JP6686478B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、
扁平状の金属顔料を含む光輝性トナーを有する静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像装置と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
前記像保持体の表面に先端が重力方向下方側に向けて接触し、前記像保持体の表面をクリーニングするブレードと、前記ブレードよりも前記像保持体の回転方向上流側で一端が前記像保持体の表面に接触するシール部材と、を有するクリーニング装置と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着装置と、
を備え、
前記クリーニング装置が下記(1)〜(3)のいずれか1つを備える画像形成装置。
(1)前記像保持体の表面との接触部の周囲で、かつ前記像保持体の表面に対向する前記シール部材の表面をクリーニングするクリーニング部
(2)前記シール部材を振動させる振動部
(3)表面の凹凸平均間隔Smが2μm以上5μm以下であるシール部材
前記扁平状の金属顔料が、平均長軸長さ5μm以上12μm以下、かつ平均厚み0.01μm以上0.5μm以下の顔料である<1>に記載の画像形成装置。
一方で、金属顔料を含む光輝性トナーは、トナーの抵抗が低くなり易いことから、電荷注入の影響を受け易く、トナー画像を転写するときの電界により低帯電トナーが増加する傾向が高まる。低帯電トナーが増加すると、像保持体の表面に対する光輝性トナーの付着力が低減する。このため、シール部材の表面に接触した光輝性トナーが、像保持体の表面から離脱し、堆積し易くなる。
なお、「像保持体の表面との接触部の周囲で、かつ像保持体の表面に対向するシール部材の表面」を単に「シール部材の表面」とも称する。
2)の形態では、振動部材により、シール部材を振動させることで、シール部材の表面に対する光輝性トナーの堆積が進行する前に、シール部材の表面に付着した光輝性トナーが離脱するため、シール部材の表面に対する光輝性トナーの堆積が抑制される。
3)の形態では、シール部材の表面の凹凸平均間隔Smを2μm以上5μm以下にすることで、光輝性トナーとの接触面積が低減し、シール部材の表面に光輝性トナーが付着し難くなるため、シール部材の表面に対する光輝性トナーの堆積が抑制される。
中間転写方式の装置の場合、転写装置は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写装置と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写装置と、を有する構成が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置10には、図1に示すように、例えば、電子写真感光体(像保持体の一例;以下「感光体」と称する)12が設けられている。感光体12は、円柱状とされ、モータ等の駆動部27にギア等の駆動力伝搬部材(不図示)を介して連結されており、当該駆動部27により、黒点で示す回転軸の周りに回転駆動される。図1に示す例では、矢印A方向に回転駆動される。
感光体12は、例えば、導電性基体と、この導電性基体上に形成された下引き層と、この下引き層の上に形成された感光層と、を有する。この感光層は、電荷発生層と電荷輸送層との2層構造であってもよい。感光層は、有機感光層であってもよいし、無機感光層であってもよい。感光体12は、感光層上に保護層を設けた構成であってもよい。
帯電装置15は、感光体12の表面を帯電する。帯電装置15は、例えば、感光体12表面に接触または非接触で設けられ、感光体12の表面を帯電する帯電部材14、及び帯電部材14に帯電電圧を印加する電源28(帯電部材用の電圧印加部の一例)を備えている。電源28は、帯電部材14に電気的に接続されている。
静電荷像形成装置16は、帯電された感光体12の表面に静電荷像を形成する。具体的には、例えば、静電荷像形成装置16は、画像形成装置10に設けられた制御装置36に電気的に接続されており、制御装置36により駆動制御されて、帯電部材14により帯電された感光体12の表面に、形成する対象となる画像の画像情報に基づいて変調された光Lを照射して、感光体12上に画像情報の画像に応じた静電荷像を形成する。
現像装置18は、例えば、静電荷像形成装置16による光Lの照射位置より感光体12の回転方向下流側に設けられている。現像装置18内には、現像剤を収容する収容部が設けられている。この収容部には、扁平金属顔料を含む光輝性トナー(以下、単に「トナー」とも称する)を有する現像剤が収容されている。トナーは、例えば、現像装置18内で帯電された状態で収容されている。なお、扁平金属顔料を含む光輝性トナーの詳細について後述する。
転写装置31は、例えば、現像部材18Aの配設位置より感光体12の回転方向下流側に設けられている。転写装置31は、例えば、感光体12の表面に形成されたトナー画像を記録媒体30Aへ転写する転写部材20と、転写部材20に転写電圧を印加する電源30と、を備えている。転写部材20は、例えば、円柱状とされており、感光体12との間で記録媒体30Aを挟んで搬送する。転写部材20は、例えば、電源30に電気的に接続されている。
