JPH11237783A

JPH11237783A - 画像形成装置および帯電ローラ

Info

Publication number: JPH11237783A
Application number: JP5751798A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sakai; 宏明酒井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】帯電ローラによる感光ドラムの局所的なドラ
ム削れを防止し、感光ドラムの長寿命化を図る。【解決手段】帯電ローラ２１は、芯金上に表面がコー
トされた弾性層を有し、弾性層の端面を、その軸線に対
して傾斜するようにカットする。この端面の傾斜角は弾
性層の軸線の垂線に対して３〜４５゜になるように形成
し、帯電ローラ２１端部での局部的なドラム削れを分散
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機ある
いはプリンタなどとされる電子写真方式などを利用した
画像形成装置、および前記画像形成装置において像担持
体に帯電を行う帯電ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置の一例を、主に帯電
装置周辺の一構成を示す図９により説明する。

【０００３】図９において、像担持体としての感光ドラ
ム１はアルミシリンダとその表層に設けた有機感光体
（ＯＰＣ）層とからなり、Ａ３印字（印字幅２９７ｍ
ｍ）を行う装置の場合には、長さが３８０ｍｍ、外径が
３０ｍｍである。

【０００４】この感光ドラム１に圧接する形で帯電手段
としての帯電ローラ２が設けられている。帯電ローラ２
は直径８ｍｍの芯金５にゴム材を巻いた構成をなしてお
り、ゴム材の外径が１６ｍｍ、長さが３１０ｍｍであ
る。感光ドラム１への当接圧力は片側７００ｇｆであ
る。

【０００５】感光ドラム１への帯電は、感光ドラム１の
アルミシリンダ部と帯電ローラ芯金５間に電源３から直
流を重畳した交流バイアスを印加することにより行われ
る。印加するバイアスは、交流１０００Ｈｚ、１４００
μＡの定電流バイアスで電圧が２２００Ｖｐｐ程度、直
流バイアスが−７００Ｖの定電圧である。これにより、
感光ドラム１上の電位は暗電位（ＶＤ）−６８０Ｖに収
束し、安定した電位を得ることができる。

【０００６】帯電ローラ２により一様に帯電された感光
ドラム１は、感光ドラム１の軸線方向に走査される露光
光１６により露光される。このとき露光光１６は画像信
号に応じて点滅し、感光ドラム１上に静電潜像が形成さ
れる。露光された部分の電位は、明電位（ＶＬ）−２０
０Ｖとなる。

【０００７】静電潜像は現像ローラ１５により顕像化さ
れる。現像ローラ１５上には不図示の現像剤規制手段に
より、現像剤が薄層コートされている。現像ローラ１５
上の現像剤は、現像ローラや現像剤規制手段との摺擦に
より負に帯電している。現像ローラ１５は同様に不図示
のバイアス手段により、−５００Ｖのバイアスが印加さ
れている。このため、現像ローラ１５上のトナーは、感
光ドラム１上の明電位（ＶＬ）部に転移し、潜像が顕像
化されて現像剤（トナー）像が形成される。

【０００８】一方、感光ドラム１上の画像に合わせて不
図示の給紙装置により、転写材である紙１７が給紙され
てくると、感光ドラム１に圧接された転写ローラ１３と
で紙１７を挟持しながら搬送し、このとき、転写ローラ
１３には、不図示のバイアス手段により＋３ｋＶのバイ
アスが印加され、感光ドラム１上のトナー像が紙上に転
移し、転写が行われる。その後、紙１３上のトナー像は
不図示の定着手段により定着され、固定画像となる。

【０００９】感光ドラム１上に転写されずに残留した現
像剤は、カウンター方向に当接されたクリーニングブレ
ード１４により感光ドラム１からそぎ落とされ、感光ド
ラム１はクリーニングされる。そして再び感光ドラム１
は帯電工程に供される。

【００１０】また、このクリーニング工程では、感光ド
ラム１に付着した異物、例えば紙から出る紙粉やタルク
等（感光ドラムに現像剤が固着するドラム融着の原因と
なる）も同時に削りとってドラム融着を防止している。

