(57)【要約】【課題】潜像担持体との間に微小ギャップを維持して帯電を行う構成を対象として、ギャップ精度を確実に維持して異常放電などの弊害を防止することができる構成を備えた帯電装置を提供する。【解決手段】芯金２７Ｍ１外周面に帯電可能な材料層２７Ｍ２を形成し、該帯電可能な材料層２７Ｍ２の表面に捲装されて該材料層２７Ｍ２表面から突出して相手側に接触することでギャップを形成可能なギャップ保持部材４０とを備えた帯電ローラを用いる帯電装置２７Ｍにおいて、上記帯電可能な材料層２７Ｍ２表面の一部２７Ｍ３が滑り止め部として溝２７Ｐを形成、あるいは表面粗さを異ならせた部分に構成されていることを特徴とする。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金外周面に帯電可能な材料層を形成し、該帯電可能な材料層の表面に捲装されて該材料層表面から突出して相手側に接触することでギャップを形成可能なギャップ保持部材とを備えた帯電ローラを用いる帯電装置において、
上記帯電可能な材料層表面の一部が滑り止め部として構成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１記載の帯電装置において、
上記滑り止め部は、少なくとも上記ギャップ保持部材が位置する領域を含むことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の帯電装置において、
上記材料層表面における上記ギャップ保持部材が位置する領域の一部の表面粗さが上記材料層表面よりも大きくされていることを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの一つに記載の帯電装置において、
上記帯電可能な材料層にはイオン導電性材料を含有する樹脂材料が用いられていることを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のうちの一つに記載の帯電装置において、
上記ギャップ保持部材は、フッ素を含む絶縁性材料で構成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの一つに記載の帯電装置において、
上記ギャップ保持部材が位置する上記材料層の一部に、上記芯金の長手方向に平行する深さ１０〜１０００（μｍ）の溝が複数形成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のうちの一つに記載の帯電装置において、
上記ギャップ保持部材が位置する上記材料層の一部に、上記芯金の長手方向に対して傾斜角を有する深さ１０〜１０００（μｍ）の溝が複数形成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちの一つに記載の帯電装置を用い、上記ギャップ保持部材と潜像担持体との間のギャップを１００μｍ以下に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像形成装置において、
上記帯電装置における帯電可能な材料層と潜像担持体との間での放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重畳して印加して帯電行程を実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の画像形成装置において、
上記帯電装置には上記帯電可能な材料層を清掃するクリーニング部材が設けられ、該クリーニング部材は上記材料層の幅方向で上記ギャップ保持部材を含んで成層可能な構成を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のうちの一つに記載の画像形成装置において、
少なくとも上記潜像担持体および帯電装置が纏められて収納されてユニット構造とされてこれら潜像担持体および帯電装置を配置する筐体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、帯電装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、潜像担持体との間に設定される所定の間隙を維持するための構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、露光走査あるいはホストコンピュータなどからの画像情報に対応する静電潜像を潜像担持体に形成し、この静電潜像を可視像処理したうえでシートなどの記録媒体に可視像を転写し、転写画像を定着して複写物あるいは印刷出力とする方式がある。
【０００３】
上記潜像担持体は、静電潜像形成に先立ち感光層表面を一様帯電されるが、この帯電行程に用いられる構成には、コロナチャージャなどを用いた非接触帯電方式および帯電ローラを潜像担持体に接触させて電荷注入が可能な接触帯電方式が知られている。
【０００４】
接触帯電方式は、芯金の表面に弾性体層および高抵抗層を順次積層した構成の帯電ローラが用いられ、芯金への所定電圧の印加により潜像担持体表面への電荷注入を行うようになっており、非接触帯電方式に見られるようなオゾンや窒素酸化物（ＮＯｘ）などの放電生成物の発生がなく環境上での弊害が生じないという理由によって近年多用される傾向にある。
しかし、接触帯電方式では潜像担持体に帯電部材である帯電ローラが直接接触する構成であるために、潜像担持体上に残留するトナーや紙粉などの異物の付着が起きやすくなり、これによって潜像担持体に対する帯電ムラを生じる虞がある。
【０００５】
そこで、潜像担持体と帯電ローラとの間に微小間隙、いわゆるギャップを設定し、微小ギャップ内で放電を行うようにした非接触帯電方式があり、このための構成としては、帯電ローラの軸方向端部側の外周面にフィルムを捲装して上述した微小ギャップを設定する構成（例えば、特許文献１）、帯電ローラの軸方向端部に段差あるいは溝を設けてそこにギャップ保持部材を装填した構成が知られており（例えば、特許文献２）、また、帯電ローラの構成としては、芯金外周面に弾性体ではなく樹脂を設けた構成が知られている（例えば、特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１９４８６８号公報（段落「００３８」欄、図４）