クリーニング装置22は、転写領域32Aより感光体12の回転方向下流側に設けられている。クリーニング装置22は、トナー画像を記録媒体30Aに転写した後に、感光体12に付着した残留トナーをクリーニングする。クリーニング装置22では、残留トナー以外にも、紙粉等の付着物をクリーニングする。
除電装置24は、例えば、クリーニング装置22より感光体12の回転方向下流側に設けられている。除電装置24は、トナー画像を転写した後、感光体12の表面を露光して除電する。具体的には、例えば、除電装置24は、画像形成装置10に設けられた制御装置36に電気的に接続されており、制御装置36により駆動制御されて、感光体12の全表面(具体的には例えば画像形成領域の全面)を露光して除電する。
定着装置26は、例えば、転写領域32Aより記録媒体30Aの搬送経路34の搬送方向下流側に設けられている。定着装置26は、定着部材26Aと定着部材26Aに接触して配置される加圧部材26Bとを有し、定着部材26Aと加圧部材26Bとの接触部で記録媒体30A上に転写されたトナー画像を定着する。具体的には、例えば、定着装置26は、画像形成装置10に設けられた制御装置36に電気的に接続されており、制御装置36により駆動制御されて、記録媒体30A上に転写されたトナー画像を熱及び圧力によって記録媒体30Aに定着する。
具体的には、例えば、定着装置26は、定着部材26Aとして、定着ロール又は定着ベルトと、加圧部材26Bとして、加圧ロール又は加圧ベルトとを備える周知の定着装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置10の動作の一例について説明する。なお、画像形成装置10の各種動作は、制御装置36において実行する制御プログラムにより行われる。
まず、感光体12の表面が帯電装置15により帯電される。静電荷像形成装置16は、帯電された感光体12の表面を画像情報に基づいて露光する。これにより、感光体12上に画像情報に応じた静電荷像が形成される。現像装置18では、トナーを含む現像剤により、感光体12の表面に形成された静電荷像が現像される。これにより、感光体12の表面に、トナー画像が形成される。転写装置31では、感光体12の表面に形成されたトナー画像が記録媒体30Aへ転写される。記録媒体30Aに転写されたトナー画像は、定着装置26により定着される。一方、トナー画像を転写した後の感光体12の表面が、クリーニング装置22によりクリーニング(清掃)され、除電装置24により除電される。
以下、クリーニング装置22の詳細について説明する。
第一実施形態に係るクリーニング装置22Aは、図2〜図3に示すように、例えば、感光体12の表面に先端が重力方向下方側に向けて接触し、感光体12の表面をクリーニング(掻き落とす)するブレード220と、ブレード220よりも感光体12の回転方向上流側で一端が感光体12の表面に接触するシール部材222と、感光体12の表面と対向する側の壁面に開口を有する筐体224と、を備えている。
ブレード220は、例えば、先端の端面が感光体12の回転方向に対して逆方向側、かつ水平方向よりも重力方向の下側に向いた状態で、感光体12の表面に少なくとも先端の角部が接触するように配置されている。一方、シール部材222は、例えば、感光体12の回転方向側に先端が向いて、感光体12の表面に少なくとも先端の角部が接触するように配置されている。
なお、感光体12の表面との接触部の周囲で、かつ感光体12の表面に対向するシール部材222の表面とは、転写後の感光体12の表面に残留する光輝性トナーが接触する領域(つまり、トナーが堆積する領域)を示している。
支持部材232は、パッド230を支持する本体部232Aと、本体部232Aに連結し、後述するリードシャフト234がねじ込まれる円筒部232Bとを有している。
リードシャフト234は、例えば、円柱状の本体部234Aと、本体部234Aの外周面に形成された螺旋状のネジ山234Bを有している。そして、支持部材232の円筒部232Bには、リードシャフト234においてネジ山234Bが形成されている部分がねじ込まれている。
第二実施形態に係るクリーニング装置22Bは、図4に示すように、例えば、シール部材222を振動させる振動部236を備えている。具体的には、クリーニング装置22Bは、第一実施形態に係るクリーニング装置22Aにおいて、クリーニング部228に代えて、振動部236を備える以外はクリーニング装置22Aと同じ構成の装置である。このため、振動部236以外の構成について、説明を省略する。
振動子236Aによる振動は、例えば、振幅0.5μm以上10μm以下、周波数0.2MHz以上3MHz以下とする。
第三実施形態に係るクリーニング装置は、図示しないが、感光体の表面との接触部の周囲で、かつ感光体の表面に対向するシール部材の表面の凹凸平均間隔Smが2μm以上5μm以下とする装置である。具体的には、具体的には、クリーニング装置22Bは、第一実施形態に係るクリーニング装置22Aにおいて、クリーニング部228を備えず、シール部材の表面の凹凸平均間隔Smが2μm以上5μm以下とした以外はクリーニング装置22Aと同じ構成の装置である。このため、シール部材の表面の凹凸平均間隔Sm以外の構成について、説明を省略する。
