JP4896083B2 - 電子写真感光体、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真感光体、現像装置及び画像形成装置に関するものである。

近年、電子写真技術は、高品質の画像を即時に得ることができるので、複写機の分野に留まらず、各種プリンタの分野でも広く採用されている。電子写真技術の中核となるのは感光体であるが、特に、無公害であり、かつ、成膜や製造が容易である有機系の光導電材料を使用した感光体、すなわち、有機系感光体が現在では一般的である。

さらに、有機系感光体の中でも、電荷発生層及び電荷輸送層を積層して形成された感光層を有する機能分離型の感光体が広く普及している。機能分離型の感光体は、効率の高い電荷発生物質及び電荷輸送物質をそれぞれ組み合わせることによって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コスト面でも比較的有利なことから、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を説明する。まず、感光体を帯電した後に光を照射すると、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って吸収され、これにより、電荷が生成する。すると、発生した電荷は、電荷発生層と電荷輸送層との界面で電荷輸送層に注入され、さらに、電界によって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（例えば、特許文献１参照。）。

近年においては、画像の高画質化及び画像形成の高速化の要求がより一層強まっている。この高画質化及び高速化を実現するために、トナーの材料面での改良が行われており、帯電性制御、流動性付与、転写効率向上を達成する必要性から、トナーにシリカ等の外添剤を含有させるようになった。
特開２００２−３１８４５９号公報

しかしながら、前記従来の感光体においては、画像形成の高速化が一層進むことによって、フィルミングの問題がより一層顕在化してきた。感光体の表面には、クリーニングブレード等から受ける外的ストレスによって微小なキズが発生するが、その発生量は画像形成の高速化に伴い急速に増加する傾向にある。そして、そのキズにトナーの外添剤等の微粒子が付着して核となり、さらに、トナーの外添剤に含まれるシリカが付着、堆（たい）積してフィルミングが発生する。このように、フィルミングが発生すると、形成された画質が劣化してしまう。

本発明は、前記従来の問題点を解決して、周方向に対して傾斜を備える連続する段差を表面に複数形成することによって、フィルミングの発生を抑制することができ、画質の劣化が生じることがなく、高品質の画像を高速で形成することができる電子写真感光体、現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の電子写真感光体においては、露光されることで潜像が形成される回転する電子写真感光体であって、該電子写真感光体は、その円筒状の表面に形成された複数の凸部を有し、該凸部の各々は、前記電子写真感光体の回転方向に対して交差する方向に延在し、前記回転方向において隣接する凸部同士は間隔を空けて配設され、前記凸部は高さが１．０〜１．５〔μｍ〕、幅が２０〜５０〔μｍ〕であり、前記間隔は９０〜１２０〔μｍ〕である。

本発明によれば、電子写真感光体においては、周方向に対して傾斜を備える連続する段差が表面に複数形成されている。これにより、フィルミングの発生を抑制することができ、画質の劣化が生じることがなく、高品質の画像を高速で形成することができる。

以下、本発明の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。

図２は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。

図において、１０は本実施の形態における画像形成装置であり、例えば、プリンタ、ファクシミリ機、複写機、各種の機能を併せ持つ複合機等であるが、いかなる種類のものであってもよい。また、前記画像形成装置１０は、各色の画像を形成する画像形成カートリッジ２０を多段式に配設してカラー印刷を行うカラープリンタであってもよいが、ここでは、説明の都合上、単一の画像形成カートリッジ２０によって単色（例えば、黒色）の印刷を行うモノクロプリンタである場合について説明する。

この場合、前記画像形成カートリッジ２０は、画像形成装置１０内に着脱可能に取り付けられ、現像装置として機能する。そして、前記画像形成カートリッジ２０は、一体的に形成されたカートリッジケース２１、並びに、該カートリッジケース２１に配設された電子写真感光体としてのドラム型の感光体ドラム１１、該感光体ドラム１１の表面を帯電する帯電装置としての帯電ローラ１２、前記感光体ドラム１１の表面を現像する現像部１３及び前記感光体ドラム１１の表面をクリーニングするクリーニング部１４を備える。

前記帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１に接し、回転可能に配設されている。

また、前記現像部１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１５、トナー層形成部材としての現像ブレード１６、現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１７及び攪拌（かくはん）部材１８を備え、上部には着脱可能なトナーカートリッジ２２が装着されている。そして、前記現像部１３は、感光体ドラム１１の表面に現像剤としてのトナーを供給することによって、静電潜像担持体としての感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像を現像する。

