(57)【要約】【課題】画像品質の低下を抑制する手段を提供する。【解決手段】像担持体と、前記像担持体の表面を一様に帯電させる帯電部材と、前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、を有し、前記像担持体表面に対して垂直に押圧する圧子の荷重が１．９ｍＮに到達したときに、前記像担持体表面に残された傷の深さをスクラッチ残留深さとした場合、前記スクラッチ残留深さは、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、前記像担持体表面のマルテンス硬度が１３０ＭＰａ以上、１７０ＭＰａ以下であり、前記露光後の像担持体表面の電位が−６５Ｖ以下、−１００Ｖ以上である。【選択図】        図２
2018072362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体の表面を一様に帯電させる帯電部材と、
前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
を有し、
前記像担持体表面に対して垂直に押圧する圧子の荷重が１．９ｍＮに到達したときに、前記像担持体表面に残された傷の深さをスクラッチ残留深さとした場合、前記スクラッチ残留深さは、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、
前記像担持体表面のマルテンス硬度が１３０ＭＰａ以上、１７０ＭＰａ以下であり、
前記露光後の像担持体表面の電位が−６５Ｖ以下、−１００Ｖ以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記静電潜像を現像剤で現像する現像剤担持体を有し、
前記現像剤担持体に印加する電位と、前記露光後の像担持体の電位との電位差は、６０Ｖ以上、１４０Ｖ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、
前記マルテンス硬度は、
Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製微小硬度計Ｎａｎｏ  Ｉｎｄｅｎｔｅｒ  Ｇ２００を用いて、温度２５℃、相対湿度５０％の環境下において、対面角１４５°のプリマウント型バーコビッチ−ダイヤモンド圧子を用いて測定した値であって、
前記圧子を押込み荷重４ｍＮまで押し込んだときの前記圧子により形成された押込み深さから算出されたキズの表面積に基づいて導出され、
マルテンス硬度（Ｎ／ｍｍ2）＝押込み荷重（Ｎ）／押込み荷重下での前記圧子で形成されたキズの表面積（ｍｍ2）
で定義される値であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記帯電部材による前記像担持体の帯電電位は、−５００Ｖである
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置は、画像品質を確保するため像担持体の電位を調整するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術においては、経時の使用に際して画像品質の低下、例えば像担持体上に外添剤が残留することにより残像が生じる等の要因による画像品質が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、画像品質の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、本発明は、像担持体と、前記像担持体の表面を一様に帯電させる帯電部材と、前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、を有し、前記像担持体表面に対して垂直に押圧する圧子の荷重が１．９ｍＮに到達したときに、前記像担持体表面に残された傷の深さをスクラッチ残留深さとした場合、前記スクラッチ残留深さは、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、前記像担持体表面のマルテンス硬度が１３０ＭＰａ以上、１７０ＭＰａ以下であり、前記露光後の像担持体表面の電位が−６５Ｖ以下、−１００Ｖ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このようにした本発明は、画像品質の低下を抑制することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図
【図２】実施例における画像形成ユニットの構成を示す概略側断面図
【図３】実施例における感光体ドラムの構成を示す説明図
【図４】実施例におけるマルテンス硬度と印刷可能枚数の説明図
【図５】実施例におけるスクラッチ試験の説明図
【図６】実施例におけるスクラッチ試験のプロファイル
【図７】実施例におけるスクラッチ試験の結果の説明図
【図８】実施例における押込み試験のプロファイル
【図９】実施例における印刷結果の説明図
【図１０】実施例における濃度測定位置の説明図
【図１１】実施例における残像画像発生の説明図
【図１２】実施例における現像バイアスとポジ残像の関係を示すグラフ
【図１３】実施例における帯電電位とポジ残像の関係を示すグラフ
【図１４】実施例における露光後電位とマルテンス硬度の評価結果
【図１５】実施例における露光後電位とマルテンス硬度の評価結果を示すグラフ
【図１６】実施例における現像バイアスと露光後電位との電位差の評価結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明による画像形成装置の実施例を説明する。
【実施例】
【００１０】
図１は実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図である。
【００１１】
図１において、画像形成装置１００は、例えばカラープリンタであり、トナー像を形成する画像形成ユニットを備えたものである。画像形成装置１００は、給紙カセット１３と、給紙ローラ１４と、搬送ローラ１５、１７と、レジストローラ１６と、画像形成ユニット９と、転写ローラ１０と、転写ベルト１１と、定着装置１２と、排出ローラ１８とを有している。
【００１２】
給紙カセット１３は、印刷媒体２０を積層して収容するものである。
【００１３】
給紙ローラ１４は、給紙カセット１３に収容された最上位の印刷媒体２０に接触して回転することにより印刷媒体２０を１枚ずつ繰り出し、搬送ローラ１５へ搬送するものである。
【００１４】
搬送ローラ１５は、給紙ローラ１４により搬送された印刷媒体２０を挟持して図中矢印Ａが示す媒体搬送方向へ搬送し、レジストローラ１６へと搬送するものである。
【００１５】
レジストローラ１６は、搬送ローラ１５で搬送された印刷媒体２０の斜行を矯正するとともに、印刷媒体２０を挟持して画像形成ユニット９へ搬送するものである。
【００１６】
画像形成ユニット９は、４色の現像剤としてのトナーを扱う４つの画像形成ユニット９（Ｋ）、９（Ｙ）、９（Ｍ）、９（Ｃ）により構成され、媒体搬送方向における上流側からブラックのトナーを扱う画像形成ユニット９（Ｋ）、イエローのトナーを扱う画像形成ユニット９（Ｙ）、マゼンタのトナーを扱う画像形成ユニット９（Ｍ）、シアンのトナーを扱う画像形成ユニット９（Ｃ）の順で配設されている。
画像形成ユニット９は、それぞれのトナーを使用して現像剤像としてのトナー像を感光体ドラム１の表面に形成する。
