JP6354863B2 - 電子写真感光体及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表面にトナー像が形成される電子写真感光体及び当該電子写真感光体を備える画像形成装置に関する。
プリンター、複写機、ファクシミリ或いはこれらの機能を備えた複合機等の画像形成装置においては、電子写真感光体の一例である感光体ドラムと、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電デバイスと、感光体ドラム表面に接触して配置され且つ感光体ドラム表面に残留するトナーや外添剤を除去するクリーニングブレードとを備えたものが知られている。
感光体ドラムは、例えば、支持体である金属製の素管と、素管の表面に形成された感光層とから構成される。感光体ドラムとして、例えば、感光体にアモルファスシリコンが利用され、素管表面を粗面化させたものが提案されている(例えば、特許文献1、2)。
特許文献1に記載の感光体ドラムでは、素管の表面に複数の球状痕跡窪みによって凹凸を形成し、感光体ドラムの表面の2.5mm基準長における10点平均粗さRzが0.72[μm]以上、1.25[μm]以下の範囲内となるようにしている。これにより、残留トナークリーニング時のトナー付着を抑制し、感光体ドラムの表面の耐傷性を向上させている。
また、特許文献2に記載の感光体ドラムでは、感光体ドラムの表面に三角形状の線状溝を周方向に形成し、感光体ドラムの表面状態を、中心線平均粗さRaが0.08[μm]〜0.12[μm]の範囲内に、十点平均粗さRzが0.45[μm]〜0.75[μm]の範囲内になるようにしている。これにより、感光体ドラムの回転トルクを低減させている。
特開平11−143099号公報 特開2001−337470号公報
特許文献1に記載の構成では、素管表面の凹凸が大きいために、クリーニングブレードと感光体ドラム表面の隙間からトナーの外添剤等がすり抜けてしまう。特に、帯電デバイスが近接しているような場合には、帯電デバイスのクリーニングが追い付かずにかえって帯電デバイスの汚染を引き起こしてしまう。
また、特許文献2に記載の構成では、感光体ドラム表面において、軸方向には凹凸があるが、周方向には凹凸がないため、山谷の側面の微小な凸部はやがて摩耗して平滑性が増す。平滑な面に接触している微小な領域のクリーニングブレードのエッジは感光体ドラムの回転方向(周方向)に引き込まれ、微小ながらスティックスリップが発生する。このとき、周方向の溝から外添剤がすり抜けるため、帯電デバイスが汚染されてしまう。
本発明は、上記問題点に鑑み、長期間にわたり画像不良を抑制することができる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目的とする。
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、支持体と、支持体の表面に形成される感光層と、を有する電子写真感光体である。電子写真感光体は、使用初期における感光層表面の算術平均粗さRaが20nm以上100nm以下の範囲内にあり、十点平均粗さRzが0.2μm以上1.0μm以下の範囲内にあり、凹凸の平均間隔Smが20μm以下である。
なお、本明細書中の「算術平均粗さRa」、「十点平均粗さRz」及び「平均間隔Sm」は、1994年版のJISB0601で規定されている表面粗さに基づいている。
本発明の第1の構成によれば、クリーニングブレードとの隙間からトナーの外添剤等がすり抜けたり、クリーニングブレードとの接触によって回転トルクが上昇したりしない好適な表面状態を有する電子写真感光体となるため、長期間にわたり画像不良の発生を抑制できる。
本発明の感光体ドラム20が搭載された画像形成装置11の概略構成を示す摸式断面図 画像形成装置11の感光体ドラム20周辺の構成を示す概略図 30万枚耐久印字後のクリーニングブレード52のエッジ部分の摩耗量と初期の感光体ドラム20の算術平均粗さRaとの関係を示すグラフ 3万枚耐久印字後の帯電ローラー42の抵抗値と初期の感光体ドラム20の算術平均粗さRaとの関係を示すグラフ 算術平均粗さRaが20[nm]、平均間隔Smが14[μm]である感光体ドラム20表面の二次元粗さデータ波形 算術平均粗さRaが20[nm]、平均間隔Smが9[μm]である感光体ドラム20表面の二次元粗さデータ波形 軸方向に凹凸が不規則的に存在するが、周方向には凹凸がなく規則的な表面状態を有する感光体ドラム20の感光層表面の拡大図 図7に示す表面状態を有する感光体ドラム20の感光層表面の、30万枚耐久印字後の拡大図 軸方向および周方向に凹凸が不規則的に存在する感光体ドラム20表面の拡大図 図9に示す表面を有する感光体ドラム20の30万枚耐久印字後の表面状態を示す拡大図 スキューネスRskが0より大きいときの凹凸形状を示す図 スキューネスRskが0より小さいときの凹凸形状を示す図 実施例1における本発明1の感光体ドラム20の表面状態の二次元粗さデータ波形 実施例1における比較例1の感光体ドラム20の表面状態の三次元干渉顕微鏡データ 実施例1における印字中の感光体ドラム20の駆動トルクの推移を示すグラフ 実施例1における印字枚数とブレード摩耗量との関係を示すグラフ 実施例2における印字中の感光体ドラム20の駆動トルクの推移を示すグラフ
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の感光体ドラム20が搭載される画像形成装置11の概略構成を示す摸式断面図である。図2は、図1に示す画像形成装置11の感光体ドラム20周辺の構成を示す概略図である。
1.画像形成装置11の構成
(全体構成)
図1に示すように、本実施形態に係る画像形成装置11は、タンデム方式のカラープリンターである。画像形成装置11は、プリンター本体12の内部に、記録紙(不図示)を収納する給紙カセット13と、給紙カセット13から記録紙を一枚ずつ給送する給紙部14と、給紙カセット13又は手差トレイ(不図示)から供給された記録紙に画像形成処理を行う画像形成処理部15と、給紙カセット13又は手差トレイから供給された記録紙を搬送する記録紙搬送経路16と、画像形成処理部15において形成されたトナー像を記録紙搬送経路16に沿って搬送される記録紙に転写する二次転写部17と、二次転写部17において転写されたトナー像を記録紙に定着する定着部18と、を備える。
(画像形成処理部15の構成)
