(57)【要約】【課題】本発明は、小型化、低コスト化、高性能、長寿命、高信頼性が高いレベルで達成されており、特に画質再現性、耐久性に優れ、小型化が容易で設置性に優れ、しかも安価な画像形成装置、及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の画像形成装置は、感光体と、この感光体を一様に帯電させるための帯電装置と、潜像を形成するための露光装置と、潜像に選択的にトナーを付着させる現像装置と、感光体上のトナー像を次工程に転写するための転写手段とを有し、前記感光体が、導電性基体と該導電性基体に積層された層からなり、該導電性基体より最も離れた表面側からの少なくとも１層に、ヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物を含有し、該感光体上の転写手段の下流側にトナー極性に対して逆に帯電したトナーを確保するためのトナー極性と同極性のバイアスが印加されたトナー回収手段が設けられ、該トナー回収手段で回収されたトナーを画像印字時以外の動作時に感光体上に戻す。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、この感光体を一様に帯電させるための帯電装置と、潜像を形成するための露光装置と、潜像に選択的にトナーを付着させる現像装置と、感光体上のトナー像を次工程に転写するための転写手段とを有する画像形成装置において、前記感光体が導電性基体と該導電性基体に積層された層からなり、該導電性基体より最も離れた表面側からの少なくとも１層に、ヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物を含有し、該感光体上の転写手段の下流側にトナー極性に対して逆に帯電したトナーを確保するためのトナー極性と同極性のバイアスが印加されたトナー回収手段が設けられ、該トナー回収手段で回収されたトナーを画像印字時以外の動作時に感光体上に戻すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
該導電性基体より最も離れた表面側からの少なくとも１層に含まれるヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物が下記構造式（Ｉ）で表されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【化１】
2004240141.tif 000014
【請求項３】
一次転写工程として中間転写体を有し、該感光体上に戻された逆帯電トナーを該現像装置で回収することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
一次転写工程として中間転写体を有し、該感光体上に戻された逆帯電トナーを中間転写体に転写させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
中間転写体にクリーニング手段を有し、該中間転写体上に転写された逆帯電トナーを中間転写体に設けられたクリーニング手段で回収すること特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
該トナー回収手段が該感光体と一体化されており、請求項１に記載の画像形成装置に一体交換可能に用いられることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
トナーボトルが機械本体中に、請求項６に記載のプロセスカートリッジとは別体として構成され、トナーをプロセスカートリッジ側にトナー搬送手段によって搬送し、トナーボトル単体で交換できることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
円形度が０．９３以上のトナーが装着されたことを特徴とする請求項１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、電子写真記録方式を用いた複写機・プリンター・ＦＡＸに関するものであり、さらに詳しくは高画質で、耐久性に非常に優れた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真記録方式を用いた画像形成装置には小型化、高画質化、高耐久化が望まれている。高画質化を達成するためには、トナー粒子の粒径制御が容易で、解像度に優れることから、重合トナーに代表される球形トナーの使用を前提とした画像形成装置が開発され、上市されている。しかし、重合トナーの様な球形のトナーは、転写後にトナーが感光体上に残存しやすい。従って、球形のトナーを用いる電子写真記録装置は、転写残のトナーをクリーニングするための複雑なシステムを有する場合が多い。例えば従来のクリーニングブレードに加えてファーブラシを当接させたり、そのファーブラシに潤滑剤を塗布させてクリーニングブレードの能力を高めたり、クリーニングの前にコロナ放電器を配置してトナーの電荷をそろえてクリーニングしやすくしたりする等の方法が実用化されている。
【０００３】
しかしながら、これらの方法は機械のコストダウン、更には小型化には不向きな方法である。また、これらの方法に用いるシステムは複雑であることから、制御に費やす時間がかかったり、トルク上昇・新規バイアス印加などで消費電力が大きくなるために、省電力化が困難で環境負荷低減にも不向きなものであった。更に、廃トナーを収容するためのスペースが必要な上に、搬送するための機構も必要とするので、小型化の実現が困難で、低コスト化も難しかった。特に近年普及しつつあるカラー複写機やカラープリンターでは、速度の優位性が要求されるため４連タンデム方式が主流となりつつあるが、この場合は廃トナースペース・搬送経路がさらに複雑化するので、機械の大型化とコストアップを強いられる事になっていた。
【０００４】
また、画像形成装置の小型化を達成するためには感光体の小径化は不可欠である。しかし、小径化された感光体は耐摩耗性に劣り、感光体寿命が短く、その交換頻度が増えるという問題を生じていた。しかも従来から行なわれてきた感光体クリーニングの方法、例えばクリーニングブレードに加えてファーブラシを当接させる方法では、入り込んだ異物が、感光体表面に傷を発生させる要因となり、この傷に起因する異常画像の発生という不都合が生じていた。さらに上述のような球形トナーを用いた場合では、そのクリーニング能力を高めるために、感光体とクリーニングブレードとの当接圧を強くすると、感光体の傷がより発生しやすくなり、異常画像が発生する要因となっていた。
