(57)【要約】【課題】表面に凹部を有する感光ドラムを利用しながらも、研磨ローラによる放電生成物の除去能力が低下することを抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】表面に特定凹部３２ａを有して回転する感光ドラム５１と、感光ドラム５１の回転方向に関して、一次転写ローラ４７よりも下流側、かつ帯電ローラ５２よりも上流側に配置され、発泡弾性層５４ｂを有する回転体からなり、感光ドラム５１に当接して感光ドラム５１との間で研磨ニップ部Ｎを形成し、相対回転により研磨ニップ部Ｎで感光ドラム５１を研磨する研磨ローラ５４と、を備え、特定凹部３２ａは、開口部の回転方向の最大長さを２０μｍ以上、１２０μｍ以下とし、研磨ニップ部Ｎにおける感光ドラム５１の線速度をＳ１、感光ドラム５１の線速度と同方向の研磨ローラ５４の線速度をＳ２とした場合、線速度比Ｓ２／Ｓ１＜１．０の関係を満たす。【選択図】図３
2018018037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹部を有して回転する像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記像担持体を露光して静電像を形成する露光手段と、
前記像担持体に形成された静電像をトナーにより現像する現像手段と、
前記像担持体との間で転写部を形成し、前記像担持体に形成されたトナー像を前記転写部で被転写材に転写する転写手段と、
前記像担持体の回転方向に関して、前記転写手段よりも下流側、かつ前記帯電手段よりも上流側に配置され、発泡弾性体からなる表層を有する回転体からなり、前記像担持体に当接して前記像担持体との間で研磨ニップ部を形成し、相対回転により前記研磨ニップ部で前記像担持体を研磨する研磨手段と、を備え、
前記凹部は、開口部の回転方向の最大長さを２０μｍ以上、１２０μｍ以下とし、
前記研磨ニップ部における前記像担持体の線速度をＳ１、前記像担持体の線速度と同方向の前記研磨手段の線速度をＳ２とした場合、線速度比Ｓ２／Ｓ１＜１．０の関係を満たす、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記線速度比は、−１．０≦Ｓ２／Ｓ１の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記研磨手段は、前記表層のアスカーＦＰ硬度を３０〜１００度とする、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記凹部は、深さを０．５μｍ以上、６．０μｍ以下とする、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記凹部は、円形状である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、レーザビームプリンタ及びプロセスカートリッジなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、及びこれらの複数の機能を有する複合機等として広く応用されている。この種の画像形成装置では、トナー（非磁性）とキャリア（磁性）とを主成分とする現像剤（二成分現像剤）を用いて、感光体に形成された静電像を現像するものが広く普及している。感光体としては、低価格及び高生産性の利点から、光導電性物質（電荷発生物質や電荷輸送物質）として有機材料を用いた感光層（有機感光層）を支持体上に設けてなる有機電子写真感光体（感光ドラム、像担持体）が普及している。この有機電子写真感光体としては、光導電性染料や光導電性顔料の電荷発生物質を含有する電荷発生層と、光導電性ポリマーや光導電性低分子化合物の電荷輸送物質を含有する電荷輸送層と、を積層してなる積層型感光層を有する感光体が主流である。このような積層型感光層を有する感光体によれば、感度及び材料設計の多様性の点で有利である。
【０００３】
感光体の表面には、帯電、露光、現像、転写、クリーニングにおいて、電気的外力あるいは機械的外力が直接加えられるため、感光体には、これら外力に対する耐久性も要求される。具体的には、これら外力による表面の傷や摩耗の発生に対する耐久性、即ち、耐傷性及び耐摩耗性が要求される。感光体の表面の耐傷性や耐摩耗性を向上させた感光体としては、例えば、結着樹脂として硬化性樹脂を用いた硬化層を表面層とした感光体が知られている。また、炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、炭素−炭素二重結合を有する電荷輸送性モノマーと、を熱または光のエネルギにより硬化重合させることによって形成される電荷輸送性硬化層を表面層とした感光体も知られている。更に、同一分子内に連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を、電子線のエネルギにより硬化重合させることによって形成される電荷輸送性硬化層を表面層とした感光体も知られている。このように、近年、感光体の周面の耐傷性や耐摩耗性を向上させる技術として、感光体の表面層を硬化層とし、これにより表面層の機械的強度を高めるという技術が確立されてきている。
【０００４】
しかしながら、硬度の高い感光体を用いて画像形成を行うと、特に高湿環境下において、画像流れと呼ばれる静電潜像のボケを生じやすくなる。この画像流れの発生原因は、以下のように考えられている。主に帯電手段によってオゾンやＮＯｘ等の放電生成物が発生し、感光体の表面に付着する。感光体の表面は、表面摩擦係数が低い上に硬いため削れにくく、表面に付着した放電生成物が除去されにくい。このような表面に付着した除去されにくい放電生成物が高湿環境下で吸湿して、感光体の表面の電荷保持能力を低下させ、静電潜像のボケを発生させると考えられる。従って、特に感光体の硬度が高い場合には、付着した放電生成物はますます除去されにくくなり、画像流れを生じやすくなる。
【０００５】
