JP2006330562A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面自由エネルギーが45mN/m以上の感光体と、潤滑性物質を外添したトナーを用い、感光体を帯電し、露光により静電潜像画像を作製し、トナーを用いて静電潜像画像を現像して画像形成を行う画像形成装置において、該画像形成装置による画像形成中の感光体の画像形成域の感光体表面の表面自由エネルギーの平均が32mN/m以下、表面自由エネルギーの最大値と最小値の差が5mN/m以下である画像形成装置。
【選択図】なし
Description
また、デジタルカメラで撮影された画像は、銀塩写真だけでなく、昇華プリンタ、インクジェットプリンタにより画像形成することも、一般化している。しかし、これらの画像形成は、画像形成にかかる時間が長かったり、画像形成を行う紙や、インクのコストが高く、ポスターやプレゼン資料を作製するには、生産のスピードやコストの点で問題があった。
(3)前記(1)又は(2)記載の画像形成装置において、トナーに外添している潤滑性物質が金属石鹸であることを特徴とする画像形成装置。
(6)前記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の画像形成装置において、該画像形成装置が、感光体の回転方向と直行する方向に複数分割された領域毎の画像情報を算出する画像情報算出手段を有し、前記領域毎の画像情報に基づいて前記領域毎に画像形成目的とは別に帯電露光現像を実施することを特徴とする画像形成装置。
(8)前記(6)又は(7)に記載の画像形成装置において、該画像情報算出手段が走行面積に対する画像面積の情報を算出する手段であることを特徴とする画像形成装置。
(9)前記(6)〜(8)のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記各領域の画像情報に応じて領域毎に露光パターンを決定し、画像形成目的とは別に露光現像を実施することを特徴とする画像形成装置。
(11)前記(1)〜(10)のいずれか一項に記載の画像形成装置において、トナーの平均粒径が7μm以下であることを特徴とする画像形成装置。
(12)前記(1)〜(11)のいずれか一項に記載の画像形成装置において、該画像形成装置の画像形成できる最高の解像度が1000dpi以上であることを特徴とする画像形成装置。
(13)前記(1)〜(12)のいずれか一項に記載の画像形成装置において、該画像形成装置がカラー画像形成可能であることを特徴とする画像形成装置。
(14)前記(1)〜(13)のいずれか一項に記載の画像形成装置に用いる画像形成装置用プロセスカートリッジであって、電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段、及びクリーニング手段から選ばれた少なくとも一つの手段とを一体的に形成し、画像形成装置本体に着脱自在としたことを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
〈仮定1〉
有機物質の表面自由エネルギーは3種の異なった成分の和として表される。
γ=γa+γb+γc ・・・(1)
γa:分散成分(非極性のぬれ)
γb:双極子成分(極性によるぬれ)
γc:水素結合成分(水素結合によるぬれ)
2つの物質が接触する結果減少するそれぞれの表面自由エネルギーは、対応する表面自由エネルギーの幾何平均の和として表すことができ、一方に対応する成分がない場合は、その成分の相互作用はないと考える。
標準物質を以下の3種類に分類する。
(A) γ=γa型:飽和炭化水素の液体及び固体。
(B) γ=γa+γb型:(A)及び(C)以外の液体及び固体。
(C) γ=γa+γb+γc型:水に可溶または水との界面張力が小さく(γ12<30mN/m)、水素結合を持つような液体及び固体。
物質1と2の接着エネルギーをW12とすると、
W12=γ1+γ2−γ12 ・・・(3)
となり、式(2)より
γS=γSL+γLcosθ ・・・(5)
したがって、式(3)、(5)から接触角と接着エネルギーの間に次のような関係が成立する。
WSL=γL(1+cosθ) ・・・(6)
式(4)、(6)から
y=ax1+bx2+cx3 ・・・(8)
となる。したがって固体の表面自由エネルギーの各成分(a,b,c)は標準物質による接触角データ(y;x1,x2,x3)からの線形回帰により求めることができる。従来の3種類の液体の接触角データから求める方法は3つの未知数を3本の式から求めている。そのため何らかの影響で1つの液体の接触角が真値から大きくずれると、求まる固体の表面自由エネルギーもその影響を大きく受けてしまう。本発明における4種類以上の接触角データから求める方法では、この接触角の真値からのずれの影響を平均化し、表面自由エネルギー測定結果における接触角測定誤差の影響を少なくすることができる。
