JP2005077662A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 表面保護層に金属酸化物微粒子が含有された有機系感光体5と、この感光体5を均一に帯電する帯電ローラ14と、感光体5の表面をクリーニングするブラシローラ15とを備えている。感光体5と帯電ローラ14の帯電部材14bとは、感光体5の画像領域で微小ギャップを有している。そして、前記クリーニングブラシには、固形潤滑剤16が当接しており、クリーニングブラシ15が感光体5の表面をクリーニングするとともに、感光体5の表面に潤滑剤を塗布する。
【選択図】 図3
Description
また、請求項2の画像形成装置は、請求項1の画像形成装置において、前記像担持体に供給される潤滑剤が脂肪酸金属塩であることを特徴とするものである。
また、請求項3の画像形成装置は、請求項1または2の画像形成装置において、前記像担持体の最外層の厚さを3μm以上、8μm以下であり、最外層に含まれる金属酸化物微粒子の量を最外層の全重量に対して5重量%以上、40重量%以下であることを特徴とするものである。
また、請求項4の画像形成装置は、請求項1、2または3の画像形成装置において、前記像担持体から転写されたトナー像を搬送する搬送手段と、該搬送手段上のトナー像を検知する検知手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項5の画像形成装置は、請求項4の画像形成装置において、前記像担持体の摩擦係数が前記搬送手段の摩擦係数と同等、または低いことを特徴とするものである。
また、請求項6の画像形成装置は、請求項4または5の画像形成装置において、前記搬送手段は、中間転写体であることを特徴とするものである。
また、請求項7の画像形成装置は、請求項1、2、3、4、5または6の画像形成装置において、前記像担持体の摩擦係数が、0.10以上0.30以下であることを特徴とするものである。
また、請求項8の画像形成装置は、請求項1、2、3、4、5、6または7の画像形成装置において、前記像担持体を複数設けることを特徴とするものである。
また、請求項9の画像形成装置は、請求項1、2、3、4、5、6、7または8の画像形成装置において、前記トナーは、体積平均粒径が3μm以上7μm以下で、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00以上1.40以下であり、形状係数SF−1が100以上180以下、形状係数SF−2が100以上180以下であることを特徴とするものである。
また、請求項10の画像形成装置は、請求項9記載の画像形成装置において、前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋および、または伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項11の画像形成装置は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10の画像形成装置において、前記トナーに脂肪酸金属塩粒子が添加されていることを特徴とするものである。
また、請求項12の画像形成装置は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10または11の画像形成装置において、前記帯電手段は、DCバイアスに放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有するACバイアスを供給して、像担持体の表面を帯電させるとともに、前記帯電手段と像担持体とのギャップが10μm以上、80μm以下であり、前記印加するACバイアスの周波数が像担持体の線速の7倍以上、12倍以下であることを特徴とするものである。
また、請求項13の画像形成装置は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12の画像形成装置において、前記帯電手段の帯電部材が導電性樹脂材料で構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項14のプロセスカートリッジは、像担持体と、他の画像形成プロセス手段とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12または13に記載の画像形成装置に対して着脱可能に構成したことを特徴とするものである。
また、請求項15のプロセスカートリッジは、請求項14のプロセスカートリッジにおいて、前記他の画像形成プロセス手段の少なくともひとつは、請求項1、12または13に記載の帯電手段であることを特徴とするものである。
図1は本発明をタンデム直接転写方式のフルカラープリンタに適用した例を示す全体構成図である。装置本体1内には、像担持体である感光体5を含む4個の感光体ユニット2M、2C、2Yおよび2Bを、装置本体に対してそれぞれ着脱可能に装着している。感光体ユニット2M、2C、2Yおよび2Bは、同一の構成をしたユニットであり、感光体ユニット2Mはマゼンタ(M)色に対応する画像を形成し、感光体ユニット2Cはシアン(C)色に対応する画像を形成し、感光体ユニット2Yはイエロー(Y)色に対応する画像を形成し、感光体ユニット2Bはブラック(B)色に対応する画像を形成する。
また、感光体ユニットの上方には書込みユニット6を、転写ベルトの下方には両面ユニット7をそれぞれ配置している。このプリンタは、装置本体の左方に、画像形成後の転写紙Pを反転させて排出したり、両面ユニットへ搬送したりする反転ユニット8を装着している。
