JPH11288148A

JPH11288148A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11288148A
Application number: JP8900798A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yasutomi; 啓安富; Hidetoshi Yano; 英俊矢野; Tadahiro Suzuki; 忠浩鈴木; Nobuhito Yokogawa; 信人横川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 1999-10-19
Anticipated expiration: 2018-04-01
Also published as: JP3759835B2

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーニング・帯電兼用装置を長期間使用し
た場合でも、そのブレードエッジ部分へのトナーの付着
・固着による帯電ムラが発生しないようにする。【解決手段】電源４がブレード３に印加する電圧を、
直流電圧に放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有
する交流電圧を重畳した電圧とし、且つ像担持体である
感光体ドラム１の回動速度をＶ、ブレード３と感光体ド
ラム１との当接部より該感光体ドラム１の回動方向に対
して上流側での、ブレード３と感光体ドラム１との間で
放電可能な該感光体ドラム１上の領域の長さをＬ、電源
４が帯電時におけるブレード３に放電開始電圧より小さ
い電圧を連続して印加する時間あるいはブレード３への
電圧の印加を連続して停止する時間をＴとしたとき、電
源４がブレード３に印加する電圧の波形をＶ・Ｔ＞Ｌの
関係を満たす波形にする。

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、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
有するクリーニング・帯電兼用装置を備えた画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０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１０
１ａ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１１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１０６
ｂにより支持されている。クリーニングブレード１０６
ａ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１.０〔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１２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１０
７ｂ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〔m
m〕，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１０
７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１０
６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１３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１
０１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１０１
ａ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、こ
のブレード１１０は、既述の帯電部材１０７と同様に、
電源１１２によって帯電用の電圧が印加され、感光体１
０１ａの表面を帯電する。その印加電圧は、直流電圧−
０.５〜−０.９〔ｋＶ〕に交流電圧１.２〜２.５〔ｋ
Ｖ〕（ピーク間電圧），０.５〜１.５〔ｋＨｚ〕を重畳
した電圧である。

【００１７】ところで、このようなクリーニング・帯電
兼用装置では、ブレードへの印加電圧としては、直流電
圧に放電（帯電）開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を
有する交流電圧を重畳した電圧を用いることが一般的で
ある。

【００１８】クリーニング・帯電兼用装置では、ブレー
ドへの印加電圧を直流電圧のみとした場合には、帯電均
一性を維持することが困難である。これは、ブレードと
感光体との密着性を感光体の軸方向で完全に均一にする
ことが困難であること、ブレードと感光体との当接部近
傍に存在するトナーによってブレードと感光体との間で
の放電が均一でなくなることが原因で生じる。

【００１９】通常、ブレードに直流電圧のみを印加して
帯電を行なった場合には、画像形成枚数（例えばコピー
枚数）にして数枚から１０枚程度で、画像上問題となる
ような帯電ムラが発生するようになる。このため、帯電
均一性を維持する観点から、クリーニング・帯電兼用装
置では通常、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧をブレ
ードに印加する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電圧の印加によっても、クリーニング・帯電兼用装
置を長時間使用した場合には、ブレードのエッジ部分に
トナーが付着・固着し、帯電の均一性，クリーニング性
が満足されなくなる。具体的には、ブレードのエッジの
トナーが付着・固着した部分においては、トナーの付着
・固着が少ない段階では感光体が過剰に帯電され、更に
トナーの付着・固着の量が多くなると感光体の帯電がな
されなくなり、画像上に筋状の未帯電部分が発生する。

【００２１】このような現象は、画像形成枚数にして約
２０００枚程度の画像だしを行なった場合に、帯電ムラ
として観察され、問題となる。そこで、このクリーニン
グ・帯電兼用装置を長時間使用した時に、ブレードのエ
ッジ部分へのトナーの付着・固着が原因で発生する、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。

【００２２】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、非画像形成時にブレード
に印加する電圧を、いわゆる放電（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（交流電
圧）と直流電圧との重畳電圧としている。このようにし
た理由は、ブレードに振動電圧と直流電圧との重畳電圧
を印加した場合に比べて、直流電圧のみを印加した場合
の方が、ブレードのエッジ部分に付着・固着するトナー
が少なくなるためである。

