(57)【要約】【課題】  帯電ロールを不必要に低硬度化することなく、感光体ドラム等の像担持体の異常磨耗や異物付着、あるいは帯電ムラなどを防止することができ、コストの大幅な増加を回避することが可能な帯電装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することヲ課題とする。【解決手段】  ロール状帯電部材２００は、その軸方向の両端部において回転自在に支持されているとともに、前記像担持体１１の表面に所定の荷重で押し当てられて、前記導電性ゴム層２０２が撓むことによって像担持体１１の表面に所定のニップ幅で圧接し、前記ニップ幅が０．３ｍｍ以上となる条件で、前記ロール状帯電部材２００の平均ニップ圧力が４〜６ｇ／ｃｍ2 の範囲内となるように、前記導電性ゴム層２０２を構成する材料のゴム硬度を設定するように構成して課題を解決した。【選択図】  図１
2006091493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面にロール状の帯電部材を接触して、当該像担持体の表面を所定の電位に帯電するための帯電装置において、
前記ロール状の帯電部材は、中央部の外径が両端部に比較して大きくなるように設定され、且つ、金属製の芯金部材と、当該芯金部材の外周に被覆された導電性ゴム層とを備え、
前記ロール状帯電部材は、その軸方向の両端部において回転自在に支持されているとともに、前記像担持体の表面に所定の荷重で押し当てられて、前記導電性ゴム層が撓むことによって像担持体の表面に所定のニップ幅で圧接し、
前記ニップ幅が０．３ｍｍ以上となる条件で、前記ロール状帯電部材の平均ニップ圧力が４〜６ｇ／ｃｍ2 の範囲内となるように、前記導電性ゴム層を構成する材料のゴム硬度を設定したことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
像担持体の表面にロール状の帯電部材を接触させて、当該像担持体の表面を所定の電位に帯電する帯電装置を用いて画像を形成する画像形成装置において、
前記帯電装置のロール状の帯電部材は、中央部の外径が両端部に比較して大きくなるように設定され、且つ、金属製の芯金部材と、当該芯金部材の外周に被覆された導電性ゴム層とを備え、
前記ロール状帯電部材は、その軸方向の両端部において回転自在に支持されているとともに、前記像担持体の表面に所定の荷重で押し当てられて、前記導電性ゴム層が撓むことによって像担持体の表面に所定のニップ幅で圧接し、
前記ニップ幅が０．３ｍｍ以上となる条件で、前記ロール状帯電部材の平均ニップ圧力が４〜６ｇ／ｃｍ2 範囲内となるように、前記導電性ゴム層を構成する材料のゴム硬度を設定したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式を採用したプリンターや複写機等の画像形成装置に用いられるソリッドゴムロール等からなる帯電装置及びこれを用いた画像形成装置に関し、特に、装置の小型化に対応した小径のロール状の帯電装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２０００−１９８８６８号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９３５０号公報
【０００３】
従来、この種の電子写真方式を採用したプリンターや複写機等の画像形成装置においては、像担持体としての感光体ドラムの表面を帯電装置によって所定の電位に帯電した後、画像情報に応じて画像露光を施して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によって顕像化することによりトナー像として、当該トナー像を直接転写用紙上に転写定着したり、中間転写体を介して転写用紙上に転写定着することで、画像を形成するように構成されている。
【０００４】
かかる画像形成装置では、装置の小型化に対応するため、感光体ドラムの表面を所定の電位に帯電する帯電装置として、小径の帯電ロールを用いるようになっている。上記画像形成装置において、小径の帯電ロールを用いる場合には、当該帯電ロールの撓みや感光体ドラムの磨耗を軽減するために、低荷重で、かつ、低ニップ圧力で使用するように構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記従来の帯電装置の場合には、帯電ロールを駆動せずに、感光体ドラムの表面に圧接させて従動回転させることによって使用すると、感光体ドラムの表面と帯電ロールとの間にスリップが発生して、感光体ドラムの表面が異常に磨耗したり、感光体ドラムの表面にトナーやキャリア等の異物が付着したり、帯電ロールの回転変動等によって帯電ムラなどが発生するという問題点を有していた。
【０００６】
そこで、かかる問題点に対しては、帯電ロールの硬度をより低硬度化することによって改善できるため、帯電ロールを低硬度化する提案が多くなされている（特開２０００−１９８８６８号公報や特開２００２−２２９３５０号公報等）。
【０００７】
しかし、帯電ロールを低硬度化した場合には、当該帯電ロールの成分が表面に漏出して、感光体ドラムの表面に付着したり、帯電ロールに永久歪みが発生したりするため、帯電ロールを感光体ドラムの表面からリトラクトさせるための機構などが必要となり、コストの大幅な増加を招くという問題点を有していた。
【０００８】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、帯電ロールを不必要に低硬度化することなく、感光体ドラム等の像担持体の異常磨耗や異物付着、あるいは帯電ムラなどを防止することができ、コストの大幅な増加を回避することが可能な帯電装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、像担持体の表面にロール状の帯電部材を接触して、当該像担持体の表面を所定の電位に帯電するための帯電装置において、
前記ロール状の帯電部材は、中央部の外径が両端部に比較して大きくなるように設定され、且つ、金属製の芯金部材と、当該芯金部材の外周に被覆された導電性ゴム層とを備え、
前記ロール状帯電部材は、その軸方向の両端部において回転自在に支持されているとともに、前記像担持体の表面に所定の荷重で押し当てられて、前記導電性ゴム層が撓むことによって像担持体の表面に所定のニップ幅で圧接し、
