JP2009069236A - Process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置が備える感光体とこの感光体に接触する斜毛状態のブラシを有する帯電手段とを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a process cartridge and an image forming apparatus including a photosensitive member provided in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and a charging unit having a brush in a slanted hair state contacting the photosensitive member.
従来より、感光体を帯電手段により帯電させ、露光手段によりその帯電を選択的に消去或いは減少させ、感光体上に静電潜像を形成する画像形成装置が知られている。この帯電手段としては、コロナ放電を利用したものが主流であった。しかし、コロナ放電を利用した帯電手段は、オゾンを多量に発生するといった不具合があった。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an image forming apparatus in which a photosensitive member is charged by a charging unit, and the charging unit is selectively erased or reduced by an exposure unit to form an electrostatic latent image on the photosensitive member. As this charging means, those using corona discharge have been the mainstream. However, the charging means using corona discharge has a problem of generating a large amount of ozone.
そこで、画像形成装置に採用する帯電手段として、コロナ放電を利用しないで帯電手段を感光体に接触させる接触型の帯電手段が多く提案されている。この接触型の帯電手段においては、上述した問題が解消される一方、特に低湿度環境において電界の集中し易いブラシの毛先から発生する異常放電により、形成した画像上に白点が発生することがあるという不具合があった。 Therefore, many contact-type charging units that contact the charging unit with the photosensitive member without using corona discharge have been proposed as charging units employed in the image forming apparatus. In this contact-type charging means, the above-mentioned problem is solved, but white spots are generated on the formed image due to abnormal discharge generated from the brush tip where the electric field tends to concentrate particularly in a low humidity environment. There was a bug that there was.
ここでいう異常放電とは、通常のパッシェン則に従った放電とは異なり、パッシェン則に従った場合よりも放電停止電圧が低いために感光体の帯電電位が高くなってしまうような放電が生じる現象を指している。 The abnormal discharge referred to here is different from the discharge according to the normal Paschen's law, and the discharge is such that the charging potential of the photosensitive member becomes higher because the discharge stop voltage is lower than that according to the Paschen's law. Refers to the phenomenon.
特許文献１には、ブラシの毛先が傾くように斜毛加工したブラシローラを有する帯電装置が開示されている。
特許文献１に記載の帯電装置のように、ブラシの毛先が傾くように斜毛加工することで、ブラシが直毛状態の場合に比べて感光体に毛先が向いたブラシの本数が減少するので、上記異常放電が起こるのを抑制でき形成した画像上の白点を少なくすることが可能となる。
As in the charging device described in
しかしながら、上述したように斜毛加工を施したブラシを用いることで上記異常放電が生じるのを抑制することはできるが、全ての毛先を感光体に向かないようにすることは困難である。そのため、上記異常放電が生じてしまい形成した画像上に白点が発生するのを充分に抑制できないといった問題が生じる。 However, although the above-described abnormal discharge can be suppressed by using a brush that has been subjected to bevel processing as described above, it is difficult to prevent all the hair tips from facing the photoconductor. Therefore, there arises a problem that the abnormal discharge is generated and white spots cannot be sufficiently suppressed on the formed image.
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、形成した画像上に白点が生じるのを抑制できるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a process cartridge and an image forming apparatus capable of suppressing the occurrence of white spots on a formed image.
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、基材上に感光層と保護層とを順に積層してなる感光体と、該感光体に接触し該感光体の表面を帯電せしめる斜毛状態のブラシを有する帯電手段とを備える、画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、該感光層の厚さと該保護層の厚さとの合計が１２［μｍ］以下であり、該ブラシの体積抵抗が１．１×１０４［Ω］以上３．６×１０５［Ω］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のプロセスカートリッジにおいて、上記帯電手段の上記ブラシが該感光体の表面に食い込み量が０．３［ｍｍ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２のプロセスカートリッジにおいて、上記ブラシは、ナイロン、ポリエステルまたはアクリルから選ばれる材料にカーボンを分散させた導電繊維からなるものであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３のプロセスカートリッジにおいて、上記帯電手段はブラシローラであることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４のプロセスカートリッジにおいて、上記画像形成装置に設けられ上記感光体のトナー像を転写体に転写する転写手段による転写後の領域の該感光体の表面に付着している転写残トナーを一時的に上記帯電手段で捕捉した後、所定のタイミングで捕捉したトナーを該表面に逆戻りさせることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５のプロセスカートリッジにおいて、上記画像形成装置に設けられ上記感光体のトナー像を転写体に転写する転写手段による転写後の領域の該感光体の表面に付着している転写残トナーを荷電する転写残トナー荷電手段を、上記感光体と上記帯電手段とが接触する箇所よりも感光体表面移動方向上流側に設けることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６のプロセスカートリッジにおいて、上記転写残トナー荷電手段は、ナイロン、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ウレタンまたはポリエチレンから選ばれるシート材料であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、少なくとも感光体と該感光体を帯電せしめる帯電手段とを備えた、画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジを有する画像形成装置において、該プロセスカートリッジとして請求項１、２、３、４、５、６または７のプロセスカートリッジを有することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、基材上に感光層と保護層とを順に積層してなる感光体と、該感光体に接触し該感光体の表面を帯電せしめる斜毛状態のブラシを有する帯電手段とを備えた画像形成装置において、該感光層の厚さと該保護層の厚さとの合計が１２［μｍ］以下であり、該ブラシ繊維の体積抵抗が１．１×１０４［Ω］以上３．６×１０５［Ω］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記帯電手段の上記ブラシが該感光体の表面に食い込み量が０．３［ｍｍ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項９または１０の画像形成装置において、上記ブラシは、ナイロン、ポリエステルまたはアクリルから選ばれる材料にカーボンを分散させた導電繊維からなるものであることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項９、１０または１１の画像形成装置において、上記帯電手段はブラシローラであることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項９、１０、１１または１２の画像形成装置において、上記感光体のトナー像を転写体に転写する転写手段を有し、該転写手段による転写後の領域の該像担持体の表面に付着しているトナーを一時的に上記帯電手段で捕捉した後、所定のタイミングで捕捉したトナーを該表面に逆戻りさせることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項９、１０、１１、１２または１３の画像形成装置において、上記感光体のトナー像を転写体に転写する転写手段を有し、上記感光体と上記帯電手段とが接触する箇所よりも感光体表面移動方向上流側に転写残トナーを荷電する転写残トナー荷電手段を設けることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１４の画像形成装置において、上記転写残トナー荷電手段は、ナイロン、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ウレタンまたはポリエチレンから選ばれるシート材料であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１４または１５の画像形成装置において、上記転写残トナー荷電手段に電圧を印加する電圧印加手段を有しており、該電圧印加手段により該転写残トナー荷電手段へ印加する電圧の極性は、トナーの正規帯電極性と同じであることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の画像形成装置において、上記現像手段は、接触一成分現像手段であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the process cartridge of the first aspect, the brush of the charging means bites into the surface of the photosensitive member with an amount of 0.3 [mm] or less. .
According to a third aspect of the present invention, in the process cartridge according to the first or second aspect, the brush is made of conductive fibers in which carbon is dispersed in a material selected from nylon, polyester, or acrylic. Is.
According to a fourth aspect of the present invention, in the process cartridge according to the first, second, or third aspect, the charging means is a brush roller.
According to a fifth aspect of the present invention, in the process cartridge according to the first, second, third, or fourth aspect, the region after transfer by the transfer unit provided in the image forming apparatus and transferring the toner image of the photosensitive member to the transfer member. After the transfer residual toner adhering to the surface of the photoconductor is temporarily captured by the charging unit, the toner captured at a predetermined timing is returned to the surface.
According to a sixth aspect of the present invention, in the process cartridge according to the first, second, third, fourth, or fifth aspect, after the transfer by a transfer unit provided in the image forming apparatus for transferring the toner image of the photosensitive member to the transfer member. The transfer residual toner charging means for charging the transfer residual toner adhering to the surface of the photoconductor in the region is provided upstream of the position where the photoconductor and the charging means are in contact with each other in the movement direction of the photoconductor surface. It is a feature.
According to a seventh aspect of the invention, in the process cartridge of the sixth aspect, the transfer residual toner charging means is a sheet material selected from nylon, PTFE, PVDF, urethane, or polyethylene.
According to an eighth aspect of the present invention, in an image forming apparatus having at least a photosensitive member and a charging means for charging the photosensitive member and having a process cartridge that is detachable from the image forming apparatus, the process cartridge is claimed as the process cartridge. It has 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 process cartridges.
The invention of claim 9 has a photoreceptor in which a photosensitive layer and a protective layer are sequentially laminated on a base material, and a brush in a slanted hair state that contacts the photoreceptor and charges the surface of the photoreceptor. In the image forming apparatus including the charging unit, the total thickness of the photosensitive layer and the protective layer is 12 [μm] or less, and the volume resistance of the brush fiber is 1.1 × 10 4 [Ω]. The above is 3.6 × 10 5 [Ω] or less.
