JP3719647B2 - 帯電ローラ、帯電装置、担持体ユニット、画像形成装置及び帯電ローラの製造方法 - Google Patents
帯電ローラ、帯電装置、担持体ユニット、画像形成装置及び帯電ローラの製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電ローラ、帯電装置、担持体ユニット、画像形成装置及び帯電ローラの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置において、被帯電体の一例である像担持体の表面に静電潜像を形成するに先立ち、帯電ローラを有する帯電装置によって像担持体の表面を帯電させることは従来より周知である。その際、芯軸の外周面に弾性部材を固定し、その弾性部材の外周面にスペーサ部材を設けた帯電ローラを用いた帯電装置も公知である（特開平３−２４００７６号公報及び特開平４−３６０１６７号公報参照）。
【０００３】
この形式の帯電装置の帯電ローラは、例えば、芯軸の外周面に弾性部材を固定し、その固定した弾性部材の外周面を研磨工具で研磨することにより製造される。図９は、この研磨時の様子を示す斜視図である。この図に例示するように、芯軸３の外周面に固定された弾性部材４と、その外周面に圧接する円筒状の砥石６０より成る研磨工具とを回転させながら、砥石６０を矢印Ｆ１，Ｆ２で示すように弾性部材４の長手方向に移動させて弾性部材４の外周面を全長に亘って研磨する。このときの弾性部材４に対する切削量は、例えば０．５mm程度である。このように弾性部材４を仕上げ加工した後、図１２に示すようにその弾性部材４の長手方向各端部の外周面に、スペーサ部材１を固定する。
【０００４】
上述のようにして完成した帯電ローラ２０のスペーサ部材１を、図１２に示す如く像担持体２の表面に圧接させ、両スペーサ部材１の間の弾性部材部分を、像担持体２の表面に対してギャップＧをあけて対置させ、帯電ローラ２０に電圧を印加して、像担持体表面を帯電する。次いで、その帯電面を露光して静電潜像を形成し、その潜像を現像装置によってトナー像として可視像化する。
【０００５】
上述の帯電ローラ２０を有する帯電装置によると、オゾンの発生を抑えることができると共に、帯電ローラ２０の弾性部材４に含まれている物質が像担持体表面に付着して帯電むらが発生する不具合を防止でき、トナー像の画質を高めることができる。
【０００６】
ところで、上述の帯電ローラ２０の弾性部材４と像担持体２の表面との間のギャップＧは、これが大きくなりすぎると、帯電後の像担持体表面の電位が所望する値から大きく外れてしまい、像担持体表面に形成されたトナー像の画質が劣化し、異常画像が発生するおそれがある。かかる観点から、本発明者は、仕上げ加工後の帯電ローラの形態を精査したところ、次のような問題のあることが明らかとなった。
【０００７】
前述のように、帯電ローラ２０の弾性部材４は砥石６０によって仕上げ加工されるが、この加工時に砥石６０の周面は弾性部材４の外周面に圧接する。このため、砥石６０が圧接した弾性部材部分は、その半径方向に圧縮変形する。その際、砥石６０が弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅに圧接した時と、当該砥石６０が弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉに圧接した時とを比較した場合、前者の方が、砥石６０と弾性部材４との単位面積当りの圧接力が小さくなる。これは、弾性部材４の長手方向各端面はフリー状態にあるため、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅの方が、その長手方向中間部領域Ｉよりも半径方向に圧縮変形しやすい状態にあるためと考えられる。
【０００８】
上述した理由により、研磨後の弾性部材４の外径は、その長手方向に沿って均一とならず、図１３に誇張して示すように、その長手方向各端部領域Ｅの外径Ｄ１が、弾性部材の長手方向中間部領域Ｉにおける外径Ｄ２よりも大きくなる。このようにして弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅに隆起部６１が形成される。隆起部６１の外径Ｄ１は、弾性部材４の長手方向末端部ＲＥで最大となり、その長手方向中心ＣＬの側に向けて漸次小さくなっている。そして、その最大外径Ｄ３と、弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉの外径Ｄ２との差は、帯電ローラ２０の形態や、弾性部材４の材質などによって異なるが、例えば４０乃至６０μm程度である。しかもその値は、温湿度などの環境条件によって大きくばらつく。
【０００９】
従来は、上述した事実を考慮することなく、隆起部６１のできた弾性部材４の長手方向各端部にスペーサ部材１を取り付けていたのであるが、隆起部６１の最大外径Ｄ３の値は大きくばらつくので、一定の厚さのスペーサ部材１を用いても、弾性部材４と像担持体２との間のギャップＧが、各帯電ローラによって大きくばらついてしまい、そのギャップＧの値が所望する値から大きく外れてしまうおそれを免れなかった。
【００１０】
また、帯電ローラ２０には電圧が印加されるが、その際、隆起部６１の最大外径部は、像担持体２の表面に向けて突出しているので、その先端６２と像担持体表面との間で放電が発生しやすくなる。かかる放電が発生すれば、ここに多量の電流が流れるので、両スペーサ部材間の像担持体表面に帯電不良が発生し、これによりトナー像の画質が劣化する不具合を免れない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した新規な認識に基づきなされたものであり、その第１の目的は、弾性部材に形成された隆起部に起因して、帯電ローラと被帯電体の表面との間のギャップの値が、所望する値から大きく外れてしまう不具合を阻止できる帯電ローラ、帯電装置、担持体ユニット、画像形成装置及び帯電ローラの製造方法をそれぞれ提供することにある。
【００１２】
また、本発明の第２の目的は、弾性部材に形成された隆起部に基因して、帯電ローラと被帯電体の表面の間に放電が生じる不具合を阻止できる帯電ローラ、帯電装置、担持体ユニット、画像形成装置及び帯電ローラの製造方法をそれぞれ提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記第１の目的を達成するため、芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラにおいて、帯電ローラの製造時に、芯軸に固定された弾性部材の外周面を研磨した際、該弾性部材の長手方向各端部領域に生じた隆起部の、当該長手方向における幅をＷmmとしたとき、各スペーサ部材の帯電ローラ長手方向外縁を、弾性部材の長手方向各末端部よりも、Ｗ／９mm以上の距離だけ、その長手方向中心側に位置をずらして配置したことを特徴とする帯電ローラを提案する（請求項１）。
【００１５】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するため、芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラにおいて、帯電ローラの製造時に、芯軸に固定された弾性部材の外周面を研磨した際、該弾性部材の長手方向各端部領域に生じた隆起部の、最大外径部を含む少なくとも一部がカットされ、そのカット面と、当該カット面よりも弾性部材長手方向中心側に寄った弾性部材部分とに亘って前記スペーサ部材をそれぞれ設けたことを特徴とする帯電ローラを提案する（請求項２）。
【００１７】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するため、請求項１又は２に記載の帯電ローラのスペーサ部材を被帯電体に圧接させて両スペーサ部材の間の弾性部材部分と被帯電体の表面とをギャップをあけて対向配置させ、帯電ローラに電圧を印加して被帯電体の表面を帯電することを特徴とする帯電装置を提案する（請求項３）。
【００１８】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するため、請求項３に記載の帯電装置と、像担持体より成る被帯電体を一体的に組み付けたことを特徴とする担持体ユニットを提案する（請求項４）。
【００１９】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するため、請求項３に記載の帯電装置を有することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項５）。
【００２１】
また、本発明は、上記第２の目的を達成するため、芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラの製造方法において、弾性部材を芯軸に固定し、その固定した弾性部材と、該弾性部材の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨すると共に、研磨工具が弾性部材の長手方向各端部領域を研磨する時は、その長手方向中間部領域を研磨する時よりも、当該研磨工具と弾性部材との相対移動速さを低速にすることを特徴とする帯電ローラの製造方法を提案する（請求項６）。
