JP2008033224A - 電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像濃度ムラが生じ難い電子写真感光体及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明は、略円筒状の基体２０と、基体２０の外周面上に形成され、かつ感光層２１と、を備えた電子写真感光体２に関するものである。基体２０は、その軸方向における潜像形成領域２２の中央部２２Ａに対応する部分の外径が潜像形成領域２２の両端部２２Ｂに対応する部分の外径より大きくされている。電子写真感光体２は、基体２０の内部において基体２０の軸方向に沿って延在し、感光層２１における潜像形成領域２２を加熱するための加熱用部材６をさらに備えていてもよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真感光体およびこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置は、電子写真感光体を備えている。このような画像形成装置では、電子写真感光体を駆動伝達機構により回転させ、その回転周期に同期させて帯電・露光・現像・転写・クリーニング等の動作を繰り返し行なうことにより記録媒体に画像が形成される。

より具体的には、前記画像形成装置では、表面を帯電させた電子写真感光体を回転させながら、画像パターンに応じてレーザ光を照射して露光することにより電子写真感光体の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、トナーを付着させることにより現像される。電子写真感光体に付着したトナーは、記録媒体に転写される。記録媒体へのトナー転写後は、電子写真感光体を回転させながら、その表面にクリーニングブレードを押圧させることにより、残留するトナーが除去される。

電子写真感光体としては、金属からなる円筒状基体に感光層が形成されたものが使用される。感光層は、たとえば円筒状基体上に形成される無機物材料からなる光導電層と、この光導電層を被覆する無機物材料からなる表面層と、を含んでいる。このような構成の電子写真感光体における光導電層及び表面層の厚みは、通常、それぞれ円筒状基体の軸方向全体にわたって略一定となるように設定されている。ここで、略一定とは、基体の中央における厚み（Ｔ_ｃ）と、基体の一方端あるいは他方端の厚み（Ｔ_ｅ）との比（Ｔ_ｅ／Ｔ_ｃ）が１．００１倍以下であることを意味する。

特開平０８−１６０６３９号公報 特開平１０−０７３９８２号公報

電子写真感光体には、その内部から感光層を加熱するための加熱手段が設けられることがある。これは、感光層における水分を低減することにより画像流れの発生を抑制するためである。

しかしながら、加熱手段により電子写真感光体をその内部から加熱すると、基体における軸方向の中央部がその両端部に比べて放熱し難いため、中央部の温度が両端部の温度よりも相対的に高くなる傾向がある。このような傾向は、加熱手段による加熱状態が長時間続く場合（たとえば連続印刷の枚数が多数枚となる場合）に顕著となる。

一方、電子写真感光体では、その表面温度が高いほど電荷の移動が活発になる傾向がある。そのため、上述の電子写真感光体では、その軸方向の中央部において両端部より帯電能（電荷を保持する能力）が低下する傾向にある。したがって、上述の電子写真感光体では、その軸方向において帯電ムラ、ひいては画像濃度ムラが生じる傾向にあった。

本発明は、画像濃度ムラが生じ難い電子写真感光体及び画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明の第１の側面では、略円筒状の基体と、前記基体の外周面上に形成され、かつ潜像形成領域を有する感光層と、を備えた電子写真感光体であって、前記基体は、その軸方向における前記潜像形成領域の中央部に対応する部分の外径が前記潜像形成領域の両端部に対応する部分の外径より大きいことを特徴とする、電子写真感光体が提供される。

前記基体の外径は、たとえば前記潜像形成領域に対応する部分において、両端部から中央部に向かって漸次大きくなっている。前記基体の外径は、前記潜像形成領域に対応する部分において、両端部から中央部に向かって段階的に大きくなっていてもよい。

前記基体は、前記潜像形成領域における両端部に対応する部分の外径と、前記潜像形成領域における中央部に対応する部分の外径との差が、５μｍ以上１５０μｍ以下に設定されているのが好ましい。

本発明の第２の側面では、略円筒状の基体の外周面に、潜像形成領域を有する感光層が形成された電子写真感光体と、前記基体の軸方向に対して略平行に配置された非接触型の帯電手段と、を備えた画像形成装置であって、前記電子写真感光体の表面と前記帯電手段との離間距離は、前記潜像形成領域の中央部のほうが前記潜像形成領域の両端部に比べて短いことを特徴とする、画像形成装置が提供される。

前記離間距離は、たとえば前記潜像形成領域の両端部から中央部に向かって漸次短くなっている。前記離間距離は、前記潜像形成領域の両端部から中央部に向かって段階的に短くなっていてもよい。

前記潜像形成領域の両端部における離間距離は、前記潜像形成領域の中央部における離間距離の１．１倍以上２．５倍以下とされる。前記離間距離はまた、前記両端部において、たとえば７μｍ以上３５０μｍ以下とされ、前記中央部において、たとえば５μｍ以上３００μｍ以下とされる。

本発明の第３の側面では、略円筒状の基体の外周面に、潜像形成領域を有する感光層が形成された電子写真感光体と、前記基体の軸に対して略平行に配置された非接触型の帯電手段と、を備えた画像形成装置であって、前記潜像形成領域における基準点から前記帯電手段に対して垂直に下ろした垂線の長さは、前記基準点における温度に応じて調整されることを特徴とする、画像形成装置が提供される。

本発明の第４の側面では、略円筒状の基体の外周面に、潜像形成領域を有する感光層が形成された電子写真感光体と、前記基体の軸方向に対して略平行に配置された非接触型の帯電手段と、を備えた画像形成装置であって、下記数式１を満たすことを特徴とする、画像形成装置が提供される。

数式１において、Ｔは前記潜像形成領域の第１基準点における前記電子写真感光体の温度と前記潜像形成領域の第２基準点における前記電子写真感光体の温度との差であり、Ｄは前記第１基準点から前記帯電手段に対して垂直に下ろした第１垂線の長さと前記第２基準点から前記帯電手段に対して垂直に下ろした第２垂線の長さとの差である。

前記電子写真感光体は、たとえば前記感光層における潜像形成領域を加熱するための加熱用部材をさらに備えている。

本発明に係る画像形成装置は、駆動時において、前記潜像形成領域における温度は、たとえば前記潜像形成領域の中央部のほうが両端部に比べて高い。

前記帯電手段は、たとえば円筒状あるいは円柱状の導電性部材と、前記導電性部材の表面を被覆するとともに体積固有抵抗が１０^４Ω・ｃｍ以上１０^１２Ω・ｃｍ以下である抵抗層と、を含んでいる。

前記感光層は、たとえば無機物材料からなる光導電層と、無機物材料からなり、前記光導電層上に積層形成される表面層と、を含んでいる。

本発明の第１の側面に係る電子写真感光体おける基体は、その軸方向における潜像形成領域の中央部の外径が該潜像形成領域の両端部の外径より大きい。そのため、たとえば本電子写真感光体とともに、本電子写真感光体の基体の軸方向に対して略平行に帯電手段を画像形成装置に配置した場合には、前記軸方向における潜像形成領域の中央部での電子写真感光体の表面と帯電手段との離間距離（以下「中央部離間距離」という場合がある）が、前記軸方向における潜像形成領域の両端部での電子写真感光体の表面と帯電手段との離間距離（以下「両端部離間距離」という場合がある）に比べて大きくなる。したがって、本電子写真感光体では、加熱用部材などによる加熱に起因して潜像形成領域の中央部がその両端部に比べて高温となり、該中央部における帯電能が該両端部における帯電能に比べて低下する場合であっても、中央部離間距離を両端部離間距離より短くすることができるため、該中央部における帯電能の低下を抑制することができる。つまり、本電子写真感光体では、該電子写真感光体の軸方向における帯電ムラを抑制し、画像濃度ムラを抑制することができる。

本発明に係る電子写真感光体において基体の外径を、潜像形成領域において両端部から中央部に向かって漸次あるいは段階的に大きくすれば、電子写真感光体の軸方向における帯電能を、電子写真感光体を加熱した場合に生じる熱分布に近い状態に近い状態とすることができるため、熱分布に起因する帯電能の軸方向のムラをより適切に抑制することができる。その結果、本発明に係る電子写真感光体を用いた画像形成装置では、画像濃度ムラをより適切に抑制することができる。

