JP3715808B2 - プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置、及び該画像形成装置に備えられるプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、電子写真方式の画像形成装置の構成について図２を用いて説明する。
【０００３】
画像形成装置１の構成を、電子写真プロセス的に大別すると、帯電手段、像担持体、潜像形成手段（露光手段）、現像手段、転写手段、クリーニング手段、定着手段等から構成されている。
【０００４】
帯電手段としての帯電ローラ３は金属シャフト上にスポンジ層を設け、更にその上に樹脂層を被覆したものである。帯電ローラ３はその金属シャフトの両端を加圧することにより像担持体としての感光ドラム２に当接され、感光ドラム２に対して矢印Ａ１方向に従動回転する。
【０００５】
帯電ローラ３には、交流（ＡＣ）電圧を印加するための不図示の帯電バイアス電源が接続される。これにより、感光ドラム２の表面を所定の電位に帯電させることができる。
【０００６】
このようなＡＣ接触方式の帯電手段は、従来のコロナ帯電手段に比べてオゾンの発生量が非常に少ないという利点がある。また感光ドラム２の帯電電位を安定させることができ高画質化にも有利であるため、近年帯電手段の主流となっている。
【０００７】
感光ドラム２は図示矢印Ａ２方向に回転し、その表面を帯電ローラ３によって帯電された後、潜像形成手段である露光手段４により画像情報に基づくレーザ光を照射され、感光ドラム２上に静電潜像が形成される。
【０００８】
画像の解像度はこの露光手段４のレーザ光のスポット径および走査速度によって決定される。現状、電子写真画像形成装置の解像度は６００ｄｐｉが主流であるが、より高い解像度が望まれている。
【０００９】
現像手段は、感光ドラム２上の静電潜像を可視化するための現像剤５と、現像剤５を包含する現像容器６、現像剤５を担持するための現像剤担持体たる現像スリーブ７、現像スリーブ７上の現像剤層厚を規制し、所定の電荷を付与するための現像剤層厚規制部材８から構成される。
【００１０】
現像スリーブ７は感光ドラム２と所定の間隙をもって設け、図示矢印Ａ３方向に回転し、不図示の現像バイアス電源から直流（ＤＣ）電圧に交流（ＡＣ）電圧を重畳したバイアスを印加することで、感光ドラム２上に形成された静電潜像を可視化する。
【００１１】
転写ローラ９は金属シャフト上にスポンジ層を設けたものである。転写ローラ９には不図示の転写バイアス電源から接続され、感光ドラム２と当接するように設ける。
【００１２】
転写ローラ９は、感光ドラム２の周速よりも速い周速で矢印Ａ４方向に回転する。これにより、前述のように形成された感光ドラム２上の可視像は転写材１０へと転写される。このような転写ローラ９は従来のコロナ転写方式とは異なり、オゾンの発生がなく、また転写材の搬送性能も優れているため近年広く普及している。
【００１３】
転写工程終了後、感光ドラム２上には転写しきれなかった現像剤１３が残存している。この残存した現像剤１３は、クリーニング手段に具備されたクリーニングブレード１１により感光ドラム２上から掻き落とされ、クリーニング容器１４に回収される。
【００１４】
クリーニングブレード１１の感光ドラム２に対する当接圧は、クリーニング性能と、クリーニングブレード１１のめくれや感光ドラム２の回転トルクの増大のバランスを考慮し決定する。このようなブレード方式のクリーニング法は、簡易な構成でありかつクリーニング能力が優れているため、近年クリーニング手段の主流となっている。
【００１５】
定着手段１２は、転写材１０上に形成された未定着画像を加圧・加熱し、転写材１０上の現像剤１３を溶融させることで、転写材１０上に半永久的に保存可能な出力画像を形成するものである。
【００１６】
定着手段１２は主に定着に必要な温度に制御される熱ローラ１２ａと、熱ローラに対して所定の当接幅をもって加圧保持される加圧ローラ１２ｂとから構成される。一般に、画像形成時において、熱ローラ１２ａは１５０〜２００℃の高温で制御される。
【００１７】
以上の工程により、一連の画像形成は終了する。
【００１８】
このような電子写真方式による画像形成装置は、近年、世界中で用いられるようになってきた。それに伴い、使用される環境条件や転写材が多様化しているため、これらに適応しながらも安定した画像を得られる画像形成装置が強く望まれている。
【００１９】
しかし、現実的には高温多湿の環境でこのような画像形成装置を使用した場合、画像流れという問題が発生するおそれがある。
【００２０】
この現象は、主に填料としてタルクを用いた転写材１０を使用する場合に生じ易く、程度が悪い場合には画像が完全に欠落してしまう。このため、これは確実に回避しなければならない問題の一つである。
【００２１】
画像流れの発生メカニズムは以下のように考えられている。まず、転写材１０に含まれるタルクが感光体表面に付着する。次に、帯電手段から発生するオゾンによって、タルクを核に生成される酸化物と、多湿による水分とが化合し、低抵抗物が感光体表面に形成される。そしてこの低抵抗物により、感光体表面に形成された静電潜像に乱れが発生する。
【００２２】
この画像流れを改善するためにこれまで多くの工夫がなされてきた。例えば、特開昭６２−１６０４５８号に開示されているように、感光体表面を構成する結着樹脂として分子量の異なる２種類のポリカーボネート樹脂を用い、感光体表面を適度に摩耗させる方法がある。これは感光体表面から画像流れの原因となる低抵抗物を効率的に除去する狙いがあり、非常に大きな効果をあげている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像流れ対策として効果がある上記の方策を帯電ローラ、転写ローラ、クリーニングブレードを有する画像形成装置に導入すると、前記感光体の感光層がクリーニングブレードとの当接部で不均一に摩耗するために、感光体の回転方向に沿ったスジ状の画像欠陥（以下、「スジ画像」と表記する）が発生するという問題がおこる。
【００２４】
この問題は、文字画像よりもグラフィック画像で顕著であり、更には解像度の高い画像形成装置においてより顕在化する。ゆえに、従来の方法では画像流れ問題を解決しつつ、スジ画像発生を防止するということは非常に困難であった。
【００２５】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、画像流れの発生を防止しつつ、感光ドラム表面の摩耗に起因するスジ画像の発生を防止することのできる像担持体を提供し、多様な環境条件に対応させて画像形成装置による高品位な画像形成を行うことを可能とすることにある。
【００２６】
【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にあっては、
電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
電子写真感光体ドラムと、
前記電子写真感光体ドラムからの現像剤を除去するクリーニングブレードであって、前記電子写真感光体ドラムの表面に対して４０ｇｆ／ｃｍから８０ｇｆ／ｃｍの当接圧で当接するクリーニングブレードと、
前記電子写真感光体ドラムの表面に設けられた電荷輸送層であって、粘度平均分子量が１５０００以下のポリカーボネート樹脂を、前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに３０から９５重量部含み、さらに、フッ素樹脂粉体を、前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに２から５重量部含む電荷輸送層と、