ここで、前記現像ローラ１５は、導電性シャフトの周囲に形成された半導電性弾性体を備え、感光体ドラム１１に当接して回転する。また、前記トナー供給ローラ１７も導電性シャフトの周囲に形成された半導電性弾性体を備える。前記現像ブレード１６は、現像ローラ１５表面のトナーを薄層化するともに帯電させる。なお、本実施の形態における画像形成装置１０は、非磁性一成分接触現像方式を採用するものであり、トナーは非磁性一成分トナーである。

前記クリーニング部１４は、クリーニングブレード２３及びスパイラルスクリュ２４を備え、前記クリーニングブレード２３によって感光体ドラム１１の表面に残留したトナーを掻（か）き落とし、掻き落とされたトナーを前記スパイラルスクリュ２４によって図示されないトナーボックスに搬送するようになっている。

また、前記感光体ドラム１１の下方には、感光体ドラム１１上のトナーを被転写媒体としての用紙３１に転写する転写装置としての転写ローラ２５が配設されている。

前記画像形成装置１０内において、画像形成カートリッジ２０の下方には、用紙３１が通過する用紙搬送路３５ａが配設されている。また、該用紙搬送路３５ａに用紙３１を供給する用紙搬送部３５ｂは、ホッパステージ３２を備え、該ホッパステージ３２上に用紙３１が積載されている。そして、ホッパステージ３２の下方にはばね３３が配設され、該ばね３３の発揮する上方への付勢力によって、最上位に位置する用紙３１は、上方に配設された給送ローラ３４に押圧される。該給送ローラ３４が回転することによって、ホッパステージ３２上に積載された用紙３１は、１枚ずつ用紙搬送路３５ａに繰り出される。

該用紙搬送路３５ａには搬送ローラ３６ａ及び３６ｂが配設され、用紙搬送路３５ａに繰り出された用紙３１は、前記搬送ローラ３６ａ及び３６ｂによって、感光体ドラム１１と転写ローラ２５との間に搬送される。

また、前記用紙搬送路３５ａの下流側には、定着器４０が配設されている。該定着器４０は、用紙３１を加熱する加熱ローラ４０ａと用紙３１を加圧する加圧ローラ４０ｂとを備え、トナー像を用紙３１上に定着する。さらに、前記定着器４０の下流側には排出ローラ３７ａ及び３７ｂが配設され、トナー像が定着された用紙３１は、前記排出ローラ３７ａ及び３７ｂによって画像形成装置１０の外へ排出される。

さらに、該画像形成装置１０は、支点３９を中心に回転可能に上部に取り付けられたカバー３８を有する。該カバー３８の下部には支持部材２６が配設され、該支持部材２６には、ばね２７を介して露光装置としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッド２８が配設されている。該ＬＥＤヘッド２８は、複数のＬＥＤ素子から成るＬＥＤアレイ、該ＬＥＤアレイを駆動するドライバＩＣが搭載された基板、ＬＥＤ素子が発光した光を集光するロッドレンズアレイ等を備える。そして、画像形成装置１０の図示されない制御部は、図示されない上位装置等から送信されてきた画像データに基づいて前記ＬＥＤヘッド２８を駆動し、ＬＥＤ素子を選択的に発光させ、感光体ドラム１１上に静電潜像を形成する。なお、前記カバー３８を閉じた状態で、ＬＥＤヘッド２８は、ばね２７によって感光体ドラム１１側に付勢されている。

次に、前記感光体ドラム１１を駆動する機構について説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの全体構造を示す断面図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるギヤの斜視図である。

図に示されるように、感光体ドラム１１の内部には導電体である金属製のシャフト３０が配設されている。また、前記感光体ドラム１１の内部の一端部には、フランジ４１が圧入されて非導電性の接着剤で固定されている。前記フランジ４１の材料としては、ポリアミド、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール等の合成樹脂であって、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によって導電化された合成樹脂が用いられる。そして、前記フランジ４１はシャフト３０に対して回転可能に取り付けられている。

また、前記フランジ４１の反対側においても、感光体ドラム１１の内部に支持部材４２が配設されている。該支持部材４２は、シャフト３０に対して回転可能に取り付けられ、感光体ドラム１１の内側に固着されている。そして、前記支持部材４２の外側にはギア４３が接着剤によって固定されている。前記ギア４３は、感光体ドラム１１を回転させるもので、図に示されるように、駆動ギア４４と噛（か）み合っている。該駆動ギア４４は、装置フレーム５１ｂに固定支持された固定軸４５に回転可能に取り付けられている。そして、駆動ギア４４が、画像形成装置１０の図示されない駆動源によって駆動されると、ギア４３を介して感光体ドラム１１が回転する。