画像流れの発生を抑制するための対策としては、感光体の内部や感光体の近傍にヒータを設置し、感光体の表面の温度を上げることで感光体の表面を乾燥させることが一般的である。しかし、電源投入直後など、これらの手段の効果を十分に得られない時点で画像形成されると、画像流れが発生してしまう場合がある。特に、近年では、省エネルギ等の観点からヒータを搭載しない装置も存在する。
【０００６】
そこで、画像流れを防止するために、酸化チタン等の研磨剤をトナーに含有させ、クリーニングユニットと転写体との間に研磨ローラ等の研磨手段を配置して、感光ドラムの表面を摺擦しながら研磨する画像形成装置が開発されている（特許文献１参照）。この画像形成装置では、平滑な感光ドラムの表面を研磨することで、感光ドラム上に存在するオゾンやＮＯｘ等の放電生成物を除去することができ、画像流れを防止することができる。この画像形成装置では、研磨ローラは、感光ドラムの回転方向と順方向に、かつ感光ドラムに対する線速度比を１．１〜１．２程度にするようにして回転させることが好ましい。これにより、研磨力の不足やジッタの発生を抑制しながら、放電生成物の除去を効率よく行うことができる。これに対し、研磨ローラを感光ドラムの回転方向と順方向に、かつ感光ドラムに対する線速度比を１．１よりも遅く、あるいは感光ドラムの回転方向と逆方向に回転させると、トルクが増加することによりローラ表層の削れが発生する虞がある。
【０００７】
一方、感光ドラムと帯電手段との間の異常放電の発生を抑制して、画像の均一性を維持するために、感光ドラムの表面に複数の独立した凹部を形成した画像形成装置が開発されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１３４７７６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５２６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１の画像形成装置において、感光ドラムと帯電手段との間の異常放電の発生を抑制するために、感光ドラムの表面に複数の独立した凹部を形成した場合、以下のような課題を発生する虞がある。即ち、凹部を有する感光ドラムに対して、研磨ローラを感光ドラムの回転方向と順方向に、かつ感光ドラムより速い線速度となるように回転した場合、放電生成物の除去能力が低下する場合があった。そこで、研磨性を確保するために、研磨ローラを更に速く回転すると、トナー飛散による画像欠陥、またトルクが増加することによるローラ表層の削れを併発する場合があった。
【００１０】
本発明は、表面に凹部を有する感光ドラムを利用しながらも、研磨ローラによる放電生成物の除去能力が低下することを抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、表面に凹部を有して回転する像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体を露光して静電像を形成する露光手段と、前記像担持体に形成された静電像をトナーにより現像する現像手段と、前記像担持体との間で転写部を形成し、前記像担持体に形成されたトナー像を前記転写部で被転写材に転写する転写手段と、前記像担持体の回転方向に関して、前記転写手段よりも下流側、かつ前記帯電手段よりも上流側に配置され、発泡弾性体からなる表層を有する回転体からなり、前記像担持体に当接して前記像担持体との間で研磨ニップ部を形成し、相対回転により前記研磨ニップ部で前記像担持体を研磨する研磨手段と、を備え、前記凹部は、開口部の回転方向の最大長さを２０μｍ以上、１２０μｍ以下とし、前記研磨ニップ部における前記像担持体の線速度をＳ１、前記像担持体の線速度と同方向の前記研磨手段の線速度をＳ２とした場合、線速度比Ｓ２／Ｓ１＜１．０の関係を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、研磨手段の線速度Ｓ２と像担持体の線速度Ｓ１との線速度比Ｓ２／Ｓ１を１．０未満にしているので、研磨手段の線速度Ｓ２は像担持体の線速度Ｓ１と同方向で小さいか、あるいは逆方向になる。このため、凹部を有する像担持体に対して、研磨手段を像担持体の回転方向と順方向に、かつ像担持体より速い線速度となるように回転した場合のように、放電生成物の除去能力が低下してしまうことを抑制できる。よって、表面に凹部を有する像担持体を利用しながらも、研磨手段による放電生成物の除去能力が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラムの表層の拡大断面図である。
【図３】実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラムとその周辺の機構との概略構成を示す断面図である。
【図４】従来の画像形成装置において、感光ドラムの線速度よりも研磨ローラの線速度が速い場合を示す説明図である。（ａ）は、互いに係合する研磨ローラの凸部と感光ドラムの特定凹部、（ｂ）は研磨ニップ部の全体、（ｃ）は各線速度の計測結果である。
【図５】実施の形態に係る画像形成装置において、研磨ローラの線速度よりも感光ドラムの線速度が速い場合を示す説明図である。（ａ）は、互いに係合する研磨ローラの凸部と感光ドラムの特定凹部、（ｂ）は研磨ニップ部の全体、（ｃ）は各線速度の計測結果である。
【図６】実施の形態に係る画像形成装置の研磨ニップ部において、感光ドラムの線速度に対し、研磨ローラの線速度が逆方向の場合を示す説明図である。（ａ）は、互いに係合する研磨ローラの凸部と感光ドラムの特定凹部、（ｂ）は研磨ニップ部の全体である。
【図７】画像形成装置の研磨ニップ部における感光ドラムが特定凹部の有無による線速度と他のパラメータとの関係を示す説明図であり、（ａ）は線速度比とニップ幅との関係、（ｂ）は線速度比と総摺擦距離との関係である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態では、画像形成装置１の一例としてタンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置１に限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。
