(57)【要約】【課題】接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電を利用して被帯電体を帯電させる方式において、上記放電による被帯電体表面の化学的劣化を防止することができる画像形成装置、プロセスカートリッジを提供すること。【解決手段】移動可能な被帯電体１に接触または近接して対向配置される帯電部材２ａを具備し、帯電部材２ａに交流成分を含む電圧を印加して被帯電体１を帯電する帯電装置２とを有する画像形成装置において、放電による被帯電体１表面の劣化を防止するための保護物質３２を被帯電体１上に存在させ、ＸＰＳにより検出される被帯電体１最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、ＸＰＳにより検出される保護物質３２の特定元素の元素個数割合［％］を、帯電条件等に応じて適切な状態となるように構成した。【選択図】  図１２
2005017469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能な被帯電体と、
該被帯電体に接触または近接して対向配置される帯電部材を具備し、該帯電部材に交流成分を含む電圧を印加して該被帯電体を帯電する帯電装置とを有する画像形成装置において、
上記帯電による上記被帯電体表面の劣化を防止するための保護物質を該被帯電体上に存在させ、
上記帯電部材により該被帯電体を帯電させる領域において、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）により検出される該被帯電体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、該ＸＰＳにより検出される該保護物質の特定元素の元素個数割合［％］を、次の数１以上とすることを特徴とする画像形成装置。
＜数１＞  １．５２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ×Ｎα
（ここで、ＶｐｐはＡＣ電圧のピークツーピーク電圧値［単位：Ｖ］、ｆは帯電部材に印加する交流成分の周波数［単位：Ｈｚ］、ｖは被帯電体表面の移動速度［単位：ｍｍ／ｓｅｃ］、Ｎαは保護物質を構成する元素のうち特定元素の１分子中における元素個数である。
また、Ｖｔｈは放電開始電圧であり、以下の数２により求められる。
＜数２＞  Ｖｔｈ＝３１２＋６．２×（ｄ／εｏｐｃ＋Ｇｐ／εａｉｒ）＋√（７７３７．６×ｄ／εｏｐｃ）
このとき、ｄは被帯電体の膜厚［単位：μｍ］、εｏｐｃは被帯電体の比誘電率、εａｉｒは被帯電体と帯電部材の間の空間における比誘電率、Ｇｐは帯電部材表面と被帯電体表面との最近接距離［単位：μｍ］である。）
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記特定元素の元素個数割合［％］を、次の数３以上とすることを特徴とする画像形成装置。
＜数３＞  ２．２２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ×Ｎα
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、
上記ＸＰＳにより検出される該被帯電体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、該ＸＰＳにより検出される該保護物質を構成する元素個数割合［％］を、次の数４以上とすることを特徴とする画像形成装置。
＜数４＞  １．５２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ×Ｎβ
（ここで、Ｎβ：保護物質１分子を構成する元素個数総和から水素元素の元素個数を引いた値。）
【請求項４】
請求項２の画像形成装置において、
上記ＸＰＳにより検出される該被帯電体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、該ＸＰＳにより検出される該保護物質を構成する元素個数割合［％］を、次の数５以上とすることを特徴とする画像形成装置。
＜数５＞  ２．２２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ×Ｎβ
【請求項５】
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記保護物質は脂肪族金属塩であって上記特定元素が金属であり、かつ上記Ｎαが１であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、
上記脂肪族金属塩が、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項３又は４の画像形成装置において、
上記Ｎβが４１であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６、又は７の画像形成装置において、
上記保護物質はラメラ結晶紛体であることを特徴とする画像形成装置
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６，７、又は８の画像形成装置において、
上記帯電部材と上記被帯電体との最近接距離を１〜１００［μｍ］とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９の画像形成装置において、
上記帯電部材の表面層を樹脂材料により構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８の画像形成装置において、
上記被帯電体表面に上記保護物質を塗布せしめる保護物質供給部材を設け、該保護物質供給部材表面と該被帯電体表面とを接触せしめ、該接触部での該保護物質供給部材表面と該被帯電体表面との移動速度を異なるように設定したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置において、
上記帯電部材周囲の環境状態を検出する環境検出手段と、該環境検出手段による検出結果に基づいて上記被帯電体としての像担持体表面に存在させる上記保護物質の量を制御する保護物質供給量制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２の画像形成装置において、
上記像担持体に接触または近接して対向配置される帯電部材と、該像担持体表面に残留した像形成物質を除去する手段を備え、該像担持体の静電潜像を現像する現像装置と、該現像装置に対して該像担持体表面の移動方向下流側であって該帯電部材に対して該像担持体表面の移動方向上流側に該像担持体表面に残留した像形成物質を帯電させる帯電手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３の画像形成装置における上記被帯電体と、上記帯電装置とを少なくとも一体に備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動可能な被帯電体と、被帯電体に接触または近接して対向配置される帯電部材を具備し帯電部材に交流成分を含む電圧を印加して被帯電体を帯電する帯電装置とを有する画像形成装置、プロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、種々の目的で帯電手段が用いられている。例えば、被帯電体である像担持体としての感光体表面に静電潜像を形成するに先立って行う感光体表面の均一帯電、画像転写後の感光体においてその帯電領域の電位を均一化するために行う除電等のために帯電手段が設けられている。また、転写領域に搬送されてきた被帯電体である転写材に所定電位を付与するために行う転写材の帯電のためにも帯電手段が設けられている場合がある。そして、これらの帯電手段として、従来よりコロナ放電を利用したコロナ帯電方式を用いるものがあった。
【０００３】
コロナ帯電方式は、チャージワイヤを被帯電体に近接して配設し、チャージワイヤに高電圧を印加することにより、チャージワイヤと被帯電体との間にコロナ放電を起こし、これによって被帯電体を帯電するものである。
しかしながら、コロナ帯電方式の場合には、コロナ放電に伴いオゾンや窒素酸化物（ＮＯｘ）などの放電生成物質が発生する。放電生成物質は、感光体方面に画像形成の際に悪影響を及ぼす硝酸又は硝酸塩の膜を形成する恐れがあるため、できればその発生を回避したいところである。
【０００４】
そこで、近年ではコロナ帯電方式に代えて放電生成物質の発生が少なく、低電力で帯電ができる接触帯電方式又は近接帯電方式の開発が盛んである。これらの方式は、ローラ、ブラシ、又はブレード等の帯電部材を感光体等の被帯電体に接触又は近接して対向させ、帯電部材に電圧を印加することによって被帯電体の表面を帯電させるものである。この方式によれば、コロナ帯電方式に比して、放電生成物質の発生が少なく低電力化を実現することができるため有用性が高い。また、大掛かりな帯電装置を必要としないため装置の小型化が可能であり、装置の小型化が望まれているニーズに合致する。
【０００５】
これらの方式は、直接又は微小空隙を介して被帯電体へ放電することによりその被帯電体に電荷を付与するので、放電ムラによる帯電均一性の悪さが問題となる。そこで、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電体に印加して被帯電体を帯電させるＡＣ電圧重畳の帯電方式が提案されている（特許文献１参照）。この方式は、直流電圧に交流電圧を重畳することによって、瞬間的、かつ連続的に絶縁破壊電圧を大きく超えた電圧を帯電体に印加することにより放電させやすくするものである。
【０００６】
一方、感光体表面の膜厚削れを防止するために、たとえば以下の提案がなされていた。感光体をアモルファスシリコンカーバイトで表面コートしたもの、あるいは有機感光体表層の電荷輸送層（ＣＴＲ）にアルミナ等の無機物を分散させたものなどである（特許文献２及び３参照）。
【０００７】
また、特許文献４、５、６及び７には、後述する課題を解決するための手段における被帯電体表面劣化防止手段の具体的な態様と同様に感光体表面にステアリン酸亜鉛を塗布する手段を備えた画像形成装置が提案されている。特許文献４及び５の提案によれば、感光体表面を低摩擦係数化し、感光体表面のクリーニング不良を防止することができる。特許文献６及び７の提案は、感光体表面に異物が付着しやすくなることを防止することを課題としており、接触帯電方式又は近接帯電方式によるハザードを防止するためにステアリン酸亜鉛を用いるという点において本発明と近似する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１５０５６４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０７３０８号公報
