JPH08160809A - 電子写真用感光ドラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感光ドラムとドラムに接するプロセス要素との
ニップ幅をドラムの軸方向全長にわたって均一にでき、
良質で安定した画像品質を得ることのできる電子写真用
感光ドラムを提供する。 【構成】軸方向のほぼ中央部の外径が両端部の外径より
も大きいクラウン形状に加工された支持体１の表面に、
感光層２が設けられている。支持体１はアルミニウム製
となされ、その表面に陽極酸化皮膜３が形成され、その
上に感光層が設けられたものとしても良い。また、支持
体の表面に下引き層４が設けられ、さらにその上に感光
層が設けられたものとしても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザープリンター、
ＬＥＤプリンター、レーザーファクシミリ、複写機等に
用いられる電子写真用感光ドラムに関する。

【０００２】なお、この明細書において、アルミニウム
の語はアルミニウムとその合金の両方を含む意味で用い
る。

【０００３】

【従来の技術】近年、半導体レーザー光やＬＥＤ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、φ３
０mm以下の小口径なアルミニウム等の導電性支持体に、
無公害でかつイメージ光源波長に適合する有機感光層を
被覆してなる小型軽量な有機感光ドラムの開発が盛んと
なっている。

【０００４】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、感光ドラムの周辺に配設され、感
光ドラムと直接接している画像形成プロセス要素（帯電
器、現像器、転写器、クリーニング器及び除電器等）と
の係わりで次のような新たな問題が発生してきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】即ち、一般に、感光ド
ラムを電子写真装置に組み込んで使用する際、帯電ロー
ラ、現像ローラ、転写ローラ及びクリーニングローラな
どの画像形成プロセス要素は、通常、両端にある軸で支
えられ、かつ両端にあるスプリングなどの付勢部材によ
り感光ドラム表面へ押し付けられるため、プロセス要素
の中央部にたわみを生じる傾向にある。この様子をやや
誇張して図７（ａ）に示す。同図において（10）は感光
ドラム、（20）はローラの軸、（30）は画像形成プロセ
ス要素の一例としてのローラであり、このローラ（30）
は矢印の方向へ付勢される。このため、感光ドラムと各
プロセス要素とのニップ幅（接触幅であり、感光ドラム
の表面とローラの表面とが、どのくらいの幅で接触して
いるかをドラムの軸方向全長にわたって見たものであ
る）Ｗは図７（ｂ）に破線で示すように、感光ドラムの
両端部で大きく、感光ドラムの中央部で小さくなる。な
お、図７（ｂ）に示す鎖線は理想とするニップ幅であ
る。

【０００６】しかるに、感光ドラムが大径のときはニッ
プ幅は全体的に大きくなるため、感光ドラムの軸方向の
両端部と中央部とでニップ幅に差を生じてもさほど問題
にはならないが、感光ドラムが小径になるとニップ幅は
全体的に小さくなるため、特に軸方向中央部において十
分なニップ幅を確保できなくなる。このため、感光ドラ
ムの軸方向中央部で画像濃度が薄く、両端部では濃いと
いう濃度ムラを生じるという欠点を発生するものであっ
た。

【０００７】このような濃度ムラは、同一径の感光ドラ
ムであれば、用紙サイズとしてＡ３版まで複写できるよ
うな長尺の感光ドラムを用いた場合ほど生じやすいもの
であった。

【０００８】そこで、このような現象を防ぐため、前記
の画像形成プロセス要素の中で固めのゴムを使用してい
る帯電ローラ、現像ローラ等では、ローラをクラウン形
状即ちローラの軸方向のほぼ中央部の外径が両端部の外
径よりも大きい形状に加工することにより、ローラとド
ラムのニップ幅をドラムの軸方向全長にわたって均一に
することが提案されている。しかし、ゴム材のクラウン
形状への加工は精度が出ないため充分な効果が得られな
かった。また転写ローラ、クリーニングローラなどのス
ポンジを使用しているものについても、クラウン形状に
加工することが提案されているが、加工が難しく量産性
がないため実際上困難であった。

【０００９】もとより、寸法誤差に伴うニップ幅のさら
なる狭小化を防止するため、支持体や前記プロセス要素
等を精密切削して、寸法精度を上げる努力はなされてい
るが、根本的な解決にはならなかった。

