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導電性部材、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - 株式会社リコー
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発明の名称 導電性部材、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−11026(P2007−11026A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−192186(P2005−192186)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100060690
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 秀雄
発明者 徳脇 泰輔 / 中村 誠 / 小島 敏男 / 成田 豊 / 大島 忠幸 / 古林 宏基
要約 課題
潜像担持体との間に安定した空隙を高精度に維持することができる導電性部材を提供する。

解決手段
導電性支持体1と、該導電性支持体1上に形成された電気抵抗調整層3と、該電気抵抗調整層3と像担持体が一定の空隙を保持するように該像担持体と当接して該電気抵抗調整層3の両端部に形成された空隙保持部材5,5と、を有する導電性部材10において、該像担持体と当接する前記空隙保持部材5,5の外周面51の端部に面取り形状53が形成されているものとする。
特許請求の範囲
【請求項1】
導電性支持体と、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層と像担持体が一定の空隙を保持するように該像担持体と当接して該電気抵抗調整層の両端部に形成された空隙保持部材と、を有する導電性部材において、該像担持体と当接する前記空隙保持部材の外周面の端部に面取り形状が形成されていることを特徴とする導電性部材。
【請求項2】
前記空隙保持部材の面取り形状が、R形状または曲線を有する形状であることを特徴とする請求項1に記載の導電性部材。
【請求項3】
前記空隙保持部材の面取り形状が、異なる曲率半径の曲面が連続するように形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の導電性部材。
【請求項4】
前記空隙保持部材の外周面が像担持体と当接したときに、該像担持体の外周面と前記導電性部材の外周面との間に一定間隔の空隙が形成されるように、前記電気抵抗調整層の外周面に対する前記空隙保持部材の外周面の高低差が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項5】
前記電気抵抗調整層の外周面に対する前記空隙保持部材の外周面の高低差が、前記導電性支持体上に設置された該空隙保持部材の外周面と前記導電性支持体上に設置された該電気抵抗調整層の外周面とに施された切削加工、研削加工等の除去加工による一体加工で形成されていることを特徴とする請求項4に記載の導電性部材。
【請求項6】
前記空隙保持部材の面取り形状が、前記空隙保持部材の側面から前記外周面に向かって施される切削加工、研削加工等の除去加工で形成されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の導電性部材。
【請求項7】
前記導電性部材が円筒形状であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性部材。
【請求項8】
導電性部材が帯電部材であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性部材。
【請求項9】
請求項8に記載の帯電部材が被帯電体上に近接配置されるように設けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項10】
請求項9に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において用いられる導電性部材及びそれを有するプロセスカートリッジ、並びに、そのプロセスカートリッジを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の電子写真複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体(感光体ドラム)に対して帯電処理を行う帯電部材、及び、像担持体上のトナーに対して転写処理を行う転写部材として、導電性部材が用いられている。図8は、従来の帯電ローラを有する電子写真方式の画像形成装置の説明図である。
【0003】
図8において、120は、従来の電子写真方式の画像形成装置である。従来の電子写真方式の画像形成装置120は、静電潜像が形成される像担持体101、像担持体101に接触して帯電処理を行う帯電ローラ102、レーザ光等の露光手段103、像担持体101の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ104、帯電ローラ102にDC電圧を印加するためのパワーパック105、像担持体101上のトナー像を記録紙107に転写処理する転写ローラ106、転写処理後の像担持体101をクリーニングするためのクリーニング装置108、及び、像担持体101の表面電位を測定する表面電位計109から構成されている。
