(57)【要約】【課題】感光体ドラムの膜厚が長手方向で異なっていても、膜減りが少なく、且つ帯電電位の安定した帯電部材及び画像形成装置を提供する。【解決手段】電圧を印加することで接触或いは近接させた感光体２を帯電する帯電部材４において、感光体２が長手方向で膜厚差を有しており、感光体２の膜厚が薄い側に対向する部分の単位面積当りの厚み方向の電気抵抗が、厚い側に対向する部分の単位面積当りの厚み方向の電気抵抗よりも大きい。半導電性ローラからなる。【選択図】        図４
2004347953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を印加することで接触或いは近接させた感光体を帯電する帯電部材において、
前記感光体が長手方向で膜厚差を有しており、該感光体の膜厚が薄い側に対向する部分の単位面積当りの厚み方向の電気抵抗が、厚い側に対向する部分の単位面積当りの厚み方向の電気抵抗よりも大きいことを特徴とする帯電部材。
【請求項２】
半導電性ローラからなる請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】
半導電性ブラシからなる請求項１記載の帯電部材。
【請求項４】
導電性支持部材と半導電性部材とを備え、該半導電性部材を感光体に接触或いは近接させるとともに、導電性支持部材に電圧を印加することで該感光体を帯電する帯電部材において、
前記感光体が長手方向で膜厚差を有しており、該感光体の膜厚が薄い側に対向する部分の導電性支持部材と該感光体との間の電気抵抗が、厚い側に対向する部分の電気抵抗よりも大きくなるよう半導電性部材の厚みが設定されていることを特徴とする帯電部材。
【請求項５】
芯金と該芯金を覆う半導電性部材とを有する帯電ローラからなり、上記感光体の膜厚が薄い側に対向する部分の芯金外径が、厚い側に対抗する部分の芯金外径よりも小さい請求項４記載の帯電部材。
【請求項６】
半導電性支持部材と半導電性部材とを備え、該半導電性部材を感光体に接触或いは近接させるとともに、半導電性支持部材に給電電極を介して電圧を印加することで該感光体を帯電する帯電部材において、
前記感光体が長手方向で膜厚差を有しており、前記半導電性支持部材に対する給電電極の取り付け位置が、感光体膜厚の厚い側に偏位していることを特徴とする帯電部材。
【請求項７】
導電性支持部材と半導電性部材とを備え、該半導電性部材を感光体に接触或いは近接させるとともに、導電性支持部材に電圧を印加することで該感光体を帯電する帯電部材において、
前記感光体が長手方向で膜厚差を有しており、導電性支持部材と半導電性部材との間の電気的に導通されている領域が、感光体膜厚の厚い側に偏位していることを特徴とする帯電部材。
【請求項８】
感光体と、該感光体に接触或いは近接させることで放電空隙を形成する帯電部材と、この帯電部材に電圧を印加し前記放電空隙において放電を生じさせることで前記感光体を帯電する電圧印加手段とを備えた画像形成装置において、
前記感光体が長手方向で膜厚差を有しており、該感光体の膜厚が薄い側における放電空隙長さが、厚い側の放電空隙長さよりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
上記帯電部材が半導電性部材からなり、上記感光体の膜厚が薄い側におけるニップ幅が、厚い側のニップ幅よりも大きい請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
帯電部材が半導電性部材からなり、上記感光体の膜厚が薄い側における帯電部材への荷重が、厚い側の帯電部材への荷重よりも大きい請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１１】
帯電部材が半導電性部材のローラ又はブラシからなり、上記感光体の膜厚が薄い側における硬度もしくは剛性が、厚い側の硬度もしくは剛性よりも小さい請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１２】
