JP6282490B2 - 半接触バイアス帯電ローラ - Google Patents

Description

本開示は、電子写真印刷機、写真式複写機、またはファクシミリ機に適用され得るバイアス帯電ローラを対象とする。詳細には、バイアス帯電ローラ（「ＢＣＲ」）は、感光体との半接触を許容する連続的な隆起パターンを含む。

電子写真術または電子写真印刷において、一般的に感光体（Ｐ／Ｒ）として知られる電荷保持表面は静電的に帯電され、その後、原画像の光パターンに露光されて、それに従って選択的に表面を放電する。結果として得られる感光体の帯電および放電された領域のパターンは、潜像として知られる、原画像と一致する帯電パターンを形成する。潜像は、トナーとして知られる、静電的に引き付けられる微粉化した粉と接触することによって現像される。トナーは、感光体の表面の帯電によって画像領域に保持される。従って、トナー画像は再生または印刷される元の光画像と一致して作り出される。トナー画像は、その後、直接的または中間転写部材の使用を介して基材または支持部材（例えば、紙）へ、およびそこに付着した画像へ転写され、再生または印刷される画像の永続的な記録を形成する。現像に続いて、電荷保持表面に残った余分なトナーが表面から取り除かれる。本プロセスは、原稿から複写するか、または、例えばラスター出力スキャナ（ＲＯＳ）などで電気的に生成または保存された原稿から印刷する光レンズに有用であり、帯電された表面が様々な方法で放電される像様であってもよい。

記載される電子写真複写プロセスは既知であり、原稿の光レンズ複写に一般に使用される。さらに、類似のプロセスが、例えば電子的に生成または保存された画像に反応して電荷が電荷保持表面に沈殿する、デジタルレーザー印刷および生成などの他の電子写真印刷の利用において存在する。

感光体の表面を帯電させるために、接触型の帯電デバイスが使用されている。しかしながら、接触型の帯電デバイスは感光体の表面の摩耗を大きくし、かつ感光体の寿命を短くする。「バイアス帯電ローラ」（ＢＣＲ）とも称される接触型の帯電デバイスは、直流電圧の２倍以上のレベルの交流電圧が重畳された直流電圧で電源から電圧が供給される導電部材を含む。帯電デバイスは、帯電される部材である画像担持部材（感光体）の表面と接触する。接触型の帯電デバイスは、画像担持部材を所定の電位まで帯電させる。

電子写真感光体は、多数の形式で提供され得る。例えば、感光体は、硝子体セレニウムなど、単一材料の均質層であるか、または光導電層と別の材料とを包含する複合層であり得る。加えて、感光体は層状にされ得る。複層の感光体または画像部材は少なくとも２つの層を有し、基材、導電層、任意的なアンダーコート層（「電荷遮断層」または「ホール遮断層」とも称される）、任意的な粘着層、光生成層（「電荷生成層」、「電荷発生層」、または「電荷発生器層」とも称される）、電荷転写層、および柔軟ベルト形式または固体ドラム構成のいずれかにおける任意的なオーバーコート層を含んでもよい。多層構成において、感光体の活性層は、電荷生成層（ＣＧＬ）および電荷転写層（ＣＴＬ）である。これらの層にわたる電荷転写を向上させることで、より良好な感光体の性能を提供する。多層のフレキシブル感光体部材は、電気的な活性層とは逆側の基材の裏側にアンチカール層を備えて所望の感光体平面を与えてもよい。

感光体の耐用年数をさらに向上させるために、さらにオーバーコート層の使用が実施されて、感光体を保護し、かつ摩耗抵抗などの性能を向上させている。しかしながら、これらの低摩耗性オーバーコートは、湿潤環境におけるＡゾーンの削除に起因する低い画像品質と関連しており、摩耗率が一定のレベルまで下がる。加えて、Ａゾーンにおける低摩耗性オーバーコートと関連する高トルクは、モータ故障、ブレード損傷、およびＢＣＲおよび感光体の汚れなど、ＢＣＲ帯電システムに関する重大な問題を引き起こす。結果として、ＢＣＲ帯電システムの低摩耗性オーバーコートの使用にはいまだ課題があり、感光体の寿命を延ばす方法を見つける必要がある。