【特許文献２】
特開２００２−５５５０８号公報（段落「００１８」欄、図５）
【特許文献３】
特開２００１−３３７５１５号公報（段落「００２０」欄、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
帯電ローラの構成に用いられる弾性部材としてゴムが相当している場合には、高精度な切削加工を行うことが困難であり、また、熱膨張が大きい部材であることが原因して使用環境によりギャップの維持精度がきわめて悪い。
一方、弾性材料に代えて樹脂材料を用いた場合には、硬度が安定していることから加工精度が得やすくまた加工が容易である反面、ギャップ部材としてフィルム状に形成して帯電ローラに用いた場合には、経時の摺擦による摩耗が発生することでギャップ精度を維持できなくなる虞がある。また、潜像担持体として有機感光体を用いた場合には、感光体材料よりも硬度が高いギャップ保持部材の接触により感光体表面が損傷を受けることもある。
【０００８】
ギャップ精度を維持する目的でギャップ保持部材に用いられる材料の摩耗を考慮してフィルムの場合よりも厚くしてこれを帯電ローラ表面に設けることも考えられ、例えば、上記特許文献２に示されているように、そのギャップ保持部材を帯電ローラの段差部に設けて外れないように保持しておくことも考えられる。
【０００９】
しかし、ギャップ保持部材を帯電ローラに装填した場合、帯電ローラとの間での滑り、換言すれば、摩擦関係による回転を抑えるようにはなっていない。このため、経時的に帯電ローラとギャップ保持部材との間に滑りが生じるとギャップ保持部材が熱膨張し、これによりギャップ部材の厚さ方向の寸法変化によりギャップの大きさが変化してしまうことになる。特に、熱膨張により厚さが大きくなるとギャップが所定以上となり、異常放電が発生することもある。異常放電は一様帯電を得ることができず、帯電ムラや感光層の破壊ばかりでなく、形成される画像濃度や階調性において所期条件と異なる画像が得られることになる。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来の帯電装置、特に潜像担持体との間に微小ギャップを維持して帯電を行う構成を対象として、ギャップ精度を確実に維持して異常放電などの弊害を防止することができる構成を備えた帯電装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、芯金外周面に帯電可能な材料層を形成し、該帯電可能な材料層の表面に捲装されて該材料層表面から突出して相手側に接触することでギャップを形成可能なギャップ保持部材とを備えた帯電ローラを用いる帯電装置において、上記帯電可能な材料層表面の一部が滑り止め部として構成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、上記滑り止め部は、少なくとも上記ギャップ保持部材が位置する領域を含むことを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明に加えて、上記材料層表面における上記ギャップ保持部材が位置する領域の一部の表面粗さが上記材料層表面よりも大きくされていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の発明に加えて、上記帯電可能な材料層にはイオン導電性材料を含有する樹脂材料が用いられていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の発明に加えて、上記ギャップ保持部材は、フッ素を含む絶縁性材料で構成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一つに記載の発明に加えて、上記ギャップ保持部材が位置する上記材料層の一部に、上記芯金の長手方向に平行する深さ１０〜１０００（μｍ）の溝が複数形成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一つに記載の発明に加えて、上記ギャップ保持部材が位置する上記材料層の一部に、上記芯金の長手方向に対して傾斜角を有する深さ１０〜１０００（μｍ）の溝が複数形成されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のうちの一つに記載の帯電装置を画像形成装置に用い、上記ギャップ保持部材と潜像担持体との間のギャップを１００μｍ以下に設定されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明に加えて、上記帯電装置における帯電可能な材料層と潜像担持体との間での放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重畳して印加して帯電行程を実施することを特徴としている。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の発明に加えて、上記帯電装置には上記帯電可能な材料層を清掃するクリーニング部材が設けられ、該クリーニング部材は上記材料層の幅方向で上記ギャップ保持部材を含んで成層可能な構成を備えていることを特徴としている。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、請求項８乃至１０のうちの一つに記載の発明に加えて、少なくとも上記潜像担持体および帯電装置が纏められて収納されてユニット構造とされてこれら潜像担持体および帯電装置を配置する筐体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備えていることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施例により、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態によるベルト装置が適用される画像形成装置の一つを示す図であり、以下に請求項１４乃至１６記載の発明の実施形態について説明する。