【特許文献３】
特開２００２−２２９２２７号公報
【特許文献４】
特開２００２−５５５８０号公報
【特許文献５】
特開２００２−２４４４８７号公報
【特許文献６】
特開２００２−２４４５１６号公報
【特許文献７】
特開２００２−１５６８７７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の接触帯電方式または近接帯電方式において、交流成分を含む電圧を印加することにより生じる放電を利用して被帯電体を帯電させる場合、被帯電体表面が化学的に劣化するという問題がある。後述する実験により、この被帯電体表面の化学的劣化（膜厚削れ等）は、機械的摺擦がない場合においても発生することがわかった。
【００１０】
感光体を構成する感光層の膜厚削れが進むと、感光体の帯電電位の低下や光感度の劣化、感光体表面のキズなどによる地肌汚れ、画像濃度低下或いは画質劣化などが促進される傾向が強くなる。感光体表面の劣化を防止することは、高画質化の要求が高い今日においては特に重要な課題である。
【００１１】
上記特許文献２及び３の提案では、機械的磨耗に対する感光体の高耐久化を図ることはできるが、上記のような帯電部材を接触又は近接させて配置する方式において、交流印加放電では顕著となる感光体表面の化学的劣化を防止することはできない。また、上記特許文献４及び５の提案では、帯電部材を接触又は近接させて配置する方式において、交流印加放電では顕著となる感光体表面の化学的劣化を防止することはできないおそれがある。かかる放電に起因する感光体表面の化学的劣化を防止するための感光体表面上に必要とされるステアリン酸亜鉛の存在状態と、低摩擦係数化のためのそれとは異なる（実験例２参照）からである。上記特許文献６及び７の提案では、感光体表面の化学的劣化（膜厚削れ等）を防止するための手段については記載されておらず、いわんや感光体表面の化学的劣化（膜厚削れ等）を防止するための放電領域における感光体表面の適切な保護物質の存在状態については検討されていない。
【００１２】
なお、画像形成装置においては、温度や湿度などの環境条件により帯電条件（帯電電圧など）を変化させて、装置が最適に作動するよう制御を行う場合がある。帯電条件に応じて、感光体表面の化学的劣化の進行度合いは異なるものと推測される。従って、帯電条件に応じて感光体表面の化学的劣化を適切に防止することができる被帯電体上の保護物質の存在状態を把握できれば、被帯電体のさらなる高耐久化が可能となるものと思われる。
【００１３】
本発明は以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電を利用して被帯電体を帯電させる方式において、上記放電による被帯電体表面の化学的劣化を防止することができる画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、移動可能な被帯電体と、該被帯電体に接触または近接して対向配置される帯電部材を具備し、該帯電部材に交流成分を含む電圧を印加して該被帯電体を帯電する帯電装置とを有する画像形成装置において、上記帯電による上記被帯電体表面の劣化を防止するための保護物質を該被帯電体上に存在させ、上記帯電部材により該被帯電体を帯電させる領域において、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）により検出される該被帯電体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、該ＸＰＳにより検出される該保護物質の特定元素の元素個数割合［％］を、次の数１以上とすることを特徴とするものである。
＜数１＞  １．５２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ×Ｎα
（ここで、ＶｐｐはＡＣ電圧のピークツーピーク電圧値［単位：Ｖ］、ｆは帯電部材に印加する交流成分の周波数［単位：Ｈｚ］、ｖは被帯電体表面の移動速度［単位：ｍｍ／ｓｅｃ］、Ｎαは保護物質を構成する元素のうち特定元素の１分子中における元素個数である。
また、Ｖｔｈは放電開始電圧であり、以下の数２により求められる。
＜数２＞  Ｖｔｈ＝３１２＋６．２×（ｄ／εｏｐｃ＋Ｇｐ／εａｉｒ）＋√（７７３７．６×ｄ／εｏｐｃ）
このとき、ｄは被帯電体の膜厚［単位：μｍ］、εｏｐｃは被帯電体の比誘電率、εａｉｒは被帯電体と帯電部材の間の空間における比誘電率、Ｇｐは帯電部材表面と被帯電体表面との最近接距離［単位：μｍ］である。）
【００１５】
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記特定元素の元素個数割合［％］を、次の数３以上とすることを特徴とするものである。
＜数３＞  ２．２２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ×Ｎα
【００１６】
また、請求項３の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記ＸＰＳにより検出される該被帯電体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、該ＸＰＳにより検出される該保護物質を構成する元素個数割合［％］を、次の数４以上とすることを特徴とするものである。
＜数４＞  １．５２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ×Ｎβ
（ここで、Ｎβ：保護物質１分子を構成する元素個数総和から水素元素の元素個数を引いた値。）
【００１７】
また、請求項４の画像形成装置は、請求項２の画像形成装置において、上記ＸＰＳにより検出される該被帯電体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、該ＸＰＳにより検出される該保護物質を構成する元素個数割合［％］を、次の数５以上とすることを特徴とするものである。
＜数５＞  ２．２２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ×Ｎβ
【００１８】
また、請求項５の画像形成装置は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記保護物質は脂肪族金属塩であって上記特定元素が金属であり、かつ上記Ｎαが１であることを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項６の画像形成装置は、請求項５の画像形成装置において、上記脂肪族金属塩が、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項７の画像形成装置は、請求項３又は４の画像形成装置において、上記Ｎβが４１であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項８の画像形成装置は、請求項１、２、３、４、５、６、又は７の画像形成装置において、上記保護物質はラメラ結晶紛体であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、請求項９の画像形成装置は、請求項１、２、３、４、５、６，７、又は８の画像形成装置において、上記帯電部材と上記被帯電体との最近接距離を１〜１００［μｍ］とすることを特徴とするものである。
【００２３】
また、請求項１０の画像形成装置は、請求項９の画像形成装置において、上記帯電部材の表面層を樹脂材料により構成したことを特徴とするものである。
【００２４】
また、請求項１１の画像形成装置は、請求項８の画像形成装置において、上記被帯電体表面に上記保護物質を塗布せしめる保護物質供給部材を設け、該保護物質供給部材表面と該被帯電体表面とを接触せしめ、該接触部での該保護物質供給部材表面と該被帯電体表面との移動速度を異なるように設定したことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項１２の画像形成装置は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置において、上記帯電部材周囲の環境状態を検出する環境検出手段と、該環境検出手段による検出結果に基づいて上記像担持体表面に存在させる上記保護物質の量を制御する保護物質供給量制御部とを有することを特徴とするものである。
【００２６】
請求項１３の画像形成装置は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２の画像形成装置において、上記像担持体に接触または近接して対向配置される帯電部材と、該像担持体表面に残留した像形成物質を除去する手段を備えた該像担持体の静電潜像を現像する現像装置と、該現像装置に対して該像担持体表面の移動方向下流側であって該帯電部材に対して該像担持体表面の移動方向上流側に該像担持体表面に残留した像形成物質を帯電させる帯電手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１４のプロセスカートリッジは、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３の画像形成装置における上記被帯電体と、上記帯電装置とを少なくとも一体に備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１乃至１４の発明においては、以下に説明する実験から考察される理由により、接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電を利用して被帯電体を帯電させる方式において、被帯電体表面の化学的劣化を防止することができる。
【００２９】
〔実験例１〕
本出願人は、接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電では顕著となる被帯電体としての感光体表面の劣化状態を調べるために以下の実験を行った。機械的磨耗に起因する感光体表面の劣化を排除するために、図１（ａ）に示すように帯電部材２ａを感光体１表面に対して非接触に配設した。また、感光体１に対して当接する部材を全て取り除いた。そして、直流（ＤＣ）バイアスに交流（ＡＣ）電圧バイアスを重畳した電圧が印加された非接触回動可能なローラ状の帯電部材２ａ（以下、「帯電ローラ２ａ」という）を用いて約１５０時間連続で感光体１を帯電させた。図１（ａ）に示すように、本実験に用いた感光体１は、基層５０上に絶縁層である下引き層５１が設けられている。さらに、その上に電荷発生層（ＣＧＬ）５２、電荷輸送層（ＣＴＬ）５３、表面保護層（ＦＲ）５４が順に積層されている。
