(57)【要約】【課題】高温高湿環境においての放電ダメージの軽減による画像流れの解消。【解決手段】導電性弾性部材から成るベルト状帯電部材が２本の軸により支持され感光ドラムに接触し従動しており、２軸と感光ドラムの位置関係により放電領域を変化させることができる構成。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真感光体にその表面を帯電処理する工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像形成装置であって、前記電子写真感光体表面の帯電処理は帯電バイアスを印加した帯電部材を電子写真感光体表面に当接を行う画像形成装置において、前記帯電部材は放電領域を任意に設定でき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、前記帯電部材は環境に応じてその放電領域を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成装置において、電子写真感光体は導電性支持体上に感光層及び保護層を有し、前記電子写真感光体の保護層は少なくとも硬化性樹脂および導電性粒子を含有し、該硬化性樹脂の硬化を電子線照射で行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体に電圧を印加した帯電部材を接触させて該像担持体を帯電する帯電手段を含む作像プロセス手段にて画像形成がなされる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機や光プリンタなどの電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置においては、被帯電体としての感光体や誘電体などの像担持体の帯電処理を、コロナ帯電器を用いて行うことが多用されてきた。
【０００３】
これに対し、電圧（帯電バイアス）を印加した帯電部材を被帯電体に接触させて、被帯電体の表面を帯電処理する接触方式の帯電装置は、電源の低圧化が図れ、オゾンの発生量が少ない等の長所を有していることから、新たな帯電手段として注目され、実用化されている。
【０００４】
特に帯電部材として導電ローラ（帯電ローラ）を用いたローラ帯電方式の装置が、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。
【０００５】
その他の帯電方式としては、感光体の長寿命化という観点から、ドラム劣化、ドラム汚染を軽減させる構成が考えられており、その例としては導電性弾性部材のベルト帯電器や導電性の平面板によるプレート帯電器などが挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子写真複写機・同プリンタの高画質化、高速化、高安定化を目的として感光体表面を硬化した感光体を用いることが有効であると言われている。具体的には、不飽和重合性官能基をもつ化合物が正孔輸送化合物を重合或いは架橋し、硬化させた感光層からなる感光体や、感光体表層がアモルファスシリコンからなる感光体などがある。ローラ帯電方式ではドラムに接触して放電を行うため、感光体表面上に窒素酸化物（ＮＯｘ、ＮＨ３ＮＯｘ等）、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）或いは硫化酸化物（ＳＯｘ）等の汚染物質が生成し、感光体表面に付着してしまう。従来のドラムにおいては、クリーニング部材による摺擦で汚染物質は除去されるため、汚染物質の付着による弊害はなかった。しかし、感光体が非常に硬質な場合、感光体表面材自身がクリーニングブレード等により、削られることなく汚染物質が堆積することに起因する種々の問題が生じている。具体的には、汚染物質が低抵抗物質であるために感光体表面の抵抗値を低下させることによる画像流れが起こってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、帯電部材の構成で放電領域を任意に変化させることを可能にし、高温高湿環境において放電領域を拡大することで、画像流れの起こりにくいドラム劣化を軽減できる画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３４０３８号公報
【０００９】
【課題を解決するための手段】
放電領域を変化させることのできる帯電部材として、導電性弾性部材から成るベルト状の帯電部材を用いる。この帯電部材は２本もしくは３本以上の軸により支持されドラムに接触し、従動するものであり、軸の位置をバネもしくはカム等で機械的に動かし放電領域を変化させることを可能にしている。
【００１０】
