JP3758064B2

JP3758064B2 - Multi-function contact charging device

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Publication number: JP3758064B2
Application number: JP12662198A
Authority: JP
Inventors: 成人小島; 宏永目; 隆太武市; 有貴子岩▲崎▼; 章代中嶋; 寛之伏見
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: JPH11305520A

Description

【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真感光体を用いた電子写真プロセスに関し、より詳しくは接触帯電方式を用いた画像形成で用いられる接触帯電装置及びこれを使用した電子写真装置、プロセスに関し、本発明の装置及び電子写真プロセスは、複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ、ダイレクトデジタル製版機等に応用される。
【０００３】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ、ダイレクトデジタル製版機等に応用されている電子写真用感光体を用いた電子写真方法は、少なくとも電子写真用感光体に一次帯電、画像露光、現像の過程を経た後、画像保持体（転写紙）へのトナー画像の転写、定着及び電子写真用感光体表面のクリーニングというプロセスよりなる。
【０００４】
ここで、電子写真方法における帯電方法は、大きく非接触方式と接触方式の２つに分けられる。
非接触方式とはコロナ放電装置に代表されるような装置を用い、感光体から離れた位置に感光体と平行に固定された導電性部材（細線状、板状等）に、高電圧を印加して帯電、転写を行なう方法である。感光体表面に均一な放電を比較的容易に与えることができる方法として、従来電子写真方法において最も一般的に用いられてきた。
【０００５】
これに対し、接触帯電方式は適切な導電性と弾性を有したブラシ、ローラー状ブラシ、ローラー、ブレード、ベルト等の部材に電圧を印加して感光体表面に接触させ帯電を行なう方法（特開昭６３−１４９６６８号公報、特開平７−２８１５０３号公報等に記載）である。
この接触帯電方式は、非接触方式と比較して、感光体に帯電あるいは転写を行なうために印加する電圧が小さくて済むため、感光体や人体に化学的なダメージを及ぼすと考えられているオゾン等の発生が小さいというメリットがあり、近年急速に普及している帯電方法である。
【０００６】
近年、複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ等のパーソナル化が進む中、電子写真プロセスの小型化及び高耐久化（メンテナンスフリー化）が要求されている。
電子写真プロセスは前述のように、感光体の周りを種々の装置が取り囲んでおり、電子写真プロセスの小型化のため、感光体を小さく（小径あるいは小外周長化）すると、周辺装置の配置が非常に困難になるという問題を生じている。
【０００７】
例えば、特開平６−３４２２３６号公報、特開平８−２０２２２６号公報、特開平９−８１００１号公報には感光体表面に潤滑性付与剤を供給する手段を感光体の周りに配置する技術が開示されているが、このような周辺装置の配置が、電子写真プロセスの小型化にとっては困難なものであることは明らかである。
【０００８】
また一方、電子写真方式に於いて使用される感光体としてはコストの低さ、感光体設計の自由度の高さ、無公害性等から有機系感光体が広く利用されるようになってきている。
有機系の電子写真感光体には、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に代表される光導電性樹脂、ＰＶＫ−ＴＮＦ（２，４，７−トリニトロフルオレノン）に代表される電荷移動錯体型、フタロシアニン−バインダーに代表される顔料分散型、電荷発生物質と電荷輸送物質とを組み合わせて用いる機能分離型の感光体などが知られており、特に機能分離型の感光体が注目されている。
この機能分離型の感光体における静電潜像形成のメカニズムは、感光体を帯電した後光照射すると、光は透明な電荷輸送層を通過し、電荷発生層中の電荷発生物質により吸収され、光を吸収した電荷発生物質は電荷担体を発生し、この電荷担体は電荷輸送層に注入され、帯電によって生じている電界にしたがって電荷輸送層中を移動し、感光体表面の電荷を中和することにより静電潜像を形成するものである。機能分離型感光体においては、主に紫外部に吸収を持つ電荷輸送物質と、主に可視部に吸収を持つ電荷発生物質とを組み合わせて用いることが知られており、かつ有用である。
【０００９】
このような機能分離型を含む有機光導電体の感光体を使用する場合、帯電効率が高く、オゾン、ＮＯｘ等のコロナ生成物の発生量が少ない接触帯電を行なうことは、画像ボケ等の画像欠陥の発生を抑制し、感光体をコロナ生成物に暴露することによる劣化を避けて寿命をのばすという観点からは非常に有効であるため、上記のように、また、特開昭５６−１０４３５１号公報、特開昭５７−１７８２６７号公報、特開昭５８−４０５６６号公報、特開昭５８−１３９１５６号公報、特開昭５８−１５０９７５号公報等に見られるように多くの提案がなされているが、反面、帯電ムラの他に以下に説明するように、感光体の物理的接触による別の問題を有する。
【００１０】
すなわち、電荷輸送物質は多くが低分子化合物として開発されているが、低分子化合物は単独で製膜性がないため、通常、不活性高分子に分散・混合して用いられる。しかるに低分子電荷輸送物質と不活性高分子からなる電荷輸送層は一般に柔らかく、電子写真プロセスにおいては繰り返し使用による膜削れを生じやすいという欠点があり、近年、特に要求されている電子写真エンジンの高耐久化を達成する上で大きな課題となっており、改良が強く望まれている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、これらの要求に適合する画像形成装置を提供することにあり、特に小型化が可能で、特に有機系電子写真感光体と組み合わせた場合に優れた耐久性が得られる多機能型接触帯電装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは従来の有機系感光体と電子写真プロセスを組み合わせた場合の、小型化と高耐久性の両立という命題を解決するために鋭意検討した結果、本発明を完成した。すなわち上記目的は、本発明の帯電方式を多機能型の接触帯電方式とし、帯電機能以外に感光体表面特性制御機能を同時に有することを特徴とする画像形成装置により達成される。
【００１３】
本発明によれば（１）「少なくとも、帯電−画像露光−現像−転写−定着−クリーニング工程を有する画像形成プロセスで用いられる帯電装置であって、帯電装置が画像形成装置に使用される電子写真用感光体と接触することにより電界を印加する方式の接触帯電装置であり、該帯電装置が電界印加用の磁性粒子と感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子とを有することを特徴とする接触帯電装置」、（２）「該帯電装置の感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子が、磁性粒子表面に潤滑性材料をコーティングされたものであることを特徴とする前記第（１）項に記載の接触帯電装置」、（３）「該帯電装置の感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子が、磁性粒子表面にフッ素樹脂をコーティングされたものであることを特徴とする前記第（２）項に記載の接触帯電装置」、（４）「該帯電装置の全磁性粒子に対する感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子の存在比が表面積比で０．５％から５０％の範囲であることを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の接触帯電装置」、（５）「前記潤滑性材料が液体であることを特徴とする前記第（２）項に記載の接触帯電装置」、（６）「前記潤滑性材料が固体であることを特徴とする前記第（２）項に記載の接触帯電装置」、（７）「前記潤滑性材料がフッ素樹脂材料であることを特徴とする前記第（２）項に記載の接触帯電装置」、（８）「感光体表面摩擦係数をオイラーベルト法による測定値で０．４以下に制御することを特徴とする前記第（１）項乃至第（７）項のいずれかに記載の接触帯電装置」が提供される。
【００１４】
すなわち、接触帯電部材に複数の機能を持たせることにより、本来の電子写真プロセスに必要な、また高耐久化のために、電子写真用感光体の周りに新たに必要となる装置を少なくまとめることができ、小型化の障害となっている各装置のレイアウトスペースを確保することができるようになる。
【００１５】
また本発明により、帯電のための電界付与と同時に、感光体表面特性維持のための潤滑性材料供給を行なうことにより感光層摩耗等の劣化を抑制することができ、高耐久な画像形成装置を得ることができる。
【００１６】
ところで、感光層の膜削れが発生すると、感光体の電気特性（帯電性能や光減衰性能等）が変化し、所定の作像プロセスが行なえなくなり、最終アウトプットとなるハードコピーの品質を維持することが困難になる。
この膜削れは電子写真プロセスにおいて、感光体と他の作像ユニットが接触する部位全てで発生するが、一番問題となるユニットは感光体に残留するトナーを力学的に除去するクリーニングユニット（ブレードｏｒブラシ）である。他のユニットによる摩耗はあるものの、実質寿命に影響するほどではない。
【００１７】
クリーニングユニットで発生する摩耗は、主に二つの形態に分けられる。
一つは、感光体とブレード（ブラシ）に発生する剪断力による摩耗、もう一つは、トナーがブレード（ブラシ）と感光体に挟まれて、砥石のような働きをし、摩耗するざらつき摩耗である。これらを決定する要因として、感光体の構造上の強さ、クリーニングブレード（ブラシ）の当接圧、トナー粒子の組成、感光体の表面摩擦係数（μ）などがある。特に、感光体とクリーニングブレード（ブラシ）との接触部における剪断力と感光体表面摩擦係数及びその摩耗量には大きな相関があり、感光体表面摩擦係数を低く維持することにより、摩耗を小さく抑制できることが判明した。