【００１５】
図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体１０と、不図示のシート給送部と、画像形成部４０と、不図示のシート排出部と、制御部１１とを備えている。画像形成装置１は、不図示の画像読取装置、パーソナルコンピュータ等のホスト機器、あるいはデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材に形成することができる。尚、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
【００１６】
画像形成部４０は、シート給送部から給送されたシートＳに対して、画像情報に基づいて画像を形成可能である。画像形成部４０は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、不図示のトナーボトルと、露光装置（露光手段）４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着部４６とを備えている。尚、本実施の形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図２以降及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。
【００１７】
画像形成ユニット５０は、トナー画像を形成する感光ドラム（像担持体）５１と、帯電ローラ（帯電手段）５２と、現像装置（現像手段）２０と、研磨ローラ（研磨手段）５４と、クリーニングブレード５５と、除電装置５６と、を有している。画像形成ユニット５０は、プロセスカートリッジとして一体にユニット化されて、装置本体１０に対して着脱可能に構成されている。
【００１８】
感光ドラム５１は、回転可能であり、画像形成に用いられる静電像を担持する。感光ドラム５１は、本実施の形態では、長さ３４０ｍｍ、外径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、例えば３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で矢印方向に回転駆動される。図２に示すように、感光ドラム５１は、アルミニウム製シリンダを基体３０とし、その表面に表面層として、有機材料からなる光電荷発生層３１と、電荷輸送層（厚さ約２０μｍ）３２とが下層から順に塗り重ねられて形成されている。感光ドラム５１の表面層は、結着樹脂として硬化性樹脂を用いて硬化層としている。
【００１９】
感光ドラム５１の表面層は、複数の独立した特定凹部（凹部）３２ａと平坦部３２ｂとを有しているが、その詳細は後述する。即ち、感光ドラム５１は、表面に特定凹部３２ａを有して回転する。尚、本実施の形態では、感光ドラム５１の表面硬化処理として硬化性樹脂を用いる硬化層を用いたが、これには限られない。例えば、炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、炭素−炭素二重結合を有する電荷輸送性モノマーと、を熱または光のエネルギにより硬化重合させることによって形成される電荷輸送性硬化層を用いてもよい。あるいは、同一分子内に連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を電子線のエネルギにより硬化重合させることによって形成される電荷輸送性硬化層などを用いてもよい。
【００２０】
図３に示すように、帯電ローラ５２は、感光ドラム５１の表面に接触し、従動して回転するゴムローラを用いており、感光ドラム５１の表面を均一に帯電する。本実施の形態では、帯電ローラ５２は、軸方向の長さ３３０ｍｍ、直径１４ｍｍであり、ステンレス製の芯金の外回りに導電ゴム層を設けて構成されている。帯電ローラ５２は、芯金の両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持されると共に、押圧ばねによって感光ドラム５１に向かって付勢して、感光ドラム５１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接されている。これにより、帯電ローラ５２は、感光ドラム５１の回転に従動して回転する（周速度は３００ｍｍ／ｓｅｃ）。帯電ローラ５２は、感光ドラム５１との帯電ニップ部において、感光ドラム５１との間の微小ギャップにて生じる放電現象を利用して帯電する。
【００２１】
帯電ローラ５２の芯金には、帯電バイアス電源６０が接続され、帯電バイアス電源６０より所定条件の帯電バイアス電圧が印加される。本実施の形態では、帯電バイアス電源６０は、例えばＤＣ及びＡＣ電源からなる。例えば、印加するＤＣバイアスを−５００Ｖ、ＡＣバイアスをその環境における放電開始電圧の２倍以上のピーク間バイアスに設定すると、帯電ニップ部通過直後において、回転する感光ドラム５１の画像形成部が約−５００Ｖに一様に帯電処理される。尚、画像形成中に印加されるＤＣバイアスは、この電圧に限定されるものではなく、環境や感光ドラム５１及び帯電ローラ５２の使用耐久状況などに応じて、良好な画像形成に適する電位に適宜設定される。
【００２２】
露光装置４２は、半導体レーザを用いたレーザスキャナであり、制御部１１から出力される分解色の画像情報に従って、レーザ光を発し、帯電された感光ドラム５１を露光して静電像を形成する。即ち、露光装置４２は、画像読取装置などのホスト処理装置から制御部１１に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、一様に帯電処理された回転する感光ドラム５１の表面を、露光位置においてレーザ走査露光する。このレーザ走査露光により、感光ドラム５１の表面のレーザ光で照射されたところの電位が低下し、回転する感光ドラム５１の表面には、画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【００２３】
