JP6848487B2 - 固形潤滑剤、固形潤滑剤塗布装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、固形潤滑剤、固形潤滑剤塗布装置および画像形成装置に関する。

プリンタなどの電子写真方式の画像形成装置として、像担持体（以下、「感光体」とも言う）と、上記感光体の表面に弾性部材（以下、「クリーニング部材」とも言う）を当接させて上記表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング装置と、上記感光体の表面に固形潤滑剤を塗布するための固形潤滑剤塗布装置とを有する画像形成装置が知られている。上記固形潤滑剤塗布装置は、例えば、弾性を有するとともに上記感光体の表面に当接可能に配置されている塗布部材と、上記塗布部材に固形潤滑剤を付勢して当接させるための付勢部材と、固形潤滑剤とを有している。この固形潤滑剤は、例えば、高級脂肪酸金属塩を主成分とする金属石鹸と末端基をフッ化処理したテトラフルオロエチレンオリゴマーとを含有している（例えば、特許文献１参照）。

上記のような画像形成装置では、感光体の表面に上記固形潤滑剤が塗布され、その膜が形成される。このような固形潤滑剤の膜によって、上記画像形成装置では、感光体の表面および上記クリーニング部材、例えばクリーニングブレード、の摩耗の両方が抑制される。

特開２０１６−１３８９２５号公報

しかしながら、上記画像形成装置では、一般に、感光体の表面におけるトナー粒子が付着する画像部における固形潤滑剤の膜の厚さは、トナー粒子が付着しない非画像部における固形潤滑剤の膜の厚さに比べて、クリーニングブレード通過後では薄くなる。そして、感光体の表面における固形潤滑剤の膜の厚さに差が生じると、感光体に対するクリーニングブレードの摩擦力に部分的な差が生じ、感光体およびクリーニングブレードの摩耗量に部分的な差が生じることがある。このため、感光体およびクリーニングブレードの一方または両方の所期の寿命が達成されず、これらの摩耗による画質の低下が生じることがある。

このような画質の低下は、画質の要求水準が高く、また、同じ印刷物を大量に連続印刷する印刷産業における上記画像形成装置でより大きく問題視される。このように、固形潤滑剤を像担持体に塗布する電子写真方式の画像形成装置では、固形潤滑剤の膜の厚さの差に起因する上記の画質の低下を防止する観点から検討の余地が残されている。

本発明は、クリーニング装置を有するとともに像担持体の表面に固形潤滑剤が塗布される電子写真方式の画像形成装置において、像担持体の表面における固形潤滑剤の膜の厚さの差を抑え、像担持体およびそれに当接するクリーニング用の弾性部材の摩耗による画質の低下を抑制する技術を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決する第１の手段として、電子写真方式の画像形成装置における像担持体に塗布されるための固形潤滑剤であって、金属石鹸および樹脂粒子を含有し、上記樹脂粒子は、フッ素系樹脂以外の硬質樹脂で構成された粒子本体と、上記粒子本体の表面に担持されるフッ素原子とを有する固形潤滑剤、を提供する。

また、本発明は、上記課題を解決する第２の手段として、電子写真方式の画像形成装置における像担持体の表面に固形潤滑剤を塗布するための固形潤滑剤塗布装置であって、上記固形潤滑剤塗布装置は、弾性を有するとともに上記像担持体の表面に当接可能に配置されている塗布部材と、上記塗布部材に固形潤滑剤を付勢して当接させるための付勢部材と、前述の本発明の固形潤滑剤とを有する固形潤滑剤塗布装置、を提供する。

さらに、本発明は、上記課題を解決する第３の手段として、像担持体と、上記像担持体の表面に弾性部材を当接させて上記表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング装置と、上記像担持体の表面に固形潤滑剤を塗布するための、前述の本発明の固形潤滑剤塗布装置とを有する電子写真方式の画像形成装置、を提供する。

本発明によれば、クリーニング装置を有するとともに像担持体の表面に固形潤滑剤が塗布される電子写真方式の画像形成装置において、像担持体の表面における固形潤滑剤の膜の厚さの差を抑え、像担持体およびそれに当接するクリーニング用の弾性部材の摩耗による画質の低下を抑制することができる。

本発明の一実施の形態の画像形成装置の構成の一部を模式的に示す図である。 上記実施の形態における感光体とクリーニング部材との当接部およびその近傍を拡大して模式的に示す図である。 図３Ａは、実施例における評価のための条件１で形成した画像を模式的に示す図であり、図３Ｂは、実施例における評価のための条件２で形成した画像を模式的に示す図である。

本発明の一実施の形態の固形潤滑剤は、金属石鹸および樹脂粒子を含有する。

上記金属石鹸は、電子写真方式の画像形成装置において感光体に塗布される固形潤滑剤において公知の金属石鹸から適宜に選ぶことが可能である。上記金属石鹸は、一種でもそれ以上でもよい。上記金属石鹸の例には、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸などの直鎖炭化水素にカルシウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、銅、鉄などの金属が結合した脂肪酸金属塩があるが、中でも、特に、ステアリン酸亜鉛は、像担持体の摩擦係数を低減する効果が高い観点から好ましい。

上記樹脂粒子は、フッ素系樹脂以外の硬質樹脂で構成された粒子本体と、この粒子本体の表面に担持されるフッ素原子とを有する。

上記フッ素原子は、上記樹脂粒子の表面に化学的に結合していてもよいし、分子間力による相互作用などによって物理的に担持されていてもよい。上記フッ素原子が樹脂粒子と化学的に結合している場合では、上記フッ素原子は、樹脂粒子の表面を構成する樹脂の構造単位に含まれていてもよいし、特定の官能基を介して適宜に結合していてもよい。

