(57)【要約】【課題】表面保護層を備えた感光体を高線速の画像形成装置に用いた場合にも、潜像検知手段位置と現像位置での電位差を小さくすることができるようにし、画像の階調性や中間調の再現性に優れた画像形成装置を実現する。【解決手段】本発明は、感光体４０と、感光体４０を帯電する帯電手段７０と、帯電された感光体４０に静電潜像を形成する潜像形成手段７６と、感光体上の静電潜像を検知する電位センサ７１と、感光体４０上の静電潜像を現像して顕像化する現像手段６０を備えた画像形成装置において、感光体４０は、導電性基体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層、表面保護層を備えた有機感光体であり、表面保護層に電荷輸送材料が含まれていることを特徴とするので、電位センサ位置と現像位置での電位差を小さくすることができ、画像の階調性や中間調の再現性に優れた画像形成装置を実現することができる。【選択図】図２
2006098728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像を検知する潜像検知手段と、前記像担持体上の静電潜像を現像して顕像化する現像手段を備えた画像形成装置において、
前記像担持体は、導電性基体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層、表面保護層を備えた有機感光体であり、前記表面保護層に電荷輸送材料が含まれていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
画像形成動作中の像担持体が、潜像形成位置から潜像検知手段まで移動する時間をｔ１、潜像形成位置から現像位置まで移動する時間をｔ２としたとき、
２０ｍｓ＜ｔ１＜４０ｍｓ
かつ、
（ｔ１×２．５）＜ｔ２＜（ｔ１×３．５）
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記像担持体の表面保護層が基材樹脂に金属酸化物粒子を分散させた有機感光体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記像担持体の表面保護層が熱または光硬化型樹脂を含む有機感光体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記表面保護層に含まれる基材樹脂に対する電荷輸送材料の割合が、前記電荷輸送層に含まれる基材樹脂に対する電荷輸送材料の割合より低いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれ一つに記載の画像形成装置において、
前記電荷輸送層の電荷輸送材料が重量比で３０〜５０ｗｔ％であり、前記表面保護層の電荷輸送材料が重量比で１５〜３０ｗｔ％であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記表面保護層の厚さが電荷輸送層の厚さの１／１０以上、１／４以下であり、かつ、前記表面保護層の厚さが３〜８μｍであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
複数の像担持体を備え、各像担持体に色の異なる画像を形成した後、該画像を転写材に直接または中間転写体を介して重ね合わせて転写し、フルカラー画像を形成する構成であり、各像担持体毎に潜像検知手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に優れた耐久性を有し高画質な画像を高速で安定して得ることのできる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体等の像担持体を帯電手段で帯電し、帯電された像担持体に潜像形成手段で静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段で現像して顕像化した後、該像担持体上の顕像を用紙等の転写材に直接または中間転写体を介して転写し、転写材に転写された顕像を定着して画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が良く知られており、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、印刷機あるいはこれらの複合機等として普及している。
【０００３】
このような画像形成装置に関する従来技術として、特許文献１（特開２０００−３３０３４５号公報）には、露光手段と現像手段との間に電位センサを備えた画像形成装置において、電位センサにより検知された感光体電位が目標値になるように露光手段の露光量を調整する際に、電位センサ位置と現像位置では感光体電位が異なることを考慮して、感光体電位の目標値を設定する方法が開示されている。
また、特許文献２（特開２００２−１６１２１７号公報）には、像担持体として用いる有機感光体の表面保護層に粒子の表面に有機顔料を坦持させた金属酸化物粒子を使用することが開示されている。また、この特許文献２では、実施例として表面保護層に０〜５０重量％の電荷輸送材料を含有することが記載されている。
さらに特許文献３（特開２０００−２９２９５９号公報）には、有機感光体の表面保護層として光硬化型の有機材料を用い、表面保護層中に０．０１〜１０重量％の電荷輸送材料を含有することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３０３４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１６１２１７号公報
【特許文献３】特開２０００−２９２９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電子写真方式の画像形成装置では、感光体電位を検知する電位センサを備えることで画像の階調性や中間調の再現性に優れた画像形成装置が得られるが、プロセス線速が高速であったり、感光体が小径の画像形成装置では、露光位置から電位センサ位置までの到達時間が短いため、電位センサ位置で検知した感光体電位と現像位置に到達した際の感光体電位に差が生じてしまう場合がある。
【０００６】
そこで、前述の特許文献１には、電位センサにより検知された感光体電位が目標値になるように露光手段の露光量を調整する際に、装置の設置環境を検知して電位センサの検出値を補正して、感光体電位の目標値を設定する方法が開示されている。しかしながら、電位センサ位置と現像位置での感光体電位に差が生じる原因は設置環境だけではなく、感光層の膜厚によっても感光体感度が影響を受けるため、感光体の初期と長期間使用後の感光層が摩耗した状態とでは、電位センサ位置と現像位置での感光体電位の差が異なっていた。画像形成装置内で感光体の摩耗量を正確に検知することは困難であるため、従来例ではこのような初期と経時の差を十分に補正することができなかった。また、感光体の回転数をカウントして感光体の摩耗量を予測する方法も知られているが、感光体の摩耗量は感光体の回転数だけでなく、画像面積等の影響も大きく受けるため、感光体の摩耗量を正確に予測することは困難である。さらにフルカラー画像を形成する画像形成装置では十分な色再現を行うためには各色の画像を階調性良く形成する必要があり、感光体の摩耗の影響を受けやすい。特に各色毎に感光体を備えたタンデム方式のフルカラー画像形成装置では、各感光体の摩耗量は必ずしも同一ではないため、感光層膜厚の減少による感光体感度の変化の影響をより受けやすかった。
【０００７】
