JP2007206626A - 像担持体、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非画像形成領域にギャップ保持部材や当接圧管理部材を当接する場合でも、特性の低下がなく、小型かつ低コストで、耐久性の高い像坦持体、ならびにそれを用いたプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供する。
【解決手段】最外層に保護層５２を備える像担持体１４において、非画像形成領域ｑの保護層の強度を画像形成領域ｐの保護層の強度より高くするものである。例えば、バインダ樹脂中に金属酸化物の微粒子を含んで保護層を構成し、非画像形成領域の保護層の金属酸化物の微粒子量を画像形成領域の保護層のそれより多くすることにより、非画像形成領域の保護層の強度を画像形成領域の保護層の強度より高くする。そして、そのような像担持体の両端の非画像形成領域に、当接部材としてギャップ保持部材５８や当接圧管理部材を押し当てる。
【選択図】図４

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。特に、感光体上に形成した画像を直接または中間転写体を介して間接的に転写して、用紙・ＯＨＰフィルム等の転写材に画像を記録する電子写真式の画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置において、感光体や中間転写体などの像担持体と、そのまわりの帯電装置・現像装置・クリーニング装置などの周辺装置の全部または一部を一体的に備え、画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とするプロセスカートリッジに関する。および、そのような画像形成装置やプロセスカートリッジに備えて画像を担持する、感光体や中間転写体などの像担持体に関する。

従来、複写機、プリンタ等の電子写真式の画像形成装置では、安価であるとか、大量生産が可能であるとか、無公害であるとかなどの利点から、有機系の感光体が汎用されてきている。しかしながら、有機系感光体は、無機系感光体と比較して耐摩耗性が低く、耐久性の点で劣っていた。

有機系感光体において、耐摩耗性を向上させる方法として、例えば特許文献１にあるように、金属あるいは金属酸化物からなるフィラーを含有する保護層を設ける方法が知られている。特許文献２では、特に画像形成領域で保護層中のフィラー量に勾配をもたせる方法が開示されている。

他方、特許文献３や特許文献４には、帯電部材の両端部にコロを取り付け、それらのコロを各々感光体の非塗工部に当接させて、帯電部材と像担持体との間に適宜のギャップを保持することが開示されている。

特開２００２−３６５８２２号公報 特開２００２−３１８４６１号公報 特開２００１−３１２１２１号公報 特開２０００−２０６８０５号公報

ところが、特許文献３や特許文献４のように、コロ等のギャップ保持部材を画像領域外の非塗工部に当接させる構成では、感光体の感光層が劣化することはないが、帯電部材の端部から感光体の非塗工部に帯電バイアスがリークするおそれがあり、そのリークを防止するために、帯電部材とギャップ保持部材との間にリークが発生しない十分な距離を確保する必要がある。このため、感光体の素管を長くする必要が生じ、画像形成装置全体が大型化する問題があった。

また、感光体表面に保護層を形成することで、感光体の耐摩耗性を向上させることができる。しかし、感光体とそのまわりに設ける周辺装置とのギャップを保持するコロ等のギャップ保持部材や、感光体に対してそのまわりに設ける周辺装置を当接するときの当接圧を管理する当接圧管理部材を周辺装置の帯電部材、現像部材、転写部材などに備えて非画像形成領域の感光層に当接させた場合には、狭い範囲に大きな圧力がかかることとなり、感光層表面に保護層を設けた場合でも、強度が十分ではなかった。

また、特許文献３や特許文献４の場合、保護層中のフィラー量を増やすことで耐摩耗性は向上するものの、フィラーが多すぎると感度低下や残留電位上昇など感光体としての特性が低下してしまう不具合があった。

そこで、この発明の目的は、このような状況をふまえ、非画像形成領域にギャップ保持部材や当接圧管理部材を当接する場合でも、特性の低下がなく、小型かつ低コストで、耐久性の高い像坦持体、ならびにそれを用いたプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。

かかる目的を達成するため、この発明の第１の態様は、最外層に保護層を備える像担持体において、非画像形成領域の保護層の強度を画像形成領域の保護層の強度より高くするものである。例えば、バインダ樹脂中に金属酸化物の微粒子を含んで保護層を構成し、非画像形成領域の保護層の金属酸化物の微粒子量を画像形成領域の保護層のそれより多くすることにより、非画像形成領域の保護層の強度を画像形成領域の保護層の強度より高くする。

この発明の第２の態様は、プロセスカートリッジにあって、第１の態様の像担持体を備え、その像担持体の両端の非画像形成領域に当接部材を押し当てるものである。また、この発明の第３の態様は、画像形成装置にあって、第１の態様の像担持体を備え、その像担持体の両端の非画像形成領域に当接部材を押し当てるものである。

ここで、非画像形成領域に押し当てる当接部材としては、像担持体とその像担持体まわりに設ける周辺装置との間のギャップを保持するギャップ保持部材を備えたり、また像担持体に対してその像担持体まわりに設ける周辺装置を当接するときの当接圧を管理する当接圧管理部材を備えたりする。

