JPH05297681A

JPH05297681A - 帯電部材及び帯電装置及びこれを備えた画像形成装置及びこの画像形成装置に着脱可能なプロセスユニット

Info

Publication number: JPH05297681A
Application number: JP4098062A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sasame; 裕志笹目; Tatsuichi Tsukida; 辰一月田; Tomoji Ishihara; 友司石原; Fumihiro Arataira; 文弘荒平; Takeshi Watanabe; 毅渡辺; Takao Honda; 孝男本田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-04-17
Filing date: 1992-04-17
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】感光ドラムの長手方向において均一な帯電を
行なうために精度、製造性に優れた帯電部材を提供する
ことを目的とする。【構成】感光ドラム１に接触可能に設けられ、感光ド
ラム１を帯電する帯電部材２の塗布層２ｃの厚さが、感
光ドラム１と帯電部材２とを押圧させない状態では押圧
バネ４による押圧位置から離れるほど大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯電部材を感光体のよ
うな被帯電体に接触させて被帯電体面を帯電処理（除電
処理も含む）する接触式の帯電装置及びこれを備えた画
像形成装置及びこの画像形成装置に着脱可能なプロセス
ユニットに関する。

【０００２】

【背景技術】例えば、電子写真装置（複写機・レーザー
ビームプリンタなど）・静電記録装置等の画像形成装置
に於て、感光体・誘電体等の被帯電体としての像担持体
面を帯電処理する手段としては従来よりワイヤ電極とシ
ールド電極とを備えたコロナ放電装置（コロナチャージ
ャー）が広く利用されている。

【０００３】コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面
を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効であ
る。しかし、高圧電源を必要とする、帯電効率が悪い、
構造が大型、複雑でコスト高になる、コロナ放電により
好ましくないオゾンが比較的多く発生する、放電ワイヤ
の汚れや切断が生じる、などの問題点を有している。

【０００４】このようなコロナ放電装置に対して、電圧
を印加した帯電部材を被帯電体に接触させて被帯電体面
を帯電処理する接触帯電手段は、電源の低圧化が図れ、
構造も簡単でワイヤの切断もなく、オゾンの発生を見て
も極々微量である等の長所を有していることから、例え
ば画像形成装置に於て感光体・誘電体等の像担持体、そ
の他の被帯電体面を帯電処理する、コロナ放電装置に代
わる手段として注目され、その実用化研究が進められて
いる（特開昭５７−１７８２６７・５６−１０４３５１
・５８−４０５６６・５８−１３９１５６・５８−１５
０９７５号公報等）。

【０００５】図７（Ａ）・（Ｂ）は帯電部材として回転
ローラ体（以下、帯電ローラと記す）を用いた接触帯電
装置例を示している。（Ａ）図は側面図、（Ｂ）図は一
部切欠き正面図である。

【０００６】１０１は被帯電体であり、例えば電子写真
装置の回転ドラム型感光体（以下、感光体ドラムと記
す）とする。この感光体ドラムは矢示の時計方向に所定
のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。

【０００７】そして芯金１０２は帯電ローラであり、基
材である導電性芯金１０２ａと、その外周に一体に形成
した堆積固有抵抗の低い導電性ゴムからなる弾性層１０
２ｂと、そのローラ部の外周に形成した高抵抗表面層
（高抵抗層）１０２ｃとを備える。即ち、基材の被覆層
としては、弾性層１０２ｂと表面層１０２ｃとを有す
る。

【０００８】このように高抵抗層１０２ｃを上層近傍に
設けることは、以下の理由による。

【０００９】まず帯電ローラの抵抗が低すぎる場合に
は、感光体にごく微小でもピンホールが生じた場合、帯
電電流がそこに集中し、電圧降下が生じるため、ピンホ
ール部分は帯電ローラ長手方向（帯電部材当接方向）に
わたって所望の帯電電位が得られず、正規現像では白帯
に、また、近年レーザービームプリンタ等で一般的にな
っている反転現像系では黒帯となって、いちぢるしく画
像品位を低下させてしまう。

【００１０】一方、帯電ローラの抵抗が高すぎる場合に
は、逆に帯電に必要な電流を十分に流すことができず、
帯電不良を引き起こしてしまう。

【００１１】上記２点を満足するためには、当然ある抵
抗範囲をもたせれば良いことになるが、これら２点を単
一層で両立させられる抵抗範囲は非常にせまく、とても
安定して生産し得るものとはいえない。

【００１２】そこで考案されたのが少なくとも２層を有
する接触帯電部材である。

【００１３】これは、ピンホールに関しては、帯電部材
の表層近傍で十分な抵抗があれば、過剰な電流がそこに
集中することはなく、従って十分な帯電能力を満足でき
ること。帯電不良に関しては、帯電ローラの電圧供給源
（＝芯金）から表面までのトータルの抵抗（製品抵抗）
をある程度以下にしてやれば十分防止できることから、
芯金上の下層部分（感光体より離れた部分）に十分に弾
性を有する低抵抗層を設け、上層部分（感光体に近い部
分）に比較的抵抗の高い薄層を設けることによって、表
層近傍を比較的抵抗を高く保ちつつトータルの抵抗を比
較的低くするというものである。

