JP2010085987A - 保護層形成装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の磨耗及びフィルミング、帯電部材の汚染、ならびにトナーすり抜けを防止することができる保護層形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１及び前記像担持体の表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる保護剤供給部材２２を有し、少なくとも脂肪酸金属塩（Ａ）および無機潤滑剤（Ｂ）を含有する保護剤２１と保護剤付着装置後に保護剤を均す均し部材２４を備え、該均し部材２４は、像担持体表面に接触する先端稜線部を形成する角度を鈍角形状とし、像担持体移動方向にカウンター姿勢で当接する弾性クリ−ニングブレードが用いられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を利用した像担持体表面に保護剤による保護層を形成する保護層形成装置、該保護層形成装置を有する画像形成装置ならびにプロセスカートリッジに関する。

従来、電子写真方式による画像形成では、光導電性物質等の像担持体上に静電荷による潜像を形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナー粒子を付着させ可視像を形成している。トナーにより形成された可視像は、最終的に紙等の転写媒体に転写後、熱，圧力や溶剤気体等によって転写媒体に定着され、出力画像となる。

これらの画像形成の方式は、可視像化のためのトナー粒子を帯電させる方法により、トナー粒子とキャリア粒子の攪拌・混合による摩擦帯電を用いる、いわゆる二成分現像方式と、キャリア粒子を用いずにトナー粒子への電荷付与を行う、いわゆる一成分現像方式とに大別される。また、一成分現像方式では、現像ローラへのトナー粒子の保持に磁気力を使用するか否かにより、磁性一成分現像方式、非磁性一成分現像方式に分類される。

これまで、高速性，画像再現性を要求される複写機やこれをベースとした複合機等では、トナー粒子帯電の安定性、立上がり性、画像品質の長期的安定性等の要求から、二成分現像方式が多く採用され、省スペース性，低コスト化等の要求が大きい、小型のプリンター，ファクシミリ等には、一成分現像方式が多く採用されてきていた。

また、特に昨今、出力画像のカラー化が進み、画像の高画質化や画像品質の安定化に対する要求は、これまでにも増して強くなっている。

高画質化のためには、トナーの平均粒径は小さくなり、またその粒子形状は角張った部分がなくなり、より丸い形状になってきている。

これら電子写真方式による画像形成装置は、現像方式の違いによらず、一般的にドラム形状やベルト形状をした像担持体、一般には感光体を回転させつつ一様に帯電し、レーザー光等により像担持体上に潜像パターンを形成し、これを現像装置により可視像化して、更に転写媒体上に転写を行っている。

一方、転写媒体へトナー像を転写した後の像担持体上へは、転写されなかったトナー成分が残存する。これらの残存物が、そのまま帯電工程に搬送されると、像担持体の均等な帯電を阻害することがしばしば有るため、一般的には、転写工程を経た後に、像担持体上に残存するトナー成分等を、クリーニング工程にて除去し、像担持体表面を十分に清浄な状態とした上で、帯電が行われる。

このように、作像の各工程においては様々な物理的ストレスや電気的ストレスが存在し、像担持体、帯電部材、クリーニング部材が劣化していく。
この課題を解消すべく、これまでにも像担持体、帯電部材、クリーニング部材の劣化を低減させるために各種潤滑剤や、潤滑成分の供給・膜形成方法について、多くの提案がなされている（例えば、特許文献１〜５）。

特許文献１には、感光体やクリーニングブレードの寿命を延ばすため、感光体表面にステアリン酸亜鉛を主成分とする固体潤滑剤を供給し感光体表面に潤滑皮膜を形成することが開示されている。この構成においては、感光体表面の磨耗を抑え、像担持体の寿命を伸ばすことが可能となっている。

しかし、ステアリン酸亜鉛を始めとした脂肪酸金属塩は、帯電工程において像担持体近傍で行なわれる放電の影響により、早期にその潤滑性を失ってしまうことがわかっている。その結果クリーニングブレードと像担持体との潤滑性が損なわれ、トナーがすり抜けてしまい、不良画像となる。

この問題に対して、特許文献２には、脂肪酸金属塩と窒化ホウ素を配合して成る像担持体保護剤を塗布することが開示されている。この構成においては、帯電工程において像担持体近傍で行なわれる放電の影響をうけた場合でも、通常の先端形状が短冊状のクリーニングブレードでは窒化ホウ素の潤滑性の効果でトナーすり抜けを少しは改善されるようになっている。

また、これとは別に、特許文献３には、アスペクト比の大きい像担持体保護剤の成型性向上のために、炭素数の異なる少なくとも２種の高級脂肪酸金属塩を使用することが開示されている。この構成においては、像担持体の成型性が向上するようになっている。

特許文献４には、クリニーニングブレードの先端形状を鈍角として、面圧、像担持体との接触幅、線圧、自由長、硬度、反発弾性を規定してトナーの除去効率を高める構成が開示されている。