印加する電圧が直流電圧である請求項１〜１１のいずれか１項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、帯電部材及び画像形成装置であり、特に感光体ドラムを帯電させる帯電部材及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光体ドラムを帯電させる帯電部材を備えた画像形成装置においては、帯電部材によって帯電させられた感光体ドラムに対して、例えばレーザ書き込みユニットによって画像データを書き込んで静電潜像を形成し、現像器によってトナーを付着させて現像を行うようになっている。現像されたトナー像は転写ユニットにより記録媒体上に転写された後、定着ユニットにより記録媒体に溶融固着される。
【０００３】
このような画像形成装置における感光体ドラムは一般的にディッピング塗工しているため、図１に示すようにドラム塗り始め側（引き抜き側）の膜厚が薄く（小さく）なる傾向がある。なお、図１において、横軸は感光体ドラム位置を示し、縦軸は感光体膜厚を示している。
【０００４】
このように、感光体の膜厚が長手方向で異なる場合、特許文献１に開示されているように、安定した帯電を得るためにＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳した電圧を帯電部材に印加すると、膜厚が小さい側での削れ量が大きくなって感光体ドラムの寿命が短くなるといった問題があった。これは、前記特許文献に記載されているように、膜厚が小さい（薄い）と静電容量が大きくなり、ＡＣ電流が流れやすくなり、その結果、感光体ドラムのＣＴＬ層の分解が加速され、クリーニングブレードにより剥ぎ取られやすくなるためである。
【０００５】
そこで、帯電部材に印加する電圧をＤＣバイアスだけにした場合、図２に示すように、ＡＣバイアスを重畳する場合に比べて感光体ドラムの膜減りは低減される。なお、図２において、横軸はコピー枚数を示し、縦軸は感光体膜厚を示している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２０２１１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電部材に印加する電圧がＤＣバイアスだけの場合、図３に示すように帯電電位が膜厚に依存し、膜厚が薄い程、帯電電位が上昇してしまう（約１０Ｖ／μｍ）ことがわかった。これは、帯電部材と感光体ドラムとの接触部近傍の微小空隙部に印加される電圧Ｖｇがパッシェンの放電開始電圧Ｖｐａを上回った場合に放電による感光体ドラムの帯電が行われるが、上記電圧Ｖｇは，印加電圧をＶａ、感光体ドラムの帯電電位をＶｄ、微小空隙部の静電容量をＣｇ、感光体ドラムの静電容量Ｃｄとすると、次式
Ｖｇ＝（Ｖａ−Ｖｄ）／（Ｃｇ／Ｃｄ＋１）
で表されることから、ＶｇはＣｄに依存し、Ｃｄが大きい（すなわち、膜厚が薄い）ほどＶｇが大きくなるためである。なお、図３において、横軸は感光体膜厚を示し、縦軸は帯電電位を示している。
【０００８】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するために成されたものであり、感光体ドラムの膜厚が長手方向で異なっていても、膜減りが少なく、且つ帯電電位の安定した帯電部材及び画像形成装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電圧を印加することで接触或いは近接させた感光体を帯電する帯電部材において、前記感光体が長手方向で膜厚差を有しており、該感光体の膜厚が薄い側に対向する部分の単位面積当りの厚み方向の電気抵抗が、厚い側に対向する部分の単位面積当りの厚み方向の電気抵抗よりも大きい帯電部材である。
【００１０】
また、本発明は、半導電性ローラからなる帯電部材である。
【００１１】
そして、本発明は、半導電性ブラシからなる帯電部材である。
【００１２】
これらにより、感光体の膜厚の薄い（小さい）側での放電量が厚い（反対）側に比べて低減するため、従来、単位面積当りの厚み方向の抵抗がほぼ一定の帯電ローラを用いる場合に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。
【００１３】
