JPS62108259A - Photosensitive drum for electrophotographic device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To suppress the eddy current to be generated in the magnetron of a developing device and to stably supply an image having high quality by providing a base body having a conductive layer constituted of a material having a prescribed value of specific resistance and photosensitive layer formed on such conductive layer. CONSTITUTION:The photosensitive layer 11 consisting of a conductive material is formed on the surface of a photosensitive drum 10 of an electrophotographic device and the base body 12 is formed of the conductive material therein to constitute the conductive layer for allowing electric charge to escape from the photosensitive layer 11. Such conductive layer is constituted of the material having 10<5>-10<3>OMEGA-m specific resistance. The base body 12 is constituted of the conductive layer 12a having 10<5>-10<-3>OMEGA-m specific resistance and a base layer 12b provided therein. These conductive layers are constituted of a synthetic resin contg. carbon fibers, by which the eddy current generated by the magnetron of the developing device is suppressed and the image having the high image quality is stably supplied.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子写真装置に用いられる感光ドラムに関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a photosensitive drum used in an electrophotographic apparatus.

従来の技術 電子写真装置は一般に、第３図に示すように、感光ドラ
ム１の周囲に帯電装置、露光装置（共に図示せず）、現
像装置２、転写装置、剥離装置、クリーニング装置（い
ずれも図示せず）等を配置して構成されており、感光ド
ラムｌの矢印入方向の回転中に、その表面が一様に帯電
され、露光装置により静電潜像が形成され、その潜像に
現像装置２により現像剤即ちトナーが供給されてトナー
像が形成され、そのトナー像が記録媒体（図示せず）に
転写装置により転写され、トナー像が定着されることに
より、画像記録が得られるものである。As shown in FIG. 3, a conventional electrophotographic apparatus generally includes a charging device, an exposure device (all not shown), a developing device 2, a transfer device, a peeling device, and a cleaning device (all of which are not shown) around a photosensitive drum 1, as shown in FIG. While the photosensitive drum l rotates in the direction of the arrow, its surface is uniformly charged, and an electrostatic latent image is formed by the exposure device. A developer, that is, toner is supplied by the developing device 2 to form a toner image, the toner image is transferred to a recording medium (not shown) by a transfer device, and the toner image is fixed, thereby obtaining an image record. It is something.

かかる電子写真装置に使用される従来の感光ドラムｌは
、不定形セレン、有機感光材料等を用いた感光層３とア
ルミ等の金属性の基体４とで形成されている。この感光
ドラムにおいて、感光層３の表面を一様に正又は負に帯
電させ、光を照射すると、内部にキャリア・ペアが発生
する。キャリア・ペアの内、表面電荷と逆特性のキャリ
アは、表面の電荷と中和することにより、表面電荷を消
失させ、表面電荷と同極性のキャリアは、アルミ基体を
通ってグランドに流れ込む。かくして、静電潜像が形成
されている。A conventional photosensitive drum 1 used in such an electrophotographic apparatus is formed of a photosensitive layer 3 made of amorphous selenium, an organic photosensitive material, etc., and a metal base 4 made of aluminum or the like. In this photosensitive drum, when the surface of the photosensitive layer 3 is uniformly charged positively or negatively and irradiated with light, carrier pairs are generated inside. Among the carrier pairs, carriers with opposite characteristics to the surface charge neutralize with the surface charge to eliminate the surface charge, and carriers with the same polarity as the surface charge flow into the ground through the aluminum substrate. Thus, an electrostatic latent image is formed.

発明が解決しようとする問題点 しかし、かかる従来の感光ドラムでは、電子写真装置の
連続運転中に、アルミ基体に発熱が起こり、感光層の温
度を上昇させるため、感光層に電荷保持率の低下、残留
電位の上昇特の特性変化が生じ、画質の低下を招くとい
う問題点があった。Problems to be Solved by the Invention However, in such conventional photosensitive drums, heat generation occurs in the aluminum substrate during continuous operation of an electrophotographic apparatus, raising the temperature of the photosensitive layer, resulting in a decrease in charge retention in the photosensitive layer. However, there was a problem in that an increase in the residual potential caused a particular change in characteristics, leading to a deterioration in image quality.

