JPH05341627A - 帯電ローラ及びその製造方法，及び帯電ローラを用いた画像形成装置及びその帯電装置 - Google Patents

帯電ローラ及びその製造方法，及び帯電ローラを用いた画像形成装置及びその帯電装置

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JPH05341627A JP31648992A JP31648992A JPH05341627A JP H05341627 A JPH05341627 A JP H05341627A JP 31648992 A JP31648992 A JP 31648992A JP 31648992 A JP31648992 A JP 31648992A JP H05341627 A JPH05341627 A JP H05341627A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置自体のコスト上昇，電源コストの上昇，
オゾンの大量発生を抑制し，帯電部材，感光体の劣化，
更に公害問題を回避する。 【構成】 少なくとも弾性層１０２と，弾性層１０２の
表面を覆う表面層１０３の２層を有する帯電ローラ１０
０において，表面層１０３に弾性層１０２の構成材料の
含有量が５〜６０ｗｔ％であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，一連の画像形成処理に
おいて感光体に対し帯電処理を実行する帯電ローラ及び
その製造方法，及び複写機，プリンタ，ファクシミリ装
置等のような電子写真方式を採用し，且つ，帯電ローラ
を用いた画像形成装置及びその帯電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，電子写真方式の画像形成装置にお
いて，感光体表面を一様に全面帯電するための帯電手段
としては，コロナ放電器が広く利用されていた。このコ
ロナ放電器にあっては，感光体をある一定の電位に均一
に帯電する手段としては有効であるが，反対に，コロナ
放電による帯電処理にあっては高圧電源を必要とし，放
電に伴いオゾンが発生する。オゾンが大量に発生すると
環境に悪影響を及ぼすばかりでなく，オゾンによって帯
電部材，感光体が劣化するという問題点もあった。
【０００３】上記のコロナ放電器に対して，図３４に示
すように帯電ローラ３４００を感光体ドラム３４０１に
接触させて従動回転させ，帯電ローラ３４００の芯金３
４０２に電源３４０３から電圧を印加して感光体ドラム
３４０１表面を帯電させる帯電ローラが実用化されてい
る。この帯電手段としての帯電ローラは，電源３４０３
の低電圧化を図ることができ，帯電処理に起因するオゾ
ンの発生量が少ないという利点を有している。また，コ
ロナ電極ワイヤの使用に伴う塵埃の静電吸着がなく，高
圧電源を必要としないなどの利点も有している。
【０００４】しかし，帯電ムラが出やすく，且つ，帯電
電位が環境の変化によって大きく変動するという欠点が
あった。この帯電の均一性に関しては，コロナ放電器に
よる帯電処理と比較して，かなり劣るのが現状である。
【０００５】また，図３５は，帯電ローラを用いた従来
から周知の帯電装置を示すものであり，金属ドラム３５
０１ａ上に光導電層３５０１ｂを被覆した感光体ドラム
３５０１の表面に，芯金３５０２ｃ，導電性ゴム層３５
０２ｂ及び表面抵抗層３５０２ａを有する帯電ローラ３
５０２を転動自在に接触させ，感光体ドラム３５０１の
時計方向の回転により帯電ローラ３５０２が反時計方向
に従動回転するようになっている。感光体ドラム３５０
１と帯電ローラ３５０２との間にはＤＣ電源３５０３が
接続され，感光体ドラム３５０１に近接してその帯電位
を測定するための電位計３５０４が配設されている。
【０００６】ここで，温度及び湿度を異にする３種類の
環境，例えば温度３０℃，湿度９０％の高温高湿域，温
度２５℃，湿度５２％の常温常湿域，温度１０℃，湿度
１５％の低温低湿域をそれぞれ設定し，各域での印加電
圧Ｖａ（−ＫＶ）とそれに対応する帯電電位Ｖｓ（−Ｋ
Ｖ）との関係を示すと図３６に示すようになる。
【０００７】いま，高圧電源３５０３に定電圧のＤＣ電
源を使用して常温常湿域で帯電電位Ｖｓが−８００Ｖに
なるように設定した場合，図３６から分かるように，印
加電圧Ｖａは略−１．５ＫＶとなる。この状態から環境
が変化して高温高湿域に入ると帯電電位Ｖｓは略−９０
０Ｖ，低温低湿域になると略−６００Ｖになり，その変
動幅は３００Ｖにも達し，実用上で種々の問題点があ
る。
【０００８】現に，本発明者は帯電ローラを用いたレー
ザプリンタにおいて，冬期の早朝の画像が地汚れしてい
ることを経験している。これは，帯電ローラが夜間低温
状態に放置されてその電気抵抗が上昇したため，感光体
ドラムの帯電電位が常温常湿域に比して略２００Ｖも低
くなり，反転現像で地汚れを生じたものと思われる。
【０００９】上記帯電の均一性を改善するために特開昭
６３−１４９６６８号公報の「接触帯電方法」では，直
流電圧印加時の帯電開始電圧（ＶTH）の２倍以上のピー
ク間電圧を持つ交流電圧を重畳させることにより，帯電
の均一性がかなり改善できることを開示している。
【００１０】その他，上記の点を解決するため，従来例
えば，特開昭５６−１３２３５６号公報，特開平２−１
５６４７６号公報或いは特開平２−２８８１７４号公報
に示されるような画像形成装置とその帯電装置が提案さ
れている。
【００１１】第１の公報に記載のものは，帯電ローラへ
の電圧印加を定電流型電源により行うようにして，環境
条件の変化による帯電電位の変動を改善するようにした
もの，第２の公報に記載のものは，帯電ローラへの電圧
印加を直流電圧に交流電圧を重畳して行うことにより，
環境の変化にかわらず常に安定した帯電を行うようにし
たもの，第３の公報に記載のものは，帯電ローラを加熱
する手段を設けることにより，環境依存性を阻止しよう
とするものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記特
開昭６３−１４９６６８号公報の「接触帯電方法」にあ
っては，直流電圧印加時の帯電開始電圧（ＶTH）の２倍
以上のピーク間電圧を持つ交流電圧を重畳させるため，
ＤＣ電源とは別にＡＣ電源が必要となり，装置自体のコ
ストアップを招来し，更に，感光体の帯電位には寄与し
ない無駄なＡＣ電流を多量に消費することとなり，それ
に伴い電源コストが上昇するばかりでなく，多量のオゾ
ンが発生し，その結果，帯電部材，感光体の劣化を招来
し，更には公害問題にまで発展するという問題点があっ
た。
【００１３】また，特開平５６−１３２３５６号公報の
ものは定電流電源を使用することにより，帯電ローラの
電気抵抗が変化しても電流が一定であって感光体の帯電
電位は一定となるはずであるが，環境特に湿度の変化に
よるリーク電流の変化が無視できなくなり，感光体の帯
電に寄与する電流が変化し，帯電面の場所による帯電ム
ラが生じるという問題点があった。
【００１４】また，特開平２−１５６４７６号公報のも
のは帯電ムラは少なくなるが，交流電源を用いなければ
ならないのでコスト高になるという問題点がある。更
に，特開平２−２８８１７４号公報のものは帯電ローラ
を加熱する手段を設けることにより，環境の温度低下に
伴う帯電ローラの電気抵抗の増大を防止することが可能
になるが，加熱手段が帯電ローラ全体を加熱しているの
で，その装置が大がかりになりコスト高になるものとい
う問題点があった。
【００１５】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，装置自体のコスト上昇，電源コストの上昇，オゾン
の大量発生を抑制し，帯電部材，感光体の劣化，更に公
害問題を回避することを第１の目的とする。
【００１６】また，簡単な構成で環境の変化にかかわら
ず常に良好な画像を得ることを第２の目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために，少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
表面層に前記弾性層の構成材料が含有されている，更に
具体的には前記表面層に前記弾性層の構成材料が混合さ
れている帯電ローラを提供するものである。
【００１８】また，少なくとも弾性層と，前記弾性層の
