JPH11125953A

JPH11125953A - 帯電部材、該帯電部材の製造方法、及び該帯電部材を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置

Info

Publication number: JPH11125953A
Application number: JP29096397A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ikeda; 寛池田; Takeshi Suzuki; 武史鈴木; Tsutomu Ninomiya; 勉二宮; Yasuyuki Suzuki; 泰行鈴木; Hiroshi Inoue; 宏井上
Original assignee: Canon Inc; Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Inc; Canon Chemicals Inc
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電音が小さく、帯電が均一で良好な画像が
全ての環境で長期間得られる帯電部材、該帯電部材の製
造方法、及び該帯電部材を有するプロセスカートリッジ
及び電子写真装置を提供する。【解決手段】芯金と、該芯金外周上の発泡弾性体層
と、該発泡弾性体層外周上の複数層のシームレスチュー
ブとを有し、クラウン形状の帯電部材において、該複数
層のシームレスチューブの被覆前は発泡弾性体層がスト
レート形状であり、被覆後は帯電部材の両端部の外径が
中央部の外径より小さい帯電部材、該帯電部材の製造方
法、及び該帯電部材を有するプロセスカートリッジ及び
電子写真装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被帯電体に接触配
置され、電圧を印加されることにより該被帯電体を帯電
する帯電部材及びその製造方法に関する。

【０００２】また、本発明は、上記帯電部材を有するプ
ロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】近年、電子写真装置や静電記録装置など
の画像形成装置に用いられる帯電手段として、接触帯電
方式の帯電手段の採用が進められている。接触帯電は、
被帯電体に接触配置された帯電部材に電圧を印加するこ
とによって被帯電体を所定の極性及び電位に帯電させる
ものであり、電源の電圧を低くすることができる、オゾ
ンなどのコロナ生成物の発生を少なくすることができ
る、及び構造が簡単で低コスト化を図ることができるな
どの利点がある。

【０００４】帯電部材に印加する電圧は直流のみを印加
する方式（ＤＣ印加方式）の他に、直流電圧を接触帯電
部材に印加したときの被帯電体の帯電開始電圧の２倍以
上のピーク間電圧を有する振動電界（時間と共に電圧値
が周期的に変化する電界）を接触帯電部材と被帯電体と
の間に形成して被帯電体面を帯電処理する手法（ＡＣ印
加方式）があり、この方がより均一な帯電をすることが
可能である。

【０００５】また、接触帯電装置は、被帯電体に接触さ
せる帯電部材の形状や形態から、帯電部材をローラ状部
材（帯電ローラ）としたローラ型帯電器（特開昭６３−
７３８０号及び同５６−９１２５３号公報など）、ブレ
ード状部材（帯電ブレード）としたブレード型帯電器
（特開昭６４−２４２６４号及び同５６−１９４３４９
号公報など）及びブラシ状部材（帯電ブラシ）としたブ
ラシ型帯電器（特開昭６４−２４２６４号公報など）な
どに大別される。

【０００６】帯電ローラは回転自由に軸受支持されて被
帯電体に所定の圧力で圧接され、被帯電体の移動に伴い
従動回転する。

【０００７】上記帯電ローラは通常、基体として中心に
設けた芯金と、該芯金の外周にローラ状に設けた導電性
の弾性層と、更にその外周に設けた表面層などを有する
多層構造体である。

【０００８】上記各層のうち、芯金（金属層）はローラ
の形状を維持するための剛体であると共に、給電電極と
しての役割を有している。

【０００９】また、上記弾性層は通常、１０⁴ 〜１０⁹
Ω・ｃｍの体積固有抵抗を有すること、及び弾性変形す
ることにより被帯電体との均一な接触を確保する機能が
要求されるため、通常、導電性が付与されたゴム硬度
（ＪＩＳＡ）７０度以下の柔軟性を有する加硫ゴムが
使用される。そして、従来の帯電ローラには、弾性層と
してゴム発泡体（またはスポンジ状ゴム）を使用した発
泡タイプとゴム発泡体を使用しないソリッドタイプがあ
った。また、上記表面層は被帯電体の帯電均一性を向上
させ、被帯電体表面のピンホールなどに起因するリーク
の発生を防止すると共に、トナー粒子や紙粉などの固着
を防止する機能、更には弾性層の硬度を低下させるため
に用いられるオイルや可塑剤などの軟化剤のブリードを
防止する機能なども有している。表面層の体積固有抵抗
は通常１０⁵ 〜１０¹³Ω・ｃｍであり、従来、導電性塗
料を塗布すること、あるいはシームレスチューブを被覆
することなどにより形成されていた。

