JP4592290B2 - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

この発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。

電子写真方式の画像形成装置においては、種々の目的で帯電装置が用いられている。例えば、被帯電体である像担持体としての感光体表面に静電潜像を形成するに先立って行う感光体表面の均一帯電、画像転写後の感光体においてその帯電領域の電位を均一化するために行う除電等のために帯電装置が設けられている。また、転写領域に搬送されてくる転写材に所定電位を付与するために帯電装置が設けられている場合がある。そして、これらの帯電装置として、従来よりコロナ放電を利用したコロナ帯電方式を用いるものがあった。

コロナ帯電方式は、チャージワイヤを感光体に近接して配設し、チャージワイヤに高電圧を印加することにより、チャージワイヤと感光体との間にコロナ放電を起こし、これによって感光体を帯電するものである。しかしながら、コロナ帯電方式の場合には、コロナ放電に伴いオゾンや窒素酸化物（ＮＯｘ）などの放電生成物質が発生する。放電生成物質は、感光体方面に画像形成の際に悪影響を及ぼす硝酸又は硝酸塩の膜を形成する恐れがあるため、できればその発生を回避したいところである。

そこで、近年ではコロナ帯電方式に代えて放電生成物質の発生が少なく、低電力で帯電ができる接触帯電方式又は近接帯電方式の開発が盛んである。これらの方式は、ローラ、ブラシ、又はブレード等の帯電部材を感光体に接触又は近接して対向させ、帯電部材に電圧を印加することによって感光体の表面を帯電させるものである。この方式によれば、コロナ帯電方式に比して、放電生成物質の発生が少なく低電力化を実現することができるため有用性が高い。また、大掛かりな帯電装置を必要としないため装置の小型化が可能であり、装置の小型化が望まれているニーズに合致する。

これらの方式は、直接又は微小空隙を介して感光体へ放電することによりその感光体に電荷を付与するので、放電ムラによる帯電均一性の悪さが問題となる。そこで、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を感光体に印加して帯電させるＡＣ電圧重畳の帯電方式が提案されている（特許文献１参照）。この方式は、直流電圧に交流電圧を重畳することによって、瞬間的、かつ連続的に絶縁破壊電圧を大きく超えた電圧を感光体に印加することにより放電させやすくするものである。

しかしながら、交流成分を含む電圧を印加することによって生じる放電を利用して感光体を帯電させる場合、感光体の化学劣化が顕著になるという問題がある。また、化学劣化の一例として、後記する実験１（帯電だけで膜厚減少）のように、感光体の膜厚が機械的摺擦がない場合にも発生することが、発明者等のこれまでの検討から分かった。さらには、実験２（ＺｎＳＴで劣化抑制）に示すように、感光体表面に、何らかの保護物質を供給することによって放電から感光体の劣化を抑制することが可能であることが、発明者等の検討の結果明らかになった。さらには、感光体表面の劣化を放電から保護するためには、感光体表面が保護物質によって均一に被覆されていることが必要であることが、後記する実験３（ＸＰＳ劣化防止には、被覆されていること）によって明らかになった。

また、従来から感光体へステアリン酸亜鉛を塗布することが行われてきた。すなわち、感光体表面劣化防止手段の具体的な態様と同様に感光体表面にステアリン酸亜鉛を塗布する手段を備えた画像形成装置が提案されている（特許文献２ないし５参照）。さらに、潤滑剤塗布手段をクリーニング手段と帯電手段の間に備えた画像形成装置が提案されている（特許文献６参照）。さらにまた、潤滑剤塗布手段に対して、感光体移動方向の下流側に潤滑剤均一手段を設けた画像形成装置が提案されている（特許文献７、８参照）。

特開平５−１５０５６４号公報 特開２００２−５５５８０号公報 特開２００２−２４４４８７号公報 特開２００２−２４４５１６号公報 特開２００２−１５６８７７号公報 特開２００１−３１２１１８号公報 特開２０００−３３０４４３号公報 特開２００１−３０５９０７号公報

特許文献２及び３の提案によれば、感光体表面を低摩擦係数化し、感光体表面のクリーニング不良を防止することができる。特許文献４及び５の提案は、感光体表面に異物が付着しやすくなることを防止することを課題としており、接触帯電方式又は近接帯電方式によるハザードを防止するためにステアリン酸亜鉛を用いてはいるが、放電による劣化から被帯電体を保護するという視点ではその塗布方法が検討されてこなかった。

放電から感光体を保護するためには、前記のように感光体表面を保護物質で均一に被覆されていることが望ましいが、従来から行われてきたステアリン酸亜鉛バー＋ブラシ構成では、感光体表面を十分に被覆することが困難である。すなわち、保護物質が感光体表面で海島状に存在し、放電による劣化を受ける場所と受けない場所が発生するため、感光体表面の劣化状態がばらついてしまうことになる。

また、この構成で十分に被覆するためには、バーとブラシの食い込み量を増やし、感光体表面への保護物質の供給量を増やすなどの方法が考えられる。しかしながら、バー＋ブラシで感光体表面に塗布された直後のステアリン酸亜鉛を観察した結果、粒径が数μｍの粉末が多数観察された。これらの粉末がそのままの状態で放電領域に達した場合、放電から感光体を保護する作用を発揮しないだけでなく、これらの粉末が現像手段に混入した場合には、現像剤の帯電異常が発生し、異常画像となることが指摘されている。すなわち、バー＋ブラシの構成で感光体表面を十分に被覆しようとする場合、過剰に供給された保護物質による異常画像の発生が問題となる。

また、特許文献６の提案には、潤滑剤塗布手段をクリーニング装置と帯電装置の間に配置する理由、効果等についての記載がないし、潤滑剤塗布手段と帯電装置の間に塗布補助手段を設けていない。特許文献７、８の提案には、潤滑剤均一手段を設けているが、潤滑剤供給手段の直下流であるため、保護物質を小粒径化し、被帯電体表面に均一に塗布することが困難で、精度が悪い。

前記のように、これまで感光体表面へ潤滑剤として粉末を塗布する方法は各種検討されてきたが、放電による感光体の劣化を保護する目的で粉末を塗布する方法については検討されてこなかった。そのため、保護物質の小粒径化と均一塗布及び過剰な保護物質の堰き止めをすることをはじめ、トナー除去手段の上流で保護物質を塗布した場合、保護物質の一部はトナーと共に除去されてしまい、放電領域に達した感光体表面の保護物質の存在状態が不均一になる。また、感光体を保護するために、保護物質の供給量が増加してしまう。放電領域にある感光体表面への保護物質の過剰供給を抑制する。感光体の移動方向に対して、カウンター方向で当接させた場合、突発的に発生するブレードの巻き込み、メクレによって保護物質の小粒径化、均一塗布が乱される。また、突発的に保護物質の粗粉末の通過により、現像装置に保護物質の混入が発生する。また、塗布補助手段による感光体の膜削れができ易い。また、帯電による感光体の劣化は、環境条件に依存するため、保護物質の必要量も環境条件によって変動する。また、保護物質の塗布条件が一定であるため、帯電による劣化の変動を最小限に抑制する必要がある。等々の課題があった。

