JPH0895272A - 感光ドラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接触帯電式レーザープリンターに使用される
感光ドラムにおいて、帯電時の振動音を防止し、感光層
の帯電破壊も生じることがなく、かつ、高解像度の感光
ドラムを提供する。 【構成】 本発明の感光ドラムは、ステンレス鋼製のパ
イプの表面を研削することにより得られた、表面粗度Ｒ
ｍａｘが２．０μｍ以下のステンレス鋼製の基体上に、
ガリウムフタロシアニン顔料１部を２〜１０部の結着剤
に分散してなる単層型感光層を形成したことを特徴とす
る。そのステンレス鋼製パイプは、直径３０ｍｍ以下、
肉厚０．４ｍｍ以上であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス鋼製基体を
用いた感光ドラムに関し、特に接触帯電による感光ドラ
ムの放電破壊、および帯電時の振動音の発生を防止し、
さらに、デジタル露光時の解像度の向上をもたらす感光
ドラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、感光ドラムを用いた電子写真
装置においては、帯電装置として、一般に非接触式であ
るコロナ放電装置が採用されていた。しかしながら、最
近においては、電源の低圧化を図ることができ、またオ
ゾンの発生が極く微量である等の長所を有することか
ら、電圧を印加したローラ型、ブレード型、ブラシ型等
の帯電部材を用いた接触帯電器が採用されつつある。接
触帯電器によって帯電させる場合は、直流を印加させる
方法と、直流に交流を重畳させた振動電圧を印加する方
法がある。ところで、帯電ローラに上記のような振動電
圧を印加して感光ドラムを帯電処理する場合、感光ドラ
ムの周速度が速くなるにつれて、感光ドラムの周方向の
サイクルむらが生じやすくなり、これを防止するために
は、帯電ローラに印加する振動電圧の周波数を上げなけ
ればならない。しかしながら、周波数がおよそ２００Ｈ
ｚを越えると、感光ドラムと帯電ローラとが振動するこ
とに起因する、いわゆる帯電音が大きくなるという問題
があった。また、クリーニングブレードとの摩擦により
摺動音が発生するという問題もあった。

【０００３】このような帯電音や摺動音（以下、これら
を振動音という）の発生は、感光ドラムの基体が肉厚２
ｍｍ以下の薄肉アルミニウムパイプの場合に特に起こり
やすい。このような振動音の発生を防止するために、例
えば、特開平３−１０５３４８号公報および特開平５−
３４９３６号公報等には、感光ドラムの内部に充填物を
入れて、感光ドラムの振動音を小さくすることが提案さ
れている。他方、アルミニウムパイプ以外のもの、例え
ば、ステンレス鋼製のパイプを用いると、充填物を挿入
しなくても振動音は発生しない。しかしながら、基体と
して、ステンレス鋼製のパイプを用いた感光ドラムに接
触帯電を施すと、帯電時に感光層が異常放電により破壊
されやすいという問題があった。この現象は、次のよう
な理由によるものと考えられる。すなわち、接触帯電器
の場合は、コロナ帯電器に比較して電流容量が大きいた
め、感光層に耐電圧の弱い部分があると、そこに電流が
集中して放電破壊されるまで電流が流れる現象が生じ
る。感光層が破壊されると、その部分は電荷が乗らなく
なって画像欠陥が生じるばかりでなく、帯電部材の方も
異常電流により破壊されることがあり、その結果、帯電
の均一化は殆ど期待できなくなる。

