JPH08297423A - 電子写真プロセス及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久による感光体の削れ量を抑制し、また残
留電位の上昇も抑えることができ、耐久安定性に優れ、
良好な画像が得られる電子写真プロセス及び電子写真装
置を提供する 【構成】 電子写真感光体に一次帯電手段及び転写帯電
手段を接触配置し、該感光体に該帯電部材から一次帯
電、転写帯電共に直流電圧のみを印加することにより電
子写真装置を帯電させる電子写真プロセスにおいて、転
写帯電器１０ｃｍ当りの電流値Ｚ（μＡ）と、プロセス
スピードｘ（ｍｍ／ｓｅｃ）及び感光体の周長ｙ（ｍ
ｍ）との関係が下記式（１）及び（２） Ｚ≦７．２８×１０^-4×ｘ×ｙ−０．６８７ …（１） Ｚ≧１．４６×１０^-4×ｘ×ｙ−０．１３７ …（２） を満足する電子写真プロセス、及び該プロセスを用いた
電子写真感光体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真感光体に帯電
手段を接触配置し、該感光体に該帯電手段から直流電圧
のみを印加することにより電子写真装置を帯電させる電
子写真プロセス及びそれを用いた電子写真装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方法において、例えばセレン、
硫化カドミウム、塩化亜鉛、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ＮＯｘなどのコロナ生成物
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
や黒スジを生じるなどの問題があった。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は、
他のセレン感光体やアモルファスシリコン感光体に比べ
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）が起こり劣化し易い傾向にあ
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かくなる傾向にあった。

【０００３】また、コロナ帯電では電力的にも感光体に
向かう電流がその５〜３０％に過ぎず、殆どがシールド
板に流れ帯電手段としては効率の悪いものであった。

【０００４】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５８−４０５
６６号公報、特開昭５８−１３９１５６号公報、特開昭
５８−１５０９７５号公報などに提案されているよう
に、接触帯電させる方法が研究されている。

【０００５】具体的には、感光体表面に１〜２ｋＶ程度
の直流電圧を外部より印加した導電性弾性ローラなどの
帯電部材を接触させることにより感光体表面を所定の電
位に帯電させるものである。

【０００６】しかし、直接帯電方法は多数の提案がある
にもかかわらず、市場実績は殆どない。その理由として
は帯電の不均一性、及び直接電圧を印加することによる
感光体の放電絶縁破壊の発生が原因として挙げられる。

【０００７】このような問題点を解決して帯電の均一性
を向上させるために、直流電圧に交流電圧を重畳して帯
電部材に印加する方法が提案されている（特開昭６３−
１４９６６８号公報）。この帯電方法は、直流電圧（Ｖ
_DC）に交流電圧（Ｖ_AC）を重畳することによって脈流電
圧を印加して均一な帯電を行うものである。

【０００８】しかし、交流電圧を重畳することにより、
感光層に与えるダメージも大きく、耐久性能を著しく低
下させてしまうという問題点があった。

【０００９】図１に画像形成装置の概略図を示す。

【００１０】１は被帯電体である。本例では回転ドラム
型の電子写真感光体（以下、感光体と記す）である。本
例の該感光体１はアルミニウムなどの導電性支持体１ｂ
と、その外面に形成した感光層１ａとを基本構成層とす
るものである。

【００１１】２は帯電部材である。本例はローラタイプ
である（以下帯電ローラと記す）。該帯電ローラ２は中
心の芯金２ｃと、その外周に形成した導電層２ｂと、更
にその外周に形成した抵抗層２ａとからなる。

【００１２】帯電ローラ２は芯金２ｃの両端部を不図示
の軸受部材に回転自由に軸受させて、ドラム型の感光体
１に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体１面に対
して所定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転駆
動に伴い従動回転する。ギアなどを取り付け、モータか
ら駆動力を伝達させて強制回転駆動させることも可能で
ある。

【００１３】３は帯電ローラ２に対するバイアス印加電
源である。この電源３と帯電ローラ２の芯金２ｃとが電
気的に接続されていて電源３により帯電ローラ２に対し
て所定のバイアスが印加される。