そこでこの発明は、前記従来のものの問題点を解決し、放電から感光体など被帯電体の劣化を防ぐために、少なくとも被帯電体表面の放電領域に保護物質を供給する場合に、過剰な保護物質の供給を防止しつつ、保護物質を小粒径化し、十分に引き伸ばすことによって、被帯電体表面を十分に覆うことができ、必要最少限の保護物質の供給量での被帯電体保護と均一塗布ができ、しかも過剰な保護物質の現像装置内への混入を防止することができて異常画像の発生を効果的に防止でき、被帯電体の膜削れの抑制ができ、装置の小型化と低コスト化が図れ、保護物質の必要量の変動を最小限に押さえることができ、高寿命な画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも、移動する被帯電体と、この被帯電体に交流成分を含む電圧を印加して帯電する帯電装置と、現像装置とを有し、さらに前記帯電装置によって形成される放電領域の被帯電体表面にラメラ結晶粉体からなる保護物質を塗布する保護物質塗布手段が前記被帯電体に接触または近接して対向配置されている画像形成装置において、前記被帯電体の移動方向に対して、前記保護物質塗布手段の下流、且つ前記帯電装置の上流に、前記保護物質塗布手段によって塗布された前記保護物質の粒径をさらに小粒径化し、均一に引き伸ばす塗布補助手段が配置され、この塗布補助手段は、前記被帯電体に当接するゴム弾性部材からなるブレード部材と、一端が固定されて他端の自由端に前記ブレード部材を取り付けた振動部材と、この振動部材に取り付けられ、該振動部材を撓ませて前記ブレード部材を前記振動部材との取り付け面と垂直な方向に加振する加振手段と、から構成され、前記加振手段により前記振動部材を介して前記被帯電体と当接する前記ブレード部材の先端を振動させ、振動する前記ブレード部材の先端と前記保護物質の接触頻度を増加させることにより、前記保護物質塗布手段により塗布された前記被帯電体表面上の保護物質のラメラ結晶粉体を小粒径化しながら均一に引き伸ばすことを特徴とする画像形成装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、トナー除去装置が被帯電体に接触または近接して対向配置されており、保護物質塗布手段は、被帯電体の移動方向に対して、前記トナー除去装置の下流に配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、ブレード部材は、被帯電体の移動方向に対して、カウンター方向で当接する状態で設けられていることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２において、ブレード部材は、被帯電体の移動方向に対して、トレーリング方向で当接する状態で設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかにおいて、ブレード部材の先端の振動量は、被帯電体に対するブレード部材の押し付け量に比べて小さいことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかにおいて、ブレード部材の先端の振動量は、ブレード部材より被帯電体の移動方向に対して上流の被帯電体表面上に存在する保護物質の平均粒径よりも小さいことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかにおいて、塗布補助手段は、未転写トナーを除去する手段を兼ねることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置の本体に対して着脱可能に取り付けられるプロセスカートリッジであって、少なくとも被帯電体、帯電装置と、保護物質塗布手段と、塗布補助手段とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジである。

この発明は、前記のようであって、被帯電体の移動方向に対して、保護物質塗布手段の下流、且つ帯電装置の上流に、保護物質塗布手段によって塗布された保護物質の粒径をさらに小粒径化し、均一に引き伸ばす塗布補助手段が配置され、この塗布補助手段は、被帯電体に当接するゴム弾性部材からなるブレード部材と、一端が固定されて他端の自由端に前記ブレード部材を取り付けた振動部材と、この振動部材に取り付けられ、該振動部材を撓ませて前記ブレード部材を前記振動部材との取り付け面と垂直な方向に加振する加振手段と、から構成され、前記加振手段により前記振動部材を介して前記被帯電体と当接する前記ブレード部材の先端を振動させ、振動する前記ブレード部材の先端と前記保護物質の接触頻度を増加させることにより、前記保護物質塗布手段により塗布された前記被帯電体表面上の保護物質のラメラ結晶粉体を小粒径化しながら均一に引き伸ばすので、効果的に帯電装置の放電から被帯電体の劣化を保護することができる。また、ブレード部材を被帯電体に当接させることによって、過剰な保護物質の供給を堰き止め、現像装置への混入を防止することができ、加振手段でブレード部材の先端を振動部材との取り付け面と垂直な方向に振動させ、振動するブレード部材の先端と保護物質の接触頻度を増加させることによって、劈開により保護物質のラメラ結晶粉体を小粒径化することができ、保護物質が被帯電体表面により均一に広がる。

この発明の実施の形態を説明する前に、放電から被帯電体の劣化を抑制するためには被帯電体表面を保護物質で被覆するのが好ましいことの実験例を説明する。
（実験例１）帯電だけで膜厚減少
発明者等は、接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電では顕著となる被帯電体としての感光体表面の劣化状態を調べるために以下の実験を行った。機械的磨耗に起因する感光体表面の劣化を排除するために、図１（ａ）に示すように帯電部材２ａを感光体１表面に対して非接触に配設した。また、感光体１に対して当接する部材を全て取り除いた。そして、直流（ＤＣ）バイアスに交流（ＡＣ）電圧バイアスを重畳した電圧が印加された非接触回動可能なローラ状の帯電部材２ａ（以下、「帯電ローラ２ａ」という）を用いて約１５０時間連続で感光体１を帯電させた。図１（ａ）に示すように、本実験に用いた感光体１は、基層５０上に絶縁層である下引き層５１が設けられている。さらに、その上に電荷発生層（ＣＧＬ）５２、電荷輸送層（ＣＴＬ）５３、表面保護層（ＦＲ）５４が順に積層されている。

図２は、帯電時間に対する感光体１表面の膜厚削れ量をプロットしたものである。この図より、帯電時間の増加に伴い感光体１の膜厚が減少していることがわかる。交流印加放電では顕著となる帯電後の感光体１表面の化学的劣化が発生し、図１（ｂ）に示すような膜厚削れが発生したものと推測される。接触又は近接させて配置した帯電部材による交流印加放電では顕著となる感光体１表面の化学的劣化が起こるメカニズムの詳細は検討中であるが、実験例１による帯電後の感光体１表面を分析したところ、以下の事実が判明した。電荷輸送層５３、及び表面保護層５４を構成する結着樹脂であるポリカーボネートの分解生成物と考えられるカルボン酸が検出された。感光体１を構成する成分が分解されたと考えられることから、感光体１の膜厚削れのメカニズムとしては、次のように考えることができる。接触又は近接させて配置した帯電ローラ２ａによる放電により発生した粒子（オゾン、電子、励起分子、イオン、プラズマなど）のエネルギーが感光体１表面の表面保護層５４に照射されると、このエネルギーが感光体１表面の表面保護層５４等を構成する分子の結合エネルギーに共鳴、吸収される。そして、最表面層を形成している高分子鎖の絡み合い度の低下、樹脂分子鎖の切断による分子量低下、樹脂や分解生成物の蒸発等の化学的劣化を誘発する。このような化学的劣化に伴って、感光体１表面の最表面層は次第に膜厚削れが起こるものと推測される。

（実験例２）ＺｎＳＴ塗布で劣化抑制
次に、交流印加放電では顕著となる感光体１表面の化学的劣化は、感光体上に保護物質を存在させることにより抑制できることを示す実験例について説明する。図３（ａ）は、感光体１上に保護物質３２を存在させることによって、交流印加放電では顕著となる感光体１表面の化学的劣化が抑制されることを確かめるための実験装置の概略構成図である。保護物質３２の有無による感光体表面の劣化状態を比較するために、図３（ｂ）に示すように感光体１表面上に保護物質を塗布する領域Ａ（図中、感光体幅方向の左側半分）と塗布しない領域Ｂ（図中、感光体幅方向の右側半分）とを設けた。具体的には、保護物質塗布手段３０（構成及び動作については、後記する実施の形態において説明する）を感光体１の幅方向の左側半分の表面領域にのみファーブラシ３１を用いて塗布するように配設せしめ、領域Ａにのみ保護物質３２としてのステアリン酸亜鉛を塗布した。機械的磨耗に起因する感光体１表面の劣化を発生させないために、予め帯電ローラ２ａと保護物質塗布手段３０以外の部材を全て取り払った。そして、感光体１と共に帯電ローラ２ａと保護物質塗布手段３０とを連続して駆動せしめ、感光体１表面の劣化状態を調べた。実験条件は以下の通りである。