【００１４】これにより安定的に良好な画像が得られる
ようになるわけである。

【００１５】さらに装置としては、１０２ａの両端部を
導電性軸受１０３で回転自由に軸受保持させてローラ長
手方向を感光体ドラム１０１の母線方向に略平行にして
感光体ドラム面に接触させ、ローラ両端部の軸受１０３
を夫々導電性加圧バネ１０４で感光体ドラム方向へ移動
可能に付勢することで帯電ローラ１０２を感光体ドラム
１０１に所定の加圧力をもって当接させてある。

【００１６】１０５は帯電ローラ１０２に対してバイア
ス電圧を印加する電源であり、この電源１０５により帯
電ローラ１０２に対して導電性加圧バネ１０４・導電性
軸受１０３・導電性芯金１０２ａを介して、例えば１〜
２ＫＶ程度の電流電圧Ｖ_DC、或いは直流電圧と、交流電
圧Ｖ_ACとの重畳電圧Ｖ_DC＋Ｖ_ACのバイアス電圧が印加さ
れる。

【００１７】これにより回転駆動されている感光体ドラ
ム１０１の周面が所定の極性・電位で接触帯電処理され
る。

【００１８】Ａは有効帯電幅（例えば約３００ｍｍ）を
示している。

【００１９】

【発明が解決しようとしている課題】前述例のような帯
電部材として帯電ローラ１０２を用いた接触帯電装置に
は次のような問題点があった。

【００２０】即ち、帯電ローラ１０２は被帯電体として
の感光体ドラム１０１にローラ芯金１０２ａの両端部に
ある押圧位置で加圧Ｆ・Ｆされて感光体ドラム面に押圧
接触しているため図７（Ｃ）のように該帯電ローラ１０
２と感光体ドラム１０１との接触ニップ部Ｎがその長手
方向に関して大なり小なり、上記押圧位置と近い両端部
側では幅が大きく、上記押圧位置から離れた中央部では
小さい形態となる。そして、両端部付近では安定な帯電
が行われるが、中央部付近では帯電不良を生じ易くな
る。上記帯電は、ドラム１０１とローラ１０２との微小
ギャップでの放電現象であり、中央部付近ではその微小
ギャップが大きくなり過ぎたため帯電不良が発生するの
である。

【００２１】このため加圧力Ｆ・Ｆを大きくして接触ニ
ップ部Ｎの長手中央部での幅を十分なものにしようとす
る両端部側でのニップ部幅は中央部の幅に比べて例えば
２〜４倍程度の過大なものとなってしまう。

【００２２】従って、両端部付近で帯電ローラ１０２や
感光体ドラム１０１が摩耗し易くなり、長期間使用する
につれて例えば、上記端部付近の感光体ドラム部分で
は、感光層が削れ、帯電によるリークが生じ易くなる。

【００２３】また、上記のように加圧力Ｆ・Ｆをあまり
大きくすると、特に複数層の積層構成からなる帯電ロー
ラにおいては感光体ドラム１０１との接触回転過程で層
間が剥離するおそれがある。

【００２４】更には、既に述べたように特に帯電ローラ
１０２に対して直流電圧と交流電圧の重畳電圧のような
振動電圧（時間とともに電圧値が周期的に変化する）を
印加した場合、帯電ローラ１０２が振動電圧の周波数に
対応して振動が発生する。感光体ドラムのクリーニング
装置からすり抜けてきたトナーは、この帯電ローラ１０
２の微小振動により帯電ローラ１０２表面により感光体
ドラム１０１表面へ押し固められる。そして、高温高湿
環境（Ｈ／Ｈ環境、例えば３２．５℃、８５％ＲＨ）で
は感光体ドラム１０１表面へのトナー融着現象が発生し
易く、このトナー融着が生じた感光体ドラム１０１の部
分は露光光がさえぎられるので、画像不良を発生させ
る。上述したように、加圧力Ｆ・Ｆが大きい場合には、
帯電ローラ１０２と感光体ドラム１０１との摩擦力が増
加し、トナー融着現象が帯電ローラ両端部付近において
特に顕著に発生しやすい。

【００２５】このＨ／Ｈ環境でのトナー融着を防止する
ために帯電ローラ１０２の両端の加圧力Ｆ・Ｆを下げれ
ば、特に従来の加圧しない状態でストレート形状の帯電
ローラの場合は既に述べたように接触ニップ部Ｎの長手
中央部での帯電不良が生じ易くなる。

【００２６】そして製造工程でのバラツキによりローラ
形状が加圧しない状態でストレートでなく多少湾曲して
いる場合では回転することにより端部加圧力の及ばない
ローラ中央部では感光体ドラム表面と帯電ローラ表面と
が離れる部分が生じて、そこは帯電が不可能となり、出
力画像不良としてあらわれることがあった。

【００２７】特にこの問題に関しては、感光ドラム表面
と帯電ローラが約５０μｍ以上離れると、その時点で部
分的に帯電不良を引き起こしてしまい、出力画像不良と
なるが、これより小さい範囲でも耐久が進むにつれて画
像不良を引き起こしてしまうことが本件出願人によって
確認された。これは、例えば２０μｍ程度のギャップで
あれば例えばＶ_DC＋Ｖ_ACの電圧印加によって初期は十分
な帯電を行なうことができるが、装置を使用するにつれ
てトナー（あるいはシリカ等のトナー中の成分）等によ
って帯電ローラがしだいに汚れてきて、この汚れの多い
部分と少ない部分で微妙な帯電ムラを引き起こす。この
様な状態になると、ベタ黒、あるいはベタ白画像には殆
んど影響はないが、ハーフトーン画像では、濃淡ムラと
なり、著しく画像品位を低下させることになってしま
う。これはレーザービームプリンタに於いてもディザ等
で同様に画像に現われてしまう。この様な画像不良を防
止するためには、その電子写真プロセスによっても多少
異なるがおおむね感光ドラムと帯電ローラのギャップを
少なくとも１０μｍ以下、好ましくは全領域にわたり、
均一当接が必要であることを本件出願人はつきとめた。

