(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光によりその表面に像が形成される感光ドラムと、該感光ドラムの一端に配設され駆動力を受けて前記感光ドラムを回転させる第１の歯車と、導電性シャフトと同心に一体成型された半導電性ウレタンゴムローラの外周面に半導電性ウレタン樹脂または半導電性ナイロン樹脂から成る半導電性樹脂層が形成され、前記感光ドラムと接触して該感光ドラムの表面を帯電する帯電ローラと、該帯電ローラの一端に配設され前記第１の歯車と噛み合い前記帯電ローラを前記感光ドラムより早く回転させる第２の歯車とを有する画像形成装置において、
前記半導電性樹脂層は、前記帯電ローラの前記第２の歯車側の一端で厚く、他端側に向かって薄くなるよう形成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記半導電性樹脂層は半導電性ウレタン樹脂で形成され、その厚みは１２．５μｍ〜１６．５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記半導電性樹脂層は半導電性ナイロン樹脂で形成され、その厚みは１０μｍ〜２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【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リンタ、複写機等に用いられ、帯電ローラを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プリンタ、複写機等に用いられる画像形成装置は、帯電装置により感光ドラムの表面に一様な電荷を帯電させ、帯電した感光ドラムの表面に露光装置により静電潜像を形成し、静電潜像に現像装置からトナ−を供給して現像化し、現像化されたトナ−像を転写装置により印刷媒体に転写している。また、感光ドラムの表面に残った残留トナ−は、クリ−ニング装置により均等に分散させられて微量づつ感光ドラムに戻され、現像装置に回収している。
【０００３】
帯電装置は感光ドラムの表面に圧接させた帯電ロ−ラを有し、帯電ロ−ラの支軸部に所定の電圧を印加している。
【０００４】
帯電ロ−ラは半導電性ゴムロ−ラを導電性シャフトに一体形成したものであり、感光ドラムを回転させるドラム駆動歯車に噛み合った歯車を導電性シャフトの一端側に有し、感光ドラムと一定の周速比を持って回転している。
【０００５】
このように構成された画像形成装置が印刷動作を繰り返すと、帯電ロ−ラと感光ドラムとの圧接部に入り込んだトナ−が摩擦によりつぶれ、帯電ロ−ラのロ−ラ面に付着し始め（以後トナ−のフィルミング現象と記す）、初めにハ−フト−ンでの画像不良を発生させ、次第に印刷背景部にまでトナ−付着現象（トナ−汚れ現象）を発生させる。
【０００６】
感光ドラムの回転時、帯電ロ−ラの歯車はドラム駆動歯車に反発力を生じるので、トナ−のフィルミング現象は、歯車を有する一端側よりも歯車が無い他端側で発生しやすい。
【０００７】
つぶれたトナ−が付着した帯電ロ−ラのロ−ラ面では、さらに感光ドラムとの摩擦が大きくなって、トナ−が加速度的につぶれ、トナ−による絶縁層を形成されていく。
【０００８】
そこで、帯電ロ−ラの他端側の支軸部を付勢している付勢部材の付勢力を、一端側の支軸部を付勢している付勢部材の付勢力より弱め、帯電ロ−ラが感光ドラムに均等の付勢力で圧接するように調整し、感光ドラムの表面電位を一定電位に帯電させている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像形成装置にあっては、印刷動作を繰り返すと、たとえ、帯電ロ−ラの他端側の支軸部を付勢している付勢部材の付勢力を、歯車を有する一端側の支軸部を付勢している付勢部材の付勢力より弱めていても、導電性シャフトに対する歯車の振れ、歯車間の遊び等により、帯電ロ−ラを感光ドラムに均等に圧接させることができず、帯電ロ−ラにトナ−の絶縁層が形成され、印刷不良を発生するという問題点があった。
