JP2010054853A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を大型化することなく、簡単な構成で感光体表面への放電生成物の付着及びクリーニングブレードのめくれを抑制可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】帯電ローラ２は、両端部２ｂの径方向におけるインピーダンスが中央部２ａよりも大きい構成となっており、帯電ローラ２に所定の交流電圧を印加したとき、両端部２ｂに流れる交流電流は中央部２ａに比べて小さくなるため、帯電ローラ２の両端部２ｂに対向する感光体ドラム１上の領域Ｒ２の表面電位は中央部２ａに対向する領域Ｒ１よりも低くなる。従って、領域Ｒ２への放電生成物の付着、及びそれに伴う摩擦係数の上昇が抑制され、クリーニングブレード９の両端部のめくれを防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の、電子写真式の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラムの表面を接触若しくは非接触の状態で帯電させる帯電部材と、感光体ドラムの表面に所定の圧力で接触するクリーニングブレードとを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光体ドラムの表面を均一に帯電させる好適な手段としては、コロナ放電器を備えたコロナ帯電方式と、帯電ローラに代表される帯電部材を備えた接触帯電方式とがある。コロナ放電器はオゾン等のコロナ生成物が多く発生するので、オゾンにより空気中の成分が分解され、ＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物が生成される。そこで、コロナ帯電方式に代えて、接触帯電方式が採用される傾向が認められる。この接触帯電方式は、特にＤＣ電圧を印加することによりオゾン、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の発生を抑制可能である。

しかし、感光体表面の帯電工程は表面近傍での放電により行われるため、放電生成物が感光体ドラムの表面に付着しやすい。その結果、ＯＰＣ等の有機感光体ドラムにおいては絶縁破壊、ドラム表面の削れ量の増加、像流れ現象、表面摩擦係数の上昇、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の無機感光体では像流れ現象、表面摩擦係数の上昇といった不具合が発生する。

そこで、感光体表面に付着した放電生成物を除去する方法が提案されており、例えば、研磨粒子を混入させた研磨トナーと研磨手段（クリーニングローラ及びクリーニングブレード）の相互作用で感光体を研磨するシステムによりオゾン生成物を除去する方法が考案されている。

このような研磨システムを備えた画像形成装置においては、微量の飛散トナーや浮遊トナーが感光体ドラムの表面における現像領域以外の領域に電気的に付着するのを防止するため、帯電ローラにより帯電される感光体ドラムの表面における軸方向の有効帯電幅を広く規定する。また、クリーニングローラにより感光体表面に擦り付けられた研磨トナーを確実に回収するために、クリーニングブレードの感光体ドラム表面における軸方向の接触幅はクリーニングローラの感光体ドラム表面における軸方向の接触幅よりも広く設定する。つまり、感光体ドラムの表面における軸方向の有効帯電幅と、クリーニングローラの感光体ドラムに接触する軸方向の接触幅（ローラ接触幅）と、クリーニングブレードの感光体ドラムに接触する軸方向の接触幅（ブレード接触幅）の寸法関係は、ローラ接触幅＜ブレード接触幅＜有効帯電幅となるように規定される。

そのため、クリーニングローラにより研磨されない領域にクリーニングブレードの長手方向における両端部が当接させられる。接触帯電方式の場合、先に述べたように、感光体ドラムの表面（有効帯電領域）への放電生成物の付着量が多く、感光体ドラム両端部の表面摩擦係数が高くなるため、クリーニングブレードの両端部がめくれ易くなる。このような不具合は、帯電ローラが感光体ドラムの表面に対し非接触で配置される、非接触帯電方式の場合においても共通して発生する。

この問題を解決するため、特許文献１には、帯電ローラにより帯電される感光体ドラムの表面における軸方向の有効帯電幅と、クリーニングローラの感光体ドラムに接触する軸方向の接触幅と、クリーニングブレードの感光体ドラムに接触する軸方向の接触幅とが、有効帯電幅≦ローラ接触幅≦ブレード接触幅を満足する画像形成装置が開示されている。この方法によれば、帯電ローラによって帯電される有効帯電領域（有効帯電幅）は、クリーニングローラによって必ず研磨されるので、感光体ドラム表面における摩擦係数の上昇が抑止され、クリーニングブレード両端部のめくれを防止できる。
特開２００６−３４９９１５号公報

特許文献１の構成では、有効帯電幅に対してクリーニングローラの接触幅及びクリーニングブレードの接触幅を広げる必要があるが、有効帯電幅は現像領域により決定されるため、所定の現像領域を確保するには狭小化に限界がある。そのため、従来の構成よりもクリーニングローラ及びクリーニングブレードを長くしなければならず、近年要望の高い装置の小型化、コンパクト化の面で不利となっていた。