図１に示す画像形成装置は、上述した４連タンデム方式によりフルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。
画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置も勿論含まれる。
【００２３】
図１に示す画像形成装置２０は、色分解毎の画像を転写体として用いられる転写ベルトに吸着した紙などの記録シートに重畳転写することによりカラー画像が潜像担持体から直接記録シートに形成される方式が用いられている。
【００２４】
図１において、画像形成装置２０は、次に挙げる各装置を備えている。
原稿画像に応じた各色毎の画像を形成する作像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１ＢＫと、各作像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１ＢＫに対向して配置された転写装置２２と、各作像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１ＢＫと転写装置２２とが対向する転写領域に記録シートを供給するシート供給手段としての手差しトレイ２３、給紙装置２４に装備されている第１給紙カセット２４Ａ、第２給紙カセット２４Ｂと、該手差しトレイ２３、給紙カセット２４、２４から搬送されてきた記録シートを作像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１ＢＫによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ３０と、転写領域において転写後のシート状媒体の定着を行う定着装置１である。定着装置１は、詳細を説明しないが、画像と対向する側に加熱されたベルトが配置されているベルト定着方式を採用した構成とされている。このため、定着装置１には、ベルトを加熱するための熱源およびベルトに対向してシートを挟持搬送しながら定着領域であるニップ部を構成する定着ローラおよび加圧ローラが装備され、ベルトは定着ローラと熱源との間に掛け回されて上記ニップ部を通過する構成とされている。
【００２５】
転写装置２２は、転写体として複数のローラに掛け回されているベルト（以下、これを転写ベルトという）２２Ａが用いられ、詳細は図２において説明するが、各作像装置における感光体ドラムと対向する位置には転写バイアスを印加する転写バイアス手段２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２ＢＫがそれぞれ配置され、さらに転写ベルト２２Ａの移動方向（図１中、矢印で示す方向）において第１色目を転写される側には、第１色目の転写に先立ち記録シートを転写ベルト２２Ａに吸着させるための吸着用バイアスを印加する吸着用バイアス手段３１が転写ベルト２２Ａに当接可能に配置されている。
本実施形態における転写装置２２に用いられる転写ベルト２２Ａは、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型して構成されている。これらの転写ベルト用材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。
【００２６】
画像形成装置２０は、一般にコピー等に用いられる普通紙と、ＯＨＰシートや、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ２相当以上の厚紙や、封筒等の、用紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シートとの何れをも記録シートとして用いることが可能である。
【００２７】
図２は、各作像装置の詳細を示す図であり、各作像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１ＢＫは、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色の現像を行うものであり、用いるトナーの色は異なるが、その構成が同様であるから、作像装置２１Ｍの構成を各作像像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１ＢＫの代表として説明する。
作像装置２１Ｍは、静電潜像担持体としての感光体ドラム２５Ｍ、感光体ドラム２５Ｍの回転方向（図２に示す構成では時計方向）に沿って順に配置されている帯電装置２７Ｍ、現像装置２６Ｍ、クリーニング装置２８Ｍを有し、帯電装置２７Ｍと現像装置２６Ｍとの間で書き込み装置２９からの書き込み光２９Ｍにより色分解された色に対応する画像情報に応じた静電潜像を形成する構成が用いられる。静電潜像担持体としては、ドラム状の他に、ベルト状とする場合もある。
【００２８】
上記構成を備えた画像形成装置２０では、次の行程および条件に基づき画像形成が行われる。なお、以下の説明では、各作像装置を代表して符号２１Ｍで示したマゼンタトナーを用いて画像形成が行われる作像装置を対象として説明するが、他の作像装置も同様であることを前置きしておく。
画像形成時、感光体ドラム２５Ｍは、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置２７Ｍに印加されたＡＣバイアス（ＤＣ成分はゼロ）により除電され、その表面電位が基準電位に設定される。
次に感光体ドラム２５Ｍは、帯電装置２７Ｍに対して放電開始電圧の２倍以上のＡＣバイアスを重畳したＤＣバイアスを印加されることによりほぼＤＣ成分に等しい電位に均一に帯電されて、その表面電位が画像形成プロセス制御部で設定される目標帯電電位に帯電される。
