JP5055627B2 - 像担持体保護剤、保護層形成装置およびこれを用いるプロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体保護剤、保護層形成装置およびこれを用いるプロセスカートリッジおよびこれを用いる画像形成装置に関し、さらに詳しくは、一様帯電される潜像担持体の表面での保護層およびこれを形成する装置ならびに、この装置を用いたプロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、潜像担持体として用いられる感光体に対して帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程を施すことにより画像形成が行われる。

つまり、感光体に対する一様帯電後に画像情報に対応した静電潜像が形成されると現像装置から供給される帯電トナーにより静電潜像が可視像化される。
可視像は、転写紙などの転写媒体に転写され、その後、熱と圧力あるいは溶剤気体によって転写媒体に融解・浸透作用を介して定着されることで出力画像とされる。

現像装置では、トナー粒子とキャリアとを撹拌混合させてトナーを帯電させた二成分系現像剤を用いる二成分系現像方式あるいはキャリアを用いないでトナー自体の摩擦帯電などによって荷電する一成分系現像剤を用いる一成分系現像方式が用いられている。
一成分系現像方式では、現像剤供給に用いられる現像スリーブに対してトナー粒子を磁気力により保持する磁性一成分現像方式あるいは磁力を用いない非磁性一成分現像方式が知られている。

二成分系現像方式は、トナー粒子における安定した帯電性、立ち上がり性および画像品質の長期安定化を求められる複写機や複写機能を利用可能なファクシミリ装置やプリンタとしての機能を複合して用いる複合機等に多用され、一成分系現像方式は、省スペース、低コストを要求される小型のプリンタやファクシミリ装置等に多用されている。
特に、出力画像には、モノクロなどの単一色に限らず、フルカラーを含む多色画像があり、画像の高画質化や画像品質に対する要求は近年高まる傾向にある。このため、これらの要求に応えるべく画像形成処理に用いられる部材の品質も高度に維持される必要がある。

ところで、画像形成装置では、現像方式の違いに拘わらず、ドラム形状やベルトなどが用いられる像担持体としての感光体を回転などにより移動させながら一様帯電、レーザー光などを用いた光書き込みによる静電潜像パターンの形成が行われ、現像装置による可視像処理を介して可視像転写による出力画像を得ることが行われているが、転写後の感光体には、帯電工程において生じる放電生成物や転写されなかった未転写トナーが存在する場合や、地肌部に付着して画像部とは関係のない位置にトナーが存在する場合がある。
このため、感光体は転写工程後、クリーニング工程を実行され、放電生成物や残留トナーを除去されるようになっている。

クリーニング工程に用いられるクリーニング方式としては、安価で機構が簡単でクリーニング性に優れたゴムブレードを用いる方式が一般によく知られている。

しかし、ゴムブレードは感光体に押し当てて感光体表面の残留物を除去するために、感光体表面とクリーニングブレード間の摩擦によるストレスが大きく、ゴムブレードの磨耗が生じやすい。また、ゴムブレードが押し当てられる感光体として用いられる有機感光体においては感光体表面層の磨耗や擦過傷が生じ、ゴムブレードおよび有機感光体の寿命を短くする。

また、近年、高画質化の要求に対して画像形成に用いられるトナーは小粒径のものが多くなってきている。
小粒径のトナーを用いた画像形成装置では、残トナーがクリーニングブレードをすり抜けていく割合が多くなり、特に、クリーニングブレードの寸法精度、組み付け精度が十分でないことや、クリーニングブレードが部分的に震動した場合にトナーのすり抜けは激しくなってしまい高画質の画像形成を妨げてしまうことがあった。

このため、有機感光体の寿命を延ばし長期に渡って高画質を保持するには、摩擦による部材の劣化を低減し、クリーニング性を向上させる必要がある。

摩擦を低減する方法で一般的なものとしては、感光体表面に潤滑剤を供給し、供給された潤滑剤をクリーニングブレードにより均一に均して潤滑剤の皮膜を形成する方法がある。

潤滑剤等の潤滑成分を供給して潤滑剤の膜形成を行う方法としては次のものが提案されている。

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方法（例えば、特許文献１）。

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を利用して潤滑性能の持続性を維持させる方法（例えば、特許文献２）。

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成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わたって保持できるようにした方法（例えば、特許文献３）。

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に、無機潤滑剤を添加した各種潤滑剤を供給することで、像担持体とクリーニング部材間の摩擦力を低減する方法（例えば、特許文献４）。

