JP2007178619A - 画像形成装置、プロセスユニット及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】トナーとして重合法による球形トナーが用いられた場合であっても、それをクリーニングブレードによって良好にクリーニングすることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体2K及びその表面の転写残トナーを除去するドラムクリーニング装置3Kを有するプロセスユニットと、感光体2K上のトナー像を中間転写ベルトに転写する転写ユニットとを備え、ドラムクリーニング装置3Kとして、感光体2Kの表面に当接する板状のクリーニングブレード303Kによって感光体2Kの表面上のトナーを掻き取るものを用いる画像形成装置において、感光体2Kとして、オイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いるとともに、クリーニングブレード303Kとして、ポリテトラフルオロエチレン製のテープとの静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いた。
【選択図】図3
【解決手段】感光体2K及びその表面の転写残トナーを除去するドラムクリーニング装置3Kを有するプロセスユニットと、感光体2K上のトナー像を中間転写ベルトに転写する転写ユニットとを備え、ドラムクリーニング装置3Kとして、感光体2Kの表面に当接する板状のクリーニングブレード303Kによって感光体2Kの表面上のトナーを掻き取るものを用いる画像形成装置において、感光体2Kとして、オイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いるとともに、クリーニングブレード303Kとして、ポリテトラフルオロエチレン製のテープとの静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いた。
【選択図】図3
Description
本発明は、感光体等の像担持体の表面に形成したトナー像を転写紙などの転写体に転写した後、像担持体の表面に付着している転写残トナーをクリーニングブレードによって掻き取って除去する画像形成装置に関するものである。また、かかる構成の画像形成装置に用いられるプロセスユニット及び画像形成方法に関するものである。
近年、この種の画像形成装置においては、感光体などの像担持体の表面に付着している転写残トナーをクリーニングブレードによって良好にクリーニングすることが困難になってきている。画像を形成するためのトナーとして、粉砕法によるものに代えて、重合法によるものを用いることが多くなってきているからである。具体的には、古くから用いられてきた粉砕法によるトナーは、平均粒径が十〜数十[μm]といった大径で、且つトナー粒子の平均円形度が0.9未満といった不定形のものであった。このようなトナーでは、近年の高画質化に対応し得る高レベルのトッド再現性を実現することが困難になってきた。そこで、近年においては、粉砕法によるトナーに代えて、重合法によるトナーを用いることが多くなってきている。重合法によるトナーは、平均粒径が9[μm]以下といった小径で、且つトナー粒子の平均円形度が0.96以上といった真円に近い球形である。このようなトナーを用いることで、近年の高画質化に対応し得る高レベルのドット再現性を実現することが可能になる。しかし、重合法によるトナーは、小径で且つ球形であるという特性に起因して、像担持体の表面上で良好に転がりながら、像担持体とクリーニングブレードとの当接部を容易にすり抜けてしまう。このようなすり抜けが起こるために、クリーニングブレードによる掻き落としが困難になる。このため、近年においては、クリーニングブレードを相当に強い圧力で像担持体に当接させることで、重合法による球形トナーのすり抜けを抑えて、クリーニング性能をより高めようとする傾向にある。
一方、特許文献1には、像担持体たる感光体として、表面摩擦係数が0.002という非常に小さなものを用い、これにクリーニングブレードを23.0[g/cm]という非常に高い線圧で当接させてプリントを行った実験が記載されている。この実験では、2万5千枚という長期のプリントに渡って、粉砕法による不定形トナーを良好にクリーニングすることができている。感光体として表面摩擦係数が0.002という非常に小さなものを用いたのは、23.0[g/cm]という非常に高い線圧で感光体に押し当てられるクリーニングブレードの捲れや消耗を抑えるためである。
しかしながら、特許文献1に記載の実験では、トナーとして、粉砕法による不定形トナーを用いている。クリーニングが容易な不定形トナーであれば、クリーニングブレードを23.0[g/cm]という非常に高い線圧で当接させなくても、それを感光体から十分に除去することができる。具体的には、トナーをクリーニングブレード(以下、単にブレードとも言う)によって良好にクリーニングするためには、感光体に当接しているブレードに感光体上のトナーを確実に引っ掛ける必要がある。重合法による小径の球形トナーの場合には、感光体とこれに当接するブレードとの間に隙間があると、そこに球形トナーが入り込んでしまう。そして、その隙間の中で球形トナーが良好に転がりながら、やがて感光体とブレードとの当接部をすり抜けてしまう。このため、球形トナーを用いる場合には、ブレードを非常に高い圧力で感光体に当接させて、感光体とブレードとの間に形成される隙間をできるだけ小さくする。ところが、粉砕法による大径の不定形トナーであれば、感光体とこれに当接するブレードとの間に若干の隙間があったとしても、不定形トナーをブレードに良好に引っ掛けることが可能である。ブレードの材質にもよるが、ブレードの線圧を10[g/cm]程度に設定すれば、不定形トナーを十分にクリーニングすることができる。よって、特許文献1に記載の実験では、クリーニングブレードを過剰に高い線圧で感光体に当接させながら、粉砕法による不定形トナーを感光体からクリーニングしていると言える。
重合法による球形トナーを用いる場合には、特許文献1に記載の実験における23.0[g/cm]というブレードの線圧はそれほど高い値ではない。ところが、特許文献1に記載の実験では、このような線圧で感光体に当接させたブレードの捲れを抑える目的で、感光体として、表面摩擦係数の非常に小さなものを用いている(表面摩擦係数=0.002)。本発明者らは、このような感光体を用いると、次に説明する理由により、球形トナーを良好にクリーニングすることができなくなることを見出した。即ち、ブレードによってトナーを良好にクリーニングするためには、感光体上のトナーをブレードに確実に引っ掛けることに加えて、引っ掛かりに伴ってブレード表面上に順次堆積していくトナーをブレード表面から落下させる必要がある。堆積トナーをブレード表面から落下させなければ、クリーニングが完了しないからである。堆積トナーをブレード表面から落下させる主な要因は、ブレードの振動である。このため、ブレードを活発に振動させて、ブレード表面からの堆積トナーの落下を促すことが望ましい。但し、粉砕法による不定形トナーの場合には、その不定形な形状に起因して、個々のトナー粒子の間に比較的大きな空隙が形成されるため、ブレード表面上の堆積トナーが崩れ易い状態になっている。よって、ブレードをそれほど振動させなくても、堆積トナーをブレード表面から良好に落下させることができる。ところが、重合法による球形トナーの場合には、個々のトナー粒子の間に空隙が形成され難いために、ブレード表面上の堆積トナーが崩れ難い状態になっている。よって、ブレードを活発に振動させないと、堆積トナーをブレード表面から良好に落下させることができなくなり、ブレード表面上の堆積トナーを相当の大きさまで成長させてしまう。そして、成長した堆積トナーがブレードを押し上げて、ブレードと感光体との間をすり抜けてしまう。特許文献1に記載の実験では、感光体として、表面摩擦係数の非常に小さな(0.002)特殊なものを用いているので、感光体に当接するブレードを良好に振動させることができない。このため、重合法による球形トナーを用いると、ブレード表面上で堆積トナーを相当の大きさまで成長させて、堆積トナーのすり抜けを引き起こしてしまうのである。
