CN101866139B - 图像形成装置以及图像形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像形成装置以及图像形成方法，其中，用显影剂在转印介质上形成图像的图像形成装置包括：图像承载体，在所述图像承载体上形成静电潜像，通过向所述静电潜像提供所述显影剂来显影，从而在所述图像承载体上形成转印于所述转印介质的图像，所述图像承载体的表面硬度以通用硬度值(HU)计为150N/mm～220N/mm；显影装置，用于向所述图像承载体提供所述显影剂；清洁器，以压接线压x压接于所述图像承载体，用于回收所述图像被转印到所述转印介质上后残留在所述图像承载体上的所述显影剂的构成成分，其中16.7≤x≤22.0(mN/mm)；以及含有脂肪酸金属盐的润滑剂，以配置量y配置在与所述图像承载体接触的所述清洁器的前端，其中25≤y≤100(ng/mm)，并满足y≥12.5x-207.5。

Description

图像形成装置以及图像形成方法
相关申请的交叉参考
本申请基于并请求2009年4月20日提交的美国专利申请61/170,905的优先权和权益，其全部内容结合与此作为参考。
技术领域
本发明涉及诸如复印机和打印机等以电子照相方式形成图像的图像形成装置以及图像形成方法。
背景技术
在电子照相方式的图像形成装置中，在图像承载体表面形成色调剂图像，并将该色调剂图像转印到纸张等转印介质上。然后，通过用于清洁的聚氨酯刮板或尼龙刷等除去未被转印而残留在图像承载体表面的色调剂和其他附着物。
此时，图像承载体表面由于与刮板等之间的摩擦而磨损，因此需要在规定期间更换，以保持其功能。因此，降低成本的观点考虑，现有技术对降低图像承载体表面的磨损进行了探讨，以实现图像承载体的长寿命化。
为了降低图像承载体表面层的磨损，例如在专利文献日本特开2006-53168号公报中公开了一种对作为图像承载体的表面层的电荷输送层(CTL)或CTL上层的外涂层(OCL)照射电子射线等放射线，并使其交联聚合、固化的方法。像这样在CTL或OCL上进行交联聚合，从而可以使CTL或OCL的硬度以通用硬度值(HU)表示为150N/mm～220N/mm，因此能够降低磨损。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种图像形成装置，用显影剂在转印介质上形成图像，其包括：图像承载体，在所述图像承载体上形成静电潜像，通过向所述静电潜像提供所述显影剂来显影，从而在所述图像承载体上形成转印于所述转印介质的图像，所述图像承载体的表面硬度以通用硬度值HU计为150N/mm～220N/mm；显影装置，用于向所述图像承载体提供所述显影剂；清洁器，以压接线压x压接于所述图像承载体，用于回收所述图像被转印到所述转印介质上后残留在所述图像承载体上的所述显影剂的构成成分，其中16.7≤x≤22.0，x的单位是mN/mm；以及含有脂肪酸金属盐的润滑剂，以配置量y配置在与所述图像承载体接触的所述清洁器的前端，其中25≤y≤100，y的单位是ng/mm，并满足y≥12.5x-207.5。
根据本发明的一个方面，提供了一种图像形成方法，一种图像形成方法，包括，在被固化成表面硬度以通用硬度值HU计为150N/mm～220N/mm的图像承载体上形成静电潜像；通过向所述静电潜像提供显影剂使所述静电潜像显影，从而在所述图像承载体上形成图像；将所述图像转印到转印介质上后，以规定的压接线压x为16.7～22.0且x的单位为mN/mm的方式将清洁器压接于所述图像承载体，并在与所述图像承载体接触的所述清洁器的前端配置含有脂肪酸金属盐的润滑剂，使所述润滑剂的配置量y为25～100且y的单位为ng/mm，并满足y≥12.5x-207.5，从而回收残留在所述图像承载体上的所述显影剂的构成成分。
