JP2005141114A

JP2005141114A - 電子写真感光体および電子写真装置

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Publication number: JP2005141114A
Application number: JP2003379439A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Saito; 善久斉藤; Mayumi Oshiro; 真弓大城
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】電子写真感光体の振動現象の抑制。
【解決手段】電子写真感光体内部に、その一部もしくは全部にゴムを含む充填物を有し、充填物が中空部を有する円筒体であり一方の端部が開口した形状であり、他方の端部が閉塞もしくは半閉塞し外径が縮径しており前記縮径部分にまで前記中空部分が達しており、前記充填物の挿入方向に対し、挿入するための力がゴム部分にかかる点（作用点）が縮径側中空部端にあることを特徴とする電子写真感光体。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体と、該像担持体の像担持層面を帯電する帯電装置を含む作像機器を有する画像形成装置に関する。

また、少なくとも像担持体と該像担持体の像担持層面を帯電する帯電装置を含み、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジに関する。

電子写真複写機、レーザービームプリンター、普通紙ＦＡＸなどの電子写真画像形成装置は、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。

電子写真感光体の帯電装置としては従来より非接触帯電（間接帯電）タイプであるコロナ帯電器が汎用されている。

近時は、像担持体に接触配置された接触帯電用部材に外部より電圧を印加して帯電を行なう接触帯電（直接帯電）タイプの帯電装置が実用に供されている（例えば特開昭５７−１７８２６７号公報、特開昭５６−１０４３５１号公報、特開昭５８−４０５６６号公報、特開昭５８−１３９１５６号公報、特開昭５８−１５０９７５号公報等）。

具体的には、感光体の表面に、１〜２ＫＶ程度の直流電圧と２ＫＶ_P-Pの交流電圧を外部電源装置より印加した導電性弾性ローラー等の接触帯電部材を接触させ、これ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。接触帯電部材は、軸、基層、抵抗層および表面層からなる。また感光体は、導電性支持体上に感光層が設けられた構成からなる。

しかし、概してこの種の交流電圧を印加する接触帯電部材は感光体との間で接触−離間を繰返し“帯電音“と呼ばれる感光体の振動現象を伴う。また、近年感光体の高耐久化に伴い感光体とクリーニング部材の摩擦が大きくなり感光体とクリーニング部材の間でも振動現象が発生する。特に感光体回転開始／停止時に顕著となる。これらに代表される感光体の振動現象抑制は、電子写真感光体内部に、その一部もしくは全部にゴムを含む充填物を有し、充填物が中空部を有する円筒体であり一方の端部が開口した形状であり、他方の端部が閉塞もしくは半閉塞し外径が縮径しており前記縮径部分にまで前記中空部分が達しており、前記充填物の挿入方向に対し、挿入するための力がゴム部分にかかる点（作用点）が縮径側中空部端にあることを特徴とする電子写真感光体により達成される。

電子写真感光体内部に、その一部もしくは全部にゴムを含む充填物を有し、充填物が中空部を有する円筒体であり一方の端部が開口した形状であり、他方の端部が閉塞もしくは半閉塞し外径が縮径しており前記縮径部分にまで前記中空部分が達しており、前記充填物の挿入方向に対し、挿入するための力がゴム部分にかかる点（作用点）が縮径側中空部端にある形状であり、充填物のゴムの硬度が10〜60度であり、充填物のゴムのtanδが0.6以上であり、充填物の重量が100ｇ以上である場合、交流電圧を印加する直接帯電方式の問題である“帯電音”、感光体の回転開始／停止時における“鳴き”といった感光体の振動に対して十分な効果があることがわかった。

以下、本発明を適用した実施例について、図面を用いて説明を行う。

図１は本発明を適用した電子写真方式の画像形成装置（例えばプリンタ、複写機等）の概略図であり、この装置について簡単に説明する。

感光ドラム１は帯電手段２（ここでは帯電ローラー、このほかにブラシやコロナ帯電がある）によって所定の表面電位に帯電される。そこに露光手段３（例えば、複写機の場合には原稿からの反射光、プリンターの場合にはコンピューター等のホストからの信号に応じたレーザ光等）によって潜像が形成され、現像手段４によって潜像が顕像化される。そして転写手段５によって転写材９に未定着のトナー像が転写される。これが定着手段８によって転写材とトナー像が定着されるのが一般的な電子写真プロセスである。

