帯電部材および画像形成装置
【課題】従来の帯電ブレードではブレードの侵入量によって放電領域の汚れや放電距離の変化が大きいため帯電性の固体間ばらつきが大きく画質が不安定であった。そこで、帯電ブレードにおいてブレードの侵入量の広い範囲でスジ画像などの帯電不良がない安定した帯電を行い、個体間の画質ばらつきを低減することを目的とする。
【解決手段】帯電ブレードに備えた帯電部をブレード侵入量に応じて高さ方向に伸縮する凸形状とすることによって、広い侵入量の範囲で帯電部と感光体との間の微小空隙を確保する。このため安定した非接触帯電が可能となる。
【解決手段】帯電ブレードに備えた帯電部をブレード侵入量に応じて高さ方向に伸縮する凸形状とすることによって、広い侵入量の範囲で帯電部と感光体との間の微小空隙を確保する。このため安定した非接触帯電が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像が形成される像担持体（被帯電体）に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材、およびその帯電部材を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
上記において、静電潜像が形成される像担持体の代表例としては、電子写真感光体、静電記録誘電体が挙げられる。画像形成装置としては電子写真方式や静電記録方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機、画像表示ディスプレイ装置などが挙げられる。
【背景技術】
【０００３】
転写方式の電子写真画像形成装置を例にして説明する。この装置は、一般に、回転ドラム型に代表される電子写真感光体（像担持体：以下、ドラムと記す）に対して、ドラム表面を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段と、そのドラム帯電面に選択的に露光する露光手段により画像情報の静電潜像が形成される。そして、その潜像が現像手段により現像剤（以下、トナーと記す）を用いてトナー像として可視化（現像）される。そのトナー像が転写手段により記録材（記録媒体）に転写される。そして、記録材上のトナー像が定着手段により固着画像として定着されて、その記録材が画像形成物として出力される。
【０００４】
帯電手段（帯電装置）は、近年は、半導電性のゴムや樹脂によるベルト形状、ロール形状、ブラシ形状などの回転方式の帯電部材、あるいはブレード形状、フィルム形状などの固定方式の帯電部材を用いた接触型帯電方式が主流となっている。
【０００５】
接触型帯電方式は従来から広く使用されていた非接触型帯電方式であるコロナ帯電方式に比べてオゾン発生量が微量であるためオゾン除去フィルターなどの必要性がなくなる。また、ドラム表面を所定電位にするために必要とする印加電圧の低電圧化が図れることから装置の小型化、低コスト化が可能になるという利点がある。
【０００６】
接触型帯電方式の帯電メカニズムについて説明する。接触帯電方式によるドラム表面の帯電メカニズムは、微小空隙におけるパッシェンの法則に従った放電であることが知られている。これは以下のように説明される。
【０００７】
１）帯電ローラの場合
図２２の（ａ）と（ｂ）は帯電部材として回転方式の帯電ローラ２１を用いたローラ帯電装置の場合の斜視模式図と断面模式図である。帯電ローラ２１は導電性芯金２１ａと芯金２１ａに対して同心一体にローラ状に形成された導電性弾性層２１ｂを有する。ドラム１は導電性のドラム基体１２の外周面に感光層１１が形成されている。帯電ローラ２１はドラム１に対してほぼ並行に配列されて所定の押圧力で接触（当接）している。
【０００８】
帯電ローラ２１はドラム１の表面の画像形成可能領域幅（最大画像領域幅）Ｇの全幅に渡る長さ寸法を有し、ドラム１の回転に従動して回転する。帯電ローラ２１の芯金２１ａに対して帯電バイアス印加電源Ｅから所定の帯電バイアスが印加され、芯金２１ａを介して弾性層２１ｂにバイアスが印加される。これにより、回転するドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に帯電される。
【０００９】
帯電ローラ２１とドラム１との間の放電に関与する微小ギャップの空気層とドラム１を電気的な等価回路に表現すると図２２の（ｃ）のように示される。帯電ローラ２１の示すインピーダンスはドラム１、空気層のそれに比べて小さく無視できるためここでは扱わない。このため、帯電機構は単に２つのコンデンサーＣ１、Ｃ２で表現できる。この等価回路に直流電圧を印加すると、電圧はそれぞれのコンデンサーのインピーダンスに比例配分され、空気層に印加される電圧Ｖａｉｒは、
Ｖａｉｒ＝Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）・・・（１）式
になる。空気層にはパッシェンの法則に従う絶縁破壊電圧があり、空気層の厚みをｇ［μｍ］とすると、Ｖａｉｒが
３１２＋６．２ｇ［Ｖ］・・・（２）式
を越えると放電が起き、帯電が行われる。
【００１０】
はじめて放電が起きる電圧は（１）式と（２）式が等しくなった場合の空気層の厚みｇに関する二次方程式が重解を持つときであるので（Ｃ１もｇの関数）、このときの直流電圧値が放電開始電圧Ｖｔｈに相当する。このようにして求められた理論値のＶｔｈは実験値と非常に近い値を取る。
【００１１】
ローラ帯電装置は、帯電ローラ２１の回転支持部材２１１や加圧ばね２１２などが必要になり装置の構造が複雑になりやすい。また、帯電部材がブラシ形状（帯電ブラシ）のものは、回転方式でも固定方式でもブラシの作製に手間がかかるうえ、ブラシの跡が帯電ムラになりやすい。
【００１２】
２）帯電ブレードの場合
図２３の（ａ）は帯電部材として固定方式の帯電ブレード２２を用いたブレード帯電装置の場合の斜視模式図である。ブレード帯電装置の場合は、帯電ブレード２２として、帯電部としての導電性の弾性ブレード部２２０とこのブレード部２２０を保持させた導電性の支持部材２２３を有するものを用いる。ブレード部２２０はドラム１の表面の画像形成可能領域幅Ｇの全幅に渡る長さ寸法を有する。そして、帯電ブレード２２をドラム１に対してほぼ並行に配列して、ブレード部２２０をドラム１に接触させ、支持部材２２３を装置の不動部材（不図示）に固定して配設する。
【００１３】
支持部材２２３に対して帯電バイアス印加電源Ｅから所定の帯電バイアスが印加され、支持部材２２３を介してブレード部２２０にバイアスが印加される。これにより、回転するドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に帯電される。即ち、ブレード部２２０とドラム１との間に形成されるくさび型の微小空隙部分で放電を行うものであり、比較的安定した微小空隙を形成できる。そして、ローラ帯電装置で必要な回転支持部材２１１や加圧ばね２１２などが不要なため安価であるという特徴を有しており近年有望視されている。
【００１４】
しかしながら、帯電ブレード２２はブレード部２２０の一部が常にドラム１と接触しているため次のような課題がある。
【００１５】
ａ：帯電ブレード２２は、図２３の（ｂ）のように、ブレード部２２０とドラム１との接触部をすり抜けたトナーＴなどが少しずつ微小空隙ｇに蓄積する場合がある。そして、そのトナーＴなどの蓄積が進行すると放電を妨げるため、このような部分では画像上にスジ状の画像不良が現れることがあった。
【００１６】
ｂ：また、ドラム１の表面に存在するピンホールを介してブレード部２２０への印加電圧がリークするピンホールリークを防止するために、ブレード部２２０のドラム１との接触部分に保護層が設けられることが多い。その場合において、長期にわたって使用すると保護層が磨耗しピンホールリークが起きやすい。
【００１７】
これらの課題に対して、特許文献１には、帯電ブレードとして、ブレードが放電を行う半導電性部分と、半導電性部分がドラムに対して非接触でかつ微小空隙を保持するようにドラムに当接して位置決めを行う絶縁部とを有する構成が提案されている。これにより、半導電性部分とドラムが常に非接触となるので、長期にわたる使用においてもピンホールリークの抑制が可能となっている。
【００１８】
また、特許文献２には、板状の絶縁性弾性部材からなるブレードと、このブレードのドラムと対向する面に設けられた帯電電極層を有する構成が提案されている。これは、ブレードの先端から帯電電極層の先端までの距離を適切に設定することにより、ブレードをすり抜けたトナーなどが帯電電極層に蓄積することによる影響を受けることなくスジ状の画像不良のない良好な出力画像を得ることができるようになっている。
【００１９】
また、特許文献３には、板状の絶縁性弾性部材からなるブレードと、このブレードのドラムと対向する面に設けられた帯電電極層を有する構成において、一旦ドラム表面から隔離したあと再びドラムに近接する凸状部を有する構成が提案されている。これは、ブレードの先端から帯電電極層の先端までの距離を上述の特許文献２よりも更に離れて設定できるため、更に安定してスジ状の画像不良のない良好な出力画像を得ることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平０９−３１９１８３号公報
【特許文献２】特開平０８−６２９３７号公報
【特許文献３】特開平０８−６２９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、ドラムに対するブレードの当接状態は個体間でばらつきが生じるため、上記従来例において次のような課題が生じた。即ち、特許文献１〜３では、半導電性部分とドラムとの微小空隙の距離が変化し個体によってドラム表面の帯電電位が異なるため、画質が安定しないという課題が生じる。また、ブレード設定によってはブレード当接部をすり抜けたトナーが帯電電極層に蓄積しスジ状の画像不良が起こりえる。さらに、半導電性部分とドラムが当接してしまうとピンホールリークの発生も起こりえる。
【００２２】
上記のような理由から、ブレード帯電においては、ブレード設定の個体間ばらつきが生じる場合においても、帯電ブレードの帯電部とドラム（像担持体）の微小空隙の距離が安定する非接触帯電を満足できるように更なる改善／改良が望まれる。
【００２３】
そこで本発明の目的は、ブレード設定の影響を低減し、安定した帯電が行えるブレード状の帯電部材、およびその帯電部材を用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するための本発明に係る帯電部材の代表的な構成は、静電潜像が形成される像担持体に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより前記像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材であって、前記像担持体の表面に対して放電を行うための帯電部と、前記像担持体の表面に対して放電を行わないための非帯電部と、を有し、前記非帯電部は前記像担持体と接触して、前記帯電部と前記像担持体との間に放電可能な間隙を設けることが可能であり、前記非帯電部は、前記非帯電部から前記像担持体の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が前記帯電部よりも高抵抗の物質で構成されており、前記帯電部は、前記像担持体と対向する方向に対して突出する凸形状部を有しており、前記凸形状部は、表層部と、前記表層部の内側の内側部を備え、前記帯電部材は、前記表層部と前記内側部を支持する凸形状支持部を備え、前記内側部は、前記凸形状支持部よりも柔らかい、ことを特徴とする。
【００２５】
また、上記の目的を達成するための本発明に係る帯電部材の他の代表的な構成は、静電潜像が形成される像担持体に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより前記像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材であって、前記像担持体の表面に対して放電を行うための帯電部と、前記像担持体の表面に対して放電を行わないための非帯電部と、を有し、前記非帯電部は前記像担持体と接触して、前記帯電部と前記像担持体との間に放電可能な間隙を設けることが可能であり、前記非帯電部は、前記非帯電部から前記像担持体の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が前記帯電部よりも高抵抗の物質で構成されており、前記帯電部は、前記像担持体と対向する方向に対して突出する凸形状部を有しており、前記凸形状部の表層を表層部としており、前記帯電部材は、前記表層部を支持する凸形状支持部を備え、前記表層部と前記凸形状支持部の間に空間があることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ブレード設定の影響を低減し、安定した帯電が行えるブレード状の帯電部材を提供することができる。また、安定した帯電が行えるブレード状の帯電部材を用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１の帯電ブレードにおける作用を説明する図
【図２】画像形成装置例の概略構成図
【図３】帯電ブレードの侵入量δおよびセッティングアングルＳａの概念を示す図
【図４】実施例１の帯電ブレードの構成説明図
【図５】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ比較例１と２の帯電ブレードの概略図
【図６】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ比較例１と２の帯電ブレードの作用を示す概略図
【図７】（ａ）と（ｂ）は実施例１における帯電ブレードの効果を示す図
【図８】帯電ブレードの長手位置における当接ニップ幅Ｉを示す図
【図９】（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ実施例１における帯電ブレードの他の構成例の概略図（その１）
【図１０】（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ実施例１における帯電ブレードの他の構成例の概略図（その２）
【図１１】（ａ）と（ｃ）はそれぞれ実施例１における帯電ブレードの他の構成例の概略図（その３）
【図１２】実施例１における帯電ブレードの他の構成例の概略図（その４）
【図１３】実施例２の帯電ブレードの構成説明図
【図１４】実施例２の帯電ブレードの変化量Ｚを示す図
【図１５】（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ実施例２における帯電ブレードの他の構成例の概略図（その１）
【図１６】（ａ）と（ｃ）はそれぞれ実施例２における他の構成の帯電ブレード概略図（その２）
【図１７】実施例３の帯電ブレードの構成説明図
【図１８】実施例３の帯電ブレードの変化量Ｚを示す図
