JP2010224460A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】トナーの外添剤を除去する特定の外添剤除去手段を設けない場合に比べ、感光体に残留した当該外添剤に起因するゴースト（前画像の履歴が残ることで生じる画像ムラ）を抑制した画像形成装置を提供すること。
【解決手段】例えば、感光体１０と、帯電装置１２と、露光装置１４と、現像装置１６と、転写装置１８と、転写装置１８によるトナー像の転写後、感光体１０の表面に残留したトナー粒子を除去するトナー粒子クリーニング装置２０と、感光体１０の表面に接触して配設される導電性ブレード２２Ａを備え、転写装置１８によるトナー像の転写後、導電性ブレード２２Ａにより感光体１０の表面に電圧を印加しつつ感光体１０の表面に残留した外添剤を除去する外添剤クリーニング装置と、を具備する画像形成装置。
【選択図】図１
【解決手段】例えば、感光体１０と、帯電装置１２と、露光装置１４と、現像装置１６と、転写装置１８と、転写装置１８によるトナー像の転写後、感光体１０の表面に残留したトナー粒子を除去するトナー粒子クリーニング装置２０と、感光体１０の表面に接触して配設される導電性ブレード２２Ａを備え、転写装置１８によるトナー像の転写後、導電性ブレード２２Ａにより感光体１０の表面に電圧を印加しつつ感光体１０の表面に残留した外添剤を除去する外添剤クリーニング装置と、を具備する画像形成装置。
【選択図】図１
Description
本発明は、画像形成装置に関するものである。
近年、プリンタや複写機を中心とする画像形成装置が広く普及しており、画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体（像保持体）ドラムをはじめとする感光体を帯電装置を用いて帯電させ、帯電した感光体上に周囲の電位とは電位が異なる静電潜像を形成することによって印刷したいパターンの形成が行われることが多く、このようにして形成された静電潜像は、トナーで現像された後、最終的に記録用紙などの記録媒体上に転写される。
ところで、感光体表面のクリーニングされにくい球形のトナー等のクリーニングを目的とする技術がこれまでに報告されている。
例えば、特許文献１には、クリーニングされにくい球形の重合トナーを感光体表面に接触するクリーニングブレードで除去し易くすることを目的として、クリーニングブレードの上流にシート状導電部材を感光体表面に接触具備させ、感光体表面のトナーや感光体表面の電荷をあらかじめ除去する技術が報告されている。
また、特許文献２では、中間転写体上に転写された球形のトナーを中間転写体と同電位にした非変形金属スクレーパにより除去する技術が報告されている。
また、特許文献３では、クリーニング性が困難なトナーのクリーニング手段として、１００Ωｃｍ以下の導電性材料によるブラシローラや該導電材料によるコート層を付設したブレードを感光体表面に接触させ、これらを直接接地又は直流や交流等の電源を介して接地して感光体表面に静電的に付着している残留トナーを感光体表面から引き離して、ブラシローラやブレードに静電的に吸引してクリーニングする技術が報告されている。
また、特許文献３では、クリーニング性が困難なトナーのクリーニング手段として、１００Ωｃｍ以下の導電性材料によるブラシローラや該導電材料によるコート層を付設したブレードを感光体表面に接触させ、これらを直接接地又は直流や交流等の電源を介して接地して感光体表面に静電的に付着している残留トナーを感光体表面から引き離して、ブラシローラやブレードに静電的に吸引してクリーニングする技術が報告されている。
本発明の課題は、トナーの外添剤を除去する特定の外添剤除去手段を設けない場合に比べ、感光体に残留した当該外添剤に起因するゴースト（前画像の履歴が残ることで生じる画像ムラ）を抑制した画像形成装置を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
トナー粒子及び外添剤を含むトナーにより、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段によるトナー像の転写後、前記像保持体の表面に残留した前記トナー粒子を除去するトナー粒子除去手段と、
前記像保持体の表面に接触して配設される導電性ブレードを備え、前記転写手段によるトナー像の転写後、前記導電性ブレードにより前記像保持体の表面に電圧を印加しつつ前記像保持体の表面に残留した前記外添剤を除去する外添剤除去手段と、
を具備する画像形成装置。
請求項１に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
トナー粒子及び外添剤を含むトナーにより、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段によるトナー像の転写後、前記像保持体の表面に残留した前記トナー粒子を除去するトナー粒子除去手段と、
前記像保持体の表面に接触して配設される導電性ブレードを備え、前記転写手段によるトナー像の転写後、前記導電性ブレードにより前記像保持体の表面に電圧を印加しつつ前記像保持体の表面に残留した前記外添剤を除去する外添剤除去手段と、
を具備する画像形成装置。
請求項２に係る発明は、
前記導電性ブレードにより印加する電圧の電位が、前記像保持体の表面のうち前記トナー像が形成されている表面の電位Ｖｂと等しい請求項１に記載の画像形成装置。
