JP4933212B2 - 像担持体保護剤塗布方法、保護層形成装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
特許文献2では、炭素数20以上70以下の高級アルコールを主成分とする潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置を用いることにより、ブレードニップ部先端に高級アルコールが不定形粒子として滞留し、また、適度な像担持体表面への濡れ性を有することから、潤滑性能の持続性が発現するとしている。
特許文献3では、特定のアルキレンビスアルキル酸アミド化合物の粉体を潤滑性分として使用することにより、クリーニングブレードと像担持体が当圧接される界面に粉体微粒子が存在するため、円滑な潤滑作用が長期間に亘って保持できるとしている。
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。
例えば、特許文献5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4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。
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のような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及び保護性を与える。そのため、像担持体を帯電させる際に交流電圧を印加する作像プロセスで問題になっている感光体磨耗を防止するためにはステアリン酸亜鉛を使用することで容易に解決できる。
さらにステアリン酸亜鉛はクリーニング性という面で大きな問題がある。通常の作像プロセスでは転写後の残トナーを感光体上から除去する手段としてブレードクリーニング方式が採用されているが、ステアリン酸亜鉛はこのブレードをトナーがすり抜けやすい性質がある。
クリーニングブレードをトナーがすり抜けると、そのトナーが直接画像に出たり、帯電部材の汚染をさらに加速してしまう結果となる。このトナーすり抜けは、昨今の小粒経で球形のトナーであるほど顕著に表れる。また、ステアリン酸亜鉛を用いたものはトナーなどのすり抜けが多いため、クリーニングブレードを磨耗させてしまい、作像装置が短寿命になってしまう。
特許文献3に開示の、分子中に窒素原子を含む構成の潤滑剤では、潤滑剤自体が上述の電気的ストレスを受けた場合に、分解生成物として窒素酸化物やアンモニウム含有化合物に類するイオン解離性の化合物を生成し、潤滑層内に取り込まれてしまい、高湿度下で潤滑層が低抵抗化し、画像ボケを発生させることがある。
特許文献4や特許文献5に記載の重合トナーに代表される球形トナーのクリーニングにおいても、クリーニング機構での像担持体へのストレスを低減しつつ、トナークリーニングを改善するための提案はなされているが、像担持体への電気的ストレスを考慮した長寿命化については、なんら改善されるものではなかった。
さらにクリーニング性が向上したことで帯電部材への汚染が軽減され、帯電部材の長寿命化が可能となった。さらにトナーのすり抜けが無いためにブレード磨耗が少なく、クリーニングブレードの超寿命化も可能となっている。
しかしながら、上記保護剤は、帯電からの保護性が十分でなく、感光体磨耗が激しいことが判った。この磨耗速度は特許文献1のようにステアリン酸亜鉛を使用した場合の10倍以上にもなる場合がある。この磨耗速度は、感光体への塗布量を増やすことである程度までは減らすことができるが、完全に無くすことはできない。
またこの様に供給量を増やした場合感光体に滑剤が固着し、異常画像が発生することが判っている。
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装置を提供することを、更なる目的とする。
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。
を有することを特徴とする。
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塗布方法において、前記疎水性有機化合物(A)が、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のうち少なくとも1種を含む炭化水素ワックスであり、前記自己潤滑性を有する物質(B)が、脂肪酸の金属塩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2記載の像担持体保護剤塗布方法において、前記脂肪酸の金属塩がステアリン酸亜鉛であることを特徴とする。
請求項5記載の発明では、像担持体表面を帯電部材で帯電する工程と、前記像担持体表面にトナー像を形成する工程と、トナー像を転写媒体に転写する工程と、転写後の前記像担持体表面をクリーニングブレードによりクリーニングする工程と、転写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工程とを実行する画像形成装置における像担持体保護剤の保護層形成装置であって、前記像担持体の移動方向における前記帯電部材の下流であって前記クリーニングブレード上流で、前記クリーニングブレードをすり抜けるトナー量を抑制するために、疎水性有機化合物(A)を前記像担持体保護剤として塗布又は付着させる第1の保護層形成装置と、前記疎水性有機化合物(A)を前記像担持体保護剤として塗布又は付着させる工程の後に、前記帯電部材の上流で、帯電によるハザードから前記像担持体を保護するために、一分子内に親水性の部分と疎水性の部分をと有する両親媒性の有機化合物である自己潤滑性を有する物質(B)を前記像担持体保護剤として塗布又は付着させる第2の保護層形成装置と、を有することを特徴とする。
請求項6記載の発明では、請求項5記載の保護層形成装置において、前記疎水性有機化合物(A)が、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のうち少なくとも1種を含む炭化水素ワックスであり、前記自己潤滑性を有する物質(B)が、脂肪酸の金属塩であることを特徴とする。
