(57)【要約】【課題】ＤＣ帯電および異物の付着を抑えた表面層が高離型性を有する帯電部材と摩耗や傷に対する耐久性に優れた表面層を有する感光体を組み合わせることにより、ドラムカートリッジの長寿命化とランニングコストの低下を図ること。【解決手段】被帯電体に該被帯電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り、該被帯電体の帯電処理手段は、直流電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて被帯電体面を帯電する接触式帯電装置であり、該帯電部材は、弾性層上に表面層を有し、該表面層がフッ素系樹脂を含有する導電性重合体組成物を弾性層上に塗布することにより形成された層であり、且つ、該被帯電体は、導電性支持体、感光層を有し、該被帯電体の表面層が、フッ素系樹脂粒子及び特定の構造を有するポリアリレートを含有することを特徴とする。【選択図】図１
2005173126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体に該被帯電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において、
前記被帯電体の帯電処理手段は、直流電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて被帯電体面を帯電する接触式帯電装置であり、前記帯電部材は、弾性層上に表面層を有し、該表面層がフッ素系樹脂を含有する導電性重合体組成物を弾性層上に塗布することにより形成された層であり、且つ、該被帯電体は、導電性支持体と感光層を有し、該被帯電体の表面層が、フッ素系樹脂粒子及び下記式（１）：
【化１】
2005173126.tif 000007
［式中、Ｘ1 は−ＣＲ１３Ｒ１４−（但し、Ｒ１３及びＲ１４は各々独立に水素原子、トリフルオロメチル基、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換若しくは無置換のアリール基である）、置換若しくは無置換のシクロアルキリデン基、置換若しくは無置換のα，ω−アルキレン基、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−又は−ＳＯ２
−であり、Ｒ１ 〜Ｒ１２は各々独立に水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換若しくは無置換のアリール基である。］
で示される構造単位を有するポリアリレートを含有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電部材は、帯電ローラ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】
前記帯電部材は、帯電ブレードである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、被帯電体に該被帯電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に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子複写機、静電記録装置等の画像形成装置は、被帯電体を均一に帯電する工程を含んでいる。その帯電処理方法として、一般的にはコロナ帯電法が用いられているが、コロナ帯電法はオゾン等の生成物の発生が多く、その対処のための付加手段・機構を必要とし、そのために大型化、高コスト化し易い問題点を有している。
【０００３】
そこで、最近では、コロナ帯電法に代わる新しい帯電法として、接触帯電法の検討が行われ、実用化されている。
【０００４】
接触帯電法は、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に所定の押圧力で当接させて被帯電体を帯電させるものである。オゾンの発生がコロナ帯電法に比べて大幅に減少することから、コロナ帯電法では不可欠な付加手段・機構が不要であるといった長所がある。印加電圧には、直流電圧のみと、直流電圧を帯電部材に印加したときの帯電開始電圧の２倍程度のピーク間電圧を有する交流電圧との重畳電圧を用いる場合が多い。
【０００５】
接触帯電部材としては、スポンジ等の弾性を有する導電ゴムを基層とし、その外周にヒドリンゴム等にフィラーを分散させた抵抗調整層を配し、更にナイロン樹脂に導電剤を分散させたものを表面保護層として形成された機能分離の多層構成のものが、環境安定性、耐久性、安価なコスト等の長所を有し、好ましく用いられている。
