JP2000137337A - 像担持体及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
面の摩耗に起因するスジ画像の発生を防止することので
きる像担持体を提供し、多様な環境条件に対応させて画
像形成装置による高品位な画像形成を行うことを可能と
する。 【解決手段】 感光体2(像担持体表面)の削れ粉の平
均粒径が9.0μm以下であることを特徴とする。
Description
いる画像形成装置、及び該画像形成装置に備えられる像
担持体に関する。
成について図2を用いて説明する。
ス的に大別すると、帯電手段、像担持体、潜像形成手段
(露光手段)、現像手段、転写手段、クリーニング手
段、定着手段等から構成されている。
フト上にスポンジ層を設け、更にその上に樹脂層を被覆
したものである。帯電ローラ3はその金属シャフトの両
端を加圧することにより像担持体としての感光ドラム2
に当接され、感光ドラム2に対して矢印A1方向に従動
回転する。
加するための不図示の帯電バイアス電源が接続される。
これにより、感光ドラム2の表面を所定の電位に帯電さ
せることができる。
来のコロナ帯電手段に比べてオゾンの発生量が非常に少
ないという利点がある。また感光ドラム2の帯電電位を
安定させることができ高画質化にも有利であるため、近
年帯電手段の主流となっている。
し、その表面を帯電ローラ3によって帯電された後、潜
像形成手段である露光手段4により画像情報に基づくレ
ーザ光を照射され、感光ドラム2上に静電潜像が形成さ
れる。
のスポット径および走査速度によって決定される。現
状、電子写真画像形成装置の解像度は600dpiが主
流であるが、より高い解像度が望まれている。
可視化するための現像剤5と、現像剤5を包含する現像
容器6、現像剤5を担持するための現像剤担持体たる現
像スリーブ7、現像スリーブ7上の現像剤層厚を規制
し、所定の電荷を付与するための現像剤層厚規制部材8
から構成される。
隙をもって設け、図示矢印A3方向に回転し、不図示の
現像バイアス電源から直流(DC)電圧に交流(AC)
電圧を重畳したバイアスを印加することで、感光ドラム
2上に形成された静電潜像を可視化する。
層を設けたものである。転写ローラ9には不図示の転写
バイアス電源から接続され、感光ドラム2と当接するよ
うに設ける。
も速い周速で矢印A4方向に回転する。これにより、前
述のように形成された感光ドラム2上の可視像は転写材
10へと転写される。このような転写ローラ9は従来の
コロナ転写方式とは異なり、オゾンの発生がなく、また
転写材の搬送性能も優れているため近年広く普及してい
る。
しきれなかった現像剤13が残存している。この残存し
た現像剤13は、クリーニング手段に具備されたクリー
ニングブレード11により感光ドラム2上から掻き落と
され、クリーニング容器14に回収される。
に対する当接圧は、クリーニング性能と、クリーニング
ブレード11のめくれや感光ドラム2の回転トルクの増
大のバランスを考慮し決定する。このようなブレード方
式のクリーニング法は、簡易な構成でありかつクリーニ
ング能力が優れているため、近年クリーニング手段の主
流となっている。
た未定着画像を加圧・加熱し、転写材10上の現像剤1
3を溶融させることで、転写材10上に半永久的に保存
可能な出力画像を形成するものである。
御される熱ローラ12aと、熱ローラに対して所定の当
接幅をもって加圧保持される加圧ローラ12bとから構
成される。一般に、画像形成時において、熱ローラ12
aは150〜200℃の高温で制御される。
する。
置は、近年、世界中で用いられるようになってきた。そ
れに伴い、使用される環境条件や転写材が多様化してい
るため、これらに適応しながらも安定した画像を得られ
る画像形成装置が強く望まれている。
ような画像形成装置を使用した場合、画像流れという問
題が発生するおそれがある。
