JP2012078646A - 電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速化した画像形成プロセスにおいて感光体クリーニングブレードのびびりを抑制し、感光体のクリーニング性に優れた電子写真装置を提供する。
【解決手段】 電子写真感光体軸方向に関して、クリーニングブレードが電子写真感光体に接する領域Ａがマグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域Ｂよりも広い。クリーニングブレードが電子写真感光体に接している領域の両端（領域Ｃ）における電子写真感光体の外径が、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域Ｂにおける電子写真感光体の外径よりも大きい。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファックスなどの電子写真プロセスを利用した電子写真装置に関する。具体的には、水素化アモルファスシリコンカーバイドで形成された表面層を有する電子写真感光体を使用した電子写真装置に関する。なお、水素化アモルファスシリコンカーバイドを、以下「ａ−ＳｉＣ」とも表記する。また、水素化アモルファスシリコンカーバイドで形成された表面層を、以下「ａ−ＳｉＣ表面層」とも表記する。

電子写真感光体を利用した電子写真装置としては、複写機、ファクシミリ装置、コンピュータの出力手段であるプリンタなどに利用されている。このような電子写真装置は、例えば、その画質の良さや高速なプリントアウトなどの特徴を有しているため、注目を浴びている。
図１は電子写真装置の一例であり、図１を用いて電子写真装置による画像形成方法を説明する。電子写真感光体１００１を矢印で示す方向に回転させ、電子写真感光体１００１の表面を主帯電器１００２により均一に帯電させる。その後、静電潜像形成手段（画像露光手段）により電子写真感光体１００１の表面に画像露光光１００３を照射し、電子写真感光体１００１の表面に静電潜像を形成した後、現像器１００４より供給されるトナーを用いて現像を行う。

この結果、電子写真感光体１００１の表面にトナー像が形成される。そして、このトナー像を転写帯電器１００５により転写材１００６に転写し、電子写真感光体１００１から転写材１００６を分離して、トナー像を転写材に定着させる。
一方、トナー像が転写材１００６に転写された後に電子写真感光体１００１の表面に残留するトナーは、クリーニングユニット１００７の内部の磁気ブラシを用いたマグネットローラー１００８による摺擦工程に供与される。さらに電子写真感光体の表面に残ったトナーは、クリーニングユニット１００７の内部のクリーニングブレード１００９によって除去される。

その後、電子写真感光体１００１の表面を前露光手段１０１０により露光することにより電子写真感光体１００１の中の静電潜像形成時の残キャリアを除電する。この一連のプロセスを繰り返すことで連続して画像形成が行われる。
このような画像形成装置においては、近年ますます高速化の要求が高まっている。しかしながら、そのような高速化の要求に応えるためには、上記した画像形成プロセスにおけるプロセス速度を速める必要がある。

そうした場合においては、電子写真感光体の表面に残ったトナーを除去する際に、クリーニングブレードがびびることによるクリーニング不良が発生する場合があった。
特許文献１には、クリーニングブレードの引っ張り応力を規定する技術が開示されている。これによりクリーニングブレードびびりの抑制が可能となる。
特許文献２には、電子写真感光体の軸線方向に対するクリーニングブレードの接触幅、電子写真感光体とクリーニングブレードの当接ニップ幅及びクリーニングブレードの当接荷重の関係を規定する技術が開示されている。これによりクリーニングブレードびびりの抑制が可能となる。

特開平０８−２４１０２１号公報 特開２００２−３５１２７６号公報

しかしながら、前述した技術のみでは未だ改善の余地を有しているのが現状である。特に画像形成プロセスを高速化した場合においてその傾向は顕著である。本発明の目的は、高速化した画像形成プロセスにおいてクリーニングブレードびびりを抑制することが可能な電子写真装置を提供することにある。

本発明者らは、クリーニングブレードびびり抑制を実現するために鋭意検討を行った。その結果、電子写真感光体を帯電させるプロセスにおいて生成するＮＯｘ等のオゾン生成物が電子写真感光体の表面に付着することにより、クリーニングブレードと電子写真感光体との間の摩擦係数が増加することがブレードびびりの要因の一つであることを見出した。さらには、そのようなオゾン生成物の電子写真感光体の表面への付着は電子写真感光体の端部において顕著であることを見出した。

