JP6119480B2 - 画像形成装置 - 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に関し、詳しくは、像担持体の表面に保護剤を塗布（付着の概念を含む）する保護剤塗布手段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。
像担持体は、静電潜像担持体、電子写真感光体、感光体とも呼ばれている。
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記録媒体に定着され、出力画像となる。
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以下のように分けられる。
すなわち、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。

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、ファクシミリなどに多く採用されている。
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する。
レーザー光などにより帯電された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、更に記録媒体上に転写するようになっている。

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。
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。
このため、一般的には、転写工程を経た後に、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、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、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、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。
しかしながら、帯電部材と像担持体表面との微少な接触ムラ、帯電部材と像担持体表面とのギャップ変動などにより、像担持体表面を均一に帯電させることが困難である。
このため、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。
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帯電部材と像担持体とを非接触にできることから、帯電部材の劣化を抑制することができる。

しかしながら、像担持体が有機感光体である場合には、ＡＣ重畳帯電のエネルギーが像担持体表面の樹脂鎖を切断し、機械的強度を低下させるため、像担持体の摩耗が著しく進む。
また、ＡＣ重畳帯電は像担持体表面を活性化させるため、像担持体表面とトナーとの間の付着力が増加し、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。
このことから、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、クリーニング部材の像担持体に対する摺擦力を従来よりも大きくする必要があるため、像担持体、クリーニング部材などの摩耗が著しく進むという問題がある。

このように、電子写真方式による画像形成の各工程においては、電気的ストレスや物理的ストレスが存在する。
これらのストレスを受けた像担持体は、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、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、特許文献１には、ステアリン酸亜鉛を主成分とするブロック状の保護剤を削り取って像担持体上に塗布する提案がなされている。
特許文献２には、ステアリン酸亜鉛を主成分とする保護剤に、窒化ホウ素を添加したブロック状の保護剤を削り取って像担持体上に塗布する提案がなされている。

像担持体上への保護剤の塗布は、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、経時のクリーニング不良やフィルミングの発生を抑止することができる。

像担持体上に保護剤を塗布する技術として、特許文献３、４には、像担持体とブロック状の保護剤との双方に接触するブラシ状回転部材（以下、「保護剤供給部材」ともいう）で保護剤を削り取って像担持体に供給する構成が開示されている。
保護剤の供給量を安定させるために、保護剤はブラシ状回転部材に対して加圧されるようになっている。
しかしながら、特許文献３、４に記載の方式では、削り取ら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生じ、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。

この問題に対処すべく、特許文献５には、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。この方式では、ローラと保護剤との擦り合いによる保護剤の粉の飛翔が殆ど発生しない。
しかしながら、発泡体層が独立気泡で構成されているために、保護剤や像担持体との擦り合いにより、経時で発泡体層が劣化、破壊してしまう。
その結果、保護剤を長期に亘り像担持体へ十分に供給できず、像担持体のフィルミング等を発生させてしまう問題がある。

このような問題に対して、特許文献６には、保護剤供給部材として、発泡層が連続気泡体を含む発泡体ローラを用いる構成が提案されている。
しかしながら、発泡体ローラはブロック状の保護剤から削り取った保護剤の粉を保持する能力が高い反面、クリーニングブレードからすり抜けて発泡体ローラに回り込んだトナーも保持してしまう。
発泡体ローラが保護剤を削り取るときに、すり抜けトナーが介在していると削り取り機能が高まり、保護剤消費量が急激に上昇してしまう。
これによって保護剤の消費率が変動し、帯電ローラが汚染されるという問題が発生していた。

上記のように保護剤供給部材の改良等による種々の対策が講じられているものの、保護剤供給部材にクリーニングブレードからすり抜けたトナーが回り込むことを抑制しない限り、像担持体に安定的に保護剤を供給することはできない。
このため、帯電部材の汚染等の問題を解消することは十分にできていなかった。

