(57)【要約】【課題】  像担持体に近接配置される近接帯電用ローラのギャップ変動をなくし、生産効率を向上させ、コストを低減できるようにする。【解決手段】  像担持体２に近接配置して該像担持体２の表面を一様に帯電する近接帯電用ローラ１及びそれを備えた画像形成装置であって、近接帯電用ローラ１は、帯電部となる中央の領域の径に対し両端部の径を大きい段付部を有する段付ローラ基材１ｂと該段付ローラ基材１ｂの全周を覆って表層を形成する導電性部材１ｃからなると共に、導電性部材１ｃは、段付部の高さより大きい膜厚の導電性かつ弾性のチューブを用いた。【選択図】      図１
2006072064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に近接配置して該像担持体の表面を一様に帯電する近接帯電用ローラであって、帯電部となる中央の領域の径に対し両端部の径を大きい段付部を有する段付ローラ基材と該段付ローラ基材の全周を覆って表層を形成する導電性部材からなると共に、前記導電性部材は、前記段付部の高さより大きい膜厚の導電性かつ弾性のチューブを用いたことを特徴とする近接帯電用ローラ。
【請求項２】
前記チューブは、熱収縮チューブであることを特徴とする請求項１に記載の近接帯電用ローラ。
【請求項３】
前記段付ローラ基材は、前記段付部の立ち下がり部を連続して径が小さくなるように形成したことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の近接帯電用ローラ。
【請求項４】
前記立ち下がり部を一定の傾斜角の断面となるように形成したことを特徴とする請求項４に記載の近接帯電用ローラ。
【請求項５】
前記立ち下がり部を徐々に傾斜角が大きくなる曲断面となるように形成したことを特徴とする請求項４に記載の近接帯電用ローラ。
【請求項６】
前記段付ローラ基材は、帯電部の表面粗さを段付部の表面粗さより大きくしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の近接帯電用ローラ。
【請求項７】
前記請求項１乃至６のいずれかの近接帯電用ローラを用い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】
本発明は、像担持体に近接配置して該像担持体の表面を一様に帯電する近接帯電用ローラ及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置においては、一般に像担持体である感光体の表面を帯電装置により一様に帯電した後、その一様帯電した像担持体の表面に露光装置により露光して静電潜像を書き込み、その静電潜像を現像装置により現像することにより像担持体の表面に現像剤像を形成する。そして、像担持体の表面に形成された現像剤像を転写装置により紙等の転写材に転写して画像を形成している。
【０００３】
像担持体の表面を一様に帯電するための帯電装置としては、帯電ローラ、帯電ブラシ、コロトロンなどが用いられ、像担持体の表面に接触する接触型、接触しない非接触型がある。帯電ローラを用いた非接触型の帯電装置では、芯金の外周に弾性部材を設けた帯電ローラの両端部にフイルム材をギャップ部材として巻き付け、フイルム材の厚みに相当するギャップを像担持体と帯電ローラとの間に設ける装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２９６７２３号公報
【特許文献２】特開２００１−３５０３２１号公報
【特許文献３】特開２００２−１４５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ギャップ部材としてフイルム材を使った絶縁層と接着層からなるテープを帯電ローラの両端部に巻き付ける上記従来の帯電装置では、テープの巻き始め端、巻き終わり端に継ぎ目ができ、ギャップ部が不安定になる。つまり、ギャップテープの継ぎ目は、像担持体に当接する周方向に面や応力が十分に一様になるわけでもなく不連続になり、さらに加えて、トナー、紙粉、外添剤等の微細粒子が混入し、そのことによりギャップテープの捩れが起こり、帯電ローラが回転運動する際にギャップ変動が起こる。このような継ぎ目のあるギャップ部材を用いた帯電ローラで帯電をすると、ギャップの不均一により長期的に安定した画像形成を行うことができないという問題がある。
【０００５】