本発明に係る電子写真感光体の基体において、潜像形成領域における両端部の外径と、潜像形成領域における中央部の外径との差を５μｍ以上１５０μｍ以下に設定すれば、潜像形成領域の中央部と両端部との間の帯電能の差を適切な範囲で小さく維持することができる。したがって、本発明の電子写真感光体では、その軸方向における帯電ムラを適切に抑制し、画像濃度ムラを適切に抑制することができる。

本発明の第２の側面に係る画像形成装置によれば、中央部離間距離は、両端部離間距離に比べて短くされている。そのため、本側面の画像形成装置は、本発明の第１の側面に係る電子写真感光体を帯電器とともに画像形成装置に搭載した場合と同様に、電子写真感光体を加熱したときに軸方向にける帯電能にムラが生じることを抑制することができる。したがって、本側面の画像形成装置は、画像濃度ムラを抑制することができる。

本側面に係る画像形成装置において、電子写真感光体の表面と帯電手段との離間距離が、潜像形成領域において両端部から中央部に向かって漸次あるいは段階的に短くなるようにすれば、電子写真感光体と帯電器との離間距離ひいては帯電能を、電子写真感光体を加熱した場合に生じる熱分布に近い状態とすることができるため、熱分布に起因する帯電能の軸方向のムラをより適切に抑制し、画像濃度ムラをより適切に抑制することができる。

本側面に係る画像形成装置において、両端部離間距離を中央部離間距離の１．１倍以上２．５倍以下とし、あるいは、両端部離間距離を７μｍ以上３５０μｍ以下とするとともに中央部離間距離を５μｍ以上３００μｍ以下とすれば、電子写真感光体を加熱したときの軸方向の帯電能のムラをより適切に抑制し、画像濃度ムラをより適切に抑制することができる。

本発明の第３の側面に係る画像形成装置によれば、潜像形成領域における基準点から帯電手段に対して垂直に下ろした垂線の長さは、該基準点における温度に応じて調整される。そのため、本側面の画像形成装置では、電子写真感光体（感光層）を加熱することにより潜像形成領域に熱分布が生じる場合であっても、その熱分布に応じて潜像形成領域と帯電手段との離間距離を調整することができ、ひいては該熱分布に起因する帯電能のバラツキを調整することができる。したがって、本側面の画像形成装置では、電子写真感光体の軸方向における帯電ムラを抑制し、画像濃度ムラを抑制することができる。

本発明の第４の側面に係る画像形成装置は、下記数式を満たす。

数式１において、Ｔは潜像形成領域の第１基準点における電子写真感光体の温度と潜像形成領域の第２基準点における電子写真感光体の温度との差であり、Ｄは第１基準点から帯電手段に対して垂直に下ろした第１垂線の長さと第２基準点から帯電手段に対して垂直に下ろした第２垂線の長さとの差である。

本側面の画像形成装置では、加熱用部材などによる加熱に起因して電子写真感光体の感光層における潜像形成領域に熱分布が生じる場合であっても、その熱分布に応じて潜像形成領域と帯電手段との離間距離が適切に調整されるため、該熱分布に起因する帯電能のバラツキを適切に調整することができる。したがって、本側面の画像形成装置では、電子写真感光体の軸方向における帯電ムラを適切に抑制し、画像濃度ムラを適切に抑制することができる。

本発明の画像形成装置では、帯電手段が、円筒状あるいは円柱状の導電性部材と、体積固有抵抗が１０^４Ω・ｃｍ以上１０^１２Ω・ｃｍ以下であり、導電性部材の表面を被覆する抵抗層を含んでなるローラ部材とを有する場合であっても、電子写真感光体の軸方向における帯電ムラを適切に抑制し、画像濃度ムラを適切に抑制することができる。

本発明の画像形成装置では、感光層が、無機物材料からなる光導電層と、無機物材料からなり、光導電層上に積層形成される表面層とを含んで構成される場合であっても、電子写真感光体の軸方向における帯電ムラを適切に抑制し、画像濃度ムラを適切に抑制することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置および電子写真感光体ついて、添付図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１および図２に示した画像形成装置１は、画像形成方式としてカールソン法を採用したものであり、電子写真感光体２、回転機構３、帯電器４１、露光器４２、現像器４３、転写器４４、定着器４５、クリーニング器４６、および除電器４７を備えたものである。

電子写真感光体２は、画像信号に基づいた静電潜像やトナー像が形成されるものであり、回転機構３によって図１の矢印Ａ方向に回転可能とされている。図３に示したように、電子写真感光体２は、円筒状基体２０の表面に、感光層２１が形成されたものである。

円筒状基体２０は、電子写真感光体２の骨格をなすとともに、その外周面上で静電潜像を担持するものである。円筒状基体２０の軸方向の長さＬは、使用が予定される記録紙などの記録媒体Ｐの最大のものの長さよりも若干長くされている。具体的には、円筒状基体２０の軸方向の長さＬは、たとえば記録媒体Ｐの両端から０．５ｃｍ以上５ｃｍ以下程度長くなるように設定されている。このため、感光層２１は、記録媒体Ｐの最大長さに対応した潜像形成領域２２と、この潜像形成領域２２に隣接して両端部に設けられた非潜像形性領域２３と、を有することとなる。すなわち、非潜像形成領域２３とは、どのような画像サイズに対応した潜像を感光層２１に形成するに当たっても、使用が予定されない感光層２１の領域（潜像形成領域２２の軸方向の外側）をいう。

円筒状基体２０は、その軸方向における潜像形成領域２２の中央部２２Ａの外径が、潜像形成領域２２の両端部２２Ｂの外径より大きくされている。より具体的には、円筒状基体２０は、潜像形成領域２２における両端部２２Ｂから中央部２２Ａに向かって、外径が漸次大きくなっている。円筒状基体２０としては、図４（ａ）に示したように、円筒状基体２０は、潜像形成領域２２における両端部２２Ｂから中央部２２Ａに向かって、外径が一定の傾斜で漸次大きくなっていてもよく、図４（ｂ）に示したように、円筒状基体２０は、外径が潜像形成領域２２において両端部２２Ｂから中央部２２Ａに向かって段階的に大きくなっていてもよい。

図３、図４（ａ）および図４（ｂ）に示した円筒状基体２０では、潜像形成領域２２における両端部２２Ｂの外径と、潜像形成領域２２における中央部２２Ａの外径との差が、５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。このような範囲に円筒状基体２０の外径を設定すれば、画像形成時に円筒状基体２０（電子写真感光体２）をその内部から後述するヒータ６によって加熱したとしても、円筒状基体２０（電子写真感光体２）の軸方向における温度ムラに起因する画像濃度ムラの発生を適切に抑制することができる。

ここで、円筒状基体２０の外径は、円筒状基体２０の周方向における外表面から対向する外表面までの直径寸法のことであり、円筒状基体２０の円周方向に対して任意の１０点を測定したときの１０点の平均値として定義される。外径の測定方法としては、たとえば非接触式レーザ外径測定器を用いる方法を挙げることができる。

円筒状基体２０は、内径が相対的に大きいインロー部２４，２５を有している。インロー部２４は後述する回転機構３の駆動伝達フランジ３０が嵌合される部分であり（図２参照）、インロー部２５は後述する回転機構３の軸受フランジ３１が嵌合される部分である（図２参照）。図示したインロー部２４，２５は、非潜像形成領域２３に対応する部分に収まっているが、潜像形成領域２２に対応する部分にまで及んでも構わない。インロー部２４，２５はまた、フランジ３０，３１との嵌め合いに支障がなければ必ずしも設ける必要は無い。

このような円筒状基体２０は、少なくとも表面に導電性を有するものとされている。すなわち、円筒状基体２０は、全体を導電性材料により形成してもよいし、絶縁性材料により形成した円筒体の表面に導電性膜を形成したものであってもよい。円筒状基体２０のための導電性材料としては、たとえばＡｌあるいはＳＵＳ（ステンレス）、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｓｎ、Ａｕ、およびＡｇなどの金属材料、それらの金属の合金材料を使用することができる。円筒状基体２０のための絶縁材料としては、樹脂、ガラスあるいはセラミックなどを挙げることができる。導電性膜のための材料としては、先に例示した金属の他、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ_２などの透明導電性材料を挙げることができる。これらの透明導電性材料は、たとえば蒸着などの公知の手法により、絶縁性を有する円筒体の表面に被着させることができる。

