JP2024081436A - 画像形成装置およびそれを用いる画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】接触型ローラ帯電器を有する画像形成装置において、感光体交換を適正に検出し得る画像形成装置およびブリードによる画像異常を検出して制御部にフィードバックすることで感光体(ドラム)を空転し、ブリード成分を掻き取ることでハーフトーン画像ムラなどの画像不良を改善して印刷画像を高品質化し得る画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】電子写真感光体と、電子写真感光体を帯電させる接触型ローラ帯電器からなる帯電装置とを少なくとも備え、さらに電圧無印加の状態で電子写真感光体と接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出装置を備えることを特徴とする画像形成装置により、上記の課題を解決する。【選択図】図1
Description
本開示は、接触型ローラ帯電器を備えた画像形成装置およびそれを用いる画像形成方法に関する。
電子写真技術を用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などに多用されている。
画像形成装置に備わる電子写真感光体(以下「感光体」ともいう)は、その使用によって、帯電、露光および除電の繰り返しによる通電疲労や印刷の繰り返しによる表面層の摩耗により劣化する。
このような感光体の劣化によって、濃度不良/ハーフトーンムラ/かぶり/リークなどの画像不具合の発生が懸念され、通常、画像不具合が発生する前に感光体は新しいものに交換される。
しかしながら、感光体の交換は、画像形成装置の保守作業の際にサービスマンが実施し、手作業によって感光体の交換情報を画像形成装置に入力するため、人的ミスにより適正に交換されないことがあった。
そのため、従来から感光体の劣化を検出して感光体を適正に交換する、または感光体の交換時期を予測する技術が提案されている。
画像形成装置に備わる電子写真感光体(以下「感光体」ともいう)は、その使用によって、帯電、露光および除電の繰り返しによる通電疲労や印刷の繰り返しによる表面層の摩耗により劣化する。
このような感光体の劣化によって、濃度不良/ハーフトーンムラ/かぶり/リークなどの画像不具合の発生が懸念され、通常、画像不具合が発生する前に感光体は新しいものに交換される。
しかしながら、感光体の交換は、画像形成装置の保守作業の際にサービスマンが実施し、手作業によって感光体の交換情報を画像形成装置に入力するため、人的ミスにより適正に交換されないことがあった。
そのため、従来から感光体の劣化を検出して感光体を適正に交換する、または感光体の交換時期を予測する技術が提案されている。
例えば、特開平4-324462号公報(特許文献1)には、印字枚数の計数値を記憶し、限界枚数に達した時に感光体と共に交換される感光体寿命計数部と、印字枚数が規定枚数に達した状態を検出する検出手段と、感光体の交換回数を記憶する感光体交換回数記憶部と、検出動作を条件として感光体の交換の都度感光体交換回数記憶部の記憶値を更新する交換回数計数手段と、記憶値を感光体以外の部品の寿命に対応する限界回数と比較する交換回数比較手段と、その結果を出力する警告手段とよりなる電子写真装置(画像形成装置)の部品保守時期警告装置が提案されている。
しかしながら、この装置は、感光体の装着の有無を検出するセンサにより自動的に交換情報が記録されるが、一度取り外した感光体を直ぐに装着した場合でも交換したと記録されてしまうという課題がある。
しかしながら、この装置は、感光体の装着の有無を検出するセンサにより自動的に交換情報が記録されるが、一度取り外した感光体を直ぐに装着した場合でも交換したと記録されてしまうという課題がある。
また、特開2014-016559号公報(特許文献2)には、少なくとも、感光体、帯電手段、露光手段および現像手段を有し、さらに感光体の表面電位を測定する表面電位測定手段、感光体の回転数をカウントするカウント手段、表面電位および/または感光体の回転数を記録する記録メモリ、および感光体交換時期判定および/または感光体交換時期予測手段を有し、帯電・露光した後の感光体の表面電位の変化量と、予め設定した標準表面電位変化量とに基づき、感光体の交換時期判定および/または交換時期予測を行う画像形成装置が提案されている。
しかしながら、この装置では、一定条件で帯電した感光体を一定露光量で露光した後の感光体の表面電位の変化量から感光体の交換時期を判定するが、変化量を判定するためのプロセスコントロール制御をその都度入れる、すなわち感光体を回転させる必要があり、感光体寿命が短くなるという課題がある。
しかしながら、この装置では、一定条件で帯電した感光体を一定露光量で露光した後の感光体の表面電位の変化量から感光体の交換時期を判定するが、変化量を判定するためのプロセスコントロール制御をその都度入れる、すなわち感光体を回転させる必要があり、感光体寿命が短くなるという課題がある。
一方、電子写真方式の画像形成装置の帯電部には、ワイヤーとケースを用いたコロトロン帯電器、ワイヤーとケースさらにグリッド電極(以下「グリッド」ともいう)を用いたスコロトロン帯電器が多用されている。特に、スコロトロン帯電器は、ワイヤーと感光体表面との間に配置されたグリッドにより、感光体の表面電位を安定して制御できるという利点があり、帯電器として幅広く用いられている。
しかしながら、これらの帯電器には、5~8kVの高電圧を印加する必要があり、オゾン発生量が多いという欠点がある。
しかしながら、これらの帯電器には、5~8kVの高電圧を印加する必要があり、オゾン発生量が多いという欠点がある。
そこで、このような欠点を解消すべく、帯電部材を感光体に接触または近接させる帯電器として、例えば、接触型ローラ帯電器、非接触型ローラ帯電器、ブラシ帯電器、磁気ブラシ帯電器などの帯電器が開発されてきた。
これらの帯電器は、一部の注入帯電方式のものを除いて、微小空隙放電による帯電方式を利用しており、従来のスコロトロン帯電器と比較して消費電力を低減でき、その欠点であった高圧電源やオゾン発生の問題を解決可能な帯電器となっている。その中でも接触型ローラ帯電器は、オゾンの発生量が少なく、複合機の高速化にも対応可能なことから、現在の主流の帯電器となってきている。
しかしながら、接触型ローラ帯電器は、感光体に当接するためローラに含まれる可塑剤などが滲み出ることにより、感光体表面を汚染し(以下「ブリード」ともいう)、ブリード成分が付着している部分がハーフトーン画像で白く抜けるなど、画像不良を起こすことがあった。
これらの帯電器は、一部の注入帯電方式のものを除いて、微小空隙放電による帯電方式を利用しており、従来のスコロトロン帯電器と比較して消費電力を低減でき、その欠点であった高圧電源やオゾン発生の問題を解決可能な帯電器となっている。その中でも接触型ローラ帯電器は、オゾンの発生量が少なく、複合機の高速化にも対応可能なことから、現在の主流の帯電器となってきている。
しかしながら、接触型ローラ帯電器は、感光体に当接するためローラに含まれる可塑剤などが滲み出ることにより、感光体表面を汚染し(以下「ブリード」ともいう)、ブリード成分が付着している部分がハーフトーン画像で白く抜けるなど、画像不良を起こすことがあった。
そこで、本開示は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、接触型ローラ帯電器を有する画像形成装置において、感光体交換を適正に検出し得る画像形成装置およびブリードによる画像異常を検出して制御部にフィードバックすることで感光体(ドラム)を空転し、ブリード成分を掻き取ることでハーフトーン画像ムラなどの画像不良を改善して印刷画像を高品質化し得る画像形成装置を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研鑽した結果、図1に示すように、接触型ローラ帯電器(単に「帯電ローラ」ともいう)7に電圧印可なし(電圧無印加の状態)で、かつ感光体2が回転せずとも、接触型ローラ帯電器と感光体間の圧力(矢符)により、帯電ローラが変形することで電荷が発生し、帯電ローラと感光体の間に電流が流れる圧電効果が生じることを見出した。
具体的には、帯電ローラ7が感光体2と接触することで、帯電ローラ7に圧力が掛かり、圧電効果により帯電ローラ7内で電圧が生じる。ローラ7のアース側にはプラス電荷が蓄積して、帯電ローラ7と感光体2の接触側ではマイナス電荷が発生する。このマイナス電荷により、感光体2の内部にプラス電荷が保持されることから、接触型ローラ帯電器と感光体2に電流が流れる。伸縮体36によって帯電ローラ7にかかる圧力を変化させることができ、圧力が強いほど強い電流が流れる。
そして、本発明者らは、この電流を検知することにより、感光体2の交換が適切に行われたか否かを判定し、好ましくは自動的に記録すること、および長期未使用の際、検知した電流値から接触型ローラ帯電器と感光体の接触によるブリードが発生するか否かを判断し、その判断から画像異常を抑制する制御部にフィードバックすることにより、上記の目的を達成し得ることを見出した。
具体的には、帯電ローラ7が感光体2と接触することで、帯電ローラ7に圧力が掛かり、圧電効果により帯電ローラ7内で電圧が生じる。ローラ7のアース側にはプラス電荷が蓄積して、帯電ローラ7と感光体2の接触側ではマイナス電荷が発生する。このマイナス電荷により、感光体2の内部にプラス電荷が保持されることから、接触型ローラ帯電器と感光体2に電流が流れる。伸縮体36によって帯電ローラ7にかかる圧力を変化させることができ、圧力が強いほど強い電流が流れる。
そして、本発明者らは、この電流を検知することにより、感光体2の交換が適切に行われたか否かを判定し、好ましくは自動的に記録すること、および長期未使用の際、検知した電流値から接触型ローラ帯電器と感光体の接触によるブリードが発生するか否かを判断し、その判断から画像異常を抑制する制御部にフィードバックすることにより、上記の目的を達成し得ることを見出した。
かくして、本開示によれば、電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる接触型ローラ帯電器からなる帯電装置とを少なくとも備え、
さらに電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出装置を備えることを特徴とする画像形成装置が提供される。
さらに電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出装置を備えることを特徴とする画像形成装置が提供される。
また、本開示によれば、電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる接触型ローラ帯電器からなる帯電装置とを少なくとも備え、
さらに電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出装置を備える画像形成装置を用いる画像形成方法であり、
電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出工程を含むことを特徴とする画像形成方法が提供される。
さらに電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出装置を備える画像形成装置を用いる画像形成方法であり、
電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出工程を含むことを特徴とする画像形成方法が提供される。
本開示によれば、接触型ローラ帯電器を有する画像形成装置において、感光体交換を適正に検出し得る画像形成装置およびブリードによる画像異常を検出して制御部にフィードバックすることで感光体(ドラム)を空転し、ブリード成分を掻き取ることでハーフトーン画像ムラなどの画像不良を改善して印刷画像を高品質化し得る画像形成装置を提供することができる。
本開示の画像形成装置は、電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる接触型ローラ帯電器からなる帯電装置とを少なくとも備え、
さらに電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出装置を備えることを特徴とする。
以下、複数の実施形態を参照して本開示の画像形成装置をより詳細に説明する。図面や以下の記述中で示す構成は例示であって、本開示の範囲はこれらに限定されない。
さらに電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出装置を備えることを特徴とする。
以下、複数の実施形態を参照して本開示の画像形成装置をより詳細に説明する。図面や以下の記述中で示す構成は例示であって、本開示の範囲はこれらに限定されない。
上記のように本開示の画像形成装置は、特定の電流検出装置および記録装置を備え、好ましくは特定の電子写真感光体を備える。以下に(1)画像形成装置、(2)電子写真感光体、(3)接触型ローラ帯電器、(4)電流検出装置、(5)記録装置、(6)露光装置、(7)現像装置、(8)転写装置、(9)定着装置、(10)クリーニング装置、(11)除電装置、分離爪、(12)制御装置、(13)判断装置およびフィードバック装置および(14)画像形成方法(画像形成装置の動作)の順にそれらの構成および特徴について説明する。
(1)画像形成装置50
画像形成装置50は、電子写真技術を用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。画像形成装置50は、図3に示すようなモノクロ画像を形成できるモノクロ画像形成装置であってもよく、カラー画像を形成できる中間転写方式のカラー画像形成装置、例えばトナー像がそれぞれ形成される複数の感光体を所定方向(例えば、水平方向または鉛直方向)に並設した構成を有する所謂タンデム式のフルカラー画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置50は、他のカラー画像形成装置、複写機、複合機またはファクシミリ装置であってもよい。
画像形成装置50は、電子写真技術を用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。画像形成装置50は、図3に示すようなモノクロ画像を形成できるモノクロ画像形成装置であってもよく、カラー画像を形成できる中間転写方式のカラー画像形成装置、例えばトナー像がそれぞれ形成される複数の感光体を所定方向(例えば、水平方向または鉛直方向)に並設した構成を有する所謂タンデム式のフルカラー画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置50は、他のカラー画像形成装置、複写機、複合機またはファクシミリ装置であってもよい。
図3は、本開示の画像形成装置の基本構成の一例を示す模式図である。
画像形成装置50は、感光体2と、感光体2の表面を帯電させるように設けられた帯電装置の接触型ローラ帯電器7と、感光体2の帯電した表面に光を照射して静電潜像を形成するように設けられ露光装置(露光部)11と、静電潜像を現像してトナー像を形成するように設けられた現像装置(現像部)12と、トナー像を記録媒体26上に転写するように設けられた転写装置(転写部)13と、感光体2の表面の残留トナーを除去するように設けられたクリーニング装置(クリーニング部)14と、電流検出装置(電流検知装置)6と、記録装置(図示せず)を備える。また、画像形成装置50は、制御装置(制御部)15、電源装置(電源部)18a、18b、定着装置(定着部)19、分離爪20、除電装置(除電部、図示せず)などを備えていてもよい。図中、図番23は、上記の画像形成装置50の構成装置を収容する筐体(ハウジング)を示す