しかも、ゴム部材を帯電部材とし、かつテープをギャップ部材としているため、ゴムの表面粗さとテープ１周分の公差を勘案すると、ギャップにある程度の公差（１０μ程度）がでて、ギャップの精度を一定以下に収めることができない。したがって、帯電ローラの回転周期に起因した帯電斑が発生する。さらに、ゴムを一定の表面粗さ及び円筒度内に収めるために、基材であるシャフト上にゴム層を形成した後、ゴム部分を研磨する必要があるので、生産効率が悪く、コストを下げることも難しいなどの問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであって、像担持体に近接配置される帯電ローラのギャップ変動をなくし、生産効率を向上させ、コストを低減できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために本発明は、像担持体に近接配置して該像担持体の表面を一様に帯電する近接帯電用ローラ及びそれを備えた画像形成装置であって、帯電部となる中央の領域の径に対し両端部の径を大きい段付部を有する段付ローラ基材と該段付ローラ基材の全周を覆って表層を形成する導電性部材からなると共に、前記導電性部材は、前記段付部の高さより大きい膜厚の導電性かつ弾性のチューブを用いたことを特徴とする。
【０００８】
前記チューブは、熱収縮チューブであり、前記段付ローラ基材は、前記段付部の立ち下がり部を連続して径が小さくなるように形成し、前記立ち下がり部を一定の傾斜角の断面や徐々に傾斜角が大きくなる曲断面となるように形成し、前記段付ローラ基材は、帯電部の表面粗さを段付部の表面粗さより大きくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、旋盤加工により製造可能な段付ローラ基材を導電性チューブで覆って近接帯電用ローラを構成するので、ギャップが従来のギャップテープで形成するものより高精度な近接帯電用ローラを造ることができる。また、旋盤加工により段付ローラ基材を製造した後、熱収縮チューブを被せて熱を加えて加工することにより、出来上がったローラに対し表面研磨等の二次加工を行うことなく、簡単に近接帯電用ローラを造ることができ、製造コストを低減することができる。
【００１０】
また、ギャップ高さ（段差）よりも大きい膜厚の導電性かつ弾性チューブを用いて表層を形成することにより、表層が弾性層により形成されたギャップ部（像担持体当接部）が押圧により像担持体に対してニップを形成して圧接される。しかも、押圧されることでニップ形成による収縮が起こるため、近接距離は段差分よりも近づけることができ、さらに、中央領域の帯電部と両端部に同じ導電性かつ弾性チューブを被せるため、外径の大きい両端部の方が、収縮して完成した後のローラ上の膜厚は薄くなり、逆に帯電部の膜厚が厚くなる。したがって、完成後の近接帯電用ローラの帯電部は、段差よりもさらに近接距離に近づけることが可能となる。
【００１１】
また、帯電部と両端部の段差においては、中央部に向かって径が小さくし、さらに両端部の面よりも帯電部の面の表面粗さの方を大きくすることにより、長期にわたり画像形成を行った場合であっても、ローラ表層のチューブは外れにくく、亀裂やずれ等の問題も起こらない。これは、帯電部の表面粗さが大きいので、チューブに対して基材であるシャフトがアンカー効果を発揮し、また、段差の端部で径が連続して小さくなっているので、万が一若干量チューブがずれた場合であっても、段差でそのずれによる力が集中しないためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す横断面図、図２は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す斜視図、図３は近接帯電用ローラの軸方向断面図である。図中、１は近接帯電用ローラ、１ａは当接部、１ｂは基材、１ｃは導電性部材、１ｄは段付部、２は像担持体、３は露光装置、４は現像装置、４ａは現像室、４ｂは現像ローラ、４ｃはトナー規制ブレード、５は転写装置、６は除電装置、７はクリーナー、８は転写部材を示す。
【００１３】
本発明に係る画像形成装置では、図１及び図２に示すように静電潜像が形成される像担持体２の外周に沿って、中央の領域を帯電部としてその両端部に当接部１ａを有し当接部１ａの段差（一定の近接距離）で近接配置された帯電部より像担持体２の表面を一様に帯電するための近接帯電用ローラ１、一様帯電した像担持体２の表面に静電潜像を書き込む露光装置３、現像室４ａに現像ローラ４ｂ、トナー規制ブレード４ｃを備え像担持体２の表面に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置４、この現像装置４で現像された像担持体２上のトナー像を紙等の転写部材８に転写する転写装置５、像担持体２及び転写後の像担持体２上に残っているトナーの除電を行う除電装置６、転写後の像担持体２上に残っているトナーを除去するクリーナー７などが配設されている。
