JPH0527551A - 接触帯電ブレード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電圧を印加した帯電ブレード２を被帯電体１
に当接させて帯電を行なう接触帯電装置の帯電ブレード
について、ブレードの永久変形率を少なく押えて被帯電
体との当接安定のための必要最低圧を保ちながらゴムか
らのオイル浸み出しによる被帯電体表面の汚損を防ぎ、
かつ被帯電体表面の凹凸をも吸収できる柔軟性を持ち、
長期にわたって安定した帯電処理性を維持させること。 【構成】 電圧を印加し、被帯電体１に当接させて被帯
電体の帯電を行なう接触帯電ブレード２であり、該ブレ
ードはエピクロルヒドリンゴムを主成分とする導電性部
材で、ゴム硬度（ＪＩＳ Ａ）が５５°〜８０°であ
る、ことを特徴とする接触帯電ブレード。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧を印加した帯電部
材（導電性部材）を被帯電体に当接させて帯電（除電を
含む）を行なう接触帯電装置の帯電部材に関する。より
詳しくはブレードタイプの帯電部材（帯電ブレード）に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、複写機・プリンター等の画像形
成装置における被帯電体としての感光体や誘電体等の像
担持体の面を帯電処理する手段としては非接触式である
コロトロンやスコロトロン等のコロナ放電器が広く用い
られている。

【０００３】しかし、コロナ放電器は高価な高圧電源を
必要とする、それ自体や高圧電源のシールド空間等のス
ペースを必要とし、又オゾン等のコロナ生成物の発生が
多くその対処のための付加手段・機構を必要とし、それ
等が装置を大型化・高コスト化等する因子となっている
等の問題点を有している。

【０００４】そこで近時は問題点の多いコロナ放電器の
代りに接触帯電方式の採用が進められている。接触帯電
は被帯電体としての像担持体面に電源により電圧（例え
ば１〜２ＫＶ程度の直流電圧、或は直流電圧と交流電圧
の重畳電圧等）を印加した接触帯電部材としての導電性
部材を接触させることにより像担持体面を所定の電位に
帯電させるもので、帯電部材としてローラ体を用いたロ
ーラ帯電式（特開昭５６−９１２５３号公報）、ブレー
ド体を用いたブレード帯電式（特開昭５６−１９４３４
９号公報・同６０−１４７７５６号公報）、帯電−クリ
ーニング兼用式（特開昭５６−１６５１６６号公報）等
が考案されている。

【０００５】本発明は、特に、ブレード帯電式における
帯電ブレードに関する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ブレード帯電式におい
て、帯電ブレードとしては一般にＥＰＤＭ等を基材とし
て抵抗調整のためにカーボンブラックや酸化チタンなど
の導電粉を混ぜた、硬度（ＪＩＳＡ、以下同じ）５０°
〜９０°位の導電性弾性ブレードが用いられている。

【０００７】この帯電ブレードを被帯電体としての例え
ば像担持体面に該像担持体面の面移動方向に対してカウ
ンター方向もしくは順方向に向けてブレード先端部を線
圧２０ｇ／ｃｍ位の押圧力でブレードのゴム弾性に抗し
て当接させて配設し、該ブレードに電源からバイアス電
圧を印加することで像担持体面の接触帯電を実行させて
いる。

【０００８】被帯電体としての像担持体面に対する帯電
ブレードの当接圧は線圧にして最低５ｇ／ｃｍ位は必要
であることは以前から実験によりわかっていて、５ｇ／
ｃｍ位以下の当接圧では像担持体面に対する帯電ブレー
ドの当接が不安定となり帯電不良が起きたりする。逆に
当接圧が高すぎると、像担持体表面の帯電ブレードによ
る削れが大きすぎたり、像担持体を回転又は回動或いは
走行もしくは移動させるための駆動負荷が大きくなりす
ぎたりするため、帯電ブレードの像担持体に対する当接
圧は従来一般に上記のように初期２０ｇ／ｃｍ位で設定
している。

【０００９】また帯電ブレードの硬度に関して、低硬度
ブレードの場合は帯電域が大きくなり帯電能力が向上す
る。高硬度ブレードの場合はブレードの永久変形率が非
常に小さく、長期にわたって像担持体との当接の安定化
をはかることができる。