脂肪酸金属塩と窒化ホウ素を配合して成る像担持体保護剤を塗布することで、帯電工程において像担持体近傍で行なわれる放電の影響を受けた場合でも、窒化ホウ素の潤滑性の効果によりクリーニングブレードと像担持体との潤滑性を保たれ、トナーすり抜けを防止する方法（例えば、特許文献５）。

特公昭５１−２２３８０号公報 特開２００５−２７４７３７号公報 特開２００２−９７４８３号公報 特開２００５−１７１１０７号公報 特開２００６−３５０２４０号公報

像担持体として用いられる感光体へのストレスは、クリーニング工程でのクリーニングブレードとの摺擦だけではない。つまり、感光体は一様帯電の際に帯電装置との間で放電を受けることから、電気的ストレスも受けることになる。

特に、像担持体表面での放電を伴う接触帯電方式や像担持体表面との間に僅かな間隙を設けて帯電部材を対向させた近接帯電方式においては、像担持体表面で発生する多くのオゾンなどの活性種や反応生成物が像担持体表面に付着することがある。

特許文献１に開示されている方法では、ステアリン酸亜鉛により像担持体表面を均等に覆うことで良好な潤滑性および像担持体表面での摩耗に対する保護性を確保できる。しかし、ステアリン酸亜鉛を用いた場合には、クリーニングに用いられるクリーニングブレード先端でトナーがすり抜けやすいという性質があることにより、すり抜けたトナーによって画像が汚染されることや帯電装置の汚染を招くばかりでなく、すり抜けによるクリーニングブレードの摩耗を招くという不具合がある。

前述したように、近年では高画質化を目的として小粒径かつ真球度の高いトナーが使用される傾向にあるため、すり抜けが顕著となりやすい。しかも、トナーのすり抜けとともにステアリン酸亜鉛も大量にすり抜けてしまうことがある。
すり抜けたステアリン酸亜鉛が帯電装置の部材に付着して帯電部材を汚染すると、帯電ムラを起こす原因となり、濃度ムラなどの異常な画像が得られる不具合がある。

一方、特許文献２に開示された方法では、この方法に用いられる高級アルコールが像担持体表面に濡れやすく潤滑剤としての効果は期待できるが、像担持体上に吸着した高級アルコール分子、一分子当りの占める吸着占有面積が広くなりがちであり、像担持体の単位面積あたりに吸着する分子の密度（単位面積当りの吸着分子重量）が小さいため、上述の電気的ストレスで保護層が容易に貫かれてしまい、像担持体を十分に保護する効果が得られにくいという問題がある
また、特許文献３に開示された方法では、分子中に窒素原子を含む構成の潤滑剤であるために、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すると、その化合物が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虞がある。

特許文献４に開示された方法では、シリカ、チタニア、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、フェライト及びマグネタイトといった微粒子を添加するとしているが、これら無機潤滑剤を添加しただけでは長期にわたって潤滑剤の消費速度を安定化することができず、経時で像担持体への供給量が不足してトナーや紙粉フィルミングが発生したり、クリーニング不良の原因となるおそれがある。

特許文献５に開示された方法では、窒化ホウ素を像担持体保護剤として使用した場合、その潤滑性の高さゆえに像担持体表面からの除去が困難であり、供給量が過剰となった場合には像担持体上にフィルミングとして付着してしまう。従って、この構成ではより安定した供給量の確保が大きな課題である。

本発明の目的は、上記従来の像担持体保護剤およびこれを用いる画像形成装置における問題に鑑み、像担持体表面の保護性能を長期間に亘って維持できるようにするとともに、異常画像の発生を確実に防止できる像担持体保護剤およびこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

