JP2008015032A - 導電性部材、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期にわたって使用されても像担持体と電気抵抗調整層との間の空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、信頼性、とりわけ、トナーの固着を防止することが可能な導電性部材及び帯電ローラ及びこの帯電ローラを備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを課題とするものであり、特に、形状精度(外径変動の減少)を維持することができる空隙保持部材を提供する。
【解決手段】導電性支持体、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層、及び、該電気抵抗調整層と像担持体が一定の空隙を保持するように該像担持体と当接して該電気抵抗調整層の両端部に設置された空隙保持部材を有する導電性部材において、前記空隙保持部材が、押出成形により形成されている導電性部材。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式において、像担持体に対して近接配置される導電性部材であって、帯電部材、現像材担持体、転写部材等に応用できる導電性部材、かかる導電性部材を用いるプロセスカートリッジ、かかるプロセスカートリッジを備える画像形成装置に関する。

従来より、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式には、像担持体（感光体）に対して帯電処理を行う帯電部材や、感光体上のトナーに対して転写処理を行う転写部材として、導電性部材が用いられている。以下、帯電部材として導電性部材を用いた場合について説明する。

図１は電子写真方式の画像形成装置の概略図である。図１中符号１１は静電潜像が形成される静電潜像担持体（感光体）、１２は接触あるいは近接配置されて帯電処理を行う帯電部材（帯電ローラ）、１３はレーザー光あるいは原稿の反射光等の露光、１４は像担持体上の静電潜像にトナー１５を付着させるトナー担持体（現像ローラ）、１６は感光体上のトナー像を記録媒体１７に転写処理する転写部材（転写ローラ）、１８は転写処理後の感光体をクリーニングするためのクリーニング部材（ブレード）である。なお、１９は感光体上に残留したトナーがクリーニング部材により除去された排トナー、２０は現像装置、２１はクリーニング装置を示す。

なお、図１は、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、説明上必要としないので省略してある。

このような画像形成装置では次のような手段で、画像の形成を行う。

１．帯電ローラが、感光体の表面を所望の電位に帯電する。

２．露光装置が、感光体に画像光を投射して、所望の画像に対応する静電潜像を、感光体上に形成する。

３．現像ローラが、静電潜像をトナーによって現像し、感光体上にトナー像（顕像）を形成する。

４．転写ローラが、感光体上のトナー像を、記録紙に転写する。

５．クリーニング装置が、転写されず像担持体上に残留したトナーを清掃する。

６．転写ローラによって、トナー像を転写された記録紙は、不図示の定着装置へと搬送される。定着装置は、トナーを加熱及び加圧して記録紙上に定着する。

上記の１から６の手順を繰り返すことによって、記録紙上に所望の画像が形成されていく。

ここで、従来の帯電ローラを用いた帯電方式には、像担持体に帯電ローラを接触させる接触帯電方式のものがあるが、このような従来の接触帯電方式には、
（１）帯電ローラを構成している物質が帯電ローラから染み出し、これが被帯電体の表面に付着移行して帯電ローラ跡を残すこと、
（２）帯電ローラに交流電圧を印加したときに、被帯電体に接触している帯電ローラが振動するので、帯電音が発生すること、
（３）像担持体上のトナーが帯電ローラに付着する（特に、上述の染み出しによって、よりトナー付着がおこりやすくなる。）ので、帯電ローラの帯電性能が低下すること、
（４）帯電ローラを構成している物質が像担持体へ付着すること、及び、
（５）像担持体を長期停止したときに、帯電ローラが永久変形すること、
といった問題があった。

このような問題を解決する方法として、帯電ローラを感光体に近接させる近接帯電方式が考案されている（特開平３−２４００７６号公報（特許文献１）、特開平４−３５８１７５号公報（特許文献２）、特開平５−１０７８７１号公報（特許文献３）等）。帯電ローラと感光体との最近接距離（空隙）が５０〜３００μｍになるように対向させ、帯電ローラに電圧を印加することにより、感光体の帯電を行うものである。この近接帯電方式では、帯電装置と感光体が接触していないために、接触帯電装置で問題となる「帯電ローラを構成している物質の感光体への付着」「感光体を長期停止したときに生ずる、永久変形」は問題とならない。また、「感光体上のトナー等が帯電ローラに付着することによる帯電性能の低下」に関しても、帯電ローラに付着するトナーが少なくなるため、近接帯電方式が優れている。

このような、近接帯電方式を実現するものとして、所定の厚みを持ったテープ状の空隙保持手段を帯電ローラの両端部に巻き付けることによって帯電ローラと感光体との間に一定間隔の空隙を設ける方法が、例えば、特開２００１−２９６７２３公報（特許文献４）において考案されている。しかしながら、テープ状部材の磨耗、帯電ローラとテープ状部材との間へのトナーの侵入・固着等により長期間使用した場合に感光体と帯電ローラとの空隙を一定間隔に保ち続けることが困難であるという問題があった。

また、テープ状部材の磨耗等を防止するためにテープ部材に変えて金属製リングを使用する方法も考えられるが、例えば、特開平４−３５８１７５号公報（特許文献２）等においても考案されている。しかしながら、これらには、空隙を精度良く一定に保つための具体的な方法が開示されておらず、帯電ローラ及びスペーサーリング層の寸法精度がばらつくことによって空隙が変動し、結果として感光体の帯電電位が一定にならないという問題があった。