（実験条件）
帯電条件：
Ｖｐｐ（ＡＣ電圧のピークツーピーク電圧値）＝２．１２［ｋＶ］
ｆ（ＡＣ電圧の周波数）＝８７７．２［Ｈｚ］
ＤＣ電圧値＝−６６０［Ｖ］
感光体１表面の移動速度ｖ＝１２５［ｍｍ／ｓ］
ファーブラシ３１の線速＝２１６［ｍｍ／ｓｅｃ］
保護物質３２：ステアリン酸亜鉛

図４は、帯電時間に対する感光体表面の膜厚削れ量をプロットしたものである。図より、帯電時間の増加に伴い膜削れ量が増加していることがわかる。前記実験を連続２００時間行った後の感光体１の膜厚を実験前の感光体１の膜厚と比較すると、以下の事実が判明した。保護物質３２が塗布されていない領域Ｂにおいては、膜厚が２．５［μｍ］減少したのに対し、保護物質３２が塗布されている領域Ａでは、領域Ｂの減少膜厚の１／８以下に低減した。また、前記実験を連続２００時間行った後の感光体１の表面を目視観察したところ、保護物質３２が塗布されていない領域Ｂにおいては、感光体１表面が白く変色し、変質していたのに対し、保護物質３２が塗布されている領域Ａでは、実験前の新品の感光体１表面と同様の鏡面が保持されていた。これらの結果から、感光体１表面に保護物質を塗布せしめることにより、交流印加放電では顕著となる感光体表面の化学的劣化を抑制できることが明らかになった。

（実験例３）劣化防止には、被覆されていること→ＸＰＳデータ表面元素割合
感光体１表面の存在する微量の保護物質３２の量を測定することは困難であるが、発明者等は保護物質３２中の特徴的な元素を測定することによって感光体表面に必要な保護物質に関する知見を得ることに成功した。また、放電による感光体の劣化を抑制するためには、感光体表面が保護物質によって被覆されている必要があることが明かになった。測定は、ＰＨＩ社製Ｑｕａｎｔｕｍ２０００型走査型Ｘ線光電子分光装置（ＸＰＳ）により、Ｘ線源ＡｌＫα、分析領域１００［μｍ］φの条件で行った。

図５（ａ）に示すように、保護物質３２が感光体１表面上に部分的覆われている場合には、測定される表面元素は、保護物質３２と感光体を構成する表面保護層５４や電荷輸送層５３を構成する元素が検出される。この場合、測定領域中において、保護物質３２に由来する表面元素割合が高いほど保護物質３２が感光体表面を覆っている割合が高いことになる。一方、図５（ｂ）に示すように、保護物質３２が感光体表面を均一に覆い、かつ深さ方向の測定領域よりも厚く保護物質が塗布されている場合には、ＸＰＳにより測定される表面元素は全て保護物質３２に由来することになる。また、図５（ｃ）に示すように、保護物質３２が感光体表面を均一に覆っているが、深さ方向の測定領域よりも保護物質が薄く塗布されている場合には、ＸＰＳによって測定される表面元素は保護物質と感光体を構成する他の層に由来するものとなる。

一例として、保護物質３２としてのステアリン酸亜鉛を感光体表面へ塗布した２つのサンプルについて、ＸＰＳにより測定した結果について説明する。保護物質がどれだけ供給されているかを知るために、帯電ローラ２ａへ電圧を印加しない状態で保護物質のみを供給したサンプルを作成した。２つのサンプルは、図３に示すように、ステアリン酸亜鉛を成型したバーに、回転ブラシを当接させ、このブラシを介して被帯電体表面に塗布した。ステアリン酸亜鉛の塗布量は、回転するブラシの線速を変えることによって行った。
実験条件は、以下とした。
（実験条件）
感光体の線速:１８５[ｍｍ／ｓ]
ブラシ線速：サンプル１→２２[ｍｍ／ｓ]、サンプル２→２１６[ｍｍ／ｓ]
塗布時間１２[ｍｉｎ]

測定は、感光体最表面から深さ２０から５０[Å]に存在する直径１００［μｍ］の円内において行った。ここで、ＸＰＳにより測定される感光体表面領域は少なくとも炭素元素（Ｃ）、酸素元素（Ｏ）、シリコン元素（Ｓｉ）、亜鉛元素（Ｚｎ）及び水素元素（Ｈ）のみから構成されている。また、亜鉛元素（Ｚｎ）は、ステアリン酸亜鉛以外の構成物質には存在しないように構成されている。なお、水素元素（Ｈ）は、ＸＰＳによる測定では検出されない。表１は、前記２つのサンプルについてＸＰＳにより検出される感光体表面を構成する物質の全元素の元素個数総和に対する、ＸＰＳにより検出される各元素の元素個数割合［％］を示したものである。

前記した通り、亜鉛元素（Ｚｎ）は、ステアリン酸亜鉛にのみ存在するので、この亜鉛元素（Ｚｎ）の元素個数割合［％］からＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の元素個数割合［％］、及びステアリン酸亜鉛を構成する各元素のＸＰＳにより検出される元素個数割合［％］を求めることができる。ステアリン酸亜鉛は、分子式が［ＣＨ₃（ＣＨ₂）₁₆ＣＯＯ］₂Ｚｎであり、１の亜鉛元素（Ｚｎ）に対し炭素元素（Ｃ）が３６、酸素元素（Ｏ）が４、水素元素（Ｈ）が７０存在する。このうち水素元素（Ｈ）はＸＰＳでは検出されない。従って、感光体表面を構成する物質のＸＰＳにより検出される全元素の元素個数総和に対するステアリン酸亜鉛のＸＰＳにより検出される元素個数割合［％］は、亜鉛元素（Ｚｎ）の元素個数割合［％］に炭素、酸素、亜鉛の各元素の総和である４１を乗じることにより求められる。また、感光体表面を構成する物質のＸＰＳにより検出される全元素の元素個数総和に対するステアリン酸亜鉛のＸＰＳにより検出される各構成元素の元素個数割合［％］は、亜鉛の元素個数割合［％］に一分子中に存在する各元素の元素個数を乗じることにより求められる。表２は、表１の結果からステアリン酸亜鉛、及びそれ以外の表面保護層５４や電荷輸送層５３に由来する物質の各元素の元素個数割合を示したものである。

測定領域において、サンプル１ではＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の元素個数割合は、８．６［％］となる。また、サンプル２では、ＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の元素個数割合は９８．４［％］となる。サンプル２では、感光体表面はほぼステアリン酸亜鉛に覆われていることになる。なお、ステアリン酸亜鉛以外の保護物質を使用した場合であっても、感光体には存在しない特徴的な元素が保護物質中に含まれていれば保護物質の量に関する知見を得ることができる。

次に、ステアリン酸亜鉛の塗布条件は同じまま、ステアリン酸亜鉛を塗布しながら、帯電装置に電圧を印加し、被帯電体の劣化の有無を比較した。劣化し、膜厚減少した被帯電体を目視観察した場合、白濁するため、劣化の有無は実験開始から５時間後に白濁の有無で比較した。
（実験条件）
感光体の線速：１８５[ｍｍ／ｓ]
帯電ローラへの電圧印加条件：Ｖｐｐ＝３．０ｋＶ、ｆ＝１．３５ｋＨｚ、Ｖｄｃ＝−６６０Ｖ
ブラシ線速：サンプル１→２２[ｍｍ／ｓ]、サンプル２→２１６[ｍｍ／ｓ]
（実験結果）
サンプル１：白濁（膜厚減少）
サンプル２：白濁なし（膜厚減少なし）

