JP2019056788A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニングブレードと像保持体との接触部に貯留空間を設けない場合と比べ、表面保護層を有する像保持体表面に付着する放電生成物の除去性を向上させる。【解決手段】下層よりも高い硬度を有する表面保護層５１１を有する像保持体５１と、像保持体５１の、転写後の領域に接して、像保持体上の残留物を掻き取るクリーニングブレード５５１と、クリーニングブレード５５１に対面し、クリーニングブレード５５１で掻き取った残留物５９を、クリーニングブレード５５１と像保持体５１との接触部に貯留する空間を形成する貯留空間形成部材５５２とを備えた。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１には、像保持手段に潤滑剤を供給すると共に、転写後の像保持手段の残留トナーを除去するクリーニングブレードと、下方シール及び塞き止めシートからなるトナー堰き止め手段と、を有するクリーニング装置を備えた画像形成装置が開示されている。

特開２００５−００４０５１号公報

像保持手段表面に放電生成物が付着すると、その放電生成物が水分を吸着して像流れが生じ、白抜けのある画像が形成されるおそれがある。

ここで、放電生成物とは、コロナ放電により発生する窒素酸化物などの活性物質やその反応生成物をいう。

有機感光層を有する従来の像保持手段の場合、像保持手段表面の汚れを掻き取るクリーニングブレードで像保持手段表面を少しずつ削り、これにより、像保持手段表面に付着した放電生成物を除去している。

これに対し、近年、硬い表面保護層を有する像保持手段が登場してきている。この表面保護層は、クリーニングブレードではほとんど削れない硬さを有し、したがって、その表面に付着した放電生成物を、その表面を少しずつ削りながら除去することは期待できない。

本発明は、クリーニング手段と像保持手段との接触部に貯留空間を設けない場合と比べ、表面保護層を有する像保持手段の表面に付着する放電生成物の除去性を向上させた画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１は、
下層よりも高い硬度を有する表面保護層を有し、該表面保護層の表面にトナー像を保持し該トナー像を被転写手段に転写する像保持手段と、
前記像保持手段上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアとを含む現像剤中のトナーで現像することにより、該像保持手段上にトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持手段の、転写後の領域に接して、該像保持手段上の残留物を掻き取るクリーニング手段と、
前記クリーニング手段に対面し、該クリーニング手段で掻き取った前記残留物を、該クリーニング手段と前記像保持手段との接触部に貯留する空間を形成する貯留空間形成手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項２は、
前記現像剤が脂肪酸金属塩を含有し、
前記表面保護層が、脂肪酸金属塩と比べ放電生成物が付着しにくい性質の層であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

請求項３は、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請求項２に記載の画像形成装置である。

請求項４は、前記表面保護層が、１３族元素を含む材料からなる層であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置である。

請求項５は、前記表面保護層が、少なくともガリウムと酸素とを構成元素とする層であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置である。

請求項６は、前記表面保護層が、水素を含有することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置である。

請求項７は、前記貯留空間形成手段が、板状あるいはフイルム状であって、０．００１６（ｇｆ／平方ミリメートル）以上の曲げ強度を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置である。

請求項８は、前記貯留空間形成手段が、０．０４３６（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以下の曲げ強度を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置である。

請求項９は、前記貯留空間形成手段が、０．００１６（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以上かつ０．０１２９（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以下の曲げ強度を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置である。

請求項１の画像形成装置によれば、クリーニング手段と像保持手段との接触部に貯留空間を設けない場合と比べ、表面保護層を有する像保持手段の表面に付着する放電生成物の除去性が向上する。

請求項２および３の画像形成装置によれば、脂肪酸金属塩と比べ放電生成物が付着しやすい性質の表面保護層である場合と比べ、表面保護層表面への放電生成物の付着が抑えられる。

