JP4767636B2 - 感光体、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体、並びに感光体を備える現像装置、及びこれらを備える画像形成装置に関する。

従来、電子写真技術は、高品質の画像が即時に得られることなどから、近年では複写機の分野に留まらず、各種プリンタの分野でも広く使われ、応用されてきている。電子写真技術の中核となる感光体については、その光導電材料として、現在では無公害で成膜や製造が容易である等の利点を有する有機系の光導電材料を使用した感光体が一般的である。有機系感光体の中でも電荷発生層および電荷輸送層を積層した、機能分離型の感光体が広く普及している。機能分離型感光体は、それぞれ効率の高い電荷発生物質および電荷輸送物質を組み合せることにより高感度な感光体が得られること、材料の選択範囲が広く安全性の高い感光体が得られること、及び塗布の生産性が高く比較的コスト面でも有利なことから、感光体の主流となっている。機能分離型の感光体における静電潜像形成のメカニズムは、まず、感光体を帯電した後に光照射すると、光は電荷輸送層を通過し、電荷発生層中の電荷発生物質により吸収され電荷を生成する。次に、発生した電荷が電荷発生層及び電荷輸送層界面で電荷輸送層に注入され、さらに電界によって電荷は、電荷輸送層中を最表面に向かって移動し、感光体の表面電荷を中和することにより静電潜像を形成するものである。近年、電子写真プロセスにおいて形成する画像の高画質化の要求が一層強まっている。それを実現するためには、感光層中での静電潜像の拡がりを防止し、細線や微細ドットの再現性の向上を図る必要がある。具体的に、この様な感光体としては、特許文献１に記載された感光体がある。

特開昭５９‐０４４０５４公報

しかしながら、有機系感光体は繰り返し使用することによって摩耗されやすく、感光層の摩耗の進行に起因して、感光体の帯電電位の低下や光感度の劣化、及び濃度低下又は地汚れ等の画質劣化が促進される傾向が強くなる。すなわち、感光層を薄膜化することにより、感光体の耐久性を維持することができないという問題があった。さらに、近年では画像形成装置の高速化あるいは画像形成装置の小型化に伴う感光体の小径化によって、感光体の高耐久化がより一層必要とされるようになった。

そこで、本発明はこの様な実情に鑑みてなされたものであり、感光層を薄膜化すると共に、薄膜化による耐久性の低下を防止した感光体、並びに感光体を備える現像装置、及びこれらを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する為に、本発明に係る感光体は、少なくとも露光手段によって露光されることで表面に静電潜像が生じる感光層を備え、前記感光層は、電荷発生物質としてビスアゾ化合物を結着したポリビニルブチラールからなり、膜厚が０．５μｍの電荷発生層と、電荷輸送物質としてヒドラゾン化合物を含有するポリカーボネートからなり、膜厚が１８μｍの電荷輸送層と、が順次積層した積層型感光層であって、前記感光層に対してウレタンゴムから成る幅１ｃｍのブレードを荷重２００ｇで当接し、ストロークを２０ｍｍとして反復移動させた場合の動摩擦係数を動摩擦係数μｋとし、前記感光層に前記ブレードを荷重２００ｇで当接し、ストロークを２０ｍｍとして２０回反復移動させた場合の動摩擦係数を動摩擦係数μｋ´としたとき、前記感光層は前記動摩擦係数μｋが０．６以下であり、且つ、前記動摩擦係数μｋと前記動摩擦係数μｋ´との差で表される動摩擦係数の変動量Δμｋが０．０６以下であるとともに、０．３％印刷密度パターンでの１００００枚印刷時の膜べり量が０．７８μｍ／１００００枚以上１．３２μｍ／１００００枚以下であることを特徴としている。

この構成によれば、感光体の感光層を薄膜化すると共に、薄膜化による耐久性の低下を防止することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置は、静電潜像担持体としての感光体（以下、単に「感光体ドラム」）を備える現像装置及び転写装置を用いて用紙上に転写し、当該転写した現像剤画像を定着装置を用いて用紙上に定着し、所定のスタッカに排出するものである。このとき、現像装置内部に設けられた感光体ドラムは、後述する構造を備えるものであり、薄膜化による耐久性の低下を防止した感光体ドラムである。

