JPH0844092A

JPH0844092A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0844092A
Application number: JP6183672A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sako; 裕之迫; Masahiro Tsutsumi; 真洋堤; Masaru Watanabe; 優渡辺
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-16
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JP3301674B2

Abstract

(57)【要約】【目的】経時変化による中間調の再現性の低下を防止
し、良好な画像品質を長期間に亘って維持することがで
きる画像形成装置を提供する。【構成】本実施例にあっては、表面保護層２３が使用
に伴って磨耗すると感光体層１２のドラム感度が低下す
るようにしてある。このため、感光体層１２のドラム感
度低下により、露光光量に対する露光後電位、つまり現
像部有効電位差が低下し、前記現像感度曲線の傾きの増
大化が減少されることとなる。これにより、中間調の再
現性の低下が防止され、良好な画像品質を長期間に亘っ
て維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体層の上に表面保
護層が形成された画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、静電複写機あるいは印刷装置
等として、電子写真技術を用いた画像形成装置の開発が
活発に進められている。以下、静電複写機を例示して説
明する。静電複写機は感光体ドラムを備えている。感光
体ドラムは、例としてアルミニウム等の導電性を有する
金属材料からなる円筒形の素管と、素管表面に形成され
た例としてアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉ）か
らなる感光体層と、この感光体層上に形成された表面保
護層とを備えた構成を有している。

【０００３】このような感光体ドラムを用いて、以下の
ように画像形成動作が行われる。まず、帯電器によって
感光体ドラムが所定の表面電位となるように帯電され
る。その後、感光体ドラムに対して所望の画像に対応し
た露光が行われる。これにより、感光体ドラム上に静電
潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体ドラム
表面を現像剤を用いて現像すると、感光体ドラム上にト
ナー像が形成される。このトナー像が記録紙に転写され
る。転写後の感光体ドラムは、クリーニング処理等を経
て、前記所定の表面電位となるように再度帯電される。

【０００４】図３は、一般的な感光体ドラムのドラム感
度（露光感度）を説明するグラフである。ここで、ドラ
ム感度とは、感光体ドラムを所定の表面電位に帯電させ
た後、露光によって該表面電位を低下させたとき、露光
光量の変化量に対する表面電位の変化量で規定される。

【０００５】この図より理解されるように、感光体ドラ
ムの前記表面保護層が使用に伴って磨耗して薄くなって
いくと、前記ドラム感度が増減して波状的に変化する。
そこで、従来では前記表面保護層の製造直後の初期膜厚
は、表面保護層の磨耗に伴うドラム感度の変化が小さく
なるように膜厚を５１０ｎｍや４３０ｎｍ程度に選ばれ
ている。

【０００６】ところで、前記現像剤として２成分現像剤
を用いる画像形成装置において、使用に伴い、現像剤中
のキャリアコート剤の剥離等が生じることが知られてい
る。図６は、現像剤中のキャリア１の断面図である。キ
ャリア１の製造直後の断面形状は、図６（１）に示され
ている。キャリア１は、フェライトコア２が合成樹脂材
料からなるコート剤３で被覆された構成を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６（２）及び同図
（３）は、キャリア１に関して発生する問題点を説明す
るキャリア１の断面図である。キャリア１とトナー４と
が混合された現像剤が繰り返し現像処理に用いられる
と、現像装置に内蔵されている攪拌器によっってキャリ
ア１に衝撃が加えられる。この衝撃によって、図６
（２）に示されるようにコート剤３がフェライトコア２
から剥離したキャリア１の数が増大する。更に、前記攪
拌器によってトナー４がキャリア１へ加圧される。この
加圧によって、図６（３）に示されるようにトナー４が
付着したキャリア１の数が増大する。

【０００８】コート剤３がフェライトコア２から剥離す
ると、キャリア１の電気的抵抗値が低下する。このよう
なキャリア１の数が増大すると、現像剤の電気的抵抗値
が次第に低下する。現像剤のこのような電気的抵抗値の
低下により、感光体ドラムの表面電位の変化量と画像濃
度の変化量とで定まる現像感度曲線の傾きが急峻にな
る。

