(57)【要約】【課題】  電子写真感光体を長寿命化する。【解決手段】    電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の初期膜厚ｄiを２７μ以上にすると異常放電等により正常なプリント画像を得ることが困難であった。しかし、帯電ロール３０の直径を、ｄi≦０．００３×φ、を満たす直径φとすることで、異常放電等が防止され均一に帯電されるので、正常なプリント画像が得られる。【選択図】        図１
2006258982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に所定の初期膜厚で感光層が形成された電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を帯電する接触式の帯電器と、
を備え、
前記電子写真感光体の前記感光層の初期膜厚と、
前記帯電器と前記電子写真感光体との間で放電が行われる隙間の形状と、
を所定の関係としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電子写真感光体の前記感光層の初期膜厚をｄiとすると、
ｄi≧２７μｍ
としたとを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電子写真感光体の前記感光層は画像形成に伴い減少し、
画像形成が不可となったライフエンド時の前記感光層のライフエンド時膜厚をｄeとすると、
ｄi−ｄe≧１５μｍ
としたことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電器は、帯電ロールであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記所定の関係は、
前記電子写真感光体の前記感光層の初期膜厚をｄi、
前記帯電ロールの直径をφ、
とすると、
ｄi≦０．００３×φ
の関係とすることで得られることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記帯電器は、直流電流のみが印加されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記電子写真感光体に当接してクリーニングするクリーニングブレードを備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
表面に感光層が形成された電子写真感光体であって、
前記感光層の初期膜厚をｄi、
前記感光層は画像形成に伴い減少し、画像形成が不可となったライフエンド時の前記感光層のライフエンド時膜厚をｄe、
とすると、
ｄi≧２７μｍ
かつ
ｄi−ｄe≧１５μｍ
としたとを特徴とする電子写真感光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真感光体、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に用いられる電子写真感光体は、クリーニングブレード、接触式の帯電器等の摺擦により、表面の感光層が摩耗し、膜厚が徐々に薄くなっていく。このため、等価容量変化により帯電特性が変化する。また、電子写真感光体の感光層の膜厚が厚いほど静電容量が小さくなるため、接触帯電方式では異常放電などが発生しやすくなる。このため、電子写真感光体の帯電の均一性が低下する。
【０００３】
したがって、従来の画像形成装置では、電子写真感光体の感光層の初期膜厚を２０μｍ前後として異常放電を防止するともに、ライフエンド時の膜厚を１２μｍ程度とし、膜厚の変化による帯電特性の変化を抑えている。しかし、このような設定では電子写真感光体のライフが非常に短いものになってしまう。
【０００４】
このため、耐摩耗性を高めた電子写真感光体が提案されている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、このように耐磨耗性を高めた電子写真感光体は、耐摩耗性は向上するものの、付着した放電生成物（放電被爆）が除去されにくいので、電子写真感光体の劣化が顕著になる。このため、像流れなどのディフェクトが発生しやすくなるという欠点がある。
【０００６】
あるいは、電子写真感光体の感光層の初期膜厚を６μｍとし、帯電器に直流電流のみを印加するＤＣ帯電方式の帯電器でも安定した帯電が得られるようにしているものもある。（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
しかし、このような電子写真感光体は、初期膜厚を６μｍより大きな、例えば、カーボンファイバー等の１０μｍ程度の導電体の異物が感光層に突き刺さると、すぐにリークが発生してしまう。このため、画像形成装置の電気系統のシステムが、非常に不安定であるという欠点がある。
【特許文献１】特開平０８−２５４８４０号公報
【特許文献２】特開平０９−３０４９５５号公報
