(57)【要約】【課題】画像形成装置に用いられた場合に、使用の初期であっても長期間使用した場合であっても、帯電ローラ周期の画像欠陥の発生を防止することができる帯電ローラを提供する。【解決手段】感光体を有する画像形成装置に用いられ、感光体に対して所定の押圧力で接触するように設けられる帯電ローラ１において、前記所定の押圧力の５０％以上かつ８０％以下の押圧力で、隙間測定器２１の金属円筒２２に接触させた場合に、金属円筒２２との間にできる隙間が６μｍ以下である。【選択図】図３
2009271381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を有する画像形成装置に用いられ、前記像担持体に対して所定の押圧力で接触するように設けられる帯電ローラにおいて、
前記所定の押圧力の５０％以上かつ８０％以下の押圧力で前記像担持体に接触させた場合に、前記像担持体との間にできる隙間が６μｍ以下であることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】
像担持体を有する画像形成装置に用いられ、前記像担持体に対して所定の押圧力で接触するように設けられる帯電ローラにおいて、
前記所定の押圧力の５０％以上かつ８０％以下の押圧力で、隙間測定器の測定部材に接触させた場合に、前記測定部材との間にできる隙間が６μｍ以下であることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項３】
像担持体を有する画像形成装置に用いられ、前記像担持体に接触するように設けられる帯電ローラにおいて、
４．９Ｎ以上かつ７．８Ｎ以下の押圧力で、前記像担持体に接触させた場合に、前記像担持体との間にできる隙間が６μｍ以下であることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項４】
像担持体を有する画像形成装置に用いられ、前記像担持体に接触するように設けられる帯電ローラにおいて、
４．９Ｎ以上かつ７．８Ｎ以下の押圧力で、隙間測定器の測定部材に接触させた場合に、前記測定部材との間にできる隙間が６μｍ以下であることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項５】
軸部材と、
前記軸部材の外周に設けられた弾性体層と、
前記弾性体層の外周に表面層として設けられた、３０μｍ以下の厚さの樹脂層と、
を少なくとも備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の帯電ローラ。
【請求項６】
前記画像形成装置に用いられた場合に、直流電圧のみが印加されることにより前記像担持体を帯電させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の帯電ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に適用される帯電ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等に用いられる電子写真方式の画像形成装置では、記録材に画像を形成する方法として、次に示すような方法がとられている。
【０００３】
まず、像担持体としての感光体の表面を均一に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して光の当たった部分の帯電を消去することによって潜像を形成する。そして、感光体に形成された潜像にトナーを付着させることによりトナー像を形成させ（現像）、そのトナー像を記録材に転写させることによりプリントする。
【０００４】
感光体の表面を均一帯電するための手段としては、電圧を印加した帯電用部材を感光体に所定の押圧力で当接させて感光体を所定の電位に帯電させる接触帯電方式が知られている。接触帯電用部材としては、ブラシ帯電やブレード帯電などの他の接触帯電方式よりも実現容易であることから、帯電用ローラがよく採用されている（例えば特許文献１，２，３）。
【０００５】
帯電用ローラは、感光体との当接により帯電を行うものであるため、一様な接触状態を保つことが要求され、そのために、適当な硬さ（柔軟性）と当接による圧縮力に対して充分な回復性を有する必要がある。また、帯電用ローラは、上記のように感光体と当接するため、感光体表面に対する離型性と、トナーに対する離型性が良好であることも要求される。
