JPH08123060A

JPH08123060A - 電子写真用感光体

Info

Publication number: JPH08123060A
Application number: JP25707794A
Authority: JP
Inventors: Hisao Watanabe; 久雄渡辺; Shuji Nishina; 修二西名; Yoshitoshi Nakajima; 佐敏中島; Hirohito Nagasawa; 博仁長沢
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd; Yamanashi Electronics Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd; Yamanashi Electronics Co Ltd
Priority date: 1994-10-21
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】導電性弾性ゴム層を導電性支持体の表面に有
する電子写真用感光体の提供。【構成】金属芯軸上に導電性弾性ゴム層を固着一体化
させた導電性支持体上に、有機感光層を設けた電子写真
用感光体及び特に前記導電性弾性ゴム層が導電性ウレタ
ンゴム層または導電性シリコンゴム層であり、導電性支
持体がローラ形状のもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性弾性ゴム層をロ
ーラ形状の導電性支持体の表面に設けた電子写真用感光
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真用感光体の支持体には、
電気導電性と加工性に優れるアルミニウム合金が一般に
広く使用されている。特に近年、半導体レーザー光やＬ
ＥＤアレイ光をイメージ光源とし、高速化、高画質化及
び小型軽量化を図ったノンインパクト光プリンターが急
速に普及するにあたり、これに使用される感光ドラムと
して、φ３０ｍｍ以下の小口径なアルミニウム管に無公
害でかつイメージ光源波長に適合する感光膜を被覆して
なる小型軽量な有機感光ドラムの開発が盛んである。

【０００３】しかるに一方、この様な小口径な有機感光
ドラムを使用した時、ドラムの周辺に配設される画像形
成プロセス要素（帯電器、イメージ光源、現像器、転写
器、クリーニング器及び除電器等）との係わりで新たな
課題が発生してきた。即ち、（１）ドラムを小径にすることで、帯電ローラ、現像ロ
ーラ及び転写ローラ等との接触（ニップ）幅が小さくな
り、良質で安定した画像品質を得るためには、ドラムに
接する各プロセス要素との間のわずかな寸法誤差も見逃
せなくなった。（２）小径化に伴い、当然ながら画像１ページを印刷す
るのに必要なドラム回転数は口径に反比例して大きくな
る。このため、帯電ローラ、現像ローラ及び転写ローラ
と常に接触し、回転するドラム表面の感光膜は摩耗頻度
が大きくなって膜減りを早くし、寿命が短くなる。（３）有機感光ドラムの小径化は、周辺の電子写真プロ
セス各要素の小径化も同時に要求する。即ち、画像形成
プロセスユニット（カートリッジ）の設計や製造組立に
も高精度化や高密度実装化が要求される。

【０００４】これらの課題に関連する技術としては、例
えば特開昭５９−１９２２６０号のように、回転軸の上
に弾性材料層を設け、その上にスリーブ状の外側層（表
面の感光層及びこれを支持する弾性変形可能な感光体支
持層）を設けた構造が提案されていて、「現像ローラ上
のトナーを感光体ドラムに従来よりも確実かつ安定した
状態で接触させることができ、ローラ上のトナーとドラ
ム表面とに大きな隙間ができることによる画質低下を抑
制することができる」ことを目的としている。しかし本
発明者らがこの構造について検討した結果、次のような
点において不充分であることが分かった。（ａ）スリーブ状の厚みの薄い外側層を円筒状の弾性材
料層へ嵌合させる構造であるため、嵌合時によじれに起
因するしわ状の欠陥が外側層に発生する。このしわ状の
欠陥は、画像上に黒スジ、白スジとなって顕われ、かえ
って画質低下の原因となる。（ｂ）感光体を電子写真装置に組み込み使用中に、嵌合
させている弾性材料層と外側層との間にずれが生じる。
これを対策するには両層の間に接着剤層を設ける必要が
あるが、両層とも弾性体であるため、精度の良い接着は
技術的に不可能である。（ｃ）弾性材料層−弾性変形可能な感光体支持層−感光
層の三層構造であり、感光体支持層と弾性材料層の弾性
変形の程度に制約があり、材料選択がむずかしい。また
特開昭２−２４６６７号にはアルミ素管上に０．５ｍｍ
の導電ゴムからなる弾性層を設けその上に感光層を設け
る構造が提案されていて「記録紙の表面粗さの影響を受
けることなく良好な転写像が得られる。」ことなどを目
的としている。しかし本発明者らがこの構造について検
討した結果、感光膜の膜減りに対しては不充分な構造で
あることが分った。これについては「課題を解決するた
めの手段」の項で詳しく説明する。いずれにしても現状
では高解像で、画像欠陥の発生がなく、しかも感光膜の
膜減りの少ない長寿命の小径感光体は得られていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機感光ド
ラムの口径を小径化することに伴って、新たに発生して
くる前記（１）〜（３）の様な技術課題を、容易にかつ
周辺のプロセス要素にネガティブな波及効果を発生させ
ることなく解決し、また従来提案されている前記の弾性
層を持つ感光体の構造上あるいは製法上の欠点を解決し
ようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意、検討の結果、今までにない電子写
真感光体を開発、提供することができたのであるが、そ
の感光体は、金属芯軸上に導電性弾性ゴム層を固着一体
化させた導電性支持体上に、有機感光層を設けたもので
あり、導電性弾性ゴム層として導電性ウレタンゴム層あ
るいは導電性シリコンゴム層であるローラ形状のものが
特に効果的であることも新たに確認されたのである。な
お上記ウレタンゴムには、ポリエステル系のものとポリ
エーテル系のものとがある。

