JP2007328098A - 画像形成装置 - Google Patents

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康弘 織田
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Abstract

【課題】簡易な構成で、像担持体上に付着した放電生成物に起因する像流れを抑制可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体13の転写ローラ32による転写位置より像担持体13の回転方向下流側で、且つ像担持体13のクリーニング部材66による付着物の除去位置より像担持体13の回転方向上流側で、非接触付着部76によって像担持体13表面に研磨潤滑剤を非接触で一様に付着させる。このため、同一の画像が連続して形成されることにより像担持体13表面に研磨剤及び潤滑剤の供給されない領域が発生することによる像流れを抑制することができ、簡易な構成で、像担持体13上に付着した放電生成物に起因する像流れを抑制可能な画像形成装置10を提供することができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、画像形成装置に係り、特に、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。
従来、画像形成装置として、電子写真方式の画像形成装置が知られている。このような電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラム等の像担持体の外周面を帯電し、この帯電された像担持体上に画像データに応じた静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーによって現像することにより静電潜像を可視化して像担持体上にトナー像を形成している。この像担持体上に形成されたトナー像は、転写手段等によって記録媒体に直接または中間転写体を介して記録媒体に転写された後に、記録媒体上に定着されることで記録媒体に画像が形成される。
このような画像形成装置において、記録媒体や中間転写体に転写されずに像担持体上に残留したトナー等の付着物を除去するために、クリーニングブレード等のクリーニング部材を設けて、このクリーニングブレードによって像担持体上の付着物をかきとって除去する方法が行われている。しかし、このような像担持体上の付着物をかきとって除去する方法を用いると、クリーニングブレードと像担持体との摩擦によって像担持体表面が摩耗し、像担持体の寿命が短くなるという問題があった。
このような問題に対応するための技術として、特許文献1の技術では、像担持体の最表面に摩耗しにくい表面層を設けている。
ここで、電子写真法による画像形成方法に特有の問題として、静電潜像担持体の劣化による像流れ、像にじみなどがあげられる。これは静電潜像担持体表面に帯電させる工程で発生する放電生成物に起因する問題である。静電潜像担持体表面に帯電させる工程では帯電ブラシ、帯電ローラなどの接触帯電器、コロトロンワイヤなどの非接触帯電器などさまざまな帯電器が目的に応じて使い分けられているが、いずれの帯電器も直流電流や交流電流、あるいは直流電流と交流電流を高圧に印加して静電潜像担持体を一様帯電させる。このとき同時に帯電器は空気中の酸素や窒素などを化学変化させ、オゾンや窒素酸化物などの放電生成物を発生させる。
これらの放電生成物は反応性や吸湿性が強いものであり、放電生成物が静電潜像担持体上に付着すると静電潜像担持体の表面特性が変質し、水分の吸着量が増加したり表面電気抵抗が低下したり摩擦係数が増加したりする。放電生成物が付着した静電潜像担持体は電荷が漏洩しやすくなり、形成された静電潜像を保持することができなくなるため、静電潜像がみだれてしまう。また、この状態で静電写真画像形成プロセスを経て出力される画像には像流れや像にじみなどの障害が発生し、画像品質を著しく低下させる結果となる。
この画質欠陥は、高い湿度環境下での使用や画像形成装置の使用を一時中断した後の使用、具体的には夏場に使用後に画像形成装置を停止し、翌日に再度画像形成装置を起動して画像を取り始めた初期の出力画像において得に顕著である。さらに、これらの画像欠陥に至らなくても静電潜像担持体の表面摩擦係数は増加しているため、クリーニング部材との接触部において過剰な摩擦力が発生し駆動モーターの発熱、ブレードなどの鳴き、めくれ、静電潜像担持体の傷の原因となる。
これらの問題を解決するためには、静電潜像担持体上に付着した放電生成物の除去や、静電潜像担持体の最表面層を除去することが有効であり、従来、多くの方法が提案されている。
しかし、像担持体の最表面層の除去を行う上で、上記特許文献1の技術のように、像担持体の最表面に摩耗し難い表面層が設けられていると、像担持体の摩耗を抑制することは可能であるものの、像担持体上に付着した放電生成物の除去が困難となり、像流れなどによる画質劣化が発生すると言う懸念があった。
このような像流れに対応するために、研磨微粒子を現像剤に含有させる技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。現像剤は、現像装置内では、トナーと研磨微粒子等が一様に撹拌されるように撹拌されて貯留されるが、この撹拌によって、トナーとは逆極性に帯電されるような粒子が、現像剤に含まれるトナー以外の粒子として選択される。このため、研磨微粒子は、トナーとは逆極性に帯電される。
特許文献2の技術のように、研磨剤を現像剤に含有させると、像担持体上の静電潜像の現像時において、像担持体上の画像領域(静電潜像形成領域)には、現像剤中のトナーが移動し、像担持体上の非画像領域(非静電潜像形成領域)には、研磨剤が移動する。このように、像担持体上の画像領域(静電潜像形成領域)には、研磨剤は移動しにくいことから、形成する対象となる画像によって、像担持体表面に供給される研磨剤の量が変化し、例えば、像担持体上の、継続して静電潜像形成領域とされた領域には研磨剤が供給されず、この領域では研磨が不十分となり、選択的に像流れが発生するという問題があった。
このような問題に対応可能な技術としては、像担持体上に研磨ローラや研磨ブラシを接触させることで、像担持体表面を強制的に研磨する技術が開示されている(例えば、特許文献3参照)。しかし、画像形成装置に別途研磨装置を設ける必要があることから、装置の大型化が問題となる懸念がある。
そこで、現像剤に含有される研磨剤の量を、上記特許文献2に記載の量より多くする方法も考えられるが、現像剤に含有される研磨剤の量(含有率)が多くなると、相対的に該現像剤に含有されるトナーの含有率が低下することから、トナー自体の静電潜像を現像するために必要となるように予め定められた帯電特性が損なわれ、かぶり等の画像欠陥を引き起こすという懸念がある。
一方、像担持体の摩耗を抑制することによって発生する画像流れについて、像担持体表面を研磨する方法ではなく、像担持体表面に潤滑剤を供給することにより、像担持体上に潤滑剤膜を形成し、この潤滑剤膜上に放電生成物を付着させて、クリーニング部材によりこの潤滑剤膜と共に放電生成物を像担持体表面から除去する技術が開示されている(例えば、特許文献4参照)。
この技術を適用することにより、像担持体上の画像形成領域(潜像形成領域)の選択的な像流れが発生することを抑制することは出来るが、画像形成装置に、別途潤滑剤を供給するための潤滑剤供給手段を設ける必要があり、画像形成装置の大型化が問題となる。
また、現像剤に潤滑剤を含有させる技術も開示されているが(例えば、特許文献5参照)、上記研磨剤を現像剤に含有させる場合と同様に、潤滑剤は、現像剤に含まれるトナーと逆極性に帯電されることから、像担持体上の画像形成領域における選択的な像流れを抑制することは困難であり、同様に、現像剤に含まれる潤滑剤の量を多くするほど、現像剤に含まれるトナーの静電潜像を現像するに要する帯電特性が損なわれ、かぶり等の画像欠陥を引き起こすという問題があった。
特開平9―251265号公報 特開平2―157145号公報 特開昭63―41880号公報 特開2000―35727号公報 特開平11−249519号公報
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、像担持体上に付着した放電生成物に起因する像流れを抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の画像形成装置によれば、所定方向に回転する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を少なくともトナーを含有する現像剤によって現像してトナー像とする現像手段と、前記像担持体上のトナー像を被転写部材に転写する転写手段と、前記像担持体上に形成された前記トナー像が前記被転写部材へ転写される位置より前記像担持体の回転方向下流側に設けられ、前記像担持体上の付着物を除去するクリーニング手段と、前記転写手段より前記像担持体の回転方向下流側且つ前記クリーニング手段より該像担持体の回転方向上流側に設けられ、該像担持体表面に対して非接触で研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方を少なくとも含む研磨潤滑剤を該像担持体表面に付着させる非接触付着手段と、を備えることを特徴としている。
本発明の画像形成装置によれば、像担持体上に形成されたトナー像が転写手段によって被転写部材へ転写された後、且つクリーニング手段によって像担持体表面の付着物が除去される前に、像担持体表面へ、非接触付着手段によって非接触で研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方を含む研磨潤滑剤が付着される。この付着された研磨潤滑剤は、像担持体の回転により、クリーニング手段によって除去される。
このように、本発明の画像形成装置の像担持体では、像担持体上のトナー像が被転写部材へ転写された後で、且つクリーニング部材によって付着物が除去される前に、非接触付着手段によって研磨潤滑剤が付着されるので、同一の画像が形成されることによって像担持体上に研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方が付着されていない領域が像担持体上に発生した場合であっても、この付着されていない領域にも非接触付着手段によって研磨潤滑剤が付着される。そして、この研磨潤滑剤が付着された領域がクリーニング部材の設置位置まで達したときに、クリーニング部材によって研磨潤滑剤と共に像担持体上の付着物が除去される。
このため、像担持体表面に、研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方を付着させることができ、像担持体上に研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方が付着されない領域が発生することによる像流れを抑制することができる。
従って、簡易な構成で、像担持体上に付着した放電生成物に起因する像流れを抑制可能な画像形成装置を提供することができる。
なお、前記非接触付着手段は、前記像担持体表面の所定領域に前記研磨潤滑剤を一様に付着させる事が好ましい。また、より好ましくは、所定領域として、非接触付着手段と像担持体の対向する領域で、且つ像担持体上の前記潜像形成手段によって静電潜像を形成可能な像担持体上の領域内の、像担持体の回転軸方向の一端から他端に渡る領域に、一様に研磨潤滑剤が付着されることが好ましい。
このように、一様に研磨潤滑剤を像担持体表面に付着させることにより、像担持体上に付着した放電生成物に起因する像流れを抑制することができる。
前記現像剤は、前記研磨剤及び前記潤滑剤の何れか一方または双方を含有することが好ましい。現像剤に研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方を含有させることで、この現像剤を、上記研磨潤滑剤として用いることができる。このため、効率よく像担持体の像流れを抑制することができる。
前記非接触付着手段は、回転することによって、供給された前記研磨潤滑剤を担持すると共に担持した該研磨潤滑剤を前記像担持体表面に付着させることができる。
前記クリーニング手段によって除去された前記付着物を回転により撹拌する撹拌手段を更に備え、前記非接触付着手段は、前記撹拌手段の回転に従動して回転することができる。
このように、クリーニング手段によって除去した付着物に含まれる潤滑剤及び研磨剤の分布が一様になるように撹拌手段によって撹拌することができるとともに、撹拌手段による回転駆動力を非接触付着手段に伝達して、この非接触付着手段を従動回転させることができるので、駆動機構の簡略化を図ることができ、効率よく像担持体の像流れを抑制することができると共に、画像形成装置の小型化を図ることができる。
前記非接触付着手段は、前記クリーニング手段によって除去された前記付着物を、前記研磨潤滑剤として前記像担持体表面に付着させることができる。
このように、潤滑剤及び研磨剤の何れか一方または双方を含む現像剤を含む付着物を、研磨潤滑剤として像担持体表面へ付着させるので、現像剤を効率よく使用することができるとともに、簡易な構成で効率よく像担持体の像流れを抑制することができる。
なお、前記非接触付着手段によって前記像担持体表面に付着される前記付着物における前記研磨剤の濃度は、前記現像剤における前記研磨剤の濃度の2倍以上であることが好ましい。
