JP5786532B2 - 保護剤供給部材、保護層形成装置、及び画像形成装置 - Google Patents

保護剤供給部材、保護層形成装置、及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、保護剤供給部材、該保護剤供給部材を用いた保護層形成装置、及び該保護層形成装置を備えた画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式による画像形成においては、光導電性物質などの像担持体(「静電潜像担持体」、「電子写真感光体」、「感光体」と称することもある。)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。前記トナーにより形成された可視像は、最終的に紙などの記録媒体に転写後、熱、圧力、溶剤、気体などによって前記記録媒体に定着され、出力画像となる。
この電子写真方式による画像形成の方式は、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乃至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。このうち一成分現像方式は、省スペース性、低コスト化に対して二成分現像方式よりも有利であることから、小型のプリンター、ファクシミリなどに多く採用されている。
これらの電子写真方式による画像形成装置においては、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などの像担持体を回転させつつ一様に帯電し、レーザー光などにより前記像担持体上に潜像パターンを形成し、これを現像手段により可視像化され、更に記録媒体上に転写を行っている。
また、前記記録媒体に可視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留する。この残留トナー成分が、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あるため、一般的には、転写工程を経た後に、前記像担持体上に残留するトナー成分などを、クリーニング工程にて除去し、前記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。
近年、前記電子写真方式による画像形成装置の小型化及び低コスト化のため、前記画像形成の帯電工程において、接触帯電方式や近接帯電方式が多く用いられている。しかし、帯電手段と像担持体表面との微少な接触ムラ、前記帯電手段と前記像担持体表面とのギャップ変動などにより、前記像担持体表面を均一に帯電させることが困難であるため、直流DC成分に交流AC成分を重畳した、AC重畳帯電方式が用いられるようになってきた。
前記AC重畳帯電による近接帯電方式は、装置の小型化及び高画質化を実現できると同時に、帯電均一性を保ちながら前記帯電手段と前記像担持体とを非接触にできることから、前記帯電手段の劣化を抑制することができる。
しかし、前記像担持体が有機感光体(OPC)である場合には、前記AC重畳帯電のエネルギーが前記像担持体表面の樹脂鎖を切断し、機械的強度を低下させ、前記像担持体の摩耗が著しく進む。また、前記AC重畳帯電は前記像担持体表面を活性化させるため、前記像担持体表面とトナーとの間の付着力が増加し、前記像担持体に対するクリーニング性が低下するという問題がある。
一方で、昨今、出力画像のカラー化が進み、画像の高画質化、及び画像品質の安定化のため、トナーの小粒径化、円形化の方向に開発が進んでいることから、電子写真方式の画像形成方法において、クリーニングに対する課題が大きくなってきている。このようなトナーをクリーニングするためには、クリーニング手段の像担持体に対する摺擦力を従来よりも必要とするため、像担持体、クリーニング手段などの摩耗が著しく進むという問題がある。
このように、前記電子写真方式による画像形成の各工程においては、電気的ストレス及び物理的ストレスが存在する。これらのストレスを受けた前記像担持体は、使用時間を経るに伴って表面状態が変化する。
このような問題に対して、前記像担持体上に保護剤を塗布することが有効であることが知られている。例えば、ステアリン酸亜鉛を主成分とするブロック状の保護剤、いわゆる保護剤ブロックを像担持体上に塗布する提案(特許文献1参照)、ステアリン酸亜鉛を主成分とする保護剤ブロックに、窒化ホウ素を添加した保護剤ブロックを像担持体上に塗布する提案(特許文献2参照)などがある。
前記像担持体上への保護剤ブロックの塗布は、像担持体上の摩擦係数を低下させてクリーニングブレードや像担持体の劣化を低減させるとともに、像担持体上に付着する未転写トナーなどの付着物の離脱性を向上させる。その結果、経時でのクリーニング不良、及びフィルミングの発生を抑止することができる。
そして、前記像担持体上に保護剤ブロックを塗布する技術として、保護剤ブロックと、該保護剤ブロックに接触して表面に付着させた保護剤を像担持体に塗布するブラシ状回転部材からなる保護剤供給部材と、保護剤ブロックを加圧して保護剤供給部材に接触させる保護剤加圧部材とを有する保護層形成装置などが提案されている(特許文献3及び4参照)。
しかし、これらの提案の技術では、ブラシ状回転部材の回転によって、保護剤ブロックから摺擦された保護剤の粉が大量に飛翔してしまい、大量の保護剤が無駄になるという問題がある。また、経時でブラシ繊維の毛倒れや劣化がおこり、保護剤の消費量が安定せず、長期に亘り一定の量で保護剤を供給できないという問題がある。
そこで、保護層形成装置の保護剤供給部材に、発泡体層を有するローラ状の保護剤供給部材を使用する技術が提案されている(特許文献5参照)。この提案では、摺擦による保護剤粉の飛翔が殆ど発生しない。
しかし、この提案の技術は、発泡体層を有するローラ状の保護剤供給部材が柔らかいために保護剤ブロックを削る力が小さい。そのため、保護剤を像担持体へ十分に供給できず、像担持体のフィルミングを十分に抑制することは困難であるという問題がある。また、保護剤ブロックを高い圧力で加圧し保護剤供給部材により保護剤ブロックを削る量を増やそうとすると、保護剤ブロックに大きな負荷がかかり、保護剤ブロックを長手方向に均一に削れず、保護剤ブロックの長手方向での保護剤供給量が変化してしまう。その結果、保護剤供給量が少ない像担持体の部位では、保護剤による保護効果がなく、フィルミングしてしまうという問題がある。
したがって、発泡体層を有するローラ状の保護剤供給部材において、摺擦による保護剤の粉の飛翔が殆ど発生せず、保護剤の消費量を多くする必要がなく、かつフィルミングを防止できる保護剤供給部材、該保護剤供給部材を用いた保護層形成装置、及び該保護層形成装置を備えた画像形成装置の提供が求められているのが現状である。
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、発泡体層を有するローラ状の保護剤供給部材において、摺擦による保護剤の粉の飛翔が殆ど発生せず、保護剤の消費量を多くする必要がなく、かつフィルミングを防止できる保護剤供給部材、該保護剤供給部材を用いた保護層形成装置、及び該保護層形成装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
本発明の保護剤供給部材は、芯材と、該芯材の外周に形成された発泡体層とを有し、
ローラ状であり、前記発泡体層が、不規則に配置された凸部を表面に有し、
前記発泡体層の最大高さRyが、400μm〜1,630μmであることを特徴とする。
本発明の保護層形成装置は、保護剤ブロックと、
芯材と、該芯材の外周に形成された発泡体層とを有し、ローラ状であり、前記発泡体層が、不規則に配置された凸部を表面に有し、前記発泡体層の最大高さRyが、400μm〜1,630μmである保護剤供給部材とを有することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、像担持体と、
前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、
帯電した像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写した転写像を定着する定着手段と、
前記像担持体表面に残留するトナー成分を除去するクリーニング手段と、
前記像担持体表面に保護剤を付与して保護層を形成する保護層形成手段とを有し、
前記保護層形成手段が、保護剤ブロックと、
芯材と、該芯材の外周に形成された発泡体層とを有し、ローラ状であり、前記発泡体層が、不規則に配置された凸部を表面に有し、前記発泡体層の最大高さRyが、400μm〜1,630μmである保護剤供給部材とを有する保護層形成装置であることを特徴とする。
本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、発泡体層を有するローラ状の保護剤供給部材において、摺擦による保護剤の粉の飛翔が殆ど発生せず、保護剤の消費量を多くする必要がなく、かつフィルミングを防止できる保護剤供給部材、並びに該保護剤供給部材を用いた保護層形成装置、及び該保護層形成装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
図1は、本発明の保護剤供給部材の一例の概略正面図である。 図2は、本発明の保護剤供給部材の発泡体層表面の最大高さRyを示す図である。 図3は、発泡体層の表面粗さの標準偏差の求め方を示す図である。 図4は、発泡体層の表面粗さの標準偏差を測定するマイクロゲージ測定装置の一例を示す図である。 図5Aは、保護剤供給部材の正面図である。 図5Bは、保護剤供給部材の発泡体層の拡大図である。 図6Aは、保護剤ブロックの製造装置を用い、圧縮成型により保護剤ブロックを形成する工程を示す斜視図である。 図6Bは、図6Aに示した保護剤ブロックの製造装置の側断面図である。 図6Cは、保護剤ブロックの形状の一例を示す図である。 図7は、本発明の保護層形成装置の一例を示す概略断面図である。 図8は、本発明の保護剤供給部材の発泡体層表面の最大高さRyの測定方法を示す図である。 図9は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略断面図である。 図10は、本発明で用いるプロセスカートリッジの一例を示す概略断面図である。
(保護剤供給部材)
本発明の保護剤供給部材は、芯材と、発泡体層とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部を有する。
前記保護剤供給部材は、ローラ状である。
<芯材>
前記芯材の材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記芯材の材質としては、例えば、樹脂、金属などが挙げられる。前記樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。前記金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレスなどが挙げられる。
前記芯材の形状としては、例えば、円柱状、円筒状などが挙げられる。
<発泡体層>
前記発泡体層は、前記芯材の外周に形成される。
前記発泡体層は、その表面に凸部を有し、該凸部は前記発泡体層表面に不規則に配置されている(図1参照)。
ここで、凸部が不規則に配置されたとは、凸部が規則的に配置されていないことを意味し、例えば、ピッチ及び高さ(深さ)の少なくともいずれかが一定でないことを意味する。
保護剤供給部材と像担持体とが当接する部位(ニップ部)においては、保護剤供給部材が像担持体に保護剤を塗布する現象と、保護剤供給部材が像担持体から保護剤を除去する現象との2つが同時に起きている。
前記発泡体層が、該発泡体層の表面に凸部を有することにより、前記保護剤供給部材と保護剤ブロックとの接触面積が小さくなる。これにより、像担持体への圧力が緩和され、像担持体に塗布された保護剤を除去する現象を抑制することができる。また、一度像担持体に塗布された保護剤が、再び削り取られる(回収されてしまう)ことを抑制できる。
