JP2614304B2 - 電子写真用帯電部材及びこの帯電部材を用いた電子写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真用帯電部材に関し、特には電子写真
感光体に帯電を行う電子写真用帯電部材及びこの帯電部
材を用いた電子写真装置に関する。

〔従来の技術〕

電子写真感光体を用いた電子写真プロセスにおける帯
電プロセスは、従来より殆ど金属ワイヤーに高電圧（DC
5〜8KV）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NO_x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。

一方、電力的にも感光体に向かう電流は、その５〜30
％にすぎず、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。

こうした欠点を補うために従来から直接帯電させる方
法が研究され多数提案されている（例えば、特開昭57−
178267号公報，特開昭56−104351号公報，特開昭58−40
566号公報，特開昭58−139156号公報，特開昭58−15097
5号公報等）。しかし、実際には感光体を上記のような
接触帯電法により帯電処理しても感光体表面の各部均一
な帯電はなされず、班点状帯電ムラを生じる。例えば、
反転現像方式ではその班点状帯電ムラ状態の感光体に光
像露光以下のプロセスを適用しても出力画像は班点状帯
電ムラに対応した班点上の黒点画像となり、正現像方式
では班点状ムラに対して班点状の白点画像となり、高品
位な画像は得られていない。また、直接帯電方法は多数
の提案があるにもかかわらず、市場実績が全くない。そ
の理由として帯電の均一性、直接電圧を印加することに
よる感光体の放電絶縁破壊等の発生が挙げられる。放電
絶縁破壊は１つの破壊点は、例えば円筒状感光体の場
合、軸方向全体の帯電がその破壊点に流れ帯電しなくな
る欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は上述の如き欠点を解決し、帯電の不均
一による班点状かぶり、感光体の放電絶縁破壊による画
像欠陥等の発生のない高品質の画像を安定して供給でき
る電子写真用帯電部材及びこの帯電部材を用いた電子写
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〕

本発明の電子写真用帯電部材は、基体上に基層及び表
面層を有し、前記表面層がビニルピリジン樹脂を含有
し、しかも前記表面層の体積抵抗率は、前記基層の体積
抵抗率より大きいことを特徴とするものである。

また、本発明の電子写真装置は、上記の電子写真用帯
電部材と、前記帯電部材に接触するように配置された感
光体と、前記感光体に対して露光を行い潜像を形成する
ための露光手段と、前記潜像を現像するための現像手段
とを有することを特徴とするものである。

以下、本発明をさらに説明する。

本発明の電子写真用帯電部材は多層構成をとってお
り、電子写真感光体に接触する電子写真用帯電部材の表
面層はビニルピリジン樹脂を含有している。

ビニルピリジン樹脂としては、ポリ−２−ビニルピリ
ジン，ポリ−３−ビニルピリジン，ポリ−４−ビニルピ
リジンなどが挙げられる。また、これらのモノマーと他
種モノマーの共重合体であっても良い。例えば、他種モ
ノマーとしては、スチレン，アクリル酸，メタクリル
酸，アクリル酸メチル，メタクリル酸メチルなどが挙げ
られる。さらに表面層には帯電部材としての特性を低下
させない範囲で他の樹脂や少量の導電性粒子を混合して
もよい。

表面層の体積抵抗率は、下述の表面層に接する基層の
体積抵抗率より大きいことが好ましく、10⁶Ω・cm〜10
¹²Ω・cm、特には10⁷Ω・cm〜10¹¹Ω・cmが好ましい。

表面層の膜厚は５μｍ〜500μｍ、特には20μｍ〜200
μｍが好ましい。

基層はアルミニウム，鉄，銅などの金属、ポリアセチ
レン，ポリピロール，ポリチオフエンなどの導電性高分
子、カーボン，金属などを分散して導電性処理したゴム
や樹脂、ポリカーボネート，ポリエステルなどの樹脂や
ゴムの表面を金属や他の導電性物質によってラミネート
やコートしたものなどを１層または２層以上として用い
ることができる。

基層の体積抵抗率は、10⁰Ω・cm〜10¹¹Ω・cm、特に
は10²Ω・cm〜10¹⁰Ω・cmが好ましい。

基層の膜厚は、10μｍ〜20mm、特には20μｍ〜10mmが
好ましい。

表面層に従来の絶縁性樹脂、たとえばポリウレタンや
その他のナイロンを用いると特公昭50−13661号公報に
示されるように4KV以上の高圧を印加しないと帯電がお
こなわれず、帯電の効率が悪い。また、このような高電
圧で使用する帯電の際に生成するオゾンかNO_x等生成物
が多く、感光体へ画像ボケ、流れなどの悪影響を及ぼ
す。これに対し、本発明のようにビニルピリジン樹脂を
含有させることにより帯電が可能となり、画像欠陥が著
しく改良される。

