(57)【要約】【課題】帯電工程において、感光体がＡＣ帯電による大きなエネルギーを受けて帯電され、画像形成をしながら潤滑剤の塗布を行う静電式画像形成装置において、感光体表面に塗布された潤滑剤が放電を受けて消失し、感光体表面が放電を受けて劣化する現象を未然に防止し、潤滑剤の塗布ムラのために、ＡＣ帯電により感光体表面が局所的に劣化する事を防止し、帯電不良による異常画像のない、長期に亘り高画質を実現可能な画像形成方法および装置を提供する。【解決手段】感光体に固形潤滑剤を塗布し、帯電手段直下における感光体上に存在する潤滑剤粒子の粒径が２０μｍ以下であり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子が１ｍｍ２当たり５０個以下となる状態で画像形成されるようにする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体表面に帯電手段により一様に帯電させたのち画像露光により静電潜像を形成し、該静電潜像を少なくともトナーを含有する現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を被転写体に転写し、転写後の感光体表面の残留トナーをクリーニング手段により除去する画像形成方法において、前記感光体に固形潤滑剤を塗布したとき、前記帯電手段直下における感光体上に存在する潤滑剤粒子の粒径が２０μｍ以下であり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子が１ｍｍ２当たり５０個以下となる状態で画像形成されることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成方法において、前記帯電手段は、帯電ローラに直流電圧と交流電圧を重畳して印加する構成であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成方法において、前記感光体に固形潤滑剤を塗布する方法は、粒径５０μｍ以下の潤滑剤粒子を前記感光体上に付着させ、ブレードにより前記感光体上に引き延ばす方法であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の画像形成方法において、前記固形潤滑剤は金属石鹸であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像形成方法において、前記感光体には、予め前記固形潤滑剤と同種の潤滑剤が塗布されていることを特徴とする画像形成方法。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成方法において、前記感光体は、使用開始前に装置内で帯電機構、現像機構および転写機構が感光体に接触していない状態で潤滑剤を塗布されることを特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の画像形成方法において、前記固形潤滑剤が金属石鹸である場合には、予め前記感光体に塗布されている金属石鹸のＸＰＳ分析による被覆率が９０％以上で、かつ、前記感光体上の金属石鹸の、単位面積当たりの存在量が１．３×１０−９〜６．５×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成方法において、画像を１０００枚形成後における前記感光体上の金属石鹸のＸＰＳ分析による被覆率が９２％以上で、かつ、感光体上の金属石鹸の単位面積当たりの存在量が１．６×１０−９〜６．０×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の画像形成方法において、前記感光体はその最表面層に粒径０．０５〜０．５μｍの酸化アルミニウム粒子を含有していることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の画像形成方法を実施することができることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像形成装置に用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ローラによる帯電工程を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成方法、画像形成装置およびこれに用いるプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光体に対して帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程を施すことにより画像形成が行われる。帯電工程で生成し感光体表面に残る放電生成物および転写工程後に感光体表面に残る残トナーまたはトナー成分はクリーニングプロセスを経て除去される。
一般に用いられるクリーニング方式として、安価で機構が簡単でクリーニング性に優れたゴムブレードが用いられる。しかし、ゴムブレードは感光体に押し当てて感光体表面の残留物を除去するため感光体表面とクリーニングブレード間の摩擦によるストレスが大きく、ゴムブレードの磨耗や特に有機感光体においては感光体表面層の磨耗が生じ、ゴムブレードおよび有機感光体の寿命を短くする。また、高画質化の要求に対して画像形成に用いられるトナーは小粒径のものになってきている。小粒径のトナーを用いた画像形成装置では、残トナーがクリーニングブレードをすり抜けていく割合が多くなり、特に、クリーニングブレードの寸法精度、組み付け精度が十分でなかったり、クリーニングブレードが部分的に振動した場合にトナーのすり抜けは激しくなってしまい高画質の画像形成を妨げていた。
そのため、有機感光体の寿命を延ばし長期に亘って高画質を保持するには、摩擦による部材の劣化を低減し、クリーニング性を向上させる必要がある。
【０００３】
この要求に対して、実際には潤滑剤を感光体に供給し、クリーニングブレードで潤滑剤の皮膜を形成する方法などが採用されている。この場合、潤滑剤の塗布量が少なすぎると、像担時体の磨耗、傷、ブレード劣化に対して充分な効果を発揮できず、過剰に塗布すると像担時体に余剰な潤滑剤が感光体上に蓄積されていき像流れが生じたり、余剰な潤滑剤が現像剤に混入してしまって現像剤の性能がおちてしまうなどの問題が起こるため、潤滑剤の塗布量を規定しておく必要があった。
【０００４】
このような問題に対して潤滑剤供給量を制御することが試みられてきた。感光体の駆動距離に応じて潤滑剤の供給量を制御した画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１  参照。）。すなわち、特許文献１においては帯電方式が接触帯電のタンデム機でＡ３縦およそ１２５０枚に相当する感光体の駆動距離５２５ｍとなるまでに潤滑剤を少なくとも０．４ｇ以上塗布するとしている。この画像形成装置は、特定の画像形成を行う上では優れている。しかし、多種多様な画像形成を行うと、特に感光体を使用し始めた初期の段階での不具合が多かった。また、同文献では供給量を制御しているのみであり、供給された潤滑剤がどれだけ像担時体に存在しているべきかの開示がない。潤滑剤の皮膜形成による感光体の保護効果や劣化防止に効いてくるのは供給量ではなく、実際に感光体表面に存在している量であるため、供給量の規定のみでは感光体表面に塗布された潤滑剤の量が分からない。また、潤滑剤の製造ロットによって、消費量を同じにしても、クリーニング性等の特性が変化してしまう問題があった。
【０００５】
また、近年帯電工程においては、直流電圧に交流電圧を重畳して帯電する帯電ローラ等によるいわゆるＡＣ帯電が用いられる。このＡＣ帯電は、感光体の帯電電位の均一性が高い、オゾンやＮＯｘ等の酸化性ガスの発生が少ない、装置を小型化できる等の優れた性能を有している反面、印加する交流電圧の周波数に応じ、１秒間に数百〜数千回もの正負放電が帯電部材と感光体の間で繰り返されるため感光体はこの多数の放電を受けて表面層の劣化が加速される。この劣化に対して、感光体に潤滑剤を塗布しておくとＡＣ帯電のエネルギーは、先ず潤滑剤に吸収され、感光体は到達し難くなるため、感光体は保護される。帯電ローラを感光体に近接したシステムを用いて、直流電圧に交流電圧を重畳したＡＣ帯電による帯電を行った場合、感光体に形成された潤滑剤の皮膜はＡＣ帯電を受けて消失する。この消失速度はコロナ放電の場合と比較して非常に速いため潤滑剤による皮膜の形成状況はコロナ放電の場合と大きく異なる。ＡＣ帯電をかけながら画像形成をおこないつつ潤滑剤を塗布する手段を用いた場合、潤滑剤の供給量にもよるが、潤滑剤が感光体表面に供給され、皮膜を形成し感光体を保護する効果よりも、ＡＣ帯電を受けて感光体表面が劣化進行する現象の方が速く起こりやすい。この問題を回避するため、潤滑剤の供給量を多くすると前述したようにボケ、現像剤の性質の変化などの問題が起こり、一方、潤滑剤の供給量を抑えて、感光体表面に充分な量の潤滑剤が均一に塗られていないとＡＣ帯電を受けて劣化の進行が加速してしまうという問題があった。
【０００６】
これらの問題に対して、特許文献２において、近接帯電方式でＡＣ帯電を印加し、帯電ローラと像担時体の間で起こる放電による被帯電体表面の化学的劣化を防止するために、潤滑剤にステアリン酸亜鉛を用い、感光体表面に塗布されるステアリン酸亜鉛の量を、感光体表面のＸＰＳにより検出される全元素に対する亜鉛元素の割合で規定している。ＸＰＳ分析法によるとサンプルの極表面の元素のみが検出される。このような手法で有機感光体表面のどれだけの割合がステアリン酸亜鉛に覆われているか（以下、被覆率）を規定しておくことはＡＣ帯電から感光体表面を保護するために非常に有効である。ＸＰＳではサンプル極表面の水素以外の元素全てを検出するから、ＸＰＳを用いて有機感光体表面を分析すると、ステアリン酸亜鉛の被覆率が増えるにつれて、有機感光体の持つ元素比率から、ステアリン酸亜鉛の持つ元素比率に近づき、ステアリン酸亜鉛の被覆率が１００％になると元素比率はステアリン酸亜鉛の元素比率と理論的には一致し、検出される亜鉛量は飽和してしまう。すなわち、ステアリン酸亜鉛（Ｃ３６Ｈ７０Ｏ４Ｚｎ）が感光体表面全体を全て覆っている場合、ステアリン酸亜鉛の分子中の水素以外の元素比より、ＸＰＳにより検出される全元素に対する、亜鉛元素の割合は理論上では２．４４％となる。この場合、感光体表面上のステアリン酸亜鉛の量が増加しても、検出される元素は極表面のみであるから、被覆率が１００％以上では、ＸＰＳにより検出される全元素に対する、亜鉛元素の割合は理論上２．４４％が上限になる。
したがって、ＡＣ帯電により受けるエネルギーからの感光体表面の保護に充分な量の潤滑剤量を規定するには、ＸＰＳ分析法のように２．４４％で亜鉛量が飽和してしまう手法での規定の他に、潤滑剤の絶対的な量を規定する必要がある。
【０００７】
特許文献２においては潤滑剤を塗布しながらＡＣ帯電を受けることによる、感光体表面の劣化についての評価は充分に行われているが、ＡＣ帯電から感光体を守るために潤滑剤を塗布した際の、画像への影響やクリーニング性については評価が行われていないため、現実的なシステムにそのまま展開することはできない。すなわち、同文献の実施例で開示されている画像形成装置で、潤滑剤を塗布した後、ＡＣ帯電工程を通過する前にクリーニングブレードなどで潤滑剤を全体に延ばす機構が付与されていない。そのため、このステアリン酸亜鉛塗布手法について詳細に調べていくと、塗布された潤滑剤は粉または塊のまま存在し、感光体表面の潤滑剤が載っている場所と載っていない場所のムラが生じ、供給された潤滑剤は粉または塊のまま帯電工程を通過し、感光体表面上で潤滑剤が載っている部分は感光体表面の膜が削られないが、潤滑剤が載っていない部分では感光体表面が潤滑剤によって保護されず、表面層の膜削れが起こり、実際の使用条件下で画像形成を行うとトナーの入力や画像部、非画像部の影響による偏磨耗によって画像にスジ等の異常が出てしまう。
【０００８】
また、ステアリン酸亜鉛塗布直後の亜鉛量は評価している例がある（例えば、特許文献２  参照。）が、ＡＣ帯電後の亜鉛量の評価は行っていない。しかし、近接帯電方式で交流電圧を印加する場合の初期および経時での状態でのステアリン酸亜鉛の存在状況について、詳細に調べてみると、感光体を使い始める際に感光体表面の潤滑剤の塗布にムラがある場合、潤滑剤が載っている箇所は一旦潤滑剤が形成されたところにＡＣ帯電がかかり、潤滑剤の皮膜が消失するが、再度潤滑剤を供給すると皮膜が再形成される。一方、塗布ムラのため潤滑剤が載っていない部分にＡＣ帯電がかかり、一旦感光体表面が劣化した部分については、劣化した感光体表面上に潤滑剤を塗布しても潤滑剤が保持されにくいことがわかった。そのため、初期に皮膜が形成されずにＡＣ帯電を受けてしまった部分は潤滑剤が保持されないままの状態で経時で劣化が進み、初期に潤滑剤の皮膜が形成された部分は潤滑剤の供給があれば皮膜が改めて形成され劣化が進みにくく、初期で潤滑剤の塗布ムラがあると局所的な劣化が進行してしまうことになる。このようなことから、同文献のように、潤滑剤の塗布にムラがある場合や経時で潤滑剤の保持が確保されない場合は、感光体の劣化や高画質な画像を保持できないことがわかってきた。
【０００９】