反転ユニット8は、それぞれ対をなす複数の搬送ローラと、対をなす複数の搬送ガイド板とからなり、上述したように両面画像形成する際の転写紙Pを表裏反転させて両面ユニット7へ搬出したり、画像形成後の転写紙Pをそのままの向きで機外に排出したり、表裏を反転させて機外に排出したりする働きをする。給紙カセット11、12が設けられている給紙部には、転写紙Pを1枚ずつ分離して給紙する分離給紙部55、56が、それぞれ設けられている。
また、装置本体の下部には、上下2段にサイズの異なる転写紙Pを収納可能な給紙カセット11と12を、それぞれ配設している。さらに、装置本体の右側面には、手差しトレイ13を矢示B方向に開閉可能に設け、その手差しトレイを開放することにより、そこから手差し給紙ができるようにしている。
その転写紙Pは、定着装置9で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着され、その後は指定されたモードに応じた排紙系を通って、装置本体上部の排紙トレイ26に反転排紙されたり、定着装置9から直進して反転ユニット8内を通ってストレート排紙されたり、あるいは、両面画像形成モードが選択されているときには、前述した反転ユニット8内の反転搬送路に送り込まれた後にスイッチバックされて両面ユニット7に搬送され、そこから再給紙されて感光体ユニット2M、2C、2Yおよび2Bが設けられている作像部で、裏面に画像が形成された後に排出される。以降、2枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
一方、給紙カセット11、12から転写紙Pが分離給紙部55、56により給紙され、それが転写ベルト3の直前に設けられているレジストローラ対59により、B感光体上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙Pは、転写ベルトの入口付近に配設している紙吸着ローラ58により帯電され、それにより転写ベルト3の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙Pは、転写ベルト3に静電吸着した状態で搬送されるので、転写ベルト3がM、C、Yの感光体から離間していても転写紙はBの感光体まで搬送され、Bのトナー像が転写される。その転写紙Pは、フルカラー画像の場合と同様に定着装置9で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、2枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
本実施形態においては、転写ベルトをポリフッ化ビニデンやポリエチレンテレフタレート等の透明あるいは半透明な転写ベルトを使用し、転写ベルトの表面に発光素子と受光素子からなる付着量センサ31を設ける。転写ベルトの裏面に反射部材32を配置して、転写ベルト3のトナー像を検知するようにしている。
まず、図2に示すように、転写ベルト3上にM、Y、C、Bの基準パターンのトナー像を形成する。付着量センサ31の発光素子から発する光は、検知位置で、反射部材32によって正反射および乱反射する。この正反射、または乱反射した光のいずれかまたは両方を受光素子で検知し、この光量に基づいてトナー付着量を検知する。検知位置に転写ベルト上に形成した基準パターンが通過したときは、トナー量の増加に応じてトナー層の光透過率が低下するため、付着量センサの発光素子から転写ベルトを透過して反射部材32に照射される光や、反射部材32からの反射光の光量が少なくなる。一方、転写ベルト上にトナーが存在しないときは、付着量センサ31の発光素子から発光される光が転写ベルト3を透過して反射部材32に照射され、その光を反射効率の高い反射部材32が反射し、光強度の強い反射光が付着量センサ31の受光素子に入力される。このため、転写ベルト上にトナーが存在しないときは、付着量センサ31の出力が高くなる。この結果、転写ベルト上にトナーが存在しないときと、トナーが存在するときとでは、付着量センサ31の出力の差が大きくなるため、高いS/N比が得ることができ、トナー付着量の検知能力が向上することができる。反射部材32は、反射部材32の表面加工を容易にでき、高い反射率を得るために、反射面を平面としている。また、このように、反射部材32の反射面を平面とすることで、付着量センサ31の発光素子から反射部材への光の入射位置が多少ずれても反射部材32からの反射光の反射方向のずれを小さくすることができる。また、反射部材32は、無端の転写ベルト3の裏面を支持しているので、転写ベルト3の走行面が安定し、この安定した位置で付着量センサ31の光を照射することが可能となるので、S/N比を高めることができる。さらに、反射型の付着量センサ31を用いることにより、発光素子と受光素子とを一つの支持部材で支持することができ、反射部材32との相対位置を定めて行う組立作業も透過型の付着量センサに比して容易に行なうことができる。
また、感光体の摩擦係数を低く維持することで、感光体のクリーニング性が向上する。
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である。
転写ベルトのように、そのままでは円筒形状を保てないものの摩擦係数に関しては、感光体素管のような円筒形状のものに巻き付けて固定した状態で上記の方法により摩擦係数の測定をおこなうことができる。
また、帯電ローラ14の端部には、図示しないギヤが取り付けられており、感光体5のフランジに形成されたギヤとかみ合っている。そして、図示しない感光体駆動モータにより感光体が回転すると帯電ローラも感光体とほぼ等しい線速で連れ回り方向に回転するようになっている。また、帯電ローラ14の図中上部には、帯電ローラ14の表面をクリーニングするクリーニングローラ49が設けられている。このクリーニングローラ49は、金属製芯金を有しており、この芯金の表面には、導電性繊維が静電植毛されている。このクリーニングローラ49は、自重で帯電ローラと当接しており、帯電ローラの回転に伴いつれ周りするようになっている。このように、クリーニングローラ49が帯電ローラ14と伴に回ることで、帯電ローラ14に付着したトナー等の汚れを除去する。