この実験結果から、ＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の元素個数割合が８．６［％］で、感光体表面がほぼ放電に対してむき出しのサンプル１は放電による劣化を受けている。一方、ＸＰＳにより検出されるステアリン酸亜鉛の元素個数割合が９８．４［％］で、感光体表面がほぼステアリン酸亜鉛に覆われているサンプル２は、放電による劣化を受けないことが分かる。このことから、放電から被帯電体の劣化を抑制するためには、被帯電体表面が保護物質（例えばステアリン酸亜鉛）によって被覆されていることが望ましいことが分かる。

この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

[実施の形態１]
以下、この発明を画像形成装置に適用した実施の形態１について説明する。まず、図６を用いてこの画像形成装置が備える画像形成ユニットの基本的な構成について説明する。図６において、この画像形成ユニットは、被帯電体である像担持体としてのドラム状の感光体１、帯電装置２、感光体１上に静電潜像を書き込むための露光装置３、現像装置４、感光体１表面の像形成物質を除去するクリーニング装置７などにより構成されている。図６にはクリーニング装置７として従来から使用されてきたウレタンゴムブレードを用いた例が示されているが、導電性ブラシローラに電圧を印加し、静電気力を用いて像形成物質を回収する静電ブラシ方式や、ブレード部材に振動を付与した加振ブレードを用いるなど、像形成物質を効果的に除去できる部材であればよい。また、クリーニング装置７と帯電装置２の間には、感光体表面に保護物質を塗布する保護物質塗布手段９が配置されている。

このような構成の画像形成装置において、感光体１は図示しない駆動装置により回転駆動され、その表面が帯電装置２により所定の極性に帯電される。次いで、外部から読み込まれた画像情報に基づいて露光装置３が駆動され、これによって感光体１の帯電領域（画像形成領域）に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４から供給される現像剤（トナー）によって現像されて可視像としてのトナー像となる。一方、この感光体１上へのトナー像の形成が行われている間に、図示しない給紙部から記録媒体としての転写紙が感光体１に向けて給送される。この転写紙は、感光体１上のトナー像に重ね合わされるタイミングで感光体１と対向配置されている転写装置５に送り出され、転写ニップで感光体１上のトナー像が転写せしめられる。その後、感光体１から機械的に分離された後、定着装置６に搬送され、トナー像が定着される。

前記転写ニップを通過した後の感光体１表面に残留した残留トナーは、クリーニング装置７によって感光体１上から除去され回収される。また、感光体１表面の残留電荷は、感光体の移動方向に対して、帯電装置２の上流で、かつ転写装置５の下流に配置されている除電装置８により除去される。

保護物質塗布手段９は、クリーニング装置７に対して感光体１の回転方向下流側、帯電装置２に対して感光体１の回転方向上流側に感光体１と対向するように設けられ、塗布部材としてのファーブラシ３１、保護物質３２、保護物質をファーブラシ方向に押圧するための加圧バネ３３とを備えている。保護物質３２は、バー状に成型された固体状となっている。ファーブラシ３１は感光体表面にブラシ先端が当接しており、軸を中心に回転することによって保護物質３２を一端ブラシに汲み上げ、感光体表面との当接位置までブラシ上に担持搬送して感光体表面に塗布する。バー上に成形された保護物質３２は、加圧バネ３３によって所定の圧力でファーブラシ３１側に押圧されている。これにより経時的に保護物質３２がファーブラシ３１に掻き削られて減少した場合でも、常にファーブラシ３１に対して微量の保護物質３２を均一に供給することができる。ここでは保護物質塗布手段９により保護物質３２を塗布する方法について説明したが、保護物質３２を感光体１表面上に適切な状態で存在させることができる手段であればいかなる方法を用いてもよい。

保護物質塗布手段９の下流で、かつ帯電装置２の上流には、保護物質塗布手段９によって感光体表面に塗布された保護物質の粒径をさらに小粒径化し、均一に引き伸ばすための塗布補助手段１０が設けられている。塗布補助手段１０の詳細な構成は以下に記すが、その作用は感光体表面に当接配置されて保護物質３２の小粒径化を促進し、保護物質３２が放電領域の被帯電体表面を十分均一に被覆させることである。また、保護物質塗布手段９によって感光体表面に塗布された粒子には、十分にへき開することなく、感光体表面に存在しているものが存在する。これらの粒子は、放電劣化から感光体表面を保護する作用は少ないと考えられ、むしろ現像装置内などに混入した場合、現像剤の帯電量不足を引き起こすなど、異常画像の原因となる。

しかしながら、保護物質塗布手段９の下流に塗布補助手段１０を設けた場合、塗布補助手段１０によって粉末状の保護物質３２が堰き止められるため、現像装置４への保護物質の混入が抑制されるという効果が得られる。保護物質塗布手段９の下流側に配置する塗布補助手段１０は、通常クリーニング手段として用いられるゴムブレードなどを感光体表面に当接配置する方法がある。ここでゴムブレードとしては通常ポリウレタンゴムを主成分とするゴム弾性部材であり、ＪＩＳＡ硬度６５〜７０°、厚さ１．５〜２．０ｍｍ程度を用いれば良い。また、ゴムブレードを金属ホルダによって支持し、ブレード自由長（突出し量）８〜１５ｍｍ、当接角度θを２０〜３０°程度とすればよい。また、感光体に対して、等しい線速、あるいは線速差を有して回転する弾性ローラを用いてもよい。

しかしながら、電子写真プロセスにおいては保護剤としてステアリン酸亜鉛に代表されるようなラメラ結晶粉体を用いることが従来から行われており、ラメラ結晶粉体はへき開性に優れた物質であるため、摺擦によってより小粒径化が促進される。このようなラメラ結晶粉体を用いる場合には粉体特性を十分に利用した塗布補助手段として、感光体と当接配置されたブレード部材に振動を付与し、ブレードエッジに堆積した保護剤に振動を伝えることによって小粒径化と均一塗布が促進される。振動するブレードによって保護剤の小粒径化と感光体表面への均一塗布が促進されるメカニズムとして、振動するブレードと保護物質の接触頻度が増加するためであると発明者等は考えている。

塗布補助手段は、感光体と当接配置されたブレード部材に振動を加え、その振動を保護物質に加えることによって保護物質の小粒径化、均一塗布を行う。その振動方向は感光体表面に対して塗布補助手段を法線方向に振動させても、感光体の主走査方向に振動させてもよい。

ここで本実施の形態で用いられる塗布補助手段１０の詳細な構成について図７ないし図１０を参照して説明する。図７は塗布補助手段の要部拡大説明図、図８は図７の要部拡大説明図、図９は塗布補助手段の正面説明図、図１０は同塗布補助手段を先端側から見た説明図である。

