JPH06348112A - 電子写真プロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流電圧印加による接触帯電を用いる電子写
真装置において、帯電不良による横白スジの無い良質な
画像を得ることにある。 【構成】 電子写真感光体が、これに接触配置された帯
電用部材から直流電圧のみを印加することにより帯電さ
れる電子写真プロセスにおいて、電子写真感光体の暗電
位が３００〜６５０Ｖの範囲になるように帯電させる。 【効果】 帯電の不均一によるスジ等の発生がなく、し
かも感光体の耐印刷寿命が長く、高品質のコピー画像を
安定して供給できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プロセスに関
するものであり、詳しくは、電子写真感光体を直流電圧
のみで直接帯電させる方式の電子写真プロセスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法において、たとえばセレン，
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、電子写真感光体の帯電は、従
来より殆ど金属ワイヤーに高電圧（ＤＣ５〜８ＫＶ）を
印加し、ここに発生するコロナにより行っている。しか
し、このプロセスでは、コロナ発生時に、オゾンやＮＯ
_x等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。

【０００３】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
ロナ生成物に曝されると化学反応（主に酸化反応）が起
こり、劣化しやすい傾向にある。従って、この電子写真
感光体を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。

【０００４】またコロナ帯電の場合には、電力的な理由
から、感光体に向かう電流がその５〜３０％に過ぎず、
殆どがシールド板に流れてしまうので、帯電手段として
は効率の悪いものであった。

【０００５】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接触帯電させる方法が提案されてい
る（例えば特開昭５７−１７８２６７号公報、特開昭５
６−１０４３５１号公報、特開昭５８−４０５６６号公
報、特開昭５８−１３９１５６号公報、特開昭５８−１
５０９７５号公報等）。

【０００６】具体的には、図５に示すように、感光体２
の表面に、１〜２ＫＶ程度の直流電圧を外部電源装置３
より印加した導電性弾性ローラ等の帯電部材１を接触さ
せ、これ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。帯電部材１は、軸１ｃ、指示層ｂおよび帯電
層１ａからなり、矢印Ｒ１の方向に回転する。また感光
体２は、導電性支持体２ａ上に感光層２ｂが設けられた
構成からなる。

【０００７】しかしながら直接帯電法は、前述のような
多数の提案があるにもかかわらず、実用化された実績は
ほとんどない。その理由としては、帯電の不均一性、な
らびに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、等が挙げられる。

【０００８】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
電法は、直流電圧（Ｖ_DC）に交流電圧（Ｖ_AC）を重畳し
た脈流電圧を印加して、均一な帯電を行なおうとするも
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】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２ｃ（図
５）において放電絶縁破壊が起こってしまう。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。このような絶縁破壊が生じると、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、この部位が導通
路となって電流がリークし、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もあった。

【００１１】さらに、ＡＣ帯電による帯電音が感光体用
シリンダーで増幅され、騒音が大きくなるという問題が
ある。その対策として、シリンダー内にアルミニウム塊
状の詰め物等を施すということが考えられているが、コ
スト高になり、組立て工程が増える等の問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
決するために、交流電圧（Ｖ_AC）を重畳せずに、直流電
圧（Ｖ_DC）のみを印加する直接帯電が検討されている。
しかしながら、直流電圧のみの印加では、帯電が不均一
となりやすく、被帯電面の移動方向に対して、直角な方
向に、長さ２〜２００ｍｍ、巾０．５ｍｍ以下程度のス
ジ状の帯電ムラを生じてしまう。この帯電ムラは、正現
像方式の場合は白スジ（ベタ黒又はハーフトーンに白い
スジが現われる現象）、また反転現像方式の場合は黒ス
ジの画像欠陥になる。

【００１３】本発明の目的は、直流直接帯電法におい
て、帯電の不均一による、長さ２〜２００ｍｍ、巾０．
５ｍｍ以下程度のスジ（被帯電面の移動方向に対して直
角な方向）等の発生がなく、しかも感光体の耐印刷寿命
が長く、高品質のコピー画像を安定して供給できる電子
写真プロセスを提供することにある。