放電領域を拡大させる理由として、帯電部材に一定の放電電流を得るために印加するバイアスを小さくすることができるためである。このとき放電によるイオンの加速エネルギーは印加電圧を小さくしたことで減少し、放電によるドラムの劣化は軽減される。
【００１１】
劣化の程度を表す尺度としては、ドラムに対する水の接触角を用いた。水の接触角を選択した理由として、ドラム表面劣化が放電によるドラム表面の酸化によるものであれば、劣化レベルに応じて水の接触角が低下するためである。また、ドラム表面を直接測定できること、再現性が高いこと、測定が比較的容易であること、なども選択の理由として挙げられる。接触角の低下を軽減することは画像流れの発生を軽減することを意味している。
【００１２】
しかしながら、ベルト状接触帯電装置で放電領域を拡大した場合、帯電部材、感光体の耐久性が問題となる。ベルト状接触帯電装置で放電領域を拡大する場合、ドラムとベルトの接触幅を広げることになる。この場合ベルト、ドラム間に摺擦が起こり両者の劣化が起こるため、常に放電領域を拡大させることは系全体の寿命を短くしてしまう。そのため画像流れの起こる環境においてのみ放電領域を拡大する構成をとるものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。本実施例の画像形成装置は、電子写真プロセスを利用した複写機であるが、複写機能の他にファクシミリ、プリンタの機能を有するデジタル複合機に構成されている。
【００１４】
図１において、符号１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体、すなわち感光ドラムであり、この感光ドラム１は、アルミニウム等の導電性のシリンダ状基層１ｂと、その外周面に形成した光導電層（感光層）１ａとから、基本的に構成されている。光導電層１ａの膜厚は初期で３０μｍであり、この平均膜厚が１０μｍ以下になると、表面の均一な帯電処理が困難になる。感光ドラム１は、矢印の方向に２００ｍｍ／秒の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【００１５】
この感光ドラム１に対して、帯電部材としてベルト状帯電部材２が設置されている。ベルト状帯電部材２は、導電性弾性部材から成っており、この帯電部材は２本の軸により支持され感光ドラム１の長手方向に並行して配置し、そして図示しない押圧手段で所定の押圧力で軸２ａを押圧することにより、ベルト状帯電部材２が感光ドラム１に圧接されている。ベルト状帯電部材２は、感光ドラム１との摩擦力により感光ドラム１の回転に従動して回転する。軸２ｂは駆動ユニットと連動する構成で、軸２ｂの位置により放電領域を調節することが可能となっている。なお、ベルト状帯電部材２はギア等を取り付けて、モータ等の駆動手段により強制駆動することもできる。
【００１６】
ベルト状帯電部材２の軸２ａには帯電電源３が接続されており、この電源３から被帯電体であるベルト状帯電部材２に帯電バイアスを印加することにより、ベルト状帯電部材２が感光ドラム１の外周表面を所定の電位に帯電処理する。本実施例では、ベルト状帯電部材２に帯電バイアスとして、直流定電圧−７５０Ｖに、周波数１８４０Ｈｚ、正弦波の交流バイアスを重畳した電圧を印加して、感光ドラム１の表面を−７００Ｖに帯電処理した。
【００１７】
この帯電処理された感光ドラム１は、露光手段４により目的の画像情報（レーザービーム走査露光、原稿画像のスリット露光等。本実施例では、レーザービーム走査露光）を受けることにより、感光ドラム１の表面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は感光ドラム１に対向配置された現像器５によりトナーを用いて現像され、トナー像として可視化される。
【００１８】
現像器５は一成分ジャンピング現像方式を採り、感光ドラム１と０．３ｍｍの距離を開けて配置した矢印方向に回転駆動される現像スリーブ５ａと、その内側に非回転に配置されたマグネット５ｂ等を備えてなっており、内に負極性の磁性トナーを収容している。磁性トナーは、マグネット５ｂの磁力により現像スリーブ５ａ表面に担持され、現像スリーブ５ａの回転により搬送されて、図示しない規制ブレードにより層厚を規制された後、感光ドラム１と対向した現像部に至る。そして現像電源５ｃから現像スリーブ５ａに印加した現像バイアスにより、現像スリーブ５ａ上からトナーが感光ドラム１上の潜像に飛翔して付着し、潜像を現像する。本実施例では、現像バイアスとして、周波数１８００Ｈｚ、ピークツウピーク電圧１４００ＶのＡＣ電圧と−５００ＶのＤＣ電圧を重畳した電圧を使用した。
【００１９】
