JPH1010937A - 電子写真感光体及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光層の寿命を正確に検出できる電子写真感
光体及び画像形成装置を得ること。 【解決手段】 ドラム状導電性基体２１ａ上の一端部
に、帯電、露光及び除電の繰り返しによって腿色する色
材を含有するマーキング部２１ｃを形成した電子写真感
光体２１。感光層は電荷発生層２１ｂ、電荷輸送層２１
ｄとを積層して形成されている。マーキング部２１ｃに
対しては発光素子５０ａから光が照射され、その反射光
は受光素子５０ｂに入射する。受光素子５０ｂからの反
射光検出信号が予め設定されている基準値に達すると、
感光体２１の交換が表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機系の電子写真
感光体及び該感光体を備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【発明の背景と課題】一般に、電子写真複写機に搭載さ
れる感光体は、帯電、露光及び除電の繰り返しによって
感光層材料の光導電性に劣化を来たし、画像の品質上重
大な欠陥を生じ、寿命に至る。寿命を判定するために
は、予め標準的な環境、使用条件の下で耐久試験等を行
い、その結果からコピー枚数に基づいて判定していた。

【０００３】しかし、画像の品質に重大な欠陥が生じる
コピー枚数は、複写機の環境、使用条件に大きく依存
し、それを正確に予測することは困難である。そのた
め、過酷な条件下で使用される複写機では、予め想定さ
れた寿命としてのコピー枚数に至るまでに品質上欠陥の
あるコピーが形成されてしまうおそれが十分にあった。
逆に、未だ十分に使用に耐え得るにも拘らず感光体の交
換が行われる場合もあり、不経済であった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、感光層の寿命を
正確に検出できる電子写真感光体及び画像形成装置を提
供することにある。

【０００５】

【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る電子写真感光体は、導電性基体上に少
なくとも電荷発生材料を含有する有機感光層を形成した
電子写真感光体において、前記有機感光層の非画像形成
部の少なくとも一部に、帯電、露光及び除電の繰り返し
によって腿色する腿色層を形成したことを特徴とする。

【０００６】前記腿色層は、帯電、露光及び除電の繰り
返しに起因する通電疲労によって腿色する。この腿色は
感光層材料の光導電性の劣化と比例する。従って、腿色
の度合いを光学的に検出することにより、感光体の寿命
を正確に検出／判定することができる。

【０００７】さらに、本発明に係る画像形成装置は、前
記電子写真感光体と、該感光体の腿色層に光を放射する
発光部材と、該発光部材から放射されて前記腿色層で反
射された光を受光する受光部材と、該受光部材からの反
射光検出信号が予め設定されている基準値に達した場合
に感光体の交換を表示する制御手段とを備えていること
を特徴とする。

【０００８】受光部材からの反射光検出信号は腿色層の
腿色度合いに比例する。寿命となった場合の反射光検出
信号に相当する基準値を予め設定して両者を比較すれ
ば、容易かつ正確に感光体の寿命を検出／判定でき、適
切な時期に感光体を交換することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子写真感光
体及び画像形成装置の実施形態について添付図面を参照
して説明する。

【００１０】図１は本発明に係る電子写真感光体の第１
実施形態を示す。この感光体２１は、ドラム状のアルミ
ニウム製基体２１ａ上に電荷発生層２１ｂ及びマーキン
グ部２１ｃを形成し、さらにその上に電荷輸送層２１ｄ
を形成したものである。

【００１１】マーキング部２１ｃは、アゾ系顔料を樹脂
溶液に分散した電荷発生層塗液を０．２μｍの厚さで、
前記基体２１ａの一端部に小面積の四角形状に形成し
た。詳しくは、この電荷発生層塗液は、テトラヒドロフ
ランにブチラール樹脂を溶解した溶液に、ビスアゾ顔料
を分散して作成し、マーキング部２１ｃとして塗布した
後、８０℃で３０分間乾燥させた。