特に、本発明は、像担持体の表面保護に加えて、クリーニング部材の劣化やトナーのすり抜け、さらには帯電に用いられる部材の汚染を防止して異常画像の発生を長期に亘って防止することができる像担持体保護材、保護層形成装置および画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
（１）一様帯電される光導電性層を有する像担持体の表面に保護層を形成するために用いられる像担持体保護剤であって、
前記像担持体保護剤は、脂肪酸金属塩（Ａ）および無機潤滑剤（Ｂ）を少なくとも含有する粉末を加圧成形した粉末圧密体で構成され、かつ、前記脂肪酸金属塩（Ａ）の平均粒径Ｄａと、前記無機潤滑剤（Ｂ）の平均粒径Ｄｂとの比（Ｄａ／Ｄｂ）が、
０＜Ｄｂ／Ｄａ≦０．４０
に設定されていることを特徴とする像担持体保護剤。
（２）前記無機潤滑剤（Ｂ）が、タルク・マイカ・窒化ホウ素・カオリンより選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする（１に記載の像担持体保護剤。
（３）前記脂肪酸金属塩（Ａ）が、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とする（１）または（２）に記載の像担持体保護剤。
（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であって、
（１）乃至（３）のいずれかに記載の像担持体保護剤を保護層形成材料として用いることを特徴とする保護層形成装置。
（５）前記像担持体保護剤が供給部材を介して前記像担持体表面に供給される構成を備えていることを特徴とする（４）に記載の保護層形成装置。
（６）前記像担持体保護剤が前記像担持体表面に対して押圧し皮膜化される層形成部材を有することを特徴とする（４）または（５）に記載の保護層形成装置。
（７）像担持体およびこれに対する画像形成処理を実行する帯電装置、現像装置および像担持体のクリーニング装置の少なくとも一つを収容しているプロセスカートリッジであって、
前記像担持体の移動方向におけるクリーニング工程後に相当する位置に（４）乃至（６）のいずれかに記載の保護層形成装置が設けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
（８）前記クリーニング装置には、前記像担持体に当接するブレード部材が用いられていることを特徴とする（７）に記載のプロセスカートリッジ。
（９）（７）または（８）に記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
（１０）前記プロセスカートリッジが複数設けられて色毎の画像ステーションを構成していることを特徴とする（９）に記載の画像形成装置。

本発明によれば、像担持体に用いられる保護剤の形成条件として、脂肪酸金属塩（Ａ）および無機潤滑剤（Ｂ）を少なくとも含有する粉末を加圧成形した粉末圧密体で構成され、かつ、前記脂肪酸金属塩（Ａ）の平均粒径Ｄａと、前記無機潤滑剤（Ｂ）の平均粒径Ｄｂとの比（Ｄａ／Ｄｂ）を、
０＜Ｄｂ／Ｄａ≦０．４０
に設定することにより、保護剤の消費量を経時において安定させることができる。これにより、像担持体表面での保護が長期に亘って維持できることになる。つまり、保護剤に用いられる脂肪酸金属塩と無機潤滑剤との間に圧密成形による調密性が生じ、いわゆる粒子間の隙間がなくされることが原因となって粒子間に存在する隙間を介して粒子同士が分離しやすくなるのが防止されて消費量が安定することになる。

この結果、保護層による像担持体の耐久性を確保でき、異常画像の発生を防止することができる。

以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

まず、本発明による像担持体保護剤について説明すると、本発明による像担持体保護剤は、脂肪酸金属塩（Ａ）および無機潤滑剤（Ｂ）を少なくとも含有する粉末を加圧成形した粉末圧密体で構成され、かつ、前記脂肪酸金属塩（Ａ）の平均粒径Ｄａと、前記無機潤滑剤（Ｂ）の平均粒径Ｄｂとの比（Ｄａ／Ｄｂ）が、
０＜Ｄｂ／Ｄａ≦０．４０
に設定されている。

脂肪酸金属塩（Ａ）としては次のものが用いられる。

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であるが、これに限定されるものではなく、例えば、これらを混合して使用してもよい。本発明では、ステアリン酸亜鉛が特に像担持体への成膜性に優れるという利点があることを理由に用いられている。

一方、無機潤滑剤（Ｂ）としては次のものが用いられる。ここでいう無機潤滑剤（Ｂ）は、自身が劈開して潤滑する、或いは内部滑りを起こす無機化合物のことを指す。

具体的な物質例としては、タルク・マイカ・窒化ホウ素・二硫化モリブデン・二硫化タングステン・カオリン・スメクタイト・ハイドロタルサイト化合物・フッ化カルシウム・グラファイト・板状アルミナ・セリサイト・合成マイカなどがあるがこれに限るものではない。例えば窒化ホウ素は、原子がしっかりと組み合った六角網面が広い間隔で重なり、層間に働く力は弱いファンデルワールス力のみであるため、容易に劈開、潤滑する。なお、これらの無機潤滑剤は疎水性付与等の目的で、必要に応じて表面処理がなされていても良い。