【００１７】
転写ローラ１０は、転写ベルト１１を介してそれぞれの画像形成ユニット９の感光体ドラム１に対向配置されたものであり、転写電圧が印加されて感光体ドラム１に形成されたトナー像を転写ベルト１１で搬送される印刷媒体２０に転写するものである。
【００１８】
転写ベルト１１は、それぞれの画像形成ユニット９とそれぞれの転写ローラ１０との間に回転可能に配設され、レジストローラ１６で搬送された印刷媒体２０を画像形成ユニット９の感光体ドラム１と接触させながら定着装置１２へ搬送するものである。
【００１９】
印刷媒体２０は、それぞれの画像形成ユニット９の感光体ドラム１と、転写ベルト１１との間を通過するときに、転写ベルト１１を挟んで感光体ドラム１の反対側に対向配置された転写ローラ１０との接触部において感光体ドラム１上に形成されたトナー像が画像形成ユニット９毎に転写される。
【００２０】
定着装置１２は、転写ベルト１１により搬送され、トナー像が転写された印刷媒体２０に熱と圧力でトナー像を定着させるとともに搬送ローラ１７へ搬送するものである。
【００２１】
搬送ローラ１７は、定着装置１２でトナー像が定着された印刷媒体２０を挟持して排出ローラ１８へ搬送するものである。
【００２２】
排出ローラ１８は、搬送ローラ１７により搬送された印刷媒体２０を挟持して搬送し、排出部１９へ排出するものである。
【００２３】
図２は実施例における画像形成ユニットの構成を示す概略側断面図である。
【００２４】
図２において、画像形成ユニット９は、トナーカートリッジ７と、ドラムカーリッジ８とから構成されている。また、ドラムカートリッジ８は、感光体ドラム（ＯＰＣ）１と、帯電ローラ２（ＣＨ）と、現像ローラ（ＤＤ）４と、現像ブレード２１と、スポンジローラ５と、クリーニングブレード６と、除電装置２３とを有している。なお、画像形成ユニット９（Ｋ）、９（Ｙ）、９（Ｍ）、９（Ｃ）は、取り扱うトナーは異なるが、構成は同じであるため１つの画像形成ユニットの構成を説明する。
【００２５】
トナーカートリッジ７は、内部にトナーが充填されたトナー収容部である。
【００２６】
像担持体としての感光体ドラム１は、露光ＬＥＤヘッド３により選択的に照射された光により静電潜像が形成され、その静電潜像にトナーが供給されることによりトナー像が現像されるものである。
【００２７】
帯電部材としての帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるものである。
【００２８】
現像剤担持体としての現像ローラ４は、静電潜像をトナーで現像するものであり、感光体ドラム１上に形成された静電潜像にトナー２２を搬送してトナー像を現像するものである。現像ローラ４は、電源制御部により所定の現像バイアス電圧が印加される。
【００２９】
現像ブレード２１は、現像ローラ４上に均一なトナー層を形成するものである。
【００３０】
スポンジローラ５は、トナー収容部のトナー２２を攪拌し、帯電させるものである。
【００３１】
クリーニングブレード６は、トナー像を転写した後、感光体ドラム１上に残留したトナーを除去するものである。
【００３２】
除電装置２３は、感光体ドラム１上の電位をリセットするものである。
【００３３】
露光手段としての露光ＬＥＤヘッド３は、図１に示す画像形成装置１００の本体に取り付けられ、ドラムカートリッジ８の所定の位置から感光体ドラム１の表面を露光できるように配設されている。露光ＬＥＤヘッド３は、感光体ドラム１の表面を露光して静電潜像を形成する。
【００３４】
転写ベルト１１により図中矢印Ａが示す媒体搬送方向に搬送された印刷媒体２０には、転写ベルト１１を挟んで感光体ドラム１と対向配置された転写ローラ１０との接触部において感光体ドラム１上の静電潜像に現像されたトナーが転写される。
【００３５】
ここで、本実施例で使用するトナー２２について説明する。
【００３６】
トナー２２は、非磁性一成分の不帯電性トナーであり、少なくとも結着樹脂を含有するトナー母粒子に無機微粉体や有機微粉体などの外部添加剤（以下、「外添剤」という。）が添加されたものである。
【００３７】
この結着樹脂は、特に限定されるものではないが、ポリエステル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、またはスチレン−ブタジエン系樹脂が好ましい。この結着樹脂には、離型剤、着色剤等が添加され、その他に帯電制御剤、導電性調整剤、流動性向上剤またはクリーニング性向上剤等の添加剤が適宜添加されていても良い。また、結着樹脂としては複数の種類の混合でも良く、本実施例では、複数の非晶性ポリエステル系樹脂の他に結晶構造を持った結晶性ポリエステルを用いた。
【００３８】
トナー２２の平均粒径は６．０μｍ、円形度０．９６である。なお、平均粒径の測定には、ベックマン・コールター社製コールターマルチサイザー３を使用し、円形度の測定は、シスメックス社製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−３０００を使用した。
【００３９】
離型剤としては、特に限定されるものはないが、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、オレフィンの共重合物、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス、酸化ポリエチレンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、またはそれらのブロック共重合物、カルナバワックス、モンタン酸エステルワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したものなど公知のものが挙げられる。そして含有量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部、好ましくは０．５〜１２重量部添加されるのが効果的であり、また複数のワックスを併用することも好ましい。
【００４０】
着色剤としては、特に限定されるものではないが、従来のブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー用着色剤として用いられている染料、顔料等を単独もしくは複数種併用して使用することができ、例えばカーボンブラック、酸化鉄、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンＦＧ、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンＢ、ローダミン−Ｂベース、ソルベントレッド４９、ソルベントレッド１４６、ピグメントブルー１５：３、ソルベントブルー３５、キナクリドン、カーミン６Ｂ、ジアゾイエロー等が挙げられる。この着色剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して２〜２５重量部、好ましくは２〜１５重量部添加される。
【００４１】
帯電制御剤としては、公知のものを用いることができる。例えば、負帯電性のトナーの場合には、アゾ系錯体帯電制御剤、サリチル酸系錯体帯電制御剤、カリックスアレン系帯電制御剤などが挙げられる。この帯電制御剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して０．０５〜１５重量部、好ましくは０．１〜１０重量部添加される。
【００４２】
