(57)【要約】【課題】帯電ギャップを高精度に確保することができ、良好な帯電機能を長期に亘って維持できる非接触式帯電ローラ及びその再生方法を提供する。【解決手段】導電性支持体１１をステンレス鋼棒とし、その外径面を焼入れにより硬化処理し、その表面をセンターレス研削加工により外径振れを規制する。導電性支持体１１の表面に抵抗調整層１３を形成し、抵抗調整層１３の表面に、着色剤が添加されて発色している保護層１４をスプレー塗布にて形成し、さらにその表面をラッピングフィルムにより研摩する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に抵抗調整層を形成し、該抵抗調整層の表面に保護層を形成してなる非接触式帯電ローラにおいて、
前記導電性支持体が、焼入れにより硬化処理されていることを特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触式帯電ローラにおいて、
前記保護層が着色剤を添加した材料で形成され、目視により前記抵抗調整層と区別できることを特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項３】
請求項２に記載の非接触式帯電ローラの前記保護層を除去して抵抗調整層表面を形成し、該抵抗調整層の表面に再度保護層を形成することを特徴とする非接触式帯電ローラの再生方法。
【請求項４】
焼入れにより硬化処理された導電性支持体上に、イオン導電性の高分子化合物を含有した熱可塑性樹脂を射出成形により被覆して抵抗調整層とし、該抵抗調整層の表面に導電性微粒子が分散した熱可塑性樹脂組成物からなる保護層を形成してなる非接触式帯電ローラ。
【請求項５】
請求項４に記載の非接触式帯電ローラにおいて、
前記保護層を旋削加工により除去して抵抗調整層表面を形成し、再度保護層を形成して再生したことを特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項６】
請求項５に記載の非接触式帯電ローラにおいて、
前記保護層に着色剤が１〜５Ｗ％添加されて発色していることを特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項７】
請求項５に記載の非接触式帯電ローラにおいて、
前記保護層に添加される着色剤が有機又は無機の顔料であること特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項８】
請求項５に記載の非接触式帯電ローラにおいて、
旋削加工に用いられる刃具の刃先形状はノーズＲ１〜５ｍｍ、ニゲ角５〜１０°、スクイ角１０〜２０°であって、刃面の粗さを０〜０．２μｍとし、刃面により形成される切れ刃嶺の丸み半径を０〜２μｍとするのダイヤモンドバイトを用いて再生されたことを特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項９】
請求項５に記載の非接触式帯電ローラにおいて、
前記保護層が除去された前記抵抗調整層の表面粗さが０．８〜１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １９９４）、外径振れが０〜５μｍの範囲に形成されていることを特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項１０】
請求項８に記載の非接触式帯電ローラにおいて、
前記抵抗調整層の表面に厚さ５〜１０μｍの保護層がスプレー塗布により形成され、外径振れが０〜５μｍの範囲に形成されたことを特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項１１】
請求項９に記載の非接触式帯電ローラにおいて、
再度形成される保護層は着色剤の添加量が増減されて発色濃度が異なることを特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項１２】
請求項１０に記載の非接触式帯電ローラにおいて、
スプレー塗布により形成された前記保護層の表面はラッピングフィルムにより研摩され、その表面粗さが０．５〜１．０μｍＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １９９４）に形成されていることを特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項１３】
請求項５に記載の非接触式帯電ローラにおいて、
前記導電性支持体がステンレス鋼棒（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０３  １９９８）記載のＳＵＳ４４０Ａ、ＳＵＳ４４０Ｂ、ＳＵＳ４４０Ｃ、及びＳＵＳ４４０Ｆのいずれかであって、且つ、外径がφ１０〜１２ｍｍであり、該導電性支持体の外径面が硬度ＨＲＣ５４〜６５、焼入れ深度０．８〜２．５ｍｍに高周波焼入れで硬化処理され、外径面がセンターレス研削加工されて外径振れが０〜５μｍの範囲に形成されていることを特徴とする非接触式帯電ローラ。
【請求項１４】
画像形成装置の像担持体両端部と接し、像担持体の帯電面となる範囲に帯電ギャップを形成して像担持対に帯電電位を付与するための非接触式帯電ローラを有する帯電装置において、
前記帯電ローラが、請求項１、２、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３に記載の非接触式帯電ローラ又は請求項３に記載の方法により再生された非接触式帯電ローラであることを特徴とする帯電装置。
【請求項１５】
像担持体表面を帯電する帯電装置を有する画像形成装置において、