【００１４】
近接帯電用ローラ１は、図３に示すように基材１ｂとこの基材１ｂを覆う導電性部材１ｃからなり、基材１ｂを導電性部材１ｃで覆って表層を形成し、当接部１ａが像担持体２に当接することにより帯電部となる中央の領域において像担持体２の表面と一定のギャップで近接配置される。基材１ｂは、例えばＳＵＳシャフトの芯金を用い、帯電部となる中央の画像領域の両端、当接部１ａに対応する端部に径を帯電部の径より大きくした段付部１ｄを有するローラシャフトであり、段付部１ｄがギャップ高さ（段差）になるように旋盤加工により研磨されたものである。導電性部材１ｃは、チューブ状の導電性ゴムや導電性樹脂、例えば導電性スーパーテレチューブ（帝人化成製）などの導電性かつ弾性、熱収縮チューブを用い、基材１ｂに被せて熱を加え収縮させる加工を行う。段付部１ｄにより形成されるギャップ高さ（段差）は、帯電バイアスや導電性部材１の抵抗値などにより、例えば２０μｍ〜１００μｍ程度に形成し、導電性部材１ｃは、ギャップ高さ（段差）より厚い膜厚の導電性かつ弾性チューブを用い、近接帯電用ローラ１の表層を形成する。
【００１５】
本実施形態のように段付ローラ基材１ｂは、旋盤加工により製造可能であり、これを導電性かつ弾性、熱収縮チューブからなる導電性部材１ｃで覆って近接帯電用ローラ１を構成するので、ギャップが従来のギャップテープで形成するものより高精度な近接帯電用ローラ１を造ることができる。また、旋盤加工により段付ローラ基材１ｂを製造した後、熱収縮チューブからなる導電性部材１ｃを被せて熱を加えて加工することにより、出来上がった近接帯電用ローラ１に対し表面研磨等の二次加工を行うことなく、簡単に近接帯電用ローラを造ることができ、製造コストを低減することができる。
【００１６】
図４は段付ローラ基材によるギャップ高さ（段差）より導電性部材１ｃの膜厚を大きくした近接帯電用ローラの実施形態を示す図、図５は段付ローラ基材によるギャップ高さ（段差）より導電性部材１ｃの膜厚を小さくした近接帯電用ローラの実施形態を示す図、図６は導電性部材１ｃに発生する亀裂の問題を説明する図、図７は段付ローラ基材の段付部の端部立ち下がり形状の例を示す図である。１１は亀裂、１２は端部立ち下がり部を示す。
【００１７】
本実施形態の近接帯電用ローラ１は、導電性部材１ｃとして、図４に示すように段付ローラ基材１ｂのギャップ高さ（段差）よりも大きい膜厚の導電性かつ弾性チューブを用いて表層を形成する。このことにより、表層が弾性層により形成された当接部（像担持体当接部）が押圧により像担持体２に対してニップを形成して圧接される。しかも、押圧されることでニップ形成による収縮が起こるため、近接距離は段差分よりも近づけることができ、さらに、中央領域の帯電部と両端部に同じ導電性かつ弾性チューブを被せるため、外径の大きい両端部の方が、収縮して完成した後のローラ上の膜厚は薄くなり、逆に帯電部の膜厚が厚くなる。したがって、完成後の近接帯電用ローラの帯電部は、段差よりもさらに近接距離に近づけることが可能となる。
【００１８】
また、近接帯電用ローラ１の段付ローラ基材１ｂにおいて、図２に示すように軸方向に対して角部がほぼ垂直に立ち下がる段付加工をすると、図４に示すようにギャップ高さ（段差）より大きい膜厚の導電性部材１ｃを用いた場合と、図５に示すようにギャップ高さ（段差）より小さい膜厚の導電性部材１ｃを用いた場合では、後者の方が径の大きい段付部１ｄにおいて膜厚に比べて導電性部材１ｃが大きく引き延ばされ、立ち下がりの角部において応力が集中して強度的に弱くなる。そのため、ギャップ高さ（段差）より大きい膜厚の導電性部材１ｃを用いた図４に示す近接帯電用ローラの場合には長期印字後においてもギャップが安定に維持できるが、ギャップ高さ（段差）より小さい膜厚の導電性部材１ｃを用いた図５に示す近接帯電用ローラの場合には長期印字により図６に示すように段付の立ち下がり部に亀裂１１が発生しやすくなる。この亀裂１１により、帯電バイアスが印加される近接帯電用ローラ１の段付ローラ基材１ｂと像担持体２との間でリークが発生する。
【００１９】
