JP4801560B2 - 像担持体保護剤・保護層形成装置・画像形成方法・画像形成装置・プロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置、該画像形成装置に用いられる像担持体保護剤、像担持体表面に保護層を形成する保護層形成装置、該像担持体保護剤を用いた画像形成方法並びにプロセスカートリッジに関する。

従来、電子写真方式による画像形成では、光導電性物質等の像担持体上に静電荷による潜像を形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナー粒子を付着させ可視像を形成している。トナーにより形成された可視像は、最終的に紙等の転写媒体に転写後、熱、圧力や溶剤気体等によって転写媒体に定着され、出力画像となる。
これらの画像形成の方式は、可視像化のためのトナー粒子を帯電させる方法により、トナー粒子とキャリア粒子の攪拌・混合による摩擦帯電を用いる、いわゆる二成分現像方式と、キャリア粒子を用いずにトナー粒子への電荷付与を行う、いわゆる一成分現像方式とに大別される。
一成分現像方式では、現像ローラへのトナー粒子の保持に磁気力を使用するか否かにより、磁性一成分現像方式、非磁性一成分現像方式に分類される。

これまで、高速性、画像再現性を要求される複写機やこれをベースとした複合機等では、トナー粒子帯電の安定性、立ち上がり性、画像品質の長期的安定性等の要求から、二成分現像方式が多く採用され、省スペース性、低コスト化等の要求が大きい、小型のプリンタ、ファクシミリ等には、一成分現像方式が多く採用されてきていた。
特に昨今、出力画像のカラー化が進み、画像の高画質化や画像品質の安定化に対する要求は、これまでにも増して強くなっている。
高画質化のためには、トナーの平均粒径は小さくなり、またその粒子形状は角張った部分がなくなり、より丸い形状になってきている。
これら電子写真方式による画像形成装置は、現像方式の違いによらず、一般的にドラム形状やベルト形状をした像担持体（一般には感光体）を回転させつつ一様に帯電し、レーザー光等により像担持体上に潜像パターンを形成し、これを現像装置により可視像化して、更に転写媒体上に転写を行っている。

転写媒体へトナー像を転写した後の像担持体上には、転写されなかったトナー成分が残存する。これらの残存物が、そのまま帯電工程に搬送されると、像担持体の均等な帯電を阻害することがしばしばあるため、一般的には、転写工程を経た後に、像担持体上に残存するトナー成分等を、クリーニング工程にて除去し、像担持体表面を十分に清浄な状態とした上で、帯電が行われる。
このように、像担持体表面は帯電、現像、転写、クリーニング等の各工程で、さまざまな物理的ストレスや電気的ストレスを受け、使用時間を経るに伴って表面状態が変化する。
これらのストレスのうちクリーニング工程での摩擦によるストレスは、像担持体を磨耗させ、また、擦過傷を発生させることが知られている。

この課題を解消すべく、これまでにも像担持体とクリーニング部材間の摩擦力を低減させるために各種潤滑剤や、潤滑成分の供給・膜形成方法について、多くの提案がなされている。
たとえば、特許文献１では、感光体やクリーニングブレードの寿命を延ばすため、感光体表面にステアリン酸亜鉛を主成分とする固体潤滑剤を供給し感光体表面に潤滑皮膜を形成することが提案されている。
一方で、昨今、画像品質の向上や製造エネルギーの削減のために、重合法を用いたトナーが製品化されている。これら重合トナーは、粉砕法で製造されたトナーと比較して、角張った部分が少なく、また平均粒子径が小さく揃っているという、優れた特徴を有している。
しかしながら、これらの特徴は、ゴムブレードクリーニングに代表されるクリーニング部材のエッジ部を像担持体表面に圧接して、像担持体表面のクリーニングを行う方式に対しては、その形状と粒径の影響により、エッジ部分で堰き止められ難くなり、残存トナー成分のクリーニング不良を引き起こしやすい。

このようなトナーのクリーニング不良に対応した、クリーニング装置としても、これまでにいくつかの提案がされている。
例えば、特許文献３では、トナーの平均体積径Ｄと平均円形度Ｓを用いて、所定の条件を満たす圧接力を設定する画像形成装置が開示されている。
該特許文献５によれば、カウンタータイプのブレードクリーニングにて、圧接力ｆを大きくした場合、クリーニングブレードの鳴きやメクレ等の不具合が生じるため、経験的な値として、上限値を設定する必要があるとされている。
また、例えば、よりトナー平均粒子径が小さく、より球形に近いトナーをクリーニングするために、特許文献４では、トナーと像担持体間の摩擦係数と、トナーとブレード間の摩擦係数、トナーと像担持体の付着力、トナーがブレードから受ける力および、ブレードと像担持体間で形成する角度（クリーニング角度）の関係を規定したクリーニング装置が開示されている。

