JPH02148059A - 電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真装置に関するものであり、詳しくは電
子写真感光体に帯電用部材を用いて行う電子写真装置に
関する。

〔従来の技術〕

電子写真方法において、たとえばセレン、硫化カドミウ
ム、酸化亜鉛、アモルファスシリコン。

有機光導電体などの電子写真感光体に帯電、露光。

現像、転写、定着、クリーニングなどの基本的プロセス
を行うことにより画像を得る際、帯電プロセスは従来よ
り殆ど金属ワイヤーに高電圧（ＤＣ５〜８ＫＶ）を印加
し発生するコロナにより帯電を行っている。しかし、こ
の方法ではコロナ発生時にオゾンやＮ　Ｏｘ等のコロナ
生成物により感光体表面を変質させ画像ボケや劣化を進
行させたり、ワイヤーの汚れが画像品質に影響し、画像
白抜けや黒スジを生じる等の問題があった。特に感光層
が有機光導電体を主体として構成される電子写真感光体
（以下、ＯＰＣ感光体という）は、他のセレン感光体や
アモルファスシリコン感光体などの無機光導電体を主体
とした感光体に比べて化学的安定性が低く、コロナ生成
物にさらされると化学反応（主に酸化反応）が起こり劣
化しゃすい傾向にある。

従って、コロナ帯電下で繰り返し使用した場合には前述
の劣化による画像ボケや感度の低下によるコピー濃度薄
が起こり耐印刷寿命が短（なる傾向にあった。

このような問題点を補うために、コロナ放電器を利用し
ないで特開昭５７−１７８２６７号公報、特開昭５６−
１０４３５１号公報、特開昭５８−４０５６６号公報、
特開昭５１３−１３９１５６号公報、特開昭５８１５０
９７５号公報などに提案されているように、接触帯電さ
ぜる方法が研究されている。

具体的には、感光体表面に１〜２ＫＶ稈度の直流電圧を
外部より印加した導電性弾性ローラ等の帯電用部材を接
触させることにより感光体表面に電荷を直接注入して感
光体表面を所定の電位に帯電させるものである。

しかしながら、接触帯電方法は多数の提案があるにもか
かわらず、市場実績は全（ない。その理由としては、ま
ず帯電の不均一性が原因として挙げられる。帯電の不均
一性は、感光体表面の各部に均一な帯電がなされず斑点
状の帯電ムラを生じてしまうもので、正現像方式の場合
に起こる白ポチ（ベタ黒画像に白い斑点が現われる現象
）、または反転現像方式の場合に起こるかぶり、といっ
た画像欠陥になる。

また、接触帯電法によってもコロナ生成物が多少発生ず
るものであり、帯電用部材と感光体が接触しているため
に、このコロナ生成物が感光体表面にこすりつけられる
ように付着してしまう。このため、接触帯電法において
もコロナ生成物による感光体の劣化は避けられない。

さらに、接触帯電法では、感光体に直接電圧を印加する
ため、感光体の放電絶縁破壊が発生する。

特にＯＰＣ感光体の場合には、その表面硬度が他の感光
体に比較して非常に低いため、ゴミ等の異物が帯電用部
材と感光体との間に巻き込まれた時に、感光体にキズ等
の表面欠陥が発生しやすい。この表面欠陥は導通路とな
って接触帯電時に電流リークを引き起こし、帯電用部材
に印加された電圧が降下してしまう。この場合、正現像
系においては接触部分の長平方向にわたって画像が白ヌ
ケし、反転現像系においては黒すじが発生ずる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、接触帯電における感光体の耐刷寿命を
延ばし、帯電ムラに起因する画像欠陥。

画像ボケの発生を防ぎ、絶縁破壊のない電子写真装置を
提供することにある。

また、本発明の目的は、環境安全性に優れ、良好な画像
を得ることのできる電子写真装置を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、感光体と電圧を印加することによ
り該感光体に帯電を行う帯電用部材とを有する電子写真
装置において、帯電用部材は該感光体に対し１０μｍ以
上１０００μｍ以下の間隙をおいて対向配置されている
ことを特徴とする電子写真装置である。

