JP3637199B2

JP3637199B2 - Image forming apparatus

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Publication number: JP3637199B2
Application number: JP3155098A
Authority: JP
Inventors: 啓安富; 英俊矢野; 忠浩鈴木; 信人横川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: JPH11231612A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静電複写機，レーザプリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特に像担持体の表面に接触して、その表面の残留トナーを除去すると共にその表面を帯電するためのクリーニング・帯電兼用ブレードを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成図である。
感光体ドラム（像担持体）１０１は、導体１０１ｂの表面に感光体１０１ａを有しており、同図の矢印方向に回転する。この感光体ドラム１０１の周囲には、帯電手段（帯電装置）１０２，露光手段１０３，現像手段１０４，転写手段１０５，クリーニング手段１０６が配設されており、各手段は次のように作動する。
【０００３】
すなわち、帯電手段１０２は、感光体１０１ａの表面を所要の電位に帯電する。続いて、露光手段１０３が感光体１０１ａの表面を露光して、所望の画像に対応した静電潜像を感光体１０１ａの表面に形成する。現像手段１０４は、露光手段１０３によって形成された静電潜像をトナーによって現像し、感光体１０１ａの表面にトナー像を形成する。
【０００４】
その後、転写手段１０５が、図示しない搬送手段によって送られてくる用紙等の転写媒体Ｐ上に、感光体１０１ａの表面に形成されたトナー像を転写する。転写手段１０５によりトナー像が転写された転写媒体Ｐは、図示しない定着手段へと搬送され、そこで加熱によるトナー像の定着を施された後、装置外に排出されていく。
【０００５】
一方、クリーニング手段１０６は、転写後の感光体１０１ａの表面に残留するトナーを欠き落とし（除去し）、感光体１０１ａの表面を清掃する。
さて、従来の画像形成装置では、上記のとおりクリーニング手段１０６と帯電手段１０２とを別個に備えていた。
【０００６】
図５は、従来の画像形成装置に用いられているクリーニング手段の一例を示す概略構成図である。
クリーニング手段１０６は、クリーニングブレード１０６ａを主体として構成されている。クリーニングブレード１０６ａはウレタンゴムからなり、例えば厚さ２〔mm〕，長さ３００〔mm〕に形成され、支持部材１０６ｂにより支持されている。クリーニングブレード１０６ａの先端部は支持部材１０６ｂの先端から突き出しており、その突き出し量ａは、例えば８〔mm〕になるように調整してある。
【０００７】
また、クリーニングブレード１０６ａの支持角θ（感光体ドラムの接線方向に対するブレードの傾斜角度）は２０°、感光体１０１ａ上の残留トナーへの食い込み量ｂは略１.２〔mm〕になるように調整してある。
このような構成のクリーニングブレード１０６ａは、エッジ部分が感光体１０１ａに付着している残留トナーに食い込んで、感光体１０１ａから欠き落とす。
【０００８】
一方、帯電手段１０２としては、従来からのスコロトロンなどのコロナ帯電装置のほかに、いわゆる接触帯電装置が広く用いられている。接触帯電装置は、感光体１０１ａの表面に帯電部材を接触させ、この帯電部材に電圧を印加することによって感光体１０１ａの表面を帯電する。
【０００９】
図６は、接触帯電装置の一例を示す概略構成図である。
この接触帯電装置は、ローラ形状の帯電部材１０７を備えている。
帯電部材１０７は、導体１０７ｂの周面に弾性体層１０７ａを有し、例えば直径５〜２０〔mm〕，長さ約３００〔mm〕に形成されている。
なお、感光体ドラム１０１は、例えば直径３０〜８０〔mm〕，長さ約３００〔mm〕に形成されている。
【００１０】
帯電部材１０７は、回転する感光体ドラム１０１の表面に接触して従動回転する。帯電部材１０７の弾性体層１０７ａは、抵抗率が１０⁷〜１０⁹〔Ωcm〕程度の導電性材料で構成してある。また、帯電部材１０７の表面（弾性体層１０７ａの表面）には、膜厚が１０〜２０〔μｍ〕程度の表面保護層が形成されている場合もある。
【００１１】
帯電部材１０７には電源１０８により帯電用の電圧が印加され、感光体１０１ａの表面が帯電される。その印加電圧は、−１.０〜−１.５〔ｋＶ〕程度の直流電圧である。
上述したようにクリーニング手段１０６と帯電手段１０２とを別個に備えた従来の画像形成装置では、次のような問題がある。
【００１２】
（１）感光体ドラム１０１の周囲にクリーニングスペースと帯電スペースの両方が必要であるため、装置全体を小型化するうえでネックとなっている。
（２）クリーニング手段１０６と帯電手段１０２とが、別個の構成部材となっているため、部品点数が多く、コストアップとなる。
そこで、このような問題を解消するために、例えば特開平７−９２７６７号公報に見られるように、クリーニング手段と帯電手段の両方の機能を兼用させたクリーニング・帯電兼用装置を備えた画像形成装置も提案されている。
【００１３】
図７は、クリーニング・帯電兼用装置の一例を示す概略構成図である。
このクリーニング・帯電兼用装置は、クリーニング・帯電兼用ブレード（以下単に「ブレード」ともいう）１１０を備えている。
ブレード１１０は、導電性の弾性体によって形成されており、支持部材１１１により支持され、先端が感光体ドラム１０１の表面に接触（当接）している。
【００１４】
このブレード１１０の形状，当接条件などは、次の通りである。
すなわち、ブレード１１０は、例えば厚さ２〔mm〕，長さ３００〔mm〕に形成され、先端部が支持部材１１１の先端から突き出しており、その突き出し量ａは、例えば８〔mm〕になるように調整してある。
【００１５】
また、ブレード１１０の支持角θ（感光体ドラムの接線方向に対するブレードの傾斜角度）は２０°、感光体１０１ａ上の残留トナーへの食い込み量ｂは略１．２〔mm〕になるように調整してある。
このような構成のブレード１１０は、エッジ部分が感光体１０１ａに付着している残留トナーに食い込んで、感光体１０１ａから欠き落とす。
【００１６】
このブレード１１０は、ウレタンゴムをベースにカーボンやイオン導電材を分散させて、抵抗率を１０⁶〜１０⁹〔Ωcm〕程度に調整してある。そして、ブレード１１０は、既述の帯電部材１０７と同様に、電源１１２により帯電用の電圧が印加され、感光体１０１ａの表面を帯電する。その印加電圧は、−１.５〜−２.０〔ｋＶ〕程度の直流電圧である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のクリーニング・帯電兼用装置を備えた画像形成装置では、本来、転写後に感光体１０１ａの表面に付着している残留トナーは、クリーニング・帯電兼用ブレード１１０により除去されるはずである。
【００１８】
しかし、実際には、ブレード１１０を通り抜けるトナー（転写残のトナー量に比べればわずかである）が存在する。逆に、ブレード１１０を通り抜けるトナーが全く存在しない場合、ブレード１１０と感光体１０１ａとの当接部分（ニップ部分）にトナーが全く存在しない（ブレード１１０が感光体１０１ａに直接接触する）ことになるため、ブレード１１０と感光体１０１ａとの間の摩擦力が大きくなり、ブレード１１０の巻き込みやブレード１１０の摩耗が発生してしまう。
【００１９】
すなわち、ブレード１１０を通り抜けるトナーが、ブレード１１０と感光体１０１ａとの滑りをよくする役目を果たし、ブレード１１０の巻き込みやブレード１１０の摩耗を防止している。
【００２０】
従来のブレード帯電（クリーニング・帯電兼用装置によるブレード帯電ではなく普通のブレード帯電）では、転写後に感光体の表面に付着している残留トナーを通常のクリーニングブレードで除去した後、帯電用のブレード（帯電ブレード）を感光体の表面に押し当てて、その表面を帯電するようにしている。
