JP3843765B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真複写機、レーザービームプリンター、静電記録装置等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の電子写真複写機、レーザービームプリンター、静電記録装置等の画像形成装置においては、感光体ドラムの表面を一様に帯電した後、当該感光体ドラムの表面に画像露光を施して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像器により現像してトナー像を形成し、当該感光体ドラム上に形成されたトナー像を、記録材上に直接転写して定着するか、又は、中間転写体上に一旦転写した後、当該中間転写体から記録材上に転写して定着することにより、白黒又はカラーの画像を形成するように構成されている。
【0003】
そして、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラムの表面は、クリーニングブレード等を備えたクリーニング装置によって、残留トナー等が除去されて清掃され、次の画像形成工程に備えるようになっている。
【0004】
ところで、上記電子写真複写機、レーザービームプリンター、静電記録装置等の画像形成装置においては、クリーニングブレード等を備えたクリーニング装置によるクリーニング性が不十分であると、感光体ドラム上に残留トナーが付着したまま、次の画像形成工程が行なわれるため、接触型の帯電器を汚損したり、背景部のかぶり等となって、画質を劣化させるという問題点を有していた。
【0005】
そこで、クリーニングブレード等を備えたクリーニング装置のクリーニング性を向上させる目的で、感光体ドラムの表面へ潤滑剤を供給する技術が、特開昭56−147470号公報、特開平7−210051号公報、特開昭60−225870号公報、特開平5−53485号公報、特開平6−332351号公報等に開示されている。
【0006】
上記特開昭56−147470号公報に係るドラム塗布剤間欠塗布装置は、固体潤滑剤を回転ブラシに接触させ、付着した潤滑剤を間欠的に感光体ドラムの表面に付着させるように構成したものである。
【0007】
また、上記特開平7−210051号公報に係る電子写真装置のクリーニング装置は、固体潤滑剤を回転ブラシに接触させ、付着した潤滑剤を感光体ドラム表面の非画像部、或いは非画像領域及び画像領域にまたがって付着させるように構成したものである。
【0008】
さらに、上記特開昭60−225870号公報に係る画像記録装置は、潤滑剤が表面に付着したスポンジロールを、ブレードの下流に圧接させるように構成したものである。
【0009】
また更に、上記特開平5−53485号公報に係る画像形成装置は、ブレードクリーニング手段を有する画像形成装置において、固体の潤滑性物質を含有する弾性ローラーを、クリーニング手段に対し、上流側でかつ下方に配置するように構成したものである。
【0010】
さらに、上記特開平6−332351号公報に係る潤滑剤塗布装置は、潤滑剤塗布装置がフィルムシート状に形成されるように構成したものである。
【0011】
一方、上記電子写真複写機、レーザービームプリンター、静電記録装置等の画像形成装置において、画像形成部の寿命は、クリーニングブレード等を備えたクリーニング装置によって磨耗を受ける感光体ドラムの寿命で、ほぼ決定されることが知られている。
【0012】
ところで、近年、電子写真感光体は、感度、安定性の面から、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が考案され実用化されている。この構成の電子写真感光体は、電荷発生物質を適当な樹脂を結着材として結着してなる層と、その上の電荷輸送材をバインダー樹脂中に分散或いは溶解させた層の2層からなっている。電荷輸送材を含有する層は、多くの場合、正孔輸送材を含有し、そのバインダーとしてポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用あるいは検討されている。
【0013】
電子写真プロセスでは、感光体の帯電を行なう必要があるが、感光体の帯電は、上記電荷輸送層表面にコロナ帯電あるいはローラー帯電等により負の電荷を付与することにより行われる。その際、放電により発生するオゾンや放電による電気的な衝撃により樹脂の劣化、感度低下、帯電性能の低下が起きる場合がある。さらに、主にクリーニングブレードによる感光体への機械的なストレスにより表面層の磨耗が進行する。これにより感光体の帯電性能や感度が劣化することが感光体の長寿命化に対しての大きな課題となっている。特にローラー帯電に代表される接触帯電方式においては、放電ストレスが強く磨耗率が大きくなる。
【0014】
このように、感光体ドラムとして、現在殆どの画像形成装置に使用されている有機感光体を用いた感光体ドラムの表面層が、クリーニング装置により磨耗されて感度が低下したりして、画像形成部の他のデバイスの寿命より、はるかに早く寿命に達することになる。
【0015】
そこで、近年、感光体ドラムを含むデバイスのユニット化が進むなかで、ランニングコストの低減策として、感光体ドラムの長寿命化が供給メーカー間で盛んに行なわれている。
【0016】
感光体の長寿命化を図るためには、表面層の高強度化が有効な手段となる。また、転写効率の高い球形トナーを使用し、クリーニング手段を有しない所謂クリーナレスの画像形成方法や、最表面に無機粒子などをドープしたオーバーコートを有する有機感光体、あるいは単に感光層に無機粒子をドープして高硬度化した有機感光体を用いる方法などもある。
【0017】
さらに、上記の如く感光体の表面強度を上げる試みとして、感光体表面に高硬度の保護層を設けることが考えられている。例えば、特開平4−36989号公報、特開平4−43384号公報では、プラズマ処理により炭素を主成分とする保護層を形成している。これにより磨耗による感光体の劣化を防止し長寿命化を図ることができる。
【0018】
しかし、前記のような高硬度の表面層を有する感光体を使用した場合には、高湿環境下での像ながれ(デリーション)の発生が顕著な課題となる。感光体の表面硬度を高くすると長期にわたり使用した際の感光体磨耗量の低減が可能であるが、感光体表面に付着する放電生成物の除去が困難となる。感光体表面に残留した放電生成物が高湿環境下で吸水すると、感光体の表面抵抗が下がる。このため、静電潜像が流れてしまう像ながれ(デリーション)がおきる。実際のプリントサンプル上では、文字が識別できなくなったりハーフトーン画像の白抜けが発生する等の現象として観測される。
【0019】
この点、従来の感光体では、放電生成物を除去する際に感光体表面層を少しずるけずりとってきたため、放電生成物による問題点は生じなかったが、感光体の表面層を高硬度化すると、放電生成物の除去が困難になる。この放電生成物の除去には、洗浄液や水を使用することが効果的であることが知られている。前述の特開平4−36989号公報、特開平4−43384号公報において、この方法が提案されている。
【0020】
また、中間転写体を用いた画像形成装置では、中間転写体から紙などの記録材への転写時に、やはり転写手段により中間転写体の表面に放電生成物が付着し、記録材への転写不良や、中間転写体クリーニング手段のダメージ等の原因となる。
【0021】
そこで、感光体に磨耗などのストレスを与えることなく、放電生成物を取り除く手段としては、液体による感光体表面の洗浄がもっとも有効である。たとえば、特開平4−39689号公報では、転写後に高吸水性のロールを用いて感光体表面に付着した放電生成物を除去している。また、特開平4−43384号公報では、転写後に洗浄液により感光体上の放電生成物を除去している。以上の方法は、放電生成物の主成分が硝酸アンモニウムなどの所謂NOxであり、これらの成分が水、アルコールなどの極性溶媒に非常によく溶解するために除去手段としては有効である。
【0022】
放電生成物を除去する他の方法としては、酸化セリウムやチタン酸ストロンチウム等の研磨粒子を現像剤に混入することが提案されている。例えば、特開2000−47545号公報があげられる。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開昭56−147470号公報、特開平7−210051号公報、特開昭60−225870号公報、特開平5−53485号公報、特開平6−332351号公報等に開示されているように、クリーニングブレード等を備えたクリーニング装置のクリーニング性を向上させる目的で、感光体ドラムの表面へ潤滑剤を供給するように構成した場合には、一般的に、感光体表面の潤滑剤として、ステアリン酸亜鉛などが良く使用されるが、固体潤滑剤を感光体ドラムの表面に付着させる手段として、回転ブラシやスポンジロール等が必要となり、これらの部材の取り付けスペースや、部品点数の増加に伴うコストアップが問題となる。また、特開平6−332351号公報に開示されているように、潤滑剤塗布装置がフィルムシート状に形成されるように構成した場合には、ブレード状の基材に潤滑剤が塗布、被覆、または含浸されるが、基材に潤滑剤を塗布した場合には、潤滑剤が早期に磨耗し、長期間の使用に耐えることができず、又、基材に含浸させた場合には、潤滑剤の供給が不足し、潤滑剤の効果が十分得られないという問題点を有していた。