そして、塗布された保護剤は、長時間削り取られることがなく、像担持体を保護し続けることができ、その結果、像担持体のフィルミングを抑制することができる。
前記凸部を発泡体層に形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(1)前記発泡体層を成型する際に、前記発泡体層の外接表面に前記凸部を形成可能な型を用いて前記凸部を有する前記発泡体層を成型する方法、(2)成型された前記発泡体層の外接表面を削ることにより前記凸部を前記発泡体層に形成する方法、(3)トラバース切削において、表面を円筒状に研磨加工する際に、回転速度や軸に平行に移動させる速度を変化させる方法などが挙げられる。これらの中でも、発泡体層表面に不規則に配置された凸部を効率よく形成できる点から、(3)トラバース切削が特に好ましい。
本発明においては、前記発泡体層の最大高さRyは、400μm〜1,630μmであり、少ない保護剤の消費量でフィルミングを防止できる点で、420μm〜900μmが好ましい。
前記最大高さRyが、400μm未満であると、像担持体上の保護剤を減少させフィルミングすることがあり、1,630μmを超えると、保護剤を像担持体へ十分に供給できずフィルミングすることがある。
前記最大高さRyは、JIS B 0601(1994)、JIS B 0031(1994)に基づいて測定することができる。
ここで、前記最大高さRyとは、表面粗さの特性値であり、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定し、この値をマイクロメートル(μm)で表したものである(図2参照)。
前記保護剤供給部材の発泡体層表面に形成された不規則な凸部(表面粗さ)の評価として、図3に示すように、得られた発泡体層表面の凸部の各点に対して、図3に示す数式より標準偏差を算出する。
図4に示すように、基準となるストレートエッジ(基準フレーム)71を有するマイクロゲージ測定装置(非接触寸法測定器)で、ストレートエッジ71と発泡体層24表面との距離Xを保護剤供給部材の軸方向に移動しながら測定することで、発泡体層表面の凸部(表面粗さ)プロファイルを長手方向に測定することができる。
代表的な測定装置としては、例えば、東京光電子工業株式会社製のLMGシリーズなどが挙げられる。
前記発泡体層の表面粗さの標準偏差は、0.02μm〜6μmが好ましく、0.03μm〜0.3μmがより好ましい。前記標準偏差が、0.02μm未満であると、像担持体と発泡体表面とが接触しすぎて,塗布した保護剤を削り取ることでフィルミングとなることがあり、6μmを超えると、像担持体と発泡体表面とが接触確率が減り保護剤が像担持体に塗布する量が減ってしまうため、フィルミングとなることがある。
前記発泡体層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、発泡ポリウレタンが挙げられる。
−発泡ポリウレタン−
前記発泡ポリウレタンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリオールと、ポリイソシアネートと、触媒と、発泡剤とを少なくとも混合し、更に必要に応じて、整泡剤などのその他の成分を混合し、反応させて得られる発泡ポリウレタンが挙げられる。
−−ポリオール−−
前記ポリオールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールなどが挙げられる。これらの中でも、加工性、発泡体層の硬度などの調整が容易な点から、ポリエーテルポリオールが好ましい。
前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、2個〜8個の活性水素基を有する低分子ポリオール及び低分子ポリアミンの少なくともいずれかを開始剤として、これにエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの少なくともいずれかを開環付加重合させることにより得られるポリエーテルポリオールが挙げられる。
また、前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、一般に軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられているポリエーテルポリエーテルポリオール、ポリエステルポリエーテルポリオール、ポリマーポリエーテルポリオールなどが挙げられる。
前記ポリエーテルポリオールとしては、成形性の点から、エチレンオキシドが5モル%以上端末に結合したポリエーテルポリエーテルポリオールが好ましい。
前記ポリエステルポリオールとしては、例えば、アジピン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水マレイン酸などの二塩基酸又はその無水物と、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパンなどのグリコールやトリオールとを重合させることにより得られるポリエステルポリオールが挙げられる。
また、前記ポリエステルポリオールとしては、ポリエチレンテレフタレート樹脂の廃材を、上記したグリコールで解重合することによって得られたものも用いることができる。
前記ポリオールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−−ポリイソシアネート−−
前記ポリイソシアネートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、ナフチレンジイソシアネート(NDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、カルボジイミド変性MDI、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネートなどが挙げられる。
前記ポリイソシアネートは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリイソシアネートの配合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記ポリオールの水酸基に対する前記ポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比(NCO/OH)として、1.0〜3.0の範囲が挙げられる。
−−触媒−−
前記触媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミン系触媒、有機金属系触媒などが挙げられる。
前記アミン系触媒としては、例えば、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、ビス(ジメチルアミノ)エチルエーテルなどが挙げられる。
前記有機金属系触媒としては、例えば、ジオクチルスズ、ジステアリルスズジブチレートなどが挙げられる。
前記触媒は、活性水素を有するジメチルアミノエタノールなどの反応性触媒であってもよい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記触媒の配合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ポリオール100質量部に対して、0.01質量部〜20質量部が好ましい。
−−発泡剤−−
前記発泡剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば水、フロン系化合物、低沸点炭化水素系化合物などが挙げられる。
前記フロン系化合物としては、市販品を用いることができ、該市販品としては、例えば、株式会社カネコ化学製のHCFC−141b、HFC−134a、HFC−245fa、HFC−365mfcなどが挙げられる。
前記低沸点炭化水素系化合物としては、例えば、シクロペンタン、n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ブタンなどが挙げられる。
これら発泡剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記発泡剤の配合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ポリオール100質量部に対して、5質量部〜50質量部が好ましい。
−−整泡剤−−
前記整泡剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリコーン系界面活性剤が挙げられる。
前記シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、該市販品としては、例えば、ジメチルシロキサン系整泡剤[例えば、トーレダウコーニングシリコーン社製の「SRX−253」、信越化学工業社製の「F−122」等]、ポリエーテル変性ジメチルシロキサン系整泡剤[例えば、日本ユニカー社製の「L−5309」、「SZ−1311」等]などが挙げられる。
前記整泡剤の配合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ポリオール100質量部に対して、0.2質量部〜10質量部が好ましい。
−−その他の成分−−
前記その他の成分としては、独立気泡や連続気泡の生成を制御するための架橋剤、破泡剤などが挙げられる。
前記架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンなどが挙げられる。
前記破泡剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記整泡剤の中で破泡性の高いものが挙げられる。
前記発泡ポリウレタンを製造する際には、通常、前記ポリイソシアネート以外の前記発泡ポリウレタンの原料を予め混合し、成形の直前にその混合物と前記ポリイソシアネートとを混合する方法が用いられる。
前記発泡体層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、製品全体の小型化、軽量化の点から、1mm〜5mmが好ましい。
なお、前記発泡体層が円筒状の場合には、円筒状の内周面と外接表面との距離を厚みとする。
ここで、前記平均厚みとは、前記発泡体層の前記厚みを任意に5点測定した際の平均値である。
前記発泡体層の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、独立気泡型、連続気泡型が挙げられる。これらの中でも、連続気泡型が、圧縮残留ひずみが小さく、圧縮させても元の形状に戻りやすいため、長期間の使用においてもほとんど変形しない点で好ましい。
なお、前記独立気泡型の発泡体層とは、孔(「セル」と称することがある)が独立しており、空気や水を通さない構造の発泡体層をいう。
前記連続気泡型の発泡体層とは、隣接するセルが互いにつながっており、空気や水を通す構造の発泡体層をいう。
前記発泡体層のセルの数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20個/インチ(inch)〜300個/インチ(inch)が好ましく、60個/インチ(inch)〜300個/インチ(inch)がより好ましい。
前記セルの数が、20個/インチ(inch)未満であると、像担持体のフィルミングの抑制が困難となることがあり、300個/インチ(inch)を超えると、像担持体のフィルミングの抑制が困難となることがある。一方、前記セルの数が、前記より好ましい範囲であると、像担持体のフィルミングの抑制がより優れる点で有利である。
前記セルの数は、以下の方法によって測定される値の平均値である。