前述の特許文献２や特許文献３には、有機感光体の表面保護層に電荷輸送材料を含有させることが開示されている。しかしながら、表面保護層の電荷輸送材料が少ないと必要な感光体感度が得られずに電位センサ位置と現像位置の感光体電位の差が大きくなってしまうし、電荷輸送材料は一般的にはバインダー樹脂より低分子量であるため、表面保護層の電荷輸送材料が多すぎると表面保護層の強度が低下してしまうという不具合がある。また、感光体として適度な感度を得るためには電荷輸送層と表面保護層の両層の電荷輸送材料の量を適切にする必要があるが、特許文献２や特許文献３の実施例で開示されている内容はこれらの課題が十分に検討されているものではなかった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、画像の階調性や中間調の再現性に優れた信頼性の高い画像形成装置を提供することを目的とする。また、本発明は、像担持体（感光体）の静電特性や感度を悪化させることなく耐久性を向上させることができ、より信頼性の高い画像形成装置、特に高速のフルカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
ここで、本発明の課題をより具体的に述べると、本発明は、表面に保護層を備えた像担持体を高線速の画像形成装置に用いた場合にも、潜像検知手段位置と現像位置での電位差を小さくすることができ、潜像検知手段の検知結果に基づいて現像バイアス等の設定を適正に行うことができ、画像の階調性や中間調の再現性に優れた画像形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、高速の画像形成をするために潜像形成位置から潜像検知手段まで移動する時間が４０ｍｓ以下となってしまう場合に、潜像検知手段位置と現像位置での電位差が顕著になりやすいが、このような画像形成装置でも潜像検知手段位置と現像位置での電位差を小さくすることができ、潜像検知手段の検知結果に基づいて現像バイアス等の設定を適正に行うことができ、画像の階調性や中間調の再現性に優れた画像形成装置を提供することを課題とする。
さらに本発明では、上記課題に加えて、像担持体としての有機感光体の耐久性を向上させること、また、感光体の静電特性を悪化させることなく耐久性を向上させること、感光体の感度の悪化を最小限にとどめ、耐久性を向上させることを課題とする。
さらに本発明では、良好なフルカラー画像を高速に形成することができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像を検知する潜像検知手段と、前記像担持体上の静電潜像を現像して顕像化する現像手段を備えた画像形成装置において、前記像担持体は、導電性基体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層、表面保護層を備えた有機感光体であり、前記表面保護層に電荷輸送材料が含まれていることを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
本発明の第２の手段は、第１の手段の画像形成装置において、画像形成動作中の像担持体が、潜像形成位置から潜像検知手段まで移動する時間をｔ１、潜像形成位置から現像位置まで移動する時間をｔ２としたとき、
２０ｍｓ＜ｔ１＜４０ｍｓ
かつ、
（ｔ１×２．５）＜ｔ２＜（ｔ１×３．５）
であることを特徴とする（請求項２）。
【００１２】
本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記像担持体の表面保護層が基材樹脂に金属酸化物粒子を分散させた有機感光体であることを特徴とする（請求項３）。
また、本発明の第４の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記像担持体の表面保護層が熱または光硬化型樹脂を含む有機感光体であることを特徴とする（請求項４）。
【００１３】
本発明の第５の手段は、第１乃至第４のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記表面保護層に含まれる基材樹脂に対する電荷輸送材料の割合が、前記電荷輸送層に含まれる基材樹脂に対する電荷輸送材料の割合より低いことを特徴とする（請求項５）。
また、本発明の第６の手段は、第１乃至第５のいずれ一つの手段の画像形成装置において、前記電荷輸送層の電荷輸送材料が重量比で３０〜５０ｗｔ％であり、前記表面保護層の電荷輸送材料が重量比で１５〜３０ｗｔ％であることを特徴とする（請求項６）。
さらに本発明の第７の手段は、第１乃至第６のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記表面保護層の厚さが電荷輸送層の厚さの１／１０以上、１／４以下であり、かつ、前記表面保護層の厚さが３〜８μｍであることを特徴とする（請求項７）。
【００１４】
本発明の第８の手段は、第１乃至第７のいずれか一つの手段の画像形成装置において、複数の像担持体を備え、各像担持体に色の異なる画像を形成した後、該画像を転写材に直接または中間転写体を介して重ね合わせて転写し、フルカラー画像を形成する構成であり、各像担持体毎に潜像検知手段を備えていることを特徴とする（請求項８）。
【発明の効果】
【００１５】
第１の手段の画像形成装置では、像担持体は、導電性基体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層、表面保護層を備えた有機感光体であり、前記表面保護層に電荷輸送材料を含むことにより、潜像検知手段位置と現像位置での電位差を小さくすることができるので、潜像検知手段の検知結果に基づいて現像バイアス等の設定を適正に行うことができ、画像の階調性や中間調の再現性に優れた画像形成装置が得られる。
【００１６】
第２の手段の画像形成装置では、画像形成動作中の像担持体が、潜像形成位置から潜像検知手段まで移動する時間をｔ１、潜像形成位置から現像位置まで移動する時間をｔ２としたとき、
２０ｍｓ＜ｔ１＜４０ｍｓ
かつ、
（ｔ１×２．５）＜ｔ２＜（ｔ１×３．５）
であることにより、高速の画像形成をするために潜像形成位置から潜像検知手段まで移動する時間が４０ｍｓ以下となってしまう場合にも、潜像検知手段位置と現像位置での電位差を小さくすることができるので、潜像検知手段の検知結果に基づいて現像バイアス等の設定を適正に行うことができ、画像の階調性や中間調の再現性に優れた画像形成装置が得られる。
【００１７】
第３の手段の画像形成装置では、第１または第２の手段の効果に加え、表面保護層に金属酸化物を分散させることで、有機感光体の耐久性を大きく向上させることができる。
また、第４の手段の画像形成装置では、第１または第２の手段の効果に加え、像担持体の表面保護層を熱または光硬化型樹脂層とすることで、有機感光体の耐久性を大きく向上させることができる。
【００１８】
第５の手段の画像形成装置では、第１乃至第４のいずれか一つの手段の効果に加えて、表面保護層に含まれる基材樹脂に対する電荷輸送材料の割合が、電荷輸送層に含まれる基材樹脂に対する電荷輸送材料の割合より低いことにより、感光体の応答時間の低下を防止することができる。
また、第６の手段の画像形成装置では、第１乃至第５のいずれか一つの手段の効果に加えて、電荷輸送層の電荷輸送材料が重量比で３０〜５０ｗｔ％であり、表面保護層の電荷輸送材料が重量比で１５〜３０ｗｔ％であることにより、保護層の耐摩耗性を低下させることなく、感光体の応答時間の低下を最小限にとどめることができる。
さらに第７の手段の画像形成装置では、第１乃至第６のいずれか一つの手段の効果に加えて、表面保護層の厚さが電荷輸送層の厚さの１／１０以上、１／４以下であり、かつ、表面保護層の厚さが３〜８μｍであることにより、表面保護層の厚さをこの範囲に設定することで、保護層を設けても感光体の感度劣化が少なく、感光体の耐久性を大きく向上させることができる。
【００１９】