更に、本発明は、導電性支持部材と半導電性部材とを備え、該半導電性部材を感光体に接触或いは近接させるとともに、導電性支持部材に電圧を印加することで該感光体を帯電する帯電部材において、前記感光体が長手方向で膜厚差を有しており、該感光体の膜厚が薄い側に対向する部分の導電性支持部材と該感光体との間の電気抵抗が、厚い側に対向する部分の電気抵抗よりも大きくなるよう半導電性部材の厚みが設定されている帯電部材である。
【００１４】
また、本発明は、芯金と該芯金を覆う半導電性部材とを有する帯電ローラからなり、上記感光体の膜厚が薄い側に対向する部分の芯金外径が、厚い側に対抗する部分の芯金外径よりも小さい帯電部材である。
【００１５】
これらにより、感光体の膜厚の薄い側での帯電部材の電気抵抗が大きくなり、放電量が厚い側に比べて低減するため、従来、電気抵抗が一定の帯電部材を用いる場合に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。
【００１６】
そして、本発明は、半導電性支持部材と半導電性部材とを備え、該半導電性部材を感光体に接触或いは近接させるとともに、半導電性支持部材に給電電極を介して電圧を印加することで該感光体を帯電する帯電部材において、前記感光体が長手方向で膜厚差を有しており、前記半導電性支持部材に対する給電電極の取り付け位置が、感光体膜厚の厚い側に偏位している帯電部材である。
【００１７】
これにより、感光体の膜厚の薄い側での帯電部材のバイアス電圧が小さくなり、放電量が厚い側に比べて低減するため、従来のような支持部材が導電性の帯電部材を用いる場合に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。
【００１８】
更に、本発明は、導電性支持部材と半導電性部材とを備え、該半導電性部材を感光体に接触或いは近接させるとともに、導電性支持部材に電圧を印加することで該感光体を帯電する帯電部材において、前記感光体が長手方向で膜厚差を有しており、導電性支持部材と半導電性部材との間の電気的に導通されている領域が、感光体膜厚の厚い側に偏位している帯電部材である。
【００１９】
これにより、感光体の膜厚の薄い側に流れる帯電電流が小さくなり、放電量が厚い側に比べて低減するため、従来の帯電部材を用いる場合に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。
【００２０】
また、本発明は、感光体と、該感光体に接触或いは近接させることで放電空隙を形成する帯電部材と、この帯電部材に電圧を印加し前記放電空隙において放電を生じさせることで前記感光体を帯電する電圧印加手段とを備えた画像形成装置において、前記感光体が長手方向で膜厚差を有しており、該感光体の膜厚が薄い側における放電空隙長さが、厚い側の放電空隙長さよりも小さい画像形成装置である。
【００２１】
そして、本発明は、上記帯電部材が半導電性部材からなり、上記感光体の膜厚が薄い側におけるニップ幅が、厚い側のニップ幅よりも大きい画像形成装置である。
【００２２】
更に、本発明は、帯電部材が半導電性部材からなり、上記感光体の膜厚が薄い側における帯電部材への荷重が、厚い側の帯電部材への荷重よりも大きい画像形成装置である。
【００２３】
また、本発明は、帯電部材が半導電性部材のローラ又はブラシからなり、上記感光体の膜厚が薄い側における硬度もしくは剛性が、厚い側の硬度もしくは剛性よりも小さい画像形成装置である。
【００２４】
これらにより、感光体への放電が生じる帯電部材と感光体との間の微小空隙部の長さが、感光体膜厚の薄い側で短くなり、放電量が厚い側に比べて低減するため、従来に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。
【００２５】
そして、本発明は、印加する電圧が直流電圧である画像形成装置である。
【００２６】
直流電圧のみ印加する場合は、帯電電位が感光体膜厚に依存するため、本発明が有効となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
