JP4110116B2

JP4110116B2 - 画像形成装置

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Inventors: 正和江藤
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Description

本発明は、電子写真感光体及びクリーニング手段を備えた電子写真方式の、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、ドラム状の電子写真感光体が像担持体として設けられ、その周面において、帯電、露光、現像、転写、クリーニング及び除電等の画像形成工程を経て画像が形成される。

その画像形成工程のうち、帯電工程及び潜像形成工程（露光工程）にて形成された静電潜像は、トナーといわれる微粒子状の現像剤により現像され、現像剤像（トナー像）となる。更に、このトナー像は、転写手段により紙等の転写材に転写される。

ところで、ユーザにおける高画質化の要求レベルは高く、これらの超高画質化の達成は、急務の課題となっている。

そして、近年、トナーを超微粒子化することにより、高い画質を提供する電子写真画像形成装置が開発されはじめてきている。しかし、トナー粒径が４μｍ以下では、製造が難しく且つ製造コスト大となる傾向にあり、又、残留トナー中の超微粉のクリーニング除去能力に相当高いレベルが要求されており、解決の困難な課題となっている。

そこで、限界点に近づいた粒径トナーを使用して、写真調の超高画質形成を達成する目的で、同一色相で明度の異なる現像剤を収容した、複数の現像装置を利用して、低濃度部と高濃度部の境界領域の段差を少なくし、がさつきを低減する現像システムが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照。）。

尚、同一色相で明度の異なる現像剤とは、通常、現像剤に含有される、樹脂と発色成分（顔料）とを基体とするトナーの中に含まれる発色成分（顔料）の分光特性が等しく、その量が異なるトナーをいう。明度の高い現像剤とは、同一色相で濃度の異なるトナーの組み合わせの中、濃度が相対的に低い方のものをいう。

同一色相で明度の異なる現像剤にて画像を形成することによって、特にハイライト部の再現性に優れた、高画質画像形成を可能とした。

その現像システムを採用した画像形成装置について、種々提案されているが、同一色相で明度の異なる現像剤を収容した現像装置を設置するために、現像装置個数の増大により、１ドラム系では、画像形成時間が長時間となる、といった欠点があるので、コピースピードを兼ね備えた系として、例えば７色の画像形成装置の構成を考えた場合、７つの現像装置を７つの電子写真感光体についてそれぞれ設置させ、それを転写媒体搬送方向に沿って一列に並列させたタンデム系が主流とされている。

しかしながら、タンデム系における、複数の画像形成装置においては、通常モードと写真調画像等を形成するための高画質モードとが併用されることが一般的であり、例えば、全ての電子写真感光体が同時に回転しているため、通常画質形成頻度が高いユーザにおいては、通常モードにおいては不必要な高画質に寄与する明度の低い現像剤に対応する電子写真感光体において、潤滑剤の性質をも兼ねる現像剤が施されない空回転時間が長時間となる。又、各々の電子写真感光体には、現像後に残留した現像剤を除去するためにクリーニング手段として、ウレタンゴム等のクリーニング部材であるブレードが設けられ、明度の低い現像剤を収容する現像装置に対応して設けられている電子写真感光体においては、潤滑剤としての現像剤が施されないまま感光体表面が摺擦されるために、耐久性が低くなり、電子写真感光体の寿命が通常画像に寄与する明度の高い現像剤に対応する電子写真感光体と比べて、極端に短くなることが想定され、明度の低い現像剤に対応する電子写真感光体を交換するためのメンテナンス回数が増大しがちであり、それによるランニングコストアップの課題を残す。

更に、タンデム系においては、空回転時間の長い電子写真感光体は、一般に、クリーニング部材を潤滑走行させる現像剤の減少による、びびり振動や、反転捲れを発生しやすくなり、画像形成装置の稼働率の低下や、故障を引き起こす要因となりかねない。

ここで、通常モードにおいては、使用しない明度の低い現像装置に対応する電子写真感光体の回転を停止させる方法が考えられるが、この場合、感光体と転写体間の相対速度差が大きくなり、感光体表面に転写体で摺擦することになり、画像不良の起点となる、感光体傷の発生が顕著となる。

こうした不都合により、多くの場合、通常モードにても、明度の低いトナー像が形成されないまま、つまり現像剤がそれに対応する電子写真感光体に施されないまま、明度の低い現像剤に対応する電子写真感光体は、他の使用する現像装置に対応する電子写真感光体と同様に稼動しているので、空回転を止めることはできない。
特開２００２−２２９２７０号公報特開２００４−７０２０８号公報特開２００４−７０２０９号公報特開２００４−９３６４３号公報