前記帯電装置が、請求項１４に記載の帯電装置である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、像担持体表面を非接触で帯電する非接触式帯電ローラ、その再生（リサイクル）方法、該非接触式帯電ローラを備えた帯電装置、及び該帯電装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザープリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に使用される帯電装置では、オゾンや窒素酸化物の生成を抑制するため低電圧での帯電、及び画像形成装置の小型化、電源の低コスト化等から帯電ローラの外径を小径とし、帯電電位付与面を感光体と接触させた接触式帯電ローラが多く使われている。
この接触式帯電ローラの帯電電位付与面は、記録紙の紙紛や感光体表面に残留するトナー等が付着して汚れ易く帯電ムラを起すため、長期使用における耐久性の面で問題が生じ易い。
このため、汚れが付着し難く、メンテナンス頻度の比較的少ない非接触式帯電ローラが用いられるようになってきた。
【０００３】
しかし、小径の非接触式帯電ローラは、中心部の導電性支持体である金属軸も比較的細く形成されるため、剛性が低下する欠点があり、感光体表面と帯電ローラの帯電電位付与面が形成する帯電ギャップのバラツキが大きく、感光体への帯電電位を変動させて帯電ムラを起し易い。
このため、帯電ローラに印加するＤＣ電圧に帯電ムラを防止するために重畳するＡＣバイアス電圧を高くする傾向にあり、コロナ放電が強くなって帯電電位付与面はスパッタリング作用により損傷しやくなる。
さらに、非接触式帯電ローラでは、接触式帯電ローラと同程度の低電圧帯電とするために、帯電ギャップを５０μｍ程度にして近接させて感光体を帯電させるようになっている。
【０００４】
そのためにはローラを構成する部材の寸法精度を高精度に維持しなければならないが剛性低下によりその確保は難しく、帯電ギャップを狭小にしてしまうなどの不具合を生じ易い。このため、設定ギャップを反映した一定の帯電ギャップを維持することができず、感光体上に残留するトナーが帯電電位付与面に付着して強いコロナ放電により溶着し、放電が正常に行なわれず、その部分の帯電電位を変化させるようになり、部品寿命前に交換されて導電性支持体ごと破棄されている現状にある。
このような状況に鑑み、地球環境の保護や部品コストの低減を目的として帯電電位付与面を再生して利用することが提案されている。
【０００５】
例えば、特開平８−１７１２６４号公報には、導電性支持体上に少なくとも２つの層を有する帯電部材の再生方法が開示されている。この再生方法は、帯電電位付与面となる表面層を機械研摩により除去する工程及び研摩された面の上に層を形成する工程を有することを特徴としている。
特開平８−１３７１８８号公報には、回収された帯電ローラを表面の一部を除去することなしにエアーブローし、帯電電位付与面となる被覆層を形成して再生するという方法が開示されている。
特開２００４−１０９６８８号公報には、回収された接触式帯電ローラの表面を水洗浄した後、１５０〜２００°Ｃで加熱処理して再生する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７１２６４号公報
【特許文献２】特開平８−１３７１８８号公報
【特許文献３】特開２００４−１０９６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
帯電部材の再生は画像形成装置での使用のされ方でその方法が変わり、効率的に再生するには帯電部材特有の方法が必要である。特許文献１に記載の機械研摩方式では、加工抵抗により導電性支持体の撓みの大きい状態で加工されるため、軸の中央部が太く加工されたり、軸振れを精度良く加工し難く、加工精度を余り必要としない接触式の場合にはあまり問題とならないが、高精度の帯電ギャップが要求される非接触式では用いることができなかった。
特許文献２に記載の方式は、帯電ローラ表面に付着したトナーや紙紛で生じる抵抗バラツキを被覆層により覆い隠すというもので、画像形成枚数が２千〜３千枚程度の使用量が少ない接触式帯電ローラに用いることはできるものの、画像形成枚数が２万〜３万枚の使用量となる非接触式帯電ローラでは抵抗バラツキが帯電ムラを起し易くなり、再生方法としては適切な方法ではない。
特許文献３に記載の方式は、接触式帯電ローラ特有のトナーや紙粉の付着したものの除去であって、画像形成枚数が２千〜３千枚の使用量が少ない接触式帯電ローラに用いることはできるものの、画像形成枚数が２万〜３万枚の使用量となる非接触式帯電ローラのように、スパッタリング作用により帯電電位付与面の保護層に損傷が生じる場合の再生方法としては適切ではない。
【０００８】
本発明は、帯電ギャップを高精度に確保することができ、良好な帯電機能を長期に亘って維持できる非接触式帯電ローラ、その再生方法、該非接触式帯電ローラを有する帯電装置、該帯電装置を有する画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、導電性支持体上に抵抗調整層を形成し、該抵抗調整層の表面に保護層を形成してなる非接触式帯電ローラにおいて、前記導電性支持体が、焼入れにより硬化処理されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の非接触式帯電ローラにおいて、前記保護層が着色剤を添加した材料で形成され、目視により前記抵抗調整層と区別できることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、非接触式帯電ローラの再生方法において、請求項２に記載の非接触式帯電ローラの前記保護層