画像形成装置50は、感光体2と、感光体2の表面を帯電させるように設けられた帯電装置の接触型ローラ帯電器7と、感光体2の帯電した表面に光を照射して静電潜像を形成するように設けられ露光装置(露光部)11と、静電潜像を現像してトナー像を形成するように設けられた現像装置(現像部)12と、トナー像を記録媒体26上に転写するように設けられた転写装置(転写部)13と、感光体2の表面の残留トナーを除去するように設けられたクリーニング装置(クリーニング部)14と、電流検出装置(電流検知装置)6と、記録装置(図示せず)を備える。また、画像形成装置50は、制御装置(制御部)15、電源装置(電源部)18a、18b、定着装置(定着部)19、分離爪20、除電装置(除電部、図示せず)などを備えていてもよい。図中、図番23は、上記の画像形成装置50の構成装置を収容する筐体(ハウジング)を示す
(2)電子写真感光体2
本開示の感光体は、その表面に静電潜像およびトナー像が形成される部材であり、感光体が回転することにより連続的に画像が形成される。感光体2は、例えば、図3に示すように感光体ドラムである。
感光体2は、画像形成装置50の本体(図示せず)に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転駆動される。駆動手段は、例えば電動機と減速歯車とを含んで構成され、その駆動力を感光体2の芯体を構成する導電性支持体3に伝達することによって、感光体2を所定の周速度で回転駆動させる。
本開示の感光体は、その表面に静電潜像およびトナー像が形成される部材であり、感光体が回転することにより連続的に画像が形成される。感光体2は、例えば、図3に示すように感光体ドラムである。
感光体2は、画像形成装置50の本体(図示せず)に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転駆動される。駆動手段は、例えば電動機と減速歯車とを含んで構成され、その駆動力を感光体2の芯体を構成する導電性支持体3に伝達することによって、感光体2を所定の周速度で回転駆動させる。
本開示の画像形成装置に用いられる感光体は、導電性支持体上に少なくとも1層以上の感光層が積層された層構成を有する。
感光層は、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がこの順で積層された積層型感光層、電荷発生物質と電荷輸送物質とを共に含有する単層型感光層のいずれであってもよいが、機能分離型の積層型感光層が好ましく、その電荷輸送層は、電荷発生層上に順次に積層される、第1電荷輸送層と表面保護層の機能を兼ねた第2電荷輸送層との2層型であってもよい。
以下に図4を用いて、本開示の感光体について説明するが、本開示はこれにより限定されるものではない。
感光層は、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がこの順で積層された積層型感光層、電荷発生物質と電荷輸送物質とを共に含有する単層型感光層のいずれであってもよいが、機能分離型の積層型感光層が好ましく、その電荷輸送層は、電荷発生層上に順次に積層される、第1電荷輸送層と表面保護層の機能を兼ねた第2電荷輸送層との2層型であってもよい。
以下に図4を用いて、本開示の感光体について説明するが、本開示はこれにより限定されるものではない。
図4は、本開示の感光体の要部の構成の一例を示す概略断面図である。
感光体は、導電性支持体3上に、バインダ樹脂を基材とする下引き層10が設けられ、その上に電荷発生物質を含有する電荷発生層8と、電荷輸送物質およびそれを結着させるバインダ樹脂を含有する電荷輸送層9とがこの順序で積層されてなる積層構造の感光層4が設けられた積層型感光体(「機能分離型感光体」ともいう)である。
以下、感光体の各構成について説明する。
感光体は、導電性支持体3上に、バインダ樹脂を基材とする下引き層10が設けられ、その上に電荷発生物質を含有する電荷発生層8と、電荷輸送物質およびそれを結着させるバインダ樹脂を含有する電荷輸送層9とがこの順序で積層されてなる積層構造の感光層4が設けられた積層型感光体(「機能分離型感光体」ともいう)である。
以下、感光体の各構成について説明する。
(2-1)導電性支持体(導電性基体)3
導電性支持体3は、感光体2の電極としての機能と支持部材としての機能とを有し、その構成材料は、当該技術分野で用いられる材料であれば特に限定されない。
導電性支持体の構成材料は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、亜鉛、ステンレス鋼およびチタンなどの金属材料、ならびに表面に金属箔ラミネート、金属蒸着処理または導電性高分子、酸化スズ、酸化インジウムなどの導電性化合物の層を蒸着もしくは塗布した、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド(ナイロン)および、ポリエステル、ポリオオキシメチレン、ポリスチレンなどの高分子材料、硬質紙ならびにガラスなどが挙げられる。これらの中でも、加工の容易性の点からアルミニウムおよびアルミニウム合金が好ましく、JIS3003系(Al-Mn系)、JIS5000系(Al-Mg系)およびJIS6000系(Al-Mg-Si系)などのアルミニウム合金が特に好ましい。
導電性支持体3は、感光体2の電極としての機能と支持部材としての機能とを有し、その構成材料は、当該技術分野で用いられる材料であれば特に限定されない。
導電性支持体の構成材料は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、亜鉛、ステンレス鋼およびチタンなどの金属材料、ならびに表面に金属箔ラミネート、金属蒸着処理または導電性高分子、酸化スズ、酸化インジウムなどの導電性化合物の層を蒸着もしくは塗布した、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド(ナイロン)および、ポリエステル、ポリオオキシメチレン、ポリスチレンなどの高分子材料、硬質紙ならびにガラスなどが挙げられる。これらの中でも、加工の容易性の点からアルミニウムおよびアルミニウム合金が好ましく、JIS3003系(Al-Mn系)、JIS5000系(Al-Mg系)およびJIS6000系(Al-Mg-Si系)などのアルミニウム合金が特に好ましい。
導電性支持体の形状は、図3に示すような円筒状(ドラム状)に限定されず、シート状、円柱状、無端ベルト状などであってもよい。
導電性支持体が円筒状の場合、その直径および長さは、例えば、それぞれ10~300mm程度および200~1000mm程度である。
また、導電性支持体の表面には、必要に応じて、画質に影響のない範囲内で、レーザ光による干渉縞防止のために、陽極酸化皮膜処理、薬品もしくは熱水などによる表面処理、着色処理、または表面を粗面化するなどの乱反射処理が施されていてもよい。
導電性支持体が円筒状の場合、その直径および長さは、例えば、それぞれ10~300mm程度および200~1000mm程度である。
また、導電性支持体の表面には、必要に応じて、画質に影響のない範囲内で、レーザ光による干渉縞防止のために、陽極酸化皮膜処理、薬品もしくは熱水などによる表面処理、着色処理、または表面を粗面化するなどの乱反射処理が施されていてもよい。
導電性支持体3は、電流検出装置6を介して接触型帯電ローラ器7に接続して、アースに接続される。このことにより、帯電ローラに高圧を印可することなく、帯電ローラと感光体間に流れる電流値を検出可能となり、感光体交換を適切に行うことができ、印刷画像を高品質化することができる。
(2-2)下引き層(「中間層」ともいう)10
本開示の感光体は、導電性支持体3と感光層4との間に下引き層10を備えることが好ましい。
下引き層は、一般に、導電性支持体の表面の凸凹を被覆し均一にして、感光層の成膜性を高め、感光層の導電性支持体からの剥離を抑え、導電性支持体と感光層との接着性を向上させる。具体的には、導電性支持体からの感光層への電荷の注入を防止して、感光層の帯電性の低下を防ぎ、画像のかぶり(いわゆる黒ぽち)を防止する。
下引き層は、例えば、バインダ樹脂を適当な溶剤に溶解または分散させて下引き層用塗布液を調製し、この塗布液を導電性支持体の表面に塗布し、乾燥により溶剤を除去することによって形成することができる。
本開示の感光体は、導電性支持体3と感光層4との間に下引き層10を備えることが好ましい。
下引き層は、一般に、導電性支持体の表面の凸凹を被覆し均一にして、感光層の成膜性を高め、感光層の導電性支持体からの剥離を抑え、導電性支持体と感光層との接着性を向上させる。具体的には、導電性支持体からの感光層への電荷の注入を防止して、感光層の帯電性の低下を防ぎ、画像のかぶり(いわゆる黒ぽち)を防止する。
下引き層は、例えば、バインダ樹脂を適当な溶剤に溶解または分散させて下引き層用塗布液を調製し、この塗布液を導電性支持体の表面に塗布し、乾燥により溶剤を除去することによって形成することができる。
バインダ樹脂としては、例えば、アセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ウレタン樹脂、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、エチルセルロースなどが挙げられ、これらの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
バインダ樹脂は、下引き層上に感光層を形成する際に用いられる溶剤に対して溶解や膨潤などが起こらないこと、導電性支持体との接着性に優れること、可撓性を有することなどの特性が要求されることから、上記のバインダ樹脂の中でも、ポリアミド樹脂が好ましく、特にアルコール可溶性ナイロン樹脂およびピペラジン系化合物を含有したポリアミド樹脂が好ましい。
アルコール可溶性ナイロン樹脂としては、例えば、6-ナイロン、66-ナイロン、610-ナイロン、11-ナイロンおよび12-ナイロンなどの単独重合または共重合ナイロン、N-アルコキシメチル変性ナイロンのように、ナイロンを化学的に変性させたタイプなどが挙げられる。
また、バインダ樹脂を架橋する硬化剤を用いて、硬化膜としてもよい。硬化剤としては、塗液の保存安定性や電気特性の観点からブロック化イソシアネートが好ましい。
バインダ樹脂は、下引き層上に感光層を形成する際に用いられる溶剤に対して溶解や膨潤などが起こらないこと、導電性支持体との接着性に優れること、可撓性を有することなどの特性が要求されることから、上記のバインダ樹脂の中でも、ポリアミド樹脂が好ましく、特にアルコール可溶性ナイロン樹脂およびピペラジン系化合物を含有したポリアミド樹脂が好ましい。
アルコール可溶性ナイロン樹脂としては、例えば、6-ナイロン、66-ナイロン、610-ナイロン、11-ナイロンおよび12-ナイロンなどの単独重合または共重合ナイロン、N-アルコキシメチル変性ナイロンのように、ナイロンを化学的に変性させたタイプなどが挙げられる。
また、バインダ樹脂を架橋する硬化剤を用いて、硬化膜としてもよい。硬化剤としては、塗液の保存安定性や電気特性の観点からブロック化イソシアネートが好ましい。
溶剤としては、例えば、水、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、2-ブタノール、イソブタノールなどの低級アルコール類、アセトン、シクロヘキサノン、2-ブタノンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチルエーテルなどのエーテル類、塩化メチレン、塩化エチレンなどのハロゲン化炭化水素類などが挙げられる。これらの溶剤は、バインダ樹脂の溶解性、下引き層の表面平滑性などから適切な溶剤を選択し、これらの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの溶剤の中でも、地球環境に対する配慮から、非ハロゲン系有機溶剤が好適に用いられる。
また、下引き層用塗布液は、金属酸化物粒子を含んでいてもよい。
金属酸化物粒子は、下引き層の体積抵抗値を容易に調節でき、感光層への電荷の注入をさらに抑制できると共に、各種環境下において感光体の電気特性を維持できる。
金属酸化物粒子としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化スズなどが挙げられる。
金属酸化物粒子に用いることができる材料としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムおよび酸化スズなどが挙げられる。
金属酸化物粒子の平均一次粒子径は、20~100nm程度が好ましい。
金属酸化物粒子は、下引き層の体積抵抗値を容易に調節でき、感光層への電荷の注入をさらに抑制できると共に、各種環境下において感光体の電気特性を維持できる。
金属酸化物粒子としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化スズなどが挙げられる。
金属酸化物粒子に用いることができる材料としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムおよび酸化スズなどが挙げられる。
金属酸化物粒子の平均一次粒子径は、20~100nm程度が好ましい。
下引き層用塗布液におけるバインダ樹脂と金属酸化物粒子との合計質量Aと溶剤の質量Bとの比率(A/B)は、1/99~40/60が好ましく、2/98~30/70が特に好ましい。
また、バインダ樹脂の質量Cと金属酸化物粒子の質量Dとの比率C/Dは、90/10~1/99が好ましく、70/30~5/95が特に好ましい。
金属酸化物粒子を下引き層用塗布液に分散させるために、ボールミル、サンドミル、アトライタ、振動ミル、超音波分散機およびペイントシェーカなどの公知の装置を用いてもよい。
また、バインダ樹脂の質量Cと金属酸化物粒子の質量Dとの比率C/Dは、90/10~1/99が好ましく、70/30~5/95が特に好ましい。
金属酸化物粒子を下引き層用塗布液に分散させるために、ボールミル、サンドミル、アトライタ、振動ミル、超音波分散機およびペイントシェーカなどの公知の装置を用いてもよい。
下引き層用塗布液の塗布方法は、塗布液の物性および生産性などを考慮に入れて最適な方法を適宜選択すればよく、例えば、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、ブレード法、リング法および浸漬塗布法などが挙げられる。
これらの中でも、浸漬塗布法は、塗布液を満たした塗工槽に導電性支持体を浸漬した後、一定速度または逐次変化する速度で引上げることによって導電性支持体の表面に層を形成する方法であり、比較的簡単で、生産性および原価の点で優れているので、感光体の製造に好適に用いることができる。浸漬塗布法に用いる装置には、塗布液の分散性を安定させるために、超音波発生装置に代表される塗布液分散装置が設けられていてもよい。
これらの中でも、浸漬塗布法は、塗布液を満たした塗工槽に導電性支持体を浸漬した後、一定速度または逐次変化する速度で引上げることによって導電性支持体の表面に層を形成する方法であり、比較的簡単で、生産性および原価の点で優れているので、感光体の製造に好適に用いることができる。浸漬塗布法に用いる装置には、塗布液の分散性を安定させるために、超音波発生装置に代表される塗布液分散装置が設けられていてもよい。
自然乾燥により塗膜中の溶剤を除去してもよいが、加熱により強制的に塗膜中の溶剤を除去してもよい。
このような乾燥工程における温度は、使用した溶剤を除去し得る温度であれば特に限定されないが、50~140℃程度が適当であり、80~130℃程度が特に好ましい。