まず、第１の実施の形態に係る画像形成装置１の構成及び印刷時の動作について詳細な説明をする。

画像形成装置１は、図１に示す様に、画像情報に基づく現像剤画像を現像する現像装置１０と、用紙Ｐを現像装置１０に繰り出す給紙機構１１と、給紙機構１１から繰り出された用紙Ｐを所定の用紙搬送経路に沿って搬送する搬送装置１２と、用紙Ｐ上に現像剤画像を用紙Ｐ上に転写する転写装置１３と、転写装置１３において用紙Ｐ上に転写された現像剤画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置１４と、定着装置１４において現像剤画像が定着した用紙Ｐを画像形成装置１外部に排出する排出機構１５と、後述する現像装置１０の感光体ドラム２０表面に画像情報に基づく潜像画像を露光する露光装置１６とによって構成されている。

給紙機構１１は、用紙Ｐを堆積させる給紙スタッカ１１ａと、給紙スタッカ１１ａ上に形成され、バネ１１ｂからの付勢より用紙Ｐを上方に移動させる給紙ステージ１１ｃと、給紙ステージ１１ｃによって上方に移動された用紙Ｐを１枚ずつ画像形成装置１内部に繰り出す給紙ローラ１１ｄとによって構成される。

この様な給紙機構１１においては、ユーザが給紙スタッカ１１ａ上に用紙Ｐを堆積させ、画像形成装置１に情報処理装置から画像情報が送信されると、図示せぬ印刷制御部によって給紙ステージ１１ｃは上方に移動される。給紙ステージ１１ｃが上方に移動することにより用紙Ｐは給紙ローラ１１ｄに接触し、給紙ローラ１１ｄが回転することにより用紙Ｐは画像形成装置１内部に繰り出される。画像形成装置１内部に繰り出された用紙Ｐは、所定の搬送経路上を搬送装置１２によって現像装置１０まで搬送される。

現像装置１０は、画像形成装置１より着脱自在に形成されており、情報処理装置等の上位装置から送信された画像情報に基づく潜像画像を現像する部材である。また、現像装置１０は、内部を空洞としたカートリッジケース１０ａにより一体的に形成されており、カートリッジケース１０ａ内部には、表面に画像情報に基づく潜像画像が露光される感光体ドラム２０と、感光体ドラム２０に所定のバイアス電圧を印加する帯電ローラ１０ｂと、感光体ドラム２０表面に残存した現像剤を除去するクリーニングブレード１０ｃと、感光体ドラム２０表面の潜像画像上に現像剤画像を現像する現像ローラ１０ｄと、現像ローラ１０ｄに現像剤を供給する供給ローラ１０ｅと、カートリッジケース１０ａに供給する現像剤を保管する現像剤カートリッジ１０ｆと、現像ローラ１０ｄの表面に付着した現像剤を一様化する現像ブレード１０ｇと、現像ブレード１０ｇによって除去された現像剤を現像剤カートリッジ１０ｆまで搬送する搬送装置１０ｈと、カートリッジケース１０ａ内部の現像剤を攪拌する攪拌部材１０ｉとが形成されている。

この様な現像装置１０においては、情報処理装置から画像情報が送信されると、当該画像情報は図示せぬ印刷制御部によって所定形式の信号に変換され、露光装置１６に供給される。露光装置１６は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を複数個配列して構成されるものであり、図示せぬ印刷制御部から供給された信号に基づいて発光素子を発光させることで１ライン分の潜像画像を露光し、これらの動作を感光体ドラム２０の回転と同期させて行う。このとき感光体ドラム２０は、帯電ローラ１０ｂによって表面にバイアス電圧が印加されており、詳細は後述するが、露光装置１６によって露光された箇所のバイアス電圧は中和することとなる。その後、当該露光された箇所が、現像ローラ１０ｄと接触することで、当該露光された箇所に現像剤が付着し、感光体ドラム２０表面に画像情報に基づく現像剤画像が現像されることとなる。その後、現像装置１０は、図示せぬ電圧電源により表面が印加された転写装置１３と共に、用紙Ｐを挟持搬送することで感光体ドラム２０表面に現像された現像剤画像を用紙Ｐ上に転写する。現像剤画像が表面に転写された用紙Ｐは、さらに搬送装置１２によって定着装置１４まで搬送される。

定着装置１４は、用紙Ｐ上に付着した現像剤画像を、熱を用いて用紙Ｐ上に定着させる部材である。定着装置１４は、内部に図示せぬ熱源を備える定着ローラ１４ａと、定着ローラ１４ａと共に用紙Ｐを挟持搬送する搬送ローラ１４ｂとによって構成される。この様な定着装置１４に用紙Ｐが搬送されると、予め図示せぬ熱源によって加熱された定着ローラ１４ａ及び搬送ローラ１４ｂによって用紙Ｐを挟持搬送し、定着ローラ１４ａの熱及び定着ローラ１４ａと搬送ローラ１４ｂとの圧力によって用紙Ｐ上の現像剤を溶解し、定着させる。その後、表面に現像剤が定着した用紙Ｐは、排出機構１５に搬送され、排出機構１５によって画像形成装置１外部に排出され、ユーザに提供されることとなる。

