JP4404360B2

JP4404360B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4404360B2
Application number: JP2005004933A
Authority: JP
Inventors: 貴人清原; 淑谷口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2025-01-12
Also published as: JP2006195041A

Description

本発明は電子写真用感光体の正反射率に関するものである。複写機、プリンタ等に用いられる電子写真感光体、電子写真画像形成装置、感光体カートリッジに関するものであり、特にカラー画像形成に有効な電子写真用感光体、電子写真画像形成装置、感光体カートリッジに関するものである。

近年、電子写真方式を用いた複写機、プリンタあるいはファクシミリといった画像形成装置が多数開発されている。一般に、電子写真方式の画像形成装置は、使用する環境の変化、プリント枚数などによって、画像濃度が変化することが知られている。特に透明性が高いカラートナーを用いるカラー画像形成装置は、その影響が大きく、多色を重ね合わせてカラー画像を形成する場合、画像濃度の変化によって本来とは異なる色調になってしまう。従来から画像濃度の制御の方法として、電子写真感光体や中間転写部材上に濃度測定用トナー像（パッチ）を形成し、その濃度を濃度センサなどで検知し、その結果を露光量、現像バイアス、トナー濃度などにフィードバックして画像濃度制御を行うことが知られ、実用化されている。

ところで、濃度センサは図１に示すように、発光部にＬＥＤ等の発光素子２を、受光部にフォトダイオード等の受光素子３を有し、発光部から照射される赤外光を電子写真感光体に照射し、電子写真感光体４によって反射される反射光を受光部で検知し、その反射率から濃度を測定する方法が用いられている。このとき、濃度センサはパッチ濃度を精度良く検知するために、まずパッチが形成されていない電子写真感光体に照射し基準値を設定し、パッチが形成される部位の反射率を検知し、それを基準濃度としてフィードバックして、トナー付着量を制御している。

しかし、濃度センサは長期間使用し続けることによって、発光素子の劣化や、受光部の汚れ等によって初期の性能を維持できなくなる。そこで、特許文献１等に開示されているように、前述の基準濃度を定期的に検知し、その濃度におけるセンサの出力電圧をあらかじめ定めておいた所定の値に調整することで、濃度センサの出力を校正する方法が実用化されている。実際は、濃度センサの規定の出力電位から変換された光が発光素子より照射され、感光体表面で反射し、この反射光が受光素子によって受光され、その強度より得られるセンサの入力電位に置き換えたもので濃度制御を実施する。したがって、電子写真感光体の正反射率を制御するということは、トナー濃度を制御することにほかならない。すなわち、トナー濃度の基準として感光体の正反射率を用いる場合、必要な範囲に制御することが必要である。

ここで、感光体の正反射率として必要な範囲とは、感光体の正反射率の濃度が適切な値として検知される範囲である。しかしながら、従来の感光体正反射率は必ずしも適切な値とはならない場合があり、感光体正反射率を制御するために、特許文献２に開示されているように、光感応性色素の添加によって反射率を制御する方法なども試みられている。しかしこの方法は、感光体特性には必要ない材料を余分に用いなければならず、コストアップにつながる。さらに、色素の光の吸収率は色素の添加量によっても異なるため、製造過程でその制御が必要となり、コストアップ、良品率の低下などを引き起こすことも考えられる。また、感光体は画像形成装置の部品の一つであるので、繰り返し使用で劣化したり、傷をつけたりすると、感光体だけを交換することが考えられるが、感光体濃度が個体間でばらついていると、交換するたびに感光体の正反射率にあわせて濃度センサの設定を変更しなければならない。これを行なわないと、感光体交換の前後で画像の色調が変化するなどの不具合が発生する原因となってしまう。また、感光体は、繰り返し使用によって摩耗や傷などにより表面状態が変化するため、これらの変化に対しても感光体正反射率が変化しないことが必要であった。

また、特許文献３で正反射率を規定しているものがあるが、露光手段の波長を規定しているものであり、濃度検知手段の波長と電子写真感光体の正反射率を規定しているものではない。
特開平７−３６２３０号公報特開２０００−１０５４８０号公報特開２０００−３４７４３３号公報

本発明の目的は、前記従来の問題点を解決することにある。すなわち、本発明の第１の目的は、上記従来技術に鑑みて、特定の電子写真用感光体を使用することにより濃度制御の基準となる感光体の正反射率を、精度良く濃度制御を行うために必要な反射濃度とすることで、濃度検知手段の校正が正しく行なわれ、適正な濃度の画像が安定して出力される電子写真感光体を提供することにある。さらに、本発明の第２の目的は、特定の電子写真感光体を用いることで、良好な画像が安定して出力される画像形成装置、画像形成装置用プロセスカートリッジを提供することにある。