【０００６】
この感光体表面及びトナーに対する離型性と柔軟性の両立のため、導電性軸体の外周上に弾性体層と、前記弾性体層の表面を覆う樹脂層との２層を有する帯電用ローラが知られている（例えば特許文献４）。
【０００７】
また、帯電用ローラに印加する電圧については交流電圧と直流電圧を重畳印加する方式（ＡＤ＋ＤＣ帯電方式）がある。この方式では、交流電圧発生源を必要とする分、帯電用ローラに直流電圧のみを印加するＤＣ帯電方式に比較して、画像形成装置のコストが高くなってしまう。そこで、ＤＣ帯電方式についての提案がなされている（例えば特許文献５）。
【０００８】
ＤＣ帯電方式は、ＡＣ＋ＤＣ帯電方式に比較して一般的にコストが低いが、課題もある。つまり、ＤＣ帯電方式は、ＡＣ＋ＤＣ帯電のようにＡＣ電流の均し効果が無いため、帯電用ローラと感光体との接触状態の不均一性や、帯電用ローラの電気抵抗の不均一性が画像に出やすいことが懸念される。このため、ＤＣ帯電方式は、ＡＣ＋ＤＣ帯電方式と比較して、感光体の均一な帯電を行う為に必要な帯電ローラの形状精度や導電均一性に対する要求が厳しい。
【０００９】
特に、使用される帯電用ローラの形状精度が不十分であると、感光体と帯電用ローラの当接が不均一になり、その結果、画像濃度ムラ等の画像欠陥が発生する場合がある。
【００１０】
また、帯電用ローラは、上記のように感光体表面と接触して用いられる為、感光体表面に存在するトナーや外添材などの絶縁性の汚れ成分が、印字枚数の増加と共に帯電用ロー
ラ表面に付着することが懸念される。帯電用ローラ表面に汚れが付着した部分は帯電性能が低下するため、使用初期には問題が無くとも印字枚数の増大に従って画像濃度ムラ等の画像欠陥が発生する場合がある。特に、感光体と帯電用ローラ表面の当接が不均一で隙間が生じている部分には、上記汚れ成分が集中して付着してしまい、帯電用ローラ周期の濃度ムラ等の使用上容認できない画像欠陥が発生することが懸念される。
【００１１】
これまでも、帯電用ローラの形状精度を測定し、画像欠陥のない帯電ローラを求める試みがなされている。例えば、感光体と帯電用ローラの当接状態を模した測定装置を使用して当接状態を検査する方法が提案されている（例えば特許文献６）。
【特許文献１】特開昭５７−１７８２６７号公報
【特許文献２】特開昭５６−１０４３５１号公報
【特許文献３】特開昭５８−４０５６６号公報
【特許文献４】特開２００３−２０７９８８号公報
【特許文献５】特開平０５−３４１６２７号公報
【特許文献６】特開平０６−２５０４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のような従来技術の場合では、ＡＣ＋ＤＣ帯電で使用する帯電用ローラについて検討されたものであり、この方法は、より高い形状精度を必要とするＤＣ帯電用ローラについては十分なものではなかった。
【００１３】
以上の様に、感光体との均一な当接状態を実現できる帯電用ローラを使用すれば、帯電ローラ周期の画像欠陥の発生を防止することができる。しかし、均一に当接するか否かの判定が難しく、特にＤＣ帯電で用いられる帯電用ローラの形状精度の判定方法と基準が必要とされている。
【００１４】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、画像形成装置に用いられた場合に、使用の初期であっても長期間使用した場合であっても、帯電ローラ周期の画像欠陥の発生を防止することができる帯電ローラ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】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
像担持体を有する画像形成装置に用いられ、前記像担持体に対して所定の押圧力で接触するように設けられる帯電ローラにおいて、
前記所定の押圧力の５０％以上かつ８０％以下の押圧力で前記像担持体に接触させた場合に、前記像担持体との間にできる隙間が６μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
像担持体を有する画像形成装置に用いられ、前記像担持体に対して所定の押圧力で接触するように設けられる帯電ローラにおいて、
前記所定の押圧力の５０％以上かつ８０％以下の押圧力で、隙間測定器の測定部材に接触させた場合に、前記測定部材との間にできる隙間が６μｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
