JPH06138672A

JPH06138672A - 電子写真装置

Info

Publication number: JPH06138672A
Application number: JP28637492A
Authority: JP
Inventors: 晃 ▲吉▼田; Akira Yoshida; Yosuke Morikawa; 陽介森川; Koji Goto; 浩二後藤; Hiroyuki Omori; 弘之大森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1992-10-23
Publication date: 1994-05-20
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JP3227230B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は感光体を接触帯電より帯電す
る電子写真装置において、感光体のリークによる画像欠
陥などがなく、耐印刷寿命が長くかつ、帯電能がより均
一化された感光体により高品質のコピー画像を安定して
供給できる電子写真装置を提供することにある。【構成】本発明は電子写真感光体と該感光体に接触配
置された帯電用部材を有し、該感光体に帯電用部材から
電圧を印加することにより帯電する電子写真装置におい
て、該感光体の画像形成領域の電荷輸送層の最大膜厚と
最小膜厚の差が１．５μｍ以下であることを特徴とする
電子写真装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置に関する
ものであり、詳しくは、電子写真感光体に接触した帯電
部材により直接帯電する電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方法において、例えばセレン、
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際、帯電プロセスは従来より殆ど
金属ワイヤーに高電圧（ＤＣ５〜８ＫＶ）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やＮＯ_X などのコロナ生成物
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。特に感光層が有機
光導電体を主体として構成される電子写真感光体は、他
のセレン感光体やアモルファスシリコン感光体に比べて
化学的安定性が低く、コロナ生成物にさらされると化学
反応（主に酸化反応）が起こり劣化しやすい傾向にあ
る。従って、コロナ帯電下で繰り返し使用した場合には
前述の劣化による画像ボケや感度の低下によるコピー濃
度薄が起こり耐印刷寿命が短かくなる傾向にあった。

【０００３】また、コロナ帯電では電力的にも感光体に
向かう電流がその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。

【０００４】このような問題点を補うために、コロナ放
電器を利用しないで特開昭５７−１７８２６７号公報、
特開昭５６−１０４３５１号公報、特開昭５８−４０５
６６号公報、特開昭５８−１３９１５６号公報、特開昭
５８−１５０９７５号公報などに提案されているよう
に、接触帯電させる方法が研究されている。

【０００５】具体的には、感光体表面に１〜２ＫＶ程度
の直流電圧を外部より印加した導電性弾性ローラ等の帯
電部材を接触させること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。

【０００６】しかしながら、直接帯電方法は多数の提案
があるにもかかわらず、市場実績は全くない。その理由
としては帯電の不均一性、直接電圧を印加することによ
る感光体の放電絶縁破壊の発生が原因として挙げられ
る。帯電の不均一性は、感光体表面の各部に均一な帯電
がなされず斑点状や、スジ状の帯電ムラを生じてしまう
もので、正現像方式の場合に起こる白ポチ（ベタ黒画像
に白い斑点やスジがあられる現象）、または反転現像方
式の場合に起こるかぶりと、といった画像欠陥になる。

【０００７】さらには、電荷輸送層の膜厚差による帯電
能の差が従来のコロナ帯電系よりも顕著に現れる。そし
てコロナ帯電系では、感光体と金属ワイヤーの距離を帯
電能の異なりにより傾けることなどが可能であるが、直
接帯電系ではその構造上不可能である。そのため、暗部
電位の差が生じ易く、この差が画像濃度の差の原因とな
り、画像欠陥となる。

【０００８】このような問題点を解決して帯電の均一性
を向上させるために、直流電圧に交流電圧を重畳して帯
電用部材に印加する方法が提案されている（特開昭６３
−１４９６６８号）。この帯電方法は、直流電圧
（Ｖ_DC）に交流電圧（Ｖ_AC）を重畳することによって脈
流電圧を印加して均一な帯電を行うものである。

【０００９】この場合、帯電の均一性を保持して、正現
像方式における白ポチ、反転現像方式における黒ポチ、
かぶりといった画像欠陥を防ぐためには、重畳する交流
電圧が、直流電圧の２倍以上のピーク間電位差（Ｖ
_P-P ）をもっていることが必要である。

【００１０】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、画
像欠陥を防ぐために、重畳する交流電圧を上げていく
と、脈流電圧の最大印加電圧によって、感光体内部のわ
ずかな欠陥部位において放電絶縁破壊が起こってしまう
ことがあった。特に感光体が絶縁耐圧の低いＯＰＣ感光
体の場合には、この絶縁破壊が著しい。この場合、正現
像方式においては接触部分の長手方向にわたって画像が
白ヌケし、反転現像方式においては黒オビが発生してし
まう。さらにピンホールがある場合、そこの部位が導通
路となって電流がリークして帯電部材に印加された電圧
が降下してしまうという問題点があった。

