JP2000066555A

JP2000066555A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000066555A
Application number: JP10230614A
Authority: JP
Inventors: Nobuhito Yokogawa; 信人横川; Hidetoshi Yano; 英俊矢野; Tadahiro Suzuki; 忠浩鈴木; Hiroshi Yasutomi; 啓安富
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-08-17
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 2000-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体とクリーニングブレードとの接触部
位でのトナー量が減少しても、クリーニングブレードの
損傷を防止する。【解決手段】ドラム状の像担持体１０の周面に、０．
３〜４．０ｇ／mmの当接圧力で導電性クリーニングブレ
ード３５の片側エッジ部を当接する。クリーニングブレ
ードには、電源３７から交流電圧と直流電圧とを重畳し
て印加する。また、クリーニングブレード３５に、表面
に低摩擦化処理層を設けたり、低摩擦化処理剤を含侵さ
せたり、低摩擦化処理用物質を内添させたりして低摩擦
化処理を行うなどにより、クリーニングブレード３５と
像担持体１０との接触部位での摩擦係数を１．０以下と
する。そして、クリーニングブレード３５でせき止め、
被転写体に画像転写後の像担持体１０上の残留トナーを
除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複写機・プリン
タ・ファクシミリやそれらの複合機などの画像形成装置
に適用し得る。そのうち特に、帯電・書込み・現像・転
写・クリーニングなどを繰り返して像担持体上に形成す
る画像を逐次転写し、用紙等の被転写体上に順次画像を
記録する電子写真式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置では、たと
えば図６に実線で示すように、ドラム状の像担持体１の
周面に、その矢示する回転方向に対向する方向から、ポ
リウレタンゴム等からなる細長板状のクリーニングブレ
ード２の片側エッジ部を一定のくい込みを持たせて当接
していた。

【０００３】そして、像担持体１の回転とともにクリー
ニングブレード２を図中鎖線で示すように変形し、被転
写体に画像を転写後に、同像担持体１上に残留するトナ
ーを除去していた。

【０００４】ところが、像担持体１の感光層が、広く使
用される高分子樹脂で構成されている場合、それに一般
的なポリウレタンゴムを用いたクリーニングブレード２
を当接すると、摩擦が非常に大きくなって、クリーニン
グブレード２にめくれを生じたり、びびりを発生した
り、エッジ部を損傷したりするおそれがあった。

【０００５】また、当接ムラを生じ、像担持体１に部分
的な摩耗を生じたり、像担持体１に傷が付いたりし、ク
リーニング性能を低下して画像品質が悪くなるなどのお
それもあった。

【０００６】このため、クリーニングブレード２のエッ
ジ部に、カイナー・フッカ黒鉛粒子・アクリル超微粉体
・スチレン系微粉体などの潤滑剤を塗布し、像担持体１
との間の摩擦係数を低減していた。

【０００７】また、画像形成を開始すると、図５に示す
ように画像転写後の残留トナー３が像担持体１とクリー
ニングブレード２の接触部位へと到達し、以降は図４に
示すようにそれらの間に入り込んでその残留トナー３が
潤滑剤の役をなし、クリーニングブレード２のめくれや
びびりやエッジ部の損傷などを防止していた。なお、図
３および図４中符号４は、ブレードホルダである。

【０００８】さて、このようなクリーニング装置の中に
は、単に像担持体１にクリーニングブレード２を当接す
るだけではなく、クリーニングブレード２を導電性材料
を用いてつくり、交流電圧とともに、トナーと同極性の
直流電圧を重畳して印加するものがある（特開平５−２
６５３６０号公報参照）。

【０００９】そして、交流電圧を印加することにより残
留トナーの残留電荷を中和して像担持体１に対する付着
力を低下し、また直流電圧を印加することにより静電的
に作用して反発を生じ、クリーニング性能を長期的に向
上し、これにより球形や小粒径の残留トナーも確実に除
去できるようにしていた。

