JP3774609B2 - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やページプリンタ、ファクシミリ等に用いられる画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザービームプリンターや複写機といった電子写真方式による電子写真画像形成装置では、粉体状の現像剤、例えばトナーを使用している。
【０００３】
トナーは現像容器内に収容され、トナー搬送手段によりトナー担持体へ搬送され、トナー担持体上に保持される。そしてトナー層厚規制部材、例えばドクターブレードにより所定の電荷を付与され、像を担持する像担持体上の静電潜像形成部へ移動し、感光体上の静電潜像を可視化する。その後この可視像は転写手段により紙等の転写材へ転写され、定着装置により定着される。転写材に転写されずに像担持体上に残ったトナーは、像担持体上に当接されたクリーニング装置により像担持体上から剥ぎ取られクリーニング容器に送られる。以上で一連の画像形成プロセスが終了し、ユーザーは所望の画像を得ることができる。
【０００４】
ところで現像法の１つとしては、画像形成装置の現像剤担持体を像担持体と非接触に保持しながら、像担持体上の潜像の現像を行うジャンピング現像法が知られている。ジャンピング現像法を採用した画像形成装置の一例として、図１に示す画像形成装置について説明する。
【０００５】
図１の画像形成装置では、現像容器３内に収容されたトナーを現像剤担持体、例えば現像スリーブ１０上に保持し、現像スリーブ１０が図中矢印ｂ方向に回転することにより、保持されたトナー８が像担持体としての感光体１と対向した現像領域へ向けて搬送される。その搬送途上でトナー８は、現像スリーブ１０と当接されたドクターブレード９により規制されて、現像スリーブ１０上に薄層状に塗布される。現像領域において現像スリーブ１０と感光体１とは、５０〜５００μｍの間隙を隔てて保持されており、バイアス電源１２により現像スリーブ１０に、直流に交流を重畳した現像バイアスを印加することにより、現像スリーブ１０上に薄層状に塗布されたトナー８が感光体１上の静電潜像に飛翔、付着して、潜像がトナー像として可視化される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
高温高湿環境下において、画像流れという問題がある。「画像流れ」とは、感光ドラム上に低抵抗物質が付着して、像担持体上の帯電されている部分の電荷が潜像部に流れ込み、画像が欠落してしまうことである。この画像流れは、感光ドラム表面の結露により発生することもあるが、多くは転写材に含有されるタルク、あるいはＯＨＴ（Ｏｖｅｒ Ｈｅａｄ Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）に含まれる界面活性剤が感光ドラム表面に付着することが起因となり発生する。
【０００７】
一般の転写材に含まれていることの多いタルクは、帯電装置から発生するオゾンによって生成される酸化物と、高湿による水分とが化合して、像担持体上に低抵抗物質であるオゾン生成物が発生し、画像流れを引き起こす。
【０００８】
このように上記問題は転写材に左右されやすく、従来の画像形成装置においては、高解像・高精細な画像、耐久安定性及び画像流れを共に解決することは難しかった。
【０００９】
また、感光ドラムの表面を削れ易くして、良好な画像を長期間形成できるような提案もされている（特公平４−７８９８４号公報、および特開平１−２０６３４８）。しかし、画像流れの防止の問題は、感光ドラムの材料設計だけでは十分に解決できない。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、画像流れの弊害を抑え、安定した高品位な画像形成が可能な画像形成装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の目的は、画像濃度を良化させつつ、画像流れ、外添剤のすり抜けなどの弊害を抑え、安定して高品位な画像形成が可能な画像形成装置を提供することである。
【００１２】
さらに、本発明の目的は、画像流れ、外添剤のすり抜けなどの弊害を抑え、安定して高品位な画像形成が可能で、更にはメンテナンスの必要のないプロセスカートリッジを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明に係る画像形成装置及びプロセスカートリッジにて達成される。
【００１４】
即ち、本発明は、少なくとも、導電性基体および該導電性基体上に形成された感光層を有する感光体と、ネガ性トナーを含む現像剤と、該現像剤を担持し現像領城へ搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体上に当接し該現像剤の塗布量を規制するための規制部材と、該感光体に当接するクリーニングブレードとを有し、該現像剤担持体に該現像剤を担持させて該現像剤を該現像領域へ搬送させ、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することによって該感光体上に形成された静電潜像を反転現像する画像形成装置であって、