また、前記非接触付着手段によって前記像担持体表面に付着される前記付着物における前記潤滑剤の濃度は、前記現像剤における前記潤滑剤の濃度の2倍以上であることが好ましい。
前記クリーニング手段によって除去された付着物中に含まれ、非接触付着手段によって像担持体表面に付着される付着物中に含まれる潤滑剤の濃度、または研磨剤の濃度が、現像手段によって静電潜像を現像するための現像剤に含まれる潤滑剤の濃度、または研磨剤の濃度各々の2倍以上であるので、非接触付着手段によって像担持体表面に供給される潤滑剤及び研磨剤のいずれか一方または双方が、像担持体上に付着されるために必要な帯電特性または静電特性を有することができる。従って、非接触付着手段による像担持体表面への研磨潤滑剤の付着を効率よく且つ確実に行うことが可能となる。
なお、像担持体の耐摩耗性を向上させるために、前記像担持体表面が架橋構造を有する樹脂を含んで構成されることが好ましい。
前記クリーニング手段は、前記像担持体表面に当接され、該クリーニング手段の該像担持体表面との当接部分の材料が、下記式(1)〜(3)を満たすことを特徴としている。
・式(1) 3.92≦M≦29.42
・式(2) 0<α≦0.294
・式(3) S≧250
〔但し、式(1)〜(3)中、Mは100%モジュラス(MPa)を表し、αは、応力−歪曲線において、歪量が100%〜200%の間における歪量変化(Δ歪量)に対する応力変化(Δ応力)の割合{Δ応力/Δ歪量=(歪量200%における応力−歪量100%における応力)/(200−100)}(MPa/%)を表し、Sは、JIS K6251(ダンベル状3号形試験片使用)に基づいて測定された破断伸び(%)を表す。〕
前記材料が、ハードセグメントおよびソフトセグメントを含むエラストマー材料であり、前記ハードセグメントを構成する材料および前記ソフトセグメントを構成する材料の総量に対して、前記ハードセグメントを構成する材料の重量比が46〜96重量%の範囲内で有ることが好ましい。
前記クリーニング部材の前記像担持体の回転方向側面へ当接される当接方向端面が、反重力方向に向いて設けられていることが好ましい。このため、像担持体上の付着物を効率よく除去することが可能となる。
本発明の画像形成装置によれば、簡易な構成で像担持体上に付着した放電生成物に起因する画像流れを抑制可能な画像形成装置を提供することができる、という効果が得られる。
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1に示すように、本発明の画像形成装置10は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像ユニット12Y、現像ユニット12M、現像ユニット12C、及び現像ユニット12Kと、像担持体としての像担持体13Y、像担持体13M、像担持体13C、及び像担持体13Kが中間転写ベルト14に面して並列して配置され、中間転写ベルト14が1周する間に4色のトナー像を重ね合せる、所謂タンデム式のフルカラーレーザープリンタである。
この画像形成装置10は、底部に給紙トレイ16を備えている。この給紙トレイ16にセットされた用紙Pの搬送方向の先端部には給紙ローラ18が当接されており、この給紙ローラ18と図示しない用紙捌き手段によって、用紙Pが1枚ずつ給紙トレイ16から、該給紙ローラ18の用紙搬送方向下流側へと給紙される。そして、給紙ローラ18の用紙搬送方向下流側には、一対の搬送ローラ20が配置されている。給紙トレイ16から、該給紙ローラ18の用紙搬送方向下流側へと給紙された用紙Pは、一対の搬送ローラ20によって、転写部22へ搬送される。
転写部22には、中間転写ベルト14が巻き掛けられたベルト搬送ローラ24Aと、このベルト搬送ローラ24Aに圧接された転写ローラ26が配設されている。ベルト搬送ローラ24Aと転写ローラ26との対向部には、中間転写ベルト14が挟み込まれており、用紙Pはこの対向部を通過する際に中間転写ベルト14からトナー像が転写される。
転写部22の上方且つ、用紙Pの搬送方向下流側には定着ユニット28が配設されている。この定着ユニット28は、ヒートローラ28Aと、ヒートローラ28Aに圧接されて配設されたバックアップローラ28Bと、を含んで構成されており、用紙Pを、ヒートローラ28Aとバックアップローラ28Bとによって挟持搬送することにより、用紙P上に転写されたトナー像を構成する各トナーが溶融、凝固して用紙Pに定着される。トナー像を定着された用紙Pは、排紙ローラ29によって、画像形成装置10の外部へと排紙される。
次に、像担持体13Y、像担持体13M、像担持体13C、及び像担持体13Kが、中間転写ベルト14にトナー像を重ね合せるプリント部30について説明する。なお、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を区別する際には、符号の後にY、M、C、Kを付加して説明するが、各色を区別する必要がない場合は、符号の後のY、M、C、Kは省略する。
中間転写ベルト14は、上述したベルト搬送ローラ24Aと、ベルト搬送ローラ24Aの下方に配設されたベルト搬送ローラ24Bと、ベルト搬送ローラ24Bの斜め上方且つ用紙搬送路の反対側に配設されたベルト搬送ローラ24Cに巻き掛けられている。
中間転写ベルト14のベルト搬送ローラ24Bとベルト搬送ローラ24Cとの間の斜め下方を向いた面が像担持体13Y、像担持体13M、像担持体13C、像担持体13Kからトナー像を転写される転写面14Aとなっている。この転写面14Aに面して、現像ユニット12Y、現像ユニットM、現像ユニットC、及び現像ユニットKと、像担持体13Y、像担持体13M、像担持体13C、及び像担持体13Kが並列して配置されており、像担持体13Y、像担持体13M、像担持体13C、及び像担持体13Kが転写面14Aに当接されている。また、転写ローラ32Y、転写ローラ32M、転写ローラ32C、及び転写ローラ32Kが、転写面14Aを介して像担持体13Y、像担持体13M、像担持体13C、及び像担持体13Kに圧接されている。
像担持体13の外周面には、像担持体13の回転方向に沿って順に、帯電ローラ36、潜像形成装置40、現像ユニット12に設置された現像ローラ38、転写ローラ32、非接触付着装置60、及び像担持体13上の付着物を該像担持体13表面から除去するためのクリーニング部材66が配置されている。
まず、像担持体13について詳細に説明する。
本発明の画像形成装置の像担持体に相当する像担持体13としては、有機感光体や、アモルファスシリコン感光体やセレン系感光体などの無機系の感光体など公知の感光体を用いる事ができるが、コスト、製造性および廃棄性等の点で優れた利点を有する有機感光体が好適に用いられる。
有機感光体としては、導電性基体上に少なくとも感光層が設けられた構成を有するものであれば特に限定されないが、本発明においては、導電性基体上に、電荷発生層と電荷輸送層とこの順に積層した機能分離型の感光層を有する有機感光体であることがクリーニング性の効果の発現に好適である。また、感光層の表面には必要に応じて表面保護層を設けたり、感光層と導電性基体や、感光層と表面保護層との間に必要に応じて中間層を設けることもできる。
導電性基体としては、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス、亜鉛、ニッケル等の金属ドラム;シート、紙、プラスチック、ガラス等の基材上にアルミニウム、銅、金、銀、白金、パラジウム、チタン、ニッケル−クロム、ステンレス鋼、銅−インジウム等の金属を蒸着したもの;酸化インジウム、酸化スズ等の導電性金属化合物を上記基材に蒸着したもの;金属箔を上記基材にラミネートしたもの;カーボンブラック、酸化インジウム、酸化スズ−酸化アンチモン粉、金属粉、ヨウ化銅等を結着樹脂に分散し、上記基材に塗布することによって導電処理したもの等が挙げられる。また、導電性基体の形状は、ドラム状、シート状、プレート状のいずれであってもよい。
また、導電性基体として金属製パイプ基体を用いる場合、当該金属製パイプ基体の表面は素管のままのものであってもよいが、予め表面処理により基体表面を粗面化しておくことも可能である。かかる粗面化により、露光光源としてレーザービーム等の可干渉光源を用いた場合に、感光体内部で発生し得る干渉光による木目状の濃度ムラを防止することができる。表面処理の方法としては、鏡面切削、エッチング、陽極酸化、粗切削、センタレス研削、サンドブラスト、ウエットホーニング等が挙げられる。
電荷発生層は、電荷発生材料を真空蒸着法により蒸着させて形成するか、有機溶剤及び結着樹脂を含む溶液を塗布することにより形成される。
電荷発生材料としては、非晶質セレン、結晶性セレン、セレン−テルル合金、セレン−ヒ素合金、その他のセレン化合物;セレン合金、酸化亜鉛、酸化チタン等の無機系光導電体;又はこれらを色素増感したもの、無金属フタロシアニン,チタニルフタロシアニン,銅フタロシアニン,錫フタロシアニン,ガリウムフタロシアニンなどの各種フタロシアニン化合物;スクエアリウム系、アントアントロン系、ペリレン系、アゾ系、アントラキノン系、ピレン系、ピリリウム塩、チアピリリウム塩等の各種有機顔料;又は染料が用いられる。
また、これらの有機顔料は一般に数種の結晶型を有しており、特にフタロシアニン化合物ではα型、β型などをはじめとしてさまざまな結晶型が知られているが、目的にあった感度その他の特性が得られる顔料であるならば、これらのいずれの結晶型でも用いることが可能である。
なお、上述した電荷発生材料の中でも、フタロシアニン化合物が好ましい。この場合、感光層に光が照射されると、感光層に含まれるフタロシアニン化合物がフォトンを吸収してキャリアを発生させる。このとき、フタロシアニン化合物は、高い量子効率を有するため、吸収したフォトンを効率よく吸収してキャリアを発生させることができる。
電荷発生層に用いられる結着樹脂としては、以下のものを例示することができる。即ちビスフェノールAタイプあるいはビスフェノールZタイプなどのポリカーボネート樹脂およびその共重合体、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコン−アルキド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾールなどである。
これらの結着樹脂は、単独であるいは2種以上混合して用いることが可能である。電荷発生材料と結着樹脂との配合比(電荷発生材料:結着樹脂)は、重量比で、10:1〜1:10の範囲が望ましい。また電荷発生層の厚みは、一般には0.01〜5μmの範囲内であることが好ましく0.05〜2.0μmの範囲内であることがより好ましい。
また電荷発生層は、感度の向上、残留電位の低減、繰り返し使用時の疲労低減等を目的として少なくとも1種の電子受容性物質を含有してもよい。電荷発生層に用いられる電子受容性物質としては、例えば無水琥珀酸、無水マレイン酸、ジブロム無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、o−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、クロラニル、ジニトロアントラキノン、トリニトロフルオレノン、ピクリン酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸などを挙げることができる。これらのうち、フルオレノン系、キノン系や、Cl,CN,NO2等の電子吸引性置換基を有するベンゼン誘導体が特によい。
電荷発生材料を樹脂中に分散させる方法としては、ローラミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、ダイノーミル、サンドミル、コロイドミルなどの方法を用いることができる。
電荷発生層を形成する為の塗布液の溶媒として公知の有機溶剤、例えば、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n―ブタノール等の脂肪族アルコール系溶剤、アセトン、シクロヘキサノン、2−ブタノン等のケトン系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコール、ジエチルエーテル等の環状あるいは直鎖状エーテル系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル系溶剤等が挙げられる。
電荷輸送層としては、公知の技術によって形成されたものを使用できる。電荷輸送層は、電荷輸送材料と結着樹脂とを用いて形成されていてもよく高分子電荷輸送材を用いて形成されていてもよい。
電荷輸送材料としては、p−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物等の電子輸送性化合物、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物などの正孔輸送性化合物があげられる。
これらの電荷輸送材料は単独または2種以上混合して用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、これらの電荷輸送材料は単独あるいは2種以上混合して用いることができるが、モビリティーの観点から、例えば、以下の構造式(1)〜(3)に示す材料を利用することが好ましい。
Figure 2007328098
構造式(1)中、R14は、水素原子またはメチル基を示す。また、nは1又は2を意味する。Ar6及びAr7は置換又は未置換のアリール基あるいは、−C(R18)=C(R19)(R20)、―CH=CH―CH=C(Ar)2を表わし、置換基としてはハロゲン原子、炭素数が1〜5の範囲のアルキル基、炭素数が1〜5の範囲のアルコキシ基、又は炭素数が1〜3の範囲のアルキル基で置換された置換アミノ基を示す。