【００１０】このように、従来の技術では感光ドラムと
ドラムに接するプロセス要素とのニップ幅をドラムの軸
方向全長にわたって均一にすることは不可能であった。

【００１１】本発明は、前記の問題点を解決し、感光ド
ラムとドラムに接するプロセス要素とのニップ幅をドラ
ムの軸方向全長にわたって均一にでき、良質で安定した
画像品質を得ることのできる電子写真用感光ドラムの提
供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、感光ドラムを構成する支持体をクラウン
形状に加工したものである。

【００１３】クラウン形状とは、図１（ａ）に示すよう
に、支持体（１）の軸方向（長さ方向）の両端部の外径
ａ（両端部の外径にバラツキのあるときは小さい方の外
径）と、両端部以外の任意の位置の外径ｂとを比べると
ｂ＞ａの関係にあり、外径はほぼ中央部で最も大きく、
支持体（１）の端部に近づくにつれて徐々に小さくなる
中高の構造をいう。別の表現をすれば、図１（ａ）に示
すようにドラム表面上の軸方向の任意の二点（ｄ）、
（ｅ）をとりこの二点を線分で結んだときｄ、ｅ間のす
べての点は線分ｄｅより外側にあるような形状である。
中高の程度は図１（ａ）に示すように、クラウン量ｃで
表される。このクラウン量ｃは、端部の最小外径部位に
おける外縁（ｆ）と中央部の最大外径部位における外縁
（ｇ）との半径方向における距離である。

【００１４】この発明において、支持体（１）のクラウ
ン量ｃは特に限定されないが、好ましいクラウン量は、
支持体端部の最小外径部分における半径（図１（ａ）に
おけるａの１／２）に対して３％以下である。３％より
大きくなると、逆にドラム中央部のニップ幅が両端部よ
り大きくなってしまい、この場合も画像ムラの原因とな
る恐れがある。かつまた、露光光源としてＬＥＤを使用
している電子写真装置では、ドラム表面とＬＥＤとの距
離の違いによる焦点のずれが、ドラムの軸方向に生じて
画像ぼけの原因となる場合がある。特に好ましくは１％
以下である。一方、クラウン量ｃの下限値については、
支持体端部の最小外径部分における半径の０．３％以上
確保するのが良い。０．３％よりも小さいと真直状態に
近くなり、均一なニップ幅が得られない恐れがある。特
に好ましくは０．５％以上である。

【００１５】クラウン形状となされる領域は、通常、支
持体（１）の一端から他端まで全長に及ぶが、ローラ等
の画像形成プロセス要素と接触する領域のみをクラウン
形状に加工するものとしても良い。この場合、クラウン
量はクラウン形状となされた領域の端部において設定す
れば良い。なお、クラウン形状を得るための加工方法と
しては、ＮＣ制御された旋盤により切削する方法が一般
的であるが、これに限らず各種方法を適宜用いれば良
い。

【００１６】このようなクラウン形状を有する支持体
（１）の表面に感光層を設けることにより、クラウン形
状を持つ感光ドラムが得られ、この感光ドラムを使用す
れば、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、クリーニ
ングローラ等の画像形成プロセス要素に発生する中央部
のたわみに対応する部分に、感光ドラムの中高部分が合
致して、図１（ｂ）に示すようにドラムの軸方向全長に
わたって均一なニップ幅Ｗを得ることができる。

【００１７】なお、感光ドラムとこれに接するプロセス
要素とのニップ幅は、感圧紙などを利用して測定すれば
良く、軸方向中央部のニップ幅の測定結果に応じて支持
体の必要とするクラウン量を決定すれば良い。

【００１８】前記支持体（１）の材料としては、一般的
にはアルミニウム、ニッケルなどの導電性金属が用いら
れるが、プラスチック製基材の表面にアルミニウム、
銅、ニッケルなどの導電性金属を真空蒸着またはメッキ
したものを用いても良い。さらに、プラスチック材料に
カーボンなどの導電性粉末を混入したものを用いて支持
体を形成しても良い。