【００１０】チューブ被覆ローラの製造方法としては熱
収縮性チューブを使用する方法と、非熱収縮性チューブ
を使用する方法がある。熱収縮性チューブを用いる場合
は、芯金あるいは芯金上に弾性体を形成した弾性ローラ
を内面にプライマーが塗布された熱収縮性チューブに挿
入し、全体を加熱してチューブを収縮させてローラ外周
に被覆する。また、非熱収縮性チューブを用いる場合
は、円筒状金型の内壁に非熱収縮性チューブを長手方向
に引張りながら配置してチューブと円筒状金型内壁との
間を減圧してチューブを内壁に密着した状態にし、芯金
外周に弾性体を形成した弾性ローラを挿入した後、加熱
融着してローラ外周にチューブを被覆していた。

【００１１】しかし、熱収縮性チューブを用いる場合、
製造工程は簡単であるが、熱収縮性チューブの製造が難
しく、偏肉は避けられず、しかも高価であった。また、
収縮性の調整も難しく、皺が発生してしまうなどの問題
もあった。

【００１２】一方、上記多層部をチューブで形成した場
合、ピンホールなどの不具合は避けることができ、膜厚
のコントロールも比較的容易であるため、単一層のシー
ムレスチューブを複数個用意して一個づつ外嵌処理する
ことにより、多層の抵抗層を順次重ね合わせて希望する
抵抗値のローラを得ていた。

【００１３】これを利用する装置として、導電性部材を
被帯電体に接触させてこれを帯電させる接触帯電装置は
知られている、例えば本出願人は、直流電圧と交流電圧
を重畳したバイアス電圧を導電性部材に印加し、この導
電性部材を被帯電体に当接させて、この被帯電体の帯電
を行う接触帯電装置を提案している（特開平３−１７４
５６２合公報）。

【００１４】これは、図３に示される如く、複写機など
の画像形成装置の像担持体である感光ドラム５に接触し
つつ回転し、これを帯電する帯電ローラ１と、該帯電ロ
ーラ１の芯金部４に帯電開始電圧（接触帯電により被帯
電体を帯電できる電圧を言い、常温常圧下では約５５０
ボルト）の２倍以上のピーク間電圧Ｖ_ppを有する交流電
圧と一定の直流電圧とを重畳したバイアス電圧を印加す
る電源６などから構成されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記帯
電ローラ１を感光ドラム５に当接し該感光ドラム５の接
触帯電を開始すると、芯金部４に印加されたバイアス電
圧の交流成分のために、帯電ローラ１が振動し、帯電音
と呼ばれる振動音を発生させてしまうという不都合があ
った。

【００１６】本発明の目的は、帯電音が小さく、帯電が
均一で良好な画像が全ての環境で長期間得られる帯電部
材、該帯電部材の製造方法、及び該帯電部材を有するプ
ロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することに
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、芯金
と、該芯金外周上の発泡弾性体層と、該発泡弾性体層外
周上の複数層のシームレスチューブとを有し、クラウン
形状の帯電部材において、該複数層のシームレスチュー
ブの被覆前は発泡弾性体層がストレート形状であり、被
覆後は帯電部材の両端部の外径が中央部の外径より小さ
いことを特徴とする帯電部材である。

【００１８】また、本発明は、両端部の外径Ｄｅと該中
央部の外径Ｄｃが、Ｄｅ／Ｄｃ＝０．９７〜０．９９の
関係、あるいは、Ｄｃ−Ｄｅ＝２０〜３５０μｍ、望ま
しくは２０〜１５０μｍの関係にある上記帯電部材であ
る。

【００１９】また、本発明は、芯金と、該芯金外周上の
発泡弾性体層と、該発泡弾性体層外周上の複数層のシー
ムレスチューブとを有し、クラウン形状の帯電部材の製
造方法において、シームレスチューブの片端部に栓をし
被覆装置内で圧力調整することによりシームレスチュー
ブを膨張させた後、ストレート形状の発泡弾性体層外周
に被覆して第１層を形成し、次いで芯金位置を上下逆転
した後、該膨張したシームレスチューブを該第１層上に
被覆して第２層を形成する２層形成工程を１回または２
回以上繰り返すことによって、帯電部材の両端部の外径
を中央部の外径より小さくしたことを特徴とする帯電部
材の製造方法である。

【００２０】更に、本発明は、電子写真感光体と少なく
とも帯電部材を一体に支持し、電子写真装置本体に着脱
自在であるプロセスカートリッジにおいて、該帯電部材
が、少なくとも交流成分を有する電圧が印加される帯電
部材を該電子写真感光体に接触させることにより該電子
写真感光体を帯電する帯電部材であって、該帯電部材が
上記帯電部材であることを特徴とするプロセスカートリ
ッジである。

