画像形成装置
【課題】 本発明は、像担持体及びクリーニングブレードの耐久性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 画像形成装置については、感光体１の表面を削磨する削磨手段をさらに有し、感光体１の表面の十点平均面粗さが１０ｎｍ以上となるように制御されている。
【解決手段】 画像形成装置については、感光体１の表面を削磨する削磨手段をさらに有し、感光体１の表面の十点平均面粗さが１０ｎｍ以上となるように制御されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真装置は、帯電部で感光体の表面を一様に帯電し、露光部で画像データとなる静電潜像を書き込み、現像部で静電潜像の形成された感光体の表面にトナーを現像し、転写部で転写紙又は中間転写体に転写した後、クリーニング部で感光体の表面に残留したトナーを除去するというプロセスを行う。
【０００３】
クリーニング装置は、通常、ゴム等の弾性体から形成されるクリーニングブレードを備えており、クリーニングブレードを感光体の表面に当接させて転写残トナーを感光体の表面から除去する。高速機においては、クリーニング性をさらに向上させるため、クリーニングブレードとは別に、クリーニングブラシを備えた画像形成装置も知られている。
【０００４】
クリーニングブレードは、感光体の表面に絶えず当接して継続的な変形及びせん段応力が与えられるため、欠け、摩耗等により劣化する。クリーニングブレードが劣化すると、クリーニング不良による画像欠陥を生じる。
【０００５】
近年、急速なカラー化とそれに伴う高画像品質化に対応するため、重合トナーを用いることが主流になりつつある。重合トナーは、一般に小粒径かつ球形に近い形状であるため、従来のクリーニングブレードを用いる場合に、クリーニング性が良くないことはよく知られている。このため、重合トナーをクリーニングする際に、従来以上にクリーニングブレードの当接圧を大きくする必要があり、クリーニングブレードの劣化が非常に重大な問題となっている。
【０００６】
従来、感光体としては、安価であることから有機感光体が用いられてきた。有機感光体を形成する樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等が実用化されている。しかしながら、これらの樹脂を表面層に用いると、繰り返し使用によって表面層が次第に摩耗するため、耐久性は低い。そこで、感光体の高耐久化を図るために、表面層に、重合性官能基を有する化合物を硬化させることにより得られる硬化樹脂を用いることが知られている（特許文献１〜３参照）。
【０００７】
しかしながら、このような硬化樹脂を表面層に用いた場合には、クリーニングブレードの滑り性が低下するという問題がある。したがって、クリーニング性が低下し、さらに、クリーニングブレードの劣化も激しくなる。このため、感光体を高耐久化しても、クリーニング部の問題により、画像形成装置又はプロセスカートリッジ全体の高耐久化することができない。
【特許文献１】特開２００４−３０２４５０号公報
【特許文献２】特開２００４−３０２４５１号公報
【特許文献３】特開２００４−３０２４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、像担持体及びクリーニングブレードの耐久性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、重合性官能基を有する化合物を硬化させることにより得られる硬化樹脂を含有する表面層を有する像担持体と、該像担持体の表面に当接するクリーニングブレードとを少なくとも有する画像形成装置において、該像担持体の表面を削磨する削磨手段をさらに有し、該像担持体の表面の十点平均面粗さが１０ｎｍ以上となるように制御されていることを特徴とする。これにより、像担持体及びクリーニングブレードの耐久性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記削磨手段が前記像担持体の表面を削磨するプロセスを実行する動作モードを有することを特徴とする。これにより、必要に応じて、像担持体の表面を削磨するプロセスを実行することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記像担時体の表面を帯電させる帯電装置をさらに有し、前記削磨手段は、所定の交流成分のピーク間電圧及び／又は所定の交流成分の周波数に設定されている該帯電装置であることを特徴とする。これにより、既存の帯電装置を用いて像担持体の表面を削磨することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記像担持体の表面に当接するクリーニングブラシをさらに有し、前記削磨手段は、少なくとも所定の回転速度に設定されている該クリーニングブラシであることを特徴とする。これにより、既存のクリーニングブラシを用いて像担持体の表面を削磨することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記硬化樹脂は、前記重合性官能基を３個以上有すると共に電荷輸送性構造を有さない化合物と、前記重合性官能基を１個有すると共に電荷輸送性構造を有する化合物を硬化させることにより得られることを特徴とする。これにより、像担持体の耐久性をさらに向上させることができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、前記電荷輸送性構造を有さない化合物が有する重合性官能基は、アクリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイルオキシ基であり、前記電荷輸送性構造を有する化合物が有する重合性官能基は、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であり、前記電荷輸送性構造を有する化合物が有する電荷輸送性構造は、トリアリールアミン構造であることを特徴とする。これにより、像担持体の耐久性をさらに向上させることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、少なくとも、前記像担持体と、前記クリーニングブレードとを一体に支持するプロセスカートリッジが着脱可能に設けられていることを特徴とする。これにより、像担持体及びクリーニングブレードの耐久性を向上させることが可能なプロセスカートリッジを有する画像形成装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、像担持体及びクリーニングブレードの耐久性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。
【００１８】
本発明者らは、鋭意検討の結果、感光体の表面に対するクリーニングブレードの滑り性を向上させるためには、感光体の表面が削磨されることによって生じるμｍオーダーの領域における微小な凹凸が重要であることがわかった。その過程について、以下に説明する。
【００１９】
感光体の表面層に、ポリカーボネート等の従来の樹脂を用いた場合と、硬化樹脂を用いた場合を比較すると、両者の間で感光体の表面の摩擦係数に大きな差は見られないが、クリーニングブレードの滑り性には大きな差がある。感光体の表面層に従来の樹脂を用いた場合には、クリーニングブレードの滑り性は、画像形成装置を使用することによって改善される。これに対して、感光体の表面層に硬化樹脂を用いた場合には、クリーニングブレードの滑り性が改善されない。そこで、両者の違いを調べた結果、感光体の表面層に従来の樹脂を用いた場合には、感光体の表面のμｍオーダーの領域に微小な凹凸が形成されていることがわかった。
【００２０】
感光体の表面層に従来の樹脂を用いた場合、微小な凹凸は、感光体の表面が削磨されることによって形成されると考えられる。これに対して、感光体の表面層に硬化樹脂を用いた場合、感光体の表面が削磨されない又は削磨される速度が遅いため、微小な凹凸が形成されにくいと考えられる。したがって、クリーニングブレードの劣化を抑制して、クリーニング性能を長期間維持するためには、感光体の表面に微小な凹凸を形成する必要があり、感光体の表面を削磨する必要がある。
【００２１】
なお、感光体の表面を風圧によって清掃した後も、クリーニングブレードの滑り性が変化しないため、感光体が削磨される際に生じる粉が、クリーニングブレードの滑り性の向上に寄与しているとは考えにくい。
【００２２】
本発明においては、感光体の硬化樹脂を含有する表面層を削磨するプロセスを実行することによって、感光体に対するクリーニングブレードの滑り性を向上させることができる。また、感光体の表面層を削磨するプロセスは、常時ではなく、定期的に実行することが好ましい。これにより、感光体の表面層が削れ過ぎて耐久性が低下することを抑制することができる。
【００２３】