また、特許文献５には、潤滑剤として脂肪酸金属塩を塗布する工程の前に像端持体の異物を除去するクリーニング部材を、後に潤滑剤を像担持体上に伸展させ薄層を形成する均し部材を設けて均一塗布を行う構成が開示されている。

特許文献１に開示されている構成においては、前述したように、ステアリン酸亜鉛を始めとした脂肪酸金属塩の特性により、帯電工程において像担持体近傍で行なわれる放電の影響により、早期にその潤滑性を失ってしまうことがわかっている。その結果クリーニングブレードと像担持体との潤滑性が損なわれ、トナーがすり抜けてしまい、不良画像となる不具合がある。

特許文献２に開示された構成では、窒化ホウ素に有する潤滑性の効果でトナーすり抜けを少しは改善されるものの、完全にすり抜け防止を行うことはできず、結果として、トナーのすり抜けによる不良画像が発生する場合がある。

特許文献３に開示の構成では、異なる脂肪酸金属塩を使用することで潤滑性が低下し、トナーすり抜け及び帯電部材汚染を悪化させてしまう虞がある。

特許文献４に開示の構成では、帯電などにより像担持体表面が劣化すると、クリーニングブレード先端の振動が大きくなり、トナーがすり抜けて、不良画像となる。像担持体表面を脂肪酸金属塩で保護しようとしても、特許文献１同様に潤滑性が損なわれ、クリーニングブレードの先端の振動が大きくなり、トナーがすり抜けてしまうことになる。

特許文献５に開示の構成では、特許文献１の場合と同様に帯電工程で劣化した脂肪酸金属塩は、クリーニング部材のクリーニング性を低下させ、トナーと共に劣化脂肪酸金属塩は均し部材まで到達する。そのため、均し部材でのクリーニング性も低下し、トナーがすり抜けてしまう虞がある。

本発明は、上記の様な現状の問題点に鑑み、像担持体の磨耗及びフィルミング、帯電部材の汚染、ならびにトナーすり抜けを防止することができる像担持体表面での保護層を形成することができる保護層形成装置を提供することを目的とする。

さらに本発明は、良好な品質の画像を長期間に渡り安定して得ることができる画像形成方法ならびに画像形成装置を提供することを、更なる目的とする。

また本発明は、良好な品質の画像を安定して得ることができるプロセスカートリッジを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成よりなる。
（１）像担持体及び前記像担持体表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる保護剤供給部材を有し、少なくとも脂肪酸金属塩（Ａ）および無機潤滑剤（Ｂ）を含有する保護剤と保護剤付着装置後に保護剤を均す均し部材を備え、該均し部材は、像担持体表面に接触する先端稜線部を形成する角度を鈍角形状とし、像担持体移動方向にカウンター姿勢で当接する弾性クリ−ニングブレードが用いられていることを特徴とする保護層形成装置。
（２）前記クリーニングブレードの鈍角を、９５度から１７０度の範囲とすることを特徴とする（１）に記載の保護層形成装置。
（３）前記クリーニングブレードの当接線圧が０．１Ｎ／ｃｍ以上２Ｎ／ｃｍ以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載の保護層形成装置。
（４）前記クリーニングブレードの２３℃でのヤング率が０．０３Ｎ／ｃｍ^２以上０.２Ｎ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の保護層形成装置。
（５）前記クリーニングブレードの被塗布部材への接触幅が１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の保護層形成装置。
（６）前記保護層形成装置が、前記保護剤を、供給部材を介して像担持体表面へ供給することを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の保護層形成装置。
（７）少なくとも、トナー像を担持する工程を経る像担持体と、前記像担時体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、トナー像が転写媒体に転写されたあとに保護層形成装置を配設した画像形成装置において、
（１）乃至（６）のいずれかに記載の保護層形成装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
（８）前記転写装置より下流側かつ前記保護層形成装置より上流側に、前記像担持体の表面に残留したトナーを、該像担持体との摺擦によって該表面から除去するクリーニング装置を備えてなることを特徴とする（７）に記載の画像形成装置。
（９）前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を備えてなることを特徴とする（７）または（８）に記載の画像形成装置。
（１０）前記帯電装置に、交流成分を有する電圧を印加する電圧印加装置を備えてなることを特徴とする（９）に記載の画像形成装置。
（１１）少なくとも、トナー像を担持する工程を経る像担持体と、トナー像が転写媒体に転写されたあとの前記像担持体表面に、保護剤を塗布または付着させる保護層形成装置とを一体に備えるプロセスカートリッジにおいて、
（１）乃至（６）のいずれかに記載の保護層形成装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
（１２）前記保護層形成装置より上流側に、前記像担持体の表面に残留したトナーを、該像担持体との摺擦によって該表面から除去するクリーニング装置を備えてなることを特徴とする（１１）に記載のプロセスカートリッジ。
（１３）前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を備えてなることを特徴とする請求項（１１）、（１２）のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
（１４）（１１）乃至（１３）のいずれかのプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、帯電等による電気ストレスおよびクリーニング部材の摺擦等による機械的ストレスから像担持体を保護し、かつ電気的ストレスによって劣化した保護剤が画像の品質や画像面積に依存しない品質や周辺部材へ影響を与えにくい像担持体保護剤、これを用いた保護層形成装置、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することができる。