【０００７】導電性弾性ゴム層としては、他にもカーボ
ン入りＥＰＤＭゴム層、カーボン入りＮＢＲゴム層、カ
ーボン入りＣＲゴム層等がある。ただそのゴム層の上に
有機感光層を設ける場合、通常ナイロンなどの下引き層
を介することになるから、その下引き層との密着性や親
和性が考慮されなければならない。この下引き層との密
着性が良く、結果として、均一な厚みの膜を得るために
は導電性ウレタンゴム層やシリコンゴム層が特にすぐれ
ており、他のＥＰＤＭゴム層、ＮＢＲゴム層、ＣＲゴム
層は、ウレタンゴム層やシリコンゴム層に比べて密着性
や均一膜形成性の点で劣るほか、環状オリゴマー、未反
応低分子ポリオール、遊離イオン性物質によるキャリア
発生層やキャリア輸送層の塗工液及び感光膜への汚染も
ある。しかしウレタンゴム層とシリコンゴム層は他のゴ
ムに比べて汚染がなくこの点で特に優れている。

【０００８】この導電性弾性ゴム層は、通常キャスティ
ング成形法によって支持体上に固着一体化させるが、そ
の工程の概要を示すと、ゴム原料（ウレタンゴム等）を溶解攪拌しながら真
空吸引により脱泡処理する。ＳＵＳ金属芯軸上に導電性接着剤を塗布する。接着剤塗布後のＳＵＳ芯軸を型に入れゴム原料液を
流し込み成形し、焼結乾燥後表面を切削し所定の寸法に
調整する。得られるゴム層の硬度範囲は６０〜８０度（アスカー
Ｃ）が好ましい。本発明では導電性弾性ゴム層の厚みと
感光膜の膜減り及び電気特性とに密接な関係がある。感
光体を電子写真装置に組み込んで使用する際、感光体表
面には画像形成プロセス要素である帯電ローラ、現像ロ
ーラ、転写ローラ、クリーニングローラが接触していて
力を受け、感光膜は徐々に摩耗し膜減りする。本発明者
らが検討した結果、アルミニウム管、金属芯軸などの剛
性の支持体上に導電性弾性ゴム層を設けて膜減りに対し
て効果を得るためには、アスカーＣ硬度６０〜８０度の
弾性度の高いゴムを用いても、ゴム層の厚みは片肉で２
ｍｍ以上がよく、特に好ましくは３ｍｍ以上である。特
にゴム層の厚みが１ｍｍより薄いと弾性層としての効果
が得られず、膜減りに効果がない。しかし次の理由によ
り導電性弾性ゴム層の厚みには、上限もある。導電性弾
性ゴム層の体積抵抗は、電気特性を考慮すると小さいほ
どよい。しかし導電性弾性ゴム層へのカーボン粉末の添
加量を多くしていくと、導電性弾性ゴム層の硬度が高く
なり弾性度が低くなるので添加量には限度があり、この
ことを考慮すると導電性弾性ゴム層の体積抵抗は１０⁷
Ωｃｍが下限である。この値は通常用いられるアルミニ
ウム基板と比べると、はるかに高く、導電性弾性ゴム層
の厚みを厚くすると電気特性の残留電位が高くなる。こ
の残留電位を考慮するとゴム層の厚みの上限は片肉で１
２ｍｍがよく、特に好ましくは７ｍｍである。以上より
導電性弾性ゴム層の厚みは片肉で２ｍｍ以上、１２ｍｍ
以下が適当である。