【００１１】本発明の目的は、感光体を接触帯電より帯
電する電子写真装置において、感光体のリークによる画
像欠陥などがなく、耐印刷寿命が長くかつ、帯電能がよ
り均一化された感光体により高品質のコピー画像を安定
して供給できる電子写真装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
点について検討を重ねた結果、感光体に帯電用部材から
接触帯電する際に直流電圧のみまたは少量の交流電圧を
重畳させた系により印加する電子写真装置において、感
光体を改良することにより問題点を解決できることを見
い出した。

【００１３】すなわち、本発明は電子写真感光体と該感
光体に接触配置された帯電用部材を有し、該感光体に帯
電用部材から電圧を印加することにより帯電する電子写
真装置において、該感光体の画像形成領域における電荷
輸送層の最大膜厚と最小膜厚の差が１．５μｍ以下であ
ることを特徴とする電子写真装置である。

【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１５】電子写真感光体に対して帯電用部材を接触
させて、直流電圧のみまたは直流に少量の交流を重畳さ
せた脈流電圧を印加して帯電する直接帯電法は、電荷輸
送層の膜厚が厚くなると帯電能を示す帯電電圧の絶対値
が低くなり、逆に膜厚が薄いと帯電能は高くなる。ま
た、一般に光を照射した際の光の減衰量、すなわち感度
は、電荷輸送層の膜厚が厚いほど高くなる。すなわち感
光体表面の帯電電位が同一のとき、同一の光量が照射さ
れたとしても電荷輸送層が厚ければ表面電位の絶対値は
より低い値となる。言いかえれば、電荷輸送層が厚い時
は、光照射後の電位の絶対値がより低いため、正現像系
では画像濃度がより薄くなり、電荷輸送層が薄い時は、
画像濃度がより濃くなってしまい、結果として同一濃度
の原稿でも得られる印字濃度、または複写濃度が不均一
なものとなってしまう。とくに従来のコロナ帯電系で用
いる感光体は、電荷輸送層の膜厚の最大膜厚と最小膜厚
の差が２μｍ〜３μｍ程度でも、上に示した事柄より問
題を回避できた。しかし、直接帯電系では、帯電部材と
感光体の位置関係によっては帯電を制御できず、特に直
流電圧のみを印加する系や重畳する交流電圧を小さくし
た系では感光体の電荷輸送層をより均一にする必要があ
る。すなわち、感光体の電荷輸送層の画像形成領域の最
大膜厚と最小膜厚の差を１．５μｍ以下とすることによ
り、実用上の印字または複写の画像の均一性が維持でき
る。

【００１６】図１は本発明の電子写真装置の基本構成を
示す。帯電用部材１は、電子写真感光体２と接触配置し
ており、接属されている外部電源３から印加される電圧
により、感光体２に対して帯電を行う。

【００１７】本発明で使われる帯電用部材１の形状とし
ては、図１に示すようなローラーの他、ブレード状、ベ
ルト状などいずれの形状をとっても良く、電子写真装置
の仕様、形態に合わせて選択可能である。また、この帯
電用部材の材質としては、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、ポリテオフェン
などの導電性高分子材、カーボン、金属などを分散させ
て導電性処理したゴムや人工繊維、またはポリカーボネ
ート、ポリビニル、ポリエステルなどの絶縁性物質の表
面を金属や他の導電性物質によってコートしたものなど
を用いることができる。帯電用部材の体積抵抗値として
は、１０⁰ 〜１０¹²Ω・ｃｍ、特には１０² 〜１０¹⁰Ω
・ｃｍの範囲が好ましい。

【００１８】図２は帯電用部材を感光体に圧接するため
の帯電ユニットの具体例である。ローラー形状帯電用部
材１は、支点４を介してスプリング５の作用によって感
光体に圧接できるようになっており、帯電用部材１の中
心部にある芯金６は接触する給電ブラシ７によって電圧
を供給される。

【００１９】図３、図４および図５は、本発明の電子写
真感光体の典型的な構成を示すものであり、感光層が有
機光導電体を主成分として構成されている。

【００２０】有機光導電体としては、ポリビニルカルバ
ゾールなどの有機光導電性ポリマーを用いたもの、ある
いは低分子量の有機光導電性物質を結着剤樹脂中に含有
したものなどがある。

