JP4831134B2 - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
上記画像形成装置において、環境の変化、経時変化、及び使用状況の変化等により、画像濃度に変動やばらつきが生じる場合がある。そこで、画像濃度の変動を調整するために、画像形成装置に濃度センサを設けて濃度調整を行う技術が知られており、この濃度センサによる濃度検知の精度低下を抑制する技術が知られている。
すなわち本発明の請求項1に係る発明は、基体上に下引き層及び感光層を有し、ハロゲン光に対する正反射率が8%以上14%以下である前記感光層が存在する第1の領域と、前記感光層がなく前記基体の表面が露出した第2の領域とを有する像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
前記帯電された像保持体に潜像形成光を露光することにより該像保持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーによって現像し、前記像保持体上にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像が形成された像保持体の前記第1の領域に対して第1の発光素子から第1の検出光を照射し、前記像保持体の前記第2の領域に対して第2の発光素子から第2の検出光を照射し、第1の受光素子で検出された前記第1の検出光の反射光強度と第2の受光素子で検出された前記第2の検出光の反射光強度との差に基づいて前記トナー像の光学濃度を検出する光学濃度検出手段と、
前記光学濃度の検出結果に基づいて、前記像保持体上に形成されるトナー像の光学濃度が目標濃度となるように、前記帯電手段による像保持体の帯電電位、前記潜像形成光の露光量及び前記現像手段の現像電位のうちの少なくとも1つを制御する制御手段と、
を有する画像形成装置である。
トナー像が形成された前記像保持体の前記第1の領域に対して第1の発光素子から第1の検出光を照射し、前記像保持体の前記第2の領域に対して第2の発光素子から第2の検出光を照射し、第1の受光素子で検出された前記第1の検出光の反射光強度と第2の受光素子で検出された前記第2の検出光の反射光強度との差に基づいて前記トナー像の光学濃度を検出する光学濃度検出手段と、
を有するプロセスカートリッジである。
請求項2に係る発明によれば、像保持体におけるハロゲン光に対する正反射率の制御性が高まり、画像濃度制御をより精度良く行うことができる。
請求項3に係る発明によれば、トナー像の光学濃度検出時の感光層の吸収による影響を少なくでき、画像濃度制御をより精度良く行うことができる。
請求項4に係る発明によれば、導電性基体や感光層に特別な処理をすることなく、画像濃度制御をより精度良く行うことができる。
請求項5に係る発明によれば、さらに基材反射率のばらつきの影響を受けることなく、画像濃度制御をより精度良く行うことができる。
請求項6に係る発明によれば、画像濃度制御用のトナー像を構成するトナー量の検出を容易とし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高めることができる。
本実施形態の画像形成装置は、基材上に下引き層及び感光層を有し、ハロゲン光に対する正反射率が8%以上14%以下である像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、前記帯電された像保持体に潜像形成光を露光することにより該像保持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーによって現像し、前記像保持体上にトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像が形成された像保持体に対して検出光を照射し、該像保持体からの反射光に基づいて前記トナー像の光学濃度を検出する光学濃度検出手段と、前記光学濃度の検出結果に基づいて、前記像保持体上に形成されるトナー像の濃度が目標濃度となるように、前記帯電手段による像保持体の帯電電位、前記潜像形成光の露光量及び前記現像手段の現像電位のうちの少なくとも1つを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
図1に示すように、画像形成装置10は感光体(像保持体)12を備えている。感光体12は、所定方向(図1中、矢印A方向)に回転可能に設けられている。この感光体12の周囲には、感光体12の回転方向に沿って、帯電装置(帯電手段)14、露光装置(潜像形成手段)18、現像装置(現像手段)20、濃度測定装置(光学濃度検出手段)22、転写装置24、クリーニング装置26、及び除電器28が順に配置されている。
なお、本実施形態において「導電性」とは、20℃における体積抵抗率が1×10−6Ωcm以下であることをいう。