トナー２２の外添剤は、環境安定性、帯電安定性、現像性、流動性、保存性向上のために添加され、公知のものを用いることができる。外添剤の含有量は、結着樹脂１００重量部に対して０．０１〜１０重量部、好ましくは０．０５〜８重量部添加される。本実施例では、母粒子１００重量部に、平均粒径１４μｍのシリカを数種類（帯電極性が正のものと、負のもの）と、平均粒径１１０μｍのコロイダルシリカ（負帯電）、平均粒径２００μｍのメラミン（正帯電）を添加し、その総量は、上記の範囲に収まるようにした。
【００４３】
次に、現像ローラ４について説明する。
【００４４】
本実施例で使用した現像ローラ４は、軸としての導電性の芯金上に、弾性層を配した構成となっている。弾性層のロール状態でのゴム強度は、一般的にアスカ―Ｃ硬度６０〜８０度が好ましい。弾性層は、ポリエーテル系ポリオールおよび脂肪酸系イソシアネートをベースポリマーとして形成した。また、弾性層の抵抗値調整のため、導電剤として、例えばアセチレンブラックおよびケッチェンブラック等のカーボンブラックが添加されている。本実施例においては、弾性層のアスカ―Ｃ硬度は７６度とした。
【００４５】
また、トナー２２を現像ローラ４の表面に適切に担持させるため、現像ローラ４の弾性層の表面を覆う表面層として、イソシアネート処理を施した。イソシアネート処理液は、イソシアネート化合物を酢酸エチル等の有機溶剤に溶解させた後に、アセチレンブラックおよびケッチェンブラック等のカーボンブラックを添加したものである。イソシアネート化合物には、例えばジフェニルメタンイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネート等が用いられる。イソシアネート処理液が乾燥した後、現像ローラ４の表面を有機溶剤のイソプロピルアルコールに漬けた布等で払拭することにより、現像ローラ４表面の帯電性を均一に向上させることができる。
【００４６】
現像ローラ４の電気抵抗値は、−１００Ｖ印加時で、１×１０4〜１×１０7Ωｃｍの範囲が好ましく、本実施例では、１×１０6Ωｃｍとした。
【００４７】
次に、クリーニングブレード６について説明する。
【００４８】
本実施例で使用したクリーニングブレード６は、板状弾性体と、それを保持するための導電性の板状の保持具とからなる。
【００４９】
板状弾性体の形成材料としては、特に限定されるものではないが、感光体ドラム１表面に摺接して残留トナーを掻き取る際、感光体ドラム１表面を傷つけることがないよう、弾性体組成物を用いるのが一般的である。例えばポリウレタン、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フッ素ゴム等に、適宜の添加剤を配合した組成物が挙げられる。なかでも、機械的強度や弾性圧接性等に優れる点でポリウレタン組成物が好適である。
【００５０】
上記ポリウレタン組成物は、通常ポリイソシアネートとポリオールと硬化剤と触媒とを用いて得ることができる。
【００５１】
上記ポリイソシアネートとしては、特に限定されるものではなく、例えば４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、３，３´−トリレン−４，４´−ジイソシアネート、３，３´ジメチルジフェニルメタン−４，４´−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン（２，４−ＴＤＩの二量体）、１，５−ナフチレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４´−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添加ＭＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、オルトトルイジンジイソシアネート、キレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル等のトリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ等が挙げられる。これらは単独もしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、耐摩耗性の観点から、ＭＤＩが好ましい。
【００５２】
また、ポリイソシアネートとともに用いられるポリオールとしては、特に限定されるものでなく、例えばポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリヘキシレンアジペート等のポリエステルポリオール、ポリカプロラクトン、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール等のポリエーテルポリオールが挙げられる。これらは単独もしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、耐摩耗性に優れる点で、ＰＢＡが好ましい。
【００５３】
上記ポリイソシアネートおよびポリオールとともに用いられる硬化剤としては、特に限定されるものではなく、１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、１，２，６−ヘキサントリオール等の、分子量３００以下のポリオールが挙げられる。これらは単独もしくは２種以上併せて用いられる。
【００５４】
次に、感光体ドラム１を図３の実施例における感光体ドラムの構成を示す説明図に基づいて説明する。なお、図３（ａ）は感光体ドラムの斜視図、図３（ｂ）は表層の断面図である。
【００５５】
図３において、感光体ドラム１は、駆動源に接続されたドラムギア２４と、軸方向におけるドラムギア２４に反対側の端部に設けられたドラムフランジ２５とを有している。また、感光体ドラム１は、円筒型に加工された導電性支持体２７の表面から順に、下引き層２８、電荷発生層２９、電荷輸送層３０が積層された構造になっている。また、電荷発生層２９および電荷輸送層３０は、感光層２６として構成されている。
【００５６】
導電性支持体２７と感光層２６との間に、接着性、ブロッキング性等の改善のため、下引き層２８を設けることができる。
【００５７】
下引き層２８としては、例えば樹脂、樹脂に金属酸化物等の粒子を分散したもの等が用いられる。また、下引き層２８は、単一層であっても、複数層として設けても良い。下引き層２８に用いる金属酸化物粒子の例としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化鉄等の１種の金属元素を含む金属酸化物粒子、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等の複数の金属元素を含む金属酸化物粒子等が挙げられる。これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を任意の比率および組み合わせで用いても良い。
【００５８】