【００１９】上記のようなクラウン形状の支持体（１）
には、感光層（２）が被覆形成され、もって感光ドラム
となされる。感光層（２）は、図２に示すように支持体
（１）の表面に直接被覆しても良いし、図３に示すよう
に、支持体（１）の表面に陽極酸化皮膜（３）あるいは
下引き層（４）を被覆形成し、この陽極酸化皮膜（３）
や下引き層（４）の表面に感光層（２）を設けても良
い。ただし、陽極酸化皮膜（３）を形成する場合、支持
体（１）はアルミニウムにて形成する必要がある。 支
持体（１）と感光層（２）の間に陽極酸化皮膜（３）を
介在させることによって、次のような効果が得られる。
即ち、アルミニウム支持体（１）からの電荷の注入が陽
極酸化皮膜（３）により抑制され電気特性が向上し、よ
り安定した画像品質を得ることができる。かつまた、感
光ドラムを接触帯電器を用いて帯電させるとき、高電圧
の印加されている帯電部材が直接感光ドラム表面に接触
するため、感光層欠陥部（製造過程でのピンホール、感
光ドラムを使用中に部分的に膜厚の薄くなった箇所な
ど）に電流が集中し、より大きな欠陥となりこの欠陥は
画像上の黒点、白点の原因となる。しかし陽極酸化皮膜
（３）が形成されていると、高抵抗の陽極酸化皮膜によ
り、電流の集中を抑制することができ、大きな欠陥とな
らないので黒点、白点が発生せず、高画質を得ることが
できる。

【００２０】陽極酸化皮膜（３）の種類は特に限定され
ることはないが、一般には硫酸皮膜が採用され、必要に
応じて封孔処理をしても良い。陽極酸化皮膜（３）の膜
厚は３〜１０μｍとするのが良い。陽極酸化処理の条件
も特に限定されることはなく、従来から行われている条
件を採用すれば良い。

【００２１】一方、前記下引き層（４）は、接着機能、
バリヤー機能、支持体表面の欠陥の被覆機能などを生じ
させるために介在させるものである。下引き層（４）の
材料としてはニトロセルロース、ポリウレタン、ポリア
ミド（ナイロン６、ナイロン６６など）などがある。ま
た陽極酸化皮膜を下引き層として用いても良い。

【００２２】前記感光層（２）が有機感光層のときに
は、電荷発生層と電荷移動層との積層構造からなる積層
型のものでも良いし、感光層全域で光が吸収されるよう
にした単層型でも良い。図２及び図３は積層型の感光層
の場合を示しており、（2a）は電荷発生層、（2b）は電
荷移動層である。

【００２３】電荷発生層（2a）の材料としてはオキシチ
タニウムフタロシアニン、ジスアゾ、ペリレン、ベンズ
イミダゾールなどの有機顔料がある。

【００２４】電荷発生層（2a）のバインダーポリマーと
しては、ポリエステル、ポリビニルブチラール、ポリカ
ーボネート、アクリル、ポリアミドなどの熱可塑性樹
脂、エポキシ、ウレタン、シリコーンなどの熱硬化性樹
脂を単独あるいは混合して利用できる。

【００２５】電荷発生層（2a）の電荷発生材料とバイン
ダーポリマーとの割合は、電荷発生材料１００重量部に
対し、２０〜２００重量部のバインダーポリマーが好ま
しい。

【００２６】電荷発生層（2a）の膜厚は、０．１〜３μ
ｍ程度が好ましい。

【００２７】電荷発生層（2a）の溶媒としては、メチル
エチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、プロ
パノール、ブタノール、エタノールなどのアルコール
類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル
類、クロロホルム、塩化メチレンなどの炭化水素類など
がある。

【００２８】電荷移動層（2b）の電荷移動材料として
は、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ピラゾリン、トリ
フェニルアミン、ヒドラゾン化合物、ブタジエン化合物
などがある。 電荷移動層のバインダーポリマーとして
は、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、
ポリビニルホルマールなどがある。

【００２９】電荷移動層（2b）の膜厚は、５〜３０μｍ
が好ましい。

【００３０】電荷移動層（2b）の溶媒としては、ジクロ
ルエタン、クロロホルム、シクロヘキサノン、テトラヒ
ドロフランなどがある。

【００３１】また電荷移動層（2b）の上に、感光ドラム
の耐久性などを目的として表面保護層を設けても良い。
表面保護層の材料としてはポリビニルホルマール、ポリ
カーボネート、フッ素樹脂などがある。

【００３２】以上、感光層（２）が有機感光層である場
合について述べたが、他の感光層であるＳｅ系（Ｓｅ、
Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ｔｅ−Ａｓなど）、Ｓｉ系などにも
本願発明は有効である。

【００３３】

【作用】支持体（１）をクラウン形状に構成したから、
この支持体に感光層（２）を設けてなる感光ドラムもク
ラウン形状を有するものとなる。この感光ドラムを使用
すれば、図２、図３に示すように、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の画像形成プ
ロセス要素（５）に発生する中央部のたわみに対応する
部分に、感光ドラム（Ａ）の中高部分が合致して、感光
ドラム（Ａ）の軸方向中央部におけるニップ幅が広くな
り、ひいては感光ドラムの軸方向全長にわたって均一な
ニップ幅が得られる。