【００２１】更に、本発明は、電子写真感光体、帯電部
材、露光手段、現像手段及び転写手段を有する電子写真
装置において、該帯電部材が、少なくとも交流成分を有
する電圧が印加される帯電部材を該電子写真感光体に接
触させることにより該電子写真感光体を帯電する帯電部
材であって、該帯電部材が上記帯電部材であることを特
徴とする電子写真装置である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。

【００２３】帯電部材（以下帯電ローラともいう）は、
加圧バネで感光ドラムに押圧当接させている。具体的に
は、発泡弾性体層の両端に露出した芯金両端部に加圧バ
ネの付勢力を加えて、帯電ローラの発泡弾性体層を感光
ドラムに押圧当接させている。

【００２４】このように、帯電ローラは両端部で付勢さ
れているので、帯電ローラの感光ドラムに対する押圧力
は、帯電ローラの両端部付近で強く、中央部に向うに従
って弱くなる。このため、帯電ローラと感光ドラムとの
当接部分（「ニップ」という）の幅が長手方向で均等に
ならず、中央部付近で狭くなる。

【００２５】そこで、ニップ幅を均等にして均一な帯電
効果を得るため、帯電ローラの形状を、外径が両端部か
ら中央部に向かって漸次増大するいわゆるクラウン形状
に形成するため、弾性体を予めクラウン状に加工した
り、被覆層が塗膜である場合は、塗布速度を変化させて
中央部の塗膜を両端部より厚く形成する方法が行われて
いる。帯電部材に設けられるクラウン量は、帯電部材の
長さ、硬度及び押圧力にもよるが、概略、数１００μｍ
以下である。ここで、クラウン量とは、帯電部材中央部
の外径から、端部の外径を差し引いた値をいう。

【００２６】次に、本発明の帯電ローラの帯電作用につ
いて説明する。

【００２７】図３は、帯電ローラ１が適用された電子写
真装置を示す概略図である。

【００２８】帯電ローラ１は、電源６が接続された状態
で、被帯電体としての感光ドラム５に接触されている。
そして、感光ドラム５の両側には現像装置８とクリーナ
ー９とが配置され、下側には転写器１０が配置されてい
る。

【００２９】この電子写真装置においては、感光ドラム
５の除電が行われた後、帯電ローラ１によって感光ドラ
ム５を帯電する。

【００３０】このとき、帯電ローラ１がクラウン形状を
しているので、帯電ローラ１と感光ドラム５とのニップ
幅は帯電ローラ１の長手方向に均等である。従って、帯
電ローラ１による感光ドラム５の帯電は均一に行われ
る。

【００３１】この帯電状態で、不図示の露光手段より画
像露光光７を受けて静電潜像が形成され、その潜像が現
像装置８で現像される。そして、転写器１０によって、
現像した画像が被転写紙Ｐに転写される。最後に、感光
ドラム５に残った現像剤がクリーナー９でクリーニング
される。また、画像露光光７は、電子写真装置が複写機
やプリンターである場合には、原稿からの反射光や透過
光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化し、こ
の信号に従って行われるレーザービームの走査、ＬＥＤ
アレイの駆動及び液晶シャッターアレイの駆動などによ
り照射される光である。

【００３２】この電子写真装置において、帯電ローラに
直流電圧Ｖ_DC＝−７００Ｖ、交流電圧Ｖ_AC＝２ｋＶ_PP、
交流周波数ｆ＝５００Ｈｚのバイアスを印加して帯電を
行わせ、通紙試験が行われた。

【００３３】図１、図２に本発明の帯電ローラの一例を
示す。この帯電ローラ１は、ステンレススチール、めっ
き処理した鉄、黄銅及び導電性プラスチックなどの良導
電性材料からなる芯金４の外周に、導電性の弾性材料か
らなる発泡弾性体層２を設け、更にこの発泡弾性体層２
の外周面に偶数枚の複層のチューブ３を被覆したもので
ある。

【００３４】上記発泡弾性体層２を構成する導電性を有
する弾性材料としては、導電材を配合した発泡導電性ゴ
ム組成物あるいは導電性ポリウレタンフォームを用いる
ことができる。

【００３５】発泡導電性ゴム組成物を構成するゴム成分
としては、特に制限されるものではないが、エチレンプ
ロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレン、クロロスル
フォン化ポリエチレンに導電材を配合したものの発泡
体、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重
合ゴムの発泡体またはエピクロルヒドリンとエチレンオ
キサイドとの共重合ゴムに導電材を配合したものの発泡
体を好適に使用することができる。

