(57)【要約】【課題】像担持体表面にオゾン酸化が困難な材料を用いることなく、しかも感光体に紫外線などを照射する必要がないのでオゾン発生を抑制できる像担持体及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明の一例の像担持体は、画像を保持する像担持体の樹脂層の少なくとも表面に、貴金属のナノ粒子を分散して成る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を保持する像担持体の樹脂層の少なくとも表面に、貴金属のナノ粒子を分散して成ることを特徴とする像担持体。
【請求項２】
前記樹脂層の少なくとも表面に、前記貴金属のナノ粒子と共に金属酸化物を分散して成ることを特徴とする請求項１記載の像担持体。
【請求項３】
表面に樹脂層を有する有機感光体の、少なくとも前記樹脂層の表面に貴金属のナノ粒子を分散して成る回転可能な感光体ドラムと、
前記有機感光体上に帯電を行う帯電部と、
この帯電部により帯電された前記有機感光体上に選択的に光を照射し潜像を形成する露光部と、
この露光部により形成された前記潜像をトナーにより現像する現像部と、
この現像部により現像されたトナー像を担体に転写する転写部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記樹脂層の少なくとも表面に、前記貴金属のナノ粒子と共に金属酸化物を分散して成ることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
表面に樹脂層を有する有機感光体により成る回転可能な感光体ドラムと、
少なくとも表面に貴金属ナノ粒子を分散した帯電部材により、前記有機感光体上に帯電を行う帯電部と、
この帯電部により帯電された前記有機感光体上に選択的に光を照射し潜像を形成する露光部と、
この露光部により形成された前記潜像をトナーにより現像する現像部と、
この現像部により現像されたトナー像を担体に転写する転写部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記帯電部材の少なくとも表面に、前記貴金属のナノ粒子と共に金属酸化物を分散して成ることを特徴とする請求項５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、感光体など表面に帯電する像担持体及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真や静電記録に用いられる像担持体は、その帯電工程において、帯電器から発生するオゾンにより酸化したり、オゾンが空気中の有機物と反応してできる生成物により劣化したりして汚染され、画像流れなどの障害が発生することが知られている。
【０００３】
それゆえ、従来は、オゾン吸収フィルタを用いたり、像担持体の表面をクリーニングブレードによって少しずつ削り取ったりするなどの対策が講じられている。
【０００４】
また、像担持体の表面にオゾンに酸化されにくい材料を用いることなども知られている（特許文献１参照）。しかし、現状ではこのような感光体に用いてオゾンによる酸化を十分に防ぐ適当な材料がなく、像担持体の寿命を延ばす上での大きな障害になっている。
【０００５】
一方、帯電器で発生するオゾンを除く方法として、酸化チタン等の光触媒を用いてオゾンを分解することが知られている（特許文献２参照）。
【０００６】
しかしこの方法を用いる装置では、光触媒機能を発現するために紫外線を含む光を照射するための励起用光源が必要となり、装置コストが高くなるとともに、紫外線照射によって像担持体の樹脂層が劣化する弊害が生じ、あまり効果的とは言えない。
【０００７】
このような状況の中で、近年、耐久性の高い感光体を目指して、像担持体の表面を紫外線や電子ビーム、あるいは放射線などを用いて硬化処理することにより、摩耗を減らして長寿命化を狙う試みが盛んに行われている。しかし、このような処理を行うと汚染した表面が摩耗しないので、画像流れが発生し易くなるなど、逆に寿命を縮めてしまうなどの、問題が生じている。
【０００８】
一方、帯電器で発生するオゾンの量を減らすべく、接触帯電装置、あるいは近接帯電装置がオゾンレス帯電器として多く用いられている。しかしこのような帯電器では、像担持体との接触部位や近接部位においては、集中的に放電が発生するので、高濃度のオゾンが局部的に発生する。その結果、帯電部材や感光体などのオゾンによる劣化がコロナ帯電器よりも、かえって顕著となることが知られている。