次に、感光体ドラム２０の構造について詳細な説明をする。

感光体ドラム２０は、現像装置１０に対して着脱自在であり、図２（ａ）に示す様に、カートリッジケース１０ａに両端が回動支持されたシャフト２０２を軸として回転する部材である。具体的には、感光体ドラム２０は、後述する材料を円筒状に形成したドラム体２０１と、導電体からなる金属製のシャフト２０２と、ドラム体２０１の一端を閉塞するフランジ２０３と、ドラム体２０１の他端を閉塞する支持部材２０４と、シャフト２０２を駆動するギア２０５と、ギア２０５に駆動力を伝達する駆動ギア２０６と、図示せぬ駆動源からの駆動力を駆動ギア２０６に伝達する固定軸２０７と、フランジ２０３とカートリッジケース１０ａとの間に配設されたカラー２０８とによって構成される。さらにこの様な感光体ドラム２０は、現像装置１０を画像形成装置１内部に装着する際に、現像装置１０を装着する為のフレーム２０９に装着される。フレーム２０９には、長穴２１０ａ，２１０ｂが形成されており、現像装置１０をフレーム２０９に装着する場合はシャフト２０２の両端を長穴２１０ａ，２１０ｂに係止する。

シャフト２０２は、感光体ドラム２０の回転軸となる部材であり、感光体ドラム２０と共に現像装置１０から着脱可能に形成される。さらに、シャフト２０２は、ギア２０５の中心部に形成された穴に挿通され、固定される。さらに、シャフト２０２の一端近傍は、カートリッジケース１０ａに形成された軸受け穴２１１ａに挿通され、さらに長穴２１０ｂ内部に収められる。一方、シャフト２０２の他端近傍は、カートリッジケース１０ａに形成された軸受け穴２１１ｂに挿通され、さらに長穴２１０ａ内部に収められる。さらにシャフト２０２の他端は、カートリッジケース１０ａに固定されたバネ部材２１２と接触している。

フランジ２０３は、ドラム体２０１の一端近傍に圧入された部材であり、非導電性の接着剤を用いてドラム体２０１の内部に固定される。また、フランジ２０３の中心部近傍にはシャフト２０２が挿通されており、フランジ２０３はシャフト２０２に対して回動可能に取り付けられている。この様なフランジ２０３の材料としては、例えばポリアミド、ポリカーボネート、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂、ポリアセタール等の合成樹脂が用いられ、これらの材料に金属粉、カーボンブラック、グラファイト等の導電性粉末を配合することでフランジ２０３は導電化される。

支持部材２０４は、ドラム体２０１の他端近傍に圧入された部材であり、フランジ２０３と同様に、シャフト２０２に対して回動可能に取り付けられ、ドラム体２０１の内部に固着されている。また、支持部材２０４におけるドラム体２０１の外部に露出する面にはギア２０５が固着されている。この様な支持部材２０４は、ギア２０５と同期して回転することにより、感光体ドラム２０全体を回転させる部材である。具体的には、ギア２０５がシャフト２０２を軸として回転することにより、支持部材２０４はギア２０５と同期して回転し、さらに支持部材２０４が回転することによりドラム体２０１が回転することとなる。

ギア２０５、及び駆動ギア２０６は、図２（ｂ）に示す様に、所謂はすば歯車によって形成され、歯のねじり角が互いに逆方向に設定されている。この様なギア２０５及び駆動ギア２０６は、駆動ギア２０６が固定軸２０７を軸として矢印Ａ方向に回転することにより、ギア２０５がシャフト２０２を軸として矢印Ｂ方向に回転する。ギア２０５は、矢印Ｂ方向に回転することにより、シャフト２０２の他端はバネ部材２１２に押圧する方向に付勢される。シャフト２０２がバネ部材２１２を押圧することで、シャフト２０２の他端とバネ部材２１２との接触を良好にしている。

カラー２０８は、フランジ２０３とカートリッジケース１０ａの間に配設された、導電性を備える部材である。また、カラー２０８は、略円筒状に形成され、内部にはシャフト２０２が挿通され、シャフト２０２に対して回転可能に、且つ、シャフト２０２の軸方向にスライド可能に取り付けられている。