前記ニップ幅が０．３ｍｍ以上となる条件で、前記ロール状帯電部材の平均ニップ圧力が４〜６ｇ／ｃｍ2 の範囲内となるように、前記導電性ゴム層を構成する材料のゴム硬度を設定したことを特徴とする帯電装置である。
【００１０】
また、請求項２に記載された発明は、像担持体の表面にロール状の帯電部材を接触させて、当該像担持体の表面を所定の電位に帯電する帯電装置を用いて画像を形成する画像形成装置において、
前記帯電装置のロール状の帯電部材は、中央部の外径が両端部に比較して大きくなるように設定され、且つ、金属製の芯金部材と、当該芯金部材の外周に被覆された導電性ゴム層とを備え、
前記ロール状帯電部材は、その軸方向の両端部において回転自在に支持されているとともに、前記像担持体の表面に所定の荷重で押し当てられて、前記導電性ゴム層が撓むことによって像担持体の表面に所定のニップ幅で圧接し、
前記ニップ幅が０．３ｍｍ以上となる条件で、前記ロール状帯電部材の平均ニップ圧力が４〜６ｇ／ｃｍ2 の範囲内となるように、前記導電性ゴム層を構成する材料のゴム硬度を設定したことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、帯電ロールを不必要に低硬度化することなく、感光体ドラム等の像担持体の異常磨耗や異物付着、あるいは帯電ムラなどを防止することができ、コストの大幅な増加を回避することが可能な帯電装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る帯電装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターを示すものであり、図３はこの発明の実施の形態１に係る帯電装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターの画像形成部を示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００１４】
このフルカラープリンター01は、図２及び図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム（像担持体）11, 12, 13, 14を有する画像形成ユニット1, 2, 3, 4と、これら感光体ドラム11, 12, 13, 14に接触する帯電装置としての一次帯電用の帯電ロール21, 22, 23, 24と、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光31, 32, 33, 34を照射して静電潜像を書き込む図２に示すレーザ光学ユニット（潜像書き込み手段）03と、現像装置（現像手段）41, 42, 43, 44と、上記４つの感光体ドラム11, 12, 13, 14のうちの２つの感光体ドラム11, 12に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）51及び他の２つの感光体ドラム13, 14に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）52と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）53と、この二次中間転写ドラム53に接触する最終転写ロール（転写部材）60とで、その主要部が構成されている。
【００１５】
感光体ドラム11, 12, 13, 14は、図３に示すように、共通の接平面M を有するように一定の間隔をおいて互いに平行に配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52は、各回転軸が該感光体ドラム11, 12, 13, 14軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム53は、該感光体ドラム11, 12, 13, 14と回転軸が平行であるように配置されている。
【００１６】
各色毎の画像情報に応じた信号は、図示しない画像処理ユニットによりラスタライジングされて図２に示すレーザ光学ユニット03に入力される。このレーザ光学ユニット03では、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光31, 32, 33, 34が画像情報に応じて変調され、対応する色の感光体ドラム11, 12, 13, 14に照射されて静電潜像が書き込まれる。
【００１７】
上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが実行される。まず、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14としては、例えば、直径２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム11, 12, 13, 14は、例えば、95ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面は、図３に示すように、接触型帯電手段としての帯電ロール21, 22, 23, 24に、約-800ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約-300Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電手段としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。
【００１８】
その後、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面には、露光手段としてのレーザ光学ユニット03によってイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応したレーザ光31, 32, 33, 34が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム11, 12, 13, 14は、レーザ光学ユニット03で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は-60 Ｖ以下程度にまで除電される。