本発明による保護層形成装置の一例を示す概略図である。 本発明による保護層形成装置の他の例を示す概略図である。 本発明のプロセスカートリッジの一例を示す概略図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。 本発明に用いる地肌カブリの画像欠陥の評価基準を説明するための線図である。

以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明の保護剤塗布手段として用いられる、保護層形成装置の概略図である。

像担持体である感光体ドラム１に対向して配設された保護層形成装置２は、粉体状の像担持体保護剤２１、保護剤供給部材２２、保護剤攪拌部材２３、均し部２６等から主に構成される。

本発明における像担持体保護剤２１は、保護剤攪拌部材２３によって攪拌され、例えばブラシ状の保護剤供給部材２２に汲み上げられる。保護剤供給部材２２は、像担持体１と線速差をもって回転して摺擦し、この際に、保護剤供給部材表面に保持された像担持体保護剤を、像担持体表面に供給する。

像担持体表面に供給された像担持体保護剤は、均一な保護層を形成するために、ブレード状の部材を持つ保護層形成機構２により薄層化され像担持体保護層となる。
本発明の像担持体保護剤は、脂肪酸金属塩（Ａ）と、無機潤滑剤（Ｂ）とをすべて含むことを必須としている。

像担持体保護剤に含まれる脂肪酸金属塩（Ａ）の例としては、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、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、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレインサン銅、オレイン酸鉛、オレイン酸マンガン、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸コバルト、パルミチン酸鉛、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸アルミニウム、パルミチン酸カルシウム、カプリル酸鉛、カプリン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム、リシノール酸亜鉛、リシノール酸カドミウム及びそれらの混合物があるが、これに限るものではない。また、これらを混合して使用してもよい。中でもステアリン酸亜鉛が特に像担持体への成膜性に優れることから、最も好ましく用いられる。

像担持体保護剤に用いられる無機潤滑剤（Ｂ）とは、その物質自身がへき界して潤滑する、または内部滑りを起こすものを指す。この例としては、マイカ、窒化ホウ素、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、タルク、カオリン、モンモリロナイト、フッ化カルシウム、グラファイト、などがあるがこれに限るものではない。その中でも、窒化ホウ素は、原子がしっかりと組み合った六角網面が、広い間隔で重なり、層と層とをつなげるのは、弱いファンデルワールス力のみであるため、その層間は容易へき界し、潤滑性が良く好ましい。

本発明においては、これらの材料を混合した粉体状の保護剤を使用するのが好ましい。 また本発明では必要に応じて、これら粉体状の保護剤を圧縮成型や混合した粉体を溶融して溶融成形する等して、バー状に成型して使用することもできる。この場合、バーを保護剤供給部材２２に、加圧ばね２５等を用いて押し当て、保護剤供給部材２２でバーを削りながら保護剤を像担持体に供給する方法が一般的である。

保護層が形成された像担持体は、例えば、図示しない高電圧電源により直流電圧もしくはこれに交流電圧を重畳させた電圧を印加した帯電ローラ３を、接触または近接させ、微小空隙での放電による像担持体の帯電が行われる。この際、保護層の一部は電気的ストレスにより分解や酸化が生じ、また、保護層表面への気中放電生成物の付着が生じる。

劣化した像担持体保護剤は、上述の均し部２６により、像担持体に残存したトナー等の他成分と共に除去される。

クリーニング機構は、上述の均し部２６と兼用にしても良いが、像担持体表面残存物を除去する機能と、保護層を形成する機能とは、適切な部材の摺擦状態が異なることがあるため、機能を分離し、図２のように像担持体保護剤供給部より上流側に、クリーニング部材４１を備えたクリーニング押圧機構４２などにより成るクリーニング機構４を設けることが好ましい。

均し部２６に用いる均し部材２４としてのクリーニングブレードの材料は、特に制限されるものではなく、例えばクリーニングブレード用材料として一般に公知の、ウレタンゴム、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体を、単独またはブレンドして使用することができる。また、これらのゴムブレードは、像担持体との接点部分を低摩擦係数材料で、コーティングや含浸処理しても良い。また、弾性体の硬度を調整するために、他の有機微粒子や無機微粒子に代表される充填材を分散しても良い。

これらのブレードは、ブレード支持体に、先端部が像担持体表面へ押圧当接できるように、接着や融着等の任意の方法によって固定される。ブレード厚みについては、押圧で加える力との兼ね合いで一義的に定義できるものではないが、概ね０．５〜５ｍｍ程度であれば好ましく使用でき、１〜３ｍｍ程度であれば更に好ましく使用できる。