【００３０】
図２は、帯電時間に対する感光体１表面の膜厚削れ量をプロットしたものである。この図より、帯電時間の増加に伴い感光体１の膜厚が減少していることがわかる。交流印加放電では顕著となる帯電後の感光体１表面の化学的劣化が発生し、図１（ｂ）に示すような膜厚削れが発生したものと推測される。接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電では顕著となる被帯電体表面の化学的劣化が起こるメカニズムの詳細は検討中であるが、実験例１による帯電後の被帯電体である感光体１表面を分析したところ以下の事実が判明した。電荷輸送層５３、及び表面保護層５４を構成する結着樹脂であるポリカーボネートの分解生成物と考えられるカルボン酸が検出された。
【００３１】
感光体１を構成する成分が分解されたと考えられることから、感光体１の膜厚削れのメカニズムとしては次のように考えることができる。
接触又は近接させて配置した帯電部材による放電により発生した粒子（オゾン、電子、励起分子、イオン、プラズマなど）のエネルギーが感光体１表面の表面保護層５４に照射されると、このエネルギーが感光体１表面の表面保護層５４等を構成する分子の結合エネルギーに共鳴、吸収される。そして、最表面層を形成している高分子鎖の絡み合い度の低下、樹脂分子鎖の切断による分子量低下、樹脂や分解生成物の蒸発等の化学的劣化を誘発する。このような化学的劣化に伴って、感光体１表面の最表面層は次第に膜厚削れが起こるものと推測される。
【００３２】
なお、膜厚削れは接触又は近接させて配置した帯電部材による放電により生じる粒子のエネルギーが原因であると考えられる。よって、実験例１において表面保護層５４や電荷輸送層５３を形成している物質であるポリカーボネート特有の問題ではなく、他の材質を用いた感光体１においても同様の現象が起こると考えられる。
【００３３】
〔実験例２〕
次に、交流印加放電では顕著となる感光体表面の化学的劣化は、感光体上に保護物質を存在させることにより抑制できることを示す実験例について説明する。図３（ａ）は、感光体１上に保護物質３２を存在させることによって、交流印加放電では顕著となる感光体１表面の化学的劣化が抑制されることを確かめるための実験装置の概略構成図である。保護物質３２の有無による感光体表面の劣化状態を比較するために、図３（ｂ）に示すように感光体表面上に保護物質を塗布する領域Ａ（図中、感光体幅方向の左側半分）と塗布しない領域Ｂ（図中、感光体幅方向の右側半分）とを設けた。具体的には、保護物質塗布装置３０（構成及び動作については、実施形態において説明する）を感光体１の幅方向の左側半分の表面領域にのみファーブラシ３１を用いて塗布するように配設せしめ、領域Ａにのみ保護物質３２としてのステアリン酸亜鉛を塗布した。
機械的磨耗に起因する感光体１表面の劣化を発生させないために、予め帯電ローラ２ａと保護物質塗布装置３０以外の部材を全て取り払った。そして、感光体１と共に帯電装置２と保護物質塗布装置３０とを連続して駆動せしめ、感光体１表面の劣化状態を調べた。実験条件は以下の通りである。
【００３４】
（実験条件）
帯電条件：
Ｖｐｐ（ＡＣ電圧のピークツーピーク電圧値）＝２．１２［ｋＶ］
ｆ（ＡＣ電圧の周波数）＝８７７．２［Ｈｚ］
ＤＣ電圧値＝−６６０［Ｖ］
感光体表面の移動速度ｖ＝１２５［ｍｍ／ｓ］
ファーブラシ３１の線速＝２１６［ｍｍ／ｓｅｃ］
保護物質３２：ステアリン酸亜鉛
【００３５】
図４は、帯電時間に対する感光体表面の膜厚削れ量をプロットしたものである。図より、帯電時間の増加に伴い膜削れ量が増加していることがわかる。
上記実験を連続２００時間行った後の感光体１の膜厚を、上記実験前の感光体１の膜厚と比較すると以下の事実が判明した。保護物質３２が塗布されていない領域Ｂにおいては、膜厚が２．５［μｍ］減少したのに対し、保護物質３２が塗布されている領域Ａでは、領域Ｂの減少膜厚の１／８以下に低減した。
また、上記実験を連続２００時間行った後の感光体１の表面を目視観察したところ保護物質３２が塗布されていない領域Ｂにおいては、感光体１表面が白く変色し、変質していたのに対し、保護物質３２が塗布されている領域Ａでは、実験前の新品の感光体１表面と同様の鏡面が保持されていた。
これらの結果から、感光体１表面に保護物質を塗布せしめることにより、交流印加放電では顕著となる感光体表面の化学的劣化を抑制できることが明らかになった。
【００３６】
〔実験例３〕
次に、交流印加放電では顕著となる感光体１表面の化学的劣化を抑制するための条件は、上述した文献４、５に提案されている感光体表面を低摩擦係数化するための条件とは異なることを示す実験例について説明する。
実験条件は、実験例２と基本的に同様である。ただし、感光体表面に保護物質３２の非存在領域Ｂを設けず、感光体表面の全領域（領域Ａと領域Ｂ）に保護物質３２が以下の所望の存在量となるように塗布させている点は異なる。保護物質としてのステアリン酸亜鉛の感光体表面への塗布量を０．０００２［ｍｇ／ｍｍ２］と、０．００１６［ｍｇ／ｍｍ２］となるようにし、両サンプルについて感光体表面の化学的劣化の発生の有無を調べた。
【００３７】
その結果を表１に示す。ステアリン酸亜鉛を０．０００２［ｍｇ／ｍｍ２］塗布した場合には、感光体表面の膜厚削れがおこり、感光体表面が劣化していた。一方、ステアリン酸亜鉛を０．００１６［ｍｇ／ｍｍ２］塗布した場合には、感光体表面の膜厚削れは発生しておらず感光体表面の劣化は発生していなかった。塗布量が０．０００２［ｍｇ／ｍｍ２］では、塗布量が不足しており交流印加放電では顕著となる感光体表面劣化を抑制できない。一方、塗布量が０．００１６［ｍｇ／ｍｍ２］ではそのための塗布量を満たしていると言える。
【表１】
2005017469.tif 000003
【００３８】
さて、ここで上記二つのサンプルについて感光体表面の摩擦係数を測定した。図５は、この２つのサンプルについて感光体表面に塗布した後の経過時間に対する感光体表面の摩擦係数をプロットしたものである。なお、摩擦係数の測定は、オイラーベルト法によるものである。感光体表面に保護物質３０を塗布した直後は、塗布量により摩擦係数が異なるが、ある程度の時間経過により摩擦係数が同程度となることがわかる。本実験によれば、ある程度の時間経過後に摩擦係数が約０．１となった。この程度の低い摩擦係数であれば、機械的磨耗による感光体表面の膜厚削れを防止することが可能である。
【００３９】
表１及び図５の結果から、ステアリン酸亜鉛を潤滑剤として塗布して感光体表面を低摩擦係数化するためには、塗布量が０．０００２［ｍｇ／ｍｍ２］で十分であるが、感光体表面を交流印加放電では顕著となる化学的劣化から保護するためには塗布量を０．００１６［ｍｇ／ｍｍ２］より多くする必要があることがわかる。すなわち感光体を低摩擦係数化するための条件と感光体表面を交流印加放電では顕著となる化学的劣化から保護するための条件とは異なっており、交流印加放電では顕著となる化学的劣化から保護するための条件は従来技術からは導き出せないことがわかる。本出願人の検討により、低摩擦係数作用を得るために必要なステアリン酸亜鉛の存在状態と放電による感光体表面の劣化を防止するために必要なステアリン酸亜鉛の存在状態とは異なることが明らかになった。
【００４０】
〔実験例４〕
次に、交流印加放電では顕著となる感光体表面の膜厚削れ量がＡＣ電圧のピークツーピーク電圧値Ｖｐｐ（以下、単に「Ｖｐｐ」という）、すなわち帯電部材に印加する交流成分の振幅値に比例することを示す実験例について説明する。
図３（ａ）に示すような感光体１、帯電装置２、塗布装置３０から構成される装置により以下の実験を行った。機械的磨耗に起因する感光体表面の劣化を発生させないために、予め帯電ローラ２ａと保護物質塗布装置３０以外の感光体に当接する部材を全て取り払った。そして、Ｖｐｐを変えて、連続１００時間感光体１表面を交流印加放電により帯電させたときの膜厚削れ量を測定した。実験条件は以下のとおりである。
【００４１】
（実験条件）
帯電条件：
Ｖｐｐ（ＡＣ電圧のピークツーピーク電圧値）＝２．２、２．６、３．０
［ｋＶ］
ｆ（ＡＣ電圧の周波数）＝１３５０［Ｈｚ］
ＤＣ電圧値＝−６００［Ｖ］
感光体表面の移動速度ｖ＝１１３［ｍｍ／ｓ］
保護物質：ステアリン酸亜鉛
帯電時間：１００時間
【００４２】
図６は、Ｖｐｐに対する連続１００時間の放電により帯電された後の感光体表面の膜厚削れ量をプロットしたものである。図より、感光体表面の膜厚削れ量は、Ｖｐｐに比例していることがわかる。また、Ｖｐｐが約１．９［ｋＶ］のときに膜厚削れ量が０となることがわかる。
【００４３】
この点について、本出願人は以下のように考えている。ＡＣ電圧を印加した時、帯電部材に印加する電圧が所定の値以上とならないと帯電部材表面と感光体表面との間で放電が開始されない事が知られている。本出願人の研究によれば、非接触帯電の場合、帯電部材表面と被帯電表面との最近接距離をＧｐ［μｍ］としたときに帯電部材に印加する電圧が数６に示す値以上となると帯電部材表面と感光体表面との間で放電が開始される。以下、この値を放電開始電圧Ｖｔｈと記す。
＜数６＞  Ｖｔｈ＝３１２＋６．２×（ｄ／εｏｐｃ＋Ｇｐ／εａｉｒ）＋√（７７３７．６×ｄ／εｏｐｃ）
ここで、ｄは感光体の膜厚［μｍ］、εｏｐｃは感光体の比誘電率、εａｉｒは感光体と帯電部材の間の空間における比誘電率である。
Ｖｐｐが上記Ｖｔｈの２倍以上となったときに帯電部材と感光体との間で双方向に放電が発生する。
本実験例では帯電ローラと感光体との間のギャップは５０［μｍ］、感光体の比誘電率は約３、感光体の膜厚は３０［μｍ］、感光体と帯電部材の間の空間における比誘電率は約１であったので、上記式にこれらを当てはめるとＶｔｈ＝９６２［Ｖ］となる。帯電部材に印加する電圧が９６２［Ｖ］以上となると帯電部材表面と感光体表面との間で放電が開始され、またＶｐｐが約１９２４［Ｖ］を越えるとＡＣ電圧による放電が開始されると考えられる。放電現象として支配的なのはＡＣ電圧によって生じる双方向放電であり、このためＶｐｐが約１．９［ｋＶ］を越えると感光体の膜厚削れが始まると考えられる。
【００４４】
〔実験例５〕
次に、交流印加放電では顕著となる感光体表面の膜厚削れ量がＡＣ電圧の周波数ｆに比例することを示す実験例について説明する。
本実験例に用いた装置の基本的な構成及び実験条件は、上記実験例４のものと同様であるが、帯電条件と感光体表面の移動速度が上記実験例４とは異なっている。すなわち、上記実験例４では、ＡＣ電圧の周波数ｆを固定してＶｐｐを変化させているが、本実験例ではＶｐｐを固定しＡＣ電圧の周波数ｆを変化させている。
【００４５】
（実験条件）
帯電条件：
Ｖｐｐ（ＡＣ電圧のピークツーピーク電圧値）＝２．２［ｋＶ］
