(57)【要約】【課題】電子写真方式による画像形成装置において、高画質化の要求に応えるため、トナーの平均粒径は小さくなり、より丸い形状になってきている。このため、残トナーのクリーニング処理用のブレードにはより強い圧力が必要になり、像担持体表面の耐久性に悪影響を与える。ソリッド状の固体潤滑剤をブラシ等の供給部材により掻き取り、像担持体表面へ供給・塗布し、均一な潤滑層を形成するが、供給される潤滑剤粒子の大きさが不揃いのため、均しブレードを用いても均一化はむずかしく、像担持体の傷や均しブレードの磨耗といった不具合が発生する。【解決手段】潤滑剤用基材として用いるワックスに、無機の微粒子、例えばアルミナの微粒子を含有させる。微粒子としては円形度ＳＲが０．４０〜０．８０のものを用いる。ただし、円形度ＳＲ＝粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長、と定義する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体表面に付与して該像担持体表面を保護する像担持体用保護剤であって、円形度ＳＲ＝粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長、と定義するとき、少なくともワックスと、平均一次粒径が０．１μｍ以上、２．０μｍ以下で、前記円形度ＳＲが０．４０〜０．８０の微粒子を含有することを特徴とする像担持体用保護剤。
【請求項２】
請求項１に記載の像担持体用保護剤において、前記微粒子が無機粒子であることを特徴とする像担持体用保護剤。
【請求項３】
請求項２に記載の像担持体用保護剤において、前記無機粒子がアルミナであることを特徴とする像担持体用保護剤。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の像担持体用保護剤において、ワックスの重量をＡとし、微粒子の重量をＢとするとき、前記ワックスの含有量が、ＡとＢの和に対して２０重量％以上、６０重量％以下であることを特徴とする像担持体用保護剤。
【請求項５】
像担持体に近接配置可能に構成される保護層形成装置であって、前記像担持体表面に像担持体用保護剤を供給可能に配置される保護剤供給部材と、該保護剤供給部材に前記像担持体用保護剤を押圧して当接させる押圧力付与部材とを有し、前記像担持体用保護剤が請求項１ないし４のいずれか１つに記載の像担持体保護剤であることを特徴とする保護層形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の保護層形成装置において、該装置が前記像担持体表面に近接配置されたとき、前記像担持体保護剤を、供給部材を介して前記像担持体表面へ供給することを特徴とする保護層形成装置。
【請求項７】
像担持体と、該像担持体表面上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、トナー像が転写媒体に転写されたあとの前記像担持体表面に、像担持体保護剤を塗布または付着させる保護層形成工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを有する画像形成方法において、前記像担持体保護剤は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の像担持体保護剤であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項８】
像担持体と、該像担持体表面上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、トナー像が転写媒体に転写されたあとの前記像担持体表面に、像担持体保護剤を塗布または付着させる保護層形成手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、前記保護層形成手段は、請求項５または６に記載の保護層形成装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像形成装置において、前記像担持体の回転方向に関し、前記転写手段より下流側、かつ前記保護層形成手段より上流側に、前記像担持体表面に残留したトナーを、該像担持体との摺擦によって該表面から除去するクリーニング装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記像担持体表面に接触または近接して配置された帯電装置を備えてい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おいて、前記帯電装置は、交流成分を有する電圧印加装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
画像形成装置本体に対し着脱可能に構成され、少なくとも、像担持体と、保護層形成手段とを有するプロセスカートリッジであって、前記保護層形成手段は請求項５または６に記載の保護層形成装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体の回転方向に関し、前記保護層形成手段より上流側に、前記像担持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段を設けたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