潤滑剤の絶対的な量を規定する必要性に応じて、ＸＰＳ分析法の他にＸＲＦ分析法を組み合わせる手段を用いている（例えば、特許文献３  参照。）。すなわち、ＸＲＦ分析法を用いた場合、有機物質であれば数ｍｍオーダーの深さまで分析が可能なため、潤滑剤が感光体表面上に厚く存在している場合でも、潤滑剤の量を定量をすることが可能なため、ＸＰＳによる潤滑剤の感光体表面被覆率の他に、被覆率が１００％に達している場合の感光体表面上に塗布されている潤滑剤の定量も行うことができる。すなわち、潤滑剤の塗られていない部分をなくして感光体表面を潤滑剤が完全に覆った状態を規定するために潤滑剤の被覆率を規定（ＸＰＳ）し、更に、感光体を保護するために充分な厚さの保護膜を規定するために絶対的な潤滑剤の量の規定（ＸＲＦ）を行うことは、潤滑剤を用いて感光体を保護し、高画質な画像形成を維持し続けるために非常に有効である。また、同文献においては、潤滑剤の被覆率の偏差も規定しており、このことは感光体の偏磨耗を防止するために重要である。
【００１０】
潤滑剤の塗布量を規定することで得られる効果は、感光体とクリーニングブレード間の摩擦の低減、クリーニング性の向上、帯電により受ける放電エネルギーからの感光体の保護があげられるが、同文献のようなコロナ帯電方式を用いた場合、帯電により受ける放電エネルギーは比較的小さいため、潤滑剤の塗布量を規定することによる効果は主に感光体とクリーニングブレード間の摩擦の低減に効いている。
【００１１】
帯電方式に着目すると、特許文献３で用いているようなコロナ帯電方式においては帯電装置が充分感光体から離れており、帯電によって感光体が受けるエネルギーは小さいので感光体の帯電を行いつつ、画像形成を行っても長期に渡って潤滑剤が感光体表面を充分に被覆し、感光体とクリーニングブレード間の摩擦の低減も容易に実現されるが、帯電ローラ等を用いた接触または近接帯電で交流電圧を印加した場合には、感光体が放電により受けるエネルギーは非常に大きいため、感光体表面に塗布された潤滑剤の消失速度はコロナ帯電方式の場合と比較して著しく速い。このため、コロナ帯電方式で成立するシステムを、直接または近接帯電方式で交流電圧を印加するシステムに応用しても感光体の保護を充分に確保できない可能性が高い。すなわち、直接または近接帯電で交流電圧を印加して感光体を帯電し、画像形成を行いつつ潤滑剤塗布を行うと、AC帯電を受けて潤滑剤の皮膜はすぐに消失し、感光体表面が劣化し、劣化した部分には潤滑剤を再度供給しても皮膜が再形成され難く、皮膜の形成が追いつかないまま画像形成が行われ、感光体表面の劣化が進行してしまう。
【００１２】
具体的には、同文献においては、感光体を劣化から保護するために、ＸＰＳ分析法によって得られる潤滑剤の被覆率を５％〜１００％としているが、直接または近接帯電方式でＡＣ帯電を印加した場合、被覆率が５％のように小さいと、感光体表面の潤滑剤が被覆していない９５％の部分が劣化し、劣化した部分には潤滑剤が塗布されにくくなるため、劣化は進行していってしまう。そのため、潤滑剤による感光体の被覆率は上記の範囲は適切ではなく、上記範囲の上限の方にするべきである。
【００１３】
また、同文献ではＸＲＦ分析法によって得られる潤滑剤の被覆率を１００％〜１３０％としている。ここで、ステアリン酸亜鉛の皮膜は、層状に皮膜が形成されるため、皮膜は特定の厚みの倍数で厚みを増していくことが知られている。すなわち、ステアリン酸亜鉛の塗布量が増加すると、膜厚は連続的に増加するのではなく、約５ｎｍの倍数で膜厚は増加する。また、局所的にステアリン酸亜鉛が偏在する場合には約５ｎｍのステップ構造をとりながら膜厚は増加し、約５ｎｍの階段状の膜厚の変化が見られる。同文献におけるＸＲＦ分析法によって得られたステアリン酸亜鉛の被覆率１００％（ＸＲＦ）とは、ＸＰＳによる極表面を分析した場合の被覆率が１００％（ＸＰＳ）の場合において、ステアリン酸亜鉛の皮膜が全体に一層感光体を覆っていることを意味し、ステアリン酸亜鉛の被覆率１３０％（ＸＲＦ）とは、被覆率が１００％（ＸＰＳ）の場合、例えば、感光体表面の７０％が一層で感光体表面の３０％が二層のステアリン酸亜鉛に感光体表面が覆われていることを意味する。このように、１．３層のステアリン酸亜鉛が感光体表面に塗布されていても、直接または近接帯電方式でＡＣ帯電を印加する場合には、放電によるエネルギーによりステアリン酸亜鉛はすぐに消失し、感光体表面が劣化してしまう。
したがって、直接または近接帯電方式でＡＣ帯電を印加する場合では、同文献で規定されているステアリン酸亜鉛の規定量の範囲では十分でなく、より多くのステアリン酸亜鉛を感光体上に存在させる必要がある。
【００１４】
一般的に、ステアリン酸亜鉛を感光体へ供給する場合、ステアリン酸の棒にブラシを押し当て、ステアリン酸の粉を作り、そのステアリン酸の粉を感光体上に落下、付着させ、ブレード等によりステアリン酸亜鉛の粉は粉砕され引き延ばされていく。ステアリン酸亜鉛の感光体上への存在量をふやすためには、感光体への供給する量を増やすことが一般に考えられ、ステアリン酸の棒にブラシを押し当てる力を強くすることが多いが、帯電工程に帯電ローラによるＡＣ帯電を用いた場合、帯電ローラにさまざまな物質が付着し、さらにそれらの物質が固着してしまい、帯電ローラの抵抗を部分的に高め、その部分の帯電不良を引き起こす問題が発生しやすく、この問題の発生頻度は、ステアリン酸亜鉛の供給量に密接に関係していた。
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−７５７５２号公報
【特許文献２】特開２００５−１７４６９号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
帯電工程において、感光体がＡＣ帯電による大きなエネルギーを受けて帯電され、画像形成をしながら潤滑剤の塗布を行う画像形成装置において、感光体表面に塗布された潤滑剤が放電を受けて消失し、感光体表面が放電を受けて劣化する現象を未然に防止し、また、感光体表面への潤滑剤の塗布ムラのために、感光体表面上で潤滑剤が薄く塗られている部分または潤滑剤が存在しない部分がＡＣ帯電により局所的に劣化する事を防止し、ＡＣ帯電からの感光体保護効果に優れていて、感光体とクリーニングブレード間の摩擦による感光体磨耗が小さくて、感光体のクリーニング性を良好に保ち、かつ帯電ローラに付着物が固着することにより発生する帯電不良による異常画像のない、長期に亘り高画質を実現可能な画像形成方法および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】
【００１７】
請求項１に記載の発明では、感光体表面に帯電手段により一様に帯電させたのち画像露光により静電潜像を形成し、該静電潜像を少なくともトナーを含有する現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を被転写体に転写し、転写後の感光体表面の残留トナーをクリーニング手段により除去する画像形成方法において、前記感光体に固形潤滑剤を塗布したとき、前記帯電手段直下における感光体上に存在する潤滑剤粒子の粒径が２０μｍ以下であり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子が１ｍｍ２当たり、５０個以下となる状態で画像形成されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成方法において、前記帯電手段は、帯電ローラに直流電圧と交流電圧を重畳して印加する構成であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の画像形成方法において、前記感光体に固形潤滑剤を塗布する方法は、粒径５０μｍ以下の潤滑剤粒子を前記感光体上に付着させ、ブレードにより前記感光体上に引き延ばす方法であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の画像形成方法において、前記固形潤滑剤は金属石鹸であることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像形成方法において、前記感光体には、予め前記固形潤滑剤と同種の潤滑剤が塗布されていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の画像形成方法において、前記感光体は、使用開始前に装置内で帯電機構、現像機構および転写機構が感光体に接触していない状態で潤滑剤を塗布されることを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項５または６に記載の画像形成方法において、前記固形潤滑剤が金属石鹸である場合には、予め前記感光体に塗布されている金属石鹸のＸＰＳ分析による被覆率が９０％以上で、かつ、前記感光体上の金属石鹸の、単位面積当たりの存在量が１．３×１０−９〜６．５×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２であることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の画像形成方法において、画像を１０００枚形成後における前記感光体上の金属石鹸のＸＰＳ分析による被覆率が９２％以上で、かつ、感光体上の金属石鹸の単位面積当たりの存在量が１．６×１０−９〜６．０×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２であることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項７または８に記載の画像形成方法において、前記感光体はその最表面層に粒径０．０５〜０．５μｍの酸化アルミニウム粒子を含有していることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の画像形成方法を実施することができる画像形成装置を特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の画像形成装置に用いるプロセスカートリッジを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、黒スジの発生のない、高画質の画像形成が可能な画像形成方法および装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明者らは、ステアリン酸亜鉛の供給量を増やすと、何故帯電ローラに付着物が固着してしまうか、詳細に観察を行ったところ、静電的に感光体上に付着している粒子は、ＡＣ帯電を行っている帯電ローラ付近に達すると、印加している交流電圧の極性に対応して、感光体と帯電ローラの間を往復していることが分かった。この付着している粒子は、トナーや、トナーに外添されていた粒子（シリカ、酸化チタン、ワックス等）、ステアリン酸亜鉛粒子であった。特に、感光体にステアリン酸亜鉛が膜状に覆った状態では、感光体と上記粒子との付着力が低下しているため、感光体から帯電ローラへ飛翔しやすくなってしまっている。また、帯電ローラ上のステアリン酸亜鉛粒子の一部は、ＡＣ帯電に伴う放電により、溶融、酸化されてしまう。付着したステアリン酸亜鉛粒子が小さく、数も少なければ、ＡＣ帯電によりステアリン酸亜鉛は速やかに酸化、分解され、痕跡のみとなるが、ステアリン酸亜鉛粒子が大きく、数も多くなると、ステアリン酸亜鉛は溶融する際に、トナーに外添されていた粒子を取り込みながら固着し、その部分の帯電ローラの抵抗を高くしてしまうことが分かった。
【００２１】
トナーに外添されていた粒子はそのものは、帯電ローラに付着しても、機械的な圧力を受けたり、局所的な放電が起こらなければ、単独で帯電ローラに固着するスピードは遅い。しかし、トナーに外添されていた粒子の粒径は数十ｎｍと非常に小さく、クリーニングブレードで除去することはできない。そのため、トナーに外添されていた粒子を帯電ローラに固着させることを防止するには、帯電ローラと感光体の間に存在するステアリン酸亜鉛粒子は、一定量以下でないとならないことを見出し、本発明に到った。
即ち、本発明は、感光体と、前記感光体を一様に帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記感光体の表面に形成された潜像を少なくともトナーを含有する現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記感光体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の感光体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と像担時体に潤滑剤を塗布する手段を具備した画像形成装置を用いる画像形成方法であって、帯電手段直下における感光体上に存在する潤滑剤粒子の粒径が２０μｍ以下であり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子が１ｍｍ２当たり、５０個以下となる状態で画像形成されることを特徴とする画像形成方法である。
【００２２】
