JP2004191393A

JP2004191393A - Roll for electrophotography, process cartridge and image forming apparatus

Info

Publication number: JP2004191393A
Application number: JP2002355358A
Authority: JP
Inventors: Eiji Funabashi; 栄二船橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a roll for electrophotography which has a great effect of reducing the electrifying noise which is unpleasant and jarring, and a simple constitution, and is able to reduce the amount of wear of an image carrier drastically. <P>SOLUTION: The roll for electrophotography is provided with a cylinder 12 consisting of an elastic body forming an outer layer and a coil 14 contained inside the cylinder. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真プロセスを利用した電子写真装置に利用し得る電子写真用ローラ、該電子写真用ローラを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。特に帯電ローラ、転写ローラ、中間転写方式に用いられる１次転写ローラ、２次転写ローラ等の電子写真用ローラ、該電子写真用ローラを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
ここで、本発明における電子写真用ローラとは、例えば帯電ローラ、転写ローラ、中間転写方式に用いられる１次転写ローラ及び２次転写ローラ等の導電性乃至半導電性ローラであって、像担持体としての感光体又は中間転写体に接触或いは近接し用いられるものである。
尚、前記像担持体としての感光体又は中間転写体は、ドラム形状体又はベルト形状体及びそれらに準ずる形状であっても構わない。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式の画像形成装置の多くは、有害とされているオゾンの発生が非常に少ない接触帯電及び接触転写方式を採用しており、なかでも耐摩耗性や転写部での転写材搬送性に優れたローラ状の部材が主流となっている。
ローラ状の部材は、弾性を有する材料が用いられ、像担持体である感光体や中間転写体に対して十分なニップの形成を可能としている。
これらの電子写真用ローラとしては、一般的に、ステンレス（ＳＵＳ）、Ｆｅ等の芯金外周上にゴム及びエラストマー等の弾性材料に導電性カーボンや金属フィラー、更にはイオン導電剤等を混練することにより、用途に応じた電気抵抗に調整された半導電性の弾性ローラが用いられている。
【０００３】
しかしながら、電子写真用ローラとして従来の半導電性の弾性ローラを用いる場合には、以下に示すような問題が存在する。
第１の問題として、画像形成装置の使用環境がオフィスからパーソナルユースへと移行するに伴い、静粛性への要求は年々高まっているが、特に帯電ローラの使用方法として主流である直流バイアスに高周波の交流バイアスを重畳印加する方法を用いた場合には、高周波の振動音、所謂帯電音が発生することが挙げられる。この帯電音とは耳触りで不快な音であり大きな技術課題となっている。
この帯電音を防止する一つの手法として感光体の中に重りをいれ、帯電ローラからの高周波の振動伝達を防止する方法が提案されている。しかしながら、この手法では重りという部材と、それを感光体の中に固定する工程（接着）が新たに必要となり、コストアップは免れない。
【０００４】
また、帯電音を防止する別の手法として帯電ローラの弾性層の硬度をより低硬度化する或いは、弾性層を発泡体で形成し高周波の振動を吸収するものがある。しかしながら、この手法に於いては弾性層の硬度をより低くする為に多量の軟化剤や可塑剤等が必要であり、これらの成分は感光体と反応しやすいものが多く、長時間半導電性の弾性ローラと感光体に圧接した状態で放置すると、これらの成分が帯電ローラより滲出して感光体を改質、或いは汚染してしまうという問題がある。加えて、弾性層を発泡体で形成する場合でも同様に軟化剤や可塑剤の滲出が懸念されると共に、発泡層の外周上に表面層を形成或いは接着し、ある程度の平滑な層を形成するには複雑な製造工程が必要となりコストアップの要因となっている。
【０００５】
第２の問題として、昨今はプリント及びコピー単価の低減（所謂ランニングコスト低減）の為、感光体の長寿命化が求められているが、先に述べた直流バイアスに高周波の交流バイアスを重畳印加する場合には、感光体と帯電ローラ間の微少ギャップで生じる放電により感光体表面が激しく削られ（所謂エッチング作用）、感光体の寿命を大きく支配していることが挙げられる。
そこで帯電音及び感光体削れの対策として、帯電ローラに直流バイアスのみを印加する所謂ＤＣ帯電が提案されている。しかしながらこのＤＣ帯電で均一な帯電を可能とするには、今まで以上に、抵抗の均一性と常に一定のニップ状態を長期に渡り維持し続けることとが要求される。
同様に直流バイアスのみを印加する転写ローラに於いても、抵抗均一性及び像担持体とのニップ状態を確実に形成し維持することは重要な課題である。
【０００６】
第３の問題として、帯電ローラ及び転写ローラへの汚れの付着が挙げられる。これらローラの性能を長期間維持する為には汚れの付着が大きな問題となっている。一般にトナーには、その粉体流動性、帯電性、転写性、及びクリーニング性を確保するために外添剤と呼ばれる更に粒子径（平均粒子径で約１〜５０ナノメートル）の小さな物質が混合されている。この外添剤の混合量は、トナーの比表面積で決まるため、トナーの粒子径が小さければ小さいほど外添剤混合量が多くなる。
更に、画像形成時にトナーの消費量が多ければ多いほどクリーニング部に到達する外添剤も増える。例えば、４色のトナーを順次現像するフルカラー画像形成装置では、写真原稿等が多いため、消費されるトナー量が、通常の白黒原稿に比べて約１０倍も多く、従って外添剤の量も非常に多くなる。近年主流と成りつつある球形で粒径が小さく且つ、粒度分布のシャープなトナーを用いた場合も例外では無い。これら外添剤は像担持体のクリーニング部材をすり抜け易く、また飛散し易い。その結果、長期の使用に於いては帯電ローラや転写ローラの表面に付着し、徐々に蓄積してしまう。従って帯電ローラや転写ローラの電気抵抗及び表面形状に変化をもたらし、帯電ローラや転写ローラの本来の性能が維持できなくなってしまうのである。
【０００７】
これらの問題に対し、注入帯電技術なる新たな像担持体（特に感光体）表面の帯電技術が提案され、一部商品に取り入れられている。
この技術は印加した直流バイアス値がそのまま像担持体（特に感光体）表面電位と出来る為、交流バイアスの印加は理論的には必要ない。従って第１及び第２の問題である、帯電音や像担持体（特に感光体）の表面を削ると言った問題に対する一つの解決方法といえなくもない。
しかしながら、金属スリーブ内部の磁石により金属スリーブ外周に磁性体粉末を保持するという、所謂磁気ブラシ帯電部材と、電荷注入層を備えた像担持体（特に感光体）の組み合わせを必要とするため高度な技術が必要であり、更に磁気ブラシ及び電荷注入層を備えた像担持体（特に感光体）は何れも高価である。
【０００８】
また、前記注入帯電技術では磁気ブラシを電荷注入層を備えた像担持体（特に感光体）よりも高速で回転し電荷注入の機会を増加させる必要があり、この為両社の間にはギヤやベルト等の駆動伝達機構が新たに必要とされている。
更に、磁性体と言う金属粉末で像担持体（特に感光体）表面を摺擦し続ける為、像担持体（特に感光体）表面を削る事は勿論であるが、時には電荷注入層を貫通摺るほどの傷をつけてしまう可能性も潜んでいる。
更に加えては、金属スリーブ外周の磁性体粉末にトナーや紙粉が付着し、電気抵抗が変化する事に伴い電荷注入能力が低下することや、金属スリーブ外周の磁性体粉末が脱落し電荷注入密度が低下したり、脱落した磁性体が画像上（用紙上）にまで到達し、画像不良となることも容易に推察できる。
【０００９】
一方、支持部材の外周面を被覆部材で覆い、該支持部材の内側に軸方向に貫通する芯材と、該芯材と前記支持部材との間に介装されて前記支持部材を保持する弾性体とを備える接触帯電部材が提案されている。しかし、該接触帯電部材は一定の効果を示すものの満足できるものではない（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０９−２３０６７１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、前記諸問題に鑑みてなされたものであり、不快で耳障りな帯電音を低減する効果が大きく、シンプルな構成であり、像担持体の磨耗量を激減することができる電子写真用ローラを提供することを目的とする。更に該電子写真用ローラを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題は以下の本発明により達成された。
＜１＞外層を形成する弾性体からなる円筒と、該円筒に内包されたコイルとを備えてなることを特徴とする電子写真用ローラ。
＜２＞前記コイルが、スパイラル形状又はメッシュ形状であることを特徴とする＜１＞に記載の電子写真用ローラ。
【００１３】
＜３＞前記コイルが、円形状又は平板状からなる導電性材料をスパイラル形状又はメッシュ形状に加工して得られたコイルであることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の電子写真用ローラ。
＜４＞前記コイルが、金属、又は金属以外の材料に導電性を付与した材料からなることを特徴とする＜１＞〜＜３＞の何れか１つに記載の電子写真用ローラ。
【００１４】
＜５＞前記コイルの両端部に、回転運動を該コイルに伝達することが可能な部材を有することを特徴とする＜１＞〜＜４＞の何れか１つに記載の電子写真用ローラ。
＜６＞前記部材が、中実部材であることを特徴とする＜５＞に記載の電子写真用ローラ。
＜７＞前記部材が、回転可能な駆動部に連結可能なフックであることを特徴とする＜５＞に記載の電子写真用ローラ。
【００１５】
＜８＞前記コイルが、コイルにかかる張力の変化により振動することを特徴とする＜１＞〜＜７＞の何れか１つに記載の電子写真用ローラ。
＜９＞帯電ローラであることを特徴とする＜１＞〜＜８＞の何れか１つに記載の電子写真用ローラ。
＜１０＞転写ローラであることを特徴とする＜１＞〜＜８＞の何れか１つに記載の電子写真用ローラ。
【００１６】
＜１１＞少なくとも＜１＞〜＜１０＞の何れか１つに記載の電子写真用ローラを備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
＜１２＞少なくとも、像担持体と、該像担持体に接触しその表面を帯電する帯電手段と、を備える画像形成装置であって、前記帯電手段が＜９＞に記載の電子写真用ローラであることを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
＜１３＞少なくとも、像担持体と、該像担持体に接触しその表面のトナー像を転写材に転写する転写手段と、を備える画像形成装置であって、前記転写手段が＜１０＞に記載の電子写真用ローラであることを特徴とする画像形成装置。
＜１４＞像担持体と、該像担持体の表面のトナー像を中間転写体に転写する１次転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する２次転写手段と、を備える画像形成装置であって、前記１次転写手段及び／又は前記２次転写手段が、＜１０＞に記載の電子写真用ローラであることを特徴とする画像形成装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子写真用ローラ、該電子写真用ローラを備えるプセスカートリッジ及び画像形成装置について説明する。
【００１９】
＜電子写真用ローラ＞
図１は、本発明の電子写真用ローラの第一の実施の形態を示す側面断面図である。
図１に示されるように、電子写真用ローラ１０は、外層を形成する弾性体からなる円筒１２と、円筒１２に内包されたコイル１４とを備える。
更に本発明の電子写真用ローラは、コイル１４の両端部に回転運動をコイル１４に伝達することが可能な部材を有することが好ましく、該部材としては中実部材及び回転可能な駆動部に連結可能なフックが好ましく挙げられる。
図１に示される電子写真用ローラ１０は、回転運動をコイル１４に伝達することが可能な部材として中実部材１６を有する。
【００２０】
先ず、円筒１２について説明する。円筒１２はシームレスチューブであることが好ましい。円筒１２がシームレスチューブであると、円筒１２に内包されたコイル１４により円筒１２の外径が維持され、後述するプロセスカートリッジ又は画像形成装置に用いた場合、像担持体に対して安定したニップを形成できると共に、コイル１４に印加した電圧が円筒１２に伝わり、帯電及び転写電界を像担持体との間に形成することができる。従って本発明で用いるコイルは導電性又は半導電性である。
また、コイル１４の外径と円筒１２の内径とは接触状態にあることが好ましい。コイル１４を内包した円筒１２を作製する方法としては、弾性体により円筒１２を作製し、円筒１２の内径よりやや大きめの外径を有するコイル１４を挿入する方法や、コイル１４と円筒１２とを接着する方法が挙げられる。
【００２１】
円筒１２を形成する材料としては、弾性体であれば特に制限は受けるものではなく、低分子量成分や可塑剤等の表面に析出（所謂ブリード）する様な成分を含まない材料、或いはブリード防止処理を施している材料が好ましい。
円筒１２を形成する材料の具体例としては、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＢＲ（ポリブタジエンゴム）、ハイスチレンゴム（ＨｉＳｔｙｒｅｎｅｒｅｓｉｎｍａｓｔｅｒｂａｔｃｈ）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｈａｌｏｇｅｎａｔｅｄｂｕｔｙｌｒｕｂｂｅｒ）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、水添化ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）、ＥＰＤＭ，ＥＰＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＮＢＲ／ＥＰＤＭブレンド、．ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＡＣＭ（アクリルゴム）、ＣＯ（ヒドリンゴム）、ＥＣＯ（エピクロルヒドリンゴム）、塩素化ポリエチレン（Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ−ＰＥ）、ＶＡＭＡＣ（エチレン−アクリルゴム）、ＶＭＱ（シリコーンゴム）、Ｕ（ウレタンゴム）、ＦＫＭ（ふっ素ゴム）、ＮＲ（天然ゴム）、ＣＳＭ（クロロスルフォン化ポリエチレンゴム）、ＶＡＭＡＣ（エチレン−アクリルゴム）等のゴム材料；
【００２２】
ＰＶＣ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、エチレン酢酸ビニル、エチレンエチルアクリレート、エチレンアクリル酸メチル、スチレンブタジエン、ポリアリレート、ポリカーボネート、テフロン（Ｒ）、シリコン、ポリメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂などの樹脂材料；
【００２３】
ポリスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体、例えばスチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレンビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；を挙げることができる。
【００２４】
加えて、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、パラフィンワックス、カルナバワックス等の各樹脂やそれらの混合物及び共重合体及び変性体から選ばれるものであってもよい。
【００２５】
円筒１２は、更に導電性材料を混入し、電気抵抗を所定の範囲に調整しシームレスチューブに成形されたものであることが好ましい。