感光体の表面のμｍオーダー領域における微小な凹凸は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定することができ、３μｍ四方の十点平均面粗さ（Ｒｚ）で表すことができる。十点平均面粗さ（Ｒｚ）は、ＪＩＳＢ６０１で定義されている十点平均粗さを測定面に対して適用できるように拡張したものである。なお、十点平均面粗さ（Ｒｚ）の測定領域は、３μｍ四方に限定されないが、感光体の表面の３μｍ四方の十点平均面粗さ（Ｒｚ）が１０ｎｍ以上となるように制御することにより、感光体の表面に対するクリーニングブレードの滑り性を向上させることができる。さらに、感光体の表面の３μｍ四方の十点平均面粗さ（Ｒｚ）は、２０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２４】
また、感光体の表面の３μｍ四方の十点平均面粗さ（Ｒｚ）は、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。感光体の表面の３μｍ四方の十点平均面粗さ（Ｒｚ）が１０００ｎｍより大きくなると、クリーニング性が低下することがある。
【００２５】
図１に、本発明の画像形成装置の一例を示す。本画像形成装置は、有機感光体からなる像担持体としての感光体１を備えている。感光体１は、ドラム状の形状を有しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。感光体１は、図示しない駆動装置により回転駆動され、その表面が帯電装置２によって所定の極性に均一に帯電される。帯電された感光体１の表面には、露光装置４によって光像が露光され、所定の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ローラ等の現像部材を備えた現像装置５から感光体１の表面に供給される現像剤としてのトナーにより現像されて、トナー像として可視像化される。現像されたトナー像は、転写部材６により印加される転写バイアス電位の下で転写材へと転写される。トナー像が転写された転写材は、転写材搬送経路７に沿って図示しない定着装置に搬送されてトナー像が定着され、印刷物が生成される。転写プロセスが終了した後の感光体１上に付着している転写残トナーは、クリーニング補助部材としてのクリーニングブラシ８と、クリーニング部材としてのクリーニングブレード９によりクリーニングされる。さらに、感光体１は、残留した電荷を除去するための除電装置１０により表面電位が制御され、次の像形成プロセスが行われる。なお、除電装置１０は、感光体１の除電を必要としないプロセス条件では、用いられなくてもよい。
【００２６】
ここで、露光装置４、現像装置５、転写部材６、転写材搬送経路７、除電装置１０は、特に限定されず、公知の技術を適宜用いることができる。
【００２７】
帯電装置２としては、帯電部材としての帯電ローラ３を感光体１に対して接触又は非接触近接するように配置して近接放電を起こすことにより、感光体１の表面を帯電させる方式のものを用いることが好ましい。このように、近接放電を起こすことにより、感光体１の表面層の組成物を分解し、感光体の摩耗が促進することができる。
【００２８】
なお、接触とは、感光体１に帯電ローラ３が接触していることを意味し、非接触近接とは、感光体１と帯電ローラ３の間に２００μｍ以下の空隙が存在していることを意味する。非接触近接方式は、帯電ローラ３の表面が感光体１の表面に残留したトナー等によって汚染されにくいというメリットがある。
【００２９】
なお、帯電部材としては、帯電ローラ３の他に、帯電ブラシ、帯電ブレード等を用いることができる。
【００３０】
帯電ローラ３は、例えば、鋼の表面をニッケルメッキ仕上げするＳＵＭ−Ｎｉメッキで形成した、例えば、外径８ｍｍの金属軸である芯金３ａの外周に、例えば、エピクロロヒドリンゴムからなり、体積固有抵抗値が１×１０３〜１×１０８Ω・ｃｍである弾性ローラ部を、例えば、肉厚１．５ｍｍの層として形成したものを用いることができる。さらに、弾性ローラ部は、例えば、ゴム自体のテストピース硬度が６０度のものを使用することができる。また、弾性ローラ部の両端部に、それぞれ、例えば、ポリエステル又はポリエチレンテレフタレートからなる片面が粘着面に形成された粘着シートを貼り付けることによって、感光体１と帯電ローラ３の間に空隙を形成することができ、非接触近接方式を実現することができる。
【００３１】
そして、帯電ローラ３の芯金３ａに直流電圧又は交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を印加することによって、近接放電を起こして感光体１の表面を帯電することができる。
【００３２】
本画像形成装置において、転写残トナーは、主に、クリーニングブレード９により除去されるが、回転するクリーニングブラシ８も転写残トナーの一部を除去し、クリーニングブレード９の負担を軽減することができる。さらに、クリーニングブラシ８は、感光体１の表面に付着した二成分系現像剤中のキャリア、紙粉等の硬質の異物を除去することができる。これらの異物がクリーニングブレード９と感光体１の表面の間に挟まれると、感光体１の表面に傷が付けられる他、クリーニングブレード９のエッジ部に欠損を生じ、感光体１の表面のクリーニング不良が発生することがある。さらに、クリーニングブラシ８は、感光体１の表面を削磨することができる。クリーニングブラシ８の材料としては、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン等の樹脂繊維、カーボン繊維等を用いることができる。繊維の太さは、５〜２０Ｄ／Ｆ、ブラシ密度は、１万〜１０万本／ｉｎｃｈ２、繊維の長さは、２〜５ｍｍであることが好ましい。なお、Ｄは、デニール、Ｆは、フィラメントであり、Ｄ／Ｆは、繊維の太さの単位を表す。
【００３３】
クリーニングブラシ８の回転方向は、感光体１の表面の移動方向に対して順方向（図１中、反時計回り）と、逆方向（図１中、時計回り）のどちらでも良い。逆方向の方がクリーニング能力、感光体の表面を削磨する効果が大きくなる。クリーニングブラシ８の回転速度（線速度）は、感光体１の表面の移動速度（線速度）の０．５〜５倍であることが好ましい。
【００３４】
本画像形成装置では、クリーニングブレード９は、クリーニングブラシ８により除去されなかった転写残トナーを除去する。クリーニングブレード９は、弾性を有する合成ゴムを用いて形成することができ、例えば、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等を用いて形成することができる。通常、クリーニングブレード９は、保持金具に一端が固定され、他端が自由端として、感光体１に当接するように固定されている。クリーニングブレード９の感光体１に対する配置は、概ねカウンタ方式と、トレーリング方式とが知られており、クリーニング性の点でカウンタ方式を用いることが好ましい。カウンタ方式として、クリーニングブレード９を配置する場合には、クリーニングブレード９の弾性率を感光体１の表面層を形成する樹脂の２０〜８０％とし、厚さを１〜６ｍｍとし、感光体１に対する当接角度を１５°〜４５°とすることが好ましい。
【００３５】
感光体１は、重合性官能基を有する化合物を少なくとも熱、光及び放射線のいずれかにより重合することにより硬化させた硬化樹脂を含有する表面層を有する。これは、以下の目的のためである。感光体１は、前述したように、帯電、露光、現像、転写、クリーニング及び除電の一連のプロセスが繰り返される環境で使用される。この過程で感光体１が摩耗したり、傷が発生したりすることにより、画像劣化が発生する。このとき、摩耗、傷が発生する要因としては、（１）帯電、除電時の放電による感光体の表面の組成物の分解及び酸化性ガスによる化学的劣化、（２）現像時におけるキャリア付着、（３）転写時における転写体との摩擦、（４）クリーニング時におけるクリーニングブラシ、クリーニングブレード及び介在するトナーや付着キャリアとの摩擦等が挙げられる。これらのハザードに強い感光体を設計するためには、表面層を高硬度、高弾性で且つ均一にすることが好ましく、表面層の膜構造は、緻密かつ均一な３次元網目構造であることが好ましい。このために、本発明においては、重合性官能基を有する化合物を硬化させた硬化樹脂を含有する表面層（硬化表面層）を感光体の表面に形成する。
【００３６】
なお、感光体１に対するクリーニングブレード９の滑り性は、感光体１を回転駆動させる駆動トルクによって表すことができる。
【００３７】
クリーニングブレード９の劣化を抑制してクリーニング性能を長期間維持するためには、感光体１の表面に、μｍオーダーの領域における微小な凹凸を形成して感光体１の駆動トルクを低下させる必要がある。したがって、耐磨耗性に優れた硬化表面層を有する感光体１の表面を削磨する必要がある。
【００３８】
そこで、硬化表面層を有する感光体１の表面を削磨するプロセス（削磨プロセス）を設け、このプロセスを定期的に実行することが好ましい。感光体１の表面を削磨するためには、帯電装置２の近接放電が感光体１の表面層の組成物を分解することと、クリーニングブラシ８が感光体１の表面層を削磨することを利用することが好ましい。削磨プロセスの具体例としては、以下の２つのプロセスが挙げられる。
（１）帯電制御装置１１によって、帯電装置２のＡＣ成分のピーク間電圧及び／又はＡＣ成分の周波数を通常動作時から変化させるプロセス。
【００３９】