【０００９】

【作用】従来の剛性のアルミニウム支持体にかえて、導
電性弾性ゴム引き支持体を用いることにより、感光体表
面が画像形成プロセス要素、すなわち帯電ローラ、現像
ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等との接触に
より受ける力を吸収し、従来のアルミニウム支持体を用
いた感光体表面に発生していた微小な傷や部分的な摩耗
を防ぎ、画像が良好で長寿命となる等の作用（機能）を
有する。

【００１０】

【実施例】以下本発明を実施例について詳しく説明す
る。図１は、本発明による導電性弾性ゴム層を支持体に
持つ機能分離型光ページプリンター用有機感光ドラムの
試作例の層構造を断面図で示したものであり、感光体外
径はφ２０ｍｍである。図で１はＳＵＳ棒材を切削加工
したφ８ｍｍの金属芯軸であり、２は金属イオンまたは
導電性カーボン粉末などを分散してなる導電性ウレタン
ゴムあるいはシリコンゴムを層厚６ｍｍにキャスティン
グ成形法で着層させた後、切削加工、または研磨加工に
よって、Ｒｍａｘ＝１０μｍ以下に表面粗度を成形した
導電性弾性ゴム層である。導電性弾性ゴム層の体積抵抗
は、１０⁷Ω・ｃｍ〜１０⁹Ω・ｃｍ、ゴム硬度は６０
〜８０度（アスカーＣ）にそれぞれ設定してある。３は
キャリア発生層であり、４はキャリア輸送層である。

【００１１】図２は、同じく本発明による導電性弾性ゴ
ム層を支持体に持つ機能分離型複写機用有機感光ドラム
の試作例の層構造を断面図で示したものであり、感光体
外径はφ３０ｍｍで試作した。図で１は、φ１０ｍｍの
ＳＵＳ材金属芯軸である。５は１上に塗工した膜厚２〜
１０μｍの導電性接着剤層で、ＳＵＳ金属芯軸１と導電
性弾性ゴム層２とを導電性を損なうことなく接着する。
口径の大きな感光体や高速印刷に使用される感光体では
接着剤層５は特に有効である。即ち、駆動芯軸を兼ねる
１と、周辺プロセス要素である現像器やクリーナーとの
間で大きな円周方向の摩耗応力を生じる導電性弾性ゴム
層２との間で、剥離やスリップの発生を防止する上で、
接着剤層５が必要となる。本試作では、導電性弾性ゴム
層２を押出成形加工により円筒状に成形し、接着剤層５
付の芯軸１を導電性弾性ゴム円筒体２に挿入後、乾燥接
着させ、切削及び研磨加工により表面粗度をＲｍａｘ＝
１０μｍ以下に成形したものである。この時、導電性弾
性ゴム層の体積抵抗は、１０⁷Ω・ｃｍ〜１０⁹Ω・ｃ
ｍ、ゴム硬度は６０〜８０度（アスカーＣ）に設定し
た。６は、感光層３、４の下引き層で、キャリア発生層
３とゴム層２の密着強度を高めると共に、帯電プロセス
や転写プロセスで、キャリア輸送層４の表面に印加され
る強電界により、印加極性と逆極性の電荷がゴム層２か
らキャリア発生層やキャリア輸送層に注入されるのを防
止する。即ち、電気的障壁層としての役割も同時に果た
している。また、下引き層６は本発明の導電性弾性ゴム
層２を有する有機感光ドラムにおいては従来から知られ
ている前述の効果だけではなく、次のような重要や役割
を果たす。即ち、キャリア発生層、キャリア輸送層を塗
工積層する際、浸漬される塗工液中にゴム材中の金属イ
オンや、ウレタンゴムに含まれる環状オリゴマー、未反
応低分子ポリオール、あるいはシリコンゴムやウレタン
ゴム成形時の残留離型剤等が、キャリア発生層やキャリ
ア輸送層の溶媒中に溶け出すのを防ぐことで、液汚染に
よって起こる塗工液寿命の劣化と感光特性の劣化を防止
することが出来る。３はキャリア発生層であり、４はキ
ャリア輸送層である。