【００１１】上記感光ドラム１および帯電ローラ２の層
構成を、図１０により詳細に説明する。

【００１２】帯電ローラ２は、その中心部から、直径が
８ｍｍの鉄製の丸棒にニッケルメッキを施した芯金５
と、その上層として、ヒドリンゴムあるいはＥＰＤＭ、
ウレタンゴム等に金属酸化物（ＴｉＯ２）等、カーボン
ブラックなどを分散し、加硫、成形もしくは発泡、加硫
して成形したソリッドもしくはスポンジの弾性層６とを
備えており、帯電ローラ２の全体硬度を下げる機能を備
えている。抵抗値は１０⁶ 〜１０⁸ Ωｃｍ、硬度はソリ
ッドでは４０〜６０゜、スポンジでは３０〜３５゜（ア
スカＣ硬度計１０００ｇｆ加重時）で、厚みは略３ｍｍ
である。

【００１３】さらに弾性層６の上層は電極層７であり、
弾性層６の抵抗ムラを収束させる働きがあり、水溶性ナ
イロンに導電性カーボンブラックを分散し、抵抗値を１
０⁴Ωｃｍとしたものを５μｍ膜厚で塗布したものであ
る。

【００１４】またさらに電極層７の上層は抵抗層８であ
り、帯電ローラ２に耐電圧を持たせる働きをなし、ヒド
リンゴムやＮＢＲに有機金属塩やカーボンブラック、金
属酸化物等のフィラーを分散し、抵抗値を１０⁸ Ωｃｍ
に調整して、膜厚１５０μｍで塗布したものである。

【００１５】表層は保護層９であり、感光ドラム１表面
に帯電ローラ２からの異物が付着しないように帯電ロー
ラ表面を覆う働きがある。材質は水溶性ナイロンに金属
酸化物やカーボンブラック等を分散したものであり、抵
抗値は１０⁸ Ωｃｍで膜厚１０μｍで塗工してある。

【００１６】なお、弾性層より上の３層の代わりに、膜
厚１６０μｍの有機金属塩やフィラーで抵抗調整を行っ
たウレタンゴム（エラストマー含む）一層で置き換えた
ものもある。

【００１７】上記の塗工方法では、いずれの場合もロー
ラは立てた状態で塗工されることになる。

【００１８】以上のように構成した帯電ローラ２は、硬
度がソリッドでは５０〜７０゜、スポンジでは４０゜
（アスカＣ硬度計１０００ｇｆ加重時）である。抵抗値
は、直径３０ｍｍの金属シリンダに当接させ、帯電ロー
ラ芯金−金属シリンダ間にＡＣ：３００Ｈｚ、５００Ｖ
ｐｐ、ＤＣ：−２００Ｖのバイアスを印加したときにＡ
Ｃ電流５００〜７００μＡとなるような電気抵抗を有し
ている。

【００１９】感光ドラム１はアルミシリンダ１０上に数
μｍのキャリア発生層（ＣＧＬ）１１と３０μｍのキャ
リア移動層（ＣＴＬ）１２を設けたもので、ＣＧＬ１
１、ＣＴＬ１２はともにディッピング塗工法で塗工され
る。ＣＴＬ１２はスチレン樹脂、ポリカーボ樹脂がバイ
ンダーとして使用され、長期間の使用によりクリーニン
グブレード１４により徐々に削られて行くが、その削れ
量は、転写材１０００枚当り１μｍ程度であり、画像不
良（帯電不良によるカブリ）の発生する膜厚は５μｍ程
度であるから、この感光ドラム１は２５０００枚使用可
能ということになる。

【００２０】さらに、感光ドラム１が削れる要因の一つ
に帯電ローラ２を挙げることができる。帯電ローラのニ
ップ近傍では放電が発生しており、この放電は、ＣＴＬ
１２の樹脂を徐々に分解して脆くさせ、クリーニングブ
レード１４により剥ぎ取られやすく、つまり、削れやす
くさせている。このため、帯電ローラの電流値、特に交
流の電流値が大きくなると放電が大きくなるために削れ
量は大きくなる傾向がある。