このため、従来のブレード帯電では、帯電ブレードと感光体との間にトナーがほとんど存在せず、帯電ブレードと感光体との当接によるブレード摩耗の影響を小さくするという課題があった。
【００２１】
これに対して、例えば特開平４−１６８４５３号公報に見られるように、ブレード表面を低摩擦の樹脂などでコートする方法が提案されている。それによれば、ブレード表面の摩耗による損傷がなくなり、帯電異常が発生しなくなる。
あるいは、上述したクリーニング・帯電兼用ブレードで感光体の表面に付着している残留トナーを除去しながら、同時に感光体の表面を帯電するクリーニング・帯電兼用装置の場合は、ブレードと感光体との間にトナーが存在するため、ブレードの摩耗に関してはそれほど大きな問題とはならない。
【００２２】
むしろ、クリーニング・帯電兼用装置では、次のような別の問題が発生する。
すなわち、ブレードを通り抜けるトナーの一部がブレードと感光体との当接部分でブレードの表面に付着する。このため、装置を長期間使用した場合（例えばコピー枚数が２０００枚以上になった場合）、トナーがブレードの感光体と接触する表面に付着し、固着する。ブレード表面にトナーが堆積した状態で感光体の表面を帯電すると、トナーが固着した部分では帯電が十分に行なわれず、電位が低くなったり未帯電となり、帯電ムラの原因となる。
【００２３】
そこで、このクリーニング・帯電兼用装置を長期間使用した時に発生する帯電ムラの解消方法として、次のようなものも提案されている。
例えば、特開平５−１３４５２１号公報に記載された画像形成装置では、非画像形成時に、いわゆる帯電開始電圧の２倍より小さいピーク間電圧を有する振動電圧と直流電圧との重畳電圧をブレードに印加している。これは、ブレードに印加する電圧を、振動電圧と直流電圧との重畳電圧とするよりも、直流電圧のみとした方が、ブレード表面に付着・固着するトナーが少なくなるためである。
【００２４】
しかし、この画像形成装置でも、画像形成時には、帯電開始電圧の２倍より大きいピーク間電圧を有する振動電圧と直流電圧との重畳電圧をブレードに印加するため、装置を長期間使用した（数千枚のコピーを行なった）場合にはやはり上述の帯電ムラが発生してしまい、長期間の使用による耐久性の面では十分ではない。また、非画像形成時と画像形成時とでブレードに異なる電圧を印加するため、より複雑な機構が必要になるという欠点もある。
【００２５】
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、クリーニング・帯電兼用装置（クリーニング・帯電兼用ブレード）を長期間使用した場合でも、そのブレードの表面にトナーが付着・固着することが原因である帯電ムラが発生しないようにすることを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、回動可能な像担持体と、その像担持体の表面に接触して、その表面の残留トナーを除去すると共にその表面を帯電するためのクリーニング・帯電兼用ブレードと、そのクリーニング・帯電兼用ブレードに帯電用の電圧を印加する電源とを備えた画像形成装置において、上記の目的を達成するため、次のようにしたことを特徴とする。
【００２７】
請求項１の発明は、クリーニング・帯電兼用ブレードを少なくとも弾性体の基材と導電性の表面層とによって構成し、且つその表面層を導電性を付与したフェノール樹脂によって形成し、その表面層の硬さをトナーの硬さよりも大きくしたものである。
請求項２の発明は、クリーニング・帯電兼用ブレードを少なくとも弾性体の基材と導電性の表面層とによって構成し、且つその表面層を導電性を付与したポリビニルブチラール樹脂によって形成し、その表面層の硬さをトナーの硬さよりも大きくしたものである。
請求項３の発明は、クリーニング・帯電兼用ブレードを少なくとも弾性体の基材と導電性の表面層とによって構成し、且つその表面層を導電性を付与したフェノール樹脂によって形成し、その表面層の硬さを JIS Z2245 に記載されるロックウェル硬さ試験方法による測定値で HRM80 以上としたものである。
請求項４の発明は、クリーニング・帯電兼用ブレードを少なくとも弾性体の基材と導電性の表面層とによって構成し、且つその表面層を導電性を付与したフェノール樹脂によって形成し、その表面層の硬さを JIS Z2245に記載されるロックウェル硬さ試験方法による測定値で HRM80以上としたものである。
【００２８】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの画像形成装置において、電源を、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を発生してクリーニング・帯電兼用ブレードに印加する電源としたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る画像形成装置の概要を示す構成図である。
同図に示すように、画像形成装置は、感光体ドラム（像担持体）１の周囲に、クリーニング・帯電兼用装置２，露光装置５，現像装置６，及び転写装置１０を備えている。
【００３１】
感光体ドラム１は、導体１ｂの表面に感光体１ａを塗布することにより形成され、図中の矢印方向に回転する。感光体ドラム１は、例えば１１５〔mm／sec〕の周速で回転する。
クリーニング・帯電兼用装置２は、導電性の表面層を持つ弾性体から形成されるクリーニング・帯電兼用ブレード３及び電源４を備えている。ブレード３はエッジ部分が感光体１ａに接触している。このブレード３には、電源４によって帯電用の電圧（所定の電圧）が印加される。
【００３２】
露光装置５は、クリーニング・帯電兼用装置２によって均一に帯電された感光体１ａの表面に、目的の画像に対応した光を照射することにより静電潜像を形成する。露光装置５の光源としては、例えばレーザダイオードが用いられ、そこから射出されるレーザビームをポリゴンミラーによって偏向し、感光体１ａの表面に照射しながら走査していく。
【００３３】
現像装置６は、現像ローラ７，現像剤貯蔵室８，及び電源９を備えている。この現像装置６は、現像ローラ７に所定の電圧（例えば −０.６〔ｋＶ〕）を印加することにより、感光体１ａの表面の露光装置５によって露光された部分（静電潜像）が現像され、その部分にトナー像が形成される（反転現像）。現像剤としては、キャリアとトナーとによって形成される２成分現像剤や、トナーのみの１成分現像剤などを用いる。
【００３４】
転写装置１０は、現像装置６によって感光体１ａの表面に形成されたトナー像を、図示しない給紙部から送られてくる転写媒体１３上に転写する。この転写装置１０は、転写ローラ１１と電源１２とを備え、電源１２によって転写ローラ１１に所定の電圧を印加する。印加する電圧は、定電流（例えば２０〔μＡ〕）制御とする。
トナー像が転写された転写媒体は、図示しない定着手段に搬送されてトナー像が定着される。
【００３５】
図２は、図１に示したクリーニング・帯電兼用装置２を更に詳しく説明するための構成図である。
ブレード３は、例えば厚さ２〔mm〕，長さ３００〔mm〕，幅１３〔mm〕に形成され、支持部材３ａにより支持されている。このブレード３の先端部は支持部材３ａの先端から突き出しており、その突き出し量は、例えば８〔mm〕になるように調整してある。
【００３６】
またこの実施形態では、ブレード３の支持角（感光体ドラムの接線方向に対するブレードの傾斜角度）を２０°、感光体１ａ上の残留トナーへの食い込み量を略１.２〔mm〕に調整してある。
このような構成のブレード３は、エッジ部分が感光体１ａに付着している残留トナーに食い込んで、感光体１ａから欠き落とす。
【００３７】
このブレード３は、少なくとも弾性体である基体（基材）と導電性の表面層とによって構成される。弾性体である基体を形成する材料としては、ウレタンゴム，ＥＰＤＭ，エピクロルヒドリンゴム，シリコンゴム，フッ素ゴムのようなものが挙げられる。
【００３８】