第８の手段の画像形成装置では、第１乃至第７のいずれか一つの手段の効果に加えて、複数の像担持体を備え、各像担持体に色の異なる画像を形成した後、該画像を転写材に直接または中間転写体を介して重ね合わせて転写し、フルカラー画像を形成する構成であり、各像担持体毎に潜像検知手段を備えていることにより、各色で階調性に優れた画像を形成することができるので、高速で高画質のフルカラー画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の構成、動作および作用を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略全体構成図であり、本発明をタンデム型中間転写方式のフルカラー複写機に適用した例を示している。
このフルカラー複写機は、装置本体１００、本体を載せる給紙テーブル２００、複写機本体上に取り付けるスキャナ３００、スキャナ上に取り付けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００、等から構成されている。
【００２１】
装置本体１００の中央にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応する４つの画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋを横に並べて配置したタンデム型画像形成装置２０が構成されている。このタンデム型画像形成装置２０の各画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像が形成される像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋを有している。
【００２２】
タンデム型画像形成装置２０の上方には、露光装置２１が設けられている。図示を省略しているが、露光装置２１は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、光源から出射されたレーザ光束をコリメートする光学系と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたｆθレンズ、長尺ＷＴＬ等のレンズやミラー等から構成されている。そして、各色の画像情報に応じてレーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され、各色の感光体に照射される。
【００２３】
タンデム型画像形成装置２０の下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設置されている。中間転写ベルトは、図示の例では３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能であり、第１の支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラである。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間には、各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋから中間転写ベルト１０にトナー像を転写する一次転写手段として、一次転写ローラ６５Ｙ、６５Ｃ、６５Ｍ、６５Ｂｋが中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋに対向するように設けられている。また、第３の支持ローラ１６のベルト搬送方向下流側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。
【００２４】
中間転写ベルト１０の材質としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料を用い、これらの樹脂材料をシームレスベルトに成型して使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。
【００２５】
中間転写ベルト１０の下方には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示の例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写べルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像を転写材に転写する。２次転写ベルト２４としては中間転写ベルト１０と同様の材料を用いることができる。
【００２６】
２次転写装置２２の横には、転写材上の画像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成されており、定着ベルト２６を支持するローラ等に加熱源を有している。
上述した２次転写装置２２には、画像転写後の転写材をこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん２次転写装置として、転写ローラや転写チャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を別途備える必要がある。
なお、図示の例では２次転写装置２２および定着装置２５の下方に、上述したタンデム型画像形成装置２０と平行に、転写材を反転排紙したり、転写材の両面に画像を形成するために転写材を反転して再給紙したりする反転装置２８を備えている。
【００２７】
このフルカラー複写機を用いてコピーを行うときは、ＡＤＦ４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、ＡＤＦ４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、ＡＤＦ４００を閉じて原稿を押さえる。
そして、不図示の操作部のスタートスイッチを押すと、ＡＤＦ４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後にスキャナ３００を駆動し、他方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、光源と第１ミラーを保持する第１走行体３３、および第２ミラーと第３ミラーを保持する第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光を第１ミラーで反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４の第２、第３のミラーで反射して結像レンズ３５を通してＣＣＤ等の読取りセンサ３６に入れ、読取りセンサ３６で原稿内容を読み取る。その後、操作部でのモード設定、あるいは操作部で自動モード選択が設定されている場合には原稿の読み取り結果に従い、フルカラーモードまたは白黒モードで画像形成動作を開始する。
【００２８】
ここで、フルカラーモードが選択された場合には、タンデム型画像形成装置２０の各画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋの各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋが図１で反時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋの表面が帯電装置（例えば図２に示すような帯電ローラ７０）により一様に帯電される。そして、各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋには露光装置２１から各色の画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋが回転することにより各色の現像装置６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍ、６０Ｂｋで各色のトナーにより現像され顕像化される。各色のトナー像は中間転写ベルト１０の搬送とともに、一次転写ローラ６５Ｙ、６５Ｃ、６５Ｍ、６５Ｂｋにより中間転写ベルト１０上に順次転写されて中間転写ベルト１０上にフルカラー画像を形成する。
