JPH08110683A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接触帯電部材２に対するクリーニング部材３
０の性能を、クリーニング部材３０と接触帯電部材２と
の関係から客観的に把握して、常に適正な状態での接触
帯電部材２のクリーニングを可能とする。 【構成】 クリーニング部材３０の像担持体１に対する
動摩擦係数を、接触帯電部材２の像担持体１に対する動
摩擦係数よりも大きくすることで、接触帯電部材２から
クリーニング部材３０への異物の転移を容易にするとと
もに、クリーニング部材３０から接触帯電部材２への異
物の転移を抑制する。上記像担持体１に対する動摩擦係
数に着目した客観的な特性を基準に、クリーニング部材
３０の品質を判断して、適正な品質を保持することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、接触帯電部材の接触
により像担持体表面を帯電させる電子写真方式の画像形
成装置に関し、特に接触帯電部材に付着した異物を効率
的に除去するための接触帯電部材とクリーニング部材と
の間の動摩擦係数の関係を明確にした画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】像担持体表面の感光層を帯電手段によっ
て一様に帯電させ、これに光画像情報を与えて静電潜像
を形成し、これに通常粉体状のトナーを供給して前記潜
像を顕像化した後、該トナー像を紙などシート状の転写
材に静電的に転写する工程を繰り返す画像形成装置が、
従来からひろく実用化されていることは周知のとおりで
ある。

【０００３】このような画像形成装置において、像担持
体の感光層として利用される光導電材料としては、無機
光導電材料であるセレン，酸化カドミウム，酸化亜鉛な
どが利用されていることはよく知られているが、近年こ
れ以外にも種々の有機化合物が利用されるようになって
きた。

【０００４】この種の物質としては、例えば、ポリ−Ｎ
−ビニルカルバゾール，ポリビニールアントラセンなど
の有機光導電性ポリマー、カルバゾール，アントラセ
ン，ピラゾリン類，オキサジアゾール類，ヒドラゾン
類，ポリアリルアルカン類などの低分子の有機光導電部
材、さらにフタロシアニン顔料，アゾ顔料，シアニン染
料，多環キノン顔料，ベリレン系顔料，インジゴ染料，
チオインジゴ染料，あるいはスクエアリック酸メチン染
料などの有機染料，顔料などが利用されている。

【０００５】これらの物質は、前述の無機光導電材料に
比べて合成が容易で、適当な波長域に光導電性を示すも
のを形成しやすいので、次第に多用されるようになって
きている。例えば、米国特許第４１２３２７０号、同４
２５１６１３号、同４２５１６２４号、同４２５６８２
１号、同４２６０６７２号、同４２６８５９６号、同４
２７８７４７号、同４２９３６２８号などには、電荷発
生層と電荷輸送層とに機能分化した感光層における電荷
発生層として、光導電性を示すジスアゾ顔料を像担持体
に利用するものが開示されている。

【０００６】このように像担持体を利用する画像形成プ
ロセスにおいて、これを帯電させる手段としては、金属
ワイヤを展張した帯電器の該ワイヤに、直流５〜８ＫＶ
程度の高電圧を印加して発生するコロナによって帯電さ
せるコロナ放電方式の帯電手段が多かった。しかしなが
ら、この種の帯電手段は、コロナ放電に付随してオゾン
や窒素酸化物が発生し、これが像担持体自体を傷めた
り、像担持体に付着して画質劣化の原因となることがあ
り、しかも放電電流の像担持体方向に流れる量が５〜３
０％程度と少なく効率が悪いなどという問題を有してい
た。