【０００５】
一方、複写機、プリンタ等の電子写真記録装置に応用されている電子写真用感光体に対して要求される基本的な特性としては、暗所で適当な電位に帯電できること、暗所に於いて電荷の散逸が少ないこと、光照射によって速やかに電荷を散逸できること等が挙げられるが、近年は更に画質特性等の長期信頼性や低公害性、コストの低さ等も要求されるようになった。具体的には、電子写真方式に於いて使用される感光体として、従来は導電性基体上にセレンないしセレン合金を主体とする光導電層を設けたもの、酸化亜鉛・硫化カドミウム等の無機系光導電材料をバインダー中に分散させたもの、及び非晶質シリコン系材料を用いたもの等が一般的に使用されてきた。しかし、近年ではコストの低さ、感光体設計の自由度の高さ、無公害性等から有機系感光体が広く利用されるようになってきている。
【０００６】
上記有機系の電子写真感光体としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に代表される光導電性樹脂、ＰＶＫ−ＴＮＦ（２，４，７−トリニトロフルオレノン）に代表される電荷移動錯体型、フタロシアニン−バインダーに代表される顔料分散型、電荷発生物質と電荷輸送物質とを組み合わせて用いる機能分離型の感光体などが知られており、これらの中では特に機能分離型の感光体が注目されている。
【０００７】
この機能分離型の感光体における静電潜像形成のメカニズムは、感光体を帯電した後光照射すると、光は透明な電荷輸送層を通過し、電荷発生層中の電荷発生物質により吸収され、光を吸収した電荷発生物質は電荷担体を発生し、この電荷担体は電荷輸送層に注入され、帯電によって生じている電界にしたがって電荷輸送層中を移動し、感光体表面の電荷を中和することにより静電潜像を形成するというものである。該機能分離型感光体においては、主に紫外部に吸収を持つ電荷輸送物質と、主に可視部に吸収を持つ電荷発生物質とを組み合わせて用いることが知られており、かつ有用である。
【０００８】
しかしながら、このような有機系感光体を従来の画像形成装置に組み入れた場合、繰返使用すると感光体が摩耗して帯電能が低下したり、表面にできた傷などによって異常画像が発生するという欠点が現れる。この有機系感光体の特性を改善する技術として有機系感光体のバインダー樹脂を改良したもの、例えば特開平５−２１６２５０公報（特許文献１）や、高分子型の電荷輸送物質を用いたもの、例えば特開昭５１−７３８８８号公報、特開昭５４−８５２７号公報、特開昭５４−１１７３７号公報、特開昭５６−１５０７４９号公報、特開昭５７−７８４０２号公報、特開昭６３−２８５５５２号公報、特開平１−１７２８号公報、特開平１−１９０４９号公報、特開平３−５０５５５号公報、特開平４−２２５０１４公報、特開平５−３３１２３８公報（特許文献２）等が開示され注目されている。
【０００９】
しかしながら近年、耐摩耗性だけでなく、電子写真複写機の高速化、高耐久化等が進むなか、感光体に対しても長期繰返し使用した場合であっても、高画質を保つことのできる信頼性が強く要求される様になってきている。又、単に耐摩耗性だけに優れる感光体では、その摩耗量の少なさが災いして、帯電時に発生する放電生成物などの付着に起因する画像異常、即ち潜像形成時の電荷拡散による画像流れや、微少付着物による局所的な画像欠陥が発生する場合が見られる。また帯電時に発生するオゾンや、石油ファンヒーターなどの暖房器具から発生するＮＯｘガスなどの影響で感光体表面が汚染、酸化されることにより帯電電位の低下や画像流れなどの異常画像が発生するという問題がみられる。このような現象は感光体の摩耗量が少なく最表層がリフレッシュされにくい場合、即ちクリーニングブラシが無く摩耗量が少ない場合の副作用として顕著にあらわれる。
【００１０】
したがって、小型化が可能であり且つ高画質で高耐久な電子写真特性を満足するためには、従来のクリーニングブレードなどに依存しない新規なクリーニングシステムからなる画像形成装置と、繰り返し使用した場合であっても、帯電部から発生する放電生成物などの影響を受けにくく、更にオゾン、ＮＯｘなどの酸化性ガスの存在下にあっても、異常画像発生の生じない感光体が必要となる。しかしながら、これまでの電子写真方式を用いた画像形成装置は、小型化、長寿命、高信頼性を高いレベルで達成するためには不十分なものであり、改良が強く望まれている。
【００１１】
また、従来の画像形成装置、特にカラー画像形成装置においては、感光体やトナー回収装置等の交換が複雑で、ユーザーが自分では交換することができないために、交換をサービス形態で契約したり、別にサービスマンを呼んで交換するなどの手間が必要であった。その結果、ユーザーには金額的な負担をかけることとなり、カラーＬＰやカラーＭＦＰの普及率を下げる原因ともなっていた。従って、ユーザーが自分で簡単に感光体やトナー回収装置等を交換することができる画像形成装置、その部品としての感光体やトナー回収装置が組み込まれたプロセスカートリッジが望まれていた。
【００１２】
【特許文献１】
特開平５−２１６２５０公報
【特許文献２】
特開平５−３３１２３８公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、小型化、低コスト化、高性能、長寿命、高信頼性が高いレベルで達成されており、特に画質再現性、耐久性に優れ、小型化が容易で設置性に優れ、しかも安価な画像形成装置、及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以下に示す画像形成装置及びプロセスカートリッジが提供される。
〔１〕感光体と、この感光体を一様に帯電させるための帯電装置と、潜像を形成するための露光装置と、潜像に選択的にトナーを付着させる現像装置と、感光体上のトナー像を次工程に転写するための転写手段とを有する画像形成装置において、前記感光体が、導電性基体と該導電性基体に積層された層からなり、該導電性基体より最も離れた表面側からの少なくとも１層に、ヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物を含有し、該感光体上の転写手段の下流側にトナー極性に対して逆に帯電したトナーを確保するためのトナー極性と同極性のバイアスが印加されたトナー回収手段が設けられ、該トナー回収手段で回収されたトナーを画像印字時以外の動作時に感光体上に戻すことを特徴とする画像形成装置。
