(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導電性ドラムを帯電する一次帯電ローラであって、シャフトと、該シャフト回りに配置されると共に該シャフトの一部に沿って延在するロール・コアとを備え、前記ロール・コアが第１及び第２端部を有し、これら両端部の内の少なくとも一方が前記ロール・コアから軸線方向へ突出しつつ光導電性ドラムと接触して該光導電性ドラムを帯電する環状リップを含んで、前記ロール・コアと前記シャフトとの間にギャップが形成されており、前記環状リップは前記シャフトを完全に包囲しており、前記ギャップが、前記ロール・コアを形成する材料よりも小さなショアーＡスケール硬度を有する材料で充填されていることから成る一次帯電ローラ。
【請求項２】
前記環状リップが前記ロール・コアの前記両端部に設けられている、請求項１に記載の一次帯電ローラ。
【請求項３】
前記ギャップが、３０よりも小さいか或いはそれと等しいショアーＡスケール硬度を有する材料で充填されている、請求項１又は２に記載の一次帯電ローラ。
【請求項４】
前記ギャップが、２０よりも小さいか或いはそれと等しいショアーＡスケール硬度を有する材料で充填されている、請求項３に記載の一次帯電ローラ。
【請求項５】
前記ギャップがＯ-リングによって充填されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の一次帯電ローラ。
【請求項６】
前記一次帯電ローラが少なくとも１つの導電性コーティングを更に含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の一次帯電ローラ。
【請求項７】
前記リップが少なくとも０．５ｍｍの厚みである、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の一次帯電ローラ。
【請求項８】
前記ギャップの高さが、前記ロール・コアの外径の３０％よりも小さい、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の一次帯電ローラ。
【請求項９】
前記ギャップの高さが、前記ロール・コアの外径の１５％である、請求項８に記載の一次帯電ローラ。
【請求項１０】
前記ギャップの高さが、前記リップの長さと実質的に等しい、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の一次帯電ローラ。
【請求項１１】
光導電性ドラムと一次帯電ローラとを備えるレーザプリンタ・カートリッジであって、前記一次帯電ローラが、シャフトと、該シャフト回りに配置されると共に該シャフトの長さ方向の一部に沿って延在するロール・コアとを備え、前記ロール・コアが第１及び第２端部を有し、これら両端部の内の少なくとも一方が前記ロール・コアから軸線方向へ突出しつつ光導電性ドラムと接触して該光導電性ドラムを帯電する環状リップを含み、該環状リップは前記シャフトに固着されないで前記ロール・コアと前記シャフトとの間にギャップを形成し、該ギャップは前記ロール・コアを形成する材料よりも軟らかい材料で充填されていることから成るレーザプリンタ・カートリッジ。
【請求項１２】
前記環状リップが前記ロール・コアの前記両端部に形成されている、請求項１１に記載のレーザプリンタ・カートリッジ。
【請求項１３】
前記ギャップが、３０よりも小さいか或いはそれと等しいショアーＡスケール硬度を有する材料で充填されている、請求項１１又は１２に記載のレーザプリンタ・カートリッジ。
【請求項１４】
前記ギャップが、２０よりも小さいか或いはそれと等しいショアーＡスケール硬度を有する材料で充填されている、請求項１３に記載のレーザプリンタ・カートリッジ。
【請求項１５】
前記ギャップがＯ-リングによって充填されている、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載のレーザプリンタ・カートリッジ。
【請求項１６】
前記一次帯電ローラがコーティングを更に含む、請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載のレーザプリンタ・カートリッジ。
【請求項１７】