また、支持体から突き出し、たわみを持たせることができるブレードの長さ、いわゆる自由長についても同様に押圧で加える、力との兼ね合いで一義的に定義できるものではないが、概ね１〜１５ｍｍ程度であれば好ましく使用でき、２〜１０ｍｍ程度であれば更に好ましく使用できる。

ブレードが像担持体と接触する先端形状については、通常短冊形状が用いられるが、劣化した像担持体保護剤は無機潤滑剤（Ｂ）で潤滑性を補助しているが、潤滑性は多少低下し、当接部でブレード先端が座屈するため、トナー及び像担持体保護剤のクリーニングすることが難しい。本発明では、像担持体と接触するブレード先端を鈍角とし、劣化した像担持体保護剤及び無機潤滑剤（Ｂ）の潤滑効果でブレード先端の座屈を抑制し、高クリーニング性の維持が可能となる。鈍角の角度θは、９５度以上、１７０度以下であれば好ましく使用でき、１００度以上、１５０度以下であればカット面の腹当たりに対して余裕度が上がりより好ましく使用できる。

ブレード先端の振動を少なくし、耐磨耗性を向上するために、弾性材料は２３℃でヤング率０．０３Ｎ／ｃｍ^２以上０．２Ｎ／ｃｍ^２以下であれば好ましく使用でき、０．６Ｎ／ｃｍ^２以上０．１５Ｎ／ｃｍ^２以下であればより好ましく使用できる。ヤング率の下限は、トナー又は像担持体用保護材を跳ね飛ばしの効果が発揮する範囲で決定される。

また、像担持体との接触幅は、１０μｍ以上、１００μｍ以下が好ましく、上限は、上記ヤング率では１００μｍを超える接触幅を出すには、押圧力をかなり上げなくてはならないため、ブレード又は像担持体の耐磨耗性が低下する。上限が７０μｍであればブレード又は像担持体磨耗の余裕度が上がりより好ましく使用できる。像担持体の精度や、トナー粒径を考慮すると接触幅の下限は１０μｍとするのが好ましい。

均し部材２４は、弾性部材２５を用いて像担持体移動方向に対してカウンター方向で押圧され、押圧する力は、像担持体保護剤が延展し保護層や保護膜の状態になる力で十分であり、線圧として０．１Ｎ／ｃｍ以上２Ｎ／ｃｍ以下であることが好ましい。

また、ブラシ状の部材は保護剤供給部材２２として好ましく用いられるが、この場合、像担持体表面への機械的ストレスを抑制するためにはブラシ繊維は可撓性を持つことが好ましい。

可撓性のブラシ繊維の具体的な材料としては、一般的に公知の材料から１種または２種以上を選択して使用する事ができる。具体的には、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン）；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂（例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン）；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；スチレン−ブタジエン樹脂；フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン）；ポリエステル；ナイロン；アクリル；レーヨン；ポリウレタン；ポリカーボネート；フェノール樹脂；アミノ樹脂（例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂）；などの内、可撓性を持つ樹脂を使用することができる。

また、撓みの程度を調整するために、ジエン系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ヒドリンゴム、ノルボルネンゴム等を複合して用いても良い。

保護剤供給部材２２の支持体には、固定型と回動可能なロール状のものがある。ロール状の供給部材としては、例えばブラシ繊維をパイル地にしたテープを金属製の芯金にスパイラル状に巻き付けてロールブラシとしたものがある。ブラシ繊維は繊維径１０〜５００μｍ程度、ブラシの繊維の長さは１〜１５ｍｍ、ブラシ密度は１平方インチ当たり１万〜３０万本（１平方メートル当たり１．５×１０^７〜４．５×１０⁸本）のものが好ましく用いられる。

保護剤供給部材２２は、供給の均一性やその安定性の面から、極カブラシ密度の高い物を使用することが好ましく、１本の繊維を数本〜数百本の微細な繊維から作ることも好ましい。例えば、３３３デシテックス＝６．７デシテックス×５０フィラメント（３００デニール＝６デニール×５０フィラメント）のように６．７デシテックス（６デニール）の微細な繊維を５０本束ねて１本の繊維として植毛することも可能である。

また、ブラシ表面には必要に応じてブラシの表面形状や環境安定性などを安定化することなどを目的として、被覆層を設けても良い。被覆層を構成する成分としては、ブラシ繊維の撓みに応じて変形することが可能な被覆層成分を用いることが好ましく、これらは、可撓性を保持し得る材料であれば、何ら限定される事無く使用でき、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；パーフルオロアルキルエーテル，ポリフルオロビニル、ポリフルオロビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂や、これらの複合樹脂等が挙げられる。