〔２〕該導電性基体より最も離れた表面側からの少なくとも１層に含まれるヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物が下記構造式（Ｉ）で表されることを特徴とする前記〔１〕に記載の画像形成装置。
【化２】
2004240141.tif 000002
〔３〕一次転写工程として中間転写体を有し、該感光体上に戻された逆帯電トナーを該現像装置で回収することを特徴とする前記〔１〕に記載の画像形成装置。
〔４〕一次転写工程として中間転写体を有し、該感光体上に戻された逆帯電トナーを中間転写体に転写させることを特徴とする前記〔１〕に記載の画像形成装置。
〔５〕中間転写体にクリーニング手段を有し、該中間転写体上に転写された逆帯電トナーを中間転写体に設けられたクリーニング手段で回収すること特徴とする前記〔４〕に記載の画像形成装置。
〔６〕該トナー回収手段が該感光体と一体化されており、前記〔１〕に記載の画像形成装置に一体交換可能に用いられることを特徴とするプロセスカートリッジ。
〔７〕トナーボトルが機械本体中に、前記〔６〕に記載のプロセスカートリッジとは別体として構成され、トナーをプロセスカートリッジ側にトナー搬送手段によって搬送し、トナーボトル単体で交換できることを特徴とする画像形成装置。
〔８〕円形度が０．９３以上のトナーが装着されたことを特徴とする前記〔１〕に記載の画像形成装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成装置について、まず、感光体について説明し、次に該感光体が装備された本発明の画像形成装置について説明する。
第１４図は本発明の画像形成装置に用いられる感光体の断面の模式図である。第１４図において、４１は導電性基体を、４３は感光層を、４５は中間層を、５１は感光層４３を構成する電荷発生層を、５３は感光層４３を構成する電荷輸送層をそれぞれ表す。
【００１６】
本発明の感光体は、図１に示すように、導電性基体４１と導電性基体４１に積層された感光層４３等からなり、該導電性基体４１より最も離れた表面側からの少なくとも１層に、ヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物を含有する。かかる構成とすることにより、放電生成物や、酸化性ガスの影響を受けにくく、非常に良好な特性が得られ、また各種電子写真方式画像形成装置を設計する上では大型化や高コスト化を防止でき、安価で設置性の良い機械をユーザーに提供する事が可能となる。尚、図１に示す態様においては、電荷輸送層５３が導電性基体４１より最も離れた表面側の層であり、導電性基体４１より最も離れた表面側からの少なくとも１層とは、電荷輸送層５３から少なくとも１層を意味する。また、後述するように保護層（図示せず）を電荷輸送層５３の上に形成した場合は、保護層が導電性基体４１より最も離れた表面側の層であり、導電性基体４１より最も離れた表面側からの少なくとも１層とは、保護層から少なくとも１層を意味する。
【００１７】
ここでいうヒンダードアミン構造とはアミノ窒素原子近傍に嵩高い原子団が存在する構造をいう。いわゆる芳香族アミン、脂肪族アミン系物質もこれに該当する。またヒンダードフェノール構造とは、フェノール性水酸基のオルト位に嵩高い原子団が存在する構造をいう。これら両構造を有する化合物の作用のメカニズムの詳細は明らかになっていないが嵩高い原子団が存在することにより生じる立体障害によりアミノ窒素原子、フェノール性水酸基の熱振動を抑制し、外部からの活性ガスなどの影響を抑制すると推定される。
【００１８】
ヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物の例としては種々のものが有り、本発明においてはその全てを用いることができるが、中でも下記構造式（Ｉ）で表される１−［２−〔３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ〕エチル］−４−〔３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ〕−２，２，６，６−テトラメチルピリジンが好ましい。
【００１９】
【化３】
2004240141.tif 000003
【００２０】
構造式（Ｉ）で表される化合物を用いることにより、異常画像の発生がより抑制され、長期間にわたり高品質な画像を得ることができる。
【００２１】
ヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物の含有率は、導電性基体より最も離れた表面側からの少なくとも１層、もしくは２層の、ヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物を含む層全体の総固形分に対して好ましくは０．０１〜３０ｗｔ％、より好ましくは０．１ｗｔ％〜２０ｗｔ％である。添加量が多すぎると、耐摩耗性の低下や露光後電位の上昇などの問題が現れることがあり、添加量が少なすぎると異常画像抑制効果が十分に発揮されなくなる。
【００２２】
次に本発明に用いられる導電性基体４１としては、体積抵抗１０１０Ω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、鉄などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの酸化物を、蒸着またはスパッタリングによりフィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙等に被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらをＤ．Ｉ．、Ｉ．Ｉ．、押出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研磨などで表面処理した管などを使用することができる。