前記リップが少なくとも０．５ｍｍの厚みである、請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載のレーザプリンタ・カートリッジ。
【請求項１８】
前記ギャップの高さが、前記ロール・コアの外径の３０％よりも小さい、請求項１１乃至１７のいずれか一項に記載のレーザプリンタ・カートリッジ。
【請求項１９】
前記ギャップの高さが、前記ロール・コアの外径の１５％と等しい、請求項１８に記載のレーザプリンタ・カートリッジ。
【請求項２０】
前記ギャップの高さが、前記リップの長さと実質的に等しい、請求項１１乃至１９のいずれか一項に記載のレーザプリンタ・カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタ等の電子写真術装置に用いられる一次帯電ローラに関する。特に本発明は、その端部の少なくとも一方から軸線方向に突出するリップを含む一次帯電ローラを備える一次帯電ローラ構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、レーザプリンタ等の像形成装置において、以下のプロセスが実行されるものであり、即ち、
ａ）電荷の均一な分布を静電潜像担持体の表面上に生成させ、
ｂ）静電潜像を、レーザ・ビーム・スキャナ、ＬＥＤ（光発光ダイオード）アレイ、液晶シャッター・アレイ等々の光学的書込み手段によって、前記像担持体表面の帯電領域上に形成させ、
ｃ）前記潜像を、前記潜像ゾーンに静電気的に付着するように帯電させられた現像剤或いはトナーで可視像として現像させ、
ｄ）前記現像された帯電トナー像を、前記像担持体からペーパのカットシート等の記録媒体へ静電気的に転写させ、
ｅ）前記転写されたトナー像を、ヒート・ローラ等のトナー像定着（固定）手段によってペーパのカットシート上に定着及び記録させることである。
【０００３】
典型的には、静電潜像担持体は電子写真法での光摂受体又はホトレセプタであり得る。このレセプタは、通常、光導電性ドラムと云われるドラムとして形成される。光導電性ドラムは、典型的には、円筒状導電性表面と、その円筒状導電性表面上に結着された光導電性絶縁フィルムとを備える。帯電プロセスにおいて、典型的には一次帯電ローラと云われる電気的チャージャー又は帯電器がその光導電性ドラム上に帯電領域を生成すべく使用される。そうした一次帯電ローラは、典型的には、光導電性ドラムに隣接するように且つそれと平行するように整列させられて、当該一次帯電ローラの全長に略沿ってその光導電性ドラムに接触させられる。一次帯電ローラは、光導電性ドラムの表面を完全或いは充分に帯電させるように該光導電性ドラムと接触する必要性がある。
【０００４】
レーザプリンタは、典型的には交換可能なカートリッジを備える。カートリッジは、光導電性ドラム、一次帯電ローラ、トナー、並びに、現像ローラを具備する。カートリッジは、その一部或いはその複数の部分が破損又は不良となった場合、或いはトナーが完全に消費された場合等、必要に応じて周期的に交換される。カートリッジは、１コピー当たり２．５％の被覆面積で１７，０００から２４，０００コピー程度の期間に亙って持続することができる。光導電性ドラム及び一次帯電ローラに係わる早期破損の１つのタイプとしては、ナイフ・エッジ欠損或いはブラック・ライン破損と云われるものがある。光導電性ドラムと接触する一次帯電ローラの端部又はエッジ部は、その光導電性ドラムを摩滅して溝を形成して、光導電性ドラムの表面が均一に帯電されなくなる。これは、印刷される各頁上にブラック・ラインとなって現れる。またこれは、一次帯電ローラ及び光導電性ローラの双方或いはその片方を駄目にすることによって、カートリッジを役立たずにする。
【０００５】
一次帯電ローラの端部又はエッジ部による光導電性ドラムのこの早期の摩滅を防止すべく種々の試みが為されてきた。例えば、丸みをつけたり（アール付け）或いは面取りが一次帯電ローラのエッジ部に形成されてきた。本発明は、そうしたアール付けや面取りの必要性を削除して、ナイフ・エッジ欠損を防止するものである。
【０００６】
