JP2006099054A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、クリーニングブレードを保護しつつ、耐久性を向上させたトナー像担持体の表面から放電生成物を十分に除去する機能を備える。
【解決手段】架橋構造を有する樹脂を含有した表面層101を有するトナー像担持体10と、トナーを所定極性に帯電させ、トナー像担持体10に形成された静電潜像を現像する現像器40と、トナー像担持体10の表面層101に存在する異物を掻き取る、表面層101に先端611を圧接させたクリーニングブレード61と、クリーニングブレード61よりもトナー像担持体10の回転方向上流側に配備されたものであって、トナー像担持体10の表面層101に接触する毛部622を備えたブラシ部材62と、ブラシ部材62に上記所定極性と同極性のバイアスを印加するバイアス印加部63とを有す。
【選択図】 図1
【解決手段】架橋構造を有する樹脂を含有した表面層101を有するトナー像担持体10と、トナーを所定極性に帯電させ、トナー像担持体10に形成された静電潜像を現像する現像器40と、トナー像担持体10の表面層101に存在する異物を掻き取る、表面層101に先端611を圧接させたクリーニングブレード61と、クリーニングブレード61よりもトナー像担持体10の回転方向上流側に配備されたものであって、トナー像担持体10の表面層101に接触する毛部622を備えたブラシ部材62と、ブラシ部材62に上記所定極性と同極性のバイアスを印加するバイアス印加部63とを有す。
【選択図】 図1
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真方式を用いた画像形成装置、特には、架橋構造を有する樹脂を含有した表面層を有するトナー像担持体と、その表面層に先端を圧接させたクリーニングブレードとを備えた画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式では、回転するトナー像担持体の表面を帯電器によって帯電させ帯電後のトナー像担持体表面に露光光を照射することによりその表面に静電潜像を得、現像器を用いてその静電潜像をトナーによって現像しトナー像担持体表面にトナー像を形成し、トナー像担持体表面に形成されたトナー像を、転写手段によって所定の被転写面(記録媒体や中間転写体)に転写し最終的に記録媒体上に定着する画像形成プロセスによって、定着トナー像からなる画像を形成する。
記録媒体や中間転写体に転写を終えたトナー像担持体表面には、未転写のトナーや帯電の際に生じた放電生成物などの異物が存在するため、これらを次の画像形成プロセスに先立ってクリーニング手段により除去することが必要になる。
残留トナー等の異物を除去するクリーニング方式としては、板状のクリーニングブレードの先端エッジ部をトナー像担持体表面に圧接させる方式が多くとられている。この方式では、トナー像担持体の表面は、クリーニングブレードによって削り取られるとともに、そのクリーニングブレードにより堰き止められた残留トナー粒子によっても研磨され、異物はその表面から除去される。
ところで、トナー像担持体の表面には、帯電器、現像器、転写手段等により電気的、機械的な外力が直接加えられる。このため、トナー像担持体の表面には磨耗や傷に対する耐久性が要求される。この耐久性を確保するため、表面層に架橋構造を有する樹脂を含有したトナー像担持体が提案されている(例えば特許文献1〜3参照。)。表面層に架橋構造を有する樹脂を含有したトナー像担持体は、表面の硬度が高く耐久性は向上するものの、今度は、クリーニングブレードによる削り取りが困難になり、帯電の際に生じた放電生成物等が除去しにくくなる。
そこで、クリーニングブレードの他にロール状のブラシ部材を配備し、表面層に架橋構造を有する樹脂を含有したトナー像担持体の表面の異物をこれら2つの部材によって除去する提案がなされている(例えば、特許文献4および5参照。)しかしながら、ブラシ部材によって放電生成物等を除去しようとしても、ブラシ繊維に粗密が生じてしまうため、放電生成物を十分に除去することは困難である。
また、クリーニングブレードの上流側に配備したロール状のブラシ部材にトナーの極性とは逆極性のバイアスを印加し、ブラシ部材に残留トナーを引き寄せて、トナー像担持体の表面から残留トナーを除去することも提案されている(例えば特許文献6参照)。クリーニングブレードが配備された画像形成装置では、トナー像担持体表面とクリーニングブレード先端との間に摺擦が生じるが、その間を、粒径の小さいトナー粒子やトナー粒子に外添された外添剤粒子がすり抜けることで潤滑剤の代わりとなり、その摺察が好適に保たれる。特許文献6に記載された提案では、クリーニングブレードの手前で、トナー像担持体の表面からトナー粒子を除去してしまうため、トナー粒子や外添剤粒子のすり抜けによる潤滑効果を得ることができず、クリーニングブレードが損傷しやすい。また、放電生成物を十分に除去することは特許文献4および5に記載された提案と同じく困難である。さらに、ブラシ部材に残留トナーが蓄積され、いずれトナークラウドを引き起こすことになる。
特開平11−38656号公報
特開平11−184106号公報
特開平11−316468号公報
特開2001−51576号公報
特開2002−182536号公報
特開2003−58011号公報
本発明は上記問題点を解決し、クリーニングブレードを保護しつつ、耐久性を向上させたトナー像担持体の表面から放電生成物を十分に除去する機能を備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、所定方向に回転するトナー像担持体を帯電し、帯電したトナー像担持体を露光することによりそのトナー像担持体表面に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーで現像してそのトナー像担持体表面にトナー像を形成するトナー像形成サイクルによって、そのトナー像担持体表面に形成されたトナー像を、所定の被転写面に転写し最終的に記録媒体上に定着することによりその記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
架橋構造を有する樹脂を含有した表面層を有するトナー像担持体と、
トナーを所定極性に帯電させ、上記トナー像担持体に形成された静電潜像を帯電させたトナーによって現像する現像器と、
上記トナー像担持体の、上記被転写面にトナー像が転写された後の表面層に存在する異物を掻き取る、その表面層に先端を圧接させたクリーニングブレードと、
上記クリーニングブレードよりも上記トナー像担持体の回転方向上流側に配備されたものであって、上記トナー像担持体の、上記被転写面にトナー像が転写された後の表面層に接触する毛部を備えたブラシ部材と、
上記ブラシ部材に上記トナーの所定極性と同極性のバイアスを印加するバイアス印加部とを有することを特徴とする。
架橋構造を有する樹脂を含有した表面層を有するトナー像担持体と、
トナーを所定極性に帯電させ、上記トナー像担持体に形成された静電潜像を帯電させたトナーによって現像する現像器と、
上記トナー像担持体の、上記被転写面にトナー像が転写された後の表面層に存在する異物を掻き取る、その表面層に先端を圧接させたクリーニングブレードと、
上記クリーニングブレードよりも上記トナー像担持体の回転方向上流側に配備されたものであって、上記トナー像担持体の、上記被転写面にトナー像が転写された後の表面層に接触する毛部を備えたブラシ部材と、
上記ブラシ部材に上記トナーの所定極性と同極性のバイアスを印加するバイアス印加部とを有することを特徴とする。
ここにいう所定の被転写面とは、中間転写体の、上記トナー像担持体に接する面であってもよいし、あるいは記録媒体の記録面であってもよい。
本発明の画像形成装置によれば、上記被転写面にトナー像が転写された後の表面層に存在する異物中のトナーは、上記バイアスが印加された上記ブラシ部材に対して反発しその表面層中に留まりながらも、上記トナー像担持体が回転することで上記毛部によって掻き乱される。表面層上で掻き乱されたトナーは研磨剤として機能し、表面層に付着している放電生成物は、掻き乱されたトナーによって表面層から剥がし取られる。また、表面層上で掻き乱されたトナーは、上記クリーニングブレードによってそのほとんどが表面層上から掻き落とされ、粒径の小さいトナー粒子やトナー粒子に外添剤粒子が外添されていればその外添剤粒子が、トナー像担持体表面とクリーニングブレードの先端との間をすり抜けることで潤滑剤の代わりとなる。上記トナー像担持体は、表面層が架橋構造を有する樹脂を含有したものであることから十分な硬度を有し、耐久性に優れたものである。したがって、本発明の画像形成装置では、クリーニングブレードを保護しつつ、耐久性を向上させたトナー像担持体の表面から放電生成物が十分に除去される。
また、本発明の画像形成装置において、上記表面層が、電化輸送能を有する構造単位をもち、かつ架橋構造を有する樹脂を含有したものであることが好ましく、具体的には例えば、メチロール基を有するフェノール誘導体を架橋したフェノール系樹脂またはシロキサン誘導体を架橋したシロキサン系樹脂のうちの少なくとも1種と、水酸基、カルボキシル基、アルコキシシリル基、エポキシ基、チオール基及びアミノ基から選択される少なくとも1種を含む電荷輸送性構造単位とから形成される樹脂を含むものがあげられる。