像担持体を有するプロセスカートリッジと、前記像担持体表面上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、前記プロセスカートリッジは、請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体の表面を保護する保護剤、特に、電子写真方式を利用した画像形成に用いる像担持体保護剤、像担持体表面に保護剤による保護層を形成する保護層形成装置、該像担持体保護剤を用いる画像形成方法、該保護層形成装置を有する画像形成装置ならびにプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式による画像形成では、光導電性物質等の像担持体上に静電荷による潜像を形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナー粒子を付着させ可視像を形成している。トナーにより形成された可視像は、最終的に紙等の転写媒体に転写後、熱、圧力や溶剤気体等によって転写媒体に定着され、出力画像となる。
これら電子写真方式による画像形成装置は、一般的にドラム形状やベルト形状をした像担持体；一般には感光体；を回転させつつ一様に帯電し、レーザー光等により像担持体上に潜像パターンを形成し、これを現像装置により可視像化して、更に転写媒体上に転写を行っている。
【０００３】
また、転写媒体へトナー像を転写した後の像担持体上へは、転写されなかったトナー成分が残存する。これらの残存物が、そのまま帯電工程に搬送されると、像担持体の均等な帯電を阻害することがしばしば有るため、一般的には、転写工程を経た後に、像担持体上に残存するトナー成分等を、クリーニング工程にて除去し、像担持体表面を十分に清浄な状態とした上で、帯電が行われる。
このように、像担持体表面は帯電、現像、転写、クリーニング等の各工程で、さまざまな物理的ストレスや電気的ストレスを受け、使用時間を経るに伴って表面状態が変化する。
これらのストレスのうちクリーニング工程での摩擦によるストレスは、像担持体を摩耗させ、また、擦過傷を発生させることが知られている。
【０００４】
また、帯電工程における像担持体への電気的ストレスも、像担持体表面の状態を大きく変化させる。この電気的ストレスは、像担持体表面近傍で放電現象を伴う、接触帯電方式や近接帯電方式で顕著である。これらの帯電方式では、像担持体表面で多くの活性種や反応生成物が発生し、また、放電領域の大気中で発生した活性種や反応生成物の像担持体表面への吸着が多く生じることから、像担持体表面の付着力が増加し、クリーニング性が悪化して異物付着（フィルミング）が発生しやすくなる。更に、特に直流成分に交流成分を重畳した帯電方式においては、像担持体表面層中の材料に対する影響が大きく、樹脂分子鎖の切断による分子量低下、高分子鎖の絡み合い度の低下、樹脂の蒸発等の化学的劣化が生じる。このような状況下において、クリーニングブレード等で像担持体表面が機械的に摺擦されると、像担持体の摩耗がより一層促進されることになる。
【０００５】
このように、近年の電子写真方式ではクリーニング性、感光体摩耗の問題が顕著となってきており、これらを安定に両立させることが大きな課題となっている。
このような課題を解消すべく、これまでにも像担持体とクリーニング部材間の摩擦力低減や、像担持体表面の化学的劣化の抑制を目的に、各種潤滑剤や潤滑成分の供給・膜形成方法について多くの提案がなされている（例えば、特許文献１、２、３、４  参照。）。
特許文献１、特許文献２には機械的摺擦を低減する潤滑剤として、特許文献３、特許文献４には感光体表面を化学的劣化から保護する潤滑剤として、ステアリン酸亜鉛等の固形状潤滑剤を塗布するための手段を設けた構成が開示されている。
【０００６】
これらの手段は像担持体の摩耗抑制に対しては優れた効果を発揮するが、このような手段を用いることにより潤滑剤自体がクリーニングブレードをすり抜け、帯電部材に付着してしまうという新たな課題が発生した。これらの物質が帯電部材に付着、蓄積されると、黒スジ等の異常画像として現れるので好ましくない。
また、脂肪酸金属塩からなる潤滑性成分や（例えば、特許文献５参照。）、無機化合物の粉末からなる研磨剤が添加された構成の潤滑剤（例えば、特許文献６参照。）が開示されている。
【０００７】
しかしながら、これらの潤滑剤は機械的摺擦による像担持体のキズ低減には効果があるが、接触帯電方式や近接帯電方式に対する電気的ストレスや、帯電部材の汚れを低減する効果については勘案されていない。
こうした潤滑剤による帯電部材の汚れに対しては、これまで潤滑剤の塗布量を調整するしか手段がなく、感光体摩耗およびクリーニング性との両立が困難となっていた。特にプロセスカートリッジの形態においては、感光体は十分な寿命を有するにも関わらず、帯電部材の汚れにより早期に交換が必要となってしまうなどの不具合が生じており、感光体周り部材全体での長寿命化を実現するための手段は未だに乏しいのが現状である。
【０００８】
帯電工程における電気的ストレスは、像担持体表面の状態を大きく変化させる。また、この電気的ストレスは、像担持体表面近傍で放電現象を伴う、接触帯電方式や近接帯電方式で顕著である。これらの帯電方式では、像担持体表面で多くの活性種や反応生成物が発生し、また、放電領域の大気中で発生した活性種や反応性生物の像担持体表面への吸着が多く生じる。
特許文献１のようなステアリン酸亜鉛を用いた潤滑剤は、像担持体表面を比較的均等に覆い良好な潤滑性を与えるが、この潤滑層が繰り返し帯電工程を通過すると、ステアリン酸が分解し、遂には酸化亜鉛として像担持体表面や帯電部材表面に残存することがある。残存した酸化亜鉛は吸湿性を持ち、大気中の水分吸着によって抵抗が低下するため、高湿環境下で、像担持体上の静電荷が保持できなくなり、静電潜像が不明瞭化して、画像欠陥が生じる、いわゆるボケ画像が発生することがある。
