(57)【要約】【課題】感光体の表面自由エネルギー、クリーニングブレードの硬さおよびブレード荷重を規定することによって、長期間の使用においてもクリーニング不良に起因する画像品質不良を生じることのない画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１に備わり画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像の形成される感光体２は、その表面自由エネルギー（γ）が、２８〜３５ｍＮ／ｍに設定され、感光体２表面に残留するトナー等の異物を除去するクリーニング器３１に備わるクリーニングブレード３１ａのスプリング式硬さが５５〜８５度に、ブレード荷重が５〜４０ｇｆ／ｃｍに設定される。このように設定される画像形成装置は、クリーニング性に優れ、フィルミングの発生も防止されるので、長期間にわたって高品質の画像を形成することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に対応する光によって露光されて静電潜像の形成される感光層を有する電子写真感光体と、電子写真感光体の感光層の表面に現像剤に含まれるトナーを供給することによって静電潜像を現像しトナー画像を形成する現像手段と、前記トナー画像を記録媒体である転写材に転写する転写手段と、トナー画像の転写材への転写後に電子写真感光体の表面に残留する残留トナーを除去するクリーニング手段とを備える画像形成装置であって、
前記クリーニング手段はクリーニングブレードを有し、
クリーニングブレードのスプリング式硬さが、５５度以上、８５度以下であり、かつクリーニングブレードによって前記電子写真感光体の表面に対して垂直方向に負荷されるブレード荷重が、５ｇｆ／ｃｍ以上、４０ｇｆ／ｃｍ以下であり、
前記電子写真感光体の感光層表面の表面自由エネルギー（γ）が、
２８ｍＮ／ｍ以上、３５ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記クリーニングブレードのスプリング式硬さが、６５度以上、７５度以下であり、かつクリーニングブレードによって前記電子写真感光体の表面に対して垂直方向に負荷されるブレード荷重が、１５ｇｆ／ｃｍ以上、３０ｇｆ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記クリーニングブレードは、
前記電子写真感光体の表面に当接し、重力方向に関して前記電子写真感光体の表面よりも上側に位置するように設けられることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電子写真感光体の感光層が、
有機光導電体系材料を含んで構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電子写真感光体の感光層は、
電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とが積層されて構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤は、
非磁性１成分現像剤であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば複写機などの電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置は、複写機だけでなく、近年需要の伸びの著しいコンピュータ等の出力手段であるプリンターなどにも広く利用されるに至っている。電子写真方式の画像形成装置では、装置に備わる電子写真感光体の感光層を、帯電器によって一様に帯電させ、画像情報に対応するたとえばレーザ光などによって露光し、露光によって形成される静電潜像に対してトナーと呼ばれる微粒子状の現像剤を現像器から供給してトナー画像を形成する。
【０００３】
電子写真感光体の表面に現像剤の成分であるトナーが付着することによって形成されたトナー画像は、転写手段によって記録紙などの転写材に転写されるけれども、電子写真感光体表面のトナーがすべて記録紙に転写して移行されるのではなく、一部が電子写真感光体表面に残留する。また現像時に電子写真感光体と接触する記録紙の紙粉が、電子写真感光体に付着したまま残留することもある。このような電子写真感光体表面の残留トナーおよび付着紙粉は、形成される画像の品質に悪影響を及ぼすので、クリーニング装置によって除去される。
【０００４】
図６は、クリーニング装置を備える従来技術の画像形成装置１００の構成を簡略化して示す配置側面図である。図６には、電子写真感光体表面の残留トナーや付着紙粉などの異物を除去するクリーニング装置１０１を備える代表的な画像形成装置１００である複写機を例示する。複写機１００は、大略、筐体１０２内に露光光学系１０３と、画像形成部１０４と、記録媒体搬送系１０５を備える。露光光学系１０３は筐体１０２内の上部に設けられ、画像形成部１０４は筐体１０２内において露光光学系１０３の下方に設けられ、記録媒体搬送系１０５は画像形成部１０４のさらに下方に設けられる。
【０００５】
複写機１００では、露光光学系１０３において、原稿載置台１０６上に載置される原稿画像に光を照射し、それによって得られる原稿画像からの反射光を原稿画像の画像情報として、画像形成部１０４に備えられる電子写真感光体１０７に照射する。露光光学系１０３からの画像情報に基づいて電子写真感光体１０７の表面上には、静電潜像が形成される。電子写真感光体１０７表面の静電潜像に現像器１０８から現像剤に含まれるトナーが供給されることによって現像が行なわれ、トナー画像が形成される。
【０００６】
トナー画像は、画像形成部１０４に備えられる転写器１０９によって、記録媒体搬送系１０５によって画像形成部１０４まで搬送される記録媒体であるたとえば記録紙上に転写される。トナー画像を記録紙上へ転写した後、電子写真感光体１０７の表面は、クリーニング装置１０１に備えられるクリーニングブレード１０１ａで擦過されることによって、残留トナーや紙粉などの異物が除去される。
【０００７】
電子写真感光体１０７表面のクリーニングは、クリーニングブレード１０１ａを電子写真感光体１０７の表面に押圧した状態で、クリーニングブレード１０１ａに対して電子写真感光体１０７を摺動させることによって行なわれる。したがって、クリーニング性は、電子写真感光体１０７の表面にクリーニングブレード１０１ａを押圧させる際の荷重およびクリーニングブレード１０１ａの弾性も含めた意味における硬さの影響を受ける。しかしながら、クリーニング性に対する前述の荷重および前述の硬さに関する適正値は明確にされていない。
【０００８】
一方、現像工程において静電潜像を現像してトナー画像を形成するべく電子写真感光体の表面にトナーを供給する現像剤は、現像に寄与する着色された粒子であるトナーと、キャリア材とから成る２成分現像剤、キャリア材を有していないでトナーのみからなる１成分現像剤とに分類される。また、トナーは、磁性粒子を含有する磁性トナーと、磁性粒子を含有していない非磁性トナーとに分類される。現像剤は、モノクロやカラー等、その画像形成のニーズによって１成分現像剤または２成分現像剤、磁性または非磁性トナーが適宜採用されている。
【０００９】
電子写真方式の画像形成装置では、形成される画像の高品質化への要求が一段と厳しくなり、この要求に応えるべく採られる画像高品質化の手段としては、前述の現像剤の成分であるトナーおよびキャリアの小粒径化が、代表的なものとして挙げられる。しかしながら、トナーおよびキャリアの小粒径化は、トナー画像を記録紙などの転写材に転写させた後、電子写真感光体表面の残留トナーを除去するクリーニング工程において、いわゆるクリーニング不良の問題を生じさせる。ここで、クリーニング不良とは、転写工程で電子写真感光体から転写材に転写されずに、電子写真感光体表面に残った残留トナーが、クリーニング工程ですべて除去されずに一部がさらに残留し、以降のサイクルの画像形成プロセスに影響を与える現象である。より具体的には、画像上における電子写真感光体の回転方向へのトナー漏れすじの発生や白地かぶりの発生する現象をいう。
【００１０】
トナー粒子の小粒径化に伴う電子写真感光体のクリーニング性低下の現象は、トナー粒子径と電子写真感光体の表面性状とが関係する相互付着力が作用因子として考えられる。したがって、小粒径化したトナー粒子を用いる場合における電子写真感光体のクリーニング性を向上するためには、電子写真感光体自体の表面性状に着目したクリーニング性の制御が必要不可欠である。
【００１１】
電子写真感光体のクリーニングとは、電子写真感光体表面と、付着している残留トナーとの間の付着力を超える力を、残留トナーに作用させて電子写真感光体の表面から除去することである。したがって、電子写真感光体表面の濡れ性が低いほどクリーニングし易いということができる。電子写真感光体表面の濡れ性すなわち付着力は、表面自由エネルギー（表面張力と同義）を指標として表すことができる。表面自由エネルギー（γ）とは、物質を構成する分子間に作用する力である分子間力が最表面において起こす現象である。
【００１２】
電子写真感光体の表面にトナーが固着、融着して転写材に転写されずに残留したトナーが、帯電からクリーニングに至る工程を繰返し経ているうち、電子写真感光体の表面に被膜状に広がる現象は、濡れ性のうち「付着濡れ」に相当する。
【００１３】
図７は、付着濡れの状態を例示する側面図である。図７に示す付着濡れにおいて、濡れ性と表面自由エネルギー（γ）との関係は、Ｙｏｕｎｇの式（１）によって表される。
γ１＝γ２・ｃｏｓθ＋γ１２                              …（１）
ここで、γ１：物質１表面の表面自由エネルギー
γ２：物質２表面の表面自由エネルギー
γ１２：物質１と物質２との界面自由エネルギー
θ：物質１に対する物質２の接触角
【００１４】
式（１）より、物質１に対する物質２の濡れ性の低減、すなわちθを大きくして濡れにくくすることは、電子写真感光体と異物との濡れ仕事に関連する界面自由エネルギーγ１２を大きくし、各表面自由エネルギーγ１およびγ２を小さくすることによって達成される。
【００１５】
式（１）において、電子写真感光体の表面へのトナーの付着を考える場合、物質１を電子写真感光体、物質２をトナーとすればよい。したがって、実際の電子写真感光体をクリーニングする場合、電子写真感光体の表面自由エネルギーγ１を制御することにより、式（１）右辺の濡れ性すなわち電子写真感光体に対するトナーの付着状態を制御することができる。