を有し、
前記クリーニングブレードが前記電子写真感光体ドラムに当接することによって発生する、前記電子写真感光体ドラムの表面の削れ粉の平均粒径が９．０μｍ以下であり、前記電子写真感光体ドラムの表面が前記クリーニングブレードに対して１．０×１０６ｍｍ移動した際に、前記電子写真感光体ドラムの長手方向において単位幅２．８×１０２ｍｍあたりの前記削れ粉の量は、１６ｍｇ以上であることを特徴とする。
【００３０】
また、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置であって、
電子写真感光体ドラムと、
前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像する現像部材と、
前記電子写真感光体ドラムからの現像剤を除去するクリーニングブレードであって、前記電子写真感光体ドラムの表面に対して４０ｇｆ／ｃｍから８０ｇｆ／ｃｍの当接圧で当接するクリーニングブレードと、
前記電子写真感光体ドラムの表面に設けられた電荷輸送層であって、粘度平均分子量が１５０００以下のポリカーボネート樹脂を、前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに３０から９５重量部含み、さらに、フッ素樹脂粉体を前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに２から５重量部含む電荷輸送層と、
を有し、
前記クリーニングブレードが前記電子写真感光体ドラムに当接することによって発生する、前記電子写真感光体ドラムの表面の削れ粉の平均粒径が９．０μｍ以下であり、前記電子写真感光体ドラムの表面が前記クリーニングブレードに対して１．０×１０６ｍｍ移動した際に、前記電子写真感光体ドラムの長手方向において単位幅２．８×１０２ｍｍあたりの前記削れ粉の量は、１６ｍｇ以上であることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明における第１の実施の形態を図３（ａ）に基づいて説明する。図３（ａ）は本実施の形態で用いる像担持体としての感光ドラム２の構成を表す断面図である。尚、感光ドラム２が備えられる画像形成装置の構成としては、図２で示したものと同様であり、ここでの重複する説明は省略する。
【００３３】
感光ドラム２は直径２４ｍｍのアルミニウム製中空シリンダーを基体２ａとして、その表面に順次、下引き層２ｂ、電荷発生層２ｃ、電荷輸送層２ｄを設けている。
【００３４】
下引き層２ｂは電荷発生層２ｃの接着性改良、塗工性改良、基体２ａの保護、基体２ａ上の欠陥の被覆、基体２ａ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のためなどに形成される。
【００３５】
下引き層２ｂの材料としては、ポリビニルアルコール、ポノエチレンオキシド、エチルセルロース、メチルセルロースなどが知られている。これらはそれぞれに適した溶剤に溶解されて基体上に塗布される。その膜厚は０．２から２．０μｍ程度である。
【００３６】
電荷発生層２ｃは、電荷発生顔料を０．５〜４倍量の結着剤樹脂及び溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波、ボールミルなどの方法でよく分散させ、塗布−乾燥させて形成される。その厚さは０．１から１．０μｍ程度である。
【００３７】
電荷輸送層２ｄは、電荷輸送性物質と、後述されるポリカーボネート樹脂（Ｉ）とポリカーボネート樹脂（II）のブレンド組成物と、フッ素樹脂粉体とを溶剤に溶解して電荷発生層上に塗布される。
【００３８】
溶剤としてはシクロヘキサンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類、ＴＨＦなどのエーテル類、クロルベンゼン、クロロホルムなどの塩素系炭化水素類などが用いられる。
【００３９】
本実施の形態においては、電荷輸送層２ｄは以下のような構成で形成する。すなわち、▲１▼電荷輸送性物質と、▲２▼粘度平均分子量が５，０００のポリカーボネート樹脂（Ｉ）と、粘度平均分子量２０，０００のポリカーボネート樹脂（II）とを、前者の粘度平均分子量が５，０００のポリカーボネート樹脂（Ｉ）が４０重量部含有するようにした組成物と、▲３▼フッ素樹脂粉体を電荷輸送層２ｄを構成する材料の総重量に対して２，０重量部含有させたものである。
【００４０】
電荷輸送性物質としては、トリアリールアミン系化合物、ヒドラゾン化合物、スチルベン化合物などが挙げられる。
【００４１】
本実施の形態に用いられるポリカーボネート樹脂は、図３（ｂ）の一般式で示される繰り返し単位の１種又は３種以上を成分とする線状ポリマーを含有するものである。
【００４２】
なお、式中、Ｒ１２及びＲ１３は、それぞれ水素原子、アルキル基または芳香族基である。またＲ１２とＲ１３とで、結合している炭素原子とともに環状構造を形成しても良い。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表す。
【００４３】
本実施の形態においてはフッ素樹脂粉体としてテフロン樹脂を用いる。平均粒径としては、０．０１〜１０μｍが好ましいが、本実施の形態においては０．２μｍのものを用いた。
【００４４】
一般に樹脂の強度（耐摩耗性、硬度）は分子量の増加とともに高くなるが、さらにある分子量以上となると、分子量が増加しても強度はもはや大きくならず一定値を示す。
【００４５】
一方、分子量が低くなると強度は徐々に低下し、さらにある分子量以下になると急激に低下する。ポリカーボネート樹脂の場合、この強度が急激に低下する分子量が１５，０００〜２０，０００であるため、これより低分子量の樹脂をある程度含有することにより、適度に摩耗性を付与することができる。
【００４６】
本実施の形態におけるポリカーボネート樹脂（Ｉ）とポリカーボネート樹脂（II）とのブレンド組成物の組成比は、粘度平均分子量１５，０００以下のポリカーボネート樹脂（Ｉ）が前述のブレンド組成物に対して３０重量部から９５重量部の割合が好ましい。
【００４７】
ポリカーボネート樹脂（Ｉ）が３０重量部より少ないと適度な摩耗性が付与されず前述のような効果が認められなくなる。他方、９５重量部を超えると摩耗性の過多、粘度低下といった問題が生じる。
【００４８】
ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の分子量は、前述のように急激な変化を生じる１５，０００以下が望ましい。
【００４９】
またテフロン樹脂粉体の含有量が、電荷輸送層２ｄを構成する材料の総重量に対して１重量部以下では、感光体２の摩耗を抑制する効果が十分に得られない。また１０重量部以上では、十分な摩耗量は得られず画像流れが悪化するので好ましくない。よって、テフロン樹脂粉体の含有量は１重量部から１０重量部が好ましいが、本実施の形態では５．０重量部とした。
【００５０】
以上のような感光ドラム２を図２を参照して説明した画像形成装置に適用して、本発明の効果を検証するための実験を行った。
【００５１】
なお、本発明の適用範囲はクリーニングブレード１１の当接圧が２０〜８０ｇｆ／ｃｍの範囲であるが、本実施の形態においては、クリーニングブレード１１の当接圧は４０ｇｆ／ｃｍとした。
【００５２】
＜実験１＞
