JP5454905B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
中間転写ベルトに対向する位置には、4つの感光体ドラム(像担持体)が並設されている。これらの4つの感光体ドラムでは、それぞれ、ブラック(黒色)、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像が形成される。そして、各感光体ドラムで形成された各色のトナー像が、中間転写ベルトに対向する位置で、中間転写ベルト上に重ねて転写される。さらに、中間転写ベルト上に担持された複数色のトナー像は、カラー画像として記録媒体上に転写される。
また、クリーニングブレードに劣化が生じていなくても、小粒径トナーや球形トナーを用いた場合には、そのトナーがクリーニングブレードと感光体ドラムとの僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。
さらに、トナーやトナー中に含まれる外添剤や紙粉等の付着物がクリーニングブレードと感光体ドラムとの隙間をすり抜けると、それが感光体ドラム上に膜状に固着してフィルミングが生じることもあった。
このような問題は、中間転写ベルトを用いたタンデム型の画像形成装置に限定されることなく、転写搬送ベルトを用いた画像形成装置(転写搬送ベルトに対向するように並設された複数の感光体ドラム上のトナー像を、転写搬送ベルトによって搬送される記録媒体上に重ねて転写する装置である。)においても、共通するものである。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
本実施の形態における画像形成装置1は、複数の作像部としてのプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKが中間転写ベルト17に対向するように並設されたタンデム型のカラー画像形成装置である。
各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKにおける感光体ドラム11(像担持体)上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される。
まず、原稿は、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
書込み部6において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。図示は省略するが、レーザ光は、ポリゴンミラーに入射して反射した後に、複数のレンズを透過する。複数のレンズを透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように1次転写ローラ14が設置されている。そして、1次転写ローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
その後、感光体ドラム11表面は、潤滑剤供給部16の位置と除電部(不図示である。)の位置とを順次通過して、感光体ドラム11における一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部(不図示である。)の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト17上の一連の転写プロセスが完了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された転写紙Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ19に導かれる。レジストローラ19に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト17上のトナー像とタイミングを合わせて、2次転写ローラ18の位置に向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ29によって装置本体1外に出力画像として排出された後に、排紙部5上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
そして、モノクロ画像を形成するときには、接離機構が動作することで、カラー用の3つの感光体ドラム11から3つの1次転写ローラ14を離間させて、中間転写ベルト17をモノクロ用のプロセスカートリッジ10BKの感光体ドラム11のみに当接させる。このように、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BK(黒色用作像部)は、カラー画像を形成するときにも画像中に黒色が占める割合が高くなることが多い上に、モノクロ画像を形成するときにもフルに稼働するものであるため、一般的に、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cに比べて使用頻度(稼働率)が高くなる。
なお、図2は黒色用作像部としてのプロセスカートリッジ10BK(モノクロ用のプロセスカートリッジ)を示す構成図であって、図3はその他の作像部としてのプロセスカートリッジ10Y、10M、10C(カラー用のプロセスカートリッジ)を示す構成図である。モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKと、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cと、は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる点や、固形潤滑剤16bの大きさが異なる点等を除き、ほぼ同じ構成部材によって構成されている。
図示は省略するが、感光体ドラム11は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、保護層(表面層)が順次積層されている。
感光体ドラム11の導電性支持体(基層)としては、体積抵抗が1010Ωcm以下の導電性材料を用いることができる。
まず、感光層を電荷発生層と電荷輸送層とからなる積層構造とした場合について説明する。