図２は電子写真感光体１００１、主帯電器１００２、クリーニングブレード１００９、マグネットローラー１００８、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄの長手方向の位置関係を模式的に示した図である。領域Ａはクリーニングブレード１００９が電子写真感光体に接触する領域である。領域Ｂはマグネットローラー１００８の上のトナーコート領域であって、電子写真感光体１００１に接触する。領域Ｃはマグネットローラー１００８の上のトナーコート領域以外の領域に対応する。領域Ｄは電子写真感光体の上の画像形成領域を示す。
領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄの大小関係は以下のとおりである。
領域Ｄ＜領域Ｂ＜領域Ａ
領域Ｂ＋領域Ｃ＝領域Ａ
このような大小関係となっている理由は後述する。

図２からわかるように主帯電器１００２が電子写真感光体１００１と面する領域は画像形成領域Ｄよりもかなり広くなっている。これは、画像形成領域Ｄ内での放電を極力均一にすることで、濃度ムラ等がない画像形成を実現するためである。その結果、主帯電器１００２が電子写真感光体１００１と面する領域は、領域Ａや領域Ｂよりも広くなっている。

このような位置関係は、転写前帯電器（図示せず）、転写帯電器１００５、分離帯電器（図示せず）においても同様である。なお、転写前帯電器は、電子写真感光体の上でトナー像を形成しているトナーに更に電荷を付与することにより、安定した転写を可能にするためのものである。また、転写帯電器は、電子写真感光体の上でトナー像を形成しているトナーを転写材に転写するためのものである。分離帯電器は、転写材を電子写真感光体から分離させるためのものである。
又、クリーニングブレード１００９が電子写真感光体１００１に接触する領域Ａは、マグネットローラー１００８の上のトナーコート領域であって電子写真感光体１００１に接触する領域Ｂよりも広い。これは、マグネットローラー１００８から電子写真感光体に供給されたトナーをクリーニングブレード部分で漏れなく回収する必要があるからである。

そのような場合においては、領域Ｃでは、マグネットローラー１００８の上のトナーコート領域が電子写真感光体１００１に接触していないため、電子写真感光体の表面が摺擦され難くなる。それにより、領域Ｃにおいては、マグネットローラー１００８の上のトナーコート領域が電子写真感光体１００１に接触する領域Ｂに比べると電子写真感光体の表面のＮＯｘ等のオゾン生成物の付着量が多くなる。その結果、クリーニングブレードと電子写真感光体との間の摩擦係数が増加しクリーニングブレードがびびってしまう場合があるのである。

このような傾向は画像形成プロセスが高速化する程顕著となる。電子写真感光体を帯電させるプロセスにおいて帯電電流を増加させる必要があるため、ＮＯｘ等のオゾン生成物の生成量が増加するからである。
よって、クリーニングブレードびびりを抑制するためには、図２に示す領域ＣにおけるＮＯｘ等のオゾン生成物の付着量を低減することが重要となってくる。

このような課題に対して本発明者らは、電子写真感光体の長手方向の外径分布を所望の範囲とすることにより上述の課題に対して大きな効果が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、クリーニングブレードとマグネットローラーとを少なくとも有するクリーニングユニットを有する電子写真装置に関する。そして、電子写真感光体軸方向に関して、クリーニングブレードが電子写真感光体に接する領域は、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域よりも広いことを特徴とする。さらに、クリーニングブレードが電子写真感光体に接している領域の両端における電子写真感光体の外径が、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域における電子写真感光体の外径よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、高速化した画像形成プロセスにおいてクリーニングブレードびびりを抑制することが可能な電子写真装置を提供することができる。

電子写真装置の一例を示す概略断面図である。 電子写真装置における電子写真感光体とクリーニングブレード及びマグネットローラーの位置関係の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る電子写真感光体の外径分布の一例である。 本発明に係る電子写真感光体製造装置の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る円筒状基体の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る電子写真感光体の一例を示す概略断面図である。

