JPH08202116A - 帯電ローラ部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光ドラムは一般的にディピング塗工されて
おり、ドラム塗り始め側の膜厚が小さくなり、膜厚が小
さい側での削れ量が大きくなって、感光ドラムの寿命が
短くなるが、本発明はこの問題を解決する。 【構成】 芯金にバイアスを印加して感光体を帯電する
帯電ローラ部材１８において、感光体膜厚の小さい部分
（Ａ）に対応する範囲における外径を他の部分（Ｂ）の
外径よりも大きくし、感光体膜厚が帯電ローラ接触部で
不均一である場合でも局部的な削れを抑制し、感光ドラ
ムの寿命を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置の像担持
体を帯電する帯電ローラ部材の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置の帯電装置周辺の構
成を図６に示す。

【０００３】図６に示すところの１は感光体ドラムであ
り、該感光ドラムは表層に有機感光体（ＯＰＣ）層を設
けたアルミシリンダを有し、Ａ３印字（印字幅２９７ｍ
ｍ）を行う装置の例では、長さが３８０ｍｍ、外径が３
０ｍｍである。

【０００４】この感光ドラム１に圧接する形で設けられ
るのが帯電ローラ２である。帯電ローラ２は８ｍｍ径の
芯金５にゴム材を巻いて構成をしており、ゴム材の外径
が１４ｍｍ、長さが３１０ｍｍである。感光ドラム１の
当接圧力は片側７００ｇｆである。

【０００５】感光ドラム１へのの帯電は、感光ドラムの
アルミシリンダ部と帯電ローラ芯金間に電源３により、
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。

【０００６】印加するバイアスは、交流１０００Ｈｚ、
１４００μＡの定電流バイアスで電圧が２２００Ｖ_PP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）−６８０
Ｖに収束し、安定した電位を得ることが出来る。

【０００７】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。

【０００８】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制御手段との摺擦により負に
帯電している。

【０００９】現像ローラ１５はやはり不図示のバイアス
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（Ｖ_L ）部に転移し、潜像が顕像化される。

【００１０】感光ドラム１上の現像剤像は、転写ローラ
１３により転写材であるところの紙１７に転写される。

【００１１】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、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と感光ドラム１とで紙
１７を挟持しながら搬送する。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上のトナー像が紙上に転移する。

【００１２】その後、紙１３上の現像剤像は不図示の定
着手段により定着され固定画像となる。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。

【００１３】また、このクリーニング工程では、ドラム
に付着した異物、例えば、紙から出る紙粉やタルク等
（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。

【００１４】感光ドラム１、及び帯電ローラの層構成を
詳細に説明すると図７のようになる。

【００１５】帯電ローラ２は、中芯部から径が８ｍｍの
鉄製の丸棒にニッケルメッキを施した芯金５、その上層
が、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、発泡、加硫して整形した弾性層６で、帯電ローラの
全体硬度を下る機能がある。抵抗値は、１０^6-8 Ωｃ
ｍ、硬度は３０〜３５°（アスカＣ硬度計１０００ｇｆ
加重時）で、厚みは略３ｍｍである。その上層は電極層
７で弾性層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
１０⁴ Ωｃｍとしたものを５μｍ膜厚で塗布したもので
ある。その上層は抵抗層８で帯電ローラに耐電圧を持た
せる働きをし、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。表層は保護層９で、感光ドラム１表面に
帯電ローラ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抵抗値は１０
⁸ Ωｃｍで膜厚１０μｍで塗工してある。

【００１６】または弾性層より上の３層の代りに膜厚１
６０μｍの有機金属塩やフィラーで抵抗値調整を行った
ウレタンゴム（エラストマー含む）一層で置き換えたも
のである。

【００１７】以上のように構成した帯電ローラ２は、硬
度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５−金属シリンダ間にＡＣ：３００
Ｈｚ ５００Ｖ_PP、ＤＣ：−２００Ｖのバイアスを印加
したときにＡＣ電流５００〜７００μＡ、ＤＣ電流５０
０〜７００μＡとなるような電気抵抗を有している。

【００１８】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ともにディピング塗工法で塗工される。
ＣＴＬ１２はスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂がバ
インダーとして使用される。