多数の一次帯電ローラ構成が当業界で使用されている。そうした構成の内の種々のものは、一次帯電ローラ及び光導電性ドラムに関する異なる問題点に対処しようとしている。例えば、Kisu等に１９９６年７月３０日に付与された米国特許第5,541,711号は、内部キャビティを有する帯電部材を開示している。この内部キャビティは、光導電性ドラムが帯電された際に発生し得るノイズを排除しようとするものである。このキャビティは、その回りに帯電ローラが回転している金属シャフトと、該帯電ローラの外側表面とによって画成されている。内部キャビティは帯電ローラの略全長に亙って延在し、該帯電ローラの実質上の体積を占有している。この米国特許に記載されたキャビティは、本発明が対処しようとするナイフ・エッジ欠損とは異なる問題に対処しようとするものである。更にはこの米国特許は、帯電ローラ内に完全に覆われる内部キャビティを開示している。これとは対照的に、本発明は３つの側部で画成されるが、第４の側部は開口しているギャップを必要としている。本発明は、ギャップの第４側部をも封止されている一次帯電ローラ構成を包含するものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一次帯電ローラの端部又はエッジ部による光導電性ドラムの摩滅を防止できる、或いは一次帯電ローラ及び光導電性ドラムがその部分的な構成要素となる交換可能なプリンタ・カートリッジの早期欠損を防止できる一次帯電ローラ構成を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光導電性ドラムを帯電する一次帯電ローラを提供するものであり、該一次帯電ローラはシャフトと、該シャフトの回りに配置されると共に該シャフトの長さ方向の一部に沿って延在するロール・コアとを備え、ロール・コアが第１及び第２端部を有し、それら両端部の内の少なくとも一方がロール・コアから軸線方向に突出する環状のリップを含んで、ロール・コアとシャフトとの間にギャップが形成されており、環状リップがシャフトを完全に包囲している。
【０００９】
本発明は、レーザプリンタ・カートリッジを提供するものであり、該レーザプリンタ・カートリッジは光導電性ドラムと一次帯電ローラとを備え、該一次帯電ローラはシャフトと、該シャフトの回りに配置されると共に該シャフトの長さ方向の一部に沿って延在するロール・コアとを備え、ロール・コアが第１及び第２端部を有し、それら両端部の内の少なくとも一方がロール・コアから軸線方向に突出する環状のリップを含んで、ロール・コアとシャフトとの間にギャップが形成されており、環状リップがシャフトを完全に包囲している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
一次帯電ローラ１０は当業界では公知である。図１及び図３を参照のこと。当業界で知られている任意の一次帯電ローラ１０を、本発明用に変更することができる。一次帯電ローラ１０はシャフト１２及びロール・コア１４を備える。シャフト１２は、ロール・コア１４がその略全長に沿って光導電性ドラムと接触することができるように、該ロール・コア１４を支持するに充分なスチフネス（剛性）及び強さを提供する材料から形成されなければならない。シャフト１２は、金属、ガラス、黒鉛が予備含浸された複合材等から形成可能である。好ましくは、シャフト１２は金属製である。より好ましくは、スチール製であり、更により好ましくはステンレススチール製である。シャフト１２は、少なくとも光導電性ドラム程の長さとなるように充分な長さとしなければならない。シャフト１２及び光導電性ドラムの長さは、像が付与される媒体の幅によって決定される。典型的なシャフト１２は、約２４５ｍｍから４００ｍｍの範囲内の長さである。ロール・コア１４によって覆われてないシャフト１２の部分の外径は、約４ｍｍから約９ｍｍの範囲であることが可能で、好ましくは、約６ｍｍから約９ｍｍである。より好ましくは、シャフト１２の径としては約６ｍｍである。シャフト１２は、押出し及び／或いは機械加工を含む、当業界で公知の任意の手段によって形成可能である。
【００１１】