以下、本発明を更に詳しく説明する。

前述の様に、帯電用部材を感光体表面に接触させ、これ
に電圧を印加ｌノで感光体表面を帯電させる接触帯電法
は、空気の絶縁破壊を利用したものであって、感光体と
帯電用部材の接触点、あるいは接触面で帯電が行われる
のではない。つまり、感光体と帯電用部材との間に存在
する空間において、空気の絶縁破壊が起こることによっ
て、帯電がｊ″１われでいると考えている。この帯電メ
カニズムは空気の絶縁破壊に関するパッシェン（Ｐａｓ
ｃｈｅｎ）の法則によって説明できることが知られてい
る。

感光体、帯電用部材の間のエアーギャップにかかる電圧
Ｖｇは第２図の様な回路を考えた場合、式％式％ ： Ｌｓ、感光体厚み Ｋｓ：感光体比誘電率 一方、空隙における放電現象はパッシェンの法則により
Ｚ＝８μｍ以上では放電破壊電圧ｖｂは次の式（２）で
表わされる。

Ｖｂ　＝　３１２　＋　６．２２ 式（２） 第３図に示す様に、Ｖｇとパッシェン曲線の交点におい
ては、ｖｇはｖｂに等しいので式（３）で表わされる。

６．２２２−　（Ｖａ−Ｖｃ−３１２−６，２Ｄ）　Ｚ
　＋３１２Ｄ　＝　Ｏ−・−・式（３）Ｄ＝Ｌｓ／Ｋｓ すなわち、この式（３）から感光体表面電位は次の式（
４）で表わされる。

Ｖｃ　＝　Ｖａ　−（ｆη■■つＹメ−Ｄ　＋　３１２
　＋６．２　Ｘ　Ｄ）　−−−−−−−−式（４）実際
に、Ｌ　ｓ　／　Ｋ　ｓ　＝　１９　／　３である様な
ｏｐｃ感光体に対し、その表面から２０μｍ距離を置き
、その体積抵抗が１０３Ωｃｍである導電性ゴムローラ
ーを対向させ、帯電特性を測定したところ、第４図に示
す様な直線が得られ、式（４）にあてはまることがわか
る。

本発明の電子写真装置の構成を第１図に示す。帯電用部
材１は電子写真感光体２に対して対向配置されており、
この間隙は１０μｍ以Ｊｌ　１０００μｍ以下となって
いる。帯電用部材１は外部電源３に接続されており、外
部電源３からの印加電圧を受けて感光体２に対し帯電を
行う。

帯電用部材と感光体との間隙の距離が１０００　μｍを
超えると、帯電の不均一性に起因した白ポチなどの画像
欠陥が生じる。また、通常数ＫＶ〜数１０ＫＶＯ高電圧
を帯電用部材に印加するため、感光体以外との部材との
間で放電が発生してしまう。また、この間隙の距離が１
０μｍより小さいと画像ボケや絶縁破壊が起こりやすい
。なお、低温低湿、常温常湿および高温高湿の環境変動
を考慮した場合には、州電用部材と感光体の間隙距離は
、さらには、１０μｍ以上５０７．ｚｍ以下、特には１
０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲が好ましい。

本発明で使われる帯電用部材の形状としては、第１図の
ようなローラーの他、ブレード、ベルトなどいずれの形
状をとっても良く、電子写真装置の仕様、形態に合わぜ
て選択可能である。また、帯電用部材の材質としては、
アルミニウム、鉄、銅等の金属、ポリアセチレン、ポリ
ピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子材、カーボ
ン、金属等を分散して導電性処理（ッたゴムや人工繊維
、ポリカーボネート、ポリビニル、ポリエステル等の絶
縁性物質の表面を金属や他の導電性物質によってコート
したもの、あるいはこれらの異なった材質のものを積層
したものなどを用いることができる。

これら帯電用部材の体積抵抗値としては、好ましくは１
０°〜１　ｏ１２Ωｃｍ、最適には１０２〜１０１ｏΩ
ｃｍの範囲である。

第５図は、帯電用部材を感光体に対し１０μｍ〜１００
０１ｔ　ｍの間隙を保って対向配置するための帯電ユニ
ットの具体例である。帯電用部材１は支点４を介してス
プリング５とマイクロメーター６の作用によって感光体
との間隙の距離を一定に保つことができる。この帯電用
部材ｌは、その中心部にある芯金７に接触する給電ブラ
シ８によって電圧の供給を受ける。９は本体からの受電
コネクター、ｌＯは本体側ガイド１ノールに沿って装着
し、帯電用部材ｌの支持体となる支持板である。なお、
帯電用部材と感光体の位置出しは特定の方法に限定され
るものではない。