【００２２】
さらに、本発明は、上記第２の目的を達成するため、芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラの製造方法において、弾性部材の長手方向各端部領域が固定される芯軸部分の外径が、弾性部材の長手方向中間部領域が固定される芯軸部分の外径よりも大きくなるように形成された芯軸を用い、当該芯軸に弾性部材を固定した後、その弾性部材と、該弾性部材の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨することを特徴とする帯電ローラの製造方法を提案する（請求項７）。
【００２３】
また、本発明は、上記第２の目的を達成するため、芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラの製造方法において、弾性部材の長手方向各端部領域の厚さが、弾性部材の長手方向中間領域の厚さよりも小さくなるように、弾性部材を芯軸の外周面に成形して固定し、その固定した弾性部材と、該弾性部材の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨することを特徴とする帯電ローラの製造方法を提案する（請求項８）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００２５】
図１は画像形成装置の一例を示す断面図である。ここに示した画像形成装置は、ドラム状の感光体として構成された像担持体２と、帯電ローラ２０を有する帯電装置と、クリーニング装置２７とが、ユニットケース４３に一体的に組み付けられて成る担持体ユニット４１を有していると共に、現像装置２２を有する現像ユニット４２を具備している。像担持体２と帯電ローラ２０は、ユニットケース４３に回転自在に組み付けられている。
【００２６】
像担持体２に対向して転写ベルト８が設けられ、この転写ベルト８は、図示していない複数の支持ローラに巻き掛けられて矢印Ａ方向に走行駆動される。かかる転写ベルト８の表面に像担持体の表面が当接し、しかも転写ベルト８を挟んで、像担持体２にほぼ対向する位置に転写装置の一例である転写ブラシ９が配置されている。
【００２７】
画像形成動作時、像担持体２は図示していない駆動装置によって矢印Ｂ方向に回転駆動され、このとき後述するように帯電ローラ２０は、そのスペーサ部材１が像担持体２の表面に当接して像担持体２の回転に従って矢印Ｃ方向に従動回転する。帯電ローラ２０を駆動装置によって回転駆動することもできる。
【００２８】
像担持体２と帯電ローラ２０が上述のように回転するとき、帯電ローラ２には、所定極性の電圧が印加され、これによって像担持体２の表面が所定の極性（図示した例ではマイナス極性）に帯電される。このように、像担持体２は、帯電装置によって表面を帯電される被帯電体の一例を構成している。
【００２９】
画像形成装置本体内には、露光手段の一例であるレーザ書き込みユニット（図示せず）が配置され、このユニットから出射する光変調されたレーザビームＬによって、帯電後の像担持体２の表面が露光され、これによって像担持体表面に静電潜像が形成される。この例では、レーザビームＬが照射されて像担持体の表面電位の絶対値が低下した部分が静電潜像となり、レーザビームの当てられない像担持体の表面部分が地肌部となる。
【００３０】
上記静電潜像は、現像装置２２によってトナー像として可視像化される。この現像装置２２は、現像ケース２３と、この現像ケース２３に回転自在に支持されて反時計方向に回転駆動される現像ローラ２４と、同じく現像ケース２３に回転自在に支持された撹拌ローラ２５とを有し、現像ケース２３には、必要に応じて外添剤が添加されたトナーとキャリアとを有する粉体状の二成分系現像剤Ｄが収容されている。キャリアを有さない一成分系現像剤や液状の現像剤を用いることもできる。
【００３１】
上記現像剤Ｄは、撹拌ローラ２５により撹拌されて、そのトナーとキャリアが互いに逆極性にそれぞれ摩擦帯電される。かかる現像剤Ｄが、トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加された現像ローラ２４上に担持されて搬送され、規制ブレード２６により量を規制された現像剤が現像ローラ２４と像担持体２との間の現像領域に運ばれ、ここで、その現像剤中のトナーが像担持体表面に形成された静電潜像に静電的に移行して静電潜像がトナー像として可視像化される。現像ケース２３内に収容された二成分系現像剤Ｄのトナー濃度低下がトナー濃度センサ３５により検知されたとき、図示していないトナー補給口を通して現像ケース２３内の二成分系現像剤Ｄにトナーが補給される。
【００３２】
一方、図示していない給紙部から、例えば転写紙より成るシート状の転写材Ｐが給送され、その転写材Ｐは、矢印Ａ方向に駆動される転写ベルト８上に担持されて搬送され、像担持体２と転写ベルト８との間の転写部を通過する。このとき、転写ブラシ９には、像担持体表面のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって像担持体上のトナー像が転写材Ｐ上に転写される。トナー像が転写された転写材Ｐは、引き続き図示していない定着装置を通り、このとき熱と圧力の作用によって、トナー像が転写材Ｐ上に定着される。定着装置を通過した転写材Ｐは、画像形成装置本体外の排紙トレイ（図示せず）上に排出される。
【００３３】
トナー像を転写したあとの像担持体表面に残存する転写残トナーは、クリーニング装置２７により除去される。このクリーニング装置２７は、ユニットケース４３の一部により構成されたクリーニングケース２８と、そのクリーニングケース２８に回転自在に支持されて矢印方向に回転駆動されるクリーニングブラシ２９と、基端部がクリーニングケース２８に固定されたクリーニングブレード３０とを有し、そのクリーニングブラシ２９とクリーニングブレード３０が像担持体２の表面に当接して、その表面の転写残トナーを掻き取り除去する。
【００３４】
担持体ユニット４１は、そのユニットケース４３の舌部５２が、画像形成装置本体の機枠に固定されたガイド部材４５に摺動自在に嵌合している。これにより、担持体ユニット４１を、画像形成装置本体の手前側（図１の紙面に対して垂直な手前側方向）に引き出し、又はこれとは逆の奥側に押し込んで、担持体ユニット４１を所定の位置にセットすることができる。
【００３５】
同様に現像ユニット４２も、その現像ケース２３の係合部５３が、画像形成装置本体の機枠に固定されたガイド部材４５Ａに摺動自在に嵌合し、これによって現像ユニット４２を画像形成装置本体の手前側に引き出し、又は奥側に押し込んでセットすることができる。
【００３６】
図２は帯電ローラ２０を含む帯電装置の詳細を示す図である。ここに示した帯電ローラ２０は、例えば金属などの導体より成る円柱状（又は円筒状）の芯軸３と、その芯軸３の外周面に同心状に固定された円筒状の弾性部材４と、弾性部材４の外周面に設けられた少なくとも２つのスペーサ部材１とを有し、図示した例では２つのスペーサ部材１が設けられている。弾性部材４は、例えば、体積抵抗率が１×１０３乃至１×１０８Ω・cm程度のゴム又はその他の弾性部材により構成され、その厚さは例えば１．５mm程度である。これに対し、芯軸３の外径は、例えば９mmに設定される。
【００３７】
本例のスペーサ部材１は、可撓性を有する絶縁性の樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のフィルムより成るフィルム基材と、その一方の面に設けられた粘着剤とから構成されている。このフィルム基材が弾性部材４の外周面に１周分巻き付けられ、粘着剤によってそのフィルム基材が弾性部材４の外周面に固定されている。かかるスペーサ部材１の幅は例えば８mm、フィルム基材の厚さは例えば２５μm、粘着剤の厚さは例えば３５μmである。
【００３８】
芯軸３の長手方向各端部は、軸受５に回転自在に支持され、その各軸受５は、ユニットケース４３の各側板４３Ａに形成された開口６に、像担持体２に対して接近又は離隔自在に嵌合し、圧縮ばね７によって像担持体２の側に向けて加圧されている。このようにして、帯電ローラ２０のスペーサ部材１が、被帯電体の一例である像担持体２に圧接し、両スペーサ部材１の間の弾性部材部分と被帯電体の表面とが、ギャップＧをあけて対向配置される。そして、帯電ローラ２０の芯軸３には、電源１０によって、前述の如く電圧が印加され、これにより被帯電体の表面が帯電される。その際、交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を帯電ローラ２０に印加することが好ましい。例えば、２ＫＶのピーク間電圧の交流電圧に、−７００Ｖの直流電圧を重畳した電圧が帯電ローラ２０に印加される。
【００３９】