本発明者は上記感光ドラムにおける温度上昇の原因が現
像装置により生じていることを見出した。The inventor of the present invention has discovered that the temperature rise in the photosensitive drum is caused by the developing device.

以下、その理由を説明する。The reason for this will be explained below.

用３図に示すように、現像装置２は感光ドラム１に近接
して配置された導電性スリーブ５、マグネットロール６
、ドクターブレード７、バイアス電荷印加手段８等を有
しており、導電性スリーブ５とマグネットロール６が図
示していない駆動手段により回転し、導電性スリーブ５
上にトナー８を付着させて搬送し、感光ドラム１に接近
或いは接触させ、感光ドラム１表面の静電潜像の電位と
、導電性スリーブ５に印加されたバイアス電圧との電位
差によって生じる静電気力により、トナーを感光ドラム
表面に転移させるものである。As shown in Figure 3, the developing device 2 includes a conductive sleeve 5 and a magnet roll 6 disposed close to the photosensitive drum 1
, a doctor blade 7, a bias charge applying means 8, etc., and the conductive sleeve 5 and the magnet roll 6 are rotated by a driving means (not shown), and the conductive sleeve 5 is rotated by a driving means (not shown).
The toner 8 is deposited on the surface of the conductive sleeve 5, and the toner 8 is conveyed and brought close to or in contact with the photosensitive drum 1, and electrostatic force is generated due to the potential difference between the potential of the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 and the bias voltage applied to the conductive sleeve 5. This transfers the toner onto the surface of the photosensitive drum.

この現像装置による現像動作中、感光ドラム■のアルミ
基体４と、マグネットロール６とが回転しているため、
アルミ基体中の磁界が変化する。During the developing operation by this developing device, the aluminum base 4 of the photosensitive drum (2) and the magnet roll 6 are rotating.
The magnetic field in the aluminum substrate changes.

周知のように導体中に磁束グが通り、これが変化すれば
、導体内部に起電力ｅ＝ｄ〆／ｄｔが生じ、磁束と交差
する電流が流れる。第３図におけるアルミ基体４も同様
で、アルミ基体４とマグネノ１−ｏ−ル６との相対的な
移動により磁束の変化が生じ、基体内に渦電流を生じる
。この渦電流によりアルミ基体中にジュール熱が発生し
、感光ドラムの温度が上昇する。この渦電流ｉ及びジュ
ール熱Ｑは、 ｉ−ηＢｍｆ　　　　　　　　・・・・・・（１）Ｑ＝
ｉ”Ｒ１・・・・・・（２） で与えられる。ここで、η・・・導電率Ｂｍ・・・最大
磁束密度 ｆ・・・磁束変化の周波数 Ｒ・・・アルミ基体の抵抗 ｔ・・・時間 である。（１）、（２）式より明らかなように、発熱量
は磁束変化の周波数の影響を受けている。最近、導電性
スリーブ５で搬送される途中のトナーを攪拌することに
より画質が改良されることが判明し、その為にマグネッ
トロール６を高速で回転させるようにした現像装置が開
発されているが、マグネットロール６の高速回転は、（
１）式のｆを大きくし、このため、感光ドラムｌの発熱
が増加し、無視できない問題となってきたものである。As is well known, a magnetic flux passes through a conductor, and when this changes, an electromotive force e=d〆/dt is generated inside the conductor, and a current that intersects with the magnetic flux flows. The same applies to the aluminum base 4 in FIG. 3, and the relative movement between the aluminum base 4 and the magnetol 1-o-ru 6 causes a change in magnetic flux and generates an eddy current within the base. This eddy current generates Joule heat in the aluminum substrate, increasing the temperature of the photosensitive drum. This eddy current i and Joule heat Q are: i-ηBmf (1) Q=
i''R1...(2) Here, η...Conductivity Bm...Maximum magnetic flux density f...Frequency of magnetic flux change R...Resistance t of the aluminum base ...time.As is clear from equations (1) and (2), the amount of heat generated is affected by the frequency of magnetic flux change.Recently, toner being conveyed by the conductive sleeve 5 is agitated. It has been found that the image quality is improved by this, and for this purpose a developing device in which the magnet roll 6 is rotated at high speed has been developed.
1) f in the equation is increased, which increases the heat generation of the photosensitive drum l, which has become a problem that cannot be ignored.