ｆ（ＡＣ電圧の周波数）＝５００、９００、１４００、２０００、４０００［Ｈｚ］
ＤＣ電圧値＝−６００［Ｖ］
感光体表面の移動速度ｖ＝１０４［ｍｍ／ｓ］
保護物質：ステアリン酸亜鉛
帯電時間：１００時間
【００４６】
図７は、ＡＣ電圧の周波数ｆに対して上記放電により連続１００時間の帯電した後の感光体表面の膜厚削れ量をプロットしたものである。図より、感光体表面の膜厚削れ量は、ＡＣ電圧の周波数ｆに比例していることがわかる。
【００４７】
本実験例及び上記実験例４の結果より、感光体膜厚の減少は帯電条件により変動（具体的にはＶｐｐ、ｆに比例）することが明らかとなった。
そこで、本出願人は感光体膜厚の減少には以下の関係があると予測した。すなわち、▲１▼Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈに比例し、▲２▼ＡＣ電圧の周波数ｆに比例し、かつ▲３▼感光体表面の移動速度ｖに反比例する、と予測した。▲３▼の予測をした理由は、感光体の移動速度が遅いと、同じ帯電条件でも単位面積あたりに照射される放電エネルギーが大きくなると考えられるからである。そして後述する実験例６により、この予測の妥当性を確認し、さらに接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電では顕著となる被帯電体の化学的劣化を防止するために被帯電体に塗布すべき保護物質の量に関する以下の知見を得た。
【００４８】
帯電部材により被帯電体を帯電させる領域において、ＸＰＳにより検出される被帯電体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、ＸＰＳにより検出される保護物質の特定元素の元素個数割合［％］を、次の数７以上とすることにより、接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電では顕著となる被帯電体表面の変質を防止することが可能となる。
＜数７＞  １．５２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ×Ｎα
ここで、ＶｐｐはＡＣ電圧のピークツーピーク電圧値［単位：Ｖ］、ｆは帯電部材に印加する交流成分の周波数［単位：Ｈｚ］、ｖは被帯電体表面の移動速度［単位：ｍｍ／ｓｅｃ］、Ｎαは保護物質を構成する元素のうち特定元素の１分子中における元素個数である。
また、Ｖｔｈは放電開始電圧であり、上記数６により求められる。
【００４９】
さらに、帯電部材により被帯電体を帯電させる領域において、ＸＰＳにより検出される被帯電体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、ＸＰＳにより検出される保護物質の特定元素の元素個数割合［％］を、次の数８以上とすることにより被帯電体の膜厚削れを防止することができる。
＜数８＞  ２．２２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ×Ｎα
【００５０】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明を画像形成装置に適用した一の実施形態について説明する。まず、図８を用いてこの画像形成装置が備える画像形成ユニットの基本的な構成について説明する。図において、この画像形成ユニットは、被帯電部材である像担持体としてのドラム状の感光体１、帯電装置２、感光体１上に静電潜像を書き込むための露光装置３、現像装置４、感光体１表面の像形成物質を除去するクリーニング装置７などにより構成されている。
【００５１】
このような構成の画像形成装置において、感光体１は図示しない駆動装置により回転駆動され、その表面が帯電装置２により所定の極性に帯電される。次いで、外部から読み込まれた画像情報に基づいて上記露光装置３が駆動され、これによって感光体１の帯電領域（画像形成領域）に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４から供給される現像剤（トナー）によって現像されて可視像としてのトナー像となる。
【００５２】
一方、この感光体１上へのトナー像の形成が行われている間に、不図示の給紙部から記録媒体としての転写紙が感光体１に向けて給送される。この転写紙は、感光体１上のトナー像に重ね合わされるタイミングで感光体１と対向配置されている転写装置５に送り出され、転写ニップＴ１で感光体１上のトナー像が転写せしめられる。その後、感光体１から機械的に分離された後、定着装置６に搬送され、トナー像が定着される。
【００５３】
上記転写ニップＴ１を通過した後の感光体１表面に残留した残留トナーは、上記クリーニング装置８によって感光体１上から除去され回収される。そして、転写残トナーが除去された後の感光体表面の残留電荷は、除電装置９により除去される。
【００５４】
次に、本実施形態に係る放電劣化防止手段について説明する。本実形態に係る画像形成装置には、図８に示すように保護物質３２を感光体表面に供給するための保護物質供給手段として、保護物質塗布装置３０を設けている。この保護物質塗布装置３０は、クリーニング装置７に対して感光体１の回転方向下流側、帯電装置２に対して感光体１の回転方向上流側に感光体１と対向するように設けられている。保護物質塗布装置３０は、塗布部材としてのファーブラシ３１、保護物質３２、保護物質をファーブラシ方向に押圧するための加圧バネ３３とを備えている。保護物質３２はバー状に成型された固体状となっている。ファーブラシ３１は感光体表面にブラシ先端が当接しており、軸を中心に回転することによって保護物質３２を一端ブラシに汲み上げ、感光体表面との当接位置までブラシ上に担持搬送して感光体表面に塗布する。バー上に成形された個体保護物質３２は、加圧バネ３３によって所定の圧力で保護物質３２がファーブラシ３１側に押圧されている。これにより、経時的に保護物質３２がファーブラシ３１に掻き削られて減少した場合でも、常にファーブラシ３１に対して微量の保護物質３２を均一に供給することができる。
【００５５】
以上、保護物質塗布装置３０により保護物質３２を塗布する方法について説明したが、保護物質３２を感光体１表面上に適切な状態で存在させることができる手段であればいかなる方法を用いてもよい。たとえば、保護物質３２をトナーに内添、外添するなどして感光体表面に移行させる方法を採用することもできる。ただし、その場合には画像濃度や画像パターンによって感光体表面上の保護物質３２の存在量にムラが生じやすくなり、これを補うために必要以上の保護物質を塗布する必要が生じる。本実施形態のように感光体表面に保護物質３２を塗布する方法は、画像濃度や画像パターンなど種々の条件によって変化することなく、また、感光体表面に安定して保護物質３２を分布させることができるのでより好ましい。
【００５６】
次に本実施形態で用いられる帯電装置２について詳しく説明する。本実施形態に係る帯電装置は非接触となるよう近接させて対向配置した帯電部材による交流印加放電により感光体を帯電せしめている。なお、接触させて対向配置した帯電部材による交流印加放電により感光体を帯電せしめる方法がある。この方法を適用する場合には、感光体表面と帯電部材との接触性を向上させ、かつ感光体に機械的ストレスを与えない弾性部材を用いることが好ましい。ただし、弾性部材を用いると、帯電ニップ幅が広くなり、これに起因して帯電ローラ側に保護物質が付着しやすくなることがある。よって、被帯電体の高耐久化には非接触により帯電させる方が有利である。
【００５７】
図９は、帯電装置２と感光体１の概略説明図である。帯電装置２は、帯電部材としての帯電ローラ２ａ、スペーサ２２、スプリング１５、電源１６とからなる。帯電ローラ２ａには、軸部２１ａと帯電部としてのローラ部２１ｂとがある。このうちローラ部２１ｂは、感光体１に対向して感光体表面を帯電する機能を担っており、軸部２１ａの回転によって回動可能なように構成されている。帯電ローラ表面の帯電部２１ｂが感光帯表面に対して微小な間隙で対向配置するよう帯電ローラに間隙保持部材であるスペーサ２２を設けている。このスペーサ２２により、感光体１表面のうち画像が形成される画像形成領域１１に対向する部分は感光体１と非接触となるよう配設されている。ローラ部２１ｂの長手方向の寸法は、感光体１の画像形成領域よりも長く設定されており、感光体１の非画像形成領域１２にスペーサ２２を当接せしめることにより、上記微小なギャップ１４を形成している。このスペーサ２２を介して帯電ローラ２ａは、感光体１表面に連れまわって回転するようになっている。微小ギャップ１４は、帯電ローラ部２１ｂと感光体１との最近接部が１〜１００［μｍ］となるように構成されている。この最近接距離は、３０〜６５［μｍ］であることがさらに好ましい。本実施形態１の装置では、５０［μｍ］となるように配設した。
軸部２１ａには、帯電ローラ２ａを被帯電体へ向けて押圧するためのスプリング１５が取り付けられている。これにより上記微小ギャップ１４を精度良く維持することが可能となる。
【００５８】
帯電ローラ２ａは、帯電用の電源１６が接続されており、感光体１表面と帯電ローラ２ａ表面との間の微小な空隙において、交流印加放電により感光体１表面を均一に帯電せしめる。本実施形態では、直流成分であるＤＣ電圧に交流成分であるＡＣ電圧が重畳された交番電圧が帯電ローラ２ａの帯電部へ印加されるようになっている。交番電圧を用いることにより、微小なギャップ変動に起因する帯電電位のバラツキなどの影響が抑制され、均一な帯電が可能となる。
【００５９】
上記帯電ローラ２ａは、円柱状を呈する導電性支持体としての芯金と、この芯金の外周面上に形成された抵抗調整層とから構成される。本実施形態では、帯電ローラ２ａの直径を１０［ｍｍ］とした。
【００６０】
帯電ローラ２ａの表面は、例えばゴム部材などの既知の材料を用いることができるが、樹脂材料で構成することがより好ましい。ゴム部材を用いると、ゴムの吸水や、たわみの発生により、感光体１との微小な間隙を維持することが困難となるからである。作像条件によっては帯電ローラ２ａの中央部のみが感光体表面に突発的に接触する可能性がある。このような局所的、突発的な帯電ローラ２ａの感光体１への接触による感光体表面層の乱れに対応することは困難である。従って、非接触帯電方式により感光体を帯電する場合には、帯電ローラと感光体との微小間隙を均一に維持することができる硬質の材料を用いることがより好ましい。
【００６１】
＜帯電ローラ表層＞帯電ローラ２ａの表面が硬質な材料としては、例えば、以下のようなものを用いることができる。抵抗調整層として、高分子型イオン導電剤が分散する熱可塑性樹脂組成物（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン及びその共重合体等）により形成し、抵抗調整層の表面を硬化剤により硬化皮膜処理されたものなどである。硬化皮膜処理は、例えば、イソシアネート含有化合物を含む処理溶液に抵抗調整層を浸漬させることにより行うことができる。あるいは、抵抗調整層の表面に改めて硬化処理皮膜層を形成してもよい。