また、図１に示した例では、帯電ローラ２０を有する帯電装置と、像担持体２より成る被帯電体とが一体的に組み付けられて担持体ユニット４１が構成されていて、このユニット４１と現像ユニット４２とが別々のユニットとして構成されているが、これらのユニット４１，４２を一体化して、１つの担持体ユニットとすることもできる。
【００４０】
また、帯電ローラ２０と像担持体２との間のギャップＧが大きすぎると、像担持体表面の帯電不良が発生し、これによって像担持体表面に形成されたトナー像が異常画像となって現われるおそれがある。このため、このギャップＧが、所定の値以下に維持されるように構成され、図示した例では５０μm以下の大きさに維持される。前述のように、厚さ２５μmのフィルム基材と、３５μm厚さの粘着剤より成るスペーサ部材１を用いた場合、そのスペーサ部材１を像担持体２の表面に圧接させたとき、その粘着剤と、スペーサ部材１の固定された弾性部材部分とが圧縮変形し、この状態でギャップＧが５０μm以下の大きさとなる。
【００４１】
帯電ローラ２０はその外層が弾性部材４により構成されているので、この帯電ローラ２０と像担持体２１の表面との間に、ギャップＧよりも大きな異物、例えば６０μm以上の径を有するキャリアが送り込まれたとき、弾性部材４が弾性変形して、そのキャリアがギャップＧを通過することができる。これにより、像担持体表面に傷が付けられる不具合を防止することができる。
【００４２】
仮に、帯電ローラの外層を剛体により構成したとすると、キャリアがギャップＧに送り込まれた時、その外層が実質的に弾性変形することはないため、キャリアがギャップＧに挟み込まれ、これによって像担持体表面に傷が付けられるおそれがあるが、外層を弾性部材４として構成することにより、かかる不具合を防止することができるのである。
【００４３】
以上説明した構成は、後述する各具体例にも共通する基本構成をなすものである。
【００４４】
ここで先に説明した如く、帯電ローラ２０の製造時に、芯軸３に固定された弾性部材４の外周面を研磨した際、図３にも誇張して示すように、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅに、その半径方向に突出した隆起部６１がその全周に亘って生じる。従来の帯電ローラ２０においては、この隆起部６１によって、帯電ローラ２０と像担持体２の表面との間のギャップＧが所定の大きさ、例えば５０μmよりも大きくなってしまうおそれがあった。
【００４５】
そこで、図３に示した例では、弾性部材長手方向における上記隆起部６１の幅をＷmmとしたとき、弾性部材４の長手方向各末端部ＲＥから、その長手方向中心ＣＬの側に、少なくともＷ／９mm寄った位置にスペーサ部材１がそれぞれ設けられている。各スペーサ部材１の帯電ローラ長手方向外縁を、弾性部材４の長手方向各末端部ＲＥよりも、Ｗ／９mm以上の距離Ｓだけ、その長手方向中心ＣＬの側に位置をずらして配置するのである。隆起部６１の幅Ｗmmが例えば１０mmであるとし、その最大外径Ｄ３と、弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉの外径Ｄ２との差が例えば５０μmであるとしたとき、スペーサ部材１を弾性部材４の長手方向末端部ＲＥから、１０／９mm以上、弾性部材４の長手方向中心ＣＬの側に位置をずらして配置すればよい。
【００４６】
前述のように、隆起部６１の最大外径Ｄ３は、各帯電ローラによって大きくばらつくのであるが、隆起部６１の外径Ｄ１は、弾性部材４の長手方向中心ＣＬに向けて漸次小さくなっているので、各スペーサ部材１を、外径が最大となる弾性部材４の長手方向末端部ＲＥよりも、長手方向中心ＣＬの側に上述の如く位置をずらして配置することにより、そのスペーサ部材１が固定された弾性部材部分の外径が大きくばらつくことはない。
【００４７】
また、図４に示す例では、各スペーサ部材１が、隆起部６１の形成されていない弾性部材の長手方向中間部領域Ｉに固定されているが、この部分での弾性部材４の外径のばらつきは実質的になくなる。
【００４８】
上述の如く配置したスペーサ部材１を像担持体２の表面に圧接させることにより、両スペーサ部材１の間の弾性部材部分と、像担持体表面との間のギャップＧを、常に、例えば５０μm以下に維持することができ、これによって像担持体表面に帯電不良が発生することを阻止でき、像担持体２に形成されたトナー像の画質を高めることができる。
【００４９】
また、図３及び図４に示すように、像担持体２が、例えばアルミニウムなどの導体より成るベース部材６３と、その表面にコートされた感光層６４を有していて、その長手方向端部においてベース部材６３が露出している場合、隆起部６１の先端６２と、露出したベース部材６３の部分との間で放電が発生するおそれがあるので、弾性部材４の長手方向末端部ＲＥと、感光層６４の端部６４Ｅとの間の距離ＬＥを、所定の大きさ、例えば２mm以上に設定し、上述の放電が発生することを阻止することが好ましい。
【００５０】
さらに、図５及び図６に示すように、隆起部６１の最大外径部を含む少なくとも一部を、その全周に亘って、例えば砥石、又は図示していないカッターなどによってカットすることが好ましい。図５は、隆起部６１の一部をカットし、図６は隆起部６１の全体をカットして、隆起部６１の外径を小さくした例を示しており、これらの図には、カット前の隆起部６１を鎖線で示してある。このように隆起部６１の少なくとも一部を、その全周に亘ってカットすれば、像担持体２の側へ向けて大きく突出する隆起部６１の先端６２がなくなるので、弾性部材４の長手方向末端部ＲＥと、像担持体２のベース部材６３が露出した部分との間の放電はもとより、弾性部材の長手方向末端部ＲＥと、感光層６４の形成された像担持体部分との間の放電の発生も阻止される。これにより、両スペーサ部材１の間の像担持体表面の帯電不良の発生を防止することができる。
【００５１】
その際、図６に示すように、隆起部６１をその全周に亘ってカットしたカット面６５と、そのカット面６５よりも弾性部材長手方向中心ＣＬの側に寄った弾性部材部分とに亘って、スペーサ部材１をそれぞれ設け、或いは図５に示すように、当該カット面６５よりも弾性部材長手方向中心ＣＬの側に寄った弾性部材部分にスペーサ部材１をそれぞれ設けることにより、図３及び図４に示した例の場合と同様に、隆起部６１によってギャップＧの大きさが所定の大きさよりも大きくなる不具合を阻止でき、スペーサ部材１の間の像担持体表面の帯電不良を防止することができる。
【００５２】
また、図６に示した例のように、カット面６５とそのカット面６５よりも長手方向中心ＣＬの側に寄った弾性部材部分とに亘ってスペーサ部材１を固定すると、図３の場合と同じく、スペーサ部材１を、弾性部材４の長手方向末端部ＲＥに近い領域に配置できるので、図５のようにカット面６５を避けた位置にスペーサ部材１を設けた場合に比べ、両スペーサ部材１の間の間隔Ｌ１を大きくとることができる。
【００５３】
これに対し、図６に示したように、カット面６５とこれに隣接する弾性部材部分とが、１８０°よりも小なる角度αをなしていると、その両者に跨って固定されたスペーサ部材１は曲り折った状態となるので、帯電ローラ２０が回転してカット面６５に固定されたスペーサ部材１の部分が像担持体表面に圧接する状態と、その圧接が解除された状態とが繰返されると、カット面６５に固定されたスペーサ部材の部分がそのカット面から剥離するおそれがある。図５に示したようにカット面６５以外の弾性部材部分にスペーサ部材１を固定することにより、これが剥離する不具合を防止することができる。このように、図５及び図６に示した構成には、有利な点と不利な点がそれぞれ存在する。
【００５４】
次に、芯軸３と、その芯軸３の外周面に固定された弾性部材４と、その弾性部材４に設けられたスペーサ部材１とを有する帯電ローラ２０の製造方法の一例を説明する。
【００５５】
先ず、図７に示すように成形用の複数のキャビティ６６Ａ，６６Ｂを有する同一形状の上型６７Ａと下型６７Ｂを用意する。そして、その下型６７Ｂの各キャビティ６６Ｂに芯軸３をセットしてから、上型６７Ａと下型６７Ｂを合せ、両型の各キャビティにより区画された各空間に、溶融したゴム材料を注入する。次いでこれを冷却した後、上型６７Ａと下型６７Ｂを図８に示すように離間すると、弾性部材４が各芯軸３に固定された状態で成形される。これを下型６７Ｂから外した後、図９を参照して先に説明したように、その弾性部材４を研磨する。その際、弾性部材４と、研磨工具の一例である砥石６０の一方だけを回転させるようにしてもよく、また砥石６０を矢印Ｆ１，Ｆ２方向に移動させずに、弾性部材４だけをその長手方向Ｆ１，Ｆ２に移動させ、或いは砥石６０と弾性部材を共に移動させるようにしてもよい。要は、弾性部材４を芯軸３に固定し、その固定した弾性部材４と、該弾性部材４の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材４と研磨工具を相対的に当該弾性部材４の長手方向に移動させて、弾性部材４の外周面を研磨するのである。弾性部材４を研磨した後、スペーサ部材１を弾性部材４の外周面に固定する。
【００５６】
