JP3109959B2

JP3109959B2 - 帯電部材及び帯電装置及び画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JP3109959B2
Application number: JP06165289A
Authority: JP
Inventors: 聡居波; 淳一加藤; 和重櫻井; 磨佐基尾島; 貢一諏訪; 博佐藤; 哲也佐野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH0792776A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像担持体のような被帯
電体を帯電する帯電部材及び帯電装置及び画像形成装置
に着脱可能なプロセスカートリッジに関する。

【０００２】

【背景技術】接触帯電は、電圧を印加した帯電部材を像
担持体（以下、感光ドラムと記す）に当接させて、感光
ドラムに電荷を直接的に転移させて感光ドラム面を所用
の電位に帯電するもので、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、感光ドラム面
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
化がはかれること、帯電過程で発生するオゾン量がごく
微量でありオゾン除去フィルターの必要性がなくなるこ
と、そのため装置の排気系の構成が簡略化されること、
メンテナンスフリーであること、構成が簡単であるこ
と、等の長所を有している。

【０００３】そこで例えば、電子写真装置（複写機、レ
ーザービームプリンター）、静電記録装置等の画像形成
装置において、感光体、誘電体等の像担持体、その他の
感光ドラムを帯電処理する手段としてコロナ放電装置に
変わるものとして注目されている。

【０００４】この接触帯電方法もしくは装置に関して均
一な帯電処理のため、交流電圧に直流電圧を重畳した振
動電圧を接触帯電部材に印加し、この接触帯電部材を感
光ドラムに当接させて帯電を行う方式がある。

【０００５】図２２にその一実施態様を示す。１は感光
ドラムであり、例えば、矢印Ｒ１の時計回転方向に所定
の周速度（プロセススピード）にて回転駆動されるドラ
ム型の電子写真感光体、静電記録誘電体等である。

【０００６】２は接触帯電部材としての導電性ローラ
（帯電ローラ）である。この帯電ローラ２は、２ｒが導
電性のウレタンゴム、ＥＰＤＭ等のソリッドタイプのゴ
ムを使用しており、硬度は６０〜７０度（ＡＳＫＥＲ−
Ｃ）である。帯電ローラ２は芯金棒２ａの両端部にそれ
ぞれ作用させた、押圧バネ３の押し圧力で感光ドラム１
面に対して所定の押し圧力を持って圧接しており、感光
ドラム１の回転にともない矢印Ｒ２方向に従動回転す
る。

【０００７】４は帯電ローラ２に対する電圧印加電源で
あり、この電源４により帯電ローラ２の芯金棒２ａに接
触させた接点板ばね（不図示）を介して感光ドラム１の
帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐを有する
振動電圧Ｖａｃと直流電圧Ｖｄｃとを重畳した電圧（Ｖ
ａｃ＋Ｖｄｃ）が帯電ローラ２に印加されて、回転駆動
されている感光ドラム１の外周面が均一に帯電される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記のような
帯電ローラにおいては次のような問題があった。即ちソ
リッドタイプの帯電ローラは、硬度が高いため帯電ロー
ラの一部が感光ドラムから離れてしまい、帯電不良が生
じることがあった。この帯電不良は、帯電ローラの長手
方向の中央部に発生しやすい。

【０００９】またソリッドタイプの帯電ローラは硬度が
高いため、振動電圧を印加した場合、帯電ローラと感光
ドラムとの叩き合いによる「帯電音」と呼ばれる振動音
が発生し、耳障りに感じてしまうことがわかった。

【００１０】この帯電音を低減させる方法として、感光
ドラムの中に金属類等の詰め物を挿入する手段がある。
しかしながら、詰め物の重量、コストの面で問題があ
る。

【００１１】

【発明の目的】本発明の目的は、帯電部材の硬度を低下
させた帯電部材及び帯電装置及びプロセスカートリッジ
を提供することである。

【００１２】本発明の他の目的は、被帯電体に対する帯
電部材の接触を安定させ、良好な帯電を行なう帯電部材
及び帯電装置及びプロセスカートリッジを提供すること
である。

【００１３】本発明の他の目的は、帯電音を低減する帯
電部材及び帯電装置及びプロセスカートリッジを提供す
ることである。

【００１４】本発明の他の目的は、帯電部材の弾性体が
発泡部材を備える帯電部材及び帯電装置及びプロセスカ
ートリッジを提供することである。

【００１５】

【発明の構成】上記目的を達成するために、本発明は、
被帯電体を帯電する帯電部材において、基体と、この基
体によって支持され、上記帯電部材の表面に設けられる
弾性体と、を有し、上記弾性体は、発泡部材と、この発
泡部材を被覆する被覆層と、を備え、上記帯電部材の表
面のＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は、５５°以下かつ上記帯電部
材の表面の国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）は、８０°以下で
あることを特徴とするものである。または、本発明は上
記帯電部材を帯電装置及びプロセスカートリッジに適用
したものである。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１７】図１は、本発明に係わる帯電部材としての
帯電ローラ２の縦断面を示す模式図、図２は一端部の、
芯金２ａに沿った方向の断面を示す模式図である。

【００１８】１は被帯電体としての、帯電電極がマイナ
スまたはプラスの回転感光ドラムである。２は接触帯電
部材としての帯電ローラであり、この帯電ローラ２は、
支持部材としてのステンレス等でできた金属芯金２ａ
と、この芯金２ａの外周に同心一体にローラ状に形成し
た発泡部材（発泡層）２ｂと、この発泡部材２ｂの外周
面に中抵抗の導電性チューブ２ｃを被覆させた構成のも
のである。