円筒状基体２０としては、アルミニウム合金や銅合金などの金属が好ましい。アルミニウム合金ではＡｌ−Ｍｎ（３０００）系合金やＡｌ−Ｍｇ（５０００）系合金やＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ（６０００）系合金が特に好ましい。このようなアルミニウム合金を用いる場合、円筒状基体２０は、鋳造、均質化処理、熱間押出加工、冷間抽伸加工を施し、場合によっては軟化処理を施してアルミニウム合金管を形成した後に、このアルミ合金管を所定の長さに切断し、工作機械などにより外周面、端面、インロー内面などに切削加工を施すことにより形成することができる。

円筒状基体２０はさらに、外周面を所定の表面粗さ、所定の外径寸法にするために、ダイヤモンド切削バイトを使用した超精密旋盤によって仕上げ切削を行うことにより形成される。この際、円筒状基体２０の軸方向における潜像形成領域２２の中央部２２Ａの外径が、潜像形成領域２２の両端部２２Ｂの外径に比して大きくなるように外径を加工するとよい。円筒状基体２０の外周面形状は基体製造工程における外面切削加工を行う際に、ＮＣ旋盤を用いて、切削バイトの動きをＮＣプログラム制御することで容易に得られる。また、研削盤を用いた研磨加工でも得られる。

その後、切削時（研磨時）に用いた切削油の脱脂や切削切屑などの汚れを除去するために円筒状基体２０の洗浄を行う。洗浄に用いる洗浄液としては水系洗剤、石油系洗剤、アルコール系洗浄剤、塩素系溶剤などを用いるとよい。洗浄する設備としては、少なくとも二槽以上の洗浄槽と一層以上のすすぎ槽あるいは引上げ槽を有する洗浄機が好ましく、各洗浄槽には洗浄液に超音波を印加することが好ましい。超音波の代わりにシャワー洗浄や不活性ガスを用いたバブリングを行ってもよい。洗浄設備の洗浄液は設備出口側の槽の方が、清浄度が良く、入口側の槽へオーバーフロー供給を行う構造がよい。

円筒状基体２０の内部には、感光層２１を加熱するためのヒータ６が設けられている。ヒータ６は、感光層２１における水分を低減することにより画像流れの発生を抑制するためのものである。

図５および図６に示したように、ヒータ６は、全体としてシート状に形成されており、筒状に丸められた状態で円筒状基体２０の内部に収容されている。このヒータ６は、一対の絶縁性シート６０，６１の間に、抵抗体６２を挟持した構成を有している。

絶縁性シート６０，６１は、たとえばシリコン樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、あるいはアクリル樹脂の絶縁樹脂により、その厚みが０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下に形成されている。

抵抗体６２は、一方の絶縁性シート６１上にパターン化して形成されたものである。図示した例では、抵抗体６２は、中央部の密度が両端部に比べて疎となるように波線状にパターン形成されている。すなわち、抵抗体６２（ヒータ６）は、中央部における発熱温度が両端部に比べて小さくなるようになされている。

この抵抗体６２を形成するための材料としては、通電により発熱するものであれば特に限定されることはなく、たとえばニッケル−クロム合金や銅などの金属材料、カーボン系や金属酸化物系の発熱材料を使用することができる。また、抵抗体６２は、線材を引き回したもの、あるいは例示した材料などを絶縁性シート６１に膜付けしたものでもよい。

このようなヒータ６は、絶縁性シート６０，６１の弾力により円筒状基体２０の内周面密着した状態で配置されている。そのため、ヒータ６は、ネジや接着剤等を使用することなく、円筒状基体２０の内部に配置することができる。

もちろん、ヒータ６は、図５および図６に示した形態のものには限定されない。たとえば、ヒータ６は、抵抗体６２の中央部を疎とすることなく、一定の配線密度に形成してもよく、抵抗体６２のパターンも波線状やシート状のものに限らず柱状などの他の形状のものであってもよい。

図２に示したように、ヒータ６は、画像形成装置１における電源７に接続されており、電源７により供給される電力により抵抗体６２が発熱し、電子写真感光体２の感光層２１が３０℃以上６０℃以下に昇温される。これにより、感光層２１における水分が低減され、画像流れが抑制される。

図３に示したように、感光層２１は、電荷注入阻止層２７、光導電層２８、および表面層２９を積層形成したものである。

電荷注入阻止層２７は、円筒状基体２０からの電子や正孔が光導電層２８に注入されるのを抑制するためのものである。この電荷注入阻止層２７は、光導電層２８の材料に応じて種々のものを用いることができる。電荷注入阻止層２７は、たとえば無機材料により形成されており、光導電層２８にａ−Ｓｉ系材料を用いる場合であれば、電荷注入阻止層２７のための無機材料としてａ−Ｓｉ系の材料のものを使用するのが好ましい。そうすることにより、円筒状基体２０と光導電層２８との密着性に優れた電子写真特性を得ることができる。

ａ−Ｓｉ系の電荷注入阻止層２７を設ける場合は、ａ−Ｓｉ系光導電層２８と比べて、より多くの周期律表第１３族元素（以下、「第１３族元素」と略す）や周期律表第１５族元素（以下、「第１５族元素」と略す）を含有させて導電型を調整し、また多くの硼素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、あるいは酸素（Ｏ）を含有させて高抵抗化するとよい。

なお、電界注入阻止層２７は、選択的なものであり、必ずしも必要なものではない。また、電荷注入阻止層２７に代えて、長波長光吸収層を設けてもよい。この長波長光吸収層を設けると、露光時に入射した長波長光（波長が０．８μｍ以上の光をいう。）が円筒状基体２０の表面で反射し、記録画像に干渉縞が発生することを抑制することが可能となる。

光導電層２８は、露光器４２によるレーザ光の照射によって電子が励起され、自由電子あるいは正孔などのキャリアを発生させるためのものである。光導電層２８の厚みは、使用する光導電性材料および所望の電子写真特性により適宜設定すればよい。

光導電層２８は、たとえばａ−Ｓｉ系材料、ａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、およびＡｓ_２Ｓｅ_３などのアモルファスセレン系（ａ−Ｓｅ系）材料、あるいはＺｎＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅなどの周期律表第１２族元素と周期律表第１６族元素との化合物などにより形成されている。ａ−Ｓｉ系材料としては、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＮ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＧｅ、ａ−ＳｉＣＮ、ａ−ＳｉＮＯ、ａ−ＳｉＣＯおよびａ−ＳｉＣＮＯなどを使用することができる。特に、光導電層２８をａ−Ｓｉあるいはａ−ＳｉにＣ、Ｎ、Ｏなどの元素を加えたａ−Ｓｉ系の合金材料により形成した場合には、高い光感度特性、高速応答性、繰り返し安定性、耐熱性、および耐久性などの優れた電子写真特性が安定して得られるのに加え、表面層２９をａ−ＳｉＣ：Ｈにより形成する場合における表面層２９との整合性が優れたものとなる。なお、光導電層２８は、前述の無機物系材料を粒子化し、それを樹脂に分散させた形態、あるいはＯＰＣ系光導電層として形成してもよい。

光導電層２８は、全体を無機物として膜形成する場合には、たとえばグロー放電分解法、各種スパッタリング法、各種蒸着法、ＥＣＲ法、光ＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法、あるいは反応性蒸着法など公知の成膜手法により形成することができる。光導電層２８の成膜に当たっては、ダングリングボンド終端用に水素（Ｈ）やハロゲン元素（Ｆ、Ｃｌ）を、膜中に１原子％以上４０原子％以下含有させてもよい。また、光導電層２８の形成に当たっては、各層の暗導電率や光導電率などの電気的特性および光学的バンドギャップなどについて所望の特性を得るために、第１３族元素や第１５族元素を含有させたり、Ｃ、Ｎ、Ｏ等の元素の含有量を調整することにより、上記諸特性を調整する。

また、第１３族元素および第１５族元素としては、共有結合性に優れて半導体特性を敏感に変え得る点および優れた光感度が得られる点で、ホウ素（Ｂ）およびリン（Ｐ）を用いるのが望ましい。第１３属元素および第１５属元素をＣ、Ｎ、Ｏ等の元素とともに含有させる場合には、第１３族元素は０．１ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ以下であるのが好ましく、第１５族元素は０．１ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下であるのが好ましい。

