(57)【要約】【課題】  帯電面と非帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラ及び帯電ローラの製造方法、帯電ローラを含む帯電装置及び帯電装置を用いる帯電方法、並びに帯電装置を有する画像形成装置及び画像形成装置を用いる画像形成方法を提供する。【解決手段】  帯電ローラは、回転軸まわりに略回転対称であり被帯電体を帯電させる帯電面を有する。帯電面の両端の間における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径は、帯電面の両端における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さい。回転軸まわりに略回転対称であり被帯電体を帯電させる帯電面を含む表面部材を有する帯電ローラの製造方法は、帯電面の両端の間における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径が、帯電面の両端における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さくなるように、表面部材の材料を研削して帯電面を形成する段階を含む。【選択図】  図２
2005241869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸まわりに略回転対称であり被帯電体を帯電させる帯電面を有する帯電ローラにおいて、
前記帯電面の両端の間における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径は、前記帯電面の両端における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さいことを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】
前記帯電面は、前記回転軸を中心軸とする略鼓型の形状を有することを特徴とする請求項１記載の帯電ローラ。
【請求項３】
前記回転軸まわりに略回転対称であり、前記回転軸に垂直な面との交線の径が、前記帯電面の両端における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径よりも大きい部材をさらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の帯電ローラ。
【請求項４】
前記回転軸を中心軸として有する略回転対称な軸部材及び前記帯電面を有する表面部材を有し、
前記軸部材は、金属からなり、
前記表面部材は、合成ゴム又は合成樹脂及び導電性物質を含有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の帯電ローラ。
【請求項５】
前記帯電面の少なくとも一部を被覆する帯電面被覆層をさらに有し、
前記帯電面被覆層は、フッ素樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の帯電ローラ。
【請求項６】
前記金属は、ステンレス鋼であり、
前記軸部材は、略円筒形の形状を有し、
前記円筒の直径及び長さは、
（円筒の長さ）３／（円筒の直径）４≦４０００μｍ−１
の関係を満たすことを特徴とする請求項４又は５記載の帯電ローラ。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれか１項記載の帯電ローラを含み、
前記被帯電体は、感光体であることを特徴とする帯電装置。
【請求項８】
請求項７記載の帯電装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
回転軸まわりに略回転対称であり被帯電体を帯電させる帯電面を含む表面部材を有する帯電ローラの製造方法において、
前記帯電面の両端の間における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径が、前記帯電面の両端における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さくなるように、前記表面部材の材料を研削して前記帯電面を形成する段階を含むことを特徴とする帯電ローラの製造方法。
【請求項１０】
前記帯電面を形成する段階は、前記表面部材の材料に研削砥石及び前記研削砥石と対向して押圧ローラを当てることを含むことを特徴とする請求項９記載の帯電ローラの製造方法。
【請求項１１】
前記押圧ローラの数は、複数であることを特徴とする請求項１０記載の帯電ローラの製造方法。
【請求項１２】
前記帯電ローラは、前記回転軸を中心軸として有する略回転対称な軸部材を有し、
前記帯電面を形成する段階は、前記軸部材をチャックすることによって前記帯電ローラを保持することを含むことを特徴とする請求項９乃至１１いずれか１項記載の帯電ローラの製造方法。
【請求項１３】
前記チャックは、エアーバルーンチャックであることを特徴とする請求項１２記載の帯電ローラの製造方法。
【請求項１４】
請求項７記載の帯電装置を用いて前記感光体の表面を帯電させることを特徴とする帯電方法。
【請求項１５】
請求項８記載の画像形成装置を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ローラ、帯電装置、画像形成装置、帯電ローラの製造方法、帯電方法、及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザープリンターなどの画像形成装置に使用される帯電器として、接触式帯電ローラ及び非接触式帯電ローラが挙げられるが、現在までは、接触式帯電ローラが多く使用されている。感光体用の帯電器としての接触式帯電ローラは、感光体の表面を帯電させる帯電面を感光体の表面に接触させて、感光体の表面を帯電させる。接触式帯電ローラは、低電圧で感光体の表面を帯電させることができるため、オゾン及び窒素酸化物の生成を抑制することができると共に電源のコストを低減することができる。また、接触式帯電ローラの外径を小型化することができるため、画像形成装置全体も小型化することできる。しかしながら、接触式帯電ローラの帯電面は、記録紙の紙紛や感光体の表面に残留するトナーにより汚れ易く、帯電ムラを生じるため、帯電ローラの寿命に問題がある。
【０００３】
一方、非接触式帯電ローラは、感光体の表面における両端部に当接し、感光体の表面を帯電させる帯電面を感光体の表面に接触させずに、帯電面と感光体の表面との間に間隔（帯電ギャップ）が形成される。このように非接触式帯電ローラは、帯電面と感光体の表面との間に帯電ギャップを形成して感光体の表面を帯電させるため、帯電ローラの帯電面が、記録紙の紙紛や感光体の表面に残留するトナーにより汚されることが少ない。よって、帯電ローラの耐久性が低下することが防止されるため、帯電ローラの交換頻度も減少させることができる。
【０００４】
しかしながら、画像形成装置を小型化するために、小型の非接触式帯電ローラを用いると、帯電ローラの回転軸方向に沿った帯電ローラの中央部で帯電ギャップが小さくなる傾向がある。帯電ギャップが小さくなる原因の一つは、感光体及び帯電ローラの両方を小型化するために、感光体及び帯電ローラのそれぞれの回転軸方向に沿った方向の機械的な寸法の精度が低下したためである。すなわち、感光体の回転軸方向に沿った感光体の中央部の外径が、感光体の周辺部より例えば５μｍ〜１０μｍだけ大きく、感光体が樽型に形成され、また、帯電ローラの回転軸方向に沿った帯電ローラの中央部の外径も、帯電ローラの周辺部より例えば１０μｍ〜２０μｍだけ大きく、帯電ローラが樽型に形成される。
【０００５】
また、画像形成装置に使われる搬送用のローラ、定着用ローラ、感光体ベルトを駆動させるローラは、通常、ローラの軸方向に沿って、ローラの中央部の直径をローラの周辺部の直径よりも増減させて形成されている（例えば、特許文献１参照）が、帯電ローラについては、接触式帯電ローラを感光体の表面に当接して感光体の表面を帯電する際に発生する帯電音を防止する目的で、帯電ローラの形状を樽型にする場合もある（例えば、特許文献２参照）。樽型の帯電ローラ及び樽型の感光体を対向させると、帯電ローラの回転軸方向に沿った帯電ローラの中央部で帯電ギャップが小さくなってしまう。
【０００６】
図１は、従来の樽型の非接触式帯電ローラ及び樽型の感光体を説明する図であり、（ａ）は、帯電ローラ及び感光体の配置を説明する図であり、（ｂ）は、帯電ローラ及び感光体の拡大図である。図１（ａ）に示すように、非接触式帯電ローラ１０１は、その帯電ローラ１０１の両端に設けられたギャップ形成部材で感光体１０２と当接し、帯電ローラ１０１の帯電面と感光体１０２の表面との間に間隔（帯電ギャップ）を形成している。帯電ローラ１０１の帯電面は、感光体の帯電される表面の範囲１０４内に形成されている。ここで、帯電ローラ１０１及び感光体１０２は、樽型であるため、帯電ローラ１０１及び感光体１０２の中央部分における帯電ギャップの大きさ１０３’は、周辺部分における帯電ギャップ１０３の大きさよりも小さくなる傾向がある。より詳しくは、図１（ｂ）に示すように、帯電ローラ１０１及び感光体１０２の中央部分における帯電ギャップは、本来ａに示す大きさに設定されている。帯電ローラ１０１が、樽型に形成されてしまうために、帯電ローラの帯電面の中央部分における半径は、帯電ローラの帯電面の周辺部分における半径よりもｃに示す大きさだけ大きくなる。また、感光体１０２も樽型に形成されてしまうために、感光体の中央部分における半径も、感光体の周辺部分における半径よりもｄに示す大きさだけ大きくなる。その結果、帯電ローラ１０１及び感光体１０２の中央部分における帯電ギャップは、ｂ（＝ａ−ｃ−ｄ）に示す大きさに減少してしまう。
【０００７】
このように、非接触式帯電ローラに関しては、帯電ギャップの大きさが、帯電ローラ及び感光体の機械的な寸法の誤差によって設計値から容易に変動する。
【０００８】
また、非接触式帯電ローラは、感光体の表面に支持されないため、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップは、帯電ローラの回転軸の機械的な精度にも影響される。すなわち、帯電ローラの回転軸の機械的な精度が低下すると、帯電ギャップの大きさは、帯電ローラの回転に伴って変動することになる。
【０００９】
さらに、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップの大きさは、帯電ローラが設置される環境の条件の変動に応じて容易に変動してしまう。非接触式帯電ローラの帯電面を含む表面部材の材質は、一般に、導電性物質を含有する合成ゴム又は合成樹脂である（例えば、特許文献３参照）ため、温度の変動に対する膨張率及び湿度の変動に対する膨潤率が大きい。よって、帯電ローラが設置される環境が、高温及び／又は高湿度である場合には、帯電ローラの表面部材が膨張して、帯電ローラの帯電面が感光体の表面に接近し、帯電ギャップの大きさは小さくなる。