【００１０】また、今日、オゾンの発生を少なくすべ
く、帯電装置の中に、帯電ローラや帯電ブラシなどのい
わゆる接触型の帯電部材を用いるものがある。このよう
な帯電装置の中には、像担持体１上のトナー等により帯
電部材が汚染されて劣化するから、専用のクリーニング
部材等を備えているものが多い。しかし、上述したよう
にクリーニングブレード２によるクリーニング性能を向
上すると、帯電装置におけるそのような専用のクリーニ
ング部材等を不要とし、耐久性も向上することができ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したク
リーニングブレード２に交流電圧と直流電圧とを重畳し
て印加するクリーニング装置において、印加電圧が低過
ぎると十分なクリーニング性能を得ることができない。
そこで、印加電圧を高くすると、像担持体１とクリーニ
ングブレード２との接触部位間で放電を発生する。同時
に、重畳している交流電圧により振動作用を生ずる。

【００１２】よって、残留トナー３が放電領域に達する
と、強い負極性へと帯電され、負に帯電している像担持
体１およびクリーニングブレード２に反発し、また交流
電圧による振動作用を受けて動きやすい状態となり、一
部は図３に示すようにはじき飛ばされて接触部位での残
留トナーの絶対量が減少することとなる。

【００１３】また、このとき初期塗布した潤滑剤までも
が帯電して像担持体１およびクリーニングブレード２に
反発し、また交流電圧による振動作用を受けて動きやす
い状態となり、はじき飛ばされて像担持体１とクリーニ
ングブレード２との接触部位での摩擦力を増大してい
た。

【００１４】その結果、クリーニングブレード２にめく
れを生じたり、びびりを発生したり、エッジ部を損傷し
たりする。損傷すると、トナーをせき止めることができ
なくなるから、その個所からトナーが漏れ出し、たとえ
ば接触型の帯電部材を用いる場合にはその帯電部材を汚
染して黒スジ等を生じ、画像品質を低下する問題があっ
た。

【００１５】なお、残留トナー３は、損傷した個所から
集中的に漏れる。故に、破損個所は、トナーとの摩擦に
よってさらに悪化し、後にはトナーの固着等も発生す
る。また、周波数への依存性が高く、周波数を上げるほ
ど、エッジ部は早く破損し、早く悪くなることが実験に
より確認されている。

【００１６】そこで、この発明の目的は、交流電圧と直
流電圧とを重畳して印加する導電性クリーニングブレー
ドを像担持体に当接し、同クリーニングブレードでせき
止めて被転写体に画像を転写後に、像担持体上に残留す
るトナーを除去する画像形成装置において、像担持体と
クリーニングブレードとの接触部位でのトナー量が減少
しても、クリーニングブレードの損傷を防止することに
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１に記
載の発明は、たとえば以下の図面を用いて説明する実施
の形態のとおり、交流電圧と直流電圧とを重畳して印加
する導電性クリーニングブレード３５を像担持体１０に
当接し、同クリーニングブレードでせき止めて被転写体
に画像を転写後に、像担持体１０上に残留するトナーを
除去する画像形成装置において、クリーニングブレード
３５と像担持体１０との接触部位における摩擦係数を
１．０以下としてなる、ことを特徴とする。

【００１８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の画像形成装置において、たとえば以下の図面を用いて
説明する実施の形態のとおり、クリーニングブレード３
５に低摩擦化処理を行い、摩擦係数を１．０以下として
なる、ことを特徴とする。

【００１９】請求項３に記載の発明は、その請求項２に
記載の画像形成装置において、たとえば以下の図面を用
いて説明する実施の形態のとおり、クリーニングブレー
ド３５の表面に低摩擦化処理層を設けて低摩擦化処理を
行ってなる、ことを特徴とする。

