JPH10161390A - 帯電部材及び帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラウン量の不足による帯電部材の長手方向
の帯電ムラによる画像欠陥を、コストアップすることな
く解決できる帯電部材及び該帯電部材を有する帯電装置
を提供する。 【解決手段】 弾性体からなる層弾性層に、シームレス
チューブを１層または複数層被覆してなるクラウン形状
の帯電部材において、前記弾性体がクラウン形状であ
り、前記シームレスチューブがストレート形状であっ
て、予め付与する前記弾性体のクラウン量が、前記シー
ムレスチューブ被覆後の前記帯電部材として必要なクラ
ウン量よりも大きい帯電部材及び該帯電部材を有する帯
電装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に電子写真画像
形成装置に用いられる帯電部材及び該帯電部材を有する
帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機、同プリンタ及び静電記
録装置等の電子写真画像形成装置は、像担持体を帯電す
る一次帯電手段、像担持体上の現像剤を被印刷物上に引
き寄せる転写手段等というような、被帯電物を均一に帯
電する手段を含んでいる。

【０００３】その際用いられる帯電法として、従来のコ
ロナ帯電法よりもオゾン発生量が大幅に少ない接触式帯
電法が検討され一部において実用化されている。

【０００４】図１に接触式帯電部材の一例の断面図を、
図２に弾性体の一例の断面図を示す。また、図３に接触
式帯電装置を用いた画像形成装置（複写機）の概略構成
図を示す。

【０００５】帯電部材２は、電源３より直流電圧あるい
は直流電圧と交流電圧の重畳電圧等の振動電圧を印加す
る導電性剛体である芯金２ａ、弾力性を付与する導電性
弾性層２ｂからなり、必要に応じて帯電部材の抵抗を制
御する抵抗制御層２ｃや被帯電体と接触する表面層であ
る被覆層２ｄ等が弾性層２ｂの外側に設けられる。該帯
電部材２は、押圧手段（不図示）により所定の当接力を
もって被帯電体１に当接している。図３の画像形成装置
において、帯電部材２と被帯電体１はそれぞれ矢印の方
向に回転し、電源３により印加される電圧により帯電部
材２が当接する被帯電体の感光層１ｂが帯電し、それは
露光工程４及び現像工程５を経て感光層１ｂ上の画像と
なり、転写工程６において被印刷物７上に転写された画
像を形成する。８は感光層１ｂの清掃工程を示す。１ａ
は導電性支持体である。

【０００６】接触式帯電法とは、電圧を印加した帯電部
材２を被帯電体１に当接させて被帯電体１を帯電させる
ものであるため、帯電領域に渡り帯電部材２と被帯電体
１を均一に当接させることが重要である。

【０００７】また、帯電部材２はドラム形状やベルト形
状の面移動する被帯電体１に接触しているため、帯電部
材２が固定されていると、当接部で摩耗や傷が発生する
恐れがある。この問題を解決するには、帯電部材２を円
柱状や円筒状のローラー形状とし、回転自在として被帯
電体１に従動させることが一般的である。

【０００８】ここで、被帯電体１に帯電部材２を当接さ
せる押圧力は、その当接線上または当接帯上に均一にか
けることが理想であるが、上記の述べたとおり帯電部材
２が回転自在であるため、該当接線または該当接帯の両
端にのみ押圧力をかけ、その中央部には押圧力をかけら
れない場合が多い。

【０００９】上記のように両端のみに押圧力をかける場
合、帯電部材２のたわみにより中央部の当接力が両端部
よりも弱くなり、中央部と両端部では帯電量が異なって
しまい、帯電部材２の長手方向の帯電ムラによる画像欠
陥が発生するという欠点がある。そこで、たわみ量に相
当する分だけ、帯電部材の中央部の径１１を端部の径１
２より太くするという所謂クラウン形状が検討され一部
において実施されている。

【００１０】回転自在の帯電部材２の構成は、芯金２
ａ、帯電部材２に弾性を与える弾性層２ｂ、弾性層２ｂ
から可塑剤などがブリードアウトすることを防止するし
み出し防止層、電極層あるいは帯電部材２の電気特性を
支配する抵抗制御層２ｃ、及び感光体等の被帯電体１に
傷や汚染を与えないために設けられた表面層２ｄといっ
た機能分離された各層を必要に応じ複数用いることが一
般的である。

【００１１】前記弾性層２ｂの製造方法としては、未加
硫ゴムを金型内で加硫する方法、加硫缶内で発泡加硫さ
せる方法等が知られている。

【００１２】前記しみ出し防止層、電極層あるいは抵抗
制御層２ｃ、及び表面層２ｄの製造方法としては、ディ
ップコート法及びロールコート法等塗工液を用いる方法
が一般的である。