本発明の目的は、複数の像担持体を備える画像形成装置において、保守メンテナンスの簡素化と、稼働率ダウンの抑制と、を達成した、高画質な画像を長期にわたって形成する画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、導電性支持体に感光層を設け、表面が露光されて静電潜像が形成される複数の像担持体と、該各複数の像担持体に対応して設けられた、前記静電潜像を現像剤にて現像する複数の現像装置と、前記複数の像担持体に対応して設けられた像担持体表面を摺擦して現像剤を除去するクリーニング手段と、を有し、該複数の現像装置のうち少なくとも一対の現像装置が同一色相且つ明度が異なる現像剤を収容する画像形成装置において、
所定の色相で明度が低い現像剤が収容される前記現像装置に対向する前記像担持体の前記感光層より表面側に形成された保護層である表面層は、それと同一色相で明度が高い現像剤が収容される前記現像装置に対向する前記像担持体の前記表面層よりも、前記像担持体の表面層全質量に対するフッ素原子含有樹脂質量比が高いことを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明の一実施態様によると、前記像担持体の前記表面層全質量に対するフッ素原子含有樹脂質量比は、５％以上〜４５％未満である。

上記本発明にて、一実施態様によると、前記現像装置にて現像された現像剤像が転写材に転写され該転写材に定着されたとき、同一色相で明度の高い現像剤にて現像された前記現像剤像において、前記像担持体上での前記トナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ ² につき前記転写材に定着後の光学濃度が１．０未満であり、明度の低い現像剤にて現像された前記現像剤像において、前記像担持体上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ ² につき前記転写材に定着後の光学濃度が１．０以上である。

上記本発明にて、他の実施態様によると、前記同一色相の現像剤における所定の色相は、シアン、マゼンタ、イエローのいずれかであり、１個の前記像担持体につき１種類の色相の現像剤を収容する現像装置が設けられる。

本発明の画像形成装置は、導電性支持体に感光層を設け、表面が露光されて静電潜像が形成される複数の像担持体と、各複数の像担持体に対応して設けられた、静電潜像を現像剤にて現像する複数の現像装置と、複数の像担持体に対応して設けられた像担持体表面を摺擦して現像剤を除去するクリーニング手段と、を有し、複数の現像装置のうち少なくとも一対の現像装置が同一色相且つ明度が異なる現像剤を収容する画像形成装置において、所定の色相で明度が低い現像剤が収容される現像装置に対向する像担持体の感光層より表面側に形成された保護層である表面層は、それと同一色相で明度が高い現像剤が収容される現像装置に対向する像担持体の表面層よりも、像担持体の表面層全質量に対するフッ素原子含有樹脂質量比が高い構成とされるので、各ステーションの像担持体のダメージや削れ量を均一にすることにつながり、同時期に一括交換メンテを可能とし、サービスコストの低減化や長稼動時間の保持が容易となった。

又、使用頻度の少ないステーションにおける課題であった、像担持体に当接するクリーニング部材のダメージを和らげ、クリーニング部材の異常振動による画像不良発生の防止や、クリーニング部材の損傷による、画像形成装置のダウンタイムを短縮化を達成することが可能となった。

更に、複数の像担持体を有する画像形成装置の、画像露光位置から現像装置までの距離を同一にすることにより、各色相のステーション部材を同一にすることが可能となり、
色相数ＵＰによる、像担持体周りの部材の共通化が達成されて、装置のコストＵＰを抑制することが可能となった（タンデム画像形成装置系）。

ここで、１つの像担持体に、同一色相の明度の異なる、複数の現像装置を配置することも可能であり、結果的に、像担持体の個数を省略でき、装置全体のコストダウンにもつながることになる。

以上により、高画質画像形成化、電子写真感光体及びクリーニング部材の長寿命化を達成し、高速且つ高い安定性を保持する画像形成装置を提供することが可能となった。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図２に、本発明の画像形成装置の一例として、電子写真画像形成装置の概略全体構成例を示す。

本実施例の画像形成装置は、図２に示すような、４色７ステーションタンデム系フルカラー画像形成装置（複写機）であり、図示のフルカラー画像形成装置本体（以下、「装置本体」と称す。）１００の内側に転写媒体としての紙等の転写材も搬送方向上流側（同図右側）から下流側（同図左側）にそって、順に７個の画像形成部（プロセスステーション）Ｓ（Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆ、Ｓｇ）を備えている。この各プロセスステーションＳにおいて、それぞれ像担持体表面に各色のトナー像が形成される工程まで実施される。

各プロセスステーションＳは、像担持体としてドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と称す。）１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ）を備えている。感光ドラム１としては、図１に示す第一ステーションＳａの感光ドラム１のように、円筒状のアルミニウム基体５１の表面にキャリア発生層（ＣＧＬ）５４とキャリア輸送層（ＣＴＬ）５３とを有する感光層５５を、キャリア輸送層（ＣＴＬ）５３の厚みが３０μｍとなるようにコートし、ＪＩＳ表面粗さ（Ｂ０６０１）で、Ｒｚ（１０点平均粗さ）が初期状態で、２μｍ以下のものを使用した。

図１に、これらのプロセスステーションＳの１つである、最上流側の第１のプロセスステーションＳａの拡大断面図を示す。他の第２〜第７の画像形成装置Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆ、Ｓｇの構成は、第１のプロセスステーションＳａとほぼ同様である為、それらについての説明は省略する。

図１に示す第一のプロセスステーションＳａにおいて、この感光ドラム１ａは、装置本体１００によって回転自在に支持されるとともに、不図示の駆動手段によって矢印Ａ方向に２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセス速度で回転駆動され、周囲に設置された各画像形成手段により、各工程における画像形成が施される。尚、感光ドラム１ａは、直径６０ｍｍのものを使用した。尚、本発明に係る感光ドラム１の構成については詳しくは後述する。