【００２０】請求項４に記載の発明は、同じく請求項２
に記載の画像形成装置において、たとえば以下の図面を
用いて説明する実施の形態のとおり、クリーニングブレ
ード３５に低摩擦化処理剤を含侵させて低摩擦化処理を
行ってなる、ことを特徴とする。

【００２１】請求項５に記載の発明は、同じく請求項２
に記載の画像形成装置において、たとえば以下の図面を
用いて説明する実施の形態のとおり、クリーニングブレ
ード３５に低摩擦化処理用物質を内添させて低摩擦化処
理を行ってなる、ことを特徴とする。

【００２２】請求項６に記載の発明は、請求項１、２、
３、４、または５に記載の画像形成装置において、たと
えば以下の図面を用いて説明する実施の形態のとおり、
クリーニングブレード３５の像担持体１０への当接圧力
を、０．３〜４．０ｇ／mmとしてなる、ことを特徴とす
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、この発
明の実施の形態につき説明する。図１には、この発明に
よる画像形成装置の要部の概略構成を示す。図中１０
は、ドラム状の像担持体である。像担持体１０は、図中
矢示方向（時計方向）に回転する。

【００２４】像担持体１０の図中右側には、帯電装置１
２の接触型帯電部材である帯電ローラ１３がある。そし
て、像担持体１０の回転とともにこの帯電ローラ１３に
電圧を印加し、回転しながら像担持体１０の周面をこの
帯電装置１２で所定電位に一様に帯電する。帯電後、電
気信号に基づき不図示の書込み装置からレーザ光Ｌを照
射し、像担持体１０上に静電潜像を形成する。

【００２５】像担持体１０の図中下側には、現像装置１
５がある。現像装置１５のケース１６内には、トナーを
収納してなり、そのトナーを２つのスクリュ１７・１８
で順次搬送して現像ローラ１９に補給し、その現像ロー
ラ１９上のトナーをドクタブレード２０で薄層化して
後、回転する像担持体１０の周面に付着してその像担持
体１０上の静電潜像を可視像化する。

【００２６】像担持体１０の図中左側には、転写装置２
２の転写ローラ２３と分離電極２４がある。そして、こ
れらと像担持体１０との間には、不図示の給紙部から搬
送されてきた被転写体を一対のレジストローラ２６でタ
イミングを取って送り出し、対向ガイド板２７で案内し
て下方から送り込む。これにより、その被転写体に転写
ローラ２３で像担持体１０上のトナー画像を転写し、画
像転写後の被転写体を分離電極２４で像担持体１０から
分離する。

【００２７】分離後の被転写体は、搬送ガイド板２９で
案内して不図示の定着装置へと送り込み、その定着装置
で転写画像を定着して後、たとえば画像形成装置本体上
の排紙部へと排出してそこにスタックする。

【００２８】像担持体１０の図中上側には、クリーニン
グ装置３０がある。クリーニング装置３０には、像担持
体１０と平行にのびる細長な矩形枠状のクリーニングケ
ース３１を設ける。

【００２９】そして、そのクリーニングケース３１に上
ケース３２を被せてその上面開口を塞ぐ。また、シール
ホルダ３３を介して入口シール３４を取り付けて先端を
像担持体１０の周面に接触し、クリーニングケース３１
の下面開口の、像担持体１０の回転方向上流側を被い、
クリーニングブレード３５を取り付けて先端を像担持体
１０の周面に当接し、クリーニングケース３１の下面開
口の下流側を被ってなる。

【００３０】クリーニングブレード３５の基端には、導
電性ブレードホルダ３６を取り付ける。そのブレードホ
ルダ３６には、電源３７を接続する。電源３７には、交
流バイアス電源３８と直流バイアス電源３９とを備えて
なる。この電源３７は、帯電装置１２と共通化してもよ
く、またもちろん専用のものであってもよい。