【００６２】
本実施形態に用いられる感光体１は負帯電性の有機感光体であり、直径３０［ｍｍ］のドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。図１０は、本実施形態に用いた感光体を表す断面図である。基層としての導電性支持体５０上に、絶縁層である下引き層５１が設けられている。そして、その上に感光層としての電荷発生層（ＣＧＬ）５２、電荷輸送層（ＣＴＬ）５３が設けられている。さらにその上に表面保護層（ＦＲ）５４が積層されている。
【００６３】
＜導電性支持体５０＞導電性支持体としては、体積抵抗１０１０Ω・ｃｍ以下の導電性を示すものを用いることができる。例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、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、押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管などを使用することができる。また、特開昭５２−３６０１６号公報に開示されたエンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体として用いることができる。
【００６４】
この他、上記支持体上に導電性粉体を適当な結着樹脂に分散して塗工したものについても、本発明の導電性支持体として用いることができる。この導電性粉体としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、またアルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ＩＴＯなどの金属酸化物粉体などがあげられる。また、同時に用いられる結着樹脂には、ポリスチレン、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、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、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、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、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、アルキッド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が挙げられる。このような導電性層は、これらの導電性粉体と結着樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、トルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。
さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、テフロン（登録商標）などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、本発明の導電性支持体として良好に用いることができる。
【００６５】
次に感光層について説明する。感光層は単層でも積層でもよいが、説明の都合上、先ず電荷発生層と電荷輸送層とからなる積層構成の場合から述べる。
【００６６】
＜電荷発生層５２＞電荷発生層は、電荷発生物質を主成分とする層である。電荷発生層には公知の電荷発生物質を用いることが可能であり、その代表として、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、他の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等が挙げられ、これらは有用に用いられる。これら電荷発生物質は単独でも、２種以上混合して用いることも可能である。
【００６７】
電荷発生層は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上、あるいは下引き層上に塗布し、乾燥することにより形成される。
【００６８】
電荷発生層には、必要に応じて結着樹脂中に上記電荷発生物質を分散させることができる。用いることができる結着樹脂の例としては、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、ポリスルホン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質１００重量部に対し０〜５００重量部、好ましくは１０〜３００重量部が適当である。結着樹脂の添加は、分散前あるいは分散後どちらでも構わない。
【００６９】
ここで用いられる溶剤としては、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセルソルブ、酢酸エチル、酢酸メチル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、モノクロロベンゼン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、リグロイン等が挙げられるが、特にケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒が良好に使用される。これらは単独で用いても２種以上混合して用いてもよい。
【００７０】
電荷発生層は、電荷発生物質、溶媒及び結着樹脂を主成分とするが、その中には、増感剤、分散剤、界面活性剤、シリコーンオイル等のいかなる添加剤が含まれていても良い。
【００７１】
塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。
電荷発生層の膜厚は、０．０１〜５［μｍ］程度が適当であり、好ましくは０．１〜２［μｍ］である。
【００７２】
＜電荷輸送層５３＞電荷輸送層は、電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により単独あるいは２種以上の可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
【００７３】
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、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、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、ベンゾキノン誘導体等の電子受容性物質が挙げられる。
【００７４】
正孔輸送物質としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物およびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、ポリシラン、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、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、９−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等、その他公知の材料が挙げられる。これらの電荷輸送物質は単独、または２種以上混合して用いられる。
【００７５】
結着樹脂としては、ポリスチレン、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、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、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、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、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。
【００７６】
電荷輸送物質の量は結着樹脂１００重量部に対し、２０〜３００重量部、好ましくは４０〜１５０重量部が適当である。また、電荷輸送層の膜厚は解像度・応答性の点から、２５［μｍ］以下とすることが好ましい。下限値に関しては、使用するシステム（特に帯電電位等）に異なるが、５［μｍ］以上が好ましい。
【００７７】
ここで用い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、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどが用いられる。これらは単独で使用しても２種以上混合して使用しても良い。
【００７８】
次に感光層が単層構成の場合について述べる。感光層は、前述の電荷発生物質、電荷輸送物質、結着樹脂等を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを導電性支持体５０上ないし下引き層５１上に塗布、乾燥することによって形成できる。電荷輸送物質を含有させずに、電荷発生物質と結着樹脂とから構成してもよい。また、必要により可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
【００７９】
結着樹脂としては先に電荷輸送層で挙げた結着樹脂のほかに、電荷発生層で挙げた結着樹脂を混合して用いてもよい。もちろん、先に挙げた高分子電荷輸送物質も良好に使用できる。結着樹脂１００重量部に対する電荷発生物質の量は５〜４０重量部が好ましく、電荷輸送物質の量は０〜１９０重量部が好ましく、さらに５０〜１５０重量部であるればより好ましい。
【００８０】
感光層は、電荷発生物質、結着樹脂を電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコートなどで塗工して形成できる。感光層の膜厚は、５〜２５［μｍ］程度が適当である。
【００８１】