上記に示した固形の潤滑剤としては、脂肪酸金属塩を用いるのが好ましい。ブラシローラ15によって感光体表面に塗布された潤滑剤は、感光体5と図示しない現像スリーブとの線速差によって掻き取られ、僅かであるが現像剤中に混入する。このとき、潤滑剤として、脂肪酸金属塩を使用していれば、脂肪酸金属塩は、分子の極性が小さいため、現像剤中に混入してもトナーやキャリアの帯電性を損なうことがない。
保護層505の厚さは、1〜10μm、好ましくは3〜8μm程度が適当である。保護層の膜厚が1μmより薄いと、耐久性に劣り、10μmより厚いと生産性が低下したり、経時での残留電位の上昇が大きくなってしまう。
(a)フェノール系化合物
2、6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2、6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、n−オクタデシル−3−(4−ヒドロキシ−3、5−ジ−t−ブチルフェノール)、2、2−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2、2−メチレン−ビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4、4−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4、4−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1、1、3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1、3、5−トリメチル−2、4、6−トリス(3、5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3、5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3、3−ビス(4−ヒドロキシ−3−t−ブチルフェニル)ブチリックアッシド]クリコールエステル、トコフェロール類等
(b)パラフェニレンジアミン類
N−フェニル−N−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N、N−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N、N−ジ−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N、N−ジメチル−N、N−ジ−t−ブチル−p−フェニレンジアミン等
(c)ハイドロキノン類
2、5−ジ−t−オクチルハイドロキノン、2、6−ジドデシルハイドロキノン、2−ドデシルハイドロキノン、2−ドデシル−5−クロロハイドロキノン、2−t−オクチル−5−メチルハイドロキノン、2−(2−オクタデセニル)−5−メチルハイドロキノン等
(d)有機硫黄化合物類
ジラウリル−3、3−チオジプロピオネート、ジステアリル−3、3−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−3、3−チオジプロピオネート等
(e)有機燐化合物類
トリフェニルホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(ジノニルフェニル)ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ(2、4−ジブチルフェノキシ)ホスフィン等
(a)リン酸エステル系可塑剤
リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル、リン酸オクチルジフェニル、リン酸トリクロルエチル、リン酸クレジルジフェニル、リン酸トリブチル、リン酸トリ−2−エチルヘキシル、リン酸トリフェニル等
(b)フタル酸エステル系可塑剤
フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ブチルラウリル、フタル酸メチルオレイル、フタル酸オクチルデシル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチル等
(c)芳香族カルボン酸エステル系可塑剤
トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸トリ−n−オクチル、オキシ安息香酸オクチル等
(d)脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤
アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ−n−ヘキシル、アジピン酸ジ−2−エチルヘキシル、アジピン酸ジ−n−オクチル、アジピン酸−n−オクチル−n−デシル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジカプリル、アゼライン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ−n−オクチル、セバシン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸ジ−2−エトキシエチル、コハク酸ジオクチル、コハク酸ジイソデシル、テトラヒドロフタル酸ジオクチル、テトラヒドロフタル酸ジ−n−オクチル等
