JP5304218B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に係り、特に、像担持体上の残存トナーを像担持体から除去するクリーニングブレードを備えた画像形成装置に関する。
従来より、電子写真技術は広く利用されており、ファクシミリやパーソナルコンピューターに接続するプリンタに利用されているが、近年、デジタル記録技術は、プリンターのみならず通常の複写機にも応用されデジタル複写機の開発が進み、その需要は今後益々高まっていく傾向にある。このようなデジタル複写機では、オフィス環境の効率的な利用の観点から画像形成速度の向上、高画質化、小型化、さらに環境負荷低減の目的から装置の長寿命化が要求されている。
このような電子写真方式の画像形成装置においては、移動可能な表面に静電潜像を有する感光体等の像担持体を使用し、像担持体上に形成された静電潜像に現像装置からトナーを供給してトナー像化し、当該現像装置によって形成されたトナー像を転写装置によって前記像担持体から転写紙等の被転写体に転写している。そして、転写装置によってトナー像を前記被転写体に転写後に像担持体の表面に残存するトナーをクリーニング装置によって当該像担持体の表面から除去し、次の画像形成処理に備えるようになっている。
このクリーニング装置としては、ファーブラシや磁気ブラシ等を使用するものや、クリーニングブレードを使用するものなどがあるが、構成が簡素で安価なことにより、クリーニングブレードで感光体の表面に付着した残留物を掻き落とすタイプのクリーニング装置が広範に使用されている。
一方、このような市場背景の中、現像剤としてのトナーは低コスト観点から非磁性一成分のものを使用するケースが多く、この場合、帯電性を補助する主にシリカ成分からなる外添剤成分や小型化設計のためワックスなどの光沢性を補助する成分を内添することで定着オイルレスを実現している。ところがこのようにワックス成分などをトナーに内包すると、現像装置の現像部でトナーの流動性を保持するために攪拌機構によってトナーを攪拌したり、一定量のトナー層を形成するために現像ブレードによって像担持体に供給するトナー量を規制する等でトナーに物理的なストレスが加わると、トナー表面にワックス成分が染み出してくるため、トナー間の凝集力が大きくなり現像ブレード等で固着等の不具合を引き起こす。これを防止するためトナーには前記外添成分を表面に付与し、トナー間の流動性を保持するように設計されている。しかし、この外添成分はトナー母体に比較し、粒径が大幅に小さいため、上記の物理的なストレスで外添成分が母体からはずれるなど、遊離した外添成分が、感光体に付着するとクリーニング部材により感光体から除去することが困難になる。そのため、クリーニング性を確保するためクリーニング部材を高線圧にて、ピーク圧を大きくし感光体に当接する構成をとることが多くなる。
クリーニング部材は主にポリウレタンなどからなるゴム製のブレードを使用する場合がほとんどで、ゴム材を高線圧で感光体に当接させると感光体表面とブレード先端の摩擦振動が大きくなる。さらに高温環境下で該クリーニングブレードの反発弾性が上昇することで感光体との当接点でのブレードの振動挙動が増幅され、この結果、ブレードと感光体間の振動と感光体の共振により非常に不快な異音を発生するようになってしまう。上記異音を防止するためには感光体の表面硬度を低く、さらに弾性変形率を低くすることが望ましく、これは感光体の表面でブレードの挙動を抑えることで振動によるビビリ音や摺擦音を抑制することができるためである。
このように、感光体のフィルミングを防止しつつ、クリーニングブレードのビビリ音を抑制するためには、感光体の表面硬度を低く、さらにクリーニングブレードのピーク圧を大きく設計することが望ましいが、このような系においては、感光体の物理的強度が弱く、クリーニングブレードを感光体に当接させて放置した場合、感光体表面が当接痕で微小クリープするため、印字率の高い画像などでは変形部と正常部で電位変動を引き起こしてしまうため、スジなどの異状画像が発生し、良好な画像品質を得ることができなかった。
このような感光体とクリーニングブレード間の振動音を防止しつつ、良好な画像品質を得るために種々の検討が行われている。例えば、特許文献1によると像担持体の平均分子量1.0×104〜5.0×104のビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂を含有する電子写真感光体表面に、クリーニングブレードをカウンターで設置し、ゴム硬度がJIS A60°〜70°、ヤング率が38〜58kgf/cm2、厚さが1.5〜2.0mmで、支持体から自由端までの長さが9〜13mmの範囲にあり、電子写真感光体表面に1.3〜1.9g/cmの圧力で圧接することで上記異音を防止することを可能としている。しかし、この特許文献1記載のものでは、異音を防止するためクリーニングブレードの当接圧を小さくしているため、クリーニング能力は不十分で、特に、最近の主流である高画質化のために小粒径トナーを採用した場合、流動性確保のため前記外添成分が多量に付加された系では、クリーニングブレード当接圧不足によるクリーニング不良により、感光体上にクリーニングブレードを擦り抜けた転写残トナーがフィルミングし、画像上にスジなどの欠陥を発生する要因となる。
また、特許文献2にあるように、感光体表面硬度を高くしつつブレードの異音を防止する方法として、感光体表面に円周状の研磨溝を形成することによって、クリーニングブレードの異音を防止する方法も提案されているが、これも感光体表面に溝を有するため外添成分など微小粒径の成分によるフィルミング等の懸念は否めない。
また、感光体の表面硬度を高くすることなく感光体表面のフィルミングを防止するため、例えば特許文献3によれば、電子写真感光体にクリーニングブレードを2つ設置し、感光体回転方向下流側のクリーニングブレードの硬度、当接圧を高く設定することが提案されている。これにより、感光体表面にクリーニングブレードを擦り抜けた外添剤などの成分がフィルミングした場合でも、感光体表面の清掃性を確保することができ、良好な画像品質を保つことが可能となる。しかし、硬度の高いクリーニングブレードを高当接圧化で感光体表面に押し付けた場合、画像形成等で感光体が回転している間はよいが、実際の使用においては、画像形成は常に行われているのではなく、印刷命令がなく画像形成装置が待機状態で、感光体が停止している状態が多い。その場合に、感光体表面のクリーニングブレード当接部は、強力にクリーニングブレードの先端によって押さえつけられるため、感光体表面に歪を生じ、表面の歪んだ部分はそれ以外の部分と局所的な感光層厚の変化が生じるため、感光体の表面電位変動により、画像上で濃度差あるいはスジといった不具合を発生してしまう。
特開平3−20768号公報 特開2007−187814公報 特開2004−170439公報
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、像担持体上のフィルミングを抑制するためにクリーニングブレードの当接圧力を大きくした場合においても、像担持体表面の変形によるスジなどの画像欠陥の発生を抑制して長期に亘り良好かつ高品質の画像品質を付与することを可能とする画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、移動可能な表面に静電潜像を形成する像担持体と、当該静電潜像にトナーを供給してトナー像化する現像装置と、当該現像装置によって形成されたトナー像を前記像担持体から被転写体に転写する転写装置と、当該転写装置によって前記トナー像を前記被転写体に転写後に前記像担持体の表面に残存するトナーを当該像担持体の表面から除去するクリーニングブレードとを備えた画像形成装置において、
前記像担持体は、表面に前記静電潜像が形成される感光層を有する電子写真感光体であり、当該感光層中に結着樹脂として少なくとも下記式(1)及び式(2)で表される繰り返し単位を含むポリカーボネート共重合体樹脂Aと、下記式(3)で表されるポリカーボネート樹脂Bとを含み、前記ポリカーボネート共重合体樹脂Aと前記ポリカーボネート樹脂Bとが重量比で60:40から90:10の範囲で含有されており、