【0004】
また、従来の電子写真方式の画像形成装置120は、プロセスカートリッジ着脱方式の装置となっている。即ち、従来の電子写真方式の画像形成装置120は、像担持体101、帯電ローラ102、現像ローラ104、及び、クリーニング装置108を含むプロセス機器を一括して画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジ110としている。このプロセスカートリッジ110は、少なくとも、像担持体101及び帯電ローラ102を備えていればよい。このプロセスカートリッジ110は、画像形成装置に対して所定の箇所に装着されることにより、画像形成装置本体側の駆動系及び電気系と接続状態となる。なお、図5では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、本明細書において必要としないので、省略してある。
【0005】
次に、従来の電子写真方式の画像形成装置120の基本的な作像動作について説明する。
【0006】
像担持体101に接触された帯電ローラ102に対してDC電圧をパワーパック105から給電すると、像担持体101の表面は、一様に高電位に帯電する。その直後に、画像光が像担持体101の表面に露光手段103により照射されると、像担持体101の照射された部分は、その電位が低下する。このような帯電ローラ102による像担持体101の表面への帯電メカニズムは、帯電ローラ102と像担持体101との間の微少空間におけるパッシェンの法則に従った放電であることが知られている。
【0007】
画像光は、画像の白/黒に応じた光量の分布であるので、かかる画像光が照射されると、画像光の照射によって感光体ドラム101の面に記録画像に対応する電位分布、即ち、静電潜像が形成される。このように静電潜像が形成された感光体ドラム101の部分が現像ローラ104を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電画像を可視像化したトナー像が形成される。かかるトナー像が形成された感光体ドラム101の部分に、記録紙107が所定のタイミングでレジストローラ(図示せず)により搬送され、前記トナー像に重なる。そして、このトナー像が転写ローラ106によって記録紙に転写された後、該記録紙107は、感光体ドラム101から分離される。分離された記録紙107は、搬送経路を通って搬送され、定着ユニット(図示せず)によって、加熱定着された後、機外へ排出される。このようにして転写が終了すると、感光体ドラム101は、その表面がクリーニング装置108によりクリーニング処理され、さらに、クエンチングランプ(図示せず)により、残留電荷が除去されて、次回の作像処理に備えられる。
【0008】
図9は、従来の導電性部材の一例を示す断面図である。図9に示される、導電性指示体201と、該導電性指示体201上に形成された電気抵抗調整層202と、該電気抵抗調整層202の両端に形成されたリング状の空隙保持部材203,203と、を有する帯電部材210において、前記空隙保持部材203,203が、デュロメータ硬さ:HDD30〜HDD70、及び、テーバー式磨耗試験機の磨耗質量:10mg/1000サイクル以下、を満たす熱可塑性樹脂で構成されている導電性部材(帯電ローラ)210を提案した(特許文献1参照)。
【0009】
前記導電性部材210においては、電気抵抗調整層202の両端部に空隙保持部材203を圧入する構成になっている。この導電性部材210においては、電気抵抗調整層202の端部に空隙保持部材203が形成され、空隙保持部材203は、電気抵抗調整層202の端面及び導電性支持体201と接している。また、この導電性部材210においては、長期の信頼性を向上させるために、空隙保持部材203と導電性支持体201との間に接着剤を塗布することにより、空隙保持部材203の固定を確実な物とすることができるが、樹脂で構成される空隙保持部材203と金属で構成される導電性支持体201との線膨張係数が大きく異なるので、低温環境又は高温環境になった場合、導電性支持体201と空隙保持部材203との界面で剥離が発生する可能性があり、そのために、長期に渡る信頼性が若干劣ることとなる。しかも、長時間の通電により、導電性支持体201と空隙保持部材203との界面の接着強度も弱くなっていく。空隙保持部材203が動いてしまうと、空隙(ギャップ)精度が変動するので、帯電ムラが生じやすくなる。特に、空隙を高精度にするには、電気抵抗調整層202と空隙保持部材203の固定が十分でないと、研削加工、切削加工等の除去加工時に空隙保持部材203が回転してしまうので、接着剤を塗布して、より強固に空隙保持部材203を固定することが必要であった。
【特許文献1】特開2005−24830号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上述したように電気抵抗調整層202と像担持体との間に高精度な空隙の形成が要求されるため、電気抵抗調整層202と空隙保持部材203との間に段差(空隙)を、両部材を配置した後に、両部材の外径を切削加工、研削加工等の除去加工によって形成していた。しかしながら、外径部を除去加工で工具がワークに切り込む場合、ワークが加工抵抗により変形(弾性変形)し、工具が通過した後に変形部が戻って盛り上がることがあった。また、切り込み部では同様に、切粉が不連続に発生することもあり、バリが発生し易くなる傾向にあった。
【0011】