【０００７】そこで、このような欠点を解消すべく、近
年、帯電部材（接触帯電部材）を像担持体に直接接触さ
せるようにした、接触帯電方式の帯電手段が提案されて
いる。この方式では、ローラ，ベルト，ブレードなどの
形態に形成した帯電部材を像担持体表面に接触させ、そ
の帯電部材に直流電圧又は直流に交流を重畳した電圧を
印加することにより、像担持体を帯電することができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】さて、接触帯電方式の
帯電手段は、オゾンや窒素酸化物の発生がなく、しかも
像担持体への電圧印加が効率的に行なわれるなどの長所
を有するが、その反面、帯電部材が像担持体に接触して
いるため、像担持体表面に残存するトナー，紙粉などの
異物が帯電部材に付着しやすく、これに起因して画質の
劣化を生じるおそれがあった。特開平２−３０１７７７
号公報には、この点に鑑みて帯電部材にフェルト材から
なるクリーニング手段を当接させ、該クリーニング手段
によって帯電部材の表面を清掃する構成が開示されてい
る。

【０００９】しかしながら、同公報に記載された画像形
成装置は、帯電部材のクリーニング手段をフェルト材で
形成するというように材質的な観点のみに着目してお
り、そのクリーニング手段が接触帯電部材との関係にお
いて如何なる特性を有しなければならないか、その具体
的な判断基準を明確にしていない。その結果、例えば、
クリーニング手段としてのパットを商品化して大量に生
産する場合、不良品を選別する基準がなく品質保持がき
わめて曖昧なものとなってしまう。また、クリーニング
手段のメンテナンスに際して経時品質の見極めを客観的
に行なうことができず、的確なメンテナンスを行なうこ
とができない。

【００１０】一方、接触帯電部材が像担持体との関係に
おいて如何なる特性を有するとき、像担持体から接触帯
電部材へのトナーの転移を抑制できるか、その判断基準
を明確にしておくことも、接触帯電部材のクリーニング
性能を長期にわたって維持するために重要である。

【００１１】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、接触帯電部材に対するクリーニング部材の
性能を、クリーニング部材と接触帯電部材との関係から
客観的に把握して、常に適正な状態での接触帯電部材の
クリーニングを可能とすることを目的とする。さらに、
像担持体から接触帯電部材へのトナーの転移を抑制する
基準を接触帯電部材と像担持体との関係において明確に
し、クリーニング部材のクリーニング性能を長期にわた
って維持することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、像担持体の表面に接触して該表面を帯
電させる接触帯電部材と、この接触帯電部材の表面に接
触して該表面を清掃するクリーニング部材とを備え、帯
電状態にある像担持体に静電潜像を形成した後、現像手
段によって該静電潜像を顕像化して転写材に転写する画
像形成装置において、クリーニング部材の像担持体に対
する動摩擦係数を、接触帯電部材の像担持体に対する動
摩擦係数よりも大きくするという特性を有している。

【００１３】さらに、請求項２の発明にあっては、接触
帯電部材の像担持体に対する動摩擦係数を０．４未満に
するとともに、クリーニング部材の像担持体に対する動
摩擦係数を０．４以上に設定するという特性を有してい
る。

【００１４】

【作用】クリーニング部材の像担持体に対する動摩擦係
数を、接触帯電部材の像担持体に対する動摩擦係数より
も大きくすることで、接触帯電部材からクリーニング部
材への異物の転移を容易にするとともに、クリーニング
部材からは接触帯電部材へ異物が転移しにくくなり、ク
リーニング性能の向上を図ることができる。しかも、こ
のような客観的な特性を基準にクリーニング部材の品質
を判断でき、適正な品質を保持することができる。

【００１５】また、接触帯電部材の像担持体に対する動
摩擦係数を０．４未満にするとともに、クリーニング部
材の像担持体に対する動摩擦係数を０．４以上に設定す
ることで、像担持体から接触帯電部材への異物の転移を
抑制し、クリーニング部材のクリーニング性能を長期に
わたって維持することができる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例について詳細に説明
する。図１は、接触帯電方式の画像形成装置の概略構成
図であり、まずこの図１を参照して画像形成装置の画像
形成プロセスを説明する。