【0024】
一方、上記特開平4−39689号公報や特開平4−43384号公報に開示された技術の場合には、中間転写体を用いた画像形成装置では中間転写体上の放電生成物を除去することができないという問題点を有していた。また、表面層の主成分がポリカーボネートなどの高分子樹脂からなる一般的な有機感光体の場合には、水やアルコールなどの液体を用いると、液体が感光体層の内部に侵入し、その結果感光体の感度が変化するという新たな問題点が生じる。また、感光体のクリーニング装置の下流側に放電生成物除去手段を設けた場合には、感光体上に過剰な水分や洗浄液が残留し白抜け状の画質欠陥が発生するという問題点を有していた。
【0025】
また、現像剤に研磨粒子を混入させる場合は、表面硬度の非常に高い感光体を使用する際に十分な研磨効果を得ようとすると多量の研磨粒子を混入する必要がある。現像剤に、あまりに多量に研磨剤を混入しすぎると現像剤の帯電性能が劣化してしまう。このため、バックグラウンドにかぶりが生じたり、文字の再現性が悪くなるという問題点があった。
【0026】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その第1の目的とするところは、潤滑剤を供給するため部材の取り付けスペースや、部品点数の増加に伴うコストアップを招くことなく、充分な潤滑剤の供給が可能な潤滑剤供給装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【0027】
また、この発明の第2の目的とするところは、中間転写体を用いた画像形成装置であっても、感光体および中間転写体に付着した放電生成物を容易に除去することができ、感光体を磨耗することなく放電生成物の付着に伴う、画像流れ、ブレード鳴きやブレード捲れ、感光体駆動系のトルク上昇、中間転写体クリーニング手段のダメージを抑え、長期間に渡って安定した画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。また、特に感光体の長寿命化のため表面を高硬度化処理した感光体を使用した時に、クリーニングブレードへのダメージを低減し、画像流れ、クリーニング不良を防止することにある。
【0028】
さらに、この発明の第3の目的とするところは、高強度な感光体を使用し磨耗による劣化を防止すると同時に、像流れやその他の画質欠陥を発生させずに長寿命な画像形成装置を提供することにある。
【0029】
【課題を解決するための手段】
すなわち、この発明は、例えば、感光体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置において、前記潤滑剤供給装置は、一方の表面側に潤滑剤が多く存在するように、ゴム状弾性部材に潤滑剤を傾斜分散したブレード状部材を備え、当該ブレード状部材の潤滑剤が多く存在する面を、感光体の表面に圧接させることにより、当該感光体ドラムの表面に潤滑剤を供給するように構成される。
【0030】
また、この発明は、例えば、最表面層が少なくとも下記一般式 (I)で表わされる電荷輸送性有機けい素化合物の1種以上からなる硬化膜を有する電子写真感光体と、当該感光体表面への潤滑剤供給手段とを具備するように構成される。
F−[D−A]b (I)
(式中、Fは電荷輸送性化合物から誘導される有機基、Dは可撓性サブユニット、Aは−Si(R1 )(3-a) Qa で示される加水分解性基を有する置換ケイ素基、R1 は水素、アルキル基、置換あるいは未置換のアリール基、Qは加水分解性基を表わし、aは1〜3の整数、bは1〜4の整数を表わす。)
【0031】
さらに、この発明は、例えば、前記感光体表面への潤滑剤供給手段として、ゴム状弾性部材に潤滑剤が分散された物を感光体表面に直接圧接させるように構成される。
【0032】
また更に、この発明は、例えば、前記潤滑剤供給手段をクリーニングブレードの上流側に配置させるように構成される。
【0033】
ところで、請求項1に記載された発明は、像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体に潜像を形成する画像露光手段と、前記像担持体に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を中間転写体上に転写する第1の転写手段と、転写後の像担持体上の転写残トナーをクリーニングする第1のクリーニング手段と、前記中間転写体上のトナー像を記録材上に転写する第2の転写手段と、前記中間転写体上の転写残トナーをクリーニングする第2のクリーニング手段と、前記現像手段の下流側かつ前記第1の転写手段の上流側に、内部に液体を有するカプセル状の粒子を像担持体上に供給するカプセル状粒子供給手段を有し、前記第1及び第2のクリーニング手段によりカプセル状粒子を破壊し、内部の液体とクリーニング手段により像担持体上および中間転写体上の付着物を除去することを特徴とする画像形成装置である。
【0034】
また、請求項2に記載された発明は、像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体に潜像を形成する画像露光手段と、前記像担持体に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を中間転写体上に転写する第1の転写手段と、転写後の像担持体上の転写残トナーをクリーニングする第1のクリーニング手段と、前記中間転写体上のトナー像を記録材上に転写する第2の転写手段と、前記中間転写体上の転写残トナーをクリーニングする第2のクリーニング手段を有し、前記現像手段内に内部に液体を有するカプセル状の粒子を収容し、当該現像手段から前記像担持体上にカプセル状粒子を供給し、前記第1及び第2のクリーニング手段によりカプセル状粒子を破壊し、内部の液体とクリーニング手段により像担持体上および中間転写体上の付着物を除去することを特徴とする画像形成装置である。
【0035】
また、請求項3に記載された発明は、前記液体が水あるいは水を含む液体であり、かつ前記像担持体の表面層が有機珪素化合物を含んだ硬化膜を有するか、または表面層に有機フッ素樹脂あるいは無機珪素化合物もしくは金属酸化物を含有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置である。
【0039】
また、請求項4に記載された発明は、最表面層が少なくとも電荷輸送性有機けい素化合物の1種以上からなる硬化膜を有する電子写真感光体を用いた画像形成装置において、前記感光体のクリーニングを行うクリーニング手段の上流側に、前記感光体の表面に研磨粒子を供給する研磨粒子供給手段を具備し、前記研磨粒子供給手段として、ゴム状弾性部材に研磨粒子が分散された物を感光体表面に直接圧接させることを特徴とする画像形成装置である。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図示の実施例を参照して説明する。
【0043】
実施例1
図2はこの発明の実施例1に係る潤滑剤供給装置を適用した画像形成装置としてのデジタルカラープリンターを示す概略構成図である。なお、画像形成装置としては、カラー複写機やファクシミリ等であっても良いことは勿論である。
【0044】
図2において、1はデジタルカラープリンターの本体を示すものであり、このデジタルカラープリンター本体1の内部には、像担持体としての感光体ドラム2が配設されている。この感光体ドラム2としては、後述するように、最表面層が少なくとも電荷輸送性有機けい素化合物の1種以上からなる硬化膜を有する電子写真感光体を採用したものが用いられ、当該感光体ドラム2は、図示しない駆動手段によって、矢印方向に沿って所定の速度で回転駆動されるようになっている。上記感光体ドラム2の表面は、接触方式の帯電手段としての帯電ロール3によって、所定の電位に一様に帯電された後、画像露光装置としてのROS(Raster Output Scanner)4によって、図示しない画像処理装置で所定の画像処理が施された画像信号に基づき、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の各色に対応したレーザー光LBが順次走査露光され、静電潜像が形成される。
【0045】
上記感光体ドラム2上に形成された静電潜像は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色の現像器5Y、5M、5C、5Kを備えたロータリー方式の現像装置5によって順次現像され、所定の色のトナー像となる。また、上記ロータリー方式の現像装置5の各現像器5Y、5M、5C、5Kには、対応する色のトナーが図示しないトナー供給装置によって、所定量だけ適宜補給されるようになっている。なお、上記感光体ドラム2上に画質調整用の濃度補正パターンを形成する場合には、当該濃度補正パターンの濃度が、濃度検知手段としての図示しない濃度センサによって検知される。
【0046】
上記現像手段としての現像器5としては、二成分磁気ブラシ現像装置、一成分磁気ブラシ現像装置など公知の手段を使用することが可能だが、万線や網点を忠実に再現する観点から、二成分磁気ブラシ現像装置が好ましい。また、同じ観点から現像装置に備えるトナーの体積平均粒径は、3μm以上7μm以下であることが好ましい。
【0047】