【００１４】そして、被帯電体たる感光体１が回転駆動
されると、該感光体１に圧接され且つバイアス電圧が印
加された帯電部材としての帯電ローラ２により感光体１
の外周面が所定の極性・電位に帯電処理される。

【００１５】感光体１の周囲・周辺には図１のように、
上記の帯電手段としての帯電ローラ２の他に露光手段１
０、現像手段１１、転写手段１２、クリーニング手段１
３、前露光手段１５、画像定着手段などの所要の作像プ
ロセス機器が配設されて画像形成機構が構成されていて
転写材１４上に画像形成が実行される。

【００１６】

【発明が解決しようとしている課題】上記のような画像
形成装置は画像形成回数が増加するにつれて感光体の外
周面がクリーニング手段のクリーニングブレードや現像
剤などにより削られる。そして感光体の厚み（層厚、膜
厚）が減少することにより等価容量変化により帯電特性
が変化する。

【００１７】特に、帯電手段が接触方式の直流電圧印加
の場合には、感光体の容量変化に大きく影響を受ける。
すなわち、画像形成使用回数が増え、感光体の膜厚が減
少すると、帯電ローラに流れる直流電流が増加し感光体
の外周面の表面電位が上昇する。また、感光体の膜厚が
減少して表面電位が上昇すると、現像コントラストが増
加し現像画像濃度が上昇するのと同時に、白画像の電位
に対して充分な逆コントラストが得られず、現像剤で薄
く現像されて「かぶり」画像となる障害があった。ま
た、反転現像系では「濃度薄」という障害となった。

【００１８】すなわち、感光体の膜厚が減少すると、表
面電位が上昇しかつそれにつれて表面電位の明部電位も
上昇する。また、耐久により、残留電位の上昇も認めら
れ、これにより、明電位が上昇する。

【００１９】本発明は、上記のような問題点を解消する
ことを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
前記問題点について検討を重ねた結果、電子写真プロセ
スを改良することにより、感光体に帯電部材から接触帯
電する際に、直流電圧のみにより印加しても、前記のよ
うな問題を解決できることを見い出した。

【００２１】すなわち、本発明は、電子写真感光体に一
次帯電手段及び転写帯電手段を接触配置し、該感光体に
該帯電部材から一次帯電、転写帯電共に直流電圧のみを
印加することにより電子写真装置を帯電させる電子写真
プロセスにおいて、転写帯電器１０ｃｍ当りの電流値Ｚ
（μＡ）と、プロセススピードｘ（ｍｍ／ｓｅｃ）及び
感光体の周長ｙ（ｍｍ）との関係が下記式（１）及び
（２） Ｚ≦７．２８×１０^-4×ｘ×ｙ−０．６８７ …（１） Ｚ≧１．４６×１０^-4×ｘ×ｙ−０．１３７ …（２） を満足することを特徴とする電子写真プロセスである。

【００２２】また、本発明は、電子写真感光体と該感光
体に接触配置された一次帯電部材及び転写帯電部材とを
有し、該感光体に該帯電部材から一次帯電、転写帯電共
に直流電圧のみを印加することにより帯電される電子写
真装置において、転写帯電器１０ｃｍ当りの電流値Ｚ
（μＡ）と、プロセススピードｘ（ｍｍ／ｓｅｃ）及び
感光体の周長ｙ（ｍｍ）との関係が下記式（１）及び
（２） Ｚ≦７．２８×１０^-4×ｘ×ｙ−０．６８７ …（１） Ｚ≧１．４６×１０^-4×ｘ×ｙ−０．１３７ …（２） を満足することを特徴とする電子写真装置である。