【００２９】
感光体ドラム２５Ｍは、一様帯電されると書き込み行程が実行される。書き込み対象となる画像は、図示しないコントローラ部からのデジタル画像情報に応じて書き込み装置２９を用いて静電潜像形成のために書き込まれる。つまり、書き込み装置２９では、デジタル画像情報に対応して各色毎で２値化されたレーザダイオード用発光信号に基づき発光するレーザ光源からのレーザ光がシリンダレンズ（図示されず）、ポリゴンモータ２９Ａ、ｆθレンズ（図示されず）、第１〜第３ミラー、およびＷＴＬレンズを介して、各色毎の画像を担持する感光体ドラム、この場合には、便宜上、感光体ドラム２５Ｍ上に照射され、照射された部分の感光体ドラム表面での表面電位がほぼ基準電位となり、画像情報に対応した静電潜像が作像される。
【００３０】
感光体ドラム２５Ｍ上に形成された静電潜像は、現像装置２６Ｍにより色分解色と補色関係にある色のトナーを用いて可視像処理されるが、現像行程では、現像スリーブにＡＣバイアスを重畳したＤＣ電圧が印加されることにより、書き込み光の照射により電位が低下した画像部分にのみトナー（負極性）が現像され、トナー像が形成される。
【００３１】
現像行程により可視像処理された各色のトナー画像は、レジストローラ３０によりレジストタイミングを設定されて繰り出される記録シートに転写される子甥になるが、記録シートは、転写ベルト２２Ａに達する前にローラで構成されたシート吸着用バイアス手段３１による吸着用バイアスの印加によって転写ベルト２２Ａに静電吸着されるようになっている。
転写ベルト２２Ａに静電吸着されて転写ベルト２２Ａと共に搬送移動する記録シート（便宜上、図２において符号Ｓで示す）は、各作像装置での感光体ドラムに対向する位置で転写装置２２に装備されている転写バイアス手段２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２ＢＫによるトナーと逆極性のバイアス印加によって感光体ドラムからトナー像を静電転写される。
【００３２】
各色の転写工程を経た転写紙は、転写ベルトユニットの駆動側ローラ（便宜上、図２において符号２２Ａ１で示す）で転写ベルト２２Ａから曲率分離され、定着装置１（図１参照）に向けて搬送され、定着ベルトと加圧ローラとにより構成される定着ニップを通過することにより、トナー像が転写紙に定着され、その後、片面プリントの場合には、胴内排紙トレイ３２（図１参照）、または、外部排紙トレイ３３（図１参照）へと排出される。
【００３３】
図１に示す画像形成装置２０は、記録シートの両面への画像形成が可能な構成を備えている。
図１において、定着装置１を通過した記録シートＳは、予め両面画像形成モードが選択されている場合に、両面反転ユニット３４に向けて搬送され、同ユニット３４内で第１面と第２面とを表裏反転されたうえで、両面搬送ユニット３５に搬送される。両面搬送ユニット３５から搬送される記録シートＳは片面への画像形成時と同様に、レジストローラ３０に向け搬送されて転写位置に向け繰り出されるようになっている。記録シートＳの第１面および第２面への画像形成が終了して定着装置１を通過した記録シートＳは、片面への画像形成時と同様に各排紙ユニットの何れかに排出される。なお、図２中、符号３６は転写ベルト２２Ａのクリーニング装置を示している。
【００３４】
転写装置２２に装備されている転写ベルト２２Ａは、駆動ローラ２２Ａ１を始めとして複数のローラに掛け回され、各作像部に対向する展張面を構成されている。また、転写ベルト２２Ａは、フルカラー画像ではなくモノクロ画像を形成する場合には黒色の画像形成部２１ＢＫに対してのみシートを対峙させて黒色以外の画像形成部とはシートが対峙しないように黒色以外の作像部から離間（図１中、二点鎖線で示す状態）できる構成とされている。
【００３５】
以上のような画像形成装置２０において各作像装置に用いられる感光体ドラム、帯電装置、現像装置およびクリーニング装置に関する詳細を説明する。なお、帯電装置における感光体ドラムとの間のギャップ設定に関する構成に関しては後で詳細を説明する。
感光体ドラム２５Ｍ、２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｂｋは、本実施形態の場合、外径がφ３０ｍｍに設定され、１２５ｍｍ／ｓｅｃで移動するようになっている。  感光体ドラムの構成は、導電性支持体上に下引き層と、電荷発生材料を主成分とする電荷発生層と、電荷輸送材料を主成分とする電荷輸送層とが、積層形成されている。
【００３６】
導電性支持体は、体積抵抗１０４Ωｃｍ以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属管、あるいはニッケル等の金属をエンドレスベルト状に加工したもの、等が用いられる。
下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール樹脂等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。この下引き層は、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。下引き層の膜厚は、０〜５μｍが適当である。
【００３７】
電荷発生層は、電荷発生材料を主成分とする層であり、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、フタロシアニン系顔料。これらの電荷発生材料をポリカーボネート等のバインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン等の溶媒を用いて分散し、分散液を塗布することにより形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート等により行う。電荷発生層の膜厚は、通常は０．０１〜５μｍである。
【００３８】