また、この他の材料であっても、感光体１ａとブレード３との当接が確保できるような弾性を持つものであれば、どのようなものであっても構わない。例えば、熱可塑性エラストマや発泡構造の樹脂などのゴム以外のものであっても構わない。また、弾性体である基体は、導電性を有するものであっても良いが、必ずしも導電性である必要はなく、いわゆる絶縁体（１０¹²〔Ωcm〕以上の抵抗率を持つもの）であっても構わない。
【００３９】
ブレード３の表面層を形成する材料は、導電性を付与することが可能であり、且つその硬さが画像形成装置で使用するトナーの硬さに比べて大きいものであれば、どのようなものであってもよい。
トナーは、ポリエステル樹脂やスチレン／アクリル酸エステル共重合体などをバインダ樹脂としているものが多く使用されている（トナーの成分に関しては、特開平５−１５８２７７号公報などに詳しく記載されている）。
【００４０】
実際トナーの硬さを、JIS Z2245 に記載されるロックウェル硬さ試験方法において、テストピースを作成して測定すると、その測定値がHRM70〜HRM80となる。
このため、ブレード３の導電性の表面層を形成する材料の硬さとしては、JIS Z2245 に記載されるロックウェル硬さ試験方法による測定値で HRM80以上であることが望ましい。
【００４１】
具体的には、フェノール樹脂，ポリビニルブチラール樹脂，ポリカボネート樹脂などに、ケッチェンブラック，酸化チタンなどの導電性材料を分散させたものをブレード３の表面層として用いる。
【００４２】
表面層の形成方法としては、いわゆるスプレー，ディッピングなどのどのような方法を用いてもよい。導電性の表面層の膜厚は、表面層を形成する材料によって異なるが、５〜１００〔μｍ〕である。膜厚が５〔μｍ〕以下である場合には、表面層の強度が不十分であり、表面層と感光体１ａとの摩擦によって、表面層が摩耗や破損するなどの問題が発生する。一方、膜厚が１００〔μｍ〕以上である場合には、感光体１ａとブレード３との当接にムラができてしまい、転写後の感光体１ａの表面に残留するトナーのクリーニングが不十分であったり、均一な帯電ができないなどの問題が発生する。
【００４３】
支持部材３ａの電源４との接続部からブレード３の感光体１ａとの当接部側の面（当接面）まで、導電性の給電部材３ｂが張り付けられており、電源４はその給電部材３ｂを介してブレード３に所定の電圧を印加するようにしている。この給電部材３ｂは、感光体１ａとの当接部から１０〔mm〕離れた位置に配置されている。なお、給電部材３ｂの配置位置は、必ずしもブレード３の当接面側でなくてもよい。つまり、反対側の面に給電部材３ｂを配置してもよい。また、ブレード３の基体を導電性にすれば、その基体内部に給電部材３ｂを配置可能である。
【００４４】
ブレード３に印加する電圧は、直流電圧（ −０.９〔ｋＶ〕）に交流電圧（ピーク間電圧：２.０〔ｋＶ〕，振動数：１〔ｋＨｚ〕）を重畳したものである。ブレード３に印加する電圧を直流電圧（ −１.６〔ｋＶ〕）のみとしてもよいが、そうすると、トナーなどがブレード３に付着しにくいという長所があるものの、次のような問題もある。
【００４５】
すなわち、ブレード３に印加する電圧を直流電圧のみとした場合には、交流電圧を重畳した場合に比べて、ブレード３と感光体１ａとの密着性をかなり厳しく制限しないと、感光体１ａの表面を均一に帯電することができない。このため、ブレード３のエッジ精度を厳しく制限する必要があり、ブレード３の表面にわずかに付着したトナーの影響を受けやすいなどの欠点がある。
このような理由により、この実施形態では、ブレード３に印加する電圧を直流電圧に交流電圧を重畳した電圧としている。
【００４６】
次に、この実施形態をさらに具体的に説明するために、実際のクリーニング・帯電兼用ブレードの作成方法及び耐久性評価の方法の異なる例（実施例１，２）を挙げるが、この発明はこれに限定されるものではない。また、この実施形態の効果を明瞭にするために、この実施形態とは関係しないクリーニング・帯電兼用ブレードの作成方法及び耐久性評価の方法の例（比較例）も挙げる。
【００４７】
（１）ブレードの作成方法及び耐久性評価の方法１（実施例１）
ブレードを作成する場合、まず以下に示す各材料を均一に分散されるまで攪拌する。なお、以下の数字は重量〔％〕を示す。

【００４８】
ブレードの基体は、絶縁性であるウレタンゴムブレードであり、表面をエタノールで洗浄した後、上述の材料をコートする。コートは、スプレー法で行なう。コート後、ブレードを１５０〔℃〕で１時間加熱して硬化させる。このときのコート層（表面層）の膜厚は、１０〔μｍ〕である。
このようにして作成したブレードを所定の複写機にセットして、連続通紙実験を行ない、ブレードの耐久性の評価を行なった。
【００４９】
すなわち、上述した帯電条件（直流成分：−０.９〔ｋＶ〕，交流成分：２.０〔ｋＶ〕，振動数：１〔ｋＨｚ〕）で感光体の表面を帯電した後、ハーフトーン画像を現像して帯電均一性の評価を行なった。
帯電均一性の評価の結果、コピー枚数にして１００００枚の連続通紙実験後でも、従来のクリーニング・帯電兼用装置のようなブレードへのトナー付着・固着が起こらず、良好な均一帯電性が確保された。
【００５０】
なお、コートに使用した材料で、テストピースを作成して、JIS Z2245 に記載されるロックウェル硬さ試験方法によって測定を行なったところ、その測定値（コート材料の硬さ）はHRM100であった。
連続通紙（耐久性）実験の結果とコート材料の硬さの測定結果は、図３にまとめてある。
【００５１】
（２）ブレードの作成方法及び耐久性評価の方法２（実施例２）
ブレードを作成する場合、まず以下に示す各材料を均一に分散されるまで攪拌する。なお、以下の数字は重量〔％〕を示す。
樹脂：ポリビニルブチラール樹脂；４％
硬化剤：イソシアネート；２％
導電材料：ケッチェンブラック；０.５％
溶媒：トルエン；９３.５％
【００５２】
ブレードの基体は、絶縁性であるウレタンゴムブレードであり、表面をトルエンで洗浄した後、上述の材料をコートする。コートは、スプレー法で行なう。コート後、ブレードを１４０〔℃〕で１時間加熱して硬化させる。このときのコート層の膜厚は、１０〔μｍ〕である。
【００５３】
このようにして作成したブレードを実施例１と同様に所定の複写機にセットして、連続通紙実験を行なったところ、やはりコピー枚数にして１００００枚の連続通紙実験後でも、従来のクリーニング・帯電兼用装置のようなブレードへのトナー付着・固着が起こらず、良好な均一帯電性が確保された。
【００５４】
なお、実施例１と同じ方法でコート材料の硬さの測定を行なったところ、その測定値は HRM85であった。
連続通紙（耐久性）実験の結果とコート材料の硬さの測定結果は、図３にまとめてある。
【００５５】
（３）ブレードの作成方法及び耐久性評価の方法３（比較例）
ブレードを作成する場合、まず以下に示す各材料を均一に分散されるまで攪拌する。なお、以下の数字は重量〔％〕を示す。

【００５６】
ブレードの基体は、絶縁性であるウレタンゴムブレードであり、表面をエタノールで洗浄した後、上述の材料をコートする。コートは、スプレー法で行なう。コート後、ブレードを１５０〔℃〕で１時間加熱して硬化させる。このときのコート層の膜厚は、１０〔μｍ〕である。
【００５７】
このようにして作成したブレードを実施例１，２と同様に所定の複写機にセットして、連続通紙実験を行なったところ、コピー枚数にして１０００枚の連続通紙実験後において、ブレードへのトナー付着・固着が起こり、筋状の電位の低い部分が発生する（均一帯電性が確保されない）ようになった。
【００５８】
なお、実施例１，２と同じ方法でコート材料の硬さの測定を行なったところ、その測定値は HRM50であった。
連続通紙（耐久性）実験の結果とコート材料の硬さの測定結果は、図３にまとめてある。
【００５９】