【００１６】
そこで電子写真感光体の表面状態を規定する従来技術には、純水との接触角を用いるものがある（たとえば、特許文献１参照）。しかしながら、固体と液体との濡れに関しては、前述の図７に示すようにその接触角θを測定することができるけれども、電子写真感光体とトナーとのように、固体と固体との場合には、接触角θを測定することができない。したがって前述の従来技術は、電子写真感光体表面と純水との間における濡れ性については適用できるけれども、トナーの固体に対する濡れ性およびクリーニング性との関係については充分に説明することができない。
【００１７】
次に固体同士の間における濡れ性は、固体と固体との間の界面自由エネルギーによって表すことができる。固体と固体との間の界面自由エネルギーについては、非極性な分子間力について述べたＦｏｒｋｅｓ理論を、さらに極性、または水素結合性の分子間力による成分まで拡張できるとされている（非特許文献１参照）。この拡張Ｆｏｒｋｅｓ理論によれば、各物質の表面自由エネルギーは２〜３成分で求められる。前述の電子写真感光体表面に対するトナーに該当する付着濡れの場合における表面自由エネルギーについては、３成分で求めることができる。
【００１８】
以下固体物質間における表面自由エネルギーについて説明する。拡張Ｆｏｒｋｅｓ理論では、式（２）に示す表面自由エネルギーの加算則が成立つものと仮定する。
γ＝γｄ＋γｐ＋γｈ                                      …（２）
ここで、γｄ：双極子成分（極性による濡れ）
γｐ：分散成分（非極性の濡れ）
γｈ：水素結合成分（水素結合による濡れ）
【００１９】
式（２）の加算則をＦｏｒｋｅｓ理論に適用すると、ともに固体である物質１と物質２との間の界面自由エネルギーγ１２は、式（３）のように求められる。
2004341136.tif 000003
ここで、γ１：物質１の表面自由エネルギー
γ２：物質２の表面自由エネルギー
γ１ｄ，γ２ｄ：物質１，物質２の双極子成分
γ１ｐ，γ２ｐ：物質１，物質２の分散成分
γ１ｈ，γ２ｈ：物質１，物質２の水素結合成分
【００２０】
被測定対象の固体物質における前述の式（２）に示す各成分の表面自由エネルギー（γｄ，γｐ，γｈ）は、各成分の表面自由エネルギーが既知である試薬を使用し、その試薬との付着性を測定することによって算出できる。したがって、物質１および物質２のそれぞれについて、各成分の表面自由エネルギーを求め、さらに各成分の表面自由エネルギーから式（３）によって物質１と物質２との界面自由エネルギーを求めることができる。
【００２１】
このようにして求められる固体と固体との間の界面自由エネルギーの考え方に基づいて、光導電層がアモルファスＳｉ系で構成される電子写真感光体の表面自由エネルギー（γ）を３５〜６５ｍＮ／ｍまたは３５〜５５ｍＮ／ｍ、トナーの平均粒径を３〜１１μｍまたは４〜１０μｍに規定することによって、また電子写真感光体の表面粗さ、クリーニングブレードの硬さなどを規定することによって、電子写真感光体のクリーニング性と耐久性とを改善することが、従来技術として開示されている（たとえば、特許文献２〜４参照）。
【００２２】
また光導電層が有機感光材料で構成される電子写真感光体についても、表面自由エネルギーを３５乃至６５ｍＮ／ｍの範囲に規定することによって、電子写真感光体表面のクリーニング性を向上し、長寿命化の実現されることが、従来技術として開示されている（特許文献５参照）。
【００２３】
しかしながら、本発明者らの調査によれば、従来技術に開示される範囲である３５〜６５ｍＮ／ｍの表面自由エネルギー（γ）を有する電子写真感光体を用いて、たとえば記録紙に対して実際に画像形成する実写性能試験を行ったところ、電子写真感光体表面において、紙粉などの異物との接触によると思われる傷の発生が確認された。またその傷に起因するクリーニング不良によって、記録紙に転写した画像上に黒すじが発生することを確認した。
【００２４】
さらに、特許文献５に開示される従来技術においては、電子写真感光体の耐久にともなう表面自由エネルギーの変化量（Δγ）を規定しているけれども、電子写真感光体の初期特性たとえば表面自由エネルギー（γ）を規定することによっては変化量Δγを定められないこと、また画像形成する際の環境や転写材の材質などの諸条件に依存して変動量Δγが変化することを考慮すると、実際の電子写真感光体の設計において、変動量Δγは不確定な要素を多分に含み設計基準として適さないという問題がある。
【００２５】
形成される画像の高品質化および高解像度化に関する従来技術には、磁性トナー粒子の体積平均粒径を４〜９μｍに規定し、電子写真感光体の最表面層に特定の無機粒子を含有させるとともに、その表面粗さＲｚを０．１〜１．０μｍに規定するもの（特許文献６参照）、またトナーの重量平均粒径を５〜１０μｍ、キャリアの重量平均粒径を１５〜４５μｍに規定し、電子写真感光体の表面摩擦係数と磁気ブラシの動摩擦係数との関係を規定するもの（特許文献７参照）がある。
【００２６】
しかしながら、特許文献６および特許文献７には、前述したような小粒径化に伴うクリーニング性能低下に対する解決技術についてはまったく開示されていない。また特許文献６に開示される技術では、特定の無機微粒子を最表面に分散させた電子写真感光体を準備しなければならないので、生産性の観点において問題がある。
【００２７】
さらに他の従来技術には、シロキサン系樹脂層が表面保護層として設けられた電子写真感光体の表面自由エネルギーを４０〜８０ｍＮ／ｍとし、トナーの平均粒径を４〜１２μｍとし、さらにトナーの平均帯電量を規定することによって、クリーニング性を改善し、安定して高品質の画像を得ることが提案されている（特許文献８参照）。しかしながら、特許文献８に開示される技術では、電子写真感光体の表面に保護層が設けられるので、感度、帯電安定性において実用上充分な特性を得ることができず、また生産効率が悪いという問題がある。
【００２８】
【特許文献１】
特開昭６０−２２１３１号公報
【非特許文献１】
北崎寧昭、畑敏雄外；「Ｆｏｒｋｅｓ式の拡張と高分子固体の表面張力の評価」、日本接着協会誌、日本接着協会、１９７２年、Ｖｏｌ．８、Ｎｏ．３、ｐ．１３１−１４１
【特許文献２】
特開２００２−１３１９５７号公報
【特許文献３】
特開２００２−２２９２３４号公報
【特許文献４】
特開２００２−３０４０２２号公報
【特許文献５】
特開平１１−３１１８７５号公報
【特許文献６】
特開平９−１５２７７５号公報
【特許文献７】
特開２００２−２０７３０４号公報
【特許文献８】
特開２００１−２７２８０９号公報
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電子写真感光体の表面自由エネルギー、クリーニングブレードの硬さおよびブレード荷重を規定することによって、長期間の使用においてもクリーニング不良に起因する画像品質不良を生じることのない画像形成装置を提供することである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、画像情報に対応する光によって露光されて静電潜像の形成される感光層を有する電子写真感光体と、電子写真感光体の感光層の表面に現像剤に含まれるトナーを供給することによって静電潜像を現像しトナー画像を形成する現像手段と、前記トナー画像を記録媒体である転写材に転写する転写手段と、トナー画像の転写材への転写後に電子写真感光体の表面に残留する残留トナーを除去するクリーニング手段とを備える画像形成装置であって、
前記クリーニング手段はクリーニングブレードを有し、
クリーニングブレードのスプリング式硬さが、５５度以上、８５度以下であり、かつクリーニングブレードによって前記電子写真感光体の表面に対して垂直方向に負荷されるブレード荷重が、５ｇｆ／ｃｍ以上、４０ｇｆ／ｃｍ以下であり、
前記電子写真感光体の感光層表面の表面自由エネルギー（γ）が、
２８ｍＮ／ｍ以上、３５ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする画像形成装置である。
【００３１】
また本発明は、前記クリーニングブレードのスプリング式硬さが、６５度以上、７５度以下であり、かつクリーニングブレードによって前記電子写真感光体の表面に対して垂直方向に負荷されるブレード荷重が、１５ｇｆ／ｃｍ以上、３０ｇｆ／ｃｍ以下であることを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、画像形成装置に備わるクリーニング装置のクリーニングブレードのスプリング式硬さが、５５度以上８５度以下、好ましくは６５度以上７５度以下であり、かつクリーニングブレードによって電子写真感光体の表面に対して垂直方向に負荷されるブレード荷重が、５ｇｆ／ｃｍ以上４０ｇｆ／ｃｍ以下、好ましくは１５ｇｆ／ｃｍ以上３０ｇｆ／ｃｍ以下であり、また画像形成装置に備わる電子写真感光体表面の表面自由エネルギーが、２８ｍＮ／ｍ以上３５ｍＮ／ｍ以下になるように設定される。ここで言うスプリング式硬さは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ６３０１に規定されるスプリング式硬さＡ形により得られるものであり、また電子写真感光体の表面自由エネルギーは、前述したＦｏｒｋｅｓの拡張理論により算出導き出したものである。
【００３３】
電子写真感光体表面の表面自由エネルギーは、電子写真感光体の表面に対するトナーの付着力の指標である。したがって、電子写真感光体の表面自由エネルギーを前記好適な範囲に設定することによって、トナー粒子に対して現像に必要な程度の付着力を発現するにも関らず過度の付着力を抑制することができるので、電子写真感光体表面からトナー、特に残留トナーが除去され易くなる。クリーニングブレードの硬さおよびブレード荷重を前記好適な範囲に設定することによって、電子写真感光体の磨耗が抑制され、またクリーニングブレード自体の損傷等に起因する電子写真感光体の損傷や磨耗むらが抑制されるので、装置寿命が延長される。このようにして、長期間の使用においてもクリーニング不良に起因する画像品質不良を生じることのない画像形成装置が実現される。
【００３４】
また本発明は、前記クリーニングブレードは、前記電子写真感光体の表面に当接し、重力方向に関して前記電子写真感光体の表面よりも上側に位置するように設けられることを特徴とする。
【００３５】