また、濃度測定時は感光体12は回転しているため感光体表面は常に移動しており、感光体表面の状態も刻々変動していく。このため、入射光に対する前記反射光成分及び散乱光成分の比率や各光の状態も変動しやすくなる。
したがって、感光体12に対して照射する検出光に対して、トナー像の光学濃度検出に有効な安定した反射光が得られない場合があった。
ハロゲン光に対する正反射率が8%未満となると、光学濃度検出手段へ濃度検出可能な程度の強度の反射光が入射されないため、トナー像の光学濃度の測定精度の低下が生じる。一方、ハロゲン光の正反射率が14%を超えると、光学濃度検出手段へ濃度検出不可能な程度の強い強度の反射光が入射されるため、トナー像の光学濃度の測定精度の低下が生じる。
なお、本実施形態で用いられるハロゲン光は、400nm乃至1015nmの波長幅を有するものである。
この現像装置20は、貯留されたトナーを保持すると共に、該保持したトナーを感光体12表面へ供給するための現像ロール20Bと、この現像ロール20Bに現像バイアス電圧を印加するための現像バイアス電圧印加部20Aと、を含んで構成されている。
この「トナー像の光学濃度」は、単位面積あたりのトナーの現像量(感光体12上に形成されている単位面積あたりのトナーの量)に対応している。すなわち、単位面積あたりのトナー量が多くなるほど、トナー像の光学濃度は高い値として検出される。
なお、上記「吸収を有さない」とは、特定の波長の光が照射された時の吸光度が最大吸収波長の吸光度の1/10未満であることを意味する。
検出光の波長が700nmに満たないと、感光体12における感光層の吸収領域と重なり検出感度が低下する場合がある。波長が1000nmを超えると、トナー像の光学濃度が検出困難となる場合がある
また、帯電手段による像保持体の帯電電位、前記潜像形成光の露光量及び前記現像手段の現像電位のうち少なくとも1つを変化させて、2つ以上の条件で感光体12上に形成されたトナー像の反射光強度の測定結果を用いてもトナー像の光学濃度を演算することも可能である。
転写装置24は、感光体12とともに記録媒体27を挟持搬送すると共に、感光体12上のトナー像を記録媒体27側へ移行(転写)させるための電界を形成する転写ロール24Bと、該転写ロール24Bに転写バイアス電圧を印加するための転写バイアス電圧印加部24Aと、を含んで構成されている。
また除電器(イレーズ装置)28は、感光体12の残存電荷を消去するものである。
転写装置24によってトナー像を転写された記録媒体27は、図示を省略する搬送ロール等によって定着装置30まで搬送されると、定着装置30によって記録媒体27上のトナー像を定着されて、記録媒体27上に画像の形成された状態となる。この画像の形成された記録媒体27は、図示を省略する搬送ロール等によって画像形成装置10の外部へと搬送される。
感光体12は、前記説明したように、導電性基体(基体)7上に、下引層2、感光層3が積層された構成であり、例えば、図3に示すように、導電性基体7上に下引層2、中間層4、感光層3及び保護層5が順次積層された構造を有している。なお、図3に示す感光層3は、電荷発生層31と電荷輸送層32とから構成される機能分離型の感光層であるが、感光層は単層型のものでもよい。
基体の正反射率が40%に満たないと、濃度測定装置22の受光素子22Bへ濃度検出可能な程度の強度の反射光が入射されないため、トナー濃度の測定精度の低下が生じる場合がある。正反射率が80%を超えると、濃度測定装置22の受光素子22Bへ濃度検出不可能な程度の強い強度の反射光が入射されるため、トナー濃度の測定精度の低下が生じる場合がある。
具体的には、前記切削加工に用いられる装置は、通常に使用される精密旋盤であればいずれでもかまわない。但し、使用するバイトは、切れ味良好な多結晶ダイヤモンドであることが好適である。そして、最終的な仕上げ面とする鏡面研削では、前記正反射率はこのバイトをたてたりねかせたりすることによりコントロールされる。これは、一般的な精密旋盤においては、目盛もないため「たてる」「ねかす」といった表記を行うものである。なお、基材面とバイトとの刃先角度を「たてる」と前記正反射率は減少し、「ねかす」と前記正反射率は増加する傾向がある。
前記リーク防止性獲得などを目的とした3μm以上の厚膜の下引き層は適切な抵抗を有していることが好ましい。そのために下引き層に金属酸化物粒子などのフィラーを含有させ、抵抗を制御することが好ましい。
下引層2の、検出光に対する光透過率が20%未満であると、濃度測定装置22の受光素子22Bへ濃度検出可能な程度の強度の反射光が入射されないため、トナー像の光学濃度の測定精度の低下という問題が生じる場合があり、50%を超えると、濃度測定装置22の受光素子22Bへ濃度検出不可能な程度の強い強度の反射光が入射されるため、トナー像の光学濃度の測定精度の低下という問題が生じる場合がある。