【００１９】
また、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置41, 42, 43, 44によって現像され、感光体ドラム11, 12, 13, 14上にイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として可視化される。
【００２０】
この実施の形態では、現像装置41, 42, 43, 44として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この現像方式に限定されるものではなく、一成分現像方式や非接触型の現像方式など、他の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【００２１】
現像装置41, 42, 43, 44には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーと、キャリアからなる二成分現像剤が充填されている。これらの現像装置41, 42, 43, 44は、図２に示すトナーカートリッジ04Y,04M,04C,04K からトナーが補給されると、この補給されたトナーは、図３に示すように、オーガー404 で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール401 の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール401 に現像剤を搬送するパドル403 によって、当該現像ロール401 の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材402 によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、30〜50ｇ／ｍ2 であり、また、このとき現像ロール401 上に存在するトナーの帯電量は、概ね-20 〜35μＣ／g 程度である。
【００２２】
上記現像装置41, 42, 43, 44で使用されるトナーとしては、次式で規定される形状係数ＭＬＳ２が１００〜１４０、例えば、ＭＬＳ２＝１３０程度のもので、平均粒径が３μｍ〜１０μｍの所謂" 球形トナー" が用いられる。
ＭＬＳ２＝｛（トナー粒子の絶対最大長）2 ）｝
／｛（トナー粒子の投影面積）×π×１／４×１００｝
【００２３】
上記現像ロール401 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム11, 12, 13, 14と接触している。この現像ロール401 にAC＋DCの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール401 上のトナーを感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、現像バイアス電圧はＡＣが4 ｋＨｚ、1.5 ｋＶppで、ＤＣが-230Ｖ程度である。
【００２４】
次に、上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム11, 12上に形成されたイエロー（Ｙ）及びマジェンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51上に、感光体ドラム13, 14上に形成されたシアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム52上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム51上には、感光体ドラム11または12のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム11及び12の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム52上にも、感光体ドラム13,14 から同様な単色像と二重色像が形成される。
【００２５】
上記第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 上に感光体ドラム11,12,13,14 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250〜500 Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、図２に示すように、雰囲気温度及び湿度を検出する環境センサによって検出される。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜35μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位は、+380Ｖ程度が望ましい。
【００２６】
この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、例えば、外径が42ｍｍに形成され、抵抗値は１０8 Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝102 〜103 Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム51, 52の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層（Ｒ＝105 〜109 Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝105 〜109 Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【００２７】
このように第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム53上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム53上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【００２８】
