導電性部材及び帯電ローラ及びこの帯電ローラを有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置
【課題】 長期にわたって使用されても像担持体と電気抵抗調整層との間の空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、信頼性、とりわけ、トナーの固着を防止することが可能な導電性部材を提供する。
【解決手段】 本発明の導電性部材２０は、軸部材をなす長尺状の導電性支持体２１と、導電性支持体２１の外周面に設けられた電気抵抗調整層２２と、電気抵抗調整層２２と異なる材質からなりかつ導電性支持体２１の両端部に設けられて電気抵抗調整層２２の端面に当接される一対の空隙保持部材２３とを備え、空隙保持部材２３の外周面は、像担持体４と当接したときに像担持体４の外周面と電気抵抗調整層２２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電気抵抗調整層２２の外周面に対して高低差が設けられている導電性部材において、導電性支持体２１が軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割されている。
【解決手段】 本発明の導電性部材２０は、軸部材をなす長尺状の導電性支持体２１と、導電性支持体２１の外周面に設けられた電気抵抗調整層２２と、電気抵抗調整層２２と異なる材質からなりかつ導電性支持体２１の両端部に設けられて電気抵抗調整層２２の端面に当接される一対の空隙保持部材２３とを備え、空隙保持部材２３の外周面は、像担持体４と当接したときに像担持体４の外周面と電気抵抗調整層２２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電気抵抗調整層２２の外周面に対して高低差が設けられている導電性部材において、導電性支持体２１が軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割されている。
【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、ファクシミリなどの電子写真方式の技術分野に適用でき、像担持体の表面に対して所定の空隙を保持するようにして対向される対向軸部を構成するためにその軸方向に長く延びかつ所定電位が印加される導電性支持体と、この導電性支持体の周面を包囲するようにして形成されて電気抵抗を調整する抵抗調整層と、この抵抗調整層の両端部に臨ませて導電性支持体に設けられかつ抵抗調整層とは別体で異なる材料から構成されしかも像担持体と当接したときに対向軸部を像担持体の表面に対して所定の空隙を開けて対向させる空隙保持部材とを備えた導電性部材及び帯電ローラ及びこの帯電ローラを有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置には、感光体ドラム（像担持体）に対して帯電処理を行う帯電部材や、感光体ドラム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。
【０００３】
図１は、導電性部材を帯電部材として用いた一例を示したものであり、画像形成装置１における帯電ローラ２が帯電部材として用いられている。この画像形成装置１は、静電潜像が形成される感光体ドラム４と、感光体ドラム４に対して帯電処理を行う帯電ローラ２と、帯電ローラ２に電圧を印可するためのパワーパック（電圧印加電源）３と、感光体ドラム４の表面電位を測定する表面電位計５と、感光体ドラム４の静電潜像にトナーを固着させる現像ローラ６と、感光体ドラム４上のトナー像を記録紙Ｓに転写処理する転写ローラ７と、転写処理後の感光体ドラム４をクリーニングするためのクリーニング装置８とを備えている。なお、図２に示すように、感光体ドラム４、帯電ローラ２、現像ローラ６、クリーニング装置８を一括して有するプロセスカートリッジ９が画像形成装置１内に設置される場合もある。
【０００４】
帯電ローラ２はパワーパック３より電源供給を受け、感光体ドラム４を所望の電位に帯電させる。この感光体ドラム４は図示を略す駆動機構により矢印Ａ方向に回転する。表面電位計５はその回転方向に沿って帯電ローラ２の直後に設けられ、感光体ドラム４の表面４ａの電位を測定する。
【０００５】
現像ローラ６は帯電した感光体ドラム４にトナーを付着させ、転写ローラ７は感光体ドラム４に付着したトナーを記録紙Ｓに転写する。クリーニング装置８は感光体ドラム４に残留したトナーを除去し、感光体ドラム４をクリーニングする。
【０００６】
この画像形成装置１による画像形成過程では、まず、帯電ローラ２により感光体ドラム４の表面４ａが負の高電位に帯電する。続いて、その帯電した表面４ａに原稿からの反射光やレーザー光からなる露光Ｌが照射される。この露光Ｌは、形成しようとする画像の黒／白に応じた光量分布を有し、表面４ａの各部の電位（負の電位）が受光量に合わせて低下することによって表面４ａには光量分布に対応する電位分布、すなわち、静電潜像が形成される。