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような画像形成装置、並びに、これに用いられるプロセスユニット及び画像形成方法を提供することである。即ち、トナーとして重合法による球形トナーが用いられた場合であっても、それをクリーニングブレードによって良好にクリーニングすることができる画像形成装置等である。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該表面上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該転写手段による転写工程を経た後の該表面に残留する転写残トナーを除去する除去手段とを備え、該除去手段として、該表面に当接する板状のクリーニングブレードによって該表面上のトナーを掻き取るものを用いる画像形成装置において、上記像担持体として、オイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いるとともに、上記クリーニングブレードとして、ポリテトラフルオロエチレン製のテープとの静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記クリーニングブレードとして、厚みが1.5〜2.5[mm]の範囲内にあるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記クリーニングブレードとして、硬度(JIS−A)が60〜80[°]の範囲であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかの画像形成装置において、上記クリーニングブレードと上記像担持体との接触角度を5[°]以上に設定したことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れかの画像形成装置において、上記像担持体として、ポリカーボネイト樹脂を含有する電荷輸送層が基体の表面に直接あるいはいくつかの層を介して形成されたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5の何れかの画像形成装置において、上記像担持体として、基体の表面に複数の層が形成された多層構造のものであって、且つ表面層がこれの下の第2層よりも硬度の高い材料からなるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該表面上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該転写手段による転写工程を経た後の該表面に残留する転写残トナーを除去する除去手段とを備え、該除去手段として、該表面に当接する板状のクリーニングブレードによって該表面上のトナーを掻き取るものを用いる画像形成装置における、少なくとも該像担持体及び除去手段を共通の保持体に保持させた1つのユニットとして画像形成装置本体に対して着脱可能に構成したプロセスユニットにおいて、上記像担持体として、オイラーベルト式摩擦係数測定法による用紙との最大静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いるとともに、上記クリーニングブレードとして、デジタルプッシュブルゲージによる静止摩擦力の測定結果に基づいて求められる静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成工程と、該表面上のトナー像を転写体に転写する転写工程と、該転写工程を経た該表面に残留する転写残トナーを除去する除去工程とを実施し、該除去工程にて、該表面に当接する板状のクリーニングブレードによって該表面上のトナーを掻き取る画像形成方法において、上記像担持体として、オイラーベルト式摩擦係数測定法による用紙との最大静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いるとともに、上記クリーニングブレードとして、デジタルプッシュブルゲージによる静止摩擦力の測定結果に基づいて求められる静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8の画像形成方法において、上記トナー像を形成するためのトナーとして、体積平均粒径が9[μm]以下であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項9の画像形成方法において、上記トナーとして、平均円形度が0.96以上であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項10の画像形成方法において、上記トナーとして、嵩密度が0.385以下であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項9乃至11の何れかの画像形成方法において、上記トナーとして、離型促進剤を2〜8[重量%]の割合で含有するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項12の画像形成方法において、上記トナーとして、トナー粒子表面近傍における上記離型促進剤の量を全反射吸収赤外分光法によって測定した結果が0.05〜0.5の範囲内であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記クリーニングブレードとして、厚みが1.5〜2.5[mm]の範囲内にあるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記クリーニングブレードとして、硬度(JIS−A)が60〜80[°]の範囲であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかの画像形成装置において、上記クリーニングブレードと上記像担持体との接触角度を5[°]以上に設定したことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れかの画像形成装置において、上記像担持体として、ポリカーボネイト樹脂を含有する電荷輸送層が基体の表面に直接あるいはいくつかの層を介して形成されたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5の何れかの画像形成装置において、上記像担持体として、基体の表面に複数の層が形成された多層構造のものであって、且つ表面層がこれの下の第2層よりも硬度の高い材料からなるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該表面上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該転写手段による転写工程を経た後の該表面に残留する転写残トナーを除去する除去手段とを備え、該除去手段として、該表面に当接する板状のクリーニングブレードによって該表面上のトナーを掻き取るものを用いる画像形成装置における、少なくとも該像担持体及び除去手段を共通の保持体に保持させた1つのユニットとして画像形成装置本体に対して着脱可能に構成したプロセスユニットにおいて、上記像担持体として、オイラーベルト式摩擦係数測定法による用紙との最大静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いるとともに、上記クリーニングブレードとして、デジタルプッシュブルゲージによる静止摩擦力の測定結果に基づいて求められる静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成工程と、該表面上のトナー像を転写体に転写する転写工程と、該転写工程を経た該表面に残留する転写残トナーを除去する除去工程とを実施し、該除去工程にて、該表面に当接する板状のクリーニングブレードによって該表面上のトナーを掻き取る画像形成方法において、上記像担持体として、オイラーベルト式摩擦係数測定法による用紙との最大静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いるとともに、上記クリーニングブレードとして、デジタルプッシュブルゲージによる静止摩擦力の測定結果に基づいて求められる静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8の画像形成方法において、上記トナー像を形成するためのトナーとして、体積平均粒径が9[μm]以下であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項9の画像形成方法において、上記トナーとして、平均円形度が0.96以上であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項10の画像形成方法において、上記トナーとして、嵩密度が0.385以下であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項9乃至11の何れかの画像形成方法において、上記トナーとして、離型促進剤を2〜8[重量%]の割合で含有するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項12の画像形成方法において、上記トナーとして、トナー粒子表面近傍における上記離型促進剤の量を全反射吸収赤外分光法によって測定した結果が0.05〜0.5の範囲内であるものを用いたことを特徴とするものである。