また、従来のような帯電用部材として表面が導電物質
である場合、たとえば金属，導電性高分子，カーボン分
散等で導電処理したゴムか絶縁性樹脂、また絶縁性物質
の表面に導電性物質によってラミネートやコートされた
ものの場合、感光体の放電絶縁破壊が発生した際に、１
つの破壊点（ピンホール）へ帯電部材から過剰な電流が
流れ、帯電用部材に印加された電圧が降下してしまい、
感光体接触領域全域にわたって、帯電不良を生じ、正規
現像では白帯、反転現像では黒帯が画像上に現われる。

しかしながら、表面層にビニルピリジン樹脂を含有さ
せることにより体積抵抗率を調整し、電子写真感光体に
絶縁破壊等の欠陥がある場合に過剰電流が流れて電圧降
下が生じるのを低減させることができる。

さらに、帯電部材としては電気抵抗が外部環境の変
化、特に大気中の湿度の変化によって影響を受けないこ
とも必要であるが、ナイロンは特に低温低湿下（たとえ
ば、15℃,10％RH）において体積抵抗が３ケタ高抵抗化
するなどの問題もある。

本発明のビニルピリジン樹脂を表面層に含有する電子
写真用帯電部材は、低温低湿下でも体積抵抗の変動が少
なく、安定した帯電能を得ることができる。

帯電部材の形状としてはローラー、ブラシ、ブレー
ド、ベルトなどのいずれの形状をとってもよく電子写真
装置の仕様、形態にあわせて選択可能である。これらの
中でも帯電均一性の点からローラー形状が好ましい。

第１図にローラー形状の本発明になる電子写真用帯電
部材１の断面図を示す。この場合、帯電部材１は基本的
には導電性基体２上に基層３及び表面層４の順で積層さ
れている。

導電性基体２は、帯電部材１の中心軸になるものであ
り、鉄，銅，ステンレス，アルミニウム，アルミニウム
合金等の金属や導電性樹脂などを用いることができ、そ
の形状としては円柱状や板状などが用いられる。導電性
基体２と基層３の間、あるいは基層３と表面層４の間に
は必要に応じて接着層などの他の層を設けてもよい。

帯電部材１の製造方法としては、例えば、導電性基体
上に基層及び表面層をそれぞれ順に成型あるいは塗工す
ることにより製造する方法や、表面層までを形成した後
で中心に導電性基体を通す方法などが挙げられる。

本発明の帯電部材を用いて電子感光体に対して帯電を
行う場合は、第２図に示すように帯電部材１に接続され
ている外部電源５から電圧を印加することにより、帯電
部材１に接触配置されている感光体６に対して帯電を行
う。

また、帯電部材１を用いた電子写真装置により画像出
しを行う場合、電子写真感光体５上に接触配置されてい
る帯電部材１に外部電源５から電圧を印加し、電子写真
感光体６表面を帯電させ、像露光手段７によって原稿上
の画像を感光体に像露光し静電潜像を形成する。次に現
像器８中のトナーを感光体に付着させることにより感光
体上の静電潜像を現像（可視像化）し、さらに感光体上
のトナー像を転写帯電器９によって紙10に転写し、クリ
ーニング装置11によって転写時に紙に転写されずに感光
体上に残ったトナーを回収する。

以上のような電子写真プロセスによって画像を形成す
ることができるが、感光体に残留電荷が残るような場合
には、帯電を行う前に前露光手段12によって残留電荷を
除電したほうがよい。

なお、像露光手段７の光源は、ハロゲン光，蛍光灯，
レーザー光,LEDなどを用いることができる。

現像方式は、正現像方式でも反転現像方式でもよい。

帯電部材の設置については特定の方法に限らず、帯電
部材を固定させる方式、感光体と同方向または逆方向で
回転させる等の移動させる方式など、いずれの方式を用
いることもできる。