このように、除去加工の際に外径の切り込み開始部や段差部などは、バリや外径の盛り上がりなどが発生し易くなっていたため、盛り上がり、バリ等が発生した導電性部材が潜像担持体に組み合わされると、空隙に誤差が発生してしまい、高精度な空隙確保することができないという問題があった。よって、空隙保持部材203の外径のノイズになる要因を取り除き、高精度な形状精度を実現する必要があった。
【0012】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、潜像担持体との間に安定した空隙を高精度に維持することができる導電性部材、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項1記載の発明は、導電性支持体と、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層と像担持体が一定の空隙を保持するように該像担持体と当接して該電気抵抗調整層の両端部に形成された空隙保持部材と、を有する導電性部材において、該像担持体と当接する前記空隙保持部材の外周面の端部に面取り形状が形成されていることを特徴とする。
【0014】
請求項2記載の発明は、請求項1に記載された発明において、前記空隙保持部材の面取り形状が、R形状または曲線を有する形状であることを特徴とする。
【0015】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載された発明において、前記空隙保持部材の面取り形状が、異なる曲率半径の曲面が連続するように形成されていることを特徴とする。
【0016】
請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載された発明において、前記空隙保持部材の外周面が像担持体と当接したときに、該像担持体の外周面と前記導電性部材の外周面との間に一定間隔の空隙が形成されるように、前記電気抵抗調整層の外周面に対する前記空隙保持部材の外周面の高低差が設けられていることを特徴とする。
【0017】
請求項5記載の発明は、請求項4に記載された発明において、前記電気抵抗調整層の外周面に対する前記空隙保持部材の外周面の高低差が、前記導電性支持体上に設置された該空隙保持部材の外周面と前記導電性支持体上に設置された該電気抵抗調整層の外周面とに施された切削加工、研削加工等の除去加工による一体加工で形成されていることを特徴とする。
【0018】
請求項6記載の発明は、請求項1〜5の何れか1項に記載された発明において、前記空隙保持部材の面取り形状が、前記空隙保持部材の側面から前記外周面に向かって施される切削加工、研削加工等の除去加工で形成されていることを特徴とする。
【0019】
請求項7記載の発明は、請求項1〜6の何れか1項に記載された発明において、前記導電性部材が円筒形状であることを特徴とする。
【0020】
請求項8記載の発明は、請求項1〜7の何れか1項に記載された発明において、導電性部材が帯電部材であることを特徴とする。
【0021】
請求項9記載の発明は、請求項8に記載の帯電部材が被帯電体上に近接配置されるように設けられていることを特徴とする。
【0022】
請求項10記載の発明は、請求項9に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0023】
以上説明したように請求項1に記載した本発明によれば、空隙保持部材の外周面の端部、つまり、端面部との境界に面取り形状が形成されているので、像担持体に当接する空隙保持部材の外周面の端部にノイズ要因の発生を防止の発生を防止することができるため、像担持体との当接時に精度のよい空隙を形成することができることになり、高精度な形状精度を実現することができる導電性部材を提供することができる。
【0024】
請求項2に記載の発明によれば、面取り形状がR形状または曲線を有する形状であるので、像担持体との当接時に精度のよい空隙を形成することができ、像担持体への損傷を少なくすることができる。
【0025】
請求項3に記載の発明によれば、面取り形状が異なる曲率半径を持つ曲線が連続して曲面を形成しているので、像担持体との当接時に精度のよい空隙を形成することができ、像担持体への損傷を少なくすることができる。
【0026】
請求項4に記載の発明によれば、空隙保持部材の外周面が像担持体と当接したときに、該像担持体の外周面と導電性部材の外周面との間に一定間隔の空隙が形成されるように、電気抵抗調整層の外周面に対する前記空隙保持部材の外周面の高低差が設けられているので、像担持体との間の空隙を精度良く一定に保つことができ、しかも、空隙保持部材が配置されている電気抵抗調整層が環境変動で寸法変化しても、電気抵抗調整層の変化に追従することができ、そのために、空隙変動を抑えることができる。
【0027】
請求項5に記載の発明によれば、電気抵抗調整層の外周面に対する空隙保持部材の外周面の高低差が、導電性支持体上に設置された該空隙保持部材の外周面と導電性支持体上に設置された該電気抵抗調整層の外周面とに施された切削加工、研削加工等の除去加工による一体加工で形成されているので、該空隙保持部材と該電気抵抗調整層との高低差の形成を一体加工で行うことができ、そのために、像担持体の外周面と電気抵抗調整層の外周面との間に形成される空隙の変動(振れ)を小さくして空隙の精度をより高めることができる。
【0028】