現像装置２０は、現像剤を収容する現像容器と、現像スリーブ２４とを有する。本実施の形態では、現像スリーブ２４の軸方向の長さは、３２５ｍｍである。現像スリーブ２４は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤による磁気ブラシを保持し、現像ニップ部で感光ドラム５１に接触させながら現像を行う。現像スリーブ２４には、所定の現像バイアスを印加するための現像バイアス電源６１が接続されており、現像バイアスが印加されることにより、感光ドラム５１に形成された静電像をトナーにより現像する。本実施の形態においては、現像バイアスは、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧で、例えば、振動電圧は周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．８ｋＶ、矩形波の交流電圧を重畳した振動電圧である。直流電圧は、現像ニップ部における感光ドラム５１の電位に対して適正なカブリ取り電位になるように適宜設定される。
【００２４】
図１に示すように、感光ドラム５１に現像されたトナー像は、中間転写ユニット４４の中間転写ベルト（被転写材）４４ｂに一次転写される。中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａや従動ローラ４４ｄ、一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられ、トナー像を担持する中間転写ベルト４４ｂとを備えている。一次転写ローラ（転写手段）４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接する。一次転写ローラ４７には、一次転写バイアスを印加するための一次転写バイアス電源６２が接続されている（図３参照）。
【００２５】
中間転写ベルト４４ｂは、感光ドラム５１に当接して感光ドラム５１との間で一次転写部（転写部）を形成し、一次転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム５１に形成されたトナー像を一次転写部で一次転写する。中間転写ベルト４４ｂに一次転写ローラ４７によって正極性の一次転写バイアスを印加することにより、感光ドラム５１上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次中間転写ベルト４４ｂに多重転写される。即ち、一次転写ローラ４７は、感光ドラム５１との間で一次転写部を形成し、感光ドラム５１に形成されたトナー像を一次転写部で中間転写ベルト４４ｂに一次転写する。
【００２６】
二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂとを備えている。二次転写外ローラ４５ｂには、二次転写バイアスを印加するための二次転写バイアス電源６３が接続されている（図３参照）。二次転写外ローラ４５ｂに正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト４４ｂに形成されたフルカラーのトナー像をシートＳに転写する。二次転写外ローラ４５ｂは、中間転写ベルト４４ｂに当接して中間転写ベルト４４ｂとの間で二次転写部４５を形成し、二次転写バイアスが印加されることにより、中間転写ベルト４４ｂに一次転写されたトナー像を二次転写部４５でシートＳに二次転写する。
【００２７】
定着部４６は、定着ローラ４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持され搬送されることにより、シートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。シート排出部は、定着後、排出経路から搬送されるシートＳを給送し、例えば、排出口から排出して排出トレイに積載する。
【００２８】
一方、図３に示すように、感光ドラム５１の回転方向に関して、一次転写ローラ４７よりも下流側、かつ帯電ローラ５２よりも上流側に、研磨ローラ５４が配置されている。このため、一次転写後の感光ドラム５１は、研磨ローラ５４により表面を清掃される。研磨ローラ５４の詳細については、後述する。
【００２９】
研磨ローラ５４による清掃後に、感光ドラム５１の表面に若干量残留する転写残トナーは、クリーニングブレード５５によって感光ドラム５１の表面から除去される。本実施の形態におけるクリーニングブレード５５は、カウンターブレード方式であり、ウレタンゴムからなる平板状の形状であり、軸方向の長さは３３０ｍｍ、ブレードの自由長を８ｍｍとしている。クリーニングブレード５５は、３０ｇｆ／ｃｍの線圧で感光ドラム５１に押圧されている。クリーニングブレード５５によるトナーの除去後、感光ドラム５１の表面は除電装置５６によって除電され、再び帯電ローラ５２により帯電される。
【００３０】
制御部１１はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵ１２と、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭ１３と、データを一時的に記憶するＲＡＭ１４と、外部と信号を入出力する入出力回路（Ｉ／Ｆ）１５とを備えている。ＣＰＵ１２は、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵ１２は、入出力回路１５を介して、シート給送部や画像形成部４０に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。ＲＯＭ１３には、シートＳに画像を形成するための画像形成制御シーケンス等が記憶される。
【００３１】