＜下引き層５１＞本実施形態に係る感光体においては、導電性支持体と感光層との間に下引き層を設けることができる。下引き層は一般には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で塗布することを考えると、一般の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−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。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、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物の微粉末顔料を加えてもよい。また、これらの下引き層は、前述の感光層の如く適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。更に本発明の下引き層として、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することもできる。この他、本発明の下引き層には、Ａｌ２Ｏ３を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物やＳｉＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、ＣｅＯ２等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層の膜厚は０〜５［μｍ］が適当である。
【００８２】
＜保護層５４＞感光体の最表面層に機械的磨耗を防止するために保護層５４を設けることも可能である。例えば耐磨耗性を向上させるためにアモルファスシリコンで表面コートした感光体や、電荷輸送層のさらに表面にアルミナや酸化スズ等を分散させた最表面層を設けた有機感光体などを用いる事もできる。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態に用いることができる感光体１の構成は特定の構成に限定されるものではない。導電性支持体の上に電荷発生物質と電荷輸送物質を主成分とする感光層のみを設けた１層構成や、導電性支持体の上に電荷発生物質を主成分とする電荷発生層と電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層とが積層された構成や、導電性支持体の上に電荷発生物質と電荷輸送物質を主成分とする感光層を設け、その上に更に保護層を設けた構成や、導電性支持体の上に電荷発生物質を主成分とする電荷発生層と電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層とを積層し、その電荷輸送層の上に保護層を設けた構成や、導電性支持体の上に電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層と電荷発生物質を主成分とする電荷発生層とを積層し、その電荷発生層の上に保護層を設けた構成など、種々の層構成を有する感光体に適用可能である。
【００８４】
感光体表面の存在する微量の保護物質３２の量を測定する事は困難であるが、本出願人は保護物質３２中の特徴的な元素を測定する事によって感光体表面に必要な保護物質に関する知見を得る事に成功した。測定は、ＰＨＩ社製Ｑｕａｎｔｕｍ２０００型  走査型Ｘ線光電子分光装置（ＸＰＳ）により、Ｘ線源ＡｌＫα、分析領域１００［μｍ］φの条件で行った。
【００８５】
図１１（ａ）に示すように、保護物質３２が感光体１表面上に部分的覆われている場合には、測定される表面元素は、保護物質３２と感光体を構成する保護層５４や電荷輸送層５３を構成する元素が検出される。この場合、測定領域中において、保護物質３２に由来する表面元素割合が高いほど保護物質３２が感光体表面を覆っている割合が高いことになる。一方、図１１（ｂ）に示すように、保護物質３２が感光体表面を均一に覆い、かつ深さ方向の測定領域よりも厚く保護物質が塗布されている場合には、ＸＰＳにより測定される表面元素は全て保護物質３２に由来することになる。また、図１１（ｃ）に示すように、保護物質３２が感光体表面を均一に覆っているが、深さ方向の測定領域よりも保護物質が薄く塗布されている場合には、ＸＰＳによって測定される表面元素は保護物質と感光体を構成する他の層に由来するものとなる。
【００８６】
一例として、保護物質３２としてのステアリン酸亜鉛を感光体表面へ塗布した二つのサンプルについて、ＸＰＳにより測定した結果について説明する。測定は、感光体最表面から深さ２０から５０［Å］に存在する直径１００［μｍ］の円内において行った。ここで、ＸＰＳにより測定される感光体表面領域は少なくとも炭素元素（Ｃ）、酸素元素（Ｏ）、シリコン元素（Ｓｉ）、亜鉛元素（Ｚｎ）及び水素元素（Ｈ）のみから構成されている。また、亜鉛元素（Ｚｎ）は、ステアリン酸亜鉛以外の構成物質には存在しないように構成されている。なお、水素元素（Ｈ）は、ＸＰＳによる測定では検出されない。
【００８７】
表２は、上記二つのサンプルについてＸＰＳにより検出される感光体表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、ＸＰＳにより検出される各元素の元素個数割合［％］を示したものである。
【表２】
2005017469.tif 000004
上述した通り、亜鉛元素（Ｚｎ）は、ステアリン酸亜鉛にのみ存在するので、この亜鉛元素（Ｚｎ）の元素個数割合［％］からＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の元素個数割合［％］、及びステアリン酸亜鉛を構成する各元素のＸＰＳにより検出される元素個数割合［％］を求めることができる。ステアリン酸亜鉛は、分子式が［ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯ］２Ｚｎであり、１の亜鉛元素（Ｚｎ）に対し炭素元素（Ｃ）が３６、酸素元素（Ｏ）が４、水素元素（Ｈ）が７０存在する。このうち水素元素（Ｈ）はＸＰＳでは検出されない。従って、感光体表面を構成する物質のＸＰＳにより検出される全元素の元素個数総和に対するステアリン酸亜鉛のＸＰＳにより検出される元素個数割合［％］は、亜鉛元素（Ｚｎ）の元素個数割合［％］に炭素、酸素、亜鉛の各元素の総和である４１を乗じることにより求められる。また、感光体表面を構成する物質のＸＰＳにより検出される全元素の元素個数総和に対するステアリン酸亜鉛のＸＰＳにより検出される各構成元素の元素個数割合［％］は、亜鉛の元素個数割合［％］に一分子中に存在する各元素の元素個数を乗じることにより求められる。表３は、表２の結果からステアリン酸亜鉛、及びそれ以外の保護層５４や電荷輸送層５３に由来する物質の各元素の元素個数割合を示したものである。
【表３】
2005017469.tif 000005
測定領域において、サンプル１ではＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の元素個数割合は、８．６［％］となる。また、サンプル２では、ＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の元素個数割合は９８．４［％］となる。サンプル２では、感光体表面はほぼステアリン酸亜鉛に覆われていることになる。なお、ステアリン酸亜鉛以外の保護物質を使用した場合であっても、感光体には存在しない特徴的な元素が保護物質中に含まれていれば保護物質の量に関する知見を得ることが出来る。
【００８８】
〔実験例６〕
次に、交流印加放電では顕著となる感光体の膜厚削れが▲１▼Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈに比例し、▲２▼ＡＣ電圧の周波数ｆに比例し、かつ▲３▼感光体表面の移動速度ｖに反比例することを示す実験結果について説明する。
本実験例に用いた装置の基本的な構成及び実験条件は、上記実験例４のものと同様であるが、本実験例ではＶｐｐ，ＡＣ電圧の周波数ｆ、感光体表面の移動速度ｖ、保護物質の供給量を変えながら感光体表面の劣化の有無を調べた。具体的には、１００時間連続で帯電部材へ電圧を印加させ、保護物質の供給量に対して感光体表面の白濁、膜厚減少の有無をしらべた。また、各条件において、保護物質が実際にどれだけ供給されているのかを知るために、帯電部材へ電圧を印加しない状態で、保護物質のみ供給したサンプルを膜厚減少量測定用とは別に作成し、ＸＰＳにより感光体表面上の亜鉛元素（Ｚｎ）の存在量（元素個数割合）を測定した。亜鉛元素（Ｚｎ）の測定値（元素個数割合）は、帯電部材への電圧印加をせずにステアリン酸亜鉛を塗布し続け、５時間経過した段階での感光体表面を測定した場合の値である。
【００８９】
（実験条件）
帯電条件：
Ｖｐｐ（ＡＣ電圧のピークツーピーク電圧値）＝２１２０、３０００［Ｖ］
ｆ（ＡＣ電圧の周波数）＝８７７．２、１３５０［Ｈｚ］
ＤＣ電圧値＝−６００［Ｖ］
感光体表面の移動速度ｖ＝１２５、１８５［ｍｍ／ｓ］
保護物質：ステアリン酸亜鉛
【００９０】
本実施形態で使用した感光体１では保護物質の直下層は機械的磨耗を防止するための保護層５４であり、その下層は電荷輸送層５３であるが、これらの層には亜鉛が存在しないので、測定された亜鉛元素（Ｚｎ）の元素個数割合は全て保護物質であるステアリン酸亜鉛に由来している。
【００９１】
表４は、Ｘ、感光体速度ｖ、Ｖｐｐ、ＡＣ電圧の周波数ｆの条件を変えて実験を行ったときの、感光体表面状態（白濁の有無と膜厚減少量）とＸＰＳにより検出された亜鉛元素（Ｚｎ）の元素個数割合［％］の結果を示したものである。但しＸは、数９である。
＜数９＞  Ｘ＝｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ
【表４】
2005017469.tif 000006
【００９２】
図１２は、表４の実験結果に基づき、Ｘに対して、放電領域のＸＰＳにより検出される感光体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、ＸＰＳにより検出される亜鉛元素の元素個数割合［％］をプロットしたものである。この図より、放電による感光表面の劣化（白濁）を防止するために必要な亜鉛元素（Ｚｎ）の元素個数割合は、次の数１０以上存在させる必要があることがわかる。さらに、放電による感光表面の膜厚削れを防止するために必要な亜鉛元素（Ｚｎ）の元素個数割合は、次の数１１以上存在させる必要があることがわかる。
＜数１０＞  １．５２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ
＜数１１＞  ２．２２×１０−４×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ
【００９３】
