(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状に回転する有機感光体と、  該有機感光体の周囲に少なくとも帯電手段を有する画像形成装置において、  前記有機感光体は、支持体上に、少なくとも電荷発生層、電荷輸送層、および架橋型電荷輸送層からなる感光層を設け、該架橋型電荷輸送層が少なくとも電荷輸送性構造を有しない３官能以上のラジカル重合性モノマーと、１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を硬化することにより形成されたものであり、  前記帯電手段は、前記有機感光体の回転方向における上流側に設けた副帯電器と、該副帯電器の直ぐ下流側に設けた主帯電器とからなり、  該副帯電器は、前記有機感光体面の所望の帯電電位より低い電位に帯電可能に構成され、  画像形成時における前記有機感光体の１周目に、該副帯電器により該有機感光体面を帯電した後に、前記主帯電器にて該有機感光体面を帯電するとともに前記所望の帯電電位になるように調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記副帯電器は、画像形成の際の前記有機感光体の１回転目のみ作動させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記副帯電器の正常動作が不能になった場合、該副帯電器の電源を停止させるが、前記主帯電器の作動は停止させず、画像形成を続行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、前記副帯電器の電源を停止したときは、前記有機感光体の１回転目に限り、前記主帯電器に供給する電圧と総電流を、前記副帯電器の電源を停止する以前に供給していたそれらよりも絶対値を大きくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記副帯電器の電源を停止した場合に、前記有機感光体の１周目に前記主帯電器に供給する前記電圧及び前記総電流は、
前記有機感光体の特性及び累積の画像形成枚数から、経時での帯電電位の低下を推定し求めた電圧及び総電流であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記副帯電器の電源を停止したときは、装置の使用者に異常を知らせる表示もしくは警告音発信を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記主帯電器および副帯電器の少なくとも一方はスコロトロン帯電器であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成装置において、前記主帯電器をスコロトロン帯電器とした場合は、該帯電器には自動清掃装置を配設し、前記副帯電器をスコロトロン帯電器とした場合は、該帯電器には自動清掃装置を配設しないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記主帯電器および副帯電器の少なくとも一方は接触帯電器であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記主帯電器および副帯電器の少なくとも一方は近接帯電器であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記有機感光体と、少なくとも前記主帯電器および副帯電器とがプロセスカートリッジとして一体化されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機感光体（有機光半導体ともいう）ＯＰＣにおいて従来以上の耐久性が求められるようになってきた。
有機感光体の高耐久化として、耐摩耗性を改良する必要がある。耐摩耗性改良技術としては、（１）架橋型電荷輸送層に硬化性バインダーを用いたもの（例えば、特許文献１  参照。）、（２）高分子型電荷輸送物質を用いたもの（例えば、特許文献２  参照。）、（３）架橋型電荷輸送層に無機フィラーを分散させたもの（例えば、特許文献３  参照。）等が挙げられる。
耐摩耗性改良により、従来より長期間使用できるようになり、これにともない従来見られなかったような現象が発生するようになってきた。
その一つとして、ＯＰＣの１周目の帯電電位の低下という現象が現れるようになった。
図５は経時変化を生じた感光体の帯電開始後の表面電位の測定結果を示す図である。
同図において縦軸は帯電電位、横軸は時間をそれぞれ表す。
同図は正常な画像形成を行うための、感光体面の所望の帯電電位が−８００Ｖの場合を示している。感光体の回転の１周目だけー６００Ｖまでしか帯電されていないことが分かる。２周目以降になると所望の電位まで帯電されている。このように、帯電は負の極性で行われるため、混乱を避けるため、電位の大小を言うときはその絶対値で考えるものとする。
ＯＰＣ１周目だけ帯電低下するこの現象は、従来の帯電立ち上がりの遅れ（いわゆるＱｉ）に現象が似ている。