本発明は下記の構成よりなる。（１）導電性支持体上に少なくとも結着樹脂と白色顔料とからなる下引き層と電荷発生層と電荷輸送層を順次積層してなる電子写真用感光体に対して、帯電を行う帯電手段と、像露光を行う像露光手段と、現像を行う現像手段と、転写を行う転写手段と、感光体表面に入射角５°での８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の単波長を持つ濃度像形成光にて濃度検知を行う濃度検知手段とを有する画像形成装置において、感光体表面に入射角５°での８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の単波長を持つ濃度像形成光に対して電子写真感光体の正反射率が５％以上１０％以下であることを特徴とする画像形成装置。
（２）下引き層の膜厚が１．０μｍ以上５．０μｍ以下の電子写真用感光体を用いたことを特徴とする前記（１）記載の画像形成装置。
（３）白色顔料が５０％以上ＴｉＯ_２である電子写真用感光体を用いたことを特徴とする前記（１）または（２）に記載の画像形成装置。

以下本発明を具体的に説明する。
本発明の電子写真用感光体は感光体表面に入射角５°での８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の波長を持つ濃度像形成光に対して電子写真用感光体の正反射率が５％以上１０％以下であることを特徴とするものである。正反射率は、より好ましくは５〜７％である。感光体の正反射率としては５％以上であれば十分な精度のトナー濃度検知が可能であるが、１０％を超えると干渉によるモアレの発生が起こりやすい。

正反射率とは、図１に示すように入射光が基体４の表面で反射した光のうち、鏡面反射した光の強さを測定し、入射光の強さに対する正反射光の強さの割合を言う。従って、正反射率が小さいと、例えば基体４の表面が微細に荒れて入射光を散乱させていたり、基体４あるいは基体４表面の物質が入射光を吸収していることを示しており、したがって正反射率が５％よりも小さい場合、露光時における像露光が充分ではなくなり感光体画像ボケなどの副作用なども生じてしまう。

また、１０％より高いと、このような感光体で濃度センサが構成された場合、トナーの付着量が増加するにつれてセンサの出力も増加するという特性を持つカラートナーの濃度制御において、感光体とトナーの最大付着時の濃度との差が小さくなり、濃度制御の精度が著しく低下してしまう。また、本発明について波長領域の光は、本発明における正反射率測定における入射光の波長は８００〜９００ｎｍが用いられ、好ましくは８５０ｎｍであるが、正反射率は、入射光の波長により変化する。波長が短いと入射光は波長が長い場合に比べ下引き層でより散乱しやすくなるため正反射率は小さくなる。逆に波長が長いと下引き層の相対反射率は大きくなる。本発明においては入射光の波長として、８００〜９００ｎｍを用いることが良好な下引き層の微妙な状態を的確に示すことができるものであり、入射光の波長が上記範囲外では正反射率がたとえ１０％以下であっても必ずしも良好な画像品質の電子写真感光体であるとは言うことができない。本発明における正反射率の測定における入射光の入射角θとしては原理的にはどのような角度であっても良いが、測定精度、測定機の大きさを考慮すると１°〜３０°、好ましくは２°〜１０°であり、最も好ましくは５°である。入射角が１°未満では正確な測定をするための光路長を十分長くしなければならないため、測定機が大きくなってしまい、入射角が３０°を超えると測定の精度が低くなり、再現性が悪く好ましくない。

また、この感光体の正反射率の大きさと下引き層の膜厚の大きさとの相関が非常によい。そのため、感光体表面の正反射率を下引き層の膜厚によって制御することが可能である。すなわち、膜厚を厚くすることで正反射率を小さくしたり、逆に膜厚を薄くすることで正反射率を大きくすることができる。当然、膜厚を均一に制御することで反射率も均一に制御することができるため、感光体個体間の反射率の制御が容易である。さらに、この波長領域の光の反射率は下引き層の表面粗さの違いによる影響をほとんど受けないため、感光体製造時の環境変動などによる表面粗さの変化、塗工方法による表面粗さの違いなどによって下引き層の表面粗さが変化しても、膜厚が同じであれば、下引き層の反射率もほとんど同じである。しかも、下引き層の膜厚を制御することは、感光体を製造する上では従来から行なわれていることであり、余分な管理、検査工程を設けることなく、個体間の正反射率の変動をも大幅に抑えることができるので、製造コストの面でも非常に有用である。

