JPH04109776U - 電子写真装置の感光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒーターへの電力供給をスイッチングして温
度制御する場合でも、画像に濃度むらが生じることがな
いようにする。 【構成】 感光体用ヒーター１０１は、フレキシブルな
樹脂で円筒状に形成され、その内部に図示しない多数の
ヒーター線が円筒の軸方向と平行に全周にわたりほぼ均
一に埋め込まれている。この感光体用ヒーター１０１で
は、脱着時は、その一部を凹ませることにより実質外径
を小さくすることができ、容易に脱着することが可能で
ある。また、図示しない感光体に装着されているとき
は、円筒状に復元して上記感光体の内周面の全面にわた
り密着することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電子写真装置に用いられる円筒状に形成された感光体に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、電子写真装置には、感光体のコロナ放電を用いて画像を形成するものが あり、複写機、ファクシミリ、プリンタ等として広く使用されている。しかし、 これらの電子写真装置においては、感光体の表面にオゾン生成物が付着し、とく に高湿時において画像ぼけ（または「画像流れ」ともいう。）を生ずることが知 られている。有機感光体（ＯＰＣ）のように比較的表面の摩耗しやすい感光体の 場合は、表面に形成したオゾン生成物等が研磨手段等によって摩耗除去されやす いが、あまり研磨効果を高めると、感光体として機能が低下し、寿命を短くして しまう。一方、アモルファスシリコン感光体（以下、「ａ−Si感光体」という。 ）やCdS バインダー層の上に透明な絶縁層を設け、この絶縁層に電荷を保持させ 、上記CdS バインダー層を光電導体層とする画像形成プロセスに使用される絶縁 層のように、非常に硬く、表面に形成されたオゾン酸化物等が摩耗除去されにく いものもある。

【０００３】 そこで、感光体内部または近傍に感光体用ヒーターを配置し、感光体表面の温 度を35〜45℃程度に制御することが行なわれている。この感光体の温度制御は、 さまざまな目的で行なわれているが、主要目的としては、高湿時に発生する画像 ぼけの防止および除去である。これは、コロナ帯電器内で発生したオゾンが感光 体表面を化学的に変質させ、親水基（−ＯＨ等）等が形成されるため吸湿しやす くなり、これが表面電位の横流れといった電子写真として致命的な現象を引き起 こすため、上記温度制御を行ない、水分を除去するものである。また、オゾンに より生成したNO_X 等の物質が感光体表面に付着し、これが同様に吸湿するため、 同様に上記温度制御を行ない、水分を除去するものである。

【０００４】 温度制御手段としては、温風吹き付け等もあるが、感光体内面からの電熱感光 体用ヒーターによる加熱が主流である。初期のものでは、感光体の回転軸として 感光体を支持するシャフト内に棒状の感光体用ヒーターを配置し、温度制御する 方法がとられていたが、近年、特にａ−Si感光体等において、感光体表面温度の 精度を上げ、かつ感光体全面についてできるだけ温度むらをなくすために、図９ の(A) 、(B) に示すような面状の感光体用ヒーター601 を感光体602 内面に配置 する方式が多くとられている。

【０００５】 電子写真装置の感光体は、紙等の記録媒体が通るたびにその記録媒体に熱を持 っていかれる。したがって、感光体の温度の安定化には、熱平衡になるだけの電 力では不足であり、それよりも十分大きい電力をスイッチングして温度制御する のが一般的である。

【０００６】 また、特にａ−Si感光体の場合、暗部電位（ 300〜500V）で３〜６Ｖ／deg 、 明部電位（50〜200V）で１〜３Ｖ／deg の電位の温度依存性があるため、加熱温 度のコントロールは±１℃程度の精度を求められ、感光体金属支持体内面にサー モスイッチを密着させることなどによって、この精度を実現している。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来例では、感光体用ヒーターへの電力供給をスイッチングして温度制御 する場合、図９の(B) に示す感光体602 の面のうち、感光体用ヒーター601 の継 ぎ目603 にあたる部位は温度応答性が悪く、他の部位との間で温度差が生じ、ひ いては画像に濃度むらが生じることがあった。