画像形成処理部15は、例えば、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のトナー(現像剤)を用いて画像形成処理を行うタンデム方式が採用されている。なお、以下の説明では、特に色指定に関する場合にのみ、各算用数字の符号に括弧書きで(Y,M,C,K)の色を付し、共通の場合には算用数字のみの符号を付して説明する。
画像形成処理部15は、各色(Y,M,C,K)に対応して、補給用トナーを収納した複数のトナーコンテナ19と、パーソナルコンピューター等の外部接続機器から送信された印字データ(画像データ)に基づいて各色のトナー像を形成するための複数の感光体ドラム20と、各感光体ドラム20にトナーを供給する複数の現像装置21と、各感光体ドラム20に形成されたトナー像が一次転写される無端状の中間転写ベルト22と、中間転写ベルト22の回動移動方向最上流側の感光体ドラム20の上流側に配置されて中間転写ベルト22の表面に付着した残トナー等を除去するベルトクリーニング装置24と、各感光体ドラム20にビーム光を出射する露光ユニット25と、各感光体ドラム20の表面を一様に帯電させる帯電装置26と、各感光体ドラム20の表面に付着した残トナー等を除去するクリーニング装置28と、各感光体ドラム20の表面の残留電荷を除去する除電装置29と、を備えている。なお、感光体ドラム20が本発明の「電子写真感光体」の一例に相当する。
(感光体ドラム20の構成)
感光体ドラム20は、支持体(基体)の表面に感光層が形成されてなる。ここでは、図2に示すように、感光体ドラム20は、金属製の円筒状の素管20aと、素管表面に形成された感光層20bとからなる。なお、素管が本発明の「支持体」の一例に相当する。素管20aを形成する金属としては、アルミニウム、鉄、チタン、マグネシウム等が挙げられる。感光層20bとしては、有機光伝導体を利用した有機感光層や無機光電体を利用した無機感光層等を利用できるが、耐久性の高さからシランガス等の蒸着等により製膜されたアモルファスシリコン感光層が好ましい。各感光体ドラム20は、その表面に露光ユニット25から出射されたビーム光に基づいて各色のトナー像を担持して中間転写ベルト22にトナー像を転写するためのものであり、図1に示すように、現像装置21と共に中間転写ベルト22の下方に配置されている。なお、感光体ドラム20の感光層20bの特性については後述する。
また、図1及び図2に示すように、感光体ドラム20の周囲には帯電装置26、露光ユニット25、現像装置21、クリーニング装置28、除電装置29が配置されており、中間転写ベルト22を挟んで一次転写ローラー27が感光体ドラム20に対向配置されている。
感光体ドラム20と一次転写ローラー27との協働によって構成された各一次転写部で中間転写ベルト22上に転写されたトナー像は、給紙カセット13又は手差トレイから記録紙搬送経路16を通って搬送されてきた記録紙に対し二次転写部17で転写される。
(現像装置21の構成)
各現像装置21は、基本的に同一構成のものが中間転写ベルト22の下方に回動移動方向に沿って列設されている。現像装置21は、酸化チタン等の金属粒子からなるトナー外添剤(研磨粒子)を含むトナーを付着させて感光体ドラム20の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する。なお、現像装置21は従来公知のものを使用することができる。
(中間転写ベルト22の構成)
中間転写ベルト22は、プリンター本体12内で駆動ローラーと従動ローラーとに水平方向に張架された無端ベルトであり、ベルト駆動モーター(図示せず)による駆動ローラーの回転に伴い画像形成動作に伴って循環駆動される。
(トナー濃度検知センサー23の構成)
トナー濃度検知センサー23は、中間転写ベルト22のトナー像の反射濃度を測定し、その検知値を制御部(図示せず)に出力する。なお、トナー濃度検知センサー23は、中間転写ベルト22の回動移動方向並びに回動移動方向と直交する幅方向のそれぞれに沿った複数箇所に設けることができる。この際、トナー濃度検知センサー23は、中間転写ベルト22の幅方向片側だけのトナー濃度を検知したのでは、例えば、中間転写ベルト22の幅方向両端側で濃度差が生ずる現象(片焼け現象)が発生した場合に対応できないため、幅方向両端付近に配置するのが好ましい。
(帯電装置26の構成)
図2に示すように、帯電装置26は、帯電ハウジング41内に、感光体ドラム20に接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラー42と、帯電ローラー42をクリーニングするための帯電クリーニングローラー43とを有している。
帯電ローラー42は例えば導電性ゴムで形成されており、感光体ドラム20に当接するように配置されている。そして、図2に示すように、感光体ドラム20が時計回り方向に回転すると、感光体ドラム20の表面に接触する帯電ローラー42が反時計回り方向に従動回転する。このとき、帯電ローラー42に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム20の表面が一様に帯電されることとなる。
また、図2に示すように、帯電ローラー42の回転に伴い、帯電ローラー42に接触する帯電クリーニングローラー43が時計回り方向に従動回転して帯電ローラー42の表面に付着した異物を除去する。
(クリーニング装置28の構成)
クリーニング装置28は、記録紙幅方向(記録紙搬送方向に直交する方向)に奥行きのあるクリーニングハウジング50と、クリーニングハウジング50の内部下方寄りに配置されて図2において時計回り方向に回転することで記録紙幅方向の一方に回収トナーを搬送して廃トナー容器(図示せず)へと送り出す回収スパイラル51と、クリーニングハウジング50の外部下方寄りに取り付けられたクリーニングブレード52と、クリーニングハウジング50の内部上方寄りに配置されて感光体ドラム20の表面と接触する摺擦ローラー(クリーニングローラー)53と、クリーニングハウジング50内であって回収スパイラル51と摺擦ローラー53との間に配されたトナー送りガイド板54とを備えている。なお、回収トナーがクリーニングハウジング50から外部に漏れるのを防止するために、クリーニングシール55がクリーニングハウジング50の上流端に設けられている。
クリーニングブレード52は、ウレタンゴム等から構成されている。クリーニングブレード52は、感光体ドラム20の回転軸よりも下方から感光体ドラム20の表面に先端が当接するように配置されている。この際、クリーニングブレード52の先端は、感光体ドラム20の回転方向(図2の矢印参照)に対してカウンター方向に当接している。