本実施形態に好ましく用いられる金属酸化物粒子としては、102Ωcm乃至1011Ωcm程度の粉体抵抗が必要である。これは、下引層2はリーク耐性獲得のために適切な抵抗を得ることが必要なためである。中でも上記抵抗値を有する酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物粒子を用いるのが好ましい。特に酸化亜鉛は好ましく用いられる。
また、金属酸化物粒子の体積平均粒径は30nm以上200nm以下の範囲であることが好ましい。
また、シランカップリング剤は2種以上混合して使用することもできる。前記アミノ基を有するシランカップリング剤と併用して用いることができるシランカップリング剤の例としては、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルメトキシシラン、N,N−ビス(β−ヒドロキシエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−クロルプロピルトリメトキシシランなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
乾式法にて表面処理を施す場合には、金属酸化物粒子をせん断力の大きなミキサ等で攪拌しながら、直接あるいは有機溶媒まに溶解させたシランカップリング剤を滴下、乾燥空気や窒素ガスとともに噴霧させることによって均一に処理される。添加あるいは噴霧する際には溶剤の沸点以下の温度で行われることが好ましい。溶剤の沸点以上の温度で噴霧すると、均一に攪拌される前に溶剤が蒸発し、シランカップリング剤が局部的に固まってしまい均一な処理ができにくい欠点があり、好ましくない。添加あるいは噴霧した後、さらに100℃以上で焼き付けを行うことができる。焼き付けは所望の電子写真特性が得られる温度、時間であれば任意の範囲で実施できる。
下引層2中の金属酸化物粒子に対するシランカップリング剤の量は所望の特性が得られる量であれば任意に設定できる。
アクセプター性化合物としては、所望の特性が得られる金属酸化物粒子と反応可能な基を有するものならばいかなるものでも使用可能であるが、特に水酸基を有する化合物が好ましく用いられる。さらに水酸基を有するアントラキノン構造を有しするアクセプター性化合物が好ましく用いられる。水酸基を有するアントラキノン構造を有する化合物としては、ヒドロキシアントラキノン系化合物、アミノヒドロキシアントラキノン系化合物などがあげられ、いずれも好ましく用いることができる。さらに具体的にはアリザリン、キニザリン、アントラルフィン、プルプリンなどが特に好ましく用いられる。
アクセプター化合物を添加あるいは噴霧する際には溶剤の沸点以下の温度で行われることが好ましく、溶剤の沸点以上の温度で噴霧すると、均一に攪拌される前に溶剤が蒸発し、アクセプター化合物が局部的にかたまってしまい均一な処理ができにくい欠点があるため好ましくない。添加あるいは噴霧した後、さらに溶剤の沸点温度以上で乾燥を行うことができる。また、金属酸化物粒子を溶剤中で攪拌、超音波、サンドミルやアトライター、ボールミルなどを用いて分散し、アクセプター化合物の有機溶剤溶液を添加し、還流あるいは有機溶剤の沸点以下で攪拌あるいは分散したのち、溶剤除去することで均一に付与される。また、溶剤除去方法はろ過あるいは蒸留、加熱乾燥により留去される。
上記添加物としては、クロラニル、ブロモアニル等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールや2,5−ビス(4−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物、3,3’,5,5’−テトラ−t−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン化合物等の電子輸送性物質、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等の公知の材料を用いることができる。
これらの化合物は単独にあるいは複数の化合物の混合物あるいは重縮合物として用いることができる。
金属酸化物粒子を分散させる方法としては、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、コロイドミル、ペイントシェーカー等の公知の方法を用いることができる。
また、下引層2の体積抵抗率は106Ωcm以上1013Ωcm以下の範囲であることが好ましく、108Ωcm以上1012Ωcm以下の範囲であることがより好ましい。体積抵抗率が106Ωcm未満では、帯電電位が十分のらなかったりリークが発生することがある。また、1013Ωcmを超えると繰り返し使用で安定した電位特性を得ることができない場合がある。