これらの発明においては、次に説明する理由により、像担持体の表面に付着した重合法による球形トナーを、クリーニングブレードによって良好にクリーニングすることができる。即ち、本発明者らは、後述する実験により、像担持体としてオイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用い、且つ、クリーニングブレードとして、デジタルプッシュブルゲージによる静止摩擦力の測定結果に基づいて求められる静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いることで、クリーニングブレードを像担持体との摺擦に伴って良好に振動させて、堆積トナーをブレード表面上から良好に落下させ得ることを見出した。
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ(以下、単にプリンタという)の一実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、M、C、Kと記す)のトナー像を形成するための4つのトナー像形成部を備えている。そして、これらトナー像形成部はそれぞれ、プロセスユニットと現像装置とから構成されている。Kトナー像を形成するためのKトナー像形成部を例にすると、これは図2に示すように、K用のプロセスユニット1Kと、K用の現像装置5Kとから構成されている。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、M、C、Kと記す)のトナー像を形成するための4つのトナー像形成部を備えている。そして、これらトナー像形成部はそれぞれ、プロセスユニットと現像装置とから構成されている。Kトナー像を形成するためのKトナー像形成部を例にすると、これは図2に示すように、K用のプロセスユニット1Kと、K用の現像装置5Kとから構成されている。
K用のプロセスユニット1Kは、像担持体たるドラム状の感光体2K、ドラムクリーニング装置3K、除電装置(不図示)、帯電装置4Kなどを有しており、これらを共通の支持体たるケーシングで保持している。そして、1つのユニットとして一体的にプリンタ本体に着脱される。
感光体2Kは、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。帯電装置4Kは、このようにして回転駆動される感光体2Kの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体2Kの表面は、レーザ光Lによって露光走査されてK用の静電潜像を担持する。このK用の静電潜像は、図示しないKトナーを用いる現像装置5KによってYトナー像に現像される。そして、後述する中間転写ベルト16上に中間転写される。ドラムクリーニング装置3Kは、中間転写工程を経た後の感光体2K表面に付着している転写残トナーを除去する。また、図示しない除電装置は、クリーニング後の感光体2Kの残留電荷を除電する。この除電により、感光体2Kの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色のプロセスユニット(1Y,M,C)においても、同様にして感光体(2Y,M,C)上に(Y,M,C)トナー像が形成されて、後述する中間転写ベルト16上に中間転写される。
現像装置5Kは、図示しないKトナーを収容する縦長のホッパ部6Kと、現像部7Kとを有している。ホッパ部6K内には、図示しない駆動手段によって回転駆動されるアジテータ8K、これの鉛直方向下方で図示しない駆動手段によって回転駆動される撹拌パドル9K、これの鉛直方向で図示しない駆動手段によって回転駆動されるトナー供給ローラ10Kなどが配設されている。ホッパ部6K内のKトナーは、アジテータ8Kや撹拌パドル9Kの回転駆動によって撹拌されながら、自重によってトナー供給ローラ10Kに向けて移動する。トナー供給ローラ10Kは、金属製の芯金と、これの表面に被覆された発泡樹脂等からなるローラ部とを有しており、ホッパ部6K内のKトナーをローラ部の表面に付着させながら回転する。
現像装置5Kの現像部7K内には、感光体2Kやトナー供給ローラ10Kに当接しながら回転する現像ローラ11Kや、これの表面に先端を当接させる薄層化ブレード12Kなどが配設されている。ホッパ部6K内のトナー供給ローラ10Kに付着したKトナーは、現像ローラ11Kとトナー供給ローラ10Kとの当接部で現像ローラ11Kの表面に供給される。供給されたKトナーは、現像ローラ11Kの回転に伴ってローラと薄層化ブレード12Kとの当接位置を通過する際に、ローラ表面上での層厚が規制される。そして、層厚規制後のKトナーは、現像ローラ11Kと感光体2Kとの当接部である現像領域において、感光体2K表面のK用の静電潜像に付着する。この付着により、K用の静電潜像がKトナー像に現像される。
図2を用いてKトナー像形成部について説明したが、Y,M,C用のトナー像形成部においても、同様のプロセスにより、感光体2Y,M,C表面にY,M,Cトナー像が形成される。
先に示した図1において、4つのトナー像形成部の上方には、光書込ユニット70が配設されている。潜像書込手段たる光書込ユニット70は、画像情報に基づいてレーザーダイオードから発したレーザ光Lにより、プロセスユニット1Y,M,C,Kにおける感光体2Y,M,C,Kを光走査する。この光走査により、感光体2Y,M,C,K上にY,M,C,K用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット70は、光源から発したレーザ光(L)を、図示しないポリゴンモータによって回転駆動したポリゴンミラーで主走査方向に偏光せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。
4つのトナー像形成部の下方には、無端状の中間転写ベルト16を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写ユニット15が配設されている。転写手段たる転写ユニット15は、中間転写ベルト16の他に、駆動ローラ17、従動ローラ18、4つの1次転写ローラ19Y,M,C,K、2次転写ローラ20、ベルトクリーニング装置21、クリーニングバックアップローラ22などを備えている。
中間転写ベルト16は、そのループ内側に配設された駆動ローラ17、従動ローラ18、クリーニングバックアップローラ22及び4つの1次転写ローラ19Y,M,C,Kによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ17の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。
4つの1次転写ローラ19Y,M,C,Kは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト16を感光体2Y,M,C,Kとの間に挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト16のおもて面と、感光体2Y,M,C,Kとが当接するY,M,C,K用の1次転写ニップが形成されている。
1次転写ローラ19Y,M,C,Kには、図示しない転写バイアス電源によってそれぞれ1次転写バイアスが印加されており、これにより、感光体2Y,M,C,Kの静電潜像と、1次転写ローラ19Y,M,C,Kとの間に転写電界が形成される。なお、1次転写ローラ19Y,M,C,Kに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。
Y用のプロセスユニット1Yの感光体2Y表面に形成されたYトナーは、感光体2Yの回転に伴って上述のY用の1次転写ニップに進入すると、転写電界やニップ圧の作用により、感光体2Y上から中間転写ベルト16上に1次転写される。このようにしてYトナー像が1次転写せしめられた中間転写ベルト16は、その無端移動に伴ってM,C,K用の1次転写ニップを通過する際に、感光体2M,C,K上のM,C,Kトナー像が、Yトナー像上に順次重ね合わせて1次転写される。この重ね合わせの1次転写により、中間転写ベルト16上には4色トナー像が形成される。
転写ユニット15の2次転写ローラ20は、中間転写ベルト16のループ外側に配設されながら、ループ内側の従動ローラ18との間に中間転写ベルト16を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト16のおもて面と、2次転写ローラ20とが当接する2次転写ニップが形成されている。2次転写ローラ20には、図示しない転写バイアス電源によって2次転写バイアスが印加される。この印加により、2次転写ローラ20と、アース接続されている従動ローラとの間には、2次転写電界が形成される。
転写ユニット15の下方には、記録紙Pを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット30がプリンタの筐体に対してスライド着脱可能に配設されている。この給紙カセット30は、紙束の一番上の記録紙Pに給紙ローラ30aを当接させており、これを所定のタイミングで図中反時計回り方向に回転させることで、その記録紙Pを給紙路31に向けて送り出す。