光導電層２８にＣ、Ｎ、Ｏ等の元素を含有させないか、あるいは微量（０．０１ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下）含有させる場合は、第１３族元素の含有量は０．０１ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下、第１５族元素の含有量は０．０１ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下であるのが好ましい。これらの元素の含有率は層厚方向にわたって濃度勾配があってもよく、その場合には層全体の平均含有量が上記範囲内であればよい。

光導電層２８をａ−Ｓｉ系材料により形成する場合には、μｃ−Ｓｉ（微結晶シリコン）を含有させてもよく、その場合には、暗導電率および光導電率を高めることができるので、光導電層３の設計自由度が増すという利点がある。このようなμｃ−Ｓｉは、先に説明したのと同様の形成法を採用し、その成膜条件を変えることによって形成することができる。たとえばグロ−放電分解法では、円筒状基体２０の温度および高周波電力をａ−Ｓｉの場合よりも高めに設定し、希釈ガスとしての水素流量を増すことによって形成できる。また、μｃ−Ｓｉを含む場合にも上記と同様の不純物元素を添加させてもよい。

図３に示した表面層２９は、光導電層２８の摩擦・磨耗を防ぐためのものであり、光導電層２８の表面に積層形成されている。この表面層２９は、たとえばａ−ＳｉＣなどのａ−Ｓｉ系材料に代表される無機材料により、厚みが０．２μｍ以上１．５μｍ以下に形成されている。表面層２９の厚みを０．２μｍ以上にすることで耐刷による画像キズおよび画像濃度ムラの発生を充分に抑制することが可能となり、表面層２９の厚みを１．５μｍ以下にすることで初期特性（残留電位による画像不良等）を充分良好にすることが可能となる。表面層２９の厚みは、好適には０．５μｍ以上１．０μｍ以下とされる。

このような表面層２９は、ａ−ＳｉＣに水素を含有させたａ−ＳｉＣ：Ｈにより形成するのが好ましい。ａ−ＳｉＣ：Ｈは、元素比率を組成式ａ−Ｓｉ_１−ＸＣ_Ｘ：Ｈと表した場合、たとえばＸ値が０．５５以上０．９３未満とされる。Ｘ値を０．５５以上にすることで表面層２９として適切な硬度を得ることが可能となり、表面層２９ひいては電子写真感光体２の耐久性を確保でき、Ｘ値を０．９３未満にすることで同様に表面層２９として適切な硬度を得ることができる。好適には、Ｘ値は０．６以上０．７以下とされる。表面層２９をａ−ＳｉＣ：Ｈにより形成する場合におけるＨ含有量は、１原子％以上７０原子％以下程度に設定するとよい。この範囲内では、Ｓｉ−Ｈ結合がＳｉ−Ｃ結合に比して少なくなり、表面層２９の表面に光が照射されたときに生じた電荷のトラップを抑えることができ、残留電位を防止することができる点で好ましい。本発明者らの知見によれば、このＨ含有量を約４５原子％以下とすると、より良好な結果が得られる。

このような感光層２１（電荷注入阻止層２７、光導電層２８および表面層２９）は、たとえば図７に示したＣＶＤ装置５を用いて形成することができる。図示したＣＶＤ装置５は、円筒状基体２０が装着される基体ホルダー５１を備えたものである。基体ホルダー５１には、ヒータ５１Ａが内装されている。ヒータ５１Ａには、その温度を調整するための温度制御装置５１Ｂが付属されている。基体ホルダー５１は、モータ装置５２により回転可能とされている。

ＣＶＤ装置５は、基体ホルダー５１（円筒状基体２０）を取り囲む様に設置された、反応炉を規定するための各種部品、たとえばチャンバー５３、放電用電極板５４、反応炉ベース５５、反応炉蓋５６、絶縁リング５７Ａ，５７Ｂを備えている。チャンバー５３には、反応ガスを導入するためのガス導入口５３Ａが、反応炉ベース５５にはＣＶＤ装置５を圧力制御するための排気口５５Ａが、その先には排気バルブ５５Ｂが設けられている。ＣＶＤ装置５はさらに、円筒状基体２０と放電用電極板５４との間で放電を発生させるための高周波電源装置５８を備えており、この高周波電源装置５８にはグロー放電を安定させるためのマッチングボックス５９が接続されている。

ＣＶＤ措置５を用いて円筒状基体２０に感光層２１を形成する場合には、まず、洗浄された円筒状基体２０を位置決めリング５０Ａ，５０Ｂとともに基体ホルダー５１に挿入し、円筒状基体２０を反応炉内に設置する。その一方で、排気口５５Ａを介して反応炉内の気体を排気し、反応炉内を減圧する。

次いで、モータ装置５２により基体ホルダー５１とともに円筒状基体２０を回転させつつ、円筒状基体２０の温度をヒータ５１Ａおよび温度制御装置５１Ｂにより上昇させる。なお、円筒状基体２０の昇温と反応炉の減圧は、同時に行ってもよいし、また順序が逆であってもよい。

次いで、ガス導入口５３Ａを介して流入する供給ガスの量と排気口５５Ａを介して流出する排気ガスの量により、反応炉内の圧力を制御する。

供給ガスは、原料ガスと希釈ガスの混合ガスとして供給される。原料ガスとしては、電荷注入阻止層２７の形成する場合には、たとえばＳｉＨ_４、Ｂ_２Ｈ_６、ＮＯが用いられ、光導電層２８を形成する場合には、たとえばＳｉＨ_４、Ｂ_２Ｈ_６が用いられ、表面層２９を形成する場合には、たとえばＳｉＨ_４、ＣＨ_４が用いられる。原料ガスは、例示したものと同質・同系統のガスであれば問題無く使用でき、たとえばＳｉＨ_４の代わりにＳｉ_２Ｈ_６を、Ｂ_２Ｈ_６の代わりにＢ_４Ｈ_１０を、ＮＯの代わりにＮ_２Ｏを、ＣＨ_４の代わりにアセチレンガスやブタンガスを用いても良い。一方、希釈ガスとしては、たとえば水素ガス、ヘリウムガス、あるいはアルゴンガスを用いることができる。

一方、高周波電源装置５８からマッチングボックス５９を介してチャンバー５３および放電用電極板５４に高周波電力印加することで、円筒状基体２０と放電用電極板５４の間にグロー放電を生じさせる。これにより、原料混合ガスが分解され、原料ガスは円筒状基体２０に被着され、電荷注入阻止層２７、光導電層２８あるいは表面層２９が形成される。このとき、円筒状基体２０が回転モータ装置５２により回転させられているので、感光層２１（電荷注入阻止層２７、光導電層２８あるいは表面層２９）の膜厚や光導電特性については円周方向に均一化される。

図２に示したように、画像形成装置１の回転機構３は、電子写真感光体２を回転させるためのものである。この回転機構３により、電子写真感光体２は、その表面での周速度において、たとえば３２０ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で回転させられる。この回転機構３は、駆動ギア３０、駆動伝達フランジ３１および軸受フランジ３２を備えている。

駆動ギア３０は、モータ（図示略）の回転力を駆動伝達フランジ３１に伝達するためのものである。

駆動伝達フランジ３１は、駆動ギア３０からの回転動力を電子写真感光体２に伝達するためのものである。この駆動伝達フランジ３１は、円筒状基体２０のインロー部２４に嵌め込まれている。

軸受フランジ３２は、電子写真感光体２を回転可能に支持するためのものである。この軸受フランジ３２は、円筒状基体２０のインロー部２５に嵌め込まれている。

図１および図２に示した帯電器４１は、コロナ放電を利用した非接触型のものである。この帯電器４１は、放電電極４１Ａ、シールド電極４１Ｂおよびグリッド電極４１Ｃを備えている。放電電極４１Ａは、ワイヤにより構成されており、電子写真感光体２の軸方向に対して、実質的に平行に配置され、感光層２１の表面までの離間距離は、たとえば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定されている。グリッド電極４１Ｃは、複数のワイヤにより構成されており、電子写真感光体２の軸に対して実質的に平行かつ非接触に配置される。グリッド電極４１Ｃにおいては、隣接するワイヤ間が放電開口部４１Ｄを構成している。

このような帯電器４１では、放電電極４１Ａとシールド電極４１Ｂに高電圧を印加することにより生じるコロナ放電により、放電開口部４１Ｄを介してのコロナシャワーが感光層２１に照射されることにより、感光層２１が帯電させられる。