上述の製造方法自体は、従来の方法と変りはないが、この方法だけであると、先にも説明したように、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅに隆起部６１が形成される。これに対し、次の製造方法を採用すると、隆起部６１をなくし、或いはその隆起部の外径を従来よりも小さくすることができ、隆起部６１に基因する前述の不具合を阻止し、ないしはこれを軽減することが可能となる。
【００５７】
前述のように、砥石６０と、芯軸３に固定された弾性部材４が、その弾性部材４の長手方向Ｆ１，Ｆ２に相対的に移動しながら、弾性部材４の外周面が研磨されるが、その際、砥石６０より成る研磨工具が弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅを研磨する時には、その弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉを研磨する時よりも、その研磨工具と弾性部材４との圧接力が大きくなるように研磨工具と弾性部材４との加圧力を調整する。このようにすれば、砥石６０が弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅを研削する量が、従来よりも増え、これによって従来は必ず発生していた隆起部をなくし、或いはその隆起部の外径を従来よりも小さくすることができる。
【００５８】
上述した構成に代え、又はこの構成と共に、砥石６０より成る研磨工具が弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅを研磨する時は、その長手方向中間部領域Ｉを研磨する時よりも、当該研磨工具と弾性部材４との相対移動速さを低速にする構成を採用することもできる。この構成によっても、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅの研削量が従来よりも増大するので、隆起部をなくし、又はその隆起部の外径を従来よりも小さくすることができる。
【００５９】
さらに、図１０に誇張して示すように、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅが固定される芯軸部分の外径ｄ１が、弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉが固定される芯軸部分の外径ｄ２よりも大きくなるように形成された芯軸３を用い、その芯軸３に前述の如くして弾性部材４を固定した後、先に説明したように、弾性部材４と、該弾性部材４の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材４と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨しても、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅの研削量が従来よりも増大するので、隆起部をなくし、又はその隆起部の外径を従来よりも小さくすることができる。この構成も、上述した製造方法と併用することができる。
【００６０】
さらに、図７に示した上型６７Ａと下型６７Ｂの各キャビティ６６Ａ，６６Ｂの長手方向各端部領域の幅Ｗ１を、その長手方向中間部領域の幅Ｗ２よりもわずかに狭く設定してもよい。かかる型６７Ａ，６７Ｂにより成形された弾性部材は、図１１に誇張して示すように、その長手方向各端部領域Ｅの厚さＴ１が、弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉの厚さＴ２よりも小さくなる。このように厚さＴ１，Ｔ２が異なるように、弾性部材４を芯軸３の外周面に成形して当該弾性部材４を芯軸３に固定した後、その固定した弾性部材４と、該弾性部材４の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材４と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨するのである。このようにすれば、成形後の弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅの厚さＴ１が、中間部領域Ｉの厚さＴ２よりも小さくなっているので、研磨後の弾性部材４に、従来は必ず発生していた隆起部が全く発生しないか、又はその隆起部の外径を従来よりも小さくすることができる。この構成も、前述の製造方法と併用することができる。
【００６１】
上述の各帯電ローラの製造方法によると、隆起部をなくし、或いはその外径を従来よりも小さくできるので、隆起部に基づく従来の不具合を除去し、ないしはこれを効果的に低減でき、しかもスペーサ部材１を弾性部材の長手方向各末端部ＲＥないしはこれに近い部分に固定できるので、両スペーサ部材１の間の弾性部材部分の長さを大きく確保できる。
【００６２】
以上、被帯電体の一例として像担持体２を挙げたが、本発明に係る帯電ローラは、他の被帯電体を帯電するときにも採用することができる。例えば、図１に示した転写ベルト８上に担持された転写材Ｐを帯電ローラ１２０によって帯電し、その転写材Ｐを転写ベルト８上に静電的に保持させることが従来より行われているが、かかる帯電ローラ１２０にも、前述した各構成を支障なく採用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１及び２に係る発明によれば、帯電ローラの製造時に弾性部材に生じる隆起部に基因する不具合をなくし、又はその影響を少なくすることができる。
【００６４】
特に、請求項２に係る発明によれば、スペーサ部材間の間隔を大きくとることができる。
【００６６】
請求項３に係る発明によれば、上記各効果を奏する帯電装置を供することができる。
【００６７】
請求項４に係る発明によれば、上記各効果を奏する担持体ユニットを供することができる。
【００６８】
請求項５に係る発明によれば、上記各効果を奏する画像形成装置を供することができる。
【００６９】
請求項６乃至８に係る発明によれば、従来、弾性部材の研磨時に生じていた隆起部をなくし、又はその外径を従来より小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例を示す断面図である。
【図２】帯電ローラの一部を破断した状態で、その帯電ローラの詳細を示す図である。
【図３】帯電ローラの弾性部材に形成された隆起部を誇張して示す説明図である。
【図４】スペーサ部材の固定位置を図３の場合と異ならせた例を示す説明図である。
【図５】隆起部の一部をカットした帯電ローラを示す説明図である。
【図６】隆起部の全体をカットした帯電ローラを示す説明図である。
【図７】弾性部材を成形する成形型の斜視図である。
【図８】成形型によって弾性部材を成形した後の様子を示す斜視図である。
【図９】弾性部材を研磨する方法を示す斜視図であって、従来の弾性部材を研磨するときの説明にも供した図である。
【図１０】外径を異ならせた芯軸を示す断面図である。
【図１１】厚さを異ならせた弾性部材を示す断面図である。
【図１２】従来の帯電ローラの一例を示す図である。
【図１３】従来の帯電ローラの弾性部材に形成された隆起部を誇張して示す図である。
【符号の説明】
１ スペーサ部材
２ 像担持体
３ 芯軸
４ 弾性部材
２０ 帯電ローラ
４１ 担持体ユニット
６１ 隆起部
６５ カット面
１２０ 帯電ローラ
ＣＬ 長手方向中心
ｄ１ 外径
ｄ２ 外径
Ｅ 長手方向端部領域
Ｇ ギャップ
Ｉ 長手方向中間部領域
Ｓ 距離
Ｔ１ 厚さ
Ｔ２ 厚さ
Ｗ 幅
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電ローラ、帯電装置、担持体ユニット、画像形成装置及び帯電ローラの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置において、被帯電体の一例である像担持体の表面に静電潜像を形成するに先立ち、帯電ローラを有する帯電装置によって像担持体の表面を帯電させることは従来より周知である。その際、芯軸の外周面に弾性部材を固定し、その弾性部材の外周面にスペーサ部材を設けた帯電ローラを用いた帯電装置も公知である（特開平３−２４００７６号公報及び特開平４−３６０１６７号公報参照）。
【０００３】
この形式の帯電装置の帯電ローラは、例えば、芯軸の外周面に弾性部材を固定し、その固定した弾性部材の外周面を研磨工具で研磨することにより製造される。図９は、この研磨時の様子を示す斜視図である。この図に例示するように、芯軸３の外周面に固定された弾性部材４と、その外周面に圧接する円筒状の砥石６０より成る研磨工具とを回転させながら、砥石６０を矢印Ｆ１，Ｆ２で示すように弾性部材４の長手方向に移動させて弾性部材４の外周面を全長に亘って研磨する。このときの弾性部材４に対する切削量は、例えば０．５mm程度である。このように弾性部材４を仕上げ加工した後、図１２に示すようにその弾性部材４の長手方向各端部の外周面に、スペーサ部材１を固定する。