【００２９】
一方、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、給紙テーブル内４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから用紙等の転写材を送り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して本体内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材を送り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に転写材を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写材上にトナー像を転写する。
【００３０】
トナー像が転写された転写材は、２次転写装置２２の２次転写ベルト２４で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写材にトナー像を定着された後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び２次転写位置２２へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【００３１】
次に、白黒モードが選択された場合には、支持ローラ１５が下方に移動し、中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍから離間させる。そしてブラック（Ｂｋ）用の感光体４０Ｂｋのみが図１の反時計回り方向に回転し、ブラック（Ｂｋ）用の感光体４０Ｂｋの表面が帯電ローラ７０により一様に帯電され、露光装置２１からＢｋの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成され、現像装置６０ＢｋのＢｋのトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は中間転写ベルト１０上に転写される。この際、Ｂｋ以外の３色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、現像装置６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍは停止しており、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。
【００３２】
一方、給紙テーブル内４３の給紙カセット４４から転写材が給紙され、レジストローラ４９により、中間転写ベルト１０上に形成されているトナー像と一致するタイミングで２次転写装置２２に搬送される。そして、２次転写装置２２でトナー像が転写された転写材は、フルカラー画像の場合と同様に定着装置２５で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【００３３】
次に、各色の画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋの具体的な構成例を図２に示す。この各色の画像形成ユニット１８（Ｙ〜Ｂｋ）の構成は共通であるので、各符号のＹ〜Ｂｋの添字は省略する。像担持体である感光体４０の周りには、感光体４０を均一に帯電する帯電ローラ７０、感光体４０の電位を検知する電位センサ（潜像検知手段）７１、感光体４０に形成された静電潜像をトナーで現像して顕像化する現像装置（現像ユニット）６０、トナー像が転写された後の感光体４０の表面を除電する除電ランプ７２、転写残トナーをクリーニングするための感光体クリーニング装置８０（例えば２本のブラシローラ７３、７４とクリーニングブレード７５）が配置されている。また、画像形成ユニット１８のケースには露光装置からの露光光７６を通過させるための開口が設けられている。
【００３４】
ここで、図２に示す画像形成ユニット１８において、潜像検知手段である電位センサ７１を現像位置６０の現像領域外に設置すれば、現像位置の感光体電位を正確に検知することができるが、そのためには感光体４０や帯電ローラ７０の長さを大幅に長くする必要があり、装置の大型化につながってしまう。そのため、露光位置と現像位置の間に電位センサ７１を配置しているが、装置の小型化と高い出力速度を両立するためには、露光位置から電位センサ位置までの感光体４０の移動時間が４０ｍｓ以下となるような位置で検知する必要がある。ただし、電位センサ７１が露光位置に近すぎて露光位置から電位センサ位置までの感光体４０の移動時間が２０ｍｓ以下になるような場合、感光体４０の電位が十分に減衰せず正確な電位を検知することができない。
【００３５】
また、電位センサ位置から現像位置までの距離は近い方がより正確に感光体電位を検知することができるが、現像ユニット６０の形状からあまり近くには配置できないことと、電位センサ７１が現像ユニット６０に近すぎると現像ユニット６０から飛散したトナーが電位センサ７１に付着して検知精度が低下したり、電位センサ７１が故障したりすることがある。このため以上の点を考慮して、画像形成動作中の感光体４０（より具体的には感光体上の静電潜像）が、潜像形成位置から潜像検知手段（電位センサ７１）まで移動する時間をｔ１、潜像形成位置から現像位置まで移動する時間をｔ２としたとき、
２０ｍｓ＜ｔ１＜４０ｍｓ
かつ、
（ｔ１×２．５）＜ｔ２＜（ｔ１×３．５）
となるような位置に電位センサ７１を配置することが望ましい。
【００３６】
次に、画像形成ユニット１８の各部の構成についてより詳しく説明する。クリーニング装置８０のブラシローラ７４には固形の潤滑剤７８が当接しており、感光体４０への潤滑剤供給部材としての機能も持っている。固形の潤滑剤の例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸コバルト、オレイン酸マグネシウム、パルチミン酸亜鉛のような脂肪酸金属塩や、カルナウバワックスのような天然ワックスや、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系の樹脂を用いることができる。
【００３７】
クリーニング装置８０のブラシローラ７３、７４やポリウレタンゴムからなるクリーニングブレード７５により感光体４０から掻き取られたトナーは、クリーニング装置８０の下部に設けられたトナー搬送コイル７９により回収し、その回収した廃トナーをトナー搬送コイル７９により図示しない廃トナー収納部に搬送するように構成されている。なお、上記の構成に代えて、トナー搬送コイル７９により回収したトナーを現像装置６０のトナー補給部に搬送して再利用する構成とすることもできる。
【００３８】
図３に本発明に係る画像形成ユニット１８で使用する帯電ローラ７０の断面図を示す。帯電ローラ７０は導電性支持体である芯金１０１と、帯電部材としての樹脂層１０２と、ギャップ保持部材１０３から構成されている。
芯金１０１にはステンレス等の金属が用いられる。芯金１０１が細すぎると帯電部材の切削加工時や、感光体４０に加圧されたときのたわみの影響が無視できなくなり、必要なギャップ精度が得られにくい。また、芯金１０１が太すぎる場合には帯電ローラ７０が大型化したり、質量が重くなったりする問題があるため、芯金１０１の直径としては６〜１０ｍｍ程度が望ましい。