前記シャフト３０及び感光体ドラム１１は、画像形成カートリッジ２０のカートリッジケース２１に取り付けられている。該カートリッジケース２１には軸受け穴５２ａ及び５２ｂが形成され、シャフト３０の両端部は、前記軸受け穴５２ａ及び５２ｂを貫通している。図３における左側のカートリッジケース２１とフランジ４１との間には、導電性の金属から成るカラー４６が配設されている。該カラー４６は、シャフト３０に対して回転可能であるとともに、該シャフト３０の軸方向に移動可能である。そして、前記カラー４６は、フランジ４１及びカートリッジケース２１に接触している。

前記シャフト３０及び感光体ドラム１１を備えるカートリッジケース２１は、装置フレーム５１ａ及び５１ｂに装着される。該装置フレーム５１ａ及び５１ｂには、それぞれ、長穴４７ａ及び４７ｂが形成されており、該長穴４７ａ及び４７ｂにシャフト３０の両端部が係止されることによって、カートリッジケース２１が装着される。このとき、前記シャフト３０の一端部３０ａは装置フレーム５１ａから突出している。

また、該装置フレーム５１ａの外側には、導電性のばね部材４８ａがピン４８ｂによって取り付けられている。前記ばね部材４８ａは図示されないアース用部材に接続されており、内側方向に付勢力を発揮する。装置フレーム５１ａ及び５１ｂに画像形成カートリッジ２０が装着されていないとき、ばね部材４８ａは図に示される位置よりやや内側に位置しているが、該ばね部材４８ａの上端部は外側に傾斜しているため、上方から画像形成カートリッジ２０を装着することができる。また、装置フレーム５１ａ及び５１ｂに画像形成カートリッジ２０が装着された状態では、シャフト３０の一端部３０ａとばね部材４８ａとは圧接している。

図４に示されるように、ギア４３及び駆動ギア４４は、はすば歯車から成り、歯のねじり角が互いに逆方向に設定されている。このようなはすば歯車構造によって、前記ギア４３は図３における左方向に付勢され、これにより、シャフト３０の一端部３０ａとばね部材４８ａとの接触が良好になる。

次に、前記構成の画像形成装置１０の動作について説明する。

上位装置から画像形成装置１０に対して印刷開始の指示が出され、上位装置から画像形成装置１０に画像データが送信されると、画像形成装置１０の制御部は、給送ローラ３４を駆動し、用紙３１を用紙搬送路３５ａに繰り出す。そして、該用紙搬送路３５ａに繰り出された用紙３１は、前記搬送ローラ３６ａ及び３６ｂによって、感光体ドラム１１と転写ローラ２５との間に搬送される。

また、前記制御部は、送信された画像データに基づいてＬＥＤヘッド２８を駆動し、該ＬＥＤヘッド２８のＬＥＤ素子を選択的に発光させ、あらかじめ帯電ローラ１２によって帯電されている感光体ドラム１１の表面を露光する。これにより、感光体ドラム１１の表面に画像データに対応した静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１１は、図２における矢印で示される方向に回転しているので、静電潜像が現像部１３に対応する位置に到達すると、現像ローラ１５上のトナーが静電気力によって静電潜像に付着する。これにより、感光体ドラム１１上にトナー像が形成される。そして、感光体ドラム１１は、図２における矢印で示される方向に回転しているので、前記トナー像は、転写ローラ２５との接触位置に移動する。

この場合、用紙３１が感光体ドラム１１と転写ローラ２５との間に到達するタイミングに合わせて、感光体ドラム１１上のトナー像が転写ローラ２５との接触位置に到達し、転写ローラ２５によってトナー像が用紙３１上に転写される。そして、トナー像が転写された用紙３１は、定着器４０に搬送され、該定着器４０の加熱ローラ４０ａと加圧ローラ４０ｂとの間を通過することによって、トナー像が用紙３１に定着される。なお、トナー像が定着された用紙３１は、排出ローラ３７ａ及び３７ｂによって画像形成装置１０の外へ排出される。