第６図、第７図および第８図は、本発明の電子写真感光
体の典型的な層構成を示すものであり、感光層が有機光
導電体を主成分として構成されている。

有機光導電体としては、ポリビニルカルバゾール等の有
機光導電性ポリマーを用いたもの、あるいは低分子量の
有機光導電性物質を結着剤樹脂中に含有したものなどが
ある。

第６図の電子写真感光体は、導電性支持体ｌｌ上に感光
層１２が設けられており、この感光層１２は、結着剤樹
脂中に電荷発生物質１３を分散含有した電荷発生層１４
と、電荷輸送物質（図示せず）を含有した電荷輸送層１
５の積層構造である。この場合、電荷輸送層１５は電荷
発生層１４の上に積層されている。

第１７図の電子写真感光体は第６図の場合と異なり、電
荷輸送層１５は電荷発生層１４の下に積層されている。

この場合、電荷発生層１４中には電荷輸送物質が含有さ
れていてもよい。

第８図の電子写真感光体は、導電性支持体ｌｌ上に感光
層１２が設けられており、この感光層１２は、結着剤樹
脂中に電荷発生物質１３と電荷輸送物質（図示せず）が
含有されている。

これらのうち、第６図に示すように導電性支持体１１側
より電荷発生層１４、次いで電荷輸送層１５の順で積層
されている構造の感光体が本発明においては好ましい。

導電性支持体１１としては、アルミニウム、ステンレス
などの金属、紙、プラスチックなどの円筒状シリンダー
、シートまｊ−はフィルムなどが用いられる。また、こ
れらの円筒状シリンダー、シートまたはフィルムは、必
要に応じて導電性ポリマー層あるいは酸化スズ、酸化チ
タン、銀粒子などの導電性粒子を含有する樹脂層を有し
ていてもよい。

また、導電性支持体と感光層の間には、バリアー機能と
下引機能をもつ下引層（接着層）を設けることができる
。

下引層は感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保
護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改
良、感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成
される。その膜厚は０．２〜２μｍ稈度である。

電荷発生物質としては、ピリリウム、チオピリリウム系
染料、フタロシアニン系顔料、アントアントロン顔料、
ジベンズピレンキノン顔料、ビラトロン顔料、アゾ顔料
、インジゴ顔料、キナクリドン系顔料、非対称キノシア
ニン、キノシアニンなどを用いることができる。

電荷輸送物質としては、ヒドラゾン系化合物、ピラゾリ
ン系化合物、スチル系化合物、オキザゾール系化合物、
チアゾール系化合物、トリアリールメタン系化合物、ボ
リアリールアルカン系化合物などを用いることができる
。

電荷発生層１４は、前記の電荷発生物質を０．５〜４倍
量の結着剤樹脂、および溶剤と共に、ホモジナイザー、
超音波、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、ア
トライター、ロールミルなどの方法でよく分散し、塗布
、乾燥されて形成される。その厚みは５μｍ以下、特に
は０．０１〜１μｍの範囲が好ましい。

電荷輸送層１５は一般的には前記の電荷輸送物質と結着
剤樹脂を溶剤に溶解し、塗布して形成する。

電荷輸送物質と結着剤樹脂との混合割合は２・ｌ〜１：
２程度である。溶剤としてはアセトン、メチルエチルケ
トンなどのケ１〜ン類、酢酸メチル、酢酸エチルなどの
エステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素
類、クロルベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素などの
塩素系炭化水素類などが用いられる。この溶液を塗布す
る際には、例えば浸漬コーティング法、スプレーコーテ
ィング法、スピンナーコーティング法等のコーティング
法を用いることができ、乾燥は１０℃〜２００℃、好ま
しくは２０℃〜１５０°Ｃの範囲の温度で５分〜５時間
、好ましくは１０９〜２時間の時間で送風乾燥または静
止乾燥下で行うことができる。生成した電荷輸送層の膜
厚は５〜３０μｍ１特には１０〜２５μｍの範囲が好ま
しい。