乾燥温度が50℃未満では、乾燥時間が長くなることがあり、また溶剤が充分に蒸発せず感光体層中に残ることがある。また、乾燥温度が約140℃を超えると、感光体の繰り返し使用時の電気的特性が悪化して、得られる画像が劣化することがある。
このような温度条件は、下引き層のみならず後述する感光層などの層形成や他の処理においても共通する。
このような乾燥工程における温度は、使用した溶剤を除去し得る温度であれば特に限定されないが、50~140℃程度が適当であり、80~130℃程度が特に好ましい。
乾燥温度が50℃未満では、乾燥時間が長くなることがあり、また溶剤が充分に蒸発せず感光体層中に残ることがある。また、乾燥温度が約140℃を超えると、感光体の繰り返し使用時の電気的特性が悪化して、得られる画像が劣化することがある。
このような温度条件は、下引き層のみならず後述する感光層などの層形成や他の処理においても共通する。
下引き層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは0.01~20μm、より好ましくは0.05~10μmである。
下引き層の膜厚が0.01μm未満では、下引き層として実質的に機能しなくなり、導電性支持体の欠陥を被覆して均一な表面性を得ることができず、導電性支持体からの感光層への電荷の注入を防止することができなくなるおそれがある。一方、下引き層の膜厚が20μmを超えると、均一な下引き層を形成し難く、連続印字した際の感度変化が大きくなり、ひいては画像濃度の変化が大きくなることがある。。
なお、導電性支持体の構成材料がアルミニウムの場合には、アルマイトを含む層(アルマイト層)を形成し、下引き層とすることができる。
下引き層の膜厚が0.01μm未満では、下引き層として実質的に機能しなくなり、導電性支持体の欠陥を被覆して均一な表面性を得ることができず、導電性支持体からの感光層への電荷の注入を防止することができなくなるおそれがある。一方、下引き層の膜厚が20μmを超えると、均一な下引き層を形成し難く、連続印字した際の感度変化が大きくなり、ひいては画像濃度の変化が大きくなることがある。。
なお、導電性支持体の構成材料がアルミニウムの場合には、アルマイトを含む層(アルマイト層)を形成し、下引き層とすることができる。
(2-3)電荷発生層8
電荷発生層は、画像形成装置などにおいて半導体レーザのような光ビームなどの光射出装置で照射された光を吸収することによって電荷を発生する機能を有し、電荷発生物質を主成分とし、必要に応じてバインダ樹脂や添加剤を含有する。
電荷発生層は、画像形成装置などにおいて半導体レーザのような光ビームなどの光射出装置で照射された光を吸収することによって電荷を発生する機能を有し、電荷発生物質を主成分とし、必要に応じてバインダ樹脂や添加剤を含有する。
電荷発生物質としては、当該分野で用いられる材料であれば特に限定されない。
電荷発生物質としては、モノアゾ系顔料、ビスアゾ系顔料およびトリスアゾ系顔料などのアゾ系顔料;インジゴおよびチオインジゴなどのインジゴ系顔料;ペリレンイミドおよびペリレン酸無水物などのペリレン系顔料;アントラキノンおよびピレンキノンなどの多環キノン系顔料;チタニルフタロシアニンなどの金属フタロシアニンおよび無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料;スクアリリウム色素、ピリリウム塩類、チオピリリウム塩類、トリフェニルメタン系色素などの有機光導電性材料;ならびにセレンおよび非晶質シリコーンなどの無機光導電性材料などが挙げられ、露光波長域に感度を有するものを適宜選択し、これらの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
電荷発生物質としては、モノアゾ系顔料、ビスアゾ系顔料およびトリスアゾ系顔料などのアゾ系顔料;インジゴおよびチオインジゴなどのインジゴ系顔料;ペリレンイミドおよびペリレン酸無水物などのペリレン系顔料;アントラキノンおよびピレンキノンなどの多環キノン系顔料;チタニルフタロシアニンなどの金属フタロシアニンおよび無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料;スクアリリウム色素、ピリリウム塩類、チオピリリウム塩類、トリフェニルメタン系色素などの有機光導電性材料;ならびにセレンおよび非晶質シリコーンなどの無機光導電性材料などが挙げられ、露光波長域に感度を有するものを適宜選択し、これらの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの電荷発生物質の中でも、フタロシアニン系化合物が好ましく、オキソチタニルフタロシアニンがより好ましく、結晶型のオキソチタニルフタロシアニン(「チタニルフタロシアニン」ともいう)が特に好ましい。
結晶型のオキソチタニルフタロシアニンには、α型、β型、Y型などの結晶型があり、これらの中でも、画像特性の点で、Y型オキソチタニルフタロシアニンが好ましく、CuKα線(波長1.541Å)を用いたX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)7.3°、9.4°、9.7°、26.2°および27.3°に少なくとも回折ピークを有しかつ9.4°と9.7°の重なったピーク束が最大ピークであるY型オキソチタニルフタロシアニンが特に好ましい。
チタニルフタロシアニンは、現在一般的に用いられているレーザ光およびLED光の発信波長域(近赤外光)で高い電荷発生効率と電荷注入効率とを有する電荷発生物質であり、光を吸収することにより多量の電荷を発生させると共に、発生した電荷をその内部に蓄積することなく電荷輸送物質に効率よく注入することができる。
結晶型のオキソチタニルフタロシアニンには、α型、β型、Y型などの結晶型があり、これらの中でも、画像特性の点で、Y型オキソチタニルフタロシアニンが好ましく、CuKα線(波長1.541Å)を用いたX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)7.3°、9.4°、9.7°、26.2°および27.3°に少なくとも回折ピークを有しかつ9.4°と9.7°の重なったピーク束が最大ピークであるY型オキソチタニルフタロシアニンが特に好ましい。
チタニルフタロシアニンは、現在一般的に用いられているレーザ光およびLED光の発信波長域(近赤外光)で高い電荷発生効率と電荷注入効率とを有する電荷発生物質であり、光を吸収することにより多量の電荷を発生させると共に、発生した電荷をその内部に蓄積することなく電荷輸送物質に効率よく注入することができる。
電荷発生層の形成方法としては、バインダ樹脂を溶剤中に混合して得られるバインダ樹脂溶液中に、電荷発生物質を従来公知の方法によって分散させ、電荷発生層用塗布液を導電性基体3上または下引き層10上に塗布する方法が好ましい。
電荷発生物質を導電性支持体上に真空蒸着する方法、および溶剤中に電荷発生物質を分散して得られる電荷発生層用塗布液を導電性支持体上に塗布する方法などがある。これらの中でも、バインダ樹脂を溶剤中に混合して得られるバインダ樹脂溶液中に、電荷発生物質を従来公知の方法によって分散させ、電荷発生層用塗布液を導電性支持体上に塗布する方法が好ましい。以下、この方法について説明する。
電荷発生物質を導電性支持体上に真空蒸着する方法、および溶剤中に電荷発生物質を分散して得られる電荷発生層用塗布液を導電性支持体上に塗布する方法などがある。これらの中でも、バインダ樹脂を溶剤中に混合して得られるバインダ樹脂溶液中に、電荷発生物質を従来公知の方法によって分散させ、電荷発生層用塗布液を導電性支持体上に塗布する方法が好ましい。以下、この方法について説明する。
バインダ樹脂としては、特に限定されず、当該技術分野で用いられる結着性を有する樹脂および下引き層の説明で例示したバインダ樹脂を使用することができ、電荷発生物質との相溶性に優れるものが好ましい。
バインダ樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフェノキシ樹脂、ポリビニルブチラールおよびポリビニルホルマールなどの樹脂、ならびにこれらの樹脂を構成する繰返し単位のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂などを挙げることができる。
共重合体樹脂としては、例えば、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル-無水マレイン酸共重合体樹脂およびアクリロニトリル-スチレン共重合体樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
バインダ樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフェノキシ樹脂、ポリビニルブチラールおよびポリビニルホルマールなどの樹脂、ならびにこれらの樹脂を構成する繰返し単位のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂などを挙げることができる。
共重合体樹脂としては、例えば、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル-無水マレイン酸共重合体樹脂およびアクリロニトリル-スチレン共重合体樹脂などの絶縁性樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
溶剤としては、例えば、ジクロロメタンおよびジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素;アセトン、メチルエチルケトンおよびシクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチルおよび酢酸ブチルなどのエステル類;テトラヒドロフラン(THF)およびジオキサンなどのエーテル類;1,2-ジメトキシエタンなどのエチレングリコールのアルキルエーテル類;ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族炭化水素類;またはN,N-ジメチルホルムアミドおよびN,N-ジメチルアセトアミドなどの非プロトン性極性溶剤などが挙げられ、これらの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの溶剤の中でも、地球環境に対する配慮から、非ハロゲン系有機溶剤が好適に用いられる。
電荷発生物質の質量Eとバインダ樹脂の質量Fとの比率(E/F)としては、例えば、80/20~50/50程度が好ましい。
下引き層と同様に、電荷発生物質をバインダ樹脂溶液中に溶解または分散させるために、ペイントシェーカ、ボールミルおよびサンドミルなどの分散機を用いることができる。このとき、容器および分散機を構成する部材から摩耗などによって不純物が発生し、塗布液中に混入しないように、分散条件を適宜設定することが好ましい。
電荷発生層用塗布液の塗布方法としては、下引き層用塗布液の塗付方法と同様の方法が挙げられ、浸漬塗布法が特に好ましい。
下引き層と同様に、電荷発生物質をバインダ樹脂溶液中に溶解または分散させるために、ペイントシェーカ、ボールミルおよびサンドミルなどの分散機を用いることができる。このとき、容器および分散機を構成する部材から摩耗などによって不純物が発生し、塗布液中に混入しないように、分散条件を適宜設定することが好ましい。
電荷発生層用塗布液の塗布方法としては、下引き層用塗布液の塗付方法と同様の方法が挙げられ、浸漬塗布法が特に好ましい。
電荷発生層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは0.05~5μmであり、より好ましくは0.1~1μmである。
電荷発生層の膜厚が0.05μm未満では、光吸収の効率が低下し、感光体の感度が低下することがある。一方、電荷発生層の膜厚が5μmを超えると、電荷発生層内部での電荷移動が積層型感光層表面の電荷を消去する過程の律速段階となり感光体の感度が低下することがある。
電荷発生層の膜厚が0.05μm未満では、光吸収の効率が低下し、感光体の感度が低下することがある。一方、電荷発生層の膜厚が5μmを超えると、電荷発生層内部での電荷移動が積層型感光層表面の電荷を消去する過程の律速段階となり感光体の感度が低下することがある。
(2-4)電荷輸送層9
電荷輸送層は、電荷発生物質で発生した電荷を受入れ感光体表面まで輸送する機能を有し、電荷輸送物質およびバインダ樹脂を少なくとも含有し、本開示の効果が阻害されない範囲で、必要に応じて添加剤を含有する。
電荷輸送層は、電荷発生物質で発生した電荷を受入れ感光体表面まで輸送する機能を有し、電荷輸送物質およびバインダ樹脂を少なくとも含有し、本開示の効果が阻害されない範囲で、必要に応じて添加剤を含有する。
本開示の画像形成装置の感光体では、その表面層、例えば電荷輸送層に、無機フィラー(無機化合物微粒子)、好ましくはシリカ粒子を含有することが好ましい。
感光体表面層に特定の無機フィラー、具体的には、特定の種類、粒径、分散状態の無機フィラーを含有させることにより、接触型ローラ帯電器との接触による圧電効果を増幅させることができ、発生する電流値が大きくなり、電流の検出精度を向上させることができる。
感光体表面層に特定の無機フィラー、具体的には、特定の種類、粒径、分散状態の無機フィラーを含有させることにより、接触型ローラ帯電器との接触による圧電効果を増幅させることができ、発生する電流値が大きくなり、電流の検出精度を向上させることができる。
無機フィラーとしては、シリカ(二酸化珪素:SiO2)、アルミナ(Al2O3)、セリア(CeO2)、酸化モリブデン(MoO3)、チタニア(TiO2)、ジルコニア(ZrO2)、酸化亜鉛(ZnO)、磁鉄鉱(Fe3O4)および種々の形態のFe2O3を含む酸化鉄、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化バナジウム(VO)、酸化タングステン(WO2)および酸化スズ(SnO)が挙げられ、これらの1種を単独でまたは2種以上の混合物または混合酸化物として用いることができる。なお、括弧内の化学式は、代表的な酸化物形態であり、金属原子の原子価により異なる酸化物形態もあり、本開示ではこれらを含む。
これらの酸化物の中でも、耐摩耗性の点で、シリカ、アルミナおよびチタニアが好ましく、シリカおよびアルミナがより好ましく、電気特性の点で、シリカが特に好ましい。
したがって、本開示の画像形成装置の感光体は、その表面にシリカ粒子を含むことが好ましい。
これらの酸化物の中でも、耐摩耗性の点で、シリカ、アルミナおよびチタニアが好ましく、シリカおよびアルミナがより好ましく、電気特性の点で、シリカが特に好ましい。
したがって、本開示の画像形成装置の感光体は、その表面にシリカ粒子を含むことが好ましい。
本開示において好適に用いられるシリカ粒子は、製法由来に限定されない。
シリカ粒子としては、四塩化ケイ素を燃焼して得られるヒュームドシリカ、プラズマなどの高エネルギーによりシリカを気相中で微粒子化するアーク法シリカなどの乾式法シリカ粒子;ケイ酸ナトリウム水溶液を原料としてアルカリ条件で合成した沈降法シリカ、酸性条件で合成したゲル法シリカなどの湿式法シリカ粒子;酸性ケイ酸をアルカリ性にして重合することで得られるコロイダルシリカ粒子;有機シラン化合物の加水分解によって得られるゾルゲル法シリカ粒子などが挙げられる。
シリカ粒子としては、四塩化ケイ素を燃焼して得られるヒュームドシリカ、プラズマなどの高エネルギーによりシリカを気相中で微粒子化するアーク法シリカなどの乾式法シリカ粒子;ケイ酸ナトリウム水溶液を原料としてアルカリ条件で合成した沈降法シリカ、酸性条件で合成したゲル法シリカなどの湿式法シリカ粒子;酸性ケイ酸をアルカリ性にして重合することで得られるコロイダルシリカ粒子;有機シラン化合物の加水分解によって得られるゾルゲル法シリカ粒子などが挙げられる。