前記電気抵抗を所定の範囲に調整するための導電性材料としては、カーボンブラック、グラファイト等の炭素粉；磁性粉、すず、鉄、銅等の金属粉体や金属繊維及びこれらと樹脂との混合物；等が挙げられ、更に前記炭素粉や金属以外にも、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタン等の金属酸化物、硫化銅、硫化亜鉛等の金属硫化物；ストロンチウム、バリウム、希土類等の所謂ハードフェライト；マグネタイト、銅、亜鉛、ニッケル及びマンガン等のフェライト、又はこれらの表面を必要に応じ導電処理したもの；銅、鉄、マンガン、ニッケル、亜鉛、コバルト、バリウム、アルミニウム、錫、リチウム、マグネシウム、シリコン、リン等の異なる金属元素を含んだ酸化物、水酸化物、炭酸塩又は金属化合物等から選ばれ高温中で焼成して得られる金属酸化物の固溶体、所謂複合金属酸化物；等が挙げられる。また、４級アンモニウム塩、４級アンモニウム塩の金属置換体等のイオン導電剤を用いても構わない。
これら導電性材料は、単独で用いても、複数種類のものを併用して用いても構わない。
【００２６】
ここで円筒１２は、電気抵抗を所定の範囲に調整した１種以上の材料を用いることにより、電気抵抗を所定の範囲に調整した１層を少なくとも形成していることが好ましい。
【００２７】
更に、円筒１２の厚みは、円筒１２の硬度と耐圧性（所謂ピンホールリークに耐え得る厚み）により任意に設定されるものである。従って、その厚みは特に制限を設けるものではない。
【００２８】
次に、コイル１４について説明する。コイル１４はスパイラル形状、又はスパイラルを交互に組み合わせメッシュ形状が好ましい。
また、コイル１４としては、丸線及び平線（断面形状が四角形）からなる導電性材料をスパイラル状又はメッシュ状に加工して得られたコイルが好ましく用いられる。
コイル１４を形成する材料としては、ステンレス、銅、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、錫、鉛、タングステン、ピアノ線、チタン合金等の金属が好ましく用いられ、更に、例えば樹脂にカーボン、チタン、錫、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄等の導電材料を付与した材料、即ち金属以外の材料に、導電性を付与した材料も好ましく用いられる。
【００２９】
コイル１４の間隔としては、１ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましく、０．３ｍｍ以下が更に好ましい。コイル１４の間隔が１ｍｍを超えると、円筒１４への電流量が部分的に異なり、均一な電界を形成出来なくなるおそれがある。
コイル１４の直径としては、０．３〜１ｍｍであることが好ましい。コイル１４の直径が１ｍｍを超えると、剛性が高くなり、後述する振動を吸収する能力が低下するおそれがある。一方、コイル１４の直径が０．３ｍｍ未満であると、外径が維持されず、後述するプロセスカートリッジ又は画像形成装置に用いた場合に、像担持体に対して安定したニップを形成できにくくなるおそれがある。
【００３０】
コイル１４の弾性率としては、１０ＭＰａ〜１０００ＭＰａが好ましく、５０ＭＰａ〜５００ＭＰａが好ましい。コイル１４の弾性率が１０００ＭＰａを超えると、剛性が高くなり、後述する振動を吸収する能力が低下するおそれがある。一方、コイル１４の弾性率が１０ＭＰａ未満であると、外径が維持さず、後述するプロセスカートリッジ又は画像形成装置に用いた場合に、像担持体に対して安定したニップを形成できにくくなるおそれがある。
【００３１】
また、既述のように、図１における電子写真用ローラ１０はコイル１４の両端部に、中実部材１６を有している。中実部材１６を有することにより、後述するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に容易に設置できる。
中実部材１６を形成する材料としては、特に限定されるものではなく、コイル１４を形成する材料、或いは円筒１２を形成する材料も好ましく用いることができる。
【００３２】
一方、図２に回転運動を該コイルに伝達することが可能な部材として、回転可能な駆動部に連結可能なフック１８を有する電子写真用ローラ１０を示す。図２は、本発明の電子写真用ローラの他の実施の形態を示す側面断面図である。
図２において、フック１８を回転可能な駆動部等に連結することにより、中実部材１６と同様に用いることができる。フック１８を形成する材料としては、特に限定されるものではなく、コイル１４を形成する材料も好ましく用いることができる。
【００３３】
コイル１４の両端部にフック１８を有する電子写真用ローラ１０をプロセスカートリッジ又は画像形成装置に設置した状態を図３を用いて説明する。図３は、本発明の電子写真用ローラをプロセスカートリッジ又は画像形成装置に設置した状態の第一の実施の形態を説明する説明図である。
図３において、フック１８は駆動部２０に連結している。また電子写真用ローラ１０は像担持体２２に接触している。駆動部２０を矢印の方向に回転させることにより、連動して電子写真用ローラ１０を回転させることができる。
更に、フック１８に力を加えることにより、コイル１４にかかる張力に変化を与えることができ、後述するように電子写真用ローラ１０を振動させることが容易に行える。
以上、図３を用いてコイル１４の両端部にフック１８を有している本発明の電子写真用ローラの効果を説明したが、コイル１４の両端部に中実部材１６を用いた本発明の電子写真用ローラにおいても同様の効果が得られる。
尚、図２及び図３に示す電子写真用ローラ１０において、上記以外の点は図１に記載の電子写真用ローラ１０と同じであり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
本発明の電子写真用ローラは、円筒１２に内包されたコイル１４により交流電圧印加時の電界振動を吸収することができる。これは近年主流となっている直流電圧に交流電圧を重畳印加した場合に、交流電圧の印加周波数の２倍の周波数に応じて発生する振動をコイル１４が吸収することで、不快で耳障りな帯電音を低減することができる。これは帯電ローラとして使用した場合に特に効果が大きい。
【００３５】
また、本発明の電子写真用ローラは、導電性であるコイル１４と円筒１２からなるといううシンプルな構成である為、電気抵抗のバラツキが非常に小さい。この特徴は直流電圧のみを印加する所謂ＤＣ帯電や、転写ローラとして用いた場合に非常に優位な特性である。特にＤＣ帯電を可能とする為、像担持体の磨耗量を激減することができ、像担持体の長寿命化を可能とする。
【００３６】
更に、本発明の電子写真用ローラは、コイル１４がコイル１４にかかる張力の変化により振動することが好ましい。コイル１４がコイル１４にかかる張力の変化により振動することにより、円筒１２を振動させることが可能となる。図４は、本発明の電子写真用ローラの円筒１２が振動する様子を説明する説明図である。
図４において、コイル１４は張力の変化により振動するため、フック１８に力を加えることにより、コイル１４にかかる張力を変化させることができ、その結果コイル１４が振動する。更に、円筒１２は弾性体からなるため、コイル１４が振動することにより、円筒１２自身も振動する。
【００３７】
既述したように、本発明の電子写真用ローラを長期にわたって使用した場合には、その表面に外添剤や紙粉等が付着し蓄積するが、円筒１２が振動することにより、円筒１２の表面に付着し蓄積した外添剤や紙粉等を振るい落とすことができる。この結果、本発明の電子写真用ローラは長期に渡る使用に於いてもその外観への付着物の蓄積を激減又は皆無にすることが出来、長期間その性能を維持することが可能となる。
尚、図４に示す電子写真用ローラ１０において、上記以外の点は図１に記載の電子写真用ローラ１０と同じであり、同一の符号を付してその説明を省略する。コイル１４にかかる張力を変化させる方法としては、円筒１２が振動すれば、特に限定されない。
以上、コイル１４の両端にフック１８を有する電子写真用ローラ１０を例にとって説明したが、フック１８の代わりに中実部材１６を有する場合も同様の効果が得られる。
【００３８】
＜プロセスカートリッジ＞
本発明の本発明の電子写真用ローラはプロセスカートリッジに好ましく用いることができる。ここでプロセスカートリッジとは、画像形成装置の消耗部品を適時交換する目的で、画像形成装置の構成部品のいくつかをカートリッジに組み込み、容易に交換作業を行えるようにしたものである。プロセスカートリッジは、画像形成装置の中に装着された状態で取引される他、交換部品あるいは補修部品として、単体でも取引されている。
【００３９】
本発明のプロセスカートリッジは、導電性乃至半導電性ローラの何れかの部材として、上述した本発明の電子写真用ローラを少なくとも備え、画像形成装置に着脱自在な構成となっている。プロセスカートリッジに組み込まれ得る電子写真用ローラ以外の構成部品については、特に制限は無く、従来公知の物が問題無く採用され得る。
【００４０】
本発明のプロセスカートリッジは、導電性乃至半導電性ローラの何れかの部材として、本発明の電子写真用ローラを用いたものである。本発明の電子写真用ローラ用いることにより、不快で耳障りな帯電音を低減することができ、像担持体の長寿命化を可能とする。
【００４１】
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、電子写真方式により記録材にトナー像を形成する電子写真装置における導電性乃至半導電性ローラの何れかの部材として、本発明の電子写真用ローラを用いたものである。
以下、具体的な態様を挙げて説明する。
【００４２】
（態様Ａ）
本発明の画像形成装置の態様Ａは、少なくとも像担持体と該像担持体に接触しその表面を帯電する帯電手段とを備える画像形成装置であり、前記帯電手段が既述の本発明の電子写真用ローラである。
【００４３】
かかる態様によれば、不快で耳障りな帯電音を低減することができ、像担持体の長寿命化を可能とする。
【００４４】
直流電圧のみを印加する方式の帯電手段においては、電子写真用ローラ全体の電気抵抗のバラツキをより高い次元で無くすことが望まれるため、本態様は、前記帯電手段に印加される電圧が、直流電圧である場合に特に有効である。
【００４５】
（態様Ｂ）
本発明の画像形成装置の態様Ｂは、少なくとも像担持体と該像担持体に接触しその表面のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備える画像形成装置であり、前記転写手段が既述の本発明の電子写真用ローラである。
【００４６】
かかる態様によれば、不快で耳障りな帯電音を低減することができ、像担持体の長寿命化を可能とする。
【００４７】
（態様Ｃ）
本発明の画像形成装置の態様Ｃは、少なくとも像担持体と該像担持体の表面のトナー像を中間転写体に転写する１次転写手段と前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する２次転写手段とを備える画像形成装置であり、前記１次転写手段及び／又は前記２次転写手段が、既述の本発明の電子写真用ローラである。
【００４８】
かかる態様によれば、不快で耳障りな帯電音を低減することができ、像担持体の長寿命化を可能とする。
【００４９】
以上、本発明の画像形成装置について３つの態様を挙げて説明したが、本発明の電子写真用ローラを採用した帯電手段あるいは転写手段以外の構成については、従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成が、問題無く適用できる。
【００５０】
すなわち、例えば、像担持体は、従来から感光体として公知のセラミック系の感光体や、有機感光層が形成されてなる有機感光体（ＯＰＣ）等が、問題無く適用できる。中間転写体、さらには、本発明の電子写真用ローラが採用されない帯電部材、転写部材、１次転写手段或いは２次転写手段についても同様である。
【００５１】
また、本発明の画像形成装置には、上記説明した構成以外の構成、例えば、潜像形成手段、現像手段、クリーニング手段、除電手段、給紙手段、搬送手段、画像制御手段等について、必要に応じて従来公知のものが適宜採用される。勿論、これらの構成については、本発明において何ら制限されるものではない。
【００５２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
外層を形成する円筒として、エピクロルヒドリンゴムにイオン導電剤を添加し十分混練した後、ゴム材料を押し出し機を用いて内径φ１４．０ｍｍで肉厚３００μで長さ３２０ｍｍのシームレスチューブを作製した。
得られたシームレスチューブの中に外径φ１３．９ｍｍのステンレスシャフトを挿入し、それを２枚の金属平板で挟持した後、５００Ｖの直流電圧を印加することにより、ステンレスシャフトと金属平板間の電気抵抗を測定した。その結果、得られたシームレスチューブの電気抵抗は４×１０^５Ωであった。
また、得られたシームレスチューブの一部を切り裂き厚み方向の硬度を高分子計器社製マイクロゴム硬度計（ＭＤ−１）を用いて測定した。その結果、得られたシームレスチューブの硬度は５２°であった。
更に、得られたエシームレスチューブの任意の２０箇所における１０点平均粗さ（Ｒｚ）を測定した。各個所の１０点平均粗さ（Ｒｚ）の平均値は３μｍであった。
【００５３】
これとは別に、ステンレス製の丸線（直径φ０．３ｍｍ）をスパイラルに加工し、外径φ１４．１ｍｍ、長さ３２０ｍｍ、丸線のピッチ間距離０．１ｍｍ、両端をフック形状に加工したコイルを作製した。
得られたコイルを前述のシームレスチューブに圧入し、本発明の電子写真用ローラを作製した。
【００５４】
富士ゼロックス社製カラーレーザープリンター（商品名：ＤｏｃｕＰｒｉｎｔＣ８３０）の帯電ローラ駆動部に、得られた本発明の電子写真用ローラの両端のフックを連結すると共に、感光体上に隙間の出来ない様に帯電ローラとして配置した。
【００５５】
この様にして作製した帯電ローラとして本発明の電子写真用ローラを配置したＤｏｃｕＰｒｉｎｔＣ８３０を用いて、無響室（３５ｄｂ以下）で帯電音の測定を行った。ここでの印加バイアスは直流電圧−７００ｖに交流電圧２０００ｖｐｐを印加し、交流電圧の周波数を５００〜２０００Ｈｚまで変化させた。その結果何れの周波数の場合でも帯電音は５０ｄＢ以下であった。尚、かかる実験では帯電ローラのみを稼動させて行った。
【００５６】
次に、帯電ローラとして本発明の電子写真用ローラを配置したＤｏｃｕＰｒｉｎｔＣ８３０を用いて、高温／高湿環境（温度２８℃、湿度８５％Ｒｈ）、低温／低湿環境（温度１０℃、湿度１５％Ｒｈ）、標準環境（温度２２℃、湿度５５％Ｒｈ）において、５００００枚の画出しテストを行った。尚、ここでの印加バイアスは直流電圧−７００ｖに交流電圧２０００ｖｐｐを周波数１２００Ｈｚにて重畳印加した。また、この際１００００枚画出しする毎に帯電ローラの両端のフックに伸縮する力を１０秒間断続的に加え、帯電ローラを振動させた。
その結果、何れの環境下においても初期と５００００枚目の画像には全く問題が無かった。また、帯電ローラ表面の汚れは非常に軽微であり、初期と５００００枚耐久試験後の帯電ローラの電気抵抗にも差は殆ど無かった。
【００５７】
（実施例２）
実施例１で作製した帯電ローラとして本発明の電子写真用ローラを配置したＤｏｃｕＰｒｉｎｔＣ８３０を用い、高温／高湿環境（温度２８℃、湿度８５％Ｒｈ）、低温／低湿環境（温度１０℃、湿度１５％Ｒｈ）、標準環境（温度２２℃、湿度５５％Ｒｈ）の環境下で５００００枚の画出しテストを行った。尚、ここでの印加バイアスは−１３００Ｖ直流バイアスのみを用いた。また、この際１００００枚画出しする毎に帯電ローラの両端のフックに伸縮する力を１０秒間断続的に加え、帯電ローラを振動させた。
その結果、何れの環境下においても初期と５００００枚目の画像には全く問題が無く、感光体上にトナーのフィルミング等の異常も観察されず、感光体のＣＴ層（電荷輸送層）の削れ量は低温／低湿環境（温度１０℃、湿度１５％Ｒｈ）下で最大３μｍと極めて少ない削れ量であった。また、帯電ローラ表面の汚れは非常に軽微であり、初期と５００００枚耐久試験後の帯電ローラの電気抵抗にも差は殆ど無かった。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は、不快で耳障りな帯電音を低減する効果が大きく、シンプルな構成であり、像担持体の磨耗量を激減することができる電子写真用ローラを提供することができる。更に該電子写真用ローラを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子写真用ローラの第一の実施の形態を示す側面断面図である。
【図２】本発明の電子写真用ローラの他の実施の形態を示す側面断面図である。
【図３】本発明の電子写真用ローラをプロセスカートリッジ又は画像形成装置に設置した状態の第一の実施の形態を説明する説明図である。