これらのことからも、図４に示すようにギャップ高さ（段差）より大きい膜厚の導電性部材１ｃを用いることが好ましいが、図５に示すようにギャップ高さ（段差）より小さい膜厚の導電性部材１ｃを用いても、当接部１ａに対応する基材１ｂの段付部１ｄから中央領域の帯電部まで径が連続して小さくなるようにすれば図６に示す亀裂１１の発生をなくすことができ、改善することができる。すなわち、図６に示すような亀裂１１の発生をなくすには、段付ローラ基材１ｂの段付の立ち下がり部（角部）を垂直ではなく図７に示すように斜めにカットして傾斜形状にすることにより改善することができる。勿論、少なくとも角部だけでも面取りするなど直角ではなく所定のＲ（径）や傾斜角、曲線で立ち下がる形状にすれば同様に亀裂１１の発生に対して改善が可能であり、図７に示す両端の段付部１ｄの内側だけでなく、外側の角部においても同様であることはいうまでもない。
【００２０】
また、段付ローラ基材１ｂに対してこれを覆う導電性部材１ｃが、長期印字によって微妙に軸方向に移動し、この移動により表層に盛り上がり、凹凸が生じると、ギャップ変動の要因となる。このような移動をなくすためには、基材１ｂの表面にある程度の表面粗さＲｚを有していることが好ましい。この場合、特に、段付ローラ基材１ｂの帯電部において導電性部材１ｃが軸方向に移動し、段付部１ｄが移動しにくいと、段付部１ｄに盛り上がりが生じてギャップ距離が変動する要因となる。このような問題を改善するには、導電性部材１ｃが帯電部において軸方向に移動したとき、それに応じて段付部１ｄでも移動するように、段付ローラ基材１ｂの段付部１ｄの表面粗さＲｚを帯電部の表面粗さＲｚより小さくするのが好ましい。
【００２１】
すなわち、段付ローラ基材１ｂの帯電部の領域と段付の両端部の段差においては、上記実施形態のように中央部に向かって径が小さくし、さらに両端部の表面粗さよりも帯電部の表面粗さの方を大きくすることにより、長期にわたり画像形成を行った場合であっても、ローラ表層のチューブは外れにくく、亀裂やずれ等の問題も起こらない。これは、帯電部の表面粗さが大きいので、チューブに対して基材であるシャフトがアンカー効果を発揮し、また、段差の端部で径が連続して小さくなり、さらには表面粗さを小さくしているので、万が一若干量チューブがずれた場合であっても、段差でそのずれによる力が集中しないためである。
【００２２】
〔実施例１〕
近接帯電用ローラは、ＳＵＳシャフトの芯金を用いて、外径を１０ｍｍφ、１１ｍｍφ、１２ｍｍφとし、その表層に導電性熱収縮チューブ（導電性スーパーテレチューブ（帝人化成製の市販品））を被覆した。また、ＳＵＳシャフトは、両端１０ｍｍ程度を残し、その内側、つまり帯電部となる中央の領域を所定の段差ができるように切削加工している。導電性スーパーテレチューブは、膜厚が２０μｍ、５０μｍ、７０μｍのものを用いた。これら各膜厚のものをハイレスタ（三菱化学製）を用いて測定したところ、
２０μｍ→１．８×１０6 （Ω）
５０μｍ→２．８×１０6 （Ω）
７０μｍ→２．６×１０6 （Ω）
であった。なお、これらの値は、測定の平均値であり、おおよそ抵抗は、±１０％程度の値で測定されている。測定環境は、実験室環境（２０℃、４０％ＲＨ）であり、ハイレスタの印加電圧としては１００Ｖを用いた。
【００２３】
なお、スーパーテレチューブは、ポリエチレンテレフタレート樹脂を主体とした飽和ポリエステル樹脂を特殊加工法により製造したものであり、導電剤として導電性カーボンブラックを用いて作られている。
【００２４】
【表１】
2006072064.tif 000003
【００２５】
基材である芯金外径、段差、導電性熱収縮チューブ厚みがそれぞれ〔表１〕に示すＮｏ．１〜７からなる７種類の近接帯電用ローラを、画像形成装置（ＬＰ−９０００：セイコーエプソン（株）製）の感光体カートリッジに用いて画像を形成したところ、〔表１〕の芯金外径、段差、チューブ厚みの異なる組み合わせからなる７種類の近接帯電用ローラで、いずれも初期画像（ベタ印字で２０％、５０％、８０％濃度）において良好な画像を形成した。近接帯電用ローラに印加する電圧ＶCRは、
ＶCR＝ＶDC＋ＶAC
＝−６５０＋（１／２）ＶPPｓｉｎπｆｔ
ＶPPは振幅で１８００Ｖ、ｆは周波数で１．５ｋＨｚ、ｔは時間
とした。
【００２６】
さらに、実験室環境にて２０％濃度のベタ画像（Ａ４）を２００００枚まで印字し続けて、画像欠陥が起こった場合の印字枚数を調べたところ、〔表２〕の結果が得られた。
【００２７】
【表２】
2006072064.tif 000004
【００２８】