静電潜在画像がその上に現像される電荷保持表面を有する画像部材を含む画像形成装置が、本明細書に開示される。画像部材は、基材および基材上に配置される光導電部材を含む。電荷保持表面上の帯電を所定の電位まで印加するバイアス帯電ローラは、画像形成装置に含まれる。バイアス帯電ローラは、光導電部材と接触する第１の円周領域（ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}）、および光導電部材から１μｍ〜１ｍｍの距離をおく第２の円周領域（ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}）を含む。画像形成装置は、発振電圧信号をバイアス帯電ローラへ供給する電力供給装置を含み、発振電圧信号は周波数Ａｍ［ｆ_ＡＣ］および振幅Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］を有する。次の関係：（ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}）≦（Ａｍ［ｆ_ＡＣ］／Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］）≦（ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}）が画像形成装置により成り立つ。

電荷保持表面を有する画像部材上の帯電を所定の電位まで印加するバイアス帯電ローラを含む帯電ユニットが、本明細書に開示される。バイアス帯電ローラは、電荷保持表面と接触する第１の円周領域ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}および電荷保持表面から１μｍ〜１ｍｍの距離をおく第２の円周領域ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}を含む。帯電ユニットは、発振電圧信号をバイアス帯電ローラへ供給する電力供給装置を含み、発振電圧信号は周波数Ａｍ［ｆ_ＡＣ］および振幅Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］を有する。次の関係：（ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}）≦（Ａｍ［ｆ_ＡＣ］／Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］）≦（ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}）が帯電ユニットにより成り立つ。

静電潜像を受像するよう構成される電荷保持表面を有する電子写真画像部材を含む画像形成装置が、本明細書に開示される。画像形成装置は、現像剤材料を電荷保持表面へ塗布するための現像コンポーネントを含み、電荷保持表面上に現像画像を形成する。画像形成装置は、現像画像を電荷保持表面から基材へ転写するための転写コンポーネントを含む。画像形成装置は、電荷保持表面上の帯電を所定の電位まで印加するバイアス帯電ローラを含む。バイアス帯電ローラは、電荷保持表面と接触する第１の円周領域ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}および電荷保持表面から約１μｍ〜１ｍｍの距離をおく第２の円周領域（ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}を含む。画像形成装置は、発振電圧信号をバイアス帯電ローラへ供給する電力供給装置を含み、発振電圧信号は周波数Ａｍ［ｆ_ＡＣ］および振幅Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］を有する。次の関係：（ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}）≦（Ａｍ［ｆ_ＡＣ］／Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］）≦（ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}）が画像形成装置により成り立つ。

図１は、本開示の実施形態に従って、バイアス帯電ローラを包含する画像形成装置の様々なコンポーネントを概略的に描写する。 図２Ａは、本開示の実施形態に従って、半接触バイアス帯電ローラを図示する。 図２Ｂは、本開示の実施形態に従って、半接触バイアス帯電ローラを図示する。 図３Ａは、本開示の実施形態に従って、バイアス帯電ローラの隆起点の円周範囲領域および半接触領域の円周範囲領域を図示する。 図３Ｂは、図３Ａのバイアス帯電ローラの隆起点の円周範囲領域および半接触領域の円周範囲領域の断面を図示する。 図３Ｃは、図３Ａのバイアス帯電ローラの隆起点の円周範囲領域および半接触領域の円周範囲領域の断面を図示する。

図１は、本開示の実施形態に従って、以下でさらに詳細に述べるように、バイアス電荷ローラ１４を包含する電子写真画像装置２の様々なコンポーネントを概略的に描写する。画像装置２は、例えば電子写真印刷機、電子複写機、またはファクシミリ機で使用され得る。本開示のバイアス帯電ローラ１４は、多種の画像装置での使用に適しており、図１の特定の設計に制限されない。