Figure 0005304218
・・・式(1)

Figure 0005304218
・・・式(2)

Figure 0005304218
・・・式(3)
前記像担持体の移動駆動停止後から経過時間を計測する計測手段を備え、当該計測手段によって前記像担持体の移動駆動停止後から所定経過時間を計測したときに、前記像担持体を移動駆動させて前記クリーニングブレード先端の当該像担持体に対する当接位置を変更させることを特徴とする。
また、請求項2の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、前記クリーニングブレードは、前記像担持体に対する当接圧力を40N/m〜60N/mに設定されていることを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項1または2記載の画像形成装置において、前記像担持体の移動駆動停止後から所定経過時間を計測したときに、前記像担持体を移動駆動させる方向は、画像形成時の像担持体の移動方向と逆方向であることを特徴とする。
た、請求項の発明は、請求項1乃至のいずれか1項記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、当該画像形成装置内の温度を計測する温度検出手段を備え、当該温度検出手段によって当該画像形成装置内の温度が15℃以下と検出されたときに、前記像担持体を移動駆動させて前記クリーニングブレード先端の当該像担持体に対する当接位置を変更させるように制御されていることを特徴とする。
また、請求項の発明は、請求項1乃至のいずれか1項記載の画像形成装置において、前記計測手段によって前記像担持体の移動駆動停止後から計測される所定経過時間は、前記像担持体の移動走行距離に応じて変化するように制御されていることを特徴とする。
また、請求項の発明は、請求項記載の画像形成装置において、前記所定経過時間は、前記像担持体の移動走行距離が長い程長くなるように設定されていることを特徴とする。
また、請求項の発明は、請求項1乃至のいずれか1項記載の画像形成装置において、前記像担持体の表面は、150N/m2〜175N/m2のユニバーサル硬度を有することを特徴とする。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項記載の画像形成装置において、前記クリーニングブレードは、JIS−A硬度で70°〜80°の硬度を有することを特徴とする。
本発明によれば、像担持体の移動駆動停止後から経過時間を計測する計測手段を備え、当該計測手段によって前記像担持体の移動駆動停止後から所定経過時間を計測したときに、前記像担持体を移動駆動させて前記クリーニングブレード先端の当該像担持体に対する当接位置を変更させることによって、像担持体上のフィルミングを抑制するためにクリーニングブレードの当接圧力を大きくした場合においても、像担持体表面の変形によるスジなどの画像欠陥の発生を抑制して長期に亘り良好かつ高品質の画像品質を付与することを可能とする画像形成装置を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明による一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。図2は、図1で示す画像形成装置の1個の画像形成部の概略構成を示す図である。図3は、図2に示す画像形成部のクリーニング装置の概略構成を示す図である。
本発明による実施形態に係る画像形成装置は、被転写体である無端状の中間転写ベルト6の移送方向(矢印A)に沿ってブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)のトナー画像を形成する画像形成部5Bk、5C、5M、5Yを配設したタンデム型の画像形成装置である。この画像形成装置においては、支持ローラ3A、3Bに張架された無端状の中間転写ベルト6の移送方向Aに沿って、画像形成部5Bk、5C、5M、5Yが配設されている。そして、後述するようにして画像形成部5Bk、5C、5M、5Yで形成されたブラックトナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像が、支持ローラ3A、3Bの一つの回転駆動によって矢印A方向に移送される中間転写ベルト6上に積み重ねて転写されてカラートナー画像を形成するようになっている。このようにして中間転写ベルト6上に形成されたカラートナー像は、図示しない給紙装置から1枚づつ搬送された転写紙等の転写材P上に、2次転写ローラ8によって転写される。このように転写材P上に転写されたカラートナー像は、加熱ローラ9aと加圧ローラ9bを有する定着装置9によって、加熱、加圧されて、転写材P上に定着されて、排出される。なお、図1中、符号14は、1枚づつ搬送された転写材Pを一時的に停止させ、タイミングを調整しながら2次転写ローラに転写材Pを搬送するレジストローラである。
上記画像形成装置で使用される画像形成部5Bk、5C、5M、5Yは、基本的に同一構成を有しており、現像装置内に収容されるトナー(現像剤)が相違するだけなので、これらの画像形成部5Bk、5C、5M、5Yの1つの画像形成部5による画像形成について、図2に基づいて説明する。
画像形成部5は、図2に示すように、像担持体であるドラム状感光体1(図1では1Bk、1C、1M、1Yとして示す。)の周囲は、当該感光体1の表面を一様に帯電するための帯電装置2、帯電装置2によって一様帯電処理された感光体面に画像情報に応じた静電潜像を形成するためのレーザー光線からなる露光L(図1では、LBk、LC、LM、LYとして示す。)、感光体1の表面の静電潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置4(図1では4Bk、4C、4M、4Yとして示す。)を備えている。さらに、感光体1上に形成されたトナー像を中間転写ベルト6に転写するための1次転写装置7、感光体1上の残存トナーを除去するためのクリーニング装置10、感光体1上の残留電位を除去するための除電装置15が順に配設されている。
タンデム型の画像形成装置では、主にブラック、シアン、マゼンタ、イエローといった単色のトナー画像を前記感光体1の表面に形成する。このような構成において、画像形成がネガポジ方式(露光部電位を低くしトナーを付着させる)で行われる場合、帯電装置2の帯電ローラ2aによって表面を一様に負に帯電された感光体1は、露光Lによって感光体1の表面に静電潜像を形成され、現像装置4によってトナーを感光体1の静電潜像に付着させ、静電潜像をトナー像化して可視化する。トナー像は、転写ローラなどでなる1次転写装置7によって、感光体ドラム1の表面から中間転写ベルト6上に転写され、感光体1から中間転写ベルト6に転写されなかった残存トナー成分は、後述するクリーニングブレード11を備えたクリーニング装置10により感光体1の表面から除去される。残存トナーを除去された感光体1は除電ランプ等の除電装置15で残留電位をキャンセルされ、次回の画像形成プロセスに供される。
本実施形態においては、帯電装置2には、感光体1に接触配置した帯電ロール2aの芯金に高電圧を引加し、感光体表面を一様に帯電する接触ロール帯電方式を使用しているが、チャージワイヤーに高電圧を印加することにより放電するコロトロン、スコロトロン方式等の非接触式帯電方式やこの他に帯電ブラシ、帯電シート、針電極などを使用することができる。上記非接触式帯電方式においては、感光体1に対して非接触で感光体1の表面を帯電できるため、クリーニング性の影響を受けにくいというメリットはあるが、放電に伴って生成されるオゾンやNOx等の放電生成物の発生量が帯電ロール方式に比較し格段に大きいため、感光体の耐久性の面で難点がある。