請求項４の画像形成装置によれば、１３族元素が水素を安定的に取り込む性質を有し、表面保護層がこの性質を有さない材料からなる層である場合と比べ酸化劣化が抑えられる。

請求項５の画像形成装置によれば、表面保護層が、少なくともガリウムと酸素とを構成元素としない層である場合と比べ、酸化劣化が抑えられる。

請求項６の画像形成装置によれば、表面保護層が、水素を含有しない場合と比べ、酸化劣化を抑えられる。

請求項７の画像形成装置によれば、貯留空間形成手段が０．００１６（ｇｆ／平方ミリメートル）未満の曲げ強度を有する場合と比べ、表面保護層への放電生成物の付着が抑えられる。

請求項８の画像形成装置によれば、貯留空間形成手段が０．０４３６（ｇｆ／平方ミリメートル）を超える曲げ強度をを有する場合と比べ、キャリアによる表面保護層の傷の発生が抑えられる。

請求項９の画像形成装置によれば、貯留空間形成手段が、０．００１６（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以上かつ０．０１２９（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以下の範囲から外れた曲げ強度を有する場合と比べ、画質欠陥の発生と表面保護層の傷の発生との双方が抑えられる。

本発明の一実施形態としての画像形成装置の外観斜視図である。 図１に外観を示した画像形成装置の内部構成を示した模式図である。 １つの像保持体とクリーナを示した模式図である。 放電生成物除去のメカニズムを表わした図である。 実験結果の一例を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の外観斜視図である。

この画像形成装置１は、スキャナ１０とプリンタ２０を備えている。

スキャナ１０は、この画像形成装置１の骨組みである装置筐体９０の上に載せられており、プリンタ２０は、装置筐体９０内に構成されている。

図２は、図１に外観を示した画像形成装置の内部構成を示した模式図である。

プリンタ２０は、ほぼ横に１列に配列された４つの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋを有する。これらの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋでは、それぞれ、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色トナーによるトナー像が形成される。ここでは、これらの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋに共通の説明については、トナーの色の区別を表わす、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号を省略し、像形成部５０と表記する。像形成部以外の他の構成要素についても同様である。

各像形成部５０には、像保持体５１が備えられている。この像保持体５１は、駆動力を受けて矢印Ａ方向に回転しながら、その表面に静電潜像が形成され、さらに現像によりトナー像が形成される。

各像形成部５０に備えられている各像保持体５１の周りには、帯電器５２、露光器５３、現像器５４、１次転写器６２、およびクリーナ５５が備えられている。ここで、１次転写器６２は、像保持体５１との間に、後述する中間転写ベルト６１を挟んだ位置に置かれている。この１次転写器６２は、像形成部５０ではなく、後述する中間転写部６０に備えられている要素である。

帯電器５２は、像保持体５１の表面を一様に帯電する。

露光器５３は、一様に帯電された像保持体５１に、画像信号に基づいて変調された露光光を照射して、像保持体５１上に静電潜像を形成する。

現像器５４内には、キャリアと各像形成部５０に応じた色のトナーとを含む現像剤が収容されている。この現像器５４内には、像保持体５１上に形成された静電潜像を、各像形成部５０に応じた色のトナーで現像して、像保持体５１上にトナー像を形成する。

１次転写器６２は、像保持体５１上に一時的に保持されたトナー像を、後述する中間転写ベルト６１上に転写する。

クリーナ５５は、転写後の像保持体５１上の残留トナー等を像保持体５１上から取り除く。

４つの像形成部５０の上部には、中間転写部６０が配置されている。そして、この中間転写部６０には、中間転写ベルト６１が備えられている。この中間転写ベルト６１は、駆動ロール６３ａ、従動ロール６３ｂ、張架ロール６３ｃ等の複数のロールに支持されている。そして、この中間転写ベルト６１は、駆動ロール６３ａに駆動されて、４つの像形成部５０に備えられている４つの像保持体５１に沿う経路を含む循環経路上を、矢印Ｂ方向に循環移動する。