Figure 2007328098
構造式(2)中R15、R15'は同一でも異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭
素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、を表わす。R16、R16'、R17、R17'は同一でも異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜2のアルキル基で置換されたアミノ基、置換又は未置換のアリール基、あるいは、−C(R18)=C(R19)(R20)、―CH=CH―CH=C(Ar)2を表わす。
なお、構造式(1)および構造式(2)の置換基において、R18、R19、R20は水素原子、置換又は未置換のアルキル基、置換又は未置換のアリール基を表す。mおよびnは0〜2の整数である。
Figure 2007328098
構造式(3)中、R21は水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、置換又は未置換のアリール基、または、―CH=CH―CH=C(Ar)2を表す。
22、R23は同一でも異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜2のアルキル基で置換されたアミノ基、置換又は未置換のアリール基を表す。
なお、構造式(1)〜構造式(3)の置換基において、Arは、置換又は未置換のアリール基を表す。
さらに電荷輸送層に用いる結着樹脂は、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコン樹脂、シリコン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂や、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン、特開平8−176293号公報や特開平8−208820号公報に示されているポリエステル系高分子電荷輸送材など高分子電荷輸送材を用いることもできる。これらの結着樹脂は単独あるいは2種以上混合して用いることができる。電荷輸送材料と結着樹脂との配合比(重量比)は10:1〜1:5が好ましい。
また、高分子電荷輸送材を単独で用いることもできる。高分子電荷輸送材としては、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシランなどの電荷輸送性を有する公知のものを用いることができる。特に、特開平8−176293号公報や特開平8−208820号公報に示されているポリエステル系高分子電荷輸送材は、高い電荷輸送性を有しており、とくに好ましいものである。高分子電荷輸送材はそれだけでも電荷輸送層として使用可能であるが、上記結着樹脂と混合して電荷輸送層を形成してもよい。
電荷輸送層の厚みは一般的には、5〜50μmが好ましく、10〜30μmがより好ましい。塗布方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。さらに電荷輸送層を設けるときに用いる溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、2−ブタノン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロンゲン化脂肪族炭化水素類、テトラヒドロフラン、エチルエーテル等の環状もしくは直鎖状のエーテル類等の通常の有機溶剤を単独あるいは2種以上混合して用いることができる。
また、複写機中で発生するオゾンや酸化性ガス、あるいは光、熱による感光体の劣化を防止する目的で、感光層中に酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤等の添加剤を添加することができる。例えば、酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノンおよびそれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機燐化合物等があげられる。光安定剤の例としては、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、ジチオカルバメート、テトラメチルピペリジン等の誘導体があげられる。
また、感度の向上、残留電位の低減、繰り返し使用時の疲労低減等を目的として、少なくとも1種の電子受容性物質を含有させることができる。本発明に用いる感光体に使用可能な電子受容物質としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、ジブロム無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、o−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、クロラニル、ジニトロアントラキノン、トリニトロフルオレノン、ピクリン酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸等をあげることができる。これらのうち、フルオレノン系、キノン系やCl,CN,NO2等の電子吸引性置換基を有するベンゼン誘導体が特に好ましい。
また、像担持体13の最表面は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系樹脂粒子を含む層からなるものや、架橋構造を有する樹脂を含む層からなるものであることが好ましい。
像担持体13の感光層が、導電性基体上に、電荷発生層と電荷輸送層とをこの順に積層した機能分離型の感光層である場合、電荷輸送層中にフッ素系樹脂粒子が含まれていてもよい。
なお、この電荷輸送層上に設けた表面保護層には、耐摩耗性の観点から、架橋構造を有する樹脂が含まれていることが好ましい。
像担持体表面に架橋構造を有する樹脂を含む表面保護層を設ける場合、架橋構造を有する樹脂としては、架橋構造を有するフェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、シロキサン系樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、及び硬化性アクリル樹脂等が挙げられる。これらの中でも、特にフェノール樹脂からなるものが好ましい。これらの架橋構造を有する樹脂は優れた耐磨耗性を有しているため、長期に渡って使用しても、像担持体表面の磨耗や傷の発生を抑制することができる。
さらに、電気特性や画質維持性などの観点からは、架橋構造を有する樹脂は、電荷輸送性を有している(電荷輸送能を有する構造単位を含む)ことが好ましい。この場合、像担持体が、基体上に電荷発生層と電荷輸送層とがこの順に積層され、さらに電荷輸送層の表面に架橋構造を有する樹脂を含む層が形成されたような層構成であれば、像担持体表面を構成する架橋構造を有する樹脂を含む層が、電荷輸送層の一部として機能することもできる。
帯電ローラ36は、像担持体13表面を放電によって一様に帯電する。
この帯電ローラ36としては、公知の帯電装置を使用することができる。接触方式である場合は、ローラ、ブラシ、磁気ブラシ、ブレード等を帯電ローラ36として使用でき、非接触の場合は、コロトロン、スコロトロン等が使用できる。なお、帯電ローラ36としては、これらに限られるものではない。
これらの中でも、帯電補償能力に優れる点で、接触型帯電器が好ましく用いられる。接触帯電方式は、像担持体13表面に接触させた導電性部材に電圧を印加することにより感光体表面を帯電させるものである。導電性部材の形状はブラシ状、ブレード状、ピン電極状、あるいはローラ状等何れでもよいが、特にローラ状部材が好ましい。通常、ローラ状部材は外側から抵抗層とそれらを支持する弾性層と芯材から構成される。さらに必要に応じて、抵抗層の外側に保護層を設けることができる。
潜像形成装置40は、形成対象となる画像の画像データに応じて変調した光を像担持体13表面に露光することにより、像担持体13上に画像に応じた静電潜像を形成する。
このような潜像形成装置40としては、公知の露光装置を使用することができる。露光装置としては、例えば、レーザスキャニングシステム、LEDイメージバーシステム、アナログ露光手段、さらにはイオン流制御ヘッド等などを用いることができ、
現像ローラ38を備えた現像ユニット12は、図2に示すように、ハウジング50を備えている。ハウジング50の像担持体13と対向する位置には開口部52が形成されており、開口部52から現像ローラ38の一部が露出している。現像ローラ38は、マグネットローラと、マグネットローラの周りを回転する現像スリーブとからなる。なお、現像ユニット12は、像担持体13と現像ローラ38との間に所定の間隙が形成されるようにして配置されている。
ハウジング50内には、スクリューオーガー58、及びスクリューオーガー61が配置されている。スクリューオーガー58、及びスクリューオーガー61の回転によって、ハウジング50内に収容された現像剤(詳細後述)が撹拌され、現像ローラ38へと搬送されるようになっている。現像ローラ38は、像担持体13の回転方向と同一の回転方向に回転する。
さらに、ハウジング50内の現像ローラ38の開口部52よりも回転方向上流側にはトリマーバー62が配置されており、このトリマーバー62によって現像スリーブ表面に付着する現像剤の厚みが規制される。トリマーバー62の位置を、現像ローラ38から離間させる方向(図2中、矢印H方向)に配置する。これにより、現像ローラ38の表面には現像剤によって厚い層が形成される。すなわち、単位面積当たりの現像剤の量が多くなり、後述する磁気ブラシの密度が高くなるので、磁気ブラシによる像担持体13の表面の掻き取り力が強くなる。
本発明の画像形成装置10で用いられる現像剤は、トナーからなる一成分現像剤、あるいは、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤のいずれであってもよいが、研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方を含む事が必須である。
本発明に用いられるトナーは、特に製造方法により限定されるものではなく、例えば結着樹脂と着色剤と離型剤と、さらに必要に応じて帯電制御剤等とを混練、粉砕、分級する混練粉砕法、混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させて形成された分散液と、着色剤分散液と、離型剤分散液と、更に必要に応じて帯電制御剤等を含む分散液とを混合した混合液中で、トナー構成成分を凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法、結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤や離型剤、更に必要に応じて帯電制御剤等を含む溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、結着樹脂と着色剤と離型剤と、更に必要に応じて帯電制御剤等を含む溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により得られるものが使用できる。
また上記方法で得られたトナーをコアにして、さらに結着樹脂微粒子を付着させた後、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法など、公知の方法を使用することができる。これらの製造方法の中でも、形状制御、粒度分布制御の観点から水系溶媒にて製造する懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法が好ましく、乳化重合凝集法が特に好ましい。
トナーは結着樹脂、着色剤、離型剤等を含み、必要であれば、シリカや帯電制御剤を含んでいてもよい。トナーの体積平均粒径は2〜12μmの範囲が好ましく3〜9μmの範囲がより好ましい。また、既述したようにトナーの平均形状指数SFが100〜140の範囲のものを用いることにより、高い現像、転写性、及び高画質の画像を得ることができる。特にクリーニング手段として磁気ブラシを用いた本発明では、転写性に関し、高転写性を維持するためにはトナーの球形化度が高いことが好ましい。
トナーの結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;等の単独重合体および共重合体を例示することができる。
特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、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、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。さらに、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等を挙げることができる。
また、トナーの着色剤としては、マグネタイト、フェライト等の磁性粉、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等を代表的なものとして例示することができる。