【００２３】しかし、この画像形成装置でも、画像形成
時には、放電開始電圧の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場合には、やはり数
千枚の画像形成枚数において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、まだ十分
とはいえない。

【００２４】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・帯電兼用装置を長期間使用した
場合でも、そのブレードのエッジ部分へのトナーの付着
・固着による帯電ムラが発生しないようにすることを目
的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】この発明は、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、該クリーニング・帯電兼用ブレードに帯電用
の電圧を印加する電源とを有するクリーニング・帯電兼
用装置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。

【００２６】請求項１の発明は、電源がクリーニング・
帯電兼用ブレードに印加する電圧を、直流電圧に放電開
始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重
畳した電圧とし、且つ像担持体の回動速度をＶ、クリー
ニング・帯電兼用ブレードと像担持体との当接部より該
像担持体の回動方向に対して上流側での、クリーニング
・帯電兼用ブレードと像担持体との間で放電可能な該像
担持体上の領域の長さをＬ、電源が帯電時におけるクリ
ーニング・帯電兼用ブレードに放電開始電圧より小さい
電圧を連続して印加する時間をＴとしたとき、電源がク
リーニング・帯電兼用ブレードに印加する電圧の波形
を、Ｖ・Ｔ＞Ｌの関係を満たす波形としたものである。

【００２７】請求項２の発明は、電源がクリーニング・
帯電兼用ブレードに印加する電圧を、直流電圧に放電開
始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重
畳した電圧とし、且つ像担持体の回動速度をＶ、クリー
ニング・帯電兼用ブレードと像担持体との当接部より該
像担持体の回動方向に対して上流側での、クリーニング
・帯電兼用ブレードと像担持体との間で放電可能な該像
担持体上の領域の長さをＬ、電源が帯電時におけるクリ
ーニング・帯電兼用ブレードへの電圧の印加を連続して
停止する時間をＴとしたとき、電源がクリーニング・帯
電兼用ブレードに印加する電圧の波形を、Ｖ・Ｔ＞Ｌの
関係を満たす波形としたものである。

【００２８】請求項３の発明は、電源がクリーニング・
帯電兼用ブレードに印加する電圧を、直流電圧に放電開
始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重
畳した電圧とし、且つ像担持体の回動速度をＶ、電源が
帯電時におけるクリーニング・帯電兼用ブレードに放電
開始電圧より小さい電圧を連続して印加する時間をＴと
したとき、電源がクリーニング・帯電兼用ブレードに印
加する電圧の波形を、Ｖ・Ｔ＞０.０５〔mm〕の関係を
満たす波形としたものである。

【００２９】請求項４の発明は、電源がクリーニング・
帯電兼用ブレードに印加する電圧を、直流電圧に放電開
始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重
畳した電圧とし、且つ像担持体の回動速度をＶ、電源が
帯電時におけるクリーニング・帯電兼用ブレードへの電
圧の印加を連続して停止する時間をＴとしたとき、電源
がクリーニング・帯電兼用ブレードに印加する電圧の波
形を、Ｖ・Ｔ＞０.０５〔mm〕の関係を満たす波形とし
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、この発明を実施
した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／se
c〕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〔m
m〕，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１.０〔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、導電性弾性体によって
構成される。導電性弾性体を形成するベース材料として
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。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。

【００３８】これらのベース材料に、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て、導電性
を付与する。このようにして形成される導電性弾性体の
抵抗率は、放電の安定性，感光体１ａ上のピンホール対
策の点から、１０⁶〜１０⁹〔Ωcm〕の抵抗率を持つこと
が要求される。

【００３９】電源４がブレード３に印加する電圧は、直
流電圧に放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有す
る交流電圧を重畳した電圧である。さらに、感光体ドラ
ム１の周速（回動速度）をＶ、後述する上流側放電可能
長をＬ、電源４が帯電時におけるブレード３への電圧の
印加を連続して停止する時間（ブレード３に放電開始電
圧より小さい電圧を連続して印加する時間でもよい）を
Ｔとしたとき、電源４がブレード３に印加する電圧の波
形はＶ・Ｔ＞Ｌの関係を満たす波形となる。