【０００４】
上述のようにして完成した帯電ローラ２０のスペーサ部材１を、図１２に示す如く像担持体２の表面に圧接させ、両スペーサ部材１の間の弾性部材部分を、像担持体２の表面に対してギャップＧをあけて対置させ、帯電ローラ２０に電圧を印加して、像担持体表面を帯電する。次いで、その帯電面を露光して静電潜像を形成し、その潜像を現像装置によってトナー像として可視像化する。
【０００５】
上述の帯電ローラ２０を有する帯電装置によると、オゾンの発生を抑えることができると共に、帯電ローラ２０の弾性部材４に含まれている物質が像担持体表面に付着して帯電むらが発生する不具合を防止でき、トナー像の画質を高めることができる。
【０００６】
ところで、上述の帯電ローラ２０の弾性部材４と像担持体２の表面との間のギャップＧは、これが大きくなりすぎると、帯電後の像担持体表面の電位が所望する値から大きく外れてしまい、像担持体表面に形成されたトナー像の画質が劣化し、異常画像が発生するおそれがある。かかる観点から、本発明者は、仕上げ加工後の帯電ローラの形態を精査したところ、次のような問題のあることが明らかとなった。
【０００７】
前述のように、帯電ローラ２０の弾性部材４は砥石６０によって仕上げ加工されるが、この加工時に砥石６０の周面は弾性部材４の外周面に圧接する。このため、砥石６０が圧接した弾性部材部分は、その半径方向に圧縮変形する。その際、砥石６０が弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅに圧接した時と、当該砥石６０が弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉに圧接した時とを比較した場合、前者の方が、砥石６０と弾性部材４との単位面積当りの圧接力が小さくなる。これは、弾性部材４の長手方向各端面はフリー状態にあるため、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅの方が、その長手方向中間部領域Ｉよりも半径方向に圧縮変形しやすい状態にあるためと考えられる。
【０００８】
上述した理由により、研磨後の弾性部材４の外径は、その長手方向に沿って均一とならず、図１３に誇張して示すように、その長手方向各端部領域Ｅの外径Ｄ１が、弾性部材の長手方向中間部領域Ｉにおける外径Ｄ２よりも大きくなる。このようにして弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅに隆起部６１が形成される。隆起部６１の外径Ｄ１は、弾性部材４の長手方向末端部ＲＥで最大となり、その長手方向中心ＣＬの側に向けて漸次小さくなっている。そして、その最大外径Ｄ３と、弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉの外径Ｄ２との差は、帯電ローラ２０の形態や、弾性部材４の材質などによって異なるが、例えば４０乃至６０μm程度である。しかもその値は、温湿度などの環境条件によって大きくばらつく。
【０００９】
従来は、上述した事実を考慮することなく、隆起部６１のできた弾性部材４の長手方向各端部にスペーサ部材１を取り付けていたのであるが、隆起部６１の最大外径Ｄ３の値は大きくばらつくので、一定の厚さのスペーサ部材１を用いても、弾性部材４と像担持体２との間のギャップＧが、各帯電ローラによって大きくばらついてしまい、そのギャップＧの値が所望する値から大きく外れてしまうおそれを免れなかった。
【００１０】
また、帯電ローラ２０には電圧が印加されるが、その際、隆起部６１の最大外径部は、像担持体２の表面に向けて突出しているので、その先端６２と像担持体表面との間で放電が発生しやすくなる。かかる放電が発生すれば、ここに多量の電流が流れるので、両スペーサ部材間の像担持体表面に帯電不良が発生し、これによりトナー像の画質が劣化する不具合を免れない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した新規な認識に基づきなされたものであり、その第１の目的は、弾性部材に形成された隆起部に起因して、帯電ローラと被帯電体の表面との間のギャップの値が、所望する値から大きく外れてしまう不具合を阻止できる帯電ローラ、帯電装置、担持体ユニット、画像形成装置及び帯電ローラの製造方法をそれぞれ提供することにある。
【００１２】
また、本発明の第２の目的は、弾性部材に形成された隆起部に基因して、帯電ローラと被帯電体の表面の間に放電が生じる不具合を阻止できる帯電ローラ、帯電装置、担持体ユニット、画像形成装置及び帯電ローラの製造方法をそれぞれ提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記第１の目的を達成するため、芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラにおいて、帯電ローラの製造時に、芯軸に固定された弾性部材の外周面を研磨した際、該弾性部材の長手方向各端部領域に生じた隆起部の、当該長手方向における幅をＷmmとしたとき、各スペーサ部材の帯電ローラ長手方向外縁を、弾性部材の長手方向各末端部よりも、Ｗ／９mm以上の距離だけ、その長手方向中心側に位置をずらして配置したことを特徴とする帯電ローラを提案する（請求項１）。
【００１５】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するため、芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラにおいて、帯電ローラの製造時に、芯軸に固定された弾性部材の外周面を研磨した際、該弾性部材の長手方向各端部領域に生じた隆起部の、最大外径部を含む少なくとも一部がカットされ、そのカット面と、当該カット面よりも弾性部材長手方向中心側に寄った弾性部材部分とに亘って前記スペーサ部材をそれぞれ設けたことを特徴とする帯電ローラを提案する（請求項２）。
【００１７】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するため、請求項１又は２に記載の帯電ローラのスペーサ部材を被帯電体に圧接させて両スペーサ部材の間の弾性部材部分と被帯電体の表面とをギャップをあけて対向配置させ、帯電ローラに電圧を印加して被帯電体の表面を帯電することを特徴とする帯電装置を提案する（請求項３）。
【００１８】
さらに、本発明は、上記第１の目的を達成するため、請求項３に記載の帯電装置と、像担持体より成る被帯電体を一体的に組み付けたことを特徴とする担持体ユニットを提案する（請求項４）。
【００１９】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するため、請求項３に記載の帯電装置を有することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項５）。
【００２１】
また、本発明は、上記第２の目的を達成するため、芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラの製造方法において、弾性部材を芯軸に固定し、その固定した弾性部材と、該弾性部材の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨すると共に、研磨工具が弾性部材の長手方向各端部領域を研磨する時は、その長手方向中間部領域を研磨する時よりも、当該研磨工具と弾性部材との相対移動速さを低速にすることを特徴とする帯電ローラの製造方法を提案する（請求項６）。
【００２２】
さらに、本発明は、上記第２の目的を達成するため、芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラの製造方法において、弾性部材の長手方向各端部領域が固定される芯軸部分の外径が、弾性部材の長手方向中間部領域が固定される芯軸部分の外径よりも大きくなるように形成された芯軸を用い、当該芯軸に弾性部材を固定した後、その弾性部材と、該弾性部材の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨することを特徴とする帯電ローラの製造方法を提案する（請求項７）。
【００２３】
また、本発明は、上記第２の目的を達成するため、芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラの製造方法において、弾性部材の長手方向各端部領域の厚さが、弾性部材の長手方向中間領域の厚さよりも小さくなるように、弾性部材を芯軸の外周面に成形して固定し、その固定した弾性部材と、該弾性部材の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨することを特徴とする帯電ローラの製造方法を提案する（請求項８）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００２５】