本発明の画像形成方法において、帯電手段直下における感光体上の潤滑剤粒子の粒径は、２０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、さらに好ましくは、１２μｍ以下である。帯電手段直下における感光体上の潤滑剤粒子の粒径が２０μｍ以上の粒子があると、その粒子が帯電ローラに付着し、ＡＣ帯電により分解するまでの時間がかかり、分解するまでに、トナーに外添されていた粒子を取り込みながら固着し、その部分の帯電ローラの抵抗を高くしてしまうため、好ましくない。
【００２３】
本発明の画像形成方法において、帯電手段直下における感光体上の粒径が５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、５０個以下、好ましくは、４０個以下、さらに好ましくは、３０個以下である。５〜２０μｍの潤滑剤粒子が５０個以上では、潤滑剤粒子が融解してトナーに外添されていた粒子を取り込みながら固着し、その部分の帯電ローラの抵抗を高くしてしまうため、好ましくない。帯電手段直下における感光体上の粒径が５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下、さらに好ましくは２μｍのものは、帯電ローラに付着しても、速やかに酸化、分解するため、帯電ローラの抵抗を高くして、異常を引き起こすことは少ない。
本発明の画像形成方法において、帯電手段直下における潤滑剤粒子の粒径と個数は、光学顕微鏡、電子顕微鏡、ＳＰＭ、等により測定することができる。
【００２４】
本発明の画像形成方法における帯電手段は、スコロトロン、帯電ローラ、帯電ブラシ等、いずれの帯電方式においても、高画質の画像形成を長期に亘って提供することが可能であるが、特に帯電手段が帯電ローラの場合、感光体と帯電ローラの距離が近いため、本発明の効果が高くなる。さらに、帯電手段が帯電ローラでは、帯電ローラに直流電圧のみを印加する場合、直流電圧に交流電圧を重畳して印加する場合、何れの場合においても高画質の画像形成が可能となるが、特に、帯電ローラに直流電圧に交流電圧を重畳して印加する場合には、本発明の構成の画像形成方法でないと、帯電ムラが早期に発生し、スジ画像となってしまう。
【００２５】
本発明の画像形成方法において、帯電ローラに印加する電圧は、直流電圧で３００〜９００（−Ｖ）、好ましくは４００〜８００（−Ｖ）、さらに好ましくは４５０〜７００（−Ｖ）である。帯電ローラに印加する電圧が３００（−Ｖ）以下では、感光体の帯電電位が低く、十分な感光体の光減衰曲線が得られないため、高品質の画像形成を行うことが難しいため好ましくない。帯電ローラに印加する電圧が９００（−Ｖ）以上では、感光体の膜厚が薄くなったときに、現像剤中のキャリアが感光体に付着してポチの異常画像を発生させたり、地汚れの異常画像を発生しやすいため好ましくない。帯電ローラに印加する交流の電圧としては、ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋとして１５００Ｖ〜３０００Ｖ、好ましくは１６００Ｖ〜２７００Ｖ、さらに好ましくは１７００Ｖ〜２５００Ｖである。帯電ローラに印加する交流の電圧が１６００Ｖ以下では、感光体の帯電電位ムラが生じやすく、３０００Ｖ以上では、感光体と帯電ローラが最も近い場所で、放電による感光体および帯電ローラの酸化劣化のスピードが極めて速くなり、感光体および帯電ローラの寿命が短くなり好ましくない。
【００２６】
本発明の画像形成方法において、帯電手段直下における感光体上に存在する潤滑剤粒子の粒径が２０μｍ以下であり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子が１ｍｍ２当たり、５０個以下とする方法においては、感光体上に供給する潤滑剤粒子の大きさを５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下とすることが好ましいが、感光体上に供給する潤滑剤粒子の粒径を小さくすると、感光体を潤滑剤で完全に被覆することが難しく、特に画像形成を行っていない感光体を用いた場合に、潤滑剤を感光体上に供給しながら、画像形成を行うと、感光体上に塗布された潤滑剤は塗布ムラを生じ、その塗布ムラはなかなか解消されない。そのため、従来はできるだけ多くの潤滑剤粒子を感光体に供給するために、粒径の大きな潤滑剤粒子を多く供給してしまい、残トナーのクリーニング性は向上するものの、帯電ローラに潤滑剤粒子が付着し、固着することで帯電ムラが生じてしまっていた。
【００２７】
感光体への潤滑剤の塗布ムラがあると潤滑剤が十分塗布されている部分では感光体はＡＣ帯電から保護されるが、潤滑剤が存在していないところではＡＣ帯電の放電によって局所的に感光体表面が劣化し、感光体表面が一旦劣化してしまった部分に、画像形成を行いながら再度潤滑剤を供給しても潤滑剤が保持されにくく、一旦劣化した部分では劣化が進行してしまう。また、帯電ローラ等を用いた、直接または近接帯電方式で直流電圧に交流電圧を重畳して感光体を均一帯電する場合、感光体に感光体保護のために塗布された潤滑剤が放電によって消失してしまい、その消失速度は非常に速く、感光体表面に供給された潤滑剤の皮膜が追いつかず、皮膜が再度形成される前に感光体表面が劣化してしまう。
【００２８】
上述のように、画像形成を行いながら感光体表面に潤滑剤を塗布する場合、帯電工程やトナー入力があるため潤滑剤をＡＣ帯電に耐えられるほど十分な量、表面全体に均一に塗布することは非常に困難であるが、帯電工程、転写工程および現像工程のない系においては、感光体表面に潤滑剤をＡＣ帯電に耐えられるほど十分な量、表面全体に均一に塗布することは比較的容易であること、また、感光体上で潤滑剤が載っていない部分がＡＣ帯電を受け一旦劣化すると、その後に潤滑剤を新たに供給しても潤滑剤が感光体表面上に保持されにくいが、潤滑剤が存在しているところで、ＡＣ帯電によって潤滑剤が劣化消失しても新たな潤滑剤が供給されると感光体表面を被覆しやすいため、感光体を使用する前の段階で、潤滑剤が均一に十分な量を塗られた感光体は、その後にＡＣ帯電による放電を受け、画像形成を行いながら潤滑剤を供給しても、従来よりも少ない潤滑剤供給量、即ち、小さな潤滑剤粒子で感光体表面は潤滑剤が均一で十分な量の状態を保持できる。
【００２９】
潤滑剤を感光体使用開始前に予め塗布する方法は、感光体使用開始前に装置内で帯電機構、現像機構および転写機構が作動しない状態にして、潤滑剤を塗布する手段のみを作動させて行う方法の他に、装置外で予め潤滑剤を塗布してもよい。装置内または装置外での潤滑剤供給手段としては、固形のバー状に成型し、潤滑剤固形バーおよび感光体にブラシを接触させながら回転させて潤滑剤を掻き取り、掻き取った潤滑剤をブラシの回転によって回転中の感光体に供給する方法や、潤滑剤固形バーをそのまま感光体に押し当てながら感光体を回転させて供給する方法が考えられる。また、粉状の潤滑剤をスポンジローラ等を利用して感光体に供給してもよい。潤滑剤塗布中または塗布後に、ブレード等を感光体に当接させる工程を設けることは、大きな塊や粒の潤滑剤の規制や潤滑剤の量の制御のため、また、感光体上で潤滑剤が均一に塗られるために非常に重要である。
【００３０】
潤滑剤の供給方法としては、上記のように、微粉末化された潤滑剤を感光体上に供給し、ブレード等により引き延ばす方法、棒状に加工した潤滑剤にブラシを押し付けて、微粉化し、感光体に供給した後、ブレード等により引き延ばす方法があるが、棒状に加工した潤滑剤にブラシを押し付けて、微粉化し、感光体に供給した後、ブレード等により引き延ばす方法が、潤滑剤塗布機構が簡単で、コンパクトであるため、好ましい。
【００３１】
図１は好適に用いられるブラシの一例のＳＥＭ像を示す図である。
ブラシは潤滑剤供給部材として好ましく用いられるが、感光体表面への機械的ストレスを抑制するためにはブラシ繊維は可撓性を持つことが好ましい。
可撓性のブラシ繊維の具体的な材料としては、一般的に公知の材料から１種乃至２種以上を選択して使用する事ができる。具体的には、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン）；ポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂（例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテルおよびポリビニルケトン）；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；スチレン−アクリル酸共重合体；スチレン−ブタジエン樹脂；フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン）；ポリエステル；ナイロン；アクリル；レーヨン；ポリウレタン；ポリカーボネート；フェノール樹脂；アミノ樹脂（例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂）；などの内、可撓性を持つ樹脂を使用することができる。
また、撓みの程度を調整するために、ジエン系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ヒドリンゴム、ノルボルネンゴム等を複合して用いても良い。
【００３２】
潤滑剤供給部材の支持体には、固定型と回動可能なロール状のものがある。ロール状の供給部材としては、例えばブラシ繊維をパイル地にしたテープを金属製の芯金にスパイラル状に巻き付けてロールブラシとしたものがある。ブラシ繊維は繊維径１０〜５００μｍ、好ましくはブラシの繊維の長さは１〜１５ｍｍ、ブラシ密度は１平方インチ当たり１万〜３０万本（１平方メートル当たり１．５×１０７〜４．５×１０8本）のものが好ましく用いられる。
【００３３】
潤滑剤供給部材は、供給の均一性やその安定性の面から、極カブラシ密度の高い物を使用することが好ましい。また、棒状の金属石鹸は、脆く、剛直で硬いブラシを押し付けると、大きな粒子が多数感光体上に供給されてしまい、ブレードで引き延ばそうとしても、引き延ばしきれず、そのまま帯電ローラに達してしまうことが多い。そのため、０．１〜３μｍ、好ましくは０．３〜２．５μｍ、さらに好ましくは０．５〜２μｍの微細な繊維を圧縮（必要により加熱溶融）および接着剤等により束ねて一本の繊維とし、２０〜３００μｍ、好ましくは２５〜２００μｍ、さらに好ましくは３０〜１５０μｍのブラシを用いることにより、ブラシ自体は適度な強度を維持しつつ、ブラシ先端は、非常に微細となるため、このブラシにより生成される金属石鹸粒子は、本発明の画像形成方法に適した、微細なものとなり、感光体へ効率的に供給することができるため、大変好ましい。微細な繊維の径が０．１μｍ未満では、微細な繊維を熱融着させたときに、繊維の溶融が速く生じてしまうため、均一な径の繊維を製作することが難しいとともに、溶融した微細な繊維が溶融して部分的に大きな繊維となりやすいために好ましくない。また、微細な繊維の径が３μｍよりも大きくなると、微細な繊維同士の溶融が、束ねた中心付近で不完全となり、一本の繊維として機能しなくなるため、好ましくない。束ねた繊維の径が２０μｍ未満では、束ねた繊維の強度が十分でないため、金属石鹸を微粉化する能力が低いため好ましくない。また、束ねた繊維の径が３００μｍよりも大きいと、各繊維を部分的に溶融し、結合させることが難しく、束ねた繊維が割れて、金属石鹸の供給にムラが生じやすくなるため、好ましくない。
【００３４】
また、ブラシ表面には必要に応じてブラシの表面形状や環境安定性などを安定化することなどを目的として、被覆層を設けても良い。被覆層を構成する成分としては、ブラシ繊維の撓みに応じて変形することが可能な被覆層成分を用いることが好ましく、これらは、可撓性を保持し得る材料であれば、何ら限定されること無く使用でき、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；パーフルオロアルキルエーテル，ポリフルオロビニル、ポリフルオロビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂や、これらの複合樹脂等が挙げられる。
【００３５】
本発明の画像形成装置に用いる潤滑性材料としては、感光体上に薄く膜状となって感光体とクリーニングブレードとの摩擦力を低減ながら、ＡＣ帯電によるエネルギーを吸収し、感光体を保護する効果と、感光体あるいはクリーニングブレード等の部材を変質することなく、書き込み光に対する吸収がない材料であれば特に問題がないが、例えば、シリコンオイル、フッ素系オイル等のオイル類、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸リチウム等の金属石鹸、多価アルコール（ソルビタン、蔗糖、グリセリン、プロピレングリコールなど）の脂肪酸エステル等を例示できるが、感光体上への塗布が容易で、感光体とクリーニングブレードとの摩擦力の低減効果が高く、ＡＣ帯電による保護効果も高く、さらに安価な金属石鹸が好適に用いられる。
【００３６】
本発明の感光体表面に使用開始前に保持されている潤滑剤の最適な量について詳細に評価を行った結果、潤滑剤に金属石鹸を用いた場合、ＸＰＳ分析によって得られる金属の最適な被覆率は９０％以上、好ましくは９３％以上、さらに好ましくは９７％以上である。ＸＰＳ分析による金属の被覆率が９０％未満では、感光体表面で金属石鹸の皮膜がないところが局所的にＡＣ帯電による劣化を受けるため好ましくない。