そこで、軸部材をなす長尺状の導電性支持体の周面に電気抵抗調整層を設け、この電気抵抗調整層と異なる材質からなり、導電性支持体の周面に設置されて電気抵抗調整層の両端面に固着される一対の空隙保持部材を設け、この空隙保持部材の外周面に像担持体と当接したときに像担持体の外周面と電気抵抗調整層の外周面との間に一定間隔の空隙が形成されるように電気抵抗調整層に対して高低差を設けた導電性部材が提案されている（特開２００５−９１８１８公報（特許文献５）、特開２００５−３４５９８８公報（特許文献６））。

これら技術では、電気抵抗調整層と空隙保持部材とを連続的に同時に加工して空隙を精密に維持する構成となっている。

しかしながら、空隙保持部材と電気抵抗調整層間の空隙を精密に制御し、同時除去加工（切削等）を行ったとしても、製造工程において、電気抵抗調整層の外表面に前記表面層を形成し、加熱硬化処理を行うと、同時除去加工時（切削等）の高精度が維持できなくなる問題があった。

ここで、本発明者等は上記問題点に関して詳細な検討を行ったところ、空隙保持部材の製造方法に問題があることを見出した。すなわち、空隙保持部材は有来射出成形で製造されるが、この場合の溶融樹脂の充填口（ゲート）部分の内部応力歪や、樹脂密度の違いにより、加熱硬化工程等の熱によりその応力が開放され、微小に変動を起こし、切削後の形状に対し、図７のように形状変動するためであることがわかった。ここで、図７は、射出成形により作製した樹脂製の空隙保持部材の一例の、所望の形状（円（真円））に対する形状変動を真円度測定器によって測定し、強調して描いた図である。

このような空隙保持部材の変形のために、空隙保持部材の加熱硬化処理前後での空隙量の精度の変化、像担時体との間の空隙の維持が長期の信頼性に問題が生じることになる。
特開平３−２４００７６号公報 特開平４−３５８１７５号公報 特開平５−１０７８７１号公報 特開２００１−２９６７２３公報 特開２００５−９１８１８公報 特開２００５−３４５９８８公報

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、長期にわたって使用されても像担持体と電気抵抗調整層との間の空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、信頼性、とりわけ、トナーの固着を防止することが可能な導電性部材及び帯電ローラ及びこの帯電ローラを備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを課題とするものであり、特に、形状精度(外径変動の減少)を維持することができる空隙保持部材を提供することを課題とする。

本発明の導電性部材は上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、導電性支持体、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層、及び、該電気抵抗調整層と像担持体が一定の空隙を保持するように該像担持体と当接して該電気抵抗調整層の両端部に設置された空隙保持部材を有する導電性部材において、前記空隙保持部材が、押出成形により形成されていることを特徴とする導電性部材である。

また、本発明の導電性部材は請求項２に記載の通り、請求項１に記載の導電性部材において、前記空隙保持部材が、電気抵抗調整層の両端部に設置された状態で、アニール処理が行われていることを特徴とする。

また、本発明の導電性部材は請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の導電性部材において、前記空隙保持部材が、分子量が１００万以上であり、かつ、密度が０.９４ｇ/ｃｍ^３以上であるポリエチレン樹脂で構成されていることを特徴とする。

また、本発明の導電性部材は請求項４に記載の通り、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の導電性部材において、前記空隙保持部材の少なくとも像担持体と当接する部分が、電気絶縁性樹脂材料で構成されていることを特徴とする。

また、本発明の導電性部材は請求項５に記載の通り、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の導電性部材において、前記空隙保持部材の体積固有抵抗が、１０^１３Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする。

また、本発明の導電性部材は請求項６に記載の通り、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の導電性部材において、前記電気抵抗調整層の体積固有抵抗が、１０^６〜１０^９Ω・ｃｍであることを特徴とする。

また、本発明の導電性部材は請求項７に記載の通り、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の導電性部材において、前記電気抵抗調整層の外周面に対する前記空隙保持部材の外周面との高低差が、前記導電性支持体上に設置された該空隙保持部材の外周面と前記導電性支持体上に設置された該電気抵抗調整層の外周面とに一体的に施された除去加工により形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の導電性部材。

また、本発明の導電性部材は請求項８に記載の通り、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の導電性部材において、前記電気抵抗調整層上に表面層が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の導電性部材は請求項９に記載の通り、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の導電性部材において、前記表面層の体積固有抵抗が電気抵抗調整層の体積固有抵抗より大きいことを特徴とする。

また、本発明の導電性部材は請求項１０に記載の通り、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の導電性部材において、前記導電性部材が円筒形状であることを特徴とする。

本発明のプロセスカートリッジは請求項１１に記載の通り、請求項１０に記載の導電性部材を帯電部材として有することを特徴とするプロセスカートリッジである。

本発明の画像形成装置は請求項１２に記載の通り、請求項１１に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置である。

本発明の導電性部材によれば、空隙保持部材の製造過程での内部応力歪の緩和や樹脂密度の均一化が図れ、電気抵抗調整層の外表面に表面層を形成後に行う加熱硬化処理の熱による外径変動を緩和できるとともに、高い空隙保持部材の生産性を得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、空隙保持部材が圧入等の手段により設置されたときの加工応力を緩和することができる。

請求項３に記載の発明によれば、空隙保持部材にトナーが固着するのを防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、導電性部材に高電圧を印加したときに、空隙保持部材と像担持体の基層との間に異常放電（リーク）電流が発生するのを防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、電気抵抗調整層の体積固有抵抗が１０6 〜１０9 Ωｃｍであるので、充分な帯電能力及び転写能力を確保することができると共に、像担持体への電力集中による異常放電の発生を防止することができ、それらのために均一画像が得られる。

請求項７に記載の発明によれば、空隙保持部材と電気抵抗調整層との高低差の形成を一体加工で行うことができ、そのために、像担持体の外周面と電気抵抗調整層の外周面との間に形成され微小間隔Ｇの変動（振れ）を小さくして微小間隔Ｇの精度をより高めることができる。