本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、像担持体に対して安定的に保護剤を供給することができ、帯電部材の汚染等の問題を十分に解消することができる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、新規ジョブを実行する前に、すり抜けトナーが保護剤供給部材に回り込んで保持されることを抑制することとした。
具体的には、本発明は、画像情報に基づいて像担持体に形成された静電潜像を現像手段によりトナー像として可視像化し、前記トナー像を最終的に記録媒体に転写する画像形成装置であって、前記像担持体の表面に保護剤を塗布する保護剤塗布手段を有する画像形成装置において、装置の外部温度を検知する外部温度検知手段を有し、新規ジョブが入力された際の外部温度と、直前のジョブ終了時の外部温度との温度差に応じて、画像形成を行わない状態で前記像担持体に前記保護剤を塗布しながら前記像担持体の表面をクリーニングするリフレッシュモードを実施することを特徴とする。

本発明によれば、装置の使用環境の変動に拘わらず像担持体に安定的に保護剤を供給することができ、保護剤の過剰供給による帯電部材の汚染やフィルミングの発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の制御ブロック図である。 リフレッシュモードの実施における条件と結果を示す比較評価図である。 保護剤塗布装置の構成を示す概要図である。 プロセスカートリッジの概要構成図である。 画像形成装置の概要構成図である。 保護剤の型による製造工程を示す斜視図である。 保護剤の型による製造工程を示す断面図である。 製造された保護剤の斜視図である。 保護剤塗布装置における保護剤の保持構成を示す図である。 発泡体ローラにおける発泡体層のセル数の測定方法を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図を参照して説明する。
図３は本実施形態に係る保護剤塗布手段としての保護層形成装置２の概略構成図である。
像担持体としての感光体ドラム１に対向して配設された保護層形成装置２は、バー状ないしブロック状に形成された像担持体保護剤（以下、単に「保護剤」ともいう）２１、保護剤供給部材としての発泡体ローラ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ている。

保護層形成機構２４は、感光体ドラム１の回転方向における保護剤の供給部位よりも下流側に設けられている。
保護層形成機構２４は、ブレード支持体２４ｂと、感光体ドラム１の表面に当接する保護層形成部材としてのブレード２４ａと、ブレード２４ａを感光体ドラム１の表面に押圧する押圧手段としてのバネ２４ｄを有している。
ブレード支持体２４ｂは回転軸２４ｃに固定され、バネ２４ｄは回転軸２４ｃを時計回り方向に回転させるように設定されている。

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。
保護剤２１は、押圧力付与機構２３からの押圧力により、発泡体ローラ２２へ接する。発泡体ローラ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、発泡体ローラ２２の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、保護層形成機構２４により薄層化（皮膜化）される。

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ローラ３ａ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。
劣化した像担持体保護剤は、通常のクリーニング手段により、像担持体に残存したトナー等の他成分と共に除去される。
クリーニング手段は、保護層形成装置２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、本実施形態では機能を分離している。

すなわち、感光体ドラム１の回転方向における後述する転写装置よりも下流で、かつ、保護層形成装置２より上流側に、クリーニング手段としてのクリーニング装置４を設けている。
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などから成る。
クリーニングブレード４１は、ブレード本体４１ａと、ブレード支持体４１ｂと、回転軸４１ｃとから構成されている。
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。

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い。
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２４ｂ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る。
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する。
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。
しかし、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い。
１０ｇｆ／ｃｍ以上６０ｇｆ／ｃｍ以下であることがより好ましい。

帯電装置３は、感光体ドラム１に対向配置される帯電部材としての帯電ローラ３ａと、帯電ローラ３ａが感光体ドラム１と対向する面と反対側の面に当接するように配置される帯電クリーニング部材３ｂと、図示しない電源等を有している。
感光体ドラム１に対する帯電ローラ３ａの配置は、感光体ドラム１の表面に対して微小な間隙をもって配設される近接方式又は感光体ドラム１の表面に接触させる方式のどちらでも可能である。
帯電ローラ３ａは、上記電源に接続されており、所定の電圧が印加される。その電圧は、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させた電圧である。ＡＣ電圧を印加することにより、感光体ドラム１の表面をより均一に帯電することができる。