図１は画像形成装置の一例を示す断面図である。ここに示した画像形成装置は、ドラム状の感光体として構成された像担持体２と、帯電ローラ２０を有する帯電装置と、クリーニング装置２７とが、ユニットケース４３に一体的に組み付けられて成る担持体ユニット４１を有していると共に、現像装置２２を有する現像ユニット４２を具備している。像担持体２と帯電ローラ２０は、ユニットケース４３に回転自在に組み付けられている。
【００２６】
像担持体２に対向して転写ベルト８が設けられ、この転写ベルト８は、図示していない複数の支持ローラに巻き掛けられて矢印Ａ方向に走行駆動される。かかる転写ベルト８の表面に像担持体の表面が当接し、しかも転写ベルト８を挟んで、像担持体２にほぼ対向する位置に転写装置の一例である転写ブラシ９が配置されている。
【００２７】
画像形成動作時、像担持体２は図示していない駆動装置によって矢印Ｂ方向に回転駆動され、このとき後述するように帯電ローラ２０は、そのスペーサ部材１が像担持体２の表面に当接して像担持体２の回転に従って矢印Ｃ方向に従動回転する。帯電ローラ２０を駆動装置によって回転駆動することもできる。
【００２８】
像担持体２と帯電ローラ２０が上述のように回転するとき、帯電ローラ２には、所定極性の電圧が印加され、これによって像担持体２の表面が所定の極性（図示した例ではマイナス極性）に帯電される。このように、像担持体２は、帯電装置によって表面を帯電される被帯電体の一例を構成している。
【００２９】
画像形成装置本体内には、露光手段の一例であるレーザ書き込みユニット（図示せず）が配置され、このユニットから出射する光変調されたレーザビームＬによって、帯電後の像担持体２の表面が露光され、これによって像担持体表面に静電潜像が形成される。この例では、レーザビームＬが照射されて像担持体の表面電位の絶対値が低下した部分が静電潜像となり、レーザビームの当てられない像担持体の表面部分が地肌部となる。
【００３０】
上記静電潜像は、現像装置２２によってトナー像として可視像化される。この現像装置２２は、現像ケース２３と、この現像ケース２３に回転自在に支持されて反時計方向に回転駆動される現像ローラ２４と、同じく現像ケース２３に回転自在に支持された撹拌ローラ２５とを有し、現像ケース２３には、必要に応じて外添剤が添加されたトナーとキャリアとを有する粉体状の二成分系現像剤Ｄが収容されている。キャリアを有さない一成分系現像剤や液状の現像剤を用いることもできる。
【００３１】
上記現像剤Ｄは、撹拌ローラ２５により撹拌されて、そのトナーとキャリアが互いに逆極性にそれぞれ摩擦帯電される。かかる現像剤Ｄが、トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加された現像ローラ２４上に担持されて搬送され、規制ブレード２６により量を規制された現像剤が現像ローラ２４と像担持体２との間の現像領域に運ばれ、ここで、その現像剤中のトナーが像担持体表面に形成された静電潜像に静電的に移行して静電潜像がトナー像として可視像化される。現像ケース２３内に収容された二成分系現像剤Ｄのトナー濃度低下がトナー濃度センサ３５により検知されたとき、図示していないトナー補給口を通して現像ケース２３内の二成分系現像剤Ｄにトナーが補給される。
【００３２】
一方、図示していない給紙部から、例えば転写紙より成るシート状の転写材Ｐが給送され、その転写材Ｐは、矢印Ａ方向に駆動される転写ベルト８上に担持されて搬送され、像担持体２と転写ベルト８との間の転写部を通過する。このとき、転写ブラシ９には、像担持体表面のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって像担持体上のトナー像が転写材Ｐ上に転写される。トナー像が転写された転写材Ｐは、引き続き図示していない定着装置を通り、このとき熱と圧力の作用によって、トナー像が転写材Ｐ上に定着される。定着装置を通過した転写材Ｐは、画像形成装置本体外の排紙トレイ（図示せず）上に排出される。
【００３３】
トナー像を転写したあとの像担持体表面に残存する転写残トナーは、クリーニング装置２７により除去される。このクリーニング装置２７は、ユニットケース４３の一部により構成されたクリーニングケース２８と、そのクリーニングケース２８に回転自在に支持されて矢印方向に回転駆動されるクリーニングブラシ２９と、基端部がクリーニングケース２８に固定されたクリーニングブレード３０とを有し、そのクリーニングブラシ２９とクリーニングブレード３０が像担持体２の表面に当接して、その表面の転写残トナーを掻き取り除去する。
【００３４】
担持体ユニット４１は、そのユニットケース４３の舌部５２が、画像形成装置本体の機枠に固定されたガイド部材４５に摺動自在に嵌合している。これにより、担持体ユニット４１を、画像形成装置本体の手前側（図１の紙面に対して垂直な手前側方向）に引き出し、又はこれとは逆の奥側に押し込んで、担持体ユニット４１を所定の位置にセットすることができる。
【００３５】
同様に現像ユニット４２も、その現像ケース２３の係合部５３が、画像形成装置本体の機枠に固定されたガイド部材４５Ａに摺動自在に嵌合し、これによって現像ユニット４２を画像形成装置本体の手前側に引き出し、又は奥側に押し込んでセットすることができる。
【００３６】
図２は帯電ローラ２０を含む帯電装置の詳細を示す図である。ここに示した帯電ローラ２０は、例えば金属などの導体より成る円柱状（又は円筒状）の芯軸３と、その芯軸３の外周面に同心状に固定された円筒状の弾性部材４と、弾性部材４の外周面に設けられた少なくとも２つのスペーサ部材１とを有し、図示した例では２つのスペーサ部材１が設けられている。弾性部材４は、例えば、体積抵抗率が１×１０３乃至１×１０８Ω・cm程度のゴム又はその他の弾性部材により構成され、その厚さは例えば１．５mm程度である。これに対し、芯軸３の外径は、例えば９mmに設定される。
【００３７】
本例のスペーサ部材１は、可撓性を有する絶縁性の樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のフィルムより成るフィルム基材と、その一方の面に設けられた粘着剤とから構成されている。このフィルム基材が弾性部材４の外周面に１周分巻き付けられ、粘着剤によってそのフィルム基材が弾性部材４の外周面に固定されている。かかるスペーサ部材１の幅は例えば８mm、フィルム基材の厚さは例えば２５μm、粘着剤の厚さは例えば３５μmである。
【００３８】
芯軸３の長手方向各端部は、軸受５に回転自在に支持され、その各軸受５は、ユニットケース４３の各側板４３Ａに形成された開口６に、像担持体２に対して接近又は離隔自在に嵌合し、圧縮ばね７によって像担持体２の側に向けて加圧されている。このようにして、帯電ローラ２０のスペーサ部材１が、被帯電体の一例である像担持体２に圧接し、両スペーサ部材１の間の弾性部材部分と被帯電体の表面とが、ギャップＧをあけて対向配置される。そして、帯電ローラ２０の芯軸３には、電源１０によって、前述の如く電圧が印加され、これにより被帯電体の表面が帯電される。その際、交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を帯電ローラ２０に印加することが好ましい。例えば、２ＫＶのピーク間電圧の交流電圧に、−７００Ｖの直流電圧を重畳した電圧が帯電ローラ２０に印加される。
【００３９】
また、図１に示した例では、帯電ローラ２０を有する帯電装置と、像担持体２より成る被帯電体とが一体的に組み付けられて担持体ユニット４１が構成されていて、このユニット４１と現像ユニット４２とが別々のユニットとして構成されているが、これらのユニット４１，４２を一体化して、１つの担持体ユニットとすることもできる。
【００４０】
また、帯電ローラ２０と像担持体２との間のギャップＧが大きすぎると、像担持体表面の帯電不良が発生し、これによって像担持体表面に形成されたトナー像が異常画像となって現われるおそれがある。このため、このギャップＧが、所定の値以下に維持されるように構成され、図示した例では５０μm以下の大きさに維持される。前述のように、厚さ２５μmのフィルム基材と、３５μm厚さの粘着剤より成るスペーサ部材１を用いた場合、そのスペーサ部材１を像担持体２の表面に圧接させたとき、その粘着剤と、スペーサ部材１の固定された弾性部材部分とが圧縮変形し、この状態でギャップＧが５０μm以下の大きさとなる。
【００４１】
帯電ローラ２０はその外層が弾性部材４により構成されているので、この帯電ローラ２０と像担持体２１の表面との間に、ギャップＧよりも大きな異物、例えば６０μm以上の径を有するキャリアが送り込まれたとき、弾性部材４が弾性変形して、そのキャリアがギャップＧを通過することができる。これにより、像担持体表面に傷が付けられる不具合を防止することができる。
【００４２】
仮に、帯電ローラの外層を剛体により構成したとすると、キャリアがギャップＧに送り込まれた時、その外層が実質的に弾性変形することはないため、キャリアがギャップＧに挟み込まれ、これによって像担持体表面に傷が付けられるおそれがあるが、外層を弾性部材４として構成することにより、かかる不具合を防止することができるのである。