特公昭５１−２２３８０号公報 特開２００６−０３９０１１号公報 特開２０００−３３０４４１号公報 特開２００５−９９１２５号公報 特開平１０−１１０１９６号公報

しかしながら、上述のように、像担持体へのストレスは、クリーニング工程から受けるものばかりではなく、特に帯電工程における電気的ストレスは、像担持体表面の状態を大きく変化させる。また、この電気的ストレスは、像担持体表面近傍で放電現象を伴う、接触帯電方式や近接帯電方式で顕著である。
これらの帯電方式では、像担持体表面で多くの活性種や反応生成物が発生し、また、放電領域の大気中で発生した活性種や反応性生物の像担持体表面への吸着が多く生じる。
特許文献１に記載のようなステアリン酸亜鉛はラメラ結晶性を持ち、自己潤滑性をもつ物質の一つである。ステアリン酸亜鉛を用いた潤滑剤は、像担持体表面を比較的均等に覆い良好な潤滑性を与え、像担持体を帯電プロセスから保護する効果も認められている。しかしながら、ステアリン酸亜鉛を使用することには以下のような問題点がある。

一般に、ステアリン酸亜鉛を像担持保護剤として用いる場合、ステアリン酸亜鉛を棒状に整形し、それをブラシなどの供給手段を用いて像担持体に塗布する。その際、ステアリン酸亜鉛の粉が発生し、それが帯電部材に付着し均一な帯電ができなくなる不具合が発生する。
像担持体が均一に帯電されないと縦スジなどの異常画像となってしまう。
現在の電子写真装置、特にカラー機においては、多くの機種が感光体と帯電部材を一体にしたユニット（プロセスカートリッジ）で交換する方式を採っているため、高価な感光体の寿命に達していなくても、帯電部材が汚染された時点でユニットの寿命となってしまうため大きな無駄が発生している。
特許文献２においても、ステアリン酸亜鉛を用いて像担持体保護を実現しているが、帯電部材汚染についてはなんら認識が無く、当然にその解決手段も示されていない。
特許文献５においては、高級脂肪酸金属塩に高級脂肪酸を配合したものが開示されている。しかしながら、これは滑剤を整形しやすくするという目的のみであり、帯電部材の汚染を改善するものではない。上記配合では高級脂肪酸金属塩が粉になることを防ぐことができず、帯電部材は汚染される。
さらに特許文献５に使用されている高級脂肪酸は、像担持体に一般的に用いられる有機感光体を侵してしまうため、実際には使用できない。

本発明は、上記のような現状の問題を解決するため、像担持体表面の十分な保護効果、特に帯電工程並びにクリーニング工程でのストレスに対する保護効果を発現し、かつ帯電部材を汚染しない像担持体保護剤を提供することを目的とする。
また本発明は、良好な像担持体保護層を形成する保護層形成装置を提供することを目的とする。
また本発明は、良好な品質の画像を長期間に亘り安定して得ることができる画像形成方法並びに画像形成装置を提供することを、目的とする。
また本発明は、良好な品質の画像を安定して得ることができるプロセスカートリッジを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、像担持体表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる工程を有する画像形成方法に用いられる像担持体保護剤において、自己潤滑性を有する有機化合物（Ａ）と、疎水性有機化合物（Ｂ）とを含み、前記有機化合物（Ａ）がステアリン酸亜鉛であり、前記疎水性有機化合物（Ｂ）が、ノルマルパラフィン、イソパラフィン及びシクロパラフィンのうち少なくとも１種を含むことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の像担持体保護剤において、前記自己潤滑性を有する有機化合物（Ａ）と、前記疎水性有機化合物（Ｂ）の重量比が、１０／９０〜９７／３であることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の像担持体保護剤において、前記自己潤滑性を有する有機化合物（Ａ）の融点との差が、±２０℃以内の前記疎水性有機化合物（Ｂ）を、全体の２０％以上含むことを特徴とする。

請求項４記載の発明では、像担持体表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる保護層形成装置において、前記像担持体保護剤が、請求項１〜３のいずれか一つに記載のものであることを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項４記載の保護層形成装置において、前記像担持体保護剤を、供給部材を介して前記像担持体表面へ供給することを特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項４または５記載の保護層形成装置において、前記像担持体表面へ供給された前記像担持体保護剤を押圧し皮膜化する層形成部材を有することを特徴とする。

請求項７記載の発明では、トナー像を担持する工程を経る像担持体上のトナー像を転写媒体に転写し、トナー像が前記転写媒体に転写された後の前記像担持体表面に、像担持体保護剤を塗布または付着させる画像形成方法において、前記像担持体保護剤として、請求項１〜３のいずれか一つに記載の像担持体保護剤を用いることを特徴とする。
請求項８記載の発明では、トナー像を担持する工程を経る像担持体と、前記像担時体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、トナー像が前記転写媒体に転写された後の前記像担持体表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる保護層形成装置とを有する画像形成装置において、前記保護層形成装置が請求項４〜６のいずれか一つに記載のものであることを特徴とする。
請求項９記載の発明では、請求項８記載の画像形成装置において、前記像担持体の移動方向における前記転写装置より下流側且つ前記保護層形成装置より上流側に、前記像担持体の表面に残留したトナーを該像担持体との摺擦によって該表面から除去するクリーニング装置を備えてなることを特徴とする。

請求項１０記載の発明では、請求項８または９記載の画像形成装置において、前記像担持体が少なくともその最表面に生成された層に熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする。
請求項１１記載の発明では、請求項８〜１０のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記像担持体が感光体であることを特徴とする。

請求項１２記載の発明では、請求項８〜１０のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を備えてなることを特徴とする。
請求項１３記載の発明では、請求項１２記載の画像形成装置において、前記帯電装置に、交流成分を有する電圧を印加する電圧印加装置を備えてなることを特徴とする。
請求項１４記載の発明では、請求項８〜１０のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記像担持体が中間転写媒体であることを特徴とする。