制御部１１には、帯電バイアス電源６０と、現像バイアス電源６１と、一次転写バイアス電源６２と、二次転写バイアス電源６３と、各種ローラの駆動モータ等が接続されている。ここで、研磨ニップ部Ｎにおける感光ドラム５１の線速度をＳ１とし、感光ドラム５１の線速度と同方向の研磨ローラ５４の線速度をＳ２とする。この場合、制御部１１は、線速度比Ｓ２／Ｓ１＜１．０の関係を満たすように、感光ドラム５１及び研磨ローラ５４の回転速度を制御する。また、制御部１１は、線速度比Ｓ２／Ｓ１を、−１．０≦Ｓ２／Ｓ１の関係を満たすように制御する。
【００３２】
次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について説明する。
【００３３】
画像形成動作が開始されると、感光ドラム５１が回転して表面が帯電ローラ５２により帯電される。そして、露光装置４２により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム５１に対して発光され、感光ドラム５１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像に現像装置２０によってトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト４４ｂに転写される。
【００３４】
一方、このようなトナー像の形成動作に並行してシートＳが供給され、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、搬送経路を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。更に、中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が転写され、シートＳは、定着部４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、装置本体１０から排出される。
【００３５】
次に、本実施の形態の画像形成装置１における感光ドラム５１の表面形状について、説明する。図２に示すように、感光ドラム５１の表面は、特定凹部３２ａと、平坦部３２ｂとを有している。本実施の形態では、特定凹部３２ａの形状は、深さ方向から視て円形状である。但し、特定凹部３２ａの形状は、円形状に限られず、三角形などの多角形であってもよい。
【００３６】
ここで、感光ドラム５１の表面において、一辺５００μｍの正方形領域における特定凹部３２ａ及び平坦部３２ｂの定義などについて説明する。感光ドラム５１の表面の特定凹部３２ａや平坦部３２ｂなどは、例えば、レーザ顕微鏡、光学顕微鏡、電子顕微鏡、原子力間顕微鏡などの顕微鏡を用いて観察することができる。まず、感光ドラム５１の表面を顕微鏡などで拡大観察する。感光ドラム５１の表面の回転方向の面が曲面である場合は、その曲面の断面プロファイルを抽出し、曲線をフィッティングする。その曲線が直線になるように断面プロファイルの補正を行い、得られた直線を感光ドラム５１の長手方向に拡張した面を基準面とする。
【００３７】
そして、得られた基準面から高低差±０．２μｍ以内の領域を、一辺５００μｍの正方形領域における平坦部３２ｂとする。平坦部３２ｂよりも下方に位置するものを凹部とし、平坦部３２ｂから凹部の底面までの最大の距離を凹部の深さとする。また、平坦部３２ｂによる凹部の断面、即ち平坦部３２ｂの高さ水準の面を凹部の開口部とし、開口部に含まれる線分のうち、最も長い線分の長さを凹部の開口部最長径Ｄ１とする。一辺５００μｍの正方形領域における凹部のうち、上述のようにして求めた深さが０．５μｍ以上６．０μｍ以下の範囲にあり、開口部最長径が２０μｍ以上１２０μｍ以下の範囲にあるものを、一辺５００μｍの正方形領域における特定凹部３２ａとする。即ち、特定凹部３２ａは、開口部の回転方向の最大長さを２０〜１２０μｍとしている。
【００３８】
特定凹部３２ａを有する領域においては、感光ドラム５１の表面の大部分を占める平坦部３２ｂに、所定の面積率で特定凹部３２ａが形成されている。特定凹部３２ａの製法上、特定凹部３２ａの周囲には、非凹部かつ非平坦部であるリム形状の突起３２ｃが形成される。本実施の形態における特定凹部３２ａは、深さ５μｍと深さ２μｍとの２種類があり、それぞれ交互に配列されている。
【００３９】
特定凹部３２ａは、以下のような面積で感光ドラム５１の表面に設けられる。感光ドラム５１の表面の任意の位置に、一辺が感光ドラム５１の回転方向に対して平行である一辺５００μｍの正方形領域を配置する。この時、その一辺５００μｍの正方形領域における特定凹部３２ａの面積が、７５００μｍ２以上８８０００μｍ２以下になるように設ける。また、平坦部３２ｂは、以下のような面積で感光ドラム５１の表面に設けられる。感光ドラム５１の表面の任意の位置に、一辺が感光ドラム５１の回転方向に対して平行である一辺５００μｍの正方形領域を配置する。この時、その一辺５００μｍの正方形領域における平坦部３２ｂの面積が、８１０００μｍ２以上２４００００μｍ２以下になるように設ける。
【００４０】
次に、本実施の形態の画像形成装置１における研磨ローラ５４について、説明する。図３に示すように、本実施の形態では、研磨ローラ５４は、軸方向の長さ３３０ｍｍであり、ステンレス製の芯金５４ａの外回りに発泡弾性体からなる発泡弾性層（表層）５４ｂを設けて構成されている。発泡弾性層５４ｂは、ゴム材料等にて形成された発泡構造を有する弾性層である。即ち、研磨ローラ５４は、発泡弾性層５４ｂを有する回転体からなり、感光ドラム５１に当接して感光ドラム５１との間で研磨ニップ部Ｎを形成し、相対回転により研磨ニップ部Ｎで感光ドラム５１を研磨する。発泡弾性層５４ｂの厚みは限定されないが、例えば、全体の厚みは４〜１０ｍｍ程度である。発泡弾性層５４ｂの物性値は限定されないが、例えば、平均セル径が１００〜１０００μｍ程度、気泡のセル数が１０〜２００個／ｉｎｃｈ程度、通気度が０．５〜１０．０Ｌ／ｍｉｎ程度、密度が０．０８〜０．２０ｇ／ｃｍ３程度である。尚、発泡弾性層５４ｂの表面においてセルが露出しており、一部は凸部５４ｃとして突出して、感光ドラム５１の特定凹部３２ａに係合可能になっている（図５（ａ）参照）。
【００４１】
