(57)【要約】【課題】  非作像時の少なくともある時間にてクリーニング部にトナーを入力させるトナー入力モードを設けることにより、経時における感光体表面形状を常に初期と同じ状態に保つことを容易な構成で、比較的に安価にかつ確実に行う画像形成装置を提供する。  【解決手段】  最表面層５ａに有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体５を使用する電子写真方式の画像形成装置において、非作像時の少なくとも或る時間にクリーニング部２にトナーを入力させるトナー入力モード機能を設ける。【選択図】        図１
2005165148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最表面層に有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体を使用する電子写真方式の画像形成装置において、非作像時の少なくとも或る時間にクリーニング部にトナーを入力させるトナー入力モードを設けることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
原稿画像面積率を読み取ることが可能であり、前記トナー入力モードを、コピー枚数と総画像面積率とをフィードバックして実行させ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】
前記感光体上のトナー付着量を測定すべく反射型フォトセンサを設け、前記感光体上のトナー付着量を測定するためにトナーパターン入力を感光体に形成するさいの少なくとも或る時間は作像全幅にトナーパターンを入力するように構成したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最表面層に有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体を使用する電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体上のトナー付着量を反射型フォトセンサにて測定し現像能力を制御する技術については広く開示されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−４３８０２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
感光層の保護および耐久性の向上を図るべくフィラーを含有する保護層を感光層の上に形成するものであって、最表面層に有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体は広く採用されている。
この最表面層に有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体は、感光体の最表面層が磨耗しにくくなったことによって、経時において感光体の最表面層に異物が付着し易くなる。
また、最表面層に有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体は、上記異物がフィラーを起点として感光体に付着してくるため、最表面においては徐々に起伏を帯びてくる。
起伏の原因となる感光体最表面に付着する物質はトナー中に含まれる添加剤や転写紙に含まれる添加剤によるものが主たる要因である。またフィラーの粒径を変更することで最表面における起伏の度合いは変化させることは可能であるが徐々に感光体上に電荷が乗りづらくなってしまい感光体としての機能低下に繋がってしまう。
経時にてフィラーを起点として上記異物が付着することで感光体の最表面部が微小な粗さを有している表面となってしまう。また、クリーニングブレードはゴム材質で構成するものが主である。
そのため、感光体表面に追従し易い構成にはなっているものの、あまりに感光体最表面部が微小な粗さを有している表面になってくるために、ブレード先端エッジ部が感光体最表面部にて追従できなくなり、感光体最表面に対してブレード加圧が難しい箇所が発生し易くなってしまう。
そうなるとブレード加圧力が低下した箇所にては徐々にトナーが塞き止められずに漏れ出すことで、そのうち画像にて黒スジ画像での異常画像として検出されてしまうこととなる。
また、経時における感光体の表面形状を平らなものにすべくファーブラシ等で感光体上の異物をかき取るような構成も考えられるが、感光体上の異物をかき取るにはファーブラシは強固なものにて構成することになり、経時における機械的ストレスが非常に掛かり信頼性を向上するために高コストな構成になり易いものである。
そこで本発明の目的は、上述した実情を考慮してなされたもので、非作像時の少なくともある時間にてクリーニング部にトナーを入力させるトナー入力モードを設けることにより、経時における感光体表面形状を常に初期と同じ状態に保つことを容易な構成で、比較的に安価にかつ確実に行う画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、最表面層に有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体を使用する電子写真方式の画像形成装置において、非作像時の少なくとも或る時間にクリーニング部にトナーを入力させるトナー入力モードを設ける画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、原稿画像面積率を読み取ることが可能であり、前記トナー入力モードを、コピー枚数と総画像面積率とをフィードバックして実行させる請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記感光体上のトナー付着量を測定すべく反射型フォトセンサを設け、前記感光体上のトナー付着量を測定するためにトナーパターン入力を感光体に形成するさいの少なくとも或る時間に作像全幅にトナーパターンを入力するように構成した請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、最表面層に有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体を使用する画像形成装置において、非作像時の少なくともある時間にてクリーニング部にトナーを入力させるトナー入力モード機能を設けることによって、経時における感光体表面形状を常に初期と同じ状態に保つことを容易な構成で、比較的に安価にかつ確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
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は最表面層に有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体を使用する電子写真方式の画像形成装置を示す概略図である。
図１には代表的な画像形成装置を示しており、画像形成プロセスについては周知のため説明は省略する。現像装置８内にはキャリアとトナーとの混合物が投入されている。