表面を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，
前記表面層に含有される前記弾性層の構成材料の含有量
が５〜６０ｗｔ％である帯電ローラを提供するものであ
る。
【００１９】また，少なくとも弾性層と，前記弾性層の
表面を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，
前記弾性層と前記表面層の電気抵抗値の差が１０3 Ω・
ｃｍ以下である帯電ローラを提供するものである。
【００２０】また，少なくとも弾性層と，前記弾性層の
表面を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，
前記表面層は，少なくとも極性合成ゴムと非接着性樹脂
とからなる高分子化合物により形成した帯電ローラを提
供するものである。
【００２１】また，少なくとも弾性層と，前記弾性層の
表面を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，
前記表面層は，少なくとも極性合成ゴムと非接着性樹脂
とからなる高分子化合物を前記弾性層の上に膜厚１０〜
１００μｍとなるように形成した帯電ローラを提供する
ものである。
【００２２】また，少なくとも弾性層と，前記弾性層の
表面を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，
前記表面層は，その表面に近い程樹脂の含有率を高く，
前記弾性層に近い程ゴムの含有率を高くした帯電ローラ
を提供するものである。
【００２３】また，少なくとも弾性層と，前記弾性層の
表面を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，
前記表面層は，ゴムと樹脂のブレンド比の異なる溶液で
複数回に分け，重ね塗りすることにより形成する帯電ロ
ーラの製造方法を提供するものである。
【００２４】また，前記ゴムが，エピクロルヒドリンゴ
ム，ニトリルゴム，ウレタンゴム，アクリルゴム，クロ
ロプレタンゴムであることが望ましい。
【００２５】また，前記樹脂が，フッ素樹脂，シリコン
樹脂であることが望ましい。
【００２６】また，少なくとも弾性層と，前記弾性層の
表面を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，
前記弾性層は，厚さ２〜１０ｍｍであり，且つ，電気抵
抗値が１０6 〜１０10Ω・ｃｍの合成ゴムから構成され
ている帯電ローラを提供するものである。
【００２７】また，エピクロルヒドリンゴムにより弾性
層を成型し，前記弾性層の上にエピクロルヒドリンゴム
溶液（固形分：２．５ｗｔ％）１００部と溶剤可溶型フ
ッ素樹脂溶液（固形分：１０．８ｗｔ％）４０部を塗布
する帯電ローラの製造方法を提供するものである。
【００２８】また，ニトリルゴムにより弾性層を成型
し，前記弾性層の上にニトリルゴム溶液（固形分：２．
５ｗｔ％）１００部と溶剤可溶型フッ素樹脂溶液（固形
分：１０．８ｗｔ％）４０部を塗布する帯電ローラの製
造方法を提供するものである。
【００２９】また，エピクロルヒドリンゴムにより弾性
層を成型し，前記弾性層の上にエピクロルヒドリンゴム
溶液（固形分：２．５ｗｔ％）と溶剤可溶型フッ素樹脂
溶液（固形分：１０．８ｗｔ％）の混合比を変えて２回
に分けて塗布する帯電ローラの製造方法を提供するもの
である。
【００３０】また，第１回目がエピクロルヒドリンゴム
溶液１００部／フッ素樹脂溶液２０部（電気抵抗２×１
０9 Ω・ｃｍ）を塗布し，第２回目がエピクロルヒドリ
ンゴム溶液１００部／フッ素樹脂溶液６０部（電気抵抗
２×１０11Ω・ｃｍ）を塗布することが望ましい。
【００３１】また，ウレタンゴムにより弾性層を成型
し，前記弾性層の上にウレタンゴム溶液（固形分：２．
５ｗｔ％）１００部と溶剤可溶型シリコーン樹脂溶液
（固形分：７．５ｗｔ％）５０部，カーボン２部を塗布
する帯電ローラの製造方法を提供するものである。
【００３２】また，クロロプレンゴムにより弾性層を成
型し，前記弾性層の上にクロロプレンゴム溶液（固形
分：２．５ｗｔ％）１００部と溶剤可溶型シリコーン樹
脂溶液（固形分：７．５ｗｔ％）５０部，カーボン２部
を塗布する帯電ローラの製造方法を提供するものであ
る。
【００３３】また，少なくとも，感光体ドラムと，該感
光体ドラムに接触して従動回転する帯電ローラと，該帯
電ローラによって帯電された感光体表面を露光する露光
手段と，該露光手段によって形成された潜像を可視像化
する現像手段とを備えた画像形成装置において，前記帯
電ローラ周辺の温度を検知する手段と，検知された温度
に基づいて少なくとも前記帯電ローラの印加電圧と前記
現像手段のバイアス電圧のいずれか一方を制御する手段
とを有する画像形成装置を提供するものである。
【００３４】また，少なくとも，感光体ドラムと，該感
光体ドラムに接触して従動回転する帯電ローラと，該帯
電ローラによって帯電された感光体表面を露光する露光
手段と，該露光手段によって形成された潜像を可視像化
する現像手段とを備えた画像形成装置において，前記帯
電ローラ周辺の温度を検知するサーミスタを前記現像手
段のバイアス電源回路に組み込んだ画像形成装置を提供
するものである。
【００３５】また，少なくとも，感光体ドラムと，該感
光体ドラムに接触して従動回転する帯電ローラと，該帯
電ローラによって帯電された感光体表面を露光する露光
手段と，該露光手段によって形成された潜像を可視像化
する現像手段と，該現像手段によって前記感光体ドラム
の表面に形成された可視像を用紙に転写する転写手段
と，転写された転写像を熱定着する定着手段とを備えた
画像形成装置において，前記定着手段から発生する熱を
前記帯電ローラへ供給することによりその表面温度を制
御するようにした熱供給手段を設けた画像形成装置を提
供するものである。
【００３６】また，前記帯電ローラの表面が黒色を呈す
ることが望ましい。
【００３７】また，感光体ドラムに接触して従動回転す
る帯電ローラに電圧を印加して感光体表面を一様に帯電
させる画像形成装置の帯電装置において，前記帯電ロー
ラの周辺の温度を検知するサーミスタを，前記帯電ロー
ラに印加する直流電圧電源回路に組み込んだ画像形成装
置の帯電装置を提供するものである。
【００３８】また，前記帯電ローラの表面にクリーニン
グ部材を摺接させることが望ましい。
【００３９】また，少なくとも弾性層と，前記弾性層の
表面を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，
前記弾性層は中抵抗の極性ゴムから構成され，前記表面
層には非接着性樹脂に前記弾性層の構成材料が含有され
ている帯電ローラを提供するものである。
【００４０】また，前記非接着性樹脂がフッ素系樹脂で
あることが望ましい。
【００４１】また，中抵抗の特性を持つ極性ゴムから構
成される弾性層を有する帯電ローラに直流電圧を印加
し，清掃された感光体表面を一様に帯電する画像形成装
置を提供するものである。
【００４２】また，中抵抗の特性を持つ極性ゴムから構
成される弾性層を有する帯電ローラに直流電圧を印加
し，感光体表面を一様に帯電する帯電装置と，記録紙裏
面に圧接したローラ或いはベルトに前記感光体上のトナ
ー帯電極性と逆極性の直流電圧を印加して転写する転写
装置とを具備する画像形成装置を提供するものである。
【００４３】また，中抵抗の特性を持つ極性ゴムから構
成される弾性層を有する帯電ローラに定電流型直流電源
を接続し，清掃された感光体表面を一様に帯電する画像
形成装置を提供するものである。
【００４４】また，前記極性ゴムが，エピクロルヒドリ
ンゴム，ニトリルゴム，ウレタンゴム，アクリルゴム，
クロロプレタンゴムであることが望ましい。
【００４５】また，エピクロルヒドリンゴムから構成さ
れる弾性層を有する帯電ローラの周辺に結露防止用ヒー
タを設け，前記帯電ローラの表面温度を適温に保持する
画像形成装置を提供するものである。
【００４６】また，エピクロルヒドリンゴムから構成さ
れる弾性層を有する帯電ローラにクリーニング部材を当
接させ，前記帯電ローラを画像形成処理に先立って予め
回転させ，前記帯電ローラの表面温度を適温に保持する
画像形成装置を提供するものである。
【００４７】また，前記適温が１０℃以上であることが
望ましい。
【００４８】また，エピクロルヒドリンゴムから構成さ