一般に感光性材料は、特性の温度依存性が大きく、温度
が上昇すると、電荷保持率の低下、残留電位の上昇等の
特性変化が生じる。第３図に示した様な現像方式の場合
は、表面電位の低い部分（即ち光を照射された部分）は
、現像バイアスと表面電位差により、トナーが感光層の
表面に付着し、表面電位の高い部分（光を照射されない
部分）は、トナーが付着しない。ところが、感光層の温
度が上昇することにより、 Ｑ）　　感光層の電荷保持率が低下するため、表面電位
が低下し、光を照射されない部分にもトナーが付着する
、 （２）残留電位が上昇するため、トナーの付着量が減少
し、画質濃度が低下する、 等の問題となっている。In general, the characteristics of photosensitive materials have a large temperature dependence, and when the temperature rises, changes in characteristics such as a decrease in charge retention and an increase in residual potential occur. In the case of the development method shown in Figure 3, toner adheres to the surface of the photosensitive layer in areas with low surface potential (i.e., areas irradiated with light) due to the development bias and surface potential difference, and the surface potential decreases. Toner does not adhere to high areas (portions that are not irradiated with light). However, as the temperature of the photosensitive layer increases, Q) the charge retention rate of the photosensitive layer decreases, the surface potential decreases, and toner adheres to areas that are not irradiated with light, and (2) the residual potential increases. This causes problems such as a decrease in the amount of toner adhesion and a decrease in image quality and density.

本発明はかかる知見に基づいて為されたもので、感光ド
ラムの温度上昇を防ぎ、高画質の画像を得ることのでき
る、電子写真装置用感光ドラムを提供することを目的と
する。The present invention was made based on this knowledge, and an object of the present invention is to provide a photosensitive drum for an electrophotographic device that can prevent the temperature of the photosensitive drum from increasing and obtain high-quality images.

問題点を解決するための手段 本発明は、上述の問題点を解決するため、感光ドラムの
基体として、従来の金属に比べてはるかに比抵抗の大き
い、即ち比抵抗が１０５〜１０−３Ω−ｍの材料で形成
された導電層を備えるという構成を備えたものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses, as the substrate of the photosensitive drum, a material having a much higher resistivity than conventional metals, that is, a resistivity of 105 to 10-3 Ω. The structure includes a conductive layer made of a material of m.

作用 本発明は上述のように、感光ドラムの基体に必要な導電
層を、比抵抗が１０−３Ω−ｍより大きい材料で構成し
ているので、その比抵抗が、従来の金属材料の比抵抗、
例えば、耐食アルミニウム（Ａ５０８３−Ｈ３２）の５
．９Ｘ１０　　Ω−用に比べてはるかに大きく、渦電流
の発生を実用上無視できる程度にまで抑えることができ
る。また、導電層を形成する材料の比抵抗は１０５Ω−
ｍよりも小さくしているので、この範囲の比抵抗の導電
層であれば、感光ドラム表面の感光層を露光して内部に
キャリア・ペアを発生させた時に表面電位と同極性のキ
ャリアがこの導電層を通ってグランドに流れることがで
き、静電潜像の形成に何等支障はない。Function As described above, in the present invention, the conductive layer necessary for the base of the photosensitive drum is made of a material with a specific resistance greater than 10-3 Ω-m, so that the specific resistance is higher than that of conventional metal materials. ,
For example, 5 of corrosion-resistant aluminum (A5083-H32)
．． This is much larger than that for 9×10 Ω, and the generation of eddy current can be suppressed to a practically negligible level. In addition, the specific resistance of the material forming the conductive layer is 105Ω-
If the conductive layer has a specific resistance within this range, when the photosensitive layer on the surface of the photosensitive drum is exposed to light and carrier pairs are generated inside, carriers with the same polarity as the surface potential will be generated. It can flow through the conductive layer to ground without any hindrance to the formation of an electrostatic latent image.