【００１２】電荷発生層２１ｂは、フタロシアニン系電
荷発生層塗液を０．２μｍの厚さで前記基体２１ａのほ
ぼ全面に前記マーキング部２１ｃを残して、重なること
のないように形成した。詳しくは、この電荷発生層塗液
は、テトラヒドロフランにブチラール樹脂を溶解した溶
液に、τ型フタロシアニンを分散して作成した。電荷輸
送層２１ｄは前記電荷発生層２１ｂ及びマーキング部２
１ｃ上に電荷輸送層塗液を塗布したもので、塗膜が約２
０μｍの厚さになるように形成されている。この電荷輸
送層塗液は、テトラヒドロフランにポリカーボネート樹
脂及び電荷輸送材料であるヒドラゾン化合物を溶解して
作成した。この電荷輸送層塗液は１２０℃で３０分間乾
燥させた。

【００１３】前記感光体２１はマーキング部２１ｃを除
いた電荷発生層２１ｂの領域Ａが画像形成部として使用
され、マーキング部２１ｃを含む端部領域Ｂは非画像形
成部である。

【００１４】ところで、前記電荷発生層２１ｂはマーキ
ング部２１ｃを含めて、帯電、露光及び除電の繰り返し
によって疲労し、光導電性が劣化し、画像の品質に欠陥
を生じることになる。マーキング部２１ｃはアゾ系顔料
を含有することから疲労によって腿色を生じる。図２は
感光層の光反射スペクトルを示す。図２中、実線Ｘ₁は
マーキング部２１ｃの疲労前の反射スペクトル、点線Ｘ
₂は同疲労後の反射スペクトル、Ｙは電荷発生層２１ｂ
に含有されているフタロシアニンの反射スペクトルを示
す。なお、これらの反射率は電荷輸送層２１ｄを含めて
測定されている。

【００１５】図２から明らかなように、マーキング部２
１ｃは疲労すると、５００〜６００ｎｍ近辺の反射率が
相対的に高くなる。従って、図１（Ａ）、図３に示すよ
うに、発光素子としてのＬＥＤ５０ａと受光素子として
のフォトトランジスタ５０ｂとでマーキング部２１ｃの
反射光量を検出すれば、感光体２１の疲労（寿命）を判
定することができる。ＬＥＤ５０ａはマーキング部２１
ｃの回転軌跡上に光を放射し、放射された光はマーキン
グ部２１ｃで反射し、フォトトランジスタ５０ｂに入射
する。ＬＥＤ５０ａから放射されるピーク波長は前記反
射スペクトルを考慮して５５５ｎｍに設定されており、
フォトトランジスタ５０ｂは少なくとも同波長の光感度
のものが使用されている。なお、フォトトランジスタ５
０ｂとしては波長５５０ｎｍの光を検出するカラーセン
サであることが好ましい。

【００１６】フォトトランジスタ５０ｂの反射光検出信
号と予め設定されている基準値、即ち、マーキング部２
１ｃが疲労した場合の反射光検出信号と比較し、フォト
トランジスタ５０ｂからの反射光検出信号が基準値に達
した場合に感光体２１の寿命と判定し、感光体２１の交
換を指示する。なお、反射光検出や制御のための構成、
手順は後に詳述する。

【００１７】図４、図５は感光体２１の他の実施形態を
示す。図４に示す感光体２１は基体２１ａの一端部であ
る非画像形成部Ｂの円周方向全てにマーキング部２１ｃ
を形成したものである。図５は非画像形成部Ｂにマーキ
ング部２１ｃを小面積の四角形状に形成した感光体２１
を示す。図１に示したマーキング部２１ｃとの差は図５
の感光体２１ではマーキング部２１ｃの円周方向には電
荷発生層２１ｂが塗布されていないことである。