【００２８】このようにトナー融着の問題からも帯電ロ
ーラの両端部・中央部ともに適正なローラ加圧を得るこ
とは難しい。

【００２９】上記のような問題点は図８（Ａ）・（Ｂ）
に示したように帯電部材として非回転のロッド状又は横
長パッド状の部材１０２Ａを用い、その芯金１０２ａの
両端部を夫々加圧バネ１０４で被帯電体としての感光体
ドラム１０１方向へ加圧付勢として該帯電部材を感光体
ドラム１０１に所定の押圧力をもって当接させる構造の
場合でも同様である。

【００３０】

【課題を解決するための手段（及び作用）】本発明は、
上記の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は像
担持体のような被帯電体の母線方向において均一な帯電
を行う帯電部材及び帯電装置及びプロセスユニット及び
画像形成装置を提供することである。

【００３１】本発明の他の目的は、像担持体のような被
帯電体と帯電部材とが適度に押圧されることで、被帯電
体と帯電部材との摩耗を低減した帯電装置及びプロセス
ユニット及び画像形成装置を提供することである。

【００３２】又、本発明の他の目的は、帯電部材による
像担持体へのトナー融着を防止し、良好な画像を形成す
るプロセスユニット及び画像形成装置を提供することで
ある。

【００３３】更に、本は発明の目的は、被帯電体と帯電
部材とを押圧したとき押圧位置からの距離にかかわらず
両者のニップ部に沿う各部が幅及び圧接力ともに略均一
化した帯電装置及びプロセスユニット及び画像形成装置
を提供することである。

【００３４】更に、本発明の目的は、精度、製造性に優
れ、コスト的にもメリットのある帯電部材及び帯電装置
及びプロセスユニット及び画像形成装置を提供すること
である。

【００３５】本発明の更なる目的及び特徴とするところ
は、図面を用いて参照しつつ以下の詳細な説明を読むこ
とにより一層明らかになるであろう。

【００３６】〔発明の構成〕上記目的を達成するため
に、本発明によれば、被帯電体を帯電する帯電部材であ
って、被帯電体に近づくにつれて少なくとも基材と、塗
布層と、を備える帯電部材において、上記帯電部材の塗
布層の厚さは、上記帯電部材の長手方向において中央部
ほど大きいことを特徴とする帯電部材を提供する。

【００３７】また、本発明によれば、被帯電体に接触可
能に設けられ、被帯電体を帯電する帯電部材であって、
被帯電体に近づくにつれて少なくとも基材と、塗布層
と、を備える帯電部材と、上記帯電部材と被帯電体とを
押圧させる押圧手段と、を有する帯電装置において、上
記帯電部材と被帯電体とを押圧させない状態では上記帯
電部材の塗布層の厚さは上記押圧手段による押圧位置か
ら離れるほど大きいことを特徴とする帯電装置を提供す
る。

【００３８】また、本発明によれば、像担持体と、この
像担持体に像を形成する像形成手段と、上記像担持体に
接触可能に設けられ、上記像担持体を帯電する帯電部材
であって、上記像担持体に近づくにつれて少なくとも基
材と、塗布層と、を備える帯電部材と、上記帯電部材と
上記像担持体とを押圧させる押圧手段と、を有する画像
形成装置において、上記帯電部材と上記像担持体とを押
圧させない状態では上記帯電部材の塗布層の厚さは上記
押圧手段による押圧位置から離れるほど大きいことを特
徴とする画像形成装置を提供する。

【００３９】更に本発明によれば、画像形成装置に対し
て着脱可能なプロセスユニットであって、像担持体と、
この像担持体に接触可能に設けられ、上記像担持体を帯
電する帯電部材であって、上記像担持体に近づくにつれ
て少なくとも基材と、塗布層と、を備える帯電部材と、
上記帯電部材と上記像担持体とを押圧させる押圧手段
と、を有するプロセスユニットにおいて、上記帯電部材
と上記像担持体とを押圧させない状態では上記帯電部材
の塗布層の厚さは上記押圧手段による押圧位置から離れ
るほど大きいことを特徴とするプロセスユニットを提供
する。

【００４０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００４１】図１は本発明に従う接触式の帯電装置を被
帯電体である像担持体としての電子写真感光体ドラム
（以下、感光体ドラムと記す）の一次帯電手段として使
用した画像形成装置の一例の概略構成図を示している。
本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレ
ーザービームプリンタである。

【００４２】感光体ドラム１はアルミニウム等の接地さ
れた導電材製のドラム基体１ａの外周面に有機光導電体
層（ＯＰＣ）からなる感光体層１ｂ（厚さ、例えば２０
μｍ程度）を形成した直径３０ｍｍのもので、矢示の時
計方向に所定のプロセススピード（周速度）、例えば５
０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。感光体層としてはセ
レン、アモルファスシリコン、ＺｎＯ等も使用可能であ
る。