実施例 第１図は本発明の一実施例による電子写真装置の感光ド
ラムｌＯを示す断面図で、１１は光導電性材料で形成さ
れたドラム表面の感光層、１２はその内部の導電性材料
で形成された基体であり、感光層１１からの電荷を逃が
すための導電層を構成する。第２図は本発明の他の実施
例の感光ドラムＩＯＡを示すもので、本実施例では、感
光層１１の下の基体１２Ａが導電層１２ａとその内側の
支持層１２ｂとで構成されている。いずれの実施例にお
いても、基体１２．１２Ａの導電層は比抵抗が１０’〜
１Ｏ−３Ω−ｍの範囲内の導電性材料で形成されている
。Embodiment FIG. 1 is a sectional view showing a photosensitive drum 10 of an electrophotographic apparatus according to an embodiment of the present invention, in which 11 is a photosensitive layer on the surface of the drum made of a photoconductive material, and 12 is a conductive material inside the drum. The conductive layer is a base formed of the photosensitive layer 11 and constitutes a conductive layer for dissipating charges from the photosensitive layer 11. FIG. 2 shows a photosensitive drum IOA according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a base 12A below the photosensitive layer 11 is composed of a conductive layer 12a and a support layer 12b inside the conductive layer 12a. . In any of the examples, the conductive layer of the base 12.12A has a specific resistance of 10' to
It is made of a conductive material in the range of 10-3 ohm-m.

本発明において基体の導電層を形成する導電性材料とし
ては、通常の金属材料に比べてはるかに比抵抗の大きい
ものであり、合成樹脂にカーボンや金属粉等の導電性粉
体を混合したもの、合成樹脂に金属繊維或いは炭素繊維
等の導電性繊維を混合したも゛の、非導電性セラミック
に導電性セラミック又は金属粉等の導電性粉体を混合し
たもの等が使用可能である。これらの材料は、混合する
金属或いはカーボン等の導電性材料の混合割合を調整す
ることにより、比抵抗を所望の値にすることができる。In the present invention, the conductive material that forms the conductive layer of the base material has a much higher resistivity than ordinary metal materials, and is a mixture of synthetic resin and conductive powder such as carbon or metal powder. Examples of materials that can be used include synthetic resin mixed with conductive fibers such as metal fibers or carbon fibers, and non-conductive ceramic mixed with conductive ceramic or conductive powder such as metal powder. The specific resistance of these materials can be set to a desired value by adjusting the mixing ratio of a conductive material such as a metal or carbon.

これらの材料のうち、合成樹脂に炭素調維を混合させて
なる炭素繊維強化合成樹脂複合材料（以下ＣＦＲＰと略
す）が、感光ドラム基体に要求される強度面、寸法安定
性、重量等の面で好適である。このＣＦＲＰの母材とし
て用いられる樹脂としては、エポキシ系、フェノール系
、テフロン系、ナイロン系などの合成樹脂が挙げられる
。ＣＦＲＰの比抵抗は混合する炭素繊維の量に応じて変
化し、通常１０２〜１０’Ω−ｍ程度であるので、基体
の導電層の材料として使用可能である。Among these materials, carbon fiber-reinforced synthetic resin composite materials (hereinafter abbreviated as CFRP), which are made by mixing synthetic resin with carbon fiber, meet the requirements of the photosensitive drum substrate in terms of strength, dimensional stability, weight, etc. It is suitable for Examples of resins used as the base material of this CFRP include synthetic resins such as epoxy, phenol, Teflon, and nylon. The resistivity of CFRP varies depending on the amount of carbon fibers to be mixed, and is usually about 102 to 10' Ω-m, so it can be used as a material for the conductive layer of the base.