請求項８に記載の発明によれば、トナー、及び、トナーに添加されている添加剤が長期にわたって導電性部材表面に付着することを防止することができる。

請求項９に記載の発明によれば、像担持体欠陥部への電圧集中及び異常放電の発生を防止することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、導電性部材を回転することができ、そのために、同一箇所から連続放電を防止して長寿命化を図ることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、長期にわたって安定した画質を得ることができ、かつ、交換もユーザーメンテナンスが可能であり、簡素化される。

請求項１２に記載の発明によれば、高画質を得ることができると共に、長期にわたって安定した画像を得ることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

図２は本発明の導電性部材を帯電部材として用いた場合の帯電装置及び、プロセスカートリッジを用いる画像形成装置の構成を示す概略図である。図３は、図２の画像形成装置の画像形成部の構成を示す概略図である。この画像形成装置１は、表面に感光体層を有するドラム状であってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する分の個数分の像担持体６１と、各像担持体６１をほぼ一様に帯電する帯電装置１００と、帯電された像担持体６１にレーザー光で露光して静電潜像を形成する露光装置７０と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像剤を収容し、像担持体６１上の静電潜像に対応するトナー像を形成する現像装置６３と、像担持体６１上のトナー像を転写する１次転写装置６２と、像担持体６１上のトナー像が転写されるベルト状の中間転写体５０と、中間転写体５０のトナー像を転写する２次転写装置５１と、中間転写体５０のトナー像が転写される記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置８０と、さらに、像担持体６１上に転写後残留するトナーを除去するクリーニング装置６４とを備える。記録媒体は、記録媒体を収納する給紙装置２１、２２のひとつから、１枚ずつ搬送経路を搬送ローラでレジストローラ２３まで搬送され、ここで、像担持体６１上のトナー像と同期を計って転写位置に搬送される。

図２に示すように、画像形成装置１における露光装置７０は、帯電装置１００により帯電された像担持体６１に光を照射して、光導電性を有する像担持体６１上に静電潜像を形成する。光Ｌは、蛍光灯、ハロゲンランプ等のランプ、ＬＥＤ、ＬＤ等の半導体素子によるレーザー光線等であっても良い。ここでは、図示しない画像処理部からの信号により像担持体６１の回転速度に同期して照射される場合は、ＬＤの素子を用いる。

現像装置６３は、現像剤担持体を有し、現像装置６３内に貯蔵されたトナーを供給ローラで攪拌部に搬送されて、キャリアを含む現像剤と混合・攪拌され、像担持体６１に対向する現像領域に搬送される。このときに、正又は負極性に帯電されたトナーは、像担持体６１の静電潜像に転移して現像される。現像剤は、磁性又は非磁性の一成分現像剤又はこれらを併せて使用するものであっても良いし、湿式の現像液を用いるものであっても良い。

１次転写装置６２は、像担持体６１上の現像されたトナー像を中間転写体５０の裏側からトナーの極性と反対の極性の電場を形成して、中間転写体５０に転写する。１次転写装置６２は、コロトロン、スコロトロンのコロナ転写器、転写ローラ、転写ブラシのいずれの転写装置であっても良い。その後、給紙装置２２から搬送されてくる記録媒体と同期させて、再度２次転写装置５１による転写で記録媒体上にトナー像を転写する。ここで、最初の転写が中間転写体５０ではなく、記録媒体に直接転写する方式であっても良い。

定着装置８０は、記録媒体上のトナー像を、加熱及び／又は加圧して記録媒体上にトナー像を固定して定着させる。ここでは、１対の加圧・定着ローラの間を通過させ、このときに熱・圧力をかけて、トナーの結着樹脂を溶融しながら定着させる。

定着装置８０は、ローラ状ではなく、ベルト状であっても良いし、ハロゲンランプ等で熱照射により定着させるものであっても良い。像担持体６１のクリーニング装置６４は、転写されずに像担持体６１上に残留したトナーをクリーニングして除去し、次の画像形成を可能にする。クリーニング装置６４は、ウレタン等のゴムによるブレード、ポリエステル等の繊維によるファーブラシ等のいずれの方式であっても良い。

以下、本発明の画像形成装置１の動作について説明する。読み取り部３０は、原稿搬送部３６の原稿台上に原稿をセットするか、または、原稿搬送部３６を開いてコンタクトガラス３１上に原稿をセットし、原稿搬送部３６を閉じて原稿を押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿搬送部３６に原稿をセットしたときは原稿をコンタクトガラス３１上へと搬送して後、他方コンタクトガラス３１上に原稿をセットしたときは直ちに、第１読み取り走行体及び第２読み取り走行体３２、３３を走行する。そして、第１読み取り走行体３２で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２読み取り走行体３３に向け、第２読み取り走行体３３のミラーで反射して結像レンズ３４を通して読取りセンサであるＣＣＤ３５に入れ、画像情報を読み取る。読み取った画像情報をこの制御部に送る。制御部は、読み取り部３０から受け取った画像情報に基づき、画像形成部６０の露光装置７０内に配設された図示しないＬＤ又はＬＥＤ等を制御して像担持体６１に向けて、書き込みのレーザー光Ｌを照射させる。この照射により、像担持体６１の表面には静電潜像が形成される。