本発明の電子写真装置は、上述した様に、クリーニングブレードとマグネットローラーとを少なくとも有するクリーニングユニットを有する電子写真装置に関する。
そして、電子写真感光体軸方向に関して、クリーニングブレードが電子写真感光体に接する領域Ａは、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域Ｂよりも広い。
さらに、クリーニングブレードが電子写真感光体に接している領域の両端における電子写真感光体の外径は、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接触する領域における電子写真感光体の外径よりも大きい。つまり、領域Ｃにおける電子写真感光体の外径は、領域Ｂにおける電子写真感光体の外径よりも大きい。

上述した構成とすることで、クリーニングブレードびびりを抑制することができる理由を以下に示す。
クリーニングブレードびびりが発生する原因は、クリーニングブレードが接触する電子写真感光体の表面にＮＯｘ等のオゾン生成物が多量に付着することにある。そして、従来の電子写真装置においては、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接触する領域以外の電子写真感光体の表面において、ＮＯｘ等のオゾン生成物の付着量がより多い。これは、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接触する領域の方がそれ以外の領域よりも電子写真感光体の表面が摺擦されやすいからである。

この点、本発明においては、クリーニングブレードが電子写真感光体に接している領域の両端における電子写真感光体の外径を、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域における電子写真感光体の外径よりも大きくする。それにより、クリーニングブレードは電子写真感光体に接しているが、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接していない領域Ｃ（図２）において、従来よりも電子写真感光体の表面が摺擦されやすくなる。その結果、電子写真感光体の表面の領域Ｃ（図２）において、ＮＯｘ等のオゾン生成物の付着量が減少し、クリーニングブレードびびりを抑制することができる。

図３に本発明における電子写真感光体の端部における電子写真感光体外径分布の一例を示す。尚、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は両端における外径分布をそれぞれ拡大表示したものである。
図３における領域Ａはクリーニングブレードが電子写真感光体に接している領域であり、領域Ｂはマグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域である。

図３からわかるように、本発明においては、クリーニングブレードが電子写真感光体に接する領域の両端における電子写真感光体の外径は、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域における電子写真感光体の外径よりも大きい。
又、本発明においては、電子写真感光体の外径分布は膜を形成する基体の外径分布に影響される。そのため、電子写真感光体の外径分布を制御する方法として、基体の外径分布を制御することが好ましい。基体の外径分布を制御する手段としては特に制限は無いが、制御精度の観点から、基体を旋盤等で切削加工することが好ましい。

又、本発明において使用されるクリーニングブレードは、弾性部材で形成されており、種々の公知の弾性部材を用いることができる。中でも、高硬度で弾性に富み、耐磨耗性や機械的強度、耐油性や耐オゾン性等の点で、ウレタンゴムを弾性部材として用いることが好ましい。

又、本発明において使用されるマグネットローラーは、電子写真感光体の残留磁性トナーを均し、クリーニングブレードによる磁性トナーの除去を安定して行えるようにするものである。従ってこのような目的を達成することができるものであれば特に限定されない。例えば適度な弾性を表面に有し、磁気発生手段を内包したローラ部材等をマグネットローラとして用いることができる。又、ここでいう磁気発生手段は、静電潜像担持体（電子写真感光体）の上の残留磁性トナーを磁気によってクリーニングローラに引きつけ、磁性トナーを凝集させ、クリーニングブレードによる磁性トナーの除去をより確実に行おうとするものである。従って、このような目的を達成することができるものであれば特に限定されない。例えば永久磁石のように一定の磁気を発生するものであっても良いし、例えば電磁石のように任意の磁気及び磁極を発生するものであっても良い。

又、本発明においては、電子写真感光体を帯電させる工程において、ＮＯｘ等のオゾン生成物を生成する帯電手段を用いる場合においてその効果を顕著に得ることができる。そのような帯電手段の一例としてはコロナ放電を利用したコロナ帯電手段や帯電ローラーによる接触式帯電手段等が挙げられる。又、ここでいう電子写真感光体帯電工程とは、主帯電器１００２による主帯電工程が挙げられる。又、それ以外にも、電子写真感光体に現像されたトナーに電荷を付与するための転写前帯電工程、電子写真感光体に現像されたトナーを転写材に転写するための転写帯電工程、転写材を電子写真感光体から分離させる分離帯電工程等が挙げられる。