前記導電性ブレードにより印加する電圧の電位が、前記像保持体の表面のうち前記トナー像が形成されている表面の電位Ｖｂと等しい請求項１に記載の画像形成装置。
請求項３に係る発明は、
前記導電性ブレードにより印加する電圧が、交流電圧を直流電圧に重畳した電圧である請求項２に記載の画像形成装置。
前記導電性ブレードにより印加する電圧が、交流電圧を直流電圧に重畳した電圧である請求項２に記載の画像形成装置。
請求項４に係る発明は、
前記導電性ブレードが、像保持体の軸方向に振動する請求項１に記載の画像形成装置。
前記導電性ブレードが、像保持体の軸方向に振動する請求項１に記載の画像形成装置。
請求項５に係る発明は、
前記転写手段によるトナー像の転写後、感光体の表面を除電する除電手段をさらに備え、
前記導電性ブレードが、前記トナー粒子除去手段よりも前記像保持体回転方向下流側で前記除電手段よりも前記像保持体回転方向上流側に備える請求項１に記載の画像形成装置。
前記転写手段によるトナー像の転写後、感光体の表面を除電する除電手段をさらに備え、
前記導電性ブレードが、前記トナー粒子除去手段よりも前記像保持体回転方向下流側で前記除電手段よりも前記像保持体回転方向上流側に備える請求項１に記載の画像形成装置。
請求項１に係る発明によれば、トナーの外添剤を除去する特定の外添剤除去手段を設けない場合に比べ、像保持体に残留した当該外添剤に起因するゴースト（前画像の履歴が残ることで生じる画像ムラ）が抑制される。
請求項２に係る発明によれば、特定の外添剤除去手段（導電性ブレード）により印加する電圧の電位を考慮しない場合に比べ、像保持体に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
請求項３に係る発明によれば、特定の外添剤除去手段（導電性ブレード）により印加する電圧が直流電圧のみである場合に比べ、像保持体に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
請求項４に係る発明によれば、特定の外添剤除去手段（導電性ブレード）を振動させない場合に比べ、像保持体に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
請求項５に係る発明によれば、特定の外添剤除去手段（導電性ブレード）の配設条件を考慮しない場合に比べ、像保持体に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
請求項２に係る発明によれば、特定の外添剤除去手段（導電性ブレード）により印加する電圧の電位を考慮しない場合に比べ、像保持体に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
請求項３に係る発明によれば、特定の外添剤除去手段（導電性ブレード）により印加する電圧が直流電圧のみである場合に比べ、像保持体に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
請求項４に係る発明によれば、特定の外添剤除去手段（導電性ブレード）を振動させない場合に比べ、像保持体に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
請求項５に係る発明によれば、特定の外添剤除去手段（導電性ブレード）の配設条件を考慮しない場合に比べ、像保持体に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能・作用を有する部材には、全図面通して同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置１０１は、図１に示すように、感光体１０（像保持体）を備え、その周囲に、感光体１０を帯電する帯電装置１２（帯電手段）と、帯電装置１２により帯電された感光体１０を露光して潜像を形成する露光装置１４（潜像形成手段）と、露光装置１４により形成した潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１６（現像手段）と、現像装置１６により形成したトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写装置１８（転写手段）と、転写後の感光体１０表面の残留したトナー粒子を除去するトナー粒子クリーニング装置２０（トナー粒子除去手段）と、転写後の感光体１０表面の残留した外添剤を除去する外添剤クリーニング装置２２（外添剤除去手段）と、転写後の感光体１０表面を除電する除電装置２４（除電手段）と、を備える。また、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、転写装置１８により記録媒体Ｐに転写されたトナー像を定着する定着装置２６を備える。そして、本実施形態に係る画像形成装置１０１では、トナーとして、少なくともトナー粒子及び外添剤を含むトナーが適用される。
本実施形態の画像形成装置１０１は、外添剤クリーニング装置２２以外の構成については、従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として適用される公知の構成が適用される。以下、各構成の一例につき説明する。