下引層2の厚さが15μm未満であると、充分な耐リーク性能を得ることができない場合があり、また50μmを超えると、長期使用時に残留電位が残りやすくなるため画像濃度異常を招きやすい場合がある。
さらに、表面粗さ調整のために下引層2を研磨することもできる。研磨方法としては、バフ研磨、サンドブラスト処理、ウェットホーニング、研削処理等を用いることもできる。
上記フィラーの分散状態を制御するためには、例えばフィラー濃度の調整、フィラー径の調整、互いに径の異なる複数種のフィラーの混合、高分散処理を行えばよい。例えば、フィラー濃度を増やすと、透過率が低下する傾向があり、フィラー径を大きくすると、透過率が低下する傾向がある。また、2種以上の異なる径を有するフィラーを混合する場合、大きな径のフィラーが多くなれば透過率は低下し、 小さな径のフィラーが多くなれば透過率は上昇させられる傾向があるので混合割合を調整することで透過率をコントロールすることができる。また、分散処理が進むと透過率は高くなる傾向がある。
中間層4には、ポリビニルブチラール等のアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂等の高分子樹脂化合物のほかに、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、シリコン原子等を含有する有機金属化合物等を用いることができる。これらの化合物は単独にあるいは複数の化合物の混合物あるいは重縮合物として用いることができる。中でも、ジルコニウムもしくはもしくはシリコン化合物を含有する有機金属化合物は残留電位が低く、環境による電位変化が少なく、また繰り返し使用による電位の変化が少ないなど性能上優れている。
感光層3を構成する電荷発生層31は、電荷発生物質を真空蒸着により形成するか、有機溶剤及び結着樹脂とともに分散し塗布することにより形成される。分散塗布により電荷発生層を形成する場合、電荷発生物質を有機溶剤及び結着樹脂、添加剤等とともに分散し、得られた分散液を塗布することにより電荷発生層31は形成される。
下引層2及び感光層3の積層膜の、検出光に対する光透過率が10%未満であると、濃度測定装置22の受光素子22Bへ濃度検出可能な程度の強度の反射光が入射されないため、トナー像の光学濃度の測定精度の低下という問題が生じる場合があり、60%を超えると、濃度測定装置22の受光素子22Bへ濃度検出不可能な程度の強い強度の反射光が入射されるため、トナー像の光学濃度の測定精度の低下という問題が生じる場合がある。
容器材質もいかなるものでも使用できるが、顔料中に混入した場合にも画質欠陥を発生しにくいものが好ましく、ガラス、ジルコニア、アルミナ、めのう、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)、ポリフェニレンサルファイドなどを好ましく使用できる。また、鉄、ステンレスなどの金属容器の内面にガラス、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)、ポリフェニレンサルファイドなどをライニングしても良い。
また、湿式粉砕処理に用いられる装置としては、振動ミル、自動乳鉢、サンドミル、ダイノーミル、コボールミル、アトライター、遊星ボールミル、ボールミルなどのメデイアを分散媒体として使用する装置を用いることができる。
また、これらの分散に用いる溶剤は単独あるいは2種以上混合して用いることができる。混合する際、使用される溶剤としては、混合溶剤としてバインダー樹脂を溶かすことができる溶剤であれば、いかなるものでも使用することが可能である。
Rp−M−Yq : 一般式(A)
(式中、Rは有機基を表し、Mはアルカリ金属以外の金属原子又はケイ素原子を表し、Yは加水分解性基を表し、p及びqはそれぞれ1乃至4の整数であり、pとqとの和はMの原子価に相当する。)
また、一般式(A)中、Mはアルカリ金属以外であれば特に制限されるものではないが、望ましくはチタン原子、アルミニウム原子、ジルコニウム原子またはケイ素原子である。すなわち、本実施形態においては、上記の有機基や加水分解性の官能基を置換した有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物、有機ジルコニウム化合物、さらにはシランカップリング剤が好ましく用いられる。
また、フタロシアニン顔料を結着樹脂に分散する前に被覆処理する方法としては、有機金属化合物、水又は水と有機溶剤との混合液、並びにフタロシアニン顔料を混合して加熱する方法、有機金属化合物をフタロシアニン顔料に直接噴霧する方法、有機金属化合物をフタロシアニン顔料と混合しミリングする方法等がある。
また、分散時に混合処理する方法としては、分散溶剤に有機金属化合物、フタロシアニン顔料、結着樹脂を順次添加しながら混合する方法、これらの電荷発生層形成成分を同時に添加し混合する方法等が挙げられる。