ただし、ＸＰＳは最表面でしか存在量を得る事ができない。金属石鹸の分子式をCｍHｎOｋＭとすると、金属石鹸が１００％感光体表面を被覆しているとき、金属（Ｍ）のａｔｏｍｉｃ％は、（１）式で表される。
1／（ｍ＋ｋ＋１）×１００  （ａｔｏｍｉｃ％）          ・・・・・・・（１）
となり、金属石鹸の感光体表面の被覆率は、（２）式で表される。
（検出された金属のａｔｏｍｉｃ％）／｛1／（ｍ＋ｋ＋１）×１００｝×１００（％）
・・・・・・・（２）
【００３７】
金属石鹸が完全に感光体表面を被覆した場合の被覆率は１００％であり、理論上は１００％以上の値になることはない。しかし、金属石鹸は分解して、金属元素が一部分離して存在する場合があるため、被覆率が百数％と計算されることがある。特にこのような場合は、金属石鹸が何層も感光体表面を覆っている場合に生じやすい。そのため、ＸＰＳ分析による被覆率が１００％より大きな値と計算された場合には、被覆率を１００％と見なしても良い。
【００３８】
感光体がＡＣ帯電に耐えるには潤滑剤は一定以上の存在量が必要であり、本発明の感光体表面に使用開始前に保持されている潤滑剤の最適な量について、別の分析手法で評価した結果、感光体上の金属石鹸中の金属元素の単位面積当たりの最適な存在量は１．３〜６．５×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２、好ましくは１．７〜６．０×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２、さらに好ましくは２．２〜５．７×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２である。
【００３９】
感光体上の金属石鹸中の金属元素の単位面積当たりの存在量が１．３×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２以下に一旦減少してしまうと潤滑剤塗布が追いつかず、感光体表面上で潤滑剤によって保護されなくなった部分がＡＣ帯電を受け劣化してしまい、感光体上の金属石鹸中の金属元素の単位面積当たりの存在量が６．５×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２以上では、画像形成条件によっては画像ボケが発生したり、潤滑剤が帯電ローラに付着しやすくなったり、過剰な潤滑剤が現像剤に混入したりしてしまうため好ましくない。
【００４０】
このように、使用開始前の感光体表面の潤滑剤の被覆率および存在量を２つの分析手法で評価することにより、感光体使用開始時に潤滑剤の皮膜が感光体表面のほぼ全体に近くを覆い、潤滑剤過多や希薄すぎることのない最適な量の潤滑剤が塗布された状態を規定できる。また、使用開始前の劣化していない状態で潤滑剤を予め感光体に均一に十分な量を塗布しておくと新たな潤滑剤が供給されたときに感光体表面に保持されやすいため、潤滑剤の供給量が従来より少ない量でも、経時での感光体保護に十分な量を均一に感光体に保持する事ができる。
潤滑剤の検出方法としては、蛍光Ｘ線分析法や感光層を溶解して金属石鹸中の金属元素をＩＣＰ等によって分析する方法がある。
【００４１】
本発明の画像形成装置では、経時でも最初の状態を維持する事が好ましいが、画像形成などにより潤滑剤の塗布状態は左右されてしまうので、画像形成開始後１０００枚以降で、以下の領域に保持されている事が好ましい。
本発明の感光体表面に経時で存在する潤滑剤の最適な量は、ＸＰＳ分析によって得られる金属の最適な被覆率は９２％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９７％以上である。ＸＰＳ分析による金属の被覆率が９２％以下では、感光体表面で金属石鹸の皮膜がないところが局所的にＡＣ帯電による劣化を受けるため好ましくない。
また、感光体上の金属石鹸中の金属元素の単位面積当たりの最適な存在量は１．６〜６．０×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２、好ましくは２．０〜５．６×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２、さらに好ましくは２．４〜５．２×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２である。
【００４２】
感光体上の金属石鹸中の金属元素の単位面積当たりの存在量が１．６×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２に一旦減少してしまうと潤滑剤塗布が追いつかず、感光体表面上で潤滑剤によって保護されなくなった部分がＡＣ帯電を受け劣化してしまい、感光体上の金属石鹸中の金属元素の単位面積当たりの存在量が５×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２以上では、画像形成条件によっては画像ボケが発生したり、潤滑剤が帯電ローラに付着しやすくなったり、過剰な潤滑剤が現像剤に混入したりしてしまうため好ましくない。
【００４３】
このように、潤滑剤の皮膜が感光体表面のほぼ全体に近くを覆い、潤滑剤過多や希薄すぎることのない最適な量の潤滑剤が塗布された状態を保持するために、開始時および経時で上記記載の範囲内になるような塗布方法が適宜選ばれるべきであるが、本発明では、前述のように、感光体上に供給する潤滑剤粒子は、５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下の大きさで十分であり、そのため、帯電工程にいて、帯電ローラに潤滑剤が付着、固着して帯電ローラの抵抗ムラを生じさせることがなく大変好ましい。
【００４４】
本発明の感光体表面において、接触または近接帯電方式で直流電圧に交流電圧を重畳したＡＣ帯電帯電方式を用いる。接触または近接帯電には帯電ローラ等が用いられるが、帯電ローラを用いた系ではオゾンやＮＯｘなどの酸化性ガスの発生が少なく、大きなスペースを必要としないため、小型の画像形成装置や感光体を４本並べて配置したタンデム方式に有効である。また、直流電圧に交流電圧を重畳することにより、感光体の帯電電位を安定的に均一に保持することができる。
【００４５】
本発明の画像形成装置に用いる感光体は、導電性支持体の上に感光層が設けられている。感光層の構成は電荷発生材と電荷輸送材を混在させた単層型、あるいは電荷発生層の上に電荷輸送層を設けた順層型、あるいは電荷輸送層の上に電荷発生層を設けた逆層型がある。また、感光体の機械的強度、耐磨耗性、耐ガス性、クリーニング性等の向上のため、感光層の上に保護層を設けることもできる。保護層中には保護層の機械的強度を高めるために金属酸化物の微粒子を分散させることができる。
【００４６】
保護層中に分散させる微粒子は０．０５〜０．５μｍ、より好ましくは０．１〜０．４μｍの粒子であることが好ましい。感光体の保護層に微粒子を含有することで、感光体表面に凹凸が形成され、ブレードなどで潤滑剤を引き伸ばした際に、潤滑剤の５０μｍ以下の粒子が溝にトラップされるため潤滑剤が感光体に保持されやすくなる。
保護層中に分散させる微粒子としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等の金属酸化物が用いられ、特に酸化アルミニウムが化学的な安定性が極めて高く、ＡＣ帯電等によって発生する各種イオンをほとんど吸収しないため、感光体の表面抵抗を高く維持することができ、解像度の低下を引き起こすことがなく好ましい。
また、保護層に微粒子を含有させておくと、表面の凹凸によってブレードが密着しないためブレードと感光体の間に隙間が生じやすくなり、潤滑剤がより適量、均一に存在する事ができ好ましい。
感光層と導電性支持体の間には下引き層が設けられていてもよい。また各層には必要により可塑剤、酸化防止剤、レベリング剤等を適量添加することもできる。
【００４７】
感光体の導電性支持体としては、体積抵抗１０１０Ω・ｃｍ 以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを、押し出し、引き抜きなどの工法でドラム状に素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管などを使用することができる。ドラム状の支持体としては、直径が２０〜１５０ｍｍ、好ましくは、２４〜１００ｍｍ、さらに好ましくは２８〜７０ｍｍのものを用いることができる。ドラム状の支持体の直径が２０ｍｍ以下では、ドラム周辺に帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各工程を配置することが物理的に難しく、ドラム状の支持体の直径が１５０ｍｍ以上では画像形成装置が大きくなってしまい好ましくない。特に、画像形成装置がタンデム型の場合には、複数の感光体を搭載する必要があるため、直径は７０ｍｍ以下、好ましくは６０ｍｍ以下であることが好ましい。また、公知のエンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体として用いることができる。
【００４８】
本発明の画像形成装置に用いる感光体の下引層としては樹脂、あるいは白色顔料と樹脂を主成分としたもの、および導電性基体表面を化学的あるいは電気化学的に酸化させた酸化金属膜等が例示できるが、白色顔料と樹脂を主成分とするものが好ましい。白色顔料としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物が挙げられ、中でも導電性基体からの電荷の注入防止性が優れる酸化チタンを含有させることが最も好ましい。下引層に用いる樹脂としてはポリアミド、ポリビニルアルコール、カゼイン、メチルセルロース等の熱可塑性樹脂、アクリル、フェノール、メラミン、アルキッド、不飽和ポリエステル、エポキシ等の熱硬化性樹脂、これらの中の一種あるいは多種の混合物を例示することができる。
【００４９】
本発明の画像形成装置に用いる感光体の電荷発生物質としては、例えば、モノアゾ系顔料、ビスアゾ系顔料、トリスアゾ系顔料、テトラキスアゾ顔料等のアゾ顔料、トリアリールメタン系染料、チアジン系染料、オキサジン系染料、キサンテン系染料、シアニン系色素、スチリル系色素、ピリリウム系染料、キナクリドン系顔料、インジゴ系顔料、ペリレン系顔料、多環キノン系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料、インダスロン系顔料、スクアリリウム系顔料、フタロシアニン系顔料等の有機系顔料および染料や、セレン、セレン−ヒ素、セレン−テルル、硫化カドミウム、酸化亜鉛、酸化チタン、アモルファスシリコン等の無機材料を使用することができ、電荷発生物質は一種あるいは多種混合して使用することができる。下引層は、一層であっても、複数の層で構成しても良い。
【００５０】
本発明の画像形成装置に用いる感光体の電荷輸送物質としては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、テトラゾール誘導体、メタロセン誘導体、フェノチアジン誘導体、ピラゾリン化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、スチリルヒドラゾン化合物、エナミン化合物、ブタジエン化合物、ジスチリル化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、チアゾール化合物、イミダゾール化合物、トリフェニルアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリフェニルメタン誘導体等の一種あるいは多種を混合して使用することができる。
【００５１】
上記電荷発生層、電荷輸送層の感光層を形成するのに使用する結着樹脂としては、電気絶縁性であり、それ自体公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂および光導電性樹脂等を使用することができ、適当な結着樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネ−ト、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、熱硬化性アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン等の光導電性樹脂など一種の結着樹脂あるいは多種と結着樹脂の混合物を挙げることができるが、特にこれらのものに限定されるものではない。
【００５２】
酸化防止剤としては、例えば以下のものが使用される。
モノフェノール系化合物
２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、ステアリル−β−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシニソールなど。
ビスフェノール系化合物
２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン−ビス−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデンビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）など。
