JPH0862932A

JPH0862932A - 感光体表面の接触帯電方法

Info

Publication number: JPH0862932A
Application number: JP19674394A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takeuchi; 学竹内; Joji Matsumoto; 丞士松本; Teruaki Azumaguchi; 照昭東口; Masanori Matsuda; 政準松田
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1994-08-22
Filing date: 1994-08-22
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【構成】感光体表面に帯電部材を摩擦接触せしめ、両者
の間に直流電圧を印加することにより、感光体表面の帯
電を行う帯電方法において、前記感光体として、感光層
表面がフッ素プラズマ処理され、Ｘ線光電子スペクトル
から求めた感光層表面におけるフッ素原子の面積占有率
が２０％以上である感光体を使用し、前記帯電部材とし
て、水を含浸した吸水性のスポンジローラを使用するこ
とを特徴とする。【効果】含水した吸水性のスポンジローラを帯電部材と
して摩擦帯電することにより、従来の接触帯電方法に比
して著しく帯電効率が高く、また均一に帯電を行うこと
ができるし、ほぼ完全な注入帯電であり、放電をほとん
ど生じないため、オゾンの発生量も完全に無視できるレ
ベルに抑制できる。繰り返して帯電を行った場合にも、
常に一定の帯電量が感光体表面に与えられ、帯電量が増
加する傾向がない。従って、感光体表面の帯電電位の設
定を極めて容易に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コロナ放電を行わず、
摩擦接触を利用して感光体表面の帯電を行う帯電方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法による画像形成方法において
は、感光体表面を一様に帯電し、画像露光を行って感光
体表面に原稿画像に対応する静電潜像を形成し、この静
電潜像を現像し転写することによって画像形成が行われ
る。このような画像形成方法において、一般に感光体表
面の帯電（主帯電）は、コロナ帯電によって行われてい
たが、この方法ではオゾンの発生という環境汚染の問題
を免れない。最近になって、オゾンの発生を回避するた
めに、バイアス電圧を印加しながら導電性ゴムローラを
感光体表面に摩擦接触させることにより、感光体表面の
主帯電を行う方法が提案されている（特開昭63−149669
号及び特開平１−267667号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような摩擦接触による帯電方法では、帯電効率が極めて
低いという問題がある。例えば、８００Ｖのバイアス直
流電圧を印加した場合でも、感光体表面の帯電電位は３
００〜４００Ｖ程度に過ぎない。また、このような帯電
方法は、ゴムローラ表面は、接触領域においても完全に
感光体表面に接触しているわけではなく、微視的にみて
感光体表面と非接触の部分が存在しているため、均一な
帯電を行うことができないという欠点がある。しかも、
この非接触部分においては放電による帯電も生じるた
め、オゾンの発生を完全に防止し得るものではなく、少
量ではあるがオゾンの発生が認められるという問題もあ
る。

【０００４】従って本発明の目的は、極めて高い帯電効
率で均一な帯電を行うことが可能であり、しかもオゾン
の発生をほとんど完全に防止することができることが可
能な感光体表面の接触帯電方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記帯電方法に特に好適に使用さ
れる感光体を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、感光体
表面に帯電部材を摩擦接触せしめ、両者の間に直流電圧
を印加することにより、感光体表面の帯電を行う帯電方
法において、前記感光体として、感光層表面がフッ素プ
ラズマ処理され、Ｘ線光電子スペクトルから求めた感光
層表面におけるフッ素原子の面積占有率が２０％以上で
ある感光体を使用し、前記帯電部材として、水を含浸し
た吸水性のスポンジローラを使用することを特徴とする
接触帯電方法が提供される。本発明によればまた、感光
層表面がフッ素プラズマ処理され、Ｘ線光電子スペクト
ルから求めた感光層表面のフッ素原子面積占有率が２０
％以上であることを特徴とする感光体が提供される。

【０００６】

【作用】即ち、本発明の第１の特徴は、感光体表面に摩
擦接触する帯電部材として、水を含浸した吸水性のスポ
ンジローラを使用することにある。即ち、本発明方法に
おいては、液体である水を通電媒体として接触帯電が行
われるため、スポンジローラと感光体表面との接触領域
において、通電媒体である水が一様に感光体表面と接触
しており、非接触部分は実質的に存在しない。従って、
感光体表面を均一に帯電することが可能となる。また、
非接触部分が存在しないことから、全て注入帯電により
帯電が行われ、放電を生じないから、オゾンの発生も無
視できるレベルに回避できる。