また、本発明の画像形成装置において、上記表面層が、シロキサン系樹脂を含有する場合には電荷輸送性を有する有機基と、その有機基中の同一若しくは異なる炭素原子に結合したケイ素原子と、そのケイ素原子に結合した酸素原子とからなる骨格を有する架橋体を含有したものであることが好ましく、さらには、
上記架橋体が、
上記架橋体が、
ただし、Ar1、Ar2、Ar3及びAr4は同一でも異なっていてもよく、それぞれ置換または無置換のアリール基を表し、Ar5は置換または無置換の2価のアリール基又はアリーレン基を表し、Dは2価の基を表し、Qは加水分解性基を表し、aは1〜3の整数を表し、kは0又は1を表し、m1、m2、m3、m4及びm5は同一でも異なっていてもよく、それぞれ0又は1を表し、m1〜m5のうちの少なくとも1つは1であり、kが1のときm5は0である。
上記一般式(1)で表される化合物を含む重合性単量体を用いて得られたものであることが好ましい。
これらのようにすることで、上記トナー像担持体の耐久性がより向上する。
さらに、本発明の画像形成装置において、上記毛部は、1本当たりの先端力が3.0×10-7N以上1.5×10-5N以下である複数の毛からなるものであることが好ましい。
ここにいう先端力とは、以下の式によって規定された力(gf)をN(ニュートン)の単位で表したものである。
先端力=BPI×E×0.25×φ4×PH-3
ただし、式中の、BPIは上記毛の、上記トナー像担持体表面への干渉量(mm),Eは上記毛のヤング率(gf/mm2),φは上記毛の太さ(mm),PHは上記毛の長さ(mm)をそれぞれ表す。なお、0.25は係数である。
先端力=BPI×E×0.25×φ4×PH-3
ただし、式中の、BPIは上記毛の、上記トナー像担持体表面への干渉量(mm),Eは上記毛のヤング率(gf/mm2),φは上記毛の太さ(mm),PHは上記毛の長さ(mm)をそれぞれ表す。なお、0.25は係数である。
上記先端力が、3.0×10-7N未満であると、上記毛による残留トナーの掻き乱し能力が不足し、放電生成物の除去効率が低下してしまう。一方、1.5×10-5Nを越えると、上記トナー像担持体表面に傷を作ったり、残留トナーをトナー像担持体表面に擦りつけてしまう。また、1.5×10-5Nを越えると、上記毛が残留トナーを掻き取ってしまい、放電生成物の除去効率が低下してしまうという不都合も生じる。
また、本発明の画像形成装置において、上記バイアス印加部が、上記ブラシ部材に、そのブラシ部材と上記トナー像担持体との間に放電が生じ始める放電開始電圧未満のバイアスを印加するものであることも好ましい。
こうすることで、上記ブラシ部材の放電による放電生成物の発生を防止することができる。
さらに、本発明の画像形成装置において、上記クリーニングブレードが、上記トナー像担持体の回転軸の延在方向に延びるものであって、
上記トナー像担持体は、上記トナー像形成サイクルが実行されている間を避けて、上記延在方向に延びるトナー像を担持するものである態様も好ましい。
上記トナー像担持体は、上記トナー像形成サイクルが実行されている間を避けて、上記延在方向に延びるトナー像を担持するものである態様も好ましい。
この態様によれば、上記トナー像形成サイクルが実行されている間の、上記トナー像担持体に担持されたトナー像の画像密度の大小に関わらず、上記ブラシ部材に十分な量のトナーを供給することができる。この結果、上記ブラシ部材によるトナーの掻き乱しが十分に行われ、放電生成物が表面層からより効率よく剥がし取られる。また、トナー像担持体表面とクリーニングブレードの先端との間の潤滑効果も高まり、クリーニングブレードがより保護される。
本発明によれば、クリーニングブレードを保護しつつ、耐久性を向上させたトナー像担持体の表面から放電生成物を十分に除去する機能を備えた画像形成装置を提供することができる。
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。
図1に示す画像形成装置1は、回転軸10aを中心にして時計回りに回転する感光体ドラム10を備え、この感光体ドラム10の周囲には、帯電器20、露光器30、現像器40、転写ロール50、クリーニング装置60、および除電ランプ70も備えられている。
感光体ドラム10は、円筒上のAl基板の上に、下引層、電荷発生層、電荷輸送層、表面層を積層してなるものであって、表面層の表面は、この感光体ドラム10の表面に相当
する。この図1では、表面層101が模式的に示されている。図1に示す表面層101は、メチロール基を有するフェノール誘導体を架橋したフェノール系樹脂またはシロキサン誘導体を架橋したシロキサン系樹脂のうちの少なくとも1種と、水酸基、カルボキシル基、アルコキシシリル基、エポキシ基、チオール基及びアミノ基から選択される少なくとも1種を含む電荷輸送性構造単位とから形成される樹脂を含むものである。
する。この図1では、表面層101が模式的に示されている。図1に示す表面層101は、メチロール基を有するフェノール誘導体を架橋したフェノール系樹脂またはシロキサン誘導体を架橋したシロキサン系樹脂のうちの少なくとも1種と、水酸基、カルボキシル基、アルコキシシリル基、エポキシ基、チオール基及びアミノ基から選択される少なくとも1種を含む電荷輸送性構造単位とから形成される樹脂を含むものである。
図1に示す感光体ドラム10は、上述した表面層101によって十分な硬度を有し、耐久性に優れたものである。
図1では、記録用紙Pが図の右から左に向かって搬送されており、記録用紙Pは、感光体ドラム10の表面層101と転写ロール50の間に送り込まれる。図1に示す画像形成装置1では、感光体ドラム10と転写ロール50によって挟み込まれた領域が1次転写領域になる。
帯電器20は、感光体ドラム10の表面に接触した状態で回転する帯電ロール21と、その帯電ロール21に電力を供給する帯電器用電源22を備えている。この帯電器用電源22は、帯電ロール21に、直流電圧に交流電圧を重畳させた帯電バイアスを印加する。帯電ロール21は、感光体ドラム10に接触して回転する半導電性のものであり、感光体ドラム10との接触部近傍の微小空隙で放電を発生させることにより感光体ドラム10を帯電させる。感光体ドラム10は、この帯電ロール21によって一様に帯電される。なお、帯電ロール21に代えてブレード状の帯電部材、ベルト状の帯電部材、ブラシ状の帯電部材、磁気ブラシ状の帯電部材などが適応可能である。また、帯電ロール21やブレード状の帯電部材については感光体ドラム10に対し、接触状態に限らずある程度の空隙(100μm以下)を有した近接状態として配置しても構わない。
露光器30は、感光体ドラムの表面に向けて、画像情報に基づくレーザ光を照射するものである。この画像情報は、画像読み取り装置31にて読み取った情報を処理部32で処理することにより得られたものである。
現像器40は、トナー粒子およびトナー粒子よりも微粒子の外添剤を含む現像剤を収容した現像剤収容体41と、現像剤収容体41中のトナー粒子を担持して感光体ドラム10の表面に接した状態で回転する現像ロール42を有する。トナー粒子は、現像器40内で所定極性に帯電され、感光体ドラム10の表面に静電的に移行する。
図1に示す画像形成装置1において画像形成が行われる際には、まず、感光体ドラム表面にトナー像を形成するトナー像形成サイクルが実行される。このトナー像形成サイクルでは、感光体ドラム10の表面が、帯電器20によって一様に帯電された後、露光器30によって画像情報に基づくレーザー光が照射され、感光体ドラム10の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器40によって現像され、感光体ドラム10の表面にはトナー像が形成され、トナー像形成サイクルが終了する。
トナー像形成サイクルによって感光体ドラム表面に形成されたトナー像は、1次転写領域において、感光体ドラム10の表面から記録用紙Pの表面に転写される。
また、図1に示す画像形成装置1は、1次転写領域よりも用紙搬送方向下流側に定着器80を備えている。この定着器80は、加熱機構を有する定着ロール81と、定着ロール81に対向するように設けられた圧力ロール82とを備えている。互いに対向する定着ロール81と圧力ロール82の間には、1次転写領域を通過した記録用紙Pが搬送されてくる。記録用紙P上のトナー像を構成するトナーは、定着ロール81の加熱機構により溶融され圧力ロール82からの圧力を受けて用紙Pに定着し、定着トナー像からなる画像が形成される。
一方、感光体ドラム10の、1次転写領域を通過した表面層101には、1次転写領域において記録用紙Pの表面へ移行することができなかった残留トナーや、その残留トナーに付着していた外添剤粒子が残留している。また、帯電器、特に、図1に示す接触型の帯電器20においては、微少ギャップ放電現象に伴い、NOxに代表される放電生成物の、感光体ドラム表面への付着量が多くなり、感光体ドラム10の、1次転写領域を通過した表面層101には、この放電生成物も残留している。放電生成物が感光体ドラム表面に多く残留すると、雰囲気中の水分とイオン結合し表面電気抵抗が低下して、所謂白抜けという現象や画像流れという現象が引き起こされる。