【００２３】
次に、本発明で用いられる感光体を構成する中間層４５について説明する。
中間層４５は樹脂単独、もしくは無機化合物および結着樹脂を主成分として形成されるが、一般に、その上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、有機溶剤に対して耐溶剤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、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。中でもとりわけアルキッド樹脂とメラミン樹脂を用いた場合その特性上良好な膜を得ることができる。
【００２４】
また、中間層４５を構成する無機化合物としては酸化チタン、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などがあげられ、これらをボールミル等の粉砕方法を用いて微粉末にしたものが用いられる。
中間層４５は適当な溶媒、塗工法を用いて浸漬塗工法やスプレーコート、ブレードコート法などの湿式塗工することにより形成することができる。中間層４５の膜厚は特に限定されないが１〜２０μｍが適当である。
【００２５】
次に、本発明で用いられる感光体を構成する感光層４３について説明する。該感光層４３は、通常、電荷発生層５１と電荷輸送層５３から構成される。
まず、電荷発生を担う電荷発生層５１について説明する。電荷発生層５１は、電荷発生物質を主成分とする層で、必要に応じてバインダー樹脂を用いることもある。電荷発生物質としては、公知の材料を用いることができる。例えば、銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンなどの金属フタロシアニン、無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系または多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料などが挙げられる。
これらの電荷発生物質は二種以上混合して用いることもできる。
【００２６】
電荷発生層５１に必要に応じて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、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、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−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミドなどが用いられる。これらのバインダー樹脂は、単独または２種以上の混合物として用いることができる。また、電荷発生層のバインダー樹脂として上述のバインダー樹脂の他に、先に記したヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物が良好に用いられる。
【００２７】
電荷発生層５１に併用できる電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。
電子輸送物質としては、たとえばクロルアニル、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−ジオキサイドなどの電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独または２種以上の混合物として用いることができる。
【００２８】
正孔輸送物質としては、以下に表わされる電子供与性物質が挙げられ、良好に用いられる。たとえば、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、チオフェン誘導体などが挙げられる。これらの正孔輸送物質は、単独または２種以上の混合物として用いることができる。
【００２９】
電荷発生層５１を形成する方法には、真空薄膜作製法と溶液分散系からのキャスティング法とが大きく挙げられる。
前者の方法には、真空蒸着法等が用いられ良好に形成できる。また、後述のキャスティング法によって電荷発生層を設けるには、上述した無機系もしくは有機系電荷発生物質を必要ならばバインダー樹脂と共にテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、ブタノン等の溶媒を用いてボールミル、アトライター、サンドミル等により分散し、分散液を適度に希釈して塗布することにより、形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート法などを用いて行なうことができる。
【００３０】
以上のようにして設けられる電荷発生層の膜厚は、０．０１〜５μｍ程度が適当であり、好ましくは０．０５〜２μｍである。
【００３１】
次に、感光層４３を構成する電荷輸送層５３について説明する。
電荷輸送層５３は、電荷輸送物質とバインダー樹脂を主成分とする層であり、この電荷輸送物質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。電荷輸送物質は公知材料を用いることができる。この電荷輸送層が導電性基体より最も離れた表面側から少なくとも１層にあたる場合、ヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物が本発明の目的を達成するためにが良好に用いられる。
【００３２】
電荷輸送層５３に使用できるバインダー樹脂としては、ポリカーボネート（ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＺタイプ）、ポリエステル、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリスチレン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニリデン、アルキッド樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、フェノキシ樹脂などが用いられる。これらのバインダーは、単独または２種以上の混合物として用いることができる。
【００３３】