【図１９】（ａ）と（ｃ）はそれぞれ実施例３における他の構成の帯電ブレード概略図
【図２０】実施例４の帯電ブレード（クリーニング兼帯電ブレード）の構成説明図
【図２１】実施例４の帯電ブレードを適用した画像形成装置の略断面図
【図２２】（ａ）と（ｂ）はローラ帯電装置の斜視模式図と断面模式図、（ｃ）は帯電ローラとドラムとの間の放電に関与する微小ギャップの空気層とドラムを電気的な等価回路図
【図２３】（ａ）はブレード帯電装置の斜視模式図、（ｂ）は課題の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［実施例１］
（１）画像形成装置例の全体的な概略構成及び作像動作
図２は本発明に従う帯電部材２２を用いた画像形成装置１００の一例の概略構成図である。装置１００は、電子写真プロセス利用のプロセスカートリッジ着脱式の電子写真画像形成装置である。装置１００はパソコン・イメージリーダ・ファクシミリ装置等のホスト装置４００から制御回路部（制御手段：ＣＰＵ）２００に入力する電気的な画像信号に基づいて記録材（記録媒体）Ｐに対する画像形成を実行する。
【００２９】
記録材Ｐは電子写真プロセスで画像形成が可能なシート状物であり、例えば、用紙、樹脂シート、ラベル等が挙げられる。制御回路部２００は操作部３００やホスト装置４００との間で各種の電気的情報の授受をすると共に、装置１００の画像形成動作を記憶部に記憶させた所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。
【００３０】
装置１００の装置本体内には、カートリッジ収納部１００Ａが設けられている。プロセスカートリッジ５０はカートリッジ収納部１００Ａに対して所定の操作要領にて取り外し可能に装着されている。本実施例において、カートリッジ５０は一体型のプロセスカートリッジである。即ち、現像剤Ｔで現像される静電潜像が形成される像担持体としての電子写真感光体ドラム１と、ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電手段２２・現像手段１０・クリーニング手段７が共通の筺体に一体的に組み付けられて一体化されている。
【００３１】
本実施例において、帯電手段２２は帯電ブレードである。この帯電ブレード２２については後述する。現像手段１０は現像剤Ｔとして一成分磁性トナーを用いた非接触現像装置である。以下、現像剤Ｔをトナーと記す。クリーニング手段７はクリーニング部材として弾性ブレード７ａを用いたブレードクリーニング装置である。
【００３２】
現像装置１０は、トナーＴを収容している現像剤収容部としての現像容器１０ａを有する。また、ドラム１に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像剤担持体としての現像スリーブ１０ｂ、スリーブ１０ｂ内に配設された非回転のマグネットローラ１０ｃ、現像スリーブ１０ｂ上のトナーの量を規制する現像ブレード１０ｄ等を有する。
【００３３】
カートリッジ収納部１００Ａの上方部には、像露光手段としてのレーザースキャナユニット３が配設されている。ユニット３は、ホスト装置４００から制御回路部２００に入力する画像情報に対応して変調したレーザー光Ｌを出力する。そのレーザー光Ｌがカートリッジ５０の上面側の露光窓５０ａを通してカートリッジ５０内に進入する。これにより、ドラム１の表面にレーザー走査露光がなされる。
【００３４】
カートリッジ５０のドラム１の下面には転写ローラ９が当接して転写ニップ部Ｎを形成している。カートリッジ収納部１００Ａに収容されているカートリッジ５０は、押圧手段（不図示）により装置本体側の位置決め部（不図示）に押し付けられて位置決め固定されている。また、カートリッジ５０の駆動入力部（不図示）に対して装置本体側の駆動出力部（不図示）が結合している。また、カートリッジ５０の各種電気接点（不図示）に対して装置本体側の対応する各種電気接点（不図示）が導通している。
【００３５】
画像形成動作は次のとおりである。ドラム１は矢印Ｒの時計回りに所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。ユニット３も駆動される。この駆動に同期して、所定の制御タイミングで帯電ブレード２２に帯電バイアス印加電源Ｅから所定の帯電バイアスが印加されてドラム１の表面が帯電ブレード２２により非接触式にて所定の極性・電位に一様に帯電処理される。ユニット３はドラム１の表面を画像信号に応じて変調されたレーザー光Ｌで走査露光する。これにより、ドラム１の表面に画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００３６】
形成された静電潜像は現像装置１０の現像スリーブ１０ｂによりトナーが供給されてトナー像として現像される。現像スリーブ１０ｂは矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。また、現像スリーブ１０ｂには現像バイアス印加電源部（不図示）から所定の制御タイミングにて所定の現像バイアスが印加される。
【００３７】
一方、給紙機構部（不図示）から記録材Ｐが一枚分離給送されて転写ニップ部Ｎに所定の制御タイミングで導入され、ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。ニップ部Ｎを記録材Ｐが通過している間、転写ローラ９には転写バイアス印加電源部（不図示）から所定の転写バイアスが印加される。これにより、ドラム１側のトナー像が順次に記録材Ｐの面に転写されていく。
【００３８】
ニップ部Ｎを出た記録材Ｐはドラム１の面から分離されて定着装置８に導入される。本実施例において、定着装置８はヒートローラ定着装置であり、記録材Ｐは定着ニップ部で挟持搬送されて熱と圧力を受ける。これにより、記録材Ｐ上の未定着トナー像が固着画像として熱圧定着される。そして定着装置８を出た記録材Ｐは画像形成物として装置１００から排出される。また、記録材分離後のドラム１の表面はクリーニングブレード７ａにより転写残トナー等の付着残留物の除去を受けて清浄面化されて、繰り返して画像形成に供される。
【００３９】
（２）帯電ブレード２２
帯電ブレード２２は、ドラム１の水平方向よりβ゜（図２：ドラム１の中心（回転軸線）を通る水平線と、ブレード２２とドラム１の当接位置とドラム中心とを結んだ線とがなす角度）のドラム位置においてドラム１の回転に対してカウンター方向に当接させている。また、図３のようにブレード２２を仮想のドラム１に対して侵入（侵入させる量を以後「侵入量δ」と称する）させることにより実際にはドラム１と帯電ブレード２２を圧接させて帯電ブレードの挙動を安定させている。
【００４０】
また、セッティングアングルθ、即ち侵入量δを０ｍｍとした場合におけるドラム１と帯電ブレード２２とのなす角度θは１５°〜３０°程度がよい。実際の侵入量δとセッティングアングルθの求め方の一例を示す。侵入量δとセッティングアングルθは、画像形成時における帯電ブレード２２とドラム１の配置状態から、ドラム１を取り去った状態で測定を行う。図３において、画像形成時にドラム１が配置されてた位置を仮想ドラム１とする。仮想ドラム１の中心を通り帯電ブレード２２の先端のエッジ部を含み、ドラム１と対向する側の面と平行な軸をＸ軸とする。
【００４１】
仮想ドラム１の中心を通りＸ軸に垂直な軸をＹ軸とする。図３のように仮想ドラム１の中心０からの帯電ブレード２２の先端の座標（Ｘ，Ｙ）を測定する。この座標と仮想ドラム１の半径ｒから式（１）および式（２）を用いて侵入量δとセッティングアングルθを求めることができる。
【００４２】
δ＝√（ｒ２−Ｘ２）−Ｙ ・・式（１）
θ＝ｔａｎ−１（Ｘ／ｒ） ・・式（２）
図４の（ａ）は図２の装置１００の帯電ブレード２２を拡大して模式的に示した横断面図、（ｂ）はドラム１に当接して配設されている状態の帯電ブレード２２の先端部の拡大模式図である。本実施例の帯電ブレード２２は、静電潜像が形成されるドラム１に当接して相対的に移動し電圧が印加されることによりドラム１の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材である。そして、ドラム１の表面に対して放電を行うための導電性の帯電部２２０と、ドラム１の表面に対して放電を行わないための非帯電部２２１と、を有する。
【００４３】
非帯電部２２１はドラム１と接触して、帯電部２２０とドラム１との間に放電可能な間隙ｇを設けることが可能である。非帯電部２２１は、非帯電部２２１からドラム１の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が帯電部２２０よりも高抵抗の物質で構成されている。帯電部２２０は、ドラム１と対向する方向に対して突出する凸形状部２２０ａを有しており、凸形状部２２０ａは、表層部２２０ｂと、表層部２２０ｂの内側の内側部２２０ｃを備えている。
【００４４】
そして、帯電部材２２は、凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂと内側部２２０ｃを支持する凸形状支持部２２１を備え、内側部２２０ｃは、凸形状支持部２２１よりも柔らかいことを特徴とする帯電部材である。本実施例の帯電ブレード２２においては、上記の非帯電部２２１と凸形状支持部２２１を、その両方を兼ねる単一の絶縁性弾性ブレード（帯電ブレード基体）として構成している。以下、この単一の絶縁性弾性ブレードを凸形状支持部２２１と記す。
【００４５】
凸形状支持部２２１は、ドラム１の母線方向（ドラム軸線方向）に長い部材であり、ドラム１の画像形成可能領域幅Ｇ（図２３の（ａ）：所定の帯電領域幅）の全幅に対応する長さ寸法を有する。本実施例においては、凸形状支持部２２１は体積抵抗が１×１０１１Ω・ｃｍ以上、マイクロゴム硬度７２度（ＪＩＳ−Ａ）のウレタンゴムを使用している。ウレタンゴムのほかにシリコンゴムなどの絶縁性ゴムを使用しても良い。
【００４６】
帯電部２２０は凸形状支持部２２１のドラム１と対向する側の面に凸形状支持部２２１の長手に沿って凸形状支持部２２１のほぼ全長に亘って設けられている。即ち、帯電部２２０もドラム１の画像形成可能領域幅Ｇの全幅に対応する長さ寸法を有する。
【００４７】
凸形状支持部２２１の短手方向の一端側には凸形状支持部２２１を保持するホルダー２２４が一体に取り付けられている。凸形状支持部２２１とホルダー２２４の取り付け手段は、接着剤、止めネジなど適宜である。ホルダー２２４は本実施例では板金など導電性部材で構成されている。ホルダー２２４と帯電部２２０とは給電体２２９によって電気的に導通させている。
【００４８】
帯電ブレード２２は長手方向をドラム１の母線方向に並行にしてドラム１に対して配列される。そして、凸形状支持部２２１のホルダー２２４側とは反対側のエッジ部をドラム１に接触させ、ホルダー２２４をカートリッジ５０の筺体に固定して、前記エッジ部を所定の押圧力でドラム１に当接させた状態にされる。帯電部２２０の凸形状部２２０ａはドラム１との間に微小空隙ｇを持って非接触に配置される。
【００４９】
導電性のホルダー２２４に対して帯電バイアス印加電源Ｅから所定の帯電バイアスが印加され、そのバイアスが、ホルダー２２４、給電体２２９を介して帯電部２２０に印加される。これにより、帯電部２２０の凸形状部２２０ａとドラム１との間の微小空隙ｇにおいて帯電部２２０からドラム１の表面に対して放電がなされて回転するドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に帯電される。
【００５０】
図４の（ｂ）に帯電ブレード２２をドラム１に当接幅Ｉで当接させた状態を示す。帯電が安定して行われるには帯電部２２０の凸形状部２２０ａとドラム１との間の微小空隙ｇは７．５μｍ以上１５０μｍ以下、望ましくは７．５μｍ以上１００μｍ以下とすることが必要である。微小空隙ｇが７．５μｍ未満ではパッシェンの法則より放電が起こらない。一方、微小空隙ｇが１５０μｍ以上では放電は起こるが不均一な放電であり、画像形成時には斑点状の不良画像となって現れる。
【００５１】
帯電部２２０はゴムに導電粉を添加して抵抗値を１×１０３〜１×１０９Ω・ｃｍに制御している。ゴムは、ＳＢＲ、ＢＲ、ＥＰＤＭ、ウレタン、シリコンゴム、クロロプレン、エピクロルヒドリンゴム等である。導電粉は、カーボンブラックや金属酸化物（酸化亜鉛・酸化チタン等）などである。
【００５２】
１×１０３Ω・ｃｍより小さい抵抗である場合には、ドラム１上にブツ等の不良部があった場合に電流リークを生じてしまい、いわゆる“横抜け”（反転現像の場合は、“横黒帯”）という画像不良を生じてしまう。また１×１０９Ω・ｃｍ以上になると抵抗が大きくなり、印加した電圧の減衰が大きく、帯電性が劣化してしまう。従って、帯電部２２０の抵抗値は、１×１０３Ω・ｃｍ〜１×１０９Ω・ｃｍが望ましい。
【００５３】
本実施例の帯電部２２０の凸形状部２２０ａは、導電化のためのカーボンブラックを分散させたポリウレタンの導電性と可撓性を有するシート状部材を用いて表層部２２０ｂとして凸形状に設けた。シートの厚さは帯電部２２０の柔軟性の観点から５０μｍ以上２００μｍ以下が望ましい。また、表層部２２０ｂの内側には内側部２２０ｃを備えており、内側部２２０ｃは凸形状支持部２２１よりも柔らかい。本実施例において内側部２２０ｃは発泡ポリウレタン（発泡体）である。
【００５４】
本実施例における帯電ブレード２２の仕様は下記のとおりである。
【００５５】
ａ）ブレード自由長Ｌ：７．０ｍｍ
ｂ）先端からの距離Ｊ：２．０ｍｍ
ｃ）支持位置間の距離（点Ａ−点Ｂ間の距離）Ｋ：２．０ｍｍ
ｄ）凸形状支持部２２１
・ウレタンゴム
・マイクロゴム硬度：７２度（ＪＩＳ−Ａ）
・体積抵抗：１×１０１１Ω・ｃｍ以上
ｅ）表層部２２０ｂ
・カーボン分散のポリウレタンシート
・体積抵抗値：１×１０５Ω・ｃｍ
・シート厚さ：１５０μｍ
・シート長さ（横断面方向の長さ）：２．４ｍｍ
ｆ）内側部２２０ｃ
・発泡ポリウレタン
・マイクロゴム硬度：３０度（ＪＩＳ−Ａ）
上述のように、本実施例の帯電ブレード２２は、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの内側部２２０ｃと凸形状支持部２２１の硬度の関係が、凸形状支持部２２１＞内側部２２０ｃ、となっており、内側部２２０ｃは凸形状支持部２２１よりも柔らかい。ここでいう硬度は、凸形状支持部２２１および内側部２２０ｃから測定用試料を切り出し、アスカーゴム硬度計ＪＡ型を用いて測定圧１０００ｇとしたときの測定値である。従って、帯電ブレード２２をドラム１に圧接したときの帯電部２２０の凸形状部２２０ａの変形量が大きくなるため凸形状部２２０ａの高さが低くなる。
【００５６】
（３）検証実験
次に、本実施例の帯電ブレード２２を採用したカートリッジ５０を着脱可能とした画像形成装置１００を用いて画出し試験をおこなった。画出し試験はブレード侵入量δの異なるカートリッジを６種類準備し、常温常湿環境２３℃／５０％において８０００枚の通紙試験を行った。また、比較のために本実施例の帯電ブレード２２とは異なる構成の以下の比較例１と２の帯電ブレード２２においても同様の通紙試験を行った。