給紙部２０は、多段に備える給紙カセット２１から給紙ローラにより記録媒体を繰り出し、繰り出した記録媒体を分離ローラで分離して給紙路に送り出し、画像形成部６０の給紙路に記録媒体を搬送ローラで搬送する。この給紙部２０以外に、手差し給紙も可能となっており、手差しのための手差しトレイ、手差しトレイ上の記録媒体を手差し給紙路に向けて一枚ずつ分離する分離ローラも装置側面に備えている。レジストローラ２３は、それぞれ給紙カセット２１に載置されている記録媒体を１枚だけ排出させ、中間転写体５０と２次転写装置５１との間に位置する２次転写部に送る。画像形成部６０では、読み取り部３０から画像情報を受け取ると、上述のようなレーザー書き込みや、現像プロセスを実施させて像担持体６１上に潜像を形成させる。

現像装置６３内の現像剤は、図示しない磁極により汲み上げて保持され、現像剤担持体上に磁気ブラシを形成する。さらに、現像剤担持体に印加する現像バイアス電圧により像担持体６１に転移して、その像担持体６１上の静電潜像を可視化して、トナー像を形成する。現像バイアス電圧は、交流電圧と直流電圧を重畳させている。次に、トナー像に応じたサイズの記録媒体を給紙させるべく、給紙部２０の給紙ローラのうちの１つを作動させる。また、これに伴って、駆動モータで支持ローラの１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体５０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成ユニットでその像担持体６１を回転して像担持体６１上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体５０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体５０上に合成トナー像を形成する。

一方、給紙部２０の給紙ローラの１つを選択回転し、給紙カセット２１の１つから記録媒体を繰り出し、分離ローラで１枚ずつ分離して給紙路に入れ、搬送ローラで画像形成装置１の画像形成部６０内の給紙路に導き、この記録媒体をレジストローラ２３に突き当てて止める。そして、中間転写体５０上の合成トナー像にタイミングを合わせてレジストローラ２３を回転し、中間転写体５０と２次転写装置５１との当接部である２次転写部に記録媒体を送り込み、この２次転写部に形成されている２次転写バイアスや当接圧力などの影響によってトナー像を２次転写して記録媒体上にトナー像を記録する。ここで、２次転写バイアスは、直流であることが好ましい。画像転写後の記録媒体は、２次転写装置５１の搬送ベルトで定着装置８０へと送り込み、定着装置８０で加圧ローラによる加圧力と熱の付与によりトナー像を定着させた後、排出ローラ４１で排紙トレイ４０上に排出する。

＜プロセスカートリッジ＞
ここで、本発明の導電性部材が帯電部材として用いられる場合について、帯電装置１００で詳細に説明する。図４は、本発明の帯電装置及び、プロセスカートリッジの構成を示す概略図である。プロセスカートリッジとは、少なくとも、像担持体６１と帯電装置１００、クリーニング装置６４を含むものであり、図５のように、現像装置６３が含まれる場合もある。プロセスカートリッジは、それ自体が一体で画像形成装置に着脱自由なものである。図４に基づいて説明すると、像担持体６１の表面は画像形成領域が非接触で配置された帯電部材により一様に帯電され、画像（潜像）形成後に現像によって可視化され、トナー像が記録媒体に転写される。記録媒体に転写されずに像担持体上に残ったトナーは、補助クリーニング部材６４ｄによって回収される。その後、像担持体の表面へのトナー及び、トナー構成材料の付着を防止するために、固体潤滑剤６４ａを塗布部材６４ｂで像担持体上に一様に塗布し滑剤層を形成する。その後、クリーニング部材６４ｃで補助クリーニング部材で回収しきれなかったトナーを回収し排トナー回収部へ搬送する。補助クリーニング部材は、ローラ形状、ブラシ形状があり、固体潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類、ポリテトラフルオロエチレン等、像担持体上の摩擦係数を低減して、非粘着性を付与できるものであれば良い。クリーニング部材はシリコン、ウレタン等のゴムによるブレード、ポリエステル等の繊維によるファーブラシ等が挙げられる。

帯電装置１００は、帯電部材１０１の汚染を除去するためのクリーニング部材１０２を備える。クリーニング部材の形状は、ローラ状、パッド形状でもよいが、本発明ではローラ形状とした。クリーニング部材１０２は、帯電装置１００の図示しないハウジングに設けられる軸受に嵌合され、回転可能に軸支される。このクリーニング部材１０２は、帯電部材１０１に当接して、外周面をクリーニングする。帯電部材１０１の表面にトナー、紙粉、部材の破損物等の異物が付着すると、電界が異物部分に集中するために優先的に放電が生ずる異常放電を起こす。逆に、電気的絶縁性の異物が広い範囲に付着すると、その部分では放電が生じないために、像担持体６１に帯電斑が生ずる。このために、帯電装置１００には帯電部材１０１の表面をクリーニングするクリーニング部材１０２を設けることが好ましい。クリーニング部材としては、ポリエステル等の繊維によるブラシ、メラミン樹脂等の多孔質（スポンジ）のようなものを用いることができる。クリーニング部材は、帯電部材に連れ回り、線速差を持って回転、離間して間欠等の形式で回転させても良い。

また、帯電装置１００は、帯電部材１０１に電圧を印加する電源を備える。電圧としては、直流電圧だけでも良いが、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧が好ましい。帯電部材１０１の層構成が不均一な部分がある場合には、直流電圧のみを印加すると像担持体６１の表面電位が不均一になることがある。重畳した電圧では、帯電部材１０１表面が等電位となり、放電が安定して像担持体６１を均一に帯電させることができる。重畳する電圧における交流電圧は、ピ−ク間電圧を像担持体６１の帯電開始電圧の２倍以上にすることが好ましい。帯電開始電圧とは、帯電部材１０１に直流のみを印加した場合に像担持体６１が帯電され始めるときの電圧の絶対値である。これにより、像担持体６１から帯電部材１０１への逆放電が生じ、そのならし効果で像担持体６１をより安定した状態で均一に帯電させることができる。また、交流電圧の周波数は像担持体の周速度（プロセススピード）の７倍以上であることが望ましい。７倍以上の周波数にすることにより、モアレ画像が（目視）認識できなくなる。