そして、周辺装置としては、現像装置を設け、その現像装置の現像剤担持体にギャップ保持部材を備えたり、帯電装置を設け、その帯電装置の帯電部材にギャップ保持部材を備えたりする。帯電部材としては、例えば、金属製の芯金と、そのまわりに設ける導電性樹脂部材とで構成するローラ状のものを用いる。帯電装置には、ギャップ保持部材とともに帯電部材の表面を同時に清掃する帯電部材清掃手段を備えるとよい。

また、周辺装置としては、現像装置を設け、その現像装置の現像剤担持体に当接圧管理部材を備えたり、転写装置を設け、その転写装置の転写部材に当接圧管理部材を備えたりする。

なお、画像形成装置には、当接部材を押し当てる像担持体の非画像形成領域も清掃する像担持体クリーニング装置を備えるとよい。

請求項１に記載の発明によれば、像担持体の非画像形成領域の保護層の強度を画像形成領域の保護層の強度より高くするので、画像形成領域の保護層中のフィラー量を増やすことで像担持体の感度低下や残留電位上昇などの特性の低下を招いたりすることなく、またリーク防止のために像担持体を長くして画像形成装置の大型化を招いたりすることなく、非画像形成領域に当接部材を押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、非画像形成領域の保護層の金属酸化物の微粒子量を画像形成領域の保護層のそれより多くするので、非画像形成領域に当接部材を押し当てても、劣化が起こりにくく画像品質を損なうおそれが少なく、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、非画像形成領域に当接部材を押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備えるプロセスカートリッジを提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、非画像形成領域に当接部材を押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備える画像形成装置を提供することができる。

請求項５に記載の発明によれば、非画像形成領域に押し当てる当接部材として、像担持体とその像担持体まわりに設ける周辺装置との間のギャップを保持するギャップ保持部材を備えるので、そのギャップ保持部材を非画像形成領域に押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備える画像形成装置を提供することができる。

請求項６に記載の発明によれば、周辺装置として現像装置を設け、その現像装置の現像剤担持体にギャップ保持部材を備えるので、現像装置の現像剤担持体に備えて、その現像剤担持体と像担持体との間のギャップを保持するギャップ保持部材を非画像形成領域に押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備える画像形成装置を提供することができる。

請求項７に記載の発明によれば、周辺装置として帯電装置を設け、その帯電装置の帯電部材にギャップ保持部材を備えるので、ギャップ保持部材でギャップを保持して像担持体に対して帯電装置の帯電部材を非接触に配置し、帯電部材の汚れを低減する一方、帯電部材に備えるギャップ保持部材を非画像形成領域に押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備える画像形成装置を提供することができる。

請求項８に記載の発明によれば、帯電部材として、金属製の芯金と、そのまわりに設ける導電性樹脂部材とで構成するローラ状のものを用いるので、加工精度を高めて均一な帯電を可能とする一方、帯電部材に備えるギャップ保持部材を非画像形成領域に押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備える画像形成装置を提供することができる。

請求項９に記載の発明によれば、帯電装置に、ギャップ保持部材とともに帯電部材の表面を同時に清掃する帯電部材清掃手段を備えるので、帯電部材の汚れとともにギャップ保持部材も併せて清掃することにより、帯電ギャップの変動もともに防止して長期にわたり安定した帯電を行い、良好な画像を得る一方、帯電部材に備えるギャップ保持部材を非画像形成領域に押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備える画像形成装置を提供することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、非画像形成領域に押し当てる当接部材として、像担持体に対してその像担持体まわりに設ける周辺装置を当接するときの当接圧を管理する当接圧管理部材を備えるので、その当接圧管理部材を非画像形成領域に押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備える画像形成装置を提供することができる。

請求項１１に記載の発明によれば、周辺装置として現像装置を設け、その現像装置の現像剤担持体に当接圧管理部材を備えるので、現像装置の現像剤担持体に備えて、像担持体に対して現像剤担持体を当接するときの当接圧を管理する当接圧管理部材を像担持体の非画像形成領域に押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備える画像形成装置を提供することができる。

請求項１２に記載の発明によれば、周辺装置として転写装置を設け、その転写装置の転写部材に当接圧管理部材を備えるので、転写装置の転写部材に備えて、像担持体に対して転写部材を当接するときの当接圧を管理する当接圧管理部材を像担持体の非画像形成領域に押し当てても、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備える画像形成装置を提供することができる。

請求項１３に記載の発明によれば、画像形成装置に、当接部材を押し当てる像担持体の非画像形成領域も清掃する像担持体クリーニング装置を備えるので、像担持体クリーニング装置で像担持体の表面を清掃するとき、画像形成領域とともに、当接部材を押し当てる非画像形成領域も清掃するようにし、当接部材としてギャップ保持部材を使用するときには非画像形成領域の汚れによるギャップの変動を防止し、また当接圧管理部材を使用するときには非画像形成領域の汚れによる当接圧の変動を防止することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、画像形成装置の一例であるカラープリンタの全体概略構成を示す。