発泡弾性層５４ｂの平均セル径を求める際は、発泡弾性層５４ｂの表面において約２０ｍｍ２の領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在する各セルにおける開口部の最大長さを測定する。そして、測定された最大長さを算術平均して得られた平均長さとして、平均セル径を求めることができる。セルの平均セル径は、発泡弾性層５４ｂを形成する発泡シリコーンゴム組成物に含有される発泡剤の種類及び含有量、発泡シリコーンゴム組成物に含有される反応制御剤の含有量、又は発泡シリコーンゴム組成物の硬化条件等により、調整することができる。
【００４２】
発泡弾性層５４ｂのゴム材料としては、例えば、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム等の汎用ゴムやアクリロニトリル、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム等のゴムを単独または２種以上併用して使用可能である。ポリウレタンゴムの原料であるポリオールとしては、特に制限は無く、ポリウレタンフォームの原料として従来公知の各種ポリオールの中から適宜選択して使用可能である。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オール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール等の公知のポリオール類の中から適宜選択して使用することができ、単独または２種以上を組み合せて使用可能である。尚、上述したポリオールのうち、ポリエーテルポリオールを用いると、耐湿熱耐久性に優れた軟質高弾性ポリウレタンフォームを製造するのに好適である。
【００４３】
ポリオールとしては、予めポリイソシアネートと重合させたプレポリマーを用いてもよい。ポリイソシアネートとしては、特に制限は無く、ポリウレタンフォームの原料として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、以下の化合物を単独または２種以上を組み合せて用いることができる。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）。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。尚、ポリイソシアネートとしては、ポリイソシアネートを公知の活性水素化合物の１種または２種以上と反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーも使用することができる。
【００４４】
また、研磨ローラ５４の発泡弾性層５４ｂは、アスカーＦＰ硬度を３０〜１００度とすることが好ましい。ここで、アスカーＦＰ硬度は、所定の硬度計（高分子計器株式会社製、アスカーゴム硬度計ＦＰ型）により検出される硬度とする。
【００４５】
次に、本実施の形態の画像形成装置１において、研磨ローラ５４と感光ドラム５１との研磨ニップ部Ｎにおける動作について説明する。まず、研磨ローラ５４と感光ドラム５１との研磨ニップ部Ｎにおける速度を計測する指標として、高速度ビデオカメラを用いた観察を行い、動画解析によって研磨ローラ５４と感光ドラム５１との速度差を指数化した。観察にはハイスピードカメラ（ナックイメージテクノロジー社製、ＭＥＭＲＥＣＡＮ＿ＧＸ−８Ｆ）を使用し、ハイスピードカメラのフレームレートは１０ＫＦＰｓで６４０×４８０画素とした。レンズとしては、中望遠レンズ（ニコン社製、１０５ｍｍ／ｆ２．８レンズ）を使用した。研磨ローラ５４の挙動観察を行うにあたり、感光ドラム５１の基体３０として、透明体ガラス製の円筒管の表面に透明導電膜（ＩＴＯ膜）を形成したものを使用した。本実施の形態では、この基体３０に、下引き層と、光電荷発生層３１と、電荷輸送層３２との３層を下から順に塗布して、感光ドラム５１を構成している。研磨ローラ５４及び感光ドラム５１の速度を算出する際には、動画解析ソフト（フォトロン社製、運動解析ソフトＴＥＭＡ）を用いた。
【００４６】
以下、感光ドラム５１の線速度をＳ１、研磨ローラ５４の線速度をＳ２とする。まず、図４（ａ）（ｂ）に示すように、研磨ローラ５４を感光ドラム５１に対し順方向に速く回転させた場合（１＜Ｓ２／Ｓ１）について説明する。この場合、研磨ローラ５４が研磨ニップ部Ｎに突入する際、研磨ローラ５４のセルの凸部５４ｃの一部は、感光ドラム５１との当接時に特定凹部３２ａに係合する。この係合や研磨ニップ部Ｎにおける摩擦により、発泡弾性層５４ｂは周方向に潰れてしまい、研磨ローラ５４は感光ドラム５１に追従して本来の線速度Ｓ２よりも遅れながら進んでしまう。このため、研磨ニップ部Ｎの感光ドラム５１の回転方向上流部では速度差が少なくなってしまい、研磨ローラ５４は感光ドラム５１の表面を摺擦し難くなっている。尚、Ｓ１＝Ｓ２である場合（Ｓ２／Ｓ１＝１）、感光ドラム５１と研磨ローラ５４との速度差がなくなってしまい、研磨ローラ５４は感光ドラム５１の表面を摺擦し難くなる。
【００４７】
研磨ニップ部Ｎを通過する際の感光ドラム５１の線速度Ｓ１と研磨ローラ５４の線速度Ｓ２とは、図４（ｃ）に示す関係を有している。同図に示すように、感光ドラム５１の線速度Ｓ１は安定しているものの、それに不安定に追従する研磨ローラ５４の線速度Ｓ２は不安定になっており、研磨ニップ部Ｎが小さくなることから放電生成物の除去能力の低下が予想される。
【００４８】
次に、図５（ａ）（ｂ）に示すように、研磨ローラ５４を感光ドラム５１に対し順方向に遅く回転させた場合（０＜Ｓ２／Ｓ１＜１）について説明する。この場合、研磨ローラ５４が研磨ニップ部Ｎに突入する際、研磨ローラ５４のセルの凸部５４ｃの一部は、感光ドラム５１との当接時に特定凹部３２ａに係合する。この係合や研磨ニップ部Ｎにおける摩擦により、発泡弾性層５４ｂは周方向の下流側に引っ張られ、研磨ローラ５４は感光ドラム５１に追従して本来の線速度Ｓ２よりも速く進む。このため、研磨ニップ部Ｎの全域において速度差は一定に保たれ、感光ドラム５１の表面を摺擦し易くなっている。尚、研磨ローラ５４が停止している場合（０＝Ｓ２／Ｓ１）も、上記と同様の挙動となる。