該感光層が、１．５×１０^４以下の粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂（Ｉ）の少なくとも一種と、１．５×１０^４より大きい粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂（ＩＩ）の少なくとも一種とを含有し、該感光層に含有される該ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の割合が、該感光層に含有される該ポリカーボネート樹脂（Ｉ）と該ポリカーボネート樹脂（ＩＩ）との総量を基準として３０重量％〜９５重量％である画像形成装置において、
該現像剤担持体上における該規制部材により規制後の該現像領域での該現像剤の塗布量が、１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
該ネガ性トナーには、粒径の個数平均値が５×１０ ^−３ μｍ〜３μｍであるチタン酸ストロンチウムの微粉体粒子が０．１重量％〜５．０重量％で外添されている
ことを特徴とする画像形成装置に関する。
【００１５】
さらに本発明は、少なくとも、導電性基体および該導電性基体上に形成された感光層を有する感光体と、ネガ性トナーを含む現像剤と、該現像剤を担持し現像領域へ搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体上に当接し前記現像剤の塗布量を規制するための規制部材と、該感光体に当接するクリーニングブレードとを一体化したプロセスカートリッジであって、
該現像剤担持体に該現像剤を担持させて該現像剤を該現像領域へ搬送させ、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することによって該感光体上に形成された静電潜像を反転現像する画像形成装置本体に対して脱離可能に装着されるプロセスカートリッジであって、
該感光層が、１．５×１０^４以下の粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂（Ｉ）の少なくとも一種と、１．５×１０^４より大きい粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂（ＩＩ）の少なくとも一種とを含有し、該感光層に含有される該ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の割合が、該感光層に含有される該ポリカーボネート樹脂（Ｉ）と該ポリカーボネート樹脂（ＩＩ）との総量を基準として３０重量％〜９５重量％であるプロセスカートリッジにおいて、
該現像剤担持体上における該規制部材により規制後の該現像領域での該現像剤の塗布量が、１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
該ネガ性トナーには、粒径の個数平均値が５×１０ ^−３ μｍ〜３μｍであるチタン酸ストロンチウムの微粉体粒子が０．１重量％〜５．０重量％で外添されている
ことを特徴とするプロセスカートリッジに関する。
【００１６】
上記発明の構成において、画像流れの主原因である転写材に含まれるタルクが感光ドラム表面に付着したとしても、感光ドラム表層の材料のポリカーボネート樹脂の分子量を高いものと低いものとを混合させ、現像スリーブ上のトナー塗布量を少なくすることで、感光ドラム表層の削れを促進させ、タルクを感光ドラム表層ごと削り取ってしまい、画像流れを防止することができる。
【００１７】
さらに、上記発明の構成において、トナーにチタン酸ストロンチウムの微粉体粒子を外添すると、外添されているチタン酸ストロンチウムの微粉体粒子が研磨剤として働き、感光ドラム表層の削れを更に促進させ、画像流れ防止に大きな効果をもたらす。また、感光ドラム表面の円周方向にトナーが融着する現象（フィルミング）や、外添剤がクリーニングブレードをすり抜けてクリーニング不良を起こす現象の発生防止にも貢献する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明を適用する電子写真プロセスを用いたＬＢＰの一例の概略構成図を示す。図１は従来の説明で用いたが、画像形成のプロセス自体は従来と同様であるため、この図を用いる。
【００１９】
１は電子写真感光体、例えば感光ドラムであり、ＯＰＣ感光体からなっている。感光ドラムの回転スピード、即ち、プロセススピードは１００ｍｍ／ｓｅｃで、ａ方向に回転する。感光ドラム１上に帯電ローラー２によって一様帯電を行う。次にレーザースキャナー４によって画像信号に応じて露光する。レーザースキャナー４は、半導体レーザーの点滅をポリゴンスキャナーで走査し、光学系により感光ドラム１上に結像させる。これにより静電潜像がつくられる。つくられた静電潜像は、現像容器３で現像される。現像は、ジャンピング現像等の現像法が用いられ、記録するところを、レーザーを点灯し、潜像の電荷をなくすイメージ露光と、電荷の少ない方にトナーを付着させる、反転現像が組み合わせて用いられる。