【００２１】つぎに帯電ローラによる感光ドラムの帯電
について図１１により説明する。図１１は感光ドラム１
と帯電ローラの当接ニップ近傍を示す図である。

【００２２】帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電は
図１１に示す感光ドラム１と帯電ローラ２の接触ニップ
Ｓの外側に形成される放電領域Ｈで行われる。ここで、
帯電ローラ２による帯電ニップ（放電領域の両端の幅）
Ｎの幅は２ｍｍ、接触ニップＳは０．５ｍｍ、放電領域
Ｈは０．６ｍｍである。

【００２３】つぎに帯電ローラの形状について説明す
る。帯電ローラの形状は一般的に面長部（中央部）２ａ
においてはストレート形状である。一方、端部２ｂにお
いては、ゴム端部を切り落として成型する場合には図１
２に示すような、端面２ｃが垂直となる形状となり、ま
た、型で成形するような場合は図１３に示すようにＣ面
処理をする場合もある。Ｃ面処理をする場合、一般的に
Ｃ面幅Ａは１ｍｍ以下、Ｃ面角Ｂは４５゜前後である。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例に示した帯電ローラの構成では、塗工処理時に帯電
ローラ端部の感光ドラムへの接触面の形状により以下の
ような不具合が発生することがあった。

【００２５】帯電ローラ２の端部２ｂにおいて、図１４
に示すように面長部２ａより太い部分Ｃと、細い部分Ｄ
ができてしまう（または、太い部分Ｃだけの場合もあ
る）。これにより、図１５に示すような放電ニップ形状
となり、帯電幅の広いＰの部分で他の部分よりも電流量
（放電量）が多くなって局部的なドラム削れが発生し、
感光ドラムの寿命を極端に短くするという問題があっ
た。

【００２６】また、図１４に示した中央部より太い部
分、すなわち液ダレ発生部Ｃでは外径が他の部分より大
きくなるので、部分的に感光ドラムとの当接圧が大きく
なり、この部分で感光ドラムにトナー等を固着させるこ
とになり、クリーニングブレードのめくれを発生させる
といった問題もあった。

【００２７】また、この液ダレ部が感光ドラムに当接し
ないように、帯電ローラ端部を切り捨てる場合には、図
１６に示すように、帯電ローラ端面に抵抗の低い基層６
や導電層８が露出してしまい、この部分での感光ドラム
１への電流の流れ込みが発生して、やはり局部的なドラ
ム削れを発生して感光ドラム１の寿命を極端に低下させ
るという問題があった。

【００２８】従って、本発明の主な目的は、像担持体の
局所的なドラム削れを防止し、像担持体の長寿命化を達
成できる帯電ローラおよび該帯電ローラを備えた画像形
成装置を提供することである。

【００２９】また、本発明の他の目的は、クリーニング
ブレードのめくれの発生を防止できる帯電ローラおよび
該帯電ローラを備えた画像形成装置を提供することであ
る。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
潜像が形成される像担持体と、該像担持体を帯電する帯
電ローラとを有する画像形成装置において、前記帯電ロ
ーラは、芯金と、その上に形成された、表面がコートさ
れた弾性層とを有し、該弾性層はその端面が前記帯電ロ
ーラの軸線に対して傾斜していることを特徴とする画像
形成装置である。

【００３１】前記帯電ローラの端面の傾斜角度は３〜４
５゜であることが好ましい。

【００３２】本発明による他の態様によれば、潜像が形
成される像担持体と、該像担持体を帯電する帯電ローラ
とを有する画像形成装置において、前記帯電ローラは、
芯金と、その上に形成された、表面がコートされた弾性
層とを有し、該弾性層はその端面が波状に形成されてい
ることを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００３３】前記弾性層の端面の波高は１〜５ｍｍであ
ることが好ましい。