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the ninth aspect, the brush of the charging means bites into the surface of the photosensitive member with an amount of 0.3 [mm] or less. is there.
The invention according to claim 11 is the image forming apparatus according to
According to a twelfth aspect of the invention, in the image forming apparatus of the ninth, tenth or eleventh aspect, the charging means is a brush roller.
Further, the invention of claim 13 is the image forming apparatus of
The invention of claim 14 is the image forming apparatus of
The invention of claim 15 is the image forming apparatus of claim 14, wherein the transfer residual toner charging means is a sheet material selected from nylon, PTFE, PVDF, urethane or polyethylene. .
Further, the invention of claim 16 is the image forming apparatus according to claim 14 or 15, further comprising voltage applying means for applying a voltage to the transfer residual toner charging means, and the transfer residual toner charging by the voltage applying means. The polarity of the voltage applied to the means is the same as the normal charging polarity of the toner.
The invention according to claim 17 is the image forming apparatus according to
以上、本発明によれば、後述する実験で明らかにしたように、感光体の感光層の厚さと保護層の厚さとの合計が１２［μｍ］以下であり、帯電手段のブラシの体積抵抗が１．１×１０４［Ω］以上３．６×１０５［Ω］以下であることで、形成した画像に白点が生じるのを抑制することができるという優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, the total thickness of the photosensitive layer and the protective layer of the photosensitive member is 12 [μm] or less, and the volume resistance of the brush of the charging unit is as described in the experiment described later. By being 1.1 × 10 4 [Ω] or more and 3.6 × 10 5 [Ω] or less, there is an excellent effect that white spots can be prevented from being generated in the formed image.
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラーレーザープリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図２は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー，マゼンダ，シアン，ブラック（以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと記す）の各色のトナー像を形成するための４つのプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。また、光書込ユニット５０、レジストローラ対６４、転写ユニット６０等も備えている。各符号の末尾に付された添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれイエロー，マゼンダ，シアン，ブラック用の部材であることを示す。
Hereinafter, as an image forming apparatus to which the present invention is applied, an embodiment of an electrophotographic color laser printer (hereinafter simply referred to as a printer) will be described.
First, a basic configuration of the printer according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of the printer according to the present embodiment. The printer includes four
潜像形成手段たる光書込ユニット５０は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応する４つのレーザーダイオードからなる光源、正六面体のポリゴンミラー、これを回転駆動するためのポリゴンモータ、ｆθレンズ、レンズ、反射ミラー等を有している。レーザーダイオードから射出されたレーザー光Ｌは、ポリゴンミラーの何れか１つの面で反射してポリゴンミラーの回転に伴って偏向せしめられながら、後述する４つの感光体のうちの何れかに到達する。４つのレーザーダイオードからそれぞれ射出されるレーザー光Ｌにより、４つの感光体Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面がそれぞれ光走査される。
The
プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、これらにそれぞれ個別に対応する現像装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどを有している。感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、アルミ等の素管に有機感光層が被覆されたものであり、図示しない駆動手段によって所定の線速で図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。そして、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて変調されたレーザー光Ｌを発する光書込ユニット５０により、暗中にて光走査されて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像を担持する。
The
図３は、４つのプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用のプロセスカートリッジ１Ｋをその周囲構成とともに示す拡大構成図である。同図において、Ｋ用のプロセスカートリッジ１Ｋは、感光体３Ｋ、帯電ブラシローラ８Ｋ、図示しない除電ランプ、現像手段たる現像装置４０Ｋ等を、１つのユニットとして共通のユニットケーシング（保持体）に保持させて、プリンタ本体に対して着脱可能にしたものである。
FIG. 3 is an enlarged configuration diagram showing the
被帯電体であり且つ像担持体であるＫ用の感光体３Ｋは、アルミニウム素管からなる導電性基体の表面に、負帯電性の有機光導電物質（ＯＰＣ）からなる感光層が被覆され、さらにその上に表面保護層が積層された直径２４［ｍｍ］程度のドラムであり、図示しない駆動手段によって所定の線速で図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。
The
また、本実施形態では、感光層の厚さと表面保護層の厚さとの合計が１２［μｍ］以下になるようにしている。 In this embodiment, the total thickness of the photosensitive layer and the surface protective layer is set to 12 [μm] or less.
帯電ブラシローラ８Ｋは、図示しない軸受けによって回転自在に支持される金属製の回転軸部材と、これの周面に立設せしめられた導電性の複数の起毛からなるブラシとを有している。帯電ブラシローラ８Ｋのブラシは、それぞれ所定の長さにカットされたものであり、素材としては、ナイロン、アクリル、テフロン（登録商標）などの樹脂材料を例示することができる。かかる樹脂材料にカーボンや金属微粉などの導電性粒子を分散せしめて導電性を付与する。製造コストやヤング率の低さとを考慮すると、ナイロン樹脂にカーボンを分散させた導電性繊維が好ましい。なお、カーボンの分散を繊維の中で偏在させても良い。なお、帯電ブラシローラ８Ｋのブラシの体積抵抗率は、１．１×１０４［Ω・ｃｍ］〜３．６×１０５［Ω・ｃｍ］であることが好ましい。これは、ブラシの体積抵抗率が低すぎると異常放電が起き易くなり、高すぎると感光体３の帯電を充分に行うことができなくなり帯電不良となるからである。
The charging
そして、回転軸部材を中心にして図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されながら感光体３Ｋに接触している。
The
帯電ブラシローラ８Ｋには、帯電電源１０４が接続されており、これによって交流電圧とマイナス極性の直流電圧との重畳による帯電バイアスが印加される。この印加により、帯電ブラシローラ８Ｋと感光体３Ｋとの接触部では、ブラシの各起毛と感光体３Ｋとの間に放電が発生して、感光体３Ｋがマイナス極性に一様帯電せしめられる。
A charging
また、帯電ブラシローラ８のブラシは図４に示すように斜毛となっている。帯電ブラシローラ８においては、複数の植毛繊維がそれぞれ全く同じ体積固有抵抗率を発揮するのではなく、カーボンブラック等の導電性材料の分散ムラによってある程度の範囲で体積固有抵抗率にバラツキがある。また、植毛繊維は先端側の側面を感光体３に接触させながら撓む姿勢をとっており、先端付近を感光体に接触させていないものの感光体３との間に微妙ギャップを形成している。この微妙ギャップを形成している箇所で放電を最も多く発生させるが、その箇所の範囲内においては感光体３との距離に応じて放電の発生させ易さが微妙に異なっている。周知のパッシェンの法則により、感光体３との距離が近い領域ほど放電を発生させ易くなるからである。一方、帯電バイアスの交流電圧におけるマイナス側に大きくなるように振れる波成分は上述したように主に帯電の役割を担っている。この波成分のマイナス側への電位変化の傾きが大きくなり過ぎると、植毛繊維の先端側と感光体３との間における電界強度が極めて短時間のうちに急激に変化する。そして、繊維抵抗が比較的低い箇所や、感光体３とのギャップが比較的小さい箇所において、電位変化の傾きが比較的大きいと集中放電が起き易く、局所的な過剰帯電による白点が発生してしまう。この集中放電は電界の電気力線が集中する植毛繊維の先端で起き易い。ブラシに斜毛処理を施して植毛繊維を植毛させると、感光体３に対して先端を向けている植毛繊維の数が少なくなるので、斜毛させない場合に比べて集中放電を抑えることができる。
Further, the brush of the charging
なお、植毛繊維の傾斜度合いについては、斜毛率Ｆで表すことができる。この斜毛率Ｆは、植毛繊維の長さＲｓを、植毛繊維が植毛される回転軸部材の表面から植毛繊維の先端までにおける法線方向の距離をＲｆで表した場合、「斜毛率Ｆ＝（Ｒｓ−Ｒｆ）／Ｒｓ×１００」という式で求めることができる。なお、植毛繊維の斜毛率Ｆとしては、１０〜４０［％］が好ましい。 In addition, about the inclination degree of the flocked fiber, it can represent with the oblique hair rate F. FIG. The slanted hair rate F is obtained by expressing the length Rs of the flocked fiber as Rf, the distance in the normal direction from the surface of the rotating shaft member to which the flocked fiber is flocked to the tip of the flocked fiber. = (Rs−Rf) / Rs × 100 ”. In addition, as the oblique hair rate F of a flocked fiber, 10-40 [%] is preferable.