【特許文献１】特開平７−１２８８９２号公報
【特許文献２】特開２００１−２３５８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような従来の帯電器におけるオゾン発生に基づく問題点にかんがみてなされたもので、像担持体表面にオゾン酸化が困難な材料を用いることなく、しかも感光体に紫外線などを照射する必要がないのでオゾン発生を抑制できる像担持体及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１によれば、画像を保持する像担持体の樹脂層の少なくとも表面に、貴金属のナノ粒子を分散して成ることを特徴とする像担持体が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、像担持体表面にオゾン酸化が困難な材料を用いることなく、しかも感光体に紫外線などを照射する必要がないのでオゾン発生を抑制できる像担持体及び画像形成装置、画像形成装置の帯電部材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による画像形成装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
（感光体の作成）
本発明では、感光体に対して紫外線などを照射する必要がないので、有機感光体（ＯＰＣ）を用いることが可能である。
【００１４】
有機感光体の作成方法は公知であり、例えば特開２００２−３４１５７１号公報には、金属酸化物を分散して耐久性を向上させた有機感光体の製造例が開示されている。
【００１５】
本発明においても基本的な製造方法はこの公開公報に開示された従来例を含む内容としたので省略する。樹脂表面層に添加する金属酸化物及び貴金属ナノ粒子を、以下のように組み合わせることにより効果の検証を行った。
【００１６】
有機感光体（ＯＰＣ）としては、山梨電子社製の直径３０ｍｍのフタロシアニン系積層感光体及びアゾ系積層感光体を用い、その上に以下のような表面層を、ディッピング装置を用いて塗布した。
【００１７】
特開２００２−３４１５７１号公開公報によれば、ディッピングでは、ＣＴＬ層（電荷輸送層）を溶解してしまうので、塗りムラが発生してしまうとのことである。そこで、この実施例では、条件を変えて膜厚をおよそ５μｍに合わせこんだ。
【００１８】
次の８種類の有機感光体サンプルを製造した。ＯＰＣ８は、微粒子を含まない従来の有機感光体のサンプルである。
【００１９】
ＯＰＣ１：ポリカーボネイト中に、金（Ａｕ）の微粒子を５％分散させた表面層を塗布したもの。
【００２０】
ＯＰＣ２：ポリカーボネイト中に、白金（Ｐｔ）の微粒子を５％分散させた表面層を塗布したサンプル。
【００２１】
ＯＰＣ３：ポリカーボネイト中に、金（Ａｕ）の微粒子を予め付着させた酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子（ＴｉＯ２に対してＡｕ微粒子が５ｗｔ％）を２０％分散させた表面を塗布したサンプル。
【００２２】
ＯＰＣ４：ポリカーボネイト中に、金（Ａｕ）の微粒子を予め付着させた酸化鉄（ＦｅＯ３）粒子（ＦｅＯ３に対してＡｕ微粒子が７ｗｔ％）を２０％分散させた表面を塗布したサンプル。
【００２３】
ＯＰＣ５：ポリカーボネイト中に、白金（Ｐｔ）の微粒子を予め付着させた酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子（ＴｉＯ２に対してＰｔ微粒子が５ｗｔ％）を２０％分散させた表面を塗布したサンプル。
【００２４】
ＯＰＣ６：ポリカーボネイト中に、金（Ａｕ）の微粒子を予め付着させた酸化鉄（ＦｅＯ３）粒子（ＦｅＯ３に対してＰｔ微粒子が７ｗｔ％）を２０％分散させた表面を塗布したサンプル。
【００２５】
ＯＰＣ７：ポリカーボネイト中に、酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子のみを２０％分散させた表面を塗布したサンプル。
【００２６】
ＯＰＣ８：ポリカーボネイトのみで、貴金属微粒子を含まない表面層を塗布したサンプル。
【００２７】
感光体の表面に用いるので、酸化チタンや酸化鉄の粒径があまり大きいと露光像に悪影響を与えてしまう。しかし、およそ２００ｎｍ以下であれば、画像上では、大きな弊害は生ぜず、酸化チタンや酸化鉄の粒径は１０〜２００ｎｍ程度が好ましい。
【００２８】