この塗布補助手段１０は、ブレード部材２１と、このブレード部材２１を取り付けた振動部材２２と、この振動部材２２に取り付けられた加振手段２３とを備えている。ブレード部材２１は、例えばポリウレタンゴムを素材とした弾性体で、厚みは５０〜１５００μｍの範囲内、好ましくは１００〜５００μｍの範囲内とするのがよい。厚さが薄すぎると、感光体１表面及びブレード部材２１自体のうねり等によってブレード部材２１の感光体１への押しつけ量が確保しにくくなる。厚さが厚すぎると、振動部材２２からの振動を吸収し、ブレード部材２１先端部への振動が十分伝達されず、保護剤に十分な振動が伝達されないため、小粒径化、均一塗付化が促進されない。ブレード部材２１の厚さが厚い場合は、ブレード部材２１の材料としてＪＩＳＡ硬度で８５〜１００°の範囲内の硬い部材を使用することで、振動の伝達効率を上げることができる。振動部材２２は、振動が可能で弾性のブレード部材２１よりも剛性の高い材料、例えば軟鋼板、ＳＵＳ板、等の金属部材、またはカーボン、ガラス繊維を混合した樹脂成形部材、などから形成している。この振動部材２２は一端部側を固定部２４に固定し、他端部を自由端部として、この自由端部にブレード部材２１を取り付けている。なお、固定部２４は図示しない装置本体、あるいはユニット本体に取り付けられている。

この振動部材２２は、ブレード部材２１のホルダとして機能し、感光体１へのブレード部材２１の押し付け力、当接角度を決める部材でもある。すなわち、従来のブレードでは、ブレードニップ部の感光体への押し付け力は弾性ブレード自身の復元力で与えるようにしている。これに対して、本実施の形態においては、振動の伝搬効率を上げるためブレード部材２１は薄い部材構成とし、ブレード部材２１単体での押し付け力が確保できないことから、振動部材２２がブレード部材２１に対して感光体１への押し付け力を付与する構成としている。これにより、薄い弾性ブレード部材を使用しながら振動伝搬効率を高くし、且つブレード部材の反り、感光体表面のうねりに対応するニップを安定して形成することができ、確実に粉末（保護物質）に振動が伝えられる。

加振手段２３は、振動部材２２に振動を与えるもので、ここでは電気機械変換素子としての圧電素子、特に板状（単板）圧電素子を用いている。加振手段２３として板状圧電素子を用いることにより、低コストで変位量が容易に得られる加振手段を構成することができる。この加振手段２３は図９及び図１０に示すように、感光体１の軸方向（幅方向）に複数個配置した構成としている。なお、加振手段２３は１個でもよいが、複数個を間隔をおいて配置することにより、振動部材２２の幅方向の振動の均一性を得られ易い。なお、１個の長尺の圧電素子を設けることも考えられるが、板状圧電素子の場合には板面方向の伸縮による撓み変形を用いるため、複数個を間隔をおいて配置する方が好ましい。この加振手段２３は、振動部材２２の感光体側先端寄り、すなわちブレード部材２１の自由端部２１ｂと自由端部が一致して取り付けられた振動部材２２の該ブレード部材の取り付け面と反対面に設けている。振動部材２２の構成によっては、加振手段２３は振動部材２２の固定端とブレード先端（自由端）の間で振動部材２２を加振できる箇所であれば特に取り付け位置が限定されるものではない。

加振手段２３を構成する単板圧電素子は、図８に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電層２３ａの両面、即ち、振動部材２２との接合面とその反対面に、印刷焼成したＡｇなどからなる電極２３ｂ、２３ｃを有する。この電極２３ｂ、２３ｃを用いて分極を行った厚さ０．３〜０．５ｍｍの圧電素子（圧電層２３ａ）に対して、１００〜３００Ｖの電圧を印加することで板面方向の縮み変形が発生し、その結果、振動部材２２を撓ませる変形振動を与えることができる。この撓み振動は、圧電素子（加振手段２３）と振動部材２２の剛性がほぼ同じときに変形の効率がよく、例えば厚さ０．２〜０．４ｍｍの金属振動部材、あるいは厚さ０．３〜１．０ｍｍの樹脂製振動部材を用いることが好ましい。

そして図１１に示すように、この塗布補助手段１０においては、加振ブレード２０の複数の加振手段２３を構成する圧電素子２３ａに対して共通に駆動信号Ｐｖを印加するための駆動回路２８を備えている。このようにブレード部材の幅方向に複数の加振手段を設けた場合に共通の駆動回路で駆動することによってブレード部材の幅方向における振動の均一性を高めることができる。なお、駆動回路２８は画像形成装置の駆動制御部にて構成され、所定のタイミングで駆動信号Ｐｖを加振手段２３に与える。ここで本実施の形態では、振動部材２２として金属性部材（導電性部材）を用いて、複数の加振手段２３を構成する圧電素子２３ａの電極を振動部材２２に直接コンタクトして電気的に接続することによって、振動部材２２を介して複数の加振手段２３の電極を共通に接続している。これにより、駆動信号の印加を簡単な回路構成で行うことができる。なお、直接コンタクトは電極の接合面側を粗面に仕上げて、薄い接着層で振動部材２２に接合することで容易に得られるが、この他、導電性接着剤を用いて接合してもよい。

このように構成した塗布補助手段１０において、複数の加振手段２３に対して駆動回路２８から所要周波数の駆動信号Ｐｖを与えて、複数の加振手段２３を構成する圧電素子２３ａに撓み変形を与えることで振動部材２２が振動し、この振動部材２２の振動によってブレード部材２１が振動する。

ここで加振手段２３によって振動部材２２に対して、ブレード先端の振動量が感光体に対するブレード押しつけ量ｄに比べて小さくなるような振動を与える。これにより、ブレード先端の振幅量が最大の場合でも、ブレードと感光体の当接が保たれるため、粉末（保護剤）が振動を受けないまま通過するということが抑制される。さらには、ブレード先端の振動量を、保護物質塗布手段９によって塗付された粉末の平均粒径よりも小さく設定することによって、効果的に粉末に振動が伝えられ、粉末の小粒径化と均一塗布が促進される。

ここで本実施の形態の加振ブレード２０について、実際のニップ部の感光体表面に対して法線方向の振動変位量を測定した結果について図１４，１５を用いて説明する。

実験例（振動変位量の測定）
測定条件としては、ブレード部材２１の幅をＡ３サイズ横幅として、感光体へのニップ部押しつけ量ｄ：５０μｍ、複数の各圧電素子（加振手段２３）へは共通の駆動信号Ｐｖを印加し、駆動信号Ｐｖは、電圧２２０ｖ、周波数１０〜４０ｋＨｚの４段階とした。使用した圧電素子は、厚さ０．３ｍｍ縦横寸法７×１０ｍｍとした。測定に使用した振動変位計は、グラフテック社製ＡＴ００２１レーザードップラー振動計、ビーム計Φ１２μｍを用いた。

図１４は、駆動信号Ｐｖ＝２２０Ｖを印加した場合であり、周波数１０〜４０ｋＨｚに応じて、ブレードニップ面変位量が約０．２〜０．４μｍとなることが分かる。図１５は、駆動信号Ｐｖ＝８０Ｖを印加した場合であり、周波数に応じて、０．１〜０．２μｍの変位量が得られることがわかる。

前記実験例に示すように、例えば駆動信号Ｐｖ＝８０Ｖ、周波数＝４０ｋＨｚとした場合には、ブレードニップ面変位量が約０．１μｍなので、粒径が０．１μｍより大きな保護物質の粒子は、加振ブレード２０のブレード先端の振幅量が最大の場合であっても、加振ブレードによって堰き止められる。従って、十分に小粒径化されることなく保護物質が感光体表面に塗布された場合においても、放電から感光体表面を保護することなく、そのまま現像装置へ混入するということが防止される。ところで、保護物質塗布手段９によって感光体表面に塗布された保護物質を顕微鏡によって観察すると、数μｍ〜数十μｍの保護物質の粗粉末が観察された。数μｍよりも小粒径の保護物質も存在するが、加振ブレード２０のニップ面変位量を前記とすることによって、感光体表面に塗布された保護物質の粗粉末の通過を抑制しながら、振動を加えることが可能となり、小粒径化と均一塗布が可能となる。