この二次中間転写ドラム53上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜1200Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム11, 12, 13, 14から第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜35μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位が+380Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム53の表面電位は、+880Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差は、+500Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００２９】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム53は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と同じ42ｍｍに形成され、抵抗値は１０11Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム53も第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝102 〜103 Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム53の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム53の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム53が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【００３０】
次に、上記二次中間転写ドラム53上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール60によって、用紙搬送路を通る転写用紙Ｐ上に３次転写される。この転写用紙Ｐは、図２に示すように、給紙カセット91から紙送り工程を経てレジストローラ90を通過し、二次中間転写ドラム53と転写ロール60のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、転写用紙101 上に形成された最終的なトナー像は、定着器70によって熱及び圧力で定着され、フルカラープリンター01の上部に設けられた排出トレイＴ上に排出され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３１】
最終転写ロール60は、例えば、外径が20ｍｍに形成され、抵抗値は１０8 Ω程度に設定される。この最終転写ロール60は、例えば、金属シャフトの上にウレタンゴム等からなる被覆層を設け、その上に必要に応じてコーティングを施して構成されている。最終転写ロール60に印加される電圧は、雰囲気温度、湿度、用紙の種類（抵抗値等）等によって最適値が異なり、概ね+1200 〜5000Ｖ程度である。この実施の形態では、定電流方式を採用しており、常温常湿環境下で約+10 μＡの電流を通電して、ほぼ適正な転写電圧(+1600〜2000Ｖ) を得ている。
【００３２】
また、上記転写用紙Ｐの両面に画像を形成する場合には、図２に示すように、片面に画像が形成された転写用紙Ｐをそのまま排出トレイＴ上に排出せずに、表裏を反転した状態で転写用紙Ｐを両面用の用紙搬送路07を介して、当該転写用紙Ｐを再度転写部へと搬送し、転写用紙Ｐの裏面に画像が形成される。
【００３３】
なお、図２中、符号08は図示しない手差しトレイから供給される転写用紙Ｐを搬送する給紙ロール、09は制御回路、10は電源回路をそれぞれ示している。
【００３４】
ところで、この実施の形態では、像担持体の表面にロール状の帯電部材を接触して、当該像担持体の表面を所定の電位に帯電するための帯電装置において、前記ロール状の帯電部材は、中央部の外径が両端部に比較して大きくなるように設定され、且つ、金属製の芯金部材と、当該芯金部材の外周に被覆された導電性ゴム層とを備え、前記ロール状帯電部材は、その軸方向の両端部において回転自在に支持されているとともに、前記像担持体の表面に所定の荷重で押し当てられて、前記導電性ゴム層が撓むことによって像担持体の表面に所定のニップ幅で圧接し、前記ニップ幅が０．３ｍｍ以上となる条件で、前記ロール状帯電部材の平均ニップ圧力が４〜６ｇ／ｃｍ2 の範囲内となるように、前記導電性ゴム層を構成する材料のゴム硬度を設定するように構成したものである。
【００３５】
すなわち、この実施の形態に係る帯電装置21, 22, 23, 24は、図１に示すように、ロール状の帯電部材としての帯電ロール200 を備えており、当該帯電ロール200 は、金属製の芯金部材として、外径が６ｍｍのステンレス製（例えば、ＳＵＳ３０３）の金属製シャフト201 を備えており、当該金属製シャフト201 の外周には、導電性ゴム層202 が被覆されているとともに、その表面には、離型層203 が被覆されている。
【００３６】
上記導電性ゴム層202 は、例えば、導電性が付与されたエイピクロルヒドリンゴムやＮＢＲ等のゴム材料によって、外径が１０ｍｍに設定されている。また、上記離型層203 は、例えば、フッ素系の樹脂にカーボンブラックを含有した導電性の離型層から構成されている。
【００３７】
また、上記帯電ロール200 は、図１（ａ）に示すように、中央部の外径が両端部に比較して大きくなるように、外径が連続的に変化するように設定されており、中央部の外径が両端部の外径よりも１００μｍ以内、例えば、７０〜８０μｍ程度大きくなるように、略クラウン状に形成されている。なお、図１（ａ）では、便宜状、略クラウン状が極端に大きく図示されている。
【００３８】