また、上記フッ素樹脂は、上記樹脂粒子の表面に存在していればよく、樹脂粒子における所期の硬さを発現する範囲において、樹脂粒子のより内部に存在していてもよい。上記樹脂粒子の表面における上記フッ素原子の存在比率（含有量）は、その粒子表面に存在すると考えられる元素を定量分析したときのフッ素元素の測定値として、あるいは、各々の原子ピーク面積から、相対感度因子を用いて算出される、樹脂粒子表面における目的とするフッ素元素の濃度の算出値として、求めることができる。粒子表面に存在すると考えられる元素は、樹脂粒子の表面に実際に存在する全ての元素であってもよいし、フッ素を含む代表的な元素のみであってもよい。たとえば、上記の考えられる元素は、炭素および酸素などの樹脂を構成する水素以外の元素であってよい。

当該樹脂粒子の表面に存在するフッ素原子の存在比率が５ａｔｏｍ％以上であることが、上記クリーニングニップ部における摩耗を十分に抑制する観点から好ましく、１０ａｔｏｍ％以上であることがより好ましい。また、上記含有量は、上記の粒子の硬さを維持する観点から、６０ａｔｏｍ％以下であることが好ましく、５０ａｔｏｍ％以下であることがより好ましい。上記樹脂粒子の表面における上記フッ素原子の存在比率は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって求めることが可能である。

上記樹脂粒子は、適度な大きさを有することが、クリーニングニップ部での感光体およびクリーニング部材の摩耗を抑制する観点から好ましい。たとえば、上記樹脂粒子の体積平均粒径は、クリーニングブレードの摩耗を抑制する観点から３０ｎｍ以上であることが好ましい。また、上記体積平均粒径は、クリーニングブレードのチッピングなどの損傷を抑制する観点から、３００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがより好ましい。上記体積平均粒径が３０ｎｍ未満であると、感光体の表面における微小な凹凸に上記樹脂粒子が嵌まり、当該表面を転がりにくくなり、クリーニングブレードの摩耗を低減する効果が小さくなることがある。また、上記体積平均粒径が３００ｎｍを超えると、粗大粒子によるクリーニングブレードのチッピングが発生することがある。

また、上記樹脂粒子の粒子径の変動係数（ＣＶ値）は、以下の式から求めることができ、２０％以下であることが好ましく、１５％以下であることがより好ましい。
変動係数（ＣＶ値：％）＝１００×（標準偏差／平均粒径）

上記樹脂粒子の体積平均粒径およびＣＶ値は、例えば、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置（「ＬＡ−９６０」（株式会社堀場製作所製））を用いて求めることが可能である。

上記樹脂粒子は、適度な丸みを有することが、クリーニングニップ部での感光体およびクリーニング部材の摩耗を抑制する観点から好ましい。たとえば、上記樹脂粒子の平均円形度は、０．９以上であることが、上記の観点から好ましい。

上記樹脂粒子の平均円形度は、透過型電子顕微鏡で撮影した画像の処理によって求めることが可能である。たとえば、「ＪＥＭ−２０００ＦＸ」（日本電子株式会社製）により、上記樹脂粒子を撮影し、写真画像をスキャナにより取り込み、画像処理解析装置「ＬＵＺＥＸ ＡＰ」（株式会社ニレコ製）を用いて、上記樹脂粒子について２値化処理をし、樹脂粒子１００個についての円形度を算出し、その平均値として求めることができる。

上記硬質樹脂は、上記樹脂粒子が、電子写真方式の画像形成装置における感光体とそれに当接するクリーニング部材との当接部（以下、「クリーニングニップ部」とも言う）において、その粒子形状を保つのに十分な硬さを有する。大まかには、上記樹脂粒子は、ロックウェル硬さでＭスケールの硬さを有することが、クリーニングニップ部における形状の維持および感光体への研磨の観点から好ましい。

上記硬質樹脂は、粒径が小さく、それ自体の硬度を測定することは困難だが、例えば樹脂粒子と同組成の部材により上記のロックウェル硬さの測定によって相対的に硬度を確認することが可能である。また、例えば、クリーニングニップ部におけるニップ圧の条件下にある上記樹脂粒子の粒子形状を観察し、この粒子形状が実質的に変形しないことを観察することによって、その樹脂粒子が所期の硬さを有することを確認することが可能である。

上記硬質樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ポリスチレン標準によってゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定する場合で５，０００以上であることが、クリーニングニップ部での感光体およびクリーニング部材の摩耗を抑制する観点から好ましい。また、上記Ｍｗは、上記の摩耗抑制効果が頭打ちになる観点、および、入手の容易さの観点、から５００，０００以下であることが好ましい。

上記樹脂粒子は、上記粒子本体のみによって形作られていてもよいし、当該粒子本体をコアとするコアシェル構造の粒子であってもよい。上記樹脂粒子がコアシェル構造の粒子である場合では、コア部である粒子本体が前述の硬さを有することが好ましく、当該粒子本体の体積平均粒径が３０ｎｍ以上であることが好ましい。上記粒子本体の体積平均粒径は、上記樹脂粒子の所期の体積平均粒径からシェル部の厚さを差し引くことで適宜に決めることができる。なお、上記粒子本体の硬さは、上記ニップ圧の条件下において、コアシェル構造における粒子本体の形状が実質的に変形しないことの観察によって確認することが可能である。

上記樹脂粒子は、所期の硬度を有しつつ、表面に所定のフッ素原子が存在していればよい。係る樹脂粒子の真密度は１．３以下であることが好ましい。真密度が１．３より高くなると、樹脂粒子の少なくとも中心部を構成する硬質樹脂の効果が損なわれ、樹脂粒子の硬度が不十分であることの悪影響が生じうる。