請求項6に記載の発明によれば、面取り形状が空隙保持部材の側面から外周面に向かって施される除去加工により形成されているので、加工抵抗による変形部の盛り上がり、バリ等のノイズ要因の発生をより一層確実に防止することができるため、像担持体との当接時に精度のよい空隙を形成することができる。
【0029】
請求項7に記載の発明によれば、導電性部材が円筒形状であるので、該導電性部材を回転駆動させることができ、そのために、同一箇所からの連続放電を防止して通電ストレスによる表面の化学的劣化を低減することができ、よって、長寿化をはかることができる。
【0030】
請求項8に記載の発明によれば、導電性部材を帯電部材としたので、像担持体表面を非接触で帯電させることができ、そのために、帯電部材の汚れ等を防止すると共に、帯電部材を硬い材質で形成することにより高精度にすることができ、よって、帯電ムラを防止することができる。
【0031】
請求項9に記載の発明によれば、帯電部材が被帯電体上に近接配置されるように設けられたプロセスカートリッジとするので、長期に渡って安定した画質を得ることでき、且つ、交換もユーザメンテナンスが可能であり簡素化される。
【0032】
請求項10に記載の発明によれば、プロセスカートリッジを有する画像形成装置とするので、信頼性が高く、かつ、高画質な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0033】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【0034】
図1は、本発明の一実施の形態を示す導電性部材の断面図である。図2は、本発明の一実施の形態を示す空隙保持部材の第1の面取り形状を形成する方法を示す説明図である。図3は、導電性部材を像担持体上に配置した状態を示す模式図である。図4は、本発明の一実施の形態を示す画像形成装置の説明図である。図5は、本発明の一実施の形態を示す空隙保持部材の第2の面取り形状を形成する方法を示す説明図である。図6は、本発明の一実施の形態を示す空隙保持部材の第3の面取り形状を形成する方法を示す説明図である。図7は、面取りを施さない場合の空隙保持部材の拡大図である。
【0035】
図1において、10は、導電性部材(帯電ローラ)である。導電性部材(帯電ローラ)10は、導電性支持体1と、該導電性支持体1上に形成された電気抵抗調整層3と、該電気抵抗調整層3と像担持体(図3における6を参照。)が一定の空隙(図3におけるGを参照。)を保持するように該像担持体と当接して該電気抵抗調整層3の両端部に形成された空隙保持部材5,5と、を有している。そして、前記電気抵抗調整層3は導電性支持体1に接着剤2で固定されている。図1において、4は表面層である。
【0036】
前記像担持体と当接する空隙保持部材5,5の外周面51の端部には、面取り形状53が形成されている。この面取り形状53の面取り角度は、20゜以上60゜以下が望ましい。面取り角度が小さいと切削切り込み時に切粉が巻き付き易くなり、面取り角度が大きいと前述の端部盛り上がり、バリの発生防止に対して効果が小さくなる。
【0037】
このように、空隙保持部材5,5の外周面51の端部、つまり、端面部52との境界に面取り形状53が形成されているので、前記像担持体に当接する空隙保持部材5,5の外周面51の端部等にノイズ要因の発生を防止の発生を防止することができるため、前記像担持体との当接時に精度のよい空隙Gを形成することができることになり、高精度な形状精度を実現することができる導電性部材10を提供することができる。
【0038】
図3に示されているように、本発明の導電性部材10は、像担持体6に任意の圧力で当接されて配置される。前記空隙保持部材5,5は、画像形成領域を外した非画像形成領域に形成されている。この状態で帯電部材に電圧を印加することにより、像担持体6の帯電を行うことができる。導電性部材10を転写部材として使用する場合も、同様の形態で行うことができる。導電性部材10と像担持体6との間の空隙Gは、所定の値に保つ必要があり、好ましくは、100μm以下である。空隙Gが大きくなると、導電性部材10への電圧印加条件を高くする必要があるので、像担持体6の電気的劣化や異常放電が発生しやすくなる。
【0039】
また、空隙保持部材5,5は、像担持体6との空隙Gを環境及び、長期(経時)に渡って安定して形成する必要があり、そのためには、吸湿性、耐摩耗性が小さい材料が望ましいことから、好ましくは、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)およびその共重合体(AS,ABS)等の汎用樹脂、PC、ウレタン、フッ素等があげられる。
【0040】
特に空隙保持部材5,5を確実に導電性支持体1に固定するためには、本発明のように接着剤2を塗布して接着固定する。また、空隙保持部材5,5は絶縁性材料が好ましく、体積固有抵抗で1013Ωcm上であることが好ましい。絶縁性が必要である理由は、像担持体6の基体とのリーク電流の発生を無くすためである。そして、空隙保持部材5,5は、成型加工により成形されたものである。
【0041】
前記空隙保持部材5,5の接着面は、好ましくは、予め、活性ガスで表面処理されている。このように、前記空隙保持部材5,5の接着面が、予め、活性ガスで表面処理されていると、前記導電性支持体1と前記空隙保持部材5,5とをより強固に接着することができる。
【0042】