ＡＣ成分のピーク間電圧は、通常動作時の１．２〜５倍であることが好ましく、周波数は、通常動作時の３〜３０倍であることが好ましい。
（２）クリーニングブラシ制御装置１２によって、クリーニングブラシ８の回転速度（線速度）を通常動作時から変化させるプロセス。
【００４０】
クリーニングブラシ８の回転速度（線速度）は、感光体１の表面の移動速度（線速度）の１〜５倍であることが好ましい。このとき、クリーニングブラシ８の回転方向は、感光体１の移動方向に対して逆方向にすると、感光体１の表面を削磨する効果が大きくなる。また、１〜５０％ハーフトーンのトナーを現像してクリーニングブラシ８に供給すれば、さらに効果的に感光体１の表面を削磨することができる。
【００４１】
ただし、削磨プロセスは、以下の２つのプロセスに限定されない。以下の２つのプロセス以外のプロセスとしては、例えば、帯電装置のＡＣ成分の周波数を大きくする代わりに、感光体の回転速度を遅くするプロセスが挙げられる。
【００４２】
上記の２つのプロセスの少なくとも一方を１０００〜１０万枚プリントする毎に実行すれば、長期的に感光体の表面の微小な凹凸を維持することができ、クリーニングブレード９のクリーニング性能を長期的に保つことができる。
【００４３】
なお、本画像形成装置は、少なくとも、感光体１と、クリーニングブレード９とを一体に支持するプロセスカートリッジが着脱可能に設けられていてもよい。
【００４４】
硬化表面層を備えた感光体を以下に説明する。ただし、本発明で用いることのできる硬化表面層を備えた感光体は、以下に限定されない。
【００４５】
図２及び図３に、本発明で用いられる感光体の一例を示す。図２に、導電性支持体２１上に、電荷発生機能及び電荷輸送機能を有する単層構造の感光層２２が設けられた感光体を示す。図２（ａ）は、硬化表面層２３が感光層２２全体である場合であり、図２（ｂ）は、硬化表面層２３が感光層の表面部分である場合である。なお、必要に応じて、モアレ防止、残留電位の低減等のために、導電性支持体２１と感光層２２の間に、下引き層を設けることができる。
【００４６】
図３に、導電性支持体３１上に、電荷発生機能を有する電荷発生層３２と、電荷輸送物機能を有する電荷輸送層３３が積層された積層構造の感光層を有する感光体を示す。図３（ａ）は、硬化表面層３４が電荷輸送層３３全体である場合であり、図３（ｂ）は、硬化表面層３４が電荷輸送層３３の表面部分である場合である。なお、必要に応じて、モアレ防止、残留電位の低減等のために、導電性支持体３１と電荷発生層３２の間に、下引き層を設けることができる。
【００４７】
硬化表面層は、電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性化合物と電荷輸送性構造を有する１官能のラジカル重合性化合物を硬化させた硬化樹脂からなる場合に、優れた耐久性を示す。具体的には、電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性化合物のラジカル重合性官能基が、アクリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイルオキシ基であり、電荷輸送性構造を有する１官能のラジカル重合性化合物のラジカル重合性官能基が、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であり、電荷輸送性構造を有する１官能のラジカル重合性化合物の電荷輸送性構造が、トリアリールアミン構造である場合に、特に優れた耐久性を示す。硬化表面層を有する耐久性に優れた感光体としては、特開２００４−２０２４５０号公報、特開２００４−２０２４５１号公報、特開２００４−２０２４５２号公報等に開示されているものを用いることができる。
【実施例】
【００４８】
次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例において、部は、すべて重量部を表す。
【００４９】
実験例１〜９において、それぞれの削磨プロセスの条件における、削磨プロセス後の感光体の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを求め、実験例１０において、削磨プロセス前の感光体の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを求めた。
（実験例１）
図４に示すような、感光体１と、非接触近接帯電方式の帯電ローラ３と、クリーニングブラシ８と、クリーニングブレード９とを備える市販のプロセスカートリッジ４０を使用する市販の電子写真複写機を改造して、削磨プロセスを実行できるようにした。削磨プロセスを以下の条件で行い、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜感光体１＞
アルキッド樹脂ベッコゾール１３０７−６０−ＥＬ（大日本インキ化学工業社製）６部、メラミン樹脂スーパーベッカミンＧ−８２１−６０（大日本インキ化学工業社製）４部、酸化チタン４０部及びメチルエチルケトン５０部からなる下引き層用塗工液を調製した。
【００５０】
化学構造式
【００５１】
【化１】
で示されるビスアゾ顔料２．５部、ポリビニルブチラールＸＹＨＬ（ＵＣＣ社製）０．５部、シクロヘキサノン２００部及びメチルエチルケトン８０部からなる電荷発生層用塗工液を調製した。
【００５２】
ビスフェノールＺポリカーボネートであるパンライトＴＳ−２０５０（帝人化成社製）１０部、化学構造式
【００５３】
【化２】
で示される電荷輸送物質７部、テトラヒドロフラン１００部及び１％シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液ＫＦ５０−１００ＣＳ（信越化学工業社製）０．２部からなる電荷輸送層用塗工液を調製した。
【００５４】
電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性化合物として、トリメチロールプロパントリアクリレートＫＡＹＡＲＡＤ ＴＭＰＴＡ（日本化薬社製）１０部、電荷輸送性構造を有する１官能のラジカル重合性化合物として、化学構造式
【００５５】
【化３】
で示される化合物１０部、光重合開始剤イルガキュア１８４（１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）１部及びテトラヒドロフラン１００部からなる架橋型電荷輸送層用塗工液を調製した。
【００５６】
直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダー上に、下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液及び電荷輸送層用塗工液を順次、塗布、乾燥することにより、膜厚３．５μｍの下引き層、膜厚０．２μｍの電荷発生層、膜厚１８μｍの電荷輸送層を形成した。さらに、電荷輸送層上に架橋型電荷輸送層用塗工液をスプレー塗工し、２０分自然乾燥した後、１６０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを用いて、照射距離１２０ｍｍ、照射強度５００ｍＷ／ｃｍ２、照射時間６０秒の条件で光照射を行い、塗布膜を硬化させた。さらに、１３０℃で２０分乾燥することにより、膜厚５．２μｍの架橋型電荷輸送層を形成し、感光体を得た。
【００５７】
なお、感光体１の回転速度（線速度）は、１２５ｍｍ／秒とした。
＜クリーニングブレード９＞
ウレタンゴム製の厚さ２ｍｍのブレードが保持金具に片持ち保持され、自由長（保持金具端からブレード自由端までの長さ）を７ｍｍとした。また、感光体１に対する当接角を、当接部の感光体１の接線に対して２０°とした。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を２．２ｋＶ、周波数を９００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して順方向、回転速度（線速度）を１４６ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、地肌汚れ分とした。
＜感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）の測定方法＞
原子間力顕微鏡ＳＰＡ５００（ＳＩＩ社製）を用いて、３μｍ×３μｍの領域の十点平均面粗さ（Ｒｚ）を測定した。
＜感光体１の表面の駆動トルクの測定方法＞
プロセスカートリッジ４０を単体で駆動する測定機を用いて駆動トルクを測定した。
（実験例２）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を３ｋＶ、周波数を５０００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例３）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を４ｋＶ、周波数を１００００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例４）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を４ｋＶ、周波数を１００００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、地肌汚れ分とした。