【００１０】しかし低硬度ブレードにおいては、ブレー
ドの永久変形率が非常に大きいために像担持体に当接さ
せて配設したブレードの当接圧が経時的に減少していき
当接不安定による帯電不良が生じることがある。

【００１１】また低硬度のゴムを得るためには一般にオ
イル分を含浸させるもので、低硬度にすればするほどオ
イル分は多く含浸させる。しかも帯電ブレード用のゴム
は抵抗値制御のために基材ゴムに導電粉を多量に混ぜて
いて硬いためにゴムのねり性をよくするためにはさらな
るオイル分を含浸させなければならない。

【００１２】そのため低硬度のゴムを使用した帯電ブレ
ードでは、該ブレードを像担持体に長期圧接放置したと
きゴムからオイル分が浸み出すことで像担持体表面を汚
して画質をみだしたり、ブレードの像担持体面当接部分
が像担持体面にくっついてしまったりすることがある。

【００１３】一方、高硬度のゴムを使用した帯電ブレー
ドにおいてはゴム柔軟性の低下により、像担持体表面の
凹凸を吸収できなくなったり、ブレードのスティックス
リップ時にバウンドしやすくなったりして、やはり帯電
不良を起こすことがある。

【００１４】また従来、ＥＰＤＭやウレタン等のゴム材
料においてはゴム自身の抵抗値が比較的高いため、帯電
部材の材料として用いるには導電粉等の添加量を多くし
なければならない。しかし導電粉の添加量を多くする
と、ゴム自身の弾性力を低下させることになるために永
久変形歪の増加をまねいたり、当接の安定性が劣るとい
った問題を生じる。そこで導電粉の添加量を少なくする
ために、より低抵抗の導電粉を少量用いると、抵抗値の
バラツキが成形条件等の微妙な差で大きくなってしま
う。

【００１５】本発明は上記に鑑みて提案されたもので、
接触帯電ブレードについて低硬度ブレードと高硬度ブレ
ードの利点を合せ持ったもの、即ちブレードの永久変形
率を少なく押えて被帯電体との当接安定のための必要最
低圧を保ちながらゴムからのオイル浸み出しによる被帯
電体表面の汚損を防ぎ（画像形成装置にあってはオイル
浸み出しによる像担持体面の汚損による画像不良防
止）、かつ被帯電体表面の凹凸をも吸収できる柔軟性を
持ち、長期にわたって安定した帯電処理性を維持させる
ことができる帯電ブレードを提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電圧を印加
し、被帯電体に当接させて被帯電体の帯電を行なう接触
帯電ブレードであり、該ブレードはエピクロルヒドリン
ゴムを主成分とする導電性部材で、ゴム硬度（ＪＩＳ
Ａ）が５５°〜８０°である、ことを特徴とする接触帯
電ブレード、である。

【００１７】

【作用】エピクロルヒドリンゴムはゴム自身の抵抗値が
低い為に同じ抵抗値を得るために添加しなければならな
い導電粉の量が少なくて済み、ゴム物性への悪影響を必
要最小限にすることが可能となる。そのためゴム物性を
大きく損なうことなく抵抗値制御が可能であり、帯電ブ
レードをこのエピクロルヒドリンゴムを主成分とする導
電性部材にし、ゴム硬度を５５°〜８０°のものとする
ことにより、ブレードの永久変形率を少なく押えて被帯
電体との当接安定のための必要最低圧を保ちながらゴム
からのオイル浸み出しによる被帯電体表面の汚損を防
ぎ、かつ被帯電体表面の凹凸をも吸収できる柔軟性を持
ち、長期にわたって安定した帯電処理性を維持させるこ
とができる。

【００１８】

【実施例】

（１）画像形成装置例 図１は本発明に従う帯電ブレードを用いたブレード式接
触帯電装置を像担持体の帯電プロセス手段として使用し
た画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像
形成装置は電子写真プロセス利用の複写機又はレーザー
ビームプリンタである。

【００１９】１は像担持体（被帯電体）としての回転ド
ラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）であ
る。このドラム１は矢示ａの時計方向に所定の周速度
（プロセススピード）をもって回転駆動される。