また、1次転写装置7としては、本実施形態においては、転写ローラ方式を用いているが、この他にチャージワイヤー、針電極、転写ドラムなど公知のものを使用することができる。また、本実施形態においては、被転写体として中間転写ベルト6を使用して中間転写ベルト6上にトナー像を転写しているが、被転写体として転写材Pを使用し、無端状の搬送ベルトを使用して、搬送ベルトによって、転写材Pを画像形成部5Bk、5C、5M、5Y上を搬送させ、画像形成部5Bk、5C、5M、5Yで形成されたそれぞれの色のトナー像を直接転写材P上に転写するものであっても良い。この場合、転写装置としては、2次転写ローラ8は不要となり、1次転写装置7のみで充分である。
クリーニング装置10におけるクリーニングブレード11は、図3に示すように、支持体11aに板状のポリウレタン等の素材からなる弾性体ブレード11bを取り付けたもので、感光体1の表面に弾性体ブレード11bの先端11b1を加圧当接させる構成となっている。従って、感光体1の表面から残存トナーを除去するクリーニング精度を上げるためには、感光体1の表面への弾性体ブレード11bの先端11b1の当接圧を上げる必要がある。また、感光体1表面への弾性体ブレード11bの先端11b1の当接形態としては、感光体1の回転方向(矢印B)に対し順方向のものと、カウンター方向(逆方向)のものとがある。クリーニングブレード11bによるクリーニングの精度から見ると、後者のカウンター方向の当接形態がより好ましい。
しかしながら、クリーニング精度を向上させるカウンター方向の当接形態は、同時に感光体1への弾性体ブレード先端11b1の当接圧を上げることになる。このような当接力の増加は、画像形成動作が終了して感光体1の回転が停止された場合に、感光体1表面の弾性体ブレード先端11b1の当接部11b2は、強力に弾性体ブレードの先端11b1によって押さえつけられるため、感光体1の表面に歪を生じ、表面の歪んだ部分はそれ以外の部分と局所的な感光体1の感光層厚の変化が生じるため、感光体1の表面電位変動により、画像上で濃度差あるいはスジといった不具合を発生してしまう。
本発明においては、このような問題に対処するために、後述するように、感光体1の回転駆動を制御することによって解消している。先ず、本実施形態に係るクリーニング装置10について、図3に基づいて説明する。
感光体1の表面に付着した残存トナーを清掃するために使用されるクリーニング装置10は、図3に示すように、感光体1の表面に付着した残存トナーを掻き取り除去するために、トナー回収容器12と、このトナー回収容器12内にねじ固定などで支持され、感光体1の方向への回動が可能に取り付けられたクリ−ニングブレード11と、クリーニングブレード11によって感光体1表面より掻き取られた残存トナーをトナー回収容器12から系外に移送する搬送スクリュー13とを有している。クリーニングブレード11は、板状の弾性体ブレード11b及びこれを支持する支持部材11cから構成され、支持部材11cに弾性体ブレ−ド11bが長手方向に渡って接着されて支持部材11cに弾性体ブレード11bが取り付けられている。そして、クリーニングブレード11は、弾性体ブレード11bとの接着面と反対側の面における弾性体ブレード11bの自由端側先端11b1が、矢印B方向に回転する感光体1の表面に所定の接触角θで圧接されるようになっている。
この場合、弾性体ブレード先端11b1による感光体1との当接位置11b2における接触圧は、適切に選定する必要があり、弾性体ブレード先端11b1による感光体1への接触圧は40N/m〜60N/mであることが望ましく、より好ましくは、45N/m〜55N/mである。接触圧が40N/m以下では弾性体ブレード先端11b1によるトナー阻止力不足によるすり抜けが発生し易くなり、また、接触圧が60N/m以上では感光体1の回転トルク上昇によるブレード先端の捲くれ、ビビリ音の発生を招き易くなる。ここで接触圧は、感光体1と同じ径を有する円筒状の治具に圧力センサーを取り付け、センサー部を弾性体ブレード先端11b1に圧接し測定した。
また、接触角θとしては、13°〜17°であることが望ましく、14°〜16°であることがより好ましい。13°以下では弾性体ブレード先端11b1が倒れすぎて(腹当たり)先端に浮きが生じてしまうためトナーを充分に阻止できず、17°以上ではブレード先端11b1が感光体1の回転方向に連れまわりして弾性体ブレード先端11b1の捲くれ等を発生し易くなってしまう。この時の接触角θについては、感光体1と弾性体ブレード先端11b1の当接部11b2に速乾性の流動体エグザファイン((株)GC社製)を流し込み、型をとった後、断面形状の角度を測定して接触角θとした。
クリーニングブレード11は、この実施形態においては、感光体1へ圧接する手段としては弾性体ブレード11bをトナー回収容器12の支持体11aへの固定により支持して弾性体ブレード11bの弾性力によって得るようにしている。しかし、この圧接力を調整付勢するために支持体11aへの固定でなくばね等の外力を付加して圧接力を調整するようにしても構わない。
次に、上記クリーニング装置を使用して感光体1の表面から残存トナーを除去する際のクリーニングブレード先端(弾性体ブレード先端)の挙動について検討した。図4は、感光体とクリーニングブレード先端と当接状態を説明する図で、(a−1)は、クリーニングブレードと感光体を組み付けた時のブレード先端の当接状態を示す断面図、(a−2)は、(a−1)でクリーニングブレードを当接させた際の当接力の分布状態を示すグラフ図である。図4(b−1)は、画像形成動作で感光体が回転駆動された際のブレード先端の当接状態を示す断面図、(b−2)は、(b−1)でクリーニングブレードを当接させた際の当接力の分布状態を示すグラフ図である。
感光体1が矢印B方向に回転され、上述のような画像形成動作が開始されてクリーニングブレード11による感光体1の表面からの残存トナーの除去動作が始まると、弾性体ブレード先端11b1は、図4(b−1)に示すとおり、図4(a−1)で示すクリーニングブレード11を感光体1に組み付けた当初の状態(図4(b−1)の点線で示す)から感光体1の回転方向へ移動する。そして、感光体1の回転が停止された場合に、弾性体ブレード先端11b1は、その移動した当接位置で感光体1の表面と当接することになる。この場合、弾性体ブレード先端11b1による感光体1の表面に当接する当接圧力は、クリーニングブレード11の組み付け時の場合のクリーニングブレードニップ(D1)よりも駆動時の方がクリーニングブレードニップD(当接領域)も小さく、弾性体ブレード11bも感光体1の回転方向に撓むために、クリーニングブレード11の組み付け時の場合の当接圧力(図4(a−2)参照)よりも図4(b−2)に示すように感光体1へのピーク圧力も大きくなる。従って、感光体1の回転駆動後に停止させた場合が、最も感光体1への圧力負荷が大きく、感光体1の表面への微小変形を与えやすい条件であると言える。
この場合に、弾性体ブレード先端11b1の移動量△が大きい程、当接圧力は大きくなる。なお、この弾性体ブレード先端11b1の移動量△は、図4(a−1)の弾性体ブレード先端11b1の当接位置11b20から図4(b−2)の状態で感光体1の回転を停止した時のブレード先端11b1の当接位置11b21までの長さで表し、感光体1の回転上流側から円周方向に弾性体ブレード先端11b1の当接位置からの距離を測定することによって求めている。
本実施形態で使用される弾性体ブレード11bの硬度は70°〜80°であり、73°〜76°であることがより好ましい。硬度が70°以下であると軟らかすぎて感光体との接触摩擦によりブレードエッジが磨耗してしまい、トナーの阻止力が小さくなってしまう。また、80°以上のブレードでは逆に硬すぎて感光体表面を傷つけること、ブレードエッジの耐カケ性が悪化するためクリーニング不良などの不具合を起こしてしまう。なお、ここでいうクリーニングブレードの硬度はJIS K6253の硬さ試験で規定される。
本実施形態で使用される弾性体ブレード11bの反発弾性は25℃で30%〜65%であり35%〜50%であることがより好ましい。反発弾性が30%以下であると、クリーニングブレードにより堰き止めたトナーを押し戻す力が不足するため、経時に伴い前記の堰き止めたトナーがブレードを押し戻しトナーがすり抜けるようになってしまう。また逆に反発弾性が65%を超えるとブレード先端の振動挙動が大きくなり、特に高温時にブレードの鳴きが発生してしまう。なお、ここでいうクリーニングブレードの反発弾性は、JIS K6255の反発弾性試験により規定される。