【００１７】同図の時計方向に回転する像担持体１の周
囲には、像担持体１に接離自在な接触帯電部材２、イレ
ーサ３、現像ユニット４、像担持体１に接離自在な転写
部材５、クリーニングブレード６、除電手段７等の部材
が設置されている。像担持体１は接触状態の接触帯電部
材２により表面を一様に帯電され、ミラー８を含む光学
結像手段によって像の露光又は書き込みが行なわれて、
表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、イレーサ
３により、例えば供給される転写紙サイズより外側の領
域の静電荷を除去（トリミング）され、現像工程に至
る。現像工程では、現像ユニット４により像担持体１の
表面の静電潜像に対して現像剤が供給してトナー像を形
成する。

【００１８】次いで、転写工程に移行し、図示しない供
給手段から供給された転写紙が、レジストローラ９によ
りトナー像と同期して像担持体１と転写部材５との間に
送り込まれる。転写部材５にはバイアスがかけられてお
り、これによって転写部材５と像担持体１の間に挟まれ
た転写紙にトナー像を転写する。転写工程を終了した像
担持体１の表面は、クリーニングブレード６によりトナ
ー残像を払拭された後、除電手段７からの光露光によっ
て残存電荷を除去される。一方、トナー像を転写された
転写紙は、像担持体１から分離され、搬送路を経由して
図示しない定着ユニットに送られ、トナー像を紙面上に
定着されて機外に排出される。

【００１９】図２は上述した画像形成装置における接触
帯電部材２の構成例を示す一部断面正面図である。図２
に示した接触帯電部材２は、軸芯２１にＳＵＳ材，ＳＥ
ＣＣ材，Ａｌ材などの金属棒材を用いている。軸芯２１
の外周には、中間層２２が肉圧１〜４ｍｍ程度に形成し
てある。この中間層２２は、エピクロルヒドリンゴムの
ような中抵抗弾性体や、シリコンゴム，エチレンプロピ
レンゴム，ニトリルゴム，ノルボーネンゴムなどの合成
ゴム中に導電性粉末材（カーボンブラック材，金属粉末
材等）を混入した組成物によって形成されており、これ
らの特性として体積抵抗が１０⁵Ωｃｍ以下、好ましく
は１０³Ωｃｍ以下、ゴム硬度（ＪＩＳ・Ａ）２０〜４
５度、好ましくは２５〜４０度が共通に挙げられる。

【００２０】そして、中間層２２の外周には、表面層２
３が層厚３〜２５μｍ、好ましくは４．５〜１２μｍで
形成してある。この表面層２３は、ルミフロンに酸化錫
を分散混入したものやナイロンなどの材料が利用でき
る。この表面層２３の体積抵抗特性としては、１０⁵〜
１０¹³Ωｃｍ、好ましくは１０⁶〜１０¹²Ωｃｍがよ
い。また、中間層２２から表面層２３までの体積抵抗と
しては１０⁶〜１０¹²Ωｃｍ程度の導電性を有すること
が望ましい。

【００２１】軸芯２１の両端は、軸受２４で回転自在に
支持され、押圧ばね２５の付勢力によって像担持体１に
圧接されている。なお、接触帯電部材２の支持、及び像
担持体１への圧接構造はこれに限定されるものではな
く、像担持体１と接触帯電部材２との間に適度な摩擦が
生じ、像担持体１の回転にともなって接触帯電部材２が
連れ回りする構成であればよい。

【００２２】また、接触帯電部材２への給電手段は、図
示しない制御手段によって印加のタイミングを制御され
た電源２６から、軸芯２１に接触する給電リセプタクル
２７に電圧が印加され、軸芯２１，中間層２２，表面層
２３を経由して像担持体１に電流が流れてその表面を帯
電する構成となっている。この給電手段も、接触帯電部
材２を介して直接に像担持体１へと電流を流す構成であ
れば、、特にその具体的構成は限定されず、例えば、押
圧ばね２５及び軸受２４を介して電源２６からの電圧を
接触帯電部材２に印加することもできる。