高分子フェノール系化合物
１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス−［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、ビス［３，３’−ビス（４’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチルフェニル）ブチリックアシッド］グリコールエステル、トコフェノール類など。
【００５３】
パラフェニレンジアミン類
Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｔーブチル−ｐ−フェニレンジアミンなど。
ハイドロキノン類
２，５−ジ−ｔ−オクチルハイドロキノン、２，６−ジドデシルハイドロキノン、２−ドデシルハイドロキノン、２−ドデシル−５−クロロハイドロキノン、２−ｔ−オクチル−５−メチルハイドロキノン、２−（２−オクタデセニル）−５−メチルハイドロキノンなど。
【００５４】
有機硫黄化合物類
ジラウリル−３，３’−チオジプロピオネート、ジステアリル−３，３’−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−３，３’−チオジプロピオネートなど。
有機燐化合物類
トリフェニルホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、トリ（ジノニルフェニル）ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ（２，４−ジブチルフェノキシ）ホスフィンなど。
【００５５】
可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなどの一般的な樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量は結着樹脂１００重量部に対して０〜３０重量部程度が適当である。
電荷輸送層中にレベリング剤を添加してもかまわない。レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、測鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが使用され、その使用量は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０〜１重量部が適当である。
【００５６】
保護層は前述のように、感光体の機械的強度、耐磨耗性、耐ガス性、クリーニング性等の向上のため設けられ、保護層としては、感光層よりも機械的強度の高い高分子に無機フィラーを分散させたものが例示できる。保護層中に含有した無機フィラーにより機械的強度を向上させ、さらに保護層に熱硬化性高分子を用いる事で非常に機械的強度の高い保護層とすることができる。保護層に用いる高分子は、熱硬化性高分子の他に熱可塑性高分子でも良いが、熱硬化性高分子は機械的強度が高く、クリーニングブレードとの摩擦による磨耗を抑える能力が極めて高いためより好ましい。
【００５７】
保護層は薄い膜厚であれば、電荷輸送能力を有していなくても支障はないが、電荷輸送能力を有しない保護層を厚く形成すると、感光体の感度低下、露光後電位上昇、残留電位上昇を引き起こしやすいため、保護層中に前述の電荷輸送物質を含有させたり、保護層に用いる高分子を電荷輸送能力を有するものを用いることが好ましい。感光層と保護層との機械的強度は一般に大きく異なるため、クリーニングブレードとの摩擦により保護層が磨耗し、消失すると、すぐに感光層は磨耗していってしまうため、保護層を設ける場合には、保護層は十分な膜厚とすることが重要であり、０．１〜１２μｍ、好ましくは１〜１０μｍ、さらに好ましくは２〜８μｍとすることが好ましい。保護層の膜厚が０．１μｍ以下では、薄すぎてクリーニングブレードとの摩擦により部分的に消失しやすくなり、消失した部分から感光層の磨耗が進んでしまうため好ましくない。保護層の膜厚が１２μｍ以上では、感度低下、露光後電位上昇、残留電位上昇が生じやすく、特に電荷輸送能力を有する高分子を用いる場合には、電荷輸送能力を有する高分子のコストが高くなってしまうため好ましくない。
【００５８】
保護層に用いる高分子としては、画像形成時の書き込み光に対して透明で、絶縁性、機械的強度、接着性に優れた物が望ましく、ＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。これらの高分子は熱可塑性高分子であっても良いが、高分子の機械的強度を高めるため、多官能のアクリロイル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基等を持つ架橋剤により架橋し、熱硬化性高分子とすることで、保護層の機械的強度は増大し、クリーニングブレードとの摩擦による磨耗を大幅に減少させることができる。
【００５９】
前述のように、保護層には電荷輸送能力を有していることが好ましく、保護層に電荷輸送能力を持たせるためには、
１．保護層に用いる高分子と前述の電荷輸送物質を混合して用いる、
２．電荷輸送能力を有する高分子を保護層に用いる、
という方法が考えられ、２の方法が、高感度で露光後電位上昇、残留電位上昇が少ない感光体を得ることができ好ましい。
電荷輸送層能力を有する高分子としては、化学式（１）に示すような高分子中に電荷輸送能力を有する基を例示することができる。この電荷輸送能力を有する基は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等の機械的強度の高い高分子の側鎖に付加することが好ましく、モノマーの製造が容易で、塗工性、硬化性にも優れるアクリル樹脂を用いることが好ましい。
ただし、式中のＡｒ１は置換もしくは未置換のアリーレン基を表わす。Ａｒ２、Ａｒ３は置換もしくは未置換のアリール基を表わし、同一であっても異なってもよい。
【００６０】
【化１】
2008224828.tif 000003
【００６１】
電荷輸送能力を有するアクリル樹脂は、化学式（１）の基を有する不飽和カルボン酸を重合させることにより機械的強度が高く、透明性にも優れ、電荷輸送能力も高い表面層を形成することができ、単官能の化学式（１）の基を有する不飽和カルボン酸に多官能の不飽和カルボン酸、好ましくは３官能以上の不飽和カルボン酸を混合することで、アクリル樹脂は架橋構造を形成し、熱硬化性高分子となり、保護層の機械的強度は極めて高いものとなる。多官能の不飽和カルボン酸に、化学式（１）の基を付加しても良いが、モノマーの製造コストが高くなってしまうため、多官能の不飽和カルボン酸には、化学式（１）の基を付加せず、通常光硬化性多官能モノマーを用いることが好ましい。
化学式（１）の基を有する単官能不飽和カルボン酸をしては、化学式（２）、化学式（３）を例示することができる。
【００６２】
【化２】
2008224828.tif 000004
【００６３】
【化３】
2008224828.tif 000005
【００６４】
上記式中の、Ｒ１ は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアリール基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、−ＣＯＯＲ７ （Ｒ７ は水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基または置換基を有してもよいアリール基）、ハロゲン化カルボニル基若しくはＣＯＮＲ８Ｒ９ （Ｒ８ およびＲ９ は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基または置換基を有してもよいアリール基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい）を表わし、Ａｒ１、Ａｒ２ は置換もしくは未置換のアリーレン基を表わし、同一であっても異なってもよい。Ａｒ３ 、Ａｒ４ は置換もしくは未置換のアリール基を表わし、同一であっても異なってもよい。Ｘは単結合、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル基、酸素原子、硫黄原子、ビニレン基を表わす。Ｚは置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアルキレンエーテル２価基、アルキレンオキシカルボニル２価基を表わす。ｍ、ｎは０〜３の整数を表わす。
【００６５】
多官能の不飽和カルボン酸の割合は表面層全体の、５〜７５重量％、好ましくは１０〜７０重量％、さらに好ましくは、２０〜６０重量％である。多官能不飽和カルボン酸の割合が５重量％以下では、保護層の機械的強度が不十分であり、７５％以上では、保護層に強い力が加わったときにクラックが発生しやすく、感度劣化も生じやすいため好ましくない。
保護層にアクリル樹脂を用いる場合には、上記不飽和カルボン酸を感光体に塗工後、電子線照射あるいは、紫外線等の活性光線を照射してラジカル重合を生じさせ、保護層を形成することができる。活性光線によるラジカル重合を行う場合には、不飽和カルボン酸に光重合開始剤を溶解したものを用いる。光重合開始剤は通常、光硬化性塗料に用いられる材料を用いることができる。
金属酸化物としては酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、ＴｉＯ、ＴｉＮ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アンチモン等が挙げられる。その他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、およびこれらの樹脂に無機材料を分散したもの等を添加することができる。
【００６６】
ドラム状の導電性支持体上に感光層を設けた感光体の両端には通常、感光体を支持し本体駆動装置からの回転を伝達するためのフランジが設けられている。フランジには機械的強度に優れるポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド等のエンジニアリングプラスチックが用いられ、機械的強度、剛性、導電性等を制御するために、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維、カーボン、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、アルミナ、シリカ等の充填剤や、各種添加剤を混合して用いる。これらのフランジは、ドラム状の導電性支持体に圧入し、接着剤等で固定される。 
【００６７】
本発明に用いる画像形成装置が画像形成できる最高の解像度はどのような解像度であっても高品質の画像形成を行うことができるが、特に１０００ｄｐｉ以上、好ましくは１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像形成において高品質の画像形成が可能となり、効果が高い。
本発明の画像形成装置においては、少なくとも感光体と帯電ローラ等を一体にし、交換部品として扱う、所謂プロセスカートリッジの形態にしておくと、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００６８】
図２は本発明をフルカラーの小型プリンタに適用した例を示す全体構成図である。
同図において符号１は画像形成装置本体、２は画像形成ユニット、３は転写装置、５は感光体、６は書込みユニット、７は両面ユニット、８は反転ユニット、９は定着装置、１０は現像装置、１１、１２は給紙カセット、１３は手差しトレイ、１４は帯電装置、２０は反転排紙路、２５は排紙ローラ対、２６は排紙トレイ、４５ａ、４５ｂは搬送ガイド板、４６は対をなす搬送ローラ、５４は反転搬送路、５５、５６は分離給紙部、５８は紙吸着ローラ、５９はレジストローラ対をそれぞれ示す。
画像形成装置本体（以下、単に「装置本体」と記す。）１内には、４個の像担持体である感光体を有する画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを、装置本体１に対してそれぞれ着脱可能に装着している。装置本体１の略中央に転写ベルト３ａを複数のローラ間に矢示Ａ方向に回動可能に装着した転写装置３を配置している。
その転写ベルト３ａの上側の面に、画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにそれぞれ設けられている感光体５が接触するように配置している。そして、その画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを配置している。
【００６９】
画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、同一の構成をしたユニットであり、画像形成ユニット２Ａはマゼンタ色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット２Ｂはシアン色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット２Ｃはイエロー色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット２Ｄはブラック色に対応する画像を形成する。