帯電器としては、図８および図９に示した非接触型の帯電ローラ４１′を用いることもできる。この帯電ローラ４１′は、たとえば電子写真感光体２の表面より５μｍ以上３５０μｍ以下の隙間を設けて近接配置され、帯電ローラ４１′に直流電圧、または直流電圧と交流電圧を重畳した振動電圧を印加することにより、感光層２１を帯電させるものである。帯電ローラ４１′は、円筒あるいは円柱状の導電性部材４１Ａ′と、導電性部材４１Ａ′を覆う抵抗層４１Ｂ′と、を有しており、電子写真感光体２の軸方向に対して、実質的に平行に配置されている。

導電性部材４１Ａ′は、鉄、ステンレス、鋼、あるいはアルミニウム合金により形成されている。抵抗層４１Ｂ′は、体積固有抵抗１０^５Ω・ｃｍ以上１０^１２Ω・ｃｍ以下に形成されている。このような抵抗層４１Ｂ′は、たとえば樹脂材料に導電性材料を添加した材料を用いて射出成形を行なうことにより樹脂ローラとして形成される。樹脂材料としては、たとえばＥＥＡ樹脂（エチレンエチルアクリレート）、ＰＯＭ樹脂（ポリアセタール）、ＰＡ樹脂（ナイロン、ポリアミド）、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）を使用することができる。導電性材料としては、たとえばフェライト系、アルニコ系、ネオジウム系の磁性体を使用することができる。また、抵抗層４１Ｂ′はウレタンゴムやシリコンゴムなどにカーボンブラックなどの導電性粒子を添加して、場合によっては硫化剤や発砲剤を加え、加熱発砲などの処理を行い作製してもよい。

図１および図２に示した非接触型の帯電器４１、および図８および図９に示した非接触型の帯電器４１′は、電子写真感光体２と帯電器４１，４１′が接触しないため、電子写真感光体２や帯電器４１の寿命が延びる利点がある。また、非接触型の帯電器４１，４１′では、感光層２１との離間距離が短いほど、感光層２１の帯電電位は高くなり、この離間距離が長いと帯電電位は低くなる。電子写真感光体２は、軸方向における潜像形成領域２２の中央部２２Ａの外径が、潜像形成領域２２の両端部２２Ｂの外径に比して大きいことから、潜像形成領域２２の中央部２２Ａでは帯電器４１，４１′との距離が近く、潜像形成領域２２の両端部２２Ｂではその距離が離れることとなる。

帯電器４１，４１′と電子写真感光体２の表面との離間距離（電子写真感光体２の表面（潜像形成領域２２）の一点から帯電器４１，４１′に対して垂直に下ろした垂線の長さ）は、使用する電子写真感光体２（円筒状基体２０）の形態によって異なるが、たとえば潜像形成領域２２において両端部２２Ｂから中央部２２Ａに向かって漸次あるいは段階的に短くなる。潜像形成領域２２の両端部２２Ｂでの離間距離は、たとえば潜像形成領域２２の中央部２２Ａでの離間距離の１．１倍以上２．５倍以下とされる。また、潜像形成領域２２の両端部２２Ｂでの離間距離は、たとえば７μｍ以上３５０μｍ以下とされ、潜像形成領域２２の両端部２２Ｂでの離間距離は、たとえば５μｍ以上３００μｍ以下とされる。

帯電器４１，４１′は、たとえば下記数式１を満たすように配置される。

数式１において、Ｔは電子写真感光体２の潜像形成領域２２の第１基準点における電子写真感光体２の温度と潜像形成領域２２の第２基準点における電子写真感光体２の温度との差であり、Ｄは第１基準点から帯電器４１，４１′に対して垂直に下ろした第１垂線の長さと第２基準点から帯電器４１，４１′に対して垂直に下ろした第２垂線の長さとの差である。

本発明に係る画像形成装置１ではさらに、潜像形成領域２２における基準点から帯電器４１，４１′に対して垂直に下ろした垂線の長さを、該基準点における温度に応じて調整するようにしてもよい。このような画像形成装置１では、ヒータ６による加熱によって感光層における潜像形成領域に熱分布が生じる場合であっても、その熱分布に応じて潜像形成領域２２と帯電器４１，４１′との離間距離が調整されるため、該熱分布に起因する電子写真感光体２の帯電能のバラツキを調整することができる。

図１に示した露光器４２は、電子写真感光体２に静電潜像を形成するためのものであり、特定波長（たとえば６５０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下）の光を出射可能とされている。この露光器４２によると、画像信号に応じて電子写真感光体２の表面に光を照射して光照射部分の電位を減衰させることにより、電位コントラストとしての静電潜像が形成される。露光器４２としては、たとえば約６８０ｎｍの波長の光を出射可能なＬＥＤ素子を６００ｄｐｉの密度で配列させたＬＥＤヘッドを採用することができる。

もちろん、露光器４２としては、レーザ光を出射可能なものを使用することもできる。また、ＬＥＤヘッド等の露光器４２に代えて、レーザービームやポリゴンミラー等からなる光学系や原稿からの反射光を通すレンズやミラー等からなる光学系を用いることにより、複写機の構成の画像形成装置とすることもできる。

現像器４３は、電子写真感光体２の静電潜像を現像してトナー像を形成するためのものである。この現像器４３は、現像剤（トナー）を磁気的に保持する磁気ローラ４３Ａ、電子写真感光体２との隙間（Ｇａｐ）を略一定に保持するためのコロと呼ばれる車輪（図示略）などを備えている。

現像剤は、電子写真感光体２の表面に形成されるトナー像を構成するためのものであり、現像器４３において摩擦帯電させられるものである。現像剤としては、磁性キャリアと絶縁性トナーとから成る二成分系現像剤、あるいは磁性トナーから成る一成分系現像剤を使用することができる。

磁気ローラ４３Ａは、電子写真感光体２の表面（現像領域）に現像剤を搬送する役割を果すものである。

現像器４３においては、磁気ローラ４３Ａにより摩擦帯電したトナーが一定の穂長に調整された磁気ブラシの形で搬送され、電子写真感光体２の現像領域において、トナーが静電潜像との静電引力により感光体表面に付着して可視化される。トナー像の帯電極性は、正規現像により画像形成が行われる場合には、電子写真感光体２の表面の帯電極性と逆極性とされ、反転現像により画像形成が行われる場合には、電子写真感光体２の表面の帯電極性と同極性とされる。

なお、現像器４３は、乾式現像方式を採用しているが、液体現像剤を用いた湿式現像方式を採用してもよい。

転写器４４は、電子写真感光体２と転写器４４との間の転写領域に供給された記録媒体Ｐに、電子写真感光体２のトナー像を転写するためのものである。この転写器４４は、転写用チャージャ４４Ａおよび分離用チャージヤ４４Ｂを備えている。転写器４４では、転写用チャージャ４４Ａにおいて記録媒体Ｐの背面（非記録面）がトナー像とは逆極性に帯電され、この帯電電荷とトナー像との静電引力によって、記録媒体Ｐ上にトナー像が転写される。転写器４４ではさらに、トナー像の転写と同時的に、分離用チャージャ４４Ｂにおいて記録媒体Ｐの背面が交流帯電させられ、記録媒体Ｐが電子写真感光体２の表面から速やかに分離させられる。

なお、転写器４４としては、電子写真感光体２の回転に従動し、かつ電子写真感光体２とは微小間隙（通常、０．５ｍｍ以下）を介して配置された転写ローラを用いることも可能である。この場合の転写ローラは、たとえば直流電源により、電子写真感光体２上のトナー像を記録媒体Ｐ上に引きつけるような転写電圧を印加するように構成される。転写ローラを用いる場合には、分離用チャージャ４４Ｂのような転写分離装置は省略される。

定着器４５は、記録媒体Ｐに転写されたトナー像を記録媒体Ｐに定着させるためのものであり、一対の定着ローラ４５Ａ，４５Ｂを備えている。定着ローラ４５Ａ，４５Ｂは、たとえば金属ローラ上にテフロン（登録商標）等で表面被覆したものとされている。この定着器４５では、一対の定着ローラ４５Ａ，４５Ｂの間に記録媒体Ｐを通過させることにより、熱や圧力等によって記録媒体Ｐにトナー像を定着させることができる。