第２図の実施例における支持層１２ｂとしては、例えば
ガラス繊維強化合成樹脂複合材料（以下ＣＦＲＰと略す
）を用いる。この支持層１２ｂは渦電流の発生を抑える
意味で少なくとも導電層１２ａと同等かそれ以上の比抵
抗を有し、且つ強度の大きいことが必要である。この点
でＧＦＲＰが適当である。このように、感光ドラム１０
の基体１２Ａを導電層と支持層の２層構造とすると、支
持層が基体として必要な強度を持つので、導電層に使用
しつる導電性材料の選択の自由度が増し、且つ高価な導
電性材料の使用量を減少させてコスト低減を図ることが
できる。As the support layer 12b in the embodiment shown in FIG. 2, for example, a glass fiber reinforced synthetic resin composite material (hereinafter abbreviated as CFRP) is used. This support layer 12b needs to have a resistivity at least equal to or higher than that of the conductive layer 12a and to have high strength in order to suppress the generation of eddy currents. GFRP is suitable in this respect. In this way, the photosensitive drum 10
When the base 12A has a two-layer structure consisting of a conductive layer and a support layer, the support layer has the necessary strength as a base, so the degree of freedom in selecting the conductive material used for the conductive layer increases, and it is possible to avoid expensive conductive materials. Cost reduction can be achieved by reducing the amount of materials used.

前述の（１）、（２）式で示したように、導体内に発生
する渦電流は、 １＝ηＢｍｆ　　　　　　　　　　・・・・・・（１）
で与えられ、それに伴う単位時間当たりのジュール熱は
、 ｄ　Ｑ＝Ｑ／　ｔ　＝　ｉ２Ｒ・・・・・・（３）で与
えられる。ここで基体の導電層の比抵抗をρとすれば、
（３）式は、 ｉ＝Ｂｍｆ／ρ　　　　　　　・・・・・・（４）であ
る。また、 Ｒ＝ρｅ／Ｓ　　　　　　　　・・・・・・（５）（な
お、Ｓ・・・導体の断面積、　　ｇ＝長さ）であるから
、（３）、（４）、（５）式より、ｄＱ＝（Ｂｍｆ）２
ｅ／ｐｓ　　−・・−・（６）となり、比抵抗が大きい
程、温度上昇を小さくすることができる。（５）式の断
面積Ｓは、感光ドラムにおいては、 回転周期 に相当し、ｅは、基体導電層の厚みに相当する。As shown in equations (1) and (2) above, the eddy current generated within the conductor is: 1=ηBmf (1)
The associated Joule heat per unit time is given by d Q = Q / t = i2R (3). Here, if the specific resistance of the conductive layer of the base is ρ, then
Equation (3) is: i=Bmf/ρ (4). Also, since R=ρe/S (5) (S...cross-sectional area of the conductor, g=length), from equations (3), (4), and (5), , dQ=(Bmf)2
e/ps - (6), and the larger the specific resistance, the smaller the temperature rise can be. The cross-sectional area S in equation (5) corresponds to the rotation period of the photosensitive drum, and e corresponds to the thickness of the base conductive layer.

