JP5787866B2 - 画像形成ユニット、画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、像担持体の帯電不良による画像不良の発生を抑制することを目的とする。
図1において、画像形成装置100は、電子写真プロセスを用いた画像形成ユニットを備えたものであり、例えばプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、複合機等である。
画像形成装置100は、印刷媒体18bを収容・保管する給紙トレイ21と、給紙トレイ21から搬出された印刷媒体18bを挟持して搬送する搬送部材としての搬送ローラ22、23、24と、現像剤像としてのトナー像を印刷媒体18aに形成する画像形成ユニット110と、印刷媒体18aに転写されたトナー像を定着させる定着装置20とにより構成されている。
感光ドラム11は、回転可能なドラム状のものであり、印刷時は図中矢印Aが示す方向へ回転する。この感光ドラム11の周辺には、図中矢印Aが示す方向における上流側から帯電装置12、露光装置13、現像装置14、転写装置17、およびクリーニング装置19が順に配設されている。
このように構成された画像形成装置100は、CPU(Central Processing Unit)等で構成された制御部と、メモリ等で構成された記憶部とを備え、記憶部に記憶された制御プログラム(ソフトウェア)に基づいて制御部が画像形成装置100全体の動作を制御する。
本実施例では、導電性支持体としてのアルミニウム管の表面にアルマイト処理を用い、電荷発生層には電荷発生物質としてフタロシアニンを用い、またバインダー樹脂としてポリビニルアセタール系樹脂を用いた。電荷輸送層には、電荷輸送物質としてヒドラゾン系化合物を用い、バインダー樹脂としてポリカーボネート系樹脂を用い、さらに酸化防止剤を添加したものを用いた。また、感光ドラム11の電荷輸送層の膜厚を15μmとした。
帯電ローラ2は、導電性支持体としての金属シャフト2bの表面に導電性弾性層の導電性ゴム層2aが形成され、必要に応じてその導電性ゴム層2aの表面に表面処理やコーティングをすることができる。なお、帯電ローラ2の導電性支持体には帯電電圧を印加する帯電電源が接続されている。
帯電ローラ2の導電性ゴム層2aを構成する材料として、例えばエピクロルヒドリンゴム(CO,ECO,GECO)、エチレンプロピレンゴム(EPM,EPDM)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ウレタンゴム、シリコーンゴム等、一種または二種以上を混合したものを主成分とするゴム組成物を用いることができる。その中でも、特にエピクロルヒドリンゴム(ECO)が主成分として用いられることが多い。
帯電ローラ2の導電性ゴム層2aの外側表面形状は、切削、研磨工程により、所定の研磨目および表面粗さを形成する。このとき、帯電ローラ2の表面粗さは、印加する電圧や使用環境により多少前後するが、パッシェンの法則により、最大高さRy(準拠:JIS B 0601:1994)が1μmから40μm程度の範囲が好ましい。
帯電ローラ2の導電性ゴム層2aの外側表面の研磨方法には、湿式研磨方法と乾式研磨方法とがある。湿式研磨方法は、例えばテープ研磨やフィニッシャ研磨などが挙げられ、また乾式研磨方法は、例えばグラインダー研磨や金属歯での研磨などが挙げられる。
湿式研磨方法で帯電ローラ2の導電性ゴム層2aの外側表面の研磨を行った場合、図3に示す帯電ローラ2の表面には図中矢印が示す帯電ローラ2の回転方向に延在する溝、すなわち図4に示す縦溝52aが形成される。
なお、図4および図5は、図3における帯電ローラ2の導電性ゴム層2aの外側表面の一部の領域51を拡大した図である。
帯電ローラ2の導電性ゴム層2aの外側表面には、表面処理やコーティングを行うことができる。表面処理やコーティングにより、感光ドラム11の汚染防止や導電層の抵抗調整を行うことができる。
また、導電性ゴム層2aの外側表面は、湿式研磨を行った後、イソシアネート化合物を含む表面処理液を塗布したものを用いた。したがって、導電性ゴム層2aの外側表面には、帯電ローラ2の回転方向に延びる図4に示す縦溝52aが形成される。表面粗さは、帯電ローラ2の軸方向における最大高さRyがおよそ10μm、帯電ローラ2の軸方向における凹凸平均間隔Smをおよそ100μmとした。導電層の硬さは、高分子計器社製のマイクロゴム硬度計MD−1capa(TypeA)を用いて測定し、54度とした。
帯電クリーニングローラ3の発泡ゴム層3aには、発泡ゴムやウレタンフォーム、メラミンフォームなどの発泡体を用いることができる。
本実施例の帯電クリーニングローラ3は、支持体として快削鋼(SUM)からなる金属製の軸体を用い、弾性層にはウレタンフォームを用い、帯電ローラ2に対して所定の周速比で回転させる。
