JP4242893B2 - Electrophotographic photoreceptor and image forming apparatus provided with the same - Google Patents
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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。 The present invention relates to an electrophotographic photosensitive member and an image forming apparatus including the same.
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。 An image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or printer includes an electrophotographic photosensitive member. In such an image forming apparatus, an electrophotographic photosensitive member is rotated by a drive transmission mechanism, and an image is formed on a recording medium by repeating operations such as charging, exposure, development, transfer, and cleaning in synchronization with the rotation cycle. Is done.
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。 More specifically, in the image forming apparatus, the surface of the electrophotographic photosensitive member is electrostatically exposed by irradiating with laser light according to the image pattern while rotating the electrophotographic photosensitive member having a charged surface. A latent image is formed. The electrostatic latent image is developed by attaching toner. The toner attached to the electrophotographic photosensitive member is transferred to a recording medium. After the toner is transferred to the recording medium, the remaining toner is removed by pressing the cleaning blade against the surface of the electrophotographic photosensitive member while rotating the electrophotographic photosensitive member.
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を含む光導電層と、この光導電層を被覆する無機物材料を含む表面層と、を含んでいる。光導電層および表面層は、感光層を軸方向に沿って同一の帯電能力でもって帯電させた場合に、感光層の潜像形成領域における軸方向の暗電位が、基体の第1の端部、中央部、第2の端部のどの箇所でも略同程度(暗電位の値を前記軸方向に沿って測定し、該測定値を軸方向に沿って1次近似した際に得られる1次近似直線の傾きの絶対値が、0.3V/cm以下)になるように形成されていた。 As the electrophotographic photosensitive member, a photosensitive member having a photosensitive layer formed on a cylindrical base made of metal is used. The photosensitive layer includes, for example, a photoconductive layer containing an inorganic material formed on a cylindrical substrate, and a surface layer containing an inorganic material covering the photoconductive layer. When the photoconductive layer and the surface layer are charged with the same charging ability along the axial direction, the dark potential in the axial direction in the latent image forming region of the photosensitive layer is the first end portion of the substrate. , Approximately the same at any part of the central part and the second end part (primary obtained when the dark potential value is measured along the axial direction and the measured value is linearly approximated along the axial direction) The absolute value of the slope of the approximate straight line was 0.3 V / cm or less.
図12に示したように、電子写真感光体8は、端部80が駆動伝達機構81によって回転動力が入力されるようになされているとともに、端部82が軸受フランジ83によって回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 12, the electrophotographic photosensitive member 8 has an
駆動伝達機構81は、電子写真感光体8に固定された駆動伝達フランジ84と、この駆動伝達フランジ84に噛み合うギア85と、を含んでいる。駆動伝達フランジ84は、電子写真感光体8を回転させる機能を担うため、電子写真感光体8のインロー部86に対して強固に固定されている。これに対して、軸受フランジ83は、電子写真感光体8の回転を支持しつつ、その回転を阻害しないように、電子写真感光体8のインロー部87に対して若干の遊び(隙間)88を設けて配されている。
The drive transmission mechanism 81 includes a
しかしながら、駆動伝達フランジ84は、電子写真感光体8のインロー部86に対して強固に固定されている一方で、軸受フランジ83は電子写真感光体8のインロー部87に対して隙間88を介して固定されている。そのため、電子写真感光体8を回転させながら帯電器9によって電子写真感光体8の感光層89の帯電を行おうとする場合、電子写真感光体8と帯電器9とが平行に配置された状態を維持できず、両者間の距離は、駆動伝達フランジ84側が軸受フランジ83側に比べて近くなる傾向にある。
However, the
非接触型帯電器の場合、電子写真感光体8の暗電位は、電子写真感光体8と帯電器9との距離に依存する。一方、接触型帯電器の場合(図示略)、電子写真感光体8の暗電位は、ニップ幅と呼ばれる電子写真感光体8と帯電器9との接触領域における周方向の幅に依存する。ニップ幅は、電子写真感光体8と帯電器9との軸心間の距離に依存する。したがって、電子写真感光体8と帯電器9との距離が駆動伝達フランジ84側のほうが軸受フランジ83側に比べて近くなる傾向にある場合には、帯電器9が非接触型であるか、接触型であるかを問わず、駆動伝達フランジ84側の暗電位が、軸受フランジ83側の暗電位よりも高くなる傾向にある。
In the case of a non-contact type charger, the dark potential of the electrophotographic photosensitive member 8 depends on the distance between the electrophotographic photosensitive member 8 and the charger 9. On the other hand, in the case of a contact-type charger (not shown), the dark potential of the electrophotographic photosensitive member 8 depends on the circumferential width in the contact area between the electrophotographic photosensitive member 8 and the charger 9 called the nip width. The nip width depends on the distance between the axial centers of the electrophotographic photosensitive member 8 and the charger 9. Therefore, when the distance between the electrophotographic photosensitive member 8 and the charger 9 tends to be closer on the
このような軸方向における暗電位の偏りは、トナーの静電付着力の偏りを生じる。静電付着力の偏りは、記録媒体に形成された画像の濃度の偏りとなって顕在化する。 Such a bias in the dark potential in the axial direction causes a bias in the electrostatic adhesion force of the toner. The bias of the electrostatic adhesion force becomes apparent as the bias of the density of the image formed on the recording medium.
本発明は、電子写真感光体における暗電位の偏りに起因するトナーの静電付着力の偏りを抑制し、画像欠陥の生じにくい電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置を提供することを課題としている。 The present invention provides an electrophotographic photosensitive member that suppresses uneven electrostatic adhesion of toner caused by dark potential unevenness in an electrophotographic photosensitive member, and that hardly causes image defects, and an image forming apparatus including the same. It is an issue.
本発明の第1の側面においては、略円筒形をなし、かつ画像形成装置において第1の端部から回転の駆動力が伝達されることにより回転させられる基体と、前記基体の外周面に形成された潜像形成領域を有する感光層と、を備えており、前記感光層は、前記基体の軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、前記潜像形成領域における暗電位が、前記基体の軸方向において、前記第1の端部から前記第1の端部とは反対側の第2の端部に向かって漸次大きい、電子写真感光体が提供される。 In the first aspect of the present invention, a substantially cylindrical shape is formed on the outer peripheral surface of the base body that is rotated by the rotational driving force transmitted from the first end portion in the image forming apparatus. A photosensitive layer having a latent image forming region, and the photosensitive layer has a dark potential in the latent image forming region when charged with the same charging ability along the axial direction of the substrate. In the axial direction of the base, an electrophotographic photosensitive member is provided which is gradually larger from the first end toward the second end opposite to the first end.