図示カラープリンタは、転写材である用紙にカラー画像を記録するもので、プリンタ装置本体Ａに反転ユニットＢを取り付けてなる。プリンタ装置本体Ａ内には、図中右下から左上へと斜めに用紙搬送路Ｐを設ける。用紙搬送路Ｐ上には、その搬送路Ｐに沿って右下から左上へと、イエロ・マゼンタ・シアン・ブラックの４つの単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂを順に並べてタンデム型に備える。

各単色作像手段１０は、プロセスカートリッジ１２Ｙ・１２Ｍ・１２Ｃ・１２Ｂと現像ユニット１３Ｙ・１３Ｍ・１３Ｃ・１３Ｂとで構成し、各々プリンタ装置本体Ａに対して着脱自在とする。詳しくは後述する各プロセスカートリッジには、それぞれドラム状の像担持体１４Ｙ・１４Ｍ・１４Ｃ・１４Ｂを備えてなる。

そのような単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂ上には、それら順に並べた単色作像手段１０に沿って、書込みユニット１６を斜めに設ける。

他方、単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂの下には、用紙搬送路Ｐを挟んで、無端ベルト状の用紙担持体１８を張り渡す。用紙担持体１８は、図示例では、４つの支持ローラ１９に掛け回し、像担持体１４Ｙ・１４Ｍ・１４Ｃ・１４Ｂに接触して一部を用紙搬送路Ｐに沿って傾斜して設け、不図示の駆動装置により図中反時計まわりに回転搬送可能とする。

用紙担持体１８の内側には、各像担持体１４Ｙ・１４Ｍ・１４Ｃ・１４Ｂごとに対応して、それぞれバックアップローラ２０Ｙ・２０Ｍ・２０Ｃ・２０Ｂと転写ブラシ２１Ｙ・２１Ｍ・２１Ｃ・２１Ｂを配置する。バックアップローラ２０Ｙ・２０Ｍ・２０Ｃ・２０Ｂは、用紙担持体１８および用紙を各像担持体１４Ｙ・１４Ｍ・１４Ｃ・１４Ｂに密着する。また、転写ブラシ２１Ｙ・２１Ｍ・２１Ｃ・２１Ｂには、不図示の電源より転写バイアスを供給する。図示例では、転写ブラシであるが、非接触のチャージャとしてもよい。

用紙搬送路Ｐに沿って、そのような用紙担持体１８の上流位置にはレジストローラ対２３を設け、下流位置には定着ユニット２４を設ける。定着ユニット２４は、無端ベルトである定着ベルト２５に加圧ローラ２６を押し当て、出口に排出ローラ対２７を備えて構成する。

定着ユニット２４の下流位置には、プリンタ装置本体Ａに取り付けて上述の反転ユニットＢを設ける。反転ユニットＢは、用紙をそのまま排出したり、反転して排出したり、再びプリンタ装置本体Ａに戻したりする。

また、定着ユニット２４の下流位置には、用紙搬送路Ｐから分岐して反転排紙路Ｐ１を形成し、その先に、プリンタ装置本体Ａ上の排紙スタック部３０へと用紙を排出する排紙ローラ対３１を設ける。

一方、用紙担持体１８の下には、その張り渡し方向に沿って、反転ユニットＢで反転した用紙を、一対のガイド板３２間で案内して再給紙する再給紙ユニット３３を斜めに配置する。

再給紙ユニット３３の下には、給紙カセット３４を上下２段に備える。給紙カセット３４には、各々サイズの異なる用紙を積載して収納する。そして、各々その用紙を１枚ずつ分離して給紙する給紙部３５を設ける。

給紙部３５の図中右側には、給紙部３５から給紙する用紙、および再給紙ユニット３３を通して再給紙する用紙を、用紙搬送路Ｐのレジストローラ対２３へと導く給紙路Ｐ２を備える。

また、プリンタ装置本体Ａの図中右側には、手差し部を設け、そこに開閉自在に手差しトレイ３６を取り付ける。手差し部には、開いた手差しトレイ３６上にセットした用紙を１枚ずつ分離して給紙する給紙部３７を設け、その給紙部３７から給紙した用紙をレジストローラ対２３へと導く手差し給紙路Ｐ３を備える。

さて、いま、このカラープリンタを用いて用紙にカラー画像を記録するときは、例えばホストからの信号に基づき給紙部３５を選択的に駆動し、１の給紙カセット３４内の用紙を１枚ずつ分離して繰り出し、給紙路Ｐ２に入れてレジストローラ対２３に突き当てて止める。または、手差し給紙部３７を駆動し、開いた手差しトレイ３６上にセットした用紙を１枚ずつ分離して繰り出し、手差し給紙路Ｐ３に入れてレジストローラ対２３に突き当てて止める。

一方、各単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂでは、個々の像担持体１４Ｙ・１４Ｍ・１４Ｃ・１４Ｂを回転して各像担持体１４上にそれぞれイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの単色トナー画像を形成する。同時に、不図示の駆動モータで支持ローラ１９の１つを回転駆動して他の支持ローラ１９を従動回転し、用紙担持体１８を回転搬送する。