感光体の静電疲労におけるＱｉの発生は、帯電の立ち上がり遅れ分に相当する電荷量（帯電極性は逆）が、感光層バルクにトラップされていることに起因する。このことから、感光層バルク内に感光体の繰り返し使用により生じたトラップ電荷（ホール）が形成され、帯電１周目にそれが放出され、これにより表面電荷がキャンセルされる。帯電１周目だけ現象が現れるのは、トラップより放出されたホールのリカバリー（再トラップ）に時間がかかるためと考えることが出来る。
【０００３】
ＯＰＣの起動時１周目の電位が極端に低い場合、下記に示すような、種々の問題が発生する。
・感光体１周目の電位が低いため、１周目には画像形成できない。→ファーストコピーの遅れ。
・ファーストコピーを遅らせたとしても、１周目の電位が低すぎて現像器により感光体面が現像されてしまうような場合には、感光体のクリーニング不良が発生し、画像にクリーニング不良が発生してしまう。
・上記の場合、接触式転写装置を用いている場合には転写装置が汚れ、裏汚れが発生する。
また、高耐久性を達成する手段として、従来よりも薄い感光体膜厚まで使用する方法もある。
通常ＯＰＣの表面電位を一定に保ち使用するため、感光体が削れるのに伴い電界強度が強くなり局部的に電荷がリークし地汚れが発生して寿命となっていた。そのため、より薄い膜厚まで使用できるよう、下引層を厚くしたり、あるいは２層構成にするなどして耐圧を高めることで、寿命延長を図っている。この場合も耐摩耗性の改良で高寿命を達成した場合と同様に経時での１周目帯電電位が低いという課題が発生する。また、この場合は耐摩耗性が従来同等な場合には膜厚変化が増えるため、静電容量の変化も従来より大きくなることと合わさり、１周目帯電電位が低くなる現象が従来より発生しやすい。
これらの課題を解決するために、機械側で２つの帯電器を備えることで帯電能力を上げる手段が提案されている（例えば、特許文献４  参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５６−４８６３７号公報
【特許文献２】特開昭６４−１７２８号公報
【特許文献３】特開平４−２８１４６１号公報
【特許文献４】特開平２−１９３１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように２つの帯電器を備えていても、どちらか一方が停止した場合は帯電能力が不足してしまうため、機械も停止しなければならないという問題がある。
本発明は、これら問題点を解決するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】 本発明は、課題解決のため以下の通り構成した。（１）：無端状に回転する有機感光体と、 該有機感光体の周囲に少なくとも帯電手段を有する画像形成装置において、 前記有機感光体は、支持体上に、少なくとも電荷発生層、電荷輸送層、および架橋型電荷輸送層からなる感光層を設け、該架橋型電荷輸送層が少なくとも電荷輸送性構造を有しない３官能以上のラジカル重合性モノマーと、１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を硬化することにより形成されたものであり、 前記帯電手段は、前記有機感光体の回転方向における上流側に設けた副帯電器と、該副帯電器の直ぐ下流側に設けた主帯電器とからなり、 該副帯電器は、前記有機感光体面の所望の帯電電位より低い電位に帯電可能に構成され、 画像形成時における前記有機感光体の１周目に、該副帯電器により該有機感光体面を帯電した後に、前記主帯電器にて該有機感光体面を帯電するとともに前記所望の帯電電位になるように調整することとした（請求項１）。（２）：（１）に記載の画像形成装置において、前記副帯電器は、画像形成の際の前記有機感光体の１回転目のみ作動させることとした（請求項２）。（３）：（１）または（２）に記載の画像形成装置において、前記副帯電器の正常動作が不能になった場合、該副帯電器の電源を停止させるが、前記主帯電器の作動は停止させず、画像形成を続行することとした（請求項３）。（４）：（３）に記載の画像形成装置において、前記副帯電器の電源を停止したときは、前記有機感光体の１回転目に限り、前記主帯電器に供給する電圧と総電流を、前記副帯電器の電源を停止する以前に供給していたそれらよりも絶対値を大きくすることとした（請求項４）。（５）：（４）に記載の画像形成装置において、 前記副帯電器の電源を停止した場合に、前記有機感光体の１周目に前記主帯電器に供給する前記電圧及び前記総電流は、 前記有機感光体の特性及び累積の画像形成枚数から、経時での帯電電位の低下を推定し求めた電圧及び総電流とした（請求項５）。（６）：（３）ないし（５）のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記副帯電器の電源を停止したときは、装置の使用者に異常を知らせる表示もしくは警告音発信を行うこととした（請求項６）。