感光ドラム１ａの周囲上方には、一次帯電器１２ａが近接配置されており、感光ドラム１ａ表面が一様帯電される（帯電工程）。一様帯電された感光ドラム１ａ表面は、プロセスステーションＳａ外部上方に配置された光学系（露光手段）１３ａからの露光Ｌを受けることで像部分の電位を変更させ、静電潜像が形成される（潜像形成工程）。

続いて、静電潜像は、現像装置である現像器（現像手段）２ａによって、それに収容された現像剤中のトナーが付着されてトナー像として、現像される（現像工程）。現像器２ａは、感光ドラム１ａと近接対向して回転する現像剤担持体である現像スリーブ２１を有し、現像スリーブ２１の周面にトナーを担持させて、現像スリーブ２１の回転によって、トナーを感光ドラム１ａ周面の静電潜像部分に搬送し、現像剤像（トナー像）が形成される。

尚、現像剤としては、中心粒径７．５μｍトナーと中心粒径４０μｍのフェライト系キャリアとを主成分とする、二成分現像剤を使用した。

さて、感光ドラム１ａ上のトナー像が感光ドラム１ａと転写ブレード３ａとが対向する転写部位に到来すると、このときまでに転写材供給搬送部６（図２参照）から給紙された転写材Ｐは、感光ドラム１ａ上のトナー像にタイミングを合わせるようにして、転写部位に達し、転写ブレード３ａによってトナー像が転写されて画像が形成される。尚、転写ベルト３０は、その表面に転写材Ｐを担持した状態で、７個のプロセスステーションＳａ〜Ｓｇのそれぞれの転写部位を通過するように構成されている。

尚、トナー像転写後において、転写材Ｐに転写されずに、感光ドラム１ａ表面に残留する未転写トナーは、クリーニング装置（クリーニング手段）４ａのクリーニング部材であるクリーニングブレード４３によって掻き落とされて除去され、感光ドラム１ａは、不図示の前露光ランプによって、残留電荷が除去されて、次の画像形成に供される。

クリーニングブレード４３は、そのエッジが感光ドラム１ａ表面に対して、０．０９８Ｎ〜０．３９２Ｎ／ｃｍの当接圧で当接される。尚、クリーニングブレード４３については後に詳しく説明する。

以上のように、帯電工程から転写工程までの画像形成工程が、第１のプロセスステーションＳａにおいてなされ、感光ドラム１ａ表面に形成された第１のトナー像が転写された転写材Ｐは、搬送ベルト３０によって下流側に搬送され、第２〜第７のプロセスステーションＳｂ〜Ｓｇにおいて形成されたトナー像が、それぞれ第１のプロセスステーションＳａのときと同様に、転写材Ｐ上に順次転写される。

但し、第１〜第７のプロセスステーションＳａ〜Ｓｇで、転写されるトナー像の色相は、イエロー、マゼンタ、シアン各２種類（明度高い及び明度低い）、及び、ブラックの計７色とし、プロセスステーションＳは、明度低いイエローＳａ、明度高いイエローＳｂ、明度低いマゼンタＳｃ、明度高いマゼンタＳｄ、明度低いシアンＳｅ、明度高いシアンＳｆ、ブラックＳｇの順に配置されている。転写材Ｐに、この最多で７種類のトナー像が重ねられ、転写材Ｐが図２に示す定着装置１８を通過することによってトナー像が転写材Ｐ上に定着されて（定着工程）、７種類トナーの４色フルカラー画像が形成される。

ところで、各プロセスステーションＳからのトナー像の転写が終了した転写材Ｐは、その画像形成が片面の場合には、フラッパ１５の上方を通過して排紙トレイ１４上に排出される。これに対して、画像形成が両面に渡る場合には、第１面にトナー像が定着された転写材Ｐは、フラッパ１５の切り替えによって排紙トレイ１４に排出されないで下方の再給紙手段１６に導かれる。そして、転写材Ｐは、反転装置１７で表裏を反転された後、再び第１〜第７のプロセスステーション等Ｓａ〜Ｓｇに供給され、これによって両面の画像形成が完了する。尚、以上の動作中における転写ベルト３０の感光ドラム１ａ〜１ｇに対する相対速度は、０に設定されている。

尚、画像形成装置の全体構成において、給紙システムや転写システムはこれに限定されず、複数の感光ドラムから中間転写体にトナー像を重ねて一次転写して、中間転写体から転写材に一括して二次転写する中間転写方式の画像形成装置の構成をとってもよい。

以上に説明したように、本発明の画像形成装置は、複数の電子写真感光体である像担持体（感光ドラム）１を有し、複数の像担持体１のうち少なくとも１つは、他の像担持体１に形成されるトナー像と同一色相の明度の異なる現像剤にてトナー像が形成される像担持体である。

そして、本電子写真方式の画像形成装置は、これら複数の像担持体１が、それに作用する画像形成手段と共にプロセスステーションＳとして一体化されて、転写媒体としての転写材Ｐの移動方向に沿って並べて配置されるタンデム方式を採用している。