請求項１５記載の発明では、請求項８〜１４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記トナーの、式１で示される円形度ＳＲが、０．９３〜１．００であることを特徴とする。
円形度ＳＲ＝粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長 （式１）
請求項１６記載の発明では、請求項８〜１５のいずれか一つに記載の画像形成装置において、前記トナーの重量平均径（Ｄ４）と個数平均径（Ｄ１）の比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０であることを特徴とする。
請求項１７記載の発明では、トナー像を担持する工程を経る像担持体と、トナー像が転写媒体に転写された後の前記像担持体表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる保護層形成装置とを一体に備えるプロセスカートリッジにおいて、前記保護層形成装置が請求項４〜６のいずれか一つに記載のものであることを特徴とする。

請求項１８記載の発明では、請求項１７記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体の移動方向における前記保護層形成装置より上流側に、前記像担持体の表面に残留したトナーを該像担持体との摺擦によって該像担持体の表面から除去するクリーニング装置を備えてなることを特徴とする。
請求項１９記載の発明では、請求項１７または１８記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体が少なくともその最表面に生成された層に熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする。
請求項２０記載の発明では、請求項１７〜１９のいずれか一つに記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を備えてなることを特徴とする。

請求項２１記載の発明では、請求項１７〜２０のいずれか一つに記載のプロセスカートリッジにおいて、トナーを収容する容器を備え、前記トナーの、式１で示される円形度ＳＲが、０．９３〜１．００であることを特徴とする。
円形度ＳＲ＝粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長 （式１）
請求項２２記載の発明では、請求項１７〜２１のいずれか一つに記載のプロセスカートリッジにおいて、前記トナーの重量平均径（Ｄ４）と個数平均径（Ｄ１）の比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０であることを特徴とする。
請求項２３記載の発明では、画像形成装置において、請求項１７〜２２のいずれか一つに記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。

本発明によれば、自己潤滑性を持つ有機化合物（Ａ）に疎水性有機化合物（Ｂ）を加えた像担持体保護剤を使用することで、像担持体保護剤の粉体化を抑制でき、像担持体保護剤による帯電部材の汚染を抑制することができる。
これにより、像担持体が均一に帯電されないことによる異常画像の発生に起因する画質低下を抑制できる。
また、帯電部材と他の要素を一体に有するプロセスカートリッジにおける帯電部材の汚染による早期交換の無駄を防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係る保護層形成装置２の構成概略図である。像担持体としての有機光導電層を有する感光体ドラム１に対向して配設された保護層形成装置２は、柱状ないしバー状に形成された像担持体保護剤２１、供給部材としての保護剤供給部材２２、押圧力付与機構２３、層形成部材としての保護層形成機構２４等から主に構成されている。
保護層形成機構２４は、感光体ドラム１に対して非カウンタ方向で接するブレード２４ａと、該ブレード２４ａを支持するブレード支持体２４ｂと、該ブレード２４ａをブレード支持体２４ｂと共に感光体ドラム１側へ付勢する付勢手段２４ｂを有している。
ここでは、押圧力付与機構２３及び保護層形成機構２４の付勢手段としてコイルバネを例示しているが、これに限定される趣旨ではなく、例えばゴム弾性を有する部材や板バネ、その他の弾性部材でもよい。
像担持体保護剤２１は、押圧力付与機構２３からの押圧力により、例えばブラシ状の保護剤供給部材２２へ接する。保護剤供給部材２２は、像担持体１と線速差をもって回転して摺擦し、この際に、保護剤供給部材の表面に保持された像担持体保護剤を、像担持体表面に供給する。
像担持体表面に供給された像担持体保護剤は、物質種の選択によっては供給時に十分な保護層にならない場合があるため、より均一な保護層を形成するために、例えばブレード状の部材を持つ保護層形成機構２４により薄層化（皮膜化）され、像担持体保護層となる。

保護層が形成された像担持体（感光体ドラム１）に、例えば、図示しない高電圧電源により直流電圧もしくはこれに交流電圧を重畳させた電圧を印加した帯電装置としての帯電ローラ３を、接触または近接させ、微小空隙での放電による像担持体の帯電が行われる。
この際、保護層の一部は電気的ストレスにより分解や酸化が生じ、また、保護層表面への気中放電生成物の付着が生じる。上述の分解生成物や酸化物、気中放電生成物は、一般に親水性であるか、もしくは親水性基を含んでいる。

本実施形態に係る像担持体保護剤２１は、その組成物として、自己潤滑性を有する有機化合物であり、一分子内に親水性の部分と疎水性の部分を有する両親媒性の有機化合物（Ａ）を含んでいる。また、一方の組成物として、疎水性有機化合物（Ｂ）を併せ含んでいる。
よって、像担持体表面が電気的ストレスにより親水性となった部分には、両親媒性の有機化合物（Ａ）が吸着することにより、表面を疎水化させると共に、周辺の疎水性有機化合物（Ｂ）の存在により、電気的ストレスを像担持体表面へ、直接負荷させることが防止される。
代わりに、像担持体保護剤の一部は、電気的ストレスに曝されて劣化し、部分的に親水性となるが、余剰に存在する、適度なＨＬＢ値を持つ両親媒性の有機化合物（Ａ）と共に逆ミセルに類する形態となって、疎水性有機化合物（Ｂ）中に分散するため、像担持体保護層による像担持体保護効果と劣化した像担持体保護剤の除去性を両立させることが可能となる。