なお、粒子の真密度の測定は、ヘリウムによるガス置換式の測定法を用いる。測定器にアキュピック１３３０（島津製作所社製）を用いて測定できる。測定法は、ステンレス製の内径１８．５ｍｍ、長さ３９．５ｍｍ、容量１０ｃｍ^３のセルに、精秤した測定サンプルを入れる。次いで、試料セル中の微粉体（樹脂粒子の測定サンプル）の容積をヘリウムの圧力変化によって測定し、求められた容積とサンプルの重さから樹脂粒子の真密度を求めることが可能である。

上記硬質樹脂は、樹脂そのものが、または、粒子としたときに、前述した粒径や硬さなどの所望の物性を十分に発現可能な樹脂から適宜に選ぶことが可能であり、一種でもそれ以上でもよい。上記硬質樹脂の制約は特にないが、アクリル樹脂やスチレン樹脂を主とする組成が粒子径の均一な粒子を製造し易い点、微粒化に適する観点から好ましい。

アクリル樹脂の例には、アクリル酸またはそのエステル類、メタクリル酸またはそのエステル類、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのアクリル酸誘導体の単独重合体または共重合体が含まれる。

スチレン樹脂の例には、スチレンおよびスチレン誘導体などのスチレン系モノマーの単独重合体、およびスチレン系モノマーを主成分としこれと共重合可能なビニル化合物との共重合体樹脂を言う。スチレン系モノマーの例には、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、ｐ−メチルスチレン、ビニルナフタレン、などの芳香族ビニル化合物が含まれる。

上記アクリル樹脂およびスチレン樹脂からなる群から選ばれる一以上の樹脂には、スチレン−アクリル樹脂が含まれる。スチレン−アクリル樹脂は、スチレン系モノマーとアクリル系モノマーとの共重合体であり、その重合形態は限定されない。

上記樹脂粒子がコアシェル構造の粒子である場合における上記シェル部を構成する樹脂は、粒子本体（コア部）を構成する樹脂と同じであってもよいし、異なっていてもよい。シェル部を構成する、フッ素を含有する樹脂の例には、フルオロアルキル（メタ）アクリレートなどのフッ素樹脂が含まれる。

上記フルオロアルキル（メタ）アクリレートは、（メタ）アクリレートの一部または全部の水素原子がフッ素原子に置換された炭素数１〜２０のフルオロアルキル基を有する化合物であり、上記（メタ）アクリレートの例には、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、シクロへキシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレートおよび２−エチルヘキシル（メタ）アクリレートが含まれる。

具体的には、上記フルオロアルキル（メタ）アクリレートの例には、トリフロロエチル（メタ）アクリレート、テトラフロロプロピル（メタ）アクリレート、ヘキサフロロプロピル（メタ）アクリレート、オクタフロロペンチル（メタ）アクリレートおよびヘプタデカフロロデシル（メタ）アクリレートが含まれる。

また、上記シェル部を構成する樹脂は、フッ素樹脂以外の樹脂であって、含フッ素化合物を保持している樹脂であってもよい。たとえば、上記樹脂は、フッ素系界面活性剤を含有する樹脂エマルションの乾燥、固化物であってよく、より具体的には、コア粒子の表面に上記樹脂エマルションが塗布されてなる樹脂層を構成する樹脂であってよい。

コアシェル構造を有する樹脂粒子は、合成品であってもよいし、市販品であってもよい。当該樹脂粒子の重合方法は特に限定されず、懸濁重合、分散重合、シード重合など従来公知の製造方法によって製造することができる。たとえば、上記樹脂粒子は、少なくとも１分子中に１個以上のビニル基を有する化合物を含む単量体成分を重合してなるビニル系重合体で構成することができ、コア部およびシェル部を構成する単量体成分の組合せとしては、シェル部を構成する単量体とコア部を構成する単量体とが同一の化合物であってもよいし、異なっていてもよい。

また、上記コアシェル構造を有する市販品の例には、「ファインスフェア ＦＳ−７０１」（日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製、「ファインスフェア」は日本ペイント株式会社の登録商標）が含まれる。

上記固形潤滑剤における上記金属石鹸の含有量は、本実施の形態の効果が得られる範囲において適宜に決めることが可能であり、成形性や割れやすさの観点から７０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましい。

上記固形潤滑剤における上記樹脂粒子の含有量は、本実施の形態の効果が得られる範囲において適宜に決めることが可能である。上記含有量は、クリーニングブレードの摩耗を抑制する観点から０．５質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましい。また、上記含有量は、クリーニング性の観点から、３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。上記含有量が０．５質量％未満であると、特に非画像部におけるニップ部をすり抜ける樹脂粒子が少なすぎて樹脂粒子によるコロの機能の発現が不十分となることがあり、その結果、クリーニングブレードの摩耗の抑制が不十分になることがある。上記含有量が３０質量％を超えると、クリーニングブレードによる樹脂粒子の除去が不十分となり、クリーニング装置によるクリーニング性が不十分になることがある。

上記固形潤滑剤は、本実施の形態の効果が得られる範囲において、上記金属石鹸および上記樹脂粒子以外の他の成分をさらに含有していてもよい。

上記固形潤滑剤は、公知の方法によって製造することが可能である。たとえば、上記固形潤滑剤は、金属石鹸と樹脂粒子とを混合し、加温溶融して金型内に注入し、次いで冷却して固化させることによって製造することが可能である。また、金属石鹸と樹脂粒子とを混合し、圧縮成型することによっても製造することが可能である。