本発明の実施例では、補助クリーニング部材はブラシローラ、滑剤はステアリン酸亜鉛をブロック状に形成し、塗布部材であるブラシローラに、バネ等の加圧部材で加圧することにより、塗布ローラで固体潤滑剤ブロックから削り取った固体潤滑剤を像担持体へ塗布するような構成である。クリーニング部材はウレタンブレードを用いカウンター方式とした。また、帯電部材のクリーニング部材は、メラミン樹脂のスポンジローラを用いて、帯電部材と連れ回りで回転させる方式とすることにより、帯電部材の表面の汚れを良好にクリーニングできる。

図５は、本発明の導電性部材である帯電部材と、像担持体の感光層領域及び、画像領域、非画像領域の位置関係を示す概略図である。帯電装置１００は、像担持体６１に対向し、微少間隙Ｇを設けて配設される帯電部材１０１と、帯電部材を清掃するクリーニング部材１０２と、帯電部材１０１に電圧を印加する不図示の電源と、帯電部材１０１を像担持体に６１に加圧して接触させる不図示の加圧スプリングとを少なくとも備える。帯電部材１０１は、図４及び図５に示すように、像担持体６１に微少間隙Ｇを持たせて対向して配設される。帯電部材１０１と像担持体６１の間隙Ｇは、空隙保持部材１０３を帯電部材１０１の非画像形成領域に当接させて形成する。感光層領域に空隙保持部材１０３を当接させることにより、感光層の塗布厚がばらついても、空隙のばらつきを防止することができる。

帯電部材１０１は図５に示すように、導電性支持体上１０６に形成された、電気抵抗調整層１０４の両端に、空隙保持部材１０３を配置する。さらに、電気抵抗調整層上にはトナー及び、トナー添加剤が付着しにくいように、表面に保護層１０５が形成されている。

帯電部材１０１の形状は、特に限定されず、ベルト状、ブレード（板）状、半円柱状で固定されて配設されていても良い。また、帯電部材１０１の形状が円柱状で、両端をギア又は軸受で回転可能に支持されていても良い。このように、帯電部材１０１は、像担持体６１への最近接部から、像担持体６１の移動（回転）方向の上流方向と下流方向との両方向で漸次離間する曲面で形成されていると、像担持体６１をより均一に帯電させることができる。像担持体６１に対向する帯電部材１０１に先鋭な部分があると、その部分の電位が高くなるために優先的に放電が開始され、像担持体６１の均一な帯電が困難になる。従って、帯電部材１０１は例えば円柱の側面などの曲面とすることで均一な像担持体６１の帯電が可能になる。また、帯電部材１０１の放電している表面は強いストレスを受けるが、放電が常に同じ箇所で発生すると、その劣化が促進され、さらに、削り落ちることがある。そのために、帯電部材１０１を円筒状とし、その側面全面を放電する面として使用できるのであれば、帯電部材１０１を回転させることで、早期の劣化を防止することができるので、長期にわたって使用することができる。

＜空隙及び、空隙形成方法＞
帯電部材１０１と像担持体６１との間隙Ｇは、空隙保持部材１０３により１００μｍ以下、特に、５〜７０μｍ程度の範囲にすることが好ましい。これにより、帯電装置１００の作動時における異常画像の形成を抑えることができる。間隙Ｇが、１００μｍ以上では、像担持体６１に到達するまでの距離も長くなることで、パッシェンの法則の放電開始電圧が大きくなり、さらに、像担持体６１までの放電空間が大きくなることで、像担持体６１を所定の帯電をさせるためには放電による放電生成物が多量に発生し、これが画像形成後も放電空間に多量に残留し、像担持体６１に付着して、像担持体６１の経時劣化を促進する原因になる。また、この間隙Ｇが小さいと、像担持体６１までの到達距離も短く、放電エネルギーも小さくても像担持体６１を帯電させることができる。しかし、帯電部材１０１と像担持体６１とにより形成される空間が狭くなり、この空間を空気が流れにくくなってしまう。そのために、放電空間で形成された放電生成物はこの空間内に滞留しやすくなり、間隙Ｇが大きい場合と同様に、画像形成後も放電生成物が放電空間に多量に残留し、像担持体６１に付着して、像担持体６１の経時劣化を促進する原因になる。従って、放電エネルギーを小さくして放電生成物の生成を少なくし、かつ、空気が滞留しない程度の空間を形成することが好ましい。そのために、間隙Ｇは、１００μｍ以下であって、５〜７０μｍの範囲にすることが好ましい。これにより、ストリーマ放電の発生を防止し、放電生成物の生成を少なくして像担持体６１に堆積する量を少なくして、斑点状の画像斑・像流れを防止することができる。

ここで、現像後に像担持体６１上に残留するトナーは、像担持体６１に対向して設けられるクリーニング装置６４によりクリーニングされるが、完全に除去するのは困難であり、極わずかのトナーがクリーニング装置を通過し、帯電装置１００へと搬送されてくる。このときに、トナーの粒径が間隙Ｇより大きいと、トナーは回転する像担持体６１や帯電部材１０１により摺擦されて熱を帯び、帯電部材１０１に融着することがある。このトナーが融着した部分は、像担持体６１に近くなるために優先的に放電が生ずる異常放電を起こす。従って、間隙Ｇは、画像形成装置１に用いられるトナーの最大粒径よりも大きいことが好ましい。