れる弾性層を有する帯電ローラの周辺に温度検知手段を
設け，前記温度検知手段により検知された温度に基づい
て制御された直流電圧出力を前記帯電ローラに印加する
画像形成装置を提供するものである。
【００４９】
【作用】本発明に係る帯電ローラは，帯電効率が良く，
更に，ＤＣ電圧印加のみにて均一な帯電が得られる。
【００５０】本発明に係る画像形成装置及びその帯電装
置は上記のように構成することにより，帯電ローラ周辺
の温度に基づいて帯電ローラの印加電圧又は現像手段の
バイアス電圧或いはその両方を制御し，環境の変化にか
かわらず安定した画像を得ることができる。そして，帯
電ローラ周辺の温度を検知するサーミスタを現像バイア
ス電源回路に組み込むようにすると構成を著しく簡略化
することができる。
【００５１】また，定着手段から発生する熱を帯電ロー
ラへ供給し得るようにすると，別個に加熱手段を設ける
ことなく帯電ローラの表面温度を昇温させることがで
き，低温環境下での画像の品質の低下を防止することが
できる。なお，その時帯電ローラの表面を黒色化する
と，熱吸収率が向上して短時間で画像を安定させること
が可能になる。
【００５２】更に，これらの画像形成装置における帯電
装置において，帯電ローラ周辺の温度を検知するサーミ
スタを，帯電ローラに印加する直流電圧電源回路に組み
込んだものは帯電ムラが少なくなると共に，ＡＣ電源を
使用していないのでオゾンの発生も少なく，安価に供給
することができ，その帯電ローラにクリーニング部材を
摺接させるようにすると，本来のクリーニング効果に加
えて摩擦熱により帯電ローラの昇温を更に早めることが
できる。
【００５３】
【実施例】図１は，一般的な帯電ローラ１００の構造を
示す説明図であり，図１において，帯電ローラ１００
は，８φの芯金１０１と，該芯金１０１を覆う約４ｍｍ
のカーボン分散シリコンゴム（１０3 Ω・ｃｍ）で構成
された導電性の弾性層１０２と，該弾性層１０２表面を
コートする５０μｍのナイロン（１０12Ω・ｃｍ）で構
成された表面層１０３から構成されている。
【００５４】次に，上記図１に示した帯電ローラを図２
に示す帯電ローラ実験装置としての画像形成装置に装備
して，その帯電特性及び帯電の均一性を測定する。帯電
ローラ実験装置は，感光体を用いたドラム状の感光体ド
ラム２０１と，感光体ドラム２０１表面に当接した状態
の帯電ローラ１００と，該帯電ローラ１００により帯電
処理された感光体ドラム２０１上に露光処理を実行する
ことにより形成された静電潜像に対しトナーを付着させ
て顕像化する現像部２０２と，図示しない搬送系から搬
送された記録紙上に感光体ドラム２０１上のトナー像を
転写する転写チャージャ２０３と，転写処理終了後の記
録紙の電荷を除電することで，記録紙を感光体ドラム２
０１から分離する分離チャージャ２０４と，転写処理終
了後に感光体ドラム２０１上の残留トナーを除去するク
リーニングブレード２０５と，クリーニング処理が終了
した感光体ドラム２０１上の残留電荷を消去する除電ラ
ンプ２０６と，帯電ローラ１００に電圧を印加する電源
部２０７とから構成されている。
【００５５】また，上記現像部２０２は，感光体ドラム
２０１にトナーを搬送し，感光体ドラム２０１に付着す
るトナー量を調節するための現像バイアスが印加される
現像スリーブ２０２ａを備えている。更に，２０８は帯
電ローラ１００の帯電処理により発生するオゾンをモニ
タするオゾンモニタ，２０９は感光体ドラム２０１表面
の帯電位を計測する電位計である。
【００５６】以上の構成において，その動作を説明す
る。感光体ドラム２０１は，図示しない駆動系により線
速ｖｍｍ／ｓｅｃで回転する。帯電ローラ１００は，電
源部２０７から電圧が印加されて感光体ドラム２０１を
負に帯電し，続いて帯電処理が終了した感光体ドラム２
０１は露光処理が行われ，光の強弱により感光体ドラム
２０１上の電荷が消去（除電）されて静電潜像が形成さ
れる。静電潜像は，現像部２０２により反転現像されて
顕像化し，搬送系から搬送された記録紙上に，トナー像
が転写チャージャ２０３の作用で転写される。分離チャ
ージャ２０４は，転写処理が終了した記録紙を感光体ド
ラム２０１から分離する。転写処理終了後に感光体ドラ
ム２０１上に残留しているトナーは，クリーニングブレ
ード２０５で掻き落とし，クリーニング処理が終了した
感光体ドラム２０１には除電ランプ２０６の光が照射さ
れて残留電荷が消去され，一工程が終了する。
【００５７】電位計２０９による測定の結果は，図３
（帯電特性），図４（帯電の均一性）に示す通りであ
る。即ち，図３は，帯電ローラ１００の印加ＤＣ電圧Ｖ
a （−ＫＶ）に対する感光体ドラム２０１の帯電位ＶS
（−Ｖ）を示す。図４は，感光体ドラム２０１の中央，
現像部直前位置に設置した電位計２０９により感光体ド
ラム２０１の帯電位ＶS の進行方向のバラツキ（帯電の
均一性）を測定したものである。帯電ローラ１００に印
加する電圧が，ＤＣ（−１２００Ｖ），ＤＣ＋ＡＣ
（ＤＣ：−６００Ｖ，ＡＣ：ＶP-P ＝２．０ＫＶ／ｆ＝
１．０ＫＨｚ）であり，では帯電位Ｖｓのバラツキ幅
が｜ＶS (MAX) −ＶS (MIN) ｜＝８０Ｖであるのに対
し，では約１０Ｖ程度であることがわかる。
【００５８】また，図５に示すように，帯電位ＶS （約
−６００Ｖ）に対して，現像バイアスＶB （−５５０
Ｖ，−６００Ｖ，−６５０Ｖ）により反転現像すると，
現像バイアスＶB より低いＶS 部分にトナーが付着し，
帯電領域全面の帯電ムラが現れる。その結果，ではロ
ーラ周期の地汚れが出現する。これはローラ層における
電気特性の不均一性に起因する帯電ムラと判断される。
では全面にうっすらとトナーが付着しており，帯電ム
ラが少ないことがわかる。
【００５９】また，図６は，上記，の電圧印加条件
にて，帯電ローラ１００／感光体ドラム２０１の接触部
出口側にオゾンモニタ２０８の吸引口を設けてオゾン
（Ｏ3）濃度（ｐｐｍ）を測定したものである。この比
較から，ＡＣ電流が原因でオゾンの発生量が多くなって
いることが分かる。この結果，帯電ローラ１００による
帯電処理においては，ＤＣ電圧印加のみ，即ち，ＡＣ電
圧を重畳（ＤＣ＋ＡＣ）させなければオゾンの発生を抑
制することができるものである。
【００６０】帯電ローラ１００のＤＣ電圧印加時の帯電
ムラについて，更に検討した結果，導電性弾性層１０２
がカーボンとシリコーンゴムの分散系であることに起因
していることが判明した。この事実は，導電性弾性層１
０２をエピクロルヒドリンゴムに置き換えた帯電ローラ
（ナイロン／エピクロルヒドリンゴム）を用いて実験し
た結果判明したものである。即ち，帯電ローラ１００の
帯電ムラはカーボン／シリコーンゴムの分散不良による
導電性弾性層１０２の電気的不均一性によるものであ
り，非分散系のエピクロルヒドリンゴムの使用によりこ
の帯電ムラは解消する。
【００６１】次に，帯電ローラ１００に使用したナイロ
ンの表面層１０３の環境変動率が大きいことから，その
改良を考慮して図７に示す材質にて（ａ），（ｂ），
（ｃ）の帯電ローラ１００を各々試作し，各々の帯電特
性，帯電の均一性を評価した。その結果，ＤＣ電圧印加
のみで均一な帯電を得るには，帯電ローラ１００の弾性
層（２〜１０ｍｍ）の電気的な均一性が必要であり，そ
の点非分散系の低抵抗（エピクロルヒドリン）ゴムの単
層（図７の（ａ））が最適であるが，表面性が悪いとい
う点において帯電の均一性を悪くしている。
【００６２】その表面性の改良のため，樹脂の表面層
（３０μｍ）を設けたのが図７に示した（ｂ）である
が，フッ素樹脂の表面層が高抵抗であるため，帯電特性
を劣化させ，同時に帯電の均一性も悪くしている。帯電
特性を劣化させずに表面性をよくするには，表面層（１
０〜１００μｍ）を弾性層に使用した低抵抗ゴムと樹脂
の分散系にすればよい。それが，図７に示した（ｃ）で
ある。更に望ましくは，表面層の表面に近い程，樹脂の
含有率を大きく，弾性層に近い程ゴムの含有率を大きく
することである。その作成方法としては，表面層を樹脂
とゴムのブレンド比の異なる溶液で複数回に分け重ね塗
りすることにより実現できる。ここで，弾性層材料とし
て，エピクロルヒドリンゴムの他にニトリルゴム，ウレ
タンゴム，アクリルゴム，クロロプレタンゴム等があ
り，表面層材料としては，フッ素樹脂，シリコン樹脂等
が最適である。
【００６３】上記の如く，ＤＣ電圧印加のみで均一な帯
電を得ようとする本発明の帯電ローラと，帯電均一性は