上記感光体ドラム2上に形成されたトナー像は、当該感光体ドラム2の下方に配置された中間転写体としての中間転写ベルト6上に、第1の転写手段としての一次転写ロール7によって順次多重に重ね合わせた状態で一次転写される。上記中間転写ベルト6は、駆動ロール8と、バックアップロール9と、テンションロール10とに所定のテンションで張架されており、駆動ロール8によって感光体ドラム2とほぼ同一の速度で回転駆動されるようになっている。また、上記中間転写ベルト6上に多重に転写されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)からなる所定の色数のトナー像は、バックアップロール9に中間転写ベルト6を介して圧接する第2の転写手段としての二次転写ロール11によって、記録材としての記録用紙12上に一括して二次転写される。
【0048】
この実施の形態では、中間転写ベルト6が、感光体ドラム2上に形成されたトナー像が一次転写された状態で、同時に複数面分(A4サイズで2面)だけ保持することが可能となっている。
【0049】
上記記録用紙12は、図2に示すように、カラープリンター本体1の下部に配置された図示しない給紙トレイから給紙ロールによって給紙されるとともに、搬送ロール13及びレジストロール14によって、所定のタイミングで中間転写ベルト6上の二次転写位置へ搬送される。
【0050】
また、上記中間転写ベルト6上から所定の色数のトナー像が一括して二次転写された記録用紙12は、搬送ベルト15を介して定着器16に搬送され、当該定着器16によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、排出ロール17によって、プリンター本体1の外部に設けられた図示しない排出トレイ上に排出され、画像の形成工程を終了する。
【0051】
なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム2の表面は、図2に示すように、感光体用のクリーニング装置18によって、残留トナー等が除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。また、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト6の表面は、中間転写体用のクリーニング装置19によって、残留トナー等が除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。これらの感光体用及び中間転写体用のクリーニング装置18、19は、クリーニングブレード18a、19aによって、残留トナー等を除去するように構成されている。
【0052】
ところで、この実施例では、最表面層が少なくとも下記一般式(I)で表わされる電荷輸送性有機けい素化合物の1種以上からなる硬化膜を有する電子写真感光体と、当該感光体表面への潤滑剤供給手段とを具備するように構成されている。
F−[D−A]b (I)
(式中、Fは電荷輸送性化合物から誘導される有機基、Dは可撓性サブユニット、Aは−Si(R1 )(3-a) Qa で示される加水分解性基を有する置換ケイ素基、R1 は水素、アルキル基、置換あるいは未置換のアリール基、Qは加水分解性基を表わし、aは1〜3の整数、bは1〜4の整数を表わす。)
【0053】
すなわち、この実施例に係る感光体ドラム2において、上記一般式におけるFは、電荷輸送特性を有する有機基であり、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などが挙げられる。
【0054】
また、一般式(I)におけるDとは、光導電性を付与するためのFを、3次元的な無機ガラス質ネットワークに直接結合で結びつけるためのものである。また、堅さの反面もろさも有する無機ガラス質ネットワークに適度な可撓性を付与し、膜としての強度を向上させるという働きもある。具体的には、nを1から15の整数とした場合の−Cn H2n−、−Cn H(2n-2)−、−Cn H(2n-4)−で表わされる2価の炭化水素基、および−COO−、−S−、−O−、−CH2 −C6 H4 −、−N=CH−、−(C6 H4 )−(C6 H4 )−、およびこれらの組み合わせや置換基を導入したものなどが使用できる。
【0055】
さらに、一般式(I)におけるSi基は、互いに架橋反応を起こして3次元的なSi−O−Si結合、すなわち無機ガラス質ネットワークを形成するためのものであり、具体的な構造としては、特開平3−191358号公報、特開平9−124665号公報、特開平11−38656号公報、特開平11−184106号公報などに開示された化合物が好適に使用される。
【0056】
また更に、一般式(I)で示される化合物は、単独で使用しても良いし、膜の成膜性、可撓性を調整するなどの目的から、他のカップリング剤、フッ素化合物と混合して用いても良い。このような化合物として、各種シランカップリング剤、および市販のシリコン系ハードコート剤を用いることができる。
【0057】
また、−Si(R1 )(3-a) Qa で示される加水分解性基を有する置換ケイ素基Aを有する分子量1000以上のポリマーを用いることも粘度を調節し、膜厚をコントロールしたりする際に効果的である。このポリマーの例としては、−Si(R1 )(3-a) Qa で示される加水分解性基を有する置換ケイ素基を有するモノマー(例えば、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、スチリルエチルトリメトキシシランなど)をアゾビスイソブチロニトリルや、ベンゾイルパーオキサイドを用いる公知の方法で合成できる。さらに、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、スチレン、アクリロニトリルなどのモノマーと任意の比率で混合し、共重合体とすることもできる。分子量は低すぎると機械的な強度に劣るため、スチレン換算の値で1000以上が好ましい。また、高すぎると、溶液粘度の調整が困難となるため、2000000以下が好ましい。
【0058】
さらに、硬度の向上、表面潤滑性の向上、クラック防止などの目的で有機、あるいは無機微粒子を添加することもできる。有機微粒子としては、PTFE、ポリスチレンなどが挙げられ、第8回ポリマー材料フォーラム講演要旨集1PC06(1999)に掲載されているような、表面に水酸基などの反応性基を有するものが分散性にすぐれ、均一な高強度膜を得易く、好ましい。
【0059】
これらのコーテイング液の調整は、無溶媒で行うか、必要に応じてメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類等の溶剤を任意に単独、あるいは、混合して使用できるが、好ましくは沸点が150℃以下のものが使用される。溶剤量は任意に設定できるが、少なすぎると光機能性有機けい素化合物が析出しやすくなるため、光機能性有機けい素化合物1部に対し0.5〜30部、好ましくは、1〜20部で使用される。反応温度および時間は原料の種類によっても異なるが、通常、0〜100℃、好ましくは5〜70℃、特に好ましくは、10〜50℃の温度で行うことが好ましい。反応時間に特に制限はないが、反応時間が長くなるとゲル化を生じ易くなるため、10分から100時間の範囲で行うことが好ましい。
【0060】
上記一般式(I)で示される化合物や、他のカップリング剤、含フッ素化合物、−Si(R1 )(3-a) Qa で示される加水分解性基を有する置換けい素基を有するポリマーは、すべてを同時に混合し、加水分解してもよいが、加水分解の度合いを調節するため逐次追加するか、あるいは、固体触媒を除去した後に追加してもよい。特に、−Si(R1 )(3-a) Qa で示される加水分解性基を有する置換けい素基を有するポリマーをコーティング液に加える場合、固体触媒と該ポリマーが同時に存在すると著しくゲル化を促進し、コーティング困難となるため、固体触媒を除去した後に追加することが好ましい。また、得られたコーティング膜の相溶性を向上させるため、固体触媒を除去してからコーティングするまでに1時間以上放置(熟成させる)することも有効である。放置する時間としては、1時間から250時間で、2時間から200時間がより好ましい。この発明で用いられる、系に不溶な固体触媒とは、触媒成分が一般式(I)で示される化合物や、他のカップリング剤、含フッ素化合物、水、反応生成物および溶媒のいずれにも不溶であるものであれば、特に限定せず、また、これらの触媒は、固定床中に設置し反応を流通式に行うこともできるし、バッチ式に行うこともできる。触媒の使用量は、特に限定されないが、加水分解性ケイ素置換基を含有する材料の合計量に対して0.001〜20wt%、特に0.01〜10wt%が好ましい。
【0061】
加水分解縮合させる際の水の添加量は特に限定されないが、生成物の保存安定性やさらに重合に供する際のゲル化抑制に影響するため、好ましくは加水分解性ケイ素置換基を含有する材料の加水分解性基をすべて加水分解するに必要な理論量に対して30〜500%、さらに好ましくは50〜300%の範囲の割合で使用することが好ましい。水の量が500%よりも多い場合、生成物の保存安定性が悪くなったり、光機能性有機けい素化合物が析出しやすくなる。一方、水の量が30%よりも少ない場合、未反応の化合物が増大してコーティング液を塗布、硬化時に相分離を起こしたり、強度低下を起こしやすい。また、保存安定性を向上させるため、アルコール類を混合することも好ましい。