前記発泡体層の表面において前記保護剤供給部材の軸方向の両端部近傍と中央部とで測定箇所を任意に3箇所(図5A中、符号20、及び21)選択する。ここで、図5Aは、保護剤供給部材の正面図である。保護剤供給部材25は、芯材23の外周に発泡体層24を有している。図5A中、符号20が端部の測定箇所、符号21が中央部の測定箇所である。次に、各測定箇所において周方向に更に2箇所ずつ選択して(図5Aには図示せず)、合計9箇所の測定箇所を決定する。次に、マイクロスコープを用い、それぞれの測定箇所の写真画面を観察する。そして、図5Bに示すように、写真画面の中心部に実寸1インチ(inch)(約25mm)に対応する長さの線22を引き、その線内に何個のセルがあるかを数え、前記9箇所の平均値を求める。たとえ僅かでも1インチ(inch)の線22に接触したセルは1つとしてカウントする。例えば、図5Bに示すようなケースでは、セルの数は12個である。
前記発泡体層の硬度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、40N〜430Nが好ましく、40N〜300Nがより好ましい。
前記硬度が、40N未満であると、像担持体のフィルミングの抑制が困難となることがあり、430Nを超えると、像担持体のフィルミングの抑制が困難となることがある。
一方、前記硬度が、前記より好ましい範囲であると、像担持体のフィルミングの抑制がより優れる点で有利である。
前記硬度は、JIS K 6400に基づいて測定することができ、前記発泡体層表面における任意の数点において測定し、それらの値の平均値である。
前記発泡体層における、独立気泡型、連続気泡型、セルの数、及び硬度などは、発泡ポリウレタンを製造する際の、発泡ポリウレタン原料の種類、発泡剤の量、反応条件などを適宜調整することにより、制御することができる。
前記保護剤供給部材の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記保護剤供給部材の製造方法の一例として、前記発泡ポリウレタンを前記発泡体層の材質とした場合の製造例を説明する。
まず、公知の方法により発泡ポリウレタン原料を発泡硬化させてブロック状の発泡ポリウレタンを作製する。そして、必要な形状に切り出して、表面に開口したセルを有する円筒状に加工した後、円筒状の内部に前記芯材を挿入する。前記芯材には、発泡体層との接着性を高めるために、接着剤を塗布しておいてもよい。その後、微細加工が可能な研磨機、研削機、切削機などを用いて、前記発泡ポリウレタンの発泡体層表面を所望の平均厚みになるように削る。その際、前記発泡体層を回転させつつ研磨刃を当て、軸方向と平行な方向に前記刃を移動させて研削するトラバース研削を、回転速度や移動速度に変化をつけながら施し、発泡体層表面に不規則な凸部を形成する。これらの工程により、前記保護剤供給部材が製造される。
他の製造例について説明する。
前記芯材を収納した保護剤供給部材成型用の成形型に発泡ポリウレタン原料を注入し、発泡硬化させて、前記保護剤供給部材が製造される。
前記成形型を用いる製造方法においては、複雑な加工を必要とせず、好適な開口性を有する前記発泡体層を形成できる点から、成形型内表面にフッ素樹脂コーティング剤、離型剤などによる離型層を設けておくことが好ましい。
(保護層形成装置)
本発明の保護層形成装置は、保護剤ブロックと、保護剤供給部材とを少なくとも有し、更に必要に応じて、押圧力付与部材、保護層形成部材などのその他の部材を有する。
<保護剤ブロック>
前記保護剤ブロックは、脂肪酸金属塩を含有し、無機潤滑剤、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
−脂肪酸金属塩−
前記脂肪酸金属塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステアリン酸金属塩、オレイン酸金属塩、パルミチン酸金属塩、カプリル酸金属塩、リノレン酸金属塩、リシノール酸金属塩などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ステアリン酸金属塩としては、例えば、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、ステアリン酸亜鉛などが挙げられる。
前記オレイン酸金属塩としては、例えば、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、オレイン酸銅、オレイン酸鉛、オレイン酸マンガンなどが挙げられる。
前記パルミチン酸金属塩としては、例えば、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などが挙げられる。
前記カプリル酸金属塩としては、例えば、カプリル酸鉛などが挙げられる。
前記リノレン酸金属塩としては、例えば、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などが挙げられる。
前記リシノール酸金属塩としては、例えば、リシノール酸亜鉛、リシノール酸カドミウムなどが挙げられる。
これらの中でも、像担持体のフィルミングの抑制に優れる点で、ステアリン酸金属塩が好ましく、ステアリン酸亜鉛がより好ましい。
−無機潤滑剤−
前記保護剤ブロックは、帯電手段の汚染を抑制できる点から、無機潤滑剤を含有することが好ましい。
前記無機潤滑剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、タルク、カオリン、モンモリロナイト、フッ化カルシウム、グラファイトなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、タルク、マイカ、及び窒化ホウ素が、帯電手段の汚染の抑制に優れる点から特に好ましい。
前記保護剤ブロックにおける前記脂肪酸金属塩と前記無機潤滑剤の配合割合としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、質量比率(脂肪酸金属塩:無機潤滑剤)は、100:0〜50:50が好ましく、95:5〜60:40がより好ましい。前記質量比率(脂肪酸金属塩:無機潤滑剤)が、50:50よりも脂肪酸金属塩が少なくなると、像担持体上に保護層を形成することが困難になることがある。前記質量比率が、前記より好ましい範囲であると、像担持体のフィルミングの抑制及び帯電手段の汚染の抑制に優れる点で利点がある。
前記保護剤ブロックの大きさ、形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記形状としては、例えば、バー状が挙げられる。
前記バー状としては、例えば、四角柱状、円柱状などが挙げられる。
前記保護剤ブロックの形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、圧縮成型、溶融成型などが挙げられる。
−圧縮成型−
前記圧縮成型の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ここで、前記圧縮成型の方法の一例を、図を用いて説明する。
図6Aは、保護剤ブロックの製造装置を用い、圧縮成型により保護剤ブロックを形成する工程を示す斜視図である。図6Bは、図6Aに示した保護剤ブロックの製造装置の側断面図である。
図6A及び図6Bに示すように、前記保護剤ブロックの製造装置50は、下型51と、前記下型51を挟むように配置され前記保護剤ブロックの長手方向に延在する側面を形成する一対の横型52と、前記下型51及び前記横型52を挟むように配置され前記保護剤ブロックの長手方向における端面を形成する一対の端型53と、上型54とを有している。
図6Aにおいて、前記端型53の一方は分解した状態を示しているが、実際には、他方の前記端型53に対向する位置を占めており、次に述べる前記保護剤ブロックの圧縮成型時には、これら前記端型53、前記下型51、前記横型52により、前記上型54が進入する空間を除いて密閉空間を形成する。また、図6A及び図6Bにおいて矢Vで示すように前記上型54が移動してかかる密閉空間に進入すると、前記下型51、前記横型52、前記端型53、前記上型54により、完全な密閉空間が形成される。
前記上型54が外された状態で、形成された空間に、前記保護剤ブロックの原材料となる粉体Gが充填される。前記粉体Gは、粒状であってもよいし、顆粒状であってもよいし、これらの混合物であってもよい。
前記粉体Gの投入が終了すると、前記上型54をかかる密閉空間に向けてV方向に進入させ、完全な密閉空間を形成しつつ、プレスを行い、前記保護剤ブロックが形成される。
以上の工程により、圧縮成型により図6Cに示すような四角柱状の保護剤ブロックが製造される。
なお、溶融成型で形成された保護剤ブロックは半透明であり、圧縮成型で形成された保護剤ブロックは白色であるため、これらは目視により判別が可能である。
<保護剤供給部材>
前記保護剤供給部材は、保護剤ブロックから保護剤を削り取り該保護剤を像担持体表面に供給する本発明の前記保護剤供給部材である。
<押圧力付与部材>
前記押圧力付与部材としては、前記保護剤ブロックを押圧して前記保護剤供給部材に前記保護剤ブロックを当接させる部材であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加圧バネなどが挙げられる。
<保護層形成部材>
前記保護層形成部材としては、像担持体表面に供給された保護剤を薄層化して保護層を形成することができるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ブレードなどが挙げられる。
前記ブレードの材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタンゴム、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ブレードは、像担持体との接点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よい。また、前記ブレードの硬度を調整するために、有機フィラー、無機フィラーなどの充填材を分散させてもよい。
前記ブレードは、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、接着や融着などの任意の方法によって固定される。前記ブレードの厚みについては、押圧で加える力との兼合いで一義的に規定できるものではないが、0.5mm〜5mmが好ましく、1mm〜3mmがより好ましい。
また、前記ブレード支持体から突き出し、撓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合いで一義的に規定できるものではないが、1mm〜15mmが好ましく、2mm〜10mmがより好ましい。
前記保護層形成部材の他の構成としては、バネ板などの弾性金属ブレード表面に、必要に応じてカップリング剤やプライマー成分などを介して、樹脂、ゴム、エラストマーなどの被覆層をコーティング、ディッピングなどの方法で形成し、必要に応じて熱硬化などを行い、更に必要であれば表面研摩などを施したものが挙げられる。
前記被覆層は、バインダー樹脂及び充填剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記バインダー樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリ塩化ビニリデン(PVdF)等のフッ素樹脂;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などが挙げられる。
前記弾性金属ブレードの厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.05mm〜3mmが好ましく、0.1mm〜1mmがより好ましい。前記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、曲げ加工などの処理を施してもよい。