また、貴金属ナノ粒子は、同時に使用される金属酸化物よりも小さいほうが好ましい。実験に用いた貴金属ナノ粒子は、すべて５ｎｍ程度の粒径を有するものである。
【００２９】
粒径は、電子顕微鏡により拡大写真を数枚撮影し、任意の粒子５０個をサンプリングした後、画像を２値化して、各粒子の最大径を測定した後に、平均化した。また、金粒子、白金粒子についても同様に、１００個程度を画像からサンプリングして最大径を平均化処理した。
【００３０】
（金ナノ粒子の作成方法）
金ナノ粒子の作成方法は、特開２００４−２４４４３３号公報に開示されている方法でもよいし、また『表面科学学会誌』Ｖｏｌ.２６，Ｎｏ．１０  ５７８−５８４頁（２００５年）に詳細に説明されている。本発明では、後者の手法によって作成したものを用いた。また白金のナノ粒子もほぼ同様な方法で作成することができる。
【００３１】
金ナノ粒子等の貴金属ナノ粒子を分散すると、若干赤みがかってくる傾向があり、例えば上述の感光体サンプル１は、図１に示すような分光感度特性を有している。図１において、横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は分光感度（ΔＶ／μｊ／ｃｍ２）を表す。図１において、特性曲線１１ａはフタロシアニン系積層感光体を用いた場合で金（Ａｕ）粒子がない従来の場合を表し、特性曲線１１ｂはフタロシアニン系積層感光体を用いた場合で表面層に金粒子を添加した場合を表す。特性曲線１２ａはアゾ系積層感光体を用いた場合で金粒子がない従来の場合を表し、特性曲線１２ｂはアゾ系積層感光体を用いた場合で表面層に金粒子を添加した場合を表す。
【００３２】
図１に示す分光感度特性を見ると、貴金属ナノ粒子を分散した表面層を有することで、６００ｎｍ以上の長波長側の感度が低下していることが理解でき、露光波長は６００ｎｍ以下の方が、効率が良いことが理解できる。また、感光体の材料としても、赤色から近赤外領域に吸収の高いフタロシアニン系よりも短波長側に吸収の大きいアゾ系に代表される材料の方が適していることが理解される。したがって、本発明では、露光には６００ｎｍ以下の波長の光を用い、アゾ系の感光体を用いることが好ましい。
【００３３】
以上のようして作成された感光体サンプル１〜７は、図２に示すような電子写真装置に装着して画像印字される。通常はクリーニング部等で感光体表面が削られるので、オゾンによって表面が化学的に劣化しても感光体表面のリフェースが繰り返され、膜厚は薄くなるものの、画像上の問題はすぐには発生しない。
【００３４】
しかし、感光体の耐久性を向上させようとして、感光体を削れにくくしてしまうと、そのバランスが崩れ、オゾン劣化の影響が画像に出てしまう。削れ易い材料を用いた感光体を用いると、表面が容易に削れてしまうので、感光体をすぐに交換する必要が出てくる。
【００３５】
本発明では、まず感光体を削らない条件で、オゾン分解の効果があるかを確認するために、帯電と露光を繰り返すことにより、オゾン劣化の影響を比較した。すなわち、通常の画像形成装置は、図２に示すように、感光体ドラム２１の周囲に順に、帯電部２２、露光部２３、現像部２４、転写部２５、クリーナ部２６を有する。
【００３６】
即ちこの画像形成装置は、回転可能な感光体ドラム２１と、この有機感光体上に帯電を行う帯電部２２と、この帯電部２２により帯電された有機感光体上に選択的に光を照射し潜像を形成する露光部２３と、この露光部２３により形成された前記潜像をトナーにより現像する現像部２４と、この現像部２４により現像されたトナー像を担体に転写する転写部２５と、この転写部２５においてトナー像を転写された後に残ったトナーをクリーニングするクリーナ部２６を有する。
【００３７】
そして、本発明では例えば、表面に樹脂層を有する有機感光体の、少なくとも樹脂層の表面に、貴金属のナノ粒子、あるいは貴金属のナノ粒子及び金属酸化物を分散する。
【００３８】
本発明の実験は、図３に示すように、現像部２４、転写部２５、クリーナ部２６を除いて、感光体ドラム３１の周囲に帯電部３２と露光部３３のみを配設して装置を用いて行った。感光体ドラム３１としてはアゾ系の感光体を選択し、露光は波長５５０ｎｍの短波長レーザ光により行った。
【００３９】
短波長になればなるほどビーム径が絞れるので、高解像度とするには有利である。更に本発明によればオゾン劣化せず、したがって感光体が削られなくてすむので、感光体としては薄いものを用いることができ、この点でも高解像度化に有利であるので、本発明は高解像度化に適したものである。
【００４０】