電荷発生層は、電荷発生物質を主成分とする層である。電荷発生層には公知の電荷発生物質を用いることができる。具体的には、電荷発生物質として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、他のフタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等を用いることができる。これらの電荷発生物質は単独でも、2種以上混合して用いることもできる。
電荷発生層は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波等を用いて分散して、これを導電性支持体上(又は、下引き層上)に塗布して、乾燥することにより形成される。塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。電荷発生層の膜厚は、0.01〜5μm程度が適当である(さらに、好ましくは0.1〜2μm程度である。)。
単層構造の感光層は、上述の電荷発生物質、電荷輸送物質、結着樹脂等を適当な溶剤に溶解又は分散して、これを導電性支持体上(又は、下引き層上)に塗布、乾燥することによって形成できる。電荷輸送物質を含有させずに、電荷発生物質と結着樹脂とから構成してもよい。また、必要により可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
結着樹脂としては上述の電荷輸送層の形成時に用いる結着樹脂の他に、上述の電荷発生層の形成時に用いる結着樹脂を混合して用いてもよい。さらには、高分子電荷輸送物質も良好に使用できる。結着樹脂100重量部に対する電荷発生物質の量は5〜40重量部が好ましく、電荷輸送物質の量は0〜190重量部が好ましい(さらに好ましくは50〜150重量部である。)。
単層構造の感光層は、電荷発生物質、結着樹脂を電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート、リングコート等で塗工して形成できる。感光層の膜厚は、5〜25μm程度が適当である。
本実施の形態における保護層は、架橋構造を有するバインダー樹脂で形成されている。架橋構造は、1分子内に複数個の架橋性官能基を有する反応性モノマーを使用して、光や熱エネルギーを用いて架橋反応を生じさせることで形成される3次元の網目構造である。この網目構造を有するバインダー樹脂は、高い耐摩耗性を発揮することになる。電気的な安定性、耐刷性、寿命の観点から、上述の反応性モノマーとして、全部又は一部に電荷輸送能を有するモノマーを使用することもできる。このようなモノマーを使用することにより、網目構造中に電荷輸送部位が形成されて、保護層としての機能も充分に発揮される。
また、電荷輸送能を有するモノマーとして、電気的・化学的安定性が高いこと、キャリアの移動度が速いこと等から、トリアリールアミン構造を有する反応性モノマーを用いることもできる。
さらに、塗工時の粘度調整、架橋型電荷輸送層の応力緩和、低表面エネルギー化や摩擦係数低減等の機能付与のために、1官能及び2官能の重合性モノマー及び重合性オリゴマーを併用することもできる。これらの重合性モノマー、オリゴマーとしては、公知のものが利用できる。
以上述べたように、本実施の形態では、感光体ドラム11の表面に、架橋構造を有するとともに電荷輸送材を具備するバインダー樹脂で形成された硬い保護層を設けているために、感光体ドラム11としての機能を損なわずに、クリーニングブレード15aによる感光体ドラム11の膜削れを防止することができる。
そして、このように構成された帯電部12において、帯電ローラ12aには不図示の電源部から所定の電圧が印加されて、これにより対向する感光体ドラム11の表面を一様に帯電する。
トナーは、画質向上のために、円形度が0.98以上の球形トナーを使用している。「円形度」は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(東亜医用電子社製)により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に、分散剤として界面活性剤(好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩である。)を0.1〜0.5ml加えて、さらに測定試料(トナー)を0.1〜0.5g程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理して、分散液濃度が3000〜10000個/μlとなるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。
このような球形トナーを用いる場合、従来は、クリーニングブレード15aと感光体ドラム11との僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。しかし、本実施の形態では、潤滑剤供給部16によって潤滑剤を感光体ドラム11表面に塗布して、感光体ドラム11上におけるトナー剥離性(除去性)を向上させるために、クリーニング不良の発生が抑止される。
このように構成された潤滑剤供給部16によって、感光体ドラム11上に薄層化された潤滑剤が供給される。なお、潤滑剤供給部16の構成・動作については、後で詳しく説明する。
現像ローラ13aは、図2、図3中の矢印方向(反時計方向)に回転している。現像部13内の現像剤は、間に仕切部材を介在するように配設された第1搬送スクリュ13b1及び第2搬送スクリュ13b2の回転によって、不図示のトナー補給部によってトナー容器28から補給されたトナーとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図2、図3の紙面垂直方向である。)。
図2、図3に示すように、潤滑剤供給部16は、固形潤滑剤16b、感光体ドラム11と固形潤滑剤16bとに摺接するブラシ毛が周設されたブラシ状回転部材16a(ブラシ状ローラ)、固形潤滑剤16bをブラシ状回転部材16aに向けて付勢する圧縮スプリング16c、ブラシ状回転部材16aによって感光体ドラム11上に供給された潤滑剤を薄層化するブレード状部材16d、等で構成される。
ブラシ毛の長さが20mmを超えると、経時における感光体ドラム11との繰り返し摺擦によって、ブラシ毛が所定方向に倒毛して、固形潤滑剤16bの掻取性や感光体ドラム11からのトナー除去性が低下してしまう。これに対して、ブラシ毛の長さが0.2mm未満であると、固形潤滑剤16bや感光体ドラム11に対する物理的な当接力が不足してしまう。したがって、ブラシ毛の長さは上述の範囲であることが好ましい。