を除去して抵抗調整層表面を形成し、該抵抗調整層の表面に再度保護層を形成することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、非接触式帯電ローラにおいて、焼入れにより硬化処理された導電性支持体上に、イオン導電性の高分子化合物を含有した熱可塑性樹脂を射出成形により被覆して抵抗調整層とし、該抵抗調整層の表面に導電性微粒子が分散した熱可塑性樹脂組成物からなる保護層を形成してなることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の非接触式帯電ローラにおいて、前記保護層を旋削加工により除去して抵抗調整層表面を形成し、再度保護層を形成して再生したことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の非接触式帯電ローラにおいて、前記保護層に着色剤が１〜５Ｗ％添加されて発色していることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の非接触式帯電ローラにおいて、前記保護層に添加される着色剤が有機又は無機の顔料であること特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明では、請求項５に記載の非接触式帯電ローラにおいて、旋削加工に用いられる刃具の刃先形状はノーズＲ１〜５ｍｍ、ニゲ角５〜１０°、スクイ角１０〜２０°であって、刃面の粗さを０〜０．２μｍとし、刃面により形成される切れ刃嶺の丸み半径を０〜２μｍとするのダイヤモンドバイトを用いて再生されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明では、請求項５に記載の非接触式帯電ローラにおいて、前記保護層が除去された前記抵抗調整層の表面粗さが０．８〜１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １９９４）、外径振れが０〜５μｍの範囲に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載の発明では、請求項８に記載の非接触式帯電ローラにおいて、前記抵抗調整層の表面に厚さ５〜１０μｍの保護層がスプレー塗布により形成され、外径振れが０〜５μｍの範囲に形成されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載の発明では、請求項９に記載の非接触式帯電ローラにおいて、再度形成される保護層は着色剤の添加量が増減されて発色濃度が異なることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に記載の発明では、請求項１０に記載の非接触式帯電ローラにおいて、スプレー塗布により形成された前記保護層の表面はラッピングフィルムにより研摩され、その表面粗さが０．５〜１．０μｍＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １９９４）に形成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３に記載の発明では、請求項５に記載の非接触式帯電ローラにおいて、前記導電性支持体がステンレス鋼棒（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０３  １９９８）記載のＳＵＳ４４０Ａ、ＳＵＳ４４０Ｂ、ＳＵＳ４４０Ｃ、及びＳＵＳ４４０Ｆのいずれかであって、且つ、外径がφ１０〜１２ｍｍであり、該導電性支持体の外径面が硬度ＨＲＣ５４〜６５、焼入れ深度０．８〜２．５ｍｍに高周波焼入れで硬化処理され、外径面がセンターレス研削加工されて外径振れが０〜５μｍの範囲に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４に記載の発明では、画像形成装置の像担持体両端部と接し、像担持体の帯電面となる範囲に帯電ギャップを形成して像担持対に帯電電位を付与するための非接触式帯電ローラを有する帯電装置において、前記帯電ローラが、請求項１、２、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３に記載の非接触式帯電ローラ又は請求項３に記載の方法により再生された非接触式帯電ローラであることを特徴とする。
【００２３】
請求項１５に記載の発明では、像担持体表面を帯電する帯電装置を有する画像形成装置において、前記帯電装置が、請求項１４に記載の帯電装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に記載の発明によれば、導電性支持体の細径化による剛性低下を抑制でき、帯電ギャップのバラツキを少なくすることができる。
請求項２に記載の発明によれば、保護層の除去作業を容易に行うことができる。
請求項３に記載の発明によれば、保護層の除去による再生化を容易且つ高精度に行うことができる。
請求項４に記載の発明によれば、導電性支持体の細径化による剛性低下を抑制でき、帯電ギャップのバラツキを少なくすることができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、再度保護層を形成しても軸振れ等の機械精度を悪くすることがないため、帯電ムラを補正するために重畳するＡＣバイアス電圧を上昇させることもなく再生使用することができる。
請求項６に記載の発明によれば、切削抵抗を低くすることができるために軸の撓みを少なくでき、精度よく保護層を除去して抵抗調整層表面を形成し、再生することができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明によれば、保護層を除去する際の膜厚の目安となり、抵抗調整層の旋削代を最小限に少なくして再生することができる。