【０００９】
また、特許文献２の高級アルコールによる潤滑剤では、像担持体表面に濡れやすく潤滑剤としての効果は期待できるが、像担持体上に吸着した高級アルコール分子、一分子当りの占める吸着占有面積が広くなりがちであり、像担持体の単位面積あたりに吸着する分子の密度（単位面積当りの吸着分子重量）が小さいため、上述の電気的ストレスが保護層を容易に貫いてしまい、像担持体を十分に保護する効果が得られにくい。
また、特許文献３のように分子中に窒素原子を含む構成の潤滑剤では、潤滑剤自体が上述の電気的ストレスを受けた場合に、分解生成物として窒素酸化物やアンモニウム含有化合物に類するイオン解離性の化合物を生成し、潤滑層内に取り込まれてしまい、高湿度下で潤滑層が低抵抗し、画像ボケを発生させることがある。
【００１０】
このように潤滑層中に低抵抗物質が取り込まれると、低抵抗物質を取り除くには、例えばクリーニング機構にて潤滑層ごと掻き落とす必要があるが、潤滑層自身の滑りやすさのために、除去には大きな力が必要となるばかりでなく、除去の際に像担持体に対して大きな機械的ストレスをかけることとなり、たとえ特許文献４のような架橋構造を有する特定の表面層からなる像担持体表面であっても、像担持体をこれまで以上に長寿命化するには至らない。
また、特許文献５や特許文献６のような重合トナーに代表される球形トナーのクリーニングにおいても、クリーニング機構での像担持体へのストレスを低減しつつ、トナークリーニングを改善するための提案はなされているが、像担持体への電気的ストレスを考慮した長寿命化については、なんら改善されるものではなかった。
このように、像担持体表面を帯電工程における電気的ストレスから保護することは、像担持体や帯電部材の長寿命化や画像品質の安定化に対して、極めて重要な課題であるにもかかわらず、これまでに十分な検討がなされることなく、未だ重要な課題として残されていた。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１５６８７７号公報
【特許文献２】特開２００２−２４４５１６号公報
【特許文献３】特開２００４−３４１４８０号公報
【特許文献４】特開２００５−１１５３１１号公報
【特許文献５】特開２００４−０５３９８２号公報
【特許文献６】特開２００５−０９１９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の様な現状の問題点に鑑み、充分な像担持体表面の保護効果、特に帯電工程ならびにクリーニング工程でのストレスに対する保護効果を発現する、像担持体保護剤を提供することを目的とする。
また本発明は、良好な像担持体保護層を形成する保護層形成装置を提供することを目的とする。
また本発明は、良好な品質の画像を長期間に渡り安定して得ることができる画像形成方法ならびに画像形成装置を提供することを、更なる目的とする。
また本発明は、良好な品質の画像を安定して得ることができるプロセスカートリッジ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】
【００１３】
請求項１に記載の発明では、像担持体表面に付与して該像担持体表面を保護する像担持体用保護剤であって、円形度ＳＲ＝粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長、と定義するとき、少なくともワックスと、平均一次粒径が０．１μｍ以上、２．０μｍ以下で、前記円形度ＳＲが０．４０〜０．８０の微粒子を含有す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に記載の像担持体用保護剤において、前記微粒子が無機粒子であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の像担持体用保護剤において、前記無機粒子がアルミナ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つに記載の像担持体用保護剤において、ワックスの重量をＡとし、微粒子の重量をＢとするとき、前記ワックスの含有量が、ＡとＢの和に対して２０重量％以上、６０重量％以下であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、像担持体に近接配置可能に構成される保護層形成装置であって、前記像担持体表面に像担持体用保護剤を供給可能に配置される保護剤供給部材と、該保護剤供給部材に前記像担持体用保護剤を押圧して当接させる押圧力付与部材とを有し、前記像担持体用保護剤が請求項１ないし４のいずれか１つに記載の像担持体保護剤であ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に記載の保護層形成装置において、該装置が前記像担持体表面に近接配置されたとき、前記像担持体保護剤を、供給部材を介して前記像担持体表面へ供給することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、像担持体と、該像担持体表面上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、トナー像が転写媒体に転写されたあとの前記像担持体表面に、像担持体保護剤を塗布または付着させる保護層形成工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを有する画像形成方法において、前記像担持体保護剤は