また、帯電部材１０１は、図３、図４に示すように、帯電装置１００の図示しないハウジングの側板に設けられる軸受に嵌合され、軸受には従動しない摩擦係数の低い樹脂による軸受１０５に設ける圧縮バネ１０６により像担持体６１表面方向に押圧されている。これにより、機械的振動、芯金の偏位があっても一定の間隙Ｇを形成することができる。押圧する荷重は、４〜２５Ｎにする。好ましくは、６〜１５Ｎにする。帯電部材１０１は、軸受１０７で固定されていても、回転するときの振動、帯電部材１０１の偏心、その表面の凹凸により間隙Ｇの大きさが変動し、間隙Ｇが適正な範囲からはずれる場合があり、このために、経時的には像担持体６１の劣化を促進することになる。ここで、荷重とは、空隙保持部材１０３を通して像担持体６１に加わるすべての荷重を意味する。これは、帯電部材１０１の両端に設けられる圧縮バネ１０８の力、帯電部材１０１とクリーニング部材１０２の自重等により調整できる。荷重が小さいと、帯電部材１０１の回転時による変動、駆動するギア等の衝撃力による跳ね上がりを抑えることができない。荷重が大きいと、帯電部材１０１と嵌合する軸受１０７との摩擦が大きくなり、経時的な摩耗量を大きくして変動を促進することになる。従って、荷重を４〜２５Ｎ、好ましくは、６〜１５Ｎの範囲にすることにより、間隙Ｇを適正な範囲にして、放電生成物の生成を少なくして像担持体６１に堆積する量を少なくして像担持体６１の寿命を延ばし、かつ、斑点状の異常画像・画像流を防止することができる。

空隙保持部材１０３は空隙保持部材の一部が電気抵抗調整層と高低差を有している。空隙の形成する方法としては、抵抗調整層と空隙保持部材を切削、研削等の除去加工により同時加工することにより形成することができる。空隙保持部材と抵抗調整層を同時加工することにより、空隙を高精度に形成することが可能となる。

空隙保持部材の、電気抵抗調整層と隣接する部分の高さを、電気抵抗調整層の高さと同一、もしくは低く形成することで、空隙保持部材と感光体との接触幅が低減され、導電性部材と感光体との空隙を高精度に保つことができる。このようにすることで、空隙保持部材の抵抗調整層側端部の外表面が像担持体に当接することを防止することができ、この端部を介して隣接する抵抗調整層が像担持体に接触してリーク電流が発生してしまうことを防止することが可能となる。また、空隙保持部の抵抗調整層側の端部を低く加工することによって、この部分を、除去加工を行う際の切削刃等の逃げ代（逃げ加工）とすることができる。なお、逃げ代（逃げ加工）の形状は、空隙保持部の端部の外表面が像担持体に当接しないような形状であるならばどのような形状であっても良い。

さらに、表面層をコーティングする際のマスキングを抵抗調整層と空隙保持部材との境界で行うことは、ばらつきを考慮すると制御が難しく、段差を形成する際に、抵抗調整層と同一もしくは、低く形成された空隙保持部まで表面層を形成することで、抵抗調整層上に確実に表面層を形成することができる。

＜空隙保持部材について＞
空隙保持部材１０３の必要な特性としては、像担持体との空隙を環境及び、長期（経時）に渡って安定して形成することであり、そのためには、吸湿性、耐摩耗性が小さい材料からなることが望ましい。

また、トナー及び、トナー添加剤が付着しにくいことや、感光体と当接し、摺動するために、感光体を摩耗させないということも重要であり、種々の条件に応じて、適宜選択されるものである。具体的には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）及びその共重合体（ＡＳ，ＡＢＳ）等の樹脂があげられる。その中でも、耐摩耗性が良好で、像担持体を傷つけず、磨耗させずかつ、長期間にわたって使用しても像担持体との空隙を維持でき、また、トナー及び、トナー添加剤が付着しにくく、かつ、押出成形によって容易に空隙保持部材を形状可能することが可能な分子量１００万以上で密度が０．９４ｇ／ｃｍ^３以上の高分子量ポリエチレン（ＰＥ）からなることが望ましい。

＜電気抵抗調整層について＞
電気抵抗調整層は高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物により形成されている。抵抗調整層の体積固有抵抗は１０^６〜１０^９Ω・ｃｍであることが望ましい。１０^９Ω・ｃｍを越えると、帯電能力や転写能力が不足してしまい、１０^６Ω・ｃｍよりも体積固有抵抗が低いと、感光体全体への電圧集中によるリークが生じてしまう。

抵抗調整層に用いられる熱可塑性樹脂は特に限定されるものではないが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）およびその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）、ポリアミド、ポリカーボーネート（ＰＣ）等の汎用樹脂であれば、成形加工が容易であり、好ましい。

熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が好ましい。ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。したがって、金属酸化物、カーボンブラック等の電子伝導系導電剤を分散した組成物に見られるような分散不良に伴う抵抗値のばらつきが生じない。また、導電性部材として、高い印加電圧を掛ける際には、電子伝導系導電剤の場合、局所的に電気の流れやすい経路が形成されるため、像担持体へのリーク電流が発生し、帯電部材の場合、異常画像である白・黒ポチ画像が発生する。ポリエーテルエステルアミドは、高分子材料であるため、ブリードアウトが生じ難い。配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があることから、熱可塑性樹脂が２０〜７０重量％、高分子型イオン導電剤が８０〜２０重量％とする必要がある。

樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料を混合し二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造できる。

抵抗調整層としての導電性支持体上への形成は、押出成形や射出成形等の手段で導電性支持体に前記、導電性樹脂組成物を被覆することによって、容易に行うことができる。

導電性支持体上に抵抗調整層のみを形成して導電性部材を構成すると、抵抗調整層にトナー及び、トナーの添加剤等が固着して性能低下する場合がある。このような不具合は、抵抗調整層に表面層を形成することで、防止すことができる。