図４は、本発明で使用されるａ−ＳｉＣ表面層を搭載した電子写真感光体を作製するために供される、１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用いたＲＦプラズマＣＶＤ法を行なう堆積膜形成装置の一例を模式的に示している。
この堆積膜形成装置は、反応容器４０００と、反応容器４０００の内部を減圧するための排気装置４００１から構成されている。反応容器４０００の内部には、アースに接続された補助基体４００２と、円筒状基体４００３を加熱するための基体加熱ヒーター４００４と、ガス導入管４００５が設置されている。又、反応容器４０００の側壁部は導電性材料からなる放電電極４００６で構成され、放電電極４００６と反応容器４０００の他の部分は絶縁碍子４００７によって絶縁されている。放電電極４００６にはマッチングボックス４００８を介して１３．５６ＭＨｚの高周波電源４００９が接続されている。

不図示の原料ガス供給手段を構成する各ボンベは、原料ガス導入バルブ４０１０を介して反応容器４０００の内部のガス導入管４００５に接続されている。
反応容器４０００は排気管４０１１を有し、メインバルブ４０１３を介して排気装置４００１で真空排気される構成である。

以下、図４の装置を用いた、ａ−ＳｉＣ表面層を搭載した電子写真感光体の作製方法の一例について説明する。
例えば、旋盤（図示せず）を用いて表面に鏡面加工を施した円筒状基体４００３を、反応容器４０００の内部の基体加熱ヒーター４００４を取り囲むように補助基体４００２の上に設置し、キャップ４０１４を設置する。

次に、メインバルブ４０１３を開いて反応容器４０００及びガス導入管４００５の内部を排気する。真空計４０１２の読みが０．６７Ｐａ以下になった時点で原料ガス導入バルブ４０１０を開き、加熱用の不活性ガス、一例としてアルゴンをガス導入管４００５より反応容器４０００の内部に導入する。そして、反応容器４０００の内部が所望の圧力になるように加熱用の不活性ガスの流量と、メインバルブ４０１３の開口量あるいは排気装置４００１の排気速度を調整する。その後、不図示の温度コントローラーを作動させて基体加熱ヒーター４００４により円筒状基体４００３を加熱し、円筒状基体４００３の温度を５０℃〜５００℃の所望の温度に制御する。円筒状基体４００３が所望の温度に加熱されたところで、不活性ガスを徐々に止めながら、成膜用の所定の原料ガスを反応容器４０００の内部に徐々に導入する。原料ガスは、例えば、ＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６、ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_６の如き材料ガスや、Ｂ_２Ｈ_６、ＰＨ_３の如きドーピングガスであり、不図示のマスフローコントローラーによって、原料ガスが所定の流量になるように調整する。その際に、反応容器４０００の内部を数十Ｐａから数百Ｐａの圧力に維持するように、真空計４０１２を見ながらメインバルブ４０１３の開口量あるいは排気装置４００１の排気速度を調整する。

以上の手順によって成膜準備を完了した後、円筒状基体４００３の上に堆積膜の形成を行なう。反応容器４０００の内部の圧力が安定したことを確認した後に、高周波電源４００９を所望の電力に設定して高周波電力を放電電極４００６に供給し高周波グロー放電を生起させる。このときマッチングボックス４００８を調整して、反射電力が最小となるようにし、高周波電力の入射電力から反射電力を差し引いた実効値を所望の値にする。この放電エネルギーによって、反応容器４０００の内部に導入した原料ガスが分解され、円筒状基体４００３の上に所定の堆積膜が形成される。尚、膜形成を行なっている間は円筒状基体４００３をその中心軸線周りに駆動装置（不図示）によって所定の速度で回転させてもよい。所望の膜厚の堆積膜が形成された後に、高周波電力の供給を止め、反応容器４０００の内部への原料ガスの流入を止める。必要に応じて原料ガス種、高周波電力等の条件を変更して複数の堆積膜を順次形成する。その後、反応容器４０００の内部を一旦高真空に引き上げてから堆積膜形成工程を終える。以上の操作によってａ−ＳｉＣ表面層を搭載した電子写真感光体を作製する。