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の像担持体保護剤であることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、像担持体と、該像担持体表面上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、トナー像が転写媒体に転写されたあとの前記像担持体表面に、像担持体保護剤を塗布または付着させる保護層形成手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、前記保護層形成手段は、請求項５または６に記載の保護層形成装置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８に記載の画像形成装置において、前記像担持体の回転方向に関し、前記転写手段より下流側、かつ前記保護層形成手段より上流側に、前記像担持体表面に残留したトナーを、該像担持体との摺擦によって該表面から除去するクリーニング装置を備えていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明では、請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記像担持体表面に接触または近接して配置された帯電装置を備えていることを特徴とする。
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おいて、前記帯電装置は、交流成分を有する電圧印加装置を備えていることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、画像形成装置本体に対し着脱可能に構成され、少なくとも、像担持体と、保護層形成手段とを有するプロセスカートリッジであって、前記保護層形成手段は請求項５または６に記載の保護層形成装置であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体の回転方向に関し、前記保護層形成手段より上流側に、前記像担持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段を設けたことを特徴とする。
請求項１４に記載の発明では、請求項１２または１３に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を有することを特徴とする。
請求項１５に記載の発明では、像担持体を有するプロセスカートリッジと、前記像担持体表面上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、前記プロセスカートリッジは、請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、帯電等による電気ストレスおよびクリーニング部材の摺擦等による機械的ストレスから像担持体を保護し、かつ電気的ストレスによって劣化した保護剤が画像の品質や画像面積に依存しない品質や周辺部材へ影響を与えにくい像担持体保護剤、これを用いた保護層形成装置、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の保護剤塗布手段として用いられる保護層形成装置構成の概略図である。
同図において符号１は感光体ドラム、２は保護層形成装置、３は、４は、２１は像担持体保護剤、２２は保護剤供給部材、２３は保護剤攪拌部材、２４は保護層形成機構、２５は保護剤収納容器をそれぞれ示す。
本発明者らは鋭意検討の結果、像担持体を保護しながら帯電部材の汚れを低減するためには、保護剤を薄く均一に像担持体上に塗布すると同時に、電気的ストレスにより変質した保護剤を効率的に除去することが重要課題であると認識し、これらの状態を実現するために最適な材料構成を選択した結果本発明に至った。
以下、図面を用いて本発明を更に詳細に説明する。
像担持体である感光体ドラム１に対向して配設された保護層形成装置２は、粉体状の像担持体保護剤２１、保護剤供給部材２２、保護剤攪拌部材２３、保護層形成機構２４、保護剤収納容器２５等から主に構成される。
【００２１】
本発明における像担持体保護剤２１は、保護剤攪拌部材２３によって攪拌され、例えばブラシ状の保護剤供給部材２２に汲み上げられる。保護剤供給部材２２は像担持体１と線速差をもって回転して摺擦し、この際に、保護剤供給部材表面に保持された像担持体保護剤を、像担持体表面に供給する。
像担持体表面に供給された像担持体保護剤は、物質種の選択によっては供給時に十分な保護層にならない場合があるため、より均一な保護層を形成するために、例えばブレード状の部材を持つ保護層形成機構２４により薄層化され像担持体保護層となる。
【００２２】
本発明においては、上記の像担持体保護剤として、少なくともワックス、および平均一次粒径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下での微粒子を含有したものを使用する。
本発明において用いられるワックスの例としては、脂肪族飽和炭化水素、脂肪族不飽和炭化水素、脂環式飽和炭化水素、脂環式不飽和炭化水素や芳香族炭化水素に分類される炭化水素ワックス類；カルナウバロウ、米ぬかロウ、キャンデリラロウ等の植物性天然ワックス類；蜜ロウ、雪ロウ等の動物性天然ワックス類が例として挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