また必要により、電荷輸送層５３には可塑剤やレベリング剤等を適量添加することもできる。
該可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の一般の樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量は、バインダー樹脂１００重量部に対して０〜３０重量部程度が適当である。
【００３４】
上記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や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが使用され、その使用量は、バインダー樹脂１００重量部に対して０〜１重量部程度が適当である。
【００３５】
電荷輸送層５３に使用できる電荷輸送物質は、電荷発生層５１の説明に記載したものと同じものを用いることができる。電荷輸送層５３の膜厚は、５〜１００μｍ程度が適当であり、好ましくは、１０〜４０μｍ程度が適当である。
【００３６】
また本発明を構成する感光体には、感光層保護の目的で、保護層が感光層４３の上に設けられることもある。保護層が設けられる場合、この保護層が導電性基体より最も離れた表面側からの少なくとも１層にあたるので、この保護層にヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物を加えることとなる。この場合のヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物の比率は前述のとおりである。
【００３７】
保護層に使用される材料としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、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、アリル樹脂、フェノール樹脂、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、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂に酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、アルミナ等の無機材料を分散したもの等を添加することができる。保護層の形成法としては通常の塗布法が採用される。なお保護層の厚さは０．１〜２０μｍ程度が適当であり、好ましくは２〜７μｍ程度である。
【００３８】
本発明の画像形成装置は、前述した感光体と、この感光体を一様に帯電させるための帯電装置と、潜像を形成するための露光装置と、潜像に選択的にトナーを付着させる現像装置と、感光体上のトナー像を次工程に転写するための転写手段とを有する。本発明の画像形成装置においては、前記感光体が、特定の化合物を含有すると共に、該感光体上の転写手段の下流側にトナー極性に対して逆に帯電したトナーを確保するためのトナー極性と同極性のバイアスが印加されたトナー回収手段が設けられ、該トナー回収手段で回収されたトナーを画像印字時以外の動作時に感光体上に戻すことができる。本発明の画像形成装置は、このようにトナークリーニング構成を採用しているので、従来のクリーニングブレードを用いた構成のように、クリーニングブレードと感光体との摺擦により発生していた感光体表面傷の発生が無い。従って、この感光体傷に起因する様々な異常画像の発生を防ぐことが可能となり、高耐久で高画質な画像形成装置を得ることが可能となった。
尚、本発明の画像形成装置においては、上流としての帯電装置側から電子写真プロセスが下流側に向かって開始し、転写手段の下流側とは転写手段以降の工程が行われる装置の部分をいう。
【００３９】
次に、本発明の画像形成装置の一例を示す図３と従来の画像形成装置の一例を示す図２に基づいて、本発明の装置について具体的に説明する。
図２、３において、１は感光体であり、この感光体１の表面を一様に帯電させるための帯電手段４が感光体１に対抗配置されている。またこの帯電手段４を清掃するための帯電部材５が、帯電部材４に接触するように構成されている。ここで一様に帯電された感光体１に、露光装置３４から露光光３が、図２に示すように、照射されて静電潜像が形成される（図３には露光光３が示されていないが、図２と同様に露光光が照射される。）。一方、トナーボトル２０に貯蔵されたトナーが、必要に応じて現像器３０に搬送される。現像器３０の内部には現像剤があらかじめ充填されておりそこにトナーが入り、トナーと現像剤は、十分に攪拌された後に現像ローラ２によって静電潜像に選択的に付着させられる。感光体１上でトナー層となった可視像は中間転写ベルト８に転写される。ここで、従来装置の場合（図２）、転写されずに残ったトナーはクリーニングブレード６によって回収され排トナー搬送スクリュウ７によって排トナー容器（図示せず）に搬送される。これに対し、本発明装置の場合、前記トナークリーニング構成を採用しているので、クリーニングブレードを用いる必要がない。
【００４０】
中間転写ベルト８には順次、前述したように、各色のトナーが転写され２次転写ローラ１１によって記録紙に転写される。記録紙上のトナーは定着器１２によってハードコピー化される。また中間転写ベルト８が２次転写ローラ部１１を通り過ぎても、中間転写ベルト８の上に転写残となったトナーはクリーニング部９でクリーニングされ中間転写ベルト排トナースクリュウ１０によって排トナー容器まで搬送される。これらの動作を繰り返すことでカラー画像が出力される。本発明の画像形成装置（図２）は、このように従来の装置では不可欠であったクリーニングブレード６（図３）を使用しないので、安価で安定した画像を形成することができる作像システムである。また本発明の画像形成装置は、操作性に優れ、トナー飛散等の心配が無い。
【００４１】
本発明の画像形成装置においては、一次転写工程として中間転写体を有し、該感光体上に戻された逆帯電トナーを該現像装置で回収することが好ましい。
尚、このように構成された本発明の画像形成装置においては、一次転写工程でトナー像が中間転写体（例えば、中間転写ベルト）に転写され、その後の二次転写工程で該トナー像が中間転写体から記録紙などの転写体に転写される。
【００４２】