【０００７】また上記の帯電部材を使用することによ
り、意外なことに、帯電効率が著しく向上し、例えば４
００Ｖのバイアス電圧を印加した場合、感光体表面電位
をほぼ４００Ｖに設定することも可能となる。これは、
接触面の水分が通電媒体として良好に作用し、感光体表
面へ効率よく電荷を注入するためと考えられる。さらに
繰り返して帯電を行った場合にも、常に一定の帯電量が
感光体表面に与えられ、帯電量が増加する傾向がない。
従って、感光体表面の帯電電位の設定を極めて容易に行
うことができ、しかも、電子写真複写機の感光体の主帯
電に本発明方法を適用した場合、画像形成の１サイクル
毎に、一定の主帯電電位を得るために感光体表面の除電
を行う必要がなく、単に残存トナー除去のクリーニング
のためにのみ除電を行えばよい。

【０００８】本発明の第２の特徴は、感光層表面がフッ
素プラズマ処理され、感光層表面におけるフッ素原子面
積占有率が一定範囲にある感光体を用いることにある。
即ち、上述した水を含浸した吸水性のスポンジローラを
帯電部材として用いた場合には、水が感光体表面に付着
するという問題を免れない。本発明によれば、フッ素プ
ラズマ処理された感光体を用いることにより、水の付着
の問題が有効に解決され、しかも感光体の帯電特性には
何ら影響を与えることがないのである。

【０００９】本発明において、フッ素プラズマ処理され
た感光体の感光層表面におけるフッ素原子の面積占有率
は、少なくとも２０％であることが必要であり、この表
面面積占有率が２０％よりも低いと、感光層表面の撥水
性が不十分となり、水の付着防止効果が不満足となる。
また、この付着防止効果は、感光体としてＯＰＣ（有機
感光体）を用いた場合に顕著である。これは、ＯＰＣに
フッ素プラズマ処理を施した場合、フッ素原子が感光層
表面の炭素原子と共有結合を形成するためではないかと
思われる。尚、感光層表面におけるフッ素原子の面積占
有率は、Ｘ線電子分光法によるＸ線光電子スペクトルか
ら求めることができる。

【００１０】感光層表面のフッ素プラズマ処理はそれ自
体公知の方法で行うことができ、例えばＣＦ₄，Ｃ₂Ｆ
₄，Ｃ₃Ｆ₆等のフッ素供給源を用いてのグロー放電に
より行うことができる。放電条件、処理時間等は、フッ
素原子の面積占有率が上記範囲内となるように設定され
るが、特にＯＰＣ（有機感光体）では、その大きさによ
っても異なるが、フッ素プラズマ処理をある程度の時間
行うと（通常、３０秒乃至９０秒程度）、フッ素原子の
面積占有率が２０％乃至３０％の間で定常的になること
が認められた。従って、ＯＰＣでは、あまり長時間のフ
ッ素プラズマ処理を行うことなく、上述したフッ素原子
面積占有率に設定することができる。

【００１１】

【発明の好適態様】図１は、本発明の接触帯電方法を好
適に実施するための装置を示す図である。この図１にお
いて、回転する感光体１の表面に接触する位置関係に、
これと従動するスポンジローラ２が設けられる。このロ
ーラ２は、必ずしも感光体１に従動する必要はなく、例
えば独立して駆動回転し得るようにしてもよいし、また
感光体１の移動方向とは逆方向に回転し得るように設け
られていてもよい。

【００１２】感光体１は、アルミ等の導電性基体３上に
感光層４を設けてなるものであり、例えば複写機等の電
子写真装置においては、通常、全体としてドラム状に形
成されており、駆動回転するようになっている。感光層
４としては、それ自体公知のものでよく、例えば非晶質
セレン、非晶質シリコン、有機感光体（ＯＰＣ）等の任
意のもので構成されていてよい。本発明では、ＯＰＣが
最も好適である。ＯＰＣとしては、それ自体公知のもの
を全て使用することができ、例えば、電荷発生剤及び電
荷輸送剤等を単一の樹脂層中に分散させた単分散型の有
機感光層を有するものや、電荷発生剤を樹脂中に分散さ
せた電荷発生層及び電荷輸送剤を樹脂中に分散させた電
荷輸送層を、この順序あるいは逆の順序で積層した積層
型の有機感光層を有するものの何れをも使用することが
できる。