【０００９】図７は、２成分現像剤を繰り返し用いるこ
とによる感光体ドラム１３の現像感度の変化を示すグラ
フである。図７の横軸は感光体ドラム１３の現像に用い
られる部分に於いて、現像バイアス電圧から露光によっ
て得られた表面電位を引いた現像部有効電位差であり、
縦軸は画像濃度である。現像感度は、感光体層１２に於
ける表面電位の変化量に対応する画像濃度の変化量とし
て規定される。図中の曲線Ｌ２は使用初期の現像感度を
示しており、曲線Ｌ３は４０万枚の複写動作を行った現
像感度を示しており、曲線Ｌ４は８０万枚の複写動作を
行った現像感度を示している。

【００１０】図７から分かるように、現像感度は、２成
分現像剤の使用期間が長いほど、つまり現像感度曲線が
Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４となるほどその曲線の傾きが急峻にな
っている。

【００１１】また、このことは、コート剤３にトナー４
が付着したキャリア１の数が増大することによって、ト
ナー４間の摩擦が増大し、トナー４の帯電性が次第に低
下することによっても同様に生じる。

【００１２】従って、未使用の２成分現像剤を用いて、
所定の画像濃度が感光体ドラムの所定の表面電位で実現
されていた場合、２成分現像剤の使用にともなって、こ
の表面電位で実現される画像濃度が次第に高くなってし
まう。これにより、形成されるべき画像の中間調の再現
性が低下するという不具合を生じる。

【００１３】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は経時変化による中間調の再現
性の低下を防止し、良好な画像品質を長期間に亘って維
持することができる画像形成装置を提供することであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、感光体層の上に表面保護層が形成され、該感光体層
に於ける現像感度曲線の傾きを、使用に伴って増大させ
る現像剤を用いた画像形成装置であって、該表面保護層
がその膜厚の初期値を、該感光体層に於ける該現像感度
曲線の傾きを低下させるべく、該表面保護層の磨耗の進
行に伴って該感光体層の露光感度を低下させる範囲内に
選んで形成されており、そのことによって上記目的を達
成することができる。

【００１５】

【作用】本発明にあっては、表面保護層が使用に伴って
磨耗すると感光体層の露光感度が低下するようにしてあ
る。このため、感光体層の露光感度低下により、露光光
量に対する露光後電位、つまり前記現像部有効電位差が
低下し、前記現像感度曲線の傾きの増大が減少されるこ
ととなる。これにより、中間調の再現性の低下が防止さ
れ、良好な画像品質を長期間に亘って維持することがで
きる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。

【００１７】図１は、本実施例の電子写真技術を用いた
静電式複写機１１の系統図である。静電式複写機１１
は、回転可能な感光体ドラム１３、感光体ドラム１３の
表面に所定量の電荷を一様に与えるための主帯電器１
４、感光体ドラム１３を露光し、感光体ドラム１３上に
静電潜像を形成するための光学装置１５、感光体ドラム
１３上の静電潜像を現像するために２成分現像剤を用い
る現像装置１６、感光体ドラム１３上に形成されている
トナー像を記録紙１７に転写する転写器１８、感光体ド
ラム１３上に残留したトナーを除去するクリーニングブ
レードを備えるクリーニング装置１９、及び感光体ドラ
ム１３上に残留している電荷を除去して、感光体ドラム
１３の表面電位を所定の均一な電位に設定するための除
電ランプ２０等を備えている。

【００１８】静電式複写機１１によれば、主帯電器１４
によって、感光体ドラム１３に所定量の電荷を一様に与
えた後、光学装置１５によって感光体ドラム１３に形成
される画像に対応した強度分布を有する光が照射され、
感光体ドラム１３上に静電潜像が形成される。その後、
現像装置１６によって、トナーが感光体ドラム１３上に
供給され、静電潜像が顕像化される。感光体ドラム１３
上のトナー像は、転写器１８によって記録紙１７に転写
される。転写後も感光体ドラム１３上に残留したトナー
は、クリーニング装置１９によって除去される。次に、
除電ランプ２０によって感光体ドラム１３上に光が照射
され、感光体ドラム１３上に残留している電荷が除去さ
れ、感光体ドラム１３の表面電位が所定の電位に均一化
される。この後、主帯電器１４によって、感光体ドラム
１３に再び帯電が行われる。これらの一連の過程が、感
光体ドラム１３の回転に応じて、連続して繰り返し行わ
れ、電子写真プロセスが進行する。