【0062】
さらに、硬化触媒としては、以下の様なものをあげることができる。
【0063】
塩酸、酢酸、リン酸、硫酸などのプロトン酸、アンモニア、トリエチルアミン等の塩基、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエート、オクエ酸第一錫等の有機錫化合物、テトラ−n−ブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等の有機チタン化合物、アルミニウムトリブトキシド、アルミニウムトリアセチルアセトナートなどの有機アルミニウム化合物、有機カルボン酸の鉄塩、マンガン塩、コバルト塩、亜鉛塩、ジルコニウム塩等が挙げられるが、保存安定性の点で金属化合物が好ましく、さらに、金属のアセチルアセトナート、あるいは、アセチルアセテートが好ましい。硬化触媒の使用量は任意に設定できるが、保存安定性、特性、強度などの点で加水分解性ケイ素置換基を含有する材料の合計量に対して0.1〜20wt%が好ましく、0.3〜10wt%がより好ましい。硬化温度は、任意に設定できるが、所望の強度を得るためには60℃以上、より好ましくは80℃以上に設定される。硬化時間は、必要に応じて任意に設定できるが、10分〜5時間が好ましい。また、硬化反応を行ったのち、高湿度状態に保ち、特性の安定性を図ることも有効である。さらに、用途によっては、ヘキサメチルジシラザンや、トリメチルクロロシランなどを用いて表面処理を行い、疎水化することもできる。
【0064】
また、感光体表面の機械的強度を高め、感光体が長寿命になると、感光体が酸化性ガスに長い時間接触することになるため、従来より強い酸化耐性が要求される。画像形成装置(例えば、複写機)中で発生するオゾンや酸化性ガス、あるいは光、熱による感光体の劣化を防止する目的で、感光層中に酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤等の添加剤を添加することができる。例えば、酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール、ヒンダーアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノンおよびこれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機燐化合物等があげられる。光安定剤の例としては、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、ジチオカルバメート、テトラメチルピペリジン等の誘導体があげられる。これらの添加量としては15重量%以下が望ましく、10重量%以下がさらに望ましい。
【0065】
一般式(I)で示される化合物を含有する硬化膜を電荷輸送層上のオーバーコート層として用いる場合、オーバーコート層の厚みは一般的には0.5〜10μm、好ましくは0.7〜8μmが適当である。塗布方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。本発明の架橋硬化膜は、優れた機械強度を有する上に光電特性も十分であるため、これをそのまま積層型感光体の電荷輸送層として用いることもできる。その場合、表面保護層の形成方法での述べたのと同様の方法で電荷輸送層を形成することができる。ただし、1回の塗布により必要な膜厚が得られない場合、複数回重ね塗布することにより必要な膜厚を得ることができる。複数回の重ね塗布を行う場合、加熱処理は塗布の度に行なっても良いし、複数回重ね塗布した後でも良い。
【0066】
ベース感光体−1
ホーニング処理を施した外径84mmのアルミ基材上に、ジルコニウム化合物(商品名:オルガノチックスZC540、マツモト製薬社製)20部、シラン化合物(商品名:A1100、日本ユニカー社製)2.5部及びポリビニルブチラール樹脂(商品名:エスレックBM−S、積水化学社製)とブタノール45部からなる溶液を浸漬コーテイング法で塗布し、150℃において10分間加熱乾燥し膜厚1.0μmの下引層を形成した。
【0067】
X線回折スペクトルにおけるブラッグ角(2θ±0.2°)が、7.4°、16.6°、25.5°、28.3°に強い回折ピークを持つクロロガリウムフタロシアニンの1部をポリビニルブチラール樹脂(商品名:エスレックBM−S、積水化学社製)1部、および酢酸n−ブチル100部と混合し、ガラスビーズとともにペイントシェーカーで1時間処理して分散した後、得られた塗布液を前記下引き層上に浸漬コートし、100℃で10分間加熱乾燥して膜厚約0.15μmの電荷発生層を形成した。
【0068】
下記構造式の化合物(1) を2部、下記構造式の化合物( 2) で示される高分子化合物(粘度平均分子量39,000)3部をクロロベンゼン20部に溶解させた塗布液を前記電荷発生層上に浸漬コーティング法で塗布し、110℃、40分の加熱を行なって膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。ここまでの構成をベース感光体−1とする。
【0069】
【化1】
【0070】
【化2】
【0071】
感光体−1
下記化合物(3) 、化合物(4) をそれぞれ2部を、イソプロピルアルコール5部、テトラヒドロフラン3部、蒸留水0.3部に溶解させ、イオン交換樹脂(アンバーリスト15E)0.05部を加え、室温で攪拌することにより24時間加水分解を行なった。
【0072】
加水分解したものからイオン交換樹脂を濾過分離した液体2部に対し、アルミニウムトリアセチルアセトナートを0.04部を加え、コーティング液1とした。このコーティング液をベース感光体−1の上にリング型浸漬塗布法により塗布し、室温で30分風乾した後、120℃で1時間加熱処理して硬化し、膜厚約3μmの表面保護層を形成した。これを感光体−1とする。
【0073】
【化3】
【0074】
【化4】
【0075】
感光体−2、3
感光体1において、化合物(3)の代わりに感光体−2は下記化合物(5)、感光体−3は下記化合物(6)を用いて表面保護層を形成した以外はまったく同様にして、感光体−2、3を作製した。
【0076】
【化5】
【0077】
【化6】
【0078】
本実施例においては、図1(b)に示すように、感光体ドラム2として、アルミ基材2a上に厚さ1μmの電荷発生層2bと厚さ20μmの電荷輸送層2cを形成した有機感光体の表面に、前記化合物(3)、前記化合物(4)それぞれ2部を、イロプロピルアルコール5部、テトラヒドロフラン3部、蒸留水0.3部に溶解させ、イオン交換樹脂(アンバーリスト15E)0.05部を加え、室温で攪拌することにより24時間加水分解を行った。
【0079】
そして、加水分解したものからイオン交換樹脂を濾過分離した液体2部に対し、アルミニウムトリスアセチルアセトナートを0.04部を加え、コーティング液1とした。このコーティング液をベース感光体−1上にリング型浸漬塗布法により塗布し、室温で30分風乾した後、120℃で1時間加熱処理して硬化し、膜厚約3μmの表面保護層2dを形成したものを、感光体ドラム2として用いた。
【0080】
また、この実施例では、感光体の表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備え、前記感光体表面への潤滑剤供給手段として、ゴム状弾性部材に潤滑剤が分散された物を感光体表面に直接圧接させるように構成されている。
【0081】
さらに、この実施例では、前記潤滑剤供給手段をクリーニングブレードの上流側に配置させるように構成されている。
【0082】
すなわち、この実施例2では、図1に示すように、クリーニング装置18の内部において、クリーニングブレード18aの上流側に、感光体ドラム2の表面に当接するよう、ブレード状の潤滑剤供給部材20が配設されている。このブレード状の潤滑剤供給部材20は、L字形状に折り曲げられた板金21に接着等の手段で取り付けられている。また、上記ブレード状の潤滑剤供給部材20は、その先端部が感光体ドラム2の回転方向下流側に位置する所謂ワイパー方式で、感光体ドラム2の表面に所定の圧力で圧接するように配設されている。なお、22はトナー回収用のオーガを、23はクリーニング装置18の下部のフィルムシールをそれぞれ示している。
【0083】
上記ブレード状の潤滑剤供給部材20は、一方の表面側に潤滑剤が多く存在するように、潤滑剤が傾斜分散されており、当該ブレード状部材20の潤滑剤が多く存在する面を、感光体ドラム2の表面に圧接させることにより、当該感光体ドラム2の表面に潤滑剤を供給するようになっている。
【0084】
上記潤滑剤供給部材20は、例えば、ゴム状弾性部材としてのポリウレタンをベースとして、未硬化状態のポリウレタン製のバインダーに、潤滑剤としてのZnStを混合して分散したものを、図3に示すように、遠心成形機24を用いてシート状の部材25に成形することによって、ポリウレタンバインダーとZnStとの比重の違いによりZnStを、一方の表面側に傾斜分散させ、偏在させることができるため、ZnStの偏在側を感光体ドラム2の表面に圧接することで、潤滑剤を効果よく塗布することができる。
【0085】