また、その画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの上方には書込みユニット６を、転写ベルト３ａの下方には両面ユニット７をそれぞれ配置している。この小型プリンタは、装置本体１の左方に、画像形成後の転写紙Ｐを反転させて排出したり、両面ユニット７へ搬送したりする反転ユニット８を装着している。
【００７０】
書込みユニット６は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたｆθレンズ、長尺シリンドルカルレンズ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザー光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体５上に照射される。
両面ユニット７は、対をなす搬送ガイド板４５ａ、４５ｂと、対をなす複数（この例では４組）の搬送ローラ４６とからなり、転写紙Ｐの両面に画像を形成する両面画像形成モード時には、片面に画像が形成されて反転ユニット８の反転搬送路５４に搬送されてスイッチバック搬送された転写紙Ｐを受入れて、それを給紙部に向けて搬送する。
反転ユニット８は、それぞれ対をなす複数の搬送ローラ４６と、対をなす複数の搬送ガイド板４５とからなり、上述したように両面画像形成する際の転写紙Ｐを表裏反転させて両面ユニット７へ搬出したり、画像形成後の転写紙Ｐをそのままの向きで機外に排出したり、表裏を反転させて機外に排出したりする働きをする。給紙カセット１１、１２が設けられている給紙部には、転写紙Ｐを１枚ずつ分離して給紙する分離給紙部５５、５６がそれぞれ設けられている。
【００７１】
転写ベルト３ａと反転ユニット８との間には、画像が転写された転写紙Ｐの画像を定着する定着装置９が設けられている。その定着装置９の転写紙搬送方向下流側には、反転排紙路２０を分岐させて形成し、そこに搬送した転写紙Ｐを排紙ローラ対２５により排紙トレイ２６上に排出可能にしている。
また、装置本体１の下部には、上下２段にサイズの異なる転写紙Ｐを収納可能な給紙カセット１１、１２を、それぞれ配設している。さらに、装置本体１の右側面には、手差しトレイ１３を矢示Ｂ方向に開閉可能に設け、その手差しトレイ１３を開放することにより、そこから手差し給紙ができるようにしている。
【００７２】
次に、この画像形成装置の画像形成における動作について説明する。画像形成の動作を開始させると、各感光体が図２で時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体５の表面が帯電ローラ１４ａにより一様に帯電される。そして、画像形成ユニット２Ａの感光体５には、書込みユニット６によりマゼンタの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット２Ｂの感光体５にはシアンの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット２Ｃの感光体５にはイエローの画像に対応するレーザ光が、さらに画像形成ユニット２Ｄの感光体５にはブラックの画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、感光体５が回転することにより現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの位置に達すると、そこでマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各トナーにより現像されて、４色のトナー像となる。このときに、トナーに外添している潤滑剤が同時に感光体表面に供給される。
【００７３】
一方、給紙カセット１１、１２から転写紙Ｐが分離給紙部により給紙され、それが転写ベルト３ａの直前に設けられているレジストローラ対５９により、各感光体５上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙Ｐは、転写ベルト３ａの入口付近に配設している紙吸着ローラ５８によりプラスの極性に帯電され、それにより転写ベルト３ａの表面に静電的に吸着される。そして、転写紙Ｐは、転写ベルト３ａに吸着した状態で搬送されながら、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラック色の各トナー像が順次転写されていき、４色重ね合わせのフルカラーのトナー画像が形成される。このときに、トナーに外添された潤滑剤も同時に転写されるが、トナーの一部は転写されず感光体上に付着して残留する。その転写紙Ｐは、定着装置９で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着され、その後は指定されたモードに応じた排紙系を通って、装置本体１上部の排紙トレイ２６に反転排紙されたり、定着装置９から直進して反転ユニット８内を通ってストレート排紙されたり、あるいは、両面画像形成モードが選択されているときには、前述した反転ユニット８内の反転搬送路に送り込まれた後にスイッチバックされて両面ユニット７に搬送され、そこから再給紙されて画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが設けられている画像形成部で、裏面に画像が形成された後に排出される。
【００７４】
図３は画像形成ユニットの構成を示す概略図である。
同図において符号１５はクリーニング手段、１７は潤滑剤塗布手段、１８は廃トナー収納部をそれぞれ示す。
その画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、同図に示すように帯電ローラ１４ａと、静電潜像が形成される感光体５と、その感光体５の表面をクリーニングするクリーニングブレード１５ａを備えるクリーニング手段と潤滑剤を塗布するブラシ状ローラ１７ａを備える潤滑剤塗布手段１７とから構成されている。
一方、転写ベルト３ａから離れた感光体５はそのまま回転を続け、ブラシ状ローラ１７ａが潤滑剤成型体１７ｂから掻き取った潤滑剤を感光体５に塗布する。また、感光体５上には未転写の残留トナーが存在し、その表面には潤滑剤が付着している。この残留トナーをクリーニングブレードでクリーニングするときに、トナーを感光体５に押圧するためにトナー上の潤滑剤が感光体５表面に膜を形成する。同時に、ブラシ状ローラ１７ａから供給されて感光体５上にある潤滑剤も、感光体５に押圧されるために感光体５上に膜を形成する。
以後の画像形成では、上述した画像形成プロセスが繰り返されるが、感光体５上に形成される潤滑剤の膜は非常に薄いために帯電装置１４による帯電を阻害することない。その後、感光体５上に再度現像されたトナー像は、転写ベルト３ａに吸着した状態の転写紙Ｐに転写される。
【００７５】
帯電ローラ１４ａは、導電性または半導電性で、直流もしくはは交流のどちらか一方の電圧、あるいは両方を重畳させた電圧を印加して感光体５上に電荷を付与して感光体５を帯電させる。帯電ローラ１４ａにはローラ表面をクリーニングするための帯電ローラクリーニングブラシ１４ｂが当接している。
クリーニング手段では、クリーニングブレード１５ａにより掻き落としたトナーを、ブラシ状ローラ１７ａでトナー搬送オーガ１５ｄ側に移動させ、そのトナー搬送オーガ１５ｄを回転させることにより回収した廃トナーを、図示しない廃トナー収納部に搬送するようにしている。
【００７６】
塗布手段１７は、ここでは画像形成ユニット本体に組み込まれており、潤滑剤成型体１７ｂと、潤滑剤成型体１７ｂに接触して潤滑剤を削り取り、感光体５の表面に供給するブラシ状ローラ１７ａと、ブラシ状ローラ１７ａに付着したトナーを除去するブラシローラスクレーパと、潤滑剤成型体１７ｂをブラシ状ローラ１７ａに所定の圧力で押圧する加圧スプリング１７ｄとにより主に構成されている。潤滑剤成型体１７ｂは直方体状に形成されている。ブラシ状ローラ１７ａは感光体５の軸方向に延びる形状を有している。加圧スプリング１７ｄは、潤滑剤成型体１７ｂをほぼ全てを使い切れるように、ブラシ状ローラ１７ａに対して付勢されている。潤滑剤成型体１７ｂは消耗品であるため経時的にその厚みが減少するが、加圧スプリング１７ｄで加圧されているために常時ブラシ状ローラ１７ａに当接させることで潤滑剤を掻き取り、その後感光体５に供給・塗布する。
【００７７】
現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは感光体５に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラは外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。本実施例では現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる。
キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は２０〜６５μｍ、好ましくは３０〜６０μｍ程度が適当である。キャリア被覆層形成に使用される樹脂は、スチレン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂またはこれらの混合物、共重合体を用いることができる。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
【００７８】
本発明の画像形成装置に用いられるトナーは、潤滑剤を含有させて、感光体５にトナーが現像されることで感光体５に潤滑剤を供給・塗布される。図２に示すように、現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、構成が全て同一のものであり、それらは使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄである。そして、現像装置１０Ａはマゼンタ色のトナーを使用し、現像装置１０Ｂはシアン色のトナーを使用し、現像装置１０Ｃはイエロー色のトナーを使用し、現像装置１０Ｄはブラック色のトナーをそれぞれ使用する。そして、その各色の現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ内には、トナーとキャリアからなる現像剤が収容されている。
【００７９】
ブラシ状ローラ１７ａは、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂、フッ素樹脂、アミド樹脂等から選択することができる。特に、摩耗に強く、強度が高いアミド樹脂が好ましい。このブラシは、導電性粉末を含有しても良い。導電性粉末としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、黒鉛、または、銅、銀等の金属粉末を用いることができる。このとき、ブラシは、導電性または半導電性にし、具体的には電気抵抗は１０２〜１０８Ω・ｃｍの範囲にする。ブラシが絶縁性では、バイアスを印加することができない。また、感光体またはトナーとの摺擦・接触でブラシが電荷を帯びても減衰しないという不具合がある。ブラシは、アースに接地することが好ましい。電荷を帯びるのを防止するためである。また、直流と交流の電圧を重畳させたバイアスを印加してもよい。
【００８０】
ここで、潤滑剤成型体１７ｂを、自重を含め加圧スプリングで２００ｍＮ以上の圧力でブラシ状ローラ１７ａに押圧する。圧力が大きくなるにしたがって、ブラシが潤滑剤成型体１７ｂから掻き取る潤滑剤が多くなり、感光体５に塗布される潤滑剤の量が多くなって感光体５の摩擦係数を低下させることができる。
【００８１】
また、ブラシ状ローラ１７ａは、感光体５と接触する部分では同方向に回転させる。この方向に回転させることでブラシ状ローラ１７ａに付着している潤滑剤を、感光体５に衝撃を与えることなく供給することができる。この、ブラシ状ローラ１７ａで感光体５に供給する際に潤滑剤の膜を形成する必要はなく、感光体５上に供給された潤滑剤はクリーニングブレード１５ａの押圧力で潤滑剤の膜を形成する。したがって、ここでは、衝撃を与えることなく供給するために同方向で回転させることが好ましい。さらに、ブラシ状ローラ１７ａと感光体５との周速比（感光体周速／ブラシ状ローラの周速）は、０．８〜１．２の範囲にあることが好ましい。周速比が０．８未満では潤滑剤の供給量が少なくなり、１．２を越えると衝撃で感光体５に傷をつけることがあり、感光体５の寿命を短くすることがある。さらに、小さな衝撃でブラシから感光体５に潤滑剤を供給するために、１．０〜１．１の範囲にあることが、さらに、好ましい。
【００８２】
潤滑剤塗布機構に用いるブレードの材料は、特に制限されるものではなく、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。
【００８３】