【００２０】２はこの回転ドラム１面を所定の極性・電
位に均一帯電処理させるためにドラム１面に当接させて
配設した帯電ブレードである。この帯電ブレード２につ
いては次の（２）項で詳述する。

【００２１】帯電ブレード２で均一帯電処理を受けた回
転ドラム１面に不図示の露光手段により目的の画像情報
に対応した画像露光１２（原稿画像の結像露光、レーザ
ービーム走査露光等）がなされて回転ドラム１面に目的
の画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。

【００２２】その形成静電潜像が現像装置５によりトナ
ー像として顕画化される。本例の現像装置５は矢示ｂの
方向に回転してトナーを搬送する現像スリーブ３と、該
スリーブ３上のトナーコート厚を規制するための弾性ブ
レードを備えている。

【００２３】回転ドラム１面の担持トナー像は次いで転
写ローラ１０の位置において、ドラム１と転写ローラ１
０との間に不図示の給紙手段からドラム１の回転と同期
どりされて給送された転写材（記録材）Ｐの面に順次に
転写されていく。

【００２４】トナー像転写を受けた転写材Ｐはドラム１
面から分離されて不図示の定着手段へ搬送されてトナー
像の定着を受ける。

【００２５】転写材Ｐに対するトナー像転写後の回転ド
ラム１面はクリーニング装置８のクリーニングブレード
６で転写残りトナー等の付着汚染物がかき取られて清浄
面化され、繰り返して作像に供される。７はかき取った
転写残りトナー等を捕集するためのスクイシートであ
る。

【００２６】本例の画像形成装置は、ドラム１・帯電ブ
レード２・現像装置５・クリーニング装置８の４つのプ
ロセス機器についてそれらを互いに所定の位置関係を持
って共通のハウジング９内に組み込んで画像形成装置本
体に対して一括して着脱自在のカートリッジ１１として
構成してある。

【００２７】プロセスカートリッジ１１を画像形成装置
本体内に装着することにより、画像形成装置本体側とプ
ロセスカートリッジ１１側とが機械的・電気的に相互カ
ップリングし画像形成装置として作動可能状態となる。

【００２８】（２）帯電ブレード２ 帯電ブレード２は、エピクロルヒドリンゴムに導電粉と
してカーボンブラックを適度に分散させて体積抵抗率を
１×１０⁶ Ω・ｃｍとしたブレード状の導電性部材であ
る。

【００２９】この帯電ブレード２は、その後端側を導電
性支持部材２１に電気的に導通させて取付け支持させ、
先端側をドラム１の回転に対してカウンター方向に向け
て先端部をドラム１面に当接させて支持部材２１をプロ
セスカートリッジ１１のハウジング９の内面に固定する
ことにより配設させてある。

【００３０】帯電ブレード２のドラム１に対する当接点
における接点０と帯電ブレード２とのなす角θは帯電性
の点から２０°位に設定し、また帯電ブレード２のドラ
ム１に対する当接圧は２０ｇ／ｃｍ（線圧）に初期設定
した。また帯電ブレード２の先端と支持部材２１の先端
との間のブレード自由長Ｌは７ｍｍに設定した。

【００３１】この帯電ブレード２には画像形成装置本体
側の電源装置Ｓから導電性支持部材２１を介して所定の
電圧が印加されることで、回転ドラム１面が帯電ブレー
ド２により所定の極性・電位に均一帯電処理される。

【００３２】本例では交流電圧と直流電圧を重畳した振
動電圧を印加している。振動電圧は時間とともに周期的
に電圧値が変化する電圧である。更に詳しく言えば好ま
しくは、帯電ブレード２にはドラム１の帯電開始電圧の
２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧と直流電圧と
を重畳した電圧が印加される。振動電圧の波形としては
正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でもよい。
交流電圧は直流電源を周期的にオン−オフすることによ
って形成された矩形波の電圧を含む。

【００３３】本実施例において、帯電ブレード２のドラ
ム１に対する当接圧は前記のように初期２０ｇ／ｃｍに
設定しているが、帯電ブレード２のゴムがクリープ特性
を示して経時的に永久変形を起こすため当接圧は上記の
初期設定から徐々に減少する。本実施例のようなカート
リッジ着脱式画像形成装置のプロセスカートリッジ１１
の保証期間は一般に２年であるので、２年経ても最低必
要当接圧としての前述の５ｇ／ｃｍ位の当接圧が保たれ
ていて当接圧不足に起因する帯電不良は生じないように
なっていなければならない。