図1に示すクリーニング装置60は、これらの異物を除去するための装置であって、1次転写領域よりも感光体ドラム回転方向下流側であって帯電ロール21よりも感光体ドラム回転方向上流側の位置に配備されたものである。このクリーニング装置60は、クリーニングブレード61と、ブラシ部材62と、ブラシ用電源63とを備えている。クリーニングブレード61は、感光体ドラム10の回転軸10aの延在方向に延びる板状のものであって、その先端エッジ部611は、感光体ドラム10の、記録用紙Pにトナー像が転写された後の表面層101に圧接している。クリーニングブレード61は、感光体ドラム10が回転することで、感光体ドラム10の表面層101を削り取るとともに残留物を堰き止める。感光体ドラム10の表面層101は、クリーニングブレード61によって削り取られる他に、この堰き止められた残留トナー粒子によっても研磨され、表面層101のリフレッシュ化が行われる。
ブラシ部材62は、1次転写領域よりも感光体ドラム回転方向下流側であってクリーニングブレード61よりも感光体ドラム回転方向上流側の位置に配備されたロール状のものである。このロール状のブラシ部材62は、紙面に対して垂直方向に延びる回転軸621に取り付けられて放射状に延在する毛部622を備えている。ブラシ部材62は、その毛部622の先端が感光体ドラム10の、記録用紙Pにトナー像が転写された後の表面層101に僅かに食い込んだ状態で不図示のモータにより回転する。図1に示す毛部622を構成する各毛6221は導電性のものである。ブラシ用電源63は、ブラシ部材62に、現像器40内で帯電されたトナーの極性と同極性のバイアスを印加するものである。
ブラシ部材62の回転およびブラシ部材62へのバイアス印加は、感光体ドラム10が回転している間、継続的に行われる。ブラシ部材62に、ブラシ用電源63からバイアスが印加されると、感光体ドラム10の、1次転写領域を通過した後の表面層101に存在する異物中のトナーは、ブラシ部材62に対して反発しその表面層101中に留まりながらも、毛部622によって掻き乱される。表面層101上で掻き乱されたトナーは研磨剤として機能し、表面層101に付着している放電生成物は、掻き乱されたトナーによって表面層101から剥がし取られる。また、表面層101上で掻き乱されたトナーは、クリーニングブレード61によって表面層101上から掻き落とされ、外添剤粒子が、感光体ドラム10の表面層101とクリーニングブレード61の先端エッジ部611との間をすり抜けることで潤滑剤の代わりとなる。すなわち、図1に示す画像形成装置1では、ブラシ部材62と感光体ドラム10との間に、研磨剤として働くトナーを常時介在させ、放電生成物を除去させることによって白抜けや像流れを防止し、かつ一定量のトナーをクリーニングブレード61に積極的に供給することでブレードめくれやエッジ欠けを防止している。したがって、本実施形態の画像形成装置によれば、感光体磨耗が少なく、かつブレードエッジダメージや白抜け等からくる画像欠陥が改善できるので、従来の脆弱な感光体ドラムでは無し得なかった感光体長寿命化と画像品質長期安定化が低コストで実現される。
クリーニング装置60によってクリーニングされた感光体ドラム10は、除電ランプ70によって除電され、次のトナー像形成サイクルが実行される。
さらに、図1に示す画像形成装置では、感光体ドラム10が、トナー像非形成サイクル時に、感光体ドラム10の回転軸10aの軸方向、すなわちクリーニングブレード61の延在方向に延びるトナー像を担持する。ここにいうトナー像は、ベタ画像、ハーフトーン画像、ライン画像等いずれであってもよく、ここでは、このトナー像をトナーバンドと称することにする。また、ここにいうトナー像非形成サイクル時とは、トナー像形成サイクルが実行されている間を避けたタイミングのことであり、例えば、トナー像形成サイクルとその次のトナー像形成サイクルとの間で記録用紙Pの供給がされない間(画像形成Jobの前サイクル動作時、作像間のインターイメージ時、画像形成Jobの後サイクル動作時)等、通常のトナー像形成サイクルが行われないタイミングをいう。感光体ドラム表面には、所定枚数の画像形成を行った後のトナー像非形成サイクル時や、トナー像形成サイクルを所定サイクル数行った後のトナー像非形成サイクル時や、所定時間経過後のトナー像非形成サイクル時、あるいは任意のトナー像非形成サイクル時に、トナーバンドが形成される。
感光体ドラム10に、トナーバンドをトナー像非形成サイクル時に担持させることで、トナー像形成サイクルが実行されている間の、感光体ドラム10に担持されたトナー像の画像密度の大小に関わらず、ブラシ部材62に十分な量のトナーを供給することができる。この結果、研磨作用である、ブラシ部材62によるトナーの掻き乱しが十分に行われ、放電生成物が表面層からより効率よく剥がし取られる。また、感光体ドラム表面とクリーニングブレードの先端との間の潤滑効果も高まり、クリーニングブレードがより保護される。特に、低画像密度のトナー像を形成するトナー像形成サイクルが連続して行われた場合には、トナーの研磨作用あるいは潤滑効果が充分に働かないので、トナーバンドによる効果が顕著になる。
以上、図1に示す画像形成装置について説明したが、この図1に示す画像形成装置1に用いることができる感光体ドラムが有する表面層について詳述する。
図1に示す表面層101は、電荷輸送性を有する有機基と、その有機基中の同一若しくは異なる炭素原子に結合したケイ素原子と、そのケイ素原子に結合した酸素原子とからなる骨格を有する架橋体を含有したものであってもよい。ここにいう架橋体は、
ただし、Ar1、Ar2、Ar3及びAr4は同一でも異なっていてもよく、それぞれ置換または無置換のアリール基を表し、Ar5は置換または無置換の2価のアリール基又はアリーレン基を表し、Dは2価の基を表し、Qは加水分解性基を表し、aは1〜3の整数を表し、kは0又は1を表し、m1、m2、m3、m4及びm5は同一でも異なっていてもよく、それぞれ0又は1を表し、m1〜m5のうちの少なくとも1つは1であり、kが1のときm5は0である。
上記一般式(1)で表される化合物を含む重合性単量体を用いて得られたものである。
また、表面層に含まれる架橋体は、上記一般式(1)で表される化合物のみを用いて得られるものであってもよいが、一般式(1)で表される化合物と結合可能な基を有する他の重合性単量体を更に用いてもよい。ここで、一般式(1)で表される化合物と結合可能な基とは、一般式(1)で表される化合物を加水分解した際に生じるシラノール基と結合可能な基を意味し、具体的には、−SiR3−aQaで表される基、エポキシ基、イソシアネート基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、ハロゲンなどを意味する。これらのうち、−SiR3−aQaで表される基、エポキシ基、イソシアネート基を有する化合物がより強い機械強度を有するため好ましく、−SiR3−aQaで表される基を有する化合物が特に好ましい。さらに、これらの基を分子内に2つ以上有する化合物を用いると、表面層の架橋構造が3次元的になり、より強い機械強度を得ることができる。このような重合性単量体の好ましい例を表1に示す。
上記一般式(1)中のAr1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、D−SiR3−aQaで表される基および整数kの好ましい組み合わせを表2に示す。なお、表中、XはAr1〜Ar5と結合したD−SiR3−aQaを表し、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Prはプロピル基を表す。
また、上記の重合性単量体に加えて、シランカップリング剤やハードコート剤を用いてもよい。シランカップリング剤としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン等;ハードコート剤としては、KP−85、X−40−9740、X−40−2239(以上、信越シリコーン社製)、およびAY42−440、AY42−441、AY49−208(以上、東レダウコーニング社製)などの市販のハードコート剤、などを用いることができる。また、撥水性などの付与のために、(トリデカフルオロ −1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、3−(ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロアルキルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチルトリエトシキシラン、などのフッ素含有化合物のうちの1種又は2種以上を用いることもできる。本実施形態における架橋体は、上記の重合性単量体を加水分解することにより得ることができる。かかる加水分解における水の添加量は特に制限されないが、重合性単量体が有する全ての加水分解性基を加水分解するために必要な理論量の0.3〜5倍量であることが好ましく、0.5〜3倍量であることがより好ましい。
また、表面層が、メチロール基を有するフェノール誘導体を架橋したフェノール系樹脂と、水酸基、カルボキシル基、アルコキシシリル基、エポキシ基、チオール基及びアミノ基から選択される少なくとも1種を有する電荷輸送材料とを含有するものであってもよい。