【００１３】しかしながら、塗工液をコートする方法は
乾燥が必要なため、乾燥炉の設備投資、乾燥工程追加に
よる工数アップ等の理由により、コストが高いという問
題があった。

【００１４】また、帯電部材２への要求が高まるにつ
れ、積層する数が多くなる傾向にある。コート数を増や
す場合、層の数だけ乾燥工程が必要となるので、そのコ
ストアップが大きな問題となっている。

【００１５】そこで最近では、シームレスチューブを弾
性体２ｂに被覆するだけで得られる、乾燥不要の帯電部
材２が検討されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような弾性体２ｂにシームレスチューブを１層若しくは
複数被覆してなる帯電部材２をクラウン形状とするに
は、以下のような問題がある。

【００１７】チューブ被覆タイプの帯電部材２をクラウ
ン形状とする方法において、弾性体２ｂをクラウン形状
とし、シームレスチューブをストレート形状とする場
合、チューブ被覆タイプの帯電部材２ではシームレスチ
ューブの被覆により弾性体２ｂが圧縮されるため、弾性
体２ｂをクラウン形状とすると端部と中央部で圧縮率が
異なり、弾性体に付与したクラウン形状が保たれず、被
覆後のクラウン量は弾性体に付与したクラウン量よりも
小さくなってしまうという問題がある。なお、ここでい
うクラウン量とは、中央部の直径から端部の直径を引き
算した結果を言う。

【００１８】本発明の目的は、上記のようなクラウン量
の不足による帯電部材の長手方向の帯電ムラによる画像
欠陥を、コストアップすることなく解決できる帯電部材
及び帯電装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、弾性体
からなる層弾性層に、シームレスチューブを１層または
複数層被覆してなるクラウン形状の帯電部材において、
前記弾性体がクラウン形状であり、前記シームレスチュ
ーブがストレート形状であって、予め付与する前記弾性
体のクラウン量が、前記シームレスチューブ被覆後の前
記帯電部材として必要なクラウン量よりも大きいことを
特徴とする帯電部材である。

【００２０】また、本発明は、帯電部材に電圧を印加し
て被帯電体を帯電する帯電装置において、上記帯電部材
を有する帯電装置である。

【００２１】

【発明の実施の形態】発明者は、先に述べた帯電部材２
の長手方向の帯電ムラが、帯電部材２を被帯電体１に当
接させる押圧力が両端荷重であるために発生する帯電部
材２のたわみに起因することに着目し、たわみ量に相当
する分だけ、帯電部材２の中央部の径１１を端部の径１
２より太くするという所謂クラウン形状をシームレスチ
ューブ被覆タイプの帯電部材２に導入することを考案
し、検討した。

【００２２】帯電部材２に付与するクラウン量は、帯電
部材２の長さ、硬度及び押圧力にもよるが、概略は帯電
部材２の長さの千分の１前後である。ここでいうクラウ
ン量とは、中央部の直径から端部の直径を引き算した結
果を言う。一例として、Ａ４サイズのページプリンター
の場合、帯電部材２の長さが２００〜２５０ｍｍ程度な
ので、帯電部材２として必要なクラウン量１３は数百μ
ｍ程度となることが一般的である。

【００２３】シームレスチューブ被覆タイプの帯電部材
２をクラウン形状とする方法は大きく２つに分かれる。
１番目は、弾性体２ｂをストレート形状とし、被覆する
シームレスチューブの肉厚を長手方向の端部より中央部
で厚くするという方法である。２番目は、本発明にあた
る弾性体２ｂをクラウン形状とし、被覆するシームレス
チューブはストレート形状であるという方法である。

【００２４】シームレスチューブは、一般に押出成形で
製造される。押出成形は連続成形であるため、肉厚を連
続的に精度良く変更することが困難である。従って、１
番目のチューブの肉厚を調節する方法は、押出成形では
事実上不可能である。また、抵抗制御層２ｃに用いるシ
ームレスチューブは、抵抗に肉厚依存性があるので、端
部と中央部で数百μｍも肉厚を調節してしまうと、端部
と中央部で大幅に抵抗が異なってしまうという問題も生
じる。