【図４】本発明の電子写真用ローラの円筒１２が振動する様子を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０本発明の電子写真用ローラ
１２円筒
１４コイル
１６中実部材
１８フック
２０駆動部
２２像担持体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic roller that can be used in an electrophotographic apparatus using an electrophotographic process, such as a copying machine, a printer, and a facsimile, a process cartridge including the electrophotographic roller, and an image forming apparatus. In particular, the present invention relates to an electrophotographic roller such as a charging roller, a transfer roller, a primary transfer roller and a secondary transfer roller used in an intermediate transfer system, a process cartridge including the electrophotographic roller, and an image forming apparatus.
Here, the electrophotographic roller in the present invention is a conductive or semiconductive roller such as a charging roller, a transfer roller, a primary transfer roller and a secondary transfer roller used for an intermediate transfer system, and It is used in contact with or close to a photosensitive member or an intermediate transfer member as a body.
Incidentally, the photoreceptor or the intermediate transfer body as the image carrier may be a drum-shaped body or a belt-shaped body or a shape similar thereto.
[0002]
[Prior art]
In recent years, many electrophotographic image forming apparatuses employ a contact charging and contact transfer system that generates very little ozone, which is regarded as harmful. Roller-like members having excellent properties are mainly used.
The roller-shaped member is made of a material having elasticity, and enables a sufficient nip to be formed with respect to a photoconductor or an intermediate transfer body as an image carrier.
In general, these electrophotographic rollers are prepared by kneading a conductive carbon or metal filler, an ionic conductive agent, or the like with an elastic material such as rubber or an elastomer on the outer periphery of a core metal such as stainless steel (SUS) or Fe. Accordingly, a semiconductive elastic roller adjusted to an electric resistance according to the application is used.
[0003]
However, when a conventional semiconductive elastic roller is used as an electrophotographic roller, there are the following problems.
As a first problem, as the use environment of the image forming apparatus shifts from office to personal use, the demand for quietness is increasing year by year. When the method of superimposing and applying the AC bias is used, a high-frequency vibration sound, a so-called charging sound is generated. The charging noise is a touchy and unpleasant sound and is a major technical problem.
As one method for preventing the charging noise, a method has been proposed in which a weight is placed in a photosensitive member to prevent transmission of high-frequency vibration from a charging roller. However, in this method, a member called a weight and a step (adhesion) of fixing the member in the photoreceptor are newly required, and a cost increase is unavoidable.
[0004]
Further, as another method for preventing the charging noise, there is a method of lowering the hardness of the elastic layer of the charging roller or a method of forming the elastic layer of a foam to absorb high frequency vibration. However, in this method, a large amount of a softening agent or a plasticizer is required to lower the hardness of the elastic layer, and many of these components are liable to react with the photoreceptor. If the elastic roller and the photoconductor are left in pressure contact with each other, there is a problem that these components ooze out of the charging roller to modify or contaminate the photoconductor. In addition, even when the elastic layer is formed of a foam, the softening agent and the plasticizer are similarly likely to ooze out, and a surface layer is formed or adhered on the outer periphery of the foam layer to form a smooth layer to some extent. Requires a complicated manufacturing process, which causes an increase in cost.
[0005]
As a second problem, in order to reduce the unit cost of printing and copying (reducing the running cost), it is required to extend the life of the photoreceptor. However, a high frequency AC bias is superimposed on the DC bias described above. In this case, the surface of the photoconductor is severely shaved by a discharge generated in a minute gap between the photoconductor and the charging roller (a so-called etching action), and the life of the photoconductor is largely controlled.
Therefore, so-called DC charging, in which only a DC bias is applied to a charging roller, has been proposed as a countermeasure against charging noise and photoreceptor scraping. However, in order to enable uniform charging by this DC charging, it is required to maintain resistance uniformity and to always maintain a constant nip state over a long period of time.
Similarly, in a transfer roller to which only a DC bias is applied, it is important to reliably form and maintain the uniformity of resistance and the nip state with the image carrier.
[0006]
A third problem is adhesion of dirt to the charging roller and the transfer roller. In order to maintain the performance of these rollers for a long time, adhesion of dirt is a major problem. In general, a substance having a smaller particle diameter (average particle diameter of about 1 to 50 nanometers) called an external additive is mixed with the toner in order to ensure powder fluidity, chargeability, transferability, and cleaning property. Have been. Since the mixing amount of the external additive is determined by the specific surface area of the toner, the smaller the particle size of the toner, the larger the mixing amount of the external additive.
Further, the more the toner is consumed during the image formation, the more the external additive reaches the cleaning section. For example, in a full-color image forming apparatus that sequentially develops four color toners, since there are many photographic originals, the amount of toner consumed is about ten times larger than that of a normal black-and-white original. Very much. The use of a toner having a spherical shape, a small particle size and a sharp particle size distribution, which has become the mainstream in recent years, is no exception. These external additives easily pass through the cleaning member of the image carrier and are easily scattered. As a result, during long-term use, the toner adheres to the surface of the charging roller or the transfer roller and gradually accumulates. Therefore, the electric resistance and the surface shape of the charging roller and the transfer roller are changed, and the original performance of the charging roller and the transfer roller cannot be maintained.
[0007]
To solve these problems, a new charging technique for the surface of an image bearing member (particularly, a photoreceptor), which is an injection charging technique, has been proposed and has been incorporated in some products.
In this technique, the applied DC bias value can be used as it is as the surface potential of the image carrier (especially the photoreceptor), so that the application of an AC bias is theoretically unnecessary. Therefore, it cannot be said that this is a solution to the first and second problems of charging noise and the problem of shaving the surface of the image carrier (especially the photoconductor).