【００３４】実 験 １ 本発明者らの実験によると、本実施例で用いた前記の材
料でできた種々の硬度の帯電ブレード２を初期当接圧設
定２０ｇ／ｃｍにして、４５℃の環境下で５日間圧接放
置（これは通常環境としての２３℃の環境下で２年放置
に相当）した後の、ブレードのゴム硬度と永久変形率と
の関係は図２のグラフに示した通りである。

【００３５】ここでいう永久変形率とは、例えば、ブレ
ード２の先端部を１ｍｍ圧接変形させたまま４５℃・５
日間放置した後に圧接を解除し、解除後１分以内にブレ
ード２の変形している量を設定して、０．１ｍｍ変形し
たままもどらなければ永久変形率は１０％、同様に０．
５ｍｍ変形したままもどらなければ５０％、１ｍｍ変形
したままもどらなければ１００％の永久変形率であると
する。つまり、図２のグラフよりブレード２の永久変形
率は、ゴム硬度が高いほど小さく、ゴム硬度が低いほど
大きい。

【００３６】ここで上記したように、ブレードの当接安
定化のための必要最低圧は５ｇ／ｃｍであるから、従来
のように、初期設定２０ｇ／ｃｍのものは４５℃・５日
間放置後においても５ｇ／ｃｍの当接圧を保つには永久
変形率を７５％以内におさえなければならない。

【００３７】したがって、当接圧確保のための永久変形
率からいうと、ゴム硬度は５５°以上なければならな
い。

【００３８】実 験 ２ さらに、前述したようにゴム硬度を低くするにはオイル
の含有量を多くしていき成形するために、一般的には、
ゴム硬度の低い材料では高温・高湿下の圧接放置におい
てオイル分のしみ出しが起き、特に低抵抗化するために
導電粉を含有させたゴムは練りづらく低硬度にするため
にはさらに多くのオイルを含浸するためオイルがしみ出
しやすい。表１はゴム硬度とオイルしみ出しの関係をみ
た結果を示している。

【００３９】表１ ゴム硬度 VS オイルしみ出し（測定
条件35°、90% 1week放置）

【００４０】

【表１】 ○：画質良好（オイルしみ出しなし） ×：画質不良（オイルしみ出しあり） 本実験２の条件としては、帯電ブレード２のドラム１に
対する当接条件は上記のままにして、帯電ブレード２を
ドラム１に圧接したままのプロセスカートリッジ１１ご
と、温度３５°・湿度９０％の環境下に１ｗｅｅｋ放置
して、その後画出しを行ない画質を評価した。

【００４１】その結果、ゴム硬度５０°では、ドラム１
上にオイルがしみ出し画質不良が発生したが、硬度５５
°以上のものでは、オイルしみ出しはなく良好な画質が
得られた。やはり、オイルしみ出しの点からもゴム硬度
は５５°以上必要であることがわかる。

【００４２】実 験 ３ 帯電ブレード２のゴムの抵抗上昇や振動に対する追従性
が鈍くなる点で、非常に帯電性が悪化し易いきびしい条
件下であると考えられる、温度１５℃・湿度１０％とい
う低温・低湿下において、上記のように帯電ブレード２
を設定・構成したプロセスカートリッジ１１を用いて画
質評価を行なった結果を、ゴム硬度と帯電性の関係とし
て表２に示した。

【００４３】表２ ゴム硬度 VS 帯電性 （測
定環境 15℃、 10% ）

【００４４】

【表２】 ○：帯電性良好（帯電不良なし） △：時々、帯電不良が発生。

【００４５】×：大半、帯電不良する。

【００４６】画像のほぼ全域に帯電不良が発生。

【００４７】実験３では、帯電ブレード２には直流電圧
−７００Ｖに交流電圧を１．４ＫＶ〜２．４ＫＶ重畳印
加して画出しした画質から帯電性の評価を行なった。ゴ
ム硬度は５５°〜８３°まで８ポイント振った。

