JP2010128187A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】潜像担持体に形成された潜像を可視像処理し、該可視像とされたトナー像を記録紙に転写する構成を備えた画像形成装置において、前記潜像担持体の表面のユニバーサル硬度が150〜175N/m2かつ弾性仕事率が30〜40%に設定され、前記潜像担持体からのトナー像を転写する転写部材が前記潜像担持体と対向する位置以外にオフセットされた位置に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図3
Description
上述した画像形成装置には、パーソナルコンピュータの出力装置として用いられるプリンタあるいは情報受信信号の出力装置として用いられるファクシミリ装置さらにはデジタル信号を用いた画像情報に基づく画像形成が可能なデジタル複写機さらにはこれら機能を複合した装置がある。
フルカラー画像形成装置の構成としては、潜像担持体である感光体における現像位置に向けて回転させることにより色毎の現像部を対面されることができるリボルバ型と称される構成(例えば、特許文献1)、あるいは、ベルトなどの中間転写体の展張方向に沿って各色の作像部を並列させて設けたタンデム型と称される構成(例えば、特許文献2)が知られている。
しかし、高速化の観点から、タンデム型の画像形成装置が注目されてきているのが現状である。
トナーは、定着時の熱により融解して記録シートなどに浸透することで定着されるが、このときホットオフセットが発生することがある。そこで、このようなホットオフセットを防止する目的として、一成分系現像剤には 帯電性を補助するシリカ成分を含む外添剤やワックスなどの光沢性を補助する成分を内添させて定着オイルレスを実現している。
特に、クリーニングブレードによるクリーニング性を向上させる要因の一つである、感光体表面に対するクリーニングブレードの当接圧が高いと、ブレード先端と感光体表面との間での摩擦による振動が増加し、摩擦による振動音が発生しやすくなる。具体的には、ブレードの材料としてポリウレタンなどのゴム製ブレードを用いた場合には、ブレードの当接圧を高めることでブレード先端での摩擦振動が大きくなる。さらに高温環境下では、ブレードの反発弾性が上昇する現象が生じ、観光体表面側でのブレード当接位置での共振が増幅し、結果としてブレードの振動と感光体の共振とを合わせた不快な振動音が発生してしまう。
感光体表面に潤滑剤を供給するための構成として、感光体に接触および潤滑剤に接触して回転可能なブラシローラを用い、ブラシローラが押圧接触することで潤滑剤を削り取り、削り取った潤滑剤を感光体表面に塗布して供給する構成(例えば、特許文献3)、あるいは、トナー中に潤滑剤を含有させ、画像の可視像処理に際してトナーが感光体表面に接触するのに合わせて潤滑剤を感光体表面に供給する構成(例えば、特許文献4)。がある。
(1)一様帯電された潜像担持体を対象として形成された静電潜像を、非磁性一成分でワックスを内添されたトナーを用いて可視像処理する現像装置と、現像されたトナー像を転写体に転写する転写装置と、転写装置通過後に潜像担持体上の未転写トナーを除去するクリーニング装置とを備え、前記転写装置には前記潜像担持体に当接しながら移動可能なベルト体および該ベルト体に対してトナー像を転写するバイアス印加が可能な転写部材とが備えられ、前記クリーニング装置には前記潜像担持体表面に当接する弾性体からなるブレードが用いられている画像形成装置において、
前記転写部材は、前記ベルト体の移動方向において前記潜像担持体と対向する位置以外にオフセットされ、該ベルト体を前記潜像担持体に部分的に捲装できる位置に配置され、
前記潜像担持体は、表面のユニバーサル硬度が150〜175N/m2かつ弾性仕事率が30〜40%に設定されていることを特徴とする画像形成装置、
(2)前記転写部材は、転写ローラが用いられ、これの軸中心が前記ベルト体の移動方向にオフセットする距離として、5〜10mmに設定されていることを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。
(3)前記潜像担持体には電子写真用感光体が用いられ、該電子写真用感光体は、感光層中に結着樹脂として少なくとも
(4)前記電子写真用感光体は、前記感光層中の電荷発生剤がY型オキシチタニウムフタロシアニンであることを特徴とする(1)または(3)に記載の画像形成装置。
(5)前記電子写真用感光体は、該感光層中の電荷移動剤が
で表されるジスチリル系電荷移動剤であることを特徴とする(1)、(3)または(4)のいずれかに記載の画像形成装置。
(6)前記電子写真用感光体は、前記感光層に含まれる添加剤としてフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤及びベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を含むことを特徴とする(1)または(3)乃至(5)のいずれかに記載の画像形成装置。