本発明の第2の側面においては、電子写真感光体と、前記電子写真感光体の軸方向の第1の端部に回転の駆動力を伝達する駆動力伝達部と、前記軸方向に沿って同一の帯電能力を有する帯電器と、を備えており、前記電子写真感光体は、略円筒形をなす基体と、前記基体の外周面に形成された潜像形成領域を有する感光層と、を備えており、前記感光層は、前記基体の軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、前記潜像形成領域における暗電位が、前記基体の軸方向において、前記第1の端部から前記第1の端部とは反対側の第2の端部に向かって漸次大きい、画像形成装置が提供される。 In the second aspect of the present invention, an electrophotographic photosensitive member, a driving force transmitting portion that transmits a rotational driving force to a first end portion in the axial direction of the electrophotographic photosensitive member, and the axial direction. A charging device having the same charging ability, and the electrophotographic photosensitive member includes a substantially cylindrical substrate and a photosensitive layer having a latent image forming region formed on an outer peripheral surface of the substrate. And when the photosensitive layer is charged with the same charging ability along the axial direction of the substrate, a dark potential in the latent image forming region is reduced in the first end in the axial direction of the substrate. An image forming apparatus is provided that gradually increases from the portion toward the second end opposite to the first end.
前記感光層は、たとえば光導電層を含んでいる。この場合、前記光導電層は、前記潜像形成領域における暗電位が、前記軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、前記第1の端部から前記第2の端部に向かって漸次大きいのが好ましい。 The photosensitive layer includes, for example, a photoconductive layer. In this case, when the dark potential in the latent image forming region is charged with the same charging ability along the axial direction , the photoconductive layer is changed from the first end portion to the second end portion. It is preferable that the size gradually increases.
前記感光層は、たとえば光導電層および表面層を含んでいる。この場合、前記表面層は、前記潜像形成領域における暗電位が、前記軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、前記第1の端部から前記第2の端部に向かって漸次大きいのが好ましい。 The photosensitive layer includes, for example, a photoconductive layer and a surface layer. In this case, when the dark potential in the latent image forming region is charged with the same charging ability along the axial direction , the surface layer moves from the first end portion toward the second end portion. It is preferable that it is gradually larger.
前記基体における前記第1の端部側の端からの前記軸方向の距離と、300V以上600V以下の中から選定される一の電圧値で前記感光層を帯電させたときの前記軸方向の暗電位の測定値との関係を示す1次近似直線は、たとえばその傾きが0.4V/cm以上1.5V/cm以下とされる。前記1次近似直線により得られる値と、前記測定値との差の絶対値は、10V以下であるのが好ましい。 The axial darkness when the photosensitive layer is charged with a distance in the axial direction from the end on the first end side of the substrate and a voltage value selected from 300V to 600V. For example, the slope of the first-order approximation line indicating the relationship with the measured potential value is 0.4 V / cm or more and 1.5 V / cm or less. The absolute value of the difference between the value obtained from the first-order approximate straight line and the measured value is preferably 10 V or less.
前記感光層は、たとえばシリコン系無機物材料を含んでいる。 The photosensitive layer contains, for example, a silicon-based inorganic material.
前記帯電器は、たとえば非接触型帯電器である。この場合、前記感光層における前記潜像形成領域から前記帯電器までの距離は、たとえば前記第1の端部から前記第2の端部に向かうにつれて、漸次長くされる。 The charger is, for example, a non-contact type charger. In this case, the distance from the latent image forming region to the charger in the photosensitive layer is gradually increased, for example, from the first end toward the second end.
前記基体における前記第1の端部側の端からの前記軸方向の距離と、前記潜像形成領域における前記感光層から前記非接触型帯電器までの距離の測定値との関係を示す1次近似直線は、たとえばその傾きの絶対値が、10μm/cm以上100μm/cm以下とされる。好ましくは、前記1次近似直線により得られる値と前記測定値との差の絶対値は、700μm以下とされる。 A primary relationship between a distance in the axial direction from the end on the first end side of the substrate and a measured value of a distance from the photosensitive layer to the non-contact charger in the latent image forming region. The approximate straight line has, for example, an absolute value of the slope of 10 μm / cm or more and 100 μm / cm or less. Preferably, the absolute value of the difference between the value obtained by the first-order approximate straight line and the measured value is 700 μm or less.
前記帯電器は、接触型帯電器であってもよい。この場合、前記感光層と前記接触型帯電器との接触領域における前記基体の周方向の寸法であるニップ幅は、前記潜像形成領域において、前記軸方向の前記第1の端部から前記第2の端部に向かうにつれて、漸次小さくなるようになされる。 The charger may be a contact charger. In this case, the nip width, which is the dimension in the circumferential direction of the substrate, in the contact region between the photosensitive layer and the contact charger is the first end portion in the axial direction from the first end in the latent image forming region. It is made to become small gradually as it goes to the edge part of 2.
前記基体における第1の端部側の端からの前記軸方向の距離と、前記ニップ幅の測定値との関係を示す1次近似直線は、たとえばその傾きが、0.004mm/cm以上0.08mm/cm以下とされる。前記1次近似直線により得られる値と前記測定値との差の絶対値は、0.5mm以下であるのが好ましい。 For example, the linear approximation line indicating the relationship between the axial distance from the end on the first end side of the substrate and the measured value of the nip width has an inclination of 0.004 mm / cm or more and 0.00. It is set to 08 mm / cm or less. The absolute value of the difference between the value obtained from the first-order approximate straight line and the measured value is preferably 0.5 mm or less.
本発明の電子写真感光体では、感光層(光導電層および表面層)は、潜像形成領域において、円筒状基体の軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、潜像形成領域における暗電位が、円筒状基体の軸方向において、第1の端部から第2の端部に向かって漸次大きくされている。そのため、第1の端部から第2の端部に向けて帯電器との距離が漸次大きくなり、あるいはニップ幅が漸次小さくなる場合であっても、トナーの静電付着力の偏りが生じることを抑制できる。その結果、本発明の電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置では、記録媒体に形成された画像の濃度の偏りを抑制することができる。 In the electrophotographic photosensitive member of the present invention, the photosensitive layer (photoconductive layer and surface layer) forms a latent image when charged in the latent image forming region with the same charging ability along the axial direction of the cylindrical substrate. The dark potential in the region is gradually increased from the first end toward the second end in the axial direction of the cylindrical substrate. Therefore, even when the distance from the charger gradually increases from the first end toward the second end, or even when the nip width gradually decreases, the electrostatic adhesion force of the toner is biased. Can be suppressed. As a result, in the electrophotographic photosensitive member of the present invention and the image forming apparatus including the same, it is possible to suppress the uneven density of the image formed on the recording medium.