【００１０】
また、帯電ロ−ラが高温高湿下に長時間放置されると、半導電性ウレタンゴムロ−ラ中の低分子量であるオリゴマ−がロ−ラ表面に析出し、感光ドラムとの接触部において、感光ドラムの感光層と化学反応し、感光層を変性させ、帯電ロ−ラの接触部や、帯電ロ−ラと感光ドラムとの間に入り込んだトナ−等により、感光層が変形（凹み）してしまい、帯電ロ−ラと感光ドラムとの接触部分に出来た凹み部が帯電せず、トナ−が常時現像されてしまうという問題点もあった。
【００１１】
本発明はトナ−のフィルミング現象が発生し難く、高温高湿下に長期間放置されても半導電性ウレタンゴムロ−ラ中の低分子量のオリゴマ−がロ−ラ表面に析出し難い帯電ロ−ラ及びその帯電ロ−ラを使用した画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は、露光によりその表面に像が形成される感光ドラムと、該感光ドラムの一端に配設され駆動力を受けて前記感光ドラムを回転させる第１の歯車と、導電性シャフトと同心に一体成型された半導電性ウレタンゴムローラの外周面に半導電性ウレタン樹脂または半導電性ナイロン樹脂から成る半導電性樹脂層が形成され、前記感光ドラムと接触して該感光ドラムの表面を帯電する帯電ローラと、該帯電ローラの一端に配設され前記第１の歯車と噛み合い前記帯電ローラを前記感光ドラムより早く回転させる第２の歯車とを有し、前記半導電性樹脂層は、前記帯電ローラの前記第２の歯車側の一端で厚く、他端側に向かって薄くなるよう形成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図面に共通な要素には同一符号を付す。
第１の実施の形態
図８は画像形成装置の概略構造を示す模式図である。電子写真プリンタに用いられる画像形成装置１は、感光ドラム２の周囲に帯電ロ−ラ３、光ヘッド４、現像ロ−ラ５、転写ロ−ラ７、クリ−ニングロ−ラ９が配置されており、感光ドラム２及び各ロ−ラは図示せぬフレ−ムに回転自在に軸支されて、印刷時、それぞれ矢印方向に回転する。
【００１４】
感光ドラム２の表面には帯電ロ−ラ３により一定のマイナスの電位が帯電され、光ヘッド４により露光されて、電位がほぼ０Ｖの静電潜像が形成される。静電潜像は現像ロ−ラ５に供給されるマイナスの電荷を帯びたトナ−６により現像化される。トナ−像は転写ロ−ラ７によりプラスの電荷を帯びた印刷媒体８に転写されるが、一部残留トナ−として感光ドラム２の表面に残り、クリ−ニングロ−ラ９により均等に分散させられながら微量づつ感光ドラム２に戻され、現像ロ−ラ５に回収される。
【００１５】
図１は第１の実施の形態による帯電ロ−ラの断面図、図２は図１に示した帯電ロ−ラと感光ドラムとの正面図である。帯電ロ−ラ３は支軸部に設けられた軸受１０ａ、１０ｂを付勢部材、例えば、圧縮コイルスプリング１１ａ、１１ｂに付勢されることにより感光ドラム２に圧接している。
【００１６】
帯電ロ−ラ３は外周面を半導電性ウレタン樹脂１２（以後ウレタン樹脂１２と記す）で覆われた半導電性ウレタンゴムロ−ラ１３（以後ウレタンゴムロ−ラ１３と記す）からなり、支軸として導電性シャフト１４（以後シャフト１４と記す）をウレタンゴムロ−ラ１３と一体、例えば、ウレタンゴムロ−ラ１３にシャフト１４を同心に設け、導電性接着剤１５により接着する。シャフト１４の一端部１４ａには、図２に示す歯車１６を固着するＤカット部１７が設けられてある。
【００１７】
歯車１６は感光ドラム２を回転するドラム駆動歯車１８に噛み合い、一定の周速比を持ち、帯電ロ−ラ３を感光ドラム２より早く回転させる。帯電ロ−ラ３は歯車１６の噛合い部で生じる反発力Ｆにより、シャフト１４の他端部１４ｂに設けた軸受１０ａに押しつけ力Ｇを生じる。
【００１８】
従って、回転中、帯電ロ−ラ３のロ−ラ面が感光ドラム２のロ−ラ面に均等に圧接するように圧縮コイルスプリング１１ａのテンションを圧縮コイルスプリング１１ｂのテンションより弱めにしてある。