【００４３】
以上説明した構成は、後述する各具体例にも共通する基本構成をなすものである。
【００４４】
ここで先に説明した如く、帯電ローラ２０の製造時に、芯軸３に固定された弾性部材４の外周面を研磨した際、図３にも誇張して示すように、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅに、その半径方向に突出した隆起部６１がその全周に亘って生じる。従来の帯電ローラ２０においては、この隆起部６１によって、帯電ローラ２０と像担持体２の表面との間のギャップＧが所定の大きさ、例えば５０μmよりも大きくなってしまうおそれがあった。
【００４５】
そこで、図３に示した例では、弾性部材長手方向における上記隆起部６１の幅をＷmmとしたとき、弾性部材４の長手方向各末端部ＲＥから、その長手方向中心ＣＬの側に、少なくともＷ／９mm寄った位置にスペーサ部材１がそれぞれ設けられている。各スペーサ部材１の帯電ローラ長手方向外縁を、弾性部材４の長手方向各末端部ＲＥよりも、Ｗ／９mm以上の距離Ｓだけ、その長手方向中心ＣＬの側に位置をずらして配置するのである。隆起部６１の幅Ｗmmが例えば１０mmであるとし、その最大外径Ｄ３と、弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉの外径Ｄ２との差が例えば５０μmであるとしたとき、スペーサ部材１を弾性部材４の長手方向末端部ＲＥから、１０／９mm以上、弾性部材４の長手方向中心ＣＬの側に位置をずらして配置すればよい。
【００４６】
前述のように、隆起部６１の最大外径Ｄ３は、各帯電ローラによって大きくばらつくのであるが、隆起部６１の外径Ｄ１は、弾性部材４の長手方向中心ＣＬに向けて漸次小さくなっているので、各スペーサ部材１を、外径が最大となる弾性部材４の長手方向末端部ＲＥよりも、長手方向中心ＣＬの側に上述の如く位置をずらして配置することにより、そのスペーサ部材１が固定された弾性部材部分の外径が大きくばらつくことはない。
【００４７】
また、図４に示す例では、各スペーサ部材１が、隆起部６１の形成されていない弾性部材の長手方向中間部領域Ｉに固定されているが、この部分での弾性部材４の外径のばらつきは実質的になくなる。
【００４８】
上述の如く配置したスペーサ部材１を像担持体２の表面に圧接させることにより、両スペーサ部材１の間の弾性部材部分と、像担持体表面との間のギャップＧを、常に、例えば５０μm以下に維持することができ、これによって像担持体表面に帯電不良が発生することを阻止でき、像担持体２に形成されたトナー像の画質を高めることができる。
【００４９】
また、図３及び図４に示すように、像担持体２が、例えばアルミニウムなどの導体より成るベース部材６３と、その表面にコートされた感光層６４を有していて、その長手方向端部においてベース部材６３が露出している場合、隆起部６１の先端６２と、露出したベース部材６３の部分との間で放電が発生するおそれがあるので、弾性部材４の長手方向末端部ＲＥと、感光層６４の端部６４Ｅとの間の距離ＬＥを、所定の大きさ、例えば２mm以上に設定し、上述の放電が発生することを阻止することが好ましい。
【００５０】
さらに、図５及び図６に示すように、隆起部６１の最大外径部を含む少なくとも一部を、その全周に亘って、例えば砥石、又は図示していないカッターなどによってカットすることが好ましい。図５は、隆起部６１の一部をカットし、図６は隆起部６１の全体をカットして、隆起部６１の外径を小さくした例を示しており、これらの図には、カット前の隆起部６１を鎖線で示してある。このように隆起部６１の少なくとも一部を、その全周に亘ってカットすれば、像担持体２の側へ向けて大きく突出する隆起部６１の先端６２がなくなるので、弾性部材４の長手方向末端部ＲＥと、像担持体２のベース部材６３が露出した部分との間の放電はもとより、弾性部材の長手方向末端部ＲＥと、感光層６４の形成された像担持体部分との間の放電の発生も阻止される。これにより、両スペーサ部材１の間の像担持体表面の帯電不良の発生を防止することができる。
【００５１】
その際、図６に示すように、隆起部６１をその全周に亘ってカットしたカット面６５と、そのカット面６５よりも弾性部材長手方向中心ＣＬの側に寄った弾性部材部分とに亘って、スペーサ部材１をそれぞれ設け、或いは図５に示すように、当該カット面６５よりも弾性部材長手方向中心ＣＬの側に寄った弾性部材部分にスペーサ部材１をそれぞれ設けることにより、図３及び図４に示した例の場合と同様に、隆起部６１によってギャップＧの大きさが所定の大きさよりも大きくなる不具合を阻止でき、スペーサ部材１の間の像担持体表面の帯電不良を防止することができる。
【００５２】
また、図６に示した例のように、カット面６５とそのカット面６５よりも長手方向中心ＣＬの側に寄った弾性部材部分とに亘ってスペーサ部材１を固定すると、図３の場合と同じく、スペーサ部材１を、弾性部材４の長手方向末端部ＲＥに近い領域に配置できるので、図５のようにカット面６５を避けた位置にスペーサ部材１を設けた場合に比べ、両スペーサ部材１の間の間隔Ｌ１を大きくとることができる。
【００５３】
これに対し、図６に示したように、カット面６５とこれに隣接する弾性部材部分とが、１８０°よりも小なる角度αをなしていると、その両者に跨って固定されたスペーサ部材１は曲り折った状態となるので、帯電ローラ２０が回転してカット面６５に固定されたスペーサ部材１の部分が像担持体表面に圧接する状態と、その圧接が解除された状態とが繰返されると、カット面６５に固定されたスペーサ部材の部分がそのカット面から剥離するおそれがある。図５に示したようにカット面６５以外の弾性部材部分にスペーサ部材１を固定することにより、これが剥離する不具合を防止することができる。このように、図５及び図６に示した構成には、有利な点と不利な点がそれぞれ存在する。
【００５４】
次に、芯軸３と、その芯軸３の外周面に固定された弾性部材４と、その弾性部材４に設けられたスペーサ部材１とを有する帯電ローラ２０の製造方法の一例を説明する。
【００５５】
先ず、図７に示すように成形用の複数のキャビティ６６Ａ，６６Ｂを有する同一形状の上型６７Ａと下型６７Ｂを用意する。そして、その下型６７Ｂの各キャビティ６６Ｂに芯軸３をセットしてから、上型６７Ａと下型６７Ｂを合せ、両型の各キャビティにより区画された各空間に、溶融したゴム材料を注入する。次いでこれを冷却した後、上型６７Ａと下型６７Ｂを図８に示すように離間すると、弾性部材４が各芯軸３に固定された状態で成形される。これを下型６７Ｂから外した後、図９を参照して先に説明したように、その弾性部材４を研磨する。その際、弾性部材４と、研磨工具の一例である砥石６０の一方だけを回転させるようにしてもよく、また砥石６０を矢印Ｆ１，Ｆ２方向に移動させずに、弾性部材４だけをその長手方向Ｆ１，Ｆ２に移動させ、或いは砥石６０と弾性部材を共に移動させるようにしてもよい。要は、弾性部材４を芯軸３に固定し、その固定した弾性部材４と、該弾性部材４の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材４と研磨工具を相対的に当該弾性部材４の長手方向に移動させて、弾性部材４の外周面を研磨するのである。弾性部材４を研磨した後、スペーサ部材１を弾性部材４の外周面に固定する。
【００５６】
上述の製造方法自体は、従来の方法と変りはないが、この方法だけであると、先にも説明したように、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅに隆起部６１が形成される。これに対し、次の製造方法を採用すると、隆起部６１をなくし、或いはその隆起部の外径を従来よりも小さくすることができ、隆起部６１に基因する前述の不具合を阻止し、ないしはこれを軽減することが可能となる。
【００５７】
前述のように、砥石６０と、芯軸３に固定された弾性部材４が、その弾性部材４の長手方向Ｆ１，Ｆ２に相対的に移動しながら、弾性部材４の外周面が研磨されるが、その際、砥石６０より成る研磨工具が弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅを研磨する時には、その弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉを研磨する時よりも、その研磨工具と弾性部材４との圧接力が大きくなるように研磨工具と弾性部材４との加圧力を調整する。このようにすれば、砥石６０が弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅを研削する量が、従来よりも増え、これによって従来は必ず発生していた隆起部をなくし、或いはその隆起部の外径を従来よりも小さくすることができる。
【００５８】