本発明による像担持体保護剤は、上記に挙げた脂肪酸金属塩（Ａ）及び無機潤滑剤（Ｂ）を少なくとも含有する粉末を加圧成形した粉末圧密体である。

像担持体を保護するためには、保護剤供給部材を用いて、像担持体用保護剤の一定量を、十分に大きさが揃った状態で、像担持体上に供給する必要がある。また、取り扱いの簡便さから、像担持体保護剤は粉末状のままであるよりも、固形状に加工されている方が好ましい。そのために、本発明においては像担持体用保護剤を、粉末状の保護剤原材料を加圧成形した粉末圧密体としている。

以上のような構成からなる本発明の像担持体保護剤は、画像形成装置内の像担持体が稼働中に像担持体表面へ付着と同時若しくは付着後に、均一に均されたりして被膜化されて均一な保護層とされる。
被膜化が不十分であると像担持体に対して実行される帯電工程での電気的ストレスから像担持体を保護することが困難となる。つまり、帯電時に発生するオゾンなどの活性種や放電生成物から像担持体表面を保護するに十分な被膜化が保護層としての必須条件となる。

ところで確実な保護層を形成するには、必要十分な量の像担持体保護剤を像担持体に供給する必要があるが、ブラシなどの摺擦部材で像担持体用保護剤を掻きとって、像担持体表面に供給する場合には、供給量は像担持体用保護剤の硬さに強く依存する。

像担持体用保護剤をソリッドで使用した場合、供給量は使用する材料自体の機械的性質に依るところが大きいため、供給量を十分に確保しようとすると、像担持体用保護剤は、軟質にならざるを得ない。

像担持体用保護剤が軟質になると、供給源の像担持体用保護剤表面に転写残トナー等の異物が付着もしくは埋没し、像担持体用保護剤の供給量が経時で変動する場合や、供給不良が発生する場合があり、長期間に渡って像担持体表面を安定に保護することができない。

そこで、本発明による像担持体保護剤は、このような課題に対して、脂肪酸金属塩（Ａ）の平均粒径Ｄ（Ａ）と、無機潤滑剤（Ｂ）の平均粒径Ｄ（Ｂ）の比Ｄ（Ｂ）／Ｄ（Ａ）を、０＜Ｄｂ／Ｄａ≦０．４０とすることで解決している。

なお、本発明ではこれらの材料を加圧成形するため、粒子の大きさとしては最大で５００μｍ以下が望ましく、それ以上になると圧密体の成型性が低下する。従って、脂肪酸金属塩（Ａ）の粒径範囲の上限は５００μｍとするのが望ましい。また、無機潤滑剤（Ｂ）についても、粒径の小さすぎるものは潤滑性が乏しくなる性質があるため、無機潤滑剤（Ｂ）の粒径範囲の下限は０．０７μｍ程度が望ましい。

従って、本発明においては実際のＤｂ／Ｄａの下限値は０．００１４程度とするのが好ましい。なお、本発明で言う平均粒径は公知の方法を用いて測定し算出することができるが、対象となる粒径範囲及び測定精度面から、一般にはレーザー回折式の粒度分布測定器が好ましく用いられる。

また、脂肪酸金属塩（Ａ）及び無機潤滑剤（Ｂ）の配合重量比Ｍｂ／Ｍａは、本発明においては１／１から１／９９、更には１／１から５／９５の間が好ましい。無機潤滑剤（Ｂ）は少量の添加で潤滑性に対して大きな効果が得られるため、過剰に含有させる必要はないうえに、含有量が多すぎる場合には成型時に粉末圧密体の硬度が硬くなりすぎ、像担持体への供給が困難になるという欠点もある。

本発明者らの検討により、脂肪酸金属塩を含有した像担持体用保護剤の供給安定性は、脂肪酸金属塩（Ａ）及び無機潤滑剤（Ｂ）の粒径比に大きく依存することが明らかとなった。

以下に実験結果を示す。
図１は、ステアリン酸亜鉛（ＺｎＳＴ）と窒化ホウ素（ＢＮ）を８：２で混合し、加圧成形した像担持体用保護剤について、ブラシ状の供給部材を用いて像担持体上に供給する連続試験を行った際の、試験機の駆動時間に伴う像担持体保護剤の消費量の推移を調べたものである。なお、ここでは像担持体保護剤中のステアリン酸亜鉛と窒化ホウ素の粒径を２種類ずつ変化させている。