ＡＣ重畳に任せる従来の帯電ローラとでは，その電気的
特性（Ｒ，Ｃ）及びローラ層構成が大きく相違してい
る。即ち，従来のＡＣ重畳型は導電性弾性層（カーボン
分散ゴム）と表面（抵抗）層よりなり，該表面（抵抗）
層がコンデンサとして機能するため静電容量Ｃが大き
く，ＡＣ重畳による帯電の均一化に関し効果が大きい。
これに対して本発明のＤＣ電圧印加型の帯電ローラはロ
ーラ層が抵抗体として作用する（静電容量Ｃが小さい）
ため，ＡＣ重畳を行っても帯電均一性にそれ程大きな改
善はみられない。以下，本発明の具体的な実施例を図８
（ａ）〜（ｅ）に基づいて詳細に説明する。
【００６４】〔実施例１〕第１の実施例は，６φの芯金
１０１上にローラ外径が１２φとなるようにエピクロル
ヒドリンゴムを付け，帯電ローラ１００の弾性層１０２
を成型した。該弾性層１０２の電気抵抗は３×１０8 Ω
・ｃｍである。次に，エピクロルヒドリンゴム溶液（固
形分：２．５ｗｔ％）１００部と溶剤可溶型フッ素樹脂
溶液（固形分：１０．８ｗｔ％）４０部を弾性層１０２
の上に乾燥後の膜厚が３０μｍとなるように塗布する。
この表面層１０３の電気抵抗は３×１０10Ω・ｃｍであ
る。この帯電ローラ１００の帯電特性はＶa （ＤＣ）−
１２００Ｖに対してＶS ＝−５８０Ｖ，帯電位ＶS のバ
ラツキ幅は１２Ｖ，帯電の均一性も良好である。
【００６５】〔実施例２〕第２の実施例は，８φの芯金
１０１上にローラ外径が１６φとなるようにニトリルゴ
ム（ＮＢＲ）を付け，帯電ローラ１００の弾性層１０２
を成型した。該弾性層１０２の電気抵抗は８×１０8 Ω
・ｃｍである。次に，ニトリルゴム溶液（固形分：２．
５ｗｔ％）１００部と溶剤可溶型フッ素樹脂溶液（固形
分：１０．８ｗｔ％）４０部を弾性層１０２の上に乾燥
後の膜厚が５０μｍとなるように塗布する。この表面層
１０３の電気抵抗は８×１０10Ω・ｃｍである。この帯
電ローラ１００の帯電特性はＶa （ＤＣ）−１２００Ｖ
に対してＶS ＝−５７０Ｖ，帯電位ＶS のバラツキ幅は
１５Ｖ，帯電の均一性は第１の実施例と同程度に良好で
ある。
【００６６】〔実施例３〕第３の実施例は，８φの芯金
１０１上にローラ外径が１６φとなるようにエピクロル
ヒドリンゴムを付け，帯電ローラ１００の弾性層１０２
を成型した。該弾性層１０２上にエピクロルヒドリンゴ
ム溶液（固形分：２．５ｗｔ％）と溶剤可溶型フッ素樹
脂溶液（固形分：１０．８ｗｔ％）の混合比を変えて２
回に分けて乾燥後の膜厚が各３０μｍとなるように塗布
する。第１回目がエピクロルヒドリンゴム溶液１００部
／フッ素樹脂溶液２０部（電気抵抗２×１０9 Ω・ｃ
ｍ）であり，第２回目がエピクロルヒドリンゴム溶液１
００部／フッ素樹脂溶液６０部（電気抵抗２×１０11Ω
・ｃｍ）である。この帯電ローラ１００の表面はフッ素
樹脂の含有率が大きいため，滑らかであり，帯電特性は
Ｖa （ＤＣ）−１２００Ｖに対してＶS ＝−５８０Ｖ，
帯電位ＶS のバラツキ幅は１０Ｖ，帯電の均一性は良好
である。
【００６７】〔実施例４〕第４の実施例は，６φの芯金
１０１上にローラ外径が１２φとなるようにウレタンゴ
ムを付け，帯電ローラ１００の弾性層１０２を成型し
た。該弾性層１０２の電気抵抗は８×１０9 Ω・ｃｍで
ある。次に，ウレタンゴム溶液（固形分：２．５ｗｔ
％）１００部と溶剤可溶型シリコーン樹脂溶液（固形
分：７．５ｗｔ％）５０部，カーボン２部を弾性層１０
２の上に乾燥後の膜厚が４０μｍとなるように塗布す
る。この表面層１０３の電気抵抗は２×１０9 Ω・ｃｍ
である。この帯電ローラ１００の帯電特性はＶa （Ｄ
Ｃ）−１２００Ｖに対してＶS ＝−５６０Ｖ，帯電位Ｖ
S のバラツキ幅は１８Ｖ，帯電の均一性は良好である。
【００６８】〔実施例５〕第５の実施例は，第４の実施
例におけるウレタンゴムをクロロプレンゴムに置換し，
表面１０３の膜厚を６０μｍとした以外は，第４の実施
例の構成と同じである。この帯電ローラ１００の帯電特
性はＶa （ＤＣ）−１２００Ｖに対してＶS ＝−５９０
Ｖ，帯電位ＶS のバラツキ幅は１５Ｖ，帯電の均一性は
良好である。
【００６９】上記の如く，本発明による帯電ローラによ
れば，弾性層に使用した極性合成ゴムを非接着性樹脂の
ブレンドから成る表面層のため，帯電特性を劣化させる
ことなく，帯電ローラの表面性を良くすることができ
る。また，表面層の表面に近い程，樹脂の含有率を大き
くするように構成してあるので表面性が良く，帯電ロー
ラの耐久性が向上する。更に，弾性層がカーボン等の分
散系ではなく，電気抵抗値が１０6 〜１０10Ω・ｃｍの
合成ゴム（非分散系）から構成されているため，感光体
のピンホール部と接触しても通電破壊を起こすことがな
い。
【００７０】〔実施例６〕図９は，例えばレーザプリン
タのような画像形成装置に適用した本発明の第６の実施
例を示す構成図である。
【００７１】この画像形成装置は，例えば直径６０ｍｍ
の感光体ドラム９０１の表面に直径１５ｍｍの帯電ロー
ラ９０２を転動自在に接触させ，この帯電ローラ９０２
に高圧電源９０３’を接続している。この帯電ローラ９
０２は例えば直径１０ｍｍの芯金９０２ｃ，厚さ５ｍｍ
の導電性ゴム層９０２ｂ及び厚さ５０μｍの表面抵抗層
９０２ａとから構成されている。
【００７２】反転現像装置９０５は，感光体ドラム９０
１にレーザビームＬにより照射されて書き込まれた潜像
に乾式トナーを付着させて可視像を形成させるものであ
り，バイアス電源９０６によりバイアス電圧Ｖｂが印加
されている。そして，このバイアス電源９０６と上記高
圧電源９０３’とは，帯電ローラ９０２周辺の温度を検
出する手段としてのサーミスタ９０７により，中央処理
装置（ＣＰＵ）９０８を介して少なくともその一方が制
御される。
【００７３】ここで，本発明の実験によると，感光体ド
ラム９０１の表面の線速ｖ＝１２０ｍｍ／ｓｅｃ，サー
ミスタ９０７により検出された帯電ローラ９０２周辺の
温度Ｔ＝２５℃，帯電ローラ９０２の印加電圧Ｖａ＝−
１．５４ＫＶ，感光体ドラム９０１の帯電電圧Ｖｓ＝−
８００Ｖ，現像バイアス電圧Ｖｂ＝−６００Ｖの条件下
で適性画像を得ることができた。
【００７４】上記の装置において，冬期早朝の使用開始
時に相当する例えばＴ＝１０℃の環境で，ＣＰＵ９０８
により高圧電源９０３’又はバイアス電源９０６の制御
を行わない従来の条件下では，Ｖｓ＝５９０Ｖになって
図１０（ａ）に示すように地汚れが発生した。
【００７５】同様の環境条件下で，ＣＰＵ９０８による
制御を行った場合，まずサーミスタ９０７によりＴ＝１
０℃を検知し，その検出結果をＣＰＵ９０８に入力し
て，図１０（ｂ）に示すように，現像バイアス電圧Ｖ
ｂ’＝−５００Ｖに制御するか，或いは同図（ｃ）に示
すように，帯電ローラ９０２の印加電圧Ｖａ’＝−１．
６ＫＶ（Ｖｓ’＝−６５０Ｖ）に制御することにより，
地汚れのない良好な画像を得ることができた。
【００７６】図１１は，サーミスタ９０７を現像バイア
ス電圧Ｖｂ用ＤＣ電源回路及び帯電ローラ印加電圧Ｖａ
用ＤＣ電源回路に組み込んだ場合における帯電ローラ９
０２の表面温度Ｔと，サーミスタ９０７の抵抗Ｒと，Ｄ
Ｃ電源出力Ｖｂ，Ｖａとの関連を示したＴ−Ｒ−Ｖｂ特
性及びＴ−Ｒ−Ｖａ特性を示す線図である。
【００７７】〔実施例７〕図１２は，図１１に示したＴ
−Ｒ−Ｖｂ特性線図に基づいて図９に示した第６の実施
例における反転現像装置９０５に印加するバイアス電圧
Ｖｂを制御するようにした本発明の第７の実施例を示す
ものであり，帯電ローラ９０２の周辺に配設したサーミ
スタ９０７を現像バイアスＤＣ電源回路９０６’に組み
込み，あらゆる環境において常に最適な現像バイアス電
圧Ｖｂを与えるようにして，地汚れのない良好な画像を
得ることができる。具体的には，Ｔ＝１６℃の時，Ｒ＝
１４ＫΩ，Ｖｂ＝−５６０Ｖで良好な画像が得られ，こ
の時のＶｓ＝−７４０Ｖであった。
【００７８】〔実施例８〕次に，図１３は，図１１に示
したＴ−Ｒ−Ｖａ特性線図に基づいて図９に示した第６
の実施例における帯電ローラ９０２の印加電圧Ｖａを制
御するようにした本発明の第８の実施例を示すものであ
り，帯電ローラ９０２の周辺の配設したサーミスタ９０
７を直流電圧電源回路９０３’に組み込み，あらゆる環
境下において常に最適な印加電圧Ｖａを出力させるよう
にし，感光体ドラム９０１の帯電電圧Ｖｓを略一定に保
つようにしている。
【００７９】なお，この第８の実施例では，上記の構成