【００１３】また本発明においては、上記の感光層４の
表面は前述したフッ素プラズマ処理が施され、該表面に
おけるフッ素原子の面積占有率が２０％以上、特に２０
乃至４０％に範囲にある。この表面フッ素原子は、特に
ＯＰＣでは、感光層表面の炭素原子と共有結合を形成
し、ＣＦ，ＣＦ₂，ＣＦ₃等の形で存在していることが
確認されている。尚、このようなドラム状の感光体のフ
ッ素プラズマ処理においては、感光体１を回転させなが
ら処理を行うことが、全表面に均一にフッ素原子を導入
する上で好適である。

【００１４】本発明において、上記スポンジローラ２
は、金属等の導電性材料から成る芯ローラ５の表面に吸
水性のスポンジ層６を備えたものであり、芯ローラ５に
は直流電源７が接続されている。即ち、上記のスポンジ
層６に水を含浸させた状態で、スポンジローラ２と感光
体１との間に直流バイアス電圧を印加することにより、
感光層２の帯電が行われる。

【００１５】上記のスポンジ層６に含浸させる水として
は、特に比抵抗が１０²Ω・cm以上の純水を使用するこ
とが望ましい。即ち、比抵抗が低い水を用いた場合に
は、通電性の面では問題ないが、ナトリウム等のイオン
を含んでいるため、帯電操作を続けていくにつれ、この
ようなイオンが感光層４の表面に蓄積し、水が感光層に
付着しやすくなる傾向があるので注意を要する。尚、上
記のような比抵抗の水は、通常のイオン交換水として得
られる。

【００１６】また本発明において、吸水性のスポンジ層
６は、吸水性及び水分保持性の見地から、気孔率が８０
％以上のものが好ましく、特にポリビニルアルコールや
ポリビニルホルマール等の吸水性ポリマーから成ってい
るものが好適に使用される。特に気孔率が上記範囲内に
あるポリビニルホルマール製のスポンジローラは、カネ
ボウシグナスローラの名称で鐘紡株式会社より市販され
ている。

【００１７】本発明者等の研究によれば、スポンジ層６
の含水率が高い程、スポンジ層６の厚み方向の電気抵抗
値が低くなり且つ帯電効率がよいことが判明しており、
例えば、この電気抵抗値が１０⁶Ω以下、特に１０⁴Ω
以下となる程度に含水率とスポンジ層６の厚みとが設定
されていることが好ましい。これは、一定量の水が保持
されていれば、スポンジ層６の柔軟性が増し、水分と感
光層４との接触面積を充分に確保できるためと考えられ
る。例えば、電気抵抗値が上記の範囲よりも高い場合に
は、含水量が少なく、しかもスポンジ層６が比較的硬く
なることにも関連して、充分な量の水分が感光層４と接
触しないため、均一帯電性や帯電効率が損なわれる。ま
た含水率に限って言えば、電気抵抗値が上記の範囲内に
あることを前提として、通常、１２０％以下の範囲にあ
ることが好ましい。即ち、含水率が１２０％よりも高く
なると、水分が過剰となり、感光体表面への水分付着を
防止することが困難となる傾向がある。

【００１８】また電気抵抗値や含水率の設定は、スプレ
ーや他の含水ローラ等を用いたり、或いはスポンジロー
ラを水槽に一部浸漬する等の手段により、水をスポンジ
層６に供給し、また乾燥等により含水率が低下した場合
には、適宜、水を補給すればよい。

【００１９】直流電源７により印加される直流バイアス
電圧は、帯電すべき感光体の種類や帯電目的等に応じて
設定され、＋あるいは−、いずれの帯電も行うことが可
能である。また、必要により、交流電圧を加重すること
もできる。さらに、上記の直流バイアス電圧は、感光体
１を回転させながら行われるが、感光体１の周速が速く
なる程、水の付着防止効果が大となり、例えばこの該周
速を１０cm／sec 以上、特に２０cm／sec 以上に設定す
ることが好適である。このことから、本発明方法は、高
速複写に特に有用であるということができる。