【特許文献３】特開２００２−１８２４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、電子写真感光体を長寿命化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載の画像形成装置は、表面に所定の初期膜厚で感光層が形成された電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電する接触式の帯電器と、を備え、前記電子写真感光体の前記感光層の初期膜厚と、前記帯電器と前記電子写真感光体との間での放電が行われる隙間の形状と、を所定の関係としたことを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の画像形成装置では、電子写真感光体の感光層の初期膜厚と、帯電器と電子写真感光体との間で放電が行われる隙間の形状と、を所定の関係とし、初期膜厚に応じた帯電性能を得ている。
【００１１】
通常、初期膜厚を厚くすると異常放電等によって、均一に帯電することが困難となる。しかし、初期膜厚に応じた隙間の形状とすることで、感光層の初期膜厚を厚くしても、均一に帯電する。つまり、感光層の初期膜厚を厚くし、電子写真感光体を長寿命化できる。
【００１２】
請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記電子写真感光体の前記感光層の初期膜厚をｄiとすると、ｄi≧２７μｍ、としたとを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の画像形成装置では、電子写真感光体の感光層の初期膜厚ｄiを、ｄi≧２７μｍ、とし、電子写真感光体を長寿命化している。なお、ｄi≧２７μｍとしても、電子写真感光体の感光層の初期膜厚と、隙間の形状と、を所定の関係とすることで、異常放電が発生しないので、均一に帯電する。
【００１４】
請求項３に記載の画像形成装置は、請求項２に記載の構成において、前記電子写真感光体の前記感光層は画像形成に伴い減少し、画像形成が不可となったライフエンド時の前記感光層のライフエンド時膜厚をｄeとすると、ｄi−ｄe≧１５μｍ、としたことを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の画像形成装置では、画像形成が不可となったライフエンド時の感光層のライフエンド時膜厚をｄeとすると、ｄi−ｄe≧１５μｍ、としたので、感光層が十分リフレッシュされつつ（磨耗等で削られつつ）使用されるので、電子写真感光体の劣化、例えば、放電生成物の付着による像流れなどの発生が防止されている。
【００１６】
なお、膜厚の変化が１５μｍ以上でも、問題が生じないのは、数式（１）を見たし、十分な帯電性能が確保されているからである。
【００１７】
請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の構成において、前記帯電器は、帯電ロールであることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に記載の画像形成装置では、帯電器に帯電ロールを用いている。放電が行われる隙間の形状は、帯電ロールの直径を変えることで容易に調整できるので、好適である。
【００１９】
請求項５に記載の画像形成装置は、請求項４に記載の構成において、前記所定の関係は、前記電子写真感光体の前記感光層の初期膜厚をｄi、前記帯電ロールの直径をφ、とすると、ｄi≦０．００３×φ、の関係とすることで得られることを特徴としている。
【００２０】
請求項５に記載の画像形成装置では、電子写真感光体の感光層の初期膜厚をｄi、帯電ロールの直径をφ、とすると、ｄi≦０．００３×φ、の関係とすることで、初期膜厚に応じた帯電性能を得ている。よって、感光層の初期膜厚を厚くしても、帯電ロールの直径φを、ｄi≦０．００３×φ、とすることで、均一に帯電できる。つまり、感光層の初期膜厚を厚くし、電子写真感光体を長寿命化できる。
【００２１】
請求項６に記載の画像形成装置は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の構成において、前記帯電器は、直流電流のみが印加されることを特徴としている。
【００２２】
請求項６に記載の画像形成装置では、帯電器に直流電流のみを印加する、いわゆるＤＣ帯電方式によって電子写真感光体を帯電している。ＤＣ帯電方式は、異常放電が発生しやすい。特に、感光層の初期膜厚が厚くなるとより顕著になり、均一に帯電することが困難となる。
【００２３】
しかし、電子写真感光体の感光層の初期膜厚と、帯電器と電子写真感光体との間での放電が行われる領域の形状と、を所定の関係とし、初期膜厚に応じた帯電性能を得ているので、異常放電が発生しない。
【００２４】
請求項７に記載の画像形成装置は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の構成において、前記電子写真感光体に当接してクリーニングするクリーニングブレードを備えることを特徴としている。
【００２５】