電荷輸送層は、電荷輸送材料及びバインダー樹脂をテトラヒドロフラン、トルエン、ジクロルエタン適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、１，３，７−トリニトロジベンゾチオフェン−５，５−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。電荷輸送材料と共に電荷輸送層に使用されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。電荷輸送層の厚さは、５〜３０μｍの範囲で所望の感光体特性に応じて適宜選択すればよい。
【００３９】
また感光体には、表層として感光層の保護及び耐久性の向上を目的に保護層を形成しても良い。
【００４０】
帯電装置２７Ｍ、２７Ｙ、２７Ｃ、２７Ｂｋは、芯金（便宜上、図２において符号２７Ｍ１で示す）の外周面に帯電可能な材料層として絶縁性樹脂（便宜上、図２において符号２７Ｍ２で示す）を配置した帯電ローラで構成され、後述するが、感光体ドラムとの間に所定のギャップを設定するためのギャップ保持部材（便宜上、図２において符号４０で示す）が設けられている。
【００４１】
現像装置２６Ｍ、２６Ｙ、２６Ｃ、２６Ｂｋは、トナーとキャリアとを混合したに成分系現像剤が用いられるようになっており、このため、現像装置２６Ｍ、２６Ｙ、２６Ｃ、２６Ｂｋには、感光体ドラム２１Ｍ、２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｂｋに対向した現像ローラと現像剤を搬送・撹拌するスクリューとトナー濃度センサとが主要部に備えられている。現像ローラ磁気ブラシを形成可能な構成であり、外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。
【００４２】
トナーは結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、等を用いることができる。トナーに使用される着色剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック）としては、トナー用として公知のものが使用されている。
着色剤の量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１５重量部が適当である。
【００４３】
電荷制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、第４級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。
【００４４】
トナー粒子には、流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の金属酸化物の微粒子およびそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、等によって表面処理したものや、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー粒子等が用いられる。これら流動性付与剤の粒径は、０．０１〜３μｍの範囲のものが使用される。これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子１００重量部に対して０．１〜７．０重量部の範囲が好ましい。
【００４５】
本実施形態の現像装置に用いられる二成分現像剤用トナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材及び必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダー又は二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。
【００４６】
キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本実施形態において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は２０〜６０μｍ程度が適当である。
【００４７】
キャリア被覆層形成に使用される材料としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
【００４８】
作像装置２１Ｍ、２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｂｋは、図２に示したように、少なくとも潜像担持体として用いられる感光体ドラムおよび帯電装置を纏めて収納したユニット構造とされ、装置本体の筐体に対して着脱することができるプロセスカートリッジとして用いられるようになっている。筐体に対して着脱できる各色の画像形成が可能なプロセスカートリッジである各作像ユニットは、装置本体の筐体に対して着脱する際の基準として、位置決め主基準部５１を設けると共に、手前側位置決め従基準部５２と奥側位置決め従基準部５３とをブラケット５０にそれぞれ一体に設け、各作像ユニット（符号２１Ｍ、２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｂｋで示した構成に相当）を装置本体に装着する際に、それらの基準部により、各作像ユニットを所定の装着位置に確実に位置決めできるようにしている。
【００４９】
クリーニング装置は２８Ｍ、２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｂｋは、感光体ドラム２５Ｍ、２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｂｋを対象とする構成と、帯電装置２７Ｍ、２７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｂｋを対象とする構成とが設けられており、前者の構成は、感光体ドラム表面に接触するクリーニングブラシ（便宜上、図２において符号２８Ｍ１で示す）およびクリーニングブレード（便宜上、図２において符号２８Ｍ２で示す）を備えており、クリーニングブレード２８Ｍ２により掻き落とされたトナーがクリーニングブラシ２８Ｍ１によりトナー搬送用のスクリューオーガ２８Ｍ３に移動させられるようになっている。