両者の粒径の関係は、図１に示す線図中、丸印のプロットが本発明の範囲内、三角形のプロットが本発明の範囲外になっている。

図１の線図から判るように、本発明の範囲に含まれる場合のみプロットが直線性を示しており、消費量が経時で安定している。

原因については推測の域を出ないが、おそらくステアリン酸亜鉛の大きい粒子の間に窒化ホウ素が分散され圧縮成型される際に、窒化ホウ素はステアリン酸亜鉛粒子の隙間に入り込むと考えられるが、この隙間を充填するのに最適な粒径範囲があり、この隙間が均一に充填された場合に経時で消費量変動が少なくなるものと考えられる。本発明の構成ではこのような効果により、長期にわたって安定した画像を得ることができると考えている。

本発明による像担持体保護剤は、一定の形状、例えば角柱状や円柱状に成形されることが取り扱い等において有利であるため、粉末成型方法のひとつである、乾式成形法によって形成される。

乾式成形法の代表的な例として、一軸加圧成形法は、概ね以下の手順によって行うことができる。

《１》予め、一定の粒子径となるように粉末化して分級した保護剤原材料粉末を、所定量計量する。

《２》所定形状の型枠中に、計量した像担持体用保護剤原材料粉末を投入する。

《３》押し型により投入した粉末を加圧し、特定の連続気泡率及び独立気泡率を持つ粉末圧密体を作成する。

この粉末圧密体を型枠から外し、像担持体用保護剤の多孔質成形体とする。

《４》その後、切削加工などにより、像担持体用保護剤の形状を整えてもよい。

ただしこの時、発熱体を押圧して表面の平滑性を増すような加工を行うと、表面の保護剤粒子がお互いに融着し粗大化するため好ましくない。
また、必要に応じ、粉末圧密体を、所定温度で一定時間養生後、放冷又は除冷により冷却して、原材料粉末界面の結合力を調節しても良い。

ただし、過剰な温度や長時間の養生は、粒子間の結合を強固にし、過度の焼結状態に移行してしまうため好ましくない。

焼結が進み過ぎると、保護剤成形体内部では、連続気泡の周りが封鎖され、独立気泡へ変化する。よって、前述のように独立気泡の割合を規定することにより、粒子間結合力の程度を見積もることができ、過剰な焼結を防止し、保護剤のほぐれやすさを確実に維持した成形体を作成することができる。

前記型枠としては、寸法精度の良さ、熱伝導性の良さから鋼材、ステンレス、アルミニウム等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、微量のフッ素樹脂、シリコーン樹脂などの離型剤をコーティングしても良い。

以上のような構成により得られる像担持体保護剤２１は、図２に示す保護層形成装置を用いて像担持体表面に供給され、像担持体表面で均一な膜層を形成されるようになっている。以下、保護層形成装置について説明する。

図２は、保護層形成装置の概略図である。
図２において、像担持体である感光体ドラム１に対向して配設された保護層形成装置２は、像担持体保護剤２１、保護剤供給部材２２、押圧力付与機構２３、保護層形成機構２４等から主に構成される。

本発明による像担持体保護剤２１は、ブロック状をなす保護剤バーを構成しており、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に接する。

保護剤供給部材２２は、感光体ドラム１と線速差を設定されて回転することによりドラム表面を摺擦することができ、この際に、保護剤供給部材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。

感光体ドラム１の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により薄層化され像担持体保護層となる。

保護層形成機構２４に用いるブレードの材料は、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、撓みを持たせることができるクリーニングブレードの長さ、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。

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。

図２に示した保護層形成機構２４が像担持体である感光体ドラム１を押圧する力としては、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〜２種以上を選択して使用する事ができる。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）；などのうち、可撓性を持つ樹脂を使用することができる。

ブラシの撓み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１．５×１０７〜４．５×１０８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なく使用でき、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。

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、像担持体である感光体ドラム１に残存したトナー等の他成分と共にクリーニング機構４により除去される。

クリーニング機構４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（感光体ドラム）表面の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２のように像担持体保護剤供給部２２より上流側に、クリーニング部材４１、クリーニング押圧機構４２などにより成るクリーニング機構４を設けることが好ましい。

図３は、上述した保護層形成装置を装備したプロセスカートリッジの構成を示す図であり、同図に示すプロセスカートリッジは、図４に示すように、タンデム方式を用いたフルカラー画像形成装置に適用すべく、色毎の作像ステーションに設けられる。

