JPH10186800A - 導電性ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電子写真装置において帯電ローラ
として用いられる導電性ローラにおいて、端部リークを
防止することを課題とする。 【解決手段】 導電性ローラは、芯金を、低抵抗導電性
弾性層１１、高抵抗層１２で覆った多層構造からなる。
該導電性ローラの端部において、低抵抗導電性弾性層１
１の端面と、高抵抗層１２の円筒面との交差角度を鋭角
とする。実際の使用時、導電性ローラはその外周ローラ
面を感光体に接触させた状態とされる。このような状態
において、低抵抗導電性弾性層１１の端面は、高抵抗層
１２と鋭角的に交差するような角度に設定されている分
だけ、感光体と距離が長くなっている。従って、その分
だけ、リークが生じにくい。低抵抗導電性弾性層１１の
端面形状は、切削などによって形成する。該切削によっ
て、高抵抗材を塗布によって形成する際にできるバリ，
液だまりも除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真プロセスを
利用した画像形成装置において帯電・転写ローラ等とし
て用いられる導電性ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来電子写真プロセスにおいて、帯電・
転写プロセスはコロナ放電を利用して行ってきた。しか
し、コロナ放電時にはオゾンが発生すること、また、オ
ゾン等は感光体表面を劣化させてしまうこと、さらに
は、ワイヤーの汚れが画像に影響し、画像白抜けや黒す
じを生じるなどの問題があった。

【０００３】こうした欠点を補うため、従来から接触帯
電・転写の手法が多く研究されている。図７に、接触帯
電・転写部材を用いた電子写真装置の構成を模式的に示
した。

【０００４】図中、符号“１”を付したのは、電子写真
プロセスに用いるドラム型の感光体である。該感光体１
は、アルミニウムを用いた導電性の基体層と、その外周
面に形成した光導電層との二層構造からなる。該感光体
１は、被帯電体としての像坦持体である。

【０００５】符号“２”を付したのは、この感光体１に
接し、感光体面を所定の電位に一様に帯電させる帯電部
材である。この図の例では、ローラ形状のものを示して
いる。この帯電ローラは、中心部の芯金と、その外周に
形成された導電性弾性体層とから成る。この帯電ローラ
はバネなどの圧接手段によって感光体１に所定の圧接力
をもって圧接され、感光体１の回転に伴い従動回転され
る。そして、この状態において、この芯金部に直流＋交
流（または、直流のみ）バイアスを印加することで、該
帯電ローラによって、感光体１を所定の電位に接触帯電
させることができる。このような接触帯電を採用する場
合、良好な画像を形成するためには、感光体１と帯電部
材２（帯電ローラ）との均一な接触状態と、導電性とが
必要になる。

【０００６】帯電部材２によって所定の電位に帯電され
た感光体１は、レーザー、ＬＥＤ等の露光手段（図示せ
ず）によって画像情報を露光されることによって、目的
の画像情報に対応した静電潜像がその表面に形成され
る。

【０００７】ついで、この潜像を現像手段４によってト
ナー画像として可視像化する。この感光体１の表面のト
ナー画像は、転写材５をトナーと逆極性に帯電させるこ
とで、転写材５の表面側に転写される。該帯電は、転写
部材６によって転写材５の裏側から行う。

【０００８】トナー画像を転写された転写材５は感光体
１から分離され、定着部材７によって熱、圧力でその画
像を定着される。また、像転写後の感光体１の表面は、
クリーニング手段８によって転写時の残留トナー等の付
着物を除去されて、清浄面化される。この後、感光体１
は再び作像に供される。

【０００９】こうした帯電・転写部材に用いられる導電
性ローラは、両端において回転可能に支持される芯金
と、芯金の周囲に円柱状に設けられた導電性の弾性体と
によって構成される。また、ローラ抵抗を調節するため
に、この導電性の弾性体の上に導電性の塗料を塗布する
場合もある。また、硬度の調節のために、発泡させた導
電性の弾性体を用いる場合もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】電子写真装置における
帯電・転写ローラとして用いられる導電性ローラは、均
一なニップ幅を得るために、金属の支持体である芯金の
周囲に、低硬度の導電性弾性体層を設ける。さらに、そ
の外周面に、抵抗の調節、さらには、外径・表面精度の
向上，保護のために、別の層を設けた多層構成とされて
いるのが一般的である。