今n種類(n≧3)の液体による接触角データがあるとし、次のように書く。
yi=axi1+bxi2+cxi3 i=1〜n ・・・(9)
誤差をεとすると、
εi=yi−(axi1+bxi2+cxi3) i=1〜n ・・・(10)
この誤差の二乗和
しかしこのとき、a,b,cのいずれかが負になる場合がある。a,b,cは固体の表面自由エネルギーの平方根であるので、これが負というのは物理的におかしなことである。したがって上の計算はa≧0,b≧0,c≧0の条件の下で解かなければならない。
S(a,b,c)はa,b,cに対して2次であるから、a,b,cのいずれかが負になった場合、例えばcが負になった場合は、c=0とおき、S(a,b,0)が最小になるように(a,b)を求めればよい。ここでbが負になった場合はさらにb=0とおき、S(a,0,0)が最小になるようにaを求める。しかしcが負になった場合でもb=0とおきS(a,0,c)が最小になるように(a,c)を求めた方がSが小さくなる場合もある。したがって実際には、a,b,cのいずれかが負になった場合、a=0、b=0、c=0、a=b=0、a=c=0、b=c=0としてそれぞれ計算し、a≧0,b≧0,c≧0かつSが最小となるものが求めるべき解となる。
本発明の感光体表面の表面自由エネルギーの分布を求める際の領域は、感光体の回転方向と直行する方向に複数分割された領域毎に行われ、複数分割された領域の幅が50mm以下、好ましくは30mm以下、さらに好ましくは5〜25mmである。複数分割された領域の幅が50mmを超えると広すぎ、その領域の中に、5mN/m以上の表面自由エネルギーのバラツキが生じている箇所が複数存在する可能性が高く好ましくない。
ブレードクリーニング方式では画像形成装置の小型化には有利な方法であるため、殆どの画像形成装置に採用されている。
ブレードクリーニング方式では、クリーニングブレードを感光体の回転方向に対してカウンター方向に設置すると、感光体に対する食い込みが増し、トナーのクリーニング性能を高めることが出来る。
現在、一般的に好適に使用されるクリーニングブレード用のポリウレタンゴムは、ポリカーボネート樹脂製の感光体には密着し易く、感光体とブレード間の摩擦抵抗が極めて大きい。
ポリウレタンゴムは、脱水処理したポリオールとイソシアネートを混合して、70〜140(℃)の温度で100分程度反応して得られたプレポリマーに硬化剤を加え、予め140〜160℃に加熱しておいた成形機の金型に入れ50〜60分硬化を行う。その後、金型から取り出し、必要な大きさに裁断機でカットされる事によって得られる。
請求項2によれば、感光体の各領域の表面自由エネルギーを管理できるため、クリーニング不良に伴う異常画像を発生することなく、高品質の画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
請求項3によれば、感光体の各領域の表面自由エネルギーを簡単に低下させ、クリーニング不良に伴う異常画像を発生することなく、高品質の画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
請求項4、5によれば、感光体の表面自由エネルギーを正確に求めることができるようになるため、クリーニング不良に伴う異常画像を発生することなく、高品質の画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
請求項10によれば、感光体の表面自由エネルギーを低く、バラツキを小さくするよう、確実に制御することができるため、クリーニング不良に伴う異常画像を発生することなく、高品質の画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
請求項11によれば、高精彩、高画質の画像形成が可能な小粒径トナーを用いた場合においても、高品質の画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
請求項12によれば、異常画像を発生させることなく、高解像度で高品質の画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
請求項13によれば、異常画像を発生させることなく、高品質のカラー画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
請求項14によれば、異常画像を発生させることなく、高品質の画像形成が可能なプロセスカートリッジを提供することができる。
図中符号Aは、プリンタの装置本体である。装置本体A内には、図中右下から左上へと斜めに転写材搬送路Pを設ける。