これらの金属酸化物粒子の中でも、酸化チタンおよび酸化アルミニウムが好ましく、特に酸化チタンが好ましい。酸化チタン粒子は、その表面に、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化珪素等の無機物またはステアリン酸、ポリオール、シリコーン等の有機物による処理が施されていても良い。これらの処理は、いずれか１種でも良く、２種以上が施されていても良い。酸化チタン粒子の結晶型としては、例えばルチル、アナターゼ、ブルッカイト、アモルファスのいずれかを用いることができる。なお、酸化チタン粒子は、その結晶型が１種のみであっても良く、２種以上の結晶型が任意の比率および組み合わせで含まれていても良い。金属酸化物粒子の平均粒径は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、下引き層２８の原料であるバインダー樹脂等の特性および溶液の安定性の観点から、平均一次粒径が、通常１０ｎｍ以上、また通常１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下のものが望ましい。この平均一次粒径は、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真により測定することができる。
【００５９】
下引き層２８は、金属酸化物粒子をバインダー樹脂に分散したもので形成することが好ましい。このような下引き層２８は、例えばバインダー樹脂を溶解した溶液に金属酸化物粒子を分散させ、この金属酸化物粒子を分散させた溶液（以下、適宜「下引き層形成用塗布液」という。）を塗布することにより形成することが好ましい。
【００６０】
下引き層２８に用いられるバインダー樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、ニトロセルロース等のセルロースエステル樹脂、セルロースエーテル樹脂、カゼイン、ゼラチン、ポリグルタミン酸、澱粉、スターチアセテート、アミノ澱粉、ジルコニウムキレート化合物、ジルコニウムアルコキシド化合物等の有機ジルコニウム化合物、チタニルキレート化合物、チタニルアルコキシド化合物等の有機チタニル化合物、シランカップリング剤等が挙げられる。これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を任意の比率および組み合わせで用いても良い。また、硬化剤とともに硬化した形状で使用しても良い。なかでも、アルコール可溶性の共重合ポリアミド、変性ポリアミド等は、良好な分散性および塗布性を示し、好ましい。
【００６１】
感光層２６の構成は、公知の電子写真感光体に適用可能ないかなる構成も採用することが可能である。具体例を挙げると、光導電性材料をバインダー樹脂中に溶解または分散させた単層の感光層（即ち、単層型感光層）を有する、いわゆる単層型感光体と、電荷発生物質を含有する電荷発生層と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とを積層してなる複数の層からなる感光層（即ち、積層型感光層）を有する、いわゆる積層型感光体等が挙げられる。一般に、光伝導性材料は、単層型でも積層型でも、機能としては同等の性能を示すことが知られている。
【００６２】
本実施例の電子写真感光体の有する感光層２６は、公知のいずれの形態であっても構わないが、電子写真感光体の機械的物性、電気特性、製造安定性等を総合的に勘案して、積層型の電子写真感光体が好ましい。特に、導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層とを、この順に積層した順積層型感光体がより好ましい。
【００６３】
電荷発生層と電荷輸送層とを有する機能分離型感光体（即ち、積層型感光体）の電荷輸送層および単層型感光体の感光層形成の際は、膜強度確保のため、通常、化合物を分散させるためバインダー樹脂が使用される。機能分離型感光体の電荷輸送層は、電荷輸送物質と各種バインダー樹脂とを溶剤に溶解、あるいは分散させて得られる塗布液を塗布、乾燥して得ることができる。また、単層型感光体は、電荷発生物質、電荷輸送物質および各種バインダー樹脂を溶剤に溶解、あるいは分散させて得られる塗布液を塗布、乾燥して得ることができる。
【００６４】
機能分離型感光体における電荷発生層に通常用いられるバインダー樹脂の例としては、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ブチラールの一部がホルマールや、アセタール等で変性された部分アセタール化ポリビニルブチラール樹脂等のポリビニルアセタール系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、変性エーテル系ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、カゼインや、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ヒドロキシ変性塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、カルボキシル変性塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体等の塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アルキッド樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂等の絶縁性樹脂や、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルペリレン等の有機光導電性ポリマーの中から選択し、用いることができるが、これらのポリマーに限定されるものではない。また、これらのバインダー樹脂は、１種を単独で用いても良く、２種以上を任意の比率および組み合わせで用いても良い。
【００６５】
次に、層形成方法を説明する。
【００６６】
感光体ドラム１を構成する各層は、通常、各層を構成する材料を含有する塗布液を、導電性支持体上に公知の塗布方法を用い、各層ごとに塗布、乾燥の工程を繰り返し、順次塗布していくことにより形成される。
【００６７】
バインダー樹脂を溶解させ、塗布液の作製に用いられる溶媒、分散媒としては、例えばペンタン、ヘキサン、オクタン、ノナン等の飽和脂肪族系溶媒、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロナフタレン等のハロゲン化芳香族系溶媒、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のアミド系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ベンジンアルコール等のアルコール系溶媒、グリセリン、ポリエチレングリコール等の脂肪族多価アルコール類、アセトン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、４−メトキシ−４−メチル−２−ペンタノン等の鎖状、分岐および環状ケトン系溶媒、ギ酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル等のエステル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン（以下、「ＴＨＦ」という。）、１，４−ジオキサン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ等の鎖状および環状エーテル系溶媒、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、スルフォラン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等の非プロトン性極性溶媒、ｎ−ブチルアミン、イソプロパノールアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、トリエチルアミン等の含窒素化合物、リグロイン等の鉱油、水等が挙げられ、下引き層２８を溶解しないものが好ましく用いられる。なお、これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を任意の比率および組み合わせで用いても良い。