【００３９】
帯電ローラ７０の樹脂層１０２は１０４〜１０９Ωｃｍの体積抵抗を持つ材料が好ましい。抵抗が低すぎると感光体４０にピンホール等の欠陥があった場合に帯電バイアスのリークが発生しやすく、抵抗が高すぎると放電が十分に発生せず均一な帯電電位を得ることができない。そこで樹脂層１０２の抵抗調整方法としては、基材となる樹脂に導電性材料を配合することで所望の体積抵抗を得ることができる。基材樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。これらの基材樹脂は、成形性が良いので容易に成形加工することができる。
【００４０】
導電性材料としては四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物のようなイオン導電性材料が好ましい。四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンの例としては、四級アンモニウム塩基を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレンーエチルアクリレート共重合、エチレンーメチルアクリレート共重合、エチレンー酢酸サンビニル共重合、エチレンープロピレン共重合、エチレンーヘキセン共重合等のポリオレフィンである。本実施の形態においては、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンについて例示したが、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィン以外の高分子化合物であっても構わない。
【００４１】
前記のイオン導電性材料は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより、前記の基材樹脂に均一に配合される。配合された材料を芯金上に射出成形、あるいは押出成形することにより、容易にローラ形状に成型することができる。イオン導電性材料と基材樹脂の配合量は基材樹脂１００重量部に対してイオン導電性材料３０〜８０重量部が望ましい。帯電ローラ７０の樹脂層１０２の厚さとしては０．５〜３ｍｍが望ましい。樹脂層１０２が薄すぎると成型が困難である上に強度の面でも問題がある。また、樹脂層１０２が厚すぎると帯電ローラ７０が大型化するうえに樹脂層１０２の実際の抵抗が大きくなるため帯電効率が低下してしまう。
【００４２】
樹脂層１０２を成形した後、樹脂層１０２の両端にあらかじめ成形しておいたギャップ保持部材１０３を圧入や接着、あるいはその両方を併用して、芯金１０１に固定する。このようにして、帯電部材（樹脂層）１０２とギャップ保持部材１０３を芯金１０１に一体化してから、切削や研削等の加工を行って帯電ローラ７０の外径を整えることで帯電部材（樹脂層）１０２とギャップ保持部材１０３のフレの位相を揃えることができ、帯電ギャップの変動を低減することができる。
【００４３】
ギャップ保持部材１０３の材質としては帯電部材（樹脂層）１０２の基材と同様にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。ただし、感光体４０の感光層にギャップ保持部材１０３を当接させるので、感光層が損傷するのを防止するために、帯電部材より硬度の低いグレードを用いることが望ましい。また、摺動性に優れ感光層に損傷を与えにくい樹脂材料として、ポリアセタール、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリフッ化ビニリデン、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等の樹脂を用いることもできる。また、樹脂層１０２やギャップ保持部材１０３にはコーティング等により、トナー等が付着しにくい表層を数１０μｍ程度の厚さで形成することもできる。
【００４４】
ギャップ保持部材１０３を感光体４０の画像領域外に付き当てることで、帯電ローラ７０の樹脂層１０２と感光体４０との間にギャップを形成する。帯電ローラ７０は芯金１０１の端部に取り付けられたギヤ（図示せず）が感光体フランジに形成されたギヤ（図示せず）と噛み合っており、感光体駆動モータ（図示せず）により感光体４０が回転すると帯電ローラ７０も感光体４０とほぼ等しい線速で連れ回り方向に回転する。このとき樹脂層１０２と感光体４０が接触することがないので、帯電ローラ７０として硬い樹脂材料を使用し、感光体４０に有機感光体を使用した場合でも画像領域の感光層に傷が付いたりすることはない。また、ギャップが広がりすぎると異常放電が発生し均一に帯電できなくなるため、最大ギャップは１００μｍ以下に抑える必要がある。このような感光体と帯電ローラ間にギャップを設けた帯電ローラ７０を使用する場合には、帯電バイアスとして直流（ＤＣ）電圧に交流（ＡＣ）電圧を重畳することが望ましい。
【００４５】
また、帯電ローラ７０にはローラ表面をクリーニングするためのクリーニングローラ７７が当接している。このクリーニングローラ７７は金属製の芯金上に導電性繊維を静電植毛したブラシローラであり、帯電ローラ７０に自重で当接しており帯電ローラ７０の回転に伴い連れ回り回転しながら帯電ローラ表面に付着したトナー等の汚れを除去する。
【００４６】
なお、本発明で使用できる帯電手段は上記のような非接触のローラ帯電方式に限定されるものではなく、感光体４０に帯電ローラが接触しているローラ帯電でもよいし、帯電ブラシを用いたブラシ帯電でもよい。あるいはチャージャー等のローラ以外の非接触帯電方式でも構わない。
【００４７】
各色の画像形成ユニット１８（Ｙ〜Ｂｋ）の各現像装置６０（Ｙ〜Ｂｋ）は構成が同一のものであり、それらは使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置であり、各色の現像装置６０のユニット内にはトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。
【００４８】
現像装置６０は感光体４０に対向した現像ローラ６１、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー６２、６３、トナー濃度センサ６４等から構成されている。現像ローラ６１は外側の回転自在のスリーブと、スリーブの内側に固定された複数の磁石（または複数の磁極が着磁されたマグネットローラ）から構成されている。そして、トナー濃度センサ６４の出力に応じて、図示しないトナー補給装置より必要量のトナーが補給される。
【００４９】
トナーは結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて、他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、等を用いることができる。トナーに使用される着色材（例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）としては、トナー用として公知のものが使用できる。着色材の量は結着樹脂１００重量部に対して０．１から１５重量部が適当である。
また、電荷制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、４級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。
【００５０】