一様帯電せしめられたＫ用の感光体３Ｋの表面には、上述した光書込ユニット５０による光走査でＫ用の静電潜像（負極性で且つ電位が地肌部よりも低い）が形成され、この静電潜像はＫ用の現像装置４０ＫによってＫトナー像に現像される。
An electrostatic latent image for K (having a negative polarity and a lower potential than the background) is formed on the surface of the uniformly charged
Ｋ用の現像装置４０Ｋは、ケーシング４１Ｋに設けられた開口から周面の一部を露出させる現像ローラ４２Ｋを有している。この現像ローラ４２Ｋは、ケーシング４Ｋ内に収容されている図示しないＫトナーを周面に担持しながら回転する。現像ローラ４２Ｋの表面に担持されたＫトナーは、現像ローラ４２Ｋの回転に伴って、現像ローラ４２Ｋと感光体３Ｋとが対向あるいは接触する現像領域に搬送される。
The developing
この現像領域では、現像電源１０２から出力される負極性の現像バイアスが印加される現像ローラ４２Ｋと、感光体３Ｋの静電潜像との間に、負極性のＫトナーをローラ側から潜像側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像ローラ４２Ｋと感光体３Ｙの一様帯電箇所（地肌部）との間に、負極性のＫトナーを地肌部側からローラ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。現像ローラ４２Ｋ上のＫトナーは、現像ポテンシャルの作用によってローラ上から離脱して感光体３Ｋの静電潜像に転移する。この転移により、感光体３Ｋ上の静電潜像がＫトナー像に現像される。このＫトナーは、感光体３Ｋの回転に伴って、後述する転写ユニットの中間転写ベルト６１上に１次転写される。
In this developing area, negative K toner is applied from the roller side to the latent image between the developing
１次転写ニップを通過した後、帯電ブラシローラ８Ｋとの接触位置に進入する前の感光体３Ｋの表面には、金属等の導電性材料からなるプレ帯電ブレード９Ｋが当接している。そして、このプレ帯電ブレード９Ｋには、プレ帯電電源１０５によってトナーと同極であるマイナス極性の直流電圧からなるプレ帯電バイアスが印加されている。感光体３Ｋは、プレ帯電ブレード９Ｋとの当接部やその前後でマイナス極性に帯電せしめられる。このとき、転写残トナー中に含まれる若干量の逆帯電トナー（プラス極性トナー）は、プレ帯電ブレード９Ｋからの電荷注入によって正規のマイナス極性に帯電せしめられる。
After passing through the primary transfer nip, a
上述のプレ帯電バイアスは、帯電ブラシローラ８Ｋに印加される帯電バイアスの直流成分よりもマイナス側に大きな値になっており、プレ帯電後の感光体３Ｋの表面電位は、帯電バイアスの直流成分よりもマイナス側に大きな値となる。プレ帯電後の感光体３Ｋの表面移動に伴って帯電ブラシローラ８Ｋとの接触位置の入口まで移動すると、感光体３Ｋに付着していたトナーが感光体３Ｋとブラシとの電位差によってブラシ内に取り込まれる。その後、感光体３Ｋの表面が帯電ブラシローラ８Ｋによって一様帯電せしめられると、その電位はブラシの電位よりも小さくなるが、トナーは感光体３の表面に転移せずにブラシ内に留まる。ブラシの起毛に付着したトナーに対し、感光体３とブラシとの電位差による静電気力よりも、ファンデルワールス力や鏡像力による起毛との付着力の方が大きく働くからである。このようにして一時捕捉処理が行われる。
The pre-charging bias described above has a larger value on the negative side than the DC component of the charging bias applied to the charging
一方、例えばプリントジョブ後や、連続プリントモードにおける紙間対応期間など、感光体３Ｋの表面におけるトナー像を担持していなかった非画像領域が帯電ブラシローラ８Ｋとの接触位置を通過する期間に戻し処理（清掃モード）を実施する。戻し処理においては、図５に示すように、プレ帯電電源１０５からプレ帯電ブレード９Ｋに印加されるプレ帯電バイアスが、プラスの直流電圧に切り替えられる。そして、感光体３Ｋの表面がプラス極性に帯電せしめられる。このとき、帯電ブラシローラ８Ｋに印加されるバイアスの直流成分が、マイナス極性ではあるものの一時捕捉処理のときよりも小さな値のものに切り替えられる。プレ帯電ブレード９Ｋによってプラス極性に帯電せしめられた感光体３Ｋの表面が帯電ブラシローラ８Ｋとの接触位置の入口まで移動すると、ブラシ内のトナーがプラス極性に引かれて感光体３Ｋの表面に転移する。その後、感光体３Ｋの表面が帯電ブラシローラ８Ｋによって０［Ｖ］程度に一様帯電せしめられても、感光体３Ｋの表面上のトナーは、ブラシの直流成分のマイナス極性と反発して、感光体３Ｋの表面に留まる。
On the other hand, for example, after a print job or during a paper interval in the continuous print mode, the non-image area on the surface of the
なお、戻し処理においては、帯電ブラシローラ８Ｋに印加するバイアスとして、交流電圧又は直流電圧を重畳した交流電圧を採用することが望ましい。これは、交流によるバイアス極性の切り替わりでトナー粒子を振動させることで、ブラシからの離脱を促してトナー粒子をよりスムーズに感光体３Ｋの表面に転移させることができるからである。また、この戻し処理における交流電圧の周波数は、効率良く帯電ブラシローラ８Ｋからトナーを吐き出せるように、画像形成の帯電時における交流電圧の周波数から帯電ブラシローラ８Ｋの清掃条件に最適化された周波数に変更されるのが望ましい。
In the return process, it is desirable to employ an AC voltage or an AC voltage on which a DC voltage is superimposed as the bias applied to the charging
例えば、画像形成の帯電時（印字モード）では、直流電圧に比較的高い周波数の交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加して、感光体３Ｙを均一に帯電する。線速１００［ｍｍ／ｓｅｃ］の感光体３Ｙを−５００［Ｖ］に均一帯電する場合、直流電圧−５００［Ｖ］、交流電圧のピーク間電圧が１．０［ｋＶ］、Ｄｕｔｙ比５０［％］、周波数３００［Ｈｚ］を重畳した帯電バイアスを帯電ブラシローラ８Ｋに印加する。帯電ブラシローラ８Ｋの感光体３Ｋに対する周速比は感光体回転方向に順方向で０．１から４．０とする。これにより、画像形成の帯電時では、上述のような比較的高い周波数の交流電圧を重畳した直流電圧の帯電バイアスを印加することで、感光体３Ｋの表面電位は均一になる。
For example, at the time of charging for image formation (printing mode), a charging bias in which an AC voltage having a relatively high frequency is superimposed on a DC voltage is applied to uniformly charge the
上記戻り処理時では、感光体３Ｋと帯電ブラシローラ８Ｋとの間に、帯電ブラシローラ８Ｋに付着したトナーが感光体３Ｙ側に移動するような大きな電界を形成するために、画像形成の帯電時とは異なる帯電バイアスを印加する。これにより、帯電ブラシローラ８Ｋに付着したトナーを感光体３Ｋ側に移動させて静電的にクリーニングする。例えば、線速１００［ｍｍ／ｓｅｃ］の感光体３Ｙを−５００［Ｖ］に均一帯電する場合、直流電圧−５００［Ｖ］、交流電圧のピーク間電圧が１．０［ｋＶ］、Ｄｕｔｙ比５０［％］、周波数２０［Ｈｚ］を重畳した帯電バイアスを帯電ブラシローラ８Ｋに印加する。帯電ブラシローラ８Ｋの感光体３Ｋに対する周速比は感光体回転方向に順方向で０．１から４．０とする。
At the time of the return process, a large electric field is formed between the
上記戻り処理時では、画像形成の帯電時に比ベ低い周波数の交流電圧を重畳した直流電圧を印加して、感光体３Ｋの表面電位が均一にならずに交流電圧の波形形状に応じた形状となるようにする。このような感光体３Ｋの表面電位の形状を形成することで、帯電バイアスの交流電圧と表面電位との差により、交流電圧のピーク間電圧とほぼ同じ大きさの電界が形成される。よって、帯電ブラシローラ８Ｋに付着したトナーは、大きな電界により感光体３Ｋ側に移動し易くなり、帯電ブラシローラ８Ｋのクリーニング性の向上が図れる。
At the time of the return processing, a DC voltage on which an AC voltage having a lower frequency than that at the time of charging for image formation is applied is applied so that the surface potential of the
なお、これまでＫ用のプロセスカートリッジ１Ｋについて説明してきたが、他色用のプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｍ，ＣはＫ用のプロセスカートリッジ１Ｋと同様の構成になっているので説明を省略する。
Although the
先に示した図２において、各色のプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの下方には、転写ユニット６０が配設されている。この転写ユニット６０は、無端状の中間転写ベルト６１を、複数の張架ローラによって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。複数の張架ローラとは、具体的には、従動ローラ６２、駆動ローラ６３、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ等のことである。
In FIG. 2 described above, a
従動ローラ６２、１次転写バイアスローラ６６Ｙ〜Ｋ、駆動ローラ６３は、何れも中間転写ベルト６１の裏面（ループ内周面）に接触している。そして、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、金属製の芯金にスポンジ等の弾性体が被覆されたローラであり、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧されて、中間転写ベルト６１を挟み込んでいる。これにより、４つの感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと中間転写ベルト６１とがベルト移動方向において所定の長さで接触するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の４つの１次転写ニップが形成されている。
The driven
４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの芯金には、それぞれ図示しない転写バイアス電源によって定電流制御される１次転写バイアスが印加されている。これにより、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを介して中間転写ベルト６１の裏面に転写電荷が付与され、各１次転写ニップにおいて中間転写ベルト６１と感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成される。なお、本プリンタにおいては、１次転写手段として１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを設けているが、ローラに代えて、ブラシやブレード等のものを用いてもよい。また、転写チャージャーなどを用いてもよい。
A primary transfer bias that is constant current controlled by a transfer bias power source (not shown) is applied to the cores of the four primary
各色の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像は、各色の１次転写ニップで中間転写ベルト６１上に重ね合わせて転写される。これにより、中間転写ベルト６１上には４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
The Y, M, C, and K toner images formed on the
中間転写ベルト６１における駆動ローラ６３に対する掛け回し箇所には、２次転写バイアスローラ６７がベルトおもて面側から当接しており、これによって２次転写ニップが形成されている。この２次転写バイアスローラ６７には、図示しない電源や配線からなる電圧印加手段によって２次転写バイアスが印加されている。これにより、２次転写バイアスローラ６７と接地された駆動ローラ６３との間に２次転写電界が形成されている。中間転写ベルト６１上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。
A secondary transfer bias roller 67 is in contact with the driving
本プリンタは、図示しない給紙カセットを備えており、その中に記録紙Ｐを複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。そして、一番上の記録紙Ｐを所定のタイミングで給紙路に送り出す。送り出された記録紙Ｐは、給紙路の末端に配設されたレジストローラ対６４のレジストニップ内に挟み込まれる。 The printer includes a paper feed cassette (not shown), and accommodates a recording paper bundle in which a plurality of recording papers P are stacked therein. Then, the uppermost recording paper P is sent out to the paper feed path at a predetermined timing. The fed recording paper P is sandwiched in a registration nip of a registration roller pair 64 disposed at the end of the paper feed path.
