JP2015045709A - 画像形成ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
請求項2に係る発明は、前記剥離部材は、前記像保持体に接触する先端側に向かうに従い、当該像保持体の回転軸方向に沿った幅が小さくなるように形成されることを特徴とする請求項1記載の画像形成ユニットである。
請求項3に係る発明は、前記像保持体の前記外周面を帯電する帯電器を更に備え、前記帯電器は、直流電流のみを用いて前記像保持体の前記外周面を帯電することを特徴とする請求項1記載の画像形成ユニットである。
請求項4に係る発明は、前記像保持体の前記外周面に形成された静電潜像を重合トナーにより現像する現像器と、前記像保持体に接触して設けられ、当該像保持体に残留したトナーを除去するトナー除去部材とをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の画像形成ユニットである。
請求項5に係る発明は、回転し、外周面にフッ素材料を含む含フッ素層が形成され、当該外周面に画像を保持する像保持体と、前記像保持体に保持される画像を記録材に転写する転写手段と、表面および当該表面と対向する裏面を備える板状の形状を有し、前記像保持体の前記含フッ素層に当該表面が接触することで弾性変形し、前記転写手段により画像が転写された記録材を当該像保持体から剥離する剥離部材とを備える画像形成装置である。
請求項2に係る発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、像保持体と剥離部材との密着性を高めることが可能になる。
請求項3に係る発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、直流方式で帯電を行う場合であっても、画質の低下を抑制することが可能になる。
請求項4に係る発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、トナー除去部材と像保持体との摩擦を低減することが可能になる。
請求項5に係る発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、像保持体の表面に傷が生じることを抑制できる。
図1は、本実施の形態が適用される画像形成装置1の構成の一例を示した図である。同図に示す画像形成装置1は、単色プリンタであり、画像データに対応して画像形成を行う画像形成部10、ユーザからの指示を受け付けるとともにユーザに対するメッセージ等を表示するユーザインタフェース(UI)4、画像形成装置1全体の動作を制御する制御部5、例えばパーソナルコンピュータ(PC)2や画像読取装置3等といった外部装置に接続され、これらから受信された画像データに対して画像処理を施す画像処理部6を備えている。
また、画像形成装置1は、画像形成部10に対して記録材を供給する記録材供給部40、画像形成部10に対してトナーを供給するトナーカートリッジ45を備えている。
図1および図2に示すように、画像形成部10は、回転可能に設けられ静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム12、感光体ドラム12の表面を帯電する帯電器13、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を画像データに基づいて露光する露光装置14、感光体ドラム12上に形成された静電潜像を現像する現像器15、転写後の感光体ドラム12の表面を清掃するトナー除去部材の一例としてのクリーナ16を備えている。なお、本実施の形態における感光体ドラム12は、不図示の回転軸を備え、その軸方向が画像形成装置1のフロント側(図中手前側)からリア側(図中奥側)に向くように配置されている。
さらに、画像形成部10は、転写ロール20によりトナー像が転写された記録材を感光体ドラム12の表面から剥離する剥離器50を備えている。
ここで、感光体ドラム12を帯電するための帯電部材に電圧を印加する方式としては、一般的に、直流電圧のみを印加する直流方式と、直流電圧に交流電圧を重畳して印加する交流重畳方式とが挙げられる。本実施の形態では、帯電ロール13aに対して直流電圧のみを印加する直流帯電方式を採用している。
重合トナーとは、例えば樹脂粒子と着色剤粒子とを化学反応により結合させて製造されるトナーを表し、原料を砕いて製造される粉砕トナーとは区別されている。一般に、重合トナーは、粉砕トナーと比較して、粒子の大きさが揃っており、形状が球形に近くなっている。本実施の形態の現像器15においては、例えば平均粒子径(D50)が2μm〜12μmのトナー、好ましくは3μm〜9μmのトナーを用いることができる。また、トナーの平均形状指数(ML2/A)が115〜140のものを用いることにより、高い現像、転写性を得ることができ、この結果、高画質の画像を得ることができる。なお、MLはトナー粒子の絶対最大長を示し、Aはトナー粒子の投影面積を示す。
その後、トナー像が転写された記録材は、剥離器50により感光体ドラム12の表面から剥離され、定着器30まで搬送される。定着器30に搬送された記録材上のトナー像は、定着器30によって熱および圧力による定着処理を受けて記録材上に定着される。そして定着画像が形成された記録材は、画像形成装置1の排出部に設けられた排紙積載部(不図示)に搬送される。