【００２３】接触帯電部材２の表面層２３には、図２に
示すように全長にわたりクリーニング部材３０が当接し
ている。このクリーニング部材３０は、弾力性を有する
パット３１を背板３２に接着してなり、押圧ばね３３の
付勢力によって接触帯電部材２の表面層２３に均一な荷
重で当接している。なお、クリーニング部材３０の形状
は、同図に示したようなパット形状に限るものではな
く、弾力性を有し均一に荷重をもって接触帯電部材２の
表面層２３に当接するものであれば如何なる形態であっ
てもよい。また、クリーニング部材３０のへたりを防止
するため、画像形成装置が停止中はクリーニング部材３
０を接触帯電部材２から離間させる接離機構を設けても
よい。

【００２４】図３は、後述する実施例で行なう接触帯電
部材２及びクリーニング部材３０の動摩擦係数測定方法
について、その概要を示している。この発明は、クリー
ニング部材３０及び接触帯電部材２の像担持体１に対す
る動摩擦係数により特性を把握し、クリーニング部材３
０によるクリーニング性能を判断するようにしている。
後述する実施例では、これらクリーニング部材３０及び
接触帯電部材２の像担持体１に対する動摩擦係数を図３
に示すような方法で測定する。

【００２５】すなわち、像担持体１の表面剤をＰＥＴシ
ートに塗布してなる幅２５ｍｍのテープ材４０を用意す
る。接触帯電部材２の動摩擦係数については、このテー
プ材４０を接触帯電部材２の表面層２３に一定荷重（こ
の実施例では１００ｇ）で押し当て、軸方向に引っ張っ
た場合の動摩擦係数を図示しない摩擦係数測定機で測定
する。クリーニング部材３０の動摩擦係数については、
上記の方法で接触帯電部材２に代え、クリーニング部材
３０のパット３１に対してテープ材４０を押し当てて軸
方向に引っ張ることにより測定する。

【００２６】実施例 像担持体１に対する動摩擦係数μ２の異なる複数種類の
接触帯電部材２に、同じく像担持体１に対する動摩擦係
数μ１の異なる複数種類のクリーニング部材３０を当接
させて、連続通紙による耐久テストを行なった。 （Ａ）使用した接触帯電部材 各接触帯電部材２とも図２に示したような構造とし、軸
芯２１をＳＵＳ材（φ８×３４１ｍｍ）で形成するとと
もに、中間層２２をエピクロルヒドリンゴム（肉厚３ｍ
ｍ，全長３００ｍｍ）で形成した。そして、表面層２３
を次のような異なる材料でそれぞれ形成した水準イ，
ロ，ハの接触帯電部材２を使用した。

【００２７】水準イ：ナイロン（商品名：CM80000、東レ
（株）製）で表面層２３を形成。 水準ロ：ルミフロンに酸化錫を分散混入したもので表面
層２３を形成。 水準ハ：エピクロルヒドリンゴムにルミフロンとシリカ
を分散混入したもので表面層２３を形成。 これらの接触帯電部材２は、いずれも体積抵抗を１０¹¹
〜１０¹²Ωｃｍとなるように混入物の割合、及び表面層
２３の肉厚を調整した。具体的な製作方法を説明する
と、中間層２２を軸芯２１に接着又は圧入などの方法で
固着した後、中間層２２の表面を研磨して仕上げ、その
表面上にエアスプレーを用いて表面層２３を形成する材
料を塗布し、１５０℃前後の温度で４５〜９０分間乾燥
させることにより形成した。

【００２８】これら水準イ，ロ，ハの像担持体１に対す
る動摩擦係数μ２を、図３に示した方法で測定した結果
を、表１に示す。なお、表１のかっこ内の数値は、測定
値のばらつき範囲を示している。

【００２９】

【表１】

【００３０】（Ｂ）使用したクリーニング部材 各クリーニング部材３０とも図２に示したような構造と
し、パット３１の断面を縦×横＝３（又は４）×１５ｍ
ｍに形成した。各クリーニング部材３０は、次の水準
ａ，ｂ，ｃ，ｄのような材料でパット３１を形成してあ
る。 水準ａ：ＧＳフェルト＃Ｋ１０２（商品名、東レ（株）
製） 水準ｂ：ニードルフェルトＧＧ（商品名、日本フェルト
工業（株）製） 水準ｃ：ニードルフェルトＧＦ（商品名、日本フェルト
工業（株）製） これら各クリーニング部材３０のパット３１は、厚さ３
ｍｍの単一材で形成してあり、背板３２に両面テープを
用いて接着し、図２の構成となるように製作した。 水準ｄ：厚さ１ｍｍの不織布（商品名：リンタラ、デュ
ポン製）に弾性材としてモルトプレーン材（厚さ３ｍ
ｍ）を貼りあわせてパット３１を形成した。このクリー
ニング部材３０は、不織布を接触帯電部材２の表面層２
３に当接させて使用する。