【００３６】これらゴム組成物に配合する導電材として
は、カーボンブラック、黒鉛、金属及び導電性の各種金
属酸化物（酸化錫及び酸化チタンなど）などの導電性粉
体や、カーボンファイバー及び金属酸化物の短繊維など
の各種導電性繊維を用いることができる。その配合量
は、全ゴム成分１００重量部に対して好ましくは３〜１
００重量部、特に好ましくは５〜５０重量部であり、こ
れにより発泡弾性体層２の体積抵抗を１０¹ 〜１０⁹ Ω
・ｃｍ程度に調整することが好ましい。なお、この発泡
弾性体層２の形成は、公知の加硫成形法により行うこと
ができ、その厚さは帯電ローラの用途などに応じて適宜
設定されるが、通常１〜２０ｍｍが好ましい。

【００３７】本発明においては、この発泡弾性体層２上
に偶数枚の複層のチューブ３を被覆する。この場合、こ
の偶数枚の複層のチューブを構成する熱可塑性樹脂とし
ては、押出し成形可能な熱可塑性樹脂であればいずれの
ものでもよく、具体的には、エチレンプロピレンゴム
（ＥＰＤＭ）、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
ジエンゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン
６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２及びそ
の他の共重合ナイロンなどのポリアミド、スチレンエチ
レンブチル、エチレンブチル、ニトリルブタジエンゴ
ム、クロロスルホン化ポリエチレン、多硫化ゴム、塩素
化ポリエチレン、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、
１，２−ポリブタジエン、イソプレンゴム及びポリノル
ボルネンゴムなどの通常のゴム、及びスチレン−ブタジ
エン−スチレン（ＳＢＳ）及びスチレン−ブタジエン−
スチレンの水添加物（ＳＥＢＳ）などの熱可塑性ゴムを
使用することができ、特に制限されるものではない。

【００３８】あるいは、上記の各樹脂や共重合体よりな
るエラストマー及び変性体などのエラストマーと、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢ
Ｔ）などの飽和ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミ
ド、ポリカーボネート、ポリアセタール、アクリロニト
リルブタジエンスチレン、ポリスチレン、ハイインパク
トポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリウレタン、ポリフェ
ニレンオキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニト
リル−エチレン／プロピレンゴム−スチレン樹脂（ＡＥ
Ｓ）及びアクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン樹
脂（ＡＡＳ）などのスチレン系樹脂及びアクリル樹脂、
塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、などの各樹脂及
び共重合体からなる材料の組み合わせが好ましい。

【００３９】本発明における芯金（金属層）としては、
例えばアルミニウム、銅、鉄、またはこれらを含む合金
などの良導体が好適に用いられる。本発明に用いられる
芯金は、０．１〜１．５ｍｍ程度の厚さを有する金属管
であっても、また棒状であってもよい。

【００４０】次に、本発明に用いられる偶数枚の複層の
チューブについて説明する。本発明における偶数枚の複
層のチューブは予めシームレスチューブの形態に成膜さ
れた重合体であって、前記芯金（金属層）外周上の発泡
弾性体層に外嵌し、密着させて被覆する。

【００４１】この場合に使用される樹脂、エラストマー
及び共重合体などは前記したものであり、後述する導電
材などを適宜配合することにより、所望の特性を有する
チューブ構成が得られる。

【００４２】更に、上記ゴム、熱可塑性エラストマー及
び熱可塑性樹脂から選ばれた２種以上の重合体からなる
ポリマーアロイまたはポリマーブレンドも使用できる。

【００４３】本発明の偶数枚の複層のチューブは上記各
種重合体と、下記の導電材及び必要ならばその他の添加
剤からなる導電性重合体組成物を押出し成形法、射出成
形法及びブロー成形法などによりチューブ状に成膜する
ことにより得ることができる。上記各種成形法のうちで
は押出し成形法が特に好適である。

【００４４】更には、形成するチューブの各薄膜層の膜
厚均一性、また導電材などの分散性がより均一であるも
のを得るためには、縦型のチューブ押出し機（図５）を
使用する。

【００４５】なお、上記導電材としては、公知の素材が
使用でき、例えば、カーボンブラック及びグラファイト
などの炭素微粒子；ニッケル、銀、アルミニウム及び銅
などの金属微粒子；酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、
酸化アルミニウム及びシリカなどを主成分とし、これに
原子価の異なる不純物イオンをドーピングした導電性金
属酸化物微粒子；炭素繊維などの導電性繊維；ステンレ
ス繊維などの金属繊維；炭素ウイスカやチタン酸カリウ
ムウイスカの表面を金属酸化物や炭素などにより導電化
処理した導電性チタン酸カリウムウイスカなどの導電性
ウイスカ；及びポリアニリン及びポリピロールなどの導
電性重合体微粒子などが挙げられる。