請求項８に記載の発明によれば、コロナ放電により分解され消色することがなく、保護層を除去する際の膜厚の目安を失うことなく抵抗調整層の旋削代を最小限に少なくして再生することができる。
請求項９に記載の発明によれば、帯電ムラを補正するために重畳するＡＣバイアス電圧を上昇させることなく再生使用することができる。
請求項１０に記載の発明によれば、保護層塗布液のタレや溜まりが無い状態で膜厚を形成することができ、帯電ムラを補正するために重畳するＡＣバイアス電圧を上昇させることなく再生使用することができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明によれば、再生回数を確認することができ、抵抗調整層の膜厚が減少し過ぎて感光体への帯電電位上昇を招くことを防止できる。
請求項１２に記載の発明によれば、感光体への微小な異常放電や、形成する画像のザラツキを抑制できる。
請求項１３に記載の発明によれば、保護層を除去する際の導電性支持体の撓みによる軸方向中央部の増径も少なく、軸振れの精度を悪くすること無く旋削加工で旋削代を少なくして再生することができ、帯電ギャップを形成した際にギャップを狭小とすることがなく、帯電ムラを補正するために重畳するＡＣバイアス電圧を上昇させることなく再生使用することができる。
そのため、オゾンや窒素酸化物の発生量を増加させることもなく、画像流れや、画像形成装置を設置する室内環境の汚染を増加させることがない。
請求項１４に記載の発明によれば、帯電装置において、請求項１、２、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３に記載の効果を得ることができる。
請求項１５に記載の発明によれば、画像形成装置において、請求項１、２、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３に記載の効果を得ることができる。また、部品コストを抑えることができ、部品形成上での環境負荷を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図１乃至図１６（図２を除く）に基づいて説明する。
まず、図１５に基づいて、本実施形態における画像形成装置の構成の概要を説明する。この画像形成装置は、機能分離型有機系感光体を使用し、カールソンプロセスを用いるカラー画像形成装置で、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色毎のトナー画像形成ユニット５１が転写ベルト５８の移動方向に沿って順次配置されている。図１５において、符号６０、６１は給紙カセット、６２はレジストローラ対、６３はＡＤＦ（自動原稿搬送装置）、６４は手差しトレイをそれぞれ示している。
転写ベルト５８の移動方向における最下流のトナー画像形成ユニット５１を代表して説明すると、図１６に示すように、外径がφ３０ｍｍ〜１００ｍｍの円筒状の機能分離型有機系感光体５２を中心とし、その外周に帯電ユニット５３、光書き込みユニット５４、現像ユニット５５、クリーニングユニット５６が配置されている。
【００２９】
像担持体としての機能分離型有機系感光体５２の表面は、帯電ローラ５９により６００〜８００Ｖの正又は負の帯電が与えられ、レーザー光５１０により潜像が形成される。該潜像に現像部材５１１によりトナーを静電付着させて可視画像が形成される。
転写部材５１３により記録紙５１２上にトナー像が静電転写され、画像転写された記録紙５１２は定着ユニット５１４へ搬送されて約１６０〜２００°Ｃでトナー像を加熱加圧されて定着される。
【００３０】
近年、複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置の感光体への帯電方法は、帯電装置を小型で省スペース化するため、また、感光体への帯電電位付与時のオゾン発生量を低減させるために、低電圧帯電を可能とする近接式ローラ帯電方法が採用されている。
この近接式ローラ帯電方法では、ローラ表層を、カーボンブラック等の導電剤を分散混入させた１〜２ｍｍの厚さを有する導電性ゴムとし、画像形成時の帯電ムラを防止するためにその抵抗値を１０８〜１０９Ωｃｍに制御し、その弾性を利用してギャップを作らずに感光体と接触させる接触式帯電ローラを用い、低電圧で帯電させている。
あるいは、ポリエーテルエステルアミド等のイオン導電性の高分子化合物を含有し、抵抗値を１０８〜１０９Ωｃｍに制御したＡＢＳ樹脂を射出成形により導電性支持体の表面に０．５〜１ｍｍ被覆して抵抗調整層とし、該抵抗調整層の表面に酸化スズなどの導電性微粒子が分散した熱可塑性樹脂組成物からなる保護層を順次形成し、感光体の両端部にギャップ保持部材を用いて当接させ、３０〜１００μｍのギャップを持たせて近接させて感光体と非接触とする非接触式帯電ローラを用い、低電圧で帯電させている。
【００３１】
（帯電ローラの帯電電位付与面の損傷する原因）
図１０に示すように、非接触式帯電ローラ２１１では、帯電電圧を印加するための導電性支持体として金属製軸部材が用いられる。この軸部材は、軸受け部２０と、電圧印加用軸受け部２１と、外径がφ１０〜１２ｍｍの被覆部２２が一体で構成され、被覆部２２の周面上には、ポリエーテルエステルアミド等のイオン導電性の高分子化合物を含有した熱可塑性樹脂であるＡＢＳ樹脂の体積抵抗値１０８〜１０９Ωｃｍの抵抗調整層２３が射出成形で０．５〜１ｍｍの厚みで被覆成形加工される。
【００３２】
抵抗調整層２３の表面には、０．３〜０．６μｍの厚みで、酸化スズの導電性微粒子が分散した熱可塑性樹脂組成物からなる体積抵抗値１０１１〜１０１２Ωｃｍの保護層２４が形成されている。
