JP2005062678A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光体への潤滑剤塗布手段が不要で小型化の容易な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 感光体５の表面層に潤滑剤の微粒子が分散されているとともに、現像装置７で使用するトナー中に潤滑剤が添加されている。感光体５は、直径３０ｍｍのアルミニウム基体上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層及び表面層を積層する。表面層にはポリテトラフルオロエチレン粒子を表面層の全固形分に対して５５重量％添加した。トナーはポリエステル樹脂を結着樹脂とする平均粒径６．８μｍの粉砕トナーであり、トナー１００重量部に対して０．１部のシリカと０．５部の酸化チタンおよび０．１５部のステアリン酸亜鉛を外添した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

特開２０００−１６２８８１号公報 特開平１１−２１８９４５号公報 特開平１１−２１８９５３号公報 特許第２８５９６４６号 特開２００２−３４１５７７号公報 特開２００３−１３１４１６号公報

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における転写率向上あるいは感光体のクリーニング性向上を目的として、感光体の静止摩擦係数を低減させることが提案されている。

例えば、上記特許文献１には、固形の潤滑剤をファーブラシ等で削り取って感光体に塗布することが記載されている。
また、上記特許文献２及び３には、感光体表層にフッ素樹脂微粒子を分散させることが記載されている。

また、上記特許文献４及び５には、使用するトナーに潤滑剤を外添して感光体に供給することが記載されている。
さらに、上記特許文献４には、フッ素樹脂粒子１〜４０重量％を含んだ感光体と離型剤を８〜２０重両％含んだトナーを用いることが記載されている。

しかしながら、固形潤滑剤をファーブラシ等により感光体に塗布する方法では、ファーブラシ等の塗布部材及び固形潤滑剤を収容するスペースが必要であり、装置小型化の妨げになるという問題があった。

また、感光体に潤滑剤を分散させる方法やトナー中に潤滑剤を外添する方法では、単独で用いた場合には使用条件によって感光体の静止摩擦係数が維持できなかったり、感光体の磨耗が増大したりするという問題があった。

さらに、感光体をクリーニングするためのクリーニングブレードに塗布された粉体（トナーやポリフッ化ビニリデン等）が帯電部材等に付着することを原因とする帯電不良によって異常画像が発生することがあるという問題もある。

本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、感光体への潤滑剤塗布手段が不要で小型化の容易な画像形成装置を提供することを課題とする。
また、潤滑剤を塗布しない場合でも像担持体の静電特性を悪化させないこと、および、クリーニングブレードの巻き込みを防止することも本発明の課題である。

前記の課題は、本発明により、像担持体と、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置を備える画像形成装置において、前記像担持体の表面層に潤滑剤の微粒子が分散されているとともに、前記現像装置で使用する現像剤中に潤滑剤が添加されていることにより解決される。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記像担持体が導電性基体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層、表面層を備える積層型有機感光体であり、前記表面層中に電荷輸送層と同じ電荷輸送物質を含み、電荷輸送層の厚さが１５〜３０μｍ、表面層の厚さが３〜１０μｍであり、かつ表面層の厚さが電荷輸送層の厚さの１／３以下であることを提案する。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記表面層に含まれる潤滑剤がフッ素樹脂粒子であり、表面層の全固形分に対してフッ素樹脂粒子の含有率が４０〜７５重量％であることを提案する。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記現像装置で使用する現像剤に含まれる潤滑剤が、トナーに外添された潤滑剤粒子であることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記トナーに外添された潤滑剤粒子が脂肪酸金属塩粒子であり、トナーに対する脂肪酸金属塩粒子の添加量が０．１〜１．０重量％であることを提案する。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記現像装置で使用する現像剤に含まれる潤滑剤が、トナーに内添された離型剤であることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記像担持体の静止摩擦係数が０．１５〜０．３５の範囲であることを提案する。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記像担持体をクリーニングする手段としてクリーニングブレードのみを備えることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、少なくとも前記像担持体、前記クリーニング手段及び像担持体を帯電させる帯電手段をプロセスカートリッジとして一体的に構成し、装置本体に着脱可能とすることを提案する。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記クリーニングブレードには初期状態で粉体が塗布されていないことを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記像担持体を複数個備えてフルカラー画像の形成が可能であるとともに、前記各像担持体の直径が４５ｍｍ以下であることを提案する。