帯電部３２は、感光体ドラム３１に近接させた非接触式の帯電ローラ３２ａと帯電器３２ｂから成る。帯電ローラ３２ａには、帯電器３２ｂから直流５００Ｖにｐｐ３００Ｖ、１ｋＨｚの交流バイアスを重畳させた信号を加え、感光体ドラム２１の表面とほぼ等速になるように回転駆動させた。
【００４１】
帯電ローラ３２ａは、樹脂製のローラであり、両端部には帯電ローラよりも直径が５０μｍ大きいガイドローラを一体成形して用いた。したがって、感光体ドラム３１表面と帯電ローラ３２ａ表面とのギャップは約２５μｍに維持される。
【００４２】
帯電ローラ３２ａにより感光体ドラム３１表面を帯電した後、露光部３３において、感光体ドラム３１の全面に光を照射する。この全面露光により、感光体上の帯電電位はほぼゼロになり、感光体ドラム３１が回転し、再び帯電部３２で感光体ドラム３１の表面が帯電されることになる。そして露光部３３で感光体ドラム３１表面に光を照射して帯電を除去する。このように、図２に示した実験装置を用いて、感光体の表面の帯電と露光のサイクルを繰り返すことにより、オゾンなどの発生により感光体表面の劣化の程度を上記８種類の有機感光体サンプルにより調べた。
【００４３】
上記帯電及び露光のサイクルを、Ａ４サイズの連続印字で５０００枚分を実施し、その後、感光体を図２に示した画像形成装置に取り付け直して、画像印字し、初期の状態と画像を比較した。また、５０００枚相当の画像を印字した後、更に５０００枚相当の試験を継続し、併せて１００００枚相当の試験結果を評価した。
【００４４】
その試験結果の表を図４に示す。図４において５０００枚相当の強制試験後の画出し結果、１００００枚相当の強制試験後の画出し結果を示す。更に図４は、１００００枚相当の強制試験の後、金属酸化物なしのトナー１、金属酸化物（ＴｉＯ２）１．５％含むトナー２、更に金属酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）を含むトナー３により、クリーナレスプロセスで各々連続印字した場合の試験結果の評価も示す。
【００４５】
オゾン等の放電生成物により感光体表面が劣化すると、多くの場合、画像ボケが発生したり、露光後電位の不安定な上昇によりハーフトーン画像に画像ムラが発生する。図４に示す表の各欄には、画像ボケとハーフトーンの試験結果をこの順に併記している。
【００４６】
画像ボケ及びハーフトーンの評価は、目視でどちらも明らかに判別できる場合は×とし、初期からほぼ変動していない場合は、○とした。また、ハーフトーンの評価については、初期状態に比べて濃度は変動しているが、画像ムラには至っていないレベルは、△と評価した。
【００４７】
図４に示した結果によれば、金属酸化物のみを分散させた有機感光体ＯＰＣ７及び何も分散させなかった有機感光体ＯＰＣ８では、５０００枚の時点で画像ボケとハーフトーンムラが発生してしまった。
【００４８】
貴金属ナノ粒子を分散させた有機感光体ＯＰＣ1，ＯＰＣ２では、ハーフトーン濃度こそ初期から変動している（露光後電位が若干上昇）ものの画像ボケ等のオゾンやＮＯｘ劣化特有の大きな問題は発生していない。
【００４９】
金属酸化物を併せて分散させた有機感光体ＯＰＣ３〜ＯＰＣ６では、いずれも初期から変化がなく良好な画像が得られた。
【００５０】
更に、１００００枚試験後の結果においても、有機感光体ＯＰＣ１、ＯＰＣ２についてはハーフトーンの画像ムラが発生してしまったものの、相変わらず画像ボケまでには至らず、有機感光体ＯＰＣ３〜ＯＰＣ６については、良好な画像が得られた。
【００５１】
このように、貴金属ナノ粒子でもオゾン等の放電生成物により感光体の表面が劣化することを防止する効果がある。貴金属ナノ粒子だけでなく、金属酸化物を混合しておくと感光体表面劣化防止に、更に大きな効果がある。
【００５２】
（クリーナレスプロセスによる実験）
続いて、別の試験方法として、やはり感光体が削れない手段として、クリーナレスプロセスを用いた実験も行った。このクリーナレスプロセス装置の構成例を図５に示す。
【００５３】
回転する感光体ドラム５１の周囲に、帯電部５２、露光部５３、現像部５４、転写部５５を配設している点は上記図２に示した画像形成装置と同様であるが、クリーナ部がなく、その代りに残転写トナー攪拌部材５６が設けられている。帯電部５２は、帯電ローラ５２ａとこの帯電ローラ５２ａを帯電するための帯電器５２ｂの他に、帯電ローラ５２ａをクリーニングするための帯電ローラクリーナ５２ｃが設けられる。
【００５４】