図４は、保護層形成装置２を備え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、帯電装置３、現像手段としての現像装置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、トナーを収容するプリセットケース５４等を有している。
感光体ドラム１は、転写工程後に部分的に劣化した保護剤やトナー成分等が残存した表面となっているが、クリーニングブレード４１により表面残存物が清掃され、クリーニングされる。

クリーニング装置４により、表面の残留トナーや劣化した保護剤が取り除かれた感光体ドラム１の表面へは、発泡体ローラ２２から、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。
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、画像情報に基づいて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１次転写手段としての転写ローラ６などにより、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５は、プロセスカートリッジ１２を着脱自在に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。
本実施形態ではプロセスカートリッジ１２を装着することにより保護層形成装置２を有する構成としているが、保護層形成装置２を直接備える構成としてもよい。
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、２次転写手段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）に最終的に転写される。
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。

感光体ドラム１上に形成された各色のトナー像は、転写ローラ６にて中間転写ベルト１０５上に重ねて転写される。
給紙部１０４から給紙され、あるいは手差しトレイ１１３から給紙された紙などの転写媒体（シート）上に二次転写ローラ１１０により重ねトナー像（カラー画像）が一括転写される。
転写ローラ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。
感光体ドラム１上に残存するトナー粒子は、クリーニングブレード４１によって清掃され、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。
画像形成装置としては、上述のタンデム型中間転写方式のものに限定される趣旨ではなく、複数のトナー像を順次転写媒体上に重ねて転写した後定着するタンデム型直接転写方式等であってもよい。

図６乃至８に基づいてブロック状の保護剤（保護剤ブロック）の製造方法を説明する。
図６は保護剤の製造に用いる型の全体図である。下型３０を横型３１、３２と端型３３、３４で挟みこんだ場所（領域）３５に、圧縮する前の原材料３６を入れる。
さらに両端部領域に少量かつ同量の原材料を投入し、上型３７でプレスして圧縮成型する。
原材料は、脂肪酸金属塩と、無機潤滑剤とを含む粒状又は顆粒状である。
図７は型の長手方向から見た概要断面図である。圧縮した後、下型３０を押し出して、像担持体保護剤として用いられるブロック３８（保護剤２１）を取り出す。
図８はブロック３８の斜視図である。

両端部領域に少量かつ同量の原材料を投入することにより、端部領域の密度が中央領域より大きい保護剤ブロックを作製することができる。
図９は、保護剤２１の支持構成を示している。保護剤２１はその削り面と反対の裏面側をホルダ４０によって保持されている。
ホルダ４０を介して押圧力付与機構２３による押圧力が付与される。

次に、芯金の外周に発泡ポリウレタンを有する発泡体ローラ２２の製造方法について説明する。
ポリウレタンフォーム原料から予め弾性層となるポリウレタンフォームをブロック状に形成し、必要な形状に切り出して表面を研磨して、芯材を挿入する。
その後発泡ポリウレタンを回転させながら、研磨刃を当てて軸方向に平行に刃を移動させ、所定のスポンジ厚まで切削する（トラバース研削方法）。
他には、芯金を収納したローラ成形型にポリウレタンフォーム原料を注入し、発泡硬化させる方法がある。しかし、これらに限るものではない。

発泡体であるポリウレタンフォームは、従来から公知の製造方法によって製造可能である。
ポリウレタンフォーム原料としては、ポリオール、ポリイソシアネート、触媒及び発泡剤、整泡剤等の助剤を加えたものが用いられる。
通常、ポリイソシアネート以外の成分は予め混合し、成形の直前にポリイソシアネート成分と混合して用いられる。
本発明においては、ポリオール成分としては、加工性、ポリウレタンフォーム層の硬度等の調整が容易なことから、ポリエーテルポリオールといわれるポリオールが好ましいが、これに限るものではない。

ポリエーテルポリオールとしても、従来公知の各種ポリエーテルポリオールの中から適宜選択して使用することができるが、これに限るものではない。
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オールとして知られ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等から適宜選択すればよい。
一種又は二種以上を組み合せて用いても良い。
また、エチレンオキシドを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を使用すると、成形性が良いとされている。
ポリウレタンフォーム層製造に用いるポリイソシアネートとしては、従来公知の各種ポリイソシアネートの中から適宜選択して使用することができる。