かくして、上記構造の基体■２又は１２Ａを用いると、
現像装置のマグネットロール６（第３図参照）の高速回
転により、感光ドラムｌの感光層１１を支持した基体の
導電層に周波数の高い磁束変化が生じても、この導電層
内に渦電流が殆ど発生せず、感光層１１の温度上昇が防
止される。また、導電層は感光層を光照射してその内部
に生じさせた電荷を逃がすに必要な程度の導電性は有し
ているので、感光層上への静電潜像の形成には何等支障
はなく、良好な画質を得ることができる。Thus, when using the substrate 2 or 12A with the above structure,
Even if high-frequency changes in magnetic flux occur in the conductive layer of the base that supports the photosensitive layer 11 of the photosensitive drum l due to the high-speed rotation of the magnet roll 6 (see FIG. 3) of the developing device, eddy currents will not be generated in this conductive layer. This hardly occurs, and the temperature rise of the photosensitive layer 11 is prevented. In addition, since the conductive layer has sufficient conductivity to release the charges generated inside the photosensitive layer by irradiating it with light, there is no problem in forming an electrostatic latent image on the photosensitive layer. However, you can get good image quality.

なお、上記したＣＦＲＰ製の基体は、渦電流抑制効果に
加えて、軽量化が図れるという効果も有している。次表
にＣＦＲＰと従来使用された金属材料との密度を比較し
て示す。In addition to the eddy current suppressing effect, the CFRP base body described above also has the effect of reducing weight. The following table shows a comparison of the densities of CFRP and conventionally used metal materials.

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は感光ドラムの
感光層を支持する基体として、比抵抗が、１０５〜１Ｏ
−３Ω−ｍの材料で形成された導電層を備えたものを用
いているので、現像装置のマグネットロールによって生
じる渦電流を抑制して感光ドラムの温度上昇を抑えるこ
とができ、電子写真装置の連続運転時にも、高画質の画
像を安定して供給することが出来るという効果を有する
ものである。Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the present invention provides a substrate for supporting the photosensitive layer of a photosensitive drum having a specific resistance of 105 to 1O.
Since it is equipped with a conductive layer made of -3Ω-m material, it is possible to suppress the eddy current generated by the magnet roll of the developing device and suppress the temperature rise of the photosensitive drum, which makes it possible to suppress the temperature rise of the photosensitive drum. This has the effect of stably supplying high-quality images even during continuous operation.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す感光ドラムの概略断面
図、第２図は他の実施例を示す感光ドラムの概略断面図
、第３図は従来の感光ドラム及びその周辺に配置された
現像装置を示す概略断面図である。 ■、１０．ＩＯＡ・・・感光ドラム、１１・・・感光層
、１２．１２Ａ・・・基体、１２ａ・・・導電層、１２
ｂ・・・支持層。 代理人の氏名　　弁理士　中　尾　敏　男　ほか工名第
３図[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a schematic sectional view of a photosensitive drum showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic sectional view of a photosensitive drum showing another embodiment, and Fig. 3 is a conventional photosensitive drum. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a drum and a developing device arranged around the drum. ■, 10. IOA... Photosensitive drum, 11... Photosensitive layer, 12.12A... Base, 12a... Conductive layer, 12
b...Support layer. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao et al. Name of engineer: Figure 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）比抵抗が、１０＾５〜１０＾−＾３Ω−ｍの材料
で構成された導電層を有する基体と、この基体の導電層
上に形成された感光層とを有することを特徴とする電子
写真装置用感光ドラム。(1) A substrate having a conductive layer made of a material with a specific resistance of 10^5 to 10^-^3 Ω-m, and a photosensitive layer formed on the conductive layer of this base. A photosensitive drum for electrophotographic equipment. （２）基体が、比抵抗が、１０＾５〜１０＾−＾３Ω−
ｍの材料で構成された導電層とその内側に設けられた支
持層とで構成されている特許請求の範囲第１項記載の電
子写真装置用感光ドラム。(2) The substrate has a specific resistance of 10^5 to 10^-^3Ω-
2. The photosensitive drum for an electrophotographic apparatus according to claim 1, comprising a conductive layer made of a material of m and a support layer provided inside the conductive layer. （３）導電層が、炭素繊維を含有する合成樹脂で構成さ
れている特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の電子
写真装置用感光ドラム。(3) The photosensitive drum for an electrophotographic apparatus according to claim 1 or 2, wherein the conductive layer is made of a synthetic resin containing carbon fibers.