(57)【要約】【課題】酸素および１３族元素を構成元素として持つ表面保護層を有する像保持体において、トナーが脂肪酸金属塩を含まない場合と比べ、像保持体の経時による摩耗を抑えた画像形成装置を提供する。【解決手段】酸素および１３族元素を構成元素として持つ表面保護層を有し、その表面保護層の表面にトナー像を保持しトナー像を被転写体に転写する像保持体と、像保持体上に形成された静電潜像を、脂肪酸金属塩を外添剤として含むトナーで現像することにより、像保持体上にトナー像を形成する現像器と、像保持体の、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とを備えた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素および１３族元素を構成元素として持つ表面保護層を有し、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体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、脂肪酸金属塩を外添剤として含む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を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
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１に記載の画像形成装置。
【請求項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１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記表面保護層の、ステアリン酸亜鉛による亜鉛被覆率が、４０％以上であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像保持手段に接触して該像保持手段を帯電する接触型帯電手段を備え、
前記表面保護層の、ステアリン酸亜鉛による亜鉛被覆率が、９０％以下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。
【請求項６】
前記表面保護層の摩耗率が、０．２ｎｍ／ｋサイクル以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像保持手段に接触して該像保持手段を帯電する接触型帯電手段を備え、前記脂肪酸金属塩が亜鉛を含有し、前記表面保護層の摩耗率が０．２ｎｍ／ｋサイクル以下であるとともに、該表面保護層の、該脂肪酸金属塩による亜鉛被覆率が９０％以下であることを特徴とする請求項６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、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、転写後の像保持体の残留トナーを除去するクリーニングブレードを備えた画像形成装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、酸素および１３族元素を構成元素として持つ表面保護層を有する像保持体を備えた画像形成装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３では、像保持体上に潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛を供給してその供給された潤滑剤をブレードで均す構成において、接触帯電器の放電量との関係から潤滑剤の量を規定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−００４０５１号公報
【特許文献２】特開２０１１−０６５０６６号公報
【特許文献３】特開２００８−２３３２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上掲の特許文献２に記載されているように、近年、酸素および１３族元素を構成元素として持つ表面保護層を有する像保持体が登場してきている。この表面保護層は、従来の有機感光体と比ると硬いものの、更なる摩耗の低減化が求められている。
【０００７】
本発明は、酸素および１３族元素を構成元素として持つ表面保護層を有する像保持手段において、トナーが脂肪酸金属塩を含まない場合と比べ、像保持手段の経時による摩耗を抑えた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】
【０００８】
請求項１は、
酸素および１３族元素を構成元素として持つ表面保護層を有し、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体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、脂肪酸金属塩を外添剤として含む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ブレードとを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
請求項２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１に記載の画像形成装置である。
【００１０】
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１または２に記載の画像形成装置である。
【００１１】
請求項４は、前記表面保護層の、ステアリン酸亜鉛による亜鉛被覆率が、４０％以上であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。
【００１２】
請求項５は、
前記像保持体に接触して該像保持体を帯電する接触型帯電器を備え、
前記表面保護層の、ステアリン酸亜鉛による亜鉛被覆率が、９０％以下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。
【００１３】
請求項６は、前記表面保護層の摩耗率が、０．２ｎｍ／ｋサイクル以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置である。
【００１４】