即ち、通常のクリーニングブレードの代わりに残転写トナー攪拌部材５６を用い、転写効率が良好であればクリーニング部は設けないで、そのまま感光体ドラム５１の表面を帯電部５２に入れることができる。残転写トナー攪拌部材５６としては、ブラシやブレード状のものが使用される。
【００５５】
クリーナレスプロセスは、接触帯電ローラでもコロナ帯電でも可能であり、帯電部を通過したトナーはマイナス帯電となるので、現像部５４においてこのトナーが回収される。
【００５６】
ただし、近接ローラ帯電や接触帯電を用いた場合には、帯電部材の汚れ対策は重要であり、種々の対策例が開示されている。本実験では図５に示すように単純に近接帯電ローラにクリーナを設けた構成とした。
【００５７】
なお、クリーナレスプロセスは、残転写トナーが帯電部や露光部を通過し、転写効率が１００％近くないと成立しない。したがって、球形度の高いトナーを使用し、更に感光体表面の汚れを排除するための撹乱ブラシを有しない構成（図５の残転写トナー攪拌部材５６を省略した構成）にて連続印字試験を実施した。
【００５８】
上述した帯電部５２と露光部５３のみの強制試験の結果では、感光体ドラム５１の表面層に貴金属粒子を分散させるとオゾン等の放電生成物の影響を軽減できることが確認でき、更に金属酸化物と併せて用いると効果が大きいことがわかっている。
【００５９】
そこで、本確認実験では、トナーに金属酸化物を混ぜた場合にも効果があるかどうかを比較するため金属酸化物を外添したトナーと、外添していないトナーとで比較実験を実施した。
【００６０】
トナーは、ポリエステル系の粉砕トナーを熱処理したものを使用し、帯電制御や流動性の調整のためにシリカ微粒子を適宜、外添した。平均粒径は約６μｍであり、形状係数ＦＳＦ-1は、１１０〜１２０、形状係数ＳＦ−２は、１１０〜１３０程度である。そして、更に上記した金属酸化物、即ち貴金属ナノ粒子よりも粒径が大きく、２００ｎｍ以下である、たとえば酸化チタンや酸化鉄を外添する。
【００６１】
・トナー１：金属酸化物の外添なし
・トナー２：酸化チタン（ＴｉＯ２）を１．５ｗｔ％外添したもの（粒径：約８０ｎｍ）
・トナー３：酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を１．５ｗｔ％外添したもの（粒径：約７０ｎｍ）
連続印字試験は、Ａ４サイズ画像で印字率４％とし現像は２成分現像で行った。近接帯電ローラのバイアス条件は上述した試験と同じとし１００００枚／分の連続印字試験を実施し、その感光体を取り外して前回の試験と同様に、図２に示した画像印字装置に取り付けて、初期からの画像の変化を確認した。その試験結果を表として図４に示した。
【００６２】
図４に示した表によれば、トナー１との組み合わせでは金属酸化物が供給されないので、前回の帯電と露光の強制試験とほぼ同じ結果となっているのに対して、トナー２及びトナー３との組み合わせにおいては、特に有機感光体ＯＰＣ１、ＯＰＣ２の貴金属ナノ粒子のみ感光体に分散させた感光体においても、有機感光体ＯＰＣ３〜ＯＰＣ６と同じくらいの効果が得られていることがわかる。
【００６３】
このようにトナーに金属酸化物を外添することで、感光体の表面層に分散させた貴金属ナノ粒子との組み合わせの効果により、オゾン等の放電生成物の感光体への影響を大幅に軽減できる。
【００６４】
（貴金属ナノ粒子を帯電部材に分散させた場合）
続いて感光体に貴金属ナノ粒子を分散させるのではなく、帯電部材について検証した、帯電部材の例としては、接触帯電ローラが挙げられる。帯電ローラは、弾性層を含んでいれば、積層構造でもよいし、単層構成でもよい。感光体と接触する最外層に貴金属ナノ粒子を含んでいることが重要である。
【００６５】
樹脂の材料としては、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＥＢＣ）、オレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＣＥＢＣ）等が挙げられる。
【００６６】
また、エラストマーの材料としては、合成ゴム及び熱可塑性エラストマーが挙げられ、例えば合成ゴムとしては、天然ゴム（加硫処理等）、エピクロルヒドリンゴム、ＥＰＤＭ，ＳＢＲ、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ＩＲ，ＢＲ，ＮＢＲ，ＣＲなどが挙げられる。
【００６７】
熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、及び塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。