前記保護層形成部材で像担持体を押圧する力は、保護剤ブロックが延展し保護層の状態になる力で十分であり、線圧として5gf/cm〜80gf/cmが好ましく、10gf/cm〜60gf/cmがより好ましい。
前記保護層形成部材は、クリーニング手段を兼ねてもよいが、より確実に保護層を形成するには、予めクリーニング手段により像担持体上のトナーを主成分とする残留物を除去し、残留物が保護層内に混入しないようにすることが好ましい。
ここで、本発明の保護層形成装置について図面を参照して説明する。図7は、本発明の前記保護層形成装置の概略断面図である。
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、保護剤ブロック13、保護剤供給部材14、押圧力付与部材15、保護層形成部材16から主に構成される。
前記保護剤ブロック13は、前記押圧力付与部材15の押圧力により、ローラ状の前記保護剤供給部材14に接する。前記保護剤供給部材14は感光体ドラム1と線速差をもって回転して摺擦し、この際に、保護剤供給部材表面に保持された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部材16により薄層化されて保護層となる。
前記保護層が形成された像担持体は、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手段3を、接触乃至近接させて、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。
なお、劣化した保護剤は、通常のクリーニング手段により、像担持体に残留したトナーなどの成分と共にクリーニング手段により除去される。このようなクリーニング手段は、上述の保護層形成部材16と兼用にしてもよいが、像担持体表面残留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7に示すように保護剤供給部材より上流側に、クリーニング手段12、クリーニング押圧機構などからなるクリーニング手段を設けることが好ましい。
(画像形成装置及び画像形成方法)
本発明の画像形成装置は、像担持体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、クリーニング手段と、保護層形成手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、リサイクル手段、制御手段などを有する。
本発明で用いる画像形成方法は、帯電工程と、露光工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程と、クリーニング工程と、保護層形成工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、リサイクル工程、制御工程などを含む。
本発明で用いる画像形成方法は、本発明の画像形成装置により好適に実施することができ、前記帯電工程は前記帯電手段により行うことができ、前記露光工程は前記露光手段により行うことができ、前記現像工程は前記現像手段により行うことができ、前記転写工程は前記転写手段により行うことができ、前記定着工程は前記定着手段により行うことができ、前記クリーニング工程は前記クリーニング手段により行うことができ、前記保護層形成工程は前記保護層形成手段により行うことができ、前記その他の工程は前記その他の手段により行うことができる。
<像担持体>
前記像担持体(以下、「感光体」と称することがある。)としては、その材質、形状、構造、大きさなどについて特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体などが挙げられる。
本発明の画像形成装置に用いる像担持体は、導電性支持体と、該導電性支持体上に少なくとも感光層を有してなり、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
前記感光層としては、電荷発生材と電荷輸送材を混在させた単層型、電荷発生層の上に電荷輸送層を設けた順層型、又は電荷輸送層の上に電荷発生層を設けた逆層型がある。また、前記感光体の機械的強度、耐摩耗性、耐ガス性、クリーニング性などの向上のため、感光層上に最表面層を設けることもできる。また、前記感光層と導電性支持体の間には下引き層が設けられていてもよい。また、各層には必要に応じて可塑剤、酸化防止剤、レベリング剤などを適量添加することもできる。
前記導電性支持体としては、体積抵抗値が1.0×1010Ω・cm以下の導電性を示すものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、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、蒸着又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及びそれらを、押出し、引抜きなどの工法でドラム状に素管化後、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。
ドラム状の支持体としては、直径が20mm〜150mmが好ましく、24mm〜100mmがより好ましく、28mm〜70mmが更に好ましい。前記ドラム状の支持体の直径が20mm未満であると、ドラム周辺に帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各工程を配置することが物理的に困難となることがあり、150mmを超えると、画像形成装置が大きくなってしまうことがある。特に、画像形成装置がタンデム型の場合には、複数の感光体を搭載する必要があるため、直径は70mm以下が好ましく、60mm以下がより好ましい。また、特開昭52−36016号公報に開示されているようなエンドレスニッケルベルト、又は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。
前記感光体の下引き層は、一層であっても、複数の層で構成してもよく、例えば、(1)樹脂を主成分としたもの、(2)白色顔料と樹脂を主成分としたもの、(3)導電性基体表面を化学的又は電気化学的に酸化させた酸化金属膜などが挙げられる。これらの中でも、白色顔料と樹脂を主成分とするものが好ましい。
前記白色顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などの金属酸化物が挙げられ、これらの中でも、導電性支持体からの電荷の注入防止性が優れる酸化チタンが特に好ましい。
前記樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、メチルセルロース等の熱可塑性樹脂;アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記下引き層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、0.1μm〜10μmが好ましく、1μm〜5μmがより好ましい。
前記感光層における電荷発生物質としては、例えば、モノアゾ系顔料、ビスアゾ系顔料、トリスアゾ系顔料、テトラキスアゾ顔料等のアゾ顔料、トリアリールメタン系染料、チアジン系染料、オキサジン系染料、キサンテン系染料、シアニン系色素、スチリル系色素、ピリリウム系染料、キナクリドン系顔料、インジゴ系顔料、ペリレン系顔料、多環キノン系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料、インダスロン系顔料、スクアリリウム系顔料、フタロシアニン系顔料等の有機系顔料又は染料;セレン、セレン−ヒ素、セレン−テルル、硫化カドミウム、酸化亜鉛、酸化チタン、アモルファスシリコン等の無機材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記感光層における電荷輸送物質としては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、テトラゾール誘導体、メタロセン誘導体、フェノチアジン誘導体、ピラゾリン化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、スチリルヒドラゾン化合物、エナミン化合物、ブタジエン化合物、ジスチリル化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、チアゾール化合物、イミダゾール化合物、トリフェニルアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリフェニルメタン誘導体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記感光層を形成するのに使用する結着樹脂としては、電気絶縁性であり、それ自体公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、光導電性樹脂などを使用することができる。前記結着樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネ−ト、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ABS樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、熱硬化性アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記感光体の最表面層は、感光体の機械的強度、耐摩耗性、耐ガス性、クリーニング性などの向上のために設けられる。前記最表面層としては、感光層よりも機械的強度の高い高分子、高分子に無機フィラーを分散させたものが好適である。また、前記最表面層に用いる樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれであってもよいが、該熱硬化性樹脂は機械的強度が高く、クリーニングブレードとの摩擦による摩耗を抑える能力が極めて高いため特に好ましい。前記最表面層は薄い厚みであれば、電荷輸送能力を有していなくても支障はないが、電荷輸送能力を有しない表面層を厚く形成すると、感光体の感度低下、露光後電位上昇、残留電位上昇を引き起こしやすいため、最表面層中に前述の電荷輸送物質を含有させたり、最表面層に用いる高分子として電荷輸送能力を有するものを用いることが好ましい。
前記感光層と最表面層との機械的強度は一般に大きく異なるため、クリーニングブレードとの摩擦により最表面層が摩耗し、消失すると、すぐに感光層は摩耗していってしまうため、最表面層を設ける場合には、最表面層は十分な厚みとすることが重要であり、0.1μm〜12μmが好ましく、1μm〜10μmがより好ましく、2μm〜8μmが特に好ましい。前記厚みが、0.1μm未満であると、薄すぎてクリーニングブレードとの摩擦により部分的に消失しやすくなり、消失した部分から感光層の摩耗が進んでしまうことがあり、12μmを超えると、感度低下、露光後電位上昇、残留電位上昇が生じやすく、特に電荷輸送能力を有する高分子を用いる場合には、電荷輸送能力を有する高分子のコストが高くなってしまうことがある。
前記最表面層に用いる樹脂としては、画像形成時の書込み光に対して透明であり、絶縁性、機械的強度、接着性に優れたものが好ましく、例えば、ABS樹脂、ACS樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリスチレン、AS樹脂、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの高分子は熱可塑性樹脂であってもよいが、高分子の機械的強度を高めるため、多官能のアクリロイル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基などを持つ架橋剤により架橋し、熱硬化性樹脂とすることで、最表面層の機械的強度は増大し、クリーニングブレードとの摩擦による摩耗を大幅に減少させることができる。