請求項8記載の発明では、請求項6記載の保護層形成装置において、前記疎水性有機化合物(A)の重量平均分子量Mwが、350〜850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5〜8のうちのいずれか一つに記載の保護層形成装置において、第2の保護層形成装置が、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11記載の発明では、請求項10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12記載の発明では、請求項10又は11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14記載の発明では、請求項13記載の画像形成装置において、前記帯電部材に、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15記載の発明では、請求項10又は11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17記載の発明では、請求項16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18記載の発明では、請求項16又は17記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体表面を帯電する帯電部材を備え、前記帯電部材が前記像担持体表面に接触または近接して配設されていることを特徴とする。
また、クリーニング装置におけるクリーニング部材、帯電部材の劣化を防止でき、画像形成のための部材の長寿命化を図ることができる。
また、トナーのすり抜けや帯電部材の汚染による画質低下を抑制でき、良好な画像品質を長期に亘って安定して維持できる。
図1は本実施形態に係る保護層形成装置の構成概略図である。本実施形態に係る保護層形成装置は、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、ドラム回転方向の上流側に配置された第1の保護層形成装置5と、同じく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、ドラム回転方向の下流側に配置された第2の保護層形成装置2から構成されている。
第1の保護層形成装置5は、柱状ないしバー状に形成された疎水性有機化合物(A)からなる像担持体保護剤51と、供給部材としての保護剤供給部材52と、押圧力付与機構53等から主に形成されている。
第2の保護層形成装置2は、柱状ないしバー状に形成された自己潤滑性を有する物質(B)からなる像担持体保護剤21と、供給部材としての保護剤供給部材22と、押圧力付与機構23と、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。
ここでは、押圧力付与機構23、53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。
第1の保護層形成装置5と第2の保護層形成装置2との間には、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などより成るクリーニング装置4が配置されている。
クリーニング装置4は、第1の保護層形成装置5における層形成部材としての保護層形成機構を兼ねており、第2の保護層形成装置2との対比において、クリーニング装置4は第1の保護層形成装置5の一部としてなる。
疎水性の有機化合物(A)としては、本実施形態では「FT115」=日本精鑞製、合成ワックスを使用する。FT115はクリーニング性が非常に良く小粒経及び円形度の高いトナーであっても、クリーニングブレードにおいてすり抜けがほとんど発生しない。
これはFT115以外の疎水性の有機化合物であっても高いクリーニング性を発揮するが、FT115は融点が114℃と高く、使用環境などの影響を受けにくいという利点がある。また、クリーニングブレード41の直前に配置することで少量でもブレードエッジに存在することができるため効率が良い。
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。
ステアリン酸亜鉛を使用した場合、帯電部材の劣化が問題となるが、本実施形態の場合、上流にある第1の保護層形成装置5のFT115塗布機構とクリーニング機構(クリーニング装置4)により、従来のステアリン酸亜鉛のみを用いたものよりもトナーなどのすり抜けが極端に少ないため、帯電部材汚れを低減できる。
さらに保護層形成機構24による皮膜化により、像担持体保護剤の粉の発生が押えられ、帯電部材汚染を低減できる。また、第1の保護層形成装置5及びクリーニング装置4でFT115を像担持体上に塗布してあるため感光体上の表面エネルギーが上昇しており、ステアリン酸亜鉛を像担持体上に保持しやすくなっていることも帯電部材汚染を低減させる効果がある。
疎水性有機化合物(A)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。また、これらを混合して使用してもよい。
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が、これに限るものではない。
自己潤滑性を有する物質(B)の例としては、無機物では以下があげられる。
窒化ホウ素、黒鉛、炭化ホウ素、二硫化モリブデン、酸化鉛、フッ化カルシウム、セラミックスス、などがあるがこれに限るものではない。
本実施形態では自己潤滑性を有する物質(B)は主に層状結晶構造をもち、自己潤滑する物質について挙げる。
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。
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(B)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(A)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(B)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(A)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。
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。
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、ブラシ状の部材は保護剤供給部材22、52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。