電荷輸送層１５を形成するのに用いられる結着剤樹脂と
しては、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル
、ポリカーボネート樹脂、ボリアリレート、ポリサルホ
ン、ボリフエニレンオギシド、エポキシ樹脂、ボリウｌ
ノタン樹脂、アルキド樹脂、及び不飽和樹脂等から選ば
れる樹脂が好ましい。特に好ましい樹脂としては、ポリ
メチルメタクリレート、ポリスチレン、スチレン−アク
リロニトリル共重合体、ポリカーボネート樹脂又はジア
リルフタレ−１・樹脂が挙げられる。

また、電荷発生層あるいは電荷輸送層には、酸化防止剤
、紫外線吸収剤、潤滑剤など種々の添加剤を含有させる
ことができる。

本発明の電子写真装置を用いた画像形成装置の具体例を
第９図に示す。

この装置は、電子写真感光体２の周面−にに対向配置さ
れたローラー形状帯電用部材ｌ、像露光手段１６゜現像
器１７．給紙ローラーと給紙ガイド１８．転写帯電器１
９１分離帯電器２０．クリーナー２１．前露光手段２２
が配置されている。画像形成の方法は、まず、電子写真
感光体２上に対向配置されている帯電用部材１に電圧を
印加し、感光体２表面を帯電し、像露光手段１６によっ
て原稿に対応した画像を感光体２に像露光し、静電潜像
を形成する。次に、現像器１７中のｌ・ナーを感光体２
にイ」着させることにより感光体２上の静電潜像を現像
（可視像化）する。

さらに、感光体２上に形成されたトナー像を給紙ローラ
ーと給紙ガイド１８を通して供給された紙なとの転写材
上に転写帯電器１９によって転写し、転写材に転写され
ずに感光体２Ｆに残ったトナーを、クリーナー２１によ
って回収する。なお、感光体内部に残留電荷が残るよう
な場合には、前露光手段２２によって感光体２に光を当
て除電したほうがよい。一方、トナー像が形成された転
写材は、分離帯電器２０によって感光体から分離され、
搬送部２３によって定着器（不図示）に送られてトナー
像が定着される。

この画像形成装置において、像露光手段１６の光源はハ
ロゲン光、蛍光灯、１ノーザー光などを用いることがで
きる。また必要に応じて他の補助プロセスを加えてもよ
い。

本発明の電子写真装置において、帯電用部材への印加電
圧は、直流、交流いずれも採用でき、直流」−交流の形
で印加することもできる。さらに、その印加方法に関し
ては各々の電子写真装置に仕様にもよるが、瞬間に所望
する電圧を印加する方式の他にも感光体の保護等の目的
で段階的に印加電圧を上げていく方式、直流＋交流印加
の場合ならば、直流→交流、又は交流→直流の順序で電
圧を印加する方式をとることができる。

本発明の電子写真装置は、複写機だけでなくレーザービ
ームプリンター、ＬＥＤプリンター、ＣＲＴプリンター
、電子写真製版システムなど、電子写真応用分野に広（
適用することができる。

実施例１ ウレタンコムにカーホンを分散して熔融混練し、φ５ｍ
ｍ長さ３５０　ｍ　ｍのステンレス芯を中心軸としてφ
２０ｍｍＸ３３０ｍｍのローラー形状帯電用部材を成型
した。体積抵抗値は１０Ｃ′Ωｃｍであった。

次に、以下のようにして電子写真感光体を製造した。

φ８０ｍｍＸ３６０ｍｍのアルミニウムシリンダーを導
電性支持体とした。これに、ポリアミド樹脂（商品名：
アミランＣＭ８０００、東し製）の５％メタノール溶液
を浸漬法で塗布し、Ｉ　Ｉｔ　ｍ厚の下引き層をもうけ
た。

次に下記構造式 のビスアゾ顔料を１０倍（重量部、以下同様）、ポリビ
ニルブチラール樹脂（商品名：エスレツクＢ　Ｘ　Ｌ　
。

積木化学■製）８部およびシクロへギザ２２６０部を１
φガラスピーズを用いたザンドミル装置で２０時間分散
した。この分散液にメチルエチルケトン１００部を加え
て、下引き層上に塗布した。膜厚は０．１μｍであった
。

次に、下記構造式 て示されるヒドラゾン化合物７部、ボリスヂＩノン樹脂
（商品名：ダイヤレツクスＨＦ−５５：三菱モンサント
化成製）１０部をモノクロルベンゼン５０部に溶解した
。この液を」二足電荷発生層上に塗布した。乾燥後の膜
厚は１９μｍであった。