シリカ粒子などの無機フィラーは、7~40nmの一次粒子径を有するのが好ましい。
無機フィラーの一次粒子径が7nm未満では、十分な耐刷性を得ることができないことがある。一方、無機フィラーの一次粒子径が40nmを超えると、感光層中に生成する凝集構造が大きくなることより、クリーニング不良等の問題が発生し易くなることがある。
無機フィラーの一次粒子径が7nm未満では、十分な耐刷性を得ることができないことがある。一方、無機フィラーの一次粒子径が40nmを超えると、感光層中に生成する凝集構造が大きくなることより、クリーニング不良等の問題が発生し易くなることがある。
シリカ粒子などの無機フィラーは、感光体の表面層中に5~20質量%の割合で含有することが好ましく、10~20質量%の割合で含有することが好ましく、そして均一に分散されてなるのが好ましい。
無機フィラーが5質量%未満では、耐摩耗性に対する効果が十分に得られないことがある。一方、無機フィラーが20質量%を超えると、分散性が十分ではなく凝集物が多くなりクリーニング性が悪化することがある。
無機フィラーが5質量%未満では、耐摩耗性に対する効果が十分に得られないことがある。一方、無機フィラーが20質量%を超えると、分散性が十分ではなく凝集物が多くなりクリーニング性が悪化することがある。
無機フィラーは、感光体の電気特性を向上させるために、表面処理剤で表面処理されているのが好ましい。
無機フィラーがシリカ粒子である場合、その表面処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、N-メチル-ヘキサメチルジシラザン、N-エチル-ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチル-N-プロピルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、又はポリジメチルシロキサンが挙げられる。
これらの表面処理剤の中でも、シリカ粒子表面の水酸基との反応性が良好で、シリカ粒子表面の水酸基が少なさせ、その結果、水分(湿度)による感光体の電気特性の低下を抑制することができることから、ジメチルジクロロシランおよびヘキサメチルジシラザンが特に好ましい。
本開示においては、上記の表面処理剤で処理することにより得られたシリカ粒子を用いることができるが、表面処理剤で処理された市販のシリカ微粒子を用いることもできる。市販のシリカ微粒としては、例えば、日本アエロジル株式会社の製品名:R972、R976、RX50、VPRX40S、キャボットジャパン株式会社の製品名:TG-C390が挙げられる。
無機フィラーがシリカ粒子である場合、その表面処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、N-メチル-ヘキサメチルジシラザン、N-エチル-ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチル-N-プロピルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、又はポリジメチルシロキサンが挙げられる。
これらの表面処理剤の中でも、シリカ粒子表面の水酸基との反応性が良好で、シリカ粒子表面の水酸基が少なさせ、その結果、水分(湿度)による感光体の電気特性の低下を抑制することができることから、ジメチルジクロロシランおよびヘキサメチルジシラザンが特に好ましい。
本開示においては、上記の表面処理剤で処理することにより得られたシリカ粒子を用いることができるが、表面処理剤で処理された市販のシリカ微粒子を用いることもできる。市販のシリカ微粒としては、例えば、日本アエロジル株式会社の製品名:R972、R976、RX50、VPRX40S、キャボットジャパン株式会社の製品名:TG-C390が挙げられる。
電荷輸送物質は、特に限定されず、当該技術分野で用いられる化合物を使用することができる。
電荷輸送物質としては、例えば、カルバゾール誘導体、ピレン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、多環芳香族化合物、インドール誘導体、ピラゾリン誘導体、オキサゾロン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、トリアリールメタン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、エナミン誘導体、ベンジジン誘導体、これらの化合物から誘導される基を主鎖または側鎖に有するポリマー(ポリ-N-ビニルカルバゾール、ポリ-1-ビニルピレン、エチルカルバゾール-ホルムアルデヒド樹脂、トリフェニルメタンポリマー、ポリ-9-ビニルアントラセンなど)、ポリシランなどが挙げられ、これらの電荷輸送物質は1種を単独でまたは2種以上を組み合せて使用することができる。
これらの種々の電荷輸送物質の中でも、電気特性、耐久性および化学的安定性において、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体、エナミン誘導体およびこれらの化合物が複数種結合したものが好ましく、スチルベン誘導体がより好ましい。
電荷輸送物質としては、例えば、カルバゾール誘導体、ピレン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、多環芳香族化合物、インドール誘導体、ピラゾリン誘導体、オキサゾロン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、トリアリールメタン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、エナミン誘導体、ベンジジン誘導体、これらの化合物から誘導される基を主鎖または側鎖に有するポリマー(ポリ-N-ビニルカルバゾール、ポリ-1-ビニルピレン、エチルカルバゾール-ホルムアルデヒド樹脂、トリフェニルメタンポリマー、ポリ-9-ビニルアントラセンなど)、ポリシランなどが挙げられ、これらの電荷輸送物質は1種を単独でまたは2種以上を組み合せて使用することができる。
これらの種々の電荷輸送物質の中でも、電気特性、耐久性および化学的安定性において、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体、エナミン誘導体およびこれらの化合物が複数種結合したものが好ましく、スチルベン誘導体がより好ましい。
電荷輸送層の形成方法としては、バインダ樹脂を溶剤中に混合して得られるバインダ樹脂溶液中に、電荷輸送物質を従来公知の方法によって分散させ、電荷輸送層用塗布液を電荷発生層8上に塗布する方法が好ましい。以下、この方法について説明する。
バインダ樹脂は、特に限定されず、当該技術分野で用いられる結着性を有する樹脂を使用することができ、電荷輸送物質との相溶性に優れるものが好ましい。
バインダ樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどのビニル重合体樹脂およびそれらの共重合体樹脂、ならびにポリカーボネート、ポリエステル、ポリエステルカーボネート、ポリスルホン、ポリフェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアリレート、ポリアミド、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリアクリルアミド、フェノール樹脂、ポリフェニレンオキサイドなどの樹脂、これらの樹脂を部分的に架橋した熱硬化性樹脂などが挙げられる。これらのバインダ樹脂は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
これらの中でも、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレートおよびポリフェニレンオキサイドは、体積抵抗値が1013Ωcm以上であって電気絶縁性に優れ、かつ成膜性、電位特性などにも優れるので好ましく、ポリカーボネートが特に好ましい。
バインダ樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどのビニル重合体樹脂およびそれらの共重合体樹脂、ならびにポリカーボネート、ポリエステル、ポリエステルカーボネート、ポリスルホン、ポリフェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアリレート、ポリアミド、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリアクリルアミド、フェノール樹脂、ポリフェニレンオキサイドなどの樹脂、これらの樹脂を部分的に架橋した熱硬化性樹脂などが挙げられる。これらのバインダ樹脂は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
これらの中でも、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレートおよびポリフェニレンオキサイドは、体積抵抗値が1013Ωcm以上であって電気絶縁性に優れ、かつ成膜性、電位特性などにも優れるので好ましく、ポリカーボネートが特に好ましい。
溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびモノクロルベンゼンなどの芳香族炭化水素;ジクロロメタンおよびジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素;テトラヒドロフラン、ジオキサンおよびジメトキシメチルエーテルなどのエーテル類;、並びに、N,N-ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性極性溶剤などが挙げられる。また、必要に応じてアルコール類、アセトニトリルまたはメチルエチルケトンなどの溶剤をさらに加えて使用することもでき、これらの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの溶剤の中でも、地球環境に対する配慮から、例えば、非ハロゲン系有機溶剤を好適に用いることができる。
電荷輸送物質の質量Gとバインダ樹脂の質量Hとの比率(G/H)としては、例えば、10/12~10/30程度が好ましい。
電荷輸送層用塗布液の塗布方法としては、下引き層用塗布液の塗付方法と同様の方法が挙げられ、浸漬塗布法が特に好ましい。
電荷輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは5~50μmである。
電荷輸送層の膜厚が5μm未満では、感光体表面の帯電保持能が低下することがある。一方、電荷輸送層の膜厚が50μmを超えると、感光体の解像度が低下することがある。
電荷輸送層用塗布液の塗布方法としては、下引き層用塗布液の塗付方法と同様の方法が挙げられ、浸漬塗布法が特に好ましい。
電荷輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは5~50μmである。
電荷輸送層の膜厚が5μm未満では、感光体表面の帯電保持能が低下することがある。一方、電荷輸送層の膜厚が50μmを超えると、感光体の解像度が低下することがある。
電荷輸送層は、成膜性、可撓性および表面平滑性を向上させるために、必要に応じて、可塑剤またはレベリング剤などの添加剤を含有してもよい。
可塑剤としては、例えばフタル酸エステルなどの二塩基酸エステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、塩素化パラフィンおよびエポキシ型可塑剤などが挙げられる。
レベリング剤としては、例えばシリコーン系レベリング剤などが挙げられる。
また、電荷輸送層は、機械的強度の増強や電気特性の向上を図るために、無機化合物または有機化合物の微粒子を含有してもよい。
可塑剤としては、例えばフタル酸エステルなどの二塩基酸エステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、塩素化パラフィンおよびエポキシ型可塑剤などが挙げられる。
レベリング剤としては、例えばシリコーン系レベリング剤などが挙げられる。
また、電荷輸送層は、機械的強度の増強や電気特性の向上を図るために、無機化合物または有機化合物の微粒子を含有してもよい。
(3)接触型ローラ帯電器(帯電装置)7
接触型ローラ帯電器7は、感光体2の表面を均一に所定の電位に帯電させる装置である。なお、接触型ローラ帯電器7への電圧の印加は、電源部(高電圧印加装置)18aのコスト、感光体2および帯電器7の寿命などの観点から、直流電圧のみとするのが最適である。
接触型ローラ帯電器7は、感光体2の表面を均一に所定の電位に帯電させる装置である。なお、接触型ローラ帯電器7への電圧の印加は、電源部(高電圧印加装置)18aのコスト、感光体2および帯電器7の寿命などの観点から、直流電圧のみとするのが最適である。
接触型ローラ帯電器7は、導電性支持体28を基体としてその外周面上に、被覆層として弾性層29および抵抗層30をこの順で有することができる。さらに感光体2のアース部と電流検知装置6を介し、アースに接続されている。
本開示にはおいては、弾性層に酸化亜鉛を含有することが好ましく、さらにゴム基材に対して7.5質量%以上の酸化亜鉛を配合することが好ましく、これにより感光体との接触による圧電効果増幅させることができ、発生する電流値が大きくなり、電流の検出精度を向上させることができる。
本開示にはおいては、弾性層に酸化亜鉛を含有することが好ましく、さらにゴム基材に対して7.5質量%以上の酸化亜鉛を配合することが好ましく、これにより感光体との接触による圧電効果増幅させることができ、発生する電流値が大きくなり、電流の検出精度を向上させることができる。
(3-1)導電性支持体28
導電性支持体は、導電性を有しかつ帯電装置としての強度を保持し得るものであれば特に限定されない。その構成材料としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属、ステンレス、真鍮などの合金が挙げられ、導電性が損なわれない限り、防錆や耐傷性付与のために、その表面にメッキ処理が施されていてもよい。
本実施形態においては円柱状(丸棒)の部材を用いているが、その形状は中空状あるいはベルト状でもよい。
導電性支持体は、導電性を有しかつ帯電装置としての強度を保持し得るものであれば特に限定されない。その構成材料としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属、ステンレス、真鍮などの合金が挙げられ、導電性が損なわれない限り、防錆や耐傷性付与のために、その表面にメッキ処理が施されていてもよい。
本実施形態においては円柱状(丸棒)の部材を用いているが、その形状は中空状あるいはベルト状でもよい。
(3-2)弾性層29
導電性弾性層29は、被帯電体としての感光体2に対する給電や、帯電装置7の感光体2に対する良好な均一密着性を確保するために、適当な導電性と弾性とを有しているものであれば、特に限定されない。
一般的に、接触型ローラ帯電器7は、導電性支持体28の両端部に所定の押圧力を与えることによって感光体2と当接される。このため、押圧力が中央部では小さく、両端部ほど大きくなっている。したがって、接触型ローラ帯電器7の真直度が十分である場合には問題ないが、十分ではない場合には中央部と両端部に対応する画像に濃度ムラが生じてしまうという問題がある。また、A3のみ対応機種の増加やカラー機の増加により帯電領域が拡大してきているため、導電性支持体28の両端部のみへの押圧力によって接触型ローラ帯電器7自体がたわみ易くなっており、中央部にギャップができるといった問題が起きている。このような理由により、帯電装置と感光体との均一密着性を確保するためには、弾性層は、弾性層を研磨して、その中央部が一番太く、中央部から両端部に向けて細くなる形状(所謂、クラウン形状)とすることが好ましい。