However, since a combination of a so-called magnetic brush charging member for holding a magnetic powder on the outer periphery of the metal sleeve by a magnet inside the metal sleeve and an image carrier (especially a photoconductor) provided with a charge injection layer is required, a high level of technology is required. Techniques are required, and image carriers (especially photoconductors) provided with a magnetic brush and a charge injection layer are all expensive.
[0008]
In addition, in the injection charging technique, it is necessary to rotate the magnetic brush at a higher speed than an image carrier (especially a photoreceptor) provided with a charge injection layer to increase the opportunity for charge injection. A drive transmission mechanism such as a belt is newly required.
Further, since the surface of the image carrier (especially the photoreceptor) is continuously rubbed with the metal powder called a magnetic material, the surface of the image carrier (especially the photoreceptor) is of course polished, but sometimes penetrates the charge injection layer. There is a possibility that it may cause so much damage.
In addition, the toner or paper powder adheres to the magnetic powder on the outer periphery of the metal sleeve, causing a change in electric resistance, resulting in a decrease in charge injection ability. It can be easily inferred that the magnetic material having dropped in density or dropped off reaches the image (on the paper), resulting in an image defect.
[0009]
On the other hand, a core member that covers the outer peripheral surface of the support member with a covering member and penetrates inside the support member in the axial direction, and an elastic member that is interposed between the core material and the support member to hold the support member A contact charging member including a body has been proposed. However, although the contact charging member has a certain effect, it is not satisfactory (for example, see Patent Document 1).
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-09-230671
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has a large effect of reducing unpleasant and unpleasant charging noise, has a simple configuration, and can significantly reduce the amount of wear of the image carrier. It is intended to provide a photographic roller. It is another object of the present invention to provide a process cartridge and an image forming apparatus including the electrophotographic roller.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The above object has been achieved by the present invention described below.
<1> An electrophotographic roller, comprising: a cylinder formed of an elastic body forming an outer layer; and a coil included in the cylinder.
<2> The electrophotographic roller according to <1>, wherein the coil has a spiral shape or a mesh shape.
[0013]
<3> The electrophotography according to <1> or <2>, wherein the coil is a coil obtained by processing a circular or flat conductive material into a spiral shape or a mesh shape. Roller.
<4> The electrophotographic roller according to any one of <1> to <3>, wherein the coil is made of metal or a material obtained by imparting conductivity to a material other than metal.
[0014]
<5> The electrophotographic roller according to any one of <1> to <4>, further including a member capable of transmitting a rotational motion to the coil at both ends of the coil.
<6> The electrophotographic roller according to <5>, wherein the member is a solid member.
<7> The electrophotographic roller according to <5>, wherein the member is a hook connectable to a rotatable driving unit.
[0015]
<8> The electrophotographic roller according to any one of <1> to <7>, wherein the coil vibrates due to a change in tension applied to the coil.
<9> The electrophotographic roller according to any one of <1> to <8>, which is a charging roller.
<10> The electrophotographic roller according to any one of <1> to <8>, which is a transfer roller.
[0016]
<11> A process cartridge comprising at least the electrophotographic roller according to any one of <1> to <10>.
<12> An image forming apparatus including at least an image carrier and a charging unit that contacts the image carrier and charges a surface thereof, wherein the charging unit is the electrophotographic roller according to <9>. An image forming apparatus, comprising:
[0017]
<13> An image forming apparatus including at least an image carrier and a transfer unit that contacts the image carrier and transfers a toner image on a surface of the image carrier to a transfer material, wherein the transfer unit is described in <10>. An image forming apparatus characterized in that the image forming apparatus is an electrophotographic roller.
<14> an image carrier, a primary transfer unit for transferring a toner image on the surface of the image carrier to an intermediate transfer body, a secondary transfer unit for transferring the toner image on the intermediate transfer body to a transfer material, An image forming apparatus comprising: an electrophotographic roller according to <10>, wherein the primary transfer unit and / or the secondary transfer unit is an electrophotographic roller according to <10>.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the electrophotographic roller of the present invention, a process cartridge including the electrophotographic roller, and an image forming apparatus will be described.
[0019]
<Electrophotographic roller>
FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of the electrophotographic roller of the present invention.
As shown in FIG. 1, the electrophotographic roller 10 includes a cylinder 12 formed of an elastic body forming an outer layer, and a coil 14 included in the cylinder 12.
Further, the electrophotographic roller of the present invention preferably has a member capable of transmitting a rotational motion to the coil 14 at both ends of the coil 14, and the member is connected to a solid member and a rotatable driving unit. Possible hooks are preferably mentioned.
The electrophotographic roller 10 shown in FIG. 1 has a solid member 16 as a member capable of transmitting a rotational motion to the coil 14.
[0020]
First, the cylinder 12 will be described. The cylinder 12 is preferably a seamless tube. When the cylinder 12 is a seamless tube, the outer diameter of the cylinder 12 is maintained by the coil 14 included in the cylinder 12, and when used in a process cartridge or an image forming apparatus described later, a stable nip with respect to the image carrier is provided. In addition to the formation, the voltage applied to the coil 14 is transmitted to the cylinder 12, so that a charging and transfer electric field can be formed between the image bearing member and the image carrier. Therefore, the coil used in the present invention is conductive or semiconductive.
Preferably, the outer diameter of the coil 14 and the inner diameter of the cylinder 12 are in contact with each other. As a method of manufacturing the cylinder 12 including the coil 14, a method of manufacturing the cylinder 12 with an elastic body and inserting the coil 14 having an outer diameter slightly larger than the inner diameter of the cylinder 12, There is a method of bonding.
[0021]
The material for forming the cylinder 12 is not particularly limited as long as it is an elastic body. The material does not contain a component such as a low molecular weight component or a plasticizer that precipitates on the surface (so-called bleed), or a bleed prevention treatment. Are preferred.