濃度検知センサについて
濃度検知センサは赤外域８００〜９００ｎｍの光を感光体表面に照射してその正反射にて検知する。
図２は、本発明の濃度検知センサによる電子写真感光体への作用の例を示したものである。図２において、２は発光素子、３は受光素子、４は電子写真感光体である。電子写真感光体４は、本発明の導電性支持体８の上に、下引き層７、電荷発生層６、電荷輸送層５順次塗布したものであり、発光素子２からの入射光が電荷発生層５、電荷輸送層６を透過し、下引き層７で反射された反射光が受光素子３で受光される。

正反射率について
入射角５°での像形成光に対する正反射率は、一般的に図３で示されるような測定原理図に基づいた計測装置で求めることができ、入射光はミラー１で反射された後、測定試料（又は反射基準）に入射角５°で入射し、その反射光が最後にミラー２で反射されて試料室出口に向い、検出器部で受光される。分光反射率が安定なＡｌ蒸着ミラーを反射基準として用いることが好ましい。入射角については、原理的に５°〜６０°程度までが選択できるが、入射角が大きくなると入射光に対する散乱成分の増加につながり、本課題に対して明瞭な判断ができなくなる。

下引き層について
本発明において、中間層は、屈折率の大きい顔料を樹脂中に分散させたものが好ましく、分散する微粒子粉体としては、一般に用いられる粉体でよいが、近赤外光に吸収のほとんどない白色、またはこれに近いものが高感度化を考えた場合に望ましい。このような粉体としては、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、アルミナ、シリカに代表されるような金属酸化物などが挙げられ、吸湿性がなく環境変動の少ないものが望ましい。特に屈折率及び電気特性の面で酸化チタンが好ましい。下引き層の結着樹脂としては適宜のものを用いることができるが、その上に感光層を溶剤で塗布することを考え合わせると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂が望ましい。このような樹脂としてはポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の三次元網目構造を形成する硬化型樹脂などが挙げられる。下引き層の膜厚としては０．５〜１０μｍ程度がよく、特に好ましくは１．０〜５．０μｍである。また、中間層の粉体と結着樹脂との比率は、体積比で１／１〜３／１の範囲が好ましく、１／１未満であると下引き層は樹脂の特性に左右され易くなり、３／１を越えると下引き層中に空間が多くなり、上層の感光層成膜時に気泡を生じ易くなる。本発明における下引き層の正反射率は顔料の選択により変化するが、顔料の分散状態、顔料と結着樹脂の親和性、及び混合比によっても制御することが可能である。

電荷発生層について
本発明の電子写真用感光体に用いることができる電荷発生材料としては、例えば金属フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクアリウム塩顔料、アゾ系顔料などの長波長に感度を有する顔料が用いられる。

画像形成装置について
図４は本発明に係る画像形成装置の電子写真プロセスの例を示したものである。感光体４は本発明の感光層を有しており、帯電器９による帯電、露光手段１０による像露光、カラー現像手段１１、帯電器１２を用いる転写、クリーニングブレード１３によるクリーニング、光源１４による除電が繰り返し行われる。
以上の図示した電子写真プロセスは、本発明における実施形態を例示するものであって、もちろん他の実施形態も可能である。例えば、図４において支持体側よりクリーニング前露光を行っているが、これは感光体側から行っても良い。一方、光照射工程は、像露光、クリーニング前露光、除電露光が図示されているが、他に転写前露光、像露光のプレ露光、およびその他公知の光照射工程を設けて、感光体に光照射を行うこともできる。

本発明は、導電性支持体上に少なくとも結着樹脂と白色顔料とからなる下引き層と電荷発生層と電荷輸送層を順次積層してなる電子写真感光体に対して、帯電を行う帯電手段と、像露光を行う像露光手段と、現像を行う現像手段と、転写を行う転写手段と、感光体表面に入射角５°での８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の単波長を持つ濃度像形成光にて濃度検知を行う濃度検知手段とを有する画像形成装置において感光体表面に入射角５°での８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の単波長を持つ濃度像形成光に対して電子写真用感光体の正反射率が５％以上１０％以下であることを特徴とする画像形成装置を使用することにより濃度制御の基準となる感光体の正反射率を、精度良く濃度制御を行うために必要な反射濃度とすることで、濃度検知手段の校正が正しく行なわれ、適正な濃度の画像が安定して出力される画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。
実施例１
アルキッド樹脂（ベッコライトＭ６４０１−５０（大日本インキ化学工業社製））１５重量部、メラミン樹脂（スーパーベッカミンＧ−８２１−６０（大日本インキ化学工業社製））１０重量部をメチルエチルケトン１５０重量部に溶解し、これにアルミナ、酸化ジルコニウムで表面処理された酸化チタン粉末（タイペークＣＲ−９７（石原産業社製））８０重量部を加えボールミルで２４時間分散し、下引層用塗工液を作製した。これをφ１００ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、厚み２ｍｍ、表面を切削加工によって粗面化したアルミニウム管に浸漬塗工法によって塗工し１３０℃２０分間乾燥して、厚み３．０μｍの下引き層を形成した。
ポリビニールブチラール樹脂（エスレックＨＬ−Ｓ積水化学工業社製）４重量部をシクロヘキサノン１５０重量部に溶解する。これに下記構造式（Ａ）のトリスアゾ顔料１０重量部に加え、ボールミルで４８時間分散後、さらにシクロヘキサノン２１０重量部を加えて３時間分散を行った。