【００６８】
これらの材料は、単独又は２種類以上を混合してもよく、共重合体であってもよい。導電性は上記の弾性材料中にカーボンブラック、導電性金属酸化物、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩等の導電剤を適宜、追加することにより調整される。
【００６９】
評価は単層の帯電ローラを試作して行った。
【００７０】
・エピクロルヒドリンゴム三元共重合体（エピクロルヒドリン：エチレンオキサイド：アリルグルシジルエーテル＝４０ｍｏｌ％：５６ｍｏｌ％：４ｍｏｌ％）１００重量部
・軽質炭酸カルシウム  ３０質量部
・脂肪族ポリエステル系可塑剤  １０質量部
・四級アンモニウム塩    ２質量部
・Ａｕナノ粒子        ０又は５質量部  （粒径  約５ｎｍ）
・ＴｉＯ２粒子        ０又は１０質量部    （粒径  約８０ｎｍ）
・カーカーボンブラック      ２〜１０質量部
Ａｕナノ粒子とＴｉＯ２粒子は含有させたものと含有させないものをそれぞれ作成し、抵抗調整のため、カーボンブラックの添加量を２〜１０質量部の間で適宜調整した。
【００７１】
以上の材料を５０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練して原料コンパウンドを調製した。
【００７２】
このコンパウンドに原料のゴムのエピクロルヒドリンゴム１００質量部に対して、加硫剤としての硫黄１質量部、加硫促進剤としてのＤＭ（ジベンゾアジルスルフィド）１質量部及びＴＳ（テトラメチルウラムモノスルフィド）０．５質量部を加え、２０℃に冷却した２本ロール機にて１０分間混練した。得られたコンパウンドを直径６ｍｍステンレス製の芯金に外径１２ｍｍのローラ状になるように押し出し成型機にて成型し、加熱蒸気加硫した後、外径が８．５ｍｍになるように幅広研磨方式により研磨加工を行い、弾性層を得た。ローラ長は３３０ｍｍとした。
【００７３】
以上のようにして以下の帯電ローラのサンプルを作成した。
【００７４】
・ローラ１：Ａｕナノ粒子入りの帯電ローラ
・ローラ２：Ａｕナノ粒子＋ＴｉＯ２入りの帯電ローラ
・ローラ３：ＴｉＯ２粒子入りの帯電ローラ
・ローラ４：Ａｕ、ＴｉＯ２ともなしの帯電ローラ
同様に、白金（Ｐｔ）と酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を使って以下の帯電ローラも作成した。
【００７５】
・ローラ５：Ｐｔナノ粒子＋ＴｉＯ２入りの帯電ローラ
・ローラ６：Ｐｔナノ粒子＋Ｆｅ２Ｏ３入りの帯電ローラ
以上のような帯電ローラを感光体に接触させて、感光体のときと同じような試験を実施した。
【００７６】
試験方法は感光体の評価のときと同じようにして、現像部、転写部、クリーナ部を取り去った状態で、すなわち図３に示すように帯電、露光の繰り返しのみで連続動作を実施した。５ｋ枚、１０ｋ枚印字相当した後に図２に示した画像形成装置により画像印字した場合と、残転写トナー攪拌部材を省略したクリーナレスプロセスで、更に帯電ローラクリーナを設けて帯電ローラのトナー汚れを除去しながら試験を行う方法とで実施した。
【００７７】
帯電ローラには直流５００Ｖに、ｐｐ２０００Ｖ、１ｋＨｚの交流バイアスを重畳し、感光体表面に従動回転させた。感光体としてはアゾ系の有機感光体を用いた。その結果を図６に示す。
【００７８】
図６に示す表の各欄には、画像ボケとハーフトーンの試験結果をこの順に併記している。
【００７９】
画像ボケ及びハーフトーンの評価は、目視でどちらも明らかに判別できる場合は×とし、初期からほぼ変動していない場合は、○とした。また、ハーフトーンの評価については、初期状態に比べて濃度は変動しているが、画像ムラには至っていないレベルは、△と評価した。
【００８０】
これによれば、やはり、感光体に貴金属ナノ粒子を分散させた場合と同じように、帯電ローラに貴金属ナノ粒子を分散させても、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が分解され画像流れや画像ボケ等が発生しなくなることがわかる。
【００８１】
また、トナーに金属酸化物を外添すると、帯電ローラには貴金属ナノ粒子を分散するだけで、貴金属ナノ粒子と金属酸化物との組み合わせによるオゾン等の分解能力を高める効果がみられる。
【００８２】