前記最表面層は、電荷輸送能力を有していることが好ましく、最表面層に電荷輸送能力を持たせるためには、最表面層に用いる高分子と前述の電荷輸送物質を混合して用いる方法、電荷輸送能力を有する高分子を最表面層に用いる方法が考えられ、後者の方法が、高感度で露光後電位上昇、残留電位上昇が少ない感光体を得ることができ好ましい。
前記最表面層中には該最表面層の機械的強度を高めるために金属微粒子、金属酸化物微粒子、その他の微粒子など含有することが好ましい。前記金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、窒化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アンチモンなどが挙げられる。前記その他の微粒子としては、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂、又はこれらの樹脂に無機材料を分散したものなどが挙げられる。
<帯電工程及び帯電手段>
前記帯電工程は、像担持体表面を帯電する工程である。
前記帯電工程は、前記帯電手段を用いて前記像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。前記帯電手段は、像担持体表面に接触乃至近接して配置される。
前記帯電手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を有したそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
前記帯電手段としては、交流成分を有する電圧を印加するものが好ましい。
<露光工程及び露光手段>
前記露光工程は、前記像担持体の表面を帯電させた後、前記像担持体の表面を像様に露光して静電潜像を形成する工程であり、前記露光手段により行うことができる。
前記露光手段としては、例えば、前記帯電手段により帯電された前記像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
<現像工程及び現像手段>
前記現像工程は、前記静電潜像を、トナー乃至現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
−トナー−
前記トナーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、該プレポリマーと伸長又は架橋する化合物、ポリエステル、着色剤、及び離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び/又は伸長反応させることにより作製するトナーが挙げられる。このようなトナーは、トナー表面を硬化させることで、ホットオフセットを少なくすることができる。
前記窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーとしては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーが挙げられ、また、該プレポリマーと伸長又は架橋する化合物としては、アミン類が挙げられる。
前記イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとしては、ポリオールとポリカルボン酸の縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルを更にポリイソシアネートと反応させた物などが挙げられる。前記ポリエステルの有する活性水素基としては、例えば、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられる。これらの中でも、アルコール性水酸基が特に好ましい。
前記ポリオールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール、3価以上のポリオールが挙げられる。これらの中でも、ジオール単独、ジオールと少量の3価以上のポリオールとの混合物が好ましい。
前記ポリカルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジカルボン酸、3価以上のポリカルボン酸が挙げられる。これらの中でも、ジカルボン酸単独、ジカルボン酸と少量の3価以上のポリカルボン酸との混合物が好ましい。
前記ポリオールとポリカルボン酸の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]は、2/1〜1/1が好ましく、1.5/1〜1/1がより好ましく、1.3/1〜1.02/1が更に好ましい。
前記ポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族ポリイソシアネート(例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート等);脂環式ポリイソシアネート(例えば、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等);芳香族ジイソシアネート(例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等);芳香脂肪族ジイソシアネート(例えば、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリイソシアネートの比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]は、5/1〜1/1が好ましく、4/1〜1.2/1がより好ましく、2.5/1〜1.5/1が更に好ましい。前記[NCO]/[OH]が5を超えると、低温定着性が悪化することがあり、[NCO]のモル比が1未満であると、変性ポリエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
前記アミン類としては、例えば、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸、これらのアミノ基をブロックしたものなどが挙げられる。これらアミン類のうち好ましいものは、ジアミン、ジアミンと少量の3価以上のポリアミンとの混合物である。
更に、必要により伸長停止剤を用いてウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、モノアミン(例えば、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等)、又はそれらをブロックしたもの(例えば、ケチミン化合物等)などが挙げられる。
前記トナーは、以下のような、質量平均粒径(D4)/個数平均粒径(D1)、平均円形度、などを有していることが好ましい。
−質量平均粒径と個数平均粒径との比−
前記トナーにおける質量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)としては、1.0〜1.4が好ましい。
前記質量平均粒径と個数平均粒径との比(D4/D1)が、1.0未満であると、二成分現像剤では現像手段における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力の低下や、クリーニング性の悪化につながり易い。一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためブレードなどの部材へのトナー融着が発生し易くなることがある。また、前記比(D4/D1)が1.4を超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。一方、質量平均粒径と個数平均粒径との比(D4/D1)を低くすることで、帯電量分布が均一になり、地肌かぶりを少なくすることができる。
また、トナーの質量平均粒径と個数平均粒径との比(D4/D1)が、前記好ましい範囲であると、保存安定性、低温定着性、及び耐ホットオフセット性のいずれにも優れたトナーとなりやすい。特に、フルカラー複写機に使用した場合に画像の光沢性に優れる。二成分現像剤では長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像手段における長期の攪拌においても良好で安定した現像性が得られ、一成分現像剤ではトナーの収支が行われてもトナーの粒子径の変動が少なくなるとともに、現像ローラへのトナーのフィルミングやトナーを薄層化するブレードなどへの部材へのトナーの融着がなく、現像手段の長期使用(攪拌)においても良好で安定した現像性が得られ、高画質の画像を得ることが可能となる。
前記トナーの質量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)は、例えば、粒度測定器(マルチサイザーIII、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Mutlisizer 3 Version3.51)にて解析を行うことにより求めることができる。
−平均円形度−
前記トナーの平均円形度としては、0.93〜1.00が好ましい。前記平均円形度が、0.93未満であると、現像時の画像均一性が悪化したり、感光体から中間転写体もしくは中間転写体から記録媒体へのトナー転写効率が低下し均一転写が得られなくなる。
前記トナーの平均円形度は、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)×100%で定義される。
また、前記画像形成方法及び画像形成装置には、上述のような、高品質な画像を得るに適した構成の重合法トナーばかりではなく、粉砕法による不定形のトナーに対しても適用でき、この場合にも、装置寿命を大幅に延ばすことができる。このような粉砕法のトナーを構成する材料としては、通常、電子写真用トナーとして使用されるものが、特に制限なく、適用可能である。
前記現像器は、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよく、例えば、前記トナー乃至前記現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記現像器内では、例えば、前記トナーと前記キャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により該トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。該マグネットローラは、前記像担持体近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する前記トナーの一部は、電気的な吸引力によって該像担持体の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該像担持体の表面に該トナーによる可視像が形成される。
前記現像器に収容させる現像剤は、前記トナーを含む現像剤であるが、該現像剤としては一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。
<転写工程及び転写手段>
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記像担持体を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルトなどが好適に挙げられる。
前記像担持体は、該像担持体上に形成されたトナー像を一次転写して色重ねを行い、更に記録媒体へ転写を行う、いわゆる中間転写方式による画像形成を行う際に使用する、中間転写体であってもよい。
−中間転写体−
