JPH07219307A - 接触帯電装置及びその帯電部材の抵抗層形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実使用温度範囲内の低温でも画像形成された
画像のハーフトーンの部分に濃度ムラが生じたり、黒ベ
タ部分が低濃度になったりしないようにする。 【構成】 表面に抵抗層６を有する帯電ローラ２の芯金
４とその帯電部材２の表面との間の抵抗値が、０.３ ≦
抵抗層を被覆した後の抵抗値／抵抗層を被覆する前の抵
抗値≦１０の関係を満たすようにすることによって、芯
金４と帯電ローラ２の表面の抵抗層６との間の抵抗値を
芯金４と弾性導電層５との間の抵抗値に近くして、低温
時に抵抗層６に含まれている抵抗材の偏析が大きくなる
のを防止して、濃度ムラの発生及び黒ベタ部分が低濃度
になるのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、帯電部材の表面に形
成された抵抗層を被帯電体に接触させながら、その帯電
部材の導電性基体に外部から電圧を印加して被帯電体を
帯電させる電子写方式の画像形成装置に用いる接触帯電
装置及びその帯電部材の抵抗層形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、静電複写機，光プリンタ，ファ
クシミリ等の電子写真方式の画像形成装置は、被帯電体
である感光体を帯電処理する装置を備えているが、従来
はその装置としてコロナ帯電装置が被帯電体面を均一に
帯電することができるということから広く使用されてき
た。

【０００３】しかしながら、このコロナ放電を利用した
帯電の場合には、コロナ放電に伴ってオゾンや窒素酸化
物が発生するため、それが人体に対して有害であった
り、環境に対して悪影響を与えたり、さらにはそれらの
オゾンや窒素酸化物が感光体，帯電器，光学系等の各部
に付着することによって画像劣化の原因になりやすいと
いう欠点があった。

【０００４】そこで、最近では、上記のような欠点がほ
とんどない帯電装置として、電圧を印加したローラ状や
ベルト状の帯電部材を感光体に直接接触させて感光体を
帯電する接触帯電装置が提案されている。

【０００５】このような接触帯電装置としては、例えば
被帯電体と接触する部分を導電性のゴム材で形成して、
そのゴム材のゴム硬度と電気抵抗値をそれぞれ所定の値
に限定したもの（例えば特開昭６３−２０８８７８号公
報参照）、あるいは導電性基体の外側に少なくとも二層
の抵抗層を形成して帯電部材を構成し、その外側の抵抗
層の体積抵抗率が内側の抵抗層の体積抵抗率より大きく
なるようにしたもの（例えば特開昭６４−７３３６４号
公報参照）がある。

【０００６】また、導電性基体の外側に体積抵抗率が１
０⁴〜１０⁸Ωｃｍとした単層の抵抗層を形成して帯電部
材を構成したもの（例えば特開昭６４−７３３６５号公
報参照）や、帯電部材の被帯電体と接触する層の体積抵
抗率をρ、その層の厚さをＬとしたとき、その積ρＬが
所定の値よりも大きくなるようにしたもの（例えば特開
平１−１７２８５７号公報参照）もある。

【０００７】さらに、帯電部材の被帯電体と接触する第
２抵抗層の内側に第１抵抗層を形成し、その第２抵抗層
の体積抵抗率を第１抵抗層よりも小さくしたもの（例え
ば特開平３−１００６７７号公報参照）や、帯電部材の
少なくとも被帯電体と接触する表面部を、その表面に沿
う方向と肉厚方向とで抵抗値が異なる異方導電性とした
もの（例えば特開平４−１３８４７７号公報参照）等が
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の帯電部材（帯電ローラ）を使用した接触帯電
装置は、通常装置を使用する５°〜３５°Ｃの実使用温
度範囲の中で、特に低温状態で使用した時に均一な帯電
性能が得られないことがあった。