(e)脂肪酸エステル誘導体系可塑剤
オレイン酸ブチル、グリセリンモノオレイン酸エステル、アセチルリシノール酸メチル、ペンタエリスリトールエステル、ジペンタエリスリトールヘキサエステル、トリアセチン、トリブチリン等
(f)オキシ酸エステル系可塑剤
アセチルリシノール酸メチル、アセチルリシノール酸ブチル、ブチルフタリルブチルグリコレート、アセチルクエン酸トリブチル等
(g)エポキシ可塑剤
エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシステアリン酸デシル、エポキシステアリン酸オクチル、エポキシステアリン酸ベンジル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジデシル等
(h)二価アルコールエステル系可塑剤
ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジ−2−エチルブチラート等
(i)含塩素可塑剤
塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル、塩素化脂肪酸メチル、メトキシ塩素化脂肪酸メチル等
(j)ポリエステル系可塑剤
ポリプロピレンアジペート、ポリプロピレンセバケート、ポリエステル、アセチル化ポリエステル等
(k)スルホン酸誘導体系可塑剤
p−トルエンスルホンアミド、o−トルエンスルホンアミド、p−トルエンスルホンエチルアミド、o−トルエンスルホンエチルアミド、トルエンスルホン−N−エチルアミド、p−トルエンスルホン−N−シクロヘキシルアミド等
(l)クエン酸誘導体系可塑剤
クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリ−2−エチルヘキシル、アセチルクエン酸−n−オクチルデシル等
(m)その他、
ターフェニル、部分水添ターフェニル、ショウノウ、2−ニトロジフェニル、ジノニルナフタリン、アビエチン酸メチル等
(a)ベンゾフェノン系紫外線吸収剤
2−ヒドロキシベンゾフェノン、2、4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2、2、4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2、2、4、4−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2、2−ジヒドロキシ4−メトキシベンゾフェノン等
(b)サルシレート系紫外線吸収剤
フェニルサルシレート、2、4ジ−t−ブチルフェニル3、5−ジ−t−ブチル4ヒドロキシベンゾエート等
(c)ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤
(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、(2−ヒドロキシ5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、(2−ヒドロキシ5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、(2−ヒドロキシ3−ターシャリブチル5−メチルフェニル)5−クロロベンゾトリアゾール等
(d)シアノアクリレート系紫外線吸収剤
エチル−2−シアノ−3、3−ジフェニルアクリレート、メチル2−カルボメトキシ3(パラメトキシ)アクリレート等
(e)クエンチャー(金属錯塩系)紫外線吸収剤
ニッケル(2、2チオビス(4−t−オクチル)フェノレート)ノルマルブチルアミン、ニッケルジブチルジチオカルバメート、ニッケルジブチルジチオカルバメート、コバルトジシクロヘキシルジチオホスフェート等
(f)HALS(ヒンダードアミン)系紫外線吸収剤
ビス(2、2、6、6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1、2、2、6、6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、1−[2−〔3−(3、5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]−4−〔3−(3、5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−2、2、6、6−テトラメチルピリジン、8−ベンジル−7、7、9、9−テトラメチル−3−オクチル−1、3、8−トリアザスピロ〔4、5〕ウンデカン−2、4−ジオン、4−ベンゾイルオキシ−2、2、6、6−テトラメチルピペリジン等
等が挙げられる。
樹脂層を形成した後、樹脂層の両端にギャップ保持部材14cを圧入や接着、またはその両方によって固定する。そして、ギャップ保持部材14cを基準にして帯電ローラ14の外径を研削加工や切削加工を施して、帯電部材とギャップ保持部材のフレの位相を揃えて、帯電ギャップの変動を低減する。帯電部材としての樹脂層14bの両端にギャップ保持部材14cを固定する方法は、上述の方法に限られず、2色成形により、芯金に帯電部材とギャップ保持部材を同時に成型することもできる。
帯電部材14bを樹脂材料とすることで、従来のゴム材料に比べ切削加工が容易で高精度に加工しやすい。また、樹脂材料は従来のゴム材料に比べて外形や硬度の環境変動も小さいため、帯電ギャップの環境変動も小さく抑えることができる。
また、樹脂層やギャップ保持部材にはコーティング等により、トナー等が付着しにくい表層を数10μm程度の厚さで形成することもできる。
600dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は3〜7μmが好ましい。体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は1.00〜1.40の範囲にあることが好ましい。(Dv/Dn)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌汚れの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
また、トナーの形状係数SF−1及びSF−2を規定することが望ましい。図6は形状係数SF−1の説明図、図7は形状係数SF−2の説明図である。
まず、形状係数SF−1について説明する。形状係数SF−1とは、図6に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を2次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで割って、100π/4を乗じたときの値で表される。つまり、形状係数SF−1は、次の数1に示す式で定義される。
<数1>
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)
<数2>
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π)
多価アルコール化合物としては、2価アルコールおよび3価以上の多価アルコールが挙げられ、2価アルコール単独、または2価アルコールと少量の3価以上の多価アルコールとの混合物が好ましい。また、多価カルボン酸としては、2価カルボン酸および3価以上の多価カルボン酸が挙げられ、2価カルボン酸単独、および2価カルボン酸と少量の3価以上の多価カルボン酸との混合物が好ましい。
(a)アルキレングリコール
エチレングリコール、1、2−プロピレングリコール、1、3−プロピレングリコール、1、4−ブタンジオール、1、6−ヘキサンジオールなど
(b)アルキレンエーテルグリコール
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど
(c)脂環式ジオール
1、4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど
(d)ビスフェノール類
ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど
(e)上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど
(f)付加物
上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物
(a)3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール
グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど
(b)3価以上のフェノール類
トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど
(c)付加物
上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物など
(a)アルキレンジカルボン酸
コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など
(b)アルケニレンジカルボン酸
マレイン酸、フマール酸など
(c)芳香族ジカルボン酸
フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など
(a)脂肪族多価イソシアネート
テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2、6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど
(b)脂環式ポリイソシアネート
イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど
(c)芳香族ジイソシアネート
トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど
(d)芳香脂肪族ジイソシアネート
α、α、α’、α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど
(e)イソシアネート類
前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの
(a)芳香族ジアミン
フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4、4’−ジアミノジフェニルメタンなど
(b)脂環式ジアミン
4、4’−ジアミノ−3、3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど
(c)脂肪族ジアミン
エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど
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や、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系の樹脂を用いることができる。特に脂肪酸金属塩は分子の極性が弱いので、トナーに添加してもトナーやキャリアの帯電性に悪影響を与えにくい。潤滑剤粒子の粒径は0.5〜5μm程度が望ましく、添加量はトナーの0.01〜0.5wt%であることが好ましい。