に加えて帯電ローラ９０２にクリーニング部材９０９を
摺接させることにより，帯電ローラ９０２の表面を清掃
すると共に，低温時でもその表面がクリーニング部材９
０９との摩擦による摩擦熱により短時間で昇温するよう
にして帯電特性を向上させている。実際に，Ｔ＝１２℃
の時，Ｒ＝１６．５ＫΩ，Ｖａ＝−１．６５ＫＶでＶｓ
＝−７６０Ｖとなり，Ｖｂ＝−６００Ｖ一定で良好な画
像を得ることができた。
【００８０】〔実施例９〕上記の各実施例によれば，環
境温度が低温の場合でもかなり短時間で良好な画像を得
ることができるが，図１４は，更にその待ち時間を短縮
し得るようにした本発明の第９の実施例を示すものであ
る。
【００８１】感光体ドラム９０１，帯電ローラ９０２，
反転現像装置９０５，転写手段９１０，熱ローラ定着器
９１１，排気ファン９１２，感光体ドラムクリーニング
手段９１３を備えた画像形成装置において，帯電ローラ
９０２の導電性ゴム層９０２ｂにカーボンを分散混入さ
せるか，表面抵抗層９０２ａに少量のカーボンを添加す
る等して帯電ローラ表面を黒色化させて輻射熱の吸収を
良好にしている。
【００８２】そして，使用に先立って熱ローラ定着器９
１１の定着ヒータオンと同時に感光体ドラム９０１及び
それに従動する帯電ローラ９０２を空回転させると共
に，排気ファン９１２を逆回転させ，熱ローラ定着器９
１１で発生した熱を帯電ローラ９０２に送り込んでその
表面温度を上昇させ，これをサーミスタ９０７で検知し
て所定の温度に達した時点で，排気ファン９１２を排気
方向に回転させて画像形成を開始するようにする。
【００８３】このようにすることにより，画像形成装置
が低温状態に長時間放置されていた場合でもきわめて短
時間で帯電ローラの表面温度を上昇させ，地汚れのない
良好な画像を得ることが可能になる。なお，上記第９の
実施例に，必要に応じて第７，第８の実施例に示したよ
うな現像バイアス制御手段や帯電ローラ印加電圧制御手
段を併用して更に待ち時間を短縮させることも可能であ
る。
【００８４】次に，従来の帯電ローラ（導電性弾性層表
面に樹脂のオーバーコート層を有する構成）のＤＣ電圧
印加時における帯電ムラについて説明する。この帯電ム
ラは導電性弾性層がカーボンとシリコンゴムの分散系で
あることに起因している。このことは，導電性弾性層を
エピクロルヒドリンゴムに置き換えた帯電ローラ（エピ
クロルヒドリンゴム弾性層に樹脂のオーバーコート）を
用いて実験した結果，判明した。即ち，従来における帯
電ローラの帯電ムラはカーボン／シリコンゴムの分散不
良による導電性弾性層の電気的不均一性によるものであ
り，非分散系のエピクロルヒドリンゴムの使用により，
上記帯電ムラは解消される。
【００８５】ＤＣ電圧の印加のみで，即ち，ＡＣ電圧を
重畳（ＤＣ＋ＡＣ）しなくとも，均一帯電が可能な帯電
ローラを図１５に示す。図において，ローラＡはエピク
ロルヒドリンゴムの単層（１〜５ｍｍ厚），ローラＢは
エピクロルヒドリンゴム弾性層（１〜５ｍｍ厚）とフッ
素樹脂表面層（１〜１０μｍ）から構成されている。同
様に，ローラＣはエピクロルヒドリンゴム弾性層（１〜
５ｍｍ厚）とフッ素樹脂／エピクロルヒドリンゴム分散
層（１０〜１００μｍ）から構成されている。また，エ
ピクロルヒドリンゴムの単層（１〜５ｍｍ厚）で，フッ
素樹脂をエピクロルヒドリンゴムの単層表面部分に集中
的に混合させるように構成することもできる。
【００８６】エピクロルヒドリンゴム層の厚さを１〜５
ｍｍ厚としたのは，１ｍｍ以下では弾性体としての機能
が不十分であり，５ｍｍ以上では電気抵抗が高くなる
か，或いはヒータにより外部加熱を行った場合，熱伝導
性が悪くなる（抵抗が下がらない）等の理由による。な
お，エピクロルヒドリンゴム層の厚さ（１〜５ｍｍ）に
関する実験結果を図１６に示す。
【００８７】〔実施例１０〕８φの芯金１５０１上にロ
ーラ外径が１４φとなるようにエピクロルヒドリンゴム
の弾性層（厚さ３ｍｍ）を成型した。次に，エピクロル
ヒドリンゴム溶液（固形分２．５ｗｔ％）１００部と溶
剤可溶型フッ素樹脂溶液（固形分１０．８ｗｔ％）４０
部を弾性層の上に乾燥後の膜厚が３０μｍとなるように
塗布する。その帯電ローラ（図１５（ｃ））の帯電特性
は，Ｖａ＝−１４００Ｖに対してＶｓ＝−７２０Ｖ，帯
電位Ｖｓのばらつき幅は１０Ｖで帯電の均一性は良好で
ある。
【００８８】従来技術である帯電ローラにＤＣ＋ＡＣ印
加の場合は，感光体に潜像電位が残っていても，或いは
感光体上に多少の残留トナーがあってもＡＣ重畳効果に
より均一帯電が得られたが，帯電ローラにＤＣ電圧印加
のみで均一帯電を得ようとするには，本発明の帯電ロー
ラ（非分散系，エピクロルヒドリン系弾性ローラ）を使
用することに加えて，第１に，ＱＬで前露光を受けた感
光体面から帯電工程に入ること，第２に，クリーニング
ブレードで感光体表面の残留トナーを完全に除去した感
光体面から帯電工程に入ることが必須条件である。この
場合，図１７のに示した帯電の均一性が得られた。比
較例として，ＱＬなしの場合，残留電位に加算されるの
で不均一な帯電となる（図１７），また，クリーニン
グが不十分な場合，感光体上の残留トナーが帯電ローラ
との接合時にローラ表面に転写され，その後，ローラ周
期で帯電ムラを発生させる（図１７）。
【００８９】〔実施例１１〕上記実施例の接触帯電装置
に加え，転写装置も従来のコロナ転写が接触転写に変更
されることにより，オゾンの発生量を激減させることが
可能である。０3 濃度の比較を図１８に示す。この画像
形成装置の一例を図１９に示す。一般に転写紙の分離に
曲率分離法が適用される小径感光体ドラム（或いはベル
ト感光体）１９０１ａの場合はローラ１９０２による転
写（図１９（ａ）），５０φ以上のドラム１９０１ｂの
場合はベルト１９０３による転写（図１９（ｂ））が適
用される。ＤＣ電圧印加のみで，ローラ帯電／ローラ転
写を実行する画像形成装置にあっては，オゾン発生量が
コロナ帯電／コロナ転写に比較して８００〜１０００分
の１，ＤＣにＡＣを重畳して印加するローラ帯電／ロー
ラ転写の画像形成装置に比較しても３０〜４０分の１と
なる。
【００９０】８φの芯金１５０１上にローラ外径が１６
φとなるようにエピクロルヒドリンゴムの弾性層（厚さ
４ｍｍ）を成型し，帯電ローラ（図１５のローラＡ）と
した。この帯電ローラを図２０（ａ），（ｂ）に示す実
験装置を使用してＩ−Ｖａ特性，Ｖｓ−Ｖａ特性の温度
／湿度依存性を測定した（図２１（ａ），（ｂ）／２２
（ａ），（ｂ））。エピクロルヒドリンゴム層の抵抗Ｒ
（＝Ｖａ／２）の温度依存性（図２１（ａ））は大き
く，湿度依存性（図２２（ａ））は小さい。従って，そ
の帯電特性（帯電位Ｖｓ，帯電の均一性）は温度の影響
を大きく受け（図２１（ｂ）），１０℃以下ではＶｓ低
下，均一性も悪くなる。しかし，湿度の影響はそれ程受
けない（図２２（ａ），（ｂ））。以上の実験結果よ
り，エピクロルヒドリンゴム弾性ローラを帯電ローラに
使用して常に感光体を一定帯電位に，しかも均一に帯電
させるためには，第１に，ローラ温度を１０℃以上で使
用する。第２に，サーミスタによりローラ温度を検知
し，温度変動に対する帯電ローラ印加電圧の出力補正を
行う必要がある。
【００９１】〔実施例１２〕図２３において，帯電ロー
ラ２３０１は，４ｍｍ厚のエピクロルヒドリンゴムの弾
性ローラであり，帯電ローラ２３０１の上方部に結露防
止ヒータ（３０×２００ｍｍ2 の放熱板，２２０ｖ，１
８ｗ）２３０２が設置してあり，冬期，夜間において，
ヒータＯＮで機内温度が５℃以下に下がらないように構
成されている。このため，冬期，早朝における画像形成
時には，ローラ温度が１０℃以上になっているので，Ｄ
Ｃ印加により帯電特性がよく，良好な画像が得られる。
なお，結露防止ヒータ２３０２により光学系，感光体ド
ラム２３０３の結露も防止されるため，異常画像の発生
も併せて防止できる。
【００９２】〔実施例１３〕図２４において，帯電ロー
ラ２４０１は３ｍｍ厚のエピクロルヒドリンゴム弾性ロ
ーラの表面にフッ素樹脂による１〜３μｍ厚のオーバー
コート層を有するものであり，そのローラ表面をクリー
ニングするためのクリーニング部材２４０２を圧着した
状態でローラが回転すると，ローラ表面は清掃されると
同時にローラ表面温度が摩擦により上昇する。冬期，早
朝における画像形成処理に先立ってドラム空回転により
帯電ローラ２４０１の表面温度を１０℃以上にすること
により，帯電特性を正常の状態に回復させることが可能