請求項７に記載の画像形成装置では、クリーニングブレードを電子写真感光体に当接させてクリーニングしている。クリーニングブレードは電子写真感光体の感光層を削り、膜厚を減少させていく。よって、電子写真感光体を長寿命化するために、感光層の初期膜厚を厚くする。
【００２６】
感光層の初期膜厚を厚くしても、初期膜厚と、帯電器と電子写真感光体との間での放電が行われる領域の形状と、を所定の関係とし、膜厚に応じた帯電性能を得ているので、均一に帯電する。
【００２７】
請求項８に記載の電子写真感光体は、表面に感光層が形成された電子写真感光体であって、前記感光層の初期膜厚をｄi、前記感光層は画像形成に伴い減少し、画像形成が不可となったライフエンド時の前記感光層のライフエンド時膜厚をｄe、とすると、ｄi≧２７μｍ、かつ、ｄi−ｄe≧１５μｍ、としたとを特徴としている。
【００２８】
請求項８に記載の電子写真感光体は、感光層の初期膜厚をｄi、画像形成が不可となったライフエンド時の感光層のライフエンド時膜厚をｄe、とすると、ｄi≧２７μｍ、かつ、ｄi−ｄe≧１５μｍ、としている。
【００２９】
よって、電子写真感光体の寿命が長寿命化されているとともに、適度にリフレッシュされつつ使用されるので、異常画像が発生しない。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、電子写真感光体を長寿命化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明に係る一の実施形態の画像形成装置１１の概略構成を示している。画像形成装置１１は、公知の電子写真プロセスにより、外部装置から入力した画像情報に基づいてトナー像を形成し、この画像を記録紙Ｐに記録するものである。なお、以下の説明において、本発明の本質とは直接関係しないものについては、詳細な説明を省略する。
【００３２】
まず、画像形成装置１１の構成の概要と記録用紙Ｐに画像の形成を行うプロセスの概要とを説明する。
【００３３】
図１に示すように、画像形成装置１１は、電子写真感光体ドラム２０を備えている。電子写真感光体ドラム２０は駆動手段（図示省略）により、矢印Ｋの方向に回転する。
【００３４】
電子写真感光体ドラム２０の表面は、電源１２により直流電流が印加された帯電ロール３０によって、所定の帯電電位Ｖ0（本実施形態では約−７２０ｖ）に帯電する。なお、帯電ロール３０によって印加する直流電流は、定電圧制御されているが、電流は必要に応じて上下する。また、以降、直流電流のみが印加される接触式の帯電方式を「ＤＣ帯電方式」と記すことがある。
【００３５】
帯電後、画像情報に応じたレーザービームＬが光走査装置３２から出射されて露光され、所定の露光後電位ＶLに減衰し、画像情報に応じた潜像が電子写真感光体ドラム２０の表面に形成される。電子写真感光体ドラム２０の表面に形成された潜像は、現像装置３４によって現像され、電子写真感光体ドラム２０上にトナー像が形成される。このトナー像は転写ローラ３６によって、記録用紙Ｐに転写される。トナー像が転写した記録紙Ｐは定着器（図示略）に送られ、熱と圧力とで記録用紙Ｐにトナー像が定着する。トナー像が定着した記録用紙Ｐは、排紙トレイ（図示略）に排紙される。
【００３６】
なお、電子写真感光体ドラム２０上に形成されたトナー像は、転写ローラ３６で記録紙Ｐに全ては転写されずに、一部は電子写真感光体ドラム２０に残留トナーとして残る。このような残留トナーは、クリーニング装置４０のクリーニングブレード３８で掻き取られて除去される。
【００３７】
つぎに、電子写真感光体ドラム２０について説明する。
【００３８】
電子写真感光体ドラム２０は、アルミ素管などからなる導電性の円筒状の基材２２の上に、感光層２４が形成されている。この感光層２４の膜厚をｄとする。なお、図では、判りやすくするため、感光層２４を実際より厚く図示している。感光層２４は、単層構造であっても良く、あるいは、電荷発生層と電荷輸送層とからなる複数構造であっても良い。また、感光層２４と基材２２との間に下引き層があっても良く、感光層２４の上に保護層が設けられていても良い。また、いずれの種類の電子写真感光体（例えば、有機感光体、アモルファスシリコン系感光体、セレン系感光体など）でも良い。
【００３９】
さて、図２の表と図３のグラフは、電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の膜厚・帯電ロール３０の直径φと、画像と、の関係を示している。
【００４０】
これらは、電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の膜厚ｄが増加するに伴い、帯電ロール３０の直径φを大きくすると、正常なプリント画像を得られるが、そうでない場合は、帯電の均一性の低下、例えば、異常放電による白点等がプリント画像に表れ、正常なプリント画像が得られないことを示している。
【００４１】
そして、正常なプリント画像が得られる電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の膜厚ｄと帯電ロール３０の直径φとの関係を数式で示すと、
ｄ≦０．００３×φ・・・・・（１）
となる。
【００４２】
