JP2003255672A - 帯電ローラ、及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯電ローラ端部おけるドラム削れを防止した
帯電ローラ、及びそれを有する画像形成装置を提供す
る。 【解決手段】 支持部材と支持部材の周囲に弾性体を有
し、像担持体に接触して像担持体表面を帯電する帯電ロ
ーラにおいて、帯電ローラ端部の抵抗が帯電ローラ中央
部の抵抗よりも大きいなるようにしている。また、弾性
体は少なくとも弾性層と抵抗層から成り、体積抵抗値が
「抵抗層＞弾性層」の関係にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
ー等、電子写真方式を利用した画像形成装置の帯電装置
に関する。更に、支持部材上に導電性ゴム等よりなる一
層以上の層を設け、表面を感光ドラムに接触させて電圧
を印加することによって感光ドラムを帯電させる接触帯
電装置における帯電ローラ、及びそれを有するプロセス
カートリッジ及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】潜像担持体たる感光体と、該感光体の周
囲に帯電装置、像露光装置、現像装置、転写装置、クリ
ーニング装置を備えた画像形成装置において、近年では
帯電装置を感光体に当接させて電圧を印加することで、
感光体に電荷を直接的に転移させて感光体表面を所定の
電位に帯電させることが出来る接触帯電装置が主流とな
ってきている。

【０００３】接触帯電装置は、感光体に電荷を直接的に
転移させて感光体表面を所定の電位に帯電させることが
出来るため、帯電装置として従来より広く利用されてい
るコロナ放電装置に比べて、感光体表面に所望の電位を
得るのに必要とされる印加電圧の低電圧化が図れるこ
と、帯電過程で発生するオゾン量が極微量であること、
構成が簡単であり、かつ装置の低コスト化が可能などの
利点を有している。

【０００４】この接触帯電装置に関しては、均一な帯電
処理のために交流電圧に直流電圧を重畳した振動電圧を
帯電ローラに印加し、この帯電ローラを感光体に所定の
圧力で当接させて帯電を行う方式が一般的である。

【０００５】ここで接触帯電装置の帯電部材たる帯電ロ
ーラの代表例としては、図６（ａ）に示すように、芯金
２１上に導電性ゴム等よりなる弾性層３４、その上に抵
抗層たる表層３５を設けた構成や、図６（ｂ）に示すよ
うに、芯金２１上に導電性ゴム等よりなる弾性層３４、
その上に抵抗層３５、更にその上に保護層たる表層３６
を設けている構成などがある。（図６（ａ）（ｂ）はと
もに帯電ローラ端部付近の断面図である。） 一般的に、弾性層３４はゴム材料にカーボン等の導電性
粒子を分散し、加硫、整形、もしくは発泡、加硫して整
形したソリッド形ゴム、あるいはスポンジ系ゴムから成
る層である。抵抗層３５は、ゴム材料、または樹脂材料
に有極性材料を加えるか、又は導電性粒子を分散させて
いる層である。保護層としての表層３６についても抵抗
層と同様に、ゴム材料、または樹脂材料に導電性粒子を
分散させた層である。また、製造コストや生産効率の面
から、抵抗層３５と表層３６は、ディッピング法、やロ
ールコート法により塗工されるのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６（ａ）
（ｂ）で示しているように、抵抗層や表層塗料が溜り易
いため、特に帯電ローラ末端から１ｍｍ以内の所には他
の部分にくらべて盛り上りや凹み等の変形部分３１が生
じてしまう。特に、抵抗層は１５０μｍ〜３５０μｍ程
度の層厚をもたせるために端部における変形が顕著に生
じる。図７は、従来の帯電ローラを感光体に所定の圧力
で当接させた時の帯電ローラ端部付近の概略図である。
図８は帯電ローラの端部付近の感光体への放電領域Ｈを
示す模式図である。

【０００７】一般的に帯電ローラによる感光体の帯電
は、感光体に対する帯電ローラの接触ニップの外側に形
成される微小間隙、すなわち放電領域で行われることが
知られている。よって、帯電ローラの末端部において
は、図８の３２で示すように感光体の回転方向Ｙに幅広
く放電領域が形成される。また帯電ローラ端部の凹み部
３１ではその他の部分に比べ微小間隙の領域が広くなる
ために、図８の３３で示すような放電領域が形成させ
る。従って、画像形成動作を繰り返し行っていくと、帯
電ローラの末端部と凹み部に対向する感光体の表面（図
７の３２、３３参照）は特に劣化し易くなり、その部分
を他の領域と同様にクリーニングブレードで擦過すると
その削れ量はより大きなもとなる。