【００３４】また、アルミニウム支持体（１）の表面に
陽極酸化皮膜（３）を介して感光層（２）を被覆した場
合には、支持体（１）からの電荷の注入が陽極酸化皮膜
（３）により抑制され、電気特性が向上する。しかも、
高抵抗の陽極酸化皮膜により帯電部材からの感光層欠陥
部への電流の集中が抑制され、電流集中部分が大きな欠
陥となることによる黒点、白点の発生が防止される。

【００３５】また、支持体（１）の表面に下引き層
（４）が設けられ、さらにその上に感光層（２）が設け
られている場合には、下引き層によって支持体と感光層
との接着機能、バリヤー機能、支持体表面の欠陥の被覆
機能が発揮される。

【００３６】

【実施例】

（実施例１）オキシチタニウムフタロシアニンの粉末材
料５ｇ、粒径０．４〜０．８mmで比重２．５のガラスビ
ーズ５０ml、溶媒としてシクロヘキサノン２００ml及び
バインダーポリマーとしてポリビニルブチラール（積水
化学工業製ＢＭ−１）５ｇをボールミルにて回転数２０
０ＲＰＭで２０時間粉砕、分散処理する。次に、得られ
た塗布液を、長さ３５１mm、両端部の外径が２９．９５
mmと２９．９７mmで中央部が図４に示すような外径を持
つクラウン形状に加工したアルミニウム支持体上に浸漬
塗工し、乾燥して０．２μｍの厚みの電荷発生層を形成
した。この上にバインダーポリマーとしてポリカーボネ
ート１００重量部、電荷移動材料としてブタジエン化合
物〔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、電荷移動材料としてヒドラゾン化合物〔Ｏ−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工し、厚み
２０μｍの電荷移動層を形成し、９０℃１時間乾燥させ
感光ドラムを製作した。

【００３７】（実施例２）実施例１においてアルミニウ
ム支持体を「長さ３５１mmで図４に示すような外径を持
ち、その表面に陽極酸化皮膜５μｍを形成したもの」と
した他は実施例１と同様にして感光ドラムを製作した。

【００３８】（実施例３）実施例１と同じクラウン形状
に加工したアルミニウム支持体上に、共重合ナイロンＣ
Ｍ−４０００（東レ（株）製）をクロロホルムとメタノ
ールの混合溶媒中に撹拌溶解させた塗布液を浸漬塗工し
厚み３μｍの下引き層を形成した。この上に実施例１と
同じ電荷発生層及び電荷移動層を形成し、感光ドラムを
製作した。 （比較例１）実施例１においてアルミニウム支持体を
「長さ３５１mm、外径２９．９６±０．０１mmで従来の
ストレート形状に加工したもの」とした他は実施例１と
同様にして感光ドラムを製作した。

【００３９】次に、帯電器としてストレート形状に加工
した帯電ローラを用い実施例１、２、３、比較例１の感
光ドラムの軸方向の帯電電位の分布を測定し、ドラム内
の帯電電位の偏差（軸方向の最大の帯電電位と最小の帯
電電位との差）を求めた。図５は実施例１の本発明の感
光ドラムの軸方向の帯電電位の分布であり、図６は比較
例１の従来の感光ドラムの軸方向の帯電電位の分布であ
る。図５の本発明の感光ドラムは軸方向全長にわたって
ほぼ均一に帯電している。しかし図６の従来の感光ドラ
ムは軸方向のほぼ中央で帯電電位が低く、その部分のリ
ップルも大きい。図５、図６及び図示してない実施例２
及び３の帯電電位の分布よりドラム内の帯電電位の偏差
を求めたところ、本発明の実施例１、２、３の感光ドラ
ムはそれぞれ４５ｖ、４０ｖ、４５Ｖと小さく良いレベ
ルであるが、比較例１の従来の感光ドラムは１０５ｖと
大きく実用上問題となるレベルであった。

【００４０】さらに実施例１、２、３、比較例１の感光
ドラムを、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ及びク
リーニングローラ（以上のローラはすべてストレート形
状に加工してある）を有する公知の電子写真装置に組み
込み１０，０００枚の印字試験を行い黒点、白点の発生
状況及び感光ドラムの軸方向の濃度ムラを調べた。

【００４１】以上の結果を表１に示す。

【００４２】

【表１】 表１から、本発明の感光ドラムは従来の感光ドラムと比
べて、感光ドラムの軸方向の濃度ムラの発生がなく、ま
たドラム内の帯電電位の偏差も小さく良質で安定した画
像品質が得られることが分かる。また支持体の表面に陽
極酸化皮膜を形成した場合には、より安定した画像品質
が得られることも分かる。