Specific examples of the material forming the cylinder 12 include SBR (styrene butadiene rubber), BR (polybutadiene rubber), high styrene rubber (Hi Styrene resin masterbatch), IR (isoprene rubber), IIR (butyl rubber), and halogenated butyl rubber ( Halogenated butylrubber, NBR (nitrile butadiene rubber), hydrogenated NBR (H-NBR), EPDM, EPM (ethylene propylene rubber), NBR / EPDM blend,. CR (chloroprene rubber), ACM (acrylic rubber), CO (hydrin rubber), ECO (epichlorohydrin rubber), chlorinated polyethylene (Chlorinated-PE), VAMAC (ethylene-acrylic rubber), VMQ (silicone rubber), U (urethane rubber) ), Rubber materials such as FKM (fluoro rubber), NR (natural rubber), CSM (chlorosulfonated polyethylene rubber), VAMAC (ethylene-acrylic rubber);
[0022]
PVC, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyester, polyurethane, polyamide, polyimide, nylon, ethylene vinyl acetate, ethylene ethyl acrylate, ethylene methyl acrylate, styrene butadiene, polyarylate, polycarbonate, Teflon (R), silicon, polymethacrylate, poly Resin materials such as butyl methacrylate, polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin;
[0023]
Polystyrene, a homopolymer of styrene such as polyvinyl toluene and a substituted product thereof, for example, a styrene-propylene copolymer, a styrene-vinyl toluene copolymer, a styrene-vinyl naphthalene copolymer, a styrene-methyl acrylate copolymer, and styrene- Ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-dimethylaminoethyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate Copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-dimethylaminoethyl methacrylate copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl ethyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer , Styrene-butane Diene copolymer, styrene - isoprene copolymer, styrene - maleic acid copolymer, styrene - styrene copolymer and maleic acid ester copolymers; and the like.
[0024]
In addition, resins selected from aliphatic or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, paraffin wax, carnauba wax, etc., and mixtures, copolymers and modified products thereof may be used.
[0025]
It is preferable that the cylinder 12 is further formed by mixing a conductive material, adjusting electric resistance within a predetermined range, and forming a seamless tube.
Examples of the conductive material for adjusting the electric resistance to a predetermined range include carbon powders such as carbon black and graphite; magnetic powders, metal powders such as tin, iron and copper, metal fibers, and mixtures of these with resins. And metal oxides such as zinc oxide, tin oxide, and titanium oxide; metal sulfides such as copper sulfide and zinc sulfide; and so-called hard metals such as strontium, barium, and rare earths. Ferrites: Ferrites such as magnetite, copper, zinc, nickel and manganese, or those obtained by subjecting their surfaces to conductive treatment as required; copper, iron, manganese, nickel, zinc, cobalt, barium, aluminum, tin, lithium, magnesium, It is selected from oxides, hydroxides, carbonates or metal compounds containing different metal elements such as silicon and phosphorus, and is obtained by firing at a high temperature. Solid solutions of metal oxides, so-called composite metal oxide; and the like are. Further, an ionic conductive agent such as a quaternary ammonium salt or a metal-substituted quaternary ammonium salt may be used.
These conductive materials may be used alone or in combination of a plurality of types.
[0026]
Here, it is preferable that the cylinder 12 has at least one layer whose electric resistance is adjusted to a predetermined range by using at least one material whose electric resistance is adjusted to a predetermined range.
[0027]
Further, the thickness of the cylinder 12 is arbitrarily set in accordance with the hardness and pressure resistance of the cylinder 12 (thickness capable of withstanding a so-called pinhole leak). Therefore, the thickness is not particularly limited.
[0028]
Next, the coil 14 will be described. The coil 14 preferably has a spiral shape or a mesh shape in which spirals are alternately combined.
As the coil 14, a coil obtained by processing a conductive material formed of a round wire and a flat wire (having a rectangular cross section) into a spiral shape or a mesh shape is preferably used.
As a material for forming the coil 14, metals such as stainless steel, copper, aluminum, nickel, zinc, tin, lead, tungsten, piano wire, and titanium alloy are preferably used. Further, for example, carbon, titanium, tin, zinc Also, a material provided with a conductive material such as aluminum, copper, iron, etc., that is, a material provided with conductivity to a material other than metal is preferably used.
[0029]
The distance between the coils 14 is preferably 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, and even more preferably 0.3 mm or less. If the distance between the coils 14 exceeds 1 mm, the amount of current flowing to the cylinder 14 will be partially different, and a uniform electric field may not be formed.
The diameter of the coil 14 is preferably 0.3 to 1 mm. If the diameter of the coil 14 exceeds 1 mm, the rigidity increases, and the ability to absorb vibration, which will be described later, may be reduced. On the other hand, if the diameter of the coil 14 is less than 0.3 mm, the outer diameter is not maintained, and when used in a process cartridge or an image forming apparatus described later, it is difficult to form a stable nip with respect to the image carrier. There is a risk.
[0030]
The elastic modulus of the coil 14 is preferably from 10 MPa to 1000 MPa, and more preferably from 50 MPa to 500 MPa. If the modulus of elasticity of the coil 14 exceeds 1000 MPa, the rigidity is increased, and the ability to absorb vibration described below may be reduced. On the other hand, if the elastic modulus of the coil 14 is less than 10 MPa, the outer diameter is not maintained, and when used in a process cartridge or an image forming apparatus described later, it may be difficult to form a stable nip with respect to the image carrier. There is.
[0031]
Further, as described above, the electrophotographic roller 10 in FIG. 1 has solid members 16 at both ends of the coil 14. By having the solid member 16, it can be easily installed in a process cartridge and an image forming apparatus described later.
The material for forming the solid member 16 is not particularly limited, and a material for forming the coil 14 or a material for forming the cylinder 12 can be preferably used.
[0032]
On the other hand, FIG. 2 shows an electrophotographic roller 10 having a hook 18 that can be connected to a rotatable drive as a member capable of transmitting a rotational motion to the coil. FIG. 2 is a side sectional view showing another embodiment of the electrophotographic roller of the present invention.
In FIG. 2, by connecting the hook 18 to a rotatable drive unit or the like, it can be used in the same manner as the solid member 16. The material for forming the hook 18 is not particularly limited, and a material for forming the coil 14 can also be preferably used.
[0033]
A state in which the electrophotographic roller 10 having hooks 18 at both ends of the coil 14 is installed in a process cartridge or an image forming apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a first embodiment in a state where the electrophotographic roller of the present invention is installed in a process cartridge or an image forming apparatus.