レジストローラ対６４は、給紙カセットから送られてきた記録紙Ｐをレジストニップに挟み込むために両ローラを回転駆動させているが、記録紙Ｐの先端を挟み込むとすぐに両ローラの回転駆動を停止させる。そして、記録紙Ｐを中間転写ベルト６１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップでは、中間転写ベルト６１上の４色トナー像が２次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙Ｐ上に一括２次転写されて、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。
The registration roller pair 64 rotates both rollers in order to sandwich the recording paper P sent from the paper feed cassette into the registration nip. However, as soon as the leading edge of the recording paper P is sandwiched, both rollers rotate. Stop. Then, the recording paper P is fed toward the secondary transfer nip at a timing at which the recording paper P can be synchronized with the four-color toner image on the
このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップから排出された後、図示しない定着装置に送られてフルカラー画像が定着せしめられる。 The recording paper P on which the full-color image is formed in this manner is discharged from the secondary transfer nip, and then sent to a fixing device (not shown) to fix the full-color image.
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト６１表面に付着している２次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置６８によってベルト表面から除去される。
The secondary transfer residual toner adhering to the surface of the
以上の基本的な構成を有する本プリンタでは、４つのプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋや光書込ユニットなどが、像担持体たる感光体の移動する表面にトナー像を形成する像形成手段として機能している。また、帯電ブラシローラ８Ｋや帯電電源１０４などが、一時捕捉処理や戻し処理を実施するトナー一時捕捉手段として機能している。
In the printer having the above-described basic configuration, the four
次に、本実施形態に用いられる感光体３について詳しく説明する。図６は、本実施形態に使用する感光体３の一例を示す断面図である。本実施形態に用いられる感光体３は負帯電性の有機感光体であり、直径２４［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。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。
Next, the
＜導電性支持体５０＞
導電性支持体としては、体積抵抗１０１０［Ω・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。
<
As the conductive support, one having a volume resistance of 10 10 [Ω · cm] or less can be used. For example, a metal such as aluminum, nickel, chromium, nichrome, copper, gold, silver, platinum, or a metal oxide such as tin oxide or indium oxide is coated on a film or cylindrical plastic or paper by vapor deposition or sputtering. Can be used, such as aluminum, aluminum alloy, nickel, stainless steel plates and the like, and pipes that have been surface treated by cutting, superfinishing, polishing, etc. . Further, endless nickel belts and endless stainless steel belts disclosed in JP-A-52-36016 can also be used as the conductive support.
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、本実施形態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、本実施形態の導電性支持体として良好に用いることができる。 In addition, the conductive support dispersed in an appropriate binder resin on the support can also be used as the conductive support of the present embodiment. Examples of the conductive powder include carbon black, acetylene black, metal powder such as aluminum, nickel, iron, nichrome, copper, zinc and silver, or metal oxide powder such as conductive tin oxide and ITO. It is done. The binder resin used at the same time is polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, polyester, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer. , Polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride, polyarylate resin, phenoxy resin, polycarbonate, cellulose acetate resin, ethyl cellulose resin, polyvinyl butyral, polyvinyl formal, polyvinyl toluene, poly-N-vinylcarbazole, acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, Examples thereof include thermoplastic, thermosetting resins, and photocurable resins such as melamine resin, urethane resin, phenol resin, and alkyd resin. Such a conductive layer can be provided by dispersing and coating these conductive powder and binder resin in a suitable solvent such as tetrahydrofuran, dichloromethane, methyl ethyl ketone, and toluene. Furthermore, it is electrically conductive by a heat-shrinkable tube in which the conductive powder is contained in a material such as polyvinyl chloride, polypropylene, polyester, polystyrene, polyvinylidene chloride, polyethylene, chlorinated rubber, Teflon (registered trademark) on a suitable cylindrical substrate. Those provided with a conductive layer can also be used favorably as the conductive support of the present embodiment.
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。
Next, the photosensitive layer will be described.
The photosensitive layer may be a single layer or a multilayer, but for convenience of explanation, first, a case of a multilayer structure including a charge generation layer and a charge transport layer will be described.
＜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。
<
The charge generation layer is a layer mainly composed of a charge generation material. Known charge generation materials can be used for the charge generation layer, and representative examples thereof include monoazo pigments, disazo pigments, trisazo pigments, perylene pigments, perinone pigments, quinacridone pigments, quinone condensed polycyclic compounds, Squalic acid dyes, other phthalocyanine pigments, naphthalocyanine pigments, azulenium salt dyes and the like can be mentioned, and these are useful. These charge generation materials can be used alone or in combination.
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。 In the charge generation layer, the charge generation material is dispersed in a suitable solvent together with a binder resin as necessary using a ball mill, attritor, sand mill, ultrasonic wave, etc., and this is dispersed on the conductive support or the undercoat layer. It is formed by coating on top and drying.
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。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。 In the charge generation layer, the charge generation material can be dispersed in the binder resin as necessary. Examples of binder resins that can be used include polyamide, polyurethane, epoxy resin, polyketone, polycarbonate, silicone resin, acrylic resin, polyvinyl butyral, polyvinyl formal, polyvinyl ketone, polystyrene, polysulfone, poly-N-vinylcarbazole, poly Examples include acrylamide, polyvinyl benzal, polyester, phenoxy resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyphenylene oxide, polyamide, polyvinyl pyridine, cellulose resin, casein, polyvinyl alcohol, and polyvinyl pyrrolidone. The amount of the binder resin is suitably 0 to 500 parts by weight, preferably 10 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the charge generating material. The binder resin may be added before or after dispersion. Examples of the solvent used here include isopropanol, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, tetrahydrofuran, dioxane, ethyl cellosolve, ethyl acetate, methyl acetate, dichloromethane, dichloroethane, monochlorobenzene, cyclohexane, toluene, xylene, and ligroin. In particular, ketone solvents, ester solvents, and ether solvents are preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.
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。
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。
The charge generation layer is mainly composed of a charge generation material, a solvent, and a binder resin, and may contain any additive such as a sensitizer, a dispersant, a surfactant, and silicone oil. good.
As a coating method of the coating solution, methods such as dip coating, spray coating, beat coating, nozzle coating, spinner coating, ring coating, and the like can be used. The thickness of the charge generation layer is suitably about 0.01 to 5 [μm], preferably 0.1 to 2 [μm].
＜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。
<Charge
The charge transport layer can be formed by dissolving or dispersing a charge transport material and a binder resin in an appropriate solvent, and applying and drying the solution on the charge generation layer. Further, if necessary, two or more kinds of plasticizers, leveling agents, antioxidants and the like can be added.
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。 Charge transport materials include hole transport materials and electron transport materials. Examples of the electron transport material include chloroanil, bromanyl, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, 2,4 , 5,7-tetranitroxanthone, 2,4,8-trinitrothioxanthone, 2,6,8-trinitro-4H-indeno [1,2-b] thiophen-4-one, 1,3,7-tri Examples thereof include electron-accepting substances such as nitrodibenzothiophene-5,5-dioxide and benzoquinone derivatives.