各像保持体５１上のトナー像は１次転写器６２の作用により、中間転写ベルト６１上に順次重なるように転写される。そして、中間転写ベルト６１上に転写されたトナー像は、その中間転写ベルト６１により、２次転写位置Ｔ２に搬送される。この２次転写位置Ｔ２には２次転写器７１が備えられており、中間転写ベルト６１上のトナー像は、その２次転写器７１の作用により、その２次転写位置Ｔ２に搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。用紙Ｐの搬送については後述する。用紙Ｐへのトナー像の転写後の中間転写ベルト６１上に残存するトナー等は、クリーナ６４により、その中間転写ベルト６１から取り除かれる。

中間転写部６０の上部には、各色のトナーが収容されたトナーカートリッジ１００が備えられている。現像器５４内のトナーが現像により消費されると、対応する色のトナーを収容したトナーカートリッジ１００から、トナーが、不図示のトナー補給路を通って現像器５４に補給される。トナーカートリッジ１００は装置筐体９０に対し着脱自在に構成されており、空になると取り出されて、新たなトナーカートリッジ１００が装着される。

用紙トレイ２１からは、ピックアップロール２４により用紙Ｐが１枚取り出され、搬送ロール２５により、搬送路９９上を矢印Ｃ方向に、タイミング調整ロール２６まで搬送される。このタイミング調整ロール２６まで搬送されてきた用紙Ｐは、そのタイミング調整ロール２６により、中間転写ベルト６１上のトナー像が２次転写位置Ｔ２に到達するタイミングに合わせて２次転写位置Ｔ２に到達するように、その２次転写位置に向かって送り出される。タイミング調整ロール２６により送り出された用紙Ｐは、２次転写位置Ｔ２において、２次転写器７１の作用により、中間転写ベルト６１からトナー像の転写を受ける。トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、２次転写器７１の上方に配置されている定着器７４に向かって用紙Ｐガイド７３に案内されながらさらに矢印Ｄ方向に搬送される。

矢印Ｄ方向に搬送されて定着器７４に到達した用紙Ｐ上のトナー像は、この定着器７４により加熱および加圧を受けて、その用紙Ｐ上に定着される。これにより、用紙Ｐ上には、定着されたトナー像からなる画像がプリントされる。定着器７４によりトナー像の定着を受けた用紙Ｐは、搬送ロール２７によりさらに搬送され、排紙ロール２８により、排紙口２９から排紙トレイ２２上に送り出される。

図３は、１つの像保持体とクリーナを示した模式図である。

像保持体５１は、矢印Ａ方向に回転しながら、前述のようにしてトナー像を一時的に保持し、その保持したトナー像を中間転写ベルト６１上に転写する。そして、転写後に像保持体５１上に残留する、トナー等の残留物は、クリーナ５５により、その像保持体５１上から除去され、帯電器５２により再び帯電される。ここで、この像保持体５１には、硬い表面保護層５１１が形成されている。表面保護層５１１の詳細は、後述する。

クリーナ５５には、クリーニングブレード５５１が備えられている。このクリーニングブレード５５１は、その一端が像保持体５１に押し当てられていて、像保持体５１の回転に伴って、像保持体５１上の残留物を掻き取る役割りを担っている。

また、このクリーナ５５には、貯留空間形成部材５５２をが備えられている。本実施形態における貯留空間形成部材５５２は、板状あるいはフイルム状の部材である。この貯留空間形成部材５５２は、クリーナ５５のハウジング５５６に上端部が固定されてクリーニングブレード５５１に対面して広がり、下端部がクリーニングブレード５５１に押し当てられている。この貯留空間形成部材５５２は、像保持体５１からクリーニングブレード５５１により掻き取られた残留物５９を、クリーニングブレード５５１と像保持体５１との接触部に貯留する空間を形成している。この残留物５９は、主にはトナーであるが、キャリアも一部混入している。この空間に残留物５９が溜まると、貯留空間形成部材５５２の、クリーニングブレード５５１に押し当てられている下端部が、溜まった残留物５９の重みでクリーニングブレード５５１から離れ、クリーナ５５の、ハウジング５５６で囲まれた室内５５３に移動する。この室内５５３に移動した残留物５９は、オーガ５５４により紙面に垂直な向きに搬送され、不図示の廃トナーボックス内に廃棄される。