【００６８】
層形成用の塗布液は、単層型感光体および積層型感光体の電荷輸送層の場合には、固形分濃度が、通常５重量％以上、好ましくは１０重量％以上、またその上限は、通常４０重量％以下、好ましくは３５重量％以下である。また、塗布液の粘度は、通常１０ｍＰａ・ｓ以上、好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以上、またその上限は、通常５００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは４００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００６９】
積層型感光体の電荷発生層の場合には、固形分濃度を、通常０．１重量％以上、好ましくは１重量％以上、またその上限は、通常１５重量％以下、好ましくは１０重量％以下である。また塗布液の粘度は、通常０．０１ｍＰａ・ｓ以上、好ましくは０．１ｍＰａ・ｓ以上、またその上限は、通常２０ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは１０ｍＰａ・ｓ以下である。
【００７０】
塗布液の塗布方法としては、例えば浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピナーコーティング法、ビードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法、ローラ―コーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等が挙げられるが、他の公知のコーティング法を用いることも可能である。なお、これらの方法は、１種を単独で利用しても良く、２種以上を任意に組み合わせて利用しても良い。塗布液の乾燥は、室温（通常２５℃）における指触乾燥後、通常３０℃以上、２００℃以下の温度範囲で、通常１分以上、２時間以下の間、無風または送風下で加熱乾燥させることが好ましい。また、加熱温度は一定であっても、乾燥時に変更させながら行っても良い。
【００７１】
単層型感光体の感光層の膜厚は、通常５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、またその上限は、通常１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下である。また、順積層型感光体の電荷輸送層の膜厚は、通常５μｍ以上、５０μｍ以下の範囲で用いられるが、好ましくは１０μｍ以上、４５μｍ以下、高解像度の観点からより好ましくは１０μｍ以上、３０μｍ以下である。
【００７２】
次に、感光体ドラム１の寿命について説明する。
【００７３】
感光体ドラム１の電荷輸送層３０は、１８〜２４μｍで成膜され、印刷動作する際に接触部材に擦られることで摩耗が発生する。この摩耗により、電荷輸送層３０が１０μｍ以下になると、帯電ローラ２からの帯電が保持できず、静電潜像の電位が低下し、非印刷領域にトナーが供給されるため印刷汚れが発生する。
そのため、電荷輸送層３０の摩耗特性が良いと長寿命の感光体ドラム１となる。摩耗特性は、電荷輸送層３０のマルテンス硬度が低いほど良い傾向がある。
【００７４】
図４に示すように、３０Ｋ枚以上印刷可能な感光体ドラム１は、マルテンス硬度が１７０Ｎ／ｍｍ2以下であることがわかる。しかし、マルテンス硬度が１３０Ｎ／ｍｍ2以下になると、摩耗量が少なく感光層のオゾン劣化が蓄積する。そうすると、電荷輸送能力の低下によりトナー濃度の低下が発生する。
そのため、本実施例の感光体ドラム１が有する電荷輸送層３０のマルテンス硬度は１３０Ｎ／ｍｍ2以上、１７０Ｎ／ｍｍ2以下としている。
【００７５】
次に、感光体ドラム１が有する電荷輸送層３０の硬度およびマルテンス硬度を１３０Ｎ／ｍｍ2以上、１７０Ｎ／ｍｍ2以下に調整する方法を説明する。
【００７６】
まず、電荷輸送層３０の樹脂について説明する。
【００７７】
電荷輸送層３０の樹脂は、樹脂の平均分子量を高くすると低硬度となり、粘度平均分子量を低くすると高硬度となる。樹脂の粘度平均分子量は塗布前の液体時に調整する。例えば、ポリアリレート樹脂を使用した場合、粘度平均分子量は１００００〜３０００００で使用される。より好ましくは粘度平均分子量が２００００〜１０００００である。
【００７８】
粘度平均分子量が過度に小さいと、感光層の機械的強度が低下し実用的ではない。また、粘度平均分子量が過度に大きいと、感光層を適当な膜厚に塗布形成することが困難である。
【００７９】
ポリアリレートの樹脂の構造を以下に例示する。なお、本例示、本発明の趣旨を明確にするために行うものであり、本発明の趣旨に反しない限り、例示される構造に限定されるものではない。
【００８０】
感光層に含まれるポリアリレート樹脂は、例えば下記の化学式１で表される繰り返し構造を含むものであり、二価ヒドロキシアリール成分とジカルボン酸成分とにより製造することができる。
【００８１】
【化１】
2018072362.tif 000003
次に、電荷輸送層３０の添加剤について説明する。
【００８２】
マルテンス硬度を上げるために添加剤（Ｍｗが５００以下の化合物）を感光層またはそれを形成する各層に含有させることにより、電気特性に影響を与えず、かつ弾性変形率を低下させることなく、マルテンス硬度を所定の値に調整することができる。その構造に特に制限はないが、Ｍｗが５００以下、好ましくは４００以下、さらに好ましくは３００以下、最も好ましくは２５０以下である。添加剤のＭｗが小さいとバインダー樹脂との相溶性が高くなり、マルテンス硬度を増加させる効果がより顕著に現れる。
【００８３】
電気特性に影響を与えず、かつ弾性変形率を低下させることなく、マルテンス硬度を調整するものとして、下記の化学式２（一般式）に示す添加剤を感光層またはそれを形成する各層に含有させることがより好ましい。本発明のマルテンス硬度に調整するため、感光層中に含まれる添加剤は、結着樹脂１００重量部に対して通常５０重量部以下であり、好ましくは２５重量部以下、さらに好ましくは１５重量部以下である。
【００８４】
なお、化学式２中、Ｒ９、Ｒ１０は、それぞれ独立しており、置換または非置換の炭素数６〜３０のアルキル基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアシル基、置換または非置換の炭素数６〜３０のシクロアルキル基を示し、Ｚは窒素原子以外のヘテロ原子、ｎは１〜８の整数を表している。
【００８５】
【化２】
2018072362.tif 000004
次に、感光体ドラム１の最表面層の物性の測定方法について説明する。
【００８６】