【００５７】
比較例１の帯電ブレード２２（図５の（ａ））：帯電部２２０としての凸形状部２２０ａを一体に設けた導電性ウレタンゴム部（凸形状支持部）２２２からなる帯電ブレード。帯電ブレード２２のドラム１との当接部である先端部、即ち非帯電部２２１は絶縁性ウレタンゴムを成形して具備させた。凸形状部２２０ａは凸形状支持部２２２に一体に設けられているため柔軟性を有していない。
【００５８】
比較例２の帯電ブレード２２（図５の（ｂ））：帯電部２２０として導電性部材２２２を絶縁性ウレタンブレード２２１のドラム１側の面に備えた帯電ブレード。
【００５９】
ａ）帯電ブレード設定条件
・侵入量δ（ｍｍ）＝０．５、０．７、０．９、１．１、１．３、１．５
・セッティングアングルθ＝２５°
ｂ）画出し条件
・プロセススピード：１００ｍｍ／ｓｅｃ
・ドラム１の径：φ２４
・クリーニングブレード７ａ：ウレタンゴム、カウンター当接
・帯電ブレード２２に対する印加バイアス：ＤＣ−１０５０Ｖ
・電位設定：暗部ＶＤ＝−５００Ｖ、明部ＶＬ＝−１５０Ｖ、
ハーフトーン部ＶＨ＝−３５０Ｖ
結果を表１に示す。本実施例の帯電ブレード２２を用いた画像形成装置では通紙試験の結果、ブレード侵入量δの異なる場合においても８０００枚程度まで帯電性を損なうことがなかった。本実施例を用いていない比較例１と比較例２の帯電ブレード２２ではスジ状の不均一帯電画像の発生やブレード侵入量δによって画質に大きなばらつきがあった。
【００６０】
【表１】
【００６１】
これは次のように考えられる。比較例１は、帯電部２２０の凸形状部２２０ａにおいて帯電を行う構成である。この構成は帯電を担う帯電部２２０がブレード先端から離れているため、ブレード侵入量δが小さいときはブレード先端からすり抜けるトナーなどによる帯電部２２０の汚れはないので良好な出力画像が得られた。
【００６２】
ブレード侵入量δがδ＝０．９ｍｍ程度になるとドラム１と帯電部２２０の微小空隙が狭くなるため帯電部２２０に汚れが軽微に付着し、実用上問題ないレベルのスジ状の不均一画像が発生した。そして、δ＝１．１ｍｍよりも大きいときは図６の（ａ）のように帯電部２２０の凸形状部２２０ａがドラム１と接触してしまい、帯電部２２０がひどく汚れ、帯電が不安定になった。その結果、スジ状の不均一画像が発生した。
【００６３】
比較例２では、帯電性を確保するために帯電部２２０をできるだけブレード先端に近づけることが求められる。ブレード侵入量δが小さいときはブレード先端からすり抜けるトナーなどが帯電部２２０に付着しても、少量の汚れのため実使用上問題ないレベルの画像が得られた。
【００６４】
しかしながら、ブレード侵入量δがδ＝０．９ｍｍ以上に大きくなると図６の（ｂ）のようにやはり帯電部２２０がドラム１と接触してしまい、帯電部２２０がひどく汚れ、帯電が不安定になった。その結果、スジ状の不均一画像が発生した。
【００６５】
一方、本実施例では侵入量δ＝１．１ｍｍでは問題ない良好な画像が得られ、δ＝１．３ｍｍにおいても実用上問題ないレベルの画像であり、比較例１および比較例２に比べてブレード侵入量δの広い範囲で安定して良好な出力画像が得られた。
【００６６】
ここで個体ばらつきによって帯電ブレード２２の侵入量δが異なるときの本実施例の動作について図を用いて説明する。
【００６７】
図１の（ａ）のように侵入量δ＝０ｍｍの時は、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部（導電シート）２２０ｂを支持している部分である点Ａと点Ｂとの間の距離は距離Ｙ０である。侵入量δ＝１．１ｍｍの時は凸形状支持部（基体）２２１が弾性的に変位し、点Ａと点Ｂとの間の距離は図１の（ｂ）の距離Ｙ１のように変位量Ｚｍｍだけ長くなる。このとき表層部２２０ｂは点Ａおよび点Ｂにあわせて引っ張られるため、図１の（ａ）中の凸形状部２２０ａの高さＸ（点Ｃと点Ｄとの間の距離）は図１の（ｂ）のように距離Ｘ１に収縮する。
【００６８】
例えば侵入量がΔδだけ大きくなったとき、図７の（ａ）のように点Ａ−点Ｂ間はΔＺ１だけ弾性的に変位する（ブレードの湾曲）。このとき、図７の（ｂ）に示すように比較例１では微小空隙ｇがΔｇだけ変化するのに対して、本実施例では帯電部２２０の凸形状部２２０ａの収縮があるため微小空隙ｇはΔｇ１＝Δｇ−（Ｘ−Ｘ１）の少ない変化となる。その結果、侵入量δと微小空隙ｇの関係のように比較例１と比べて侵入量δの広い範囲で安定した帯電が行える微小空隙を確保できた。
【００６９】
つまり、帯電ブレード２２が侵入量δｍｍで設定されたとき、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの高さが侵入量δに応じて変化し、広い範囲で帯電部２２０の凸形状部２２０ａとドラム１の表面との微小空隙ｇが確保されるので、安定した帯電が可能となった。
【００７０】
ここで、特許文献３の帯電ブレードは比較例１の帯電ブレードに対応しており、変位時に凸形状部以外が変形して凸形状部の高さがあまり変化しない。これに対して実施例の構成の帯電ブレード２２は変位時に凸形状部が容易に変形することで、高さが侵入量δに応じて変化し、広い範囲で微小空隙ｇが確保されるので、安定した帯電が可能となった。
【００７１】
また、ブレード長手方向における画像の均一性についても本実施例の帯電ブレード２２は良好であった。これは、次のように考えられる。図８はブレード侵入量δ＝１．２ｍｍのときのブレード長手位置における帯電ブレード２２とドラム１との当接幅Ｉ（図４の（ｂ））である。
【００７２】
当接幅Ｉはブレード長手中央が端部よりも当接幅Ｉが狭くなっている。これはドラム１の撓みなどによって中央領域の帯電ブレード２２の侵入量δが小さくなっているためと考えられる。特に、本実施例のように小径のドラム１を用いた場合は撓みが大きくなるため、中央領域と端部領域での帯電ブレード２２の侵入量δの差が顕著になる。このとき、本実施例の帯電ブレード２２では帯電ブレードの侵入量δの広い範囲において安定した帯電が行えるので、長手方向にも均一な画像が得られたと考えられる。
【００７３】
本実施例において帯電ブレード２２は、帯電部２２０として、導電性・可撓性を有するシートからなる表層部２２０ｂと発泡ウレタンからなる内側部２２０ｃを備えた凸形状部２２０ａ、および絶縁部である凸形状支持部２２１を有する形態の帯電ブレードとした。しかしながら、帯電部２２０の凸形状部２２０ａは、凸形状支持部２２１の変位量に応じて高さが低くなる構成であれば上記の構成に限るものではない。
【００７４】
たとえば、図９の（ａ）や（ｂ）のように、凸形状支持部２２１は、先端部の厚みＳ１に対して帯電部２２０の凸形状部２２０ａを支持する部分の厚みＳ２が薄くなっていてもよい。また、（ｃ）のように、凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂは多層構造２２０ｂ１・２２０ｂ２としても良い。
【００７５】
また、本実施例では、凸形状支持部２２１に、絶縁性ウレタンを使用した。しかしながら、図１０の（ａ）や（ｂ）のような帯電ブレード形態にすることもできる。即ち、凸形状支持部２２２を例えばカーボンなどを添加して抵抗が１×１０３Ω・ｃｍ程度の導電性ウレタンとする。帯電部２２０の凸形状部２２０ａとして、導電性ウレタンで成形した中空部分（内側部）２２０ｃに、ドラムリーク抑制の表層部２２０ｂを備える。そして、ブレード先端部を絶縁性ウレタンによる非帯電部２２１とした帯電ブレード２２の形態である。
【００７６】
この形態の帯電ブレード２２も同様の効果が得られる。更に、導電性ウレタンで形成した凸形状支持部２２２介して帯電部２２０に帯電バイアス供給が行えるため、給電体２２９が不要になるためバイアス供給の安定化、ブレード構成の簡易化が可能となる。
【００７７】
また、ドラム１と当接する非帯電部２２１の形状は特に指定するものではなく、図１１（ａ）のように当接部が曲率を持つ形状や、（ｂ）のような非帯電部２２１の先端が円弧形状でも良い。また、非帯電部２２１はドラム１の表面を帯電するための放電が生じなければ良く、図１０の（ｃ）のように多層構成とし、先端部と帯電部２２０の間に絶縁部２２１を有していれば先端部は導電部２２２であっても良い。
【００７８】
本実施例の帯電ブレード２２において、ドラム１に接触し、ドラム１の表面に対して放電を行わないための非帯電部２２１は、ドラム１の表面の画像形成可能領域幅Ｇの全幅に渡って当接してドラム１の表面を摺擦している。しかし、帯電ブレード２２の先端とドラム１とはブレード長手に一様に当接している必要はない。帯電部（放電部）２２０とドラム１の表面との間に放電に要する微小空隙ｇを持って非接触に配置されていれば良い。図１２のように、ブレード長手両端部に凸部２２ａを設けた帯電ブレード２２が凸部２２ａのみでドラム１と当接するように配置しても同様の効果が得られる。
【００７９】
以上のように、本実施例によって、帯電ブレード侵入量δの広い範囲において安定して良好な出力画像が得られる。また、ブレード長手方向においても均一な出力画像が得られる。
【００８０】
［実施例２］
（１）帯電ブレード構成
本実施例の帯電ブレードは、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂと凸形状支持部２２１の間に空間があることに特徴がある。即ち、図１３のように、凸形状部２２０の内側部２２０ｃは空間とし、帯電ブレード２２の侵入量δに対して集中的に湾曲する部分（湾曲可能部）２２５として、凸形状支持部２２１である絶縁性ウレタンには、切り欠き部分２２５ａを設けたところにある。具体的には、ブレード２２のドラム１と当接する先端部分の厚みＳ１と切り欠き部分２２５ａの厚みＳ２の関係が、Ｓ１＞Ｓ２、となる部分を持つ。
【００８１】
つまり、先端部のブレードの厚みに対して、凸形状支持部のブレードの厚みが薄くなっていることを特徴とする。本実施例の帯電ブレード２２における集中的に湾曲する部分２２５の詳細を以下に示す。
【００８２】
・先端からの距離Ｊ：２．０ｍｍ
・支持位置間の距離（点Ａ−点Ｂ間の距離）Ｋ：２．０ｍｍ
・ブレード厚みＳ１：２．０ｍｍ
・切り欠き部分厚みＳ２：１．０ｍｍ
次に帯電部２２０について説明する。本実施例では、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂとして、実施例１と同様の導電性の可撓性シートを用いた。そして、その表層部２２０ｂを帯電部２２０として集中的に湾曲する部分２２５を含むように図１３中の点Ａおよび点Ｂに支持し、凸形状部２２０ａとして円弧状に備えた。集中的に湾曲する部分２２５と帯電部２２０のほかの帯電ブレード構成は実施例１で記載した構成と同様である。表層部２２０ｂとしての可撓性シートの詳細を以下に示す。
【００８３】
・カーボン分散のポリウレタンシート
・体積抵抗値：１×１０５Ω・ｃｍ
・シート厚さ：１５０μｍ
・シート長さ（横断面方向の長さ）：２．６ｍｍ
（２）検証実験
次に、本実施例の帯電ブレード２２を採用したカートリッジ５０を着脱可能とした画像形成装置を用いて画出し試験をおこなった。画出し試験は、実施例１と同様に、ブレード侵入量δの異なるカートリッジを準備し、常温常湿環境２３℃／５０％（Ｎ／Ｎ環境）において８０００枚の通紙試験を行った。また、比較のために実施例１の帯電ブレード２２においても同様の画出し試験を行った。結果を表２に示す。
【００８４】
【表２】
【００８５】
本実施例の帯電ブレード２２を用いた画像形成装置では、ブレード侵入量δがδ＝０．５ｍｍからδ＝１．５ｍｍの範囲で問題ない良好な画像が得られ、前記実施例１に比べて良好な画像が得られる侵入量δの範囲が広がった。
【００８６】
これは次のように考えられる。図１４の（ａ）に示すように侵入量δに対する点Ａ−点Ｂ間の距離Ｙの変位量Ｚが実施例１と比較して実施例２は大きい。前述の実施例１の形状では侵入量δによって生じる応力は帯電ブレード２２全体にほぼ均等に発生する。このため、帯電部２２０を備えた部分（点Ａ−点Ｂ間）に加わる応力は侵入量δによって生じる応力全体の一部分でしかない。従って、帯電部２２０が伸びる方向の力が小さく距離Ｙの変位量Ｚが小さいため、凸部の高さＸの収縮は小さい。
【００８７】
一方、本実施例の帯電ブレード２２は凸形状支持部として集中的に湾曲する部分２２５を有しており、侵入量δによって生じる応力が集中的に湾曲する部分に発生する。従って、侵入量δがΔδｍｍ変化したときの変位量Ｚは図１４の（ａ）のように実施例１ではΔＺ１ｍｍであったのに対して本実施例ではΔＺ２ｍｍと大きくなる。その結果、帯電部２２０を備えた部分（点Ａ−点Ｂ間）が伸びる方向の力が大きくなり、帯電部２２０である凸部の高さＸの収縮が大きくなる。
【００８８】
従って、侵入量δの変化Δδによる微小空隙の変化Δｇは図１４の（ｂ）に示すとおり実施例１ではΔｇ１であったが、本実施例ではΔｇ２のように小さくできる。その結果、侵入量δの変化Δδに対する微小空隙の変化Δｇを小さくできるため、実施例１よりも広い範囲の侵入量δにおいて安定した帯電に必要な微小空隙ｇを確保することができた。
【００８９】
本実施例では集中的に湾曲する部分２２５として横断面長方形形状の切り欠き部２２５ａを設けたが、切り欠き部２２５ａの横断面形状は図１５の（ａ）の逆さ台形、（ｂ）の台形、（ｃ）の円弧としても良い。あるいは、（ｄ）のように基体２２１の絶縁性ウレタン部分を略Ｌ字形状としてホルダー２２４に固定支持しても、同様の効果が得られる。
【００９０】
本実施例では、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの凸形状支持部２２１に、絶縁性ウレタンを使用した。しかしながら、図１６の（ａ）や（ｂ）のような帯電ブレード形態にすることもできる。即ち、凸形状支持部２２２を例えばカーボンなどを添加した導電性ウレタンとする。そして、先端部を絶縁性ウレタンによる非帯電部２２１とした帯電ブレード２２の形態である。
【００９１】
この形態の帯電ブレードでも同様の効果が得られる。更に、導電性ウレタンで形成した凸形状支持部２２２介して帯電部２２０に帯電バイアス供給が行えるため、給電体２２９が不要になるためバイアス供給の安定化、ブレード構成の簡易化が可能となる。
【００９２】
以上のように、本実施例によって帯電ブレード侵入量δの広い範囲において安定して良好な出力画像が得られる。また、長手方向においても均一な出力画像が得られる。
【００９３】
［実施例３］
（１）帯電ブレード構成
本実施例の帯電ブレードは、凸形状支持部の少なくとも一部は、金属板バネ部材であることを特徴とする。
【００９４】