In FIG. 3, the hook 18 is connected to the driving unit 20. The electrophotographic roller 10 is in contact with the image carrier 22. By rotating the drive unit 20 in the direction of the arrow, the electrophotographic roller 10 can be rotated in conjunction therewith.
Further, by applying a force to the hook 18, the tension applied to the coil 14 can be changed, and the electrophotographic roller 10 can be easily vibrated as described later.
The effect of the electrophotographic roller of the present invention having hooks 18 at both ends of the coil 14 has been described with reference to FIG. The same effect can be obtained with an electrophotographic roller.
In the electrophotographic roller 10 shown in FIGS. 2 and 3, the other points are the same as those of the electrophotographic roller 10 shown in FIG. 1, and the same reference numerals are given and the description is omitted.
[0034]
The electrophotographic roller of the present invention can absorb the electric field vibration when an AC voltage is applied by the coil 14 included in the cylinder 12. This is because, when an AC voltage is superimposed and applied on a DC voltage which has become mainstream in recent years, the coil 14 absorbs vibration generated according to a frequency twice as high as the frequency of application of the AC voltage. Sound can be reduced. This is particularly effective when used as a charging roller.
[0035]
Further, since the electrophotographic roller of the present invention has a simple configuration including the coil 14 and the cylinder 12 which are conductive, variations in electric resistance are extremely small. This feature is a so-called DC charging in which only a DC voltage is applied, and a very superior characteristic when used as a transfer roller. In particular, since DC charging is possible, the amount of wear of the image carrier can be drastically reduced, and the life of the image carrier can be extended.
[0036]
Further, in the electrophotographic roller of the present invention, it is preferable that the coil 14 vibrates due to a change in tension applied to the coil 14. By vibrating the coil 14 due to a change in tension applied to the coil 14, the cylinder 12 can be vibrated. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a state in which the cylinder 12 of the electrophotographic roller of the present invention vibrates.
In FIG. 4, since the coil 14 vibrates due to a change in tension, the tension applied to the coil 14 can be changed by applying a force to the hook 18, and as a result, the coil 14 vibrates. Further, since the cylinder 12 is made of an elastic material, the cylinder 12 itself vibrates when the coil 14 vibrates.
[0037]
As described above, when the electrophotographic roller of the present invention is used for a long period of time, external additives and paper dust adhere to and accumulate on the surface thereof. It is possible to shake off external additives, paper powder, and the like that have adhered and accumulated on the surface. As a result, the electrophotographic roller of the present invention can drastically reduce or eliminate the accumulation of deposits on its appearance even after long-term use, and can maintain its performance for a long time.
The other points of the electrophotographic roller 10 shown in FIG. 4 are the same as those of the electrophotographic roller 10 shown in FIG. 1, and the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted. The method of changing the tension applied to the coil 14 is not particularly limited as long as the cylinder 12 vibrates.
As described above, the electrophotographic roller 10 having the hooks 18 at both ends of the coil 14 has been described as an example. However, the same effect can be obtained when the solid member 16 is provided instead of the hook 18.
[0038]
<Process cartridge>
The electrophotographic roller of the present invention of the present invention can be preferably used for a process cartridge. Here, the process cartridge is a component in which some of the components of the image forming apparatus are incorporated into the cartridge for the purpose of replacing the consumable parts of the image forming apparatus in a timely manner so that the replacement operation can be easily performed. The process cartridge is traded in a state of being mounted in the image forming apparatus, and is also traded alone as a replacement part or a repair part.
[0039]
The process cartridge of the present invention includes at least the above-described electrophotographic roller of the present invention as any member of a conductive or semiconductive roller, and is configured to be detachable from an image forming apparatus. The components other than the electrophotographic roller that can be incorporated in the process cartridge are not particularly limited, and conventionally known components can be employed without any problem.
[0040]
The process cartridge of the present invention uses the electrophotographic roller of the present invention as any member of a conductive or semiconductive roller. By using the electrophotographic roller of the present invention, unpleasant and harsh charging noise can be reduced, and the life of the image carrier can be extended.
[0041]
<Image forming apparatus>
The image forming apparatus of the present invention uses the electrophotographic roller of the present invention as any member of a conductive or semiconductive roller in an electrophotographic apparatus for forming a toner image on a recording material by an electrophotographic method. is there.
Hereinafter, a specific embodiment will be described.
[0042]
(Aspect A)
Embodiment A of the image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus including at least an image carrier and a charging unit that contacts the image carrier and charges the surface thereof, wherein the charging unit includes the above-described electronic device of the present invention. It is a photo roller.
[0043]
According to this aspect, unpleasant and unpleasant charging noise can be reduced, and the life of the image carrier can be extended.
[0044]
In the charging means of the type applying only a DC voltage, it is desired to eliminate the variation of the electric resistance of the entire electrophotographic roller in a higher dimension, and therefore, in this embodiment, the voltage applied to the charging means is a direct current. This is particularly effective when it is a voltage.
[0045]
(Aspect B)
An aspect B of the image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus including at least an image carrier and a transfer unit that contacts the image carrier and transfers a toner image on a surface of the image carrier to a transfer material. The electrophotographic roller of the present invention described above.
[0046]
According to this aspect, unpleasant and unpleasant charging noise can be reduced, and the life of the image carrier can be extended.
[0047]
(Aspect C)
Aspect C of the image forming apparatus of the present invention includes a primary transfer unit that transfers at least an image carrier and a toner image on the surface of the image carrier to an intermediate transfer body, and transfers the toner image on the intermediate transfer body to a transfer material. An image forming apparatus comprising: a primary transfer unit and / or the secondary transfer unit is the electrophotographic roller of the present invention described above.