劣化した像担持体保護剤は、通常のクリーニング機構により、像担持体に残存したトナー等の他成分と共にクリーニング機構により除去される。クリーニング機構は、上述の保護層形成機構２４と兼用にしても良いが、像担持体表面残存物を除去する機能と、保護層を形成する機能とは、適切な部材の摺擦状態が異なることがあるため、機能を分離し、図１のように像担持体保護剤供給部（保護層形成装置２）より上流側に、クリーニング装置４を設けることが好ましい。クリーニング装置４は、
クリーニング部材としてのクリーニングブレード４１と、クリーニング押圧機構４２などにより成る。ここでは、クリーニング押圧機構４２としてコイルバネを例示しているが、これに限定される趣旨ではなく、例えばゴム弾性を有する部材や板バネ、その他の弾性部材でもよい。

本発明の像担持体保護剤２１は、前述のように、自己潤滑性を有する有機化合物（Ａ）および、延展性のある物質としての疎水性有機化合物（Ｂ）を必須の成分として含んでいる。
自己潤滑性を持つ有機化合物（Ａ）の例としては、前述のような、脂肪酸の安定した金属塩が上げられる。
安定した疎水性金属塩が取出される代表的な脂肪酸には、カプロン酸、カプリル酸、エナンチル酸、ペラルゴン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデコイン酸、ミスチリン酸、パルミチン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、ノンデサイクリック酸、アラキジン酸、ベヘン酸、スチリンギン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リシノレイン酸、ペテロセリニン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸、リカニン酸、バリナリン酸、ガドレイン酸、アラキドン酸、鯨油酸及びそれらの混合物がある。
脂肪酸の代表的な安定した金属塩には、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレインサン銅、オレイン酸鉛、オレイン酸マンガン、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸コバルト、パルミチン酸鉛、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸アルミニウム、パルミチン酸カルシウム、カプリル酸鉛、カプリン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム、リシノール酸亜鉛、リシノール酸カドミウム及びそれらの混合物がある。

疎水性有機化合物（ＡＢ）の例としては、前述のような、脂肪族飽和炭化水素、脂肪族不飽和炭化水素、脂環式飽和炭化水素、脂環式不飽和炭化水素や芳香族炭化水素に分類される炭化水素類の他に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリパーフルオロアルキルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロエチレン−パーフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶｄＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂やフッ素系ワックス類、ポリメチルシリコーン、ポリメチルフェニルシリコーン等のシリコーン樹脂やシリコーン系ワックス類等が挙げられるが、これに限るものではない。

保護層形成機構２４に用いるブレード２４ａの材料は、特に制限されるものではなく、例えばクリーニングブレード用材料として一般に公知の、ウレタンゴム、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体を、単独またはブレンドして使用することができる。
また、これらのゴムブレードは、像担持体との接点部部分を低摩擦係数材料で、コーティングや含浸処理しても良い。また、弾性体の硬度を調整するために、他の有機フィラーや無機フィラーに代表される充填材を分散しても良い。
これらのブレードは、ブレード支持体に、先端部が像担持体表面へ押圧当接できるように、接着や融着等の任意の方法によって固定される。
ブレード２４ａの厚みについては、押圧で加える力との兼ね合いで一義的に定義できるものではないが、概ね０．５〜５ｍｍ程度であれば好ましく使用でき、１〜３ｍｍ程度であれば更に好ましく使用できる。
また、支持体から突き出し、たわみを持たせることができるブレードの長さ、いわゆる自由長についても同様に押圧で加える、力との兼ね合いで一義的に定義できるものではないが、概ね１〜１５ｍｍ程度であれば好ましく使用でき、２〜１０ｍｍ程度であれば更に好ましく使用できる。

保護層形成用ブレード部材の他の構成としては、バネ板等の弾性金属ブレード表面に、必要によりカップリング剤やプライマー成分等を介して、樹脂、ゴム、エラストマー等の層をコーティング、ディッピング等の方法で形成し、必要により熱硬化等を行い、更に必要であれば表面研摩等を施して用いても良い。
弾性金属ブレードの厚みは、０．０５〜３ｍｍ程度であれば好ましく使用でき、０．１〜１ｍｍ程度であればより好ましく使用できる。
また、弾性金属ブレードでは、ブレードのねじれを抑止するために、取り付け後に支軸と略平行となる方向に、曲げ加工等の処理を施しても良い。
表面層を形成する材料としては、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＶｄＦ等のフッ素樹脂や、フッ素系ゴム、メチルフェニルシリコーンエラストマー等のシリコーン系エラストマー等を、必要により充填剤と共に、用いることができるが、これに限定されるものではない。

また、保護層形成機構２４で像担持体を押圧する力は、像担持体保護剤２１が延展し保護層や保護膜の状態になる力で十分であり、線圧として５ｇｆ／ｃｍ以上８０ｇｆ／ｃｍ以下であることが好ましく、１０ｇｆ／ｃｍ以上６０ｇｆ／ｃｍ以下であることがより好ましい。
また、ブラシ状の部材は保護剤供給部材２２として好ましく用いられるが、この場合、像担持体表面への機械的ストレスを抑制するためにはブラシ繊維は可撓性を持つことが好ましい。