図１および図２に示したクリーニング器４６は、電子写真感光体２の表面に残存するトナーを除去するためのものであり、クリーニングブレード４６Ａを備えている。

クリーニングブレード４６Ａは、電子写真感光体２の表面層２９の表面から、残留トナーを掻きとる役割を果たすものである。このクリーニングブレード４６Ａは、その先端が電子写真感光体２の潜像形成領域２２を押圧するように、バネ４６Ｂ等の付勢手段を介してケース４６Ｃに支持されている。クリーニングブレード４６Ａは、たとえばポリウレタン樹脂を主成分としたゴム材料からなり、表面層２９に接する先端部の厚みが１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下、ブレード線圧が１４ｇｆ／ｃｍ（一般的には５ｇｆ／ｃｍ以上３０ｇｆ／ｃｍ以下）、硬度がＪＩＳ硬度で７４度（好適範囲６７度以上８４度以下）とされている。

除電器４７は、電子写真感光体２の表面電荷を除去するためのものである。この除電器４７は、たとえばＬＥＤ等の光源によって電子写真感光体２の表面（表面層２９）全体を一様に光照射することにより、電子写真感光体２の表面電荷（残余の静電潜像）を除去するように構成されている。

次に、画像形成装置１の動作を説明する。

画像形成装置１では、画像形成時において、回転機構３により電子写真感光体２を回転させながら、ヒータ６により電子写真感光体２（感光層２１）を加熱する。その一方で、電子写真感光体２の表面（感光層２１）は、帯電器４１，４１′により帯電させられる。

ここで、電子写真感光体２は、軸方向における潜像形成領域２２の中央部２２Ａの外径が、潜像形成領域２２の両端部２２Ｂの外径に比して大きいことから、潜像形成領域２２の中央部２２Ａでは帯電器４１，４１′との距離が近く、潜像形成領域２２の両端部２２Ｂではその距離が離れることとなる。一方、電子写真感光体２（感光層２１）を加熱手段により加熱した場合には、電子写真感光体２に接続された駆動伝達用フランジ３１や軸受フランジ３２より熱が逃げる一方、中央部２２Ａには熱がこもる。そのため、電子写真感光体２の潜像形成領域２２の中央部２２Ａの温度は、潜像形成領域２２の両端部２２Ｂの温度より高くなる傾向がある。また、電子写真感光体２の感光層２１は温度依存性を有するために、温度の高い部分の帯電能は下がる傾向にある。したがって、本発明の電子写真感光体２の潜像形成領域２２の中央部２２Ａは温度が高く帯電能は低くなる反面、帯電器４１，４１′との距離が近い。これに対して、潜像形成領域２２の両端部２２Ｂは温度が低く帯電能は高くなる反面、帯電器４１，４１′との距離が離れている。その結果、電子写真感光体２では帯電器４１，４１′との距離を電子写真感光体２の軸方向に対して異なったものとすることより、電子写真感光体２の軸方向の温度ムラに起因する帯電能ムラを抑制することができる。また、潜像形成領域２２における両端部２２Ｂの外径と、潜像形成領域２２における中央部２２Ａの外径との差が５μｍ以上１５０μｍ以下に設定すれば、中央部２２Ａと両端部２２Ｂとの間の帯電能の差を適切な範囲内に維持することができるため、電子写真感光体２の軸方向の温度ムラに起因する帯電能ムラを、より適切に抑制することができる。

電子写真感光体２ではさらに、円筒状基体２０の外径が、潜像形成領域２２において両端部２２Ｂから中央部２２Ａに向かって漸次あるいは段階的に大きくなされている。そのため、電子写真感光体２の軸方向における帯電能をより連続的に近い状態（ヒータ６に起因して生じる熱分布に近い状態）とすることができる。これにより、電子写真感光体２では、軸方向における帯電ムラをより適切に抑制することができる。

とくに、帯電器４１，４１′と電子写真感光体２の表面との間における潜像形成領域２２の両端部２２Ｂの離間距離を、潜像形成領域２２の中央部２２Ａでの離間距離の１．１倍以上２．５倍以下とし、あるいは潜像形成領域２２の両端部２２Ｂでの離間距離を７μｍ以上３５０μｍ以下とする一方で潜像形成領域２２の両端部２２Ｂでの離間距離を５μｍ以上３００μｍ以下とすることにより、電子写真感光体２の軸方向の温度ムラに起因する帯電能ムラを適切に抑制することができる。

また、帯電器４１，４１′を、潜像形成領域２２の第１および第２基準点における電子写真感光体２の温度差Ｔと、第１および第２基準点から帯電器４１，４１′に対して垂直に下ろした垂線の長さの差Ｄとが上記数式１を満たすように配置することにより、電子写真感光体２の軸方向の温度ムラに起因する帯電能ムラを適切に抑制することができる。

次いで、露光器４２により電子写真感光体２が露光されることにより、電子写真感光体２の表面上に電位コントラストとしての静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器４３により現像される。すなわち、トナーが静電潜像との静電引力により電子写真感光体２の表面に付着して可視化される。

電子写真感光体２の表面のトナー像は、紙などの記録媒体Ｐの裏面より、転写器４４によってトナーと逆極性の電界が加えられて静電転写され、これにより画像が記録媒体Ｐ上に転写される。記録媒体Ｐ上に転写されたトナー像は、定着器４５において、熱や圧力等によって記録媒体Ｐに定着させられる。

一方、画像形成装置１では、電子写真感光体２の表面の残留トナーがクリーニング器４６により機械的に除去されるとともに、除電器４７によって電子写真感光体２の表面を強い光で全面露光することにより、残余の静電潜像を除去される。

画像形成装置１は、電子写真感光体２の軸方向における帯電ムラが抑制されている。そのため、電子写真感光体２に対しては、適切に静電潜像を形成し、また適切にトナー像を形成することができる。その結果、記録媒体Ｐに転写・定着されたトナー像は、画像濃度ムラの抑制されたものとなる。

画像形成装置１は、電子写真感光体２の軸方向における帯電ムラを抑制し、画像濃度ムラを抑制することができるが、このような効果は、帯電器４１が、円筒状あるいは円柱状の導電性部材と、体積固有抵抗が１０^４Ω・ｃｍ以上１０^１２Ω・ｃｍ以下であり、導電性部材の表面を被覆する抵抗層を含んだ非接触型のものであっても適切に享受でき、また、電子写真感光体２の感光層が、無機物材料からなる光導電層２８と、無機物材料からなり、光導電層２８上に積層形成される表面層２９とを含んでいる構成であっても適切に享受することができる。

本発明は、上述した実施の形態には限定されず、種々に変更可能である。たとえば、電子写真感光体と帯電器との間の離間距離は、帯電器の構成を工夫することにより、潜像形成領域の中央部が両端部に比べて小さくなるようにしてもよい。たとえばグリッドワイヤに曲がりを設けたり、帯電ローラの外径を、軸方向における中央部を両端部に比べて大きくし、また帯電器を軸方向に対して勾配を設けて配置するなどして離間距離を調節してもよい。

また、電子写真感光体の加熱は、電子写真感光体の内部に設けたヒータなどの加熱手段には限定されず、たとえば電子写真感光体の外部に設けた加熱手段や、画像形成装置に搭載される電子写真感光体以外のものから発生する熱により行なってもよい。

本実施例では、非接触型のコロナ帯電器を用いた場合に、電子写真感光体の円筒状基体の外径寸法が、画像ムラに与える影響を検討した。

（電子写真感光体の作製）
円筒状基体は、外径φ８４．５ｍｍ、内径φ８０ｍｍ、長さ３６２ｍｍの３００３−Ｏアルミニウム合金抽伸管を用いた作製した。より具体的には、円筒状基体は、旋盤（（株）エグロ社製ＳＲ４００）を用いて抽伸管の両端面、内面、および外面を粗切削し、次いで仕上げ加工として、ＮＣ旋盤（（株）エグロ社製ＲＬ７００）を用いて、ダイヤモンド切削バイトでもって抽伸管の外面に鏡面切削を施すことにより作製した。この仕上げ加工の際に、ＮＣコントロールにより円筒状基体の軸方向に対して外径寸法を変化させて、外径寸法の異なる複数の円筒状基体を作製した。