上記固形潤滑剤は、電子写真方式の画像形成装置における感光体に塗布される。感光体への潤滑剤の供給は、公知の方法によって行うことが可能である。たとえば、外添剤としてトナーに混合することにより、このトナーが現像に供される際に感光体の表面に供給され、その後のクリーニング部材によって均されることで、感光体の表面に塗布することが可能である。感光体の表面における画像部および非画像部の区別に関わらず、感光体の表面全体に固形潤滑剤を十分かつ安定して供給する観点から、固形潤滑剤は、これを塗布するための固形潤滑剤塗布装置を用いて感光体の表面に塗布されることが好ましい。

以下、本発明の一実施の形態における画像形成装置および固形潤滑剤塗布装置を説明する。本実施の形態の画像形成装置は、感光体、クリーニング装置および固形潤滑剤塗布装置を有する電子写真方式の公知の画像形成装置と、固形潤滑剤塗布装置以外は同様に構成すること可能である。本実施の形態の固形潤滑剤塗布装置は、前述した本実施の形態の固形潤滑剤を用いる以外は、公知の固形潤滑剤塗布装置と同様に構成することが可能である。

図１は、本発明の一実施の形態の画像形成装置の構成の一部を模式的に示す図である。本実施の形態の画像形成装置は、図１に示されるように、感光体１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、中間転写体５、帯電装置６、固形潤滑剤塗布装置１４、クリーニング装置および前露光装置１１を有している。

感光体１は、前述した像担持体に該当し、例えば、公知の有機感光体である。感光体１は、アルミニウム製のドラム状の基体（導電性支持体）と、その外周面に配置されている感光層とを有する。当該感光層は、例えば、ポリカーボネート樹脂と、電荷発生化合物や電荷輸送化合物などの感光材料とを含有する厚さ２５μｍの樹脂製の層である。感光体１は、回転可能に配置されており、その回転速度は、例えば４６０ｍｍ／秒である。

帯電装置２は、コロナ放電による非接触式の帯電装置である。また、露光装置３は、例えば、レーザー光線の照射装置および当該レーザー光線の光路を形成する不図示の光学系を含む。

現像装置４は、感光体１に対向して配置される現像スリーブ１０と、現像スリーブ１０の表面に担持されるトナーの層厚を規制する現像ブレード１３とを有し、二成分現像剤１２を収容している。二成分現像剤１２を構成するトナー粒子は、乳化重合法により製造された体積平均粒径が６．５μｍのトナー母体粒子を有し、トナー母体粒子に対して外添処理されたシリカやチタニアの無機微粒子を外添剤として有している。また、上記トナー粒子は、負帯電性を有する。

中間転写体５は、導電性を付与したポリイミド樹脂からなる無端状のベルトである。当該ベルトは、トナー画像の転写時には不図示の転写ローラによって感光体１に圧接する。 帯電装置６は、感光体１の回転方向における転写ローラの下流側に配置されており、例えばコロナ放電による非接触式の帯電装置である。

固形潤滑剤塗布装置１４は、感光体１の回転方向における帯電装置６の下流側に配置さている。固形潤滑剤塗布装置１４は、回転ブラシ８、固形潤滑剤９、フリッカー１５およびスクレーパ１６を有している。

回転ブラシ８は、回転軸の表面から起立する導電性ポリエステル繊維により構成されている導電性ファーブラシである。回転ブラシ８のブラシ毛長は３ｍｍであり、ブラシ毛の太さが３ｄ（デニール）であり、ブラシ毛の密度は１８０（ｋＦ／ｉｎｃｈ^２）である。また、ローラ径は１４ｍｍである。回転ブラシ８は、そのブラシ毛の先端部が感光体１の表面に例えば０．８ｍｍ食い込む位置に配置されており、感光体１に対して相対速度θ：１．３で順方向に回転する。

固形潤滑剤９は、前述した本実施の形態の固形潤滑剤である。固形潤滑剤９は、感光体１のドラム長さ（回転ブラシ８の軸方向におけるブラシ部の長さ）と同程度の長さを有する、長手方向を横断する断面形状が矩形の、細長な直方体の形状を有しており、回転ブラシ８に向けて不図示のばねによって（例えばバネ圧０．７Ｎ／ｍで）付勢され、回転ブラシ８に当接している。

フリッカー１５は、回転ブラシ８の回転方向の上流側における感光体１と固形潤滑剤９との間の位置で、例えば１ｍｍの食い込み量で回転ブラシ８に当接している。フリッカー１５は、例えば金属製の筒である。スクレーパ１６は、フリッカー１５の表面に当接している。スクレーパ１６は、おり、フリッカー１５の表面の付着物（例えば固形潤滑剤９など）を当該表面から除去する。

上記クリーニング装置は、不図示のクリーニング容器と、その開口部に支持されているクリーニングブレード７とを有する。固形潤滑剤塗布装置１４は、上記クリーニング容器の開口の内側に配置されており、クリーニングブレード７は、感光体１の回転方向における固形潤滑剤塗布装置１４よりも下流側の位置に配置されている。

クリーニングブレード７は、弾性を有する板であり、例えば、反発弾性率が２４％（２５℃）、ＪＩＳ Ａ硬度が７２°、厚さが２．００ｍｍ、自由長が１０ｍｍ、幅が３２４ｍｍである、ウレタンゴム製の板である。クリーニングブレード７は、その一側縁で感光体１の長手方向の全体に当接している。感光体１に対するクリーニングブレード７の当接荷重は２５Ｎ／ｍであり、当接角は１８°である。前露光装置１１は、光照射装置であり、クリーニングブレード７と帯電装置２との間に配置されている。