特に、分子内の結合が、反応性が低く安定した飽和結合のみからなる、脂肪族飽和炭化水素、脂環式飽和炭化水素が好ましく、中でもノルマルパラフィン、イソパラフィンおよびシクロパラフィンが、付加反応が生じ難く化学的に安定であり、実使用の大気中で酸化反応を生じにくいため、経時安定性の面で好ましく用いられる。
【００２３】
また特に、比較的硬質なワックスとしてフィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックスの少なくとも１種を含む炭化水素ワックスを用いることにより、保護層自体の耐久性を高めることができるため、像担持体表面に形成する保護層の厚みを過剰にすることなく、像担持体の保護を実現することができるため、より好ましい。
また、前述のように像担持体表面に形成された保護剤層は電気的ストレスに曝され、劣化するため、ワックスの分子量が小さすぎると、十分な保護効果が発現しなくなることがある。
一方で、ワックスの分子量が大きすぎると、像担持体用保護剤成分を像担持体上に膜化させる際に、大きなずり力が必要となるため、均等な保護膜が形成されない場合がある。
【００２４】
微粒子を含有させる目的は主に２つあり、１つは像担持体上へのワックスの延展補助、もう一つは像担持体上に塗布された後、電気的ストレスに曝されることにより劣化したワックス、およびワックス中に取り込まれた放電生成物の除去である。本発明者らの検討によると、劣化したワックス、およびワックス中に取り込まれた放電生成物を除去する目的に対しては、トナーやトナーの外添剤のような微粒子の作用が非常に大きく、これらの微粒子入力の有無によって像担持体の表面状態は変化する。このため、例えば黒帯画像の原稿を連続通紙した場合には、画像部はトナーやトナーの外添剤のような微粒子により劣化したワックス、およびワックス中に取り込まれた放電生成物はほぼ除去される。一方、白部はワックス、およびワックス中に取り込まれた放電生成物は除去されないため、イオン性物質が像担持体に付着し、表面抵抗を低下させ、濃度低下が発生する。像担持体保護剤の微粒子は画像面積に依存なく、劣化したワックス、およびワックス中に取り込まれた放電生成物の除去に機能を発揮する。
【００２５】
図２はワックス中のアルミナ微粒子の円形度による保護層の導電率を示す図である。
ワックスに、一定の重量比で平均一次粒径０．３μｍで円形度ＳＲを変化させたアルミナ微粒子を添加した像担持体保護剤を用い、図１の保護層形成装置にて帯電印加をしないで２分間塗布しながら像担持体を回転させた後、帯電を印加し、５分間塗布しながら回転させ、２０分間放置した後の像担持体表面の導電率を測定した結果である。なお、この実験ではＡＣ帯電条件としてＶｐｐ＝２．２ｋＶ、ｆ＝９００Ｈｚ、Ｖｄｃ＝０Ｖに設定した。このデータから、円形度ＳＲを上げていくと導電率は上昇していき、破線の保護剤なしで現像剤を入れた場合の導電率より高くなる。許容範囲は円形度ＳＲが０.８以下となるが、０．４より低い形状のアルミナ微粒子を添加させると像担持体にキズが発生した。除去能力は像担持体のキズが限界値となる。
【００２６】
なお、微粒子の平均一次粒径が２．０μｍより大きくなると、像担持体表面がフィラーにより摺擦された際にキズが発生しやすくなり、摩耗量も増加する傾向にある。また、平均一次粒径が０．１μｍ未満になると保護剤を像担持体表面に延展させる効果が小さくなり、フィルミングに対する余裕度が低くなる。
このように、ワックスを像担持体表面に均一に塗布するにあたり、微粒子は重要な役割を果たしている。本発明のように適当な粒径範囲の微粒子を保護剤中に添加することによって、常に微粒子が像担持体表面に供給されることになるので、ワックスの塗布状態がトナー入力量の影響を受けにくくなり、常に均一な塗膜を形成することができる。
【００２７】
本発明において用いられる有機微粒子材料としては、代表的な例としてポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、メラミン樹脂粉末、アクリル樹脂粉末、ポリスチレン樹脂粉末等が挙げられ、また無機微粒子材料としては、代表的な例としてシリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、酸化セリウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等の金属チタン酸化物、マイカ、タルク、カオリン等の無機鉱物等が挙げられるが、もちろんこれらに限られるものではない。本発明においては、無機微粒子の方が保護剤の除去性に対して有利に働くためより好ましく、中でもアルミナが最も良好な作用を示すことから、本発明では特に好ましく用いられる。尚、これらの微粒子は単独で用いても、或いは２種以上を混合して用いても良い。また、これらの微粒子は疎水性を付与する目的等により、表面処理剤で表面処理を行っても良い。
【００２８】
また、ワックスと微粒子の混合比に関しては、ワックスの含有量が、ワックスの重量（Ａ）と微粒子の重量（Ｂ）の和に対して、２０重量%以上６０重量%以下の範囲であることが好ましい。２０重量%未満であると保護剤としてのワックスの機能が不足して像担持体の摩耗が著しくなり、また６０重量%を超えると微粒子の効果が弱まるためワックス成分が像担持体上に十分延展されず、フィルミングが発生しやすくなる。
【００２９】
本発明においては、これらの材料を混合した粉体状の保護剤を使用するのが好ましい。以下に具体的な作製方法の一例を挙げる。
１．  加熱溶融したワックスに微粒子、および必要に応じてワックスと相溶する樹脂を混合し、スターラー等で十分に攪拌する。
２．  １．の混合物を冷却し、固体化する。
３．  ２．の固体状保護剤を粉砕器にて粉砕し、粉末化する。