とくに、基体における第1の端部側の端からの軸方向の距離と、300V以上600V以下の中から選定される一の電圧値で感光層を帯電させたときの軸方向の暗電位の測定値との関係を示す1次近似直線の傾きを0.4V/cm以上1.5V/cm以下となるように感光層を形成した場合には、トナーの静電付着力の偏りをより適切に抑制することができる。また、前記1次近似直線により得られる値と、前記測定値との差の絶対値を10V以下となるように感光層を形成した場合においても、トナーの静電付着力の偏りをより適切に抑制することができる。その結果、本発明の電子写真感光体およびそれを備えた画像形成装置では、記録媒体に形成された画像の濃度の偏りをより適切に抑制することができる。 In particular, measurement of the axial dark potential when the photosensitive layer is charged with a distance in the axial direction from the end on the first end side of the substrate and one voltage value selected from 300 V to 600 V. When the photosensitive layer is formed so that the slope of the first-order approximation line indicating the relationship with the value is 0.4 V / cm or more and 1.5 V / cm or less, the bias of the electrostatic adhesion force of the toner is more appropriately adjusted. Can be suppressed. Even when the photosensitive layer is formed so that the absolute value of the difference between the value obtained from the first-order approximation straight line and the measured value is 10 V or less, the bias of the electrostatic adhesion force of the toner is more appropriately reduced. Can be suppressed. As a result, in the electrophotographic photosensitive member of the present invention and the image forming apparatus including the same, it is possible to more appropriately suppress the density deviation of the image formed on the recording medium.
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。 Hereinafter, an image forming apparatus and an electrophotographic photosensitive member according to the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
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、帯電ローラ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。
The image forming apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 employs the Carlson method as an image forming method, and includes an electrophotographic
図2に示したように、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。
As shown in FIG. 2, the electrophotographic
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。
The
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30Eが嵌合される部分であり、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。
The
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)、SnO2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。ただし、円筒状基体20は、全体をAl合金材料により形成するのが好ましい。そうすれば、電子写真感光体2が軽量かつ低コストに製造可能となり、その上、後述する感光層21の電荷注入阻止層27や光導電層28をアモルファスシリコン系(a−Si系)材料により形成する場合に、それらの層27,28との密着性が高くなって信頼性が向上する。
Such a
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。この感光層21は、潜像形成領域22において、後述する回転機構3の駆動伝達フランジ30E側の第1の端部22Aのほうが、後述する回転機構3の軸受フランジ31側の第2の端部22Bに比べて厚みが小さくなされている。感光層21はさらに、 円筒状基体20の軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、潜像形成領域22における暗電位が、円筒状基体20の軸方向において、第1の端部22Aから第2の端部22Bに向かって漸次大きくされている。より具体的には、感光層21は、円筒状基体20における第1の端部22A側の端20Aからの軸方向の距離と、300V以上600V以下の中から選定される一の電圧値で感光層21を帯電させたときの軸方向の暗電位の測定値との関係を示す1次近似直線の傾きが、たとえば0.4V/cm以上1.5V/cm以下とされている。前記1次近似直線により得られる値と、前記測定値との差の絶対値は、10V以下であるのが好ましい。
The
ここで、本発明における同一の帯電能力とは、たとえば感光層21の構成が同じ2つの電子写真感光体2を、同一の帯電状態(帯電器41までの距離や帯電電圧など)で帯電させたときの感光層21の暗電位を、同一の暗電位(暗電位の差が3V以下)とすることができる能力のことをいう。
Here, the same charging ability in the present invention means that, for example, two electrophotographic
電子写真感光体2の感光層21における暗電位は、たとえば暗状態(光を遮断した状態)で、帯電器41により帯電させた感光層21の表面を非接触型表面電位計(「MODEL344」:TREK社製)で測定した値を採用することができる。
The dark potential in the
前記1次近似直線は、たとえば円筒状基体20の軸方向に沿って暗電位を測定したときに得られる測定値を、円筒状基体20における第1の端部22A側の端20Aからの距離との関係として、最小2乗法により算出することができる。
For example, the first-order approximate straight line represents a measurement value obtained when the dark potential is measured along the axial direction of the
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。
The charge
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。
In the case where the a-Si based charge
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。
The electric field
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が、潜像形成領域22における軸受フランジ31側である第2の端部22Bでの厚みが潜像形成領域22における駆動伝達フランジ30E側である第1の端部22Aでの厚みに比べて大きくされている。図示した例では、光導電層28の厚みは、第1の端部22Aから第2の端部22Bに向かって漸次大きくなっているが、光導電層28の厚みは、第1の端部22Aから第2の端部22Bに向って段階的に大きくなっていてもよい。
The photoconductive layer 28 is for generating electrons such as free electrons or holes when electrons are excited by irradiation of laser light from the
光導電層28における第1の端部22Aでの厚みに対する第2の端部22Bでの厚みの比は、たとえば1.03倍以上1.25倍以下に設定される。光導電層28は、a−Si系材料を用いて形成する場合には、第1の端部22Aでの厚みが5μm以上100μm以下、好適には、15μm以上80μm以下に設定される。第2の端部22Bでの厚みは、5.15μm以上125μm以下、好適には15.45μm以上100μm以下に設定される。光導電層3における第2の端部22Bでの厚みと第1の端部22Aでの厚みとの厚みの差は、1.0μm以上9.0μm以下、好適には、1.0μm以上6.0μm以下とされる。
The ratio of the thickness at the
光導電層28の厚みを第1の端部22Aから第2の端部22Bに向かって漸次大きくすれば、電子写真感光体2を画像形成装置1に組み込んだときに、感光層21と帯電器41との距離が、軸受フランジ31側の遊びにより第1の端部22Aのほうが第2の端部22Bより小さくなるとしても、その距離の差を緩和することができる。
If the thickness of the photoconductive layer 28 is gradually increased from the
ここで、潜像形成領域22の第1の端部22Aとは、円筒状基体20の軸方向の長さをLとした場合、感光層21における円筒状基体20の軸方向の端20Aから0.1L以上0.25L以下である領域とし、潜像形成領域22の第2の端部22Bとは、感光層21における円筒状基体20の軸方向の端部20Bから0.75L以上0.9L以下である領域とする。
Here, the
潜像形成領域22における光導電層28の第1および第2の端部22A,22Bでの厚みとは、それぞれの端部22A,22Bの周方向に沿った任意の5点につき測定し、その5点の平均値をいう。ただし、厚みの測定においては、膜欠陥や膜破壊等が生じているといった特殊な部位は除くものとする。光導電層28の厚みは、光干渉法によって算出される。より具体的には、測定箇所に1000nm以上1100nm以下の光を入射させて透過率の曲線を描き、透過率の極大極小および表面層の屈折率から厚みを算出する(参考:薄膜材料測定・評価 発刊 (株)技術情報協会 P42〜46)。
