JP2008008923A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】異常画像の発生を防止しつつ、像担持体の光疲労を最低限に抑え、長寿命で安定性に優れた画像形成装置及び前記画像形成装置に使用するプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】静電潜像が形成される像担持体４０と、前記像担持体４０を光除電する除電手段７２と、を備えた画像形成装置１００において、作像動作中の除電光量と作像後処理中の除電光量を変化させる画像形成装置１００及び前記画像形成装置１００に使用するプロセスカートリッジである。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。

従来から、転写後の像担持体を除電手段により光除電することで残像等の異常画像の発生を防止する画像形成装置が広く知られている。しかしながら、像担持体に除電光を照射することにより像担持体の光疲労が発生し残留電位の上昇等が発生する原因となっていた。
そこで、除電光量を変化させることで残像等の異常画像の発生を防止しつつ、像坦持体の光疲労を低減する従来技術として、特許文献１では画像形成装置の休止時間や連続動作時間に基づき除電光量を設定することで適正な除電光量に設定する方法が開示されている。
また特許文献２では、電位センサを用いてハーフトーン部で電位履歴による電位差が所定値より大きい場合に除電光量を大きくすることが開示されている。
さらに、特許文献３では１枚目の画像領域のみに除電光を照射したり、転写材の抵抗を検知して転写材の抵抗に応じて除電光を制御する方法が開示されている。
また、特許文献４では放電による除電手段を備え、転写条件により除電条件を変化させる方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１のように画像形成装置の休止時間や連続動作時間に基づき除電光量を設定する方法では異常画像の発生を防止することは可能であるが、必ずしも像担持体の光疲労を防止できるものではなかった。
また、特許文献２の方式では、電位センサを設置することが必要であり、画像形成装置の小型化、低コスト化を進める上では不利な方式であった。
さらに、特許文献３の方式では、２枚目以降で異常画像が発生するような場合には対応ができず、また１枚目以降で除電をオフした場合には画像形成終了後に像担持体に電荷が残ったまま停止してしまうため、かえって像担持体の疲労を促進してしまう場合があった。
また、特許文献４のように放電を伴う除電手段を用いる方式では、像担持体の電位の制御が容易であるメリットがあるが、大量に発生する放電生成物を処理するために大がかりな気流経路を確保する必要が生じる欠点があった。

特許第２６１８００９号公報 特開２０００−１８１１５９号公報 特開２００１−２６５１８４号公報 特開２０００−６６５５２号公報

そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、異常画像の発生を防止しつつ、像担持体の光疲労を最低限に抑え、長寿命で安定性に優れた画像形成装置及び前記画像形成装置に使用するプロセスカートリッジを提供することである。

前記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を光除電する除電手段と、を備えた画像形成装置において、作像動作中の除電光量と作像後処理中の除電光量を変化させることを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、作像動作中より作像後処理中の方が、除電手段から像担持体に照射する除電光量が大きいことを特徴とする。
本発明は、前記像担持体の帯電電位に応じて、作像動作中の除電光量、作像後処理中の除電光量のいずれか、またはその両方の光量を変化させることを特徴とする。
本発明は、複数の作像線速を備え、前記作像線速により、作像動作中の除電光量、作像後処理中の除電光量のいずれか、またはその両方の光量を変化させることを特徴とする。
本発明は、複数の像坦持体と、各像坦持体毎に除電手段と、を備え、前記各像坦持体の除電光量を個別に設定可能な構成であることを特徴とする。
本発明は、前記像坦持体上の画像が転写される中間転写体と、前記中間転写体上の画像を転写材に転写する二次転写手段と、を備えることを特徴とする。
本発明は、前記除電手段に入力する電圧を変化させることで除電光量を変化させることを特徴とする。
本発明は、前記除電手段に入力する電流を変化させることで除電光量を変化させることを特徴とする。
本発明は、前記像担持体を帯電する帯電手段が、前記像担持体に接触または近接配置され、前記帯電手段に、ＤＣバイアスにＡＣバイアスが重畳された帯電バイアスが、印加されることを特徴とする。
本発明は、前記帯電手段が、前記像担持体に近接配置されたローラ形状であり、導電性支持体と、導電性樹脂材料からなる帯電部材と、絶縁性樹脂材料からなるギャップ保持部材と、で構成され、前記ギャップ保持部材を前記像坦持体の画像領域外に当接させることで、前記帯電部材と前記像坦持体との間にギャップを形成することを特徴とする。
本発明は、前記記載の画像形成装置で用いられるプロセスカートリッジであって、少なくとも前記像坦持体と前記除電手段が、前記画像形成装置本体から一体で自在に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である。