そして、像担持体１４の回転にタイミングを合わせてレジストローラ対２３を回転し、用紙を用紙搬送路Ｐに入れて、各単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂと用紙担持体１８との間に順に送り込み、用紙担持体１８の回転搬送によりその用紙を搬送する。その搬送とともに、個々の像担持体１４Ｙ・１４Ｍ・１４Ｃ・１４Ｂ上の単色トナー画像を転写ブラシ２１Ｙ・２１Ｍ・２１Ｃ・２１Ｂで転写し、用紙上に合成フルカラー画像を記録する。

画像転写後の用紙は、定着ユニット２４へと送り込み、転写画像を定着して後、排出ローラ対２７で排出する。そして、フェイスダウン状態で排出するときは、不図示の切換爪で切り換えて反転排紙路Ｐ１へと導き、排紙ローラ対３１で排出して排紙スタック部３０上に頁順にスタックする。

フェイスアップ状態で排出するときは、不図示の切換爪で切り換えて反転ユニットＢへと導き、そのままストレートに排出する。

片面記録済み用紙の裏面にも記録を行うときは、同様に不図示の切換爪で切り換えて反転ユニットＢへと導き、その反転ユニットＢで反転して後、再給紙ユニット３３へと導き、再び給紙路Ｐ２に入れてレジストローラ対２３に突き当てて止める。

そして、再度、用紙搬送路Ｐに入れて、各単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂと用紙担持体１８との間に順に送り込み、裏面にも合成フルカラー画像を記録して後、定着ユニット２４で定着し、例えば反転排紙路Ｐ１を通して排紙ローラ対３１で排出して排紙スタック部３０上にスタックする。

次に、個々の単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂについて、以下詳述する。
図２には、個々の単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂの各プロセスカートリッジ１２（１２Ｙ・１２Ｍ・１２Ｃ・１２Ｂ）の構成を示す。

各プロセスカートリッジ１２では、図２に示すとおり、詳しくは後述するドラム状の像担持体１４（１４Ｙ・１４Ｍ・１４Ｃ・１４Ｂ）のまわりに、周辺装置として帯電装置４０、像担持体クリーニング装置４１を備える。

帯電装置４０は、像担持体１４に近接してローラ状の帯電部材４２を配置し、その帯電部材４２と像担持体１４との間に帯電バイアスを印加することにより像担持体１４を一様に帯電する。帯電部材４２には、その表面を清掃する帯電部材清掃手段として帯電クリーニングローラ４３を接触してなる。

像担持体クリーニング装置４１は、ファーブラシ４４を、外周を像担持体１４に接触して回転自在に備えるとともに、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード４５を、先端を像担持体１４に押し当てて備える。図中符号４６は、トナーを回収する回収スクリュである。

そして、ファーブラシ４４を、矢示方向に回転する像担持体１４に対してカウンタ方向に回転し、画像転写後に像担持体１４上に残留する転写残トナーを除去する。その後、クリーニングブレード４５で、なお像担持体１４上に残留するトナーを掻き落として除去する。それらファーブラシ４４およびクリーニングブレード４５で除去したトナーは、図示例では、回収スクリュ４６の回転により、各単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂから排出し、プリンタ装置本体Ａに設けた不図示の廃トナー搬送経路を通し、図１に示す廃トナーボトル３８へと搬送する。

なお、各プロセスカートリッジ１２は、像担持体１４の回転軸４７を主の位置決め基準とし、ブラケット４９に形成した手前側および奥側の各１つの部分４８を従の位置決め基準とし、プリンタ装置本体Ａに対して正確に位置決めして取り付けることができるようにする。

一方、個々の単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂの現像装置である各現像ユニット１３Ｙ・１３Ｍ・１３Ｃ・１３Ｂでは、一成分現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。非磁性トナーとしては、それぞれ現像ユニット１３Ｙではイエロ、現像ユニット１３Ｍではマゼンタ、現像ユニット１３Ｃではシアン、現像ユニット１３Ｂではブラックの各色トナーを用いている。各現像ユニット１３は、ローラ状の現像剤担持体を備え、その現像剤担持体で像担持体１４にトナーを付着する。

そして、個々の単色作像手段１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂでは、像担持体１４の図２中時計方向への回転とともに、帯電装置４０で帯電バイアスを印加してその像担持体１４の表面を一様に帯電する。次いで、書込みユニット１６からの走査光で書込みを行い、像担持体１４の表面に静電潜像を形成する。それから、現像ユニット１３（１３Ｙ・１３Ｍ・１３Ｃ・１３Ｂ）でトナーを付着してその静電潜像を現像し、像担持体１４上に単色トナー画像を形成する。

単色作像手段１０Ｙの像担持体１４Ｙにはイエロの単色トナー画像を、単色作像手段１０Ｍの像担持体１４Ｍにはマゼンタの単色トナー画像を、単色作像手段１０Ｃの像担持体１４Ｃにはシアンの単色トナー画像を、そして単色作像手段１０Ｂの像担持体１４Ｂにはブラックの単色トナー画像をそれぞれ形成する。