【００３１】なお、クリーニングケース３１内には、こ
のクリーニング装置３０で回収したトナーを排出するト
ナー排出スクリュ４０を設ける。

【００３２】そして、画像転写後に像担持体１０上に残
留するトナーを、像担持体１０の回転とともにそれに当
接するクリーニングブレード３５で機械的に除去すると
ともに、該クリーニングブレード３５に電源３７で交流
電圧と直流電圧とを印加して電気的に除去する。

【００３３】ここで、ＤＣ成分には、トナーの帯電傾向
と同様の極性で、５００〜１０００Ｖの電圧を印加する
ことが好ましい。また、ＡＣ成分には、ピーク間電圧で
１０００〜３０００Ｖ、周波数が５００〜３０００Hz程
度が好ましい。

【００３４】除去したトナーは、入口シール３４で漏れ
を防止してクリーニングケース３１内に収納し、トナー
排出スクリュ４０で排出してこの例では現像装置１５へ
と戻し、リサイクルトナーとして再使用してなる。

【００３５】クリーニング装置３０でクリーニング後の
像担持体１０の周面は、除電ランプ４２で除電し、その
後再び上述した帯電・書込み・現像・転写・クリーニン
グ・除電の電子写真プロセスを繰り返す。

【００３６】ところで、実験によれば、上述のクリーニ
ングブレード３５は、体積抵抗が１０４〜１０９Ω・cm
の範囲にあるとき良好なクリーニング性能が得られた。

【００３７】また、上述のクリーニングブレード３５の
材料としては、単一層の場合は、ウレタンゴムベースの
カーボン分散タイプのもの、イオン導電タイプのもの、
カーボン分散でイオン導電の両者を混合したタイプのも
のなどがある。多層の場合は、ウレタンゴム等の基材に
導電性材料のスプレーコートしたものやディッピングし
たものでもよい。

【００３８】さて、一般にこの種の画像形成装置におい
て、像担持体とクリーニングブレードとの接触部位での
摩擦係数μは、図６において示すとおり摩擦力をＦ、法
線方向の力をＮとすると、Ｆ／Ｎとなる。ここで、法線
方向の力Ｎは、クリーニングブレード２の当接圧力Ｐの
反力であるから、当接圧力から求まる。摩擦力Ｆは、像
担持体１の回転力（トルク）を測定し、それを像担持体
１の半径Ｒで除することにより求まる。よって、摩擦係
数μは、そのようにして求めた法線方向の力Ｎと摩擦力
Ｆにより得ることができる。

【００３９】そこで、この方法で、めくれやびびりやエ
ッジ部の損傷を生じない、潤滑剤を用いた場合における
像担持体とクリーニングブレードとの接触部位での摩擦
係数μを求めると、０．８〜１．０であった。

【００４０】よって、この発明では、クリーニングブレ
ード３５に交流電圧と直流電圧とを重畳して印加するこ
とによって、像担持体１０との接触部位で図２に示すよ
うにトナーＴが矢印ａ方向にはじき飛ばされるようなこ
とがあったとしても、摩擦が増大してクリーニングブレ
ード３５のめくれやびびりやエッジ部の損傷を生じない
ように、像担持体３５とクリーニングブレード３５との
接触部位での摩擦係数μを１．０以下とする。

【００４１】摩擦係数μを１．０以下とするには、たと
えば、像担持体１０に摩擦係数の低いアモルファスシリ
コン系やセレン系のものを用いたり、像担持体１０の最
上層に潤滑剤を含有せしめたり、クリーニングブレード
３５に低摩擦化処理を行ったりする。

【００４２】クリーニングブレード３５に低摩擦化処理
を行うには、たとえば、クリーニングブレード３５の表
面に低摩擦化処理層を設けたり、低摩擦化処理剤を含侵
させたり、低摩擦化処理用物質を内添させたりする。