感光体１０は、特に制限なく、公知の感光体が適用されるが、電荷発生層と電荷輸送層を分離した、いわゆる機能分離型と呼ばれる構造の有機感光体が好適に適用される。また、感光体１０は、その表面層が電荷輸送性を有し架橋構造を有する保護層で被覆されているものも好適に適用される。この保護層の架橋成分としてシロキサン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、アクリル樹脂で構成された感光体も好適に適用される。更に、この保護層には有機材料ではなく酸化金属系の無機材料を用いてもよい。
帯電装置１２としては、例えば、接触型、非接触型のいずれであってもよい。接触型帯電装置の形状としては、ローラー、ブレード、ベルト、ブラシ等のいずれの形状であってもよく、画像形成装置の仕様や形態に合わせて選択すればよい。また、非接触型帯電は、スコロトロンやコロトロンなどいずれの形式を適用してもよい。
露光装置１４としては、例えば、レーザー光学系やＬＥＤアレイ光学系等が適用される。
現像装置１６は、例えば、現像剤層を表面に形成させた現像剤保持体を感光体１０に接触若しくは近接させて、感光体１０の表面の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置である。現像装置１６の現像方式は、既知の方式として二成分現像剤による現像方式が好適に適用される。この二成分現像剤による現像方式には、例えば、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。
ここで、トナー像を形成するためのトナーは、トナー粒子及び外添剤を含むものである。トナーとしては、周知の構成とされ、トナーのみで一成分現像剤として使用してもよいし、キャリアと混合した二成分現像剤として使用してもよい。トナー粒子としては、例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤等を含む、周知の構成が挙げられる。外添剤としても、例えば、無機微粒子（例えばシリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子等）や、樹脂粒子（例えばポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等）粒子等の公知の粒子が挙げられる。
転写装置１８としては、例えば、コロトロン又はスコロトロン等の非接触転写方式や、記録媒体Ｐを介して導電性の転写ロールを感光体１０に接触させ記録媒体Ｐにトナー像を転写する接触転写方式のいずれを適応してもよい。
トナー粒子クリーニング装置２０は、例えば、クリーニングブレード２０Ａを備え、クリーニングブレード２０Ａを感光体１０の表面に直接接触させて該表面に付着しているトナー粒子の他、その他（例えば紙粉、ゴミ）を除去する部材である。トナー粒子クリーニング装置２０に備えられるクリーニングブレード２０Ａは、ドクター方式（先端が感光体１０の回転方向とは逆方向側に向けて突き当てる方式）で配設させることがよい。トナー粒子クリーニング装置２０としては、クリーニングブレード以外にクリーニングブラシ、クリーニングロール等を適用してもよい。
外添剤クリーニング装置２２は、例えば、導電性ブレード２２Ａを備え、導電性ブレード２２Ａを感光体１０表面に直接接触させると共に該表面に電圧を印加しつつ、該表面に付着している外添剤を除去する部材である。
外添剤クリーニング装置２２には、導電性ブレード２２Ａの他、導電性ブレード２２Ａが感光体１０表面に印加する電圧を制御する外添剤クリーニング制御部２２Ｂと、当該外添剤クリーニング制御部２２Ｂと接続され、転写後の感光体１０表面（画像部表面）の電位を検知する電位センサー２２Ｃ（電位検知手段）と、を備えている。
ここで、電位センサー２２Ｃ（電位検知手段）としては、例えば表面電位計が適用される。そして、電位センサー２２Ｃにより、転写後の感光体１０表面（画像部表面）の電位を検知する手法としては、例えば、１）感光体１０表面にプローブ電極を近づけてその誘導電位を測定する方法、２）感光体１０表面に近づけたプローブ電極を周期的に変動させたり、プローブ電極前面にシャッターを設けてこれを振動開閉するなどして、誘導電位を交流信号に変換して測定する方法、３）感光体１０表面近傍の電界強度を測定する方法等の手法が挙げられるが、感光体１０表面の微小領域の表面電位を制度よく測定するのに適した２）の手法（振動容量型表面電位計による検知手法）が適している。
外添剤クリーニング制御部２２Ｂには、導電性ブレード２２Ａが感光体１０表面に電圧を印加するための、電力を供給するバイアス電源（不図示）が内臓されている。電位センサー２２Ｃは、例えば、トナー粒子クリーニング装置２０よりも感光体１０回転方向下流側で、かつ導電性ブレード２２Ａよりも感光体１０回転方向上流側に、感光体１０表面に対向させて配設させる。
外添剤クリーニング装置２２に備えられる導電性ブレード２２Ａは、トナー粒子クリーニング装置２０よりも感光体１０回転方向下流側で、かつ除電装置よりも感光体１０回転方向上流側に配設させることがよい。これにより、静電的に外添剤が除去され易くなり、感光体１０に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。これは、感光体１０表面に外添剤（帯電した外添剤）が付着した状態で、除電装置２４の露光が行われると、感光体１０の基材から表面に移動してきたカウンターチャージと外添剤が引き合うようになり易くなると考えられるためである。
導電性ブレード２２Ａは、ワイパー方式（先端が感光体１０の回転方向側に向いて接触させる方式）で配設させることがよい。導電性ブレードをワイパー方式で配設することで、導電性ブレードのめくれが抑制される。