【００３１】これら水準ａ，ｂ，ｃ，ｄの像担持体１に
対する動摩擦係数μ１を、図３に示した方法で測定した
結果を、表２に示す。なお、表２のかっこ内の数値は、
測定値のばらつき範囲を示している。

【００３２】

【表２】

【００３３】（Ｃ）その他のテスト条件 使用した画像形成装置は、図１に示すような構造のもの
で、像担持体１がφ８０の有機光導電体（ＯＰＣ）、像
担持体１の線速：１２０ｍｍ／ｓｅｃ、帯電印加電圧：
−１５００Ｖ、通紙サイズ：Ａ４、現像方式：乾式２成
分現像、像担持体１のクリーニング方式：カウンタブレ
ード方式とした。

【００３４】耐久テストの結果を表３に示す。表３の数
値は、画像不良が発生するまでの耐久枚数であり、ハー
フトーン又は黒べた画像を形成した際に、通紙方向と平
行に白すじが現われた状態を画像不良とした。なお、画
像不良発生のとき、接触帯電部材２の白すじと対応する
位置には、トナー付着による黒すじが形成されていた。

【００３５】

【表３】

【００３６】上記の結果を整理すると、次のようなこと
が明らかとなる。 （Ｉ）クリーニング部材３０の像担持体１に対する動摩
擦係数μ１が、接触帯電部材２の像担持体１に対する動
摩擦係数μ２よりも大きくなる、すなわちμ１＞μ２と
なるクリーニング部材３０と接触帯電部材２の組合せ
は、次のとおりである。 （クリーニング部材，接触帯電部材）： （ａ，イ）＝（０．４２，０．３）、（ａ，ロ）＝
（０．４２，０．３）、（ｂ，イ）＝（０．４５，０．
３）、（ｂ，ロ）＝（０．４５，０．３） これらの組合せは、表３から明らかなように、いずれも
耐久枚数が２００００枚を超えており、寿命が長いとい
う結果を示した。

【００３７】（ＩＩ）クリーニング部材３０の像担持体
１に対する動摩擦係数μ１が、接触帯電部材２の像担持
体１に対する動摩擦係数μ２よりも小さくなる、すなわ
ちμ１＜μ２となるクリーニング部材３０と接触帯電部
材２の組合せは、次のとおりである。 （クリーニング部材，接触帯電部材）： （ａ，ハ）＝（０．４２，２．０）、（ｂ，ハ）＝
（０．４５，２．０）、（ｃ，イ）＝（０．１８，０．
３）、（ｃ，ロ）＝（０．１８，０．３）、（ｃ，ハ）
＝（０．１８，２．０）、（ｄ，イ）＝（０．２４，
０．３）、（ｄ，ロ）＝（０．２４，０．３）、（ｄ，
ハ）＝（０．２４，２．０） これらの組合せは、表３から明らかなように、いずれも
耐久枚数が１００００枚を下回っており、寿命が短いと
いう結果を示した。

【００３８】以上の結果を考察すると、同一部材である
像担持体１に対する動摩擦係数について、接触帯電部材
２よりもクリーニング部材３０の方が大きいということ
は、同一部材を接触帯電部材２への付着物と考えても同
じことがいえる。つまり、トナーや紙粉など付着物に対
してもクリーニング部材３０の方が接触帯電部材２より
摩擦係数が大きいので、付着物がクリーニング部材３０
に引っ掛かって同部材側に転移しやすい状況となってい
ることが伺える。また、クリーニング部材３０に転移し
た付着物が接触帯電部材２側に再転移することも少な
い。したがって、クリーニング部材３０の像担持体１に
対する動摩擦係数μ１が、接触帯電部材２の像担持体１
に対する動摩擦係数μ２よりも大きくした方が、クリー
ニング性能が向上する。