【００５０】
帯電装置を対象とするクリーニング装置（便宜上、図２において符号２７０で示す）は、帯電装置を構成する帯電ローラにおける帯電可能な材料層に位置する絶縁樹脂２７Ｍ２だけでなく、ギャップ保持部材４０を含めて接触可能なクリーニングローラが用いられ、ローラ自体は、樹脂材料部分２７Ｍ２とギャップ保持部材４０との径の違いにも適応するように弾性体あるいは可撓性繊維を用いた掻き取り構造が用いられている。
【００５１】
帯電装置２７Ｍ、２７Ｙ、２７Ｃ、２７Ｂｋに関する詳細な構成は次の通りである。
帯電装置（便宜上、図２に示した符号２７Ｍを用いて説明する）は、図３に示すように、導電性支持体で形成された芯金２７Ｍ１と、帯電可能な材料層として用いられる樹脂材料層２７Ｍ２と、ギャップ保持部材４０とで構成されている。
芯金２７Ｍ１にはステンレスが用いられ、その直径は６〜１０ｍｍ程度が選択されることにより、切削時あるいは感光体ドラムに対して加圧された場合の撓み変形を防止すると共に加工精度が得られるようにし、さらには、帯電装置の大型化や質量増加を防ぐようになっている。
【００５２】
帯電可能な材料層として用いられる樹脂材料層２７Ｍ２は、１０６〜１０９Ωｃｍの体積抵抗を持つ材料が選択される。これは、抵抗が低すぎると感光体ドラムにおいてピンホール等の欠陥があった場合に帯電バイアスのリークが発生しやすくなり、抵抗が高すぎると放電が十分に発生せず均一な帯電電位を得ることができないことが理由である。
【００５３】
基材となる樹脂に導電性材料を配合することで所望の体積抵抗を得ることができる。
基材樹脂としては、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，ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ポリカーボネート、等の樹脂を用いることができる。これらの基材樹脂は、成形性が良いので容易に成形加工することができる。
【００５４】
導電性材料としては四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物のようなイオン導電性材料が好ましい。四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンの例としては、四級アンモニウム塩基を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレンーエチルアクリレート共重合、エチレンーメチルアクリレート共重合、エチレンー酢酸サンビニル共重合、エチレンープロピレン共重合、エチレンーヘキセン共重合等のポリオレフィンである。
本実施形態においては、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンについて例示したが、本発明の目的に反しない限り、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィン以外の高分子化合物であってもかまわない。
【００５５】
イオン導電性材料は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより、前記の基材樹脂に均一に配合される。配合された材料を芯金に射出成形、あるいは押出成形にすることにより、容易にローラ形状に成型することができる。
イオン導電性材料と基材樹脂の配合量は、基材樹脂１００重量部に対して３０〜８０重量部が選択され、帯電ローラの樹脂材料層２７Ｍ２の厚さとしては、１〜３ｍｍが選択されている。これは、樹脂材料層２７Ｍ２が薄すぎると成型が困難であるうえに強度の面でも問題があり、樹脂材料層２７Ｍ２が厚すぎると帯電ローラが大型化するうえに樹脂材料層２７Ｍ２の実際の抵抗が大きくなるため帯電効率が低下することが理由である。
樹脂材料層２７Ｍ２にはコーティング等により、トナー等が付着しにくい保護層を数十μｍの厚さで形成することもできる。
【００５６】
樹脂材料層２７Ｍ２は、切削して外径を整えられるが、その成形加工時に樹脂材料層２７Ｍ２における長手方向、つまり帯電ローラの軸方向の端部にギャップ保持部材４０を取り付けるための段差２７Ｍ３（図４参照）が形成される。
【００５７】
ギャップ保持部材４０は、感光体ドラム表面に加圧されることにより帯電ローラ側との間の帯電ギャップを維持するための部材であり、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等のフッ素系樹脂材料の熱収縮チューブが用いられ、樹脂材料層２７Ｍ２の外周面に捲装した状態で加熱されることにより収縮することで樹脂材料層２７Ｍ２の表面に圧着される。
【００５８】
ギャップ保持部材４０に用いられる樹脂は離型性に優れるので、トナー固着が発生しにくくでき、さらに、絶縁性のフッ素系樹脂を使用することで、ギャップ保持部材４０の位置で放電の発生をなくすことができる。これにより、放電が発生した場合に生起する放電生成物の量を少なくすることができ、放電生成物が感光体ドラム表面に蓄積した場合の感光体ドラム表面の摩擦係数の増加が原因となってクリーニング装置２８Ｍ側のクリーニングブレード２８Ｍ２が巻き込まれてしまう弊害をなくすこともできる。
【００５９】
これらのフッ素系樹脂材料は離型性が優れるので樹脂に接着するのは困難であるが、熱収縮させて取り付けることで、接着剤を用いなくてもローラに固定することができる。
【００６０】
ギャップ保持部材４０は、帯電ローラの長手方向、つまり軸方向において感光体ドラム２５Ｍ側での画像領域外に付き当てられることにより、帯電ローラの樹脂材料層２７Ｍ２と感光体ドラム２５Ｍとの間にギャップ（間隙）を形成することができる。