【００１１】導電性ローラを多層構成にした場合、その
各層の抵抗値は異常放電の防止などの理由で、芯金に近
い層ほど抵抗値を低くし、外側の層ほど抵抗値を高くす
るのが一般的である。

【００１２】しかし、高抵抗層が非常に薄い場合（すな
わち、低抵抗層と感光体との距離が非常に短い場合）に
は、この導電性ローラに高電圧を印加すると、低抵抗層
の端面と感光体との間でリーク等の異常放電を起こして
しまうという問題があった。この様子を図８に模式的に
示した。

【００１３】特に、感光体の表面に傷があり基体層が露
出している場合には、当該露出部分に電荷が集中してし
まう。そのため、該傷（つまり、基体層の露出した部
分）が導電性ローラの端部に近い位置にある場合には、
導電性ローラの端面と、感光体の該傷部分との間でリー
クが容易に発生してしまう。

【００１４】このような端部リークの対策としては、導
電性ローラの端面縁部に面取りを施すとともに、該面取
り部に高抵抗層を形成する技術がある。該端面縁部に面
取りを施すことで、導電性ローラを感光ドラム上に設置
した状態においても、導電性ローラの低抵抗層と感光ド
ラム表面との距離を長くできる。その結果、導電性ロー
ラの端部の近傍において感光ドラムの基体層が露出して
いる場合でもリークを防止できる。

【００１５】しかし、上述したとおり高抵抗層の形成は
塗布によって行われている。このような塗布を面取り部
へ行うと、ローラ端部に液だまりが生じてしまう。この
液だまりは、導電性ローラと感光体との当接不良を招
く。そして、この当接不良は、最終的には該導線性ロー
ラを使用した画像形成装置の画像不良の原因となってい
た。そのため、高抵抗層を塗布した際の液だまりが発生
しないような構成・加工法が求められていた。

【００１６】本発明は、端部リークを防止した導電性ロ
ーラを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】電子写真装置に用いられ
る導電性ローラに生じるリークなどの放電現象は、パッ
シェンの法則に示されるように、（１）印加する電圧、
（２）印加対象物との間隔、によって支配されることが
一般に知られている。

【００１８】しかし、電子写真プロセスにおいては、帯
電、転写等の導電性ローラに高電圧を印加することは必
須であり、その電圧を大幅に下げることはできない。従
って、端部リークを防止するには、導電性ローラの端部
において露出している低抵抗層と、感光体表面との距離
をできるだけ離すことが望ましい。本発明は基本的には
この距離をできるかぎり長くすることで上記目的の達成
を図ったものである。

【００１９】本発明の第１の態様としては、複数の層を
積層して構成された導電性ローラにおいて、前記層とし
て少なくとも第１層と第２層とを備え、 前記第２層
は、前記第１層の外周側に隣接して配置され且つその抵
抗が前記第１の層よりも高いものであり、前記第１層
は、その端面の外周部が前記第２層に対してなす角度が
鋭角であること、を特徴とする導電性ローラが提供され
る。

【００２０】前記第１層の前記端面を覆い且つその抵抗
が前記第１層よりも高い端面被覆層を備えることが好ま
しい。

【００２１】前記第２層は、該導電性ローラの軸方向に
ついて前記第１層よりも外側にまで延びていても良い。

【００２２】作用を説明する。

【００２３】第１層は、その端面の外周部が前記第２層
に対してなす角度を鋭角にされている。そのため、実際
の使用時に該導電性ローラと接触される相手部材（例え
ば、複写機などにおいては感光ドラム）の接触表面との
距離が長くなっている。従って、接触される相手部材と
の間にバイアス電圧が印加されても、該導電性ローラの
端面からの端部リークは生じにくい。