感光体ドラム１は、スクラッチ試験を行い、荷重１．９ｍＮに到達した位置のスクラッチ残留深さが通常１００ｎｍ以下、またその下限は通常５０ｎｍ以上であることが好ましい。スクラッチ残留深さは、浅いほど最表面層の耐傷性が良化し、トナーから脱離した外添剤のクリーニングがし易くなる。ただし、スクラッチ残留深さが５０ｎｍ以下になる場合、感光体ドラム１の最表面層のマルテンス硬度を１７０Ｎ／ｍｍ2以下に調整することが困難となり、印刷可能枚数が少なくなってしまう。
【００８７】
本実施例におけるスクラッチ残留深さとマルテンス硬度は、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製微小硬度計Ｎａｎｏ  Ｉｎｄｅｎｔｅｒ  Ｇ２００を用いて、温度２５℃、相対湿度５０％の環境下で測定した値である。測定には対面角１４５°のプリマウント型バーコビッチ−ダイヤモンド圧子を用いる。スクラッチ残留深さはスクラッチ試験により測定し、マルテンス硬度は押込み試験により測定する。
【００８８】
ここでスクラッチ試験を図５の実施例におけるスクラッチ試験の説明図に基づいて説明する。なお、図５（ａ）はスクラッチ試験の測定器の概略構成を示し、図５（ｂ）はスクラッチ試験の動作を示している。
スクラッチ試験機は、図５（ａ）に示すように、感光体ドラム１を水平方向にスライドするホルダー３３で固定し、圧子３２が感光体ドラム１の表面に垂直に加重するものである。
【００８９】
スクラッチ試験の動作は、図５（ｂ）に示すように、圧子３２が感光体ドラム１の表面に図中矢印Ｂ１が示す方向に働く荷重０．０３ｍＮで触れており、図中矢印Ｂ２が示す水平（軸）方向にホルダー３３がスライドすることによりスクラッチする。
【００９０】
スクラッチ試験では、次の３回の操作で表面物性を測定している。まず始めに、０．０３ｍＮ加重した圧子３２で試料表面の初期状態Ａ（スクラッチ深さ（μｍ））を測定する。
【００９１】
次に、指定した条件で圧子３２によるスクラッチ荷重（ｍＮ）を徐々に加重させながらホルダー３３を水平方向へスライドさせ、試料表面に傷をつける。このとき、試料表面にできた初期の傷の深さをスクラッチ深さ（μｍ）Ｂとして測定する。
【００９２】
最後に、０．０３ｍＮ加重した圧子３２で試料表面に残された除荷直後のスクラッチ残留深さ（μｍ）Ｃを測定する。
【００９３】
このとき、圧子３２がスクラッチした感光体ドラム１の位置（スクラッチを開始した位置からの相対位置）をスクラッチ位置（μｍ）とし、そのスクラッチ位置（μｍ）をＸ軸、スクラッチ荷重（ｍＮ）をＹ軸にプロットした図６（ｂ）に示すプロファイルを取得する。
【００９４】
次に、スクラッチ位置（μｍ）と、初期状態Ａ、指定スクラッチ荷重（ｍＮ）下におけるスクラッチ深さＢ、および除荷直後の残留深さＣとを連続的に読取り、それぞれＸ軸、Ｙ軸にプロットした図６（ａ）に示すプロファイルを取得する。なお、スクラッチ深さは負符号で表している。
【００９５】
測定条件は、以下の通りに設定してスクラッチ試験を行った。
【００９６】
（測定条件）
許容熱移動率  １ｎｍ／ｓ
水平方向へのスクラッチ距離  ４００μｍ
水平方向へのスクラッチ速さ  ２０μｍ／ｓ
初期荷重  ０ｍＮ
最大到達荷重  ４ｍＮ
また、スクラッチ残留深さは、荷重が１，９ｍＮに到達した位置に残された傷の深さの値である。この深さの測定方法を説明する。
【００９７】
まず、図６（ｂ）に示すプロファイルからスクラッチ試験の中で荷重１．９ｍＮに到達したスクラッチ位置（μｍ）を読み取る。次に、図６（ａ）に示すプロファイルから荷重が１．９ｍＮに到達したスクラッチ位置（μｍ）の除荷直後の残留深さ（初期状態Ａ−除荷直後の残留深さＣ）の値を測定する。この除荷直後の残留深さ（初期状態Ａ−除荷直後の残留深さＣ）の値がスクラッチ残留深さとなる。
【００９８】
荷重１．９ｍＮ時のスクラッチ傷の深さを測定する理由を説明する。
【００９９】
クリーニングブレード６は、凝縮した外添剤（シリカ）や紙粉等によって大きな粒径（〜１００μｍ）を掻き取るときに傷が発生する。その場合、線ではなく点で負荷が加わる。この点に加わる荷重をブレード線圧から求める。クリーニングブレード６の設定線圧は１９ｇｆ／ｃｍであるので、粒径１００μｍをクリーニングすると、感光体ドラム１に与える荷重は１．９ｍＮになると算出される。この状態の傷の深さを測定する手段としてスクラッチ試験が有効である。本実施例では、荷重１．９ｍＮに到達した位置のスクラッチ残留深さがクリーニング時に生じた傷の深さとして測定できる。
【０１００】
なお、荷重１．９ｍＮの算出過程は、
１９[gf/cm]×１００×（１０−４）[cm]×９．８[mN/gf]＝１．８８[mN]≒１．９[mN]
となる。
【０１０１】
このように、本実施例では、上述したスクラッチ試験において、感光体ドラム１の表面に対して垂直に押圧する圧子の荷重が１．９ｍＮに到達したときに、感光体ドラム１の表面に残された傷の深さをスクラッチ残留深さとし、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とした。
【０１０２】
図７に示すように、感光体ドラム１に傷がつきにくいほど、帯電ローラ２への外添剤の付着量が減少する。これは、傷が浅いほどクリーニングブレード６で外添剤を除去しやすくなるため、帯電ローラ２への外添剤付着量が減少する。なお、図７において、「◎」、は付着量が少ないことを表し、「〇」は付着量がやや少ないことを表し、「×」は付着量が多いことを表している。
【０１０３】
次に、押込み試験について説明する。
【０１０４】
測定条件を以下の通り設定し、圧子３２にかかる荷重とその荷重下における押込み深さを連続的に読取り、それぞれＹ軸、Ｘ軸にプロットした図８に示すようなプロファイルを取得する。なお、図８において、点９１から点９２は圧子３２にかかる荷重が増加する状態を示し、点９２から点９３は圧子３２による最大押込み荷重を保持している状態を示し、点９３から点９４は圧子３２による荷重を除荷している状態を示している。
【０１０５】
（測定条件）
許容熱移動率  １ｎｍ／ｓ
最大押込み荷重  ４ｍＮ
負荷所要時間  ２５ｓ
荷重保持時間  ３０ｓ
除荷所要時間  ２５ｓ
本実施例において、マルテンス硬度は、圧子３２を押込み荷重４ｍＮまで押し込んだときの圧子３２により形成された押込み深さから算出されたキズの表面積に基づいて導出される値であり、
マルテンス硬度（Ｎ／ｍｍ2）＝試験荷重（押込み荷重）（Ｎ）／試験荷重（押込み荷重）下でのビッカース圧子（圧子３２）で形成されたキズの表面積（ｍｍ2）
で定義される値である。
【０１０６】
次に、感光体ドラム１の露光電位測定について説明する。
【０１０７】
沖データ社製Ｃ５３１ｄｎの装置を用い、現像位置の感光体ドラム１の帯電電位（帯電電位Ｖ０、露光後電位ＶＬ）を測定した。測定にはトレックジャパン社製表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４を使用した。帯電電位Ｖ０は露光されていない白紙印刷部を印刷するときの感光体ドラム１の未露光部の表面電位、即ち帯電ローラ２によって帯電された表面電位であり、露光後電位ＶＬは１００％濃度を印刷するときの感光体ドラム１の露光部の表面電位、即ち露光ＬＥＤヘッド３で露光された表面電位である。測定方法は、帯電電位Ｖ０を−５００Ｖに帯電させたときの露光後電位ＶＬを測定した。
【０１０８】
露光後電位ＶＬの調整方法は、電荷輸送物質の含有量を調整することにより調整する。電荷輸送物質の含有量が多いほど、露光後電位ＶＬは低くなり、含有量が少ないほど露光後電位ＶＬは高くなる。
【０１０９】
上述した構成の作用について説明する。
【０１１０】