また、シール部材の表面の算術平均粗さRaは、シール部材の表面に対する光輝性トナーの堆積抑制の観点から、好ましくは2μm以上5μm以下であり、好ましくは3μm以上5μm以下である。
凹凸平均間隔Smは、測定対象となるシール部材の表面の粗さ曲線を求め、該粗さ曲線が平均線と交差する交点から求めた山谷一周期の間隔の平均値を求める。算術平均粗さRaを求める際の基準長さは10μmであり、カットオフ値は0.08mmである。
算術平均粗さRaは、測定対象となるシール部材の表面の粗さ曲線を求め、該粗さ曲線の測定値と平均値までの偏差の絶対値を合計し平均することで求める。算術平均粗さRaを求める際の基準長さは10μmであり、カットオフ値は0.08mmである。
また、第三実施形態に係るクリーニング装置では、シール部材の表面の算術平均粗さRaを2μm以上5μm以下にすることで、さらに、光輝性トナーとの接触面積が低減し易くなる。これにより、シール部材の表面に光輝性トナーが付着し難くなるため、シール部材の表面に対する光輝性トナーの堆積が抑制され易くなる。
以下、光輝性トナーを含む現像剤について説明する。まず、光輝性トナーについて説明する。
光輝性トナーは、扁平状の金属顔料(以下「金属顔料」とも称する)を含有する。具体的には、光輝性トナーは、金属顔料を含有するトナー粒子を含む。光輝性トナーは、金属顔料を含有するトナー粒子を含むことにより、光を反射して光輝性を呈する。ここで「光輝性」とは、光輝性トナーにより形成された画像を視認した際に、金属光沢のごとき輝きを有することを表す。
ここで「光輝性」について更に詳しく説明する。
光輝性トナーは、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であることが望ましい。
ここで、まず入射角および受光角について説明する。本実施形態において変角光度計による測定の際には、入射角を−45°とするが、これは光沢度の広い範囲の画像に対して測定感度が高いためである。また、受光角を−30°および+30°とするのは、光輝感のある画像と光輝感のない画像を評価するのに最も測定感度が高いためである。
本実施形態においては、比(A/B)を測定するに際し、まず「ベタ画像」を以下の方法により形成する。試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)社製DocuCentre−III C7600の現像器に充填し、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、定着温度190℃、定着圧力4.0kg/cm2にて、トナー載り量が4.5g/m2のベタ画像を形成する。尚、前記「ベタ画像」とは印字率100%の画像を指す。
次に、光輝性トナーの組成について説明する。
光輝性トナーは、金属顔料を含有するトナー粒子を含んでいる。また、光輝性トナーは、必要に応じて、外添剤を含んでいてもよい。金属顔料を含有するトナー粒子は、金属顔料と結着樹脂とを含んでいる。また、必要に応じて、離型剤やその他添加剤を含んでいてもよい。以下、金属顔料、結着樹脂、離型剤及びその他添加剤について説明する。
金属顔料としては、例えば、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、亜鉛などの金属粉末等が挙げられる。また、金属顔料の表面をシリカ、アルミナ及びチタニアからなる群より選択される少なくとも一種の金属酸化物により被覆された被覆顔料を用いてもよい。
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
その他の添加剤としては、例えば、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
次に、トナー粒子の形状について説明する。上記の通り、金属顔料を含有するトナー粒子は、金属顔料の形状に依拠して「扁平形状」である。
円形度=円相当径周囲長/周囲長=[2×(Aπ)1/2]/PM
(上式においてAは投影面積、PMは周囲長を表す。)
上記式により円形度を求め、それらを平均した値を平均円形度とした。
光輝性トナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して外添剤を添加することで作製してもよい。トナー粒子の製造方法は特に限定されず、公知である混練・粉砕法等の乾式法や、乳化凝集法や溶解懸濁法等の湿式法等によって作製される。
現像剤は、上記の光輝性トナーを少なくとも含む。現像剤は、光輝性トナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、光輝性トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤であってもよい。
・アジピン酸ジメチル:74部