標準的な環境（温度２５℃、相対湿度６０％）で、図４に示すとおり、感光ドラム２に帯電ローラ３（帯電バイアス１．８００Ｖｐｐ、帯電周波数４００Ｈｚ）、クリーニングブレード１１（当接圧４０ｇｆ／ｃｍ）を当接させ、現像なし、感光ドラム２の回転速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件で空回転実験を３０時間行った。なお、この実験による感光ドラム２の総走行距離は５．４×１０6 ｍｍであると共に、感光ドラム２の長手方向を単位幅２．８ｘ１０2 ｍｍとして事後、クリーニング容器１４内部にたまった感光層の削れ粉を採取し、その粒度分布、削れ重量を測定した（長さの異なる感光ドラムに対しては、削れ重量に関しては長手方向単位幅に比例して増減する）。
【００５３】
なお、粒径測定にはコールタール社製のコールタールマルチアナライザを用いた。また、この結果を用い、削れ粉が球形であると仮定して、削れ粉の削れ個数ｎを算出した。算出には以下の計算式を用いた。
【００５４】
ｎ＝ｘ／（（４πｒ3 ／３）×ρ）
（但し、ｘ：全体削れ量、ｒ：平均粒径、ρ：平均粒径に等しい径をもつ粒子１個の質量）。
【００５５】
＜実験２＞
標準的な環境（温度２５℃、相対湿度６０％）において間欠耐久試験を５，０００枚まで行った。
【００５６】
このときスジ状の画像の発生の有無を評価し、感光ドラム２の削れ膜厚・耐久試験終了後の感光ドラム２表面の十点平均粗さＲｚを測定した。
【００５７】
ここで感光ドラムの削れ膜厚は、耐久試験開始前と終了後の感光ドラム２の膜厚をフィッシャー社製パーマスコープで測定し、その差分とする。十点平均粗さＲｚはＪＩＳ表面粗さＢ０６０１に準拠し、測定長を２．５ｍｍとして測定した。
【００５８】
＜実験３＞
温度３０．０℃・相対湿度８５％の高温多湿環境で、印字率２．５％の画像で５，０００枚まで連続耐久試験を行い、画像流れを評価した。使用した転写材１０は、填料にタルクを含有したものを用いた。
【００５９】
＜結果＞
図５に上記実験１〜３の結果を示す。実験１では、感光ドラム２の削れ粉の平均粒度は７．３μｍで、その削れ量は９９ｍｇであった。なお、削れ個数については後述する。
【００６０】
また、実験２では、画像上にスジ状の欠陥は全く発生せず、良好な画像を得ることができた。実験３では、５，０００枚まで画像流れは全く発生せず、良好な画像を得ることができた。
【００６１】
以上の実験の結果から、本実施の形態で用いられた感光ドラム２を使用すると、スジ画像と画像流れをともに防止できることが明らかになった。
【００６２】
次に、本発明の効果をより明確にするために、比較実験を行った。実験条件は前述の実施の形態１と同様であり、以下の比較例について各々前述の実験１〜３を行った。その結果について図５を用いて説明する。
【００６３】
＜比較例１＞
▲１▼感光ドラム
電荷輸送層２ｄにテフロン樹脂を含有しないものを用いた。電荷輸送層の塗工膜厚は２５μｍとする。この２点以外は実施の形態１と同様である。
【００６４】
▲２▼クリーニングブレードの当接圧
先の実施の形態１と同様に４０ｇｆ／ｃｍとする。
【００６５】
＜比較例２〜７＞
▲１▼感光ドラム
電荷輸送層２ｄにテフロン樹脂を１．０〜２０重量部含有したものを用いた。それぞれの含有比率は図５に示す。この点以外は実施の形態１と同様である。
【００６６】
▲２▼クリーニングブレードの当接圧
比較例２〜６では４０ｇｆ／ｃｍとし、比較例７のみ８０ｇｆ／ｃｍとした。
【００６７】
＜比較例８，９＞
▲１▼感光ドラム
電荷輸送層の結着樹脂として、粘度平均分子量が２0,０００のポリカーボネート樹脂のみを用いる。
【００６８】
▲２▼クリーニングブレードの当接圧
比較例８では４０ｇｆ／ｃｍに、比較例９では８０ｇｆ／ｃｍに設定した。
【００６９】
＜比較例１〜７の実験結果＞
結果を図５に示す。実験１では、感光ドラム２の削れ粉の削れ重量、平均粒度、削れ個数比（実施の形態１の削れ個数を１００として算出した値）は、すべてテフロン樹脂の含有率の上昇とともに減少していた。
【００７０】
実験２においては、逆に、テフロン樹脂含有率が１．０重量部以下の感光ドラム２（比較例１、２）でスジ画像が発生し、２．０重量部以上のもの（比較例３〜６）ではスジ画像は未発生であった。
【００７１】
他方、実験３においては、テフロン樹脂含有率が２．０重量部以下の感光ドラム２（比較例１〜３）では、通紙枚数５，０００枚まで画像流れが全く発生せず、１０．０重量部のもの（比較例４）でも軽微に発生（文字が若干かすれる程度）する程度だったが、１５．０重量部以上のもの（比較例５、６）では画像上の文字が完全に欠落する劣悪な画像流れが発生した。
【００７２】
また、実施の形態１と同じ感光ドラム２を用い、クリーニングブレード１１の当接圧を高くした比較例７は、スジ画像、画像流れ、ともに未発生であった。
【００７３】
＜比較例８，９の実験結果＞
結果を図５に示す。実験１の結果、比較例８では、感光ドラム２の削れ粉の平均粒径は１２．１μｍであり、削れ粉の削れ量は９５ｍｇで、削れ個数比は３１と少なかった。また、比較例８と同じ感光ドラム２を用い、クリーニングブレード１１の当接圧を高くした比較例９では、削れ量、削れ個数比はともに比較例８よりは増加したが、削れ個数比に関しては実施の形態１の半分程度にとどまった。
【００７４】
また、実験２では、比較例８は５，０００枚までスジ画像は発生しなかったが、比較例９では軽微なスジ画像が発生した。
【００７５】
他方、実験３の結果、比較例８では画像流れが２００枚と耐久早期に発生した。また、比較例９においても、２，０００枚で画像流れが発生した。
【００７６】
以上の結果をまとめ、スジ画像、および、画像流れの発生頻度について、図５と図１を用いて説明する。図１は図５の結果における、はスジ画像発生と削れ粉の状態の関係（図１（ａ））、は画像流れ発生と削れ粉の状態の関係（図１（ｂ））をチャート化したものである。
【００７７】
スジ画像、画像流れの両問題の発生頻度は、感光ドラム２の削れ粉の状態（削れ粉の削れ粒径と重量（削れ量））によって決まってくる。
【００７８】
すなわち、両問題を同時に解決するためには、▲１▼スジ画像発生を防止するために削れ粉の平均粒径をなるべく小さく、▲２▼画像流れ発生を防止するために削れ粉の削れ重量はなるべく多く、それぞれ制御することが必要となる。
【００７９】
図５の結果からも明らかなように、削れ粉はその粒径がより小さく、かつより多く削り取られなければ、スジ画像もしくは画像流れのどちらかの問題が発生していることが分かる。
【００８０】
ここで、削れ粉の粒径および重量とスジ画像、画像流れとの関係について述べる。
【００８１】
＜スジ画像に対する影響＞
まず、スジ画像発生のメカニズムを図６を用いて説明する。
【００８２】
転写材１０の表面に存在する紙粉１６が感光ドラム２と転写ローラ９のニップ部１７で感光ドラム２表面に接する。
【００８３】
この紙粉がクリーニングブレード１１と感光ドラム２の間に挟まる。この紙粉１６が挟まった位置で不均一な摩耗が起こるため、感光ドラム２の部分で周方向に傷つく。これに対応した位置にスジ状の画像欠陥が発生する。
【００８４】
さらにこの現象は、前述のような交流バイアスを印加する接触帯電手段を用いた場合により発生し易い。これは、帯電ローラ３に交流バイアスを印加することで、感光ドラム２表面が脆弱になるためである。
【００８５】
また、同じく前述のような転写ローラ５を用いた場合はコロナ転写を用いた場合に比べ、転写材１０を感光ドラム２に押し付ける力が強い。よって転写材１０の紙粉１６が感光ドラム２に付着し易くなるため、感光ドラム２の不均一な摩耗が生じ易い。