可撓性のブラシ繊維の具体的な材料としては、一般的に公知の材料から１種乃至２種以上を選択して使用することができる。具体的には、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン）；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂（例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン）；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；スチレン−アクリル酸共重合体；スチレン−ブタジエン樹脂；フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン）；ポリエステル；ナイロン；アクリル；レーヨン；ポリウレタン；ポリカーボネート；フェノール樹脂；アミノ樹脂（例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂）；などの内、可撓性を持つ樹脂を使用することができる。
また、撓みの程度を調整するために、ジエン系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ヒドリンゴム、ノルボルネンゴム等を複合して用いても良い。

保護剤供給部材２２の支持体には、固定型と回動可能なロール状のものがある。ロール状の供給部材としては、例えばブラシ繊維をパイル地にしたテープを金属製の芯金にスパイラル状に巻き付けてロールブラシとしたものがある。
ブラシ繊維は繊維径１０〜５００μｍ程度、ブラシの繊維の長さは１〜１５ｍｍ、ブラシ密度は１平方インチ当たり１万〜３０万本（１平方メートル当たり１．５×１０^７〜４．５×１０⁸本）のものが好ましく用いられる。
保護剤供給部材２２は、供給の均一性やその安定性の面から、極力ブラシ密度の高い物を使用することが好ましく、１本の繊維を数本〜数百本の微細な繊維から作ることも好ましい。

例えば、３３３デシテックス＝６．７デシテックス×５０フィラメント（３００デニール＝６デニール×５０フィラメント）のように６．７デシテックス（６デニール）の微細な繊維を５０本束ねて１本の繊維として植毛することも可能である。
また、ブラシ表面には必要に応じてブラシの表面形状や環境安定性などを安定化することなどを目的として、被覆層を設けても良い。被覆層を構成する成分としては、ブラシ繊維の撓みに応じて変形することが可能な被覆層成分を用いることが好ましく、これらは、可撓性を保持し得る材料であれば、何ら限定されること無く使用でき、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；パーフルオロアルキルエーテル，ポリフルオロビニル、ポリフルオロビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂や、これらの複合樹脂等が挙げられる。

像担持体保護剤２１を、一定の形状、例えば角柱状や円柱状に成型するための方法としては、固体物質の成型方法として公知の方法を、用いることができる。
例としては、溶融成型方法、粉末成型法、熱プレス成型法、冷間等方圧プレス法（ＣＩＰ）、熱間等方圧プレス法（ＨＩＰ）などが挙げられるが、これに限られるものではない。
溶融成型方法を例に、具体的な像担持体保護剤の成型方法としては、予め像担持体保護剤の溶融温度以上に加熱した、所定形状の型枠中に、加熱溶融したアルキルカルボン酸グリセリルの所定量を注ぎ込み、必要に応じて融点以上の温度で一定時間維持後、放冷もしくは除冷により冷却し、成型体を得ることができる。また、成型体の内部歪みを除去するために、冷却の途中で、像担持体保護剤成分の相転移温度を下回る温度まで冷却が進んだ後に、再度、相転移温度以上の温度まで緩やかに再加熱しても良い。
室温近傍の温度まで冷却後、成型体を型枠から外し、像担持体保護剤の成型体を得る。
また、この後、更に切削加工などにより、像担持体保護剤の形状を整えても良い。
上述の型枠としては、熱伝導性のよさ、寸法精度の良さから鋼材、ステンレス、アルミニウムなどの金属製型枠が好ましい。また、型枠内壁面には、離型性を良くするために、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの離型剤をコーティングすることが好ましい。

図２は、保護層形成装置２を用いたプロセスカートリッジの構成例の概略を示す断面図である。
プロセスカートリッジ１２には、感光体ドラム１、保護層形成装置２、帯電ローラ３、現像装置５、クリーニング装置４等が一体に収容されている。現像装置５は、現像ローラ５１、現像剤を攪拌・搬送しながら循環させる搬送スクリュー５２、５３、トナーを収容する容器としてのプリセットケース５４等を有している。
保護層形成装置２により表面に保護層が形成された感光体ドラム１は、帯電後、レーザーなどの露光光Ｌによって静電潜像を形成される。この潜像は現像装置５によりトナー像として可視像化され、プロセスカートリッジ１２外の転写装置としての転写ローラ６などにより、転写媒体としての中間転写ベルト１０５へ転写される。直接転写方式の場合には、転写媒体はシート状記録媒体である。

図３は、保護層形成装置２を有する画像形成装置としてのタンデム型中間転写方式のカラー複写機１００の一例を示す断面図である。
カラー複写機１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１の上面に設けられたスキャナ１０２と、該スキャナ１０２の上部に設けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）１０３を有している。
装置本体１０１の下部には、複数の給紙カセット１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄを備えた給紙部１０４が設けられている。
装置本体１０１の略中央部には、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１０５が配置されている。中間転写ベルト１０５は、複数の支持ローラ１０６、１０７、１０８等に掛け回されて支持されており、図示しない駆動源により図中時計回りに方向に回転駆動される。
支持ローラ１０８の近傍には、２次転写後に中間転写ベルト１０５上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１０９が設けられている。
支持ローラ１０６と支持ローラ１０７間に張り渡された中間転写ベルト１０５上には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成手段としてのプロセスカートリッジ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが横に並べられて配置され、タンデム画像形成部１０が構成されている。但し、これら４つの色順は一例であり、これに限定される趣旨ではない。