【００１９】ＣＴＬ１２は耐久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、削れ量は、
１千枚当り１μｍくらいであり、画像不良（帯電不良に
よるカブリ）の発生する膜厚は５μｍくらいなので、こ
のドラムは２５０００枚使用可能ということになる。

【００２０】更に、ドラムが削れる要因のひとつに帯電
ローラを挙げることが出来る。

【００２１】帯電ローラのニップ近傍では放電が発生し
ている。この放電は、ＣＴＬ１２の樹脂を徐々に分解し
てもろくさせ、クリーニングブレード１４によりはぎ取
られやすく、つまり、削れやすくさせている。

【００２２】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削れ量は
大きくなる傾向がある。

【００２３】次に帯電ローラによる感光ドラムの帯電に
ついて説明する。

【００２４】図９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。

【００２５】帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電は
図９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。

【００２６】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程度である。

【００２７】放電領域Ｈの幅は、空間の電界強度に依存
するので、帯電ローラ２または、感光ドラムの径が大き
くなると大きく、小さくなると小さくなる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、ドラムをディピング塗工しているため、図８
に示すようにドラム塗り始め側の膜厚が小さくなり、膜
厚が小さい側での削れ量が大きくなって感光ドラムの寿
命が短かくなるといった問題があった。

【００２９】膜厚が小さい側での削れ量が大きい理由
は、膜厚が小さいと、静電容量が大きくなり、ＡＣ電流
が流れやすくなるためである。

【００３０】そして、膜厚が小さい側での削れ量が多い
ため、更に他の部分との膜厚差が大きくなり、この部分
での削れをより一層加速することになって、感光ドラム
の寿命を短くしていた。

【００３１】本出願に係る第一の発明の目的は、感光ド
ラムのＣＴＬ膜厚の軸方向のバラツキに起因するＣＴＬ
の削れの不均一を是正し感光ドラムの寿命を確保するこ
とにある。

【００３２】本出願に係る第二の発明の目的は、感光ド
ラムに当接する帯電ローラ以外のバイアスを印加された
部材に起因するＣＴＬの削れの不均一を是正し、感光ド
ラムの寿命を確保することにある。

【００３３】本出願に係る第三の発明の目的は、感光ド
ラムに摺擦する部材によるＣＴＬの軸方向の削れの不均
一を是正し、感光ドラムの寿命を確保することにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため本出願に係る第一の発明は、帯電ローラの外
径が感光ドラムのＣＴＬ膜厚の小さい部分で大きいこと
を特徴とする。

【００３５】上記構成に於て帯電ローラの外径が大きい
部分は、帯電ローラ、感光ドラム間の放電電流が他の部
分よりも減少して、感光ドラムのＣＴＬ膜厚が薄く電流
が流れやすい部分、つまり、削れやすい部分に於ても削
れを抑えるように動作する。上記目的を達成するため本
出願に係る第二の発明は、帯電ローラの外径が、通紙時
に帯電ローラ以外のバイアスを印加した部材が感光体に
接触する部分で大きいことを特徴とする。

【００３６】上記構成に於て帯電ローラの外径が大きい
部分は、帯電ローラ、感光ドラム間の放電電流が他の部
分よりも減少して、帯電ローラ以外のバイアスを印加さ
れた部材に起因したＣＴＬの削れが発生する場合でも、
その部分での帯電ローラ起因のＣＴＬの削れを減少させ
て、感光ドラムの軸方向でのＣＴＬの削れ量が均一にな
るように動作する。

【００３７】上記目的を達成するために本出願に係る第
三の発明は、感光ドラムに摺擦する部材がある部分、あ
るいは摺擦する部材の当接圧力が大きくなっている部分
で、帯電ローラの外径が大きいことを特徴とする。

【００３８】上記構成に於て、帯電ローラの外径が大き
い部分は帯電ローラ、感光ドラム間の放電電流が他の部
分よりも減少して、感光ドラムへの摺擦部材、あるい
は、摺擦部材の当接圧力の不均一により感光ドラム軸方
向でのＣＴＬの削れが不均一になる場合でも、その部分
での帯電ローラ起因のＣＴＬの削れを減少させて、感光
ドラム軸方向でのＣＴＬの削れ量が均一になるように動
作する。