摺擦ローラー53は、感光体ドラム20の表面から廃トナーを回収すると共に、摺擦ローラー53の表面に付着した廃トナーによって感光体ドラム20の表面を研磨する。このため、摺擦ローラー53は、廃トナーの保持性を高く維持するために発泡ゴム(例えば、カーボン含有導電性発泡EPDM)を用いて記録紙幅方向に延びる円筒形状に構成され、クリーニングブレード52の先端よりも感光体ドラム20の回転方向上流側に配置される。また、摺擦ローラー53の回転方向は感光体ドラム20の回転方向とは逆方向である。
トナー送りガイド板45は、摺擦ローラー53が存在する側と、回収スパイラル51が存在する側とを区画し、摺擦ローラー53により回収された廃トナーを回収スパイラル51へと案内する。
(除電装置29の構成)
除電装置29は、感光体ドラム20の回転方向に沿って、一次転写ローラー27の下流側に配置されている。除電装置29には、図2に示すように、LED(発光ダイオード)57が用いられ、必要に応じて反射板が設けられる。また、除電装置29は、クリーニング装置28のクリーニングハウジング50の上面に取り付けられている。除電装置29は、除電光を感光体ドラム20に照射することにより、その表面の帯電電荷を除去し、次回の画像形成動作時における帯電工程のための準備を整える。
2.画像形成手順
次に、画像形成装置100の画像形成手順について説明する。パーソナルコンピューター等の外部接続機器から画像データが入力されると、先ず、帯電装置26によって感光体ドラム20の表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット25によって感光体ドラム20の表面にビーム光を照射し、各感光体ドラム20上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置21には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤(以下、単に現像剤ともいう)が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置21内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ19から各現像装置21にトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置21により感光体ドラム20上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット25からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
一方、画像形成処理部15でのトナー像の形成タイミングに合わせて給紙カセット13(又は手差しトレイ)から記録紙が給送され、記録紙搬送経路16を通ってレジストローラー対30aに搬送される。
そして、一次転写ローラー27により一次転写ローラー27と感光体ドラム20との間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム20上のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が中間転写ベルト22上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム20の表面に残留したトナー等がクリーニング装置28により除去される。また、感光体ドラム20表面の残留電荷が除電装置29により除去される。
中間転写ベルト22が時計回り方向に回転を開始すると、記録紙がレジストローラー対30aから中間転写ベルト22に隣接して設けられた二次転写部17へ所定のタイミングで搬送され、中間転写ベルト22上のフルカラー画像が記録紙上に二次転写される。トナー像が二次転写された記録紙は定着部18へと搬送される。なお、中間転写ベルト22の表面に付着した残トナー等はベルトクリーニング装置24により除去される。
定着部18に搬送された記録紙は、加熱及び加圧されてトナー像が記録紙の表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された記録紙は記録紙搬送経路16の終端部へと案内され、排出ローラー対30bによってプリンター本体12の上面を兼ねる排出トレイ12a上に排出される。
3.感光体ドラム20の感光層の特性
<第1実施形態>
以下、第1実施形態の感光体ドラム20の特徴部分である感光層20bの特性について説明する。本実施形態の感光体ドラム20は、使用初期における感光層20b表面の算術平均粗さRaが20[nm]以上80[nm]以下の範囲内にあり、十点平均粗さRzが0.2[μm]以上0.9[μm]以下の範囲内にあり、凹凸の平均間隔Smが20[μm]以下である表面粗さを有する。なお、この表面状態は、少なくとも感光体ドラム20の使用初期(使用開始時の状態であり、換言すると、工場出荷後の状態である。)に有していればよい。また、算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、平均間隔Smは触針式2次元粗さ測定器を用いて1994年版のJISB0601で規定されている表面粗さ測定法により測定される。
(1)算術平均粗さRa
使用初期の感光層20b表面の算術平均粗さRaは、20[nm]以上100[nm]以下の範囲内にあればよい。算術平均粗さRaが20[nm]より小さい場合、長期間の使用によりクリーニングブレード52が摩耗し、画像不良に至る外添剤のすり抜け量が多くなる。算術平均粗さRaが100[nm]より大きい場合、クリーニングブレード52と感光層20b表面との隙間が大きくなる。そのため、耐久印字の比較的早い段階から外添剤のすり抜け、およびそれに起因する帯電ローラー26の汚染が始まってしまい、感光体ドラム20の表面の帯電ムラによる画像不良が発生する。
図3は、30万枚耐久印字後におけるクリーニングブレード52のエッジの摩耗量と感光体ドラム20の使用初期における感光層20b表面の算術平均粗さRaとの関係を示すグラフである。図3に示すように、感光体ドラムの使用初期における感光層20b表面の算出平均粗さRaが20[nm]より小さくなると、クリーニングブレード52のエッジの摩耗量が30[μm]以上になる。エッジの消耗量が30[μm]以上になると、クリーニングブレード52と感光体ドラム20との間からすり抜ける外添剤量が増え、帯電ローラー42の表面に外添剤が付着して抵抗値が上昇するため良好な画像が得られない。
なお、感光層20b表面の算術平均粗さRaが20[nm]より小さくなると、クリーニングブレード52と感光体ドラム20との摩擦が大きくなり、クリーニングブレード52の摩耗もひどくなってしまうため、これ以降の耐久性が極端に短くなる。つまり、長期間に亘って良好な画像を得ることができない。