前記中間転写体としては、体積抵抗値が1.0×10Ω・cm〜1.0×1011Ω・cmの導電性を示すものが好ましい。前記体積抵抗値が、1.0×10Ω・cmを下回る場合には、感光体から中間転写体上へトナー像の転写が行われる際に、放電を伴いトナー像が乱れるいわゆる転写チリが生じることがあり、1.0×1011Ω・cmを上回る場合には、中間転写体から紙などの記録媒体へトナー像を転写した後に、中間転写体上へトナー像の対抗電荷が残留し、次の画像上に残像として現れることがある。
前記中間転写体としては、例えば、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物やカーボンブラック等の導電性粒子や導電性高分子を、単独又は併用して熱可塑性樹脂と共に混練後、押出し成型したベルト状もしくは円筒状のプラスチックなどを使用することができる。この他に、熱架橋反応性のモノマーやオリゴマーを含む樹脂液に、必要により上述の導電性粒子や導電性高分子を加え、加熱しつつ遠心成型を行い、無端ベルト上の中間転写体を得ることもできる。
中間転写体に表面層を設ける際には、上述の感光体の表面層に使用した表面層材料の内、電荷輸送材料を除く組成物に、適宜、導電性物質を併用して抵抗調整を行い、使用することができる。
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記像担持体上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。前記転写手段は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
<定着工程及び定着手段>
前記定着工程は、記録媒体に転写された可視像を前記定着手段を用いて定着させる工程であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
前記定着手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。
前記加熱加圧手段における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
<保護層形成工程及び保護層形成手段>
前記保護層形成工程は、転写後の前記像担持体表面に保護剤を付与して保護層を形成する工程である。
前記保護層形成手段としては、上述した、本発明の前記保護層形成装置を用いることができる。
<クリーニング工程及びクリーニング手段>
前記クリーニング工程は、前記像担持体上に残留するトナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。
前記クリーニング手段は、転写手段より下流側かつ保護層形成手段より上流側に設けられることが好ましい。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記像担持体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナなどが好適に挙げられる。
<除電工程及び除電手段>
前記除電工程は、前記像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプなどが好適に挙げられる。
<リサイクル工程及びリサイクル手段>
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段などが挙げられる。
<制御工程及び制御手段>
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータなどの機器が挙げられる。
ここで、図9は、本発明の画像形成装置100の一例を示す概略断面図である。
ドラム状の像担持体1Y,1M,1C,1Kの周囲に、それぞれ保護層形成装置2、帯電手段3、露光手段8、現像手段5、転写手段6、及びクリーニング手段4が配置され、以下の動作で画像形成が行われる。
次に、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有機感光体(OPC)に代表される像担持体は、除電ランプ(図示せず)などで除電され、帯電手段3で均一にマイナスに帯電される。
帯電手段による像担持体の帯電が行われる際には、電圧印加機構(図示せず)から帯電手段3に、像担持体1Y,1M,1C,1K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又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1Y,1M,1C,1Kは、レーザー光学系などの露光手段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)などにより像担持体1Y,1M,1C,1Kの表面を、像担持体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、現像手段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、又はトナー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1Y,1M,1C,1Kの露光部と非露光部の間にある、適当な大きさの電圧又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1Y,1M,1C,1K上に形成されたトナー像は、転写手段6にて中間転写体60上に転写され、給紙機構200から給送された、紙などの記録媒体上に、トナー像が転写される。
このとき、転写手段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、中間転写体60は、像担持体から分離され、転写像が得られる。
また、像担持体上に残留するトナーは、クリーニング手段によって、クリーニング手段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、上述の現像手段が複数配置されたものを用い、複数の現像手段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記録媒体上へ転写した後、定着機構へ送り、熱など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体上に順次転写した後、これを一括して紙のような記録媒体に転写後に、同様に定着する装置であってもよい。
また、前記帯電手段3は、像担持体表面に接触又は近接して配設された帯電手段であることが好ましく、放電ワイヤを用いた。これにより、いわゆるコロトロンやスコロトロンと言わ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。
(プロセスカートリッジ)
本発明で用いるプロセスカートリッジは、像担持体と、本発明の前記保護層形成手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段などのその他の手段を有してなる。
前記プロセスカートリッジは、各種画像形成装置本体に着脱可能に備えさせることができ、上述した本発明の前記画像形成装置本体に着脱可能に備えさせるのが好ましい。
ここで、図10は、前記プロセスカートリッジの一例を示す概略断面図である。
前記プロセスカートリッジは、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、保護剤ブロック13、保護剤供給部材14、押圧力付与部材15、保護層形成部材16などから構成される。
また、像担持体は、転写工程後に部分的に劣化した保護剤ブロックやトナー成分などが残留した表面となっているが、クリーニング手段12により表面残留物が清掃され、クリーニングされる。
図10では、クリーニング手段12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。
クリーニング手段12により、表面の残留トナーや劣化した保護剤ブロックが取り除かれた像担持体表面へは、保護剤供給部材14から、保護剤が供給され、保護層形成部材16により被膜状の保護層が形成される。
このようにして保護層が形成された像担持体は、帯電後、レーザーなどの露光Lによって静電潜像が形成され、現像手段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手段6などにより、記録媒体7へ転写される。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
(製造例1)
<保護剤ブロック1の製造>
ステアリン酸亜鉛(GF−200、日油社製)90質量部、及び窒化ホウ素(NX5、モメンティブパフォーマンスマテリアルズ社製)10質量部の混合物を所定の型に入れ均した後に、圧力130kN、圧縮時間10秒間で圧縮成型をし、高さ方向の長さ10mm、横方向の長さ8mm、長手方向の長さ320mmの四角柱状の保護剤ブロック1を得た。
(製造例2)
<保護剤ブロック2の製造>
ステアリン酸亜鉛(GF−200、日油社製)90質量部、及びタルク(PFIタルク、三好化成社製)10質量部の混合物を所定の型に入れ均した後に、圧力130kN、圧縮時間10秒間で圧縮成型をし、高さ方向の長さ10mm、横方向の長さ8mm、長手方向の長さ320mmの四角柱状の保護剤ブロック2を得た。
(製造例3)
<保護剤ブロック3の製造>
ステアリン酸亜鉛(GF−200、日油社製)90質量部、及びマイカ(SAマイカ、三好化成社製)10質量部の混合物を所定の型に入れ均した後に、圧力130kN、圧縮時間10秒間で圧縮成型をし、高さ方向の長さ10mm、横方向の長さ8mm、長手方向の長さ320mmの四角柱状の保護剤ブロック3を得た。
(製造例4)
<保護剤ブロック4の製造>
ステアリン酸亜鉛(GF−200、日油社製)を所定の型に入れ均した後に、圧力130kN、圧縮時間10秒間で圧縮成型をし、高さ方向の長さ10mm、横方向の長さ8mm、長手方向の長さ320mmの四角柱状の保護剤ブロック4を得た。
(製造例5)
<保護剤ブロック5の製造>
ステアリン酸亜鉛(GF−200、日油社製)90質量部、及び窒化ホウ素(NX5、モメンティブパフォーマンスマテリアルズ社製)10質量部の混合物を溶融させた後、所定の型に入れて保護剤ブロック5を得た。
得られた保護剤ブロック5の形状は、高さ方向の長さ10mm、横方向の長さ8mm、長手方向の長さ320mmの四角柱状であった。
(製造例6)
<保護剤ブロック6の製造>
ステアリン酸亜鉛(GF−200、日油社製)を溶融させた後、所定の型に入れて保護剤ブロック6を得た。
得られた保護剤ブロック6の形状は、高さ方向の長さ10mm、横方向の長さ8mm、長手方向の長さ320mmの四角柱状であった。
(実施例1)
<保護剤供給部材1の製造>
発泡ポリウレタン(エバーライトSF QZK−70、ブリヂストン化成品株式会社製)を所定の大きさに裁断した。続いて、裁断した前記発泡ポリウレタンに芯材(平均直径6mm、長さ365mm、ステンレス製)を挿入するための穴を開け、その穴に前記芯材を挿入して固着させた。その後、前記芯材を軸とするローラ状に切り出し、芯材の外周に発泡ポリウレタンからなる発泡体層を形成した。得られた発泡体層を回転させつつ、研削機の刃を当て、軸方向と平行な方向に移動させトラバース研削を施したことにより、発泡体層表面に不規則な凸部を形成し、保護剤供給部材1を製造した。なお、前記トラバース研削は、トラバース速度3,000mm/minで行った。
得られた保護剤供給部材1は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
次に、作製した保護剤供給部材1について、以下のようにして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を速敵した。結果を表2に示す。
<最大高さRy>
発泡体層表面の最大高さRyは、JIS B 0601(1994)に基づいて測定した。