【００３９】

【実施例】

（第１の実施例）図１は、本発明を実施した帯電ローラ
１８を示し、該帯電ローラ１８は片側又は一端部が図１
に示すところのＡの範囲で他の部分、Ｂの範囲よりも外
径が大きくなっている。（それぞれの外径をＣ，Ｄとす
るとＣ＞Ｄとなっている。）Ａの範囲は感光ドラムのＣ
ＴＬ膜厚が小さくなっている部分に対応させる。

【００４０】図２は、この帯電ローラ１８を感光ドラム
１に当接させた場合の放電領域を示したものである。

【００４１】Ｂの範囲よりも外径の大きいＡの範囲で
は、ローラの弾性層のつぶれ量が多くなるため、ニップ
の両端では、帯電ローラ外周面と感光ドラムのなす角が
大きくなる。

【００４２】つまり、Ａの範囲では帯電ローラ１８と感
光ドラム１の接触部から離れるとＢの部分よりも急激に
電界強度が低下する。

【００４３】即ち、外径の大きいＡの範囲ではＢの範囲
よりも放電領域Ｊが小さくなる。実験では、Ｂの範囲の
外径を１４ｍｍ、Ａの範囲の外径を１４．５ｍｍとする
ことで、それぞれの放電領域をＨ＝０．６ｍｍ、Ｊ＝
０．２ｍｍとすることができた。

【００４４】これにより、感光ドラム１のＣＴＬ膜の小
さい部分での一次帯電の交流電流を最大１／３にまで減
らすことが出来、この部分での極端なＣＴＬの削れを防
止することが出来た。

【００４５】つまり、帯電ローラの外径を感光ドラムの
ＣＴＬ膜厚の小さい部分に対応させて、大きくすること
により、その部分での極端な削れを防止し、感光ドラム
中央付近の作像工程に関与する部分のＣＴＬ膜厚でドラ
ムの寿命を決定することが出来るようになる。

【００４６】（第２の実施例）本実施例では、転写ロー
ラによる感光ドラムのＣＴＬの削れ量が多い場合につい
て説明する。

【００４７】図３に、本発明の第２の実施例を示す。

【００４８】図３に示すところの１３は転写ローラで、
電源２０により電圧を印加されながら不図示の駆動装置
により回転駆動されることで、感光ドラム１上のトナー
像を転写材１７に転写しながら、転写材１７の搬送を行
う。

【００４９】プロセススピードが９０ｍｍ以上の装置で
は、転写ローラ１３の長さは、転写材１７の長さよりも
長くして転写材１７の搬送安定化を狙う場合がある。

【００５０】しかし、この場合、非通紙域Ｅで感光ドラ
ム１と転写ローラが直接接触するため、通紙域よりも転
写電流が多く流れることになる。

【００５１】直流バイアスの印加でも感光ドラム１との
接触ニップ近傍では放電が発生し、これによりＣＴＬの
削れが生じることが確認されている。

【００５２】転写バイアスによる削れ量は、帯電バイア
スの１／３程度であり、感光体の長寿命化を狙う場合に
は無視出来ない。

【００５３】このような非通紙域Ｅでのドラム削れを防
止する場合にも本発明は有効である。

【００５４】本実施例では、転写ローラ当接部で非通紙
域に相当する部分Ｅの帯電ローラ１９の径を通紙域より
も大きくしている。

【００５５】帯電ローラの径は通紙域で１４ｍｍ、非通
紙域で転写ローラの当接部分Ｅを１４．５ｍｍとする。

【００５６】これにより、帯電ローラ１９の非通紙域Ｅ
での放電量を通紙域の１／３とすることが出来、転写ロ
ーラ起因で感光ドラム１の削れが発生する場合でも、部
分的な削れによる感光ドラムの寿命低下を防止すること
が出来る。