应当理解，前面的简要说明和下面的具体说明都仅仅是范例和解释，并不是对所要保护的本发明的限制。
附图说明
附图包含在说明书中，并构成说明书的一部分，其与说明书中的文字记载一起阐述本发明的具体实施方式，用于解释本发明的原理。
图1是本发明的一个方式中的图像形成装置的概要结构图；
图2至图4是本发明的一个方式中的清洁刮板与感光体的抵接部的放大图；
图5是本发明的一个方式中的设有润滑剂的清洁刮板的前端部的示意图；
图6是本发明的一个方式中的四串联型彩色打印机的结构图；
图7是本发明的一个方式中的基于清洁刮板的压接线压的图像流动评价结果表；
图8是本发明的一个方式中的刮板卷起评价以及润滑剂条纹评价结果表；以及
图9是本发明的一个方式中的刮板卷起评价以及润滑剂条纹评价结果的坐标图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式进行详细说明，附图示出了其中的一个例子。
本实施例的图像形成装置包括：图像承载体，形成有静电潜像，通过向上述静电潜像提供上述显影剂使静电潜像显影从而形成转印于转印介质的图像，图像承载体的表面硬度以通用硬度值(HU)计为150～220N/mm；显影装置，用于向图像承载体提供显影剂；清洁器，以压接线压x压接于图像承载体，用于回收将图像转印到转印介质上后残留在图像承载体上的显影剂的构成成分，其中16.7≤x≤22.0(mN/mm)；以及含有脂肪酸金属盐的润滑剂，以配置量y配置在与图像承载体接触的清洁器的前端，其中25≤y≤100(ng/mm)，并满足y≥12.5x-207.5。
本实施例的图像承载体采用表面硬度以通用硬度值(HU)计为150N/mm～220N/mm的图像承载体。这种图像承载体例如可以采用具有链聚合性官能团的正带电或负带电的OPC(OrganicPhotoconductor，有机光导体)等感光体。并且，可以通过向作为表面层的CTL或OCL照射热、光或电子射线等放射线使这些层的构成成分交联聚合并固化来形成。
如果表面硬度的通用硬度值(HU)不足150N/mm，在通过用于清洁的聚氨酯刮板或尼龙刷等清洁器在图像被转印到转印介质上后除去残留在图像承载体上的显影剂的构成成分(残留转印色调剂)时，会刮掉图像承载体的表面层。另一方面，如果表面硬度以通用硬度值(HU)计超过220N/mm，则由于弹性变形量变小，易于产生伤痕。表面硬度以通用硬度值(HU)计更加优选160N/mm～220N/mm。
但是，当表面硬度在上述范围内时，有时图像承载体与清洁器的摩擦会使存在于图像承载体表面与清洁器之间的色调剂或色调剂外添剂拉长，引起粘合。而且，由于带电装置在放电时所产生的放电生成物的附着，图像承载体的表面会被污染。并且，如果所附着的放电生成物在多湿环境下包含水分从而具有导电性，则会产生下述问题。
当导电的附着物存在于图像承载体表面时，图像承载体表面上的形成有静电潜像的边界附近的电位移动。从而使作为图像印字部的图像承载体表面上的低电位部的电位上升。由于电位上升，图像印字部的图像浓度降低，出现图像缺漏。或者，相反由于作为图像背景部的图像承载体表面上的高电位部的电位降低，会导致在图像背景部上印字而使图像紊乱(filming，模糊)。而且，还存在使清洁器发生振动(chattering)或响声以及卷起等问题。
为了解决这些问题，可以考虑使清洁器的压接线压(清洁器单位长度上的平均压接压力)高于通常的压接线压，从而同时刮去附着物和图像承载体的表面层。即使在像这样提高压接线压的情况下，在通常的印字动作时，在图像承载体和清洁器之间用作润滑剂的色调剂或色调剂外添剂也能适度地保持图像承载体和清洁器之间的摩擦力。