である。なお，帯電ローラ２４０１のクリーニング部材
２４０２は常時ローラに当接していてもよいし，画像形
成処理に先立って感光体ドラム２４０３を空回転すると
きのみローラに圧接し，画像形成処理時にあってはロー
ラから離れた状態にあるように構成してもよい。
【００９３】〔実施例１４〕上記第１０の実施例におい
て，示したのと同じ構成の帯電ローラを使用したローラ
帯電装置を図２５に示す。この帯電ローラ２５０１の温
度特性からローラ表面温度Ｔ℃とサーミスタ抵抗Ｒ（Ｋ
Ω）とローラ印加電圧Ｖａ（ＫＶ）との関係を求めて図
２６に示した。図２５のＤＣ電源２５０２は，Ｔ−Ｒ−
Ｖ特性に基づいてローラ温度に応じた印加電圧が得られ
る制御回路が組み込まれている。本発明によるローラ帯
電装置を使用すれば，温度依存性のある帯電ローラであ
っても，そのローラ温度に応じた印加電圧が出力される
ので，常に一定の帯電位が得られる。
【００９４】次に，従来の帯電ローラ（導電性弾性層表
面に樹脂のオーバーコート層を有する構成）のＤＣ電圧
印加時における帯電ムラについて説明する。この帯電ム
ラは導電性弾性層が合成ゴムとカーボンの分散系である
ことに起因している。このことは，従来における帯電ロ
ーラの導電性弾性層（合成ゴムとカーボンの分散系）を
カーボンを含まないウレタンゴム或いは少量のアルカリ
金属塩を含むウレタンゴムに置き換えた帯電ローラを用
いて実験した結果，判明した。即ち，従来における帯電
ローラの帯電ムラはカーボン／合成ゴムの分散不良によ
る導電性弾性層の電気的不均一性によるものであり，非
分散系のウレタンゴムの使用により，上記帯電ムラは解
消される。
【００９５】ＤＣ電圧の印加のみで，即ち，ＡＣ電圧を
重畳（ＤＣ＋ＡＣ）しなくとも，均一帯電が可能な帯電
ローラの構成を図２７に示す。図において，ローラＤは
芯金２７０１に厚さ１〜５ｍｍのウレタンゴム或いはウ
レタンゴムにアルカリ金属塩を含有させた弾性層２７０
２から構成される。ローラＥはローラＤの弾性層２７０
２上に厚さ１〜３０μｍの非接着性樹脂からなる表面層
２７０３を有するものである。ここで，弾性層２７０２
はカーボン等導電性粒子の分散によらないで電気抵抗が
１０6 〜１０10Ω・ｃｍのウレタンゴム単独或いはアル
カリ金属塩を含有したウレタンゴムであるため，耐電圧
性がよく，また，弾性層全体が電気的に均一である。更
にウレタンゴムは適度な硬度と表面性を有するため，ロ
ーラＤでも充分な性能を有するが，より高性能な帯電ロ
ーラが必要ならば，非接着性樹脂（例えば，フッ素樹
脂，シリコン樹脂）からなる表面層２７０３を設けたロ
ーラＥを使用すればよい。
【００９６】〔実施例１５〕８φの芯金２７０１上にロ
ーラ外径が１４φとなるようにウレタンゴムの弾性層２
７０２（厚さ３ｍｍ）を成型した（ローラＤ）。この帯
電ローラの弾性層の電気抵抗は３×１０9 Ω・ｃｍ（温
度２０℃，湿度５０％）である。図２８にこの帯電ロー
ラ２８００を使用した画像形成装置の一部を示す。感光
体ドラム２８０１は感光層厚を３０μｍとし，電源２８
０３はＤＣ電圧（Ｖａ），ＱＬ２８０４はＬＥＤ，クリ
ーナ２８０５は感光体２８０１上の残留トナーを除去す
るためのブレードクリーニングユニットである。この帯
電ローラ２８００の帯電特性は，Ｖａ＝−１５００Ｖに
対してＶｓ＝−８００Ｖ，帯電位Ｖｓのばらつき幅は約
１５Ｖで帯電の均一性は良好である。
【００９７】従来技術である帯電ローラにＤＣ＋ＡＣ印
加の場合は，感光体に残留電位があっても，或いは感光
体上に多少の残留トナーがあってもＡＣ重畳効果により
均一帯電が得られたが，帯電ローラにＤＣ電圧印加のみ
で均一帯電を得ようとするには，本発明の帯電ローラ
（カーボンなど導電性粒子の含有によらずにウレタンゴ
ム単独或いはアルカリ金属塩添加のウレタンゴムからな
る電気抵抗１０6 〜１０10Ω・ｃｍの弾性層を有する帯
電ローラ）を使用することに加えて，第１に，ＱＬで前
露光を受けた感光体面から帯電工程に入ること，第２
に，クリーニングブレードで感光体表面の残留トナーを
完全に除去した感光体面から帯電工程に入ることが必須
条件である。この条件下では図２９のに示した帯電の
均一性が得られる。比較例として，ＱＬなしの場合，残
留電位に加算されるので不均一な帯電となる（図２９
），また，クリーニングが不十分な場合，感光体上の
残留トナーが帯電ローラとの接合時にローラ表面に転写
され，その後，ローラ周期で帯電ムラを発生させる（図
２９）。
【００９８】〔実施例１６〕８φの芯金２７０１上にロ
ーラ外径が１６φとなるようにウレタンゴムの弾性層２
７０２（厚さ４ｍｍ）を成型した。この弾性層はウレタ
ンゴムに対して０．５ｗｔ％の過塩素酸リチウム塩を含
有しているため，その電気抵抗は３×１０8Ω・ｃｍ
（温度２０℃，湿度５０％）である。次に，この弾性層
２７０２上に溶剤可溶型フッ素樹脂溶液（固形分：１
０．８ｗｔ％）を乾燥後の膜厚が５μｍとなるように塗
布し，表面層２７０３を形成した（ローラＥ）。この帯
電ローラを上記第１５の実施例に示した帯電ローラ（ロ
ーラＤ）と置換して，同様の実験を行ったところ，上記
実施例と略同様の効果が得られた。
【００９９】ウレタンゴムは各種合成ゴムの中でも低硬
度性，耐摩耗性，耐圧縮歪み性などに優れ，強力なゴム
状弾性体であることが知られており，帯電ローラの弾性
層として強度，及び硬度の面からみて最適であるが，電
気抵抗が高いこと，その環境変動が大きいことが問題で
あった。
【０１００】ウレタンゴムの低抵抗化は，ウレタンゴム
にアルカリ金属塩を含有成型することで達成できる。し
かも，この場合カーボンなど導電性粒子分散の場合のよ
うに抵抗のばらつきもなく，弾性層全体において均一に
低抵抗化が可能である（特開昭６３−１８９８７６号公
報参照）。アルカリ金属塩の中でも過ハロゲン酸素酸塩
が最適である。図３０にウレタンゴムに対する過塩素酸
リチウム塩の添加量とその電気抵抗の値を示した。
【０１０１】次に，ウレタンゴムの電気抵抗の環境変動
対策について説明する。帯電ローラとしてローラＤ及び
それに０．０５ｗｔ％の過塩素酸リチウム塩を添加した
ローラＤ’を使用して２種類の環境（温度２５℃，湿度
８０％と温度１５℃，湿度３０％）のＶｓ−Ｖａ特性を
図３１に示した実験装置により測定し，図３２（ａ），
（ｂ）に，その結果を示した。ローラＤ，Ｄ’とも上記
環境条件で帯電特性が変化するのは，帯電ローラの電気
抵抗が環境によって変動するからである。
【０１０２】図３１に示した実験装置において，測定さ
れる電流Ｉは印加電圧Ｖａに対する電源電流であると同
時に感光体をＶｓに帯電するための荷電流である。従っ
て，ローラの電気抵抗が変化しても電流Ｉを一定に維持
できれば，感光体帯電位Ｖｓを一定にすることができ
る。
【０１０３】図３３にローラＤ（実線），ローラＤ’
（破線）の温度２５℃，湿度５０％におけるＩ−Ｖｓ，
Ｖｓ−Ｖａ特性を示したものである。ここで，印加電圧
電源に定電流ＤＣ電源を使用すれば，抵抗の異なるＤ，
Ｄ’いずれのローラの場合であっても，電流Ｉ＝３０μ
Ａとなるように印加電圧がΔＶａが変動して，Ｖｓ＝８
００ｖが得られる。この方法は各ローラの電気抵抗の環
境変動に対して適用される。
【０１０４】〔実施例１７〕上記ローラＤ，Ｄ’を図２
８に示した画像形成装置の電源を定電流型ＤＣ電源に対
して，温度１５℃，湿度３０％と温度２５℃，湿度８０
％の二種類の環境において使用したところ，定電流Ｉ＝
３０±１μＡに対して感光体帯電位Ｖｓ＝８００±２５
Ｖであった。定電流電源を使用するということは，感光
体に常に一定の電荷を供給することであるから，帯電前
の感光体表面には残留電位がなく，残留トナーが除去さ
れていることが絶対条件となる。
【０１０５】
【発明の効果】以上説明した通り，本発明による帯電ロ
ーラ及びその製造方法によれば，上記の如く構成したた
め，帯電効率が良く，ＤＣ電圧印加のみで均一な帯電が
得られるので装置自体のコスト上昇，電源コストの上
昇，オゾンの大量発生を抑制し，帯電部材，感光体の劣
化，更には公害問題を回避することができる。
【０１０６】また，本発明による画像形成装置及びその
帯電装置によれば，帯電ローラ周辺の温度に基づいて帯
電ローラ印加電圧と現像バイアス電圧の少なくとも一方
を制御するようにしたものは，環境の変化にかかわらず
常に地汚れのない安定した画像を得ることができ，帯電
ローラ周辺の温度を検知するサーミスタを現像バイアス