【０００８】 本考案は、感光体用ヒーターへの電力供給をスイッチングして温度制御する場 合でも、画像に濃度むらが生じることがない電子写真装置の感光体を提供するこ とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため本考案の電子写真装置の感光体は、柔軟性材料からな る基体と、該基体に均一に埋設された発熱抵抗体とからなる感光体用ヒーターが 、円筒体の内周面の全面にわたり密着されていることを特徴とするものである。

【００１０】 発熱抵抗体は、ヒーター線であっても紛体であっもよい。

【００１１】 柔軟性材料からなる基体に代えて、熱変形性材料からなる基体とすることもで きる。

【００１２】

【作用】

柔軟性材料からなる基体に発熱抵抗体が均一に埋設された感光体用ヒーターは 、その面の全面にわたり均一に発熱する。この感光体用ヒーターを感光体の内周 面の全面にわたり密着すると、従来の感光体用ヒーターに見られるような継ぎ目 がなくなり、感光体全面にわたり均一に発熱するので、温度応答性が良くなる。 したがって、感光体の各部位間で温度差が生じなくなり、画像の濃度むらも生じ なくなる。

【００１３】

【実施例】

本考案の実施例について図面を参照して説明する。

【００１４】 図１は本考案の感光体の第１実施例の感光体が設けられた電子写真装置の一例 を示し、本実施例の感光体1401は、円筒状に形成された円筒体を備え、該円筒体 の内周面の全面にわたり後述する感光体用ヒーター（図２参照）が密着される。 マグネットローラー1420は、例えば特開昭57-104972 号公報に記載のような、 残留磁性トナーなどの粉体磁性部材がゆるやかに流動性をもって磁気ブラシの穂 立ちを形成しながら保持したものであり、第１にその磁気ブラシが感光体1401の 表面を摺擦して被摺擦体である感光体1401を摩耗させることなく、オゾン生成物 等を除去し、第２にクリーニングブレード1421にて、残留性トナーをスクレープ クリーニングし、次の画像形成工程へ進行するものである。

【００１５】 一方、例えば、シリコンゴム、ウレタンゴム等の弾性体からなる弾性ゴムロー ラーを被摺擦体である感光体1401に押圧して研磨し、次いでブレードにて残留磁 性トナーをスクレープクリーニングする方式においては、弾性ゴムローラー上に 残留磁性トナー等が食い込む形でほぼ固定化され、これが感光体1401を摺擦する ため、強い研磨力を示す。

【００１６】 他の感光体研磨手段としてファーブラシに研磨剤を含ませ被摺擦体である感光 体1401を研磨する手段があるが、研磨度合いのコントロールにおいて材質、圧力 等の管理幅が狭く、研磨をクリーニングと同時に行うといった観点からは不向き な方式である。

【００１７】 前述のマグネットローラー1420は、感光体1401と 0.5〜1.0mm の距離を隔てて 配設され、そのマグネットローラー1420上に、粉体磁性部材、例えば、磁性トナ ー等を保持させ、流動性のある、やわらかな穂立ちにより被摺擦体をゆるやかに 研磨し、次いで、クリーニングブレードにて残留磁性トナーをスクレープクリー ニングする方式において、摩耗を防止しかつオゾン生成物等を除去し、画像流れ を防止できる。

【００１８】 また、一成分磁性トナーを用いる電子写真装置においては、残留性トナーを捕 集し、粉体磁性部材として使用することが可能であり経済的にも好ましい形態で ある。しかし、画像流れの防止および除去に関しては、特にａ−Si感光体の場合 、研磨手段だけでは不十分であり、感光体用ヒーターが不可欠であることは従来 の技術の欄で既に述べたとおりである。