【０００９】その均一な帯電性能が得られなくなると、
例えば複写機の場合には画像を転写した転写紙のハーフ
トーンの部分に濃度ムラが発生するため、画像品質が低
下してしまう。また、その低温時に黒ベタコピーを行な
うと、低濃度の画像になりやすいという問題点もあっ
た。

【００１０】この発明は、上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、電子写方式の画像形成装置に用いて実使
用温度範囲内の低温時に画像形成を行なっても、形成さ
れた画像のハーフトーンの部分に濃度ムラが生じたり、
黒ベタ部分が低濃度になったりしないようにすることを
目的とする。また、帯電部材の表面に均一な抵抗層を容
易に形成することができるようにすることも目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、上述したような接触帯電装置において、
外部から電圧が印加される導電性基体と帯電部材の表面
との間の抵抗値が、０.３ ≦抵抗層を被覆した後の抵抗
値／抵抗層を被覆する前の抵抗値≦１０の関係を満たす
ようにしたものである。

【００１２】また、上記接触帯電装置において、帯電部
材が、導電性基体を軸状の芯金とし、その外周に弾性導
電層が形成され、その弾性導電層の表面が抵抗層で被覆
された帯電ローラであるようにするとよい。

【００１３】さらに、上記のような弾性導電層の表面が
抵抗層で被覆された帯電部材の抵抗層を２層以上で構成
するとよい。さらにまた、帯電部材の上記抵抗層を、弾
性導電層の表面に溶剤に溶解させた抵抗材をスプレー塗
装により吹き付けて形成する帯電部材の抵抗層形成方法
も提供する。

【００１４】

【作用】このように構成した接触帯電装置によれば、導
電性基体と帯電部材の表面の抵抗層との間の抵抗値が、
前述した関係式を満たす範囲内となるようにすることに
よって、導電性基体と帯電部材の表面との間の抵抗値が
導電性基体と弾性導電層との間の抵抗値に近くなるた
め、低温時でも帯電部材の抵抗層に含まれている抵抗材
に抵抗を調整するために入れたシリカや弗素樹脂等の偏
析が大きくなるのを防止して、被帯電体の表面を均一に
帯電させることができる。

【００１５】それによって、複写機等の画像形成装置に
使用した場合にハーフトーンコピー等の濃度ムラの発生
を防止でき、黒ベタ部分が低濃度になるのも防止するこ
とができる。

【００１６】また、帯電部材が、導電性基体を軸状の芯
金とし、その外周に弾性導電層が形成され、その弾性導
電層の表面が抵抗層で被覆された帯電ローラであるよう
にすれば、帯電部材の表面の抵抗層をころがり接触で感
光体等の被帯電体に接触させることができるので、それ
に接触回転する被帯電体に対して与える負荷が小さくな
るため、より安定した画像が得られる。

【００１７】さらに、抵抗層を２層以上で構成しても、
その外側に位置する抵抗層と帯電部材の導電性基体との
間の抵抗値が、前述した関係式を満たす範囲になるよう
にすれば、低温時でも形成される画像のハーフトーン部
分が濃度ムラになるのを防止できると共に、黒ベタ部分
が低濃度になるのも防止することができる。

【００１８】さらに、上述した抵抗材をスプレー塗装に
より吹き付けて弾性導電層の表面に抵抗層を形成する帯
電部材の抵抗層形成方法によれば、弾性導電層の表面に
均一な抵抗層を容易に形成することができる。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図１はこの発明の一実施例である接触
帯電装置を用いた電子写方式の画像形成装置の作像部を
示す概略構成図である。

【００２０】この接触帯電装置は、高圧電源３から電圧
が印加される導電性基体である軸状の芯金４の外側に弾
性導電層５を形成し、その弾性導電層５の表面を抵抗層
６で被覆した帯電部材である帯電ローラ２を備えてい
る。