【００１２】図３は同じく本発明による導電性弾性ゴム
層を支持体に持つ単層型有機感ドラムの試作例の層構造
を断面図で示したものである。７はキャリア発生材料と
キャリア輸送材料を混合分散させた単層の感光層であ
り、この構造においても本発明の導電性弾性ゴム層で形
成された支持体が使用できる。以上の試作例のように本
発明の支持体は金属芯軸上に導電性ゴム層を固着一体化
させたローラー形状である。

【００１３】次に回転駆動伝達手段と感光体位置決め手
段について説明する。図４は本発明の有機感光体の一形
態を示した断面図であり９は金属芯軸１をＤカットに加
工した部分であり、ここに駆動伝達ギアを取り付ける。
１０は金属芯軸３の円周方向に浅い溝を設けた部分であ
り、Ｅリングを取り付け位置決めする。１１は同じく円
周方向に浅い溝を設けた部分であり、Ｅリングを取り付
け駆動伝達ギアを固定する。

【００１４】装置本体への具体的な装着方法の１例の断
面図を図５に示す。金属芯軸１は両端に設けられた軸受
け１４により回転自在に保持される。１２は装置本体の
フレーム、１６は駆動伝達ギア、１３はギアを固定する
Ｅリング、１５は位置決めのＥリングである。

【００１５】次に本発明を製造例により説明する。

【００１６】製造例１ＳＵＳ棒材を切削加工したφ８ｍｍの金属芯軸上に、導
電性カーボン粉末を分散してなる導電性ウレタンゴムを
層厚６ｍｍにキャスティング成形法で着層させる。次に
研磨加工により、ウレタンゴム表面をＲｍａｘ＝５ｕｍ
に加工し、外径φ２０ｍｍのゴム層を形成した。導電性
ウレタンゴムの体積抵抗は１０⁸Ω・ｃｍ、硬度は７２
度（アスカーＣ）である。オキシチタニウムフタロシア
ニン５ｇとガラスビーズ５０ｍｌ及びシクロヘキサノン
２００ｍｌ、ポリビニルブチラール５ｇを加え、ペイン
トシェイカーにて３０時間分散する。この分散液に前記
の導電性ウレタンゴムを浸漬塗布し、厚み０．２μｍの
キャリア発生層を形成する。この上にバインダーとして
ポリカーボネートＺ１００重量部、ブタジエン系キャリ
ア輸送材１，１ビス（Ｐ−ジフェニルアミノフェニル）
−４，４−ジフェニル−１，３−ブタジエン１０重量
部、ヒドラゾン系キャリア輸送剤０−メチル−Ｐ−ジベ
ンジルアミノベンズアルデヒド−（ジフェニルヒドラゾ
ン）９０重量部及び溶媒としてジクロルエタン１０００
重量部からなる塗布液を浸漬塗布し、厚み２０μｍのキ
ャリア輸送層を形成し、乾燥させ感光体を製作した。次
に前記金属芯軸上に導電性ウレタンゴムをキャスティン
グ成形法で着層させた支持体にかえて、外径φ２０ｍｍ
のアルミニウム支持体を使用し、同様な材料を用い、同
様な厚みを持つ、キャリア発生層とキャリア輸送層を形
成し感光体を製作した。この２種類の感光体を帯電ロー
ラ、ＬＥＤアレイイメージ露光、非磁性弾性現像、転写
ローラ及びクリーニングローラを画像形成プロセス要素
として採用しているＬＥＤページプリンタに搭載して連
続印字テストを行ったところ、アルミニウム支持体の感
光体は１０，０００〜１５，０００枚で感光層の膜減り
に起因する画像の地カブリが発生した。一方本発明の感
光体は３０，０００枚の連続印字テストにおいても高解
像で印字欠陥の発生のない、良好な画像品質で印刷する
ことが出来た。