なお、図２の表と図３のグラフであるが、下記の条件の範囲では結果に差は無く、数式（１）を満たすと正常なプリント画像が得られた。また、帯電ロール３０に、直流電流に交流電流を重畳して電子写真感光体ドラム２０を帯電しても同様であった。なお、以降、直流電流に交流電流を重畳する接触式の帯電方式を「ＤＣ＋ＡＣ帯電方式」と記すことがある。
【００４３】
電子写真感光体ドラム３０の直径；１５ｍｍ〜３００ｍｍ
プロセス速度（電子写真感光体ドラム３０の周速）；２４ｍｍ／ｓｅｃ〜５００ｍｍ／ｓｅｃ
帯電電位Ｖ0；−３００ｖ〜−９００ｖ（＋３００ｖ〜＋９００ｖでも同様）
つぎに、電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の膜厚ｄと帯電ロール３０の直径φとの関係を数式（１）とすることで、正常なプリント画像となることについて、考察する。
【００４４】
図４、図５は、電子写真感光体ドラム２０と帯電ローラ３０とのニップ部の上流側を拡大した図である。
【００４５】
なお、図では、電子写真感光体ドラム２０の表面を略水平に図示しているが、これはニップ部近傍を大きく拡大しているからである。正確には電子写真感光体ドラム２０の表面は非常に緩やかな曲線となるが、無視できるので、上述したように、略水平に図示している。
【００４６】
電子写真感光体ドラム２０の帯電は、帯電ローラ３０と電子写真感光体ドラム２０との間での放電（微小ギャップ放電）により主に帯電している。放電を開始する空隙長Ｙは略一定である。
【００４７】
よって、大径の帯電ロール３０Ａ（実線）の放電領域（放電が行われる隙間）ＳＡの方が、小径の帯電ロール３０Ｂ（点線）の放電領域（放電が行われる隙間）ＳＢより広い（距離が長い）。また、大径の帯電ロール３０Ａ（実線）の放電領域ＳＡの形状の方が、徐々にニップ部に向かって狭くなる。
【００４８】
したがって、大径の帯電ロール３０Ａ（実線）では、放電する時間が長く、徐々に緩やかに所定の帯電電位に帯電してく。これに対し、小径の帯電ロール３０Ｂ（点線）は、放電する時間が短く、急激に所定の電位に帯電していく。このため、小径の帯電ロール３０Ｂ（点線）の方が、帯電性能が低いと考えられる。
【００４９】
一方、電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の膜厚ｄが厚いほど静電容量が小さくなるため、帯電しにくくなる。よって、感光層２４の膜厚ｄが厚くなると、帯電性能の低い小径の帯電ロール３０Ｂでは帯電の均一性が低下すると考えられる。
【００５０】
つまり、数式（１）の関係とすることで、感光層２４の膜厚ｄに応じた、帯電性能が確保され、均一に帯電すると考える。
【００５１】
さて、電子写真感光体ドラム２０の感光層２４は、上述した、帯電ロール３０やクリーニングブレード３８によって、徐々に磨耗し、膜厚ｄが徐々に薄くなる。
【００５２】
そして、感光層２４の膜厚ｄが所定の厚さ以下（本実施形態では１２μｍ以下）になると、例えば、露光しても所定の露光後電位ＶLに減衰しなくなる等のため、最終的には正常な画像が形成できなくなり、電子写真感光体ドラム２０の寿命（ライフエンド）となる。
【００５３】
したがって、画像形成装置１１は、電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の初期膜厚ｄiを２７μｍ以上とし、従来より大幅な長寿命化が図られている。
【００５４】
なお、従来、初期膜厚ｄiを２７μ以上にすると、静電容量が小さくなりすぎ、異常放電等により、正常なプリント画像を得ることが困難であった。しかし、帯電ロール３０の直径を、数式（１）を満たす直径φとすることで、異常放電等が防止され均一に帯電されるので、正常なプリント画像が得られる。
【００５５】
更に、カーボンファイバー等の１０μｍ程度の導電体の異物が感光層２４に突き刺さっても、膜厚ｄが厚いのでリークが発生しにくい。よって、画像形成装置１１の電気系統のシステムが安定する。（リークによる電気系統の異常が発生しない）。
【００５６】
また、電子写真感光体ドラム２０と帯電ロール３０との間の放電で発生する放電生成物が、電子写真感光体ドラム２０の表面に付着すること（放電被爆）により、像流れなどのディフェクトが発生する。
【００５７】
よって、画像形成装置１１は、電子写真感光体ドラム２０の寿命時（ライフエンド時）の感光層２４のライフエンド時膜厚ｄeと初期膜厚ｄiとの関係を、
ｄi−ｄe≧１５μｍ・・・・（２）
とし、感光層２４を適度に磨耗させて減少させ、リフレッシュしつつ使用することで、放電被爆による画像不良を防止している。
【００５８】
なお、数式（２）のように膜厚ｄの変化を大きくても問題が生じないないのは、数式（１）の関係を満たし、帯電性能が確保されているからである。
【００５９】
さて、ＤＣ帯電方式の場合は、電子写真感光体ドラム２０と帯電ローラ３０とのニップ部の上流側（プレニップ）でのみ放電が行われるので、ＤＣ＋ＡＣ帯電方式より帯電性能が劣る。よって、電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の初期膜厚ｄiを厚く（２７μ以上）すると、均一に帯電させることが困難となる。しかし、数式（１）を満たすことで、均一に帯電し、正常なプリント画像が得られる。