【００１０】
このようにして、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップが小さくなると、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間に形成される電界の強度が、例えば５Ｖ／μｍ〜１０Ｖ／μｍのように増加する。帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップの大きさが変動すると、感光体の表面における電位の変動が引き起こされ、感光体の表面に帯電ムラが発生する場合がある。そして、これらの帯電ローラ及び感光体を用いて画像を形成すると、画像ムラを生じることがある。
【００１１】
また、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップが小さくなると、感光体の表面にトナーが残留している場合、帯電ローラの帯電面にトナーが付着する可能性が高くなる。その結果、帯電ローラの帯電面が感光体に残留するトナーによって汚されてしまい、帯電ローラの寿命が短縮されることもある。
【００１２】
従って、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップが小さくなりすぎることを防止するために、帯電ローラ及び感光体の機械的な寸法の精度、特にそれぞれの回転軸の方向における回転軸の直線性を向上させることが考えられる。また、接触式帯電ローラと同程度の低い電圧で感光体の表面を十分に帯電するために、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップを、例えば５０μｍ程度まで小さくする必要がある。しかしながら、小さい帯電ギャップの大きさを維持するために帯電ローラ及び感光体の機械的な寸法の精度を維持することは容易ではない。
【００１３】
実際、帯電ローラの回転軸に沿った方向における帯電ローラの機械的な寸法の誤差を補正せずに、温度及び湿度の変動に対して帯電ギャップの大きさを一定に維持する方法として、帯電ローラの両端部にスプリングを取り付け、スプリングの付勢力を調整する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）が、帯電ローラの回転軸の直線性に誤差がある場合や帯電ローラの形状が樽型である場合には、帯電ギャップの大きさを一定に維持することはできない。
【００１４】
そこで、画像ムラを防止する目的で、帯電ローラによる感光体の表面における帯電ムラを防止するために、帯電ローラの回転軸に沿った方向における帯電ローラの機械的な寸法の誤差を補正せずに、一定に制御されたＤＣバイアス電圧に重畳する一定に制御されたＡＣバイアス電圧を帯電ローラに印加する方法がある（例えば、特許文献５及び６参照）。
【００１５】
ここで帯電ローラが接触式帯電ローラーである場合には、帯電ローラの表面部材が、感光体の表面に密着して接触するため、帯電ローラの表面部材及び回転軸における機械的な寸法の誤差は、合成ゴム又は合成樹脂を主成分とする表面部材によって調整される。そのため、帯電ローラにおける機械的な寸法の誤差による感光体の表面における電位の変動は、表面部材に含有される導電性物質のムラの程度であり、比較的小さい。その結果、感光体の表面における帯電ムラを補正するためにＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧は、５００Ｖ〜１０００Ｖ程度である。
【００１６】
これに対して、帯電ローラが非接触式帯電ローラーである場合には、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間に帯電ギャップが存在し、この帯電ギャップの大きさが、帯電ローラの機械的な寸法の誤差などによって変動するため、感光体の表面に発生する帯電ムラが比較的大きくなる。非接触式帯電ローラーによる感光体の表面における帯電ムラを補正するためのＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧は、２０００Ｖ〜２５００Ｖ程度となる。その結果、非接触式帯電ローラーの帯電面は、高電圧になり、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップで放電が起こる。そして、帯電ギャップにおける放電によって生じるイオン及び電子が、感光体の表面に衝突して、感光体を損傷させ、感光体の寿命を短縮する。また帯電ギャップにおける空気の放電によって多くのオゾン及び／又は窒素酸化物が発生し、画像形成装置を設置する室内環境の汚染及び画像流れと称する画像ムラを引き起こす。
【００１７】
以上のように、帯電ローラの機械的な寸法の誤差、すなわち、帯電ローラの樽型の形状及び帯電ローラの回転軸に関する精度の低下によって、並びに温度及び湿度などの帯電ローラが設置される環境の条件の変動によって、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップの大きさは、変動してしまう。特に、帯電ギャップの大きさが減少する場合には、感光体の表面において帯電ムラが発生して、画像に画像ムラが生じる。また、感光体の表面における帯電ムラを防止するようにＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧を帯電ローラに印加すると、感光体の寿命が短縮され、オゾン及び／又は窒素酸化物によって室内が汚染される。
【００１８】
従って、上記問題を解決するためには、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップの大きさが減少することを低減させることが要求される。
【特許文献１】特開２００１−１７５０５２号公報
【特許文献２】特開２０００−２０６７６２号公報
【特許文献３】特開昭５８−７６８５１号公報
【特許文献４】特開２００２−１３９８９３号公報
【特許文献５】特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献６】特開２００２−２２９３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラ及び該帯電ローラの製造方法、前記帯電ローラを含む帯電装置及び該帯電装置を用いる帯電方法、並びに前記帯電装置を有する画像形成装置及び該画像形成装置を用いる画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
請求項１記載の発明は、回転軸まわりに略回転対称であり被帯電体を帯電させる帯電面を有する帯電ローラにおいて、前記帯電面の両端の間における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径は、前記帯電面の両端における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さいことを特徴とする。
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、前記帯電面の両端の間における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径は、前記帯電面の両端における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さいので、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラを提供することができる。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の帯電ローラにおいて、前記帯電面は、前記回転軸を中心軸とする略鼓型の形状を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、前記帯電面は、前記回転軸を中心軸とする略鼓型の形状を有するので、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラを容易に製造することができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の帯電ローラにおいて、前記回転軸まわりに略回転対称であり、前記回転軸に垂直な面との交線の径が、前記帯電面の両端における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径よりも大きい部材をさらに有することを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、前記回転軸まわりに略回転対称であり、前記回転軸に垂直な面との交線の径が、前記帯電面の両端における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径よりも大きい部材をさらに有するので、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラの帯電面と被帯電体の表面との間に容易に間隙を形成することができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３いずれか１項記載の帯電ローラにおいて、前記回転軸を中心軸として有する略回転対称な軸部材及び前記帯電面を有する表面部材を有し、前記軸部材は、金属からなり、前記表面部材は、合成ゴム又は合成樹脂及び導電性物質を含有することを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載の発明によれば、前記回転軸を中心軸として有する略回転対称な軸部材及び前記帯電面を有する表面部材を有し、前記軸部材は、金属からなり、前記表面部材は、合成ゴム又は合成樹脂及び導電性物質を含有するので、帯電ローラの帯電面を容易且つほぼ均一に帯電させることができる。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４いずれか１項記載の帯電ローラにおいて、前記帯電面の少なくとも一部を被覆する帯電面被覆層をさらに有し、前記帯電面被覆層は、フッ素樹脂を含むことを特徴とする。
【００２９】
請求項５記載の発明によれば、前記帯電面の少なくとも一部を被覆する帯電面被覆層をさらに有し、前記帯電面被覆層は、フッ素樹脂を含むので、帯電ローラの帯電面における帯電性をより永く維持することができる。