【００１８】
本発明によれば、接触帯電部材に感光体表面特性である摩擦係数を低下させる機能を同時にもたせることにより、コンパクトなシステムで、クリーニングユニットとの接触により発生する感光層の摩耗を減少させることが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って本発明を詳細に説明する。
図１〜７は本発明の多機能接触帯電装置を有した電子写真プロセスの模式断面図の一例を示したものである。
【００２０】
図１において、（１０１）は矢印方向に回転する感光体ドラムで、その周辺部に、接触帯電装置（１０２）、露光装置からの像露光手段（１０３）、現像装置（１０４）、転写装置（１０６）、クリーニングユニット（１０７）、除電ランプ（１０８）、定着装置（１０９）等が設けられており、ここに転写体（１０５）が供給される。
ここでイメージ露光手段（１０３）は、複写原稿の反射光をレンズやミラーを介して照射するアナログイメージ露光、またはコンピューター等からの電気信号、あるいは複写原稿をＣＣＤ等の画像センサで読み取り変換した電気信号等を、レーザー光やＬＥＤアレイ等により光像として再現するデジタルイメージ露光のいずれであってもかまわない。
【００２１】
図２は図１の接触帯電装置（１０２）の一例を拡大して示したもので、磁界により接触帯電装置（１０２）のスリーブ上に穂立たせた磁気ブラシを形成する磁性粒子が、帯電を印加するための磁性粒子（１１１）と感光体（１０１）の表面特性を制御するための磁性粒子（１１２）により構成されているものである。
【００２２】
図３は磁気ブラシ状の接触帯電装置（１０２）に感光体表面特性を制御するための潤滑性付与材の粉末材料を供給する装置（１１３）が付与してある一例を示したものである。しかしながら本発明においては感光体表面特性を制御するための材料は潤滑性付与材の粉末材料に限られるものではなく、耐摩耗剤、帯電特性改善剤、クリーニング性向上剤、潤滑特性制御剤等を各種粉体、ペースト、液体、固形物等の形で供給することができる。
【００２３】
図４は磁気ブラシ状の接触帯電装置（１０２）に感光体表面特性を制御するための各種液体材料を除放性を持たせたスポンジ状ローラーに含浸させて接触させるようにした装置（１１４）が付与してある一例を示したものである。
【００２４】
図５は磁気ブラシ状の接触帯電装置（１０２）に感光体表面特性を制御するための各種固体材料（１１５）を接触させるようにした装置（１１６）が付与してある一例を示したものである。
【００２５】
図６は接触帯電装置（１０２）に感光体表面特性制御のために各種液体材料を供給する装置（１１４）に、ソレノイド（１２０）等の力により支点（１２１）を中心として接離する機構をさらに設けた実施形態を示したものである。
【００２６】
図７は接触帯電装置（１０２）に感光体表面特性制御のために各種固体材料を供給する装置（１１６）に、ソレノイド（１２０）等の力により支点（１２１）を中心として接離する機構をさらに設けた実施形態を示したものである。
【００２７】
ここで一般的に、接触帯電装置は、適切な導電性を有した弾性ローラー、ブラシ状ローラー、弾性ブレード、ブラシ、ベルト等の部材を感光体表面に接触させた状態で感光体を移動し、感光体に帯電あるいは転写に必要な極性の直流電圧を印加することにより感光体表面に所望の電位を保持させる装置である。
【００２８】
また、特開昭６１−５７９５８号公報、特開平９−２８８４０７号公報に記載されるような、感光体との接触状態等を改善する目的で、接触帯電部材として適当な導電性を有した磁性粒子により構成される磁気ブラシを用いる公知方法、すなわち、磁性粒子を磁気によってスリーブ上に、ブラシ状に穂立ちさせて帯電部材とし、感光体表面に接触させ、この磁気ブラシに電圧を印加することにより感光体を帯電させる方法を本発明に適用することができる。
【００２９】
本発明において、磁気ブラシを形成するための磁性粒子としては、粒径が１０〜２００μｍ程度の磁性金属、フェライト、マグネタイトなどの粒子が一般的に用いられる。
これらの磁性粒子としては、抵抗値が１０⁴〜１０¹¹Ωｃｍの範囲のものが一般的に用いられるが、その制御のために、磁性粒子材料の組成を適正化したり、磁性粒子表面に抵抗制御のためのコーティングを施して使用される。
これらの接触帯電部材を用いて、効率よくかつ均一安定に、帯電の印加を行なうための方法として、接触帯電部材を感光体表面と線速差を設けて接触させたり、接触帯電部材に印加する直流電圧に対して、サイン波やパルス波等の対称あるいは非対称交番電界を重乗させたりすることが従来知られ（特開昭６３−１４９６６９号公報記載）ているが、本発明はこれら磁気ブラシ方式の接触帯電部材に適用することができ、その場合これら磁気ブラシ方式の接触帯電部材に、感光体表面摩擦係数制御機能を持たせるための方法としては、磁性粒子表面に、感光体表面摩擦係数を制御する機能を有する材料をコーティングする方法、及び磁気ブラシを介して、感光体表面摩擦係数を制御する機能を有する材料を感光体表面へ供給する方法が考えられる。
【００３０】
本発明において、感光体表面摩擦係数を制御する目的で、磁気ブラシを形成する磁性粒子表面にコーティングされる潤滑性材料としては、ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＰＶＤＦ等の各種フッ素含有樹脂、ポリオレフィン系樹脂等を用いることができる。
これら樹脂は単独あるいは必要に応じ他の樹脂と混合して、分散系あるいは溶液系の塗料に加工した後、磁性粒子表面に例えば流動床型塗布装置等を使用して塗布乾燥する方法や、これら樹脂と磁性粒子との間に機械的な接触（例えば樹脂粉末との撹拌）を与えることにより、潤滑性樹脂を磁性粒子表面に転移させる方法によりコーティングすることができる。
磁気ブラシを形成する磁性粒子のうち、これら潤滑性材料がコーティングされた磁性粒子の比率は例えば表面積比率で０．５〜５０％が適当である。この比率より少なすぎると感光体表面摩擦係数の制御（低下）機能が不十分となり、多すぎると感光体表面摩擦係数が必要以上に低下したり、帯電部材としての機能が低下したりして不具合が生じる。
【００３１】
一方、感光体表面特性の表面摩擦係数を制御する目的で磁気帯電ブラシ部材を介して感光体表面に供給される潤滑剤には液体、固体、粉体等の各種潤滑作用を有する材料を用いることができる。
すなわち、シリコンオイル、フッ素オイル等の潤滑性液体、ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＰＶＤＦ等の各種フッ素含有樹脂、シリコーン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコングリース、フッ素グリース、パラフィンワックス、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩、黒鉛、二硫化モリブデン等の潤滑性固体や粉体等を磁気ブラシを介して、感光体表面に供給することにより目的が達成される。
【００３２】
次に、感光体摩擦係数のコントロール方式とその必要性について説明する。
上記のような方法で感光体が低摩擦係数化されると、感光体摩耗量を小さくすることができることは既に述べたが、感光体表面摩擦係数がオイラーベルト法による測定で０．４以下に維持されているときにその効果が顕著である。
【００３３】
一方、摩擦係数が必要以上に低下したときには、不具合として、現像ユニットにより、潜像を顕像化するとき、トナーと感光体との付着力が低下し、トナーが感光体上に意図するように転移できなくなるという現象が発生する。これらは特に２成分現像など現像剤が感光体上に接触しながら現像するシステムに生じることがある。すなわち、２成分現像の特徴である現像剤の穂が、感光体表層に接触した場合、接触時にその穂による力学的な力が生じ、感光体に転移されたトナーを再度掻き落してしまったり、像が正規位置からずれてしまうなどの現象がこの不具合の原因となっている。
これらの現象は感光体表層の摩擦係数が高い時点ではほとんど生じることが無く、表面摩擦係数がオイラーベルト法による測定で０．１より小さい値、例えば０．０５程度になると顕著に発生するようになる。この不具合はハードコピー品質において致命的な問題であり、発生を防ぐため、感光体表層の摩擦係数を必要以上に低下させないよう添加剤の塗布をコントロールしなければならない。
【００３４】
また、感光体上には、そのプロセスの段階でさまざまな物質が付着する。その主なものとして帯電、転写領域での放電によって生じるオゾン、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の酸化性ガス、あるいはこれらが複合的に反応して生成したイオン性化合物等がある。これら付着物は非常に親水性が高く、感光体表層に付着すると、空気中の水分子を吸着あるいは取り込み、感光体表層の電気抵抗を低下させ、光学書き込みで描かれた潜像が、その電気抵抗の低下により電荷を保持できずに、画像を乱してしまう。しかしながら通常これら付着物質は、感光体上から、クリーニングブレード等によって掻き落とされ、実際の問題にはならないことが多い。ただ、感光層とブレードの摩擦係数が必要以上に低下し、そこに発生する剪断力も低下すると、感光体上からそれら物質が除去されにくくなり、先の画像不良が発生することになる。この不具合点も上記現像不良現象と同様に、感光体表面摩擦係数がオイラーベルト法による測定で０．１より小さい値になってしまったときに顕著になる。これら不具合が発生することを防ぐため、感光体表層の摩擦係数を変化させる材料の塗布をコントロールしなければならない。
【００３５】
本発明で、感光体表面摩擦係数の定量化方法として採用しているオイラーベルト法を以下に説明する。
円筒形の感光体表面の外周１／４部分に、中厚上質紙を紙すき方向が長手方向になるように切断したベルト状測定部材を接触させ、その一方（下端）に荷重（１００ｇ）をかけ、もう一方にフォースゲージをつないだ後、このフォースゲージを一定速度で移動させ、ベルトが移動開始した際のフォースゲージの値を読みとり、次の式により算出する。
【００３６】
【数１】