(7)前記電子写真用感光体は、前記感光層の成分を溶解し、感光層を形成するための溶剤としてテトラヒドロフランが用いられていることを特徴とする(1)、(3)乃至(6)のいずれかに記載の画像形成装置。
(8)前記ベルト体のユニバーサル硬度が10〜120N/mm2に設定されていることを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。
(9)前記転写部材に用いられる転写ローラが金属製であることを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。
(10)前記転写ローラは、前記ベルト体に対して接離可能に設けられ、前記ベルト体に当接した際に、前記ベルト体を前記潜像担持体周面の一部に捲装する状態を設定することを特徴とする(1)、(2)、(9)および(10)のいずれかに記載の画像形成装置。
(11)前記転写ロールは、複数の色画像の作像部においてそれぞれ前記ベルト体に接離可能に設けられ、単色での画像形成時には、該当する色の転写位置の転写ローラを除いて前記ベルト体から離間する構成であることを特徴とする(1)、(2)、(9)および(10)のいずれかに記載の画像形成装置。
(12)前記潜像担持体と前記転写ローラの軸中心を結ぶ線上での転写ロール表面と像担持体表面の間隔が転写ベルト厚みよりも大きく設定されていることを特徴とする(1)、(2)、(9)乃至(11)のいずれかに記載の画像形成装置。
(13)前記ベルト体に用いられる移動駆動部材は、非画像形成時に画像形成時とは逆方向に移動可能であることを特徴とする(1)または(11)に記載の画像形成装置。
図1は、本発明による画像形成装置の実施形態を示す模式図であり、同図には、図6に示したタンデム型の画像形成装置と同様に、中間転写ベルト58の展張方向における一つの色を対象とした作像部(図1では黒色を対象として、図6において符号Kで示した作像部)の要部構成が開示されている。
図1に示す帯電装置80としては、図1に示すように、感光体ドラム51の表面に当接する帯電ローラの芯金に高電圧を印加し、感光体表面を一様に帯電する接触ローラ帯電方式が用いられているが、チャージワイヤに高電圧を印加する方式であるコロトロン方式やスコロトロン方式等の非接触帯電方式を用いることも可能であり、さらには、帯電ブラシや帯電シートまた針電極等を用いた方式を用いることも可能である。非接触帯電方式では、感光体ドラムの表面からの異物の転移がない利点がある反面、放電の際に発生する放電生成物であるオゾンやNOxなどの量が接触帯電方式に比べて多くなるという不利がある。このため、感光体ドラム1の表面との間にわずかな隙間を設けて帯電ローラを接近させた帯電方式を用いることもある。
帯電装置80によって感光体ドラム51の表面が一様に負帯電され、画像情報に応じたレーザ光によって静電潜像が感光体ドラム51に形成される。感光体ドラム51に形成された静電潜像は、上述したように現像装置82から供給されるトナーによって可視像処理されてトナー像とされ、中間転写ベルト58に対して1次転写工程により転写される。
1次転写後の感光体ドラム51は、上述したようにクリーニング装置83を介して新たな画像形成のために準備が行われる。2次転写ローラ60によって一括転写された記録紙上のトナー像は、例えば、図6に示す定着装置100を通過する過程で熱、・圧力を受けることで記録紙に対し融解・浸透することで定着されて排出される。
図2において感光体ドラム51に用いられる電子写真用感光体は、導電性支持体51A1上に、少なくとも電荷発生剤が含有される電荷発生層51A2が形成され、その上に少なくとも電荷移動剤が含有される電荷移動層51A3が形成される機能分離型電子写真感光体が適用されるものである。この場合、電荷発生層と電荷移動層とにより感光層51Aが形成される。
なお、感光層が電荷発生層と電荷移動層とからなる場合には、前記樹脂はどちらの層にも適用できる。
電荷移動剤としては、化学構造式8で表される化合物が含有されており、この化合物を含有することで本発明の電子写真用感光体に含まれるバインダー樹脂との相性が良くなり、耐環境性に強い電子写真用感光体が提供できるようになった。
さらに、化学構造式9で表される化合物と他の電荷移動剤とを混合して用いることもできる。この場合、化学構造式9の化合物と他の化合物の含有比率は、化学構造式9で表される化合物:他の化合物=50:50〜95:5、好ましくは70:30〜95:5の範囲がよい。
保護層の膜厚は、0.1〜20μmが適当である。
本発明に用いられる電子写真用感光体は、感光層表面のユニバーサル硬度が150〜175N/mm2であり、弾性仕事率30〜40%未満であることが好ましい。