給紙路31の末端付近には、レジストローラ対32が配設されている。このレジストローラ対32は、給紙カセット30から送り出された記録紙Pをローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録紙Pを上述の2次転写ニップ内で中間転写ベルト16上の4色トナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Pを2次転写ニップに向けて送り出す。
2次転写ニップで記録紙Pに密着せしめられた中間転写ベルト16上の4色トナー像は、2次転写電界やニップ圧の影響を受けて記録紙P上に一括2次転写され、記録紙Pの白色と相まって、フルカラートナー像となる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された記録紙Pは、2次転写ニップを通過すると、2次転写ローラ20や中間転写ベルト16から曲率分離する。そして、転写後搬送路33を経由して、後述する定着装置34に送り込まれる。
2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト16には、記録紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、中間転写ベルト16のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置21によってベルト表面からクリーニングされる。中間転写ベルト16のループ内側に配設されたクリーニングバックアップローラ22は、ベルトクリーニング装置21によるベルトのクリーニングをループ内側からバックアップする。
定着装置34は、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ34aと、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ34bとによって定着ニップを形成している。定着装置34内に送り込まれた記録紙Pは、その未定着トナー像担持面を定着ローラ34aに密着させるようにして、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化さしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。
定着装置34内から排出された記録紙Pは、定着後搬送路35を経由した後、排紙路36と反転前搬送路41との分岐点にさしかかる。定着後搬送路35の側方には、回動軸42aを中心にして回動駆動される切替爪42が配設されており、その回動によって定着後搬送路35の末端付近を閉鎖したり開放したりする。定着装置34から記録紙Pが送り出されるタイミングでは、切替爪42が図中実線で示す回動位置で停止して、定着後搬送路35の末端付近を開放している。よって、記録紙Pが定着後搬送路35から排紙路36内に進入して、排紙ローラ対37のローラ間に挟み込まれる。
図示しないテンキー等からなる操作部に対する入力操作や、図示しないパーソナルコンピューター等から送られてくる制御信号などにより、片面プリントモードが設定されている場合には、排紙ローラ対37に挟み込まれた記録紙Pがそのまま機外へと排出される。そして、筐体の上カバー50の上面であるスタック部にスタックされる。
一方、両面プリントモードに設定されている場合には、先端側を排紙ローラ対37に挟み込まれながら排紙路36内を搬送される記録紙Pの後端側が定着後搬送路35を通り抜けると、切替爪42が図中一点鎖線の位置まで回動して、定着後搬送路35の末端付近が閉鎖される。これとほぼ同時に、排紙ローラ対37が逆回転を開始する。すると、記録紙Pは、今度は後端側を先頭に向けながら搬送されて、反転前搬送路41内に進入する。
図1は、本プリンタを正面側から示している。図紙面に直交する方向の手前側がプリンタの前面であり、奥側が後面である。また、本プリンタの図中右側が右側面、左側が左側面である。本プリンタの右端部は、回動軸40aを中心に回動することで筐体本体に対して開閉可能な反転ユニット40になっている。排紙ローラ対37が逆回転すると記録紙Pがこの反転ユニット40の反転前搬送路41内に進入して、鉛直方向上側から下側に向けて搬送される。そして、反転搬送ローラ対43のローラ間を経由した後、半円状に湾曲している反転搬送路44内に進入する。更に、その湾曲形状に沿って搬送されるのに伴って上下面が反転せしめられながら、鉛直方向上側から下側に向けての進行方向も反転して、鉛直方向下側から上側に向けて搬送される。その後、上述した給紙路31内を経て、2次転写ニップに再進入する。そして、もう一方の面にもフルカラー画像が一括2次転写された後、転写後搬送路33、定着装置34、定着後搬送路35、排紙路36、排紙ローラ対37を順次経由して、機外へと排出される。
上述の反転ユニット40は、外部カバー45と揺動体46とを有している。具体的には、反転ユニット40の外部カバー45は、プリンタ本体の筺体に設けられた回動軸40aを中心にして回動するように支持されている。この回動により、外部カバー45は、その内部に保持している揺動体46とともに筺体に対して開閉する。図中点線で示すように、外部カバー45がその内部の揺動体46とともに開かれると、反転ユニット40とプリンタ本体側との間に形成されていた給紙路31、2次転写ニップ、転写後搬送路33、定着ニップ、定着後搬送路35、排紙路36が縦に2分されて、外部に露出する。これにより、給紙路31、2次転写ニップ、転写後搬送路33、定着ニップ、定着後搬送路35、排紙路36内のジャム紙を容易に取り除くことができる。
また、揺動体46は、外部カバー45が開かれた状態で、外部カバー45に設けられた図示しない揺動軸を中心にして回動するように外部カバー45に支持されている。この回動により、揺動体46が外部カバー45に対して開かれると、反転前搬送路41や反転搬送路44が縦に2分されて外部に露出する。これにより、反転前搬送路41内や反転搬送路44内のジャム紙を容易に取り除くことができる。
プリンタの筺体の上カバー50は、図中矢印で示すように、回動軸51を中心にして回動自在に支持されており、図中反時計回り方向に回転することで、筺体に対して開いた状態になる。そして、筺体の上部開口を外部に向けて大きく露出させる。これにより、光書込ユニット71が露出する。
図3は、K用のプロセスユニット1Kにおける感光体2Kとドラムクリーニング装置3Kとを示す拡大構成図である。同図において、像担持体たる感光体2Kの表面に付着したトナーを除去するための除去手段たるドラムクリーニング装置3Kは、ケーシング301K内に、回収スクリュウ302Kやクリーニングブレード303Kなどを有している。弾性材料からなるクリーニングブレード303Kは、その一端側が支持板304Kに固定されて片持ち支持されている。そして、その自由端側のエッジを感光体2Kに当接させている。
クリーニングブレード303Kを片持ち支持する支持板304Kは、アーム305Kに固定されている。このアーム305Kは、回動軸306Kを中心にして回動可能になっているが、コイルバネ307Kの張力によって図中反時計回り方向への回転力が付与されている。これにより、支持板304Kを介してアーム305Kに支持されるクリーニングブレード303Kに対して、回動軸306Kを中心にした図中反時計回り方向への公転力が付与されるが、ある程度の角度で公転すると、ブレードのエッジが感光体2Kに突き当たる。そして、クリーニングブレード303Kが所定の圧力で感光体2Kに当接せしめられる。
クリーニングブレード303Kによって感光体2K表面から掻き取られた転写残トナーは、アーム305Kの直下に配設された回収スクリュウ302K上に落下する。この回収スクリュウ302は、図示しない駆動手段によって回転駆動されるのに伴って、転写残トナーをスクリュウ軸線方向に搬送して、ドラムクリーニング装置3Kの外部に排出する。排出された転写残トナーは、図示しない搬送手段によって廃トナーボトル内に搬送される。
なお、クリーニングブレード303Kは、図4に示すように、粘着によって支持板304Kに固定される。支持板304Kとしては、金属、プラスチック、セラミック等からなるものを用いることができる。特に、ある程度の圧力がかかるために、ステンレス板、アルミニウム板、リン青銅板などの金属製のものが望ましい。
また、クリーニングブレード303Kは、図5に示すように、接触角θで感光体2Kに当接する。この接触角θは、クリーニングブレード303Kのエッジと感光体2Kとの接点P1に対する接線と、クリーニングブレード303Kの感光体2Kとの対向面における接点P1よりも感光体表面移動方向下流側箇所の延在方向延長線とがなす角である。
クリーニングブレード303Kの材料としては、JIS−A硬度が60〜80[°]で、伸び率が300〜350[%]で、永久伸び率が1.0〜5.0[%]で、モジュラスが100〜350[kg/cm2]で、且つ反発弾性率が10〜40[%]であるものが用いられている。かかる材料として、ウレタン系樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂などを例示することができる。
なお、「伸び」とは、ひずみの一種で試験片を引っ張ったときの変形のことである。「伸び率」とは、試験片を引っ張ったときの長さを元の長さで除算した値に100[%]を乗じたものである。「伸び」については、JIS K 6301によって測定することができる。
また、「永久伸び」とは、永久歪みの一種である。「永久伸び率」は、材料に引張り荷重をかけ、その荷重を除いた後にも永久的に残る材料の伸び率である。プラスチック材料については、ダンベル形試験片に引張り荷重をかけて規定伸び率まで引き伸ばし、10分間その状態で保持した後、速やかに荷重を除き、10分間放置した後の伸び率を原長に対して求めて、永久伸び率[%]とする(JIS K 6301)。
また、「反発弾性」とは、加硫ゴムが機械的なエネルギーを受けて変形し、その変形状態から急速に回復する際に外界に放出する性質を言う。加重Wで高さh0にある物体が重力落下した後、高さ0の地点で床等に衝突して高さh1まで跳ね返ったときはの反発弾性値は、h0/h1である。
また、ジュラスとは、引張応力のことである。例えば、100%モジュラス(100%M)とは、ゴムを2倍に引き伸ばすのに必要な力である。ポリウレタンは、伸長回復が遅いため、伸ばしてすぐから徐々に値が大きくなる(伸ばしてすぐにもとの大きさに縮まない)。
図3〜図5を用いて、K用のドラムクリーニング装置3Kの構成について説明したが、他色用のドラムクリーニング装置も同様の構成になっている。
次に、本発明者らが行った各実験について説明する。
[実験1]
まず、K用の感光体2Kを製造した。感光体2Kの基体としては、肉厚1[mm]に切削加工したアルミニウム素管を用いた。そして、この基体の表面に下引き層を被覆した。具体的には、まず、次に掲げる組成をボールミルに投入して、48時間の混合処理を行った。これにより、下引き層用の分散液を得た。
・二酸化チタン粉末 15質量部
・アルコール可溶性ナイロン樹脂 3質量部
・メチルエチルケトン 75質量部
[実験1]
まず、K用の感光体2Kを製造した。感光体2Kの基体としては、肉厚1[mm]に切削加工したアルミニウム素管を用いた。そして、この基体の表面に下引き層を被覆した。具体的には、まず、次に掲げる組成をボールミルに投入して、48時間の混合処理を行った。これにより、下引き層用の分散液を得た。
・二酸化チタン粉末 15質量部
・アルコール可溶性ナイロン樹脂 3質量部
・メチルエチルケトン 75質量部
次に、作成した分散液を75重量部のメチルエチルケトンで希釈して、下引き層用の塗工液を得た。この塗工液を、ディッピング塗工法によって上述のアルミニウムの表面に塗工した後、120[℃]で20分間乾燥した。このようにして、形成した下引き層の厚さを測定したところ、2[μm]であった。
下引き層の上には、電荷発生層を被覆した。具体的には、まず、次に掲げる組成をボールミルに投入して、72時間の混合処理を行った。
・化1で示す構造式の電荷発生剤 10質量部
・ポリビニルブチラール 7質量部
・テトラヒドロフラン 145質量部
・化1で示す構造式の電荷発生剤 10質量部
・ポリビニルブチラール 7質量部
・テトラヒドロフラン 145質量部
混合処理によって得られた分散液に、200重量部のシクロヘキサノンを加えた後、更に1時間の混合処理を行った。処理後の混合液を適量のシクロヘキサノンで希釈して、塗布液を得た。この塗布液をディッピング塗工法によって下引き層の上に塗工した後、100[℃]で10分間乾燥して電荷発生層を得た。
なお、電荷発生層を形成する方法として、これまでに説明したものとは異なる方法を採用してもよい。例えば、電荷発生剤として、例えばシーアイピグメントブルー25(カラーインデックスCI 21180)、シーアイピグメントレッド41(CI 21200)、シーアイシッドレッド52(CI 45100)、シーアイベーシックレッド3(CI 45210)、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルベンゼン骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料などのアゾ顔料、シーアイピグメントブルー16(CI 74100)等のフタロシアニン系顔料、シーアイバットブラウンCI 73410)、シーアイバットダイ(CI 73030)等のインジゴ系顔料、アルゴールスカーレット5(バイエル社製)、インダスレンスカーレットR(バイエル社製)等のペリレン系顔料、スクエリック染料、六方晶Se粉末などを用いてもよい。これらの電荷発生物質をテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロルエタンなどの溶媒と共に、ボールミル、アトライター、サンドミルなどの方法で粉砕、分散する。この時、例えば、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミドなどの樹脂を結着剤として加えてもよい。
電荷発生層の上には、電荷輸送層を被覆した。具体的には、まず、次に掲げる組成からなる塗布液を調合した。
・化2で示される構造式の電荷輸送剤 7質量部
・ポリカーボネート 10質量部
(パンライトC−1400、帝人製)
・テトラヒドロフラン 83質量部
・シリコーンオイル 0.001質量部
・化2で示される構造式の電荷輸送剤 7質量部
・ポリカーボネート 10質量部
(パンライトC−1400、帝人製)
・テトラヒドロフラン 83質量部
・シリコーンオイル 0.001質量部
この塗布液をディッピング塗工法によって電荷発生層の上に塗工した後、120[℃]で30分間乾燥して電荷輸送層を得た。この電荷輸送層の厚さを測定したところ、24[μm]であった。
なお、電荷輸送層を形成する方法として、これまでに説明したものとは異なる方法を採用してもよい。例えば、電荷輸送剤として、主鎖又は側鎖にアントラセン、ピレン、フェナントレン、コロネンなどの多環芳香族化合物又はインドール、カルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾール、トリアゾールなどの含窒素環式化合物を有する化合物、トリフェニルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、α−フェニルスチルベン化合物などを用いてもよい。また、電荷輸送層のバインダー成分となる高分子化合物として、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、スチレン/無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリビニル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂などの熱可塑性又は熱硬化性樹脂などを用いてもよい。このうち、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネートは、電荷移動特性が良好な性能を示すものが多く、有用である。
これまでは有機感光層として電荷発生層と電荷輸送層との積層タイプのものを形成する例について説明したが、単層タイプのものであってもよい。また、感光体表面に保護層を設けてもよい。この保護層には、機械的な強度を向上させる目的で、高分子電荷輸送物質、低分子電荷輸送物質、あるいは反応性水酸基を有する架橋性電荷輸送物質を含有させることが望ましい。特に、反応性水酸基を有する架橋性電荷輸送物質を含有させると、保護層の網目構造を密にして、機械的強度を有効に高めることができる。
前述の架橋性電荷輸送物質の具体例としては、特開平7−228557号公報記載のビスフェノール化合物、特開平8−198825号公報記載のジアミン化合物、特開平9−31035号公報、特開平9−263569号公報、特開平9−268164号公報、および特開平10−7629号公報記載のジヒドロキシル基含有ジアミン化合物、特開平9−278723号公報および特開平10−7630号公報記載のヒドロキシル基含有アミン化合物、および特開平9−194442号公報記載のヒドロキシル基含有スチルベン化合物、特開平10−53569号公報記載のアミン化合物などを例示することができる。これらはいずれも電荷輸送能に優れており、且つ反応性も良好な材料である。また、特開2001−142243号公報および特開2002−6517号公報に例示される反応性電荷輸送物質も使用可能である。
本発明者らは、自らが製造した感光体2Kの表面の静止摩擦係数を、オイラーベルト式摩擦係数測定法による測定結果で0.6になるように調整した。具体的には、電荷輸送層中に含有せしめるシリコーンオイルの量を調整することで、感光体2Kの表面の静止摩擦係数を0.6になるようにした。