一方、転写後に感光体ドラム12の表面に付着しているトナー(転写残トナー)は、転写の終了後に感光体ドラム12の表面からクリーナ16によって除去される。
このようにして、画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返して実行される。
図3(a)(b)は、本実施の形態が適用される感光体ドラム12の層構成の一例を示した図である。
図3(a)に示す本実施の形態の感光体ドラム12は、いわゆる機能分離型感光体(積層型感光体)であり、導電性基材121と、導電性基材121の上に形成される下引き層122と、下引き層122の上に形成される電荷発生層123と、電荷発生層123上に形成される含フッ素層の一例である電荷輸送層124とを備えている。なお、この例では、電荷発生層123および電荷輸送層124によって、感光層120が構成されている。
下引き層122は、例えば、結着樹脂と導電性粒子とを含んで構成される。
また、導電性粒子は、疎水化処理剤(例えばカップリング剤)等により表面処理を施して、抵抗調整して用いてもよい。
導電性粒子の含有量は、例えば、結着樹脂に対して、10質量%以上80質量%以下であることが望ましく、40質量%以上80質量%以下であることがより望ましい。
電荷発生層123は、例えば、電荷発生材料と結着樹脂とを含んで構成される。
電荷発生材料としては、例えば、無金属フタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、ジクロロスズフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等のフタロシアニン顔料が挙げられる。また、その他、電荷発生材料としては、アゾ系顔料、キノン顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスベンゾイミダゾール顔料、アントロン顔料、キナクリドン顔料等が挙げられる。これらの電荷発生材料は、それぞれを単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
電荷発生材料と結着樹脂との配合比は、例えば、10:1乃至1:10の範囲が望ましい。
電荷輸送層124は、例えば、電荷輸送材料と結着樹脂とを含んで構成される。
電荷輸送材料としては、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等の正孔輸送性化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの電荷輸送材料は、それぞれを単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
電荷輸送材料と結着樹脂との配合比は、例えば、10:1乃至1:5の範囲が望ましい。
具体的には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、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(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ素樹脂と水酸基とを有するモノマーを共重合させた樹脂等を用いることが好ましい。また、これらのうちでも、PTFE、FEP、PFAを用いることが、電気特性上の観点からより好ましい。
保護層125は、上述した電荷輸送層124と同様な構成で形成することができ、さらに、上述した結着樹脂の他に硬化型樹脂を用いることもできる。さらに、本実施の形態においては、保護層125は、フッ素系の化合物を含んで構成される。保護層125が含有するフッ素化合物は、上述した電荷輸送層124の項であげたものと同様のものを用いることができる。
図4に示すように、本実施の形態の剥離器50は、感光体ドラム12の表面に接触し、感光体ドラム12の表面から記録材を剥離する剥離部材の一例としての剥離フィルム51と、感光体ドラム12の軸線方向に沿って設けられ、剥離フィルム51を保持する保持部材52とを備える。
剥離フィルム51としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)やポリカーボネート(PC)、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアリレート等を用いることができ、特にPETやPCを用いることが好ましい。
また、剥離フィルム51の厚さは、例えば0.05mm〜0.5mの範囲が好ましく、0.075mm〜0.3mmの範囲がより好ましい。
剥離フィルム51が過度に厚い場合には、剥離フィルム51の剛性が高くなりやすく、剥離フィルム51により感光体ドラム12の表面に傷が付くおそれがある。また、剥離フィルム51が過度に薄い場合には、剥離フィルム51と感光体ドラム12との間に記録材が巻き込まれて記録材の剥離が困難になるおそれがある。