【００２０】
現像された画像は、転写材１０２に転写される。転写材１０２は、カセット１００に収められており、給紙ローラー（不図示）によって１枚ずつ給送される。ホストからプリント信号が送られると、給紙ローラーにより給紙が行われ、転写ローラー１３で転写材上にトナー像が転写される。転写ローラー１３は、導電性の弾性体で、感光ドラム１と転写ローラー１３で形成されるニップ部で、バイアス電界によって静電的に転写が行われる。
【００２１】
画像が転写された転写材１０２は、定着器１０１で定着される。一方、転写残りのトナーはクリーニングブレード７によってクリーニングされる。
【００２２】
また現像スリーブ上において、現像ブレードにより規制後の現像領域でのトナーの塗布量を１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下の薄層にすることにより、現像スリーブと現像ブレード間でのトナーの電荷付与を確実に安定して行われ、転写後に残る不安定なトナーを少なくし、クリーニングブレード当接部で潤滑剤としても働くトナー量を少なくして、感光ドラム表層の削れを促進させ、タルクを感光ドラム表層ごと削り取ってしまい、画像流れを防止することができる。
【００２３】
図２は本発明に用いる感光ドラム１の部分を詳しく示した図である。
【００２４】
感光ドラム１は、基体２１、電荷発生層２２及び電荷輸送層２３からなる。基体２１としては、アルミニウム、ステンレスなどの金属、紙、プラスチックなどの円筒状シリンダーまたはフィルムが用いられる。
【００２５】
電荷発生層２２は、電荷発生顔料を０．５〜４倍量の結着剤樹脂および溶剤と共に、ホモジナイザー、超音波、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミルなどの方法でよく分散し、塗布・乾燥されて形成される。その厚みは０．１〜１μｍ程度である。
【００２６】
電荷輸送層２３は、電荷輸送性物質と前述のポリカーボネート樹脂（Ｉ）及び（ＩＩ）のブレンド組成物を溶剤に溶解して電荷発生層上に塗布される。電荷輸送性物質とポリカーボネート樹脂ブレンド組成物の混合割合は２：１〜１：２程度である。溶剤としてはシクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類、ＴＨＦなどのエーテル類、クロルベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素などの塩素系炭化水素類などが用いられる。
【００２７】
一般に樹脂の強度（耐摩耗性、硬度）は分子量の増加と共に高くなるが、更にある分子量以上になると、分子量が増加しても強度はもはや大きくならず一定値を示す。一方、分子量が低くなると強度は徐々に低下し、更にある分子量以下になると急激に低下する。
【００２８】
ポリカーボネート樹脂の場合、この強度が急激に低下する分子量が１．５×１０^４〜２．０×１０^４であるため、これより低分子量の樹脂をある程度含有することにより、適度な摩耗性を付与することができるものである。
【００２９】
そして、このようなポリカーボネート樹脂を含有する感光層は適度な摩耗性を有するために、感光層表面が微小な摩耗によりオゾン生成物などの低抵抗付着物が除去されやすく、表面が清浄に保たれるので画質劣化を引き起こしずらい。ただし、低分子量成分を含有させていない表面に対しては、摺擦等の機械的外力に対しては弱くなる方向であり、画像形成を重ねると多量に摩耗する部分と少量しか摩耗しない部分が発生し、結果的に少量しか摩耗しない部分では低抵抗付着物が完全に除去されない場合があり、画像流れには若干不利な方向に働く。
【００３０】
本発明におけるポリカーボネート樹脂（Ｉ）と（ＩＩ）のブレンド組成物の組成比は、粘度平均分子量１．５×１０^４以下のポリカーボネート（Ｉ）が前述のブレンド組成物に対して３０重量％〜９５重量％の割合が好ましい。
【００３１】
ポリカーボネート（Ｉ）が３０重量％より少ないと適度な摩耗性が付与されず、前述のごとき効果が認められなくなる。他方、９５重量％を超えてしまうと摩耗性の過多や粘度低下といった問題がある。またポリカーボネート（Ｉ）の分子量は、前述のように強度に急激な変化が生ずる１．５×１０^４以下が望ましい。
【００３２】
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量の測定は次のように行う。
【００３３】
試料０．５ｇを精秤して、メチレンクロライド１００ｍｌに溶解し、この溶液をウベローデ型粘度計を用いて、２５℃における比粘度を測定する。この比粘度から極限粘度を求め、Ｍａｒｋ−Ｈｏｕｗｉｎｋの粘度式により粘度平均分子量を算出する。
【００３４】
ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の粘度平均分子量は、１×１０^４以下がより好適であり、４×１０^３〜１×１０^４の範囲が特に好適である。ポリカーボネート樹脂（ＩＩ）の粘度平均分子量は、８×１０^４以下が特に好適である。
【００３５】
本発明に用いられる好ましいポリカーボネート樹脂は、下記一般式（Ａ）で示される繰り返し単位の１種又は２種以上を成分とする線状ポリマーを含有するものである。
【００３６】
【外１】

（式中、Ｒ_１及びＲ_２は、それぞれ水素原子、アルキル基又は芳香族基である。またＲ_１とＲ_２とで、結合している炭素原子と共に環状構造を形成してもよい。Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３及びＸ_４はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、アルキル基又はアリール基を表す。）
電荷輸送性物質としては、トリアリールアミン系化合物、ヒドラゾン化合物、スチルベン化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾール系化合物、トリアリルメタン系化合物、チアゾール系化合物などが挙げられる。
【００３７】
次に現像スリーブの現像位置でのトナーのコート量が１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下となるための現像装置の一例の断面図を図３に表す。
【００３８】
現像スリーブ１０に対して、現像剤規制部材である弾性体の現像ブレード９を当接させる。現像スリーブ１０は、φ１６ｍｍの非磁性のアルミスリーブで、表面を導電性粒子を含有する樹脂層でコートした表面粗さＲａ＝１．０μｍのスリーブである。
【００３９】
現像ブレード９は、ゴム硬度ＪＩＳＡで４０°のシリコーンゴムを現像スリーブ１０に対して当接力Ｐ（スリーブ長手方向についての１ｃｍ当たりの当接荷重ｇｆ／ｃｍ）を３５ｇｆ／ｃｍで当接するように、現像容器に設置している。また、現像スリーブ１０と現像ブレード９の当接巾（ニップ）は１．０ｍｍ、当接最上流位置（現像スリーブ１０回転方向の上流）から現像ブレード９自由端までの距離を１．７ｍｍとしている。
【００４０】
現像スリーブ１０内にはマグネットロール１１を固定配置する。現像容器３内には一成分磁性トナー８があり、撹拌で現像スリーブ１０付近に送られた後、マグネットロール１１の形成する磁界作用で現像スリーブ１０に供給されて、現像スリーブ１０の回転とともに搬送される。その後、現像ブレード９との当接部でトリボ付与と層厚規制を受けて現像領域へ搬送される。
【００４１】
現像スリーブ１０には、直流に交流を重畳した交互電圧を電源１２で印加して感光ドラム１との間に現像電界を形成し、その電界に従って静電潜像の現像を行う。現像スリーブ１０には、直流電圧：Ｖｄｃ＝−５００Ｖに、ＡＣ：矩形波Ｖｐｐ＝１６００Ｖ，ｆ＝１８００Ｈｚを重畳した現像バイアスを印加する。現像スリーブ１０と感光ドラム１は最近接位置で３００μｍのギャップを保って対向している。感光ドラム１は帯電電位Ｖｄ＝−７００Ｖに均一帯電され、画像信号に従いレーザーで露光されてその部分がＶ１＝−１５０Ｖになる。Ｖ１部を負帯電性トナーで反転現像する。
【００４２】
また、感光ドラムの表面の削れを促進させ、画像流れ防止を一層効果的に解決する上で、現像剤として、トナーに、研磨剤として作用する微粉体粒子を外添することが有効である。
【００４３】
外添剤である微粉体粒子の中でも金属酸化物粒子は、トナー８より非常に硬度の高いものであるため、クリーニング装置のクリーニングブレード７と感光ドラム１の当接部において、金属酸化物粒子が研磨剤として働き、感光ドラム１表層の削れを促進させる。また、金属酸化物粒子として、チタン酸ストロンチウムは、反転現像の画像形成装置においては白地部に現像されやすい。特に、現像スリーブ１０上のトナー８のコート量が１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下と薄層にすることは、現像スリーブ１０と現像ブレード９の当接部でのトナー８への帯電付与が確実に行われるため、チタン酸ストロンチウムは高いプラスの電荷量を持つことになり、白地部への現像力が増大する。
【００４４】
白地部には少量の反転性トナーが付着しているだけであるため、印字部よりタルクが直接感光ドラム１表面に付着する量が多く、画像流れを引き起こしやすい。そのため、チタン酸ストロンチウムを用いることで、白地部に現像し、感光ドラム１表面に付着したタルクを削り取ることができ、画像流れを防止することができる。また、通常プリントされる画像は文字が多いため、１枚の転写材１０２の中では白地部の面積が圧倒的に多い。チタン酸ストロンチウムであれば、その白地部に現像され感光ドラム１表層の削れを促進させることから、感光ドラム１表面を均一に削り取ることができ画像ムラも発生しない。
【００４５】