【００２５】これに対し、第２の方法では、弾性体２ｂ
をクラウン形状とするので、シームレスチューブはスト
レート形状のままで良く、押出成形により製造すること
が可能である。弾性体２ｂをクラウン形状にする方法と
しては、金型を予めクラウン形状にしておく、研磨によ
りクラウン形状を形成する等の方法がある。ここで、弾
性体２ｂに付与するクラウン量を、帯電部材として所望
するクラウン量よりも大きくしておけば、シームレスチ
ューブ被覆によって、端部と中央部が個々の圧縮率によ
って圧縮され、結果的に帯電部材２として所望するクラ
ウン形状が得られる。

【００２６】本発明に適用できる帯電部材２のうち、芯
金２ａ上に設ける弾性体２ｂとしては、シリコーンゴム
に導電性カーボンを分散させた導電性弾性体等を用いる
ことができる。導電性弾性体は、イソプレンゴム、スチ
レンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレ
ンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、フ
ッソゴム、エチレンプロピレンゴム及びエピクロルヒド
リンゴム等の、ゴム類及び熱可塑性エラストマーに、グ
ラファイト、金属微粉末及び金属酸化物等の導電性物質
を適量添加して作成してもよい。

【００２７】該弾性体２ｂは、インジェクション成形機
を用い、クラウン形状の金型内で成形と同時に加硫して
作成することができる。その他の方法として、発泡剤を
添加して加硫缶内で加硫と同時に発泡させてなるスポン
ジ状に成形したり、熱可塑性エラストマーをチューブ状
に押し出して芯金２ａに圧入して作成し、研磨によりク
ラウン形状に成形してもよい。

【００２８】該弾性体からなる弾性層２ｂの上に、必要
に応じ、シームレスチューブよりなる抵抗制御層２ｃや
表面層２ｄを設ける。シームレスチューブは、被覆方法
により熱収縮性チューブと非熱収縮性チューブとに大別
されるが本発明はそのいずれにも適用できる。

【００２９】熱収縮性チューブを用いる場合は、被覆さ
れる物の最大外径より大きい内径に熱収縮チューブを作
成し、その内側に被覆される物を挿入し熱を加え、チュ
ーブを収縮させて被覆される物と一体化する。

【００３０】非熱収縮性チューブを用いる場合は、熱可
塑性スチレンエラストマー、熱可塑性ウレタンエラスト
マー、熱可塑性オレフィンエラストマー、熱可塑性アミ
ド系エラストマー及び熱可塑性ポリエステル・エラスト
マー等の熱可塑性エラストマーチューブ及びそれらのポ
リマーアロイをベースレジンとし、使用する目的に応じ
導電剤等の添加剤を配合する。こうして得られた配合物
を押出し成形により、被覆される物の最小外径よりも小
さい内径のチューブに押出し成形し、非熱収縮性チュー
ブを得る。該チューブを前記被覆される物に被覆する際
には、エア等を該チューブの内側に吹き込み、被覆され
る物の最大外径よりも大きい内径となるまで該チューブ
を膨らませつつ、被覆される物を挿入しエア圧等の拡幅
手段を遮断すると、該チューブが持つ弾性により初期内
径に戻ろうとし、該チューブと前記被覆される物は密着
し、一体化する。

【００３１】こうして得られた、クラウン形状の弾性体
２ｂにストレート形状のシームレスチューブを被覆した
帯電部材２は、チューブ被覆後もクラウン形状を有する
が、必ずしも弾性体２ｂに付与したクラウン形状とチュ
ーブ被覆後のクラウン量と一致するとは限らず、被覆す
るチューブの硬度や被覆方法にもよるが、弾性体２ｂに
付与したクラウン量よりも小さくなるため、帯電部材２
として所望するクラウン量よりも大きめのクラウン量を
予め弾性体２ｂに付与しておく必要がある。 ［実施例］効果の詳細を以下の実施例を用いて説明す
る。なお、実施例は接触式の帯電ローラーを用いて説明
しているが、本発明は本実施例に限定されるものではな
い。 ［実施例１］（弾性体の作成）導電性カーボンを分散さ
せたＥＰＤＭゴムに、加硫剤と発泡剤を２本ロールで配
合し、押出し成形にてチューブ状に成形した。このチュ
ーブ状成形物を加硫缶内で発泡させたところ、長さ２４
０ｍｍ、内径５ｍｍ、外径１５ｍｍのスポンジチューブ
が得られた。

【００３２】（芯金と弾性体の接着）前記スポンジチュ
ーブの内側に、接着剤を塗布した長さ２４０ｍｍ、外径
６ｍｍの芯金を挿入し、熱オーブン内で芯金と弾性体を
接着し弾性層を形成した。