また、クリーニングローラをクリーニングブレードと同等の長さとしても、トナーの供給量が少ない感光体ドラムの両端部ではトナーが滑剤として機能せず、またドラム表面の研磨も不十分となり易い。そのため、摩擦係数が高くなってクリーニングブレードのめくれが発生するおそれがあった。さらに、クリーニングローラが設けられておらずクリーニングブレードのみを備えた画像形成装置へ適用することはできなかった。

本発明は、上記問題点に鑑み、装置を大型化することなく、簡単な構成で感光体表面への放電生成物の付着及びクリーニングブレードのめくれを抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、像担持体と、該像担持体の表面に接触若しくは非接触で交流電圧或いは交流電圧成分を印加することで前記像担持体表面を帯電させる帯電部材と、前記像担持体表面にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体の表面に残留するトナーを除去するクリーニングブレードと、を備えた画像形成装置において、前記帯電部材の長手方向両端部から前記像担持体に印加される帯電交流電圧をＶｐｐ１、前記帯電部材の他の領域から前記像担持体に印加される帯電交流電圧をＶｐｐ０とするとき、Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ０を満たすことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電部材の長手方向両端部は、前記現像装置の現像領域外に位置することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、Ｖｐｐ１≧０．８Ｖｐｐ０を満たすことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電部材の長手方向両端部の径方向におけるインピーダンスが他の領域よりも大きいことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電部材の長手方向両端部と他の領域とで、配合される導電材の種類及び配合量のうち少なくとも一方が異なることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電部材の長手方向両端部と他の領域とで、表面コート材の種類及びコート厚のうち少なくとも一方が異なることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電部材の長手方向両端部以外の領域を清掃する帯電クリーニング部材を備えたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電部材の長手方向両端部に、前記帯電部材の抵抗を高める成分を予め付着させることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記像担持体の軸方向における前記クリーニングブレードの接触幅は、前記帯電部材の長手方向の寸法よりも大きいことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記像担持体がアモルファスシリコン感光体であることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、帯電部材の長手方向両端部から像担持体に印加される帯電交流電圧Ｖｐｐ１と、帯電部材の他の領域から像担持体に印加される帯電交流電圧Ｖｐｐ０との関係がＶｐｐ１＜Ｖｐｐ０を満たすことにより、帯電部材の長手方向両端部に対向する像担持体表面への放電生成物の付着及びそれに伴う摩擦係数の上昇が抑制されるため、クリーニングブレードのめくれを効果的に抑制することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、帯電部材の長手方向両端部が現像装置の現像領域外に位置する構成とすることにより、像担持体のうち帯電部材の長手方向両端部に対向する部分は現像領域外となるため、表面電位の低下による画質低下のおそれがなくなる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、Ｖｐｐ１とＶｐｐ０との関係がＶｐｐ１≧０．８Ｖｐｐ０を満たすことにより、現像領域外のかぶり等の発生が防止でき、画質低下を抑制することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、帯電部材の長手方向両端部の径方向におけるインピーダンスを他の領域よりも大きくすることにより、帯電部材の両端部に流れる交流電流は他の領域に比べて小さくなるため、両端部に対向する像担持体の表面電位は他の領域に対向する部分よりも低くなる。従って、帯電部材の長手方向両端部に対向する像担持体表面への放電生成物の付着を抑制することができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第４の構成の画像形成装置において、帯電部材の長手方向両端部と他の領域とで、導電材の種類及び配合量のうち少なくとも一方が異なるように配合することにより、帯電部材の径方向におけるインピーダンスを容易に調整可能となる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第４の構成の画像形成装置において、帯電部材の長手方向両端部と他の領域とで、表面コート材の種類及びコート厚のうち少なくとも一方が異なるようにコーティングすることにより、帯電部材の径方向におけるインピーダンスを容易に調整可能となる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第３の構成の画像形成装置において、帯電部材の長手方向両端部以外の領域を清掃する帯電クリーニング部材を設けることにより、帯電部材の両端部が帯電クリーニング部材によって清掃されないため、両端部の抵抗（径方向におけるインピーダンス）が他の領域に比べて上昇する。これにより、帯電部材の長手方向両端部に対向する像担持体表面への放電生成物の付着及びそれに伴う摩擦係数の上昇を抑制することができる。

また、本発明の第８の構成によれば、上記第７の構成の画像形成装置において、帯電部材の長手方向両端部に、帯電部材の抵抗を高める成分を予め付着させておくことにより、帯電部材の長手方向両端部に対向する像担持体表面への放電生成物の付着抑制効果、及び摩擦係数の上昇抑制効果を、画像形成装置の使用開始直後、或いは帯電部材の交換直後から発揮させることができる。