このように、この発明の実施形態である画像形成装置では、クリーニング・帯電兼用ブレードを少なくとも弾性体の基材と導電性の表面層とによって構成し、且つその表面層を導電性を付与したフェノール樹脂又はポリビニルブチラール樹脂等の材料によって形成し、その表面層の硬さをトナーの硬さ(JIS Z2245に記載されるロックウェル硬さ試験方法による測定値でHRM70〜80)よりも大きくした（上記ロックウェル硬さ試験方法による測定値でHRM80以上にした)ので、クリーニング手段と帯電手段を別々に配置した画像形成装置で生じていた以下の(１)(２)に示すような問題を解消することができる。
【００６０】
（１）感光体の周囲にクリーニングスペースと帯電スペースの両方が必要であるため、装置全体を小型化するうえでネックとなっている。
（２）クリーニング手段と帯電手段とが、別個の構成部材となっているため、部品点数が多く、コストアップとなる。
また、クリーニング手段と帯電手段の両方の機能を兼用させた従来のクリーニング・帯電兼用装置を備えた画像形成装置で生じていた以下の(３)(４)に示すような問題も解消することができる。
【００６１】
（３）長期間使用した場合（例えばコピー枚数が２０００枚以上になった場合）、トナーがブレードの感光体と接触する表面に付着・固着することによって帯電ムラが発生する。
（４）トナーがブレードの感光体と接触する表面に付着・堆積することを防止するために、ブレードに印加する電源電圧を切り替えるための複雑な機構が必要となる。
【００６２】
ここで、この発明の実施形態におけるクリーニング・帯電兼用装置において、上述したような問題（特にブレードの感光体との接触部にトナーが付着・堆積する問題）が発生しない理由を記述する。
従来の技術の項で指摘したように、従来のクリーニング・帯電兼用装置では、クリーニング・帯電兼用のブレードをわずかなトナーが通過していくことが必要である。
【００６３】
しかし、発明者らの実験によれば、このようなトナーの中には、ブレードと感光体との当接部で、ブレードと感光体とによって強く挟まれるために、ブレード側に突き刺さり、トラップされてしまうトナーが存在する。このようなブレードにトラップされたトナーが、核となって、ブレードを通過するトナーを次々と寄せ集めて大きな固まりとなってトナー固着が発生すると考えられる。
【００６４】
また、ブレードにトラップされたトナーが核となって次第に大きな固まりとなる時には、この核トナーと感光体との間で発生する摩擦熱や、ブレードと感光体との間で発生する放電なども影響をおよぼしている。
このような問題に対して、この発明の実施形態では、クリーニング・帯電兼用のブレードの表面層の硬さをトナーの硬さよりも大きくしたので、ブレードと感光体との当接部において、トナーがブレードと感光体とで強く挟まれても、トナーがブレードの表面に突き刺さり、トラップされるようなことは起こらない。
【００６５】
すなわち、表面層を持たないブレードのような核となるトナーがブレードと感光体との当接部に存在しないことになる。この結果、トナーがブレードの感光体と接触する表面に付着・固着することがなくなるため、画像形成装置を長期間使用した場合でも帯電ムラが発生することがない。
【００６６】
さらに、この実施形態では、ブレードに印加する電圧を直流電圧に交流電圧を重畳した電圧とした点が加わる。
クリーニング・帯電兼用装置では、ブレードに印加する電圧を直流電圧のみにした場合、前述したようにブレードと感光体との当接を厳しく制限したり、ブレードと感光体との当接部近傍のトナーの影響を受けやすいなどの問題がある。
【００６７】
このため、均一な帯電を得るための困難さを考慮した場合には、ブレードに直流電圧のみを印加する方法は現実的ではなく、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する方法が必要である。
しかし、従来の技術の項で指摘したように、ブレードに印加する電圧を直流電圧に交流電圧を重畳した電圧にした場合、ブレードの感光体と当接する表面へのトナーの付着・固着が促進されてしまう傾向がある。
【００６８】
これに対して、この発明の実施形態では、ブレードの表面層の硬さをトナーの硬さよりも大きくしたので、ブレードに印加する電圧を直流電圧に交流電圧を重畳した電圧にした場合でも、ブレードの感光体と当接する表面へのトナーの付着・固着は起こらない（ブレードと感光体との当接部にトラップされた核トナーがないため）。このため、画像形成装置を長期間使用した場合でも帯電ムラが発生することがない。
【００６９】
なお、ブレードの表面層の硬さを JIS Z2245に記載されるロックウェル硬さ試験方法による測定値で HRM80以上にすることが望ましいが、トナーの硬さによっては必ずしもそうする必要はない。
また、ブレードに印加する電圧を直流電圧に交流電圧を重畳した電圧にすることが望ましいが、直流電圧のみにしてもよい。
さらに、ブレードの表面層は、その硬さがトナーの硬さよりも少しでも大きくなれば、フェノール樹脂あるいはポリビニルブチラール樹脂以外のもので形成してもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４の発明の画像形成装置によれば、クリーニング・帯電兼用ブレードを少なくとも弾性体の基材と導電性の表面層とによって構成し、且つその表面層を導電性を付与したフェノール樹脂又はポリビニルブチラール樹脂によって形成し、その表面層の硬さをトナーの硬さよりも大きくした(例えばJIS Z2245に記載されるロックウェル硬さ試験方法による測定値でHRM80以上にした)ので、クリーニング・帯電兼用装置（クリーニング・帯電兼用ブレード）を長期間使用した場合でも、そのブレードの表面にトナーが付着・固着することが原因である帯電ムラが発生することがなくなる。
【００７１】
さらに、請求項５の発明の画像形成装置によれば、電源が直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を発生してクリーニング・帯電兼用ブレードに印加するので、そのブレードと感光体との当接を厳しく制限したり、そのブレードと感光体との当接部近傍のトナーの影響を受けやすいなどの問題もなくなり、均一な帯電を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る画像形成装置の概要を示す構成図である。
【図２】図１に示したクリーニング・帯電兼用装置２を更に詳しく説明するための構成図である。
【図３】図２のクリーニング・帯電兼用ブレード３を使用した場合の効果を説明するための図である。
【図４】電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成図である。
【図５】従来の画像形成装置に用いられているクリーニング手段の一例を示す概略構成図である。
【図６】従来の接触帯電装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】従来のクリーニング・帯電兼用装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１：感光体ドラム（像担持体）１ａ：感光体
２：クリーニング・帯電兼用装置
３：クリーニング・帯電兼用ブレード
３ａ：支持部材３ｂ：給電部材
４：電源５：露光装置
６：現像装置１０：転写装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic process such as an electrostatic copying machine and a laser printer, and more particularly to contact with the surface of an image carrier to remove residual toner on the surface and to charge the surface. The present invention relates to an image forming apparatus provided with a cleaning / charging blade.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using an electrophotographic process.