【００２３】以下に本発明を詳細に説明する。

【００２４】電子写真感光体に対し帯電部材を接触させ
て帯電を行なう直接帯電法は、感光体と帯電部材との接
触部近傍の微小空間において、パッシェン則に従う空隙
破壊放電によって行われる。このような帯電メカニズム
の性格上、表面電位は感光体の静電容量に大きく依存す
る。従来、多く使用されているコロナ放電においても同
様に表面電位は感光体の静電容量に依存するが、ＤＣ直
接帯電時とは異なり、静電容量が大きい場合は暗電位は
低く、静電容量が小さい場合は暗電位は高くなる。明電
位については逆に、一般に使用されている電荷発生層を
用いると静電容量が大きい場合は明電位は高く、静電容
量の大きい場合明電位は低くなる。

【００２５】しかし、ＤＣ直接帯電方式においては、静
電容量が大きいほど暗電位は高く、小さい場合はその逆
に暗電位は低くなる。

【００２６】感度に関しては、明電位としては暗電位の
差をより増幅するようになり、静電容量が大きいほど更
に明電位は高くなり、逆に小さい場合は更に明電位が低
くなる。

【００２７】つまり、感光体の表面層が削れれば削れる
ほど、暗電位、明電位共に高くなり耐久電位安定性がな
くなり、正現像での直像カブリ、反転現像での濃度薄な
どの問題となる。

【００２８】つまり、耐久による感光層の削れ量が大き
いほど問題となることがわかる。

【００２９】本発明者らは、ＤＣ直接帯電系の削れ量が
転写により、転写帯電器から感光層表面に流れる電流値
に大きく依存することを見いだした。

【００３０】一方、一次帯電にＡＣを重畳させる場合に
は、ＡＣによる電流量がケタ違いに多いため、削れ量は
一次の電流量に依存し、転写電流依存はほとんどない。

【００３１】更に、感光体の残留電位の上昇も転写帯電
器から感光層表面に流れる電流値に大きく依存すること
も見い出した。

【００３２】すなわち、式（１）に示すような転写電流
に制御することにより、感光層の削れ量を減少させ、か
つ残留電位の上昇も抑制でき、耐久安定性を向上させ、
良好な画像を得られることができる。

【００３３】また、逆に式（２）を満足しない場合は、
トナーの転写紙への転写が十分におこなわれなくなり、
濃度薄となる。

【００３４】この傾向は、正現像系（一次と転写の極性
が同じ）でも反転現像系（一次と転写の極性が逆）でも
同じであった。

【００３５】本発明で使われる帯電部材１の形状として
は、図１に示すようなローラの他、ブレード、ベルトな
どいずれの形状をとってもよく、電子写真装置の仕様や
形態に合わせて選択可能である。また、この帯電部材の
材質としては、アルミニウム、鉄、銅などの金属、ポリ
アセチレン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電
性高分子材、カーボン、金属などを分散させて導電性処
理したゴムや人工繊維、またはポリカーボネート、ポリ
ビニル、ポリエステルなど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などを用いるこ
とができる。帯電部材の体積抵抗値としては、１０⁰ 〜
１０¹²Ω・ｃｍが好ましく、特には１０ ² 〜１０¹²Ω・
ｃｍが好ましい。

【００３６】有機光導電体としては、ポリビニルカルバ
ゾールなど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。

【００３７】図２の電子写真感光体は、導電性支持体２
０上に感光層２１が設けられており、この感光層２１
は、結着剤樹脂中に電荷発生材料（図示せず）を分散含
有した電荷発生層２３と、電荷輸送材料（図示せず）を
含有した電荷輸送層２４の積層構造である。この場合、
電荷輸送層２４は、電荷発生層２３の上に積層されてい
る。

【００３８】図３の電子写真感光体は、図２の場合と異
なり、電荷輸送層２４は、電荷発生層２３の下に積層さ
れている。この場合、電荷発生層２３中には電荷輸送材
料が含有されていてもよい。

【００３９】図４の電子写真感光体は、導電性支持体２
０上に感光層２１が設けられており、この感光層２１
は、結着剤樹脂中に電荷発生材料２２と電荷輸送材料
（図示せず）を含有されている。

【００４０】また、図２，３，４の構成に加えてオーバ
ーコート層を塗布することもできる。

【００４１】導電性支持体２０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、シートまた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。

【００４２】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。

【００４３】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程度
である。

【００４４】電荷発生材料としては、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、ピラトロン顔
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。