上記メチロール基を有するフェノール誘導体としては、モノメチロールフェノール類、ジメチロールフェノール類若しくはトリメチロールフェノール類のモノマー、それらの混合物、それらがオリゴマー化されたもの、又はそれらモノマーとオリゴマーの混合物が挙げられる。このようなメチロール基を有するフェノール誘導体は、レゾルシン、ビスフェノール等、フェノール、クレゾール、キシレノール、パラアルキルフェノール、パラフェニルフェノール等の水酸基を1個含む置換フェノール類、カテコール、レゾルシノール、ドロキノン等の水酸基を2個含む置換フェノール類、ビスフェノールA、ビスフェノールZ等のビスフェノール類、ビフェノール類等、フェノール構造を有する化合物と、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド等とを、酸触媒又はアルカリ触媒下で反応させることで得られるもので、一般にフェノール樹脂として市販されているものも使用できる。なお、本明細書では、分子の構造単位の繰り返しが2〜20程度の比較的大きな分子をオリゴマーといい、それ以下のものをモノマーという。
上記酸触媒としては、硫酸、パラトルエンスルホン酸、リン酸等が用いられる。また、アルカリ触媒としては、NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物やアミン系触媒が用いられる。アミン系触媒としては、アンモニア、ヘキサメチレンテトラミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。塩基性触媒を使用した場合には、残留する触媒によりキャリアが著しくトラップされ、電子写真特性を悪化させる傾向がある。そのため、酸で中和するか、シリカゲル等の吸着剤や、イオン交換樹脂等と接触させることにより不活性化又は除去することが好ましい。また、メチロール基を有するフェノール誘導体としては、フェノール樹脂が好ましく、レゾール型フェノール樹脂がより好ましい。
水酸基、カルボキシル基、アルコキシシリル基、エポキシ基、チオール基及びアミノ基から選択される少なくとも1種を含む電荷輸送性構造単位としては、下記一般式(2)、(3)、(4)で示される化合物であることが好ましい。
F−[(X1)m1−(R1)m2−Y]m3 一般式(2)
上記一般式(2)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基を、X1は酸素原子又は硫黄原子を、R1はアルキレン基(炭素数は1〜15が好ましく、1〜10がより好ましい)を、Yは水酸基、カルボキシル基(−COOH)、チオール基(−SH)又はアミノ基(−NH2)を示し、m1及びm2はそれぞれ独立に0又は1を、m3は1〜4の整数を示す。
F−[(X2)n1−(R2)n2−(Z)n3G]n4 一般式(3)
上記一般式(3)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基を、X2は酸素原子又は硫黄原子を、R2はアルキレン基(炭素数は1〜15が好ましく、1〜10がより好ましい)を、Zはアルキレン基、酸素原子、硫黄原子、NH又はCOOを、Gはエポキシ基を、n1、n2及びn3はそれぞれ独立に0又は1を、n4は1〜4の整数を示す。
F−[D−Si(R3)(3-a)Qa]b 一般式(4)
上記一般式(4)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基を、Dは可とう性を有する2価の基を、R3は水素原子、置換若しくは未置換のアルキル基(炭素数は1〜15が好ましく、1〜10がより好ましい)又は置換若しくは未置換のアリール基(炭素数は6〜20が好ましく、6〜15がより好ましい)を、Qは加水分解性基を、aは1〜3の整数を、bは1〜4の整数を示す。
F−[(X1)m1−(R1)m2−Y]m3 一般式(2)
上記一般式(2)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基を、X1は酸素原子又は硫黄原子を、R1はアルキレン基(炭素数は1〜15が好ましく、1〜10がより好ましい)を、Yは水酸基、カルボキシル基(−COOH)、チオール基(−SH)又はアミノ基(−NH2)を示し、m1及びm2はそれぞれ独立に0又は1を、m3は1〜4の整数を示す。
F−[(X2)n1−(R2)n2−(Z)n3G]n4 一般式(3)
上記一般式(3)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基を、X2は酸素原子又は硫黄原子を、R2はアルキレン基(炭素数は1〜15が好ましく、1〜10がより好ましい)を、Zはアルキレン基、酸素原子、硫黄原子、NH又はCOOを、Gはエポキシ基を、n1、n2及びn3はそれぞれ独立に0又は1を、n4は1〜4の整数を示す。
F−[D−Si(R3)(3-a)Qa]b 一般式(4)
上記一般式(4)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基を、Dは可とう性を有する2価の基を、R3は水素原子、置換若しくは未置換のアルキル基(炭素数は1〜15が好ましく、1〜10がより好ましい)又は置換若しくは未置換のアリール基(炭素数は6〜20が好ましく、6〜15がより好ましい)を、Qは加水分解性基を、aは1〜3の整数を、bは1〜4の整数を示す。
また、上記可とう性を有する2価の基Dとしては、具体的には、光電特性を付与するためのFの部位と、3次元的な無機ガラス質ネットワークの構築に寄与する置換ケイ素基とを結びつける働きを担う2価の基である。また、Dは、堅い反面もろさも有する無機ガラス質ネットワークの部分に適度な可とう性を付与し、膜としての機械的強靱さを向上させる働きを担う有機基構造を表す。Dとして具体的には、−CαH2α−、−CβH2β-2−、−CγH2γ-4−で表わされる2価の炭化水素基(ここで、αは1〜15の整数を表し、βは2〜15の整数を表し、γは3〜15の整数を表す)、−COO−、−S−、−O−、−CH2−C6H4−、−N=CH−、−(C6H4)−(C6H4)−、及び、これらの特性基を任意に組み合わせた構造を有する特性基、更にはこれらの特性基の構成原子を他の置換基と置換したもの等が挙げられる。また、上記加水分解性基Qとしては、アルコキシ基が好ましく、炭素数1〜15のアルコキシ基がより好ましい。
保護層には、架橋構造を有する樹脂以外にも必要に応じて、架橋構造を有さないバインダ樹脂や、導電性微粒子、また、フッ素樹脂やアクリル樹脂などからなる潤滑性微粒子が含まれていてもよく、保護層の形成に際しては、必要に応じてシリコンや、アクリルなどのハードコート剤を使用することができる。また、保護層の形成には架橋構造を有する樹脂を構成する前駆体を少なくとも含む保護層形成用塗布液が用いられる。
導電性粒子としては、金属、金属酸化物及びカーボンブラック等が挙げられる。これらの中でも、金属又は金属酸化物がより好ましい。金属としては、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、銀及びステンレス等、又はこれらの金属をプラスチックの粒子の表面に蒸着したもの等が挙げられる。金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンやタンタルをドープした酸化スズ、及びアンチモンをドープした酸化ジルコニウム等が挙げられる。これらは単独で用いることも、2種以上を組み合わせて用いることもできる。2種以上を組み合わせて用いる場合は、単に混合しても、固溶体や融着の形にしてもよい。導電性粒子の平均粒径は保護層の透明性の観点から、0.3μm以下が好ましく、0.1μm以下が特に好ましい。
保護層に用いることができる架橋構造を有さないバインダ樹脂としては、例えばポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂(ビスフェノールAとフタル酸の重縮合体等)、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等の架橋構造を有さない樹脂を含有させてもよい。この場合、樹脂は、所望の割合で添加することができ、これにより、電荷輸送層との接着性、熱収縮やハジキによる塗布膜欠陥等を抑制することができる。
次に、図1に示す画像形成装置1に用いることができるクリーニング装置について詳述する。
クリーニングブレードは、弾性材料からなるものであることが好ましい。弾性体クリーニングブレードとしては、様々な弾性体を用いることが出来、特にその制限はないが、例えば、ポリウレタン、シリコーンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等の弾性体を用いることが出来る。これらの中でも耐摩耗性に優れているポリウレタン弾性体が好ましい。
ブラシ部材は、放射状に延在する毛部を備えたロール状のものに限らず、一方向に延在する毛部を備えたものであってもよい。毛部を構成する各毛として、例えば、ナイロン、アクリル、ポリオレフィン、ポリエステル等の樹脂繊維を挙げる事が出来、導電性粉末やイオン導電剤を配合して導電性を付与したものや、繊維一本一本の内部あるいは外部に導電層を形成したもの等を用いることができる。各毛の体積抵抗率としては繊維単体で102〜109Ωcm(42K91061/90260に準拠した方法による)のものが好ましい。繊維の太さは好ましくは30d(デニール)以下で、1d(デニール)以上であり、繊維の密度は2万本/inch2以上、好ましくは3万本/inch2以上である。