本実施例では、帯電ローラ2の線速度をV2、帯電クリーニングローラ3の線速度をV3としたとき、V3=0.95×V2とした。良好な線速度比(周速比)は、0.8〜1.2である。このように線速度比に制限を設けるのは、線速度比が大きすぎると帯電クリーニングローラ3が帯電ローラ2の表面を傷つけてしまうためである。
露光装置13は、感光ドラム11表面に画像情報に対応した光を照射して露光させることで、露光された部分の帯電電位が小さくなり、感光ドラム11表面に静電潜像が形成される。
現像ローラ15は、導電性支持体上に、導電性の導電層を形成し、必要に応じて導電層の表面に表面処理やコーティングすることができる。また、現像ローラ15の導電性支持体には、現像電圧を印加する現像電源が接続されている。
現像装置14内の現像剤としてのトナー16は、ベースとなるトナー粒子に外添剤を混合したものを用いることができる。
現像装置14は、露光装置13により感光ドラム11表面に形成された静電潜像にトナーを搬送してトナー像を形成する。このとき、現像ローラ15には、現像電源により現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、現像バイアス電圧に直流−250Vを用いた。
このように構成された転写装置17は、感光ドラム11表面に形成されたトナー像を印刷媒体18aに転写させる。
本実施例のクリーニング装置19は、支持体にSECC(電気亜鉛メッキ鋼板)を用い、クリーニングブレード19aにはポリウレタン部材を用いた。
クリーニング装置19は、転写装置17により印刷媒体18aに転写しきれなかった感光ドラム11のトナー16をクリーニングブレード19aのエッジ部分で掻き落とす。
ドラムクリーニングローラ1と感光ドラム11とのニップ状態は、帯電ローラ2と帯電クリーニングローラ3とのニップ状態とは異なり、感光ドラム11の長手方向に一様に接触している必要がある。なお、ドラムクリーニングローラ1の駆動は、感光ドラム11との接触による従動駆動であっても良く、また周速比を設けても良い。
本実施例のドラムクリーニングローラ1は、支持体として快削鋼(SUM)からなる金属製の軸体を用い、発泡ゴム層1aにはウレタンフォームを用い、感光ドラム11に対して所定の周速比で回転させる。
定着装置20は、印刷媒体18a上に転写されたトナー像を加熱および加圧して印刷媒体18aに定着させるものである。
本実施例では、上述したドラムクリーニングローラ1の発泡セルの密度を25、50、100(個/25mm)とし、また帯電クリーニングローラ3の発泡セルの密度を25、50、100(個/25mm)とし、それぞれを組み合わせて以下の6種類(No.1〜6)の組み合わせとした。
ドラムクリーニングローラ1の発泡ゴム層1aは、発泡セルの密度がおよそ25(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ3の発泡ゴム層3aは、発泡セルの密度がおよそ25(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
ドラムクリーニングローラ1の発泡ゴム層1aは、発泡セルの密度がおよそ50(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ3の発泡ゴム層3aは、発泡セルの密度がおよそ50(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
ドラムクリーニングローラ1の発泡ゴム層1aは、発泡セルの密度がおよそ100(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ3の発泡ゴム層3aは、発泡セルの密度がおよそ100(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
ドラムクリーニングローラ1の発泡ゴム層1aは、発泡セルの密度がおよそ25(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ3の発泡ゴム層3aは、発泡セルの密度がおよそ50(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
ドラムクリーニングローラ1の発泡ゴム層1aは、発泡セルの密度がおよそ25(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ3の発泡ゴム層3aは、発泡セルの密度がおよそ100(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
ドラムクリーニングローラ1の発泡ゴム層1aは、発泡セルの密度がおよそ50(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ3の発泡ゴム層3aは、発泡セルの密度がおよそ100(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
また、比較例として以下の3種類(比較例1〜3)のドラムクリーニングローラ1の発泡セルの密度と帯電クリーニングローラ3の発泡セルの密度の組み合わせを採用した。