【００８６】
したがって、削れ粉の粒径が大きいときは、感光ドラム２表層にクリーニングブレード１１に紙粉１６が挟まった位置に対応して発生する傷の深さが深いため、感光層に削れ斑が生じ、耐久試験終了後の感光ドラム２の表面粗さＲｚは大きくなる。この現象は感光ドラム２の不均一な摩耗が進む耐久試験後半で顕著になり、削れ量が多くなるとスジ画像が表れる。
【００８７】
他方、削れ粉の粒径が小さくなると、感光ドラム２表層に発生する傷の深さは小さいので、耐久試験終了後の感光ドラム２の表面粗さＲｚも小さい抑えることができる。
【００８８】
さらに、図５の比較例７の結果からも明らかなように、削れ粒径が小さいので、感光層の削れ量が多くなってもスジ画像の発生を抑えることができる。
【００８９】
発明者らの検討によれば、図１（ａ）に示すように、削れ粉の平均削れ粒径を9.０μｍ以下に制御すれば、仮に削れ量が多くなってもスジ画像発生を防止することができることが分かった。
【００９０】
＜画像流れに対する影響＞
実験１の結果をもとに、感光ドラム２の削れ方と画像流れ発生の関係について、図５と図１（ｂ）を用いて説明する。
【００９１】
画像流れ問題は表面に付着した低抵抗物質をクリーニングブレード１１で掻き落とす（研磨する）ことによって防ぐことができる。したがって、基本的にこの問題を防止するためには、この感光ドラム２の感光層の削れ量は多ければ多いほどよい。
【００９２】
しかしながら、実施の形態１と比較例９の感光ドラム２の削れ重量は、比較例９の方が多いにもかかわらず、実施の形態１では画像流れが未発生であるのに対し、比較例９では劣悪な画像流れが発生している。この事実に関しては、実験１で行った感光ドラム２の感光層の削れ個数を比較することで説明ができる。
【００９３】
画像流れ発生の有無は感光層の削れ個数とも相関がある。例えば、実施の形態１のように削れ粉の粒径が小さく全体の削れ重量が少なくても、感光層の削れ個数が多ければ、感光ドラム２の感光層表面はしっかりと研磨されるため、低抵抗物質は残さず掻きとることができるので、画像流れの発生を防止することができる。
【００９４】
他方、比較例９のように削れ粉の粒径が大きいと、全体の削れ重量は多いが、削れ個数が少ないために、感光ドラム２表面の長手方向にわたる研磨に斑ができ、低抵抗物質をしっかりと掻きとることができない。このため、画像流れが発生する。削れ重量が多くとも画像流れを防止できない場合があるのは以上のような理由からである。
【００９５】
発明者らの検討によれば、図１（ｂ）に示すように、削れ粉の粒径が９．０μｍ以下のとき、実験１のような空回転実験を行った場合、削れ重量が１６ｍｇ以上に制御されていれば、画像流れを防止する事ができるということが分かった。
【００９６】
以上説明したように、本発明においては、図１（ａ）に示すように、感光体の削れ粉の平均削れ粒径が９．０μｍ以下であることによって、スジ画像発生を防止することができる。また、前記感光体に前記帯電手段とクリーニング手段を当接させ、当該帯電手段に交流電圧を印加して当該感光体を帯電させ空回転実験を行ったとき、図１（ｂ）に示すように、当該感光体の感光層の削れ量が走行距離１．０×１０6 ｍｍあたり１６ｍｇ以上であれば、画像流れの発生も同時に防止することができる。
【００９７】
また、本発明により感光層は薄く研磨されるため、感光ドラム２の表層の塗工膜厚を特別に厚くする必要がないので、製造コストを低減できるというメリットもある。
【００９８】
（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態について、図７を用いて説明する。
【００９９】
本実施の形態の特徴とすることは、前述の実施の形態１で説明した感光ドラム２と、クリーニングブレード１１と、帯電ローラ３と、現像手段６と一体的に組み込んで、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジＰＣを構成する点である。
【０１００】
現像手段６には、図２で説明したように、現像剤５、現像スリーブ７、現像剤層厚規制部材８が備えられている。
【０１０１】
このようなカートリッジ方式を用いることにより、前述の実施の形態１と同様の効果を得られるのはもちろん、メンテナンスの必要のないユーザビリティに優れた画像形成装置が提供可能となる。
【０１０２】
尚、プロセスカートリッジＰＣは、破線で囲ったブロックＢＲ−ＡとブロックＢＲ−Ｂとに分割可能な構成でも良い。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のように説明された本発明によると、像担持体の表面からの削れ粉の粒径及び削れ量に基づいて像担持体の表面の特性を設定することにより、スジ画像の発生や画像流れの発生を防止することができ、多様な環境下において高品位な画像形成を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は像担持体の平均削れ粒径及び削れ量とスジ画像発生の関係を示すチャート図であり、図１（ｂ）は像担持体の平均削れ粒径及び削れ量と画像流れの関係を示すチャート図である。
【図２】図２は像担持体を備える画像形成装置の構成を示す断面図。
【図３】図３（ａ）実施の形態１に係る像担持体の構成を示す断面構成説明図であり、図３（ｂ）は使用されるポリカーボネート樹脂繰り返し単位を示す図。
【図４】図４は空回転実験を示す概念図。
【図５】図５は実施の形態１および比較例１〜７の実験結果を示す表図。
【図６】図６はスジ画像発生のメカニズムを示す概念図。
【図７】図７は実施の形態２に係るプロセスカートリッジの構成を示す断面図。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
２ 感光ドラム（像担持体）
３ 帯電手段
４ 露光手段
５ 現像剤
６ 現像剤容器
７ 現像スリーブ
８ 現像剤層厚規制部材
９ 転写ローラ
１０ 転写材
１１ クリーニングブレード（クリーニング部材）
１２ 定着手段
１３ 残留した現像剤
１４ クリーニング容器
１６ 紙上の紙粉
１７ ニップ部
ＰＣ プロセスカートリッジ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置、及び該画像形成装置に備えられるプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、電子写真方式の画像形成装置の構成について図２を用いて説明する。
【０００３】
画像形成装置１の構成を、電子写真プロセス的に大別すると、帯電手段、像担持体、潜像形成手段（露光手段）、現像手段、転写手段、クリーニング手段、定着手段等から構成されている。
【０００４】
帯電手段としての帯電ローラ３は金属シャフト上にスポンジ層を設け、更にその上に樹脂層を被覆したものである。帯電ローラ３はその金属シャフトの両端を加圧することにより像担持体としての感光ドラム２に当接され、感光ドラム２に対して矢印Ａ１方向に従動回転する。
【０００５】
帯電ローラ３には、交流（ＡＣ）電圧を印加するための不図示の帯電バイアス電源が接続される。これにより、感光ドラム２の表面を所定の電位に帯電させることができる。
【０００６】
このようなＡＣ接触方式の帯電手段は、従来のコロナ帯電手段に比べてオゾンの発生量が非常に少ないという利点がある。また感光ドラム２の帯電電位を安定させることができ高画質化にも有利であるため、近年帯電手段の主流となっている。
【０００７】