トナー粒子には流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の金属酸化物の微粒子及びそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤等によって表面処理したものや、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粒子、などが用いられる。これら流動性付与剤の粒径は０．０１〜３μｍの範囲のものが使用される。これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子１００重量部に対して０．１〜７．０重量部の範囲が好ましい。
【００５１】
本発明に係わる二成分現像剤用のトナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材及び必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダーまたは二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。
【００５２】
キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライトやマグネタイト等の強磁性体である。この芯物質の粒径は２０〜６０μｍ程度が適当である。
キャリアの被覆層の形成に使用される材料としては、ビニリデンフルオライド、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、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
【００５３】
次に本発明で使用する感光体４０の断面構成を図４に示す。図４に示すように、本発明で使用する感光体４０としては、導電性支持体（導電性基体）２０１と、この導電性支持体（導電性基体）２０１上に構成された電荷発生層２０３と電荷輸送層２０４からなる感光層２０２と、最外層に設けられた表面保護層２０５とからなる積層型有機感光体が用いられる。
【００５４】
導電性支持体（導電性基体）２０１は、体積抵抗１０１０Ωｃｍ以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、銀、金、白金等の金属、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状または円筒状のプラスチックや、紙に被覆したもの、あるいは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス等の管材を切削、超仕上げ、研磨等で表面処理したもの等から構成される。
【００５５】
感光層２０２を構成する電荷発生層２０３は、電荷発生材料を主成分とする層である。電荷発生材料には、無機または有機材料が用いられ、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、フタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料、セレン、セレン−テルル合金、セレン−ヒ素合金、アモルファス・シリコン等が挙げられる。これら電荷発生材料は、単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
【００５６】
電荷発生層２０３は、上記の電荷発生材料を適宜バインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、２−ブタノン、ジクロルエタン等の溶媒を用いて、ボールミル、アトライター、サンドミルなどにより分散し、分散液を塗布することにより形成できる。電荷発生層２０３の塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート法等により行うことができる。
【００５７】
適宜用いられるバインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン、アクリル、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリアミド等の樹脂を挙げることができる。バインダー樹脂の量は、重量基準で電荷発生材料１部に対して０〜２部が適当である。
なお、電荷発生層２０３は、公知の真空薄膜作製法によっても形成することができる。また、電荷発生層２０３の膜厚は、通常は０．０１〜５μｍ、好ましくは０．１〜２μｍである。
【００５８】
電荷輸送層は、電荷輸送材料及びバインダー樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により可塑剤やレベリング剤等を添加することもできる。電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。
【００５９】
電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロキサントン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、２，６，８−トリニトロ−４Ｈ−インデノ〔１，２−ｂ〕チオフェン−４オン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送材料は、単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。
【００６０】
正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、９−（ｐ−ジエチルアミノスチリルアントラセン）、１，１−ビス−（４−ジベンジルアミノフェニル）プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。これらの正孔輸送材料は、単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。
【００６１】
電荷輸送材料と共に電荷輸送層に使用されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート、フェノキシ、ポリカーボネート、酢酸セルロース、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、アクリル、シリコーン、エポキシ、メラミン、ウレタン、フェノール、アルキッド等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。
溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、２−ブタノン、モノクロルベンゼン、ジクロルエタン、塩化メチレン等が挙げられる。
【００６２】
電荷輸送層２０４の厚さは、１５〜３５μｍの範囲で所望の感光体特性に応じて適宜選択すればよい。
所望により電荷輸送層２０４に添加される可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等、樹脂に汎用の可塑剤を挙げることができ、その使用量は、重量基準でバインダー樹脂に対して０〜３０％程度が適当である。
また、所望により電荷輸送層２０４に添加されるレベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマー又はオリゴマーが挙げられ、その使用量は、重量基準でバインダー樹脂に対して０〜１％程度が適当である。
【００６３】
本発明においては、感光層２０２に含有される電荷輸送材料の含有量は、電荷輸送層２０４の３０重量％以上とするのが好ましい。３０重量％未満では、感光体４０へのレーザ書き込みにおけるパルス光露光において高速電子写真プロセスでの十分な光減衰時間が得られず好ましくない。
【００６４】