このように構成すると、前記したように電子写真記録方式の優位性を利用したカラープロッタとして一般的になりつつある、図２に一例を示すような４連タンデム方式において色合わせに有利となる。しかし、４連タンデム方式では排トナー排出が４個必要でありさらに中間転写ベルトの排トナーを含めると５箇所必要となる。この様な機構を採用する場合、機械の大型化や高コストはもちろん、交換作業の複雑さやトナー飛散等の不具合も誘発する事になる。そこでこの様な不具合を解決するために、感光体上に戻された逆帯電トナーを前記現像装置で回収させることが好ましい。
【００４３】
また、一次転写工程として中間転写体を有し感光体上に戻された逆帯電トナーを中間転写体に転写させると、中間転写体を有する画像形成装置の特徴を利用して経時的にも安定して良好な画像が得られる画像形成装置となる。
【００４４】
本発明の画像形成装置においては、一次転写工程として中間転写体を有し、該感光体上に戻された逆帯電トナーを中間転写体に転写させることが好ましい。即ち、中間転写体がクリーニング手段を有し、中間転写体上に転写された逆帯電トナーを該中間転写体に設けられたクリーニング手段で回収することで、従来の画像形成装置をそのまま利用することにより、簡単かつ安価に本発明の画像形成装置を提供することができる。
【００４５】
次に、本発明のプロセスカートリッジについて説明する。
本発明のプロセスカートリッジは、前記トナー回収手段が前記感光体と一体化されており、本発明の画像形成装置に一体交換可能に用いられるものである。かかる構成のプロセスカートリッジは、ユーザーが自分で簡単に交換することができる。従って、本発明のプロセスカートリッジを使用する画像形成装置、特にカラー画像形成装置は、感光体等の交換をサービス形態で契約したり、別にサービスマンを呼んで交換するなどの手間が必要ないので、ユーザーに金額的な負担をかけることがない。
【００４６】
又、本発明の画像形成装置においては、トナーボトルが機械本体中に、上記プロセスカートリッジとは別体として構成され、トナーをプロセスカートリッジ側にトナー搬送手段によって搬送し、トナーボトル単体で交換できるように構成されていることが好ましい。このように構成されていると、トナーが無くなるたびにプロセスカートリッジ全てを交換する必要が無くなる。このことは、本発明の画像形成装置で用いられる感光体は耐久性に富むので、まだ使用することができるにもかかわらず、交換しなければならないという不都合により生ずる資源の無駄遣いを防ぐことが可能となり環境負荷を軽減することにもなる。
【００４７】
本発明の画像形成装置においては、円形度が０．９３以上のトナーを用いることが好ましい。かかるトナーを用いると、より高画質化が可能となる。これは高画質化に関して有効なパラメータはトナーの小粒径化であるが小粒径化を行う場合、従来の粉砕型のトナーでは粒径分布がブロードになってしまい扱いにくいという特性があった。そのため重合法等によってトナーの円形度を上げ、粒径分布もシャープなものとして高画質化を実現する方法が一般的になっているが、円形度を上げると前記したように球形に近づくためにクリーニングが非常に難しくなっていた。しかし、本発明の画像形成装置の場合には、重合法等による球形トナーを使用しても高画質を経時的に維持することができる。
【００４８】
尚、トナーの円形度の測定は、下記（１）式で表される。
円形度＝｛４πＡ／Ｂ２｝１／２            （１）
Ａ：トナー粒子の投影像面積
Ｂ：トナー粒子の投影像の周囲の長さ
円形度は、トナー粒子の周囲の形状の単純さ、ないし複雑さを表す形状指数であり、トナー粒子の周囲が滑らかで円に近いほど、１．０００に近づく。そして、その円形度が１に近づくにつれて、その粒子の形状が球形に近づくことを示す。
また、平均円形度は、粒子７０００〜１３０００個の円形度の平均値である。各粒子の円形度は、東亜医用電子（株）製のフロー粒子像の分析装置「ＦＰＩＡ−１０００」を用いて測定する。
【００４９】
【実施例】
次に、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。尚、実施例中使用する部は、すべて重量部を表わす。
【００５０】
まず、従来の画像形成装置の問題点を図面に基づいて説明する。
図６は従来の画像形成装置の感光体周辺を表したものである。感光体上の現像後・転写前Ａポイントでのトナーのｑ／ｍ（帯電量）はほぼ−３０μｃ／ｇという値を示す。しかしこのｑ／ｍは分布を持つ物で実際には図７の様に大きな広がりを持っている。一方、転写後のＢポイントでは約−２μｃ／ｇの値を示した。転写残のトナーは少量であるがトナー中の帯電不良のものが転写電界に引かれることなく感光体上に残留してしまう。図８は転写残トナーの帯電分布を示したものである。トナーはマイナス帯電するように帯電制御剤等によって帯電系列が制御されているが帯電制御剤の分散不良やトナー同士の摩擦帯電さらに転写バイアスの影響を受けるなどのため未帯電トナーや逆帯電トナーが現れて転写残トナーとなってしまう。従って分布としては図８に示す様にマイナス側もプラス側も持つことになる。
【００５１】
次に、実施例で用いた本発明の画像形成装置の感光体１周辺部の構成について、図４を用いて説明する。尚、図４は、感光体１とトナー回収手段１００とが組み込まれたプロセスカートリッジ２００が装着された周辺の画像形成装置の概略図である。
本発明の画像形成装置においては、図４に示すように、感光体１上の転写手段の下流側にトナー回収手段１００が設けられている。本発明のトナー回収手段においては、トナー極性に対して逆に帯電したトナーを確保するためのトナー極性と同極性のバイアスが印加されている。次に、このことについて具体的に説明する。
【００５２】
該画像形成装置においては、帯電手段として接触方式が採用され、通常画像出力時には感光体１上の帯電電位が−７００Ｖになる程度のバイアスが印加されている。このように構成されていると、仮に図８に示す帯電分布における斜線部のプラス帯電トナーがクリーニング部を抜けて帯電手段の位置まで搬送されると、感光体上は帯電する前の電位であるから帯電手段に向けてトナーが付着する事になる。帯電手段にトナーが付着すると帯電手段の抵抗や表面性が変わるために帯電開始電圧が変化し同じ印加バイアスでも狙った電位が得られなくなり濃度低下や地肌汚れが発生する事になる。つまり図８斜線部のトナーを画像出力時に帯電手段に付着させない事が重要になる。図８斜線部のトナーは処方設計上反対側の帯電トナーである。この例ではトナーは元々マイナス帯電するように設計したがバラツキのため逆にプラス側に帯電してしまったトナーを帯電手段に付けない事が必要となる。