【００４３】次の表１には、クリーニングブレード３５
に低摩擦化処理を行った場合の実験データを示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１において、ブレードNo．１は、カーボン分散系ウレタンゴムにフッ
素樹脂を内添したものブレードNo．２は、カーボン分散系ウレタンゴムにフッ
化黒鉛を内添したものブレードNo．３は、カーボン分散系ウレタンゴムにＤＬ
Ｃ（ダイアモンドライクカーボン）コートを施したものブレードNo．４は、カーボン分散系ウレタンゴムにフッ
素系塗料を塗布したものブレードNo．５は、カーボン分散系ウレタンゴムにシリ
コン系塗料を塗布したものブレードNo．６は、カーボン分散系ウレタンゴム表面を
フッ素系処理剤で表面処理したもの（含侵タイプ）ブレードNo．７は、ウレタンゴムにカーボン分散系ポリ
ビニルブチラールによるコート層を設けたものブレードNo．８は、ウレタンゴムにカーボン分散系フェ
ノール樹脂によるコート層を設けたものブレードNo．９は、単なるカーボン分散系ウレタンゴム
である。

【００４６】実験において、クリーニングブレード３５
には、２５００Ｖで周波数１０００Hzの交流電圧に、９
００Ｖの直流電圧を重畳して印加した。また、クリーニ
ングブレード３５は、当接角度を２３度、突き出し量を
８mm、厚さを２mmとした。

【００４７】耐久性は、帯電ローラ１３の汚れで評価し
て、１０，０００枚まで良好を◎、７，５００枚まで良
好を○、５，０００枚まで良好を△、そして２，０００
枚もたずを×とした。ランニングは、６％チャートにて
行った。また、摩擦係数は、潤滑剤なしのデータであ
る。

【００４８】この表１から判るとおり、低摩擦化処理を
施すことにより良好な結果を得ることができる。ブレー
ドエッジ部も破損することなく良好であった。

【００４９】クリーニングブレード３５表面に塗布した
ブレードNo．４およびブレードNo．５のものに比べ、内
添タイプのブレードNo．１およびブレードNo．２のもの
の方が耐久性があることが判る。これは、塗布した低摩
擦化処理剤が摩耗により削れるためと考えられる。

【００５０】また、コートタイプのブレードNo．７およ
びブレードNo．８のものにあっては、コート層が厚く、
硬度が高かったため、摩耗が塗布タイプのブレードNo．
４およびブレードNo．５のものに比べ少なかった。

【００５１】今回の低摩擦化処理を施した導電性クリー
ニングブレード３５は、像担持体１０との摩擦係数が
０．７〜１．０の範囲にあるものにおいてエッジ部の損
傷がなかったことになる。しかし、低摩擦化処理を施さ
ない場合、ブレードめくれが発生してしまうため、摩擦
係数の測定が不可能であった。しかし、めくれ発生直前
の接線方向の力より摩擦係数は３を越えていることは確
認されている。

【００５２】そこで、摩擦係数１〜３の範囲での耐久性
を確認する必要があると判断し、再度実験を行った。次
の実験では、前述の実験で用いたブレードNo．１のフッ
素樹脂を内添量を５〜５０％の範囲でふり、摩擦係数を
意図的に変えて上記と同様な耐久実験を行った。その結
果を次の表２に示す。

【００５３】

【表２】

【００５４】以上の２つの実験から、ブレードエッジ部
にトナーが介在しない場合においても、トナーが介在す
るときと同様に摩擦係数を１．０以下に設定することが
望ましいことが明らかになった。

【００５５】ところで、以上の実験では、平均的な当接
圧力である２ｇ／mmで行った。摩擦係数には、当然、法
線方向の力、つまりこの当接圧力が大きく影響する。そ
こで、当接圧力を変えた実験も行ったところ、当接圧力
が０．３ｇ／mmに達しない値とすると、すべてのブレー
ドNo．１〜８のものにおいてクリーニング性が悪く、ク
リーニングブレード３５を通過してしますトナーが多く
なって均一帯電が不可能となった。