本発明の感光体４０には、導電性支持体（導電性基体）２０１と感光層２０２との間に下引き層（図示せず）を形成することもできる。下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層２０２を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。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、アルキッド−メラミン、エポキシ等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。
また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。
この下引き層は、上記の感光層と同様、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。
【００６５】
さらに、下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用して、例えば、ゾル−ゲル法等により形成した金属酸化物層を用いることも有用である。この他に、下引き層には、Ａｌ２Ｏ３を陽極酸化したものにより形成したもの、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物、ＳｉＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、ＣｅＯ２等の無機物を真空薄膜作製法により形成したものも有効である。下引き層の膜厚は０〜５μｍが適当である。
【００６６】
本発明の感光体４０には、表層として、感光層２０２の保護及び耐久性の向上を目的に表面保護層２０５を感光層２０２の上に形成するものである。
この表面保護層２０５の構成としては、バインダー樹脂に耐摩耗性を向上する目的でアルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム等の金属酸化物微粒子が分散されている。バインダー樹脂としては、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル、フェノール、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ等の樹脂が挙げられる。
【００６７】
表面保護層２０５に添加される金属酸化物微粒子の量は、重量基準で５〜３０％である。金属酸化物微粒子の量が５％未満では、耐摩耗性を向上する効果が小さく耐久性に劣り、３０％を越えると露光時における明部電位の上昇が著しくなって、感度低下が無視できなくなるので望ましくない。表面保護層２０５の形成法としては、スプレー法等、通常の塗布法が採用される。表面保護層２０５の厚さは、１〜１０μｍ、好ましくは３〜８μｍ程度が適当である。表面保護層２０５の膜厚が薄すぎると耐久性に劣り、表面保護層２０５の膜厚を厚くしすぎると感光体製造時の生産性が低下するだけでなく、経時での残留電位の上昇が大きくなってしまう。表面保護層２０５に添加する金属酸化物粒子の粒径としては、０．１〜０．８μｍが適当である。金属酸化物微粒子の粒径が大きすぎる場合には保護層表面の凹凸が大きくなりクリーニング性が低下する上、露光光が保護層で散乱されやすく解像力が低下し画像品質が劣る。金属酸化物微粒子の粒径が小さすぎると耐摩耗性に劣る。
【００６８】
さらに表面保護層２０５には、基材樹脂への金属酸化物微粒子の分散性を向上させるために分散助剤を添加することができる。添加される分散助剤は塗料等に使用されるものが適宜利用でき、その量は重量基準で通常は含有する金属酸化物微粒子の量に対して０．５〜４％、好ましくは１〜２％である。
【００６９】
図２に示すように、潜像形成位置と現像位置との間に潜像検知手段である電位センサ７１を備えた画像形成装置では、感光体４０の表面保護層２０５に電荷輸送材料を添加することで、保護層中の電荷の移動を促進することができ、電位センサ７１で検知した感光体電位と現像位置の感光体電位の差を小さくすることができる。従って、電位センサ７１で検知した感光体電位（潜像電位）に基づいて現像バイアス等の設定を適正に行うことができ、画像の階調性や中間調の再現性に優れた画像形成装置を実現することができる。
なお、感光体４０の表面保護層２０５に添加する電荷輸送材料としては、電荷輸送層２０４と同じ材料を用いることができるし、別の材料を用いてもよい。
【００７０】
電位センサ位置と現像位置での感光体電位の差をより小さくするためには、感光体４０の表面保護層２０５の基材樹脂と電荷輸送材料の割合を多くした方がよい。ただし、一般的には電荷輸送材料はバインダー樹脂より分子量が小さいため、保護層中の電荷輸送材料の量が多すぎると表面保護層２０５の強度が低下し、耐摩耗性が低下してしまう不具合がある。また、表面保護層２０５中に電荷輸送層２０４より多い電荷輸送材料を含有させても、電荷輸送層２０４の移動速度が支配的となってしまうため感光体としての感度が向上しないだけでなく、保護層の強度が低下してしまう。そのため、保護層中の基材樹脂と電荷輸送材料との割合を電荷輸送層中の基材樹脂と電荷輸送材料との割合より小さくすることが望ましい。
【００７１】
なお、本発明で使用する感光体４０には、耐環境性の改善のため、とりわけ感度低下や残留電位の上昇を防止する目的で、各層に酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、およびレベリング剤等を添加することができる。
また、本発明で使用できる表面保護層２０５の構成としては、金属酸化物粒子を分散させたタイプに限定されるものではなく、光硬化型あるいは熱硬化型の樹脂材料を用いることにより、表面保護層２０５を形成することもできる。
【００７２】
本発明では、以上のような表面保護層２０５を備えた感光体４０を使用することで、感光体４０の耐摩耗性が向上する。そのため、感光体４０の摩耗が低減するので長期間使用しても感光体膜厚の減少に起因する感光体感度の変化も小さく、長期にわたって安定した画像を出力することができる。
【実施例】
【００７３】
以下、より詳細な実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
使用した画像形成装置の構成は図１に示したフルカラー複写機であり、各画像形成ユニット１８（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ）の構成は図２に示した通りである。各感光体４０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ）の直径はφ６０ｍｍ、プロセス線速は２８０ｍｍ／ｓである。この画像形成装置では、各感光体４０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ）が露光位置（潜像形成位置）から電位センサ位置まで回転する時間は３５ｍｓであり、露光位置（潜像形成位置）から現像位置まで回転する時間は１１０ｍｓである。電位センサ位置の感光体電位の測定には装置に搭載された電位センサ７１を用い、現像位置の感光体電位の測定には、現像ローラ６１を外して、その位置に表面電位計（Ｔｒｅｋ製  ｍｏｄｅｌ３４４）のプローブを配置して測定を行った。露光手段は波長６５５ｎｍのレーザダイオード（ＬＤ）であり、除電ランプ７２には波長６８０ｎｍのＬＥＤが用いられている。
【００７４】
感光体４０は、アルミニウム基体２０１上に、厚さ３．５μｍの下引き層、厚さ０．１５μｍの電荷発生層２０３、厚さ２２μｍの電荷輸送層２０４、厚さ５μｍの表面保護層２０５を積層した構成の有機感光体である。このとき、表面保護層２０５の塗工はスプレー法により行い、それ以外の層は浸漬塗工法により行った。電荷輸送層２０４、表面保護層２０５ともに基材樹脂としてはポリカーボネートを用いた。電荷輸送層２０４の電荷輸送材料は重量比で４０ｗｔ％であり、表面保護層２０５には平均粒径０．３μｍのアルミナ粒子を、保護層の全固形分に対して１０重量％添加した。