（実験例５）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を４ｋＶ、周波数を９００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例６）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を２．２ｋＶ、周波数を１００００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例７）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を４ｋＶ、周波数を１００００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を１４６ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例８）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を４ｋＶ、周波数を１００００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して順方向、回転速度（線速度）を１４６ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例９）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を２．２ｋＶ、周波数を９００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例１０）
実験例１と同様の条件で、削磨プロセス前の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
（評価結果）
実験例１〜１０の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクの評価結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
（実施例１）
実験例３と同様の条件で、ランニング前と、５万枚プリント時点で、感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定し、耐久枚数を評価した。なお、通常動作は、以下に示す通りであり、削磨プロセスは、実験例３の条件で、最初と１万枚プリント毎に実施した。
＜帯電装置２：通常動作時＞
ＡＣ重畳帯電の非接触近接帯電方式とし、ＡＣ成分を振幅２．２ｋＶ、周波数９００Ｈｚの正弦波、ＤＣ成分の電圧を−６００Ｖとした。
＜クリーニングブラシ８：通常動作時＞
回転方向を感光体１の回転方向に対して順方向とし、回転速度（線速度）を１４６ｍｍ／秒とした。
（実施例２）
感光体１を作製する際に、架橋型電荷輸送層用塗工液に含まれる電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性化合物として、ペンタエリスリトールテトラアクリレートＳＲ−２９５（化薬サートマー社製）を用い、電荷輸送性構造を有する１官能のラジカル重合性化合物として、化学構造式
【００５９】
【化４】
で示される化合物を用い、架橋型電荷輸送層の膜厚を５．４μｍにした以外は、実施例１と同様の条件で、ランニング前と、５万枚プリント時点で、感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定し、耐久枚数を評価した。
（実施例３）
感光体１を作製する際に、架橋型電荷輸送層用塗工液に含まれる電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性化合物として、ジペンタエリスリトールカプロラクトン変性ヘキサアクリレートＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＣＡ−６０（日本化薬社製）を用い、光重合開始剤として、イルガキュア６５１（２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン）（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）を用い、架橋型電荷輸送層の膜厚を５．０μｍにした以外は、実施例１と同様の条件で、ランニング前と、５万枚プリント時点で、感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定し、耐久枚数を評価した。
（比較例１）
削磨プロセスを実行しない以外は、実施例１と同様の条件で、ランニング前と、５万枚プリント時点で、感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定し、耐久枚数を評価した。
（比較例２）
感光体１を作製する際に、架橋型電荷輸送層を形成せず、電荷輸送層の膜厚を２２μｍにした以外は、実施例１と同様の条件で、ランニング前と、５万枚プリント時点で、感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定し、耐久枚数を評価した。
（評価結果）
実施例及び比較例の評価結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
なお、比較例１においては、２万枚プリント時点でブレード劣化によるクリーニング不良が発生し、比較例２においては、２．５万枚プリント時点で地肌汚れによる画質劣化が発生した。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】本発明で用いられる感光体の一例を示す断面図である。
【図３】本発明で用いられる感光体の他の例を示す断面図である。
【図４】実施例で用いた市販の電子写真複写機を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 帯電ローラ
３ａ 芯金
４ 露光装置
５ 現像装置
６ 転写部材
７ 転写材搬送経路
８ クリーニングブラシ
９ クリーニングブレード
１０ 除電装置
１１ 帯電制御装置
１２ クリーニングブラシ制御装置
２１、３１ 導電性支持体
２２ 感光層
２３、３４ 硬化表面層
３２ 電荷発生層
３３ 電荷輸送層
４０ プロセスカートリッジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真装置は、帯電部で感光体の表面を一様に帯電し、露光部で画像データとなる静電潜像を書き込み、現像部で静電潜像の形成された感光体の表面にトナーを現像し、転写部で転写紙又は中間転写体に転写した後、クリーニング部で感光体の表面に残留したトナーを除去するというプロセスを行う。
【０００３】
クリーニング装置は、通常、ゴム等の弾性体から形成されるクリーニングブレードを備えており、クリーニングブレードを感光体の表面に当接させて転写残トナーを感光体の表面から除去する。高速機においては、クリーニング性をさらに向上させるため、クリーニングブレードとは別に、クリーニングブラシを備えた画像形成装置も知られている。
【０００４】
クリーニングブレードは、感光体の表面に絶えず当接して継続的な変形及びせん段応力が与えられるため、欠け、摩耗等により劣化する。クリーニングブレードが劣化すると、クリーニング不良による画像欠陥を生じる。
【０００５】
近年、急速なカラー化とそれに伴う高画像品質化に対応するため、重合トナーを用いることが主流になりつつある。重合トナーは、一般に小粒径かつ球形に近い形状であるため、従来のクリーニングブレードを用いる場合に、クリーニング性が良くないことはよく知られている。このため、重合トナーをクリーニングする際に、従来以上にクリーニングブレードの当接圧を大きくする必要があり、クリーニングブレードの劣化が非常に重大な問題となっている。
【０００６】
従来、感光体としては、安価であることから有機感光体が用いられてきた。有機感光体を形成する樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等が実用化されている。しかしながら、これらの樹脂を表面層に用いると、繰り返し使用によって表面層が次第に摩耗するため、耐久性は低い。そこで、感光体の高耐久化を図るために、表面層に、重合性官能基を有する化合物を硬化させることにより得られる硬化樹脂を用いることが知られている（特許文献１〜３参照）。
【０００７】
しかしながら、このような硬化樹脂を表面層に用いた場合には、クリーニングブレードの滑り性が低下するという問題がある。したがって、クリーニング性が低下し、さらに、クリーニングブレードの劣化も激しくなる。このため、感光体を高耐久化しても、クリーニング部の問題により、画像形成装置又はプロセスカートリッジ全体の高耐久化することができない。
【特許文献１】特開２００４−３０２４５０号公報