図３は本発明の保護層形成装置を用いたプロセスカートリッジの概略を説明するための断面図である。

像担持体である感光体ドラム１に対向して配設された保護層形成装置２は、図１，２において詳細を説明したように、粉体状の像担持体保護剤２１、保護剤供給部材２２、保護剤攪拌部材２３および、均し部２６（図３では、均し部材２４のみが示されている）等から主に構成される。

像担持体１は、転写工程後に部分的に劣化した像担持体保護剤やトナー成分等が残存した表面となっているが、クリーニング部材４１により表面残存物が清掃され、クリーニングされる。

図３では、クリーニング部材は、いわゆるカウンタータイプ（リーディングタイプ）に類する角度で当接されている。

クリーニング機構により、表面の残留トナーや劣化した像担持体保護剤が取り除かれた像担持体表面へは、保護剤供給部材２２から、像担持体保護剤２１が供給され、均し部２６の均し部材２４により皮膜状の保護層が形成される。保護層が形成された像担持体は、帯電後、レーザーなどの露光によって静電線像が形成され、現像装置５により現像されて可視像化され、プロセスカートリッジ外の転写ローラ６などにより、転写媒体７へ転写される。なお、図３において符号５１は、現像スリーブ、符号５２，５３は攪拌部材をそれぞれ示している。

図４は、本発明の保護層形成装置を具備する画像形成装置１００の一例を示す断面図である。

同図においてドラム状の像担持体１の周囲に、保護層形成装置２、帯電装置３、潜像形成装置８、現像装置５、転写装置６、およびクリーニング装置４が配置され、以下の動作で画像形成が行なわれる。

画像形成のための一連のプロセスについて、ネガ−ポジプロセスで説明を行う。

有機光導電層を有する感光体（ＯＰＣ）に代表される像担持体１は、除電ランプ（図示せず）等で除電され、帯電部材を有する帯電装置３で均一にマイナスに帯電される。

帯電装置３による像担持体１への帯電が行なわれる際には、電圧印加機構（図示せず）から帯電部材に、像担持体１を所望の電位に帯電させるに適した、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。

帯電された像担持体１は、レーザー光学系等の潜像形成装置８によって照射されるレーザー光で潜像形成（露光部電位の絶対値は、非露光部電位の絶対値より低電位となる）が行なわれる。

レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡（ポリゴン）等により像担持体１の表面を、像担持体１の回転軸方向に走査する。

このようにして形成された潜像が、現像装置５にある現像剤担持体である現像スリーブ上に供給されたトナー粒子、またはトナー粒子及びキャリア粒子の混合物からなる現像剤により現像され、トナー可視像が形成される。

潜像の現像時には、電圧印加機構（図示せず）から現像スリーブに、像担持体１の露光部と非露光部の間にある、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。

各色に対応した像担持体１上に形成されたトナー像は、転写装置６にて中間転写媒体６０上に転写され、給紙機構２００から給送された、紙などの転写媒体上に、トナー像が転写される。

このとき、転写装置６には、転写バイアスとして、トナー帯電の極性と逆極性の電位が印加されることが好ましい。その後、中間転写媒体６０は、像担持体１から分離され、転写像が得られる。

また、像担持体１上に残存するトナー粒子は、クリーニング部材４１（図２参照）によって、クリーニング装置４内のトナー回収室へ、回収される。

画像形成装置１００としては、上述の現像装置５が複数配置されたものを用い、複数の現像装置５によって順次作製された色が異なる複数トナー像を順次転写材上へ転写した後、定着機構へ送り、熱等によってトナーを定着する装置であっても、あるいは同様に作製された複数のトナー像を順次一旦中間転写媒体上に順次転写した後、これを一括して紙のような転写媒体に転写後に、同様に定着する装置であっても良い。

また、上述の帯電装置３は公知のいずれの構成を使用しても良いが、像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置であることがより好ましい。これにより、放電ワイヤを用いた、いわゆるコロトロンやスコロトロンと言われるコロナ放電器と比して、帯電時に発生するオゾン量を大幅に抑制することが可能となる。

しかしながら、帯電部材を像担持体表面に接触または近接して帯電を行う帯電装置では、前述のように放電が像担持体表面近傍の領域で行われるため、像担持体への電気的ストレスが大きくなりがちである。本発明の像担持体保護剤を用いた保護層形成装置を用いることにより、長期間に渡り像担持体を劣化させることなく維持できるため、経時的な画像の変動や使用環境による画像の変動を大幅に抑制でき、安定した画像品質の確保が可能となる。

以上のような構成に基づく像担持体保護剤を用いた保護層形成装置を対象として、クリーニング特性に関する実験結果を実施例として説明すると次の通りである。

まず保護剤１に関しては、次の手順により製造されたものが用いられる。
（保護剤１）
「像担持体用保護剤１の作製」
ステアリン酸亜鉛（脂肪酸金属塩）と窒化ホウ素（無機有機化合物）と共に、表１の混合比（重量基準）に従って混合した。