本発明の画像形成装置により、像担持体の表面層に潤滑剤の微粒子が分散されているとともに、現像装置で使用する現像剤中に潤滑剤が添加されているので、像担持体への潤滑剤塗布手段が必要でなく、装置の小型化が容易となる。また、像担持体の磨耗を低減させ、表面状態を良好に維持することができる。

請求項２の構成により、像担持体の静電特性が悪化するのを防止できる。
請求項３の構成により、像担持体の表面層に大量の潤滑剤を分散させるので、像坦持体の静電特性を悪化させることがなく、また、像坦持体の表面を良好に維持することができる。

請求項４の構成により、専用の潤滑剤供給手段を必要とせずに像担持体に潤滑剤を供給することができ、トナーを補充することで自動的に潤滑剤も補充される。
請求項５の構成により、脂肪酸金属塩は極性が弱いため、０．１〜１．０重量％をトナーに外添した場合、トナーの帯電量を低下させることがない。

請求項６の構成により、像担持体にトナーを介して潤滑剤を供給することができる。また、定着性も改善することができる。
請求項７の構成により、像担持体の静止摩擦係数を０．１５〜０．３５の範囲とすることで、転写中抜け等の異常画像の発生を防止でき、クリーニング性も向上する。

請求項８の構成により、クリーニングブレードのみでも像担持体を充分にクリーニングすることができ、また、装置の小型化に寄与することができる。
請求項９の構成により、装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを小型化することができる。

請求項１０の構成により、クリーニングブレードから粉体が落下することによる帯電不良を起こすことがなく、帯電不良を原因とする異常画像の発生を防止することができる。特に、クリーニングブレードを含むプロセスカートリッジを輸送する場合に有利である。

請求項１１の構成により、高速なフルカラー画像の出力が可能な画像形成装置の小型化が実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの概略を示す断面構成図である。この図に示すフルカラープリンタ１は、装置本体の下部に給紙部２が設けられ、その上方に作像部３を配置した構成となっている。装置上面には排紙トレイ３３が形成されている。図に一点鎖線の矢印で示すように、給紙部２から用紙を給送し、作像部３にて形成した画像を用紙上に転写し、定着装置３１で定着して排紙トレイ３３に排紙する。

作像部３には、搬送転写ベルト１０が装置の一方側側面に寄せて縦（上下）方向に配設されている。その搬送転写ベルト１０の一辺に沿って、下から順にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）用の４つの作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋが並んで配置されている。また、各色作像ユニット毎に、光書込み装置２０が設けられている。

各色作像ユニットの構成は同じであり、図ではマゼンタ用の作像ユニット４Ｍの構成機器のみに符号を付し、他色の作像ユニットの符号は図の煩雑を防ぐために省略する。各色作像ユニットは、像担持体としての感光体ドラム５を備えており、該感光体ドラム５は図示していない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム５の回りには帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８等が設けられている。現像装置６はトナーとキャリアからなる２成分現像装置であって、現像ロール７ａに担持したトナーを感光体ドラム５に付与する。光書込み装置２０からのレーザ光は、帯電装置６と現像装置７の間から感光体ドラム５に照射される。

無端ループ状の搬送転写ベルト１０は駆動ローラ１１と従動ローラ１２に巻回張架されている。各色作像ユニットの感光体５に対向する位置で、搬送転写ベルト１０の裏面に接触して転写手段としての転写ローラ９が設けられている。また、従動ローラ１２に対向して、吸着ローラ１３が搬送転写ベルト１０の表面に接触して配置されている。記録紙は従動ローラ１２と吸着ローラ１３の間からベルト上に送り出され、吸着ローラ１３に印加されたバイアス電圧によって静電的に搬送転写ベルト１０上に吸着された状態で搬送される。