離型剤としては、低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、フィッシャートロプシュワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等を代表的なものとして例示することができる。
また、トナーには必要に応じて帯電制御剤が添加されてもよい。帯電制御剤としては、公知のものを使用することができるが、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤を用いることができる。湿式製法でトナーを製造する場合、イオン強度の制御と廃水汚染の低減との点で水に溶解しにくい素材を使用するのが好ましい。本発明におけるトナーは、磁性材料を内包する磁性トナー、および磁性材料を含有しない非磁性トナーのいずれであってもよい。
本発明に用いるトナーには、平均粒径が50nm〜150nmの球形の無機微粉あるいは有機微粉を外添剤として添加すると、転写性がより向上する。更に磁気ブラシによる逆極化トナーの回収や再帯電性(極性反転)、画像形成時に磁気ブラシを、残留トナーを回収する通常の条件で駆動させた状態で、現像器によるトナーの回収性が格段に向上する。
有機微粒子としては、アクリル樹脂粒子、スチレン樹脂粒子、スチレンアクリル樹脂粒子、ポリエステル樹脂粒子、ウレタン樹脂粒子等を挙げることができる。無機微粉としてはシリカが好ましい。
これらの粒子径としては、大きすぎたり小さすぎたりした場合には上述した効果を発揮することが困難になる場合がある。このため、これら外添剤の平均粒子径は、50〜200nmの範囲内であることが好ましく、100〜160nmの範囲内であることがより好ましい。
また、平均粒子径が50〜200nmの範囲内の外添剤の適正な添加量は0.1質量%以上であることが好ましい。より好ましい範囲は0.5質量%以上である。
また、本発明に用いるトナーに、像担持体13表面上の付着物を除去し均一に削り取るために、外添される研磨剤としては、公知の研磨剤を用いることが可能であるが、特に研磨性に優れる無機微粒子を用いることが好ましい。
このような無機微粒子としては、酸化セリウム、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の各種無機酸化物、窒化物、ホウ化物等が挙げられる。
また、上記無機微粒子にテトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート、ビス(ジオクチルパイロフォスフェート)オキシアセテートチタネートなどのチタンカップリング剤、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトエリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、o−メチルフェニルトリメトキシシラン、p−メチルフェニルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤などで処理を行っても良い。また、シリコーンオイル、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の高級脂肪酸金属塩による疎水化処理を施した研磨剤を利用することもできる。
研磨剤の粒径としては、50nm〜10μmの範囲内が好ましく、さらに好ましくは100nm〜1μmの範囲内である。研磨剤の粒径が50nm未満であると研磨効果が不足する場合があり、1μmを超える場合には、潜像担持体表面の回転方向に傷が発生する場合があるため好ましくない。
なお、研磨剤の添加量は、トナーに対して0.1重量%以上添加することが好ましく、0.2重量%以上添加することがより好ましい。研磨剤の添加量が0.1重量%未満の場合には、研磨効果が不足する場合があり、潜像担持体表面の種々の付着物を十分に除去できなくなる場合がある。なお、研磨効果を十分に確保する点からは研磨剤の添加量は多い方が好ましいが、トナーの帯電性能の点から、3.0重量%以下であることが好ましい。
トナーに添加されるその他の無機酸化物としては、粉体流動性、帯電制御等のため、1次粒径が50nm以下の小径無機酸化物を、更に付着力低減や帯電制御のため、それより大径の無機酸化物を挙げることができる。これらの無機酸化物微粒子は公知のものを使用することができるが、精密な帯電制御を行うためには、シリカと酸化チタンとを併用することが好ましい。また、小径無機微粒子については表面処理することにより、分散性が高くなり、粉体流動性を向上させる効果が大きくなる。
なお、本発明に用いるトナーに、像担持体表面に保護膜を形成して、この保護膜上に放電生成物やトナー等の付着物を付着させて、像担持体上から除去するために外添される潤滑剤としては、グラファイト、二硫化モリブデン、滑石、脂肪酸、脂肪酸金属塩等の固体潤滑剤;ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等のような脂肪族アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等のような植物系ワックス;ミツロウのような動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等のような鉱物、石油系ワックス;及びそれらの変性物が使用でき、これらを単独で使用するか、あるいは併用しても良い。
また、トナーには上記外添剤をヘンシェルミキサー、あるいはVブレンダー等で混合することによって外添することができる。また、トナー粒子を湿式にて製造する場合は、湿式にて外添することも可能である。
なお、上記潤滑剤の添加量は、トナーに対して0.05重量%以上添加することが好ましく、1.0重量%以上添加することがより好ましい。
潤滑剤の添加量が0.05重量%未満の場合には、潤滑性不足によるブレード損傷と言う問題があり、3.0重量%以上の場合には、トナー帯電性不良と言う問題がある。
なお、上記トナーに添加される上記潤滑剤及び上記研磨剤は、上記トナーとは逆極性となるように帯電される。潤滑剤及び研磨剤をトナーとは逆極性となるように調整する方法としては、潤滑剤、研磨剤の帯電制御剤などによる表面処理、もしくはトナー、キャリアの表面を帯電制御剤で処理することにより調整することができる。
トナーに上記研磨剤及び潤滑剤の双方が外添されない場合には、像担持体13表面が高硬度であるために、クリーニング部材66のみでは十分な研磨性及び像担持体表面への保護層の形成の何れか一方または双方が確保できず、像担持体13表面の付着物が均一且つ十分に除去できないため、より長期に渡って画像形成をおこなった場合に放電生成物の除去が不充分となり、白抜け等が発生してしまう。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアを用いることができる。例えば酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等を挙げることができる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
キャリアに使用される被覆樹脂・マトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
導電材料としては、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
またキャリアの芯材としては、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズ等が挙げられるが、キャリアを磁気ブラシ法に用いるためには、磁性材料であることが好ましい。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には10〜500μmであり、好ましくは30〜100μmである。
またキャリアの芯材の表面に樹脂被覆するには、前記被覆樹脂、および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して適宜選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液をキャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法が挙げられる。
前記二成分現像剤における本発明のトナーと上記キャリアとの混合比(重量比)としては、トナー:キャリア=1:100〜30:100程度の範囲であり、3:100〜20:100程度の範囲がより好ましい。
転写ローラ32は、像担持体13上に上記現像ローラ38によって現像されて形成されたトナー像を、中間転写ベルト14に転写する。この転写ローラ32としては、公知の転写装置を使用することができる。例えば、転写を、接触方式で行う場合には、転写ローラ32としては、ローラ、ブラシ、及びブレード等を使用でき、非接触方式で行う場合には、コロトロン、スコロトロン、及びピンコロトロン等を使用できる。また、圧力、若しくは圧力及び熱による転写も可能である。
クリーニング部材66は、長尺板状に構成され、長尺方向の一方の端部の領域が像担持体13表面の回転方向沿って当接されている。また、クリーニング部材66は、この長尺方向の両端面の内の、像担持体13との当接方向の端面が、反重力方向となるように設けられている。このため、像担持体13表面に付着した付着物を除去すると共に、除去した付着物を重力方向に落とすことができ、効率よく像担持体13表面から付着物を除去することが可能に設けられている。
クリーニング部材66は、このクリーニング部材66を構成する、少なくとも像担持体13表面と当接する部分の材料(図3中、66aの部分の材料)が、下式(1)〜(3)を満たすことを特徴としている。
・式(1) 3.92≦M≦29.42
・式(2) 0<α≦0.294
・式(3) S≧250
但し、式(1)〜(3)中、Mは100%モジュラス(MPa)を表し、αは、応力−歪曲線において、歪量が100%〜200%の間における歪量変化(Δ歪量)に対する応力変化(Δ応力)の割合{Δ応力/Δ歪量=(歪量200%における応力−歪量100%における応力)/(200−100)}(MPa/%)を表し、Sは、JIS K6251(ダンベル状3号形試験片使用)に基づいて測定された破断伸び(%)を表す。
本発明の画像形成装置10で用いられるクリーニング部材66は、像担持体13表面と当接する部分の材料(以下、当該部分を「エッジ部」あるいは「エッジ先端」と称し、当該部分を構成する材料を「エッジ部材料」あるいは「エッジ先端材料」と称す場合がある)が、式(1)を満たすため、良好なクリーニング性を発揮しつつ、耐磨耗性にも優れる。
100%モジュラスMが、3.92MPa(40Kgf/cm2)未満の場合には、耐磨耗性が不充分となり、長期に渡り良好なクリーニング性を維持することができない。また、29.42MPa(300Kgf/cm2)を超える場合には、エッジ部材料が硬過ぎるため、像担持体13に対する追従性が悪化し、良好なクリーニング性を発揮できない。加えて、像担持体13表面を傷つけやすくなる場合がある。
なお、100%モジュラスMは、5〜20MPaの範囲内であることが好ましく、6.5〜15MPaの範囲内であることがより好ましい。
また、エッジ部材料が、式(2)および式(3)を満たすため、耐欠け性に優れる。
式(2)に示されるαが0.294を超える場合、エッジ部材料の柔軟性に欠ける。それゆえ、BCOの発生に伴い、像担持体13表面に埋没・固着した異物等のように、像担持体13表面に存在する異物、特に表面に埋没・固着した異物が、像担持体13とクリーニング部材66との当接部を繰り返し通過することにより、クリーニング部材66のエッジ先端に大きな応力が繰り返し加わった際に、この応力を効率的に分散できるように変形できないため、比較的短期間の内にエッジ欠けが発生してしまう。従って、早期に欠けが発生するため、長期に渡って良好なクリーニング性を維持することができない。
なお、αは0.2以下であることが好ましく、0.1以下であることがより好ましく、物性上の限界下限値である0に近ければ近いほどよい。
さらに、式(3)に示される破断伸びSが250%未満である場合、上述したような被クリーニング部材表面の異物とエッジ先端が強い力で衝突した際に、エッジ先端が伸びて追従変形できなくなるため比較的短期間の内にエッジ欠けが発生してしまう。従って、早期に欠けが発生するため、長期に渡って良好なクリーニング性を維持することができない。
なお、破断伸びSは300%以上であることが好ましく、350%以上であることがより好ましく、大きい程好ましいが、エッジ部材料を構成する原料の選択肢等の実用上観点からは800%以下であることが好ましい。
なお、式(1)に示す100%モジュラスMは、JISK6251に準拠して、ダンベル状3号形試験片を用い、引張速度500mm/minで計測し、100%歪み時の応力より求めた。尚、測定装置は、東洋精機(株)製、ストログラフAEエラストマを用いた。
また、式(2)に示すαは、応力−歪曲線から求められるものであるが、ここで、応力および歪量は以下に説明する手順・方法により求めたものである。すなわち、JISK6251に準拠して、ダンベル状3号形試験片を用い、引張速度500mm/minで計測し、100%歪み時の応力と200%歪み時の応力より求めた。尚、測定装置は、東洋精機(株)製、ストログラフAEエラストマを用いた。