回転している感光体１の表面に、帯電装置２が電圧を印加する。帯電している感光体１の表面に、露光装置３からのレーザー光線が照射され、形成すべき画像に対応する静電潜像が感光体１の表面に形成される。

現像スリーブ１０は、線速度８００ｍｍ／分で回転駆動し、また、感光体１の表面電位と同極性のバイアス電圧が印加される。現像装置４では、現像スリーブ１０に向けて二成分現像剤１２が撹拌、搬送される間に、負極性に帯電する。現像装置４は、現像スリーブ１０への上記バイアス電圧の印加により、二成分現像剤１２による反転現像を行う。二成分現像剤１２中のトナー粒子は、上記静電潜像に付着し、こうして静電潜像が現像される。

中間転写体５は、トナー画像を担持する感光体１の表面に圧接し、トナーの帯電極性とは通常、逆極性の電圧を上記転写ローラによって印加される。こうして、感光体１の表面上のトナー画像が中間転写体５の表面に転写される。転写されたトナー画像は、普通紙などの記録媒体にさらに転写された後に定着装置による加熱加圧によって定着し、こうして記録媒体に所期の画像が形成される。

帯電装置６は、トナー画像を転写した後の感光体１の表面に電圧を印加する。この電圧の印加により、転写後の感光体１の表面に付着する転写残トナーなどの付着物の極性が一様に整えられる。

一方で、回転ブラシ８には、付勢して当接している固形潤滑剤９が付着する。付着した固形潤滑剤は、帯電された感光体１の表面に供給され、こうして固形潤滑剤が感光体１の表面に塗布される。なお、回転ブラシ８の付着物は、フリッカー１５へ移され、フリッカー１５の表面からスクレーパ１６によって掻き取られ、上記クリーニング容器に収容される。

クリーニングブレード７は、固形潤滑剤が塗布された感光体１の表面に当接する。転写残トナーは、クリーニングブレード７によって感光体１の表面から除去され、固形潤滑剤は、クリーニングブレード７によってその一部が掻き取られ、所定の厚さに均される。クリーニングブレード７により掻き取られた転写残トナーおよび固形潤滑剤は、上記クリーニング容器に収容される。

前露光装置１１は、転写残トナーが除去された感光体１の表面に、感光体１の表面電位を一様に整えるための光を照射する。こうして、感光体１の静電履歴は、次の静電潜像の形成のための帯電工程までに、感光体１の表面から消去される。

上記画像形成装置では、カバレッジの高低に関わらず、感光体１およびクリーニングブレード７の摩耗が抑制される。その理由は、以下のように考えられる。

図２は、クリーニングニップ部を拡大して模式的に示す図である。図２中、Ｎ１は、クリーニングブレード７と感光体１との当接部分であるクリーニングニップ部を表し、Ｎ２は、感光体１の回転方向におけるその上流側に形成される、クリーニングブレード７の表面とそれに漸次接近する感光体１の表面とによって形成される空間（溜まり部）を表す。また、Ｐ１はトナー粒子を、Ｐ２はトナー粒子の外添剤を、そしてＰ３は固形潤滑剤中の樹脂粒子をそれぞれ表す。また、Ｆは、感光体１の表面に形成された固形潤滑剤の膜を表している。

クリーニングブレード７は、前述したように、典型的には、ポリウレタンゴムをシート状に加工したものであって、感光体１の軸方向に対して感光体１の周面に平行に当接するように配置される。感光体１の回転中、感光体１とクリーニングブレード７との間には摩擦力が生じ、かかる摩擦力により、クリーニングブレード７は弾性変形し、その先端縁部でクリーニングニップ部Ｎ１を形成する。また、その上流側に溜まり部Ｎ２が形成される。

感光体１の周面上に付着した転写残トナーのトナー粒子Ｐ１は、外添剤Ｐ２に比べて大きいので、クリーニングブレード７によって掻き取られやすい。これに対して、外添剤Ｐ２は、比較的小さいので、溜まり部Ｎ２に到達しやすく、このため、溜まり部Ｎ２には、主に外添剤による凝集体（外添剤溜まり）が形成されやすい。

この外添剤溜まりには、クリーニングブレード７からの押し付け力が加わるので、このような外添剤溜まりが形成された場合には、感光体１は、通常、外添剤溜まりによって擦られて摩耗すると同時に、感光体１の表面上の固形潤滑剤の膜Ｆも掻き取られた後に、クリーニングニップ部Ｎ１を通過する。

しかしながら、上記の実施形態では、樹脂粒子Ｐ３も感光体１の表面に付着した状態で溜まり部Ｎ２およびクリーニングニップ部Ｎ１に供給される。樹脂粒子Ｐ３が溜まり部Ｎ２に到達することにより、外添剤溜まりにおける、硬度の高い無機粒子である外添剤Ｐ２の割合が、当該無機粒子よりも硬度が低い樹脂粒子Ｐ３によって低減される。よって、外添剤溜まりによる感光体１の表面の摩擦が軽減される。

また、樹脂粒子Ｐ３は、クリーニングニップ部Ｎ１においては、その粒子形状を維持するのに十分な硬さを有し、かつ、その表面はフッ素原子の存在によって滑りやすい。このため、樹脂粒子Ｐ３は、クリーニングニップ部Ｎ１を、転がりながら、また滑りながら移動する。このため、クリーニングブレード７および感光体１の両方の表面に対する樹脂粒子Ｐ３の摩耗が抑制され、樹脂粒子Ｐ３は、両者にストレスを与えることなくクリーニングニップ部Ｎ１を通過する。