次に、前記感光体ドラム１１の表面近傍の構造について詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの基体の表面の形状を示す部分の断面図、図５は本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの表面近傍の層構造を示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの表面を加工する装置を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの基体の表面に形成された感光層を示す断面図である。なお、図１において、（ａ）は基体の表面の一部を周方向に切断した断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図であり、図５において、（ａ）は感光体ドラムの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ部の表面近傍の層構造を示す断面図である。

図５には、感光体ドラム１１の表面近傍の断面が示されており、５４は、感光体ドラム１１のドラム状、すなわち、円筒状の素管としての基体であり、該基体５４上に感光層５３が形成されている。前記感光体ドラム１１の寸法は、画像形成装置１０に応じて決定されるが、例えば、外径は１５〜３００〔ｍｍ〕程度、長さは２００〜１１００〔ｍｍ〕程度である。また、基体５４の肉厚は０．５〜５程度〔ｍｍ〕である。

該基体５４は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、ニッケル等の金属材料、又は、表面にアルミニウム、銅、パラジウム、酸化錫（すず）、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、紙等の絶縁性材料から成るが、アルミニウム又はアルミニウム合金から成るものであることが好ましい。本実施の形態においては、前記基体５４がアルミニウム又はアルミニウム合金から成るものであるとして説明する。

この場合、前記基体５４は、図６に示されるような金属製の円筒管である基体素材７６から作成される。該基体素材７６は、まず、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る金属材料をポートホール法、マンドレル法等の押出加工によって円筒状に加工した後、所定の肉厚、長さ、外径寸法の円筒とするための引抜加工、切断加工等による処理加工を施すことによって製造される。なお、押出加工後の円筒状金属材料が押出管と呼ばれ、引抜加工後に所定の長さに切断された円筒管が引抜管と呼ばれる。通常、押出管又は引抜管には、寸法精度を確保したり、表面のキズなどを除去するために、切削加工が施される。さらに、ダイヤモンドバイト等による精密切削加工によって、表面粗さがＲｚが０．３〔μｍ〕以下となるように平滑化処理が施される。

本実施の形態においては、このようにして得られた基体素材７６の表面を、図６に示されるような切削加工装置６０によって加工する。

該切削加工装置６０は、ベッド６１と、該ベッド６１の上面両端部に固定された主軸台６２及び芯押し台６３と、前記主軸台６２から延出する主軸６４と、該主軸６４に固定されたチャック治具６５とを有する。そして、前記主軸６４には、プーリーを介してベルト６６が巻き付けられ、図示されないモータによって回転される。

また、前記切削加工装置６０は、前記芯押し台６３から延出する芯押し軸６７と、該芯押し軸６７の先端に固定されたチャック治具７１と、前記主軸台６２と芯押し台６３との間の位置に、矢印Ｂで示される方向に往復運動可能にベッド６１上に取り付けられたサドル７２とを有する。

なお、該サドル７２上には、刃物台７３が、矢印Ｃで示されるように、サドル７２の移動方向と直交する方向に移動可能に取り付けられている。さらに、前記刃物台７３の前面には、仕上げ用及び粗加工用の切削バイト７４及び７７が着脱自在に取り付けられ、また、前記刃物台７３の後面には、切り込み量調節用のつまみ７５が設けられている。

そして、前記基体素材７６の表面を加工する場合、芯押し軸６７を引っ込めた状態で基体素材７６の一端の開口部にチャック治具６５を軽く当て、基体素材７６他端の開口部にもう一方のチャック治具７１を当てた後、芯押し軸６７を軽く押し出すことによって両方のチャック治具６５及び７１を基体素材７６の両端に軽く押しつける。

このようにして基体素材７６が主軸６４に固定されると、該主軸６４をベルト６６を介してモータによって回転させることにより、基体素材７６が回転される。一方、サドル７２を一定の送り速度で、図６における左端から右方向に移動させる。この場合、所望の高さで刃物台７３に取り付けられた粗加工用の切削バイト７７を、前記基体素材７６に一定量切り込ませるようにする。そして、基体素材７６の全長を越えたところでサドル７２を停止させ、粗加工用の切削バイト７７を戻す。次に、仕上げ用の切削バイト７４を基体素材７６の表面に当てながら、サドル７２を一定の送り速度で左方向にゆっくり移動させていき、当初の位置である左端へ戻す。このようなサドル７２の往復運動によって、基体素材７６の表面が、ダイヤモンドバイトから成る仕上げ用の切削バイト７４により仕上げ加工される。