ユニバーサル硬度が175N/mm2以上では、該感光体を電子写真方式による画像形成装置に装着、作動した時、感光層表面とクリーニングブレードの接点で異音が発生する。同様に、弾性仕事率が40%以上でも異音が発生する。
クリーニングブレード83Aは硬度65〜75°(JISA硬度)、反発弾性30〜50%の範囲で適宜選択できる。トナーのクリーニング精度を上げるためには、ブレード先端を電子写真用感光体へ押し込みブレードの当接圧を上げると効果的であるが、前述のとおりクリーニングブレードの当接圧が大きすぎるとブレード先端の挙動が大きくなり、ブレードのビビリ音また振動数が感光体の固有振動数と共振すると不快な異音となる。
クリーニングの精度から見ると、後者のカウンター方向の当接形態がより好ましい。クリーニング精度を向上させるカウンター方向の当接法は、感光体の回転時に感光体へのブレードの当接ピーク圧を上げ、両者の摩擦力の上昇を引き起こす。その結果、感光体の削れ量の増加による耐久性低下、電子写真用感光体の傷の発生、ブレードと感光体との接触部のめくれによるクリーニング不良の発生や感光体下流方向へのブレード巻き込みによる装置の停止や破損等の問題に至る恐れが生じる。
本発明での今ひとつの特徴は、上述した電子写真用感光体の材料特性に加えて、転写部材である転写ローラの配置構成にある。これは、電子写真用感光体として用いられる感光体ドラム51表面で傷が発生するのを抑えることを目的としている。以下に詳細を説明する。
ベルト駆動ローラ55及び張架ローラ56、2次転写対向ローラ57により中間転写ベルト58を張架する。
1次転写ローラ67〜70が感光体ドラム51〜54に接近する際には、1次転写ローラ67〜70が感光体ドラム51〜54の軸心から垂直方向に延長された線上に位置している場合と違って、直接感光体ドラム51〜54に衝突するのでなく、中間転写ベルト58が感光体ドラム51〜54に部分的に捲装された状態で当接する。
このため、1次転写ローラ67〜70が中間転写ベルト58を介して直接感光体51〜54に負荷を与えることなく中間転写ベルト58が感光体51〜54に転写ニップを形成できる。
つまり、感光体ドラム51〜54の軸心から垂直方向に延長された線上に1次転写ローラ67〜70を配置した場合の1次転写ローラ67〜70の表面と感光体ドラム51〜54の表面との間のギャップよりも1次転写ローラ67〜70が感光体ドラム51〜54の回転方向下流側にオフセットした分だけ、そのギャップが大きくされている。このようなギャップの設定によって、中間転写ベルト58は、その展張方向の一部が感光体ドラム51〜54の周面に対して部分的に捲装された状態となっている。
接離機構63、64、65、66は、最端部の像担持体のみを利用した単色印字モード時、この像担持体に対応する転写手段すなわち、黒用1次転写ローラ(図4では、符号67で示すローラが該当している)は、像担持体である感光体ドラム51上のトナー像を転写すべく所定の位置に接触し、それ以外の転写手段については、上記接離機構により感光体ドラムである像担持体との接触が解除され、中間転写ベルト58と像担持体を非接触とする図示しない制御手段によって制御される。中間転写ベルトの像担持体への押しつけ圧力は1次転写ローラの移動量により制御される。
中間転写ベルト38にはポリカを使用したが、他にポリイミド、ポリアミドイミド、PVDF等を使用できる。
ユニバーサル硬度については圧子の最大荷重での変位を硬さの値として表し、弾性仕事率は負荷―除荷試験のグラフより計算して求めた。
接離機構63、64、65、66の移動手段については、特に限定されるものではないが、ばねなどの加圧手段にて加圧することで転写圧が安定化し、転写ニップが安定化するメリットがある。
逆回転時の移動量は特に規定しないが、少なくとも堰き止めたトナー層がいったん解除される量だけは移動することが好ましく1mm以上は移動することが好ましい。
「画像濃度」
○;良好、×;濃度不良。
「フィルミング」
5000枚ランニング後のクリーニング性について、以下の基準により評価した。
◎:良好 、○:フィルミングはあるが画質影響無し、 △:軽微な画像不良 ×:極めて不良。
「異音」
5000枚ランニング後の異音発生について、以下の基準により評価した。
◎:良好 、○:軽微な異音 △:不快な音 ×:極めて大きな異音。
(実施例1)
「トナーの作成」
ポリエステル樹脂A(軟化点131℃、AV値 25)・・・68部
ポリエステル樹脂B(軟化点116℃、AV値 1.9)・・・32部
シアンのマスターバッチ(Pigment Blue 15:3を50部含有)・・・8部
カルナウバワックス・・・8部