電気抵抗調整層3は、高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物により形成されている。そして、電気抵抗調整層3の体積固有抵抗は、106〜109Ωcmであることが望ましい。109Ωcmを越えると、帯電能力や転写能力が不足してしまい、106Ωcmりも体積固有抵抗が低いと、像担持体6全体への電圧集中によるリークが生じてしまう。
【0043】
電気抵抗調整層3に用いられる熱可塑性樹脂組成物は特に限定されるものではないが、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)およびその共重合体(AS,ABS)等の汎用樹脂であれば、成形加工が容易であり好ましい。
【0044】
その熱可塑性樹脂組成物に分散させる高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が好ましい。ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。よって、金属酸化物、カーボンブラック等の電子伝導系導電剤を分散した組成物に見られるような分散不良に伴う抵抗値のばらつきが生じない。また、高分子材料であるため、ブリードアウトが生じ難い。配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があることから、熱可塑性樹脂が30〜70重量%、高分子型イオン導電剤が70〜30重量%とする必要がある。
【0045】
熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料の混合物を二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造できる。電気抵抗調整層3としての導電性支持体1上への形成は、押出成形や射出成形等の手段で導電性支持体1に上記半導電性樹脂組成物を被覆することによって、容易に行うことができる。
【0046】
導電性支持体1上に電気抵抗調整層3のみを形成して導電性部材10を構成すると、電気抵抗調整層3にトナー及び、トナーの添加剤等が固着して性能低下する場合がある。このような不具合は、電気抵抗調整層3に表面層を形成することで、防止すことができる。
【0047】
表面層4の抵抗値は、電気抵抗調整層3のそれよりも大きくなるように形成され、それによって像担持体6の欠陥部への電圧集中、異常放電(リーク)を回避することができる。ただし、表面層4の抵抗値を高くしすぎると帯電能力や転写能力が不足してしまうため、表面層4と電気抵抗調整層3との抵抗値の差を103Ωcm以下にすることが好ましい。
【0048】
表面層4の抵抗調整層3上への形成は、上記表面層4の構成材料を有機溶媒に溶解して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング、ロールコート等の種々のコーティング方法で行う。膜厚については、5〜20μm程度が望ましい。
【0049】
図3に示されているように、本発明の導電性部材10には、空隙保持部材5,5の外周面51が像担持体6と当接したときに、該像担持体6の外周面と前記導電性部材10の外周面との間に一定間隔の空隙Gが形成されるように、前記電気抵抗調整層3の外周面に対する空隙保持部材5,5の外周面の高低差が設けられている。このように、空隙保持部材5,5の外周面が像担持体6と当接したときに、該像担持体6の外周面と電気抵抗調整層3の外周面との間に一定間隔の空隙Gが形成されるように、該電気抵抗調整層3の外周面に対する前記空隙保持部材5,5の外周面の高低差が設けられていると、像担持体6との間の空隙Gを精度良く一定に保つことができ、しかも、空隙保持部材5,5が配置されている電気抵抗調整層3が環境変動で寸法変化しても、電気抵抗調整層3の変化に追従することができ、そのために、空隙変動を抑えることができる。
【0050】
前記電気抵抗調整層3の外周面に対する前記空隙保持部材5,5の外周面の高低差は、図2に示されているように、前記導電性部材10上に設置された該空隙保持部材5,5の外周面と前記導電性支持体1上に設置された該電気抵抗調整層3の外周面とに施された切削加工、研削加工等の除去加工による一体加工で形成される。このように、前記電気抵抗調整層3の外周面に対する前記空隙保持部材5,5の外周面の高低差が、前記導電性部材10上に設置された該空隙保持部材5,5の外周面と前記導電性支持体1上に設置された該電気抵抗調整層3の外周面とに施された切削加工、研削加工等の除去加工による一体加工で形成されると、像担持体6の外周面と電気抵抗調整層3の外周面との間に形成される空隙Gの変動(振れ)を小さくして空隙Gの精度をより高めることができる。
【0051】
本発明においては、前記導電性部材10が円筒形状である。このように、前記導電性部材10が円筒形状であと、該導電性部材10を回転駆動させることができ、そのために、同一箇所からの連続放電を防止して通電ストレスによる表面の化学的劣化を低減することができ、よって、長寿化をはかることができる。
【0052】
なお、本発明の導電性部材10及び像担持体6の形状は特に限定されず、像担持体6はベルト状、円筒状いずれの形式もとることができる。導電性部材10もブレード形状、円筒形状等種々の形状をとることができるが、ともに円筒形状であることが好ましい。両者が常に同一面で対向していると、通電ストレスによる表面の化学的劣化が生じてしまうが、両者を円筒形状として回転駆動させることで、この劣化を低減できるからである。
【0053】