また、微粉体粒子の粒径が小さすぎると、転写後の感光ドラム１表面に付着した微粉体粒子はクリーニングブレード７で掻き取られずにすり抜けてしまい、白地の画像上で薄い縦スジが発生するクリーニング不良を起こしやすい。このクリーニング不良の発生を防止し、上記画像流れも防止するためには、粒径を５×１０^−３μｍ〜３μｍにすることが望ましい。
【００４６】
微粉体粒子の粒径は、電子顕微鏡で撮影された写真から、ランダムに１００乃至２００個を抽出し、ノギス等の測定機器を用いてそれぞれの長径を測定し、平均化した個数平均値である。
【００４７】
更には、この微粉体粒子の含有量が多いと、感光ドラム１円周方向上にトナーが融着する現象（以下、フィルミングと記す。）が発生することがわかった。含有量が多いと、この微粉体粒子が凝集して感光ドラム表面を傷つけてしまい、そこにトナーが付着してしまうためである。検討の結果、これらフィルミングを防止し、画像流れ発生の防止を満足するには、微粉体粒子の含有量が０．１重量％〜５．０重量％であれば良いことがわかった。
【００４８】
好ましい微粉体粒子としては、シリカ、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、および酸化亜鉛などが用いられる。
【００４９】
トナー８としては、ＭＩ３〜３０、重量平均粒径３．５〜７．０μｍの範囲のものが好ましい。
【００５０】
ＭＩはメルトインデックスで日本工業規格の熱可塑性プラスチックの流れ試験方法ＪＩＳ Ｋ７２１０記載の装置を用いて、下記測定条件下、手動切り取り法で測定を行う。この時、測定値は１０分値に換算する。
測定温度 ：１２５℃
荷重 ：１０ｋｇ
試料充填量：５〜１０ｇ
参考例１
（感光ドラム）
図２に示される感光ドラムが用いられた。
【００５１】
基体２１は、直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダーである。電荷発生層２２は、次のように形成した。電荷発生顔料としてオキシチタニウムフタロシアニン４部（重量）、ポリビニルブチラール（商品名：エスレックＢＭ２，積水化学製）２部およびシクロヘキサノン６０部からなる分散液を、浸漬法によりアルミシリンダー表面に塗布し、乾燥して０．３μｍ厚の電荷発生層を形成した。
【００５２】
電荷輸送層２３は次のようにして形成した。電荷輸送物質として、下記構造式で示されるアミン化合物９部、ポリカーボネート樹脂９．５部、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：ルブロンＬ−２，ダイキン社製，粒径０．５μｍ）２部、モノクロロベンゼン５０部およびジクロロメタン５０部からなる塗料を、浸漬法により電荷発生層上に塗布乾燥して、２０μｍ厚の電荷輸送層を形成した。
【００５３】
【外２】

ポリカーボネート樹脂としては、次の２種のものを用いた。
【００５４】
ポリカーボネート樹脂（Ｉ）：一般式（Ａ）で示される樹脂で、Ｘ_１＝ＣＨ_３，Ｘ_２＝Ｈ，Ｘ_３＝ＣＨ_３，Ｘ_４＝Ｈ，Ｒ_１＝ＣＨ_３およびＲ_２＝ＣＨ_３であり、粘度平均分子量が５×１０^３、ポリカーボネート樹脂（ＩＩ）：一般式（Ａ）で示される樹脂で、Ｘ_１＝ＣＨ_３，Ｘ_２＝Ｈ，Ｘ_３＝ＣＨ_３，Ｘ_４＝Ｈ，Ｒ_１＝ＣＨ_３およびＲ_２＝ＣＨ_３であり、粘度平均分子量が２×１０^４、ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の含有量は、ポリカーボネート樹脂の総量を１００重量部としたとき４０重量部、即ち４０重量％である。
【００５５】
（現像剤）
トナー８としては負帯電性磁性一成分トナーを用いる。結着樹脂としてスチレン・ｎ−ブチルアクリレート共重合体１００重量部に、磁性体粒子８０重量部、モノアゾ系鉄錯体の負荷電制御剤２重量部、ワックスとして低分子量ポリプロピレン３重量部を、１４０℃に加熱された二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物を風力分級して、重量平均粒径５．０μｍの分級粉を得た。平均粒径５．０μｍの分級品に疎水性シリカ微粉体１．０重量部を高速撹拌羽を有する混合機であるヘンシェルミキサー；三井三池化工機社製“Ｈｅｎｓｃｈｅｌｌ Ｍｉｘｅｒ”（Ｔｒａｄｅｍａｒｋ），ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｂｙ Ｍｉｔｓｕｉｍｉｉｋｅｋａｋｏｕｋｉ Ｋａｂｕｓｈｉｋｉ Ｋａｉｓｈａで混合し、現像剤を得た。定着性の指標ＭＩ（メルトインデックス）は２０である。
【００５６】
現像ブレード９は、予め加熱した型内に、シリコーン用プライマーを塗った厚さ６０μｍのステンレススチールを配置し、これにＬＴＶシリコーンゴム（ＬＳＲ ＳＥ６７４４；東レ・ダウコーニング社製）をＬＩＭ射出成型機により射出し、１５０℃で５分間後に型より取り出し、２００℃で４時間熱処理して一体成型してゴム硬度４０°のシリコーンゴムブレードを得た。
【００５７】
上に述べた、感光ドラム、現像剤および現像ブレードを用いて、図１および図３に示す装置により、高温高湿（３０℃，８０％ＲＨ）環境における画像流れの評価を行った。