た転写材10を使用する場合に生じ易く、程度が悪い場
合には画像が完全に欠落してしまう。このため、これは
確実に回避しなければならない問題の一つである。
考えられている。まず、転写材10に含まれるタルクが
感光体表面に付着する。次に、帯電手段から発生するオ
ゾンによって、タルクを核に生成される酸化物と、多湿
による水分とが化合し、低抵抗物が感光体表面に形成さ
れる。そしてこの低抵抗物により、感光体表面に形成さ
れた静電潜像に乱れが発生する。
くの工夫がなされてきた。例えば、特開昭62−160
458号に開示されているように、感光体表面を構成す
る結着樹脂として分子量の異なる2種類のポリカーボネ
ート樹脂を用い、感光体表面を適度に摩耗させる方法が
ある。これは感光体表面から画像流れの原因となる低抵
抗物を効率的に除去する狙いがあり、非常に大きな効果
をあげている。
れ対策として効果がある上記の方策を帯電ローラ、転写
ローラ、クリーニングブレードを有する画像形成装置に
導入すると、前記感光体の感光層がクリーニングブレー
ドとの当接部で不均一に摩耗するために、感光体の回転
方向に沿ったスジ状の画像欠陥(以下、「スジ画像」と
表記する)が発生するという問題がおこる。
画像で顕著であり、更には解像度の高い画像形成装置に
おいてより顕在化する。ゆえに、従来の方法では画像流
れ問題を解決しつつ、スジ画像発生を防止するというこ
とは非常に困難であった。
めになされたもので、その目的とするところは、画像流
れの発生を防止しつつ、感光ドラム表面の摩耗に起因す
るスジ画像の発生を防止することのできる像担持体を提
供し、多様な環境条件に対応させて画像形成装置による
高品位な画像形成を行うことを可能とすることにある。
に本発明の像担持体にあっては、現像剤により可視化さ
れた顕画像を担持すると共に、少なくともクリーニング
部材が当接する像担持体において、像担持体表面の削れ
粉の平均粒径が9.0μm以下であることを特徴とす
る。
に対する走行距離1.0×106 mmあたり、像担持体
長手方向の単位幅2.8x102 mmに対し16mg以
上であることも良い。
物質と、粘度平均分子量の異なる複数種類の樹脂による
組成物と、フッ素系樹脂粉体と、から構成されることを
特徴とすることも好適である。
層を構成する材料の1〜10重量部であることも好適で
ある。
る上記記載の像担持体と、該像担持体の周囲に配置され
て電子写真プロセス手段を構成する、前記像担持体を所
定の電位に帯電させるための帯電手段と、前記像担持体
に対して静電像を形成する潜像形成手段と、前記像担持
体に形成された静電像を現像剤により可視化された顕画
像とする現像手段と、前記像担持体上の顕画像を被転写
材に転写するための転写手段と、を備えることを特徴と
する。
に配置された前記電子写真プロセス手段を構成する手段
の少なくとも1つを、装置本体から着脱自在となるプロ
セスカートリッジに一体的に備えることも好適である。
第1の実施の形態を図3(a)に基づいて説明する。図
3(a)は本実施の形態で用いる像担持体としての感光
ドラム2の構成を表す断面図である。尚、感光ドラム2
が備えられる画像形成装置の構成としては、図2で示し
たものと同様であり、ここでの重複する説明は省略す
る。
ム製中空シリンダーを基体2aとして、その表面に順
次、下引き層2b、電荷発生層2c、電荷輸送層2dを
設けている。
良、塗工性改良、基体2aの保護、基体2a上の欠陥の
被覆、基体2aからの電荷注入性改良、感光層の電気的
破壊に対する保護のためなどに形成される。
アルコール、ポノエチレンオキシド、エチルセルロー
ス、メチルセルロースなどが知られている。これらはそ
れぞれに適した溶剤に溶解されて基体上に塗布される。
その膜厚は0.2から2.0μm程度である。
〜4倍量の結着剤樹脂及び溶剤とともに、ホモジナイザ
ー、超音波、ボールミルなどの方法でよく分散させ、塗
布−乾燥させて形成される。その厚さは0.1から1.