像担持体を有する画像形成装置に用いられ、前記像担持体に接触するように設けられる帯電ローラにおいて、
４．９Ｎ以上かつ７．８Ｎ以下の押圧力で、前記像担持体に接触させた場合に、前記像担持体との間にできる隙間が６μｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
像担持体を有する画像形成装置に用いられ、前記像担持体に接触するように設けられる
帯電ローラにおいて、
４．９Ｎ以上かつ７．８Ｎ以下の押圧力で、隙間測定器の測定部材に接触させた場合に、前記測定部材との間にできる隙間が６μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、画像形成装置に用いられた場合に、使用の初期であっても長期間使用した場合であっても、帯電ローラ周期の画像欠陥の発生を防止することができる帯電ローラを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２１】
本発明は電子写真等による画像形成装置に用いられる導電性ローラに関するものであり、詳しくは電圧を印加して被帯電体表面を所定の電位に帯電する接触帯電装置で用いられる帯電用ローラに関する。
【００２２】
（画像形成装置について）
以下に、本実施の形態の帯電ローラが適用される画像形成装置について説明する。
【００２３】
図４は、本実施の形態の帯電ローラが適用される画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００２４】
図４において、１０１は画像形成装置としてのプリンタ本体である。また、１０２はプリンタ本体１０１に設けられ、電子写真方式により画像形成を行う画像形成部である。この画像形成部１０２はトナー像（現像剤像）を形成する像担持体としての感光体ドラム（以下、感光体）１０３、感光体１０３に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する転写ローラ１０４などを備えている。
【００２５】
このような構成の画像形成部１０２において、画像形成動作が開始されると、帯電バイアス電源２から帯電ローラ１に帯電バイアス（直流電圧）が印加されることにより、帯電ローラ１に接触している感光体１０３の表面が所定電位に均一に帯電される。そして、光学走査装置により画像信号に応じたレーザ光Ｌが感光体１０３に照射されることで、感光体１０３上に潜像が形成される。
【００２６】
次に、感光体１０３上に形成された潜像が、トナーカートリッジ１０５に収納された現像剤としてのトナーで現像されることにより、感光体１０３上にトナー画像（可視像）が形成される。また、このようなトナー画像形成動作に並行して記録材収納カセットから記録材Ｐが給送される。すると、この記録材Ｐは、搬送ローラ及びレジストローラによって感光体１０３に形成されたトナー画像と同期をとって感光体１０３と転写ローラ１０４とにより構成される転写部に搬送される。
【００２７】
そして、この転写部において、転写ローラ１０４にバイアスが印加されることによってトナー画像が記録材Ｐへ転写される。
【００２８】
このようなトナー画像が転写された記録材Ｐは、この後、定着装置１０６へ搬送され、この定着装置１０６において加熱されることによりトナー画像が記録材Ｐに定着される。
【００２９】
（帯電ローラについて）
以下に、本実施の形態の帯電ローラについて説明する。
【００３０】
図１は、本実施の形態の帯電ローラ１を示す概略断面図である。
【００３１】
本実施の形態の帯電ローラ１は、図１に示すようにローラ形状であり、軸部材としての導電性支持体１１、被覆層として、その外周に一体に形成された弾性体層（以下、弾性層）１２、及び、弾性層１２の外周に形成された表面層１３から構成されている。
【００３２】
本実施の形態の帯電ローラ１の、他の実施形態を図２（ａ），（ｂ）に示す。
【００３３】
帯電ローラ１は、図２（ａ）に示すように、弾性層１２、抵抗層１４、及び、表面層１３からなる３層を導電性支持体１１の上に被覆層として形成した構成としてもよい。さらに、帯電ローラ１は、図２（ｂ）に示すように、抵抗層１４及び表面層１３の間に第２の抵抗層１５を設けた４層以上を導電性支持体１１の上に被覆層として形成した構成としてもよい。
【００３４】