フレーム２０９は、シャフト２０２を支持する部材であり、フレーム２０９の外側にはバネ部材２１２がピン２１３により固定されている。バネ部材２１２はアースに接続されており、内側方向に付勢力を有する。カートリッジケース１０ａが装着されていない場合、バネ部材２１２は図２（ａ）に示す位置よりやや内側に位置しているが、バネ部材２１２の上端を外側に傾斜することで、上方からのカートリッジ１０ａの装着が可能である。装着状態ではバネ部材２１２は、シャフト２０２に圧接している。

ドラム体２０１は、露光装置１６によって表面に潜像画像が露光される部材であり、図３に示す様に、他の部材のベースとなる導電性支持体５０と、ハレーション防止用の下引き層５１と、露光装置１６に露光されることで潜像が生じる感光層５２とによって構成される。

導電性支持体５０としては、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、銅、若しくはニッケル等の金属材料、アルミニウム、銅、パラジウム、酸化錫、若しくは酸化インジウム等の導電性層を設けたポリエステルフイルム、又は紙等の絶縁性支持体を用いることができる。

導電性支持体５０と感光層５２の間にはハレーション防止用の下引き層５１が形成される。下引き層５１としては、例えばアルミニウム陽極酸化被膜、酸化アルミニウム、若しくは水酸化アルミニウム等の無機層、又はポリビニルアルコール、カゼイン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、セルロース類、ゼラチン、デンプン、ポリウレタン、ポリイミド、若しくはポリアミド等の有機層が使用できる。尚、下引き層５１は、必要に応じて配設すれば良く、導電性支持体５０の上に、直接感光層５２を配設してドラム体２０１を形成するものであっても良い。

感光層５２は、導電性支持体５０上に、電荷発生物質を主成分とする電荷発生層、電荷輸送物質、及びバインダー樹脂を主成分とした電荷輸送層を順次積層した積層型感光体と、導電性支持体５０上に、電荷輸送物質、並びにバインダー樹脂を主成分とした電荷輸送層、及び電荷発生物質を主成分とする電荷発生層を順次積層した逆二層型感光体と、導電性支持体５０上に電荷輸送物質、及びバインダー樹脂を含有する層中に電荷発生物質を分散させた分散型感光体とがあり、いずれの構成でも適用可能である。

また、感光層５２が積層型感光層又は逆二層型感光層の場合、電荷発生層に用いられる電荷発生物質としては各種有機顔料、染料が使用できるが、中でも無金属フタロシアニン、銅塩化インジウム、塩化ガリウム、錫、オキシチタニウム、亜鉛、若しくはバナジウム等の金属、又はその酸化物、若しくは塩化物の配位したフタロシアニン類、モノアゾ、ビスアゾ、トリスアゾ、若しくはポリアゾ類等のアゾ顔料を用いることが好ましい。また、電荷発生層はこれらの物質の微粒子を、例えばポリエステル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルプロピオナール、ポリビニルブチラール、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、セルロースエステル、又はセルロースエーテル等の各種バインダー樹脂で結着した形の分散層で使用してもよい。この場合の使用比率はバインダー樹脂１００重量部に対して３０から５００重量部の範囲で使用し、その膜厚は０．１〜２μｍであることが好ましい。電荷発生層には必要に応じて塗布性を改善するためのレベリング剤、酸化防止剤、又は増感剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。また電荷発生層は上記電荷発生物質の蒸着膜であってもよい。

電荷輸送層に使用される電荷輸送物質としては、例えばカルバゾール、インドール、イミダゾール、オキサゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、若しくはチアジアゾール等の複素環化合物、又はアニリン誘導体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘導体、スチルベン誘導体、若しくはこれらの化合物からなる基を主鎖又は側鎖を有する重合体等の電子供与性物質が使用することが好ましい。

さらに、電荷輸送層に使用されるバインダー樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、若しくはポリ塩化ビニル等のビニル重合体、又はポリエステル、ポリエステルカーボネート、ポリスルホン、ポリイミド、フェノキシ、エポキシ、シリコーン樹脂、若しくはこれらの共重合体を使用することが好ましい。また部分的架橋硬化物等を単独又は混合物として使用してもよく、特にポリカーボネートを使用することが好適である。