上記添加物としては、クロラニル、ブロモアニル等のキノン系化合物;テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物;2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールや2,5−ビス(4−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物;キサントン系化合物、チオフェン化合物、3,3’,5,5’−テトラ−t−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン化合物等の電子輸送性物質;多環縮合系;アゾ系等の電子輸送性顔料;ジルコニウムキレート化合物;チタニウムキレート化合物;アルミニウムキレート化合物;チタニウムアルコキシド化合物;有機チタニウム化合物;シランカップリング剤;等の公知の材料を用いることができる。
また、これらの化合物は単独にあるいは複数の化合物の混合物あるいは重縮合物として用いることができる。
例えば、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール誘導体;1,3,5−トリフェニル−ピラゾリン、1−[ピリジル−(2)]−3−(p−ジエチルアミノスチリル)−5−(p−ジエチルアミノスチリル)ピラゾリン等のピラゾリン誘導体;トリフェニルアミン、トリ(p−メチル)フェニルアミン、N,N’−ビス(3,4−ジメチルフェニル)ビフェニル−4−アミン、ジベンジルアニリン、9,9−ジメチル−N,N’−ジ(p−トリル)フルオレノン−2−アミン等の芳香族第3級アミノ化合物;N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジアミン等の芳香族第3級ジアミノ化合物;3−(4’−ジメチルアミノフェニル)−5,6−ジ−(4’−メトキシフェニル)−1,2,4−トリアジン等の1,2,4−トリアジン誘導体;4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン、4−ジフェニルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン、[p−(ジエチルアミノ)フェニル](1−ナフチル)フェニルヒドラゾン等のヒドラゾン誘導体;2−フェニル−4−スチリル−キナゾリン等のキナゾリン誘導体;6−ヒドロキシ−2,3−ジ(p−メトキシフェニル)−ベンゾフラン等のベンゾフラン誘導体;p−(2,2−ジフェニルビニル)−N,N’−ジフェニルアニリン等のα−スチルベン誘導体;エナミン誘導体;N−エチルカルバゾール等のカルバゾール誘導体;ポリ−N−ビニルカルバゾールおよびその誘導体;等の正孔輸送物質。
前記フッ素系樹脂の一次粒径は0.05μm乃至1μmの範囲が良く、更に望ましくは0.1μm乃至0.5μmの範囲が好ましい。一次粒径が0.05μmを下回ると分散時の凝集が進みやすくなる場合がある。また、1μmを上回ると画質欠陥が発生し易くなる場合がある。
電荷輸送層32の形成に使用される溶媒としては、例えば、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、n−ブタノール等の脂肪族アルコール系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、2−ブタノン等のケトン系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチルエーテル等の環状或いは直鎖状エーテル系溶剤、或いはこれらの混合溶剤等を用いることができる。なお、電荷輸送物質と上記結着樹脂との配合比は10:1乃至1:5の範囲が好ましい。
電荷輸送層32を形成する塗布液の分散例としては、溶媒に溶解した結着樹脂、電荷輸送材料などの溶液中にフッ素系樹脂粒子を分散する方法が挙げられる。電荷輸送層中にフッ素系樹脂を分散させる方法としては、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、高圧ホモジナイザー、超音波分散機、コロイドミル、衝突式メディアレス分散機、貫通式メディアレス分散機等の方法を用いることができる。
塗工液製造工程での塗工液の温度を0℃乃至50℃に制御する方法として、水で冷やす、風で冷やす、冷媒で冷やす、製造工程の環境温度を調節する、温水で暖める、熱風で温める、ヒーターで暖める、発熱しにくい材料で塗工液製造設備を作る、放熱しやすい材料で塗工液製造設備を作る、蓄熱しやすい材料で塗工液製造設備を作るなどの方法が利用できる。塗工液前混合方法として、スターラー、攪拌羽による攪拌、ロールミル、サンドミル、アトライター、ボールミル、高圧ホモジナイザー、超音波分散機、等の方法が利用できる。分散方法として、サンドミル、アトライター、ボールミル、高圧ホモジナイザー、超音波分散機、ロールミル等の方法が利用できる。また、分散液の分散安定性を向上させるため、及び塗膜形成時の凝集を防止するために分散助剤を少量添加することも有効である。分散助剤として、フッ素系界面活性剤、フッ素系ポリマー、シリコーン系ポリマー、シリコーンオイル等が挙げられる。