画像装置２は、静電潜像を受像する電荷保持表面、または感光体を有する電子写真画像部材４を用いる。ベルトの形状の画像部材も知られているが、電子写真画像部材または感光体４は、図１に示される光導電ドラムの形状で使用でき、従って代用されてもよい。感光体４は、矢印８の方向に回転可能であり、その移動経路の周囲に配置される様々な処理ステーションを連続的に通って後続部分を進める。

最初に、感光体４の後続部分は帯電ステーション１２を通過する。帯電ステーション１２では、バイアス帯電ローラ１４が感光体４を均一の電位まで帯電させる。バイアス帯電ローラ１４への電力は、適切な電力制御手段によって供給され得る。以下にさらに詳細に記載するように、導電性の連続的な隆起パターンがバイアス帯電ローラ１４の外面に配置される。バイアス帯電ローラ１４は、電力供給ユニット１５が定電圧制御されたＤＣ（直流）およびＡＣ（交流）バイアスの両方を供給する金属コア１１を含む。しかしながら、ＤＣおよびＡＣバイアスは定電流制御されてもよい。ＤＣおよびＡＣバイアスは、以下により詳細に説明される。電子写真機のバイアス帯電部材では、ＡＣ電圧のピークトゥピーク値は、求められる感光体上の均一帯電のＤＣ電圧の絶対値より少なくとも２倍大きい。

帯電ステーション１２を回った後、感光体４は画像化ステーション１８を通過する。画像化ステーション１８は、静電潜像を感光体４の表面上に形成する適切な写真画像技術を用い得る。任意の適切な画像技術が用いられ得る。既知の画像技術の一例は、ＲＯＳ（ラスター光スキャナ）２０を用いる。ＲＯＳ２０は、その上に静電潜像を形成する感光体４を照らすレーザを含んでもよい。

一実施形態において、画像装置２はライトレンズ複写機であってもよい。ライトレンズ複写機において、再生される原稿は、画像化ステーションに位置する原稿台の上に置かれ得る。原稿は、既知の様式でタングステンハロゲンランプなどの光源により照射され得る。従って、照射される原稿は、当技術分野で既知のように、ミラー系を使用するなど、任意の適切な様式で感光体４上に画像化される。光画像は、画像構成において感光体４を選択的に放電し、これによって原稿の静電潜像が画像化ステーションで感光体４に記録される。

画像化ステーション１８に続いて、感光体４は現像ステーション２２を回る。現像ステーション２２では、現像剤ユニット２４は、静電潜像と接触する現像剤材料を進ませ、それにより感光体４上に画像を現像する。現像剤ユニット２４は、筐体に搭載される現像剤ローラ２６を含み得る。現像剤ローラ２６は、潜像と接触する現像剤材料２８を進ませる。トナー粒子など、任意の現像剤材料が用いられ得る。適切な現像剤バイアスは、当技術分野で既知のように、現像剤ユニット２４と電気的に接続される電源（図示せず）を介して達成されてもよい。

基材３２は、例えば紙または中間転写ベルトである可能性があり、転写ステーション３４でトナー画像と接触するよう移動される。転写ステーション３４は、現像剤材料の画像を感光体４から基材３２へ転写する。任意の適切な転写技術が、このタスクを達成するために用いられ得る。例えば、転写ステーション３４は、第２のバイアス帯電ローラ３６を含むことができ、適切な極性のイオンを基材３２の裏側上へ塗布する。これは、現像剤材料の画像を感光体４から基材３２へ引き付ける。

画像が基材３２へ転写された後、画像部材の光導電表面上の画像および非画像領域によって担持される残留現像剤材料２８は、洗浄ステーション５０で除去され得る。光導電表面を洗浄する任意の技術が用いられ得る。例えば、洗浄ブレード５２が洗浄ステーション５０に配置される可能性があり、光導電表面上に残る残留現像剤材料を除去する。