本発明は、前記解決するための手段によって、異常画像の発生を防止しつつ、像担持体の光疲労を最低限に抑え、長寿命で安定性に優れた画像形成装置及び前記画像形成装置に使用するプロセスカートリッジを提供することが可能となった。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明をタンデム中間転写方式のフルカラー複写機に適用した例を示す全体構成図である。このフルカラー複写機は、画像形成装置（複写装置）本体１００、本体を載せる給紙テーブル２００、複写装置本体１００上に取り付けるスキャナ３００、スキャナ上に取り付けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００、等から構成されている。
本体中央には、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの４つの画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋを横に並べて配置してタンデム画像形成装置２０が構成されている。タンデム画像形成装置２０の各画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋは、それぞれＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの各色トナー像が形成される感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋを有している。
タンデム画像形成装置２０の上方には、露光装置２１が設けられている。露光装置２１は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたｆθレンズ、長尺ＷＴＬ等のレンズやミラーから構成されている。各色の画像情報に応じてＬＤから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋに照射される。
タンデム画像形成装置２０の下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設置されている。中間転写ベルト１０は、図示例では３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能であり、支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラである。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間には、各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋから中間転写ベルト１０にトナー像を転写する一次転写手段として一次転写ローラ６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍ、６２Ｂｋが中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋに対向するように設けられている。
第３の支持ローラ１６の下流には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７を設けられている。

中間転写ベルト１０の材質としてはポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型し使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。
中間転写ベルト１０の下方には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像を転写材に転写する。２次転写ベルト２４としては中間転写ベルト１０と同様の材料を用いることができる。このように、中間転写ベルト１０を用いることにより、感光体４０と転写材が直接接触することがないので、感光体４０電位が転写材の抵抗の影響を受けることがなくなる。
２次転写装置２２の横には、転写材上の画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
上述した２次転写装置２２には、画像転写後の転写材をこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや転写チャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を別途備える必要がある。
なお、図示例では２次転写装置２２および定着装置２５の下方に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、転写材を反転排紙したり、転写材の両面に画像を形成するために転写材を反転して再給紙したりする反転装置２８を備えている。

このフルカラー複写機を用いてコピーをおこなうときは、ＡＤＦ４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、ＡＤＦ４００を開いてスキャナのコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、ＡＤＦ４００を閉じて原稿を押さえる。
そして、不図示の操作部のスタートスイッチを押すと、ＡＤＦ４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。その後、操作部でのモード設定、あるいは操作部で自動モード選択が設定されている場合には原稿の読取り結果に従い、フルカラーモードまたは白黒モードで画像形成動作を開始する。

フルカラーモードが選択された場合には、各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋが図１で反時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋの表面が帯電装置である帯電ローラ７０により一様に帯電される。そして、各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋには露光装置２１から各色の画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋが回転することにより各色の現像装置６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍ、６０Ｂｋで各色のトナーが現像される。各色のトナー像は中間転写ベルト１０の搬送とともに、中間転写ベルト１０上に順次転写されて中間転写ベルト１０上にフルカラー画像を形成する。転写後の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋは除電ランプにより光除電され、クリーニング手段により転写残のトナーが除去される。
一方、給紙ローラ４２の１つを選択回転し、給紙テーブル４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写材を送り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して本体内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材を送り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に転写材を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写材上にトナー像を転写する。

トナー像が転写された転写材は、２次転写装置２２で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写材に定着された後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
所定枚数の画像形成が終了した後には作像後処理を行ってから感光体４０の回転を停止する。作像後処理では帯電バイアス、転写バイアスをオフした状態で感光体４０を１周以上回転させ、その際に除電手段により感光体４０表面の電荷を除電して、感光体４０が除電したまま放置されて感光体４０が劣化することを防止する。
白黒モードが選択された場合には、支持ローラ１５が下方に移動し、中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍから離間させる。Ｂｋの感光体４０のみが図１の反時計回り方向に回転し、Ｂｋ感光体４０の表面が帯電ローラ７０により一様に帯電され、Ｂｋの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成され、Ｂｋのトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は中間転写ベルト１０上に転写される。この際、Ｂｋ以外の３色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、現像装置６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍは停止しており、感光体４０や現像剤の不要な消耗を防止する。
一方、給紙カセット４４から転写材が給紙され、レジストローラ４９により、中間転写ベルト１０上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。トナー像が転写された転写材は、フルカラー画像の場合と同様に定着装置２５で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。