以上の工程により、本発明の像担持体保護剤を得ることができる。
また、本発明では必要に応じて、これら粉体状の保護剤を圧縮成型する等して、バー状に成型して使用することもできる。この場合、バーを保護剤供給部材２２に、加圧ばね等を用いて押し当て、保護剤供給部材２２でバーを削りながら保護剤を像担持体に供給する方法が一般的である。
【００３０】
保護層が形成された像担持体は、例えば、図示しない高電圧電源により直流電圧もしくはこれに交流電圧を重畳させた電圧を印加した帯電ローラ３を、接触または近接させ、微小空隙での放電による像担持体の帯電が行われる。この際、保護層の一部は電気的ストレスにより分解や酸化が生じ、また、保護層表面への気中放電生成物の付着が生じる。
劣化した像担持体保護剤は、通常のクリーニング機構により、像担持体に残存したトナー等の他成分と共にクリーニング機構により除去される。クリーニング機構は、上述の保護層形成機構と兼用にしても良いが、像担持体表面残存物を除去する機能と、保護層を形成する機能とは、適切な部材の摺擦状態が異なることがあるため、機能を分離し、図１のように像担持体保護剤供給部より上流側に、クリーニング部材４１、クリーニング押圧機構４２などにより成るクリーニング機構４を設けることが好ましい。
【００３１】
保護層形成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、他の有機微粒子や無機微粒子に代表される充填材を分散しても良い。
【００３２】
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。
【００３３】
保護層形成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。
【００３４】
また、保護層形成機構で像担持体を押圧する力は、像担持体保護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。
【００３５】
また、ブラシ状の部材は保護剤供給部材として好ましく用いられるが、この場合、像担持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種または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。
【００３６】
保護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程度、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。
【００３７】
保護剤供給部材は、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く、１本の繊維を数本〜数百本の微細な繊維から作ることも好ましい。例えば、３３３デシテックス＝６．７デシテックス×５０フィラメント（３００デニール＝６デニール×５０フィラメント）のように６．７デシテックス（６デニール）の微細な繊維を５０本束ねて１本の繊維として植毛することも可能である。
【００３８】
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。
【００３９】
図３は本発明の保護層形成装置を用いたプロセスカートリッジを説明するための断面図である。
像担持体１は、転写工程後に部分的に劣化した像担持体保護剤やトナー成分等が残存した表面となっているが、クリーニング部材４１により表面残存物が清掃され、クリーニングされる。
同図では、クリーニング部材は、いわゆるカウンタータイプ（リーディングタイプ）に類する角度で当接されている。
クリーニング機構により、表面の残留トナーや劣化した像担持体保護剤が取り除かれた像担持体表面へは、保護剤供給部材２２から、像担持体保護剤２１が供給され、保護層形成機構２４により皮膜状の保護層が形成される。保護層が形成された像担持体は、帯電後、レーザーなどの露光によって静電線像が形成され、現像装置５により現像されて可視像化され、プロセスカートリッジ外の転写ローラ６などにより、転写媒体７へ転写される。
【００４０】
図４は本発明の保護層形成装置を具備する画像形成装置の一例を示す断面図である。
同図において符号１００は画像形成装置を示す。
ドラム状の像担持体１の周囲に、保護層形成装置２、帯電装置３、潜像形成装置８、現像装置５、転写装置６、およびクリーニング装置４が配置され、以下の動作で画像形成が行なわれる。
【００４１】
画像形成のための一連のプロセスについて、ネガ−ポジプロセスで説明を行う。
有機光導電層を有する感光体（ＯＰＣ）に代表される像担持体１は、除電ランプ（図示せず）等で除電され、帯電部材を有する帯電装置３で均一にマイナスに帯電される。
帯電装置による像担持体の帯電が行なわれる際には、電圧印加機構（図示せず）から帯電部材に、像担持体１を所望の電位に帯電させるに適した、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。
帯電された像担持体１は、レーザー光学系等の潜像形成装置８によって照射されるレーザー光で潜像形成（露光部電位の絶対値は、非露光部電位の絶対値より低電位となる）が行なわれる。
レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡（ポリゴン）等により像担持体１の表面を、像担持体１の回転軸方向に走査する。
このようにして形成された潜像が、現像装置５にある現像剤担持体である現像スリーブ上に供給されたトナー粒子、またはトナー粒子およびキャリア粒子の混合物からなる現像剤により現像され、トナー可視像が形成される。