【００３７】
以上、コントロールの必要性を述べた。本発明においては先に述べたようにそのコントロール必要性に鑑み、発明の主目的である低摩耗感光体システムを提供しつつ、異常画像を押さえ、その画像を正常に保つことを目的とする。
【００３８】
【実施例】
次に、実施例によって本発明を更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、実施例中使用する部は、すべて重量部を表わす。
【００３９】
［実施例評価用感光体の作製］
φ３０ｍｍのアルミニウムドラム上に、下記組成の下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次、塗布乾燥することにより、３．５μｍの下引き層、０．２μｍの電荷発生層、２５μｍの電荷輸送層を形成して、本発明の電子写真感光体を得た。
【００４０】
［下引き層用塗工液］
アルキッド樹脂６部
（ベッコゾール１３０７−６０−ＥＬ、大日本インキ化学工業製）
メラミン樹脂４部
（スーパーベッカミンＧ−８２１−６０、大日本インキ化学工業製）
酸化チタン４０部
メチルエチルケトン２００部
【００４１】
［電荷発生層用塗工液］
下記構造のトリスアゾ顔料２．５部
【００４２】
【化１】

ポリビニルブチラール（ＵＣＣ：ＸＹＨＬ）０．２５部
シクロヘキサノン２００部
メチルエチルケトン８０部
【００４３】
［電荷輸送層用塗工液］
ビスフェノールＡ型ポリカーボネート１０部
（帝人：パンライトＫ１３００）
下記構造の低分子電荷輸送物質１０部
【００４４】
【化２】

塩化メチレン１００部
【００４５】
以上のように作製した電子写真感光体を実装用にした後、以下に示す各実施例及び比較例の画像形成装置に搭載し、評価を行なった。
【００４６】
［実機ランニング特性評価方法］
各実施例及び比較例の画像形成装置により、それぞれ最高１０万枚までの通紙試験を行なった。通紙試験中及び通紙試験後に感光体の電位特性、画像品質特性、感光層表面摩擦係数、感光層摩耗量の評価を適時行なった。なお、それぞれのサンプルに対し、初期電位をＶＤ＝８５０Ｖ、ＶＬ＝１２０Ｖとして設定して評価を開始した。