本発明で使用される弾性体ブレード11bは、上記物性を有すれば、その材料、形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。弾性体ブレード11bの形状としては、例えば、矩形板状のものが挙げられる。弾性体ブレード11bの材料としては、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、天然ゴム、ポリウレタン(詳しくは少なくともウレタン結合を有する有機化合物)材料で形成されるのが好ましい。該ポリウレタンは、よく知られているようにイソシアネート化合物とポリオール化合物との反応によって得られる。
上記ポリウレタンを生成するための前記イソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、等が挙げられる。
前記ポリオール化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、エポキシポリオール、等が挙げられる。前記アクリルポリオールを構成する原料モノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、等が挙げられる。
上記図3に示すようなクリーニング装置10を備えた画像形成部5においては、画像形成処理の終了後感光体1が回転されずに放置されると、前述のように、クリーニングブレード(弾性体ブレード)の先端の感光体1の表面への当接によってスジ状の異常画像が発生する場合がある。本発明においては、このような異常画像の発生を抑制するために、画像形成部6の感光体1の回転を制御することによって、感光体1の回転停止時におけるクリーニングブレード11の先端の感光体1との当接位置を変更するようにしている。即ち、図3に示すように、本発明による一実施形態に係る画像形成部においては、感光体1の回転軸に回転力を付与する駆動モータ16の回転方向、駆動開始及び停止を制御する制御装置17を備えている。そして、制御装置17は、駆動モータ16の回転駆動の停止を検知してからの時間を計測するタイマー18、及び駆動モータ16の正逆回転切り換え手段19を備えている。さらに、画像形成装置内の温度を検知する温度検知手段20からの入力によって駆動モータを停止後再駆動させるための再駆動手段21、感光体の回転数計測手段22による感光体1の回転数に応じて駆動モータの停止後の再駆動時間を変更する所定経過時間変更手段23を備えている。そして、タイマー18、駆動モータ16の回転停止信号、温度検知手段20からの入力信号及び回転数計測手段22からの入力信号に基づいて制御部24で正逆回転切り換え手段19、再駆動手段21、所定経過時間変更手段23を作動させて、種々の制御を行うようになっている。
このような制御装置17を用いて感光体1の回転停止時におけるクリーニングブレード11の先端の感光体1との当接位置を変更する制御について図3に基づいて説明する。
本発明による実施形態に係る画像形成装置においては、前記画像形成処理が終了して駆動モータ16の回転駆動を停止させるOFF信号が入力されるとタイマー18が経過時間を計測する。そしてタイマー18が所定経過時間を計測したときに、制御装置17によって駆動モータ16を再駆動させるように制御されている。そして、その後タイマー18はリセットされ、再び駆動モータ16の信号を監視することを繰り返すように制御されている。
所定経過時間については、クリーニングブレード11の組み付け直後からの放置時間によって感光体1の表面の微小変形による画像異常(スジ)の発生するか否かを考慮して、スジ異常の発生しない放置時間の範囲(所定経過時間)で設定されている。これはクリーニングブレード11の組み付け直後から感光体1の表面が微小変形するまでに時間が必要であり、ある時間が経過するまでは感光体1の変形量が小さく画像に影響しないことから、画像に影響を及ぼすほど感光体1の表面が変形する前にクリーニングブレード11と感光体1の当接位置を更新することで前記の画像異常を防止することができる。また、当接位置の更新によって、それまで感光体1とクリーニングブレード11bが当接し、感光体1の表面で微小変形を起こしていた部分も、当接位置から外れると、感光体1の弾性回復により元の形状に回復するため、特に他の課題を引き起こすものではない。
図5にクリーニングブレードの弾性体ブレード11bと感光体1の当接圧力と放置時間によるベタ画像におけるスジ異常の有無を示している。図中、○は、スジ異常のないもの、×はスジ異常の発生したものを示している。この図5から明らかなように、当接圧力が高いほど、感光体表面へ与える物理的な押し圧力が大きくなるために、画像に異常をきたす程の感光体の表面変形までの放置時間が小さくなる。図中、曲線1は、スジ異常を発生する境界線を示し、図中のハッチング領域は、スジ異常を発生しない領域である。従って、前述の所定経過時間は、クリーニングブレード11(弾性体ブレード11b)の先端11b1における当接圧力に応じて、図5に基づいてハッチング領域内になるように適宜設定すれば良い。
しかし、当接圧力は初期状態である値に設定したとしても、経時での弾性体ブレード11bのゴムの経時変化あるいは癖つきなどで初期の当接圧力を保持することはできない。つまり、当接圧力によって感光体1のストレスが変わると、感光体1の表面の微小変形を引き起こすような状態は、感光体1とクリーニングブレード11の組み付けから時間の経過が少ない状態の方が負荷は大きいために不利となり、逆に放置時間が大きいとクリーニングブレード11の当接圧力の低下と、感光体1の表面の弾性による回復で、画像異常が発生しなくなる傾向がある。従って、本実施形態に係る画像形成部においては、感光体1の使用時間、即ち、感光体1の回転数を回転数計測手段22によって計測し、感光体1の回転数に応じて、前記所定経過時間を所定経過時間変更手段23によって前記所定経過時間を変動させて駆動モータ16の停止から所定経過時間到達までの時間を長く調整し、効果を持続しつつ、無駄な感光体1の回転動作を抑制し、電力消費、トナー消費を抑えることが可能となり効率よく、感光体1の変形による画像異常を抑制することができる。従って、感光体1の走行距離、即ち、感光体1の回転数が多くなるほど、前記所定経過時間は長く設定されるように、所定経過時間変更手段23によって制御されている。
このように、感光体1を画像形成処理の終了時に感光体1が停止された後、感光体1を回転駆動させてクリーニングブレード11の弾性体ブレード先端11bの感光体1との当接位置11b2を変更させて、感光体1の当接位置11b2における弾性体ブレード先端11bの当接圧力を緩和させてスジ状画像の発生を抑制している。この場合、感光体1の回転駆動に伴う弾性体ブレード先端11bの感光体1との当接位置11b2の変更量(移動量)は、感光体1とクリーニングブレード11の組み付け当初における弾性体ブレード先端11b1の感光体1との当接位置11b20から画像形成処理を行って感光体1を停止させた際の当接位置11b21までの移動量(図4(b−2)参照)よりも長くなるように設定されている。その結果、弾性体ブレード先端11b1の感光体1に対する当接圧力のピーク値を低下させることが可能となり、感光体1の微小変形を最低限に留めることでスジ状画像等の異常画像の発生を抑制して良好な画像品質を提供可能となる。そして、感光体1の回転駆動による感光体1の当接位置の変更は、感光体1の回転駆動を停止させた直後よりも停止してから所定経過時間経過後に行うと上記緩和作用が有効に発揮される。さらに、感光体1の回転駆動による感光体1の当接位置の変更は、感光体1を画像形成時の回転方向と同方向(正方向)より、むしろ、逆方向に回転駆動させて行った方が前記当接圧力の緩和が大きくなって、より有効なものとなる。次にこの逆回転させる場合について説明する。
前述の通りタイマー18からの所定経過時間経過後の出力信号によって駆動モータ16を所定時間回転駆動させるが、この信号を受けて感光体1を回転させる動作の回転方向が、画像形成時の感光体1の回転方向と逆方向、つまり、クリーニングブレード11の弾性体ブレード11bの撓みの解除方向に移動させることで、感光体1の当接位置11b2に与えるピーク圧力は大きく低減するため、逆回転方向に回転させると前記緩和効果が高く、駆動モータ16の停止後からの所定経過時間もより大きく設定できるため、感光体1の回転動作を減らすことができる。