本発明に従えば、クリーニングブレードは、電子写真感光体の表面に当接し、重力方向に関して電子写真感光体の表面よりも上側に位置するように設けられる。このように、本発明の画像形成装置では、電子写真感光体の表面に残留する異物が自然落下することなく堆積し易い位置にクリーニングブレードが配置され、かつ電子写真感光体表面の表面自由エネルギーが適正範囲に設定され、クリーニングブレードの硬さおよびブレード荷重が適正範囲に設定されて、優れたクリーニング性が発現されるので、感光体表面から残留トナー等が容易に除去され、また除去された残留トナー等が感光体から自然落下して装置内に飛散することなく確実にクリーニング手段によって回収される。したがって、長期間の使用においてもクリーニング不良やトナーの装置内飛散に起因する画像品質不良を生じることがない。
【００３６】
また本発明は、前記電子写真感光体の感光層が、有機光導電体系材料を含んで構成されることを特徴とする。
【００３７】
本発明に従えば、電子写真感光体の感光層が、有機光導電体系材料を含んで構成される。このことによって、電子写真感光体の材料設計が、容易になり、かつ低コストおよび高効率生産が実現される。
【００３８】
また本発明は、前記電子写真感光体の感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とが積層されて構成されることを特徴とする。
【００３９】
本発明に従えば、電子写真感光体の感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とが積層されて構成される。このように感光層を複数層が積層されるタイプにすることによって、各層を構成する材料およびその組合せの自由度が増すので、電子写真感光体表面の表面自由エネルギー値を所望の範囲に設定することが容易になる。
【００４０】
また本発明は、前記現像剤は、非磁性１成分現像剤であることを特徴とする。
本発明に従えば、現像剤には、非磁性１成分すなわち非磁性トナーを主成分としキャリアを含まない現像剤が用いられる。非磁性１成分現像剤を用いる画像形成装置では、電子写真感光体と現像手段に備わる現像ローラとが当接された状態で、トナーが電子写真感光体表面の静電潜像に供給されて現像される。したがって、非磁性１成分現像剤では、現像に際し、トナーが電子写真感光体表面に擦りつけられるので、電子写真感光体表面に対するトナー自体の融着、またトナーの外添剤や紙粉等の付着が生じ易い状態にある。しかしながら、本発明の画像形成装置では、電子写真感光体表面の表面自由エネルギーが適正範囲に設定され、クリーニングブレードの硬さおよびブレード荷重が適正範囲に設定されるので、非磁性１成分現像剤が用いられる場合、一層顕著に優れたクリーニング性が発現される。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である画像形成装置１の構成を簡略化して示す配置側面図であり、図２は図１に示す画像形成装置１に備わる電子写真感光体２の構成を簡略化して示す部分断面図である。
【００４２】
まず本発明における画像形成装置１の主要な構成部材である電子写真感光体２（以後、感光体と略称する）について説明する。感光体２は、導電性素材からなる導電性支持体３と、導電性支持体３上に積層される下引層４と、下引層４上に積層される層であって電荷発生物質を含む電荷発生層５と、電荷発生層５の上にさらに積層される層であって電荷輸送物質を含む電荷輸送層６とを含む。電荷発生層５と電荷輸送層６とは、感光層７を構成する。
【００４３】
導電性支持体３は、円筒形状を有し、（ａ）アルミニウム、ステンレス鋼、銅、ニッケルなどの金属材料、（ｂ）ポリエステルフィルム、フェノール樹脂パイプ、紙管などの絶縁性物質の表面にアルミニウム、銅、パラジウム、酸化錫、酸化インジウムなどの導電性層を設けたものが好適に用いられ、その体積抵抗が１０１０Ω・ｃｍ以下の導電性を有するものが好ましい。導電性支持体３には、前述の体積抵抗を調整する目的で表面に酸化処理が施されてもよい。導電性支持体３は、感光体２の電極としての役割を果たすとともに他の各層４，５，６の支持部材としても機能する。なお導電性支持体３の形状は、円筒形に限定されることなく、板状、フイルム状およびベルト状のいずれであってもよい。
【００４４】
下引層４は、たとえば、ポリアミド、ポリウレタン、セルロース、ニトロセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、アルミニウム陽極酸化被膜、ゼラチン、でんぷん、カゼイン、Ｎ−メトキシメチル化ナイロンなどによって形成される。また酸化チタン、酸化錫、酸化アルミニウムなどの粒子を下引層４中に分散させてもよい。下引層４の膜厚は、約０．１〜１０μｍに形成される。この下引層４は、導電性支持体３と感光層７との接着層としての役割を果たすとともに、導電性支持体３から電荷が感光層７へ流込むのを抑制するバリア層としても機能する。このように下引層４は感光体２の帯電特性を維持するように作用するので、感光体２の寿命を延ばすことができる。
【００４５】
電荷発生層５は、公知の電荷発生物質を含んで構成することができる。電荷発生物質には、可視光を吸収してフリー電荷を発生するものであれば、無機顔料、有機顔料および有機染料のいずれをも用いることができる。無機顔料としては、セレンおよびその合金、ヒ素−セレン、硫化カドミウム、酸化亜鉛、アモルファスシリコン、その他の無機光導電体が挙げられる。有機顔料としては、フタロシアニン系化合物、アゾ系化合物、キナクリドン系化合物、多環キノン系化合物、ペリレン系化合物などが挙げられる。有機染料としては、チアピリリウム塩、スクアリリウム塩などが挙げられる。前述の電荷発生物質の中でもフタロシアニン系化合物が好適に用いられ、特にチタニウムフタロシアニン化合物を用いることが最適であり、ブタジエン系化合物と組合せて用いることによって、特に良好な感度特性、帯電特性および再現性が得られる。
【００４６】
前述の列挙した顔料および染料の他に、電荷発生層５には、化学増感剤または光学増感剤を添加してもよい。化学増感剤として、電子受容性物質、たとえば、テトラシアノエチレン、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタンなどのシアノ化合物、アントラキノン、ｐ−ベンゾキノンなどのキノン類、２，４，７−トリニトロフルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロフルオレノンなどのニトロ化合物が挙げられる。光学増感剤として、キサンテン系色素、チアジン色素、トリフェニルメタン系色素などの色素が挙げられる。
【００４７】
電荷発生層５は、前述の電荷発生物質をバインダ樹脂とともに、適当な溶媒中に分散させ、下引層４上に積層し、乾燥または硬化させて成膜する。バインダ樹脂としては、具体的に、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン、ポリアクリレートなどが挙げられる。溶媒としては、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、エチルセロソルブ、酢酸エチル、酢酸メチル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、モノクロルベンゼン、エチレングリコールジメチルエーテルなどが挙げられる。
【００４８】
なお溶媒は、前述のものに限定されることなく、アルコール系、ケトン系、アミド系、エステル系、エーテル系、炭化水素系、塩素化炭化水素系、芳香族系のうちから選択されるいずれかの溶媒系を、単独または混合して用いてもよい。ただし、電荷発生物質の粉砕およびミリング時の結晶転移に基づく感度低下、およびポットライフによる特性低下を考慮した場合、無機や有機顔料において結晶転移を起こしにくいシクロヘキサノン、１，２−ジメトキシエタン、メチルエチルケトン、テトラヒドロキノンのいずれかを用いることが好ましい。
【００４９】
電荷発生層５の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの気相堆積法や塗布方法などを適用することができる。塗布方法を用いる場合、電荷発生物質をボールミル、サンドグラインダ、ペイントシェイカ、超音波分散機などによって粉砕して溶剤に分散し、必要に応じてバインダ樹脂を加えた塗布液を、公知の塗布法によって下引層４上に塗布する。下引層４の形成される導電性支持体３が円筒状の場合、塗布法にはスプレイ法、垂直型リング法、浸漬塗布法などを用いることができる。電荷発生層５の膜厚は、約０．０５〜５μｍであることが好ましく、より好ましくは約０．１〜１μｍである。
【００５０】
なお下引層４の形成されている導電性支持体３の形状がシートの場合、塗布法にはベーカアプリケータ、バーコータ、キャスティング、スピンコートなどを用いることができる。
【００５１】
電荷輸送層６は、公知の電荷輸送物質と結着樹脂とを含んで構成することができる。電荷発生層５に含まれる電荷発生物質で発生した電荷を受け入れ、これを輸送する能力を有するものであればよい。電荷輸送物質としては、たとえばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−ｇ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、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、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、ピラゾリン誘導体、フェニルヒドラゾン類、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルアミン系化合物、テトラフェニルジアミン系化合物、スチルベン系化合物、３−メチル−２−ベンゾチアゾリン環を有するアジン化合物等の電子供与性物質が挙げられる。
【００５２】
電荷輸送層６を構成する結着樹脂としては、電荷輸送物質と相溶性を有するものであればよく、たとえば、ポリカーボネートおよび共重合ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、ポリアミド、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリケトン、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂およびポリスルホン樹脂、それらの共重合樹脂などが挙げられる。これらの樹脂を単独または２種以上混合して用いてもよい。前述の結着樹脂の中でもポリスチレン、ポリカーボネートおよび共重合ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルなどの樹脂は、１０１３Ω以上の体積抵抗率を有し、成膜性や電位特性などにも優れている。