また、各毛は、1本当たりの先端力が3.0×10-7N以上1.5×10-5N以下であるものであることが好ましい。ここにいう先端力とは、以下の式によって規定された力(gf)をN(ニュートン)の単位で表したものである。
先端力=BPI×E×0.25×φ4×PH-3
ただし、式中の、BPIは上記毛の、上記トナー像担持体表面への干渉量(mm),Eは上記毛のヤング率(gf/mm2),φは上記毛の太さ(mm),PHは上記毛の長さ(mm)をそれぞれ表す。なお、0.25は係数である。
先端力=BPI×E×0.25×φ4×PH-3
ただし、式中の、BPIは上記毛の、上記トナー像担持体表面への干渉量(mm),Eは上記毛のヤング率(gf/mm2),φは上記毛の太さ(mm),PHは上記毛の長さ(mm)をそれぞれ表す。なお、0.25は係数である。
この先端力が、3.0×10-7N未満であると、毛による残留トナーの掻き乱し能力が不足し、放電生成物の除去効率が低下してしまう。一方、1.5×10-5Nを越えると、感光体ドラム表面に傷を作ったり、残留トナーを感光体ドラム表面に擦りつけてしまう。また、1.5×10-5Nを越えると、毛が残留トナーを掻き取ってしまい、放電生成物の除去効率が低下してしまうという不都合も生じる。
ブラシ用電源は、ブラシ部材62に、現像器40内で帯電されたトナーの極性と同極性のバイアスを印加するものであればよく、交流バイアスを印加するものであっても直流バイアスを印加するものであってもよい。また、ブラシ部材62と感光体ドラム10との剥離時に放電が生じると放電生成物が発生してしまうため、ブラシ用電源は、ブラシ部材62に、放電開始電圧未満のバイアスを印加するものであることが好まく、特に、感光体ドラム10との電位差を放電開始電圧未満の範囲内で、200V〜400Vにすることが好ましい。例えば、感光体ドラムの、1次転写領域通過後の電位が−100Vの場合には印加バイアスを−300V〜−500Vにすることが好ましい。
さらに、ブラシ部材62にバイアスが印加され、ブラシ部材62に対して残留トナーは反発するといっても、ブラシ部材62の毛部622に僅かながらに残留トナーが付着することがある。このため、ブラシ部材62に付着したトナーを機械的に除去する目的で、このブラシ部材に僅かに食い込む位置にフリッカーバーを配置することが好ましい。フリッカーバーを配置することで、毛部622におけるトナークラウドを防止することができる。
続いて、図1に示す画像形成装置1に用いることができる現像剤について詳述する。
現像剤は、トナー粒子の他、小径の無機化合物を含むものであることが好ましい。現像剤に小径の無機化合物が含まれていると、小径の無機化合物もブラシ部材の毛部によって掻き乱され研磨効果が向上する。また、小径の無機化合物はトナーとともにクリーニングブレード61によって堰き止められ、ここでも研磨効果が向上する。このような研磨効果を向上させる目的でトナーに含有させる小径の無機化合物としては、公知のものを用いることができ、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム等を挙げることができる。また目的に応じてこれら無機微粒子の表面には公知の表面処理を施してもよい。トナーに含有させ得る以上のような小径の無機化合物の平均粒径としては、50nm未満とすることが好ましく、5〜30nmの範囲とすることがより好ましい。また、その添加量としては、トナー粒子100重量部に対して、0.3〜3.0重量部の範囲とすることが好ましい。
なお、現像剤は、トナーのみで現像剤を構成する一成分系現像剤としてもよいが、トナーとともにキャリアが混合されて現像剤を構成する二成分系現像剤としてもよい。
以上、本発明の一実施形態の画像形成装置を説明したが、本発明の画像形成装置は、フルカラータンデム方式を採用したものや、ロータリ式のフルカラー現像器を用いた画像形成装置等にも適用することができる。
(実施例)
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の記載中の‘部’は総て質量部を表す。
[感光体ドラムの作製]
(感光体ドラムA)
ホーニング処理したアルミニウム円筒基体の外周面に、ジルコニウム化合物(商品名: オルガノチックスZC540、マツモト製薬社製)20部、シラン化合物(商品名:A1100、日本ユニカー社製)2.5部及びポリビニルブチラール樹脂(商品名:エスレックBM−S、積水化学社製)とブタノール45部からなる溶液を浸漬コーティング法で塗布し、150℃において10分間加熱乾燥し膜厚1.0μmの下引層を形成した。
(実施例)
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の記載中の‘部’は総て質量部を表す。
[感光体ドラムの作製]
(感光体ドラムA)
ホーニング処理したアルミニウム円筒基体の外周面に、ジルコニウム化合物(商品名: オルガノチックスZC540、マツモト製薬社製)20部、シラン化合物(商品名:A1100、日本ユニカー社製)2.5部及びポリビニルブチラール樹脂(商品名:エスレックBM−S、積水化学社製)とブタノール45部からなる溶液を浸漬コーティング法で塗布し、150℃において10分間加熱乾燥し膜厚1.0μmの下引層を形成した。
次に、X線回折スペクトルにおけるブラッグ角(2θ±0.2°)が、7.4°、16.6°、25.5°、28.3° に強い回折ピークを示すクロロガリウムフタロシアニン1部をポリビニルブチラール(エスレックBM−S、積水化学) 1部及び酢酸n−ブチル100部と混合し、ガラスビーズと共にペイントシェーカーで1時間処理して分散して塗布液を得た。得られた塗布液を前記下引層上に浸漬コートし、100℃で10分間加熱乾燥して膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成した。
更に、上記表2中の化合物13を2部、メチルトリメトキシシラン2部、テトラメトキシシラン0.5部、コロイダルシリカ0.3部を、イソプロピルアルコール5部、テトラヒドロフラン3部、蒸留水0.3部に溶解させ、イオン交換樹脂(アンバーリスト15E、ローム・アンド・ハース社製)0.5部を加えて室温で攪拌することにより24時間加水分解を行なった。加水分解後の反応液からイオン交換樹脂を濾過分離した液体2部に対し、アルミニウムトリスアセチルアセトナート0.04部及び3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン(BTH)0.1部を加え、このコーティング液を前記電荷輸送層の上にリング型浸漬塗布法により塗布し、室温で30分風乾した後、170℃で1時間加熱処理して硬化し、膜厚約3μmの表面層を形成して感光体ドラムAを得た。
(感光体ドラムB)
表面層の形成工程において、表2中の化合物13の代わりに表2中の化合物14を用いたこと以外は、感光体ドラムAの作製と同様にして感光体ドラムBを作製した。
(感光体ドラムC)
4部のポリビニルブチラール樹脂(エスレックBM−S、積水化学社製)を溶解したn−ブチルアルコール170部に、有機ジルコニウム化合物(アセチルアセトンジルコニウムブチレート)30部および有機シラン化合物(γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)3部を添加、混合撹拌して下引層形成用の塗布液を得た。この塗布液を、ホーニング処理により粗面化されたアルミニウム支持体の上に浸漬塗布し、室温で5分間風乾を行った後、支持体を10分間で50℃に昇温し、50℃、85%RH(露点47℃)の恒温恒湿槽中に入れて、20分間加湿硬化促進処理を行った。その後、熱風乾燥機に入れて170℃で10分間乾燥を行い下引層を形成した。
(感光体ドラムB)
表面層の形成工程において、表2中の化合物13の代わりに表2中の化合物14を用いたこと以外は、感光体ドラムAの作製と同様にして感光体ドラムBを作製した。
(感光体ドラムC)
4部のポリビニルブチラール樹脂(エスレックBM−S、積水化学社製)を溶解したn−ブチルアルコール170部に、有機ジルコニウム化合物(アセチルアセトンジルコニウムブチレート)30部および有機シラン化合物(γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)3部を添加、混合撹拌して下引層形成用の塗布液を得た。この塗布液を、ホーニング処理により粗面化されたアルミニウム支持体の上に浸漬塗布し、室温で5分間風乾を行った後、支持体を10分間で50℃に昇温し、50℃、85%RH(露点47℃)の恒温恒湿槽中に入れて、20分間加湿硬化促進処理を行った。その後、熱風乾燥機に入れて170℃で10分間乾燥を行い下引層を形成した。
電荷発生材料として、塩化ガリウムフタロシアニンを用い、その15部、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニオンカーバイト社製)10部およびn−ブチルアルコール300部からなる混合物をサンドミルにて4時間分散し、分散液を得た。この分散液を、上記下引層上に浸漬塗布し、乾燥して、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