【特許文献２】特開２００４−３０２４５１号公報
【特許文献３】特開２００４−３０２４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、像担持体及びクリーニングブレードの耐久性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、重合性官能基を有する化合物を硬化させることにより得られる硬化樹脂を含有する表面層を有する像担持体と、該像担持体の表面に当接するクリーニングブレードとを少なくとも有する画像形成装置において、該像担持体の表面を削磨する削磨手段をさらに有し、該像担持体の表面の十点平均面粗さが１０ｎｍ以上となるように制御されていることを特徴とする。これにより、像担持体及びクリーニングブレードの耐久性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記削磨手段が前記像担持体の表面を削磨するプロセスを実行する動作モードを有することを特徴とする。これにより、必要に応じて、像担持体の表面を削磨するプロセスを実行することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記像担時体の表面を帯電させる帯電装置をさらに有し、前記削磨手段は、所定の交流成分のピーク間電圧及び／又は所定の交流成分の周波数に設定されている該帯電装置であることを特徴とする。これにより、既存の帯電装置を用いて像担持体の表面を削磨することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記像担持体の表面に当接するクリーニングブラシをさらに有し、前記削磨手段は、少なくとも所定の回転速度に設定されている該クリーニングブラシであることを特徴とする。これにより、既存のクリーニングブラシを用いて像担持体の表面を削磨することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記硬化樹脂は、前記重合性官能基を３個以上有すると共に電荷輸送性構造を有さない化合物と、前記重合性官能基を１個有すると共に電荷輸送性構造を有する化合物を硬化させることにより得られることを特徴とする。これにより、像担持体の耐久性をさらに向上させることができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、前記電荷輸送性構造を有さない化合物が有する重合性官能基は、アクリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイルオキシ基であり、前記電荷輸送性構造を有する化合物が有する重合性官能基は、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であり、前記電荷輸送性構造を有する化合物が有する電荷輸送性構造は、トリアリールアミン構造であることを特徴とする。これにより、像担持体の耐久性をさらに向上させることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、少なくとも、前記像担持体と、前記クリーニングブレードとを一体に支持するプロセスカートリッジが着脱可能に設けられていることを特徴とする。これにより、像担持体及びクリーニングブレードの耐久性を向上させることが可能なプロセスカートリッジを有する画像形成装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、像担持体及びクリーニングブレードの耐久性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。
【００１８】
本発明者らは、鋭意検討の結果、感光体の表面に対するクリーニングブレードの滑り性を向上させるためには、感光体の表面が削磨されることによって生じるμｍオーダーの領域における微小な凹凸が重要であることがわかった。その過程について、以下に説明する。
【００１９】
感光体の表面層に、ポリカーボネート等の従来の樹脂を用いた場合と、硬化樹脂を用いた場合を比較すると、両者の間で感光体の表面の摩擦係数に大きな差は見られないが、クリーニングブレードの滑り性には大きな差がある。感光体の表面層に従来の樹脂を用いた場合には、クリーニングブレードの滑り性は、画像形成装置を使用することによって改善される。これに対して、感光体の表面層に硬化樹脂を用いた場合には、クリーニングブレードの滑り性が改善されない。そこで、両者の違いを調べた結果、感光体の表面層に従来の樹脂を用いた場合には、感光体の表面のμｍオーダーの領域に微小な凹凸が形成されていることがわかった。
【００２０】
感光体の表面層に従来の樹脂を用いた場合、微小な凹凸は、感光体の表面が削磨されることによって形成されると考えられる。これに対して、感光体の表面層に硬化樹脂を用いた場合、感光体の表面が削磨されない又は削磨される速度が遅いため、微小な凹凸が形成されにくいと考えられる。したがって、クリーニングブレードの劣化を抑制して、クリーニング性能を長期間維持するためには、感光体の表面に微小な凹凸を形成する必要があり、感光体の表面を削磨する必要がある。
【００２１】
なお、感光体の表面を風圧によって清掃した後も、クリーニングブレードの滑り性が変化しないため、感光体が削磨される際に生じる粉が、クリーニングブレードの滑り性の向上に寄与しているとは考えにくい。
【００２２】
本発明においては、感光体の硬化樹脂を含有する表面層を削磨するプロセスを実行することによって、感光体に対するクリーニングブレードの滑り性を向上させることができる。また、感光体の表面層を削磨するプロセスは、常時ではなく、定期的に実行することが好ましい。これにより、感光体の表面層が削れ過ぎて耐久性が低下することを抑制することができる。
【００２３】
感光体の表面のμｍオーダー領域における微小な凹凸は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定することができ、３μｍ四方の十点平均面粗さ（Ｒｚ）で表すことができる。十点平均面粗さ（Ｒｚ）は、ＪＩＳＢ６０１で定義されている十点平均粗さを測定面に対して適用できるように拡張したものである。なお、十点平均面粗さ（Ｒｚ）の測定領域は、３μｍ四方に限定されないが、感光体の表面の３μｍ四方の十点平均面粗さ（Ｒｚ）が１０ｎｍ以上となるように制御することにより、感光体の表面に対するクリーニングブレードの滑り性を向上させることができる。さらに、感光体の表面の３μｍ四方の十点平均面粗さ（Ｒｚ）は、２０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２４】
また、感光体の表面の３μｍ四方の十点平均面粗さ（Ｒｚ）は、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。感光体の表面の３μｍ四方の十点平均面粗さ（Ｒｚ）が１０００ｎｍより大きくなると、クリーニング性が低下することがある。
【００２５】
図１に、本発明の画像形成装置の一例を示す。本画像形成装置は、有機感光体からなる像担持体としての感光体１を備えている。感光体１は、ドラム状の形状を有しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。感光体１は、図示しない駆動装置により回転駆動され、その表面が帯電装置２によって所定の極性に均一に帯電される。帯電された感光体１の表面には、露光装置４によって光像が露光され、所定の静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ローラ等の現像部材を備えた現像装置５から感光体１の表面に供給される現像剤としてのトナーにより現像されて、トナー像として可視像化される。現像されたトナー像は、転写部材６により印加される転写バイアス電位の下で転写材へと転写される。トナー像が転写された転写材は、転写材搬送経路７に沿って図示しない定着装置に搬送されてトナー像が定着され、印刷物が生成される。転写プロセスが終了した後の感光体１上に付着している転写残トナーは、クリーニング補助部材としてのクリーニングブラシ８と、クリーニング部材としてのクリーニングブレード９によりクリーニングされる。さらに、感光体１は、残留した電荷を除去するための除電装置１０により表面電位が制御され、次の像形成プロセスが行われる。なお、除電装置１０は、感光体１の除電を必要としないプロセス条件では、用いられなくてもよい。
【００２６】
ここで、露光装置４、現像装置５、転写部材６、転写材搬送経路７、除電装置１０は、特に限定されず、公知の技術を適宜用いることができる。
【００２７】
帯電装置２としては、帯電部材としての帯電ローラ３を感光体１に対して接触又は非接触近接するように配置して近接放電を起こすことにより、感光体１の表面を帯電させる方式のものを用いることが好ましい。このように、近接放電を起こすことにより、感光体１の表面層の組成物を分解し、感光体の摩耗が促進することができる。
【００２８】