【００７５】
ここで、表面保護層２０５に含まれる電荷輸送材料の量を変化させて電位センサ位置と現像ローラ位置での感光体電位の測定を行った。この際、電荷輸送材料量の割合を増減させるために、基材樹脂の量を変化させて調整した。
保護層中の電荷輸送材料量と電位センサ位置の感光体電位の関係を下記の表１に、保護層中の電荷輸送材料量と現像位置の感光体電位の関係を下記の表２に示した。このとき、感光体４０の帯電電位を−７００Ｖとし、露光エネルギーを変化させて測定を行っている。下記の表１、表２から電位センサ位置と現像位置の感光体電位の差を求めたものが下記の表３である。この結果から感光体４０の保護層２０５の電荷輸送材料の量を多くしたほうが電位センサ位置と現像ローラ位置での感光体電位差を小さくできることがわかる。
【００７６】
【表１】
2006098728.tif 000003
【００７７】
【表２】
2006098728.tif 000004
【００７８】
【表３】
2006098728.tif 000005
【００７９】
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置では、像担持体としての感光体４０は、導電性基体２０１上に少なくとも電荷発生層２０３、電荷輸送層２０４、表面保護層２０５を備えた有機感光体であり、表面保護層２０５に電荷輸送材料を含むことにより、潜像検知手段（電位センサ７１）位置と現像位置での電位差を小さくすることができ、電位センサ７１で検知した感光体電位（潜像電位）に基づいて現像バイアス等の設定を適正に行うことができ、画像の階調性や中間調の再現性に優れた画像形成装置を実現することができる。
【００８０】
また、本発明に係る画像形成装置では、画像形成動作中の感光体４０が、潜像形成位置から電位センサ７１位置まで移動する時間をｔ１、潜像形成位置から現像位置まで移動する時間をｔ２としたとき、
２０ｍｓ＜ｔ１＜４０ｍｓ
かつ、
（ｔ１×２．５）＜ｔ２＜（ｔ１×３．５）
であることにより、高速の画像形成をするために潜像形成位置から電位センサ７１まで移動する時間が４０ｍｓ以下となってしまう場合にも、電位センサ位置と現像位置での電位差を小さくすることができ、画像の階調性や中間調の再現性に優れた画像形成装置を提供することができる。
【００８１】
さらに本発明に係る画像形成装置では、表面保護層２０５に金属酸化物を分散させることで、有機感光体４０の耐久性を大きく向上させることができる。
また、感光体４０の表面保護層２０５を熱硬化型または光硬化型樹脂層とすることで、有機感光体の耐久性を大きく向上させることができる。
また、本発明に係る画像形成装置では、表面保護層２０５に含まれる基材樹脂に対する電荷輸送材料の割合が、電荷輸送層２０４に含まれる基材樹脂に対する電荷輸送材料の割合より低いことにより、感光体４０の応答時間の低下を防止することができる。
【００８２】
さらに本発明に係る画像形成装置では、電荷輸送層２０４の電荷輸送材料が重量比で３０〜５０ｗｔ％であり、表面保護層２０５の電荷輸送材料が重量比で１５〜３０ｗｔ％であることにより、保護層２０５の耐摩耗性を低下させることなく、感光体４０の応答時間の低下を最小限にとどめることができる。
また、本発明に係る画像形成装置では、表面保護層２０５の厚さが電荷輸送層２０４の厚さの１／１０以上、１／４以下であり、かつ、表面保護層２０５の厚さが３〜８μｍであることにより、表面保護層２０５の厚さをこの範囲に設定することで、保護層２０５を設けても感光体４０の感度劣化が少なく、感光体４０の耐久性を大きく向上させることができる。
【００８３】
さらに本発明に係る画像形成装置では、図１に一例を示したように、複数の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋを備え、各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋに色の異なる画像を形成した後、該画像を中間転写ベルト１０に重ね合わせて転写し、さらに中間転写ベルト１０から転写材に転写してフルカラー画像を形成する構成であり、図２に示すように各感光体毎に潜像検知手段（電位センサ７１）を備えていることにより、各色で階調性に優れた画像を形成することができるので、高速で高画質のフルカラー画像を形成することができる。
【００８４】
なお、図１ではタンデム型で中間転写方式の画像形成装置を例示したが、この他、中間転写ベルトに代えて、転写材を担持搬送する転写搬送ベルトを用い、各色の感光体上の画像を転写材に直接重ね合わせて転写する、タンデム型で直接転写方式の画像形成装置にも本発明を同様に実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明によれば、画像の階調性や中間調の再現性に優れた信頼性の高い画像形成装置を実現することができ、さらには、感光体の静電特性や感度を悪化させることなく耐久性を向上させることができ、より信頼性の高い画像形成装置、特に高速のフルカラー画像形成装置を実現することができる。従って本発明に係る画像形成装置は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、印刷機あるいはこれらの複合機等として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略全体構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の画像形成ユニットの構成例を示す概略断面図である。
【図３】図２に示す画像形成ユニットで使用する帯電ローラの構成例を示す概略断面図である。
【図４】図２に示す画像形成ユニットで使用する感光体の構成例を示す概略要部断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０：中間転写ベルト（中間転写体）
１７：中間転写ベルトクリーニング装置
１８（１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋ）：画像形成ユニット
２０：タンデム型画像形成装置
２１：露光装置
２２：２次転写装置
２４：２次転写ベルト
２５：定着装置
４０（４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋ）：感光体（像担持体）
４４：給紙カセット
４９：レジストローラ
５７：排紙トレイ
６０（６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍ、６０Ｂｋ）：現像装置（現像ユニット）
６１：現像ローラ
６２，６３：スクリュー
６４：トナー濃度センサ
６５（６５Ｙ、６５Ｃ、６５Ｍ、６５Ｂｋ）：一次転写ローラ
７０：帯電ローラ
７１：電位センサ（潜像検知手段）
７２：除電ランプ
７３，７４：ブラシローラ
７５：クリーニングブレード
７６：露光光
７８：潤滑剤
８０：感光体クリーニング装置
１００：装置本体
１０１：芯金
１０２：樹脂層（帯電部材）
１０３：ギャップ保持部材
２００：給紙テーブル
２０１：導電性支持体（導電性基体）
２０２：感光層
２０３：電荷発生層
２０４：電荷輸送層
２０５：表面保護層
３００：スキャナ
４００：原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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