尚、同一色相で明度の異なる現像剤とは、通常、樹脂と発色成分（顔料）とを基体とするトナーの中に含まれる発色成分（顔料）の分光特性が等しく、その量が異なる現像剤をいう。明度の低い現像剤とは、同一色相で明度の異なるトナーの組み合わせの中、明度が相対的に低い方のものをいう。

又、同一色相とは、上述のように、発色成分（顔料）の分光特性が同一であるものを言うが、厳密に同一でなくても、一般的にマゼンタ、シアン、イエロー、ブラック等のように、通常の色概念上同一色と呼べる範囲とする。

本発明にて、同一色相で明度の高い現像剤にて形成されたトナー像は、ドラム１上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ²につき、転写材Ｐに定着後の光学濃度が１．０未満であり、明度の低い現像剤で作成されたトナー像はドラム１上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ²につき、転写材Ｐに定着後の光学濃度が１．０以上である。

ちなみに、使用した明度の低い現像剤では、２５℃／５０％の環境下で、ドラム１上のトナー現像量が、０．５ｍｇ／ｃｍ²で、紙上反射濃度１．６、明度の高い現像剤では、０．６ｍｇ／ｃｍ²で、紙上反射濃度０．８となるように顔料を調整した。

そして、本画像形成装置では、写真等の高画質な画像を形成する高画質モードと、通常の印刷物を形成する通常モードと、が設定され、高画質モードにおいては、７つのプロセスステーションＳａ〜Ｓｇが使用され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の色相で７つのトナー像が重ねられる。通常モードでは、明度低の現像剤を使用せず、明度高の現像剤を使用するプロセスステーションＳｂ、Ｓｄ、Ｓｆ、Ｓｇにおいて、同様の４種類の色相で４つのトナー像が重ねられる。

そして、通常モードを実行する際においても、従来に説明したのと同様の理由で、画像形成に施されない色の現像器２を備えたプロセスステーションＳａ、Ｓｃ、Ｓｅにおける感光ドラム１が回転している。ここでは、現像器２の現像スリーブ２１との間にトナーが施されない空回転状態であり、感光ドラム１は、トナーの潤滑作用が施されない周面をその周囲に設置されている一次帯電器１２ａ、現像スリーブ２１、転写材Ｐ、そしてクリーニングブレード４３に摺り合わせる状態となる。

よって、こうした画像形成装置においては、従来に説明したように、使用頻度が低い高画質モードを実行するための明度の低いトナー像が形成される像担持体について、空回転時間が長くなるために、特にクリーニングブレードとの摺擦により、メンテナンス性の低下、びびり振動や、反転捲れ、それに伴う画像形成装置稼働率低下、故障が生じがちであった。

本発明においては、これらの課題を、像担持体である電子写真感光体の表面の性質を変更して解決しようとするものである。つまり、低濃度画像部に明度の高い現像剤による画像形成を適用し、高濃度画像部に、明度の低い現像剤による、画像形成を適用する画像形成装置において、明度の相違に対応して、像担持体表面の物性（摩擦、硬度、膜厚、表面粗さ等）に差違をもたせ、像担持体の切削性や、当接するクリーニング部材のしゅう動性に、相違をもたせたことを特徴とする。

具体的には、本実施例においては、像担持体表層部のフッ素原子含有樹脂量を制御することにより、像持体に当接するクリーニング部材の摩擦力や、像担持体の削れ量、画質等を調整する。

先ず、電子写真感光体である感光ドラム１について説明する。

本実施例では、上記したように、導電支持体である円筒状のアルミニウム基体５１の表面に電荷発生層であるキャリア発生層（ＣＧＬ）５４と電荷輸送層であるキャリア輸送層（ＣＴＬ）５３とを有する感光層５５をキャリア輸送層（ＣＴＬ）５３の厚みが３０μｍとなるようにコートし、ＪＩＳ表面粗さ（Ｂ０６０１）で、Ｒｚ（１０点平均粗さ）が初期状態で、２μｍ以下のものを使用した。

このように、本発明に用いられる電子写真感光体の感光層５５は、少なくとも、ここではキャリア発生層（ＣＧＬ）５４を構成する電荷発生材料、及び、ここではキャリア輸送層（ＣＴＬ）５３を構成する電荷輸送材料、を含有する。

本実施例以外の電荷発生材料の例としては、フタロシアニン顔料、多環キノン顔料、アゾ系顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、アズレニウム塩染料、スクワリリウム染料、シアニン染料、ピリリウム染料、チオピリリウム染料、キサンテン色素、キノンイミン色素、トリフェニルメタン色素、スチリル色素、セレン、セレン−テルル合金、アモルファスシリコン及び硫化カドミウム等が挙げられる。

電荷輸送材料の例としては、ピレン化合物、Ｎ−アルキルカルバゾール化合物、ヒドラゾン化合物、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアニリン化合物、ジフェニルアミン化合物、トリフェニルアミン化合物、トリフェニルメタン化合物、ピラゾリン化合物、スチリル化合物、スチルベン化合物、ポリニトロ化合物及びポリシアノ化合物、更にこれらの化合物をポリマー上に固定したペンダントポリマー等が挙げられる。