例えば、２、４−及び２、６−トリレンジイソシアネート（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）及びカーボジイミド変成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等があげられる。
これらは単独で、又は二種以上を組み合せて用いても良い。

ポリウレタンフォーム層製造に用いる触媒としては、従来公知のウレタン化反応に使用される触媒の中から適宜選択して使用することができる。
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）エチルエーテル等のアミン系触媒、例えば、ジオクチルスズ、ジステアリルスズジブチレート等の有機金属系触媒、これらの変性触媒等があげられるが、これに限るものではない。
なお、自身に活性水素を有するジメチルアミノエタノール等の反応性触媒であってもよい。
触媒を適宜選択し、その使用量をコントロールすることで、ポリウレタンフォーム層のセル壁幅、開口セル径、硬度や通気量等を調整することができる。
ポリウレタンフォーム層製造に用いる整泡剤としては、ポリウレタンフォーム製造に使用されるものであればいずれでも使用できるが、シリコーン系界面活性剤が好ましく用いられる。

ポリウレタンフォーム層製造に用いる発泡剤としては、特に制限は無く、水、低沸点物、ガス体等の従来公知の各種発泡剤の中から、単独で、又は複数種を組み合せて使用することができるが、環境の観点から水を発泡剤として用いることが好ましい。 また、他の発泡剤を併用することもできる。
発泡剤の使用量や条件を変えることにより、ポリウレタンフォーム層のセル壁幅、セル径、硬度や通気量等をコントロールすることができる。

ポリウレタンフォーム層原料には、ポリウレタンフォーム層のセルの独立気泡性、連続気泡性をコントロールするように架橋剤、破泡剤等が配合されていてもよい。
また、所望の導電性を付与するための導電剤、帯電防止剤等が添加されていてもよい。
架橋剤としてはトリエタノールアミン、ジエタノールアミン等の従来公知のものが挙げられる。
その他添加剤として、導電剤、難燃剤、減粘剤、顔料、安定剤、着色剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、酸化防止剤等については、公知の物を必要に応じて配合することができる。

ここで、発泡体層のセル数ｐは以下の方法によって測定された値の平均値を用いる。
図１０に示すように、発泡体層の表面において軸方向の両端部と中央部とで測定箇所を任意に３点選択する。
ここでは、図１０（ａ）中、２２ｂが端部の測定箇所、２２ａが中央部の測定箇所である。
次いで、各測定箇所において周方向にさらに２点ずつ選択して、合計９点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。

図１０（ｂ）に示すように、写真画面の中心部に実寸１ｉｎｃｈ(約２５ｍｍ)に対応する長さの線Ｓを引き、その線内に何個のセルがあるかをカウントし、９点の平均値を求める。
例え僅かでも２５ｍｍの線に接触したセルは１つとしてカウントする。例えば、図８（ｂ）に示すようなケースではセル数ｐは１２個である。
一方、発泡体層の硬度は発泡体層表面における任意の数点においてJIS K 6400に基づいて測定された値の平均値である。
硬度は本発明の目的が達成される限り特に制限されず、比較的小粒径で、保護剤ブロックを削りとり保護剤粒子を像担持体へ供給する観点から、４０〜４３０Ｎ、特に４０〜３００Ｎが好ましい。

発泡体ローラ２２の芯金については、例えば、鉄、アルミ、ステンレスなどの金属や樹脂などの非金属からなる円筒体であるがこれに限るものではない。
あらかじめ芯金上に接着層を設けておくこともできる。
上述した芯金を収納したローラの成形型を用いる製造方法では、成形型内表面には、フッ素樹脂コーティング剤、離型剤等の離型層を設けておくことが好ましい。
このようにすれば、複雑な加工を必要とせず、好適な開口性を有するポリウレタンフォーム層を容易に形成することができる。