なお、図示省略するが、各現像ユニット１３には、それぞれトナー濃度検知センサを備える。

図３には、各プロセスカートリッジ１２で用いる像担持体１４の構成を示す。
像担持体１４は、導電性支持体５０の上に感光層５１を形成し、その感光層５１の上に保護層５２を設けて構成する。感光層５１は、電荷発生層５３と電荷輸送層５４とでつくるが、図示するように電荷発生層５３の上に電荷輸送層５４を設けてもよいし、逆に電荷輸送層５４の上に電荷発生層５３を設けて構成してもよい。

導電性支持体５０は、体積抵抗１０^４Ωｃｍ以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属管、またはニッケル等の金属をエンドレスベルト状に加工したものなどを用いる。

また、像担持体１４は、導電性支持体５０と感光層５１との間に下引き層を設けることもできる。下引き層は、一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂は、その上に感光層５１を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。

このような樹脂としては、ポリビニルアルコール等の水溶性樹脂、共重合ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、アルキッド−メラミン、エポキシ等の三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。この下引き層は、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。下引き層の膜厚は、０〜５μｍが適当である。

電荷発生層５３は、電荷発生材料を主成分とする層であり、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、フタロシアニン系顔料等が用いられる。これらの電荷発生材料をポリカーボネート等のバインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン等の溶媒を用いて分散し、分散液を塗布することにより形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート等により行う。電荷発生層５３の膜厚は、通常は０．０１〜５μｍである。

電荷輸送層５４は、電荷輸送材料およびバインダー樹脂をテトラヒドロフラン、トルエン、ジクロルエタン等の適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。

電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。

正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。

電荷輸送材料とともに電荷輸送層５４に使用されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、メラミン、フェノール等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。電荷輸送層５４の厚さは、１５〜３０μｍの範囲で所望の像担持体特性に応じて適宜選択すればよい。

最外層の保護層５２の構成としては、バインダー樹脂に金属酸化物の微粒子を分散させた構成や、熱あるいは光架橋性の樹脂を用いる構成などが知られている。保護層５２に添加されるフィラーの量は、重量基準で通常は３〜３５％、好ましくは５〜３０％である。フィラーの量が、３％未満では十分な耐久性が得られず、３５％を越えると感度低下や残留電位上昇が無視できなくなるので望ましくない。

保護層５２に添加するフィラーとしては、酸化チタン、シリカ、アルミナ、等の金属酸化物の微粉末を用いることができる。フィラーの粒径が大きすぎる場合には、露光光が保護層５２で散乱されるため、解像力が低下し画像品質が劣る。また、フィラーの粒径が小さすぎると耐摩耗性に劣る。したがって、保護層５２に添加するフィラーの粒径としては、０．１〜０．８μｍが適当である。

保護層５２は、フィラーとバインダー樹脂を適当な溶媒を用いて分散し、分散液をスプレーコートにより塗布することにより形成できる。保護層５２に用いるバインダー樹脂、溶媒としては、電荷輸送層と同様の材料を使用することができる。保護層５２の膜厚は、３〜１０μｍが望ましい。保護層５２には、電荷輸送材料や、酸化防止剤等を添加することもできる。

ここで、保護層５２中のフィラー量を大きくするほど保護層５２の強度は強くなるが、前述したように３５％より大きくなると、感度低下や残留電位上昇等の不具合が発生する。しかしながら、像担持体１４上の画像を形成しない非画像形成領域（後述する図４で斜線を施した像担持体１４上のｑの領域）では、感度劣化や残留電位を気にする必要はないため、非画像形成領域のフィラー量を、画像を形成する画像形成領域（後述する図４で像担持体１４上のｐの領域）より多くすることで、画像品質を損なうことなく、非画像形成領域の保護層５２の強度を画像形成領域の保護層５２の強度より高くすることができる。感度劣化や残留電位を気にする必要がないため、非画像形成領域のフィラー量は、７０％程度まで大きくすることが可能である。

保護層５２は、例えばスプレー塗工を使用して形成する。通常は像担持体１４を周方向に回転させながら、スプレーガンを像担持体１４の長手方向に移動させて塗工液を吹き付けることで均一に形成し、繰り返し塗工を行うことで任意の膜厚に形成する。そして、塗工後、加熱乾燥させて溶媒を除去することにより完成する。像担持体１４の非画像形成領域のフィラー含有量を増加させるには、画像形成領域用と非画像形成領域用のスプレーガンと塗工液をそれぞれ用意し、それぞれのスプレーガンからフィラー含有量の異なる塗工液を一部がオーバーラップするように同時に噴射して塗工することで、像担持体１４端部のフィラー含有量が大きい保護層５２を段差が生じることなく形成することができる。

図４には、像担持体１４に当接部材を介して当接する帯電装置４０の帯電部材４２を示す。
図示するように、帯電装置４０の帯電部材４２として、金属製の芯金５６と、そのまわりに設ける導電性樹脂部材５７とで構成するローラ状のものを用いる。芯金５６には導電性樹脂部材５７の両側に取り付け、帯電部材４２に当接部材として環状のギャップ保持部材５８を備え、そのギャップ保持部材５８の外周を像担持体１４に押し当てて像担持体１４と帯電部材４２との間にギャップｇを保持する。