・テレフタル酸ジメチル:192部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:216部
・エチレングリコール:38部
・テトラブトキシチタネート(触媒):0.037部、
・結着樹脂:160部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
・カルナバワックス(東亜化成(株)製、RC−160):50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1.0部
・イオン交換水:200部
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):1.5部
・イオン交換水:900部
・樹脂粒子分散液: 380部
・離型剤分散液: 72部
・金属顔料粒子分散液: 140部
加熱処理後のトナー粒子100部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル社製、RY50)を1.5部と疎水性酸化チタン(日本アエロジル社製、T805)を1.0部とを、サンプルミルを用いて10000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して光輝性トナーを作製した。
・フェライト粒子(体積平均粒子径:35μm):100部
・トルエン:14部
・パーフルオロオクチルエチルアクリレート/メチルメタクリレート共重合体:1.6部
・カーボンブラック(商品名:VXC−72、キャボット社製):0.12部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒子径:0.3μm、トルエン不溶):0.3部
前記トナー:36部と前記キャリア:414部とを、2リットルのVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して現像剤を作製した。
以下、第一実施形態に係るクリーニング装置を備える画像形成装置の効果を裏付ける実施例を示す。
実施例11の画像形成装置を用いて、温度28℃、湿度85%RHの環境下、密度40%で、用紙搬送方向に沿った帯状の画像(画像濃度40%)をJ紙A4サイズ(富士ゼロックス社製)に30000枚出力した。
画像の出力後、全ての出力画像(30000枚)について、ボタ落ち(トナーの堆積物が塊となって落下する現象)の発生の有無を確認し、ボタ落ちの発生率を評価した。
以下、第二実施形態に係るクリーニング装置を備える画像形成装置の効果を裏付ける実施例を示す。
実施例21の画像形成装置を用いて、温度28℃、湿度85%RHの環境下、密度40%で、用紙搬送方向に沿った帯状の画像(画像濃度40%)をJ紙A4サイズ(富士ゼロックス社製)に30000枚出力した。なお、出力中、振動部(ピエゾ素子)により、振幅50μm、周波数100Hzの振動を付与し、シール部材を振動させた。
画像の出力後、全ての出力画像(30000枚)について、ボタ落ち(トナーの堆積物が塊となって落下する現象)の発生の有無を確認し、ボタ落ちの発生率を評価した。
以下、第三実施形態に係るクリーニング装置を備える画像形成装置の効果を裏付ける実施例を示す。
実施例31〜33、比較例31〜32の画像形成装置を用いて、温度28℃、湿度85%RHの環境下、密度40%で、用紙搬送方向に沿った帯状の画像(画像濃度40%)をJ紙A4サイズ(富士ゼロックス社製)に30000枚出力した。
15 帯電装置
16 静電荷像形成装置
18 現像装置
22 クリーニング装置
24 除電装置
26 定着装置
30A 記録媒体
31 転写装置
220 ブレード
222 シール部材
228 クリーニング部
236 振動部
Claims (2)
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、
扁平状の金属顔料を含む光輝性トナーを有する静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像装置と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
前記像保持体の表面に先端が重力方向下方側に向けて接触し、前記像保持体の表面をクリーニングするブレードと、前記ブレードよりも前記像保持体の回転方向上流側で一端が前記像保持体の表面に接触するシール部材と、を有するクリーニング装置と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着装置と、
を備え、
前記クリーニング装置が下記(1)及び(3)のいずれか1つを備える画像形成装置。
(1)前記像保持体の表面との接触部の周囲で、かつ前記像保持体の表面に対向する前記シール部材の表面をクリーニングするクリーニング部
(3)表面の凹凸平均間隔Smが2μm以上5μm以下であるシール部材 - 前記扁平状の金属顔料が、平均長軸長さ5μm以上12μm以下、かつ平均厚み0.01μm以上0.5μm以下の顔料である請求項1に記載の画像形成装置。
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