【００５３】
またこれらの材料を溶解させる溶剤は、メタノールやエタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンやシクロヘキサノンなどのケトン類、エチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンやジオキソランなどのエーテル類、クロロホルム、ジクロロメタンやジクロロエタンなどの脂肪族ハロゲン化炭化水素、ベンゼン、クロロベンゼンやトルエンなどの芳香族類などを用いることができる。
【００５４】
電荷輸送層６を形成するための電荷輸送層用塗布液は、結着樹脂溶液中へ電荷輸送物質を溶解して調製される。電荷輸送層６に占める電荷輸送物質の割合は、３０〜８０重量％の範囲が好ましい。電荷発生層５上への電荷輸送層６の形成は、前述の下引層４上に電荷発生層５を形成したのと同様にして行われる。電荷輸送層６の膜厚は、１０〜５０μｍが好ましく、より好ましくは１５〜４０μｍである。
【００５５】
また、電荷輸送層６には、１種以上の電子受容性物質や色素を含有させることによって、感度の向上を図り繰返し使用時の残留電位の上昇や疲労などを抑えるようにしてもよい。電子受容性物質としては、たとえば無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、４−クロルナフタル酸無水物などの酸無水物、テトラシアノエチレン、テレフタルマロンジニトリルなどのシアノ化合物、４−ニトロベンズアルデヒドなどのアルデヒド類、アントラキノン、１−ニトロアントラキノンなどのアントラキノン類、２，４，７−トリニトロフルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロフルオレノンなどの多環または複素環ニトロ化合物が挙げられ、これらを化学増感剤として用いることができる。
【００５６】
色素としては、たとえば、キサンテン系色素、チアジン色素、トリフェニルメタン色素、キノリン系顔料、銅フタロシアニンなどの有機光導電性化合物が挙げられ、これらを光学増感剤として用いることができる。
【００５７】
さらに、電荷輸送層６には、公知の可塑剤を含有させることによって、成形性、可撓性および機械的強度を向上させるようにしてもよい。可塑剤としては、二塩基酸エステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、フタル酸エステル、塩素化パラフィン、エポキシ型可塑剤などが挙げられる。また、感光層７には、必要に応じてポリシロキサンなどのゆず肌防止のためのレベリング剤、耐久性向上のためフェノール系化合物、ハイドロキノン系化合物、トコフェロール系化合物、アミン系化合物などの酸化防止剤、紫外線吸収剤などを含有してもよい。
【００５８】
前述のように構成される感光体２の表面、すなわち感光層７表面の表面自由エネルギー（γ）は、拡張Ｆｏｒｋｅｓ理論によって算出される値が、２８ｍＮ／ｍ以上、３５ｍＮ／ｍ以下になるように制御設定される。
【００５９】
表面自由エネルギーが３５ｍＮ／ｍを超えると、トナーや紙粉などの感光体２表面に対する付着力が増大するのでクリーニング性が悪化する。表面自由エネルギーが２８ｍＮ／ｍ未満になると、トナーと感光体２表面との付着力が低下するので、装置内へのトナー飛散および感光体２上のトナー画像部以外の部分に付着した微粉トナーの記録紙への移行により画像かぶりが発生する。したがって、表面自由エネルギーは、２８〜３５ｍＮ／ｍが好適である。
【００６０】
感光体２表面の表面自由エネルギーの前述範囲への制御設定は、以下のようにして行われる。比較的低い表面自由エネルギー値を有する、たとえばポリテトラフルオロエチレン（略称ＰＴＦＥ）を代表とするフッ素系材料、ポリシロキサン系材料などを、感光層７に導入し、その含有量を調整することによって実現できる。また感光層７に含まれる電荷発生物質、電荷輸送物質および結着樹脂の種類、これらの組成比を変化させることによっても実現できる。また感光層７を形成する際の乾燥温度を調整することによっても実現できる。
【００６１】
このようにして制御設定される感光体２表面の表面自由エネルギーは、前述のように表面自由エネルギーの双極子成分、分散成分および水素結合成分が既知である試薬を使用し、その試薬との付着性を測定することによって求められる。具体的には、試薬に純水、ヨウ化メチレン、α−ブロモナフタレンを使用し、接触角計ＣＡ−Ｘ（商品名；協和界面株式会社製）を用いて、感光体２表面に対する接触角を測定し、測定結果に基づき表面自由エネルギー解析ソフトＥＧ−１１（商品名；協和界面株式会社製）を用いて各成分の表面自由エネルギーを算出することができる。なお試薬は、前述の純水、ヨウ化メチレン、α−ブロモナフタレンに限定されるものではなく、双極子成分、分散成分、水素結合成分が適宜な組合せの試薬を用いてもよい。また測定方法も、前述の方法に限定されるものではなく、たとえばウィルヘルミ法（つり板法）やドゥ・ヌイ法などが用いられてもよい。
【００６２】
以下感光体２における静電潜像形成動作について簡単に説明する。感光体２に形成される感光層７は、帯電器などでたとえば負に一様に帯電され、帯電された状態で電荷発生層５に吸収波長を有する光が照射されると、電荷発生層５中に電子および正孔の電荷が発生する。正孔は、電荷輸送層６に含まれる電荷輸送材料によって感光体２表面に移動されて表面の負電荷を中和し、電荷発生層５中の電子は、正電荷が誘起された導電性支持体３の側に移動し、正電荷を中和する。このように、感光層７には、露光された部位の帯電量と露光されなかった部位の帯電量とに差異が生じて静電潜像が形成される。
【００６３】
次に図１に戻り、前述の感光体２を備える画像形成装置１の構成および画像形成動作について説明する。本実施の形態として例示する画像形成装置１は、デジタル複写機１である。
【００６４】
デジタル複写機１は、大略スキャナ部１１と、レーザー記録部１２とを含む構成である。スキャナ部１１は、透明ガラスからなる原稿載置台１３と、原稿載置台１３上へ自動的に原稿を供給搬送するための両面対応自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ）１４と、原稿載置台１３上に載置された原稿の画像を走査して読取るための原稿画像読取りユニットであるスキャナユニット１５とを含む。このスキャナ部１１にて読取られた原稿画像は、画像データとして画像データ入力部へと送られ、画像データに対して所定の画像処理が施される。ＲＡＤＦ１４は、ＲＡＤＦ１４に備わる原稿トレイ上に複数枚の原稿を一度にセットし、セットされた原稿を１枚ずつ自動的に原稿載置台１３上へ送給する装置である。またＲＡＤＦ１４は、オペレーターの選択に応じて原稿の片面または両面をスキャナユニット１５に読取らせるように、片面原稿のための搬送経路、両面原稿のための搬送経路、搬送経路切り換え手段、各部を通過する原稿の状態を把握し管理するセンサー群、制御部などを含んで構成される。
【００６５】
スキャナユニット１５は、原稿面上を露光するランプリフレクターアセンブリ１６と、原稿からの反射光像を光電変換素子（略称ＣＣＤ）２３に導くために原稿からの反射光を反射する第１反射ミラー１７を搭載する第１走査ユニット１８と、第１反射ミラー１７からの反射光像をＣＣＤ２３に導くための第２および第３反射ミラー１９，２０を搭載する第２走査ユニット２１と、原稿からの反射光像を前述の各反射ミラー１７，１９，２０を介して電気的画像信号に変換するＣＣＤ２３上に結像させるための光学レンズ２２と、前記ＣＣＤ２３とを含む構成である。
【００６６】
スキャナ部１１は、ＲＡＤＦ１４とスキャナユニット１５との関連動作によって、原稿載置台１３上に読取るべき原稿を順次給送載置させるとともに、原稿載置台１３の下面に沿ってスキャナユニット１５を移動させて原稿画像を読取るように構成される。第１走査ユニット１８は、原稿載置台１３に沿って原稿画像の読取り方向（図１では紙面に向って左から右）に一定速度Ｖで走査され、また第２走査ユニット２１は、その速度Ｖに対して２分の１（Ｖ／２）の速度で同一方向に平行に走査される。この第１および第２走査ユニット１８，２１の動作によって、原稿載置台１３上に載置された原稿画像を１ライン毎に順次ＣＣＤ２３へ結像させて画像を読取ることができる。
【００６７】
原稿画像をスキャナユニット１５で読取って得られた画像データは、画像処理部へ送られ、各種画像処理が施された後、画像処理部のメモリに一旦記憶され、出力指示に応じてメモリ内の画像を読出してレーザー記録部１２に転送して記録媒体である記録紙上に画像を形成させる。
【００６８】
レーザー記録部１２は、記録紙の搬送系３３と、レーザー書込みユニット２６と、画像を形成するための電子写真プロセス部２７とを備える。レーザー書込みユニット２６は、前述のスキャナユニット１５にて読取られてメモリに記憶された後にメモリから読出される画像データ、または外部の装置から転送される画像データに応じてレーザー光を出射する半導体レーザー光源と、レーザー光を等角速度偏向するポリゴンミラーと、等角速度で偏向されたレーザー光が電子写真プロセス部２７に備えられる感光体２上で等角速度で偏向されるように補正するｆ−θレンズなどを含む。
【００６９】
電子写真プロセス部２７は、前述の感光体２の周囲に帯電器２８、現像手段である現像器２９、転写手段である転写器３０、クリーニング手段であるクリーニング器３１が、矢符３２で示す感光体２の回転方向の上流側から下流側に向ってこの順番に備えられる。前述のように感光体２は、帯電器２８によって一様に帯電され、帯電された状態でレーザ書込みユニット２６から出射される原稿画像データに対応するレーザー光によって露光される。露光されることによって感光体２表面に形成される静電潜像は、現像器２９から供給されるトナーによって現像され、可視像であるトナー画像となる。感光体２表面に形成されたトナー画像は、後述する搬送系３３によって供給される記録紙上に転写器３０によって転写される。転写器３０には、コロナ放電方式または転写ローラ方式のいずれが用いられてもよい。
【００７０】