【００３０】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の帯電ローラにおいて、前記金属は、ステンレス鋼であり、前記軸部材は、略円筒形の形状を有し、前記円筒の直径及び長さは、（円筒の長さ）３／（円筒の直径）４≦４０００μｍ−１の関係を満たすことを特徴とする。
【００３１】
請求項６記載の発明によれば、前記金属は、ステンレス鋼であり、前記軸部材は、略円筒形の形状を有し、前記円筒の直径及び長さは、（円筒の長さ）３／（円筒の直径）４≦４０００μｍ−１の関係を満たすので、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラを所望の形状に容易に製造することができる。
【００３２】
請求項７記載の発明は、帯電装置において、請求項１乃至６いずれか１項記載の帯電ローラを含み、前記被帯電体は、感光体であることを特徴とする。
【００３３】
請求項７記載の発明によれば、請求項１乃至６いずれか１項記載の帯電ローラを含み、前記被帯電体は、感光体であるので、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラを含む帯電装置を提供することができる。
【００３４】
請求項８記載の発明は、画像形成装置において、請求項７記載の帯電装置を有することを特徴とする。
【００３５】
請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の帯電装置を有するので、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラを含む帯電装置を有する画像形成装置を提供することができる。
【００３６】
請求項９記載の発明は、回転軸まわりに略回転対称であり被帯電体を帯電させる帯電面を含む表面部材を有する帯電ローラの製造方法において、前記帯電面の両端の間における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径が、前記帯電面の両端における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さくなるように、前記表面部材の材料を研削して前記帯電面を形成する段階を含むことを特徴とする。
【００３７】
請求項９記載の発明によれば、前記帯電面の両端の間における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径が、前記帯電面の両端における前記帯電面と前記回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さくなるように、前記表面部材の材料を研削して前記帯電面を形成する段階を含むので、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラの製造方法を提供することができる。
【００３８】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の帯電ローラの製造方法において、前記帯電面を形成する段階は、前記表面部材の材料に研削砥石及び前記研削砥石と対向して押圧ローラを当てることを含むことを特徴とする。
【００３９】
請求項１０記載の発明によれば、前記帯電面を形成する段階は、前記表面部材の材料に研削砥石及び前記研削砥石と対向して押圧ローラを当てることを含むので、表面部材の材料を所望の形状に高い精度で研削することができる。
【００４０】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の帯電ローラの製造方法において、前記押圧ローラの数は、複数であることを特徴とする。
【００４１】
請求項１１記載の発明によれば、前記押圧ローラの数は、複数であるので、表面部材の材料を所望の形状により高い精度で研削することができる。
【００４２】
請求項１２記載の発明は、請求項９乃至１１いずれか１項記載の帯電ローラの製造方法において、前記帯電ローラは、前記回転軸を中心軸として有する略回転対称な軸部材を有し、前記帯電面を形成する段階は、前記軸部材をチャックすることによって前記帯電ローラを保持することを含むことを特徴とする。
【００４３】
請求項１２記載の発明によれば、前記帯電ローラは、前記回転軸を中心軸として有する略回転対称な軸部材を有し、前記帯電面を形成する段階は、前記軸部材をチャックすることによって前記帯電ローラを保持することを含むので、表面部材の材料を所望の形状にさらに高い精度で研削することができる。
【００４４】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の帯電ローラの製造方法において、前記チャックは、エアーバルーンチャックであることを特徴とする。
【００４５】
請求項１３記載の発明によれば、前記チャックは、エアーバルーンチャックであるので、帯電ローラの表面部材の材料を安定して研削することができる。
【００４６】
請求項１４記載の発明は、帯電方法において、請求項７記載の帯電装置を用いて前記感光体の表面を帯電させることを特徴とする。
【００４７】
請求項１４記載の発明によれば、請求項７記載の帯電装置を用いて前記感光体の表面を帯電させるので、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラを含む帯電装置を用いる帯電方法を提供することができる。
【００４８】
請求項１５記載の発明は、画像形成方法において、請求項８記載の画像形成装置を用いて画像を形成することを特徴とする。
【００４９】
請求項１５記載の発明によれば、請求項８記載の画像形成装置を用いて画像を形成するので、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラを含む帯電装置を有する画像形成装置を用いる画像形成方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、帯電面と非帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラ及び該帯電ローラの製造方法、前記帯電ローラを含む帯電装置及び該帯電装置を用いる帯電方法、並びに前記帯電装置を有する画像形成装置及び該画像形成装置を用いる画像形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
【００５２】
まず、本発明による帯電ローラの概略を説明する。本発明による帯電ローラは、回転軸まわりに略回転対称であり被帯電体を帯電させる帯電面を有する。ここで、帯電ローラが回転軸まわりに略対称であるとは、帯電ローラが、その回転軸まわりに完全に対称である場合に加えて、帯電ローラが、機械的な寸法の誤差の範囲内で帯電ローラの回転軸まわりに実質的に対称であるとみなせる場合を含む。本発明による帯電ローラの帯電面によって帯電させられる被帯電体は、特に限定されないが、例えば、感光体ドラム又は感光体ベルトに形成された感光体のような、各種の感光体が挙げられる。以下では、被帯電体を感光体として説明することにする。
【００５３】
本発明による感光体において、帯電面の両端の間における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径は、帯電面の両端における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さい。すなわち、帯電面の両端の間における感光体と回転軸に垂直な面との断面の直径（半径）は、帯電面の両端における感光体と回転軸に垂直な面との断面の直径（半径）よりも小さい。よって、本発明による帯電ローラは、非接触式帯電ローラである。
【００５４】
このような本発明の帯電ローラによれば、帯電面の両端の間における帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の間隔（帯電ギャップ）は、帯電面の形状が樽型又は円柱型である帯電ローラを用いた場合と比較して大きくなる傾向がある。よって、帯電ローラの帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させることができる。その結果、帯電ローラの機械的な寸法の誤差、すなわち、帯電ローラの形状及び帯電ローラの回転軸に関する精度の低下によって、並びに温度及び湿度などの帯電ローラが設置される環境の条件の変動によって、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップの大きさが変動したとしても、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間の帯電ギャップが著しく小さくなることを防止することができる。このため、感光体の表面における帯電ムラの発生を抑制して、画像に生じる画像ムラも低減させることができる。また、帯電ローラに印加する、ＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧を、従来の非接触式帯電ローラと比較して低下させることができるため、帯電ギャップで発生するイオン及び電子の量を低減させ、感光体の寿命が短縮されることを防止し、オゾン及び／又は窒素酸化物の発生による画像流れ及び室内環境の汚染も低減させることができる。さらに、帯電ローラの帯電面が、感光体の表面に残留するトナーと接触することを防止又は低減することができるため、帯電ローラの寿命が短縮することを低減することができる。
【００５５】
本発明による帯電ローラの帯電面の形状は、帯電ローラ及び感光体などの被帯電体の回転軸に沿った方向において、帯電ローラの帯電面と被帯電体の表面との間の間隔（帯電ギャップ）の大きさが略一定となるように、被帯電体の表面の形状に適合させて形成することが好ましい。ここで、帯電ギャップの大きさが略一定であるとは、帯電ローラ及び被帯電体の回転軸に沿った方向において、帯電ギャップの大きさが完全に一定である場合及び帯電ギャップの大きさが帯電ギャップの大きさの精度内で一定であるとみなせる場合の両方を含む。
【００５６】
本発明による帯電ローラの帯電面は、好ましくは、帯電ローラの回転軸を中心軸とする略鼓型の形状を有する。ここで、帯電面が略鼓型の形状を有するとは、帯電面が完全に鼓型の形状を有する場合に加えて、帯電面が機械的な寸法の誤差の範囲内で実質的に鼓型の形状を有する場合を含む。また、鼓型の形状とは、回転軸に対して回転対称な曲面を有し、回転軸からその曲面と回転軸を含む平面との交線までの距離が、回転軸の方向に沿ったその曲面の両端で極大又は最大であり、回転軸の方向に沿ったその曲面の中央で最小であり、回転軸の方向に沿ったその曲面の両端とその曲面の中央の間で単調である（極大及び極小を持たない）ような形状である。このような構成を有する帯電ローラは、鼓型の形状の曲面が単調であるため、製造することが比較的容易であり、帯電面と被帯電体の表面との間の帯電ギャップが減少することを低減させた帯電ローラを容易に製造することができる。