但是，在使用开始时，由于清洁器和图像承载体之间不存在色调剂等，因此清洁器和图像承载体之间的摩擦会导致清洁器出现卷起。因此，可以认为在将图像承载体组装于图像形成装置的处理单元时，预先涂布润滑剂是很有效的。
通过使用润滑剂，抑制了清洁器的卷起问题，但由于使用了很多润滑剂，图像承载体和清洁器之间的摩擦状态发生变化，图像承载体表面所保持的电荷出现差异。并且，会出现图像承载体的间距所导致的润滑剂条纹，产生图像不均的问题。
因此，发明人发现在使用含有脂肪酸金属盐的物质作为润滑剂时，通过将清洁器的压接线压和润滑剂的配置量设在规定的范围，可以刮去图像承载体上的附着物，同时可以抑制卷起和润滑剂条纹所引起的图像不均。即，需要将清洁器的压接线压x设为16.7≤x≤22.0(mN/mm)，并以配置量y将润滑剂配置在与图像承载体接触的清洁器的前端，其中25≤y≤100(ng/mm)，并满足y≥12.5x-207.5。
如果压接线压不足16.7(mN/mm)，无法充分刮去图像承载体上的附着物，而如果超过22.0(mN/mm)，则不管润滑剂的量有多少，清洁器出现卷起的可能性都会提高。另外，如果润滑剂的配置量不足25(ng/mm)，即使压接线压在所规定的范围，也会出现卷起，而如果超过100(ng/mm)，则会出现由润滑剂条纹引起的图像不均。而且，如果压接线压x与润滑剂配置量y的关系为y＜12.5x-207.5，则即使压接线压和配置量在规定的范围，也会出现清洁器的卷起问题。
含有脂肪酸金属盐的润滑剂可以采用硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙等。而且，其平均粒径优选0.02μm～2.0μm。如果低于0.02μm，由于无法被清洁刮板刮到，无法保持在刮板棱线上，从而导致润滑剂不足，另一方面，如果超过2.0μm，由于无法以细微的粒径均匀地配置在清洁刮板的棱线上，从而导致局部润滑剂不足。
图1示出了像这样将清洁器的压接线压和含有脂肪酸金属盐的润滑剂的配置量设在规定范围的图像形成装置的概要结构图。图像形成装置10包括：作为图像承载体的感光体11、用于使感光体11带电的带电装置12、用于在感光体11上形成静电潜像的曝光装置13、具有用于向感光体11上提供显影剂并显影的显影辊的显影装置14、具有用于除去并回收残留转印色调剂的聚氨酯刮板或尼龙刷等清洁器15的清洁器单元16、用于将感光体11上的图像转印到中间转印带17上的一次转印辊18a、用于转印到转印介质P上的二次转印辊18b以及用于将转印的图像定影于转印介质P上的定影装置19等。
采用这样的图像形成装置通过下述步骤在转印介质P上形成图像。
首先，通过充电线、梳齿形充电器、双电晕丝(scorotron)等电晕带电器、接触带电辊、非接触带电辊、固体充电器、接触带电刷等公知的带电装置12使感光体11均匀地带电至所期望的电位。然后，通过采用激光、LED等公知手段的曝光装置13进行曝光，根据图像信息在感光体11上形成静电潜像。
显影装置14提供的显影剂被输送到内置有磁辊的显影辊，通过磁刷现象将带电的色调剂粒子提供并附着在感光体11上的静电潜像上来进行显影，形成图像。为了在显影辊上形成使色调剂粒子均匀稳定地附着的电场，在显影辊上施加DC或DC与AC重叠的显影偏压。
所形成的图像通过与感光体11接触设置的一次转印辊18a、二次转印辊18b被施加转印电压，从而转印到纸张等转印介质P上。转印有图像的转印介质P从感光体11剥离，被输送到定影装置19，并通过热辊等公知的加热加压定影装置进行定影。图像被转印后，未被转印而残留在感光体11上的残留转印色调剂通过清洁器15除去并回收。
此时，清洁器可以采用清洁刮板。清洁刮板是将刮板抵接在感光体表面从而除去附着物的部件。这种清洁刮板由例如以丁二烯橡胶或异丙烯橡胶等二烯烃橡胶或聚氨酯橡胶等为主要成分的弹性材料构成。而且，清洁刮板通过粘接或插入成型在保持板金上来固定，并以规定的压接线压与感光体压接。