【００３４】また、上記発明において、前記帯電ローラ
の端縁部と前記像担持体との接点は前記帯電ローラの回
転によって少なくとも１ｍｍ以上前記像担持体上を移動
することが好ましい。前記弾性層端部の外径は外側に向
かって直線的に減少していることが好ましい。前記端部
と、前記帯電ローラの面長部とのなす角度は１０〜３０
゜であることが好ましい。前記像担持体の外周長が前記
帯電ローラの外周長の整数倍にならないことが好まし
い。前記帯電ローラの端部が通紙領域に含まれる場合、
前記端部に対応する前記像担持体の電位が、前記帯電ロ
ーラの前記端部間の部分に対応する前記像担持体の電位
に対して９０％以上満たされた後、プリント動作を行う
ことが好ましい。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。なお、つぎに説明
する実施例にては、本発明は、図９を参照して説明した
ような画像形成装置に具現化されるものとして説明する
が、これに限定されるものではない。

【００３６】実施例１図１には本発明の帯電ローラの第１実施例を示す。本実
施例の帯電ローラ２１は、図１０に示したように、芯金
５に、弾性層６、電極層７、抵抗層８、および保護層９
がこの順で積層されており、弾性層６はソリッドゴムで
構成されている。

【００３７】図１に示すように、本実施例の帯電ローラ
２１は、両端部に、斜めにカットされた部分Ｅ、すなわ
ち、電極層７から保護層９までを塗工後にカットされて
形成された領域を備えており、さらに、これら両端部の
間に、感光ドラム１に帯電を行う有効帯電領域Ｆを備え
ている。

【００３８】本実施例では、帯電ローラ２１は、外径が
１６ｍｍ、端部Ｅの長さが４．２８ｍｍ、帯電ローラ軸
Ｌの垂線に対する帯電ローラ端面２１ｃのなす角θが１
５゜の形状とし、不図示の感光ドラムの外径は３０ｍｍ
とした。ここで、感光ドラム１の外周長は帯電ローラ２
１の外周長の整数倍にならないように設定する必要があ
る。これは、感光ドラム１上の帯電ローラ２１の端縁部
の軌跡が少しずつずれることを目的としており、均一に
感光ドラムが削れるようにするためである。

【００３９】図２に示すように、帯電ローラ端部は感光
ドラム面上に正弦波の軌跡で接することにより、これま
で感光ドラムの周上に集中していた帯電ローラ端部の放
電部分は、図２のＧにて示す領域に分散される。

【００４０】一般的な帯電ローラの放電部分は図３のＱ
に示すようにおよそｄ＝０．５〜０．７ｍｍの幅をもっ
ているため、上記構成においては放電領域の面積が６〜
８倍に増加することになる。したがって、図１６に示し
たような放電による局所的なドラム削れを図３の矢印Ｅ
で示す感光ドラム面上の範囲を分散させることができ、
感光ドラムの大幅な長寿命化を、製造工程をほとんど変
えることなく安価に実現できるとともに、帯電ローラ端
部での感光ドラムへの異物付着によるクリーニングブレ
ードめくれを防止することができる。

【００４１】なお、本実施例では、帯電ローラの長手軸
の垂線と帯電ローラ端面のなす角度θを１５゜、端部Ｅ
の長さを４．２８ｍｍとしたが、以下にこの角度と長さ
についてさらに詳細に説明する。

【００４２】保護層９までを塗工後に帯電ローラ端部を
カットする場合、図２のＸの部分が帯電ローラの加圧に
よる弾性層の変形により、低抵抗な弾性層６や電極層７
が直接感光ドラムと接触して削れ量が増加するため、θ
は３０゜以下に設定することが望ましい。また、Ｅの部
分は帯電効率が低下するため、装置の小型化の目的でＥ
の部分も画像域に設定する場合は、帯電不良を生じない
ようにＥの部分の感光ドラム電位が有効帯電領域Ｆの９
０％以上になってからプリントを開始することにより、
カブリなどの画像不良を防止することができる。なお、
感光ドラムの外径が３０ｍｍ、帯電ローラの外径が１６
ｍｍの場合、感光ドラムが４回転することで端部の感光
ドラム電位は中央部の９０％以上を確保できる。