これらのブレードは、ブレード支持体に、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クリーニングブレードの長さ、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、２〜１０ｍｍ程度であれば更に好ましく使用できる。
【００８４】
潤滑剤塗布機構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し、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が、これに限定されるものではない。
【００８５】
また、保護層形成機構で像担持体を押圧する力は、潤滑剤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く、１０ｇｆ／ｃｍ以上６０ｇｆ／ｃｍ以下であることがより好ましい。
【００８６】
なお、上述しの実施形態では、二成分現像剤を用いているが、本発明は、一成分現像剤でも同様の効果を得ることができる。また、本発明は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用することができ、また、カラー画像形成装置でなく、モノクロ画像形成装置にも適用することができる、なお、プリンタに限らず、複写機やファクシミリ等の他の画像形成装置にも適用できることは言うまでもない。
【００８７】
本発明に使用されるトナーは、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて、他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール等を用いることができる。
【００８８】
トナーに使用される着色材（例えばイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック）としては、トナー用として公知のものが使用できる。着色材の量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１から１５重量部、より好ましくは０．１５〜９重量部が適当である。
荷電制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、第４級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、より好ましくは０．２〜７重量部である。
【００８９】
その他、得られたトナー粒子には、流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、フェライト、マグネタイト等の金属酸化物の微粒子およびそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、ジルコアルミネート、四級アンモニウム塩、脂肪酸、脂肪酸金属塩、フッ素系活性剤、溶剤、ポリマー等の処理剤によって表面処理または被覆したもの、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸またはその金属塩の微粒子、およびそれら微粒子を前記処理剤により表面処理したもの、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粒子およびそれら微粒子を前記処理剤で表面処理または被覆したもの、などが用いられる。これら流動性付与剤の粒径は、０．０１〜３μｍの範囲のものが使用される。
【００９０】
これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子１００重量部に対して０．１〜７．０重量部、特に０．２〜５．０重量部の範囲が好ましい。トナー粒子と流動性付与剤との混合方法は、粉体が流動状態で気流または機械力などにより高速運動させ、実質的に粉砕を起こさないように行う。混合機としては、高速流動型の混合機、例えば、ヘンシェルミキサー、ＵＭミキサー等である。
二成分現像剤用トナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材および必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダーまたは二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。
【００９１】
キャリア被覆層形成に使用されるフッ素含有単量体としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがあり、その重合体としては、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、パーフルオロアルキルビニルエーテル−ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド重合体、テトラフルオロエチレン共重合体、フッ素原子を置換してなるビニルエーテルを含有する重合体、フッ素原子を置換してなるビニルケトンを含有する重合体、フッ素化アルキルアクリレート重合体、またはフッ素化アルキルメタアクリレート重合体がある。
【００９２】
前記フッ素含有単量体と共重合する成分としては、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、酢酸ビニル、エチレン、プロピレン等がある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
【００９３】
この発明において使用するトナーには、０．０５〜０．２ｗｔ％の潤滑性物質（例えばステアリン酸亜鉛）を外添されていることが好ましい。このようにすると、潤滑性物質を感光体５の表面に塗布することができる。上述したカラープリンタでは、画像形成時、例えば帯電装置１４で帯電バイアスを印加するが、その際にオゾンや窒素酸化物等の放電生成物が発生してそれが感光体５に付着し、転写材上に記録するトナー画像の画像品質を劣化する。また放電により有機感光体である感光体５の表層が酸化して磨耗が進むこともわかってきている。感光体に潤滑性物質の薄い層を形成することによって感光体５の表面エネルギを低下し、フィルミングを防止して付着物が付き難くくするとともに、潤滑性物質の層が保護層となって放電による感光体の表層の酸化を防ぎ、像担持体の磨耗を低減できるのである。トナーに潤滑性物質を外添することにより、専用の潤滑性物質塗布装置を不要として小型化を図り、コストダウンを図ることもできる。
【００９４】
図４は実験に使用した潤滑剤塗布用装置を示す図である。
同図において符号は図３において示した符号を援用する。
実験は、同じ条件で作製した感光体ドラムに、潤滑剤塗布に関し異なる条件を与えて、それぞれの感光体上の潤滑剤粒子を観察し、さらにその感光体で多数枚の画像形成を行って、異常画像発生の有無を判定した。
【００９５】
直径３０ｍｍのアルミニウムドラム（導電性支持体）上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層および保護層を、順に塗布した後、乾燥し、４．２μｍの下引き層、約０．１５μｍの電荷発生層、２１μｍの電荷輸送層、約４．５μｍの保護層からなる感光体を作製した。このとき、保護層の塗工はスプレー法により、それ以外は浸漬塗工法により行った。保護層には、平均粒径０．２０μｍのアルミナを２２．５重量％添加した。作製した感光体の両端にプラスチック製のフランジを圧入した。
感光体に、タイプＡ〜Ｆのようにステアリン酸亜鉛を塗布し、各タイプの感光体を作製した。
【００９６】
＜タイプＡ＞
感光体５には使用開始前に潤滑剤は塗布しなかった。
タイプＢ〜Ｆの感光体５について、ステアリン酸亜鉛を潤滑剤塗布用装置で塗布した。
＜タイプＢ＞
感光体とクリーニングブレ−ド１５ａ、固形のステアリン酸亜鉛バー１７ｂ、ステアリン酸亜鉛塗布用ブラシローラ１７ａをそれぞれ潤滑剤塗布用の装置に装着した。ブラシローラ１７ａによりステアリン酸亜鉛バー１７ｂを摺擦により削り、微粉末状となったステアリン酸亜鉛をブラシローラ１７ａに付着させた。そして、このブラシローラ１７ａに付着したステアリン酸亜鉛をブラシロ−ラ１７ａの回転によって感光体ドラム５の表面に供給した。供給直後にクリーニングブレード１５ａをカウンタ方式で当接させて５〜１０分ステアリン酸亜鉛を塗布した。その後、ステアリン酸亜鉛バー１７ｂおよびブラシローラ１７ａを取り外し、ブレード１５ａをカウンタ方式で押し当てながら感光体５を５分間回転させた。
【００９７】
＜タイプＣ＞
上述のタイプＢの感光体と同様に、感光体５へステアリン酸亜鉛を塗布した。ただし、ブレード加圧条件のみ多少増加させた。
＜タイプＤ＞
上述のタイプＢの感光体と同様に、感光体５へステアリン酸亜鉛を塗布した。ただし、ブレード加圧条件のみ多少減少させた。
【００９８】
＜タイプＥ＞
ポリウレタン製のスポンジに潤滑剤の粉を２５０ｍｇ振り掛け、感光体５を回転させながらスポンジを押し付けた。
＜タイプＦ＞
タイプＢの感光体と同様にステアリン酸亜鉛を感光体５に塗布した。ただし、ブレードを用いず、ブラシローラのみで塗布した。
【００９９】
何れの感光体も、ステアリン酸亜鉛を塗布後、感光体５に圧縮空気を吹き付け、過剰のステアリン酸亜鉛粒子を除去した。
作製した感光体をＸＰＳ分析法によって感光体５表面の金属の被覆率を測定し、また、ＩＣＰ発光分析によって感光体５表面の亜鉛量の測定を行った。
【０１００】
ＸＰＳによる分析は以下の手順で行う。感光体５を切り出し、試料ホルダーに固定してＸＰＳによる測定を行う。さらに、検出されたピークについて解析を行い亜鉛元素のａｔｏｍｉｃ％を算出した。測定装置には、ＰＨＩ社製１６００Ｓ型Ｘ線光電子分光装置を用いた。測定条件は、Ｘ線源をMｇＫα（１００W）とし、分析領域を０．８×２．０ｍｍとした。
ＩＣＰによる亜鉛量の測定は以下の手順で行う。感光体５の感光層を２ｃｍ×２ｃｍの大きさ分引き剥がして試料とし、試料を硫酸、硝酸、塩酸で加熱分解後、超純水で定溶して検液とする。ＩＣＰ−ＡＥＳ法により検液中の亜鉛の定量分析を行う。さらに、得られた定量結果より、単位面積（ｃｍ２）当たりの亜鉛の量として換算した。測定装置にはエスアイアイ・ナノテクノロジー製ＳＰ５１００型ＩＣＰ−ＡＥＳを用いた。
【０１０１】
それぞれのタイプＡ〜Ｆ内での亜鉛の検出量のバラツキは±５％以内と小さく、それぞれのタイプＡ〜Ｆでの亜鉛量の測定結果の平均値は表１のようになった。
【０１０２】
【表１】
2008224828.tif 000006
【０１０３】
帯電ローラ（φ１１．５）の端部より１３ｍｍの位置に、幅１０ｍｍ、厚さ４５μｍのギャップテープを貼り付けた。帯電ローラを感光体上に配置し、スプリングで帯電ローラを感光体に押付け、感光体の線速１８５ｍｍ／秒で、感光体と帯電ローラの間に、−６００Ｖの直流電圧に周波数１２５０Ｈｚ、振幅１２００Ｖの交流電圧を印加して画像形成を行った。（画像形成装置には、４連タンデムカラー画像形成装置として、リコー製：ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ Ｃ４５５改造機を用いた。）
ステアリン酸亜鉛塗布は、図４のように、クリーニングブレード１５ａの直前に、ブラシローラ１７ａをステアリン酸亜鉛バー１７ｂおよび感光体５の両方に押し当て、ブラシローラ１７ａがステアリン酸亜鉛バー１７ｂを摺擦により削り、微粉末状となったステアリン酸亜鉛をブラシ１７ａに付着させる構成とした。ブラシローラ１７ａの種類や、ブラシローラ１７ａを押し付ける圧力により、感光体５上に供給されるステアリン酸亜鉛の粒子の大きさと供給量は変化させることができる。そして、このブラシローラ１７ａに付着したステアリン酸亜鉛をブラシローラ１７ａの回転によって感光体ドラム５の表面に供給した。帯電ローラ（図示省略）はクリーニングブレードの下流側に位置している。
【実施例１】
【０１０４】
図５は実験に用いた画像サンプルを示す図である。
タイプＡの感光体を各色用の感光体ユニットに搭載した。図１に示した約１μｍのポリエステル繊維を束ね、圧縮することで、約５２μｍとした繊維を植毛したブラシを潤滑剤塗布ブラシに用い、ブラシから感光体上に供給されるステアリン酸亜鉛粒子の大きさを最大約４５μｍとして、図５のようなＡ４の１ｂｙ１のハーフトーン画像（以下、単にハーフトーン画像と呼ぶ）を２０００枚画像形成した。ブラック用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０（キーエンス製）（以下、単に測定顕微鏡と呼ぶ）にて観察したところ、最大のステアリン酸亜鉛粒子は１９μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、４７個であった。
さらに５０００枚画像形成を行った後、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのハーフトーン画像を画像形成したところ、許容範囲であるものの、ブラック、マゼンタの画像にうっすらとスジ状の異常画像が見られた。
【０１０５】
＜比較例１＞