現像により感光ドラム１上に得られたトナー像は、感光ドラム１の転写部に搬送された転写材Ｐの表面に転写装置７により転写される。転写装置７は、感光ドラム１の表面に当接して従動回転する回転自在な転写ローラ７ａと、その芯金に接続された転写電源７ｂとを備えて構成される。なお、転写ローラ７ａはギア等を取り付けて、モータ等の駆動手段により強制駆動することもできる。
【００２０】
転写ローラ７ａに電源７ｂからトナーと逆極性の転写バイアスを印加して、転写材Ｐの裏面側から逆極性の帯電を行うことにより、感光ドラム１上のトナー像が転写材Ｐの表面に転写される。転写材Ｐは、図示しない搬送装置から感光ドラム１の回転と同期を取られて適正なタイミングで、感光ドラム１の転写ローラ７ａと間の転写部に搬送される。本実施例では、転写ローラ７ａとして抵抗が５×１０８Ω、直径１６ｍｍの導電性ゴムローラを使用し、その芯金に転写バイアスとして＋３５００ＶのＤＣ電圧を印加した。
【００２１】
トナー像の転写を受けた転写材Ｐは、つづいて感光ドラム１から分離されて図示しない定着装置へ搬送され、そこでトナー像を定着して永久像とした後、画像形成装置の機外に排出される。転写材Ｐの裏面にも画像を形成する場合には、機外に排出せず、定着装置から図示しない再搬送手段へ搬送し、そこから転写部へ再度搬送する。
【００２２】
転写後の感光ドラム１は、表面に残存した転写残りトナーをクリーニング装置９のブレード９ａにより掻き落として清掃した後、つぎの画像形成に備えて、図示しない除電ランプにより表面を露光除電して電位的に初期化される。
【００２３】
以下に本発明に用いた感光体について説明する。
【００２４】
本発明の感光体の構成は導電性支持体上に感光層及び保護層をこの順に積層し、保護層が少なくとも硬化性樹脂、導電性粒子を含有しているものである。
【００２５】
本発明において、保護層に用いられる導電性粒子としては、金属、金属酸化物及びカーボンブラックなどが挙げられる。これらは単独で用いることも、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００２６】
本発明において用いられる導電性粒子の平均粒径は保護層の透明性の点で０．３μｍ以下、特に０．１μｍ以下が好ましい。
【００２７】
また、本発明においては、上述した導電性粒子の中でも透明性の点で金属酸化物を用いることが特に好ましい。
【００２８】
更に、感光体表面の滑り性を向上させるために、フッ素原子含有樹脂粒子を分散させることもできる。樹脂粒子の分子量や粒子の粒径は適宜選択することができ、特に制限されるものではない。
【００２９】
このフッ素原子含有樹脂を導電性粒子と共に樹脂溶液中で相互の粒子を凝集させないように、導電性粒子の表面をフッ素原子含有化合物等で表面処理することも可能である。表面処理を行うことにより、樹脂溶液中での導電性粒子とフッ素原子含有樹脂粒子の分散性を向上させることができ、さらに経時的に発生する２次粒子形成などがなく、分散安定性をも向上させることができる。
【００３０】
本発明においては、先にも述べたが、保護層用の結着剤樹脂としては、保護層の表面硬度、耐摩耗性、耐傷性の観点より硬化性樹脂を用い、電子線照射により硬化する。この硬化性樹脂は電子線のエネルギーで重合反応を起こす、官能基を有するモノマーまたはオリゴマーを指し、分子の構造単位の繰り返しが２〜２０程度の比較的大きな分子がオリゴマー、それ以下のものがモノマーとして定義される。
【００３１】
該重合反応起こす官能基としては、炭素−炭素二重結合を有する基、開環重合を起こすもの、または２種類以上の分子が反応して重合を起こすものなどが挙げられる。
【００３２】
特に、本発明においては、先に記載したものの中でも、硬化性樹脂としては、炭素−炭素二重結合を有するアクリロイルオキシ基（ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯ−）又はメタクリロイルオキシ基（ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯ−）を含んだ樹脂を用いることが好ましい。
【００３３】
本発明においては、前記したように、感光体の硬化性樹脂を電子線照射によって硬化する。電子線照射をする場合、加速器としてはスキャニング型、エレクトロカーテン型、ブロードビーム型、パルス型、ラミナー型などいずれの形式も使用することができる。電子線を照射する場合に、本発明の感光体においては電気特性及び耐久性能を発現させる上で照射条件が非常に重要である。本発明において、加速電圧は２５０ｋＶ以下が好ましく、最適には１５０ｋＶ以下である。また、線量は好ましくは１Ｍｒａｄから１００Ｍｒａｄの範囲、より好ましくは、３Ｍｒａｄから５０Ｍｒａｄの範囲である。加速電圧が上記以上であると、感光体特性に対する電子線照射のダメージが顕著になる。また線量が上記範囲よりも少ない場合には硬化が不十分となり、線量が多すぎる場合には感光体特性の劣化が起こる。