ドラムクリーニングローラ1の発泡ゴム層1aは、発泡セルの密度がおよそ50(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ3の発泡ゴム層3aは、発泡セルの密度がおよそ25(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
ドラムクリーニングローラ1の発泡ゴム層1aは、発泡セルの密度がおよそ100(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ3の発泡ゴム層3aは、発泡セルの密度がおよそ25(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
ドラムクリーニングローラ1の発泡ゴム層1aは、発泡セルの密度がおよそ100(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ3の発泡ゴム層3aは、発泡セルの密度がおよそ50(個/25mm)、スポンジの硬さがアスカーF30度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
まず、画像形成装置の動作を図1に基づいて説明する。
画像形成装置100の制御部が上位装置等から印刷動作を指示する信号を受け取ると、印刷動作を開始し、受信した信号を画像情報に変換する。
感光ドラム11は、図中矢印Aが示す方向へ回転し、帯電装置12によりその表面が一様に所定の電位に帯電される。帯電された感光ドラム11は、露光装置13により画像情報の信号に応じて光が照射されて表面に静電潜像が形成される。感光ドラム11の表面に形成された静電潜像に、現像装置14によりトナー16が付着され、トナー像が形成される。
一方、感光ドラム11の表面は、転写装置17を通過した後、クリーニング装置19に到達すると、そのクリーニング装置19により転写されずに感光ドラム11表面に残留したトナーが掻き落とされる。
クリーニング装置19をすり抜けた外添剤は、ドラムクリーニングローラ1により回収、または散在させられる。
ドラムクリーニングローラ1を通過した感光ドラム11の表面は、再び帯電装置12により一様に帯電され、以降、印刷動作が完了するまで上述した動作が繰り返される。
評価基準は、2種類の評価画像において、画像チリ、縦スジ、縦帯の発生が目視で確認された場合を「不良」とし、発生しなかった場合を「良」とした。
また、連続印刷後の帯電ローラ2の抵抗測定を行い、連続印刷開始前と連続印刷終了後の抵抗値を比較し、抵抗値の変化が2倍以上のものを「不良」、2倍未満のものを「良」とした。
上記の評価試験の評価結果を表1に示す。
一方、ドラムクリーニングローラ1のセル密度を帯電クリーニングローラ3のセル密度より大きくした比較例1から比較例3は、評価画像において帯電ローラ2の回転周期に相当する画像チリ(黒チリ)の汚れが発生し、評価結果は不良であった。
また、比較例1から比較例3は、連続印刷終了後の帯電ローラ2の抵抗値が連続印刷開始前の帯電ローラ2の抵抗値の2倍以上になっているのは、帯電ローラ2の表面に付着した外添剤により抵抗値が上昇し、帯電ローラ2の表面に付着した外添剤を除去できていないことを表している。
本実施例の図1に示す帯電ローラ2は、導電性支持体として快削鋼(SUM)からなる金属製の軸体を用い、導電性ゴム層2aには主成分としてエピクロルヒドリンゴムからなる弾性体を用いてイオン導電剤を添加して抵抗調整を行った。
また、比較例として、第1の実施例と同様に、3種類(比較例1〜3)のドラムクリーニングローラ1の発泡セルの密度と帯電クリーニングローラ3の発泡セルの密度の組み合わせを採用した。
本実施例でも、ドラムクリーニングローラ1の発泡セルの密度を25、50、100(個/25mm)とし、また帯電クリーニングローラ3の発泡セルの密度を25、50、100(個/25mm)とし、それぞれを組み合わせたNo.1からNo.6までのドラムクリーニングローラ1および帯電クリーニングローラ3、および比較例1から比較例3までのドラムクリーニングローラ1および帯電クリーニングローラ3の評価試験を第1の実施例と同様に行った。
上記の評価試験の評価結果を表2に示す。
なお、ドラムクリーニングローラ1のセル密度を帯電クリーニングローラ3のセル密度と比較して4分の1以下にした比較例2は、60000枚までの評価画像の評価結果は良好であったが、帯電ローラ2の抵抗上昇が第1の実施例より良化しているものの2倍以上となり、不良となった。
1a、3a 発泡ゴム層
1b、2b、3b 金属シャフト
2 帯電ローラ
2a 導電性ゴム層
3 帯電クリーニングローラ
11 感光ドラム
12 帯電装置
13 露光装置
14 現像装置
15 現像ローラ
16 トナー
17 転写装置
19 クリーニング装置
20 定着装置
21 給紙トレイ
22、23、24 搬送ローラ
100 画像形成装置
110 画像形成ユニット
Claims (12)