本発明においては、前記導電性部材10は、好ましくは、帯電部材とされる。このように、前記導電性部材10が帯電部材とされると、像担持体表面を非接触で帯電させることができ、そのために、帯電部材の汚れ等を防止すると共に、帯電部材を硬い材質で形成することにより高精度にすることができ、よって、帯電ムラを防止することができる。
【0054】
次に、上述した導電性部材10の製造方法の一例としては、導電性支持体1上に抵抗調整層3を射出成形によって形成し、その後、その両端部に接着剤2を塗布して、空隙保持部材5,5を接着固定する。その後、空隙保持部材5,5と抵抗調整層3の段差部のばらつきを小さくするために、空隙保持部材5,5と抵抗調整層3が一体で形成された状態において、切削、研削等の除去加工によって、外径を仕上げる。その後、空隙保持部材5,5を保護した状態で電気抵抗調整層3上に更に表面層4を形成し、導電性部材10とする。
【0055】
また、面取り形状53が空隙保持部材5の端面部(側面)52から外周面51に向かって施される除去加工により形成されているので、加工抵抗による変形部の盛り上がり、バリ等のノイズ要因の発生をより一層確実に防止することができるため、像担持体6との当接時に精度のよい空隙を形成することができる。
【0056】
さらに、上述した空隙保持部材5,5の面取り形状53は、R形状または曲線を有する形状とされる。このように、面取り形状がR形状または曲線を有する形状とされると、像担持体6との当接時に精度のよい空隙Gを形成することができ、像担持体6への損傷を少なくすることができる。
【0057】
例えば、図5に示すように、面取り形状53を形状にバイトにより加工し、そのまま空隙保持部材5,5と電気抵抗調整層3の外径加工を連続で実施する。なお、R形状については、空隙保持部材5,5の外径、外径の切削代との関係で設定するのが望ましい。また、R形状をR0.3以下にした場合、前述の端部盛り上がり、バリの発生防止に対して効果が小さい。そこで、本最良の形態では、空隙保持部材5,5の外径がφ12.8→φ12.0(切削代φ0.8)、ジャーナル径がφ6であることより切り込み量が最大でφ1.8(外径φ10)となる形状で加工する。
【0058】
また、空隙保持部材5,5の面取り形状53は、異なる曲率半径の曲面が連続するように形成される。このように、面取り形状53が異なる曲率半径を持つ曲線が連続して曲面を形成されると、像担持体6との当接時に精度のよい空隙を形成することができ、像担持体6への損傷を少なくすることができる。
【0059】
例えば、図6に示すように、2つの曲率半径を組み合わせて、バイトにより曲面、外径加工を連続で実施することもできる。曲線は連続形状とする為、曲率の変化点においては、曲率半径を連続となるように配置する。このように曲線を組み合わせることで曲線の方向変化を小さくでき、空隙保持部材5,5外径部と端面の形状を精度良く仕上げることが可能となる。
【0060】
また、上述した導電性部材10は、好ましくは、帯電部材とされる。このような導電材は、像担持体6の表面を非接触で帯電させることができ、そのために、帯電部材の汚れ等を防止すると共に、帯電部材を硬い材質で形成することにより高精度にすることができ、よって、帯電ムラを防止することができる。
【0061】
さらに、上述した導電性部材(帯電部材)10は、被帯電体上に近接配置されるように設けられた着脱可能なプロセスカートリッジ(図5における110を参照。)とする。このように、導電性部材(帯電部材)10が被帯電体上に近接配置されるように設けられたプロセスカートリッジとすると、長期に渡って安定した画質を得ることができ、且つ、交換もユーザメンテナンスが可能であり簡素化される。
【0062】
本発明においては、前記プロセスカートリッジを有する画像形成装置とする。このように、請求項13に記載のプロセスカートリッジを有する画像形成装置とすると、信頼性が高く、かつ、高画質な画像を得ることができる。
【0063】
図4に示すように、本発明の画像形成装置においては、装置本体内の下部に給紙部22、その上方に像担持体6を有する作像部、及び、さらにその上方に排紙部となる対の排紙ローラ26,27をそれぞれ設けて、給紙部22から給紙した転写紙Pの左側の面に対応する作像部で画像を形成し、そして、その転写紙Pを排紙ローラ26,27によりビントレイ20あるいは排紙トレイ21に排出するようにしている。給紙部22には、上下2段にトレイ28,29が設けられていて、その各給紙段には給紙ローラ30がそれぞれ配設されている。23は書込みユニットであり、そこから像担持体6の一様に帯電された表面に光を照射して、そこに画像を書き込む。また、その像担持体6に対して転写紙搬送方向上流側には、転写紙のスキューを補正すると共に、像担持体6上の画像と転写紙の搬送タイミングを合わせるためのレジストローラ対13を設けている。
【0064】
さらに、像担持体6に対して転写紙搬送方向下流側には、定着ユニット25を設けている。作像部には、図4に示すように、前述した像担持体6が矢示A方向に回転可能に設けられており、その周囲には帯電装置(図8における102を参照。)と、その帯電装置により帯電された面に書込みユニット23により書込まれた像担持体6上の静電潜像を顕像化してトナー像とする現像装置(図8における104を参照。)と、そのトナー像を転写紙Pに転写する転写搬送ベルト7と、そのトナー像の転写後に像担持体6上に残った残留トナーを除去するクリーニング装置(図8における108を参照。)と、像担持体6上の不要な電荷を除電する除電ランプ(図示せず)とを、それぞれ配設している。この画像形成装置は、画像形成動作を開始させると、図4に示した像担持体6が矢印A方向に回転し、その表面が除電ランプにより除電されて基準電位に平均化される。次に、その像担持体6の表面は、帯電ローラ(図8における102を参照。)により一様に帯電され、その帯電面は、書込みユニット23から画像情報に応じた光の照射を受け、そこに静電潜像が形成される。その潜像は、像担持体6が矢示A方向に回転することにより現像装置(図8における104を参照。)の位置まで移動されると、そこで現像スリーブ(図示せず)によりトナーが付着されてトナー像(顕像)となる。