【００４６】本発明に用いられる偶数枚の複層のチュー
ブは単に上記各種成形法により形成しただけでも使用で
きるが、例えばより優れた耐久性や耐環境性などを得る
ことを目的として、上記各種成形法により得られたシー
ムレスチューブを更に架橋させて導電性架橋重合体とす
ることもできる。チューブ状に成膜された導電性重合体
を架橋させる方法としては、重合体の種類に応じて硫
黄、有機過酸化物及びアミン類などの架橋剤を予め添加
しておき、高温下に架橋結合を生成させる化学的架橋法
や、電子線やγ線などの放射線を照射することにより架
橋させる放射線架橋法などが有効である。上記各種架橋
法のうちでは電子線架橋法が架橋剤またはその分解生成
物の移行による被帯電体の汚染の恐れがなく、更に、高
温処理の必要がない点及び安全性の点で好ましい。

【００４７】この帯電ローラは、前述のように、加圧バ
ネで感光ドラムに押圧当接させている。具体的には、弾
性体層の両側に露出した芯金両端部に加圧バネの付勢力
を加えて、帯電ローラの弾性体層を感光ドラムに押圧当
接させている。

【００４８】このように、帯電ローラは両端部で付勢さ
れているので、帯電ローラの感光ドラムに対する押圧力
は、帯電ローラの両端部付近で強く、中央部に向うに従
って弱くなる。このため、帯電ローラと感光ドラムとの
当接部分の幅が長手方向で均等にならず、中央部付近で
狭くなり、帯電にムラが生ずる。なお、帯電は交流電界
をかけて行われるため、電界の向きが交互になってかか
る。ニップ幅が不均等な場合、ニップ部にかかる力も不
均一となるので、交互にかかる電界の振動はムラにな
り、音として認識される。

【００４９】このため、ニップ幅を均等にして均一な帯
電効果を得るべく、帯電ローラの形状を、外径が両端部
から中央部に向かって漸次増大するいわゆるクラウン形
状に形成している。

【００５０】このようなクラウン形状の帯電ローラの作
製方法としては、材料収納部がクラウン形状の金型を用
いて成形する方法が考えられるが、従来は、金型の材料
収納部の形状をクラウン形状に加工するのが困難である
ため、まず材料収納部の形状が長手方向に一定の金型を
用い、材料収納部内に芯金と弾性体の材料を収納して加
熱した後、冷却して、外径が直状の帯電ローラを成形
し、次いで弾性体の外周をクラウン形状に研磨する方法
が採用されていた。

【００５１】これに対し、本発明においては、芯金（金
属層）外周に発泡弾性体層を設け、これにチューブを被
覆して帯電ローラを作製している。即ち、ストレート形
状の発泡弾性体にチューブを被覆することのみで、所望
のクラウン形状が得られる。

【００５２】次に、チューブの作成方法について説明す
る。本発明においては、適切に機能分離したチューブが
偶数枚被覆されている。

【００５３】偶数枚からなる複層チューブ３は、種々の
方法で成膜することができるが、前記のように押出し成
形法が好適である。即ち、図５に示すように、予め重合
体と導電材、また必要に応じて、架橋剤、安定剤及びそ
の他の添加剤を混合したコンパウンドを調製し、該コン
パウンドを押出し機１６によりリング状スリットを有す
るダイス１４から中央通孔１５に押出し、水冷リング１
７で冷却することによって、連続的にシームレスチュー
ブを製造することができる。図５中、３（ｉ）は第１層
の中層チューブ、１８はチューブ送り装置のタイミング
プーリー、１９は送りベルトである。

【００５４】本発明に用いられるシームレスチューブは
非熱収縮性と熱収縮性のいずれであってもよいが、実施
例では非熱収縮性のものを採用している。

【００５５】非熱収縮チューブの場合、発泡弾性体層と
の密着性を確保するためには、チューブ内径は発泡弾性
体層の外径以下であることが必要である。圧縮空気を吹
き込むことによりチューブ径を拡大させた状態で芯金を
有する発泡弾性体層に挿入し、空気圧を解除すれば外嵌
処理が完了する。