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。 Examples of hole transport materials include poly-N-vinylcarbazole and derivatives thereof, poly-γ-carbazolylethyl glutamate and derivatives thereof, pyrene-formaldehyde condensates and derivatives thereof, polyvinylpyrene, polyvinylphenanthrene, polysilane, oxazole derivatives, Oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, monoarylamine derivatives, diarylamine derivatives, triarylamine derivatives, stilbene derivatives, α-phenylstilbene derivatives, benzidine derivatives, diarylmethane derivatives, triarylmethane derivatives, 9-styrylanthracene derivatives, pyrazolines Derivatives, divinylbenzene derivatives, hydrazone derivatives, indene derivatives, butadiene derivatives, pyrene derivatives, bisstilbene derivatives, enamine derivatives, etc. Other known materials may be used. These charge transport materials may be used alone or in combination of two or more.
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。 As the binder resin, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, polyester, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, Polyvinylidene chloride, polyarylate resin, phenoxy resin, polycarbonate, cellulose acetate resin, ethyl cellulose resin, polyvinyl butyral, polyvinyl formal, polyvinyl toluene, poly-N-vinyl carbazole, acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, melamine resin, urethane resin And thermoplastic or thermosetting resins such as phenol resins and alkyd resins.
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。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。 The amount of the charge transport material is appropriately 20 to 300 parts by weight, preferably 40 to 150 parts by weight, based on 100 parts by weight of the binder resin. The thickness of the charge transport layer is preferably 25 [μm] or less from the viewpoint of resolution and responsiveness. Regarding the lower limit, although it differs depending on the system to be used (particularly the charging potential), it is preferably 5 [μm] or more. As the solvent used here, tetrahydrofuran, dioxane, toluene, dichloromethane, monochlorobenzene, dichloroethane, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, acetone and the like are used. These may be used alone or in combination of two or more.
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。
Next, the case where the photosensitive layer has a single layer structure will be described.
The photosensitive layer is formed by dissolving or dispersing the above-described charge generation material, charge transport material, binder resin, etc. in an appropriate solvent, and applying and drying the solution on the
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重量部であればより好ましい。 As the binder resin, in addition to the binder resin previously mentioned in the charge transport layer, the binder resin mentioned in the charge generation layer may be mixed and used. Of course, the polymer charge transport materials mentioned above can also be used favorably. The amount of the charge generating material with respect to 100 parts by weight of the binder resin is preferably 5 to 40 parts by weight, the amount of the charge transporting material is preferably 0 to 190 parts by weight, and more preferably 50 to 150 parts by weight.
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。 The photosensitive layer is formed by dip coating, spray coating, bead coating, a coating solution in which a charge generating material and a binder resin are dispersed together with a charge transporting material using a solvent such as tetrahydrofuran, dioxane, dichloroethane, and cyclohexane. It can be formed by coating with a ring coat or the like. The film thickness of the photosensitive layer is suitably about 5 to 25 [μm].
＜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。
<Undercoat layer 51>
In the photoreceptor according to the exemplary embodiment, an undercoat layer can be provided between the conductive support and the photosensitive layer. In general, the undercoat layer is mainly composed of a resin. However, considering that the photosensitive layer is coated with a solvent on these resins, the resin may be a resin having high solvent resistance with respect to a general organic solvent. desirable. Examples of such resins include water-soluble resins such as polyvinyl alcohol, casein, and sodium polyacrylate, alcohol-soluble resins such as copolymer nylon and methoxymethylated nylon, polyurethane, melamine resin, phenol resin, alkyd-melamine resin, and epoxy. Examples thereof include a curable resin that forms a three-dimensional network structure such as a resin. A metal oxide fine powder pigment exemplified by titanium oxide, silica, alumina, zirconium oxide, tin oxide, indium oxide and the like may be added to the undercoat layer in order to prevent moire and reduce residual potential. Further, these undercoat layers can be formed using an appropriate solvent and coating method as in the above-described photosensitive layer. Furthermore, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a chromium coupling agent, or the like can be used as the undercoat layer of the present invention. In addition, in the undercoat layer of the present invention, Al 2 O 3 is provided by anodization, organic substances such as polyparaxylylene (parylene), SiO 2 , SnO 2 , TiO 2 , ITO, CeO 2 A material provided with an inorganic material such as a vacuum thin film can also be used favorably. In addition, known ones can be used. The thickness of the undercoat layer is suitably from 0 to 5 [μm].
＜表面保護層５４＞
感光体の最表面層に機械的磨耗を防止するために表面保護層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。
<Surface
A surface
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３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と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、その上に更に表面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表面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表面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。
As described above, the configuration of the
また、表面保護層のバインダー構成として、架橋構造からなる表面保護層も有効に使用される。架橋構造の形成に関しては、１分子内に複数個の架橋性官能基を有する反応性モノマーを使用し、光や熱エネルギーを用いて架橋反応を起こさせ、３次元の網目構造を形成するものである。この網目構造がバインダー樹脂として機能し、高い耐摩耗性を発現するものである。電気的な安定性、耐刷性、寿命の観点から、上記反応性モノマーとして、全部もしくは一部に電荷輸送能を有するモノマーを使用することは非常に有効な手段である。このようなモノマーを使用することにより、網目構造中に電荷輸送部位が形成され、表面保護層としての機能を十分に発現することが可能となる。 Moreover, the surface protective layer which consists of a crosslinked structure is also used effectively as a binder structure of a surface protective layer. Regarding the formation of a cross-linked structure, a reactive monomer having a plurality of cross-linkable functional groups in one molecule is used to cause a cross-linking reaction using light or thermal energy to form a three-dimensional network structure. is there. This network structure functions as a binder resin and exhibits high wear resistance. From the viewpoint of electrical stability, printing durability, and life, it is a very effective means to use a monomer having a charge transporting ability in whole or in part as the reactive monomer. By using such a monomer, a charge transport site is formed in the network structure, and the function as the surface protective layer can be sufficiently expressed.
電荷輸送能を有する反応性モノマーとしては、同一分子中に電荷輸送性成分と加水分解性の置換基を有する珪素原子とを少なくとも１つずつ以上含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とヒドロキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とカルボキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とエポキシ基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とイソシアネート基とを含有する化合物等が挙げられる。これら反応性基を有する電荷輸送性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。さらに好ましくは、電荷輸送能を有するモノマーとして、電気的・化学的安定性が高いこと、キャリアの移動度が速いこと等から、トリアリールアミン構造を有する反応性モノマーが有効に使用される。 The reactive monomer having charge transporting ability includes a compound containing at least one charge transporting component and a silicon atom having a hydrolyzable substituent in the same molecule, and a charge transporting component in the same molecule. A compound containing a hydroxyl group, a compound containing a charge transporting component and a carboxyl group in the same molecule, a compound containing a charge transporting component and an epoxy group in the same molecule, a charge transporting component in the same molecule And a compound containing an isocyanate group. These charge transport materials having a reactive group may be used alone or in combination of two or more. More preferably, a reactive monomer having a triarylamine structure is effectively used as the monomer having a charge transporting ability because of high electrical and chemical stability and high carrier mobility.
これ以外に塗工時の粘度調整、架橋型電荷輸送層の応力緩和、低表面エネルギー化や摩擦係数低減などの機能付与の目的で１官能及び２官能の重合性モノマー及び重合性オリゴマーを併用することができる。これらの重合性モノマー、オリゴマーとしては、公知のものが利用できる。 In addition to this, monofunctional and bifunctional polymerizable monomers and polymerizable oligomers are used in combination for the purpose of viscosity adjustment during coating, stress relaxation of the cross-linked charge transport layer, low surface energy, and reduction of friction coefficient. be able to. As these polymerizable monomers and oligomers, known ones can be used.
また、本実施形態においては、熱または光を用いて正孔輸送性化合物の重合または架橋を行うが、熱により重合反応を行う際には、熱エネルギーのみで重合反応が進行する場合と重合開始剤が必要となる場合があるが、より低い温度で効率よく反応を進行させるためには、開始剤を添加することが好ましい。光により重合させる場合は、光として紫外線を用いることが好ましいが、光エネルギーのみで反応が進行することはごく稀であり、一般には光重合開始剤が併用される。この場合の重合開始剤とは、主には波長４００［ｎｍ］以下の紫外線を吸収してラジカルやイオン等の活性種を生成し、重合を開始させるものである。 In this embodiment, the hole transporting compound is polymerized or cross-linked using heat or light, but when the polymerization reaction is performed by heat, the polymerization reaction proceeds with only thermal energy and the polymerization starts. Although an agent may be required, it is preferable to add an initiator in order to advance the reaction efficiently at a lower temperature. In the case of polymerization by light, it is preferable to use ultraviolet light as light, but the reaction rarely proceeds only by light energy, and a photopolymerization initiator is generally used in combination. The polymerization initiator in this case mainly absorbs ultraviolet rays having a wavelength of 400 [nm] or less, generates active species such as radicals and ions, and initiates polymerization.