【００４７】
（実施例１）
シリコーン樹脂溶液（ＫＲ２５０信越化学社製）１００部
カーボンブラック４部
トルエン１００部
をホモミキサーで分散混合した被覆層形成液を、平均粒径５０μｍのフェライト１０００部の表面に流動床型塗布装置を用いて表面被覆層を形成し、磁気帯電ブラシ形成のための母体磁性粒子を作製した。
【００４８】
一方、感光体表面摩擦係数制御用の磁性粒子として、平均粒径５０μｍのフェライト表面にテフロン（ＰＴＦＥ）微粒子を水系ディスパージョンとした塗料を流動床型塗布装置を用いて塗布乾燥することにより作製した。
このようにして作製した磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）９９．５部と感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子（１１２）０．５部を混合し、図２に示すようなマグネットロール上に平均厚さ２ｍｍで穂立ちさせ、磁気帯電ブラシローラー（１０２）を作製した。
図１に示す構成の画像形成装置の接触帯電装置としてこの磁気帯電ブラシローラー（１０２）を用い、実施例１の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
なお、磁性粒子を保持するマグネットロールと感光体（１０１）とのギャップは１ｍｍとし、感光体表面の周速に対し、逆方向に２倍の速度で回転させるようにした。
【００４９】
（実施例２）
実施例１における磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）と感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子（１１２）との混合比をそれぞれ８０部と２０部とした以外はすべて同様にして、実施例２の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００５０】
（実施例３）
実施例１における磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）と感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子（１１２）との混合比をそれぞれ５０部と５０部とした以外はすべて同様にして、実施例３の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００５１】
（実施例４）
感光体表面摩擦係数制御用の磁性粒子を、平均粒径５０μｍのフェライト表面に以下に示す処方の塗料を流動床型塗布装置を用いて塗布、乾燥することにより作製した。
ルミフロンワニスＬＦ２００（旭硝子社製）１００部
コロネートＤＣ２７２５（日本ポリウレタン）２０部
ジブチルチンラウレート０．０００５部
キシレン１００部
実施例１で作製した磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）９９．５部と、このようにして作製した感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子（１１２）０．５部を混合した以外はすべて実施例１と同様にして実施例４の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００５２】
（実施例５）
実施例４における磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）と、感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子（１１２）との混合比をそれぞれ８０部と２０部とした以外はすべて同様にして、実施例５の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００５３】
（実施例６）
実施例４における磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）と、感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子（１１２）との混合比をそれぞれ５０部と５０部とした以外はすべて同様にして、実施例６の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００５４】
（実施例７）
図１に示す構成の画像形成装置の接触帯電装置を図３に示すように、実施例１で示した磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）より形成される磁気帯電ブラシローラー（１０２）に４フッ化エチレン微粉末（ルブロンＬ−２：ダイキン工業株式会社製）を供給する機構（１１３）を付与したものに交換した以外はすべて実施例１と同様にして、実施例７の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００５５】
（実施例８）
磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）より形成される磁気帯電ブラシローラー（１０２）に供給する粉末をシリコーン樹脂微粉末（ＫＭＰ５９０：信越シリコーン製）に交換した以外はすべて実施例７と同様にして、実施例８の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００５６】
（実施例９）
図１に示す構成の画像形成装置の接触帯電装置を図４に示すように、実施例１で示した磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）より形成される磁気帯電ブラシローラー（１０２）に対し、シリコーンオイル（ＫＦ５０：信越化学工業株式会社製）を含浸させた除放性弾性ローラー（１３０ｂ）を付与したものに交換した以外はすべて実施例１と同様にして、実施例９の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００５７】
（実施例１０）
磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）より形成される磁気帯電ブラシローラー（１０２）に対し、フッ素オイル（デムナムＳ−１００：ダイキン工業株式会社製）を含浸させた除放性弾性ローラー（１１４）を付与したものに交換した以外はすべて実施例９と同様にして、実施例１０の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００５８】
（実施例１１）
図１に示す構成の画像形成装置の接触帯電装置を図４に示すように、実施例１で示した磁気帯電ブラシ用母体磁性粒子（１１１）より形成される磁気帯電ブラシローラー（１０２）に対し、板状４フッ化エチレン樹脂（１１５）を接触させる機構（１１６）を付与したものに交換した以外はすべて実施例１と同様にして、実施例１１の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００５９】
（実施例１２）
実施例９において、シリコーンオイル（ＫＦ５０：信越化学工業株式会社製）を含浸させた除放性弾性ローラー（１１４）を磁気帯電ブラシローラー（１０２）に対し、感光体上に形成される画像の変化を検知するセンサの信号情報をもとに、接離する機構（１２０）、（１２１）をさらに付与した実施例１２の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００６０】
（実施例１３）
実施例１０において、フッ素オイル（デムナムＳ−１００：ダイキン工業株式会社製）を含浸させた除放性弾性ローラー（１１４）を磁気帯電ブラシローラー（１０２）に対し、感光体上に形成される画像の変化を検知するセンサの信号情報をもとに、接離する機構（１２０）、（１２１）をさらに付与した実施例１３の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００６１】
（実施例１４）
実施例１１において、磁気帯電ブラシローラー（１０２）に対し、感光体上に形成される画像の変化を検知するセンサの信号情報をもとに、板状４フッ化エチレン樹脂（１１５）を適時接離させる機構（１２０）、（１２１）を付与したものに交換して、実施例１４の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００６２】
（比較例１）
実施例１乃至６における画像形成装置の接触帯電装置を、実施例１で示した母体磁性体粒子（１１１）のみで構成された磁気帯電ブラシローラーとし、比較例１の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００６３】
（比較例２）
実施例１乃至３における画像形成装置の接触帯電装置を、母体磁性体粒子（１１１）０．１部と感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子（１１２）９９．９部より構成された磁気帯電ブラシローラーとし、比較例２の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００６４】
（比較例３）
実施例１乃至３における画像形成装置の接触帯電装置を、母体磁性体粒子（１１１）４０部と感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子（１１２）６０部より構成された磁気帯電ブラシローラーとし、比較例３の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００６５】
（比較例４）
実施例４乃至６における画像形成装置の接触帯電装置を、母体磁性体粒子（１１１）０．１部と感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子（１１２）９９．９部より構成された磁気帯電ブラシローラーとし、比較例４の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００６６】
（比較例５）
実施例４乃至６における画像形成装置の接触帯電装置を、母体磁性体粒子（１１１）４０部と感光体表面摩擦係数制御用磁性粒子（１１２）６０部より構成された磁気帯電ブラシローラーとし、比較例５の画像形成装置を作製し、１０万枚までの通紙試験を行なった。
【００６７】
各実施例及び比較例の評価を表１に示した。基準は以下の通りである。
◎ ：非常に良好
○ ：良好
△１：わずかなスジ状画像発生
△２：画像流れがわずかに発生
×１：スジ状画像、地汚れ発生
×２：画像流れ発生
【００６８】
【表１−１】