上述した構成に代え、又はこの構成と共に、砥石６０より成る研磨工具が弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅを研磨する時は、その長手方向中間部領域Ｉを研磨する時よりも、当該研磨工具と弾性部材４との相対移動速さを低速にする構成を採用することもできる。この構成によっても、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅの研削量が従来よりも増大するので、隆起部をなくし、又はその隆起部の外径を従来よりも小さくすることができる。
【００５９】
さらに、図１０に誇張して示すように、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅが固定される芯軸部分の外径ｄ１が、弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉが固定される芯軸部分の外径ｄ２よりも大きくなるように形成された芯軸３を用い、その芯軸３に前述の如くして弾性部材４を固定した後、先に説明したように、弾性部材４と、該弾性部材４の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材４と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨しても、弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅの研削量が従来よりも増大するので、隆起部をなくし、又はその隆起部の外径を従来よりも小さくすることができる。この構成も、上述した製造方法と併用することができる。
【００６０】
さらに、図７に示した上型６７Ａと下型６７Ｂの各キャビティ６６Ａ，６６Ｂの長手方向各端部領域の幅Ｗ１を、その長手方向中間部領域の幅Ｗ２よりもわずかに狭く設定してもよい。かかる型６７Ａ，６７Ｂにより成形された弾性部材は、図１１に誇張して示すように、その長手方向各端部領域Ｅの厚さＴ１が、弾性部材４の長手方向中間部領域Ｉの厚さＴ２よりも小さくなる。このように厚さＴ１，Ｔ２が異なるように、弾性部材４を芯軸３の外周面に成形して当該弾性部材４を芯軸３に固定した後、その固定した弾性部材４と、該弾性部材４の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材４と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨するのである。このようにすれば、成形後の弾性部材４の長手方向各端部領域Ｅの厚さＴ１が、中間部領域Ｉの厚さＴ２よりも小さくなっているので、研磨後の弾性部材４に、従来は必ず発生していた隆起部が全く発生しないか、又はその隆起部の外径を従来よりも小さくすることができる。この構成も、前述の製造方法と併用することができる。
【００６１】
上述の各帯電ローラの製造方法によると、隆起部をなくし、或いはその外径を従来よりも小さくできるので、隆起部に基づく従来の不具合を除去し、ないしはこれを効果的に低減でき、しかもスペーサ部材１を弾性部材の長手方向各末端部ＲＥないしはこれに近い部分に固定できるので、両スペーサ部材１の間の弾性部材部分の長さを大きく確保できる。
【００６２】
以上、被帯電体の一例として像担持体２を挙げたが、本発明に係る帯電ローラは、他の被帯電体を帯電するときにも採用することができる。例えば、図１に示した転写ベルト８上に担持された転写材Ｐを帯電ローラ１２０によって帯電し、その転写材Ｐを転写ベルト８上に静電的に保持させることが従来より行われているが、かかる帯電ローラ１２０にも、前述した各構成を支障なく採用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１及び２に係る発明によれば、帯電ローラの製造時に弾性部材に生じる隆起部に基因する不具合をなくし、又はその影響を少なくすることができる。
【００６４】
特に、請求項２に係る発明によれば、スペーサ部材間の間隔を大きくとることができる。
【００６６】
請求項３に係る発明によれば、上記各効果を奏する帯電装置を供することができる。
【００６７】
請求項４に係る発明によれば、上記各効果を奏する担持体ユニットを供することができる。
【００６８】
請求項５に係る発明によれば、上記各効果を奏する画像形成装置を供することができる。
【００６９】
請求項６乃至８に係る発明によれば、従来、弾性部材の研磨時に生じていた隆起部をなくし、又はその外径を従来より小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例を示す断面図である。
【図２】帯電ローラの一部を破断した状態で、その帯電ローラの詳細を示す図である。
【図３】帯電ローラの弾性部材に形成された隆起部を誇張して示す説明図である。
【図４】スペーサ部材の固定位置を図３の場合と異ならせた例を示す説明図である。
【図５】隆起部の一部をカットした帯電ローラを示す説明図である。
【図６】隆起部の全体をカットした帯電ローラを示す説明図である。
【図７】弾性部材を成形する成形型の斜視図である。
【図８】成形型によって弾性部材を成形した後の様子を示す斜視図である。
【図９】弾性部材を研磨する方法を示す斜視図であって、従来の弾性部材を研磨するときの説明にも供した図である。
【図１０】外径を異ならせた芯軸を示す断面図である。
【図１１】厚さを異ならせた弾性部材を示す断面図である。
【図１２】従来の帯電ローラの一例を示す図である。
【図１３】従来の帯電ローラの弾性部材に形成された隆起部を誇張して示す図である。
【符号の説明】
１ スペーサ部材
２ 像担持体
３ 芯軸
４ 弾性部材
２０ 帯電ローラ
４１ 担持体ユニット
６１ 隆起部
６５ カット面
１２０ 帯電ローラ
ＣＬ 長手方向中心
ｄ１ 外径
ｄ２ 外径
Ｅ 長手方向端部領域
Ｇ ギャップ
Ｉ 長手方向中間部領域
Ｓ 距離
Ｔ１ 厚さ
Ｔ２ 厚さ
Ｗ 幅
Claims (8)
- 芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラにおいて、
帯電ローラの製造時に、芯軸に固定された弾性部材の外周面を研磨した際、該弾性部材の長手方向各端部領域に生じた隆起部の、当該長手方向における幅をＷmmとしたとき、各スペーサ部材の帯電ローラ長手方向外縁を、弾性部材の長手方向各末端部よりも、Ｗ／９mm以上の距離だけ、その長手方向中心側に位置をずらして配置したことを特徴とする帯電ローラ。 - 芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラにおいて、
帯電ローラの製造時に、芯軸に固定された弾性部材の外周面を研磨した際、該弾性部材の長手方向各端部領域に生じた隆起部の、最大外径部を含む少なくとも一部がカットされ、そのカット面と、当該カット面よりも弾性部材長手方向中心側に寄った弾性部材部分とに亘って前記スペーサ部材をそれぞれ設けたことを特徴とする帯電ローラ。 - 請求項１又は２に記載の帯電ローラのスペーサ部材を被帯電体に圧接させて両スペーサ部材の間の弾性部材部分と被帯電体の表面とをギャップをあけて対向配置させ、帯電ローラに電圧を印加して被帯電体の表面を帯電することを特徴とする帯電装置。
- 請求項３に記載の帯電装置と、像担持体より成る被帯電体を一体的に組み付けたことを特徴とする担持体ユニット。
- 請求項３に記載の帯電装置を有することを特徴とする画像形成装置。
- 芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラの製造方法において、
弾性部材を芯軸に固定し、その固定した弾性部材と、該弾性部材の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨すると共に、研磨工具が弾性部材の長手方向各端部領域を研磨する時は、その長手方向中間部領域を研磨する時よりも、当該研磨工具と弾性部材との相対移動速さを低速にすることを特徴とする帯電ローラの製造方法。 - 芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラの製造方法において、
弾性部材の長手方向各端部領域が固定される芯軸部分の外径が、弾性部材の長手方向中間部領域が固定される芯軸部分の外径よりも大きくなるように形成された芯軸を用い、当該芯軸に弾性部材を固定した後、その弾性部材と、該弾性部材の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨することを特徴とする帯電ローラの製造方法。 - 芯軸と、該芯軸の外周面に固定された弾性部材と、該弾性部材に設けられたスペーサ部材とを有する帯電ローラの製造方法において、
弾性部材の長手方向各端部領域の厚さが、弾性部材の長手方向中間領域の厚さよりも小さくなるように、弾性部材を芯軸の外周面に成形して固定し、その固定した弾性部材と、該弾性部材の外周面に圧接する研磨工具の少なくとも一方を回転させながら、弾性部材と研磨工具を相対的に当該弾性部材の長手方向に移動させて、弾性部材の外周面を研磨することを特徴とする帯電ローラの製造方法。
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