（７）：（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記主帯電器および副帯電器の少なくとも一方はスコロトロン帯電器とした（請求項７）。（８）：（７）に記載の画像形成装置において、前記主帯電器をスコロトロン帯電器とした場合は、該帯電器には自動清掃装置を配設し、前記副帯電器をスコロトロン帯電器とした場合は、該帯電器には自動清掃装置を配設しないこととした（請求項８）。（９）：（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記主帯電器および副帯電器の少なくとも一方は接触帯電器とした（請求項９）。（１０）：（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記主帯電器および副帯電器の少なくとも一方は近接帯電器とした（請求項１０）。（１１）：（１）ないし（１０）のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記有機感光体と、少なくとも前記主帯電器および副帯電器とがプロセスカート���ッジとして一体化されていることとした（請求項１１）。 また、以下のように構成することもできる。（１２）：無端状に回転する有機感光体と、該有機感光体の周囲に少なくとも除電ステージと、帯電ステージと、露光ステージをこの順で有する画像形成装置において、前記帯電ステージには前記除電ステージに近い側に副帯電器、前記露光ステージに近い側に主帯電器が配置され、両帯電器の電源は極性が同じであるが個別に設けられており、前記主帯電器は単独でも前記有機感光体面を所望の帯電電位に帯電可能に構成され、前記副帯電器は前記所望の帯電電位以下の電位に帯電可能に構成する。（１３）：（１２）において、前記副帯電器は、画像形成の際の前記有機感光体の１回転目のみ作動させる。【０００７】
（１４）：（１２）または（１３）に記載の画像形成装置において、前記副帯電器の正常動作が不能になった場合、該副帯電器の電源を停止させるが、前記主帯電器の作動は停止させず、画像形成を続行する。
（１５）：（１４）に記載の画像形成装置において、前記副帯電器の電源を停止したときは、前記有機感光体の１回転目に限り、前記主帯電器に供給する電圧と総電流を、前記副帯電器の電源を停止する以前に供給していたそれらよりも絶対値を大きくする。
（１６）：（１４）または（１５）に記載の画像形成装置において、前記副帯電器の電源を停止したときは、装置の使用者に異常を知らせる表示もしくは警告音発信を行う。
【０００８】
（１７）：（１２）ないし（１６）のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記主帯電器および副帯電器の少なくとも一方はスコロトロン帯電器とする。
（１８）：（１７）に記載の画像形成装置において、前記主帯電器をスコロトロン帯電器とした場合は、該帯電器には自動清掃装置を配設し、前記副帯電器をスコロトロン帯電器とした場合は、該帯電器には自動清掃装置を配設しないこととする。
【０００９】
（１９）：（１２）ないし（１６）のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記主帯電器および副帯電器の少なくとも一方は接触帯電器とする。
（２０）：（１２）ないし（１６）のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記主帯電器および副帯電器の少なくとも一方は近接帯電器とする。
（２１）：（１２）ないし（２０）のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記有機感光体と、少なくとも前記主帯電器および副帯電器とがプロセスカートリッジとして一体化されていることとする。
上記（１２）〜（２１）の構成によれば、有機感光体を用いた画像形成装置において、主・副帯電器を設け、それぞれの電源を独立させたので、帯電能力を大きく異ならせ、それぞれ別の役割を持たせることで、感光体１周目の低帯電現象を回避することができる。
万一、副帯電器に異常が生じても、主帯電器のみによって、一時しのぎをすることができるので、装置を止めることなく、画像形成を継続することができる。そのことを、装置の使用者に知らせるようにしたので、異常状態による一時しのぎが長く続くようなことはない。
主・副帯電器それぞれに対して、スコロトロン帯電器、接触帯電器、近接帯電器の中から任意に選ぶことができるので、設計の幅が大きく広がる。特に副帯電器としてスコロトロン帯電器を採用した場合は、自動清掃やメンテがいらない安価な、機械寿命まで使える高寿命の副帯電器が得られる。
有機感光体と、少なくとも主・副帯電器とを一体化したプロセスカートリッジとすることによって、画像形成装置の構成を簡易なものにすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、有機感光体を用いた画像形成装置において、感光体１周目の低帯電現象を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の第１の実施形態の感光体周りを示す概要図である。