オイラーベルト式摩擦係数測定法では、図6に示す測定装置を用意する。デジタルプッシュブルゲージ501のフォースゲージに糸502を取り付け、その糸502の先に上質紙503を取り付ける。このとき、紙すき方向を糸延在方向に沿わせる姿勢で上質紙(株式会社リコー製 type6200 A4T目)503を取り付ける。そして、その上質紙503を図示のように感光体2Kの全周における1/4の箇所に掛け回して、上質紙503の先端に0.98N(100gr)の分銅504を取り付ける。これにより、上質紙503にテンションをかける。このようにして測定準備ができたら、デジタルプッシュブルゲージ501のモータを駆動して、フォースゲージを引っ張る。そして、上質紙503が感光体2K表面上でスリップし始めた直前の時点における引っ張り力を読み取った後、読取結果(F)に基づいて静止摩擦係数μsを算出する。このときは、「摩擦係数μs=2/π×ln(F/0.98)」という計算式を用いる(但し、Fは引っ張り力の読取結果[N])。
次に、本発明者らは、K用のクリーニング装置3Kに搭載するクリーニングブレード303Kの静止摩擦係数を次のようにして測定した。即ち、まず、図7に示すように、クリーニングブレード303Kの表面に、ポリテトラフルオロエチレン製のテープ(日東電工製 ニトフロン No.903UL)を置き、更にこの上に100gの分銅504を置く。次に、分銅504をデジタルプッシュブルゲージ(SHIMPO社製FGC−2B)501で引っ張る。そして、分銅504が動き始めた時点の直前における静止摩擦力Fをゲージから読み取った後、読取結果と、「静止摩擦力F=μN」という計算式とに基づいて、静止摩擦係数μを求めた(但し、N=0.98)。
次に、本発明者らは、K用の現像装置(5K)にセットするKトナーとして、重合法によるものを用意した。重合法によるトナーの体積平均粒径は概ね9[μm]以下であるが、用意したKトナーの体積平均粒径は8[μm]であった。また、平均円形度は0.96であった。平均円形度については、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製、商品名)を用いて測定することが可能である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150[ml]中に、分散剤として界面活性剤好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1〜0.5[ml]加え、更に測定試料(トナー)を0.1〜0.5[g]程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理し、分散液濃度が3000〜1[万個/μl]となるようにしたものを上記分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。そして、この測定結果に基づき、トナー投影形状の外周長をL1とし、その投影面積をSとし、且つこの投影面積Sと同じ真円の外周長をL2としたときのL2/L1を求め、その平均値を平均円形度とする。また、体積平均粒径については、コールターカウンター法によって求めることが可能である。具体的には、コールターマルチサイザー2e型(コールター社製)によって測定したトナーの個数分布や体積分布のデータを、インターフェイス(日科機社製)を介してパーソナルコンピューターに送って解析するのである。より詳しくは、1級塩化ナトリウムを用いた1%NaCl水溶液を電解液として用意する。そして、この電解水溶液100〜150[ml]中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1〜5[ml]加える。更に、これに被検試料たるトナーを2〜20[mg]加え、超音波分散器で約1〜3分間分散処理する。そして、別のビーカーに電解水溶液100〜200[ml]を入れ、その中に分散処理後の溶液を所定濃度になるように加えて、上記コールターマルチサイザー2e型にかける。アパーチャーとしては、100[μm]のものを用い、50,000個のトナー粒子の粒径を測定する。チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上32.0μm以下のトナー粒子を対象とする。そして、「体積平均粒径=ΣXfV/ΣfV」という関係式に基づいて、体積平均粒径を算出する。但し、Xは各チャンネルにおける代表径、Vは各チャンネルの代表径における相当体積、fは各チャンネルにおける粒子個数である。
本発明者らが用意したKトナーには、炭化水素径離型促進剤が含まれている。炭化水素系離型促進剤とは、炭素原子と水素原子のみからなる離型促進剤であり、エステル基、アルコール基、アミド基などを含まない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンの共重合体、などのポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの石油ワックス、フィッシャートロプシュワックス、などの合成ワックスなどが挙げられる。これらのうち、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスが好ましい。さらに好ましくはポリエチレンワックスやパラフィンワックスである。
トナー母材に対する炭化水素系離型促進剤の添加量としては、100重量部のトナーに対して2〜8重量の範囲が定着分離性を向上させる上で望ましい。この条件によって製造されたトナーは、トナー母材表面近傍における離型促進剤の量についてのFTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法による測定結果が概ね0.05〜0.2の範囲になる。本発明者らが用意したKトナーは、100重量部のトナーに対して2.5重量部の炭化水素系離型促進剤が添加されている。このKトナーのトナー母材表面近傍における離型促進剤の量は、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法による測定結果で0.15であった。FTIR−ATR法では、まず、試料として、3[g]のトナーを自動ペレット成型器(Type M No.50 BRP-E;MAEKAWA TESTING MACHINE 社製)で6tの荷重で1分間プレスする。これにより、直径40[mm]、高さ約2[mm]のトナーペレットを作成する。次いで、このトナーペレットを、直径100[μm]のゲルマニウム(Ge)結晶である媒質結晶に密着させて、トナーペレットと媒質結晶との間で全反射が起きるようにする。全反射が生じるとき、界面で光は試料側に少しだけもぐりこんで反射されてくる(エバネッセント波)。試料に吸収のある領域では、吸収の強さに応じて反射光のエネルギーが減少する。この反射光を測定することによりスペクトルが得られる。 反射光の測定は、顕微FTIR装置(PERKIN ELMER社製Spectrum OneにMultiScope FTIR ユニット)により、赤外線の入射角41.5°、分解能4cm−1、積算20回の条件で測定する。このような測定により、トナー表面から0.3[μm]程度深さの範囲内に存在する離型促進剤の量を捉えることができる。
重合法によるトナーの嵩密度(AD値)は、概ね0.385以下になる。このようなトナーは、クリーニングブレードの表面からなかなか落下することができず、ブレード表面上に堆積してトナー塊を形成し易い。ある程度まで成長したトナー塊は、クリーニングブレードを押し上げてブレードと感光体との間をすり抜けてしまう。そして、クリーニング装置3Kよりも感光体表面移動方向下流側で感光体2Kに当接している帯電ローラを汚してしまう。なお、トナーの嵩密度(AD値)については、ホソカワミクロン社製のパウダ−テスター(PT-D型)によって測定することができる。
本発明者らは、図1に示したプリンタと同様の構成のプリンタ試験機(RICOH製CX3000)を用意し、これまで説明してきた感光体2K、クリーニングブレード303K及びKトナーをこのプリンタ試験機にセットした。そして、画像面積率5[%]のモノクロテスト画像を1000枚の記録紙Pにプリントアウトした。このときの諸条件は次の通りである。
・クリーニングブレード303KのJIS−A硬度:70[°]
・クリーニングブレード303Kの反発弾性率:35[%]
・クリーニングブレード303Kの静止摩擦係数:1.2
・クリーニングブレード303Kの厚さ:2.0[mm]
・ブレードと感光体2Kとの当接圧力:50[N/m]
・ブレードと感光体2Kとの接触角θ:11[°]
・クリーニングブレード303KのJIS−A硬度:70[°]
・クリーニングブレード303Kの反発弾性率:35[%]
・クリーニングブレード303Kの静止摩擦係数:1.2
・クリーニングブレード303Kの厚さ:2.0[mm]
・ブレードと感光体2Kとの当接圧力:50[N/m]
・ブレードと感光体2Kとの接触角θ:11[°]
本発明者らは、次に、1000枚プリントアウト後のプリンタ本体から帯電装置4Kの帯電ローラを取り外した。そして、その帯電ローラの表面のトナー汚れ度合いを目視して、汚れなし(○)、若干の汚れがあるが画像に影響を及ぼすほどではない(△)、画像に影響を及ぼすほどの汚れがある(×)の3段階における何れであるのかを評価した。すると、汚れなし(○)という良好な結果を確認することができた。なお、帯電ローラを有していないプリンタでは、クリーニングブレードとの当接部よりも表面移動方向下流側の感光体領域に不織布などを接触させ、それに付着したトナー量を確認することで、感光体クリーニング性を評価することができる。