導電性ブレード２２Ａは、感光体１０の画像形成領域長さ（感光体軸方向長さ）を持ち、少なくとも感光体１０と接する部分が導電性部材で構成されたブレードである。ここで、好適な導電性は、例えば、体積抵抗率で１０７Ωｃｍ以上１０１２Ωｃｍ以下、望ましくは１０９Ωｃｍ以上１０１１Ωｃｍ以下であることがよい。体積抵抗率が低すぎると異物混入や感光体１０の摩耗に伴うリークを発生することがある一方で、高すぎると外添剤除去能が低下しクリーニングムラが生じることがある。
なお、上記体積抵抗率の測定は、アドバンテスト社製、Ｒ８３４０Ａデジタル高抵抗／微小電流計）を用いて、１００Ｖの電圧を１０秒印加した後、その電流値を用いて測定することができる。測定は２２℃、５５％ＲＨの環境下で実施する。
なお、上記体積抵抗率の測定は、アドバンテスト社製、Ｒ８３４０Ａデジタル高抵抗／微小電流計）を用いて、１００Ｖの電圧を１０秒印加した後、その電流値を用いて測定することができる。測定は２２℃、５５％ＲＨの環境下で実施する。
導電性ブレード２２Ａの具体的な構成としては、例えば、１）導電剤を分散した樹脂又はゴムで構成した形態、２）樹脂又はゴムで構成したブレードの表面に、導電剤を含む導電層を配設した形態、が挙げられる。
ここで、導電剤としては、例えば、カーボン（例えば、グラファイト、カーボンブラック等）、金属酸化物（例えば、酸化スズ等）、イオン導電剤（例えばテトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等）、酸素欠損型酸化金属粉(酸素欠損型酸化錫等)が挙げられる。
樹脂としては、例えば、ウレタン、シリコンポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネ−ト、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＥＴＦＥ（ポリエチレン−テトラフルオロエチレン）、ＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエチレン）が挙げられる。
ゴムとしては、合成ゴム（例えばシリコンゴム、ＥＰＤＭ、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等）が挙げられる。
樹脂としては、例えば、ウレタン、シリコンポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネ−ト、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＥＴＦＥ（ポリエチレン−テトラフルオロエチレン）、ＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエチレン）が挙げられる。
ゴムとしては、合成ゴム（例えばシリコンゴム、ＥＰＤＭ、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等）が挙げられる。
導電性ブレード２２Ａは、感光体表面の画像部の極性と同じ極性の電圧、望ましくは、感光体１０の表面のうちトナー像が形成されている表面の電位Ｖｂ（画像部の表面電位Ｖｂ）と等しい電位の電圧を、感光体１０表面へ印加することがよい。つまり、導電性ブレード２２Ａにより、感光体１０表面に電荷を注入して、感光体１０表面の画像部と非画像部との電位を等しくすることがよい。これにより、導電性ブレード２２Ａにより、トナーの外添剤が静電的に除去され易くなることから、感光体１０に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。ここで、電位が等しいとは、電位差が±１０Ｖ、望ましく±５Ｖ以内であることを意味する。
また、導電性ブレード２２Ａにより印加する電圧には、交流電圧を直流電圧に重畳した電圧であることがよい。導電性ブレード２２Ａにより直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を感光体１０表面に印加することで、トナーの外添剤が振動し感光体１０表面から離脱易くなると考えられることから、静電的に外添剤が除去され易くなり、感光体１０に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
この交流電圧を直流電圧に重畳した電圧の交流成分は、周波数ｆが０．５ＫＨｚ以上３ＫＨｚ以下であり、且つピーク間電圧Ｖｐ−ｐが電位Ｖｂ／４以上電位Ｖｂ／１以下であることがよく、望ましくは周波数ｆが１ＫＨｚ以上２．５ＫＨｚ以下であり、且つピーク間電圧Ｖｐ−ｐが電位Ｖｂ／３以上電位Ｖｂ／１．４以下であり、より望ましくは周波数ｆが１．５ＫＨｚ以上２ＫＨｚ以下であり、且つピーク間電圧Ｖｐ−ｐが電位Ｖｂ／２．５以上電位Ｖｂ／１．６以下である。当該交流成分を上記範囲とすることで、導電性ブレード２２Ａによる感光体１０の磨耗増大を抑制すると共に、感光体１０のリーク発生も抑制させつつ、静電的に外添剤が除去され易くなり、感光体１０に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