ここで、像保持体５１の表面に放電生成物が付着することがある。放電生成物は、コロナ放電により発生する窒素酸化物などの活性物質やその反応生成物である。像保持体５１の表面に放電生成物が付着すると、その放電生成物が水分を吸着して像流れが生じ、白抜けのある画像が形成されるおそれがある。このため、像保持体５１の表面から放電生成物を取り除く必要がある。

図４は、放電生成物除去のメカニズムを表わした図である。

ここで、図４（Ａ）は、従来型の、表面が比較的柔らかい材料からなる像保持体の場合の、放電生成物除去のメカニズムを示している。

クリーニングブレード５５１を像保持体５１の表面に押し当てて残留物５９（図３参照）を掻き取ると、像保持体５１の表面が比較的柔らかいため、像保持体５１の表層部５１ａが削れ、像保持体５１の表面に付着した放電生成物は、ぞの表層部５１ａとともに像保持体５１から除去される。

一方、図４（Ｂ）は、本実施形態の像保持体、すなわち、硬い表面保護層が形成されている像保持体における、放電生成物除去のメカニズムを示している。

像保持体５１の表面保護層５１１は、クリーニングブレード５５１ではほとんど削れない程度に固い材質の材料で形成されている。このため、図４（Ａ）に示すような、像保持体５１の表層部５１ａを削ることによる放電生成物７９の除去は期待できない。そこで、本実施形態では、図１に示す現像器５４に収容されている現像剤中のトナーおよびトナーカートリッジ１００に収容されているトナーに外添剤として脂肪酸金属塩を含有させている。本実施形態では、この脂肪酸金属塩として、ステアリン酸亜鉛が使用されている。像保持体５１の表面保護層５１１は、この脂肪酸金属塩と比べると、放電生成物７９には付着しにくい性質を有する。本実施形態における表面保護層５１１は、具体的には、１３族元素を含む材料からなる層である。。さらに具体的には、本実施形態における表面保護像５１１は、少なくともガリウムと酸素とを構成元素とする層である。

本実施形態の場合、放電生成物７９は、表面保護層５１１よりも脂肪酸金属塩７８に付着しやすく、したがって、像保持体５１の表面に付着している放電生成物７９は、脂肪酸金属塩に付着して像保持体５１の表面から除去され、残留物７９（図３参照）の一部となる。ただし、この除去を十分に行うには、脂肪酸金属塩７８を含有するトナーが像保持体５１の表面に長時間にわたり多量に接触していることが好ましい。このため、本実施形態では、図３に示すように、クリーニングブレード５５１と貯留空間形成部材５５２とにより、クリーニングブレード５５１で掻き取った残留物７９を、クリーニングブレード５５１と像保持体５１との接触部に貯留する空間を形成している。

図５は、実験結果の一例を示した図である。この図５における「実施例」は、前述の硬い表面保護層を有する像保持体に関する実験結果を表わしている。この図５における「比較例」は、クリーニングブレードで表層部が削れる程度に柔らかい表面を有する像保持体についての実験結果を表わしている。

ここで、「曲げ強度」は、フイルム状の貯留空間形成部材５５２の曲げ強度である。この曲げ強度が弱いと、貯留空間形成部材５５２による貯溜空間形成能力が低く、残留物５９が貯留されにくいことを意味し、曲げ強度が強いほど、貯留空間形成部材５５２による貯溜空間形成能力が高く、より多くの残留物５９が貯留されることを意味している。