ここで、ZnStの比重:1.09に対し、ポリエステルベースのポリウレタンであれば、比重が1.21〜1.25辺りを示し、ポリエーテルベースのものなら比重が1.07となるため、ポリエステルベースのポリウレタンの中にZnStを8wt%を添加し、2mmのシート状に遠心成形すると、図4(a)に示すよに、遠心成形用金型24の金型面とは反対側に密度の高いZnStが偏在するため、こちらの面を感光体に当接するのに対し、ポリエーテルベースのポリウレタンであれば、同様の遠心成形を行うと、図4(b)に示すよに、金型面にZnStが偏在して潤滑剤の密度が高くなるため、こちら側を感光体に当接させる。
【0086】
この実施例1では、図1に示すように、ブレード状の潤滑供給部材20として、バンドー化学(株)製のポリウレタンブレード(配合、no.ハイパーB−165)にZnStを8%重量部を分散させ、遠心成形機にて厚さ2mmとなるように成形し、これを自由長8mm、板金との接着代5mmでブレード状潤滑剤供給部材20を作成し、当接角度20度、食い込み量1.5mmで感光体ドラム2の回転方向に対して順方向に当接させて使用した。
【0087】
次に、本発明者らは、図1及び図2に示すような画像形成装置を試作し、感光体ドラム2の表面に、ブレード状潤滑剤供給部材20によって潤滑剤を供給する実験を行った。
【0088】
使用した画像形成装置は、富士ゼロックス(株)社製のDocu color1250の改造機であり、使用した感光体は、一般式(I)で示すφ84の表面保護層付き有機感光体であり、使用した現像剤は、乳化重合法で作成した平均粒径5.5μmの球形トナーであり、使用した現像装置は、接触式帯電装置(周波数1.6kHz、電流値2.5mA、帯電電位−600V)であった。
【0089】
感光体ドラム2としては、一般式(I)で示す一実施例である感光体−1を220m/secで回転させたときの感光体−1とトナー間との摩擦係数の変化を表したものが図5であり、この図5から明らかなようにブレード状の潤滑剤塗布部材20を使用することにより磨耗係数を大幅に低減することができた。
【0090】
また、そのときの感光体磨耗量および低温低湿下での球形トナーのクリーニング性、及び高温高湿下における放電生成物による白抜けについてテストした結果が図6であり、いずれにおいても本発明の有効性を確認することができた。
【0091】
さらに、この実施例では、ブレード状の潤滑剤供給部材20が、一方の表面側に潤滑剤が多く存在するように、潤滑剤が傾斜分散されており、当該ブレード状部材20の潤滑剤が多く存在する面を、感光体ドラム2の表面に圧接させることにより、当該感光体ドラム2の表面に潤滑剤を供給することができるのは勿論のこと、所定量の潤滑剤を長期間にわたって安定して供給することができる。
【0092】
実施例1−2
図7はこの発明の実施例1−2を示すものであり、この実施例1−2では、ブレード状塗布部材20を感光体ドラム2の回転方向に対して逆方向に当接させるように構成したものであるが、同様の効果を確認することができた。また、図1及び図7には示されないが、双方とも、帯電装置3に関しては、接触帯電装置以外の、例えばコロトロン方式を採用しても本発明の効果があることは確認されている。
【0093】
又、ブレード状潤滑材塗布部材20以外は、特別な装置を設ける必要がなく、装置の構成が簡略化でき、小型化や低コスト化が実現できる。
【0094】
実施例2
図8はこの発明の実施例2を示すものであり、前記実施例1と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施例2では、像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体に潜像を形成する画像露光手段と、前記像担持体に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を中間転写体上に転写する第1の転写手段と、転写後の像担持体上の転写残トナーをクリーニングする第1のクリーニング手段と、前記中間転写体上のトナー像を記録材上に転写する第2の転写手段と、前記中間転写体上の転写残トナーをクリーニングする第2のクリーニング手段と、前記現像手段の下流側かつ転写手段の上流側に、内部に液体を有するカプセル状の粒子を像担持体上に供給するカプセル状粒子供給手段を有し、前記第1及び第2のクリーニング手段によりカプセル状粒子を破壊し、内部の液体とクリーニング手段により像担持体上および中間転写体上の付着物を除去するように構成されている。
【0095】
また、この実施例4では、現像手段内に内部に液体を有するカプセル状の粒子を収容し、当該現像手段から前記像担持体上にカプセル状粒子を供給するように構成される。
【0096】
図8はこの発明の実施例3に係る画像形成装置を示すものである。
【0097】
この画像形成装置は、基本的に、図2に示す実施例1と同様に構成されており、その基本構造は、図8に示すように、感光体2、帯電装置3、露光装置4、現像装置5、1次転写装置7、感光体クリーニング装置18、中間転写体6、2次転写装置11、中間転写体クリーニング装置19および液体保持カプセル供給装置30からなる。
【0098】
この実施例3での感光体ドラム2は、直径84mmの円筒状のドラムであり、感光体の表面層がポリカーボネートをバインダーとする高分子樹脂とトリフェニルアミン系の電荷輸送剤で構成された赤外線領域に感度を持つ有機感光体が用いられている。帯電手段3は、弾性ロールからなる帯電ローラが用いられ、直流電圧−520Vに交流電圧1.5kVp−p (周波数1.6kHz)を重畳した電圧を印加し、感光体ドラム2の表面を−500Vに帯電させた後、露光手段4によって感光体ドラム2の表面に静電潜像を形成し、続いて現像装置5によってマイナスに帯電したトナーが感光体ドラム2上に現像される。現像トナーは、1次転写装置7により中間転写体6に転写され、2次転写手段11により紙などの記録材12に転写されたのち、定着装置16によって記録材12に定着される。一方で転写手段7を通過した後、感光体ドラム2上及び中間転写体6上に残った転写残トナーは、各クリーニング手段18、19によって除去される。中間転写体6としては、ポリイミド樹脂で構成されたシームレスのベルトが用いられている。
【0099】
液体保持カプセル供給装置30は、感光体ドラム2表面の現像装置5の下流側に配設されている。この液体保持カプセル供給装置30は、感光体ドラム2の表面に内部に液体を保持したカプセルを供給可能なものであれば、どのような構成のものでも使用することができるが、例えば、現像装置5と同様の構成を有し、トナーの代わりに液体保持カプセルを収容したものが用いられる。
【0100】
また、上記液体保持カプセル供給装置30としては、図9に示すように、感光体ドラム2で使用したクリーニングブレード18aと同様のブレード40の2枚をワイパー方式で当圧させ、その隙間にカプセル31を収容し、カプセル31を感光体ドラム2の回転によりブレード40と感光体2の隙間から感光体2表面に供給するように構成したものを用いてもよい。
【0101】
また、液体保持カプセル供給装置30を用いずに、図10に示すように、液体保持カプセル31を現像装置5中から供給するように構成してもよい。
【0102】
ところで、装置のプロセススピードは、例えば、220mm/secに設定される。また、感光体ドラム2上の未転写トナーを除去するクリーニング装置18は、ポリウレタンからなるブレード18aであり、これを設置角度22度、当接圧1.5g/mmの圧力で感光体ドラム2に当接させたものが用いられる。また、中間転写体6のクリーニング装置19もポリウレタンからなるブレード19aであり、これを設置角度17度、当接圧2.2g/mmの圧力で中間転写体に当接させたものが用いられる。実験環境は28℃、85%RHの高温高湿の放電ストレス下でおこなった。
【0103】
この際、上記液体保持カプセル供給装置30から適宜液体保持カプセルが感光体ドラム2上に供給される。液体保持カプセル31は、図11に示すように、内部に液体32を収容した外殻33で構成されており、この外殻33は、芳香族アミンと脂肪族イソシアネートから合成したポリウレア樹脂で構成し、その内部に水を保持させた。カプセルの製造は公知の界面重合法を用いた。すなわち液体成分と外殻形成成分をあわせて仕込み、界面重合で形成することによりカプセルを得ることができる(特開昭57−179860、特開昭58−66946、特開昭59−14806、特開昭59−162562参照)。
【0104】
この実施例3では、フタル酸ジエチル60gと酢酸エチル60gの混合液にイオン交換水を加えボールミルで16時間分散後、トリメチルプロパノール変性キシレンジイソシアネートアダクト体20gとキシレンジイソシアネート15gおよび酢酸エチル24gを加えた(この液をA液とする)。一方、イオン交換水200gにヒドロキシプロピルメチルセルロース10gを溶解させ5℃まで冷却後、良く攪拌しながら先に調整したA液を徐々に加え、さらに5%ジエチレントリアミン水溶液200gを滴下した。この混合液を60℃、3時間加熱後、イオン交換水で洗浄することにより、内部に水を含有するカプセルを得た。外殻樹脂は適度な硬度を持ち、内部に保持させる液体に溶解せず、また合成段階において反応を該液体により阻害されない組み合わせであれば良く、これに限る必要はないが水系では特にポリウレア樹脂、ポリウレタン樹脂が望ましい。また、液体は放電生成物を溶解するものであればよいが、安全面と感光体汚染の点から水系が望ましい。