【００４９】
研磨ニップ部Ｎを通過する際の感光ドラム５１の線速度Ｓ１と研磨ローラ５４の線速度Ｓ２とは、図５（ｃ）に示す関係を有している。同図に示すように、感光ドラム５１の線速度Ｓ１は安定しているのと同様に、研磨ローラ５４の線速度Ｓ２も安定しており、研磨ニップ部Ｎが大きくなることから放電生成物の除去能力の向上が予想される。
【００５０】
また、図６（ａ）（ｂ）に示すように、研磨ローラ５４を感光ドラム５１に対し逆方向に回転させた場合（Ｓ２／Ｓ１＜０）について説明する。ここで、Ｓ１とＳ２とは正負が逆になるため、感光ドラム５１の線速度Ｓ１に対して研磨ローラ５４の線速度Ｓ２はＳ１＞Ｓ２の関係となる。この場合も、研磨ローラ５４が研磨ニップ部Ｎに突入する際、研磨ローラ５４のセルの凸部５４ｃの一部は、感光ドラム５１との当接時に特定凹部３２ａに係合する。この係合や研磨ニップ部Ｎにおける摩擦により、発泡弾性層５４ｂは周方向の下流側に引っ張られ、研磨ローラ５４は感光ドラム５１に追従して本来の線速度Ｓ２よりも速く進む。このため、研磨ニップ部Ｎの全域において速度差は一定に保たれ、感光ドラム５１の表面を摺擦し易くなっている。
【００５１】
研磨ニップ部Ｎにおけるニップ幅を計測する際、ハイスピードカメラにて撮影した画像から研磨ローラ５４が感光ドラム５１と接触している長さを計測することで、ニップ幅の指数化を行った。このようにして得られた線速度比Ｓ２／Ｓ１とニップ幅との関係を、特定凹部３２ａの有無も合わせて図７（ａ）に示す。同図に示すように、研磨ローラ５４を感光ドラム５１に対し順方向に速く回転させた場合（１＜Ｓ２／Ｓ１）、特定凹部３２ａを有する感光ドラム５１においては、研磨ローラ５４のセルが感光ドラム５１の特定凹部３２ａに引っ掛かる。それに加え、研磨ローラ５４の線速度Ｓ２が感光ドラム５１の線速度Ｓ１よりも速くて摩擦により研磨ローラ５４のセルが潰れてしまうので、特定凹部３２ａを有さない感光ドラムに比べて、ニップ幅が狭くなっていた。
【００５２】
また、研磨ローラ５４を感光ドラム５１に対し遅く又は逆回転させた場合（Ｓ２／Ｓ１＜１）、特定凹部３２ａを有する感光ドラム５１においては、研磨ローラ５４のセルが感光ドラム５１の特定凹部３２ａに引っ掛かる。それに加え、感光ドラム５１の線速度Ｓ１が研磨ローラ５４の線速度Ｓ２よりも速くて摩擦により研磨ローラ５４のセルが下流側に引っ張られるので、特定凹部３２ａを有さない感光ドラムに比べて、ニップ幅が広くなっていた。特に、−１＜Ｓ２／Ｓ１＜１となる範囲で、ニップ幅が広くなっていた。
【００５３】
更に、研磨ローラ５４と感光ドラム５１との速度差及びニップ幅、更に感光ドラム５１の特定凹部３２ａの有無に基づき、線速度比Ｓ２／Ｓ１と研磨性（総摺擦距離と定義する）との関係を求め、その結果を図７（ｂ）に示す。同図に示すように、研磨ローラ５４を感光ドラム５１に対し遅く又は逆回転させた場合（Ｓ２／Ｓ１＜１）において、放電生成物の除去能力を向上できることが確認された。
【００５４】
本実施の形態では、表面に特定凹部３２ａを有する感光ドラム５１を用いて研磨ローラ５４を順方向に遅い又は逆方向に回転させているので、画像流れの抑制効果を向上することができる。また、研磨ローラ５４を順方向に遅く又は逆回転させた場合、表面に特定凹部３２ａを有する場合にニップ幅が広がり、更に感光ドラム５１との速度差が一定に保たれるため、研磨性が向上する。しかしながら、研磨ローラ５４を順方向に速く回転させるとニップ幅が狭くなり、また感光ドラム５１と研磨ローラ５４との速度差が少なくなるため、研磨性が低下してしまう。画像流れを効果的に抑制するためには、線速度比Ｓ２／Ｓ１が１．０未満であることが好ましく、線速度比Ｓ２／Ｓ１が−１．０以上１．０未満であるとより好ましい。
【００５５】
上述したように本実施の形態の画像形成装置１によれば、研磨ローラ５４の線速度Ｓ２と感光ドラム５１の線速度Ｓ１との線速度比Ｓ２／Ｓ１を１．０未満にしている。このため、研磨ローラ５４の線速度Ｓ２は、感光ドラム５１の線速度Ｓ１と同方向で小さいか、あるいは逆方向になる。このため、特定凹部３２ａを有する感光ドラム５１に対して、研磨ローラ５４を感光ドラム５１の回転方向と順方向に、かつ感光ドラム５１より速い線速度となるように回転した場合のように、放電生成物の除去能力が低下してしまうことを抑制できる。よって、表面に特定凹部３２ａを有する感光ドラム５１を利用しながらも、研磨ローラ５４による放電生成物の除去能力が低下することを抑制できる。また、本実施の形態の画像形成装置１によれば、線速度比Ｓ２／Ｓ１を−１．０以上にしているので、研磨ローラ５４による放電生成物の除去能力をより向上することができる。
【００５６】
また、本実施の形態の画像形成装置１によれば、特定凹部３２ａの開口部最長径を２０〜１２０μｍとしているので、研磨ローラ５４による放電生成物の除去能力が低下することをより効果的に抑制できる。尚、特定凹部３２ａの開口部最長径を２０〜１００μｍとすることにより、研磨ローラ５４による放電生成物の除去能力が低下することを更に効果的に抑制できる。
【００５７】
また、本実施の形態の画像形成装置１によれば、発泡弾性層５４ｂのアスカーＦＰ硬度を３０〜１００度としているので、研磨ローラ５４による放電生成物の除去能力が低下することをより効果的に抑制できる。尚、発泡弾性層５４ｂのアスカーＦＰ硬度を４０〜９０度とすることにより、研磨ローラ５４による放電生成物の除去能力が低下することを更に効果的に抑制できる。
【実施例】
【００５８】
上述した本実施の形態の画像形成装置１を用いて、室温３０度、湿度８０％の環境において１０００枚印刷した後に、同環境にて１２時間放置し、その後に画像形成を行なって、画像流れの発生状況について評価した。ここでは、研磨ローラ５４の線速度比Ｓ２／Ｓ１ごとに、発泡弾性層５４ｂのアスカーＦＰ硬度と特定凹部３２ａの開口部最長径とを変更して、それぞれ評価した。尚、線速度比Ｓ２／Ｓ１は１．０未満とした。その結果を、線速度比ごとに表を異ならせて、表１〜表５に示す。