導電性弾性層29は、被帯電体としての感光体2に対する給電や、帯電装置7の感光体2に対する良好な均一密着性を確保するために、適当な導電性と弾性とを有しているものであれば、特に限定されない。
一般的に、接触型ローラ帯電器7は、導電性支持体28の両端部に所定の押圧力を与えることによって感光体2と当接される。このため、押圧力が中央部では小さく、両端部ほど大きくなっている。したがって、接触型ローラ帯電器7の真直度が十分である場合には問題ないが、十分ではない場合には中央部と両端部に対応する画像に濃度ムラが生じてしまうという問題がある。また、A3のみ対応機種の増加やカラー機の増加により帯電領域が拡大してきているため、導電性支持体28の両端部のみへの押圧力によって接触型ローラ帯電器7自体がたわみ易くなっており、中央部にギャップができるといった問題が起きている。このような理由により、帯電装置と感光体との均一密着性を確保するためには、弾性層は、弾性層を研磨して、その中央部が一番太く、中央部から両端部に向けて細くなる形状(所謂、クラウン形状)とすることが好ましい。
弾性層29は、ゴムなどの弾性材料中に、カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物などの電子伝導機構を有する導電剤、ならびにアルカリ金属塩や四級アンモニウム塩などのイオン伝導機構を有する導電剤を適宜添加し、公知の方法により形成することができる。その体積抵抗は、1×1010Ωcm未満の導電性を示すように調整されることが好ましい。
導電材としては、酸化亜鉛粒子が好ましく、接触型ローラ帯電器が、導電性支持体上に少なくとも弾性層および抵抗層が順次積層されてなり、弾性層が酸化亜鉛粒子を含むことが好ましい。
また、酸化亜鉛粒子は、弾性層のゴム基材に対して7.5質量%以上含有することが好ましい。これにより、感光体との接触による圧電効果を増幅させることができ、発生する電流値が大きくなり、電流の検出精度を向上させることができる。
導電材としては、酸化亜鉛粒子が好ましく、接触型ローラ帯電器が、導電性支持体上に少なくとも弾性層および抵抗層が順次積層されてなり、弾性層が酸化亜鉛粒子を含むことが好ましい。
また、酸化亜鉛粒子は、弾性層のゴム基材に対して7.5質量%以上含有することが好ましい。これにより、感光体との接触による圧電効果を増幅させることができ、発生する電流値が大きくなり、電流の検出精度を向上させることができる。
弾性材料(ゴム成分)としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ニトリルブタジエンゴム(NBR)およびクロロプレンゴム(CR)等の合成ゴム、さらには、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられ、これらを混合したものであってもよい。
また、求められる特性を付与するために、導電性弾性層は、硬化剤、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、架橋剤、分散材、可塑剤等の添加剤を含有していてもよい。
弾性層29の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは1~3mm、より好ましくは1.5~2mmである。
また、求められる特性を付与するために、導電性弾性層は、硬化剤、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、架橋剤、分散材、可塑剤等の添加剤を含有していてもよい。
弾性層29の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは1~3mm、より好ましくは1.5~2mmである。
(3-3)抵抗層(表層)30
抵抗層30は、弾性層29に接して形成され、弾性層29中に含有される軟化油や可塑剤などの帯電器表面へのブリードアウトを防止すると共に、帯電器全体の電気抵抗を調整するために設けられる。
抵抗層30は、弾性層29に接して形成され、弾性層29中に含有される軟化油や可塑剤などの帯電器表面へのブリードアウトを防止すると共に、帯電器全体の電気抵抗を調整するために設けられる。
抵抗層30を形成する材料(以下「ゴム基材」ともいう)としては、例えば、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマーなどが挙げられ、これらの1種を単独でまたは2種類以上を混合体あるいは共重合体として用いることができる。
抵抗層は、導電性または半導電性を有している。このため、上記の材料に、電子伝導機構を有する導電剤(例えば、導電性カーボン、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等)、またはイオン伝導機構を有する導電剤(例えば、アルカリ金属塩、アンモニウム塩等)を適宜添加することによって形成される。
この場合、所望の電気抵抗を得るために、各種導電剤を2種以上併用してもよい。但し、環境変動や感光体の汚染を考慮すると、電子伝導機構を有する導電剤を用いることが好ましい。
この場合、所望の電気抵抗を得るために、各種導電剤を2種以上併用してもよい。但し、環境変動や感光体の汚染を考慮すると、電子伝導機構を有する導電剤を用いることが好ましい。
抵抗層は、本開示の画像形成装置の効果を著しく損なわない限り、フィラーを含有してもよい。フィラーは、層表面の凹凸形成粒子として機能する。フィラーとしては、特に限定されず、例えば、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、ゼオライト、ウオラストナイト、けいそう土、ガラスビーズ(例えば、ソーダ石灰ガラスビーズ)、ベントナイト、モンモリナイト、アスベスト、中空ガラス球、黒鉛、二硫化モリブデン、酸化チタン、アルミニウム繊維、ステンレススチール繊維、黄銅繊維、アルミニウム粉末、木粉、もみ殻、グラファイト、金属粉、導電性金属酸化物、有機金属化合物、有機金属塩、樹脂粒子(例えば、不定形のナイロン樹脂粒子)などが挙げられ、これらの1種を単独でまたは2樹以上を組み合わせて用いることができる。
抵抗層30の膜厚は、例えば、特に限定されないが、好ましくは5~100μm、より好ましくは5~20μmである。
(3-4)伸縮体36
帯電装置は、その両端部で支持する支持部材および支持部材から感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体を備え、伸縮体が400~1000gFに可変のばね圧を有することが好ましい。これにより、感光体との接触による圧電効果を増幅させることができ、発生する電流値が大きくなり、電流の検出精度を向上させることができる。また、帯電部材と感光体との間の圧力が、スリップによる画像不具合が起こらない程度に抑えられ、画像不具合が発生し難くなる。
伸縮体のばね圧が400gF未満では、帯電ローラと感光体との間でスリップが起こり画像不良につながることがある。一方、伸縮体のばね圧が1000gFを超えると、帯電ローラと感光体が強く密着することで、画像不具合が顕著になることがある。
帯電装置は、その両端部で支持する支持部材および支持部材から感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体を備え、伸縮体が400~1000gFに可変のばね圧を有することが好ましい。これにより、感光体との接触による圧電効果を増幅させることができ、発生する電流値が大きくなり、電流の検出精度を向上させることができる。また、帯電部材と感光体との間の圧力が、スリップによる画像不具合が起こらない程度に抑えられ、画像不具合が発生し難くなる。
伸縮体のばね圧が400gF未満では、帯電ローラと感光体との間でスリップが起こり画像不良につながることがある。一方、伸縮体のばね圧が1000gFを超えると、帯電ローラと感光体が強く密着することで、画像不具合が顕著になることがある。
また、帯電装置は、その両端部で支持する支持部材および支持部材から感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体を備え、伸縮体が750gF以上のばね圧を有することが好ましい。これにより、感光体との接触による圧電効果をより増幅させることができ、発生する電流値が大きくなり、電流の検出精度を向上させることができる。
したがって、本開示の画像形成装置は、通常運転時には、伸縮体のばね圧を400~1000gFに設定し、感光体交換を適正に検出するために、感光体との接触による圧電効果をより発生する電流値を測定する際には、伸縮体のばね圧を750gF以上に設定するのが好ましい。
したがって、本開示の画像形成装置は、通常運転時には、伸縮体のばね圧を400~1000gFに設定し、感光体交換を適正に検出するために、感光体との接触による圧電効果をより発生する電流値を測定する際には、伸縮体のばね圧を750gF以上に設定するのが好ましい。
(4)電流検出装置(電流検知装置)6
電流検出装置は、電圧無印加の状態で感光体2と接触型ローラ帯電器7との圧電効果により発生する電流が直流であり、その電流値が0.001~1.0μA程度であることから、この範囲の直流電流を測定可能な装置であれば特に限定されない。
具体的には、電流検出装置を、感光体、接触型ローラ帯電器および感光体のアース部と接触型帯電ローラのアース部に接続し、感光体交換時に感光体と接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流値を測定する。測定に際しては、伸縮体のばね圧を750gF以上に設定するのが好ましい。
具体的な装置としては、実施例に用いている汎用の装置が挙げられる。
電流検出装置は、電圧無印加の状態で感光体2と接触型ローラ帯電器7との圧電効果により発生する電流が直流であり、その電流値が0.001~1.0μA程度であることから、この範囲の直流電流を測定可能な装置であれば特に限定されない。
具体的には、電流検出装置を、感光体、接触型ローラ帯電器および感光体のアース部と接触型帯電ローラのアース部に接続し、感光体交換時に感光体と接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流値を測定する。測定に際しては、伸縮体のばね圧を750gF以上に設定するのが好ましい。
具体的な装置としては、実施例に用いている汎用の装置が挙げられる。
(5)記録装置(図示せず)
本開示の画像形成装置は、電流検出装置により測定された電流値から判定される感光体の交換を自動的に記録する記録装置を備えることが好ましい。
電流検出装置により測定された電流値を記録装置に記憶し、後述する(12)制御装置15内部で感光体交換時に発生する電流値以上か否かを判定することにより、感光体の交換がなされたかを別の感光体のカウンタを記録装置にフィードバックすることで、自動的にカウンタリセット、感光体交換の積算数を記録することができる。
本開示の画像形成装置は、電流検出装置により測定された電流値から判定される感光体の交換を自動的に記録する記録装置を備えることが好ましい。
電流検出装置により測定された電流値を記録装置に記憶し、後述する(12)制御装置15内部で感光体交換時に発生する電流値以上か否かを判定することにより、感光体の交換がなされたかを別の感光体のカウンタを記録装置にフィードバックすることで、自動的にカウンタリセット、感光体交換の積算数を記録することができる。
(6)露光装置(露光部)11
露光装置11は、画像情報に基づいて変調された光を出射する装置である。
露光装置11は、半導体レーザまたは発光ダイオードを光源として備えることができ、光源から出力されるレーザビーム光を、帯電装置7と現像装置12との間の感光体2の表面(外周面)に照射することによって、帯電した感光体2の表面に対して画像情報に応じた露光を施すことができる。光は、主走査方向である感光体2の回転軸線の延びる方向に繰返し走査され、これらが結像して感光体2の表面に静電潜像が順次形成される。すなわち、帯電器7により均一に帯電された感光体2の帯電量がレーザビームの照射および非照射によって差異が生じて静電潜像が形成される。
露光装置11は、画像情報に基づいて変調された光を出射する装置である。
露光装置11は、半導体レーザまたは発光ダイオードを光源として備えることができ、光源から出力されるレーザビーム光を、帯電装置7と現像装置12との間の感光体2の表面(外周面)に照射することによって、帯電した感光体2の表面に対して画像情報に応じた露光を施すことができる。光は、主走査方向である感光体2の回転軸線の延びる方向に繰返し走査され、これらが結像して感光体2の表面に静電潜像が順次形成される。すなわち、帯電器7により均一に帯電された感光体2の帯電量がレーザビームの照射および非照射によって差異が生じて静電潜像が形成される。
(7)現像装置(現像部)12
現像装置12は、露光によって感光体2の表面に形成される静電潜像を、現像剤(トナー25を含む)によって現像する装置であり、感光体2と対向して設けられ、感光体2の表面にトナーを供給する現像ローラ31と、現像ローラ31を感光体2の回転軸線と平行または略平行な回転軸線まわりに回転可能に支持すると共にその内部空間にトナー25を含む現像剤を収容するケーシング32とを備える。
現像装置12は、露光によって感光体2の表面に形成される静電潜像を、現像剤(トナー25を含む)によって現像する装置であり、感光体2と対向して設けられ、感光体2の表面にトナーを供給する現像ローラ31と、現像ローラ31を感光体2の回転軸線と平行または略平行な回転軸線まわりに回転可能に支持すると共にその内部空間にトナー25を含む現像剤を収容するケーシング32とを備える。
(8)転写装置(転写部)13
転写装置13は、現像によって感光体2の表面に形成された可視像であるトナー像を、図示しない搬送手段によって所定の搬送方向から感光体2と転写装置13との間に供給される記録媒体26である転写紙上に転写させる装置である。転写装置13は、電源装置18b(高電圧印加装置)により、感光体2と転写装置13との間に形成される転写ニップ部に所定の高電圧を印加する。転写装置13は、帯電装置7と同様に構成することができ、例えば、記録媒体26にトナー25と逆極性の電荷を与えることによってトナー像を記録媒体26上に転写させる接触式の転写手段である。
転写装置13は、現像によって感光体2の表面に形成された可視像であるトナー像を、図示しない搬送手段によって所定の搬送方向から感光体2と転写装置13との間に供給される記録媒体26である転写紙上に転写させる装置である。転写装置13は、電源装置18b(高電圧印加装置)により、感光体2と転写装置13との間に形成される転写ニップ部に所定の高電圧を印加する。転写装置13は、帯電装置7と同様に構成することができ、例えば、記録媒体26にトナー25と逆極性の電荷を与えることによってトナー像を記録媒体26上に転写させる接触式の転写手段である。
(9)定着装置(定着部)19
定着装置(定着器)19は、転写装置13により記録媒体26に転写されたトナー像を記録媒体26に定着させる装置である。定着装置19は、記録媒体26の搬送方向において感光体2と転写装置13との間の転写ニップ部よりも下流側に設けられ、例えば、定着装置19は、加熱ローラと、それに対向して設けられる加圧ローラとを備えて、加圧ローラは、加熱ローラに押圧されて定着ニップ部を形成する。