【0105】
本実施例では、これらカプセル31を重量比で5%、現像装置5中に混入した。現像剤はポリスチレンアクリル酸ブチル樹脂をバインダーとするトナーとフェライトを主成分とするキャリアからなる2成分現像方式を用いた。
【0106】
液体保持カプセル31は、感光体ドラム2上にトナーとともにまたは単独で供給され、中間転写体6との機械的接触および1次転写手段7により、その一部が中間転写体6表面に移動する。中間転写体6上に移動した液体保持カプセル31は、さらにその一部が2次転写手段11により用紙12に移動し、残りは中間転写体クリーニング手段19に移動する。
【0107】
一方、感光体ドラム2上に留まったカプセル31は、そのままクリーニング手段18に移動する。感光体ドラム2および中間転写体6のクリーニング手段18、19に移動した液体保持カプセル31は、図12に示すように、それぞれクリーニングブレード18aと感光体2間、およびクリーニングブレード19aと中間転写体6間の圧力で破壊され、内部の液体32が感光体2上、中間転写体6上に供給され、クリーニング液としてブレードニップに供給され放電生成物を除去する。なお、用紙12上に移動したカプセル31は、定着手段16により用紙12上に定着されるが、使用している樹脂33は無色透明であり画質に影響を与えることはない。また内部の液体32は定着時に熱ですべて気化する。
【0108】
次に、本発明者らは、実施例3による効果を評価するため、前述した放電ストレス条件下でA4紙で10k枚プリントさせ、12時間放置し、翌朝、感光体2表面の一部をエタノールで清拭し、ハーフトーン30%を絵出しした。その絵出しサンプルから画像流れが起こっているかいないかを判断した。放電生成物はエタノール清掃で完全に除去できるので、もし清拭部分の画像濃度が未清拭部分の画像濃度より上昇していれば、放電生成物付着による画像流れが起こっていると判断できる。また、合わせて実験開始前後の感光体駆動トルクをトルクゲージにて測定した。放電生成物が付着すると感光体表面の摩擦係数が上昇するため、本実施例のような帯電ロール3やクリーニングブレード18aなど感光体ドラム2と接触する部材のあるユニットではその駆動トルクが上昇する。したがって、この値をモニターすることで放電生成物の付着量の相対比較が可能である。
【0109】
今回はプリントを5日繰り返し、10k枚から50k枚までの各10k枚ごとの画像流れの発生確認テストを行った。また比較のため同様のテストを液体保持カプセル供給装置30や液体保持カプセル31を用いずにおこない、本実施例の効果を確認した。
【0110】
その結果、本実施例では50k枚のランニングテストにおいて、放電性生成物の付着による画像流れ現象はまったく見られなかったのに対し、液体保持カプセル供給装置30や液体保持カプセル31を用いないケースでは、5k枚ですでにサンプル上に画像流れが発生し、10k枚ではほぼ感光体全面にわたる画像流れが発生し、絵がほとんど出なくなってしまった。
【0111】
また、感光体駆動トルクも本実施例のケースではスタート時の値をほぼ維持していたのに対し、液体保持カプセル供給装置30や液体保持カプセル31を用いないケースでは、50k枚プリント後のトルクはスタート時の3倍にも上昇していた。
【0112】
さらに実験終了後、中間転写体6のクリーニングブレード19aのエッジを電解放射型電子顕微鏡(FE−SEM)で観察したところ、カプセルを供給したケースではエッジに損傷はなかったが、供給しなかったケースではエッジの一部分に損傷が見られた。
【0113】
上記の結果を図13の表にまとめた。
【0114】
また、図9のように液体保持カプセル31を現像装置5中からではなく、別途供給装置30から供給した場合についても、上記と同様のテストを実施した。供給量はブレード40および感光体2への当接圧で調節可能である。本テストでは7g/mmの圧力で当接した。なお、カプセル供給装置30はこの構成に限るものではなく、ある程度供給量を調整できるものであればよい。
【0115】
この装置でテストを実施したところ、前記現像器5中からカプセル31を供給した場合とまったく同様の結果が得られた。
【0116】
実施例2−1
次に、感光体2との組み合わせの効果を確認するため、感光体3種類について以下のテストをおこなった。基本的な実験構成は実施例1と同様であるが、10k枚ごとのサンプリング前の放置時間を12時間からよりストレスのある36時間に延長した。
【0117】
感光体2は、実施例1のベース感光体である最表面層が通常の電荷輸送層である有機感光体(P/R−1)と、上記感光体2の表面層に重量比でポリテトラフルオロエチレン5%および酸化珪素5%をドープした有機感光体(P/R−2)。さらに電荷輸送層の上に電荷輸送性有機珪素化合物からなる硬化膜をオーバーコートした感光体(P/R−3)の3種でおこなった。それぞれカプセルを供給した場合としない場合の計6通り、テストを行った。液体保持カプセル31は現像器5から供給し、内部の液体32は水とした。
【0118】
その結果、トータル50k枚のランニングテストにおいて、液体保持カプセル31を供給しなかった3ケースにおいては、放電生成物付着による画像流れや、感光体クリーナーおよび中間転写体クリーナーのエッジ欠けなどのダメージのデイフェクトがすべてにおいて発生してしまった。また、このデイフェクトは感光体の表面硬度に比例し、硬いものほどより顕著に見られた。感光体の表面硬度は、
P/R−3>P/R−2>P/R−1
の順である。
【0119】
一方、液体保持カプセル31を供給した3ケースでは、表面を最も硬度化した感光体P/R−3においても上記デイフェクトは発生しなかった。P/R−1、P/R−2でも、上記デイフェクトは発生しなかったが、P/R−1では10k枚後の36時間放置後のサンプリングにおいて、感光体のブレードニップのパーキング部分の前後約5mm幅において、軸方向に他の部分と比べ濃度上昇による黒帯が発生してしまった。これはブレードニップ部に堆積した水が放置により徐々に感光体内部に浸入し、感光体の感度がその部分だけ上昇してしまったことによる。P/R−2、P/R−3ではこのような現象は観察されず、液体クリーニング方法とこれら感光体の組み合わせが有効であることが分かった。
【0120】
本実施例の結果を図14および図15にまとめた。
【0121】
実施例3
図16はこの発明の実施例3を示すものであり、前記実施例1と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施例3では、最表面層が少なくとも電荷輸送性有機けい素化合物の1種以上からなる硬化膜を有する電子写真感光体を用いた画像形成装置において、前記感光体の表面に付着した放電生成物を水等の液体により除去する放電生成物除去部材と、感光体の表面に残留したトナーを除去するトナー除去部材とを具備するように構成されている。
【0122】
また、この実施例3では、前記トナー除去部材が、前記放電生成物除去部材からの余剰な液体をトナーとともにかきとるように構成されている。
【0123】
さらに、この実施例4では、前記画像形成装置は、球形トナーを用いて画像を形成するように構成されている。
【0124】
図16はこの発明の実施例3に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【0125】
図16において、2は矢印方向に回転する像担持体としての感光体ドラムを示すものであり、この感光体ドラム2の表面は、帯電ロール3で一様に帯電された後、レーザー光等の画像露光手段4により静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置5により可視化され、トナー像が形成される。トナー像は、感光体ドラム2に対向して転写器6が配置された転写部に、給紙トレイTから所定のタイミングで供給される記録媒体(以下、用紙Pで代表する)に静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Pは、定着装置17に搬送されて定着処理された後、機外に排出される。転写工程後の感光体ドラム2は、クリーニング装置18および除電ランプLにより残留トナーや残留電荷が除去され、次の画像形成プロセスに備える。
【0126】
ところで、この実施例5では、前記実施例1と同様に、最表面層が少なくとも一般式(I)で表わされる電荷輸送性有機けい素化合物の1種以上からなる硬化膜を有する電子写真感光体が用いられている。
【0127】
図17はこの実施例3に係るクリーニング装置の構成を説明するものである。
【0128】
クリーニング装置50は、放電生成物除去部材51と、トナー及び余剰な水分を除去するブレード52との2つの部材から構成されている。放電生成物除去部材51は、含水用のパッド部材53と、水の供給量を調節する給水部材54と、放電生成物除去用の液体としての水を収容した水タンク55とからなる。上記含水用のパッド53は、感光体ドラム2に接触し、感光体ドラム2表面の放電生成物の除去を行うものである。含水用のパッド部材53には、転写残りトナーも突入するが、大部分は通過し、ブレード52によりクリーニングされる。給水部材54は、タンク55からの水の滴下量を調整するために設定されている。上記含水用パッド部材53と給水部材54には、多孔質のスポンジ等を適宜使用できるが、吸水性の観点からPVAを使用するのがより好ましい。