【０００４】一方、レーザー光で感光ドラムに対してデ
ジタル露光を行うレーザープリンターにおいては、ます
ます小型化と高解像度が求められている。小型化につい
ては、感光ドラムの直径が３０ｍｍ以下のものを使用す
ることで達成することができる。高解像度化について
は、特公平５−１９１４０号公報等に記載されている高
γ特性を有するものが好適である。すなわち、レーザー
スポットは、光がすそ広がりを持つため（ガウス分
布）、これを忠実に再現するとドットの境界がぼけて解
像度が上がらないが、感光層が高γ特性であれば、すそ
広がりの弱い光には感光しないので、ドットの境界をは
っきりさせることができるのである。このような高γ特
性を得るには、ＯＰＣ顔料を結着剤樹脂に分散した単層
感光層において、インダクション効果あるいはアバラン
シェ現象を引き起こさせる必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの全
ての条件を最適に組み合わせることにより、レーザープ
リンターとして最適な感光ドラムを得ることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の感光ドラムは、
表面粗度Ｒｍａｘが２．０μｍ以下のステンレス鋼製の
基体上に、必要に応じて下引き層を形成した後、ガリウ
ムフタロシアニン顔料１部（重量部、以下同じ）を２〜
１０部の結着剤に分散してなる感光層を形成したことを
特徴とする。

【０００７】ステンレス鋼製パイプを用いた感光ドラム
に接触帯電を施すと生じる帯電破壊は、基体表面の異常
突起に起因する。すなわち、ステンレス鋼製パイプはア
ルミニウムパイプに比べて硬度が高いので、表面に存在
する突起は滑らかになり難く、しかも鋭角の状態で残留
するために、異常放電しやすい。そこで、ステンレス鋼
製パイプの表面を滑らかにすることによって、第一の目
的を達成することができたのである。また、本発明にお
いては、ステンレス鋼製パイプとして、その直径が３０
ｍｍ以下のものが使用されるが、その場合、肉厚０．４
ｍｍ以上であることが好ましい。肉厚が０．４ｍｍより
も薄くなると、振動音防止効果が十分でなくなる。ま
た、肉厚が厚くなりすぎると、重量が大となり、使い難
くなるので、２ｍｍ以下であるのが好ましい。

【０００８】以下、図面に基づいて説明する。図１は感
光ドラムが使用されるレーザープリンターの要部断面図
である。図中、感光ドラム１の表面に帯電ロール２が接
触するように配設されている。帯電ロールは、芯材３に
導電性弾性材料よりなる層を形成した構成のものが使用
される。芯材３には、図示していない電源から、直流電
圧、または交流成分を重畳した直流電圧が印加されるよ
うになっている。

【０００９】本発明において、導電性支持体は、ステン
レス鋼製パイプの表面を研削して表面粗度Ｒｍａｘを
２．０μｍ以下にすることによって作製される。ただ
し、レーザー光を照射した際に生じる干渉縞模様の発生
を防止するためには、Ｒａは０．１μｍ以上であること
が好ましい。ステンレス鋼製パイプの表面の研削は、回
転砥石、サンドペーパー、研削フィルム等によって行う
ことができる。

【００１０】図４は、ステンレス鋼製パイプの表面を研
削するためのセンタレス研削装置の概略構成図である。
センタレス研削装置は、相対する１対の回転砥石よりな
る３組の砥石、すなわち砥石５および５、砥石６および
６、砥石７および７より構成されており、砥石５、６、
７の順に細かい砥粒よりなっている。相対する一対の回
転砥石は、互いに回転速度が異なるように設置されてお
り、それによりその上に置かれたステンレス鋼製パイプ
４が回転するようになる。また、相対する各回転砥石
は、その間隔を調整できるようになっており、それによ
ってステンレス鋼製パイプが砥石５、５から、砥石６、
６、次いで砥石７、７へと順次移動するようになってい
る。この研削装置において、ステンレス鋼製パイプ４
は、回転する２つの砥石５、５の上に置かれ、回転しな
がら研削され、砥石６、６および砥石７、７により順次
研削される。

【００１１】図５は、ステンレス鋼製パイプの表面を研
削するための他の研削装置の概略構成図である。この場
合、研磨粉を塗布した研削フィルム９が使用され、ロー
ル１０から送り出されて、回転するステンレス鋼製パイ
プ４の表面に押し当てロール８によって適度の圧力で押
し当てられている。研削フィルムは巻き取りロール１１
により巻き取られていく。