本実施の形態の剥離フィルム51では、両面テープや接着剤等により、取り付け部51aが保持部材52に貼り付けられる。これにより、剥離フィルム51は、保持部材52に保持され、感光体ドラム12に対して予め定められた位置に配置されることになる。
本実施の形態の剥離フィルム51では、第1の例および第2の例において、長さd1が取り付け幅d2と比較して短く形成されている。
また、図5(a)に示した第1の例における剥離フィルム51では、先端幅d3は0となっている。さらに、図5(b)に示した第2の例における剥離フィルム51では、先端幅d3と比較して取り付け幅d2が大きく形成されている。
本実施の形態では、剥離部51bのうち、先端側から長さd1のおよそ40%までの部分が感光体ドラム12の表面に接触した状態となっている。
ここで、剥離フィルム51の取り付け角度θ1は、剥離フィルム51として用いる材料や剥離フィルム51の厚さ等によっても異なるが、例えば20度〜70度の範囲とすることができる。
また、剥離フィルム51の取り付け角度θ1が過度に大きい場合には、感光体ドラム12に対する剥離フィルム51の接触力が大きくなり、感光体ドラム12の表面に傷等が生じる懸念がある。
ただし、剥離フィルム51の剥離部51bは、図5(a)(b)に示したように、保持部材52側から感光体ドラム12に接触する先端側に向かうに従い感光体ドラム12の軸線方向に沿った幅が小さくなる、いわゆる先細り形状であることが好ましい。このような形状を有することで、剥離器50に記録材が搬送された場合に、剥離フィルム51の先端が感光体ドラム12と記録材との間に入り込みやすくなり、本構成を採用しない場合と比較して、記録材の剥離を良好に行うことが可能になる。
さらに、剥離部51bが先端側に向かうほど撓みやすくなることで、本構成を採用しない場合と比較して、剥離フィルム51の感光体ドラム12表面に対する圧力が大きくなることが抑制でき、感光体ドラム12の表面に傷が付くことを抑制できる。
本実施の形態の剥離器50では、保持部材52に対して剥離フィルム51を2つ取り付けている。それぞれの剥離フィルム51は、画像形成装置1にて画像が形成され得る記録材(用紙)のうち最も幅が小さい記録材が搬送される最小通紙幅D1よりも内側に配置される。
これにより、画像形成装置1にて画像の形成を行う記録材に対して、双方の剥離フィルム51が接触することになり、記録材の感光体ドラム12からの剥離不良を抑制することができる。
さらに、本実施の形態では、1つの保持部材52に対して2つの剥離フィルム51を取り付ける構成としたが、保持部材52を複数設け、それぞれの剥離フィルム51を異なる保持部材52に取り付ける構成としてもよい。
この結果、記録材Pが、搬送方向の下流側から順に感光体ドラム12より離れていき、感光体ドラム12の表面から記録材Pを剥離することができる。
しかし、クリーナ16を感光体ドラム12に強く押し当てた場合、感光体ドラム12の表面とクリーナ16との摩擦等によりクリーナ16の先端が微細に振動して異音が発生するいわゆるブレード鳴きや、クリーナ16の先端部が感光体ドラム12の回転方向下流側に反転するめくれ等の不具合が発生しやすくなる。
上述した感光体ドラム12の最表面に設けられる電荷輸送層124等のフッ素材料を含む層は、局所的に力がかかることで削れ、傷が生じやすい性質を有している。
したがって、このように剛性の高い剥離爪を、フッ素材料を含む電荷輸送層124等が最表面に形成された感光体ドラム12に強く押し当てた場合、剥離爪によって感光体ドラム12の表面に局所的な力がかかり、感光体ドラム12の表面(電荷輸送層124)に傷が生じるおそれがある。
特に、本実施の形態のように、感光体ドラム12の帯電に直流方式の帯電器13を用いた場合、交流重畳方式の帯電器を用いる場合と比較して、感光体ドラム12の表面に生じた僅かな傷によっても、記録材に形成される画像に画像欠陥が生じやすい傾向がある。この結果、感光体ドラム12の表面に傷が付いた場合には、記録材に形成される画像の画質が低下しやすい傾向がある。
この結果、本実施の形態では、感光体ドラム12の表面にフッ素材料を含む表面層(含フッ素層)を形成した場合であっても、感光体ドラム12の表面に傷等が生じるのを抑制しながら、感光体ドラム12から記録材を剥離することが可能になる。
(実施例1)
図3〜図6で示した感光体ドラム12、剥離器50等を有する画像形成装置1により記録材(用紙)に対して画像形成をする試験を行った。画像形成装置1としては、直流のみで感光体ドラム12を帯電する帯電器13を有するものを用い、また、現像剤(トナー)としては、平均粒子径(D50)が5.9μm、平均形状係数(ML2/A)が130のものを用いた。また、用紙としては、王子製紙社製A4苫更(49gsm)を図7(実施例および比較例にて使用した用紙の形状を示した図)のような形状に加工したものを用いた。
また、剥離器50の剥離フィルム51は、厚さ0.100mmのポリエチレンテレフタレート(PET;東レ株式会社製のルミラーS10)からなり、剥離部51bの形状が二等辺三角形のものを用いた。
なお、剥離部51bの長さd1、取り付け幅d2および先端幅d3は、表1に示す通りである。また、この例において感光体ドラム12の表面と剥離器50における保持部材52までの距離は、5.28mmとなっている。