【００５６】逆に、当接圧力を４．０ｇ／mmを越える値
とすると、像担持体１０の回転負荷が増大し、像担持体
１０やクリーニングブレード３５の摩耗も速くなる。特
に、塗布タイプの低摩擦化処理を施したクリーニングブ
レード３５では、低摩擦化処理層の耐久性に問題がある
ことが判明した。よって、クリーニングブレード３５の
像担持体１０への当接圧力を０．３〜４．０ｇ／mmとす
ることが望ましい。

【００５７】

【発明の効果】したがって、この発明によれば、交流電
圧と直流電圧とを重畳して印加する導電性クリーニング
ブレードを像担持体に当接し、被転写体に画像を転写後
に、同像担持体上に残留するトナーを除去する画像形成
装置において、クリーニングブレードと像担持体との接
触部位での摩擦係数を１．０以下としたので、その接触
部位でのトナー量が減少しても、クリーニングブレード
の損傷を防止することができる。

【００５８】請求項２に記載の発明によれば、さらに加
えて、クリーニングブレードに低摩擦化処理を行うこと
で、簡単に摩擦係数を１．０以下とすることができる。

【００５９】請求項３に記載の発明によれば、さらに加
えて、クリーニングブレードの表面に低摩擦化処理層を
設けることで、簡単に低摩擦化処理を行うことができ
る。

【００６０】請求項４に記載の発明によれば、さらに加
えて、クリーニングブレードに低摩擦化処理剤を含侵さ
せることで、簡単に低摩擦化処理を行うことができる。

【００６１】請求項５に記載の発明によれば、さらに加
えて、クリーニングブレードに低摩擦化処理用物質を内
添させることで、簡単に低摩擦化処理を行うことができ
る。

【００６２】請求項６に記載の発明によれば、さらに加
えて、クリーニングブレードの像担持体への当接圧力
を、０．３〜４．０ｇ／mmとすることで、クリーニング
性能を向上するとともに、耐久性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による画像形成装置の要部の概略構成
図である。

【図２】その画像形成装置で、クリーニングブレードに
反発してトナーがはじき飛ばされることを説明する説明
図である。

【図３】従来の画像形成装置で、クリーニングブレード
に反発してトナーがはじき飛ばされることを説明する説
明図である。

【図４】従来の画像形成装置で、画像転写後の残留トナ
ーが潤滑剤の役をなすことを説明する説明図である。

【図５】従来の画像形成装置で、画像転写後の残留トナ
ーが像担持体とクリーニングブレードの接触部位へと到
達した状態を示す状態説明図である。

【図６】従来の画像形成装置におけるクリーニング部分
の概略構成図である。

【符号の説明】

１０像担持体３０クリーニング装置３５クリーニングブレード３６ブレードホルダ３７電源３８交流バイアス電源３９直流バイアス電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木忠浩東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者安富啓東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H034 BA00 BF01 BF02 BF03 BF07 BF11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電圧と直流電圧とを重畳して印加す
る導電性クリーニングブレードを像担持体に当接し、同
クリーニングブレードでせき止めて被転写体に画像を転
写後に、前記像担持体上に残留するトナーを除去する画
像形成装置において、前記クリーニングブレードと前記
像担持体との接触部位での摩擦係数を１．０以下として
なる、画像形成装置。
【請求項２】前記クリーニングブレードに低摩擦化処
理を行い、摩擦係数を１．０以下としてなる、請求項１
に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記クリーニングブレードの表面に低摩
擦化処理層を設けて低摩擦化処理を行ってなる、請求項
２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記クリーニングブレードに低摩擦化処
理剤を含侵させて低摩擦化処理を行ってなる、請求項２
に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記クリーニングブレードに低摩擦化処
理用物質を内添させて低摩擦化処理を行ってなる、請求
項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記クリーニングブレードの前記像担持
体への当接圧力を、０．３〜４．０ｇ／mmとしてなる、
請求項１、２、３、４、または５に記載の画像形成装
置。