以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づき説明する。

＜実施例１＞
電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−３０００、電気化学工業社製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％、ポリカーボネート−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロニトリル共重合体（モディパーＣ Ｌ４４０−Ｇ、日本油脂社製）をポリエーテルエステルアミドとＡＢＳ樹脂の合計１００重量部に対して４．５重量部を混合の後、溶融混練した樹脂組成物を、ＳＵＭ（快削鋼）にニッケル（Ｎｉ）メッキを施してなる外径１０ｍｍの円筒体（中心軸（芯軸））側面に射出成形により外径１４ｍｍなるよう被覆して、電気抵抗調整層（２×１０^８Ω・ｃｍ）を形成した。その後、ゲートカット、及び、長さ調整を行った後、電気抵抗調整層の両端部に、空隙保持部材として超高分子量ポリエチレン樹脂（サンフィン ＵＨ−９００、旭化成社製。平均分子量：３００万、密度：０．９４ｇ／ｃｍ^３）をリング状に押出成形により成形した２つの空隙保持部材を電気抵抗調整層の両端部にそれぞれ挿入し接着した。

次いで、成形時の歪及び、空隙保持部材の挿入時の加工歪除去として１２０℃、１．５時間オーブンにてアニール処理を行った。

次に導電性支持体上に設置された該空隙保持部材の外周面と前記導電性支持体上に設置された該電気抵抗調整層の外周面とに図６にモデル的に示すように一体的に切削加工を行って、空隙保持部材の外径を１２．７ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．６ｍｍにし、電気抵抗調整層の外周面に対する前記空隙保持部材の外周面との高低差を設けた。

その後、電気抵抗調整層の表面に、アクリルシリコーン樹脂（３０００ＶＨ−Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤（川上塗料製）、及びカーボンブラック（全固形分に対して３０重量％）からなる混合物（塗料樹脂）をスプレーコーティングすることにより膜厚約１０μｍの塗料樹脂層を形成した。その後、オーブンで８０℃、１時間、塗料樹脂層を加熱硬化させて表面層（２×１０^１０Ω・ｃｍ）として、導電性支持体、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層、及び、該電気抵抗調整層と像担持体が一定の空隙を保持するように該像担持体と当接して該電気抵抗調整層の両端部に設置された空隙保持部材を有する導電性部材において、前記空隙保持部材が押出成形により形成されており、
実施例１に係る導電性部材を得た。

＜実施例２＞
上記実施例１に係る導電性部材と同様に、ただし、超高分子量ポリエチレン樹脂（サンフィン ＵＨ−９００、旭化成社製）の代わりに、高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製。平均分子量：５５０万、密度：０．９４ｇ／ｃｍ^３）を用いて、リング状に押出成形により成形した２つの空隙保持部材を電気抵抗調整層の両端部にそれぞれ挿入接着して実施例２に係る導電性部材を得た。

＜比較例１＞
実施例１同様に円筒体側面に射出成形により電気抵抗調整層を形成した。その後、ゲートカット、及び、長さ調整を行った後、この電気抵抗調整層の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製。平均分子量：３０万、密度：０．９５ｇ／ｃｍ^３）をリング状に射出成形で成形した空隙保持部材を挿入接着し、それ以降は実施例１と同様にして比較例１に係る導電性部材を得た。

＜比較例２＞
アニール処理を行わなかった以外は比較例１と同様にして、比較例２に係る導電性部材を得た。

＜比較例３＞
低密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＬＬ ＵＪ７９０、日本ポリケム社製。平均分子量：５万。密度：０．９５ｇ／ｃｍ^３）をリング状に射出成形で成形した２つの空隙保持部材を挿入接着した以外は実施例２と同様にして、比較例３に係る導電性部材を得た。

＜比較例４＞
アニール処理を行わなかった以外は比較例３と同様にして、比較例４に係る導電性部材を得た。

＜比較例５＞
空隙保持部材としてポリアセタール樹脂（テナックＬＡ５４１、旭化成社製。平均分子量：５万、密度：１．４１ｇ／ｃｍ^３）をリング状に射出成形で成形した空隙保持部材を挿入接着した以外は比較例１と同様にして、比較例５に係る導電性部材を得た。

＜比較例６＞
アニール処理を行わなかった以外は比較例５と同様にして、比較例６に係る導電性部材を得た。

なお、上記において、空隙保持部材に用いた樹脂の分子量は、実施例１、２及び比較例１〜４では粘度法により、比較例５及び６では、ゲル浸透クロマトグラフ分析法（カラム：ポリスチレンスタンダードを使用）により測定したものである。

＜評価試験１（真円度の評価）＞
実施例１、２および比較例１〜６に係る導電性部材を各１０本（＝Ｎ）、一体除去加工により所定段差を設けた直後と、及び、表面層形成後に所定時間調湿した後との２回、空隙保持部材の外径を真円度測定器（ランク・テーラ・コブソン社製足りロンド３００）により測定した。

＜評価試験２（画像形成装置での評価）＞
実施例１、２および比較例１〜６のサンプルを各２本ずつ、図１に示した画像形成装置に搭載し、印加電圧をＤＣ＝−１００Ｖ、ＡＣ＝２４００Ｖｐｐ（周波数＝２ｋＨｚ）に設定し、面積率５％のチャートを用いて、６０００００枚を通紙し、空隙保持部材の状態について通紙試験の評価を行った。評価環境は２３℃、６０％ＲＨで評価用トナーとして、ＰｘＰトナー（粒径５μｍ）を用い、トナー固着発生の有無と、空隙保持部材の偏摩耗発生の有無を調べた。結果を表１に示す。