逆回転時の弾性体ブレード先端11b1の感光体1の回転に伴う移動量については、正回転によって弾性体ブレード先端11b1が撓んだ移動量以上行えば十分に効果を発揮できる。逆に移動しすぎると弾性体ブレード先端11b1で堰き止めた残存トナーが他の接触部材に付着したり、感光体1にトレーディングで当接している部材があると捲くれ異常の原因となるため、他の不具合が発生しない程度、例えば1回転から数回転以内にとどめることが望ましい。
上述のように、感光体1を回転させる動作の回転方向が逆回転の方が効果は大きいので、これを利用し感光体が停止した直後にすべて逆回転動作を入れるとさらに効果は大きくなる。これにより感光体が停止している場合は、すべて弾性体ブレード先端11b1の撓みが解除される状態であるため、感光体1の表面に与える負荷が小さく、良好な画像品質を保つことができる。
また、前述したとおり、クリーニングブレード11の弾性体ブレード11bは主にゴム材料からなる弾性体であるため、画像形成装置の置かれる環境によって、その硬度は大きく変わる。特に低温環境ではゴムの硬化により、硬度が大きくなるため感光体に接触した場合に、感光体に与える負荷が増大する。従って、本実施形態に係る画像形成装置においては、前述のように、画像形成装置内部の温度を検出する温度検知手段20を取り付け、この検出温度によって、前記所定経過時間の長さを所定経過時間変更手段23によって変更可能としている。特に、画像形成装置内の温度として15℃以下を検知したときには、弾性体ブレード11bが硬化して当接圧力が大きくなるので、感光体1の回転駆動を行ってクリーニングブレード先端の当接位置を変更させることが望ましい。このように、前記クリーニングブレード先端の当接位置の変更を画像形成装置内の温度に応じて実行するように制御することによって前述した画像異常を防止する効果を最小限の動作で行うことが可能となる。
なお、上記実施形態においては、像担持体としてドラム状の感光体を使用しているが、無端状或いは有端状のベルトからなる感光体であっても有効に使用することが可能である。このようなベルト状感光体を使用する場合には、前述のドラム状感光体における回転方向は、ベルト状感光体の移送方向等感光体の移動方向を指すものとして理解される。同様にドラム状感光体の回転駆動は、移動駆動として解釈される。
次に、クリーニングブレードによる不整クリーニングに伴う異常画像や異音の発生は、クリーニングブレードによって残存トナーが除去される像担持体の表面構成によっても影響される。例えば、像担持体の表面が硬過ぎる場合には、クリーニングブレード先端と像担持体表面との当接位置で異音が発生し、一方、像担持体の表面が柔らかすぎる場合には、像担持体表面が摩耗されてフィルミング等の不具合が発生し易くなる。そのため、本発明においては、適度の硬さを有する像担持体を使用することが推奨される。次に、本発明による一実施形態に係る像担持体としての感光体について、以下説明する。
図6は、本発明による一実施形態に係る像担持体としての電子写真感光体の構成例を示す断面図である。本実施形態に係る感光体1は、導電性支持体1a上に、少なくとも電荷発生剤が含有される電荷発生層1b1が形成され、その上に少なくとも電荷移動剤が含有される電荷移動層1b2が形成される機能分離型電子写真感光体として適用されるものである。この場合、電荷発生層1b1と電荷移動層1b2とにより感光層1bが形成される。
電荷発生層1b1の形成方法としては、各種の方法を使用することができるが、例えばオキシチタニウムフタロシアニン顔料を電荷発生剤として用い、バインダー樹脂とともに適当な溶媒により分散若しくは溶解した塗布液を、所定の下地となる支持体上に塗布し、必要に応じて乾燥させて形成することができる。この場合、電荷発生層1b1と電荷移動層1b2を上下逆に積層させた逆積層型電子写真感光体等についても適用することができる。さらに、電荷発生剤と電荷移動剤とを同一層に含有する単層型電子写真感光体にも適用できる。また、必要に応じて導電性支持体と電荷発生層の間に中間層を設けても良いし、感光層上に保護層を設けても良い。
本発明に用いることができる導電性支持体1aとしては、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼、ニッケル、クロム、チタン、金、銀、銅、錫、白金、モリブデン、インジウム等の金属単体やそれらの合金の加工体が挙げられる。形状は、シ−ト状、フイルム状、ベルト状等フレキシブルな形状であればいずれのものでもよく、そして、無端、有端を問わない。また、導電性支持体の直径は、60mm以下、好ましくは30mm以下のものが特に有効である。
また、導電性支持体1aの厚みは振動減少の観点から0.6〜1.5mmであり、0.7〜1.2mmであることがより好ましい。0.6mm以下であると支持体の強度が不足し、さらに真直度や、フレ精度を保つことが困難でフルカラーの画像などでは色ずれ等の不具合がある。逆に1.2mm以上では、材料費が上がりコスト高となってしまう。
この中でも、JIS3000系、JIS5000系、JIS6000系等のアルミニウム合金が用いられ、EI(Extrusion Ironing)法、ED(Extrusion Drawing)法、DI(Drawing Ironing)法、II(Impact Ironing)法等一般的な方法により成形を行なった導電性支持体が好ましく、さらに、その導電性支持体の表面に、ダイヤモンドバイト等による表面切削加工や研磨、陽極酸化処理等の表面処理、またはこれらの加工、処理を行なわない無切削管などいずれのものでもよい。
また、導電性支持体1aの基体として樹脂を用いる場合、樹脂中に金属粉や導電性カーボン等の導電剤を含有させたり、基体形成用樹脂として導電性樹脂を用いることもできる。さらに、基体にガラスを用いる場合、その表面に酸化錫、酸化インジウム、ヨウ化アルミニウムで被覆し、導電性を持たせてもよい。
また、支持体1a上に中間層を形成してもよい。この中間層は接着向上機能、アルミニウム管からの流れ込み電流を防止するバリヤー機能、アルミニウム管表面の欠陥被覆機能等をもつ。この中間層には、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、ナイロン樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂等の各種樹脂を用いることができる。これらの樹脂層は、単独の樹脂で構成してもよく、2種以上の樹脂を混合して構成してもよい。また、層中に金属化合物、カーボン、シリカ、樹脂粉末等を分散させることもできる。さらに、特性改善のために各種顔料、電子受容性物質や電子供与性物質等を含有させることもできる。
これらの中間層は感光層1bと同様に適当な溶媒、分散、塗工法を用いて形成することができる。中間層の膜厚は、0.1μm〜50μm、好ましくは0.5μm〜20μmが適当である。
本発明に用いることができる電荷発生剤としては、オキシチタニウムフタロシアニンが高感度特性を有することから望ましく、中でもY型オキシチタニウムフタロシアニンが本発明の電荷移動剤との組み合わせにおいて相性がよい。これらの電荷発生剤は単体で用いてもよいし、適切な光感度波長や増感作用を得るために2種類以上を混合して用いてもよい。電荷発生層の膜厚は、0.01〜5μm、好ましくは0.1〜2μmである。
次に、本発明の実施形態で使用される感光層1bに用いられる結着樹脂としては、式(1)及び式(2)で表される繰り返し単位を含むポリカーボネート共重合体樹脂Aと、式(3)で表されるポリカーボネート樹脂Bの両方を含むものが適度の硬さを有する感光層を容易かつ確実に製造可能となるので好ましい。
Figure 0005304218
・・・式(1)
Figure 0005304218
・・・式(2)
Figure 0005304218
・・・式(3)