本発明の帯電部材及び画像形成装置の実施形態について、図４ないし図２４を用いて説明する。図４は、実施形態の複写機（画像形成装置）の概略構成図である。図５は、実施例１における帯電ローラ構成を示した図である。図６は、実施例１における帯電ローラの長手方向における単位面積当りの厚み方向での抵抗分布を示した図である。図７は、実施例１における帯電ローラと、従来の帯電ローラとの長手方向帯電分布を比較した図である。図８は、実施例２における帯電ブラシ構成を示した図である。図９は、実施例２における帯電ブラシの長手方向における単位面積当りの厚み方向での抵抗分布を示した図である。図１０は、実施例２における帯電ブラシと、従来の帯電ブラシとの長手方向帯電分布を比較した図である。図１１は、実施例３における帯電ローラ構成を示した図である。図１２は、実施例３における帯電ローラにおける長手方向の抵抗分布を示した図である。図１３は、実施例３における帯電ローラと、従来の帯電ローラとの長手方向帯電分布を比較した図である。図１４は、実施例４における帯電ローラ構成を示した図である。図１５は、実施例４における帯電ローラにおける長手方向の電位分布を示した図である。図１６は、実施例４における帯電ローラと、従来の帯電ローラとの長手方向帯電分布を比較した図である。図１７は、実施例５における帯電ローラ構成を示した図である。図１８は、実施例５における帯電ローラにおける長手方向の電流分布を示した図である。図１９は、実施例５における帯電ローラと、従来の帯電ローラとの長手方向帯電分布を比較した図である。図２０は、実施例６における帯電ローラ構成を示した図である。図２１は、実施例６におけるローラ帯電における帯電ニップと感光体ドラムの帯電電位の関係を示した図である。図２２は、実施例６における帯電ニップ部周辺での帯電ローラと感光体ドラムによって形成される微小空隙部と帯電電位の関係を示した図である。図２３は、実施例６における帯電ローラにおける長手方向のニップ幅及び放電空隙長さを示した図である。図２４は、実施例６における帯電ローラと、従来の帯電ローラとの長手方向帯電分布を比較した図である。
【００２８】
実施形態１を説明する。本実施形態の複写機（画像形成装置）１の概略構成を図４に基づいて説明する。複写機１は、感光体ドラム２の図示しない静電潜像に付着させたトナーを記録紙Ｐに転写して印刷を行うものである。
【００２９】
複写機１は、感光体ドラム２の回りに、帯電装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６を備えている。なお、複写機１は、上記構成に加えて、図示しない画像読取ユニット、レーザ書き込みユニット、記録紙Ｐを供給する給紙ユニット、定着ユニットなどを備えている。
【００３０】
帯電装置３は、感光体ドラム２に接触若しくは近接配置（ギャップ４０μｍ程度）された帯電部材３１と、この帯電部材３１に直流電圧を印加するための高圧電源３２からなり、高圧電源３２により所定の直流電圧を帯電部材３１に印加し、帯電部材３１とドラム２との間に形成される微小空隙部ｇにおいて放電を発生させることで、感光体ドラム２を所定の電位（ここでは、−６００Ｖ）に帯電させる。
【００３１】
現像装置４は、感光体ドラム２の図示しない静電潜像にトナーＴを供給するためのものである。
【００３２】
転写装置５は、感光体ドラム２と自身との間に記録紙Ｐを挟み込んで、静電潜像に付着されたトナーＴを記録紙Ｐに転写するものである。
【００３３】
上記構成において、複写機１は、以下のように印刷動作を行う。図示しない原稿読取ユニットにおいて、図示しない原稿の画像が読み取られる。感光体ドラム２は、帯電部材３１によって所定の電位とされるとともに、図１に示す方向に所定の速度（ここでは１２２ｍｍ／ｓ）で回転する。
【００３４】
そこに、図示しないレーザ書き込みユニットからの露光によって、読み取った原稿の画像データが図示しない静電潜像として書き込まれる。
【００３５】
その後、感光体ドラム２は、現像装置４からトナーＴを供給される。このトナーＴは、上述の静電潜像に付着する。
【００３６】
感光体ドラム２は、さらなる回転によって、転写装置５と当接する位置において転写ローラとの間で記録紙Ｐを挟みこむことによって、記録紙ＰにトナーＴを転写して印刷を行う。なお、この記録紙Ｐは、図示しない給紙ユニットから供給される。