請求項７は、前記像保持手段に接触して該像保持手段を帯電する接触型帯電手段を備え、前記脂肪酸金属塩が亜鉛を含有し、前記表面保護層の摩耗率が０．２ｎｍ／ｋサイクル以下であるとともに、該表面保護層の、該脂肪酸金属塩による亜鉛被覆率が９０％以下であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１乃至３の画像形成装置によれば、酸素および１３族元素を構成元素として持つ表面保護層を有する像保持手段において、トナーが脂肪酸金属塩を含まない場合と比べ、像保持手段の経時による摩耗が抑えられる。
【００１６】
請求項４の画像形成装置によれば、表面保護層の、ステアリン酸亜鉛による亜鉛被覆率が、４０％未満の場合と比べ、像保持手段の経時による摩耗が一層抑制される。
【００１７】
請求項５の画像形成装置によれば、表面保護層の、ステアリン酸亜鉛による亜鉛被覆率が、９０％を越える場合と比べ、接触型帯電手段の汚染が抑えられる。
【００１８】
請求項６の画像形成装置によれば、表面保護層の摩耗率が、０．２ｎｍ／ｋサイクルを越える場合と比べ、像保持手段の一層の長寿命化が図られる。
【００１９】
請求項７の画像形成装置によれば、表面保護層の摩耗率が０．２ｎｍ／ｋサイクルを越える場合と比べ像保持手段の一層の長寿命化が図られるとともに、表面保護層の、ステアリン酸亜鉛による亜鉛被覆率が９０％を越える場合と比べ接触型帯電手段の汚染が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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２】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。
【図３】１つの像保持体と、その周りのクリーナおよび帯電器を示した模式図である。
【図４】亜鉛被覆率に対する像保持体の表面保護層の摩耗率を示した図である。
【図５】放電生成物除去のメカニズムを表わした図である。
【図６】像保持体表面の亜鉛被覆率に対する、摩耗率、白抜け、および帯電器汚染の評価結果等を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
帯電器５２は、像保持体５１の表面を一様に帯電する。
【００３０】
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。
【００３１】
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には現像バイアスが印加され、現像器５４は、その現像バイアスの作用により、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図３は、１つの像保持体と、その周りのクリーナおよび帯電器を示した模式図である。
【００４０】
像保持体５１は、矢印Ａ方向に一定速度で回転しながら、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、この帯電器５２はロール形状を有する接触帯電器であり、像保持体５１に接して回転しながら像保持体５１を帯電する。
【００４１】
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。像保持体５１から掻き取られた残留物は、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。
【００４２】
本実施形態における、この像保持体５１には、表面保護層５１１が形成されている。この表面保護層５１１は、酸素および１３族元素を含む材料からなる層である。１３族元素は水素を安定的に取り込む性質を有し酸化劣化が抑えられるという特徴を有する。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。
【００４３】
この表面保護層５１１は、従来型の有機像保持体と比べると硬く、クリーニングブレード５５１が押し当てられていても摩耗が少ないという特徴を有する。しかしながら、この表面保護層５１１には、摩耗の更なる低減化が求められている。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、具体的には、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。本実施形態の場合、トナーに外添剤としてステアリン酸亜鉛を含有させているため、トナーがステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩を含まない場合と比べ、像保持体の経時による摩耗が抑えられる。
【００４４】
図４は、亜鉛被覆率に対する像保持体の表面保護層の摩耗率を示した図である。
【００４５】
この図４の横軸は、亜鉛被覆率（％）、縦軸は、像保持体の表面保護層の摩耗率（ｎｍ／ｋサイクル）である。
【００４６】
ここで、亜鉛被覆率（％）とは、潤滑物質（本実施形態ではステアリン酸亜鉛）を像保持体の表面保護層表面の全面に塗布した場合の、その表面の亜鉛の量（ａｔｏｍ％）を基準（１００％）としたときの、その表面に存在する亜鉛の量（ａｔｏｍ％）の割合（％）をいう。元素量は、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）分析により求めている。
【００４７】
ここで、亜鉛被覆率の調整方法としては、
・トナー単位量あたりのステアリン酸亜鉛の量を調整する。
・像保持体上へのトナーの供給量を調整する。
・クリーングブレードで掻き取った残留トナーを像保持体に接触させたまま暫くの間溜め  ておくトナー溜まりを設ける。
・ステアリン酸亜鉛がトナー本体とは逆極性に帯電しやすいことを利用し、像保持体上に  静電潜像やトナー像を形成していない画像非形成時に、像保持体の帯電電位と現像器に  印加される現像バイアス電位との間の電位差を広げて、ステアリン酸亜鉛を像保持体上  に引き寄せる。
など、様々な方法を採用することができる。
【００４８】
また、摩耗率（ｎｍ／ｋサイクル）は、像保持体５１の回転１０００回あたりの摩耗量（ｎｍ）である。ここでは、網点面積率５％の一様画像を形成しながらＡ４サイズの用紙を５ 10万枚通紙して摩耗量を測定した。
【００４９】
この図４から分かるように、本実施形態の表面保護層５１１を有する像保持体５１の場合、トナーの外添剤としてのステアリン酸亜鉛由来の亜鉛の被覆率が高いほど、摩耗率が低下している。