なお、接触とは、感光体１に帯電ローラ３が接触していることを意味し、非接触近接とは、感光体１と帯電ローラ３の間に２００μｍ以下の空隙が存在していることを意味する。非接触近接方式は、帯電ローラ３の表面が感光体１の表面に残留したトナー等によって汚染されにくいというメリットがある。
【００２９】
なお、帯電部材としては、帯電ローラ３の他に、帯電ブラシ、帯電ブレード等を用いることができる。
【００３０】
帯電ローラ３は、例えば、鋼の表面をニッケルメッキ仕上げするＳＵＭ−Ｎｉメッキで形成した、例えば、外径８ｍｍの金属軸である芯金３ａの外周に、例えば、エピクロロヒドリンゴムからなり、体積固有抵抗値が１×１０３〜１×１０８Ω・ｃｍである弾性ローラ部を、例えば、肉厚１．５ｍｍの層として形成したものを用いることができる。さらに、弾性ローラ部は、例えば、ゴム自体のテストピース硬度が６０度のものを使用することができる。また、弾性ローラ部の両端部に、それぞれ、例えば、ポリエステル又はポリエチレンテレフタレートからなる片面が粘着面に形成された粘着シートを貼り付けることによって、感光体１と帯電ローラ３の間に空隙を形成することができ、非接触近接方式を実現することができる。
【００３１】
そして、帯電ローラ３の芯金３ａに直流電圧又は交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を印加することによって、近接放電を起こして感光体１の表面を帯電することができる。
【００３２】
本画像形成装置において、転写残トナーは、主に、クリーニングブレード９により除去されるが、回転するクリーニングブラシ８も転写残トナーの一部を除去し、クリーニングブレード９の負担を軽減することができる。さらに、クリーニングブラシ８は、感光体１の表面に付着した二成分系現像剤中のキャリア、紙粉等の硬質の異物を除去することができる。これらの異物がクリーニングブレード９と感光体１の表面の間に挟まれると、感光体１の表面に傷が付けられる他、クリーニングブレード９のエッジ部に欠損を生じ、感光体１の表面のクリーニング不良が発生することがある。さらに、クリーニングブラシ８は、感光体１の表面を削磨することができる。クリーニングブラシ８の材料としては、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン等の樹脂繊維、カーボン繊維等を用いることができる。繊維の太さは、５〜２０Ｄ／Ｆ、ブラシ密度は、１万〜１０万本／ｉｎｃｈ２、繊維の長さは、２〜５ｍｍであることが好ましい。なお、Ｄは、デニール、Ｆは、フィラメントであり、Ｄ／Ｆは、繊維の太さの単位を表す。
【００３３】
クリーニングブラシ８の回転方向は、感光体１の表面の移動方向に対して順方向（図１中、反時計回り）と、逆方向（図１中、時計回り）のどちらでも良い。逆方向の方がクリーニング能力、感光体の表面を削磨する効果が大きくなる。クリーニングブラシ８の回転速度（線速度）は、感光体１の表面の移動速度（線速度）の０．５〜５倍であることが好ましい。
【００３４】
本画像形成装置では、クリーニングブレード９は、クリーニングブラシ８により除去されなかった転写残トナーを除去する。クリーニングブレード９は、弾性を有する合成ゴムを用いて形成することができ、例えば、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等を用いて形成することができる。通常、クリーニングブレード９は、保持金具に一端が固定され、他端が自由端として、感光体１に当接するように固定されている。クリーニングブレード９の感光体１に対する配置は、概ねカウンタ方式と、トレーリング方式とが知られており、クリーニング性の点でカウンタ方式を用いることが好ましい。カウンタ方式として、クリーニングブレード９を配置する場合には、クリーニングブレード９の弾性率を感光体１の表面層を形成する樹脂の２０〜８０％とし、厚さを１〜６ｍｍとし、感光体１に対する当接角度を１５°〜４５°とすることが好ましい。
【００３５】
感光体１は、重合性官能基を有する化合物を少なくとも熱、光及び放射線のいずれかにより重合することにより硬化させた硬化樹脂を含有する表面層を有する。これは、以下の目的のためである。感光体１は、前述したように、帯電、露光、現像、転写、クリーニング及び除電の一連のプロセスが繰り返される環境で使用される。この過程で感光体１が摩耗したり、傷が発生したりすることにより、画像劣化が発生する。このとき、摩耗、傷が発生する要因としては、（１）帯電、除電時の放電による感光体の表面の組成物の分解及び酸化性ガスによる化学的劣化、（２）現像時におけるキャリア付着、（３）転写時における転写体との摩擦、（４）クリーニング時におけるクリーニングブラシ、クリーニングブレード及び介在するトナーや付着キャリアとの摩擦等が挙げられる。これらのハザードに強い感光体を設計するためには、表面層を高硬度、高弾性で且つ均一にすることが好ましく、表面層の膜構造は、緻密かつ均一な３次元網目構造であることが好ましい。このために、本発明においては、重合性官能基を有する化合物を硬化させた硬化樹脂を含有する表面層（硬化表面層）を感光体の表面に形成する。
【００３６】
なお、感光体１に対するクリーニングブレード９の滑り性は、感光体１を回転駆動させる駆動トルクによって表すことができる。
【００３７】
クリーニングブレード９の劣化を抑制してクリーニング性能を長期間維持するためには、感光体１の表面に、μｍオーダーの領域における微小な凹凸を形成して感光体１の駆動トルクを低下させる必要がある。したがって、耐磨耗性に優れた硬化表面層を有する感光体１の表面を削磨する必要がある。
【００３８】
そこで、硬化表面層を有する感光体１の表面を削磨するプロセス（削磨プロセス）を設け、このプロセスを定期的に実行することが好ましい。感光体１の表面を削磨するためには、帯電装置２の近接放電が感光体１の表面層の組成物を分解することと、クリーニングブラシ８が感光体１の表面層を削磨することを利用することが好ましい。削磨プロセスの具体例としては、以下の２つのプロセスが挙げられる。
（１）帯電制御装置１１によって、帯電装置２のＡＣ成分のピーク間電圧及び／又はＡＣ成分の周波数を通常動作時から変化させるプロセス。
【００３９】
ＡＣ成分のピーク間電圧は、通常動作時の１．２〜５倍であることが好ましく、周波数は、通常動作時の３〜３０倍であることが好ましい。
（２）クリーニングブラシ制御装置１２によって、クリーニングブラシ８の回転速度（線速度）を通常動作時から変化させるプロセス。
【００４０】
クリーニングブラシ８の回転速度（線速度）は、感光体１の表面の移動速度（線速度）の１〜５倍であることが好ましい。このとき、クリーニングブラシ８の回転方向は、感光体１の移動方向に対して逆方向にすると、感光体１の表面を削磨する効果が大きくなる。また、１〜５０％ハーフトーンのトナーを現像してクリーニングブラシ８に供給すれば、さらに効果的に感光体１の表面を削磨することができる。
【００４１】
ただし、削磨プロセスは、以下の２つのプロセスに限定されない。以下の２つのプロセス以外のプロセスとしては、例えば、帯電装置のＡＣ成分の周波数を大きくする代わりに、感光体の回転速度を遅くするプロセスが挙げられる。
【００４２】
上記の２つのプロセスの少なくとも一方を１０００〜１０万枚プリントする毎に実行すれば、長期的に感光体の表面の微小な凹凸を維持することができ、クリーニングブレード９のクリーニング性能を長期的に保つことができる。
【００４３】
なお、本画像形成装置は、少なくとも、感光体１と、クリーニングブレード９とを一体に支持するプロセスカートリッジが着脱可能に設けられていてもよい。
【００４４】
硬化表面層を備えた感光体を以下に説明する。ただし、本発明で用いることのできる硬化表面層を備えた感光体は、以下に限定されない。
【００４５】
図２及び図３に、本発明で用いられる感光体の一例を示す。図２に、導電性支持体２１上に、電荷発生機能及び電荷輸送機能を有する単層構造の感光層２２が設けられた感光体を示す。図２（ａ）は、硬化表面層２３が感光層２２全体である場合であり、図２（ｂ）は、硬化表面層２３が感光層の表面部分である場合である。なお、必要に応じて、モアレ防止、残留電位の低減等のために、導電性支持体２１と感光層２２の間に、下引き層を設けることができる。
【００４６】
図３に、導電性支持体３１上に、電荷発生機能を有する電荷発生層３２と、電荷輸送物機能を有する電荷輸送層３３が積層された積層構造の感光層を有する感光体を示す。図３（ａ）は、硬化表面層３４が電荷輸送層３３全体である場合であり、図３（ｂ）は、硬化表面層３４が電荷輸送層３３の表面部分である場合である。なお、必要に応じて、モアレ防止、残留電位の低減等のために、導電性支持体３１と電荷発生層３２の間に、下引き層を設けることができる。
【００４７】