【００４３】２は接触帯電部材としての帯電ローラであ
り、例えば材料として基材（芯材）である鉄等からなる
導電性芯金２ａを、その外周に一体に形成した弾性層で
あるＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンの３元共重合
体）導電性ゴムローラ部２ｂと、さらにその外周に形成
したエピクロルヒドリンゴムを主体とした塗布層である
抵抗層２ｃとからなる。即ち、帯電部材は感光体ドラム
に近づくにつれて基材、弾性層、抵抗層を備える。

【００４４】この帯電ローラ２の芯金２ａには電源１０
により負の直流電圧と交流電圧の重畳電圧である振動電
圧が印加される。このとき、帯電ローラ２により負の帯
電を受けた回転感光体ドラム１面に、レーザースキャナ
１２から出力される、目的の画像情報の時系列電気デジ
タル画素信号に対応して一定の印字密度Ｄｄｐｉで画像
変調されたレーザー光５による走査露光がなされること
により露光部分の電位が減衰して感光体ドラム１面に静
電潜像が形成される。その潜像面に現像器６の現像スリ
ーブ４より負に帯電されたトナーが供給されて潜像が反
転現像される。

【００４５】一方、不図示の給紙部からガイド７を介し
て転写材Ｐが、感光体ドラム１と転写部材としての転写
ローラ８との当接ニップ部（転写部）へ感光体ドラム１
面のトナー像とタイミングを合わせて給送され、転写ロ
ーラ８に電源１０から印加されているトナーの帯電極性
と逆極性の転写バイアスにより感光体ドラム１面側のト
ナー像が転写材Ｐ面側へ順次に転移（転写）されてい
く。

【００４６】転写部を通った転写材Ｐは感光体ドラム１
面から分離されて不図示の定着手段へ導入されて像定着
を受け、画像形成物（プリント）として出力される。

【００４７】転写材分離後の感光体ドラム１面はクリー
ニング装置９により転写残りトナー等の付着汚染物の除
去を受けて清浄面化されて繰り返して作像に供される。

【００４８】１１は帯電ローラ２及び転写ローラ８に対
するバイアス印加電源１０を所定の印加タイミング、所
定の電位に自動設定する制御部（ＣＰＵ）である。

【００４９】なお、帯電ローラ２、現像器６、クリーニ
ング装置９、像担持体である感光ドラム１は、プロセス
ユニット１３に支持されている。このプロセスユニット
１３は画像形成装置であるレーザービームプリンタに対
して着脱可能であり、着脱動作はプロセスユニット１３
をガイド１４に沿って摺動、即ち図１の紙面に垂直方向
に移動させる。しかしながら、プロセスユニット１３は
少なくとも帯電ローラ４と感光体ドラム１を備えていれ
ば良い。

【００５０】そして該帯電ローラ２を、図２に示すよう
にその芯金１ａの両端部を導電性軸受３で回転自由に軸
受保持させてローラ長手方向を感光ドラム１の母線方向
に略平行にして感光体ドラム面に接触させ、ローラ両端
側の軸受３を夫々導電性加圧バネ４で感光ドラム方向へ
移動可能に付勢することで帯電ローラ２を感光体ドラム
１に所定の加圧力をもって当接させてある。本例におい
て加圧バネ４のバネ定数は片側０．０８Ｋｇ／ｍｍであ
る。また、加圧力は片側のバネを５００ｇとして総圧で
１Ｋｇである。この加圧力は総圧で１．５Ｋｇをこえる
とローラ２やドラム１の摩擦がひどくなるので１．５Ｋ
ｇ以下が好ましい。帯電ローラ２は本例の場合は感光体
ドラム１の回転駆動に伴ない従動回転する。

【００５１】この帯電ローラ２には上述したようにバイ
アス電源１０から所定のバイアス電圧が導電性加圧バネ
４・導電性芯金２ａを介して印加されることで回転駆動
されている感光体ドラム１の周面が所定の極性・電位で
帯電処理される。ここで帯電は感光体ドラムと帯電ロー
ラとの微小ギャップで生じる放電によって行なわれる。
本例の場合は負帯電である。帯電ローラ２にはバイアス
電源１０から直流電圧−６００Ｖとピーク間電圧１４０
０Ｖ_PP〜２０００Ｖ_PPの正弦波交流電圧の重畳電圧であ
る振動電圧が印加される。ここで、振動電圧のピーク間
電圧は、被帯電体である感光体ドラム１の帯電開始電圧
値の２倍より小さいと感光体ドラム１上に斑点状の帯電
ムラが生じるので均一帯電のために上記帯電開始電圧値
の２倍以上であることが望ましい。この帯電開始電圧と
は、以下のように定義する。

【００５２】即ち、電位が０の被帯電体に対して接触帯
電部材へ直流電圧のみを印加してそれを徐々に大きくし
ていった時、その印加電流電圧に対する被帯電体たる感
光体ドラムの表面電位のグラフを書いてみる。この時、
ＤＣ電圧を１００Ｖごとに取っていくが、表面電位０に
対して表面電位が現われた時を第１の点として１００Ｖ
ごとに１０点とる。この１０点より統計学でいう最小２
乗法で直線を書き、この直線上で表面電位０のとき印加
直流電圧の値を帯電開始電圧とする。