これを容器に取り出し固形分が１．５重量％となるようにシクロヘキサノンで希釈した。こうして得られた電荷発生層用塗工液を前記下引き層上に浸漬塗工法によって塗工し１３０℃／２０分間乾燥し、厚み０．２μｍの電荷発生層を形成した。
テトラヒドロフラン１００重量部に、ビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂１０重量部、シリコンオイル（ＫＦ−５０（信越化学工業社製））０．００２重量部を溶解し、これに電荷輸送物質の４−ジエチルアミノベンズアルデヒド−１−ベンジル−１−フェニルヒドラゾン７重量部を加えて電荷輸送層用塗工液を作製した。こうして得られた電荷輸送層用塗工液を電荷発生層上に浸漬塗工法によって塗工し、その後１３０℃２０分間乾燥し、厚み１５μｍの電荷輸送層を形成した。

実施例２
下引き層を形成する際の浸漬塗工速度を代えて、下引き層の膜厚を１．０μｍとした以外は実施例１と同様にして実施例２の電子写真感光体を作製した。
実施例３
下引き層を形成する際の浸漬塗工速度を代えて、下引き層の膜厚を５．０μｍとした以外は実施例１と同様にして実施例３の電子写真感光体を作製した。

比較例１
下引き層を、ポリアミド樹脂（アミランＣＭ８０００（東レ社製））２重量部をｎ−ブタノール４０重量部、メタノール６０重量部の混合溶液に溶解して得られた下引き層形成用塗工液を用いて作成した以外は実施例１と同様にして、比較例１の電子写真感光体を作製した。
比較例２
下引き層を形成する際の浸漬塗工速度を代えて、下引き層の膜厚を０．５μｍとした以外は実施例１と同様にして比較例２の電子写真感光体を作製した。
比較例３
下引き層を形成する際の浸漬塗工速度を代えて、下引き層の膜厚を６．０μｍとした以外以外は実施例１と同様にして比較例３の電子写真感光体を作製した。

このようにして作成した電子写真感光体を、自記分光光度計（ＵＶ−３１００、島津製作所製）にて入射角５°でのアルミ蒸着ミラーに対する正反射率を測定したところ、８５０ｎｍにおいて実施例１、２、３は７．０％、７．５％、６．５％、比較例１、２、３は１７．３％、１０．２％、４．５％であった。
これらの電子写真感光体をカラーレーザープリンターＩＰＳｉＯＣｏｌｏｒ５０００（リコー製）の改造機に搭載して、フルカラー画像を出力した。
その結果、実施例１、２、３は良好な画像濃度を示したが、比較例１はモアレが発生、比較例２は適切な濃度が得られず、比較例３は濃度センサ検知エラーが発生した。

濃度センサの説明図である。本発明の実施例における濃度検知センサの作用の説明図である。正反射率計測装置の説明図である。本発明の画像形成装置の一例の説明図である。

符号の説明

１濃度センサ
２発光素子
３受光素子
４電子写真感光体
５電荷輸送層
６電荷発生層
７下引き層
８導電性支持体
９帯電器
１０露光手段
１１カラー現像手段
１２帯電器
１３クリーニングブレード
１４光源

Claims

導電性支持体上に少なくとも結着樹脂と白色顔料とからなる下引き層と電荷発生層と電
荷輸送層を順次積層してなる電子写真用感光体に対して、帯電を行う帯電手段と、像露光
を行う像露光手段と、現像を行う現像手段と、転写を行う転写手段と、感光体表面に入射
角５°での８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の単波長を持つ濃度像形成光にて濃度検知を行う濃度検知手段とを有する画像形成装置において、感光体表面に入射角５°での８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長領域の単波長を持つ濃度像形成光に対して電子写真感光体の正反射率が５％以上１０％以下であることを特徴とする画像形成装置。
下引き層の膜厚が１．０μｍ以上５．０μｍ以下の電子写真用感光体を用いたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
白色顔料が５０％以上ＴｉＯ_２である電子写真用感光体を用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。