【0065】
一方、図4に示した給紙部22のトレイ28,29の何れかから給紙ローラ30により転写紙Pが給紙され、それがレジストローラ対13で一旦停止されて、その転写紙Pの先端と像担持体6上の画像の先端とが一致する正確なタイミングで搬送され、その転写紙Pに転写搬送ベルト7により像担持体6上のトナー像が転写される。その転写紙Pは、転写搬送ベルト7により搬送され、駆動ローラ部7aで転写紙Pの腰による曲率分離で、その転写搬送ベルト7から分離されて、定着ユニット25へ搬送され、そこで熱と圧力が加えられることによりトナーが転写紙Pに融着され、それが指定された排紙場所、すなわち排紙トレイ21あるいはビントレイ20の何れかに排出される。その後、像担持体6上に残った残留トナーは、次工程であるクリーニング位置まで回転移動し、クリーニング装置のクリーニングブレード(図8における108を参照。)により掻き取られ、再び次の作像工程に移る。
【0066】
本実施の形態においては、導電性部材10を具体化した帯電ローラについて主として説明したが、本発明における導電性部材10は、本発明の目的に反しない限り、帯電ローラ以外の帯電部材、例えば、ブレードのようなものであってもかまわない。また、本発明の導電性部材10は、トナー担持体又は転写部材としてもかまわない。
【0067】
(実施例1)
電気抵抗調整層3としてABS樹脂(デンカABS GR−3000、電気化学工業製)50重量%、及び、ポリエーテルエステルアミド(IRGASTAT P18、チバスペシャリティケミカルズ社製)50重量%を配合して樹脂組成物とし、この樹脂組成物100重量部にポリカーボネート−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロイトリル共重合体(モディパーCL440−G、日本油脂社製)5重量部を配合した後、これらを溶融混練して溶融混練樹脂組成物とし、この溶融混練組成物をニッケルメッキされた硫黄快削鋼(SUM)からなる外径10mmの導電性支持体(芯軸)に射出成形により被覆して、電気抵抗調整層を形成した。そして、この電気抵抗調整層の両端部に、高密度ポリエチレン樹脂(ノバテックPP HY540、日本ポリケム社製)からなるリング状(1箇所に不連続部を有する)の空隙保持部材5を接着配置した。
【0068】
次に、図2に示すように、切削加工によって空隙保持部材5,5の端部の面取り加工後に、空隙保持部材5,5及び電気抵抗調整層3に対する外径の加工を実施した。具体的には、バイトを空隙保持部材5の端面部52より、45度斜めに動かしてC1で面取りした面取り形状53を加工し、そのままバイトを動かして、空隙保持部材5の外径(最大径)を12.7mm、電気抵抗調整層3の外径を12.6mmに同時仕上げを行った。そして、空隙保持部材5と電気抵抗調整層3との境界側の空隙保持部材5の端部はC0.05とした。反対側の空隙保持部材5も同じくC0.05で電気抵抗調整層3と空隙保持部材5との面取り後、空隙保持部材5の外径を加工し、空隙保持部材5の端面側の端部をC1で面取り加工した。
【0069】
次いで、電気抵抗調整部3の表面に、アクリルシリコーン樹脂(3000VH−P、川上塗料社製)、イソシアネート系硬化剤(川上塗料社製)、及びカーボンブラック(全固形分に対して30重量%)からなる樹脂組成物をスプレーコーティングして約10μm厚の表面層4を形成した。その後、オーブンで80℃、1時間、塗料樹脂を加熱硬化させ導電性部材10を得た(図1を参照)。
【0070】
(実施例2)
電気抵抗調整層3としてABS樹脂(デンカABS GR−3000、電気化学工業製)50重量%、及び、ポリエーテルエステルアミド(IRGASTAT P18、チバスペシャリティケミカルズ社製)50重量%を配合して樹脂組成物とし、この樹脂組成物100重量部にポリカーボネート−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロイトリル共重合体(モディパーCL440−G、日本油脂社製)5重量部を配合した後、これらを溶融混練して溶融混練樹脂組成物とし、この溶融混練組成物をニッケルメッキされた硫黄快削鋼(SUM)からなる外径10mmの導電性支持体(芯軸)に射出成形により被覆して、電気抵抗調整層を形成した。そして、この電気抵抗調整層の両端部に、高密度ポリエチレン樹脂(ノバテックPP HY540、日本ポリケム社製)からなるリング状(1箇所に不連続部を有する)の空隙保持部材5を接着配置した。
【0071】
次に、図5に示すように、切削加工によって空隙保持部材5,5の端部の面取り加工後に、空隙保持部材5,5及び電気抵抗調整層3に対する外径の加工を実施した。具体的には、バイトを空隙保持部材5の端面部52より、R1形状に動かして面取りした面取り形状53を加工し、そのままバイトを動かして、空隙保持部材5の外径(最大径)を12.7mm、電気抵抗調整層3の外径を12.6mmに同時仕上げを行った。そして、空隙保持部材5と電気抵抗調整層3との境界側の空隙保持部材5の端部はR0.05とした。反対側の空隙保持部材5も同じくR0.05で電気抵抗調整層3と空隙保持部材5との面取り後、空隙保持部材5の外径を加工し、空隙保持部材5の端面側の端部をR1で面取り加工した。