【００２１】図３の電子写真感光体は、導電性支持体１
０上に感光層１１が設けられており、この感光層１１
は、結着剤樹脂中に電荷発生物質１２を分散含有した電
荷発生層１３と、電荷輸送物質（図示せず）を含有した
電荷輸送層１４の積層構造である。この場合、電荷輸送
層１４は、電荷発生層１３の上に積層されている。

【００２２】図４の電子写真感光体は、図３の場合と異
なり、電荷輸送層１４は、電荷発生層１３の下に積層さ
れている。この場合、電荷発生層１３中には電荷輸送物
質が含有されていてもよい。

【００２３】図５の電子写真感光体は、導電性支持体１
０上に感光層１１が設けられており、この感光層１１
は、結着剤樹脂中に電荷発生物質１２と電荷輸送物質
（図示せず）が含有されている。

【００２４】これらのうち図３に示すように導電性支持
体１０側より電荷発生層１３、次いで電荷輸送層１４の
順で積層されている構造の感光体が本発明においては好
ましい。

【００２５】導電性支持体１０としては、アルミニウ
ム、ステンレスなどの金属、紙およびプラスチックなど
の円筒状シリンダー、シートまたはフィルムなどが用い
られる。また、これらの円筒状シリンダー、シートまた
はフィルムは、必要に応じて導電性ポリマー層あるいは
酸化スズ、酸化チタン、銀粒子などの導電性粒子を含有
する樹脂層を有していてもよい。

【００２６】また、導電性支持体と感光層の間には、バ
リアー機能と接着機能を持つ下引層を設けることができ
る。

【００２７】下引層は感光層の接着性改良、塗工性改
良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体から
の電荷注入性改良、感光層の電気的破壊に対する保護な
どのために形成される。その膜厚は０．２〜２μｍ程度
である。

【００２８】電荷発生物質としては、ピリリウム、チオ
ピリウム系染料、フタロシアニン系顔料、アントアント
ロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラトロン顔
料、アゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン系顔料、非
対称キノシアニン、キノシアニンなどを用いることがで
きる。

【００２９】電荷輸送物質としては、ヒドラゾン系化合
物、ピラゾリン系化合物、スチリル系化合物、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、ポリアリールアルカン系化合物などを用い
ることができる。

【００３０】電荷発生層１３は、前記の電荷発生物質を
０．３〜４倍量の結着剤樹脂、および溶剤と共に、ホモ
ジナイザー、超音波、ボールミル、振動ボールミル、サ
ンドミル、アトライター、ロールミルなどの方法でよく
分散し、塗布、乾燥されて形成される。その厚みは５μ
ｍ以下、特には０．０１〜１μｍの範囲が好ましい。

【００３１】電荷輸送層１４は一般的には前記の電荷輸
送物質と結着剤樹脂を溶剤に溶解し、塗布して形成す
る。電荷輸送物質と結着剤樹脂との混合割合は２：１〜
１：２程度である。溶剤としてはアセトン、メチルエチ
ルケトンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチルなど
のエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水
素類、クロルベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素など
の塩素系炭化水素類などが用いられる。この溶液を塗布
する際には、例えば浸漬コーティング法、スプレーコー
ティング法、スピンナーコーティング法等のコーティン
グ法を用いることができ、乾燥は１０℃〜２００℃、好
ましくは２０℃〜１５０℃の範囲の温度で５分〜５時
間、好ましくは１０分〜２時間の時間で送風乾燥または
静止乾燥下で行うことができる。生成した電荷輸送層の
膜厚は５〜３０μｍ、特には１０〜２５μｍの範囲が好
ましい。

【００３２】電荷輸送層１４を形成するのに用いられる
結着剤樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、
ポリエステル、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレー
ト、ポリサルホン、ポリフェニレンオキシド、エポキシ
樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、および不飽和
樹脂等から選ばれる樹脂が好ましい。特に好ましい樹脂
としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、
スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリカーボネー
ト樹脂またはジアリルフタレート樹脂が挙げられる。

【００３３】また、電荷発生層あるいは電荷輸送層に
は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、潤滑剤など種々の添加
剤を含有させることができる。

【００３４】本発明における電子写真感光体の表面を粗
面にする方法としては、研磨剤を用いたり、サンドブラ
スト法などによる機械的な研磨方法の他、感光体の表面
層中に金属酸化物や樹脂粉体などの電気的に不活性な粒
子を分散する方法、あるいは表面層にコアセルベーショ
ンを生じさせる方法などを用いることができる。