The photoconductor drum (image carrier) 101 has a photoconductor 101a on the surface of the conductor 101b, and rotates in the direction of the arrow in FIG. Around the photosensitive drum 101, a charging unit (charging device) 102, an exposure unit 103, a developing unit 104, a transfer unit 105, and a cleaning unit 106 are disposed, and each unit operates as follows.
[0003]
That is, the charging unit 102 charges the surface of the photoreceptor 101a to a required potential. Subsequently, the exposure unit 103 exposes the surface of the photoconductor 101a to form an electrostatic latent image corresponding to a desired image on the surface of the photoconductor 101a. The developing unit 104 develops the electrostatic latent image formed by the exposure unit 103 with toner, and forms a toner image on the surface of the photoreceptor 101a.
[0004]
Thereafter, the transfer unit 105 transfers the toner image formed on the surface of the photoconductor 101a onto a transfer medium P such as a sheet sent by a conveyance unit (not shown). The transfer medium P onto which the toner image has been transferred by the transfer unit 105 is conveyed to a fixing unit (not shown), where the toner image is fixed by heating, and then discharged outside the apparatus.
[0005]
On the other hand, the cleaning unit 106 removes (removes) toner remaining on the surface of the photoconductor 101a after the transfer, and cleans the surface of the photoconductor 101a.
In the conventional image forming apparatus, the cleaning unit 106 and the charging unit 102 are separately provided as described above.
[0006]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a cleaning unit used in a conventional image forming apparatus.
The cleaning means 106 is mainly composed of a cleaning blade 106a. The cleaning blade 106a is made of urethane rubber, and has a thickness of 2 [mm] and a length of 300 [mm], for example, and is supported by a support member 106b. The tip of the cleaning blade 106a protrudes from the tip of the support member 106b, and the protrusion amount a is adjusted to 8 [mm], for example.
[0007]
Further, the support angle θ of the cleaning blade 106a (the inclination angle of the blade with respect to the tangential direction of the photosensitive drum) is 20 °, and the biting amount b into the residual toner on the photosensitive member 101a is approximately 1.2 [mm]. It has been adjusted.
The cleaning blade 106a having such a configuration bites into the residual toner adhering to the photoconductor 101a at the edge portion and is removed from the photoconductor 101a.
[0008]
On the other hand, as the charging unit 102, a so-called contact charging device is widely used in addition to a conventional corona charging device such as a scorotron. The contact charging device brings a charging member into contact with the surface of the photoreceptor 101a, and charges the surface of the photoreceptor 101a by applying a voltage to the charging member.
[0009]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the contact charging device.
This contact charging device includes a roller-shaped charging member 107.
The charging member 107 has an elastic layer 107a on the peripheral surface of the conductor 107b, and is formed to have a diameter of 5 to 20 [mm] and a length of about 300 [mm], for example.
The photosensitive drum 101 is formed with a diameter of 30 to 80 [mm] and a length of about 300 [mm], for example.
[0010]
The charging member 107 contacts the surface of the rotating photosensitive drum 101 and rotates in a driven manner. The elastic layer 107a of the charging member 107 has a resistivity of 10⁷-10⁹It is made of a conductive material of about [Ωcm]. In addition, a surface protective layer having a thickness of about 10 to 20 [μm] may be formed on the surface of the charging member 107 (the surface of the elastic body layer 107a).
[0011]
A charging voltage is applied to the charging member 107 by the power source 108 to charge the surface of the photoreceptor 101a. The applied voltage is a DC voltage of about -1.0 to -1.5 [kV].
As described above, the conventional image forming apparatus provided with the cleaning unit 106 and the charging unit 102 separately has the following problems.
[0012]
(1) Since both a cleaning space and a charging space are required around the photosensitive drum 101, this is a bottleneck in reducing the size of the entire apparatus.
(2) Since the cleaning means 106 and the charging means 102 are separate constituent members, the number of parts is large and the cost is increased.
In order to solve such problems, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-92767, an image forming apparatus provided with a cleaning / charging device that combines the functions of both the cleaning unit and the charging unit. Has also been proposed.
[0013]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an example of a cleaning / charging device.
This cleaning / charging combined device includes a cleaning / charging combined blade (hereinafter also simply referred to as “blade”) 110.
The blade 110 is formed of a conductive elastic body, is supported by a support member 111, and the tip is in contact (contact) with the surface of the photosensitive drum 101.
[0014]
The shape and contact conditions of the blade 110 are as follows.
That is, the blade 110 is formed with a thickness of 2 [mm] and a length of 300 [mm], for example, and the tip protrudes from the tip of the support member 111, and the protrusion amount a is, for example, 8 [mm]. It has been adjusted as follows.
[0015]
Further, the support angle θ of the blade 110 (the inclination angle of the blade with respect to the tangential direction of the photosensitive drum) is 20 °, and the amount of biting b into the residual toner on the photosensitive member 101a is adjusted to approximately 1.2 mm. It is.
The blade 110 having such a structure is cut off from the photosensitive member 101a by the edge portion biting into the residual toner adhering to the photosensitive member 101a.
[0016]
This blade 110 has a resistivity of 10 by dispersing carbon and ionic conductive material based on urethane rubber.⁶-10⁹It is adjusted to [Ωcm]. The blade 110 is charged with a charging voltage by the power source 112 in the same manner as the charging member 107 described above, and charges the surface of the photoreceptor 101a. The applied voltage is a DC voltage of about -1.5 to -2.0 [kV].
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
In the image forming apparatus provided with the conventional cleaning / charging apparatus as described above, the residual toner adhering to the surface of the photoreceptor 101a after the transfer should be removed by the cleaning / charging blade 110. .
[0018]
However, in reality, there is toner that passes through the blade 110 (a little compared to the amount of toner remaining after transfer). Conversely, when there is no toner passing through the blade 110, no toner is present at the contact portion (nip portion) between the blade 110 and the photoconductor 101a (the blade 110 is in direct contact with the photoconductor 101a). For this reason, the frictional force between the blade 110 and the photosensitive member 101a is increased, and the blade 110 is caught or the blade 110 is worn.
[0019]
That is, the toner passing through the blade 110 serves to improve the sliding between the blade 110 and the photosensitive member 101a, and prevents the blade 110 from being caught and the blade 110 from being worn.
[0020]
In conventional blade charging (ordinary blade charging rather than cleaning / charging combined device), residual toner adhering to the surface of the photoreceptor after transfer is removed with a normal cleaning blade, and then a charging blade ( A charging blade) is pressed against the surface of the photoconductor to charge the surface.
For this reason, in the conventional blade charging, there is almost no toner between the charging blade and the photosensitive member, and there is a problem of reducing the influence of blade wear due to the contact between the charging blade and the photosensitive member.