図２は、画像形成ユニットの構成である。像担持体である感光体４０の周りには、感光体４０を均一に帯電する帯電ローラ７０、感光体４０の電位を検知する電位センサ７１、感光体４０に形成された静電潜像を現像する現像装置６０、トナー像が転写された後の感光体４０の表面を除電する除電ランプ７２、転写残トナーをクリーニングするためのクリーニング装置として２本のブラシローラ７３、７４とクリーニングブレード７５が配置されている。また、画像形成ユニット１８のケースには露光装置２１からの露光光７６を通過させるための開口が設けられている。
ブラシローラ７４には固形の潤滑剤７８が当接しており、潤滑剤供給部材としての機能も持っている。固形の潤滑剤７８の例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸コバルト、オレイン酸マグネシウム、パルチミン酸亜鉛のような脂肪酸金属塩や、カルナウバワックスのような天然ワックスや、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系の樹脂を用いることができる。
ブラシローラや、ポリウレタンゴムからなるクリーニングブレードにより感光体４０から掻き取られたトナーは、トナー搬送コイル７９により回収され、図示しない廃トナー収納部に搬送するように構成されている。
この実施例では転写後に除電された感光体４０をクリーニングするように構成されているが、転写後にクリーニングされた感光体４０を除電するように構成してもよい。
また、画像形成ユニット１８を画像形成装置本体１００から容易に着脱可能なプロセスカートリッジ形態にすることで、ユーザでも容易に交換することが可能となる。さらに、感光体４０と除電手段を一体のプロセスカートリッジ形態とすることで、両者を位置関係を高精度に決めることができるので、両者の位置関係がズレて除電光量が過不足になることを防止できる。

図３は、本発明で使用する帯電ローラの断面図である。帯電ローラ７０は導電性支持体である芯金１０１と、帯電部材としての樹脂層１０２と、ギャップ保持部材１０３から構成される。
芯金１０１は、ステンレス等の金属が用いられる。芯金１０１が細すぎると帯電部材の切削加工時や、感光体４０に加圧されたときのたわみの影響が無視できなくなり、必要なギャップ精度が得られにくい。また、芯金１０１が太すぎる場合には帯電ローラ７０が大型化したり、質量が重くなったりする問題があるため、芯金１０１の直径としては６〜１０ｍｍ程度が望ましい。
帯電ローラ７０の樹脂層は１０^４〜１０^９Ωｃｍの体積抵抗を持つ材料が好ましい。抵抗が低すぎると感光体４０にピンホール等の欠陥があった場合に帯電バイアスのリークが発生しやすく、抵抗が高すぎると放電が十分に発生せず均一な帯電電位を得ることができない。基材となる樹脂に導電性材料を配合することで所望の体積抵抗を得ることができる。基材樹脂としては、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、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。これらの基材樹脂は、成形性が良いので容易に成形加工することができる。
このような構成にすることで、スコロトロンチャージャ等の非接触帯電手段に比べて放電生成物の発生量が少なく、ＤＣバイアスのみの接触または近接配置されたローラ等の帯電手段に比べて電位制御性に優れる。

導電性材料としては、四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物のようなイオン導電性材料が好ましい。四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンの例としては、四級アンモニウム塩基を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレン−エチルアクリレート共重合、エチレン−メチルアクリレート共重合、エチレン−酢酸サンビニル共重合、エチレン−プロピレン共重合、エチレン−ヘキセン共重合等のポリオレフィンである。本実施の形態においては、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンについて例示したが、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィン以外の高分子化合物であっても構わない。
前記のイオン導電性材料は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより、前記の基材樹脂に均一に配合される。配合された材料を芯金１０１上に射出成形、あるいは押出成形にすることにより、容易にローラ形状に成型することができる。イオン導電性材料と基材樹脂の配合量は基材樹脂１００質量部に対して、イオン導電性材料３０〜８０質量部が望ましい。帯電ローラ７０の樹脂層１０２の厚さとしては、０．５〜３ｍｍが望ましい。樹脂層１０２が薄すぎると成型が困難である上に強度の面でも問題がある。樹脂層１０２が厚すぎると帯電ローラ７０が大型化するうえに樹脂層１０２の実際の抵抗が大きくなるため帯電効率が低下してしまう。