【００１９】このような構成は、最初に発泡部材２ｂを
作製し、次に芯金２ａとチューブ２ｃを挿入させて行う
方法（図３）や、チューブ２ｃの内側に芯金２ａを立
て、発泡部材２ｂの原料を芯金２ａに差し込み、固定さ
せた状態で発泡させて作製する方法（図４）などがあ
る。前者の方法では挿入時によるうねり、ズレ等が発生
し、安定した画像が得られにくいため、本発明の帯電ロ
ーラは後者の方法により作製した。

【００２０】導電性発泡部材２ｂを覆っているチューブ
２ｃは実質的に導電性発泡部材２ｂと分離している。ま
た、芯金２ａと導電性発泡部材２ｂにおいても同様であ
る。更に軸方向のズレを防止するために、チューブ２ｃ
と導電性発泡部材２ｂ、及び芯金２ａと導電性発泡部材
２ｂの一部を固定しても良い。その結果、芯金２ａに振
動電圧が印加されても、重い芯金２ａは振動せずに軽い
導電性発泡部材２ｂやチューブ２ｃのみが振動して感光
ドラム１を叩くことになり、そのエネルギーは小さくな
り帯電音も小さくなるわけである。また、導電性発泡部
材２ｂは表面のセルにより凹凸が生じやすいため、表面
性の良いチューブ２ｃを覆うことで画像上の帯電不良を
防ぐことができる。

【００２１】更にチューブ２ｃは導電性発泡部材に比べ
硬めであるため、帯電ローラ２の外部からの力による変
形を防止するメリットもある。

【００２２】しかしながら、上記帯電ローラ２は、チュ
ーブ２ｃの硬度により、特に高温高湿環境下（３２．５
℃、９０％）において、帯電ローラ２表面にトナーの固
着が発生し、局部的な抵抗の増大による帯電不良が発生
し、新たな問題となっている。

【００２３】本実施例では、帯電ローラ（帯電部材）の
アスカーＣ硬度（日本ゴム協会規格ＳＲＩＳ０１０１に
準ずる）、及びチューブ部材の国際ゴム硬度規格ＩＲＨ
Ｄ（ＵＳ規格ＡＳＴＭＤ１４１５に準ずる）の値と、
帯電音、及びトナー固着の関係を説明する。

【００２４】まず帯電音であるが、帯電音の音圧と帯電
ローラのアスカーＣ硬度には相関関係が認められ、アス
カーＣ硬度を低くすれば帯電音の音圧を低くすることが
できる。これは、アスカーＣ硬度が低くなるにつれて、
帯電部材の振動のエネルギーが低くなるためである。帯
電部材に印加する振動電圧の周波数（以下、“帯電周波
数”と記載する）が１５００Ｈｚの場合のアスカーＣ硬
度と帯電音圧の関係を図５に示す。また、帯電部材のア
スカーＣ硬度が６５°と５５°の場合の帯電周波数と音
圧の関係を図６に示す。図５及び図６よりアスカーＣ硬
度を５５°以下にすれば帯電周波数が１５００Ｈｚまで
帯電音圧を５０ｄＢ以下にすることができることがわか
る。本発明者らの検討によれば、帯電音圧が５０ｄＢ以
下であれば、通常のプリント動作において帯電音が耳障
りとなることは無い。

【００２５】次にトナー固着であるが、耐久による帯電
部材へのトナー固着は帯電部材表面の微小硬度（ここで
は、チューブ部材の硬度をいう）と相関があることが認
められ、微小硬度が低ければトナーの固着量が少ないこ
とが解った。この理由としては、トナー固着の発生原因
が以下のようなものであるためと考えられる。即ち、ク
リーニング装置において、完全に除去しきれなかった感
光ドラム上の残留トナーや、装置本体内の飛散トナーが
帯電ローラ表面に固着した場合に、帯電ローラ表面の微
小硬度が高いと感光ドラムとの接触部においてトナーを
こすりつけ、固着させてしまうものである。

【００２６】図７に高温高湿環境下（３２．５℃、９０
％）における、国際ゴム硬度規格ＩＲＨＤの値（ウォー
レス社製微小ゴム硬度計により測定、以下「ウォーレス
硬度」と記載する）とトナー固着の関係を示す。図７よ
り、ウォーレス硬度を８０°以下にすればトナー固着の
問題を無くすことが可能である。

【００２７】以下、図面を参照にしながら詳細に説明す
る。

【００２８】図１、図２において発泡部材２ｂは、例え
ば、ポリスチレン・ポリオレフィン・ポリエステル・ポ
リウレタン・ポリアミド系等の発泡部材や、ＥＰＤＭ
（エチレンプロピレンジエンの３元共重合体）やウレタ
ンを発泡させた柔軟な部材に、カーボン・酸化錫などの
導電性粉体を分散させて体積抵抗率を調整した部材であ
る。本実施例では発泡させたポリウレタンにカーボンを
分散させている。２ｂ′はこの発泡部材の気泡部（空気
・窒素・アルゴンガスなどの封入気泡）である。

【００２９】また、導電性チューブとしては、例えばウ
レタン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、
ＰＦＡ（パ−フロロアルコキシ）、ＦＥＴ（フッ化エチ
レンプロピレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチ
レン）などのフッソ系樹脂、ＥＰＤＭ、スチレンブタジ
エンゴム等の合成ゴム等に、導電性カーボン、酸化錫、
酸化チタン、酸化インジウム等の導電性粉体を混練分散
した後に、押し出し成形等により形成する。本実施例で
は、ポリエステル系ウレタン樹脂にカーボンを分散させ
たものを使用した。