The thickness at the first and
光導電層28はさらに、円筒状基体20の軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、潜像形成領域22における暗電位が、円筒状基体20の軸方向において、第1の端部22Aから第2の端部22Bに向かって漸次大きくされている。より具体的には、光導電層28は、円筒状基体20における第1の端部22A側の端20Aからの軸方向の距離と、300V以上600V以下の中から選定される一の電圧値で感光層21を帯電させたときの軸方向の暗電位の測定値との関係を示す1次近似直線の傾きが、たとえば0.4V/cm以上1.5V/cm以下とされている。前記1次近似直線により得られる値と、前記測定値との差の絶対値は、10V以下であるのが好ましい。
Further, when the photoconductive layer 28 is charged with the same charging ability along the axial direction of the
光導電層28の暗電位は、たとえば暗状態(光を遮断した状態)で、帯電器41により帯電させた光導電層28の表面を非接触型表面電位計(「MODEL344」:TREK社製)で測定した値を採用することができる。
The dark potential of the photoconductive layer 28 is, for example, in a dark state (a state where light is blocked), and the surface of the photoconductive layer 28 charged by the
前記1次近似直線は、たとえば円筒状基体20の軸方向に沿って暗電位を測定したときに得られる測定値を、円筒状基体20における第1の端部22A側の端20Aからの距離との関係として、最小2乗法により算出することができる。
For example, the first-order approximate straight line represents a measurement value obtained when the dark potential is measured along the axial direction of the
光導電層28は、たとえばa−Si系材料、a−Se、Se−Te、およびAs2Se3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。
The photoconductive layer 28 is formed of, for example, an a-Si-based material, an amorphous selenium-based (a-Se-based) material such as a-Se, Se-Te, and As 2 Se 3 or a periodic table such as ZnO, CdS, or CdSe. It is formed of a compound of a group 12 element and a group 16 element of the periodic table. As the a-Si material, a-Si, a-SiC, a-SiN, a-SiO, a-SiGe, a-SiCN, a-SiNO, a-SiCO, a-SiCNO, and the like can be used. . In particular, when the photoconductive layer 28 is formed of a-Si or an a-Si alloy material in which elements such as C, N, and O are added to a-Si, high photosensitivity characteristics, high-speed response, and repetition Excellent electrophotographic characteristics such as stability, heat resistance, and durability can be stably obtained, and the compatibility with the
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。 In the case where the photoconductive layer 28 is formed as an inorganic material as a whole, for example, a glow discharge decomposition method, various sputtering methods, various vapor deposition methods, an ECR method, a photo CVD method, a catalytic CVD method, or a reactive vapor deposition method is known. It can be formed by a film formation technique. In forming the photoconductive layer 28, hydrogen (H) or halogen elements (F, Cl) may be contained in the film for 1 to 40 atom% for dangling bond termination. Further, in forming the photoconductive layer 28, in order to obtain desired characteristics such as electrical characteristics such as dark conductivity and photoconductivity of each layer and optical band gap, group 13 elements and group 15 elements are added. The above characteristics are adjusted by adding or adjusting the content of elements such as C, N, and O.
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。
Further, as the group 13 element and the group 15 element, boron (B) and phosphorus (P) are used in that they are excellent in covalent bonding, can change the semiconductor characteristics sensitively, and can provide excellent photosensitivity. Is desirable. When a Group 13 element and a Group 15 element are contained together with elements such as C, N, and O, the Group 13 element is preferably 0.1 ppm or more and 20000 ppm or less, and the Group 15 element is 0.1 ppm. It is preferably 10000 ppm or less.
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。 When the photoconductive layer 28 does not contain an element such as C, N, or O, or contains a trace amount (0.01 ppm or more and 100 ppm or less), the content of the Group 13 element is 0.01 ppm or more and 200 ppm or less, The content of the group element is preferably 0.01 ppm or more and 100 ppm or less. The content of these elements may have a concentration gradient in the layer thickness direction. In that case, the average content of the entire layer may be within the above range.
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。
When the photoconductive layer 28 is formed of an a-Si-based material, μc-Si (microcrystalline silicon) may be included, and in that case, dark conductivity and photoconductivity can be increased. There is an advantage that the degree of freedom of design of the photoconductive layer 3 is increased. Such μc-Si can be formed by adopting the same formation method as described above and changing the film formation conditions. For example, in the glow discharge decomposition method, it can be formed by setting the temperature and high-frequency power of the
このような光導電層28は、たとえば図4および図5に示したグロー放電分解装置5を用いて形成することができる。図示したグロー放電分解装置5は、円筒状の真空容器50の中央部に配置した基体支持体51に円筒状基体20を支持させ、グロー放電プラズマにより円筒状基体20にa−Si系膜を成膜するものである。このグロー放電分解装置5では、基体支持体51が接地されているとともに、真空容器50が高周波電源52に接続されており、真空容器50と基体支持体51(円筒状基体20)との間に高周波電力を印加できるようになされている。基体支持体51は、回転機構53によって回転可能とされており、その内部に配置されたヒータ54によって加熱されるようになっている。このグロー放電分解装置5にはさらに、複数(図面上は8個)のガス導入管55が基体支持体51(円筒状基体20)を囲むように配置されている。各ガス導入管55は、その軸方向に並ぶように複数のガス導入口56が設けられたものである。各ガス導入管55における複数のガス導入口56は、円筒状基体20に対面するように配置されており、複数のガス導入口56を介して導入された原料ガスが、円筒状基体20に向けて吹き出すように構成されている。