定着装置(定着器)19は、転写装置13により記録媒体26に転写されたトナー像を記録媒体26に定着させる装置である。定着装置19は、記録媒体26の搬送方向において感光体2と転写装置13との間の転写ニップ部よりも下流側に設けられ、例えば、定着装置19は、加熱ローラと、それに対向して設けられる加圧ローラとを備えて、加圧ローラは、加熱ローラに押圧されて定着ニップ部を形成する。
(10)クリーニング装置(クリーニング部)14
クリーニング装置(クリーナ)14は、転写装置13による転写動作後に感光体2の表面に残留するトナーを除去し回収する清掃装置である。クリーニング装置14は、感光体2の表面に残留するトナー25を剥離させるクリーニングブレード34と、それによって剥離されたトナー25を収容する回収用ケーシング35とを備える。
クリーニング装置(クリーナ)14は、転写装置13による転写動作後に感光体2の表面に残留するトナーを除去し回収する清掃装置である。クリーニング装置14は、感光体2の表面に残留するトナー25を剥離させるクリーニングブレード34と、それによって剥離されたトナー25を収容する回収用ケーシング35とを備える。
(11)除電装置(図示せず)、分離爪20
画像形成装置50は、感光体2に残留する表面電荷を除電する除電部をさらに備えることが好ましく、クリーニング装置14と共に設けることができる。
また、画像形成装置50は、記録媒体26を感光体2から分離する分離爪20をさらに備えることが好ましい。
画像形成装置50は、感光体2に残留する表面電荷を除電する除電部をさらに備えることが好ましく、クリーニング装置14と共に設けることができる。
また、画像形成装置50は、記録媒体26を感光体2から分離する分離爪20をさらに備えることが好ましい。
(12)制御装置15
制御装置15は、画像形成装置50を制御する部分である。
制御部15は、例えば、CPU、メモリ、タイマー、入出力ポートなどを有するマイクロコントローラを含むことができる。制御装置15のメモリは、画像形成装置50を制御するための制御ソフトウェアを記憶している。
これにより図2(a)で示すフローチャートの制御を行うことで、感光体交換が適切に行われたか否かを判定し自動的に記録することができる。
制御装置15は、画像形成装置50を制御する部分である。
制御部15は、例えば、CPU、メモリ、タイマー、入出力ポートなどを有するマイクロコントローラを含むことができる。制御装置15のメモリは、画像形成装置50を制御するための制御ソフトウェアを記憶している。
これにより図2(a)で示すフローチャートの制御を行うことで、感光体交換が適切に行われたか否かを判定し自動的に記録することができる。
ここで、使用済みの感光体を画像形成装置に装着直後は圧電効果による電流は流れないが、長期間放置すると感光体に蓄積した電荷が熱励起により解消し、新たに圧電効果がによる電流発生が起こる。検知した電流値から接触型ローラ帯電器と感光体の接触によるブリードが発生するか否かを判断することができる。これにより、図2(b)で示すフローチャートの制御を行うことにより、ブリードによる画像不良を解決できる。
(13)判断装置およびフィードバック装置
本開示の画像形成装置は、測定された電流値から前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との接触によりブリードが発生するか否かを判断する判断装置および得られた判断結果から画像異常を抑制する制御にフィードバックするフィードバック装置をさらに備えることが好ましい。
これにより、長期未使用の際、検知した電流値から接触型ローラ帯電器と感光体の接触によるブリードが発生するか否かを判断し、その判断から画像異常を抑制する制御部にフィードバックすること、具体的には、感光体(ドラム)を空転し、ブリード成分を掻き取ることにより、ハーフトーン画像ムラなどの画像不良を改善して印刷画像を高品質化し得る画像形成装置を提供することができる。
本開示の画像形成装置は、測定された電流値から前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との接触によりブリードが発生するか否かを判断する判断装置および得られた判断結果から画像異常を抑制する制御にフィードバックするフィードバック装置をさらに備えることが好ましい。
これにより、長期未使用の際、検知した電流値から接触型ローラ帯電器と感光体の接触によるブリードが発生するか否かを判断し、その判断から画像異常を抑制する制御部にフィードバックすること、具体的には、感光体(ドラム)を空転し、ブリード成分を掻き取ることにより、ハーフトーン画像ムラなどの画像不良を改善して印刷画像を高品質化し得る画像形成装置を提供することができる。
(14)画像形成方法(画像形成装置の動作)
本開示の画像形成装置を用いた画像形成方法は、前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出工程および測定された電流値から判定される前記電子写真感光体の交換を自動的に記録する記録工程を含むことを特徴とする。
具体的には、前項(11)制御装置に記載のように、図2(a)で示すフローチャートの制御を行うことで、感光体交換が適切に行われたか否かを判定し自動的に記録することができる。より詳しくは、実施例の評価において説明する。
本開示の画像形成装置を用いた画像形成方法は、前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出工程および測定された電流値から判定される前記電子写真感光体の交換を自動的に記録する記録工程を含むことを特徴とする。
具体的には、前項(11)制御装置に記載のように、図2(a)で示すフローチャートの制御を行うことで、感光体交換が適切に行われたか否かを判定し自動的に記録することができる。より詳しくは、実施例の評価において説明する。
本開示の画像形成装置の動作を、図3の画像形成装置50を例に説明する。
まず、感光体2が駆動手段によって所定の回転方向に回転駆動されると、露光装置11による光の結像点よりも感光体2の回転方向上流側に設けられる帯電器7から感光体2の表面に負電荷が供給され、感光体2の表面が所定電位に均一に帯電する。例えば、図2のように、感光体2の表面に負電荷が蓄積し、感光体2の表面が帯電する。
まず、感光体2が駆動手段によって所定の回転方向に回転駆動されると、露光装置11による光の結像点よりも感光体2の回転方向上流側に設けられる帯電器7から感光体2の表面に負電荷が供給され、感光体2の表面が所定電位に均一に帯電する。例えば、図2のように、感光体2の表面に負電荷が蓄積し、感光体2の表面が帯電する。
次いで、露光装置11から、画像情報に応じた光が均一に帯電された感光体2の表面に照射される。感光体2は、この露光によって、光が照射された部分の表面電荷が除去され、光が照射された部分の表面電位と光が照射されなかった部分の表面電位とに差異が生じ、静電潜像が形成される。
露光装置11による光の結像点よりも感光体2の回転方向下流側に設けられる現像装置12から、静電潜像の形成された感光体2の表面にトナー25が供給されて静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
露光装置11による光の結像点よりも感光体2の回転方向下流側に設けられる現像装置12から、静電潜像の形成された感光体2の表面にトナー25が供給されて静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
感光体2に対する露光と同期して、記録媒体26の搬送方向から記録媒体26が、感光体2と転写装置13との間の転写ニップ部に供給される。転写装置13によって、供給された記録媒体26にトナー25と逆極性の電荷が与えられ、感光体2の表面に形成されたトナー像が、記録媒体26上に転写される。
トナー像が転写された記録媒体26は、搬送手段によって定着装置19に搬送され、定着装置19の加熱ローラと加圧ローラとの当接部、定着ニップ部を通過する際にトナー像が加熱および加圧され、記録媒体26に定着されて堅牢な画像となる。このようにして画像が形成された記録媒体26は、搬送手段によって画像形成装置50の外部へ排紙される。
トナー像が転写された記録媒体26は、搬送手段によって定着装置19に搬送され、定着装置19の加熱ローラと加圧ローラとの当接部、定着ニップ部を通過する際にトナー像が加熱および加圧され、記録媒体26に定着されて堅牢な画像となる。このようにして画像が形成された記録媒体26は、搬送手段によって画像形成装置50の外部へ排紙される。
一方、転写装置13によるトナー像の転写後も感光体2の表面上に残留するトナー25は、クリーニング装置14のクリーニングブレード34によって感光体2の表面から剥離され、回収用ケーシング35に回収される。
このようにしてトナー25が除去された感光体2の表面の電荷は除去され、その表面上の静電潜像が消失する。その後、感光体2はさらに回転駆動され、再度帯電から始まる一連の動作が繰返されて連続的に画像が形成される。
画像形成装置50がクリーニング装置14の下流側でかつ帯電器7に至るまでに除電装置を備える場合には、除電装置の除電ランプからの光によって、感光体2の表面の電荷が効率的にかつより確実に除去されて、感光体2の表面上の静電潜像が消失する。
このようにしてトナー25が除去された感光体2の表面の電荷は除去され、その表面上の静電潜像が消失する。その後、感光体2はさらに回転駆動され、再度帯電から始まる一連の動作が繰返されて連続的に画像が形成される。
画像形成装置50がクリーニング装置14の下流側でかつ帯電器7に至るまでに除電装置を備える場合には、除電装置の除電ランプからの光によって、感光体2の表面の電荷が効率的にかつより確実に除去されて、感光体2の表面上の静電潜像が消失する。
また、本開示の画像形成装置を用いた画像形成方法は、測定された電流値から前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との接触によりブリードが発生するか否かを判断する判断装置および得られた判断結果から画像異常を抑制する制御にフィードバックするフィードバック装置をさらに備える画像形成装置を用いる画像形成方法であり、
測定された電流値から前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との接触によりブリードが発生するか否かを判断する判断工程および得られた判断結果から画像異常を抑制する制御にフィードバックするフィードバック工程を含むことが好ましい。
測定された電流値から前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との接触によりブリードが発生するか否かを判断する判断工程および得られた判断結果から画像異常を抑制する制御にフィードバックするフィードバック工程を含むことが好ましい。
具体的には、前項(11)制御装置に記載のように、図2(b)で示すフローチャートの制御を行うことにより、ブリードによる画像不良を解決できる。より詳しくは、実施例の評価において説明する。
電流値に応じて感光体の回転数を決定し、ブリードの掻き取り処理を実施し、印字を開始する。
電流値とブリードの掻き取り回数(感光体の回転数)との相関は、画像形成装置の仕様によって異なり、予め測定しておく必要がある。
具体的には、画像形成装置毎に放置期間を変化させて、その時の電流値を測定する。その後、その画像形成装置において感光体を何回転させればブリードが消失するかを確認する。得られたデータの検量線を引くことで、電流値とブリード掻き取り回数(感光体の回転数)との相関を得ることができる。
電流値とブリードの掻き取り回数(感光体の回転数)との相関は、画像形成装置の仕様によって異なり、予め測定しておく必要がある。
具体的には、画像形成装置毎に放置期間を変化させて、その時の電流値を測定する。その後、その画像形成装置において感光体を何回転させればブリードが消失するかを確認する。得られたデータの検量線を引くことで、電流値とブリード掻き取り回数(感光体の回転数)との相関を得ることができる。
さらに、本開示の画像形成装置を用いた画像形成方法は、電流検出工程において、前記画像形成装置の電源ON時に電流を検知し測定することが好ましい。
電源ON時に電流を検知し測定することにより、感光体を回転することなく、すなわち感光体のライフに影響することなく、上述の効果を得ることができる。
電源ON時に電流を検知し測定することにより、感光体を回転することなく、すなわち感光体のライフに影響することなく、上述の効果を得ることができる。
以下に、実施例および比較例により本開示を具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
(実施例1)
(感光体の作製)
(下引き層の形成)
酸化チタン(昭和電工株式会社製、製品名:TS-043)3質量部および共重合ポリアミド(ナイロン)(東レ株式会社製、製品名:アミラン(登録商標)グレード:CM8000)2質量部を、メチルアルコール25質量部に加え、ペイントシェーカ(分散機)にて8時間、分散処理して下引き層用塗布液3kgを調製した。
得られた下引き層用塗布液を塗布槽に満たし、導電性支持体として直径30mm、長さ225mmのアルミニウム製のドラム状基体を浸漬した後に引き上げ、得られた塗膜を自然乾燥させて、導電性支持体上に膜厚1.0μmの下引き層を形成した。
(感光体の作製)
(下引き層の形成)
酸化チタン(昭和電工株式会社製、製品名:TS-043)3質量部および共重合ポリアミド(ナイロン)(東レ株式会社製、製品名:アミラン(登録商標)グレード:CM8000)2質量部を、メチルアルコール25質量部に加え、ペイントシェーカ(分散機)にて8時間、分散処理して下引き層用塗布液3kgを調製した。
得られた下引き層用塗布液を塗布槽に満たし、導電性支持体として直径30mm、長さ225mmのアルミニウム製のドラム状基体を浸漬した後に引き上げ、得られた塗膜を自然乾燥させて、導電性支持体上に膜厚1.0μmの下引き層を形成した。
(電荷発生層の形成)
次いで、電荷発生物質として下式で表されるY型オキソチタニルフタロシアニン1質量部(日本資材株式会社製、製品名:TPL-530)およびバインダ樹脂としてポリビニルブチラール(PVB)樹脂(積水化学工業株式会社製、製品名:エスレックBX-1)1質量部を、メチルエチルケトン98質量部に加え、メディアとしてガラスビーズ(アズワン株式会社製、製品名:BZ-1、ビーズ径:1mm)を用い、ペイントシェーカにて2時間、分散処理して電荷発生層用塗布液3kgを調製した。
得られた電荷発生層用塗布液を、下引き層形成の場合と同様の浸漬法で、下引き層上に塗布し、得られた塗膜を自然乾燥させて、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
次いで、電荷発生物質として下式で表されるY型オキソチタニルフタロシアニン1質量部(日本資材株式会社製、製品名:TPL-530)およびバインダ樹脂としてポリビニルブチラール(PVB)樹脂(積水化学工業株式会社製、製品名:エスレックBX-1)1質量部を、メチルエチルケトン98質量部に加え、メディアとしてガラスビーズ(アズワン株式会社製、製品名:BZ-1、ビーズ径:1mm)を用い、ペイントシェーカにて2時間、分散処理して電荷発生層用塗布液3kgを調製した。
得られた電荷発生層用塗布液を、下引き層形成の場合と同様の浸漬法で、下引き層上に塗布し、得られた塗膜を自然乾燥させて、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
(電荷輸送層の形成)