タンデム画像形成部１０の上方には、露光装置８が配置されている。中間転写ベルト１０５を挟んで支持ローラ１０８と反対の側には、転写装置としての二次転写ローラ１１０が配置されている。二次転写ローラ１１０により中間転写ベルト１０５上の画像が、給紙部１０４から給紙されるシート（用紙）に転写される。
二次転写ローラ１１０の左側には、シート上の転写画像を定着する定着装置１１１が設けられている。定着装置１１１は、無端ベルト状の定着ベルト１１１ａに加圧ローラ１１１ｂを押し当てる構成を有している。
定着装置１１１の下方には、上述したタンデム画像形成部１０と略平行に、シートの両面に画像を記録する場合にシートを反転するシート反転装置１１２が備えられている。

上記画像形成装置における画像形成は、周知のプロセスで行なわれる。
すなわち、まず、帯電ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋで感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面を一様に帯電し、次いでスキャナ１０２の読み取り情報に応じて露光装置８からレーザーやＬＥＤ等による書込み光を照射して感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に静電潜像を形成する。その後、トナー粒子、またはトナー粒子及びキャリア粒子の混合物からなる現像剤を収容した現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋによりトナーが付着され、静電潜像を可視像化することで各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上にそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの単色画像を形成する。

中間転写ベルト１０５の搬送とともに、それらの単色画像を順次一次転写手段としての各転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６２Ｋにより転写バイアスを印加して転写し、中間転写ベルト１０５上に重ね合わせ画像を形成する。
画像を転写された後の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に残留したトナーはクリーニング装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより清掃される。その後、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面電位が図示しない除電装置により初期化され、再度の画像形成に備える。

一方、給紙部１０４の給紙カセットのうち選択された１つ又は手差しトレイ１１３から繰り出されたシートは、レジストローラ対１１４にて一旦止められ、スキューが修正される。
中間転写ベルト１０５上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対１１４が回転駆動され、中間転写ベルト１０５と二次転写ローラ１１０との間にシートが送り込まれ、二次転写ローラ１１０によりシート上にカラー画像が転写される。
画像転写後のシートは、定着装置１１１へと送り込まれ、ここで熱と圧力を加えられて転写画像を定着された後、排紙ローラ対１１５により排紙トレイ１１６上にスタックされる。
あるいは、図示しない切換爪で搬送路を切り換えられてシート反転装置１１２に入れられ、そこで反転されて再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像を記録された後、排紙ローラ対１１５により排紙トレイ１１６上に排出される。
画像転写後の中間転写ベルト１０５は、中間転写体クリーニング装置１０９により残留トナーを除去され、タンデム画像形成部１０による再度の画像形成に備える。

（実施例）
ここでは像担持体保護剤の実施例として、自己潤滑性を持つ有機化合物（Ａ）、および疎水性有機化合物（Ｂ）を、加熱・混合し、アルミ製の型に流し込んで冷却整形したものについて評価した。
その際、試料を融解させるための加熱温度は、その処方に含まれる最も融点の高いもの＋２０℃に加熱し、同じくその処方に含まれる最も融点の高いものの融点と同じ温度に加熱した金型に流し込み整形した。
表１に像担持体保護剤の実際の処方例を示す。

表１に記載の処方例ごとに以下の評価を行った。リコー製カラーＭＦＰ ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ Ｃ４５５ に搭載されているステアリン酸亜鉛のバーを表１に記載の処方例と置き換え、Ａ４版、画像面積率６％原稿１０万枚の連続通紙試験を行い、帯電部材の汚れ、クリーニング性の評価を行った。
表２にその評価結果を示す。

表１及び２より、ステアリン酸亜鉛のみの保護剤１はステアリン酸亜鉛の粉が多く発生し、それが帯電部材に付着して汚染してしまうが、保護剤２のように延展性のあるノルマルパラフィンを少量加えるだけで、ステアリン酸亜鉛の粉の発生を抑えるため、帯電部材への粉の付着が無くなり、汚染が軽減された。
またその比率に関しては、ノルマルパラフィンの比率が１０％以上でさらに良好な結果が得られた。一方で保護剤６及び保護剤７のようにステアリン酸亜鉛の比率が低くなりすぎると像担持体表面の摩擦係数が上昇し、クリーニング性能が低下する。
よって自己潤滑性を持つ有機化合物（Ａ）と疎水性有機化合物（Ｂ）の重量比が、１０／９０〜９７／３である場合に、この像担持体保護剤は像担持体の保護効果及び帯電部材の汚染防止効果を同時に実現することができる。

疎水性有機化合物（Ｂ）は、自己潤滑性を持つ有機化合物（Ａ）と親和しやすいことが好ましいため、脂肪族飽和炭化水素、脂肪族不飽和炭化水素、脂環式飽和炭化水素、脂環式不飽和炭化水素や芳香族炭化水素に分類される炭化水素が例として挙げられる。特に、分子内の結合が、反応性が低く安定した飽和結合のみからなる、脂肪族飽和炭化水素、脂環式飽和炭化水素が好ましく、中でもノルマルパラフィン、イソパラフィンおよびシクロパラフィンが、付加反応が生じ難く化学的に安定であり、実使用の大気中で酸化反応を生じにくいため、経時安定性の面で好ましく用いられる。