【００５３】被帯電体として本実施例の有機光導電層を
有する感光体ドラム１を用いた場合、帯電開始電圧値は
５６０Ｖであった。

【００５４】次に、上記帯電ローラ２を備えた帯電装置
について、詳細に説明する。

【００５５】（実施例１）図２に示す帯電ローラの芯金
２ａは直径６ｍｍの金属棒を用い帯電ローラとして完成
後の直径はおおむね１２ｍｍとしてある。この中で上層
の抵抗層２ｃの厚さとしては２００μｍ位としてある。

【００５６】ここでまず、芯金２ａには図示しない導電
性プライマーを薄層塗布した後、導電性弾性層２ｂを型
中に於いて芯金２ａと一体成形する。このとき層２ｂの
抵抗は芯金と表面間で１０³ Ω以下とし、弾性層２ｂ成
形後の外径は１１．６ｍｍ程度とする。この弾性層２ｂ
を架硫、乾燥後、塗布層としての抵抗層２ｃをディッピ
ングによりコーティングする。

【００５７】このときディッピングの引き上げ速度を変
えると、コーティングの厚さを変えることができる。そ
こで塗工開始部ではゆっくりとし、次第に速くし、中央
部からは再び次第にゆっくりと引き上げることによっ
て、中央部の膜厚Ｌを約２００μｍ、両端部近傍の膜厚
ｌを約１７０μｍとする。その後、加熱乾燥をし、ロー
ルとしてでき上がる。このようにすることによって、中
央部の外径は両端近傍の外径よりも約６０μｍ大きくな
る。このようにして作成したローラの最終抵抗は芯金表
面間で１０⁵ 〜１０⁶ Ω程度になるように抵抗層２ｄの
抵抗をあらかじめ制御しておくとともに、ローラ状態で
の最終硬度を６５°以下（アスカーｃ）となるように層
２ｂ、層２ｃの硬度をあらかじめ制御しておく。このよ
うな方法によれば製造工程を増すことなくコストがかか
らず、しかも膜厚コントロールなので精度の非常によ
い、機能コスト面とも優れたローラを作ることができ
る。

【００５８】導電性弾性層２ｂとしてはＥＰＤＭ１００重量部ケッチェンブラック５重量部パラフィンオイル１０重量部酸化亜鉛５重量部脂肪酸１重量部

【００５９】以上の材料を２０℃に冷却した２本ロール
上にて３０分間混合し、原料コンパウンドを調整する。
この原料コンパウンド１００重量部に対し加硫剤として
ジクミルパーオキサイド２重量部を加え、さらにロール
上にて２０分間混合する。このコンパウンドを用いφ６
ステンレス製芯金２ａの周囲に外径φ１２になるように
ローラ上に弾性層２ｂを加硫・成型した。

【００６０】又、抵抗層２ｃの塗料としては

【００６１】

【外１】

【００６２】ゴムコンパウンド作製後、芳香族炭化水素
系溶剤に溶解し１５重量％溶液を調製してエピクロルヒ
ドリンゴム塗料とした。

【００６３】（比較例１）芯金から弾性層２ｂまでは実
施例１と同様に作り、抵抗層２ｃはディッピングにより
２００μｍ程度の厚さのほぼ均一な層を形成し加熱乾燥
後、ロールとする。

【００６４】これによれば、ローラの硬度、抵抗は実施
例１と同じであるが、抵抗層２ｃの膜厚が実施例１とは
異なり、図３に示すようにほぼ均一で従って外径もおお
むねストレート形状をなしている。

【００６５】（評価１）実施例１、比較例１によるそれ
ぞれのローラを実施例の項で述べた画像形成装置に於い
て、画像評価、耐久評価（５０００枚）並びに、感光体
ドラムとの圧接状態評価を行なった。その結果を表１に
示す。

【００６６】

【表１】

【００６７】（比較例１−２）実施例１と同様に弾性層
２ｂまでは同様に作成するがその後研磨によって弾性層
２ｂをクラウン形状とし、その後、抵抗層２ｃをコーテ
ィングする。

【００６８】これによっても前記問題点は解決するはず
であるが、このときのクラウン量は外径で６０μｍ位が
適正値であり、弾性体を研磨することによって上記の値
を安定的に出すことは困難である。

【００６９】（評価１−２）実施例１と比較例１−２を
各５０本ずつ耐久評価を行なった。

【００７０】

【表２】

【００７１】上記のように弾性体を研磨することにより
得られる精度では部分的なムラも含め本帯電装置には不
十分であることが明らかである。

【００７２】以上の結果より明白であるが、本実施例１
による帯電部材を備えた帯電装置、画像形成装置、及
び、プロセスユニットは、コストアップもなく感光体ド
ラムと帯電ローラとの当接状態を均一化せしめる効果を
有し、従って、常に良好な画像を提供し得るものであ
る。これは本実施例によって上記当接状態の均一化によ
り帯電ローラと感光体ドラムとの間で放電が行なわれる
微小ギャップの領域（放電可能なギャップの範囲が決ま
っている）がローラの長手方向でほぼ均一に形成される
からであると考えられる。