【００４３】

【発明の効果】この発明は、上述の次第で、軸方向のほ
ぼ中央部の外径が両端部の外径よりも大きいクラウン形
状に加工された支持体の表面に、感光層が設けられてい
るから、感光ドラムもクラウン形状を有するものとな
る。そして、この感光ドラムを使用すれば、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の
画像形成プロセス要素に発生する中央部のたわみに対応
する部分に、感光ドラムの中高部分が合致し、感光ドラ
ムの軸方向中央部におけるニップ幅を広く確保でき、ひ
いては感光ドラムの軸方向全長にわたって均一なニップ
幅を得ることができる。その結果、大口径のものはもと
より小口径のものであっても、良質で安定した画像品質
を得ることのできる電子写真用感光ドラムを提供するこ
とができる。

【００４４】さらに、感光ドラムがクラウン形状を有す
るものとなることにより、電子写真装置内の転写工程に
おける複写紙の直進性が良くなる効果もある。つまり、
転写工程において通常複写紙は感光ドラムと転写ローラ
との間に直角に入って転写され、そのまま進行し排出さ
れる。しかし転写工程に入った複写紙が少し斜め方向に
進むことがあり、紙づまりの原因となることがある。感
光ドラムがクラウン形状となされていると、転写工程に
入った複写紙をドラム中央部によせる力が常に作用して
複写紙を直進させることができ、ひいては紙づまりを防
止することができる。

【００４５】さらにまた、本発明は、感光ドラムをクラ
ウン形状とすることによって、他の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
ニングローラ等の中央部のたわみに起因するニップ幅の
アンバランスを補償するものであるから、これらローラ
等の画像形成プロセス要素は従来のようにストレート形
状に加工すれば良く、コスト的にも極めて有利である。

【００４６】また、請求項２によれば、上記効果に加え
て、アルミニウム支持体からの電荷の注入を陽極酸化皮
膜により抑制することができ、電気特性を向上しえてよ
り安定した画像品質を得ることができる効果がある。し
かも、高抵抗の陽極酸化皮膜により帯電部材からの感光
層欠陥部への電流の集中を抑制することができ、電流集
中部分が大きな欠陥となることによる黒点、白点の発生
を防止することができ、益々高画質の得られる電子写真
用感光ドラムとなし得る効果もある。

【００４７】また、請求項３によれば、上記効果に加え
て、下引き層によって支持体と感光層との接着機能、バ
リヤー機能、支持体表面の欠陥の被覆機能が発揮され、
支持体と感光層の密着性及び電気的特性に優れた電子写
真用感光ドラムとなし得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本願発明の感光ドラムに用いる支持体
の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の支持体を用いた感光ドラ
ムのニップ幅を示す図である。

【図２】本願発明の一実施例に係る感光ドラムの縦断面
要部拡大図である。

【図３】本願発明の他の実施例に係る感光ドラムの縦断
面要部拡大図である。

【図４】実施例において用いたアルミニウム支持体の軸
方向の外径を示す図である。

【図５】実施例における本発明実施品の軸方向の帯電電
位の分布を示す図である。

【図６】比較例における従来品の軸方向の帯電電位の分
布を示す図である。

【図７】従来の欠点を概略的に示すもので、（ａ）は感
光ドラムと画像形成プロセス要素としてのローラとの関
係を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の感光ドラムとローラ
とのニップ幅を示す平面図である。

【符号の説明】

Ａ…感光ドラム １…支持体 ２…感光層 ３…陽極酸化皮膜 ４…下引き層 ５…ローラ（画像形成プロセス要素） Ｗ…ニップ幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米山 富雄 山梨県甲府市宮原町1014番地 山梨電子工 業株式会社内 (72)発明者 大出 雅章 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向のほぼ中央部の外径が両端部の外
   径よりも大きいクラウン形状に加工された支持体の表面
   に、感光層が設けられていることを特徴とする電子写真
   用感光ドラム。
2. 【請求項２】 前記支持体がアルミニウムからなり、そ
   の表面に陽極酸化皮膜が形成され、さらにその上に感光
   層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の
   電子写真用感光ドラム。
3. 【請求項３】 前記支持体の表面に下引き層が設けら
   れ、さらにその上に感光層が設けられていることを特徴
   とする請求項１に記載の電子写真用感光ドラム。