前述の記載は、本発明の現像装置を包含する電子写真印刷機において使用されるような画像装置の一般的な動作を示す本開示の目的を満たすと思われる。

バイアス帯電ローラ（ＢＣＲ）は、乾式電子写真システムにおいて主要な帯電装置として使用されている。現在のところ、ほとんどのＢＣＲは感光体と直接的に接触するが、一部の製造者は非接触型を使用する。接触ＢＣＲは多くの印刷サイクルにわたって廃棄トナーの汚れに悩まされ、かつＰ／Ｒ摩耗率を高めて、概してＢＣＲの耐用年数を短くする。非接触ＢＣＲはこれらの問題に対処するが、ＢＣＲの耐用年数全体にわたる堅固さの少ない間隔制御による不安定な帯電均一性、およびＰ／Ｒの摩耗率を高める著しく高いＡＣ電圧など、他の技術とのトレードオフが求められる。

ＵＳＳＮ１３／５６６，５４１に記載されるように、図２Ａおよび図２Ｂは、半接触バイアス帯電ローラ１４を図示する。バイアス帯電ローラ１４は、導電性のコア６０を備える。ローラ部材６２はコア６０を囲み、これによって軸方向に支持される。ローラ部材６２は、感光体４にバイアスをかける所望の電気特性を提供するよう構成される１つ以上のコーティングを含む可能性があり、導電または半導電外層６４および隆起パターン６６を含む。隆起パターン６６は、バイアス帯電ローラ１４の縦軸の周囲に連続的に延びる。ＢＣＲの新しい設計概念を確立する業務上の必要性がある。ＵＳＳＮ１３／５６６，５４１の半接触ＢＣＲの設計は、ＢＣＲと感光体との間の接触時間および接触領域を、必要なニーＡＣ電圧へ影響を与えずに削減する。ＡＣ電圧、ＡＣ周波数、およびＢＣＲの形状を関連付けることによる半接触ＢＣＲの動作の向上が、本明細書に開示される。このような半接触ＢＣＲと関連して向上した動作が、本明細書に開示される。

一実施形態において、隆起パターン６６は、外層の縦軸の周囲に巻かれ得る。例えば、隆起パターン６６は、螺旋形などのコイル構成で巻かれ得る。コイルの間隔Ｄ_{ｐｉｔｃｈ}は一定または変動する可能性があり、約１ｍｍ〜約６ｃｍ、または約１ｃｍ〜約４ｃｍなど、約０．０１ｍｍ〜約１０ｃｍの範囲で変動し得る。小さいＤ_{ｐｉｔｃｈ}は、バイアス帯電ローラ１４の作製の複雑さを高める可能性がある。さらに、バイアス帯電ローラ１４とＰ／Ｒとの間の接触領域を好ましくなく増加させる可能性がある。一方で、大きすぎるＤ_{ｐｉｔｃｈ}は、低減した隆起パターンの剛性により効率的に隙間が作られる可能性がある。

図２Ａおよび図２Ｂに示される半接触ＢＣＲの全般的な説明を続けると、導電性のコア６０はバイアス帯電ローラ１４を支持し、かつ一般的に任意の導電材料で構成されてもよい。例示的な材料は、アルミニウム、鉄、銅、またはステンレス鋼を含む。導電性のコア６０の形状は、円筒、管、または任意の他の適切な形状であってもよい。

導電性のコア６０を囲む外層６４は、感光体４に確実に近接または接触するよう変形可能である。代替の実施形態において、当技術分野で既知のように、堅くて不適合な外層６４が用いられ得る。

外層６４が変形可能である場合、層６４は任意の適切なエラストマーポリマー材料を含み得る。適切なポリマー材料の例は、ネオプレン、ＥＰＤＭゴム、ニトリルゴム、ポリウレタンゴム（ポリエステル型）、ポリウレタンゴム（ポリエーテル型）、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴム、フルオロエラストマー、ＶＩＴＯＮ／ＦＬＵＯＲＥＬゴム、エピクロルヒドリンゴム、または他の類似の材料を含む。