このように、本発明の画像形成装置10に設けられたクリーニング部材66は、耐磨耗性および耐欠け性の双方共に優れ、長期に渡り良好なクリーニング性能を維持することができる。
このため、BCO(Bead Carry Over:磁性キャリアの一部が静電吸引力によって像担持体13表面に転移してしまう現象)の発生に伴い、像担持体13表面に埋没・固着した異物等のように、像担持体13表面に存在する異物、特に表面に埋没・固着した異物に対応するために、従来のように画像形成装置内に別途耐磨耗性や耐欠け性を向上させるための装置を新たに設ける必要が無いため、画像形成装置10の大型化・高コスト化を防止できる。
加えて、クリーニング部材66の寿命が長くなるため、このクリーニング部材66を具備した画像形成装置10の長寿命化や、メンテナンスコストの低減が容易である。特に、表面の耐磨耗性を向上させた像担持体13および本発明のクリーニング部材66の双方を具備した画像形成装置10であれば、上述したメリットをより一層享受することができる。
本発明のクリーニング部材66においては、少なくともエッジ部材料が式(1)〜(3)を満たす材料から構成されるが、エッジ部のみならず、その他の部分が式(1)〜(3)を満たす材料から構成されていてもよい。
また、式(1)〜(3)を満たす材料は、エラストマー材料であれば特に限定されないが、ハードセグメントおよびソフトセグメントを含むエラストマー材料であることが特に好ましい。エラストマー材料が、ハードセグメントおよびソフトセグメントの双方を含むことにより、式(1)〜(3)に示す物性を満たすことが容易となり、耐磨耗性および耐欠け性の双方を、より高いレベルで両立させることができるためである。
なお、「ハードセグメント」および「ソフトセグメント」とは、エラストマー材料中で、前者を構成する材料の方が、後者を構成する材料よりも相対的に硬い材料からなり、後者を構成する材料の方が前者を構成する材料よりも相対的に柔らかい材料からなるセグメントを意味する。
ここで、ハードセグメントおよびソフトセグメントを含むエラストマー材料のガラス転移温度は、−50〜30℃の範囲内であることが好ましく、−30〜10℃の範囲内であることが好ましい。ガラス転移温度が30℃を超えると、クリーニングブレードを使用する実用温度域において脆化が起こる場合がある。また、ガラス転移温度が−30℃未満では、実使用領域において十分な硬度、応力が得られない場合がある。
従って、上述したガラス転移温度を実現するためには、エラストマー材料のハードセグメントを構成する材料(以下、「ハードセグメント材料」と称す場合がある)のガラス転移温度は、30〜100℃の範囲内であることが好ましく、35〜60℃の範囲内であることがより好ましく、ソフトセグメントを構成する材料(以下、「ソフトセグメント材料」と称す場合がある)のガラス転移温度は、−100〜−50℃の範囲内であることが好ましく、−90〜−60℃の範囲内であることがより好ましい。
また、上述したようなガラス転移温度を有するハードセグメント材料およびソフトセグメント材料を用いる場合、ハードセグメント材料およびソフトセグメント材料の総量に対するハードセグメントを構成する材料の重量比(以下、「ハードセグメント材料比」と称す場合がある)が46〜96重量%の範囲内であることが好ましく、50〜90重量%の範囲内であることがより好ましく、60〜85重量%の範囲内であることが更に好ましい。
ハードセグメント材料比が、46重量%未満の場合には、エッジ先端の耐磨耗性が不充分となり、早期に磨耗が起こることにより、長期に渡って良好なクリーニング性が維持できなくなる場合がある。また、ハードセグメント材料比が96重量%を超える場合には、エッジ先端が硬くなり過ぎて、柔軟性や伸張性が不充分となり、早期に欠けが発生することにより、長期に渡って良好なクリーニング性が維持できなくなる場合がある。
ハードセグメント材料とソフトセグメント材料との組み合わせとしては、特に限定されず、一方が他方に対して相対的に硬く、他方が一方に対して相対的に柔らかい組み合わせとなるように公知の樹脂材料から選択できるが、本発明においては、以下のような組み合わせが好適である。
すなわち、ハードセグメント材料としては、ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。この場合のポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、1000〜4000の範囲内であることが好ましく、1500〜3500の範囲内であることがより好ましい。
重量平均分子量が1000未満の場合は、クリーニングブレードが低温環境下で使用される場合にハードセグメントを構成するポリウレタン樹脂の弾性が失われるために、クリーニング不良が生じやすくなる場合がある。また、重量平均分子量が4000を超える場合は、ハードセグメントを構成するポリウレタン樹脂の永久歪みが大きくなり、エッジ先端が、像担持体13に対して当接力を保持することができなくなり、クリーニング不良が生じる場合がある。
なお、上述したようなハードセグメント材料として用いられるポリウレタン樹脂としては、例えば、ダイセル化学社製、プラクセル205やプラクセル240などが挙げられる。
また、ハードセグメント材料としてポリウレタン樹脂を用いる場合のソフトセグメント材料としては、(1)イソシアネート基に対して反応可能な官能基を有する樹脂を用いることが好ましい。また、この樹脂の物性は、(2)ガラス転移温度が0℃以下、(3)25℃における粘度が600〜35000MPa・s範囲内、(4)重量平均分子量が700〜3000の範囲内であることが好ましい。これらの物性が満たされない場合には、クリーニングブレードを作製する際の成形性が不充分となったり、クリーニングブレード自体の特性が不充分となる場合がある。
なお、物性は、より好ましくは、ガラス転移温度が−10℃以下、25℃における粘度が1000〜3000MPa・s範囲内、重量平均分子量が900〜2800の範囲内である。また、クリーニング部材66を、遠心成型を利用して作製する場合、25℃における粘度が600〜3500MPa・s範囲内であることが好ましい。
上記(1)〜(4)項に示す構造および物性を満たすソフトセグメント材料としては、公知の樹脂から適宜選択することができるが、少なくとも末端にイソシアネート基に対して反応可能な官能基を有する柔軟性のある樹脂であることが好ましい。また樹脂は、柔軟性の点から、直鎖構造を有する脂肪族系の樹脂であることが好ましい。具体例としては、2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂や、2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂、あるいは、2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂等を用いることが好ましい。
2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂としては、例えば、総研化学社製のアクトフロー(グレード:UMB−2005B、UMB−2005P、UMB−2005、UME−2005等)を挙げることができ、2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂としては、例えば、出光興産社製、R−45HT等を挙げることができる。
また、2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂としては、従来の一般的なエポキシ樹脂のように硬くて脆い性質を有するものではなく、従来のエポキシ樹脂よりも柔軟強靭性であるものが好ましい。
このようなエポキシ樹脂としては、例えば、分子構造の面では、その主鎖構造中に、主鎖の可動性を高くできるような構造(柔軟性骨格)を有するものが好適であり、柔軟性骨格としては、アルキレン骨格や、シクロアルカン骨格、ポリオキシアルキレン骨格等を挙げることができるが、特にポリオキシアルキレン骨格が好適である。
また、物性面では、従来のエポキシ樹脂と比べて、分子量に比して粘度が低いエポキシ樹脂が好適である。具体的には、重量平均分子量が900±100の範囲内程度であり、25℃における粘度が15000±5000MPa・sの範囲内であることが好ましく、15000±3000MPa・sの範囲内であることがより好ましい。このような特性を有するエポキシ樹脂としては、例えば、大日本インキ化学工業製、EPLICON EXA−4850−150等を挙げることができる。
本発明のクリーニング部材66は、上述したように少なくともエッジ部分が、上記式(1)〜式(3)を満たす材料からなるものであれば特に限定されないが、全体がこのような材料から構成されていてもよい。また、クリーニング部材66が2以上の層を積層してなる場合には、像担持体13表面に当接する層が上記式(1)〜式(3)を満たす材料からなることが好ましい。
本発明のクリーニング部材66の作製方法は、クリーニング部材66の作製に用いる原材料に応じて、従来公知の方法が利用でき、例えば、遠心成形や押し出し成形等を利用して、シートを形成し、所定の形状に切断加工したり、また、2つ以上のシートを貼り合わせたりすることによりクリーニング部材66を作製することができる。
本発明のクリーニング部材66を用いれば、BCOの発生により像担持体13表面に埋没・固着したようなキャリア片等の異物に起因する欠けの発生を抑制しつつ、像担持体13表面に付着したトナーや外添剤、放電生成物やタルク、紙粉などの付着物を、長期に渡って安定的にクリーニングすることができる。
ここで、上述のように、帯電ローラ36は、直流電流や交流電流、あるいは直流電流と交流電流を高圧に印加して像担持体13を一様帯電させる。このとき同時に帯電ローラ36は空気中の酸素や窒素などを化学変化させ、オゾンや窒素酸化物などの放電生成物を発生させる。
この放電生成物は、上述のように、現像剤に研磨剤や潤滑剤を含めた構成としたり、像担持体13の最表面層の耐摩耗性を向上させると共にクリーニング部材66の少なくともエッジ部分を、上記式(1)〜式(3)を満たす材料から構成することにより、像担持体13及びクリーニング部材66の耐摩耗性を向上させつつ、且つ像担持体13上の放電生成物を除去することができる。
上記現像剤中に含まれる研磨剤や潤滑剤は、上述のように、像担持体13上に形成された静電潜像を現像剤に含まれるトナーによって現像するために、このトナーとは逆極性となるように調整されている。
このため、画像形成装置10において、同一の画像を連続して出力する場合には、例えば、図4(A)に示すように、像担持体13上に形成された該画像に応じた静電潜像形成領域には、トナーが付着され(トナー像形成領域70)、像担持体13のトナー像形成領域70以外の領域(以下、非画像領域と称する)72には、現像剤に含まれる研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方が付着される。このため、研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方を含む現像剤を用いた画像形成装置10において、連続して同一画像を形成すると、像担持体13上のトナー像形成領域70と、非画像領域72との間における研磨剤及び潤滑剤の単位面積あたりの付着量に差が生じる。結果として、像担持体13のトナー像形成領域70における研磨剤及び潤滑剤の単位面積あたりの付着量が、非画像領域72より少なくなり、このトナー像形成領域70で研磨剤による研磨効果または潤滑剤による像担持体表面の保護効果が低下し、像流れが発生するという懸念があった。
そこで、本発明の画像形成装置10では、像担持体13の、転写ローラ32の設置位置より像担持体13の回転方向(図1中では、反時計回り方向)下流側で、且つ上記クリーニング部材66の設置位置より像担持体13の回転方向上流側に、非接触付着装置60を備えている。
非接触付着装置60は、像担持体13表面に対して、非接触の状態で、上記研磨剤及び上記潤滑剤の何れか一方または双方を含む研磨潤滑剤を付着させる非接触付着部76を含んで構成されている。
非接触付着部76は、像担持体13表面の、転写ローラ32によって像担持体13表面に担持されたトナー像が中間転写ベルト14に転写される位置より、該像担持体13の回転方向下流側で、且つクリーニング部材66によって像担持体13表面の付着物が除去される位置より、該像担持体13の回転方向上流側の、像担持体13表面の所定領域に、上記研磨潤滑剤を一様に付着させる。
なお、この「所定領域」とは、上述のように、像担持体13表面の、転写ローラ32によって像担持体13表面に担持されたトナー像が中間転写ベルト14に転写される位置より、該像担持体13の回転方向下流側で、且つクリーニング部材66によって像担持体13表面の付着物が除去される位置より、該像担持体13の回転方向上流側の領域であり、且つ像担持体13表面の潜像形成装置40による静電潜像の形成可能な領域における像担持体13の回転軸方向の一端から他端に渡る領域を少なくとも含む領域であればよい。
非接触付着装置60は、この所定領域に、上記研磨潤滑剤を、好ましくは霧状に噴射させて一様に付着させる。
非接触付着装置60は、図3に示すように、クリーニング部材66と一体的に設けられており、上記研磨潤滑剤を底部に収容するための筐体78を含んで構成されている。
像担持体13が回転すると、像担持体13表面に担持された付着物がクリーニング部材66によって掻き取られて、筐体78内に収容されて、研磨潤滑剤として機能する。