[0048]
According to this aspect, unpleasant and unpleasant charging noise can be reduced, and the life of the image carrier can be extended.
[0049]
As described above, the image forming apparatus of the present invention has been described with three aspects. However, the configuration other than the charging unit or the transfer unit employing the electrophotographic roller of the present invention is the same as that of the electrophotographic image forming apparatus. Known configurations can be applied to each configuration without any problem.
[0050]
That is, for example, as the image carrier, a ceramic photoconductor conventionally known as a photoconductor, an organic photoconductor (OPC) having an organic photoconductive layer formed thereon, or the like can be applied without any problem. The same applies to the intermediate transfer member, and further to the charging member, transfer member, primary transfer means or secondary transfer means which does not employ the electrophotographic roller of the present invention.
[0051]
In addition, the image forming apparatus of the present invention requires components other than those described above, such as a latent image forming device, a developing device, a cleaning device, a discharging device, a paper feeding device, a conveying device, and an image controlling device. Conventionally known ones are appropriately adopted accordingly. Of course, these configurations are not limited in the present invention.
[0052]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(Example 1)
As a cylinder for forming the outer layer, after adding an ion conductive agent to epichlorohydrin rubber and sufficiently kneading the same, a seamless tube having an inner diameter of 14.0 mm, a thickness of 300 µm, and a length of 320 mm was prepared using an extruder.
A stainless steel shaft having an outer diameter of 13.9 mm is inserted into the obtained seamless tube, and the stainless steel shaft is sandwiched between two metal flat plates. The resistance was measured. As a result, the electric resistance of the obtained seamless tube was 4 × 10 ⁵ Ω.
Further, a part of the obtained seamless tube was cut off, and the hardness in the thickness direction was measured using a micro rubber hardness meter (MD-1) manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd. As a result, the hardness of the obtained seamless tube was 52 °.
Furthermore, the 10-point average roughness (Rz) at arbitrary 20 places of the obtained es-seamless tube was measured. The average value of the 10-point average roughness (Rz) at each location was 3 μm.
[0053]
Separately, a coil made by processing a stainless steel round wire (diameter φ 0.3 mm) into a spiral, outer diameter φ 14.1 mm, length 320 mm, distance between the round wires 0.1 mm, and both ends into a hook shape. Was prepared.
The obtained coil was press-fitted into the above-mentioned seamless tube to produce an electrophotographic roller of the present invention.
[0054]
The hooks at both ends of the obtained electrophotographic roller of the present invention are connected to the charging roller driving unit of a color laser printer (trade name: DocuPrint C830) manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd., and charged so that no gap is formed on the photoconductor. It was arranged as a roller.
[0055]
The charging noise was measured in an anechoic chamber (35 db or less) by using DocuPrint C830 having the electrophotographic roller of the present invention as the charging roller thus manufactured. As the applied bias, an AC voltage of 2000 vpp was applied to a DC voltage of -700 V, and the frequency of the AC voltage was changed from 500 to 2000 Hz. As a result, the charging noise was 50 dB or less at any frequency. In this experiment, only the charging roller was operated.
[0056]
Next, using DocuPrint C830 having the electrophotographic roller of the present invention as a charging roller, a high temperature / high humidity environment (temperature 28 ° C., humidity 85% Rh), a low temperature / low humidity environment (temperature 10 ° C., humidity 15%) Rh) and a standard environment (temperature 22 ° C., humidity 55% Rh), an image output test of 50,000 sheets was performed. In this case, the applied bias was such that a DC voltage of -700 V and an AC voltage of 2000 vpp were superimposed and applied at a frequency of 1200 Hz. Also, at this time, every time 10,000 images were printed, a force to expand and contract the hooks at both ends of the charging roller was intermittently applied for 10 seconds to vibrate the charging roller.
As a result, there was no problem with the initial and 50,000th images in any environment. The surface of the charging roller was very little stained, and there was almost no difference in the electrical resistance of the charging roller between the initial stage and the endurance test of 50,000 sheets.
[0057]
(Example 2)
The DocuPrint C830 having the electrophotographic roller of the present invention is used as the charging roller manufactured in Example 1. The high temperature / high humidity environment (temperature 28 ° C., humidity 85% Rh), the low temperature / low humidity environment (temperature 10 ° C., humidity) An image output test of 50,000 sheets was performed in an environment of 15% Rh) and a standard environment (temperature 22 ° C., humidity 55% Rh). Here, the applied bias used was a DC bias of -1300 V only. Also, at this time, every time 10,000 images were printed, a force to expand and contract the hooks at both ends of the charging roller was intermittently applied for 10 seconds to vibrate the charging roller.
As a result, there was no problem in the initial and 50,000th sheet images under any environment, no abnormality such as filming of the toner was observed on the photoconductor, and the CT layer (charge transport layer) of the photoconductor was not observed. The amount of shaving was a very small amount of 3 μm at maximum in a low-temperature / low-humidity environment (temperature: 10 ° C., humidity: 15% Rh). The surface of the charging roller was very little stained, and there was almost no difference in the electrical resistance of the charging roller between the initial stage and the endurance test of 50,000 sheets.
[0058]
【The invention's effect】
The present invention can provide an electrophotographic roller that has a large effect of reducing unpleasant and unpleasant charging noise, has a simple configuration, and can drastically reduce the amount of wear of the image carrier. Further, a process cartridge and an image forming apparatus including the electrophotographic roller can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of an electrophotographic roller of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view showing another embodiment of the electrophotographic roller of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a first embodiment in a state where the electrophotographic roller of the present invention is installed in a process cartridge or an image forming apparatus.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a state in which a cylinder 12 of the electrophotographic roller of the present invention vibrates.
[Explanation of symbols]
10. Electrophotographic roller of the present invention
12 cylinder
14 coils
16 Solid parts
18 hooks
20 drive unit
22 Image carrier