図4は、3万枚耐久印字後の帯電ローラー42の抵抗値と感光体ドラム20の使用初期における感光層20b表面の算術平均粗さRaとの関係を示すグラフである。図4に示すように、感光体ドラム20の使用初期における感光層20b表面の算出平均粗さRaが80[nm]より大きくなると、外添剤の付着により帯電ローラー42の抵抗値が6.0[logΩ]以上になる。帯電ローラー42の抵抗値が6.0[logΩ]以上になると、帯電ローラー42が汚染され、良好な画像が得られない。
このように、感光体ドラム20の使用初期における感光層20b表面の算出平均粗さRaが80[nm]より大きくなると、3万枚の印字の比較的早い段階から帯電ローラー42の汚染が始まってしまい、長期間の使用が困難となる。つまり、感光体ドラム20の表面の凹凸が大きくなると、トナーの外添剤のすり抜けが初期の段階で生じてしまう。感光体ドラム20の使用初期における感光層20b表面の算術平均粗さRaは、20[nm]以上80[nm]以下の範囲内にあるのが好ましく、40[nm]以上60[nm]以下の範囲内にあるのがより好ましい。
これは、後述する実施例の欄で説明するように、算術平均粗さRaが上記の範囲にあると、クリーニングブレード52と感光体ドラム20との間隔を小さくすることができ、しかも、クリーニングブレード52と感光体ドラム20との接触面積を抑えることができる。従って、長期にわたり低トルクを維持でき、クリーニングブレード52のエッジの摩耗を抑えることができる。
なお、感光体ドラム20の耐久性やクリーニングブレード52の耐久度は、使用する外添剤、感光層20bやクリーニングブレード52の材質等により変わるものであるが、算術平均粗さRaが上記範囲にあると、種々の外添剤、種々の材料の感光層20bやクリーニングブレード52に対応できる。
(2)十点平均粗さRz
感光体ドラム20の使用初期における感光層20b表面の算術平均粗さRaが、20[nm]以上100[nm]以下の範囲にある場合、感光体ドラム20の使用初期における感光層20b表面の十点平均粗さRzは、0.2[μm]以上1.0[μm]以下の範囲にあることが好ましい。
これは、算術平均粗さRaが上記範囲内にあっても、大きな凹凸が存在する場合、クリーニングブレード52はある程度変形するものの感光ドラム20表面に追従できず、感光体ドラム20とクリーニングブレード52との間に生じる隙間が大きくなる傾向にあり、これを防ぐための規定である。なお、感光体ドラム20とクリーニングブレード52との間隔が大きくなると、外添剤等のすり抜けが発生する。
換言すると、大きな凸部分が感光体ドラム20の表面に存在して、この凸部分の先端がクリーニングブレード52に接触してしまうと、大きな凸部分の間に位置する凹部分がクリーニングブレード52と接触しないことになり、算術平均粗さRaの大きさを規定した意味がなくなるからである。つまり、感光体ドラム20の表面は、突飛的な凹凸が存在せず、微小な凹凸が存在するのが好ましく、この条件を十点平均粗さRzと算術平均粗さRaとで規定している。なお、突飛的な凹凸が存在しないことを十点平均粗さRzで規定している。
また、感光体ドラム20の使用初期における感光層20b表面の算術平均粗さRaが40[nm]以上60[nm]以下の範囲にある場合、感光体ドラム20の使用初期における感光層20b表面の十点平均粗さRzは、0.4[μm]以上0.9[μm]以下の範囲にあることが好ましい。これは、上記十点平均粗さRzの範囲を、狭くなった算術平均粗さRaの範囲に対応させて狭くするためである。
(3)凹凸の平均間隔Sm
感光体ドラム20の使用初期における感光層20b表面の算術平均粗さRaが20[nm]以上100[nm]以下の範囲であり、十点平均粗さRzが0.2[μm]以上1.0[μm]以下の範囲にある場合、凹凸の平均間隔Smは20[μm]以下が好ましい。
これは以下の理由による。算術平均粗さRaや十点平均粗さRzが上記範囲内にあっても大きな凸部分が離れて存在する場合、クリーニングブレード52は大きな凸部分に接触する(支持される)ことになる。ここでは、大きな凸部分が離れているか否かの判断に凹凸の平均間隔Smを利用している。
クリーニングブレードは、弾性変形可能であり、大きな凸(部分)間では感光体ドラム20に接触するように変形する。特に、凸部分の間隔が広い場合はクリーニングブレード52と感光体ドラム20との接触面積が増大することとなる。接触面積が増大すると、クリーニングブレード52との摩擦により感光体ドラム20の駆動トルクが増大すると共に、クリーニングブレード52の摩耗がひどくなり、やがて、クリーニングブレード52のスティックスリップを生じ、外添剤のすり抜けが生じたり、クリーニングブレード52のエッジが欠損したりする。なお、クリーニングブレード52のエッジが欠損すると、良好な画像が得られないのは言うまでもない。
また、平均間隔Smが大きくなると、凸部分(山)が大きく(山の裾が広く)なり、長期使用により凸部分の頂部が摩耗すると、頂部に広い平坦部分が生じ、クリーニングブレード52との接触面積が増大してしまう。また、感光体ドラムの使用初期における感光層表面の算術平均粗さRaが40[nm]以上60[nm]以下の範囲に、十点平均粗さRzが0.4[μm]以上0.7[μm]以下の範囲にある場合、平均間隔Smは14[μm]以下であることが好ましい。これは、上記平均間隔Smの範囲を、狭くなった算術平均粗さRaの範囲や十点平均粗さRzの範囲に対応させて小さくするためである。
算術平均粗さRaが同じで平均間隔Smが異なる表面状態を図5及び図6に示す。図5は、算術平均粗さRaが20[nm]で平均間隔Smが14[μm]である感光体ドラム20の感光層表面の二次元粗さデータ波形であり、図6は、算術平均粗さRaが20[nm]で平均間隔Smが9[μm]である感光体ドラム20の感光層20b表面の二次元粗さデータ波形である。上述したような理由により、感光体ドラム20の感光層20b表面の凹凸は、ある程度の凹凸があり(算術平均粗さRa、十点平均粗さRzが所定範囲)、凸部分のピッチが小さい(平均間隔Smが所定値以下)方が好ましい(図5よりも図6の方が好ましい)と言える。
(4)DUH硬度
感光体ドラム20の使用初期における感光層20bのDUH硬度が500[kgf/mm2]以上1200[kgf/mm2]以下の範囲にあることが好ましい。DUH硬度が500[kgf/mm2]より小さくなると、クリーニングブレード52や摺擦ローラー43との接触により、感光体ドラム20の感光層20bが摩耗しやすく、長期間の使用ができないからである。この観点からは、DUH硬度が高い方が好ましい。このため、DUH硬度の上限は、現在使用することができる最も硬度の高い感光層20bの硬度で規定されている。なお、DUH硬度とは、ダイナミック超微小硬度計(DUHシリーズ、島津製作所社製)により測定された押しこみ硬度(マルテンス硬度)を指す。