【００１９】 多重現像の電子写真画像形成プロセスは、アモルファスシリコン系感光体を用 い、以下のようにして行われる。

【００２０】 まず、所定のプロセススピードに対応した回転速度で感光体1401を回転させ、 該感光体1401上に、＋６〜８kVの高電圧を印加した主帯電器1402によって一様な コロナ帯電を行う。この時感光体1401は、内面に密着した図示しない感光体用ヒ ーターにより約45℃に保持されている。

【００２１】 次に50〜80Ｖ、 150〜350 Ｗのハロゲンランプの光源1410により発した光をプ ラテンガラス1411上の原稿1412に照射しその反射光をミラー系1413〜1416、フィ ルター1418を内蔵したレンズ系1417を介して波長を調整した後、感光体1401表面 上に導き投影して感光体1401上に静電潜像を形成する。

【００２２】 次に、あらかじめなされているデジタイザー（図示せず）による色分け領域の 指定信号を受けてブランク露光源1429が点灯し、第１色の現像にとって不要な部 分の潜像が消去される。残された潜像に第１の現像器1404−1 から黒トナーを供 給してトナー像を形成する。一方、転写紙通路1419を含む転写紙給送系1405、レ ジストローラ1422を通って感光体1401方向に供給される転写材Ｐは、＋７〜８kV の高電圧を印加した転写帯電器1406(a) と感光体1401の間隙において背面から、 トナーとは反対極性の電界を与えられ、これによって感光体表面のトナー像は、 転写材に転移する。

【００２３】 12〜14kV_P-P 、 300〜600Hz の高圧ＡＣ電圧を印加した分離帯電器1406(b) に より分離された転写材Ｐは、搬送路1408をとおって定着器1423，1424に至ってト ナー像が定着された後フラッパー1425により下方向に搬送方向を変えられて、ロ ーラー1426、搬送系1427、およびローラー1428を通されて再び転写紙給送系1405 に転送される。この間に感光体には、前記と同様のプロセスに従って前記第１色 の画像領域以外の部分に第２色の潜像が形成され、第２の現像機1404−2 により 、色トナーが現像されており、前述のプロセスにより再度転送されてきた転写材 Ｐ上に前述と同様にして第２色のトナー像が形成される。この後転写材Ｐは搬送 器1408を通って定着器1423，1424に至ってトナー像が定着され、下方向に倒され たフラッパー1425上を通って装置外に排出される。

【００２４】 なお、転写の終了した感光体表面部位は、１回毎に回転によりマグネットロー ラー1420、クリーニングブレード1421を装備したクリーナー1407に送られて、転 写に寄与しなかった残留トナーのクリーニングが行われ、さらに除電光源1409か ら除電光を与えられて再び同様のサイクルに供せられるところとなる。

【００２５】 また両面コピーの電子写真画像形成プロセスも多重現像と略同一であり、異る 点はフラッパー1425により下方向に搬送方向を変えた転写材Ｐは不図示のバッフ ァを経由する事で先端と後端が逆転して搬送系1427に転送される点である。

【００２６】 図２は本考案の第１実施例に設けられる感光体用ヒーターを示し、(A) は図示 しない感光体に装着されていないときのようすを示す外観図、(B) は図示しない 感光体に装着されているときのようすを示す外観図である。

【００２７】 図２の (A)、(B) において、感光体用ヒーター101 は、柔軟性材料であるフレ キシブルな樹脂で円筒状に形成された基体から構成され、その内部に図示しない 多数のヒーター線が円筒の軸方向と平行に全周にわたりほぼ均一に埋め込まれて いるものであり、その外径は図示しない感光体の内径と等しく形成されている。 この感光体用ヒーター101 では、脱着時は、図２の(A) に示すように、その一部 を凹ませることにより実質外径を小さくすることができ、容易に脱着することが 可能である。また、図示しない感光体に装着されているときは、図２の(B) に示 すように、円筒状に復元して上記感光体の内周面の全面にわたり密着することが できる。