【００２０】上記の帯電方法は、電子写真方法における
感光体の主帯電に特に有効であり、例えば、上記の帯電
後、それ自体公知の方法により、画像露光による静電潜
像の形成、現像、転写、及び除電、クリーニング等の行
程を経て、画像形成のワンサイクルが完了する。勿論、
このような主帯電以外、例えば感光体の除電等にも本発
明方法を適用できる。尚、上記の具体例では、感光体と
してドラム状のものを用いた場合を例にとったが、勿
論、プレート状の感光体にも本発明を適用することが可
能である。

【００２１】

【実施例】

（実験例１）感光体のフッ素プラズマ処理；感光体ドラムとして、Ａ
ｌ製ドラムの上に３０μm の厚みの単分散感光層を形成
し、全体として８０mmφのものを使用し、これを密閉さ
れたガラス容器中で回転させ且つＣＦ₄ガスを導入しな
がらフッ素プラズマ処理を行った。単分散感光層の組成
及びプラズマ処理条件は以下の通りである。

【００２２】単分散感光層の組成；樹脂：ポリカーボネート，１００重量部電荷発生剤：ペリレン，１０重量部電荷輸送剤：９−エチル−９Ｈ−カルバゾール−３−カ
ルボアルデヒド−ジフェニルヒドラゾン，５０重量部プラズマ処理条件：高周波電力：１５Ｗ（13.56 MHz) 真空度：0.１torr 処理時間：３０秒，６０秒，９０秒及び１２０秒

【００２３】上記で得られたフッ素プラズマ処理された
感光体ドラムの表面及び未処理の感光体ドラムの表面に
ついて、Ｘ線光電子スペクトルにより、Ｆ，Ｏ，Ｎ，Ｃ
及びＣｌの面積占有率を求め、その結果を図２に示し
た。この図から、フッ素原子の面積占有率は２０〜４０
％、特に２０〜３０数％の間でほぼ定常的になることが
判った。また光電子スペクトルのＦ，Ｃに対応するピー
クから、ＣＦ，ＣＦ₂，ＣＦ₃の共有結合が存在してい
ることを確認した。さらに、上記の各感光体ドラムの表
面について、水に対する接触角（γ）を測定した。その
結果を図３に示す。

【００２４】（実験例２）吸水性スポンジローラの導電性；２０mmφのステンレス
芯ローラ上に、１０mm厚のポリビニルホルマール製スポ
ンジ層（気孔率９０％）を設け、全体として４０mmφの
スポンジローラを作成した。このスポンジローラに、比
抵抗が１０²Ωcmの水を含浸させ、その含浸量毎に、該
ローラの抵抗率（ρ）を測定し且つ表面硬度を触感によ
り観察した。その結果を図４に示す。

【００２５】（実験例３）帯電性及び水分付着防止効果：実験例２の吸水性スポン
ジローラに８５ｇの水（比抵抗１０²Ωcm）を含浸させ
たものを、実験例１で使用したプラズマ処理感光体ドラ
ム及び未処理の感光体ドラムに接触させ、図１に示す様
に配置し、これらを、それぞれ密閉したボックス内に入
れた。次いで、感光体ドラムの周速を２０mm／sec に設
定し、スポンジローラに、±２００Ｖ，±４００Ｖ，±
６００Ｖの直流電圧を印加し、感光体ドラムを２回転さ
せた時の表面電位を、表面電位測定計により測定した。
その時の結果を図５に示す。図５の結果から、何れもほ
ぼ均一に表面が帯電されていることが了解される。尚、
上記実験を１０分間継続して行い、ボックス内のオゾン
濃度を測定したところ、何れも0.01ppm 以下であった。

【００２６】また直流電圧を印加せず、感光体ドラムを
６６rpm で回転させながら、該ドラム表面に付着した水
分が消滅する時間を測定した。その結果を図６に示す。
この結果から、フッ素プラズマ処理されていない感光体
や、フッ素の面積占有率が２０％よりも高いプラズマ処
理感光体では、水分消滅時間が短くなる傾向にあること
が理解される。

【００２７】（実験例４）セレン感光体ドラムの帯電性；外径８０mmのセレン感光
体ドラム（感光層厚み６０μm ）の感光体ドラムのフッ
素プラズマ処理を、下記条件で行った。プラズマ処理条件：高周波電力：１０Ｗ（13.56 MHz) 真空度：0.１torr 処理時間：３０秒