混合は、ワンダーブレンダー（ＷＢ−１、販売元：大阪ケミカル株式会社）を用い、２５０００ｒｐｍの回転速度で、１０秒間の混合を２度行い、試料の混合物粉体とした。
予め測定した各原材料の比重、配合比および、所望の充填率から、型枠へ投入する量を算出した。

深さ２０ｍｍ×幅８ｍｍ×長さ３５０ｍｍのアルミニウム製の金型に、計量した保護剤処方１の組成物を投入し、ヘラで表面を均した後、充填物の高さが８ｍｍとなるように、押し型で加圧圧縮して、粉末圧密体を成形した。

保護剤処方１の固形物を型から外し、８ｍｍ×８ｍｍ×３１０ｍｍに整形して、金属製支持体に貼り付け、本発明規定内の像担持体用保護剤１を作製した。
（保護剤２〜４及び比較例１〜４）
保護剤の原材料種類として、表１に記載の通りとした以外は、保護剤１と同様にして、本発明規定内の像担持体用保護剤２〜４と本発明規定外の保護剤５〜８を作製した。
（保護剤５）
像担持体用保護剤として、脂肪酸金属塩（Ａ）１種類のみを使用した場合。
（保護剤６）
像担持体用保護剤として、異なる２種類の脂肪酸金属塩（Ａ）を混合して使用した場合。
（保護剤７）
像担持体用保護剤として、無機潤滑剤（Ｂ）のみを使用した場合。
（保護剤８）
像担持体用保護剤として、脂肪酸金属塩（Ａ）と有機性の潤滑剤を混合して使用した場合。

以上の構成に基づく像担持体保護剤での脂肪酸金属塩（Ａ）、向き潤滑剤（Ｂ）の配合量は表１に示す通りとされている。
（実施例１）
外径４０ｍｍの像担持体の周りに、転写工程に引き続き、ブラシ状の保護剤供給部材２２、カウンタータイプのクリーニングブレード兼用となる均し部材２４を、上流からこの順で設け、像担持体用保護剤２１を用いた保護層形成装置を有することが可能なプロセスカートリッジを作成した。なお、帯電部材２（図１参照）としては直径１２ｍｍの硬質樹脂ローラを用い、感光体とのギャップを５０μｍに調整した。均し部材１は、鈍角角度１２０度、当接線圧０．３Ｎ／ｃｍ、ヤング率０．０７Ｎ／ｃｍ^２、接触幅５０μｍの条件で像担持体１に当接している。

この場合に用いる均し部材１は、厚さ２ｍｍのウレタン製ゴムを３５０ｍｍ（画像幅により決定）×１２ｍｍの形状に打ち抜き下降により作製されている。このようにして作製された均し部材１は、鋭角作製用治具により、先端を鋭角形状にカットされる。この後、板金の支持体に５ｍｍ幅で接着される。これにより、均し部材１は、先端の突き出し量が７ｍｍに設定される。

これを、上記プロセスカートリッジ搭載可能なように改造した（株）リコー製カラーＭＦＰ ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ Ｃ３５００に搭載し、Ａ４版、画像面積率５％で原稿１０万枚の連続通紙試験を行った。帯電条件としては−６００ＶのＤＣ成分に、ＡＣ成分としてＶｐｐ＝３ｋＶ、周波数＝１．５ｋＨｚの正弦波を重畳した交番電界を印加した。試験前後における画像の異常の有無を、２０℃、５０％ＲＨの常温常湿環境、１０℃、２５％ＲＨの低温低湿環境、及び３５℃、８０％ＲＨの高温高湿環境にて確認した。

連続通紙試験後の画像の異常としては、クリーニング性能の良否に関係する、スジ状の画像欠陥、ハーフトーン画像ムラ、及び画像ボケについて、以下の基準により評価した。なお、評価結果については表３，４および５に示すが、これら評価において用いられる評価基準は次の通りとされている。また、表２には、実施例として均し部材として用いられるクリーニングブレードの鈍角、線圧、ブレードに設定されるヤング率そして像担持体に対する接触幅を種々変更した内容が示されている。

この場合の鈍角はブレード断面を拡大して測定して得た値であり、ヤング率はＪＩＳ規格ＪＩＳＫ６２４５に基づく引っ張り試験によって得た値である。線圧は、ヤング率、突き出し量、食い込み量から計算して得た値であり、接触幅は、像担持体にマーカーとなる塗装部を設け、当接回転させてマーカーがブレードに付着している幅を測定して得た値である。なお、鈍角はジグの設定を変更することにより、またヤング率は材料を変更することにより変えることができる値である。さらに線圧、接触幅はヤング率、鈍角形状、突き出し量および食い込み量を変えることにより変更することができる。
＜スジ状の画像欠陥の評価基準＞
◎：極めて優れている
○：実用上問題ないレベル
△：実用上許容できるレベル
×：使用不可
＜ハーフトーン画像ムラの評価基準＞
◎：極めて優れている
○：実用上問題ないレベル
△：実用上許容できるレベル
×：使用不可
＜画像ボケの画像欠陥の評価基準＞
◎：極めて優れている
○：実用上問題ないレベル
△：実用上許容できるレベル
×：使用不可
＜地肌カブリの画像欠陥の評価基準＞
地肌カブリの評価に際しては、地肌カブリの段落見本を予め作成し、ＩＤをＸ−Ｒｉｔｅ９３８により測定し、図５に示す関係を求める（地肌かぶりが悪いほどＩＤが高くなる）。実際のサンプルに関してもＩＤを測定して判定する。