そして、前記ポリカーボネート共重合体樹脂A:前記ポリカーボネート樹脂B(重量比)が、60:40から90:10の範囲にあることが適当であり、前記ポリカーボネート共重合体樹脂Aの比率が前記範囲より小さくなると異音が発生するようになり、大きくなると電子写真装置内で発生するオゾン及び窒素酸化物による感光体表面の劣化に伴う画像濃度低下が発生するようになる。また、前記感光層1b中に、上述したポリカーボネート共重合体樹脂Aにおいては、更にシロキサンを含むポリカーボネートを共重合化することができる。
具体的には、一般式(4)、一般式(5)で表されるシロキサンを含むポリカーボネート樹脂が上げられる。
Figure 0005304218
・・・一般式(4)
但し、上記一般式(4)中、R10、11は、各々独立に水素原子、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、炭素数1〜12のアルキル基、又は炭素数6〜12の置換若しくは無置換のアリ−ル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、又は炭素数6〜12の置換若しくは無置換のアリ−ルオキシ基のいずれかを表し、aは1〜200の整数であり、X1は、−O−、又は下記一般式(6)若しくは(7)で示される基を表し、X2は、−O−、又は下記一般式(8)若しくは(9)で示される基を表す。
Figure 0005304218
・・・一般式(6)
Figure 0005304218
・・・一般式(7)
但し、上記一般式(6)及び(7)中、R13は、水素原子、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、炭素数1〜12のアルキル基、又は炭素数6〜12の置換若しくは無置換のアリ−ル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、又は炭素数6〜12の置換若しくは無置換のアリ−ルオキシ基のいずれかを表し、b、b’は、各々独立に0〜6の整数、dは0〜4の整数である。
Figure 0005304218
・・・一般式(8)
Figure 0005304218
・・・一般式(9)
但し、上記一般式(8)及び(9)中、R14は、水素原子、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、炭素数1〜12のアルキル基、又は炭素数6〜12の置換若しくは無置換のアリ−ル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、又は炭素数6〜12の置換若しくは無置換のアリ−ルオキシ基のいずれかを表し、f、f’は、各々独立に0〜6の整数、lは0〜4の整数を表す。
Figure 0005304218
・・・一般式(5)
但し、上記一般式(5)中、R21〜R32は、各々独立に炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基のいずれかを表し、m〜pは、各々独立に2〜6の整数を表し、qは0〜200の整数を表す。
なお、感光層1bが電荷発生層1b1と電荷移動層1b2とからなる場合には、前記樹脂はどちらの層にも適用できる。また、電荷発生層1b1に用いる場合の結着樹脂の量は、電荷発生剤100重量部に対し、10〜500重量部、好ましくは25〜300重量部が適当である。
次に、本実施形態に係る電子写真感光体には、電荷移動剤として一般式(10)で表される化合物が含有される。
Figure 0005304218
・・・一般式(10)
但し、上記一般式(10)中、R3〜R5は、各々独立に水素、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12の置換若しくは無置換のアリ−ル基を表す。
上記電荷移動剤は、本発明のバインダー樹脂との相性がよく、耐環境性に強い電子写真感光体を提供できるものである。上記一般式(10)に示す化合物において、特に式(10−a)〜(10−d)で表される化合物が本発明のバインダー樹脂との相性がよく好ましい。以下、具体的化合物を示すがこれらに限定されるものではない。
Figure 0005304218
・・・式(10−a)
Figure 0005304218
・・・式(10−b)
Figure 0005304218
・・・式(10−c)
Figure 0005304218
・・・式(10−d)
本実施形態においては、電荷移動剤に対する結着樹脂の比率は、1.25〜2.5(重量比)の範囲が好ましい。さらに好ましくは1.5から2.0(重量比)がよい。2.5(重量比)より多いと、残留電位が上昇するなど電気特性が悪化する。他方、1.25(重量比)より少ないと、耐摩耗性等の機械特性が低下する。さらに、一般式(10)で表される化合物と他の電荷移動剤とを混合して用いることもできる。この場合、一般式(10)の化合物と他の化合物の含有比率は、重量比で、一般式(10)の化合物:他の化合物=50:50〜95:5、好ましくは70:30〜95:5の範囲がよい。
他の電荷移動剤としては、ポリビニルカルバゾール、ハロゲン化ポリビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルインドロキノキサリン、ポリビニルベンゾチオフェン、ポリビニルアントラセン、ポリビニルアクリジン、ポリビニルピラゾリン、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリイソチアナフテン、ポリアニリン、ポリジアセチレン、ポリヘプタジイエン、ポリピリジンジイル、ポリキノリン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェロセニレン、ポリペリナフチレン、ポリフタロシアニン等の導電性高分子化合物を用いることができる。又、低分子化合物として、トリニトロフルオレノン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、キノン、ジフェノキノン、ナフトキノン、アントラキノン及びこれらの誘導体、アントラセン、ピレン、フェナントレン等の多環芳香族化合物、インドール、カルバゾール、イミダゾール等の含窒素複素環化合物、フルオレノン、フルオレン、オキサジアゾール、オキサゾール、ピラゾリン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、トリフェニルアミン、エナミン、スチルベン等を使用することができる。また、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸等の高分子化合物にLiイオン等の金属イオンをドープした高分子固体電解質等も用いることができる。さらに、テトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタンで代表される電子供与性化合物と電子受容性化合物で形成された有機電荷移動錯体等も用いることができ、これらを1種だけ添加して又は2種以上の化合物を混合して添加して、所望の感光体特性を得ることができる。
本実施形態に係る電子写真感光体の製造のための溶剤としては、結着樹脂及び電荷移動剤の溶解性、製造された溶液の安定性、あるいは環境に対する負荷の面から、テトラヒドロフランが適当である。
本実施形態に係る電子写真感光体を製造するための塗布液には、酸化防止剤、紫外線吸収剤、ラジカル捕捉剤、軟化剤、硬化剤、架橋剤等を添加して、感光体の特性、耐久性、機械特性の向上を図ることができる。特に、酸化防止剤と紫外線吸収剤との併用は感光体の耐久性向上に寄与し有用である。その中でも該感光層にアミン系酸化防止剤が好ましく、例えば、N−フェニル−1−ナフチルアミン、N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N−ジエチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−エチル−2−メチル−p−フェニレンジアミン、N−エチル−N−ヒドロキシエチル−p−フェニレンジアミン、アルキル化ジフェニルアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジアリル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−1,3−ジメチルブチル−p−フェニレンジアミン、4,4’−ジオクチル−ジフェニルアミン、4,4’−ジオクチル−ジフェニルアミン、6−エトキシ−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、N−フェニル−β−ナフチルアミン、N,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン等を挙げることができる。