本実施の形態では、感光体移動方向に対して、保護物質塗布手段９の下流側、帯電装置２の上流側に塗布補助手段１０として加振ブレード２０を設けている。加振ブレード２０は、図６に示すように、感光体の移動方向に対して、カウンター方向に当接させる方法と、図示しないがトレーリング方向で当接する方法がある。カウンター方向に当接させた場合、保護物質の小粒径化及び均一塗布が促進される。一方、感光体移動方向に対して、カウンター方向で当接させた場合、突発的に発生するブレードの巻き込み、メクレによって保護物質の小粒径化、均一塗布が乱されることがある。また、突発的に保護物質の粗粉末の通過により、現像装置に保護物質の混入が発生する。それに対して、加振ブレード２０を感光体移動方向に対して、トレーリング方向に当接させた場合には、カウンターに比べて、突発的なブレードの巻込み、メクレなどが発生しないため、保護物質の小粒径化、均一塗布が乱されることが少ないため、より好ましい。また、感光体の膜削れ量は、カウンター方向に当接した場合に比べて、トレーリング方向に当接した場合の方が少ないため、感光体の高寿命化のためには、トレーリング方向に当接する方法がある。

保護物質３２としては種々の物質を用いることが可能である。本実施の形態において用いられているステアリン酸亜鉛は保護物質の一例であり、そのほかにも各種の脂肪酸塩、ワックス、シリコンオイル等他の物質を保護物質として用いることが可能である。脂肪酸塩のうちでも脂肪酸金属塩は、金属元素がＸＰＳによって測定される特徴的な元素となりやすく、塗布量などの条件を設定する上で測定が行いやすい。したがって、本実施の形態のように帯電条件に応じて最適な量の保護物質を感光体表面に供給する装置を設計する上で好適である。脂肪酸としてはウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンダデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、アラキドン酸、カプリル酸、カプリン酸、カプロン酸などが挙げられ、その金属塩としては亜鉛、鉄、銅、マグネシウム、アルミニウム、カルシウムなどの金属との塩が挙げられる。保護物質３２としてはステアリン酸亜鉛のようなラメラ結晶紛体を使用すると好適である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有しており、剪断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。この作用が低摩擦係数化に効果があるのであるが、放電からの感光体表面保護の観点から見た場合にも、せん断力を受けて均一に感光体表面を覆っていくラメラ結晶の特性は少量の保護物質によって効果的に感光体表面を覆うことができるので保護物質として望ましい。

帯電装置２は非接触となるよう近接させて対向配置した帯電ローラ２ａによる交流印加放電により感光体１を帯電せしめている。なお、接触させて対向配置した帯電ローラ２ａによる交流印加放電により感光体を帯電せしめる方法がある。この方法を適用する場合には、感光体表面と帯電ローラとの接触性を向上させ、かつ感光体に機械的ストレスを与えない弾性部材を用いることが好ましい。ただし、弾性部材を用いると、帯電ニップ幅が広くなり、これに起因して帯電ローラ側に保護物質が付着しやすくなることがある。よって、感光体の高耐久化には非接触により帯電させる方が有利である。

図１２は帯電装置２と感光体１の概略説明図である。帯電装置２は帯電部材としての帯電ローラ２ａ、スペーサ２２、スプリング１５、電源１６とからなる。帯電ローラ２ａには軸部２１ａと帯電部としてのローラ部２１ｂとがある。このうちローラ部２１ｂは感光体１に対向して感光体表面を帯電する機能を担っており、軸部２１ａの回転によって回動可能なように構成されている。帯電ローラ表面の帯電部２１ｂが感光体表面に対して微小な間隙１４で対向配置するよう帯電ローラに間隙保持部材であるスペーサ２２を設けている。このスペーサ２２により感光体１表面のうち画像が形成される画像形成領域１１に対向する部分は感光体１と非接触となるよう配設されている。ローラ部２１ｂの長手方向の寸法は感光体１の画像形成領域よりも長く設定されており、感光体１の非画像形成領域１２にスペーサ２２を当接せしめることにより前記微小な間隙１４を形成している。このスペーサ２２を介して帯電ローラ２ａは感光体１表面に連れまわって回転するようになっている。微小な間隙１４はローラ部２１ｂと感光体１との最近接部が１〜１００μｍとなるように構成されている。この最近接距離は３０〜６５μｍであることがさらに好ましい。本実施の形態では５０μｍとなるように配設した。軸部２１ａには帯電ローラ２ａを感光体へ向けて押圧するためのスプリング１５が取り付けられている。これにより微小な間隙１４を精度良く維持することが可能となる。

帯電ローラ２ａには帯電用の電源１６が接続されており、感光体１表面と帯電ローラ２ａ表面との間の微小な間隙において、交流印加放電により感光体１表面を均一に帯電せしめる。本実施の形態では、直流成分であるＤＣ電圧に交流成分であるＡＣ電圧が重畳された交番電圧が帯電ローラ２ａの帯電部へ印加されるようになっている。交番電圧を用いることにより微小なギャップ変動に起因する帯電電位のバラツキなどの影響が抑制され、均一な帯電が可能となる。

帯電ローラ２ａは円柱状を呈する導電性支持体としての芯金と、この芯金の外周面上に形成された抵抗調整層とから構成される。本実施の形態では、帯電ローラ２ａの直径を１０ｍｍとした。帯電ローラ２ａの表面は、例えばゴム部材などの既知の材料を用いることができるが、樹脂材料で構成することがより好ましい。ゴム部材を用いると、ゴムの吸水や、たわみの発生により、感光体１との微小な間隙を維持することが困難となるからである。作像条件によっては帯電ローラ２ａの中央部のみが感光体表面に突発的に接触する可能性がある。このような局所的、突発的な帯電ローラ２ａの感光体１への接触による感光体表面層の乱れに対応することは困難である。従って、非接触帯電方式により感光体を帯電する場合には、帯電ローラ２ａと感光体１との微小な間隙を均一に維持することができる硬質の材料を用いることがより好ましい。

帯電ローラ２ａの表面が硬質な材料としては、例えば、以下のようなものを用いることができる。抵抗調整層として、高分子型イオン導電剤が分散する熱可塑性樹脂組成物（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン及びその共重合体等）により形成し、抵抗調整層の表面を硬化剤により硬化皮膜処理されたものなどである。硬化皮膜処理は、例えば、イソシアネート含有化合物を含む処理溶液に抵抗調整層を浸漬させることにより行うことができる。あるいは、抵抗調整層の表面に改めて硬化処理皮膜層を形成してもよい。

感光体１は負帯電性の有機感光体であり、直径３０ｍｍのドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。図１３は感光体を表す断面図である。基層としての導電性支持体５０上に、絶縁層である下引き層５１が設けられている。そして、その上に感光層としての電荷発生層（ＣＧＬ）５２、電荷輸送層（ＣＴＬ）５３が設けられている。さらにその上に表面保護層（ＦＲ）５４が積層されている。

導電性支持体５０としては、体積抵抗１０１０Ωｃｍ以下の導電性を示すものを用いることができる。例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを、押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管などを使用することができる。また、特開昭５２−３６０１６号公報に開示されたエンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体として用いることができる。