[0021]
On the other hand, a method for coating the blade surface with a low friction resin or the like has been proposed as disclosed in, for example, JP-A-4-168453. According to this, damage due to abrasion of the blade surface is eliminated, and charging abnormality does not occur.
Alternatively, in the case of the cleaning / charging combined device that simultaneously charges the surface of the photosensitive member while removing the residual toner adhering to the surface of the photosensitive member with the cleaning / charging blade, the space between the blade and the photosensitive member is used. Since there is toner in the blade, it is not a big problem with regard to blade wear.
[0022]
Rather, in the cleaning / charging combined apparatus, another problem such as the following occurs.
That is, a part of the toner passing through the blade adheres to the surface of the blade at the contact portion between the blade and the photoreceptor. For this reason, when the apparatus is used for a long period of time (for example, when the number of copies reaches 2000 or more), the toner adheres to and adheres to the surface of the blade that contacts the photoreceptor. If the surface of the photosensitive member is charged with toner deposited on the blade surface, charging is not sufficiently performed at the portion where the toner is fixed, and the potential becomes low or uncharged, resulting in uneven charging.
[0023]
Therefore, the following method has been proposed as a method for eliminating the uneven charging that occurs when this cleaning / charging device is used for a long period of time.
For example, in the image forming apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-134521, a superimposed voltage of an oscillating voltage and a DC voltage having a peak-to-peak voltage smaller than twice the so-called charging start voltage is applied to the blade during non-image formation. doing. This is because if the voltage applied to the blade is only a DC voltage rather than a superposed voltage of the vibration voltage and the DC voltage, the amount of toner that adheres to and adheres to the blade surface is reduced.
[0024]
However, even in this image forming apparatus, at the time of image formation, the apparatus is used over a long period of time (several thousands) because a superimposed voltage of an oscillating voltage having a peak-to-peak voltage larger than twice the charging start voltage and a DC voltage is applied to the blade. In the case of copying a sheet), the above-mentioned charging unevenness occurs, which is not sufficient in terms of durability due to long-term use. Further, since different voltages are applied to the blades during non-image formation and image formation, there is a disadvantage that a more complicated mechanism is required.
[0025]
The present invention has been made in view of the above points, and even when a cleaning / charging device (cleaning / charging blade) is used for a long time, the toner adheres to and adheres to the surface of the blade. An object is to prevent certain charging unevenness from occurring.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a rotatable image carrier, a cleaning / charging blade for contacting the surface of the image carrier to remove residual toner on the surface and charging the surface, and the cleaning In order to achieve the above object, an image forming apparatus provided with a power supply that applies a charging voltage to the charging / blading blade is characterized by the following.
[0027]
  In the invention of claim 1, the cleaning / charging blade is composed of at least an elastic base material and a conductive surface layer, andThe surface layer is formed of a phenol resin imparted with conductivity,The hardness of the surface layer is greater than the hardness of the toner.
  In the invention of claim 2, the cleaning / charging blade is composed of at least an elastic base material and a conductive surface layer, andThe surface layer is formed of a polyvinyl butyral resin imparted with conductivity, and the hardness of the surface layer is larger than the hardness of the toner.
  According to a third aspect of the present invention, the cleaning / charging blade is composed of at least an elastic base material and a conductive surface layer, and the surface layer is formed of a phenol resin imparted with conductivity. Hardness JIS Z2245 Measured by the Rockwell hardness test method described in HRM80 That's it.
  According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a cleaning / charging blade having at least an elastic substrate.A conductive surface layer, andThe surface layer is formed of a phenol resin imparted with conductivity,The hardness of the surface layer is HRM80 or higher as measured by the Rockwell hardness test method described in JIS Z2245.
[0028]
  Claim5The invention of claim 1Any of ~ 4In this image forming apparatus, the power source is a power source that generates a voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage and applies it to the cleaning / charging blade.Is.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus includes a cleaning / charging device 2, an exposure device 5, a developing device 6, and a transfer device 10 around a photosensitive drum (image carrier) 1.
[0031]
The photoreceptor drum 1 is formed by applying the photoreceptor 1a to the surface of the conductor 1b, and rotates in the direction of the arrow in the figure. The photosensitive drum 1 rotates at a peripheral speed of 115 [mm / sec], for example.
The cleaning / charging combined device 2 includes a cleaning / charging combined blade 3 and a power source 4 formed of an elastic body having a conductive surface layer. An edge portion of the blade 3 is in contact with the photoreceptor 1a. A charging voltage (predetermined voltage) is applied to the blade 3 by a power source 4.
[0032]
The exposure device 5 forms an electrostatic latent image by irradiating the surface of the photoreceptor 1 a uniformly charged by the cleaning / charging device 2 with light corresponding to the target image. As a light source of the exposure device 5, for example, a laser diode is used, and a laser beam emitted from the laser diode is deflected by a polygon mirror and scanned while irradiating the surface of the photoreceptor 1a.
[0033]
The developing device 6 includes a developing roller 7, a developer storage chamber 8, and a power source 9. The developing device 6 applies a predetermined voltage (for example, −0.6 [kV]) to the developing roller 7 so that a portion (electrostatic latent image) exposed by the exposure device 5 on the surface of the photoreceptor 1a is exposed. Development is performed, and a toner image is formed on the portion (reversal development). As the developer, a two-component developer formed with a carrier and a toner, a one-component developer only with toner, or the like is used.
[0034]
The transfer device 10 transfers the toner image formed on the surface of the photoreceptor 1a by the developing device 6 onto a transfer medium 13 sent from a paper supply unit (not shown). The transfer device 10 includes a transfer roller 11 and a power source 12, and applies a predetermined voltage to the transfer roller 11 by the power source 12. The applied voltage is controlled at a constant current (for example, 20 [μA]).
The transfer medium onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing unit (not shown) to fix the toner image.
[0035]
FIG. 2 is a block diagram for explaining the cleaning / charging device 2 shown in FIG. 1 in more detail.
The blade 3 is formed to have a thickness of 2 [mm], a length of 300 [mm], and a width of 13 [mm], for example, and is supported by a support member 3a. The tip of the blade 3 protrudes from the tip of the support member 3a, and the amount of protrusion is adjusted to 8 [mm], for example.
[0036]
In this embodiment, the support angle of the blade 3 (the inclination angle of the blade with respect to the tangential direction of the photosensitive drum) is adjusted to 20 °, and the amount of biting into the residual toner on the photosensitive member 1a is adjusted to approximately 1.2 [mm]. It is.
The blade 3 having such a structure is cut off from the photoreceptor 1a by the edge portion biting into the residual toner adhering to the photoreceptor 1a.
[0037]
The blade 3 includes at least a base body (base material) that is an elastic body and a conductive surface layer. Examples of the material forming the elastic substrate include urethane rubber, EPDM, epichlorohydrin rubber, silicon rubber, and fluorine rubber.
[0038]
In addition, any other material may be used as long as it has elasticity so that the contact between the photoreceptor 1a and the blade 3 can be ensured. For example, a material other than rubber such as a thermoplastic elastomer or a resin having a foam structure may be used. Further, the base body which is an elastic body may have conductivity, but it does not necessarily have to be conductive, so-called insulator (10¹²It may have a resistivity of [Ωcm] or more.
[0039]
Any material can be used as the material for forming the surface layer of the blade 3 as long as it can provide conductivity and its hardness is higher than that of the toner used in the image forming apparatus. It may be.