【００５８】
通紙した転写材はタルクを含有している紙を使用し、通紙時の画像サンプルは４％の印字率である横線パターンを用いた。
【００５９】
評価は、本実施例の感光ドラム１に、従来の現像装置である現像スリーブ１０上のトナー８のコート量が２．５ｍｇ／ｃｍ^２の場合と、本実施例である本発明の現像装置から得る１．０ｍｇ／ｃｍ^２の場合について、４％印字のアルファベットと漢字の各パターンで文字部にスジが入る度合いで評価した。表１に１００００枚通紙したときの評価結果を示す。
【００６０】
【表１】

【００６１】
表１に示すように、現像スリーブ１０上のトナー８のコート量が多いと、３０００枚より画像流れが発生した。この理由は次の通りである。現像スリーブ１０上のトナーコート量が多いことにより、感光ドラム１へ現像されるトナー量が多くなる。そのトナー８の中には適正な電荷を持っていないトナー８も多く含まれているため、転写時に転写材１０２側に飛ばず、感光ドラム１側に残ってしまうトナー８も多くなる。この多くの転写残トナーが、クリーニング装置内のクリーニングブレード７で掻き分けられることになる。そうなると、クリーニングブレード７と感光ドラム１の当接部には、多くのトナーが介在して、この一部がクリーニングブレード７の潤滑剤として働くため、感光ドラム１を削る作用が小さくなり、感光ドラム１表面にタルクが付着して画像流れが発生したことによる。現像スリーブ１０上のコート量が２．５ｍｇ／ｃｍ^２の場合、感光ドラム１表層の削れ量は、１０００枚当たり０．８μｍであった。
【００６２】
これに対し現像スリーブ１０上のコート量が１．０ｍｇ／ｃｍ^２の場合は、６０００枚より画像流れが発生するものの実用上問題ないレベルであり、１００００枚まではそれ以上悪化することはなかった。この時の感光ドラム１表層の削れ量は、１０００枚当たり１．１μｍであり、クリーニングブレード７と感光ドラム１の当接部に介在するトナーが少なくなり、画像流れを防止する作用に相当する感光ドラム１の削れ量を得ることができることを確認した。
【００６３】
更に、上記評価において、１００００枚での現像スリーブ１０上のトナー８のコート量に対する画像流れの発生レベルを評価したところ、表２のようになった。
【００６４】
【表２】

【００６５】
表２からわかるように、画像流れを抑制し、実用上問題のない程度まで効果が得られるのは、現像スリーブ１０上のトナー８のコート量が１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下であることを確認した。
【００６６】
また、本発明の構成において、常温常湿（２５℃，６０％ＲＨ）、低温低湿（１５℃，１０％ＲＨ）、高温高湿（３０℃，８０％ＲＨ）環境下での耐久試験を行った結果、本発明の構成に伴う弊害はなく、いずれの環境下でも高画質な画像を安定して得ることを確認した。
【００６７】
以上のように、ポリカーボネート樹脂の平均分子量の高いものと低いものを含有した感光ドラムを用い、かつ現像スリーブ上において、現像ブレードにより規制後の現像領域でのトナーの塗布量が、１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下の薄層にすることにより、感光ドラム表層の削れを促進させ、感光ドラム表面に付着したタルクを感光ドラム表層ごと削り取ってしまい、画像流れを防止し、安定した画像を得ることができる。
【００６８】
実施例１
本実施例では、参考例１のトナーの分級品に微粉体粒子を外添したもので、現像スリーブ上のトナーのコート量が１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下である。
【００６９】
具体的に説明すると、参考例１に使用したトナー８の分級品に、金属酸化物粒子として一次粒径が１．８μｍ、２．０重量％のチタン酸ストロンチウムを加えて、ヘンシェルミキサーで混合・外添した。
【００７０】
以上のようなトナー８を用いて、現像スリーブ１０上のトナー８のコート量を１．０ｍｇ／ｃｍ^２として、微粉体粒子であるチタン酸ストロンチウムの有無についての画像流れの評価を行った。他の画像形成条件は参考例１と同じである。
【００７１】
表３にその評価結果を示す。
【００７２】
【表３】

【００７３】
参考例１でも述べたように、現像スリーブ１０上のトナー８のコート量を少なくすることで、感光ドラム１表層の削れ量を促進させ、１００００枚まで実用上問題ないレベルまでに達することができたが、更に微粉体粒子であるチタン酸ストロンチウムをトナーに外添させることで、より多く感光ドラム表層を均一に削ることができ、表３のように１００００枚通しても全く画像流れは発生しなかった。この時の感光ドラム表層の削れ量は１０００枚当たり１．５μｍであり、微粉体粒子が無い場合が１．１μｍであったため、より多く削られていることを確認した。
【００７４】