【００３３】（弾性層の長さの調整）突っ切りにより、
芯金の両端が１０ｍｍづつ残るように、スポンジ弾性層
を長さ２２０ｍｍに調整した。

【００３４】（弾性層のクラウンの作成）この芯金付き
弾性層を研磨により、端部外径１０．７０ｍｍ、中央部
外径１１．３５ｍｍに仕上げ、クラウン付き弾性層を作
成した。弾性層のクラウン量は６５０μｍである。

【００３５】（抵抗制御層の作成）導電性カーボンを分
散させた熱可塑性ウレタンエラストマーを押出し成形に
より、内径１０．２ｍｍ、厚み４００μｍのシームレス
チューブに成形し抵抗制御層となるシームレスチューブ
を得た。

【００３６】（表面層の作成）導電性カーボンを分散さ
せた熱可塑性スチレンエラストマーを押出し成形によ
り、内径１０．５ｍｍ、厚み２５０μｍのシームレスチ
ューブに成形し表面層となるシームレスチューブを得
た。

【００３７】（抵抗制御層と表面層の被覆）上記抵抗制
御層の内径をエアーで拡幅し、前記弾性層をその内側に
挿入し、エアーを遮断して、弾性層に抵抗制御層を被覆
した。同様に、表面層も抵抗制御層上に被覆した。

【００３８】以上のようにして３層構成の帯電部材を作
成し、その外径を測定したところ、端部で１１．７５ｍ
ｍ、中央部で１１．９５ｍｍとなり、そのクラウン量は
２００μｍであった。

【００３９】この接触式帯電部材を感光体に当接させ、
芯金両端部に５００ｇづつの押圧力をかけてなる接触式
帯電装置を得た。

【００４０】この接触式帯電装置を画像形成装置に組み
込み画像評価を行なったところ、画像は帯電領域全長に
渡り良好であった。更に、画像評価を続行したところ、
Ａ４サイズ１万枚を印刷しても、その画像に劣化は見ら
れず大変良好であった。

【００４１】［実施例２］ （弾性体の作成）実施例１に同じ。

【００４２】（芯金と弾性体の接着）実施例１に同じ。

【００４３】（弾性層の長さの調整）実施例１に同じ。

【００４４】（弾性層のクラウンの作成）この芯金付き
弾性層を研磨により、端部外径１１．１０ｍｍ、中央部
外径１１．３５ｍｍに仕上げ、クラウン付き弾性層を作
成した。弾性層のクラウン量は２５０μｍである。

【００４５】（抵抗制御層の作成）実施例１に同じ。

【００４６】（表面層の作成）実施例１に同じ。

【００４７】（抵抗制御層と表面層の被覆）実施例１に
同じ。

【００４８】以上のようにして３層構成の帯電部材を作
成し、その外径を測定したところ、端部で１１．８５ｍ
ｍ、中央部で１１．９５ｍｍとなり、そのクラウン量は
１００μｍであった。

【００４９】この接触式帯電部材を感光体に当接させ、
芯金両端部に５００ｇづつの押圧力をかけてなる接触式
帯電装置を得た。

【００５０】この接触式帯電装置を画像形成装置に組み
込み画像評価を行なったところ、画像は帯電領域全長に
渡り良好であった。更に、画像評価を続行したところ、
Ａ４サイズ８千枚を経過したころから帯電不良による軽
微な画像不良が低温（１５℃）低湿（１０％ＲＨ）環境
で発生した。帯電部材を観察したところ、帯電部材の中
央部にのみ現像剤が堆積していた。実用上は問題ないも
ののクラウン量が不足気味で合ったことが原因である。

【００５１】［比較例１］ （弾性体の作成）実施例１に同じ。

【００５２】（芯金と弾性体の接着）実施例１に同じ。

【００５３】（弾性層の長さの調整）実施例１に同じ。

【００５４】（弾性層のクラウンの作成）この芯金付き
弾性層を研磨により、端部外径１１．２５ｍｍ、中央部
外径１１．３５ｍｍに仕上げ、クラウン付き弾性層を作
成した。弾性層のクラウン量は１００μｍである。

【００５５】（抵抗制御層の作成）実施例１に同じ。

【００５６】（表面層の作成）実施例１に同じ。

【００５７】（抵抗制御層と表面層の被覆）実施例１に
同じ。

【００５８】以上のようにして３層構成の帯電部材を作
成し、その外径を測定したところ、端部で１１．９２ｍ
ｍ、中央部で１１．９５ｍｍとなり、そのクラウン量は
３０μｍであった。