Many toners using a polyester resin or a styrene / acrylic acid ester copolymer as a binder resin are used (the toner components are described in detail in JP-A-5-158277, etc.).
[0040]
When the hardness of the actual toner is measured by creating a test piece in the Rockwell hardness test method described in JIS Z2245, the measured values are HRM70 to HRM80.
For this reason, the hardness of the material forming the conductive surface layer of the blade 3 is desirably HRM 80 or more as measured by the Rockwell hardness test method described in JIS Z2245.
[0041]
Specifically, a material obtained by dispersing a conductive material such as ketjen black or titanium oxide in a phenol resin, polyvinyl butyral resin, polycarbonate resin or the like is used as the surface layer of the blade 3.
[0042]
As a method for forming the surface layer, any method such as so-called spraying or dipping may be used. The film thickness of the conductive surface layer is 5 to 100 [μm], although it varies depending on the material forming the surface layer. When the film thickness is 5 [μm] or less, the strength of the surface layer is insufficient, and problems such as wear or breakage of the surface layer occur due to friction between the surface layer and the photoreceptor 1a. On the other hand, when the film thickness is 100 [μm] or more, the contact between the photoconductor 1a and the blade 3 becomes uneven, and the toner remaining on the surface of the photoconductor 1a after transfer is not sufficiently cleaned. And problems such as inability to charge uniformly.
[0043]
A conductive power supply member 3b is attached from a connection portion of the support member 3a to the power supply 4 to a surface (contact surface) of the blade 3 on the contact portion side with the photosensitive member 1a. A predetermined voltage is applied to the blade 3 via 3b. The power supply member 3b is disposed at a position 10 [mm] away from the contact portion with the photoreceptor 1a. The arrangement position of the power supply member 3b is not necessarily on the contact surface side of the blade 3. That is, you may arrange | position the electric power feeding member 3b on the surface on the opposite side. If the base of the blade 3 is made conductive, the power supply member 3b can be arranged inside the base.
[0044]
The voltage applied to the blade 3 is obtained by superimposing an AC voltage (peak-to-peak voltage: 2.0 [kV], frequency: 1 [kHz]) on a DC voltage (−0.9 [kV]). The voltage applied to the blade 3 may be only a DC voltage (−1.6 [kV]). However, in this case, although there is an advantage that toner or the like is difficult to adhere to the blade 3, there are the following problems.
[0045]
That is, when the voltage applied to the blade 3 is only a DC voltage, the surface of the photoconductor 1a must be restricted unless the adhesion between the blade 3 and the photoconductor 1a is considerably severer than when the AC voltage is superimposed. Cannot be charged uniformly. For this reason, it is necessary to strictly limit the edge accuracy of the blade 3, and there are drawbacks such as being easily affected by the toner slightly adhered to the surface of the blade 3.
For this reason, in this embodiment, the voltage applied to the blade 3 is a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage.
[0046]
Next, in order to describe this embodiment more specifically, examples (Examples 1 and 2) in which the actual method for creating a cleaning / charging blade and the method for evaluating durability are given. It is not limited to. In order to clarify the effect of this embodiment, an example (comparative example) of a method for creating a cleaning / charging blade and a method for evaluating durability that are not related to this embodiment will be given.
[0047]
(1) Blade creation method and durability evaluation method 1 (Example 1)
When preparing a blade, first, the following materials are stirred until they are uniformly dispersed. The following numbers indicate weight [%].

[0048]
The base of the blade is an insulating urethane rubber blade, and after the surface is washed with ethanol, the above-mentioned material is coated. The coating is performed by a spray method. After coating, the blade is heated at 150 [° C.] for 1 hour to be cured. The film thickness of the coat layer (surface layer) at this time is 10 [μm].
The blade prepared in this manner was set in a predetermined copying machine, and a continuous paper passing experiment was conducted to evaluate the durability of the blade.
[0049]
That is, after charging the surface of the photoconductor under the above-described charging conditions (DC component: -0.9 [kV], AC component: 2.0 [kV], frequency: 1 [kHz]), a halftone image is formed. Development was conducted to evaluate charging uniformity.
As a result of the evaluation of the charging uniformity, even after a continuous paper passing experiment of 10,000 copies, the toner adheres to and adheres to the blade as in the conventional cleaning / charging device, and a good uniform charging property is ensured. It was done.
[0050]
The test piece was made of the material used for the coating and measured by the Rockwell hardness test method described in JIS Z2245. The measured value (hardness of the coating material) was HRM100. .
The results of the continuous paper passing (durability) experiment and the measurement results of the hardness of the coating material are summarized in FIG.
[0051]
(2) Blade creation method and durability evaluation method 2 (Example 2)
When preparing a blade, first, the following materials are stirred until they are uniformly dispersed. The following numbers indicate weight [%].
Resin: Polyvinyl butyral resin; 4%
Curing agent: Isocyanate; 2%
Conductive material: Ketjen Black; 0.5%
Solvent: Toluene; 93.5%
[0052]
The base of the blade is an insulating urethane rubber blade, and after the surface is washed with toluene, the above-mentioned material is coated. The coating is performed by a spray method. After coating, the blade is cured by heating at 140 [° C.] for 1 hour. The thickness of the coat layer at this time is 10 [μm].
[0053]
The blade prepared in this manner was set in a predetermined copying machine in the same manner as in Example 1, and a continuous paper passing experiment was conducted. Even after a continuous paper feeding experiment of 10,000 copies, the conventional cleaning was performed.・ No toner adhesion or sticking to the blade as in the charge / charge device, and good uniform chargeability was ensured.
[0054]
When the hardness of the coating material was measured by the same method as in Example 1, the measured value was HRM85.
The results of the continuous paper passing (durability) experiment and the measurement results of the hardness of the coating material are summarized in FIG.
[0055]
(3) Blade creation method and durability evaluation method 3 (comparative example)
When preparing a blade, first, the following materials are stirred until they are uniformly dispersed. The following numbers indicate weight [%].

[0056]
The base of the blade is an insulating urethane rubber blade, and after the surface is washed with ethanol, the above-mentioned material is coated. The coating is performed by a spray method. After coating, the blade is heated at 150 [° C.] for 1 hour to be cured. The thickness of the coat layer at this time is 10 [μm].
[0057]
The blade thus prepared was set in a predetermined copying machine in the same manner as in Examples 1 and 2, and a continuous paper passing experiment was performed. After a continuous paper passing experiment of 1000 copies, the blade was moved to the blade. As a result, the toner adheres and adheres, and a streak-like low-potential portion is generated (uniform chargeability is not ensured).
[0058]
When the hardness of the coating material was measured by the same method as in Examples 1 and 2, the measured value was HRM50.
The results of the continuous paper passing (durability) experiment and the measurement results of the hardness of the coating material are summarized in FIG.
[0059]
As described above, in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention, the cleaning / charging blade is composed of at least the elastic base material and the conductive surface layer, and the surface layer is provided with conductivity. It is formed of a material such as resin or polyvinyl butyral resin, and the hardness of the surface layer is made larger than the hardness of the toner (HRM 70-80 as measured by the Rockwell hardness test method described in JIS Z2245) (above (The measured value by the Rockwell hardness test method is HRM80 or more), so that the problems shown in the following (1) and (2) that occurred in the image forming apparatus in which the cleaning means and the charging means are separately arranged are solved. be able to.