その他、フェノール系酸化防止剤としては、2.6−ジ−tert−ブチルフェノール、2.6−ジ−tert−4−メトキシフェノール、2−tert−ブチル−4−メトキシフェノール、2.4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール、2.6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、ブチル化ヒドロキシアニソール、プロピオン酸ステアリル−β−(3.5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)、α−トコフェロール、β−トコフェロール、n−オクタデシル−3−(3’−5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のモノフェノール系、2.2’−メチレンビス(6−tert−ブチル−4−メチルフェノール)、4.4’−ブチリデン−ビス−(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4.4’−チオビス(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)、1.1.3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1.3.5−トリメチル−2.4.6−トリス(3.5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス〔メチレン−3(3.5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン等のポリフェノール系等が好ましく、これらを1種若しくは2種以上を同時に感光層中に含有することができる。
紫外線吸収剤としては、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3.5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル〕−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3.5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(3.5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(3.5−ジ−tert−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、サリチル酸フェニル、サリチル酸−p−tert−ブチルフェニル、サリチル酸−p−オクチルフェニル等のサリチル酸系が好ましく、特にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が好ましい。以上の酸化防止剤を1種若しくは2種以上を同時に感光層に含有することができる。
本実施形態に係る電子写真感光体に添加されるフェノール系酸化防止剤の添加量は、結着樹脂に対して3〜20重量%、アミン系酸化防止剤の添加量は、結着樹脂に対して3〜20重量%の範囲であることが好ましい。一方、紫外線吸収剤の添加量は、結着樹脂に対して3〜30重量%とすることが好ましい。
加えて、感光層の上に、ポリビニルホルマール樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の有機薄膜や、シランカップリング剤の加水分解物で形成されるシロキサン構造体から成る薄膜を成膜して表面保護層を設けてもよく、その場合には、感光体の耐久性が向上するので好ましい。この表面保護層は、耐久性向上以外の他の機能を向上させるために設けてもよい。保護層の膜厚は、0.1〜20μmが適当である。
本実施形態に係る電子写真感光体は、感光層表面のユニバーサル硬度が150N/mm2〜175N/mm2の範囲内であり、弾性仕事率が10%〜42%の範囲内が好適である。ユニバーサル硬度が175N/mm2以上では、該感光体を画像形成装置に装着、作動した時、感光層表面とクリーニングブレードの当接点で異音が発生する。150N/mm2以下では感光層の磨耗が大きくフィルミング等の不具合を発生する。同様に、弾性仕事率が42%以上でも異音が発生する。
本実施形態に係る電子写真感光体において、ユニバーサル硬度及び弾性仕事率の測定は、アルミニュームパイプ上に乾燥後の膜厚が24μmの該感光層の表面について行った。そして、ユニバーサル硬度及び弾性仕事率は、フィッシャーインストルメンツH−100(フィッシャーインストルメンツ社製)、ビッカース圧子を用い、設定加重9.8mN、押し込み深さ1μm、測定環境として温度22℃、相対湿度55%の条件下で測定した。ユニバーサル硬度については圧子の最大荷重での変位を硬さの値として表し、弾性仕事率は負荷−除荷試験のグラフより計算して求めた。
次に、本発明の実施例について説明する。
上記実施形態で説明したクリーニング装置と以下説明する感光体によってプロセスカートリッジを組立後、常温環境(23℃/50%)にて2000枚の耐刷試験を行った。耐刷試験は250枚毎に24時間、間欠で行い、500枚毎にハーフトーン画像、全ベタ画像を出力し異常画像がないか判定した。評価機はRICOH製Ipsio SP C220を改造したもので感光体、クリーニングブレードは標準品と交換し実験をおこなった。帯電条件は帯電ロールを用いた接触帯電方式により感光体表面電位を−500Vに均一に帯電できるように電圧を印加し、現像条件は接触ロールを用いた現像方式、中間転写ベルトを有する、画像形成装置を使用している。
[実施例1]
直径24mm、厚み1.0mmの無切削アルミニウムからなる円筒ドラム上に、アルキド樹脂(ベッコライトM−6401−50 大日本インキ化学工業社製)とアミノ樹脂(スーパーベッカミンG−821−60 大日本インキ化学工業社製)を65:35の割合で混合し、さらに前記混合樹脂と酸化チタン(CR−EL 石原産業社製)を1:3の割合とし、メチルエチルケトンに溶解して塗布液として、1.5μmの膜厚で形成した。次に、X線回折角Cukα(2θ±0.2度)27.3度に最大ピークを有するY型−オキシチタニウムフタロシアニン粉末10gをガラスビ−ズと1,3ジオキソラン500mlにポリビニルブチラール樹脂(BX−1 積水化学工業社製)10gを溶解した液を加え、サンドミル分散機で20時間分散し、得られた分散液をろ過してガラスビ−ズを取り去り、電荷発生層用塗布液を作成した。これを前記下引層上に浸漬塗工し乾燥して、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。ここで結着樹脂としては、前記式(1)、式(2)の化合物を90:10のモル比で、粘度平均分子量(Mv:40,000)のポリカーボネート共重合体樹脂と、式(3)で表される粘度平均分子量(Mv:50,000)のポリカーボネート樹脂を、重量比90:10で混合したものを使用した。
電荷移動剤としては、式(10−a)で表される化合物を使用した。結着樹脂と電荷移動剤の重量比は100:60である。前記結着樹脂と電荷移動剤をテトラヒドロフランに溶解し、電荷移動層用塗工液を調製した。電荷発生層を形成した基体を該電荷移動層用塗工液に浸漬塗工し、130℃で60分乾燥し膜厚24.0μmの電荷移動層を形成し、電子写真感光体を作製した。