[実験2]
クリーニングブレード303Kと感光体2Kとの接触角θを15[°]に設定した点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、若干の汚れがあるが画像に影響を及ぼすほどではない(△)ことを確認することができた。
クリーニングブレード303Kと感光体2Kとの接触角θを15[°]に設定した点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、若干の汚れがあるが画像に影響を及ぼすほどではない(△)ことを確認することができた。
[実験3]
K用の感光体2Kとして、架橋性のヒドロキシル基含有スチルベン化合物をポリカーボネート系の樹脂に分散、塗布、乾燥した材料からなる表面保護層を電荷輸送層の上に被覆したものを用いた点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、汚れなし(○)という良好な結果を確認することができた。なお、本実験3で用いた感光体2Kのオイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果は0.62であった。
K用の感光体2Kとして、架橋性のヒドロキシル基含有スチルベン化合物をポリカーボネート系の樹脂に分散、塗布、乾燥した材料からなる表面保護層を電荷輸送層の上に被覆したものを用いた点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、汚れなし(○)という良好な結果を確認することができた。なお、本実験3で用いた感光体2Kのオイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果は0.62であった。
[実験4]
K用の感光体2Kとして、オイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果が0.5であるものを用いた点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、汚れなし(○)という良好な結果を確認することができた。
K用の感光体2Kとして、オイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果が0.5であるものを用いた点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、汚れなし(○)という良好な結果を確認することができた。
[実験5]
K用の感光体2Kとして、オイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果が0.4であるものを用いた点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、画像に影響を及ぼすほどの汚れがある(×)という悪い結果になってしまった。
K用の感光体2Kとして、オイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果が0.4であるものを用いた点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、画像に影響を及ぼすほどの汚れがある(×)という悪い結果になってしまった。
[実験6]
K用のクリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が1.0であるものを用いた点の他は、実験4と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、汚れなし(○)という良好な結果を確認することができた。
K用のクリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が1.0であるものを用いた点の他は、実験4と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、汚れなし(○)という良好な結果を確認することができた。
[実験7]
K用のクリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が0.9であるものを用いた点の他は、実験4と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、画像に影響を及ぼすほどの汚れがある(×)という悪い結果になってしまった。
K用のクリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が0.9であるものを用いた点の他は、実験4と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、画像に影響を及ぼすほどの汚れがある(×)という悪い結果になってしまった。
[実験8]
クリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が0.5であるものを使用した点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、画像に影響を及ぼすほどの汚れがある(×)という悪い結果になってしまった。
クリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が0.5であるものを使用した点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、画像に影響を及ぼすほどの汚れがある(×)という悪い結果になってしまった。
[実験9]
K用のクリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が2.0であるものを用いた点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、汚れなし(○)という良好な結果を確認することができた。
K用のクリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が2.0であるものを用いた点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価した。すると、汚れなし(○)という良好な結果を確認することができた。
[実験10]
K用のクリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が2.1であるものを用いた点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価しようとした。しかしながら、プリントアウトの途中でクリーニングブレード303Kの捲れが発生したため、感光体クリーニング性を正しく評価することができなかった。
K用のクリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が2.1であるものを用いた点の他は、実験1と同様にして、感光体クリーニング性を評価しようとした。しかしながら、プリントアウトの途中でクリーニングブレード303Kの捲れが発生したため、感光体クリーニング性を正しく評価することができなかった。
表1から、良好なクリーニング性能を得るためには、感光体2Kとして、静止摩擦係数が0.5以上であるものを用いるとともに、クリーニングブレード303Kとして、静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いればよいことがわかる。
次に、実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。本プリンタにおいては、各プロセスユニット1Y,M,C,Kにおける感光体2Y,M,C,Kとして、それぞれ、オイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いている。また、各プロセスユニット1Y,M,C,Kにおけるクリーニングブレードとして、それぞれ、デジタルプッシュブルゲージによる静止摩擦力の測定結果に基づいて求められる静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いている。かかる構成では、上述した実験1から実験10までの結果からわかるように、感光体2Y,M,C,Kの表面に付着した重合法による球形トナーを、それぞれクリーニングブレードによって良好にクリーニングすることができる。このような効果を奏することができたのは、感光体及びクリーニングブレードとして、それぞれ静止摩擦係数のある程度高いものを用いることで、両者の摺擦に伴ってクリーニングブレードを活発に振動させて、堆積トナーをブレード表面から良好に落下させることができたからである。