【００５３】
図５に示すように構成することもできる。図５においては、帯電手段に付着する前にトナー回収手段１００を設けて図８斜線部の逆極性トナーを確保させる構成となっている。ここでトナー回収手段には電源１０１から電圧が印加されるような構成になっており、印加バイアスは図９に示す様に通常画像印字時はトナーと同極性のバイアスが印加され逆帯電トナーを確保するような電界となっている。また画像印字時以外の時に、トナー回収手段に確保した逆極性トナーを電源１０１から電気的に感光体側に戻す事も可能になる。その場合、印加バイアスは図９の様になる。また図１０及び図１１はプラス帯電トナーの挙動を示したもので画像印字時はトナー回収手段側にプラストナーが付着し、印字時以外の時は吐き出すシステムを構成する。この様な方法によって逆極性のトナーを印字時は確保し、印字時以外の時に吐き出すことができるように構成されている。
【００５４】
実施例１
感光体を次のように作製した。
φ３０ｍｍのアルミニウムドラム上に、下記組成の中間層用塗工液、電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次、塗布乾燥することにより、４μｍの下引き層、０．２μｍの電荷発生層、２８μｍの電荷輸送層を形成して、電子写真感光体を得た。
【００５５】
〔中間層用塗工液〕
2004240141.tif 000004
【００５６】
〔電荷発生層用塗工液〕
2004240141.tif 000005
【００５７】
〔電荷輸送層用塗工液〕
2004240141.tif 000006
【００５８】
【化４】
2004240141.tif 000007
【化５】
2004240141.tif 000008
【００５９】
上記感光体を図３に示すように構成して以下のような通紙試験（耐久評価）を行った。
［通紙試験方法］
最高６万枚までの通紙試験を行った。通常環境下で通紙試験を２万枚後、オゾン濃度１０ｐｐｍ環境下で２万枚、その後ＮＯ及びＮＯ２濃度がそれぞれ１０ｐｐｍ環境下で２万枚の通紙試験をおこなった。
上記通紙試験において試験環境の変わる２万枚毎後に、前記感光体の、電位特性（暗部電位）、画像品質の評価をおこなった。
また、次に示す暗部電位、画像品質を総合的に評価した。
暗部電位：一次帯電の後、現像部位置まで移動した際の感光体表面電位
画像品質：画像濃度、解像度、クリーニング不良による局所欠陥、地肌汚
評価結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2004240141.tif 000009
以上の結果が示すとおり、長期間にわたり品質の安定した画像を得ることができた。
【００６１】
実施例２
実施例１において、構造式（２）のヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物の替りに、下記構造（Ｉ）の化合物を用いた以外は、実施例１と全く同様に感光体を作製した後、実施例１と全く同様の通紙試験を行なった。
【００６２】
【化６】
2004240141.tif 000010
【００６３】
比較例１
実施例１において電荷輸送層用塗工液中にヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物を加えなかった以外は、実施例１と全く同様に感光体を作製した後、実施例１と全く同様の通紙試験を行なった。
【００６４】
比較例２
実施例１において電荷輸送層用塗工液中に加えた構造式（２）のヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物に替えて、下記構造式（３）の化合物を用いた以外は、実施例１と全く同様に感光体を作製した後、実施例１と全く同様の通紙試験を行なった。
【００６５】
【化７】
2004240141.tif 000011
【００６６】
比較例３
実施例１において電荷輸送層用塗工液中に加えた構造式（２）のヒンダードアミン構造とヒンダードフェノール構造の両構造を有する化合物に替えて、下記構造式（４）の化合物を用いた以外は、実施例１と全く同様に感光体を作製した後、実施例１と全く同様の通紙試験を行なった。
【００６７】
【化８】
2004240141.tif 000012
【００６８】
実施例２、比較例１〜３の通紙試験結果を表２に示す。
【００６９】
【表２】
2004240141.tif 000013
【００７０】
表１及び表２より、実施例１、２の感光体は帯電性及び光感度に優れ、電気特性の劣化が少なく、又感光層の摩耗も少なく、高画質のハードコピーを長期間安定して得られる事がわかる。一方比較例の感光体では電位特性、画像品質のいずれかが大きく劣化した。従って、本発明の画像形成装置の優位性が明らかである。
なお６万枚通紙試験後において良好であった実施例１、２の感光体について通常の常温環境下で継続して通紙試験を実施したところ、実施例１においては１１万枚まで、実施例２においては１５万枚まで良好な高品質な画像を得ることが可能であった。
【００７１】
実施例３
実施例３においては、請求項３に対応する実験を行なった。図１２は、その説明図である。請求項３に示す画像形成装置においては、吐き出したプラス帯電トナーを現像装置で回収する事を特徴としている。帯電手段を帯電させないバイアスにした場合、感光体上の電位は残留電位そのままとなる。本実施例では例として残留電位を−５０Ｖとした。図１２ではプラストナー回収時であるから画像印字時では無い。そのため例えば現像手段をクラッチ等で止め不要な現像を防止する。その状態で印字時のバイアス（例えば−３００Ｖ）を印加すると感光体上は−５０Ｖであるからプラス帯電トナーは積極的に現像手段側に付着する事となる。このような構成にすれば現像装置にトナーを戻すことが可能になりリサイクルシステムが実現する事となる。また新たに排トナー回収手段を設ける必要がなくなり装置の小型化と低コスト化が実現できる様になる。
【００７２】
実施例４