本例の搬送転写ベルト１０は、図示しない構成によりイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の作像ユニットの感光体５に対して接離可能に構成されており、モノクロ画像形成時には図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の作像ユニットの感光体５から搬送転写ベルト１０が離間され、作像ユニット４Ｂｋ（の感光体ドラム５）のみに搬送転写ベルト１０が接触される。カラー画像形成時は、図１に示すように、搬送転写ベルト１０は４色作像ユニットの各感光体５に接触される。

次に、本例のフルカラープリンタ１におけるプリント動作について説明する。
イエロー用の作像ユニット４Ｙにおいて、感光体ドラム５の表面は帯電装置６によって所定の電位に均一に帯電される。光書込み装置２０は、パソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいて書込み光を照射して感光体ドラム５上に結像させ、イエロートナーで現像すべき静電潜像を形成する。この潜像に現像装置７からトナーが付与され、イエロートナーの可視像となる。

一方、給紙部２からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙は搬送転写ベルト１０の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ対１４に一旦突き当てられる。そして、用紙は上記可視像に同期するようにレジストローラ対１４から送り出され、搬送転写ベルト１０の走行により感光体ドラム５に対向する転写位置に到る。この転写位置では、搬送転写ベルト１０の裏面側に配置された転写ローラ９の作用によりイエロートナーの可視像が用紙に転写される。

イエロー色の場合と同様にして、他の作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋにおいてもそれぞれの感光体ドラム５の表面に各色トナーによる可視像が形成され、これら可視像は搬送転写ベルト１０によって搬送される用紙が各転写位置に到来するごとに重ね転写される。したがって、本実施形態のカラープリンタはフルカラーの画像がモノクロとほぼ同様な短時間で用紙に重ね転写される。

一方、モノクロプリントの場合は、搬送転写ベルト１０は上述したようにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の作像ユニットの感光体５から離間されている。そして、黒用の作像ユニット４Ｂｋのみにおいて感光体ドラム５の表面にブラックトナーの可視像が形成され、このＢｋの可視像に同期するようにしてレジストローラ対１４から送出された用紙に対してＢｋトナー像が転写される。モノクロプリントの場合は黒以外の作像ユニットは動作されない。そのため、モノクロ画像の出力中にカラー用の感光体や現像剤等が劣化することがない。なお、用紙は搬送転写ベルト１０に静電吸着されて搬送されるので、搬送転写ベルト１０がカラー用の感光体から離間していても黒用の作像ユニット４Ｂｋの転写位置まで確実に搬送される。

そして、トナー像転写後の用紙は、搬送転写ベルト１０から分離されて定着装置３１により定着される。定着を終えた用紙は、排紙ローラ３２により、装置本体の上面に設けられた排紙トレイ３３に排紙される。このとき用紙は反転されて裏面排紙され、通常はページ順にスタックされる。

ところで、モード切り替えを行ってカラー用の感光体と搬送転写ベルト１０を離間させた場合でも確実に用紙（転写材）の搬送を行うためには、転写材の吸着から黒用の作像ユニット４Ｂｋの転写位置に到達するまでの時間よりも長い時間にわたって充分な静電吸着力を維持する必要があり、そのため搬送転写ベルト１０は高抵抗材料である必要がある。ただし抵抗が高すぎると充分な転写性能を得るには非常に高い電圧が必要となるうえ、異常放電を起こして画像不良が発生する場合があるため、搬送転写ベルト１０に用いる材料の抵抗としては１０^１０〜１０^１４Ω・cmの範囲が望ましく、 ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)、ＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)、ＰＩ(ポリイミド)、ＰＣ(ポリカーボネート)等の樹脂や、これらの樹脂にカーボンなどを分散させて抵抗を調整した材料を用いることができる。これらの樹脂のフィルムを継ぎ合わせてベルト形状としたり、シームレスベルトに成形し搬送転写ベルト１０を作製する。これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。搬送転写ベルトの厚さは薄すぎると強度の面で問題があり、厚すぎると転写性能を得るためにより高電圧が必要となるため、５０〜２００μｍが望ましい。