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。
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1.5×107〜4.5×108本)のものが好ましく用いられる。
保護剤供給部材22、52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。
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。
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。
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7、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7は、現像ローラ71、現像剤を攪拌・搬送しながら循環させる搬送スクリュー72、73、トナーを収容する容器としてのプリセットケース74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7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。
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。
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。
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7Y、7M、7C、7K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。
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。
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。
上述のように、像担持体表面に疎水性有機化合物(A)を塗布又は付着させることで、クリーニング部材におけるトナーのクリーニング性が大幅に向上する。表1に塗布剤の種類ごとのクリーニングブレードをすり抜けるトナーの量を示す。
また、像担持体表面に自己潤滑性を有する物質(B)を塗布又は付着させることで、帯電ハザードから像担持体を保護する効果が向上する。表1に塗布剤種類ごとの感光体削れ量(感光体磨耗量)を示す。
またこのとき膜圧計により、感光体上の磨耗量を測定する。
表1の結果から、疎水性の有機化合物(A)はトナーすり抜けが良いが感光体磨耗が多い。逆に自己潤滑性を有する物質(B)はトナーのすり抜けが悪いが感光体保護効果が高いことがわかる。
前述のように像担持体表面に形成された保護剤層は電気的ストレスに曝され、劣化するため、疎水性有機化合物(A)の分子量が小さすぎると、十分な保護効果が発現しなくなることがある。
また一方で、疎水性有機化合物(A)の分子量が大きすぎると、保護層形成時に十分な延展性が得られず、像担持体上に保護剤成分が粉粒体となって付着し被覆層を形成しないことがある。
疎水性有機化合物(A)の分子量としては、重量平均分子量Mw基準で、350〜850であることが好ましく、400〜800であることが更に好ましい。
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。
特にクリーニング機構の上流に、クリーニング性を向上させる疎水性有機化合物を塗布することでクリーニング性が良好になり、消費量が少なくて良いため、疎水性有機化合物を過剰に塗布することによって発生する像担持体上フィルミングを防止でき、さらに塗布材の節約となる。
また、クリーニング部材の下流かつ帯電部材の上流で像担持体保護効果に優れた自己潤滑性を有する物質を塗布することで、帯電ハザードからの保護効果が良好になり、消費量が少なくて良いため、自己潤滑性を持つ物質を過剰に塗布することによる帯電部材汚染を低減できる。
また、自己潤滑性を有する物質を塗布すると、クリーニング部材をトナーがすり抜けやすくする効果が出てしまう。クリーニング部材の上流に自己潤滑性を有する物質を塗布しないことで、クリーニング性を向上させることができる。
しかし、実施例1〜5のようにクリーニングブレードの直前で疎水性の有機化合物(A)を塗布し、さらに帯電部材の上流で自己潤滑性を有する物質(B)を塗布することで、帯電部材汚染・ブレード磨耗・感光体磨耗全てに良好な結果が得られている。
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渉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、一般に使用される金属石鹸等の粉で汚染する事無く、帯電装置の耐久性をも向上させることができる。
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。
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渉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。
2、5 保護層形成装置
3 帯電部材としての帯電ローラ
4 層形成部材を兼ねるクリーニング装置
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、51 像担持体保護剤
22、52 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 (18)
- 像担持体表面を帯電部材で帯電する工程と、前記像担持体表面にトナー像を形成する工程と、トナー像を転写媒体に転写する工程と、転写後の前記像担持体表面をクリーニングブレードによりクリーニングする工程と、転写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工程とを実行する画像形成装置における像担持体保護剤塗布方法であって、
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像担持体保護剤塗布方法において、