＜評価結果＞
上記評価の結果、実施例１及び２に係る導電性部材においては、表面層形成前でも後でも空隙保持部材の真円度が１０μｍを超えるものはなかった。また、通紙テストではトナー固着は空隙保持部材、表層面（電気抵抗調整層）とも見られなかった。また、偏摩耗やトナーの固着も発生せず、本発明に係る導電性部材は長期にわたって使用されても像担持体と電気抵抗調整層との間の空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、信頼性、とりわけ、トナーの固着を防止することが可能なことが判る。

一方、比較例に係る導電性部材においては、いずれのサンプルでも空隙保持部材の真円度が１０μｍ以内に収まるものはなかった。これは空隙保持部材を射出成形で製造する時の溶融樹脂の充填口（ゲート）部分の内部応力歪や、樹脂密度の違いをアニール処理で均一化できずに、空隙保持部材が塗装樹脂の加熱硬化処理の熱により内部歪が開放され、一体除去加工による空隙保持部材の真円度が維持できなくなり、元の形状に対して変動して戻らないことが考えられる。

また、比較例に係る導電性部材においては、通紙試験後には入り込みトナーによるトナー固着が観察されるサンプルが存在した。また、６０万枚通紙後のコロにふれの影響によるものと考えられる偏磨耗が生じていた。

本発明の導電性部材、本発明のプロセスカートリッジまたは画像形成装置における導電性部材は長期にわたって使用されても像担持体と電気抵抗調整層との間の空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、信頼性、とりわけ、トナーの固着を防止することが可能であるので、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式に広く用いることができる。

従来及び本発明に係る電子写真方式の画像形成方式の概略図である。 本発明の導電性部材を帯電部材として用いた場合の帯電装置及び、プロセスカートリッジを用いる画像形成装置の構成を示す概略図である。 図２の画像形成装置の画像形成部の構成を示す概略図である。 本発明の帯電装置及び、プロセスカートリッジの構成を示す概略図である。 本発明の導電性部材である帯電部材と、像担持体の感光層領域及び、画像領域、非画像領域の位置関係を示す概略図である。 導電性支持体上に設置された空隙保持部材の外周面と導電性支持体上に設置された電気抵抗調整層の外周面とに切削加工を行って、電気抵抗調整層の外周面に対する前記空隙保持部材の外周面との高低差を設ける方法について説明するモデル図である。 従来の導電性部材で一体除去加工後、電気抵抗調整層の外表面に表面層を形成し、加熱硬化後の空隙保持部材の外径形状(真円度)を示す図である。

符号の説明

１１ 静電潜像担持体（感光体）
１２ 帯電部材（帯電ローラ）
１３ 露光
１４ トナー担持体
１５ トナー
１６ 転写部材（転写ローラ）
１７ 記録媒体
１８ クリーニング部材（ブレード）
１９ 廃トナー
２０ 現像装置
２１ クリーニング装置
１ 画像形成装置
２０ 給紙部
２１ 給紙装置（給紙カセット）
２２ 給紙装置
２３ レジストローラ
３０ 読み取り部
３１ コンタクトガラス
３２ 第１読み取り走行体
３３ 第２読み取り走行体
３４ 結像レンズ
３５ ＣＣＤ
３６ 原稿搬送部
４０ 排紙トレイ
４１ 排出ローラ
５０ 中間転写体
５１ ２次転写装置
６０ 画像形成部
６１ 像担持体
６２ １次転写装置
６３ 現像装置
６４ クリーニング装置
６４ａ 固体潤滑剤
６４ｂ 塗布部材
６４ｃ クリーニング部材
６４ｄ 補助クリーニング部材
７０ 露光装置
８０ 定着装置
１００ 帯電装置
１０１ 帯電部材
１０２ クリーニング部材
１０３ 空隙保持部材
１０４ 電気抵抗調整層
１０５ 保護層
１０６ 導電性支持体
１０７ 軸受
１０８ 圧縮バネ

Claims (12)

1. 導電性支持体、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層、及び、該電気抵抗調整層と像担持体が一定の空隙を保持するように該像担持体と当接して該電気抵抗調整層の両端部に設置された空隙保持部材を有する導電性部材において、前記空隙保持部材が、押出成形により形成されていることを特徴とする導電性部材。
2. 前記空隙保持部材が、電気抵抗調整層の両端部に設置された状態で、アニール処理が行われていることを特徴とする請求項１に記載の導電性部材。
3. 前記空隙保持部材が、分子量が１００万以上であり、かつ、密度が０.９４ｇ/ｃｍ^３以上であるポリエチレン樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導電性部材。
4. 前記空隙保持部材の少なくとも像担持体と当接する部分が、電気絶縁性樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の導電性部材。
5. 前記空隙保持部材の体積固有抵抗が、１０^１３Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに１項に記載の導電性部材。
6. 前記電気抵抗調整層の体積固有抵抗が、１０^６〜１０^９Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の導電性部材。
7. 前記電気抵抗調整層の外周面に対する前記空隙保持部材の外周面との高低差が、前記導電性支持体上に設置された該空隙保持部材の外周面と前記導電性支持体上に設置された該電気抵抗調整層の外周面とに一体的に施された除去加工により形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の導電性部材。
8. 前記電気抵抗調整層上に表面層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の導電性部材。
9. 前記表面層の体積固有抵抗が電気抵抗調整層の体積固有抵抗より大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の導電性部材。
10. 前記導電性部材が円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の導電性部材。
11. 請求項１０に記載の導電性部材を帯電部材として有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
12. 請求項１１に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。

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