本発明の電子写真用帯電部材は１次帯電用としてのみ
ならず電子写真プロセスにおいて帯電を必要とする転写
帯電工程や除電工程にも用いることができる。

帯電部材への印加電圧は、直流電圧と交流電圧を重畳
した脈流電圧の形で印加するのが好ましい。この際、印
加電圧は±200V〜±1500Vの直流電圧とピーク間電圧200
0V以下の交流電圧を重畳した脈流電圧が好ましい。ま
た、印加電圧は直流電圧あるいは交流電圧を使用するこ
ともできる。

電圧の印加方法に関しては各々の電子写真装置の仕様
にもよるが、瞬時に所望する電圧を印加する方式の他に
も感光体の保護の目的で段階的に印加電圧を上げていく
方式、直流に交流を重畳させた形で印加の場合ならば直
流→交流または交流→直流の順序で電圧を印加する方式
をとることができる。

本発明の帯電部材によって帯電される電子写真感光体
は以下のように構成される。

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、ニツケ
ルなどの金属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プラ
スチツク、導電性粒子（例えばカーボンブラツク、酸化
錫粒子など）を適当なバインダーとともに金属やプラス
チツクに塗布した支持体、導電性バインダーを有するプ
ラスチツ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（ナイロン6,
ナイロン66,ナイロン610,共重合ナイロンなど）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
μｍ〜３μｍが適当である。下引層はその機能を発揮す
るためには、10⁷Ω・cm以上であることが望ましい。

感光層は、有機または無機の光導電体を必要に応じて
バインダー樹脂とともに塗工することに形成でき、また
蒸着によっても形成することができる。

感光層の形態としては、電荷発生層と電荷輸送層の機
能分離型積層感光層が好ましい。

電荷発生層は、アゾ顔料，フタロシアニン顔料，キノ
ン顔料，ペリレン顔料などの電荷発生物質を蒸着あるい
は、適当なバインダー樹脂とともに（バインダーが無く
ても可）塗工することによって形成できる。

電荷発生層の膜厚は、0.01θ〜５μｍ、特には0.05μ
ｍ〜２μｍが好ましい。

電荷輸送層は、ヒドラゾン化合物，スチリル化合物，
オキサゾール化合物，トリアリールアミン化合物などの
電荷輸送物質を成膜性のあるバインダー樹脂に溶解させ
て形成することができる。

電荷輸送層の膜厚は、５μｍ〜50μｍ、特には10μｍ
〜30μｍが好ましい。

なお、紫外線などによる劣化防止のために感光層の上
に保護層を設けてもよい。

本発明の電子写真用帯電部材は、複写機だけでなく、
レーザービームプリンターやCRTプリンター、電子写真
式製版システムなどの電子写真応用分野にも用いること
ができる。

実施例１ まず、以下のようにして帯電部材を製造した。

クロロプレンゴム100重量部に導電性カーボン５重量
部を熔融混練し、中心にφ６×250mmのステンレス軸を
通してφ２×230mmになるように成型し、ローラー形状
帯電部材の基層を設けた。この基層の体積抵抗を、温度
22℃，湿度60％の環境で測定すると３×10⁴Ω・cmであ
った。

次に、ポリ−２−ビニルピリジン10重量部をメタノー
ル90重量部に溶解して、この基層の上に浸漬塗工し、乾
燥後の膜厚が200μｍとなるように帯電部材表面層を設
けた。なお、アルミシート上に同様にこの表面層を設
け、体積抵抗を測定した。

次に、以下のようにして電子写真感光体を製造した。

導電性支持体として、肉厚0.5mmで60φ×260mmのアル
ミニウムシリンダーを用意した。

共重合ナイロン（商品名;CM8000、東レ（株）製）４
重量部およびタイプ８ナイロン（商品名：ラツカマイド
5003、大日本インキ（株）製）４重量部をメタノール50
部、ｎ−ブタノール50重量部に溶解し、上記導電性支持
体上に浸漬塗布して0.6μｍ厚のポリアミド下引き層を
形成した。

下記構造式 のジスアゾ顔料を10重量部及びポリビニルブチラール樹
脂（商品名：エスレツクBM2 積水化学（株）製）10重
量部をシクロヘキサノン120重量部と共にサンドミル装
置で10時間分散した。分散液にメチルエチルケトン30重
量部を加えて上記下引き層上に塗布し、0.15μｍ厚の電
荷発生層を形成した。

重量平均分子量２万のポリカーボネートＺ樹脂（三菱
瓦斯化学（株）製）10重量部を用意し、下記構造式 のヒドラゾン化合物10重量部と共にモノクロルベンゼン
80重量部に溶解した。これを上記電荷発生層上に塗布し
て、16μｍ厚の電荷輸送層を形成し、感光体No.1を製造
した。