クリーニングブレードはウレタンゴム系のブレードを常法により硬度75°、反発弾性40%に調整し、作製した。以上より準備したトナー、感光体、クリーニングブレードを使用し、クリーニングブレードの取り付けを線圧45N/m、接触角が15°になるように設定した。上記、プロセスカートリッジと感光体を組み付けクリーニングの先端位置の移動量を確認したところ、1mmの移動量であった。実験機には、感光体の駆動モータ停止からの時間をカウントするようにプログラムし、モータ停止状態で180分が経過するとモータを再駆動させ、順回転方向に感光体を4mm移動させるプログラムを組み込んだ。以上の条件にて耐刷試験を実施した結果、耐久末期までスジなどの異常画像は見られなかった。
[実施例2]
実施例1にて停止状態30分経過後の駆動モータ再駆動の方向を画像形成時の逆方向に4mmとした以外は実施例1と同様の条件にて耐刷試験を行った結果、耐久末期までスジなどの異常画像は見られなかった。
[実施例3]
実施例1にてモータ回転停止時に逆回転方向に4mm移動するプログラムを組み込んだ以外は実施例1と同様の条件にて耐刷試験を行った結果、耐久末期までスジなどの異常画像は見られなかった。
[比較例1]
実施例1にて駆動モータ停止後から停止時間をカウントせず、クリーニングブレードはモータ停止位置で放置されるようにした以外は実施例1と同様に実験を行った結果、耐久中にハーフトーン画像、ベタ画像中にスジ画像が発生し、耐久が進行するにつれてスジの数の増加が見られた。
[比較例2]
実施例2にて感光体の移動距離を0.5mm移動するプログラムを組み込んだ以外は実施例1と同様の条件にて耐刷試験を行った結果、耐久中にハーフトーン画像、ベタ画像中にスジ画像が発生し、耐久が進行するにつれてスジの数の増加が見られた。
[比較例3]
比較例1にて感光体の結着樹脂としては、式(1)、式(2)を90:10のモル比で、粘度平均分子量(Mv:40,000)のポリカーボネート共重合体樹脂を100%とした以外は比較例1と同様の条件にて耐刷試験を行った。このときの感光体表面のユニバーサル硬度は147N/m2であった。この結果、耐久中にハーフトーン画像上で多数のスジが発生し、スジの位置に該当する感光体表面にはトナーがフィルミングしていた。
[比較例4]
比較例1にてクリーニングブレードの硬度をJIS−A硬度で83°とした以外は比較例1と同様の条件にて耐刷試験を行った結果、耐久中にブレードビビリによる強烈な異音が発生してしまった。
本発明による一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 図1で示す画像形成装置の1個の画像形成部の概略構成を示す図である。 図2に示す画像形成部のクリーニング装置の概略構成を示す図である。 感光体とクリーニングブレード先端と当接状態を説明する図で、(a−1)は、クリーニングブレードと感光体を組み付けた時のブレード先端の当接状態を示す断面図、(a−2)は、(a−1)でクリーニングブレードを当接させた際の当接力の分布状態を示すグラフ図、(b−1)は、画像形成動作で感光体が回転駆動された際のブレード先端の当接状態を示す断面図、(b−2)は、(b−1)でクリーニングブレードを当接させた際の当接力の分布状態をグラフで示す図である。 クリーニングブレードの弾性体ブレードと感光体の当接圧力と放置時間を変えたときのベタ画像におけるスジ異常の有無をグラフで示す図である。 本発明による一実施形態に係る像担持体としての電子写真感光体の構成例を示す断面図である。
符号の説明
1、1Y、1M、1C、1Bk 感光体、1a 導電性支持体、1b 感光層、1b1 電荷発生層、1b2 電荷移動層、2 帯電装置、3A、3B 支持ローラ、4、4Y、4M、4C、4Bk 現像装置、5Y、5M、5C、5Bk 画像形成部、6 中間転写ベルト、7 1次転写ローラ、8 2次転写ローラ、9 定着装置、10 クリーニング装置、11 クリーニングブレード、11a 支持体、11b 弾性体ブレード、11b1 先端、11b2 当接位置、12 トナー回収容器、13 搬送スクリュー、14 レジストローラ、15 除電装置、16 駆動モータ、17 制御装置、18 タイマー、19 正逆回転切り換え手段、20 温度検知手段、21 再駆動手段、22 回転数計測手段、23 所定経過時間変更手段、24 制御部

Claims (8)

  1. 移動可能な表面に静電潜像を形成する像担持体と、当該静電潜像にトナーを供給してトナー像化する現像装置と、当該現像装置によって形成されたトナー像を前記像担持体から被転写体に転写する転写装置と、当該転写装置によって前記トナー像を前記被転写体に転写後に前記像担持体の表面に残存するトナーを当該像担持体の表面から除去するクリーニングブレードとを備えた画像形成装置において、
    前記像担持体は、表面に前記静電潜像が形成される感光層を有する電子写真感光体であり、当該感光層中に結着樹脂として少なくとも下記式(1)及び式(2)で表される繰り返し単位を含むポリカーボネート共重合体樹脂Aと、下記式(3)で表されるポリカーボネート樹脂Bとを含み、前記ポリカーボネート共重合体樹脂Aと前記ポリカーボネート樹脂Bとが重量比で60:40から90:10の範囲で含有されており、

    Figure 0005304218
    ・・・式(1)

    Figure 0005304218
    ・・・式(2)

    Figure 0005304218
    ・・・式(3)
    前記像担持体の移動駆動停止後から経過時間を計測する計測手段を備え、当該計測手段によって前記像担持体の移動駆動停止後から所定経過時間を計測したときに、前記像担持体を移動駆動させて前記クリーニングブレード先端の当該像担持体に対する当接位置を変更させることを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1記載の画像形成装置において、
    前記クリーニングブレードは、前記像担持体に対する当接圧力を40N/m〜60N/mに設定されていることを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1または2記載の画像形成装置において、
    前記像担持体の移動駆動停止後から所定経過時間を計測したときに、前記像担持体を移動駆動させる方向は、画像形成時の像担持体の移動方向と逆方向であることを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項記載の画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、当該画像形成装置内の温度を計測する温度検出手段を備え、当該温度検出手段によって当該画像形成装置内の温度が15℃以下と検出されたときに、前記像担持体を移動駆動させて前記クリーニングブレード先端の当該像担持体に対する当接位置を変更させるように制御されていることを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項記載の画像形成装置において、
    前記計測手段によって前記像担持体の移動駆動停止後から計測される所定経過時間は、前記像担持体の移動走行距離に応じて変化するように制御されていることを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項5記載の画像形成装置において、
    前記所定経過時間は、前記像担持体の移動走行距離が長い程長くなるように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項記載の画像形成装置において、
    前記像担持体の表面は、150N/m 2 〜175N/m 2 のユニバーサル硬度を有することを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれか1項記載の画像形成装置において、
    前記クリーニングブレードは、JIS−A硬度で70°〜80°の硬度を有することを特徴とする画像形成装置。
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