【００２１】その帯電ローラ２は、表面の抵抗層６を、
図１の矢示Ａ方向に回転するドラム状の被帯電体である
感光体１の表面に接触させながら連れ回りにより矢示Ｂ
方向に等速で従動回転し、その状態で芯金４に高圧電源
３から電圧が印加されて感光体１の表面を帯電させる。

【００２２】その感光体１は、ドラム駆動タイミングベ
ルト及びドラム駆動プーリ（共に図示せず）等を介して
回転駆動するモータによって駆動され、その表面には常
に帯電ローラ２が、芯金４の両端部を支持する２個の導
電性軸受を介してそれぞれ作用する各導電性加圧バネ
（共に図示を省略している）の付勢力により、帯電に適
した所定の接触圧で圧接している。

【００２３】その感光体１の回りには、帯電ローラ２の
他に現像装置１０と、転写装置７と、クリーニングユニ
ット８がそれぞれ配設されており、露光装置９からの光
が感光体１の帯電された表面に入射して、その帯電面が
露光されてそこに静電潜像が形成され、それが現像装置
１０の現像スリーブ１０ａによって供給されるトナーに
より現像されてトナー像（可視像）となる。

【００２４】一方、給紙カセツト（図示せず）内の転写
紙が、所定のタイミングで回転する給紙ローラにより１
枚ずつ送り出され、その先端がレジストローラ１３とそ
れに圧接回転するローラ１４とに挾持された状態で一旦
停止されてタイミング調整された後に、感光体１上のト
ナー像と一致する正確なタイミングで転写装置７が設け
られている転写部に向けて搬送される。

【００２５】その転写紙Ｐは、図１で上面側にトナー像
が転写され、それが感光体１から分離されて図示しない
定着装置へ搬送され、そこでトナーが定着された後に装
置外部の排紙トレイ等へ排出される。

【００２６】そして、その転写終了後に感光体１上に残
った残留トナーは、クリーニングユニット８のクリーニ
ングブレード８ａにより取り除かれ、その感光体１上に
残った残留電位は図示しない除電ランプにより取り除か
れて、次の帯電ローラ２による帯電に備える。

【００２７】ここで、帯電ローラ２の製造方法の一例を
説明する。例えばＳＵＳ３０３のステンレス材を外径８
ｍｍの軸状に加工して形成した芯金４の外側に、例えば
エピクロルヒドリンゴム（商品名エピクロマＣＧ：ダイ
ソー株式会社製）による弾性導電層５を成形により形成
し、その外周面を研磨仕上げする。

【００２８】そして、その弾性導電層５の外周面に、ス
プレー塗装による抵抗層形成方法により抵抗層６を形成
する。すなわち、溶剤に溶解させた抵抗材をスプレー塗
装により帯電ローラ２の弾性導電層５の表面に吹き付け
て抵抗層６を形成する。

【００２９】その抵抗材としては、例えばエピクロルヒ
ドリンゴム，弗素樹脂（商品名ルミフロンＬＦ：ダイソ
ー株式会社製）に、カーボンブラック（例えば粒径が２
７ｍｍの商品名シースト３００：東海カーボン製）又は
シリカ、あるいは酸化スズ（ＳｎＯ₂）や酸化チタンを
混合したものを使用する。

【００３０】そして、その抵抗材を、アセトンやシクロ
ヘキサン等の有機溶剤に溶解させ、それを例えば外径１
４ｍｍに研磨仕上げした弾性導電層５の外周面に、スプ
レー塗装により吹き付けて抵抗層６を全周に亘って一様
に形成する。このように、抵抗材をスプレー塗装により
吹き付けて弾性導電層５の表面に抵抗層６を形成すれ
ば、弾性導電層５の表面にシワ等のない均一な抵抗層６
を容易に形成することができる。

【００３１】そして、上記抵抗材の各成分の混合比率を
変えることによって、抵抗層６の抵抗値を調整すること
ができるので、この実施例ではその抵抗層６の抵抗値
を、芯金４と帯電ローラ２の表面との間の抵抗値が、
０.３ ≦抵抗層を被覆した後の抵抗値／抵抗層を被覆す
る前の抵抗値≦１０の関係を満たす値にする。