【００４０】ここで、上流側放電可能長Ｌとは、例えば
図３に示すように、ブレード３と感光体１ａとの当接部
より感光体１ａの移動方向（回動方向）に対して上流側
での、ブレード３と感光体１ａとの間で放電可能な感光
体１ａ上の領域の長さのことである。

【００４１】上流側放電可能長Ｌは、ブレード３に印加
する電圧の最大値（絶対値）が大きくなるに従って、大
きくなる。但し、図１に示したブレード３で感光体１ａ
の表面を帯電する場合、そのブレード３に印加する電圧
の最大値は、帯電均一性の観点から、−１.５〜−２.０
〔ＫＶ〕にする。この場合の上流側放電可能長Ｌは、い
わゆる「パッシェン(Paschen）の法則」で近似を行なえ
ば、理論的には０.０５〜０.１〔mm〕程度になる。

【００４２】しかし、ブレード３と感光体１ａとの間の
空隙にかかる電圧は、印加電圧に比べて小さくなってい
ることが予想され、更にブレード３と感光体１ａとの間
の空隙は並行ではないため、上流側放電可能長Ｌは上記
の理論値よりもかなり小さい値になっていることが予想
される。実際に、実験的に上流側放電可能長Ｌを測定し
たところ、０.０３〜０.０５〔mm〕程度であった。

【００４３】実験は、感光体１ａを静止させた状態でブ
レード３に交流電圧（ピーク間電圧を１.５，２.０，
２.５，３.０〔ｋＶ〕）を５時間印加すると、感光体１
ａが放電によって変色する。この変色している領域の長
さを顕微鏡で測定した結果、表１に示すようになった。

【００４４】

【表１】

【００４５】電源４がブレード３に印加する電圧は、具
体的には図４に示すように、直流成分−１.０〔ｋＶ〕
に交流成分２.０〔ｋＶ〕（ピーク間電圧，デューティ
比２０％，周波数１〔ｋＨｚ〕）を重畳した電圧にす
る。したがって、この波形の場合、Ｔ＝０.０００８〔s
ec〕であり、またＶ＝１１５〔mm/sec〕であることか
ら、Ｖ・Ｔ＝０.０９２〔mm〕となり、上述の関係を満
足する。この波形の電圧をブレード３に印加して感光体
１ａの表面の帯電を行なったところ、その表面を略−
０.８〔ｋＶ〕に均一に帯電することができた。

【００４６】なお、ブレード３に印加する電圧は、この
他のものであっても構わない。帯電時におけるブレード
３への電圧の印加を連続して停止する時間あるいはブレ
ード３に絶対値が放電開始電圧(通常０.５〔ｋＶ〕）以
下の電圧を連続して印加する時間が上記の関係を満足す
るものであれば、図５に示すような三角波，図６に示す
ようなＳＩＮ波，図示しないパルス波，矩形波，あるい
はこれらを組み合わせた波形であっても構わない。

【００４７】したがって、この実施形態の画像形成装置
によれば、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。

【００４８】（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。

【００４９】また、直流電圧に放電開始電圧の２倍以上
のピーク間電圧を有する交流電圧を重畳した電圧を印加
する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)に示すような問題も解消
することができる。（３）長期間使用した場合（例えば画像形成枚数が２０
００枚以上になった場合）に、トナーがブレードのエッ
ジ部分に付着・固着することにより、帯電ムラが発生す
る。

【００５０】ここで、こ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、前述したような従来の問題
（特にブレードの感光体との接触部にトナーが付着・固
着する問題）が発生しない理由を記述する。

【００５１】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、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場合、
画像形成枚数にして２０００枚程度でブレードのエッジ
部分にトナーが付着・固着してしまう。この結果、感光
体の帯電均一性が確保されなくなる。

【００５２】発明者らは、この直流電圧に交流電圧を重
畳した場合に特有に発生する、ブレードのエッジ部分へ
のトナーの付着・固着の原因を見つけるための実験を行
なった。この結果、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧
をブレードに印加した場合には、ブレードと感光体との
間に進入してブレードと感光体との間の摩擦力を小さく
する役目を果たすトナーが、著しく少なくなることを見
いだした。