ポリマー材料は、任意の所望の抵抗性を達成するために導電フィルタと混合され得る。当業者は外層６４に適する抵抗性を容易に決定することができるであろう。所与の抵抗性を達成する導電フィルタの量は、用いられるフィルタの型に依存する。例として、フィルタの量は、ポリマー材料の１００重量部ごとに約１〜約３０重量部の範囲で変動してもよい。

適切な導電フィルタの例は、カーボン粒子、グラファイト、熱分解カーボン、金属酸化物、過塩素酸または塩素酸アンモニウム、過塩素酸または塩素酸アルカリ金属、ポリアニリンのような導電ポリマー、ポリピロール、ポリチオフェン、およびポリアセチレンなどを含む。

外層６４は任意の適切な厚さを有してよい。例えば、厚さは、隆起パターン６６の厚さを除いて、約１ｍｍ〜約５ｍｍなど、約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲で変動し得る。

低表面エネルギー添加剤が外層６４に含まれてもよい。低表面エネルギー添加剤の例は、ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｄ（分子量約１，０００およびフッ素含有量約６２％）、ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｄ１０−Ｈ（分子量約７００およびフッ素含有量約６１％）、およびＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｄ１０（分子量約５００およびフッ素含有量約６０％）（−ＣＨ_２ＯＨ）；ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｅ（分子量約１，０００およびフッ素含有量約５８％）およびＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｅ１０（分子量約５００およびフッ素含有量約５６％）（−ＣＨ_２（ＯＣＨ_２ＣＨ）_ｎＯＨ）；ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｔ（分子量約５５０およびフッ素含有量約５８％）、およびＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｔ１０（分子量約３３０およびフッ素含有量約５５％）（−ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２ＯＨ）などのヒドロキシル基を含有するペルフルオロポリオキシアルカン、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＢＡ（分子量約４６０およびフッ素含有量約７１％）、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＢＡ−Ｌ（分子量約４４０およびフッ素含有量約７０％）、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＢＡ−ＬＤ（分子量約４２０およびフッ素含有量約７０％）、およびＺＯＮＹＬ（登録商標）ＢＡ−Ｎ（分子量約５３０およびフッ素含有量約７１％）などのヒドロキシル基を含有するペルフルオロアルカン（Ｒ^ｆＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨ、ここでＲ^ｆ＝Ｆ（ＣＦ_２ＣＦ_２）_ｎ）；ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｃ（分子量約１，０００およびフッ素含有量約６１％）などのカルボン酸を含有するフルオロポリエーテル；ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｌ（分子量約１，０００およびフッ素含有量約６０％）およびＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｌ１０（分子量約５００およびフッ素含有量約５８％）などのカルボン酸エステルを含有するフルオロポリエーテル；ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＴＡ−Ｎ（フルオロアルキルアクリレート、Ｒ＝ＣＨ_２＝ＣＨ−、分子量約５７０およびフッ素含有量約６４％）、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＴＭ（フルオロアルキルメタクリル、Ｒ＝ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）−、分子量約５３０およびフッ素含有量約６０％）、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＴＳ（フルオロアルキルステアレート、Ｒ＝Ｃ_１７Ｈ_３５、分子量約７００およびフッ素含有量約４７％）、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＴＢＣ（フルオロアルキルクエン酸塩、分子量約１，５６０およびフッ素含有量約６３％）などのカルボン酸エステルを含有するペルフルオロアルカン（Ｒ^ｆＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ（Ｃ＝Ｏ）Ｒ、ここでＲ^ｆ＝Ｆ（ＣＦ_２ＣＦ_２）_ｎおよびＲはアルキル）；ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＴＢＳ（分子量約５３０およびフッ素含有量約６２％）などのスルホン酸を含有するペルフルオロアルカン（Ｒ^ｆＣＨ_２ＣＨ_２ＳＯ_３Ｈ、ここでＲ^ｆ＝Ｆ（ＣＦ_２ＣＦ_２）_ｎ）；ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｓ１０（分子量約１，７５０〜約１，９５０）などのエトキシシランを含有するフルオロポリエーテル；ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）Ｆ１０（分子量約２，４００〜約３，１００）などのリン酸塩を含有するフルオロポリエーテル；ＢＹＫ−ＳＩＬＣＬＥＡＮ（登録商標）３７００などのヒドロキシル基を含有するシリコンで修飾されたポリアクリル酸塩；ＢＹＫ−ＳＩＬＣＬＥＡＮ（登録商標）３７１０などのポリエーテルで修飾されたアクリルポリジメチルシロキサン；およびＢＹＫ−ＳＩＬＣＬＥＡＮ（登録商標）３７２０などのポリエーテルで修飾されたヒドロキシルポリジメチルシロキサンを含む。ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ（登録商標）は、Ａｕｓｉｍｏｎｔの商標、ＺＯＮＹＬ（登録商標）はＤｕＰｏｎｔの商標、およびＢＹＫ−ＳＩＬＣＬＥＡＮ（登録商標）はＢＹＫの商標である。本明細書に上記で表示されるすべてのパーセント濃度は、特記されない限り、関連ポリマーの重量パーセントである。

