(57)【要約】【課題】導電性支持体と樹脂の結合強度を向上させることのできる近接帯電方式用の帯電部材及びその製造方法を提供する。【解決手段】粗面化処理された導電性支持体２０１上に、半導電性樹脂の射出成形により樹脂層２０２を被覆形成した帯電部材（帯電ローラ１０２）。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗面化処理された導電性支持体上に、半導電性樹脂の射出成形により樹脂層を被覆形成したことを特徴とする帯電部材。
【請求項２】
導電性支持体の表面粗さが１０点平均粗さ（Ｒｚ）で１０μｍ以上を満たすよう、導電性支持体が粗面化処理されていることを特徴とする請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】
半導電性樹脂として、高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物を用いることを特徴とする請求項１または２記載の帯電部材。
【請求項４】
粗面化処理された導電性支持体上に、半導電性樹脂を射出成形により被覆形成することを特徴とする帯電部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を採用した画像形成装置において、感光体に対し帯電処理を実行する帯電部材（帯電ローラ等）及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置において、感光体に対して帯電処理を行う帯電部材としては、帯電ローラが一般的に用いられている。
【０００３】
図４は電子写真方式の画像形成装置の概略図である。画像形成装置１１０は、静電潜像が形成される感光体ドラム１０１、感光体ドラム１０１に接触あるいは近接配置されて帯電処理を行う帯電ローラ１０２、レーザー光あるいは原稿の反射光等の露光系１０３、感光体１０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ１０４、帯電ローラ１０２に電圧を印加するためのパワーパック１０５、感光体ドラム１０１上のトナー像を記録紙１０９に転写処理する転写ローラ１０６、転写処理後の感光体ドラム１０１をクリーニングするためのクリーニング装置１０７、感光体ドラム１０１の表面電位を測定する表面電位計１０８を備えている。
【０００４】
画像形成装置１１０では次のような工程で画像の形成を行う。
（１）帯電ローラ１０２が、感光体ドラム１０１の表面を所望の電位に帯電する。
（２）露光系１０３が、感光体ドラム１０１に画像光を投射して、所望の画像に対応する静電潜像を感光体ドラム１０１上に形成する。
（３）現像ローラ１０４が、静電潜像をトナーによって現像し、感光体ドラム１０１上にトナー像（顕像）を形成する。
（４）転写ローラ１０６が、感光体ドラム１０１上のトナー像を、記録紙１０９に転写する。
（５）クリーニング装置１０７が、転写されず感光体ドラム１０１上に残留したトナーを清掃する。
（６）転写ローラ１０６によって、トナー像を転写された記録紙１０９は、不図示の定着装置へと搬送される。定着装置は、トナーを加熱及び加圧して記録紙上に定着する。
上記の１から６の手順を繰り返すことによって、記録紙１０９上に所望の画像が形成されていく。
【０００５】
帯電ローラを用いた帯電方式としては、感光体にローラを接触させる接触帯電方式が一般的に用いられているが、接触帯電方式には以下のような問題がある。
（１）帯電ローラ跡（帯電ローラを構成している物質が帯電ローラから染み出し、被帯電体の表面に付着移行するために起こる）。
（２）帯電音（帯電ローラに交流電圧を印加したときに被帯電体に接触している帯電ローラが振動するために起こる）。
（３）感光体上のトナーが帯電ローラに付着することによる帯電性能の低下（特に上述の染み出しによって、よりトナー付着が起こりやすくなる）。
（４）帯電ローラを構成している物質の感光体への付着。
（５）感光体を長期停止したときに生ずる、帯電ローラの永久変形。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、帯電ローラを感光体に近接させる近接帯電方式が考案されている（特許文献１等を参照。）。近接帯電方式は、帯電装置を感光体との最近接距離が０．００５〜０．３（ｍｍ）になるように対向させ、帯電ローラに電圧を印加することにより、感光体の帯電を行う帯電装置である。
【０００７】
近接帯電装置では、帯電装置と感光体が接触していないために、接触帯電装置で問題となる「帯電ローラを構成している物質の感光体への付着」、「感光体を長期停止したときに生ずる、永久変形」は問題とならない。また、「感光体上のトナー等が帯電ローラに付着することによる帯電性能の低下」に関しても、帯電ローラに付着するトナーが少なくなるため、近接帯電方式が優れている。
【０００８】
近接帯電方式に使用される帯電ローラについて説明する。接触帯電方式で一般的に用いられてきた帯電ローラは、導電性支持体（一般には金属製芯軸）の周囲に加硫ゴム等の半導電性弾性体が被覆された構成となっている。接触帯電方式では感光体を均一に帯電させるため、感光体に対して帯電ローラが均一に接触することが必要とされるからである。
【０００９】
近接帯電方式において、このような弾性体で形成された帯電ローラを使用した場合に、以下の不具合が生じる。
（１）感光体−帯電ローラ間の空隙を形成させるために帯電ローラ両端の非画像領域にスペーサ等の空隙保持部材を介在し近接させる必要があるが、弾性体で形成された帯電ローラの場合、弾性体の変形により空隙を均一にすることが困難である。その結果、帯電電位変動やそれに起因する画像ムラが発生してしまう。
（２）弾性体を形成する加硫ゴム材料は、経時でのへたり、変形が生じやすく、そのため経時で空隙が変動する。