まず、画像形成装置が行う印刷動作を図１に基づいて説明する。
【０１１１】
給紙カセット１３に収容された印刷媒体２０は、給紙ローラ１４の回転によって１枚ずつ装置内へと給紙される。給紙された印刷媒体２０は、搬送ローラ１５、レジストローラ１６の順に搬送されて転写ベルト１１と画像形成ユニット９との間に搬送される。画像形成ユニット９では、画像データに応じたトナー画像が感光体ドラム１の表面に形成される。転写ベルト１１の内側に配設される転写ローラ１０には所定の電位が印加され、感光体ドラム１表面上のトナー画像が転写ローラ１０との間に発生する静電気力等により印刷媒体２０上に転写される。
【０１１２】
印刷媒体２０は、転写ベルト１１上に吸着された状態で各画像形成ユニット９を順次通過する。トナー画像を載せた印刷媒体２０は、回転する転写ベルト１１により、定着装置１２へと搬送される。定着装置１２は、内部に熱源を有する加熱ローラと、所定の圧力で加熱ローラに押圧されている加圧ローラとを有し、加熱ローラと加圧ローラとは互いに接触するように配設され、互いに逆方向に回転する。
【０１１３】
印刷媒体２０は、加熱ローラと加圧ローラに引き込まれ、加熱ローラの熱により印刷媒体２０上のトナーが溶融し定着される。トナーが定着された印刷媒体２０は、搬送ローラ１７によって搬送され、排出ローラ１８によって排出部１９へ排紙される。
【０１１４】
このようにして画像形成装置１００は印刷動作を行う。
【０１１５】
次に、画像形成ユニットが行う画像形成動作を図２に基づいて説明する。
【０１１６】
画像形成ユニット９では、帯電ローラ２で帯電された感光体ドラム１の表面上に、露光ＬＥＤヘッド３の発光素子が露光することで静電潜像が形成される。そして、トナーカートリッジ７内にあるトナー２２はトナー搬送機構によりドラムカートリッジ８に搬送され、スポンジローラ５によって現像ローラ４へ供給される。現像ローラ４には所定の現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ４上のトナー２２は、現像ブレード２１によって薄層化された後、静電潜像が形成された感光体ドラム１表面に供給されてトナー画像が現像される。このような現像工程を経てトナー画像が形成される。
【０１１７】
転写ベルト１１の内側に配設された転写ローラ１０には、所定の電位が印加され、感光体ドラム１表面上のトナー画像が転写ローラ１０との間に発生する静電気力等により印刷媒体２０上に転写される。
【０１１８】
トナー画像が印刷媒体２０上に転写された後、感光体ドラム１上にはトナー２２や紙粉等が付着しているが、クリーニングブレード６によって感光体ドラム１表面の付着物が除去される。感光体ドラム１の付着物を除去した後、除電装置２３が感光体ドラム１を均一に除電し、電位をリセットすることで次回の画像形成動作において帯電が均一に行われる。
【０１１９】
このようにして画像形成ユニット９は現像を行い、トナー画像を形成する。
【０１２０】
次に、図２に示すクリーニングブレード６をすり抜けた外添剤に起因する感光体ドラム１の１周分の周期で現れるポジ残像について図９を使用して説明する。
【０１２１】
図９（ａ）は、感光体ドラムの１周分の周期（以下、「感光体ドラム周期」という。）で現れるポジ残像の有無を確認するための印刷パターンの例である。この印刷パターンでは、印刷媒体１０７の上端部に、例えば印刷ドットの面積比率が１００％のベタパターンでボールド文字１２６と、ボールド文字１２６から感光体ドラムの１周分の位置に、例えば印刷ドットの面積比率が３０％のハーフトーンのパターン１２７とを配したものとなっている。
【０１２２】
感光体ドラム周期のポジ残像が発生しない場合、図９（ａ）に示すように、ハーフトーンのパターン１２７にボールド文字１２６の残像は発生しない。
一方、クリーニングブレードをすり抜ける外添剤の量が多くなると、図９（ｂ）に示すように、ハーフトーンのパターン１２９の印刷濃度が低下し、ボールド文字１２８から感光体ドラムの１周期後の部分に残像１３０が発生する。
【０１２３】
ハーフトーンのパターン１２９の印刷濃度が低下するのは、感光体ドラムの未露光部分に付着してクリーニングブレードをすり抜けた正帯電の外添剤が、次の帯電、露光、現像工程において影響を及ぼしているためである。具体的には、クリーニングブレードをすり抜けた外添剤の一部は、帯電ローラに付着して感光体ドラムの帯電電位が上昇する。そして、帯電ローラに付着しなかった外添剤は、露光ＬＥＤヘッドの露光を妨げ、露光後電位が下がりきらず、さらに現像工程においてトナーの現像効率の低下を引き起こしていると考えられる。これらの影響はいずれも印刷濃度が低下する方向に作用する。
【０１２４】
このように、感光体ドラム上に付着した外添剤が現像工程でのトナー現像効率を低下させてポジ残像が発生する。
【０１２５】
この場合、図１１に示すように、現像ローラ４に印加するバイアス電圧（以下、「現像バイアス」という。）を高く（例えば、−１３０Ｖから−１７０Ｖに高く）することにより、トナー２２と現像ローラ４間の反発力が高まり、外添剤の付着によるトナー現像効率の低下を少なくし、ポジ残像の発生を抑制することができる。なお、図１１において、感光体ドラム１の表面の露光後電位ＶＬは、感光体ドラム１表面の測定用プローブで所定領域の電位を測定したものであり、例えばボールド文字１２６の静電潜像が形成された領域の電位は、−４０Ｖ（現像バイアスが−１３０Ｖ）や−８０Ｖ（現像バイアスが−１７０Ｖ）となり、ハーフトーンのパターン１２９の静電潜像が形成された領域の電位は−３００Ｖとなる。
【０１２６】
しかし、現像バイアスを高くし過ぎると、図１２に示すように、ポジ残像部の濃度段差が小さくなり、印刷媒体に汚れが発生してしまう。これは、現像効率が過剰になり、非現像部にもトナー２２が現像され、印刷媒体に汚れが発生してしまうためである。
【０１２７】
本実施例では、感光ドラム周期のポジ残像のレベルの良否を表す指標として、残像部とハーフトーンのパターン（以下、「背景部」という。）の印刷濃度段差を用いた。
【０１２８】
図１０に印刷濃度を測定した位置を示す。図１０に示す残像部１３１と、その近傍の背景部１３２との濃度をエックスライト社製Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８で測定した。
【０１２９】
ここで、感光体ドラム１の感光層の摩耗が進み、ポジ残像が発生する理由を説明する。
【０１３０】
感光体ドラム１の感光層の膜厚が減少していくと帯電電位Ｖ０が上昇する。帯電電位Ｖ０が上昇すると、除電装置での除電が不十分になり、感光体ドラム表面の帯電を均一にできなくなる。この状態で感光体ドラムが帯電されると、露光部が未露光部と比較して低く帯電するため、図１３に示すように、ポジ残像部の濃度段差が大きくなり、ポジ残像が発生する。
【０１３１】
そのため、長期使用でも帯電電位Ｖ０の上昇を抑制し、ポジ残像の発生を抑制するためには、感光体ドラムの摩耗特性を良好にする必要がある。
しかし、感光体ドラムの摩耗が少なすぎると画像形成ユニット内で発生するオゾンによる感光層劣化が進行し、電気特性を著しく悪化させてしまう。
【０１３２】
評価実験は、沖データ社製カラープリンタＣ５３１ｄｎの図２に示す画像形成ユニット９の感光体ドラム１のみを変更した本実施例の画像形成ユニット９で行った。実験で使用した感光体ドラム１の条件は以下のとおりである。
【０１３３】
（評価条件）