【００３７】
そして、図示しない定着ユニットにおいて、記録紙ＰのトナーＴが定着され、その後、図示しない排紙ユニットに排出される。
【００３８】
一方、感光体ドラム２上の残存するトナーＴは、クリーニング装置６によって回収される。以上の構成によって、適切な印刷を行うことができる。
【００３９】
実施例１について、図５ないし図７を用いて説明する。本実施例における帯電部材は、図５に示すように、導電性支持部材として、鉄製の丸棒に無電解ニッケルメッキを施した芯金３１ａ、その上層にヒドリンゴム、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等に金属酸化物（ＴｉＯ２等）、カーボンブラックなどを分散し、加硫成形した半導電性弾性層３１ｂ、最上層としてウレタンゴム等にカーボンブラック及びフッ素樹脂を分散し、コーティングすることで所定の導電性及び離型性を持たせた被覆層３１ｃを設けた２層構造のローラである。
【００４０】
更に本実施例における帯電ローラは、図６に示すように、長手方向における単位面積当りの厚み方向の抵抗が、感光体の膜厚が薄い（小さい）側で大きく、厚い（反対）側で大きくなるよう構成されている。なお、図６において、横軸は帯電ローラ長手位置を示し、縦軸は単位面積当り厚み方向抵抗を示している。これにより、感光体の膜厚の薄い側での放電量が、厚い側に比べて低減するため、図７に示すように、従来、単位面積当りの厚み方向の抵抗がほぼ一定の帯電ローラを用いる場合に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。なお、図７において、横軸は帯電ローラ長手位置を示し、縦軸は帯電電位を示している。
【００４１】
尚、本実施例における長手方向で単位面積当りの厚み方向の抵抗が異なる帯電ローラの製造方法としては、例えば、被覆層３１ｃをディッピング塗工により形成すれば、塗り始め側（引き抜き側）の被覆層３１ｃの膜厚は塗り終わり側に比べて薄くなることから、単位面積当りの厚み方向の抵抗としては、塗り始め側で小さく、ローラ長手方向に関して塗り終わり側で大きくなる。尚、本実施例は特に前述の方法に限られるわけではなく、単位面積当りの厚み方向の抵抗がローラ長手方向に関して片側で大きく（高く）、反対側で小さく（低く）なるような製造方法であれば、任意の方法が適用可能であることは言うまでも無い。
【００４２】
また前述のように、意図的にこのような特性を持つ帯電ローラを製作する代わりに、帯電ローラを左右対象の形状とし、出来あがってきた帯電ローラの長手方向における単位面積当りの厚み方向の抵抗を測定し、本実施例に合致する方向に選択して使用するようにしても構わない。
【００４３】
実施例２について、図８ないし図１０を用いて説明する。本実施例における帯電部材は、図８に示すように、導電性支持部材として、鉄製の丸棒に無電解ニッケルメッキを施した芯金３１ａ、その上層に半導電性繊維３１ｅを植毛した帯電ブラシである。半導電性繊維としては、例えば長さ５ｍｍ、太さ１０〜２０μｍ、繊維１本当たりの抵抗５×１０１１Ωの合成繊維（例えばレーヨン繊維）に導電性粒子を一様に分散したものを用いることができる。ここで、植毛密度は１００〜１０００本／ｍｍ２が適当である。
【００４４】
更に本実施例における帯電ブラシは、図９に示すように、長手方向において、単位面積当りの厚み方向の抵抗が、感光体の膜厚が薄い側で大きく、厚い側で大きくなるよう構成されている。なお、図９において、横軸は帯電ブラシ長手位置を示し、縦軸は単位面積当り厚み方向抵抗を示している。これにより、感光体の膜厚の薄い側での放電量が、厚い側に比べて低減するため、図１０に示すように、従来、単位面積当りの厚み方向での抵抗がほぼ一定の帯電ブラシを用いる場合に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。なお、図１０において、横軸は帯電ブラシ長手位置を示し、縦軸は帯電電位を示している。
【００４５】