転写材搬送路P上には、その搬送路Pに沿って右下から左上へと、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの4つの単色作像手段10Y・10M・10C・10Bを順に並べてタンデム型に備える。各単色作像手段10は、感光体ユニット12Y・12M・12C・12Bと現像ユニット13Y・13M・13C・13Bとで構成し、各々装置本体Aに対して着脱自在とする。詳しくは後述する各感光体ユニットには、それぞれドラム状の感光体14Y・14M・14C・14Bを備える。
他方、単色作像手段10Y・10M・10C・10Bの下には、転写材搬送路Pを挟んで、無端ベルト状の転写材担持体18を張り渡す。転写材担持体18は、図示例では、4つの支持ローラ19に掛け回し、感光体14Y・14M・14C・14Bに接触して一部を転写材搬送路Pに沿って設け、不図示の駆動装置により図中反時計まわりに回転搬送可能とする。
転写材担持体18の内側には、各感光体14Y・14M・14C・14Bごとに対応して、それぞれバックアップローラ20Y・20M・20C・20Bと転写ブラシ21Y・21M・21C・21Bを配置する。バックアップローラ20Y・20M・20C・20Bは、転写材担持体18および転写材を各感光体14Y・14M・14C・14Bに密着する。また、転写ブラシ21Y・21M・21C・21Bには、不図示の電源より転写バイアスを供給する。図示例では、転写ブラシであるが、非接触のチャージャとしてもよい。
定着ユニット24の下流位置には、装置本体Aに取り付けて反転ユニット29を設ける。反転ユニット29は、転写材をそのまま排出したり、反転して排出したり、再び装置本体Aに戻したりする。
また、定着ユニット24の下流位置には、転写材搬送路Pから分岐して反転排紙路P1を形成し、その先に、装置本体A上の排紙スタック部30へと転写材を排出する排出ローラ対31を設ける。
再給紙ユニット33の下には、給紙カセット34を上下2段に備える。給紙カセット34には、各々サイズの異なる、用紙やOHPフィルム等の転写材を積載して収納する。そして、各々その転写材を1枚ずつ分離して給紙する給紙部35を設ける。
給紙部35の図中右側には、給紙部35から給紙する転写材、および再給紙ユニット33を通して再給紙する転写材を、転写材搬送路Pのレジストローラ対23へと導く給紙路P2を備える。
また、装置本体Aの図中右側には、手差し部を設け、そこに開閉自在に手差しトレイ36を取り付ける。手差し部には、手差しトレイ36上の転写材を1枚ずつ分離して給紙する給紙部37を設け、その給紙部37から給紙した転写材をレジストローラ対23へと導く手差し給紙路P3を備える。
そして、感光体の回転にタイミングを合わせてレジストローラ対23を回転し、転写材を転写材搬送路Pに入れて、単色作像手段10Y・10M・10C・10Bと転写材担持体18との間に送り込み、転写材担持体18の回転搬送によりその転写材を搬送する。その搬送とともに、個々の感光体14Y・14M・14C・14B上の単色トナー画像を転写ブラシ21Y・21M・21C・21Bで転写し、該転写材上に合成フルカラー画像を記録する。
フェイスアップ状態で排出するときは、不図示の切換爪で切り換えて反転ユニット29へと導き、そのままストレートに排出する。
そして、再度、転写材搬送路Pに入れて、単色作像手段10Y・10M・10C・10Bと転写材担持体18との間に送り込み、裏面にも合成フルカラー画像を記録して後、定着ユニット24で定着し、例えば反転排紙路P1を通して排出ローラ対31で排出して排紙スタック部30上にスタックする。
個々の単色作像手段10Y・10M・10C・10Bの各感光体ユニット12(12Y・12M・12C・12B)では、図2に示すとおり、詳しくは後述するドラム状の感光体14(14Y・14M・14C・14B)のまわりに、帯電装置40、クリーニング装置41を備える。
帯電装置40は、感光体14に近接してローラ状の帯電部材42を配置し、その帯電部材42と感光体14との間に帯電バイアスを印加することにより感光体14を帯電する。帯電部材42には、その表面をクリーニングする、スポンジ製等のクリーナ43を接触する。図示例では、帯電部材42は、ローラ状であるが、公知の非接触のチャージャとしてもよい。
そして、ファーブラシ44を感光体14に対してカウンタ方向に回転し、画像転写後に感光体14上に残留する転写残トナーを除去する。その後、クリーニングブレード45で、なお感光体14上に残留するトナーを掻き落として除去する。それらファーブラシ44およびクリーニングブレード45で除去したトナーは、図示例では、回収スクリュ46の回転により、各単色作像手段10Y・10M・10C・10Bから排出し、装置本体Aに設けた不図示の廃トナー搬送経路を通り、廃トナーボトル49へと搬送する。
なお、各感光体ユニット12には、主の位置決め基準となる部分47と、従の位置決め基準となる2つの部分48とを設け、装置本体Aに対して正確に位置決めして取り付けることができるようにする。