この他、支持体５０上に導電性粉体を適当な結着樹脂に分散して塗工したものについても、導電性支持体として用いることができる。この導電性粉体としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、またアルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ＩＴＯなどの金属酸化物粉体などが挙げられる。また、同時に用いられる結着樹脂には、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が挙げられる。このような導電性層は、これらの導電性粉体と結着樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、トルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、テフロン（登録商標）などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、導電性支持体として良好に用いることができる。

次に感光層について説明する。感光層は単層でも積層でもよいが、説明の都合上、先ず電荷発生層と電荷輸送層とからなる積層構成の場合から述べる。

電荷発生層５２は、電荷発生物質を主成分とする層である。電荷発生層には公知の電荷発生物質を用いることが可能であり、その代表として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、他のフタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられ、これらは有用に用いられる。これら電荷発生物質は単独でも、２種以上混合して用いることも可能である。電荷発生層は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上、あるいは下引き層上に塗布し、乾燥することにより形成される。

電荷発生層には、必要に応じて結着樹脂中に上記電荷発生物質を分散させることができる。用いることができる結着樹脂の例としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質１００重量部に対し０〜５００重量部、好ましくは１０〜３００重量部が適当である。結着樹脂の添加は、分散前あるいは分散後どちらでも構わない。

ここで用いられる溶剤としては、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセルソルブ、酢酸エチル、酢酸メチル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、モノクロロベンゼン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、リグロイン等が挙げられるが、特にケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒が良好に使用される。これらは単独で用いても２種以上混合して用いてもよい。電荷発生層は、電荷発生物質、溶媒及び結着樹脂を主成分とするが、その中には、増感剤、分散剤、界面活性剤、シリコーンオイル等のいかなる添加剤が含まれていてもよい。

塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。電荷発生層の膜厚は、０.０１〜５μｍ程度が適当であり、好ましくは０.１〜２μｍである。

電荷輸送層５３は、電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により単独あるいは２種以上の可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。電子輸送物質としては、例えばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロキサントン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、２，６，８−トリニトロ−４Ｈ−インデノ〔１，２−ｂ〕チオフェン−４−オン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド、ベンゾキノン誘導体等の電子受容性物質が挙げられる。

正孔輸送物質としては、ポリ−Ｎ −ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物およびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、ポリシラン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、９−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等、その他公知の材料が挙げられる。これらの電荷輸送物質は単独、または２種以上混合して用いられる。

結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ −ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。

電荷輸送物質の量は結着樹脂１００重量部に対し、２０〜３００重量部、好ましくは４０〜１５０重量部が適当である。また、電荷輸送層の膜厚は解像度・応答性の点から、２５μｍ以下とすることが好ましい。下限値に関しては、使用するシステム（特に帯電電位等）に異なるが、５μｍ以上が好ましい。ここで用いられる溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどが用いられる。これらは単独で使用しても２種以上混合して使用してもよい。

感光層は、前述の電荷発生物質、電荷輸送物質、結着樹脂等を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを導電性支持体５０上ないし下引き層５１上に塗布、乾燥することによって形成できる。電荷輸送物質を含有させずに、電荷発生物質と結着樹脂とから構成してもよい。また、必要により可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。結着樹脂としては先に電荷輸送層で挙げた結着樹脂のほかに、電荷発生層で挙げた結着樹脂を混合して用いてもよい。もちろん、先に挙げた高分子電荷輸送物質も良好に使用できる。結着樹脂１００重量部に対する電荷発生物質の量は５〜４０重量部が好ましく、電荷輸送物質の量は０〜１９０重量部が好ましく、さらに５０〜１５０重量部であればより好ましい。感光層は、電荷発生物質、結着樹脂を電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコートなどで塗工して形成できる。感光層の膜厚は、５〜２５μｍ程度が適当である。

感光体においては、導電性支持体と感光層との間に下引き層５１を設けることができる。下引き層は一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。下引き層にはモアレ防止、残留電位の低減等のために酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物の微粉末顔料を加えてもよい。また、これらの下引き層は、前述の感光層の如く適当な溶媒及び塗工法を用いて形成することができる。更に下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。この他、下引き層には、Ａｌ₂Ｏ₃を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン（パリレン）等の有機物やＳｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂、ＩＴＯ、ＣｅＯ₂等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層の膜厚は０〜５μｍが適当である。

感光体の最表面層に機械的磨耗を防止するために保護層５４を設けることも可能である。例えば耐磨耗性を向上させるためにアモルファスシリコンで表面コートした感光体や、電荷輸送層のさらに表面にアルミナや酸化スズ等を分散させた最表面層を設けた有機感光体などを用いることもできる。

以上説明したように、感光体１の構成は特定の構成に限定されるものではない。導電性支持体の上に電荷発生物質と電荷輸送物質を主成分とする感光層のみを設けた１層構成や、導電性支持体の上に電荷発生物質を主成分とする電荷発生層と電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層とが積層された構成や、導電性支持体の上に電荷発生物質と電荷輸送物質を主成分とする感光層を設け、その上に更に保護層を設けた構成や、導電性支持体の上に電荷発生物質を主成分とする電荷発生層と電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層とを積層し、その電荷輸送層の上に保護層を設けた構成や、導電性支持体の上に電荷輸送物質を主成分とする電荷輸送層と電荷発生物質を主成分とする電荷発生層とを積層し、その電荷発生層の上に保護層を設けた構成など、種々の層構成を有する感光体に適用可能である。

塗布補助手段１０の上流に配置された保護物質塗布手段９によって感光体表面に塗布された保護物質のうち、保護物質塗布手段９で塗布された時点で十分に小粒径化されることなく、感光体表面に存在する保護物質は、塗布補助手段１０によってまず堰き止められ、ブレードエッジ部に滞留する。ブレードエッジ部においては、ブレードと感光体との摺擦に加え、ブレードの振動によって保護物質に振動が加わるために、小粒径化と均一塗布化が促進される。また、十分に小粒径化されていない保護物質は、塗布補助手段１０によって堰き止められるため、現像装置４内に保護物質が混入することによる異常画像の発生が防止できる。

従来のように塗布補助手段１０を用いない場合、放電領域において感光体表面を保護物質で均一に覆うためには、バー状に成型された保護物質を塗布手段であるブラシローラへの食い込み量を大きくするなどの手段によって、保護物質塗布手段９による保護物質の供給量を増加させる必要がある。このような方法を取った場合、保護物質の消費量が増加してしまうだけでなく、過剰供給された保護物質が現像装置等に混入することによる異常画像の原因となる。感光体移動方向に対して、保護物質塗布手段９の下流、帯電装置２の上流に塗布補助手段１０を設けたことにより、感光体表面が放電領域に達した際に保護物質が、放電領域の感光体表面を均一に覆っていることにより、前記問題を発生することなく、放電の劣化を抑制することができる。特に、保護物質として、ラメラ結晶粉体であるステアリン酸亜鉛は、へき開性に優れるため、ブレード状部材に振動を加えることによってへき開を促進し、過剰に保護物質を供給することなく、感光体表面を保護物質で被覆することが可能となり、放電による感光体の劣化を抑制することが可能となる。また、このよう塗布補助手段１０を有する保護物質塗布方法を用いることによって、画像品質に優れ、高寿命な画像形成装置を提供することができる。

[実施の形態２]
図１６は、実施の形態２を示す図面である。実施の形態２では、実施の形態１と構成の異なる点についてのみ説明する。実施の形態１では、未転写トナーを感光体から除去するクリーニング装置７を設けていたが、実施の形態２では、保護物質塗布手段９の上流側に設けたクリーニング装置を廃し、下流側に設けられた塗布補助手段１０を、未転写トナーを感光体表面から除去するためのクリーニング装置として兼用している。これにより部品点数の削減、少スペース化が可能となる。また、振動を付与された塗布補助手段１０をクリーニング装置として用いた場合には、従来のクリーニングブレードに比べて、その振動効果によって、円形度の高いトナーを用いた場合にも、十分なクリーニング性が得られる。