【００３４】
なぜ、導電性粒子を含有した硬化性樹脂で形成される保護層を電子線照射によって硬化した場合に良好な耐削れ性、耐傷性を示すかに関しては、明確な理由は判明していない。ただ、熱または紫外線と比較して、電子線が持つメリットから以下のように考えている。
【００３５】
熱硬化の場合は、保護層を完全に硬化するための熱量はかなり大きなものとなり、その熱が保護層下に存在する感光層自体を劣化させてしまうため、従来は十分な熱量を与えられないまま、保護層を形成してしまうため、保護層硬度が不十分なままであった。
【００３６】
紫外線を用いた場合には、導電性粒子が紫外線を吸収してしまい、導電性粒子付近の樹脂の硬化を阻害してしまうものと考えている。このため、従来は導電性粒子を分散した保護層の系では保護層内のミクロな部分での未硬化な部分が多数生じ、保護層の中での３次元的な架橋反応が止まってしまい、保護層全体のマクロな表面硬度も低下してしまうものと考えている。
【００３７】
また紫外線硬化系では、前記したように、硬化をするためには樹脂に対して、重合開始剤を併用する必要が有り、さらに導電性粒子などが混入しているような系では、大量の重合開始剤を添加しなければ硬度をあげることができないことが、本発明者らの検討で明らかになっている。逆に、導電性粒子のない樹脂に必要以上の重合開始剤が多量に混入している系は、その表面硬度が低下してしまうことも分かっており、導電性粒子分散系の保護層は重合開始剤の量の最適化を図ったとしても高硬度のものを得ることはできず、上記方法で作製された感光体は、耐削れ性、耐傷性が悪くなってしまうと考えられる。
【００３８】
これに対し、電子線照射により硬化する保護層には、重合開始剤を添加する必要がないため有利である。また照射エネルギーも紫外線にくらべ、非常に大きく、電子線の試料に対する、透過深さも非常に深いため、導電性粒子付近の樹脂の硬化も進み、保護層の高表面硬度化を達成でき、作製された保護層は耐削れ性、耐傷性が良好なものになると考えている。テーバー磨耗は０．４〜０．５（ｍｇ／１０００回転）であった。テーバー磨耗試験方法は、テーバー磨耗試験機（Ｙ．Ｓ．Ｓ．Ｔａｂｅｒ  安田製作所製）の試料台にサンプルを装着し、２個の、表面にラッピングテープ（冨士写真フィルム製  品名：Ｃ２０００）を装着したゴム製の磨耗輪（ＣＳ−０）に各々荷重５００ｇをかけ、１０００回転後のサンプルの重量減少を精密天秤にて測定した。図２は本発明における感光体のテーバー磨耗値によるクリーニング性と帯電性のラチチュードを示す図である。本発明においてはテーバー磨耗が０．１以下になると、感光体の表面性の問題からクリーニング性が悪化し、また、１．０以上になると膜厚変化による放電電流の振れが大きくなってしまうため帯電性が悪化する。よって感光体のテーバー磨耗値は０．１〜１．０の範囲に限定する。この感光体では、従来のＯＰＣドラムが５万枚あたり総膜厚の約１０〜４０％が削れるのに対し、上記材料を表層に持つことで１〜５％の削れに抑えることができた。
【００３９】
以下に、本発明で用いた感光体の感光層以下の構成について説明する。
【００４０】
本発明に関わる感光層以下の構成は、導電性支持体上に電荷発生物質を含有する電荷発生層及び電荷輸送物質を含有する電荷輸送層をこの順に積層した構成あるいは逆に積層した構成、また電荷発生物質と電荷輸送物質とを同一層内に混合分散した単層からなる構成のいずれかの構成をとることも可能である。
また、感光層は有機光導電材料でなく、無機光導電材料でもよく、たとえばＳｅ、Ａｓ２Ｓｅ３、ａ−Ｓｉ、ＣｄＳ及びＺｎＯ２等を用いることも可能である。
【００４１】
ただし、電子写真感光体としての特性である残留電位などの特性を鑑みると、有機光導電材料の電荷発生層と電荷輸送層を積層した構成の機能分離型の感光体構成が特に好ましい。
【００４２】
本発明の電子写真感光体を製造する場合、導電性支持体としてはアルミニウム、ステンレスなどの金属や合金、紙、プラスチックなどが用いられるが、その形状は円筒状シリンダーまたはフィルムなど適用される電子写真装置に応じて任意のものとすることができる。また、非導電性支持体上に導電層を蒸着法やその他の方法で、別に設けることにより導電性支持体として用いてもよい。
【００４３】
本発明においては導電性支持体の上には、バリアー機能と接着機能をもつ下引き層を設けることができる。
【００４４】
下引き層は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、基体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される。これはそれぞれに適した溶剤に溶解されて支持体上に塗布される。その際の膜厚としては０．１〜２μｍ程度が好ましい。