電荷輸送層32の膜厚は、5μm以上50μm以下が好ましく、10μm以上40μm以下がより好ましい。
例えば、酸化防止剤としてはヒンダードフェノール、ヒンダードアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノン及びそれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機燐化合物等が挙げられる。
また有機燐系酸化防止剤としては、トリスノニルフェニルフォスフィート、トリフェニルフォスフィート、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−フォスフィート等が挙げられる。
さらに、有機硫黄系および有機燐系酸化防止剤は2次酸化防止剤と言われフェノール系あるいはアミン系などの1次酸化防止剤と併用することにより相乗効果を得ることができる。
ベンゾフェノン系光安定剤としては、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2,2’−ジ−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系光安定剤として2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル−)−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(3”,4”,5”,6”−テトラ−ヒドロフタルイミド−メチル)−5’−メチルフェニル]−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル5’−メチルフェニル−)−5−クロロ ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロ ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−t−ブチルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−オクチルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−アミルフェニル)−ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
その他の化合物として、2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート、ニッケルジブチル−ジチオカルバメート等がある。
電子受容性物質としては、例えば無水琥珀酸、無水マレイン酸、ジブロム無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、o−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、クロラニル、ジニトロアントラキノン、トリニトロフルオレノン、ピクリン酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸等を挙げることができる。これらのうち、フルオレノン系、キノン系や、Cl,CN,NO2等の電子吸引性置換基を有するベンゼン誘導体が特によい。
保護層5は、結着樹脂(硬化性樹脂を含む)、電荷輸送性化合物を含んで構成されることが望ましい。保護層5の形態としては、硬化性樹脂や電荷輸送性化合物を含む樹脂硬化膜、導電性材料を適当な結着樹脂中に含有させて形成された膜等がある。硬化性樹脂としては公知の樹脂であれば何でも使用できるが、例えばフェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シロキサン樹脂等が挙げられる。
前記保護層5の膜厚は0.5μm以上20μm以下、特に2μm以上10μm以下であることが望ましい。
また、電荷発生層31と電荷輸送層32とは、その積層順序が逆であってもよい。また、感光層が単層構造であってもよい。その場合、感光層上に保護層を備えるものであってもよく、下引層と保護層を共に有するものであってもよい。さらに、下引層上には、上述したように中間層を設けてもよい。
離型剤としては低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、フィッシャートロプシュワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等を代表的なものとして挙げられる。