ラメラ結晶を持つ物質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、せん断力が加わると層間に沿って結晶が割れて滑りやすい。そのため潤滑性が優れている。中でも脂肪酸の金属塩、特にステアリン酸亜鉛は多くの電子写真装置において用いられている。本発明は前記物質と疎水性有機化合物（Ｂ）を混ぜて使用するものである。

本発明の像担持保護剤を、溶融させ整形する場合、自己潤滑性を持つ有機化合物（Ａ）と疎水性有機化合物（Ｂ）の融点が大きく離れている表１、２の保護剤８、９、１０を作成したところ、冷却していくに従いそれぞれの物質が分離してしまい、非常に脆い像担持体保護剤となった。
一方でＦＴ１１５（日本精鑞製 合成ワックス 融点１１４℃）のようにステアリン酸亜鉛の融点１２０℃と融点が近い物を２０％以上入れた物は、ステアリン酸亜鉛とパラフィンとの親和がよく、冷却しても分離することが無かった。同様に融点が９５℃と８８℃のマイクロクリスタリンワックスをそれぞれ混合したところどちらも整形できたが、保護剤１１は５回作成し全て分離無く整形できたが、保護剤１２は５回中２回わずかな分離が確認された。
よって自己潤滑性を持つ有機化合物（Ａ）の融点との差が±２０℃以内の疎水性有機化合物（Ｂ）２０％以上を混合することで、均一な像担持体保護剤が作成可能となる。

本発明の像担持体保護剤は、像担持体表面に付着し膜化することにより保護効果を発現するものであるため、比較的塑性変形しやすいものである。従って、塊状の像担持体保護剤成分を直接像担持体表面へ押し付け保護層を形成させようとした場合、供給が過剰になり保護層形成効率が良くないばかりでなく、保護層が多層化し静電潜像を形成する際等の露光工程で光の透過を阻害する要因となることがあるため、使用できる像担持体保護剤の種類が制限されることとなる。
これに対して保護層形成装置を上記のように構成し、像担持体保護剤と像担持体の間に供給部材を介させることにより、軟質な像担持体保護剤を用いた場合にでも、像担持体表面へ均等に供給することができる。
また、前記保護層形成装置に像担持体保護剤を押圧し皮膜化する層形成部材を設ける場合、層形成部材はクリーニング部材を兼ねても良いが、より確実に保護層を形成するには、予めクリーニング部材にて像担持体上のトナーを主成分とする残存物を除去し、残存物が保護層内に混入しないようにした方が好ましい。

前記像担持体保護剤を有する保護層形成装置を用いて画像形成装置を構成することにより、像担持体は極めて長期間、交換することなく使用し続けることができる。
特に、前記像担持体が少なくとも最表面に生成された層に熱硬化性樹脂を含む場合には、電気的ストレスによる像担持体の劣化を像担持体保護剤で防止することにより、熱硬化性樹脂を含む像担持体の機械的ストレスに対する耐久性を長期間に亘り持続的に発現させることが可能となる。これにより、像担持体は実質無交換で使用できるレベルまで耐久性を引き上げることが可能となる。

また、前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置では、放電領域が像担持体のごく近傍に存在するため電気的ストレスが大きくなりがちであるが、像担持体保護層を形成した本発明の画像形成装置であれば、像担持体を電気的ストレスに曝すことなく使用できる。
更に、本発明の像担持体保護成分は粉になりにくい性質のため、接触または近接して配設された帯電装置を、金属石鹸等の粉で汚染すること無く、帯電装置の耐久性をも向上させることができる。
また、像担持体の表面は形成された保護層の効果により、表面状態の変化を極めて小さくできるため、クリーニングの良否が像担持体の状態変化に対して敏感に変動してしまうような、円形度が大きなトナーや平均粒径が小さなトナーであっても、長期間に亘り安定したクリーニングを行うことができる。
ここで、「円形度が大きいトナー」とは、下記式１で示される円形度ＳＲが、０．９３〜１．００であるトナーを意味する。
円形度ＳＲ＝粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長 （式１）
また、「平均粒径が小さなトナー」とは、トナーの重量平均径（Ｄ４）と個数平均径（Ｄ１）の比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０であるトナーを意味する。

前記像担持体保護剤を有する保護層形成装置を用いてプロセスカートリッジを構成することにより、プロセスカートリッジの交換間隔を極めて長く設定することが可能となるため、ランニングコストが低減され、また廃棄物量も大幅に削減できる。
特に、前記像担持体が少なくとも最表面に生成された層に熱硬化性樹脂を含む場合には、電気的ストレスによる像担持体の劣化を像担持体保護剤で防止することにより、熱硬化性樹脂を含む像担持体の機械的ストレスに対する耐久性を長期間に亘り持続的に発現させることが可能となる。
また、前述のように、本発明の像担持体保護成分は金属成分を実質的に含んでいないため、接触または近接して配設された帯電部材を、金属酸化物等で汚染することなく、帯電装置の経時変化を小さくできる。
このため、像担持体や帯電部材等のプロセスカートリッジ構成部品の再使用も容易となり、更なる廃棄物量削減も可能となる。
上記実施形態では、像担持体として感光体ドラムを例示したが、中間転写媒体（中間転写ベルト１０５）の場合にも同様に実施することができる。