なお、図示は省略するが、各現像ユニット13には、それぞれトナー濃度検知センサを備える。
書込みユニット16には、図3に示すとおり、ポリゴンモータ50で回転可能に2つの6面回転多面鏡51・52を設ける。そして、不図示のレーザダイオードからの出射光をそれら回転多面鏡51・52の回転により、イエロー用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用の走査光に分けて反射する。
マゼンタ用の走査光は、fθレンズ53を通ってミラー58で反射し、長尺WTL59を通過してミラー60・61で反射し、感光体ユニット12Mの感光体14M上を照射する。
シアン用の走査光は、fθレンズ62を通ってミラー63で反射し、長尺WTL64を通過してミラー65・66で反射し、感光体ユニット12Cの感光体14C上を照射する。
ブラック用の走査光は、fθレンズ62を通ってミラー67で反射し、長尺WTL68を通過してミラー69・70で反射し、感光体ユニット12Bの感光体14B上を照射する。
この図5から判るとおり、レーザプリンタ内には、メイン制御ボード80を備える。メイン制御ボード80には、電源部81から電源を供給するとともに、コントローラボード82を介してネットワーク等でパソコン83と接続している。コントローラボード82には、また操作・表示パネル84を接続する。
一方、各種検知センサを働かせ、高圧電源部89を制御して各種バイアス電圧を印加し、現像ユニット13のトナー濃度センサ90の出力信号に基づきそのトナー補給モータ91を制御し、また定着装置24のサーミスタ92の出力信号に基づき定着ヒータ93をオンオフする。
感光体14は、例えば図4(A)または(B)に示すように、導電性支持体72の上に感光層73を形成し、その感光層73の上に保護層74を設けて構成する。感光層73は、電荷発生層75と電荷輸送層76とでつくるが、図4(A)のように電荷発生層75の上に電荷輸送層76を設けてもよいし、逆に図4(B)のように電荷輸送層76の上に電荷発生層75を設けてもよい。
電荷発生層75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75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。
電荷輸送層76の厚さは、5〜30μm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76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、重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76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またはオリゴマーが挙げられ、その使用量は、重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。
感光体14における電荷輸送層移動度は、2.5×105〜5.5×105V/cmの範囲の電荷輸送層電界強度の条件下で、3×10−5cm2/V・s以上であることが好ましく、7×10−5cm2/V・s以上であることがより好ましい。この移動度は、各使用条件下でこれを達成するように構成を適宜調整できる。この移動度は、従来公知のTOF法により求めればよい。
このような樹脂としては、ポリビニルアルコール樹脂、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、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、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。
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。
この他に、下引き層には、Al2O3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、SnO2、TiO2、ITO、Ce02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。
この保護層74に使用される材料としては、ABS樹脂、ACS樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル樹脂、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、AS樹脂、AB樹脂、BS樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。保護層5には、耐摩耗性を向上する目的でフィラーが添加される。