潜像の現像時には、電圧印加機構（図示せず）から現像スリーブに、像担持体１の露光部と非露光部の間にある、予め定めた所定の大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
【００４２】
各色に対応した像担持体１上に形成されたトナー像は、転写装置６にて中間転写媒体７上に転写され、給紙機構２００から給送された、紙などの転写媒体上に、トナー像が転写される。
このとき、転写装置６には、転写バイアスとして、トナー帯電の極性と逆極性の電位が印加されることが好ましい。その後、中間転写媒体７は、像担持体１から分離され、転写像が得られる。
また、像担持体上に残存するトナー粒子は、クリーニング部材４１によって、クリーニング装置４内のトナー回収室へ、回収される。
画像形成装置としては、上述の現像装置が複数配置されたものを用い、複数の現像装置によって順次作製された色が異なる複数トナー像を順次転写材上へ転写した後、定着機構へ送り、熱等によってトナーを定着する装置であっても、あるいは同様に作製された複数のトナー像を一旦中間転写媒体上に順次転写した後、これを一括して紙のような転写媒体に転写後に、同様に定着する装置であっても良い。
【００４３】
また、上述の帯電装置３は公知のいずれの構成を使用しても良いが、像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置であることがより好ましい。これにより、放電ワイヤを用いた、いわゆるコロトロンやスコロトロンと言われるコロナ放電器と比して、帯電時に発生するオゾン量を大幅に抑制することが可能となる。
しかしながら、帯電部材を像担持体表面に接触または近接して帯電を行う帯電装置では、前述のように放電が像担持体表面近傍の領域で行われるため、像担持体への電気的ストレスが大きくなりがちである。本発明の像担持体保護剤を用いた保護層形成装置を用いることにより、長期間に渡り像担持体を劣化させることなく維持することができるため、経時的な画像の変動や使用環境による画像の変動を大幅に抑制でき、安定した画像品質の確保が可能となる。
以下、実施例を用いて更に本発明を詳細に説明するが、本発明の構成はこれに限られたものではない。尚、実施例中の「部」は全て重量部を表す。
【００４４】
表１に示す保護剤処方１〜２３中のワックスを蓋付きのガラス製容器に入れ、１２０℃に温度制御したホットスターラーにより、攪拌しつつ溶融した後、保護剤処方１〜２３中の微粒子、およびワックスと相溶する樹脂を投入し、更に２０分間攪拌した。
次に、予め８５℃に加熱したアルミニウム製の金型を満たすように、溶融した各保護剤処方組成物を流し込み、５０℃まで室温雰囲気で放冷後、温度設定をした恒温槽にて６０℃まで再加熱して、その温度で２０分間保持し、その後、室温まで放冷した。
冷却後、保護剤固形物を型から外し、粉砕機にて粒径１００μｍ以下の粒子に粉砕して粉体状の保護剤を得た。
以上のようにして、本発明の規定範囲に合致する保護剤１〜１９、および本発明の規定範囲外である保護剤２０〜２３を作製した。
なお、保護剤２２はワックスのみを溶融した後冷却粉砕して作製した。また、保護剤２３は微粒子と脂肪酸金属塩をそのままオースタミキサーにて混合して作製した。
【００４５】
【表１】
2009282292.tif 000003
【実施例】
【００４６】
これより、実施例において本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４７】
［実施例１］
外径４０ｍｍの像担持体（感光体）の周りに、転写工程に引き続き、カウンタータイプのクリーニングブレード、ブラシ状の保護剤供給部材、カウンターブレードタイプの保護層形成機構を、上流からこの順で設け、保護剤製造例１の保護剤１を用いた保護層形成装置を有する、プロセスカートリッジを作成した。尚、帯電部材としては直径１２ｍｍの硬質樹脂ローラを用い、感光体とのギャップを５０μｍに調整した。
これを、上記プロセスカートリッジ搭載可能なように改造したリコー製カラーＭＦＰ  ｉｍａｇｉｏ  Ｎｅｏ  Ｃ３５００に搭載し、Ａ４版、画像面積率０、２５、５０、１００％と面積率の違う縦帯原稿１０万枚の連続通紙試験を行った。帯電条件としては−６００ＶのＤＣ成分に、ＡＣ成分としてＶｐｐ＝３ｋＶ、周波数＝１．５ｋＨｚの正弦波を重畳した交番電界を印加した。試験前後における画像の異常の有無を、２０℃／５０％ＲＨの常温常湿環境、１０℃／１５％ＲＨの低温低湿環境および３２℃／８０％ＲＨの高温高湿環境にて確認した。
【００４８】
画像の異常としては、クリーニング性能の良否に関係する、スジ状の画像欠陥、ハーフトーン画像ムラ、地肌部のカブリ、画像ボケ、およびその他の異常の有無を評価した。
また、像担持体、クリーニングブレードおよび帯電部材の劣化が画像へ及ぼす影響の大きさを評価するため、連続通紙試験終了時点でのそれぞれの状態を観察し、異常の有無を確認した。
各部材とも、出図枚数の増加に伴う劣化は認められず、また、初期、１０万枚後共に良好な画像品質が得られ、本発明のクリーニング装置および画像形成装置が、画像品質、寿命の両面で有用であることが判った。
各画質評価結果について、表２、表３に示し、部材劣化状態の観察結果について、表４に示す。それぞれの表には以後の実施例分および比較例分も含めて記載してある。
【００４９】
【表２】
2009282292.tif 000004
【００５０】
【表３】
2009282292.tif 000005
【００５１】
【表４】
2009282292.tif 000006
【００５２】