マルテンス硬度  １２０〜２４０ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ2）
露光後電位  −３０Ｖ〜−１２０Ｖ
（前提条件）
スクラッチ残留深さが５０〜１００ｎｍの範囲であるもの
（印刷試験条件）
印刷速度：Ａ４縦方向２６ｐｐｍ（枚／分）相当
１日の連続印刷枚数：１５００枚（この印刷を１０日間行い、計１５０００枚を印刷、印刷モードは１印刷ジョブ当たり３枚の連続印刷とした）
連続印刷時の印刷パターン：印刷領域が０．３％の印刷パターン（未露光部分の面積を大きくすることで正帯電の外添剤が感光体ドラム１の表面に付着しやすい状態にする）
帯電ローラの印加電圧：−１０４０Ｖ
環境：温度２４℃、相対湿度５０％
このように、マルテンス硬度および露光後電位を変化させた感光体ドラム１で評価実験を行った。
【０１３４】
本評価実験では、感光体ドラム周期のポジ残像のレベルと、帯電ローラへの外添剤付着の影響とを確認するため、１日１５００枚の連続印刷を行う前と、連続印刷を行った後に、図９に示すボールド文字１２６およびハーフトーンのパターン１２７を印刷媒体１０７前面に配したテストパターンの印刷を行った。ハーフトーンを形成するドットの面積比率は３０％とした。
【０１３５】
本評価において、連続印刷前と連続印刷後で感光体ドラム周期のポジ残像（図１０における残像部１３１と背景部１３２）の印刷濃度段差が０．００７以下を維持しているとき、良好と判定する。なお、印刷濃度が０．００７以下であれば残像が目視で目立たないレベルである。
【０１３６】
本評価実験を行った結果を図１４および図１５に示す。図１４および図１５において、良好と判定されたものは「〇」、良好と判定されなかったものは「×」としている。なお、図１４は評価結果を表す表であり、図１５は評価結果を表すグラフである。
【０１３７】
なお、図１４に示す「ポジ残像」は連続印刷前のポジ残像の評価であり、「評価試験連続後ポジ残像」は連続印刷後ポジ残像の評価である。また、「紙面汚れ」はテストパターンの印刷で紙面に汚れが発生したか否かを目視で確認した。さらに、「オゾン劣化」はテストパターンの印刷で画像に乱れ（例えば、にじんだ画像）が発生したか否かを目視で確認した。
【０１３８】
図１４および図１５に示すように、露光後電位ＶＬが−６５〜−１００Ｖの間では、現像バイアスが高めに設定されるため、トナーと現像ローラ間の反発力が高まり、現像効率が高くなる。そのため、感光体ドラム表面に付着した外添剤によるトナー現像効率の低下を小さくすることができ、ポジ残像の発生を抑制することができる。
【０１３９】
また、図１４および図１５に示すように、マルテンス硬度が１７０ＭＰａより高い場合、連続印刷を続けることにより感光層が摩耗し、膜厚がより薄くなり、表面電位が上昇するため、ポジ残像が悪化する。また、マルテンス硬度が１３０ＭＰａより低い場合、感光層オゾン劣化による濃度低下が発生したため、好適ではない。
【０１４０】
また、現像バイアス電位差ΔＶを０〜２００Ｖの間で変化させて上記の評価実験を行った。
【０１４１】
図１６は本評価実験において現像バイアス電位差ΔＶの良好範囲を表す表である。なお、現像バイアス電位差ΔＶは、現像バイアスの電位と感光体ドラムの露光後電位ＶＬの電位差を示し、また表中「〇」は良好、「×」は不良を示している。
【０１４２】
図１６より電位差ΔＶは、露光後電位ＶＬが−６０Ｖ、−８０Ｖ、−１００Ｖの各電位において、６０〜１４０Ｖが良好範囲であり、その良好範囲であると画像の不具合がなく、外添剤起因のポジ残像を抑制することができる。
【０１４３】
現像バイアス電位差ΔＶが６０Ｖより小さい場合、現像ローラとトナー間の反発力が弱く、外添剤付着部によるトナー現像効率が低下し、その影響を受けてポジ残像が発生した。
一方、現像バイアス電位差ΔＶが１４０Ｖより大きい場合、現像ローラとトナー間の反発力が強くなりすぎ、非現像部にもトナーが現像され、紙面の汚れが発生した。
【０１４４】
以上の評価結果により、感光体ドラムの感光層表面のスクラッチ後残留深さが５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、感光体ドラムの感光層表面のマルテンス硬度が１３０ＭＰａ以上、１７０ＭＰａ以下であり、感光体ドラムの露光後電位ＶＬが−６５Ｖ以下、−１００Ｖ以上である場合、トナーの外添剤に起因する感光体ドラム周期のポジ残像の発生を長期間にわたって抑制することができる。したがって、画像品質の低下を抑制することができる。
【０１４５】
さらに、感光体ドラムの露光後電位が−６５Ｖ以下、−１００Ｖ以上において、現像ローラの現像バイアスと感光体ドラムの露光後電位の電位差ΔＶが６０Ｖ以上、１４０Ｖ以下の場合、トナーの外添剤に起因する感光体ドラム周期のポジ残像の発生を長期間にわたって抑制することができる。
【０１４６】
このように、本実施例では、感光体ドラムの感光層表面のスクラッチ後残留深さを５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とし、感光体ドラムの感光層表面のマルテンス硬度を１３０ＭＰａ以上、１７０ＭＰａ以下にしたことにより、感光体ドラムの耐久性を高くすることができるとともに、感光体ドラムの感光層の膜厚の減少による帯電電位Ｖ０の上昇を抑え、ポジ残像の発生を抑制する。
【０１４７】
また、感光体ドラムの露光後電位ＶＬを−６５Ｖ以下、−１００Ｖ以上（帯電電位Ｖ０は、−５００Ｖ）とすることにより、現像バイアスを高めに設定することができるようになり、トナーと現像ローラの反発力を高め、ハーフトーン上の現像効率を高めることができる。したがって、外添剤の付着部と未付着部での現像効率の差を小さくすることができる。
【０１４８】
さらに、現像バイアスと感光体ドラムの露光後電位の電位差を６０Ｖ以上、１４０Ｖ以下とすることにより、画像の不具合がなく、外添剤起因のポジ残像を抑制することができる。
【０１４９】
以上説明したように、本実施例では、感光体ドラムの感光層表面のスクラッチ後残留深さが５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であり、感光体ドラムの感光層表面のマルテンス硬度が１３０ＭＰａ以上、１７０ＭＰａ以下であり、感光体ドラムの露光後電位が−６５Ｖ以下、−１００Ｖ以上としたことにより、画像品質の低下を抑制することができるという効果が得られる。
【０１５０】
なお、本実施例では、画像形成装置を直接転写方式のプリンタとして説明したが、それに限られることなく、中間転写体を用いた中間転写方式のプリンタとしても良い。また、画像形成装置をプリンタとして説明したが、複写機、ファクシミリ装置、複合機（ＭＦＰ）等としても良い。
【符号の説明】
【０１５１】
１    感光体ドラム
２    帯電ローラ
３    露光ＬＥＤヘッド
４    現像ローラ
５    スポンジローラ
６    クリーニングブレード
７    トナーカートリッジ
８    ドラムカーリッジ
９    画像形成ユニット
１０  転写ローラ
１１  転写ベルト
１２  定着装置
１３  給紙カセット
１４  給紙ローラ
１５、１７  搬送ローラ
１６  レジストローラ
１８  排出ローラ
１９  排出部
２１  現像ブレード
２３  除電装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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