樹脂層１０２を成形した後、樹脂層１０２の両端にあらかじめ成形しておいたギャップ保持部材１０３を圧入や接着、あるいはその両方を併用して、芯金１０１に固定する。このようにして、帯電部材１０２とギャップ保持部材１０３を一体化してから、切削や研削等の加工を行って帯電ローラ７０の外径を整えることで帯電部材１０２とギャップ保持部材１０３のフレの位相を揃えることができ、帯電ギャップの変動を低減することができる。
ギャップ保持部材１０３の材質としては、帯電部材１０２の基材と同様にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。ただし、感光層にギャップ保持部材１０３を当接させるので感光層が損傷するのを防止するために、帯電部材１０２より硬度の低いグレードを用いることが望ましい。また、摺動性に優れ感光層に損傷を与えにくい樹脂材料として、ポリアセタール、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等の樹脂を用いることもできる。
また、樹脂層１０２やギャップ保持部材１０３にはコーティング等により、トナー等が付着しにくい表層を数１０μｍ程度の厚さで形成することもできる。

ギャップ保持部材１０３を感光体４０の画像領域外に付き当てることで、帯電ローラ７０の樹脂層１０２と感光体４０との間にギャップを形成する。帯電ローラ７０は芯金１０１の端部に取り付けられたギヤが感光体フランジに形成されたギヤとかみ合っており、感光体駆動モータにより感光体４０が回転すると帯電ローラ７０も感光体４０とほぼ等しい線速で連れ回り方向に回転する。樹脂層１０２と感光体４０が接触することがないので、帯電ローラ７０として硬い樹脂材料と有機感光体を使用した場合でも画像領域の感光層に傷が付いたりすることはない。また、ギャップが広がりすぎると異常放電が発生し均一に帯電できなくなるため、最大ギャップは１００μｍ以下に抑える必要がある。このような感光体４０と帯電ローラ７０間にギャップを設けた帯電ローラ７０を使用する場合には、帯電バイアスとしてＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳することが望ましい。これにより、スコロトロンチャージャ等の非接触帯電手段に比べて放電生成物の発生量が少なく、ＤＣバイアスのみの接触または近接配置されたローラ等の帯電手段に比べて電位制御性に優れることになる。
また、帯電ローラ７０にはローラ表面をクリーニングするためのクリーニングローラ７７が当接している。このクリーニングローラ７７は、金属製の芯金上に導電性繊維を静電植毛したブラシローラであり、帯電ローラ７０に自重で当接しており帯電ローラ７０の回転にともない連れ回り回転しながら帯電ローラ７０表面に付着したトナー等の汚れを除去する。

各現像装置６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍ、６０Ｂｋは構成が同一のものであり、それらは使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置６０であり、各色の現像装置６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍ、６０Ｂｋ内にはトナーとキャリアからなる二成分現像剤が収容されている。
現像装置６０は感光体４０に対向した現像ローラ６１、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー６３、６５、トナー濃度センサ６４、等から構成される。現像ローラ６１は外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、図示しないトナー補給装置より必要量のトナーが補給される。
トナーは結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて、他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、等を用いることができる。トナーに使用される着色材（例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）としては、トナー用として公知のものが使用できる。着色材の量は結着樹脂１００質量部に対して０．１から１５質量部が適当である。

電荷制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、４級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部である。
トナー粒子には流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の金属酸化物の微粒子及びそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤等によって表面処理したものや、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粒子、などが用いられる。これら流動性付与剤の粒径は０．０１〜３μｍの範囲のものが使用される。これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子１００質量部に対して０．１〜７．０質量部の範囲が好ましい。

本発明に係わる二成分現像剤用トナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材及び必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダー又は二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。

キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は２０〜６０μｍ程度が適当である。
キャリア被覆層形成に使用される材料としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。

本発明で使用する感光体４０の一例としては導電性支持体上に構成された感光層である電荷発生層、電荷輸送層からなる積層型有機感光体が挙げられる。
導電性支持体は、体積抵抗１０^１０Ωｃｍ以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、銀、金、白金等の金属、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物を、蒸着又はスパッタリングにより、フィルム状又は円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス等の管材を切削、超仕上げ、研磨等で表面処理したものからなる。