次いで、容量900mLのガラス容器に、無機フィラーとしてシリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)10質量部、電荷輸送物質として下式で表されるトリフェニルアミン系化合物(TPD)(東京化成工業株式会社製、商品名:D2448/CT1)30質量部およびバインダ樹脂としてポリカーボネート(帝人化成株式会社製、商品名:TS2050)60質量部を加え、さらにテトラヒドロフラン400質量部を加え、撹拌・混合し、ボールミルにて30時間、撹拌処理した。
次いで、容量900mLのガラス容器に、無機フィラーとしてシリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)10質量部、電荷輸送物質として下式で表されるトリフェニルアミン系化合物(TPD)(東京化成工業株式会社製、商品名:D2448/CT1)30質量部およびバインダ樹脂としてポリカーボネート(帝人化成株式会社製、商品名:TS2050)60質量部を加え、さらにテトラヒドロフラン400質量部を加え、撹拌・混合し、ボールミルにて30時間、撹拌処理した。
得られた混合物を、粒子分散装置(マイクロフルイディックス社製、型式:マイクロフルイタイザーM-110P)を用いて、10Pass分散処理し、得られた分散液をガラス容器に移し、ボールミルにて12時間ロール撹拌を行い、撹拌終了後、温度20℃の条件下で3日間静置して、電荷輸送層用塗布液3kgを調製した。
得られた電荷輸送層用塗布液を、下引き層形成の場合と同様の浸漬法で、電荷発生層上に塗布し、得られた塗膜を温度120℃で1.5時間乾燥させて、膜厚40μmの電荷輸送層を形成して、図4の感光体を作製した。
得られた電荷輸送層用塗布液を、下引き層形成の場合と同様の浸漬法で、電荷発生層上に塗布し、得られた塗膜を温度120℃で1.5時間乾燥させて、膜厚40μmの電荷輸送層を形成して、図4の感光体を作製した。
(接触型ローラ帯電器の作製)
(弾性層の形成)
ゴム成分(弾性材料)としてアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR、日本ゼオン株式会社製、製品名:Nipol(登録商標)DN219)100質量部、導電材としてカーボンブラック(ライオン株式会社製、製品名:ケッチェンブラックEC600JD)10質量部、軟化剤としてリシノール酸(東京化成工業株式会社製、Ricinoleic Acid)5.00質量部、加硫剤として硫黄(鶴見化学工業株式会社製、製品名:イオウ-SULFAX(登録商標)PTC)1.2質量部、加硫促進剤としてテトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD、三新化学工業株式会社製、製品名:サンセラーTBZTD)3質量部を混錬し、導電性ゴム組成物50gを得た。
得られたゴムを、予め直径9mm、長さ250mmのSUM23(快削鋼鋼材)製の導電性支持体をセットした金型に流し込み、電気炉を用いて、内部温度160℃で30分間、加熱し、加硫を行い、膜厚2mmの弾性層を形成した。
(弾性層の形成)
ゴム成分(弾性材料)としてアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR、日本ゼオン株式会社製、製品名:Nipol(登録商標)DN219)100質量部、導電材としてカーボンブラック(ライオン株式会社製、製品名:ケッチェンブラックEC600JD)10質量部、軟化剤としてリシノール酸(東京化成工業株式会社製、Ricinoleic Acid)5.00質量部、加硫剤として硫黄(鶴見化学工業株式会社製、製品名:イオウ-SULFAX(登録商標)PTC)1.2質量部、加硫促進剤としてテトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD、三新化学工業株式会社製、製品名:サンセラーTBZTD)3質量部を混錬し、導電性ゴム組成物50gを得た。
得られたゴムを、予め直径9mm、長さ250mmのSUM23(快削鋼鋼材)製の導電性支持体をセットした金型に流し込み、電気炉を用いて、内部温度160℃で30分間、加熱し、加硫を行い、膜厚2mmの弾性層を形成した。
(抵抗層の形成)
結着樹脂としてN-メトキシメチル化ナイロン1(株式会社鉛市製、製品名:FR101)100質量部、導電材としてカーボンブラック(ライオン株式会社製、製品名:ケッチェンブラックEC600JD)20質量部、凹凸形成粒子として不定形のナイロン樹脂粒子(平均粒子径20μm、アルケマ社製、オルガソルシリーズ)30質量部をメタノール200質量部で希釈し、ソーダ石灰ガラス(アズワン株式会社製、製品名:ソーダガラスビーズ)を入れ、ボールミルで60分間撹拌して表層(抵抗層)材料のゴム組成物500gを得た。
得られたゴムを、環状ダイスを用いた溶融押出しにより、抵抗層となるシームレスチューブを作製した。得られたシームレスチューブの一端からエアーを吹き込み、チューブを膨らませながら、チューブ内に弾性層が形成れた導電性支持体(ローラ)を挿入することにより、抵抗層を形成し、直径12mmの帯電ローラを作製した。
その後、得られた帯電ローラをその両端部で支持する支持部材および支持部材から感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体のばね圧を750gFとして、接触型ローラ帯電器を作製した。
結着樹脂としてN-メトキシメチル化ナイロン1(株式会社鉛市製、製品名:FR101)100質量部、導電材としてカーボンブラック(ライオン株式会社製、製品名:ケッチェンブラックEC600JD)20質量部、凹凸形成粒子として不定形のナイロン樹脂粒子(平均粒子径20μm、アルケマ社製、オルガソルシリーズ)30質量部をメタノール200質量部で希釈し、ソーダ石灰ガラス(アズワン株式会社製、製品名:ソーダガラスビーズ)を入れ、ボールミルで60分間撹拌して表層(抵抗層)材料のゴム組成物500gを得た。
得られたゴムを、環状ダイスを用いた溶融押出しにより、抵抗層となるシームレスチューブを作製した。得られたシームレスチューブの一端からエアーを吹き込み、チューブを膨らませながら、チューブ内に弾性層が形成れた導電性支持体(ローラ)を挿入することにより、抵抗層を形成し、直径12mmの帯電ローラを作製した。
その後、得られた帯電ローラをその両端部で支持する支持部材および支持部材から感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体のばね圧を750gFとして、接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例2)
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子10質量部を5質量部に、電荷輸送物質のトリフェニルアミン系化合物30質量部を32質量部に、バインダ樹脂のポリカーボネート60質量部を63質量部にすること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子10質量部を5質量部に、電荷輸送物質のトリフェニルアミン系化合物30質量部を32質量部に、バインダ樹脂のポリカーボネート60質量部を63質量部にすること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例3)
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子10質量部を20質量部に、電荷輸送物質のトリフェニルアミン系化合物30質量部を27質量部に、バインダ樹脂のポリカーボネート60質量部を53質量部にすること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子10質量部を20質量部に、電荷輸送物質のトリフェニルアミン系化合物30質量部を27質量部に、バインダ樹脂のポリカーボネート60質量部を53質量部にすること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例4)
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)の代わりに、シリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径12nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R974)を用いること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)の代わりに、シリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径12nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R974)を用いること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例5)
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)の代わりに、シリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径:40nm、ヘキサメチルジシラザン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)RX50)を用いること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)の代わりに、シリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径:40nm、ヘキサメチルジシラザン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)RX50)を用いること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例6)
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)の代わりに、シリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径80~100nm、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)VPRX40S)を用いること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)の代わりに、シリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径80~100nm、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)VPRX40S)を用いること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例7)
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)の代わりに、シリカ粒子(コロイダルシリカ、一次粒子径62nm、Cabot社製、製品名:TG-C390)を用いること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子(ヒュームドシリカ、一次粒子径16nm、ジメチルジクロロシラン表面処理、日本アエロジル株式会社製、製品名:AEROSIL(登録商標)R972)の代わりに、シリカ粒子(コロイダルシリカ、一次粒子径62nm、Cabot社製、製品名:TG-C390)を用いること以外は、実施例1と同様にして図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例8)
実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
接触型ローラ帯電器の作製において、帯電ローラをその両端部で支持する支持部材および支持部材から感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体のばね圧750gFを1000gFにすること以外は、実施例1と同様にして接触型ローラ帯電器を作製した。
実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
接触型ローラ帯電器の作製において、帯電ローラをその両端部で支持する支持部材および支持部材から感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体のばね圧750gFを1000gFにすること以外は、実施例1と同様にして接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例9)
実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
接触型ローラ帯電器の作製において、帯電ローラをその両端部で支持する支持部材および支持部材から感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体のばね圧750gFを600gFにすること以外は、実施例1と同様にして接触型ローラ帯電器を作製した。
実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
接触型ローラ帯電器の作製において、帯電ローラをその両端部で支持する支持部材および支持部材から感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体のばね圧750gFを600gFにすること以外は、実施例1と同様にして接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例10)
実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
接触型ローラ帯電器の作製において、帯電ローラの弾性層の導電剤のカーボンブラック10質量部を5質量部にすること、および酸化亜鉛(正同化学工業株式会社製、JIS規格1種)7.5質量部を用いること以外は、実施例1と同様にして接触型ローラ帯電器を作製した。
実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
接触型ローラ帯電器の作製において、帯電ローラの弾性層の導電剤のカーボンブラック10質量部を5質量部にすること、および酸化亜鉛(正同化学工業株式会社製、JIS規格1種)7.5質量部を用いること以外は、実施例1と同様にして接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例11)
実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
接触型ローラ帯電器の作製において、帯電ローラの弾性層の導電剤のカーボンブラック10質量部を5質量部にすること、および酸化亜鉛(正同化学工業株式会社製、JIS規格1種)20質量部を用いること以外は、実施例1と同様にして接触型ローラ帯電器を作製した。
実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
接触型ローラ帯電器の作製において、帯電ローラの弾性層の導電剤のカーボンブラック10質量部を5質量部にすること、および酸化亜鉛(正同化学工業株式会社製、JIS規格1種)20質量部を用いること以外は、実施例1と同様にして接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例12)