以上述べたように、感光体の帯電部において感光体の表面近傍で寄与する部材に貴金属ナノ粒子を添加することにより、帯電領域において発生するオゾン等の放電生成物を分解することができ、感光体表面をほとんど削らなくても、感光体表面が劣化して画像が悪化することを防止することができる。
【００８３】
上記実施例では、感光体や帯電ローラに貴金属ナノ粒子を分散させたが、例えば帯電補助粒子等として、帯電部近傍に孤立して存在していても上述のような効果が得られることは容易に理解できる。
【００８４】
貴金属ナノ粒子、特に金や白金は、化学的に安定であるがゆえに、オゾン等の分解作用はないとされてきた。しかし、近年、これらの貴金属をナノ粒子とすることにより、特に酸化物等との界面において触媒として機能することが報告されている。このような材料を、電子写真の帯電プロセスに展開することにより、従来、解決が困難であった、感光体を削らずにオゾン等による化学的劣化を防止するという課題を、紫外線等の大がかりで弊害の多い方法によらないで、達成できる。
【００８５】
本発明は、高い耐久性を意識して、削れにくい感光体を使用した際や、クリーナレスプロセスを用いた場合に特に有効である。
【００８６】
削れにくい感光体としては、例えばα−Ｓｉ材料を用いた感光体や有機感光体においても、特開２００５−１７３５６６号公報に開示されているような、連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性材料を有するものを使用すると感光体の表面硬度が高くなって傷がつきにくくなる。
【００８７】
ただし、このような感光体では、クリーニングブレードを用いてもほとんど削れないために、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物による感光体表面の劣化が深刻な問題になり得る。しかし、本発明のような構成を取ることによりこのような感光体を用いる場合にも非常に有効である。
【００８８】
図７はこれら削れにくい感光体を用いて実際に連続印字試験を実施した結果を示しており、Ａ４サイズの紙に４％程度の印字率で画像を形成させた。通常の画像形成装置では、帯電部周辺にオゾン等の物質を貯めないためにファン等を使って吸引しているが本実験ではファンを用いずに実施した。
【００８９】
図７に示す表の各欄には、画像ボケとハーフトーンの試験結果をこの順に併記している。
【００９０】
画像ボケ及びハーフトーンの評価は、目視でどちらも明らかに判別できる場合は×とし、初期からほぼ変動していない場合は、○とした。また、ハーフトーンの評価については、初期状態に比べて濃度は変動しているが、画像ムラには至っていないレベルは、△と評価した。
【００９１】
α−Ｓｉ感光体は京セラ社製のものを用い、硬化有機感光体は、上記の有機感光体を用いて試験した。
【００９２】
これによれば、帯電ローラの表面に金属ナノ粒子を入れ込むことにより、どちらの感光体とも３０ｋ枚まではオゾンによる画像ボケの不具合が改善されている。また更に金属酸化物と組み合わせることにより、大きな改善効果が見られており、α−Ｓｉ感光体に至っては、同じ感光体により３００ｋ枚印字しても、ハーフトーンに濃度ムラ、オゾンによる画像ボケとも発生しなかった。
【００９３】
上記のような帯電ローラに関しては接触方式だけでなく、非接触方式においても効果がある。しかも非接触方式の場合には帯電部において発生するオゾン量が接触方式の場合よりも多くなるので、本発明を適用する意義は大きい。
【００９４】
非接触帯電ローラの材質は、接触方式で試作したゴムタイプの両端にガイドリングを設けて使用してもよい。またＡＢＳ等の樹脂に導電剤を混ぜて、更に本発明による貴金属ナノ粒子及び金属酸化物を混ぜたうえで樹脂成形し、研磨処理して樹脂ローラを形成してもよい。
【００９５】
図７において使用した帯電ローラに両端に帯電ローラよりも直径が５０μｍ大きいガイドリングを設けて、感光体と約２５μｍのギャップを設けて帯電させて実験した結果を図８に示す。
【００９６】
感光体としては硬化感光体を用いたが、非接触帯電ローラでは、本発明を適用しないと１００枚印字後から若干オゾンによる画像ボケが見られ、１０ｋ枚後には印字不能になってしまう。このように、帯電ローラを感光体の表面から離す場合には、感光体と接触させる場合に比べて、オゾン等による不具合が発生しやすい。これに対して、本発明を適用すると、非接触方式でも接触方式の場合と同じように寿命を延ばすことが可能となる。本発明は非接触方式の帯電ローラに適用する場合に比べて非接触方式の帯電ローラに適用する場合の方がより大きな効果が得られる。