芯金５６は、ステンレス等の金属材料でつくる。細すぎると、切削加工時や、像担持体１４に押し当てたときのたわみの影響が無視できなくなり、必要なギャップ精度が得られにくくなる。反対に、太すぎると、帯電部材４２が大型化したり、質量が重くなったりする問題があるため、直径を６〜１０ｍｍ程度とすることが望ましい。

導電性樹脂部材５７は、１０^４〜１０^９Ωｃｍの体積抵抗を持つ材料が好ましい。抵抗が低すぎると、導電性樹脂部材５７の微少な抵抗ムラに起因して放電状態が不均一になり、帯電ムラが発生しやすく、抵抗が高すぎると、放電が十分に発生せず、均一な帯電電位を得ることができない。導電性樹脂部材５７は、基材となる樹脂に導電性材料を配合することで所望の体積抵抗を得ることができる。

基材樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。これらの基材樹脂は、成形性が良いので容易に成形加工することができる。

導電性樹脂部材５７の抵抗を調整する導電性材料としては、カーボンブラック等の電子導電性材料を分散させる方法が知られているが、カーボンブラックのような電子導電性材料は基材樹脂の中に均一に分散させることが難しいため抵抗ムラが発生しやすく、特に本発明のように像担持体１４に非接触で配置する帯電部材４２では像担持体１４を均一に帯電させることが困難であった。

一方でＬｉ塩等の電解質塩からなるイオン導電性材料は、基材樹脂中に均一に分散させることが可能であるが、これらの低分子材料は、基材樹脂中で移動しやすく、経時でブリードアウトの問題が発生することがある。そのため、抵抗調整する材料としては、基材樹脂中に均一に分散させやすく、移動がおこりにくい高分子量のイオン導電性材料を使用することが好ましい。このような高分子量のイオン導電材料の例としては、特開２００５−２５０２１号公報に記載されているポリエーテルエステルアミドが挙げられる。

このイオン導電性材料は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより、基材樹脂に均一に配合される。配合された材料を芯金上に射出成形、あるいは押出成形することにより、容易にローラ形状に成形することができる。イオン導電性材料と基材樹脂の配合量は、基材樹脂５０重量部に対して３０〜８０重量部が望ましい。導電性樹脂部材５７の厚さとしては、０．５〜３ｍｍが望ましい。薄すぎると、成型が困難である上に強度の面でも問題がある。厚すぎると、帯電部材４２が大型化するうえに導電性樹脂部材５７の抵抗が大きくなるため帯電効率が低下する。さらに、基材樹脂とイオン導電性材料の分散状態を向上させる相溶化剤を添加することで、基材樹脂とイオン導電性材料の分散状態を一層、均一かつ緻密にすることができる。

また、導電性樹脂部材５７の基材樹脂やイオン導電性材料は、必ずしもトナーが固着しにくい耐トナー性に優れた材料ではない。このため、導電性樹脂部材５７には、コーティング等により、トナー等が固着しにくい表層を数１０μｍ程度の厚さで形成することで耐久性を向上させることができる。

導電性樹脂部材５７を成形した後、導電性樹脂部材５７の両端にあらかじめ成形しておいたギャップ保持部材５８を圧入や接着、あるいはその両方を併用して、芯金５６に固定する。このようにして、導電性樹脂部材５７とギャップ保持部材５８を一体化してから、切削や研削等の加工を行って導電性樹脂部材５７とギャップ保持部材５８の外径を同時に整えることで導電性樹脂部材５７とギャップ保持部材５８のフレの位相を揃えることができ、帯電ギャップの変動を低減することができる。

導電性樹脂部材５７とギャップ保持部材５８を一体化させる方法としては、圧入や接着だけに限らず、二色成形により芯金５６に導電性樹脂部材５７とギャップ保持部材５８の２種類の樹脂を成形することもできる。

ギャップ保持部材５８の材質としては、プロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレンーエチルアクリレート共重合体、エチレンーメチルアクリレート共重合体、エチレンー酢酸サンビニル共重合体、エチレンープロピレン共重合体、エチレンーヘキセン共重合体等の樹脂を用いることができる。また、導電性樹脂部材５７の基材と同様にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。さらに、摺動性に優れ感光層５２に損傷を与えにくい樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等の樹脂を用いることもできる。

図４に示すように当接部材であるギャップ保持部材５８を、像担持体１４の両端の非画像形成領域ｑの感光層５２に押し当てることで、帯電部材４２の画像形成領域ｐと像担持体１４との間にギャップｇを形成する。帯電部材４２は、芯金５６の端部に取り付けられたギヤが像担持体フランジに形成されたギヤとかみ合っており、像担持体駆動モータにより像担持体１４が回転すると帯電部材４２も像担持体１４とほぼ等しい線速で連れ回り方向に回転する。帯電ギャップｇが広くなりすぎると、異常放電が発生し均一に帯電できなくなるため像担持体１４、帯電部材４２とも高精度が必要となる。