【００４５】電荷発生層２３は、前記の電荷発生材料を
０．３〜４倍量の結着剤樹脂、及び溶剤と共に、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。

【００４６】電荷輸送層２４は一般的には前記の電荷輸
送材料と結着剤樹脂を溶剤に溶解し、塗布して形成す
る。電荷輸送材料と結着剤樹脂との混合割合は２：１〜
１：２程度である。溶剤としてはアセトン、メチルエチ
ルケトンなどのケトン類、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などのコーティ
ング法を用いることができ、乾燥は１０℃〜２００℃、
好ましくは２０℃〜１５０℃の範囲の温度で５分〜５時
間、好ましくは１０分〜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。

【００４７】電荷輸送層２４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、ポリアリレー
ト、ポリサルホン、ポリフェニレンオキシド、エポキシ
樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、及び不飽和樹
脂など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ート樹脂が挙げられる。

【００４８】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。また表面層の潤滑性、耐
摩耗性を向上させるためにフッ素系樹脂粉体を分散させ
たり、シリコン系オイルを添加すること、更に該感光層
上に、保護層を塗布することもできる。

【００４９】本発明の電子写真感光体は電子写真複写機
に利用するのみならず、レーザービームプリンター、Ｃ
ＲＴプリンター、ＬＥＤプリンター、液晶プリンター、
レーザー製版など電子写真応用分野にも広く用いること
ができる。

【００５０】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 ［実施例１］φ３０ｍｍ×３５７．５ｍｍのアルミニウ
ムシリンダーを支持体として、これにポリアミド樹脂
（商品名：アミランＣＭ８０００、東レ製）の５重量％
メタノール溶液を浸漬法で塗布し、０．５μｍ厚の下引
層を設けた。

【００５１】次に下記構造式

【００５２】

【化１】 のビスアゾ顔料を２部（重量部、以下同様）、下記構造
式に示す樹脂（ａ）を１部及び

【００５３】

【化２】 シクロヘキサノン１００部をφ１ｍｍガラスビーズを用
いたサンドミル装置で２０時間分散した。この分散液に
テトラヒドロフラン１００部を加えて、下引層上に塗布
した。

【００５４】次いで、下記構造式の化合物１０部

【００５５】

【化３】 及びビスフェノールＺ型ポリカーボネート（商品名：Ｚ
−２００、三菱ガス化学製）１０部をモノクロロベンゼ
ン１００部に溶解した。この溶液を前記電荷発生層上に
塗布し、１２０℃、１時間熱風乾燥して２５μｍの電荷
輸送層を形成した。

【００５６】電子写真装置は、キヤノン製ＮＰ−６０３
０を用いた。この装置は、一次帯電及び転写帯電共に、
感光体に接触配置された帯電部材に直流電圧のみを印加
することにより、感光体に帯電させる接触、帯電方式を
用いている。

【００５７】また、この装置のプロセススピードは２０
０（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、転写ローラーの長さは３０
７（ｍｍ）である。

【００５８】転写電圧は外部より印加し、電流値をモニ
ターできるように改造し、３５μＡ電流が流れるように
設定した。

【００５９】確認のため式（１）、（２）にあてはめて
みる。

【００６０】Ｚ＝３５÷３０７×１００＝１１．４０ 式（１）右辺 ７．２８×１０^-4×ｘ×ｙ−０．６８７
＝７．２８×１０^-4×２００×３０×３．１４−０．６
８７＝１３．０３ 式（２）右辺 １．４６×１０^-4×ｘ×ｙ−０．１３７
＝１．４６×１０^-4×２００×３０×３．１４−０．１
３７＝２．６１ 式（１）、（２）を満足することが分かる。

【００６１】［実施例２］実施例１において、転写電流
を２５μＡに設定した以外は実施例１と同様に行った。

【００６２】［実施例３］実施例１において、キヤノン
製ＮＰ６０３０を改造し、プロセススピードを１００
（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、転写電流を１５（μＡ）とした
以外は実施例１と同様に行った。