〔表２〕の結果より、以下のことが判明した。「段差＜チューブ厚み」の場合には、良好な非接触帯電を行うことができる。これは、段差の曲率が高い部分が十分な膜厚の導電製チューブに覆われているためである。一方、「段差＞チューブ厚み」の場合、いずれの場合も、１０００〜１７００枚程度で印字不良が発生しているが、その原因は段差部でのリークであることが判明した。つまり、本実施形態のような熱収縮型の樹脂を用いた場合、当接部よりも外径の小さい帯電部の方が若干膜厚が厚くなり、さらに、段差が大きく、かつ熱収縮チューブの膜厚が薄い場合に、段差部で過度の応力がかかること、また、薄い熱収縮チューブが引き延ばされること、帯電に際しては高圧が常時印加されるため、段差部が破壊されやすいことなどが考えられる。
【００２９】
〔実施例２〕
〔表１〕の近接帯電用ローラにおいて、段付部の両端の角を斜めにカットして傾斜形状ににし、実施例１と同様の条件で画像形成装置（ＬＰ−９０００：セイコーエプソン（株）製）の感光体カートリッジに用いて画像を形成した。その結果が〔表３〕である。
【００３０】
【表３】
2006072064.tif 000005
【００３１】
〔表２〕と〔表３〕を比較すると、〔表２〕の場合のＮＧとしたＮｏ．２、４、６、７の近接帯電用ローラについても、すべて印字が良好となる最大印字枚数が増加している。つまり、端部の角を斜めにカットして傾斜形状にすることで、リーク防止等の効果が絶大であることが判明した。
【００３２】
〔実施例３〕
近接帯電用ローラの基材において帯電部の表面粗さと当接部の表面粗さを変えたＮｏ．１〜４からなる４種類の近接帯電用ローラを用意した。その概要を示したのが〔表４〕である。
【００３３】
【表４】
2006072064.tif 000006
【００３４】
各近接帯電用ローラを実施例１と同様の条件で画像形成装置（ＬＰ−９０００：セイコーエプソン（株）製）の感光体カートリッジに用いて最大印字枚数を５００００枚まで増やして画像を形成した。その結果が〔表５〕である。
【００３５】
【表５】
2006072064.tif 000007
【００３６】
〔表５〕に示す結果によれば、基材の帯電部の表面粗さＲｚ＞基材の当接部の表面粗さＲｚのＮｏ．２、４の場合には、５００００枚が確実に印字可能であるが、基材の帯電部の表面粗さＲｚ＜基材の当接部の表面粗さＲｚになるＮｏ．１、３の場合には、２００００枚を超えたあたりで印字不良が起こっている。印字不良が起こった時に、近接帯電用ローラを感光体カートリッジから取り外してみたところ、表層の熱収縮チューブが軸方向のいずれかに微妙に移動して、段付部が盛り上がってしまい、ギャップ距離が一定になっていないことが判明した。つまり、より耐久性を向上させるためには、基材の帯電部の表面粗さＲｚ＞基材の当接部の表面粗さＲｚの関係に基材の表面粗さＲｚを加工した基材を用いることが好ましい。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、ローラ基材１ｂの両端の段付部１ｄがギャップ高さ（段差）になるように旋盤加工により研磨したが、段付部１ｄに相当する部材をローラ基材の両端でその外周面に嵌め込み、または軸を貫通して嵌め込むようにようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す横断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図３】近接帯電用ローラの軸方向断面図である。
【図４】段付ローラ基材によるギャップ高さ（段差）より導電性部材１ｃの膜厚を大きくした近接帯電用ローラの実施形態を示す図である。
【図５】段付ローラ基材によるギャップ高さ（段差）より導電性部材１ｃの膜厚を小さくした近接帯電用ローラの実施形態を示す図である。
【図６】導電性部材１ｃに発生する亀裂の問題を説明する図である。
【図７】段付ローラ基材の段付部の端部立ち下がり形状の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…近接帯電用ローラ、１ａ…当接部、１ｂ…基材、１ｃ…導電性部材、２…像担持体、３…露光装置、４…現像装置、４ａ…現像室、４ｂ…現像ローラ、４ｃ…トナー規制ブレード、５…転写装置、６…除電装置、７…クリーナー、８…転写部材
【図１】
2006072064.tif 000008
【図２】
2006072064.tif 000009
【図３】
2006072064.tif 000010
【図４】
2006072064.tif 000011
【図５】
2006072064.tif 000012
【図６】
2006072064.tif 000013
【図７】
2006072064.tif 000014