【００１０】
上記不具合の解消のために、非弾性体である半導電性樹脂を使用することが好ましい。図５は本出願人の先願に係る帯電ローラの構成図である。帯電ローラ１０２は、導電性支持体（金属製芯軸）２０１の上に半導電性の樹脂層２０２を被覆することで構成されている。これにより、感光体−帯電ローラ間の空隙を均一にすることが可能である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平０３−２４００７６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
導電性支持体上に半導電性樹脂を被覆する方法としては、射出成形法が一般的である。割型内に導電性支持体を装着し、加熱溶融された半導電性樹脂を外周に射出して冷却固化させる、いわゆるインサート成形が用いられる。
【００１３】
しかしながら、このようにして得られた帯電ローラでは、金属と樹脂との熱膨張係数の差が大きいために、特に高温環境では高い結合強度を得ることが困難である。結合強度が低いと樹脂部のズレや廻りが発生してしまい、画像不良を引き起こすといった不具合が生じてしまう。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、導電性支持体と樹脂の結合強度を向上させることのできる近接帯電方式用の帯電部材及びその製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、粗面化処理された導電性支持体上に、半導電性樹脂の射出成形により樹脂層を被覆形成した帯電部材を最も主要な特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、導電性支持体の表面粗さが１０点平均粗さ（Ｒｚ）で１０μｍ以上を満たすよう、導電性支持体が粗面化処理されている請求項１記載の帯電部材を主要な特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、半導電性樹脂として、高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物を用いる請求項１または２記載の帯電部材を主要な特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、粗面化処理された導電性支持体上に、半導電性樹脂を射出成形により被覆形成する帯電部材の製造方法を最も主要な特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る帯電部材としての帯電ローラの要部拡大図である。本実施の形態に係る帯電ローラ１０２は、粗面化処理された導電性支持体２０１に、半導電性樹脂の射出成形により樹脂層２０２を被覆形成した構成となっている。
【００２０】
導電性支持体２０１の材質としてはアルミニウム合金、ステンレス鋼、銅合金等の金属材料が挙げられる。導電性支持体２０１の粗面化処理はサンドブラスト処理等によって行う。ここで導電性支持体２０１の表面粗さが１０点平均粗さ（Ｒｚ）で１０μｍ以上を満たすよう、粗面化処理されることが必要である。それ以下では樹脂の結合強度が低下してしまうからである。サンドブラスト処理の場合、サンドブラスト紛の粒径を変えることで、容易に任意の粗さに調整することができる。
【００２１】
次に半導電性樹脂材料について説明する。帯電ローラ１０２による感光体ドラム１０１表面への帯電メカニズムは、帯電ローラ・感光体ドラム間の微小空隙におけるパッシェンの法則に従った放電であることが知られている。感光体ドラム１０１を所定の帯電電位にさせる機能を得るためには樹脂の抵抗値を半導電性領域（１０６〜１０９Ωｃｍ）に制御することが必要になる。
【００２２】
１０９Ωｃｍを越えると帯電量の不足により、均一画像を得る為の十分な帯電電位を得ることができなくなる。１０６Ωｃｍよりも低いと、感光体欠陥部への電圧集中（リーク）、異常放電が生じてしまう。そこで高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物を用いることで１０６〜１０９Ωｃｍに制御する。
【００２３】
熱可塑性樹脂は特に限定されるものではないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレンおよびその共重合体等の汎用樹脂であれば、射出成形加工が容易であり好ましい。
【００２４】
熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物を用いる。ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリクスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。したがって分散不良に伴う抵抗値のバラツキや、表面へのブリードアウトが生じ難い。配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があることから、熱可塑性樹脂が３０〜７０重量％に対し、高分子型イオン導電材料が７０〜３０重量％とする必要がある。
【００２５】
半導電性樹脂に用いられる熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料の混合物を二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造できる。
【００２６】
粗面化処理された導電性支持体への半導電性樹脂の被覆は射出成形、いわゆるインサート成形法によって行う。図２は本発明の帯電ローラの製造に用いられる金型を示す概略断面図である。
【００２７】