(5)凹凸の形態
感光体ドラム20の感光層20b表面の凹凸は、後述する図12に示すように、不規則的に存在するのが好ましい。不規則的とは、ある面内の任意の一方向で凹凸を見たときに、凹凸の存在に一定の規則性がないことをいう。ある方向に凹凸が存在しない場合(設計上は凹凸がないが、実際には微小な凹凸が存在するような場合が、凹凸が存在しない場合の一例に相当する)は不規則である。
図7は、規則的な表面状態を有する感光体ドラム20の感光層20b表面の拡大図であり、図8は、図7に示す規則的な表面状態を有する感光体ドラム20の感光層20b表面の、30万枚耐久印字後の拡大図である。図7及び図8では、「120μm」と記載している寸法線と平行な方向が軸方向であり、軸方向と直交する方向が周方向である。なお、図7に示す表面状態において、軸方向の算術平均粗さRaは90[nm]である。
図7では、軸方向に大きな凹凸が不規則的に存在するが、周方向には大きな凹凸がなく微小な凹凸のみが存在する規則的な表面を有している。このように凹凸が周方向に規則性を有する場合、外添剤がクリーニングブレード52と凹部との隙間からすり抜けるため、感光体ドラム20の使用初期から外添剤の付着による帯電ローラー42の汚染が発生し易くなる。
また、30万枚耐久印字後の表面状態は、図8に示すように、軸方向には大きな凹凸が残っているが、周方向にはほとんど凹凸がなくなっている(Ra<10nm)。このため、クリーニングブレード52のエッジが感光体ドラム20の回転方向に引き込まれてしまい、感光体ドラム20の駆動トルク(駆動負荷)の低減効果が得られない。
図9は、不規則的な表面状態を有する感光体ドラム20の感光層20b表面の拡大図であり、図10は、図9に示す不規則的な表面状態を有する感光体ドラム20の感光層20b表面の、30万枚耐久印字後の拡大図である。図9及び図10では、「120μm」と記載している寸法線と平行な方向が軸方向であり、軸方向と直交する方向が周方向である。なお、図9に示す表面状態において、軸方向の算術平均粗さRaは45[nm]である。
図9のように凹凸が軸方向及び周方向に不規則に存在する場合、感光体ドラム20の感光層20b表面における外添剤の移動が凹凸によって規制されるため、クリーニングブレード52と凹部との隙間からすり抜け難くなる。従って、感光体ドラム20の使用初期における外添剤の付着による帯電ローラー42の汚染が発生し難くなる。
そして、30万枚印字後の表面状態においても、図10に示すように軸方向及び周方向に微小な凹凸(Ra≧10[nm])が残存している。このため、耐久印字後においても外添剤のすり抜けが抑制され、外添剤の付着による帯電ローラー42の汚染が発生し難くなる。また、クリーニングブレード52のエッジが感光体ドラム20の回転方向に引き込まれるようなこともなく、感光体ドラム20の駆動トルク(駆動負荷)の低減効果が得られる。なお、感光層20bの表面粗さ(算術平均粗さRa)は、感光体ドラム20としての耐久性を考慮して、20[nm]以上100[nm]以下の範囲で決定すればよい。
(6)領域
算術平均粗さRa、十点平均粗さRz及び平均間隔Smは、感光体ドラム20の表面における画像形成領域の全域において、上記範囲であることが好ましい。
(7)トナー外添剤
トナーには外添剤として導電性研磨微粒子である酸化チタンやシリカが外添されているが、感光層20b表面の算術平均粗さRaが大きい場合は、クリーニングブレード52が追従できない凹凸の隙間から外添剤がすり抜けていく。そのため、本実施形態の感光体ドラム20に用いるトナーの外添剤は平均一次粒子径が10nm以上であることが好ましい。
<第2実施形態>
第2実施形態の感光体ドラム20の特徴部分である感光層20bの特性について説明する。本実施形態の感光体ドラム20は、使用初期における感光層20b表面の算術平均粗さRaが20[nm]以上100[nm]以下の範囲内にあり、十点平均粗さRzが0.2[μm]以上1.0[μm]以下の範囲内にあり、スキューネスRskが0.3以上である表面粗さを有する。算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、平均間隔Smの測定方法は第1、第2実施形態と同様である。
ここで、スキューネスRskとは表面粗さの強弱を表すパラメーターの一つであり、平均線を中心としたときの山部と谷部の対称性(凹凸のゆがみ度)を表し、以下の式(1)のように二乗平均平方根高さRqの三乗によって無次元化した基準長さにおいて、Z(x)の三乗平均で表される。
Rskが0より大きいときは、図11に示すように凹凸は平均線Lに対して下側に偏った形状となる 。一方、Rskが0より小さいときは、図12に示すように凹凸は平均線に対して上側に偏った形状となる。つまり、感光層20bのスキューネスRskが0より大きい方がクリーニングブレード52に対してより点接触となるため、接触面積が減少すると考えられる。本実施形態ではRsk≧0.3を満たすことで、感光体ドラム20とクリーニングブレード52との接触面積が減少し、摩擦が効果的に低減される。
また、第1実施形態と同様に、感光層20bのDUH硬度を500〜1200kgf/mm2に設定し、凹凸のピッチ(平均間隔Sm)は出来る限り小さく(Sm<20μm)設定することが好ましい。さらに、本実施形態の感光体ドラム20に用いるトナーの外添剤は平均一次粒子径が10nm以上であることが好ましい。
<第3実施形態>
第3実施形態の感光体ドラム20の特徴部分である感光層20bの特性について説明する。本実施形態の感光体ドラム20は、使用初期における感光層20b表面の算術平均粗さRaが20[nm]以上100[nm]以下の範囲内にあり、十点平均粗さRzが0.2[μm]以上1.0[μm]以下の範囲内にあり、凹凸の平均間隔Sm[μm]に対する算術平均粗さRa[nm]の比(Ra[nm]/Sm[μm])が3以上である表面粗さを有する。算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、平均間隔Smの測定方法は第1実施形態と同様である。
表面粗さが上記範囲を満たすような凹凸を、感光層20b表面に感光体ドラム20の軸方向及び周方向に不規則的に形成することで、感光体ドラム20とクリーニングブレード52との摩擦を低減し、感光体ドラム20の駆動トルク及びクリーニングブレード52のエッジの摩耗の低減を達成することができる。特に、Ra[nm]/Sm[μm]≧3を満たすことで、平均間隔Smに対して3倍以上の高さ(深さ)を有する凹凸形状となるため、感光体ドラム20とクリーニングブレード52との接触面積が減少し、摩擦が効果的に低減される。