電荷発生層は、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、無機又は有機材料が用いられ、代表的なものとしては、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・シリコン等が挙げられる。これら電荷発生材料は、単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
電荷発生層は、電荷発生材料を適宜バインダー樹脂とともに、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、アトライター、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。
電荷発生層の塗布は、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ことができる。
適宜用いられるバインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン、アクリル、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、ポリアクリル、ポリアミド等の樹脂を挙げることができる。バインダー樹脂の量は、質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。
電荷発生層は、公知の真空薄膜作製法によっても形成することができる。
電荷発生層の膜厚は、通常は０．０１〜５μｍ、好ましくは０．１〜２μｍである。

電荷輸送層は、電荷輸送材料及びバインダー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、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、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。

電荷輸送材料と共に電荷輸送層に使用されるバインダー樹脂としては、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、フェノキシ、ポリカーボネート、酢酸セルロース、エチルセルロース、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、アクリル、シリコーン、エポキシ、メラミン、ウレタン、フェノール、アルキッド等の熱可塑性又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。
電荷輸送層の厚さは、１５〜３５μｍ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、質量基準でバインダー樹脂に対して０〜３０％程度が適当である。
所望により電荷輸送層に添加されるレベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマー又はオリゴマーが挙げられ、その使用量は、質量基準でバインダー樹脂に対して０〜１％程度が適当である。
本発明においては、感光層に含有される電荷輸送材量の含有量は、電荷輸送層の３０質量％以上とするのが好ましい。３０質量％未満では、感光体４０へのレーザ書き込みにおけるパルス光露光において高速電子写真プロセスでの十分な光減衰時間が得られず好ましくない。

本発明の感光体４０には、導電性支持体と感光層との間に下引き層を形成することもできる。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を用い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、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、アルキッド−メラミン、エポキシ等、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、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、Ａｌ_２Ｏ_３を陽極酸化したものにより形成したもの、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物、ＳｉＯ、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２、ＩＴＯ、ＣｅＯ_２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。

上記の画像形成装置で、除電ランプに入力する電圧と感光体４０に起因する異常画像の発生状況を調べたところ、表１の通りになった。

ここで、除電電圧をオフした場合や１３Ｖより小さい場合には、ハーフトーンを出力したときに感光体４０の１周前がベタであった部分の濃度がそれ以外の部分より濃度が高くなるポジ残像が発生していた。
そして、除電後の感光体電位を調べると表２のようになっており、除電ランプに入力する電圧が転写後の感光体４０を十分に除電できない電圧であっても、異常画像の発生を防止できることがわかる。したがって、作像動作中は異常画像の発生を防止できる最低限の除電光量に設定し、感光体４０を停止する直前の作像後処理中は感光体４０を十分に除電できる光量に設定することで、残像等の異常画像の発生を防止しつつ感光体４０の光疲労を低減することが可能となる。

また、感光体４０を除電するために必要な光量は、感光体４０の帯電電位にも影響され、感光体４０の帯電電位が大きくなるほど必要な除電光量も大きくなる。帯電電位は使用環境に左右されるし、本実施例のように複数の感光体４０を備えた画像形成装置１００では各色の現像剤の状態によっても帯電電位は影響を受けるため、各色の帯電電位は同じにはならない場合が多い。したがって、各色毎に除電光量を設定可能にすることで、各感光体４０毎に適正な除電光量に設定することができる。また、複数の作像線速を備えた画像形成装置では作像線速によっても適正な除電光量は異なる。したがって、帯電電位や作像線速に応じて除電光量を変化させることで、異常画像の発生を防止しつつ感光体４０の光疲労を低減するうえでより一層効果的である。
ここで、除電ランプとしては発光波長が６６０ｎｍのＬＥＤ（発光ダイオード）を用いており、除電ランプに入力した電圧と電流の関係は図４のようになっている。ＬＥＤの特性から一定以上の電圧が印加されないと電流は流れず、感光体４０に照射される除電光量は電流値に比例することがわかっている。すなわち、除電ランプに入力する電圧を制御することでも除電光量を変化させることは可能であるが、除電ランプに流れる電流を制御することで感光体４０に照射される除電光量をより直接的に制御することができる。また、除電ランプに入力する電圧や、電流を制御して除電光量を変化させる方法は、従来例にあるような機械的にスリットの幅を変化させて除電光量を変化させる方法のような複雑な機構を必要としないので、容易に除電光量を変化させることができる。