【００３０】以下に本実施例における帯電ローラ２の仕
様をまとめる。

【００３１】芯金２ａ；直径６ｍｍ、長さ２６０ｍｍの
ステンレス丸棒発泡部材２ｂ；カーボン分散の発泡ポリウレタン体積抵抗値１０²Ωｃｍ〜１０⁶Ωｃｍ層厚２．５ｍｍ、長さ２３０ｍｍチューブ２ｃ；ポリウレタン熱可塑性エラストマー体積抵抗値１０³Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍ層厚２５０μｍ帯電ローラ２の重量６８ｇ、この帯電ローラの硬度を測定すると、アスカーＣ硬度は
４２°、ウォーレス硬度は７０°であった。帯電ローラ
２から感光ドラムへのリーク電流によるすじ状の帯電不
良を防止するためにチューブ２ｃの体積抵抗率は、発泡
部材２ｂの体積抵抗率よりも大きくするのが好ましい。

【００３２】この帯電ローラ２も、前述図２２の従来の
帯電ローラ２と同様に、芯金２ａの両端部を不図示の軸
受け部材で保持させ、かつ加圧バネ３で感光ドラム一方
向へ押圧付勢させて感光ドラム一面に所定の押圧力、本
実施例では総圧１０００ｇ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
電源４から、帯電ローラ芯金２ａに接触させた摺動電極
（不図示）を介して、交流電圧；本実施例では２．０ＫＶｐｐ、１５００Ｈｚ直流電圧；目標帯電電位に相当する直流電圧との重畳振動電圧（Ｖａｃ＋Ｖｄｃ）が印加される。こ
れにより回転感熱ドラム１の周面がＡＣ印加方式で目標
帯電電位に均一に接触帯電処理される。

【００３３】本実施例の帯電ローラと従来のソリッドゴ
ムの一体型帯電ローラとで音の測定をした。

【００３４】従来のソリッドゴムの一体型帯電ローラ２
として例えば、芯金２ａ；直径６ｍｍ、長さ２６０ｍｍのステンレス丸
棒ゴムローラ２ｒ；カーボン分散のソリッドのＥＰＤＭ導
電性ゴム体積抵抗値１０⁵Ωｃｍ層厚２．８ｍｍ、長さ２３０ｍｍ帯電ローラ２の重量１２０ｇ、この帯電ローラのアスカーＣ硬度は６２°であった。

【００３５】本実施例の接触帯電装置を無響室にセット
して、前記の振動電圧印加条件において発生騒音（帯電
音）を測定した。測定はＩＳＯ７７７９の６項に従っ
て行った。その結果、従来のソリッドの一体型帯電ロー
ラを用いた場合の発生帯電音が６８ｄＢであるのに対
し、本実施例の帯電ローラでは４１ｄＢと小さいもので
あった。このような帯電音の軽減効果に対して発泡部材
の発泡状態が単泡であっても連泡であっても良い。

【００３６】次に、本実施例の帯電ローラをレーザービ
ームプリンターにセットして、高温高湿環境（３２．５
℃、９０％）にてＡ４紙６０００枚まで画出し耐久を行
った。

【００３７】その結果、帯電ローラ表面のトナー固着は
発生せず、帯電不良による画像不良も発生しなかった。

【００３８】以上のように、アスカーＣ硬度を５５度以
下、かつ国際ゴム硬度規格のＩＲＨＤを８０度以下に設
定することで、帯電音を十分に軽減することができ、か
つ帯電ローラ表面のトナー固着を防止することができる
ため、耳障りのない静かな、かつ高品位の画像が得られ
るレーザビーム・プリンタを提供することができる。

【００３９】（実施例２）本実施例帯電ローラ２につい
て、導電性発泡部材２ｂの上を中抵抗のチューブ２ｃで
覆い、チューブ２ｃに導電層２ｄを介して中抵抗層２ｅ
を形成し、さらにその外周面に保護層２ｃを設けたもの
である。図８は本実施例の帯電ローラの縦断面を示す模
式図である。

【００４０】中抵抗層２ｅの外周面に設けた保護層２ｆ
は、感光ドラム１の表層に対し相性の良い材料を使用す
ることで、感光ドラム１、帯電ローラ２の表層の汚染を
防ぐことができる。このような保護層の例として、例え
ば、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン、ポリビニルブチラ
ール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール
樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、ア
クリル樹脂等の樹脂に導電性粉体を分散させたものが使
用される。本実施例ではＮ−メトキシメチル化ナイロン
にカーボンを分散させたものを使用した。

【００４１】また、本実施例の帯電ローラ２には、図９
に示すように、チューブ２ｃの長手方向両端部にテーパ
２ｃ′を設けてある。

【００４２】テーパ２ｃ′がついていないチューブ内で
発泡部材の原料を発泡させた場合（図４）、発泡部材の
発泡圧力はチューブ２ｃの長手方向中央部に比べて両端
部では著しく低くなっていた。これは、チューブ２ｃの
長手方向中央部での発泡が閉ざされた空間内での発泡で
あるのに対して、両端部ではチューブ２ｃの開口部から
外側に向かって発泡しようとする力が働くため、その分
チューブ２ｃ内の発泡圧力が低下する。発泡圧力が低い
状態で発泡した発泡部材は、内部に形成される気泡の大
きさが大きくなる傾向にあり、その結果、発泡部材の硬
度が小さくなり体積抵抗率が大きくなってしまう。

【００４３】チューブ２ｃの長手方向両端部にテーパ２
ｃ′をつけると、チューブ２ｃの開口部が小さくなるの
で発泡部材の原料が外側に逃げることを抑えられるとと
もに、テーパ２ｃ′部分の内壁によって長手方向中央部
に向かって発泡を押し戻そうとする力が生まれる。こう
して発泡部材の原料は、長手方向両端部にテーパ２ｃ′
をつけたチューブ２ｃ内で発泡させると、長手方向両端
部にあっても長手方向中央部と同程度の発泡圧力を得る
ことができ、発泡部材の内部に形成される気泡の大きさ
が長手方向全域で均一になる。内部に形成される気泡の
大きさが均一な発泡部材は、その硬度や体積抵抗率が均
一である。こうした発泡部材によって構成された帯電部
材を用いて感光ドラムを帯電することにより、感光ドラ
ム上の表面電位が一様になり、その結果帯電ムラのない
良好な画像が得られる。