以上のように、本発明の構成に、微粉体粒子をトナー８に外添したものを使用することにより、外添されている微粉体粒子が研磨剤として働き、感光ドラム１表層の削れを促進させ、画像流れ防止に大きな効果をもたらす。また、微粉体粒子の外添により、感光ドラム１表面の円周方向にトナーが融着するフィルミングや、外添剤がクリーニングブレード７をすり抜けてクリーニング不良を起こす現象の発生防止を両立することもできる。
【００７５】
実施例２
本実施例は、感光ドラムと現像装置が具備されているプロセスカートリッジについてである。
【００７６】
図４は本実施例のプロセスカートリッジの断面図である。
【００７７】
参考例１で用いた感光ドラム１と、その感光ドラム１表面を帯電させる帯電装置２、感光ドラム１表面の潜像を可視化させるための現像装置３、転写後に転写されずに感光ドラム１上に残ったトナー８をクリーニングするクリーニング装置１４が一体化して、画像形成装置本体に脱着可能になっている。画像形成プロセス条件は参考例１と同様にしてある。
【００７８】
一般的に感光ドラム１は、帯電装置２の帯電による放電により、感光ドラム１表面が劣化し削れやすくなっていく。そのため、新品の感光ドラム１は、使用初期においては削れにくい。例えば、参考例１において、ポリカーボネート樹脂としてＸ_１＝ＣＨ_３，Ｘ_２＝Ｈ，Ｘ_３＝ＣＨ_３，Ｘ_４＝Ｈ，Ｒ_１＝ＣＨ_３およびＲ_２＝ＣＨ_３のポリカーボネート樹脂（粘度平均分子量４×１０^４）を用いた感光ドラム１の１０００枚おきの削れ量の推移を図５に破線に示した。初期より１０００枚までの削れ量は少なめで、それ以降は安定している。よって、感光ドラム１表層の削れ量が少ない使用初期において、画像流れが発生しやすい。
【００７９】
そこで、実施例１で述べたような現像スリーブ１０上のトナー８のコート量を１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下とし、トナー８にチタン酸ストロンチウムの微粉体粒子を外添することで、感光ドラム１表層の削れ量を安定させることができる。
【００８０】
これは、研磨剤として使用するこの外添剤が、現像スリーブ１０上のトナー８のコート量を１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下の薄層とすることで、高い電荷量を付与されて現像力が増大し、使用初期に多量に現像される傾向にあるため、感光ドラム１表面はその研磨剤が多く付着した分だけ多く削るからである。
【００８１】
例えば、実施例１で使用したチタン酸ストロンチウムを外添したトナーにおいて、４％の印字率で通紙した場合の１０００枚おきのチタン酸ストロンチウムの感光ドラムへの現像量を図６に示した。チタン酸ストロンチウムは、白地部に飛びやすいことから初期は多量に現像されやすく、その後はトナー中に含まれているチタン酸ストロンチウム量が減っていくため、現像量も減っていく。
【００８２】
以上のように、感光ドラム１が削れにくい初期の場合には研磨剤を多めに使い、感光ドラム１が削れやすくなった場合は研磨剤の量を抑えることで、感光ドラム１の削れ量を安定させることができるということである。
【００８３】
本実施例では、チタン酸ストロンチウムを１．５重量％で外添したトナー８を用いて、感光ドラム１の削れ量を確認した。その結果が図５の実線である。おおよそ、感光ドラム１の削れ量が使用寿命まで安定していた。また、画像流れ評価を行ったが、１００００枚まで発生が無かったことを確認している。
【００８４】
よって上記効果を得るためには、新品の感光ドラムに対し、新品の現像装置の組み合わせが必要となる。そこで、本実施例のように少なくとも感光ドラムと現像装置を一体化したプロセスカートリッジにすることで、感光ドラム表面の削れ量が最適化された形態でユーザーに提供することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像流れの主原因である転写材に含まれるタルクが感光ドラム表面に付着したとしても、感光ドラム表層の材料のポリカーボネート樹脂の分子量を高いものと低いものを混合させ、現像スリーブ上のトナー塗布量を少なくすることで、感光ドラム表層の削れを促進させ、タルクを感光ドラム表層ごと削り取ってしまい、画像流れを防止することができる。
【００８６】
また、本発明で用いるトナーに微粉体粒子を外添させれば、画像流れ防止に大きな効果をもたらす。
【００８７】
さらに、本発明のプロセスカートリッジにおいて感光ドラムと現像装置を一体化にすることで、感光ドラム表面の削れ量が最適化された状態でユーザーに提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る画像形成装置の側断面図である。
【図２】 本発明に係る感光ドラムの断面図である。
【図３】 本発明に係る現像装置の側断面図である。
【図４】 本発明に係るプロセスカートリッジの側断面図である。
【図５】 感光ドラムの削れ量推移を示すグラフである。
【図６】 消費した外添剤の重量比推移を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラー
３ 現像容器