【００３２】図２は、その弾性導電層５の表面に抵抗層
６を被覆する前と被覆した後の上記抵抗値をそれぞれ測
定するための測定回路の一例を示す回路図である。この
測定回路は、例えば各々幅が２５.４ ｍｍの環状又は帯
状に形成された２つのガード電極１５，１６を共にアー
スすると共に、同様に幅が２５.４ ｍｍの環状又は帯状
に形成された主電極１７を直流電流計１８を介して高圧
電源１９のプラス側と共にアースに接続する。

【００３３】そして、その高圧電源１９のマイナス側
を、上記抵抗値を測定する際に帯電ローラ２の芯金４に
接続させ、主電極１７を帯電ローラ２の外周面（太径
部）の軸線方向の略中央に接触させる。そして、その主
電極１７を専用の２つ割りの治具（図示せず）で帯電ロ
ーラ２の外周面に密着させる。

【００３４】その２つ割りの治具は、電極を押える内周
面の直径を帯電ローラ２の外周面（太径部）の外径に略
等しく形成した電極押え用の専用治具であり、その内周
面によって主電極１７を押えてそれを帯電ローラ２の外
周面に密着させることができるように、径方向に２分割
可能に形成されている。

【００３５】同様に、２つのガード電極１５，１６を、
同様な形状の２つ割りの治具で帯電ローラ２の外周面
に、主電極１７の軸線方向の両側にそれぞれ等しい間隔
を置いて密着させる。高圧電源１９は、例えば１〜３０
００Ｖの電圧を印加させることができる直流電源(例え
ばヒュレットパッカード社の６５１６Ａ)を使用する。

【００３６】この高圧電源１９による印加電圧をＥ，直
流電流計１８によって検出される電流値をＩとすると、
芯金４と帯電ローラ２の表面との間の抵抗値Ｒは、Ｒ＝
Ｅ／Ｉによって求められる。

【００３７】この実施例のように、弾性導電層５の外周
面に抵抗層６（いずれも図１を参照）を被覆した帯電ロ
ーラ２の場合には、そこに印加する電圧によって芯金４
と帯電ローラ２の表面との間の抵抗値が変わるため、こ
の実施例では実際の帯電動作をさせる際に印加する電圧
幅の略中心の電圧となる１０００Ｖの電圧を、抵抗値を
測定する際に主電極１７と芯金４との間に印加させる。

【００３８】そして、帯電ローラ２の抵抗層６を形成す
る各成分の混合比率を変えることによって、抵抗層６の
抵抗値を異ならせた試験用の帯電ローラ２を多数形成
し、その各帯電ローラ２について弾性導電層５の表面に
抵抗層６を被覆する前と被覆した後の上記抵抗値をそれ
ぞれ図２に示した測定回路で測定する。

【００３９】さらに、その抵抗値が異なる各帯電ローラ
２を、電子写真方式の画像形成装置に順次組み付けてい
き、実際にコピー（画像形成）を行なって画像が転写さ
れた用紙のハーフトーンの部分に濃度ムラが発生するか
否かを各帯電ローラごとに確認し、それを判定する。

【００４０】図３はそのハーフトーンの部分における濃
度ムラの発生有無を判定した結果を示す線図である。な
お、この濃度ムラの発生有無の判断は目視によって行な
うが、その評価の基準は、コピーを行なって出力された
転写紙のハーフトーンの部分をマクベス濃度計で反射率
を測定した際に、その数値が０.２ 程度以上となる状態
を濃度ムラの無い状態として合格レベル（図３に○印で
示す）の判断をする。

【００４１】この線図から明らかなように、芯金４と帯
電ローラ２の表面との間の抵抗値が、０.３ ≦抵抗層を
被覆した後の抵抗値／抵抗層を被覆する前の抵抗値≦１
０の関係を満たす範囲において、ハーフトーンの部分で
問題となるような濃度ムラが発生しない規則性があるこ
とがわかる。