本実施形態における発泡体ローラ２２は、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形成する。
そして、必要な形状に切り出して発泡ポリウレタン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、接着材を塗布しておいてもよい。

その後、研磨機及び切削機を用いて、表面に開口したセルを有する円筒状に加工する。
このとき、前記芯材を挿入した発泡ポリウレタンを回転させながら、研磨刃を当てて軸方向に平行に刃を移動させ、所定のスポンジ厚まで切削する（トラバース研削）。
さらには、回転速度や移動させる速度を変化させることで、表面に不規則な凹凸を形成することができる。

次に本発明におけるリフレッシュモードについて説明する。
図１に示すように、画像形成装置には、装置の外部温度（装置使用の環境温度）を検知する外部温度検知手段としての温度センサ６２が備えられている。
温度センサ６２による検知データは制御手段６０に入力され、制御手段６０は温度差に応じてリフレッシュモードを実行する。
「リフレッシュモード」とは、画像形成動作をせずに、感光体ドラム１と発泡体ローラ２２を駆動することをいう。
リフレッシュモードは、像担持体駆動モータ６４、発泡体ローラ駆動モータ６６を制御することにより行われる。

制御手段６０は、ジョブが開始したタイミング、及びジョブが終了したタイミングで、それぞれ温度センサ６２の値をモニタリングして記録する。
そして、直前のジョブ終了時の温度センサ出力値と、次に実施される新規ジョブ開始時の温度センサ出力値との間に、所定の温度差が発生したとき、リフレッシュモードが実行される。
所定の温度差については、例えば１０℃であり、各マシン（画像形成装置）に応じて設定可能である。リフレッシュモードの実行条件である所定の温度差と実施時間は、ＲＯＭ６８に記憶されている。
温度差を大きく設定しすぎるとリフレッシュモードが実施される機会が減り、特に急激に温度低下したときに、保護剤消費量が増えて、帯電ローラが汚れてしまう。

リフレッシュモードは、通常の画像形成で使用される像担持体回転速度（通常の線速）よりも、遅い線速で実施する。
これは、低線速であるほどトナーのクリーニング性が向上するためであり、すり抜けたトナーが発泡体ローラ２２に回り込むのを防ぐためである。
実際の線速は各マシンに応じて設定可能であるが、各マシンの通常線速の半分程度が望ましい。

回転動作する部材としては、各マシンに応じて設定可能であるが、像担持体と塗布部材のみが作動する方が望ましい。このようにすれば、効率的にトナーをクリーニングしながら、保護剤を供給することができる。
リフレッシュモード時には、帯電印加を実施しない方がクリーニングエッジ部の挙動が安定し、トナーのクリーニング性が向上するため、すり抜けトナーが低減される。
また、現像工程の実施の有無についても、各マシンに応じて設定可能であるが、リフレッシュモード時には現像をしない方がトナー入力がなくなるため、クリーニング部にトナーが回り込まず、短時間でリフレッシュモードが終了する。

［実施例］
図２に、発泡弾性層を有する発泡体ローラ２２により、リフレッシュモードを実行した場合の実施例を示す。
使用した画像形成装置は、リコー製 ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ５０００で、押圧力付与機構２３には、特許文献４の技術が採用されており、加圧力は経時でほぼ一定である。

(実施例１)
前ジョブ環境：２３℃で作像した後、新規ジョブ環境：１０℃の環境でマシンを設置し、リフレッシュモードを以下の条件で実施した。
実施時間：３０ｓ
作像速度：１１５mm/s（半速モード）

（実施例２）
前ジョブ環境：２３℃で作像した後、新規ジョブ環境：１０℃の環境でマシンを設置し、リフレッシュモードを以下の条件で実施した。
実施時間：１５ｓ
作像速度：１１５mm/s（半速モード）

(実施例３)
前ジョブ環境：２３℃で作像した後、新規ジョブ環境：１０℃の環境でマシンを設置し、リフレッシュモードを以下の条件で実施した。
実施時間：５ｓ
作像速度：１１５mm/s（半速モード）