【００１４】

【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、感光体に帯電部材から接
触帯電する際に、直流電圧のみにより印加しても、電子
写真プロセスを改良することにより問題を解決できるこ
とを見出した。

【００１５】すなわち、本発明によれば、電子写真感光
体が、これに接触配置された帯電用部材から直流電圧の
みを印加することにより帯電される電子写真プロセスに
おいて、前記電子写真感光体の暗電位が３００〜６５０
Ｖの範囲になるように帯電させることを特徴とする電子
写真プロセスが提供される。

【００１６】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１７】電子写真感光体に対し、帯電用部材を接触
させて帯電を行う直接帯電法においては、帯電は、感光
体と帯電用部材との接触部近傍の微小空間において、パ
ッシェン則に従う空隙破壊放電によって行われる。一般
に電子写真プロセスでは、感光体にドラム状またはベル
ト状のもの等を用いるが、いずれも帯電用部材に対して
回転または移動させながら帯電させる。すなわち、感光
体と帯電用部材の接触した位置を境界として、感光体は
上流側と下流側とに分けられ、上流側又は下流側の微小
空間で帯電が行なわれる。この時、パッシェン則に従う
空隙破壊放電が起こるが、このような帯電メカニズムの
性格上、感光体の比誘電率、膜厚（静電容量、帯電部材
の抵抗値、印加電圧など多数の要因が関与するために、
均一に帯電させることは容易でない。その対策の１つと
して、前述のような交流電圧を重畳した脈流電圧によっ
て印加する方法が提案されているのである。

【００１８】本発明では、帯電は、直流電圧のみの印加
においても、特定の条件、すなわち感光体暗電位を３０
０〜６５０Ｖの範囲にすることにより、脈流電圧によっ
て印加された場合と同様に均一に帯電されることを見い
出した。

【００１９】ＤＣ直接帯電においては、印加電圧
（Ｖ_a）と暗電位（Ｖ_d）とは、 Ｖ_d ＝Ｖ_a −Ｃ ・・・ （１） （ここで、Ｃは感光体の比誘電率、膜厚等で決まる定数
である）の関係にある。また空隙破壊が開始するギャッ
プ長は、エアギャップにかかる電圧とパッシェンの法則
による放電破壊電圧曲線との関係から求められ、これに
より、印加電圧が高いほど、空隙破壊ギャップ長が長く
なることが計算よりわかる。この空隙破壊ギャップが長
ければ長いほど帯電は不安定となり、スジ等の画像欠陥
が生じやすくとなると考えられる。

【００２０】本発明者らは、感光体暗電位を６５０Ｖ以
下にすることにより、空隙破壊ギャップをある範囲で制
御でき、帯電を安定させ、全体としての帯電特性は脈流
電圧によって印加した場合と同様に、スジ画像等がない
均一な帯電を行うことに成功した。

【００２１】したがって本発明によれば、交流電圧の重
畳は行なっていないため、前述した弊害は生じない。

【００２２】また帯電部材の抵抗値を５×１０⁵Ω・ｃ
ｍ以上の高抵抗化すると、より効果的であることもわか
った。

【００２３】ただし、感光体暗電位が３００Ｖ以下で
は、明電位とのコントラストがとれなくなり、正現像で
は、濃度薄また反転現像ではカブリ等の問題を生じる。

【００２４】以下に本発明の電子写真プロセスについて
図面を参照して説明する。

【００２５】図１、図２および図３は、本発明の電子写
真プロセスに適用可能な電子写真感光体の典型的な層構
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。

【００２６】有機光導電体としては、ポリビニルカルバ
ゾール等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。

【００２７】図１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（図示せず）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。

【００２８】図２の電子写真感光体は、図１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。

【００２９】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
に、結着剤樹脂中に電荷発生物質（図示せず）と電荷輸
送物質（図示せず）が含有されている。