さらに、樹脂粒子Ｐ３の外添剤溜まりへの侵入によって外添剤Ｐ２が溜まり部Ｎ２においても流動しやすくなり、クリーニングニップ部Ｎ１に向かう樹脂粒子Ｐ３に伴ってクリーニングニップ部Ｎ１を通過しやすくなる。外添剤Ｐ２も、十分な硬度を有していることから、樹脂粒子Ｐ３と同様にクリーニングニップ部Ｎ１を転がりながら移動しやすい。このため、クリーニングニップ部Ｎ１を通過する外添剤Ｐ２によるクリーニングブレード７の摩耗が抑制される。

一方、転写残トナーが到達しない非画像部では、外添剤溜りが形成されない。よって、感光体１の表面は、外添剤溜まりによって摩耗せず、また固形潤滑剤の膜Ｆも掻き取られることがなく、このような状態で感光体１および膜Ｆは、クリーニングニップ部Ｎ１を通過する。クリーニングブレード７は、非画像部のそれに比べてより厚い固形潤滑剤の膜Ｆが密着しながらクリーニングニップ部Ｎ１を移動するため、膜Ｆによって摺擦される。

しかしながら、非画像部においても、膜Ｆ中の樹脂粒子Ｐ３は、前述したように感光体１およびクリーニングブレード７の両方にストレスを与えることなくクリーニングニップ部Ｎ１を通過する。よって、非画像部においても、感光体１の表面およびクリーニングブレード７の両方の摩耗が抑制される。

したがって、非画像部および画像部のいずれにおいても、感光体１の表面およびクリーニングブレード７の摩耗が同様のメカニズムで抑制されるため、非画像部および画像部の両方での摩耗量の差の発生も抑制される。

以上の説明から明らかなように、上記固形潤滑剤は、電子写真方式の画像形成装置における像担持体に塗布されるための固形潤滑剤であって、金属石鹸および樹脂粒子を含有し、当該樹脂粒子は、フッ素系樹脂以外の硬質樹脂で構成された粒子本体と、当該粒子本体の表面に担持されるフッ素原子とを有する。また、上記固形潤滑剤塗布装置は、電子写真方式の画像形成装置における像担持体の表面に固形潤滑剤を塗布するための固形潤滑剤塗布装置であって、弾性を有するとともに前記像担持体の表面に当接可能に配置されている塗布部材と、前記塗布部材に固形潤滑剤を付勢して当接させるための付勢部材と、上記の本実施の形態の固形潤滑剤とを有する。さらに、上記画像形成装置は、像担持体と、当該像担持体の表面に弾性部材を当接させて上記表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング装置と、上記像担持体の表面に固形潤滑剤を塗布するための、上記の本実施の形態の固形潤滑剤塗布装置とを有する。よって、クリーニング装置を有するとともに像担持体の表面に固形潤滑剤が塗布される電子写真方式の画像形成装置において、上記固形潤滑剤の膜の厚さの差に関わらずに、像担持体およびそれに当接するクリーニング用の弾性部材の摩耗による画質の低下を抑制することができる。

上記樹脂粒子の表面におけるフッ素の存在比率が５〜６０ａｔｏｍ％であることは、上記クリーニングニップ部の摩耗を十分に抑制する観点からより一層効果的である。

また、上記樹脂粒子の体積平均粒径が３０〜３００ｎｍであることは、外添剤溜まりへの侵入のしやすさの観点、および、クリーニングニップ部の通過のしやすさの観点、からより一層効果的である。

また、上記硬質樹脂がアクリル樹脂およびスチレン樹脂からなる群から選ばれる一以上の樹脂であることは、その比重の軽さによる高い流動性を有することにより、特に高カバレッジ時における外添剤やトナーのクリーニングニップ部直前への到達量を抑制してクリーニングブレードの負荷低減が図れる観点からより一層効果的である。

また、上記金属石鹸がステアリン酸亜鉛であることは、像担持体の摩擦係数を低減する効果が高い観点からより一層効果的である。

［樹脂粒子１〜５の準備］
樹脂粒子１〜５をそれぞれ用意した。

樹脂粒子１は、日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製の開発品であり、コアシェル構造からなる樹脂粒子である。樹脂粒子１のコア部は、アクリル樹脂で構成されており、シェル部は、フッ素樹脂製であり、その表面にフッ素原子を有している。樹脂粒子１の体積平均粒径Ｄは、６０ｎｍであり、樹脂粒子１におけるその表面のフッ素の存在比率ＣＦをＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定したところ、当該フッ素量は、１０ａｔｏｍ％であった。

なお、樹脂粒子表面のフッ素存在比率ＣＦは、Ｘ線光電子分光装置「Ｋ−Ａｌｐｈａ」（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製）を用い、選択元素としてフッ素、炭素、酸素を定量分析したときのフッ素の測定量である。以下、樹脂粒子２〜５でも同様である。
（測定条件）
Ｘ線：Ａｌモノクロ線源
加速：１２ｋＶ、６ｍＡ
分解能：５０ｅＶ
ビーム系：４００μｍ
ステップサイズ：０．１ｅＶ

樹脂粒子２は、日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製の開発品であり、コアシェル構造からなる樹脂粒子である。樹脂粒子２のコア部は、スチレン樹脂で構成されており、シェル部は、フッ素樹脂製であり、その表面にフッ素原子を有している。樹脂粒子２の体積平均粒径Ｄは、１００ｎｍであり、樹脂粒子２におけるその表面のフッ素の存在比率ＣＦは、３２ａｔｏｍ％であった。