電源回路に組み込むようにすると，画像形成装置の構成
を著しく簡略化することができる。
【０１０７】また，定着手段から発生する熱を帯電ロー
ラへ供給し得るようにしたものは，別個に帯電ローラの
加熱手段を設けることなるその表面温度を昇温させて，
低温環境下での画像品質の低下を防止することができ，
これに加えて帯電ローラの表面を黒色化すると，熱吸収
率が向上して一層短時間で画像を安定させることができ
る。
【０１０８】更に，その帯電装置において，帯電ローラ
周辺の温度を検知するサーミスタを，帯電ローラに印加
する直流電圧電源回路に組み込むようにすると，定電圧
電源となって帯電ムラが少なく電圧変動による通電破壊
のおそれもなくなり，ＡＣ電源を使用していないので，
オゾンの発生も少なく，安価に供給することができる。
そして，その帯電ローラにクリーニング部材を摺接させ
るようにすると，摩擦熱により帯電ローラを短時間で昇
温させることができるので，特に冬期の早朝での使用開
始時に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な帯電ローラの構成を示す説明図であ
る。
【図２】帯電ローラの特性を測定するために使用した電
子写真プロセスに基づく実験装置の構成を示す説明図で
ある。
【図３】ローラ印加ＤＣ電圧Ｖa に対する感光体ドラム
の帯電位ＶS を示すグラフである。
【図４】感光体ドラムの帯電位ＶS の進行方向のばらつ
きを測定した結果を示すグラフである。
【図５】帯電ムラのパターンを示す説明図である。
【図６】オゾン濃度の比較を示すグラフである。
【図７】３種類の試作ローラの特性を比較した表であ
る。
【図８】５種類の各実施例の構成を示す説明図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の構成を示す説明図
である。
【図１０】画像の改善状態を従来と比較して示す説明図
である。
【図１１】帯電ローラ表面温度，サーミスタ抵抗，電源
出力の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る画像形成装置の構成（反転現像
装置に印加するバイアス電圧を制御する）を示す説明図
である。
【図１３】本発明に係る画像形成装置の構成（帯電ロー
ラの印加電圧を制御する）を示す説明図である。
【図１４】本発明に係る画像形成装置の構成を示す説明
図である。
【図１５】本発明に係る帯電ローラ（３種類）の構成を
示す説明図である。
【図１６】エピクロルヒドリンゴムの厚さ（１〜５ｍ
ｍ）と帯電均一性／帯電性の関係を示す表である。
【図１７】各条件下における帯電ローラの帯電特性を示
したグラフである。
【図１８】オゾンの濃度比較値を示す表である。
【図１９】本発明に係る画像形成装置の他の構成（接触
帯電装置＋接触転写装置）を示す説明図である。
【図２０】本発明に用いられた実験装置の構成を示す説
明図である。
【図２１】本発明に係る帯電ローラにおける各特性の温
度依存性を示すグラフである。
【図２２】本発明に係る帯電ローラにおける各特性の湿
度依存性を示すグラフである。
【図２３】本発明に係る画像形成装置の他の構成（結露
防止ヒータ）を示す説明図である。
【図２４】本発明に係る画像形成装置の他の構成（クリ
ーニング部材）を示す説明図である。
【図２５】本発明に係る画像形成装置の他の構成（制御
回路付ＤＣ電源）を示す説明図である。
【図２６】帯電ローラの温度特性からローラ表面温度Ｔ
℃とサーミスタ抵抗Ｒ（ＫΩ）とローラ印加電圧Ｖａ
（ＫＶ）との関係を示すグラフである。
【図２７】本発明に係る帯電ローラの他の構成（２種
類）を示す説明図である。
【図２８】本発明に係る帯電ローラを使用した画像形成
装置の構成を示す説明図である。
【図２９】各条件下における帯電ローラの帯電特性を示
したグラフである。
【図３０】ウレタンゴムに対する過塩素酸リチウム塩の
添加量とその電気抵抗の値を示す表である。
【図３１】本発明に係る帯電ローラを実験するための実
験装置の構成を示す説明図である。
【図３２】図３１に示した実験装置の測定結果を示すグ
ラフである。
【図３３】本発明に係る帯電ローラの温度２５℃，湿度
５０％におけるＩ−Ｖｓ，Ｖｓ−Ｖａ特性を示すグラフ
である。
【図３４】従来における帯電ローラの使用方法を示す説
明図である。
【図３５】従来における画像形成装置の帯電装置の構成
を示す説明図である。
【図３６】従来における異なる環境下での帯電ローラの
印加電圧と感光体ドラムの帯電電位との関係を示すグラ
フである。
【符号の説明】
１００ 帯電ローラ １０１ 芯金 １０２ 弾性層 １０３ 表面層 ２０８ オゾンモニタ ２０９ 電位計 ９０２ 帯電ローラ ９０７ サーミスタ ９０８ ＣＰＵ ９０９ クリーニン
グ部材 ９１２ 排気ファン ９１３ クリーニン
グ手段 １９０２ 転写ローラ １９０３ 転写ベル
ト ２３０１ 帯電ローラ ２３０２ 結露防止
ヒータ ２４０１ 帯電ローラ ２４０２ クリーニ
ング部材 ２５０１ 帯電ローラ ２５０２ ＤＣ電源
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/06 １０１ 15/16 １０３ (72)発明者 中原 敏夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
    を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
    表面層に前記弾性層の構成材料が含有されていることを
    特徴とする帯電ローラ。
  2. 【請求項２】 少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
    を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
    表面層に含有される前記弾性層の構成材料の含有量が５
    〜６０ｗｔ％であることを特徴とする帯電ローラ。
  3. 【請求項３】 少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
    を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
    弾性層と前記表面層の電気抵抗値の差が１０3 Ω・ｃｍ
    以下であることを特徴とする帯電ローラ。
  4. 【請求項４】 少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
    を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
    表面層は，少なくとも極性合成ゴムと非接着性樹脂とか
    らなる高分子化合物により形成したことを特徴とする帯
    電ローラ。
  5. 【請求項５】 少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
    を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
    表面層は，少なくとも極性合成ゴムと非接着性樹脂とか
    らなる高分子化合物を前記弾性層の上に膜厚１０〜１０
    ０μｍとなるように形成したことを特徴とする帯電ロー
    ラ。
  6. 【請求項６】 少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
    を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
    表面層は，その表面に近い程樹脂の含有率を高く，前記
    弾性層に近い程ゴムの含有率を高くしたことを特徴とす
    る帯電ローラ。
  7. 【請求項７】 少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
    を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前記
    表面層は，ゴムと樹脂のブレンド比の異なる溶液で複数
    回に分け，重ね塗りすることにより形成することを特徴
    とする帯電ローラの製造方法。
  8. 【請求項８】 前記ゴムが，エピクロルヒドリンゴム，
    ニトリルゴム，ウレタンゴム，アクリルゴム，クロロプ