【００５７】
また、本発明による帯電ローラは、好ましくは、帯電ローラの回転軸まわりに略回転対称であり、回転軸に垂直な面との交線の径が、帯電面の両端における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径よりも大きい部材（ギャップ形成部材）をさらに有する。ここで、ギャップ形成部材が回転軸まわりに略対称であるとは、ギャップ形成部材が、その回転軸まわりに完全に対称である場合に加えて、ギャップ形成部材が、機械的な寸法の誤差の範囲内でギャップ形成部材の回転軸まわりに実質的に対称であるとみなせる場合を含む。このような構成を有する帯電ローラは、ギャップ形成部材を有するので、帯電ローラの両端部にギャップ形成部材を設けることができる。その結果、ギャップ形成部材を感光体の両端部に当接させるだけで、帯電面と被帯電体の表面との間に帯電ギャップを容易に形成すると共に帯電ギャップが減少することを低減させることができる。
【００５８】
本発明による帯電ローラは、好ましくは、回転軸を中心軸として有する略回転対称な軸部材及び帯電面を有する表面部材を有し、軸部材は、金属からなり、表面部材は、合成ゴム又は合成樹脂及び導電性物質を含有する。ここで、軸部材が回転軸まわりに略対称であるとは、軸部材が、その回転軸まわりに完全に対称である場合に加えて、軸部材が、機械的な寸法の誤差の範囲内で軸部材の回転軸まわりに実質的に対称であるとみなせる場合を含む。このような構成を有する帯電ローラは、金属からなる軸部材を有するので、軸部材に電位を与えることで、帯電ローラの帯電面を容易に帯電させることができ、表面部材が、合成ゴム又は合成樹脂及び導電性物質を含有するので、帯電ローラの帯電面をほぼ均一に帯電させることができる。
【００５９】
本発明による帯電ローラは、好ましくは、帯電面の少なくとも一部を被覆する帯電面被覆層をさらに有し、帯電面被覆層は、フッ素樹脂を含むことを特徴とする。このような構成を有する帯電ローラにおいては、フッ素樹脂を含む帯電面被覆層が、表面部材の帯電面の少なくとも一部を被覆するので、帯電面における吸湿及び／又は帯電面の汚れを防止することができる。よって、帯電ローラの表面部材の劣化及び帯電ローラの帯電面における帯電性の低下を防止して、帯電ローラの帯電面における帯電性をより永く維持することができる。その結果、本発明による帯電ローラの寿命が短縮されることを防止することができる。また、本発明による帯電ローラを使用して形成される画像の品質をより永く維持することができる。
【００６０】
次に、本発明による帯電ローラの具体例を図２と共に説明する。図２は、本発明による帯電ローラを説明する図であり、（ａ）は、帯電ローラの軸部材及び表面部材を説明する図であり、（ｂ）は、帯電ローラのギャップ形成部材を説明する図であり、（ｃ）は、帯電ローラ及び感光体の配置を説明する図であり、（ｄ）は、帯電ローラと感光体の拡大図である。本発明による帯電ローラは、非接触式（近接式）帯電ローラである。帯電ローラは、小型の帯電ローラであり、帯電ローラの帯電面の外径は、約１０ｍｍ〜１３ｍｍである。
【００６１】
また、本発明による帯電ローラは、軸部材及び表面部材を有する。軸部材は、帯電ローラの帯電面を帯電させる帯電電圧を印加するための導電性部材であり、ステンレス鋼などの金属で形成される。軸部材は、より詳しくは、図２（ａ）に示すように、軸受け部１１及び電圧印加用軸受け部１２を有する。軸受け部１１、１２を有する軸部材の表面には、表面部材が設けられ、表面部材は、外径８ｍｍ〜１２ｍｍの軸部材被覆部１３及び弾性部材１４を有する。すなわち、軸受け部１１及び電圧印加用軸受け部１２の表面に軸部材被覆部１３が設けられ、軸部材被覆部１３の表面上には、導電性物質を含有する合成ゴム又は合成樹脂で形成された弾性部材１４が設けられている。ここで、弾性部材１４の主成分としての合成ゴム及び軸部材被覆部１３の材料には、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ポリクロロプレン、ポリイソプレンなどが挙げられる。同様に、弾性部材１４の主成分としての合成樹脂及び軸部材被覆部１３の材料には、ポリフェニルアセチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、シリコーン、テフロン（登録商標）、アクリル、ナイロン、ポリエステルなどが挙げられる。弾性部材１４中に分散して混入される導電性物質には、カーボンブラック、銀粉及びアルミ粉のような金属粉、並びにヨウ素イオン及び第四級アミンのようなイオン性物質などが挙げられる。弾性部材１４は、加硫成形されてあってもよい。導電性物質は、帯電ローラの帯電面における帯電ムラを防止するために、弾性部材１４の抵抗率が１０８Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍであるように、弾性部材１４の合成ゴム又は合成樹脂に混合される。なお、弾性部材１４の厚さは、通常、約１ｍｍ〜２ｍｍである。また、本発明による帯電ローラにおいて、帯電ローラの帯電面は、弾性部材１４に形成される。さらに、本発明による帯電ローラは、弾性部材１４の帯電面を被覆する帯電面被覆層を有する。
【００６２】
本発明による帯電ローラは、図２（ｂ）に示すように、感光体の両端に当接するギャップ形成部材１５を有する。ギャップ形成部材１５は、弾性部材１４の両端における帯電面被覆層の表面上に形成される。ギャップ形成部材１５の材料としては、熱収縮性のテフロン（登録商標）（登録商標）チユーブ等が挙げられる。このように軸部材、表面部材及びギャップ形成部材などを有する本発明による帯電ローラは、図２（ｃ）に示すように、感光体１６とギャップ形成部材１５を介して当接する。これにより、帯電ローラの帯電面と感光体の表面との間に間隔（帯電ギャップ）が形成される。本発明による帯電ローラが鼓型の形状を有する場合には、感光体の表面が平坦であるとすれば、帯電ローラの中央部分における帯電ギャップの大きさ１７は、帯電ローラの周辺部分における帯電ギャップの大きさ１８よりも大きくなる。なお、ギャップ形成部材１５は、感光体１６の中心軸に沿った方向における感光体１６の帯電される表面の範囲１９の外側に当接する。感光体１６の帯電される表面の範囲１９は、帯電ローラの回転軸に沿った方向における帯電ローラの帯電面の範囲に対応する。また、ギャップ形成部材１５の厚さは、ギャップ形成部材１５が設けられる弾性部材１４の圧縮率、弾性部材１４に加えられる荷重、弾性部材１４に接触する面積、並びに帯電ローラが使用される環境の温度及び湿度に依存し、所望の大きさの帯電ギャップを形成すると共に維持することができるように決定される。通常、オゾン及び窒素酸化物の発生を抑制するために帯電ローラに印加する電圧を低下させると、帯電ギャップの大きさ１７及び１８は、３０μｍ〜４０μｍであるため、ギャップ形成部材１５の厚さは、６０μｍ程度である。
【００６３】
図２（ｄ）は、帯電ローラの回転軸に沿った帯電ローラの帯電面の範囲における帯電ローラ及び感光体の拡大図である。図２（ｄ）に示す帯電ローラは、帯電ローラの回転軸を中心軸とする鼓型の形状を有する。鼓型の形状を有する帯電ローラは、軸部材２０の表面に設けられた表面部材を有し、表面部材は、軸部材を被覆する軸部材被覆部及び表面部材のほとんどを構成する弾性部材１４を有し、弾性部材１４の帯電面２４は、帯電面被覆層２１で被覆されている。弾性部材１４は、回転軸を中心軸とする鼓型の形状を有する。ここで、弾性部材１４の厚さは、１ｍｍ〜２ｍｍであるが、弾性部材１４の中央における厚さは、弾性部材１４の周辺部分における厚さよりも５μｍ〜２０μｍだけ小さい。また、帯電面被覆層２１の厚さは、１μｍ〜１０μｍ程度である。このような構成を有する本発明による帯電ローラを、厚さ６０μｍのギャップ形成部材１５を介して、感光体１６に当接させる。ギャップ形成部材１５は、ギャップ形成部材１５に取付けられた図示していない加圧バネによって、４Ｎ〜５Ｎの力で付勢される。感光体１６は、外径３０ｍｍの機能分離型有機系感光体であり、帯電ローラの帯電面２４が形成される範囲の縁において、感光体１６の表面２２と感光体１６側に面する帯電面被覆層２１の表面との間の帯電ギャップの大きさｉは、４０μｍ〜５５μｍの範囲にある。また、感光体１６は、通常、感光体１６の回転軸に沿った方向に樽型の形状を有し、感光体１６の中央における半径は、感光体１６の帯電される表面の範囲１９の縁における半径よりも図２（ｄ）にｊで示すように５μｍ程度だけ大きくなる。しかしながら、図２（ｄ）に示す本発明による帯電ローラは、帯電ローラの回転軸に沿った方向に鼓型の形状を有し、帯電ローラの帯電面２４が形成される範囲の中央における半径は、帯電ローラの帯電面２４が形成される範囲の縁における半径よりも５μｍ〜２０μｍだけ小さい。よって、感光体１６の中央部分における半径の増加は、帯電ローラの中央部分における半径の減少によって相殺され、帯電ローラの中央部分における帯電面２４と感光体１６の中央部分における表面との間の帯電ギャップの大きさは、帯電ローラの周辺部分における帯電面２４と感光体１６の周辺部分における表面との間の帯電ギャップの大きさよりも小さくなることを防止することができる。さらに、帯電ローラの帯電面２４が形成される範囲の中央における半径の誤差の範囲ｋが１０μｍ以下であるように、帯電ローラを形成すれば、帯電ローラの帯電面２４が形成される範囲の中央における半径（直径）は、帯電ローラの帯電面２４が形成される範囲の縁における半径（直径）以下である。
【００６４】
図２に示すような回転軸の方向に沿って鼓型の形状を有する帯電ローラによれば、合成ゴム又は合成樹脂を主成分とする弾性部材１４が、帯電ローラが使用される環境の温度及び／又は湿度の変動によって、膨張又は膨潤したとしても、帯電ローラの帯電面２４と感光体の表面との間の帯電ギャップが大幅に減少することを防止することができる。
【００６５】
その結果、感光体１６の表面にトナー２３が残留していたとしても、帯電ローラの帯電面２４が、感光体の１６の表面に残留するトナー２３に接触する可能性を低減することができる。よって、感光体１６の表面に残留するトナー２３によって帯電ローラの帯電面２４が汚れる可能性も低減することができ、帯電面２４の汚れによって帯電ローラの寿命が短縮することを防止することができる。
【００６６】