【００２４】第２層を、該導電性ローラの軸方向につい
て、第２層を第１層よりも外側にまで延ばしておけば、
上記距離を更に長く出来る。

【００２５】端面被覆層によって、第１層の端面を覆え
ばこのリーク防止効果はより高くなる。

【００２６】なお、このような端部形状は、ローラの端
部を切削、研磨することで実現できる。高抵抗層を被覆
するために塗布を行った場合にできるローラ端部での液
だまり，バリ等は、この切削等の加工作業に伴って除去
できる。

【００２７】なお、本発明の導電性ローラは以下のよう
な材料で構成出来る。

【００２８】導電性ローラは、天然ゴム、ブタジエンゴ
ム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレ
ン−プロピレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウ
レタンゴム、フッソゴム、塩素ゴムなど、いずれも良
い。導電粉は、カーボン類（例えば、カーボンブラッ
ク、導電性カーボン）、金属粉、導電性の繊維、半導電
性金属酸化物粉体（例えば、酸化スズ）等のいずれでも
よい。さらには、これらの混合物でもよい。

【００２９】表面に用いられる高抵抗層の材質として
は、Ｎ−メチルメトキシ化ナイロン、ポリビニルブチラ
ール、ポリエチレン、酢酸ビニル、スチレン、ブタジエ
ン、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエス
テル、シリコン樹脂などを使用可能である。また、さら
には、エピクロルヒドリン、ウレタン、クロロプレン、
アクリロニトリルブタジエン系のゴムなどを使用可能で
ある。なお、これらには、抵抗の調整のために、カーボ
ンブラック、カーボングラファイト、酸化チタン、酸化
亜鉛などの導電性顔料を添加させても良い。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を用いて
説明する。 ［実施形態１］該実施形態１における導電性ローラ２ａ
は、図１に示すとおり、芯金１０の周囲に低抵抗導電性
弾性層１１を、さらに、その外周に高抵抗層１２を形成
した構造となっている。そして、本実施形態では特に、
低抵抗導電性弾性層１１の端面１１０ａを、高抵抗層１
２と鋭角的に交差するような角度に設定している。すな
わち、θ＜９０°としている。そして、該低抵抗導電性
弾性層１１の端面１１０ａの全体をすり鉢状にしてい
る。芯金１０は、そのすり鉢の中心から図面上左右に延
ばされている。また、高抵抗層１２は、該導電性ローラ
２ａの軸方向について、低抵抗導電性弾性層１１よりも
外側（図１における左右）にまで延びている。

【００３１】低抵抗導電性弾性層１１、高抵抗層１２の
材質等は、従来と同様である。

【００３２】特許請求の範囲において言う”第１層”と
は該実施形態においては低抵抗導電性弾性層１１に相当
する。”第２層”とは高抵抗層１２に相当する。

【００３３】該導電性ローラ２ａを図８のごとく感光ド
ラムに接触させた場合、その端部がすり鉢状となってい
る分だけ、低抵抗導電性弾性層１１の端面１１０ａと感
光ドラム１４の表面との距離は、従来技術に較べて長
い。従って、感光ドラム表面と、低抵抗導電性弾性層１
１の端面１１０ａとの間での端部リークは生じにくい。
なお、ここで言う”高抵抗”層、”低抵抗”層とは、相
対的なものであり、実際の抵抗値は具体的な用途に応じ
て決定されるべきものである。また、ここで言う従来技
術とは、図５のごとく、低抵抗導電性弾性層１１の端面
１３０が芯金１０に対して垂直な平面であり、且つ、そ
の軸方向における位置が高抵抗層１２の端部位置と一致
しているような導電性ローラを指す。この点については
他の実施形態についても同様である。 ［実施形態２］該実施形態２における導電性ローラ２ｂ
は、図２に示すとおり、芯金１０の周囲に低抵抗導電性
弾性層１１を、さらに、その外周に高抵抗層１２を形成
した構造となっている。そして、本実施形態では特に、
低抵抗導電性弾性層１１の端面１１０ｂのうち外周側部
分１１２については、高抵抗層１２と鋭角的に交差する
ような角度に設定している。すなわち、θ＜９０°とし
ている。一方、端面１１０ｂのうち内周側部分１１３に
ついては、芯金１０と垂直な平面としている。すなわ
ち、該低抵抗導電性弾性層１１の端面１１０ｂを、底の
平らなすり鉢状にしている。そして、芯金１０は、その
すり鉢の中心から図面上における左右に向かって延ばさ
れている。