又、感光層５５は単層構成であっても、本実施例のような積層構成であってもよい。積層構成の場合には、少なくとも電荷発生層５４と電荷輸送層５３により構成され、導電性支持体側５１に電荷発生層５４が設けられる場合と電荷輸送層５３が設けられる場合とでは帯電極性、使用するトナー極性等が異なる。

積層構成の場合、電荷発生層５４の膜厚としては０．００１〜６μｍ、好ましくは０．０１〜２μｍである。電荷発生層５４に含有される電荷発生材料の含有率は１０〜１００質量％であることが好ましく、より好ましくは５０〜１００質量％である。

電荷輸送層５３の膜厚は５〜４０μｍ、好ましくは１５〜３０μｍである。電荷輸送層５３中に含有される電荷輸送材料の含有量は２０〜８０質量％であることが好ましく、より好ましくは３０〜７０質量％である。

導電性支持体５１としては、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、亜鉛、チタン、鉛、ニッケル、錫、アンチモン及びインジウム等の金属や合金あるいは前記金属の酸化物、カーボン、導電性ポリマー等が使用可能であり、形状は円筒状、円柱状等のドラム状、ベルト状及びシート状のもの等がある。前記導電性材料はそのまま成型加工される場合、塗料として用いられる場合、蒸着される場合やエッチング、プラズマ処理により加工される場合もある。塗料の場合には、支持体として前記の金属や合金、紙、プラスチック等も用いられる。

導電性支持体５１と感光層５５の間に、界面での電荷注入制御や接着層として機能する下引き層５２を設けてもよい。下引き層５２は、主に結着剤樹脂から構成されるが、これらの金属や合金又はそれらの酸化物、塩類、界面活性剤等を含んでいてもよい。この下引き層の膜厚は０．０５〜７μｍが好ましく、より好ましくは０．１〜２μｍである。

下引き層５２を形成する結着剤樹脂の例としては、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリイミド、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、アリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリアミド−イミド、ポリサルホン、ポリアリルエーテル、ポリアセタール及びブチラール樹脂等が挙げられる。

そして、本発明においては、フッ素原子含有樹脂の微粒子を、表面層として形成された感光層５５の電荷発生材料及び電荷輸送材料と共に、それぞれ成膜性を有する結着剤樹脂中に分散するか、あるいは、溶解した溶液を塗布して乾燥して保護層として形成する。ここでは、感光層５５の表面に保護層５６として塗布した。

かかる結着剤樹脂としては、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリイミド、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、アリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリアミド−イミド、ポリサルホン、ポリアリルエーテル、ポリアセタール及びブチラール樹脂等が挙げられる。

そして、フッ素原子含有樹脂粒子としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリジクロロジフルオロエチレン、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、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体及びテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

又、これらの樹脂粒子の分子量は、重量平均分子量で３０００〜５００万であることが好ましく、粒径は０．０１〜１０μｍであることが好ましく、特には０．０５〜２．０μｍであることが好ましい。

そして、本発明において、表面層である保護層５６のフッ素原子含有樹脂粒子の含有量は、表面層５６全質量に対して５．０〜４５．０質量％であり、より好ましくは１０．０〜３５．０質量％である。含有量が５．０質量％に満たないと充分な潤滑性を得ることができないことがあり、４５．０質量％を越えると層の成膜性や感度等の点で好ましくない。

上記の構成において、本実施例では、上記の範囲で表面層５６におけるフッ素原子含有樹脂粒子の含有量を、明度の低い現像剤に対応する感光ドラム１とそれと同一色相で明度の高い現像剤に対応する感光ドラム１において変更させ、表面層５６の滑り特性、具体的には摩擦係数を変化させた。尚、摩擦係数は、０．００１〜１．２の間の値に調整する。

具体的には、フッ素原子含有樹脂粒子の含有量を、Ｙ、Ｍ、Ｃ色の明度が高いトナー像を作成する第２、第４、第６ステーションＳｂ、Ｓｄ、Ｓｆでは、低くし、ここでは１０％とし、それと同一色相のＹ、Ｍ、Ｃ色の明度が低いトナー像を形成する第１、第３、第５ステーションＳａ、Ｓｃ、Ｓｅでは、高くし、ここでは３０％とし、高画質モード用のステーションＳにおける感光ドラム１の表面に滑り性を施し、差異を持たせた。

これにより、明度高い現像剤用の感光ドラム１ｂ、１ｄ、１ｆに比べ、使用頻度が低いと想定される明度低い現像剤用の感光ドラム１ａ、１ｃ、１ｅの表層の滑り性が、明度高い現像剤用のものと比較して、大となり、空回転時間の長くなる、明度低い現像剤用の感光ドラム１とクリーニングブレード４３との摩耗が低減された。

ここで、電子写真感光体の表面摩擦係数について説明する。本発明において、電子写真感光体の表面摩擦係数が、０．００１〜１．２であるが、摩擦係数が０．００１に満たないと残留トナーのすり抜けに起因するクリーニング不良が発生することがあり、１．２を越えると摩擦抵抗の増大によるクリーニングブレード４３の反転に起因するクリーニング不良が発生することがある。