実施例１において、潤滑剤塗布ブラシに、直径約３０μｍの導電性ポリエステル繊維を静電植毛したブラシを用いる以外は実施例１と同様の画像形成装置を作製した。このブラシをステアリン酸亜鉛バーに押し付け、ブラシから感光体上に供給されるステアリン酸亜鉛粒子の大きさは最大約９０μｍであった。実施例１と同様にハーフトーン画像を２０００枚画像形成した。各色用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を測定顕微鏡にて観察したところ、最大のステアリン酸亜鉛粒子は５５〜６５μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、４２０〜５４０個であった。
さらに５０００枚画像形成を行った後、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのハーフトーン画像を画像形成したところ、各色の画像には、スジ状の異常画像が、はっきりと多数発生してしまっていた。
【０１０６】
＜比較例２＞
比較例１において、潤滑剤塗布ブラシの繊維の太さを約２５μｍとする以外は比較例１と同様の画像形成装置を作製した。このブラシをステアリン酸亜鉛バーに押し付けたところ、ブラシから感光体上に供給されるステアリン酸亜鉛粒子の大きさは最大約６５μｍであった。
実施例１と同様にハーフトーン画像を２０００枚画像形成した。各色用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を測定顕微鏡にて観察したところ、最大のステアリン酸亜鉛粒子は２３〜４５μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、５６〜９７個であった。
さらに５０００枚画像形成を行った後、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのハーフトーン画像を画像形成したところ、各色の画像には、比較例１の画像よりも弱いものの、スジ状の異常画像が、はっきりと多数発生してしまっていた。
【０１０７】
＜比較例３＞
比較例１において、感光体にタイプＦを用いる以外は比較例１と同様に画像形成装置を作製した。
実施例１と同様にハーフトーン画像を２０００枚画像形成した。各色用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を測定顕微鏡にて観察したところ、５２〜５８μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、８８〜１６６個であった。
さらに５０００枚画像形成を行った後、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのハーフトーン画像を画像形成したところ、各色の画像には、比較例１の画像よりも弱いものの、スジ状の異常画像が、はっきりと多数発生してしまっていた。
【実施例２】
【０１０８】
実施例１において、感光体をタイプＢとする以外は実施例１と同様の画像形成装置を作製した。実施例１と同様にハーフトーン画像を２０００枚画像形成した。各色用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を測定顕微鏡にて観察したところ、最大のステアリン酸亜鉛粒子は１６〜１９μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、３０〜４１個であった。
さらに５０００枚画像形成を行った後、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのハーフトーン画像を画像形成したところ、高画質の画像が得られた。
【実施例３】
【０１０９】
実施例２において、約０．９μｍのポリエステル繊維を束ね、圧縮することで、約５０μｍとした繊維を植毛したブラシを潤滑剤塗布ブラシに用いる以外は、実施例２と同様に画像形成装置を作製した。
ブラシから感光体上に供給されるステアリン酸亜鉛粒子の大きさを最大約４０μｍとして、ハーフトーン画像を２０００枚画像形成した。ブラック用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を測定顕微鏡にて観察したところ、最大のステアリン酸亜鉛粒子は１３〜１４μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、２０〜２８個であった。
さらに画像形成を８０００枚の画像形成を行った後、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのハーフトーン画像を画像形成したところ、高画質の画像が得られた。
【０１１０】
以上、実施例１〜３、比較例１〜３の比較から、帯電直下の感光体表面に存在する潤滑剤の粒径は、２０μｍ以下とし、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり５０個以下とすることで、実使用上問題のない画像形成が可能となることが分かる。
【０１１１】
図６は潤滑剤塗布機構の他の例を説明するための図である。
同図において符号２１７は保護剤の均し機構を示す。
図４に示した塗布機構では、潤滑剤の塗布機構とクリーニング機構とが共用になっている。このような構成は、装置がコンパクトになるため、好ましいが、転写残トナーの量が多いと、潤滑剤が残トナーと混合され、効率的に感光体に潤滑剤が塗布されにくくなってしまう。また、トナーが球形の場合には、クリーニングブレードをトナーがすり抜けていきやすく、そのすり抜けたトナーとともに、大きな潤滑剤がすり抜け、帯電ローラ直下に到達する場合がある。
そのため、図６のように、クリーニング機構１５による残トナーのクリーニング後に、保護剤の塗布機構１７を設けることが大変好ましい。
【０１１２】
前述のように、ブラシ１７ａを潤滑剤に押し付けて潤滑剤粒子を生成し、潤滑剤粒子はブラシ１７ａに付着してさらに感光体５に供給される。このとき、ブラシ１７ａに付着した潤滑剤粒子は、感光体５が潤滑剤で完全に覆われていれば、感光体５へ供給されにくくなり、ブラシ１７ａに付着したままとなる。実際には感光体５を覆った潤滑剤が、帯電による分解や、トナー粒子に付着されて剥離もしくは消失し、その部分に潤滑剤が付着する。すでに潤滑剤が付着しているブラシを、潤滑剤に押し付けても、新たな潤滑剤粒子は、ブラシに付着し難くなる。感光体５を覆った潤滑剤がトナー粒子に付着する量は、かなり多いため、同図に示すように、潤滑剤の塗布工程の前に、転写残トナーを除去しておけば、潤滑剤の感光体５への供給量は少なくなるため、大変好ましい。
【実施例４】
【０１１３】
感光体のクリーニング、潤滑剤塗布機構を、図６に示すような構成に改良した。感光体にタイプＣを用い、潤滑剤塗布ブラシには約０．７μｍのポリエステル繊維を束ね、圧縮することで、約４８μｍとした繊維を植毛したブラシを用いた。このブラシをステアリン酸亜鉛バーに押し付けたところ、ブラシから感光体上に供給されるステアリン酸亜鉛粒子の大きさは最大約３１μｍであった。
ハーフトーン画像を１０００枚画像形成した。各色用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を測定顕微鏡にて観察したところ、最大のステアリン酸亜鉛粒子は１２〜１４μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、４〜１６個であった。
さらに９０００枚画像形成を行った後、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのハーフトーン画像を画像形成したところ、高画質の画像が得られた。
【実施例５】
【０１１４】
ブラック用感光体ユニット、マゼンタ用感光体ユニットの感光体にタイプＥ、シアン用感光体ユニット、イエロー用感光体ユニットの感光体にタイプＤを用いる以外は実施例４と同様に画像形成装置を作製した。
ハーフトーン画像を１０００枚画像形成した。各色用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を測定顕微鏡にて観察したところ、ブラック用感光体、マゼンタ用感光体上の最大のステアリン酸亜鉛粒子はそれぞれ１６、１９μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、それぞれ４２、４６個であった。一方、シアン用感光体、イエロー用感光体の感光体上の最大のステアリン酸亜鉛粒子はそれぞれ１２、１３μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、それぞれ６、８個であった。
【０１１５】
これら感光体上のステアリン酸亜鉛の被覆率、存在量を測定したところ、表２に示すようになった。
【０１１６】
【表２】
2008224828.tif 000007
【０１１７】
同様の画像形成装置を再び作製し、ハーフトーン画像を２００００枚画像形成した。各色用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を測定顕微鏡にて観察したところ、ブラック用感光体、マゼンタ用感光体上の最大のステアリン酸亜鉛粒子はそれぞれ17、１９μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、それぞれ４３、４６個であった。一方、シアン用感光体、イエロー用感光体の感光体上の最大のステアリン酸亜鉛粒子はそれぞれ１３、１３μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、それぞれ４、２個であった。
ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのハーフトーン画像を画像形成したところ、ブラック、マゼンタの画像には、実使用上は問題ないものの画像を凝視すると、かすかにスジ状の異常画像が見られた。シアン、イエローの画像は高画質の画像であった。
【実施例６】
【０１１８】
潤滑剤塗布ブラシには約１．２μｍのポリエステル繊維を束ね、圧縮することで、約４０μｍとした繊維を植毛したブラシを用いた。このブラシをステアリン酸亜鉛バーに押し付けたところ、ブラシから感光体上に供給されるステアリン酸亜鉛粒子の大きさは最大約２９μｍであった。
ハーフトーン画像を５０００枚画像形成した。各色用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を測定顕微鏡にて観察したところ、最大のステアリン酸亜鉛粒子は４〜７μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、０〜５個であった。
さらに３５０００枚画像形成を行った。各色用感光体ユニットの帯電直下の感光体表面を測定顕微鏡にて観察したところ、最大のステアリン酸亜鉛粒子は３〜６μｍであり、粒径５〜２０μｍの潤滑剤粒子は１ｍｍ２当たり、０〜２個であった。
ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのハーフトーン画像を画像形成したところ、高画質の画像が得られた。
【０１１９】
以上説明したように、
請求項１によれば、黒スジの発生のない、高画質の画像形成が可能な画像形成方法を提供できる。
請求項２によれば、帯電能力の高い帯電ローラを用いても、高画質の画像形成が可能な画像形成方法を提供できる。
請求項３によれば、黒スジの発生のない、高画質の画像形成が可能な画像形成方法を提供できる。
請求項４によれば、感光体上に潤滑剤が効率よく塗布されるようになるため、黒スジの発生のない、高画質の画像形成が可能な画像形成方法を提供できる。
請求項５によれば、残トナーがない状態で潤滑剤が塗布できるため、潤滑剤を均一に感光体上に塗布されるようになるため、黒スジの発生のない、高画質の画像形成が可能な画像形成方法を提供できる。
請求項６〜８によれば、黒スジの発生のない、高画質の画像形成が可能な長寿命の画像形成方法を提供できる。
請求項９によれば、感光体上の凹凸が、金属石鹸を効率的に保持できるため、黒スジの発生のない、高画質の画像形成が可能な長寿命の画像形成方法を提供できる。
請求項１０によれば、黒スジの発生のない、高画質の画像形成が可能な画像形成装置を提供できる。
請求項１１によれば、高画質の画像形成が可能な長寿命の画像形成方法に用いるプロセスカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】好適に用いられるブラシの一例のＳＥＭ像を示す図である。
【図２】本発明をフルカラーの小型プリンタに適用した例を示す全体構成図である。
【図３】画像形成ユニットの構成を示す概略図である。
【図４】実験に使用した潤滑剤塗布用装置を示す図である。
【図５】実験に用いた画像サンプルを示す図である。
【図６】潤滑剤塗布機構の他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２１】
５      感光体
１４      帯電装置
１５      クリーニング手段
１７      潤滑剤塗布手段
【図１】
2008224828.tif 000008
【図２】
2008224828.tif 000009
【図３】
2008224828.tif 000010
【図４】
2008224828.tif 000011
【図５】
2008224828.tif 000012
【図６】
2008224828.tif 000013