また、一次帯電ローラ１０は、導電性で、しかも良好な摩耗特性をも提供する任意の材料から形成可能であるロール・コア１４を含む。好ましくは、ロール・コア１４は、熱可塑性重合体或いは熱硬化性重合体、好ましくはカーボン等の導電性材が添加された熱可塑性重合体或いは熱硬化性重合体から形成される。より好ましくは、カーボン添加のエチレンプロピレン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、或いはカーボン添加のブタジエンスチレンゴム（ＳＢＲ）から形成される。ロール・コア１４の長さは、シャフト１２の長さによって決定される。ロール・コア長はシャフト１２の長さよりも短くなければならない。典型的には、ロール・コア１４の長さは、約２３０ｍｍから約３８０ｍｍである。ロール・コア１４の外径は約１０ｍｍから約１４ｍｍの範囲内、好ましくは約１２ｍｍから１４ｍｍの範囲内であることができる。
【００１２】
一次帯電ローラ１０は、ここに引用することで合体させる、Kisu等に１９９６年７月３０日に付与された米国特許第5,541,711号に開示されているように、ロール・コア１４の外面上にコーティング１６を更に備えることができる。図２を参照のこと。そうしたコーティング１６は少なくとも１つの導電性コーティングを含む。この導電性コーティングは、光導電性ドラムと一次帯電ローラ１０との間の接触面に提供される。それは光導電性ドラムの摩耗を低減する。導電性コーティングは、好ましくは、カーボン添加のＥＰＤＭ或いはナイロンから形成される。更にこの導電性コーティングは、抵抗性ゴム、好ましくは水素化ゴム等から形成可能な抵抗性コーティング等を含み得る。このコーティングは、その導電性層が光導電性ドラムと接触するように塗布されなければならない、言い換えれば、導電性層は最外層とならなければならない。このコーティングの厚みは約３ミクロンから約３００ミクロンの範囲内である。好ましくは、この導電性コーティングの厚みは、約３ミクロンから約１０ミクロンの範囲内である。もし抵抗層をも塗布されるのであれば、導電性コーティングの厚みは約１００ミクロンから約３００ミクロンの範囲内である。
【００１３】
図１に示されているように、ロール・コア１４は第１端部１８及び第２端部２０の２つの端部を有する。環状リップ２２がロール・コア１４の少なくとも一方の端部から突出しており、それによってリップ２２とシャフト１２との間にギャップ２４を形成している。環状リップ２２は連続的でシャフト周囲を取り囲んでいる。ギャップはロール・コア１４による２つの側部とシャフト１２による１つの側部とによって画成されており、第４の側部が開放されている。好ましくは、環状リップ２２は、ロール・コア１４の両端部から突出している。このギャップ２４は、ロール・コア１４のこれら端部が、力が付加された際（即ち、ドラムと一次帯電ローラ１０とが接触した際）に光導電性ドラムから遠ざかるように曲がる又は屈曲することを可能としており、それによってドラム上を一次帯電ローラ１０の端部におけるコーナー部で過剰に摩耗することを防止している。もし一次帯電ローラ１０がコーティング１６を有すれば、該コーティング１６はこの突出リップ２２をも覆う。リップ２２がロール・コアと接触している内側コーナー部２６はアール又は丸みが付けられたコーナー部とすることができるか、或いは方形コーナー部とすることができる。図５を参照のこと。リップ２２は、それがロール・コア１４の残りの部分から引き裂かれないように充分に支持されている限り、或いは光導電性ドラムとのその一定した接触であまりにも急速に摩滅しないように充分に支持されている限り、任意の厚みでよい。リップ２２の厚みは、該リップ２２とシャフト１２との間のギャップ２４の高さｈによって制御される。リップ２２の厚みは少なくとも約０．５ｍｍでなければならない。好ましくは、ギャップ２４の高さｈは、ロール・コア１４の外径の３０％未満である。より好ましくは、ギャップ高さｈは前記外径の約１５％である。例えば、１２ｍｍの外径を有するロール・コア１４の場合、ギャップ２４は約２．４ｍｍ以下の高さｈを有する（その結果、リップ２２の厚みは少なくとも０．５ｍｍである）。より好ましくは、ギャップ２４は約１．７乃至約１．９ｍｍである。
【００１４】
リップ２２の長さｌは、この環状のリップ２２の端部における柔軟性を許容するに充分とすべきであって、その結果、光導電性ドラムを摩耗しないようにしている。リップ２２の長さｌは、該リップ２２の末端を光導電性ドラムから離れるように屈曲させる代りに、フレア型に張り出て光導電性ドラムと接触する程に長くすることがないようにだけ制限されている。好ましくは、リップ２２の長さｌとしては、ギャップ２４の高さと略同等であることである。