【０００６】
又、被帯電体としては、従来より種々の提案がなされているが、最も一般的なものとして、円筒状に成形した導電性基体上に光導電層及び保護層を有する感光体ドラムが挙げられ、アモルファスシリコン感光体（ａ−Ｓｉ感光体）と有機光導電性感光体（ＯＰＣ感光体）に大別される。
【０００７】
このうち、ａ−Ｓｉ感光体は、耐摩耗性、対化学反応性に優れるため、感光体の寿命を律速する帯電工程やクリーニング工程等による感光体の表面削れが少なく、長期に亘って使用が可能であるが、コストが非常に高いため、実際には高耐久性が要求される高速の複写機にしか使用されていない。
【０００８】
一方、ＯＰＣ感光体は、ａ−Ｓｉ感光体に比べ、硬度、耐摩耗性や感度では若干劣るが、安価で、幅広い分子設計が可能であり、且つ、安全性、量産性で優れているため、プリンターや中低速複写機等の普及機を中心に幅広く採用されている。
【０００９】
又、表面層としては、電気特性、量産性に優れ、低コストの樹脂としてビスフェノールＡを骨格とするポリカーボネート樹脂が注目され、好まれて用いられている。
【００１０】
ところで、接触帯電では、帯電部材を被帯電体に所定の押圧力で当接させて直接的に被帯電体に放電を行い、被帯電体を帯電させる手法が一般的である。このため、コロナ帯電法に比べ被帯電体へのダメージが増加する。従って、ＯＰＣ感光体のように、硬度、耐摩耗性に若干劣る系に関しては、感光層の削れを促進し、感光体の寿命を縮めてしまう。
【００１１】
そこで、近年は摩耗や傷に対する耐久性に優れ、表面層にポリアリレート樹脂を含有する感光体を用いることで長寿命化を実現しようとしている（例えば、特許文献１等）。
【００１２】
又、直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧を用いた場合（以下、「ＡＣ帯電」と言う）、直流電圧のみを用いた場合（以下、「ＤＣ帯電」と言う）に比べて、放電回数が増加し感光層の削れ量を増加させ、被帯電体の寿命が短くなる。従って、長寿命化を達成するためには、感光層の削れ量が少ないＤＣ帯電の方が有利である。
【００１３】
【特許文献１】特開昭６１−２３８０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、被帯電体が長寿命化することによって、帯電部材に付着する廃トナーや紙粉等の異物の量が増加する。これは、画像形成が進むに連れて帯電部材の表面離型性が低下するため生じるものであり、定期的に帯電部材表面の清掃を行っても完全に除去することは困難である。この汚れが帯電部材の表面にムラ状に付着し、結果、帯電部材に抵抗ムラが生じる。接触式帯電部材を用いた電子写真画像装置では、特に低湿環境においては、抵抗ムラが激しく、且つ、放電インピーダンスが増加するため、被帯電体である感光体に所定の電位を乗せようとする場合、感光体上に帯電ムラが生じ、良好な画像を提供することが困難になる。ＤＣ帯電を用いた場合は、帯電部材に付着する異物の量が同じであっても、交流電界によるならし効果があるＡＣ帯電に比べ、帯電ムラが生じ易い。
【００１５】
このため、ＤＣ帯電や感光体の表面強度を向上させ、削れ量を低下させても、特に低湿環境下では、帯電部材の交換が必要となり、ランニングコストアップとなる。或は、帯電部材と感光体が一体となっているドラムカートリッジの場合、感光体は使用可能でもドラムカートリッジを交換する必要があり、特にランニングコストアップとなる。
【００１６】
そこで、本発明は、ＤＣ帯電及び異物の付着を抑えた表面層が高離型性を有する帯電部材と摩耗や傷に対する耐久性に優れた表面層を有する感光体を組み合わせることにより、ドラムカートリッジの長寿命化とランニングコストの低下を図ることができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明は、被帯電体に該被帯電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において、
前記被帯電体の帯電処理手段は、直流電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて被帯電体面を帯電する接触式帯電装置であり、前記帯電部材は、弾性層上に表面層を有し、該表面層がフッ素系樹脂を含有する導電性重合体組成物を弾性層上に塗布することにより形成された層であり、且つ、該被帯電体は、導電性支持体と感光層を有し、該被帯電体の表面層が、フッ素系樹脂粒子及び下記式（１）：