帯電部材４２を精度良く加工したり、使用環境の温湿度変化による帯電ギャップｇの変動を低減するためには、導電性樹脂部材５７やギャップ保持部材５８として高硬度の材料を使用することが有効である。ただし、ギャップ保持部材５８の硬度が高すぎる場合には、ギャップ保持部材５８の当接位置で感光層５２が劣化しやすく、像担持体１４の耐久性に問題が生じる。したがって、導電性樹脂部材５７やギャップ保持部材５８としてＪＩＳ Ｄで４５度から７０度程度の材料を使用することが望ましい。

ギャップ保持部材５８としては、帯電部材４２と同様に導電性樹脂を用いることもできる。しかし、ギャップ保持部材５８は、非画像形成領域ｑに当接させるため、放電を発生させる必要はないし、放電による感光層５２の劣化やギャップ保持部材５８へのトナー等の付着を防止するため、絶縁性材料とすることが望ましい。

本発明のように、微少な帯電ギャップｇを形成した場合、像担持体１４と帯電部材４２の回転にともない、帯電ギャップｇは一定範囲の中で常に変動する。このような状況で、像担持体１４を均一に帯電させるには、導電性樹脂部材５７に印加する帯電バイアスにＤＣ電圧に加え、導電性樹脂部材５７と像担持体１４間の放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有するＡＣバイアスを重畳することが有効である。

ここで、印加するＡＣバイアスの周波数が低いと、ストライプ状の帯電ムラが目立つため、少なくとも像担持体１４の線速ｖ［ｍｍ／ｓ］の６倍以上の周波数ｆ［Ｈｚ］に設定することが望ましい。また、印加するＡＣバイアスの周波数が高すぎる場合には、過剰な放電が発生し、像担持体１４の摩耗量を増大させたり、像担持体１４にトナーやトナー外添剤のフィルミングが発生しやすくなったりするため、像担持体１４の線速ｖ［ｍｍ／ｓ］の１２倍以下の周波数ｆ［Ｈｚ］に設定することが望ましい。

また、ＡＣバイアスを重畳する場合、ＡＣバイアスを定電流制御とすると、環境によるローラ抵抗の変動を受けにくくすることができる。ただし、帯電部材４２と像担持体１４を非接触に配置した場合には、像担持体１４と帯電部材４２の回転にともない帯電ギャップｇが変動するため、定電流制御では高圧電源が帯電ギャップ変動に追従しきれず、異常画像が発生することがある。

そのため、ＡＣバイアスは定電圧制御とすることが望ましい。このとき、必要なＡＣ電圧はローラ抵抗の環境変動や、帯電ギャップｇの大きさにより異なり、ローラ抵抗が高く、帯電ギャップｇが大きいほど高い電圧が必要となる。このため、ＡＣ電流を検知可能とし、非画像形成時にＡＣ電流をモニタしながらＡＣ電圧を調整することで、適正なＡＣ電圧に設定することができる。

図５には、像担持体１４の素管幅と他の幅との寸法関係を示す。
図示するとおり、像担持体１４の素管幅は、３４０ｍｍである。その素管幅の幅中心ｃ−ｃを基準としてセンター中心に用紙を搬送する。よって、書込みユニット１６による画像書込み、帯電クリーニングローラ４３によるクリーニング、帯電装置４０による帯電、像担持体クリーニング装置４１のクリーニングブレード４５によるクリーニング、現像剤担持体による現像も、同様にセンター中心で行う。

そして、図示するように、画像書込み幅を３０１ｍｍとし、帯電クリーニングローラ幅を３２６ｍｍとし、帯電幅を３０８ｍｍとし、クリーニングブレード幅を３２６ｍｍとし、また現像幅を３０５ｍｍとする。帯電幅の両側には、６ｍｍのギャップ保持部材５８のギャップ保持部材幅を設けてなる。

このように、帯電装置４０に、帯電部材４２の表面を清掃する帯電部材清掃手段である帯電クリーニングローラ４３を備え、その帯電クリーニングローラ幅を３２６ｍｍとし、帯電幅３０８ｍｍに両側のギャップ保持部材幅６ｍｍを加えた値３２０ｍｍより大きくする。すると、帯電部材４２の表面を清掃するとき同時に、ギャップ保持部材５８の表面も併せて清掃し、帯電部材４２の汚れとともにギャップ保持部材５８の汚れも除去し、帯電ギャップｇの変動もともに防止して長期にわたり安定した帯電を行い、良好な画像を得ることができる。

また、クリーニングブレード４５を有する像担持体クリーニング装置４１を備え、そのクリーニングブレード幅を３２６ｍｍとし、同様に帯電幅３０８ｍｍに両側のギャップ保持部材幅６ｍｍを加えた値３２０ｍｍより大きくする。すると、像担持体クリーニング装置４１で像担持体１４の表面を清掃するとき、画像形成領域ｐとともに、当接部材であるギャップ保持部材５８を押し当てる像担持体１４の非画像形成領域ｑも清掃し、非画像形成領域ｑの汚れによる帯電ギャップｇの変動を防止することができる。