さらに、上記帯電ロール200 は、その両端部に突出する金属製シャフト201 によって回転自在に支持されているとともに、当該帯電ロール200 の両端部は、コイルスプリング204 等によって、所定の荷重で感光体ドラム11〜14の表面に圧接するように加圧されている。また、帯電ロール200 は、感光体ドラム11〜14の表面との摩擦力によって従動回転するようになっている。なお、上記感光体ドラム11〜14としては、上述したように、外径が２４ｍｍに設定されている。
【００３９】
また、上記帯電ロール200 の金属製シャフト201 には、直流電圧が印加されており、当該帯電ロール200 と感光体ドラム11の表面との間で生じる微小ギャップ放電によって、感光体ドラム11の表面を所定の電位に帯電するように構成されている。
【００４０】
そこで、本発明者らは、帯電ロールを不必要に低硬度化することなく、感光体ドラム等の像担持体の異常磨耗や異物付着、あるいは帯電ムラなどを防止するために、帯電ロールの導電性ゴム層の物性について、種々研究した。
【００４１】
その結果、感光体ドラム等の像担持体の異常磨耗と、異物付着とは異なる原因によるものであり、これら異常磨耗と異物付着とは、帯電ロールの感光体ドラムへの接触圧力に起因していることがわかった。
【００４２】
また、感光体ドラム等の像担持体の帯電ムラは、均一な幅のニップが得られないことに起因していることがわかった。
【００４３】
感光体ドラム等の像担持体の異常磨耗は、接触圧力が所定の値より小さいときに発生するものであり、帯電ロールの接触圧力が小さいと、当該帯電ロールが感光体ドラムの表面に対して滑り、トナーの外添剤等が研磨剤の作用を果たして、感光体ドラムの異常磨耗を招来することになる。
【００４４】
一方、感光体ドラム等の像担持体への異物付着は、接触圧力が所定の上限値より大きいときに発生するものであり、帯電ロールの接触圧力が大きいと、トナー等が潰されてフィルミングが発生し、感光体ドラムの表面にトナー等の異物付着が発生することになる。
【００４５】
これに対して、帯電ロールのニップ幅は、接触圧力に比例するパラメータであり、感光体ドラム等の像担持体の異常磨耗を防止するために、接触圧力を相対的に高く設定すると、ニップ幅もそれに伴って大きくなり、感光体ドラム等の像担持体への異物付着を防止するために、接触圧力を相対的に低く設定すると、ニップ幅もそれに伴って小さくなる。
【００４６】
本発明者らは、帯電ロールのニップ幅が０．３ｍｍ以上となる条件で、当該帯電ロールの平均ニップ圧力が４〜６ｇ／ｃｍ2 の範囲内となるように、帯電ロールの導電性ゴム層を構成する材料のゴム硬度を設定するように構成することにより、帯電ロールを不必要に低硬度化することなく、感光体ドラム等の像担持体の異常磨耗や異物付着、あるいは帯電ムラなどを防止することができ、コストの大幅な増加を回避することが可能であることを見出した。
【００４７】
図４は、荷重を５０ｇｆ〜３５０ｇｆまで変化させた場合に、帯電ロール200 の感光体ドラム11表面に対する接触圧力（ニップ圧）及びニップ幅がどのように変化するかを、当該帯電ロール200 の導電性ゴム層202 を構成する材料のＪＩＳ−Ａ硬度（ヤング率）を、０．２６、０．１７、０．１０（単位を御教示願います。）と変化させて測定したものである。なお、導電性ゴム層202 としては、エピクロヒドリンゴムからなるものを用いた。
【００４８】
また、本発明者らの実験によって、平均ニップ圧が６ｇ／ｃｍ2 を超えると、感光体ドラム11の表面にトナー等の異物付着が発生し、平均ニップ圧が４ｇ／ｃｍ2 未満であると、感光体ドラム11の異常磨耗が発生することがわかった。
【００４９】
さらに、本発明者らの実験によって、感光体ドラム11の表面を所定の電位に均一に帯電するためには、帯電ロール200 のニップ幅が０．３ｍｍ以上必要であることがわかった。
【００５０】
その結果、図４から明らかなように、０．３ｍｍのニップ幅と６ｇ／ｃｍ2 の接触圧力を、ヤング率が０．２６のエピクロヒドリンゴムによって得られることがわかった。
【００５１】
また、同様に、図４から明らかなように、０．３ｍｍのニップ幅と４ｇ／ｃｍ2 の接触圧力を、ヤング率が０．１７のエピクロヒドリンゴムによって得られることがわかった。
【００５２】
そこで、上記帯電ロール200 の導電性ゴム層202 を構成する材料として、ヤング率が０．２６又は０．１７のエピクロヒドリンゴムを使用し、片側の荷重を２００ｇｆ程度に設定することにより、０．３ｍｍのニップ幅と６ｇ／ｃｍ2 又は４ｇ／ｃｍ2 の接触圧力を得ることができ、帯電ロール200 を不必要に低硬度化することなく、感光体ドラム11の異常磨耗や異物付着、あるいは帯電ムラなどを防止することができ、コストの大幅な増加を回避することができることがわかった。
【００５３】
さらに、本発明者らは、上記帯電ロール200 の導電性ゴム層202 を構成する材料として、ヤング率が０．２６又は０．１７のエピクロヒドリンゴムを使用し、両者をニップ圧力が６ｇ／ｃｍ2 と５ｇ／ｃｍ2 になるように調整して、前記プリンターで使用する実験を行なった。
【００５４】
その結果、いずれの帯電ロールとも、感光体ドラム11の異常磨耗や異物付着、あるいは帯電ムラなどを防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る帯電装置を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る帯電装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターを示す構成図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係る帯電装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターの画像形成部を示す構成図である。
【図４】図４は帯電ロールの荷重とニップ幅及びニップ圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１１〜１４：感光体ドラム、２１〜２４：帯電装置、２００：帯電ロール、２０１：金属製シャフト、２０２：導電性ゴム層、２０３：離型層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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