【００１５】
ロール・コア１４は、任意の手段によってシャフト１２に取り付けることができる。好ましくは、導電性接着剤を、ロール・コア１４が取り付けられる前にシャフト１２に塗布することである。ロール・コア１４は、シャフト１２に取り付けられる前に成形又は機械加工によって形成させたり、或いはシャフト１２上において直接的に成形させるか又は機械加工で形成させることができる。好ましくは、ロール・コア１４はシャフト１２上に成形される。所望に応じて、その成形の後に続けて機械加工させることができる。
【００１６】
環状のリップ２２は当業界で公知の任意の手段によって形成可能である。例えば、コアの成形の際にコア内に成形したり、或いはコアが形成された後にコア内に機械加工することができる。リップ２２が成形されるのであれば、エンド・キャップ或いはインサート等の工具回りに形成させることができる。そうしたインサートは着脱自在インサートで可能であるし、或いは一次帯電ローラ１０の一部と成るインサートであることが可能である。例えば、コアは一次帯電ローラ１０の一部と成るＯ-リング回りに成形可能である。
【００１７】
もし、Ｏ-リング等のインサートが恒久性を意味するのであれば、そのインサートとしては柔軟性材料で形成されるべきであり、即ち、ロール・コア材よりも小さい硬度を有すべきである。恒久性インサートはリップ２２の支持体を提供するが、充分に柔らかくて、リップ２２が光導電性ドラムから離れるように曲ることを可能としている。例えば、もしロール・コア１４が、ショアーＡスケール硬度で約３８乃至４６を有するエチレンプロピレン三元共重合体で形成されていれば、インサートとしては好ましくは約３８乃至４６よりも小さなショアーＡスケール硬度を有する。好ましくは、インサートは約３０以下のショアーＡスケール硬度を具備する材料で形成される。より好ましくは、インサートは約２０以下のショアーＡスケール硬度を具備する材料で形成される。適切な材料としては、低ジュロメータ硬度シリコーン及びゴムを含み、好ましくは植物油を未添加或いは添加のＳＢＲ及びＥＰＤＭを含む。
【００１８】
本発明の一次帯電ローラ１０は、交換可能なプリンタ・カートリッジ３０に取り込むこともできる。典型的なカートリッジ３０は、光導電性ドラム３２、一次帯電ローラ１０、トナー、並びに現像ローラを含む。そうしたカートリッジにおいて、一次帯電ローラ１０は該カートリッジ内に整合されて、一次帯電ローラ１０が実質的にそれ自体の長さに沿って光導電性ドラム３２と接触状態と為される。そうしたプリンタ・カートリッジ３０はトナー及び現像ローラを更に含むことができる。適切なトナー及び現像ローラは当業界において周知であり、本発明において使用されるトナー或いは現像ローラのタイプに対して何等限定が為されない。典型的には、トナーはトナー・リザーバ内に受容される微細粉末である。典型的には、現像ローラは磁気的或いは機械的手段を用いて、トナーの薄層を光導電性ドラムの複数部に付着させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、一次帯電ローラの平面図である。
【図２】図２は、コーティングが為された一次帯電ローラの端面図である。
【図３】図３は、コーティングが為されていない一次帯電ローラの端面図である。
【図４】図４は、レーザプリンタからレーザプリンタ・カートリッジが除去される状態にある該レーザプリンタの側面図である。
【図５】図５は、一次帯電ローラの部分的拡大図である。
【符号の説明】
１０  一次帯電ローラ
１２  シャフト
１４  ロール・コア
１６  コーティング
１８，２０  ロール・コアの端部
２２  環状リップ
２４  ギャップ
３０  レーザプリンタ・カートリッジ
３２  光導電性ローラ
ｌ  リップ長さ
ｈ  リップ高さ
【図１】
0004287919.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004287919.tif 000005
【図５】
0004287919.tif 000006