JP2001175014A - 感光体 - Google Patents

感光体

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文之 須田
Hiroaki Hamanaka
浩昭 浜中
Shinichi Nomura
晋一 野村
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】感光体にトナーを吹き付ける時に発生するNO
のフィルミングから生ずる、画像ボケや画像流れを防
止し、画像品質を良好にする感光体の提供。 【解決手段】導電性基材1、キャリアブロッキング層
2、感光層3、よりなる感光体において、感光体10の
最表面エネルギーの極性成分の値が2[mN/cm]以
下、最表面の表面エネルギーが20[mN/cm]以下
とした。また、感光層3上には、珪素を主成分とする表
面保護層4が形成されている。 【効果】感光体を35〜45℃の加温状態で使用しなく
ても良くなったことにより、加温設備が不要になり、且
つ画像ボケや画像流れがなくなった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真感光体に
関するものであり、感光体の最表面エネルギ−を規定し
たものであり、詳細には、表面保護層の最表面エネルギ
−を規定して、複写機における感光体に係わりより一層
良好な画像が得られ、且つ省エネルギーでありながら長
寿命を可能とする構成に係るものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の電子写真感光体90の構
成の例を示すものが図2であり、91は導電性基材であ
り通常はAl等で円筒状に作られている。92はキャリ
アブロッキング層であり、珪素を中心とした材料で作ら
れている。93は感光層であり、ここも珪素を中心とし
た材料で作られている。94は表面保護層である。
【0003】導電性基材91は感光体を支持する役割を
なし、キャリアブロッキング層92は導電性基材91か
らキャリアが注入されるのを防ぐ目的で設けられてい
る。感光層93は感光体としての中心的な役割をなすも
ので光を受けると電子と正孔とが分離し電子が表面に上
がってくるようになっている。表面保護層94は感光層
の耐湿性、耐摩耗性、耐酸化性をあげるための役割をな
している。
【0004】この電子写真感光体は複写機に用いられる
場合は前記のように円筒状のAl基材に設けられてお
り、コロナ放電等により感光体表面に10万ボルト/c
m程度に帯電され、そこに複写したい文字や図に対応す
る光を当てることにより露光させ(文字や図の部分以外
のみ表面電荷がなくなる)、次に感光体上にトナーをか
けると表面電荷のあるところにのみトナーが付着する、
これを紙に転写し、定着させて複写が行われる。感光体
は除電・清掃が行われた後、帯電、露光、と繰り返し複
写に使われる。これは公知の複写機での方法である。
【0005】上記の説明では主成分を珪素としたが、非
晶質であるアモルファスシリコン、セレン合金を主成分
としたもの、有機物を主成分としたいわゆるOPCなど
も存在するが、それらの成分がテーマではないので紹介
に止める。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の構成の電子写真感光体90においては、珪素を
主成分とする場合は特に表面の硬度が大きく膜が削れに
くいために耐摩耗性もあり、長寿命と言われるがトナー
吹き付け時やコロナ帯電時に発生するNOのフイリミ
ング(FILMING―金属表面に酸化皮膜が発生する
こと)が発生することがある。このフイリミングにより
最も表面の抵抗が低下し、表面電荷が横方向(表面に沿
って)リークすることから解像度の低下や更にこの現象
が進むと画像ボケや像流れが起き、画像品質は著しく低
下してしまう。
【0007】このことは感光体としての一つの大きな特
性である帯電能力を低下させてしまうことである。通常
は感光体表面に10万ボルト/cm程度の帯電を行った
場合、1014〜1015Ω・cm程度の暗抵抗率が必要と
されているが、酸化膜によってこの暗抵抗率が低下して
しまうので、このような現象が起きる。
【0008】これへの対策の一つとして、珪素を主成分
とする感光体を製造する場合は特に感光体自身を35〜
45℃に加熱して使用するという方法が取られている
が、加温装置の増加による画像形成装置(例えば複写機
等)のコストアップや加温のための消費電力の増加、設