また、現像装置８内には、図示してないが、非作像時の少なくとも或る時間にクリーニング部（クリーニング装置）２にトナーを入力させるトナー入力モード機能を設けている。
また転写装置９と感光体５との間に転写紙が存在しないときには感光体５上のトナー付着量を測定すべく感光体５にトナーを付着させるようにする。そこで感光体５上に付着したトナーは転写装置９を通り過ぎて反射型フォトセンサ１にて測定される。
感光体５上のトナー付着量を測定した後トナーはクリーニング装置２内に入ってクリーニングブレード３にて堰き止められて回収コイル４にて図示していない廃トナー回収部へと搬送される。
本発明における画像形成装置においては、図示していない原稿読み取り装置にて原稿を読み取った後、読み取った画像をデジタル処理し画素毎に白または黒を認識してコピーするように構成されている。また複写機においてはメンテナンス性を容易にすべくコピー枚数を認識しておく機能も搭載されているものである。
【０００７】
図２は本発明のクリーニング装置とクリーニングブレードを部分的に示す概略図である。図３は感光体上のトナー像の付着の状態を説明する概略図である。図４は感光体上の長手方向全幅におけるトナー像の付着の状態を説明する概略図である。
上記のような感光体５上に付着したトナー像のうち少なくともあるときに図４にて示すように感光体５の長手方向全幅でトナーを付着させるように構成する。そうすることでクリーニングブレード３の長手方向にても全幅でトナーを堰きとめるようになる。
クリーニングブレード３にはトナーが入力されることによって、図２に示すようにブレードエッジ界隈ではトナーが渦を巻くようなトナーの流れが発生する。そうすることで、感光体５上に付着した異物は、トナーが研磨剤の役割を果たすことでうまく感光体５上から剥ぎ取られ得る。
また、本発明においては、感光体５上の異物付着が起きる画像面積率とコピー枚数との関係から、予め機械に記憶させておいたトナーを入力させるタイミングによって、コピー枚数と総画像面積率とをフィードバックしてトナー入力を全幅にするかを決定するように制御されている。
さらに、上述したトナー入力タイミングは紙種や回りの環境にても左右される性質のものであるから、ユーザの設置環境によって随時変更可能に構成されているものである。
本発明による画像形成装置は原稿画像面積率を読み取ることが可能であり、上述したように、トナー入力モードを、コピー枚数と総画像面積率とをフィードバックして実行させるようになっている。
【０００８】
図５は本発明の積層電子写真感光体の概略断面図である。電荷発生材料を主成分とする電荷発生層５ｄと、電荷輸送材料を主成分とする電荷輸送層５ｃとが積層形成されている。本発明においては、このような電子写真感光体の表層として保護層５ａが形成される。この保護層５ａについては後述する。
導電性支持体５ｅは、体積抵抗１０１０Ωｃｍ以下の導電性を示す、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス等の板またはそれらを素管化後、切削、超仕上げ、研磨等で表面処理した管等からなるものである。
電荷発生層５ｄ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、使用可能である代表的な例は以下のように列挙され得る。
すなわち、それらはモノアゾ顔料、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・シリコン等である。
これら電荷発生材料は、単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。電荷発生層５ｄは、電荷発生材料を適宜バインダ樹脂とともに、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、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。
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。適宜用いられるバインダ樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコン樹脂を挙げることができる。
また、バインダ樹脂としてアクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリアミド樹脂等を挙げることができる。バインダ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。
【０００９】
電荷発生層５ｄは公知の真空薄膜作製法によっても形成することが可能である。電荷発生層５ｄの膜厚は、通常は０．０１〜５μｍ、好ましくは０．１〜２μｍである。
電荷輸送層５ｃは、電荷輸送材料およびバインダ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。
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が挙げられる。
また、例えば、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。
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が挙げられる。
また、例えば、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。
【００１０】
また、電荷輸送材料として高分子電荷輸送材料を用いる場合、適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥して電荷輸送層を形成してもよい。高分子電荷輸送材料は、主鎖または側鎖で、上記低分子電荷輸送材料に電荷輸送性置換基を有した材料であればよい。
さらに必要に応じて、高分子電荷輸送材料には、バインダ樹脂、低分子電荷輸送材料、可塑剤、レベリング剤、潤滑剤等を適当な量だけ添加することも可能である。
電荷輸送材料と共に電荷輸送層５ｃに使用されるバインダ樹脂としては、ポリスチレン樹脂、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、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアリレート樹脂が挙げられる。
また、バインダ樹脂として、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルトルエン樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性また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。電荷輸送層４の厚さは、５〜３０μｍ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５ｃ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樹脂に対して０〜３０％程度が適当である。