また、本発明の第９の構成によれば、上記第１乃至第８のいずれかの構成の画像形成装置において、像担持体の軸方向におけるクリーニングブレードの接触幅を帯電部材の長手方向の寸法よりも大きくすることにより、クリーニングブレードのめくれを発生させることなく、有効帯電幅全域に付着したトナーを確実に除去することができる。

また、本発明の第１０の構成によれば、上記第１乃至第９のいずれかの構成の画像形成装置において、像担持体としてアモルファスシリコン感光体を用いることにより、クリーニングブレードのめくれを抑制するとともに、放電生成物の付着による像流れ現象の発生も抑制することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の画像形成装置における画像形成部周辺の構成を示す概略側面図である。全体を図示しない画像形成装置（ここではモノクロプリンタ）本体内には、像担持体としての感光体ドラム１が配置されている。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の回転方向（図の時計回り）に沿って帯電ローラ２、露光装置３、現像ローラ５を備えた現像装置４、転写ローラ６、クリーニング装置７及び除電ランプ１１が配設されている。

感光体ドラム１は、アルミニウム素管などからなる円筒状の金属基体の表面を無機感光層（ここではａ−Ｓｉ層）で被覆したものである。感光体ドラム１は駆動軸に一体に支持され、駆動軸はギヤなどの動力伝達装置を介して駆動源である電動モータ（いずれも図示せず）に駆動連結されている。感光体ドラム１は、駆動軸を介してプリンタ本体に接地されている。

帯電ローラ２は、芯金（軸）と、芯金の周囲に形成された弾性層とで構成されている。弾性層は、合成ゴムなどの半導電性弾性部材から形成され、実施形態においてはエピクロロヒドリンゴムに導電材を分散させて形成されている。帯電ローラ２の表面（弾性層の表面）は感光体ドラム１の表面に接触しており、帯電ローラ２の芯金は放電に必要な印加電圧を供給することができる電圧供給回路（図示せず）に接続されている。プリンタ本体内には、図示しない制御部が備えられており、帯電ローラ２に電圧を印加して感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるよう電圧供給回路を制御する。

現像装置４内に収容されたトナーは、感光体ドラム１の表面を研磨するための研磨粒子を含む研磨トナーである。研磨トナーとしては、トナー粒子表面に研磨粒子としてアルミナ、チタニア等が埋め込まれて表面に一部突出するように保持されたものや、研磨粒子がトナー表面に静電的に付着しているものが用いられる。

クリーニング装置７は、感光体ドラム１の表面に接触して研磨するクリーニングローラ（研磨ローラ）８と、感光体ドラム１の表面に残留するトナーを除去するクリーニングブレード９とを備えている。クリーニングローラ８は、芯金（軸）と、芯金の周囲に形成された弾性層とで構成されており、スプリング（図示せず）により感光体ドラムに一定の圧力で圧接されている。弾性層としては、発泡ウレタンゴムや合成ゴム等が用いられ、例えば硬度４５度（アスカーＣ）のＥＰＤＭゴムが好適に用いられる。クリーニングブレード９としては、合成ゴム等が用いられ、例えば硬度７０度（アスカーＣ）のポリウレタンゴムが好適に用いられる。

ユーザによりプリント動作の開始が指示されると、感光体ドラム１が図１において時計回りに回転駆動される。帯電ローラ２は感光体ドラム１の回転に従動回転させられる。現像ローラ５は、図示しない電動モータにより、図１において反時計方向に回転駆動される。転写ローラ６は感光体ドラム１の回転に従動回転させられる。クリーニングローラ８は、図示しない電動モータにより、図１において反時計方向に回転駆動される。

なお、クリーニングローラ８の周速は感光体ドラム１の周速よりも速く設定されており、例えば感光体ドラム１の周速が２１０ｍｍ／ｓｅｃであるとき、クリーニングローラ８の周速は２５０ｍｍ／ｓｅｃである。帯電ローラ２の芯金には、図示しない電圧供給回路によって、直流（ＤＣ）に交流（ＡＣ）を重畳したバイアスが印加されている。実施形態において、供給電圧は直流バイアスＶｄｃが２００〜６００Ｖ、交流バイアスＶｐｐが１〜２ｋＶ等に設定されている。感光体ドラム１の表面は帯電ローラ２によって正極性に一様帯電される。