置場所の増加等が問題となっていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的手段として、導電性基材1
上に、キャリアブロッキング層2、感光層3よりなる感
光体10において、キャリアブロッキング層2、感光層
3は、非晶質膜5より形成され、該感光体10の最表面
の表面エネルギーが20[mN/cm]以下、該感光体1
0の最表面エネルギーの極性成分の値が2[mN/cm]
以下であることを特徴とし、該感光層3上には表面保護
層4が形成されている感光体10を提供することで課題
を解決するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図1に示す実施
形態に基づいて詳細に説明する。図1に符号10で示す
ものは本発明に係る電子写真感光体であり、この実施形
態においても導電性基材1はAlの円筒によって形成さ
れている。その上にキャリアブロッキング層2が形成さ
れ、その上に感光層3よりなる非晶質膜5が形成され、
その上に表面保護層4が設けられているのは従来例と同
じである。
【0011】感光体の構成の一例を挙げると導電性基材
1はJIS3003で規程されるAl材を円筒状にして
その表面を研磨して作る。キャリアブロッキング層2は
SiH4、H2、B26で感光層3はSiH4、H2、B2
6でまたは更にN2を加えてAl基材に付着させて作
る。保護層はSiH4、N2で作成する。この時に保護層
にフッ素を添加するか、テフロンをコ−ティングすると
表面エネルギーの値が小さくなる。
【0012】本発明が従来例に比べて異なる点は、特に
感光体10又はその表面保護層4についてその最表面側
の表面エネルギーを規定したことである。具体的には表
面エネルギーγを下記の様に規定する。 γ=γ+γ γ≦20[mN/cm] γ≦2[mN/cm] γ:感光体(表面保護層)の最表面エネルギー γ:感光体(表面保護層)の最表面エネルギーの中で
極性成分 γ:感光体(表面保護層)の最表面エネルギーの中で
非極性成分
【0013】ここで、念の為に感光体(表面保護層)の
最表面エネルギーに関して少し述べておく。一般に最表
面をAcm2拡げた時にWのエネルギーが消費されたと
すると消費されたWのエネルギーは拡げられたAcm2
の表面に貯えられたことになる。この貯えられたエネル
ギーを単位面積に換算した値が最表面エネルギーといわ
れる。すなわち、 最表面エネルギー=W/A となりその単位は[mN/cm]となる。一度拡げた表面
をもとにもどしたとき全てが表面を拡げる前の状態にな
るような表面の拡げ方を可逆的な表面の拡張と云う。こ
の時に要したエネルギ−をWとする。このWも拡張した
Acm2に貯えられることになり、単位面積に換算した
値を表面自由エネルギ−と云う。 表面自由エネルギ−=W/A 可逆的な変化の過程に関係するエネルギ−が自由エネル
ギ−であるから、Wは、Acm2だけ表面を可逆的に拡
げるときに要した自由エネルギ−ということになる。エ
ネルギ−の単位は、N・m(dyne・cm)であり、面
積の単位はm2(cm2)であるから表面自由エネルギ−
W/Aの単位はN・m-1(dyne・cm- 1)となり力と
同じ単位となる。このようなことから実際には表面張力
と云う用語が表面自由エネルギ-のかわりに用いられて
いる。
【0014】物質内部の分子や原子にはその周りの分子
や原子と均等に相互作用をしている力が作用しているの
で力が作用していないと考えてよい。一方最表面にある
分子や原子は気相側にある分子や原子の密度が非常に小
さいので物質の内部に引かれる力が作用している。この
ために、表面の分子や原子には物質の内部に移行しよう
と云う力が働いている。このような力は与えられた体積
のもとで表面積をなるべく小さくしたいと云う傾向とし
て表れる。表面張力はこのような力でもある。したがっ
て表面張力は表面を構成している分子間力には、分散力
(非極性Vander Waals力)のような非極性
力と、双極子同志の力、水素結合力や酸力・塩基相互作
用などの極性力がある。そこで分子間力(disper
sion force)からなるd成分と極性力のp成
分に分けて考える。このようなことから表面張力γも γ=γ+γ のように考える。ここでγは表面張力の分散力成分お
よびγは極性力成分である。
【0015】実際に表面エネルギ−の異なる感光体(表
面保護層)のサンプルを作って実験をしてみた。導電性
基材1上に非晶質膜5からなるキャリアブロッキング層
2、感光層3を同一条件で作り、その表面保護層4の成
膜条件を変えて最表面エネルギーの異なった感光体のサ