また、導電性ブレード２２Ａは、法線応力０．５ｇｆ／ｃｍ以上３．５ｇｆ／ｃｍ以下、望ましくは１．０ｇｆ／ｃｍ以上３．０ｇｆ／ｃｍ以下、より望ましくは１．５ｇｆ／ｃｍ以上２．５ｇｆ／ｃｍ以下で感光体１０の表面に接触して配設させることがよい。上記導電性ブレード２２Ａの法線応力を上記範囲とすることで、電子写真プロセスの繰り返しによって生ずる感光体１０表面の粗れのため、感光体１０の回転に伴って導電性ブレード２２Ａと感光体１０表面との非接触部分の発生を抑制すると共に、ブレードの先端がびびりが生じ易くなったり、感光体１０の摩耗が過大になり過ぎる等の不具合発生が抑制される。このため、導電性ブレード２２Ａが過度な感光体１０表面への圧接を抑制しつつ、物理的に外添剤が除去され易くなり、感光体１０に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
ここで、法線応力は、次のように求められる値である。二つのロードセルを導電性ブレード２２Ａの長さの７５％に相当する間隔を隔てて測定面が一致するように平行に設定された、二つのロードセルの測定面と、この二つの面に対し橋渡しする形で適当な厚さと幅を持つ剛性のある板金を該二つのロードセルの測定面に取り付けておき、この板金表面が感光体１０表面位置に一致するよう調整可能にした治具を作製しておく。なお、この板金は導電性ブレード２２Ａが接触するのに十分な長さと幅を持ち、接触により湾曲しない程度の剛性を持つものである。この治具を感光体１０と入れ替えて、導電性ブレード２２Ａが板金表面に対し、感光体１０表面に対する場合と同じ程度にニップさせた時のロードセルの読み（二つのロードセルの読みは導電性ブレード２２Ａが板金表面にニップする前に両者とも等しくゼロに調整しておく）をF ｇｆ（両ロードセルは同じ値を示す）とし、導電性ブレード２２Ａの長さをＬ（ｃｍ）とすると、２Ｆ／Ｌ ｇｆとして求められる。
また、導電性ブレード２２Ａは、感光体１０の軸方向に振動させることがよい。これにより、電子写真プロセスの繰り返しによって生ずる感光体１０表面の粗れのため、感光体１０の回転に伴って導電性ブレード２２Ａと感光体１０表面との非接触部分が生じ難くなることから、物理的に外添剤が除去され易くなり、感光体１０に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
ここで、導電性ブレード２２Ａの振動は、感光体１０の軸方向に幅１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、振動数０．１Ｃｙｃ／ｓｅｃ以上１５Ｃｙｃ／ｓｅｃであることがよく、望ましくは幅２ｍｍ以上７ｍｍ以下、振動数０．２５Ｃｙｃ／ｓｅｃ以上１０Ｃｙｃ／ｓｅｃ以下であり、より望ましくは幅２．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、振動数１Ｃｙｃ／ｓｅｃ以上５Ｃｙｃ／ｓｅｃである。導電性ブレード２２Ａを特定の振動させることで、ブレード先端姿勢を維持させつつ、振動されることから、物理的に外添剤が除去され易くなり、感光体１０に残留した当該外添剤に起因するゴーストが抑制される。
ここで、導電性ブレード２２Ａを振動させる機構としては、例えば、導電性ブレード２２Ａを支持する支持部材を例えば偏芯カム等に弾性部材（例えばバネ等）により押し付けて、当該偏芯カム等を回転させることで振動させる機構等、周知の機構が採用される。
除電装置２４としては、例えば、白色光を照射するタングステンランプ、赤色光を照射するＬＥＤ等が適用される。
定着装置２６としては、ヒートロールを用いる加熱定着装置が好適に適用される。加熱定着装置は、例えば、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ローラと、この定着ローラに対し特定の接触圧で接触して配置され、円筒状芯金の外周面あるいはベルト状基材表面に耐熱弾性体層を形成した加圧ローラ又は加圧ベルトと、で構成される。未定着のトナー像の定着プロセスは、例えば、定着ローラと加圧ローラ又は加圧ベルトとの間に未定着のトナー像が転写された記録媒体Ｐを挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。
本実施形態に係る画像形成装置１０１では、まず、帯電装置１２により感光体１０表面を帯電させる。次に、露光装置１４により、帯電された感光体１０表面に光を照射し、感光体１０の表面に潜像を形成させる。次に、現像装置１６によりトナーを潜像が形成された感光体１０表面に供給し、当該トナーにより感光体１０表面に形成された潜像を現像してトナー像を形成させる。次に、転写装置１８により、感光体１０の表面に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写させる。次に、トナー粒子クリーニング装置２０により、転写後の感光体１０の表面に残留したトナー粒子を除去させる。次に、外添剤クリーニング装置２２により、転写後の感光体１０の表面に電圧（例えば感光体表面の画像部の帯電極性と同じ極性の電圧）を印加させつつ、転写後の感光体１０の表面に残留した外添剤を除去させる。次に、除電装置２４により、転写後の感光体１０の表面を除電する。そして、これらを経て、上記同様の画像形成プロセスへ移行する。
また、導電性ブレード２２Ａにより、感光体１０の表面のうちトナー像が形成されている表面の電位Ｖｂ（画像部の表面電位Ｖｂ）と等しい電位の電圧を、感光体１０表面へ印加する場合、電位センサー２２Ｃにより、転写後の感光体１０の表面のうち、画像部の電位を検出し、この検出した電位に応じて外添剤クリーニング制御部２２Ｂにより内蔵したバイアス電源を制御し、必要な電力を導電性ブレード２２Ａに供給して当該電位の電圧を印加する。