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。本発明では樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイト等の磁性体を用いる。この芯物質の粒径は20〜70μm程度が適当である。キャリア粒径が小さいほど高精細な画像が得られるが、キャリア粒径が小さすぎるとキャリア付着が発生しやすくなるため、出力画像上にキャリアが付着して、逆に画像品質を低下させてしまう。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等がある。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。
待機状態でのリボルバ現像ユニット430は、B現像器431が現像位置に位置するホームポジションで停止している。コピースタートキーが押されると、原稿画像データの読み取りが開始され、そのカラー画像データに基づいて、レーザ光Lによる光書き込み、すなわち静電潜像形成が始まる。以下、B画像データによる静電潜像を「B静電潜像」という。Y、C、Mについても同様である。
このB静電潜像の先端部から現像可能にするため、B現像位置に静電潜像の先端部が到達する前に、B現像器431の現像スリーブ12の回転を開始して、B静電潜像をBトナーで現像する。これ以降、B静電潜像の現像動作を続けるが、B静電潜像の後端部がB現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置に回転するまで、リボルバ現像ユニット430が回転する。この回転は、少なくとも、次の画像データによる静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了される。
図8において、画像形成動作が開始されると、図示しない駆動モータによって矢印で示す半時計方向に感光体ドラム100、及び中間転写ベルト319が同期回転する。これにより、中間転写ベルト319上に、感光体ドラム100上に順次形成されるB、Y、C、Mのトナー像が、同一面に順次位置合わせされて一次転写される。この画像形成動作が開始される時期に、転写紙が給紙バンク403の転写紙カセット又は手差しトレイ等の給紙部から給送され、レジストローラのニップで待機している。そして、中間転写ベルト319上のトナー像の先端が所定の位置にさしかかるタイミングで、転写搬送ベルトユニットが中間転写ベルト319に接触する。その後、転写紙の先端が上記トナー像の先端に一致するようにレジストローラが駆動され、転写紙とトナー像とのレジスト合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト319上のトナー像と重ねられて二次転写部を通過する際に、二次転写ローラ323により、中間転写ベルト319上の4色重ねトナー像が転写紙上に一括転写される。この転写紙は、転写搬送ベルト322から剥離して定着装置328に向けて送られる。そして、転写紙上のトナーが定着装置328の一対の定着ローラのニップ部で溶融定着された後、図示しない排出ローラで装置本体外に転写紙が送り出される。
一方、一次転写後の感光体ドラム100の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニングユニット310によりクリーニングされる。また、転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト319の表面に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニングユニット321によってクリーニングされる。
ここで、リピートコピーの時は、カラースキャナ301の動作及び感光体ドラム100への画像形成は、1枚目の4色目(M)の画像形成工程に引き続き、所定のタイミングで2枚目の1色目(B)の画像形成工程に進む。また、中間転写ベルト319の方は、1枚目の4色重ねトナー像の転写紙への一括転写工程に引き続き、表面のベルトクリーニングユニット321でクリーニングされた領域に、2枚目のBトナー像がベルト転写されるようにする。その後は、1枚目と同様動作になる。
以上は、4色フルカラーコピーを得るコピーモードであったが、3色コピーモード、2色コピーモードの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作を行うことになる。また、単色コピーモードの場合は、所定枚数が終了するまでの間、リボルバ現像ユニット430の所定色の現像器のみを現像動作状態にして、ベルトクリーニングユニット321を中間転写ベルト319に押圧させた状態のままの位置にしてコピー動作を行う。
支持ローラ514と第2の支持ローラ15間に張り渡した中間転写ベルト319上には、シアン・マゼンタ・イエロー・ブラックの4つの画像形成手段518を横に並べて配置してタンデム画像形成部520gだ構成されている。画像形成手段518は、Bトナーを用いるB現像器521、Yトナーを用いるY現像器522、Cトナーを用いるC現像器523、Mトナーを用いるM現像器524を備えている。