保護層74に添加されるフィラーの量は、重量基準で通常は、10〜40%、好ましくは、20〜30%である。フィラーの量が、10%未満では、摩耗が大きく耐久性に劣り、40%を越えると、露光時における明部電位の上昇が著しくなって、感度低下が無視できなくなるので望ましくない。
さらに、保護層74には、フィラーの分散性を向上させるために分散助剤を添加することができる。添加される分散助剤は塗料等に使用されるものが適宜利用できその量は重量基準で通常は含有するフィラーの量に対して0.5〜4%、好ましくは、1〜2%である。
また、保護層74には、前述の電荷輸送材料を添加することも有効であり、さらに酸化防止剤も必要に応じて添加することができる。酸化防止剤に付いては後述する。
保護層74におけるフィラーの存在形態を一定のものとすることが耐摩耗性、画像特性に対して重要である。つまり、保護層74の存在により感光層73の感度、静電的安定性を損なわず、かつ露光の精細性を損なわず、耐摩耗性にもとづく薄膜化によりざらに高精細化と高速応答化に寄与できるものである。
この要求を満足するために、保護層74の任意断面におけるフィラー含有量がその平面内での面積占有率として3〜5%であることが必要となる。また、保護層に含有されるフィラーが2次粒子を含む粒径分布において、0.2〜0.3μmにピークを有し、保護層74の任意断面における粒径0.3μm以上のフィラーによる占有面積がその平面内での全フィラー占有面積の10〜30%であることが必要である。発明者らの検討の結果、上記の範囲でない場合、残留電位の上昇、感度低下、解像度低下、耐摩耗性低下、フィルミングによる異常画像発生が確認された。
保護層74におけるフィラーの存在形態の制御は、使用するフィラー材料の粒径とその分布、塗工液処方、塗工装置により可能であり、分散助剤の利用は有効である。
なお、図示例では、感光体14をドラム状としたが、同様に表面硬度が硬いベルト状としてもよい。
荷電制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、第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重量部に対して0.1〜10重量部、より好ましくは0.2〜7重量部である。
また、潤滑性物質としては、前述のものが用いられる。
キャリア被覆層形成に使用されるフッ素含有単量体としては、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り、その重合体としては、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、パーフルオロアルキルビニルエーテル−ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド重合体、テトラフルオロエチレン共重合体、フッ素原子を置換してなるビニルエーテルを含有する重合体、フッ素原子を置換してなるビニルケトンを含有する重合体、フッ素化アルキルアクリレート重合体、またはフッ素化アルキルメタアクリレート重合体がある。
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体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。
また、本発明の画像画像形成装置は、電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段、及びクリーニング手段から選ばれた少なくとも一つの手段とが一体的に形成され、画像形成装置本体に着脱自在とした画像形成装置用プロセスカートリッジとして搭載されていてもよい。
図中符号100は書込み画素数をカウントする画素数計数手段であり、101はその画素数計数手段100の出力に基づき画像面積を算出する画像面積算出手段である。
現像ユニット13で現像して感光体14に形成する画像の画像面積は、次の式から算出することができる。
[画像面積]=[カウント画素数]×[1画素の面積]
ここで、1画素の面積はあらかじめ決まっているから、画素数計数手段100で書込み画素数をカウントすることで、画像面積を知ることができる。
そして、画像面積算出手段101の算出結果に応じて画像形成目的とは別の帯電露光現像実行手段105を働かせ、現像ユニット13で現像目的とは別に現像剤を付着して感光体14に潤滑性物質を供給する。
感光体14の走行面積は、次の式から算出することができる。
[走行面積]=[走行距離]×[作像幅]
ここで、作像幅はあらかじめ決まっているから、走行距離を求めることで、走行面積を知ることができる。
走行距離は、次の式から算出することができる。
[走行距離]=[感光体のカウント回転数]×[感光体の周長]または[走行距離]