実施例４においては、請求項４に対応する実験を行なった。図１３は、その説明図である。請求項４に示す画像形成装置においては、プラス帯電トナーを中間転写体に吐き出す事を特徴としている。感光体上の電位は前記した通り−５０Ｖであるから中間転写体裏面の１次転写ローラ５０に−３００Ｖ程度のバイアスを印加する事で感光体から中間転写体へプラストナーを移行させる電界が形成される。ここでその様な電界が形成できればバイアスの値は任意でもかまわない。この様な方法をとることで元々帯電しにくかったトナーを中間転写体に吐き出す事ができるようになり、逆帯電トナーによる異常画像やトナー飛散などの不具合を防止できるようになる。
【００７３】
実施例５
実施例５においては、請求項５に対応する実験を行なった。図３は、その説明図である。請求項５に示す画像形成装置においては、請求項４に示す画像形成装置において、中間転写体に排出したプラス帯電トナーを中間転写体のクリーニング手段で回収する事を特徴としている。図３は中間転写ベルトでの例であるが中間転写ベルトにはクリーニング手段９が設けられている。図３ではクリーニング手段としてファーブラシとクリーニングブレードを有したシステムとなっている。さらにそこで回収された排トナーを搬出するための搬出手段１０も配置されている。請求項５に示す画像形成装置においては、請求項４に示す画像形成装置において、中間転写体に排出されたプラス帯電トナーを中間転写体のクリーニング手段で回収する。このようなシステムを構成する事によって経時的にも異常画像の無い良好な画像が得られる画像形成装置が可能になる。
【００７４】
実施例６
実施例６においては、請求項６に対応する実験を行なった。図４に基づいて実施例６の画像形成装置について説明する。請求項６に示す画像形成装置においては、トナー回収手段が該感光体と一体化されており、画像形成装置に一体交換可能に用いられることを特徴としている。図４のプロセスカートリッジ２００においては、感光体１とトナー回収手段１００と帯電手段４現像手段２が一体となっており、一体として交換可能になっている。この様な形態にすることでユーザーの交換作業が容易になり、メンテ性が向上するほかに、プロセスカートリッジの交換だけで良好な画像が得られる。
【００７５】
実施例７
実施例７においては、請求項７に対応する実験を行なった。図３に基づいて実施例７の画像形成装置について説明する。請求項７に示す画像形成装置においては、トナーボトルがプロセスカートリッジとは別体として設けられているので、通常はトナーボトル（２０〜２３）のみの交換でトナーを補給し、感光体や帯電手段等のプロセスカートリッジ２００の交換時期にのみプロセスカートリッジを交換する事を特徴としている。図３に示す装置においては、各色のトナーボトルが機械上側に配置されており、下側にある各色のプロセスカートリッジまでトナーを搬送することにより、トナーを補給する構成となっている。この様な構成にすることで通常はトナーボトルの交換のみですむためユーザーの出費を低減できる様になる。また装置の他の部分を開け閉めや出し入れの回数が減るためにシャッタ部等でのトナー飛散が防止できるようになり、メンテ性の向上が図られる様になる。
【００７６】
以上の説明に用いた図７〜図１３においては、球形度が０．９３以上のトナーを用いた。通常、トナーの球形度が０．９３を超えるとブレード等によるクリーニングがしにくくなる事が知られているが、本発明の画像形成装置においては、トナーの球形度が０．９３以上でも全く問題なく使用できた。実際に全て球形度０．９３以上のトナーを使用して実験を行った。その結果、画像品質が良好になり、経時的にも異常画像のない安定した画像を形成することができた。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、小型化、低コスト化、高性能、長寿命、高信頼性が高いレベルで達成されており、特に画質再現性、耐久性に優れ、設置性に優れ、しかも安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】感光体の断面を示す概略図である。
【図２】従来のの画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図４】感光体とトナー回収手段とが組み込まれたプロセスカートリッジの概略図である。
【図５】請求項１のトナー回収手段の構成を表す概略図である。
【図６】従来の画像形成装置の感光体周辺を表す概略図である。
【図７】転写前のトナーの帯電分布を示す説明図である。
【図８】転写残トナーの帯電分布を示す説明図である。
【図９】印加バイアスの説明図である。
【図１０】プラス帯電トナーの挙動を示す説明図である。
【図１１】プラス帯電トナーの挙動を示す説明図である。
【図１２】請求項３に示す画像形成装置の感光体周辺部の説明図である。
【図１３】請求項４に示す画像形成装置の感光体周辺部の説明図である。
【符号の説明】
１      感光体
２      現像ローラ
３      露光光
５      帯電部材
４      帯電手段
６      クリーニングブレード
７      排トナー搬送スクリュウ
８      中間転写ベルト
９      クリーニング部
１１      ２次転写ローラ
２０      トナーボトル
３０      現像器
３４      露光装置
４１      導電性基体
４３      感光層
４５      中間層
５１      電荷発生層
５３      電荷輸送層
２００      プロセスカートリッジ
【図１】
2004240141.tif 000015
【図２】
2004240141.tif 000016
【図３】
2004240141.tif 000017
【図４】
2004240141.tif 000018
【図５】
2004240141.tif 000019
【図６】
2004240141.tif 000020
【図７】
2004240141.tif 000021
【図８】
2004240141.tif 000022
【図９】
2004240141.tif 000023
【図１０】
2004240141.tif 000024
【図１１】
2004240141.tif 000025
【図１２】
2004240141.tif 000026
【図１３】
2004240141.tif 000027