これにより、図１に示されるように、複数の連続した段差部としての凸部８０が表面に形成された基体５４を得ることができる。前記凸部８０は、凸形状であり、基体５４の周方向に対して傾斜を備える。また、周方向に隣り合う凸部８０は所定の間隔で形成されている。なお、図１には、基体５４の表面の一部をその周方向に切断した断面が示されており、８１は凸部８０の高さであり、８２は凸部８０の幅であり、８３は隣り合う凸部８０との間隔である。

前記凸部８０は、基体素材７６の表面の最終仕上げ加工の段階で形成される。仕上げ加工の際には、凸部８０のみをスキップして、隣り合う凸部８０同士の間の領域のみ仕上げ用の切削バイト７４によって切削される。これにより、図１に示されるように、所定の間隔８３で、凸部８０を形成することができる。なお、仕上げ加工で使用される仕上げ用の切削バイト７４は、通常、基体表面加工に用いられる精密切削加工用のダイヤモンドバイトであれば、いかなる種類のものであってもよい。

また、本実施の形態においては、図６に示されるような切削加工装置６０を使用した場合について説明したが、基体素材７６の回転と左右への移動が可能であり、切削バイトによる加工をすることができる装置であれば、前記切削加工装置６０に限らず、他のいかなる装置を使用してもよい。

さらに、本実施の形態においては、基体素材７６の表面に切削加工を施すことによって前記凸部８０を形成する場合について説明したが、基体素材７６の表面の所定箇所を薬剤等により溶解することによって前記凸部８０を形成することもできる。

そして、図１に示されるような凸部８０を備える基体５４の表面に感光層５３を形成すると、図７に示されるような構造となる。図７に示されるように、基体５４の表面の凸部８０に対応して、感光層５３の表面に段差部としての凸部８０ａが形成されている。

前記基体５４と感光層５３との間には、図５及び７に示される例のように、下引き層５５を形成してもよい。該下引き層５５は、例えば、アルミニウム陽極酸化被膜、酸化アルミニウム、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、ポリアミド等の有機層から成る。

図５及び７に示される例において、感光層５３は、下引き層５５を挟んで基体５４上に形成され、電荷発生物質を主成分とする電荷発生層５６と、該電荷発生層５６上に形成され、電荷輸送物質及びバインダ樹脂を主成分とする電荷輸送層５７とを有する。すなわち、図５及び７に示される例において、感光層５３は、基体５４上に電荷発生層５６と電荷輸送層５７とを順に積層した積層型感光層である。なお、前記感光層５３は、電荷発生層５６と電荷輸送層５７とを逆に積層したもの、すなわち、基体５４上に電荷輸送層５７を積層し、該電荷輸送層５７上に電荷発生層５６を積層した逆二層型感光層であってもよい。また、前記感光体層５３は、電荷輸送層５７中に電荷発生物質を分散させた分散型感光層であってもよい。

前記感光層５３が積層型感光層又は逆二層型感光層である場合、電荷発生層５６に使用される電荷発生物質としては、セレン及びその合金、セレン化ヒ素化合物、硫化カドミニウム、酸化亜鉛、その他の無機光導電物質、フタロシアニン、アゾ色素、キナクリドン、多環キノン、ピリリウム塩、チアピリリウム塩、インジゴ、チオインジゴ、アントアントロン、ピラントロン、シアニン等の各種有機顔料、染料を使用することができる。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、バナジウム等の金属又はその酸化物、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、ポリアゾ類等のアゾ顔料を使用することが好ましい。

前記電荷発生層５６は、これらの電荷発生物質の微粒子を、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、セルロースエーテル等の各種バインダ樹脂で結着した形の分散層であってもよい。この場合の電荷発生物質の使用比率は、バインダ樹脂１００重量部に対して３０〜５００重量部の範囲であり、その膜厚は通常０．１〜２〔μｍ〕が適している。

前記電荷発生層５６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、増感剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。また、前記電荷発生層５６は、前記電荷発生物質の蒸着膜であってもよい。

また、電荷輸送層５７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、チアジアゾール等の複素環化合物、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、又は、これらの化合物から成る基を主鎖若しくは側鎖に有する重合体等の電子供与性物質である。

前記電荷輸送層５７に使用されるバインダ樹脂は、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、ポリ塩化ビニル等のビニル重合体、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、シリコーン樹脂及びこれらの共重合体若しくは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い。特に、ポリカーボネートの使用が適している。