ここで、感光体14の周長はあらかじめ決まっているから、計数手段102で感光体14の回転数をカウントすることで、走行距離を知ることができる。感光体14の線速を基に回転時間をカウントすることで走行距離を算出しても良い。
[画像面積率]=[画像面積]/[走行面積]
そして、算出した画像面積率から判断して画像形成目的とは別の帯電露光現像実行手段105を働かせ、現像ユニット13で現像目的とは別に現像剤を付着して感光体14に潤滑性物質を供給する。
コントローラ82がネットワークなどで接続しているパソコン83から画像データを受け取ると、ステップS1でメイン制御ボード80のCPUが、NVRAM(不揮発性メモリ)に記憶されている画像形成目的とは別の帯電露光現像条件(実行するかしないか、する場合の露光パターン)を読み出す。次いでステップS2で画素数計数手段100が感光体の搬送方向と直行する方向にN分割された領域の画素数P1〜Pnのカウントを開始し、また感光体の回転数または回転時間の計数手段102が感光体14の回転数または回転時間のカウントを開始する。
続いて、ステップS3で、感光体14を回転して、帯電・書込み・現像・転写・クリーニング・除電等を繰り返して感光体14上にトナー画像を形成し、そのトナー画像を転写して転写シートに記録を行う。
そして、ステップS7で、それをNVRAMに記憶することで画像形成目的とは別の帯電露光現像条件を更新するとともに、画素数計数手段100および計数手段102のカウント値をクリアする。
次のジョブ終了後、この更新した新たな画像形成目的とは別の帯電露光現像条件に基づき画像形成とは別の帯電露光現像を実行する。このように前回のジョブのカウント結果から、画像形成目的とは別の帯電露光現像条件を決定する制御とすることにより、ジョブ中にリアルタイムで感光体14の回転数や書込み画素数をカウントして画像形成目的とは別の帯電露光現像条件を決定する制御を行うことができ、CPUの負荷を大幅に軽減してプログラムを簡素化することができる。
転写シート面積に対する画像面積率とすると、画像面積率が同じでも、転写シートサイズが違うと、トナー消費量が異なることとなる。しかし、上記のように感光体14の走行面積に対する画像面積率を求めることで、いろいろなサイズの転写シートに画像形成する場合とか、1枚ずつや大量に連続して画像形成する場合とかなどの様々な場合にも、トナーの消費量をより正確に検知して感光体摩耗への影響を予測することができる。
この図9に示す例では、画像データを受け取ると、まず帯電・書込み・現像・転写・クリーニング等の画像形成プロセスを開始し(ステップS11)、書込み画素数のカウントを開始するとともに、感光体14の回転数または回転時間のカウントを開始する(ステップS12)。
次いで、画像形成動作開始からの積算時間あるいは、感光体の積算回転数あるいは、画像形成を行った積算枚数が所定値を経過したか否かを判別し(S13)、経過した場合には画像形成目的とは別の帯電露光現像条件から画像形成目的とは別の帯電露光現像を行うかどうかを判定し(S14)、必要であれば画像形成目的とは別の帯電露光現像動作を実行する(S15)。そして、カウント値をクリアし(S16)、それぞれカウントを再開する。
画像形成動作が終了すると(S17)、感光体14の回転を停止し(S18)、カウント値をクリアする(S19)。
このようにして、画像形成目的とは別の帯電露光現像実行手段105は、1ジョブ中で前の転写シートに対する画像形成動作を終了して後、次の転写シートに対する画像形成動作を開始する前に、現像ユニット13で現像目的とは別に現像剤を付着して感光体14に潤滑性物質を供給するようにすることもできる。
実施例1
直径30mm、長さ340mmのアルミニウム基体(導電性支持体)上に、アルキッド−メラニン樹脂中に酸化チタンを分散させた下引き層を積層し、ビスアゾ系顔料を電荷発生剤とする電荷発生層を積層後、下記電荷輸送層用塗工液による電荷輸送層および下記保護層用途工液による保護層を、その順に塗布して後、乾燥し、3.5μmの下引き層、0.15μmの電荷発生層、25μmの電荷輸送層、約4.5μmの保護層からなる感光体を40本作製した。このとき、保護層の塗工はスプレー法により、それ以外は浸漬塗工法により行った。
電荷輸送層用塗工液
ビスフェノールZ型ポリカーボネート
(帝人化成社製:Zポリカ Mv5万) 10部
下記構造の低分子電荷輸送物質 8部
保護層用塗工液
ビスフェノールZ型ポリカーボネート
(帝人化成社製:Zポリカ Mv5万) 10部
下記構造の低分子電荷輸送物質 7部
(住友化学工業製AA−02〜AA−10、平均一次粒径:0.2〜1.0μm、
比抵抗≒(2.5〜4)×1012(Ω・cm)) 5.3部
テトラヒドロフラン 400部
シクロヘキサノン 200部
分散助剤:(BYK−P104 ビックケミージャパン製) 0.12部