具体的には、本実施例では、図１７のように、金属板バネ部材２２５としてリン青銅の板バネ部材を用いている。そして、その先端に、ドラム１の表面に対して放電を行わないための非帯電部（絶縁部）２２１を絶縁性ウレタンゴムで成形する。更に、板バネ部材２２５の非帯電部２２１側とは反対側をホルダー２２４に固定した。そして、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂとして導電性の可撓性シートを用い、表層部２２０ｂを、板バネ部材２２５の領域を含むように図１７中の点Ａおよび点Ｂに支持させて、凸形状部２２０ａとして円弧状に備えた。
【００９５】
つまり、本実施例の帯電ブレード２２の特徴は、実施例２における集中的に湾曲する部分２２５が金属板バネ部材２２５であり、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂとして導電性の可撓性シートを凸形状に備えたところにある。本実施例において、上記の帯電ブレード２２以外の画像形成装置の構成は前記実施例１と同様である。
【００９６】
集中的に湾曲する部分２２５について説明する。本実施例の帯電ブレード２２の集中的に湾曲する部分２２５となる支持部材２２３には本実施例ではリン青銅を使用している。更に、支持部材２２３はホルダー２２４に固定支持される。前記実施例２のように集中的に湾曲する部分２２５がウレタンなどの高分子材料の場合は画像形成装置の使用環境によって弾性が異なる。
【００９７】
一方、リン青銅などの金属薄板バネは使用環境による弾性の変化がほとんどない。従って、図１８に示す侵入量δと帯電部２２０を備えた部分（点Ａ−点Ｂ間）の変位量Ｚの関係は、実施例２と本実施例３とでは次のようになる。
【００９８】
即ち、実施例２の帯電ブレード２２では、高温高湿環境３２．５℃／８０％（「Ｈ／Ｈ環境）と低温低湿環境１５℃／１０％（Ｌ／Ｌ環境）とで環境による差が生じている。これに対して、本実施例３の帯電ブレード２２では使用環境による変位量Ｚの差が小さい。つまり、本実施例３では集中的に湾曲する部分２２５にリン青銅を用いることで変位量Ｚは使用環境による影響が軽減される。本実施例のほかにも支持部材２２３にはＳＵＳなどの金属薄板バネを用いても良い。
【００９９】
次にホルダー２２４について説明する。本実施例ではホルダー２２４として鉄鋼板を使用しており、支持部材２２３であるリン青銅を溶接によって固定支持し、更にホルダー２２４をカートリッジ５０の筐体に固定支持している。ホルダー２２４は画像形成装置本体に取り付けても良いし、あるいは支持部材２２３を直接カートリッジ５０の筐体や画像形成装置本体に固定支持しても良い。
【０１００】
次に帯電部２２０について説明する。本実施例では、帯電部２２０の表層部２２０ｂに多層構成２２０ｂ−１、２２０ｂ−２の導電性の可撓性シートを使用している。導電性の可撓性シートは、抵抗が１×１０５Ω・ｃｍ〜１×１０６Ω・ｃｍ、シートの総膜厚１５０μｍに調整された、内側層２２０ｂ−２と表層２２０ｂ−１からなる２層構成のシートである。内側層２２０ｂ−２と表層２２０ｂ−１の詳細は以下のとおりである。
【０１０１】
・内側層２２０ｂ−２：抵抗４×１０３Ω・ｃｍ、膜厚１００μｍ
・表層２２０ｂ−１：抵抗７×１０１０Ω・ｃｍ、膜厚５０μｍ
表層２２０ｂ−１に高抵抗層を設けることでドラム１上のピンホールなどに起因するリークの発生を抑制できる。上記の可撓性シートを、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂとして、実施例２と同様に、集中的に湾曲する部分２２５を含むように図１７中の点Ａおよび点Ｂに支持し、円弧状に備えた。本実施例の帯電ブレード２２の詳細を以下に示す。
【０１０２】
ａ）先端部および集中的に湾曲する部分２２５
・先端部の距離Ｊ：３．５ｍｍ
・支持位置間の距離（点Ａ−点Ｂ間の距離）Ｋ：３．５ｍｍ
・先端部厚みＳ１：２．０ｍｍ
ｂ）帯電部２２０
・シート厚さ：１５０μｍ
・シート長さ（横断面方向の長さ）：４．５ｍｍ
ｃ）支持部材２２３
・リン青銅：厚み＝０．１ｍｍ
ｄ）ホルダー２２４
・鉄綱板：厚み＝１．２ｍｍ
次に帯電バイアス供給について説明する。本実施例ではホルダー２２４に鉄綱板（導電性材料）を使用しており、ホルダー２２４を介して帯電部２２０に帯電バイアスを供給する構成としている。ホルダー２２４を介して帯電部２２０に帯電バイアス供給が行えるため、給電体２２９が不要になるためバイアス供給の安定化、ブレード構成の簡易化が可能となる。
【０１０３】
（２）検証実験
次に本実施例の帯電ブレード２２を用いてブレード侵入量δの異なるプロセスカートリッジ５０を準備し、このプロセスカートリッジを着脱可能とした画像形成装置を用いて画出しテストを行った。画出しテストは、Ｈ／Ｈ環境、常温常湿環境２３℃℃／５０％（Ｎ／Ｎ環境）、Ｌ／Ｌ環境において行った。画出しの条件は次に示す通りである。結果を表３に示す。
【０１０４】
ａ）帯電ブレード設定条件
・侵入量δ（ｍｍ）＝０．３、０．５、０．７、０．９、１．１、１．３、
１．５、１．７
・セッティングアングルθ＝２０°
ｂ）画出し条件
・プロセススピード：１００ｍｍ／ｓｅｃ
・ドラム径：φ２４
・クリーニングブレード：ウレタンゴム、カウンター当接
・帯電印加バイアス：ＤＣ−１０５０Ｖ
【０１０５】
【表３】
【０１０６】
集中的に湾曲する部分２２５にリン青銅を使用することによって、点Ａ−点Ｂ間の変位量Ｚが環境に影響されなくなり、帯電部２２０の凸形状分２２０ａの収縮が安定するため良好な出力画像が得られたと考えられる。
【０１０７】
また、本実施例ではリン青銅のドラム１と当接する先端部２２１に絶縁性ウレタンを使用した。しかし、先端部にカーボンなどを添加した導電性ウレタン２２２を使用して、図１９の（ａ）や（ｂ）のように、ドラム１と当接する部分２２１のみを絶縁性ウレタンとした帯電ブレード２２の形態でも同様の効果が得られる。
【０１０８】
以上のように、本実施例によって帯電ブレード２２の侵入量δの広い範囲において環境に影響されずに安定して良好な出力画像が得られる。また、長手方向においても均一な出力画像が得られる。
【０１０９】
［実施例４］
（１）帯電ブレード構成
図２０は本実施例の帯電ブレード２２の説明図である。本実施例の帯電ブレード２２は実施例３（図１７）と同様の形態の帯電ブレード２２であるが、これをクリーニング兼帯電ブレードとしているものである。即ち、ドラム１に接触し、ドラム１の表面に対して放電を行わないための非帯電部２２１がドラム表面をクリーニングするための機能を満足する構成にしてクリーニングブレード兼用の帯電ブレードとしたところに特徴がある。非帯電部２２１はドラム１の表面の画像形成可能領域幅の全幅に渡って当接してドラム１の表面を摺擦する。
【０１１０】
本実施例では非帯電部２２１はウレタンなどの弾性部材からなり、ドラム１と圧接することにより、ドラム１上のトナーなどを掻き落すクリーニング機能をもつ。このクリーニング兼用帯電ブレードによりプロセスカートリッジおよび画像形成装置の小型化、コストダウンが可能となる。
【０１１１】
この非帯電部２２１が残留トナーなどのクリーニングを確実に行うためには、以下のような設定が必要である。非帯電部２２１のドラム１に対する接触線圧ＮＦは１．０ｇｆ／ｍｍ以上に設定する必要があり、好ましくは２ｇｆ／ｍｍ以上である。このとき、非帯電部２２１をドラム１に圧接させた場合の侵入量δは、侵入量δ＝０．４ｍｍ〜１．６ｍｍ程度、好ましくは侵入量δ＝０．６ｍｍ〜１．３ｍｍがよい。また、セッティングアングルθ、即ち絶縁部２２１の侵入量δを０ｍｍとした場合におけるドラム１と非帯電部２２１先端部とのなす角度Ｓａは１５°〜３０°程度が好ましい。
【０１１２】
また、非帯電部２２１とドラム１との接触幅Ｉは、クリーニング性能を維持するためには１０μｍ〜１２０μｍ程度がよく、特に２０μｍ〜８０μｍ程度が好ましい。ワーキングアングル、即ち非帯電部２２１の先端部と、ドラム１との接触部における接線とのなす角度をＷａとすると、良好なクリーニング効率を得るためのワーキングアングルＷａは４°〜１７°程度がよい。図２０の（ａ）において非帯電部２２１は厚さＳ１＝１ｍｍ〜３ｍｍ程度、マイクロゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）は３０°〜８５°程度のものが使用される。また、先端部分の角度γは９０°、あるいは７０°〜９０°の鋭角のものが良い。
【０１１３】
（２）検証実験
次に、本実施例の帯電ブレード２２をクリーニング兼帯電ブレードとして用いて、ブレード侵入量δの異なる図２１のようなプロセスカートリッジ５０を準備し、このプロセスカートリッジを着脱可能とした画像形成装置を用いて耐久試験を行った。耐久試験はＮ／Ｎ環境で通紙８０００枚行った。結果を表４に示す。
【０１１４】
＜帯電ブレード２２＞
ａ）非帯電部２２１
・材質：ウレタンゴム
・硬度（ＪＩＳ−Ａ）：７２°
・厚みＳ１：２ｍｍ
・先端部の距離Ｊ：３．５ｍｍ
・角度γ：９０°
ｂ）表層部２２０ｂおよび集中的に湾曲する部分２２５
・２層からなる可撓性シートであり、前記実施例３と同様。
【０１１５】
・下層２２０ｂ−２：抵抗４×１０３Ω・ｃｍ、膜厚１００μｍ
・表層２２０ｂ−１：抵抗７×１０１０Ω・ｃｍ、膜厚５０μｍ
・シート長さ（横断面方向の長さ）：４．５ｍｍ
・支持位置間の距離（点Ａ−点Ｂ間の距離）Ｋ：３．５ｍｍ
ｃ）支持部材２２３
・リン青銅：厚み＝０．１ｍｍ
ｄ）ホルダー２２４
・鉄綱板：厚み＝１．２ｍｍ
ｅ）帯電ブレード設定条件
・セッティングアングルθ：２０°
・侵入量δ（ｍｍ）：０．３、０．５、０．７、０．９、１．１、１．３、
１．５、１．７
・ワーキングアングルＷａ：８°〜１５°
・接触幅Ｉ：３０μｍ〜７０μｍ
＜画出し条件＞
・プロセススピード：１００ｍｍ／ｓｅｃ
・ドラム径：φ２４
・帯電印加バイアス：ＤＣ−１０５０Ｖ
【０１１６】
【表４】
【０１１７】
侵入量δ＝０．３ｍｍのときは、帯電性は実用上問題なく良好なレベルであったが、クリーニング性は接触線圧が不足したために不十分なレベルであった。侵入量δ＝１．７ｍｍのときは、帯電性は帯電部２２０がドラム１表面と接触したためにスジ状の帯電不均一となり、クリーニング性は接触幅Ｉが広くなりすぎたために不十分なレベルとなっていた。侵入量δ＝０．５ｍｍ〜１．５ｍｍにおいては、帯電性およびクリーニング性において良好なレベルであり、良好な画像が得られた。
【０１１８】
以上のように、本実施例によって帯電ブレード侵入量δの広い範囲において安定して良好な出力画像を得ることができる小型の画像形成装置が得られる。また、長手方向においても均一な出力画像が得られる。
【０１１９】
［その他の事項］
１）本発明において静電潜像が形成される像担持体は、実施例の電子写真方式における電子写真感光体に限られない。静電記録方式における静電記録誘電体であっても良い。また、像担持体はドラム型に限られない。エンドレスの回動ベルトや走行される有端ベルトの形態であってもよい。また、像担持体は搬送手段で搬送されるシート状部材（エレクトロファックス紙、静電記録紙）の形態であってもよい。
【０１２０】
２）像担持体と帯電部材の相対的な移動には、実施例のように固定の帯電部材に対して像担持体が移動する形態に限られず、固定の像担持体に帯電部材が移動する形態、帯電部材と像担持体の両方が移動する形態も含まれる。
【０１２１】
３）帯電部材の像担持体に対する当接は実施例のカウンター方向当接に限られず、順方向当接でも良い。また、エッジ当接に限られず、腹当て当接でも良い。
【０１２２】
４）本発明において帯電部材による像担持体表面の帯電には像担持体表面を除電処理するための帯電も含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２３】
１・・像担持体、２２・・ブレード状の帯電部材、２２０・・帯電部、２２１・・非帯電部（凸形状支持部）、ｇ・・放電可能な間隙、２２０ａ・・凸形状部、２２０ｂ・・表層部、２２０ｃ・・内側部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像が形成される像担持体（被帯電体）に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材、およびその帯電部材を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
上記において、静電潜像が形成される像担持体の代表例としては、電子写真感光体、静電記録誘電体が挙げられる。画像形成装置としては電子写真方式や静電記録方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機、画像表示ディスプレイ装置などが挙げられる。
【背景技術】
【０００３】
転写方式の電子写真画像形成装置を例にして説明する。この装置は、一般に、回転ドラム型に代表される電子写真感光体（像担持体：以下、ドラムと記す）に対して、ドラム表面を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段と、そのドラム帯電面に選択的に露光する露光手段により画像情報の静電潜像が形成される。そして、その潜像が現像手段により現像剤（以下、トナーと記す）を用いてトナー像として可視化（現像）される。そのトナー像が転写手段により記録材（記録媒体）に転写される。そして、記録材上のトナー像が定着手段により固着画像として定着されて、その記録材が画像形成物として出力される。
【０００４】
帯電手段（帯電装置）は、近年は、半導電性のゴムや樹脂によるベルト形状、ロール形状、ブラシ形状などの回転方式の帯電部材、あるいはブレード形状、フィルム形状などの固定方式の帯電部材を用いた接触型帯電方式が主流となっている。
【０００５】
接触型帯電方式は従来から広く使用されていた非接触型帯電方式であるコロナ帯電方式に比べてオゾン発生量が微量であるためオゾン除去フィルターなどの必要性がなくなる。また、ドラム表面を所定電位にするために必要とする印加電圧の低電圧化が図れることから装置の小型化、低コスト化が可能になるという利点がある。
【０００６】
接触型帯電方式の帯電メカニズムについて説明する。接触帯電方式によるドラム表面の帯電メカニズムは、微小空隙におけるパッシェンの法則に従った放電であることが知られている。これは以下のように説明される。
【０００７】
１）帯電ローラの場合
図２２の（ａ）と（ｂ）は帯電部材として回転方式の帯電ローラ２１を用いたローラ帯電装置の場合の斜視模式図と断面模式図である。帯電ローラ２１は導電性芯金２１ａと芯金２１ａに対して同心一体にローラ状に形成された導電性弾性層２１ｂを有する。ドラム１は導電性のドラム基体１２の外周面に感光層１１が形成されている。帯電ローラ２１はドラム１に対してほぼ並行に配列されて所定の押圧力で接触（当接）している。
【０００８】
帯電ローラ２１はドラム１の表面の画像形成可能領域幅（最大画像領域幅）Ｇの全幅に渡る長さ寸法を有し、ドラム１の回転に従動して回転する。帯電ローラ２１の芯金２１ａに対して帯電バイアス印加電源Ｅから所定の帯電バイアスが印加され、芯金２１ａを介して弾性層２１ｂにバイアスが印加される。これにより、回転するドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に帯電される。