また、図２に示すような帯電ローラによれば、感光体１６の表面２２における帯電ムラを補正するために帯電ローラに印加するＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）が、−１５００Ｖ〜−１８００Ｖの範囲にあり、回転軸の方向に沿って円筒型の形状を有する従来の帯電ローラにおける−２０００Ｖ〜−２２００Ｖと比較して、−２００Ｖ〜−５００Ｖ低下させることができる。すなわち、図２に示すような帯電ローラによれば、帯電ローラに印加するＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧を低減することができる。帯電ローラに印加するＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧を低減することによって、帯電ローラの帯電面２４と感光体１６の表面２２との間の帯電ギャップにおける放電によって生成するイオン及び電子が減少させることができる。これにより、感光体１６の表面２２に損傷を与える可能性を低減し、感光体１６の表面２２における損傷に起因する画像流れを抑制することができる。また、帯電ローラの帯電面２４と感光体１６の表面２２との間の帯電ギャップに発生するオゾン及び窒素酸化物の量も低減することができる。例えば、図２に示すような帯電ローラを用いた場合における帯電ギャップに発生するオゾンの量は、従来の帯電ローラを用いた場合における帯電ギャップに発生するオゾンの量（０．０８ｐｐｍ／分〜０．０９ｐｐｍ／分）と比較して、０．０１ｐｐｍ／分〜０．０３ｐｐｍ／分程度低下させることができる。よって、感光体１６の表面２２を帯電させる際に帯電ギャップに発生するオゾン及び窒素酸化物による感光体１６の表面２２の劣化を抑制することができると共に帯電ローラを有する帯電装置が設置される室内の環境汚染の程度も低減することができる。
【００６７】
なお、帯電ローラに印加するＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧が、−１５００Ｖより（負に）低い電圧であると、感光体の表面における帯電ムラを十分に補正することができずに、感光体の表面における帯電ムラに起因する画像ムラが生じる場合がある。一方、帯電ローラに印加するＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧が、−１８００Ｖより（負に）高い電圧であると、帯電ギャップに発生するイオン及び電子が増加して感光体を損傷させ、画像流れが起こる可能性が高くなる。
【００６８】
本発明による帯電ローラにおいては、好ましくは、軸部材の金属は、ステンレス鋼であり、軸部材は、略円筒形の形状を有し、円筒の直径及び長さは、（円筒の長さ）３／（円筒の直径）４≦４０００μｍ−１の関係を満たす。ここで、軸部材が略円筒形の形状を有するとは、軸部材が完全な円筒形の形状を有する場合に加えて、軸部材が寸法の誤差範囲内で円筒形であるとみなせる場合を含む。このような構成を有する帯電ローラにおいては、軸部材の金属は、ステンレス鋼であり、軸部材は、略円筒形の形状を有し、円筒の直径及び長さは、（円筒の長さ）３／（円筒の直径）４≦４０００μｍ−１の関係を満たすので、軸部材の可撓性が低く、帯電ローラの製造を通じて軸部材の機械的強度が維持されるため、帯電ローラを、所望の形状に容易に加工することができる。例えば、上記のように、帯電ローラを、回転軸を中心軸とする略鼓型の形状に加工することができる。
【００６９】
ここで、本発明による帯電ローラの軸部材の金属材料を図３と共により詳細に説明する。図３は、帯電ローラの軸部材の材料としての様々なステンレス鋼に対する、軸部材の中央に与える荷重（Ｎ）と軸部材の中央における撓み量（μｍ）との関係を示す図である。具体的には、図３においては、長さが３４０ｍｍで直径が８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、及び１２ｍｍの五種類のステンレス鋼（ＳＵＳ；Ｓｔｅｅｌ  Ｕｓｅ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）の材料で形成された軸部材に荷重を加えて測定した軸部材の中央における撓み量を示す。これらの異なる直径（８ｍｍ〜１２ｍｍ）を有する軸部材の中央部に１Ｎ〜５Ｎの荷重を与えると、１０μｍ〜１２０μｍの撓みが発生する。図３に示すように、長さ３４０ｍｍの軸部材に関して、直径１０ｍｍの軸部材、直径１１ｍｍの軸部材、及び直径１２ｍｍの軸部材の撓み量は、直径８ｍｍの軸部材及び直径９ｍｍの軸部材の撓み量と比較して小さい。すなわち、長さ３４０ｍｍの軸部材に関しては、軸部材の可撓性を小さくするために、軸部材の直径は、約１０ｍｍ以上であることが好ましい。ここで、軸部材の形状が円筒形である場合に、軸部材の中央に与えた荷重に対する軸部材の中央における撓み量は、理想的には、（軸部材の円筒の長さ）３／（軸部材の円筒の直径）４に比例することが知られている。本発明における帯電ローラの軸部材においては、軸部材の撓みを小さくするために、長さ３４０ｍｍ及び直径１０ｍｍの円筒形の軸部材を参照して、（軸部材の円筒の長さ）３／（軸部材の円筒の直径）４が４０００μｍ−１以下であることが望ましい。この場合には、軸部材の撓みが小さく、機械的強度が高くなるため、軸部材に設けられる表面部材の形状が樽型に加工されることを低減することができる。そして、軸部材に設けられる表面部材を、鼓型の形状に容易に加工することができる。すなわち、帯電ローラの機械的な寸法の精度を向上させて、帯電ローラの生産性も向上させることができる。
【００７０】
実際に、直径１０ｍｍ〜１２ｍｍ及び長さ３４０ｍｍのＳＵＳ製軸部材を用いて帯電ローラを形成すると、帯電ローラの表面部材の形状を鼓型に形成することができ、帯電ローラの中央部における半径の誤差も小さくすることができた。その結果、帯電ギャップの大きさを十分に維持することができ、感光体の表面の帯電ムラに起因する画像ムラを抑制し、感光体に残留するトナーが帯電ローラに付着することを低減させ、放電によって発生するイオン及び電子による感光体の表面の劣化なども減少させることができた。
【００７１】
次に、本発明による帯電ローラの製造方法の概略について説明する。
【００７２】
本発明による帯電ローラの製造方法は、回転軸まわりに略回転対称であり被帯電体を帯電させる帯電面を含む表面部材を有する帯電ローラの製造方法である。表面部材が回転軸まわりに略回転対称であるとは、表面部材の形状が、回転軸まわりに完全に回転対称である場合に加えて、表面部材の形状が、表面部材の寸法の誤差範囲内で回転軸まわりに回転対称とみなせる場合を含む。本発明による帯電ローラの製造方法は、帯電面の両端の間における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径が、帯電面の両端における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さくなるように、表面部材の材料を研削して帯電面を形成する段階を含む。本発明によれば、上記の本発明による帯電ローラの製造方法、すなわち、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラの製造方法を提供することができる。
【００７３】
本発明による帯電ローラの製造方法においては、上記の帯電面を形成する段階は、好ましくは、表面部材の材料に研削砥石及び研削砥石と対向して押圧ローラを当てることを含む。このような本発明による帯電ローラの製造方法によれば、研削砥石及び研削砥石と対向して押圧ローラを表面部材の材料に当てて表面部材の材料を研削するので、表面部材の材料に加える研削砥石及び押圧ローラの圧力を調整して、表面部材の材料の研削される量を制御することができる。これにより、表面部材の材料の形状を微調整することができ、表面部材の材料を所望の形状に高い精度で研削することができる。すなわち、所望の表面部材の形状からの表面部材の材料の形状の誤差を小さくすることができる。
【００７４】
本発明による帯電ローラの製造方法においては、さらに好ましくは、研削砥石と対向して表面部材に当てられる押圧ローラの数は、複数である。このような本発明による帯電ローラの製造方法によれば、複数の押圧ローラを用いることで、複数の押圧ローラ間における個々の押圧ローラの加工精度にばらつきがある場合でも、表面部材の材料を複数の押圧ローラで研削することで、個々の押圧ローラによる加工精度のばらつきを平均化することができ、研削砥石及び研削砥石と対向して単数の押圧ローラで表面部材の材料を研削する場合よりも高い精度で帯電ローラの表面部材を研削することができる。
【００７５】
本発明による帯電ローラの製造方法においては、好ましくは、帯電ローラは、回転軸を中心軸として有する略回転対称な軸部材を有し、帯電面を形成する段階は、軸部材をチャックすることによって、軸部材の両端を支持し、帯電ローラを保持することを含む。軸部材が回転軸まわりに略回転対称であるとは、軸部材の形状が、回転軸まわりに完全に回転対称である場合に加えて、軸部材の形状が、軸部材の寸法の誤差範囲内で回転軸まわりに回転対称とみなせる場合を含む。このような本発明による帯電ローラの製造方法によれば、帯電ローラの軸部材をチャックすることによって帯電ローラの軸部材及び表面部材の材料を保持するので、帯電ローラの軸部材に高い圧力を加えることなく、帯電ローラの軸部材及び表面部材の材料を保持することができる。このように帯電ローラの軸部材をチャックすることで、帯電ローラの軸部材及び表面部材の材料を低い圧力で保持するため、研削砥石の圧力によって表面部材の材料に撓みが形成されたとしても、表面部材の材料に加わる圧力による表面部材の材料の撓みにおける増加は、帯電ローラの軸部材に直接圧力を加えて帯電ローラの軸部材及び表面部材の材料を保持する場合よりも小さくすることができる。よって、帯電ローラの軸部材をチャックすることで、所望の形状を有する表面部材の材料をさらに高い精度で形成することができる。
【００７６】
本発明による帯電ローラの製造方法においては、好ましくは、軸部材のチャックは、エアーバルーンチャックである。このような本発明による帯電ローラの製造方法によれば、無摺動式チャックであるエアーバルーンチャックを用いることで、表面部材を研削する際に、研削装置における軸部材を保持する部分に微細な研削屑が侵入することを防止することができる。よって、研削装置において軸部材を安定して保持することができ、帯電ローラの表面部材の材料を安定して研削することができる。
【００７７】
ここで、本発明による帯電ローラの製造方法の具体例を図４と共に説明する。
【００７８】
図４は、本発明による帯電ローラの製造方法を説明する図であり、（ａ）は、通常の研削砥石を用いた帯電ローラの製造方法を説明する図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線に沿った断面図であり、（ｃ）は、複数の押圧ローラを用いた帯電ローラの製造方法を説明する図であり、（ｄ）は、（ｃ）における一点鎖線に沿った断面図であり、（ｅ）は、軸部材をチャックする研削装置を用いた帯電ローラの製造方法を説明する図である。