つまり、この範囲で明度が低い現像剤に対応する感光ドラム１表面の摩擦係数を、明度が高い現像剤に対応した感光ドラム１における摩擦係数より小さくすることによって、空回転による感光ドラム１の摩耗を軽減し、長寿命化することができる。

又、このとき、本発明において、電子写真感光体のＪＩＳ表面粗さ（Ｂ０６０１）であるＲｚ（１０点平均面粗さ）は、０．１〜５．０μｍであるが、Ｒｚが０．１μｍに満たないと、充分な潤滑性を得ることができないことがあり、５．０μｍを越えると、特に微小粒径のトナーのすり抜けに起因するクリーニング不良が発生することがある。

そして、ここでも、摩擦係数を考慮して、感光ドラム１に対応する現像剤の明度が低い方が、それと同一色相で明度の高い現像剤を収容する現像装置に対応する感光ドラム１より初期状態における表面の１０点平均粗さＲｚが大きい方が好適である。

その理由は、明度の低い現像剤は、一般的に、使用頻度が、明度の高い現像剤よりも低く、そのため、現像剤による感光ドラム１の表面粗れが小さくなり、結果として、明度の高い現像剤に対応する感光ドラム１よりも、クリーニングブレード４３との摩擦係数が大となってしまい、クリーニングブレード４３は、反転めくれやびびり振動による画像不良の発生を顕著としてしまうためである。

又、電子写真感光体の表面硬度は、テーバ摩耗試験で、０．１〜１０．０ｍｇであるが、０．１ｍｇに満たないと充分な耐摩耗性を得ることができないことがあり、１０．０ｍｇを越えるとコロナ生成物や紙粉の除去が不充分になることがある。

ここで、本発明を適用できる条件としては、クリーニングブレード４３として用いられるゴム弾性体として、例えば、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム及びクロロプレンゴム等のゴム弾性を持つものが挙げられるが、安価で汎用性が高く、耐摩耗性及び永久変形性が優れている点から、ポリウレタンゴムが使用されることが多い。更に、ポリウレタンゴムの場合、永久歪が小さいことから２液性熱硬化型ポリウレタンゴム材料が特に使用されることが多い。

硬化剤としては、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ハイドロキノンジエチロールエーテル、ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン及びトリメチロールエタン等の一般的なウレタン硬化剤を用いることができる。

尚、ゴム弾性体ブレードは、一種のゴム弾性体から形成されていてもよく、又、予め成型したゴム弾性体に別途成型したゴム弾性体先端部を装着して形成してもよい。

又、ブレードの４３の感光ドラム１への当接形態は、感光ドラム１の回転方向に対し、順方向でもカウンタ方向でもよいが、カウンタ方向の方が、クリーニング特性が高く且つフィルミング除去能力が高いので、より好ましい。

又、クリーニングブレード４３が電子写真感光体である感光ドラム１に対して当接角度が２０〜４０度の範囲に収まることが、フィルミング及びブレードびびり、めくれを防止する上で好ましい。

クリーニングブレード４３のヤング率は、４９０Ｎ〜９８０Ｎｋｇ／ｃｍ²の範囲において、本発明は適用できる。ヤング率が４９０Ｎ／ｃｍ²未満の場合は、小粒径トナーのすり抜けやフィルミングが発生し易く、９８０Ｎ／ｃｍ²を越えた場合、ブレードのびびりやへたり（永久ひずみ）が大きくなる傾向がなる。

又、クリーニングブレード４３の反発弾性値は２０％〜５０％の範囲にある。反発弾性値が５０％を越える場合、ブレード４３のバウンド現象が顕著となり、ブレード鳴きやフィルミングが発生し易い状況となる。逆に反発弾性値が２０％未満の場合、変形からの復帰速度が遅くなり、トナーのすり抜けを発生させ易くなる。

いずれの場合においても、クリーニングブレード４３の感光ドラム１に対する線圧は０．１２〜０．２５Ｎ／ｃｍであるが、線圧が０．１２Ｎ／ｃｍに満たないと、特に高湿の環境下において感光ドラム１の表面抵抗の低下に起因する画像流れが発生し易くなり、０．２５Ｎ／ｃｍを越えると、特に低湿の環境下において感光ドラム１の表面が均一に削れないことに起因する画像ムラやブレードメクレが発生し易くなる。

又、本発明を適用できる条件として、使用されるトナーは、高画質画像形成を実行するために、小粒径トナー（重量平均粒径３〜７μｍ）を使用することが好ましい。又、高速化を達成するために、高速定着性を施すことを考慮し、トナーのガラス転移点（Ｔｇ）を４０℃〜６０℃の範囲に収める。又、フィルミング・飛散・すり抜け抑制のために、４μｍ以下のトナーが２〜２０体積％であることが好ましく、高画質維持のために、５μｍ以下の粒径を有するトナーが４０個数％より多く含有されており、且つ８μｍ以上の粒径を有するトナーが６体積％以下であることが好ましい。

以上説明したように、本発明においては、像担持体である電子写真感光体の表面の性質を変更して、つまり、明度の低い現像剤による画像形成部、明度の高い現像剤による画像形成部かによって、像担持体表面の物性、ここでは摩擦係数を、像担持体表層部のフッ素原子含有樹脂量を制御することによって、相違をもたせたことを特徴とする。