【００３５】本発明の電子写真装置を用いた画像形成装
置の具体例を図６に示す。この装置は、電子写真感光体
２の周面上にローラー形状帯電用部材１、像露光手段１
５、現像器１６、給紙ローラーと給紙ガイド１７、転写
帯電器（直接帯電型または、コロナ帯電型）１８、クリ
ーナー１９、前露光手段２０が配置されている。画像形
成の方法は、まず、電子写真感光体２上に接触配置され
ている帯電用部材１に電圧を印加し、感光体２表面を帯
電し、像露光手段１５によって原稿に対応した画像を感
光体２に像露光し、静電潜像を形成する。次に、現像器
１６中のトナーを感光体２に付着させることにより感光
体２上の静電潜像を現像（可視像化）する。さらに感光
体２上に形成されたトナー像を給紙ローラーと給紙ガイ
ド１７を通して供給された紙などの転写材上に転写帯電
器１８によって転写し、クリーナー１９によって、転写
材に転写されずに感光体２上に残った残トナーを回収す
る。なお、感光体内部に残留電荷が残るような場合に
は、前露光手段２０によって感光体２に光を当て除電し
たほうがよい。一方、トナー像が形成された転写材は搬
送部２１によって定着器（不図示）に送られてトナー像
が定着される。

【００３６】この画像形成装置において、像露光手段１
５の光源はハロゲン光、蛍光灯、レーザー光などを用い
ることができる。また必要に応じて他の補助プロセスを
加えてもよい。

【００３７】本発明の電子写真装置は、複写機だけでな
くレーザービームプリンター、ＣＲＴプリンター、電子
写真製版システムなど電子写真応用分野に広く適用する
ことができる。

【００３８】

【実施例】

実施例１電子写真感光体を以下のようにして作成した。

【００３９】φ３０ｍｍ×３４６ｍｍのアルミニウムシ
リンダーを支持体として、これにポリアミド樹脂（商品
名：アミランＣＭ８０００、東レ製）の５％メタノール
溶液を浸漬法で塗布し、０．５μｍ厚の下引層を設け
た。

【００４０】次に下記構造式

【００４１】

【外１】のビスアゾ顔料を５部（重量部、以下同様）、ポリビニ
ルブチラール樹脂（品名：エスレックＢＬ−Ｓ、積水化
学（株））２部およびシクロヘキサノン１５０部を１φ
ガラスビーズを用いたサンドミル装置で２０時間分散し
た。この分散液にテトラヒドロフラン２００部を加え
た。これを浸漬塗布にて、前記下引層上に塗布した。膜
厚は、塗布された電荷発生層の濃度として画像領域を１
ｃｍ間隔に反射濃度計（マクベス社製モデル：ＲＤ−９
１４）で測定し、最大濃度と最小濃度を差を０．０２以
下とした。

【００４２】次いで下記構造式のスチリル化合物を１０
部

【００４３】

【外２】およびビスフェノールＺ型ポリカーボネイト（品名：Ｚ
−２００、三菱ガス化学（株））１０部をモノクロロベ
ンゼン４０部およびジクロロメタン２０部に溶解した。
この溶液を浸漬塗布法にて前記電荷発生層上に塗布し、
１１０℃、１時間熱風乾燥し、電荷輸送層を形成した。
この時の塗工引き上げ速度を高速から低速へ適宜連続的
に変化させながら塗工した。

【００４４】得られた感光体の電荷輸送層の膜厚をフィ
ッシャー製膜厚計（タイプ＝ＥＣ）で測定した。測定位
置は画像領域における長手方向に１ｃｍ間隔とした。さ
らに感光体周方向を９０°ずつ４方向から測定し、最大
膜厚差が０．８μｍのものをサンプル、１．３μｍの
ものをサンプルとした。

【００４５】実施例２実施例１においてのアゾ顔料を下に示す構造式のものと
した以外は同様に作製した。

【００４６】

【外３】

【００４７】最大膜厚差が０．５μｍのものをサンプル
、１．１μｍのものをとした。

【００４８】比較例１および２最大膜厚と最小膜厚が、１．５μｍを越えるものとした
以外は実施例１および２と同様にしてサンプルを作製し
た。

【００４９】このように作製した各々の感光体を直接帯
電系に改造した複写機（ＮＰ−２０２０改キヤノン
（株）製）に装着して複写画像を評価した。ここで使用
した複写機の一次帯電系は、前述のローラー形状帯電部
材を用い、帯電ユニットに印加する電圧は直流−１５０
０Ｖとした。複写画像は、ハーフトーンとしてその画像
の均一性を反射濃度計（東京電色（株）モデルＴＣ−６
Ｄ）で評価した。白紙を１００、ベタ黒を０として設定
して得られた画像中の最大濃度と最小濃度の差で評価し
た。