ここで、従来、外添剤（トナー粒子に付着した外添剤）を含むトナーを用いて現像を行うと、現像の際にトナー粒子が外添剤をスペーサにして感光体１０表面に間接的に静電付着されることから、転写工程おいてトナー粒子が転写できなくなる程、トナー粒子と感光体１０とのクーロン力が強くなるのを抑制している。一方で、転写の際にトナー粒子から離れて感光体１０表面に静電的に強く付着している外添剤を除去するためには、クリーニングブレード２０Ａと感光体１０表面との摩擦を増大させなければならず、感光体１０の回転が阻害されたり、クリーニングブレード２０Ａが捲れあがってしまう。
このため、クリーニングブレード２０Ａでトナー粒子を除去しようとする場合には、クリーニングブレード２０Ａと感光体１０表面との摩擦力が過大にならないように外添剤がクリーニングブレード２０Ａを適度にすり抜けられるようにしているのが現状である。その結果、クリーニングブレード２０Ａによるクリーニング後の感光体１０の画像部表面にはその周囲と比べてより多くの外添剤が残存してしまうことになる。
この状態で、次の電子写真プロセスサイクルに移って再び感光体１０が帯電されると、感光体１０の画像部表面に残存している外添剤は感光体１０表面ごと帯電されることになる（図２（Ａ）参照）。そして、この状態で、感光体１０表面に新たに露光による静電潜像が形成され、現像（例えば２成分現像による反転現像）が行われると、感光体１０表面には画像露光（静電潜像）に対応したトナー粒子が付着するはずのところ、前の電子写真画像プロセスサイクルの画像部に残っていた外添剤が、例えば、現像の際に現像装置１６の現像磁気ブラシ等で摺擦されることで除去されトナーと入れ替わる（図２（Ｂ）参照）。その結果、前の電子写真画像プロセスサイクルの画像部だけ、より多くのトナー粒子が付着してしまい、前の電子写真画像プロセスサイクルの画像部の形が高濃度部分となって画像の中に現れ画像ムラが発生しまう。この理由は外添剤が付着した状態で、帯電装置１２により帯電され、その後、上記如く現像プロセスで外添剤が除去されてしまうと、感光体１０表面における外添剤が付着していた部分（前画像の画像部）の帯電量が増えてしまい、結果、トナー粒子が他の部分よりも多く感光体１０表面に付着してしまうと考えられるためである。
ここで、図２は、感光体に残留した当該外添剤に起因するゴースト（前画像の履歴が残ることで生じる画像ムラ）が発生する推定メカニズムを説明するための模式図である。なお、図２中、１０Ａは感光体１０の電荷発生層、１０Ｂは感光体１０の電荷輸送層、２８はトナー粒子、３０は外添剤を示す。
そこで、本実施形態に係る画像形成装置１０１では、トナー粒子クリーニング装置２０に加え、外添剤クリーニング装置２２を配設し、当該外添剤クリーニング装置２２により転写後の感光体１０の表面に残留した外添剤を除去させる際に、感光体１０の表面に接触させた導電性ブレード２２Ａにより感光体１０の表面に電圧（例えば、感光体表面の画像部の極性と同じ極性の電圧：望ましくは画像部の表面電位Ｖｂと等しい電位の電圧）を印加する。これにより、感光体１０表面における非画像部と、外添剤が付着した画像部との電位が近づき、付着した外添剤の静電的な付着力が弱まると考えられることから、この状態で導電性ブレード２２Ａによる物理的な力で、当該外添剤が除去される。このため、本実施形態に係る画像形成装置１０１では、感光体１０に残留した当該外添剤に起因するゴースト（前画像の履歴が残ることで生じる画像ムラ）が抑制される。
また、本実施形態に係る画像形成装置１０１では、トナー粒子クリーニング装置２０（そのクリーニングブレード２０Ａ）を感光体１０表面に対して過度な圧力で接触させなくてもよく、当該トナー粒子クリーニング装置２０による感光体１０の表面や、当該トナー粒子クリーニング装置２０（そのクリーニングブレード２０Ａ）の過摩耗等が抑制される。
また、本実施形態に係る画像形成装置１０１では、トナーの外添剤が除去されることから、繰り返される電子写真画像プロセスサイクルにおいて、接触型帯電装置１２を適用する際に、その表面をトナーやトナーの外添剤で汚損することがなく、帯電能が維持される易くなる。
なお、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、上記構成に限られず、例えば、中間転写体を利用した中間転写方式の画像形成装置、各色のトナー像を形成する画像形成ユニットを並列配置させた所謂タンデム方式の画像形成装置等、他の周知の方式の画像形成装置であってもよい。
本実施形態に係る画像形成装置の効果を調べるため、以下の実施例を行った。
−実施例１Ａ−
体積抵抗率が１０９Ωｃｍとなるようにグラファイトを分散させたウレタンゴムで構成させた導電性ブレードを準備した。そして、導電性ブレードを法線応力１．５ｇｆ／ｃｍ２で、富士ゼロックス社製「ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ Ｃｏｌｏｒｆ４５０」改造機（外添剤除去装置：導電性ブレードが装着できるように改造した改造機：図１の構成参照）に装着した。なお、現像剤として、商品名「ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ Ｃｏｌｏｒｆ４５０用２成分黒色現像剤：富士ゼロックス(株)社製」（トナーには外添剤としてシリカを含有）を適用した。