図５において、５−４を◎、４−３を○、３−２を△、２−１を×として評価した。

また、１０万枚出力時点での、像担持体用保護剤表面への、異物固着の有無を目視観察し、下記基準で評価した。
＜像担持体用保護剤の状態の評価基準＞
◎：固着なし
○：うっすらとした固着
△：点在した固着（実使用可能レベル）
×：広範囲の固着あり
さらに、像担持体１、均し部材２４に用いるクリーニングブレード、及び帯電部材３の劣化が画像へ及ぼす影響の大きさを評価するため、初期、及び１０万枚出力時点でのそれぞれの部材の状態を観察し、異常の有無を確認し、下記基準で評価した。
＜各部材の状態の評価基準＞
○：初期と同等レベル
△：やや変化している（実使用可能レベル）
×：劣化している
実験結果から、各部材とも、出図枚数の増加に伴う劣化は認められず、また、初期、１０万枚出力後共に良好な画像品質が得られ、ヒートサイクル後の画像にも異常は認められず、本発明の画像形成装置が、画像品質、寿命の両面で有用であることが判った。

以上の実験による各画質評価結果については、表３〜表４に示し、部材劣化状態の観察結果については、表５に示す。

なお、実施例１の画像形成装置について、連続画像出図試験に引き続いて、合計５０万枚まで、通紙試験を行ったところ、画像への影響は全く見られず、また、像担持体、均し部材、及び帯電部材の劣化もほとんど認められなかった。
（実施例２〜４）
以下の実施例において、像担持体用保護剤１を像担持体用保護剤２〜４に変えた以外は、実施例１と同様にして評価を行った。

各画質評価結果及び像担持体用保護剤への異物固着の有無については表３〜表４に示し、部材劣化状態の観察結果については表５に示す。
（実施例２）
実施例に２においては、像担持体用保護剤２１の脂肪酸金属塩の成膜性が若干遅く、像担持体１が若干劣化した以外は実施例１と同等の実力であった。
（実施例３）
実施例３においては、像担持体用保護剤３の無機潤滑剤の潤滑性が若干悪く、帯電部材、均し部材が若干劣化した以外は実施例１と同等の実力であった。
（実施例４）
像担持体用保護剤４の成膜性、潤滑性が若干悪く、像担持体、帯電部材、均し部材が若干劣化した。
（比較例１〜４）
実施例１において、像担持体用保護剤２１の代わりに比較用保護剤５〜８を用いた以外は、実施例１と同様にして評価を行った。

各画質評価結果及び像担持体用保護剤への異物固着の有無については表３〜表４に示し、部材劣化状態の観察結果については表５に示す。

像担持体用保護剤が劣化した場合の潤滑性不足による帯電部材及び均し部材の劣化又は像担持体保護剤自身の成膜性不足による全ての部材の劣化が確認された。
（実施例５〜２１）
実施例１において、均し部材２４を表２に記載の本発明規定範囲内の均し部材２〜９に変えた以外は、実施例１と同様にして評価を行った。

各画質評価結果及び像担持体用保護剤への異物固着の有無については表３〜表４に示し、部材劣化状態の観察結果については表５に示す。

本発明規定範囲内の保護層形成機構は、線圧が弱い側の条件では、クリーニング性が少し弱く帯電部材を若干劣化させ、線圧が強い側の条件では、保護層形成機構又は像担持体を若干劣化させる。
（比較例５、６）
実施例１において、均し部材２４を表２に示す、各種条件を選択した均し部材１０〜１７に変えた以外は、実施例１と同様にして評価を行った。

各画質評価結果及び像担持体用保護剤への異物固着の有無については表３〜表４に示し、部材劣化状態の観察結果については表５に示す。

（比較例５）
均し部材として、均し部材１８を使用し、潤滑剤は実施例１と同様の場合。
（比較例６）
均し部材として、均し部材１をトレーリング方式で使用し、潤滑剤は実施例１と同様な場合。
比較例５は、鋭角で剛性がないため、先端が引き込まれてしまい、クリーニング性能がかなり落ちる。さらに経時磨耗量が多く、経時劣化が加速されることが確認された。比較例６のトレーリング方式を用いる場合には、堰き止める力が弱いためにクリーニング性能が落ち、帯電部材の汚れはカウンター方式よりも悪化することが確認された。
（実施例１３）
外径４０ｍｍの像担持体（感光体）の周りに、転写工程に引き続き、カウンタータイプのクリーニングブレード、ブラシ状の保護剤供給部材、カウンターブレードタイプの均し部材１を、上流からこの順で設け、像担持体用保護剤１を用いた保護層形成装置を有する、プロセスカートリッジを作成した。尚、帯電部材としては直径１２ｍｍの硬質樹脂ローラを用い、感光体とのギャップを５０μｍに調整した。