【００４３】実施例２つぎに、本発明の第２の実施例について図４により説明
する。

【００４４】本実施例の帯電ローラ２２は、ソリッドゴ
ムで構成された弾性層６を斜めにカット後、電極層７か
ら保護層９までを塗工することにより製作される。ま
た、帯電ローラ２２はその外径が１６ｍｍであり、端部
Ｊが長手軸の垂線に対してθ＝３０゜の角度で斜めにカ
ットされている。

【００４５】本実施例においては、帯電ローラ２２の端
部Ｊは、その断面形状と放電領域は、塗工液のダレによ
って、それぞれ図４、図５に示すようになり、放電が集
中する部分Ｐは、感光ドラム上においてＪの範囲を移動
する。

【００４６】上記構成の帯電ローラを製造する場合、図
５に示すように、液ダレ部に放電領域が大きい部分Ｐが
１ｍｍ程度生じるため、弾性層６をカットする場合の角
度θは８゜（θ＝８゜のときＪの幅は２．２５ｍｍ）以
上、好ましくは１０゜以上に設定すると、帯電ローラ２
２の回転によって帯電領域Ｐは感光ドラム上に分散さ
れ、均一な感光ドラム削れを生じる。

【００４７】逆に８゜未満になった場合は放電が集中帯
電領域Ｐによる削れを感光ドラム上に分散できないた
め、端部をカットする効果が得られなくなる。

【００４８】したがって、弾性層６をカットした後に塗
工する場合は、液ダレによる放電領域のムラを感光ドラ
ム上に分散できるように端部をカットする角度θを設定
する必要があり、塗工条件や帯電ローラの外径により最
適な角度を設定しなければならない。

【００４９】実施例３つぎに、本発明の第３実施例について、図６および図７
により説明する。

【００５０】本実施例の帯電ローラ２３は、第２の実施
例で示した塗工液の液ダレによる放電が集中する領域Ｐ
を無くす目的で、弾性層６を斜めにカットした後に感光
ドラム当接面とのなす角がΘ＝１５゜となるＣ面形状を
つけた。このＣ面角度Θは、小さい場合には液ダレ部が
感光ドラムに接触してしまい、その部分で放電が発生し
てしまう。また、Ｃ面角度Θが大きい場合には、液ダレ
部をＣ面部に逃すことができないため、感光ドラム当接
面にも液ダレが生じてしまうため効果が得られない。

【００５１】そこで、Ｃ面角度Θを１０゜〜３５゜の範
囲内で設定することとした。この範囲内であれば、自由
に設定すればよい。

【００５２】このＣ面形状により、帯電ローラの放電領
域は、図７に示すようなきれいな形状Ｑになり、帯電ロ
ーラ端部はＫの範囲で感光ドラム上を移動する。よっ
て、帯電ローラ端部の削れを画像領域の削れとほぼ同等
にすることができ、感光ドラムの寿命を大幅に向上させ
るとともに、クリーニングブレードめくれを防止するこ
とができる。

【００５３】実施例４つぎに、本発明の第４実施例について図８により説明す
る。上記の実施例で述べたように帯電ローラの端部に斜
めカットを形成することにより、帯電ローラ端部に対応
する感光ドラムの寿命を向上させることができるが、斜
めにカットされた部分は帯電効率が低下するため通紙領
域に重なると帯電不良によるかぶり等の画像不良を生じ
る可能性がある。

【００５４】そこで、本実施例では、図８に示すよう
に、帯電ローラ２４の端面２４ｃを波高Ｗ＝３ｍｍの波
状にすることとし、これにより、帯電回数を増加させる
とともに、帯電ローラ端部の局所的な放電も分散させる
ことができるため、装置の小型化と感光ドラムの長寿命
化とを両立できる。

【００５５】なお、波高Ｗについては、放電領域が０．
５〜０．７ｍｍであるため最低１ｍｍ以上必要であり、
液ダレによる局所的な放電を見込むとＷ＝２〜５ｍｍの
波高を設ける必要がある。