感光ドラム２は図示矢印Ａ２方向に回転し、その表面を帯電ローラ３によって帯電された後、潜像形成手段である露光手段４により画像情報に基づくレーザ光を照射され、感光ドラム２上に静電潜像が形成される。
【０００８】
画像の解像度はこの露光手段４のレーザ光のスポット径および走査速度によって決定される。現状、電子写真画像形成装置の解像度は６００ｄｐｉが主流であるが、より高い解像度が望まれている。
【０００９】
現像手段は、感光ドラム２上の静電潜像を可視化するための現像剤５と、現像剤５を包含する現像容器６、現像剤５を担持するための現像剤担持体たる現像スリーブ７、現像スリーブ７上の現像剤層厚を規制し、所定の電荷を付与するための現像剤層厚規制部材８から構成される。
【００１０】
現像スリーブ７は感光ドラム２と所定の間隙をもって設け、図示矢印Ａ３方向に回転し、不図示の現像バイアス電源から直流（ＤＣ）電圧に交流（ＡＣ）電圧を重畳したバイアスを印加することで、感光ドラム２上に形成された静電潜像を可視化する。
【００１１】
転写ローラ９は金属シャフト上にスポンジ層を設けたものである。転写ローラ９には不図示の転写バイアス電源から接続され、感光ドラム２と当接するように設ける。
【００１２】
転写ローラ９は、感光ドラム２の周速よりも速い周速で矢印Ａ４方向に回転する。これにより、前述のように形成された感光ドラム２上の可視像は転写材１０へと転写される。このような転写ローラ９は従来のコロナ転写方式とは異なり、オゾンの発生がなく、また転写材の搬送性能も優れているため近年広く普及している。
【００１３】
転写工程終了後、感光ドラム２上には転写しきれなかった現像剤１３が残存している。この残存した現像剤１３は、クリーニング手段に具備されたクリーニングブレード１１により感光ドラム２上から掻き落とされ、クリーニング容器１４に回収される。
【００１４】
クリーニングブレード１１の感光ドラム２に対する当接圧は、クリーニング性能と、クリーニングブレード１１のめくれや感光ドラム２の回転トルクの増大のバランスを考慮し決定する。このようなブレード方式のクリーニング法は、簡易な構成でありかつクリーニング能力が優れているため、近年クリーニング手段の主流となっている。
【００１５】
定着手段１２は、転写材１０上に形成された未定着画像を加圧・加熱し、転写材１０上の現像剤１３を溶融させることで、転写材１０上に半永久的に保存可能な出力画像を形成するものである。
【００１６】
定着手段１２は主に定着に必要な温度に制御される熱ローラ１２ａと、熱ローラに対して所定の当接幅をもって加圧保持される加圧ローラ１２ｂとから構成される。一般に、画像形成時において、熱ローラ１２ａは１５０〜２００℃の高温で制御される。
【００１７】
以上の工程により、一連の画像形成は終了する。
【００１８】
このような電子写真方式による画像形成装置は、近年、世界中で用いられるようになってきた。それに伴い、使用される環境条件や転写材が多様化しているため、これらに適応しながらも安定した画像を得られる画像形成装置が強く望まれている。
【００１９】
しかし、現実的には高温多湿の環境でこのような画像形成装置を使用した場合、画像流れという問題が発生するおそれがある。
【００２０】
この現象は、主に填料としてタルクを用いた転写材１０を使用する場合に生じ易く、程度が悪い場合には画像が完全に欠落してしまう。このため、これは確実に回避しなければならない問題の一つである。
【００２１】
画像流れの発生メカニズムは以下のように考えられている。まず、転写材１０に含まれるタルクが感光体表面に付着する。次に、帯電手段から発生するオゾンによって、タルクを核に生成される酸化物と、多湿による水分とが化合し、低抵抗物が感光体表面に形成される。そしてこの低抵抗物により、感光体表面に形成された静電潜像に乱れが発生する。
【００２２】
この画像流れを改善するためにこれまで多くの工夫がなされてきた。例えば、特開昭６２−１６０４５８号に開示されているように、感光体表面を構成する結着樹脂として分子量の異なる２種類のポリカーボネート樹脂を用い、感光体表面を適度に摩耗させる方法がある。これは感光体表面から画像流れの原因となる低抵抗物を効率的に除去する狙いがあり、非常に大きな効果をあげている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像流れ対策として効果がある上記の方策を帯電ローラ、転写ローラ、クリーニングブレードを有する画像形成装置に導入すると、前記感光体の感光層がクリーニングブレードとの当接部で不均一に摩耗するために、感光体の回転方向に沿ったスジ状の画像欠陥（以下、「スジ画像」と表記する）が発生するという問題がおこる。
【００２４】
この問題は、文字画像よりもグラフィック画像で顕著であり、更には解像度の高い画像形成装置においてより顕在化する。ゆえに、従来の方法では画像流れ問題を解決しつつ、スジ画像発生を防止するということは非常に困難であった。
【００２５】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、画像流れの発生を防止しつつ、感光ドラム表面の摩耗に起因するスジ画像の発生を防止することのできる像担持体を提供し、多様な環境条件に対応させて画像形成装置による高品位な画像形成を行うことを可能とすることにある。
【００２６】
【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にあっては、
電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
電子写真感光体ドラムと、
前記電子写真感光体ドラムからの現像剤を除去するクリーニングブレードであって、前記電子写真感光体ドラムの表面に対して４０ｇｆ／ｃｍから８０ｇｆ／ｃｍの当接圧で当接するクリーニングブレードと、
前記電子写真感光体ドラムの表面に設けられた電荷輸送層であって、粘度平均分子量が１５０００以下のポリカーボネート樹脂を、前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに３０から９５重量部含み、さらに、フッ素樹脂粉体を、前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに２から５重量部含む電荷輸送層と、
を有し、
前記クリーニングブレードが前記電子写真感光体ドラムに当接することによって発生する、前記電子写真感光体ドラムの表面の削れ粉の平均粒径が９．０μｍ以下であり、前記電子写真感光体ドラムの表面が前記クリーニングブレードに対して１．０×１０６ｍｍ移動した際に、前記電子写真感光体ドラムの長手方向において単位幅２．８×１０２ｍｍあたりの前記削れ粉の量は、１６ｍｇ以上であることを特徴とする。
【００３０】
また、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置であって、
電子写真感光体ドラムと、
前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像する現像部材と、
前記電子写真感光体ドラムからの現像剤を除去するクリーニングブレードであって、前記電子写真感光体ドラムの表面に対して４０ｇｆ／ｃｍから８０ｇｆ／ｃｍの当接圧で当接するクリーニングブレードと、
前記電子写真感光体ドラムの表面に設けられた電荷輸送層であって、粘度平均分子量が１５０００以下のポリカーボネート樹脂を、前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに３０から９５重量部含み、さらに、フッ素樹脂粉体を前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに２から５重量部含む電荷輸送層と、