具体的には、図8に示すように、軸方向に可動するレーザー変位計(HLC−105B、SunX社製)70を用い、0.25mm間隔で発泡体層24の表面形状を測定した。次いで、得られた測定値から最大高さRyを算出した(図2参照)。
<表面粗さの標準偏差>
発泡体層の表面粗さの標準偏差は、以下のようにして測定した。
測定装置は、東京光電子工業株式会社製RSV−1560IICを使用した。
レーザーマイクロゲージは、非接触寸法測定器LMG1505PIIを使用した。
測定プログラムは、真直度測定モードを使用した。
保護剤供給部材の軸方向への移動スピードは、22mm/sで、1.4mm間隔でデータを取得した。また、円周方向に90度ずつ回転させて、計4回測定し、それぞれ表面粗さの標準偏差を求め、平均値を算出した。
<セルの数>
発泡体層の表面において保護剤供給部材の軸方向の両端部近傍と中央部とで測定箇所を任意に3箇所選択した。次に、各測定箇所において周方向に更に2箇所ずつ選択して、合計9箇所の測定箇所を決定した。次に、マイクロスコープ(キーエンス社製、デジタルマイクロスコープ VHX−100)を用い、それぞれの測定箇所の写真画面を観察した。そして、写真画面の中心部に実寸1インチ(inch)(約25mm)に対応する長さの線を引き、その線内に何個のセルがあるかを数え、前記9箇所の平均値を求めた。たとえわずかでも1インチ(inch)の線に接触したセルは1つとしてカウントした。
<硬度>
発泡体層表面の任意の3点においてJIS K 6400に基づいて硬度(単位:N)を測定し、それらの値を平均して求めた。
<A4サイズ版、画像面積率100%の原稿の1,000枚連続通紙試験>
次に、デジタルフルカラー複合機(imagio MP C5000、株式会社リコー製)の作像部に、前記複合機で使用されているステアリン酸亜鉛ブロックに代えて、保護剤ブロック1を配設した。また、前記複合機で使用されているブラシローラに代えて、保護剤供給部材1を配設した。
トナーとしては、株式会社リコー製imagio MP C5000の標準トナーを用いた。
このトナーの平均円形度は、0.965、トナーの質量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)の比(D4/D1)は、1.14であった。
上記のように改造した前記複合機における保護層形成装置の構成は図7に示すものである。
前記保護層形成装置において、保護剤供給部材1が像担持体と当接した際の前記保護剤供給部材1の食い込み量は1.0mmであった。前記食い込み量とは、保護剤供給部材が像担持体に当接した際の、発泡体層の厚み方向における発泡体層の最大の変形量である。
なお、実施例で用いたデジタルフルカラー複合機(imagio MP C5000、株式会社リコー製)には、保護剤ブロックを押圧して保護剤供給部材に当接させる押圧力付与部材として特開2007−293740号公報に記載の技術を採用しており、保護剤ブロックを経時においても定圧でかつ長手方向において均一な圧力で押圧することができる。なお、その圧力は、保護剤ブロックへの加圧力で5Nであった。
<<像担持体のフィルミングが未発生時の保護剤最小消費率>>
1,000枚連続通紙試験では、押圧力付与部材のバネ荷重を徐々に減らして保護剤消費率(g/km)を小さくしていき、フィルミングの発生が起こらない最小の保護剤消費率(g/km)を求めた。
求めたフィルミング未発生時の保護剤最小消費率(g/km)を、以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
[評価基準]
◎:保護剤の最小消費率が、0.16g/km未満である
○:保護剤の最小消費率が、0.16g/km以上0.18g/km未満である
×:保護剤の最小消費率が、0.18g/km以上である
<<帯電手段の汚染>>
1,000枚連続通紙後の帯電手段の汚染を目視で観察し、以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
[評価基準]
○:殆ど発生しておらず、良好である
△:発生しているが、許容できる範囲である
×:大きく発生しており許容できない
<<フィルミングによる感光体の汚染>>
1,000枚連続通紙後のフィルミングによる像担持体の汚染を目視で観察し、以下の基準で評価した。結果を表2に示す。
〔評価基準〕
◎:全く発生しておらず、良好である
○:殆ど発生しておらず、良好である
△:発生しているが、許容できる範囲である
×:大きく発生しており、許容できない
(実施例2)
<保護剤供給部材2−1の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから2,500mm/minに変えてトラバース研削を行い、発泡体層表面に不規則な凸部を形成した以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材2−1を製造した。
得られた保護剤供給部材2−1は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材2−1について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材2−1に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(実施例3)
<保護剤供給部材3の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから2,000mm/minに変えてトラバース研削を行い、発泡体層表面に不規則な凸部を形成した以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材3を製造した。
得られた保護剤供給部材3は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材3について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材3に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(実施例4)
<保護剤供給部材4の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから1,000mm/minに変えてトラバース研削を行い、発泡体層表面に不規則な凸部を形成した以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材4を製造した。
得られた保護剤供給部材4は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材4について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材4に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(実施例5)
<保護剤供給部材2−2の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから2,500mm/minに変えてトラバース研削を行い、発泡体層表面に不規則な凸部を形成した以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材2−2を製造した。
得られた保護剤供給部材2−2は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材2−2について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材2−2に代え、保護剤ブロック1を保護剤ブロック5に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(実施例6)
<保護剤供給部材5の製造>
実施例4において、発泡ポリウレタン(エバーライトSF QZK−70、ブリヂストン化成品株式会社製)を、発泡ポリウレタン(エバーライトSF EPT−50、ブリヂストン化成品株式会社製)に代えた以外は、実施例4と同様にして、保護剤供給部材5を製造した。
得られた保護剤供給部材5は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材5について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を速敵した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材5に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(実施例7)
<保護剤供給部材6の製造>
実施例2において、発泡ポリウレタン(エバーライトSF QZK−70、ブリヂストン化成品株式会社製)を、発泡ポリウレタン(エバーライトSF HR−30、ブリヂストン化成品株式会社製)に代えた以外は、実施例2と同様にして、保護剤供給部材6を製造した。
得られた保護剤供給部材6は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材6について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を速敵した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材6に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(実施例8)
<保護剤供給部材7の製造>
実施例2において、発泡ポリウレタン(エバーライトSF QZK−70、ブリヂストン化成品株式会社製)を、発泡ポリウレタン(エバーライトSF QZK−70、ブリヂストン化成品株式会社製)の発泡圧縮強度3倍品に代えた以外は、実施例2と同様にして、保護剤供給部材7を製造した。
得られた保護剤供給部材7は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材7について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を速敵した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材7に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(実施例9)
<保護剤供給部材2−3の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから2,500mm/minに変えてトラバース研削を行い、発泡体層表面に不規則な凸部を形成した以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材2−3を製造した。
得られた保護剤供給部材2−3は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材2−3について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材2−3に代え、保護剤ブロック1を保護剤ブロック4に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(実施例10)
<保護剤供給部材2−4の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから2,500mm/minに変えてトラバース研削を行い、発泡体層表面に不規則な凸部を形成した以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材2−4を製造した。