図２は比較のために示した従来技術の概要図である。
両図において符号１は有機感光体、２は主帯電器、３は電位センサ、４は現像装置、５は転写ベルト、６はファーブラシ、７はクリーニングブレード、８は除電ランプ、９は副帯電器としてのスコロトロン、Ｌは露光光束をそれぞれ示す。
有機感光体１の周りには静電写真方式の画像形成に必要な各ステージが所定の順に配置されている。図１において、矢印Ａの方向に回転する有機感光体１に対し、除電ステージにおいて、除電ランプ８で光を照射して感光体面に存在する電荷を消去する。次に帯電ステージにおいて、副帯電器９、主帯電器２によって感光体表面を所定の電位まで帯電する。副帯電器の役割については後述する。次に露光ステージにおいて、図示しない書き込み装置からの露光光束Ｌによって、光の当たったところの電位を低下させ感光体表面に静電潜像を形成する。次に現像ステージにおいて、現像装置４によって電位の低下した部分にトナーを付着させることによって静電潜像を顕像化する。次に転写ステージにおいて、転写ベルト５によって搬送されてくる図示しない転写紙に対して顕像化されたトナー像を転写し、転写紙は有機感光体１から剥離され転写ベルト５により転写ステージから排出される。転写ステージを抜け出た感光体面は、クリーニングステージにおいて、ファーブラシ６とクリーニングブレード７の作用により転写されずに残ったいわゆる残トナーを除去され、次の画像形成に備える。
本実施形態では有機感光体としてドラム状のものを用いて説明したが、無端状であれば、ベルト形状であってもかまわない。
【００１２】
本実施形態では、２つの帯電器を最も効率良く使うための構成として、主帯電器２として従来の２本ワイヤのスコロトロンを、また、副帯電９としてシングルワイヤのスコロトロンの計２つの帯電器を設置している。主帯電器２と副帯電器９は帯電能力差が非常に大きく、副帯電器９は補助的な役割（電荷を与え、それまでプラスであった感光体表面をマイナスに持ち上げる程度でよい）であり、主に主帯電器２で所定の帯電電位まで引き上げ均一にするという役割を担っている。そのために、主帯電器２は従来どおり定期的な部品交換や清掃（あるいは自動清掃）が必要となるが、副帯電器９に関しては求める性能を低く（帯電能力低く、ムラ大でも可）することで、メンテナンス無し、すなわち、自動清掃装置を配置せずに機械寿命まで使用することも可能である。
【００１３】
以下に本実施形態における１実施例を説明する。
このように、帯電能力の全く異なる帯電器に合わせて高圧電源をそれぞれに設け、ワイヤ総電流、グリッド電圧ともに任意の値に設定可能とする。例えば、上記のような構成であれば、主帯電器２の総電流は−１８００μＡ、副帯電器９の総電流は−７００μＡに設定する。グリッド電圧は、所望の帯電電圧を−８００Ｖとして、毎朝帯電電位が−８００Ｖになるように内蔵の電位センサ３を用いて調整しており、例えば主帯電器２のグリッド電圧Ｖ１は−９００Ｖ、副帯電器９のグリッド電圧Ｖ２＝−４００Ｖに設定する。この例ではＶ２をＶ１より絶対値において５００Ｖ小さい値として採用しているが、原則として感光体面の所望の帯電電位より低いことが重要であり、値そのものは感光体の特性により変更すべきものである。
一方、副帯電器９はメンテ無しで機械寿命まで使おうとするため、ワイヤ劣化等の理由でリークが発生するリスクもある。このときリーク発生時に機械を停止してしまうとサービスマンが訪問するまでダウンタイムが発生してしまう。本発明ではこれを避けるために、副帯電器９でリークが発生した場合でも、副帯電器９の出力は停止するが、機械は停止しないようにする。
本実施例としては耐摩耗性を改良した感光体として、支持体上に、少なくとも電荷発生層、電荷輸送層、および架橋型電荷輸送層からなる感光層を設け、該架橋型電荷輸送層が少なくとも電荷輸送性構造を有しない３官能以上のラジカル重合性モノマーと、１官能の電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物を硬化することにより形成されたものを用いた。
ＯＰＣはφ１００のドラム型ＯＰＣとし、ＯＰＣ線速５００ｍｍ／ｓｅｃにて評価を行った。ＲＩＣＯＨ  ｉｍａｇｉｏＮｅｏ１０５０Ｐｒｏを改造した機械を使用し評価を行った。
【００１４】
図３はＯＰＣ経時の１周目帯電電位の推移を示す図である。
同図において符号Ｇ０は副帯電器９と主帯電器２を合わせて作動させたときの帯電電位変化、Ｇ１は主帯電器２のみのときの帯電電位変化をそれぞれ示す曲線である。
副帯電器９と主帯電器２を合わせて作動させることで同図の曲線Ｇ０に示すように、２０００Ｋ（２００万）枚通紙後でもほとんど電位低下は発生しない。副帯電器９は２周目以降も帯電を続行しても結果にほとんど影響を与えないのでかまわないが、省エネルギーの観点から、および帯電器自身の寿命の面から、２周目以降は動作を停止したほうがよい。