尚、本実施例における長手方向で単位面積当りの厚み方向での抵抗が異なる帯電ブラシの製造方法としては、例えば、半導電性繊維の植毛密度を、感光体膜厚の小さい側で１００本／ｍｍ２、中央部で５００本／ｍｍ２、感光体膜厚の大きな側で１，０００本／ｍｍ２と変化させることで、ブラシ長手方向に関して、単位面積当りの厚み方向抵抗としては、植毛密度の高い側で小さく、植毛密度の低い側で大きくなる。また、本発明は特に前述の方法に限られるわけではなく、帯電ブラシ長手方向における単位面積当りの厚み方向での抵抗が片側で大きく、反対側で小さくなるような製造方法であれば、任意の方法が適用可能であることは言うまでも無い。
【００４６】
更に前述のように、意図的にこのような特性を持つ帯電ブラシを製作する代わりに、帯電ブラシを左右対象の形状とし、出来あがってきた帯電ブラシの長手方向における単位面積当りの厚み方向での抵抗を測定し、本実施例に合致する方向に選択して使用するようにしても構わない。
【００４７】
実施例３について、図１１ないし図１３を用いて説明する。本実施例における帯電ローラは、図１１に示すように、導電性支持部材として、鉄製の丸棒に無電解ニッケルメッキを施した芯金３１ａ、その上層にヒドリンゴム、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等に金属酸化物（ＴｉＯ２等）、カーボンブラックなどを分散し、加硫成形した半導電性弾性層３１ｂ、最上層としてウレタンゴム等にカーボンブラック及びフッ素樹脂を分散し、コーティングすることで所定の導電性及び離型性を持たせた被覆層３１ｃを設けた２層構造のローラである。芯金３１ａは、図１１に示すように左右で外径が異なる形状（ＤＬ＝６ｍｍ、ＤＲ＝１２ｍｍ）をしており、感光体ドラム２に対して、膜厚が小さい側が芯金外径の小さい側となるように設置される。なお、図１２において、横軸は帯電ローラ長手位置を示し、縦軸は電気抵抗を示している。その結果、芯金と感光体ドラム間での帯電ローラ３１の電気抵抗は、図１２に示すように膜厚が薄い側で大きく、厚い側で小さくなることから、感光体ドラム２の膜厚の薄い側での放電量が、厚い側に比べて低減するため、図１３に示すように、従来のように芯金外径が一定の帯電ローラを用いる場合に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。なお、図１３において、横軸は帯電ローラ長手位置を示し、縦軸は帯電電位を示している。
【００４８】
更に本発明は、帯電ローラのみならず、帯電ブラシや帯電ブレード等、任意の帯電部材に適用できることは言うまでもない。
【００４９】
実施例４について、図１４ないし図１６を用いて説明する。本実施例における帯電ローラは、図１４に示すように、支持部材として、体積固有抵抗が約１．７×１０６Ωｃｍの半導電性樹脂の丸棒からなる芯金３１ａ、その上層にヒドリンゴム、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等に金属酸化物（ＴｉＯ２等）、カーボンブラックなどを分散し、加硫成形した半導電性弾性層３１ｂ、最上層としてウレタンゴム等にカーボンブラック及びフッ素樹脂を分散し、コーティングすることで所定の導電性及び離型性を持たせた被覆層３１ｃを設けた２層構造のローラである。
【００５０】
また図１４に示すように、感光体ドラム２に対して、膜厚が大きい側での芯金３１ａ端部に給電電極３３が当接され、高圧電源３２により直流バイアス電圧（本実施例では−１２００Ｖ）が印加されるよう構成されている。その結果、帯電ローラ３１の半導電性弾性層３１ｂに加わる電圧（電位分布）は、支持部材３１ａにおける電圧降下により、図１５に示すように膜厚が薄い側で小さく、厚い側で大きくなることから、感光体ドラム２の膜厚の薄い側での放電量が、厚い側に比べて低減するため、図１６に示すように、従来のように帯電ローラの芯金に鉄系材料等の導電性金属材料を用いる場合に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。なお、図１５において、横軸は帯電ローラ長手位置を示し、縦軸は電位分布を示し、また、図１６において、横軸は帯電ローラ長手位置を示し、縦軸は帯電電位を示している。