Such a photoconductive layer 28 can be formed using, for example, the glow discharge decomposition apparatus 5 shown in FIGS. In the illustrated glow discharge decomposition apparatus 5, a
このグロー放電分解装置5を用いて円筒状基体20にa−Si系膜の成膜を行なうに当たっては、所定の流量やガス比に設定された原料ガスが、ガス導入管55からガス導入口56を介して円筒状基体20に向けて導入される。このとき、円筒状基体20は、基体支持体51とともに回転機構53によって回転させられている。そして、高周波電源52により真空容器50と基体支持体51(円筒状基体20)との間に高周波電力を印加し、これらの間にグロー放電によって原料ガスを分解することにより、所望の温度に設定した円筒状基体20上にa−Si系膜が成膜される。
In forming an a-Si-based film on the
このようなグロー放電分解装置5を用いる場合には、ガス導入管55における複数のガス導入口56の配置密度を漸次あるいは段階的に変化させることにより、光導電層28の厚みや帯電能力を、その軸方向において漸次あるいは段階的に変化させることができる。たとえば図6に示したように、ガス導入管55における光導電層28の第1の端部22Aを含む対応するY領域については、第2の端部22Bを含むX領域に比べて複数のガス導入口56の配置密度を小さくすることにより、第2の端部22Bで厚みを第1の端部22Aでの厚みよりも大きくすることができる。また、図6に示したガス導入管55を用いた場合には、原料ガス中にホウ素(B)を含ませておくことにより、光導電層28の第2の端部22Bでの帯電能力(帯電時の暗電位)を光導電層28の第1の端部22Aに比べて大きくすることができる。
When such a glow discharge decomposition apparatus 5 is used, the thickness and charging ability of the photoconductive layer 28 are changed by gradually or stepwise changing the arrangement density of the plurality of
なお、Y領域に対するX領域の配置密度の比は、第1および第2の端部22A,22Bでの光導電層28の厚みやそれらの端部22A,22Bでの光導電層28の厚みの比、所望とする帯電特性に応じて設定すればよいが、たとえば1.06倍以上2.25倍以下に設定される。光導電層28を形成するためのガス導入管55としては、図7に示したように複数のガス導入口56が、一方の端部に向うほどの配置密度が徐々に密になるように配置されたものを使用することができる。
It should be noted that the ratio of the arrangement density of the X region to the Y region depends on the thickness of the photoconductive layer 28 at the first and
また、ガス導入管55における複数のガス導入口56の配置密度は、たとえば図6に示すように、下方を密に構成するものには限られず、上方を密に構成してもよい。
Further, the arrangement density of the plurality of
また、ヒータ54によって円筒状基体20に対して軸方向に温度分布を持たせることにより、光導電層28の第2の端部22Bにおける厚みを第1の端部22Aにおける厚みよりも大きくすることもできる。より具体的には、円筒状基体20における第2の端部22Bに対応する部分の温度を、第1の端部22Aに対応する部分の温度よりも高くすることにより、第2の端部22Bにおける厚みを、第1の端部22Aにおける厚みよりも大きくすることもできる。
Further, the heater 54 has a temperature distribution in the axial direction with respect to the
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防止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。
The
表面層29は、駆動伝達フランジ30E側である第1の端部22Aでの厚みが、軸受フランジ31側である第2の端部22Bでの厚みに比べて小さくされている。表面層29の第1の端部22Aでの厚みに対する第2の端部22Bでの厚みの比は、たとえば1.03倍以上1.25倍以下に設定され、第2の端部22Bでの厚みと第1の端部22Aでの厚みの差は、0.03μm以上0.21μm以下、好適には、0.09μm以上0.14μm以下とされる。
In the
表面層29の厚みを第1の端部22Aから第2の端部22Bに向かって漸次大きくすれば、電子写真感光体2を画像形成装置1に組み込んだときに、感光層21と帯電器41との距離が、軸受フランジ31側の遊びにより第1の端部22Aのほうが第2の端部22Bより小さくなるとしても、その距離の差を緩和することができる。
If the thickness of the
表面層29の第1および第2の端部22A,22Bでの厚みは、光導電層28の厚みと同様に定義され、また同様の光干渉法により算出される。ただし、表面層29の厚みを測定する場合に用いる光の波長は、400nm以上700nm以下とされる。
The thicknesses of the
表面層29はさらに、円筒状基体20の軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、潜像形成領域22における暗電位が、円筒状基体20の軸方向において、第1の端部22Aから第2の端部22Bに向かって漸次大きくされている。より具体的には、表面層29は、円筒状基体20における第1の端部22A側の端20Aからの軸方向の距離と、300V以上600V以下の中から選定される一の電圧値で感光層21を帯電させたときの軸方向の暗電位の測定値との関係を示す1次近似直線の傾きが、たとえば0.4V/cm以上1.5V/cm以下とされている。前記1次近似直線により得られる値と、前記測定値との差の絶対値は、10V以下であるのが好ましい。
Further, when the
表面層29の暗電位は、たとえば暗状態(光を遮断した状態)で、帯電器41により帯電させた表面層29の表面を非接触型表面電位計(「MODEL344」:TREK社製)で測定した値を採用することができる。
The dark potential of the
前記1次近似直線は、たとえば円筒状基体20の軸方向に沿って暗電位を測定したときに得られる測定値を、円筒状基体20における第1の端部22A側の端20Aからの距離との関係として、最小2乗法により算出することができる。
For example, the first-order approximate straight line represents a measurement value obtained when the dark potential is measured along the axial direction of the
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−Si1−XCX: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。
Such a
このようなa−SiC:Hの表面層29は、光導電層28をa−Si系材料により形成する場合と同様に、図4および図5に示したグロー放電分解装置5を用いて形成することができる。この場合、表面層29の第2の端部22Bでの厚みを第1の端部22Aでの厚みよりも大きくする場合には、原料ガスとしてシランガス(SiH4)などのSi含有ガス、メタンガス(CH4)などのC含有ガス、必要に応じて、H2ガスなどの希釈ガスを用いるとともに、光導電層28を形成する場合と同様に図6あるいは図7に例示したガス導入管55を用いればよい。また、表面層29の第2の端部22Bでの厚みは、円筒状基体20における第2の端部22Bに対応する部分の温度を、第1の端部22Aに対応する部分の温度よりも高くすることにより、第1の端部22Aでの厚みよりも大きくすることもできる。
Such a
図6あるいは図7に示したガス導入管55を用いて第2の端部22Bでの厚みを第1の端部22Aでの厚みよりも大きくする場合には、たとえばCH4とSiH4とのガス比は、SiH4が1に対してCH4が10以上300以下に、H2ガスによる希釈率は0%以上50%以下に、成膜形成時のガス圧力は0.15Torr以上0.65Torr以下程度に、高周波電力は1本の円筒状基体20につき100W以上350W以下程度に、円筒状基体20の温度は200℃以上300℃以下に設定される。高周波電力は、たとえば周波数を13.56MHzとして、または13.56MHzの高周波を1kHzでパルス変調して印加される。
When the thickness at the
図2に示した画像形成装置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り、回転駆動系30および軸受フランジ31を備えている。
The rotation mechanism 3 of the image forming apparatus 1 shown in FIG. 2 is for rotating the electrophotographic
回転駆動系30は、モータ30Aの回転動力を電子写真感光体2に伝達して電子写真感光体2を回転させるためのものである。この回転駆動系30は、モータ30Aの他に、駆動ギア30B,30C,30D、および駆動伝達フランジ30Eを含んでいる。
The
駆動ギア30B,30C,30Dは、大小のギアからなり、モータ30Aの回転力を駆動伝達フランジ30Eに伝達するためのものである。駆動ギア30B,30C,30Dを介しての電子写真感光体2の回転速度は、その表面での周速度において、たとえば320mm/secの一定速度とされる。
The drive gears 30B, 30C, and 30D are made of large and small gears, and are for transmitting the rotational force of the
駆動伝達フランジ30Eは、駆動ギア30B,30C,30D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30Eは、円筒状基体20のインロー部24に嵌め込まれる嵌合部30Eaと、ギア30Dに噛み合うギア部30Ebと、を有している。嵌合部30Eaは、インロー部24の内径とほぼ一致する外径を有しており、円筒状基体20に対して実質的に回転しないように固定されている。
The
軸受フランジ31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31は、円筒状基体20のインロー部25に対して、隙間6を介して(いわゆる「遊び」をもって)嵌め込まれている。
The bearing
なお、回転駆動系30は、駆動ギア30B,30C,30Dを含むものに限られず、電子写真感光体2に所定の回転力を付与し得るものであれば他の構造を有するものでもよく、たとえば回転ベルト、ワイヤあるいはチェーンにより回転力を伝達する構成を採用してもよい。
The