割型構造となっている金型３０１を開いて導電性支持体２０１を装着し、金型３０１を閉める。図示しない射出装置によって、加熱溶融された半導電性樹脂を射出口３０２より注入し、キャビティ３０３内に充填させる。その後金型３０１内で冷却させる。導電性支持体２０１が粗面化処理されているので、その凹凸内に溶融された樹脂が回り込み、高い結合強度を有する帯電ローラ１０２を得ることができる。
【００２８】
以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づき説明する。
〈実施例１〉
ステンレスからなる導電性支持体（φ１０ｍｍ）の表面を、サンドブラスト処理により表面粗さＲｚ＝１０μｍとなるよう粗面化し、次いでＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業社製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ　Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積抵抗率３×１０７Ωｃｍ）を射出成形により被覆し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２９】
〈実施例２〉
ステンレスからなる導電性支持体（φ１０ｍｍ）の表面を、サンドブラスト処理により表面粗さＲｚ＝３０μｍとなるよう粗面化し、次いでＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業社製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ　Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積抵抗率３×１０７Ωｃｍ）を射出成形により被覆し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００３０】
〈比較例〉
ステンレスからなる導電性支持体（φ１０ｍｍ）をそのまま用い（表面粗さＲｚ＝１μｍ）、ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業社製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ　Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積抵抗率３×１０７Ωｃｍ）を射出成形により被覆し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００３１】
〈試験１〉
トルクゲージを使用して、樹脂層と導電性支持体間の回転トルクを測定した（温度環境３０℃）。図３に評価結果を示す。比較例では樹脂層の回転トルクが１０Ｎ以下であるのに対し、実施例では２００Ｎ以上のトルクが得られた。
【００３２】
〈試験２〉
図４に示した画像形成装置を使用して、感光体の帯電電位測定および画像評価を行った。この際、帯電ローラ１０２の両端部に空隙規制部材としてスペーサテープを貼り付け、帯電ローラ−感光体間の空隙を５０μとなるように帯電ローラ１０２を荷重１０Ｎで加圧して配置させた。帯電ローラ１０２に印加する電圧はＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２４００Ｖｐｐ（周波数＝２ｋＨｚ）とした。ついで、３０℃環境下で１０分間連続印刷した後の画像評価を行った。
【００３３】
表１に評価結果を示す。実施例のローラは良好な結果が得られたが、比較例では連続印刷後の画像に樹脂ずれによる端部帯電不良という異常画像が見られた。
【００３４】
【表１】
2004109293.tif 000003
【００３５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、導電性支持体を粗面化処理することで、導電性支持体と樹脂層の結合強度を高めることができ、高温下でも画像不良の生じない帯電部材を得ることができる。
【００３６】
請求項２記載の発明によれば、導電性支持体の表面粗さを１０点平均粗さ（Ｒｚ）で１０μｍ以上となるよう粗面化することで、高い結合強度を得ることができる。
【００３７】
請求項３記載の発明によれば、高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物を用いることで、半導電性樹脂の抵抗制御を容易に行うことができる。
【００３８】
請求項４記載の発明によれば、導電性支持体と樹脂層の結合強度を高めることができ、高温下でも画像不良の生じない帯電部材を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る帯電部材としての帯電ローラの要部拡大図である。
【図２】本発明の帯電ローラの製造に用いられる金型を示す概略断面図である。
【図３】回転トルク評価結果を示す図である。
【図４】電子写真方式の画像形成装置の概略図である。
【図５】本出願人の先願に係る帯電ローラの構成図である。
【符号の説明】
１０１　感光体ドラム
１０２　帯電ローラ
１０３　露光系
１０４　現像ローラ
１０５　パワーパック
１０６　転写ローラ
１０７　クリーニング装置
１０８　表面電位計
１０９　記録紙
１１０　画像形成装置
２０１　導電性支持体（金属製芯軸）
２０２　樹脂層
３０１　金型
３０２　射出口
３０３　キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004109293.tif 000006
【図４】
2004109293.tif 000007
【図５】
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