トナー画像が記録紙上に転写された後、感光体２は、さらに矢符３２方向への回転を継続し、クリーニング器３１に備えられるクリーニングブレード３１ａに対して摺動することによって、その表面がクリーニングブレード３１ａで擦過されてクリーニングされる。
【００７１】
感光体２表面における残留トナーや紙粉等の異物を除去するために設けられるクリーニング器３１に備わるクリーニングブレード３１ａは、たとえばポリウレタンからなるプレート状の部材である。クリーニングブレード３１ａの硬さは、ＪＩＳ−Ｋ６３０１に規定されるスプリング式硬さＡ形で、５５〜８５度、好ましくは６５〜７５度になるように設定される。硬さが５５度未満では、クリーニング時に、残留トナーなどの異物がクリーニングブレード３１ａの下に潜り込み、トナー漏れすじの発生や白地かぶりなどのクリーニング不良が発生する。一方、硬さが８５度を超えると、トナーが、クリーニングブレード３１ａによって感光体２表面に押圧され、さらに圧着されてフィルミングの発生する恐れがある。またブレード荷重の均一性が低下し、クリーニングブレード３１ａに欠損が生じやすくなるとともに、感光体２表面の磨耗が激しくなる。したがって、クリーニングブレード３１ａのスプリング式硬さを５５〜８５度とした。
【００７２】
クリーニングブレード３１ａは、前述のようにたとえばポリウレタン製である。クリーニングブレード３１ａの素材であるポリウレタンは、ポリオール、イソシアネートおよび硬化剤を原料として製造される。ポリオールとしては、通常、ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されることなく、たとえばポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート等が挙げられる。ポリオールは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００７３】
イソシアネートとしては、通常、ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されることなく、たと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（ＭＤＩ）、トリ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、イソホロンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネートおよびこれらの異性体等が挙げられる。好ましくは、耐摩耗性に優れたポリウレタンが得られることから、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）およびその異性体が用いられる。イソシアネートは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００７４】
硬化剤には、高分子量ポリオールと低分子量ジオールと低分子量トリオールとの３種の混合物が好適に用いられる。高分子量ポリオールとしては、通常、ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されることなく、たとえばポリエチレンアジペート（平均分子量：２０００）等が挙げられる。低分子量ジオールとしては、通常、ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されことなく、たとえば１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。低分子量トリオールとしては、通常、ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されることなく、トリメチロールプロパン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。
【００７５】
ポリウレタンからなるクリーニングブレード３１ａの製造には、公知のポリウレタン成形方法を用いることができる。たとえば、まず脱水処理を行ったポリオールとイソシアネートとを混合し、温度７０〜１４０℃で１０〜１２０分間反応させて得られるプレポリマーに硬化剤等を加え、１５０℃に予熱した遠心成形機の金型内に注入し２５〜５０分間硬化させる。硬化反応の後、金型から取出すことによってクリーニングブレード３１ａを作製する。このクリーニングブレード３１ａの硬さは、クリーニングブレードの作製に用いる材料の種類、分子量や、硬化剤の種類、硬化剤との配合比、反応条件等を調整することによって、制御設定することができる。
【００７６】
前述のクリーニングブレード３１ａは、支持部材によってクリーニング器３１に装着される。この支持部材に用いられる素材としては、特に限定されることなく、たとえば剛体の金属、弾性を有する金属、プラスチック、セラミック等から製造されたもの等が挙げられる。これらの素材のうちでも、剛体の金属が好適に用いられる。クリーニングブレード３１ａと支持部材との接着方法としては、特に限定されることなく、たとえばポリアミド系、ポリウレタン系ホットメルト接着剤や、エポキシ系、フェノール系接着剤による方法等が挙げられる。これらの接着方法のうちでも、ホットメルト接着剤を用いた接着方法が好適に用いられる。
【００７７】
またクリーニングブレード３１ａによって感光体２の表面に対して負荷される荷重であって、感光体２の表面に対する垂直方向の測定荷重であるブレード荷重が、５〜４０ｇｆ／ｃｍ（４９〜３９２ｍＮ／ｃｍ）、好ましくは１５〜３０ｇｆ／ｃｍ（１４７〜２９４ｍＮ／ｃｍ）になるように設定される。ブレード荷重が５ｇｆ／ｃｍ未満では、クリーニングブレード３１ａを感光体２表面に対して当接させる押圧力が小さ過ぎて充分なクリーニング性能が発現されない。またクリーニングブレード３１ａに振動、いわゆる「びびり」が発生し、感光体２の磨耗むらを惹起する。一方、ブレード荷重が４０ｇｆ／ｃｍを超えると、クリーニング性は良好になるけれども、感光体２の損傷や磨耗が発生し易くなるとともに、クリーニングブレード３１ａも損傷し易くなるので、装置寿命が短くなる。
【００７８】
なお、ブレード荷重の測定には、秤にクリーニングブレード３１ａの先端エッジを押し当てて測定する方法や、感光体２とクリーニングブレード３１ａの先端エッジとの圧接部にロードセル等のセンサを配置して電気的に測定する方法等が用いられる。クリーニングブレード３１ａの厚み、前述の支持部材からのクリーニングブレード３１ａの突出し量等の条件を設定することによって、ブレード荷重を調整することができる。
【００７９】
記録紙の搬送系３３は、画像形成を行う電子写真プロセス部２７の特に転写器３０の配置される転写位置へ記録紙を搬送する搬送部３４と、搬送部３４へ記録紙を送込むための第１〜第３カセット給紙装置３５，３６，３７と、所望の寸法の記録紙を適宜給紙するための手差給紙装置３８と、感光体２から記録紙に転写された画像、特にトナー画像を定着する定着器３９と、トナー画像定着後の記録紙の裏面（トナー画像の形成された表面の反対側の面）に、さらに画像を形成するために記録紙を再供給するための再供給経路４０とを含む。この搬送系３３の搬送経路上には、多数の搬送ローラ４１が設けられ、記録紙は搬送ローラ４１によって搬送系３３内の所定の位置に搬送される。
【００８０】
定着器３９によってトナー画像を定着処理された記録紙は、裏面に画像形成するべく再供給経路４０に送給されるか、または排紙ローラ４２によって後処理装置４３へ送給される。再供給経路４０に送給された記録紙には、前述の動作が繰返し実行されて裏面に画像形成される。後処理装置４３に送給された記録紙は、後処理が施された後、後処理工程に応じて定められる排紙先である第１または第２排紙カセット４４，４５のいずれかに排紙されて、デジタル複写機１における一連の画像形成動作が終了する。
【００８１】
このデジタル複写機１では、前述のように感光体２表面の表面自由エネルギーが、２８〜３５ｍＮ／ｍの範囲に設定されているので、トナー画像を形成するトナーは、感光体２表面から記録紙上へ容易に移行転写されて残留トナーが発生しにくく、また転写時に接触する記録紙の紙粉なども感光体２表面に付着しにくい。また、転写後の感光体２表面を清掃するために設けられるクリーニング器３１のクリーニングブレード３１ａのスプリング式硬さを５５〜８５度に設定し、かつブレード荷重を５〜４０ｇｆ／ｃｍに設定することによって、感光体２表面はトナーや異物の付着が無く常に清浄な状態に保たれるので、画質の良好な画像を長期間安定して形成することが可能になる。
【００８２】
本発明の画像形成装置１に用いられる感光体は、前述の図２に示す感光体２の構成に限定されるものではなく、他の構成であってもよい。図３は、本発明の画像形成装置に用いられる他の構成を有する感光体８を示す部分断面図である。感光体８は、前述の図２に示す感光体２に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。感光体８において注目すべきは、導電性支持体３上に単層からなる感光層９が形成されることである。
【００８３】
感光層９は、前述の感光体２に用いるのと同様の電荷発生物質、電荷輸送物質、結着樹脂などを用いて形成される。結着樹脂中に電荷発生物質および電荷輸送物質を分散したり、電荷輸送物質を含む感光層中に電荷発生物質を顔料粒子の形で分散させたりして調製した感光層用塗布液を用い、前述の感光体２における電荷発生層５を形成するのと同様の方法によって単層の感光層が導電性支持体３上に形成される。本実施の形態の単層型感光体８は、オゾン発生が少ない正帯電型画像形成装置用の感光体として好適であり、また塗布されるべき感光層９が一層のみであるので、製造原価および歩留が電荷発生層および電荷輸送層の積層して構成される積層型に比べて優れている。
【００８４】
本発明の画像形成装置１には、好ましくは非磁性１成分現像剤が用いられる。非磁性１成分現像剤は、キャリアを含まず非磁性トナーを主成分とする現像剤である。トナーは、結着樹脂、着色剤、ワックス、帯電制御剤、必要に応じてその他の添加剤をヘンシェルミキサー、スーパーミキサーなどの混合機により充分混合し、得られた混合物を二軸混練機によって溶融混練することで混練物を作製し、それをジェット式粉砕機にて粉砕後、分級することで所望のトナーを得ることができる。さらに、該トナーに無機微粒子を添加し、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサーなどの混合機により付着、均一分散させる。