外層は導電性または半導電性のいずれかであり得る。一実施形態において、外層６４の導電率は、例えば１００Ｓ／ｃｍ以上であり得る。外層６４の表面抵抗率は、良好な印刷品質を提供する任意の適切な値であり得る。例えば、表面抵抗率は、２０°Ｃで約１０^３オーム−ｍ〜約１０^１３オーム−ｍ、または約１０^４オーム−ｍ〜約１０^１２オーム−ｍ、または約１０^５オーム−ｍ〜約１０^７オーム−ｍの範囲で変動し得る。

外層６４は任意の適切な従来技術によって形成されてもよい。適切な技術の例は、噴きつけ、ディップコーティング、ドローバーコーティング、グラビアコーティング、シルクスクリーニング、エアナイフコーティング、逆ロールコーティング、真空蒸着、化学処理、または成形プロセスを含む。

隆起パターン６６は導電性または半導電性である可能性があり、かつ任意の適切な導電または半導電性材料を備える可能性がある。適切な材料の例は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属、または超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレンなどの導電または半導電ポリマー、または外層において使用する本明細書に述べる任意の他のエラストマーを含む。隆起パターン６６は、外層６４のために上記に表示したような、導電フィルタおよび／または低表面エネルギー添加剤をさらに含み得る。

隆起パターン６６は、外層６４と同じ材料または異なる材料で作製され得る。一実施形態において、隆起パターン６６は、例えば両方を一緒に形成する成形プロセスを使用することによって、外層６４の一体部分として形成される。他の実施形態において、隆起パターン６６は、外層６４から分離されて形成され得る。

一実施形態において、隆起パターン６６は、外層の縦軸の周囲に巻かれ得る。例えば、隆起パターン６６は、螺旋形状などのコイル構造で巻かれ得る。

図２Ｂに示されるように、隆起パターン６６は、バイアス帯電ローラ１４と感光体４との間に所望の隙間Ｇ_ｂｐを提供する高さを有する。動作中、隙間は感光体を帯電させるために周期的に非接触モードで動作する。Ｇ_ｂｐは感光体４の所望の帯電を許容する任意の適切な値を有し得る。適切な値の例は、約１ミクロン〜約１０００ミクロン、または約１０ミクロン〜約５００ミクロン、または約２５ミクロン〜約１００ミクロンの範囲で変動する。

ＢＣＲの接触領域および非接触領域の「円周範囲（ＣＣ）」の比率Ｒが、本明細書に定義される。

ここで、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃに示されるように、ＣＣ_{［Ｃｏｎｔａｃｔ］}は隆起部分の円周範囲領域（Ｐ／Ｒと接触する６６の領域）であり、ＣＣ_{［Ｎｏｎ−Ｃｏｎｔａｃｔ］}は非接触領域の円周範囲領域（６６の領域）である。