【００４４】テーパ部の適正領域を求めるための実験結
果を図１０に示す。ここで、テーパ部２ｃ′の大きさ
は、チューブ２ｃの長手方向中央部での横断面積に対す
る端部開口部の面積の比、及び感光ドラム１表面に対す
るテーパ部２ｃ′の角度α（図９参照）で表し、効果に
ついては、チューブ２ｃの長手方向端部で発泡した発泡
部材２ｂの硬度と体積抵抗率、更に画出しによる確認を
行った。図１０からわかるように、チューブ２ｃの長手
方向両端部の開口部の面積は中央部での横断面積に対し
て９０％以下であればむらのない画像を得ることがで
き、好ましくは８０％以下にすることにより、発泡部材
２ｂの硬度、体積抵抗率が長手方向、周方向で均一とな
り、より安定した帯電が可能となる。また、テーパ部２
ｃ′の角度αについては、５°以上であればむらのない
画像を得ることができ、好ましくは２０°以上にするこ
とで、発泡部材２ｂの硬度、体積抵抗率が長手方向、周
方向で均一となり、より安定した帯電が可能となる。

【００４５】以下に本実施例の具体的な仕様をまとめ
る。

【００４６】発泡部材２ｂ；カーボン分散の発泡エピク
ロルヒドリンゴム体積抵抗値１０²Ωｃｍ〜１０⁶Ωｃｍ層厚２．５ｍｍ、長さ２３０ｍｍチューブ２ｃ；ポリエステル系ウレタン熱可塑性エラス
トマー体積抵抗値１０³Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍ層厚２５０μｍ導電層２ｄ；Ｎ−メトキシメチル化ナイロンにカーボン
・酸化錫等の導電性粉体を分散させたもの体積抵抗値１０¹Ωｃｍ〜１０⁶Ωｃｍ層厚１０μｍ中抵抗層２ｅ；エピクロルヒドリンゴム体積抵抗値１０⁷Ωｃｍ〜１０¹⁰Ωｃｍ層厚２００μｍ保護層２ｆ；Ｎ−メトキシメチル化ナイロン体積抵抗値１０⁷Ωｃｍ〜１０¹²Ωｃｍ層厚５μｍ帯電ローラ２の重量７０ｇこの帯電ローラ２の硬度を測定するとアスカーＣ硬度は
４８°、ウォーレス硬度は７５°であった。

【００４７】この帯電ローラ２について、実施例１と同
様に帯電音の測定および、高温高湿環境下での画出し試
験を行った。帯電音の測定結果は４４ｄＢで小さいもの
であった。また画出し試験では実施例１と同様に、帯電
ローラ２表面にトナー固着は発生せず、良好な画像が得
られた。

【００４８】（実施例３）本実施例では、実施例２と同
様の帯電ローラ２を用いて、チューブ２ｃの引張応力を
変化させて塑性変形（へたり）について観察してみた。

【００４９】帯電ローラ２は感光ドラム１に押圧されて
いるため、帯電ローラ２の発泡部材２ｂが柔軟なほど変
形され易く、その変形が回復しない場合、その変形部分
において帯電ローラ２の回転にブレが生じ、帯電不良画
像や画像ぶれを引き起こしてしまう。

【００５０】本発明の帯電ローラ２は、チューブ２ｃが
発泡部材２ｂを覆っているため、塑性変形に対し有利で
あり、またチューブ２ｃの引張応力に大きく依存するこ
とが実験によって明らかになった。

【００５１】図１１には実施例２の帯電ローラ２におい
て、チューブ２ｃの引張応力を変化させたときの帯電ロ
ーラのへたり量を求め、画像評価したものである。

【００５２】なお、引張応力の測定方法は、厚さ０．２
ｍｍ、幅１０ｍｍのチューブと同じ材料の試料につい
て、引っ張り部分を５０ｍｍとして、引張試験機によっ
て測定を行った。このときの引張速度は５０ｍｍ／ｍｉ
ｎの定速とした。試料の伸びが１００％相当になった時
点での荷重を読み取り、これをＦ₁₀₀とした。この値を
断面積で割ったものが引張応力Ｍ₁₀₀である。（（１）
式）Ｍ₁₀₀〔ｋｇ重／ｃｍ²〕＝Ｆ₁₀₀〔ｋｇ重〕／試料
断面積〔ｃｍ²〕 …（１）へたり量の測定方法は、測
定対象となる帯電ローラ２の外径（Ｄ１）を測定し、帯
電ローラ２を感光ドラム１に総圧１０００ｇで押圧した
ままの状態で、温度４０℃、湿度９５％の環境に１ヶ月
間放置後、図１２にあるようにＤ２を求め、（Ｄ１−Ｄ
２）をへたり量とした。

【００５３】本実験結果によると、チューブ２ｃの引張
応力Ｍ₁₀₀を高くする程、帯電ローラ２のへたり量が少
なくなるのがわかる。これは引張応力の強いチューブ２
ｃが存在することによって、帯電ローラ２が感光ドラム
２に押圧されたときの力がチューブ２ｃ内で広い面積に
分散され、当接部分での帯電ローラ２の急激な変形が緩
和されるためである。そして、へたり量が少なくなれ
ば、これに応じて帯電不良や画像ぶれを抑えることがで
きる。

【００５４】本実施例では、画像不良を起こさないへた
り量を０．２ｍｍ以下とし、この条件を満たすチューブ
２ｃの引張応力Ｍ₁₀₀を１００ｋｇ重／ｃｍ²以上とし
た。