なお、本実施形態においては、上述した熱及び光重合開始剤を併用することも可能である。このように形成した網目構造を有する電荷輸送層は、耐摩耗性が高い反面、架橋反応時に体積収縮が大きく、あまり厚膜化するとクラックなどを生じる場合がある。このような場合には、表面保護層を積層構造として、下層（感光層側）には低分子分散ポリマーの表面保護層を使用し、上層（表面側）に架橋構造を有する表面保護層を形成しても良い。 In the present embodiment, the above-described heat and photopolymerization initiator can be used in combination. The charge transport layer having a network structure formed in this manner has high wear resistance, but has a large volume shrinkage during the crosslinking reaction, and if it is too thick, it may cause cracks. In such a case, the surface protective layer is a laminated structure, the surface protective layer of the low molecular dispersion polymer is used for the lower layer (photosensitive layer side), and the surface protective layer having a crosslinked structure is formed on the upper layer (surface side). You may do it.
感光体３の一実施例としては、メチルトリメトキシシラン１８２部、ジヒドロキシメチルトリフェニルアミン４０部、２−プロパノール２２５部、２％酢酸１０６部、アルミニウムトリスアセチルアセトナート１部を混合し、表面保護層用の塗布液を調製する。この塗布液を前記電荷輸送層の上に塗布・乾燥し、１１０℃、１時間の加熱硬化を行い、膜厚３［μｍ］の表面保護層を形成する。
As an example of the
他の実施例としては、正孔輸送性化合物を３０部、アクリルモノマー及び光重合開始剤（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン）０．６部を、モノクロロベンゼン５０部／ジクロロメタン５０部の混合溶媒中に溶解し、表面保護層用塗料を調製する。この塗料をスプレーコーティング法により先の電荷輸送層上に塗布し、メタルハライドランプを用いて５００［ｍＷ／ｃｍ２］の光強度で３０秒間硬化させることによって、膜厚５μｍの表面保護層を形成する。 As another example, 30 parts of a hole transporting compound, 0.6 parts of an acrylic monomer and a photopolymerization initiator (1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), and 50 parts of monochlorobenzene / 50 parts of dichloromethane are mixed. Dissolve in a solvent to prepare a coating for the surface protective layer. This paint is applied on the previous charge transport layer by spray coating, and cured for 30 seconds at a light intensity of 500 [mW / cm 2 ] using a metal halide lamp to form a surface protective layer having a thickness of 5 μm. .
次に、本発明者らが行った実験について説明する。株式会社リコー社製のフルカラープリンタ ＩＰＳＩＯ ＣＸ３０００を改良して、図２や図３に示した実施形態に係るプリンタと同様の構成の試験機を用意した。具体的には、ＩＰＳＩＯ ＣＸ３０００の各プロセスカートリッジにおける帯電ローラを帯電ブラシローラ８に交換した。また、感光体３上の転写残トナーをクリーニングするためのクリーニングブレードを取り除いて、クリーナーレス方式とした。但し、ＩＰＳＩＯ ＣＸ３０００は、実施形態に係るプリンタとは異なり、磁性キャリアを含まない一成分現像剤を用いるものである。以降に説明する実験の結果については、実施形態に係るプリンタのような二成分現像剤を用いるものにおいても、同様になると考えられる。
Next, experiments conducted by the present inventors will be described. A full-color printer IPSIO CX3000 manufactured by Ricoh Co., Ltd. was improved to prepare a testing machine having the same configuration as the printer according to the embodiment shown in FIGS. Specifically, the charging roller in each process cartridge of the IPSIO CX3000 was replaced with the charging
帯電ブラシローラ８に印加する帯電バイアスとしては、ピーク・ツウ・ピーク電圧が１．０［ｋＶ］でデューティーが５０［％］の矩形波である交流電圧を用いた。また、この交流電圧の周波数は印字時と非印字時とで切替えており、印字時に３００［Ｈｚ］とし非印字時に１０［Ｈｚ］とした。
As the charging bias applied to the charging
帯電ブラシローラ８としては、導電性粒子を含有するナイロン繊維からなる植毛繊維を、直径５［ｍｍ］の回転軸部材に図４に示す帯電ブラシローラ８のように傾けて複数立設せしめて、直径１１［ｍｍ］のローラ状にしたものを用いた。
As the charging
かかる構成の試験機を用いて、温度１０［℃］、湿度１５［％］のＲＨ環境で種々の条件、すなわち感光体膜厚、ブラシ繊維の体積抵抗及びブラシ食い込み量を適宜変更させて、それぞれの条件下にてモノクロの２×２（ツー・バイ・ツー）のハーフチャート（ハーフトーンベタ画像）をプリントして、そのハーフチャート中に発生する白点（白抜け）のランクを評価した。白点のランクについては、それぞれ１から５までの５段階で評価し、ランク５を白点が認められない、ランク４を白点が少し認められるが許容できる、ランク３以下を許容できない程白点が認められるとした。
Using the testing machine having such a configuration, various conditions in the RH environment of temperature 10 [° C.] and humidity 15 [%], that is, the photosensitive member film thickness, the volume resistance of the brush fiber, and the brush biting amount are appropriately changed, respectively. A monochrome 2 × 2 (two-by-two) half-chart (half-tone solid image) was printed, and the rank of white spots (white spots) generated in the half-chart was evaluated. The ranks of the white spots are evaluated in 5 stages from 1 to 5, respectively.
なお、ツー・バイ・ツーにおける「バイ」の前後の数字は、ハーフトーンを表現する場合の最小ドット間距離を表している。ハーフトーンをツー・バイ・ツー方式で表現するツー・バイ・ツー画像の場合には、最小ドット間距離が４個分のドット長に相当する。 The numbers before and after “by” in two-by-two represent the minimum inter-dot distance in the case of expressing a halftone. In the case of a two-by-two image in which halftone is expressed by a two-by-two method, the minimum inter-dot distance corresponds to a dot length of four.
また、帯電ブラシローラ８に、電圧のピーク間電圧が１［ｋＶ］、デューティーが５０［％］、ＤＣ成分が−５００［Ｖ］の矩形波を印加し、帯電ブラシローラ８によって帯電せしめた感光体３の表面電位の絶対値が４５０［Ｖ］以上で「○」、４５０［Ｖ］未満で「×」の評価を行った。
The photosensitive brush charged by the charging
さらに、印字率５［％］のチャートを連続５０００枚印字前後のレーザーパワーの変動の評価を行った。すなわち、初期値を０．２［ｍＷ］で調整し、連続印字後に適正な現像特性を得るためのレーザーパワーを調整した後の出力が、０．４［ｍＷ］未満で「○」、０．４［ｍＷ］以上で「×」とした。なお、レーザーパワーの変動が大きいと、その大きい変動に対応可能なレーザー素子が必要となるためレーザー素子のコストが上がってしまうといった不具合が生じる。 Furthermore, the fluctuation of the laser power before and after continuous printing of 5000 sheets on a chart with a printing rate of 5 [%] was evaluated. That is, the output after adjusting the initial value by 0.2 [mW] and adjusting the laser power for obtaining appropriate development characteristics after continuous printing is less than 0.4 [mW], “◯”, 0. 4 [mW] or more was set as “x”. In addition, when the fluctuation | variation of a laser power is large, since the laser element which can respond to the big fluctuation | variation is needed, the malfunction that the cost of a laser element will raise will arise.
実験結果を表１に示す。
表１に示すように、感光体３の各膜厚の合計（感光層の厚さと表面保護層の厚さとの合計）が１２［μｍ］以下、すなわち、５［μｍ］、１１［μｍ］または１２［μｍ］で、且つ、ブラシ繊維の体積抵抗が１．１×１０４［Ω・ｃｍ］以上３．６×１０５［Ω・ｃｍ］以下で、初期白点ランクの評価が「４」以上となり、白点が生じるのを抑制できたことがわかる。 As shown in Table 1, the total thickness of the photoreceptor 3 (the total thickness of the photosensitive layer and the surface protective layer) is 12 [μm] or less, that is, 5 [μm], 11 [μm] or 12 [μm] and the volume resistance of the brush fiber is 1.1 × 10 4 [Ω · cm] or more and 3.6 × 10 5 [Ω · cm] or less, and the evaluation of the initial white spot rank is “4”. From the above, it can be seen that the generation of white spots could be suppressed.