【００１８】また、図４、図５のいずれの感光体２１に
おいても、画像形成部Ａのみならず非画像形成部Ｂ上に
も図示しない電荷輸送層が形成される。しかし、図５に
示したように非画像形成部Ｂではマーキング部２１ｃ以
外は基体２１ａ上に直接電荷輸送層塗液を塗布するため
に、電荷輸送層が剥がれやすくなる。剥がれ防止の見地
からは、図４に示すように非画像形成部Ｂの円周方向全
てにマーキング部２１ｃを形成するか、図１に示したよ
うにマーキング部２１ｃの円周方向にも電荷発生層２１
ｂを形成することが好ましい。

【００１９】図６は前記感光体２１を用いたアナログ式
の電子写真複写機を示す。この複写機は、上段に走査光
学系１０、中段に作像部２０、下段に用紙搬送装置３０
を配置したものである。

【００２０】作像部２０は、前記感光体２１を矢印ａ方
向に回転駆動可能に配置し、その周囲に、帯電チャージ
ャ２２、現像器２３、転写チャージャ２４、用紙分離チ
ャージャ２５、残留トナーのクリーナ２６、残留電荷の
イレーサ２７が設置されている。

【００２１】走査光学系１０は、露光ランプ１１、可動
ミラー１２，１３，１４、変倍結像レンズ１５、固定ミ
ラー１６とで構成されている。ランプ１１、ミラー１
２，１３，１４は図１中実線で示すホームポジションで
待機し、スキャン信号に基づいて、ランプ１１とミラー
１２とが矢印ｂ方向にｖ／ｍ（ｖは感光体２１の周速
度、ｍは複写倍率）で移動し、ミラー１３，１４がｖ／
２ｍの速度で矢印ｂ方向に移動する。光学系１０はこの
移動に基づいて、プラテンガラス１９上にセットされた
原稿の画像を感光体２１上に走査露光する。

【００２２】用紙搬送装置３０は、給紙カセット３１か
ら用紙を１枚ずつ給紙するための給紙ローラ３２、中間
ローラ３３、レジストローラ３４、エアーサクションベ
ルト３５、トナー定着器３６、トレイ３８へ用紙を送り
出す排出ローラ３７によって構成されている。

【００２３】以上の構成において、まず、矢印ａ方向に
回転する感光体２１の表面は帯電チャージャ２２からの
放電で所定の極性に均一に帯電され、走査光学系１０に
よって原稿画像を走査露光され、静電潜像が形成され
る。この静電潜像は現像器２３によってトナーを含む現
像剤にて現像されトナー像とされる。現像器２３は周知
の磁気ブラシ式現像によるもので、感光体２１の帯電極
性とは逆極性に帯電したトナーが高電位部（画像部）に
付着する。このとき、現像スリーブ２３ａには所定電圧
の現像バイアスが印加される。画像濃度は、露光ランプ
１１の露光量、帯電チャージャ２２による感光体帯電電
圧、現像バイアス電圧のそれぞれの値によって調整され
る。

【００２４】一方、用紙は給紙カセット３１から１枚ず
つ右方へ給紙され、転写位置において転写チャージャ２
４からの放電で感光体２１からトナー画像が転写され
る。転写後、用紙は定着器３６へ送り込まれ、トナーの
定着を施され、トレイ３８上へ排出される。感光体２１
は転写後も回転を続け、クリーナ２６で残留トナーを除
去され、イレーサ２７で残留電荷を消去され、次回の複
写動作に備える。

【００２５】前記ＬＥＤ５０ａ、フォトトランジスタ５
０ｂは、現像器２３と転写チャージャ２４との間に設置
されている。図７は、フォトトランジスタ５０ｂからの
反射光検出信号を処理して反射光量信号を得るための検
出回路を示す。この検出回路では、ＬＥＤ５０ａとフォ
トトランジスタ５０ｂとが電源電圧Ｖｃとグランドとの
間に抵抗Ｒ１とＲ２をそれぞれ介して互いに並列に接続
され、フォトトランジスタ５０ｂの出力電圧は演算増幅
器５１に入力される。演算増幅器５１は非反転増幅器と
して動作し、反射光量信号が出力端子５２から出力され
る。