【００５０】
ここで、トナーの外添剤としてのステアリン酸亜鉛は、像保持体５１の摩耗に関係するだけでなく、像保持体５１の表面に付着した放電生成物の除去および帯電器５２の汚れにも関係している。
【００５１】
図５は、放電生成物除去のメカニズムを表わした図である。
【００５２】
図５（Ａ）は、従来型の、表面が比較的柔らかい有機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。
【００５３】
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７９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７９は、その表層部５１ａとともに像保持体５１から除去される。
【００５４】
一方、図５（Ｂ）は、本実施形態の像保持体、すなわち、硬い表面保護層５１１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。
【００５５】
像保持体５１の表面保護層５１１は硬く、このため、図５（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含有させている脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛）７８を放電生成物７９の除去に役立てている。本実施形態の像保持体５１に形成されている表面保護層５１１は、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩７８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。このため、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（ステアリン酸亜鉛）７８に付着しクリー二ングブレード５５１（図２参照）により像保持体５１の表面から除去される。この除去を十分に行うには、脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛）７８が像保持体５１の表面に多量に供給されることが好ましい。
【００５６】
ただし、その一方で、脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛）７８が像保持体５１の表面に多量に供給されると、像保持体５１に接触している帯電器５２にその脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛）７８が付着して帯電器５２が汚れ、帯電不良による画像欠陥が発生するおそれがある。
【００５７】
図６は、像保持体表面の亜鉛被覆率に対する、摩耗率、白抜け、および帯電器汚染の評価結果等を示した図である。
【００５８】
図６（Ａ）の「実施例」は、本実施形態の、硬い表面保護層を有する像保持体に関する評価結果等であり、図６（Ｂ）の「比較例」は、従来型の、表面が比較的柔らかい有機材料からなる像保持体に関する評価結果等である。
【００５９】
ここで、「亜鉛被覆率」および「摩耗率」は、図４を参照して説明した通りである。
【００６０】
また、「白抜け」は、像保持体の表面に放電生成物が付着し、その放電生成物が空気中の水分を吸着することによって発生する画像欠陥である。この図６に示す「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、白抜けが許容レベル以下であることを表わしている。
【００６１】
また、この図６における「帯電器汚染」の欄は、Ａ４サイズの用紙上に網点面積率５％の一様画像を形成しながら５００００枚通紙し、その途中で定期的にハーフトーン画像（網点面積率３０％）をプリントして、帯電器の汚染による帯電不良によって発生するハーフトーン画像における縦筋（色筋）の画像不良を確認した結果を表わしている。×は、許容できない縦筋（色筋）が発生したことを表わし、○は、縦筋（色筋）が許容レベル以下であることを表わしている。
【００６２】
ここで、この図６から分かる通り、「摩耗率」に関しては、「比較例」と比べると「実施例」の方が桁違いに低い。ただし、この「実施例」の像保持体についても更なる摩耗率の低下が求められている。ここで、この「摩耗率」に関し、「比較例」と比べるのではなく、「実施例」の中で観察すると、図４にも示した通り、亜鉛被覆率が４０％以上の場合、摩耗率は０．２ｎｍ／ｋサイクル以下に低下している。摩耗率は０．２ｎｍ／ｋサイクル以下の場合、表面保護層の摩耗率が、０．２ｎｍ／ｋサイクルを越える場合と比べ、像保持体の一層の長寿命化が図られる。換言すると、ステアリン酸亜鉛による亜鉛被覆率が４０％以上の場合、亜鉛被覆率が４０％未満の場合と比べ、像保持体の経時による摩耗が一層抑制される。また、ステアリン酸亜鉛による亜鉛被覆率が４０％以上の場合、「白抜け」も許容レベル以下に抑えられる。
【００６３】
また、この図６に示す実験結果から、亜鉛被覆率が９０％以下であることが好ましいことが分かる。亜鉛被覆率が９０％以下の場合、亜鉛被覆率が、９０％を越える場合と比べ、帯電器の汚染が抑えられる。
【００６４】
以上を総合すると、摩耗率が０．２ｎｍ／ｋサイクル以下であるとともに亜鉛被覆率が９０％以下であることが好ましい。この場合、摩耗率が０．２ｎｍ／ｋサイクルを越える場合と比べ像保持体の一層の長寿命化が図られるとともに、亜鉛被覆率が９０％を越える場合と比べ接触型帯電器の汚染が抑えられる。
【００６５】
以上に説明した本実施形態によれば、トナーが脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛）を含まない場合と比べ、像保持体の経時による摩耗が抑えられる。
【符号の説明】
【００６６】
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
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（ステアリン酸亜鉛）
７９    放電生成物
【図１】
2019053224.tif 000003
【図２】
2019053224.tif 000004
【図３】
2019053224.tif 000005
【図４】
2019053224.tif 000006
【図５】
2019053224.tif 000007
【図６】
2019053224.tif 000008