実施例1で使用した剥離フィルム51の構成(剥離フィルム51の素材、厚さ、剥離部51bの形状)を表1に示すように変更して、画像形成を行った。実施例2〜8において、剥離フィルム51以外の感光体ドラム12等の構成は実施例1と同様である。
ここで、表1中で剥離フィルム51の素材としてPCはポリカーボネートを意味している。また、剥離フィルム51として、実施例2〜6では、実施例1と同様に、PETからなる東レ株式会社製のルミラーS10を用い、実施例7では、PCからなる帝人株式会社性のパンライトPC−2151を用い、実施例8では、PCからなる旭硝子株式会社製のカーボグラスC110Cを用いた。
電荷輸送層124にフッ素系化合物を有しない(すなわち、感光体ドラム12の表面に含フッ素層が存在しない)感光体ドラム12(感光体2)を用いた以外は、実施例1と同様に画像形成を行った。
感光体ドラム12から記録材(用紙)を剥離する手段として、剥離器50(剥離フィルム51)の代わりにフッ素樹脂からなる剥離爪を用いた以外は、実施例1と同様に画像形成を行った。
感光体ドラム12から記録材(用紙)を剥離する手段として比較例2と同様にフッ素樹脂からなる剥離爪を用いるとともに、比較例1と同様に電荷輸送層124にフッ素系化合物を有しない感光体ドラム12(感光体2)を用いた以外は、実施例1と同様に画像形成を行った。
感光体ドラム12から記録材(用紙)を剥離する手段を有しない点以外は、実施例1と同様に、画像形成を行った。
実施例1〜8および比較例1〜4について、以下のように、用紙の剥離性、用紙に形成された画像の画質、クリーナ16におけるブレード鳴きの発生、用紙における後端汚れの発生の各々を評価した。
<用紙の剥離性>
感光体ドラム12からの用紙の剥離性について評価した。具体的には、100枚の用紙に対して画像を形成し、剥離器50において正常に剥離が行われた用紙の枚数を数えた。
評価基準は以下の通りである。
◎:剥離が正常に行われた用紙の枚数が95枚以上
○:剥離が正常に行われた用紙の枚数が85枚以上95枚未満
×:剥離が正常に行われた用紙の枚数が85枚未満
5kPV(kilo Print Volume)後に用紙に形成された画像の画質について評価した。
◎:画像の欠陥が観察されない。
○:目視では、画像の欠陥が観察されない。
×:50倍の拡大鏡で画像の欠陥が観察される。(ハーフトーン画像を印刷する場合に、実用上問題となるレベル)
××:目視で画像の欠陥が観察される。(ハーフトーン画像に加えて、文字印字時においても実用上問題となるレベル)
感光体ドラム12の回転を停止させた際の、クリーナ16と感光体ドラム12との間で生じる異音(ブレード鳴き)について評価した。
◎:ブレード鳴きが確認されない。
×:ブレード鳴きの発生が確認される。
画像が形成され、画像形成装置1から排出された用紙の後端部における汚れについて評価した。
◎:用紙の後端に汚れが確認されない。
×:用紙の後端に汚れの発生が確認される。
以上の評価結果を表1に示した。
すなわち、実施例1〜8のように、フッ素系化合物を含む含フッ素層(この例では、電荷輸送層124)が表面に設けられた感光体ドラム12から記録材を剥離する剥離手段として、剥離フィルム51を用いることで、例えば、フッ素樹脂等から構成される剥離爪を用いて記録材を剥離する場合と比較して、用紙剥離性、画質の低下を抑制でき、且つブレード鳴きや用紙後端汚れ等の不具合の発生を抑制することが可能になることが確認できる。
Claims (5)
- 回転し、外周面にフッ素材料を含む含フッ素層が形成され、当該外周面に画像を保持する像保持体と、
表面および当該表面と対向する裏面を備える板状の形状を有し、前記像保持体の前記含フッ素層に当該表面が接触することで弾性変形し、当該像保持体から画像が転写された記録材を当該像保持体から剥離する剥離部材と
を備える画像形成ユニット。 - 前記剥離部材は、前記像保持体に接触する先端側に向かうに従い、当該像保持体の回転軸方向に沿った幅が小さくなるように形成されることを特徴とする請求項1記載の画像形成ユニット。
- 前記像保持体の前記外周面を帯電する帯電器を更に備え、
前記帯電器は、直流電流のみを用いて前記像保持体の前記外周面を帯電することを特徴とする請求項1記載の画像形成ユニット。 - 前記像保持体の前記外周面に形成された静電潜像を重合トナーにより現像する現像器と、
前記像保持体に接触して設けられ、当該像保持体に残留したトナーを除去するトナー除去部材と
をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の画像形成ユニット。 - 回転し、外周面にフッ素材料を含む含フッ素層が形成され、当該外周面に画像を保持する像保持体と、
前記像保持体に保持される画像を記録材に転写する転写手段と、
表面および当該表面と対向する裏面を備える板状の形状を有し、前記像保持体の前記含フッ素層に当該表面が接触することで弾性変形し、前記転写手段により画像が転写された記録材を当該像保持体から剥離する剥離部材と
を備える画像形成装置。
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