【００５５】以上説明したように、チューブ２ｃとし
て、その引張応力Ｍ₁₀₀が１００ｋｇ重／ｃｍ²以上のも
のを用いることにより、へたりが少なく、かつ表面性に
優れた帯電ローラ２を構成することができ、従って、帯
電音を十分に軽減することができ、かつ帯電不良の発生
を防止して良好な画像を得ることができる。

【００５６】（実施例４）本実施例では、実施例２と同
様の帯電ローラ２を用いて、チューブ２ｃの裏側に接す
る発泡部材の外側の表面にできる気泡について、帯電不
良等の画像評価を行った。

【００５７】本実施例の帯電ローラ２は、図４で上述し
たうに発泡部材の原料を発泡させている。その場合、チ
ューブとの界面において空気の逃げ道がないため、空気
がそのまま溜まり無数の気泡として残ってしまう（以
下、この気泡をボイドと呼ぶ）。この状態は、外観から
では一見表面性が良いように見えるが、この帯電部材が
感光ドラムと当接し、感光ドラムが回転した場合、クリ
ーニングブレードをすり抜けてきた廃トナーが、帯電部
材と感光ドラム間に入り込み、帯電部材のチューブの内
側の界面が気泡である部分にこの廃トナーが溜まり易く
なり、画像上に帯電不良となって黒い斑点のようなもの
が現れてしまうことがわかった。

【００５８】また、発泡させた弾性層の表面を研磨する
ことにより、ボイドを消去することが可能であるが、発
泡部材を研磨するために真直度、長手方向の振れの精度
が保たれなく、かつコストアップにつながってしまう。
本実施例で発泡部材はその表面にインテグラルスキン層
を備え、発泡部材のセルがむき出しにはならない。従っ
て、ボイドは、セルとは区別される。

【００５９】本実施例では、上記問題を解決するため
に、実施例２の構成の帯電ローラ２に様々な形状のボイ
ド２ｇを作製し、耐久による帯電不良等の画像評価を行
った。耐久枚数は１万枚である。

【００６０】図１３はボイド２ｇの形状が、ほぼ円型の
場合である。その結果を図１４にまとめた。図１４から
帯電不良画像が現れるのは、ボイド２ｇの深さよりは外
径の大きさに依存していることがわかる。更に外径が５
ｍｍ以下であれば帯電不良画像が発生しないことがわか
る。

【００６１】次に、ボイド２ｇの形状が楕円形状で周方
向に長い場合について観察した。この場合の発泡部材２
ｂ表面のボイド２ｇの状態を図１５に示す。

【００６２】チューブ２ｃの内面をサンドペパーで周方
向、長手方向にランダムに粗して、その中に芯金２ａ、
発泡部材２ｂの原料である導電ゴムを挿入して、一体発
泡させることで、楕円形状で周方向に長いボイド２ｇを
作った。なお、周方向だけ粗した場合は、空気の逃げ道
が周方向にしかないためボイド２ｇが一周に渡ってでき
てしまう。

【００６３】ボイド２ｇの最大径と画像評価との対応を
図１６にまとめた。周方向に長い楕円形状のボイド２ｇ
において５ｍｍ以下の最大径であれば帯電不良の画像は
発生しないことがわかる。

【００６４】更に、ボイド２ｇの形状が楕円形状で長手
方向に長い場合についても観察した。この場合の発泡部
材２ｂ表面のボイド２ｇの状態を図１７に示す。

【００６５】チューブ２ｃの内面の長手方向に高さ０．
３ｍｍの溝を１５０本程度入れて、その中に芯金２ａ、
発泡部材２ｂの原料である導電ゴムを挿入して、一体発
泡させることで、楕円形状で長手方向に長いボイド２ｇ
を作った。

【００６６】ボイド２ｇの最大径と画像評価との対応を
図１８にまとめた。上記実施例とは異なり、ボイド２ｇ
が長手方向に７ｍｍ程度までであれば帯電不良画像が現
れないことがわかる。

【００６７】以上のように、帯電不良になり易いのはボ
イド２ｇが周方向に長い場合であることもわかる。

【００６８】上記３つのボイド２ｇの形状について画像
評価を行ったが、常時良好な画像を得るためには、ボイ
ド２ｇの最大径が５ｍｍ以下であれば良い。

【００６９】次に、帯電ローラ２のチューブ２ｃの厚さ
と硬度を変えた場合について、ボイドと画像の関係を調
べた。

【００７０】チューブ２ｃの厚さと硬度を振った場合の
ボイド２ｇ最大径に対する帯電不良画像との対応をそれ
ぞれ図１９、図２０に示す。各図中の○は良好な画像が
得られたことを示し、×は帯電不良画像が発生したこと
を示す。

【００７１】図１９で仕様した帯電ローラ２は実施例２
と同様のもので、硬度は国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）で約
４０度で、チューブ２ｃの厚さを振ったものである。チ
ューブ２ｃの厚みについては、チューブ２ｃ製造の安定
性の問題から０．１５ｍｍ未満の薄いチューブ２ｃを作
製するのは困難である。また、帯電音の問題から０．３
ｍｍ以上のチューブ２ｃは不適当であるため、０．１５
ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲においてボイド２ｇの最大径と
画像との対応をとった。図を見て明らかな様にチューブ
２ｃの厚みが変わろうとも、ボイド２ｇ最大径が５ｍｍ
以下である時に良好な画像が得られることが分かる。

【００７２】図２０の帯電ローラ２も実施例２と同様の
もので、チューブ２ｃ厚は約０．２５ｍｍである。硬度
とは国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）を表す。硬度において
も、チューブ２ｃの下限は約３０度であり、５０度あた
りの領域内で硬度を振ってみたが、良好な画像を得るた
めのボイド２ｇの最大径のボーダラインは５ｍｍであっ
た。なおチューブ２ｃは国際ゴム硬度を３０°より小さ
くした場合帯電ローラと感光体を停止したまま放置する
と帯電ローラのへたりが回復しにくく、放電不良が生じ
やすくなるため、国際ゴム硬度を３０°以上とするのが
良い。