また、「白抜け」の欄は、高温高湿環境下（２８℃／８５％ＲＨ）で、ストライプ状のチャート画像の出力を１００００枚実施し、その後１２時間待機した後に、ハーフトーン画像（網点面積率３０％）を出力して白抜けを評価した結果を表わしている。×は、許容できない白抜けが発生したことを表わし、○は、白抜けが皆無ではないが許容レベルであることを表わし、◎は、白抜けが認められなかったことを表わしている。

また、「キャリア傷」の欄は、像保持体表面へのキャリアによる傷のレベルを表わしている。○は、キャリア傷が皆無ではないが許容レベル、△は、要注意レベル、×は、許容できないレベルであることを表わしている。なお、「比較例」の場合、白抜けに代わり、ブレードの摩耗のレベルが表わされている。

この図５から分かるように、貯留空間形成部材５５２の曲げ強度が０．００１６（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以上であれば、それ未満の曲げ強度の場合と比べ、白抜けが許容レベルにあること、すなわち、像保持体５１の表面から放電生成物が十分に除去されている。

また、「実施例」は、「比較例」と比べ、像保持体表面が硬いこともあり、「キャリア傷」は、強い曲げ強度まで許容レベルを保っている。すなわち、この貯留空間形成部材５５２の曲げ強度が０．０４３６（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以下であれば、それを超える曲げ強度をを有する部材である場合と比べ、キャリアによる表面保護層の傷の発生が抑えられる。

さらには、貯留空間形成部材５５２が、０．００１６（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以上かつ０．０１２９（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以下の範囲内であれば、その範囲から外れた曲げ強度を有する部材である場合と比べ、画質欠陥の発生と表面保護層の傷の発生との双方が抑えられる。

以上説明した本実施形態の画像形成装置１０によれば、クリーニングブレード５５１と像保持体５１との接触部に貯留空間を設けない場合と比べ、表面保護層５１１を有する像保持体５１の表面に付着する放電生成物の除去性が向上する。

１ 画像形成装置
１０ スキャナ
２０ プリンタ
５０ 像形成部
５１ 像保持体
５１ａ 表層部
５２ 帯電器
５１１ 表面保護層
５４ 現像器
５５ クリーナ
５５１ クリーニングブレード
５５２ 貯留空間形成部材
５５３ 室内
５５６ 筐体
５９ 残留物
６０ 中間転写部
６１ 中間転写ベルト
７１ ２次転写器
７４ 定着器
７８ 脂肪酸金属塩
７９ 放電生成物

Claims (9)

1. 下層よりも高い硬度を有する表面保護層を有し、該表面保護層の表面にトナー像を保持し該トナー像を被転写手段に転写する像保持手段と、
   前記像保持手段上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアとを含む現像剤中のトナーで現像することにより、該像保持手段上にトナー像を形成する現像手段と、
   前記像保持手段の、転写後の領域に接して、該像保持手段上の残留物を掻き取るクリーニング手段と、
   前記クリーニング手段に対面し、該クリーニング手段で掻き取った前記残留物を、該クリーニング手段と前記像保持手段との接触部に貯留する空間を形成する貯留空間形成手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤が脂肪酸金属塩を含有し、
   前記表面保護層が、脂肪酸金属塩と比べ放電生成物が付着しにくい性質の層であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 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請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記表面保護層が、１３族元素を含む材料からなる層であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記表面保護層が、少なくともガリウムと酸素とを構成元素とする層であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記表面保護層が、水素を含有することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
   
7. 前記貯留空間形成手段が、板状あるいはフイルム状であって、０．００１６（ｇｆ／平方ミリメートル）以上の曲げ強度を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記貯留空間形成手段が、０．０４３６（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以下の曲げ強度を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記貯留空間形成手段が、０．００１６（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以上かつ０．０１２９（ｋｇｆ／平方ミリメートル）以下の曲げ強度を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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