【００６９】
【表１−２】

【００７０】
表１より明らかなように、本発明の画像形成装置は、有機電子写真用感光体の帯電性、光感度等の電気特性の劣化が少なく、又感光層の摩耗も非常に少なく、高画質のハードコピーを長期間安定して得ることができる。さらに、感光体上に形成される画像の変化を検知するセンサの信号情報を元に感光体表面特性制御量をコントロールすることにより、この効果をより長期間にわたり維持することができる。一方、従来の画像形成装置は膜厚の減少が大きく、電気特性や画像特性が短期間で大きく劣化し、高耐久、高信頼性の画像形成装置としては実施例より明らかに劣ることがわかる。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳細かつ具体的な説明より明らかなように、本発明によって、コンパクト、高性能でかつ信頼性の高い画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接触帯電装置が用いられる画像形成装置の一例を示す模式図。
【図２】本発明の接触帯電装置の一例を示す断面図。
【図３】本発明の接触帯電装置の別の一例を示す断面図。
【図４】本発明の接触帯電装置の更に別の一例を示す断面図。
【図５】本発明の接触帯電装置のまた更に別の一例を示す断面図。
【図６】本発明の接触転写装置の一例を示す模式図。
【図７】本発明の接触転写装置の別の一例を示す模式図。
【符号の説明】
１０１感光体ドラム
１０２接触帯電装置
１０３イメージ露光
１０４現像装置
１０５転写体
１０６接触転写装置
１０７クリーニングブレード
１０８除電ランプ
１０９定着装置
１１１帯電を印加するための磁性粒子
１１２表面特性を制御するための磁性粒子
１１３粉末材料を供給する装置
１１４液体材料を供給する装置
１１５感光体表面特性を制御するための固体材料
１１６（１０２）に（１１５）を接触させるようにした装置
１２０ソレノイド
１２１支点[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic process using an electrophotographic photosensitive member, and more particularly, to a contact charging device used in image formation using a contact charging method, an electrophotographic apparatus using the same, and a process. The electrophotographic process is applied to a copying machine, a facsimile, a laser printer, a direct digital plate making machine, and the like.
[0003]
[Prior art]
An electrophotographic method using an electrophotographic photosensitive member applied to a copying machine, a facsimile, a laser printer, a direct digital plate making machine, etc., at least undergoes a process of primary charging, image exposure, and development on the electrophotographic photosensitive member. And a process of transferring a toner image onto an image carrier (transfer paper), fixing, and cleaning the surface of the electrophotographic photoreceptor.
[0004]
Here, the charging method in the electrophotographic method is roughly divided into a non-contact method and a contact method.
The non-contact method uses a device such as a corona discharge device, and applies a high voltage to a conductive member (thin wire, plate, etc.) fixed in parallel to the photoconductor at a position away from the photoconductor. Thus, charging and transfer are performed. Conventionally, it has been most commonly used in an electrophotographic method as a method capable of relatively uniformly applying a uniform discharge to the surface of a photoreceptor.
[0005]
In contrast, the contact charging method applies a voltage to a member such as a brush, a roller-like brush, a roller, a blade, or a belt having appropriate conductivity and elasticity to make contact with the surface of the photoconductor to perform charging (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-230867). No. 63-149668 and JP-A-7-281503, etc.).
Compared with the non-contact method, this contact charging method requires less voltage to be charged or transferred to the photoconductor, so ozone that is considered to cause chemical damage to the photoconductor and the human body. This is a charging method that is rapidly spreading in recent years.
[0006]
In recent years, with the progress of personalization of copying machines, facsimiles, laser printers, and the like, miniaturization and high durability (maintenance-free) of electrophotographic processes are required.
As described above, the electrophotographic process is surrounded by various devices around the photoconductor. To reduce the size of the electrophotographic process, if the photoconductor is made small (small diameter or small peripheral length), the arrangement of peripheral devices is reduced. The problem is that it becomes very difficult.
[0007]
For example, JP-A-6-342236, JP-A-8-202226, and JP-A-9-81001 disclose a technique in which means for supplying a lubricant imparting agent to the surface of the photoreceptor is arranged around the photoreceptor. However, it is clear that the arrangement of such peripheral devices is difficult for miniaturization of the electrophotographic process.
[0008]
On the other hand, organic photoconductors are widely used as photoconductors used in electrophotography because of their low cost, high degree of freedom in photoconductor design, and no pollution. Yes.
Organic electrophotographic photoreceptors include photoconductive resins represented by polyvinylcarbazole (PVK), charge transfer complex types represented by PVK-TNF (2,4,7-trinitrofluorenone), phthalocyanine-binders Are known, such as a pigment dispersion type, a function separation type photoreceptor using a combination of a charge generation material and a charge transport material, and the function separation type photoreceptor is attracting attention.
The mechanism of electrostatic latent image formation in this function-separated type photoreceptor is that when the photoreceptor is charged and irradiated with light, the light passes through the transparent charge transport layer and is absorbed by the charge generation material in the charge generation layer, The charge-generating substance that has absorbed the light generates charge carriers, which are injected into the charge transport layer, move in the charge transport layer according to the electric field generated by the charge, and neutralize the charge on the surface of the photoreceptor. Thus, an electrostatic latent image is formed. In the function-separated type photoreceptor, it is known and useful to use a combination of a charge transport material having absorption mainly in the ultraviolet region and a charge generation material having absorption mainly in the visible region.
[0009]
When using an organic photoconductor photoconductor including such a function-separated type, contact charging with high charging efficiency and a small amount of corona products such as ozone and NOx is performed. This is very effective from the viewpoint of suppressing the generation of defects and extending the life by avoiding deterioration due to exposure of the photoconductor to the corona product. Therefore, as described above, JP-A-56-104351 Many proposals have been made as seen in Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 57-178267, 58-40566, 58-139156, 58-150975, and the like. However, in addition to charging unevenness, there is another problem due to physical contact of the photosensitive member as described below.
[0010]
That is, many charge transport materials have been developed as low molecular weight compounds, but low molecular weight compounds are not independently formed into a film, and are usually used by being dispersed and mixed in an inert polymer. However, the charge transport layer composed of a low molecular charge transport material and an inert polymer is generally soft and has a drawback that it tends to cause film abrasion due to repeated use in the electrophotographic process. It has become a big issue in achieving durability, and improvement is strongly desired.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that meets these requirements, and is particularly capable of being miniaturized. In particular, it is a multifunctional device that provides excellent durability when combined with an organic electrophotographic photoreceptor. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus having a mold contact charging device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have completed the present invention as a result of diligent studies to solve the proposition of achieving both miniaturization and high durability when combining a conventional organic photoreceptor and an electrophotographic process. That is, the above object is achieved by an image forming apparatus characterized in that the charging system of the present invention is a multi-functional contact charging system and has a photoreceptor surface property control function simultaneously in addition to the charging function.
[0013]
According to the present invention, (1) “an electrophotography in which at least a charging-image exposure-development-transfer-fixing-cleaning step is used in an image forming process, and the charging device is used in an image forming apparatus. Is a contact charging device that applies an electric field by contact with a photosensitive member for The charging device includes magnetic particles for applying an electric field and magnetic particles for controlling the surface friction coefficient of a photoreceptor. Contact charging device characterized in that it has ", (2)" the charging device The magnetic particles for controlling the coefficient of friction of the photoreceptor surface of the photoconductor are those in which a lubricating material is coated on the surface of the magnetic particles. Contact charging device according to item (1), ”(3)“ This charging device The magnetic particle for controlling the coefficient of friction of the photoreceptor surface of the photoconductor is a magnetic particle surface coated with a fluororesin. Contact charging device according to item (2) ”, (4)“ This charging device The ratio of the magnetic particles for controlling the surface friction coefficient of the photoreceptor to the total magnetic particles is in the range of 0.5% to 50% by surface area ratio. (1) characterized in that 1) to any one of items (3) Contact charging device ", (5)" The lubricious material is liquid The first ( 2 Contact charging device as described in item) ”, (6)“ The lubricious material is solid The first ( 2 Contact charging device as described in item) ”, (7)“ The lubricating material is a fluororesin material The above (( 2 Contact charging device according to item "," (8) " The surface friction coefficient of the photoreceptor is controlled to 0.4 or less as measured by the Euler belt method. Said first ( Any one of items 1) to (7) Contact charging device according to "But Provided.
[0014]
In other words, by providing the contact charging member with a plurality of functions, fewer devices are required around the electrophotographic photosensitive member necessary for the original electrophotographic process and for high durability. Thus, it is possible to secure a layout space for each device that is an obstacle to miniaturization.
[0015]
In addition, according to the present invention, it is possible to suppress deterioration of the photosensitive layer and the like by supplying a lubricating material for maintaining the surface characteristics of the photosensitive member at the same time as applying an electric field for charging. Obtainable.
[0016]
By the way, when film removal of the photosensitive layer occurs, the electrical characteristics (charging performance, light attenuation performance, etc.) of the photoreceptor change, and the predetermined image forming process cannot be performed, and the quality of the hard copy as the final output is maintained. It becomes difficult.
This film scraping occurs in all parts of the electrophotographic process where the photoconductor and other image forming units come into contact, but the most problematic unit is a cleaning unit (blade) that dynamically removes toner remaining on the photoconductor. or brush). Although there is wear by other units, it does not affect the real life.
[0017]
Wear generated in the cleaning unit is mainly divided into two forms.
One is wear due to the shearing force generated on the photoconductor and blade (brush), and the other is rough wear where the toner is sandwiched between the blade (brush) and the photoconductor and acts like a grindstone. It is. Factors that determine these include the structural strength of the photoreceptor, the contact pressure of the cleaning blade (brush), the composition of the toner particles, and the surface friction coefficient (μ) of the photoreceptor. In particular, there is a large correlation between the shearing force at the contact portion between the photoconductor and the cleaning blade (brush), the photoconductor surface friction coefficient, and the amount of wear, and by keeping the photoconductor surface friction coefficient low, wear is suppressed to a small level. It turns out that you can.
[0018]