また電荷輸送層には、必要に応じて酸化防止剤、増感剤等の各種添加剤を含んでいても良い。さらに電荷輸送層の膜厚は、５〜３０μｍであることが好ましい。感光層５２が分散型感光層である場合には、上記のバインダー樹脂と電荷輸送物質との組み合わせで上記の配合比の電荷輸送媒体中に、前述した電荷発生物質が分散される。その場合の電荷発生物質の粒子径は充分小さいことが必要であり１μｍ以下で使用することが好ましい。感光層内に分散される電荷発生物質の量は少なすぎると充分な感度が得られず、多すぎると帯電性の低下、又は感度の低下等の弊害があり、０．５〜５０重量％の範囲で使用することが好ましい。感光層５２の膜厚は、５〜３０μｍで使用することが好ましい。またこの場合にも成膜性、可とう性、及び機械的強度等を改良するために公知の可塑剤を添加し、残留電位を抑制するための添加剤を添加し、分散安定性向上のために分散補助剤を添加し、塗布性を改善する為にレベリング剤、界面活性剤、又はシリコーンオイル、若しくはフッ素系オイルその他の添加剤が添加されていることが好ましい。

各層の形成方法としては、各層に含有させる物質を溶剤に溶解又は分散して得られた塗布液を、順次塗布するなどの公知の方法が適用することができる。

以下、発明者等による感光体ドラム２０の性能の試験の方法及び結果について詳細な説明をする。具体的には、一般的に用いられる感光体ドラムを試料として、動摩擦係数μｋ並びに動摩擦係数の変動量Δμｋが画質に与える影響の評価を行う。さらに、感光体ドラムの感光層の膜減りは、感光体ドラムの外周長にも依存するものである為、感光体ドラムの外周長が動摩擦係数μｋ並びに動摩擦係数の変動量Δμｋに与える影響の評価を行う。

まず、動摩擦係数μｋ並びに動摩擦係数の変動量Δμｋが画質に与える影響の評価について詳細な説明を行う。

本試験において用いる感光体ドラム２０のドラム体２０１の構造は、先述したサンプルは積層型感光体である。電荷発生層の電荷発生物質にはビスアゾ化合物を使用し、バインダー樹脂のポリビニルブチラールで結着した形の分散層を形成している。バインダー樹脂に対し、電荷発生物質の量は５０重量％であり、膜厚は０．５μｍである。また、電荷輸送層の電荷輸送物質にはビドラゾン化合物を使用し、バインダー樹脂にはポリカーボネートを使用する。バインダー樹脂の分子量は、表1に示すサンプルＡ〜Ｄが約３００００、Ｅ〜Ｈが約３３０００、Ｉ〜Ｋは約２７０００である。また、各サンプルは表1に示す様に、バインダー樹脂に対して電荷輸送物質の量を４０〜５０重量％としている。さらに、電荷輸送層の膜厚はいずれのサンプルも１８μｍである。

まず、ドラム体２０１の摩擦係数と耐摩耗性との関係を明らかにするために、摩擦係数および耐摩耗性を以下の方法で測定する。

動摩擦係数μｋの測定は、協和界面化学(株)製全自動摩擦摩耗試験機ＤＦＰＭ−ＳＳ型を使用した。図４に示す様に、試料２３０は、ドラム体２０１と同様に、ステージ５３上に導電性支持体５０、下引き層５１、及び感光層５２を順次積層したものである。試料２３０の摩擦させる側にはクリーニングブレード１０ｃと同様の素材であるブレード用ウレタンゴム５４を１ｃｍ幅に切断したものを用い、試料に対して４５度の角度で接触させ、固定する。また、感光層５２の表面には現像剤５５を、感光層５２の表面が見える程度に薄くのせた状態(０．４〜１．０ｍｇ／ｃｍ^２)として測定した。さらにブレード用ウレタンゴム５４には、荷重２００ｇを積載し、ブレード用ウレタンゴム５４を、ストローク２０ｍｍ、且つ、移動速度０．１ｍｍ／秒で矢印方向Ｃへ反復移動させた。また、このとき温度は２３℃、湿度は５０％ＲＨであった。

上述の条件の下、動摩擦係数μｋを測定した後、同様の方法で測定を２０回以上繰り返し行い、感光層５２の表面が膜減りした状態の動摩擦係数μｋ´を測定した。感光層５２の膜減りが始まると動摩擦係数μｋの値は変動するが、その変動が収束した値を動摩擦係数μｋ´とした。また、動摩擦係数μｋとμｋ´の差を動摩擦係数の変動量Δμｋとする。

次に、感光体の摩耗量を測定する為に所定の試験用プリンタを用いて、印刷枚数４００００枚で耐刷試験を行った。試験用プリンタの感光体ドラムの外径は３０ｍｍとし、感光体ドラムの周速度は１０ｃｍ／秒とした。本試験においては、この様な試験用プリンタを用いてＡ４サイズの用紙４００００枚に、印刷のパターン密度を０．３％として耐刷試験を行った。感光体の摩耗量の測定は、渦電流方式の膜厚測定器を用いて行った。なお、膜厚の測定値は感光体中央部の値とした。