このようにして作製した円筒状基体を洗浄した後に、図７に示したＣＶＤ装置の反応炉内にセットし、下記表１に示す成膜条件で感光層を膜厚３１μｍに成膜した。

図７のＣＶＤ装置では、感光層の軸方向の膜厚を均一にするために、位置決めリング５０Ａ，５０Ｂの長さを調節し、円筒状基体２０を放電安定領域に位置させた。また感光層の周方向の膜厚を均一にするために、円筒状基体１を基体ホルダー５１とともにモータ装置５２により１ｒｐｍの回転速度で回転させた。

次いで、円筒状基体の内部にヒータを組み込んだ。ヒータは、一対の絶縁性シートの間に抵抗体を挟み込んだ構成のものを使用した。一対の絶縁性シートは、円筒状基体の内面に接する側の絶縁性シートについては厚さが１ｍｍのＰＥＴフィルムを用い、もう一方の絶縁性シートについては厚さが０．３ｍｍのＰＥＴフィルムを用いた。抵抗体としては、線径０．８ｍｍのニクロム線にシリコンゴムを被覆したものを波線状に引き回した。ただし、抵抗体の配線密度は、図５および図６に示したヒータ６のように中央部を疎、両端部を密とはすることなく、一定とした。

（円筒状基体の外径寸法の測定）
円筒状基体の外径寸法は、円筒状基体の円周方向に対して任意の１０点について測定し、それらの１０点の平均値とした。測定器としては非接触式レーザ外径測定器（（株）ミツトヨ社製ＤＶ−３０５・ＬＳＭ５０６／６０００）を使用した。測定点は、潜像形成領域中央部は基体の片端面より軸方向に１８０ｍｍの位置、潜像形成領域両端部の端部外径１は基体の片端面より軸方向に２０ｍｍの位置、端部外径２は基体の片端面より軸方向に３３０ｍｍの位置とした。外径寸法の測定結果については、下記表２に示した。

（画像ムラの評価）
画像ムラは、電子写真感光体を画像形成装置（京セラミタ（株）製複合機ＫＭ‐８０３０（改造））に搭載し、装置使用環境として、室温５℃、湿度１５％ＲＨから室温４０℃、湿度８５％ＲＨまで繰返し変化させて、ハーフトーン画像の画像濃度ムラを目視にて画像判定を行った。電子写真感光体は、ヒータにより約４５℃になるようにコントロールした。また、画像形成装置のプロセス条件は以下の通りとした。

画像形成装置のプロセス条件（潜像形成領域中央部於）
感光体周速：４４０ｍｍ／ｓｅｃ
帯電電圧 ：３３０Ｖ
感光体表面温度：４５℃
帯電器：コロナ帯電器
クリッド開口幅・・・３２ｍｍ
グリッドピッチ・・・１．２ｍｍ
露光器：レーザーユニット
波 長・・・６８０ｎｍ
露光量・・・０．５μＪ／ｃｍ^２
除電器：ＬＥＤユニット
波 長・・・６６０ｎｍ
露光量・・・６．０μＪ／ｃｍ^２

画像判定は優（◎）、良（○）、可（△）、不可（×）の４段階で行い、優、良、可までが実使用上問題無しの画像品質である。画像判定の結果については、円筒状基体の外径寸法の測定結果とともに下記表２に示した。

表２から分かるように、各試料の画像判定結果として、Ｎｏ.１は本発明の範囲外である従来の電子写真感光体であるが、装置使用環境の変化にともなって、画像濃度ムラが生じていた。

Ｎｏ．２〜Ｎｏ．７は本発明の電子写真感光体であり、基体の潜像形成領域の中央部の外径が、潜像形成領域の両端部の外径に比して大きくなっているものである。Ｎｏ．２〜Ｎｏ．５では装置使用環境の変化に関係なく、常に良好な画像が得られた。Ｎｏ．６、Ｎｏ．７では実使用上問題の無い品質の画像が得られた。

また、電子写真感光体の潜像形成領域における中央部の外径が両端部の外径に比して、５μｍ以上１５０μｍ以下大きくした範囲が好ましく、５μｍ以上５０μｍ以下が最も好ましい。

一方、潜像形成領域における中央部の外径と両端部の外径の差が１５０μｍを超えてきた場合には、基体の仕上げ切削時に基体円周方向に加工ムラやスクラッチといった加工不良を生じやすく基体表面の品質を損なうことがあった。

本実施例では、非接触型のコロナ帯電器を用いた場合に、電子写真感光体と帯電器との間の離間距離が、画像ムラに与える影響について検討した。

本実施例では、電子写真感光体の作製および画像ムラの評価は、実施例１と同様に行なった。ただし、電子写真感光体の軸方向の潜像形成領域の中央部における帯電器と電子写真感光体の表面との離間距離と、潜像形成領域の両端部におけるその離間距離の比率を、以下距離条件を満たす範囲で変化させた。離間距離は、帯電器のグリッドワイヤに曲がりを設け、また、帯電器を軸方向に対して勾配を設けて配置するなどして調節した。

距離条件
２０ｍｍ位置から帯電器までの距離≧１８０ｍｍ位置から帯電器までの距離
１８０ｍｍ位置から帯電器までの距離：０．４±０．１ｍｍ

離間距離の測定箇所としては、潜像形成領域の中央部については、円筒状基体の片端面より軸方向に１８０ｍｍの位置とし、潜像形成領域の両端部については円筒状基体の片端面より軸方向に２０ｍｍの位置とした。また、離間距離は、電子写真感光体の表面の測定点とコロナ帯電器のクリッドワイヤーとの最短距離としている。離間距離の測定結果については、軸方向に２０ｍｍ位置から帯電器までの距離と軸方向に１８０ｍｍの位置から帯電器までの距離の比率（１．０倍、１．１倍、１．５倍、２．０倍、２．５倍）として示した。

表３に示したように、離間距離の比率１．０倍は本発明の範囲外である従来の画像形成装置であるが、装置使用環境の変化にともなって、画像濃度ムラが生じた。

一方、離間距離の比率を１．１倍以上２．５倍以下とした画像形成装置では画像濃度ムラが無く、良好な画像が得られた。特に距離の比率が１．１倍以上２．０倍以下までが画像品質が高く、最も好ましくは距離の比率が１．１倍以上１．５倍以下の画像形成装置であった。ただし、離間距離の比率が２．５倍を超えると装置使用環境が室温４０℃、湿度８５％ＲＨの時に画像濃度ムラが生じる場合があった。

本実施例では、非接触型の近接式帯電ローラを用いた場合に、電子写真感光体と帯電器との間の離間距離が、画像ムラに与える影響について検討した。

本実施例では、帯電器としてコロナ帯電器に変えて近接式帯電ローラを用いた以外は、基本的に実施例１あるいは実施例２と同様にして画像ムラを評価した。

近接式帯電ローラとしては、丸棒状ステンレス鋼基材に体積固有抵抗５×１０^６Ω・ｃｍの抵抗層を設けたものを用いた。抵抗層としては６ナイロンにＭｎ−Ｚｎ−ＦｒとＮｉ−Ｚｎ−Ｆｒのフェライト系磁性体を混合した導電性粉末を分散させたものを採用した。

離間距離は、帯電ローラの抵抗層外面形状を変化させ、あるいは帯電ローラを軸方向に対して勾配を設けて配置するなどして調節した。帯電ローラの抵抗層外面形状は旋盤を用いて、ダイヤモンド切削バイトでもって切削することにより外面にテーパーや段差をつけるなどして変化させた。

電子写真感光体表面と帯電ローラの離間距離の測定位置としては、潜像形成領域両端部として基体の片端面より軸方向に５０ｍｍの位置と３１０ｍｍ位置、潜像形成領域中央部として基体の片端面より軸方向に１８０ｍｍの位置とした。離間距離は各々の測定位置における電子写真感光体表面の測定点から帯電ローラ表面までの最短距離とした。離間距離の測定結果については、下記表４に示した。

表４から分かるように、装置Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１３では濃度ムラのない画像判定結果が得られた。特に装置Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１２では良好な画像が得られている。

一方、装置Ｎｏ．７は従来の画像形成装置に相当するものであるが、ハーフトーン画像に濃度ムラが生じ、あるいは帯電ローラが電子写真感光体表面に接触し、電子写真感光体表面に筋が生じていた。