【００１９】図２は、感光体ドラム１３の部分的断面図
である。感光体ドラム１３は、例としてアルミニウム等
の金属からなり、円筒形に形成されたドラム基体２１
と、ドラム基体２１上に、例としてａ−Ｓｉ：Ｂ：Ｏ：
Ｈ層として形成された阻止層２２と、阻止層２２上に形
成されたａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｂからなる感光体層１２と、感
光体層１２上に、例としてａ−ＳｉＣ：Ｈ層として形成
された表面保護層２３とを備えている。この表面保護層
２３は、耐酸化性の点でＳｉＣの形態としてある。上記
表面保護層２３の製造直後の膜厚は、図３に示すよう
に、使用に伴い感光体ドラム１３のドラム感度（露光感
度）が低下する領域に選んでいる。具体的には、図３に
於いて４３０〜５１０ｎｍの範囲であり、使用に伴って
薄肉化するため可及的に厚い値に選んでいる。その理由
は以下のとおりである。

【００２０】図４は、上述のようにドラム感度が低下す
る領域に表面保護層２３の製造直後の膜厚を選んだ感光
体ドラム１３に於いて、電子写真プロセスの繰り返しに
よるドラム感度の変化を示すグラフである。図４の横軸
は露光光量（Ｌｕｘ・ｓｅｃ）であり、縦軸は感光体ド
ラム１３の表面の露光後電位である。測定条件として
は、研磨剤を１．５重量％含有した現像剤を用いた。曲
線Ｌ５は、製造初期の感光体ドラム１３を用いたドラム
感度を示しており、曲線Ｌ６は４０万枚の複写動作を行
った感光体ドラム１３を用いたドラム感度を示してお
り、曲線Ｌ７は８０万枚の複写動作を行った感光体ドラ
ム１３を用いた場合のドラム感度を示している。

【００２１】図４から分かるように、感光体ドラム１３
に於ける露光光量の変化に対する露光後電位の変化は、
ドラム感度曲線がＬ５→Ｌ６→Ｌ７と使用期間が長くな
るほど、ドラム感度曲線の傾きが緩やかになっている。
より詳細には、同一の露光光量差に対する露光後電位差
が小さくなっている。

【００２２】従って、本実施例では、表面保護層２３の
膜厚を上述のように選定しているので、ドラム感度の傾
きを緩やかに、つまり露光後電位差を小さくできる。こ
の露光後電位差は図７の横軸である現像部有効電位差に
相当するため、結果として画像濃度の変化量を低下させ
得、現像感度曲線の傾きが急峻となるのを抑制できる。
これにより、経時変化による中間調の再現性の低下が防
止され、良好な画像品質を長期間に亘って維持すること
ができる。

【００２３】ところで、本実施例に於いては感光体ドラ
ム１３の全使用期間に亘って前述した中間調の再現性を
低下させることなく維持するためには、製造直後の表面
保護層２３の膜厚５１０ｎｍが前記全使用期間の終了時
に膜厚４３０ｎｍとなるよう８０ｎｍだけ摩耗するよう
に、表面保護層２３の摩耗量を制御する必要がある。図
５は、２成分現像剤に添加される研磨剤の添加量と前記
表面保護層２３の磨耗量との関係を示すグラフである。
図５の横軸は複写枚数であり、縦軸は表面保護層２３の
磨耗量である。図中の曲線Ｌ８は研磨剤を０．５重量％
添加した場合であり、曲線Ｌ９は研磨剤を１．０重量％
添加した場合、曲線Ｌ１０は研磨剤を１．５重量％添加
した場合、曲線Ｌ１１は研磨剤を２．０重量％添加した
場合である。