【００２６】本複写機では前記反射光量信号と基準値と
を比較して感光体２１の寿命を判定する。図８はその判
定を実行するための制御回路を示す。反射光量信号は端
子５２から電圧比較器５９に入力される。基準となる電
圧値は電源電圧Ｖｃを抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧することで
得られ、電圧比較器５９に入力される。この基準電圧値
は感光体２１が画像の品質上欠陥が生じるレベルまで疲
労したときのマーキング部２１ｃの反射光量信号に基づ
いて予め決定されている。

【００２７】前述の如く、図２に示した反射スペクトル
に基づいて、ピーク波長５５０ｎｍの光を用いた反射光
量信号は、疲労前は基準電圧値よりも小さく、電圧比較
器５９から出力される値はＬｏｗレベルである。感光体
２１が疲労すると（同時にマーキング部２１ｃも疲労
し、腿色する）、反射光量信号が基準電圧値よりも大き
くなり、電圧比較器５９から出力される値はＨｉｇｈレ
ベルになる。ＣＰＵ６０はＩ／Ｏポート６１を介して電
圧比較器５９からのＨ／Ｌレベル信号を得る。ＣＰＵ６
０は前記Ｈｉｇｈレベルが入力されると、感光体２１が
寿命であると判定し、Ｉ／Ｏポート６１を介して複写機
の操作パネル６５上の表示器６６に感光体交換を表示す
る。

【００２８】寿命判定のための制御回路としては、図８
に示したもの以外に、図９に示す回路を用いることもで
きる。図９において、前記検出回路（図７参照）から出
力された反射光量信号はＡＤ変換器７１を介してＣＰＵ
７０に取り込まれ、ＲＡＭ７２にメモリされる。一方、
基準値はＲＯＭ７３に予めメモリされており、ＣＰＵ７
０は反射光量信号と基準値とを比較し、前者が後者より
も大きくなると、感光体２１が寿命であると判定し、Ｉ
／Ｏポート７４を介して表示器７５に感光体変換を表示
する。

【００２９】ところで、図１又は図５に示したように、
マーキング部２１ｃが円周方向の一部に形成されている
感光体２１では、図８に示す制御回路がマーキング部２
１ｃと非マーキング部とを区別することが必要となる。
感光体２１に基準の回転信号を発生する手段を設け、寿
命判定のための信号を基準回転信号と同期させてもよい
が、マーキング部２１ｃと非マーキング部とで反射光量
信号値が明らかに異なれば、両者の区別は容易である。
図１に示した感光体２１であれば、マーキング部２１ｃ
に含有されるアゾ系顔料に対し、非マーキング部である
電荷発生層２１ｂにフタロシアニン系顔料を使用したた
め、図２に示したように両者で波長５５０ｎｍにおいて
反射率が明確に異なり、区別することができる。

【００３０】図５に示したように、非マーキング部が基
体２１ａである場合には、マーキング部２１ｃの反射光
量値と非マーキング部の反射光量値との比率をＣＰＵ６
０又は７０で演算し、予め設定された基準比率に達した
場合に感光体２１の寿命であると判定してもよい。

【００３１】図１０、図１１及び図１２は前記ＣＰＵ６
０によって実行される制御手順を示す。図１０はＣＰＵ
６０のメインルーチンを示し、電源が投入されてプログ
ラムがスタートすると、ステップＳ１で各種装置や各種
制御用パラメータ等を初期化し、ステップＳ２でマーキ
ング検出処理を実行する。なお、このステップＳ２での
処理については以下に説明する。次に、ステップＳ３で
内部タイマをスタートさせ、ステップＳ４でプリントキ
ーのオンが確認されると、ステップＳ５で複写動作を処
理する。ステップＳ６では紙詰まりの検出や定着器３６
の温調等を処理し、ステップＳ７で内部タイマの終了を
待ってステップＳ３へリターンする。