また、感光層20b表面に形成された凹凸は長期間の印字によって徐々に削れていくが、第1、第2実施形態と同様に、感光層20bのDUH硬度を500〜1200kgf/mm2に設定することで、感光体ドラム20の使用期間を通じて表面の凹凸を良好に維持することができる。これにより、感光体ドラム20の使用期間の終期まで感光体ドラム20とクリーニングブレード52との接触面積が増大しないため、長期間に亘ってクリーニングブレード52へ加わる負荷を低減することができ、クリーニングブレード52のエッジの摩耗や欠損の抑制によって長期的なクリーニング性を維持することができる。
また、凹凸は凸部分の頂部から削れていくため、できる限り平坦部分を少なくするために凹凸のピッチ(平均間隔Sm)は出来る限り小さく(Sm<20μm)設定する方が好ましい。また、感光層20bの凹凸とクリーニングブレード52との隙間からの外点剤のすり抜けを抑制するために、本実施形態の感光体ドラム20に用いるトナーの外添剤は平均一次粒子径が10nm以上であることが好ましい。
<変形例>
以上、本発明に係る感光体ドラム20および画像形成装置11について実施形態を例に説明したが、本発明は上記各実施形態に限られるものではなく、例えば、以下のような変形例であってもよい。また、各実施形態に記載していていない例や、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。
(変形例1)上記実施形態では、画像形成装置11の例として、タンデム方式のカラープリンターについて説明したが、例えば、ロータリー式のカラープリンターやモノクロプリンターにも適用できる。また、複写機、ファクシミリ或いはこれらの機能を備えた複合機等の画像形成装置にも適用できる。また、画像形成装置11は、実施形態で説明したカラープリンターの各構成を有していてもよいし、別の構成を有していてもよい。ただし、感光体ドラム20を例にして説明した電子写真感光体を備える必要はある。また、電子写真感光体をクリーニングするための手段としてクリーニングブレード52を有しているのが好ましい。
(変形例2)上記各実施形態における感光体ドラム20は、支持体として円筒状の素管20aを利用していたが、他の形状の支持体を利用しても良い。他の形状としては、板状、無端ベルト状であってもよい。また、上記各実施形態における感光体ドラム20は、感光層20bとしてアモルファスシリコンを利用したが、例えば、支持体からの電荷の注入を阻止する電荷注入阻止層を有しても良い。
(変形例3)上記実施形態におけるクリーニングデバイスは、クリーニングハウジング50、回収スパイラル51、クリーニングブレード52、摺擦ローラー53等を一体に備える構造を有しているが、クリーニングブレード52を有していることが好ましい。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する。
(1)感光体ドラム20の作製(本発明1)
アルミニウム製の素管20aの表面にアモルファスシリコンにより感光層20bを形成して感光体ドラム20(本発明1)を作製した。素管20aは、直径が30[mm]であり、ウェットブラスト処理等により表面を塑性変形させて、微小な凹凸が表面に形成されている。ウェットブラスト処理は、表面の算術平均粗さRaが4[nm]〜60[nm]の範囲内になるように行われている。
アモルファスシリコン感光層20bの成膜後における感光体ドラム20の表面粗さを測定したところ、算術平均粗さRaが45[nm]であり、十点平均粗さRzが0.5[μm]であり、凹凸の平均間隔Smが12[μm]であった。
また、DUH硬度計(DYNAMICULTRA MICRO HARDNESS TESTER DUH−201・202、島津製作所社製)を用いて感光体ドラム20表面のDUH硬度を測定した。測定条件は、試験深さ150nm、負荷速度0.284393mN/sec、荷重レンジ19.6mN、保持時間10secとした。その結果、表面のDUH硬度は900[kgf/mm2]であった。
表面粗さは、触針式2次元粗さ測定器(サーフコム(surfcom)1500DX、東京精密社製)を用いて測定長2.5mmで計測している。測定端子は、60[°]円錐ダイヤの触針タイプであり、先端半径は2[μm]である。測定長は2.5[mm]であり、カットオフ値は0.08[mm]である。フィルター種別はガウシアンであり、傾斜補正は最小二乗直線補正である。カットオフ比は300であり、測定倍率はx100kである。
図13は、本発明1の感光体ドラム20の表面状態を示す二次元粗さデータ波形であり、図14は、本発明1の感光体ドラム20の表面状態を示す三次元干渉顕微鏡データである。図13に示すデータは、サーフコム1500DXの測定結果であり、図14に示すデータは、三次元干渉顕微鏡(WYKONT1100、Veeco社製)による測定結果である。
(2)感光体ドラム20の作製(比較例1)
直径30[mm]のアルミニウム製の素管20aの表面にアモルファスシリコンにより感光層20bを形成して感光体ドラム20(比較例1)を作製した。素管20aの表面は鏡面仕上げされており、アモルファスシリコン感光層20bの成膜後における感光体ドラム20の表面粗さを測定したところ、算術平均粗さRaが3[nm]であり、十点平均粗さRzが0.1[μm]であり、凹凸の平均間隔Smが8[μm]であった。また、本発明1と同様に感光体ドラム20表面のDUH硬度を測定したところ、900[kgf/mm2]であった。
(3)比較試験
(1)、(2)で作製した本発明1及び比較例の感光体ドラム20を備えた画像形成装置11を用いて耐久試験を行った。試験条件としては、感光体ドラム20の線速を267mm/secとし、テスト画像として印字率5%の文字原稿を1日に2万枚、トータル60万枚印字した。なお、クリーニングブレード52として、基端部から先端部までの長さ(自由長)が11.0mm、厚み2.0mmであるウレタンゴム製のゴムブレードを用い、感光体ドラム20の外周面に対する角度を24°、喰い込み量を1.2mmに設定した。
(3−1)印字中のトルク
図15は、本発明1と比較例の感光体ドラム20を用いて連続印字を行った場合の感光体ドラム20の回転トルクの推移を示すグラフである。測定は、本発明1の感光体ドラム20を備えた画像形成装置11では、印字枚数の少ない初期(図中の「C」)、印字枚数が20万(200k)枚になったとき(図中の「B」)、印字枚数が60万(600k)枚になったとき(図中の「A」)に行った。上記の3つのトルク測定時に、感光体ドラム20の表面粗さを測定した結果、20万枚印字後の算術平均粗さRaが30[nm]であり、60万枚印字後の算術平均粗さRaが14[nm]であった。