【００７３】以上のように、帯電ローラ２において、ボ
イド２ｇに対して良好な画像を得るには、ボイド２ｇの
最大径が５ｍｍ以下であれば良いが、特にチューブ２ｃ
の厚さが０．１５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下、或いは帯
電ローラ２の国際ゴム硬度が３０度以上の場合には効果
が大きい。この範囲は上記帯電ローラ２が実用化できる
ところにあり、チューブ２ｃが安定した生産を得るため
に、またＡＣ電圧を印加した場合に生じる帯電音の問題
より、上記範囲が最も適している。

【００７４】なお以上の実施例１から実施例４を適宜組
み合わせても良い。特に帯電部材の表面のＡＳＫＥＲ−
Ｃ硬度を５５°以下、かつ国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）を
８０°以下、チューブ部材を仮に１００％伸ばしたとき
の引張応力を１００ｋｇ重／ｃｍ²以上、発泡部材の外
側表面の気泡の最大径を５ｍｍ以下とするのが望まし
い。

【００７５】次に、実施例１〜４に示した帯電部材を、
画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジに組み
入れて帯電部材で像担持体を帯電する例を示す。

【００７６】本実施例は、帯電部材もしくは帯電装置を
像担持体の帯電手段として用いている画像形成装置のプ
ロセスカートリッジである。図２１にそのプロセスカー
トリッジの構成を示す。

【００７７】本実施例のプロセスカートリッジは、像担
持体としての回転ドラム型の電子写真感光体１、接触帯
電部材としての帯電ローラ２、現像器６、クリーニング
器９の４つのプロセス機器を包含させてなるものであ
る。しかしながら、プロセスカートリッジは少なくとも
感光体１と帯電部材２とを備えていれば良い。

【００７８】帯電ローラ２は実施例１、または同２、ま
たは同３、同４と同様の構成のものである。

【００７９】現像器６において、６０は現像スリーブ、
６１は現像剤（トナー）、６２は現像スリーブ６上にト
ナー６１を均一な厚みにコートするための現像ブレード
である。

【００８０】クリーニング器９において、９０はクリー
ニングブレードである。

【００８１】１１はプロセスカートリッジのドラムシャ
ッターであり、実線示の閉じ状態から破線示のように開
き状態に開閉自在である。プロセスカートリッジを画像
形成装置本体（不図示）から取り出した状態においては
実線示の閉じ状態にあり、感光ドラム１の外部露出部分
面を隠散して感光ドラム面を保護している。

【００８２】プロセスカートリッジを画像形成装置本体
に接着するときは、シャッター１１を破線示のように開
き状態にする、あるいはプロセスカートリッジの装着過
程でシャッター１１が自動的に開き動作し、プロセスカ
ートリッジが正規に装着されると、感光ドラム１の外部
露出部分面が画像形成装置本体側の転写ローラ８に圧接
した状態になる。

【００８３】またプロセスカートリッジと画像形成装置
本体とが機械的・電気的にカップリングして、画像形成
装置本体側の駆動機構でプロセスカートリッジ側の感光
ドラム１・現像スリーブ６０等の駆動が可能となり、ま
た画像形成装置本体側の電源（電気回路）によりプロセ
スカートリッジ側の電極接点を介して帯電ローラ２への
帯電バイアスの印加、現像スリーブ６０への現像バイア
スの印加等が可能となり、画像形成動作を実行できる状
態になる。

【００８４】５は画像形成装置本体側のレーザースキャ
ナー（不図示）からの出力レーザー光であり、プロセス
カートリッジ内に入光して、回転感光ドラム１面が走査
露光される。

【００８５】このように、帯電プロセスをレーザプリン
タ本体に固定せずに、プロセスカートリッジとして着脱
自在にすることにより、帯電音の原因である帯電ローラ
と感光ドラムの叩き合いによって発生する振動がプロセ
スカートリッジ全体に伝わり易く、帯電音が増幅される
傾向にある。そのため、本発明が解決しようとしている
問題点がある帯電音のうなりも増幅され、より耳障りに
聞こえてしまう欠点がある。

【００８６】しかしながら、上述した構成の帯電ローラ
２を用いることにより、交流電圧に直流電圧を重畳した
振動電圧を印加しても帯電音の発生がほとんどないの
で、実質的に帯電音が聞こえない、また、帯電不良等の
ない高画質な画像が得られるコンパクトなプロセスカー
トリッジを構成することが可能である。

【００８７】本発明によると帯電部材の弾性体における
像担持体との接触面についてのアスカーＣ硬度を５５度
以下、かつ国際ゴム硬度規格のＩＲＨＤを８０度以下に
設定することにより、帯電音を十分に軽減することがで
き、かつ帯電部材表面のトナー固着を防止することがで
きる。

【００８８】また、チューブ部材の１００％伸び時の引
張応力を１００ｋｇ重／ｃｍ²以上に設定することによ
り、へたりが少なく、かつ表面性に優れ、帯電不良の発
生を防止することができる。

【００８９】更に、発泡部材の外側の表面にできる気泡
の最大径を５ｍｍ以下に設定することで、トナー溜まり
を抑え、上記と同じく帯電不良画像の発生を防止でき
る。

【００９０】以上により、耳障りのない静かな、かつ高
品位の画像が得られる、帯電装置を備える画像形成装
置、を提供することができる。

【００９１】以上に示した帯電部材に印加する振動電圧
は、時間と共に周期的に変化する電圧であるのが良く、
振動電圧の波形は、正弦波、三角波、矩形波等使用可能
である。また、振動電圧は、直流電源のオン・オフを繰
り返すことにより形成された、ＡＣ電圧とＤＣ電圧との
重畳電圧の形状でも良い。被帯電体への斑点状帯電むら
を防止するために振動電圧のピーク間電圧は、被帯電体
の帯電開始電圧の２倍以上であるのが望ましい。帯電開
始電圧とは、仮に帯電部材と被帯電体との間にＤＣ電圧
を印加する場合、被帯電体の帯電が開始するときの印加
ＤＣ電圧値である。