【００６０】
また、ＤＣ＋ＡＣ帯電方式の場合は、ニップ部の上流側（プレニップ）と下流側（ポストニップ）との両方で放電が行われて帯電するので帯電領域が広く、ＤＣ帯電方式より帯電性能が良い。しかし、ＤＣ＋ＡＣ帯電方式の場合は、通常、ＤＣ成分は定電圧制御とし、ＡＣ成分は定電流制御としている。感光層２４の膜厚ｄが厚くなると静電容量が小さくなり帯電しにくくなるので、ＡＣ成分の電圧幅Ｖｐｐ（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ｐｅａｋ）は小さくなり、ＤＣ成分の電流値は大きくなる。このため、電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の初期膜厚ｄiを厚く（２７μｍ以上）すると、やはり均一に帯電することが困難になる。しかし、数式（１）を満たすことで、均一に帯電し、正常なプリント画像が得られる。
【００６１】
つぎに、本発明の作用について説明する。
【００６２】
従来は、電子写真感光体を長寿命化するために、電子写真感光体の感光層の初期膜厚を厚く、特に２７μｍ以上とすると、異常放電等により、正常なプリント画像を得ることが困難であった。
【００６３】
そこで、本発明者らは、電子写真感光体の感光層の膜厚と、接触式の帯電器と電子写真感光体との間での放電がおこなわれる隙間（放電領域）の形状と、を所定の関係とすることで帯電が均一となり、正常なプリント画像が得られることを見出した。
【００６４】
そして、上記実施形態の画像形成装置１１で説明したように、電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の初期膜厚ｄiを２７μｍ以上とし、電子写真感光体ドラム２０を大幅に長寿命化するとともに、初期膜厚ｄiと帯電ロール３０の直径φとの関係を、数式（１）とすることで、異常放電を防止し、正常なプリント画像を得ている。また、帯電性能を上げるため、必要以上に帯電ロール３０を大きくし、装置全体が大型化することもない。
【００６５】
更に、ライフエンド時膜厚ｄeと初期膜厚ｄiとの関係を、
ｄi−ｄe≧１５μｍ・・・・（２）
とし、感光層２４を適度に磨耗させて、リフレッシュしつつ使用することで、放電被爆による画像不良を防止している。
【００６６】
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００６７】
上記実施形態では、帯電ロール３０と電子写真感光体ドラム２０の感光層２４の膜厚ｄとの関係を、数式（１）とすることで、異常放電を防止したが、これに限定されない。
【００６８】
また、接触式の帯電器も帯電ロール３０に限定されない。例えば、ブレード帯電器、ブラシ帯電器（いずれも固定式、回転式、ＤＣ帯電方式、ＤＣ＋ＡＣ帯電方式を含む）等、他の接触式の帯電器であっても良い。なお、帯電ロール３０以外の場合は、電子写真感光体の感光層の膜厚と、帯電器と電子写真感光体との間で放電する隙間（放電領域）の形状と、をパラメータに実験し、正常な画像となる、初期膜厚と隙間（放電領域）の形状とを所定の関係とすることで、同様に、異常放電を防止し、正常なプリント画像が得られる。
【００６９】
また、電子写真感光体も上記実施形態のようなドラム状の電子写真感光体ドラム２０でなくても良い。例えば、ベルト状の電子写真感光体ベルトであっても良い。
【００７０】
また、プロセス速度（電子写真感光体ドラム３０の周速）が可変するもの（例えば、普通紙モードを厚紙モードとで速度が変わる装置など）であっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一の実施形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】帯電ロールの直径及び感光体ドラムの感光層の膜厚と画像との関係を示す表である。
【図３】帯電ロールの直径及び感光体ドラムの感光層の膜厚と画像との関係を示すグラフである。
【図４】放電を開始する空隙長Ｙと、大径の帯電ロールと及び小径の帯電ロールとの関係を模式的に示す図である。
【図５】（Ａ）は大径の帯電ロールの放電領域の形状を示し、（Ｂ）は小径の帯電ロールの放電領域の形状を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１      画像形成装置
２０      電子写真感光体ドラム（電子写真感光体）
２４      感光層
３０      帯電ロール
３８      クリーニングブレード
ＳＡ      放電領域（放電が行われる隙間）
ＳＢ      放電領域（放電が行われる隙間）
ｄi     初期膜厚
ｄe     ライフエンド時膜厚
【図１】
2006258982.tif 000003
【図２】
2006258982.tif 000004
【図３】
2006258982.tif 000005
【図４】
2006258982.tif 000006
【図５】
2006258982.tif 000007