本実施形態では、異常放電が発生しないで均一な帯電状態が得られるようにするために、上述したギャップの最大値が１００μｍ以下に抑えられている。このようなギャップを設定するために、感光体ドラム２５Ｍ、帯電装置２７Ｍとして用いられる帯電ローラはいずれも高精度が要求され、真円度も２０μｍ以下に設定されている。このような加工精度およびギャップの精度維持により、帯電ローラの材料として硬度の高い樹脂材料が用いられてこの材料が有機感光体と接触した場合でも感光層に傷が付くようなことをなくすことができる。
【００６１】
帯電装置２７Ｍとして用いられる帯電ローラは、芯金２７Ｍ１に取り付けられているギヤ（図示されず）が感光体ドラム２５Ｍ側のフランジに形成されているギヤに噛み合うことで連動することができ、感光体ドラム２５Ｍとほぼ等速で回転する。
【００６２】
一方、帯電ローラには、図４乃至図７に示すような滑り止め部が設けられている。
図４において、帯電ローラ（便宜上、帯電装置を示す符号２７Ｍを用いる）の軸方向において、感光体ドラム２５Ｍの画像形成領域外に相当する端部に形成されている段差２７Ｍ３の表面に、芯金２７Ｍ１の長手方向（軸方向）に平行して深さが１０〜１００μｍに設定された複数の溝（便宜上、符号２７Ｐで示す）が並設され、この溝２７Ｐがギャップ保持部材４０（図３参照）に食い込むことで滑り止めを行うようになっている。
【００６３】
図５に示す構成では、滑り止め部を構成する溝（便宜上、符号２７Ｐ’で示す）が、芯金２７Ｍ１の軸方向に対して傾斜角を有し、深さが１０〜１００μｍに設定されて複数並設されている。溝２７Ｐ’の傾斜角度は、帯電ローラ２７Ｍの回転力により不用意に幅方向への伸びが生じない角度が設定される。これにより、不用意に幅方向にギャップ部材が伸びた場合に段差２７Ｍ３の壁面との間で摺擦抵抗が発生しないようにして摺擦抵抗による摩擦熱の発生をなくし、熱膨張によるギャップ寸法の変化を発生させないようにする。また、溝２７Ｐ、２７Ｐ’の深さは、ギャップ部材４０に対する剪断破壊を防止することを考慮して設定されている。
【００６４】
滑り止め部を溝で構成した場合には、ギャップ保持部材４０が溝および溝以外のそれぞれに対向することで、図４に示した帯電ローラの断面の一部である図７に示すように表面が凹凸状となるが、表面の凹凸は、図４に示した溝２７Ｐの場合には、芯金２８Ｍ１と平行する感光体ドラム２５Ｍの軸線と平行して現れることになり、感光体ドラム２５Ｍの周方向で規則的なギャップの変化が生じるが、図５に示した傾斜溝２７Ｐ’では、ギャップ保持部材４０の表面での凹凸が感光体ドラム２５Ｍの軸方向で平行することがないので、規則的な変化を生じない。これにより、感光体ドラム２５Ｍ側での回転ムラが生じた場合でもほぼ均一な帯電ギャップを維持することができ、帯電ムラによる画像劣化を防止することができる。なお、図４に示した場合でも、ギャップ寸法が前述した最大値以下に設定されているので、画像劣化を起こすことは勿論ない。
【００６５】
滑り止め部の構成としては、図６に示すようにギャップ保持部材４０が位置する領域での表面粗さを設定することがある。
図６に示す構成では、滑り止め部を段差２７Ｍ３の表面粗さを段差２７Ｍ３以外の樹脂材料層２７Ｍ２の表面粗さよりも大きくし、本実施形態では、段差２７Ｍ３表面での粗さ（Ｒａ）が１２．５ａ以上に設定されている。
【００６６】
本実施形態は以上のような構成であるから、帯電ローラ２７Ｍに設けられているギャップ部材３０は、樹脂材料層２７Ｍ２に対して熱収縮により圧着されることで一体化される。しかも、樹脂材料層２７Ｍ２に形成されている段差２７Ｍ３に装填された状態であるので、帯電ローラ２７Ｍから外れるのを防止されることになる。
【００６７】
一方、帯電ローラ２７Ｍが感光体ドラム２５Ｍと連動して回転すると、ギャップ保持部材４０が感光体ドラム２５Ｍの表面に加圧されることになり、感光体ドラム２５Ｍと帯電ローラ２７Ｍとの径の違いによる周速差を受ける。このため、ギャップ保持部材４０は、帯電ローラ２７Ｍの樹脂材料層２７Ｍ２との間で滑りを生じるが、この滑りは段差２７Ｍ３に設けられている溝２７Ｐあるいは２７’さらには表面粗さにより阻止されることになる。この結果、滑りにより発生する摩擦熱が原因するギャップ保持部材４０の熱膨張が防止されることになるので、熱膨張によるギャップ寸法の変化、特にギャップが大きくなる傾向が抑止され、ギャップ寸法の拡大時に発生する異常放電が防止できることになる。
【００６８】
本実施形態においては、感光体ドラムと帯電ローラとを一つのユニット内に配置しているので、ユニット内で感光体ドラムと帯電ローラとの位置が決まる構成にし、ユニット全体を交換することで、ギャップの調整を行う必要はなくユーザでも交換が容易である。上記実施形態では感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングが一体となったユニットで説明したが、クリーニングは別のユニット構成にしてもいいし、さらには現像を感光体や帯電と一体のユニットとすることもできる。
【００６９】
本発明者は、以下に示す条件により画像の状態を実験した。
帯電ローラ２７Ｍは、ステンレスからなる直径８ｍｍの芯金２７Ｍ１に、樹脂材料層２７Ｍ２として、ＡＢＳ樹脂１００重量部にイオン導電剤６０重量部を配合して得た樹脂組成物（体積抵抗率１０６Ωｃｍ）を射出成形により成形した後、表面を切削加工し直径１２ｍｍとした。ここで、樹脂材料層２７Ｍ２の両端に幅８ｍｍの溝を形成した。
溝の深さは５０μｍとし、さらに、この面の表面粗さをＲａ１２．５ａとし、２ｍｍ間隔で深さ１０μｍの溝を、ローラ回転軸に対し３０°の角度をつけ形成した。ここに厚さ１００μｍのＰＦＡチューブを幅８ｍｍに切って取り付けた。チューブの収縮は１２０℃の雰囲気中で２０分間加熱した。
【００７０】