帯電器41は、スコロトロンと呼ばれる非接触型のものである。この帯電器41は、基台41Aに設けられたワイヤ保持部41Bに対して、電子写真感光体2の軸方向に対して略平行にワイヤ41Cを配置したものである。図示した例では、ワイヤ41Cは1本であるが、ワイヤ41Cは複数本配置してもよい。帯電器41と電子写真感光体2との距離は、車輪41Dにより維持されている。車輪41Dは、電子写真感光体2の感光層21における非潜像形成領域23に当接させられている。
The
電子写真感光体2(感光層21)の表面から帯電器41(ワイヤ41C)までの距離は、たとえば0.1mm以上1.0mm以下に設定されているとともに、第1の端部22Aから第2の端部22Bに向かうにつれて大きくなっている。より具体的には、円筒状基体20における第1の端部22A側の端20Aからの前記軸方向の距離と、潜像形成領域22における感光層21から帯電器41(ワイヤ)までの距離の測定値との関係を示す1次近似直線は、その傾きが、たとえば10μm/cm以上100μm/cm以下である。好ましくは、1次近似直線により得られる値と前記測定値との差の絶対値は、700μm以下とされる。
The distance from the surface of the electrophotographic photosensitive member 2 (photosensitive layer 21) to the charger 41 (
このような帯電器41では、ワイヤ41Cにバイアス電圧を印加することにより、電子写真感光体2の感光層21を、軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させることができる。バイアス電圧は、300V以上600V以下の中から選定される一の電圧値とされる。上述のように、感光層21の潜像形成領域22では、端20Aからの軸方向の距離と、感光層21を帯電させたときの軸方向の暗電位の測定値との関係を示す1次近似直線は、その傾きが、たとえば0.4V/cm以上1.5V/cm以下となる。また、1次近似直線により得られる値と、前記測定値との差の絶対値は、10V以下となる。
In such a
帯電器としては、図8および図9に示した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、電子写真感光体2の押圧するように密着して配置されており、たとえば芯金の上に、導電性ゴムおよびPVDF(ポリフッ化ビニリデン)によって被覆したものとして構成されている。
As the charger, the contact-
電子写真感光体2と帯電ローラ41′との接触領域における円筒状基体20の周方向の寸法であるニップ幅は、たとえば潜像形成領域22において、第1の端部22Aから第2の端部22Bに向かうにつれて、漸次小さくなっている。より具体的には、円筒状基体20における第1の端部22A側の端20Aからの前記軸方向の距離と、ニップ幅の測定値との関係を示す1次近似直線は、その傾きが、たとえば0.004mm/cm以上0.08mm/cm以下とされる。好ましくは、前記1次近似直線により得られる値と前記測定値との差の絶対値は、0.5mm以下とされる。
The nip width, which is the circumferential dimension of the
帯電ローラ41′を用いる場合においても、帯電電圧は、300V以上600V以下の中から選定される一の電圧値とされる。上述のように、感光層21の潜像形成領域22では、端20Aからの軸方向の距離と、感光層21を帯電させたときの軸方向の暗電位の測定値との関係を示す1次近似直線は、その傾きが、たとえば0.4V/cm以上1.5V/cm以下となる。また、1次近似直線により得られる値と、前記測定値との差の絶対値は、10V以下となる。
Even when the charging roller 41 'is used, the charging voltage is set to one voltage value selected from 300V to 600V. As described above, in the latent
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。
The
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。
Of course, as the
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。
The developing
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。
The developer is for constituting a toner image formed on the surface of the electrophotographic
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。
The
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。
In the developing
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。
The developing
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。
The
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。
As the
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。
The fixing device 45 is for fixing the toner image transferred to the recording medium P to the recording medium P, and includes a pair of fixing
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。
The
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。
The
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。
The static eliminator 47 is for removing the surface charge of the electrophotographic
画像形成装置1では、電子写真感光体2は、第1の端部22Aに対応するインロー部24で駆動伝達フランジ30Eが密接に固定されており、第2の端部22Bに対応するインロー部25で軸受フランジ31が隙間6を介して支持されている。そのため、非接触型の帯電器41を採用した場合には、感光層21と帯電器41の距離が第1の端部22Aに比べて第2の端部22Bのほうが大きくなる。また、接触型の帯電器41を採用した場合には、感光層21と帯電器41との接触領域におけるニップ幅が、第1の端部22Aに比べて第2の端部22Bのほうが小さい。
In the image forming apparatus 1, in the electrophotographic
これに対して、電子写真感光体2は、感光層21(光導電層28および表面層29)は、潜像形成領域22において、円筒状基体20の軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、潜像形成領域22における暗電位が、円筒状基体20の軸方向において、第1の端部22Aから第2の端部22Bに向かって漸次大きくされている。そのため、第1の端部22Aから第2の端部22Bに向けて帯電器41との距離が漸次大きくなり、あるいはニップ幅が漸次小さくなる場合であっても、トナーの静電付着力の偏りが生じることを抑制でき、記録媒体Pに形成された画像の濃度の偏りを抑制することができる。
In contrast, in the electrophotographic
とくに、円筒状基体20における第1の端部22A側の端20Aからの軸方向の距離と、300V以上600V以下の中から選定される一の電圧値で感光層21を帯電させたときの軸方向の暗電位の測定値との関係を示す1次近似直線の傾きを0.4V/cm以上1.5V/cm以下となるように感光層21を形成した場合には、トナーの静電付着力の偏りをより適切に抑制することができる。また、前記1次近似直線により得られる値と、前記測定値との差の絶対値を10V以下となるように感光層21を形成した場合においても、トナーの静電付着力の偏りをより適切に抑制することができる。その結果、電子写真感光体2およびそれを備えた画像形成装置1では、記録媒体Pに形成された画像の濃度の偏りをより適切に抑制することができる。
In particular, the axial distance from the
本発明は、上述した実施の形態には限定されず、種々に設計変更可能である。たとえば、本発明は、感光層21を帯電させたときの暗電位が、第1の端部22Aから第2の端部22Bに向けて漸次大きければよく、少なくとも光導電層28および表面層29の一方における暗電位が第1の端部22Aから第2の端部22Bに向けて漸次大きくなるようにすればよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various design changes can be made. For example, in the present invention, it is sufficient that the dark potential when the
また、図10に示したように、電子写真感光体7の感光層70の厚みを潜像形成領域71の第1の端部72と第2の端部73とで同様なものとする一方で、感光層70を軸方向に沿って同一の帯電能力でもって帯電させた場合に、第1の端部72の暗電位を第2の端部73の暗電位に比べて小さくなるようにしてもよい。このような感光層70は、たとえば第1の端部72におけるホウ素(B)の含有量を、第2の端部73におけるホウ素(B)の含有量より大きくすることにより形成することができる。より具体的には、感光層70の形成するときの円筒状基体74の温度を、第1の端部72ほうが第2の端部73よりも高く設定することにより、第1の端部72におけるホウ素(B)の含有量が第2の端部73におけるホウ素(B)の含有量より大きい感光層70を形成することができる。また、感光層70(光導電層および表面層)は、a−SiCを主成分とする材料により形成する場合、たとえば原料ガスとしてシランガス(SiH4)などのSi含有ガス等を用いたグロー放電分解法において、感光層70(光導電層および表面層)の軸方向における第1の端部72におけるホウ素(B)含有量を6ppm〜50ppm、第2の端部73におけるホウ素(B)含有量を0ppm〜5ppmに設定することにより形成することもできる。第1の端部72から第2の端部73に向かって、ホウ素(B)の含有量を0ppm〜50ppmの範囲内で漸次減らしてもよい。
Further, as shown in FIG. 10, the thickness of the
本実施例では、種々の電子写真感光体を帯電させたときの軸方向における暗電位の変化率が、画像ムラに与える影響について検討した。 In this example, the influence of the change rate of the dark potential in the axial direction when various electrophotographic photosensitive members are charged on image unevenness was examined.