【００２４】図５より理解されるように、研磨剤の添加
量がいずれの場合に於いても、複写動作が繰り返される
に従い、前記磨耗量が増大しており、しかも、研磨剤の
添加量を増大するほど、磨耗量が増大する。また、前記
８０万枚の複写動作を行った際に表面保護層２３が８０
ｎｍ摩耗するに必要な研磨剤の量は、２．０重量％の混
合量であればよいことが分かる。従って、本実施例の静
電式複写機１１には、研磨剤を２．０重量％混合した２
成分現像剤を用いるのが好ましい。なお、研磨剤の混合
量が少ない場合には、ドラム感度の傾きを緩やかにでき
ず、経時変化による中間調の再現性が悪くなる。

【００２５】本発明は、前記実施例に限定されるもので
はない。例として、図３〜図５及び図７に示した数値や
曲線等は一例であり、他の数値や曲線例を有する感光体
ドラム１３に関しても本発明は前記実施例と同様に実施
される。

【００２６】本発明は、通常使用されている２成分現像
剤による表面保護層２３への摩耗の進行程度に対応し
て、感光体ドラム１３の全使用期間の終了時に、前記必
要な摩耗量が得られるように、表面保護層２３の製造直
後の膜厚および表面保護層２３の材料を適宜選択するよ
うにしてもよい。表面保護層２３の材料としては、上記
実施例ではａ−ＳｉＣ：Ｈを使用しているが、本発明は
これに限らず、感光体層がａ−Ｓｉからなる場合にはａ
−Ｓｉ：Ｈ、ａ−ＳｉＮ：Ｈ、ａ−ＳｉＣＮ：Ｈ、ａ−
ＳｉＣＯ：Ｈ、ａ−Ｃ：Ｈ、ａ−Ｃ：Ｈ：Ｆ等の非晶質
系の材料を使用できる。また、感光体層が有機感光体か
らなる場合には、種々の樹脂が使用できる。その樹脂と
しては、例えばスチレン系重合体、アクリル系重合体、
スチレン−アクリル系重合体、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、ポリプロピレン、アイオノマー等のオレフィン
系重合体、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共
重合体、ポリエステル、アルキッド樹脂、ポリアミド、
ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリ
アリレート、ポリスルホン、ジアリルフタレート樹脂、
シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹
脂、ポリエーテル樹脂、フェノール樹脂や、エポキシア
クリレート等の光硬化型樹脂等、各種の重合体が例示で
きる。これらの樹脂は、一種または二種以上を混合して
用いることもできる。特に、これらの樹脂のうち、ポリ
ウレタン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂等が好ま
しい。

【００２７】また、上記感光体層としては、上述したａ
−Ｓｉ：Ｈ：Ｂに限らず、ＨやＢの添加のないａ−Ｓ
ｉ、単層または積層感光体、その他、ＣｄＳ、ＺｎＯ、
セレン系などの無機感光体などを使用できる。

【００２８】また、本発明に於いて、表面保護層２３の
摩耗量の制御は、前述したように、感光体ドラム１３の
全使用期間の終了時に８０ｎｍの摩耗が行われるように
するに限らず、感光体ドラム１３の全使用期間に於い
て、所望の画像濃度変化を得るように行われてもよい。
例として、感光体ドラム１３の使用初期、使用中期およ
び使用後期に於いて、所望の画像濃度を実現するように
前記摩耗量の制御が行われてもよい。摩耗量の制御は、
上記研磨剤に限らず、琢磨剤を用いることができる。研
磨剤又は琢磨剤の適当な例は、これに制限されないが、
アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、ムラ
イト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）、コーディライト（２
ＭｇＯ／２Ａｌ₂Ｏ₃／５ＳｉＯ₂）、チタニア（Ｔｉ
Ｏ₂）、ステアタイト（ＭｇＯ₂・ＳｉＯ₂）、シリカ、
シリカアルミナ等の酸化物セラミック；炭化ケイ素（Ｓ
ｉＯ₂）、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化ジルコニウ
ム（ＺｒＣ）等の炭化物セラミック；窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｂ₄）
等の窒化物セラミック；ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ
２）、ホウ化チタン（ＴｉＢ₂）等のホウ化物セラミッ
ク；ケイ化タングステン（ＷＳｉ₂）、ケイ化モリブデ
ン（ＭｏＳｉ₂）等のケイ化セラミック、ダイアモン
ド、綱玉、酸化クロム、酸化セリウム等である。