【００１２】本発明においては、導電性基体表面は、表
面粗度Ｒｍａｘが２．０μｍ以下になっており、高い突
起が存在しないために、接触帯電を施した場合、感光層
が異常放電を起こすことが少なくなり、感光層の放電破
壊を防止でき、均一帯電を施すことができる。それにつ
いて図２および図３を用いて説明する。図２は、ステン
レス鋼製パイプの表面の粗度を測定した結果を示すもの
で、ところどころに２μｍを越える高い突起が認められ
る。なお、この表面粗度Ｒｍａｘは３．５μｍである。
このようなステンレス鋼製パイプをそのまま使用する
と、前記従来の技術に関して述べたような問題が生じ
る。これに対して、本発明においては、このステンレス
鋼製パイプが研削されることによって、表面粗度Ｒｍａ
ｘは２．０μｍ以下になっている。図３は、その一例を
示すものであって、研削されたステンレス鋼製パイプの
表面の粗度を測定した結果を示している。図３から明ら
かなように、２μｍを越える突起は認められなくなり、
表面粗度Ｒｍａｘは２．０μｍ以下になっている。な
お、レーザー光を照射した際に生じる干渉縞模様の発生
を防止するために、Ｒｍａｘは０．１μｍ以上であるこ
とが望ましい。

【００１３】上記のように、本発明においては、ステン
レス鋼製の導電性支持体を用い、その表面粗度Ｒｍａｘ
が２．０μｍ以下になっているために、その上に形成さ
れた感光層に接触帯電を施した場合、感光層が異常放電
を起こすことが少なくなり、感光層の放電破壊を防止で
き、均一帯電を施すことができる。また、本発明におい
ては、導電性基体としてアルミニウムよりも比重の高い
ステンレス鋼を用いて形成されたものを使用しているか
ら、接触帯電器やクリーニングブレード等による接触あ
るいは摺動により発生する振動音が防止できる。

【００１４】一方、感光層には、顔料を結着剤に分散し
てなる単層型感光層が形成される。顔料として、中心金
属がガリウムであるガリムフタロシアニンを用い、顔料
１部に対して、結着剤２〜１０部の比率で分散して単層
型感光層を形成すると、インダクション効果が容易に起
こり、高γ特性が得られるのである。特に、結着剤とし
て、特公平５−１９１４０号公報や特開平６−９５４１
０号公報に記載されているように、１０¹³Ωｃｍ以上の
樹脂を必須としなくても、容易に高γ特性が得られるの
である。これはガリウムフタロシアニンの体積抵抗率が
十分に高いためと考えられる。ガリウムフタロシアニン
としては、特開平５−９８１８１号公報に記載されてい
る結晶型のクロロガリウムフタロシアニン、または特開
平５−２７９５９１号公報に記載されている結晶型のヒ
ドロキシガリウムフタロシアニンが好適である。感光層
の厚みは５〜３０μｍ程度が好ましい。

【００１５】感光層の下には、下引き層を設けてもよ
い。これは、感光層と基体との接着性の改良、感光層の
塗工性の向上、基体の保護、基体上の欠陥の被覆、感光
層の電気的破壊の保護、感光層のキャリア注入性の改良
等のために設けられるものである。この材料としては、
ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、エ
ポキシ樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、ガゼイン、メチルセルロース、
ニトロセルロース、フェノール樹脂等の有機系の樹脂お
よび／またはジルコニウムキレート化合物、チタニルキ
レート化合物、チタニルアルコキシド化合物、有機チタ
ニル化合物、シランカップリング剤等の公知の材料を用
いることができる。また、下引き層の厚みは０．０１〜
１０μｍ、好ましくは０．０５〜２μｍである。感光層
の上には耐久性向上のために保護層を設けてもよい。