上記各表における評価基準は以下の通りである。
＜スジ状の画像欠陥の評価基準＞
◎：極めて優れている
○：実用上問題ないレベル
△：実用上許容できるレベル
×：使用不可
【００５３】
＜ハーフトーン画像ムラの評価基準＞
◎：極めて優れている
○：実用上問題ないレベル
△：実用上許容できるレベル
×：使用不可
【００５４】
＜画像ボケの画像欠陥の評価基準＞
◎：極めて優れている
○：実用上問題ないレベル
△：実用上許容できるレベル
×：使用不可
【００５５】
また、１０万枚出力時点での、像担持体用保護剤表面への、異物固着の有無を目視観察し、下記基準で評価した。
＜像担持体用保護剤の状態の評価基準＞
◎：固着なし
○：うっすらとした固着
△：点在した固着（実使用可能レベル）
×：広範囲の固着あり
【００５６】
更に、像担持体、クリーニングブレード、および帯電部材の劣化が画像へ及ぼす影響の大きさを評価するため、初期、および１０万枚出力時点でのそれぞれの部材の状態を観察し、異常の有無を確認し、下記基準で評価した。
＜各部材の状態の評価基準＞
○：初期と同等レベル
△：やや変化している（実使用可能レベル）
×：劣化している
【００５７】
［実施例２~４］
保護剤として、構成物質の異なる、保護剤２~４を用いた以外は、実施例１と同様にして評価を行った。
各画質評価結果について、表２、表３に示し、部材劣化状態の観察結果について、表４に示す。以下の実施例、および比較例についても同様。
実施例１同様、各部材とも、出図枚数の増加に伴う劣化は認められず、また、初期、１０万枚後共に良好な画像品質が得られ、本発明のクリーニング装置および画像形成装置が、画像品質、寿命の両面で有用であった。
【００５８】
［実施例５、６］
材料として無機微粒子を用いることによる効果を調べるため、実施例１において保護剤１の代わりに無機微粒子を含む保護剤５、６を用いた以外は、実施例１と同様にして評価を行った。
実施例１同様、本発明規定範囲内では、どの条件でも、各部材とも、出図枚数の増加に伴う劣化は認められず、また、初期、１０万枚後共に良好な画像品質が得られ、本発明のクリーニング装置および画像形成装置が、画像品質、寿命の両面で有用であった。
【００５９】
［実施例７］
材料としてアルミナを用いることによる効果を調べるため、保護剤１の代わりに保護剤７を用い、実施例１と同様にして評価を行った。
実施例１同様、本発明規定範囲内では、どの条件でも、各部材とも、出図枚数の増加に伴う劣化は認められず、また、初期、１０万枚後共に良好な画像品質が得られ、本発明のクリーニング装置および画像形成装置が、画像品質、寿命の両面で有用であった。
【００６０】
［実施例８〜１０］
ワックスと微粒子との混合比を規定することによる効果を調べるため、保護剤１の代わりに保護剤８〜１０を用い、実施例１と同様にして評価を行った。
実施例８は問題なし。実施例９、１０のワックス含有量は本発明の所定範囲である２０〜６０重量％の範囲を超える１５重量％と７０重量％であるが、若干フィルミングが発生した他は特に問題がなかった。
【００６１】
［実施例１１］
外径４０ｍｍの像担持体の周りに、転写工程に引き続き、ブラシ状の保護剤供給部材、カウンタータイプのクリーニングブレード兼用となる保護層形成機構を、上流からこの順で設け、保護剤製造例で作製した保護剤７を用いた保護層形成装置を有する、プロセスカートリッジを作成した。
これを、上記プロセスカートリッジ搭載可能なように改造したリコー製カラーＭＦＰ  ｉｍａｇｉｏ  Ｎｅｏ  Ｃ３５００に搭載し、Ａ４版、画像面積率０、２５、５０、１００％と面積率の異なる縦帯原稿１０万枚の連続通紙試験を行い、実施例７と同様の評価を行った。
実施例１と同様、各部材とも、出図枚数の増加に伴う劣化は認められず良好であった。
【００６２】
［比較例１〜６］
実施例１において保護剤１の代わりに、本発明の規定範囲外である保護剤１１〜１６を用いた以外は、実施例１と同様の評価を行った。
部材の劣化が確認され、異常画像が発生した。
【００６３】
最後に、実施例１の画像形成装置を、引き続いて合計５０万枚まで、通紙試験を行ったが、画像への影響は全く見られず、また、像担持体、クリーニング部材や帯電部材などの劣化もほとんど認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の保護剤塗布手段として用いられる保護層形成装置構成の概略図である。
【図２】ワックス中のアルミナ微粒子の円形度による保護層の導電率を示す図である。
【図３】本発明の保護層形成装置を用いたプロセスカートリッジを説明するための断面図である。
【図４】本発明の保護層形成装置を具備する画像形成装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１      像担持体（感光体ドラム）
２      保護層形成装置
３      帯電ローラ
４      クリーニング機構
５      現像装置
６      転写ローラ
７      中間転写体
８      潜像形成装置
２１      像担持体用保護剤
２２      保護剤供給部材
２３      押圧力付与部材
２４      保護層形成部材
２５      保護剤収納容器
４１      クリーニング部材
４２      クリーニング押圧部材
１００      画像形成装置
２００      給紙機構
Ｌ      露光
【図１】
2009282292.tif 000007
【図２】
2009282292.tif 000008
【図３】
2009282292.tif 000009
【図４】
2009282292.tif 000010