ここで本発明に関係するクリーニング装置７について詳細に説明する。

ここで用いたクリーニングブレードの設定は、感光体１に対する当接角が２４°で、感光体１に対する侵入量は０．７５ｍｍであり、この時のブレードの線圧は３０ｇ／ｃｍになっている。

このような設定を取ることにより、通紙中のクリーニング不良が発生することを防ぐことが可能になっている。しかしながら、表面層の樹脂の粘度平均分子量が大きくなったり、耐摩耗性に優れた樹脂を用いることにより動摩擦係数が上昇しstick-slip振動が起こりやすくなる。

感光層は、導電性支持体の上に設けられる。導電性支持体としては、支持体自体が導電性をもつもの、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、クロム、チタンなどを用いることができ、そのほかにアルミニウム、アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化錫合金などを真空蒸着によって被膜形成された層を有する前記導電性支持体やプラスチック、導電性粒子（例えばカーボンブラック、酸化錫粒子など）を適当なバインダーとともにプラスチックや紙に含浸した支持体、導電性バインダーを有するプラスチックなどを用いることができる。

導電性支持体と感光層の中間に、バリヤー機能と接着機能をもつ下引層を設けることもできる。下引層はカゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリアミド、ポリウレタン、ゼラチン、酸化アルミニウムなどによって形成できる。下引層の膜厚は、５μｍ以下、好ましくは０．５〜３μｍが適当である。下引層はその機能を発揮するためには、１０⁷ Ω・ｃｍ以上であることが望ましい。

感光層は、露光により電荷担体を発生する電荷発生層と発生した電荷担体を輸送する能力を持つ電荷輸送層との組み合わせからなる感光層を用いることができる。

電荷発生層は、アゾ顔料、キノン顔料、キノシアニン顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスベンゾイミダゾール顔料、フタロシアニン顔料、キナクドリン顔料などの電荷発生材料の１種類あるいは２種類以上を蒸着するか、または適当なバインダーと共に（バインダーが無くても可）分散し塗工によって形成できる。

バインダーは広範囲な絶縁性樹脂または有機光導電性ポリマーから選択できる。たとえば絶縁性樹脂としてはポリビニルブチラール、ポリアリレート（ビスフェノールＡとフタル酸の縮重合体等）、ポリカーボネート、ポリエステル、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド、セルロース系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコールなどをあげることができる。また、有機光導電性ポリマーとしては、カルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレンなどが挙げられる。

電荷発生層の膜厚は０．０１〜１５μｍ、好ましくは０．０５〜５μｍであり、電荷発生層と結着剤との重量比は１０：１〜１：２０である。

電荷発生層用塗料に用いる溶剤は、使用する樹脂や電荷輸送材料の溶解性や分散安定性から選択されるが、有機溶剤としてはアルコール類、スルホキシド類、エーテル類、エステル類、脂肪族ハロゲン化炭化水素類あるいは芳香族化合物などを用いることができる。

塗工は、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、マイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法などのコーティング法を用いて行なうことができる。

電荷輸送層は、電荷輸送材料を成膜性のある樹脂に溶解させて形成される。本発明に用いられる有機の電荷輸送材料の例としては、ヒドラゾン系化合物、スチルベン系化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、トリアリールメタン系化合物などが挙げられる。これらの電荷輸送物質は１種または２種以上組み合わせて用いることができる。

電荷輸送層に用いる結着剤の例としては、フェノキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルブチラール、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリアミド、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、アルキド樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタンあるいはこれらの樹脂の繰返し単位のうち２つ以上を含む共重合体、たとえばスチレン−ブタジエンコポリマー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−マレイン酸コポリマーなどを挙げることができる。また、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレンなどの有機光導電性ポリマーからも選択できる。