非接触式帯電ローラでは感光体両端部と当接させてギャップを形成するために、ギャップ形成部材２５及び２６が被覆され、所望の帯電ギャップが形成される。
ギャップ形成部材２５、２６の厚みは、通常、オゾン発生量抑制のために印加電圧を低電圧とするため、５０〜６０μｍ程度であり、テフロン（登録商標）テープや熱収縮性のテフロン（登録商標）チユーブ等が被覆されて形成される。
【００３３】
図１１に示すように、図１０で示した非接触式帯電ローラ２１１を用いて、画像形成装置の感光体２１２の両端部に当接させ、感光体２１２の帯電面２７の範囲に帯電ギャップ２８、２９、２１０を形成すると、感光体２１２の軸方向中央部の帯電ギャップ２９では、その隙間が狭小となり易い傾向にある。
その狭小となる量１μｍ当たり５〜１０Ｖで帯電電位が変化し、画像形成時のムラやザラツキを引き起こす不具合を生じやすい。
これは、画像形成装置を小型化するために非接触式帯電ローラ２１１の金属製軸部材が小径化し、軸方向の機械強度が低下したためであり、本来設定される帯電ギャップは、ギャップ形成部材２５及び２６により５０〜６０μｍとなるが、非接触式帯電ローラ２１１と感光体２１２の形成する精度によって、軸方向中央部では設定する帯電ギャップ５０〜６０μｍに対し、５〜１０μｍ程度当初より軸方向中央部の帯電ギャップ２９が狭くなりやすい傾向がある。
【００３４】
また、非接触式帯電ローラ２１１の軸方向中央部では金属製軸部材の被覆部２２の軸振れが１０〜２０μｍ発生しやすく、そのまま非接触式帯電ローラ２１１を形成すると感光体２１２との帯電ギャップが回転に伴って狭小となる。
帯電ギャップを５０μｍで設定すると、軸方向中央部の帯電ギャップ２９では最小狭小時には２０〜３５μｍ程度となり、残留するトナーと接触して非接触式帯電ローラ２１１の中央部にトナーが付着して汚染される状態になり、また付着したトナーがコロナ放電で融着する。
中央部の帯電ギャップ２９の幅は、金属製軸部材の軸方向の機械強度が低下したままではその精度と形状が帯電ギャップ形成に大きく影響してしまい、帯電ムラを防ぐために重畳するＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）を上昇させてコロナ放電により帯電ローラ表面は損傷するようになる。
【００３５】
非接触式での帯電ローラでは、軸の直線性などにおいての形状や精度の補正をせず、電気的に帯電ムラを補正しようとすると、帯電ムラを補正するために重畳するＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）は−８００Ｖの帯電に対し−２０００〜−２４００Ｖ程度となり、帯電ローラ表面は高電圧で放電することとなる。
これにより発生するイオンや電子のスパッタリング作用で最表面の保護層の結着剤となる樹脂成分の分解損耗する度合いが大きくなって、形成する画像にザラツキが発生するようになり、部品寿命前の交換を余儀なくされる。
また、有機感光体表面も発生するイオンや電子の衝突で損傷する度合いが大きくなり、感光層を形成する樹脂の分解損耗などでその寿命を低下させる。また、高電圧で放電するためにオゾンや窒素酸化物の発生量も多くなり、画像形成装置を設置する室内環境を臭気などで汚染するようにもなる。
【００３６】
（本発明の非接触式帯電ローラの構成と再生方法）
そこで、本実施形態では、非接触式帯電ローラの帯電電位を付与する表面の軸振れを精度良く形成するために、まず、導電性支持体をステンレス鋼棒として、（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０３  １９９８）記載のＳＵＳ４４０Ａ、ＳＵＳ４４０Ｂ、ＳＵＳ４４０Ｃ、及びＳＵＳ４４０Ｆのうちのいずれかを用い、且つ、外径がφ１０〜１２ｍｍであり、当該導電性支持体の外径面を焼入れにより硬化処理し、硬度がＨＲＣ５４〜６５の範囲に形成されるその表面をセンターレス研削加工により外径振れを０〜５μｍに形成する。
形成された導電性支持体の表面にイオン導電性のポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電性の高分子化合物を含有したＡＢＳ樹脂を射出成形で０．５〜１ｍｍの厚みで被覆し、旋削加工によりその表面粗さを０．８〜１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １９９４）、外径振れを０〜５μｍに形成して抵抗調整層とする。
【００３７】
その抵抗調整層の表面にはアクリル又はポリウレタン骨格中にフッ素樹脂成分とポリシロキサン成分を含有したセラミックス樹脂に硬化剤と酸化スズの導電性微粒子が分散した熱可塑性樹脂組成物からなる保護層を５〜１０μｍの厚さでスプレー塗布にて順次形成し、さらにその表面をラッピングフィルムにより研摩して表面粗さを０．５〜１．０μｍＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １９９４）に調整する。
この非接触式帯電ローラにあっても、その保護層の最表面の熱可塑性樹脂組成物は経時によるコロナ放電で損傷し、表面粗さを粗雑にして画像形成でのザラツキを生じるようになる。また、同一画像を多量にとる場合にはトナー像形成部分に対応して同じく保護層の最表面にトナーが融着するために再生が必要となる。
【００３８】
（導電性支持体である金属製軸部材の撓み量）
図１２のグラフにおいて細線で示したものは、通常用いられている非接触式帯電ローラの金属製軸部材の撓み量を測定したグラフで、外径φ８〜１２ｍｍ、長さ３４０ｍｍのＳＵＳ製軸部材の中央部を０．５〜３Ｎで押圧すると、５〜８０μｍの撓みが発生する。