前記、帯電部材を第２図と同様の装置構成の正現像方
式複写機（PC−20:キヤノン製）の一時帯電用コロナ帯
電器の代わりに取りつけ、感光体は感光体No.1を用い
た。一時帯電の印加電圧は、直流電圧−750Vと交流ピー
ク間電圧1500Vの重畳を行い、暗部電位と明部電位の電
位測定及び感光体上に1mmのピンホールを開けた場合の
画像を検討した。その結果を第１表に示した。

さらに、温度15℃，湿度10％の低温低湿状態における
帯電部材の表面の体積抵抗とこの帯電部材を正現像方式
複写機にとりつけた時の電位特性と画像を同様に検討
し、第２表に示した。

実施例２ 実施例１の帯電部材においてポリ−２−ビニルピリジ
ンの代わりにポリ−３−ビニルピリジンを用いる以外は
実施例１と同様にして帯電部材を製造し、実施例１と同
様にして評価した。その結果を第１表及び第２表に示し
た。

実施例３ 実施例１の帯電部材においてポリ−２−ビニルピリジ
ンの代わりにポリ−４−ビニルピリジンを用いる以外は
実施例１と同様にして帯電部材を製造し、実施例１と同
様にして評価した。その結果を第１表及び第２表に示し
た。

実施例４ 実施例１の帯電部材においてポリ−２−ビニルピリジ
ンの代わりに４−ビニルピリジン−アクリル酸メチル共
重合体を用いる以外は実施例１と同様にして帯電部材を
製造し、実施例１と同様にして評価した。その結果を第
１表及び第２表に示した。

比較例１ 実施例１の帯電部材基層をそのまま一次コロナ帯電器
の代わりに取りつけ、実施例１と同様に評価した。その
結果を第１表及び第２表に示した。

比較例２ 実施例１と同様に帯電部材基層を用意した。次に、ク
ロロプレンゴム10重量部に導電性カーボン0.2重量部、
メチルエチルケトン90重量部を加えて、ボールミルで分
散した。この分散液を帯電部材基層の上に浸漬塗工し、
乾燥後の膜厚が200μｍとなるように帯電部材表面層を
設けた。

このようにして製造した帯電部材を実施例１と同様に
評価した。その結果を第１表及び第２表に示した。

比較例３ 実施例１と同様に帯電部材基層を用意した。次に、ナ
イロン−66 10重量部をジメチルホルムアミド90重量部
に溶解し、帯電部材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後の膜
厚が200μｍとなるように帯電部材表面層を設けた。

このようにして製造した帯電部材を実施例１と同様に
評価した。その結果を第１表及び第２表に示した。

比較例４ 実施例１と同様に帯電部材基層を用意した。次に、ポ
リエーテルポリオール５重量部、トルイレンジイソシア
ネート５重量部をメチルエチルケトンに溶解し、帯電部
材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後の膜厚が200μｍとな
るように帯電部材表面層を設けた。

このようにして製造した帯電部材を実施例１と同様に
評価した。その結果を第１表及び第２表に示した。

実施例５ 以下のようにして帯電部材を製造した。

クロロプレンゴム100重量部に導電性カーボン５重量
部を熔融混練し、中心にφ６×250mmのステンレス軸を
通してφ20×230mmになるように成型し、ローラー形状
の帯電部材基層を設けた。この基層の体積抵抗を、温度
22℃，湿度60％の環境で測定すると３×10⁴Ω・cmであ
った。

次に、ポリ−２−ビニルピリジン10重量部をメタノー
ル90重量部に溶解して、この基層の上に浸漬塗工し、乾
燥後の膜厚が80μｍとなるように帯電部材表面層を設け
た。なお、アルミシート上に同様にこの表面層を設け、
体積抵抗を測定した。

次に、以下のようにして電子写真感光体を製造した。

実施例１と同様にして下引き層までを形成し、ε−銅
フタロシアニン（東洋インキ製）20重量部、ポリビニル
ブチラール（エスレツクBL−Ｓ、積水化学製）10重量
部、メチルエチルケトン70重量部をサンドミルで分散
し、この分散駅を先の下引き層上に浸漬塗工し、膜厚0.
2μｍの電荷発生層を形成した。次に、この電荷発生層
の上に実施例１と同様にして電荷輸送層を形成し、感光
体No.2を製造した。