【００２８】このプラズマ処理ドラム表面のフッ素原子
面積占有率を実験例１と同様に測定したところ、７０％
であった。また、このプラズマ処理ドラムと未処理ドラ
ムを使用し、実験例３と同様にしてドラム表面の帯電性
を測定したところ、図７の結果が得られた。さらに、こ
の実験中、ドラム表面の水分付着の程度を目視観察した
ところ、プラズマ処理ドラムの水分付着防止効果は、Ｏ
ＰＣほどではなかった。

【００２９】（実験例５）実験例１でフッ素プラズマ処
理した有機単層感光体を、三田工業株式会社製の静電複
写機ＤＣ−２５５６にセットし、画像出し実験を行っ
た。但し、該複写機の帯電装置としては、コロナ放電器
の代わりに、実験例２の吸水性スポンジローラに８５ｇ
の水（比抵抗１０²Ωcm）を含浸させたものをセット
し、印加電圧を＋８００Ｖとして複写動作を行った。そ
の結果、Ｉ．Ｄ＝1.４３，Ｆ．Ｄ＝0.002 ，で文字のシャープな鮮明な画像が得られた。

【００３０】また比較のために、フッ素プラズマ処理を
していない有機感光体を用いた以外は、上記と全く同様
にして実験を行ったところ、Ｉ．Ｄ＝1.２２，Ｆ．Ｄ＝0.02，で、かぶりやムラの多い画像が得られた。また現像ロー
ラ上の磁気ブラシには、水分によりブロッキングしたと
思われるトナー塊が確認された。

【００３１】

【発明の効果】本発明の帯電方法は、含水した吸水性の
スポンジローラを帯電部材として摩擦帯電することによ
り、従来の接触帯電方法に比して著しく帯電効率が高
く、また均一に帯電を行うことができるし、ほぼ完全な
注入帯電であり、放電をほとんど生じないため、オゾン
の発生量も完全に無視できるレベルに抑制できる。さら
に繰り返して帯電を行った場合にも、常に一定の帯電量
が感光体表面に与えられ、帯電量が増加する傾向がな
い。従って、感光体表面の帯電電位の設定を極めて容易
に行うことができる。また、表面がフッ素プラズマ処理
された感光体を用いることにより、含水スポンジローラ
の使用による水分付着の影響を無視できるレベルに抑制
することができる。特に有機感光体を用いた場合に、こ
の水分付着防止効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電方法を好適に実施するための装置
を示す図。

【図２】実験例１で作成したプラズマ処理ドラムのフッ
素原子面積占有率を示す図。

【図３】実験例１で作成したプラズマ処理ドラム表面の
水に対する接触角（γ）を示す図。

【図４】実験例２で作成した吸水性スポンジローラの含
水量と、該ローラの抵抗率との関係を示す図。

【図５】実験例１で作成した感光体ドラムと実験例２で
作成した吸水性スポンジローラを用いて帯電を行った時
の感光体ドラムの表面電位を示す図。

【図６】実験例３において、感光体ドラム表面に付着し
た水分の消滅時間を示す図。

【図７】実験例４で作成したフッ素プラズマ処理セレン
感光体ドラムについて、実験例２で作成した吸水性スポ
ンジローラを用いて帯電を行った時の感光体ドラムの表
面電位を示す図。

【符号の説明】

１：感光体２：スポンジローラ４：感光層５：導
電性芯ローラ６：吸水性スポンジ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松田政準大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体表面に帯電部材を摩擦接触せし
め、両者の間に直流電圧を印加することにより、感光体
表面の帯電を行う帯電方法において、前記感光体として、感光層表面がフッ素プラズマ処理さ
れ、Ｘ線光電子スペクトルから求めた感光層表面におけ
るフッ素原子の面積占有率が２０％以上である感光体を
使用し、前記帯電部材として、水を含浸した吸水性のスポンジロ
ーラを使用することを特徴とする接触帯電方法。
【請求項２】前記感光層表面のフッ素原子面積占有率
が２０乃至４０％の感光体を使用する請求項１に記載の
方法。
【請求項３】前記感光体として、有機感光体を使用す
る請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】前記水として、比抵抗が１０²Ω・cm以
上の水を使用する請求項１に記載の方法。
【請求項５】感光層表面がフッ素プラズマ処理され、
Ｘ線光電子スペクトルから求めた感光層表面におけるフ
ッ素原子面積占有率が２０％以上であることを特徴とす
る感光体。
【請求項６】前記感光体が有機感光体である請求項５
に記載の感光体。