プロセスカートリッジには、保護層形成装置２が、像担持体としての感光体ドラム１、感光体ドラム１の周囲において画像形成処理のために用いられる帯電装置３，クリーニング装置４および現像スリーブ５１と攪拌部材５２，５３とを有する現像装置５を纏めて収容できる構成となっており、感光体ドラム１の一部には、転写装置６とで形成される転写ニップを通過可能な転写ベルト７が位置している。

図３において像担持体である感光体ドラム１に対向して配設された保護層形成装置２は、前述したように、像担持体保護剤２１、保護剤供給部材２２、押圧力付与機構２３、保護層形成機構２４等から主に構成される。

また、感光体ドラム１は、転写工程後に部分的に劣化した像担持体保護剤やトナー成分等が残存した表面となっているが、クリーニング部材４１により表面残存物が清掃され、クリーニングされる。

図３では、クリーニング部材は、いわゆるカウンタータイプ（リーディングタイプ）に類する角度で当接されている。

クリーニング機構により、表面の残留トナーや劣化した像担持体保護剤が取り除かれた像担持体表面へは、保護剤供給部材２２から、像担持体保護剤２１が供給され、保護層形成機構２４により皮膜状の保護層が形成される。この際、像担持体表面のうち電気的ストレスにより親水性が高くなっている部分に対して、本発明で使用する像担持体保護剤は、より良好な吸着性を持つため、一時的に大きな電気的ストレスがかかり、像担持体表面が部分的に劣化をし始めても、保護剤の吸着により像担持体自身の劣化の進行を防ぐことができる。

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によって静電線像が形成され、現像装置５により現像されて可視像化され、プロセスカートリッジ外の転写ローラ６などにより、転写媒体７へ転写される。

図４は、図３に示したプロセスカートリッジを用いる画像形成装置１００の一例を示す断面図である。

図４において、ドラム状の像担持体１の周囲に、保護層形成装置２、帯電装置３、潜像形成装置８、現像装置５、転写装置６、およびクリーニング装置４が配置され、以下の動作で画像形成が行なわれる。
画像形成のための一連のプロセスについて、ネガ−ポジプロセスで説明を行う。

有機光導電層を有する感光体（ＯＰＣ）に代表される像担持体１は、除電ランプ（図示せず）等で除電され、帯電部材を有する帯電装置３で均一にマイナスに帯電される。
帯電装置３による像担持体１の帯電が行なわれる際には、電圧印加機構（図示せず）から帯電部材に、像担持体１を所望の電位に帯電させるに適した、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。

帯電された像担持体１は、レーザー光学系等の潜像形成装置８によって照射されるレーザー光で潜像形成（露光部電位の絶対値は、非露光部電位の絶対値より低電位となる）が行なわれる。
レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡（ポリゴン）等により像担持体１の表面を、像担持体１の回転軸方向に走査する。

このようにして形成された潜像が、現像装置５にある現像剤担持体である現像スリーブ上に供給されたトナー粒子、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により現像され、トナー可視像が形成される。

潜像の現像時には、電圧印加機構（図示せず）から現像スリーブに、像担持体１の露光部と非露光部の間にある、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
各色に対応した像担持体１上に形成されたトナー像は、転写装置６にて中間転写媒体６０上に転写され、給紙機構２００から給送された、紙などの転写媒体上に、トナー像が転写される。
このとき、転写装置６には、転写バイアスとして、トナー帯電の極性と逆極性の電位が印加されることが好ましい。その後、中間転写媒体６０は、像担持体１から分離され、転写像が得られる。

また、像担持体上に残存するトナー粒子は、クリーニング部材４１によって、クリーニング装置４内のトナー回収室へ、回収される。

画像形成装置としては、上述の現像装置が複数配置されたものを用い、複数の現像装置によって順次作製された色が異なる複数トナー像を順次転写材上へ転写した後、定着機構へ送り、熱等によってトナーを定着する装置であっても、あるいは同様に作製された複数のトナー像を順次一旦中間転写媒体上に順次転写した後、これを一括して紙のような転写媒体に転写後に、同様に定着する装置であっても良い。

また、上述の帯電装置３は、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あることが好ましく、これにより、放電ワイヤを用いた、いわゆるコロトロンやスコロトロンと称されるコロナ放電器と比して、帯電時に発生するオゾン量を大幅に抑制することが可能となる。

しかしながら、帯電部材を像担持体表面に接触または近接して帯電を行う帯電装置では、前述のように放電が像担持体表面近傍の領域で行われるため、像担持体への電気的ストレスが大きくなりがちである。本発明の像担持体保護剤を用いた保護層形成装置を用いることにより、長期間に渡り像担持体を劣化させることなく維持できるため、経時的な画像の変動や使用環境による画像の変動を大幅に抑制でき、安定した画像品質の確保が可能となる。