また、本発明1の感光体ドラム20の効果を説明するために、上記比較例1の感光体ドラム20を備えた画像形成装置11においても、30万枚を印字した後に、印字中のトルク測定を行い、図15に「D」として記載している。なお、比較例1の感光体ドラム20を用いた場合、30万枚印字後の算術平均粗さRaは3[nm]であった。
図15から、本発明1の感光体ドラム20では、印字枚数が増加するにつれて(C<B<A)、印字中における感光体ドラム20の回転トルクが高くなる一方で、算術平均粗さRaが小さくなっている。これは、印字枚数が増加するにつれて、感光体ドラム20表面の感光層20bの凸部分が削られて平坦化され、それと同時にクリーニングブレード52との接触面積が増加するためである。
具体的には、本発明1の感光体ドラム20を備えた画像形成装置11を用いて連続印字を行った場合の60万枚印字後の算術平均粗さRa(14nm)は、比較例1の感光体ドラムを用いた場合の30万枚印字後の算術平均粗さRa(3nm)に比べて大きくなっている。また、本発明1の感光体ドラム20を用いた場合の60万枚印字後の回転トルク(約23mNm)は、比較例1の感光体ドラムを用いた場合の30万枚印字後の回転トルク(約30mNm)に比べて小さくなっている。この結果より、本発明1の感光体ドラム20は、印字枚数の増加に伴って表面が徐々に削られて平坦化されるが、平坦化の速度が比較例1の感光体ドラム20よりも遅く、比較例1の感光体ドラム20に比べて耐久性に優れていることがわかる。
(3−2)ブレード摩耗
図16は、本発明1と比較例1の感光体ドラム20を備えた画像形成装置11を用いて連続印字を行った場合の印字枚数とブレード摩耗量との関係を示す測定結果である。ブレード摩耗量の測定は、所定枚数の印字終了時に、クリーニングブレード52を取り外して測定し、その後にクリーニングブレード52を再び取り付ける手順を繰り返して行う。クリーニングブレード52の摩耗は、図16に示すように、本発明1の感光体ドラム20を用いた場合(図16の「A」)の方が、比較例1の感光体ドラム20を用いた場合(図16の「B」)よりも少なくなっている。この結果より、本発明1の感光体ドラム20を用いた場合のクリーニングブレード52の摩耗は、比較例1の感光体ドラム20を用いた場合に比べて少なく、本発明1の感光体ドラム20はクリーニングブレード52の耐久性の観点からも好ましいことがわかる。
感光層20b表面の算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、平均間隔Sm、及びRa/Smを変化させた6種類の感光体ドラム20(本発明2〜8、比較例2、3)を作製し、使用初期における感光層20bの表面粗さとブレード摩耗量、感光体ドラム20の駆動トルクとの関係について評価した。試験方法は、本発明2〜8、比較例2、3の感光体ドラム20を画像形成装置11に搭載し、30万枚、60万枚の耐久印字後におけるクリーニングブレード52の摩耗量、60万枚の耐久印字後における画像不良の発生、感光体ドラム20の駆動トルクを評価した。感光体ドラム20の作製方法は本発明1と同様とした。
ブレード摩耗量の評価基準は、ブレードのエッジ部分の摩耗量が30μm未満の場合を○、30μm以上40μm未満の場合を△、40μm以上の場合を×とした。画像不良の評価基準は、帯電バイアスを正規の帯電バイアスより低下させても画像不良が発生しなかった場合を○、正規の帯電バイアスでは画像不良が発生しなかったが、正規の帯電バイアスより低下させると画像不良が発生した場合を△、正規の帯電バイアスにおいても画像不良が発生した場合を×とした。駆動トルクの評価基準は、駆動トルクが20mNm未満の場合を○、20mNm以上30mNm未満の場合を△、30mNm以上の場合を×とした。各感光体ドラム20におけるブレード摩耗量、画像不良、駆動トルクの評価結果を表面粗さ測定値と併せて表1に示す。また、感光体ドラム20の駆動トルクの推移を図17に示す。
表1及び図17から明らかなように、算術平均粗さRaが20〜100nm、十点平均粗さRzが0.20〜1.0μmである本発明2〜8の感光体ドラム20では、30万枚の耐久印字後におけるブレード摩耗量が30μm未満であった。また、60万枚の耐久印字後において正規の帯電バイアスを印加した場合に画像不良が発生せず、感光体ドラム20の駆動トルクも30mNm未満であった。
特に、Ra/Smが3以上、Rskが0.3以上である本発明3、4、6では、60万枚の耐久印字後においてもブレード摩耗量が30μm未満であり、正規の帯電バイアスよりも低下させた場合にも画像不良が発生せず、且つ感光体ドラム20の駆動トルクも20mNm未満であった。
これに対し、算術平均粗さRaが100nmよりも大きく、十点平均粗さRzが1.0μmよりも大きい比較例2の感光体ドラム20では、60万枚の耐久印字後におけるブレード摩耗量が30μm未満、感光体ドラム20の駆動トルクが20mNm未満であったが、正規の帯電バイアスを印加した場合でも画像不良が発生した。これは、感光体ドラム20の使用初期における感光層20bの凹凸が大きすぎると、感光層20bの凹凸部分からの外添剤のすり抜けが発生し、外添剤により帯電ローラー42が汚染されて帯電ムラが発生するためであると考えられる。
また、Ra/Sm=3、Rsk=0.33であるが、算術平均粗さRaが20nm未満であり、十点平均粗さRzが0.2μm未満である比較例3の感光体ドラム20では、30万枚の耐久印字後におけるブレード摩耗量が40μm以上と大きくなった。また、感光体ドラム20の駆動トルクも30mNm以上と大きくなった。これは、感光体ドラム20の使用初期における感光層20bの凹凸が小さすぎると、耐久印字により感光層20bの凹凸がすぐに平滑化して感光体ドラム20とクリーニングブレード52との接触面積が増大するためであると考えられる。
本発明は、表面にトナー像が形成される電子写真感光体に利用可能である。本発明の利用により、長期間にわたり画像不良を抑制することができる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ができる。

Claims (6)

  1. 支持体と、
    該支持体の表面に形成される感光層と、を有し、