【００６３】［実施例４］実施例１において、キヤノン
製ＮＰ６０３０のカートリッジを改造し、φ２４（ｍ
ｍ）の感光ドラムを用い、プロセススピードを１００
（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、転写電流を１４（μＡ）とした
以外は実施例１と同様に行った。

【００６４】［実施例５］実施例１における電荷輸送層
用溶液に、更にフッ素樹脂粉体（商品名：ルブロンＬ−
２、ダイキン工業製）２部をモノクロロベンゼン１０部
にサンドミル分散させた溶液を加えたものを電荷輸送層
用溶液とした。このフッ素樹脂粉体の分散を安定させる
ため分散助剤（商品名：ＧＦ−３００、東亜合成製）を
０．１２部加えた。この溶液を用いて前記電荷発生層上
に塗布し、１２０℃、１時間熱風乾燥して２５μｍの電
荷輸送層を形成した以外は実施例１と同様に行った。

【００６５】［比較例１］実施例１において、転写電流
を５０μＡに変えた以外は実施例１と同様に行った。

【００６６】［比較例２］実施例１において、転写電流
を７０μＡに変えた以外は実施例１と同様に行った。

【００６７】［比較例３］実施例１において、転写電流
を５μＡに変えた以外は実施例１と同様に行った。

【００６８】［比較例４］実施例３において、転写電流
を３０μＡとした以外は実施例３と同様に行った。

【００６９】［比較例５］実施例４において、転写電流
を３０μＡとした以外は実施例４と同様に行った。

【００７０】［比較例６］実施例５において、転写電流
を５０μＡに変えた以外は実施例５と同様に行った。

【００７１】削れ量に関しての評価は、前記装置を用い
て、Ａ４通紙耐久で間欠１０，０００枚耐久し、耐久前
後の膜厚差を測定し削れ量とした。残留電位の上昇の評
価は、前記装置を用いてＡ４通紙耐久で連続１，０００
枚耐久し、耐久前後の残留電位を測定した。結果を表１
に示す。

【００７２】

【表１】

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転写電流を式（１）及び（２）を満足する条件にすれ
ば、感光体へのダメージを軽減でき感光体の削れ量を抑
制でき、また残留電位の上昇も抑えることができ、耐久
安定性に優れ、良好な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真装置の概略構成例を示す図で
ある。

【図２】本発明に用いる感光体の層構成例を示す図であ
る。

【図３】本発明に用いる感光体の層構成例を示す図であ
る。

【図４】本発明に用いる感光体の層構成例を示す図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真感光体に一次帯電手段及び転写
   帯電手段を接触配置し、該感光体に該帯電部材から一次
   帯電、転写帯電共に直流電圧のみを印加することにより
   電子写真装置を帯電させる電子写真プロセスにおいて、 転写帯電器１０ｃｍ当りの電流値Ｚ（μＡ）と、プロセ
   ススピードｘ（ｍｍ／ｓｅｃ）及び感光体の周長ｙ（ｍ
   ｍ）との関係が下記式（１）及び（２） Ｚ≦７．２８×１０^-4×ｘ×ｙ−０．６８７ …（１） Ｚ≧１．４６×１０^-4×ｘ×ｙ−０．１３７ …（２） を満足することを特徴とする電子写真プロセス。
2. 【請求項２】 電子写真感光体と該感光体に接触配置さ
   れた一次帯電部材及び転写帯電部材とを有し、該感光体
   に該帯電部材から一次帯電、転写帯電共に直流電圧のみ
   を印加することにより帯電される電子写真装置におい
   て、 転写帯電器１０ｃｍ当りの電流値Ｚ（μＡ）と、プロセ
   ススピードｘ（ｍｍ／ｓｅｃ）及び感光体の周長ｙ（ｍ
   ｍ）との関係が下記式（１）及び（２） Ｚ≦７．２８×１０^-4×ｘ×ｙ−０．６８７ …（１） Ｚ≧１．４６×１０^-4×ｘ×ｙ−０．１３７ …（２） を満足することを特徴とする電子写真装置。