【0129】
この実施例では、含水用パッド部材53としてセル径50ミクロンのPVAフォームを、給水部材54としては、セル径15ミクロンのPVAフォームを使用している。また、実際の使用条件にあわせて水供給量のバランスで適宜セル径が選択される。
【0130】
水タンク55は、プラスチック製で下部にフォームに水分を供給するための開口を有する。タンクの中には150ccの蒸留水が貯蔵されている。この水量で約150kpVのプリントを実施することができる。
【0131】
放電生成物除去部材50は、その長手方向の両端を図示しないスプリングにより感光体ドラム2に押し付けられている。スプリングの荷重は50gfから1000gf程度が好ましい。荷重が軽いと放電生成物の除去性能が低下し、荷重が重過ぎるとPVAフォームの磨耗や感光体ドラム2の回転トルクの上昇が問題となる。このため、より好ましくは150から500gf程度の荷重が適している。本実施例では、放電生成物除去部材50の両端に図示しない荷重250gfのスプリングを使用した。
【0132】
ブレード52の材質としては、各種の合成ゴムが使用できるが、耐磨耗性能を考慮すると、ウレンタゴムを使用することが望ましい。ブレード52では放電生成物除去部材51を通貨してきたトナーをクリーニングすると同時に余剰な水分もクリーニングする。トナーが水と混合され湿った状態でブレードの到達する。水分とトナーをブレードでかきとっているので、実際にはブレードでも放電生成物の除去が行われている。
【0133】
次に、図16に示す本実施例の画像形成装置を使用し、文字・写真の混合チャートを用いて長期連続プリント試験を行なった。詳細な条件を以下に示す。
【0134】
【0135】
上記の装置で、低温低湿(10℃、10%)、常温(25℃、55%)、高温高湿(28℃、85%)環境下でそれぞれ25kpV合計75kpVのコピー画質の評価を実施した。その結果、どの環境においても良好な画質が得られた。この実験結果をまとめたものが図18に示す表である。
【0136】
比較例1として上記構成で放電生成物除去部材51を用いない場合では、常温環境では10kpV以内に、高温高湿環境においては1kpV以内に像流れが発生した。
【0137】
比較例2として、通常の有機感光体(ベース感光体)を使用した場合では、像ながれは発生しないものの感光体の膜厚が極端に減少し、この影響で50kpV程度からバックグラウンド部にかぶりが発生した。
【0138】
実施例3−2
次に、本発明の実施例3の変形例について以下に説明する。
【0139】
図19は本発明による実施例5の変形例におけるクリーニング装置の構成を説明するものである。
【0140】
クリーニング装置60は、放電生成物除去部材61と、トナー及び余剰な水分を除去するウレタンブレード62から構成される。放電生成物除去部材61は、PVAからなる回転ロール63と軸心部材64により構成される。回転ロール63は図示しない駆動装置において感光体ドラム2と周速差をもって駆動される。感光体ドラム2と回転ロール63との速度比は1から3程度が選択できるが、PVAロールの磨耗も考慮すると1.1から1.5程度がより好ましい。
【0141】
水65は、回転ロール63の軸心部材64中に保持され、開口部66から供給される。また、開口部66には水の滴下量を調整するためのPVAフォーム67が設けられている。PVAフォーム67のセル径は、図17に示した実施例と同様にそれぞれ50ミクロンと15ミクロンであるが、水供給量のバランスで最適なセル径が選択される。
【0142】
画像形成装置が温湿度センサーを有する場合は、この値により開口部の角度を図19のように、変化させてPVAロール63の水の供給量を制御してもよい。像ながれは高湿環境で発生するので、低湿時に回転ロール63への水供給を減らしてもさしつかえない。このような構成にすることで水貯蔵部の容量を小さくすることができる。
【0143】
実施例3−3
図20は本発明の実施例3の更なる変形例を示すものである。
【0144】
放電生成物除去部材51の上部に塩化カリウムの貯蔵部70を設けているので、デリーションは高湿下で発生しやすい。そこで、本構成においては、高湿環境で塩化カリウム70が雰囲気中の水分を吸収する。これによりPVAバッド53に水分を供給できる。
【0145】
本実施例のように、雰囲気中の水分を吸収する材料を利用して放電生成物の除去を行うことも可能である。
【0146】
実施例3−4
以上の実施例で説明したクリーニング装置は、重合トナー(球形トナー)を用いた画像形成装置に使用すると新たな効果を生み出すことができる。
【0147】
一般に重合トナーは球形に近く、ブレードによりクリーニングしにくいが、本発明を適用することにより球形トナーのクリーニング性も向上させることが可能である。図21ではこの点について説明している。図21(a)は、従来の球形トナーのクリーニングを表すモデル図である。球形トナーは、ころがりやすいためクリーニングブレードを容易に通過してしまう。しかしながら、図21(b)に示す本発明によるクリーニング装置では、ブレードエッジに水分が供給されるため、トナー同士がくっついてころがりがおきにくくなりブレードクリーニングしやすくなる。
【0148】
さらに、本発明者らは、図16に示したクリーニング装置を重合トナーを使用した画像形成装置に用いてプリントテストを実施した。上記条件で、低温低湿(10℃、10%)、常温(25℃、55%)、高温高湿(28℃、85%)環境下でそれぞれ40kpV合計120kpVのコピー画質の評価を実施した。その結果どの環境においても良好な画質が得られた。また、クリーニング不良も発生しなかった。比較例として上記構成で放電生成物除去部材を用いない場合では、常温環境では20kpV以内に、高温高湿環境では2kpV以内に文字画像に像ながれが発生した。加えて、10kpV程度からクリーニング不良による黒筋が発生した。
【0149】
実験条件を以下に示す。
【0150】
【0151】
なお、放電生成物除去部材50に直流電圧を印加するように構成してもよい。
【0152】
以上のような方法をとることにより、画像形成ユニットのロングライフを達成しかつ良好な画質を維持できる画像形成装置を提供することができる。
【0153】
実施例4
図22はこの発明の実施例4を示すものであり、前記実施例と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施例4では、最表面層が少なくとも電荷輸送性有機けい素化合物の1種以上からなる硬化膜を有する電子写真感光体を用いた画像形成装置において、前記感光体のクリーニングを行うクリーニング手段の上流側に、前記感光体の表面に研磨粒子を供給する研磨粒子供給手段を具備するように構成されている。
【0154】
また、この実施例4では、前記感光体表面への研磨粒子供給手段として、ゴム状弾性部材に研磨粒子が分散された物を感光体表面に直接圧接させるように構成されている。
【0155】
図22は本発明の実施例4に係る画像形成装置を示す構成図である。
【0156】
図23は本発明の実施例4によるクリーニング装置の構成を説明するものである。
【0157】
クリーニング装置80は、研磨粒子を内添したブレード81と、クリーニングブレード82の2つの部材から構成されている。両者はそれぞれ板金83、84に接着されている。研磨粒子を内添したブレード81は、それ自身がすこしずつ磨耗してクリーニングブレード82に研磨粒子を供給するとともに、クリーニングブレード82に先だって放電生成物やトナーのクリーニングの補助を行なう役目ももっている。研磨粒子を内添したブレード81は、ウレンタゴム、NBR等に研磨粒子を内添してつくられる。研磨粒子としては、酸化セリウム、炭酸ストロンチウム、シリカ、酸化チタン等が適宜使用できる。研磨粒子の混合割合については、研磨性能を考慮しながら、適宜選択できる。本実施例においては、実施例1と同様に、ウレタンに酸化セリウムを10重量%混合し、遠心成形機を使用してブレードを作成した。
【0158】
ブレード82の材質としては、各種の合成ゴムが使用できるが、耐磨耗性能を考慮するとウレタンゴムを使用することが望ましい。ブレード82には、研磨粒子内添ブレード81を通過してきたトナーと研磨粒子が供給される。研磨粒子とトナーをブレード82によってクリーニングする際に放電生成物の除去が行なわれる。
【0159】
以上のように本発明においては、研磨粒子を内添したブレード81とウレンタブレード82の2本を同時に使用している。トナー及び放電生成物のクリーニングは主にウレタンブレード82により行われる。研磨粒子を内添したブレード81は、ウレタンブレード82に研磨粒子を供給する役目ももつが、同時に感光体ドラム2の表面を研磨する効果とトナーをクリーニングする効果をも有している。研磨粒子を内添したブレード81は、少しずつ摩滅してゆくため、このブレード81のみでトナーのクリーニングを実施しようとすると、クリーニング不良が発生してしまう。本発明では、研磨粒子を内添したブレード81を通過したトナーは、ウレタンブレード82により確実に除去できる。
【0160】
次に、本発明者らは、図22に示す本実施例の画像形成装置を使用し、文字・写真の混合チャートを用いて長期連続プリント試験を行った。詳細な条件を以下に示す。