次に、本発明による像担持体保護材の実施例について説明する。
なお、以下に説明する実施例中に用いる「部」は、重量部を示し、本実施例における脂肪酸金属塩（Ａ）及び無機潤滑剤（Ｂ）の粒径は、島津製作所社製 レーザー回析式粒度分布測定装置 ＳＡＬＤ−２２００を用いて測定し、Ｄ５０の値を平均粒径とした。
まず、像担持体保護材の製造例に関して表１に基づき説明する。

表１に示す保護剤処方１〜１６の組成物を、表中の混合比（重量基準）に従って混合した。
混合は、ワンダーブレンダー（ＷＢ−１、販売元：大阪ケミカル株式会社）を用い、２５０００ｒｐｍの回転速度で１０秒間の混合を２度行い、試料の混合物粉体とした。

次に、深さ２０ｍｍ×幅８ｍｍ×長さ３５０ｍｍのアルミニウム製の金型に、保護剤処方１〜１６の組成物を投入し、ヘラで表面を均した後、充填物の高さが８ｍｍとなるように、押し型で加圧圧縮して、粉末圧密体を成形した。なお、このとき粉末圧密体の充填率が９０％となるよう、金型に投入する粉体の重量を調整した。（即ち、投入する粉体の重量＝金型の体積×粉体の真比重×０．９である。）
さらに、この粉末圧密体を金型ごと、ホットプレートを用いて９５℃に昇温後、９４〜９６℃の温度範囲で２０分間保持して加熱焼結した後、室温まで放冷した。
冷却後、保護剤処方１〜１６の固形物を型から外し、８ｍｍ×８ｍｍ×３１０ｍｍに整形して、金属製支持体に両面テープで貼り付け、像担持体用保護剤１〜１６を作製した。
（実施例１）
外径４０ｍｍのドラム状像担持体（感光体）の周りに、転写工程に引き続き、カウンタータイプのクリーニングブレード、ブラシ状の保護剤供給部材、カウンターブレードタイプの保護層形成機構を、上流からこの順で設け、保護剤製造例の保護剤１を用いた保護層形成装置を有する、プロセスカートリッジを作成した。尚、帯電部材としては直径１２ｍｍの硬質樹脂ローラを用い、感光体とのギャップを５０μｍに調整した。
これを、上記プロセスカートリッジ搭載可能なように改造したリコー製カラーＭＦＰ ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ３５００に搭載し、Ａ４版、画像面積率６％原稿５万枚の連続通紙試験を行った。帯電条件としては−６００ＶのＤＣ成分に、ＡＣ成分としてＶｐｐ＝３ｋＶ、周波数＝１．５ｋＨｚの正弦波を重畳した交番電界を印加した。試験後の像担持体について摩耗量の測定、及び感光体フィルミングの目視観察を行った。更に試験後の画像品質を、１０℃／１５％ＲＨの低温低湿環境および３２℃／８０％ＲＨの高温高湿環境にて確認し、低温低湿環境下でのクリーニング不良、及び高温高湿環境下での画像ボケが発生しないかどうか調べた。
（実施例２）
実施例１において保護剤１の代わりに保護剤２を用いた以外は、実施例１と同様の評価を行った。
（実施例３，４）
無機微粒子（Ｂ）として特定の物質を用いることによる効果（請求項２に対応）を調べるため、実施例１において保護剤１の代わりにタルクを含む保護剤３、４を用いた以外は、実施例１と同様の評価を行った。
（実施例５，６）
無機微粒子（Ｂ）として特定の物質を用いることによる効果（請求項２に対応）を調べるため、実施例１において保護剤１の代わりに窒化ホウ素を含む保護剤５、６を用いた以外は、実施例１と同様の評価を行った。
（実施例７〜１２）
脂肪酸金属塩（Ａ）としてステアリン酸亜鉛を用いることによる効果（請求項３に対応）を調べるため、実施例１において保護剤１の代わりにステアリン酸亜鉛を含む保護剤７〜１２を用いた以外は、実施例１と同様の評価を行った。
（実施例１３）
直径４０ｍｍのドラム状像担持体（感光体）の周りに、転写工程に引き続きブラシ状の保護剤供給部材、カウンタータイプのクリーニングブレード兼用となる保護層形成機構を、上流からこの順で設け（請求項８、１０に対応）、保護剤製造例で作成した保護剤１０を用いた保護層形成装置を有する、プロセスカートリッジを作成した。