【００７３】（実施例２）前記実施例１のように抵抗層
２ｃの膜厚を変えるということは、ロール状態で軸方向
に抵抗の分布ができてしまうことになる。すなわち、膜
厚の厚いところは抵抗が高く膜厚の薄いところは抵抗が
低くなってしまう。

【００７４】これについて膜厚の厚い中央部と、薄い両
端近傍の膜厚の差を変えて、画像評価を行なった結果を
次表に示す。表中％表示してあるのは、中央部の厚いと
ころの膜厚を１００％とし、両端近傍の薄いところの膜
厚を％であらわしたものである。

【００７５】ここで中央の膜厚は２００μｍと固定し
た。

【００７６】また評価条件（プロセススピード、印加電
圧等）は前記実施例で示したものと同じである。

【００７７】

【表３】

【００７８】上記結果からわかるように、薄い部分の厚
さが厚い部分に比べて２０％以上であることが好まし
い。

【００７９】これは抵抗の差が１／５までは良好である
ことを示している。本ローラに於いては、全体の抵抗が
１０⁵ 〜１０⁶ Ωある。すなわち、中央部の抵抗が５×
１０⁵ Ωであったとき、両端近傍では１×１０⁵ Ωまで
は許容できるわけである。すなわち、１本のローラ内で
は、抵抗のオーダーが１桁以上変わらなければ許容範囲
内であることが言える。

【００８０】（実施例３）図４は、他の実施例に用いら
れるローラを示す図であり、芯金２ａの上に低抵抗弾性
層２ｂさらにその上に抵抗層２ｃ、そして表層に汚染防
止層２ｄからなる。

【００８１】前記実施例１では抵抗層２ｃが感光体ドラ
ムに直接接触することから感光体ドラムを抵抗層２ｃに
含まれている粘性物質等で汚染しないように材料、製造
条件を考慮しなければならず、ローラを作る上で非常に
大きな制約となっていた。そこで、本実施例では、抵抗
層２ｃの上に例えばＮ−メトキシメチル化ナイロンから
成る汚染防止層２ｄを設けた例を示す。これによれば汚
染防止層と抵抗層という機能を分離することになるの
で、抵抗層は汚染を考慮するという制約が殆んどなくな
り、自由度が増えるので非常に安定した層を作ることが
可能になる。

【００８２】ここでまず芯金２ａには図示しない導電性
プライマーを薄層塗布した後導電性弾性層２ｂを型中に
於いて芯金２ａと一体成型する。このとき層２ｂ成型後
の外径は１１．６ｍｍ程度とする。この弾性層２ｂを架
硫、乾燥後塗布層としての抵抗層２ｃをディッピングに
よりコーティングする。このときディッピングの引き上
げ速度を変化させることにより、実施例１と同様に中央
部の膜厚を約２００μｍ、両端近傍の膜厚を約１７０μ
ｍとする。その後加熱乾燥をし、汚染防止層２ｄをディ
ッピングにより１０μｍ程度塗布し、加熱乾燥してロー
ルとしてできあがる。

【００８３】このようにして作成したローラの最終抵抗
は芯金−表面間で１０⁵ 〜１０⁶ Ω程度となるように抵
抗層２ｃの抵抗をあらかじめ制御しておくとともに、ロ
ーラ状態での最終硬度を６５°以下（アスカーｃ）とな
るように層２ｂ、層２ｃの硬度をあらかじめ制御してお
く。

【００８４】また、外径としては中央部か両端近傍より
も約６０μｍだけ大きなものとなる。

【００８５】（比較例３）図５のように芯金から弾性層
２ｂまでは実施例２と同様に作り、抵抗層２ｃは２００
μｍ程度の厚さのほぼ均一な層を形成する。さらに上層
の２ｄは実施例２と同様に１０μｍ形成し、おおむねス
トレート形状をなしたロールとする。

【００８６】（評価３）実施例２、比較例２によるそれ
ぞれのローラを評価１と同様に評価した。

【００８７】

【表４】（比較例３−２）実施例３のように弾性層２ｂまでは同
様に作成するが、その後研磨によって弾性層２ｂをクラ
ウン形状とし、その後抵抗層２ｃを軸である芯金２ａの
長手方向に一様にコーティングする。また実施例３と同
様に汚染防止層２ｄも芯金２ａの長手方向に一様にコー
ティングする。

【００８８】このときのクラウン量は外径で６０μｍ位
が適正値であり、弾性体を研磨することによって上記の
値を安定的に出すことは困難である。

【００８９】（評価３−２）実施例３と比較例３−２を
各５０本ずつ耐久評価を行なった。

【００９０】

【表５】

【００９１】上記のように弾性体を研磨することにより
得られる精度では部分的なムラも含め本帯電装置には不
十分であることが明らかである。

【００９２】以上より実施例１ではローラの最外層の膜
厚を制御することにより良好な画像を得られるようにな
ったが、本実施例では、ローラ表面より第２層目の膜厚
を制御することにより同等の効果を得ている。すなわ
ち、本発明の主旨とするところは、表層に限るものでは
なく、表層近傍の好ましくは５０〜５００μｍ程度の層
の厚さを制御することにより安価にて、感光体ドラム
と、帯電ローラとの当接状態を均一化せしめる効果をも
たせ、従って、常に良好な画像を提供し得るものであ
る。

【００９３】また、本発明の実施例として、ディッピン
グによる層形成を示してきたが、本発明はこれに限定す
るものではなく、ロールコート、その他の方法によって
も達成されることは当然のことである。