本例のフルカラープリンタ１のように各色毎に感光体を持ち、各色のトナー像を搬送転写ベルトに保持された転写材に順次転写することによりフルカラー画像を形成するタンデム方式のカラー画像形成装置は、感光体を一つしか持たないフルカラー画像形成装置に比べ、はるかに高速のフルカラー画像の出力が可能である。また、感光体を水平方向に配列したタンデム方式の装置では、ファーストプリントを速くするために用紙搬送経路を短くしようとすると給紙トレイ、排紙トレイが装置の側面に突き出して装置の占有面積が大きくなってしまい、占有面積を小さくしようとすると装置下部の給紙トレイから装置上部の排紙トレイまで転写材をＳ字型に搬送しなければならないため搬送経路が長くなりファーストプリントが遅くなってしまうという問題点があった。そこで、タンデム方式の画像形成装置で感光体（作像ユニット）を縦方向に配列することで省スペースと高速のファーストプリントの両方を容易に両立することができる。さらに、感光体を小径化することで装置を小型化することが可能となる。感光体ドラムの直径としては１５〜４５ｍｍの範囲が望ましい。感光体ドラムの直径がこれより大きい場合には装置を充分に小型化することができず、小さい場合には感光体ドラムの周囲に帯電装置，現像装置，転写装置等を配置することが困難となる。

なお、本例のフルカラープリンタ１においては、各色作像ユニットは、感光体ドラム５，帯電装置６，クリーニング装置８が一体に構成されたプロセスカートリッジと現像装置７から構成されている。

感光体ドラム５は、導電性支持体上に下引き層と、電荷発生材料を主成分とする電荷発生層と、電荷輸送材料を主成分とする電荷輸送層が積層形成されている。本例では感光体ドラムの直径をφ２４ｍｍとすることで、装置の小型化が可能となっている。

導電性支持体は体積抵抗１０^４Ωｃｍ以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属管、あるいはニッケル等の金属をエンドレスベルト状に加工したもの、等が用いられる。

下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール等の水溶性樹脂、共重合ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、アルキッド−メラミン、エポキシ等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。この下引き層は、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。下引き層の膜厚は、０〜５μｍが適当である。

電荷発生層は、電荷発生材料を主成分とする層であり、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、フタロシアニン系顔料が挙げられる。これらの電荷発生材料をポリカーボネート等のバインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン等の溶媒を用いて分散し、分散液を塗布することにより形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート等により行う。電荷発生層の膜厚は、通常は０．０１〜５μｍである。

電荷輸送層は、電荷輸送材料及びバインダー樹脂をテトラヒドロフラン、トルエン、ジクロルエタン等の適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。電荷輸送材料と共に電荷輸送層に使用されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、メラミン、フェノール等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。電荷輸送層の厚さは、１５〜３０μｍの範囲で所望の感光体特性に応じて適宜選択すればよい。

また本発明では、感光体（感光体ドラム５）の表面に感光層の静止摩擦係数の低減を目的として表面層を形成する。表面層の構成としては、バインダー樹脂にフッ素樹脂粒子を分散させることで静止摩擦係数を低減することができる。表面層に添加されるフッ素樹脂の量は表面層の全固形分に対する含有率が４０〜７５重量％が望ましい。フッ素樹脂の量が４０重量％未満では静止摩擦係数を低く維持することが難しく、７５重量％を越えると膜の強度が低下してしまい望ましくない。表面層に添加するフッ素樹脂としてはポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル等を用いることができる。また、フッ素樹脂粒子の粒径としては０．１〜５μｍが適当である。表面層はフィラーとバインダー樹脂を適当な溶媒を用いて分散し、分散液をスプレーコートにより塗布することにより形成できる。