【００４２】なお、図３において、上記の「抵抗層を被
覆した後の抵抗値をＲａ、抵抗層を被覆する前の抵抗値
をＲｂとした時、Ｒａ／Ｒｂ＝０.３ になるラインをａ
で、Ｒａ／Ｒｂ＝１０になるラインをｂで示している。
また、この実験に際しては、信頼性の高いデータとする
ため、上記各抵抗値の測定は、各帯電ローラ２を雰囲気
温度２３゜Ｃ、湿度６０％とした室内に置き、帯電ロー
ラ２の表面を一定温度にした状態で行なった。

【００４３】そして、その抵抗値を測定する際には、各
帯電ローラ２の外周面に主電極１７を前述したように専
用の２つ割りの治具によって密着させるようにしたの
で、実験に使用した抵抗層６の抵抗値がそれぞれ異る各
帯電ローラ２は、抵抗値の測定の際にいずれも主電極１
７との接触面積が略同一の条件となるため、その接触面
積による各帯電ローラ間の測定誤差は殆ど無視できる。

【００４４】ところで、帯電ローラ２の表面を弾性導電
層５よりも体積抵抗率の大きな抵抗層で被覆した場合に
は、通常の場合において抵抗層の厚さが厚くなるほど芯
金４と帯電ローラ２の表面との間の抵抗値は大きくなる
ため、低温時に抵抗層の中に含まれている抵抗材の偏析
が大きくなって濃度ムラが発生したり、黒ベタ部分が低
濃度になりやすい。

【００４５】しかしながら、この実施例によれば、帯電
ローラ２を上述した関係式を満たす抵抗値にすることに
よって、芯金４と帯電ローラ２の表面との間の抵抗値
が、芯金４と帯電ローラ２の弾性導電層５との間の抵抗
値に近くなるので、その抵抗値を調整するために帯電ロ
ーラ２の表面の抵抗層６の中に入れている前述した弗素
樹脂やシリカ等の偏析が大きくなるのを防止することが
できる。

【００４６】それによって、実使用温度範囲内の低温で
コピーを行なっても、図４に示すように帯電ローラ２の
芯金４とその帯電ローラ２の表面との間の抵抗値におけ
る「抵抗層を被覆した後の抵抗値／抵抗層を被覆する前
の抵抗値」すなわち前述したＲａ／Ｒｂが０.３ 〜１０
になるように設定することによって、ハーフトーンの部
分で濃度ムラが発生するのを防止できると共に、黒ベタ
部分が低濃度になるのも防止することができる。

【００４７】ところで、図１に示した感光体（被帯電
体）１の表面に突起等の欠陥がある場合には、帯電ロー
ラ２の抵抗値を小さくすると過剰電流が流れて外部の高
圧電源３の電圧降下を生じやすい。したがって、それが
原因で転写紙上に形成された画像に、帯電ローラ２の軸
線方向に沿う帯状の白抜け等が発生することがある。

【００４８】そこで、感光体１の表面に突起等の欠陥が
あっても、転写紙上に形成された画像に帯状の白抜け等
が発生したりしないようにすることを目的として、帯電
ローラ２の抵抗層６の抵抗値を、前述したＲａ／Ｒｂが
１＜Ｒａ／Ｒｂ≦１０の範囲の値になるように適宜設定
するとよい。

【００４９】そうすれば、感光体１の表面欠陥部と帯電
ローラ２の芯金４との間の抵抗値が抵抗層６によって高
くなるので、感光体１の表面欠陥による電圧降下を防止
して帯状の白抜けができるのを防止することができなが
ら、さらに前述した低温時におけるハーフトーン部分の
濃度ムラを防止したり、黒ベタ部分が低濃度になるのを
防止することができる。