以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
アルミニウム製の円筒状基体（長さ３８１ｍｍ）をダイヤモンドミラクルバイトにより鏡面加工した。

図５に鏡面加工後の円筒状基体の概略図を示す。
その際に、円筒状基体５００１の長手方向の中心から１６４ｍｍ部分（図５の端部Ｅ）の外径と、円筒状基体５００１の長手方向の中心から１５８ｍｍまでの範囲（図５の領域Ｆ）の外径最大値がそれぞれ表１に示す値になるように鏡面加工した。

次に、図４に示すプラズマ処理装置を用いて、円筒状基体５００１の上に表２に示す条件で電子写真感光体を作製した。

図６に作製した電子写真感光体の概略図を示す。
作製した電子写真感光体６００１の長手方向の中心から１６３〜１６５ｍｍ部分（図６の端部領域Ｇ）の外径を測定した。次に電子写真感光体６００１の長手方向の中心から１５９ｍｍまでの範囲（図６の領域Ｈ）の外径を測定した。その結果を表３に示す。

外径の測定は、ミツトヨ社製の三次元測定機（Crysta Apex C9106、商品名）を使用し、測定箇所毎に、周方向８点を測定して中心を決定した後、周方向２４点を測定し、最小二乗近似で外径を計算している。

［比較例］
実施例と同様の方法で、円筒状基体の外径寸法が表４に示す値になるように円筒状基体を鏡面加工した。

次に実施例と同様の方法で電子写真感光体を作製し、作製した電子写真感光体の外径を測定したその結果を表５に示す。

［実施例、比較例の評価］
作製したそれぞれの電子写真感光体を、プロセススピードを５００ｍｍ／ｓｅｃとなるように改造したキヤノン製複写機ｉＲＣ-５８７０に設置した。尚、本実施例で使用した複写機においては、領域Ｂ＜領域Ａの関係を満たしている。又、電子写真感光体を一回転させた後、クリーニングブレードの両端が電子写真感光体に接している位置を測定した。値は電子写真感光体の長手方向の中心からの距離である。その結果を表６に示す。

次にそれぞれの電子写真感光体において、温度３０℃、相対湿度８０％の高湿環境下で印字率１％のＡ４テストパターンを用いて、１日当たり２．５万枚の連続通紙試験を１０日間実施して２５万枚まで行った。その際にクリーニングブレードびびりが発生しないかを以下の基準で評価した。その結果を表７に示す。
Ａ：クリーニングブレードびびり発生なし
Ｂ：クリーニングブレード端部にトナーがもれた跡が観測されたが、画像には影響は無かった
Ｃ：クリーニングブレード全般にトナーがもれた跡が観測され、画像にも影響が出た

表７に示した結果より、以下の場合に本発明の効果が得られることがわかる。
クリーニングブレードが電子写真感光体に接している領域の両端における電子写真感光体の外径が、マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域における電子写真感光体の外径よりも大きい場合。

１００１：電子写真感光体
１００２：主帯電器
１００３：静電潜像形成手段（画像露光手段）
１００４：現像器
１００５：転写帯電器
１００６：転写材
１００７：クリーニングユニット
１００８：マグネットローラー
１００９：クリーニングブレード
１０１０：前露光手段
４０００：反応容器
４００１：排気装置
４００２：補助基体
４００３：円筒状基体
４００４：基体加熱ヒーター
４００５：ガス導入管
４００６：放電電極
４００７：絶縁碍子
４００８：マッチングボックス
４００９：高周波電源
４０１０：原料ガス導入バルブ
４０１１：排気管
４０１２：真空計
４０１３：メインバルブ
４０１４：キャップ
５００１：円筒状基体
６００１：電子写真感光体

Claims (1)

1. クリーニングブレードとマグネットローラーとを少なくとも有するクリーニングユニットを有する電子写真装置において、
   電子写真感光体軸方向に関して、前記クリーニングブレードが電子写真感光体に接する領域が前記マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域よりも広く、前記クリーニングブレードが電子写真感光体に接している領域の両端における電子写真感光体の外径が、前記マグネットローラーの上のトナーコート領域が電子写真感光体に接している領域における電子写真感光体の外径よりも大きいことを特徴とする電子写真装置。
   

Images