本発明の実施形態に係る保護層形成装置の概要構成図である。 図１の保護層形成装置を有するプロセスカートリッジの概要断面図である。 画像形成装置としてのカラー複写機の概要断面図である。

符号の説明

１ 像担持体としての感光体ドラム
２ 保護層形成装置
３ 帯電装置としての帯電ローラ
４ クリーニング装置
６ 転写装置としての転写ローラ
１２ プロセスカートリッジ
２１ 像担持体保護剤
２２ 供給部材としての保護剤供給部材
２４ 層形成部材としての保護層形成機構
５４ トナーを収容する容器としてのプリセットケース
１０５ 中間転写媒体としての中間転写ベルト

Claims (23)

1. 像担持体表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる工程を有する画像形成方法に用いられる像担持体保護剤において、
   自己潤滑性を有する有機化合物（Ａ）と、疎水性有機化合物（Ｂ）とを含み、前記有機化合物（Ａ）がステアリン酸亜鉛であり、前記疎水性有機化合物（Ｂ）が、ノルマルパラフィン、イソパラフィン及びシクロパラフィンのうち少なくとも１種を含むことを特徴とする像担持体保護剤。
2. 請求項１記載の像担持体保護剤において、
   前記自己潤滑性を有する有機化合物（Ａ）と、前記疎水性有機化合物（Ｂ）の重量比が、１０／９０〜９７／３であることを特徴とする像担持体保護剤。
3. 請求項１または２記載の像担持体保護剤において、
   前記自己潤滑性を有する有機化合物（Ａ）の融点との差が、±２０℃以内の前記疎水性有機化合物（Ｂ）を、全体の２０％以上含むことを特徴とする像担持体保護剤。
4. 像担持体表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる保護層形成装置において、
   前記像担持体保護剤が、請求項１〜３のいずれか一つに記載のものであることを特徴とする保護層形成装置。
5. 請求項４記載の保護層形成装置において、
   前記像担持体保護剤を、供給部材を介して前記像担持体表面へ供給することを特徴とする保護層形成装置。
6. 請求項４または５記載の保護層形成装置において、
   前記像担持体表面へ供給された前記像担持体保護剤を押圧し皮膜化する層形成部材を有することを特徴とする保護層形成装置。
7. トナー像を担持する工程を経る像担持体上のトナー像を転写媒体に転写し、トナー像が前記転写媒体に転写された後の前記像担持体表面に、像担持体保護剤を塗布または付着させる画像形成方法において、
   前記像担持体保護剤として、請求項１〜３のいずれか一つに記載の像担持体保護剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
8. トナー像を担持する工程を経る像担持体と、前記像担時体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、トナー像が前記転写媒体に転写された後の前記像担持体表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる保護層形成装置とを有する画像形成装置において、
   前記保護層形成装置が請求項４〜６のいずれか一つに記載のものであることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８記載の画像形成装置において、
   前記像担持体の移動方向における前記転写装置より下流側且つ前記保護層形成装置より上流側に、前記像担持体の表面に残留したトナーを該像担持体との摺擦によって該表面から除去するクリーニング装置を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８または９記載の画像形成装置において、
    前記像担持体が少なくともその最表面に生成された層に熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項８〜１０のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記像担持体が感光体であることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項８〜１０のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１２記載の画像形成装置において、
    前記帯電装置に、交流成分を有する電圧を印加する電圧印加装置を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項８〜１０のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記像担持体が中間転写媒体であることを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項８〜１４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記トナーの、式１で示される円形度ＳＲが、０．９３〜１．００であることを特徴とする画像形成装置。
    円形度ＳＲ＝粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長 （式１）
16. 請求項８〜１５のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記トナーの重量平均径（Ｄ４）と個数平均径（Ｄ１）の比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０であることを特徴とする画像形成装置。
17. トナー像を担持する工程を経る像担持体と、トナー像が転写媒体に転写された後の前記像担持体表面に像担持体保護剤を塗布または付着させる保護層形成装置とを一体に備えるプロセスカートリッジにおいて、
    前記保護層形成装置が請求項４〜６のいずれか一つに記載のものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
18. 請求項１７記載のプロセスカートリッジにおいて、
    前記像担持体の移動方向における前記保護層形成装置より上流側に、前記像担持体の表面に残留したトナーを該像担持体との摺擦によって該像担持体の表面から除去するクリーニング装置を備えてなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
19. 請求項１７または１８記載のプロセスカートリッジにおいて、
    前記像担持体が少なくともその最表面に生成された層に熱硬化性樹脂を含むことを特徴とするプロセスカートリッジ。
20. 請求項１７〜１９のいずれか一つに記載のプロセスカートリッジにおいて、
    前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を備えてなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
21. 請求項１７〜２０のいずれか一つに記載のプロセスカートリッジにおいて、
    トナーを収容する容器を備え、前記トナーの、式１で示される円形度ＳＲが、０．９３〜１．００であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
    円形度ＳＲ＝粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長 （式１）
22. 請求項１７〜２１のいずれか一つに記載のプロセスカートリッジにおいて、
    前記トナーの重量平均径（Ｄ４）と個数平均径（Ｄ１）の比（Ｄ４／Ｄ１）が１．００〜１．４０であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
23. 請求項１７〜２２のいずれか一つに記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。

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