【０００９】
帯電ローラ２１とドラム１との間の放電に関与する微小ギャップの空気層とドラム１を電気的な等価回路に表現すると図２２の（ｃ）のように示される。帯電ローラ２１の示すインピーダンスはドラム１、空気層のそれに比べて小さく無視できるためここでは扱わない。このため、帯電機構は単に２つのコンデンサーＣ１、Ｃ２で表現できる。この等価回路に直流電圧を印加すると、電圧はそれぞれのコンデンサーのインピーダンスに比例配分され、空気層に印加される電圧Ｖａｉｒは、
Ｖａｉｒ＝Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）・・・（１）式
になる。空気層にはパッシェンの法則に従う絶縁破壊電圧があり、空気層の厚みをｇ［μｍ］とすると、Ｖａｉｒが
３１２＋６．２ｇ［Ｖ］・・・（２）式
を越えると放電が起き、帯電が行われる。
【００１０】
はじめて放電が起きる電圧は（１）式と（２）式が等しくなった場合の空気層の厚みｇに関する二次方程式が重解を持つときであるので（Ｃ１もｇの関数）、このときの直流電圧値が放電開始電圧Ｖｔｈに相当する。このようにして求められた理論値のＶｔｈは実験値と非常に近い値を取る。
【００１１】
ローラ帯電装置は、帯電ローラ２１の回転支持部材２１１や加圧ばね２１２などが必要になり装置の構造が複雑になりやすい。また、帯電部材がブラシ形状（帯電ブラシ）のものは、回転方式でも固定方式でもブラシの作製に手間がかかるうえ、ブラシの跡が帯電ムラになりやすい。
【００１２】
２）帯電ブレードの場合
図２３の（ａ）は帯電部材として固定方式の帯電ブレード２２を用いたブレード帯電装置の場合の斜視模式図である。ブレード帯電装置の場合は、帯電ブレード２２として、帯電部としての導電性の弾性ブレード部２２０とこのブレード部２２０を保持させた導電性の支持部材２２３を有するものを用いる。ブレード部２２０はドラム１の表面の画像形成可能領域幅Ｇの全幅に渡る長さ寸法を有する。そして、帯電ブレード２２をドラム１に対してほぼ並行に配列して、ブレード部２２０をドラム１に接触させ、支持部材２２３を装置の不動部材（不図示）に固定して配設する。
【００１３】
支持部材２２３に対して帯電バイアス印加電源Ｅから所定の帯電バイアスが印加され、支持部材２２３を介してブレード部２２０にバイアスが印加される。これにより、回転するドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に帯電される。即ち、ブレード部２２０とドラム１との間に形成されるくさび型の微小空隙部分で放電を行うものであり、比較的安定した微小空隙を形成できる。そして、ローラ帯電装置で必要な回転支持部材２１１や加圧ばね２１２などが不要なため安価であるという特徴を有しており近年有望視されている。
【００１４】
しかしながら、帯電ブレード２２はブレード部２２０の一部が常にドラム１と接触しているため次のような課題がある。
【００１５】
ａ：帯電ブレード２２は、図２３の（ｂ）のように、ブレード部２２０とドラム１との接触部をすり抜けたトナーＴなどが少しずつ微小空隙ｇに蓄積する場合がある。そして、そのトナーＴなどの蓄積が進行すると放電を妨げるため、このような部分では画像上にスジ状の画像不良が現れることがあった。
【００１６】
ｂ：また、ドラム１の表面に存在するピンホールを介してブレード部２２０への印加電圧がリークするピンホールリークを防止するために、ブレード部２２０のドラム１との接触部分に保護層が設けられることが多い。その場合において、長期にわたって使用すると保護層が磨耗しピンホールリークが起きやすい。
【００１７】
これらの課題に対して、特許文献１には、帯電ブレードとして、ブレードが放電を行う半導電性部分と、半導電性部分がドラムに対して非接触でかつ微小空隙を保持するようにドラムに当接して位置決めを行う絶縁部とを有する構成が提案されている。これにより、半導電性部分とドラムが常に非接触となるので、長期にわたる使用においてもピンホールリークの抑制が可能となっている。
【００１８】
また、特許文献２には、板状の絶縁性弾性部材からなるブレードと、このブレードのドラムと対向する面に設けられた帯電電極層を有する構成が提案されている。これは、ブレードの先端から帯電電極層の先端までの距離を適切に設定することにより、ブレードをすり抜けたトナーなどが帯電電極層に蓄積することによる影響を受けることなくスジ状の画像不良のない良好な出力画像を得ることができるようになっている。
【００１９】
また、特許文献３には、板状の絶縁性弾性部材からなるブレードと、このブレードのドラムと対向する面に設けられた帯電電極層を有する構成において、一旦ドラム表面から隔離したあと再びドラムに近接する凸状部を有する構成が提案されている。これは、ブレードの先端から帯電電極層の先端までの距離を上述の特許文献２よりも更に離れて設定できるため、更に安定してスジ状の画像不良のない良好な出力画像を得ることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平０９−３１９１８３号公報
【特許文献２】特開平０８−６２９３７号公報
【特許文献３】特開平０８−６２９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、ドラムに対するブレードの当接状態は個体間でばらつきが生じるため、上記従来例において次のような課題が生じた。即ち、特許文献１〜３では、半導電性部分とドラムとの微小空隙の距離が変化し個体によってドラム表面の帯電電位が異なるため、画質が安定しないという課題が生じる。また、ブレード設定によってはブレード当接部をすり抜けたトナーが帯電電極層に蓄積しスジ状の画像不良が起こりえる。さらに、半導電性部分とドラムが当接してしまうとピンホールリークの発生も起こりえる。
【００２２】
上記のような理由から、ブレード帯電においては、ブレード設定の個体間ばらつきが生じる場合においても、帯電ブレードの帯電部とドラム（像担持体）の微小空隙の距離が安定する非接触帯電を満足できるように更なる改善／改良が望まれる。
【００２３】
そこで本発明の目的は、ブレード設定の影響を低減し、安定した帯電が行えるブレード状の帯電部材、およびその帯電部材を用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するための本発明に係る帯電部材の代表的な構成は、静電潜像が形成される像担持体に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより前記像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材であって、前記像担持体の表面に対して放電を行うための帯電部と、前記像担持体の表面に対して放電を行わないための非帯電部と、を有し、前記非帯電部は前記像担持体と接触して、前記帯電部と前記像担持体との間に放電可能な間隙を設けることが可能であり、前記非帯電部は、前記非帯電部から前記像担持体の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が前記帯電部よりも高抵抗の物質で構成されており、前記帯電部は、前記像担持体と対向する方向に対して突出する凸形状部を有しており、前記凸形状部は、表層部と、前記表層部の内側の内側部を備え、前記帯電部材は、前記表層部と前記内側部を支持する凸形状支持部を備え、前記内側部は、前記凸形状支持部よりも柔らかい、ことを特徴とする。
【００２５】
また、上記の目的を達成するための本発明に係る帯電部材の他の代表的な構成は、静電潜像が形成される像担持体に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより前記像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材であって、前記像担持体の表面に対して放電を行うための帯電部と、前記像担持体の表面に対して放電を行わないための非帯電部と、を有し、前記非帯電部は前記像担持体と接触して、前記帯電部と前記像担持体との間に放電可能な間隙を設けることが可能であり、前記非帯電部は、前記非帯電部から前記像担持体の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が前記帯電部よりも高抵抗の物質で構成されており、前記帯電部は、前記像担持体と対向する方向に対して突出する凸形状部を有しており、前記凸形状部の表層を表層部としており、前記帯電部材は、前記表層部を支持する凸形状支持部を備え、前記表層部と前記凸形状支持部の間に空間があることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ブレード設定の影響を低減し、安定した帯電が行えるブレード状の帯電部材を提供することができる。また、安定した帯電が行えるブレード状の帯電部材を用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１の帯電ブレードにおける作用を説明する図
【図２】画像形成装置例の概略構成図
【図３】帯電ブレードの侵入量δおよびセッティングアングルＳａの概念を示す図
【図４】実施例１の帯電ブレードの構成説明図
【図５】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ比較例１と２の帯電ブレードの概略図
【図６】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ比較例１と２の帯電ブレードの作用を示す概略図
【図７】（ａ）と（ｂ）は実施例１における帯電ブレードの効果を示す図
【図８】帯電ブレードの長手位置における当接ニップ幅Ｉを示す図
【図９】（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ実施例１における帯電ブレードの他の構成例の概略図（その１）
【図１０】（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ実施例１における帯電ブレードの他の構成例の概略図（その２）
【図１１】（ａ）と（ｃ）はそれぞれ実施例１における帯電ブレードの他の構成例の概略図（その３）
【図１２】実施例１における帯電ブレードの他の構成例の概略図（その４）
【図１３】実施例２の帯電ブレードの構成説明図
【図１４】実施例２の帯電ブレードの変化量Ｚを示す図
【図１５】（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ実施例２における帯電ブレードの他の構成例の概略図（その１）
【図１６】（ａ）と（ｃ）はそれぞれ実施例２における他の構成の帯電ブレード概略図（その２）
【図１７】実施例３の帯電ブレードの構成説明図
【図１８】実施例３の帯電ブレードの変化量Ｚを示す図
【図１９】（ａ）と（ｃ）はそれぞれ実施例３における他の構成の帯電ブレード概略図
【図２０】実施例４の帯電ブレード（クリーニング兼帯電ブレード）の構成説明図
【図２１】実施例４の帯電ブレードを適用した画像形成装置の略断面図
【図２２】（ａ）と（ｂ）はローラ帯電装置の斜視模式図と断面模式図、（ｃ）は帯電ローラとドラムとの間の放電に関与する微小ギャップの空気層とドラムを電気的な等価回路図
【図２３】（ａ）はブレード帯電装置の斜視模式図、（ｂ）は課題の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［実施例１］
（１）画像形成装置例の全体的な概略構成及び作像動作
図２は本発明に従う帯電部材２２を用いた画像形成装置１００の一例の概略構成図である。装置１００は、電子写真プロセス利用のプロセスカートリッジ着脱式の電子写真画像形成装置である。装置１００はパソコン・イメージリーダ・ファクシミリ装置等のホスト装置４００から制御回路部（制御手段：ＣＰＵ）２００に入力する電気的な画像信号に基づいて記録材（記録媒体）Ｐに対する画像形成を実行する。
【００２９】
記録材Ｐは電子写真プロセスで画像形成が可能なシート状物であり、例えば、用紙、樹脂シート、ラベル等が挙げられる。制御回路部２００は操作部３００やホスト装置４００との間で各種の電気的情報の授受をすると共に、装置１００の画像形成動作を記憶部に記憶させた所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。
【００３０】
装置１００の装置本体内には、カートリッジ収納部１００Ａが設けられている。プロセスカートリッジ５０はカートリッジ収納部１００Ａに対して所定の操作要領にて取り外し可能に装着されている。本実施例において、カートリッジ５０は一体型のプロセスカートリッジである。即ち、現像剤Ｔで現像される静電潜像が形成される像担持体としての電子写真感光体ドラム１と、ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電手段２２・現像手段１０・クリーニング手段７が共通の筺体に一体的に組み付けられて一体化されている。
【００３１】
本実施例において、帯電手段２２は帯電ブレードである。この帯電ブレード２２については後述する。現像手段１０は現像剤Ｔとして一成分磁性トナーを用いた非接触現像装置である。以下、現像剤Ｔをトナーと記す。クリーニング手段７はクリーニング部材として弾性ブレード７ａを用いたブレードクリーニング装置である。
【００３２】
現像装置１０は、トナーＴを収容している現像剤収容部としての現像容器１０ａを有する。また、ドラム１に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像剤担持体としての現像スリーブ１０ｂ、スリーブ１０ｂ内に配設された非回転のマグネットローラ１０ｃ、現像スリーブ１０ｂ上のトナーの量を規制する現像ブレード１０ｄ等を有する。
【００３３】
カートリッジ収納部１００Ａの上方部には、像露光手段としてのレーザースキャナユニット３が配設されている。ユニット３は、ホスト装置４００から制御回路部２００に入力する画像情報に対応して変調したレーザー光Ｌを出力する。そのレーザー光Ｌがカートリッジ５０の上面側の露光窓５０ａを通してカートリッジ５０内に進入する。これにより、ドラム１の表面にレーザー走査露光がなされる。
【００３４】
カートリッジ５０のドラム１の下面には転写ローラ９が当接して転写ニップ部Ｎを形成している。カートリッジ収納部１００Ａに収容されているカートリッジ５０は、押圧手段（不図示）により装置本体側の位置決め部（不図示）に押し付けられて位置決め固定されている。また、カートリッジ５０の駆動入力部（不図示）に対して装置本体側の駆動出力部（不図示）が結合している。また、カートリッジ５０の各種電気接点（不図示）に対して装置本体側の対応する各種電気接点（不図示）が導通している。
【００３５】