また、小径無機粒子については表面処理することにより、分散性が高くなり、粉体流動性をあげる効果が大きくなるため有効である。
なお、このシステム制御部38が、本実施形態の画像形成装置の制御手段に相当する。
感光体12の回転によって、感光体12上の静電潜像の形成された領域が、現像装置20の設けられている領域に達すると、この静電潜像がトナーによって現像されて、感光体12上に静電潜像に応じたトナー像が形成される。この現像装置20による現像は、システム制御部38の制御に応じた現像バイアス電圧が現像バイアス電圧印加部20Aから現像ロール20Bへ印加されることによって行われる。
このため、濃度測定装置22により、感光体12上に形成されトナー像の濃度を精度良く測定することができるとともに、画像形成装置10において、濃度変動の少ない画像が形成され、画像形成装置10における画質劣化が抑制される。
この画像形成装置は、全体としては図示しないが、図1に示した画像形成装置10における濃度測定装置22に加えて、さらに前記像保持体の基体部分に対して検出光を照射し、該基体部分からの反射光に基づいて基体の反射率を検出する反射率測定装置(反射率検出手段)を有し、前記システム制御部(制御手段)38が、前記トナー像の光学濃度の検出結果及び前記反射率の検出結果に基づいて、前記像保持体上に形成されるトナー像の濃度が目標濃度となるように、前記帯電手段による像保持体の帯電電位、前記潜像形成光の露光量及び前記現像手段の現像電位のうちの少なくとも1つを制御する構成となっている。
光学濃度センサーによる濃度制御を行う場合、濃度検出用のトナー像形成前の基準となる感光体からの反射率をある範囲に押さえ込む必要があるが、感光体からの反射率は必ずしも適正な値とならない場合があり、図2に示した濃度測定装置22の構成では精密なトナー像の光学濃度制御ができない場合があった。
またこの場合、発光素子52Aの検出光の波長も、700nm以上1000nm以下であることが望ましく、750nm以上960nm以下であることがより望ましい。
検出光の波長が700nmに満たないと、感光体12における感光層の吸収領域と重なり検出感度が低下する場合がある。波長が1000nmを超えると、トナー像の光学濃度が検出困難となる場合がある。
本実施形態のプロセスカートリッジは、前述の感光体を用いたものである。そして、本実施形態のプロセスカートリッジでは、これに加えて光学濃度検出手段が備えられている。すなわちカートリッジの構成としては、図1に示す感光体12及び濃度測定装置22がともに備えられている。なお、本実施形態の画像形成装置においては、プロセスカートリッジとして光学濃度検出手段を備えていないものを用いてもよい。
(導電性基体)
まず、導電性基体として、直径84.5mm、長さ360mm、肉厚1mmのアルミニウムパイプを用意し、この外面を切削加工した。切削加工した条件は下記のとおりである。
・使用旋盤:感光ドラム外径仕上用CNC旋盤(RL−550EX、株式会社エグロ製)
・仕上がり外形:直径84.0mm
・仕様バイト(粗加工用):多結晶ダイヤモンド(特注品)
(仕上げ加工用):多結晶ダイヤモンド(特注品)
・加工速度(粗加工):主軸回転数=3000rpm/送り速度=0.3mm/rev (仕上げ加工):主軸回転数=3000rpm/送り速度=0.2mm/rev
・アルミニウム基体(1):ハロゲン光に対する正反射率が35%
・アルミニウム基体(2):ハロゲン光に対する正反射率が50%
・アルミニウム基体(3):ハロゲン光に対する正反射率が60%
・アルミニウム基体(4):ハロゲン光に対する正反射率が70%
・アルミニウム基体(5):ハロゲン光に対する正反射率が85%
酸化亜鉛:(平均粒子径70nm:テイカ社製:比表面積値15m2/g)100質量部をトルエン500質量部と攪拌混合し、シランカップリング剤(KBM603:信越化学社製)1.25質量部を添加し、2時間攪拌した。その後トルエンを減圧蒸留にて留去し、120℃で3時間焼き付けを行い、シランカップリング剤で表面処理した酸化亜鉛顔料を得た。
まず、電荷発生物質としてのCukα線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2°)が、少なくとも7.3゜,16.0゜,24.9゜,28.0゜の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン15部、結着樹脂としての塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニカー社製)10部、及びn−酢酸ブチル200部からなる混合物を、直径1mmのガラスビーズを用いてサンドミルにて4時間分散した。得られた分散液にn−酢酸ブチル175質量部、メチルエチルケトン180質量部を添加し、攪拌して電荷発生層用の塗布液を得た。この電荷発生層用塗布液を下引層上に浸漬塗布し、常温(25℃)で乾燥して、厚みが0.2μmの電荷発生層を形成した。