【００３０】また、図１〜図３の構成に加えて、オーバ
ーコート層を塗布することもできる。

【００３１】これらのうち、導電性支持体１０側より電
荷発生層１３、ついで電荷輸送層１４の順で積層されて
いる、図１に示すような構造の感光体が本発明において
はとくに好ましい。

【００３２】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、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。

【００３３】また、導電性支持体と感光層の間には、バ
リアー機能と下引機能をもつ下引層（接着層）を設ける
ことができる。

【００３４】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。

【００３５】電荷発生物質としては、ピリリウム，チオ
ピリリウム系染料，フタロシアニン系顔料，アソトアン
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。

【００３６】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。

【００３７】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。電
荷輸送層１４は一般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℃〜１
５０℃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。

【００３８】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，及び飽和樹脂
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
脂又はジアリルフタレート樹脂が挙げられる。

【００３９】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。

【００４０】本発明の電子写真プロセスを適用した画像
形成装置の具体例を図４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，給電
部材３ａを介して帯電部材に給電する外部電源装置３，
現像器５，転写用帯電部材６，クリーナー７，および前
露光手段８が配置され、帯電後に像露光４により像露光
が行なわれるようになっている。

【００４１】画像形成プロセスにおいて、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
を印加して感光体２表面を帯電させ、像露光手段からの
像露光４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５中のトナー
を感光体２表面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。

【００４２】さらに感光体２上に形成されたトナー像
を、給紙手段（図示せず）を通して供給された紙などの
転写材Ｐ上に転写帯電器６によって転写し、クリーナー
７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８によって感光体２に光
を当てて除電したほうがよい。

【００４３】一方、トナー像が形成された転写材は搬送
部９によって定着器（図示せず）に送られてトナー像が
定着される。

【００４４】この画像形成装置において、像露光４のた
めの光源は、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。

【００４５】本発明の電子写真プロセスは、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。

【００４６】本発明の構成および効果を明らかにするた
めに、以下に実験例および比較例を示す。なお実験例お
よび比較例において、部はすべて重量部を表わす。

【００４７】〔実験例１，２，３〕電子写真感光体を以
下のようにして作製した。

【００４８】φ８０ｍｍ×３６０ｍｍ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厚の下引き層を設
けた。

【００４９】次に下記構造式

【００５０】

【化１】 のビスアゾ顔料を１．８部、下記構造式に示す樹脂
（ａ）を１部、および

【００５１】

【化２】 シクロヘキサノン１００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１００部を加えて、下引き層上に塗布
し、８０℃、１０分熱風乾燥して１８０ｍｇ／ｍ²の電
荷発生層を形成した。

【００５２】次いで下記構造式の化合物（２）９部、

【００５３】

【化３】 及びビスフェノールＺ型ポリカーボネイト（商品名「Ｚ
−２００」三菱ガス化学）１０部をモノクロロベンゼン
１００部に溶解した。

【００５４】この溶液を前記電荷発生層上に塗布し、１
００℃１時間熱風乾燥して、２５μｍの電荷輸送層を形
成した。

【００５５】画像評価は以下のように行った。

【００５６】ウレタンゴム１００重量部に導電性カーボ
ン４重量部を溶融混練し、φ５ｍｍ長さ３５０ｍｍのス
テンレス芯を中心軸としてφ２０ｍｍ×３３０ｍｍにな
る様にローラー形状帯電用部材を成型した。体積抵抗値
は１０⁶Ω・ｃｍであった。

【００５７】画像形成装置は、基本形態として、キャノ
ン製電子複写機「ＮＰ４８３５」（プロセススピード：
２２４ｍｍ／秒）をベースとし、像露光手段、現像器、
給紙系、転写帯電器、搬送系、前露光手段はそのまま使
用し、一次帯電手段として前述のローラー形状帯電用部
材、クリーナーはシリコングム製のブレードによるブレ
ードクリーニングのみでクリーニングを行う形式に改造
した。帯電ユニットに印加する電圧は直流のみとし、感
光体暗電位が−４５０，−５５０，−６５０Ｖとなるよ
うに調整した。