【０００７】
感光体ドラム４が回転してその表面４ａの静電潜像が形成された部分が現像ローラ６を通過すると、表面４ａには電位分布に応じたトナーが付着して静電潜像がトナー像として可視化される。このトナー像は所定のタイミングで給送される記録紙Ｓに転写ローラ７により転写され、記録紙Ｓは図示を略す定着ユニットに向かって矢印Ｂ方向に搬送される。
【０００８】
一方、転写後の感光体ドラム４は、表面４ａに残留するトナーがクリーニング装置８により除去されてクリーニングされるとともに、図示を略すクエンチングランプにより残留電荷が除去されて次回の作像処理に移行する。
【０００９】
上記の画像形成装置１における一般的な帯電方式として帯電ローラ２を感光体ドラム４に接触させる接触帯電方式が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭６３―１４９６６８号公報
【特許文献２】特開平１−２１１１７７９号公報
【特許文献３】特開平１−２６７６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、接触帯電方式からなる帯電ローラ２を用いた場合には、以下に掲げるような問題があった。
【００１１】
（１）帯電ローラの構成物質が帯電ローラから染み出して感光体ドラムの表面に固着し、この固着が進行すると感光体ドラム表面に帯電ローラの跡が残る。
【００１２】
（２）帯電ローラに交流電圧を印加した際に、感光体ドラムに接触している帯電ローラが振動して帯電音が起こる。
【００１３】
（３）感光体ドラム表面のトナーが帯電ローラに固着して帯電性能が低下する。
特に帯電ローラにおいて（１）の染出しが生じると、トナーが一層固着しやすくなる。
【００１４】
（４）帯電ローラを構成している物質が感光体に固着しやすい。
【００１５】
（５）感光体ドラムを長期間駆動しないと帯電ローラに永久変形が生じる。
【００１６】
このような問題に対処するために、帯電ローラ２を感光体ドラム４に接触するのではなく近接させる近接帯電方式が考案されている（特開平３−２４００７６号公報等）。この近接帯電方式は、帯電ローラ２と感光体ドラム４との最近接距離（以下、空隙という）が０．００５〜０．３ｍｍとなるように両者を対向させ、帯電ローラ２に電圧を印加して感光体ドラム４の帯電を行うものである。近接帯電方式では帯電ローラ２と感光体ドラム４とが接触していないので、接触帯電方式で問題となる「帯電ローラの構成物質の感光体ドラムへの固着」及び「長期間の不使用により生じる帯電ローラの永久変形」は問題とならない。また、「トナーの固着による帯電ローラの帯電性能の低下」に関しても、帯電ローラに固着するトナーが少なくなるため近接帯電方式は優れている。
【００１７】
近接帯電方式を実現するものとして、所定の厚みを持ったテープ状の空隙保持手段を帯電ローラの両端部に巻き付けることによって帯電ローラと感光体ドラムとの間に一定間隔の空隙を設ける方法が、例えば、特開平５−１０７８７１号公報において考案されている。しかしながら、テープ状部材の摩耗、帯電ローラとテープ状部材との間へのトナーの侵入・固着等により長期間使用した場合に感光体ドラムと帯電ローラとの空隙を一定間隔に保ち続けることとが困難であるという問題があった。
【００１８】
また、テープ状部材の摩耗等を防止するためにテープ部材に変えて金属製リングを使用する方法も考えられるが、この場合には感光体ドラムの摩耗が著しいので感光体の基層金属と金属製リングとの間でショート電流が発生して、パワーパック（電圧印加電源）の破壊等の不具合を生じるおそれがあるという問題があった。
【００１９】
さらに、帯電ローラと感光体ドラムとの空隙を保持するために、帯電ローラの両端部にスペーサーリング層を設ける方法が、例えば、特開平３−２４００７６号公報、特開平４−３５８１７５号公報等において考案されている。しかしながら、これらの公報には、空隙を精度良く一定に保つための具体的な方法が開示されておらず、帯電ローラ及びスペーサーリング層の寸法精度がばらつくことによって空隙が変動し、結果として感光体ドラムの帯電電位が一定にならないという問題があった。
【００２０】
そこで、軸部材をなす長尺状の導電性支持体の周面に電気抵抗調整層を設け、この電気抵抗調整層の両端部にこの電気抵抗調整とは異なる材質からなる一対の空隙保持部材を設け、この空隙保持部材の外周面に像担持体と当接したとき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一定間隔の空隙が形成されるように電気抵抗調整層に対して高低差を設けた導電性部材が提案されている（特願２００３−０３０６６２６号）。
【００２１】
このものでは、電気抵抗調整層と空隙保持部材とを連続的に同時に加工して空隙を精密に維持する構成となっている。
【００２２】