次に第９図と同様の構成の画像形成装置に第５図に示し
た帯電用ユニットを装着し、前述の感光体を用い、１万
枚印字の耐久を行った。

画像形成装置は基本形態として、キャノン製ＮＰ３５２
５をベースとし像露光手段１６、現像器１７、給紙系１
８、転写帯電器１９、分離帯電器２０、搬送系２３、前
露光手段２２はそのまま使用し、帯電手段として前述の
ローラー形状帯電用部材、クリーナーはシリコンゴム製
のブレードによるブレードクリーニングでクリーニング
を行う形式に改造した。帯電ユニットに印加する電圧は
、感光体の表面電位が一７００■になる様に設定した。

評価は、帯電用部材と感光体との間隙の距離をマイクロ
メーター６を用いて変化させ、画像ボケ、絶縁破壊数、
帯電不均一による白ポチ（ベタ黒画像に白い斑点が現わ
れる現象）に注目した。なお、感光体の絶縁破壊数は、
ベタ黒コピー画像上における直径１ｍｍ以上の白抜け、
および幅１　ｍ　ｍ以上の白オビ（感光体の長手方向と
同じ方向）の数を数えた。

白ボデ画像評価はベタ黒画像をマクベス反射濃度計（マ
クベス社製）によって測定し、反射濃度値１．０以上を
Ｏｌｏ、８以」−１，０未満を△、０．５以上０．８未
満を×、０．５朱汎を××として評価した。

また、評価環境は、■５°ＣＩＯ％、２３℃５０％およ
び３５℃９０％で行った。

ａ） １５°Ｃ／１０％ 第 表 ｂ） ２３℃１５０％ Ｃ） ３５°Ｃ／９０％ ｃ　ｍ　、厚さ２　ｍ　ｍ　、幅３３０　ｍ　ｍ　、十
点表面平均粗さＲｚ２μｍの板状ブレードを成型し、第
１０図に示すように感光体に対して設置する他は実施例
１と同様の画像形成装置によって評価を行った。

その結果を第２表に示す。

ａ）　１５℃／１０％ 第２表 以上の結果から、帯電用部材と感光体との間隙距離を１
０μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上
５００μｍ以下とすることにより、画像ボケ、絶縁破壊
および白ポチが発生せず良好な画像が得られた。なお、
間隙距離が５０００μｍの場合は、感光体以外の場所に
放電を生じた。

実施例２ 実施例１におけるローラー形状帯電用部材を成型すると
きに用いた材料を用いて、体積抵抗値１０８Ωｂ） Ｃ） ２３℃１５０％ ３５°Ｃ／９０％ 以上の結果から実施例１と同様に帯電用部材と感光体と
の間隙距離を１０μｍ以上１１０００７ｚ以下、好まし
くは１０μｍ以１５００μｍ以下とすることにより各環
境で画像ボチ、絶縁破壊、白ポチは発生ぜず、良好な画
像を得られた。

〔発明の効果〕

以−１−説明した様に、潜像形成に先だって行う帯電に
ついて、帯電用部材を感光体表面に対し、１０μｍ以上
１０００μｍ以下の距離を置き対向させ、これに電圧を
印加して帯電を行う電子写真装置によれば、感光体の耐
印刷寿命をのばし、画像ボケの発生を防ぎ、絶縁破壊を
防止することが出来、総合的に高品質なコピー画像を繰
り返し安定に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

レーションする回路図、第３図はパッシェン曲線を示し
た図、第４図は本発明の帯電方法を用いた場合の印加電
圧−感光体表面電位の関係を示した図、第５図は帯電用
部材を感光体に対し対向配置するための帯電ユニットの
具体例を示した模式図、第６図〜第８図は電子写真感光
体の層構成を示した図、第９図は本発明の電子写真装置
を用いた画像形成装置の具体例を示した模式図、第１０
図はブレード形状帯電用部材と感光体の位置関係を示し
た図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子写真感光体と、電圧を印加することにより該
   感光体に帯電を行う帯電用部材とを有する電子写真装置
   において、帯電用部材は該感光体に対し１０μｍ以上１
   ０００μｍ以下の間隙において対向配置されていること
   を特徴とする電子写真装置。