硬化表面層は、電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性化合物と電荷輸送性構造を有する１官能のラジカル重合性化合物を硬化させた硬化樹脂からなる場合に、優れた耐久性を示す。具体的には、電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性化合物のラジカル重合性官能基が、アクリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイルオキシ基であり、電荷輸送性構造を有する１官能のラジカル重合性化合物のラジカル重合性官能基が、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であり、電荷輸送性構造を有する１官能のラジカル重合性化合物の電荷輸送性構造が、トリアリールアミン構造である場合に、特に優れた耐久性を示す。硬化表面層を有する耐久性に優れた感光体としては、特開２００４−２０２４５０号公報、特開２００４−２０２４５１号公報、特開２００４−２０２４５２号公報等に開示されているものを用いることができる。
【実施例】
【００４８】
次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例において、部は、すべて重量部を表す。
【００４９】
実験例１〜９において、それぞれの削磨プロセスの条件における、削磨プロセス後の感光体の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを求め、実験例１０において、削磨プロセス前の感光体の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを求めた。
（実験例１）
図４に示すような、感光体１と、非接触近接帯電方式の帯電ローラ３と、クリーニングブラシ８と、クリーニングブレード９とを備える市販のプロセスカートリッジ４０を使用する市販の電子写真複写機を改造して、削磨プロセスを実行できるようにした。削磨プロセスを以下の条件で行い、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜感光体１＞
アルキッド樹脂ベッコゾール１３０７−６０−ＥＬ（大日本インキ化学工業社製）６部、メラミン樹脂スーパーベッカミンＧ−８２１−６０（大日本インキ化学工業社製）４部、酸化チタン４０部及びメチルエチルケトン５０部からなる下引き層用塗工液を調製した。
【００５０】
化学構造式
【００５１】
【化１】
で示されるビスアゾ顔料２．５部、ポリビニルブチラールＸＹＨＬ（ＵＣＣ社製）０．５部、シクロヘキサノン２００部及びメチルエチルケトン８０部からなる電荷発生層用塗工液を調製した。
【００５２】
ビスフェノールＺポリカーボネートであるパンライトＴＳ−２０５０（帝人化成社製）１０部、化学構造式
【００５３】
【化２】
で示される電荷輸送物質７部、テトラヒドロフラン１００部及び１％シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液ＫＦ５０−１００ＣＳ（信越化学工業社製）０．２部からなる電荷輸送層用塗工液を調製した。
【００５４】
電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性化合物として、トリメチロールプロパントリアクリレートＫＡＹＡＲＡＤ ＴＭＰＴＡ（日本化薬社製）１０部、電荷輸送性構造を有する１官能のラジカル重合性化合物として、化学構造式
【００５５】
【化３】
で示される化合物１０部、光重合開始剤イルガキュア１８４（１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）１部及びテトラヒドロフラン１００部からなる架橋型電荷輸送層用塗工液を調製した。
【００５６】
直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダー上に、下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液及び電荷輸送層用塗工液を順次、塗布、乾燥することにより、膜厚３．５μｍの下引き層、膜厚０．２μｍの電荷発生層、膜厚１８μｍの電荷輸送層を形成した。さらに、電荷輸送層上に架橋型電荷輸送層用塗工液をスプレー塗工し、２０分自然乾燥した後、１６０Ｗ／ｃｍのメタルハライドランプを用いて、照射距離１２０ｍｍ、照射強度５００ｍＷ／ｃｍ２、照射時間６０秒の条件で光照射を行い、塗布膜を硬化させた。さらに、１３０℃で２０分乾燥することにより、膜厚５．２μｍの架橋型電荷輸送層を形成し、感光体を得た。
【００５７】
なお、感光体１の回転速度（線速度）は、１２５ｍｍ／秒とした。
＜クリーニングブレード９＞
ウレタンゴム製の厚さ２ｍｍのブレードが保持金具に片持ち保持され、自由長（保持金具端からブレード自由端までの長さ）を７ｍｍとした。また、感光体１に対する当接角を、当接部の感光体１の接線に対して２０°とした。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を２．２ｋＶ、周波数を９００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して順方向、回転速度（線速度）を１４６ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、地肌汚れ分とした。
＜感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）の測定方法＞
原子間力顕微鏡ＳＰＡ５００（ＳＩＩ社製）を用いて、３μｍ×３μｍの領域の十点平均面粗さ（Ｒｚ）を測定した。
＜感光体１の表面の駆動トルクの測定方法＞
プロセスカートリッジ４０を単体で駆動する測定機を用いて駆動トルクを測定した。
（実験例２）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を３ｋＶ、周波数を５０００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例３）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を４ｋＶ、周波数を１００００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例４）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を４ｋＶ、周波数を１００００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、地肌汚れ分とした。
（実験例５）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を４ｋＶ、周波数を９００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例６）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を２．２ｋＶ、周波数を１００００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例７）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を４ｋＶ、周波数を１００００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を１４６ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例８）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を４ｋＶ、周波数を１００００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して順方向、回転速度（線速度）を１４６ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例９）
削磨プロセス以外の条件は、実験例１と同様の条件で、削磨プロセス後の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
＜削磨プロセス＞
帯電装置２のＡＣ成分の振幅を２．２ｋＶ、周波数を９００Ｈｚとし、クリーニングブラシ８の回転方向を感光体１の回転方向に対して逆方向、回転速度（線速度）を４００ｍｍ／秒として、転写部を動作させずに１分間ランニングした。このとき、トナー入力は、５％ハーフトーンとした。
（実験例１０）
実験例１と同様の条件で、削磨プロセス前の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定した。
（評価結果）
実験例１〜１０の感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクの評価結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
（実施例１）
実験例３と同様の条件で、ランニング前と、５万枚プリント時点で、感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定し、耐久枚数を評価した。なお、通常動作は、以下に示す通りであり、削磨プロセスは、実験例３の条件で、最初と１万枚プリント毎に実施した。
＜帯電装置２：通常動作時＞
ＡＣ重畳帯電の非接触近接帯電方式とし、ＡＣ成分を振幅２．２ｋＶ、周波数９００Ｈｚの正弦波、ＤＣ成分の電圧を−６００Ｖとした。