所望により電荷輸送層５ｃに添加されるレベリング剤としては、ジメチルシリコンオイル、メチルフェニルシリコンオイル等のシリコンオイル類、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマまたはオリゴマが挙げられ、その使用量は、重量基準でバインダ樹脂に対して０〜１％程度が適当である。
【００１１】
導電性支持体５ｅと感光層との間に下引き層を形成することができる。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を溶剤によっ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樹脂、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、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、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。
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に、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。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を陽極酸化した構成によって形成したもの、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。
【００１２】
本発明の積層型電子写真感光体５には、表層として、感光層の保護および耐久性の向上を目的にフィラーを含有する保護層５ａを感光層の上に形成するようになっている。
この保護層５ａに使用される材料としては、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマ共重合体、塩素化ポリエーテル樹脂、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂が挙げられる。
また、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢ樹脂、ＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂も挙げることができる。
保護層５ａには、耐摩耗性を向上する目的でフィラーが添加される。このフィラーとしては、ポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコン樹脂、これら樹脂に酸化チタン、酸化スズ、チタン酸カリウム等の無機材料を分散した材料等が挙げられる。
保護層５ａに添加されるフィラーの量は、重量基準で通常は、１０〜３０％、好ましくは、１５〜２５％である。フィラーの量は１０％未満では摩耗が大きく耐久性に劣り、そして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。
また、この他に、真空薄膜作製法により形成したｉ−Ｃ、ａ−ＳｉＣ等の材料も保護層５ａとして用いることができる。保護層５ａの形成法としては、通常の塗布法が採用される。保護層５ａの厚さは０．５〜１０μｍ程度が適当である。
【００１３】
図６は感光体の保護層におけるフィラーの分散状態を示す概略図である。図６においては保護層５ａ中のフィラー５ｂの分散状態を示している。フィラー５ｂは一般的にサブμからμオーダー程度の大きさのものが多く保護層５ａの中にて図６のように分散されている。
図７は初期における最表面部における粗さ状態を示す特性図である。図８は経時における粗さ状態を示す特性図である。最表面部における粗さ状態は、図７に示すように、初期にはほぼ平らの状態である。
しかしながら、図８に示すように、その粗さ状態は経時においては最大深さ方向にてμオーダーで粗れてしまう。粗さの起点は図６に示した分散されたフィラー５ｂであることは判明しているものである。図９は経時における感光体の最表面部の３次元的な形状を示す概略図である。
主にデジタル複写機と呼ばれるものにおいては読み込み動作を実行した後、デジタル処理し画素毎に白または黒を認識してコピーするように構成されている。このため、各原稿において画像面積率を割り出すことは容易である。また複写機においては、一般的に、メンテナンス性を容易にすべくコピー枚数を認識しておくように構成している。
原稿画像面積率を読み取ることが可能である画像形成装置において、コピー枚数と総画像面積率とをフィードバックして、非作像時の少なくともある時間にてクリーニング部にトナーを入力させるモードを設ける。
これによって、最表面層に有機微粒子、無機微粒子を含有させた感光体の経時における感光体表面形状を常に初期と同じ状態に保つことができ、かつこれを、トナーの量を最少限に抑えながら、確実に行うことが可能となる。
トナーとキャリアとからなる２成分現像装置を使用した画像形成装置においては、現像装置内部のトナー濃度を調整するために、現像後のトナー付着量を測定するように現像後に反射型フォトセンサを用いる構成を有している。
感光体５上のトナー付着量を測定すべく反射型フォトセンサ１を設けた画像形成方法において、感光体５上の付着量を測定すべくトナーパターン入力を感光体５に形成するさいの少なくとも或る時間は作像全幅にトナーパターンを入力するように構成する。
それによって、最表面層５ａに有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体５の経時における感光体表面形状を常に初期と同じ状態に保つことができ、かつこれを、トナーの量を最少限に抑えながら、確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】最表面層に有機微粒子および無機微粒子を含有させた感光体を使用する電子写真方式の画像形成装置を示す概略図。
【図２】本発明のクリーニング装置とクリーニングブレードを部分的に示す概略図。
【図３】感光体上のトナー像の付着の状態を説明する概略図。
【図４】感光体上の長手方向全幅におけるトナー像の付着の状態を説明する概略図。
【図５】本発明の積層電子写真感光体の概略断面図。
【図６】感光体の保護層におけるフィラーの分散状態を示す概略図。
【図７】初期における最表面部における粗さ状態を示す特性図。
【図８】経時における粗さ状態を示す特性図。
【図９】経時における感光体の最表面部の３次元的な形状を示す概略図。
【符号の説明】
【００１５】
１    反射型フォトセンサ
２    クリーニング部（クリーニング装置）
５    感光体
５ａ  最表面層（保護層）
８    現像装置
【図１】
2005165148.tif 000003
【図２】
2005165148.tif 000004
【図３】
2005165148.tif 000005
【図４】
2005165148.tif 000006
【図５】
2005165148.tif 000007
【図６】
2005165148.tif 000008
【図７】
2005165148.tif 000009
【図８】
2005165148.tif 000010
【図９】
2005165148.tif 000011