【００５３】図７〜図９は、ブレードと感光体との摩擦
力を、感光体ドラムの回転時のトルクを測定することに
よって表わしたものである。ブレードに電圧を印加しな
い場合、感光体ドラムの回転トルクは２〜３〔kg・cm〕
の範囲内でほとんど変化しなかった（図７）。

【００５４】しかし、直流電圧（−０.９〔ｋＶ〕）に
交流電圧（ＳＩＮ波，ピーク間電圧：２.０〔ｋＶ〕，
周波数：１〔ｋＨｚ〕）を重畳した電圧をブレードに印
加した直後では、回転トルクが６〔kg・cm〕以上で測定
不能となり、その後３〔kg・cm〕程度まで低下する（図
８）。このとき、回転トルクが大きくなった時点で、ブ
レードのエッジ部分にかかる力が大きくなり、ブレード
のエッジ部分が破損したと考えられる。

【００５５】この直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を
印加したブレードに再度直流電圧のみを印加して、ブレ
ードのクリーニング性を確認する実験を行なった。ブレ
ード通過後の感光体上のトナー量の測定では、直流電圧
に交流電圧を重畳した電圧を印加する前に比べて、印加
した後では、クリーニング性が悪くなっていることが明
らかになった。

【００５６】但し、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧
を印加した後のブレードでも、画像上に問題が現われる
ほどクリーニング性は悪化していなかった。また、直流
電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する前と、印加し
た後とでの、ブレードのエッジ部分を顕微鏡で観察した
が、顕著なブレードの欠けや変形などは見られなかっ
た。

【００５７】このため、画像形成枚数にして２０００枚
程度のブレードのエッジ部分にトナーが付着・固着して
しまう現象は次のようにして発生すると考えられる。直
流電圧に交流電圧を重畳した電圧をブレードに印加した
場合、ブレードと感光体との間に存在して、ブレードと
感光体との摩擦力を小さくしているトナーが存在しなく
なってしまう。

【００５８】それによって、ブレードのエッジ部分に過
大な力がかかり、ブレードのエッジ部分がわずかではあ
るが塑性変形を起こし、クリーニング性能が悪くなる。
この結果、わずかずつブレードを通過したトナーが、ブ
レードの出口側に少しずつ積層するようになり、２００
０枚程度の通紙後にトナーの付着・固着を引き起こし、
帯電ムラが発生すると考えられる。

【００５９】また、直流電圧に交流電圧を重畳した場合
に、ブレードと感光体との間にトナーが存在しなくなる
理由については、次のように考えることができる。ブレ
ード入口側でのブレードと感光体との間での放電によっ
て、感光体上のトナーが帯電極性側（通常マイナス）に
帯電する。

【００６０】このため、感光体上のトナーは、帯電され
た感光体やブレードと反発し合うようになる。さらに、
交流電圧を重畳したことによるブレードと感光体が振動
する効果が加わり、ブレードと感光体との両方から斥力
を受ける結果、ブレードと感光体との間にトナーが存在
しなくなると考えられる。

【００６１】これに対して、この実施形態の画像形成装
置では、このような直流電圧に交流電圧を重畳した電圧
を図２の電源４がブレード３に印加する場合、ブレード
３のエッジ部分にかかる大きな力を防止するために、感
光体ドラム１の周速をＶ、上流側放電可能長をＬ、電源
４が帯電時におけるブレード３への電圧の印加を連続し
て停止する時間（ブレード３に放電開始電圧より小さい
電圧を連続して印加する時間でもよい）をＴとしたと
き、電源４がブレード３に印加する電圧の波形はＶ・Ｔ
＞Ｌの関係を満たす。

【００６２】ブレード３に印加する電圧の波形をこのよ
うにすることにより、感光体１ａ上のトナーの一部がブ
レード３との放電によって帯電しなくなる（ブレード３
の入口側でブレード３との放電がなされないまま当接部
に進入してくる区間が感光体１ａ上にできるようにな
る）。この結果、ブレード３と感光体１ａとの当接部に
トナーが進入することが可能になり、ブレード３と感光
体１ａとの間の摩擦力が大きくなることがない。