図9において、画像形成動作が開始されると、図示しない駆動モータによって矢印で示す半時計方向に各感光体ドラム100、及び中間転写ベルト319が同期回転する。これにより、各感光体ドラム100上に、B、Y、C、Mのトナー像が、それぞれ形成される。各感光体ドラム100上のB、Y、C、Mのトナー像は、中間転写ベルト319上に、各一次転写ローラ320により順次位置合わせされて一次転写される。この画像形成動作が開始される時期に、転写紙が給紙バンク403の転写紙カセット又は手差しトレイ等の給紙部から給送され、レジストローラのニップで待機している。そして、中間転写ベルト319上のトナー像の先端が所定の位置にさしかかるタイミングで、転写搬送ベルトユニットが中間転写ベルト319に接触する。その後、転写紙の先端が上記トナー像の先端に一致するようにレジストローラが駆動され、転写紙とトナー像とのレジスト合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト319上のトナー像と重ねられて二次転写部を通過する際に、二次転写ローラ323により、中間転写ベルト319上の4色重ねトナー像が転写紙上に一括転写される。この転写紙は、転写搬送ベルト322から剥離して定着装置328に向けて送られる。そして、転写紙上のトナーが定着装置328の一対の定着ローラのニップ部で溶融定着された後、図示しない排出ローラで装置本体外に転写紙が送り出される。
一方、一次転写後の感光体ドラム100の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニングユニットによりクリーニングされる。また、転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト319の表面に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニングユニットによってクリーニングされる。
また、転写ベルト3と対向する位置に反射型センサ31を配置して、転写ベルトに直接形成した基準パターンのトナー像の位置やトナーの付着量を検知して、その検知結果に基づいて作像条件を制御している。従来、転写ベルト3は、平滑性が高くトナーの離型性にも優れた材料が使用されるため、感光体上のトナー像を転写ベルトへ転写する転写性が悪かった。また、感光体5の表面は、上述の放電生成物によって、感光体の摩擦係数が上昇してしまい、転写ベルトへの転写性をさらに悪化させていた。このように、転写性の悪い状態で転写ベルト上に基準パターンを形成すると、基準パターンに白抜けなどが発生してしまう。この白抜き状態の基準パターンがあると、各色のトナー画像の位置ずれを検知する位置ずれ検知センサが正確に検知することができず、画像の位置ずれ等の画像劣化を引き起こす場合があった。しかし、本実施形態では、感光体5に潤滑剤を供給して、感光体の摩擦係数の上昇を抑えているので、転写ベルト3に転写する転写性が良好である。従って、転写不良による基準パターンの白抜けなどが発生しなくなり、各色のトナー画像の位置ずれを正確に検知することができる。
また、本実施形態によれば、転写ベルトの摩擦係数を感光体の摩擦係数と同等、または大きくなるように設定している。これにより、転写ベルトへの転写性が良好になり、各色のトナー画像の位置ずれを正確に検知することができる。また、従来、転写ベルト3は、平滑で感光体に比べて摩擦係数が低い。一方、転写紙は、表面に微小の凹凸があり、感光体に比べて摩擦係数が高い。この摩擦係数の違いが両者の転写性に大きな差を生じさせていた。そして、このように転写性に大きな差があると、転写ベルトに付着するトナーの量と、転写紙に付着するトナー量が異なってくるため、転写ベルトに付着したトナーの量検知した結果が、実際の画像形成時の結果に反映されず、画像の乱れを生じていた。しかし、転写ベルトの摩擦係数を感光体の摩擦係数と同等、または大きくなるように設定することで、転写紙との摩擦係数の差を少なくした。その結果、転写紙との転写性の差をほとんどなくすことができる。この結果、転写ベルトに付着したトナー量を検知した結果が、実際の画像形成時の結果に正確に反映されるようになり、高精度の画質を得ることができる。
さらに、本実施形態では、感光体の摩擦係数を0.10〜0.30の範囲としている。これにより、潤滑剤を効率的に使用し、転写性を改善することができる。
また、本実施形態によれば、トナーの形状係数SF−1、SF−2がともに100以上、180以下、かつ、トナーの体積平均粒径(Dv)3〜7μm、トナーの体積平均粒径(Dv)に対する個数平均粒径(Dn)の比(Dv/Dn)が、1.00以上、1.40以下である。トナーが上記範囲にあると、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌汚れの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
また、本実施形態では、トナーを少なくとも窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を水系溶媒中で架橋および、または伸長反応させて製造している。これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。
また、本実施形態では、感光体の保護層505に添加される金属酸化微粒子の量を、重量基準で5〜40%、とし、感光体の保護層505の厚みを3〜8μmとしている。これにより、感度が良好で、耐久性に優れ、生産性が良い感光体とすることができる。
また、感光体5に供給される潤滑剤を脂肪酸金属塩にしている。これにより、潤滑剤が現像剤中に混入してもトナーやキャリアの帯電性を損なうことがない。さらに、トナーに脂肪酸金属塩を添加することで、クリーニングブラシからと現像からの潤滑剤の供給が補い合って、画像面積によらず感光体の摩擦係数を狙いの範囲に維持することができる。
また、本実施形態では、帯電ローラ14に印加するACバイアスの周波数が感光体線速v[mm/s]の7倍以上、感光体線速v[mm/s]の12倍以下としている。これにより、ストライプ状の帯電ムラや、感光体にトナーのフィルミングが発生しない。
さらに、本実施形態では、帯電ローラ14の帯電部材14bを樹脂材料としている。これにより、従来のゴム材料に比べ切削加工が容易で高精度に加工しやすい。また、従来のゴム材料に比べて、外形や硬度の環境変動も小さいため、帯電ギャップの環境変動も小さく抑えることができる。