此时，如图2的清洁刮板与感光体的抵接部的放大图所示，可以通过控制加压弹簧162，使粘接在保持板金161上的清洁刮板151以规定的压接线压F与感光体11压接。另外，163是回收密封件(recovery seal)，164是刮板旋转支点。
此外，如图3所示，可以通过在粘接了清洁刮板151的保持板金161的后端部上安装加压锤165，使清洁刮板151以规定的压接线压F与感光体11压接。
此外，如图4所示，还可以使连接于保持板金161的清洁刮板151的前端位置陷入感光体11，从而使清洁刮板151以规定的压接线压F与感光体11压接。这时，不用设置加压弹簧和加压锤等，就能获得规定的压接线压。
由此将清洁器15以规定的压接线压与感光体11压接。然后，如图5所示，在连接于保持板金161的清洁刮板151的前端以规定的量配置含有脂肪酸金属盐的润滑剂164。此时，润滑剂的配置方法没有特别限定。
例如，可以用其中封入了润滑剂的绵袋将润滑剂轻轻拍在感光体11的整个或部分表面上，或用刷等的刷毛将润滑剂以粉末状态涂布在感光体11的整个或部分表面上，从而能够配置规定量的润滑剂。或者也可以将润滑剂混合、分散于有机溶剂等溶剂中后进行涂布，然后使溶剂汽化，从而使规定量的润滑剂固定于感光体11表面。此时，涂布在感光体表面时的单位面积的涂布量Y(ng/mm2)与单位长度的配置量y(ng/mm)的关系可以用Y＝0.01y来表示。
除了上述脂肪酸金属盐之外，润滑剂还可以采用乙撑双硬脂酰胺(EBS)和异丁撑基双硬脂酰胺等烷撑双硬脂酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯(PTFE)以及聚偏氟乙烯(PVDF)等。另外，采用这些材料时所需的配置量g/mm(涂布量g/mm2)大约是脂肪酸金属盐的104倍。
通过像这样将清洁器对图像承载体的压接线压以及润滑剂的配置量设为规定的值，可以在图像形成装置中刮去图像承载体上的附着物，同时可以抑制卷起和润滑剂条纹所导致的图像不均。
另外，这样的结构还可以适用于图6所示的四串联型彩色打印机。如图6所示，沿中间转印带17的输送方向(箭头方向)设置有用于将中间转印带17上的图像转印于转印介质P的二次转印辊18b以及图像形成单元20Y、20M、20C和20K。
图像形成单元20Y、20M、20C和20K包括作为图像承载体的感光鼓21Y、21M、21C和21K。而且，在各感光鼓的周围包括作为带电装置的带电器22Y、22M、22C和22K、具有作为显影部件的显影辊等并分别收容了分别由黄色、品红、青色、黑色各种颜色的色调剂粒子和载体粒子构成的显影剂的显影装置23Y、23M、23C和23K、作为转印装置的一次转印辊24Y、24M、24C和24K以及清洁单元25Y、25M、25C和25K。这些部件沿着各自所对应的感光鼓21Y、21M、21C和21K的旋转方向设置。
各一次转印辊24Y、24M、24C和24K设置在中间转印带17的内侧，并将中间转印带17夹在其与所对应的感光鼓21Y、21M、21C和21K之间。曝光装置26Y、26M、26C和26K分别被设置成使得曝光点形成在带电器22Y、22M、22C和22K与显影装置23Y、23M、23C和23K之间的感光鼓21Y、21M、21C和21K的外周面上。二次转印辊18b设置成与中间转印带17的外侧接触。
在如此构成的图像形成装置中，首先利用图像形成单元20Y形成色调剂图像。与在图像形成单元20Y形成色调剂图像的定时同步，图像形成单元20M、20C和20K中也进行相同的处理。图像形成单元20M、20C和20K的感光鼓上所形成的品红、青色、黑色的色调剂图像也依次被一次转印到中间转印带17上。