According to the present invention, it is possible to reduce the wear of the photosensitive layer caused by contact with the cleaning unit in a compact system by simultaneously providing the contact charging member with a function of reducing the coefficient of friction which is the surface characteristic of the photoreceptor. It becomes possible.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 7 show an example of a schematic cross-sectional view of an electrophotographic process having the multifunctional contact charging device of the present invention.
[0020]
In FIG. 1, reference numeral (101) denotes a photosensitive drum that rotates in the direction of the arrow. 106), a cleaning unit (107), a static elimination lamp (108), a fixing device (109), and the like, and a transfer body (105) is supplied thereto.
Here, the image exposure means (103) is an analog image exposure that irradiates the reflected light of the copy original through a lens or mirror, or an electric signal from a computer or the like, or an electric signal obtained by reading and converting the copy original by an image sensor such as a CCD. Any of digital image exposure that reproduces a signal or the like as a light image by a laser beam, an LED array, or the like may be used.
[0021]
FIG. 2 is an enlarged view of an example of the contact charging device (102) of FIG. 1, and magnetic particles forming a magnetic brush raised on the sleeve of the contact charging device (102) by a magnetic field apply a charge. And magnetic particles (112) for controlling the surface characteristics of the photoreceptor (101).
[0022]
FIG. 3 shows an example in which a magnetic brush-like contact charging device (102) is provided with a device (113) for supplying a powder material of a lubricity-imparting material for controlling the photoreceptor surface characteristics. However, in the present invention, the material for controlling the surface characteristics of the photoreceptor is not limited to the powder material of the lubricity imparting material, and an antiwear agent, a charging property improving agent, a cleaning property improving agent, a lubricating property controlling agent, etc. Various powders, pastes, liquids, solids and the like can be supplied.
[0023]
FIG. 4 shows an apparatus (114) in which a magnetic brush-like contact charging device (102) is impregnated with a sponge-like roller having various release materials for controlling the surface characteristics of the photosensitive member and impregnated. An example to which is given is shown.
[0024]
FIG. 5 shows an example in which a device (116) in which various solid materials (115) for controlling the surface characteristics of the photoreceptor are brought into contact with a magnetic brush-like contact charging device (102) is provided. is there.
[0025]
FIG. 6 shows a mechanism for contacting and separating a fulcrum (121) around a fulcrum (121) by a force of a solenoid (120) or the like to a device (114) that supplies various liquid materials to the contact charging device (102) for controlling the surface characteristics of the photoreceptor. Furthermore, the provided embodiment is shown.
[0026]
FIG. 7 shows a mechanism for contacting and separating a fulcrum (121) around a fulcrum (121) by a force of a solenoid (120) or the like to a device (116) for supplying various solid materials to the contact charging device (102) for controlling the surface characteristics of the photoreceptor. Furthermore, the provided embodiment is shown.
[0027]
Here, in general, the contact charging device moves the photoconductor in a state in which a member such as an elastic roller, a brush-like roller, an elastic blade, a brush, or a belt having appropriate conductivity is in contact with the surface of the photoconductor, This is a device for holding a desired potential on the surface of the photosensitive member by applying a DC voltage having a polarity necessary for charging or transferring to the photosensitive member.
[0028]
Further, as described in JP-A-61-57958 and JP-A-9-288407, a magnetic material having appropriate conductivity as a contact charging member for the purpose of improving the contact state with the photoreceptor. A known method using a magnetic brush composed of particles, that is, magnetic particles are brushed on a sleeve by a magnet so as to form a charging member, which is brought into contact with the surface of the photoreceptor, and a voltage is applied to the magnetic brush. A method of charging the photosensitive member by the method can be applied to the present invention.
[0029]
In the present invention, as magnetic particles for forming a magnetic brush, particles of magnetic metal, ferrite, magnetite, etc. having a particle size of about 10 to 200 μm are generally used.
These magnetic particles have a resistance value of 10 ^Four -10 ¹¹ A material having a range of Ωcm is generally used. For the control, the composition of the magnetic particle material is optimized, or the magnetic particle surface is coated with a resistance control.
Using these contact charging members, as a method for applying charging efficiently and uniformly, the contact charging member is brought into contact with the surface of the photosensitive member with a linear velocity difference, or is applied to the contact charging member. It has been conventionally known that a symmetric or asymmetrical alternating electric field such as a sine wave or a pulse wave is superimposed on a DC voltage (described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-149669). In this case, as a method for giving these magnetic brush contact charging members a function of controlling the surface friction coefficient of the photosensitive member, the surface friction coefficient of the photosensitive member can be applied to the surface of the magnetic particles. And a method of coating a material having a function of controlling the photoconductor surface friction coefficient and a method of supplying a material having a function of controlling the photoconductor surface friction coefficient to the photoconductor surface through a magnetic brush That.
[0030]
In the present invention, for the purpose of controlling the surface friction coefficient of the photoreceptor, the lubricating material coated on the surface of the magnetic particles forming the magnetic brush includes various fluorine-containing resins such as PTFE, PFA, and PVDF, polyolefin resins, and the like. Can be used.
These resins can be used alone or mixed with other resins as required, processed into a dispersion or solution-based paint, and then applied to the surface of the magnetic particles using, for example, a fluidized bed type coating device, etc. By providing mechanical contact (for example, stirring with resin powder) between the resin and the magnetic particles, the lubricating resin can be coated by a method of transferring to the surface of the magnetic particles.
Among the magnetic particles forming the magnetic brush, the ratio of the magnetic particles coated with these lubricating materials is, for example, 0.5 to 50% in terms of surface area. If this ratio is too small, the control (decrease) function of the photoreceptor surface friction coefficient will be insufficient, and if it is too large, the photoreceptor surface friction coefficient will be unnecessarily lowered or the function as a charging member will be degraded. Occurs.
[0031]
On the other hand, for the purpose of controlling the surface friction coefficient of the photoreceptor surface characteristics, a material having various lubricating actions such as liquid, solid, powder, etc. is used for the lubricant supplied to the photoreceptor surface via the magnetic charging brush member. Can do.
That is, lubricating liquid such as silicone oil and fluorine oil, various fluorine-containing resins such as PTFE / PFA / PVDF, silicone resin, polyolefin resin, silicone grease, fluorine grease, paraffin wax, fatty acid metal salt such as zinc stearate, The object is achieved by supplying a lubricating solid such as graphite or molybdenum disulfide or powder to the surface of the photoreceptor via a magnetic brush.
[0032]
Next, the control method of the photoconductor friction coefficient and its necessity will be described.
As described above, when the photosensitive member is made to have a low friction coefficient by the above method, the wear amount of the photosensitive member can be reduced. However, the photosensitive member surface friction coefficient is 0.4 or less as measured by the Euler belt method. The effect is remarkable when it is maintained.
[0033]
On the other hand, when the friction coefficient decreases more than necessary, as a problem, when the latent image is developed by the developing unit, the adhesion force between the toner and the photosensitive member is reduced so that the toner is intended on the photosensitive member. The phenomenon that it becomes impossible to transfer occurs. These may occur particularly in a system in which development is performed while a developer is in contact with the photoreceptor, such as two-component development. That is, when the developer ear, which is a characteristic of two-component development, comes into contact with the surface of the photoreceptor, a mechanical force is generated by the ear at the time of contact, and the toner transferred to the photoreceptor is scraped off again. Phenomena such as the image deviating from the normal position cause this defect.
These phenomena rarely occur when the coefficient of friction of the photoreceptor surface layer is high, and are prominent when the surface coefficient of friction is less than 0.1, for example, about 0.05 as measured by the Euler belt method. Become. This defect is a fatal problem in hard copy quality, and in order to prevent it from occurring, the application of the additive must be controlled so as not to unnecessarily reduce the coefficient of friction of the photoreceptor surface layer.
[0034]
Various substances adhere to the photosensitive member at the stage of the process. The main ones include oxidizing gas such as ozone, NOx, SOx, etc. generated by electrification and discharge in the transfer region, or ionic compounds produced by the combined reaction of these. These deposits are very hydrophilic, and when adhering to the surface of the photoreceptor, water molecules in the air are adsorbed or taken in, reducing the electrical resistance of the surface of the photoreceptor, and the latent image drawn by optical writing becomes the electrical image. Due to the decrease in resistance, the charge cannot be held and the image is disturbed. However, these adhering substances are usually scraped off from the photosensitive member by a cleaning blade or the like and often do not cause an actual problem. However, if the friction coefficient between the photosensitive layer and the blade is unnecessarily lowered and the shearing force generated there is also reduced, it becomes difficult to remove these substances from the photoreceptor, and the above-mentioned image defect occurs. This defect is also noticeable when the photoreceptor surface friction coefficient becomes smaller than 0.1 as measured by the Euler belt method, as in the case of the development failure phenomenon. In order to prevent these problems from occurring, it is necessary to control the application of a material that changes the friction coefficient of the surface of the photoreceptor.
[0035]
The Euler belt method employed as a method for quantifying the photoreceptor surface friction coefficient in the present invention will be described below.
A belt-shaped measuring member obtained by cutting the medium-thick high-quality paper so that the paper cutting direction is the longitudinal direction is brought into contact with the outer peripheral quarter portion of the surface of the cylindrical photosensitive member, and a load (100 g) is applied to one (lower end) thereof. After the force gauge is connected to the other side, the force gauge is moved at a constant speed, the value of the force gauge when the belt starts to move is read, and calculated by the following formula.
[0036]
[Expression 1]