本実施の形態の表面層１３は、樹脂材料から構成された樹脂層である。表面層を構成する樹脂材料としては、例えば、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、エピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、クロルスルホン化ポリエチレン、フルオロオレフィンビニルエーテル共重合体、一液性あるいは二液性のポリウレタン及びＮ−メトキシメチルナイロン等の変性ナイロン類等が挙げられ、様々なものが使用できる。
【００３５】
また、帯電ローラ１を作成する加工方法としては、型成形や円筒研削盤による研磨など、一般的な方法でよく、特に限定するものではない。
【００３６】
（帯電ローラの作製方法について）
以下に、本実施の形態の帯電ローラ１の作製方法を示す。
【００３７】
帯電ローラ１の材料として、以下に示す材料を用いた。
エピクロルヒドリンゴム三元共重合体：１００質量部
四級アンモニウム塩：２質量部
軽質炭酸カルシウム：３０質量部
酸化亜鉛：５質量部
脂肪酸：２質量部
【００３８】
以上の材料を６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練した後、エピクロルヒドリンゴム１００質量部に対してセバシン酸系ポリエステル可塑剤５質量部を加え、２０℃に冷却した密閉型ミキサーで更に２０分間混練し、原料コンパウンドを調製する。
【００３９】
このコンパウンドに原料ゴムのエピクロルヒドリンゴム：１００質量部に対し加硫剤としての硫黄１質量部、加硫促進剤としてのノクセラーＤＭ：１質量部、ノクセラーＴＳ：０．５質量部を加え、２０℃に冷却した２本ロール機にて１０分間混練する。得られたコンパウンドを、φ６ｍｍのステンレス製芯金の周囲にローラ状になるように押出成型機にて成型し、加熱加硫成型した後、外径φ８．５ｍｍになるように研磨処理して弾性層を得た。
【００４０】
上記弾性層の上に、以下に示すような表面層を形成した。
【００４１】
表面層の材料として次のような材料を、ミキサーを用いて攪拌し混合溶液を作製した。アクリルポリオール溶液（有効成分７０質量％）：１００質量部
イソシアネートＡ（ＩＰＤＩ）（有効成分６０質量％）：４０質量部
イソシアネートＢ（ＨＤＩ）（有効成分８０質量％）：３０質量部
導電性酸化錫：９０質量部
ＰＭＭＡ樹脂粒子（質量平均径５μｍ）：５０質量部
メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）溶剤：３４０質量部
【００４２】
次いで、その混合溶液をメディアとして、φ０．８ｍｍのガラスビーズを用いた循環式ビーズミル分散機を用いて分散処理を行い、ディッピング用塗料を作製した。
【００４３】
このディッピング用塗料を前記弾性層の上にディッピング法にて膜厚が３０μｍ以下（より好ましくは２０μｍ）になるように塗布して、１０分間の自然乾燥後に、加熱型乾燥機にて１６０℃で１時間乾燥させ表面層を形成した。
【００４４】
以上のような方法により、帯電ローラ１を作成した。
【００４５】
図３は、隙間測定器２１により、測定部材としての金属円筒と帯電ローラとの間にできる隙間（間隔）を測定する測定方法について説明するための図である。
【００４６】
上記のようにして作成された帯電ローラ１を、株式会社オプトロン製のゴムローラすきま測定器（ＧＭ１０００ＬＴ、図２の隙間測定器２１に相当）を使用し、図２において、金属円筒２２と帯電ローラ１との間隔（間隔値、隙間）２３を測定した。
【００４７】
測定に際しては、帯電用ローラ押圧器具２４により所定の押圧力で帯電ローラ１を金属円筒２２に接触させた。そして、金属円筒２２を３０ｒｐｍにて回転させて、金属円筒２２と帯電ローラ１の間隔２３を帯電ローラ１回転以上測定し、その最大値を記録した。ここで、所定の押圧力とは、後述する画像評価で用いられる帯電装置における帯電ローラを感光体へ接触させる為に加えられる押圧力の４０％，５０％，８０％，１００％（実際の押圧力は４Ｎ，５Ｎ，７．８Ｎ，９．８Ｎとした）の押圧力をいう。
【００４８】
上記の方法で測定した帯電ローラ１を、キヤノン株式会社製プリンタＬＢＰ５０００に取り付けて、環境Ｎ、環境Ｈ、環境Ｌの各環境下において印字を行い、初期及び約３，０００枚目に当たる画像を観察した。そして、トナーや外添剤が帯電ローラ表面に固着したことにより生じる帯電ローラ周期の画像濃度ムラやポチなどの画像不良について目視にて評価を行った。ここで、キヤノン株式会社製プリンタＬＢＰ５０００において、帯電ローラの感光体への押当力は９．８Ｎであった。また、環境Ｎは、温度２３℃／湿度５５％ＲＨ、環境Ｈは、温度３２．５℃／湿度８０％ＲＨ、環境Ｌは、温度１５℃／湿度１０％ＲＨである。