また、前記電荷輸送層５７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よい。前記電荷輸送層５７の膜厚は、通常、５〜３０〔μｍ〕である。

感光層５３が分散型感光層である場合には、前述したバインダ樹脂と電荷輸送物質との組み合せで、前述した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。この場合、電荷発生物質の粒子径が充分に小さいことが必要であり、例えば、１〔μｍ〕以下であある。

前記感光層５３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を得ることができず、多すぎると帯電性の低下、感度の低下等の弊害があるので、０．５〜５０重量〔％〕の範囲が好ましい。前記感光層６０の膜厚は、５〜３０〔μｍ〕であることが好ましい。また、成膜性、可撓（とう）性、機械的強度等を改良するための公知の可塑剤、残留電位を抑制するための添加剤、分散安定性向上のための分散補助剤、塗布性を改善するためのレベリング剤、界面活性剤、例えば、シリコーンオイル、その他の添加剤が添加されていてもよい。

なお、各層の形成方法としては、層に含有させる物質を溶剤に溶解又は分散させて得られた塗布液を順次塗布する等の公知の方法を適用することができる。

次に、本実施の形態における実験例について説明する。

図８は本発明の第１の実施の形態におけるフィルミングの発生を示す上面図、図９は本発明の第１の実施の形態におけるフィルミングの発生を示す側面図、図１０は本発明の第１の実施の形態における評価試験１の結果を示す図、図１１は本発明の第１の実施の形態における評価試験１の結果に基づく画質が良好な範囲を示す図、図１２は本発明の第１の実施の形態における評価試験２の結果を示す図、図１３は本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの段差部の変形例を示す図である。なお、図９において、（ａ）はフィルミングが小さい状態を示し、（ｂ）はフィルミングが成長した状態を示している。

本実施の形態においては、図１に示されるような凸部８０の高さ８１、幅８２及び間隔８３の最適値を設定するために、前記高さ８１、幅８２及び間隔８３の値を変化させた感光体ドラム１１を用い、画像形成装置１０としては株式会社沖データ製のＣ５９００ｄｎを使用して連続印刷を行い、形成された画像の評価を行った。

まず、フィルミングの発生について説明する。

図８及び９において、８４は感光体ドラム１１の感光層５３の表面に発生したフィルミングである。該フィルミング８４は、感光体ドラム１１を使用し続ける過程において、帯電ローラ１２、現像ローラ１５、転写ローラ２５等のローラやクリーニングブレード２３等のブレードとの摩擦によって感光層５３の表面に微小なキズが形成され、該キズに堆積された紙粉等を起点として、トナーの外添剤に含まれるシリカが付着し、成長したものである。

そこで、本実施の形態においては、感光層５３の表面に凸部８０ａを形成し、該凸部８０ａによってフィルミング８４の成長を途切れさせることにより、フィルミング８４の成長を抑制するようになっている。図８には、周方向に所定の間隔で形成された複数の凸部８０ａによってフィルミング８４の成長を途切れさせることが示されている。また、図９（ａ）には、感光層５３の表面に、当初、小さなフィルミング８４が発生した状態が示され、図９（ｂ）には、成長したフィルミング８４が、周方向に所定の間隔で形成された複数の凸部８０ａによって、途切れている状態が示されている。このように、感光層５３の表面に凸部８０ａを形成することによって、フィルミング８４の成長を抑制することができる。

ところで、前記凸部８０ａの高さには最適値がある。前記凸部８０ａが低すぎるとフィルミング８４の成長を途切れさせる効果がなくなり、一方、凸部８０ａが高すぎると印刷画面に凸部８０ａに対応した形状が形成され、印刷画面の画質が劣化してしまう。なお、本実施の形態においては、基体５４の表面に凸部８０を形成することによって感光層５３の表面に凸部８０ａを形成するので、基体５４の表面の凸部８０の高さ８１と比較し、感光層５３の表面の凸部８０ａの高さはやや低くなる。

同様に、前記凸部８０ａの幅にも最適値がある。前記凸部８０ａの幅が狭すぎると加工において限界があり、広すぎるとフィルミング８４の抑制効果が薄れてしまう。また、隣り合う凸部８０ａとの間隔にも最適値がある。隣り合う凸部８０ａとの間隔が狭すぎるとフィルミング８４の抑制効果がなくなり、隣り合う凸部８０ａとの間隔が広すぎると凸部８０ａ同士の間にフィルミング８４が発生してしまう。