【００６３】実際に、この実施形態で説明した条件（感
光体の周速：１１５〔mm/sec〕、印加電圧：矩形波，最
大値−２.０〔ｋＶ〕，最小値０〔ｋＶ〕，周波数１.０
〔ｋＨｚ〕，デューティ比２０〔％〕）で、電圧印加時
の感光体ドラム１の回転トルクを測定した結果、図９に
示すようになった。図９から、通常のＳＩＮ波のような
電圧印加直後での、回転トルクの急激な増加は見られな
い。

【００６４】以上のような理由によって、直流電圧に交
流電圧を重畳した電圧をブレード３に印加した場合で
も、ブレード３のエッジ部分が破損することがなくな
る。このため、これに引き続いて起こる（画像形成枚数
にして２０００枚程度の画像だしを行なったときに現わ
れる）、ブレード３のエッジ部分へのトナーの付着・固
着が発生しなくなる。さらに、これに伴う画像上の帯電
ムラも発生しなくなる。

【００６５】次に、この発明の他の実施形態について説
明する。なお、ハード構成は、前述した図１及び図２に
示した画像形成装置と同様である。この実施形態の画像
形成装置の効果を確認するために、次のような実験を行
なった。

【００６６】実験では、感光体ドラムの直径が３０〔m
m〕，感光体ドラムの周速Ｖが１１５〔mm/sec〕の実験
機を使用した。ここでは、その実験機を図１及び図２に
示した画像形成装置であるものと仮定する。ブレード３
としては、ウレタンゴムにケッチェンブラックを分散さ
せ、抵抗率を１０⁶ 〔Ωcm〕に調整し、厚み２〔mm〕，
幅１３〔mm〕，長さ３００〔mm〕の形状に加工したもの
を使用した。

【００６７】また、ブレード３の当接条件は、突き出し
量８〔mm〕，当接角（支持角）２０〔度〕，食い込み量
１.０〔mm〕とした。このブレード３に、周波数１〔ｋ
Ｈｚ〕，最大値−２〔ｋＶ〕，最小値０〔ｋＶ〕の矩形
波の電圧を印加した。そして、矩形波のデューティ比を
変化させ、テスト画像の連続通紙試験を行ない、画像上
に帯電ムラがわずかに観察された時の画像形成枚数を耐
久性として記録した（表２参照）。

【００６８】その結果、デューティ（duty）比が６０％
以上では、耐久性は従来のクリーニング・帯電兼用装置
と変わらず、画像形成枚数にして２０００枚程度であっ
た。しかし、デューティ比を５０％以下にすることによ
って、耐久性を向上させることができた。デューティ比
を２０％以下にした場合には、耐久性が画像形成枚数に
して１００００枚を越えるという結果になった。

【００６９】デューティ比を感光体ドラム１の周速１１
５〔mm/sec〕，電源４が帯電時におけるブレード３への
電圧の印加を連続して停止する時間（０〔ｋＶ〕の時
間）との積に換算した値（Ｖ・Ｔ）を表２に示す。

【００７０】

【表２】

【００７１】この表２を見て分かるように、Ｖ・Ｔ＞
０.０５〔mm〕の場合に、この実施形態におけるクリー
ニング・帯電兼用装置の耐久性が従来のクリーニング・
帯電兼用装置に比べて向上する。さらに、Ｖ・Ｔ＝０.
０９２〔mm〕にした場合には、耐久性が画像形成枚数に
して１００００枚を越えるという結果が得られた。

【００７２】なお、ブレード３としては、上述したウレ
タンゴムにケッチェンブラックを分散させ、抵抗率を１
０⁶〔Ωcm〕にしたもの以外のものを使用してもよい
（前述の実施形態参照）。また、ブレード３に放電開始
電圧より小さい電圧を連続して印加する時間をＴとして
もよい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の画像形
成装置によれば、クリーニング・帯電兼用装置を長期間
使用した場合でも、そのブレードのエッジ部分へのトナ
ーの付着・固着による帯電ムラが発生することがなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施した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に示したクリーニング・帯電兼用装置２に
おける上流側放電可能長Ｌを説明するための図である。