    レタンゴムであることを特徴とする請求項７記載の帯電
    ローラの製造方法。
  9. 【請求項９】 前記樹脂が，フッ素樹脂，シリコン樹脂
    であることを特徴とする請求項７記載の帯電ローラの製
    造方法。
  10. 【請求項１０】 少なくとも弾性層と，前記弾性層の表
    面を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前
    記弾性層は，厚さ２〜１０ｍｍであり，且つ，電気抵抗
    値が１０6 〜１０10Ω・ｃｍの合成ゴムから構成されて
    いること特徴とする帯電ローラ。
  11. 【請求項１１】 エピクロルヒドリンゴムにより弾性層
    を成型し，前記弾性層の上にエピクロルヒドリンゴム溶
    液（固形分：２．５ｗｔ％）１００部と溶剤可溶型フッ
    素樹脂溶液（固形分：１０．８ｗｔ％）４０部を塗布す
    ることを特徴とする帯電ローラの製造方法。
  12. 【請求項１２】 ニトリルゴムにより弾性層を成型し，
    前記弾性層の上にニトリルゴム溶液（固形分：２．５ｗ
    ｔ％）１００部と溶剤可溶型フッ素樹脂溶液（固形分：
    １０．８ｗｔ％）４０部を塗布することを特徴とする帯
    電ローラの製造方法。
  13. 【請求項１３】 エピクロルヒドリンゴムにより弾性層
    を成型し，前記弾性層の上にエピクロルヒドリンゴム溶
    液（固形分：２．５ｗｔ％）と溶剤可溶型フッ素樹脂溶
    液（固形分：１０．８ｗｔ％）の混合比を変えて２回に
    分けて塗布することを特徴とする帯電ローラの製造方
    法。
  14. 【請求項１４】 第１回目がエピクロルヒドリンゴム溶
    液１００部／フッ素樹脂溶液２０部（電気抵抗２×１０
    9 Ω・ｃｍ）を塗布し，第２回目がエピクロルヒドリン
    ゴム溶液１００部／フッ素樹脂溶液６０部（電気抵抗２
    ×１０11Ω・ｃｍ）を塗布することを特徴とする請求項
    １３記載の帯電ローラの製造方法。
  15. 【請求項１５】 ウレタンゴムにより弾性層を成型し，
    前記弾性層の上にウレタンゴム溶液（固形分：２．５ｗ
    ｔ％）１００部と溶剤可溶型シリコーン樹脂溶液（固形
    分：７．５ｗｔ％）５０部，カーボン２部を塗布するこ
    とを特徴とする帯電ローラの製造方法。
  16. 【請求項１６】 クロロプレンゴムにより弾性層を成型
    し，前記弾性層の上にクロロプレンゴム溶液（固形分：
    ２．５ｗｔ％）１００部と溶剤可溶型シリコーン樹脂溶
    液（固形分：７．５ｗｔ％）５０部，カーボン２部を塗
    布することを特徴とする帯電ローラの製造方法。
  17. 【請求項１７】 少なくとも，感光体ドラムと，該感光
    体ドラムに接触して従動回転する帯電ローラと，該帯電
    ローラによって帯電された感光体表面を露光する露光手
    段と，該露光手段によって形成された潜像を可視像化す
    る現像手段とを備えた画像形成装置において，前記帯電
    ローラ周辺の温度を検知する手段と，検知された温度に
    基づいて少なくとも前記帯電ローラの印加電圧と前記現
    像手段のバイアス電圧のいずれか一方を制御する手段と
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  18. 【請求項１８】 少なくとも，感光体ドラムと，該感光
    体ドラムに接触して従動回転する帯電ローラと，該帯電
    ローラによって帯電された感光体表面を露光する露光手
    段と，該露光手段によって形成された潜像を可視像化す
    る現像手段とを備えた画像形成装置において，前記帯電
    ローラ周辺の温度を検知するサーミスタを前記現像手段
    のバイアス電源回路に組み込んだことを特徴とする画像
    形成装置。
  19. 【請求項１９】 少なくとも，感光体ドラムと，該感光
    体ドラムに接触して従動回転する帯電ローラと，該帯電
    ローラによって帯電された感光体表面を露光する露光手
    段と，該露光手段によって形成された潜像を可視像化す
    る現像手段と，該現像手段によって前記感光体ドラムの
    表面に形成された可視像を用紙に転写する転写手段と，
    転写された転写像を熱定着する定着手段とを備えた画像
    形成装置において，前記定着手段から発生する熱を前記
    帯電ローラへ供給することによりその表面温度を制御す
    るようにした熱供給手段を設けたことを特徴とする画像
    形成装置。
  20. 【請求項２０】 前記帯電ローラの表面が黒色を呈する
    ことを特徴とする請求項１９記載の画像形成装置。
  21. 【請求項２１】 感光体ドラムに接触して従動回転する
    帯電ローラに電圧を印加して感光体表面を一様に帯電さ
    せる画像形成装置の帯電装置において，前記帯電ローラ
    の周辺の温度を検知するサーミスタを，前記帯電ローラ
    に印加する直流電圧電源回路に組み込んだことを特徴と
    する画像形成装置の帯電装置。
  22. 【請求項２２】 前記帯電ローラの表面にクリーニング
    部材を摺接させたことを特徴とする請求項２１記載の画
    像形成装置の帯電装置。
  23. 【請求項２３】 少なくとも弾性層と，前記弾性層の表
    面を覆う表面層の２層を有する帯電ローラにおいて，前
    記弾性層は中抵抗の極性ゴムから構成され，前記表面層
    には非接着性樹脂に前記弾性層の構成材料が含有されて
    いることを特徴とする帯電ローラ。
  24. 【請求項２４】 前記非接着性樹脂がフッ素系樹脂であ
    ることを特徴とする請求項２３記載の帯電ローラ。
  25. 【請求項２５】 中抵抗の特性を持つ極性ゴムから構成
    される弾性層を有する帯電ローラに直流電圧を印加し，
    清掃された感光体表面を一様に帯電することを特徴とす
    る画像形成装置。
  26. 【請求項２６】 中抵抗の特性を持つ極性ゴムから構成
    される弾性層を有する帯電ローラに直流電圧を印加し，
    感光体表面を一様に帯電する帯電装置と，記録紙裏面に
    圧接したローラ或いはベルトに前記感光体上のトナー帯
    電極性と逆極性の直流電圧を印加して転写する転写装置
    とを具備することを特徴とする画像形成装置。
  27. 【請求項２７】 中抵抗の特性を持つ極性ゴムから構成
    される弾性層を有する帯電ローラに定電流型直流電源を
    接続し，清掃された感光体表面を一様に帯電することを
    特徴とする画像形成装置。
  28. 【請求項２８】 前記極性ゴムが，エピクロルヒドリン
    ゴム，ニトリルゴム，ウレタンゴム，アクリルゴム，ク
    ロロプレタンゴムであることを特徴とする請求項２３，
    ２５，２６または２７記載の帯電ローラ及び画像形成装
    置。
  29. 【請求項２９】 エピクロルヒドリンゴムから構成され
    る弾性層を有する帯電ローラの周辺に結露防止用ヒータ
    を設け，前記帯電ローラの表面温度を適温に保持するこ
    とを特徴とする画像形成装置。
  30. 【請求項３０】 エピクロルヒドリンゴムから構成され
    る弾性層を有する帯電ローラにクリーニング部材を当接
    させ，前記帯電ローラを画像形成処理に先立って予め回
    転させ，前記帯電ローラの表面温度を適温に保持するこ
    と特徴とする画像形成装置。
  31. 【請求項３１】 前記適温が１０℃以上であることを特
    徴とする請求項２９または３０記載の画像形成装置。
  32. 【請求項３２】 エピクロルヒドリンゴムから構成され
    る弾性層を有する帯電ローラの周辺に温度検知手段を設
    け，前記温度検知手段により検知された温度に基づいて
    制御された直流電圧出力を前記帯電ローラに印加するこ
    とを特徴とする画像形成装置。
JP31648992A 1991-12-02 1992-10-31 帯電ローラ及びその製造方法，及び帯電ローラを用いた画像形成装置及びその帯電装置 Expired - Lifetime JP2574107B2 (ja)

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