【００５７】（第３の実施例）本実施例では、感光ドラ
ムと摺擦する部材が感光体を摩耗させる場合について説
明する。

【００５８】図４、図５に本発明の第三の実施例を示
す。

【００５９】同図に示すところの１４はクリーニングブ
レード、２１はクリーニングブレード端部からのトナー
漏れを防止するために取り付けられた端部シールであ
る。端部シールの材質は、例えば発泡のウレタンやＥＰ
ＤＭ、クロロプレンゴム等である。

【００６０】端部シール２１は、そのシール性を確保す
るためにＣブレードを背面から感光ドラムへ押し付ける
ようにまたクリーニングブレード１４の外側で感光ドラ
ムと接触するように取り付けられている。 このため、
クリーニングブレード１４は端部で感光ドラム１への当
接圧が高くなっている。

【００６１】感光ドラム１の削れはクリーニングブレー
ドの当接圧が大きい場合には多くなるため、前述の構成
の場合クリーニングブレード１４の端部での削れ量が多
くなる場合がある。

【００６２】本実施例では、図５に示すようにクリーニ
ングブレード端部、及び端部シールに相当する部分Ｆの
帯電ローラ２２の外径を大きくしている。帯電ローラ２
２の外径はＦの領域で１４．５ｍｍ、それ以外の部分で
１４．０ｍｍである。

【００６３】以上のような構成にすることにより、クリ
ーニングブレード端部での摩擦によるＣＴＬの削れ量が
多くなった場合にも、帯電ローラによる削れ量を減らす
ことで、感光ドラム１のＣＴＬの全体の削れ量を均一化
し、感光ドラムの寿命を確保することが出来る。

【００６４】本実施例の構成は、クリーニングブレード
端部相当位置に限るものではなく、感光ドラムへの他の
当接部材、例えば、現像ローラと感光ドラムの正確なギ
ャップを保つため現像ローラと同軸のコロ、あるいはロ
ーラに被せるタイプのコロを感当ドラムに当接させる場
合にも有効な手段である。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば感光ドラムの感光体膜厚が、帯電ローラ
接触部で不均一であった場合でも局部的な削れを抑え、
感光ドラムの寿命を確保出来るという効果がある。

【００６６】また本出願に係る第２の発明によれば、帯
電ローラ以外のバイアスを印加された部材に起因して感
光体の削れが発生する場合でも、その位置に対応した帯
電ローラ起因の削れを抑えることで感光ドラムの寿命を
確保出来るという効果がある。

【００６７】更に本出願に係る第３の発明によれば、感
光体に当接する部材との摺擦で感光体の摩耗が生じる場
合でも、感光体に当接する部材がある位置での帯電ロー
ラ起因の感光体の削れを抑えることで、感光体の寿命を
確保出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例に係る帯電ローラを説明
する図である。

【図２】本発明の第一の実施例に係る帯電ローラの帯電
領域を説明する図である。

【図３】本発明の第二の実施例に係る帯電ローラ及び周
辺部材を説明する図である。

【図４】クリーニングブレードと端部シールを説明する
図である。

【図５】本発明の第三の実施例に係る帯電ローラ及び、
周辺部材を説明する図である。

【図６】従来の帯電装置の一例を説明する図である。

【図７】図６の従来例の要部断面を説明する図である。

【図８】従来の帯電装置の膜厚を説明する図である。

【図９】従来の帯電装置の帯電の態様を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２，１８，１９
帯電ローラ １３ 転写ローラ １４ クリー
ニングブレード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金にバイアスを印加して感光体を帯電
   する帯電ローラ部材において、感光体膜厚の小さい部分
   に対応する範囲における外径が他の部分の外径よりも大
   きいことを特徴とする帯電ローラ部材。
2. 【請求項２】 芯金にバイアスを印加して感光体の帯電
   を行う帯電ローラ部材において、通紙時に帯電ローラ以
   外のバイアスを印加した部材が感光体に接触する部分に
   おける外径が他の部分よりも大きいことを特徴とする帯
   電ローラ部材。
3. 【請求項３】 芯金にバイアスを印加して感光体の帯電
   を行う帯電ローラ部材において、感光体に摺擦する部材
   に相当する部分、あるいは、当接する部材の当接圧力が
   大きくなっている部分における外径が他の部分よりも大
   きいことを特徴とする帯電ローラ部材。