【００１９】
しかしながら、シャフト１４に対する歯車１６の振れ、さらに歯車１６、１８間に遊び等があるので、たとえ、圧縮コイルスプリング１１ａのテンションを圧縮コイルスプリング１１ｂのテンションより弱めていても、印刷動作を繰り返すうちに、帯電ロ−ラ３の表面に付着したトナ−６は、帯電ロ−ラ３と感光ドラム２との圧接部に入り込み、トナ−のフィルミング現象を発生させる。トナ−のフィルミング現象は、押しつけ力Ｇが作用する他端部１４ｂ側で発生し易く、ウレタン樹脂１２が厚い程発生し易い。
【００２０】
図３はウレタン樹脂の厚みとフィルミング現象発生印刷枚数との関係図である。縦軸はフィルミング現象が発生したときの印刷枚数（千枚）を示し、横軸はウレタン樹脂１２の厚み（μｍ）を示し、ドットの位置はフィルミング現象が発生したときの印刷枚数とウレタン樹脂の厚みとの関係を示しており、ウレタン樹脂１２の厚みが厚くなるほど、少ない印刷枚数でフィルミング現象が発生することがわかる。
【００２１】
尚、図３は室温（２０±３）℃、湿度（５０±５）％の環境下での実験結果である。
【００２２】
図４はウレタン樹脂の厚みと融着力との関係図である。縦軸は融着力（ｇｆ）を示し、横軸はウレタン樹脂１２の厚み（μｍ）を示す。融着力は温度８０℃、湿度８０％の環境下に２４時間放置したときの実験結果である。融着力とはドラム汚染が発生したとき帯電ロ−ラ３と感光ドラム２とは融着するので、帯電ロ−ラ３をテンションゲ−ジを使用し、感光ドラム２から剥離するのに必要な力を測定した値である。融着力が大きいということは、ドラム汚染の量が多く、黒すじを発生しやすい。
【００２３】
図４からわかるように、ウレタン樹脂１２の厚みが薄いロ−ラほど、融着力が大きい。特に、ウレタン樹脂１２の厚みが１２．５（μｍ）以下で急激に融着力が大きくなるので、ウレタン樹脂１２の厚みは１２．５（μｍ）以上にすればよいことがわかる。
【００２４】
従って、図３、４より、トナ−のフィルミング現象及びドラム汚染に対処するには、ウレタン樹脂１２の厚みの幅を１２．５（μｍ）〜１６．５（μｍ）にすればよいことがわかる。
【００２５】
第１の実施の形態によれば、半導電性ウレタンゴムロ−ラの外周面を覆う半導電性ウレタン樹脂の厚みの幅を１２．５（μｍ）〜１６．５（μｍ）にしたことにより、トナ−のフィルミング現象が発生し難くなり、印刷枚数を増加させることができるとともに、高温高湿下に長期間放置されても半導電性ウレタンゴムロ−ラ中の低分子のオリゴマ−がロ−ラ表面に析出し難くなり、帯電ロ−ラの寿命を伸ばすことができる。
【００２６】
第２の実施の形態
図５は第２の実施の形態による帯電ロ−ラの断面図である。第１の実施の形態による帯電ロ−ラと異なるところは、ウレタン樹脂１２の厚みが歯車１６を有するシャフト１４の一端部１４ａ側で厚く、他端部１４ｂ側に向かって薄くなるようにした点である。第２の実施の形態による帯電ロ−ラ３はディッピング方式によりウレタンゴムロ−ラ１３の外周にウレタン樹脂１２が塗布される。
【００２７】
図６はディッピング方式によるウレタン樹脂の塗布工程を示す概略図である。ディッピング方式では、（Ａ）に示すように、ウレタン樹脂１２が塗布されていないウレタンゴムロ−ラ１３を、ウレタン樹脂１２の液で満たされたタンク２１に投入し、（Ｃ）に示すように、一定の速度で引き上げることによりウレタン樹脂１２を塗布する。
【００２８】
この際、歯車１６を固着するＤカット部１７が設けられてあるシャフト１４の一端部１４ａをチャック２２にて固着し、ウレタン樹脂１２に浸る他端部１４ｂにウレタン樹脂１２が塗布されないようにカバ−２３を被せる。
【００２９】
また、（Ｂ）に示すように、ウレタン樹脂１２がシャフト１４の一端部１４ａに塗布されないように、ウレタンゴムロ−ラ１３の端面１３ａがウレタン樹脂１２の液面より上に位置するようにする。シャフト１４までウレタン樹脂１２が塗布されると、印刷時にウレタン樹脂１２とシャフト１４との間にリ−ク電流を発生し、帯電ロ−ラ３が帯電不良になるからである。