0μm程度である。
述されるポリカーボネート樹脂(I)とポリカーボネー
ト樹脂(II)のブレンド組成物と、フッ素樹脂粉体とを
溶剤に溶解して電荷発生層上に塗布される。
類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類、THF
などのエーテル類、クロルベンゼン、クロロホルムなど
の塩素系炭化水素類などが用いられる。
は以下のような構成で形成する。すなわち、電荷輸送
性物質と、粘度平均分子量が5,000のポリカーボ
ネート樹脂(I)と、粘度平均分子量20,000のポ
リカーボネート樹脂(II)とを、前者の粘度平均分子量
が5,000のポリカーボネート樹脂(I)が40重量
部含有するようにした組成物と、フッ素樹脂粉体を電
荷輸送層2dを構成する材料の総重量に対して2,0重
量部含有させたものである。
ミン系化合物、ヒドラゾン化合物、スチルベン化合物な
どが挙げられる。
ト樹脂は、図3(b)の一般式で示される繰り返し単位
の1種又は3種以上を成分とする線状ポリマーを含有す
るものである。
れ水素原子、アルキル基または芳香族基である。またR
12とR13とで、結合している炭素原子とともに環状
構造を形成しても良い。X1、X2、X3及びX4は、
それぞれ水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはア
リール基を表す。
してテフロン樹脂を用いる。平均粒径としては、0.0
1〜10μmが好ましいが、本実施の形態においては
0.2μmのものを用いた。
子量の増加とともに高くなるが、さらにある分子量以上
となると、分子量が増加しても強度はもはや大きくなら
ず一定値を示す。
下し、さらにある分子量以下になると急激に低下する。
ポリカーボネート樹脂の場合、この強度が急激に低下す
る分子量が15,000〜20,000であるため、こ
れより低分子量の樹脂をある程度含有することにより、
適度に摩耗性を付与することができる。
脂(I)とポリカーボネート樹脂(II)とのブレンド組
成物の組成比は、粘度平均分子量15,000以下のポ
リカーボネート樹脂(I)が前述のブレンド組成物に対
して30重量部から95重量部の割合が好ましい。
より少ないと適度な摩耗性が付与されず前述のような効
果が認められなくなる。他方、95重量部を超えると摩
耗性の過多、粘度低下といった問題が生じる。
前述のように急激な変化を生じる15,000以下が望
ましい。
送層2dを構成する材料の総重量に対して1重量部以下
では、感光体2の摩耗を抑制する効果が十分に得られな
い。また10重量部以上では、十分な摩耗量は得られず
画像流れが悪化するので好ましくない。よって、テフロ
ン樹脂粉体の含有量は1重量部から10重量部が好まし
いが、本実施の形態では5.0重量部とした。
て説明した画像形成装置に適用して、本発明の効果を検
証するための実験を行った。
レード11の当接圧が20〜80gf/cmの範囲であ
るが、本実施の形態においては、クリーニングブレード
11の当接圧は40gf/cmとした。
対湿度60%)で、図4に示すとおり、感光ドラム2に
帯電ローラ3(帯電バイアス1.800Vpp、帯電周
波数400Hz)、クリーニングブレード11(当接圧
40gf/cm)を当接させ、現像なし、感光ドラム2
の回転速度50mm/secの条件で空回転実験を30
時間行った。なお、この実験による感光ドラム2の総走
行距離は5.4×106 mmであると共に、感光ドラム
2の長手方向を単位幅2.8x102 mmとして事後、
クリーニング容器14内部にたまった感光層の削れ粉を
採取し、その粒度分布、削れ重量を測定した(長さの異
なる感光ドラムに対しては、削れ重量に関しては長手方
向単位幅に比例して増減する)。
ールタールマルチアナライザを用いた。また、この結果
を用い、削れ粉が球形であると仮定して、削れ粉の削れ
個数nを算出した。算出には以下の計算式を用いた。
に等しい径をもつ粒子1個の質量)。
対湿度60%)において間欠耐久試験を5,000枚ま
で行った。
し、感光ドラム2の削れ膜厚・耐久試験終了後の感光ド
ラム2表面の十点平均粗さRzを測定した。
開始前と終了後の感光ドラム2の膜厚をフィッシャー社
製パーマスコープで測定し、その差分とする。十点平均
粗さRzはJIS表面粗さB0601に準拠し、測定長
を2.5mmとして測定した。
%の高温多湿環境で、印字率2.5%の画像で5,00
0枚まで連続耐久試験を行い、画像流れを評価した。使
用した転写材10は、填料にタルクを含有したものを用
いた。
す。実験1では、感光ドラム2の削れ粉の平均粒度は
7.3μmで、その削れ量は99mgであった。なお、
削れ個数については後述する。
は全く発生せず、良好な画像を得ることができた。実験