【００５６】また、第３実施例で示したように、帯電ロ
ーラ端部の感光ドラムと接する部分にＣ面形状をつける
とさらに感光ドラム削れ防止の効果がアップする。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、帯電ローラの弾性層における端面が帯電ロー
ラの軸線に対して傾斜していることにより、あるいは弾
性層端面が波状に形成されていることにより、帯電ロー
ラ端部での局部的なドラム削れを像担持体上に分散し、
像担持体上の長寿命化を達成でき、同時に、帯電ローラ
端部でのクリーニングブレードめくれをも防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の帯電ローラの全体形状を
示す図である。

【図２】第１実施例の帯電ローラおよび感光ドラムの端
部を示す断面図である。

【図３】第１実施例の帯電ローラの放電形状を示す図で
ある。

【図４】第２実施例の帯電ローラの端部を示す断面図で
ある。

【図５】第２実施例の帯電ローラの放電形状を示す図で
ある。

【図６】本発明の第３実施例の帯電ローラの全体形状を
示す図である。

【図７】第３実施例の放電形状を示す図である。

【図８】本発明の第４実施例の帯電ローラを示す図であ
る。

【図９】本発明が具現化される画像形成装置における従
来の帯電装置周辺の一例を示す図である。

【図１０】図９における要部断面図である。

【図１１】従来の帯電ローラの放電領域を示す説明図で
ある。

【図１２】従来の帯電ローラの端部の一例を示す図であ
る。

【図１３】従来の帯電ローラの端部の他の例を示す図で
ある。

【図１４】従来の帯電ローラの塗工による端部形状の一
例を示す図である。

【図１５】図１４に示す帯電ローラによる放電ニップ形
状の説明図である。

【図１６】従来の帯電ローラの放電によるドラム削れを
示す図である。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）５芯金６弾性層２１、２２、２３帯電ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像が形成される像担持体と、該像担持
体を帯電する帯電ローラとを有する画像形成装置におい
て、前記帯電ローラは、芯金と、その上に形成された、表面
がコートされた弾性層とを有し、該弾性層はその端面が
前記帯電ローラの軸線に対して傾斜していることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】前記帯電ローラの端面の傾斜角度は３〜
４５゜であることを特徴とする請求項１の画像形成装
置。
【請求項３】潜像が形成される像担持体と、該像担持
体を帯電する帯電ローラとを有する画像形成装置におい
て、前記帯電ローラは、芯金と、その上に形成された、表面
がコートされた弾性層とを有し、該弾性層はその端面が
波状に形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】前記弾性層の端面の波高は１〜５ｍｍで
あることを特徴とする請求項３の画像形成装置。
【請求項５】前記帯電ローラの端縁部と前記像担持体
との接点は前記帯電ローラの回転によって少なくとも１
ｍｍ以上前記像担持体上を移動することを特徴とする請
求項１から４のいずれかの画像形成装置。
【請求項６】前記弾性層端部の外径が外側に向かって
直線的に減少していることを特徴とする請求項１から４
のいずれかの画像形成装置。
【請求項７】前記端部と前記帯電ローラの面長部との
なす角度は１０〜３０゜であることを特徴とする請求項
６の画像形成装置。
【請求項８】前記像担持体の外周長は前記帯電ローラ
の外周長の整数倍にならないことを特徴とする請求項１
から４のいずれかの画像形成装置。
【請求項９】前記帯電ローラの端部が通紙領域に含ま
れる場合、前記端部に対応する前記像担持体の電位が、
前記帯電ローラの前記端部間の部分に対応する前記像担
持体の電位に対して９０％以上満たされた後、プリント
動作を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか
の画像形成装置。
【請求項１０】画像形成装置の像担持体を帯電する帯
電ローラにおいて、芯金と、その上に形成された、表面がコートされた弾性
層とを有し、該弾性層はその端面が前記帯電ローラの軸
線に対して傾斜していることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項１１】画像形成装置の像担持体を帯電する帯
電ローラにおいて、芯金と、その上に形成された、表面がコートされた弾性
層とを有し、該弾性層はその端面が波状に形成されてい
ることを特徴とする帯電ローラ。