【００５１】
更に本発明は、帯電ローラのみならず、帯電ブラシや帯電ブレード等、任意の帯電部材に適用できることは言うまでもない。
【００５２】
実施例５について、図１７ないし図１９を用いて説明する。本実施例における帯電ローラは、図１７に示すように、導電性支持部材として、鉄製の丸棒に無電解ニッケルメッキを施した芯金３１ａ、その上層にヒドリンゴム、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等に金属酸化物（ＴｉＯ２等）、カーボンブラックなどを分散し、加硫成形した半導電性弾性層３１ｂ、最上層としてウレタンゴム等にカーボンブラック及びフッ素樹脂を分散し、コーティングすることで所定の導電性及び離型性を持たせた被覆層３１ｃを設けた２層構造のローラである。
【００５３】
また図１７に示すように、芯金３１ａには感光体ドラム２に対して、膜厚が薄い側に、絶縁被覆層３１ｄが設けられている。その結果、帯電ローラ３１を流れる帯電電流は図１８に示すように膜厚が薄い側で小さく、厚い側で大きくなることから、感光体ドラム２の膜厚の薄い側での放電量が、厚い側に比べて低減するため、図１９に示すように、従来のように帯電ローラの芯金に絶縁被覆層３１ｄを設けない場合に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。なお、図１８において、横軸は帯電ローラ長手位置を示し、縦軸は電流分布を示し、図１９において、横軸は帯電ローラ長手位置を示し、縦軸は帯電電位を示している。
【００５４】
更に本発明は、帯電ローラのみならず、帯電ブラシや帯電ブレード等、任意の帯電部材に適用できることは言うまでもない。
【００５５】
実施例６について、図２０ないし図２４を用いて説明する。本実施例における帯電ローラは、図２０に示すように、導電性支持部材として、鉄製の丸棒に無電解ニッケルメッキを施した芯金３１ａ、その上層にヒドリンゴム、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等に金属酸化物（ＴｉＯ２等）、カーボンブラックなどを分散し、加硫成形した半導電性弾性層３１ｂ、最上層としてウレタンゴム等にカーボンブラック及びフッ素樹脂を分散し、ディッピング塗工することで所定の導電性及び離型性を持たせた被覆層３１ｃを設けた２層構造のローラである。
【００５６】
また図２０に示すように、帯電ローラ３１の芯金３１ａの両端部には軸受け３１ｅが設けられ、回転自在に支持されると同時に、加圧バネ３１ｆ、３１ｇにより、感光体ドラム２に対して所定の荷重で押圧されている。
【００５７】
ここで、帯電ローラを用いて帯電を行った場合の帯電ニップ幅と感光体ドラムの帯電電位の関係を図２１に示す。図２１に示すように、帯電ニップ幅が大きいほど帯電電位は低くなり、特に帯電ローラ抵抗が高いほど、この傾向は顕著になることがわかる。なお、図２１において、横軸はローラ抵抗を示し、縦軸は帯電電位を示している。
【００５８】
この理由について、図２２を用いて説明する。図２２（ａ）〜（ｃ）は帯電ニップ部周辺の帯電ローラと感光体ドラムによって形成される微小空隙部と帯電電位の関係を１次元解析により計算した結果である。なお、図２２（ａ）〜（ｃ）は、ニップ幅２ｍｍ、１ｍｍ及び０．１ｍｍであり、横軸はドラム周方向位置を示し、縦軸は帯電電位を示している。
【００５９】
図２２に示すように、感光体ドラムへの放電は帯電ニップ幅に関係なく、帯電ローラと感光体ドラムとの間のギャップが約１３０μｍから１５μｍの間で生じていることがわかる。この放電が生じる空隙部の長さ（放電空隙長さＬｄ）は放電帯電ニップ幅が大きくなる程、放電空隙長さは狭くなることがわかる。ただし、これは帯電ローラゴム層の弾性変形は考慮しておらず、仮にゴム部の弾性変形も加味した場合は、更に微小空隙部は狭くなる。その結果、微小空隙部で発生する放電時間が短くなり、感光体ドラムの帯電電位は帯電ニップが狭い場合に比べて低くなる。
【００６０】