この撓みの量は、φ８ｍｍの軸部材３０が、φ１０ｍｍの軸部材３１及びφ１２ｍｍの軸部材３２に比べて大きく、画像形成装置で使用される軸部材として長さ３４０ｍｍで使用すると、強度上、機械加工し難く中央部が逃げる方向となり、増径や軸振れすることが想定され、帯電ギャップが狭小となる要因となる。
【００３９】
実際に、φ８ｍｍ、長さ３４０ｍｍのＳＵＳ製軸部材で帯電ローラを形成したものは、軸方向中央部の増径が１０〜１５μｍ、軸振れが１５〜２０μｍ発生し、画像ムラを形成しやすく、また、帯電ギャップを維持できず、狭小となった部分にトナーが付着したりするなどの不具合が生じた。
また、帯電ムラ防止のためには重畳するＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）を−２０００〜−２４００Ｖに上昇させなければならず、強い放電が行なわれて帯電ローラの保護層の表面粗さを粗雑にして画像形成装置での画像にザラツキを生じるようになり、有機感光体表面が損傷するなどの不具合が生じた。
このため、φ１０〜１２ｍｍの軸部材を用いた方が帯電ローラの機械的精度を確保し易く生産性もよくなる。
【００４０】
図１２のグラフにおいて太線で示したものは、金属製軸部材の材質がマルテンサイト系ＳＵＳ製軸部材（ＪＩＳハンドブック１９９９  鉄鋼Ｉに記載）であって、ＪＩＳ  Ｇ  ４３０３（１９９８）ステンレス鋼棒記載のＳＵＳ４４０（ＳＵＳ４４０Ａ、ＳＵＳ４４０Ｂ、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４４０Ｆ）の材料を用い、外径がφ８〜１２ｍｍのものに、外径面を焼入れ深度０．８〜２．５ｍｍの高周波焼入れをし、その硬度がＨＲＣ５４〜６５である金属製軸部材の撓み量を測定したものである。
φ８のＳＵＳ４４０焼入材３３は、φ８のＳＵＳ材３０に比べ、１０〜２０μｍ撓み量が低下しているが、やはり帯電ローラの金属製軸部材としては撓み量が大きく不都合であることが分る。
【００４１】
φ１０のＳＵＳ４４０焼入材３４は、同じくφ１０のＳＵＳ材３１に比べ、５〜１０μｍ撓み量が低下し、同様に、φ１２のＳＵＳ４４０焼入材３５は、同じくφ１２のＳＵＳ材３２に比べ、３〜７μｍ撓み量が低下し、軸強度が増加したことが分る。
このように、外径面を焼入れ深度０．８〜２．５ｍｍの高周波焼入れをし、ステンレス鋼棒（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０３  １９９８）記載のＳＵＳ４４０Ａ、ＳＵＳ４４０Ｂ、ＳＵＳ４４０Ｃ、及びＳＵＳ４４０Ｆのいずれかにおいてその硬度をＨＲＣ５４〜６５に硬化し、軸強度の増加した金属製軸部材を用いて帯電ローラを形成するようにすれば、強度が増加した分、機械加工時の精度が悪化せず、設定する帯電ギャップを確保しやすい方向となり、保護層の旋削加工によっても撓みが少なく、旋削代を最小限にできることから複数回の再生が可能となる。
【００４２】
（非接触式帯電ローラの保護層の再生加工）
図１に、本実施形態における、再生可能な非接触式帯電ローラ１２３Ａの層構成を示す。全体的構成は、図１０で示したのと同様である。
非接触式帯電ローラ１２３Ａは、導電性支持体としての金属製軸部材１１の表面に高周波焼入れにより焼入れ深度０．８〜２．５ｍｍの硬化処理が施された焼入れ硬化層１２を有し、センターレス研削加工によりその外径振れは０〜５μｍとされ、その上に抵抗調整層１３、保護層１４が形成されている。
保護層１４は、５〜１０μｍの厚みを有し、着色剤として有機又は無機の顔料が１〜５Ｗ％添加されて発色している。
従来の非接触式帯電ローラでは、図２に示すように、硬化処理を行なわない金属製軸部材１５を用い、抵抗調整層１６はポリエーテルエステルアミド等のイオン導電性の高分子化合物を含有したＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂が射出成形により被覆されて乳白色を呈している。
さらに保護層１７は、フッ素樹脂やウレタン樹脂などの半透明な熱可塑性樹脂組成物中に導電性微粒子として白色の酸化第二錫などが５０〜７０Ｗ％で分散含有され、同じく乳白色を呈しているため、抵抗調整層１６と保護層１７の境目は目視確認できるほど明確ではない。このため、保護層１７を完全に除去しようとすると多めの旋削代で加工するようになる。
【００４３】
しかしながら、図１１に示すように、非接触式帯電ローラ２１１のギヤ２１３と感光体２１２のギヤ２１４が噛合って回転伝達し、さらに帯電ギャップが確実に確保されるようにギヤの軸間距離２１５を０．１〜０．２ｍｍ広げてギヤにバックラッシュを持たせて噛合っているため、旋削代を多くするとギヤの軸間距離２１５が縮まってバックラッシュが無くなり、非接触式帯電ローラ２１１のギヤ側が浮き上がり、帯電ギャップが確保できなくなるため、旋削代を多く取るとことができない。
また、抵抗調整層１３の膜厚は０．５〜１ｍｍの厚膜であるが、５０μｍ以上除去すると感光体の帯電電位を上昇させることにもなり、同じく保護層１４を除去するために旋削代を多く取ることができない。
【００４４】
そこで、旋削代を必要最小限とするために、保護層１４に着色剤として有機又は無機の顔料を１〜５Ｗ％添加して発色させておき、旋削加工において除去状態が目視で容易に確認判断できるようにする。また、多数個を生産する工程では抵抗調整層１３の外径寸法を規定して寸法公差を狭めて形成しておく。
通常、保護層１４の外径寸法をφ１２ｍｍとする場合は、金属製軸部材１１の外径はφ１０ｍｍで、抵抗調整層１３の肉厚は約１ｍｍ、その外径はφ１１．９±０．１ｍとなっているが、その外径をφ１１．９±０．０１ｍ程度まで抑制して高精度としておき、保護層１４を５〜１０μｍ形成し、再生加工時に容易に再生可能な条件を作り込んでおく。