[0037]
The necessity of control is described above. In the present invention, in view of the necessity for control as described above, an object of the present invention is to suppress an abnormal image and keep the image normal while providing a low wear photoreceptor system which is the main object of the invention.
[0038]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to a following example. In addition, all the parts used in an Example represent a weight part.
[0039]
[Preparation of Photoconductor for Example Evaluation]
By coating and drying an undercoat layer coating solution, a charge generation layer coating solution, and a charge transport layer coating solution in the following order on a φ30 mm aluminum drum in sequence, an undercoat layer of 3.5 μm, A 0.2 μm charge generation layer and a 25 μm charge transport layer were formed to obtain the electrophotographic photosensitive member of the present invention.
[0040]
[Coating liquid for undercoat layer]
Alkyd resin 6 parts
(Beccosol 1307-60-EL, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.)
Melamine resin 4 parts
(Super Becamine G-821-60, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.)
40 parts of titanium oxide
200 parts of methyl ethyl ketone
[0041]
[Coating liquid for charge generation layer]
2.5 parts of trisazo pigment having the following structure
[0042]
[Chemical 1]

Polyvinyl butyral (UCC: XYHL) 0.25 part
200 parts of cyclohexanone
80 parts of methyl ethyl ketone
[0043]
[Coating fluid for charge transport layer]
10 parts of bisphenol A polycarbonate
(Teijin: Panlite K1300)
10 parts of low molecular charge transport material with the following structure
[0044]
[Chemical 2]

100 parts methylene chloride
[0045]
After the electrophotographic photosensitive member produced as described above was used for mounting, it was mounted on an image forming apparatus of each of Examples and Comparative Examples shown below for evaluation.
[0046]
[Actual machine running characteristics evaluation method]
Each of the image forming apparatuses of each example and comparative example was subjected to a sheet passing test of up to 100,000 sheets. During and after the paper passing test, the potential characteristics, image quality characteristics, photosensitive layer surface friction coefficient, and photosensitive layer wear amount of the photosensitive member were evaluated in a timely manner. For each sample, the initial potential was set as VD = 850 V and VL = 120 V, and the evaluation was started.