【００１８】
【化１】
2005173126.tif 000003
［式中、Ｘ1 は−ＣＲ１３Ｒ１４−（但し、Ｒ１３及びＲ１４は各々独立に水素原子、トリフルオロメチル基、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換若しくは無置換のアリール基である）、置換若しくは無置換のシクロアルキリデン基、置換若しくは無置換のα，ω−アルキレン基、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−又は−ＳＯ２
−であり、Ｒ１ 〜Ｒ１２は各々独立に水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換若しくは無置換のアリール基である。］
で示される構造単位を有するポリアリレートを含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、表面層が高離型性を有する帯電部材と表面層にポリアリレート樹脂を含有した感光体を組み合わせることにより、感光体の削れ量を低減させるとともに、帯電部材に付着するトナーや紙粉等の異物の量を低下させ、長期に亘って良好な帯電特性を安定して維持することができ、ドラムカートリッジを長寿命化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に沿って本発明の実施例について説明する。
【００２１】
［実施例１］
（画像形成装置例の概略構成）
図１は本実施例の画像形成装置の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、接触帯電方式、反転現像方式のレーザービームプリンタである。
【００２２】
＜感光体＞
１は被帯電体（像担持体）としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体と略記する）である。本例の感光体１は、アルミニウム等の導電性ドラム基体１ｂと、その外周面に形成した感光層（光導電層）１ａで構成した、直径３０ｍｍ、長さ３５７ｍｍの、負帯電極性のＯＰＣ感光体（ネガ感光体）であり、感光層のバインダーに下記式（２）で示される構成単位を有する重合体、フッ素樹脂粒子として、四フッ化エチレン樹脂粒子を用いた。固形分量に対するフッ素系樹脂粒子の含有率は１０％である。
【００２３】
この感光体は矢印の時計方法ａに１５０ｍｍ／ｓのプロセススピード（周速度）をもって回転駆動されている。又、感光層１ａの初期の厚みが３０μｍのものを使用した。
【００２４】
【化２】
2005173126.tif 000004
＜帯電＞
２は接触帯電部材（一次帯電装置）としての帯電ローラである。この帯電ローラ２は中心の芯金２ａと、その外周に同心一体にローラ状に形成した弾性導電層２ｂと、更にその外周面に形成した表面層２ｃの複合層構造のローラである。
【００２５】
弾性導電層２ｂは、例えば、１０４ Ωｃｍ以下の導電性ゴム（ＥＰＤＭ等）等の単層或は複合層である。
【００２６】
フッ素系樹脂（トルエン／キシレン＝１／１溶液、固形分４０％、フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体）１００重量部に対して、
導電剤（導電カーボン、平均一次粒子系：０. １μｍ、粉体抵抗：１００ Ωｃｍ）２５重量部を添加し、小型ビーズミルを用いて分散した後、硬化剤（イソシアネート）２０重量部を混合し、架橋させ、フッ素樹脂塗料を調整したものを表面層２ｃとして用いた。
【００２７】
帯電ローラ２は、その芯金２ａの両端部を不図示の軸受け部材に回転自由に軸受けさせて、ドラム型の感光体１に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体１に対して所定の押圧力をもって圧接させてあり、本例の場合は感光体１の回転駆動に伴い矢印の反時計方向に従動回転する。感光体１と帯電ローラ２の圧接ニップ部ｎが帯電部位（帯電領域）である。
【００２８】
３は帯電バイアス印加電源（帯電部材用電源）であり、この電源３から帯電ローラ２の芯金２ａに所定のバイアス電圧が印加されることにより回転感光体１の外周面が接触帯電方式で所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【００２９】
本実施例は直流電圧を帯電ローラ２に印加するＤＣ帯電方式である。
【００３０】
本実施例においては、感光体１の表面を均一帯電処理するに当たり、−１４００Ｖの定電圧を帯電ローラ２に印加することで、感光体１の表面電位（帯電電位、暗電位）として−７３０Ｖを得ることができた。