そこで、本実施の形態においては、前述のように株式会社沖データ製のＣ５９００ｄｎを使用して連続印刷を行い、形成された画像の評価試験を行った。具体的には、外添剤にシリカを含むトナーを用い、温度１０〔℃〕、湿度２０〔％〕の低温低湿環境下で、１２０００枚のＡ４サイズの用紙３１に間欠の連続印刷を行った。連続印刷においては、パターン密度３〔％〕の横帯パターンを用いた。また、連続印刷後、ブラック、マゼンタ、シアン各色のパターン密度１００〔％〕の印刷を行い、画像評価を行った。

画質の評価においては、フィルミング８４について、目視によって、画像上にフィルミング８４が原因で発生する白抜けが全く発生していない場合を◎とし、白抜けの発生が画像面積５〔％〕未満であり注視しないと判別することができない場合を○とし、白抜けの発生が画像面積の５〔％〕以上認められる場合を×とした。

また、色むらについて、画像上の任意の箇所の濃度差を濃計Ｘ−Ｒｉｔｅで測定し、測定値が０．１未満の場合を◎とし、０．１以上０．２未満の場合を○とし、０．２以上の場合を×とした。

評価試験１として、凸部８０の高さ８１を０．２〜２．５〔μｍ〕とし、間隔８３を４０〜１６０〔μｍ〕、及び、幅８２を２０〔μｍ〕として、画像評価を行った。評価試験１の結果は、図１０に一覧表示されている。

図１０に示される結果から、凸部８０の高さ８１は、０．５〜２．０〔μｍ〕が適当であり、好ましくは、１．０〜１．５〔μｍ〕が最適であることが分かる。また、凸部８１の間隔８３は、７０〜１４０〔μｍ〕が適当であり、好ましくは、９０〜１２０〔μｍ〕が最適であることが分かる。

そして、図１１には、図１０に示される結果から得られた画質が良好な範囲及び画質が最適な範囲が示されている。図１１においては、中央の斜線部分が画質が最適な範囲を示す領域であり、その周辺の斜線部分が画質が良好な範囲を示す領域である。

次に、評価試験２として、凸部８０の幅８２を５〜１００〔μｍ〕とし、高さ８１を１．０〔μｍ〕とし、間隔８３を２００〔μｍ〕として、画像評価を行った。評価試験２の結果は、図１２に一覧表示されている。

図１２に示される結果から、凸部８０の幅８２は、１０〜７０〔μｍ〕が適当であり、好ましくは、２０〔μｍ〕〜５０〔μｍ〕が最適であることが分かる。

なお、基体５４表面の凸部８０の形状は、必ずしも図１に示されるような逆Ｖ字型である必要はなく、例えば、図１３に示されるような逆Ｕ字形状になっていても、フィルミング８４の発生を抑制する効果を同様に発揮する。なぜなら、形状が異なっていても凸部８０の幅８２が同じであれば、感光層５３の表面の形状は変わらないためである。

このように、本実施の形態においては、基体５４の表面に切削加工によって所定の間隔８３で凸部８０を形成し、該凸部８０の形状を感光層５３の上層塗布後まで維持させ、感光層５３の上層表面にも凸部８０ａを形成するようになっている。これにより、フィルミング８４による感光層５３上の付着物の成長を抑制することができる。

感光体ドラム１１におけるフィルミング８４の発生については、下引き層５５や電荷発生層５６に使用されている材料、又は、電子写真プロセスにおける感光層５３の帯電に係る電気的特性等、各種の要因が考えられる。本発明の発明者は、フィルミング８４による付着物成長プロセスに着目し、感光層５３等に使用されている材料に拘わらない、汎（はん）用性のあるフィルミング８４の抑制方法を見い出した。これまでは、フィルミング８４の発生を抑える対策を行う場合、下引き層５５、電荷輸送層５７、電荷発生層５６等の材料を色々代えてサンプルを作製し、評価する必要があった。しかし、本発明の発明者は、基体５４の加工方法を工夫すればよいことを見い出した。これにより、感光体ドラム１１の開発コストの削減を期待することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図１４は本発明の第２の実施の形態における感光体ドラムの基体の表面の第１の形状を示す斜視図、図１５は本発明の第２の実施の形態における感光体ドラムの基体の表面の第２の形状を示す斜視図、図１６は本発明の第２の実施の形態における感光体ドラムの基体の表面の第３の形状を示す斜視図である。