半接触ＢＣＲの動作において、Ｒを正確に設計することにより、Ｐ／Ｒとの接触領域（同じ速度での接触時間）が最小化され得る。大きすぎるまたは小さすぎるＲは、接触領域の増大をもたらし得ると判断されている。Ｒが大きすぎる場合、余分な接触領域は容易に予期できる。しかしながら、Ｒが小さすぎる場合、非接触領域とＰ／Ｒとの間の隙間は事実上保証され得ない。例示的なＲの値は、約０．０８〜約０．２など、約０．０８〜約０．３の範囲で変動し、または約０．１〜約０．２がＵＳＳＮ１３／５６６，５４１に開示された。しかしながら、Ｐ／Ｒ表面の帯電の効率性は、直流および交流電圧にさらに依存する。

半接触ＢＣＲの帯電均一性の性能は２つの領域を含み、１つはＰ／Ｒと直接的に接触し、他方はわずかな隙間により分離されるＰ／Ｒ表面の近くにある。Ｐ／Ｒの均一な帯電を最適に行うために、比率Ｒ、ＢＣＲのＡＣ電圧の周波数および振幅は、式１を満たさなければならない。

Ａｍ［ｆ_ＡＣ］はＡＣ電圧の周波数をＫＨｚで表す。Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］はＡＣ電圧の振幅をｋＶで表す。式１は、２＊ａｂｓ［ＤＣバイアス］＜Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］と仮定すると、ＤＣバイアスから独立している。式１に定義されるように、比率Ｒの関数として、ＡＣ電圧の必要な電圧振幅Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］および周波数振幅［Ａｍ［ｆ］_ＡＣ］への強い依存性がある。ＡＣ電圧振幅および周波数の最適なバランスを決定することで、半接触ＢＣＲの安定した電荷がもたらされる。ＡＣフィールドの振幅（強度）と周波数（期間）との間のバランスは、Ｐ／Ｒ表面とのＢＣＲの接触および非接触部分の間の隙間の周期変動を補償する発生イオンを押し引きする。理論全体は本明細書に提示されないが、テスト結果が表１に示される。

図２Ａおよび図２Ｂに示されるものと同様の、感光体を帯電させる一連の半接触ＢＣＲが作製された。半接触ＢＣＲは、０（非接触）、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、１、無限（隆起表面のないＢＣＲ）のＲ値を有した。ＢＣＲ１４は、図１に示されるように感光体４と接触した。半接触ＢＣＲは、ＢＣＲの周囲に約１３．８ｍｍの厚さの銅テープを巻くことによって作製される螺旋状にねじれた導電外層を含んだ。螺旋の角度は約４５°であった。

作製されたままのＢＣＲは、帯荷性能のために８４ｍｍのＵＤＳの検査固定具に設置された。未使用の８４ｍｍのゼロックス製の商業用Ｐ／Ｒドラムが、回転速度３ｒｐｓでこのテストのために使用された。同時に、接触ＢＣＲ、および半接触ＢＣＲと同じ隙間を確保するために、各縁部で厚さ約５０μｍの銅テープで作製されたスペーサを含む非接触ＢＣＲをさらに準備した。

このテストの電気パラメータは、Ｖ_ＤＣ＝−０．７ｋＶであった。Ａｍ［ｆ_ＡＣ］は、０．２〜３．７ｋＨｚで変動した。交流電圧の振幅Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］は０．７〜１．５ｋＶで変動した。帯電均一性が測定され、それを表１にまとめる。

ＡＣ振幅およびＡＣ周波数を正確に設定することによって、Ｐ／Ｒは半接触ＢＣＲを使用して最適な性能で安定して帯電させることができる。理論に縛り付けられないように、生成イオンを押し引きするためのＡＣフィールドの振幅（強度）と周波数（期間）との間の良好なバランスが、Ｐ／Ｒの表面に関連するＢＣＲの非接触部分と接触部分との間の隙間の周期的な帯電を補償することを前提とする。表１はそれを示す。このような依存は以下の式により表され得ることが判明した。

式２は半接触ＢＣＲの電圧の特性を相互に関係づけた。

Claims (11)