この付着物には、像担持体13表面に付着した放電生成物や、上記現像剤としての中間転写ベルト14に転写されずに残留した残留トナー、像担持体13表面に担持された研磨剤、及び潤滑剤が含まれる。
このため、現像ユニット12内に収容されている現像剤のうちの、像担持体13上に担持された後に、中間転写ベルト14に転写されずに像担持体13表面に残留した成分が、研磨潤滑剤として使用されることとなる。
筐体78内には、少なくとも、クリーニング部材66によって筐体78内に収容された、トナー、研磨剤、及び潤滑剤の分布が除去された付着物中に一様に分散されるように撹拌する撹拌部材74と、撹拌部材74によって撹拌された研磨潤滑剤を担持すると共に、担持した研磨潤滑剤を像担持体13との対向位置において、像担持体13表面に向かって該研磨潤滑剤を非接触で付着させる非接触付着部76と、が設けられている。
なお、この非接触付着部76が、本発明の画像形成装置の非接触付着手段に相当する。
なお、像担持体13は、像担持体13の回転軸方向に沿って長い円柱状に構成されており、非接触付着部76は、像担持体13の上記所定領域に、上記研磨潤滑剤を一様に飛散可能に構成されている。
非接触付着部76は、図3に示すように、像担持体13の回転軸方向に沿って長い略円柱状の支持体79を含んで構成されている。
支持体79及び上記撹拌部材74は、各々像担持体13の回転軸に略平行な回転軸(図示省略)を備えており、各々筐体78の周壁に回転可能に軸支されている。この各回転軸の端部には、図示を省略するギアが固定されている。この支持体79の端部に固定されたギアは、撹拌部材74の回転軸に固定されたギアに従動して駆動する従動ギアとして構成されている。この撹拌部材74の回転軸に固定されたギアは、複数のギアを介してモータ(図示省略)に接続された支持軸(図示省略)に固定されている。この支持軸(図示省略)は、モータ(図示省略)の駆動によって回転される。
なお、このモーターは、画像形成装置10に含まれる装置各部を制御するための図示を省略する制御部に信号授受可能に制御されており、このモーターの駆動力が支持軸及び複数のギアを介して、撹拌部材74及び支持体79に伝達される。
従って、モーターによる駆動力が撹拌部材74の回転軸に伝達されて撹拌部材74が回転すると、この撹拌部材74の回転に伴って、支持体79が従動回転する。
このため、画像形成装置10の駆動系を簡易化することが出来、画像形成装置10の小型化を図ることが可能に構成されている。
撹拌部材74は、筐体78内に収容されている研磨潤滑剤(像担持体13表面から除去された付着物)を撹拌しながら搬送する。詳細には、撹拌部材74の図示を省略する回転軸の周りには、スパイラル状(螺旋状)に形成されたスパイラル羽根74Aが設けられており、図示を省略する上記モーターからの回転力が撹拌部材74の回転軸に固定されたギア(図示省略)に伝達されることにより、撹拌部材74が回転すると、スパイラル羽根74Aによって、筐体78内に収容されている研磨潤滑剤が撹拌されながら、この撹拌部材74の回転軸方向に向かって搬送される。
なお、撹拌部材74の研磨潤滑剤の搬送方向下流側の端部には、その他のスパイラル羽根74Aとは逆方向へ向かうスパイラル上の逆スパイラル羽根が1〜2巻き設けられており、逆スパイラル羽根によってスパイラル羽根74Aより搬送された研磨潤滑剤を逆方向へ押し戻すようにしている。
このように、逆スパイラル羽根を設けることによって、撹拌部材74による研磨潤滑剤の搬送方向端部において、逆方向に研磨潤滑剤を搬送させることができるので、逆スパイラル羽根の位置まで搬送されてきた研磨潤滑剤を押し戻すようにすることで、撹拌部材74の回転軸方向端部における研磨潤滑剤の搬送力を低下させ、研磨潤滑剤が筐体78の外部へ漏れないようにしている。
このように、筐体78内を、撹拌部材74の回転軸方向の一端から他端に向かって搬送される研磨潤滑剤は、搬送されながら、非接触付着部76表面に均等に供給される。
非接触付着部76を構成する上記支持体79の外周面上には、支持体79の回転軸方向及び円周方向の双方に渡って所定間隔で長尺状の弾性部材77が複数設けられている。
この複数の弾性部材77各々は、支持体79の回転に伴って、撹拌部材74から供給された研磨潤滑剤を担持すると共に、像担持体13との対向位置において担持した研磨潤滑剤を像担持体13表面に向かって飛散させることが可能な、硬度、長さ、及び形状であればよく、特定の材質及び形状に限られるものではないが、好ましくは、材料としては、樹脂フィルム、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリウレタン(PU)などが用いられる。
また、樹脂フィルムの厚さは20〜500μm、長さは3〜30mmの範囲内であることが好ましい。
非接触付着部76は、撹拌部材74から供給された研磨潤滑剤を、弾性部材77表面に吸着させることによって、研磨潤滑剤を担持する。非接触付着部76に担持された研磨潤滑剤は、撹拌部材74の回転によって像担持体13と対向する領域へと搬送されたときに、非接触付着部76の回転による遠心力によって像担持体13表面へと飛散される。もしくはフリッカーバーを装着して飛散させてもよい。
なお、この非接触付着部76の回転速度は、上述のように、撹拌部材74から供給された研磨潤滑剤を担持した後に、像担持体13との対向領域において担持した研磨潤滑剤を該像担持体13表面に向かって飛散させることが可能な速度であればよい。
非接触付着装置60から像担持体13表面へ付着される、像担持体13上から除去された付着物としての研磨潤滑剤中に含まれる研磨剤の濃度、または像担持体13表面へ付着される、像担持体13上から除去された付着物としての研磨潤滑剤中に含まれる潤滑剤の濃度は、現像ユニット12から像担持体13表面に供給される現像剤における研磨剤の濃度、または潤滑剤の濃度の2倍以上である。
このように、非接触付着装置60から像担持体13表面へ付着させる研磨現像剤における研磨剤の濃度を、現像ユニット12から像担持体13表面へ供給される現像剤における研磨剤の濃度の2倍以上、または非接触付着装置60から像担持体13表面へ付着させる研磨潤滑剤における潤滑剤の濃度を、現像ユニット12から像担持体13表面へ供給される現像剤における潤滑剤の濃度の2倍以上となるように調整するには、潤滑剤、研磨剤の帯電制御剤などによる表面処理、もしくはトナー、キャリアの表面を帯電制御剤で処理することにより調整することができる。
このように、このように、非接触付着装置60から像担持体13表面へ付着させる研磨潤滑剤における研磨剤の濃度を、現像ユニット12から像担持体13表面へ供給される現像剤における研磨剤の濃度の2倍以上、または非接触付着装置60から像担持体13表面へ付着させる研磨潤滑剤における潤滑剤の濃度を、現像ユニット12から像担持体13表面へ供給される現像剤における潤滑剤の濃度の2倍以上となるように調整することによって、研磨潤滑剤に含まれる研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方に静電的な力を付与することができ、非接触付着装置60から像担持体13表面に付着される研磨潤滑剤の像担持体13への付着力を大きくすることができる。
次に、本実施の形態の作用を説明する。
像担持体13が図1中反時計回り方向に回転されると、まず、像担持体13の外周面が、帯電ローラ36によって均一に所定の極性電位に帯電される。そして、更に像担持体13が回転すると、像担持体13の外周の帯電面が、潜像形成装置40によって露光され、帯電面の露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。その後、像担持体13の帯電極性と同極性に帯電している現像剤中のトナーを、現像ローラ38によって、帯電面の電位低下部に電気的に付着させることで、この静電潜像を現像してトナー像を形成する。
このとき、現像剤に含まれる、トナーと逆極性に帯電された潤滑剤及び研磨剤は、像担持体13の静電潜像形成領域以外の領域としての非画像領域に供給される。
像担持体13上に形成された静電潜像が現像ローラ38によって現像されると、像担持体13表面は、図4(A)に示すように、静電潜像がトナーによって現像されたトナー像形成領域70と、潤滑剤及び研磨剤が供給された非画像領域72と、を含んで構成された状態となる。
このように、像担持体13のトナー像形成領域70における研磨剤及び潤滑剤の単位面積あたりの付着量が、非画像領域72より少ない状態となる。
像担持体13上に形成されたトナー像が、このトナーと逆極性の転写電圧が印加された転写ローラ32との対向領域に達すると、転写ローラ32側へと電気的に引き寄せられて、このトナー像は中間転写ベルト14へ転写される。
トナー像が中間転写ベルト14へと転写された直後の像担持体13表面は、図4(B)に示すように、非画像領域72には潤滑剤及び研磨剤が付着しているが、中間転写ベルト14に転写されたトナー像が形成されていた領域75には潤滑剤及び研磨剤は付着されていない状態となる。
しかし、本発明の画像形成装置10では、非接触付着装置60が、上述のように中間転写ベルト14へのトナー像の転写がなされた後の、潤滑剤及び研磨剤の何れか一方または双方が供給されていない領域と、潤滑剤及び研磨剤の何れか一方または双方が供給されている領域とが混在する像担持体13表面に、非接触で、潤滑剤及び研磨剤の少なくとも一方を含有する研磨潤滑剤を一様に飛散させて付着させる。
撹拌部材74の回転によって撹拌された研磨潤滑剤は、撹拌部材74の回転に従動して回転される非接触付着部76へと供給される。非接触付着部76は、研磨潤滑剤を供給されると、供給された研磨潤滑剤を複数の弾性部材77各々の表面に担持するとともに、支持体79の従動回転に伴って回転して像担持体13の表面に対向される位置周辺まで研磨潤滑剤を担持したときに、この支持体79の回転により研磨潤滑剤にかかる遠心力が弾性部材77への付着力より大きくなり、像担持体13表面へと研磨潤滑剤を飛散させる。
この非接触付着部76の従動回転によって像担持体13表面へと飛散された研磨潤滑剤は、像担持体13表面に一様に飛散されて付着される。
このため、非接触付着部76との対向領域を通過した像担持体13表面は、図4(C)の領域81に示すように、上記所定領域において、一様に研磨潤滑剤を担持した状態となる。
像担持体13表面の上記所定領域において、一様に研磨付着剤78を担持した像担持体13は、クリーニング部材66によって表面を掻き取られる。クリーニング部材66は、像担持体13表面に付着した研磨潤滑剤とともに、中間転写ベルト14への転写に関与しなかった残留トナーや、像担持体13表面に付着した放電生成物、及び非接触付着部76によって付着された研磨潤滑剤を、像担持体13表面から除去する。除去された各種付着物は、非接触付着部76によって像担持体13表面に付着される研磨潤滑剤として機能する。
以上説明したように、本発明の画像形成装置10では、像担持体13の転写ローラ32による転写位置より像担持体13の回転方向下流側で、且つ像担持体13のクリーニング部材66による付着物の除去位置より像担持体13の回転方向上流側で、非接触付着部76によって像担持体13表面に研磨潤滑剤を非接触で一様に付着させることができるので、同一の画像が連続して形成されることにより像担持体13表面に研磨剤及び潤滑剤の供給されない領域が発生することによる像流れを抑制することができ、簡易な構成で、像担持体13上に付着した放電生成物に起因する像流れを抑制可能な画像形成装置10を提供することができる。
なお、図3では、クリーニング部材66によって像担持体13表面から除去された付着物に含まれる研磨剤と潤滑剤とを、撹拌した後に、像担持体13表面に付着させる場合を説明したが、図5に示すように、研磨潤滑剤を撹拌せずに、筐体78内に収容した後に、収容した研磨潤滑剤を、像担持体13表面に非接触に配置された非接触付着部76によって、担持した後に、非接触付着部76の回転による遠心力によって像担持体13表面へと飛散させるようにしてもよい。もしくはフリッカーバーを装着して飛散させてもよい。
また、上記実施の形態では、クリーニング部材66によって像担持体13表面から除去された付着物に含まれる研磨剤と潤滑剤とを、像担持体13表面に再度付着させる場合を説明したが、予め研磨剤と潤滑剤とを含む研磨潤滑剤を貯留し、この貯留した研磨潤滑剤を、像担持体13表面に噴出させるようにしてもよい。
この場合には、例えば、非接触付着装置60を、研磨潤滑剤を貯留する貯留部と、貯留部から延設された導管と、この導管の研磨潤滑剤の吹き出し口を介して像担持体13表面に向かってガスを噴出するインフレータと、を含んで構成するようにすればよい。このように構成すれば、このインフレータから噴出されるガスによって、導管の研磨潤滑剤の吹き出し口から研磨潤滑剤が霧状になって像担持体13表面に飛散されて該像担持体13表面に付着させることができる。
<試験例>
以下に、本実施形態の作用を確認するため、以下のような試験を行った。
―トナーの作製―
<第1工程>
−−分散液(1)の調製−−
スチレン・・・・・・・・・・・・・・・370g
nブチルアクリレート・・・・・・・・・ 30g
アクリル酸・・・・・・・・・・・・・・ 8g
ドデカンチオール・・・・・・・・・・・ 24g
四臭化炭素・・・・・・・・・・・・・・ 4g