電荷輸送層の膜厚は５〜５０μｍ、好ましくは８〜３０μｍであり、電荷輸送物質と結着剤との重合比は５：１〜１：５、好ましくは３：１〜１：３程度である。また、必要に応じて、酸化防止剤や潤滑性付与のための樹脂やオイルを混合したり、無機／有機微粒子を分散したりできる。塗工は前述のようなコーティング法を行なうことができる。

ゴム充填物は各社から製品化されている制振ゴムが使われる。具体的にはスリーボンド製シリコン系ゴム（TBシリーズ）、信越シリコーン製シリコーン系ゴム（KEシリーズ）、コニシボンド製ウレタンゴム（ウレタンコークシリーズ）およびアクリルゴム（アクリルコークシリーズ）、内外ゴム製ハネナイト等からその物性に応じて適宜選択される。制振効果を得るために特に重要な項目は、充填するゴムの重量、tanδ、硬度である。

以下に実施例及び比較例を示す。

（実施例１）
導電性支持体として外径φ３０、内径φ２８．５、長さ３５７．５ｍｍのアルミニウム素管をもちい、下地層としてアルコール可溶性ポリイミド樹脂１００重量部をメタノール５００重量部に溶解したものをディッピング法にて１μm塗布し８０度で１０分乾燥した、次に電荷発生層として、ブチラール樹脂５０重量部をメチルエチルケトン３００重量部に溶解し、これに無金属フタロシアニン顔料１０重量部を分散した液をディッピング法にて０．２μm塗布し、９０度で３０分乾燥した、この上に表面層となる電荷輸送層として粘度平均分子量が５００００のポリアリレート１００重量部と、電荷輸送物質としてヒドラゾン系化合物１５０重量部と、フッソ系有機樹脂微粒子６０重量部をモノクロロベンゼン８００重量部に溶解／分散しディッピング塗布法にて３０μm塗布し１５０度で６０分乾燥し感光ドラムを作成した。

ゴム充填物の材料としては、内外ゴム製ハネナイトを用いて図−２に示すような形状に成形し感光体内部に挿入した。外径はφ２８．６ｍｍ、長さは２５０ｍｍ、テーパー角は４５度、重量１５０ｇ、tanδ１．０、ゴム硬度（JIS-A）４５Hsとした。この充填物に充填物内径より小さな径の棒を開口側から挿入し、感光体に縮径側から挿入することで感光体内部に装着した。tanδはレオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー（株）製RSAIIにて駆動周波数6.28rad/sec で昇温速度5℃/minとした時の動的粘弾性を−50℃〜50℃の範囲で測定し、３０℃におけるtanδ＝１．０を得た。

この感光体を、キヤノン製デジタル複写機MEDIO GP405に装着し1枚間欠モードで５００００枚耐久し、“帯電音”やドラム回転／停止時の異常音“鳴き”を普通騒音計（リオン製NL-21）を用いて測定した。周波数は限定せずオールパスでフィルターはA特性を用いた。異常音の判断基準は、異常音が耳障りではない範囲として７２ｄB以下を良否判定基準とした。

（実施例２）
充填物を図−３のような形状にし、重量を１４５ｇとした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（実施例３）
充填物のゴム硬度を１０Hsとした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（実施例４）
充填物のゴム硬度を３０Hsとした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（実施例５）
充填物のゴム硬度を６０Hsとした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（実施例６）
充填物のゴムのtanδを０．６とした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（実施例７）
充填物のゴムのtanδを１．２とした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（実施例８）
充填物の重量を全長を短くして１００ｇとした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（実施例９）
充填物の重量を全長を長くして２００ｇとした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（比較例１)
充填物を図−４のような形状にし、重量を２００ｇにした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（比較例２）
充填物を図−５のような形状にした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（比較例３）
充填物のゴム硬度を７５Hsとした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（比較例４）
充填物のゴムのtanδを０．４とした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

（比較例５）
充填物の重量を全長を短くして５０ｇとした以外は実施例１と同じ感光体を作成した。

実験結果からわかることは、
第一に比較例１、２からわかるように閉塞部もしくは半閉塞部を持たない場合感光体内径より大きな外径をもつゴム充填物は挿入方向後端から押すしかなく、このときゴムであるがゆえに外径変化を起こし（外径が大きくなる）、挿入が困難であった。