を有し、
前記クリーニングブレードが前記電子写真感光体ドラムに当接することによって発生する、前記電子写真感光体ドラムの表面の削れ粉の平均粒径が９．０μｍ以下であり、前記電子写真感光体ドラムの表面が前記クリーニングブレードに対して１．０×１０６ｍｍ移動した際に、前記電子写真感光体ドラムの長手方向において単位幅２．８×１０２ｍｍあたりの前記削れ粉の量は、１６ｍｇ以上であることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明における第１の実施の形態を図３（ａ）に基づいて説明する。図３（ａ）は本実施の形態で用いる像担持体としての感光ドラム２の構成を表す断面図である。尚、感光ドラム２が備えられる画像形成装置の構成としては、図２で示したものと同様であり、ここでの重複する説明は省略する。
【００３３】
感光ドラム２は直径２４ｍｍのアルミニウム製中空シリンダーを基体２ａとして、その表面に順次、下引き層２ｂ、電荷発生層２ｃ、電荷輸送層２ｄを設けている。
【００３４】
下引き層２ｂは電荷発生層２ｃの接着性改良、塗工性改良、基体２ａの保護、基体２ａ上の欠陥の被覆、基体２ａ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のためなどに形成される。
【００３５】
下引き層２ｂの材料としては、ポリビニルアルコール、ポノエチレンオキシド、エチルセルロース、メチルセルロースなどが知られている。これらはそれぞれに適した溶剤に溶解されて基体上に塗布される。その膜厚は０．２から２．０μｍ程度である。
【００３６】
電荷発生層２ｃは、電荷発生顔料を０．５〜４倍量の結着剤樹脂及び溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波、ボールミルなどの方法でよく分散させ、塗布−乾燥させて形成される。その厚さは０．１から１．０μｍ程度である。
【００３７】
電荷輸送層２ｄは、電荷輸送性物質と、後述されるポリカーボネート樹脂（Ｉ）とポリカーボネート樹脂（II）のブレンド組成物と、フッ素樹脂粉体とを溶剤に溶解して電荷発生層上に塗布される。
【００３８】
溶剤としてはシクロヘキサンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類、ＴＨＦなどのエーテル類、クロルベンゼン、クロロホルムなどの塩素系炭化水素類などが用いられる。
【００３９】
本実施の形態においては、電荷輸送層２ｄは以下のような構成で形成する。すなわち、▲１▼電荷輸送性物質と、▲２▼粘度平均分子量が５，０００のポリカーボネート樹脂（Ｉ）と、粘度平均分子量２０，０００のポリカーボネート樹脂（II）とを、前者の粘度平均分子量が５，０００のポリカーボネート樹脂（Ｉ）が４０重量部含有するようにした組成物と、▲３▼フッ素樹脂粉体を電荷輸送層２ｄを構成する材料の総重量に対して２，０重量部含有させたものである。
【００４０】
電荷輸送性物質としては、トリアリールアミン系化合物、ヒドラゾン化合物、スチルベン化合物などが挙げられる。
【００４１】
本実施の形態に用いられるポリカーボネート樹脂は、図３（ｂ）の一般式で示される繰り返し単位の１種又は３種以上を成分とする線状ポリマーを含有するものである。
【００４２】
なお、式中、Ｒ１２及びＲ１３は、それぞれ水素原子、アルキル基または芳香族基である。またＲ１２とＲ１３とで、結合している炭素原子とともに環状構造を形成しても良い。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３及びＸ４は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表す。
【００４３】
本実施の形態においてはフッ素樹脂粉体としてテフロン樹脂を用いる。平均粒径としては、０．０１〜１０μｍが好ましいが、本実施の形態においては０．２μｍのものを用いた。
【００４４】
一般に樹脂の強度（耐摩耗性、硬度）は分子量の増加とともに高くなるが、さらにある分子量以上となると、分子量が増加しても強度はもはや大きくならず一定値を示す。
【００４５】
一方、分子量が低くなると強度は徐々に低下し、さらにある分子量以下になると急激に低下する。ポリカーボネート樹脂の場合、この強度が急激に低下する分子量が１５，０００〜２０，０００であるため、これより低分子量の樹脂をある程度含有することにより、適度に摩耗性を付与することができる。
【００４６】
本実施の形態におけるポリカーボネート樹脂（Ｉ）とポリカーボネート樹脂（II）とのブレンド組成物の組成比は、粘度平均分子量１５，０００以下のポリカーボネート樹脂（Ｉ）が前述のブレンド組成物に対して３０重量部から９５重量部の割合が好ましい。
【００４７】
ポリカーボネート樹脂（Ｉ）が３０重量部より少ないと適度な摩耗性が付与されず前述のような効果が認められなくなる。他方、９５重量部を超えると摩耗性の過多、粘度低下といった問題が生じる。
【００４８】
ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の分子量は、前述のように急激な変化を生じる１５，０００以下が望ましい。
【００４９】
またテフロン樹脂粉体の含有量が、電荷輸送層２ｄを構成する材料の総重量に対して１重量部以下では、感光体２の摩耗を抑制する効果が十分に得られない。また１０重量部以上では、十分な摩耗量は得られず画像流れが悪化するので好ましくない。よって、テフロン樹脂粉体の含有量は１重量部から１０重量部が好ましいが、本実施の形態では５．０重量部とした。
【００５０】
以上のような感光ドラム２を図２を参照して説明した画像形成装置に適用して、本発明の効果を検証するための実験を行った。
【００５１】
なお、本発明の適用範囲はクリーニングブレード１１の当接圧が２０〜８０ｇｆ／ｃｍの範囲であるが、本実施の形態においては、クリーニングブレード１１の当接圧は４０ｇｆ／ｃｍとした。
【００５２】
＜実験１＞
標準的な環境（温度２５℃、相対湿度６０％）で、図４に示すとおり、感光ドラム２に帯電ローラ３（帯電バイアス１．８００Ｖｐｐ、帯電周波数４００Ｈｚ）、クリーニングブレード１１（当接圧４０ｇｆ／ｃｍ）を当接させ、現像なし、感光ドラム２の回転速度５０ｍｍ／ｓｅｃの条件で空回転実験を３０時間行った。なお、この実験による感光ドラム２の総走行距離は５．４×１０6 ｍｍであると共に、感光ドラム２の長手方向を単位幅２．８ｘ１０2 ｍｍとして事後、クリーニング容器１４内部にたまった感光層の削れ粉を採取し、その粒度分布、削れ重量を測定した（長さの異なる感光ドラムに対しては、削れ重量に関しては長手方向単位幅に比例して増減する）。
【００５３】
なお、粒径測定にはコールタール社製のコールタールマルチアナライザを用いた。また、この結果を用い、削れ粉が球形であると仮定して、削れ粉の削れ個数ｎを算出した。算出には以下の計算式を用いた。
【００５４】
ｎ＝ｘ／（（４πｒ3 ／３）×ρ）
（但し、ｘ：全体削れ量、ｒ：平均粒径、ρ：平均粒径に等しい径をもつ粒子１個の質量）。
【００５５】
＜実験２＞
標準的な環境（温度２５℃、相対湿度６０％）において間欠耐久試験を５，０００枚まで行った。
【００５６】
このときスジ状の画像の発生の有無を評価し、感光ドラム２の削れ膜厚・耐久試験終了後の感光ドラム２表面の十点平均粗さＲｚを測定した。
【００５７】