しかしながら、この導電性部材では、電気抵抗調整層と導電性支持体との線膨張係数が大きく異なるため、成形品を製造する工程で歪みを除去するためのエージング処理を切削前の図３に示す成形品１０に行うと、導電性支持体１１の線膨張係数よりも電気抵抗調整層１２の線膨張係数が大きいために、図４に示すように、空隙保持部材１３が電気抵抗調整層１２の熱膨張により導電性支持体１１の端部に向かって押しやられ、所定時間後に放冷すると電気抵抗調整層１２が元の状態に戻るので、図５に示すように、空隙保持部材１３と電気抵抗調整層１２との間に隙間Ｈが発生する。
【００２３】
そのため、電気抵抗調整層１２と空隙保持部材１３との連続的同時加工の際に切粉が隙間Ｈに入り込む不都合があり、また、この隙間Ｈにトナー粒子などが進入して固着すると、感光体ドラム４と帯電ローラ間の空隙を維持できなくなる不都合がある。
【００２４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたって使用されても像担持体と電気抵抗調整層との間の空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、信頼性、とりわけ、トナーの固着を防止することが可能な導電性部材及び帯電ローラ及びこの帯電ローラを備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１に記載の発明は、軸部材をなす長尺状の導電性支持体と、該導電性支持体の外周面に設けられた電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層と異なる材質からなりかつ前記導電性支持体の両端部に設けられて前記電気抵抗調整層の端面に当接される一対の空隙保持部材とを備え、該空隙保持部材の外周面は、像担持体と当接したときに該像担持体の外周面と前記電気抵抗調整層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して高低差が設けられている導電性部材において、
前記導電性支持体が軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、前記軸方向途中で分割された分割体が一体回転可能に連結されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、前記空隙保持部材が前記電気抵抗調整層の端面に接着固定されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、前記電気抵抗調整層の外周面と前記空隙保持部材の外周面とが前記空隙を形成するために仕上げ加工されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、前記電気抵抗調整層と前記空隙保持部材とが前記導電性支持体を中心軸にして円柱形状とされていることを特徴とする。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、軸部材をなす長尺状の導電性支持体と、該導電性支持体の外周面に設けられた電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層と異なる材質からなりかつ前記導電性支持体の両端部に設けられて前記電気抵抗調整層の端面に当接される一対の空隙保持部材とを備え、該空隙保持部材の外周面は、像担持体と当接したときに該像担持体の外周面と前記電気抵抗調整層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して高低差が設けられていることを特徴とする帯電ローラにおいて、
前記導電性支持体が軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の帯電ローラを有するプロセスカートリッジである。
【００３２】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のプロセスカートリッジを有する画像形成装置である。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１に記載の発明によれば、導電性支持体を軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割して、導電性支持体と電気抵抗調整層との熱膨張率の差を吸収することにしたので、成形品にエージング処理を行ったとしても、空隙保持部材と電気抵抗調整層との間にエージング処理に起因する隙間が発生するのを防止できる。
【００３４】
また、環境変動により電気抵抗調整層が膨張・収縮したとしても、空隙保持部材と電気抵抗調整層との間に隙間が発生するのを防止できる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、導電性支持体を分割した場合でも、互いに一体に回転する構成としたので、隙間の発生を防止しつつ、空隙保持部材の外周面と電気抵抗調整層の外周面との同時切削加工を回転させながら行うことができる。