これを、上記プロセスカートリッジ搭載可能なように改造した（株）リコー製カラーＭＦＰ ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ Ｃ３５００に搭載し、Ａ４版、画像面積率５％で原稿１０万枚の連続通紙試験を行い、実施例１と同様の評価を行った。

各画質評価結果について、表３、表４に示し、クリーニング部材も併せて部材劣化状態の観察結果について、表５に示す。

最後に、実施例１の画像形成装置を、引き続いて合計５０万枚まで、通紙試験を行ったが、画像への影響は全く見られず、また、各部材などの劣化もほとんど認められなかった。

表３〜表５の結果から、本発明の像担持体用保護剤を用いた実施例１〜２１は、比較例３〜６に比べて、スジ、画像ムラ、画像ボケ等の画像品質が良好であり、また、出図枚数の増加による像担持体、クリーニング部材、及び帯電部材の劣化が極めて少ないことが認められる。
以上の評価からも明らかなように、本発明の像担持体用保護剤及び保護層形成装置は、帯電等による電気ストレス及びリーニング部材の摺擦等による機械的ストレスから像担持体を保護し、かつ保護剤を安定して供給できるため、電子写真方式のプロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法などに好適に用いられることが判る。

１ 像担持体（感光体ドラム）
２ 保護層形成装置
３ 帯電ローラ
４ クリーニング機構
５ 現像装置
６ 転写ローラ
８ 潜像形成装置
２１ 像担持体用保護剤
２２ 保護剤供給部材
２３ 押圧力付与部材
２４ 均し部材としてのクリーニングブレード
２６ 均し部
４１ クリーニング部材
４２ クリーニング押圧部材
６０ 中間転写体
１００ 画像形成装置
２００ 給紙機構
Ｌ 露光

特公昭５１−２２３８０号公報 特開２００６−３５０２４０ 特開２００７−１４５９９３ 特開２００６−１５４７４７ 特開２００６−２５１７５１

Claims (14)

1. 像担持体及び前記像担持体表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる保護剤供給部材を有し、少なくとも脂肪酸金属塩（Ａ）および無機潤滑剤（Ｂ）を含有する保護剤と保護剤付着装置後に保護剤を均す均し部材を備え、該均し部材は、像担持体表面に接触する先端稜線部を形成する角度を鈍角形状とし、像担持体移動方向にカウンター姿勢で当接する弾性クリ−ニングブレードが用いられていることを特徴とする保護層形成装置。
2. 前記クリーニングブレードの鈍角を、９５度から１７０度の範囲とすることを特徴とする請求項１記載の保護層形成装置。
3. 前記クリーニングブレードの当接線圧が０．１Ｎ／ｃｍ以上２Ｎ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の保護層形成装置。
4. 前記クリーニングブレードの２３℃でのヤング率が０．０３Ｎ／ｃｍ^２以上０.２Ｎ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の保護層形成装置。
5. 前記クリーニングブレードの被塗布部材への接触幅が１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の保護層形成装置。
6. 前記保護層形成装置が、前記保護剤を、供給部材を介して像担持体表面へ供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の保護層形成装置。
7. 少なくとも、トナー像を担持する工程を経る像担持体と、前記像担時体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、トナー像が転写媒体に転写されたあとに保護層形成装置を配設した画像形成装置において、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の保護層形成装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記転写装置より下流側かつ前記保護層形成装置より上流側に、前記像担持体の表面に残留したトナーを、該像担持体との摺擦によって該表面から除去するクリーニング装置を備えてなることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を備えてなることを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
10. 前記帯電装置に、交流成分を有する電圧を印加する電圧印加装置を備えてなることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 少なくとも、トナー像を担持する工程を経る像担持体と、トナー像が転写媒体に転写されたあとの前記像担持体表面に、保護剤を塗布または付着させる保護層形成装置とを一体に備えるプロセスカートリッジにおいて、
    請求項１乃至６のいずれかに記載の保護層形成装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
12. 前記保護層形成装置より上流側に、前記像担持体の表面に残留したトナーを、該像担持体との摺擦によって該表面から除去するクリーニング装置を備えてなることを特徴とする請求項１１に記載のプロセスカートリッジ。
13. 前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を備えてなることを特徴とする請求項１１、１２のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
14. 請求項１１乃至１３のいずれかのプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。

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