【００４５】
本発明の電荷発生層に用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル、ピリリウム、チアピリリウム系染料、各種の中心金属及び結晶系、あるいは特開昭５４−１４３６４５号公報に記載のアモルファスシリコーンなどが挙げられる。
【００４６】
電荷発生層は前記の電荷発生物質を０．３〜４倍量の結着剤樹脂及び溶剤によく分散し、分散液を塗布、乾燥して形成されるか、又は、前記電荷発生物質の蒸着膜等、単独組成の膜として形成される。その膜厚は５μｍ以下、特に０．１〜２μｍの範囲であることが好ましい。
【００４７】
電荷発生層上に形成する電荷輸送層は、前記した電荷輸送物質と適当な樹脂を溶剤に溶解することによって得られた溶解液を塗布し、乾燥し形成することが好ましい。上記樹脂としては広範囲なバインダー樹脂から選択でき、市販の樹脂、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂等を用いることが可能であるが、これらに限定されるものではない。これらは単独または共重合体ポリマーとして１種または２種以上混合して用いてもよい。
【００４８】
以下に本発明に用いられる帯電部材について説明する。
【００４９】
本発明においては帯電部材の抵抗が１×１０４〜１×１０９（Ω／ｃｍ２）であることが好ましい。帯電部材の抵抗が１×１０９（Ω／ｃｍ２）を超えると帯電不良が発生し易く、１×１０４（Ω／ｃｍ２）に満たないと感光体のピンホール周辺における帯電不良やピンホールの拡大や、帯電部材の通電破壊が生じ易くなる。
【００５０】
本発明において放電領域は、以下のようにして測定することができる。
【００５１】
まず、ドラムに上記のように帯電部材を当接し、このときドラムは回転させずにバイアスを印加する。バイアス設定としては、ＤＣ電圧のみ、またはＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した帯電方式のどちらでも良いが、今回はＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した方式を用いた。この状態で数分間経過した後、ドラム上には放電の痕が残るためこの痕を放電領域として測定することができる。
【００５２】
放電電流の算出方法は、まず上記条件でバイアスを印加した帯電部材と感光体を流れる総電流を測定する。この結果をグラフ化し、放電の起こる領域以下の電圧で一次近似を行う。総電流の曲線からフィッティングした直線を差し引くことで放電電流を求めている。
【００５３】
環境に応じて放電領域を変化させるため、画像形成装置内に環境センサー１１を設け、その検知結果に応じて駆動ユニット１２がベルト状帯電部材を動作させる構成となっている。環境センサー１１は高温高湿環境で信号を駆動ユニットに送り、放電領域を広げる構成をとる。
【００５４】
次に、高温高湿環境において、図１の画像形成装置を用いて、一定の放電電流設定（５０μＡ）で１０分間バイアスを印加した前後のドラムに対する水の接触角を駆動ユニットの動作の有無で比較した結果を表１に示す。
【００５５】
この結果から高温高湿環境においては、放電領域を変化させることで接触角の低下は軽減されており、画像流れを軽減することができたことを意味している。
【００５６】
実施例２
本実施例に用いる帯電部材について図３に示す。図３の帯電部材２は実施例１で用いられたベルト状帯電部材であり、放電領域を変化させる仕組みが多少異なるものである。軸２ａと２ｂの間に両軸を平行に保つ部材２ｃがあり、２ｃは駆動ユニットと連動し、両軸をドラムと平行に保ちつつ、上下に移動することで放電領域を変化させることができる構成になっている。画像形成装置のその他の構成は実施例１と同様である。
【００５７】
本実施例においても、放電領域を変化させることで接触角の低下は軽減されており、画像流れを軽減することができた。
【００５８】
【表１】
2004341044.tif 000003
【００５９】
【発明の効果】
本発明により、高温高湿環境において放電領域を広げることができ、硬化有機感光ドラムを用いても画像流れの発生を軽減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図。
【図２】本発明における感光体のテーバー磨耗値によるクリーニング性と帯電性のラチチュードを示す図。
【図３】本実施例に用いる帯電部材。
【図１】
2004341044.tif 000004
【図２】
2004341044.tif 000005
【図３】
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