（実施例４）
前ジョブ環境：２３℃で作像した後，新規ジョブ環境：１０℃の環境でマシンを設置し、リフレッシュモードを以下の条件で実施した。
実施時間：１５ｓ
作像速度：２３０mm/s（全速モード：通常モード）

（実施例５）
前ジョブ環境：２３℃で作像した後，新規ジョブ環境：３５℃の環境でマシンを設置し、リフレッシュモードを以下の条件で実施した。
実施時間：１５ｓ
作像速度：１１５mm/s（半速モード）

（実施例６）
前ジョブ環境：２７℃で作像した後，新規ジョブ環境：１０℃の環境でマシンを設置し、リフレッシュモードを以下の条件で実施した。
実施時間：１５ｓ
作像速度：１１５mm/s（半速モード）

（比較例１）
前ジョブ環境：２３℃で作像した後、新規ジョブ環境：１０℃の環境でマシンを設置し、リフレッシュモードを実施せず、作像した。
（比較例２）
前ジョブ環境：２３℃で作像した後、新規ジョブ環境：３５℃の環境でマシンを設置し、リフレッシュモードを実施せず、作像した。

全ての実施例及び比較例において、発泡体ローラとして、ブリヂストン化成製ウレタンローラ：ＱZK７０を使用した。
保護剤は、配合比「ステアリン酸亜鉛９：窒化ホウ素１」となる保護剤を使用した。
全ての実施例及び比較例において、脂肪酸の亜鉛塩にはステアリン酸亜鉛（日本油脂製）を、実施例１〜６、及び比較例１〜２においては、無機潤滑剤には窒化ホウ素（モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製）を使用した。
実施例７においては、無機潤滑剤：マイカ（トピー工業製 PDM-5L）を使用した。
実施例８では、無機潤滑剤：タルク（日本タルク製P-3）を使用した。

以上の条件において、前ジョブと新規ジョブのそれぞれで、画像面積率：５％で１０００枚の作像を行った。
このときの保護剤の消費量と像担持体の走行距離を求め、以下の式より保護剤の消費率を求めた。
保護剤消費率（g/km）＝消費量ｇ/像担持体の走行距離km

本実施例で使用した機器については、一般的に、保護剤消費率が、0.５ｇ/kmを超えると帯電ローラが汚染されてしまう。
保護剤消費率が、0.１４ｇ/kmを下回ると、像担持体がフィルミングしてしまう。
実施例及び比較例の条件・結果については、図２に表示した。

本発明では、以下のようなメカニズムで、課題を解決できると考える。
通常の環境（たとえば２３℃）で作像した場合、ジョブ終了後、クリーニングブレードのエッジ部では、転写残トナーが堆積している。
その後、冬場の早朝（始業時）環境（たとえば１０℃等）に外気の環境が変化したときに、次の新規ジョブが入力された場合、クリーニングブレードは低温で硬度上昇するために、ブレードエッジが不安定となる。
これにより、トナーのクリーニング性が低下する。そのため、新規のジョブをそのまま作像してしまうと、作像初期に前ジョブで堆積したトナーが、一気にクリーニングブレードをすり抜けてしまい、保護剤供給部材まで回り込んでしまう。
トナーが保護剤供給部材まで回り込むと、その研磨作用で保護剤を過剰に削ってしまい、像担持体に供給されてしまう。

保護剤の供給量が過剰になると、その下流にある帯電ローラが汚染されてしまう。
上記のように、外気温度の急激な変化が起きた場合、リフレッシュモードを実施することで、作像が実行される前に堆積したトナーをクリーニングすることができる。
その後作像の実施を行うために、保護剤供給部材にトナーが回り込むことがなく、消費量が大幅に増加することは無い。
さらに、像担持体の線速が遅い半速モードで実施することで、トナーのクリーニング性は向上するために、保護剤供給部材へのトナーすり抜けを格段に抑制することができる。