【００１６】図１において、感光ドラム１にはレーザー
光２１が露光される。２２はミラーである、露光して潛
像が形成された後、現像器２３で現像され、転写ロール
２４によりプリント用紙２５にトナー像が転写される。
２６はクリーナーである。レーザー光のスポットはガウ
ス分布による光のすそ引きがあるが、高γ特性の感光層
に照射するのであれば、すその部分はカットされるの
で、シャープな画質を得ることができるのである。

【００１７】

【実施例】以下に実施例をもって本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１および比較例１ ３０ｍｍφ×２５３ｍｍＬ×０．４ｍｍｔのＳＵＳ３０
４製パイプを用意し、これを図４に示すセンタレス研削
装置により、表面を研削した。粗削りの段階で取り出し
たものは、図２に示すような表面粗度でＲｍａｘ＝３．
５μｍ、Ｒａ＝０．４０μｍであった（比較例１）。さ
らに目の細かい砥石で研削したものは、図３に示す表面
粗度になり、Ｒｍａｘ＝１．８μｍ、Ｒａ＝０．２２μ
ｍであった（実施例１）。これ等のパイプを導電性基体
とし、その表面にタイプ８ナイロン樹脂（トレジンＦ３
０、帝国化学社製）のメタノール・ブタノール混合溶液
を塗布し、膜厚１μｍの下引き層を形成した。特開平５
−９８１８１号公報に記載のクロロガリウムフタロシア
ニン結晶１部を、ポリビニルブチラール樹脂（ＢＬ−
１、積水化学社製）２部とシクロヘキサノン１０部、テ
トラヒドロフラン１０部からなる溶液にサンドミルにて
分散した。これはＰＢ比１：２の分散液であるが、これ
に樹脂溶液のみを秤量して加え、ＰＢ比１：３、１：
４、１：６、１：１０、１：１５の分散も作製した。こ
れらの分散液を実施例の基体上に膜厚１５μｍになるよ
うに塗布して、感光ドラムを作製した。

【００１８】これらの感光ドラムに帯電ロールを用いて
帯電させた。帯電ロールは、次のものを用いた。すなわ
ち、５ｍｍφのステンレス鋼シャフトの外周に、過塩素
酸リチウム０．５％を加えて導電性を持たせたポリエー
テル系ポリウレタンゴムよりなる弾性層を１５ｍｍφに
なるように形成し、その表面に０．００１％のメチルフ
ェニルシリコーンレベリング剤を添加したポリエステル
系ポリウレタンエマルジョン樹脂水溶液よりなる塗布液
を浸漬塗布法により塗布し、１２０℃で２０分間乾燥し
て、膜厚２０μｍの被覆層を形成したものを用いた。さ
らに、半導体レーザーによる画像書き込み装置、一成分
トナー現像装置、転写装置、ウレタンゴムブレードを備
えたクリーニング装置を具備するプリンターに装着し、
評価を行った。まず、帯電ロールに、ＤＣ＋４００Ｖに
ＡＣ１０００Ｖを重畳させた電圧を印加し、露光強度を
変えて、感光ドラムに照射し、感光ドラムの光減衰特性
を調べた。図６にはその結果を示した。グラフの横軸は
露光量で、縦軸は感光ドラムの表面電位である。図中、
３１はＰＢ比１：２のもの、３２は同じく１：３、３３
は１：４、３４は１：６、３５は１：１０、３６は１：
１５の感光層の特性をそれぞれ示す。結着剤比率が多く
なるにつれて、表面電位が急峻に低下する光強度が右側
に移行（すなわち低感度化）することが分かった。ＰＢ
比１：１５で急峻な電位低下がなくなり、高γ特性は失
われていた。ＰＢ比が１：２ないし１：１０の範囲で感
度調整が可能である。次いで、反転画像露光を行い、プ
リント像を評価した。その結果、実施例１の感光体ドラ
ムの場合は、干渉縞模様や、黒点白点等の画像欠陥がな
い良好な画質の画像が得られた。これに対して、比較例
１の場合は、接触帯電時に異常電流が流れ、画像を見る
と黒点が多発していた。これは、異常放電により感光層
が破壊されて、その部分に電位が乗らなくなったためで
あり、反転像であるために黒点となって現れたのであ
る。黒点部に対応する感光ドラムの表面を調べたとこ
ろ、金属の露出が認められ、基体表面の異常突起が原因
になっていることが認められた。