【００５６】本発明では、上記外嵌処理（あるいは被覆
処理）において、第１層のチューブを被覆した後、芯金
の上下関係を逆にしてから被覆装置に再セットし、第２
層のチューブを被覆する。被覆は、まずチューブの片側
に栓をし、装置内を減圧し、（あるいはチューブ内に空
気を吹き込み、あるいはチューブの外側を減圧しながら
チューブの内側に空気を吹き込み、）チューブを適当に
膨らますので、栓のある側と、無い側とで膨らみ方が異
なる。即ち、栓のある側の端部では膨らみが制限され、
栓の無い側から空気が押し込まれるため、チューブの中
央部から栓付近がこの圧縮された空気の働きで、より大
きく膨らむ。これに対し、栓の無い側では空気は流れ出
るため、チューブの栓の無い側の端部には拡張させる力
は余りかからない。

【００５７】このため、次工程でこのチューブを被覆す
ると、履歴効果があるためか、被覆後の発泡弾性体に対
する締め付け方が異なり、第１層のチューブを被覆した
後の形状は概略テーパがかかった形状となる。次に、芯
金の上下を逆転させてから第２層のチューブを被覆する
と、逆のテーパがかかるように締め付けるため、全体と
して概略クラウン形状になる。チューブの長さを発泡弾
性体の長さより若干長くして、チューブ端部が発泡弾性
体の端部側面を少し覆うようにしている。前記したよう
にチューブ端部には、チューブ被覆時の影響が、中央部
近辺程には働かなく、膨張から収縮の過程が速やかに起
こるため、及びチューブ端部の発泡弾性体層からはみ出
した部分では発泡弾性体の反発力が無く、単に収縮する
だけであるので、更に端部が圧縮された形状になる。従
って、中央部付近が端部より膨らんだ概略クラウン形状
を形成するに至るものと考えられる。

【００５８】この帯電ローラを図３に概略示した電子写
真装置に適用して、実施例の試料や、比較例の試料につ
いて評価を行ったものである。

【００５９】

【実施例】以下に本発明を実施例により更に詳しく説明
する。

【００６０】チューブの形成には材料そのものが適切な
抵抗値を有する樹脂を用いても、またカーボン及び導電
性金属酸化物などの導電粉を混合して抵抗値を調整した
樹脂を用いてもよい。本発明においては、縦形押出し装
置を用いてチューブの形成を行った。横型の押出し装置
では、押出しされたチューブの流れ方向が重力に対して
直交した配置であるために、チューブ円周方向に重力の
影響が働き、特に押出しされた直後の熱い状態でその影
響を受けるため、本発明の電子写真用途には、精細性に
欠けるものと考えられた。

【００６１】（実施例１）（表層チューブの成形）表層用材料として、スチレン系
の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共
重合樹脂、商品名ダイナロン、日本合成ゴム社製）１０
０重量部、ポリエチレン１８重量部及びカーボンブラッ
ク（ケッチェンブラックＥＣ、ライオンアクゾ社製）１
６重量部をＶ型ブレンダーで数分間混合した。次に、加
圧式ニーダーを用いて１９０℃で１０分間溶融混練し
た。更に、冷却後、粉砕機で粉砕し、単軸押出し機でペ
レット化した。

【００６２】上記ペレットを縦形押出し機（プラ技研社
製の特注品、図５参照）を用いて、チューブを押出し、
適温の熱水（４０℃〜９０℃）１０中に押出し、更に冷
却し引き取った（１８，１９）。このようにして、外径
約１１ｍｍ、厚さ２５０μｍの表層チューブを得た。

【００６３】（中層チューブの成形）中層用材料とし
て、ポリエチレンエラストマー１００重量部、カーボン
ブラック（ケッチェンブラックＥＣ）１７重量部、酸化
マグネシウム１０重量部及びステアリン酸カルシウム１
重量部を、表層用材料と同様の工程でペレット化した。

【００６４】上記ペレットを縦型押出し機（プラ技研社
製の特注品、図５参照）を用いて、チューブを押出し、
適温の熱水（４０℃〜９０℃）１０中に押出し、更に冷
却し引き取った（１８，１９）。このようにして、外径
約１１ｍｍ、厚さ４００μｍの中層チューブを得た。

【００６５】（発泡弾性体層の形成）内径４．５ｍｍ、
外径１１．５ｍｍのホース状の発泡弾性体（ＥＰＤＭゴ
ムに、加硫剤と発泡剤を配合し、混合したものを押出し
成形機によりホース状に成形し、加硫缶内で発泡させた
ものを長さ２２５ｍｍ切ったものに径５ｍｍ、長さ２６
０ｍｍの芯金（金属層）を挿入した。