(電子写真感光体の作成)
電子写真感光体は、下記表1に示した寸法を有するアルミニウム製の引き抜き管(円筒状基体)に対して、下記表2に示す条件で感光層(電荷注入阻止層、光導電層および表面層)を形成することにより作成した。
(Creation of electrophotographic photoreceptor)
The electrophotographic photosensitive member is a photosensitive layer (charge injection blocking layer, photoconductive layer, and surface layer) under the conditions shown in Table 2 below with respect to an aluminum drawing tube (cylindrical substrate) having the dimensions shown in Table 1 below. ).
ただし、円筒状基体としては、外周面を鏡面加工して洗浄したものを使用した。 However, as the cylindrical substrate, a substrate whose outer peripheral surface was mirror-finished and cleaned was used.
また、感光層における光導電層および表面層を形成するに当たっては、図4および図5に示したグロー放電分解装置5を用いるとともに、図6に示したガス導入管55を使用した。ガス導入管としては、ガス導入口56の配置密度の異なるものを使用して、6種類の電子写真感光体1〜6を作成した。
Further, in forming the photoconductive layer and the surface layer in the photosensitive layer, the glow discharge decomposition apparatus 5 shown in FIGS. 4 and 5 was used, and the
(暗電位の変化率の算出)
感光層の暗電位は、電子写真感光体を画像形成装置(商品名「IRC5800」:キヤノン株式会社製)に組み込んで電子写真感光体の感光層を帯電させた後、感光層の表面を非接触型表面電位計(「MODEL344」:TREK社製)で測定した。電子写真感光体の帯電圧は、500Vとした。暗電位の測定箇所は、円筒状基体における端(図3の符号「20A」)からの距離が、5cm(点1)、15cm(点2)、25cm(点3)、および35cm(点4)の4箇所とした。
(Calculation of change rate of dark potential)
The dark potential of the photosensitive layer is determined by incorporating the electrophotographic photosensitive member into an image forming apparatus (trade name “IRC5800” manufactured by Canon Inc.) and charging the photosensitive layer of the electrophotographic photosensitive member, and then the surface of the photosensitive layer is contactless. It was measured with a type surface potential meter (“MODEL 344”: manufactured by TREK). The charged voltage of the electrophotographic photosensitive member was 500V. The dark potential measurement points are 5 cm (point 1), 15 cm (point 2), 25 cm (point 3), and 35 cm (point 4) from the end of the cylindrical substrate (reference numeral “20A” in FIG. 3). The four places.
暗電位の変化率は、先の4箇所の測定点について、端(図3の符号「20A」)からの距離と、暗電位の測定値との関係として、最小2乗法により1次直線近似を行なうことにより算出した。1次近似直線の算出結果については、暗電位の測定結果とともに下記表3に示した。下記表3においては、1次近似直線の傾きおよび1次近似直線により得られる演算値と実測値との差Δについても示した。また、一例として、電子写真感光体No.3について、実測値および1次近似直線を示したグラフを図11に示した。 The change rate of the dark potential is obtained by performing a first-order linear approximation by the least square method on the relationship between the distance from the end (symbol “20A” in FIG. 3) and the measured value of the dark potential at the four previous measurement points. Calculated by performing. The calculation results of the primary approximate line are shown in Table 3 below together with the measurement result of the dark potential. In Table 3 below, the slope of the primary approximate line and the difference Δ between the calculated value obtained from the primary approximate line and the actually measured value are also shown. Further, as an example, the electrophotographic photoreceptor No. A graph showing measured values and first-order approximate straight lines for 3 is shown in FIG.
(画像ムラの評価)
画像ムラの評価は、電子写真感光体を画像形成装置(商品名「IRC5800」:キヤノン株式会社製)に搭載し、A4サイズの事務機器用白紙30万枚の印刷耐久により行い、画像出力にムラが生じているか否かを目視により確認することにより行なった。目視確認の結果、画像ムラが確認されなかった場合を「○」、若干のムラが認められた場合を「△」、明らかな画像ムラが確認された場合を「×」として評価した。評価結果については、表3に示した。
(Evaluation of image unevenness)
Image unevenness is evaluated by mounting an electrophotographic photosensitive member on an image forming apparatus (trade name “IRC5800” manufactured by Canon Inc.) and performing printing durability on 300,000 blank sheets of A4 size office equipment, resulting in uneven image output. It was performed by confirming visually whether or not this occurred. As a result of visual confirmation, the case where no image unevenness was confirmed was evaluated as “◯”, the case where slight unevenness was observed was evaluated as “Δ”, and the case where clear image unevenness was confirmed was evaluated as “x”. The evaluation results are shown in Table 3.
表3からわかるように、1次近似線の傾きが1.4V/cm、1.1V/cm、0.43V/cmである電子写真感光体No.2,No.3,No.5については画像ムラが生じていなかった。 As can be seen from Table 3, the electrophotographic photosensitive member No. 1 in which the slopes of the primary approximation lines are 1.4 V / cm, 1.1 V / cm, and 0.43 V / cm. 2, no. 3, No. For No. 5, no image unevenness occurred.
電子写真感光体No.2,No.3,No.5は、1次近似線の傾きが0.43V/cm〜1.4V/cmの範囲あるものである。 Electrophotographic photoreceptor No. 2, no. 3, No. 5 has a slope of the primary approximation line in the range of 0.43 V / cm to 1.4 V / cm.