画像形成動作は次のとおりである。ドラム１は矢印Ｒの時計回りに所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。ユニット３も駆動される。この駆動に同期して、所定の制御タイミングで帯電ブレード２２に帯電バイアス印加電源Ｅから所定の帯電バイアスが印加されてドラム１の表面が帯電ブレード２２により非接触式にて所定の極性・電位に一様に帯電処理される。ユニット３はドラム１の表面を画像信号に応じて変調されたレーザー光Ｌで走査露光する。これにより、ドラム１の表面に画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００３６】
形成された静電潜像は現像装置１０の現像スリーブ１０ｂによりトナーが供給されてトナー像として現像される。現像スリーブ１０ｂは矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。また、現像スリーブ１０ｂには現像バイアス印加電源部（不図示）から所定の制御タイミングにて所定の現像バイアスが印加される。
【００３７】
一方、給紙機構部（不図示）から記録材Ｐが一枚分離給送されて転写ニップ部Ｎに所定の制御タイミングで導入され、ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。ニップ部Ｎを記録材Ｐが通過している間、転写ローラ９には転写バイアス印加電源部（不図示）から所定の転写バイアスが印加される。これにより、ドラム１側のトナー像が順次に記録材Ｐの面に転写されていく。
【００３８】
ニップ部Ｎを出た記録材Ｐはドラム１の面から分離されて定着装置８に導入される。本実施例において、定着装置８はヒートローラ定着装置であり、記録材Ｐは定着ニップ部で挟持搬送されて熱と圧力を受ける。これにより、記録材Ｐ上の未定着トナー像が固着画像として熱圧定着される。そして定着装置８を出た記録材Ｐは画像形成物として装置１００から排出される。また、記録材分離後のドラム１の表面はクリーニングブレード７ａにより転写残トナー等の付着残留物の除去を受けて清浄面化されて、繰り返して画像形成に供される。
【００３９】
（２）帯電ブレード２２
帯電ブレード２２は、ドラム１の水平方向よりβ゜（図２：ドラム１の中心（回転軸線）を通る水平線と、ブレード２２とドラム１の当接位置とドラム中心とを結んだ線とがなす角度）のドラム位置においてドラム１の回転に対してカウンター方向に当接させている。また、図３のようにブレード２２を仮想のドラム１に対して侵入（侵入させる量を以後「侵入量δ」と称する）させることにより実際にはドラム１と帯電ブレード２２を圧接させて帯電ブレードの挙動を安定させている。
【００４０】
また、セッティングアングルθ、即ち侵入量δを０ｍｍとした場合におけるドラム１と帯電ブレード２２とのなす角度θは１５°〜３０°程度がよい。実際の侵入量δとセッティングアングルθの求め方の一例を示す。侵入量δとセッティングアングルθは、画像形成時における帯電ブレード２２とドラム１の配置状態から、ドラム１を取り去った状態で測定を行う。図３において、画像形成時にドラム１が配置されてた位置を仮想ドラム１とする。仮想ドラム１の中心を通り帯電ブレード２２の先端のエッジ部を含み、ドラム１と対向する側の面と平行な軸をＸ軸とする。
【００４１】
仮想ドラム１の中心を通りＸ軸に垂直な軸をＹ軸とする。図３のように仮想ドラム１の中心０からの帯電ブレード２２の先端の座標（Ｘ，Ｙ）を測定する。この座標と仮想ドラム１の半径ｒから式（１）および式（２）を用いて侵入量δとセッティングアングルθを求めることができる。
【００４２】
δ＝√（ｒ２−Ｘ２）−Ｙ ・・式（１）
θ＝ｔａｎ−１（Ｘ／ｒ） ・・式（２）
図４の（ａ）は図２の装置１００の帯電ブレード２２を拡大して模式的に示した横断面図、（ｂ）はドラム１に当接して配設されている状態の帯電ブレード２２の先端部の拡大模式図である。本実施例の帯電ブレード２２は、静電潜像が形成されるドラム１に当接して相対的に移動し電圧が印加されることによりドラム１の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材である。そして、ドラム１の表面に対して放電を行うための導電性の帯電部２２０と、ドラム１の表面に対して放電を行わないための非帯電部２２１と、を有する。
【００４３】
非帯電部２２１はドラム１と接触して、帯電部２２０とドラム１との間に放電可能な間隙ｇを設けることが可能である。非帯電部２２１は、非帯電部２２１からドラム１の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が帯電部２２０よりも高抵抗の物質で構成されている。帯電部２２０は、ドラム１と対向する方向に対して突出する凸形状部２２０ａを有しており、凸形状部２２０ａは、表層部２２０ｂと、表層部２２０ｂの内側の内側部２２０ｃを備えている。
【００４４】
そして、帯電部材２２は、凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂと内側部２２０ｃを支持する凸形状支持部２２１を備え、内側部２２０ｃは、凸形状支持部２２１よりも柔らかいことを特徴とする帯電部材である。本実施例の帯電ブレード２２においては、上記の非帯電部２２１と凸形状支持部２２１を、その両方を兼ねる単一の絶縁性弾性ブレード（帯電ブレード基体）として構成している。以下、この単一の絶縁性弾性ブレードを凸形状支持部２２１と記す。
【００４５】
凸形状支持部２２１は、ドラム１の母線方向（ドラム軸線方向）に長い部材であり、ドラム１の画像形成可能領域幅Ｇ（図２３の（ａ）：所定の帯電領域幅）の全幅に対応する長さ寸法を有する。本実施例においては、凸形状支持部２２１は体積抵抗が１×１０１１Ω・ｃｍ以上、マイクロゴム硬度７２度（ＪＩＳ−Ａ）のウレタンゴムを使用している。ウレタンゴムのほかにシリコンゴムなどの絶縁性ゴムを使用しても良い。
【００４６】
帯電部２２０は凸形状支持部２２１のドラム１と対向する側の面に凸形状支持部２２１の長手に沿って凸形状支持部２２１のほぼ全長に亘って設けられている。即ち、帯電部２２０もドラム１の画像形成可能領域幅Ｇの全幅に対応する長さ寸法を有する。
【００４７】
凸形状支持部２２１の短手方向の一端側には凸形状支持部２２１を保持するホルダー２２４が一体に取り付けられている。凸形状支持部２２１とホルダー２２４の取り付け手段は、接着剤、止めネジなど適宜である。ホルダー２２４は本実施例では板金など導電性部材で構成されている。ホルダー２２４と帯電部２２０とは給電体２２９によって電気的に導通させている。
【００４８】
帯電ブレード２２は長手方向をドラム１の母線方向に並行にしてドラム１に対して配列される。そして、凸形状支持部２２１のホルダー２２４側とは反対側のエッジ部をドラム１に接触させ、ホルダー２２４をカートリッジ５０の筺体に固定して、前記エッジ部を所定の押圧力でドラム１に当接させた状態にされる。帯電部２２０の凸形状部２２０ａはドラム１との間に微小空隙ｇを持って非接触に配置される。
【００４９】
導電性のホルダー２２４に対して帯電バイアス印加電源Ｅから所定の帯電バイアスが印加され、そのバイアスが、ホルダー２２４、給電体２２９を介して帯電部２２０に印加される。これにより、帯電部２２０の凸形状部２２０ａとドラム１との間の微小空隙ｇにおいて帯電部２２０からドラム１の表面に対して放電がなされて回転するドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に帯電される。
【００５０】
図４の（ｂ）に帯電ブレード２２をドラム１に当接幅Ｉで当接させた状態を示す。帯電が安定して行われるには帯電部２２０の凸形状部２２０ａとドラム１との間の微小空隙ｇは７．５μｍ以上１５０μｍ以下、望ましくは７．５μｍ以上１００μｍ以下とすることが必要である。微小空隙ｇが７．５μｍ未満ではパッシェンの法則より放電が起こらない。一方、微小空隙ｇが１５０μｍ以上では放電は起こるが不均一な放電であり、画像形成時には斑点状の不良画像となって現れる。
【００５１】
帯電部２２０はゴムに導電粉を添加して抵抗値を１×１０３〜１×１０９Ω・ｃｍに制御している。ゴムは、ＳＢＲ、ＢＲ、ＥＰＤＭ、ウレタン、シリコンゴム、クロロプレン、エピクロルヒドリンゴム等である。導電粉は、カーボンブラックや金属酸化物（酸化亜鉛・酸化チタン等）などである。
【００５２】
１×１０３Ω・ｃｍより小さい抵抗である場合には、ドラム１上にブツ等の不良部があった場合に電流リークを生じてしまい、いわゆる“横抜け”（反転現像の場合は、“横黒帯”）という画像不良を生じてしまう。また１×１０９Ω・ｃｍ以上になると抵抗が大きくなり、印加した電圧の減衰が大きく、帯電性が劣化してしまう。従って、帯電部２２０の抵抗値は、１×１０３Ω・ｃｍ〜１×１０９Ω・ｃｍが望ましい。
【００５３】
本実施例の帯電部２２０の凸形状部２２０ａは、導電化のためのカーボンブラックを分散させたポリウレタンの導電性と可撓性を有するシート状部材を用いて表層部２２０ｂとして凸形状に設けた。シートの厚さは帯電部２２０の柔軟性の観点から５０μｍ以上２００μｍ以下が望ましい。また、表層部２２０ｂの内側には内側部２２０ｃを備えており、内側部２２０ｃは凸形状支持部２２１よりも柔らかい。本実施例において内側部２２０ｃは発泡ポリウレタン（発泡体）である。
【００５４】
本実施例における帯電ブレード２２の仕様は下記のとおりである。
【００５５】
ａ）ブレード自由長Ｌ：７．０ｍｍ
ｂ）先端からの距離Ｊ：２．０ｍｍ
ｃ）支持位置間の距離（点Ａ−点Ｂ間の距離）Ｋ：２．０ｍｍ
ｄ）凸形状支持部２２１
・ウレタンゴム
・マイクロゴム硬度：７２度（ＪＩＳ−Ａ）
・体積抵抗：１×１０１１Ω・ｃｍ以上
ｅ）表層部２２０ｂ
・カーボン分散のポリウレタンシート
・体積抵抗値：１×１０５Ω・ｃｍ
・シート厚さ：１５０μｍ
・シート長さ（横断面方向の長さ）：２．４ｍｍ
ｆ）内側部２２０ｃ
・発泡ポリウレタン
・マイクロゴム硬度：３０度（ＪＩＳ−Ａ）
上述のように、本実施例の帯電ブレード２２は、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの内側部２２０ｃと凸形状支持部２２１の硬度の関係が、凸形状支持部２２１＞内側部２２０ｃ、となっており、内側部２２０ｃは凸形状支持部２２１よりも柔らかい。ここでいう硬度は、凸形状支持部２２１および内側部２２０ｃから測定用試料を切り出し、アスカーゴム硬度計ＪＡ型を用いて測定圧１０００ｇとしたときの測定値である。従って、帯電ブレード２２をドラム１に圧接したときの帯電部２２０の凸形状部２２０ａの変形量が大きくなるため凸形状部２２０ａの高さが低くなる。
【００５６】
（３）検証実験
次に、本実施例の帯電ブレード２２を採用したカートリッジ５０を着脱可能とした画像形成装置１００を用いて画出し試験をおこなった。画出し試験はブレード侵入量δの異なるカートリッジを６種類準備し、常温常湿環境２３℃／５０％において８０００枚の通紙試験を行った。また、比較のために本実施例の帯電ブレード２２とは異なる構成の以下の比較例１と２の帯電ブレード２２においても同様の通紙試験を行った。
【００５７】
比較例１の帯電ブレード２２（図５の（ａ））：帯電部２２０としての凸形状部２２０ａを一体に設けた導電性ウレタンゴム部（凸形状支持部）２２２からなる帯電ブレード。帯電ブレード２２のドラム１との当接部である先端部、即ち非帯電部２２１は絶縁性ウレタンゴムを成形して具備させた。凸形状部２２０ａは凸形状支持部２２２に一体に設けられているため柔軟性を有していない。
【００５８】
比較例２の帯電ブレード２２（図５の（ｂ））：帯電部２２０として導電性部材２２２を絶縁性ウレタンブレード２２１のドラム１側の面に備えた帯電ブレード。
【００５９】
ａ）帯電ブレード設定条件
・侵入量δ（ｍｍ）＝０．５、０．７、０．９、１．１、１．３、１．５
・セッティングアングルθ＝２５°
ｂ）画出し条件
・プロセススピード：１００ｍｍ／ｓｅｃ
・ドラム１の径：φ２４
・クリーニングブレード７ａ：ウレタンゴム、カウンター当接
・帯電ブレード２２に対する印加バイアス：ＤＣ−１０５０Ｖ
・電位設定：暗部ＶＤ＝−５００Ｖ、明部ＶＬ＝−１５０Ｖ、
ハーフトーン部ＶＨ＝−３５０Ｖ
結果を表１に示す。本実施例の帯電ブレード２２を用いた画像形成装置では通紙試験の結果、ブレード侵入量δの異なる場合においても８０００枚程度まで帯電性を損なうことがなかった。本実施例を用いていない比較例１と比較例２の帯電ブレード２２ではスジ状の不均一帯電画像の発生やブレード侵入量δによって画質に大きなばらつきがあった。
【００６０】
【表１】
【００６１】
これは次のように考えられる。比較例１は、帯電部２２０の凸形状部２２０ａにおいて帯電を行う構成である。この構成は帯電を担う帯電部２２０がブレード先端から離れているため、ブレード侵入量δが小さいときはブレード先端からすり抜けるトナーなどによる帯電部２２０の汚れはないので良好な出力画像が得られた。
【００６２】
ブレード侵入量δがδ＝０．９ｍｍ程度になるとドラム１と帯電部２２０の微小空隙が狭くなるため帯電部２２０に汚れが軽微に付着し、実用上問題ないレベルのスジ状の不均一画像が発生した。そして、δ＝１．１ｍｍよりも大きいときは図６の（ａ）のように帯電部２２０の凸形状部２２０ａがドラム１と接触してしまい、帯電部２２０がひどく汚れ、帯電が不安定になった。その結果、スジ状の不均一画像が発生した。
【００６３】
比較例２では、帯電性を確保するために帯電部２２０をできるだけブレード先端に近づけることが求められる。ブレード侵入量δが小さいときはブレード先端からすり抜けるトナーなどが帯電部２２０に付着しても、少量の汚れのため実使用上問題ないレベルの画像が得られた。
【００６４】
しかしながら、ブレード侵入量δがδ＝０．９ｍｍ以上に大きくなると図６の（ｂ）のようにやはり帯電部２２０がドラム１と接触してしまい、帯電部２２０がひどく汚れ、帯電が不安定になった。その結果、スジ状の不均一画像が発生した。
【００６５】
一方、本実施例では侵入量δ＝１．１ｍｍでは問題ない良好な画像が得られ、δ＝１．３ｍｍにおいても実用上問題ないレベルの画像であり、比較例１および比較例２に比べてブレード侵入量δの広い範囲で安定して良好な出力画像が得られた。
【００６６】
ここで個体ばらつきによって帯電ブレード２２の侵入量δが異なるときの本実施例の動作について図を用いて説明する。
【００６７】
図１の（ａ）のように侵入量δ＝０ｍｍの時は、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部（導電シート）２２０ｂを支持している部分である点Ａと点Ｂとの間の距離は距離Ｙ０である。侵入量δ＝１．１ｍｍの時は凸形状支持部（基体）２２１が弾性的に変位し、点Ａと点Ｂとの間の距離は図１の（ｂ）の距離Ｙ１のように変位量Ｚｍｍだけ長くなる。このとき表層部２２０ｂは点Ａおよび点Ｂにあわせて引っ張られるため、図１の（ａ）中の凸形状部２２０ａの高さＸ（点Ｃと点Ｄとの間の距離）は図１の（ｂ）のように距離Ｘ１に収縮する。
【００６８】