これに対し、感光体３の各膜厚の合計が１２［μｍ］以下であっても、ブラシ繊維の体積抵抗が１．１×１０４［Ω・ｃｍ］よりも小さい、すなわち、１．０×１０４［Ω・ｃｍ］の場合や、３．６×１０５［Ω・ｃｍ］よりも大きい、すなわち、３．７×１０５［Ω・ｃｍ］の場合などの条件では、初期白点ランクの評価が「３」、つまり、許容できない程の白点が生じることがわかる。
On the other hand, even if the total thickness of the
このような結果になった要因として次のようなことなどが考えられる。ブラシ繊維の体積抵抗が１．１×１０４［Ω・ｃｍ］よりも小さいなど、ブラシ繊維の体積抵抗が低すぎるとブラシ繊維に電流が流れ易くなるため異常放電が起き易くなったと考えられる。また、ブラシ繊維の体積抵抗が３．６×１０５［Ω・ｃｍ］よりも大きいなど、ブラシ繊維の体積抵抗が高すぎるとブラシ繊維に電流が流れ難くなり感光体３の帯電不良が生じたものと考えられる。
The following can be considered as factors that have brought about such a result. If the volume resistance of the brush fiber is too low, for example, if the volume resistance of the brush fiber is smaller than 1.1 × 10 4 [Ω · cm], it is considered that an abnormal discharge is likely to occur because current flows easily to the brush fiber. Further, if the volume resistance of the brush fiber is too high, such as the volume resistance of the brush fiber is larger than 3.6 × 10 5 [Ω · cm], it is difficult for the current to flow through the brush fiber, resulting in poor charging of the
また、表１に示すように、ブラシ繊維の体積抵抗が１．１×１０４［Ω・ｃｍ］以上３．６×１０５［Ω・ｃｍ］以下の条件では、初期帯電性の評価が「○」となり感光体３を良好に帯電せしめられることがわかる。これに対し、ブラシ繊維の体積抵抗が１．１×１０４［Ω・ｃｍ］よりも小さい、すなわち、１．０×１０４［Ω・ｃｍ］の場合や、３．６×１０５［Ω・ｃｍ］よりも大きい、すなわち、３．７×１０５［Ω・ｃｍ］の場合などの条件では、初期帯電性の評価が「×」となり感光体３を良好に帯電せしめられないことがわかる。このような結果になった要因も上記要因によるものであると考えられる。
In addition, as shown in Table 1, when the volume resistance of the brush fiber is 1.1 × 10 4 [Ω · cm] or more and 3.6 × 10 5 [Ω · cm] or less, the initial chargeability is evaluated as “ It can be seen that the
また、表１に示すように感光体３の各膜厚の合計が１２［μｍ］以上の場合、すなわち、１３［μｍ］では、ブラシ繊維の体積抵抗の大きさに関わらず初期白点ランクの評価が「３」、つまり、許容できない程の白点が生じることがわかる。
In addition, as shown in Table 1, when the total thickness of the
これは、感光体３の各膜厚の合計が１２［μｍ］より大きい場合よりも、感光体３の各膜厚の合計を１２［μｍ］以下とすることで、後述する理由によって白点が生じるのを抑制できる程度に感光体３の静電容量を大きくすることができたためであると考えられる。なお、静電容量は誘電率にも依存するが、有機感光体であれば材料による差はほとんどなく、例えば、ポリカーボネートの比誘電率は２．９、ポリアリレートの比誘電率は３．０である。帯電するために必要な電荷量が多ければ、異常放電による帯電ムラを打ち消し易くなり、より均一に感光体３を帯電できるためであると考えられる。このことについて、より詳しく考察したもの（膜厚依存の推定メカニズム）を以下に示す。
This is because when the total film thickness of the
＜膜厚依存の推定メカニズム＞
まず、簡単のために単一の誘電層で考える。図１（ａ）は誘電層の膜厚が薄い場合であり図１（ｂ）は誘電層の膜厚が厚い場合を示している。
<Estimated mechanism of film thickness dependence>
First, for simplicity, consider a single dielectric layer. FIG. 1A shows a case where the dielectric layer is thin, and FIG. 1B shows a case where the dielectric layer is thick.
比誘電率をε、膜厚をｄ［μｍ］とすると単位面積当たりの電荷量Ｑは、数１で表される。なお、Ｃは単位面積当たりの静電容量［Ｆ／ｍ２］であり、Ｖは表面電位［Ｖ］である。
また、単位面積当たりの静電容量Ｃは、数２で表される。
数１に数２を代入すると数３のようになる。
ここで、膜厚ｄ’、ｄ’’が以下の関係式を数４を満たすとする。
近接放電により、パッシェン則に従って放電停止電圧まで誘電層が帯電されたとき、このときの電荷量をそれぞれＱ１’、Ｑ１’’とすると、これらの関係は数３及び数４より数５のように表される。
一方、異常放電が起きたときは、通常のパッシェン則に従った放電が起きたときに比べて、Ｑが異常に大きくなると考えられる。そのときの電荷量をＱ２とすると、数５から以下の関係式が数６が成り立つと考えられる。
よって、数７に示す関係式が成り立つと考えられる。つまり、膜厚が薄い場合の方が、通常放電と異常放電の電荷量の差が小さくなる。
よって、誘電層が感光層の場合、露光をして現像をするときに、電荷量は減るものの残留電位を考慮すると上記の電荷量の差が画像濃度に影響すると考えられる。異常放電を起こした箇所は表面電位が高いため、画像濃度は薄くなる。つまり、誘電層の膜厚が薄い方が、画像上に白点が現れにくくなると考えられる。 Therefore, when the dielectric layer is a photosensitive layer, the difference in the charge amount is considered to affect the image density in consideration of the residual potential, although the charge amount is reduced when developing by exposure. Since the surface potential is high at the location where the abnormal discharge has occurred, the image density becomes thin. That is, it is considered that a white spot is less likely to appear on the image when the dielectric layer is thinner.
また、表１に示すように、感光体３に対する帯電ブラシローラ８のブラシ食い込み量が０．３［ｍｍ］以下、すなわち、０．２［ｍｍ］または０．３［ｍｍ］の条件では、連続５０００枚印字後のレーザーパワー変動の評価が「○」であることがわかる。これに対し、上記ブラシ食い込み量が０．３［ｍｍ］より大きい、すなわち、０．４［ｍｍ］の条件では、連続５０００枚印字後のレーザーパワー変動の評価が「×」であることがわかる。
Further, as shown in Table 1, when the brush biting amount of the charging
ブラシを用いると感光体３の削れ量が多いため、感光体３の初期膜厚が薄いと長期間使用したときの膜厚が薄くなりすぎて光量の調整を行うことができなくなるという不具合があった。そこで、感光体３に対する帯電ブラシローラ８のブラシ食い込み量を０．３［ｍｍ］以下にすることで感光体３に対するブラシの摺擦が抑えられ感光体３の削れ量を低減することができる。これにより、初期の感光体膜厚を薄く設定することができるので、より画像に白点が生じるのを抑制することができる。
When the brush is used, the amount of abrasion of the
上述した実験結果より、感光体３の膜厚の合計（感光層の厚さと表面保護層の厚さとの合計）、ブラシ繊維の体積抵抗及びブラシ食込み量は、図７に示すようなパラメータの範囲にすることが好ましいことがわかる。 From the above experimental results, the total film thickness of the photosensitive member 3 (the total of the thickness of the photosensitive layer and the thickness of the surface protective layer), the volume resistance of the brush fibers, and the brush biting amount are within the parameter ranges shown in FIG. It can be seen that it is preferable.
以上、本実施形態によれば、基材上に感光層と表面保護層とを順に積層してなる感光体３と、感光体３に接触し感光体３の表面を帯電せしめる斜毛状態のブラシを有する帯電手段である帯電ブラシローラ８とを備える、画像形成装置であるプリンタ、または、そのプリンタに対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、感光層の厚さと表面保護層の厚さとの合計が１２［μｍ］以下であり、帯電ブラシローラ８のブラシの体積抵抗が１．１×１０４［Ω］以上３．６×１０５［Ω］以下であることで、上述したように形成した画像に白点が生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、帯電ブラシローラ８の上記ブラシが感光体３の表面に食い込む量が０．３［ｍｍ］以下であることで、感光体３に対するブラシの摺擦が抑えられ感光体３の削れ量を低減することができる。よって、初期の感光体膜厚を薄く設定することができるので、より画像に白点が生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、上記ブラシ繊維は、ナイロン、ポリエステルまたはアクリルから選ばれる材料にカーボンを分散させた導電繊維であることが望ましい。
また、本実施形態によれば、上記帯電手段は帯電ブラシローラ８であることで特に有効な効果が得られる。
また、本実施形態によれば、プリンタに設けられ感光体３のトナー像を転写体である中間転写ベルト６１に転写する転写手段である転写ユニット６０による転写後の領域の感光体３の表面に付着している転写残トナーを一時的に帯電ブラシローラ８で捕捉した後、所定のタイミングで捕捉したトナーを上記表面に逆戻りさせることで、上述したように感光体表面をクリーニングするため専用のクリーニング装置を設ける必要がなく、プロセスカートリッジ及び画像形成装置の小型化や低コスト化が可能となる。
また、本実施形態によれば、プリンタに設けられ感光体３のトナー像を転写体である中間転写ベルト６１に転写する転写手段である転写ユニット６０による転写後の領域の感光体３の表面に付着している転写残トナーを荷電する転写残トナー荷電手段であるプレ帯電ブレード９を、感光体３と帯電ブラシローラ８とが接触する箇所よりも感光体表面移動方向上流側に設ける。これにより、プレ帯電ブレード９によって転写残トナーを帯電ブラシローラ８によって回収し易いように荷電することで、帯電ブラシローラ８の転写残トナーの回収率を向上させることができる。また、上記戻し処理の際の吐き出し量を多くすることができる。
また、本実施形態によれば、プレ帯電ブレード９は、ナイロン、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ウレタンまたはポリエチレンから選ばれるシート材料であることが望ましい。
また、本実施形態によれば、プレ帯電ブレード９に電圧を印加する電圧印加手段であるプレ帯電電源１０５を有しており、プレ帯電電源１０５によりプレ帯電ブレード９へ印加する電圧の極性は、トナーの正規帯電極性と同じである。これにより、帯電ブラシローラ８の転写残トナーの回収率をより向上させることができる。また、上記戻し処理の際の吐き出し量をより多くすることができる。
また、本実施形態によれば、上記現像手段である現像装置４０は、接触一成分現像手段であることで転写残トナーなどを感光体３上から現像装置４０内に回収した場合に現像剤の濃度が変化するのを抑制できる。また、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いたものに比べて、現像剤中のトナー濃度を検知、制御する機構などが必要なくなり、現像装置４０を安価にすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
Further, according to the present embodiment, since the amount of the brush of the charging
According to the present embodiment, the brush fiber is preferably a conductive fiber in which carbon is dispersed in a material selected from nylon, polyester, or acrylic.