帯電ローラ２によって正極性に一様帯電された感光体ドラム１の表面には、露光装置３によって、感光体ドラム１の表面に形成すべき画像に対応したレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。現像装置４の現像ローラ５には、図示しない現像バイアス印加回路によって所定のバイアス電圧（正極性）が印加される。この現像バイアスと感光体ドラム１の表面電位との電位差によって現像ローラ５から感光体ドラム１へトナー（正帯電トナー）が移動し、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像がトナー像に現像される。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム１に向けて、用紙が給紙機構（図示せず）から送出される。送出された用紙はレジストローラ対１２で一旦停止した後、トナー像の形成タイミングに合わせて用紙搬送路１３に沿って感光体ドラム１と転写ローラ６とのニップ部に搬送される。感光体ドラム１上のトナー像は、トナーと逆極性（負極性）の転写バイアスが印加された転写ローラ６によって用紙に転写される。用紙に転写されたトナー像は、定着装置１４により加熱、加圧されて用紙上に定着される。定着装置１４を通過した用紙は排出部（図示せず）から装置外部へ排出される。

転写後の感光体ドラム１の表面に残留するトナーは、クリーニング装置７のクリーニングローラ８及びクリーニングブレード９によってクリーニング装置７のハウジング内に掻き落とされる。このとき、クリーニングローラ８と感光体ドラム１の周速差によって感光体ドラム１とクリーニングローラ８との接面に摩擦力が生じ、感光体ドラム１に付着した研磨粒子を含む残留トナーを用いて感光体ドラム１表面の研磨が行われる。ハウジング内に掻き落とされたトナーは、回収スパイラル１０によってトナー回収容器（図示せず）に搬送されて回収される。クリーニング後の感光体ドラム１の表面に残留する電位は除電ランプ１１のＯＮ作動によって除電される。複数の用紙にプリントが行われる場合には、これら一連のプリント動作が、感光体ドラム１の回転に応じて連続して繰り返し行われる。

ところで、感光体ドラム１表面の摩擦係数の上昇は、帯電ローラ２から感光体ドラム１に印加される帯電交流電圧のピークツーピーク値（Ｖｐｐ）と密接な関係があることが知られている。帯電交流電圧のＶｐｐとドラム表面摩擦係数との関係を図２に示す。図２から、帯電交流電圧のＶｐｐが１ｋＶを超えると表面摩擦係数が急激に上昇することがわかる。表面摩擦係数が０．５を超えるとクリーニングブレード９のめくれが発生するリスクが高くなるため、クリーニングブレード９のめくれを防止するためには帯電交流電圧のＶｐｐを１．２ｋＶ以下にすることが望ましい。しかし、帯電交流電圧を低くするとドラム表面の帯電均一性が低下し、画質の低下に繋がる。

また、帯電ローラ２による帯電領域を現像ローラ５の現像可能領域よりも狭くすれば、帯電領域に現像ローラ５から十分なトナーが供給され、帯電領域が効果的に研磨されるためクリーニングブレード９のめくれは発生しない。しかし、現像可能領域の内側且つ帯電領域の外側部分に常時トナーが現像されてしまうため、このような構成は採用できない。

そこで、本発明の画像形成装置においては、帯電ローラ２の長手方向両端部から感光体ドラム１に印加される帯電交流電圧のＶｐｐをＶｐｐ１、帯電ローラ２の他の領域（中央部）から感光体ドラム１に印加される帯電交流電圧のＶｐｐをＶｐｐ０とするとき、Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ０の関係を満たすようにした。

これにより、帯電ローラ２の長手方向両端部に対向する感光体ドラム１上における放電生成物の発生が抑制されるため、表面摩擦係数の上昇によるクリーニングブレード９のめくれを効果的に抑制できる。また、感光体ドラム１の帯電ローラ２の中央部に対向する部分には両端部に比べて高い帯電交流電圧を印加することで帯電均一性が維持されるため、高画質な画像形成が可能となる。

図３は、本発明の第１実施形態の画像形成装置における、現像領域幅、有効帯電幅、クリーニングローラ接触幅及びクリーニングブレード接触幅の関係を示す概略平面図である。本実施形態においては、帯電ローラ２の両端部２ｂの径方向におけるインピーダンスが中央部２ａよりも大きい構成となっている。即ち、帯電ローラ２に所定の交流電圧を印加したとき、両端部２ｂに流れる交流電流は中央部２ａに比べて小さくなるため、帯電ローラ２の両端部２ｂに対向する感光体ドラム１上の領域Ｒ２（図３の斜線領域）の表面電位は中央部２ａに対向する領域Ｒ１（図３のドット領域）よりも低くなる。

感光体ドラム１への放電生成物の付着はドラム表面電位が高いほど増大するため、放電生成物が最も付着し易い領域は領域Ｒ１であるが、本発明の構成では領域Ｒ１の長さはクリーニングローラ８の接触幅以下であるため、領域Ｒ１はクリーニングローラ８によって必ず研磨され、放電生成物が除去される。また、領域Ｒ１は現像領域幅と略等しいため、現像可能領域全体の帯電均一性が維持され、画質の低下も発生しない。一方、クリーニングローラ８の接触幅は有効帯電幅よりも短いため、領域Ｒ２の一部（外側部分）にはクリーニングローラ８が接触しない部分が存在する。しかし、帯電ローラ２から領域Ｒ２への放電量は領域Ｒ１に比べて減少するため、領域Ｒ２への放電生成物の付着量は領域Ｒ１に比べて減少する。