例えば侵入量がΔδだけ大きくなったとき、図７の（ａ）のように点Ａ−点Ｂ間はΔＺ１だけ弾性的に変位する（ブレードの湾曲）。このとき、図７の（ｂ）に示すように比較例１では微小空隙ｇがΔｇだけ変化するのに対して、本実施例では帯電部２２０の凸形状部２２０ａの収縮があるため微小空隙ｇはΔｇ１＝Δｇ−（Ｘ−Ｘ１）の少ない変化となる。その結果、侵入量δと微小空隙ｇの関係のように比較例１と比べて侵入量δの広い範囲で安定した帯電が行える微小空隙を確保できた。
【００６９】
つまり、帯電ブレード２２が侵入量δｍｍで設定されたとき、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの高さが侵入量δに応じて変化し、広い範囲で帯電部２２０の凸形状部２２０ａとドラム１の表面との微小空隙ｇが確保されるので、安定した帯電が可能となった。
【００７０】
ここで、特許文献３の帯電ブレードは比較例１の帯電ブレードに対応しており、変位時に凸形状部以外が変形して凸形状部の高さがあまり変化しない。これに対して実施例の構成の帯電ブレード２２は変位時に凸形状部が容易に変形することで、高さが侵入量δに応じて変化し、広い範囲で微小空隙ｇが確保されるので、安定した帯電が可能となった。
【００７１】
また、ブレード長手方向における画像の均一性についても本実施例の帯電ブレード２２は良好であった。これは、次のように考えられる。図８はブレード侵入量δ＝１．２ｍｍのときのブレード長手位置における帯電ブレード２２とドラム１との当接幅Ｉ（図４の（ｂ））である。
【００７２】
当接幅Ｉはブレード長手中央が端部よりも当接幅Ｉが狭くなっている。これはドラム１の撓みなどによって中央領域の帯電ブレード２２の侵入量δが小さくなっているためと考えられる。特に、本実施例のように小径のドラム１を用いた場合は撓みが大きくなるため、中央領域と端部領域での帯電ブレード２２の侵入量δの差が顕著になる。このとき、本実施例の帯電ブレード２２では帯電ブレードの侵入量δの広い範囲において安定した帯電が行えるので、長手方向にも均一な画像が得られたと考えられる。
【００７３】
本実施例において帯電ブレード２２は、帯電部２２０として、導電性・可撓性を有するシートからなる表層部２２０ｂと発泡ウレタンからなる内側部２２０ｃを備えた凸形状部２２０ａ、および絶縁部である凸形状支持部２２１を有する形態の帯電ブレードとした。しかしながら、帯電部２２０の凸形状部２２０ａは、凸形状支持部２２１の変位量に応じて高さが低くなる構成であれば上記の構成に限るものではない。
【００７４】
たとえば、図９の（ａ）や（ｂ）のように、凸形状支持部２２１は、先端部の厚みＳ１に対して帯電部２２０の凸形状部２２０ａを支持する部分の厚みＳ２が薄くなっていてもよい。また、（ｃ）のように、凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂは多層構造２２０ｂ１・２２０ｂ２としても良い。
【００７５】
また、本実施例では、凸形状支持部２２１に、絶縁性ウレタンを使用した。しかしながら、図１０の（ａ）や（ｂ）のような帯電ブレード形態にすることもできる。即ち、凸形状支持部２２２を例えばカーボンなどを添加して抵抗が１×１０３Ω・ｃｍ程度の導電性ウレタンとする。帯電部２２０の凸形状部２２０ａとして、導電性ウレタンで成形した中空部分（内側部）２２０ｃに、ドラムリーク抑制の表層部２２０ｂを備える。そして、ブレード先端部を絶縁性ウレタンによる非帯電部２２１とした帯電ブレード２２の形態である。
【００７６】
この形態の帯電ブレード２２も同様の効果が得られる。更に、導電性ウレタンで形成した凸形状支持部２２２介して帯電部２２０に帯電バイアス供給が行えるため、給電体２２９が不要になるためバイアス供給の安定化、ブレード構成の簡易化が可能となる。
【００７７】
また、ドラム１と当接する非帯電部２２１の形状は特に指定するものではなく、図１１（ａ）のように当接部が曲率を持つ形状や、（ｂ）のような非帯電部２２１の先端が円弧形状でも良い。また、非帯電部２２１はドラム１の表面を帯電するための放電が生じなければ良く、図１０の（ｃ）のように多層構成とし、先端部と帯電部２２０の間に絶縁部２２１を有していれば先端部は導電部２２２であっても良い。
【００７８】
本実施例の帯電ブレード２２において、ドラム１に接触し、ドラム１の表面に対して放電を行わないための非帯電部２２１は、ドラム１の表面の画像形成可能領域幅Ｇの全幅に渡って当接してドラム１の表面を摺擦している。しかし、帯電ブレード２２の先端とドラム１とはブレード長手に一様に当接している必要はない。帯電部（放電部）２２０とドラム１の表面との間に放電に要する微小空隙ｇを持って非接触に配置されていれば良い。図１２のように、ブレード長手両端部に凸部２２ａを設けた帯電ブレード２２が凸部２２ａのみでドラム１と当接するように配置しても同様の効果が得られる。
【００７９】
以上のように、本実施例によって、帯電ブレード侵入量δの広い範囲において安定して良好な出力画像が得られる。また、ブレード長手方向においても均一な出力画像が得られる。
【００８０】
［実施例２］
（１）帯電ブレード構成
本実施例の帯電ブレードは、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂと凸形状支持部２２１の間に空間があることに特徴がある。即ち、図１３のように、凸形状部２２０の内側部２２０ｃは空間とし、帯電ブレード２２の侵入量δに対して集中的に湾曲する部分（湾曲可能部）２２５として、凸形状支持部２２１である絶縁性ウレタンには、切り欠き部分２２５ａを設けたところにある。具体的には、ブレード２２のドラム１と当接する先端部分の厚みＳ１と切り欠き部分２２５ａの厚みＳ２の関係が、Ｓ１＞Ｓ２、となる部分を持つ。
【００８１】
つまり、先端部のブレードの厚みに対して、凸形状支持部のブレードの厚みが薄くなっていることを特徴とする。本実施例の帯電ブレード２２における集中的に湾曲する部分２２５の詳細を以下に示す。
【００８２】
・先端からの距離Ｊ：２．０ｍｍ
・支持位置間の距離（点Ａ−点Ｂ間の距離）Ｋ：２．０ｍｍ
・ブレード厚みＳ１：２．０ｍｍ
・切り欠き部分厚みＳ２：１．０ｍｍ
次に帯電部２２０について説明する。本実施例では、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂとして、実施例１と同様の導電性の可撓性シートを用いた。そして、その表層部２２０ｂを帯電部２２０として集中的に湾曲する部分２２５を含むように図１３中の点Ａおよび点Ｂに支持し、凸形状部２２０ａとして円弧状に備えた。集中的に湾曲する部分２２５と帯電部２２０のほかの帯電ブレード構成は実施例１で記載した構成と同様である。表層部２２０ｂとしての可撓性シートの詳細を以下に示す。
【００８３】
・カーボン分散のポリウレタンシート
・体積抵抗値：１×１０５Ω・ｃｍ
・シート厚さ：１５０μｍ
・シート長さ（横断面方向の長さ）：２．６ｍｍ
（２）検証実験
次に、本実施例の帯電ブレード２２を採用したカートリッジ５０を着脱可能とした画像形成装置を用いて画出し試験をおこなった。画出し試験は、実施例１と同様に、ブレード侵入量δの異なるカートリッジを準備し、常温常湿環境２３℃／５０％（Ｎ／Ｎ環境）において８０００枚の通紙試験を行った。また、比較のために実施例１の帯電ブレード２２においても同様の画出し試験を行った。結果を表２に示す。
【００８４】
【表２】
【００８５】
本実施例の帯電ブレード２２を用いた画像形成装置では、ブレード侵入量δがδ＝０．５ｍｍからδ＝１．５ｍｍの範囲で問題ない良好な画像が得られ、前記実施例１に比べて良好な画像が得られる侵入量δの範囲が広がった。
【００８６】
これは次のように考えられる。図１４の（ａ）に示すように侵入量δに対する点Ａ−点Ｂ間の距離Ｙの変位量Ｚが実施例１と比較して実施例２は大きい。前述の実施例１の形状では侵入量δによって生じる応力は帯電ブレード２２全体にほぼ均等に発生する。このため、帯電部２２０を備えた部分（点Ａ−点Ｂ間）に加わる応力は侵入量δによって生じる応力全体の一部分でしかない。従って、帯電部２２０が伸びる方向の力が小さく距離Ｙの変位量Ｚが小さいため、凸部の高さＸの収縮は小さい。
【００８７】
一方、本実施例の帯電ブレード２２は凸形状支持部として集中的に湾曲する部分２２５を有しており、侵入量δによって生じる応力が集中的に湾曲する部分に発生する。従って、侵入量δがΔδｍｍ変化したときの変位量Ｚは図１４の（ａ）のように実施例１ではΔＺ１ｍｍであったのに対して本実施例ではΔＺ２ｍｍと大きくなる。その結果、帯電部２２０を備えた部分（点Ａ−点Ｂ間）が伸びる方向の力が大きくなり、帯電部２２０である凸部の高さＸの収縮が大きくなる。
【００８８】
従って、侵入量δの変化Δδによる微小空隙の変化Δｇは図１４の（ｂ）に示すとおり実施例１ではΔｇ１であったが、本実施例ではΔｇ２のように小さくできる。その結果、侵入量δの変化Δδに対する微小空隙の変化Δｇを小さくできるため、実施例１よりも広い範囲の侵入量δにおいて安定した帯電に必要な微小空隙ｇを確保することができた。
【００８９】
本実施例では集中的に湾曲する部分２２５として横断面長方形形状の切り欠き部２２５ａを設けたが、切り欠き部２２５ａの横断面形状は図１５の（ａ）の逆さ台形、（ｂ）の台形、（ｃ）の円弧としても良い。あるいは、（ｄ）のように基体２２１の絶縁性ウレタン部分を略Ｌ字形状としてホルダー２２４に固定支持しても、同様の効果が得られる。
【００９０】
本実施例では、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの凸形状支持部２２１に、絶縁性ウレタンを使用した。しかしながら、図１６の（ａ）や（ｂ）のような帯電ブレード形態にすることもできる。即ち、凸形状支持部２２２を例えばカーボンなどを添加した導電性ウレタンとする。そして、先端部を絶縁性ウレタンによる非帯電部２２１とした帯電ブレード２２の形態である。
【００９１】
この形態の帯電ブレードでも同様の効果が得られる。更に、導電性ウレタンで形成した凸形状支持部２２２介して帯電部２２０に帯電バイアス供給が行えるため、給電体２２９が不要になるためバイアス供給の安定化、ブレード構成の簡易化が可能となる。
【００９２】
以上のように、本実施例によって帯電ブレード侵入量δの広い範囲において安定して良好な出力画像が得られる。また、長手方向においても均一な出力画像が得られる。
【００９３】
［実施例３］
（１）帯電ブレード構成
本実施例の帯電ブレードは、凸形状支持部の少なくとも一部は、金属板バネ部材であることを特徴とする。
【００９４】
具体的には、本実施例では、図１７のように、金属板バネ部材２２５としてリン青銅の板バネ部材を用いている。そして、その先端に、ドラム１の表面に対して放電を行わないための非帯電部（絶縁部）２２１を絶縁性ウレタンゴムで成形する。更に、板バネ部材２２５の非帯電部２２１側とは反対側をホルダー２２４に固定した。そして、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂとして導電性の可撓性シートを用い、表層部２２０ｂを、板バネ部材２２５の領域を含むように図１７中の点Ａおよび点Ｂに支持させて、凸形状部２２０ａとして円弧状に備えた。
【００９５】
つまり、本実施例の帯電ブレード２２の特徴は、実施例２における集中的に湾曲する部分２２５が金属板バネ部材２２５であり、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂとして導電性の可撓性シートを凸形状に備えたところにある。本実施例において、上記の帯電ブレード２２以外の画像形成装置の構成は前記実施例１と同様である。
【００９６】
集中的に湾曲する部分２２５について説明する。本実施例の帯電ブレード２２の集中的に湾曲する部分２２５となる支持部材２２３には本実施例ではリン青銅を使用している。更に、支持部材２２３はホルダー２２４に固定支持される。前記実施例２のように集中的に湾曲する部分２２５がウレタンなどの高分子材料の場合は画像形成装置の使用環境によって弾性が異なる。
【００９７】
一方、リン青銅などの金属薄板バネは使用環境による弾性の変化がほとんどない。従って、図１８に示す侵入量δと帯電部２２０を備えた部分（点Ａ−点Ｂ間）の変位量Ｚの関係は、実施例２と本実施例３とでは次のようになる。
【００９８】
即ち、実施例２の帯電ブレード２２では、高温高湿環境３２．５℃／８０％（「Ｈ／Ｈ環境）と低温低湿環境１５℃／１０％（Ｌ／Ｌ環境）とで環境による差が生じている。これに対して、本実施例３の帯電ブレード２２では使用環境による変位量Ｚの差が小さい。つまり、本実施例３では集中的に湾曲する部分２２５にリン青銅を用いることで変位量Ｚは使用環境による影響が軽減される。本実施例のほかにも支持部材２２３にはＳＵＳなどの金属薄板バネを用いても良い。
【００９９】
次にホルダー２２４について説明する。本実施例ではホルダー２２４として鉄鋼板を使用しており、支持部材２２３であるリン青銅を溶接によって固定支持し、更にホルダー２２４をカートリッジ５０の筐体に固定支持している。ホルダー２２４は画像形成装置本体に取り付けても良いし、あるいは支持部材２２３を直接カートリッジ５０の筐体や画像形成装置本体に固定支持しても良い。
【０１００】
次に帯電部２２０について説明する。本実施例では、帯電部２２０の表層部２２０ｂに多層構成２２０ｂ−１、２２０ｂ−２の導電性の可撓性シートを使用している。導電性の可撓性シートは、抵抗が１×１０５Ω・ｃｍ〜１×１０６Ω・ｃｍ、シートの総膜厚１５０μｍに調整された、内側層２２０ｂ−２と表層２２０ｂ−１からなる２層構成のシートである。内側層２２０ｂ−２と表層２２０ｂ−１の詳細は以下のとおりである。
【０１０１】
・内側層２２０ｂ−２：抵抗４×１０３Ω・ｃｍ、膜厚１００μｍ
・表層２２０ｂ−１：抵抗７×１０１０Ω・ｃｍ、膜厚５０μｍ
表層２２０ｂ−１に高抵抗層を設けることでドラム１上のピンホールなどに起因するリークの発生を抑制できる。上記の可撓性シートを、帯電部２２０の凸形状部２２０ａの表層部２２０ｂとして、実施例２と同様に、集中的に湾曲する部分２２５を含むように図１７中の点Ａおよび点Ｂに支持し、円弧状に備えた。本実施例の帯電ブレード２２の詳細を以下に示す。
【０１０２】
ａ）先端部および集中的に湾曲する部分２２５
・先端部の距離Ｊ：３．５ｍｍ
・支持位置間の距離（点Ａ−点Ｂ間の距離）Ｋ：３．５ｍｍ
・先端部厚みＳ１：２．０ｍｍ
ｂ）帯電部２２０
・シート厚さ：１５０μｍ
・シート長さ（横断面方向の長さ）：４．５ｍｍ
ｃ）支持部材２２３
・リン青銅：厚み＝０．１ｍｍ
ｄ）ホルダー２２４
・鉄綱板：厚み＝１．２ｍｍ
次に帯電バイアス供給について説明する。本実施例ではホルダー２２４に鉄綱板（導電性材料）を使用しており、ホルダー２２４を介して帯電部２２０に帯電バイアスを供給する構成としている。ホルダー２２４を介して帯電部２２０に帯電バイアス供給が行えるため、給電体２２９が不要になるためバイアス供給の安定化、ブレード構成の簡易化が可能となる。
【０１０３】
（２）検証実験