その一方で、1次近似線の傾きが1.8V/cmである電子写真感光体No.1については若干の画像ムラが生じ、1次近似線の傾きが1.0V/cmおよび0.05V/cm、である電子写真感光体No.4,No.6については画像ムラが生じていた。
On the other hand, the electrophotographic photosensitive member No. 1 having an inclination of the primary approximation line of 1.8 V / cm. In the electrophotographic photosensitive member No. 1 in which slight image unevenness occurred and the slopes of the primary approximation line were 1.0 V / cm and 0.05 V / cm. 4, no. For
ここで、電子写真感光体No.4は、1次近似線の傾きが1.0V/cmであり、画像ムラが生じていなかった電子写真感光体No.2,No.3,No.5によって規定される1次近似線の傾きの範囲(0.43V/cm〜1.4V/cm)にある。しかしながら、電子写真感光体No.4は、円筒状基体の端(図3の符号「20A」)からの距離が25cm(点3)に比べて35cm(点4)のほうが小さくなっており、静電潜像形成領域の第1の端部から第2の端部に向うにつれて漸次暗電位が大きくなるものではなかった。 Here, the electrophotographic photoreceptor No. No. 4 is an electrophotographic photosensitive member No. 4 in which the inclination of the primary approximation line was 1.0 V / cm and no image unevenness occurred. 2, no. 3, No. In the range of the slope of the primary approximation line defined by 5 (0.43 V / cm to 1.4 V / cm). However, the electrophotographic photoreceptor No. 4, the distance from the end of the cylindrical substrate (reference numeral “20A” in FIG. 3) is smaller at 35 cm (point 4) than at 25 cm (point 3). The dark potential did not gradually increase from the end of the first to the second end.
また、電子写真感光体No.2,No.3,No.5は、1次近似直線により得られる値と実測値との差Δの絶対値は、最大で5.5Vであるのに対して、電子写真感光体No.4の差Δは最大で16.5Vであった。 In addition, the electrophotographic photosensitive member No. 2, no. 3, No. 5 shows that the absolute value of the difference Δ between the value obtained from the first-order approximation straight line and the actual measurement value is 5.5 V at the maximum, whereas the electrophotographic photosensitive member No. The difference Δ of 4 was 16.5 V at the maximum.
以上の結果から、電子写真感光体は、静電潜像形成領域の第1の端部から第2の端部に向うにつれて漸次暗電位が大きくなる場合に画像ムラの発生を抑制でき、その場合の1次近似直線の傾きは0.4V/cm以上1.5V/cm以下であるのが好ましく、1次近似直線により得られる値と実測値との差Δの絶対値が10V以下であるのがさらに好ましい。 From the above results, the electrophotographic photosensitive member can suppress the occurrence of image unevenness when the dark potential gradually increases from the first end portion to the second end portion of the electrostatic latent image forming region. The slope of the primary approximation line is preferably 0.4 V / cm or more and 1.5 V / cm or less, and the absolute value of the difference Δ between the value obtained by the primary approximation line and the actual measurement value is 10 V or less. Is more preferable.
1 画像形成装置
2 電子写真感光体
20,74 円筒状基体
20A (円筒状基体の)端
21,70 感光層
22,71 潜像形成領域
22A,72 (潜像形成領域の)第1の端部
22B,73 (潜像形成領域の)第2の端部
28 光導電層
29 表面層
41 帯電器
41′ 帯電ローラ(帯電器)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (18)
潜像形成領域における暗電位は、前記円筒状基体の軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、前記第1の端部から該第1の端部とは反対側の第2の端部に向かって漸次大きくなることを特徴とする、電子写真感光体。 A cylindrical substrate that is rotated by a rotational driving force transmitted from the first end in the image forming apparatus, and a photosensitive layer that is formed on the cylindrical substrate.
The dark potential in the latent image forming region is a second potential opposite to the first end portion from the first end portion when charged with the same charging ability along the axial direction of the cylindrical substrate. An electrophotographic photosensitive member characterized by gradually increasing toward an end of the electrophotographic photosensitive member.
前記光導電層の前記潜像形成領域における暗電位は、前記軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、前記第1の端部から前記第2の端部に向かって漸次大きい、請求項1に記載の電子写真感光体。 The photosensitive layer comprises a photoconductive layer,
The dark potential in the latent image formation region of the photoconductive layer is gradually increased from the first end toward the second end when charged with the same charging ability along the axial direction. The electrophotographic photosensitive member according to claim 1.
前記表面層の前記潜像形成領域における暗電位は、前記軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、前記第1の端部から前記第2の端部に向かって漸次大きい、請求項1に記載の電子写真感光体。 The photosensitive layer comprises a photoconductive layer and a surface layer,
The dark potential in the latent image forming region of the surface layer is gradually increased from the first end toward the second end when charged with the same charging ability along the axial direction. The electrophotographic photosensitive member according to claim 1.
前記電子写真感光体における潜像形成領域の暗電位は、前記基体の軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、前記第1の端部から前記第1の端部とは反対側の第2の端部に向かって漸次大きくなることを特徴とする、画像形成装置。 An electrophotographic photosensitive member comprising a cylindrical substrate and a photosensitive layer formed on the cylindrical substrate, and a driving force transmission for transmitting a rotational driving force to a first end portion in the axial direction of the electrophotographic photosensitive member. And a charger having the same charging ability along the axial direction,
The dark potential of the latent image forming region in the electrophotographic photosensitive member is opposite to the first end portion from the first end portion when charged with the same charging ability along the axial direction of the substrate. An image forming apparatus that gradually increases toward a second end portion on the side.
前記光導電層の前記潜像形成領域における暗電位は、前記軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、前記第1の端部から前記第2の端部に向かって漸次大きい、請求項7に記載の画像形成装置。 The photosensitive layer comprises a photoconductive layer,
The dark potential in the latent image formation region of the photoconductive layer is gradually increased from the first end toward the second end when charged with the same charging ability along the axial direction. The image forming apparatus according to claim 7.
前記表面層の前記潜像形成領域における暗電位は、前記軸方向に沿って同一の帯電能力で帯電させた場合に、前記第1の端部から前記第2の端部に向かって漸次大きい、請求項7に記載の画像形成装置。 The photosensitive layer comprises a photoconductive layer and a surface layer,
The dark potential in the latent image forming region of the surface layer is gradually increased from the first end toward the second end when charged with the same charging ability along the axial direction. The image forming apparatus according to claim 7.
前記潜像形成領域における前記感光層から前記帯電器までの距離は、前記軸方向において、前記第1の端部から前記第2の端部に向かうにつれて、漸次長くなる、請求項7ないし12のいずれかに記載の画像形成装置。 The charger is a non-contact charger,
The distance from the photosensitive layer to the charger in the latent image forming region gradually increases in the axial direction from the first end toward the second end. The image forming apparatus according to any one of the above.
前記潜像形成領域における前記感光層と前記接触型帯電器とのニップ幅は、前記軸方向において、前記第1の端部から前記第2の端部に向かって、漸次小さくなる、請求項7ないし12のいずれか1つに記載の画像形成装置。 The charger is a contact charger,
The nip width between the photosensitive layer and the contact charger in the latent image forming region is gradually decreased from the first end toward the second end in the axial direction. 13. The image forming apparatus according to any one of items 12 to 12.
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