【００３４】また、高抵抗層１２は、該導電性ローラ２
ｂの軸方向について、低抵抗導電性弾性層１１よりも外
側（図２における左右）にまで延びている。低抵抗導電
性弾性層１１、高抵抗層１２の材質等は、従来と同様で
ある。

【００３５】該導電性ローラ２ｂを図８のごとく感光ド
ラムに接触させた場合、その端面外周部分１１２は、す
り鉢状となっている分だけ、感光ドラム１４の表面まで
の距離が従来技術に較べて長い。また、端面内周部分１
１３については、芯金１０と垂直にされてはいるもの
の、該端面外周部１１２に較べても十分感光ドラムから
離れている。従って、感光ドラム表面と、低抵抗導電性
弾性層１１の端面１１０ｂとの間での端部リークは生じ
にくい。 ［実施形態３］該実施形態３における導電性ローラ２ｃ
は、図３に示すとおり、芯金１０の周囲に低抵抗導電性
弾性層１１を、さらに、その外周に高抵抗層１２を形成
した構造となっている。そして、本実施形態では特に、
低抵抗導電性弾性層１１の端面１１０ｃのうち外周側部
分１１４については、高抵抗層１２と鋭角的に交差する
ような角度に設定している。すなわち、θ＜９０°とし
ている。また、端面１１０ｃのうち外周部分１１４より
もやや内側の中間部分１１５については、芯金１０と垂
直な平面としている。そして、端面１１０ｃのうち芯金
１０周辺の内周側部分１１６については、再び、芯金１
０の長手方向外側に向けて円錐状に突出させている。そ
して、芯金１０は、その円錐の頂上部から図面上におけ
る左右に向かって延ばされている。

【００３６】該導電性ローラ２ｃを図８のごとく感光ド
ラムに接触させた場合、その端面外周部分１１４は、角
度θが鋭角にされている分だけ、感光ドラム１４の表面
までの距離が従来技術に較べて長い。また、中間部分１
１５、内周部分１１６については、すり鉢状にはされて
はいないものの、該端面外周部１１４に較べても十分感
光ドラムから離れている。従って、感光ドラム表面と、
低抵抗導電性弾性層１１の端面１１０ｃとの間での端部
リークは生じにくい。 ［実施形態４］該実施形態４における導電性ローラ２ｄ
は、図４に示すとおり、芯金１０の周囲に低抵抗導電性
弾性層１１を、さらに、その外周に高抵抗層１２を形成
した構造となっている。そして、本実施形態では特に、
低抵抗導電性弾性層１１の端面１１０ｄを、高抵抗層１
２と鋭角的に交差するような角度に設定している。すな
わち、θ＜９０°としている。そして、該低抵抗導電性
弾性層１１の端面１１０ｄの全体をすり鉢状にしてい
る。さらに該実施形態では、この端面１１０ｄにも高抵
抗層１２０を形成している。芯金１０は、このすり鉢の
中心から図面上における左右に向かって延ばされてい
る。なお、低抵抗導電性弾性層１１、高抵抗層１２の材
質等は、従来と同様である。高抵抗層１２０の材質は高
抵抗層１２と同じで構わない。特許請求の範囲において
言う”端面被覆層”とは、本実施形態においては高抵抗
層１２０に相当する。