次に、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン40部とビスフェノールZポリカーボネート樹脂(分子量40,000)60部とをテトロヒドロフラン235部及びモノクロロベンゼン100部に十分に溶解混合して得られた塗布液を上記電荷発生層上に浸漬塗布し、乾燥することにより、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
電荷輸送性構造単位を有する化合物として下記に示す化合物(1)を5部、イソプロピルアルコールを15部、テトラヒドロフランを9部、及び蒸留水を0.9部混合し、それにイオン交換樹脂(アンバーリスト15E:ローム・アンド・ハース社製)を0.5部加え、室温で撹拌することにより2時間加水分解を行った。さらに、ブチラール樹脂を0.5部、レゾール型フェノール樹脂(PL−2211、群栄化学社製)を5部、酸化防止剤としてサノールLS2626を0.2部加え、表面層形成用塗布液を調製した。この表面層形成用塗布液を浸漬コーティング法により上記電荷輸送層上に塗布して130℃で30分乾燥し、膜厚3μmの表面層を形成した。得られた感光体ドラムを感光体ドラムCとした。
(感光体ドラムD)
下記に示す化合物(2)を5部、レゾール型フェノール樹脂(PL−4852、群栄化学社製)を7部、ジメチルポリシロキサンを0.03部、及びイソプロパノールを20部混合して溶解し、表面層形成用塗布液を得た。この塗布液を、電荷輸送層作製までは感光体Cと同様に作製した感光体の電荷輸送層に塗布し、130℃で40分乾燥させ、膜厚3μmの表面層を形成した。得られた感光体ドラムを感光体ドラムDとした。
下記に示す化合物(2)を5部、レゾール型フェノール樹脂(PL−4852、群栄化学社製)を7部、ジメチルポリシロキサンを0.03部、及びイソプロパノールを20部混合して溶解し、表面層形成用塗布液を得た。この塗布液を、電荷輸送層作製までは感光体Cと同様に作製した感光体の電荷輸送層に塗布し、130℃で40分乾燥させ、膜厚3μmの表面層を形成した。得られた感光体ドラムを感光体ドラムDとした。
(感光体ドラムE)
感光体ドラムDの作製における表面層の形成で用いた化合物(2)の代わりに、下記に示す化合物(3)を用いた以外は、感光体ドラムDの作製と同様にして感光体ドラムEを作製した。
感光体ドラムDの作製における表面層の形成で用いた化合物(2)の代わりに、下記に示す化合物(3)を用いた以外は、感光体ドラムDの作製と同様にして感光体ドラムEを作製した。
(感光体ドラムF)
感光体ドラムDの作製における表面層の形成で用いた化合物(2)の代わりに、下記に示す化合物(4)を用いた以外は、感光体ドラムDの作製と同様にして感光体ドラムFを作製した。
感光体ドラムDの作製における表面層の形成で用いた化合物(2)の代わりに、下記に示す化合物(4)を用いた以外は、感光体ドラムDの作製と同様にして感光体ドラムFを作製した。
(感光体ドラムG)
感光体ドラムDの作製における表面層の形成で用いた化合物(2)の代わりに、下記に示す化合物(5)を用いた以外は、感光体ドラムDの作製と同様にして感光体ドラムGを作製した。
感光体ドラムDの作製における表面層の形成で用いた化合物(2)の代わりに、下記に示す化合物(5)を用いた以外は、感光体ドラムDの作製と同様にして感光体ドラムGを作製した。
(感光体ドラムH)
感光体ドラムDの作製における表面層の形成で用いた化合物(2)の代わりに、下記に示す化合物(6)を用いた以外は、感光体ドラムDの作製と同様にして感光体ドラムHを作製した。
感光体ドラムDの作製における表面層の形成で用いた化合物(2)の代わりに、下記に示す化合物(6)を用いた以外は、感光体ドラムDの作製と同様にして感光体ドラムHを作製した。
(感光体ドラムI)
表面層を設けなかった以外は感光体ドラムAと同様にして感光体ドラムIを作製した。
(感光体ドラムJ)
表面層を設けなかった以外は感光体ドラムCと同様にして感光体ドラムJを作製した。
表面層を設けなかった以外は感光体ドラムAと同様にして感光体ドラムIを作製した。
(感光体ドラムJ)
表面層を設けなかった以外は感光体ドラムCと同様にして感光体ドラムJを作製した。
[実施例1]
実験機として、感光体ドラムを感光体ドラムAに取換えるとともに帯電器を接触帯電ロール(直流電圧を重畳した交流電圧を印加)に改造した富士ゼロックスDocu Center Color 500を用い、フルカラーにて高温高湿(28℃、85%RH)及び低温低湿(10℃、15%RH)で各10万枚、計20万枚の走行試験を行い、感光体磨耗量とブレードダメージと画像品質の評価を行った。
実験機として、感光体ドラムを感光体ドラムAに取換えるとともに帯電器を接触帯電ロール(直流電圧を重畳した交流電圧を印加)に改造した富士ゼロックスDocu Center Color 500を用い、フルカラーにて高温高湿(28℃、85%RH)及び低温低湿(10℃、15%RH)で各10万枚、計20万枚の走行試験を行い、感光体磨耗量とブレードダメージと画像品質の評価を行った。
形成画像は、文字とソリッドの両パターンを含む画像パターンとした。トナーは、負帯電型の重合法で作成された形状係数SF(SF=100×π(トナー粒子の絶対最大長)2/4(トナー粒子の投影面積))が135程度でのものを使用し、外添剤としてはCeO2とSiO2とTiO2をそれぞれトナー母材に対し、0.1〜2%重量%添加したものをキャリアと6%の混合比で使用した。この実験機には、図1に示すようなクリーニング装置が配備されており、ブラシ部材への印加バイアスは、現像器内のトナーの極性と同極性の−400Vとした。また、ブラシ部材には、体積抵抗率が102Ωcmであって先端力が5×10-6Nである毛を有するものを用いた。
感光体磨耗量の評価では、1000回転当たりの感光体ドラムの摩耗量(nm/kcy)を算出し、以下に示す基準で評価した。
多 10.0nm/kcy以上
中 5.0nm/kcy以上10.0nm/kcy未満
少 5.0nm/kcy未満
ブレードダメージの評価では、走行試験後のクリーニングブレードを目視観察し、先端エッジ部に欠けやめくれが生じているか否かを確認し、以下に示す基準で評価した。
○ クリーニングブレードの先端エッジ部に欠けやめくれが生じていない。
× クリーニングブレードの先端エッジ部に欠けやめくれが生じている。
多 10.0nm/kcy以上
中 5.0nm/kcy以上10.0nm/kcy未満
少 5.0nm/kcy未満
ブレードダメージの評価では、走行試験後のクリーニングブレードを目視観察し、先端エッジ部に欠けやめくれが生じているか否かを確認し、以下に示す基準で評価した。
○ クリーニングブレードの先端エッジ部に欠けやめくれが生じていない。
× クリーニングブレードの先端エッジ部に欠けやめくれが生じている。
画像品質は、形成画像を目視観察し、白抜けの程度を確認し、以下に示す基準で評価した。この白抜けは、放電生成物の除去が不充分であればあるほど生じる画質欠陥である。
◎ 形成画像に白抜けがまったく生じていない。
○ 形成画像に白抜けがわずかながらに生じているが十分許容できるレベルである。
△ 形成画像に白抜けが生じているが許容できるレベルである。
× 形成画像に白抜けが生じており許容できないレベルである。
結果を表3に示す。
◎ 形成画像に白抜けがまったく生じていない。
○ 形成画像に白抜けがわずかながらに生じているが十分許容できるレベルである。
△ 形成画像に白抜けが生じているが許容できるレベルである。
× 形成画像に白抜けが生じており許容できないレベルである。
結果を表3に示す。
[実施例2]
実施例1のブラシ部材と比較して先端力が弱い毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の先端力は8.5×10-8Nである。結果を表3に示す。
[実施例3]
実施例1のブラシ部材と比較して先端力が強い毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の先端力は2×10-4Nである。結果を表3に示す。
[実施例4]
ブラシ部材への印加バアイスを、現像器内のトナーの極性と同極性ではあるが放電開始電圧以上の−1000Vとした以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例5]
感光体ドラムを感光体ドラムBに取換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
実施例1のブラシ部材と比較して先端力が弱い毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の先端力は8.5×10-8Nである。結果を表3に示す。
[実施例3]
実施例1のブラシ部材と比較して先端力が強い毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の先端力は2×10-4Nである。結果を表3に示す。
[実施例4]
ブラシ部材への印加バアイスを、現像器内のトナーの極性と同極性ではあるが放電開始電圧以上の−1000Vとした以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例5]