実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
接触型ローラ帯電器の作製において、帯電ローラの弾性層の導電剤のカーボンブラック10質量部を5質量部にすること、および酸化亜鉛(正同化学工業株式会社製、JIS規格1種)5質量部を用いること以外は、実施例1と同様にして接触型ローラ帯電器を作製した。
実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
接触型ローラ帯電器の作製において、帯電ローラの弾性層の導電剤のカーボンブラック10質量部を5質量部にすること、および酸化亜鉛(正同化学工業株式会社製、JIS規格1種)5質量部を用いること以外は、実施例1と同様にして接触型ローラ帯電器を作製した。
(実施例13)
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子を用いないこと以外は、実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
感光体の電荷輸送層の形成において、無機フィラーのシリカ粒子を用いないこと以外は、実施例1と同様にして、図4の感光体を作製した。
また、実施例1と同様にして、接触型ローラ帯電器を作製した。
[評価1:感光体交換自動記録]
作製した実施例1~13の感光体および接触型ローラ帯電器を用いて、感光体交換自動記録について評価した。
感光体、接触型ローラ帯電器および感光体のアース部と接触型帯電ローラのアース部に接続した電流検知装置(KEITHLEY社製、エレクトロメータ6517b)をデジタル複写機(シャープ株式会社製、商品名:MX-B455W)を改造した試験用複写機に組み込み、実施例の画像形成装置を作製した。
接触型ローラ帯電器の伸縮体のばね圧を750gFに設定し、実施例8および9の画像形成装置の場合のばね圧をそれぞれ1000gFおよび600gFに設定した。
作製した実施例1~13の感光体および接触型ローラ帯電器を用いて、感光体交換自動記録について評価した。
感光体、接触型ローラ帯電器および感光体のアース部と接触型帯電ローラのアース部に接続した電流検知装置(KEITHLEY社製、エレクトロメータ6517b)をデジタル複写機(シャープ株式会社製、商品名:MX-B455W)を改造した試験用複写機に組み込み、実施例の画像形成装置を作製した。
接触型ローラ帯電器の伸縮体のばね圧を750gFに設定し、実施例8および9の画像形成装置の場合のばね圧をそれぞれ1000gFおよび600gFに設定した。
画像形成装置に感光体を取り付けた直後の電流値(μA)を測定した。
次いで、図2(a)のフローチャートに従い、感光体交換が自動で記録されたか否かを確認し、同様の作業を500回実施し、適切に自動記録された確率を算出し、下記の評価基準に基づいて評価した。
<評価基準>
◎:自動記録された確率が100%である
〇:自動記録された確率が99.6%以上である
△:自動記録された確率が98.0%以上である
×:自動記録された確率が98.0%未満である
得られた結果を感光体(電荷輸送層)および接触型ローラ帯電器の条件と共に表1に示す。
次いで、図2(a)のフローチャートに従い、感光体交換が自動で記録されたか否かを確認し、同様の作業を500回実施し、適切に自動記録された確率を算出し、下記の評価基準に基づいて評価した。
<評価基準>
◎:自動記録された確率が100%である
〇:自動記録された確率が99.6%以上である
△:自動記録された確率が98.0%以上である
×:自動記録された確率が98.0%未満である
得られた結果を感光体(電荷輸送層)および接触型ローラ帯電器の条件と共に表1に示す。
表1の結果から、圧電効果がより大きいもので発生する電流値が高くなり、検出精度が高くなることがわかる。
[評価2:耐刷試験後の電流値の測定]
評価1と同様にして、実施例1の画像形成装置について、接触型ローラ帯電器の伸縮体のばね圧を750gFに設定し、画像形成装置に感光体を取り付けた直後の電流値(μA)を測定した。
次いで、温度25℃/湿度50%の標準環境下で、文字テストチャート(ISO19752)を記録紙1000枚に印刷する耐刷試験を行い、100枚、500枚および1000枚印字後の電流値(μA)を測定した。
得られた結果を表2に示す。
評価1と同様にして、実施例1の画像形成装置について、接触型ローラ帯電器の伸縮体のばね圧を750gFに設定し、画像形成装置に感光体を取り付けた直後の電流値(μA)を測定した。
次いで、温度25℃/湿度50%の標準環境下で、文字テストチャート(ISO19752)を記録紙1000枚に印刷する耐刷試験を行い、100枚、500枚および1000枚印字後の電流値(μA)を測定した。
得られた結果を表2に示す。
表2に示すように、実施例1の画像形成装置では、取り付け直後は圧電効果により感光体と接触型ローラ帯電器に電流が流れるが印字により電流が急激に流れなくなることがわかる。
この現象を利用して図5に示す原理で、図2(a)のフローチャートに従って、感光体交換が適切に行われたか否かを判定し自動的に記録することができる。
ここで使用済みの感光体または不適切な感光体では、感光体を画像形成装置に装着直後には電流が流れないことがわかっており、カウンタがリセットされずに感光体交換要求表示がされたままとなる。
この現象を利用して図5に示す原理で、図2(a)のフローチャートに従って、感光体交換が適切に行われたか否かを判定し自動的に記録することができる。
ここで使用済みの感光体または不適切な感光体では、感光体を画像形成装置に装着直後には電流が流れないことがわかっており、カウンタがリセットされずに感光体交換要求表示がされたままとなる。
印字により急激に電流が流れなくなる原因は、帯電-除電などの電子写真プロセスによって感光体内部に電荷が蓄積して、圧電効果による電荷発生が消去される働きにあるものと発明者らは考えている。
ここで、使用済みの感光体を画像形成装置に装着した直後は電流が流れないが、長期間放置することで感光体内部に蓄積した電荷が熱励起により解消し、新たに圧電効果による電流発生が起こる。検知した電流値から接触型ローラ帯電器と感光体の接触によるブリードが発生するか否かを判断することができ、図2(b)のフローチャートに従って、画像異常を抑制する制御部にフィードバックして、感光体(ドラム)を空転し、ブリード成分を掻き取ることでハーフトーン画像ムラなどの画像不良を改善して印刷画像を高品質化することができる。
ここで、使用済みの感光体を画像形成装置に装着した直後は電流が流れないが、長期間放置することで感光体内部に蓄積した電荷が熱励起により解消し、新たに圧電効果による電流発生が起こる。検知した電流値から接触型ローラ帯電器と感光体の接触によるブリードが発生するか否かを判断することができ、図2(b)のフローチャートに従って、画像異常を抑制する制御部にフィードバックして、感光体(ドラム)を空転し、ブリード成分を掻き取ることでハーフトーン画像ムラなどの画像不良を改善して印刷画像を高品質化することができる。
[評価3:放置後のブリードによる画像不良の発生レベルの評価]
評価1と同様にして、実施例1の画像形成装置について、接触型ローラ帯電器の伸縮体のばね圧を750gFに設定し、画像形成装置に感光体を取り付けた直後の電流値(μA)を測定した。
次いで、温度35℃/湿度85%の高温/高湿環境下で、1ヵ月間、2ヵ月間および3ヵ月間、それぞれ画像形成装置を稼働させず放置した。
図2(b)のフローチャートに従い、電流値を測定し、電流値の結果から感光体の回転数を決定して、表3に示す回転数で感光体を回転させた。
評価1と同様にして、実施例1の画像形成装置について、接触型ローラ帯電器の伸縮体のばね圧を750gFに設定し、画像形成装置に感光体を取り付けた直後の電流値(μA)を測定した。
次いで、温度35℃/湿度85%の高温/高湿環境下で、1ヵ月間、2ヵ月間および3ヵ月間、それぞれ画像形成装置を稼働させず放置した。
図2(b)のフローチャートに従い、電流値を測定し、電流値の結果から感光体の回転数を決定して、表3に示す回転数で感光体を回転させた。
回転後、ハーフトーン画像を5枚印字して、ブリードによる画像不良の発生レベルを下記の評価基準で評価した。
実施例1の画像形成装置において、電流検知装置を試験用複写機に組み込まず、図2(b)のフローチャートに従わないこと以外は、上記と同様のブリード実験を行い、ブリードによる画像不良の発生レベルを評価した(比較例1)。
<評価基準>
◎:ハーフトーン画像1枚目からブリードによる画像不良の発生なく良好
〇:ハーフトーン画像1枚目から2枚目まではブリードによる白スジが見られるが、3枚目以降は消失
△:ハーフトーン画像1枚目から5枚目まではブリードによる白スジが見られるが、5枚目以降は消失
×:ハーフトーン画像5枚目以降もブリードによる白スジが発生
得られた結果を表4に示す。
実施例1の画像形成装置において、電流検知装置を試験用複写機に組み込まず、図2(b)のフローチャートに従わないこと以外は、上記と同様のブリード実験を行い、ブリードによる画像不良の発生レベルを評価した(比較例1)。
<評価基準>
◎:ハーフトーン画像1枚目からブリードによる画像不良の発生なく良好
〇:ハーフトーン画像1枚目から2枚目まではブリードによる白スジが見られるが、3枚目以降は消失
△:ハーフトーン画像1枚目から5枚目まではブリードによる白スジが見られるが、5枚目以降は消失
×:ハーフトーン画像5枚目以降もブリードによる白スジが発生
得られた結果を表4に示す。
表4の結果から、図2(b)のフローチャートに従う、本開示の画像形成方法において、ブリードによる画像不良が発生せず、良好な画像が得られることがわかる。
2:電子写真感光体
3:導電性支持体(導電性基体)
4:感光層
6:電流検出装置(電流検知装置)
7:帯電装置(接触型ローラ帯電器)
8:電荷発生層
9:電荷輸送層
10:下引き層(中間層)
11:露光装置(露光部)
12:現像装置(現像部)
13:転写装置(転写部)
14:クリーニング装置(クリーニング部)
15:制御装置(制御部)
18a、18b:電源装置(電源部)
19:定着装置(定着部)
20:分離爪
23:筐体(ハウジング23)
25:トナー
26:記録媒体(紙)
28:導電性支持体
29:弾性層
30:抵抗層
31:現像ローラ
32:ケーシング
34:クリーニングブレード
35:回収用ケーシング
36:伸縮体
50:画像形成装置
3:導電性支持体(導電性基体)
4:感光層
6:電流検出装置(電流検知装置)
7:帯電装置(接触型ローラ帯電器)
8:電荷発生層
9:電荷輸送層
10:下引き層(中間層)
11:露光装置(露光部)
12:現像装置(現像部)
13:転写装置(転写部)
14:クリーニング装置(クリーニング部)
15:制御装置(制御部)
18a、18b:電源装置(電源部)
19:定着装置(定着部)
20:分離爪
23:筐体(ハウジング23)
25:トナー
26:記録媒体(紙)
28:導電性支持体
29:弾性層
30:抵抗層
31:現像ローラ
32:ケーシング
34:クリーニングブレード
35:回収用ケーシング
36:伸縮体
50:画像形成装置
Claims (14)
- 電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる接触型ローラ帯電器からなる帯電装置とを少なくとも備え、
さらに電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出装置を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記電子写真感光体が、その表面層にシリカ粒子を含む請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記シリカ粒子が、7~40nmの平均一次粒子径を有する請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記シリカ粒子が、前記電子写真感光体の表面層中に10~20質量%の割合で含有する請求項2または3に記載の画像形成装置。
- 前記接触型ローラ帯電器がその両端部で支持する支持部材および該支持部材から前記電子写真感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体を備え、該伸縮体が400~1000gFに可変のばね圧を有する請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記接触型ローラ帯電器がその両端部で支持する支持部材および該支持部材から前記電子写真感光体に向かう方向に伸縮する伸縮体を備え、該伸縮体が750gF以上のばね圧を有する請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記接触型ローラ帯電器が、導電性支持体上に少なくとも弾性層および抵抗層が順次積層されてなり、該弾性層が酸化亜鉛粒子を含む請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記酸化亜鉛粒子が、前記弾性層のゴム基材に対して7.5質量%以上含有する請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記電流検出装置において測定された電流値から前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との接触によりブリードが発生するか否かを判断する判断装置および得られた判断結果から画像異常を抑制する制御にフィードバックするフィードバック装置をさらに備える請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記電流検出装置において測定された電流値から判定される前記電子写真感光体の交換を自動的に記録する記録装置をさらに備える請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる接触型ローラ帯電器からなる帯電装置とを少なくとも備え、さらに電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出装置を備える画像形成装置を用いる画像形成方法であり、
電圧無印加の状態で前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との圧電効果により発生する電流を検知し測定する電流検出工程を含むことを特徴とする画像形成方法。 - 前記電流検出装置において測定された電流値から前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との接触によりブリードが発生するか否かを判断する判断装置および得られた判断結果から画像異常を抑制する制御にフィードバックするフィードバック装置をさらに備える画像形成装置を用いる画像形成方法であり、
前記電流検出装置において測定された電流値から前記電子写真感光体と前記接触型ローラ帯電器との接触によりブリードが発生するか否かを判断する判断工程および得られた判断結果から画像異常を抑制する制御にフィードバックするフィードバック工程を含む請求項11に記載の画像形成方法。 - 前記電流検出装置において測定された電流値から判定される前記電子写真感光体の交換を自動的に記録する記録装置をさらに備える画像形成装置を用いる画像形成方法であり、
前記電流検出装置において測定された電流値から判定される前記電子写真感光体の交換を自動的に記録する記録工程を含む請求項11または12に記載の画像形成方法。 - 前記電流検出工程において、前記画像形成装置の電源ON時に電流を検知し測定する請求項11または12記載の画像形成方法。
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