【図４】図２の電源４によるブレード３への印加電圧波
形の一例を示す図である。

【図５】同じく他の例を示す図である。

【図６】同じくさらに他の例を示す図である。

【図７】図２に示したクリーニング・帯電兼用装置２を
使用した場合の効果を説明するための感光体ドラムの回
転トルクの一例を示す図である。

【図８】同じく他の例を示す図である。

【図９】同じくさらに他の例を示す図である。

【図１０】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１１】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１２】従来の接触帯電装置の一例を示す概略構成図
である。

【図１３】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４：電源５：露光装置６：現像装置１０：転写装置

フロントページの続き (72)発明者横川信人東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、該クリーニング・
帯電兼用ブレードに帯電用の電圧を印加する電源とを有
するクリーニング・帯電兼用装置を備えた画像形成装置
において、前記電源が前記クリーニング・帯電兼用ブレードに印加
する電圧は、直流電圧に放電開始電圧の２倍以上のピー
ク間電圧を有する交流電圧を重畳した電圧であり、且つ前記像担持体の回動速度をＶ、前記クリーニング・
帯電兼用ブレードと前記像担持体との当接部より該像担
持体の回動方向に対して上流側での、前記クリーニング
・帯電兼用ブレードと前記像担持体との間で放電可能な
該像担持体上の領域の長さをＬ、前記電源が帯電時にお
ける前記クリーニング・帯電兼用ブレードに放電開始電
圧より小さい電圧を連続して印加する時間をＴとしたと
き、前記電源が前記クリーニング・帯電兼用ブレードに
印加する電圧の波形は、Ｖ・Ｔ＞Ｌの関係を満たす波形
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】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、該クリーニング・
帯電兼用ブレードに帯電用の電圧を印加する電源とを有
するクリーニング・帯電兼用装置を備えた画像形成装置
において、前記電源が前記クリーニング・帯電兼用ブレードに印加
する電圧は、直流電圧に放電開始電圧の２倍以上のピー
ク間電圧を有する交流電圧を重畳した電圧であり、且つ前記像担持体の回動速度をＶ、前記クリーニング・
帯電兼用ブレードと前記像担持体との当接部より該像担
持体の回動方向に対して上流側での、前記クリーニング
・帯電兼用ブレードと前記像担持体との間で放電可能な
該像担持体上の領域の長さをＬ、前記電源が帯電時にお
ける前記クリーニング・帯電兼用ブレードへの電圧の印
加を連続して停止する時間をＴとしたとき、前記電源が
前記クリーニング・帯電兼用ブレードに印加する電圧の
波形は、Ｖ・Ｔ＞Ｌの関係を満たす波形であることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項３】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、該クリーニング・
帯電兼用ブレードに帯電用の電圧を印加する電源とを有
するクリーニング・帯電兼用装置を備えた画像形成装置
において、前記電源が前記クリーニング・帯電兼用ブレードに印加
する電圧は、直流電圧に放電開始電圧の２倍以上のピー
ク間電圧を有する交流電圧を重畳した電圧であり、且つ前記像担持体の回動速度をＶ、前記電源が帯電時に
おける前記クリーニング・帯電兼用ブレードに放電開始
電圧より小さい電圧を連続して印加する時間をＴとした
とき、前記電源が前記クリーニング・帯電兼用ブレード
に印加する電圧の波形は、Ｖ・Ｔ＞０.０５〔mm〕の関
係を満たす波形であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】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、該クリーニング・
帯電兼用ブレードに帯電用の電圧を印加する電源とを有
するクリーニング・帯電兼用装置を備えた画像形成装置
において、前記電源が前記クリーニング・帯電兼用ブレードに印加
する電圧は、直流電圧に放電開始電圧の２倍以上のピー
ク間電圧を有する交流電圧を重畳した電圧であり、且つ前記像担持体の回動速度をＶ、前記電源が帯電時に
おける前記クリーニング・帯電兼用ブレードへの電圧の
印加を連続して停止する時間をＴとしたとき、前記電源
が前記クリーニング・帯電兼用ブレードに印加する電圧
の波形は、Ｖ・Ｔ＞０.０５〔mm〕の関係を満たす波形
であることを特徴とする画像形成装置。