前記各アルミニウム基体(3)上に、前記感光層を形成した感光体(1)のハロゲン光に対する正反射率は11.3%であった。
得られた感光体(1)乃至(3)を、富士ゼロックス社製レーザープリンターDocu Centre f1100改造機(濃度センサー:(株)東芝製、S7F94、検出光波長:940nm)を用いてプリント試験を行った。
プリント試験は、24℃、40%RH環境下において、出力目標濃度1.3が達成されるように画像情報のインプットを行ない、感光体(1)乃至(3)についてそれぞれのアウトプット濃度について評価した。これらの結果を表2に示す。
なお、アウトプット濃度は1.20から1.40が合格値とした。
参考例A1において、濃度センサーをニチコン(株)製、ZHPA1319、検出光波長:632nm)に変更した以外は、参考例A1に準じて評価を行った。
結果を表2に示す。
参考例A1において、感光体(1)を各々感光体(4)、感光体(5)に変更した以外は、参考例A1に準じて評価を行った。
結果を表2に示す。
濃度センサーとして、(株)東芝製、S7F94、検出光波長:940nmをセンサーAおよびセンサーB用として用意し、富士ゼロックス社製レーザープリンターDocu Centre f1100に対して以下の改造を行った。すなわち、センサーAの照射光位置が濃度検出用のパッチ(トナー像)部分となるようにし、センサーBの照射光位置が感光体端部の感光層がない部分(アルミニウム基体表面)となるように配置した。
実施例B1において、感光体(1)を各々感光体(4)、感光体(5)に変更した以外は、実施例B1に準じて評価を行った。
結果を表2に示す。
3、48 感光層
4 中間層
5 保護層
7、46 導電性基体
10 画像形成装置
12、44 感光体
14 帯電装置
18 露光装置
20 現像装置
22C 演算部
22A、42A、52A 発光素子
22B、42B、52B 受光素子
22 濃度測定装置
24 転写装置
28 除電器
38 システム制御部
40、50 トナー像
Claims (4)
- 基体上に下引き層及び感光層を有し、ハロゲン光に対する正反射率が8%以上14%以下である前記感光層が存在する第1の領域と、前記感光層がなく前記基体の表面が露出した第2の領域とを有する像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
前記帯電された像保持体に潜像形成光を露光することにより該像保持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーによって現像し、前記像保持体上にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像が形成された像保持体の前記第1の領域に対して第1の発光素子から第1の検出光を照射し、前記像保持体の前記第2の領域に対して第2の発光素子から第2の検出光を照射し、第1の受光素子で検出された前記第1の検出光の反射光強度と第2の受光素子で検出された前記第2の検出光の反射光強度との差に基づいて前記トナー像の光学濃度を検出する光学濃度検出手段と、
前記光学濃度の検出結果に基づいて、前記像保持体上に形成されるトナー像の光学濃度が目標濃度となるように、前記帯電手段による像保持体の帯電電位、前記潜像形成光の露光量及び前記現像手段の現像電位のうちの少なくとも1つを制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記像保持体の基体における、ハロゲン光に対する正反射率が40%以上80%以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記光学濃度検出手段における前記第1の検出光及び前記第2の検出光の波長が700nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 基体上に下引き層及び感光層を有し、ハロゲン光に対する正反射率が8%以上14%以下である前記感光層が存在する第1の領域と、前記感光層がなく前記基体の表面が露出した第2の領域とを有する像保持体と、
トナー像が形成された前記像保持体の前記第1の領域に対して第1の発光素子から第1の検出光を照射し、前記像保持体の前記第2の領域に対して第2の発光素子から第2の検出光を照射し、第1の受光素子で検出された前記第1の検出光の反射光強度と第2の受光素子で検出された前記第2の検出光の反射光強度との差に基づいて前記トナー像の光学濃度を検出する光学濃度検出手段と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
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