保護層に用いるバインダー樹脂、溶媒としては電荷輸送層と同様の材料を使用することができ、バインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、メラミン、フェノール等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂があり、溶媒としてはテトラヒドロフラン、トルエン、ジクロルエタン等を用いることができる。さらに表面層のバインダー樹脂の一部を電荷輸送材料で置き換えたり、酸化防止剤等を添加することもできる。

表面層の膜厚としては３〜１０μｍが望ましい。従来、電荷輸送層全体にフッ素樹脂を分散させたり、１０μｍ以上の厚い表面層を形成した場合にはフッ素樹脂量が多くなると感光体の静電特性の劣化が著しかったが、本発明のように薄い表面層であれば、フッ素樹脂を大量に分散させても静電特性の劣化は大きな問題とはならない。特にタンデム方式のフルカラー画像形成装置では感光体が大きく摩耗してしまうと初期と同等の色再現を行うことが困難となるため、感光体の摩耗量は１０μｍ以下に抑える必要があり、厚い表面層を形成する必要はない。表面層の厚さとしては電荷輸送層の厚さの１／３以下としておけば、表面層が摩耗しても色再現に対する影響は少ない。

フッ素樹脂に換えて脂肪酸金属塩を保護層に分散させても、感光体の静止摩擦係数を低減することができるが、脂肪酸金属塩を分散させた場合にはフッ素樹脂に比べて残留電位上昇等の静電特性の劣化が著しく、好ましくない。

本発明における感光体の静止摩擦係数はオイラーベルト方式により算出したもので次の方法で算出する。
測定用の感光体を台座に固定し、幅３０ｍｍ、長さ２９７ｍｍにカットした上質紙（リコーType６２００）をベルトとして感光体の上に乗せ、ベルト端部の一方に１００ｇの分銅を取り付け、もう一方の端部はデジタルフォースゲージに取り付ける。デジタルフォースゲージを一定速度で移動させ、ベルトの移動開始時の荷重から次の式で静止摩擦係数を算出する。

μs＝２／π×ｌｎ（Ｆ／Ｗ）
ここでμs：静止摩擦係数、Ｆ：読みとり荷重、Ｗ：分銅の重さ、π：円周率である。本測定方法はオイラーの式から導かれる計算式によるもので、特開平９−１６６９１９号公報にも記載されている。

また、本例のプリンタ１における帯電装置６はエピクロルヒドリンゴム等の導電性ゴムからなる帯電ローラである。帯電ローラは感光体に接触していても良いし、数十μｍの微少ギャップを持たせて近接配置することもできる。帯電ローラの材質としては導電性ゴムに限定されるものではなく、適当な抵抗を持つものであれば樹脂材料でも帯電ローラとして使用することができる。帯電ローラ６に印加するバイアスはＤＣバイアスのみでも、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳しても良い。ここでは帯電ローラとしたが、ローラだけではなく、ブラシやブレード等の他の接触、あるいは近接帯電方式でも使用することができる。

また、クリーニング装置８ではポリウレタンのクリーニングブレード８ａをカウンター方向に感光体ドラム５に当接させている。クリーニングブレード８ａにより除去した転写残トナーは図示しないトナー搬送オーガにより廃トナー収納部に搬送される。本例においては、感光体の静止摩擦係数を０．１５〜０．３５に維持することで、小粒径のトナーや円形度の高いトナーでもクリーニングブレードのみで良好にクリーニングすることができる。また、従来は初期的なクリーニングブレードの巻き込みを防止するためにクリーニングブレードにはポリフッ化ビニリデンのような樹脂やトナーなどの粉体が塗布されていたが、プロセスカートリッジの輸送時の振動等によりこれらの粉体が帯電手段に付着すると帯電不良を発生させることがあった。しかし、本発明により感光体表面層にフッ素樹脂を分散させることで初期の静止摩擦係数を０．１５〜０．２５にすれば、クリーニングブレード８ａに粉体を塗布しなくてもブレード巻き込みは発生しないため、帯電不良の発生を防止することができる。