【００２８】 図３は本考案の第２実施例に設けられる感光体用ヒーターを示し、(A) は図示 しない感光体に装着されていないときのようすを示す外観図、(B) は図示しない 感光体に装着されているときのようすを示す外観図である。

【００２９】 本考案の第２実施例は、図２に示す感光体用ヒーター101 に代えて図３に示す 感光体用ヒーター201 を用いている点が上述した第１実施例と異なるが、その他 の点では第１実施例と同様である。

【００３０】 図３の (A)、(B) において、感光体用ヒーター201 は、柔軟性材料であるフレ キシブルなラバーで螺旋形状に形成された基体から構成され、上記ラバーの内部 にほぼ均一にヒーター線を埋め込んだ構成、または上記ラバーの表面にほぼ均一 に抵抗箔をエッチングし、絶縁処理をした構成になっている。この感光体用ヒー ター201 では、脱着時は、図３の(A) に示すように、両端を引っ張ったり全体を ねじったりして変形させることにより、容易に脱着することが可能である。また 、図示しない感光体に装着されているときは、図３の(B) に示すように、円筒状 に復元して上記感光体の内周面の全面にわたり密着することができる。

【００３１】 図４は本考案の第３実施例に設けられる感光体用ヒーターを示し、(A) は図示 しない感光体に装着されていないときのようすを示す外観図、(B) は図示しない 感光体に装着されているときのようすを示す外観図である。

【００３２】 本考案の第３実施例は、図２に示す感光体用ヒーター101 に代えて図４に示す 感光体用ヒーター301 を用いている点が上述した第１実施例と異なるが、その他 の点では第１実施例と同様である。

【００３３】 図４の (A)、(B) において、感光体用ヒーター301 は、熱変形性材料である熱 膨張率の大きい樹脂で、発熱時の外径が図示しない感光体の内径と等しい円筒状 に形成された基体から構成され、内部に紛体の発熱抵抗体がほぼ均一に分散した 構成になっている。この感光体用ヒーター301 では、脱着時は、図４の(A) に示 すように、ほぼ常温であることから、その外径が縮小して容易に脱着することが 可能である。また、図示しない感光体に装着され、使用されているときは、発熱 するため、図４の(B) に示すように、その外径が図示しない感光体の内径と等し くなるように復元して上記感光体の内周面の全面にわたり密着することができる 。

【００３４】 次に、主な感光体についてその特徴を挙げる。

【００３５】 ａ−Si感光体は、表面硬度が高く（ビッカース硬度1000以上）、しかも、繰り 返し使用による劣化、静電潜像電位の変動がなく、熱的に安定で、結晶化がなく 、無害で、長波長にまで高感度であるなどの優れた特徴をもつ反面、シランガス （SiH₄）等の高価なガスをプラズマＣＶＤ等で長時間（約５時間）かけて、堆積 成膜していくため、感光体が非常に高価となる。

【００３６】 図５の(A) は代表的なプラス帯電用ａ−Si感光体の模式的断面図であり、図に おいて、Al等の導電性支持体1301には、該導電性支持体1301からの電荷の注入を 阻止するための電荷注入阻止層1302、光照射により電子と正孔を発生し、画像情 報を電位情報に変換するための光導電層1303が順次積層されており、これらはい ずれもアモルファスシリコンを母体とし、必要に応じて水素原子、ハロゲン原子 などのダングリングボンドの中和剤、 III族、Ｖ族などの価電子供制御剤、酸素 原子、炭素原子、窒素原子等の修飾物質等を含有させた材料により構成されてい る。前記光導伝層1303の図示上面には、現像剤、転写紙、クリーニング装置等に よる摩擦等から光導電層を保護し、かつ表面から光導電層への電荷注入防止する ための表面保護層1304が設けられており、該表面保護層1304は、光導電層への優 れた透光性をもち、機械的強度、上部からの電荷注入防止などに優れたａ−Si Ｃ：Ｈの材料を用いている。