まず、表1に動摩擦係数μｋ及びその変動量Δμｋと、上記耐刷試験における画質の評価結果を示す。感光体の膜減りが原因となる紙面上の汚れが発生せず、画質が良好な場合を「○」、発生した汚れを目視で確認できるが、汚れが発生した部分をマクベス濃度計で測定した時、その濃度が汚れのない部分に対し＋０．０３未満の場合を「△」、汚れが発生した部分の濃度が汚れのない部分に対し＋０．０３以上の場合を「×」とした。耐刷性にすぐれた感光体として、「○」及び「△」を可とするが、好ましくは「○」のみである。

以上の様な条件に従って、試験用プリンタを用いて耐刷試験を行って得られた動摩擦係数μｋと印刷枚数１００００枚あたりの膜減り量ｄＤの関係を図５に示す。図５に示す試験結果によれば、動摩擦係数μｋと膜減り量ｄＤには相関が見られるが、必ずしも動摩擦係数μｋが小さくなるに従って、感光体の膜減り量ｄＤも少なくなるわけではないことがわかる。図５及び表1によれば、動摩擦係数μｋが０．６以上では膜減り量ｄＤの増加に伴う紙面の汚れが必ず発生しているが、動摩擦係数μｋが０．６以下の場合でも紙面の汚れが生じる場合があることがわかる。また、画質の評価で「○」又は「△」となったものは、膜減り量ｄＤがいずれも１．３５μｍ／１０ｋ枚以下の場合であり、紙面上の汚れの発生は感光層の残膜量に依存することがわかる。

一般に感光体ドラムの摩耗と動摩擦係数μｋには相関関係があると考えられているが、本試験の結果が示すように、必ずしもそうでない場合がある。感光体が全く膜減りしていない初期の状態と膜減りしている状態とでは動摩擦係数μｋは変動するので、動摩擦係数μｋで膜減り量ｄＤを規定する場合にはその変動量Δμｋを取り込んで規定する必要性がある。

動摩擦係数μｋの測定を２０回以上繰り返し行ったときの、測定回数と動摩擦係数の変動量Δμｋの関係を図６に示す。この図６に示すデータは表１のサンプルＡ，Ｂ，Ｄの動摩擦係数の変動量Δμｋを示すものである。図６より、感光体ドラムによって変動量Δμｋは異なることがわかる。全く摩耗していない状態の感光層表面には微小な凹凸が存在するが、感光層表面が少し摩耗されると表面は平滑になり、滑り性が良くなる。従って、動摩擦係数μｋは初期に比べて小さくなり、表面が平滑になったところで変動は収束する。変動量Δμｋが大きいということは全く摩耗していない状態で感光層表面の凹凸が大きいということである。

表１に記載した動摩擦係数μｋ及びその変動量Δμｋと、画質の評価結果の関係を図７に図示する。図７に示す様に、耐刷性にすぐれた感光体ドラムを形成するには、感光層表面の動摩擦係数μｋが０．６以下、かつ、動摩擦係数の変動量Δμｋが０．０６以下という条件を満たしている必要があることがわかる。また、図８に動摩擦係数の変動量Δμｋと膜減り量ｄＤの関係を示す。図８に示す様に、動摩擦係数の変動量Δμｋが大きいほど膜減り量ｄＤが多いことがわかる。すなわち、膜減り量ｄＤが１．３５ｍｍ／１０ｋ枚以上である場合は画質が劣化することから、動摩擦係数の変動量Δμｋが０．０６ｍｍ以上である場合に画質劣化が起こることが明らかとなった。

動摩擦係数μｋおよびその変動量Δμｋが上述した条件を満たす為には、本試験の結果が示す様に、感光層表面が電荷輸送層の場合、電荷輸送層のバインダー樹脂に対する電荷輸送物質の重量％は小さい方が好適であり、また、電荷輸送物質の絶対重量も小さいほど良いのでバインダー樹脂の分子量は小さい方が好適である。従って、この様にバインダー樹脂の分子量を調整したものを用いれば良い。