【００５０】ところで、通常は芯金４と帯電ローラ２の
表面との間の抵抗値が、抵抗層６を弾性導電層５の外周
面に被覆する前の抵抗値よりも被覆した後の抵抗値の方
が低くなることはない。

【００５１】ところが、帯電ローラ２の弾性導電層５の
外周面の表面粗さが粗く、その弾性導電層５の上に抵抗
層６を被覆した後の表面粗さがスプレー塗装による抵抗
層６によってならされて表面粗さが小さくなった場合に
は、抵抗層６を被覆した後の抵抗値の方が低くなること
がある。

【００５２】このような場合でも、前述したＲａ／Ｒｂ
が０.３ 以上になるように芯金４と帯電ローラ２の表面
との間の抵抗値を設定すれば、図３及び図４で説明した
ように画像が形成された転写紙上のハーフトーン部分に
問題となるような濃度ムラが発生するのを防止し、黒ベ
タ部分が低濃度になるのも防止することができる。

【００５３】なお、被帯電体である感光体１を帯電させ
る帯電部材は、この実施例のように回転するローラ状の
帯電ローラ２の他に、回動するベルト状のものであって
もよいし、非回転のローラやブレード状のパッド部材等
であってもよい。また、図１の抵抗層６は、１層に限る
ものではなく、それを２層あるいは３層以上としても、
この発明は同様に適用することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による接
触帯電装置によれば、電子写方式の画像形成装置に使用
した際に、実使用温度範囲内の低温で画像形成をして
も、転写紙に形成された画像のハーフトーンの部分に濃
度ムラが生じたり、黒ベタ部分が低濃度になったりする
ことがない。

【００５５】また、抵抗材をスプレー塗装により吹き付
けて帯電部材の弾性導電層の表面に抵抗層を形成する帯
電部材の抵抗層形成方法を実施すれば、弾性導電層の表
面にシワ等のない均一な抵抗層を容易に形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である接触帯電装置を用い
た電子写方式の画像形成装置の作像部を示す概略構成図
である。

【図２】図１の帯電ローラ２の弾性導電層５の外周面に
抵抗層６を被覆する前と被覆した後の各抵抗値をそれぞ
れ測定するための測定回路の一例を示す回路図である。

【図３】図１の帯電ローラ２の抵抗層６の抵抗値が異な
る各種の帯電ローラを使用してコピーを行なった際にハ
ーフトーンの部分における濃度ムラの発生有無を判定し
た結果を示す線図である。

【図４】同じくその抵抗層を被覆した後と被覆する前の
抵抗値の比と濃度ムラの発生状況とを対比させた説明図
である。

【符号の説明】

１：感光体(被帯電体) ２：帯電ローラ(帯電部材) ３：高圧電源 ４：芯金（導電性基体） ５：弾性導電層 ６：抵抗層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から電圧が印加される導電性基体の
   外側に弾性導電層が形成され、その弾性導電層の表面が
   抵抗層で被覆された帯電部材を備え、該帯電部材の表面
   の前記抵抗層を被帯電体に接触させてその被帯電体を帯
   電させる接触帯電装置において、 前記導電性基体と前記帯電部材の表面との間の抵抗値
   が、 ０.３ ≦抵抗層を被覆した後の抵抗値／抵抗層を被覆す
   る前の抵抗値≦１０の関係を満たすようにしたことを特
   徴とする接触帯電装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の接触帯電装置において、
   前記帯電部材が、前記導電性基体を軸状の芯金とし、そ
   の外周に弾性導電層が形成され、その弾性導電層の表面
   が抵抗層で被覆された帯電ローラであることを特徴とす
   る接触帯電装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の接触帯電装置において、
   前記抵抗層が２層以上で構成されていることを特徴とす
   る接触帯電装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の接触帯電装置の帯電部材
   の抵抗層を、前記弾性導電層の表面に溶剤に溶解させた
   抵抗材をスプレー塗装により吹き付けて形成することを
   特徴とする帯電部材の抵抗層形成方法。