さらに、この時必要になるのは金属製軸部材１１の軸振れの精度であって、精度を良くするためには焼入れによる硬化処理を施し、金属製軸部材１１の機械強度を高めて再生可能な条件を作り込んでおく。
【００４５】
金属製軸部材１１は、ステンレス鋼棒（ＪＩＳ  Ｇ  ４３０３  １９９８）記載のＳＵＳ４４０Ａ、ＳＵＳ４４０Ｂ、ＳＵＳ４４０Ｃ、及びＳＵＳ４４０Ｆのうちのいずれかであって、且つ、外径がφ１０〜１２ｍｍであり、金属製軸部材１１の外径面が高周波により焼入れ深度０．８〜２．５ｍｍの硬化処理をされ、硬度をＨＲＣ５４〜６５の範囲とし、金属製軸部材１１の外径面の表面をセンターレス研削加工により外径振れを０〜５μｍとし、この外径を握持して軸受け部２０と、電圧印加用軸受け部２１を旋削加工し、同軸度を０〜５μｍとしておくことでさらに再生可能な条件とすることができる。
【００４６】
図３は、焼入れ及びセンターレス研削加工により軸振れが高精度となった金属製軸部材１１の上に抵抗調整層１３と保護層１４が５〜１０μｍ形成された再生可能な条件を持つ非接触式帯電ローラの保護層１４の旋削加工方法を示し、旋削用の刃具は切削抵抗を低く抑えるために刃先を鋭く形成できるダイヤモンドバイトを使用する。
直剣型のダイヤモンドバイトを用い、その刃先はノーズＲ1〜５ｍｍ、ニゲ角５〜１０°、スクイ角１０〜２０°であって、刃面の粗さを０〜０．２μｍとし、刃面により形成される切れ刃嶺の丸み半径を０〜２μｍとする刃具１８を用いる。
この刃具１８を用いて、主軸とテール軸の同期回転型旋削装置（株式会社エグロ製ＲＬ６００型）の主軸チャック１９（藤井精密工業製エアーバルーンチャック）により非接触式帯電ローラの電圧印加用軸受け部２１の外径をクランプし、テール軸チャック１１０（藤井精密工業製エアーバルーンチャック）により軸受け部２０の外径をクランプし、主軸とテール軸に５０００〜６０００ｒｐｍの同期回転駆動を与え、保護層１４を旋削送り０．１ｍｍ／ｒｅｖ、切込み量５〜１０μｍで刃具１８を取付けた刃物台１１１を移動して荒加工を行い、同じく切込み量３〜５μｍで仕上加工を行い、着色剤で発色した保護層１４が除去されて再生された抵抗調整層１３の表面とその粗さ０．８〜１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １９９４）を得る。
【００４７】
保護層１４の下層の抵抗調整層１３は、ポリエーテルエステルアミド等のイオン導電性の高分子化合物を含有したＡＢＳ樹脂を用いて成形され、乳白色であるため、着色剤で発色した保護層１４が残留していれば容易に加工残りが確認される。
このため、加工の可否判断が容易となり、最小限の加工代で加工を行うことができる。
旋削加工は、図４に示すように、発熱の抑制及び切粉を吸引装置へ誘導するためにエアーノズル１１２から圧縮空気を刃具１１３先端に吹付けて行う。
旋削加工を行うための刃具１１３の取付けは、スクイ面１１４を下向きとし、切粉を下方のフード１１５で吸引して行い、切粉が被加工物の表面に付着や巻込むのを防止するように切削速度に応じた切粉吸引速度を確保して切粉回収装置１１６で切粉の吸引を行い、切粉をボックス１１７に収納し圧縮して回収する。
【００４８】
ポリエーテルエステルアミド等のイオン導電性の高分子化合物を含有したＡＢＳ樹脂を用いた抵抗調整層１３の加工は、ダイヤモンドの刃具１８による旋削加工を用いることで加工速度を高速で行うことができ、また、刃具１８の刃先形状を鋭利にすることで、研削加工に比べて加工抵抗を低く抑えることが可能となり、非接触式帯電ローラの軸方向中央部外径の増径を抑制できる。
また、発熱が研削加工法に比べて少ないため、切削液を不要とした加工が可能であって、吸湿して電気抵抗変化を起こしやすい抵抗調整層１３の再生加工に適した方法である。
【００４９】
図５は、保護層１４の除去された抵抗調整層１３の表面に再度保護層１４をスプレー塗布で形成する方法を示したものである。
非接触式帯電ローラの電圧印加用軸受け部２１及び軸受け部２０の外径に抵抗調整層１３の吸湿防止形状形成用のマスキング治具１１８、１１９を取付けてクランプし、主軸１２０に１００〜３００ｒｐｍの回転駆動を与える。
スプレーノズル１２１よりポリウレタン又はアクリル骨格中にフッ素樹脂成分とポリシロキサン成分とセラミックスの含有した樹脂組成物及び硬化剤及び０．３〜０．６μｍの酸化錫の導電性微粒子が分散した熱可塑性樹脂組成物及び着色顔料としてフタロシアニンブルーを１〜５Ｗ％添加した保護層溶液を１００〜１３０°Ｃ、３０分間の焼成により５〜１０μｍの膜厚となるように吹付け、図６に示すように、青色に発色した再生保護層１２２を形成する。
再生保護層１２２は、着色剤の添加量を増減して異なった発色濃度とし、再生回数が確認されるようにして再生使用限度が見極められるようにする。
【００５０】
図７は、再生保護層１２２の形成された非接触式帯電ローラ１２３Ｂの表面を３０００〜８０００番の粒度を有するラッピングフィルムのテープ１２４により研摩し、スプレー塗布により樹枝状に存在する突部１２５（図８参照）の除去と、その表面粗さを０．５〜１．０μｍＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  １９９４）に調整した再生保護層表面１２６（図９参照）とすることで、帯電に起因する形成画像のざらつきや異常放電を起し難い安定な表面とすることができる。
その後に、帯電ギャップ形成部材２５、２６を両端部に被覆して再生保護層の形成された非接触式帯電ローラが完成する。
【００５１】
次に、保護層再生品非接触式帯電ローラと、保護層新品非接触式帯電ローラとの感光体への帯電電位の比較実験結果を説明する。図１３は、帯電電位測定装置の構成図である。