【００３１】
＜露光＞
この回転感光体１の帯電処理面に対して、露光手段５により目的画像情報の露光４がなされることで、その画像情報の静電潜像が形成される。露光手段５は、レーザービーム走査露光手段、原稿画像のスリット露光手段等である。本実施例ではレーザービーム走査露光手段である。
【００３２】
＜現像＞
次いで、その回転感光体１の静電潜像形成面に現像装置６により現像剤が適用されて静電潜像がトナー画像として現像される。本実施例の場合は静電潜像の露光明部にマイナストナー（ネガトナー）が付着することで静電潜像が反転現像される。
【００３３】
本実施例における現像装置６は、一成分磁性トナーを用いたジャンピング現像方式の装置である。６ａは非磁性現像スリーブであり、感光体１に０．３ｍｍのギャップを介して対向配設させてあり、矢印の反時計方向に回転駆動される。６ｂはこの現像スリーブ６ａ内に挿入配置した非回転のマグネットローラである。
【００３４】
現像スリーブ６ａの回転に伴いその外周面に現像装置内に収容させたトナー（不図示）が薄層として塗布され、マグネットローラ６ｂの磁力で保持されて、感光体１と現像スリーブ６ａとの対向部である現像部位６ｃに搬送される。又、現像スリーブ６ａには現像バイアス印加電源８（現像部材用電源）から、本実施例においては、
ＤＣ成分：−５００Ｖ
ＡＣ成分：周波数１８００Ｈｚ、Ｖpp１４００Ｖ
の重畳電圧が現像バイアス電圧として印加される。
【００３５】
これにより、現像部位６ｃにおいてトナーが飛翔して回転感光体１面の静電潜像がジャンピング現像される。
【００３６】
＜転写＞
７は転写手段としての転写ローラである。この転写ローラ７は、中心の芯金７ａと、その外周に同心一体にローラ状に形成した中抵抗の弾性層７ｂとから成る。本実施例における転写ローラ７は、抵抗が５×１０８
Ω、直径１６ｍｍの導電性ゴムローラである。
【００３７】
そして、転写ローラ７は、その芯金７ａの両端部を不図示の軸受け部材に回転自由に軸受けさせて、ドラム型の感光体１に並行に配置して不図示の押圧手段で感光体１に対して所定の押圧力をもって圧接させてあり、本例の場合は感光体１の回転駆動に伴い矢印の反時計方向に従動回転する。感光体１と転写ローラ７の圧接ニップ部７ｃが転写部位である。
【００３８】
転写材Ｐは、不図示の給紙部から給紙され、同期取り手段５０によって所定のタイミング合わせされて、感光体１と転写ローラ７の圧接ニップ部である転写部位７ｃに給送される。即ち、回転感光体１の面に形成されたトナー画像の先端部が転写部位７ｃに到達したとき、転写材Ｐの先端部も丁度転写部位７ｃに到達するタイミングにて転写材Ｐが転写部位７ｃに給送される。
【００３９】
転写部位７ｃに給送された転写材Ｐは、その表面が回転感光体１に密着して転写部位を挟持搬送されていく。又、転写部位７ｃに転写材Ｐの先端部が到達してから後端部が転写部位７ｃを抜け出るまでの間、転写ローラ７の芯金７ａには転写バイアス印加電源（転写部材用電源）からトナーと逆極性の所定の直流バイアスが転写バイアスとして印加される。本実施例では、＋３５００ＶのＤＣ電圧を印加した。
【００４０】
そして、転写材Ｐが転写部位７ｃを挟持搬送されていく過程において、回転感光体１側のトナー画像が転写材Ｐ側に、転写ローラ７によって形成される転写電界の作用と転写部位７ｃにおける押圧力にて順次に転写されていく。
【００４１】
＜定着＞
転写部位７ｃを通過し、回転感光体１面から分離された転写材Ｐは不図示の定着装置へ搬送されてトナー画像が定着され、その後、装置本体外部に排出されるか、又は例えば、裏面にも像形成するものであれば、転写部位への再搬送手段へ搬送される。
【００４２】
＜クリーニング＞
転写材分離後の回転感光体１面は転写材Ｐに転写されずに感光体１面に残ったトナー（転写残りトナー）や紙粉等の残留付着汚染物の除去をクリーニング装置９のクリーニングブレード９ａで受けて清浄面化され、更に除電器（除電ランプ）１１によって全面露光（前露光）されて電気的メモリの消去を受けて初期化され、繰り返して画像形成に使用される。
【００４３】
本実施例において、帯電ローラ２及び転写ローラ７は感光体１に従動回転させたが、それぞれギア等を取り付け、モータ等の駆動手段により強制駆動しても良い。
【００４４】
先ず、本実施例の構成において、Ａ４横で一枚間欠の画像形成を行った。
【００４５】
ところで、本実施例の感光体は初期の感光層厚みが３０μｍで、この感光層の厚みが１０μｍ以下になると帯電均一性を維持するのが困難となる。本実施例の構成においては、Ａ４横１万枚当たり１．５μｍの削れ量となったので、削れ量的には約１３万枚まで画像形成が可能となった。