【０００８】また一般に、感光ドラムの端部では感光層
膜厚が中央部よりも不均一であり、端部の感光層が立ち
上がる部分は膜厚が薄いということも端部削れを押し進
める一つの要因となる。更に、帯電ローラの端部は感光
ドラムの感光層が立ち上がる部分に当接する場合が少な
くない。近年においては、複写機やプリンター等に使用
される画像形成装置の小型化が進むにつれ、感光ドラム
や帯電ローラの長手寸法も画像形成幅（画像領域）ギリ
ギリまで短く設計せざるを得ないからである。これらの
要因が重なり、感光ドラム端部での摩耗は著しく進行す
る。また、このまま摩耗が進むとその摩耗スピードが速
い感光ドラム端部で耐圧低下が発生し、その部分に電流
が集中し、感光ドラム長手全域均一に帯電できず、カブ
リが発生する。

【０００９】本発明の目的は、帯電ローラ端部の凹凸変
形部、並び帯電ローラ末端部におけるドラム削れ及び帯
電不良を防止した帯電ローラ、及びそれを有する画像形
成装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の本発明は、支持部材と該支持部材の周囲に弾
性体を有し、該弾性体を像担持体に接触させ、支持部材
に電圧を印加することによって該像担持体を帯電する接
触型の帯電ローラにおいて、該帯電ローラ端部の抵抗が
該帯電ローラ中央部の抵抗よりも大きいことを特徴とす
る帯電ローラである。

【００１１】上記目的を達成するために、第２の本発明
は、第１の本発明の帯電ローラにおいて、該弾性体が少
なくとも弾性層と抵抗層を含むことを特徴とする帯電ロ
ーラである。

【００１２】上記目的を達成するために、第３の本発明
は、第２の本発明の帯電ローラにおいて、抵抗層の体積
抵抗値が弾性層の体積抵抗値よりも大きいことを特徴と
する帯電ローラである。

【００１３】上記目的を達成するために、第４の本発明
は、第１の本発明の帯電ローラにおいて、該弾性体が少
なくとも弾性層と抵抗層と保護層を含むことを特徴とす
る帯電ローラである。

【００１４】上記目的を達成するために、第５の本発明
は、第４の本発明の帯電ローラにおいて、抵抗層の体積
抵抗値が弾性層の体積抵抗値よりも大きいことを特徴と
する帯電ローラである。

【００１５】上記目的を達成するために、第６の本発明
は、少なくとも像担持体と、第１〜第５の本発明の帯電
ローラと、一様に帯電させた像担持体に静電潜像を形成
するための露光手段を備えたことを特徴とする画像形成
装置である。

【００１６】上記発明により、帯電ローラ端部の凹凸変
形部、並び帯電ローラ末端部におけるドラム削れ及び帯
電不良を防止した帯電ローラ、及びそれを有する画像形
成装置を提供すること出来る。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
電子写真画像形成装置の概略断面図である。

【００１８】図１において、１は図示矢印方向に回転駆
動される像担持体であって、これは本実施の形態では回
転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと称
す）である。２は感光ドラムに接触して感光ドラム表面
に一様にマイナスの電荷を付与するための帯電ローラ。
３は一様にマイナスの電荷を付与された感光ドラム表面
に静電潜像を形成する像露光（ここでは波長λ＝７８０
ｎｍのレーザ走査露光を使用）。４は感光ドラム表面に
形成された静電潜像をトナーにより可視像化するための
現像装置である。現像装置４は現像スリーブ５と現像ス
リーブ５にトナーを供給するためのホッパー部６で概略
構成されており、また現像装置４は、現像スリーブ５と
感光ドラム１の間に装置長手方向に渡り０．３ｍｍの一
定間隙を保つように配設されている。尚、当実施の形態
ではトナーとして一成分磁性のネガ極性トナーを用い、
現像スリーブにＡＣ成分とＤＣ成分を重畳した電圧を印
加することでジャンピング反転現像を行った。７は感光
ドラム上に形成された前記トナー像を転写材Ｐに転写す
るための転写ローラである。転写ローラは感光ドラムに
接触して回転自在に配置され、転写材Ｐの裏面側からプ
ラスの電荷を付与することによって感光ドラム上に形成
されたトナー像を順次転写材Ｐの上面に転写する。