本実施形態における上記の非接触式帯電ローラ４０を帯電ギャップ５０μｍで配し、被帯電体に機能分離型有機系感光体４１を用い、その層構成は、基体（アルミニウムφ３０ｍｍ）、下引き層５μｍ（メラミンアルキド樹脂、酸化Ｔｉ分散）、電荷発生層０．５μｍ（チタニルフタロシアニン＋ブチラール樹脂）、電荷輸送層３０μｍ（ポリカーボネート樹脂、電荷発生剤スチルベン系）である。
測定に用いた機器は、高圧電源４２（ＦＬＵＫＥ４１５Ｂ  ０〜±３ＫＶ）、表面電位計４３（ＴＲＥＫ３４４）、表面電位計プローブ４４（測定間隔約１ｍｍ）、記録計４５（ＧＲＡＰＨＴＥＣ  ＳＥＲＶＯ１５０）である。
機能分離型有機系感光体４１を線速毎秒２３５ｍｍで回転させ、表面の帯電電位の除去は導電性の除電ブラシ４６を用いて行う。
【００５２】
図１４は、保護層再生品非接触式帯電ローラと、保護層新品非接触式帯電ローラとの機能分離型有機系感光体４１への帯電電位を比較した測定チャートである。機能分離型有機感光体４１への表面電位−８００Ｖに必要な保護層新品非接触式帯電ローラの印加電圧値４７はＤＣ−１６４０Ｖであり、保護層再生品非接触式帯電ローラの印加電圧値４８はＤＣ−１６５０ＶＶである。
保護層再生品非接触式帯電ローラにＤＣ−１６５０Ｖを２．５分間連続印加して機能分離型有機系感光体４１への帯電電位４９の変化を確認したが、０〜５Ｖの範囲であって安定している。
さらに、４．５分間連続印加した場合の機能分離型有機系感光体４１への帯電電位４１０の変動はなく安定し、保護層を除去して再生使用することは帯電特性上特に問題なく可能であることが分る。
保護層の再生品非接触式帯電ローラ（実施例）と、保護層新品非接触式帯電ローラ（比較例）及び従来品との比較データを表１に示す。
【００５３】
【表１】
2006259006.tif 000003
【００５４】
表１の実施例１、２に示すように、画像ムラ限度内とするための帯電ムラ防止のために重畳するＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）は、保護層再生品非接触式帯電ローラにおいて、機能分離型有機感光体の帯電電位−８００Ｖに対し−１６００〜１８００Ｖの範囲であり、比較例の保護層新品と変わりない範囲であって、画像形成装置での画像にザラツキ等の問題は特に発生しない。
【００５５】
上記本発明の保護層を再生した非接触式帯電ローラを組み込んだ帯電装置は、感光体に所望の帯電電位を付与し、帯電ムラ防止のために重畳するＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）を特に上昇させることなく、帯電電位の付与が可能となる帯電装置となり、画像形成上でのザラツキなどの発生も無く、白黒及びカラー画像を形成する画像形成装置の帯電装置とすれば、部品コストを低下させることができるとともに、加工形成するエネルギーを低減できるから環境への対応が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の利用可能性として、画像静電転写ローラの再生方法等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明における再生可能な非接触式帯電ローラの断面図である。
【図２】従来における再生可能な非接触式帯電ローラの断面図である。
【図３】本発明における再生可能な非接触式帯電ローラの保護層の旋削加工方法を示す図である。
【図４】旋削加工における切粉の回収装置を示す図である。
【図５】抵抗調整層の表面に再度保護層をスプレー塗布する方法を示す図である。
【図６】再生保護層を有する非接触式帯電ローラの断面図である。
【図７】保護層が再生された非接触式帯電ローラの表面を研磨する方法を示す図である。
【図８】保護層の研磨前の表面性状を示す図である。
【図９】保護層の研磨後の表面性状を示す図である。
【図１０】非接触式帯電ローラの基本構成を示す図である。
【図１１】非接触式帯電ローラと感光体との位置関係を示す図である。
【図１２】非接触式帯電ローラの軸部材の撓み量の比較を示すグラフである。
【図１３】帯電電位測定装置の構成図である。
【図１４】帯電電位の比較チャートである。
【図１５】画像形成装置の概要構成図である。
【図１６】画像形成装置における１つのトナー画像形成ユニットの拡大図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１  導電性支持体としての金属製軸部材
１３  抵抗調整層
１４  再生前の保護層
５３  帯電装置としての帯電ユニット
１８  刃具
１２２  再生後の保護層
１２３Ａ、１２３Ｂ  非接触式帯電ローラ
１２４  ラッピングフィルム
【図１】
2006259006.tif 000004
【図２】
2006259006.tif 000005
【図３】
2006259006.tif 000006
【図４】
2006259006.tif 000007
【図５】
2006259006.tif 000008
【図６】
2006259006.tif 000009
【図７】
2006259006.tif 000010
【図８】
2006259006.tif 000011
【図９】
2006259006.tif 000012
【図１０】
2006259006.tif 000013
【図１１】
2006259006.tif 000014
【図１２】
2006259006.tif 000015
【図１３】
2006259006.tif 000016
【図１４】
2006259006.tif 000017
【図１５】
2006259006.tif 000018
【図１６】
2006259006.tif 000019