感光体ドラムを感光体ドラムBに取換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例6]
実施例5のブラシ部材と比較して体積抵抗率が大きい毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例5と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の体積抵抗率は1012Ωcm以上である。結果を表3に示す。
[実施例7]
感光体ドラムを感光体ドラムCに取換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例8]
実施例7のブラシ部材と比較して先端力が弱い毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例7と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の先端力は実施例2で用いたブラシ部材の毛の先端力と同じ8.5×10-8Nである。結果を表3に示す。
[実施例9]
実施例7のブラシ部材と比較して先端力が強い毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例7と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の先端力は実施例3で用いたブラシ部材の毛の先端力と同じ2×10-4Nである。結果を表3に示す。
実施例5のブラシ部材と比較して体積抵抗率が大きい毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例5と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の体積抵抗率は1012Ωcm以上である。結果を表3に示す。
[実施例7]
感光体ドラムを感光体ドラムCに取換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例8]
実施例7のブラシ部材と比較して先端力が弱い毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例7と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の先端力は実施例2で用いたブラシ部材の毛の先端力と同じ8.5×10-8Nである。結果を表3に示す。
[実施例9]
実施例7のブラシ部材と比較して先端力が強い毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例7と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の先端力は実施例3で用いたブラシ部材の毛の先端力と同じ2×10-4Nである。結果を表3に示す。
[実施例10]
感光体ドラムを感光体ドラムEに取換えるとともに、ブラシ部材への印加バイアスを、現像器内のトナーの極性と同極性ではあるが放電開始電圧以上の−1000Vとした以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例11]
感光体ドラムを感光体ドラムDに取換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例12]
実施例11のブラシ部材と比較して体積抵抗率が大きい毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例11と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の体積抵抗率は1012Ωcm以上である。結果を表3に示す。
[実施例13]
感光体ドラムを感光体ドラムFに置き換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例14]
感光体ドラムを感光体ドラムGに置き換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例15]
感光体ドラムを感光体ドラムHに置き換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
感光体ドラムを感光体ドラムEに取換えるとともに、ブラシ部材への印加バイアスを、現像器内のトナーの極性と同極性ではあるが放電開始電圧以上の−1000Vとした以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例11]
感光体ドラムを感光体ドラムDに取換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例12]
実施例11のブラシ部材と比較して体積抵抗率が大きい毛のブラシ部材を用いた以外は、実施例11と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。ここで用いたブラシ部材の毛の体積抵抗率は1012Ωcm以上である。結果を表3に示す。
[実施例13]
感光体ドラムを感光体ドラムFに置き換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例14]
感光体ドラムを感光体ドラムGに置き換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例15]
感光体ドラムを感光体ドラムHに置き換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例1]
ブラシ部材への印加バアイスを、現像器内のトナーの極性とは逆極性である+400Vとした以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例2]
感光体ドラムを感光体ドラムBに取換えた以外は、比較例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例3]
感光体ドラムを、表面層を持たない感光体ドラムIに取換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例4]
感光体ドラムを感光体ドラムCに取換えた以外は、比較例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例5]
感光体ドラムを、表面層を持たない感光体ドラムJに取換えた以外は、比較例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例6]
比較例5に対し、ブラシ部材への印加バイアスを逆にした以外は、比較例5と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
ブラシ部材への印加バアイスを、現像器内のトナーの極性とは逆極性である+400Vとした以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例2]
感光体ドラムを感光体ドラムBに取換えた以外は、比較例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例3]
感光体ドラムを、表面層を持たない感光体ドラムIに取換えた以外は、実施例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例4]
感光体ドラムを感光体ドラムCに取換えた以外は、比較例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例5]
感光体ドラムを、表面層を持たない感光体ドラムJに取換えた以外は、比較例1と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例6]
比較例5に対し、ブラシ部材への印加バイアスを逆にした以外は、比較例5と同様にして走行試験を行い、各評価を行った。結果を表3に示す。
表3に示す結果より、いずれの実施例においても、感光体摩耗およびブレードダメージの双方が抑えられ、良好な画質の画像が得られたことがわかる。一方、表面層を持たない感光体ドラムIを用いた比較例3や、同じく表面層を持たない感光体ドラムJを用いた比較例5および6では、感光体摩耗が著しく長寿命化には適していないことがわかる。このことから、各実施例においては、感光体ドラムに設けられた表面層によって感光体摩耗が抑えられたことがわかる。また、ブラシ部材にトナーとは逆極性のバイアスを印加した比較例1及び2と比較例4及び5ではブレードダメージが著しい。これは、ブラシ部材による静電的な吸引力が残留トナーに働くため、クリーニングブレードへのトナー供給が充分に行われず、ブレードの先端エッジ部のダメージが引きおこされた結果と考える。これに対して、各実施例では、ブラシ部材にトナーと同極性のバイアスを印加したことにより、クリーニングブレードへのトナー供給が充分に行われ、潤滑効果が働き、ブレードダメージが抑えられたと考えられる。さらに、比較例でも、ブラシ部材とクリーニングブレードによって感光体表面の放電生成物の除去がある程度行われ、白抜けの発生がそこそこに抑えられているものもあるが、各実施例では、それ以上に放電生成物の除去が行われ、白抜けの発生が十分に抑えられている。この差から、比較例1及び2や比較例4及び5のように、ブラシ部材で単に機械的に放電生成物を掻き取ろうとするよりも、各実施例のように、ブラシ部材にトナーと同極性のバイアスを印加し、ブラシ部材と感光体ドラムとの間にトナーを常時介在させ、このトナーによる研磨効果によって放電生成物を除去する方が、放電生成物の除去能力が高いことがわかる。比較例3および6においては、ブレードダメージが良好だったため、白抜けは起こっていないが、感光体磨耗が著しく、長寿命には適していない。