上記トナー材料をヘンシェルミキサーで十分混合した後、二軸押出し混練機(PCM−30:池貝鉄工社製)の排出部を取り外したものを使用して、溶融混練し、得られた混合物を冷却プレスローラで厚さ2mmに圧延し、冷却ベルトで冷却した後、フェザーミルで粗粉砕した。その後、機械式粉砕機(KTM:川崎重工業社製)で平均粒径10〜12μmまで粉砕し、さらに、ジェット粉砕機(IDS:日本ニューマチック工業社製)で粗粉分級しながら粉砕した後、微粉分級をロータ型分級機(ティープレックス型分級機タイプ100ATP:ホソカワミクロン社製)を使用して分級を行い、体積平均粒径7.9μm、平均円形度0.910のトナー母体Aを得た。 このトナー母体A100部に対して、シリカ(RX200)1部を添加し、ヘンシェルミキサーで周速40m/sec、5分間混合処理して、トナーを作成した。
「感光体の作製」
直径24mm、厚み1.0mmの無切削アルミニウムからなる円筒ドラム上に、アルキド樹脂(ベッコライトM−6401−50大日本インキ化学工業社製)とアミノ樹脂(スーパーベッカミンG−821−60大日本インキ化学工業社製)を65:35の割合で混合し、さらに前記混合樹脂と酸化チタン(CR−EL石原産業社製)を1:3の割合とし、メチルエチルケトンに溶解して塗布液として、1.5μmの膜厚で形成した。次に、図4のX線回折角Cukα(2θ±0.2度)27.3度に最大ピークを有するY型−オキシチタニウムフタロシアニン粉末10gをガラスビ−ズと1,3ジオキソラン500mlにポリビニルブチラール樹脂(BX-1積水化学工業社製)10gを溶解した液を加え、サンドミル分散機で20時間分散し、得られた分散液をろ過してガラスビ−ズを取り去り、電荷発生層用塗布液を作成した。これを前記下引層上に浸漬塗工し乾燥して、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。次に結着樹脂としては、化学構造式1および2を基に、90:10のモル比で、粘度平均分子量(Mv:40,000)のポリカーボネート共重合体樹脂と、化学構造式3で表される粘度平均分子量(Mv:50,000)のポリカーボネート樹脂とより成り、重量比90:10である。
結着樹脂と電荷移動剤の重量比は100:60である。
前記結着樹脂と電荷移動剤をテトラヒドロフランに溶解し、電荷移動層用塗工液を調製した。電荷発生層を形成した基体を該電荷移動層用塗工液に浸漬塗工し、130℃で60分乾燥し膜厚24.0μmの電荷移動層を形成し、電子写真用感光体を作製した。
(実施例2)
実施例1で用いたポリカーボネート共重合体樹脂と、ポリカーボネート樹脂式との重量比を60:40とした以外は、他は実施例1と同様にして実験をおこなった。
(実施例3)
実施例1で用いたポリカーボネート共重合体の化学構造式1および2、モル比を80:20に代えた以外は、他は実施例1と同様にして実験をおこなった。
(実施例4)
実施例1で用いた電荷移動剤に代えて、化学構造式20で表される電荷移動剤に代えた以外は、他は実施例1と同様にして実験をおこなった。
(実施例5)
実施例1で用いた電荷移動剤に代えて、化学構造式21で表される電荷移動剤に代えた以外は、他は実施例1と同様にして実験をおこなった。
(実施例6)
実施例1で用いた電荷移動剤に代えて、化学構造式22で表される電荷移動剤に代えた以外は、他は実施例1と同様にして実験をおこなった。
(実施例7)
実施例1において、結着樹脂及び電荷移動材に加え、酸化防止剤として2.6−ジ−tert−ブチルフェノールとN−フェニル−1−ナフチルアミンとを電荷移動剤に対しそれぞれ5%重量、紫外線吸収剤2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾールも電荷移動剤に対して5%重量加えた以外は、実施例1と同様にして電子写真用感光体を作成した。
(実施例8)
実施例1において、該転写ローラをSUS製のローラとした以外は、実施例1と同様にして実験をおこなった。
(実施例9)
実施例1において、耐刷試験時100枚ごとに移動量3mmの中間転写ベルト逆回転モードを入れた以外は、実施例1と同様にして実験をおこなった。
(比較例1)
実施例1で用いられたポリカーボネート共重合体樹脂の化学構造式1に代えて、化学構造式19を用いた他は実施例1と同様にして実験をおこなった。
実施例7で用いたポリカーボネート共重合体樹脂と、ポリカーボネート樹脂との重量比を50:50とした以外は、他は実施例7と同様にして実験をおこなった。
(比較例3)
実施例7で用いたポリカーボネート共重合体樹脂と、ポリカーボネート樹脂との重量比を100:0とした以外は、他は実施例7と同様にして電子写真用感光体を作成した。
(比較例4)
実施例7で用いられた電荷移動剤(化学構造式8)に代えて電荷移動剤(化学構造式20)を用いた他は実施例7と同様にして電子写真用感光体を作成した。
実施例7で用いられた電荷発生剤のY型オキシチタニールフタロシアニンに代えて、図5のX線回折角Cukα(2θ±0.2度)で表されるα型オキシチタニールフタロシアニンを用いた他は実施例7と同様にして電子写真用感光体を作成した。
(比較例6)
実施例1において中間転写ロールのオフセット量を15mmとした以外は、実施例1と同様にして実験をおこなった。