【００９７】
上記実施例では、感光体あるいは帯電ローラに本発明を適用する場合について述べた。しかし、本発明は感光体に限られず、一般的には、感光特性を有しなくてもよく、潜像を保持するだけの担体即ち像担持体に適用可能である。
【００９８】
本発明では、像担持体の表面層に、貴金属ナノ粒子を加えることによりオゾンを効率的に分解することができ、しかも光学的に透明で、暗所で絶縁性を保ち得るものである。また、像担持体を帯電させる帯電部材に貴金属ナノ粒子を分散することによって高効率でオゾンを分解することができることを見出した。勿論本発明は、像担持体の表面層に貴金属ナノ粒子を加えると共に、像担持体を帯電させる帯電部材に貴金属ナノ粒子を分散することも可能である。
【００９９】
これらの方法によれば発生源の至近距離でオゾンを分解できるので、感光体の劣化を防止できるのみならず、帯電器自体の劣化をも防止することが可能となり、長寿命化に顕著な効果が認められた。
【０１００】
更に、従来の場合、感光体を摩耗させることによりオゾン障害を回避してきたのと異なり、劣化を大幅に減少させることができる。したがって、本発明によれば、はるかに少ない摩耗量で、高画質が持続可能となり、寿命の長い像担持体及び画像形成装置が得られる。
【０１０１】
貴金属ナノ粒子の効果は、酸化物粒子と接触した状態で顕著に発揮されるので、酸化チタンや酸化鉄等を併せて加えることが好ましい。またトナー中にこれらの酸化物を外添することにより、これらの酸化物は像担持体のクリーニング部をすり抜けて像担持体の帯電部まで到達し、その際に感光体表面に露出した貴金属粒子と接触してその相互作用によって、より効率よくオゾンを分解することができる。
【０１０２】
感光体のクリーニングブレードを有しない、いわゆるクリーニングレスプロセスの画像形成装置では、これらトナーの外添剤は、より顕著に帯電部に到達するうえ、ブレードを有しないゆえに、感光体表面が削れにくくオゾン劣化に弱いのでより一層、本発明の効果が大きくなる。
【０１０３】
本発明において用いる貴金属ナノ粒子は、直径が１０〜２００ｎｍ程度の大きさであることが望ましい。また、本発明において用いる金属酸化物も直径が１０〜２００ｎｍ程度の大きさであることが望ましい。
【０１０４】
本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、種々変形して実施可能である。それらの変形例は本発明の技術思想の範囲内で、本発明に含まれる
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】フタロシアニン系とアゾ系の感光体で、金（Ａｕ）粒子を分散させた場合と、入れない場合の分光感度特性を示す図。
【図２】画像形成装置の構成を示す図。
【図３】本発明においてオゾン分解の効果があるか否かを調べるために構成した実験装置の構成を示す図。
【図４】本発明の実施例において、感光体に貴金属のナノ粒子等を分散させた場合の効果を確かめるための有機感光体のサンプルについて画像ボケとハーフトーンムラの評価結果を示す図。
【図５】本発明の実施例で用いるクリーナレスプロセスの画像形成装置の構成図。
【図６】本発明において、帯電ローラに、貴金属のナノ粒子等を分散させた場合の効果を確かめるための有機感光体のサンプルについて画像ボケとハーフトーンムラの評価結果を示す図。
【図７】本発明において、感光体としてα−Ｓｉ感光体及び硬化感光体を用い、接触帯電ローラに、貴金属のナノ粒子等を分散させた場合の効果を確かめるための有機感光体のサンプルについて画像ボケとハーフトーンムラの評価結果を示す図。
【図８】本発明において、感光体として硬化感光体を用い、非接触帯電ローラに、貴金属のナノ粒子等を分散させた場合の効果を確かめるための有機感光体のサンプルについて画像ボケとハーフトーンムラの評価結果を示す図。
【符号の説明】
【０１０６】
２１、３１、５１・・・感光体ドラム、
２２、３２、５２・・・帯電部、
２３、３３・・・露光部、
２４、５４・・・現像部、
２５、５５・・・転写部、
２６・・・クリーナ部、
３２ａ、５２ａ・・・帯電ローラ、
３２ｂ・・・帯電器、
５２ｃ・・・帯電ローラクリーナ、
５６・・・残転写トナー攪拌部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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