【００５８】複写は２３℃／５０％の環境下で行った。

【００５９】〔実験例４，５，６〕画像形成装置をキャ
ノン製電子複写機「ＮＰ２０２０」（プロセススピー
ド：１２０ｍｍ／秒）に、一次帯電手段として、前述の
ローラー形状帯電用部材、クリーナーはシリコンゴム製
のブレードによるブレードクリーニングのみでクリーニ
ングを行う形式に改造し、また感光体用アルミニウムシ
リンダーをφ３０ｍｍ×３４６ｍｍにかえて、感光体暗
電位が−４５０，−５５０，−６５０Ｖとなるように調
整した以外は実験例１，２，３と同様に行った。

【００６０】〔実験例７，８，９〕実験例１において、
電荷輸送層を２８μｍとした以外は実験例１と同様に行
い、感光体暗電位が−４５０，−５５０，−６５０とな
るように調整した。

【００６１】〔実験例１０，１１，１２〕実験例１にお
いて、下地層の上に電荷輸送層を２５μｍ塗布し、その
上に電荷発生層を１８０ｍｇ／ｍ²塗布した。

【００６２】次に、電荷輸送材（２）を１部、ビスフェ
ノールＺ型ポリカーボネイト（商品名「Ｚ−８００」三
菱ガス化学（株））２部を、モノクロロベンゼン７５部
メチレンクロライド７５部に溶解し、スプレー塗布によ
り、３μｍの表面保護層を形成した。画像形成装置は＋
帯電、現像ができるように改造した以外は実験例１と同
様に行い感光体暗電位が＋４５０，＋５５０，＋６５０
Ｖとなるように調整した。

【００６３】〔比較例１，２，３〕実験例１，２，３に
おいて、感光体暗電位を−２５０，−７００，−９００
Ｖにかえた以外は実験例１，２，３と同様に行った。

【００６４】〔比較例４，５，６〕実験例４，５，６に
おいて、感光体暗電位を−２５０，−７００，−９００
Ｖにかえた以外は実験例４，５，６と同様に行った。

【００６５】〔比較例７，８，９〕実験例７，８，９に
おいて、感光体暗電位を−２５０，−７００，−９００
Ｖにかえた以外は実験例７，８，９と同様に行った。

【００６６】〔比較例１０，１１，１２〕実験例１０，
１１，１２において、感光体暗電位を＋２５０，＋７０
０，＋９００Ｖにかえた以外は実験例１０，１１，１２
と同様に行った。

【００６７】画像は、前記した画像形成装置にて、ハー
フトーン画像、ベタ黒画像及びテストパターン画像を複
写して、スジ等の画像欠陥から帯電の均一性等を評価し
た。以上の実験例および比較例における評価の結果を表
１に示す。

【００６８】

【表１】

【００６９】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
帯電が均一となりスジ等画像欠陥のない良好な画像が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用される感光体の構成を示す部分縦
断面図。

【図２】本発明に適用される他の感光体の構成を示す部
分縦断面図。

【図３】本発明に適用されるさらに他の感光体の構成を
示す部分縦断面図。

【図４】本発明のプロセスにもとづく電子写真装置の要
部を示す縦断面図。

【図５】一般的な帯電部材および感光体を示す部分縦断
面図。

【符号の説明】

１ 帯電用部材 ２ 感光体 ３ 外部電源装置 ４ 露光光 ５ 現像器 ６ 転写用帯電部材 ７ クリーナー ８ 前露光手段 ９ 定着器 １０ 導電性支持体 １１ 感光層 １３ 電荷発生層 １４ 電荷輸送層

───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真感光体が、これに接触配置され
   た帯電用部材から直流電圧のみを印加することにより帯
   電される電子写真プロセスにおいて、前記電子写真感光
   体の暗電位が３００〜６５０Ｖの範囲になるように帯電
   させることを特徴とする電子写真プロセス。