上記のように本実施例の画像形成装置において、イエロー、マゼンタ、シアントナーに対する感光ドラム１表面に関して、明度が高いトナー像を形成する第２、第４、第６ステーションＳｂ、Ｓｄ、Ｓｆの感光ドラム１ｂ、１ｄ、１ｆは、表層にフッ素原子含有樹脂微粒子を１０％含有させ、明度が低いトナー像を形成する第１、第３、第５ステーションＳａ、Ｓｃ、Ｓｅ、の感光ドラム１ａ、１ｃ、１ｆ表層には、フッ素原子含有樹脂微粒子を３０％含有させ、実際に転写材ＰにＡ４普通紙を用い、連続画像形成を実行した。

これにより、明度高い現像剤用の感光ドラム１ａ、１ｃ、１ｅ、１ｇに比べ、使用頻度が低いと想定される明度低い現像剤用の感光ドラム１ｂ、１ｄ、１ｆの表層のすべり性が、明度高い現像剤用のものと比較して大となり、空回転時間の長くなる明度低い現像剤用の感光ドラム１とクリーニングブレード４３との摩擦係数が低減され、通常モード（画像比率５％）１枚間欠試験において、１万枚未満で、クリーニングブレード４３のびびり現像（異常振動）による、ピッチむら画像不良が発生していたが、２万枚を超えても、画像不良の発生は、確認されなかった。

このように、電子写真感光体の表面層の物性を変化させることで、ここでは、表面層におけるフッ素原子含有樹脂の含有量を、質量比で、明度の低い現像剤に対応する電子写真感光体とそれと同一色相で明度の高い現像剤に対応する電子写真感光体において変更させることで、明度の高いトナーのみを使用し、明度の低いトナーに対する電子写真感光体を空回転させる画像形成モードを実行する画像形成装置においても、使用頻度の少ないステーションにおける、電子写真感光体や、それに当接するクリーニング部材のダメージを和らげ、クリーニング部材の異常振動による画像不良発生の防止や、クリーニング部材の損傷による、画像形成装置のダウンタイムを短縮化を達成することが可能となり、高画質画像形成化、電子写真感光体及びクリーニング部材の長寿命化を達成し、高速且つ高い安定性を保持する、電子写真画像形成装置を提供することが可能となった。

実施例２
本実施例においても、図１、図２に示す構成の画像形成装置において、明度の低い現像剤に使用するプロセスステーションＳａ、Ｓｃ、Ｓｅ、明度の高い現像剤に使用するプロセスステーションＳｂ、Ｓｄ、Ｓｆに対して、明度の相違に対応して、感光ドラム１の表面の物性に差違をもたせ、感光ドラム１の切削性や、当接するクリーニングブレード４３のしゅう動性に、相違をもたせるが、本実施例では、明度が高い現像剤用の感光ドラム１ｂ、１ｄ、１ｆの表面と、明度が低い現像剤用の感光ドラム１ａ、１ｃ、１ｅに対して、表面層５６のテーバー磨耗量を変更することにより、画像形成頻度の高い明度が高い現像剤用感光ドラム１のコピー枚数の累積による、削れ量の増大化を抑制し、カラー画像機における感光体削れむらによる、二次色の色むら防止や明度低い現像剤用の感光ドラム１よりも削れ量が過大となることを防ぎ、各ステーションＳａ〜Ｓｄの感光ドラム１の交換時期を長期化することを可能とした。

つまり、現像装置２に収容される所定の色相における現像剤の明度が低い方に対応する感光ドラム１において、それと同一色相で明度の高い現像剤を収容する現像装置に対応する感光ドラム１より表面の硬度が小さいようにする。

例えば、明度高い現像剤用の感光ドラム１の表面層のテーバー磨耗量３ｍｇ、明度低い現像剤現像用の感光ドラム１の表面層５６のテーバー磨耗量を６ｍｇとすることにより、感光ドラム１の削れ量が各ステーションＳにおいて均一となり、各ステーションＳの感光体交換時期を５万枚に統一化できた。

ちなみに、明度高い現像剤用感光ドラム１のテーバー磨耗量を大きくするために、表面層５６に、高分子の架橋性が強く、切断されにくいバインダー樹脂である、ポリアリレートを含有させ、明度低い現像剤用感光ドラム１の表層バインダー樹脂として、高分子の架橋性が小さいポリカーボネートを使用し、分子鎖の切断の容易さを利用して、摩耗量の最適化を行った。

又、一般に表面層の膜厚が薄い方が硬度が低くなるので、本実施例では、実施例１における、明度が低いトナー用感光ドラム１の表面層５６の膜厚を薄くし、ここでは３μｍとし、明度高い現像剤用感光体表面層５６の膜厚を厚くし、ここでは５μｍとした。このように膜厚を調整することによって感光ドラム１表面層５６の物性を調節することもある。

実施例３
本発明では、実施例１におけるイエロートナーの明度を１つに固定し、画質に特に影響を与えるシアンとマゼンタにおいて、各々、明度高いトナー像形成用と明度低いトナー像形成用のステーションに設け、画像形成ステーション数を減らし、画像形成装置の転写材搬送方向の全体サイズを縮小し、コストダウン化と画像形成スピードの高速化、及び高画質画像形成を同時に達成することが可能となった。