【００１９】比較例２ ステンレス鋼パイプの肉厚が０．２ｍｍであるものを用
いた以外は、実施例１と同様にして感光ドラムを作製し
た。これを実施例１と同様に帯電したところ、黒点白点
等の画像欠陥がない良好な画質の画像が得られた。しか
しながら、接触帯電時にピーンという小さな帯電音が発
生した。 比較例３ 導電性基体として、３０ｍｍφ×２５３ｍｍＬ×０．８
ｍｍｔのアルミニウム製パイプを用いた。その表面粗度
はＲｍａｘ＝１．８μｍ、Ｒａ＝０．１５μｍであっ
た。このものを用いた以外は、実施例１と同様にして感
光ドラムを作製した。これを実施例１と同様に帯電した
ところ、接触帯電時にピーンという帯電音が発生した。

【００２０】

【発明の効果】本発明の電子写真用感光ドラムは、比重
がアルミニウムよりも重いステンレス鋼によって形成し
た導電性基体を用いているから、交流成分を重畳させた
直流電圧を印加して接触帯電を行っても、感光ドラムか
らの振動音が発生することがない。また、導電性基体表
面には、研削により異常な突起が削りとられてＲｍａｘ
が２．０μｍ以下になっているので、感光層の帯電破壊
を生じることもなく、黒点白点等の画像欠陥を防止する
ことができる。さらに感光層は高γ特性を有しているの
で、レーザー光で画像露光を行った際は、ドットの境界
がはっきりした高解像度の画質を得ることができる。し
たがって、本発明の感光ドラムは、レーザープリンター
に使用して、画像欠陥のない高画質のプリント像を得る
ことができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 感光ドラムが使用されるレーザープリンター
の要部断面図である。

【図２】 比較例１における基体の表面粗さの測定結果
を示す。

【図３】 実施例１における基体の表面粗さの測定結果
を示す。

【図４】 センタレス研削装置の一例の概略構成図であ
る。

【図５】 他の表面研削装置の概略構成図である。

【図６】 実施例に起きる感光ドラムの光減衰特性グラ
フを示す。

【符号の説明】

１…感光ドラム、２…帯電ロール、３…芯材、４…ステ
ンレス鋼製パイプ、５，６および７…回転砥石、８…押
し当てロール、９…研削フィルム、１０…ロール、１１
…巻き取りロール、３１…ＰＢ比１：２の感光層の光減
衰特性、３２〜３６…他のＰＢ比の感光層の光減衰特
性。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面粗度Ｒｍａｘが２．０μｍ以下のス
   テンレス鋼製の基体上に、ガリウムフタロシアニン顔料
   １部を２〜１０部の結着剤に分散してなる単層型感光層
   を形成したことを特徴とする感光ドラム。
2. 【請求項２】 基体が、ステンレス鋼製パイプの表面を
   研削して表面粗度Ｒｍａｘが２．０μｍ以下にしたもの
   である請求項１記載の感光ドラム。
3. 【請求項３】 基体が、直径３０ｍｍ以下、肉厚０．４
   ｍｍ以上のステンレス鋼製パイプである請求項１記載の
   感光ドラム。
4. 【請求項４】 感光ドラムが、接触帯電器により帯電を
   施され、レーザー光によりデジタル露光されるプリンタ
   ーに使用されるものである請求項１記載の感光ドラム。