なお、感光層に用いる材料は必ずしも本試験に用いたものを使用する必要はなく、動摩擦係数およびその変動量が上記の範囲であればよい。

次に、感光体ドラムの外周長が動摩擦係数μｋ並びに動摩擦係数の変動量Δμｋに与える影響の評価について詳細な説明を行う。

感光体ドラムの外径が１６ｍｍ、２０ｍｍ、又は２４ｍｍの場合を例にすると、それらの膜減り量ｄＤは外径が３０ｍｍの感光体ドラムに対し、それぞれ、１．８７５倍、１．５倍、１．２５倍となる。この様な外径を有する感光体ドラムについて、それぞれ動摩擦係数μkと膜減り量ｄＤの関係をみると、図９に示す様な関係を示す。先述した動摩擦係数μｋ及び動摩擦係数の変動量Δμｋが画質に与える影響に関する試験結果によれば、感光体ドラムの外径が３０ｍｍの場合、膜減り量ｄＤは、動摩擦係数μｋが０．６以下である場合に相当する膜減り量ｄＤ１．３５以下であることが、良好な画質を得ることが出来るための上限値となる。これをもとに、各外径において良好な画質を得ることができる動摩擦係数の範囲を導くと、感光体ドラムの外径が１６ｍｍのときは、動摩擦係数μｋ＜０．５０、感光体ドラムの外径が２０ｍｍのときは、動摩擦係数μｋ＜０．５３、感光体ドラムの外径が２４ｍｍのときは、動摩擦係数μｋ＜０．５６を満たしていることが必要となることがわかる。

さらに、図９に示す結果を一般化し、感光体ドラムの外径をＬ[ｍｍ]とし、感光体ドラムの外径Ｌと、動摩擦係数の上限値μｋｍａｘの関係を導くと、μｋｍａｘ＝０．００７１×Ｌ＋０．３８７となる。また、同様に動摩擦係数の変動量Δμｋについても膜減り量ｄＤとの関係を示すと図１０のようになり、その上限値Δμｋｍａｘは、Δμｋｍａｘ＝０．００２８×Ｌ−０．０２５となる。従って、μｋ≦０．００７１×Ｌ＋０．３８７、且つ、Δμｋ≦０．００２８×Ｌ−０．０２５を満たすことが良質な画質を得る為の条件となる。

以上の関係から感光体ドラムの外径が１６ｍｍ、２０ｍｍ、又は２４ｍｍの場合の動摩擦係数μｋおよび動摩擦係数の変動量Δμｋは、感光体ドラムの外径が１６ｍｍの場合は、動摩擦係数μｋ＜０．５０、且つ、動摩擦係数Δμｋ＜０．０２０であり、感光体ドラムの外径が２０ｍｍの場合は、動摩擦係数μｋ＜０．５３、且つ、動摩擦係数Δμｋ＜０．０３１であり、感光体ドラムの外径が２４ｍｍの場合は、動摩擦係数μｋ＜０．５６、且つ、動摩擦係数Δμｋ＜０．０４２の要件を満たす必要がある。

動摩擦係数μｋ及び動摩擦係数の変動量Δμｋを上記範囲にするためには、感光層５１表面が電荷輸送層の場合、バインダー樹脂に対する電荷輸送物質の重量％を先述の試験結果に示した数値より小さくすることにより適用可能となる。また、バインダー樹脂の分子量を先述の試験結果に示した数値より小さくしても良い。

以上、この様な感光体ドラムを備える画像形成装置１においては、電子写真感光体の感光層５１を形成する際、感光層５１に使用される材料の動摩擦係数μｋと動摩擦係数の変動量Δμｋの値を規定することにより、感光層５１の膜減り量ｄＤを低減させることが可能となる。そのため、電子写真感光体の耐久性が向上すると共に、感光層５１が、クリーニングブレード１０ｃ、又は現像剤によって形成される傷に基づく印刷画への影響も低減される。さらに、感光層の膜減り量ｄＤが少なくなることから、その初期膜厚の薄膜化を図ることも可能になり、画像形成装置において高品質な画像を得ることができる。

また、上述の様に、感光体ドラムの外径が１６ｍｍ、２０ｍｍ、又は２４ｍｍであっても、感光体ドラムの外径が３０ｍｍの場合と同様の動作及び画質が保証される。また、この様に感光体ドラムの外径を１６ｍｍ、２０ｍｍ、又は２４ｍｍとすることで、高品質な画質を維持したまま画像形成装置１の小型化を実現することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に示す例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、感光体ドラムの外径を３０ｍｍ以上にした場合であっても、本発明は適用可能である。また、また、感光体がドラム状ではなく、ベルト状であっても相応する外周長が同じかそれ以上であれば適用可能である。また、上述の実施の形態では、感光体ドラムを使用する画像形成装置としてプリンタを例にしたが、複写機、又はファックス等の感光体を用いる画像形成装置すべてに適用することが可能である。