これを、上記プロセスカートリッジ搭載可能なように改造したリコー製カラーＭＦＰ ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ３５００に搭載し、Ａ４版、画像面積率６％原稿８万枚の連続通紙試験を行い、実施例１０と同様の評価を行った。
（比較例１〜４）
実施例１において保護剤１の代わりに、本発明の規定範囲外である保護剤１３〜１６を用いた以外は、実施例１と同様の評価を行った。

以上のような構成に基づき、８万枚の画像形成を実施した時点での感光体摩耗量、フィルミングの有無、低温低湿環境下および高温多湿環境下でのクリーニング不良、画像ボケについて実験した結果を表２に示す。

表２から明らかなように、本発明による像担持体保護材を用いた場合には、長期に亘り画像ボケ、クリーニング不良を抑制できることが判明した。この理由については、前述したように、今後、解析が進行すれば明確となることではあるが、明確な理由は推考の域を出ないものの、ステアリン酸亜鉛の大きい粒子の間に窒化ホウ素が分散され圧縮成型される際に、窒化ホウ素はステアリン酸亜鉛粒子の隙間に入り込むと考えられ、この隙間を充填するのに最適な粒径範囲があり、この隙間が均一に充填された場合に経時で消費量変動が少なくなるものということが理由として挙げられることから、長期に亘って画像ボケや、ブレードとの間のすり抜けによるクリーニング不良を抑制して安定した高画質の画像を得ることができる。

無機潤滑剤（Ｂ）の特定により特に低温低湿（ＬＬ）環境下でのクリーニング性に対しより優れた効果が維持できることが判明した。

これにより、像担持体の表面保護性を長期に亘り確保できることで異常画像の発生を防止でき、しかも、すり抜けるトナーを少なくして帯電装置への汚染を防止できることにより帯電ムラの発生を抑えて濃度ムラなどの異常画像の発生を防止することができる。

本発明による像担持体保護剤の特性比較を説明するための線図である。 本発明による保護剤バーによる保護層形成に用いられる構成を示す図である。 図１に示した画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジを説明するための図である。 図１に示した保護層形成装置が適用される画像形成装置の一例を示す図である。

符号の説明

１ 潜像担持体
２ 保護層形成装置
３ 帯電装置
２１ 像担持体保護剤
２２ ブラシ

Claims (10)

1. 一様帯電される光導電性層を有する像担持体の表面に保護層を形成するために用いられる像担持体保護剤であって、
   前記像担持体保護剤は、脂肪酸金属塩（Ａ）および無機潤滑剤（Ｂ）を少なくとも含有する粉末を加圧成形した粉末圧密体で構成され、かつ、前記脂肪酸金属塩（Ａ）の平均粒径Ｄａと、前記無機潤滑剤（Ｂ）の平均粒径Ｄｂとの比（Ｄａ／Ｄｂ）が、
   ０＜Ｄｂ／Ｄａ≦０．４０
   に設定されていることを特徴とする像担持体保護剤。
2. 前記無機潤滑剤（Ｂ）が、タルク・マイカ・窒化ホウ素・カオリンより選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項１に記載の像担持体保護剤。
3. 前記脂肪酸金属塩（Ａ）が、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とする請求項１または２に記載の像担持体保護剤。
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であって、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の像担持体保護剤を保護層形成材料として用いることを特徴とする保護層形成装置。
5. 前記像担持体保護剤が供給部材を介して前記像担持体表面に供給される構成を備えていることを特徴とする請求項４に記載の保護層形成装置。
6. 前記像担持体保護剤が前記像担持体表面に対して押圧し皮膜化される層形成部材を有することを特徴とする請求項４または５に記載の保護層形成装置。
7. 像担持体およびこれに対する画像形成処理を実行する帯電装置、現像装置および像担持体のクリーニング装置の少なくとも一つを収容しているプロセスカートリッジであって、
   前記像担持体の移動方向におけるクリーニング工程後に相当する位置に請求項４乃至６のいずれかに記載の保護層形成装置が設けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 前記クリーニング装置には、前記像担持体に当接するブレード部材が用いられていることを特徴とする請求項７に記載のプロセスカートリッジ。
9. 請求項７または８に記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
10. 前記プロセスカートリッジが複数設けられて色毎の画像ステーションを構成していることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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