【００１９】ここで、転写材Ｐは、不図示の搬送装置か
ら感光ドラムの回転と同期取りされて適正なタイミング
をもって感光ドラムと転写ローラとの間の転写部へ搬送
される。８はトナー像転写後に残留した転写残トナーを
感光ドラム表面から除去するためのクリーニング装置で
ある。クリーニング装置８は、転写残トナーを感光ドラ
ム表面から掻き取るためのクリーニングブレード９とそ
の掻き取られた転写残トナーを収容する廃トナー収容部
１０で概略構成されている。

【００２０】そして、トナー像の転写を受けた転写材Ｐ
は、感光ドラムから分離された後、不図示の定着装置へ
搬送されてトナー像が定着され、その後、装置本体外部
に排出される。

【００２１】以下に、本発明の帯電ローラの具体的な実
施例について述べていく。

【００２２】（実施例１）図２に本発明の第１の実施例
の帯電ローラの端部の断面図を示す。

【００２３】この帯電ローラは、支持部材としてのステ
ンレス等の材質の芯金２１と、この芯金２１の外周に同
心一体にローラ状に形成した弾性層（弾性体）２２と、
この弾性層２２の外周面を覆う抵抗層たる表層２３を設
けたものである。

【００２４】弾性層２２は例えば、ブタジエン系ゴム、
ヒドリンゴムあるいはＥＰＤＭ、ウレタンゴム等に金属
酸化物（ＴｉＯ₂等）、カーボンブラックなどを分散
し、加硫、整形もしくは発泡、加硫して整形したソリッ
ド系ゴムもしくはスポンジ系ゴムから成る層である。硬
度はソリッド系ゴムでは４０〜７０°、スポンジ系ゴム
では３０〜４０°（アスカＣ硬度計１０００ｇｆ加重
時）で、厚みは略３ｍｍである。

【００２５】抵抗層としての表層２３としては例えば、
フッ化ビニリデン系ゴム、四フッ化エチレン−プロピレ
ンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム、ウレ
タンゴム等のゴムや、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂等
にカーボン、酸化錫等を分散したものなどを用いる。

【００２６】本実施例における帯電ローラの仕様は以下
のとおり。

【００２７】芯金２１：直径８ｍｍ、長さ３６０ｍｍの
ステンレス丸棒。

【００２８】弾性層２２：発泡ウレタンにカーボンを分
散。

【００２９】体積抵抗値１０⁶ Ω・ｃｍ 層厚は、中央領域＝３.０ｍｍ、弾性層の両端部１０ｍ
ｍの領域＝２.９ｍｍ 長さ３２４ｍｍ 抵抗層２３：アクリルゴムにカーボンを分散した。

【００３０】体積抵抗値１０⁹ Ω・ｃｍ 層厚＝２００μｍ 帯電ローラ端部の凹凸変形の生じてしまう領域３０は、
弾性層２２の層厚を薄めにし、かつ抵抗層２３の層厚が
厚めとなるように調整している。

【００３１】更に図１に基いて説明すると、この帯電ロ
ーラの芯金２１の両端部を軸受け（不図示）で保持さ
せ、かつ加圧バネ（不図示）で感光ドラム１の方向へ総
圧１１．８Ｎで圧接させてあり、感光ドラム１の回転に
伴い従動回転する。この帯電ローラ２にはバイアス電源
（不図示）から、芯金２１に、 交流電圧：２．０ｋＶｐｐ、１０００Ｈｚ 直流電圧：目標帯電位に相当するマイナス極性の直流電
圧 との重畳振動電圧（Ｖａｃ＋Ｖｄｃ）（帯電バイアスと
呼ぶ）が印加される。これにより感光ドラム１の表面が
目標帯電電位に均一に帯電処理される。

【００３２】当実施の形態で使用した感光ドラムの断面
図を図５に示す。感光体ドラムはφ３０アルミシリンダ
１１上に数μｍのキャリア発生層（ＣＧＬ）１２と３０
μｍのキャリア移動層（ＣＴＬ）１３を設けたもので、
ＣＧＬ１１，ＣＴＬ１２とともにディッピング塗工法で
塗工される。ＣＴＬ１２にはポリカーボ樹脂をバインダ
ーとして使用した。