図１４〜１６に示されるように、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様に、切削加工や薬剤等による溶解を施すことによって基体５４の表面に凸部８０を形成した。図１４に示される例において、凸部８０は、円筒状の素管としての基体５４の軸方向に延在し、途切れることなく連続して形成されている。また、図１５に示される例において、凸部８０は、基体５４の軸方向に延在し、間欠して、すなわち、断続的に不連続に形成されている。さらに、図１６に示される例において、凸部８０は、基体５４の軸方向に対して傾斜した方向に延在し、スパイラル形状となるように形成されている。

なお、図１４に示される凸部８０は、前記第１の実施の形態における凸部８０と同様の形状に形成されているが、前記凸部８０の形状は、高さ８１、幅８２及び間隔８３が前記第１の実施の形態で説明した条件を満たしていれば、図１４に示されるものに限定されるものでなく、図１５又は１６に示されるものであってもよい。

図１６に示されるようなスパイラル形状の凸部８０は、基体素材７６の表面の最終仕上げ加工の段階で、仕上げ用の切削バイト７４をスキップさせることなく形成することができる。これにより、加工時間を短縮することができる。

本実施の形態における画像形成装置１０のその他の点についての構造は、前記第１の実施の形態と同様なので、説明を省略する。

次に、本実施の形態における実験例について説明する。

図１７は本発明の第２の実施の形態における評価試験３の結果を示す図、図１８は本発明の第２の実施の形態における評価試験４の結果を示す図である。

本実施の形態においては、前記第１の実施の形態における評価試験１と同様の条件で評価試験３を行い、前記第１の実施の形態における評価試験２と同様の条件で評価試験４を行った。評価試験３及び４の結果は、図１７及び１８に、各々、一覧表示されている。図１７及び１８から、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様のフィルミング８４の抑制効果が得られることが分かる。

このように、本実施の形態においては、凸部８０を図１６に示されるようなスパイラル形状とすることによって、基体５４の切削加工時に仕上げ用の切削バイト７４を何百回も移動させることなく加工することが可能となり、加工時間の著しく短縮することができる。

なお、前記第１及び第２の実施の形態では、電子写真感光体を使用する画像形成装置１０がプリンタである例について説明したが、本発明は、複写機、ファクシミリ機等のように、電子写真感光体を用いるすべての画像形成装置１０に適用することが可能である。

また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの基体の表面の形状を示す部分の断面図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの全体構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるギヤの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの表面近傍の層構造を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの表面を加工する装置を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの基体の表面に形成された感光層を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるフィルミングの発生を示す上面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるフィルミングの発生を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態における評価試験１の結果を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における評価試験１の結果に基づく画質が良好な範囲を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における評価試験２の結果を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの段差部の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における感光体ドラムの基体の表面の第１の形状を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態における感光体ドラムの基体の表面の第２の形状を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態における感光体ドラムの基体の表面の第３の形状を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態における評価試験３の結果を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における評価試験４の結果を示す図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 感光体ドラム
２０ 画像形成カートリッジ
５３ 感光層
５４ 基体
５５ 下引き層
５６ 電荷発生層
５７ 電荷輸送層
８０、８０ａ 凸部

Claims (9)

1. 露光されることで潜像が形成される回転する電子写真感光体であって、
   該電子写真感光体は、その円筒状の表面に形成された複数の凸部を有し、
   該凸部の各々は、前記電子写真感光体の回転方向に対して交差する方向に延在し、
   前記回転方向において隣接する凸部同士は間隔を空けて配設され、
   前記凸部は高さが１．０〜１．５〔μｍ〕、幅が２０〜５０〔μｍ〕であり、
   前記間隔は９０〜１２０〔μｍ〕であることを特徴とする電子写真感光体。
2. 基体と感光層とを有し、
   前記基体は金属材料から成る請求項１に記載の電子写真感光体。
3. 前記金属材料はアルミニウムである請求項２に記載の電子写真感光体。
4. 前記凸部は、前記基体の表面に形成された凸部に対応して、前記感光層の表面に形成される請求項２又は３に記載の電子写真感光体。
5. 前記凸部は前記電子写真感光体の回転軸の方向に延在する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
6. 前記凸部は前記電子写真感光体の回転軸の方向に対して傾斜した方向に延在する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
7. 導電性の基体と、下引き層と、電荷発生層と、電荷輸送層とを有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子写真感光体。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子写真感光体を用いることを特徴とする現像装置。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子写真感光体を用いることを特徴とする画像形成装置。

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