ここで感光ドラムの削れ膜厚は、耐久試験開始前と終了後の感光ドラム２の膜厚をフィッシャー社製パーマスコープで測定し、その差分とする。十点平均粗さＲｚはＪＩＳ表面粗さＢ０６０１に準拠し、測定長を２．５ｍｍとして測定した。
【００５８】
＜実験３＞
温度３０．０℃・相対湿度８５％の高温多湿環境で、印字率２．５％の画像で５，０００枚まで連続耐久試験を行い、画像流れを評価した。使用した転写材１０は、填料にタルクを含有したものを用いた。
【００５９】
＜結果＞
図５に上記実験１〜３の結果を示す。実験１では、感光ドラム２の削れ粉の平均粒度は７．３μｍで、その削れ量は９９ｍｇであった。なお、削れ個数については後述する。
【００６０】
また、実験２では、画像上にスジ状の欠陥は全く発生せず、良好な画像を得ることができた。実験３では、５，０００枚まで画像流れは全く発生せず、良好な画像を得ることができた。
【００６１】
以上の実験の結果から、本実施の形態で用いられた感光ドラム２を使用すると、スジ画像と画像流れをともに防止できることが明らかになった。
【００６２】
次に、本発明の効果をより明確にするために、比較実験を行った。実験条件は前述の実施の形態１と同様であり、以下の比較例について各々前述の実験１〜３を行った。その結果について図５を用いて説明する。
【００６３】
＜比較例１＞
▲１▼感光ドラム
電荷輸送層２ｄにテフロン樹脂を含有しないものを用いた。電荷輸送層の塗工膜厚は２５μｍとする。この２点以外は実施の形態１と同様である。
【００６４】
▲２▼クリーニングブレードの当接圧
先の実施の形態１と同様に４０ｇｆ／ｃｍとする。
【００６５】
＜比較例２〜７＞
▲１▼感光ドラム
電荷輸送層２ｄにテフロン樹脂を１．０〜２０重量部含有したものを用いた。それぞれの含有比率は図５に示す。この点以外は実施の形態１と同様である。
【００６６】
▲２▼クリーニングブレードの当接圧
比較例２〜６では４０ｇｆ／ｃｍとし、比較例７のみ８０ｇｆ／ｃｍとした。
【００６７】
＜比較例８，９＞
▲１▼感光ドラム
電荷輸送層の結着樹脂として、粘度平均分子量が２0,０００のポリカーボネート樹脂のみを用いる。
【００６８】
▲２▼クリーニングブレードの当接圧
比較例８では４０ｇｆ／ｃｍに、比較例９では８０ｇｆ／ｃｍに設定した。
【００６９】
＜比較例１〜７の実験結果＞
結果を図５に示す。実験１では、感光ドラム２の削れ粉の削れ重量、平均粒度、削れ個数比（実施の形態１の削れ個数を１００として算出した値）は、すべてテフロン樹脂の含有率の上昇とともに減少していた。
【００７０】
実験２においては、逆に、テフロン樹脂含有率が１．０重量部以下の感光ドラム２（比較例１、２）でスジ画像が発生し、２．０重量部以上のもの（比較例３〜６）ではスジ画像は未発生であった。
【００７１】
他方、実験３においては、テフロン樹脂含有率が２．０重量部以下の感光ドラム２（比較例１〜３）では、通紙枚数５，０００枚まで画像流れが全く発生せず、１０．０重量部のもの（比較例４）でも軽微に発生（文字が若干かすれる程度）する程度だったが、１５．０重量部以上のもの（比較例５、６）では画像上の文字が完全に欠落する劣悪な画像流れが発生した。
【００７２】
また、実施の形態１と同じ感光ドラム２を用い、クリーニングブレード１１の当接圧を高くした比較例７は、スジ画像、画像流れ、ともに未発生であった。
【００７３】
＜比較例８，９の実験結果＞
結果を図５に示す。実験１の結果、比較例８では、感光ドラム２の削れ粉の平均粒径は１２．１μｍであり、削れ粉の削れ量は９５ｍｇで、削れ個数比は３１と少なかった。また、比較例８と同じ感光ドラム２を用い、クリーニングブレード１１の当接圧を高くした比較例９では、削れ量、削れ個数比はともに比較例８よりは増加したが、削れ個数比に関しては実施の形態１の半分程度にとどまった。
【００７４】
また、実験２では、比較例８は５，０００枚までスジ画像は発生しなかったが、比較例９では軽微なスジ画像が発生した。
【００７５】
他方、実験３の結果、比較例８では画像流れが２００枚と耐久早期に発生した。また、比較例９においても、２，０００枚で画像流れが発生した。
【００７６】
以上の結果をまとめ、スジ画像、および、画像流れの発生頻度について、図５と図１を用いて説明する。図１は図５の結果における、はスジ画像発生と削れ粉の状態の関係（図１（ａ））、は画像流れ発生と削れ粉の状態の関係（図１（ｂ））をチャート化したものである。
【００７７】
スジ画像、画像流れの両問題の発生頻度は、感光ドラム２の削れ粉の状態（削れ粉の削れ粒径と重量（削れ量））によって決まってくる。
【００７８】
すなわち、両問題を同時に解決するためには、▲１▼スジ画像発生を防止するために削れ粉の平均粒径をなるべく小さく、▲２▼画像流れ発生を防止するために削れ粉の削れ重量はなるべく多く、それぞれ制御することが必要となる。
【００７９】
図５の結果からも明らかなように、削れ粉はその粒径がより小さく、かつより多く削り取られなければ、スジ画像もしくは画像流れのどちらかの問題が発生していることが分かる。
【００８０】
ここで、削れ粉の粒径および重量とスジ画像、画像流れとの関係について述べる。
【００８１】
＜スジ画像に対する影響＞
まず、スジ画像発生のメカニズムを図６を用いて説明する。
【００８２】
転写材１０の表面に存在する紙粉１６が感光ドラム２と転写ローラ９のニップ部１７で感光ドラム２表面に接する。
【００８３】
この紙粉がクリーニングブレード１１と感光ドラム２の間に挟まる。この紙粉１６が挟まった位置で不均一な摩耗が起こるため、感光ドラム２の部分で周方向に傷つく。これに対応した位置にスジ状の画像欠陥が発生する。
【００８４】
さらにこの現象は、前述のような交流バイアスを印加する接触帯電手段を用いた場合により発生し易い。これは、帯電ローラ３に交流バイアスを印加することで、感光ドラム２表面が脆弱になるためである。
【００８５】
また、同じく前述のような転写ローラ５を用いた場合はコロナ転写を用いた場合に比べ、転写材１０を感光ドラム２に押し付ける力が強い。よって転写材１０の紙粉１６が感光ドラム２に付着し易くなるため、感光ドラム２の不均一な摩耗が生じ易い。
【００８６】
したがって、削れ粉の粒径が大きいときは、感光ドラム２表層にクリーニングブレード１１に紙粉１６が挟まった位置に対応して発生する傷の深さが深いため、感光層に削れ斑が生じ、耐久試験終了後の感光ドラム２の表面粗さＲｚは大きくなる。この現象は感光ドラム２の不均一な摩耗が進む耐久試験後半で顕著になり、削れ量が多くなるとスジ画像が表れる。
【００８７】
他方、削れ粉の粒径が小さくなると、感光ドラム２表層に発生する傷の深さは小さいので、耐久試験終了後の感光ドラム２の表面粗さＲｚも小さい抑えることができる。
【００８８】
さらに、図５の比較例７の結果からも明らかなように、削れ粒径が小さいので、感光層の削れ量が多くなってもスジ画像の発生を抑えることができる。
【００８９】
発明者らの検討によれば、図１（ａ）に示すように、削れ粉の平均削れ粒径を9.０μｍ以下に制御すれば、仮に削れ量が多くなってもスジ画像発生を防止することができることが分かった。
【００９０】
＜画像流れに対する影響＞
実験１の結果をもとに、感光ドラム２の削れ方と画像流れ発生の関係について、図５と図１（ｂ）を用いて説明する。
【００９１】
画像流れ問題は表面に付着した低抵抗物質をクリーニングブレード１１で掻き落とす（研磨する）ことによって防ぐことができる。したがって、基本的にこの問題を防止するためには、この感光ドラム２の感光層の削れ量は多ければ多いほどよい。