【００８５】
結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル−無水マレイン酸共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ウレタン変性ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等が単独あるいは混合物で使用できるほか、ブロック重合体、グラフト重合体として使用することができる。また、これらの結着樹脂は１山あるいは２山分布のものなどトナー用として公知の分子量分布を有するものがすべて使用可能である。
【００８６】
また、結着樹脂の熱的特性としては、ガラス転移点Ｔｇが４０℃〜７０℃であるものがよい。４０℃以下のガラス転移点を有するものでは、装置内温度が上昇した場合に、溶融し、トナー同士の凝集が発生してしまう可能性が高い。また７０℃以上のガラス転移点を有するものでは、定着性能が劣り、実使用に耐えない。
【００８７】
着色剤としては、カーボンブラック、鉄黒、合金アゾ染料、その他各種の油溶性染料・顔料等を用いることができ、これらの着色剤は、樹脂成分１００重量部に対して、１〜１０重量部添加するのが望ましい。
【００８８】
ワックスとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン重合体、ポリオレフィン系ワックスからなる群から選ばれる少なくとも１種類を樹脂成分１００重量部に対して、１〜１０重量部含有させるのが望ましい。
【００８９】
帯電制御剤には、正帯電制御用と負帯電制御用の２種類があり、たとえば、アゾ系染料、カルボン酸金属錯体、四級アンモニウム化合物、ニグロシン系染料等を用いることができ、これらの帯電制御剤は、樹脂成分１００重量部に対して、０．１〜５重量部添加するのが望ましい。
【００９０】
次に得られたトナー粒子に流動性や研磨性等の機能を付加するために、有機および無機微粉体をトナー表面に分散・添加してもよい。添加量としては、トナー１００重量部に対して微粉体０．３〜５重量部使用するのがよい。有機微粉体としては、たとえばアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、スチレン系樹脂等が挙げられる。無機微粉体としては、たとえばシリカ微粉体、酸化チタン微粉体、アルミナ微粉体等が挙げられる。特に、ＢＥＴ法で測定した窒素吸着により比表面積が９０〜１５０ｍ２／ｇの範囲内の無機微粉体が良好な結果を与える。
【００９１】
また無機微粉体は、必要に応じ、疎水化、帯電能コントロールの目的で、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物のような処理剤で処理されていることも好ましい。特に、シリコーンオイルで表面処理されたシリカ微粉体が好ましい。
【００９２】
他の添加剤としては、たとえばＰＴＦＥ、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデン、シリコーンオイル粒子（約４０％のシリカ含有）の如き滑剤が好適に用いられる。また酸化セリウム、炭化ケイ素、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウムなどの研磨剤が好ましく用いられ、中でもチタン酸ストロンチウムが好ましい。
【００９３】
感光体２の感光層７に形成される静電潜像は、前述のようにして作製されるトナーを含む非磁性１成分現像剤を用いて、感光体２と現像器２９に備わる現像ローラ２９ａとが接触した状態で現像される。現像には、光が照射された明部電位を現像する反転現像方式が採用される。このように、非磁性１成分現像剤では、現像に際し、トナーが感光体２表面に擦りつけられるので、感光体２表面に対するトナー自体の融着、またトナーの外添剤や紙粉等の付着が生じ易い状態にある。しかしながら、本発明の画像形成装置であるデジタル複写機１では、感光体２表面の表面自由エネルギーが前述の適正範囲に設定され、クリーニングブレード３１ａの硬さおよびブレード荷重が前述の適正範囲に設定されるので、非磁性１成分現像剤が用いられる場合であっても、優れたクリーニング作用を奏することができる。
【００９４】
なお本発明の画像形成装置に用いられる現像剤は、前述の非磁性１成分現像剤に限定されるものではなく、磁性１成分現像剤であってもよく、また２成分現像剤であってもよい。磁性１成分現像剤を使用する場合、トナー粒子中に  ０．１〜５μｍ程度の磁性粒子を含有させて用いる。また、２成分現像剤として使用する場合、鉄粉、フェライト、マグネタイト、樹脂ビーズ等をキャリアとして、トナーに所望の混合率にて混合する。その際混合されるキャリアの重量平均粒径は、４０〜１００μｍの範囲にあるのが好ましく、より好ましくは５０〜８０μｍの範囲である。粒径が４０μｍ未満であるとキャリア飛びが多くなり、装置内飛散による汚染および感光体を傷つけることとなる。一方、逆に粒径が１００μｍを超えると、現像剤の穂が硬くなり感光体へのダメージが大きくなり、感光層の膜減りが多く、感光体の寿命が短縮される。
【００９５】
図４は本発明の実施の第２の形態である画像形成装置５０の構成を簡略化して示す配置側面図であり、図５は図４に示す画像形成装置５０に備わる感光体２およびクリーニング器３１部分の拡大図である。本実施の形態の画像形成装置５０は、実施の第１形態の画像形成装置１に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態の画像形成装置５０も複写機である。
【００９６】
本実施の形態の複写機５０が実施の第１形態のデジタル複写機１と異なる構成は、カセット給紙装置３５が１つ備わるのみであること、また排紙カセット４４が１つ備わるのみであり装置に内蔵されること、さらにクリーニング器３１に備わるクリーニングブレード３１ａが、感光体２の表面に当接し、重力方向に関して感光体２の表面よりも上側に位置するように設けられることである。これらのうち、最も特徴とする構成は、クリーニングブレード３１ａの設けられる位置である。
【００９７】
本実施の形態のように感光体２の形状が円柱状であるとき、クリーニングブレード３１ａは、以下のような配置で設けられることが好ましい。クリーニングブレード３１ａは、感光体２の回転軸線５１に交差して重力方向に平行に延びる直線のうち回転軸線５１との交点を起点として重力が作用する方向の反対方向に向かって延びる半直線Ａと、半直線Ａを含み回転軸線５１に直交する仮想平面に含まれる線分であってクリーニングブレード３１ａの感光体２の表面に対する当接部５２と回転軸線５１とを結ぶ線分Ｂと、の成す角度が３０度以内になるように設けられる。
【００９８】
複写機５０におけるクリーニングブレード３１ａは、感光体２の表面に残留する異物が自然落下することなく堆積し易い位置に配置され、かつ前述のように感光体２表面の表面自由エネルギーが適正範囲に設定され、クリーニングブレード３１ａの硬さおよびブレード荷重が適正範囲に設定されて、優れたクリーニング性が発現されるので、感光体２表面から残留トナー等が容易に除去され、また除去された残留トナー等が感光体２から自然落下して装置内に飛散することなく確実にクリーニング器３１によって回収される。したがって、長期間の使用においてもクリーニング不良やトナーの装置内飛散に起因する画像品質不良を生じることがない。
【００９９】
（実施例）
以下本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
【０１００】
（実施例１）
直径：６５ｍｍ、長さ：３４０ｍｍのアルミニウム製導電性支持体上に種々の条件にて感光層を形成し、実施例および比較例として準備した感光体について説明する。なお実施例中では、表面自由エネルギーをγと略記する。
【０１０１】
（実施例のＳ１〜Ｓ５感光体）
（Ｓ１感光体）
酸化チタン（ＴＴＯ５５Ａ：石原産業社製）７重量部および共重合ナイロン（ＣＭ８０００：東レ社製）１３重量部を、メチルアルコール１５９重量部と１，３−ジオキソラン１０６重量部との混合溶剤に加え、ペイントシェーカーにて８時間分散処理して下引層用塗布液を調整した。この塗布液を塗布槽に満たし、導電性支持体を浸漬後引上げ、自然乾燥して層厚１μｍの下引層を形成した。
【０１０２】
オキソチタニウムフタロシアニン３重量部とブチラール樹脂（ＢＬ−１：積水化学社製）２重量部とを、メチルエチルケトン２４５重量部に混合し、ペイントシェーカーにて分散して電荷発生層用塗布液を調整した。この塗布液を、下引層の場合と同様の浸漬塗布法にて前述の下引層上に塗布し、  自然乾燥して層厚０．４μｍの電荷発生層を形成した。
【０１０３】
電荷輸送物質として下記構造式（Ｉ）で示されるスチリル系化合物５重量部、ポリエステル樹脂（Ｖｙｌｏｎ２９０：東洋紡株式会社製）２．２５重量部、ポリカーボネート樹脂（Ｇ４００：出光興産株式会社製）５．２５重量部、スミライザーＢＨＴ（住友化学株式会社製）０．０５重量部を混合し、テトラヒドロフラン４７重量部を溶剤として電荷輸送層用塗布液を調整した。この塗布液を、浸漬塗布法にて前述の電荷発生層上に塗布し、１１０℃で１時間乾燥して層厚２８μｍの電荷輸送層を形成した。このようにしてＳ１感光体を作製した。
【０１０４】
【化１】
2004341136.tif 000004
【０１０５】
（Ｓ２感光体）
Ｓ１感光体と同様にして下引層および電荷発生層を形成した。ついで電荷輸送物質として下記構造式（ＩＩ）で示されるブタジエン系化合物を５重量部、４種類のポリカーボネート樹脂、Ｊ５００（出光興産株式会社製）２．４重量部、Ｇ４００（出光興産株式会社製）１．６重量部、ＧＨ５０３（出光興産株式会社製）１．６重量部、ＴＳ２０２０（帝人化成株式会社製）２．４重量部、さらにスミライザーＢＨＴ（住友化学株式会社製）０．２５重量部を混合し、テトラヒドロフラン４９重量部を溶剤として電荷輸送層用塗布液を調整した。この塗布液を、浸漬塗布法にて電荷発生層上に塗布し、１３０℃で１時間乾燥して層厚２８μｍの電荷輸送層を形成した。このようにしてＳ２感光体を作製した。
【０１０６】
【化２】
2004341136.tif 000005
【０１０７】
（Ｓ３感光体）
Ｓ２感光体の電荷輸送層おいて、バインダ樹脂を、ＧＨ５０３（出光興産株式会社製）４重量部、ＴＳ２０２０（帝人化成株式会社製）４重量部に変更した以外はＳ２感光体と同様にしてＳ３感光体を作製した。
【０１０８】
（Ｓ４感光体）