【００３３】上記した条件、かつ２３℃／８０％環境に
おいて、５％比率の画像濃度の原稿を用い、Ａ４サイズ
の用紙を横送りで耐久したところ、従来までの帯電ロー
ラでは６５Ｋ枚付近にて感光ドラム端部での削れ摩耗に
よる帯電不良でカブリ画像が発生したが、当実施例１の
帯電ローラにおいては、７５Ｋ枚付近まで感光ドラム端
部の摩耗による帯電不良を生じることはなかった。

【００３４】（実施例２）図３に本発明の第２の実施例
の帯電ローラの端部の断面図を示す。

【００３５】この帯電ローラは、支持部材としてのステ
ンレス等の材質の芯金２１と、この芯金２１の外周に同
心一体にローラ状に形成した発泡体の弾性層（弾性体）
２４と、この弾性層２４の外周面を覆う抵抗層２５と、
この抵抗層２５の外周面を覆うように表層２６を設けた
ものである。

【００３６】弾性層２４と抵抗層２５に使用可能な材料
としては、例えば実施例１で列記した材料等が挙げられ
る。

【００３７】表層２６としては、ポリアミド系樹脂、ア
クリル系樹脂やフッ素系樹脂等にカーボン、酸化錫等を
分散したものなどを用いる。

【００３８】本発明における帯電ローラの仕様は以下の
とおり。

【００３９】芯金２１：直径８ｍｍ、長さ３６０ｍｍの
ステンレス丸棒。

【００４０】弾性層２４：ＥＰＤＭ発泡体にカーボンを
分散。

【００４１】体積抵抗値１０⁶Ω・ｃｍ 層厚は、中央領域＝３．０ｍｍ、弾性層の両端部１０ｍ
ｍの領域＝２．９ｍｍ 長さ３２４ｍｍ 抵抗層２５：アクリルゴムにカーボンを分散。

【００４２】体積抵抗値１０⁸Ω・ｃｍ 層厚２００μｍ 表層２６：アクリル系樹脂にカーボンを分散。

【００４３】体積抵抗値１０⁸Ω・ｃｍ 層厚１０μm 帯電ローラ端部の凹凸変形の生じてしまう領域３０は、
弾性層２４の層厚を薄めにし、かつ抵抗層２５の層厚が
厚めとなるように調整している。

【００４４】また、当実施の形態において使用した感光
ドラムの仕様や帯電ローラへの印加電圧等は実施例1の
条件と同様である。

【００４５】上記した条件、かつ２３℃／８０％環境に
おいて、５％比率の画像濃度の原稿を用い、Ａ４サイズ
の用紙を横送りで耐久したところ、当実施例２の帯電ロ
ーラにおいても、８０Ｋ枚付近まで感光ドラム端部の摩
耗による帯電不良を生じることはなかった。

【００４６】（実施例３）図４に本発明の第３の実施例
の帯電ローラの端部の断面図を示す。この帯電ローラ
は、支持部材としてのステンレス等の材質の芯金２１
と、この芯金２１の外周に同心一体にローラ状に形成し
た発泡体の弾性層（弾性体）２７と、この弾性層２７の
外周面を覆う抵抗層２８と、この抵抗層２８の外周面を
覆うように表層２９を設けたものである。

【００４７】弾性層２７と抵抗層２８に使用可能な材料
としては、例えば実施例１で列記した材料等が挙げられ
る。

【００４８】表層２９に使用可能な材料としては、例え
ば実施例２で列記した材料等が挙げられる。

【００４９】本発明における帯電ローラの仕様は以下の
とおり。

【００５０】芯金２１：直径８ｍｍ、長さ３６０ｍｍの
ステンレス丸棒。

【００５１】弾性層２７：ブタジエン系ソリッドゴムに
カーボンを分散。

【００５２】体積抵抗値１０⁶Ω・ｃｍ 層厚は、中央領域＝３．０ｍｍ、弾性層の両端部１０ｍ
ｍの領域＝２．９ｍｍ 長さ３２４ｍｍ 抵抗層２８：エピクロルヒドリンゴムにカーボンを分
散。

【００５３】体積抵抗値１０⁷Ω・ｃｍ 層厚２００μｍ 表層２９：アクリル系樹脂にカーボンを分散。

【００５４】体積抵抗値１０⁸Ω・ｃｍ 層厚１０μm 帯電ローラ端部の凹凸変形の生じてしまう領域３０は、
弾性層２７の層厚を薄めにし、かつ抵抗層２８の層厚が
厚めとなるように調整している。