1. 画像形成装置であって、
   ａ）静電潜像をその上に現像する電荷保持表面を有する画像部材であって、前記画像部材は、
   基材、および、
   前記基材上に配置される光導電部材、
   を備える、画像部材と、
   ｂ）前記電荷保持表面上の帯電を所定の電位まで印加するバイアス帯電ローラであって、帯電ユニットは、前記光導電部材と接触する第１の円周領域（ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}）および前記光導電部材から約１μｍ〜約１ｍｍの距離をおく第２の円周領域（ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}）を備える、バイアス帯電ローラと、
   ｃ）発振電圧信号を前記バイアス帯電ローラへ供給する電力供給装置であって、前記発振電圧信号は、ｋＨｚで表される周波数Ａｍ［ｆ_ＡＣ］およびｋＶで表される振幅Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］を有し、次の関係、
   （ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}）≦（Ａｍ［ｆ_ＡＣ］／Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］）≦（ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}）
   が成り立つ、電力供給装置と、
   を備え、
   ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}が０．０８から０．３である、
   画像形成装置。
2. 前記発振電圧信号は、ｋＶで表される［ＤＣバイアス］の絶対値の値でＤＣオフセットによりバイアスされる、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記［ＤＣバイアス］の絶対値＜Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］である、請求項２に記載の画像形成装置。
4. ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}＜ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}が成り立つ、請求項１に記載の画像形成装置。
5. 帯電ユニットであって、
   電荷保持表面を有する画像部材上の帯電を所定の電位まで印加するバイアス帯電ローラであって、前記バイアス帯電ローラは、前記電荷保持表面と接触する第１の円周領域ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}および前記電荷保持表面から約１μｍ〜約１ｍｍの距離をおく第２の円周領域ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}を備える、バイアス帯電ローラと、
   発振電圧信号を前記バイアス帯電ローラへ供給する電力供給装置であって、発振電圧信号は、ｋＨｚで表される周波数Ａｍ［ｆ_ＡＣ］およびｋＶで表される振幅Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］を有し、次の関係、
   （ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}）≦（Ａｍ［ｆ_ＡＣ］／Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］）≦（ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}）
   が成り立つ、電力供給装置と、
   を備え、
   ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}が０．０８から０．３である、
   帯電ユニット。
6. 前記発振電圧信号は、ｋＶで表される［ＤＣバイアス］の絶対値の値でＤＣオフセットによりバイアスされる、請求項５に記載の帯電ユニット。
7. 前記［ＤＣバイアス］の絶対値＜Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］である、請求項６に記載の帯電ユニット。
8. 画像形成装置であって、
   静電潜像を受像するように構成される電荷保持表面を有する電子写真画像部材と、
   現像剤材料を電荷保持表面へ塗布して前記電荷保持表面上に現像画像を形成する現像コンポーネントと、
   前記現像画像を前記電荷保持表面から基材へ転写するための転写コンポーネントと、
   前記電荷保持表面上の帯電を所定の電位まで印加するバイアス帯電ローラであって、帯電ユニットは、光導電部材と接触する第１の円周領域（ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}）および前記光導電部材から約１μｍ〜約１ｍｍの距離をおく第２の円周領域（ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}）を備える、バイアス帯電ローラと、
   発振電圧信号を前記バイアス帯電ローラへ供給する電力供給装置であって、前記発振電圧信号は、ｋＨｚで表される周波数Ａｍ［ｆ_ＡＣ］およびｋＶで表される振幅Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］を有し、次の関係、
   （ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}）≦（Ａｍ［ｆ_ＡＣ］／Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］）≦（ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}）
   が成り立つ、電力供給装置と、
   を備え、
   ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}／ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}が０．０８から０．３である、
   画像形成装置。
9. 前記発振電圧信号は、ｋＶで表される［ＤＣバイアス］の絶対値の値でＤＣオフセットによりバイアスされる、請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記［ＤＣバイアス］の絶対値＜Ａｍ［Ｖ_ＡＣ］である、請求項９に記載の画像形成装置。
11. ＣＣ_{［ｃｏｎｔａｃｔ］}＜ＣＣ_{［ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ］}が成り立つ、請求項８に記載の画像形成装置。

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