【００３７】 このようなアモルファスシリコン系感光体はいずれもシラン系の原料ガスを用 いて、高周波やマイクロ波を原料ガスの分解エネルギー源として用いたプラズマ ＣＶＤ法により形成される。

【００３８】 ＯＰＣ感光体は、光キャリアー発生を役割とする顔料または染料の分子設計の 自由度が大きく、塗工が容易で、量産化しやすく、製造コストがきわめて低廉で あるが、表面硬度が低く、光メモリも残りやすいうえに、耐刷性に欠けるものが 多い。

【００３９】 図５の(B) は体表的なＯＰＣ感光体（有機光導電体）の模式的断面図であって 、Al等の導電性支持体1501には、電荷発生層（ＣＧＬ）1502、電荷移送層（ＣＴ Ｌ）1503が順次積層されている。

【００４０】 図６は本考案の各実施例が適用可能な温度制御回路の例を示し、(A) はサーミ スタを用いた温度制御回路の回路図、(B) はサーモスイッチを用いた温度制御回 路の回路図である。

【００４１】 図６の(A) において、制御回路404 は温度フィードバック用のサーミスタ403 の抵抗に応じて入力電力供給用のＡＣ電源402 から感光体用ヒーター401 への入 力電力の供給をオンオフもしくは数段階で切り換えるためのものである。また、 電子写真装置本体と感光体ユニットの境界は、通常スリップリング等で接触して いる。サーミスタ403 は高温になると低抵抗になるといった特性を有するため、 温度を制御回路404 にフィードバックして温度制御を行なうものである。

【００４２】 図６の(B) において、サーモスイッチ503 は高温になるとＡＣ電源502 から感 光体用ヒーター401 への入力電力の供給をオフするようにして温度制御を行なう ものである。サーモスイッチ503 がオフする温度は、サーモスイッチ503 固有の 特性で定まる。

【００４３】 構成上、図６の(A) に示すようなサーミスタ制御のほうが温度制御の精度はよ く、特にａ−Si感光体のように温度制御の精度を要求される場合には、こちらを 用いる場合が多い。

【００４４】 次に、本考案の具体的な実験例および比較例について説明する。

【００４５】 実験例１ 図６の(A) に示す温度制御回路を用い、図２の (A)、(B) に示す感光体用ヒー ター101 を図１に示す電子写真装置の感光体1401の内面に密着させて、室温23℃ において感光体1401の温度が45℃になるように制御し、感光体1401上のいくつか の部位について温度の時間変化を測定した。その結果を図７に示す。測定した全 ての部位で実線801 で示すようになり、各部位間で温度差は生じなかった。

【００４６】 また、片面の画像形成をA4サイズの用紙で連続999 枚について行い、その際の 感光体1401上の周方向における電位むらの変化を測定した。その結果を図８の(A ) に示す。この電位むらは、感光体の電位の温度位存性（ａ−Si感光体の暗部電 位で３〜６Ｖ／deg ）に起因するものであり、画像の濃度むらを生じさせるもの であるので、小さいほど好ましい。本実験例における上記電位むらは最大でも５ Ｖ足らずであり、十分小さなものであった。

【００４７】 さらに、上記999 枚の用紙の各画像を目視したところ、いずれにおいても画像 ぼけ、濃度むらとも見られなかった。

【００４８】 実験例２ 図６の(A) に示す温度制御回路を用い、図３の (A)、(B) に示す感光体用ヒー ター201 を図１に示す電子写真装置の感光体1401の内面に密着させて、実験例１ と同様の測定をしたところ、実験例１と同様の結果が得られた。