【００１７】製造例２押出成形加工により円筒状（外径φ２４ｍｍ、内径φ１
０ｍｍ）に成形した導電性シリコンゴムに、導電性接着
剤層の付いたφ１０ｍｍのＳＵＳ金属芯軸を挿入し、乾
燥装着させる。次に切削及び研磨加工によりゴム表面を
Ｒｍａｘ＝５ｕｍに加工し、外径φ２４ｍｍのゴム層を
形成した。ゴム層の体積抵抗は１０⁸Ω・ｃｍ、硬度は
７２度（アスカーＣ）である。次に共重合ナイロンＣＭ
−４０００（東レ製）をクロロホルムとメタノールの混
合溶媒中に攪半溶解させた液と、導電性カーボンペース
ト液（カーボンケッチン８部、ウレタン液５０部、水１
０部、メタノール１０部）とを５：１（重量比）の割合
で加えて攪半分散して製作した塗布液に前記の導電性シ
リコンゴムを浸漬塗布し厚み３μｍの下引き層を形成し
た。次に式（Ｉ）

【化１】で示すアゾ化合物とポリビニルブチラールを２／１の割
合で乾式混練した後、サンドミルにてジオキサンとアセ
トン８／２を溶媒として、固形分１０％で１０時間分散
する。この分散液に前記下引き層が形成された導電性シ
リコンゴムを浸漬塗布し、厚み０．３μｍのキャリア発
生層を形成する。この上に式（ＩＩ）

【化２】に示すヒドラゾン系キャリア輸送材とポリカーボネート
を１／１の割合でジクロルメタンに溶解させ固形分２５
％とした塗布液を浸漬塗布し、厚み２１μｍのキャリア
輸送層を形成し、乾燥して感光体を製作した。次に前記
金属芯軸上に導電性シリコンゴムを接着した支持体にか
えて、外径φ２４ｍｍのアルミニウム支持体を使用し、
同様な材料を用い、同様な厚みを持つ下引き層、キャリ
ア発生層、キャリア輸送層を形成し感光体を製作した。
この２種類の感光体を、帯電チャージャー、タングステ
ンイメージ露光、二成分現像、転写チャージャー及びク
リーニングブレードを画像形成プロセス要素として採用
している複写機に搭載して連続印字テストを行ったとこ
ろ、アルミニウム支持体の感光体は１０，０００〜１
５，０００枚で画像濃度の低下がおこった。一方本発明
の感光体は３０，０００枚の連続印字テストにおいても
高解像で画像欠陥の発生のない良好な画像品質で印刷す
ることが出来た。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明
の、金属芯軸上に、導電性弾性ゴム層を固着一体化させ
た導電性支持体を用いることにより、高解像で画像欠陥
のない、長寿命の感光体が得られ、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は製造例１の感光体の構造図である。

【図２】図２は製造例２の感光体の構造図である。

【図３】図３は単層型感光体の構造図である。

【図４】（ａ）は本発明の感光体を示す図である。
（ｂ）は本発明の感光体をＸ方向からみた図である。

【図５】（ａ）は本発明の感光体の装置本体への装着を
示す図である。（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線での断面図で
ある。（ｃ）は（ａ）のＺ−Ｚ線での断面図である。

【符号の説明】

１金属芯軸２導電性弾性ゴム層３キャリア発生層４キャリア輸送層５導電性接着層６下引き層７単層型感光層８感光層９駆動伝達加工部１０位置決め加工部１１ギア固定加工部１２フレーム１３Ｅリング１４軸受け１５Ｅリング１６駆動伝達ギア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長沢博仁山梨県南巨摩郡増穂町天神中条60−１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属芯軸上に、導電性弾性ゴム層を固着
一体化させた導電性支持体上に、有機感光層を設けたこ
とを特徴とする電子写真用感光体。
【請求項２】導電性弾性ゴム層が導電性ウレタンゴム
層または導電性シリコンゴム層であり、導電性支持体
が、ローラー形状をなしている請求項１記載の電子写真
用感光体。