体積抵抗率が１０９Ωｃｍとなるようにグラファイトを分散させたウレタンゴムで構成させた導電性ブレードを準備した。そして、導電性ブレードを法線応力１．５ｇｆ／ｃｍ２で、富士ゼロックス社製「ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ Ｃｏｌｏｒｆ４５０」改造機（外添剤除去装置：導電性ブレードが装着できるように改造した改造機：図１の構成参照）に装着した。なお、現像剤として、商品名「ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ Ｃｏｌｏｒｆ４５０用２成分黒色現像剤：富士ゼロックス(株)社製」（トナーには外添剤としてシリカを含有）を適用した。
なお、外添剤クリーニング装置としての導電性ブレードは、以下の条件で画像形成装置に装着した。
・装着方式：ワイパー方式（感光体表面の移動方向に対して、ブレードの接触面が鋭角をなす装着方式）
・法線応力：１．５ｇｆ／ｃｍ
・装着位置：トナー粒子クリーニング装置よりも感光体回転方向下流側で、除電装置よりも感光体回転方向上流側
・画像形成時に導電性ブレードにより感光体表面に印加する電圧：印加電圧を画像部の表面電位Ｖｂ（−１５０Ｖ）と等しい電位の直流電圧
・装着方式：ワイパー方式（感光体表面の移動方向に対して、ブレードの接触面が鋭角をなす装着方式）
・法線応力：１．５ｇｆ／ｃｍ
・装着位置：トナー粒子クリーニング装置よりも感光体回転方向下流側で、除電装置よりも感光体回転方向上流側
・画像形成時に導電性ブレードにより感光体表面に印加する電圧：印加電圧を画像部の表面電位Ｖｂ（−１５０Ｖ）と等しい電位の直流電圧
この画像形成装置を用い、普通紙（富士ゼロックス社製、Ｃ２紙）にパターン画像（
７２ Ｐｏｉｎｔ、文字「Ｘ」）を形成した後、ハーフトーン画像（画像書込密度５０％）を形成し、下記評価基準によりゴースト（前画像の履歴が残ることで生じる画像ムラ）評価を行った。また、パターン画像（「Ｘ」文字）を形成した後の感光体を取り出し、感光体表面の画像部における外添剤付着状態を、下記評価基準により光学顕微鏡により目視にて評価を行った。
７２ Ｐｏｉｎｔ、文字「Ｘ」）を形成した後、ハーフトーン画像（画像書込密度５０％）を形成し、下記評価基準によりゴースト（前画像の履歴が残ることで生じる画像ムラ）評価を行った。また、パターン画像（「Ｘ」文字）を形成した後の感光体を取り出し、感光体表面の画像部における外添剤付着状態を、下記評価基準により光学顕微鏡により目視にて評価を行った。
−ゴースト評価基準−
Ａ：全く発生していない
Ｂ：極軽微で殆ど目には感じない
Ｃ：軽微に発生しているが、画質には実質的に問題なし
Ｄ：軽いゴースト発生。画質上問題レベル
Ｅ：明瞭に発生
Ａ：全く発生していない
Ｂ：極軽微で殆ど目には感じない
Ｃ：軽微に発生しているが、画質には実質的に問題なし
Ｄ：軽いゴースト発生。画質上問題レベル
Ｅ：明瞭に発生
−外添剤付着状態評価基準−
Ａ：全く付着していない
Ｂ：極わずかに付着
Ｃ：まばらに付着
Ｄ：Ｃよりも付着量が多い
Ｅ：高密度で付着
Ａ：全く付着していない
Ｂ：極わずかに付着
Ｃ：まばらに付着
Ｄ：Ｃよりも付着量が多い
Ｅ：高密度で付着
（実施例１Ｂ〜１Ｃ）
表１に従った電圧となるように、画像形成時に外添剤クリーニング装置としての導電性ブレードにより感光体表面に印加する電圧を変更した以外は、実施例１Ａと同様にして評価を行った。但し、表１に示す印加電圧は、感光体の画像部の表面電位Ｖｂ（−１５０Ｖ）を基準として示す。
表１に従った電圧となるように、画像形成時に外添剤クリーニング装置としての導電性ブレードにより感光体表面に印加する電圧を変更した以外は、実施例１Ａと同様にして評価を行った。但し、表１に示す印加電圧は、感光体の画像部の表面電位Ｖｂ（−１５０Ｖ）を基準として示す。
（実施例２Ａ〜２Ｆ）
表２に従った交流成分（周波数、ピーク間電圧）となるように、画像形成時に外添剤クリーニング装置としての導電性ブレードにより感光体表面に印加する電圧を、画像部の表面電位Ｖｂと等しい電位の直流電圧に対して、交流電圧を重畳させた電圧とした以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
表２に従った交流成分（周波数、ピーク間電圧）となるように、画像形成時に外添剤クリーニング装置としての導電性ブレードにより感光体表面に印加する電圧を、画像部の表面電位Ｖｂと等しい電位の直流電圧に対して、交流電圧を重畳させた電圧とした以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
（実施例３Ａ〜３Ｆ）
表３に従った振動幅、振動数となるように、導電性ブレードを感光体軸方向に振動させた以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
表３に従った振動幅、振動数となるように、導電性ブレードを感光体軸方向に振動させた以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
（実施例４Ａ〜４Ｂ）
表４に従った体積抵抗率となるように、導電剤の配合量を変更した導電性ブレードを用いた以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