Ｓ１感光体と同様にして下引層および電荷発生層を形成した。次いで電荷輸送物質として前記構造式（ＩＩ）で示されるブタジエン系化合物を３．５重量部、下記構造式（ＩＩＩ）で示されるスチリル系化合物を１．５重量部、４種類のポリカーボネート樹脂、Ｊ５００（出光興産株式会社製）２．２重量部、Ｇ４００（出光興産株式会社製）２．２重量部、ＧＨ５０３（出光興産株式会社製）１．８重量部、ＴＳ２０２０（帝人化成株式会社製）１．８重量部、さらにスミライザーＢＨＴ（住友化学株式会社製）１．５重量部を混合し、テトラヒドロフラン５５重量部を溶剤として電荷輸送層用塗布液を調整した。この塗布液を、浸漬塗布法にて電荷発生層上に塗布し、１２０℃で１時間乾燥して層厚２８μｍの電荷輸送層を形成した。このようにしてＳ５感光体を作製した。
【０１０９】
【化３】
2004341136.tif 000006
【０１１０】
（Ｓ５感光体）
Ｓ１感光体と同様にして下引層および電荷発生層を形成した。次いで、電荷輸送層形成に際し、ポリカーボネート樹脂の一部に代えて、γの低い樹脂であるＰＴＦＥを用いた以外は、Ｓ２感光体と同様にして塗布液を調整した。この塗布液を、浸漬塗布法にて電荷発生層上に塗布し、１２０℃で１時間乾燥して層厚２８μｍの電荷輸送層を形成した。このようにしてＳ５感光体を作製した。
【０１１１】
（比較例のＲ１〜Ｒ５感光体）
（Ｒ１感光体）
Ｓ１感光体と同様にして下引層および電荷発生層を形成した。次いで電荷輸送物質として前記構造式（ＩＩ）で示されるブタジエン系化合物を５重量部、２種類のポリカーボネート樹脂、Ｇ４００（出光興産株式会社製）２．４重量部、ＴＳ２０２０（帝人化成株式会社製）４重量部、ポリエステル樹脂Ｖｙｌｏｎ２９０（東洋紡株式会社製）１．６重量部、さらにスミライザーＢＨＴ（住友化学株式会社製）０．２５重量部を混合し、テトラヒドロフラン４９重量部を溶剤として電荷輸送層用塗布液を調整した。この塗布液を、浸漬塗布法にて電荷発生層上に塗布し、１３０℃で１時間乾燥して層厚２８μｍの電荷輸送層を形成した。このようにしてＲ１感光体を作製した。
【０１１２】
（Ｒ２感光体）
Ｒ１感光体と同様にして下引層および電荷発生層を形成した。次いで、電荷輸送物質として前記構造式（ＩＩ）で示されるブタジエン系化合物を５重量部、２種類のポリカーボネート樹脂、Ｊ５００（出光興産株式会社製）４．４重量部、ＴＳ２０２０（帝人化成株式会社製）３．６重量部、さらにスミライザーＢＨＴ（住友化学株式会社製）０．２５重量部を混合し、テトラヒドロフラン４９重量部を溶剤として電荷輸送層用塗布液を調整した。この塗布液を、浸漬塗布法にて電荷発生層上に塗布し、１２０℃で１時間乾燥して層厚２８μｍの電荷輸送層を形成した。このようにしてＲ２感光体を作製した。
【０１１３】
（Ｒ３感光体）
電荷輸送層形成に際し、ポリカーボネート樹脂として、Ｊ５００（出光興産株式会社製）４．４重量部を、Ｇ４００（出光興産株式会社製）に置換えた以外は、Ｒ２感光体と同様にしてＲ３感光体を作製した。
【０１１４】
（Ｒ４感光体）
Ｒ１感光体と同様にして下引層および電荷発生層を形成した。次いで、電荷輸送層形成に際し、ポリカーボネート樹脂の一部に代えて、γの低い樹脂であるＰＴＦＥを用いた以外は、Ｒ１感光体と同様にして塗布液を調整した。この塗布液を、浸漬塗布法にて電荷発生層上に塗布し、１２０℃で１時間乾燥して層厚２８μｍの電荷輸送層を形成した。このようにして、Ｒ４感光体を作製した。
【０１１５】
（Ｒ５感光体）
Ｒ１感光体と同様にして下引層および電荷発生層を形成した。次いで、電荷輸送層形成に際し、ポリカーボネート樹脂の一部に代えて、γの低い樹脂であるＰＴＦＥを用いた以外は、実施例のＳ２感光体と同様にして塗布液を調整した。この塗布液を、浸漬塗布法にて電荷発生層上に塗布し、１２０℃で１時間乾燥して層厚２８μｍの電荷輸送層を形成した。なお電荷輸送層形成用の塗布液中に占めるＰＴＦＥの含有比率は、Ｒ５感光体の方がＲ４感光体よりも小さくなるようにして、Ｒ５感光体のγが、Ｒ４感光体のγよりも大きくなるように作製した。
【０１１６】
以上のように、Ｓ１〜Ｓ５感光体およびＲ１〜Ｒ５感光体の作製において、電荷輸送層用塗布液に含まれる樹脂の種類および含有比率を変化させるとともに、塗布後の乾燥温度を変化させることによって、感光体表面のγが所望の値になるように調整した。これらの感光体表面のγは、接触角測定機ＣＡ−Ｘ（協和界面株式会社製）および解析ソフトＥＧ−１１（協和界面株式会社製）によって求めた。
【０１１７】
以上のように作成した感光体を、試験用に改造したデジタル複写機ＡＲ−Ｓ４００（シャープ株式会社製）に搭載した。トナーは、ＡＲ−Ｓ４００用純正トナーを使用した。デジタル複写機ＡＲ−Ｓ４００におけるクリーニングブレードの配設位置は、感光体の回転軸線を含むほぼ水平面内に、クリーニングブレードの感光体表面に対する当接部が位置するようにした。また、本機に用いたクリーニングブレードのスプリング式硬さは７０度であり、ブレード荷重を２３ｇｆ／ｃｍに調整した。
【０１１８】
前述の感光体およびクリーニングブレードを搭載したデジタル複写機ＡＲ−Ｓ４００を用いて、温度：２５℃、相対湿度：５０％の常温／常湿（Ｎ／Ｎ：Ｎｏｒｍａｌ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／Ｎｏｒｍａｌ  Ｈｕｍｉｄｉｔｙ）環境中で、シャープ株式会社製文字テストチャートを、記録紙ＳＦ−４ＡＭ３（シャープ株式会社製）１０万枚に形成した。なおここでは、後述する他の実施例においても、この文字テストチャートおよび記録紙を共通して用いた。
【０１１９】
画像形成前（０ｋ）、２５，０００（２５ｋ）枚、５０，０００（５０ｋ）枚および１００，０００（１００ｋ）枚の各段階において、形成された画像を目視することによって、黒白２色の境界部の鮮明度、感光体回転方向へのトナー漏れによる黒すじの有無を試験し、さらに後述の測定器によってかぶり量Ｗｋを求めて、クリーニング性を評価した。
【０１２０】
形成画像のかぶり量Ｗｋは、日本電色工業株式会社製Ｚ−Σ９０  ＣＯＬＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭを用いて反射濃度を測定して求めた。まず画像形成前の記録紙の反射平均濃度Ｗｒを測定した。次にその記録紙に対して画像形成し、画像形成後、記録紙の白地部分各所の反射濃度を測定した。最もかぶりの多いと判断された部分、すなわち白地部でありながら濃度の最も濃い部分の反射濃度Ｗｓと、前記Ｗｒとから以下の式｛１００×（Ｗｒ−Ｗｓ）／Ｗｒ｝で求められるＷｋをかぶり量と定義した。
【０１２１】
クリーニング性の評価基準は以下のようである。
◎：非常に良好。鮮明度良く黒すじ無し。かぶり量Ｗｋが３％未満。
○：良好。鮮明度良く黒すじ無し。かぶり量Ｗｋが３％以上５％未満。
△：実用上問題無し。鮮明度実使用上問題のないレベルであり黒すじの長さが２．０ｍｍ以下かつ５個以下。かぶり量Ｗｋが５％以上１０％未満。
×：実用不可。鮮明度実使用上問題あり。黒すじの上記△の範囲を超えるもの。かぶり量Ｗｋが１０％以上。
【０１２２】
また前述の画像形成枚数の各段階において、感光体を機体から離脱させてその表面を目視観察し、フィルミング発生の有無を判定した。
【０１２３】
クリーニング性評価結果を表１に示す。なお表１および後述の表に示す評価試験結果において、各評価試験を行った各段階の画像形成枚数（０ｋ，２５ｋ，５０ｋ，１００ｋ）を、その段階において実用上不適になる現象が発生した場合には、耐久寿命枚数と言っても良いことから、耐久枚数として表記した。
【０１２４】
γが、２８〜３５ｍＮ／ｍの本発明範囲内にある実施例のＳ１〜Ｓ５感光体は、非常に良好（◎）なクリーニング性が得られた。またγが本発明範囲内においては、フィルミングが発生せず、長期にわたり感光体表面の清浄な状態が保たれた。
【０１２５】
一方、γが本発明範囲よりも小さい比較例のＲ４感光体においては、画像枚数が２５ｋ枚の段階で、実用不可（×）であった。Ｒ４感光体では、フィルミングは発生していないものの、地肌かぶりの増加と記録紙裏面汚れの画像不良が発生した。これは、トナー等の感光体への付着力の減少に伴い転写率が向上したこと、および付着力の減少に伴い機内トナー飛散が加速されたものと考えられる。γがＲ４感光体より大きく本発明範囲よりも小さいＲ５感光体は、画像形成前（０ｋ）におけるクリーニング性は非常に良好（◎）の評価であるけれども、耐久枚数が２５ｋ枚以上では、クリーニング性が良好（○）の評価であり、本発明範囲のγを有するＳ１〜Ｓ５感光体に比べると若干クリーニング性が劣る。
【０１２６】
またγが本発明範囲よりも大きい比較例のＲ１〜Ｒ３感光体では、γが大きくなるのに伴って、耐久枚数が減少した。これはトナーや紙粉などの感光体表面に対する付着力が増大することにより、クリーニング性が低下したと考えられる。またＲ２〜Ｒ３感光体では、それに起因してフィルミングも発生した。
【０１２７】
【表１】
2004341136.tif 000007
【０１２８】
（実施例２）
Ｓ１感光体をデジタル複写機ＡＲ−Ｓ４００（シャープ株式会社製）に搭載し、またスプリング式硬さが４５〜９５度の範囲にある種々のクリーニングブレードを用い、ブレード荷重を３〜５０ｇｆ／ｃｍと種々変化させ、それ以外は実施例１と同様の条件で画像形成した。実施例１と同様にしてクリーニング性の評価をおこなった。評価は１０万枚の画像形成後の結果を用いて行なった。評価結果を表２に示す。
【０１２９】
クリーニングブレード硬さが５５〜８５度、ブレード荷重が５〜４０ｇｆ／ｃｍである本発明範囲内（破線枠内）においては、クリーニング性がすべて良好（○）以上の評価結果であり、フィルミングも発生しなかった。特にクリーニングブレード硬さが６５〜７５度、ブレード荷重が１５〜３０ｇｆ／ｃｍである範囲（実線枠内）においては、非常に良好（◎）なクリーニング性が得られた。
【０１３０】
クリーニングブレード硬さおよび／またはブレード荷重が本発明範囲外の条件においては、クリーニング性不良もしくはフィルミング発生のいずれか、またはクリーニング性不良およびフィルミング発生の両方が認められ、形成画像は実使用に不適であることが判った。
【０１３１】
クリーニングブレード硬さが４５度の場合、トナー漏れすじの発生、白地かぶり、フィルミング等のクリーニング不良が発生した。これは硬さの低いクリーニングブレードの下にトナーが潜り込んだことによると考えられる。一方、クリーニングブレード硬さが９５度の場合、クリーニングブレードの押圧によるトナーのフィルミングが発生した。またブレード欠け等の異常が見られた。これはクリーニングブレードが硬すぎるためブレード荷重の均一性が低下し、感光体表面に対するクリーニングブレードの押圧が好適な状態に維持されなくなったことによると考えられる。