转印介质P从纸盒(无图示)送出，并通过对位辊(无图示)与中间转印带17上的色调剂图像同步地被输送到中间转印带17上。
通过电源(无图示)向二次转印辊18b施加极性与色调剂的带电极性相反的偏压(+)。从而，通过在中间转印带17和二次转印辊18b之间形成的转印电场将中间转印带17上的色调剂图像转印到转印介质P上。设有用于使转印到转印介质P上的色调剂定影的定影器(无图示)，通过使纸张通过定影器，得到定影图像。
另外，这里以按照黄色、品红、青色、黑色这一颜色顺序排列图像形成单元为例进行了说明，但该颜色顺序没有特别限定。
(实施例1)
采用图1所示的图像形成装置，使感光体表面的硬度(下称感光体硬度)为150～220N/mm，改变清洁刮板的压接线压(下称压板线压)和润滑剂的初始配置量(开始使用图像形成装置时的配置量)，进行如下所述的评价。
[图像流动评价]
使用了将清洁刮板对感光体的压接线压变更为期望值的处理单元。在低湿环境下用普通复印纸进行感光体印字规格张数或规定张数的印字。
由于压接线压较低，因此感光体上的无法清洁的附着物导致感光体表面的电荷无法被保持而移动到其他部分，从而产生图像流动。具体是指印字部沿感光体的圆周方向流动到非印字部、而作为非印字部的背景部流入印字部的现象。
通过在多湿环境下对印字后的处理单元进行印字确认，进行图像流动评价。未确认发生图像流动现象的情况为○，确认有图像流动现象发生的情况为×。
图7示出了基于清洁刮板的压接线压的图像流动评价结果。如图7所示可知，当刮板线压大于等于16.7(mN/mm)时，未发现图像流动。作为比较例，示出了感光体硬度低于110N/mm～150N/mm时进行相同评价所得的结果。可知即使刮板线压为14.7mN/mm，未发生图像流动，当感光体硬度增大时，也需要提高刮板线压。
[刮板卷起评价]
使用了将清洁刮板对感光体的压接线压变更为期望值的处理单元。在感光体表面涂布或在清洁刮板的前端配置了规定量的润滑剂。在高温多湿环境下，将规定张数的印字重复进行规定次数。这时，图像的印字率为0％。而且，由于色调剂也具有润滑剂的效果，因此设为不使色调剂回到清洁刮板的状态。
根据印字后清洁刮板有无卷起来进行刮板卷起评价。
[润滑剂条纹评价]
使用了将清洁刮板对感光体的压接线压变更为期望值的处理单元。在感光体表面涂布或在清洁刮板的前端配置规定量的润滑剂，并在常温常湿环境下使感光体空转，然后提取半色调(halftone)图像。
根据半色调图像中有无出现条纹形图像异常来进行润滑剂条纹评价。
图8合并示出了刮板卷起评价和润滑剂条纹评价的结果。既未确认有卷起也未确认有润滑剂条纹的情况为○，确认有卷起的情况为×，确认有润滑剂条纹的情况为△。
而且，图9中以润滑剂配置量(涂布量)为纵轴，以刮板线压为横轴，示出了曲线结果。另外，在刮板线压大于等于16.7(mN/mm)的未确认有图像流动的区域中，既未确认有卷起也未确认有润滑剂条纹的区域用A表示，确认有卷起的区域用B表示，确认有润滑剂条纹的区域用C表示。
由图8和图9可知，通过使清洁器的压接线压x为16.7≤x≤22.0(mN/mm)，并使润滑剂的配置量y为25≤y≤100(ng/mm)，并满足y≥12.5x-207.5，从而未确认有卷起、润滑剂条纹，获得了良好的状态。
根据本说明书以及其中记载的本发明的实施，本发明的其他实施方式对本领域技术人员来说是显而易见的。本说明书和实施例应仅被视为范例，本发明的实际范围和精神由权利要求书来表示。

Claims (20)

1.一种图像形成装置，用显影剂在转印介质上形成图像，包括：
图像承载体，在所述图像承载体上形成静电潜像，通过向所述静电潜像提供所述显影剂来显影，从而在所述图像承载体上形成转印于所述转印介质的图像，所述图像承载体的表面硬度以通用硬度值HU计为150N/mm～220N/mm；
显影装置，用于向所述图像承载体提供所述显影剂；