【００３７】該導電性ローラ２ｄを図８のごとく感光ド
ラムに接触させた場合、その端部がすり鉢状になってい
る分だけ、低抵抗導電性弾性層１１の端面１１０ｄと感
光ドラム１４の表面との距離は、従来技術に較べて長
い。しかも、その表面は、高抵抗層１２０によって覆わ
れている。従って、感光ドラム表面と、低抵抗導電性弾
性層１１の端面１１０ｄとの間での端部リークは生じに
くい。

【００３８】以上述べた実施形態はいずれも芯金を除い
て二層構造（低抵抗導電性弾性層１１／高抵抗層１２）
の導電性ローラであった。しかし、本発明における導電
性ローラは２層に限らずより多層構造の導電性ローラに
対しても適用可能である。

【００３９】

【実施例】以下においては、上述した実施形態で示した
導電性ローラを帯電ローラとして用いた場合におけるリ
ーク性について実験を行なった結果を示す。 ［実施例１］本実施例の帯電ローラは以下のような方法
で製造した。

【００４０】ＥＰＤＭにケッチェンブラックと有機系の
発泡材を混練し、得られたゴムをチューブ状に押し出し
て加硫し、同時に発泡させた。

【００４１】次に、チューブの中心部分に芯金（Φ６ｍ
ｍ）を挿入した上で、表面に高抵抗の塗液を塗布した。
さらに、この後、この帯電ローラが、図１に示した形状
となるようにその端部を切削した。

【００４２】このようにしてできあがった帯電ローラ
は、外径Φ１２ｍｍ、ローラ部分の長さは２２４ｍｍで
あった。また、発泡体の空孔部の径の平均値が１００μ
ｍ、高抵抗層の厚みが１００μｍであった。ローラとし
ての抵抗値は、１０⁶ Ωであった。

【００４３】次に、この帯電ローラのリーク性を評価す
るためピンホール試験を行った。ピンホール試験の詳細
は以下の通りである。

【００４４】感光ドラム表面にΦ0.5 ｍｍ程度のピンホ
ールを強制的にあけて、その基体層が露出した部分（す
なわち、低抵抗部分）を設けた。このピンホールを設け
た位置は、該感光ドラムに帯電ローラを接触させた状態
において、帯電ローラの端部が位置する付近である。

【００４５】そして、この感光ドラムおよび帯電ローラ
を、画像形成装置に装着し、高温・高湿の環境（温度４
０℃、湿度９０％）下で、交流電圧Ｖａｃ＝２ｋＶｐｐ
（６００Ｈｚ）、直流電圧Ｖｄｃ＝−７００Ｖを印加し
て、画像形成を行った。この場合、端部リーク（帯電ロ
ーラの端面と、感光ドラムのピンホール部との間での異
常放電）が発生すると、リークが発生した部分において
帯電電位が低下する。そのため、形成された画像サンプ
ルには、感光ドラムの外周の長さを周期として、軸方向
に延びた複数の黒すじが発生する。