ジヨードメタン、α−ブロモナフタレン、グリセリン、ジエチレングリコールで接触角を測定する場合は、端部からの距離を一定にし、各溶媒で測定した場所を他の溶媒で測定しないよう、感光体を回転させて測定した。各溶媒の接触角から測定された感光体の表面自由エネルギーは50.2〜50.7mN/mであり、14箇所の表面自由エネルギーの最大値と最小値の差は0.0〜0.2mN/mであった。
実施例1において、文字が平均的に並んだ平均画像面積率6%のチャートの代わりに、図10に示す左半分には画像データが配置され右半分が文字が並んだチャートで、左半分は平均画像面積率20%、右半分は平均画像面積率2%であり、チャート全体の平均画像面積率は約10%のチャートを用い、画像形成を3万枚行う以外は、実施例1と同様に画像形成を行った。
実施例1と同様にブラック、イエロー、シアン、マゼンタ用の各感光体の表面自由エネルギーを測定したところ、各感光体の表面自由エネルギーの平均はそれぞれ、26.8、27.8、27.2、27.5mN/mであり、各感光体の表面自由エネルギーの最大値と最小値の差は、それぞれ3.9、2.7、4.2、2.1mN/mであった。各色のハーフトーン画像、全ベタ画像、格子画像及び、デジタルスチルカメラで撮影した風景写真を画像形成したところ高品質の画像が得られた。
実施例2において、画像形成を行わない帯電露光現像を実施しない以外は実施例2と同様に画像形成を行った。
実施例2と同様にブラック、イエロー、シアン、マゼンタ用の各感光体の表面自由エネルギーを測定したところ、各感光体の表面自由エネルギーの平均はそれぞれ、31.2、28.8、29.4、32.3mN/mであり、各感光体の表面自由エネルギーの最大値と最小値の差は、それぞれ7.5、4.1、8.7、5.95mN/mであった。各色のハーフトーン画像を出力したところ、ブラック、シアン、マゼンタの画像には、帯状の濃度ムラが発生していた。
実施例1において、0.15重量%のステアリン酸亜鉛を外添した平均粒子径5.8μmのトナーを用いて、画像形成を行った。
実施例1と同様にブラック、イエロー、シアン、マゼンタ用の各感光体の表面自由エネルギーを測定したところ、各感光体の表面自由エネルギーの平均はそれぞれ、27.0、27.5、27.4、27.5mN/mであり、各感光体の表面自由エネルギーの最大値と最小値の差は、それぞれ4.1、3.3、2.9、1.8mN/mであった。各色のハーフトーン画像、全ベタ画像、格子画像及び、デジタルスチルカメラで撮影した風景写真を画像形成したところ高品質の画像が得られた。
実施例3において、チャートに、図10に示す左半分には画像データが配置され右半分が文字が並んだチャートで、左半分は平均画像面積率22%、右半分は平均画像面積率2%であり、チャート全体の平均画像面積率は約10%のチャートを用い、画像形成を5万枚行う以外は、実施例3と同様に画像形成を行った。
実施例3と同様にブラック、イエロー、シアン、マゼンタ用の各感光体の表面自由エネルギーを測定したところ、各感光体の表面自由エネルギーの平均はそれぞれ、27.7、28.8、28.3、27.4mN/mであり、各感光体の表面自由エネルギーの最大値と最小値の差は、それぞれ2.9、3.5、3.3、4.0mN/mであった。各色のハーフトーン画像、全ベタ画像、格子画像及び、デジタルスチルカメラで撮影した風景写真を画像形成したところ高品質の画像が得られた。
実施例4において、画像形成を行わない帯電露光現像を実施しない以外は実施例3と同様に画像形成を行った。画像形成1万枚で、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ用の各感光体の表面自由エネルギーを測定したところ、各感光体の表面自由エネルギーの平均はそれぞれ、34.5、28.0、29.3、33.5mN/mであり、各感光体の表面自由エネルギーの最大値と最小値の差は、それぞれ12.1、9.3、15.2、6.1mN/mであった。各色のハーフトーン画像を出力したところ、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの画像には、帯状の濃度ムラが発生していた。
12、12Y、12M、12C、12B 感光体ユニット
13、13Y、13M、13C、13B 現像ユニット(現像装置)
14、14Y、14M、14C、14B 感光体
16 書込みユニット
18 転写材担持体
19 支持ローラ
20Y、20M、20C、20B バックアップローラ
21Y、21M、21C、21B 転写ブラシ
23 レジストローラ対
24 定着ユニット
29 反転ユニット
33 再給紙ユニット
34 給紙カセット
40 帯電装置
41 クリーニング装置
44 ファーブラシ
45 クリーニングブレード
51、52 6面回転多面鏡
53、62 fθレンズ