また、装置Ｎｏ．１４も従来の画像形成装置に相当するものであるが、画像濃度ムラが生じ、電子写真感光体が十分に帯電されずに画像濃度が薄くなる場合があった。

表４からはさらに、電子写真感光体の円筒状基体の内部にヒータを備える画像形成装置では、帯電器と電子写真感光体の表面との間の離間距離を、静電潜像領域の両端部において７μｍ以上３５０μｍ以下に、潜像形成領域の中央部において帯電器と電子写真感光体の表面との間の離間距離を５μｍ以上３００μｍ以下に設定するのが好ましいことが分かる。更に好ましくは、潜像形成領域の両端部における離間距離を７μｍ以上２８０μｍ以下に、潜像形成領域の中央部における離間距離を５μｍ以上２００μｍに設定すればよいのが分かる。

本実施例では、電子写真感光体の温度差と画像形成装置の電子写真感光体の表面から帯電器までの距離の差の関係について検討した。

本実施例では、電子写真感光体の作製および画像ムラの評価は、基本的に実施例１と同様に行なった。

電子写真感光体の表面から帯電器までの距離は、電子写真感光体に設定した第１の点および第２の点について行なった。第１および第２の点は、それらの点から帯電器までの距離（垂線の長さ）の差Ｄが下記表５に示した値となる点として設定した。第１および第２の点においては、それらの点における温度を同時に測定した。第１および第２の点における距離の差Ｄおよび温度差Ｔについては、下記表５に示した。

表５から分かるように、サンプリングＮｏ．１５〜１８はハーフトーン画像に濃度ムラの生じない良好な画像が得られた。その一方で、サンプリングＮｏ．１９については、濃度ムラが生じていた。また、表５の結果からは、濃度ムラの生じない条件として、第１および第２の点における距離の差Ｄおよび温度差Ｔの関係として、下記数式が導き出せる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 図１に示した画像形成装置における電子写真感光体と帯電器との関係を説明するための要部断面図である。 本発明に係る電子写真感光体の一例を示す断面図およびその要部拡大図である。 本発明に係る電子写真感光体の他の例を示す断面図である。 図３あるいは図４に示した電子写真感光体におけるヒータを示す全体斜視図である。 図５に示したヒータの分解斜視図である。 図３あるいは図４に示した電子写真感光体の感光層を形成するためのＣＶＤ装置を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置の他の例を示す図１に相当する概略構成図である。 図８に示した画像形成装置の図２に相当する要部断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 電子写真感光体
２０ 円筒状基体
２１ 感光層
２２ 潜像形成領域
２２Ａ （潜像形成領域の）中央部
２２Ｂ （潜像形成領域の）両端部
２８ 光導電層
２９ 表面層
４１ 帯電器（帯電手段）
４１′ 帯電ローラ（帯電手段）
４１Ａ′ （帯電ローラの）導電性部材
４１Ｂ′ （帯電ローラの）抵抗層
６ ヒータ（加熱用部材）

Claims (23)

1. 略円筒状の基体と、
   前記基体の外周面上に形成され、かつ潜像形成領域を有する感光層と、
   を備えた電子写真感光体であって、
   前記基体は、その軸方向における前記潜像形成領域の中央部に対応する部分の外径が前記潜像形成領域の両端部に対応する部分の外径より大きいことを特徴とする、電子写真感光体。
2. 前記基体の外径は、前記潜像形成領域に対応する部分において、両端部から中央部に向かって漸次大きくなっている、請求項１に記載の電子写真感光体。
3. 前記基体の外径は、前記潜像形成領域に対応する部分において、両端部から中央部に向かって段階的に大きくなっている、請求項１に記載の電子写真感光体。
4. 前記基体は、前記潜像形成領域における両端部に対応する部分の外径と、前記潜像形成領域における中央部に対応する部分の外径との差が、５μｍ以上１５０μｍ以下に設定されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の電子写真感光体。
5. 前記基体の内部において前記基体の軸方向に沿って延在し、前記潜像形成領域を加熱するための加熱用部材をさらに備えている、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子写真感光体。
6. 前記感光層は、無機物材料からなる光導電層と、無機物材料からなり、前記光導電層上に積層形成される表面層と、を含んでいる、請求項１ないし５のいずれかに記載の電子写真感光体。
7. 略円筒状の基体の外周面に、潜像形成領域を有する感光層が形成された電子写真感光体と、
   前記基体の軸方向に対して略平行に配置された非接触型の帯電手段と、
   を備えた画像形成装置であって、
   前記電子写真感光体の表面と前記帯電手段との離間距離は、前記潜像形成領域の中央部のほうが前記潜像形成領域の両端部に比べて短いことを特徴とする、画像形成装置。
8. 前記離間距離は、前記潜像形成領域の両端部から中央部に向かって漸次短くなっている、請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記離間距離は、前記潜像形成領域の両端部から中央部に向かって段階的に短くなっている、請求項７に記載の画像形成装置。
10. 前記潜像形成領域の両端部における離間距離は、前記潜像形成領域の中央部における離間距離の１．１倍以上２．５倍以下である、請求項７ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記離間距離は、前記両端部において７μｍ以上３５０μｍ以下であり、前記中央部において５μｍ以上３００μｍ以下である、請求項７ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記電子写真感光体は、前記感光層における潜像形成領域を加熱するための加熱用部材をさらに備えている、請求項７ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 駆動時において、前記潜像形成領域における温度は、前記潜像形成領域の中央部のほうが両端部に比べて高い、請求項７ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置。
14. 前記帯電手段は、円筒状あるいは円柱状の導電性部材と、前記導電性部材の表面を被覆するとともに体積固有抵抗が１０^４Ω・ｃｍ以上１０^１２Ω・ｃｍ以下である抵抗層と、を含んでいる、請求項７ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置。
15. 前記感光層は、無機物材料からなる光導電層と、無機物材料からなり、前記光導電層上に積層形成される表面層と、を含んでいる、請求項７ないし１４のいずれかに記載の画像形成装置。
16. 略円筒状の基体の外周面に、潜像形成領域を有する感光層が形成された電子写真感光体と、
    前記基体の軸に対して略平行に配置された非接触型の帯電手段と、
    を備えた画像形成装置であって、
    前記潜像形成領域における基準点から前記帯電手段に対して垂直に下ろした垂線の長さは、前記基準点における温度に応じて調整されることを特徴とする、画像形成装置。
17. 前記電子写真感光体は、前記感光層における潜像形成領域を加熱するための加熱用部材をさらに備えている、請求項１６に記載の画像形成装置。
18. 前記帯電手段は、円筒状あるいは円柱状の導電性部材と、前記導電性部材の表面を被覆するとともに体積固有抵抗が１０^４Ω・ｃｍ以上１０^１２Ω・ｃｍ以下である抵抗層と、を含んでいる、請求項１６または１７に記載の画像形成装置。
19. 前記感光層は、無機物材料からなる光導電層と、無機物材料からなり、前記光導電層上に積層形成される表面層と、を含んでいる、請求項１６ないし１８のいずれかに記載の画像形成装置。
20. 略円筒状の基体の外周面に、潜像形成領域を有する感光層が形成された電子写真感光体と、
    前記基体の軸方向に対して略平行に配置された非接触型の帯電手段と、
    を備えた画像形成装置であって、
    下記数式１を満たすことを特徴とする画像形成装置。
    

    

    数式１において、Ｔは前記潜像形成領域の第１基準点における前記電子写真感光体の温度と前記潜像形成領域の第２基準点における前記電子写真感光体の温度との差であり、Ｄは前記第１基準点から前記帯電手段に対して垂直に下ろした第１垂線の長さと前記第２基準点から前記帯電手段に対して垂直に下ろした第２垂線の長さとの差である。
21. 前記電子写真感光体は、前記感光層における潜像形成領域を加熱するための加熱用部材をさらに備えている、請求項２０に記載の画像形成装置。
22. 前記帯電手段は、円筒状あるいは円柱状の導電性部材と、前記導電性部材の表面を被覆するとともに体積固有抵抗が１０^４Ω・ｃｍ以上１０^１２Ω・ｃｍ以下である抵抗層と、を含んでいる、請求項２０または２１に記載の画像形成装置。
23. 前記感光層は、無機物材料からなる光導電層と、無機物材料からなり、前記光導電層上に積層形成される表面層と、を含んでいる、請求項２０ないし２２のいずれかに記載の画像形成装置。

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