【００４８】交流電圧を１．４ＫＶ以上で実験を行なっ
ているのは、これ以下だと交流電圧によるドラム１上の
電位のならし効果が小さくなり画ががさつくためであ
る。また、個々のトランスにおける部品単品振れを考慮
すると設定電圧に対して±１０％のマージンは持ってお
きたい。

【００４９】以上のことを加味して上記実験３の結果を
見ると、ゴム硬度は５０°〜８０°までしか許容できな
いことになる。

【００５０】ここで、交流電圧が大きいときに帯電不良
が発生する理由は、もともとスティックスリップしてい
る帯電ブレード２がより大きな交流電圧で助長されるた
め当接状態が不安定になり、さらにゴム硬度アップでド
ラム表面の回転に対する追従性が悪くなり、帯電性の許
容範囲が狭くなっているためである。

【００５１】上記３つの実験１〜３の結果より、それぞ
れの試験を合格し得るゴム硬度のものは、５５°〜８０
°が長期的に安定した画質を得るためには適当であるこ
とがわかる。

【００５２】以上、ここで使われてきた各硬度のブレー
ドはすべて導電粉の混合量を調節して、ゴムの抵抗は一
定に保ち硬度を変えている。

【００５３】本実施例においてゴムはエピクロルヒドリ
ンゴムのみの導電粉を添加して導電性ゴムとした。その
理由は、エピクロルヒドリンゴム自身の抵抗値が他のゴ
ムに比べて比較的低いことによる。ゴム自身の抵抗値が
低い為に同じ抵抗値を得るために添加しなければならな
い導電粉の量が少なくて済み、ゴム物性への悪影響を必
要最小限にすることが可能となる。

【００５４】エピクロルヒドリンゴム自身は永久変形が
少し劣っている為に、ウレタンゴムやＥＤＰＭ等のゴム
を混合して永久変形等の改善を行なうことは有効であ
る。

【００５５】図３は帯電ブレード２のドラム１との当接
面に、ウレタン樹脂に酸化チタン等の導電粉を分散して
表面に抵抗率を１×１０⁹ Ω／□とした厚さ３０μｍ程
度の抵抗層２ａを設けたものを示している。基層として
のブレード主体２は前記帯電ブレード２と同様の材料で
ある。

【００５６】上記の抵抗層２ａはドラム１表面が何らか
の要因で表面に低耐圧欠陥部としてのキズを受けたり、
ピンホールが発生ときなどでも、そのキズやピンホール
部での電荷集中を防止する作用をし、常に安定した帯電
性を得ることができる。

【００５７】この場合も該ブレードの特性は前記と同様
であり、ブレード２の先端部のみコートもしくは接着さ
れた薄い抵抗層２ａがあっても、永久変形率や帯電性と
ゴム硬度の関係は、同様の結果が得られ、上記特性は基
層であるエピクロルヒドリンゴムのゴム硬度による。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明の接触帯電ブレード
は、ゴム物性を大きく損なうことなく抵抗値制御が可能
で、ブレードの永久変形率を少なく押えて被帯電体との
当接安定のための必要最低圧を保ちながらゴムからのオ
イル浸み出しによる被帯電体表面の汚損を防ぎ（画像形
成装置においてはオイル浸み出しによる像担持体面の汚
損による画像不良防止）、かつ被帯電体表面の凹凸をも
吸収できる柔軟性を持ち、長期にわたって安定した帯電
処理性を維持させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従う帯電ブレードを用いたブレード
式接触帯電装置を像担持体帯電手段とした画像形成装置
の一例の概略構成図

【図２】 ゴム硬度と永久変形率の関係グラフ

【図３】 帯電ブレードの対ドラム当接面に抵抗層を設
けた例を示した図

【符号の説明】

１ 像担持体としての感光体ドラム（被帯電体） ２ 帯電ブレード ５ 現像装置 ８ クリニーング装置 １０ 転写ローラ １１ プロセスカートリッジ Ｐ 転写材 Ｓ 電源装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電圧を印加し、被帯電体に当接させて被
   帯電体の帯電を行なう接触帯電ブレードであり、該ブレ
   ードはエピクロルヒドリンゴムを主成分とする導電性部
   材で、ゴム硬度（ＪＩＳ Ａ）が５５°〜８０°であ
   る、ことを特徴とする接触帯電ブレード。