以上を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)6g及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)10gをイオン交換水550gに溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4gを溶解したイオン交換水50gを投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。
その結果、平均粒径が155nm、ガラス転移点が59℃、重量平均分子量(Mw)が12,000である樹脂粒子を分散させてなる分散液(1)を調製した。
−−分散液(2)の調製−−
スチレン・・・・・・・・・・・・・・・280g
nブチルアクリレート・・・・・・・・・120g
アクリル酸・・・・・・・・・・・・・・ 8g
以上を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)6g及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)12gをイオン交換水550gに溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム3gを溶解したイオン交換水50gを投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、平均粒径が105nm、ガラス転移点が53℃、重量平均分子量(Mw)が550,000である樹脂粒子を分散させてなる分散液(2)を調製した。
−−着色剤分散液(1)の調製−−
カーボンブラック・・・・・・・・・・・ 50g
(キャボット社製:モーガルL)
非イオン性界面活性剤・・・・・・・・・ 5g
(三洋化成(株)製:ノニポール400)
イオン交換水・・・・・・・・・・・・・200g
以上を混合し、溶解し、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて10分間分散し、平均粒径が250nmである着色剤(カーボンブラック)を分散させてなる着色剤分散液(1)を調製した。
−−離型剤分散液(1)の調製−−
パラフィンワックス・・・・・・・・・・ 50g
(日本精蝋(株)製:HNP0190、融点85℃)
カチオン性界面活性剤・・・・・・・・・ 5g
(花王(株)製:サニゾールB50)
イオン交換水・・・・・・・・・・・・・200g
以上を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が550nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(1)を調製した。
−−凝集粒子の調製−−
分散液(1)・・・・・・・・・・・・120g
分散液(2)・・・・・・・・・・・・ 80g
着色剤分散液(1)・・・・・・・・・ 30g
離型剤分散液(1)・・・・・・・・・ 40g
カチオン性界面活性剤・・・・・・・・1.5g
(花王(株)製:サニゾールB50)
以上を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら48℃まで加熱した。48℃で30分間保持した後、光学顕微鏡にて観察すると平均粒径が約5μmである凝集粒子(体積:95cm)が形成されていることが確認された。
<第2工程>
−−付着粒子の調製−−
ここに、樹脂含有微粒子分散液としての分散液(1)を緩やかに60g追加した。なお、前記分散液(1)に含まれる樹脂粒子の体積は25cmである。そして、加熱用オイルバスの温度を50℃に上げて1時間保持した。光学顕微鏡にて観察すると、平均粒径が約5.7μmである付着粒子が形成されていることが確認された。
<第3工程>
その後、ここにアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)3gを追加した後、前記ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら、105℃まで加熱し、3時間保持した。
そして、冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、乾燥させた。
(トナーAの作製)
上記第3工程を得たトナー 100重量部に対して、潤滑剤として、ステアリン酸亜鉛0.5重量部(平均粒径10μm)、研磨剤として酸化セリウム1.0重量部(平均粒径0.5μm)、帯電制御粒子として表面処理酸化チタン(商品名:MT3103(テイカ製))0.8重量部、および表面処理酸化シリカ(商品名:RX515H(日本アエロジル製)0.85重量部を加えて、ヘンシェルミキサーで外添加剤ブレンドを行い本発明の画像形成装置に用いられるトナー(トナーA)を得た。
(トナーBの作製)
上記第3工程を得たトナー100重量部に対して、潤滑剤として、ステアリン酸亜鉛0.5重量部(平均粒径6μm)、研磨剤として酸化セリウム1.0重量部(平均粒径1.0μm)、帯電制御粒子として表面処理酸化チタン(商品名:MT3103(テイカ製))0.8重量部、および表面処理酸化シリカ(商品名:RX515H(日本アエロジル製)0.85重量部を加えて、ヘンシェルミキサーで外添加剤ブレンドを行い本発明の画像形成装置に用いられるトナー(トナーB)を得た。
(トナーCの作製)
上記第3工程を得たトナー 100重量部に対して、研磨剤として、酸化セリウム1.0重量部(平均粒径1.0μm)、帯電制御粒子として表面処理酸化チタン(商品名:MT3103(テイカ製))0.8重量部、および表面処理酸化シリカ(商品名:RX515H(日本アエロジル製)0.85重量部を加えて、ヘンシェルミキサーで外添加剤ブレンドを行い本発明の画像形成装置に用いられるトナー(トナーC)を得た。
(トナーDの作製)
上記第3工程を得たトナー 100重量部に対して、潤滑剤として、高級アルコールの一種であるユニリン700(東洋ペトロライト社製)1.0重量部(平均粒径8μm)、帯電制御粒子として表面処理酸化チタン(商品名:MT3103(テイカ製))0.8重量部、および表面処理酸化シリカ(商品名:RX515H(日本アエロジル製)0.85重量部を加えて、ヘンシェルミキサーで外添加剤ブレンドを行い本発明の画像形成装置に用いられるトナー(トナーD)を得た。
(トナーEの作製)
上記第3工程を得たトナー 100重量部に対して、潤滑剤として、高級アルコールの一種であるユニリン700(東洋ペトロライト社製)1.0重量部(平均粒径8μm)と、研磨剤としてアルミナ1.0重量部(平均粒径0.1μm)、帯電制御粒子として表面処理酸化チタン(商品名:MT3103(テイカ製))0.8重量部、および表面処理酸化シリカ(商品名:RX515H(日本アエロジル製)0.85重量部を加えて、ヘンシェルミキサーで外添加剤ブレンドを行い本発明の画像形成装置に用いられるトナー(トナーE)を得た。
−像担持体の作製−
(像担持体Aの作製)
1.5重量部のポリビニルブチラール樹脂(商品名:エスレックBM−S、積水化学(株)製))を溶解したn−ブチルアルコール70重量部に、有機ジルコニウム化合物(アセチルアセトンジルコニウムブトキシド、商品名:オルガチックスZC540、松本交商製)20重量部及び有機シラン化合物(γーアミノプロピルトリエトキシシラン、商品名:A1100、日本ユニカ(株)製)2重量部を添加して撹拌し、下引き層形成用の塗布液を得た。
この塗布液を、湿式ホーニング処理により表面が粗面化された直径30mmのED管アルミニウム基体の上に浸漬塗布し、熱風乾燥機に入れて150℃で10分間乾燥して、膜厚0.9μmの下引き層を形成した。
次いで、X型無金属フタロシアニン5重量部、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体(VMCH、ユニオンカーバイド社製)5重量部、酢酸n−ブチル200重量部からなる混合物を1mmφのガラスビーズを用いたサンドミルで2時間分散した。得られた分散液を、上記の下引き層上に浸漬塗布し、塗膜を熱風乾燥機で100°Cで10分間乾燥させて、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
次に、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-[1,1’]ビフェニル-4,4’-ジアミン45重量部、及びビスフェノールZポリカーボネート樹脂(分子量:4万、55重量部をクロルベンゼン800重量部に加えて溶解して電荷輸送層用塗布液を得た。得られた電荷輸送用塗布液を上記電荷発生層上に浸漬塗布し、塗膜を130℃、45分間熱風乾燥を行って、膜厚が22μmの電荷輸送層を形成した。
次に、下記構造式(I)で表される化合物3.5重量部、レジトップPL-4852(群栄化学製)3重量部、ポリビニルフェノール樹脂(AldriCh製)0.5重量部、イソプロピルアルコール10重量部、並びに3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン(BHT)0.2重量部を加えて保護層用塗布液を調製した。
この保護層用塗布液を上記電荷輸送層の上に浸漬塗布法により塗布し、室温で30分風乾した後、150℃で1時間加熱処理して硬化させ、膜厚約4.0μmの保護層を形成して後述する実施例1で用いる像担持体Aを作成した。
Figure 2007328098

(像担持体Bの作製)
像担持体Bは、保護層を用いない以外は、上記像担持体Aと同様にして作製した。なお、この像担持体Bは、後述する実施例2で用いた。
−クリーニングブレードの作製−
<クリーニングブレードA>
まず、ポリオール成分として、ポリカプロラクトンポリオール(ダイセル化学社製、プラクセル205、平均分子量529、水酸基価212KOHmg/g)及びポリカプロラクトンポリオール(ダイセル化学社製、プラクセル240、平均分子量4155、水酸基価27KOHmg/g)とからなるハードセグメント材料と、2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂(出光興産社製、R−45HT)からなるソフトセグメント材料とを用い、ハードセグメント材料とソフトセグメント材料と8:2の割合で混合した。
次に、このハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合物100質量部に対して、イソシアネート化合物として4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業社製、ミリオネートMT、以下「MDI」という)を6.26質量部加えて、窒素雰囲気下で、70℃で3時間反応させた。
なお、この反応で使用したイソシアネート化合物量は、反応系に含まれる水酸基に対するイソシアネート基の比(イソシアネート基/水酸基)が0.5となるように選択したものである。
続いて、上記イソシアネート化合物を更に34.3質量部加え、窒素雰囲気下で、70℃で3時間反応させて、プレポリマーを得た
なお、プレポリマーの使用に際して利用したイソシアネート化合物の全量は40.56質量部である。
次に、このプレポリマーを100℃に昇温し、減圧下で1時間脱泡した後、プレポリマー100質量部に対して、1,4−ブタンジオールとトリメチローラプロパンとの混合物(質量比=60/40)を7.14質量部加え、3分間泡をかまないように充分に混合し、140℃に金型を調整した遠心成形機にて1時間硬化反応させ平板を得た。この平板を110℃で24時間架橋後冷却し、所定寸法にカットして厚さ2mmのクリーニングブレードAを得た。
<クリーニングブレードB>
ハードセグメント材料としてはクリーニングブレードAの作製に用いたのと同様のハードセグメント材料を用い、ソフトセグメント材料としては2つ以上のエポキシ基を含むエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業製、EPICLON EXA−4850−150)を用い、ハードセグメント材料とソフトセグメント材料と8:2の割合で混合した。
この混合物を用いた以外はクリーニングブレードAと同様にしてクリーニングブレードを作製し、クリーニングブレードBを得た。
<クリーニングブレードC>
ハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合物の代わりに、ポリオール成分のみを用い、このポリオール成分として用いたコロネート4086(日本ポリウレタン工業(株)製)100質量部に対して、イソシアネート化合物としてニッポラン4038(日本ポリウレタン工業(株)製)6.8質量部を用いた以外は、クリーニングブレードAと同様にして、クリーニングブレードを作製し、クリーニングブレードCを得た。
<クリーニングブレードD>
ハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合物の代わりに、ポリオール成分のみを用い、このポリオール成分として用いたコロネート4370(日本ポリウレタン工業(株)製)100質量部に対して、イソシアネート化合物としてニッポラン4379(日本ポリウレタン工業(株)製)75質量部を用いた以外は、クリーニングブレードAと同様にして、クリーニングブレードを作製し、クリーニングブレードDを得た。
<クリーニングブレードE>
ハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合物の代わりに、ポリオール成分のみを用い、このポリオール成分として用いたコロネート4370(日本ポリウレタン工業(株)製)100質量部に対して、イソシアネート化合物としてニッポラン4379(日本ポリウレタン工業(株)製)85質量部を用いた以外は、クリーニングブレードAと同様にして、クリーニングブレードを作製し、クリーニングブレードEを得た。