【0072】
次いで、電気抵抗調整部3の表面に、アクリルシリコーン樹脂(3000VH−P、川上塗料社製)、イソシアネート系硬化剤(川上塗料社製)、及びカーボンブラック(全固形分に対して30重量%)からなる樹脂組成物をスプレーコーティングして約10μm厚の表面層4を形成した。その後、オーブンで80℃、1時間、塗料樹脂を加熱硬化させ導電性部材10を得た。
【0073】
(比較例)
電気抵抗調整層としてABS樹脂(デンカABS GR−3000、電気化学工業製)50重量%、及び、ポリエーテルエステルアミド(IRGASTAT P18、チバスペシャリティケミカルズ社製)50重量%を配合して樹脂組成物とし、この樹脂組成物100重量部にポリカーボネート−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロイトリル共重合体(モディパーCL440−G、日本油脂社製)5重量部を配合した後、これらを溶融混練して溶融混練樹脂組成物とし、この溶融混練組成物をニッケルメッキされた硫黄快削鋼(SUM)からなる外径10mmの導電性支持体(芯軸)に射出成形により被覆して、電気抵抗調整層を形成した。そして、この電気抵抗調整層の両端部に、高密度ポリエチレン樹脂(ノバテックPP HY540、日本ポリケム社製)からなるリング状(1箇所に不連続部を有する)の空隙保持部材5を接着配置した。
【0074】
次に、切削加工によって、空隙保持部材の外径(最大径)を12.7mm、電気抵抗調整層の外径を12.6mmに同時仕上げを行った。そして、空隙保持部材の端面部及び、
空隙保持部材と電気抵抗調整層との境界側の各端部は面取り加工を行わず、角形状とした。次いで、電気抵抗調整部3の表面に、アクリルシリコーン樹脂(3000VH−P、川上塗料社製)、イソシアネート系硬化剤(川上塗料社製)、及びカーボンブラック(全固形分に対して30重量%)からなる樹脂組成物をスプレーコーティングして約10μm厚の表面層4を形成した。その後、オーブンで80℃、1時間、塗料樹脂を加熱硬化させ、図7に示す導電性部材10を得た。この導電性部材10の空隙保持部材5には、端面部52側の端部にはバリ55、その反対側の端部には盛り上がり部56が生じている。
【0075】
なお、上述した実施例1,2及び比較例における切削加工に使用した条件は、バイトが傾斜バイト(65゜傾斜)、6Rであり、加工条件は、回転数が3000rpm、切削代の外径を0.8mm、送りを0.2mm/revとしている。そして、加工はNCプログラムにより実施した。
【0076】
(試験1)
実施例1,2及び比較例で得た導電性部材を、帯電部材として、画像形成装置(図5を参照。)に搭載して、印加する電圧をDC=−800V、AC=2.4kVpp(周波数=2kHz)に設定し、300000枚の複写を行うことにより、帯電ムラ、帯電部材と像担持体との空隙量変化、及び空隙保持部材、像担持体の状態を観察した。なお、評価環境は、23℃、60%RHとした。評価結果は、次の表1に示される。
【0077】
【表1】


【0078】
但し、表1における評価の基準は、
○:帯電量不足による帯電ムラが発生しないもの、
△:帯電量不足による僅かに帯電ムラが認められるもの、
×:帯電量不足による許容できない帯電ムラが発生するもの、
とした。
【0079】
表1を見ると、実施例1、2では、初期状態、300000枚複写後とも安定した空隙量、帯電性を示したが、比較例においては、初期状態においては空隙量が大きくなり、帯電量不足による帯電ムラが生じた。これは、空隙保持部材の端部形状の盛り上がり部56、切り込み部で発生したバリ55が像担持体6との当接部に干渉し、空隙が大きくなった為である。また、300000枚複写後では、電流のリークが原因の帯電ムラが生じた。像担持体の空隙保持部材とのとの当接部の絶縁層の剥離が観察された。これは空隙保持部材5,5の端部のバリが損傷を与えたのが原因であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【0080】
【図1】本発明の一実施の形態を示す導電性部材の断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態を示す空隙保持部材の第1の面取り形状を形成する方法を示す説明図である。
【図3】本発明の一実施の形態を示す画像形成装置の説明図である。
【図4】本発明の一実施の形態を示す画像形成装置の説明図である。
【図5】本発明の一実施の形態を示す空隙保持部材の第2の面取り形状を形成する方法を示す説明図である。
【図6】本発明の一実施の形態を示す空隙保持部材の第3の面取り形状を形成する方法を示す説明図である。
【図7】面取りを施さない場合の空隙保持部材の拡大図である。
【図8】従来の帯電ローラを有する電子写真方式の画像形成装置の説明図である。
【図9】従来の帯電部材の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0081】
1 導電性支持体
2 接着剤
3 電気抵抗調整層
4 表面層
5 空隙保持部材
6 像担持体
G 空隙
10 導電性部材
51 外周面
53 面取り形状




 

 


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