【００５９】この接触式帯電部材を感光体に当接させ、
芯金両端部に５００ｇづつの押圧力をかけてなる接触式
帯電装置を得た。

【００６０】この接触式帯電装置を画像形成装置に組み
込み画像評価を行なったところ、画像は帯電領域全長に
渡り良好であった。更に画像評価を続行したところ、Ａ
４サイズ２千枚を経過したころから帯電不良による軽微
な画像不良が低温（１５℃）低湿（１０％ＲＨ）環境で
発生し、５千枚経過時点では画像不良が顕著となり評価
続行を断念した。帯電部材を観察したところ、帯電部材
の中央部に激しく現像剤が堆積していた。実用に供せな
いレベルである。

【００６１】［比較例２］ （弾性体の作成）実施例１に同じ。

【００６２】（芯金と弾性体の接着）実施例１に同じ。

【００６３】（弾性層の長さの調整）実施例１に同じ。

【００６４】（弾性層のクラウンの作成）この芯金付き
弾性層を研磨により、端部外径、中央部外径、共に１
１．３５ｍｍに仕上げ、クラウンなしのストレート弾性
層を作成した。

【００６５】（抵抗制御層の作成）実施例１に同じ。

【００６６】（表面層の作成）実施例１に同じ。

【００６７】（抵抗制御層と表面層の被覆）実施例１に
同じ。

【００６８】以上のようにして３層構成の帯電部材を作
成し、その外径を測定したところ、端部、中央部、共に
１１．９５ｍｍとなり、帯電部材としてもストレート形
状となった。

【００６９】この接触式帯電部材を感光体に当接させ、
芯金両端部に５００ｇづつの押圧力をかけてなる接触式
帯電装置を得た。

【００７０】この接触式帯電装置を画像形成装置に組み
込み画像評価を行なったところ、初期より帯電不良によ
る画像不良が常温常湿環境でも発生したため、ただちに
帯電部材と感光体の当接状況を観察したところ、帯電部
材の中央部が約３０ｍｍに渡り浮いており、正常に帯電
していないことが判明した。

【００７１】以上より、実施例に示す構成の帯電部材と
してのクラウン量は、実施例２の１００μｍ以上必要
で、好ましくは実施例１の２００μｍ必要であることが
明らかである。また、チューブ被覆タイプの帯電部材で
は、比較例１に示す如く、帯電部材として最低限必要な
１００μｍのクラウン量を弾性層に付与しても、チュー
ブ被覆後は３０μｍ程度のクラウン量に圧縮され、クラ
ウン不足を原因とする画像不良を招く原因となることが
明らかとなった。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、弾性体からなる層
弾性層に、シームレスチューブを１層または複数層被覆
してなるクラウン形状の帯電部材において、前記弾性体
がクラウン形状であり、前記シームレスチューブがスト
レート形状であって、予め付与する前記弾性体のクラウ
ン量が、前記シームレスチューブ被覆後の前記帯電部材
として必要なクラウン量よりも大きくしておくことによ
り、帯電部材として所望するクラウン量を付与すること
が可能になり、帯電部材の長手方向の帯電ムラによる画
像欠陥を、コストアップすることなく安価に解決でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接触式帯電部材の一例を示す断面図で
ある。

【図２】本発明に帯電部材の弾性層の一例を示す断面図
である。

【図３】本発明における接触式帯電装置を用いた画像形
成装置の一例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 被帯電体（像担持体） １ａ 導電性支持体 １ｂ 感光層 ２ 帯電部材 ２ａ 剛体（芯金） ２ｂ 弾性体（弾性層） ２ｃ 抵抗制御層 ２ｄ 被覆層 ３ 電源 ４ 露光工程 ５ 現像工程 ６ 転写工程 ７ 被印刷物 ８ 清掃工程 １１ 帯電部材の中央部外径 １２ 帯電部材の端部外径 ２１ 弾性体の中央部外径 ２２ 弾性体の端部外径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 鈴木 啓義 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 笛井 直喜 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 長田 弘行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性体からなる層弾性層に、シームレス
   チューブを１層または複数層被覆してなるクラウン形状
   の帯電部材において、前記弾性体がクラウン形状であ
   り、前記シームレスチューブがストレート形状であっ
   て、予め付与する前記弾性体のクラウン量が、前記シー
   ムレスチューブ被覆後の前記帯電部材として必要なクラ
   ウン量よりも大きいことを特徴とする帯電部材。
2. 【請求項２】 前記シームレスチューブが熱可塑性エラ
   ストマーチューブであることを特徴とする請求項１に記
   載の帯電部材。
3. 【請求項３】 帯電部材に電圧を印加して被帯電体を帯
   電する帯電装置において、前記帯電部材が請求項１また
   は２記載の帯電部材であることを特徴とする帯電装置。