JP2002132013A - 接触帯電方法及びその接触帯電方法を含む電子写真プロセスを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】正帯電用単層型有機感光体を搭載した装置にお
いて、その感光体の表面を使用と共に積極的に適度に磨
耗させることにより、感光体の特性劣化を抑制すること
のできる接触帯電方法及びその接触帯電方法を含む電子
写真プロセスを備えた画像形成装置を提供する。 【解決手段】単層型有機感光体とこの感光体に当接する
帯電ローラとを、互いに異なる周速度で回転させながら
前記帯電ローラにより前記感光体表面を正帯電させ、前
記周速度比を１.１以上とする接触帯電方法及びこの接
触帯電方法を含む電子写真プロセスを備えた画像形成装
置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は正帯電用単層型有機
感光体を用いた電子写真プロセスにおける接触帯電方法
及びその接触帯電方法による正帯電の電子写真プロセス
方式を採用したプリンタ、ファクシミリ、複写機及びそ
れらの複合機などの電子写真装置に搭載される画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置に用いられる電子写真用感
光体は、電子写真用感光体に使用される光導電性物質と
して、当初、セレン系などの無機材料が主流であったた
め、正帯電用単層型感光体が主流であったが、現在は、
多様な要求特性と豊富な種類の有機材料に支えられ、安
価に生産可能な負帯電用積層型有機感光体が主流となっ
ている。

【０００３】有機感光体では負帯電用積層タイプが主流
になっている理由を、以下に詳述する。この積層型有機
感光体で利用できる有機材料の種類は多いが、それらの
材料の持つ機能、特性の種類には偏りがあり、例えば、
正孔輸送性の有機材料は数多くあるが、電子輸送性材料
で要求特性、価格を満たす実用的な有機材料は極めて少
ない。さらに、一般に感光体は電子写真プロセス中にお
いて、その感光層表面がたえず接触摩擦を受けるので、
特に有機感光層は磨耗を受け易い。感光層が磨耗され薄
く成り過ぎると、画像特性が劣化するので、感光体の耐
久性向上すなわち寿命を長くするために、表面層の耐磨
耗性を高くし、層厚を増すことが考えられた。そのた
め、耐磨耗性の高い有機樹脂を層形成材料とし、厚い層
の電荷輸送層を表面側にし、下層の基板側を薄層の電荷
発生層とする構成を備えた負帯電用積層型感光体が採用
され、これが主流となった。

【０００４】負帯電用積層型感光体でもその最表面の電
荷輸送層がその厚さ数十μｍのうち、所定の磨耗量（厚
さ）、例えば残膜厚１０μｍ位に達すると画像への影響
が目立つようになり、寿命となる。従って、負帯電用積
層型有機感光体では感光層の磨耗を抑制することが重要
な技術的課題の一つである。

【０００５】一方、前述した従来の正帯電セレン感光体
の後継として、安価な正帯電用有機感光体の開発に対す
る市場の要請があり、正帯電用積層型感光体は、前述し
たように利用できる有機材料の関係で、導電性基体側か
ら電荷輸送層、電荷発生層の順に積層される。最表面と
なる電荷発生層の厚さは感光体特性の必要性から１μm
以下が多い。感光層の最表面は前述のように使用される
につれて磨耗を受けることが避けられないので、このま
までは寿命がきわめて短い。さらに電荷発生層の上に保
護膜を積層して、寿命を延ばすことは可能であるが、感
光体特性への悪影響は避けられないので、現在のとこ
ろ、このタイプの感光体はほとんど実用化されていな
い。