【0161】
【0162】
上記条件で、低温低湿(10℃、10%)、常温(25℃、55%)、高温高湿(28℃、85%)環境下でそれぞれ25kpV合計75kpVのコピー画質の評価を実施した。その結果、どの環境においても良好な画質が得られた。
【0163】
比較例として上記構成で研磨粒子を内添したブレード81を用いない場合では、常温環境では10kpV以内に、高温高湿環境においては1kpV以内に像流れが発生した。
【0164】
実施例4−1
本発明の実施例について以下に説明する。
【0165】
図24は本発明による実施例4の変形例におけるクリーニング装置の構成を説明するものである。この実施例4では、前記研磨粒子供給手段が、研磨粒子を固形化した部材と感光体の双方に接触するブラシであるように構成されている。
【0166】
クリーニング装置90は、研磨粒子供給ブラシ部91と、クリーニングブレード92の2つの部材から構成される。
【0167】
研磨粒子供給ブラシ部91は、ブラシ93と、研磨粒子を固形化した部材94とからなる。ブラシ93は、研磨粒子部材94から研磨粒子をかきとりブレード92に供給するものである。研磨粒子とトナーをブレード92に供給してクリーニングする際に放電生成物の除去が行なわれる。
【0168】
このブラシ93の材質としては、ポリプロピレン、アクリル、ナイロン等の絶縁性材料や、これらにカーボン等を添加して導電性をもたせたものが使用できる。研磨粒子としては、酸化セリウム、炭酸ストロンチウム、シリカ、酸化チタン等が適宜使用できる。本実施例においては、ブラシ材質にポリプロピレンを使用し、研磨粒子には酸化セリウムを使用した。
【0169】
ブレード92の材質としては、各種の合成ゴムが使用できるが、耐磨耗性能を考慮すると、ウレタンゴムを使用することが望ましい。
【0170】
次に、図24に示す本実施例の画像形成装置を使用し、文字・写真の混合チャートを用いて長期連続プリント試験を行った。詳細な条件を以下に示す。
【0171】
【0172】
上記条件で、低温低湿(10℃、10%)、常温(25℃、55%)、高温高湿(28℃、85%)環境下でそれぞれ25kpV合計75kpVのコピー画質の評価を実施した。その結果、どの環境においても良好な画質が得られた。
【0173】
以上のような方法をとることにより、画像形成ユニットのロングライフを達成しかつ良好な画質を維持できる画像形成装置を提供することができる。
【0174】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、潤滑剤を供給するため部材の取り付けスペースや、部品点数の増加に伴うコストアップを招くことなく、充分な潤滑剤の供給が可能な潤滑剤供給装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【0175】
また、この発明によれば、中間転写体を用いた画像形成装置であっても、感光体および中間転写体に付着した放電生成物を容易に除去することができ、感光体を磨耗することなく放電生成物の付着に伴う、画像流れ、ブレード鳴きやブレード捲れ、感光体駆動系のトルク上昇、中間転写体クリーニング手段のダメージを抑え、長期間に渡って安定した画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することができる。また、特に感光体の長寿命化のため表面を高硬度化処理した感光体を使用した時に、クリーニングブレードへのダメージを低減し、画像流れ、クリーニング不良を防止することができる。
【0176】
さらに、この発明によれば、高強度な感光体を使用し磨耗による劣化を防止すると同時に、像流れやその他の画質欠陥を発生させずに長寿命な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1(a)(b)はこの発明の実施例1に係る潤滑剤供給装置を適用した画像形成装置の要部を示す構成図及び感光体を示す断面図である。
【図2】 図2はこの発明の実施例1に係る潤滑剤供給装置を適用した画像形成装置を示す構成図である。
【図3】 図3は潤滑剤供給部材の製造方法を示す構成図である。
【図4】 図4(a)(b)は潤滑剤供給部材の製造方法をそれぞれ示す説明図である。
【図5】 図5はブレード荷重と摩擦抵抗力との関係を示すグラフである。
【図6】 図6は実験結果を示す図表である。
【図7】 図7はこの発明の実施例1−2に係る潤滑剤供給装置を適用した画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図8】 図8はこの発明の実施例2に係る画像形成装置を示す構成図である。
【図9】 図9はこの発明の実施例2に係る画像形成装置を示す構成図である。
【図10】 図10はこの発明の実施例2に係る画像形成装置を示す構成図である。
【図11】 図11はこの発明の実施例2に係る画像形成装置で用いられる液体保持カプセルを示す説明図である。
【図12】 図12はこの発明の実施例2に係る画像形成装置で用いられる液体保持カプセルの作用を示す説明図である。
【図13】 図13は実験結果を示す図表である。
【図14】 図14(a)(b)は実験結果をそれぞれ示す図表である。
【図15】 図15は実験結果を示す図表である。
【図16】 図16はこの発明の実施例3に係る画像形成装置を示す構成図である。
【図17】 図17はこの発明の実施例3に係る画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図18】 図18は実験結果を示す図表である。
【図19】 図19はこの発明の実施例3−2に係る画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図20】 図20はこの発明の実施例3−3に係る画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図21】 図21(a)(b)は従来例とこの発明の実施例3−4に係る画像形成装置の作用をそれぞれ示す構成図である。
【図22】 図22はこの発明の実施例4に係る画像形成装置を示す構成図である。
【図23】 図23はこの発明の実施例4に係る画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図24】 図24はこの発明の実施例4−1に係る画像形成装置の要部を示す構成図である。
【符号の説明】
2:感光体ドラム、2a:アルミ基材、2b:電荷発生層、2c:電荷輸送層、2d:表面保護層、3:帯電ロール、220:ブレード状の潤滑材供給部材。
Claims (4)
- 像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体に潜像を形成する画像露光手段と、前記像担持体に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を中間転写体上に転写する第1の転写手段と、転写後の像担持体上の転写残トナーをクリーニングする第1のクリーニング手段と、前記中間転写体上のトナー像を記録材上に転写する第2の転写手段と、前記中間転写体上の転写残トナーをクリーニングする第2のクリーニング手段と、前記現像手段の下流側かつ前記第1の転写手段の上流側に、内部に液体を有するカプセル状の粒子を像担持体上に供給するカプセル状粒子供給手段を有し、前記第1及び第2のクリーニング手段によりカプセル状粒子を破壊し、内部の液体とクリーニング手段により像担持体上および中間転写体上の付着物を除去することを特徴とする画像形成装置。
- 像担持体を帯電させる帯電手段と、前記像担持体に潜像を形成する画像露光手段と、前記像担持体に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を中間転写体上に転写する第1の転写手段と、転写後の像担持体上の転写残トナーをクリーニングする第1のクリーニング手段と、前記中間転写体上のトナー像を記録材上に転写する第2の転写手段と、前記中間転写体上の転写残トナーをクリーニングする第2のクリーニング手段を有し、前記現像手段内に内部に液体を有するカプセル状の粒子を収容し、当該現像手段から前記像担持体上にカプセル状粒子を供給し、前記第1及び第2のクリーニング手段によりカプセル状粒子を破壊し、内部の液体とクリーニング手段により像担持体上および中間転写体上の付着物を除去することを特徴とする画像形成装置。
- 前記液体が水あるいは水を含む液体であり、かつ前記像担持体の表面層が有機珪素化合物を含んだ硬化膜を有するか、または表面層に有機フッ素樹脂あるいは無機珪素化合物もしくは金属酸化物を含有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 最表面層が少なくとも電荷輸送性有機けい素化合物の1種以上からなる硬化膜を有する電子写真感光体を用いた画像形成装置において、前記感光体のクリーニングを行うクリーニング手段の上流側に、前記感光体の表面に研磨粒子を供給する研磨粒子供給手段を具備し、前記研磨粒子供給手段として、ゴム状弾性部材に研磨粒子が分散された物を感光体表面に直接圧接させることを特徴とする画像形成装置。
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