そして、各色作像ユニットに備えられる現像装置７は、構成が全て同一のものであり、それらは使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置であり、トナーとキャリアからなる現像剤が収容されている。現像装置７は感光体に対向した現像ローラ７ａ，現像剤を搬送・撹拌するスクリュー，トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラ７ａは外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。上記トナー濃度センサの出力に応じて、図示しないトナー補給装置よりトナーが補給される。

本例のプリンタで使用するトナーは結着樹脂，着色剤，電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、等を用いることができる。トナーに使用される着色材（例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）としては、トナー用として公知のものが使用できる。着色材の量は結着樹脂１００重量部に対して０．１から１５重量部が適当である。

電荷制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、第４級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。電荷制御剤量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。

また、トナーに離型剤を分散させておくことで定着装置にシリコーンオイル等の離型剤を塗布しなくても良好な定着性を得ることができる。離型剤としてはポリエチレン、ポリプロピレン等の低分子ポリオレフィン類、シリコーンオイル、カルナウバワックス、パラフィンワックス等を使用することができる。これらは単独で使用しても良いし、２種類以上を併用することもできる。離型剤の添加量は結着樹脂１００重量部に対して５〜２０部が好ましい。添加量が少ないと十分な離型性が得られず、多すぎるとフルカラー画像形成装置の場合には色再現性が悪くなる。

トナー粒子には流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の金属酸化物の微粒子及びそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、等によって表面処理したものや、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粒子、などが用いられる。これら流動性付与剤の粒径は０．０１〜３μｍの範囲のものが使用される。これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子１００重量部に対して０．１〜７．０重量部の範囲が好ましい。

本発明に係わる二成分現像剤用トナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材及び必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダー又は二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。

キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は２０〜６０μｍ程度が適当である。

キャリア被覆層形成に使用される材料としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。

トナーに潤滑剤を外添しても感光体の静止摩擦係数の低減や摩耗の低減に効果がある。トナーに添加する潤滑剤の例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレイン酸マグネシウム、パルチミン酸亜鉛、パルチミン酸マンガン、パルチミン酸鉄、パルチミン酸コバルト、パルチミン酸マグネシウムのような脂肪酸金属塩が好ましい。これら飽和脂肪酸金属塩の粒径は０．３〜３μｍの範囲のものが使用される。これら飽和脂肪酸金属塩の添加量は、トナー粒子１００重量部に対して０．１〜１．０重量部の範囲が好ましい。感光体の静止摩擦係数の低減や摩耗の低減という意味では飽和脂肪酸金属塩だけでなく、フッ素樹脂粒子をトナーに外添しても同様の効果が得られる。しかしながら、フッ素樹脂は非常に極性が強いためキャリアや現像ローラの表面に付着するとトナーの帯電量を低下させてしまうため、トナーに添加する潤滑剤としては好ましくない。それに対して飽和脂肪酸金属塩は極性が弱く、極端に大量に添加しない限りトナーの帯電量を低下させることはない。

なお、本例のフルカラープリンタ１は二成分現像方式の現像装置を用いるものとしたが、本発明は一成分現像方式の現像装置を使用する場合にも適用することができる。また、感光体と帯電装置とクリーニング装置が一体となったプロセスカートリッジの例を説明したが、感光体と帯電装置とクリーニング装置に加え、現像装置を一体としたプロセスカートリッジとすることもできる。

以下、実施例と比較例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
まず、実施例と比較例に使用した感光体及びトナーを、それぞれ番号を付けて分類し、説明する。

感光体（１）
直径３０ｍｍのアルミニウム基体上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層及び表面層を、上記の順に塗布・乾燥し、３．５μｍの下引き層、０．１５μｍの電荷発生層、２２μｍの電荷輸送層、５μｍの表面層からなる電子写真感光体を作製した。このとき、保護層の塗工はスプレー法により、それ以外は浸漬塗工法により行なった。電荷輸送層、表面層ともにバインダー樹脂としてはポリカーボネートを用い、表面層にはポリテトラフルオロエチレン粒子を表面層の全固形分に対して５５重量％添加した。