また、感光体ドラム１の表面に残留するトナーを効率良く除去するには、図３のようにクリーニングブレード９の接触幅をクリーニングローラ８の接触幅以上としておく必要がある。このとき、クリーニングブレード９の両端部はクリーニングローラ８の接触幅の外側に接触することになるが、上述したように領域Ｒ２への放電生成物の付着、及びそれに伴う摩擦係数の上昇が抑制されるため、クリーニングブレード９の両端部のめくれを防止できる。

つまり、クリーニングローラ８の接触幅を有効帯電幅（帯電ローラ長）まで広げることなく有効帯電幅全域に亘って放電生成物の付着が抑制されるため、放電生成物の付着に起因する像流れ現象や表面摩擦係数の上昇等の不具合を効果的に抑制し、クリーニングブレードのめくれを効果的に防止すると同時に装置の小型化、コンパクト化も実現することができる。

帯電ローラ２の両端部２ｂの径方向におけるインピーダンスを上昇させる方法としては、中央部２ａと両端部２ｂに配合する導電材の種類や配合量を変更する方法と、中央部２ａと両端部２ｂに塗布する表面コート材の種類やコート状態（コート厚）を変更する方法が挙げられる。導電材としては、リチウムやテトラブチルアンモニウム等が用いられ、表面コート材としては、ナイロン系やウレタン系のコート材が用いられる。また、表面コート材のコート厚は１０μｍ前後が好ましい。

なお、図３の構成では、表面電位の低い領域Ｒ２は現像領域外にあるため画質低下のおそれはないが、領域Ｒ２に印加される帯電交流電圧のＶｐｐ（＝Ｖｐｐ１）が、領域Ｒ１に印加される帯電交流電圧のＶｐｐ（＝Ｖｐｐ０）の８０％以上となるように、即ち０．８Ｖｐｐ０≦Ｖｐｐ１を満たすように帯電ローラ２の中央部２ａ及び両端部２ｂのインピーダンスを調整することで、現像領域外のかぶり等の発生が防止でき、画質低下を抑制することができる。

図４は、本発明の第２実施形態の画像形成装置における、現像領域幅、有効帯電幅、クリーニングローラ接触幅及びクリーニングブレード接触幅、帯電クリーニングローラ長の関係を示す概略平面図である。本実施形態においては、帯電ローラ２の表面を清掃する帯電クリーニングローラ１５の長手方向の寸法を帯電ローラ２よりも小さくしている。

この構成によれば、帯電ローラ２の両端部２ｂが帯電クリーニングローラ１５によって清掃されないため、両端部２ｂにトナー外添剤が付着して汚れてくることで両端部２ｂの抵抗（径方向におけるインピーダンス）が中央部２ａに比べて上昇する。その結果、帯電ローラ２の両端部２ｂに対向する感光体ドラム１上の領域Ｒ２（図４の斜線領域）の表面電位は中央部２ａに対向する領域Ｒ１（図４のドット領域）よりも低くなる。

従って、第１実施形態と同様に、クリーニングローラ８の接触幅を広げることなく有効帯電幅（帯電ローラ長）全域に亘って放電生成物の付着が抑制されるため、放電生成物の付着に起因する像流れ現象や表面摩擦係数の上昇等の不具合を効果的に抑制し、クリーニングブレードのめくれを効果的に防止すると同時に装置の小型化、コンパクト化も実現することができる。また、帯電ローラ２の中央部２ａと両端部２ｂとで導電材の添加条件や表面コート材のコート条件を変更する必要がないため、第１実施形態に比べコスト面でも有利となる。

なお、第２実施形態では、画像形成装置の使用開始直後或いは帯電ローラ２の交換直後等の、帯電ローラ２の両端部２ｂへのトナー外添剤の付着量が少ない場合は領域Ｒ２の表面電位が高くなって放電生成物の付着量が増加し、クリーニングブレードのめくれが発生するおそれがある。そこで、予め帯電ローラ２の両端部２ｂにトナー外添剤を付着させておくことが好ましい。これにより、帯電ローラ２の使用開始直後から領域Ｒ２への放電生成物の付着を抑制してクリーニングブレードのめくれを防止することができる。