【００５５】また、当実施の形態において使用した感光
ドラムの仕様や帯電ローラへの印加電圧等は実施例１の
条件と同様である。

【００５６】上記した条件、かつ２３℃／８０％環境に
おいて、５％比率の画像濃度の原稿を用い、Ａ４サイズ
の用紙を横送りで耐久したところ、当実施例２の帯電ロ
ーラにおいては、８０Ｋ枚付近まで感光ドラム端部の摩
耗による帯電不良を生じることはなかった。

【００５７】

【発明の効果】本発明では、製造上止むを得ず生じてし
まう帯電ローラ端部付近の凹凸形状部や帯電ローラ末端
部における放電電流量を、従来までの帯電ローラの系に
比べて極力抑えることを狙った。そこで、本発明の帯電
ローラは、抵抗層の体積抵抗値を弾性層の体積抵抗値よ
りも高く設定することと、凹凸変形部３０（図２、３、
４参照）を生じさせている主原因である抵抗層の層厚を
その他の部分の層厚に比べて厚くしている。これによ
り、帯電ローラの凹凸変形部３０の抵抗をその他の部分
の抵抗よりも高くすることで、凹凸変形部３０における
感光ドラムに流れる放電電流量は、その他の部分の放電
電流量に比べ小さく抑えられている。

【００５８】また、帯電ローラ末端部についても凹凸変
形部３０と同様に抵抗層の層厚がその他の部分に比べて
厚くなっているために、末端部の感光ドラムに流れる放
電電流量も小さく抑えられている。その結果、本発明の
帯電ローラは感光ドラム端部の摩耗量を従来に比べて小
さくすることができるため、感光ドラムの寿命を延ばす
ことが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す電子写真画像形成
装置の概略断面図

【図２】 本発明の第１の実施例の帯電ローラの端部の
断面図

【図３】 本発明の第２の実施例の帯電ローラの端部の
断面図

【図４】 本発明の第３の実施例の帯電ローラの端部の
断面図

【図５】 本発明の実施の形態で使用した感光ドラムの
層断面図

【図６】 従来までの帯電ローラの端部の断面図

【図７】 従来の帯電ローラを感光体当接させた時の帯
電ローラ端部付近の概略図

【図８】帯電ローラ端部付近の感光体への放電領域Ｈを
示す模式図

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 帯電ローラ ３ 像露光 ４ 現像装置 ５ 現像スリーブ ６ 現像トナー供給ホッパー部 Ｐ 転写材 ７ 転写ローラ ８ クリーニング装置 ９ クリーニングブレード １０ 廃トナー収容部 １１ 感光ドラムのアルミシリンダー １２ 感光ドラムのキャリア発生層（ＣＧＬ） １３ 感光ドラムのキャリア輸送層（ＣＴＬ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H200 FA02 FA17 FA18 GA14 GA23 GA34 GA46 GA54 GA56 GA57 GA59 GB12 HA03 HA28 HB12 HB22 HB43 HB45 HB46 HB47 HB48 MA01 MA03 MA04 MA08 MA14 MA20 MB01 MB04 MB06 MC01 NA06 NA09 NA10 3J103 AA02 AA13 AA32 BA41 FA13 GA02 GA57 GA58 HA03 HA12 HA20

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持部材と該支持部材の周囲に弾性体を
   有し、該弾性体を像担持体に接触させ、支持部材に電圧
   を印加することによって該像担持体を帯電する接触型の
   帯電ローラにおいて、該帯電ローラ端部の抵抗が該帯電
   ローラ中央部の抵抗よりも大きいことを特徴とする帯電
   ローラ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の帯電ローラにおいて、該
   弾性体が少なくとも弾性層と抵抗層を含むことを特徴と
   する帯電ローラ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の帯電ローラにおいて、抵
   抗層の体積抵抗値が弾性層の体積抵抗値よりも大きいこ
   とを特徴とする帯電ローラ。
4. 【請求項４】 請求項１記載の帯電ローラにおいて、該
   弾性体が少なくとも弾性層と抵抗層と保護層を含むこと
   を特徴とする帯電ローラ。
5. 【請求項５】 請求項４記載の帯電ローラにおいて、抵
   抗層の体積抵抗値が弾性層の体積抵抗値よりも大きいこ
   とを特徴とする帯電ローラ。
6. 【請求項６】 少なくとも像担持体と、請求項１から５
   のいずれか１項記載の帯電ローラと、一様に帯電させた
   像担持体に静電潜像を形成するための露光手段を備えた
   ことを特徴とする画像形成装置。