[実施の形態３]
図１７は実施の形態３を示す図面である。実施の形態３は、実施の形態１又は実施の形態２の構成部材の一部をプロセスカートリッジ化したものである。すなわち、このプロセスカートリッジ４１は実線で示すように、少なくとも被帯電体としての感光体１、帯電装置２、保護物質塗布手段９、塗布補助手段１０を備えている。帯電による感光体の劣化は、環境条件に依存するため、保護物質の必要量も環境条件によって変動する。プロセスカートリッジ４１とすることで、感光体周りの密閉性が高まり、放電による感光体劣化速度も安定する。その結果、感光体の劣化を抑制するために必要な保護物質の必要量の変動も最小限に押さえることが可能となる。従って、環境条件をフィードバック制御するなどによって保護物質の塗布量を変動させるなどの制御機構を設けることなく、保護物質の必要量の変動を最小限に押さえることで、保護物質の供給の過不足による被帯電体の劣化の変動を抑制することが可能となる。なお、本実施の形態では、実線で示す構成部材のみカートリッジ化したが、点線で示すように現像装置４まで含めてカートリッジ化してもよく、カートリッジ化に含める構成部品としては実線のものを必須として任意のものが可能である。

（付記）
請求項２に記載の発明にあっては、トナー除去後の被帯電体表面に保護物質を塗布することができるため、被帯電体表面に保護物質を均一に塗布することができ、必要最小限の保護物質消費量で被帯電体を保護することができる。請求項３に記載の発明にあっては、保護物質が被帯電体表面により均一に広がる。また、過剰な保護物質の供給を堰き止め、現像装置への混入を防止する。請求項４に記載の発明にあっては、被帯電体の膜削れ量を抑制しながら、安定した保護物質の小粒径化と均一塗布が行われ、保護物質の粗粉末の通過が発生しない。請求項５に記載の発明にあっては、保護物質が振動を受けずに通過することを抑制し、保護物質に振動を伝えることで、保護物質の小粒径化の促進と被帯電体表面への均一塗布が促進される。請求項６に記載の発明にあっては、保護物質が振動を受けずに通過することを抑制し、保護物質に振動を伝えることで、保護物質の小粒径化の促進と被帯電体表面への均一塗布が促進される。請求項７に記載の発明にあっては、部品点数の削減が図れ、装置の小型化と低コスト化が達成される。また、環境条件をフィードバック制御するなどによって保護物質の塗布量を変動させるなどの制御機構を設けることなく、保護物質の必要量の変動を最小限に押さえることで、保護物質の供給の過不足による被帯電体の劣化の変動を抑制することができるのに加え、高寿命な画像形成装置が提供できる。請求項８に記載の発明にあっては、被帯電体周りの密閉性を高め、放電による被帯電体劣化速度を安定することができるプロセスカートリッジが提供できる。

帯電だけで膜厚減少が生ずる現象を説明する実験例の図面で、（ａ）は感光体表面に対する帯電部材による交流印加放電を示す図、（ｂ）は膜厚削れが発生したことを示す図である。 帯電時間に対する感光体表面の膜厚削れ量をプロットしたグラフである。 （ａ）は感光体上に保護物質を存在させることによって、交流印加放電では顕著となる感光体表面の化学的劣化が抑制されることを確かめるための実験装置の概略構成図、（ｂ）は保護物質の有無による感光体表面の劣化状態を比較するために、保護物質を塗布する領域Ａと塗布しない領域Ｂとを設けた感光体表面を示す図面である。 帯電時間に対する感光体表面の膜厚削れ量をプロットしたグラフである。 （ａ）〜（ｃ）はＰＨＩ社製Ｑｕａｎｔｕｍ２０００型走査型Ｘ線光電子分光装置（ＸＰＳ）による測定方法の概要を示す図面である。 実施の形態１に係る画像形成装置の基本的な構成を説明する概略構成図である。 同上の塗布補助手段の要部拡大説明図である。 同上の要部拡大説明図である。 同上の塗布補助手段の正面図である。 同上の塗布補助手段を先端側から見た図である。 圧電素子への電圧印加を説明するための図面である。 帯電装置の構成を示す図面である。 ＸＰＳによる測定方法の概要を示す図面である。 駆動信号Ｐｖ＝２２０Ｖを印加した場合のブレードニップ面の変位量を示すグラフである。 駆動信号Ｐｖ＝８０Ｖを印加した場合のブレードニップ面の変位量を示すグラフである。 実施の形態２に係る画像形成装置の基本的な構成を説明する概略構成図である。 実施の形態３に係る画像形成装置の基本的な構成を説明する概略構成図である。

符号の説明

１ 感光体（被帯電体）
２ 帯電装置
２ａ 帯電部材（帯電ローラ）
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写装置
６ 定着装置
７ クリーニング装置（トナー除去装置）
８ 除電装置
９ 保護物質塗布手段
１０ 塗布補助手段
２０ 加振ブレード
２１ ブレード部材
２２ 振動部材
２３ 加振手段
４１ プロセスカートリッジ

Claims (8)

1. 少なくとも、移動する被帯電体と、この被帯電体に交流成分を含む電圧を印加して帯電する帯電装置と、現像装置とを有し、さらに前記帯電装置によって形成される放電領域の被帯電体表面にラメラ結晶粉体からなる保護物質を塗布する保護物質塗布手段が前記被帯電体に接触または近接して対向配置されている画像形成装置において、
   前記被帯電体の移動方向に対して、前記保護物質塗布手段の下流、且つ前記帯電装置の上流に、前記保護物質塗布手段によって塗布された前記保護物質の粒径をさらに小粒径化し、均一に引き伸ばす塗布補助手段が配置され、
   この塗布補助手段は、前記被帯電体に当接するゴム弾性部材からなるブレード部材と、一端が固定されて他端の自由端に前記ブレード部材を取り付けた振動部材と、この振動部材に取り付けられ、該振動部材を撓ませて前記ブレード部材を前記振動部材との取り付け面と垂直な方向に加振する加振手段と、から構成され、
   前記加振手段により前記振動部材を介して前記被帯電体と当接する前記ブレード部材の先端を振動させ、振動する前記ブレード部材の先端と前記保護物質の接触頻度を増加させることにより、前記保護物質塗布手段により塗布された前記被帯電体表面上の保護物質のラメラ結晶粉体を小粒径化しながら均一に引き伸ばすことを特徴とする画像形成装置。
2. トナー除去装置が前記被帯電体に接触または近接して対向配置されており、前記保護物質塗布手段は、前記被帯電体の移動方向に対して、前記トナー除去装置の下流に配置されている請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記ブレード部材は、前記被帯電体の移動方向に対して、カウンター方向で当接する状態で設けられている請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記ブレード部材は、前記被帯電体の移動方向に対して、トレーリング方向で当接する状態で設けられている請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記ブレード部材の先端の振動量は、前記被帯電体に対するブレード部材の押し付け量に比べて小さい請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記ブレード部材の先端の振動量は、ブレード部材より前記被帯電体の移動方向に対して上流の被帯電体表面上に存在する保護物質の平均粒径よりも小さい請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記塗布補助手段は、未転写トナーを除去する手段を兼ねる請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置の本体に対して着脱可能に取り付けられるプロセスカートリッジであって、少なくとも前記被帯電体、前記帯電装置と、前記保護物質塗布手段と、前記塗布補助手段とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。

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