前記像担持体の移動方向における前記帯電部材の下流であって前記クリーニングブレード上流で、前記クリーニングブレードをすり抜けるトナー量を抑制するために、疎水性有機化合物(A)を前記像担持体保護剤として塗布又は付着させる工程と、
前記疎水性有機化合物(A)を前記像担持体保護剤として塗布又は付着させる工程の後に、前記帯電部材の上流で、帯電によるハザードから前記像担持体を保護するために、一分子内に親水性の部分と疎水性の部分をと有する両親媒性の有機化合物である自己潤滑性を有する物質(B)を前記像担持体保護剤として塗布又は付着させる工程と、
を有することを特徴とする像担持体保護剤塗布方法。 - 請求項1記載の像担持体保護剤塗布方法において、
前記疎水性有機化合物(A)が、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のうち少なくとも1種を含む炭化水素ワックスであり、前記自己潤滑性を有する物質(B)が、脂肪酸の金属塩であることを特徴とする像担持体保護剤塗布方法。 - 請求項2記載の像担持体保護剤塗布方法において、
前記脂肪酸の金属塩がステアリン酸亜鉛であることを特徴とする像担持体保護剤塗布方法。 - 請求項2記載の像担持体保護剤塗布方法において、
前記疎水性有機化合物(A)の重量平均分子量Mwが、350〜850であることを特徴とする像担持体保護剤塗布方法。 - 像担持体表面を帯電部材で帯電する工程と、前記像担持体表面にトナー像を形成する工程と、トナー像を転写媒体に転写する工程と、転写後の前記像担持体表面をクリーニングブレードによりクリーニングする工程と、転写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工程とを実行する画像形成装置における像担持体保護剤の保護層形成装置であって、
前記像担持体の移動方向における前記帯電部材の下流であって前記クリーニングブレード上流で、前記クリーニングブレードをすり抜けるトナー量を抑制するために、疎水性有機化合物(A)を前記像担持体保護剤として塗布又は付着させる第1の保護層形成装置と、
前記疎水性有機化合物(A)を前記像担持体保護剤として塗布又は付着させる工程の後に、前記帯電部材の上流で、帯電によるハザードから前記像担持体を保護するために、一分子内に親水性の部分と疎水性の部分をと有する両親媒性の有機化合物である自己潤滑性を有する物質(B)を前記像担持体保護剤として塗布又は付着させる第2の保護層形成装置と、
を有することを特徴とする保護層形成装置。 - 請求項5記載の保護層形成装置において、
前記疎水性有機化合物(A)が、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のうち少なくとも1種を含む炭化水素ワックスであり、前記自己潤滑性を有する物質(B)が、脂肪酸の金属塩であることを特徴とする保護層形成装置。 - 請求項6記載の保護層形成装置において、
前記脂肪酸の金属塩がステアリン酸亜鉛であることを特徴とする保護層形成装置。 - 請求項6記載の保護層形成装置において、
前記疎水性有機化合物(A)の重量平均分子量Mwが、350〜850であることを特徴とする保護層形成装置。 - 請求項5〜8のうちのいずれか一つに記載の保護層形成装置において、
第2の保護層形成装置が、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。 - 像担持体表面を帯電部材で帯電する工程と、前記像担持体表面にトナー像を形成する工程と、トナー像を転写媒体に転写する工程と、転写後の前記像担持体表面をクリーニングブレードによりクリーニングする工程と、保護層形成装置により転写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工程とを実行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5〜9のうちのいずれか一つに記載の保護層形成装置であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10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。 - 請求項10又は11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。 - 請求項10〜12のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記帯電部材が前記像担持体表面に接触または近接して配設されていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13記載の画像形成装置において、
前記帯電部材に、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。 - 請求項10又は11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。 - 像担持体表面を帯電部材で帯電する工程と、前記像担持体表面にトナー像を形成する工程と、トナー像を転写媒体に転写する工程と、転写後の前記像担持体表面をクリーニングブレードによりクリーニングする工程と、保護層形成装置により転写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工程とを実行する画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
前記像担持体と、前記保護層形成装置とを一体に備え、前記保護層形成装置が請求項5〜9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。 - 請求項16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。 - 請求項16又は17記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記像担持体表面を帯電する帯電部材を備え、前記帯電部材が前記像担持体表面に接触または近接して配設されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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