[0047]
Example 1
100 parts of silicone resin solution (KR250, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
Carbon black 4 parts
100 parts of toluene
The surface coating layer is formed on the surface of 1000 parts of ferrite having an average particle diameter of 50 μm by using a fluidized bed coating device, and the base magnetic particles for forming the magnetic charging brush are formed. Produced.
[0048]
On the other hand, as magnetic particles for controlling the coefficient of friction of the photoreceptor surface, it was prepared by applying and drying a paint having an aqueous dispersion of Teflon (PTFE) fine particles on a ferrite surface having an average particle diameter of 50 μm using a fluid bed type coating device. .
29.5 parts of the base magnetic particles (111) for magnetic charging brush thus prepared and 0.5 part of the magnetic particles (112) for controlling the surface friction coefficient of the photoreceptor are mixed, and the mixture is placed on a magnet roll as shown in FIG. The magnetically charged brush roller (102) was made to stand with an average thickness of 2 mm.
Using this magnetic charging brush roller (102) as a contact charging device of the image forming apparatus having the configuration shown in FIG. 1, the image forming apparatus of Example 1 was manufactured, and up to 100,000 sheets were tested.
The gap between the magnetic roll holding the magnetic particles and the photoconductor (101) was 1 mm, and the photoconductor surface was rotated at a speed twice as high as the circumferential speed of the photoconductor surface.
[0049]
(Example 2)
Example 2 was the same as Example 2 except that the mixing ratio of the base magnetic particles for magnetic charging brush (111) and the magnetic particles for controlling the surface friction coefficient of the photoreceptor (112) in Example 1 was 80 parts and 20 parts, respectively. The image forming apparatus was manufactured, and a paper passing test was performed up to 100,000 sheets.
[0050]
Example 3
Example 3 is the same as Example 3 except that the mixing ratio of the base magnetic particles for magnetic charging brush (111) and the magnetic particles for controlling the photoconductor surface friction coefficient (112) in Example 1 is 50 parts and 50 parts, respectively. The image forming apparatus was manufactured, and a paper passing test was performed up to 100,000 sheets.
[0051]
(Example 4)
Magnetic particles for controlling the surface friction coefficient of the photoreceptor were prepared by applying and drying a paint having the following formulation on a ferrite surface having an average particle diameter of 50 μm using a fluid bed type coating device.
Lumiflon varnish LF200 (Asahi Glass Co., Ltd.) 100 parts
Coronate DC2725 (Japanese polyurethane) 20 parts
Dibutyltin laurate 0.0005 parts
100 parts of xylene
All except that 99.5 parts of the base magnetic particles (111) for magnetic charging brush produced in Example 1 and 0.5 part of the magnetic particles for controlling the surface friction coefficient of the photoreceptor (112) thus prepared were mixed. In the same manner as in Example 1, the image forming apparatus of Example 4 was manufactured, and a paper passing test was performed up to 100,000 sheets.
[0052]
(Example 5)
In the same manner as in Example 4, except that the mixing ratio of the base magnetic particles for magnetic charging brush (111) and the magnetic particles for controlling the photoconductor surface friction coefficient (112) in Example 4 was 80 parts and 20 parts, respectively. 5 image forming apparatuses were manufactured and a sheet passing test was performed up to 100,000 sheets.
[0053]
(Example 6)
In the same manner as in Example 4, except that the mixing ratio of the base magnetic particles (111) for the magnetic charging brush and the magnetic particles (112) for controlling the photoconductor surface friction coefficient was 50 parts and 50 parts, respectively. 6 image forming apparatuses were manufactured, and a paper passing test of up to 100,000 sheets was performed.
[0054]
(Example 7)
As shown in FIG. 3, the contact charging device of the image forming apparatus having the configuration shown in FIG. 1 has four magnetic charging brush rollers (102) formed from the base magnetic particles (111) for the magnetic charging brush shown in Example 1. The image forming apparatus of Example 7 was the same as Example 1 except that the mechanism (113) for supplying fine ethylene fluoride powder (Lublon L-2: manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was used. Fabrication tests were conducted up to 100,000 sheets.
[0055]
(Example 8)
Except that the powder supplied to the magnetic charging brush roller (102) formed from the base magnetic particles (111) for the magnetic charging brush was replaced with a silicone resin fine powder (KMP590: manufactured by Shin-Etsu Silicone), all were the same as in Example 7. Then, the image forming apparatus of Example 8 was manufactured, and a paper passing test of up to 100,000 sheets was performed.
[0056]
Example 9
As shown in FIG. 4, the contact charging device of the image forming apparatus having the configuration shown in FIG. 1 is compared with the magnetic charging brush roller (102) formed from the base magnetic particles (111) for the magnetic charging brush shown in Example 1. The image forming apparatus of Example 9 was the same as Example 1 except that it was replaced with a release elastic roller (130b) impregnated with silicone oil (KF50: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). And up to 100,000 sheets were tested.
[0057]
(Example 10)
A controlled release elastic roller (114) obtained by impregnating a magnetic charging brush roller (102) formed from base magnetic particles (111) for a magnetic charging brush with fluorine oil (DEMNUM S-100, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) The image forming apparatus of Example 10 was produced in the same manner as in Example 9 except that it was replaced with the one provided with the above.
[0058]
(Example 11)
As shown in FIG. 4, the contact charging device of the image forming apparatus having the configuration shown in FIG. 1 is compared with the magnetic charging brush roller (102) formed from the base magnetic particles (111) for the magnetic charging brush shown in Example 1. The image forming apparatus of Example 11 was produced in the same manner as in Example 1 except that it was replaced with one provided with a mechanism (116) for contacting the plate-like tetrafluoroethylene resin (115). The paper passing test was conducted.
[0059]
(Example 12)
In Example 9, the change in the image formed on the photosensitive member with the release elastic roller (114) impregnated with silicone oil (KF50: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) with respect to the magnetic charging brush roller (102) Based on the signal information of the sensor for detecting the image, the image forming apparatus of Example 12 to which the mechanisms (120) and (121) for contact / separation were further added was manufactured, and a sheet passing test was performed up to 100,000 sheets.
[0060]
(Example 13)
In Example 10, an image formed on a photoreceptor with a sustained-release elastic roller (114) impregnated with fluorine oil (DEMNUM S-100, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) against a magnetic charging brush roller (102) Based on the signal information of the sensor that detects the change in the image, the image forming apparatus of Example 13 to which the contact mechanisms (120) and (121) are further added is manufactured, and a sheet passing test is performed up to 100,000 sheets. It was.
[0061]
(Example 14)
In Example 11, a plate-like tetrafluoroethylene resin (115) was contacted in a timely manner with respect to the magnetic charging brush roller (102) based on signal information of a sensor for detecting a change in an image formed on the photoconductor. The image forming apparatus of Example 14 was manufactured by exchanging with the mechanism (120) and (121) to be separated, and a sheet passing test of up to 100,000 sheets was performed.
[0062]
(Comparative Example 1)
The contact charging device of the image forming apparatus in Examples 1 to 6 is a magnetic charging brush roller composed only of the base magnetic material particles (111) shown in Example 1, and the image forming apparatus of Comparative Example 1 is manufactured. A paper passing test was conducted up to 100,000 sheets.
[0063]
(Comparative Example 2)
The contact charging device of the image forming apparatus in Examples 1 to 3 is a magnetic charging brush composed of 0.1 part of base magnetic particles (111) and 99.9 parts of magnetic particles (112) for controlling the photoreceptor surface friction coefficient. The image forming apparatus of Comparative Example 2 was produced using a roller, and a paper passing test was performed up to 100,000 sheets.
[0064]
(Comparative Example 3)
The contact charging device of the image forming apparatus in Examples 1 to 3 is a magnetic charging brush roller composed of 40 parts of base magnetic particles (111) and 60 parts of magnetic particles (112) for controlling the photoreceptor surface friction coefficient. The image forming apparatus of Example 3 was manufactured, and a paper passing test was performed up to 100,000 sheets.
[0065]
(Comparative Example 4)
The contact charging device of the image forming apparatus in Examples 4 to 6 is a magnetic charging brush composed of 0.1 part of base magnetic particles (111) and 99.9 parts of magnetic particles (112) for controlling the photoreceptor surface friction coefficient. The image forming apparatus of Comparative Example 4 was produced using a roller, and a paper passing test of up to 100,000 sheets was performed.
[0066]
(Comparative Example 5)
The contact charging device of the image forming apparatus in Examples 4 to 6 is a magnetic charging brush roller composed of 40 parts of the base magnetic particles (111) and 60 parts of the photosensitive member surface friction coefficient controlling magnetic particles (112). The image forming apparatus of Example 5 was manufactured, and a paper passing test was performed up to 100,000 sheets.
[0067]
The evaluation of each example and comparative example is shown in Table 1. The criteria are as follows.
A: Very good
○: Good
△ 1: Slight streak-like image generated
Δ2: Slight image flow occurs
× 1: streak-like image, background contamination
× 2: Image flow occurs
[0068]
[Table 1-1]

[0069]
[Table 1-2]

[0070]
As is apparent from Table 1, the image forming apparatus of the present invention has little deterioration in electrical characteristics such as chargeability and photosensitivity of the organic electrophotographic photosensitive member, very little wear on the photosensitive layer, and high image quality. Hard copy can be obtained stably for a long time. Furthermore, this effect can be maintained for a longer period of time by controlling the photosensitive member surface characteristic control amount based on signal information of a sensor for detecting a change in an image formed on the photosensitive member. On the other hand, it can be seen that the conventional image forming apparatus has a large decrease in film thickness, and the electrical characteristics and image characteristics are greatly deteriorated in a short period of time.
[0071]
【The invention's effect】
As is clear from the above detailed and specific description, according to the present invention, a compact, high-performance and highly reliable image forming apparatus can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an image forming apparatus in which a contact charging device of the present invention is used.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a contact charging device of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the contact charging device of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing still another example of the contact charging device of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another example of the contact charging device of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a contact transfer apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing another example of the contact transfer device of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 Photosensitive drum
102 Contact charging device
103 Image exposure
104 Developing device
105 Transcript
106 Contact transfer device
107 Cleaning blade
108 Static elimination lamp
109 Fixing device
111 Magnetic Particles for Applying Charge
112 Magnetic particles for controlling surface properties
113 Apparatus for supplying powder material
114 Apparatus for supplying liquid material
115 Solid material for controlling surface characteristics of photoreceptor
116 (102) is a device in which (115) is brought into contact with
120 solenoid
121 fulcrum

Claims

A charging device used in an image forming process having at least a charging-image exposure-development-transfer-fixing-cleaning process, wherein an electric field is generated when the charging device contacts an electrophotographic photoreceptor used in the image forming device. A contact charging device of a type that applies a magnetic field , wherein the charging device comprises magnetic particles for applying an electric field and magnetic particles for controlling the surface friction coefficient of a photoreceptor .

2. The contact charging device according to claim 1 , wherein the magnetic particles for controlling the coefficient of friction of the photoreceptor surface of the charging device are those in which a lubricating material is coated on the surface of the magnetic particles .

3. The contact charging device according to claim 2 , wherein the magnetic particles for controlling the coefficient of friction of the photoreceptor surface of the charging device are those in which the surface of the magnetic particles is coated with a fluororesin .

The ratio of the surface area ratio of the magnetic particles for controlling the surface friction coefficient of the photosensitive member to the total magnetic particles of the charging device is in the range of 0.5% to 50%, according to any one of claims 1 to 3. Contact charging device.

The contact charging device according to claim 2 , wherein the lubricating material is a liquid .

The contact charging device according to claim 2 , wherein the lubricating material is a solid .

The contact charging device according to claim 2 , wherein the lubricating material is a fluororesin material .

Contact charging device according to any one of claims 1 to 7, the photosensitive member surface friction coefficient and to control the 0.4 value measured by the Euler belt method.
[0001]