＜クリーニングブラシ８：通常動作時＞
回転方向を感光体１の回転方向に対して順方向とし、回転速度（線速度）を１４６ｍｍ／秒とした。
（実施例２）
感光体１を作製する際に、架橋型電荷輸送層用塗工液に含まれる電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性化合物として、ペンタエリスリトールテトラアクリレートＳＲ−２９５（化薬サートマー社製）を用い、電荷輸送性構造を有する１官能のラジカル重合性化合物として、化学構造式
【００５９】
【化４】
で示される化合物を用い、架橋型電荷輸送層の膜厚を５．４μｍにした以外は、実施例１と同様の条件で、ランニング前と、５万枚プリント時点で、感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定し、耐久枚数を評価した。
（実施例３）
感光体１を作製する際に、架橋型電荷輸送層用塗工液に含まれる電荷輸送性構造を有さない３官能以上のラジカル重合性化合物として、ジペンタエリスリトールカプロラクトン変性ヘキサアクリレートＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＣＡ−６０（日本化薬社製）を用い、光重合開始剤として、イルガキュア６５１（２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン）（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）を用い、架橋型電荷輸送層の膜厚を５．０μｍにした以外は、実施例１と同様の条件で、ランニング前と、５万枚プリント時点で、感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定し、耐久枚数を評価した。
（比較例１）
削磨プロセスを実行しない以外は、実施例１と同様の条件で、ランニング前と、５万枚プリント時点で、感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定し、耐久枚数を評価した。
（比較例２）
感光体１を作製する際に、架橋型電荷輸送層を形成せず、電荷輸送層の膜厚を２２μｍにした以外は、実施例１と同様の条件で、ランニング前と、５万枚プリント時点で、感光体１の表面の十点平均面粗さ（Ｒｚ）と駆動トルクを測定し、耐久枚数を評価した。
（評価結果）
実施例及び比較例の評価結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
なお、比較例１においては、２万枚プリント時点でブレード劣化によるクリーニング不良が発生し、比較例２においては、２．５万枚プリント時点で地肌汚れによる画質劣化が発生した。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】本発明で用いられる感光体の一例を示す断面図である。
【図３】本発明で用いられる感光体の他の例を示す断面図である。
【図４】実施例で用いた市販の電子写真複写機を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 帯電ローラ
３ａ 芯金
４ 露光装置
５ 現像装置
６ 転写部材
７ 転写材搬送経路
８ クリーニングブラシ
９ クリーニングブレード
１０ 除電装置
１１ 帯電制御装置
１２ クリーニングブラシ制御装置
２１、３１ 導電性支持体
２２ 感光層
２３、３４ 硬化表面層
３２ 電荷発生層
３３ 電荷輸送層
４０ プロセスカートリッジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合性官能基を有する化合物を硬化させることにより得られる硬化樹脂を含有する表面層を有する像担持体と、該像担持体の表面に当接するクリーニングブレードとを少なくとも有する画像形成装置において、
該像担持体の表面を削磨する削磨手段をさらに有し、
該像担持体の表面の十点平均面粗さが１０ｎｍ以上となるように制御されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記削磨手段が前記像担持体の表面を削磨するプロセスを実行する動作モードを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担時体の表面を帯電させる帯電装置をさらに有し、
前記削磨手段は、所定の交流成分のピーク間電圧及び／又は所定の交流成分の周波数に設定されている該帯電装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の表面に当接するクリーニングブラシをさらに有し、
前記削磨手段は、少なくとも所定の回転速度に設定されている該クリーニングブラシであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記硬化樹脂は、前記重合性官能基を３個以上有すると共に電荷輸送性構造を有さない化合物と、前記重合性官能基を１個有すると共に電荷輸送性構造を有する化合物を硬化させることにより得られることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電荷輸送性構造を有さない化合物が有する重合性官能基は、アクリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイルオキシ基であり、
前記電荷輸送性構造を有する化合物が有する重合性官能基は、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であり、
前記電荷輸送性構造を有する化合物が有する電荷輸送性構造は、トリアリールアミン構造であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
少なくとも、前記像担持体と、前記クリーニングブレードとを一体に支持するプロセスカートリッジが着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
重合性官能基を有する化合物を硬化させることにより得られる硬化樹脂を含有する表面層を有する像担持体と、該像担持体の表面に当接するクリーニングブレードとを少なくとも有する画像形成装置において、
該像担持体の表面を削磨する削磨手段をさらに有し、
該像担持体の表面の十点平均面粗さが１０ｎｍ以上となるように制御されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記削磨手段が前記像担持体の表面を削磨するプロセスを実行する動作モードを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担時体の表面を帯電させる帯電装置をさらに有し、
前記削磨手段は、所定の交流成分のピーク間電圧及び／又は所定の交流成分の周波数に設定されている該帯電装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の表面に当接するクリーニングブラシをさらに有し、
前記削磨手段は、少なくとも所定の回転速度に設定されている該クリーニングブラシであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記硬化樹脂は、前記重合性官能基を３個以上有すると共に電荷輸送性構造を有さない化合物と、前記重合性官能基を１個有すると共に電荷輸送性構造を有する化合物を硬化させることにより得られることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電荷輸送性構造を有さない化合物が有する重合性官能基は、アクリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイルオキシ基であり、
前記電荷輸送性構造を有する化合物が有する重合性官能基は、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であり、
前記電荷輸送性構造を有する化合物が有する電荷輸送性構造は、トリアリールアミン構造であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
少なくとも、前記像担持体と、前記クリーニングブレードとを一体に支持するプロセスカートリッジが着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−４７３８９（Ｐ２００７−４７３８９Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３０８０９（Ｐ２００５−２３０８０９）
【出願日】平成１７年８月９日（２００５．８．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月９日（２００５．８．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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