他方、主帯電器２のみの例の曲線Ｇ１では約２０００Ｋ枚通紙後には１周目の帯電電位が−６００Ｖまで低下している。ただし、図には表れていないが、２周目以降は所望の帯電電位まで帯電されている。
【００１５】
本実施例の機械では現像バイアスが−５５０Ｖである。帯電電位が−６８０Ｖより（絶対値で）低下した頃より１周目の電位低下部分にトナーが付着（地汚れを含みトナー付着が多くなり）される現象が発生した。
しかしながら、主帯電器２のグリッド電圧を−９００Ｖ→−１２００Ｖ、総電流を−１８００μＡ→−２２００μＡに上げることで帯電電位は−７２０Ｖ（同図の白丸印）まで回復し、感光体が現像される現象は回避された。なお、感光体の２周目以降は本来の電位と本来の総電流値に戻す。
ここで、副帯電器の正常動作が不能になった場合を考える。電源が故障して電圧が発生できない場合は感光体に損傷を与えるおそれがないが、副帯電器と感光体の間で異常放電が起きたような場合は、そのままでは感光体が使用不能になるおそれがあるため、直ちに電源を停止しなければならない。しかし、主帯電器に異常がなければ、上記のように、主帯電器のグリッド電圧等を一時的に変更することで、感光体１回転目の帯電電位の低下を或る程度補償することができるので、画像形成を続行することが可能である。
このように一時しのぎとしてグリッド電圧と総電流を上げることで、副帯電器９がなくとも主帯電器２だけで１周目の電位低下を防止することは可能であるが、主帯電器２の寿命が短くなるため、あくまでも副帯電器９に異常が生じた場合の一時的な暫定策として使用する。
したがって、副帯電器９がリーク等の異常を生じた場合には、副帯電器９の電源は停止させても、機械は止めないで、そのことを装置の使用者に知らせる表示を行うか、あるいは警告音を発信して、早期に適切な措置を行えるようにする必要がある。
【００１６】
主帯電器のグリッド電圧と総電流値をいつから、どれくらい増加させればよいかを考える。例えば、図３を参考にし、トナー付着が発生しないように−７００Ｖを目安にして、累積の画像形成枚数が１５００Ｋ枚を超えない内は、副帯電器が故障しても主帯電器の動作条件を現状維持のまま動作を続け、それを超えたらしかるべき値に変更する。グリッド電圧であれば、少なくとも帯電電位の低下分以上の電圧を増加させる。具体的な値は、累積の画像形成枚数から推定される帯電電位の低下分と、−７００Ｖの線を超えるのに必要な電圧増加分との関係を前もって調べておき、それらを参考に決める。総電流値に関しても同様である。これらの関係をメモリに保存しておき、必要に応じて読み出すようにすればよい。ただし、ここにあげた数値は図３を前提とした一例であり、実際に使用する有機感光体の特性によって、図３に示すようなＯＰＣ経時の１周目帯電電位の推移を調べて、そこから必要な数値を求めるのがよい。
【００１７】
図４は本発明の他の実施形態を説明するための図である。同図（ａ）は接触帯電器を示す図、同図（ｂ）は近接帯電器を示す図である。
同図において符号１０は接触帯電用の帯電ローラ、１１は近接帯電用の帯電ローラ、１２は帯電ローラと感光体の間に所定のギャップを空けるためのフランジ、Ｇはギャップをそれぞれ示す。
以上、本発明の実施形態を説明したが、帯電器はスコロトロンの他にも接触帯電器、あるいは近接帯電器でも可能である。また、主・副両方が同じタイプの帯電器である必要もない。
同図（ａ）は有機感光体１に直接接触して帯電を行う接触帯電器の帯電ローラ１０を示している。帯電ローラ１０は導電性の部材からなり、帯電に必要な電位を電源から供給される。
同図（ｂ）は、両端部に微小な段差（Ｇに相当）を作るためのフランジ１２を設けた帯電ローラ１１を、有機感光体１に対して数μｍないし数十μｍのギャップＧを空けて近接させ、帯電ローラ１１に直流と交流を重畳させた電位を与えることによって、帯電ローラ１１から放電を生じさせ、感光体１を所望の帯電電位に帯電させる。
また、帯電器は単独で画像形成装置の一部材とすることも可能であるし、感光体と、図示しないクリーニング装置、および現像装置と組み合わせたプロセスカートリッジとすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施例の感光体周りを示す概要図である。
【図２】比較のために示した従来技術の概要図である。
【図３】ＯＰＣ経時の１周目帯電電位の推移を示す図である。
【図４】本発明の他の実施例を説明するための図である。
【図５】帯電開始後の表面電位の測定結果を示す図である。。
【符号の説明】
【００１９】
１      感光体
２      主帯電器
４      現像装置
８      除電ランプ
９      副帯電器
１０      接触帯電ローラ
１１      近接帯電ローラ
Ｌ      露光光束
【図１】
0004598650.tif 000002
【図２】
0004598650.tif 000003
【図３】
0004598650.tif 000004
【図４】
0004598650.tif 000005
【図５】
0004598650.tif 000006