そこで、本実施例においては、感光体ドラム２に対して、膜厚が薄い側でのバネ荷重を、厚い側に比べて大きく設定している。尚、本実施例では、加圧バネ３１ｆの荷重を１０Ｎ、加圧バネ３１ｇの荷重を０．５Ｎに設定している。その結果、図２３に示すように、帯電ローラ３１のニップ幅は膜厚が薄い側で大きく、厚い側で小さくなることから、感光体ドラム２の膜厚の薄い側での放電量が、厚い側に比べて低減するため、図２４に示すように、従来のように帯電ローラに均等な荷重を加える場合に比べて、長手方向の帯電均一性が改善される。尚、図２３において、横軸は帯電ローラ長手位置を示し、縦軸はニップ幅を示し、図２４において、横軸は帯電ローラ長手位置を示し、縦軸は帯電電位を示している。
【００６１】
尚、本発明は、帯電ローラのみならず、帯電ブラシや帯電ブレード等、任意の帯電部材に適用できることは言うまでもない。
【００６２】
更に、感光体ドラム２に対して、膜厚が薄い側でのバネ荷重を、厚い側に比べて大きく設定する代わりに、左右のバネ荷重は一定とし、膜厚が薄い側での帯電ローラ３１のゴム硬度を、厚い側に比べて小さくすることでも同様の効果が得られる。尚、帯電ブラシにおいてはブラシの剛性の設定により同様の効果を得るものである。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、感光体ドラムの膜厚が長手方向で異なっていても、膜減りが少なく、且つ帯電電位の安定した帯電部材及び画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】感光体ドラムの膜厚分布を示した図。
【図２】印加バイアスによる感光体ドラムの膜減り量を比較した図。
【図３】ＤＣバイアス印加方式における感光体ドラム膜厚と帯電電位の関係を示した図。
【図４】実施形態の複写機（画像形成装置）の概略構成図。
【図５】実施例１における帯電ローラ構成を示した図。
【図６】実施例１における帯電ローラの長手方向における単位面積当りの厚み方向での抵抗分布を示した図。
【図７】実施例１における帯電ローラと、従来の帯電ローラとの長手方向帯電分布を比較した図。
【図８】実施例２における帯電ブラシ構成を示した図。
【図９】実施例２における帯電ブラシの長手方向における単位面積当りの厚み方向での抵抗分布を示した図。
【図１０】実施例２における帯電ブラシと、従来の帯電ブラシとの長手方向帯電分布を比較した図。
【図１１】実施例３における帯電ローラ構成を示した図。
【図１２】実施例３における帯電ローラにおける長手方向の抵抗分布を示した図。
【図１３】実施例３における帯電ローラと、従来の帯電ローラとの長手方向帯電分布を比較した図。
【図１４】実施例４における帯電ローラ構成を示した図。
【図１５】実施例４における帯電ローラにおける長手方向の電位分布を示した図。
【図１６】実施例４における帯電ローラと、従来の帯電ローラとの長手方向帯電分布を比較した図。
【図１７】実施例５における帯電ローラ構成を示した図。
【図１８】実施例５における帯電ローラにおける長手方向の電流分布を示した図。
【図１９】実施例５における帯電ローラと、従来の帯電ローラとの長手方向帯電分布を比較した図。
【図２０】実施例６における帯電ローラ構成を示した図。
【図２１】実施例６におけるローラ帯電における帯電ニップと感光体ドラムの帯電電位の関係を示した図。
【図２２】実施例６における帯電ニップ部周辺での帯電ローラと感光体ドラムによって形成される微小空隙部と帯電電位の関係を示した図。
【図２３】実施例６における帯電ローラにおける長手方向のニップ幅及び放電空隙長さを示した図。
【図２４】実施例６における帯電ローラと、従来の帯電ローラとの長手方向帯電分布を比較した図。
【符号の説明】
１  複写機
２  感光体ドラム
３  帯電装置
３１  帯電部材
３１ａ  芯金
３１ｂ  半導電性弾性層
３１ｃ  被覆層
３１ｄ  絶縁被覆層
３１ｅ  半導電性繊維
３１ｆ、３１ｇ  加圧バネ
３２  高圧電源
４  現像装置
５  転写装置
６  クリーニング装置
Ｐ  記録紙
Ｔ  トナー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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