【００７９】
図４（ａ）及び（ｂ）に示す通常の研削砥石を用いた本発明による帯電ローラの製造方法においては、例えば、帯電ローラの表面部材の帯電面が、表面部材の回転軸を中心軸とする鼓型の形状を有するように、帯電ローラの表面部材の材料を研削砥石で研削する。本発明による帯電ローラにおいては、帯電面を有する表面部材が、合成ゴム又は合成樹脂を主成分として含有する表面部材の材料から形成されるため、表面部材の帯電面は、帯電面に帯電ムラが形成されないように、真直度、真円度、及び表面粗さなどに関して高い精度で形成される必要がある。このため、本発明による帯電ローラの製造方法においては、表面部材の材料を加工する方法として研削加工が用いられる。具体的には、研削装置の主軸コレットチャック３３によって帯電ローラーの電圧印加用軸受け部１２の表面を回転駆動伝達部として保持（クランプ）し、軸受け部１１のセンター穴に芯押し軸センター２５を２００Ｎ〜３００Ｎの押圧力で押付けて、軸部材１１、１２の中心軸の方向に沿って軸部材１１、１２を固定して、軸部材１１、１２に回転駆動を与える。そして、２５０ｍｍ〜３００ｍｍの外径及び３０ｍｍ〜５０ｍｍの幅を有する研削砥石２６を２５００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍ（回転／分）の回転速度で回転させ、厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの表面部材の材料における表面を研削砥石２６で荒引き研削し、次に表面部材の材料の表面を研削砥石２６で仕上げ研削することで、所定の精度で所望の形状を有する帯電面２７を形成する。図４（ａ）に示すような通常の研削砥石を用いた研削方法によっても、本発明による帯電ローラを製造することができるが、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）に示すような通常の研削砥石を用いた研削方法においては、表面部材の材料に接する研削砥石２６の接線方向に働く接線分力２８によって、研削砥石２６の半径方向に働く垂直分力２９が、表面部材の材料に切削加工を施す場合と比較して、やや大きい値を示す。その結果、帯電ローラの軸部材にやや大きい垂直分力２９が加わり、帯電ローラの軸部材及び表面部材の材料の撓みが発生する場合もある。表面部材の材料を研削装置で加工している間に、表面部材の材料が撓むと、帯電ローラの帯電面が、表面部材の回転軸を中心軸とする樽型の形状を有する傾向がある。また、研削砥石２６の幅（帯電ローラの中心軸に沿った方向の長さ）を大きくすると、研削砥石２６と表面部材の材料との摩擦力が増加し、接線分力２８が大きくなると共に垂直分力２９も大きくなって、表面部材の撓みが増加し、帯電ローラの帯電面が、表面部材の回転軸を中心軸とする樽型の形状に形成される場合もある。さらに、表面部材の材料の表面を研削砥石２６で荒引き研削する際に、表面部材の形状に関して所望の形状からの誤差があると、表面部材の材料の表面を研削砥石２６で仕上げ研削する際に、帯電ローラの帯電面が、表面部材の回転軸を中心軸とする樽型の形状に形成される場合もある。
【００８０】
図４（ｃ）及び（ｄ）に示す押圧ローラを用いた本発明による帯電ローラの製造方法においては、まず、図４（ａ）に示す通常の研削砥石を用いた研削方法で使用したのと同様の装置を用いて、例えば、帯電ローラの表面部材の帯電面が、表面部材の回転軸を中心軸とする鼓型の形状を有するように、帯電ローラの表面部材の材料３０を研削砥石で荒引き研削する。その後、表面部材の材料３０に研削砥石を当てると同時に、研削砥石と対向する側から表面部材の材料３０に押圧ローラ３１を当てて、押圧ローラ３１と研削砥石の両方で荒引き研削した表面部材の材料を挟み込んで研削する。このようにして、押圧ローラ３１と研削砥石の両方で表面部材の材料を挟み込むことによって表面部材の材料の撓みを減少させて、表面部材の材料に押圧ローラ３１が接触する範囲に仕上がり寸法面３２を形成する。よって、表面部材の仕上がり寸法面３２の外径における誤差を、表面部材の材料３１に当てる押圧ローラ３１と研削砥石の圧力を調整することで小さくする、例えば５μｍ以内にすることができる。このように、表面部材の材料３０に押圧ローラ３１と研削砥石の両方を当てて、表面部材の材料３０を研削することで表面部材の回転軸を中心軸とする鼓型の形状を有する帯電面を表面部材に高い精度で形成することができる。なお、研削砥石によって表面部材の材料３０に加えられる接線分力及び垂直分力を低減させて、表面部材の形状の誤差を小さくするためには、研削砥石の幅を小さくすることが好ましく、例えば、研削砥石の幅は、５ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００８１】
図４（ｄ）に示すように、押圧ローラ３１は、帯電ローラーの中心を通る直線３３の両側に４０度〜５０度の角度ｇ及びｈにそれぞれ配置された複数の手前側押圧ローラー３４及び複数の奥側押圧ローラー３５である。これら複数の手前側押圧ローラー３４及び複数の奥側押圧ローラー３５の位置は、精密自動ステージ上で調整することができる。そして、複数の手前側押圧ローラー３４及び複数の奥側押圧ローラー３５の両方が表面部材の材料３０に接触することが可能となるように、精密自動ステージのＹ軸方向に沿った移動手段３６で複数の手前側押圧ローラー３４及び複数の奥側押圧ローラー３５を帯電ローラの中心軸と垂直方向に移動させることができる。次に、精密自動ステージのＺ軸方向に沿った移動手段によって、複数の手前側押圧ローラー３４及び複数の奥側押圧ローラー３５を表面部材の材料に、例えば１Ｎ〜５Ｎの所望の押圧力で押圧させて、表面部材の帯電面が表面部材の回転軸を中心軸とする鼓型の形状を有する仕上がり寸法面３２を形成するように、表面部材の材料３０を研削することができる。さらに、表面部材の帯電面の全体にわたって表面部材の材料３０を研削する場合には、精密自動ステージのＸ軸方向に沿った移動手段３７を用いて、複数の手前側押圧ローラー３４及び複数の奥側押圧ローラー３５を帯電ローラの中心軸に沿った方向に移動させて、表面部材の材料３０の研削を続ける。なお、表面部材の材料３０の荒引き研削においても押圧ローラ３１を用いてもよい。
【００８２】
ここで、手前側押圧ローラー３４及び奥側押圧ローラー３５の各々によって表面部材の材料を研削する場合には、表面部材の材料における研削の誤差は、約１μｍ〜３μｍである。しかしながら、複数の手前側押圧ローラー３４及び複数の奥側押圧ローラー３５のように、複数の押圧ローラを用いることで、個々の押圧ローラによる研削の精度を平均化して、個々の押圧ローラによる研削の誤差を減少させることができる。このようにして、複数の押圧ローラを用いて表面部材の材料３０を研削することで、表面部材の材料を所望の形状により高い精度で形成することができる。例えば、表面部材の帯電面の半径における誤差を１０μｍ以内とすることができる。
【００８３】
しかしながら、図４（ａ）に示す通常の研削砥石を用いた研削方法及び図４（ｃ）に示す押圧ローラを用いた研削方法においては、芯押し軸センター２５を２００Ｎ〜３００Ｎの高い押圧力で押付けるため、研削砥石の垂直分力の押圧力によって表面部材の材料に撓みが形成されると、芯押し軸センター３４の押圧力によって表面部材の材料３０の撓みが増加し、表面部材の材料３０の研削に関する精度が、低下する場合がある。
【００８４】
図４（ｅ）に示す押圧ローラを用いた本発明による帯電ローラの製造方法においては、芯押し軸センター３４を用いることなく、帯電ローラの軸受け部１１の表面及び電圧印加用軸受け部１２の表面をチャックしている。帯電ローラの軸受け部１１及び電圧印加用軸受け部１２をチャックすることで、帯電ローラの軸受け部１１に高い押圧力を加えることなく、帯電ローラの軸部材及び表面部材を保持することができる。例えば、３０Ｎ〜５０Ｎの把持力及び５０Ｎ以内の低い押圧力で帯電ローラの軸部材及び表面部材を保持することができる。そして、好ましくは図４（ｃ）に示すような押圧ローラ３１を用いる研削方法で、表面部材の帯電面が、帯電ローラの回転軸を中心軸とする鼓型の形状のような所望の形状を有するように、研削砥石及び押圧ローラを用いて表面部材の材料を研削する。帯電ローラの軸受け部１１及び電圧印加用軸受け部１２をチャックすることで、帯電ローラの軸部材及び表面部材を低い押圧力で保持することができるため、研削砥石の垂直分力の押圧力によって表面部材の材料に撓みが形成されたとしても、表面部材の材料の撓みにおける増加は小さい。よって、帯電ローラの軸受け部１１及び電圧印加用軸受け部１２をチャックすることで、所望の形状を有する表面部材の帯電面をさらに高い精度で形成することができる。例えば、表面部材の帯電面の半径における誤差を１０μｍ以内とすることができる。
【００８５】
帯電ローラの軸受け部１１及び電圧印加用軸受け部１２をチャックする装置としては、エアーバルーンチャック３８（藤井精密工業製）又はコレットチャックを用いることができる。特に、エアーバルーンチャック３８は、無摺動式チャックであるため、表面部材を研削する際に、研削装置における軸部材を保持する（クランプする）部分に微細な研削屑が侵入することを防止することができる。このように、研削装置における軸部材を保持する部分に微細な研削屑が侵入することによって軸部材の保持の精度が低下することを防止することができる。よって、研削装置において軸部材を安定して保持することができ、帯電ローラの表面部材の材料を安定して研削することができる。
【００８６】
上記のような表面部材の材料の研削方法によって、表面部材の材料を研削して、所定の精度で表面部材に所望の形状の帯電面を形成した後、帯電面における吸湿の防止及び汚れの防止などの目的で表面部材の帯電面上にフッ素系樹脂などを塗布して帯電面被覆層を形成する。その後、帯電ギャップ形成部材を、帯電ローラの帯電面被覆層の両端部に形成する。
【００８７】
次に、本発明による帯電装置及び帯電方法について簡単に説明する。本発明による帯電装置は、被帯電体が感光体であると同時に上記の本発明による帯電ローラを含む。また、本発明による帯電方法は、本発明による帯電ローラを含む上記の帯電装置を用いて感光体の表面を帯電させることを含む。このような本発明による帯電装置及び帯電方法によれば、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラを含む帯電装置及びそのような帯電装置を用いる帯電方法が提供される。帯電装置は、白黒及び／又はカラーの画像を形成する画像形成装置に用いられ、画像形成装置における各々の色彩ごとに設けられた機能分離型有機系感光体のような感光体が本発明による帯電ローラで帯電される。
【００８８】