【００４９】 実験例３ 図６の(A) に示す温度制御回路を用い、図４の (A)、(B) に示す感光体用ヒー ター301 を図１に示す電子写真装置の感光体1401の内面に密着させて、実験例１ と同様の測定をしたところ、実験例１と同様の結果が得られた。

【００５０】 比較例 図６の(A) に示す温度制御回路を用い、図９の (A)、(B) に示す感光体用ヒー ター601 を図１に示す電子写真装置の感光体1401の内面に密着させて、室温23℃ において感光体1401の温度が45℃になるように制御し、感光体1401上のいくつか の部位について温度の時間変化を測定した。その結果を図７に示す。測定した部 位のうち、感光体用ヒーター601 が密着している部位では実線801 で示すように なったが、継ぎ目603 にあたる部位では破線802 で示すようになり、双方の部位 間で温度差が生じた。

【００５１】 また、片面の画像形成をA4サイズの用紙で連続999 枚について行い、その際の 感光体1401上の周方向における電位むらの変化を測定した。その結果を図８の(B ) に示す。上記電位むらは約30Ｖに達し、実験例１〜３に比べて大きなものであ った。

【００５２】 さらに、上記999 枚の用紙の各画像を目視したところ、いずれも画像ぼけは見 られないものの、それぞれ微弱な濃度むらが見られた。

【００５３】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように構成されているので、電力供給をスイッチング して温度制御する場合でも、画像に濃度むらが生じることがなく、画像の安定性 を向上させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の感光体の一実施例が設けられた電子写
真装置の一例を示す模式的断面図である。

【図２】本考案の第１実施例に設けられる感光体用ヒー
ターを示し、(A) は図示しない感光体に装着されていな
いときのようすを示す外観図、(B)は図示しない感光体
に装着されているときのようすを示す外観図である。

【図３】本考案の第２実施例に設けられる感光体用ヒー
ターを示し、(A) は図示しない感光体に装着されていな
いときのようすを示す外観図、(B)は図示しない感光体
に装着されているときのようすを示す外観図である。

【図４】本考案の第３実施例に設けられる感光体用ヒー
ターを示し、(A) は図示しない感光体に装着されていな
いときのようすを示す外観図、(B)は図示しない感光体
に装着されているときのようすを示す外観図である。

【図５】感光体の構成を示し、(A) はａ−Si感光体の模
式的断面図、(B) はＯＰＣ感光体の模式的断面図であ
る。

【図６】本考案の各実施例が適用可能な温度制御回路の
例を示し、(A) はサーミスタを用いた温度制御回路の回
路図、(B) はサーモスイッチを用いた温度制御回路の回
路図である。

【図７】具体例１〜３および比較例において感光体上の
温度の時間変化を測定した結果を示すグラフである。

【図８】感光体の電位むらの測定結果を示し、(A) は具
体例１〜３における測定結果を示すグラフ、(B) は比較
例における測定結果を示すグラフである。

【図９】従来の感光体に設けられる感光体用ヒーターの
例を示し、(A) は感光体に装着されていないときのよう
すを示す外観図、(B) は感光体に装着されているときの
ようすを示す外観図である。

【符号の説明】

101,201,301,401 感光体用ヒーター 402,502 ＡＣ電源 403 サーミスタ 503 サーモスイッチ

フロントページの続き (72)考案者 村山 仁 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 柔軟性材料からなる基体と、該基体に均
   一に埋設された発熱抵抗体とからなる感光体用ヒーター
   が、円筒体の内周面の全面にわたり密着されていること
   を特徴とする電子写真装置の感光体。
2. 【請求項２】 発熱抵抗体がヒーター線である請求項１
   記載の電子写真装置の感光体。
3. 【請求項３】 発熱抵抗体が紛体である請求項１記載の
   電子写真装置の感光体。
4. 【請求項４】 柔軟性材料からなる基体に代えて、熱変
   形性材料からなる基体とした請求項１、２または３記載
   の電子写真装置の感光体。