こうして得られた亜鉛元素の含有割合に基づいて、感光体表面の劣化を防止するために必要なＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の存在量を算出すると以下のようになる。すなわち、ＸＰＳにより検出される感光体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対するＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の元素個数割合［％］を数１２以上とすれば、感光体の劣化（白濁）が防止できる。さらに、亜鉛元素の含有割合に基づいて、ＸＰＳにより検出される感光体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対するＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の元素個数割合［％］を数１３以上とすれば、膜厚削れもほとんど発生しない。
＜数１２＞  ６．２３×１０−３×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ
＜数１３＞  ９．１０×１０−３×｛Ｖｐｐ−２×Ｖｔｈ｝×ｆ／ｖ
【００９４】
交流印加放電では顕著となる感光体表面の化学的劣化がステアリン酸亜鉛の塗布量によって変動する理由については、次のように考えられる。感光体表面の放電領域では放電により発生した粒子（電子、励起分子、イオン、プラズマなど）のエネルギーが感光体表面層に照射される。このエネルギーが感光体表面を構成する分子の結合エネルギーに共鳴、吸収され、電荷輸送層は樹脂分子鎖の切断による分子量低下、高分子鎖の絡み合い度の低下などの化学的劣化を生じ膜厚を減少させてしまうと考えられる。
一方、感光体表面に保護物質が存在すると、放電によって発生した粒子のエネルギーが直接照射されるのは保護物質であるため、感光体自身は放電によって発生した粒子の直接照射を免れることになる。従って、保護物質自身が放電により発生した粒子のエネルギーを吸収し、感光体表面の化学的劣化を緩和すると考えられる。図３に示した実験においても、感光体１の保護物質がない領域Ｂの感光体表面は感光体を構成する分子の残骸が分析から検出されているのに対して、保護物質のある領域Ａでは感光体を構成する分子の残骸が検出されおらず、保護物質の下の感光体表面は劣化していなかった。そして領域Ａでは、保護物質として供給したステアリン酸亜鉛が化学的に変化し、分解した物質が検出された。
【００９５】
このような検討によれば、上記保護物質３２としては種々の物質を用いることが可能である。本実施形態の画像形成装置において用いられているステアリン酸亜鉛は保護物質３２の一例であり、各種の脂肪酸塩、ワックス、シリコンオイル等他の物質を保護物質３２として用いることが可能である。
脂肪酸塩のうちでも脂肪酸金属塩は、金属元素がＸＰＳによって測定される特徴的な元素となりやすく、塗布量などの条件を設定する上で測定が行いやすい。したがって本実施形態のように帯電条件に応じて最適な量の保護物質を感光体表面に供給する装置を設計する上で好適である。
【００９６】
脂肪酸としてはウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンダデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、アラキドン酸、カプリル酸、カプリン酸、カプロン酸などが挙げられ、その金属塩としては亜鉛、鉄、銅、マグネシウム、アルミニウム、カルシウムなどの金属との塩が挙げられる。
【００９７】
保護物質としてはステアリン酸亜鉛のようなラメラ結晶紛体を使用すると好適である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有しており、剪断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。この作用が低摩擦係数化に効果があるのであるが、放電からの感光体表面保護の観点から見た場合にも、せん断力を受けて均一に感光体表面を覆っていくラメラ結晶の特性は少量の保護物質によって効果的に感光体表面を覆うことが出来るので保護物質として望ましい。
【００９８】
ラメラ結晶の性質を充分に利用して放電から感光体表面を保護するためには、保護物質塗布装置３０の回転速度と感光体表面の回転速度とを異ならしめ、せん断力を作用させつつ保護物質を塗布する事が望ましい。
また本発明のように放電による劣化から感光体表面を保護する事を目的とした時には、保護物質塗布装置３０はクリーニング装置と帯電装置との中間に設ける事が望ましい。放電領域に到達する前にクリーニング装置によって保護物質が除去されてしまうことを防止するためである。
【００９９】
なお、例えば感光体上に塗付された保護物質がステアリン酸亜鉛である場合には、放電による劣化により粘性を発生する。他の種々の保護物質を使用する場合においても劣化した保護物質は速やかに感光体上から除去することが一般に望ましいと考えられる。かかる観点からは、感光体表面から劣化した保護物質３２を除去する除去部材を設けることが望ましい。また劣化した保護部材は現像領域において現像装置内に混入することがある。このような保護物質の混入はトナー帯電量の変動を引き起こす可能性があるので、変動に強い２成分磁気ブラシ現像を用いる事が望ましい。
【０１００】
以下に、感光体１表面の化学的劣化を防止することができる本実施形態にかかる具体的な手段について説明する。図１３は、感光体１表面の化学的劣化を防止するための電装部を示すブロック図である。同図において、コントローラ（メイン制御部）１１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭを有しており、感光体表面の化学的劣化を防止するための制御を司っている。ＲＯＭは、後述するプログラムが記録されている。ＣＰＵは、ＲＡＭを適宜利用しながらこのプログラムを実行する。コントローラ１１０には、ファーブラシ３１の回転速度と感光体１表面に供給される保護物質３２の量とを対応させた第一のテーブル１０１と、温湿度検出器１００によって検出された帯電ローラ２ａ周囲の環境と帯電条件とを対応させた第二のテーブル１０２と、ファーブラシ３１の回転速度を制御する塗布制御部１０３と、帯電条件を制御する帯電制御部１０４と、帯電条件に応じて必要な保護部材の量を算出する演算部１０５とを備えている。また、コントローラ１１０には温湿度検出器１００や、帯電装置２、保護物質塗布装置３０などが電気的に接続されている。第一のテーブル１０１や、第二のテーブル１０２は、ＲＯＭに構成するようにしてもよい。また、演算部１０５は、この演算手順のプログラムをＲＯＭに記録しておき、ＣＰＵでこのプログラムを実行することにより実現するように構成してもよい。
【０１０１】
第一のテーブル１０１は、感光体１表面の化学的劣化が起きないために必要とされる感光体表面上に塗布すべきステアリン酸亜鉛を塗布するために、上記ＸＰＳによる測定の結果得られるＺｎの元素割合とファーブラシの回転速度とが対応させられたデーターを有している。第二のテーブル１０２は、帯電ローラ周囲の環境が変化する事によって放電開始電圧が変化した場合でも確実にＡＣ電圧による放電を発生可能なように、温湿度値と放電に必要なＶｐｐの値とを対応させたデーターを有している。演算部１０５は、帯電条件に応じて必要な保護部材の量を算出するために上記式１１又は、式１２に従って必要な亜鉛の元素個数割合［％］を算出可能なように設定されている。
【０１０２】
図１４は、ブラシの回転速度と帯電条件を決めるための手順に関するフローチャートである。コントローラ１１０は、画像形成開始指令が入力されたことに伴って帯電を開始させるに先立ち、温湿度検出器により帯電装置周辺の温度及び湿度（環境条件）を検知する（ステップ１）。次に、ステップ１の検知結果に基づいて予め第二のテーブル１０２に記憶されている帯電条件（Ｖｐｐ値）を選択し、帯電条件として設定する（ステップ２）。そして、ステップ２により設定された帯電条件に応じて感光体１表面の劣化が発生しないために塗布されるステアリン酸亜鉛の亜鉛の元素個数割合［％］を演算部１０５により算出する（ステップ３）。ステップ３により算出された亜鉛の元素個数割合［％］から、感光体表面に所望の保護物質が塗布されるように、第一のテーブル１０１からファーブラシの回転速度を選択し、回転速度として設定する（ステップ４）。次に、ステップ４により設定された回転速度となるように塗布制御部１０３においてファーブラシを回転駆動する（ステップ５）。最後に、帯電制御部において帯電部材に印加する電圧を制御しつつ帯電を開始させる。以上の手順を実行するためのプログラムが前述のようにＲＯＭに記録されている。
【０１０３】
このような制御手段を設けることにより、環境に応じて帯電条件を変化させた場合においても、最適な保護物質を感光体表面に供給して感光体の劣化を防止させる事が可能となる。
【０１０４】
なお上記式１０に従って必要なステアリン酸亜鉛の元素割合を算出する場合には、感光体の膜厚が減少していることを加味してＶｔｈを算出する必要がある。そこでコントローラはさらに、累積放電時間を記憶するための記憶手段と累積放電時間から感光体の膜厚を導くための第３のテーブルを持ち、第３のテーブルによって累積放電時間に対応した感光体膜厚を導き出してＶｔｈを計算する。
【０１０５】
また本実施形態の画像形成装置では、図３（ａ）の点線で囲示すように感光体１、帯電装置２、保護物質塗布装置３０とが一体に構成され、画像形成装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジ２００として構成されている。かかるプロセスカートリッジ２００は一体に交換されるので、塗布装置３０に含有される保護物質の量、感光体の初期膜厚などを相互に適切な量に設定する事が容易であり、本発明に適している。
【０１０６】
［実施形態２］
次に、上記実施形態の画像形成装置における別の実施形態２について説明する。本実施形態２の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、上記実施形態１と同様であるが、クリーニング装置の構成が上記実施形態とは異なっている。すなわち、上記実施形態１の画像形成装置では、専用のクリーニング装置７が設けられているが、本実施形態２の画像形成装置ではこのクリーニング装置７を取り除き、転写残トナーを現像装置４を用いて回収する方式を採用している。この現像装置回収方式では、クリーニングとは別の目的で設置されている現像装置４をクリーニング手段として利用するため、別個独立に上記のようなクリーニング装置を設ける必要がなく、装置の小型化に大きく貢献することができる。帯電ローラ２ａは、ゴム材料により構成され、感光体１表面に接触せしめる（接触帯電方式（Ｇｐ＝０［μｍ］））ように構成した。
【０１０７】