Further, according to the present embodiment, the charging means is the charging
Further, according to the present embodiment, the surface of the
Further, according to the present embodiment, the surface of the
Further, according to the present embodiment, the pre-charging blade 9 is desirably a sheet material selected from nylon, PTFE, PVDF, urethane, or polyethylene.
In addition, according to the present embodiment, the
Further, according to the present embodiment, the developing device 40 that is the developing unit is a contact one-component developing unit, so that when the transfer residual toner or the like is collected from the
１ プロセスカートリッジ
３ 感光体
８ 帯電ブラシローラ
９ プレ帯電ブレード
４０ 現像装置
５２ 電荷発生層
５３ 電荷輸送層
５４ 表面保護層
６０ 転写ユニット
６１ 中間転写ベルト
１０５ プレ帯電電源
DESCRIPTION OF
Claims (17)
該感光体に接触し該感光体の表面を帯電せしめる斜毛状態のブラシを有する帯電手段とを備える、画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
該感光層の厚さと該保護層の厚さとの合計が１２［μｍ］以下であり、該ブラシの体積抵抗が１．１×１０４［Ω］以上３．６×１０５［Ω］以下であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 A photoreceptor in which a photosensitive layer and a protective layer are sequentially laminated on a substrate;
A process cartridge detachably attached to the image forming apparatus, comprising a charging unit having a brush in a slanted hair state that contacts the photosensitive member and charges the surface of the photosensitive member;
The sum of the thickness of the photosensitive layer and the thickness of the protective layer is 12 [μm] or less, and the volume resistance of the brush is 1.1 × 10 4 [Ω] or more and 3.6 × 10 5 [Ω] or less. A process cartridge characterized by being.
上記帯電手段の上記ブラシが該感光体の表面に食い込み量が０．３［ｍｍ］以下であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 The process cartridge according to claim 1.
A process cartridge, wherein the brush of the charging means bites into the surface of the photosensitive member in an amount of 0.3 [mm] or less.
上記ブラシは、ナイロン、ポリエステルまたはアクリルから選ばれる材料にカーボンを分散させた導電繊維からなるものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。 The process cartridge according to claim 1 or 2,
The process cartridge is characterized in that the brush is made of conductive fibers in which carbon is dispersed in a material selected from nylon, polyester or acrylic.
上記帯電手段はブラシローラであることを特徴とするプロセスカートリッジ。 The process cartridge according to claim 1, 2 or 3,
A process cartridge according to claim 1, wherein the charging means is a brush roller.
上記画像形成装置に設けられ上記感光体のトナー像を転写体に転写する転写手段による転写後の領域の該感光体の表面に付着している転写残トナーを一時的に上記帯電手段で捕捉した後、所定のタイミングで捕捉したトナーを該表面に逆戻りさせることを特徴とするプロセスカートリッジ。 The process cartridge of claim 1, 2, 3 or 4
Transfer residual toner attached to the surface of the photoconductor in a region after transfer by a transfer unit that is provided in the image forming apparatus and transfers the toner image of the photoconductor to the transfer body is temporarily captured by the charging unit. Then, a process cartridge characterized in that toner captured at a predetermined timing is returned to the surface.
上記画像形成装置に設けられ上記感光体のトナー像を転写体に転写する転写手段による転写後の領域の該感光体の表面に付着している転写残トナーを荷電する転写残トナー荷電手段を、上記感光体と上記帯電手段とが接触する箇所よりも感光体表面移動方向上流側に設けることを特徴とするプロセスカートリッジ。 The process cartridge according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
Transfer residual toner charging means for charging the transfer residual toner attached to the surface of the photoconductor in a region after transfer by the transfer means for transferring the toner image of the photoconductor to the transfer body provided in the image forming apparatus, A process cartridge provided on the upstream side in the moving direction of the surface of the photosensitive member relative to a portion where the photosensitive member and the charging unit are in contact with each other.
上記転写残トナー荷電手段は、ナイロン、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ウレタンまたはポリエチレンから選ばれるシート材料であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 The process cartridge according to claim 6.
The process cartridge characterized in that the transfer residual toner charging means is a sheet material selected from nylon, PTFE, PVDF, urethane or polyethylene.
該プロセスカートリッジとして請求項１、２、３、４、５、６または７のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus having a process cartridge that is detachable from the image forming apparatus, comprising at least a photoconductor and a charging unit that charges the photoconductor.
An image forming apparatus comprising the process cartridge according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7 as the process cartridge.
該感光体に接触し該感光体の表面を帯電せしめる斜毛状態のブラシを有する帯電手段とを備えた画像形成装置において、
該感光層の厚さと該保護層の厚さとの合計が１２［μｍ］以下であり、該ブラシ繊維の体積抵抗が１．１×１０４［Ω］以上３．６×１０５［Ω］以下であることを特徴とする画像形成装置。 A photoreceptor in which a photosensitive layer and a protective layer are sequentially laminated on a substrate;
In an image forming apparatus comprising a charging unit having a brush in a slanted hair state that contacts the photoconductor and charges the surface of the photoconductor,
The sum of the thickness of the photosensitive layer and the thickness of the protective layer is 12 [μm] or less, and the volume resistance of the brush fiber is 1.1 × 10 4 [Ω] or more and 3.6 × 10 5 [Ω] or less. An image forming apparatus.
上記帯電手段の上記ブラシが該感光体の表面に食い込み量が０．３［ｍｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 9.
An image forming apparatus, wherein the brush of the charging means bites into the surface of the photoconductor at 0.3 [mm] or less.
上記ブラシは、ナイロン、ポリエステルまたはアクリルから選ばれる材料にカーボンを分散させた導電繊維からなるものであることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 9 or 10,
The image forming apparatus, wherein the brush is made of conductive fibers in which carbon is dispersed in a material selected from nylon, polyester, or acrylic.
上記帯電手段はブラシローラであることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 9, 10 or 11.
An image forming apparatus, wherein the charging means is a brush roller.
上記感光体のトナー像を転写体に転写する転写手段を有し、
該転写手段による転写後の領域の該像担持体の表面に付着しているトナーを一時的に上記帯電手段で捕捉した後、所定のタイミングで捕捉したトナーを該表面に逆戻りさせることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 9, 10, 11, or 12.
Transfer means for transferring the toner image of the photoreceptor to a transfer body;
The toner adhering to the surface of the image carrier in the region after the transfer by the transfer unit is temporarily captured by the charging unit, and then the toner captured at a predetermined timing is returned to the surface. Image forming apparatus.
上記感光体のトナー像を転写体に転写する転写手段を有し、
上記感光体と上記帯電手段とが接触する箇所よりも感光体表面移動方向上流側に転写残トナーを荷電する転写残トナー荷電手段を設けることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 9, 10, 11, 12, or 13.
Transfer means for transferring the toner image of the photoreceptor to a transfer body;
An image forming apparatus, comprising: a transfer residual toner charging unit configured to charge a transfer residual toner upstream of a position where the photoconductor and the charging unit are in contact with each other in a moving direction of the surface of the photoconductor.
上記転写残トナー荷電手段は、ナイロン、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ウレタンまたはポリエチレンから選ばれるシート材料であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 14.
The image forming apparatus, wherein the transfer residual toner charging means is a sheet material selected from nylon, PTFE, PVDF, urethane or polyethylene.
上記転写残トナー荷電手段に電圧を印加する電圧印加手段を有しており、該電圧印加手段により該転写残トナー荷電手段へ印加する電圧の極性は、トナーの正規帯電極性と同じであることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 14 or 15,
It has voltage applying means for applying a voltage to the transfer residual toner charging means, and the polarity of the voltage applied to the transfer residual toner charging means by the voltage applying means is the same as the normal charging polarity of the toner. An image forming apparatus.
上記現像手段は、接触一成分現像手段であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, or 16.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing unit is a contact one-component developing unit.
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