【００３０】
ウレタン樹脂１２の厚みは、ウレタンゴムロ−ラ１３を引き上げる際に、液だれ現象によりシャフト１４の一端部１４ａ側で厚く、他端部１４ｂ側に向かって薄くなる。
【００３１】
第２の実施の形態によれば、半導電性ウレタン樹脂の厚みが導電性シャフトの一端部側で厚く、他端部側に向かって薄くなるように塗布されているので、シャフトに対する歯車の振れ、歯車間の遊び等があっても、第１の実施の形態に比べ、帯電ロ−ラを感光ドラムに均等に圧接させることができる。
【００３２】
第３の実施の形態
図７は第３の実施の形態による帯電ロ−ラの断面図であり、第２の実施の形態による帯電ロ−ラ３と異なるところは、ウレタンゴムロ−ラ１３の端面１３ａに面取り１３ｂを設けた点である。
【００３３】
ウレタンゴムロ−ラ１３の端面１３ａに面取り１３ｂを設けたことにより、ウレタン樹脂１２の液で満たされたタンク２１にウレタンゴムロ−ラ１３を投入する際、ウレタン樹脂１２の液面が面取り１３ｂに位置するように浸す。このことにより、ウレタン樹脂１２がシャフト１４に塗布されることを防止できる。面取り長さＬは、一般的な塗布装置を使用しても必ずウレタン樹脂１２の液面が面取り１３ｂに位置するように２．５ｍｍ以上にすることが望ましい。
【００３４】
第３の実施の形態によれば、半導電性ウレタンゴムロ−ラの端面に面取りを設けたことにより、半導電性ウレタンゴムロ−ラを半導電性ウレタン樹脂の液で満たされたタンクに浸す際に、ウレタン樹脂が導電性シャフトの一端部に塗布されない位置に容易に位置決めできるので、塗布工程の操作性を向上させる。
【００３５】
尚、第１〜第３の実施の形態において、半導電性ウレタンゴムローラの外周面に半導電性ウレタン樹脂を塗布するようにしたが、半導電性ウレタンゴムローラの外周面に半導電性ナイロン樹脂を塗布するようにしてもよい。その場合、半導電性ナイロン樹脂の厚みは１０μｍ〜２０μｍにする。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので以下に記載される効果を奏する。
半導電性ゴムロ−ラの外周面に半導電性樹脂を半導電性ゴムロ−ラの一端側で厚く、他端側に向かって薄くなるように設けたことにより、一端側に感光ドラムを回転させる歯車と噛み合う歯車を有し、感光ドラムに圧接させて感光ドラムとともに回転させた場合に、導電性シャフトに対する歯車の振れ、歯車間の遊び等があっても、帯電ロ−ラは感光ドラムに均等に圧接し、トナ−のフィルミング現象が発生し難くなり、印刷枚数を増加させることができる。
【００３７】
また、半導電性ゴムロ−ラの外周面に厚み１０μｍ〜２０μｍの半導電性樹脂を塗布したことにより、高温高湿下に長期間放置されても半導電性ロ−ラ中の低分子のオリゴマ−がロ−ラ表面に析出し難くなり、帯電ロ−ラの寿命を伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による帯電ロ−ラの断面図である。
【図２】図１に示した帯電ロ−ラと感光ドラムとの正面図である。
【図３】ウレタン樹脂の厚みとフィルミング現象発生印刷枚数との関係図である。
【図４】ウレタン樹脂の厚みと融着力との関係図である。
【図５】第２の実施の形態による帯電ロ−ラの断面図である。
【図６】ディッピング方式によるウレタン樹脂の塗布工程を示す概略図である。
【図７】第３の実施の形態による帯電ロ−ラの断面図である。
【図８】画像形成装置の概略構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１  画像形成装置
２  感光ドラム
３  帯電ロ−ラ
１２  半導電性ウレタン樹脂
１３  半導電性ウレタンゴムロ−ラ
１４  導電性シャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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