【００９４】（実施例４）本実施例は帯電部材として非
回転のロッド状、又は横長パッド状の部材２Ａを用い、
その芯金２ａの両端部を夫々加圧バネ４で被帯電体とし
ての感光体ドラム１方向へ加圧付勢して該帯電部材を感
光体ドラム１に加圧当接させたものである。

【００９５】図６（Ａ）は該帯電部材２Ａの無負荷状態
時の一部切欠き正面図、同（Ｂ）はその側面図、同図
（Ｃ）は感光体ドラム１に対する圧接状態の一部切欠き
正面図を示している。

【００９６】２ｂは導電性弾性層、２ｃは抵抗層、２ｄ
は汚染防止層であり、夫々前記実施例３の部材２ｂ、２
ｃ、２ｄと同様の材質である。

【００９７】この帯電部材２Ａは、図６（Ａ）、（Ｂ）
に示すように感光体ドラム１に非接触状態において、抵
抗層２ｃは長手中央部付近から両端部付近へ向うに従
い、厚さが小となっている。

【００９８】そしてこれをその長手方向両端部において
力Ｆを加えて被帯電体としての感光体ドラム１面に圧縮
弾性に抗して加圧当接させてあるから、前述で述べたよ
うに、帯電部材２Ａと、感光体ドラム１との圧接ニップ
部Ｎはその長手方向に沿う各部に関して図６（Ｄ）に示
したようにニップ幅と圧接力がほぼ均一化される。

【００９９】なお、上記帯電部材は、転写材Ｐの背面を
接触帯電する部材である転写ローラ８についても適用可
能である。

【０１００】（実施例５）実施例１で示した導電性弾性
層２ｂの上に導電層２ｅをディッピングにより塗工開始
部ではゆっくりとし、しだいに早く中央部からは再び次
第にゆっくりと引き上げることによって中央部の膜厚約
６０ミクロン、両端部の膜厚約１０ミクロンにコーティ
ングする。

【０１０１】１００度２０分間乾燥後実施例１で示した
抵抗層２ｃの塗料を塗工速度を一定にし１７０ミクロン
となるように塗工した。

【０１０２】この製品の外径を測ったところ中央と端部
で約１００ミクロンの差が認められた。更にまた中央部
と端部の電気抵抗を測定したところ抵抗層の膜厚が一定
であるため、約１０⁶ オームでほとんど差が認められな
かった。

【０１０３】導電層２ｅ用塗料としてアルコール可溶ナイロン１００重量部導電カーボン６重量部メチルアルコール４００重量部をガラスビーズと共にサンドミル分散をし導電層塗料と
した。

【０１０４】（実施例６）実施例１で示した導電弾性層
２ｂの上に抵抗層２ｃを塗工するため、図１０に示す塗
布用タンク２９に入れ、ビームガン２５の先端に口径５
００ミクロンのノズルチップ３２を取り付けタンク２９
にエアーパイプ３０により１Ｋｇｆ／ｃｍ² のエアー圧
をかけて、ガン２５と回数軸２２で保持された被塗布物
２ｂの距離を２０ｍｍとし回転数１００ｒｐｍでガン２
５の送り速度を、端部では１７０ｍｍ毎分から中央に行
くにしたがって、徐々に１２０ｍｍまで送り速度を落と
し、中央部から再び速度を速めて塗布液でビーム２４で
塗工し１２０度２時間乾燥後、膜厚を測定したところ中
央部で約２００ミクロン端部で約１７０ミクロンであっ
た。外径を測定したところ中央約６０ミクロン大きいも
のが得られた。

【０１０５】（実施例７）実施例１で示した導電弾性層
２ｂの上に抵抗層２ｃを塗工するため、図１０に示す塗
布用タンク２９に入れ、ビームガン２５の先端に口径５
００ミクロンのノズルチップ３２を取り付けタンク２９
に１Ｋｇｆ／ｃｍ² のエアー圧をかけて、ガン２５と被
塗布物２ｂの距離を２０ｍｍとし回転数１００ｒｐｍが
ガンの送り速度は、端部から塗工速度は１７０ｍｍ毎分
で一定にし、塗布用タンク２９の圧力を端部では１Ｋｇ
ｆ／ｃｍ² とし、中央に行くにしたがって圧力を高め中
央部で１．４Ｋｇｆ／ｃｍ² となるように調整し、中央
部から再び端部に行くに従い徐々に１Ｋｇｆ／ｃｍ² と
なるように塗工した。

【０１０６】１２０度２時間乾燥後、膜厚を測定したと
ころ中央部で約２００ミクロン端部で約１７０ミクロン
であった。外径を測定したところ中央約６０ミクロン大
きいものが得られた。

【０１０７】本発明の均一帯電を実現するためには、帯
電部材の外径は中央ほど大きく、端部に行くにしたがっ
て小さくなる構成が必要であるが具体的手段として、塗
工方法にはディッピング法、ビーム法、スプレー法、ス
ピン法、ビード法、ブレード法、ローラー法、カーテン
法、等各種方法があるが各々工夫することで、塗工によ
る膜厚分布をつけることが可能である。

【０１０８】例えばディップ法においては相対的な引き
上げ速度の差が大きくなればなるほど、塗布膜厚が厚く
なることが知られており、塗布速度を中央部に行くに従
い早くし中央部から刃、再び徐々に遅くすることで提供
が可能である。