- 回転可能な像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体の表面に形成された潜像に現像剤を現像する現像手段と、
前記現像剤を印刷媒体に転写する転写手段により転写しきれず前記像担持体に残存した前記現像剤を除去する第1のクリーニング手段と、
前記第1のクリーニング手段により除去できず残存した前記現像剤の外添剤を均一に散在させる第2のクリーニング手段とを有する画像形成ユニットにおいて、
前記帯電手段は、
回転方向に延在する溝を有する弾性層を有し、回転可能な帯電部材と、
前記帯電部材の弾性層の表面に接触し、表層にセル目を有する帯電クリーニング手段とを有し、
前記第2のクリーニング手段は、表層にセル目を有する回転可能な部材であり、
前記帯電クリーニング手段のセル密度を、前記第2のクリーニング手段のセル密度以上とし、
前記像担持体の周速度に対する、前記第2のクリーニング手段の周速度の比を、0.8〜0.98、または1.02〜1.2としたことを特徴とする画像形成ユニット。 - 請求項1に記載の画像形成ユニットにおいて、
前記現像剤の粒径は5.5〜7.0μmであって、前記外添剤の粒径は50〜200nmであることを特徴とする画像形成ユニット。 - 請求項1または請求項2に記載の画像形成ユニットにおいて、
前記外添剤は、シリカおよび酸化チタンの微粉末を用いたものであることを特徴とする画像形成ユニット。 - 回転可能な像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体の表面に形成された潜像に現像剤を現像する現像手段と、
前記現像剤を印刷媒体に転写する転写手段により転写しきれず前記像担持体に残存した前記現像剤を除去する第1のクリーニング手段と、
前記第1のクリーニング手段により除去できず残存した前記現像剤の外添剤を均一に散在させる第2のクリーニング手段とを有する画像形成ユニットにおいて、
前記帯電手段は、
長手方向に延在する溝を有する弾性層を有し、回転可能な帯電部材と、
前記帯電部材の弾性層の表面に接触し、表層にセル目を有する帯電クリーニング手段とを有し、
前記第2のクリーニング手段は、表層にセル目を有する回転可能な部材であり、
前記帯電クリーニング手段のセル密度を、前記第2のクリーニング手段のセル密度の2分の1以上とし、
前記像担持体の周速度に対する、前記第2のクリーニング手段の周速度の比を、0.8〜0.98、または1.02〜1.2としたことを特徴とする画像形成ユニット。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の画像形成ユニットにおいて、
前記帯電クリーニング手段は、回転可能であることを特徴とする画像形成ユニット。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の画像形成ユニットにおいて、
前記第2のクリーニング手段は、支持体に発泡弾性層が形成されていることを特徴とする画像形成ユニット。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の画像形成ユニットにおいて、
前記帯電クリーニング手段は、支持体に発泡弾性層が形成されていることを特徴とする画像形成ユニット。 - 請求項1に記載の画像形成ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項4に記載の画像形成ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 帯電手段によって像担持体の表面を帯電させる帯電ステップと、
表面が帯電された前記像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成ステップと、
該潜像を現像する現像ステップと、
第1のクリーニング手段によって前記像担持体上をクリーニングする第1のクリーニングステップと、
表層にセル目が形成され、前記第1のクリーニング手段に対して前記像担持体の回転方向における下流側に設けられ、前記像担持体の周速度に対する周速度の比が、0.8〜0.98、または1.02〜1.2で回転する第2のクリーニング手段によって前記像担持体上をクリーニングする第2のクリーニングステップと、
表層に前記第2のクリーニング手段のセル密度以上となるセル目が表層に形成される帯電クリーニング手段によって前記帯電手段の表面をクリーニングする帯電クリーニングステップと、
を有することを特徴とする画像形成方法。 - 請求項10に記載の画像形成方法において、
前記現像ステップで使用する現像剤の粒径は5.5〜7.0μmであって、外添剤の粒径は50〜200nmであることを特徴とする画像形成方法。 - 請求項11に記載の画像形成方法において、
前記外添剤は、シリカおよび酸化チタンの微粉末を用いたものであることを特徴とする画像形成方法。
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