【００２９】また、本発明に用いることのできる現像剤
は、一成分系の磁性現像剤や二成分系の磁性現像剤であ
ってもよく、前者の現像剤としては、トナー粒子中に磁
性粉を配合したもの、後者の現像剤としては、顕電性ト
ナーと磁性キャリヤとからなる、それ自体公知のものが
何れも使用し得る。

【００３０】また、前記実施例に於いて感光体層１２と
してａ−Ｓｉから形成されたものを用いた例を示した
が、他の材料からなる感光体層１２であっても、図３に
示すドラム感度特性を有するものであれば、本発明は実
施可能である。このとき、感光体ドラム１３の全使用期
間にわたって前述したドラム感度の変化量が低下するよ
うに、表面保護層２３の製造直後の膜厚およびその材料
などが適宜選択される。感光体ドラム１３の金属からな
るドラム基体２１としては、アルミニウム素管や該アル
ミニウム素管をアルマイト処理したものが一般に使用さ
れる。本発明に於いて、ドラム基体２１は、前記金属に
限定されるものではなく、導電性を有する材料であれば
よい。例として、鉄、銅、スズ、白金、銀、バナジウ
ム、モリブデン、クロム、カドミウム、チタン、ニッケ
ル、パラジウム、インジウム、ステンレス鋼、真鍮等の
金属単体や、上記金属が蒸着またはラミネートされたプ
ラスチック材料、ヨウ化アルミニウム、酸化スズ、酸化
インジウム等で被覆されたガラス等が挙げられる。

【００３１】以上の実施例では、すべてドラム状の基体
に感光体層を形成したものを感光体部材として用いた
が、シート状の基体に感光体層を形成したものを用いて
もよい。但し、基体は、使用に際して充分な機械的強度
を有するものが好ましい。

【００３２】また、以上の実施例では、本発明の電子写
真装置を静電式複写機として説明したが、本発明の電子
写真装置は、静電複写機にかかわらず、電子写真方式に
よって画像形成を行う電子写真装置であればよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明にあっては、表面保護層が使用に
伴って磨耗すると感光体層の露光感度が低下するように
してある。このため、感光体層の露光感度低下により、
露光光量に対する露光後電位、つまり前記現像部有効電
位差が低下し、前記現像感度曲線の傾きの増大化が減少
されることとなる。これにより、中間調の再現性の低下
が防止され、良好な画像品質を長期間に亘って維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の静電式複写機１１の系統図
である。

【図２】感光体ドラム１３の部分的断面図である。

【図３】電子写真プロセスの繰り返しによるドラム感度
の変化を示すグラフである。

【図４】表面保護層２３の膜厚に対する感光体ドラム１
３のドラム感度の変化を示すグラフである。

【図５】２成分現像剤に添加される研磨剤の添加量と表
面保護層２３の磨耗量との関係を示すグラフである。

【図６】現像剤中のキャリア１の断面図である。

【図７】電子写真プロセスの繰り返しによる現像感度の
変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１１画像形成装置１２感光体層１３感光体ドラム１４主帯電器１６現像装置２１ドラム基体２２阻止層２３表面保護層

【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、感光体層の上に表面保護層が形成された感光体と、
使用に伴って現像感度曲線の傾きを増大させる現像剤と
を用いた画像形成装置であって、該表面保護層がその膜
厚の初期値を、該感光体層に於ける該現像感度曲線の傾
きを低下させるべく、該表面保護層の磨耗の進行に伴っ
て該感光体層の露光感度を低下させる範囲内に選んで形
成されており、そのことによって上記目的を達成するこ
とができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体層の上に表面保護層が形成され、
該感光体層に於ける現像感度曲線の傾きを、使用に伴っ
て増大させる現像剤を用いた画像形成装置であって、該表面保護層がその膜厚の初期値を、該感光体層に於け
る該現像感度曲線の傾きを低下させるべく、該表面保護
層の磨耗の進行に伴って該感光体層の露光感度を低下さ
せる範囲内に選んで形成された画像形成装置。