感光体（２）
電荷輸送層の厚さを２７μｍとし、また、表面層を設けなかったこと以外は上記感光体（１）と同等の材料からなる電子写真感光体を作製した。

トナー（１）
ポリエステル樹脂を結着樹脂とする平均粒径６．８μｍの粉砕トナーを作製し、トナー１００重量部に対して０．１部のシリカと０．５部の酸化チタンおよび０．１５部のステアリン酸亜鉛を外添した。なお、このトナーの母体には離型剤は添加していない。

トナー（２）
ステアリン酸亜鉛を添加しなかったこと以外は上記トナー（１）と同じトナーを作製した。

これらの感光体及びトナーを用い、リコー製イプシオカラー８１００を使用して下記の比較例及び実施例について評価を行った。書込み光は波長６５５ｎｍのレーザ露光であり、帯電は帯電ローラにＡＣ（９００Ｈｚ，１．８ｋＶｐｐ）＋ＤＣ（−７００Ｖ）を印加した。プロセス速度は１２５ｍｍ／ｓである。Ａ４サイズの用紙を１ジョブ当たり５枚ずつ通紙しながら、トータルで１５０００枚の通紙を行った。この機械はタンデム方式のプリンタであるので、各ステーション（各色作像ユニット）毎に画像面積を変化させ、第一ステーションの画像面積をＡ４用紙に対して０．５％、第二ステーションの画像面積をＡ４用紙に対して５％、第三ステーションの画像面積をＡ４用紙に対して１０％、第四ステーションの画像面積をＡ４用紙に対して２．５％とした。評価項目は感光体の静止摩擦係数と摩耗量であり、静止摩擦係数の測定は前述のオイラーベルト法、摩耗量の測定は渦電流方式の膜厚計を使用した。

［比較例１］
上記の感光体（２）とトナー（２）を用いて評価を行った結果を表１に示した。クリーニングブレードに何も塗布しない状態では開始直後にクリーニングブレードの巻き込みが発生してしまうため、クリーニングブレードに上記トナー（２）を塗布してから評価を行った。静止摩擦係数は初期から０．４程度であり、１５０００枚の通紙後には画像面積によらず０．６以上まで上昇してしまった。また、摩耗量も画像面積によらず２．５μｍ以上あった。

［比較例２］
上記の感光体（２）とトナー（１）を用いて評価を行った結果を表２に示した。クリーニングブレードに何も塗布しない状態では開始直後にクリーニングブレードの巻き込みが発生してしまうため、クリーニングブレードに上記トナー（２）を塗布してから評価を行った。静止摩擦係数は比較例１のように大きく上昇することはなかったが、１５０００枚の通紙後は画像面積により静止摩擦係数に差があり、高画像面積ほど静止摩擦係数が小さくなった。また、摩耗量も２μｍ以下に低減したが、高画像面積ほど摩耗量が少ない傾向がある。これはトナーに潤滑剤を添加しているため、画像面積により感光体に供給される潤滑剤の量に差が生じてしまうためと考えられる。

［実施例１］
上記の感光体（１）とトナー（２）を用いて評価を行った結果を表３に示した。クリーニングブレードに何も塗布しない状態で評価を開始したがクリーニングブレードの巻き込みが発生することはなかった。静止摩擦係数は初期は０．２付近であり、１５０００枚の通紙後も画像面積によらず０．３以下の良好な値を維持していた。ただし、摩耗量に関しては画像面積が０．５％の場合には１．２μｍで良好であったが、高画像面積になるほど摩耗量が増加していく傾向が見られた。これは、感光体の表面層にフッ素樹脂粒子を分散した感光体では、クリーニングブレードに入力するトナー粒子あるいはトナーに添加しているシリカ等の無機酸化物微粒子の研磨作用により感光体の摩耗が進行しているためと考えられる。