【０００６】従って、正帯電用有機感光体は、現在、単
層型有機感光体として開発が進められ、製品化もされて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、正帯電用単
層型感光体では負帯電用積層型感光体と異なり、受光時
に自由電荷の発生を担う機能材料を、単一感光層の表面
側に多く存在させる必要があるので、表面層の劣化や変
質の影響を非常に受け易いと言う特質がある。そのため
に前述したように、負帯電用積層型感光体用に開発され
た感光層材料である耐磨耗性の高い材料にすると、その
表面が外気や光による酸化によって材料の化学的変質だ
けでなく、帯電、現像、転写時の他部材による接触や摩
擦などにより受けるフィルミングや異常なキズなどの何
らかの物理的変調が保持され易くなり、却って画像特性
に影響を及ぼす劣化を引き起こし易いという問題が生じ
る。

【０００８】上記画像特性に影響を及ぼすような表面劣
化を防ぐためには、負帯電用感光体とは異なり、正帯電
用単層型感光体では感光層をむしろ積極的に適度に磨耗
させた方が寿命が延びるであろうと考えた。

【０００９】以上述べた点に鑑みて、本発明は、正帯電
用単層型有機感光体を搭載した装置において、その感光
体の表面を使用と共に積極的に適度に磨耗させることに
より、感光体の特性劣化を抑制することのできる接触帯
電方法及びその接触帯電方法を含む電子写真プロセスを
備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明によれば、単層型有機感光体と
この感光体に当接する帯電ローラ間の相互周速度比を
１.１以上とし、相互に回転しながら前記帯電ローラに
より前記感光体表面を正帯電させる接触帯電方法とす
る。

【００１１】請求項２記載の発明によれば、前記目的を
達成するために、感光体に当接する帯電ローラと単層型
有機感光体との周速度比を下記数式１

【００１２】

【数３】 とする接触帯電方法とすることが好ましい。

【００１３】あるいは、請求項３記載の発明のように、
単層型有機感光体とこの感光体に当接する帯電ローラと
の周速度比を下記数式２

【００１４】

【数４】 とする接触帯電方法とすることが好ましい。

【００１５】さらに、請求項４記載の発明によれば、請
求項１ないし３のいずれかに記載の接触帯電方法を含む
電子写真プロセスを備えた画像形成装置とすることが望
ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる接触帯電
方法及びその接触帯電方法を含む電子写真プロセスを備
える電子写真装置の具体的な実施例について、図面を用
いて詳細に説明する。なお、この発明は以下に説明する
実施例に限定されるものではない。図１の(a)は正帯電
の単層型有機感光体の模式的断面図である。この単層感
光体１０は導電性基体１上に感光層２を積層して構成さ
れる。感光層２は電荷輸送物質とバインダー樹脂中に電
荷発生物質が粒子として分散した構造となっている。同
図の(b)は下引層３を設けた単層型有機感光体の模式的
断面図である。

【００１７】この場合は導電性基体１と感光層２との間
に下引層３が設けられる。以下の議論では、簡単のため
に、下引層３を設けない場合について述べるが、下引層
３を設けた場合も同様な議論が成立する。

【００１８】図２は本発明にかかる画像形成装置の概略
断面図で、導電性基体１の表面に被覆された単層型感光
層２に対し、相互に図示のように矢印方向に回転しなが
ら接触する帯電ローラ５により高圧電源６から供給され
る印加電圧が加えられる。図２のように単層感光体１０
表面は当初、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が印
加された帯電ローラ５により所定の電圧に帯電される。
次いで画像、文字情報を持った光照射により感光層内の
電荷発生材料が受光すると、プラス電荷（正孔）とマイ
ナス電荷（電子）が発生する。発生した電荷の一部は再
結合により消滅するが、大部分の電荷は感光層に附加さ
れた電界により光電流として基板、及び感光体表面へ移
動して表面電荷を打ち消す。このプロセスにより感光体
表面の光照射を受けた部分の電位が下がり、光照射を受
けない部分は高電位のままとなり、感光層表面には静電
潜像が形成される。この状態で中間電位に帯電されたト
ナーを感光層表面に付着させると、光照射を受け電位が
下がった部分にトナーが選択的に付着する。このように
形成されたトナー像を紙等に転写し定着することにより
印刷が完了する。