樹脂粒子３は、日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製の開発品であり、コアシェル構造からなる樹脂粒子である。樹脂粒子３のコア部は、スチレン−アクリル樹脂で構成されており、シェル部は、フッ素樹脂製であり、その表面にフッ素原子を有している。樹脂粒子３の体積平均粒径Ｄは、２６０ｎｍであり、樹脂粒子３におけるその表面のフッ素の存在比率ＣＦは、２３ａｔｏｍ％であった。

樹脂粒子４は、３Ｍ・ジャパン株式会社製の「ダイニオン ＴＦ９２０７Ｚ」であり、低分子量ＰＴＦＥで構成されている。樹脂粒子４の体積平均粒径Ｄは、１２０ｎｍであり、樹脂粒子４におけるその表面のフッ素の存在比率ＣＦは、６７ａｔｏｍ％であった。

樹脂粒子５は、綜研化学株式会社製の「ケミスノー」（「ケミスノー」は同社の登録商標）であり、ＰＭＭＡで構成されている。樹脂粒子５の体積平均粒径Ｄは、２００ｎｍであり、樹脂粒子５におけるその表面のフッ素の存在比率ＣＦは、０．３ａｔｏｍ％であった。

樹脂粒子１〜５の材質および物性を表１に示す、

［固形潤滑剤１〜７の調製］
８８質量部のステアリン酸カルシウム（ＣａＳｔ）と１５質量部の樹脂粒子１とを、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、混合物を得た。混合条件は、回転翼の周速が３５ｍ／秒であり、処理温度（槽内温度）が３２℃であり、混合時間が３分間であった。

次いで、内部温度が１６０℃の金型に、上記混合物を、その温度を１５０℃以下に下がらないように制御しながら注入した。１５分間、金型内部の温度を１５０℃に維持したまま金型を静置し、次いで、温度ムラが発生しないように注意しながら金型を１℃／分の速度で室温（２５℃）まで冷却し、得られた固形物を上記金型から取り外した。こうして、縦８ｍｍ×横５ｍｍ×長さ３２８ｍｍの固形潤滑剤１を得た。

ステアリン酸カルシウムに代えて９２質量部のステアリン酸亜鉛（ＺｎＳｔ）を用い、樹脂粒子１の量を８質量部に変更した以外は、固形潤滑剤１と同様にして、固形潤滑剤２を得た。また、樹脂粒子１に代えて樹脂粒子２を用いた以外は固形潤滑剤２と同様にして、固形潤滑剤３を得た。また、ステアリン酸亜鉛の量を９７質量部に変更し、樹脂粒子２の量を３質量部に変更した以外は固形潤滑剤３と同様にして、固形潤滑剤４を得た。また、樹脂粒子１に代えて樹脂粒子３を用いた以外は固形潤滑剤２と同様にして、固形潤滑剤５を得た。

また、ステアリン酸亜鉛の量を９２質量部に変更し、樹脂粒子１に代えて樹脂粒子４を用い、かつ樹脂粒子の量を１０質量部に変更した以外は固形潤滑剤２と同様にして、固形潤滑剤６を得た。また、樹脂粒子１に代えて樹脂粒子５を用いる以外は固形潤滑剤２と同様にして、固形潤滑剤７を得た。

固形潤滑剤１〜７の組成を表２に示す。

［固形潤滑剤塗布装置および画像形成装置］
電子写真方式の画像形成装置として、コニカミノルタ社製のデジタル印刷システム「ｂｉｚｈｕｂ ＰＲＥＳＳ Ｃ１１００」をベースとした実験機を用意した。当該実験機は、図１に示されるような構成を有している。

［評価１］固形潤滑剤の存在比率
上記実験機の固形潤滑剤に、前述の固形潤滑剤１〜７のそれぞれを用い、図３Ａに示される縦帯チャート（全体カバレッジ３．５％）を高温高湿環境（３０℃、８０％）で作製する条件１、および、図３Ｂに示される縦帯チャート（全体カバレッジ５０％）を低温低湿環境（１０℃、１５％）で作製する条件２、のそれぞれの条件で、送紙方向を横方向として、１００００枚のＡ４普通紙の両面のそれぞれに上記縦帯チャートを作製した。なお、図３Ａ、図３Ｂ中の矢印は、送紙方向を示している。

そして、感光体１における、クリーニングブレード７から略１８０°反対側のシロ部（部分カバレッジＣｎ＝０％の部分、非画像部）およびベタ部（部分カバレッジＣｎ＝１００％の部分、画像部）における、固形潤滑剤特有の元素の存在比率（Ｒｗ）をＸＰＳ分析による下記の方法によって求め、下記の基準により判定した。
◎：Ｒｗが０．６ａｔｏｍ％以上１．９ａｔｏｍ％未満
○：Ｒｗが０．４ａｔｏｍ％以上０．６ａｔｏｍ％未満もしくは１．９ａｔｏｍ％以上２．１ａｔｏｍ％以下
×：Ｒｗが０．４ａｔｏｍ％未満もしくは２．１ａｔｏｍ％超

なお、潤滑剤の存在比率とは、感光体の表面の単位面積当たりに脂肪酸金属塩が存在する度合いをいう。ここでは、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定される感光体の表面上の脂肪酸金属塩に由来の金属の存在比率を代替量として用いる。検出する選択元素には、感光体表面に存在し得ると考えられる元素を選択する。なお、検知性の観点から、感光体の表層には脂肪酸金属塩に由来の金属が含まれない感光体を上記実験機の感光体として選択した。