本発明の帯電装置及び帯電方法においては、回転軸まわりに略回転対称であり感光体を帯電させる帯電面を有し、帯電面の両端の間における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径が、帯電面の両端における帯電面と回転軸に垂直な面との交線の径よりも小さい非接触式帯電ローラを使用するので、帯電面と感光体の表面との間の間隔（帯電ギャップ）が減少することを低減させることができる。よって、本発明による帯電装置及び帯電方法においては、帯電装置の周囲の環境における温度及び／又は湿度の変動に応じた、帯電した感光体の表面の電位における変動を低減すると共に、感光体の表面を所望の電位に帯電させるＤＣバイアス電圧に重畳する、帯電ムラを防止するためのＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）を低下させることができる。その結果、帯電ギャップで発生するイオン及び電子を減少させて、有機系感光体の膜割れのような感光体の表面の劣化及び損傷を低減し、帯電ギャップで発生するオゾン及び窒素酸化物を減少させて帯電装置を設置する室内環境の汚染も低減することができる。また、帯電ギャップに発生するオゾンの量を減少させることができるため、帯電装置に設けられたオゾンフィルターの寿命を延長することができる。さらに、本発明による帯電装置は、本発明による小型の非接触式帯電ローラを含むので、帯電装置を小型化することができる。
【００８９】
次に、本発明による画像形成装置及び画像形成方法を図５と共に説明する。本発明による画像形成装置は、本発明による帯電ローラを含む単数又は複数の上記の本発明による帯電装置を含む。本発明による画像形成装置は、紙及びプラスチックフィルムなどのような受容体に白黒又はカラーの画像を形成する。画像形成装置としては、例えば、複写機及びレーザープリンターなどが挙げられる。また、本発明による画像形成方法は、本発明による帯電ローラを含む上記の帯電装置を有する画像形成装置を用いて、紙及びプラスチックフィルムなどのような受容体に画像を形成することを含む。
【００９０】
本発明による画像形成装置及び画像形成方法においては、本発明による帯電装置を用いるため、帯電面と被帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラを含む帯電装置を有する画像形成装置及びそのような画像形成装置を用いる画像形成方法を提供することができる。よって、本発明による画像形成装置及び画像形成方法においては、画像形成装置の周囲の環境における温度及び／又は湿度の変動に応じた、帯電した感光体の表面の電位における変動を低減すると共に、感光体の表面を所望の電位に帯電させるＤＣバイアス電圧に重畳する、帯電ムラを防止するためのＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）を低下させることができる。その結果、帯電ギャップで発生するイオン及び電子を減少させて、画像形成装置における感光体の表面の劣化及び損傷を低減し、画像形成装置における感光体の寿命を延長することができる。また、帯電ギャップで発生するオゾン及び窒素酸化物を減少させて画像形成装置を設置する室内環境の汚染も低減することができる。さらに、帯電ギャップに発生するオゾンの量を減少させることができるため、画像形成装置に設けられたオゾンフィルターの寿命を延長することができる。加えて、本発明による画像形成装置においては、本発明による小型の非接触式帯電ローラを含む小型の帯電装置を有するので、画像形成装置も小型化することができる。特に、カラーの画像を形成するカラー画像形成装置においては、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、除電装置、クリーニング装置を有するシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラック用の画像形成ユニットを含むため、本発明による帯電装置を用いれば、感光体の表面の劣化及び損傷並びにオゾン及び窒素酸化物による室内環境の汚染を有効に低減することができ、カラー画像形成装置の品質を向上させることができる。
【００９１】
図５は、本発明による画像形成装置の具体例を説明する図である。図５に示す本発明による画像形成装置は、カールソンプロセスを使用して白黒及びカラーの画像を形成するための機能分離型有機系感光体を有する画像形成装置であり、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色用のトナー画像形成ユニット３９が順次配置されている。トナー画像形成ユニット３９は、各色のトナー毎に、外径２５ｍｍ〜３０ｍｍの小径の円筒状機能分離型有機系感光体４０を有し、円筒状機能分離型有機系感光体４０の外周に、上記の本発明による帯電装置に対応する帯電ユニット４１、光書き込みユニット４２、現像ユニット４３、及びクリーニングユニット４４が配置されている。そして、各色毎のトナー画像形成ユニット３９が、転写ユニット４５の転写ベルト４６上に配置される。円筒状機能分離型有機系感光体４０の表面は、帯電ユニット４１内に設けられた本発明による帯電ローラ４７によって６００Ｖ〜８００Ｖの正又は負の電位に帯電され、光書き込みユニットから画像の情報に応じて照射されるレーザー光４８を用いて感光体４０の帯電された表面に所望の潜像を形成し、現像部材４９にからトナーを感光体４０の表面に静電付着させて可視のトナー像を形成する。次に、感光体４０の表面に形成されたトナー像が、転写部材５１によって、転写ベルト４６によって搬送される記録紙５０上に静電転写される。その後、トナー像として画像が形成された記録紙５０は、定着ユニット５２に搬送され、１６０℃〜２００℃の温度でトナー像が形成された記録紙５０を加熱及び加圧して、画像を記録紙５０に定着させる。このようにして、本発明による帯電ローラ４７を含む帯電装置を用いて記録紙５０に所望の画像を形成することができる。
【実施例】
【００９２】
本発明による非接触式帯電ローラの四つの実施例１〜４及び従来の帯電ローラの比較例を表１に示す。
【００９３】
【表１】
2005241869.tif 000003
｛実施例１｝
金属性の軸部材、弾性部材、及び弾性部材の帯電面を被覆する帯電面被覆層を有する非接触式帯電ローラにおいて、弾性部材の材料を合成ゴムとし、厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの弾性部材を、帯電ローラの回転軸に沿った方向に鼓型の形状に形成した。帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径は、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の縁における半径よりも１０μｍだけ小さくした（表１における中央部減径量）。また、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径の誤差の範囲を１０μｍとした（表１における中央部減径量の誤差）。なお、表１に記載した中央部減径量及び中央部減径量の誤差の測定には、レーザー外径測定器によって測定された。帯電ローラに設けたギャップ形成部材の厚さを６０μｍ〜６５μｍ程度とし、ギャップ形成部材に取付けたバネによってギャップ形成部材に４Ｎ〜５Ｎの荷重を加え、帯電ローラのギャップ形成部材を感光体に当接させた。帯電ローラの表面と感光体の表面との間における帯電ギャップの大きさは、４０μｍであり、帯電ギャップの誤差は、５μｍ〜１０μｍであった。なお、帯電ギャップ及び帯電ギャップの誤差の測定には、１μｍ／３５０ｍｍの測定精度を有するφ３０鋼製研削円筒冶具を使用した。実施例１で製作した帯電ローラに−８００ＶのＤＣバイアス電圧を印加したとき、ＤＣバイアス電圧に重畳する２ｋＨｚの周波数のＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）は、形成された画像に画像ムラが発生しない範囲で、−１６００Ｖ〜−１８００Ｖであった。
【００９４】
｛実施例２｝
金属性の軸部材、弾性部材、及び弾性部材の帯電面を被覆する帯電面被覆層を有する非接触式帯電ローラにおいて、弾性部材の材料を合成ゴムとし、厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの弾性部材を、帯電ローラの回転軸に沿った方向に鼓型の形状に形成した。帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径は、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の縁における半径よりも２０μｍだけ小さくした（表１における中央部減径量）。また、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径の誤差の範囲を８μｍとした（表１における中央部減径量の誤差）。なお、表１に記載した中央部減径量及び中央部減径量の誤差の測定には、レーザー外径測定器によって測定された。帯電ローラに設けたギャップ形成部材の厚さを６０μｍ〜６５μｍ程度とし、ギャップ形成部材に取付けたバネによってギャップ形成部材に４Ｎ〜５Ｎの荷重を加え、帯電ローラのギャップ形成部材を感光体に当接させた。帯電ローラの表面と感光体の表面との間における帯電ギャップの大きさは、４０μｍであり、帯電ギャップの誤差は、５μｍ〜１０μｍであった。なお、帯電ギャップ及び帯電ギャップの誤差の測定には、１μｍ／３５０ｍｍの測定精度を有するφ３０鋼製研削円筒冶具を使用した。実施例２で製作した帯電ローラに−８００ＶのＤＣバイアス電圧を印加したとき、ＤＣバイアス電圧に重畳する２ｋＨｚの周波数のＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）は、形成された画像に画像ムラが発生しない範囲で、−１６００Ｖ〜−１８００Ｖであった。
【００９５】
｛実施例３｝