【００５９】
【表１】
2018018037.tif 000003
【００６０】
【表２】
2018018037.tif 000004
【００６１】
【表３】
2018018037.tif 000005
【００６２】
【表４】
2018018037.tif 000006
【００６３】
【表５】
2018018037.tif 000007
【００６４】
上述した実施例においては、表１〜表５に示すように、アスカーＦＰ硬度が２０度の時は、画像流れが発生した。これは、硬度が低いと一般的に引き裂き強度も低下し、研磨ローラ５４の表層の摩耗が発生することで研磨力が低下したためと考えられる。更に、アスカーＦＰ硬度が１１０度の時は、線速度比及び特定凹部３２ａの開口部最長径に関わらずドラム傷が発生した。これは、研磨ローラ５４の硬度が高いため、感光ドラム５１の表層が削れてしまったと考えられる。
【００６５】
特定凹部３２ａの開口部最長径が１０μｍ、かつ、アスカーＦＰ硬度が２０〜１００度である時は、画像流れとスポンジ表層の削れが併発した。これは、特定凹部３２ａの径が小さいとドラムトルクが上昇し、研磨ローラ５４の摩耗がより促進されたために発生したと考えられる。また、特定凹部３２ａの開口部最長径が１３０μｍの時は、ドラム傷が発生した。これは、特定凹部３２ａが広いため、感光ドラム５１の表層とクリーニングブレード５５との接触圧が高くなることで、感光ドラム５１の表層の摩耗が促進し、傷が発生したと考えられる。
【００６６】
したがって、上述した実施例においては、いずれも特定凹部３２ａの開口部最長径が２０〜１２０μｍ、かつ発泡弾性層５４ｂのアスカーＦＰ硬度が３０〜１００度の範囲内で、良好な結果を得ることができた。即ち、感光ドラム５１の表面の放電生成物を除去することができると共に、画像流れによる帯電不良のない良好な画像を得ることができた。特に、特定凹部３２ａの開口部最長径が２０〜１００μｍ、かつ発泡弾性層５４ｂのアスカーＦＰ硬度が４０〜９０度の範囲内で、より効果的な結果を得ることができた。
【００６７】
＜比較例＞
上述した実施例に対し、線速度比Ｓ２／Ｓ１を１．０以上にして、それ以外の条件は同様にして画像流れの発生状況について評価した。その結果を、線速度比ごとに表を異ならせて、表６及び表７に示す。
【００６８】
【表６】
2018018037.tif 000008
【００６９】
【表７】
2018018037.tif 000009
【００７０】
上述した比較例においては、表６に示すように、線速度比が１．０の場合、アスカーＦＰ硬度と感光ドラム５１の表面に独立した特定凹部３２ａの開口部最長径によらず、画像流れが発生した。これは、研磨ローラ５４と感光ドラム５１とが同速度で回転をしており、感光ドラム５１の表面を摺擦できていないためであると考えられる。
【００７１】
表７に示すように、線速度比が１．０を超える場合、アスカーＦＰ硬度が２０度の場合にスポンジ削れが発生した。これは、硬度が低いと一般的に引き裂き強度も低下し、研磨ローラ５４の表層の摩耗が発生することで研磨力が低下したためと考えられる。同じく、線速度比が１．０を超える場合、アスカーＦＰ硬度が３０〜１００度の場合はトナー飛散が発生した。これは研磨ローラ５４の線速度比が速いため、感光ドラム５１上のトナーを吹き飛ばして飛散させてしまい、それによって良好な画像が得られなかったと考えられる。同じく、線速度比が１．０を超える場合、アスカーＦＰ硬度が１１０度の場合はドラム傷が発生した。これは、研磨ローラ５４の硬度が高いため、感光ドラム５１の表層が削れてしまったと考えられる。
【００７２】
このように、研磨ローラ５４の線速度比Ｓ２／Ｓ１が１．０以上である場合には、良好な画像を出力することは困難であることが確認された。
【００７３】
尚、上述した実施の形態の画像形成装置１では、特定凹部３２ａは複数の独立した凹部である場合について説明したが、これには限られない。例えば、感光ドラム５１の軸方向に沿った長溝形状であってもよく、この場合も開口部の回転方向の最大長さを、例えば２０〜１２０μｍにすることで特定凹部３２ａを採用する場合と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
尚、上述した実施の形態の画像形成装置１では、特定凹部３２ａは複数の独立した凹部である場合について説明したが、これには限られない。例えば、感光ドラム５１の軸方向に沿った長溝形状であってもよく、この場合も開口部の回転方向の最大長さを、例えば２０〜１２０μｍにすることで特定凹部３２ａを採用する場合と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、上述した実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト４４ｂからの二次転写により記録材に画像を形成する中間転写方式の画像形成装置に適用した場合について説明したが、これには限られない。例えば、感光ドラムから記録材に直接転写する方式の画像形成装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１…画像形成装置、２０，２０ｃ，２０ｋ，２０ｍ，２０ｙ…現像装置（現像手段）、３２ａ…特定凹部（凹部）、４２，４２ｃ，４２ｋ，４２ｍ，４２ｙ…露光装置（露光手段）、４４ｂ…中間転写ベルト（被転写材）、４７，４７ｃ，４７ｋ，４７ｍ，４７ｙ…一次転写ローラ（転写手段）、５１，５１ｃ，５１ｋ，５１ｍ，５１ｙ…感光ドラム（像担持体）、５２，５２ｃ，５２ｋ，５２ｍ，５２ｙ…帯電ローラ（帯電手段）、５４…研磨ローラ（研磨手段）、５４ｂ…発泡弾性層（表層）、Ｎ…研磨ニップ部。
【図１】
2018018037.tif 000010
【図２】
2018018037.tif 000011
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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