７ クリーニングブレード
８ トナー（現像剤）
９ 現像ブレード（規制部材）
１０ 現像スリーブ（現像剤担持体）
１１ マグネットロール
１２ 電源
１３ 転写ローラー
１００ 転写材カセット
１０１ 定着器
１０２ 転写材

Claims (6)

1. 導電性基体および該導電性基体上に形成された感光層を有する感光体と、ネガ性トナーを含む現像剤と、該現像剤を担持し現像領城へ搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体上に当接し該現像剤の塗布量を規制するための規制部材と、該感光体に当接するクリーニングブレードとを有し、該現像剤担持体に該現像剤を担持させて該現像剤を該現像領域へ搬送させ、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することによって該感光体上に形成された静電潜像を反転現像する画像形成装置であって、
   該感光層が、１．５×１０^４以下の粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂（Ｉ）の少なくとも一種と、１．５×１０^４より大きい粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂（ＩＩ）の少なくとも一種とを含有し、該感光層に含有される該ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の割合が、該感光層に含有される該ポリカーボネート樹脂（Ｉ）と該ポリカーボネート樹脂（ＩＩ）との総量を基準として３０重量％〜９５重量％である画像形成装置において、
   該現像剤担持体上における該規制部材により規制後の該現像領域での該現像剤の塗布量が、１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
   該ネガ性トナーには、粒径の個数平均値が５×１０ ^−３ μｍ〜３μｍであるチタン酸ストロンチウムの微粉体粒子が０．１重量％〜５．０重量％で外添されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の粘度平均分子量が１×１０^４以下である請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の粘度平均分子量が４×１０^３〜１×１０^４であり、前記ポリカーボネート樹脂（ＩＩ）の粘度平均分子量が８×１０^４以下である請求項１に記載の画像形成装置。
4. 導電性基体および該導電性基体上に形成された感光層を有する感光体と、ネガ性トナーを含む現像剤と、該現像剤を担持し現像領域へ搬送するための現像剤担持体と、該現像剤担持体上に当接し前記現像剤の塗布量を規制するための規制部材と、該感光体に当接するクリーニングブレードとを一体化したプロセスカートリッジであって、
   該現像剤担持体に該現像剤を担持させて該現像剤を該現像領域へ搬送させ、該現像剤担持体に現像バイアスを印加することによって該感光体上に形成された静電潜像を反転現像する画像形成装置本体に対して脱離可能に装着されるプロセスカートリッジであって、
   該感光層が、１．５×１０^４以下の粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂（Ｉ）の少なくとも一種と、１．５×１０^４より大きい粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂（ＩＩ）の少なくとも一種とを含有し、該感光層に含有される該ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の割合が、該感光層に含有される該ポリカーボネート樹脂（Ｉ）と該ポリカーボネート樹脂（ＩＩ）との総量を基準として３０重量％〜９５重量％であるプロセスカートリッジにおいて、
   該現像剤担持体上における該規制部材により規制後の該現像領域での該現像剤の塗布量が、１．５ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、
   該ネガ性トナーには、粒径の個数平均値が５×１０ ^−３ μｍ〜３μｍであるチタン酸ストロンチウムの微粉体粒子が０．１重量％〜５．０重量％で外添されている
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 前記ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の粘度平均分子量が１×１０ ^４ 以下である請求項４に記載のプロセスカートリッジ。
6. 前記ポリカーボネート樹脂（Ｉ）の粘度平均分子量が４×１０ ^３ 〜１×１０ ^４ であり、前記ポリカーボネート樹脂（ＩＩ）の粘度平均分子量が８×１０ ^４ 以下である請求項４に記載のプロセスカートリッジ。

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