ところで、以上の図示例では、周辺装置として帯電装置４０を設け、その帯電装置４０の帯電部材４２にギャップ保持部材５８を備える場合について説明した。しかし、周辺装置は帯電装置４０に限らず、例えば周辺装置として現像装置を設け、その現像装置のローラ状の現像剤担持体にギャップ保持部材を備え、そのギャップ保持部材で像担持体１４と現像剤担持体との間の現像ギャップを保持するようにしても良い。

また、上述した図示例では、帯電装置４０の帯電部材４２に当接部材としてギャップ保持部材５８を備え、そのギャップ保持部材５８で像担持体１４と周辺装置である帯電装置４０との間の帯電ギャップｇを保持する場合について説明した。しかし、当接部材はギャップ保持部材５８に限らず、当接部材として当接圧管理部材を備え、像担持体１４に対してその像担持体１４まわりに設ける周辺装置を当接するときの当接圧を管理するようにしても良い。

例えば、周辺装置として現像装置を設け、その現像装置の現像剤担持体に当接圧管理部材を備えたり、周辺装置として転写装置を設け、その転写装置のローラ状の転写部材に当接圧管理部材を備えたりする。これにより、非画像形成領域の保護層の強度が画像形成領域の保護層の強度よりも高い像担持体を用い、その像担持体の非画像形成領域に対して現像剤担持体や転写部材を当接するときの当接圧を管理する当接圧管理部材を押し当てるときにも、小型かつ低コストで、像担持体の摩耗を低減して耐久性の高い像坦持体を備える画像形成装置を提供することができる。

画像形成装置の一例であるカラープリンタの全体概略構成図である。 その個々の単色作像手段の各プロセスカートリッジの構成図である。 その各プロセスカートリッジで用いる像担持体の構成図である。 その像担持体に当接部材を介して帯電装置の帯電部材を当接する当接状態図である。 その像担持体の素管幅と他の幅との寸法関係図である。

符号の説明

１２・１２Ｙ・１２Ｍ・１２Ｃ・１２Ｂ プロセスカートリッジ
１３・１３Ｙ・１３Ｍ・１３Ｃ・１３Ｂ 現像装置である現像ユニット（周辺装置）
１４・１４Ｙ・１４Ｍ・１４Ｃ・１４Ｂ 像担持体
４０ 帯電装置（周辺装置）
４１ 像担持体クリーニング装置（周辺装置）
４２ 帯電部材
４３ 帯電クリーニングローラ（帯電部材清掃手段）
４５ クリーニングブレード
５２ 像担持体の保護層
５６ 芯金
５７ 導電性樹脂部材
５８ ギャップ保持部材（当接部材）
ｐ 非画像形成領域
ｑ 画像形成領域

Claims (13)

1. 最外層に保護層を備える像担持体において、非画像形成領域の前記保護層の強度を画像形成領域の前記保護層の強度より高くすることを特徴とする、像担持体。
2. バインダ樹脂中に金属酸化物の微粒子を含んで前記保護層を構成し、非画像形成領域の前記保護層の前記金属酸化物の微粒子量を画像形成領域の前記保護層のそれより多くすることにより、非画像形成領域の前記保護層の強度を画像形成領域の前記保護層の強度より高くすることを特徴とする、請求項１に記載の像担持体。
3. 請求項１または２に記載の像担持体を備え、その像担持体の両端の非画像形成領域に当接部材を押し当てることを特徴とする、プロセスカートリッジ。
4. 請求項１または２に記載の像担持体を備え、その像担持体の両端の非画像形成領域に当接部材を押し当てることを特徴とする、画像形成装置。
5. 前記当接部材として、前記像担持体とその像担持体まわりに設ける周辺装置との間のギャップを保持するギャップ保持部材を備えることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記周辺装置として現像装置を設け、その現像装置の現像剤担持体に前記ギャップ保持部材を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。
7. 前記周辺装置として帯電装置を設け、その帯電装置の帯電部材に前記ギャップ保持部材を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。
8. 前記帯電部材として、金属製の芯金と、そのまわりに設ける導電性樹脂部材とで構成するローラ状のものを用いることを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記帯電装置に、前記ギャップ保持部材とともに前記帯電部材の表面を同時に清掃する帯電部材清掃手段を備えることを特徴とする、請求項７または８に記載の画像形成装置。
10. 前記当接部材として、前記像担持体に対してその像担持体まわりに設ける周辺装置を当接するときの当接圧を管理する当接圧管理部材を備えることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
11. 前記周辺装置として現像装置を設け、その現像装置の現像剤担持体に前記当接圧管理部材を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記周辺装置として転写装置を設け、その転写装置の転写部材に前記当接圧管理部材を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の画像形成装置。
13. 前記当接部材を押し当てる前記像担持体の非画像形成領域も清掃する像担持体クリーニング装置を備えることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
    

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