両端部２ｂに付着させるトナー外添剤としては、酸化チタン、シリカ等が挙げられる。また、使用する外添剤の抵抗は、トナー外添剤の付着により中央部２ａと両端部２ｂとで径方向のインピーダンスの差が生じるものであれば特に制限はないが、両端部２ｂの径方向におけるインピーダンスを大きくして帯電阻害効果を高めるためには高抵抗の外添剤を付着させる方が好ましい。

また、トナー外添剤を両端部２ｂに物理的に付着させただけでは容易に剥がれ落ちてしまうため、帯電阻害効果を長期間に亘って維持するには帯電ローラ２に通電した状態でトナー外添剤を電気的に付着させておくことが好ましい。さらに、帯電ローラ２の抵抗を高める成分であれば、トナー外添剤以外の成分を両端部２ｂに付着させても良い。

また、図４の構成では、帯電クリーニングローラ１５の長さを現像領域幅以上として図３のように領域Ｒ２を現像領域外としているため、Ｖｐｐ１の低下による画質低下のおそれはなくなる。ここで、第１実施形態と同様に、領域Ｒ２に印加される帯電交流電圧のＶｐｐ（＝Ｖｐｐ１）が、領域Ｒ１に印加される帯電交流電圧のＶｐｐ（＝Ｖｐｐ０）の８０％以上となるようにトナー外添剤を付着させておくことで、現像領域外のかぶり等の発生を防止して、画像不良を抑制することができる。

なお、上記第１及び第２実施形態では、いずれも感光体ドラム１に接触し、研磨材を含むトナーを用いてドラム表面を研磨するクリーニングローラ８を配置しているが、クリーニングローラ８を設けない構成とすることも可能である。この場合、放電生成物の付着し易い領域Ｒ１はクリーニングローラ８により研磨されないが、領域Ｒ１には静電潜像を現像するためのトナーが供給される。このトナーが滑剤となって領域Ｒ１とクリーニングブレード９との摩擦が緩和されるため、領域Ｒ２の摩擦係数の上昇を抑制することでクリーニングブレード９のめくれを抑制可能となる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対配置などは、特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、上記実施形態において、帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面に接触して感光体ドラム１の表面を帯電させるよう構成されているが、帯電ローラ２が、感光体ドラム１の表面を非接触の状態で帯電させるよう構成される他の実施形態においても、先に述べたと実質的に同じ作用により、実質的に同じ効果を奏することができる。

また、上記実施形態の感光体ドラム１はａ−Ｓｉ系の無機感光層を有する構成であるが、他の無機材料（例えばＳｅ系の無機材料）から成る無機感光層、あるいは、有機材料からなる有機感光層（ＯＰＣ）を有する構成においても、本発明による効果を得ることは可能である。

また、上記実施形態では芯金の周囲に弾性層を形成したクリーニングローラ８を用い、感光体ドラム１とクリーニングローラ８との間に研磨粒子を含む残留トナーを介在させて感光体ドラム１表面の研磨を行うこととしたが、これに限定されるものではなく、他の構成のクリーニングローラを用いても良い。例えば、弾性層表面に研磨粒子を含有させたクリーニングローラを感光体ドラム１表面に圧接させて摺擦する構成や、クリーニングローラをマグネットローラとし、ローラ表面に形成された磁性キャリアとトナーから成るクリーニング剤の磁気ブラシを用いて感光体ドラム１表面を摺擦する構成、或いはファーブラシ状のクリーニングローラを感光体ドラム１表面に圧接させて摺擦する構成等、従来公知のクリーニングローラが挙げられる。

また、本発明はアナログ方式のモノクロ複写機や、ロータリー式或いはタンデム式のカラー複写機、モノクロ及びカラープリンタ、ファクシミリ等の種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。

図５に示すような、エピクロルヒドリンゴム製の弾性体基材に導電材としてリチウムを配合した材質Ｘで形成した帯電ローラＡ、エピクロルヒドリンゴム製の弾性体基材に導電材としてテトラブチルアンモニウムを配合した材質Ｙで形成した帯電ローラＢ、及び、中央部２ａを材質Ｘ、両端部２ｂを材質Ｙで形成した帯電ローラＣを作成した。

上記３本の帯電ローラＡ〜Ｃを試験機（京セラミタ製ＫＭ−Ｃ２５２５の改造機）に搭載し、帯電ローラＡ、Ｂを用いて印加する交流電圧を変化させたときの交流電流特性、表面電位特性、ドラム表面の動摩擦係数の推移を評価した。また、帯電ローラＡ、Ｃを用いて帯電ローラ両端部に対向するドラム表面の動摩擦係数の推移、及びクリーニングブレードのめくれを評価した。試験機の構成は、感光体ドラム線速を２１０ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ長を３１０ｍｍ、クリーニングローラ長を３１２ｍｍ、クリーニングローラ線速を２５０ｍｍ／ｓｅｃ、クリーニングブレード幅を３１６ｍｍとした。結果を図６〜図９に示す。