［実施例２］
上記の感光体（１）とトナー（１）を用いて評価を行った結果を表４に示した。クリーニングブレードに何も塗布しない状態で評価を開始したがクリーニングブレードの巻き込みが発生することはなかった。静止摩擦係数は初期は０．２付近であり、１５０００枚の通紙後はやや上昇したものの画像面積によらず０．３５以下の良好な値を維持していた。また、摩耗量に関しては全ての条件で１．２μｍ以下で良好であったが、高画像面積になるほど摩耗量が小さくなる傾向が見られた。

このように、表面層にフッ素樹脂粒子を分散した感光体を使用することで、クリーニングブレードに粉体を塗布しなくてもクリーニングブレードの巻き込みを防止することができる。また、表面層にフッ素樹脂粒子を分散した感光体と潤滑剤を添加したトナーを併用することで画像面積に関わらず、静止摩擦係数を目的の範囲に維持することができ、なおかつ感光体の摩耗量も低減することが出来る。上記の実施例２では高画像面積ほど摩耗量が小さい傾向が見られるが、これは感光体に分散させるフッ素樹脂の量とトナーに添加する脂肪酸金属塩の量を調整することで改善することが可能であると考えられる。

以上、本発明を図示例のフルカラープリンタ及び各実施例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、像担持体としてはドラム状感光体に限らずベルト状感光体を用いることも可能である。現像装置の構成も任意のものを採用し得るものである。また、４連タンデム方式に限らず、３連タンデムによるカラーあるいは２連タンデムによる多色方式でも良い。また、これらに中間転写方式を組み合わせたものでも良い。あるいは、タンデム方式以外のフルカラーあるいは多色画像形成装置でも良い。さらには、モノクロの画像形成装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリでも良く、それらの複合機でも構わない。

本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの概略を示す断面構成図である。 モノクロプリント時の動作を示す断面構成図である。

符号の説明

１ フルカラープリンタ
２ 給紙部
３ 作像部
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋ 作像ユニット
５ 感光体ドラム
６ 帯電装置
７ 現像装置
８ クリーニング装置
１０ 搬送転写ベルト
２０ 光書込み装置
３１ 定着装置

Claims (11)

1. 像担持体と、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置を備える画像形成装置において、
   前記像担持体の表面層に潤滑剤の微粒子が分散されているとともに、前記現像装置で使用する現像剤中に潤滑剤が添加されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体が導電性基体上に少なくとも電荷発生層、電荷輸送層、表面層を備える積層型有機感光体であり、
   前記表面層中に電荷輸送層と同じ電荷輸送物質を含み、電荷輸送層の厚さが１５〜３０μｍ、表面層の厚さが３〜１０μｍであり、かつ表面層の厚さが電荷輸送層の厚さの１／３以下であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記表面層に含まれる潤滑剤がフッ素樹脂粒子であり、表面層の全固形分に対してフッ素樹脂粒子の含有率が４０〜７５重量％であることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像装置で使用する現像剤に含まれる潤滑剤が、トナーに外添された潤滑剤粒子であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記トナーに外添された潤滑剤粒子が脂肪酸金属塩粒子であり、トナーに対する脂肪酸金属塩粒子の添加量が０．１〜１．０重量％であることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記現像装置で使用する現像剤に含まれる潤滑剤が、トナーに内添された離型剤であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体の静止摩擦係数が０．１５〜０．３５の範囲であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体をクリーニングする手段としてクリーニングブレードのみを備えることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
9. 少なくとも前記像担持体、前記クリーニング手段及び像担持体を帯電させる帯電手段をプロセスカートリッジとして一体的に構成し、装置本体に着脱可能としたことを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記クリーニングブレードには初期状態で粉体が塗布されていないことを特徴とする、請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記像担持体を複数個備えてフルカラー画像の形成が可能であるとともに、前記各像担持体の直径が４５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
    

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