【００３９】また、上記（Ｉ），（ＩＩ）の結果より、
測定ばらつきも含めて接触帯電部材２の像担持体１に対
する動摩擦係数μ２が０．２〜０．４の範囲内にあると
き、図４に示した数直線上の斜線域の像担持体１に対す
る動摩擦係数μ１を有するクリーニング部材３０が、好
適なクリーニング効果を示していることが伺える。すな
わち、像担持体１に対する動摩擦係数μ２が０．４未満
の接触帯電部材２に対しては、像担持体１に対する動摩
擦係数μ１を０．４以上とするクリーニング部材３０が
好適なクリーニング性能を有するといえる。

【００４０】この結果を考察すると、接触帯電部材２自
身の像担持体１に対する動摩擦係数が大きいと、接触帯
電部材２と像担持体１との間での付着物の転移総量が多
くなるので、クリーニング部材３０への付着物の転移総
量も多くなり、付着物によるパット３１の目詰りや当接
面の平滑化が促進され、クリーニング部材３０が早く劣
化するようになる。そこで、接触帯電部材２の像担持体
１に対する動摩擦係数μ２を０．４未満という小さなも
のにして、接触帯電部材２と像担持体１との間での付着
物の転移総量を少なくすることにより、クリーニング部
材３０の劣化を抑制することが好ましい。

【００４１】一方、接触帯電部材２とクリーニング部材
３０との間においては、上述のようにクリーニング部材
３０の像担持体１に対する動摩擦係数μ１を大きくした
方が付着物のクリーニング部材３０への転移が容易とな
る。したがって、クリーニング部材３０の像担持体１に
対する動摩擦係数μ１は０．４以上とすることが好まし
い。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、接触帯電部材２に対するクリーニング部材３０の性
能を、クリーニング部材３０と接触帯電部材２との関係
から客観的に把握でき、常に適正な状態での接触帯電部
材２のクリーニングを可能とすることができる。さら
に、請求項２の発明にあっては、像担持体１から接触帯
電部材２への付着物の転移を抑制する基準が接触帯電部
材２と像担持体１との関係において明確となり、クリー
ニング部材３０のクリーニング性能を長期にわたって維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の概要を示す構成図である。

【図２】同装置の接触帯電部材２の構成例を示す一部断
面正面図である。

【図３】この発明の実施例で行なった接触帯電部材２及
びクリーニング部材３０の像担持体１に対する動摩擦係
数の測定方法を説明するための概略正面図である。

【図４】好適なクリーニング性能を期待できる接触帯電
部材２及びクリーニング部材３０の像担持体１に対する
動摩擦係数の関係を示す数直線である。

【符号の説明】

１：像担持体 ２：接触帯電部材 ３：イレーサ ４：現像ユニット ５：転写部材 ６：クリーニングブレード ７：除電手段 ８：ミラー ９：レジストローラ ２１：軸芯 ２２：中間層 ２３：表面層 ２４：軸受 ２５，３３：押圧ばね ２６：電源 ３０：クリーニング部材 ３１：パット ３２：背板 ４０：テープ材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体の表面に接触して該表面を帯電
   させる接触帯電部材と、この接触帯電部材の表面に接触
   して該表面を清掃するクリーニング部材とを備え、帯電
   状態にある前記像担持体に静電潜像を形成した後、現像
   手段によって該静電潜像を顕像化して転写材に転写する
   画像形成装置において、 前記クリーニング部材の像担持体に対する動摩擦係数
   を、前記接触帯電部材の像担持体に対する動摩擦係数よ
   りも大きくしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、 前記接触帯電部材の像担持体に対する動摩擦係数を０．
   ４未満にするとともに、前記クリーニング部材の像担持
   体に対する動摩擦係数を０．４以上に設定したことを特
   徴とする画像形成装置。