図６及び図７は、帯電ローラＡ、Ｂに印加する交流電圧のＶｐｐを変化させたときの、ローラ内を流れる交流電流及びドラム表面電位の推移を示すグラフである。図６から明らかなように、帯電ローラＢ（●のデータ系列で表示）は帯電ローラＡ（■のデータ系列で表示）に比べてインピーダンスが高く、同じ交流電圧を印加したときにローラ内を流れる交流電流が小さくなっている。そのため、図７に示すように、帯電ローラＢはドラム表面電位に対する飽和電圧（ドラム表面電位がほぼ一定となるときの印加電圧）が帯電ローラＡよりも２００〜３００Ｖ高い。

図８は、帯電ローラＡ、Ｂに印加する交流電圧のＶｐｐを変化させて印字率０．１％のテスト画像を１，０００枚印字したときのドラム表面動摩擦係数μの推移を示すグラフである。動摩擦係数μは帯電ローラに印加する交流電圧に依存しており、同じ交流電圧を印加したときは帯電ローラＢの方が帯電ローラＡよりも動摩擦係数μが低いことがわかる。

図９は、帯電ローラＡ、Ｃを用いて印字率０．１％のテスト画像を所定枚数印字したときの非画像領域（両端部２ｂに対向する部分）のドラム表面動摩擦係数μの推移を示すグラフである。帯電ローラＣを搭載した本発明の画像形成装置（△のデータ系列で表示）においては、非画像領域の動摩擦係数μの上昇が抑制され、１０ｋ（１０，０００）枚印刷後における動摩擦係数は０．４５までしか上昇しなかった。

一方、帯電ローラＡを搭載した場合は、３，０００枚印字後に動摩擦係数が０．５５まで上昇し、４，５００枚印字後にはクリーニングブレードのめくれが発生した。この結果より、中央部２ａに比べて両端部２ｂのインピーダンスが大きい帯電ローラＣを搭載した第１実施形態の画像形成装置はクリーニングブレードのめくれを効果的に防止できることが確認された。

エピクロルヒドリン製のローラ両端から５ｍｍの範囲に酸化チタン粉末を付着させた長さ３１０ｍｍの帯電ローラを試験機（京セラミタ製ＫＭ−Ｃ２５２５の改造機）に搭載した。長さ３００ｍｍの帯電クリーニングローラを、酸化チタン粉末を付着させた両端部を除いて帯電ローラに接触させて第２実施形態の画像形成装置とした。また、帯電ローラと同一長の３１０ｍｍの帯電クリーニングローラを帯電ローラの長手方向全域に接触させた画像形成装置を比較例とした。

本発明及び比較例の画像形成装置を用いてＨ／Ｈ（高温高湿）条件（３２．５℃／８０％ＲＨ）で印字率０．１％のテスト画像を連続印字し、クリーニングブレードのめくれを評価した。なお、試験機の構成は、直径３０ｍｍ、長さ３４０ｍｍのａ−Ｓｉ感光体ドラムを用い、感光体ドラム線速を２１０ｍｍ／ｓｅｃとした。また、長さ３３０ｍｍのウレタンゴム製（アスカー硬度７０度）のクリーニングブレードを用い、クリーニングローラ長を３０５ｍｍ、クリーニングローラ線速を２５０ｍｍ／ｓｅｃ、現像領域幅を３０３ｍｍとした。帯電ローラにはＶｐｐ１．３ｋＶの交流成分と５００Ｖの直流成分を重畳した帯電印加電圧を印加した。

試験の結果、比較例の画像形成装置では、２，０００枚印字後にクリーニングブレードのめくれが発生した。一方、本発明の画像形成装置では、１０，０００枚印字後においてもクリーニングブレードのめくれは発生しなかった。この結果より、第２実施形態の画像形成装置は、簡単な構成でクリーニングブレードのめくれを効果的に抑制できることが確認された。

本発明は、像担持体の表面を接触若しくは非接触の状態で帯電させる帯電部材と、像担持体の表面に所定の圧力で接触するクリーニングブレードとを備えた画像形成装置に利用可能であり、帯電部材の長手方向両端部から像担持体に印加される帯電交流電圧Ｖｐｐ１と、帯電部材の他の領域から像担持体に印加される帯電交流電圧Ｖｐｐ０とが、Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ０の関係を満たすものである。

これにより、帯電部材の長手方向両端部に対向する像担持体表面への放電生成物の付着及びそれに伴う摩擦係数の上昇が抑制される。従って、クリーニングローラを備える場合はクリーニングローラ長を有効帯電幅よりも広げることなく、またクリーニングローラを用いない構成であっても、像担持体表面の全域に亘って放電生成物の付着を効果的に抑制可能となるため、像流れ現象、表面摩擦係数の上昇、及びそれに伴うクリーニングブレードのめくれ等の不具合を長期間に亘って抑制するコンパクトな構成の画像形成装置を提供することができる。