Claims

外層を形成する弾性体からなる円筒と、該円筒に内包されたコイルとを備えてなることを特徴とする電子写真用ローラ。An electrophotographic roller, comprising: a cylinder formed of an elastic body forming an outer layer; and a coil included in the cylinder.

前記コイルが、スパイラル形状又はメッシュ形状であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真用ローラ。The roller according to claim 1, wherein the coil has a spiral shape or a mesh shape.

前記コイルが、円形状又は平板状からなる導電性材料をスパイラル形状又はメッシュ形状に加工して得られたコイルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真用ローラ。3. The electrophotographic roller according to claim 1, wherein the coil is a coil obtained by processing a circular or flat conductive material into a spiral shape or a mesh shape. 4.

前記コイルが、金属、又は金属以外の材料に導電性を付与した材料からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電子写真用ローラ。The electrophotographic roller according to any one of claims 1 to 3, wherein the coil is made of a metal or a material obtained by imparting conductivity to a material other than a metal.

前記コイルの両端部に、回転運動を該コイルに伝達することが可能な部材を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電子写真用ローラ。The electrophotographic roller according to any one of claims 1 to 4, further comprising a member capable of transmitting a rotational motion to the coil at both ends of the coil.

前記部材が、中実部材であることを特徴とする請求項５に記載の電子写真用ローラ。The electrophotographic roller according to claim 5, wherein the member is a solid member.

前記部材が、回転可能な駆動部に連結可能なフックであることを特徴とする請求項５に記載の電子写真用ローラ。The electrophotographic roller according to claim 5, wherein the member is a hook connectable to a rotatable driving unit.

前記コイルが、コイルにかかる張力の変化により振動することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電子写真用ローラ。The electrophotographic roller according to any one of claims 1 to 7, wherein the coil vibrates due to a change in tension applied to the coil.

帯電ローラであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の電子写真用ローラ。The electrophotographic roller according to any one of claims 1 to 8, wherein the roller is a charging roller.

転写ローラであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の電子写真用ローラ。The electrophotographic roller according to any one of claims 1 to 8, wherein the roller is a transfer roller.

少なくとも請求項１〜１０の何れか１項に記載の電子写真用ローラを備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。A process cartridge comprising at least the electrophotographic roller according to any one of claims 1 to 10.

少なくとも、像担持体と、該像担持体に接触しその表面を帯電する帯電手段と、を備える画像形成装置であって、
前記帯電手段が請求項９に記載の電子写真用ローラであることを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus including at least an image carrier and a charging unit that contacts the image carrier and charges a surface thereof,
An image forming apparatus, wherein the charging unit is the electrophotographic roller according to claim 9.

少なくとも、像担持体と、該像担持体に接触しその表面のトナー像を転写材に転写する転写手段と、を備える画像形成装置であって、
前記転写手段が請求項１０に記載の電子写真用ローラであることを特徴とする画像形成装置。At least, an image forming apparatus comprising: an image carrier; and a transfer unit that contacts the image carrier and transfers a toner image on a surface of the image carrier to a transfer material.
An image forming apparatus, wherein the transfer unit is the electrophotographic roller according to claim 10.

像担持体と、該像担持体の表面のトナー像を中間転写体に転写する１次転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する２次転写手段と、を備える画像形成装置であって、
前記１次転写手段及び／又は前記２次転写手段が、請求項１０に記載の電子写真用ローラであることを特徴とする画像形成装置。An image comprising an image carrier, a primary transfer unit for transferring a toner image on the surface of the image carrier to an intermediate transfer body, and a secondary transfer unit for transferring the toner image on the intermediate transfer body to a transfer material A forming device,
An image forming apparatus, wherein the primary transfer unit and / or the secondary transfer unit is the electrophotographic roller according to claim 10.