【０１３２】
ブレード荷重が３ｇｆ／ｃｍでは、トナー等の異物がクリーニングブレードをすり抜けることによるクリーニング不良およびクリーニングブレードが振動するびびりが発生した。ブレード荷重が５０ｇｆ／ｃｍでは、感光体の損傷および摩耗が激しく、感光体の帯電性の低下に基づく画像かぶりが見られた。
【０１３３】
【表２】
2004341136.tif 000008
【０１３４】
（実施例３）
導電性支持体に、アルミニウム製で直径：３０ｍｍ、長さ：３４０ｍｍのものを用いた以外は、実施例１と同様にしてＳ１〜Ｓ５感光体およびＲ１〜Ｒ５感光体を作製した。これらの感光体を試験用に改造したデジタル複写機ＡＲ−４５０（シャープ株式会社製）に搭載した。トナーは、ＡＲ−Ｓ４００用純正トナーを使用した。
【０１３５】
本実施例３におけるデジタル複写機ＡＲ−４５０におけるクリーニングブレードの配設位置は、感光体表面に対するクリーニングブレードの当接位置が、感光体の回転軸線を含むほぼ鉛直面内であって、重力方向における感光体表面の上側に位置するようにした。また、本機に用いたクリーニングブレードのスプリング式硬さは７０度であり、ブレード荷重を２３ｇｆ／ｃｍに調整した。他の条件は実施例１と同様にして評価試験を行なった。
【０１３６】
評価結果を表３に示す。γが２８〜３５ｍＮ／ｍの範囲内にある実施例のＳ１〜Ｓ５感光体は、クリーニング性がすべて良好（○）以上の評価結果であり、またフィルミングが発生せず、長期にわたり感光体表面の清浄な状態が保たれた。
【０１３７】
一方、γが本発明範囲よりも小さい比較例のＲ４感光体においては、フィルミングは発生していないけれども、地肌かぶりの増加と記録紙裏面汚れの画像不良が発生した。γがＲ４感光体より大きいけれども本発明範囲よりも小さいＲ５感光体では、画像形成枚数が５０ｋ枚を過ぎるとクリーニング性が低下した。またγが本発明範囲よりも大きい比較例のＲ１〜Ｒ３感光体では、γが大きくなるのに伴って、耐久枚数が減少した。これトナーや紙粉などの感光体表面に対する付着力が増大することにより、クリーニング性が低下したと考えられる。またＲ１〜Ｒ３感光体では、それに起因してフィルミングが発生した。
【０１３８】
この結果より、画像かぶりやフィルミング等の画像不良が発生しやすいクリーニングブレードを重力方向における感光体表面の上側に配設する構成においても、感光体表面のγならびにクリーニングブレード硬さおよびブレード荷重を本発明範囲内に設定することによって、クリーニング性およびフィルミング発生防止に対して良好な結果の得られることが判る。
【０１３９】
【表３】
2004341136.tif 000009
【０１４０】
（実施例４）
導電性支持体に、アルミニウム製で直径：３０ｍｍ、長さ：３６２ｍｍのものを用いた以外は、実施例１と同様にしてＳ１〜Ｓ５感光体およびＲ１〜Ｒ５感光体を作製した。これらの感光体を接触式非磁性１成分現像方式が採用されているデジタルカラー複写機ＡＲ−Ｃ２６０（シャープ株式会社製）に搭載した。トナーは、ＡＲ−Ｃ２６０用純正非磁性１成分黒トナーを使用した。他の条件は実施例１と同様にして評価試験を行なった。
【０１４１】
評価結果を表４に示す。γが２８〜３５ｍＮ／ｍの範囲内にあるＳ１〜Ｓ５感光体は、クリーニング性がすべて良好（○）以上の評価結果であった。またγの値が２８〜３５ｍＮ／ｍ  の範囲内においては、フィルミングが発生せず、長期にわたり感光体表面の清浄な状態が保たれた。
【０１４２】
γが本発明範囲外のＲ１〜Ｒ５感光体では、画像枚数が２５ｋ枚または５０ｋ枚を過ぎた段階から、実用不可（×）となった。これはトナーの感光体表面への付着力の低下もしくは増大に起因していると考えられる。γが本発明範囲よりも特に小さい比較例のＲ４感光体においては、フィルミングは発生していないけれども、地肌かぶりの増加と記録紙裏面汚れの画像不良が発生した。またγが本発明範囲よりも大きい比較例のＲ１〜Ｒ３感光体では、γが大きくなるのに伴って、耐久枚数が減少した。これトナーや紙粉などの感光体表面に対する付着力が増大することにより、クリーニング性が低下したと考えられる。また同じ感光体を搭載して２成分現像剤を用いた場合と比較すると、フィルミングの程度がひどく、実写画像において明瞭に認識できるほどであった。この原因として、感光体の表面に当接される現像ローラ上のトナーが、感光体に圧着してフィルミングを引き起こしたと考えられる。
【０１４３】
この結果より、画像かぶりやフィルミング等の画像不良が発生しやすい非磁性１成分現像方式を用いる構成においても、感光体表面のγならびにクリーニングブレード硬さおよびブレード荷重を本発明範囲内に設定することによって、クリーニング性およびフィルミング発生防止に対して良好な結果の得られることが判る。
【０１４４】
【表４】
2004341136.tif 000010
【０１４５】
【発明の効果】
本発明によれば、画像形成装置に備わるクリーニング装置のクリーニングブレードのスプリング式硬さが、５５度以上８５度以下、好ましくは６５度以上７５度以下であり、かつクリーニングブレードによって電子写真感光体の表面に対して垂直方向に負荷されるブレード荷重が、５ｇｆ／ｃｍ以上４０ｇｆ／ｃｍ以下、好ましくは１５ｇｆ／ｃｍ以上３０ｇｆ／ｃｍ以下であり、また画像形成装置に備わる電子写真感光体表面の表面自由エネルギーが、２８ｍＮ／ｍ以上３５ｍＮ／ｍ以下になるように設定される。
【０１４６】
電子写真感光体表面の表面自由エネルギーは、電子写真感光体の表面に対するトナーの付着力の指標である。したがって、電子写真感光体の表面自由エネルギーを前記好適な範囲に設定することによって、トナー粒子に対して現像に必要な程度の付着力を発現するにも関らず過度の付着力を抑制することができるので、電子写真感光体表面からトナー、特に残留トナーが除去され易くなる。クリーニングブレードの硬さおよびブレード荷重を前記好適な範囲に設定することによって、電子写真感光体の磨耗が抑制され、またクリーニングブレード自体の損傷等に起因する電子写真感光体の損傷や磨耗むらが抑制されるので、装置寿命が延長される。このようにして、長期間の使用においてもクリーニング不良に起因する画像品質不良を生じることのない画像形成装置が実現される。
【０１４７】
また本発明によれば、クリーニングブレードは、電子写真感光体の表面に当接し、重力方向に関して電子写真感光体の表面よりも上側に位置するように設けられる。このように、本発明の画像形成装置では、電子写真感光体の表面に残留する異物が自然落下することなく堆積し易い位置にクリーニングブレードが配置され、かつ電子写真感光体表面の表面自由エネルギーが適正範囲に設定され、クリーニングブレードの硬さおよびブレード荷重が適正範囲に設定されて、優れたクリーニング性が発現されるので、感光体表面から残留トナー等が容易に除去され、また除去された残留トナー等が感光体から自然落下して装置内に飛散することなく確実にクリーニング手段によって回収される。したがって、長期間の使用においてもクリーニング不良やトナーの装置内飛散に起因する画像品質不良を生じることがない。
【０１４８】
また本発明によれば、電子写真感光体の感光層が、有機光導電体系材料を含んで構成される。このことによって、電子写真感光体の材料設計が、容易になり、かつ低コストおよび高効率生産が実現される。
【０１４９】
また本発明によれば、電子写真感光体の感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とが積層されて構成される。このように感光層を複数層が積層されるタイプにすることによって、各層を構成する材料およびその組合せの自由度が増すので、電子写真感光体表面の表面自由エネルギー値を所望の範囲に設定することが容易になる。
【０１５０】
また本発明によれば、現像剤には、非磁性１成分すなわち非磁性トナーを主成分としキャリアを含まない現像剤が用いられる。非磁性１成分現像剤を用いる画像形成装置では、電子写真感光体と現像手段に備わる現像ローラとが当接された状態で、トナーが電子写真感光体表面の静電潜像に供給されて現像される。したがって、非磁性１成分現像剤では、現像に際し、トナーが電子写真感光体表面に擦りつけられるので、電子写真感光体表面に対するトナー自体の融着、またトナーの外添剤や紙粉等の付着が生じ易い状態にある。しかしながら、本発明の画像形成装置では、電子写真感光体表面の表面自由エネルギーが適正範囲に設定され、クリーニングブレードの硬さおよびブレード荷重が適正範囲に設定されるので、非磁性１成分現像剤が用いられる場合、一層顕著に優れたクリーニング性が発現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である画像形成装置１の構成を簡略化して示す配置側面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置１に備わる電子写真感光体２の構成を簡略化して示す部分断面図である。
【図３】本発明の画像形成装置に用いられる他の構成を有する感光体８を示す部分断面図である。
【図４】本発明の実施の第２の形態である画像形成装置５０の構成を簡略化して示す配置側面図である。
【図５】図４に示す画像形成装置５０に備わる感光体２およびクリーニング器３１部分の拡大図である。
【図６】クリーニング装置を備える従来技術の画像形成装置１００の構成を簡略化して示す配置側面図である。
【図７】付着濡れの状態を例示する側面図である。
【符号の説明】
１，５０  画像形成装置
２，８  電子写真感光体
３  導電性支持体
４  下引層
５  電荷発生層
６  電荷輸送層
７，９  感光層
１１  スキャナ部
１２  レーザ記録部
２６  レーザ書込みユニット
２７  電子写真プロセス部
２８  帯電器
２９  現像器
３０  転写器
３１  クリーニング器
３１ａ  クリーニングブレード
３３  搬送系
【図１】
2004341136.tif 000011
【図２】
2004341136.tif 000012
【図３】
2004341136.tif 000013
【図４】
2004341136.tif 000014
【図５】
2004341136.tif 000015
【図６】
2004341136.tif 000016
【図７】
2004341136.tif 000017