このとき、帯電部材の長手方向両端部を現像領域外に位置させておけば、帯電部材の両端部に対向する像担持体表面の表面電位低下による画質低下も生じない。また、Ｖｐｐ１≧０．８Ｖｐｐ０を満たすようにすれば、現像領域外のかぶり等の発生が防止でき、画質低下を抑制することができる。

Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ０の関係となるようにする方法としては、帯電部材の長手方向両端部と他の領域とで、導電材の種類及び配合量のうち少なくとも一方が異なるように配合するか、或いは表面コート材の種類及びコート厚のうち少なくとも一方が異なるようにコーティングすることにより両端部の径方向におけるインピーダンスを大きくする方法と、帯電部材よりも短い帯電クリーニング部材を用いることにより帯電部材の両端部を清掃しないようにする方法が挙げられる。

帯電部材の両端部を清掃しないようにする場合は、予め両端部に抵抗を高める成分を付着させておくことで、画像形成装置の使用開始直後、或いは帯電部材の交換直後から像担持体表面への放電生成物の付着抑制効果、及び摩擦係数の上昇抑制効果を発揮できる画像形成装置となる。

は、本発明の画像形成装置における画像形成部周辺の概略構成を示す側面断面図である。 は、帯電交流電圧のＶｐｐと感光体ドラムの表面摩擦係数との関係を示すグラフである。 は、本発明の第１実施形態の画像形成装置における、現像領域幅、有効帯電幅、クリーニングローラ接触幅及びクリーニングブレード接触幅の関係を示す概略平面図である。 は、本発明の第２実施形態の画像形成装置における、現像領域幅、有効帯電幅、クリーニングローラ接触幅及びクリーニングブレード接触幅、帯電クリーニングローラ長の関係を示す概略平面図である。 は、実施例１で用いた帯電ローラＡ、Ｂ、Ｃの構成を示す模式図である。 は、帯電ローラＡ、Ｂに印加する交流電圧のＶｐｐを変化させたときの、ローラ内を流れる交流電流の推移を示すグラフである。 は、帯電ローラＡ、Ｂに印加する交流電圧のＶｐｐを変化させたときの、ドラム表面電位の推移を示すグラフである。 は、帯電ローラＡ、Ｂに印加する交流電圧のＶｐｐを変化させて印字率０．１％のテスト画像を１，０００枚印字したときのドラム表面動摩擦係数μの推移を示すグラフである。 は、帯電ローラＡ、Ｃを用いて印字率０．１％のテスト画像を所定枚数印字したときの非画像領域（両端部２ｂに対向する部分）のドラム表面動摩擦係数μの推移を示すグラフである。

符号の説明

１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電部材）
２ａ 中央部
２ｂ 両端部
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 現像ローラ
６ 転写ローラ
７ クリーニング装置
８ クリーニングローラ
９ クリーニングブレード
１１ 除電ランプ
１２ レジストローラ対
１４ 定着装置
１５ 帯電クリーニングローラ（帯電クリーニング部材）

Claims (10)

1. 像担持体と、
   該像担持体の表面に接触若しくは非接触で交流電圧或いは交流電圧成分を印加することで前記像担持体表面を帯電させる帯電部材と、
   前記像担持体表面にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、
   前記像担持体の表面に残留するトナーを除去するクリーニングブレードと、
   を備えた画像形成装置において、
   前記帯電部材の長手方向両端部から前記像担持体に印加される帯電交流電圧をＶｐｐ１、前記帯電部材の他の領域から前記像担持体に印加される帯電交流電圧をＶｐｐ０とするとき、Ｖｐｐ１＜Ｖｐｐ０を満たすことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電部材の長手方向両端部は、前記現像装置の現像領域外に位置することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. Ｖｐｐ１≧０．８Ｖｐｐ０を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電部材の長手方向両端部の径方向におけるインピーダンスが他の領域よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記帯電部材の長手方向両端部と他の領域とで、配合される導電材の種類及び配合量のうち少なくとも一方が異なることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記帯電部材の長手方向両端部と他の領域とで、表面コート材料の種類及びコート厚のうち少なくとも一方が異なることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記帯電部材の長手方向両端部以外の領域を清掃する帯電クリーニング部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記帯電部材の長手方向両端部に、前記帯電部材の抵抗を高める成分を予め付着させることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体の軸方向における前記クリーニングブレードの接触幅は、前記帯電部材の長手方向の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体が、アモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。

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