[0060]
(1) Since both a cleaning space and a charging space are required around the photosensitive member, this is a bottleneck in reducing the size of the entire apparatus.
(2) Since the cleaning means and the charging means are separate constituent members, the number of parts is large and the cost is increased.
In addition, the following problems (3) and (4) that have occurred in an image forming apparatus equipped with a conventional cleaning / charging device that combines the functions of both a cleaning unit and a charging unit can be solved. it can.
[0061]
(3) When used for a long period of time (for example, when the number of copies is 2000 or more), the toner adheres to and adheres to the surface of the blade that contacts the photoconductor, causing uneven charging.
(4) In order to prevent toner from adhering to and accumulating on the surface of the blade that contacts the photoreceptor, a complicated mechanism for switching the power supply voltage applied to the blade is required.
[0062]
Here, the reason why the above-described problem (particularly, the problem that the toner adheres to and accumulates on the contact portion of the blade with the photosensitive member) does not occur in the cleaning / charging apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
As pointed out in the section of the prior art, in the conventional cleaning / charging combined device, a small amount of toner needs to pass through the cleaning / charging blade.
[0063]
However, according to experiments by the inventors, in such toner, since the blade and the photosensitive member are strongly sandwiched in the contact portion between the blade and the photosensitive member, they are pierced and trapped on the blade side. There are toners that end up. It is considered that the toner trapped in such a blade becomes a nucleus, and the toner passing through the blade is gathered one after another to form a large mass and the toner is fixed.
[0064]
In addition, when the toner trapped on the blade becomes a core and gradually becomes a large mass, frictional heat generated between the core toner and the photoconductor and electric discharge generated between the blade and the photoconductor are also affected. Is affected.
In order to deal with such a problem, in the embodiment of the present invention, since the hardness of the surface layer of the cleaning / charging blade is made larger than the hardness of the toner, the toner is removed at the contact portion between the blade and the photosensitive member. Even if the blade and the photosensitive member are strongly sandwiched, the toner does not pierce the blade surface and is not trapped.
[0065]
That is, there is no toner that becomes a nucleus such as a blade having no surface layer at the contact portion between the blade and the photosensitive member. As a result, the toner does not adhere to and adhere to the surface of the blade that contacts the photoconductor, so that charging unevenness does not occur even when the image forming apparatus is used for a long time.
[0066]
Further, in this embodiment, the voltage applied to the blade is a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage.
In the cleaning / charging combined device, when the voltage applied to the blade is only a DC voltage, as described above, the contact between the blade and the photosensitive member is strictly limited, or the toner near the contact portion between the blade and the photosensitive member is used. There are problems such as being easily affected by.
[0067]
For this reason, when considering the difficulty in obtaining uniform charging, a method of applying only a DC voltage to the blade is not practical, and a method of applying a voltage in which an AC voltage is superimposed on the DC voltage is necessary. is there.
However, as pointed out in the section of the prior art, when the voltage applied to the blade is a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage, the adhesion and adhesion of the toner to the surface of the blade contacting the photoreceptor is promoted. There is a tendency to end up.
[0068]
On the other hand, in the embodiment of the present invention, the hardness of the surface layer of the blade is made larger than the hardness of the toner, so even when the voltage applied to the blade is a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage, The toner does not adhere to or adhere to the surface in contact with the photosensitive member (because there is no core toner trapped at the contact portion between the blade and the photosensitive member). For this reason, even when the image forming apparatus is used for a long time, charging unevenness does not occur.
[0069]
Although it is desirable that the hardness of the surface layer of the blade is HRM80 or more as measured by the Rockwell hardness test method described in JIS Z2245, this is not necessarily required depending on the hardness of the toner.
Further, although it is desirable that the voltage applied to the blade is a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage, only the DC voltage may be used.
Furthermore, the surface layer of the blade may be formed of a material other than the phenol resin or polyvinyl butyral resin as long as the hardness is slightly larger than the hardness of the toner.
[0070]
【The invention's effect】
As explained above, the claims1-4According to the image forming apparatus of the invention, the cleaning / charging blade is constituted by at least an elastic base material and a conductive surface layer, and the surface layer is imparted with conductivity, a phenol resin or polyvinyl butyral.resinSince the hardness of the surface layer is made larger than the hardness of the toner (for example, HRM80 or more as measured by the Rockwell hardness test method described in JIS Z2245). Even when the charging / blade is used for a long period of time, charging unevenness caused by toner adhering to and sticking to the surface of the blade does not occur.
[0071]
And claims5According to the image forming apparatus of the invention, since the power source generates a voltage obtained by superimposing an alternating voltage on a direct current voltage and applies it to the cleaning / charging blade, the contact between the blade and the photosensitive member is strictly limited, The problem of being easily affected by the toner near the contact portion between the blade and the photosensitive member is eliminated, and uniform charging can be easily obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram for explaining the cleaning / charging device 2 shown in FIG. 1 in more detail. FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining the effect when the cleaning / charging blade 3 of FIG. 2 is used;
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using an electrophotographic process.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a cleaning unit used in a conventional image forming apparatus.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional contact charging device.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional cleaning / charging device.
[Explanation of symbols]
1: Photoconductor drum (image carrier) 1a: Photoconductor
2: Cleaning / charging unit
3: Blade for cleaning and charging
3a: support member 3b: power supply member
4: Power supply 5: Exposure device
6: Development device 10: Transfer device

Claims

A rotatable image carrier, a cleaning / charging blade for contacting the surface of the image carrier to remove residual toner on the surface and charging the surface, and a cleaning / charging blade In an image forming apparatus comprising a power supply for applying the charging voltage,
The cleaning / charging blade is composed of at least an elastic base material and a conductive surface layer, and the surface layer is formed of a phenol resin imparted with conductivity , and the hardness of the surface layer is the hardness of the toner. An image forming apparatus characterized by being larger than the height.

A rotatable image carrier, a cleaning / charging blade for contacting the surface of the image carrier to remove residual toner on the surface and charging the surface, and a cleaning / charging blade In an image forming apparatus comprising a power supply for applying the charging voltage,
The cleaning / charging blade is composed of at least an elastic base material and a conductive surface layer, and the surface layer is formed of a polyvinyl butyral resin imparted with conductivity. An image forming apparatus characterized by being larger than hardness.

A rotatable image carrier, a cleaning / charging blade for contacting the surface of the image carrier to remove residual toner on the surface and charging the surface, and a cleaning / charging blade In an image forming apparatus comprising a power supply for applying the charging voltage,
The cleaning / charging blade is composed of at least an elastic base material and a conductive surface layer, and the surface layer is formed of a phenol resin imparted with conductivity , and the hardness of the surface layer is JIS Z2245. An image forming apparatus characterized in that the measured value according to the described Rockwell hardness test method is HRM80 or more.

A rotatable image carrier, a cleaning / charging blade for contacting the surface of the image carrier to remove residual toner on the surface and charging the surface, and a cleaning / charging blade In an image forming apparatus comprising a power supply for applying the charging voltage,
The cleaning / charging blade is composed of at least an elastic base material and a conductive surface layer, and the surface layer is formed of a polyvinyl butyral resin imparted with conductivity, and the hardness of the surface layer is JIS Z2245 Measured by the Rockwell hardness test method described in HRM80 An image forming apparatus characterized by the above.

5. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein the power source is a power source that generates a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage and applies the generated voltage to the cleaning / charging blade. 6. .