【００３２】図１１は前記ステップＳ２で実行されるマ
ーキング検出処理の第１例を示す。この第１例は図４に
示した感光体２１を使用した場合に適用される。まず、
ステップＳ１１で前記フォトトランジスタ５０ｂからの
反射光量信号を検出し、ステップＳ１２でその反射光量
と基準値とを比較する。反射光量が基準値以上であれ
ば、ステップＳ１３で表示器６６又は７５に感光体が寿
命であり交換すべき旨の警告を表示する。

【００３３】図１２は前記ステップＳ２で実行されるマ
ーキング検出処理の第２例を示す。この第２例は図１又
は図５に示した感光体２１を使用した場合に適用され
る。まず、ステップＳ２１で前記フォトトランジスタ５
０ｂからの反射光量信号を検出し、ステップＳ２２で反
射光量信号がマーキング部２１ｃで反射されたものか、
非マーキング部で反射されたものかを判定する。マーキ
ング部２１ｃと非マーキング部との反射光量は異なって
いるため容易に判定をすることができる。マーキング部
２１ｃからの反射光量信号であれば、ステップＳ２３で
その反射光量と基準値とを比較する。反射光量が基準値
以上であれば、ステップＳ２４で表示器６６又は７５に
感光体が寿命であり交換すべき旨の警告を表示する。

【００３４】なお、本発明に係る画像形成装置は前記実
施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種
々に変更することができる。特に、感光層を構成する材
料の種類、あるいは各材料の混合比は任意である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子写真感光体の第１実施形態を
示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。

【図２】前記感光体の反射スペクトルを示すグラフ。

【図３】前記感光体の反射光量を検出するための発光素
子と受光素子を示す説明図。

【図４】本発明に係る電子写真感光体の第２実施形態を
示す斜視図。

【図５】本発明に係る電子写真感光体の第３実施形態を
示す斜視図。

【図６】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す
概略構成図。

【図７】反射光量検出回路を示すブロック図。

【図８】制御回路の一例を示すブロック図。

【図９】制御回路の他の例を示すブロック図。

【図１０】前記制御回路による制御手順中、メインルー
チンを示すフローチャート図。

【図１１】前記制御回路による制御手順中、マーキング
検出の第１例であるサブルーチンを示すフローチャート
図。

【図１２】前記制御回路による制御手順中、マーキング
検出の第２例であるサブルーチンを示すフローチャート
図。

【符号の説明】

２１…感光体 ２１ａ…導電性基体 ２１ｂ…電荷発生層 ２１ｃ…マーキング部（腿色層） ２１ｄ…電荷輸送層 ５０ａ…ＬＥＤ ５０ｂ…フォトトランジスタ ６０，７０…ＣＰＵ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性基体上に少なくとも電荷発生材料
   を含有する有機感光層を形成した電子写真感光体におい
   て、 前記有機感光層の非画像形成部の少なくとも一部に帯
   電、露光及び除電の繰り返しによって腿色する色材を含
   有する腿色層を形成したことを特徴とする電子写真感光
   体。
2. 【請求項２】 前記有機感光層に含有される電荷発生材
   料がフタロシアニン系電荷発生材料であり、かつ、前記
   腿色層はアゾ系電荷発生材料を含有していることを特徴
   とする請求項１記載の電子写真感光体。
3. 【請求項３】 帯電された感光体の表面に静電潜像を形
   成し、この静電潜像をトナーを含む現像剤により現像し
   てトナー像を形成する画像形成装置において、 導電性基体上に少なくとも電荷発生材料を含有する有機
   感光層を形成してなり、該有機感光層の非画像形成部の
   少なくとも一部に、帯電、露光及び除電の繰り返しによ
   って腿色する色材を含有する腿色層を形成した電子写真
   感光体と、 前記電子写真感光体の腿色層に光を放射する発光部材
   と、 前記発光部材から放射されて腿色層で反射された光を受
   光する受光部材と、 前記受光部材からの反射光検出信号が予め設定されてい
   る基準値に達した場合に電子写真感光体の交換を表示す
   る制御手段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。