【００４９】
この様にして得られた、金属円筒２２と帯電ローラ１の間隔値、及び画像評価の結果をまとめたものを表１に示す。
【００５０】
【表１】
2009271381.tif 000003
【００５１】
表１中のＡ、Ｂ、Ｃの評価は、トナーや外添剤の固着に起因した画像濃度ムラ及び画像不良の発生について画像品質を３段階にランク分けしたものである。なお、画像濃度ムラ及び画像不良の発生が無いものを「Ａ」ランク、画像濃度ムラ及び画像不良の発生が見られた場合は「Ｂ」ランク、明らかな画像濃度ムラ及び画像不良の発生が見られた場合は「Ｃ」ランクとして表記した。
【００５２】
（実施例）
上述した帯電ローラ１を押圧力５Ｎ、あるいは７．８Ｎで感光体に当接させた時の間隔が６μｍ以下の帯電ローラ１では、表１に示す様に、全ての環境下で初期及び３，０００枚の画像出し後いずれでも画像評価の結果は「Ａ」ランクであった。また、間隔値が６μｍより大きい帯電ローラでは「Ｂ」ランク、「Ｃ」ランクであった。
【００５３】
（比較例１）
帯電ローラの金属円筒への押圧力を９．８Ｎとして測定した間隔値は、「Ａ」ランクと「Ｂ」，「Ｃ」ランクの帯電ローラの境界が明確にできなかった。測定時の押圧力が大きい場合には、弾性層が大きく変形するため、帯電性能に影響のある隙間が検出できないと考えられる。
【００５４】
（比較例２）
帯電ローラの金属円筒への押圧力を４Ｎとした場合、帯電ローラが金属円筒と十分に当接できず、有意な測定が行えなかった。
【００５５】
以上説明したように、本発明者らは使用初期も、多数枚印字後も良好な帯電性能を発揮する接触帯電用ローラを得るために、帯電用ローラと像担持体との当接状態、及び印字画像の関連について検討を行った。
【００５６】
その結果、次のような帯電ローラを画像形成装置に適用することにより、使用初期から
多数枚印字後まで長期にわたって、帯電ローラ周期の帯電不良の発生を防止することが可能となることを見出した。
【００５７】
その帯電ローラは、上述のように、実際に帯電装置として使用する場合に帯電ローラに加えられる押圧力の５０％以上８０％以下の押圧力で帯電ローラと感光体を当接させて測定した場合に、感光体と帯電ローラの間隔が最大６μｍ以下である帯電ローラである。
【００５８】
また、実際に帯電装置として使用する場合に帯電ローラに加えられる押圧力の５０％以上８０％以下の押圧力で帯電ローラと隙間測定器の金属円筒を当接させて測定した場合に、金属円筒と帯電ローラの間隔が最大６μｍ以下である帯電ローラである。
【００５９】
また、４．９Ｎ以上かつ７．８Ｎ以下の押圧力で帯電ローラと感光体を当接させて測定した場合に、感光体と帯電ローラの間隔が最大６μｍ以下である帯電ローラである。
【００６０】
また、４．９Ｎ以上かつ７．８Ｎ以下の押圧力で帯電ローラと隙間測定器の金属円筒を当接させて測定した場合に、金属円筒と帯電ローラの間隔が最大６μｍ以下である帯電ローラである。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、帯電バイアス電源２から帯電ローラ１に直流電圧の帯電バイアスが印加される場合について説明したが、これに限るものではない。すなわち、交流電圧と直流電圧を重畳印加する方式であっても、帯電ローラ１を好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施の形態の帯電ローラを示す概略断面図である。
【図２】他の実施形態の帯電ローラを示す概略断面図である。
【図３】隙間測定器により、金属円筒と帯電ローラとの間にできる隙間（間隔）を測定する測定方法について説明するための図である。
【図４】実施の形態の帯電ローラが適用される画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  帯電ローラ
２１  隙間測定器
２２  金属円筒
２３  間隔
【図１】
2009271381.tif 000004
【図２】
2009271381.tif 000005
【図３】
2009271381.tif 000006
【図４】
2009271381.tif 000007