54、56、57、58、60、61、63、65、66、67、69、70 ミラー
72 導電性支持体
73 感光層
74 保護層
75 電荷発生層
76 電荷輸送層
101 画像面積算出手段
104 画像面積率算出手段
105 画像形成目的とは別の帯電露光現像実行手段
Claims (14)
- 表面自由エネルギーが45mN/m以上の感光体と、潤滑性物質を外添したトナーを用い、感光体を帯電し、露光により静電潜像画像を作製し、トナーを用いて静電潜像画像を現像して画像形成を行う画像形成装置において、該画像形成装置による画像形成中の感光体の画像形成域の感光体表面の表面自由エネルギーの平均が32mN/m以下、表面自由エネルギーの最大値と最小値の差が5mN/m以下である画像形成装置。
- 請求項1記載の画像形成装置において、画像形成中の感光体表面の表面自由エネルギーの測定が、感光体の回転方向と直行する方向に複数分割された領域毎に行われ、複数分割された領域の幅が50mm以下であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1又は2記載の画像形成装置において、トナーに外添している潤滑性物質が金属石鹸であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置において、感光体の表面自由エネルギーが、表面自由エネルギーの各成分が既知の液体との接触角を測定し、拡張Fowkes理論による下記数式(7)を用いて固体の表面自由エネルギーを測定する方法であって、4種以上の液体との接触角データから線形回帰により表面自由エネルギーを求められた値であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項4記載の画像形成装置において、感光体の表面自由エネルギーを求めるために接触角を測定する液体が、ジヨードメタン、α−ブロモナフタレン、ジエチレングリコール、グリセリン、ホルムアミドから選ばれることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成装置において、該画像形成装置が、感光体の回転方向と直行する方向に複数分割された領域毎の画像情報を算出する画像情報算出手段を有し、前記領域毎の画像情報に基づいて前記領域毎に画像形成目的とは別に帯電露光現像を実施することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項6記載の画像形成装置において、感光体の回転方向と直行する方向に複数分割された領域毎の画像情報を算出する画像情報算出手段の複数分割された領域の幅が30mm以下であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項6又は7に記載の画像形成装置において、該画像情報算出手段が走行面積に対する画像面積の情報を算出する手段であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項6〜8のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記各領域の画像情報に応じて領域毎に露光パターンを決定し、画像形成目的とは別に露光現像を実施することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項6〜9のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記領域毎の画像情報に基づいて前記領域毎に画像形成目的とは別に帯電露光現像を2000枚画像形成以下毎に実施することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の画像形成装置において、トナーの平均粒径が7μm以下であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の画像形成装置において、該画像形成装置の画像形成できる最高の解像度が1000dpi以上であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の画像形成装置において、該画像形成装置がカラー画像形成可能であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の画像形成装置に用いる画像形成装置用プロセスカートリッジであって、電子写真感光体と、帯電手段、露光手段、現像手段、及びクリーニング手段から選ばれた少なくとも一つの手段とを一体的に形成し、画像形成装置本体に着脱自在としたことを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
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