【０１０９】更に例えば被塗布物を回転させながら塗料
を吐出させて塗布するビーム塗工によって、塗布速度を
徐々に遅らせ、中央部からは再び速度を元に戻して行け
ば、両端が薄く中央程厚いもの製造することが可能であ
る。更に同方法において、中央部程吐出量が多くなるよ
うにすることで、塗布速度が一定でも膜厚分布をつける
ことが可能である。

【０１１０】このように塗工厚みに分布をつけること
は、塗工方法を工夫することで可能であるが、分布状態
を更に精度良く実現させるためには、塗料粘度、固形
分、溶剤蒸気圧、塗工温度、換気風量等を最適化するこ
とで、塗工条件に忠実な膜厚分布を作ることが可能であ
る。

【０１１１】更にまた、このような膜厚分布を塗工手段
により製造する上で、帯電部材の塗工材料をそのまま膜
厚分布させることは、帯電特性が多少分布を持つことに
なり、膜厚差をある値以下にすることが必要となる。

【０１１２】また、上記の各種の塗工条件を工夫するこ
とで、ほとんどの物がある程度の膜厚分布をつけること
が可能であるけれど、電気抵抗上の特性の制約から材料
が限定されると中には膜厚分布をつけることが困難なこ
ともあり得る。

【０１１３】このようなことに対しては、何も抵抗体に
膜厚分布をつけることが必要条件ではない。導電性の塗
料で膜厚分布をつければ根電気抵抗のムラもほとんどな
く、且膜厚分布のついた帯電部材が可能である。抵抗体
でなく導電性でも良ければ、材料設計上も制約がゆるく
なり膜厚分布をつけやすい塗料（塗料粘度、固形分、溶
剤種類）が使用できる点でも有利である。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
帯電部材の塗布層の厚さが、帯電部材と被帯電体とを押
圧させる押圧手段の押圧位置から離れるほど大きいこと
により非常に精度良く、かつ安価にて帯電部材と被帯電
体との微小ギャップをその長手方向で一様とすることが
できる。

【０１１５】従って、帯電部材と被帯電体との部分的な
摩耗を低減でき、更に被帯電体がトナー像担持体である
場合には、像担持体へのトナー融着を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電部材を画像形成装置に着脱可能な
プロセスユニットに適用した側面図である。

【図２】本発明の帯電部材の第１実施例の側面図であ
る。

【図３】帯電部材の比較例の側面図である。

【図４】本発明の帯電部材の第３実施例の側面図であ
る。

【図５】帯電部材の比較例の側面図である。

【図６】本発明の帯電部材の第４実施例の説明図であ
る。

【図７】従来の帯電部材の説明図である。

【図８】従来の帯電部材の説明図である。

【図９】本発明の帯電部材の第５実施例の側面図であ
る。

【図１０】帯電部材の製造方法の説明図である。

【符号の説明】

１被帯電体（像担持体）２帯電部材２ａ芯金２ｂ導電性弾性層２ｃ抵抗層（塗布層）２ｄ汚染防止層４押圧手段１３プロセスユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒平文弘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)発明者渡辺毅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)発明者本田孝男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

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体を帯電する帯電部材であって、
被帯電体に近づくにつれて少なくとも基材と、塗布層
と、を備える帯電部材において、上記帯電部材の塗布層の厚さは、上記帯電部材の長手方
向において中央部ほど大きいことを特徴とする帯電部
材。
【請求項２】被帯電体に接触可能に設けられ、被帯電
体を帯電する帯電部材であって、被帯電体に近づくにつ
れて少なくとも基材と、塗布層と、を備える帯電部材
と、上記帯電部材と被帯電体とを押圧させる押圧手段
と、を有する帯電装置において、上記帯電部材と被帯電体とを押圧させない状態では上記
帯電部材の塗布層の厚さは上記押圧手段による押圧位置
から離れるほど大きいことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】像担持体と、この像担持体に像を形成す
る像形成手段と、上記像担持体に接触可能に設けられ、
上記像担持体を帯電する帯電部材であって、上記像担持
体に近づくにつれて少なくとも基材と、塗布層と、を備
える帯電部材と、上記帯電部材と上記像担持体とを押圧
させる押圧手段と、を有する画像形成装置において、上記帯電部材と上記像担持体とを押圧させない状態では
上記帯電部材の塗布層の厚さは上記押圧手段による押圧
位置から離れるほど大きいことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項４】上記装置は、上記像担持体と上記帯電部
材とを備えるプロセスユニットを有し、このプロセスユ
ニットは上記装置に着脱可能である請求項２記載の画像
形成装置。
【請求項５】画像形成装置に対して着脱可能なプロセ
スユニットであって、像担持体と、この像担持体に接触可能に設けられ、上記
像担持体を帯電する帯電部材であって、上記像担持体に
近づくにつれて少なくとも基材と、塗布層と、を備える
帯電部材と、上記帯電部材と上記像担持体とを押圧させ
る押圧手段とを有するプロセスユニットにおいて、上記帯電部材と上記像担持体とを押圧させない状態では
上記帯電部材の塗布層の厚さは上記押圧手段による押圧
位置から離れるほど大きいことを特徴とするプロセスユ
ニット。