3では、5,000枚まで画像流れは全く発生せず、良
好な画像を得ることができた。
いられた感光ドラム2を使用すると、スジ画像と画像流
れをともに防止できることが明らかになった。
に、比較実験を行った。実験条件は前述の実施の形態1
と同様であり、以下の比較例について各々前述の実験1
〜3を行った。その結果について図5を用いて説明す
る。
た。電荷輸送層の塗工膜厚は25μmとする。この2点
以外は実施の形態1と同様である。
有したものを用いた。それぞれの含有比率は図5に示
す。この点以外は実施の形態1と同様である。
0gf/cmとした。
00のポリカーボネート樹脂のみを用いる。
/cmに設定した。
示す。実験1では、感光ドラム2の削れ粉の削れ重量、
平均粒度、削れ個数比(実施の形態1の削れ個数を10
0として算出した値)は、すべてテフロン樹脂の含有率
の上昇とともに減少していた。
有率が1.0重量部以下の感光ドラム2(比較例1、
2)でスジ画像が発生し、2.0重量部以上のもの(比
較例3〜6)ではスジ画像は未発生であった。
有率が2.0重量部以下の感光ドラム2(比較例1〜
3)では、通紙枚数5,000枚まで画像流れが全く発
生せず、10.0重量部のもの(比較例4)でも軽微に
発生(文字が若干かすれる程度)する程度だったが、1
5.0重量部以上のもの(比較例5、6)では画像上の
文字が完全に欠落する劣悪な画像流れが発生した。
用い、クリーニングブレード11の当接圧を高くした比
較例7は、スジ画像、画像流れ、ともに未発生であっ
た。
示す。実験1の結果、比較例8では、感光ドラム2の削
れ粉の平均粒径は12.1μmであり、削れ粉の削れ量
は95mgで、削れ個数比は31と少なかった。また、
比較例8と同じ感光ドラム2を用い、クリーニングブレ
ード11の当接圧を高くした比較例9では、削れ量、削
れ個数比はともに比較例8よりは増加したが、削れ個数
比に関しては実施の形態1の半分程度にとどまった。
枚までスジ画像は発生しなかったが、比較例9では軽微
なスジ画像が発生した。
れが200枚と耐久早期に発生した。また、比較例9に
おいても、2,000枚で画像流れが発生した。
画像流れの発生頻度について、図5と図1を用いて説明
する。図1は図5の結果における、はスジ画像発生と削
れ粉の状態の関係(図1(a))、は画像流れ発生と削
れ粉の状態の関係(図1(b))をチャート化したもの
である。
は、感光ドラム2の削れ粉の状態(削れ粉の削れ粒径と
重量(削れ量))によって決まってくる。
は、スジ画像発生を防止するために削れ粉の平均粒径
をなるべく小さく、画像流れ発生を防止するために削
れ粉の削れ重量はなるべく多く、それぞれ制御すること
が必要となる。
はその粒径がより小さく、かつより多く削り取られなけ
れば、スジ画像もしくは画像流れのどちらかの問題が発
生していることが分かる。
像、画像流れとの関係について述べる。
発生のメカニズムを図6を用いて説明する。
光ドラム2と転写ローラ9のニップ部17で感光ドラム
2表面に接する。
光ドラム2の間に挟まる。この紙粉16が挟まった位置
で不均一な摩耗が起こるため、感光ドラム2の部分で周
方向に傷つく。これに対応した位置にスジ状の画像欠陥
が発生する。
アスを印加する接触帯電手段を用いた場合により発生し
易い。これは、帯電ローラ3に交流バイアスを印加する
ことで、感光ドラム2表面が脆弱になるためである。
用いた場合はコロナ転写を用いた場合に比べ、転写材1
0を感光ドラム2に押し付ける力が強い。よって転写材
10の紙粉16が感光ドラム2に付着し易くなるため、
感光ドラム2の不均一な摩耗が生じ易い。
は、感光ドラム2表層にクリーニングブレード11に紙
粉16が挟まった位置に対応して発生する傷の深さが深
いため、感光層に削れ斑が生じ、耐久試験終了後の感光
ドラム2の表面粗さRzは大きくなる。この現象は感光
ドラム2の不均一な摩耗が進む耐久試験後半で顕著にな
り、削れ量が多くなるとスジ画像が表れる。
ドラム2表層に発生する傷の深さは小さいので、耐久試
験終了後の感光ドラム2の表面粗さRzも小さい抑える
ことができる。
かなように、削れ粒径が小さいので、感光層の削れ量が
多くなってもスジ画像の発生を抑えることができる。
すように、削れ粉の平均削れ粒径を9.0μm以下に制御
すれば、仮に削れ量が多くなってもスジ画像発生を防止
することができることが分かった。
もとに、感光ドラム2の削れ方と画像流れ発生の関係に
ついて、図5と図1(b)を用いて説明する。
をクリーニングブレード11で掻き落とす(研磨する)
ことによって防ぐことができる。したがって、基本的に
この問題を防止するためには、この感光ドラム2の感光
層の削れ量は多ければ多いほどよい。
感光ドラム2の削れ重量は、比較例9の方が多いにもか