ンプルを作った。 サンプル γ[mN/cm] γ[mN/cm] A 82 37 B 67 11 C 28 8 D 18 4 E 24 0.7 F 19 0.5
【0016】上記のサンプルを複写機に搭載し、温度4
0℃、相対湿度90%の環境下で24時間放置した後に
感光体の加温なしに1日12時間稼動させて5万枚/日
の耐刷試験を行った。その結果は次の通りである。
【0017】 サンプル 異常画像が初めて発生した枚数 画像の状態 A 3,000枚 全面的に画像ボケ発生 B 47,000枚 網点部分がボケ始める C 50,001枚 帯状のボケ発生 D 95,000枚 網点部分の解像度が低下 E 250,001枚 帯状に網点部分がボケ始める F ―――― 100万枚耐刷後も異常なし
【0018】上記実験はγ及びγの値を両方変化させ
たけれども、この中でγの値を小さくすることが大き
く影響するようである。結果からみてもわかるようにγ
を1.0[mN/cm]以下にすることが良い結果を得
ている。実験結果のEとFからみてその事がわかる。
【0019】更によくするにはγの値を20[mN/c
m]以下にし、合わせてγの値を2[mN/cm]以下
にすることである。実験結果のFをみると100万枚の
試験をしても何ら問題が出なかった。
【0020】尚、最表面エネルギーの値を変えていくこ
とは例えば、フッ素を添加したりテフロンをコ−ティン
グすることで調節が可能である。フッ素を添加する量を
大きくしたり、テフロンのコ−ティング量を大きくすれ
ば最表面エネルギ−は、小さくなる。
【0021】上記の実験結果から考えられることは表面
保護層の最表面エネルギーが小さいこと、特に最表面エ
ネルギーの内極性成分が大きく影響しているが、極性成
分は水素結合力に表されるように、分子間での引き合う
力であるので、これが小さいほうが良いということは分
子間力の相互作用の関係により感光体最表面でトナー分
子の方が感光体最表面の分子より十分大きいためトナ−
分子に働く分子力により引きつけられて、結果として画
像のボケが起きることがなくなるためであろうと思われ
る。また、本発明は、感光体の最表面を規定したもので
あり表面保護層が無くとも感光体の最表面エネルギ−
が、同様に規定されているものも含まれる。
【0022】
【発明の効果】以上に説明したように本発明により、導
電性基材1上にキャリアブロッキング層2、感光層3よ
りなる感光体10において、該キャリアブロッキング層
2と感光層3は非晶質膜5よりなり、該感光体10の最
表面エネルギーの極性成分の値が2[mN/cm]以下で
あり、感光層3上に表面保護層4を設けていることを特
徴とする電子写真感光体を提供することで感光体10を
35〜45℃の加温状態で使用しなくても良くなったこ
とにより、加温設備が不要になった。また加温が不要に
なったことは消費電力の減少につながる。更には加温設
備を設ける工数も不要でありコストダウンに極めて優れ
た効果を奏するものである。
【0023】更にはこの効果を得るために特別な装置等
が必要ではなく、表面を覆う保護層にフッ素の添加量ま
たはテフロンのコ−ティング量を所定量加えるのみで得
られることも優位である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電子写真感光体の構成を示す断
面図である。
【図2】 従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
90,10 ……電子写真感光体 91,1 ……導電性基材 92,2 ……キャリアブロッキング層 93,3 ……感光層 94,4 ……表面保護層 5 ……非晶質膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性基材上に、キャリアブロッキング
    層、感光層の順に形成された感光体において、該キャリ
    アブロッキング層と感光層は、非晶質膜より形成され、
    該感光体の最表面の表面エネルギーの極性成分の値が2
    [mN/cm]以下であることを特徴とする感光体。
  2. 【請求項2】前記感光体の最表面の表面エネルギーが2
    0[mN/cm]以下であることを特徴とする請求項1記
    載の感光体。
  3. 【請求項3】前記感光層上に表面保護層が形成され、該
    表面保護層を最表面とすることを特徴とする請求項1〜
    2記載の感光体。
  4. 【請求項4】前記表面保護層の主成分が珪素であること
    を特徴とする請求項3記載の感光体。
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