【００１９】本発明にかかる帯電ローラ５は、ステンレ
ススチールなどの６〜１０mmφ金属製の芯材に、導電性
粒子を含有しゴムのように弾力性を有する有機樹脂を６
〜１０mm厚で被覆したものである。このような有機樹脂
としては、ウレタン、ネオプレン、ＥＰＤＭなどが用い
られる。さらに表面層として、ゴム上の樹脂層の上に１
mm厚以下の表面抵抗層が設けられる。表面抵抗層はナイ
ロン、塩化ビニール、アクリルなどの樹脂が好ましい。
弾性樹脂層の電気抵抗率は１０²〜１０¹⁰Ωmが好まし
く、表面抵抗層の電気抵抗率は１０⁴〜１０¹⁰Ωmにする
とよい。この帯電ローラはバネ材により感光層表面に圧
接されている。この帯電ローラには高圧電源６から、直
流電圧に交流電圧を重畳した波形の電圧が印加され、感
光層の表面を所定の電圧に帯電させる機能を有してい
る。

【００２０】本発明にかかる正帯電用単層型有機感光体
の導電性基体としては、各種金属（アルミニウム等）製
ドラムや導電性プラスチック製ドラムやフィルム等を用
いることができる。また透明基板としてガラスやアクリ
ル，ポリアミド，ポリエチレンテレフタレート等のドラ
ム状成形体やシート物質等に、透明電極を付与したもの
を用いることができる。

【００２１】下引層には高分子分散皮膜の物質としては
カゼイン，ポリビニルアルコール，ポリビニルアセター
ル，ナイロン，メラミン，セルロースなどの絶縁性高分
子あるいはポリチオフェン，ポリピロール，ポリアニリ
ンなどの導電性高分子、あるいはこれら高分子に二酸化
チタン，酸化亜鉛等の金属酸化物粉末を含有したものを
用いることができる。あるいは導電性基体の表面をアル
マイト化したものや樹脂皮膜などにより表面修飾を施し
たものを用いることができる。

【００２２】感光層は主として電荷発生物質、電荷輸送
物質、樹脂バインダーより構成される。電荷発生物質と
しては、各種フタロシアニン化合物，アゾ化合物，多環
キノン化合物およびこれらの誘導体又はそれらの混合物
を用いることができる。電荷輸送物質としては、正孔輸
送物質として各種ヒドラゾン，スチリル，ジアミン，ブ
タジエン，インド−ル化合物、及びこれらの混合物があ
る。また電子輸送物質としては各種ベンゾキノン誘導
体，フェナントレンキノン誘導体，スチルベンキノン誘
導体等が利用される。

【００２３】感光層のバインダーとしては、ポリカーボ
ネートが最も優れた樹脂として広く実用に供されてい
る。このポリカーボネートとしてはビスフェノ−ルＡ
用，ビスフェノ−ルＺ用等および各種共重合体が挙げら
れる。かかるポリカーボネート樹脂の最適平均分子量範
囲は１万〜１０万である。この他にはポリエチレン，ポ
リフェニレンエーテル，アクリル，ポリエステル，ポリ
アミド，ポリウレタン，エポキシ，ポリビニルブチラー
ル，ポリビニルアセタール，フェノキシ樹脂，シリコー
ン樹脂，アクリル樹脂，塩化ビニル樹脂，塩化ビニリデ
ン樹脂，酢酸ビニル樹脂，ホルマール樹脂，セルロース
樹脂，またはこれらの共重合体およびこれらのハロゲン
化物，シアノエチル化合物を用いることができる。

【００２４】

【実施例】導電性基体として、直径３０mmφのアルミニ
ウム合金（ＪＩＳ３００３）の円筒基体を用い、基体表
面は切削加工により、表面粗さをＲａで０．１μｍ以下
に仕上げた。 電荷発生層の電荷発生物質として無金属
フタロシアニン（結晶形Ｘ用）、樹脂バインダ−として
ビスフェノ−ルＺ用ポリカ−ボネ−ト（テイジン（株）
製ＴＳ２０５０）、電荷輸送物質として下記化学式
（１）に示すジスチリル化合物を用いて、感光層の膜厚
３０μｍの感光体を作製した。電荷発生物質の無金属フ
タロシアニンの濃度は１．５％とした。