【００４６】該実施例１の帯電ローラを２０本につい
て、それぞれ１００枚ずつ画像を出力させた。そして、
１００回の画像形成のうち１回でもリークが発生した帯
電ローラは、“リーク有り”と判定した。そして、“リ
ーク有り”と判定された帯電ローラが２０本のうち何本
あったかに基づいて、当該形状の帯電ローラのリーク性
を最終的に評価した。該評価結果を図６に示した。図６
から明らかなとおり、該実施例１の帯電ローラは、後述
する比較例１の帯電ローラに較べて、リークの発生率が
大幅に低かった。これにより実施例１の帯電ローラは、
端部リーク防止に効果があることが確認された。 ［実施例２］実施例１と同様に帯電ローラを作成した。
但し、その端部形状は、実施例１とは異なり、図２に示
した形状にした。そして、このようにして作成した帯電
ローラを、実施例１と同様にしてリーク性を評価した。
その結果を図６に示す。実施例２の帯電ローラは、比較
例１よりもリークの発生率が低く、端部リーク防止に関
して実施例１とほぼ同等の効果があることが確認され
た。 ［実施例３］実施例１と同様に帯電ローラを作成した。
但し、その端部形状は、実施例１とは異なり、図３に示
した形状にした。そして、このようにして作成した帯電
ローラを、実施例１と同様にしてリーク性を評価した。
その結果を図６に示す。実施例３の帯電ローラは、比較
例１よりもリークの発生率が低く、端部リーク防止に関
して実施例１とほぼ同等の効果があることが確認され
た。 ［実施例４］実施例１と同様に帯電ローラを作成した。
但し、その端部形状は、実施例１とは異なり、図４に示
した形状に加工した。さらに、その端面に、外周部（高
抵抗層１２に相当）と同材質の高抵抗膜（高抵抗層１２
０に相当）を形成した。そして、このようにして作成し
た帯電ローラを、実施例１と同様にしてリーク性を評価
した。その結果を図６に示す。実施例４の帯電ローラ
は、実施例１，２，３よりもさらにリークの発生率が低
くなっている。従って、該実施例４は、端部リーク防止
に関して実施例１，２，３よりもさらに効果があること
が確認された。 ［比較例１］実施例１と同様に作成した帯電ローラを、
従来と同様の形状（図５参照）に加工した。そして、実
施例１と同様にして、リーク性を評価した。その結果を
図６に示す。図６から明らかなとおり、該比較例１の帯
電ローラは、実施例１，２，３と較べてリークの発生す
る確率が高かった。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、端部
からのリークを生じにくい導電性ローラを提供できる。
このような導電性ローラを備えた画像形成装置では、導
電性ローラのリークに起因した画像不良を低減し、より
高品質且つ安定した画像を形成できる。しかも、製品と
しての安定性、信頼性も高い。また、外径が長手方向に
わたって均一であるため、常に均一な接触状態を保つ。
従って、感光体を傷つけることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１および実施例１における導
電性ローラ（帯電ローラ）の構成を示す断面模式図であ
る。

【図２】本発明の実施形態２および実施例２における導
電性ローラ（帯電ローラ）の構成を示す断面模式図であ
る。

【図３】本発明の実施形態３および実施例３における導
電性ローラ（帯電ローラ）の構成を示す断面模式図であ
る。

【図４】本発明の実施形態４および実施例４における導
電性ローラ（帯電ローラ）の構成を示す断面模式図であ
る。

【図５】比較例１として用いた従来の帯電ローラの構成
を示す断面模式図である。

【図６】実施例１乃至実施例４および比較例１のリーク
性を評価した結果を示す図である。

【図７】電子写真装置の基本構成を示す模式図である。

【図８】従来の帯電部材におけるリークの様子を示す模
式図である。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 帯電ローラ ３ 露光手段 ４ 現像部材 ５ 転写ローラ ６ 転写材 ７ 定着部材 ８ クリーニング部材 ９ トナー １０ 芯金 １１ 第１層（低抵抗導電性弾性層） １２ 第２層（高抵抗層） １３ 高圧電源 １４ 感光ドラム １１０ａ，ｂ，ｃ，ｄ 端面 １１２ 外周部分 １１３ 内周部分 １１４ 外周部分 １１５ 中間部分 １１６ 内周部分 １２０ 端面被覆層（高抵抗層） １３０ 端面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の層を積層して構成された導電性ロ
   ーラにおいて、 前記層として少なくとも第１層と第２層とを備え、 前記第２層は、前記第１層の外周側に隣接して配置され
   且つその抵抗が前記第１の層よりも高いものであり、 前記第１層は、その端面の外周部が前記第２層に対して
   なす角度が鋭角であること、 を特徴とする導電性ローラ。
2. 【請求項２】 前記第１層の前記端面を覆い且つその抵
   抗が前記第１層よりも高い端面被覆層を備えること、 を特徴とする請求項１記載の導電性ローラ。
3. 【請求項３】 前記第２層は、該導電性ローラの軸方向
   について前記第１層よりも外側にまで延びていること、 を特徴とする請求項１または２記載の導電性ローラ。