    使用初期における前記感光層表面の算術平均粗さRaが20nm以上100nm以下の範囲内にあり、十点平均粗さRzが0.2μm以上1.0μm以下の範囲内にあり、凹凸の平均間隔Smが20μm以下であり、使用初期における前記感光層表面のスキューネスRskが0.3以上であり、
    前記支持体の表面の算術平均粗さRaが4nm〜60nmであり、前記感光層は、アモルファスシリコンにより形成されていることを特徴とする電子写真感光体。
  2. 使用初期における前記感光層表面のRa/Smが3以上であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
  3. 前記感光層表面のDUH硬度が500kgf/mm以上1200kgf/mm以下の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
  4. 前記感光層は、筒状の前記支持体の外周面に形成されており、
    前記算術平均粗さRa、前記十点平均粗さRz、前記平均間隔Smを有する凹凸が前記支持体の軸方向及び周方向に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子写真感光体。
  5. 前記感光層表面の凹凸が、前記支持体の軸方向及び周方向に不規則に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の電子写真感光体。
  6. 請求項1に記載の電子写真感光体を備える画像形成装置
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018049060A (ja) * 2016-09-20 2018-03-29 富士ゼロックス株式会社 電子写真感光体、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置
JP6627723B2 (ja) * 2016-11-09 2020-01-08 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 電子写真感光体及びそれを備えた画像形成装置
JP2018112580A (ja) * 2017-01-06 2018-07-19 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像形成装置
JP6610564B2 (ja) * 2017-01-06 2019-11-27 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像形成装置
JP6673284B2 (ja) * 2017-04-14 2020-03-25 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像形成装置、及び画像形成方法
JP6813085B2 (ja) * 2017-04-28 2021-01-13 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
US10747130B2 (en) * 2018-05-31 2020-08-18 Canon Kabushiki Kaisha Process cartridge and electrophotographic apparatus
JP2020052165A (ja) * 2018-09-26 2020-04-02 キヤノン株式会社 画像形成装置
JP7375385B2 (ja) * 2019-09-02 2023-11-08 株式会社リコー 感光体ドラム、画像形成装置および感光体ドラム再生方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3322760B2 (ja) * 1994-08-04 2002-09-09 京セラミタ株式会社 電子写真用感光体
JPH11143099A (ja) 1997-11-06 1999-05-28 Canon Inc 電子写真用感光体、及び電子写真装置
JP2001337470A (ja) 2000-05-25 2001-12-07 Canon Inc 電子写真画像形成装置および電子写真画像形成方法
JP2006201686A (ja) * 2005-01-24 2006-08-03 Canon Inc 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
JP4498200B2 (ja) * 2005-04-18 2010-07-07 キヤノン株式会社 画像形成装置
JP2007086320A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Canon Inc 電子写真感光体と画像形成方法
JP5241098B2 (ja) * 2006-12-28 2013-07-17 キヤノン株式会社 画像形成方法
JP2008216306A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Canon Inc 電子写真感光体の突起研磨方法
JP2009098484A (ja) * 2007-10-18 2009-05-07 Fuji Xerox Co Ltd 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
JP5444832B2 (ja) * 2008-05-28 2014-03-19 コニカミノルタ株式会社 画像形成方法
JP5675292B2 (ja) 2009-11-27 2015-02-25 キヤノン株式会社 電子写真感光体および電子写真装置
JP6039921B2 (ja) * 2011-06-07 2016-12-07 キヤノン株式会社 電子写真装置および電子写真装置の製造方法
JP5884438B2 (ja) * 2011-11-24 2016-03-15 株式会社リコー 電子写真感光体、並びにそれを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP5938198B2 (ja) * 2011-12-02 2016-06-22 キヤノン株式会社 電子写真装置
US9507287B2 (en) * 2015-02-13 2016-11-29 Kyocera Document Solutions Inc. Image forming apparatus with charging member that electrostatically charges image carrier

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