かわらず、実施の形態1では画像流れが未発生であるの
に対し、比較例9では劣悪な画像流れが発生している。
この事実に関しては、実験1で行った感光ドラム2の感
光層の削れ個数を比較することで説明ができる。
も相関がある。例えば、実施の形態1のように削れ粉の
粒径が小さく全体の削れ重量が少なくても、感光層の削
れ個数が多ければ、感光ドラム2の感光層表面はしっか
りと研磨されるため、低抵抗物質は残さず掻きとること
ができるので、画像流れの発生を防止することができ
る。
きいと、全体の削れ重量は多いが、削れ個数が少ないた
めに、感光ドラム2表面の長手方向にわたる研磨に斑が
でき、低抵抗物質をしっかりと掻きとることができな
い。このため、画像流れが発生する。削れ重量が多くと
も画像流れを防止できない場合があるのは以上のような
理由からである。
すように、削れ粉の粒径が9.0μm以下のとき、実験
1のような空回転実験を行った場合、削れ重量が16m
g以上に制御されていれば、画像流れを防止する事がで
きるということが分かった。
図1(a)に示すように、感光体の削れ粉の平均削れ粒
径が9.0μm以下であることによって、スジ画像発生
を防止することができる。また、前記感光体に前記帯電
手段とクリーニング手段を当接させ、当該帯電手段に交
流電圧を印加して当該感光体を帯電させ空回転実験を行
ったとき、図1(b)に示すように、当該感光体の感光
層の削れ量が走行距離1.0×106 mmあたり16m
g以上であれば、画像流れの発生も同時に防止すること
ができる。
るため、感光ドラム2の表層の塗工膜厚を特別に厚くす
る必要がないので、製造コストを低減できるというメリ
ットもある。
の形態について、図7を用いて説明する。
実施の形態1で説明した感光ドラム2と、クリーニング
ブレード11と、帯電ローラ3と、現像手段6と一体的
に組み込んで、画像形成装置本体に着脱自在なプロセス
カートリッジPCを構成する点である。
現像剤5、現像スリーブ7、現像剤層厚規制部材8が備
えられている。
により、前述の実施の形態1と同様の効果を得られるの
はもちろん、メンテナンスの必要のないユーザビリティ
に優れた画像形成装置が提供可能となる。
囲ったブロックBR−AとブロックBR−Bとに分割可
能な構成でも良い。
と、像担持体の表面からの削れ粉の粒径及び削れ量に基
づいて像担持体の表面の特性を設定することにより、ス
ジ画像の発生や画像流れの発生を防止することができ、
多様な環境下において高品位な画像形成を行うことが可
能となる。
量とスジ画像発生の関係を示すチャート図であり、図1
(b)は像担持体の平均削れ粒径及び削れ量と画像流れ
の関係を示すチャート図である。
示す断面図。
を示す断面構成説明図であり、図3(b)は使用される
ポリカーボネート樹脂繰り返し単位を示す図。
結果を示す表図。
図。
ジの構成を示す断面図。
Claims (6)
- 【請求項1】 現像剤により可視化された顕画像を担持
すると共に、少なくともクリーニング部材が当接する像
担持体において、 像担持体表面の削れ粉の平均粒径が9.0μm以下であ
ることを特徴とする像担持体。 - 【請求項2】 前記像担持体表面の削れ量が当接する部
材に対する走行距離1.0×106 mmあたり、像担持
体長手方向の単位幅2.8x102 mmに対し16mg
以上であることを特徴とする請求項1に記載の像担持
体。 - 【請求項3】 前記像担持体の表面層は、 電荷輸送物質と、 粘度平均分子量の異なる複数種類の樹脂による組成物
と、 フッ素系樹脂粉体と、 から構成されることを特徴とする請求項1または2に記
載の像担持体。 - 【請求項4】 前記フッ素系樹脂粉体は、像担持体の表
面層を構成する材料の1〜10重量部であることを特徴
とする請求項3に記載の像担持体。 - 【請求項5】 静電像を担持する請求項1乃至4のいず
れか1項に記載の像担持体と、 該像担持体の周囲に配置されて電子写真プロセス手段を
構成する、 前記像担持体を所定の電位に帯電させるための帯電手段
と、 前記像担持体に対して静電像を形成する潜像形成手段
と、 前記像担持体に形成された静電像を現像剤により可視化
された顕画像とする現像手段と、 前記像担持体上の顕画像を被転写材に転写するための転
写手段と、 を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項6】 前記像担持体と、該像担持体の周囲に配
置された前記電子写真プロセス手段を構成する手段の少
なくとも1つを、装置本体から着脱自在となるプロセス
カートリッジに一体的に備えることを特徴とする請求項
5に記載の画像形成装置。
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