固形潤滑剤16bの後方部には,ブラシ状回転部材16aと固形潤滑剤16bとの接触ムラをなくすために圧縮スプリング16cが配置されていて、固形潤滑剤16bをブラシ状回転部材16aに付勢している。
ステアリン酸亜鉛は、代表的なラメラ結晶紛体である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有していて、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。したがって、感光体ドラム11表面を低摩擦係化することができる。すなわち、せん断力を受けて均一に感光体ドラム11表面を覆っていくラメラ結晶によって、少量の潤滑剤によって効果的に感光体ドラム11表面を覆うことができる。
このとき、ブラシ状回転部材16aにより塗布する粉体状の潤滑剤は微粉であるほど、ブレード状部材16dにより感光体ドラム11上に分子膜レベルで薄膜化される。
先に図1にて説明したように、本実施の形態における画像形成装置1は、黒色用作像部としてのモノクロ用のプロセスカートリッジ10BKが、その他の作像部としてのカラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cに対して、中間転写ベルト17の走行方向に対して最も下流側に配設されている。さらに、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BK(黒色用作像部)は、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10C(その他の作像部)に対して、潤滑剤供給部16に保持された潤滑剤の容量が多くなるように構成されている。
具体的には、図2及び図3を参照して、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BK(黒色用作像部)における潤滑剤供給部16の固形潤滑剤16bの大きさが、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10C(その他の作像部)における潤滑剤供給部16の固形潤滑剤16bの大きさに比べて、大きくなるように構成されている。
一方、このように、固形潤滑剤16bを大きく構成することで、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKの鉛直方向の高さH1は、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M,10Cの鉛直方向の高さH2に比べて、大きくなる(H1>H2)。具体的には、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKは、固形潤滑剤16bを大きくした分だけ、潤滑剤供給部16が下方に突出したものになっている。
このような構成により、潤滑剤供給部16(固形潤滑剤16b)を大サイズ化して、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKを長寿命化した場合であっても、画像形成装置1の鉛直方向の高さを大きくしなくてもよいことになる。
このようにブラシ状回転部材16a(芯金)の外径が大きくなるように構成することで、ブラシ状回転部材16aに変形が生じて感光体ドラム11上に塗布される潤滑剤の塗布ムラ(偏差)が生じる不具合が生じにくくなる。
そして、ブラシ状回転部材16aの外径が大きくなるように構成することで、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKの鉛直方向の高さH1は、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M,10Cの鉛直方向の高さH2に比べて、大きくなる(H1>H2)。しかし、本実施の形態における画像形成装置1は、複数のプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKのうち、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKが、最も端の位置(最も下流側である。)に配設されているため、画像形成装置1の全体の鉛直方向の高さを大きくしなくてもよいことになる。
具体的に、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cのブレード状部材16dの当接角度θ2が約90度に設定されているのに対して、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKのブレード状部材16dの当接角度θ1は91〜160度の範囲内に設定されている。
このように、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKにおいては、ブレード状部材16dの当接角度θ1が鈍角に設定されているため、感光体ドラム11に対するブレード状部材16dの摩擦抵抗が小さくなる。そのため、ブレード状部材16dと感光体ドラム11との摺接による双方の部材11、16dの磨耗劣化が遅くなるとともに、感光体ドラム11の駆動トルクが低減される。
そして、ブレード状部材16dの当接角度が鈍角に設定されることで、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKの鉛直方向の高さは、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M,10Cの鉛直方向の高さに比べて、大きくなる。しかし、本実施の形態における画像形成装置1は、複数のプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKのうち、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKが、最も端の位置(最も下流側である。)に配設されているため、画像形成装置1の全体の鉛直方向の高さを大きくしなくてもよいことになる。