【００２５】

【化１】 正帯電が印加される帯電ローラ、露光、現像、除電の各
機構を備え、感光体が毎分３８回転する正帯電用レ−ザ
−ビ−ムプリンタ−に、上述した３０mmφの感光体を搭
載し、その感光体の回転速度を一定として、それに接触
帯電する帯電ローラの周速度比、（帯電ローラの周速度
/感光体の周速度）がそれぞれ１．０、１．１、１．
３、１．５となるように帯電ローラの回転速度を変化さ
せ、それぞれの回転について、Ａ４サイズの用紙で２万
枚連続印刷した場合の感光層の平均膜削れ速度（μｍ/
万枚）及び画像品質の変化状況を調べた（正帯電用レ−
ザ−ビ−ムプリンタ−は帯電ローラの回転速度を変化さ
せるように改造されている）。その結果を下記表１に示
す。

【００２６】

【表１】 表１から帯電ローラと感光体との周速度比が１．０の場
合には連続印刷枚数１万５千枚で黒ベタ、ハーフトーン
共、画像濃度が大きく低下し、不良と判断された。これ
は感光層表面の平均膜削れ速度が０．９μｍ/万枚のよ
うに少ないので、感光層表面の劣化進行速度の方に追い
つかないためと推察される。

【００２７】一方、帯電ローラと感光体との周速度比を
１．１以上にすると、感光層表面の平均膜削れ速度も
１．１μｍ/万枚以上と増加した結果、連続印刷枚数の
２万枚まで画像濃度が低下せず、黒ベタ、ハーフトーン
のいずれの画像についても画像品質が良好であることが
わかる。これは帯電ローラの周速度を感光体のそれより
も大きくすることにより、感光層の膜削れ量が増加し、
表面の劣化進行速度よりも磨耗速度の方が速くなった結
果、劣化部分の除去が早まり、常に新しい感光層表面を
出すことができるようになるためと考えられる。なお、
感光体の周速度を帯電ローラの周速度より大きくし、そ
の比を１．１以上としても、同様の効果が得られる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、単層型有機感光体とこ
の感光体に当接する帯電ローラとを、互いに異なる周速
度で回転させながら前記帯電ローラにより前記感光体表
面を正帯電させ、前記周速度比を１.１以上とする接触
帯電方法及びこの接触帯電方法を含む電子写真プロセス
を備えた画像形成装置としたので、正帯電用単層型有機
感光体の特性劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)は本発明にかかる正帯電用単層型有機感光
体の模式的断面図、(b)は（a）に下引層３を挿入した正
帯電用単層型有機感光体の模式的断面図

【図２】本発明にかかる接触帯電式画像形成装置の概略
断面図

【符号の説明】

１ 導電性基体 ２ 感光層 ３ 下引層 ５ 帯電ローラ ６ 高圧電源 １０ 単層感光体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単層型有機感光体とこの感光体に当接す
   る帯電ローラとを、互いに異なる周速度で回転させなが
   ら前記帯電ローラにより前記感光体表面を正帯電させ、
   前記周速度比を１.１以上とすることを特徴とする接触
   帯電方法。
2. 【請求項２】 前記感光体に当接する帯電ローラと感光
   体との周速度比を、下記数式１ 【数１】 とすることを特徴とする請求項１記載の接触帯電方法。
3. 【請求項３】 前記感光体とこの感光体に当接する帯電
   ローラとの周速度比を、下記数式２ 【数２】 とすることを特徴とする請求項１記載の接触帯電方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の接
   触帯電方法を含む電子写真プロセスを備えたことを特徴
   とする画像形成装置。