【００９２】
しかしながら、実施の形態１と比較例９の感光ドラム２の削れ重量は、比較例９の方が多いにもかかわらず、実施の形態１では画像流れが未発生であるのに対し、比較例９では劣悪な画像流れが発生している。この事実に関しては、実験１で行った感光ドラム２の感光層の削れ個数を比較することで説明ができる。
【００９３】
画像流れ発生の有無は感光層の削れ個数とも相関がある。例えば、実施の形態１のように削れ粉の粒径が小さく全体の削れ重量が少なくても、感光層の削れ個数が多ければ、感光ドラム２の感光層表面はしっかりと研磨されるため、低抵抗物質は残さず掻きとることができるので、画像流れの発生を防止することができる。
【００９４】
他方、比較例９のように削れ粉の粒径が大きいと、全体の削れ重量は多いが、削れ個数が少ないために、感光ドラム２表面の長手方向にわたる研磨に斑ができ、低抵抗物質をしっかりと掻きとることができない。このため、画像流れが発生する。削れ重量が多くとも画像流れを防止できない場合があるのは以上のような理由からである。
【００９５】
発明者らの検討によれば、図１（ｂ）に示すように、削れ粉の粒径が９．０μｍ以下のとき、実験１のような空回転実験を行った場合、削れ重量が１６ｍｇ以上に制御されていれば、画像流れを防止する事ができるということが分かった。
【００９６】
以上説明したように、本発明においては、図１（ａ）に示すように、感光体の削れ粉の平均削れ粒径が９．０μｍ以下であることによって、スジ画像発生を防止することができる。また、前記感光体に前記帯電手段とクリーニング手段を当接させ、当該帯電手段に交流電圧を印加して当該感光体を帯電させ空回転実験を行ったとき、図１（ｂ）に示すように、当該感光体の感光層の削れ量が走行距離１．０×１０6 ｍｍあたり１６ｍｇ以上であれば、画像流れの発生も同時に防止することができる。
【００９７】
また、本発明により感光層は薄く研磨されるため、感光ドラム２の表層の塗工膜厚を特別に厚くする必要がないので、製造コストを低減できるというメリットもある。
【００９８】
（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態について、図７を用いて説明する。
【００９９】
本実施の形態の特徴とすることは、前述の実施の形態１で説明した感光ドラム２と、クリーニングブレード１１と、帯電ローラ３と、現像手段６と一体的に組み込んで、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジＰＣを構成する点である。
【０１００】
現像手段６には、図２で説明したように、現像剤５、現像スリーブ７、現像剤層厚規制部材８が備えられている。
【０１０１】
このようなカートリッジ方式を用いることにより、前述の実施の形態１と同様の効果を得られるのはもちろん、メンテナンスの必要のないユーザビリティに優れた画像形成装置が提供可能となる。
【０１０２】
尚、プロセスカートリッジＰＣは、破線で囲ったブロックＢＲ−ＡとブロックＢＲ−Ｂとに分割可能な構成でも良い。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のように説明された本発明によると、像担持体の表面からの削れ粉の粒径及び削れ量に基づいて像担持体の表面の特性を設定することにより、スジ画像の発生や画像流れの発生を防止することができ、多様な環境下において高品位な画像形成を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は像担持体の平均削れ粒径及び削れ量とスジ画像発生の関係を示すチャート図であり、図１（ｂ）は像担持体の平均削れ粒径及び削れ量と画像流れの関係を示すチャート図である。
【図２】図２は像担持体を備える画像形成装置の構成を示す断面図。
【図３】図３（ａ）実施の形態１に係る像担持体の構成を示す断面構成説明図であり、図３（ｂ）は使用されるポリカーボネート樹脂繰り返し単位を示す図。
【図４】図４は空回転実験を示す概念図。
【図５】図５は実施の形態１および比較例１〜７の実験結果を示す表図。
【図６】図６はスジ画像発生のメカニズムを示す概念図。
【図７】図７は実施の形態２に係るプロセスカートリッジの構成を示す断面図。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
２ 感光ドラム（像担持体）
３ 帯電手段
４ 露光手段
５ 現像剤
６ 現像剤容器
７ 現像スリーブ
８ 現像剤層厚規制部材
９ 転写ローラ
１０ 転写材
１１ クリーニングブレード（クリーニング部材）
１２ 定着手段
１３ 残留した現像剤
１４ クリーニング容器
１６ 紙上の紙粉
１７ ニップ部
ＰＣ プロセスカートリッジ
Claims (2)
- 電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
電子写真感光体ドラムと、
前記電子写真感光体ドラムからの現像剤を除去するクリーニングブレードであって、前記電子写真感光体ドラムの表面に対して４０ｇｆ／ｃｍから８０ｇｆ／ｃｍの当接圧で当接するクリーニングブレードと、
前記電子写真感光体ドラムの表面に設けられた電荷輸送層であって、粘度平均分子量が１５０００以下のポリカーボネート樹脂を、前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに３０から９５重量部含み、さらに、フッ素樹脂粉体を、前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに２から５重量部含む電荷輸送層と、
を有し、
前記クリーニングブレードが前記電子写真感光体ドラムに当接することによって発生する、前記電子写真感光体ドラムの表面の削れ粉の平均粒径が９．０μｍ以下であり、前記電子写真感光体ドラムの表面が前記クリーニングブレードに対して１．０×１０６ｍｍ移動した際に、前記電子写真感光体ドラムの長手方向において単位幅２．８×１０２ｍｍあたりの前記削れ粉の量は、１６ｍｇ以上であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置であって、
電子写真感光体ドラムと、
前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像する現像部材と、
前記電子写真感光体ドラムからの現像剤を除去するクリーニングブレードであって、前記電子写真感光体ドラムの表面に対して４０ｇｆ／ｃｍから８０ｇｆ／ｃｍの当接圧で当接するクリーニングブレードと、
前記電子写真感光体ドラムの表面に設けられた電荷輸送層であって、粘度平均分子量が１５０００以下のポリカーボネート樹脂を、前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに３０から９５重量部含み、さらに、フッ素樹脂粉体を前記電荷輸送層の重量を１００重量部としたときに２から５重量部含む電荷輸送層と、
を有し、
前記クリーニングブレードが前記電子写真感光体ドラムに当接することによって発生する、前記電子写真感光体ドラムの表面の削れ粉の平均粒径が９．０μｍ以下であり、前記電子写真感光体ドラムの表面が前記クリーニングブレードに対して１．０×１０６ｍｍ移動した際に、前記電子写真感光体ドラムの長手方向において単位幅２．８×１０２ｍｍあたりの前記削れ粉の量は、１６ｍｇ以上であることを特徴とする電子写真画像形成装置。
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