【００６６】これに、上記の中層チューブを長さ２２８
ｍｍに切断したものを、チューブ被覆装置により被覆
し、発泡弾性体層に圧密着させた。

【００６７】次に、中層チューブを被覆したものに、上
記の表層チューブを長さ２３０ｍｍに切断し、先の中層
チューブ被覆時の芯金配置を上下逆転させて、チューブ
被覆装置により被覆して帯電ローラを作製した。この時
の帯電ローラの中央部外径は１１．９０〜１２．００ｍ
ｍであり、中央部から９０ｍｍ離れた地点から、端部の
間の外径が、１１．５５〜１１．９８ｍｍの範囲にあっ
た。

【００６８】この帯電ローラをＬＢＰ（レーザービーム
プリンター、ヒューレットパッカード社製レーザージェ
ット２−Ｐ）の一次帯電器に用いて画像形成を行った結
果、中層チューブと表層チューブの間、また、中層チュ
ーブと発泡弾性体層の間の密着性が良好であり、良好な
画像が得られた。

【００６９】なお、帯電ローラの電気抵抗は、次の方法
により測定した。即ち、図６に示すように帯電ローラ１
上に幅１０ｍｍのアルミ箔（または銅薄板）２１を巻
き、芯金４と該アルミ箔などの間に電源２０より直流２
５０Ｖを印加し、そのときに流れる電流を計測し、芯金
とアルミ箔などの間の抵抗値を算出した。そして、アル
ミ箔などの位置を移動することにより、帯電ローラの長
手方向の抵抗値の局所的な変動を測定した。このように
して測定した上記帯電ローラの局所的抵抗値は０．６〜
０．９ＭΩであり、極めて均一性が高かった。

【００７０】更に、目視により上記帯電ローラ表面を観
察した結果、筋、凹凸及び皺などの不都合は見られなか
った。

【００７１】次に、上記帯電ローラをカートリッジ（商
品名ＥＰ−Ｌ、キヤノン社製）に搭載し、該カートリッ
ジをレーザービームプリンター（商品名ＬａｓｅｒＳ
ｈｏｔＡ４０４、キヤノン社製）に装着して２５℃、
５０％ＲＨの環境下で３５００枚の画像を出力し、目視
により出力画像の画質を評価した結果、全く異常が認め
られなかった。

【００７２】（比較例１）実施例１に対応するものであ
る。

【００７３】実施例１において、発泡弾性体層までは同
様に形成した。次に、実施例１の表層、中層に相当する
層を塗料化した材料を用いて、浸漬コーティング法によ
り形成した。これらの材料は塗工に適するよう粘度調整
などを行ったが、塗布後の材料の組成及び量などは実施
例１とほぼ同一になるように調製した。

【００７４】次に、発泡弾性体層の長手方向の中央部で
塗布速度が最速となるように調速して塗布し、更に液垂
れの影響を小さくするために中層塗布時と表層塗布時の
塗布方向を逆転して、クラウン形状の帯電部材を作製し
た。

【００７５】しかし、得られた塗膜は、液垂れにより端
部の膜厚が他の部分より厚くなり、中央部外径の１１．
９０〜１２．００ｍｍに対し、液垂部で約１２．００ｍ
ｍ、その近傍中央寄りで、少し凹みがあり、約１１．８
０ｍｍであった。実施例１と同様の方法で帯電ローラの
局所的抵抗値を測定したところ、実施例１より不均一で
あった。

【００７６】得られた帯電部材を用いて実施例１と同様
に画像評価をした結果、初期画像で実施例１と同等であ
ったが、高温高湿環境下あるいは低温低湿環境下では、
画像出し枚数が増えるに従って劣ってきた。

【００７７】また、帯電音に関しては実施例１が若干優
れている程度であったが、比較例のものは塗膜の端部に
凸部位を有するため、帯電ローラの端部での異常放電が
発生した。

【００７８】本発明においては、上述の電子写真感光体
５、帯電部材１、現像手段８及びクリーニング手段９な
どの構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッ
ジとして一体に支持して構成し、このプロセスカートリ
ッジを複写機やレーザービームプリンターなどの電子写
真装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。例え
ば、現像手段８及びクリーニング手段９を感光体５及び
帯電部材１と共に一体に支持してカートリッジ化して、
装置本体のレールなどの案内手段を用いて装置本体に着
脱可能なプロセスカートリッジ（図４）とすることがで
きる。図４中、１１は感光体シャッター、１２は現像剤
（トナー）である。

【００７９】実施例１、比較例１の帯電部材を上記のプ
ロセスカートリッジに搭載し、これを電子写真装置に組
み込んで画像評価を行った結果、画像は実施例１と比較
例１で同等であったが、帯電音に関しては、前述のよう
に実施例１が若干優れていた。