また、本実施形態によれば、感光体ユニットは、感光体5と、この感光体5を均一に帯電する帯電ローラ14と、感光体5の表面をクリーニングするともに、感光体に潤滑剤を供給するブラシローラ15とを少なくとも備えており、この感光体ユニットを画像形成装置から容易に着脱可能なプロセスカートリッジとしている。これにより、ユーザが容易に潤滑剤の交換を行なえる。また、帯電ローラ14と感光体5の微小ギャップを容易に調整することができる。
2M、2C、2Y、2B 感光体ユニット
3 転写ベルト
5 感光体
14 帯電ローラ
15 ブラシローラ
16 固形潤滑剤
31 付着量センサ
32 反射部材
47 クリーニングブレード
48 トナー搬送オーガ
100 感光体ドラム
14a 芯金
14b 帯電部材
14c ギャップ保持部
319 中間転写ベルト
322 転写搬送ベルト
430 リボルバ現像ユニット
520 タンデム画像形成部
Claims (15)
- トナー像を担持する像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段とを備えた画像形成装置において、前記帯電手段は、前記像担持体と所定ギャップをもって近接配置されており、前記像担持体は、その最外層に金属酸化物を含有した像担持体であるとともに、前記像担持体に潤滑剤を供給する供給手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1の画像形成装置において、前記像担持体に供給される潤滑剤が脂肪酸金属塩であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1または2の画像形成装置において、前記像担持体の最外層の厚さを3μm以上、8μm以下であり、最外層に含まれる金属酸化物微粒子の量を最外層の全重量に対して5重量%以上、40重量%以下であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1、2または3の画像形成装置において、前記像担持体から転写されたトナー像を搬送する搬送手段と、該搬送手段上のトナー像を検知する検知手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項4の画像形成装置において、前記像担持体の摩擦係数が前記搬送手段の摩擦係数と同等、または低いことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項4または5の画像形成装置において、前記搬送手段は、中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1、2、3、4、5または6の画像形成装置において、前記像担持体の摩擦係数が、0.10以上0.30以下であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1、2、3、4、5、6または7の画像形成装置において、前記像担持体を複数設けることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1、2、3、4、5、6、7または8の画像形成装置において、前記トナーは、体積平均粒径が3μm以上7μm以下で、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00以上1.40以下であり、形状係数SF−1が100以上180以下、形状係数SF−2が100以上180以下であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項9記載の画像形成装置において、前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋および、または伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10の画像形成装置において、前記トナーに脂肪酸金属塩粒子が添加されていることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10または11の画像形成装置において、前記帯電手段は、DCバイアスに放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有するACバイアスを供給して、像担持体の表面を帯電させるとともに、前記帯電手段と像担持体とのギャップが10μm以上、80μm以下であり、前記印加するACバイアスの周波数が像担持体の線速の7倍以上、12倍以下であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12の画像形成装置において、前記帯電手段の帯電部材が導電性樹脂材料で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
- 像担持体と、他の画像形成プロセス手段とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12または13に記載の画像形成装置に対して着脱可能に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項14のプロセスカートリッジにおいて、前記他の画像形成プロセス手段の少なくともひとつは、請求項1、12または13に記載の帯電手段であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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