実施例４
本発明では、実施例１における、感光体ドラム１として、表面層にＥＴＴＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）の薄膜で構成されたものを使用した、アモルファス系シリコン感光ドラム１を使用した。

ここで、明度高い現像剤用のアモルファスシリコンドラムのＪＩＳ表面粗さ（Ｂ０６０１）である、１０点平均粗さＲｚを０．２μｍ中心、ビッカース硬度７３５０Ｎ／ｍｍ²、明度低い現像剤用のアモルファスシリコンドラムの表面粗さを０．５μｍ中心とした。尚、一般的に、アモルファスシリコンドラムの表面粗さを決定付けるものは、基層であるアルミ円筒の表面粗さによるものであり、アルミ基層の表面の研磨により、ドラム表面荒さＲｚを調整した。

ここで、本実施例において、アモルファス感光体表層に当接されるクリーニング部材は、板厚３ｍｍ、硬度８０°のものを使用し、静止時、当接角２５度、線圧０．０９８Ｎ／ｃｍとなるように設定し、感光ドラム１の回転走行方向に対して、カウンタ当接となるように設定した。

又、現像剤として重量平均粒径７．５μｍの一成分系磁性トナーを使用した。

ここで、本発明では、ドラム表面層５６は、構成要素として、シリコン原子−酸素−窒素系の非単結晶材料を選択したが、炭素原子を含有させて、ドラム削れ量等を調整してもよい。

尚、本発明では、ドラム導電性支持体５１をＡＬとしたが、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、及びこれらの合金を使用しても良い。

これにより、感光ドラム１とクリーニングブレード４３間の摩擦係数が、ＯＰＣ系よりも過大となる、アモルファス系ドラムにおける、空回転時間の長い、明度の低いトナー像を形成するステーションＳにおける、クリーニングブレード４３の異常振動を抑制し、当面の目標である、３０万枚の高画質画像形成を達成することが可能となった。

ちなみに、明度低い現像剤対応ドラムの表層を、明度高い現像剤と同じにした場合、クリーニングブレード４３の微小びびり振動による、トナー抜けクリーニング不良による画像流れが高温高湿環境下（３５℃／８５％）５万枚未満にて、発生した。

実施例１〜３に説明したように、同一色相で明度が相違する現像装置を備え、低濃度画像部に明度の高い現像剤を使用し、高濃度画像部に明度の低い現像剤を使用する構成の画像形成装置において、明度の相違に対応して、像担持体表面の物性（摩擦、硬度、膜厚、表面粗さ等）に差違をもたせ、像担持体の切削性や、当接するクリーニング部材のしゅう動性に、相違をもたせたことにより、メンテナンス回数を低減でき、サービスコストの低減化や長稼動時間の保持が容易となり、像担持体やそれに当接するクリーニング部材のダメージを和らげ、クリーニング部材の異常振動による画像不良発生の防止や、クリーニング部材の損傷による画像形成装置のダウンタイムを短縮化を達成することが可能となり、高速且つ高い安定性を保持する電子写真画像形成装置を提供することが可能となった。

本発明に係る像担持体及びそれに作用する画像形成手段の一例を示す概略構成図である。本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１感光ドラム（像担持体）
２現像器（現像装置）
４クリーニング手段
２１現像スリーブ
４３クリーニング部材（クリーニングブレード）
５１アルミニウム基体（導電性支持体）
５５感光層
５６保護層、表面層

Claims

導電性支持体に感光層を設け、表面が露光されて静電潜像が形成される複数の像担持体と、該各複数の像担持体に対応して設けられた、前記静電潜像を現像剤にて現像する複数の現像装置と、前記複数の像担持体に対応して設けられた像担持体表面を摺擦して現像剤を除去するクリーニング手段と、を有し、該複数の現像装置のうち少なくとも一対の現像装置が同一色相且つ明度が異なる現像剤を収容する画像形成装置において、
所定の色相で明度が低い現像剤が収容される前記現像装置に対向する前記像担持体の前記感光層より表面側に形成された保護層である表面層は、それと同一色相で明度が高い現像剤が収容される前記現像装置に対向する前記像担持体の前記表面層よりも、前記像担持体の表面層全質量に対するフッ素原子含有樹脂質量比が高いことを特徴とする画像形成装置。
前記像担持体の前記表面層全質量に対するフッ素原子含有樹脂質量比は、５％以上〜４５％未満であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
前記現像装置にて現像された現像剤像が転写材に転写され該転写材に定着されたとき、同一色相で明度の高い現像剤にて現像された前記現像剤像において、前記像担持体上での前記トナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ²につき前記転写材に定着後の光学濃度が１．０未満であり、明度の低い現像剤にて現像された前記現像剤像において、前記像担持体上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ²につき前記転写材に定着後の光学濃度が１．０以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記同一色相の現像剤における所定の色相は、シアン、マゼンタ、イエローのいずれかであり、１個の前記像担持体につき１種類の色相の現像剤を収容する現像装置が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。