第１の実施の形態に係る画像形成装置の簡略な構成を示す断面図であり、同画像形成装置の構成及び動作について説明する為の図である。 同画像形成装置が備える現像装置の要部断面図であり、現像装置内部に配設された感光体ドラムの構成について説明する為の図である。 同感光体ドラムの端部に固定されたギアの斜視図であり、感光体ドラムを回転させる方法について説明する為の図である。 同感光体ドラムのドラム体の構造を示す断面図であり、ドラム体の構成について説明する為の図である。 ドラム体の摩擦係数と耐磨耗性の試験に用いた試料の断面図である。 同試験によって得られた動摩擦係数μｋと印刷枚数１００００枚辺りの膜減り量ｄＤの関係を示すグラフである。 同試験によって得られた測定回数と動摩擦係数の変動量Δμｋの関係を示すグラフである。 同試験によって得られた動摩擦係数μｋ及びその変動量Δμｋと、画質の評価結果の関係を示すグラフである。 同試験によって得られた動摩擦係数の変動量Δμｋと膜減り量ｄＤの関係を示すグラフである。 感光体ドラムを変更して行った試験によって得られた動摩擦係数μｋと膜減り量ｄＤの関係を示す図である。 同試験によって得られた動摩擦係数の変動量Δμｋと膜減り量ｄＤとの関係を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 現像装置
１０ａ カートリッジケース
１０ｂ 帯電ローラ
１０ｃ クリーニングブレード
１０ｄ 現像ローラ
１０ｆ 現像剤カートリッジ
１０ｈ 搬送装置
１１ｂ バネ
１１ｃ 給紙ステージ
１１ｄ 給紙ローラ
１１ 給紙機構
１２ 搬送装置
１３ 転写装置
１４ 定着装置
１４ａ 定着ローラ
１４ｂ 搬送ローラ
１５ 排出機構
１６ 露光装置
２０ 感光体ドラム
５１ 感光層
５２ 感光層
２０１ ドラム体
２０７ 固定軸
２３０ 試料

Claims (5)

1. 少なくとも露光手段によって露光されることで表面に静電潜像が生じる感光層を備え、
   前記感光層は、電荷発生物質としてビスアゾ化合物を結着したポリビニルブチラールからなり、膜厚が０．５μｍの電荷発生層と、電荷輸送物質としてヒドラゾン化合物を含有するポリカーボネートからなり、膜厚が１８μｍの電荷輸送層と、が順次積層した積層型感光層であって、
   前記感光層に対してウレタンゴムから成る幅１ｃｍのブレードを荷重２００ｇで当接し、ストロークを２０ｍｍとして反復移動させた場合の動摩擦係数を動摩擦係数μｋとし、前記感光層に前記ブレードを荷重２００ｇで当接し、ストロークを２０ｍｍとして２０回反復移動させた場合の動摩擦係数を動摩擦係数μｋ´としたとき、
   前記感光層は前記動摩擦係数μｋが０．６以下であり、且つ、前記動摩擦係数μｋと前記動摩擦係数μｋ´との差で表される動摩擦係数の変動量Δμｋが０．０６以下であるとともに、０．３％印刷密度パターンでの１００００枚印刷時の膜べり量が０．７８μｍ／１００００枚以上１．３２μｍ／１００００枚以下であること
   を特徴とする感光体。
2. 前記感光層が周面に形成された外径が３０ｍｍ以上の感光体ドラムであること
   を特徴とする請求項１記載の感光体。
3. 前記感光層が周面に形成された外径がＬｍｍ以上の感光体ドラムであり、
   前記動摩擦係数μｋの上限値μｋｍａｘが下記式（１）を満たし、且つ、前記動摩擦係数の変動量Δμｋの上限値Δμｋｍａｘが下記式（２）を満たす材料からなること
   を特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の感光体。
   μｋｍａｘ≦０．００７１×Ｌ＋０．３８７・・・（１）
   Δμｋｍａｘ≦０．００２８×Ｌ−０．０２５・・・（２）
4. 少なくとも露光手段によって露光されることで静電潜像担持体上に形成された潜像画像を現像剤によって現像する現像装置であって、
   前記静電潜像担持体は、請求項１記載の感光体から構成されること
   を特徴とする現像装置。
5. 所定の記録媒体に対して画像形成を行う画像形成装置であって、
   請求項４記載の現像装置と、
   前記現像装置によって現像された現像剤画像を前記記録媒体上に転写する転写装置とを備えること
   を特徴とする画像形成装置。