第二に実施例１，３，４，５、比較例３からわかるようにゴム硬度（JIS-A）は単純に低い方がよいわけではなく、１０Hsから６０Hsが良く、好ましくは２０Hsから５０Hsで、更に好ましくは３０Hsから４５Hsが良い結果となった。

第三に実施例１，６，７、比較例４からわかるようにゴムのtanδは大きいほうが制振効果が高いが、最低でも０．６以上必要で、好ましくは１．０以上、更に好ましくは１．２以上が良い。ただし、tanδ１．２以上はコストが高くなるので実質的には１．０程度が選択される。

第四に１，８，９、比較例５からわかるように充填物重量は大きいほうが良い。最低でも１００ｇ以上は必要で、好ましくは１５０ｇ以上、更に好ましくは２００ｇ以上がよい。

電子写真方式の画像形成装置の概略図感光体に挿入される充填物の断面形状例１感光体に挿入される充填物の断面形状例２感光体に挿入される充填物の断面形状例３感光体に挿入される充填物の断面形状例４

符号の説明

１感光体ドラム
２帯電手段
３露光手段
４現像手段
５転写手段
６クリーニングブレード
７クリーニング装置
８定着手段
９記録シート

Claims

電子写真感光体内部に、その一部もしくは全部にゴムを含む充填物を有し、充填物が中空部を有する円筒体であり一方の端部が開口した形状であり、他方の端部が閉塞もしくは半閉塞し外径が縮径しており前記縮径部分にまで前記中空部分が達しており、前記充填物の挿入方向に対し、挿入するための力がゴム部分にかかる点（作用点）が縮径側中空部端にあることを特徴とする電子写真感光体。
電子写真感光体内部に、その一部もしくは全部にゴムを含む充填物を有し、充填物が中空部を有する円筒体であり一方の端部が開口した形状であり、他方の端部が閉塞もしくは半閉塞し外径が縮径しており前記縮径部分にまで前記中空部分が達しており、前記充填物表面に高さ3mm以内の複数の突起があり、前記充填物の挿入方向に対し、挿入するための力がゴム部分にかかる点（作用点）が縮径側中空部端にあることを特徴とする電子写真感光体。
電子写真感光体内部に、その一部もしくは全部にゴムを含む充填物を有し、充填物が中空部を有する円筒体であり一方の端部が開口した形状であり、他方の端部が閉塞もしくは半閉塞し外径が縮径しており前記縮径部分にまで前記中空部分が達しており、前記充填物のゴムの硬度が10〜60度であり、前記充填物の挿入方向に対し、挿入するための力がゴム部分にかかる点（作用点）が縮径側中空部端にあることを特徴とする電子写真感光体。
電子写真感光体内部に、その一部もしくは全部にゴムを含む充填物を有し、充填物が中空部を有する円筒体であり一方の端部が開口した形状であり、他方の端部が閉塞もしくは半閉塞し外径が縮径しており前記縮径部分にまで前記中空部分が達しており、前記充填物のゴムのtanδが0.6以上であり、前記充填物の挿入方向に対し、挿入するための力がゴム部分にかかる点（作用点）が縮径側中空部端にあることを特徴とする電子写真感光体。
電子写真感光体内部に、その一部もしくは全部にゴムを含む充填物を有し、充填物が中空部を有する円筒体であり一方の端部が開口した形状であり、他方の端部が閉塞もしくは半閉塞し外径が縮径しており前記縮径部分にまで前記中空部分が達しており、前記充填物の重量が100ｇ以上であり、前記充填物の挿入方向に対し、挿入するための力がゴム部分にかかる点（作用点）が縮径側中空部端にあることを特徴とする電子写真感光体。
電子写真感光体に直接帯電を行う電子写真装置に使われる請求項１の電子写真感光体。
電子写真感光体上の不要になったトナーをクリーニングする装置を有する電子写真装置に使われる請求項１の電子写真感光。