ステアリン酸亜鉛からなる固形潤滑剤16bを用いることで、上述したように、感光体ドラム11の表面の充分な潤滑性を得ることができる。そして、窒化ホウ素が混合されたステアリン酸亜鉛からなる固形潤滑剤16bを用いることで、感光体ドラム11の表面のさらに充分な潤滑性を得ることができる。したがって、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKの感光体ドラム11の寿命をさらに延ばすことができる。
具体的に、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cにおける帯電ローラ12aと感光体ドラム11とのギャップδ2に比べて、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKにおける帯電ローラ12aと感光体ドラム11とのギャップδ1が小さくなるように設定されている。
このように、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKにおいては、帯電ローラ12aと感光体ドラム11とのギャップδ1が比較的小さくなるように設定されているため、帯電ローラ12aの放電時におけるオゾンの発生量を少なくすることができる。さらに、帯電ローラ12aと感光体ドラム11とのギャップδ1が小さく設定されることで、モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKの鉛直方向の高さを小さくすることができる。
なお、作像部における各部11、12、13、15、16をプロセスカートリッジの構成部材とせずに、それぞれ単体で装置本体1に交換自在に設置されるように構成することもできる。このような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、2成分現像剤を用いる2成分現像方式の現像部13が搭載された画像形成装置に対して本発明を適用したが、1成分現像剤を用いる1成分現像方式の現像部13が搭載された画像形成装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
6 書込み部、
10BK ブラック用のプロセスカートリッジ(黒色用作像部)、
10Y イエロー用のプロセスカートリッジ(その他の作像部)、
10M マゼンタ用のプロセスカートリッジ(その他の作像部)、
10C シアン用のプロセスカートリッジ(その他の作像部)、
11 感光体ドラム(像担持体)、
12 帯電部、 12a 帯電ローラ、
13 現像部(現像装置)、
15 クリーニング部、
16 潤滑剤供給部(潤滑剤供給装置)、
16a ブラシ状回転部材、
16b 固形潤滑剤、
16c 圧縮スプリング、
16d ブレード状部材。
Claims (8)
- 複数の作像部が中間転写ベルト又は転写搬送ベルトに対向するように並設された画像形成装置であって、
前記複数の作像部は、それぞれ、
前記中間転写ベルト又は前記転写搬送ベルトに対向するとともに、その表面にトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部と、
を備え、
前記複数の作像部のうち、黒色のトナー像を形成するための黒色用作像部は、その他の作像部に対して、前記中間転写ベルト又は前記転写搬送ベルトの走行方向に対して最も下流側又は上流側に配設されるとともに、前記潤滑剤供給部に保持された潤滑剤の容量が多くなるように構成され、
前記黒色用作像部において前記潤滑剤供給部によって前記像担持体に供給される潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛に少なくとも窒化ホウ素を混合して形成されたものであって、
前記その他の作像部において前記潤滑剤供給部によって前記像担持体に供給される潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛で形成されたものであることを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 前記潤滑剤供給部は、
前記像担持体に摺接するブラシ毛が周設されたブラシ状回転部材と、
前記ブラシ状回転部材に摺接する固形潤滑剤と、
を具備し、
前記黒色用作像部は、前記その他の作像部に比べて、前記固形潤滑剤の大きさが大きくなるように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記黒色用作像部は、前記その他の作像部に比べて、前記ブラシ状回転部材の外径が大きくなるように構成されたことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記潤滑剤供給部は、前記ブラシ状回転部材に対して前記像担持体の回転方向下流側の位置で前記像担持体に対してカウンタ方向に当接するとともに、前記像担持体に供給された潤滑剤を薄層化するブレード状部材をさらに具備し、
前記黒色用作像部は、前記その他の作像部に比べて、前記像担持体の中心と前記ブレード状部材との当接位置とを結ぶ線分と前記ブレード状部材とがなす角度が大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記複数の作像部は、それぞれ、前記像担持体に対して非接触で対向する帯電ローラを、前記潤滑剤供給部に対して前記像担持体の回転方向下流側に備え、
前記黒色用作像部は、前記その他の作像部に比べて、前記帯電ローラと前記像担持体とのギャップが小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記複数の作像部の前記像担持体の表面にそれぞれ光を照射して潜像を形成する書込み部を備え、
前記書込み部は、前記黒色用作像部の前記潤滑剤供給部に干渉しないように前記複数の作像部に近設されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記複数の作像部は、それぞれ、前記像担持体上をクリーニングするクリーニング部を、前記潤滑剤供給部に対して前記像担持体の回転方向上流側に備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記複数の作像部は、それぞれ、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
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