これまで、複数の感光体にそれぞれ形成した互いに異なる色のトナー像を中間転写体に重ね合わせて転写することで他色画像を形成するいわゆるタンデム方式のプリンタについて説明したが、次のような画像形成装置にも本発明の適用が可能である。即ち、互いに異なる色のトナー像を1つの感光体に順次形成しながら、それらを中間転写体に順次重ね合わせて転写することで他色画像を形成する画像形成装置である。
また、他色画像を形成せずに、単色画像だけを形成する画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。
また、像担持体たるドラム状の感光体に付着した転写残トナーをクリーニングブレードによって除去するようにしたプリンタについて説明したが、ベルト状の感光体を付着したトナーをクリーニングブレードによって除去する画像形成装置にも本発明の適用が可能である。更には、像担持体たる中間転写体に付着したトナーをクリーニングブレードによって除去する画像形成装置にも本発明の適用が可能である。
なお、実施形態に係るプリンタにおいては、各プロセスユニット1Y,M,C,Kのクリーニングブレードとして、それぞれ厚みが1.5〜2.5[mm]の範囲内にあるものを用いている。かかる構成では、感光体に押圧されることによるクリーニングブレードの曲げ変形量をある程度の範囲内に留める。そして、これにより、クリーニングブレードの曲げ変形によるブレードと感光体との当接圧の低下を抑えて、クリーニング性能を安定して高めることができる。
また、実施形態に係るプリンタにおいては、各プロセスユニット1Y,M,C,Kのクリーニングブレードとして、それぞれ、硬度(JIS−A)が60〜80[°]の範囲であるものを用いている。かかる構成では、硬度を60[°]以上にすることでブレードの不要な弾性変形を抑えつつ、硬度を80[°]以下にすることでブレードにある程度高い摩擦力を発揮させることができる。
また、実施形態に係るプリンタにおいては、各プロセスユニット1Y,M,C,Kのクリーニングブレードをそれぞれ、5[°]以上の接触角度θで感光体に接触させている。かかる構成では、クリーニングブレードを感光体との接触面積をある程度の範囲に留めて、不必要に接触面積を大きくしてしまうことによるブレードと感光体との当接圧の減少を回避することができる。
また、実施形態に係るプリンタにおいては、感光体2Y,M,C,Kとして、それぞれ、ポリカーボネイト樹脂を含有する電荷輸送層が基体の表面に直接あるいはいくつかの層を介して形成されたものを用いている。かかる構成では、感光体の表面近くに電荷輸送能力をもたせつつ、ポリカーボネイト樹脂によって電荷輸送層の摩耗を抑えて、その電荷輸送能力を長期間に渡って安定して維持することができる。
なお、感光体2Y、M、C、Kとして、基体の表面に複数の層が形成された多層構造のものであって、且つ表面層がこれの下の第2層である電荷輸送層や電荷発生層よりも硬度の高い材料からなるものを用いてもよい。この場合には、硬度の高い表面層により、電荷発生層や電荷輸送層などといった第2層以下の層におけるブレードとの摺擦に伴う摩耗を回避することができる。
1Y,M,C,K:プロセスユニット(トナー像形成手段の一部)
2Y,M,C,K:感光体(像担持体)
3K:ドラムクリーニング装置(除去手段)
5K:現像装置(トナー像形成手段の一部)
15:転写ユニット(転写手段)
303K:クリーニングブレード
2Y,M,C,K:感光体(像担持体)
3K:ドラムクリーニング装置(除去手段)
5K:現像装置(トナー像形成手段の一部)
15:転写ユニット(転写手段)
303K:クリーニングブレード
Claims (13)
- 像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該表面上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該転写手段による転写工程を経た後の該表面に残留する転写残トナーを除去する除去手段とを備え、該除去手段として、該表面に当接する板状のクリーニングブレードによって該表面上のトナーを掻き取るものを用いる画像形成装置において、
上記像担持体として、オイラーベルト式摩擦係数測定法による静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いるとともに、上記クリーニングブレードとして、ポリテトラフルオロエチレン製のテープとの静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用い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、
上記クリーニングブレードとして、厚みが1.5〜2.5[mm]の範囲内にあるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記クリーニングブレードとして、硬度(JIS−A)が60〜80[°]の範囲であるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3の何れかの画像形成装置において、
上記クリーニングブレードと上記像担持体との接触角度を5[°]以上に設定したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4の何れかの画像形成装置において、
上記像担持体として、ポリカーボネイト樹脂を含有する電荷輸送層が基体の表面に直接あるいはいくつかの層を介して形成されたものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至5の何れかの画像形成装置において、
上記像担持体として、基体の表面に複数の層が形成された多層構造のものであって、且つ表面層がこれの下の第2層よりも硬度の高い材料からなるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該表面上のトナー像を転写体に転写する転写手段と、該転写手段による転写工程を経た後の該表面に残留する転写残トナーを除去する除去手段とを備え、該除去手段として、該表面に当接する板状のクリーニングブレードによって該表面上のトナーを掻き取るものを用いる画像形成装置における、少なくとも該像担持体及び除去手段を共通の保持体に保持させた1つのユニットとして画像形成装置本体に対して着脱可能に構成したプロセスユニットにおいて、
上記像担持体として、オイラーベルト式摩擦係数測定法による用紙との最大静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いるとともに、上記クリーニングブレードとして、デジタルプッシュブルゲージによる静止摩擦力の測定結果に基づいて求められる静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いたことを特徴とするプロセスユニット。 - 像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成工程と、該表面上のトナー像を転写体に転写する転写工程と、該転写工程を経た該表面に残留する転写残トナーを除去する除去工程とを実施し、該除去工程にて、該表面に当接する板状のクリーニングブレードによって該表面上のトナーを掻き取る画像形成方法において、
上記像担持体として、オイラーベルト式摩擦係数測定法による用紙との最大静止摩擦係数の測定結果が0.5以上であるものを用いるとともに、上記クリーニングブレードとして、デジタルプッシュブルゲージによる静止摩擦力の測定結果に基づいて求められる静止摩擦係数が1.0〜2.0であるものを用いることを特徴とする画像形成方法。 - 請求項8の画像形成方法において、
上記トナー像を形成するためのトナーとして、体積平均粒径が9[μm]以下であるものを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項9の画像形成方法において、
上記トナーとして、平均円形度が0.96以上であるものを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項10の画像形成方法において、
上記トナーとして、嵩密度が0.385以下であるものを用いることを特徴とする画像形成方法。 - 請求項9乃至11の何れかの画像形成方法において、
上記トナーとして、離型促進剤を2〜8[重量%]の割合で含有するものを用いたことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項12の画像形成方法において、
上記トナーとして、トナー粒子表面近傍における上記離型促進剤の量を全反射吸収赤外分光法によって測定した結果が0.05〜0.5の範囲内であるものを用いたことを特徴とする画像形成方法。
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