【００５０】

【表１】表１に示すように電荷輸送層の膜厚差を小さくしたもの
は、得られた画像の濃度がより均一である。この評価法
での値は、濃度の均一の目視での度合いとしては、５以
下は非常に良好であり、５〜１０は良好、１０を越える
ものが不良に値する。

【００５１】実施例３次に電子写真感光体を以下のようにして作製した。

【００５２】φ３０ｍｍ×２５４ｍｍのアルミニウムシ
リンダーを支持体として、これにポリアミド樹脂（商品
名：アミランＣＭ８０００、東レ製）の５％メタノール
溶液を浸漬法で塗布し、１．０μｍ厚の下引層をもうけ
た。

【００５３】次に下記構造式

【００５４】

【外４】のビスアゾ顔料を５部（重量部、以下同様）、ポリビニ
ルブチラール樹脂（商品名；エスレック積水化学（株）
製）２部およびシクロヘキサノン１５０部を１φガラス
ビーズを用いたサンドミル装置で２０時間分散した。こ
の分散液にメチルエチルケトン１００部を加えて、浸漬
塗布法にて下引層上に塗布した。

【００５５】この電荷発生層の膜厚と実施例１で示した
方法と同様に測定し、最大濃度と最小濃度の差を０．０
２以下とした。

【００５６】次いで下記構造式の化合物を１０部

【００５７】

【外５】およびビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂（品
名：Ｚ−２００、三菱ガス化学）１０部をモノクロロベ
ンゼン４０部、ジクロロメタン２０部に溶解した。この
溶液を浸漬塗布法にて前記電荷発生層上に塗布し、１１
０℃で１時間乾燥し、電荷輸送層を形成した。ここで実
施例１と同様に塗布速度等を変化させて各種膜厚差をも
つ感光体を作製した。得られた感光体の膜厚も実施例１
と同様に測定した。

【００５８】実施例４実施例３において、電荷発生材を次の構造式に示される
化合物とした以外は同様に感光体を作製した。

【００５９】

【外６】

【００６０】比較例３および４最大膜厚と最小膜厚が１．５μｍを越えるものとした以
外は実施例３および４の場合と同様にサンプルを作製し
た。

【００６１】このように作製した各々の感光体をレーザ
ービームプリンター（ＬＢＰ−ＬＸ改造機・キヤノン
（株））に装着して印字画像を評価した。ここで用いた
プリンターは、一次帯電系を変更しており、帯電印加電
圧を直流−１５００Ｖとした。

【００６２】印字画像はハーフトーンとして実施例１お
よび２の時と同様に反射濃度で評価した。

【００６３】

【表２】この表２に示すように、この例の場合も電荷輸送層の膜
厚差を小さくしたものは、得られた画像の濃度がより均
一である。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように、直接帯電系における
感光体の電荷輸送層の最大膜厚と最小膜厚の差を１．５
μｍ以下とすることにより画像濃度を均一化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】直接帯電方式の概略図である。

【図２】ローラー帯電装置の概略図である。

【図３】積層型（順層）感光体の層構成を示す図であ
る。

【図４】積層型（逆層）感光体の層構成を示す図であ
る。

【図５】単層型感光体の層構成を示す図である。

【図６】直接帯電方式の電子写真装置の一例の概略構成
図である。

【符号の説明】１帯電用部材２電子写真感光体３外部電源４支点５スプリング６芯金７給電ブラシ１０導電性支持体１１感光層１２電荷発生物質１３電荷発生層１４電荷輸送層１５像露光手段１６現像器１７給紙系１８転写帯電器（直接帯電型またはコロナ帯電型）１９クリーナー２０前露光手段２１搬送部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大森弘之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

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真感光体と該感光体に接触配置さ
れた帯電用部材を有し、該感光体に帯電用部材から電圧
を印加することにより帯電する電子写真装置において、
該感光体の画像形成領域の電荷輸送層の最大膜厚と最小
膜厚の差が１．５μｍ以下であることを特徴とする電子
写真装置。
【請求項２】帯電用部材に印加される電圧が直流のみ
によって帯電される請求項１記載の電子写真装置。
【請求項３】帯電用部材に印加される電圧が直流に直
流電圧の２倍未満のピーク間電位差をもつ交流を重畳さ
せたものによって帯電される請求項１記載の電子写真装
置。