清洁器，以压接线压x压接于所述图像承载体，用于回收所述图像被转印到所述转印介质上后残留在所述图像承载体上的所述显影剂的构成成分，其中16.7≤x≤22.0，x的单位是mN/mm；以及
含有脂肪酸金属盐的润滑剂，以配置量y配置在与所述图像承载体接触的所述清洁器的前端，其中25≤y≤100，y的单位是ng/mm，并满足y≥12.5x-207.5。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述图像形成装置包括涂布在所述图像承载体的表面的所述润滑剂。
3.根据权利要求2所述的图像形成装置，其中，所述润滑剂的单位面积的涂布量Y与单位长度的配置量y的关系用Y＝0.01y表示，其中Y的单位是ng/mm2。
4.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述润滑剂为硬脂酸锌。
5.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述图像承载体的表面包括电荷输送层。
6.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述图像承载体的表面包括设置在电荷输送层上的外涂层。
7.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述图像形成装置包括用于控制所述清洁器的压接线压的加压机构。
8.根据权利要求7所述的图像形成装置，其中，所述加压机构包括加压弹簧。
9.根据权利要求7所述的图像形成装置，其中，所述加压机构包括加压锤。
10.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述图像形成装置还包括非接触式带电装置。
11.一种图像形成方法，包括：
在被固化成表面硬度以通用硬度值HU计为150N/mm～220N/mm的图像承载体上形成静电潜像；
通过向所述静电潜像提供显影剂使所述静电潜像显影，从而在所述图像承载体上形成图像；
将所述图像转印到转印介质上后，以规定的压接线压x为16.7～22.0且x的单位为mN/mm的方式将清洁器压接于所述图像承载体，并在与所述图像承载体接触的所述清洁器的前端配置含有脂肪酸金属盐的润滑剂，使所述润滑剂的配置量y为25～100且y的单位为ng/mm，并满足y≥12.5x-207.5，从而回收残留在所述图像承载体上的所述显影剂的构成成分。
12.根据权利要求11所述的图像形成方法，其中，所述润滑剂涂布在所述图像承载体的表面。
13.根据权利要求12所述的图像形成方法，其中，所述润滑剂以粉末状态涂布在所述图像承载体的表面。
14.根据权利要求12所述的图像形成方法，其中，通过将所述润滑剂以分散于溶剂中的状态涂布在所述图像承载体的表面，并汽化所述溶剂，从而所述润滑剂固定于所述图像承载体的表面。
15.根据权利要求12所述的图像形成方法，其中，所述润滑剂的单位面积的涂布量Y与单位长度的配置量y的关系用Y＝0.01y表示，其中Y的单位是ng/mm2。
16.根据权利要求11所述的图像形成方法，其中，所述润滑剂为硬脂酸锌。
17.根据权利要求11所述的图像形成方法，其中，通过照射放射线使所述图像承载体的表面交联聚合来固化所述图像承载体的表面。
18.根据权利要求17所述的图像形成方法，其中，所述图像承载体的表面是电荷输送层。
19.根据权利要求17所述的图像形成方法，其中，所述图像承载体的表面是设置在电荷输送层上的外涂层。
20.根据权利要求11所述的图像形成方法，其中，通过加压机构来控制所述清洁器的压接线压。
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