【００９２】

【発明の効果】本発明によると帯電部材の弾性体におけ
る被帯電体との接触面についてのアスカーＣ硬度を５５
度以下、かつ国際ゴム硬度規格のＩＲＨＤを８０度以下
に設定することにより、帯電音を十分に軽減することが
でき、かつ帯電部材表面のトナー固着を防止することが
できる。

【００９３】また、チューブ部材の１００％伸び時の引
張応力を１００ｋｇ重／ｃｍ²以上に設定することによ
り、へたりが少なく、かつ表面性に優れ、帯電不良の発
生を防止することができる。

【００９４】更に、発泡部材の外側の表面にできる気泡
の最大径を５ｍｍ以下に設定することで、トナー溜まり
を抑え、上記と同じく帯電不良画像の発生を防止でき
る。

【００９５】以上により、耳障りのない静かな、かつ高
品位の画像が得られるレーザビーム・プリンタ等の画像
形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の帯電部材の縦断面図を示す模式図

【図２】同じく帯電部材の端部近傍の芯金方向の断面を
示す模式図

【図３】帯電ローラの作製方法を示す図

【図４】帯電ローラの作製方法を示す図

【図５】アスカーＣ硬度と帯電音圧の関係を示す図

【図６】帯電周波数と音圧の関係を示す図

【図７】ウォーレス硬度とトナー固着との関係を示す図

【図８】実施例２の帯電部材の縦断面を示す模式図

【図９】同じく帯電部材の端部近傍の芯金方向の断面を
示す模式図

【図１０】同じくテーパ部の大きさ及び角度と、硬度及
び体積抵抗率との関係を示す図

【図１１】実施例３のチューブの引張応力と帯電ローラ
のへたり量との関係を示す図

【図１２】へたり量の説明図

【図１３】実施例４の発泡部材表面のボイドの形状を示
す斜視図

【図１４】同じくボイドの最大径及び深さと、画像評価
との関係を示す図

【図１５】同じく発泡部材表面のボイドの形状を示す斜
視図

【図１６】同じくボイドの最大径及び深さと、画像評価
との関係を示す図

【図１７】同じく発泡部材表面のボイドの形状を示す斜
視図

【図１８】同じくボイドの最大径及び深さと、画像評価
との関係を示す図

【図１９】同じくチューブの厚さとボイドの最大径との
関係を示す図

【図２０】同じくチューブの硬度とボイドの最大径との
関係を示す図

【図２１】プロセスカートリッジの構成を示す縦断面図

【図２２】従来の帯電ローラの構成を示す図

【符号の説明】

１像担持体（被帯電体、感光ドラム）２帯電部材（帯電ローラ）３加圧ばね４電源５露光手段６現像装置７転写材８転写装置９クリーニング装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾島磨佐基東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者諏訪貢一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者佐藤博東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者佐野哲也東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平３−59682（ＪＰ，Ａ) 特開平３−24586（ＪＰ，Ａ) 特開平４−184371（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−66673（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−208878（ＪＰ，Ａ) 特開平５−281830（ＪＰ，Ａ) 特開平５−35051（ＪＰ，Ａ) 特開平６−186824（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/16 G03G 21/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体を帯電する帯電部材において、基体と、この基体によって支持され、上記帯電部材の表面に設け
られる弾性体と、を有し、上記弾性体は、発泡部材と、
この発泡部材を被覆する被覆層と、を備え、上記帯電部材のＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は、５５°以下かつ
上記被覆層の国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）は、８０°以下
であることを特徴とする帯電部材。
【請求項２】上記被覆層は、チューブ部材を備えるこ
とを特徴とする請求項１の帯電部材。
【請求項３】上記被覆層の国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）
は、３０°以上であることを特徴とする請求項１又は２
の帯電部材。
【請求項４】上記帯電部材は、電圧が印加されること
が可能であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか
に記載の帯電部材。
【請求項５】上記電圧は、振動電圧であることを特徴
とする請求項４の帯電部材。
【請求項６】上記電圧は、ＡＣ電圧とＤＣ電圧との重
畳電圧の形状であることを特徴とする請求項４の帯電部
材。
【請求項７】上記被覆層の体積抵抗率は、上記発泡部
材の体積抵抗率よりも大きいことを特徴とする請求項１
乃至６いずれかに記載の帯電部材。
【請求項８】上記被覆層は、上記チューブ部材よりも
外側に順に導電層、抵抗層、を備えることを特徴とする
請求項２の帯電部材。
【請求項９】上記チューブ部材を仮に１００％伸ばし
た場合の引張応力は、１００ｋｇ重／ｃｍ²以上である
ことを特徴とする請求項２の帯電部材。
【請求項１０】上記チューブ部材に近い側の、上記発
泡部材の、表面に形成される最大気泡径は５ｍｍ以下で
あることを特徴とする請求項２の帯電部材。
【請求項１１】上記チューブ部材の厚さは０．１５ｍ
ｍ以上０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２