実施例１〜６と比較例１〜２との対比から明らかなように、リフレッシュモードを実施することで、保護剤供給部材にトナーが回り込むことが無く、保護剤の消費量が上昇するのを抑制することができる。
実施例５と比較例２との対比から明らかなように、常温環境から、高温環境にマシン環境が変化した場合でも、リフレッシュモードにより、保護剤が供給されて像担持体に残トナーがまったく無い状態が作り出される。
このため、像担持体が保護剤により保護され、像担持体フィルミングの発生を抑制することができる。

実施例１〜４のように、半速モードのように像担持体の線速を遅くすることで、トナーすり抜けがなく、クリーニングすることができる。
このため、リフレッシュモードにおける効果をさらに向上させることができる。
実施例１〜３及び、実施例７のように、トナー入力しながらリフレッシュモードを実施した場合、クリーニングブレードにトナーが進入してしまうため、効果が低減する。
したがって、リフレッシュモードは、感光体と塗布ローラ（発泡体ローラ）の回転のみが望ましい。

タルク、マイカ、窒化ホウ素の無機潤滑剤のうち少なくとも１種以上を使用することで、クリーニングブレードのクリーニング性が向上する。
脂肪酸金属塩にステアリン酸亜鉛を使用することで、比較的安価にでき、かつ、像担持体をフィルミングから保護することができる。

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。
そればかりでなく、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。

これに対して保護剤塗布手段を上記のように構成し、像担持体保護剤と像担持体との間に保護剤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も像担持体表面へ均等に供給することができる。
また、保護剤塗布手段に像担持体保護剤を押圧し皮膜化する保護層形成機構を設ける場合、保護層形成機構はクリーニング部材を兼ねても良い。
しかしながら、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。

保護剤塗布手段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、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ができる。
これにより、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、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。
しかしながら、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。

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。
このため、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、長期間に渉り安定したクリーニングを行うことができる。
さらに、像担持体表面の水接触角を向上させ、像担持体表面を撥水に保つことができるため、像担持体表面への水分吸収を防止し、画像ボケを抑制することができる。

上記実施形態では、保護剤供給部材を発泡体ローラとしたが、これに限定される趣旨ではなく、ブラシローラ等で削り取る構成としてもよい。

１ 像担持体としての感光体ドラム
２ 保護剤塗布手段としての保護剤塗布装置
４ クリーニング手段
２１ 保護剤
２４ａ 保護層形成部材としてのブレード
６２ 外部温度検知手段としての温度センサ

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 特開２０１２−０５８５３９号公報

Claims (9)

1. 画像情報に基づいて像担持体に形成された静電潜像を現像手段によりトナー像として可視像化し、前記トナー像を最終的に記録媒体に転写する画像形成装置であって、前記像担持体の表面に保護剤を塗布する保護剤塗布手段を有する画像形成装置において、
   装置の外部温度を検知する外部温度検知手段を有し、
   新規ジョブが入力された際の外部温度と、直前のジョブ終了時の外部温度との温度差に応じて、画像形成を行わない状態で前記像担持体に前記保護剤を塗布しながら前記像担持体の表面をクリーニングするリフレッシュモードを実施することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   複数の線速を有し、前記リフレッシュモードは通常の線速よりも遅い線速で実施することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記リフレッシュモードの実施時には、前記像担持体と前記保護剤塗布手段のみが駆動されることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記保護剤塗布手段は、ブロック状の保護剤と、該保護剤を削り取って前記像担持体の表面に供給する保護剤供給部材とを有していることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記保護剤は、脂肪酸金属塩と無機潤滑剤を含む粒状または顆粒状の原料を型内で圧縮成型された保護剤であり、
   前記保護剤供給部材は芯金の外周に発泡ポリウレタンを有するローラであることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記無機潤滑剤が、タルク、マイカ、窒化ホウ素のうち少なくとも1種以上を含むことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５又は６に記載の画像形成装置において、
   前記脂肪酸金属塩がステアリン酸亜鉛であることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記保護剤塗布手段が、前記像担持体の回転方向における前記保護剤の供給部位よりも下流側に、前記像担持体の表面に供給された保護剤を押圧して皮膜化する保護層形成部材を有していることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置において、
   前記保護剤の供給部位よりも上流側に、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を有していることを特徴とする画像形成装置。

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