転写残トナーは、感光体１と対向して設けられた現像装置に再び運ばれ、そこで回収されることになる。かかる構成においては、保護物質塗布装置３０により感光体表面に保護物質を塗布する領域においても転写残トナーが存在することになる。この転写残トナーが存在する部分においては、保護物質を塗布することができない。そのため、保護物質塗布装置３０により保護物質が塗布せしめられた後の感光体表面は、転写残トナーが付着している部分と保護物質が塗布された部分とが混在することになる。
しかしながら、交流印加放電では顕著となる感光体表面劣化を保護するためには何らかの物質が感光体表面に存在していればよい。従って、保護物質３２の代わりにトナーが感光体表面に存在していても感光体表面の化学的劣化を防止することができる。すなわち、転写残トナーの影響を考慮せずに、亜鉛の元素個数割合［％］を上記数１０以上とすれば感光体１表面の白濁を防止でき、亜鉛の元素個数割合［％］を上記式１１以上とすれば感光体の膜厚削れを防止できる。
【０１０８】
ところで、このような現像装置回収方式を採用した画像形成装置においては、感光体上の転写残トナーを現像領域まで搬送する間に、その転写残トナーが保護物質塗布装置３０や接触式帯電ローラ２ａと接触することになる。そのため、保護物質塗布装置３０や帯電ローラ２ａに転写残トナーが付着することがある。かかる場合、感光体１表面上にトナーも保護物質３２も存在しない領域ができることになる。このような領域が多くなることにより、放電による感光体表面（保護層５４や電荷輸送層５３等）の化学的劣化が発生する。そこで、本実施形態では、保護物質塗布装置３０に負の電圧を印加する。例えば、保護物質塗布装置３０にー１０００［Ｖ］程度の電圧を印加させる。これにより、感光体１上のトナーは強く負帯電して感光体１への付着力（鏡像力）が強まる。その結果、トナーが保護物質塗布装置３０や帯電ローラ２ａへの移動を抑制し、放電から感光体１表面を保護することが容易となる。
【０１０９】
本実施形態に係る画像形成装置においては、従来一般的に使用されているクリーニングブレードのエッジ部分を感光体表面に当接させてクリーニングを行う方式によるクリーニング装置を設ける必要がない。クリーニングブレードレスにすることにより、感光体表面に加わる負荷を低減でき、感光体の駆動系に加わる駆動負荷を少なくできる。
なお、転写後に感光体表面に残留した転写残トナーのうち、帯電バイアスと同極性に帯電した正規帯電トナーとは逆極性の逆帯電トナーを、保護物質塗布装置３０に対して感光体表面の移動方向上流側にブラシ部材等の一次保持手段により感光体表面から回収して保持するように構成してもよい。このように逆帯電トナーを回収、保持することで、逆帯電トナーが帯電部材に付着するのを防ぐことができる。そして、その保持した逆帯電トナーを、一の画像形成を終えてから次の画像形成を行うまでの間などの所定のタイミングで、感光体表面に戻す。このようにして感光体上に戻された逆帯電トナーは、現像装置で回収されたり、被転写体やこれを搬送するための搬送部材などに転移されたりする。戻された逆帯電トナーが帯電領域を通過する間は、帯電バイアスの印加を停止したり、帯電ローラ２ａを感光体から離間させたりすることにより、逆帯電トナーが帯電ローラ２ａ等に付着しないように構成している。ブラシ部材の感光体表面へ摺擦する摺擦力はクリーニングブレードに比べて小さくできるので、ブラシ部材を用いても感光体の寿命を長くすることができる。
【０１１０】
なお本発明は図１に示したような画像形成装置のみに適用されるものではなく、接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電を用いて被帯電体表面を帯電させる画像形成装置一般に使用可能である。
【０１１１】
以上、実施形態１及び実施形態２によれば、帯電部材を接触又は近接させて配置する方式において、交流印加放電では顕著となる感光体表面の化学的劣化を帯電条件に応じて保護物質を所望量存在させることにより、以下の効果を得ることができる。
ＸＰＳにより検出される感光体体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、ＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の亜鉛元素（Ｚｎ）の元素個数割合［％］を、上記数１０以上とすることにより、交流印加放電では顕著となる感光体表面の変質（白濁）を防止することができる。
また、ＸＰＳにより検出される感光体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、ＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の亜鉛元素（Ｚｎ）の元素個数割合［％］を、上記数１１以上とすることにより、交流印加放電では顕著となる感光体表面の膜厚削れを防止することができる。
また、ＸＰＳにより検出される感光体体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、ＸＰＳにより検出される保護物質としてのステアリン酸亜鉛を構成する元素個数割合［％］を、上記数１２以上とすることにより交流印加放電では顕著となる感光体表面の変質（白濁）を防止することができる。
また、ＸＰＳにより検出される感光体体最表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、ＸＰＳにより検出される保護物質としてのステアリン酸亜鉛を構成する元素個数割合［％］を、上記数１３以上とすることにより、交流印加放電では顕著となる感光体表面の膜厚削れを防止することができる。
また、保護物質としてラメラ結晶紛体を用いている。これにより、剪断力を受けて層間で保護物質がへき開して感光体表面に広がるので、より均一に塗布することができる。
また、実施形態１に係る画像形成装置は、帯電ローラと感光体を非接触により帯電する方式を採用している。これにより、帯電ローラへの保護物質の付着を防止して、保護物質の感光体上の存在量を安定させることができる。
また、実施形態１に係る画像形成装置は、帯電ローラの表面層を樹脂材料により構成している。これにより、帯電部材の変形が抑制され、保護物質の存在量が局所的、突発的に乱されるのを抑制することができる。
また、実施形態１、２に係る画像形成装置は、保護物質を感光体表面に塗布するための塗布装置を有し、この感光体１と塗布装置３０のブラシローラ部３１との接触部における両者の回転速度を異ならしめるように設定している。これにより、保護物質としてのラメラ結晶紛体がへき開によってより広がりやすくなるので、感光体表面に保護物質をより効率的に塗布することができる。
また、実施形態１、２においては、帯電部材周囲の環境状態を検出する環境検出手段と、環境検出手段による検出結果に基づいて感光体への保護物質を存在させる量を制御する保護物質供給量制御部とを有している。これにより、温度や湿度が変動しても、保護物質の最適な量を感光体に供給することが可能となり、感光体の化学的劣化を防止することができる。
また、実施形態２においては、クリーニングブレードを設けず、転写残トナーを現像装置を用いて回収する方式を採用している。また、現像装置４に対して感光体１の移動方向下流側であって帯電装置２に対して感光体１表面の移動方向上流側に残留した像形成物質を帯電させるための帯電部材を設け、かつ、ステアリン酸亜鉛に含まれる亜鉛元素の元素個数割合［％］を上記数１０または数１１に適合するように感光体表面にステアリン酸亜鉛を塗布している。かかる構成により、転写残トナーを感光体上に鏡像力で固定することが可能となり、トナー及びステアリン酸亜鉛の存在によって、放電による感光体表面の化学的劣化を防止することができる。
また、実施形態１及び２においては、帯電装置２、感光体１、帯電装置３０からなるプロセスカートリッジを、画像形成装置に対して着脱可能に構成している。かかるプロセスカートリッジは一体に交換されるので、塗布装置３０に含有される保護物質の量、感光体の初期膜厚などを相互に適切な量に設定する事が容易である。
【０１１２】
【発明の効果】本発明によれば、接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電を利用して感光体を帯電させる場合において、感光体表面の化学的劣化を防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、感光体の断面図。
（ｂ）は、放電によって感光体表面が劣化する場合の感光体表面の状態を示した説明図。
【図２】従来技術の不具合発生に関する実験結果を示す図。
【図３】（ａ）は、本発明の効果を確かめるための実験装置の概略構成図。
（ｂ）は、感光体表面を保護層形成部と非形成部とに分けた状態の説明図。
【図４】帯電時間に対する感光体表面の膜厚削れ量をプロットしたグラフ。
【図５】２通りの塗布量でステアリン酸亜鉛塗布を行ったときの、時間に対する感光体表面摩擦係数をプロットしたグラフ。
【図６】Ｖｐｐに対して、感光体表面の膜厚削れ量をプロットしたグラフ。
【図７】ＡＣ電圧の周波数ｆに対して、感光体表面の膜厚削れ量をプロットしたグラフ。
【図８】実施形態１に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図９】実施形態１に係る画像形成装置に用いる帯電装置の概略構成図。
【図１０】実施形態１に係る感光体の断面図。
【図１１】（ａ）は、保護物質が部分的に塗布されていることを示す説明図。
（ｂ）は、保護物質が均一に塗布され、かつ最表面層から２０から５０［Å］以上塗布されていることを示す説明図。
（ｃ）は、保護物質が均一に塗布され、かつ最表面層から２０から５０［Å］以下塗布されていることを示す説明図。
【図１２】実験例６に係るＸに対して、Ｚｎ元素個数割合をプロットしたグラフ。
【図１３】実施形態１に係る保護物質を最適に塗布するための制御図。
【図１４】実施形態１に係る帯電を開始するための手順に関するフローチャート図。
【符号の説明】
１  感光体
２  帯電装置
２ａ  帯電ローラ
４  現像装置
３０  保護物質塗布装置
３１  ファーブラシ
３２  保護物質
１００  温湿度検出器
１０３  塗布制御部
１０４  帯電制御部
２００  プロセスカートリッジ
【図１】
2005017469.tif 000007
【図２】
2005017469.tif 000008
【図３】
2005017469.tif 000009
【図４】
2005017469.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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