金属性の軸部材、弾性部材、及び弾性部材の帯電面を被覆する帯電面被覆層を有する非接触式帯電ローラにおいて、弾性部材の材料を合成樹脂とし、厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの弾性部材を、帯電ローラの回転軸に沿った方向に鼓型の形状に形成した。帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径は、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の縁における半径よりも５μｍだけ小さくした（表１における中央部減径量）。また、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径の誤差の範囲を３μｍとした（表１における中央部減径量の誤差）。なお、表１に記載した中央部減径量及び中央部減径量の誤差の測定には、レーザー外径測定器によって測定された。帯電ローラに設けたギャップ形成部材の厚さを６０μｍ〜６５μｍ程度とし、ギャップ形成部材に取付けたバネによってギャップ形成部材に４Ｎ〜５Ｎの荷重を加え、帯電ローラのギャップ形成部材を感光体に当接させた。帯電ローラの表面と感光体の表面との間における帯電ギャップの大きさは、５５μｍであり、帯電ギャップの誤差は、５μｍ以内であった。なお、帯電ギャップ及び帯電ギャップの誤差の測定には、１μｍ／３５０ｍｍの測定精度を有するφ３０鋼製研削円筒冶具を使用した。実施例３で製作した帯電ローラに−８００ＶのＤＣバイアス電圧を印加したとき、ＤＣバイアス電圧に重畳する２ｋＨｚの周波数のＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）は、形成された画像に画像ムラが発生しない範囲で、−１５００Ｖ〜−１７００Ｖであった。
【００９６】
｛実施例４｝
金属性の軸部材、弾性部材、及び弾性部材の帯電面を被覆する帯電面被覆層を有する非接触式帯電ローラにおいて、弾性部材の材料を合成樹脂とし、厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの弾性部材を、帯電ローラの回転軸に沿った方向に鼓型の形状に形成した。帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径は、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の縁における半径よりも１０μｍだけ小さくした（表１における中央部減径量）。また、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径の誤差の範囲を５μｍとした（表１における中央部減径量の誤差）。なお、表１に記載した中央部減径量及び中央部減径量の誤差の測定には、レーザー外径測定器によって測定された。帯電ローラに設けたギャップ形成部材の厚さを６０μｍ〜６５μｍ程度とし、ギャップ形成部材に取付けたバネによってギャップ形成部材に４Ｎ〜５Ｎの荷重を加え、帯電ローラのギャップ形成部材を感光体に当接させた。帯電ローラの表面と感光体の表面との間における帯電ギャップの大きさは、５５μｍであり、帯電ギャップの誤差は、５μｍ以内であった。なお、帯電ギャップ及び帯電ギャップの誤差の測定には、１μｍ／３５０ｍｍの測定精度を有するφ３０鋼製研削円筒冶具を使用した。実施例４で製作した帯電ローラに−８００ＶのＤＣバイアス電圧を印加したとき、ＤＣバイアス電圧に重畳する２ｋＨｚの周波数のＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）は、形成された画像に画像ムラが発生しない範囲で、−１５００Ｖ〜−１７００Ｖであった。
【００９７】
｛比較例１｝
金属性の軸部材、弾性部材、及び弾性部材の帯電面を被覆する帯電面被覆層を有する非接触式帯電ローラにおいて、弾性部材の材料を合成ゴムとし、厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの弾性部材を、帯電ローラの回転軸に沿った方向に円筒型の形状に形成した。帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径は、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の縁における半径よりも１０μｍだけ大きくした（表１における中央部減径量で、括弧は周辺部に対する中央部の半径の増加を示す）。また、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径の誤差の範囲を２０μｍとした（表１における中央部減径量の誤差）。なお、表１に記載した中央部減径量及び中央部減径量の誤差の測定には、レーザー外径測定器によって測定された。帯電ローラに設けたギャップ形成部材の厚さを６０μｍ〜６５μｍ程度とし、ギャップ形成部材に取付けたバネによってギャップ形成部材に４Ｎ〜５Ｎの荷重を加え、帯電ローラのギャップ形成部材を感光体に当接させた。帯電ローラの表面と感光体の表面との間における帯電ギャップの大きさは、２５μｍであり、帯電ギャップの誤差は、１５μｍ〜２０μｍであった。なお、帯電ギャップ及び帯電ギャップの誤差の測定には、１μｍ／３５０ｍｍの測定精度を有するφ３０鋼製研削円筒冶具を使用した。実施例４で製作した帯電ローラに−８００ＶのＤＣバイアス電圧を印加したとき、ＤＣバイアス電圧に重畳する２ｋＨｚの周波数のＡＣバイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）は、形成された画像に画像ムラが発生しない範囲で、−２０００Ｖ〜−２２００Ｖであった。
【００９８】
上記実施例１及び２に示すように、回転軸に沿った方向に厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの鼓型の形状を有する帯電ローラにおいて、帯電ローラの弾性部材が、導電性物質を含有する合成ゴムである場合には、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径を、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の縁における半径よりも１０μｍ〜２０μｍだけ小さくし、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径の誤差の範囲を１０μｍとすることで、帯電ローラに印加するＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧Ｖｐ−ｐは、１５００Ｖ〜１８００Ｖであり、従来の帯電ローラにおけるＡＣバイアス電圧よりも２００Ｖ〜４００Ｖ低下させることができた。
【００９９】
また、上記実施例３及４に示すように、回転軸に沿った方向に厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの鼓型の形状を有する帯電ローラにおいて、帯電ローラの弾性部材が、導電性物質を含有する合成樹脂である場合には、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径を、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の縁における半径よりも５μｍ〜１０μｍだけ小さくし、帯電ローラの帯電面が形成される範囲の中央における半径の誤差の範囲を１０μｍとすることで、帯電ローラに印加するＤＣバイアス電圧に重畳するＡＣバイアス電圧Ｖｐ−ｐは、１５００Ｖ〜１７００Ｖであり、従来の帯電ローラにおけるＡＣバイアス電圧よりも３００Ｖ〜５００Ｖ低下させることができた。
【０１００】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を具体的に説明してきたが、本発明は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、これら本発明の実施の形態及び実施例を、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、変更又は変形することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、帯電面と非帯電体の表面との間の間隔が減少することを低減させた帯電ローラ及び該帯電ローラの製造方法、前記帯電ローラを含む帯電装置及び該帯電装置を用いる帯電方法、並びに前記帯電装置を有する画像形成装置及び該画像形成装置を用いる画像形成方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】従来の樽型の非接触式帯電ローラ及び樽型の感光体を説明する図であり、（ａ）は、帯電ローラ及び感光体の配置を説明する図であり、（ｂ）は、帯電ローラ及び感光体の拡大図である。
【図２】本発明による帯電ローラを説明する図であり、（ａ）は、帯電ローラの軸部材及び表面部材を説明する図であり、（ｂ）は、帯電ローラのギャップ形成部材を説明する図であり、（ｃ）は、帯電ローラ及び感光体の配置を説明する図であり、（ｄ）は、帯電ローラと感光体の拡大図である。
【図３】帯電ローラの軸部材の材料としての様々なステンレス鋼に対する、軸部材の中央に与える荷重（Ｎ）と軸部材の撓み量（μｍ）との関係を示す図である。
【図４】本発明による帯電ローラの製造方法を説明する図であり、（ａ）は、通常の研削砥石を用いた帯電ローラの製造方法を説明する図であり、（ｂ）は、（ａ）における一点鎖線に沿った断面図であり、（ｃ）は、複数の押圧ローラを用いた帯電ローラの製造方法を説明する図であり、（ｄ）は、（ｃ）における一点鎖線に沿った断面図であり、（ｅ）は、軸部材をチャックする研削装置を用いた帯電ローラの製造方法を説明する図である。
【図５】本発明による画像形成装置の具体例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１１    軸受け部
１２    電圧印加用軸受け部
１３    軸部材被覆部
１４    弾性部材
１５    ギャップ形成部材
１６、４０、１０２    感光体
１７、１８、１０３、１０３’    帯電ギャップの大きさ
１９、１０４    帯電される表面の範囲
２０    軸部材
２１    帯電面被覆層
２２    感光体の表面
２３    トナー
２４、２７    帯電面
２５    芯押し軸センター
２６    研削砥石
２８    接線分力
２９    垂直分力
３０    表面部材の材料
３１    押圧ローラ
３２    仕上がり寸法面
３３    帯電ローラーの中心を通る直線
３４    手前側押圧ローラー
３５    奥側押圧ローラー
３６    Ｙ軸方向に沿った移動手段
３７    Ｘ軸方向に沿った移動手段
３８    エアーバルーンチャック
３９    トナー画像形成ユニット
４１    帯電ユニット
４２    光書き込みユニット
４３    現像ユニット
４４    クリーニングユニット
４５    転写ユニット
４６    転写ベルト
４７、１０１    帯電ローラ
４８    レーザー光
４９    現像部材
５０    記録紙
５１    転写部材
５２    定着ユニット
【図１】
2005241869.tif 000004
【図２】
2005241869.tif 000005
【図３】
2005241869.tif 000006
【図４】
2005241869.tif 000007
【図５】
2005241869.tif 000008