また、良好な結果を得た各実施例の中でも、実施例6や実施例12のように、ブラシ部材の毛の抵抗が高くなると、印加したバイアスの効果が作用しにくくなるばかりか、ブラシ部材と感光体ドラムとの剥離放電が発生し、新たな放電生成物が生成され、画質の低下につながり易いこともある。このことから、ブラシ部材に印加するバイアス電圧は、放電開始電圧未満であることが好ましい。さらに、実施例1〜実施例3それぞれや実施例7〜実施例9それぞれを比較すると、ブラシ部材の毛一本当りの先端力が弱いと、トナーによる研磨効果が発現できず白抜けが発生しやすくなり、逆に高すぎると感光体磨耗が促進されるため、ブラシロールの繊維一本当りの先端力は3×10-7N以上1.5×10-5N以下の間に設定することが好ましい。
また、定期的にトナー像非形成サイクル時にトナーバンドを供給することで、低画像密度が続いたとしても、ブレードダメージが抑えられることも、別途の実験で確認されている。
1 画像形成装置
10 感光体ドラム
101 表面層
20 帯電器
21 帯電ロール
30 露光器
40 現像器
50 転写ロール
60 クリーニング装置
61 クリーニングブレード
611 先端エッジ部
62 ブラシ部材
622 毛部
6221 毛
63 ブラシ用電源
70 除電ランプ
80 定着器
10 感光体ドラム
101 表面層
20 帯電器
21 帯電ロール
30 露光器
40 現像器
50 転写ロール
60 クリーニング装置
61 クリーニングブレード
611 先端エッジ部
62 ブラシ部材
622 毛部
6221 毛
63 ブラシ用電源
70 除電ランプ
80 定着器
Claims (7)
- 所定方向に回転するトナー像担持体を帯電し、帯電したトナー像担持体を露光することにより該トナー像担持体表面に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーで現像して該トナー像担持体表面にトナー像を形成するトナー像形成サイクルによって、該トナー像担持体表面に形成されたトナー像を、所定の被転写面に転写し最終的に記録媒体上に定着することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
架橋構造を有する樹脂を含有した表面層を有するトナー像担持体と、
トナーを所定極性に帯電させ、前記トナー像担持体に形成された静電潜像を帯電させたトナーによって現像する現像器と、
前記トナー像担持体の、前記被転写面にトナー像が転写された後の表面層に存在する異物を掻き取る、該表面層に先端を圧接させたクリーニングブレードと、
前記クリーニングブレードよりも前記トナー像担持体の回転方向上流側に配備されたものであって、前記トナー像担持体の、前記被転写面にトナー像が転写された後の表面層に接触する毛部を備えたブラシ部材と、
前記ブラシ部材に前記所定極性と同極性のバイアスを印加するバイアス印加部とを有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記トナー像担持体が、メチロール基を有するフェノール誘導体を架橋したフェノール系樹脂またはシロキサン誘導体を架橋したシロキサン系樹脂のうちの少なくとも1種と、水酸基、カルボキシル基、アルコキシシリル基、エポキシ基、チオール基及びアミノ基から選択される少なくとも1種を含む電荷輸送性構造単位とから形成される樹脂を含む表面層を有するものであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記表面層が、電荷輸送性を有する有機基と、該有機基中の同一若しくは異なる炭素原子に結合したケイ素原子と、該ケイ素原子に結合した酸素原子とからなる骨格を有する架橋体を含有したものであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記毛部は、1本当たりの先端力が3.0×10-7N以上1.5×10-5N以下である複数の毛からなるものであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記バイアス印加部が、前記ブラシ部材に、該ブラシ部材と前記トナー像担持体との間に放電が生じ始める放電開始電圧未満のバイアスを印加するものであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記クリーニングブレードが、前記トナー像担持体の回転軸の延在方向に延びるものであって、
前記トナー像担持体は、前記トナー像形成サイクルが実行されている間を避けて、前記延在方向に延びるトナー像を担持するものであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005214559A JP2006099054A (ja) | 2004-09-03 | 2005-07-25 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004257186 | 2004-09-03 | ||
JP2005214559A JP2006099054A (ja) | 2004-09-03 | 2005-07-25 | 画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006099054A true JP2006099054A (ja) | 2006-04-13 |
Family
ID=36238888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005214559A Withdrawn JP2006099054A (ja) | 2004-09-03 | 2005-07-25 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006099054A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008076931A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
JP2008112101A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Fuji Xerox Co Ltd | 清掃装置、像保持体ユニットおよび画像形成装置 |
JP2012108255A (ja) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
CN103713494A (zh) * | 2012-10-05 | 2014-04-09 | 柯尼卡美能达株式会社 | 图像形成装置 |
JP2015114616A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | コニカミノルタ株式会社 | 画像形成装置の清掃装置 |
-
2005
- 2005-07-25 JP JP2005214559A patent/JP2006099054A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008076931A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
JP2008112101A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Fuji Xerox Co Ltd | 清掃装置、像保持体ユニットおよび画像形成装置 |
JP2012108255A (ja) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
CN103713494A (zh) * | 2012-10-05 | 2014-04-09 | 柯尼卡美能达株式会社 | 图像形成装置 |
JP2014074819A (ja) * | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Konica Minolta Inc | 画像形成装置 |
US9213300B2 (en) | 2012-10-05 | 2015-12-15 | Konica Minolta, Inc. | Image forming apparatus with a charging bias supply circuit |
JP2015114616A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | コニカミノルタ株式会社 | 画像形成装置の清掃装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081007 |