具体的には、各環境下における上記の画像の形成を行った後の感光体の表層を５ｍｍ角以上の大きさに切り取って測定サンプルを採取し、Ｘ線光電子分光装置「Ｋ−Ａｌｐｈａ」（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製）を用い、感光体の表面に存在すると考えられる選択元素（金属塩に由来の金属元素、炭素、酸素、窒素、ケイ素、チタン）を下記測定条件にて定量分析し、金属塩に由来の金属元素の測定量を上記潤滑剤の存在比率とした。なお、ステアリン酸カルシウムはＣａを、ステアリン酸亜鉛はＺｎを、それぞれ上記の目的の元素とした。
（測定条件）
Ｘ線：Ａｌモノクロ線源
加速：１２ｋＶ、６ｍＡ
分解能：５０ｅＶ
ビーム系：４００μｍ
ステップサイズ：０．１ｅＶ

［評価２］クリーニングブレードおよび感光体の摩耗量
上記の「固形潤滑剤の塗布量」の評価における各条件での画像形成を実施した後の、クリーニングブレードの摩耗幅Ｗ１および感光体の摩耗量Ｗ２を測定し、その結果を下記の基準により判定した。
◎：Ｗ１が６μｍ未満であり、かつＷ２が０．２μｍ以下
○：Ｗ１が６μｍ以上９μｍ未満、もしくはＷ２が０．２μｍ超０．４μｍ以下
×：Ｗ１が９μｍ以上、もしくはＷ２が０．４μｍ超

評価１の結果を表３に、評価２の結果を表４にそれぞれ示す。

表３および表４から明らかなように、固形潤滑剤１〜５は、高温高湿および低温低湿のいずれの環境においても、そして送紙方向に沿う線状の画像（縦帯チャート）を形成する場合においても、感光体表面のシロ部とベタ部のいずれにも固形潤滑剤が十分に塗布される。よって、上記の環境において上記の画像を形成した場合であっても、感光体の表面におけるシロ部およびベタ部の両方において、感光体の表面層の摩耗およびクリーニングブレードの摩耗の両方を抑制することができる。

これに対して、比較例１では、低温低湿環境での上記画像の形成において、感光体表面のベタ部における固形潤滑剤の塗布量が不十分であり、感光体およびクリーニングブレードの摩耗量が大きい。これは、固形潤滑剤６中の樹脂粒子の硬さが不十分なことから、感光体の表面とクリーニングブレードとのニップ部を上記樹脂粒子が扁平に変形して通過し、上記トナーの外添剤が転がるのに十分な空間が上記ニップ部に形成されず、上記外添剤が上記ニップ部を通過する際に固形潤滑剤を削りながら通過し、このため、上記ベタ部における感光体およびクリーニングブレードの摩擦が増加し、これらが摩耗したため、と考えられる。

また、比較例２では、高温高湿環境での上記画像の形成において、感光体表面のシロ部における感光体およびクリーニングブレードの摩耗が大きい。これは、固形潤滑剤７の樹脂粒子の表面にフッ素原子が実質的には存在しないことから、シロ部において固形潤滑剤７中の樹脂粒子が感光体およびクリーニングブレードを上記ニップ部において摩耗し、その結果、感光体およびとクリーニングブレードが摩耗したため、と考えられる。

本発明によれば、有機感光体を用いる電子写真方式の画像形成において、形成する画像のカバレッジに関わらず、感光体およびクリーニング部材の摩耗が長期に亘って抑制される。よって、本発明によれば、電子写真方式による高品質な画像の形成のさらなる発展が期待される。

１ 感光体
２、６ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 中間転写体
７ クリーニングブレード
８ 回転ブラシ
９ 固形潤滑剤
１０ 現像スリーブ
１１ 前露光装置
１２ 二成分現像剤
１３ 現像ブレード
１４ 固形潤滑剤塗布装置
１５ フリッカー
１６ スクレーパ
Ｆ 膜
Ｎ１ クリーニングニップ部
Ｎ２ 溜まり部
Ｐ１ トナー粒子
Ｐ２ 外添剤
Ｐ３ 樹脂粒子

Claims (6)

1. 電子写真方式の画像形成装置における像担持体に塗布されるための固形潤滑剤であって、
   金属石鹸および樹脂粒子を含有し、
   前記樹脂粒子は、フッ素系樹脂以外の硬質樹脂で構成された粒子本体と、前記粒子本体の表面に担持されるフッ素原子と、を有し、
   前記樹脂粒子の表面におけるフッ素の存在比率は、５〜６０ａｔｏｍ％である、
   固形潤滑剤。
2. 前記樹脂粒子の体積平均粒径は、３０〜３００ｎｍである、請求項１に記載の固形潤滑剤。
3. 前記硬質樹脂は、アクリル樹脂およびスチレン樹脂からなる群から選ばれる一以上の樹脂である、請求項１または２に記載の固形潤滑剤。
4. 前記金属石鹸は、ステアリン酸亜鉛である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の固形潤滑剤。
5. 電子写真方式の画像形成装置における像担持体の表面に固形潤滑剤を塗布するための固形潤滑剤塗布装置であって、
   前記固形潤滑剤塗布装置は、弾性を有するとともに前記像担持体の表面に当接可能に配置されている塗布部材と、前記塗布部材に固形潤滑剤を付勢して当接させるための付勢部材と、固形潤滑剤と、を有し、
   前記固形潤滑剤は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の固形潤滑剤である、
   固形潤滑剤塗布装置。
6. 像担持体と、前記像担持体の表面に弾性部材を当接させて前記表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング装置と、前記像担持体の表面に固形潤滑剤を塗布するための固形潤滑剤塗布装置と、を有する電子写真方式の画像形成装置であって、
   前記固形潤滑剤塗布装置は、請求項５に記載の固形潤滑剤塗布装置である、画像形成装置。
   

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