前記帯電部材を第２図と同様の装置構成の反転現像方
式レーザープリンター（LBP−8:キヤノン製）の一次コ
ロナ帯電器の代わりに取りつけ、感光体は感光体No.2を
用いた。一次帯電の印加電圧は、直流電圧−750Vと交流
ピーク間電圧1500Vの重畳を行い、暗部電位と明部電位
の電位測定及び感光体上に、1mmのピンホールを開けた
場合の画像を検討した。

結果を第３表に示した。

さらに、温度15℃，湿度10％の低温低湿状態における
帯電部材の表面層の体積抵抗とこの帯電部材を反転現像
方式レーザービームプリンターにとりつけた時の電位特
性と画像を同様に検討し、第４表に示した。

実施例６ 実施例５の帯電部材において、ポリ−２−ビニルピリ
ジンの代わりにピリ−３−ビニルピリジンを用いる以外
は実施例５と同様にして帯電部材を製造し、実施例５と
同様にして評価した。その結果を第３表及び第４表に示
した。

実施例７ 実施例５の帯電部材において、ポリ−２−ビニルピリ
ジンの代わりにポリ−４−ビニルピリジンを用いる以外
は実施例５と同様にして帯電部材を製造し、実施例５と
同様にして評価した。その結果を第３表及び第４表に示
した。

実施例８ 実施例５の帯電部材において、ピリ−２−ビニルピリ
ジンの代わりに４−ビニルピリジン−アクリル酸メチル
共重合体を用いる以外は実施例５と同様にして帯電部材
を製造し、実施例５と同様にして評価した。その結果を
第３表及び第４表に示した。

比較例５ 実施例５の帯電部材基層をそのまま一次コロナ帯電器
の代わりに取りつけ、感光体は実施例５と同様に評価し
た。その結果を第３表及び第４表に示した。

比較例６ 実施例５と同様に帯電部材基層を用意した。次に、ク
ロロプレンゴム10重量部に導電性カーボン0.2重量部、
メチルエチルケトン90重量部を加えて、ボールミルで分
散した。この分散液を帯電部材基層の上に浸漬塗工し、
乾燥後の膜厚が80μｍとなるように帯電部材表面層を設
けた。

このようにして製造した帯電部材を実施例５と同様に
評価した。その結果を第３表及び第４表に示した。

比較例７ 実施例と同様に帯電部材基層を用意した。次に、ナイ
ロン−66 10重量部をジメチルホルムアミド90重量部に
溶解し、帯電部材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後の膜厚
が80μｍとなるように帯電部材表面層を設けた。

このようにして製造した帯電部材を実施例５と同様に
評価した。その結果を第３表及び第４表に示した。

比較例８ 実施例５と同様に帯電部材基層を用意した。次に、ポ
リエーテルポリオール５重量部、トルイレンジイソシア
ネート５重量部をメチルエチルケトンに溶解し、帯電部
材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後の膜厚が80μｍとなる
ように帯電部材表面層を設けた。

このようにして製造した帯電部材を実施例５と同様に
評価した。その結果を第１表及び第２表に示した。

以上の結果から明らかなように、本発明になるビニル
ピリジン樹脂を表面層に含有する帯電部材は、帯電能に
優れ、画像濃度が適正に保たれ、画像欠陥の発生が抑え
られる。また、ピンホールによるリークが妨げられ横ス
ジ（白ヌケ）が防止されている。さらに、低温低湿下で
も優れた帯電特性を示し、適正な画像濃度であり、画像
欠陥も発生しない。

〔発明の効果〕

本発明の電子写真用帯電部材を用いることにより安定
した電位特性が得られ、画像欠陥も少なく、ピンホール
によるリークを軽減することができる。また、低温低湿
下でも安定した電位特性や画像特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子写真用帯電部材の断面模式図を示
し、第２図は電子写真用帯電部材を用いた電子写真装置
の模式図を示す。 １……帯電部材、２……導電性基体 ３……基層、４……表面層 ６……電子写真感光体

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基体上に基層及び表面層を有し、前記表面
   層がビニルピリジン樹脂を含有し、しかも前記表面層の
   体積抵抗率は、前記基層の体積抵抗率より大きいことを
   特徴とする電子写真用帯電部材。
2. 【請求項２】請求項１記載の電子写真用帯電部材と、前
   記帯電部材に接触するように配置された感光体と、前記
   感光体に対して露光を行い潜像を形成するための露光手
   段と、前記潜像を現像するための現像手段とを有するこ
   とを特徴とする電子写真装置。