次に本実施例の帯電ブレード２２を用いてブレード侵入量δの異なるプロセスカートリッジ５０を準備し、このプロセスカートリッジを着脱可能とした画像形成装置を用いて画出しテストを行った。画出しテストは、Ｈ／Ｈ環境、常温常湿環境２３℃℃／５０％（Ｎ／Ｎ環境）、Ｌ／Ｌ環境において行った。画出しの条件は次に示す通りである。結果を表３に示す。
【０１０４】
ａ）帯電ブレード設定条件
・侵入量δ（ｍｍ）＝０．３、０．５、０．７、０．９、１．１、１．３、
１．５、１．７
・セッティングアングルθ＝２０°
ｂ）画出し条件
・プロセススピード：１００ｍｍ／ｓｅｃ
・ドラム径：φ２４
・クリーニングブレード：ウレタンゴム、カウンター当接
・帯電印加バイアス：ＤＣ−１０５０Ｖ
【０１０５】
【表３】
【０１０６】
集中的に湾曲する部分２２５にリン青銅を使用することによって、点Ａ−点Ｂ間の変位量Ｚが環境に影響されなくなり、帯電部２２０の凸形状分２２０ａの収縮が安定するため良好な出力画像が得られたと考えられる。
【０１０７】
また、本実施例ではリン青銅のドラム１と当接する先端部２２１に絶縁性ウレタンを使用した。しかし、先端部にカーボンなどを添加した導電性ウレタン２２２を使用して、図１９の（ａ）や（ｂ）のように、ドラム１と当接する部分２２１のみを絶縁性ウレタンとした帯電ブレード２２の形態でも同様の効果が得られる。
【０１０８】
以上のように、本実施例によって帯電ブレード２２の侵入量δの広い範囲において環境に影響されずに安定して良好な出力画像が得られる。また、長手方向においても均一な出力画像が得られる。
【０１０９】
［実施例４］
（１）帯電ブレード構成
図２０は本実施例の帯電ブレード２２の説明図である。本実施例の帯電ブレード２２は実施例３（図１７）と同様の形態の帯電ブレード２２であるが、これをクリーニング兼帯電ブレードとしているものである。即ち、ドラム１に接触し、ドラム１の表面に対して放電を行わないための非帯電部２２１がドラム表面をクリーニングするための機能を満足する構成にしてクリーニングブレード兼用の帯電ブレードとしたところに特徴がある。非帯電部２２１はドラム１の表面の画像形成可能領域幅の全幅に渡って当接してドラム１の表面を摺擦する。
【０１１０】
本実施例では非帯電部２２１はウレタンなどの弾性部材からなり、ドラム１と圧接することにより、ドラム１上のトナーなどを掻き落すクリーニング機能をもつ。このクリーニング兼用帯電ブレードによりプロセスカートリッジおよび画像形成装置の小型化、コストダウンが可能となる。
【０１１１】
この非帯電部２２１が残留トナーなどのクリーニングを確実に行うためには、以下のような設定が必要である。非帯電部２２１のドラム１に対する接触線圧ＮＦは１．０ｇｆ／ｍｍ以上に設定する必要があり、好ましくは２ｇｆ／ｍｍ以上である。このとき、非帯電部２２１をドラム１に圧接させた場合の侵入量δは、侵入量δ＝０．４ｍｍ〜１．６ｍｍ程度、好ましくは侵入量δ＝０．６ｍｍ〜１．３ｍｍがよい。また、セッティングアングルθ、即ち絶縁部２２１の侵入量δを０ｍｍとした場合におけるドラム１と非帯電部２２１先端部とのなす角度Ｓａは１５°〜３０°程度が好ましい。
【０１１２】
また、非帯電部２２１とドラム１との接触幅Ｉは、クリーニング性能を維持するためには１０μｍ〜１２０μｍ程度がよく、特に２０μｍ〜８０μｍ程度が好ましい。ワーキングアングル、即ち非帯電部２２１の先端部と、ドラム１との接触部における接線とのなす角度をＷａとすると、良好なクリーニング効率を得るためのワーキングアングルＷａは４°〜１７°程度がよい。図２０の（ａ）において非帯電部２２１は厚さＳ１＝１ｍｍ〜３ｍｍ程度、マイクロゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）は３０°〜８５°程度のものが使用される。また、先端部分の角度γは９０°、あるいは７０°〜９０°の鋭角のものが良い。
【０１１３】
（２）検証実験
次に、本実施例の帯電ブレード２２をクリーニング兼帯電ブレードとして用いて、ブレード侵入量δの異なる図２１のようなプロセスカートリッジ５０を準備し、このプロセスカートリッジを着脱可能とした画像形成装置を用いて耐久試験を行った。耐久試験はＮ／Ｎ環境で通紙８０００枚行った。結果を表４に示す。
【０１１４】
＜帯電ブレード２２＞
ａ）非帯電部２２１
・材質：ウレタンゴム
・硬度（ＪＩＳ−Ａ）：７２°
・厚みＳ１：２ｍｍ
・先端部の距離Ｊ：３．５ｍｍ
・角度γ：９０°
ｂ）表層部２２０ｂおよび集中的に湾曲する部分２２５
・２層からなる可撓性シートであり、前記実施例３と同様。
【０１１５】
・下層２２０ｂ−２：抵抗４×１０３Ω・ｃｍ、膜厚１００μｍ
・表層２２０ｂ−１：抵抗７×１０１０Ω・ｃｍ、膜厚５０μｍ
・シート長さ（横断面方向の長さ）：４．５ｍｍ
・支持位置間の距離（点Ａ−点Ｂ間の距離）Ｋ：３．５ｍｍ
ｃ）支持部材２２３
・リン青銅：厚み＝０．１ｍｍ
ｄ）ホルダー２２４
・鉄綱板：厚み＝１．２ｍｍ
ｅ）帯電ブレード設定条件
・セッティングアングルθ：２０°
・侵入量δ（ｍｍ）：０．３、０．５、０．７、０．９、１．１、１．３、
１．５、１．７
・ワーキングアングルＷａ：８°〜１５°
・接触幅Ｉ：３０μｍ〜７０μｍ
＜画出し条件＞
・プロセススピード：１００ｍｍ／ｓｅｃ
・ドラム径：φ２４
・帯電印加バイアス：ＤＣ−１０５０Ｖ
【０１１６】
【表４】
【０１１７】
侵入量δ＝０．３ｍｍのときは、帯電性は実用上問題なく良好なレベルであったが、クリーニング性は接触線圧が不足したために不十分なレベルであった。侵入量δ＝１．７ｍｍのときは、帯電性は帯電部２２０がドラム１表面と接触したためにスジ状の帯電不均一となり、クリーニング性は接触幅Ｉが広くなりすぎたために不十分なレベルとなっていた。侵入量δ＝０．５ｍｍ〜１．５ｍｍにおいては、帯電性およびクリーニング性において良好なレベルであり、良好な画像が得られた。
【０１１８】
以上のように、本実施例によって帯電ブレード侵入量δの広い範囲において安定して良好な出力画像を得ることができる小型の画像形成装置が得られる。また、長手方向においても均一な出力画像が得られる。
【０１１９】
［その他の事項］
１）本発明において静電潜像が形成される像担持体は、実施例の電子写真方式における電子写真感光体に限られない。静電記録方式における静電記録誘電体であっても良い。また、像担持体はドラム型に限られない。エンドレスの回動ベルトや走行される有端ベルトの形態であってもよい。また、像担持体は搬送手段で搬送されるシート状部材（エレクトロファックス紙、静電記録紙）の形態であってもよい。
【０１２０】
２）像担持体と帯電部材の相対的な移動には、実施例のように固定の帯電部材に対して像担持体が移動する形態に限られず、固定の像担持体に帯電部材が移動する形態、帯電部材と像担持体の両方が移動する形態も含まれる。
【０１２１】
３）帯電部材の像担持体に対する当接は実施例のカウンター方向当接に限られず、順方向当接でも良い。また、エッジ当接に限られず、腹当て当接でも良い。
【０１２２】
４）本発明において帯電部材による像担持体表面の帯電には像担持体表面を除電処理するための帯電も含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２３】
１・・像担持体、２２・・ブレード状の帯電部材、２２０・・帯電部、２２１・・非帯電部（凸形状支持部）、ｇ・・放電可能な間隙、２２０ａ・・凸形状部、２２０ｂ・・表層部、２２０ｃ・・内側部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより前記像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材であって、
前記像担持体の表面に対して放電を行うための帯電部と、前記像担持体の表面に対して放電を行わないための非帯電部と、を有し、
前記非帯電部は前記像担持体と接触して、前記帯電部と前記像担持体との間に放電可能な間隙を設けることが可能であり、
前記非帯電部は、前記非帯電部から前記像担持体の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が前記帯電部よりも高抵抗の物質で構成されており、
前記帯電部は、前記像担持体と対向する方向に対して突出する凸形状部を有しており、
前記凸形状部は、表層部と、前記表層部の内側の内側部を備え、
前記帯電部材は、前記表層部と前記内側部を支持する凸形状支持部を備え、
前記内側部は、前記凸形状支持部よりも柔らかい、
ことを特徴とする帯電部材。
【請求項２】
静電潜像が形成される像担持体に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより前記像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材であって、
前記像担持体の表面に対して放電を行うための帯電部と、
前記像担持体の表面に対して放電を行わないための非帯電部と、を有し、
前記非帯電部は前記像担持体と接触して、前記帯電部と前記像担持体との間に放電可能な間隙を設けることが可能であり、
前記非帯電部は、前記非帯電部から前記像担持体の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が前記帯電部よりも高抵抗の物質で構成されており、
前記帯電部は、前記像担持体と対向する方向に対して突出する凸形状部を有しており、
前記凸形状部の表層を表層部としており、
前記帯電部材は、前記表層部を支持する凸形状支持部を備え、
前記表層部と前記凸形状支持部の間に空間がある
ことを特徴とする帯電部材。
【請求項３】
先端部のブレードの厚みに対して、前記凸形状支持部のブレードの厚みが薄くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材。
【請求項４】
前記凸形状支持部の少なくとも一部は、金属板バネ部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材。
【請求項５】
前記内側部は発泡体であることを特徴とする請求項１に記載の帯電部材。
【請求項６】
前記凸形状部の表層部は可撓性を有するシート状部材であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の帯電部材。
【請求項７】
前記非帯電部は前記像担持体の表面の画像形成可能領域幅の全幅に渡って当接して前記像担持体の表面を摺擦することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の帯電部材。
【請求項８】
静電潜像が形成される像担持体の表面を一様に帯電する帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電源と、を備えた画像形成装置であって、前記帯電部材が請求項１乃至７の何れか一項に記載の帯電部材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより前記像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材であって、
前記像担持体の表面に対して放電を行うための帯電部と、前記像担持体の表面に対して放電を行わないための非帯電部と、を有し、
前記非帯電部は前記像担持体と接触して、前記帯電部と前記像担持体との間に放電可能な間隙を設けることが可能であり、
前記非帯電部は、前記非帯電部から前記像担持体の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が前記帯電部よりも高抵抗の物質で構成されており、
前記帯電部は、前記像担持体と対向する方向に対して突出する凸形状部を有しており、
前記凸形状部は、表層部と、前記表層部の内側の内側部を備え、
前記帯電部材は、前記表層部と前記内側部を支持する凸形状支持部を備え、
前記内側部は、前記凸形状支持部よりも柔らかい、
ことを特徴とする帯電部材。
【請求項２】
静電潜像が形成される像担持体に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより前記像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材であって、
前記像担持体の表面に対して放電を行うための帯電部と、
前記像担持体の表面に対して放電を行わないための非帯電部と、を有し、
前記非帯電部は前記像担持体と接触して、前記帯電部と前記像担持体との間に放電可能な間隙を設けることが可能であり、
前記非帯電部は、前記非帯電部から前記像担持体の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が前記帯電部よりも高抵抗の物質で構成されており、
前記帯電部は、前記像担持体と対向する方向に対して突出する凸形状部を有しており、
前記凸形状部の表層を表層部としており、
前記帯電部材は、前記表層部を支持する凸形状支持部を備え、
前記表層部と前記凸形状支持部の間に空間がある
ことを特徴とする帯電部材。
【請求項３】
先端部のブレードの厚みに対して、前記凸形状支持部のブレードの厚みが薄くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材。
【請求項４】
前記凸形状支持部の少なくとも一部は、金属板バネ部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材。
【請求項５】
前記内側部は発泡体であることを特徴とする請求項１に記載の帯電部材。
【請求項６】
前記凸形状部の表層部は可撓性を有するシート状部材であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の帯電部材。
【請求項７】
前記非帯電部は前記像担持体の表面の画像形成可能領域幅の全幅に渡って当接して前記像担持体の表面を摺擦することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の帯電部材。
【請求項８】
静電潜像が形成される像担持体の表面を一様に帯電する帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電源と、を備えた画像形成装置であって、前記帯電部材が請求項１乃至７の何れか一項に記載の帯電部材であることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−１２８０７８（Ｐ２０１２−１２８０７８Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７８１８１（Ｐ２０１０−２７８１８１）
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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