得られた保護剤供給部材2−4は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材2−4について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材2−4に代え、保護剤ブロック1を保護剤ブロック2に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(実施例11)
<保護剤供給部材2−5の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから2,500mm/minに変えてトラバース研削を行い、発泡体層表面に不規則な凸部を形成した以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材2−5を製造した。
得られた保護剤供給部材2−5は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材2−5について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材2−5に代え、保護剤ブロック1を保護剤ブロック3に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(実施例12)
<保護剤供給部材2−6の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから2,500mm/minに変えてトラバース研削を行い、発泡体層表面に不規則な凸部を形成した以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材2−6を製造した。
得られた保護剤供給部材2−6は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材2−6について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材2−6に代え、保護剤ブロック1を保護剤ブロック6に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(比較例1)
<保護剤供給部材8−1の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから500mm/minに変えた以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材8−1を製造した。
得られた保護剤供給部材8−1は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材8−1について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材8−1に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(比較例2)
<保護剤供給部材8−2の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから500mm/minに変えた以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材8−2を製造した。
得られた保護剤供給部材8−2は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材8−2について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材8−2に代え、保護剤ブロック1を保護剤ブロック5に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(比較例3)
<保護剤供給部材9−1の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから4,500mm/minに変えた以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材9−1を製造した。
得られた保護剤供給部材9−1は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材9−1について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材9−1に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(比較例4)
<保護剤供給部材10の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから800mm/minに変えた以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材10を製造した。
得られた保護剤供給部材10は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材10について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材10に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(比較例5)
<保護剤供給部材8−3の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから500mm/minに変え、発泡ポリウレタン(エバーライトSF QZK−70、ブリヂストン化成品株式会社製)を発泡ポリウレタン(エバーライトSF QZK−70、ブリヂストン化成品株式会社製)の発泡圧縮強度3倍品に代えた以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材8−3を製造した。
得られた保護剤供給部材8−3は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材8−3について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材8−3に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
(比較例6)
<保護剤供給部材9−2の製造>
実施例1において、トラバース速度を3,000mm/minから4,500mm/minに変え、発泡ポリウレタン(エバーライトSF QZK−70、ブリヂストン化成品株式会社製)を発泡ポリウレタン(エバーライトSF HR−30、ブリヂストン化成品株式会社製)に代えた以外は、実施例1と同様にして、保護剤供給部材9−2を製造した。
得られた保護剤供給部材9−2は、発泡体層が連続気泡型であり、平均厚みが3mmであった。
作製した保護剤供給部材9−2について、実施例1と同様にして、発泡体層表面の最大高さRy、発泡体層の表面粗さの標準偏差、発泡体層のセルの数、及び発泡体層の硬度を測定した。結果を表2に示す。
次に、実施例1において、保護剤供給部材1を保護剤供給部材9−2に代えた以外は、実施例1と同様にして、1,000枚連続通紙試験を行い、諸特性を評価した。結果を表2に示す。
表中、「ZnST」はステアリン酸亜鉛を表し、「BN」は窒化ホウ素を表す。
実施例1〜12においては、保護剤の粉の飛翔は殆どなかった。また、保護剤の使用量は、従来のブラシローラを保護剤供給部材として使用した場合と比較して少なかった。
また、実施例1〜12は、発泡体層の表面に凸部を有することにより、前記保護剤供給部材と保護剤ブロックとの接触面積が小さくなり、実使用範囲内の加圧条件においても、前記保護剤供給部材は保護剤ブロックを十分に削り取ることができた。更に、凸部を有することにより前記発泡体層が大きく撓むことで、多くの保護剤を像担持体へ供給することができた。これらにより、必要な量の保護剤を像担持体に供給でき、像担持体のフィルミングを抑制することができた。
これに対し、比較例5のように、発泡体層表面に凸部が均一に形成され、発泡体層の表面粗さの標準偏差が極端に小さいと、像担持体とローラ表面の密着性が高くなりすぎて、像担持体に大きなストレスを与えてしまう。そのため、一度像担持体に塗布された保護剤が,再び削り取られてしまう(回収されてしまう)。結果として、像担持体を保護できず、フィルミングが発生してしまう。
また、比較例6のように、発泡体層表面に凸部が大きく形成され、発泡体層の表面粗さの標準偏差が極端に大きいと、像担持体とローラ表面の密着性が低くなりすぎて、削った保護剤が像担持体に供給できなくなる。
本発明の保護剤供給部材は、発泡体層を有するローラ状の保護剤供給部材において、摺擦による保護剤の粉の飛翔が殆ど発生せず、保護剤の消費量を多くする必要がなく、かつフィルミングを防止できることから、電子写真方式の画像形成方法、画像形成装置、及びプロセスカートリッジなどに好適に使用される。
1 像担持体(感光体ドラム)
2 保護層形成装置
3 帯電手段
4 クリーニング手段
5 現像手段
6 転写手段
7 記録媒体
8 露光手段
12 クリーニング手段
13 保護剤ブロック
14 保護剤供給部材
15 押圧力付与部材
16 保護層形成部材
20 端部の測定箇所
21 中央部の測定箇所
22 線
23 芯材
24 発泡体層
25 保護剤供給部材
50 製造装置
51 下型
52 横型
53 端型
54 上型
60 中間転写体
70 レーザー変位計
71 基準フレーム
100 画像形成装置
200 給紙機構
G 粉体
特公昭51−22380号公報 特開2006−350240号公報 特開2007−65100号公報 特開2007−293240号公報 特開2009−150986号公報

Claims (9)

  1. 芯材と、
    該芯材の外周に形成された発泡体層とを有し、
    ローラ状であり、
    前記発泡体層が、不規則に配置された凸部を表面に有し、
    前記発泡体層の最大高さRyが、400μm〜1,630μmであり、
    前記発泡体層の表面粗さの標準偏差が0.02μm〜6μmであることを特徴とする保護剤供給部材。
  2. 発泡体層が、発泡ポリウレタンを含有する請求項1に記載の保護剤供給部材。
  3. 発泡体層が、連続気泡型の発泡体層である請求項1から2のいずれかに記載の保護剤供給部材。
  4. 発泡体層が、20個/インチ〜300個/インチのセルを有し、かつ40N〜430Nの硬度である請求項1から3のいずれかに記載の保護剤供給部材。
  5. 保護剤ブロックと、請求項1から4のいずれかに記載の保護剤供給部材とを有することを特徴とする保護層形成装置。
  6. 保護剤ブロックが、脂肪酸金属塩と無機潤滑剤とを含有する請求項5に記載の保護層形成装置。
  7. 脂肪酸金属塩が、少なくともステアリン酸亜鉛を含む請求項6に記載の保護層形成装置。
  8. 無機潤滑剤が、タルク、マイカ、及び窒化ホウ素から選択される少なくとも1種を含む請求項6から7のいずれかに記載の保護層形成装置。
  9. 像担持体と、
    前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
    前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、
    前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、
    前記記録媒体に転写した転写像を定着する定着手段と、
    前記像担持体表面に残留するトナーを除去するクリーニング手段と、
    前記像担持体表面に保護剤を付与して保護層を形成する保護層形成手段とを有し、
    前記保護層形成手段が、請求項5から8のいずれか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。
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