の帯電部材。
【請求項１２】上記帯電部材の長手方向端部近傍にお
いて上記チューブ部材は、上記長手方向端部に向かって
内側に曲がるテーパ部を備えることを特徴とする請求項
２の帯電部材。
【請求項１３】上記帯電部材は、ローラ形状であるこ
とを特徴とする請求項１乃至１２いずれかに記載の帯電
部材。
【請求項１４】上記帯電部材は、上記被帯電体を帯電
するために上記被帯電体に接触可能であることを特徴と
する請求項１乃至１３いずれかに記載の帯電部材。
【請求項１５】被帯電体を帯電する帯電装置におい
て、上記被帯電体を帯電するために上記被帯電体に接触可能
な帯電部材であって、基体と、この基体によって支持さ
れて上記帯電部材の表面に設けられる弾性体と、を備
え、この弾性体は、発泡部材と、この発泡部材を被覆す
る被覆層と、を備える帯電部材と、上記帯電部材と上記被帯電体との間に電圧を印加するこ
とを許容する手段と、を有し、上記帯電部材のＡＳＫＥ
Ｒ−Ｃ硬度は５５°以下でかつ上記被覆層の国際ゴム硬
度（ＩＲＨＤ）は、８０°以下であることを特徴とする
帯電装置。
【請求項１６】上記被覆層は、チューブ部材を備える
ことを特徴とする請求項１５の帯電装置。
【請求項１７】上記被覆層の国際ゴム硬度（ＩＲＨ
Ｄ）は、３０°以上であることを特徴とする請求項１５
又は１６の帯電装置。
【請求項１８】上記電圧は、振動電圧であることを特
徴とする請求項１５乃至１７の帯電装置。
【請求項１９】上記電圧は、ＡＣ電圧とＤＣ電圧との
重畳電圧の形状であることを特徴とする請求項１５乃至
１８いずれかに記載の帯電装置。
【請求項２０】上記被覆層の体積抵抗率は、上記発泡
部材の体積抵抗率よりも大きいことを特徴とする請求項
１５乃至１９いずれかに記載の帯電装置。
【請求項２１】上記被覆層は、上記チューブ部材より
も外側に順に導電層、抵抗層、を備えることを特徴とす
る請求項１６の帯電装置。
【請求項２２】上記チューブ部材を仮に１００％伸ば
した場合の引張応力は、１００ｋｇ重／ｃｍ²以上であ
ることを特徴とする請求項１６の帯電装置。
【請求項２３】上記チューブ部材に近い側の、上記発
泡部材の、表面に形成される最大気泡径は５ｍｍ以下で
あることを特徴とする請求項１６の帯電装置。
【請求項２４】上記チューブ部材の厚さは０．１５ｍ
ｍ以上０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１
６の帯電装置。
【請求項２５】上記帯電部材の長手方向端部近傍にお
いて上記チューブ部材は、上記長手方向端部に向かって
内側に曲がるテーパ部を備えることを特徴とする請求項
１６の帯電装置。
【請求項２６】上記帯電部材は、ローラ形状であるこ
とを特徴とする請求項１５乃至２５いずれかに記載の帯
電装置。
【請求項２７】上記帯電装置は、画像形成装置の、像
を担持する像担持体の帯電に用いられることを特徴とす
る請求項１５乃至２６いずれかに記載の帯電装置。
【請求項２８】画像形成装置に着脱可能なプロセスカ
ートリッジにおいて、画像を担持可能である被帯電体
と、上記被帯電体を帯電するために上記被帯電体に接触可能
な帯電部材であって、上記装置の本体の電源によって上
記帯電部材と上記被帯電体との間に電圧が印加されるこ
とが可能であり、基体と、この基体によって支持され、
上記帯電部材の表面に設けられる弾性体と、を備え、こ
の弾性体は、発泡部材と、この発泡部材を被覆する被覆
層と、を備える帯電部材と、を有し、上記帯電部材のＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は、５５°
以下かつ上記被覆層の国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）は、８
０°以下であることを特徴とするプロセスカートリッ
ジ。
【請求項２９】上記被覆層は、チューブ部材を備える
ことを特徴とする請求項２８のプロセスカートリッジ。
【請求項３０】上記被覆層の国際ゴム硬度（ＩＲＨ
Ｄ）は、３０°以上であることを特徴とする請求項２８
又は２９のプロセスカートリッジ。
【請求項３１】上記電圧は、振動電圧であることを特
徴とする請求項２８乃至３０いずれかに記載のプロセス
カートリッジ。
【請求項３２】上記電圧は、ＡＣ電圧とＤＣ電圧との
重畳電圧の形状であることを特徴とする請求項２８乃至
３１いずれかに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３３】上記被覆層の体積抵抗率は、上記発泡
部材の体積抵抗率よりも大きいことを特徴とする請求項
２８乃至３２いずれかに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３４】上記被覆層は、上記チューブ部材より
も外側に順に導電層、抵抗層、を備えることを特徴とす
る請求項２９のプロセスカートリッジ。
【請求項３５】上記チューブ部材を仮に１００％伸ば
した場合の引張応力は、１００ｋｇ重／ｃｍ²以上であ
ることを特徴とする請求項２９のプロセスカートリッ
ジ。
【請求項３６】上記チューブ部材に近い側の、上記発
泡部材の、表面に形成される最大気泡径は５ｍｍ以下で
あることを特徴とする請求項２９のプロセスカートリッ
ジ。
【請求項３７】上記チューブ部材の厚さは０．１５ｍ
ｍ以上０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２
９のプロセスカートリッジ。
【請求項３８】上記帯電部材の長手方向端部近傍にお
いて上記チューブ部材は、上記長手方向端部に向かって
内側に曲がるテーパ部を備えることを特徴とする請求項
２９のプロセスカートリッジ。
【請求項３９】上記帯電部材は、ローラ形状であるこ
とを特徴とする請求項２８乃至３８いずれかに記載のプ
ロセスカートリッジ。
【請求項４０】上記被帯電体は電子写真感光体である
ことを特徴とする請求項２８乃至３９いずれかに記載の
プロセスカートリッジ。
【請求項４１】上記プロセスカートリッジは、上記電
子写真感光体を現像する現像器を有することを特徴とす
る請求項２８乃至４０いずれかに記載のプロセスカート
リッジ。