(比較例7)
実施例1において中間転写ロールのオフセット量を0mmとした以外は、実施例1と同様にして実験をおこなった。
(比較例8)
実施例1において中間転写ロールのオフセット量を5mmとした以外は、実施例1と同様にして実験をおこなった。
(比較例9)
実施例1において中間転写ロールのオフセット量を3mmとした以外は、実施例1と同様にして実験をおこなった。
(比較例10)
実施例1において中間転写ロールのオフセット量を10mmとした以外は、実施例1と同様にして実験をおこなった。
(比較例11)
実施例7で用いたポリカーボネート共重合体樹脂と、ポリカーボネート樹脂との重量比を95:5とした以外は、他は実施例7と同様にして電子写真用感光体を作成した。
51〜54 感光体ドラム
51A 感光層
67〜70 1次転写ローラ
80 帯電装置
81 書込装置
82 現像装置
83 クリーニング装置
83A クリーニングブレード
Claims (13)
- 一様帯電された潜像担持体を対象として形成された静電潜像を、非磁性一成分でワックスを内添されたトナーを用いて可視像処理する現像装置と、現像されたトナー像を転写体に転写する転写装置と、転写装置通過後に潜像担持体上の未転写トナーを除去するクリーニング装置とを備え、前記転写装置には前記潜像担持体に当接しながら移動可能なベルト体および該ベルト体に対してトナー像を転写するバイアス印加が可能な転写部材とが備えられ、前記クリーニング装置には前記潜像担持体表面に当接する弾性体からなるブレードが用いられている画像形成装置において、
前記転写部材は、前記ベルト体の移動方向において前記潜像担持体と対向する位置以外にオフセットされ、該ベルト体を前記潜像担持体に部分的に捲装できる位置に配置され、
前記潜像担持体は、表面のユニバーサル硬度が150〜175N/m2かつ弾性仕事率が30〜40%に設定されていることを特徴とする画像形成装置、 - 前記転写部材は、転写ローラが用いられ、これの軸中心が前記ベルト体の移動方向にオフセットする距離として、5〜10mmに設定されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記電子写真用感光体は、前記感光層中の電荷発生剤がY型オキシチタニウムフタロシアニンであることを特徴とする請求項1または3に記載の画像形成装置。
- 前記電子写真用感光体は、前記感光層に含まれる添加剤としてフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤及びベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を含むことを特徴とする請求項1または3乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記電子写真用感光体は、前記感光層の成分を溶解し、感光層を形成するための溶剤としてテトラヒドロフランが用いられていることを特徴とする請求項1,3乃至6のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記ベルト体のユニバーサル硬度が10〜120N/mm2に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記転写部材に用いられる転写ローラが金属製であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記転写ローラは、前記ベルト体に対して接離可能に設けられ、前記ベルト体に当接した際に、前記ベルト体を前記潜像担持体周面の一部に捲装する状態を設定することを特徴とする請求項1,2,9および10のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記転写ロールは、複数の色画像の作像部においてそれぞれ前記ベルト体に接離可能に設けられ、単色での画像形成時には、該当する色の転写位置の転写ローラを除いて前記ベルト体から離間する構成であることを特徴とする請求項1、2、9および10のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記潜像担持体と前記転写ローラの軸中心を結ぶ線上での転写ロール表面と像担持体表面の間隔が転写ベルト厚みよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項1,2,9乃至11のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記ベルト体に用いられる移動駆動部材は、非画像形成時に画像形成時とは逆方向に移動可能であることを特徴とする請求項1または11に記載の画像形成装置。
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