【００８０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、概略の
クラウン形状を形成するために、弾性層を予めクラウン
に加工したり、弾性層上に塗布方法により膜をクラウン
状に形成する場合のように精密な塗布速度制御を行った
り、塗布工程で液垂れの影響を小さくするため上下を逆
転させるなどの必要がなく、簡易な方法で概略クラウン
形状を形成できる。このため製造コストが低い。また、
塗布方法では塗膜の端部の膜厚が厚くなり、これを無く
すためには更に研磨などの別の工程が必要になるが、本
発明では不要である。本発明によれば、表面にピンホー
ルなどの不具合がなく、帯電ムラのない表面電位の安定
した帯電ローラを低コストで製造することが可能とな
る。

【００８１】更に、帯電音が小さく、帯電が均一で良好
な画像が全ての環境で長期間得られる帯電部材、及び該
帯電部材を有するプロセスカートリッジ及び電子写真装
置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクラウン形状の帯電ローラの模式図。

【図２】クラウン形状を形成するための段階的なチュー
ブ被覆工程を示す模式図で、（ａ）は第１層被覆後の状
態、（ｂ）は第２層被覆後の状態。

【図３】本発明の帯電ローラを有する電子写真装置の概
略図。

【図４】本発明の帯電ローラが搭載されたプロセスカー
トリッジの概略図。

【図５】本発明に用いるチューブを形成する縦型の押出
し装置の概略図。

【図６】本発明に用いる帯電ローラの局所抵抗測定装置
の概略図。

【符号の説明】

１帯電部材（帯電ローラ）２発泡弾性体層３偶数枚の複層のチューブ３（ｉ）中層４芯金（金属層）５被帯電体（感光ドラム）６電源７露光８現像装置９クリーニング装置１０転写装置１１感光体シャッター１２現像剤（トナー）１４ダイス１５中央通孔１６押出し機１７水冷リング１８タイミングプーリー（チューブ送り装置）１９送りベルト（チューブ送り装置）２０評価装置用電源２１評価装置用電極板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者二宮勉茨城県稲敷郡茎崎町茎崎1888−２キヤノン化成株式会社内 (72)発明者鈴木泰行茨城県稲敷郡茎崎町茎崎1888−２キヤノン化成株式会社内 (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金と、該芯金外周上の発泡弾性体層
と、該発泡弾性体層外周上の複数層のシームレスチュー
ブとを有し、クラウン形状の帯電部材において、該複数
層のシームレスチューブの被覆前は発泡弾性体層がスト
レート形状であり、被覆後は帯電部材の両端部の外径が
中央部の外径より小さいことを特徴とする帯電部材。
【請求項２】該両端部の外径Ｄｅと該中央部の外径Ｄ
ｃが、Ｄｅ／Ｄｃ＝０．９７〜０．９９の関係にある請
求項１記載の帯電部材。
【請求項３】該両端部の外径Ｄｅと該中央部の外径Ｄ
ｃが、Ｄｃ−Ｄｅ＝２０〜３５０μｍの関係にある請求
項１記載の帯電部材。
【請求項４】該両端部の外径Ｄｅと該中央部の外径Ｄ
ｃが、Ｄｃ−Ｄｅ＝２０〜１５０μｍの関係にある請求
項１記載の帯電部材。
【請求項５】芯金と、該芯金外周上の発泡弾性体層
と、該発泡弾性体層外周上の複数層のシームレスチュー
ブとを有し、クラウン形状の帯電部材の製造方法におい
て、シームレスチューブの片端部に栓をし被覆装置内で
圧力調整することによりシームレスチューブを膨張させ
た後、ストレート形状の発泡弾性体層外周に被覆して第
１層を形成し、次いで芯金位置を上下逆転した後、該膨
張したシームレスチューブを該第１層上に被覆して第２
層を形成する２層形成工程を１回または２回以上繰り返
すことによって、帯電部材の両端部の外径を中央部の外
径より小さくしたことを特徴とする帯電部材の製造方
法。
【請求項６】電子写真感光体と少なくとも帯電部材を
一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であるプロ
セスカートリッジにおいて、該帯電部材が、少なくとも
交流成分を有する電圧が印加される帯電部材を該電子写
真感光体に接触させることにより、該電子写真感光体を
帯電する帯電部材であって、該帯電部材が請求項１乃至
４のいずれかに記載の帯電部材であることを特徴とする
プロセスカートリッジ。
【請求項７】電子写真感光体、帯電部材、露光手段、
現像手段及び転写手段を有する電子写真装置において、
該帯電部材が、少なくとも交流成分を有する電圧が印加
される帯電部材を該電子写真感光体に接触させることに
より、該電子写真感光体を帯電する帯電部材であって、
該帯電部材が請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電部
材であることを特徴とする電子写真装置。