表４に従った体積抵抗率となるように、導電剤の配合量を変更した導電性ブレードを用いた以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
（実施例５Ａ）
導電性ブレードとして、ウレタンゴムで構成されたブレード表面に、酸素欠損型酸化錫粉をポリウレタン樹脂に体積抵抗率が１０9.5Ωｃｍになるように分散した導電層を形成したものを用いた以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
導電性ブレードとして、ウレタンゴムで構成されたブレード表面に、酸素欠損型酸化錫粉をポリウレタン樹脂に体積抵抗率が１０9.5Ωｃｍになるように分散した導電層を形成したものを用いた以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
（実施例５Ｂ）
導電性ブレードを、トナー粒子クリーニング装置よりも感光体回転方向上流側で、且つ転写装置よりも感光体回転方向下流側に配設した以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
導電性ブレードを、トナー粒子クリーニング装置よりも感光体回転方向上流側で、且つ転写装置よりも感光体回転方向下流側に配設した以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
（実施例５Ｃ）
導電性ブレードを、除電装置よりも感光体回転方向下流側で、且つ帯電装置よりも感光体回転方向上流側に配設した以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
導電性ブレードを、除電装置よりも感光体回転方向下流側で、且つ帯電装置よりも感光体回転方向上流側に配設した以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
（比較例１）
導電性ブレードを配設しなかった以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
導電性ブレードを配設しなかった以外は、実施例１Ａと同様にして評価した。
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、感光体に付着した外添剤が除去され、ゴーストの発生が抑制されることがわかる。
なお、いずれの実施例でも、トナー粒子クリーニング装置におけるトナー粒子クリーニングブレードで外添剤のすり抜けを制限する必要がないため、通常３．５ｇｆ／ｃｍ以上７ｇｆ／ｃｍ以下の法線応力を、例えば３ｇｆ／ｃｍ以上５ｇｆ／ｃｍ以下と弱めても、外添剤付着状態、及びゴーストの評価結果は変わらず、感光体の過磨耗の点で有利であることもわかった。
なお、いずれの実施例でも、トナー粒子クリーニング装置におけるトナー粒子クリーニングブレードで外添剤のすり抜けを制限する必要がないため、通常３．５ｇｆ／ｃｍ以上７ｇｆ／ｃｍ以下の法線応力を、例えば３ｇｆ／ｃｍ以上５ｇｆ／ｃｍ以下と弱めても、外添剤付着状態、及びゴーストの評価結果は変わらず、感光体の過磨耗の点で有利であることもわかった。
１０ 感光体
１２ 帯電装置
１４ 露光装置
１６ 現像装置
１８ 転写装置
２０ トナー粒子クリーニング装置
２０Ａ クリーニングブレード
２２ 外添剤クリーニング装置
２０Ａ 導電性ブレード
２２Ｂ 外添剤クリーニング制御部
２２Ｃ 電位センサー
２４ 除電装置
２６ 定着装置
１０１ 画像形成装置
１２ 帯電装置
１４ 露光装置
１６ 現像装置
１８ 転写装置
２０ トナー粒子クリーニング装置
２０Ａ クリーニングブレード
２２ 外添剤クリーニング装置
２０Ａ 導電性ブレード
２２Ｂ 外添剤クリーニング制御部
２２Ｃ 電位センサー
２４ 除電装置
２６ 定着装置
１０１ 画像形成装置
Claims (5)
- 像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
トナー粒子及び外添剤を含むトナーにより、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段によるトナー像の転写後、前記像保持体の表面に残留した前記トナー粒子を除去するトナー粒子除去手段と、
前記像保持体の表面に接触して配設される導電性ブレードを備え、前記転写手段によるトナー像の転写後、前記導電性ブレードにより前記像保持体の表面に電圧を印加しつつ前記像保持体の表面に残留した前記外添剤を除去する外添剤除去手段と、
を具備する画像形成装置。 - 前記導電性ブレードにより印加する電圧の電位が、前記像保持体の表面のうち前記トナー像が形成されている表面の電位Ｖｂと等しい請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記導電性ブレードにより印加する電圧が、交流電圧を直流電圧に重畳した電圧である請求項２に記載の画像形成装置。
- 前記導電性ブレードが、像保持体の軸方向に振動する請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記転写手段によるトナー像の転写後、感光体の表面を除電する除電手段をさらに備え、
前記導電性ブレードが、前記トナー粒子除去手段よりも前記像保持体回転方向下流側で前記除電手段よりも前記像保持体回転方向上流側に備える請求項１に記載の画像形成装置。
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