帯電ローラ２７Ｍをリコー製カラープリンタ「イプシオカラー８０００」の感光体ユニット（プロセスカートリッジに相当）にセット、感光体線速１２５ｍｍ／ｓｅｃで通紙試験を行った。帯電バイアスはＤＣ成分を−７００Ｖ、ＡＣ成分をピーク間電圧２．２ｋＶ、周波数９００Ｈｚの正弦波とした。
【００７１】
上記の条件で１０万枚の通紙試験を行ったところ、試験を通して画像は良好であり、１０万枚後の熱収縮チューブに膨らみは見られなかった。
【００７２】
ちなみに、比較例として、滑り止め部を有しない場合を次の条件で実験を行った。
樹脂層の両端に幅８ｍｍの溝を形成した。溝の深さは中央部を深さ５０μｍ、両端部の１．５ｍｍは深さ１５０μｍとし、ここに厚さ１００μｍのＰＦＡチューブを幅８ｍｍに切って取り付けた。
【００７３】
本実施形態に基づく実験例と同等の条件で、１０万枚の通紙試験を行ったところ、８万枚後を過ぎたあたりから画像の一部に細かい点状の汚れが発生するようになった。
帯電装置を確認したところ、熱収縮チューブ中央が膨らみんでいたため、帯電ローラと感光体のギャップが広くなり異常放電を発生したためであった。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１および２記載の発明によれば、ギャップ保持部材の滑り止めが行えることでギャップ部材の回転を防止することができるので、ギャップ部材の回転時に発生する摩擦熱によるギャップ保持部材の熱膨張を阻止してギャップ保持部材により設定されている潜像担持体と帯電装置との間の帯電ギャップの変化を防止して異常放電などによる画像不良の発生を防止することが可能となる。
【００７５】
請求項３記載の発明によれば、表面粗さを設定することによりギャップ部材に対する摩擦力を高めて滑り止めを行うことができるので、ギャップ部材の不用意な回転による摩擦熱尾発生を抑えることが可能となる。
【００７６】
請求項４記載の発明によれば、帯電可能な材料層にイオン導電性材料を含む樹脂を用いることにより、加工性を向上させて加工精度を維持できると共にギャップの存在により異常放電を起こしにくい状態を得ることが可能となる。
【００７７】
請求項５記載の発明によれば、ギャップ保持部材がフッ素を含む絶縁性樹脂材料で構成されているので、ギャップ保持部材自体での放電が抑制されると共に放電の抑制により放電生成物の発生を抑えることができるので、放電生成物による摩擦係数の増加により発生するクリーニング部材の巻き込み現象を防止してクリーニング特性の悪化を防止することが可能となる。
【００７８】
請求項６記載の発明によれば、帯電可能な材料層の一部に芯金の長手方向と平行する複数の溝を設けるだけの簡単な構成によりギャップ部材が溝に食い込むようにして摩擦力を高めることができ、ギャップ部材の不用意な回転によるギャップの変化を防止することが可能となる。特の深さを規定することによりギャップ部材に対する剪断破壊を防止することでギャップの維持が可能となる。
【００７９】
請求項７記載の発明によれば、請求項６記載の発明と同様に、複数の傾斜溝を設けるだけの簡単な構成によりギャップ部材が溝に食い込むようにして摩擦力を高めることができ、ギャップ部材の不用意な回転によるギャップの変化を防止することが可能となる。しかも、傾斜溝であることにより潜像担持体の長手方向と平行していないので、溝およびこれ以外の部分に対向するギャップ部材の表面での凹凸が潜像担持体の長手方向と平行しないことにより平行した場合に発生するギャップムラによる帯電の不均一性を防止して画像品質を向上させることが可能となる。
【００８０】
請求項８記載の発明によれば、潜像担持体と帯電装置との間の最大ギャップが１００μｍ以下に設定されているので、帯電装置に用いられる帯電部材が潜像担持体側に付着しているトナーによる汚染されることがなく、しかも、異常放電が発生しにくい環境とすることにより均一帯電を行えることで画像品質の悪化を防止することが可能となる。
【００８１】
請求項９記載の発明によれば、放電開始電圧の２倍以上の電圧を有する交流電圧を重畳して印加することにより、ギャップの変動に対しても帯電電位を均一化して環境変動による安定性を維持することが可能となる。
【００８２】
請求項１０記載の発明によれば、帯電装置における帯電可能な材料層に加えてギャップ部材もクリーニングすることにより、潜像担持体に当接することで潜像担持体側に付着しているトナーが逆転移することによりギャップが変化するのを防止でき、さらには、トナーの付着による帯電電位が変化してしまうのを防止して安定した帯電状態を維持することが可能となる。
【００８３】
請求項１１記載の発明によれば、潜像担持体および帯電装置を纏めて収納したユニット構造のプロセスカートリッジをこれら装置が配置される筐体に対して着脱可能に設けているので、潜像担持体と帯電装置との間のギャップ調整を筐体側で行う必要がなく、メンテナンス性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による帯電装置が適用される画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示した帯電装置を含む作像装置を構成するプロセスカートリッジの構成を説明するための模式図である。
【図３】帯電装置として用いられる帯電ローラの構成を説明するための模式図である。
【図４】図３に示した帯電ローラの要部構成の一例を示す模式図である。
【図５】図３に示した帯電ローラの要部構成の他の例を示す模式図である。
【図６】図３に示した帯電ローラの要部構成の別例を示す模式図である。
【図７】図４に示した帯電ローラの断面の一部を示す模式図である。
【符号の説明】
２０  画像形成装置
２７Ｍ  帯電装置
２７Ｍ１  芯金
２７Ｍ２  帯電可能な樹脂材料層
２７Ｍ３  段差
２７Ｐ  溝
２７Ｐ’  傾斜溝
４０  ギャップ保持部材
【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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