<非接触付着部A>
幅3mm、長さ12mm、厚さ100ミクロンのPETフィルムをφ5mmの支持体にらせん状に装着し、回収オーガーとの最短距離でフィルム先端1mmが回収オーガーに接触するように設定した。フィルムの装着密度は、長手方向5mm間隔で同じ位置で180°位置を変えて2枚、長手方向5mm間隔で各々30°ごと位相をずらして装着した。
<非接触付着装置Aの設置>
この非接触付着部Aを、撹拌部材に従動回転可能となるように設けることによって非接触付着装置を作製するとともに、この非接触付着部Aの弾性部材が像担持体13表面に対して非接触(最小距離3mm)となるように像担持体13の位置に対して設けることにより、非接触付着装置Aを作製した。
<非接触付着部B>
非接触付着部として、上記非接触付着部Aから弾性部材(トナーはねあげ部材)を取り外したものを、非接触付着部Bとして作製した。
<非接触付着装置Bの設置>
上記非接触付着部Bを上記非接触付着装置Aと同様にして設置することにより、非接触付着装置Bを作製した。
<非接触付着装置Cの設置>
上記非接触付着部Aを、非接触付着部Aの弾性部材が像担持体13表面に対して接触されるように像担持体13の設置位置に対して設けることにより、非接触付着装置Cを作製した。
以上に説明した像担持体A〜B、トナーA〜E、クリーニングブレードA〜E、及び非接触付着装置A〜Cを、以下の表1〜表3に示すような組み合わせとなるように、富士ゼロックスプリンティングシステムズ(株)製のDoCuPrintC3530に取付けて各種評価を行った。
Figure 2007328098

なお、表1に示す第1の画像評価条件は以下の通りである。
高温高湿環境(28℃、80RH%)の環境下にて、A4の記録用紙に100%の濃度の幅30mm×長さ180mmの黒ベタ画像を5000枚形成した後に、この画像形成装置を高温高湿環境(28℃、80RH%)の環境下に24時間放置した後に、この記録媒体の全面に30%濃度のハーフトーン画像を出力した出力結果について、均一なハーフトーン画像が得られているか否かを目視により判別した。
また、表1に示す第2の画像評価条件は下記の通りである。
上記第1の評価条件により30%濃度のハーフトーン画像を出力した後に、印字率5%の画像を上記記録媒体50000枚形成した後の像担持体13の膜厚と、上記第1の画像評価を行う前の像担持体13の膜厚との差を、像担持体膜厚減少値として測定すると共に、この50000枚目の画像における画質欠陥を目視により判別した。
表1に示すように、クリーニングブレードAを用い、且つ非接触付着装置Aと用いた条件で、表面に架橋樹脂を含む保護層を有する像担持体13を用いた場合には、試験例1に示すように、第1の画像評価条件及び第2の画像評価条件の双方において、像流れ及び画像欠陥は発生しなかった。
一方、試験例1で用いた像担持体Aに換えて、表面に保護層を有さない像担持体Bを用いた場合(試験例2)には、第1の画像評価条件では、画像流れが発生しないと言う結果が得られたが、50000枚のプリントで感光体の磨耗量が大きくなり、その結果かぶりが発生した。
このため、本発明のように、非接触付着装置を用いて、像担持体表面に研磨潤滑剤を付着させると共に、架橋樹脂を含む保護層を有する像担持体を用いることによって、集中した画像についても像流れを抑制することができる、といえる。
一方、試験例1で用いた非接触付着装置に換えて、弾性部材を有さない、すなわち研磨潤滑剤を像担持体表面に付着させる機構を有さない非接触付着装置を用いた比較例1、及び非接触付着部を像担持体の表面に接触させた比較例2では、双方とも第1の画像評価において像流れが発生した。
次に、上記作製したクリーニングブレードA、及び非接触付着装置Aを、以下の表2に示すような組み合わせとなるように、富士ゼロックスプリンティングシステムズ(株)製のDoCuPrintC3530に取付けて、上記作製したトナーA〜Eを用いて各種評価を行った(表2参照)。
表2における像流れは、高温高湿環境(28℃、80RH%)の環境下にて、A4の記録用紙に100%の濃度の幅30mm×長さ180mmの黒ベタ画像を5000枚形成した後に、この画像形成装置を高温高湿環境(28℃、80RH%)の環境下に24時間放置した後に、この記録媒体の全面に30%濃度のハーフトーン画像を出力した出力結果について、均一なハーフトーン画像が得られているか、及び上記黒ベタ画像に対応する像流れが発生しているか否かを目視により判別した。
そして、このときの非接触付着装置内の現像剤中のトナーの研磨剤濃度、及び潤滑剤濃度を下記のようにして測定した。
なお、初期の現像剤(トナーと添加剤)および非接触付着装置内の現像剤(トナーと添加剤)中の研磨剤濃度は、22℃、55RHの条件下で蛍光X線装置(リガク社製、商品名RIX1000)を用いて、現像剤中のセリウムのピーク強度を検出することにより測定した。
また同様に、初期の現像剤(トナーと添加剤)および非接触付着装置内の現像剤(トナーと添加剤)中の潤滑剤濃度は、22℃、55RHの条件下で蛍光X線装置(リガク社製、商品名RIX1000)を用いて、現像剤中の亜鉛のピーク強度を検出することにより測定した。
Figure 2007328098



表2に示すように、クリーニングブレードAを用い、且つ非接触付着装置Aと用いた条件で、現像剤中に含まれる研磨剤または潤滑剤の濃度に対する、クリーニングブレードによって像担持体表面から除去されて非接触付着装置内に貯留された現像剤中に含まれる研磨剤または潤滑剤の濃度の比が2以上である試験例1、試験例3、及び試験例4では、像流れの発生は見られなかったが、該比が2未満である試験例5及び6では、像流れの発生が見られた。
このため、現像剤中に含まれる研磨剤または潤滑剤の濃度に対する、クリーニングブレードによって像担持体表面から除去されて非接触付着装置内に貯留された現像剤中に含まれる研磨剤または潤滑剤の濃度の比が2以上であることが好ましく、像流れを抑制することができる、といえる。
次に、上記作製したクリーニングブレードA〜Eを、以下の表3に示すような組み合わせとなるように、富士ゼロックスプリンティングシステムズ(株)製のDoCuPrintC3530に取付けて、各種評価を行った(表3参照)。
表3における像流れの評価は、高温高湿環境(28℃、80RH%)の環境下にて、A4の記録用紙に100%の濃度の幅30mm×長さ180mmの黒ベタ画像を5000枚形成した後に、この画像形成装置を高温高湿環境(28℃、80RH%)の環境下に24時間放置した後に、この記録媒体の全面に30%濃度のハーフトーン画像を出力した出力結果について、均一なハーフトーン画像が得られているか、及び上記黒ベタ画像に対応する像流れが発生しているか否かを目視により判別した。
表3におけるクリーニング不良の評価は、上記像流れの評価を行った後に、高温高湿環境(28℃、80RH%)の環境下にてA4の記録用紙に印字率5%の画像を上記記録用紙50000枚形成した後に、この記録媒体の全面に30%濃度のハーフトーン画像を出力した出力結果について、均一なハーフトーン画像が得られている場合には、クリーニング不良発生せず、と判別し、スジ状の汚れが見られる場合にはクリーニング不良発生と判別した。
Figure 2007328098

表3に示すように、クリーニングブレードA及びBを用いた場合には、像流れは発生せず、且つクリーニング不良も発生しなかったが、クリーニングブレードC、D、及びEを用いた場合には、像流れは発生しないものの、クリーニング不良が発生した。
よって、クリーニングブレードA及びBを用いる方が、クリーニングブレードC〜Eを用いる場合に比べてより好ましいといえる。
本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。 本実施形態の画像形成装置のプリント部の一部を示す概略構成図である。 本実施形態の画像形成装置の非接触付着装置を示す概略構成図である。 像担持体の外周面の一部を示す模式図であり、(A)は、トナー像が形成された直後の状態を示し、(B)は、トナー像が転写された直後の状態を示し、(C)は、研磨潤滑剤が付着された後の状態を示す模式図である。 本実施形態の画像形成装置の非接触付着装置の図3とは異なる形態を示す模式図である。
符号の説明
10 画像形成装置
12、12Y、12M、12C 現像ユニット
13、13Y、13M、13C、13K 像担持体
22 転写部
32、32Y、32M、32C、32K 転写ローラ
36 帯電ローラ
38 現像ローラ
40 潜像形成装置
60 非接触付着装置
66 クリーニング部材
74 撹拌部材
76 非接触付着部
77 弾性部材
79 支持体

Claims (12)

  1. 所定方向に回転する像担持体と、
    前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
    前記帯電手段により帯電された前記像担持体表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する潜像形成手段と、
    前記静電潜像を少なくともトナーを含有する現像剤によって現像してトナー像とする現像手段と、
    前記像担持体上のトナー像を被転写部材に転写する転写手段と、
    前記像担持体上に形成された前記トナー像が前記被転写部材へ転写される位置より前記像担持体の回転方向下流側に設けられ、前記像担持体上の付着物を除去するクリーニング手段と、
    前記転写手段より前記像担持体の回転方向下流側且つ前記クリーニング手段より該像担持体の回転方向上流側に設けられ、該像担持体表面に対して非接触で研磨剤及び潤滑剤の何れか一方または双方を少なくとも含む研磨潤滑剤を該像担持体表面に付着させる非接触付着手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記非接触付着手段は、前記像担持体表面の所定領域に前記研磨潤滑剤を一様に付着させる請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記現像剤は、前記研磨剤及び前記潤滑剤の何れか一方または双方を含有する請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記非接触付着手段は、回転することによって、供給された前記研磨潤滑剤を担持すると共に担持した該研磨潤滑剤を前記像担持体表面に付着させる請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記クリーニング手段によって除去された前記付着物を回転により撹拌する撹拌手段を更に備え、前記非接触付着手段は、前記撹拌手段の回転に従動して回転する請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記非接触付着手段は、前記クリーニング手段によって除去された前記付着物を、前記研磨潤滑剤として前記像担持体表面に付着させる請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記非接触付着手段によって前記像担持体表面に付着される前記付着物における前記研磨剤の濃度は、前記現像剤における前記研磨剤の濃度の2倍以上である請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記非接触付着手段によって前記像担持体表面に付着される前記付着物における前記潤滑剤の濃度は、前記現像剤における前記潤滑剤の濃度の2倍以上である請求項6に記載の画像形成装置。
  9. 前記像担持体表面が架橋構造を有する樹脂を含んで構成される請求項1乃至請求項8の何れか一方に記載の画像形成装置。
  10. 前記クリーニング手段は、前記像担持体表面に当接され、該クリーニング手段の該像担持体表面との当接部分の材料が、下記式(1)〜(3)を満たすことを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の画像形成装置。
    ・式(1) 3.92≦M≦29.42
    ・式(2) 0<α≦0.294
    ・式(3) S≧250
    〔但し、式(1)〜(3)中、Mは100%モジュラス(MPa)を表し、αは、応力−歪曲線において、歪量が100%〜200%の間における歪量変化(Δ歪量)に対する応力変化(Δ応力)の割合{Δ応力/Δ歪量=(歪量200%における応力−歪量100%における応力)/(200−100)}(MPa/%)を表し、Sは、JIS K6251(ダンベル状3号形試験片使用)に基づいて測定された破断伸び(%)を表す。〕
  11. 前記材料が、ハードセグメントおよびソフトセグメントを含むエラストマー材料であり、
    前記ハードセグメントを構成する材料および前記ソフトセグメントを構成する材料の総量に対して、前記ハードセグメントを構成する材料の重量比が46〜96重量%の範囲内であることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
  12. 前記クリーニング部材の前記像担持体の回転方向側面へ当接される当接方向端面が、反重力方向に向いて設けられている請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載の画像形成装置。
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