【００４６】
そこで、本実施例の構成において、実際に画像形成を行ったところ、２３℃／５０％以上の環境においては、約１１万枚近くまで、帯電ムラの無い良好な画像を得ることができた。
【００４７】
一方、２３℃／３０％以下の環境においては、約１０万枚過ぎまで良好な画像を得ることができた。これは、低湿環境においては、帯電ローラ表面の汚れ具合が同じであっても、放電インピーダンスが上昇するために、帯電ローラの表面の汚れムラを拾い易いためである。
【００４８】
ところで、従来の帯電ローラを用いた際には、２３℃／５０％以上の環境において約８万枚、２３℃／３０％以下で約７万枚以降は帯電ムラを生じた。これは、実施例の帯電ローラに比べ表面離型性が低いため、廃トナーや紙粉等の発生量は同一にも拘らず、よりローラ表面に付着し易く、実施例に比べローラ表面の汚れムラが激しくなったためである。
【００４９】
以上の結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2005173126.tif 000005
このように、本実施例では感光体表面層の削れ量及び帯電ローラに付着する異物量を減少させるので、長期に亘って良好な画像を形成することが可能となった。
【００５１】
＜比較例１＞
実施例１と同様の構成で従来の表面層にポリカーボネート樹脂を含有したドラム構成を用いて、従来のローラ、フッ素系のローラを用いたところ、感光層の削れ量が２．５μｍ／１万枚となり、ローラ表面に汚れムラが発生する前に帯電均一性が困難になり、両者に差は見られなかった。
【００５２】
＜比較例２＞
実施例１と同様の構成でＡＣ帯電を用いた場合は、感光層の削れ量が２．０μｍ／１万枚となり、環境を問わず９０万枚で帯電均一性が困難になった。
【００５３】
［実施例２］
本実施例においては、実施例１の系に所定のタイミングで所定圧で帯電ローラ表面を清掃する清掃部材を付加して、同様に画像形成を行った。
【００５４】
図２に本実施例の画像形成装置の概略構成模型図を示す。
【００５５】
詳しくは、５０００枚画像形成後の後回転に、当接圧２５ｇｆ／ｃｍで、エクセーヌ２ｄ（人工皮革、東レ製）をローラ１周分当接させ、画像形成を行ったところ、環境を問わず、１３万枚まで画像形成が可能となった。これは、定期的にローラ表面を清掃することで廃トナーや紙粉等の蓄積を低減でき、結果、帯電ムラを生じることなく感光体の帯電均一性が困難になるまで、画像形成を実行できたためである。通常時では、エクセーヌは離間させている。
【００５６】
一方、従来の帯電ローラで同様に画像形成を行うと２３℃／５０％以上の環境において約９万枚、２３℃／３０％以下で約８万枚を超えた時点で帯電ムラを生じた。これは、実施例の帯電ローラに比べ表面離型性が低いため、定期的にローラ表面を清掃しても、完全には汚れが除去し切れず帯電ムラになったためである。
【００５７】
この汚れを、より除去するためには清掃間隔を短くするか、或は当接圧を上げる必要があるが、ローラ表面に過剰な負荷を与えるため、汚れは除去できてもローラ表面に傷が入ってしまうため、２３℃／５０％以上の環境において約９万枚、２３℃／３０％以下で約８万枚以上の画像形成を実行することはできなかった。
【００５８】
以上の結果を表２に示す。
【００５９】
【表２】
2005173126.tif 000006
このように、本実施例ではローラ表面の汚れを清掃することで、感光体の帯電均一性が困難になるまで、良好な画像を形成することが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、被帯電体に該被帯電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任意の画像形成装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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である。
【図２】本発明の他の一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１      被帯電体
１ａ    被帯電面
２      帯電部材（帯電ローラ）
２ｄ   帯電ローラ清掃部材（エクセーヌ）
６    現像装置
７      転写部材
【図１】
2005173126.tif 000008
【図２】
2005173126.tif 000009