以上のように、本発明では作像動作中は異常画像の発生を防止する最低限の光量に設定し、作像後処理中は像担持体を十分に除電する光量に設定することで像担持体の光疲労を最低限に抑えることができる。また、帯電電位に応じて除電光量を変化させることで除電不足になることなく、像担持体の光疲労を最低限に抑えることができる。また、作像線速により除電光量を変化させることで除電不足になることなく、像担持体の光疲労を最低限に抑えることができる。
さらに、各像担持体毎にそれぞれの作像条件に応じて適正な除電光量に設定することで複数の像担持体の光疲労を最低限に抑えることができる。

本発明をタンデム中間転写方式のフルカラー複写機に適用した例を示す全体構成図である。 画像形成ユニットの構成である。 本発明で使用する帯電ローラの断面図である。 除電ランプに入力した電圧と電流の関係を示す図である。

符号の説明

１０ 中間転写ベルト
１４ 支持ローラ
１５ 支持ローラ
１６ 支持ローラ
１７ 中間転写ベルトクリーニング装置
１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋ 画像形成ユニット
２０ タンデム画像形成装置
２１ 露光装置
２２ ２次転写装置
２３ ローラ
２４ ２次転写ベルト
２５ 定着装置
２６ 定着ベルト
２７ 加圧ローラ
２８ 反転装置
３０ 原稿台
３２ コンタクトガラス
３３ 第１走行体
３４ 第２走行体
３５ 結像レンズ
３６ 読取りセンサ
４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋ 感光体（像担持体）
４２ 給紙ローラ
４３ 給紙テーブル
４４ 給紙カセット
４５ 分離ローラ
４６ 給紙路
４７ 搬送ローラ
４８ 給紙路
４９ レジストローラ
５０ 給紙ローラ
５１ 手差しトレイ
５２ 分離ローラ
５３ 手差し給紙路
５５ 切換爪
５６ 排出ローラ
５７ 排紙トレイ
６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍ 現像装置
６１ 現像ローラ
６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍ、６２Ｂｋ 一次転写ローラ
６３ スクリュー
６４ トナー濃度センサ
６５ スクリュー
７０ 帯電ローラ（帯電装置）
７１ 電位センサ
７２ 除電ランプ
７３ ブラシローラ
７４ ブラシローラ
７５ クリーニングブレード
７６ 露光光
７７ クリーニングローラ
７８ 潤滑剤
７９ トナー搬送コイル
１００ 画像形成装置本体
１０１ 芯金
１０２ 樹脂層（帯電部材）
１０３ ギャップ保持部材
２００ 給紙テーブル
３００ スキャナ
４００ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）

Claims (11)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を光除電する除電手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、
   作像動作中の除電光量と作像後処理中の除電光量を変化させる
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、
   作像動作中より作像後処理中の方が、除電手段から像担持体に照射する除電光量が大きい
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、
   前記像担持体の帯電電位に応じて、作像動作中の除電光量、作像後処理中の除電光量のいずれか、またはその両方の光量を変化させる
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、
   複数の作像線速を備え、
   前記作像線速により、作像動作中の除電光量、作像後処理中の除電光量のいずれか、またはその両方の光量を変化させる
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、
   複数の像坦持体と、各像坦持体毎に除電手段と、を備え、
   前記各像坦持体の除電光量を個別に設定可能な構成である
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、
   前記像坦持体上の画像が転写される中間転写体と、前記中間転写体上の画像を転写材に転写する二次転写手段と、を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、
   前記除電手段に入力する電圧を変化させることで除電光量を変化させる
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至６のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、
   前記除電手段に入力する電流を変化させることで除電光量を変化させる
   ことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、
   前記像担持体を帯電する帯電手段が、前記像担持体に接触または近接配置され、
   前記帯電手段に、ＤＣバイアスにＡＣバイアスが重畳された帯電バイアスが、印加される
   ことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、
    前記帯電手段が、
    前記像担持体に近接配置されたローラ形状であり、
    導電性支持体と、導電性樹脂材料からなる帯電部材と、絶縁性樹脂材料からなるギャップ保持部材と、で構成され、
    前記ギャップ保持部材を前記像坦持体の画像領域外に当接させることで、前記帯電部材と前記像坦持体との間にギャップを形成する
    ことを特徴とする画像形成装置。
11. プロセスカートリッジは、
    請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の画像形成装置で用いられるプロセスカートリッジであって、
    少なくとも前記像坦持体と前記除電手段が、前記画像形成装置本体から一体で自在に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。

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