【００３６】
請求項３に記載の発明によれば、環境変動により導電性支持体に寸法変化が生じたとしても、空隙保持部材と電気抵抗調整層とが接着剤により接着されているので、空隙保持部材と電気抵抗調整層とが一体になって変位し、従って、電気抵抗調整層と空隙保持部材との間に隙間が発生するのを防止でき、経時変化に対する空隙維持精度の向上を図ることができる。従って、経時変化に対する空隙保持の安定性の向上を図ることができる。
【００３７】
請求項４に記載の発明によれば、電気抵抗調整層と空隙保持部材との仕上げ加工を行ったので、空隙保持部材と電気抵抗調整層との段差（高低差）を高精度に維持できる。
【００３８】
請求項５に記載の発明によれば、電気抵抗調整層と空隙保持部材とを導電性支持体を中心軸とする円柱形状としたので、段差部の精度、空隙保持部材の精度が多少劣化しても、回転駆動させることによりその劣化部分を回転方向に移動させることができ、長期にわたり像担持体に対する空隙量の変化を防止できる。
【００３９】
請求項6に記載の発明によれば、感光体ドラムに対して均一帯電を行うことができる帯電ローラを提供できる。
【００４０】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の帯電ローラをプロセスカートリッジに組み込んだので、空隙保持精度の良好な交換可能なプロセスカートリッジを提供できる。
【００４１】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の発明を画像形成装置に搭載しているので、高画質の画像を得ることができると共に、長期に渡って安定した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】
【００４２】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００４３】
図６は本発明に係わる導電性部材（帯電ローラ）２０の実施例を説明するための模式図である。この図６において、２１は軸部材をなす長尺状の導電性支持体、２２は導電性支持体２１の外周面に設けられた電気抵抗調整層、２３は電気抵抗調整層２２と異なる材質からなりかつ導電性支持体２１の両端部２１ａに設けられて電気抵抗調整層２２の端面２２ａに当接される一対の空隙保持部材である。
【００４４】
この空隙保持部材２３の外周面は、感光体ドラム４と当接したときに感光体ドラム４の外周面４ａと電気抵抗調整層２２の外周面２２ｂとの間に一定間隔の空隙Ｇが形成されるように電気抵抗調整層２２の外周面２２ｂに対して高低差が設けられている。
【００４５】
その導電性支持体２１はその軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割された分割支持体２４、２５から構成されている。
【００４６】
この導電性部材２０は所定の圧力で感光体ドラム４に当接配置される。この導電性部材２０は、その対向軸部２０’の外径が空隙保持部材２３の外径に対して僅かに小径を呈する。空隙保持部材２３の外周面は感光体ドラム４の表面４ａに当接するが、空隙保持部材２３と対向軸部２０’との間には高低差があるので、電気抵抗調整層２２の外周面２２ｂと表面４ａとの間には空隙Ｇが形成される。
【００４７】
対向軸部２０’と感光体ドラム４の表面４ａとの空隙Ｇの量は、１００μｍ以下であるのが望ましい。というのは、空隙Ｇの量を大きくすると、導電性支持体２１への印加電圧を高くしなければならず、導電性支持体２１への印加電圧を高くすると、感光体４が電気的に劣化したり、異常放電が発生し易くなるからである。
【００４８】
導電性部材２０は、その空隙保持部材２３が感光体ドラム４の画像形成領域Ｘ１以外の感光層塗布領域（非画像形成領域Ｘ２）に当接するようにして設置される。この状態で、導電性部材２０に電圧を印加することにより、感光体ドラム４はその画像形成領域Ｘ１が帯電される。など、導電性部材２０を転写部材として使用する場合にも、同様に感光体ベルトの帯電を行うことができる。
【００４９】
空隙保持部材２３は予め任意の形状に形成された空隙保持部材材料品を電気抵抗調整層２２の両端面２２ａに当接するようにして導電性支持体２１の両端部に挿入する。この際空隙保持部材２３と電気抵抗調整層２２あるいは導電性支持体（中心軸（芯軸））２１の端部との間に接着剤を塗布することにより、長期間に渡って使用した際に空隙保持部材２３が導電性支持体２１から脱離することを避けることが可能である。
【００５０】
その空隙保持部材２３は絶縁性材料が好ましく、体積固有抵抗で１０13Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。絶縁性が必要である理由は、感光体ドラム４の基層と空隙保持部材２３との間にショート電流が発生するのを無くすためである。
【００５１】
その空隙保持部材２３の材料としては、絶縁性材料であることを除く他は特に限定するものではないが、感光体ドラム４を傷つけない程度に軟らかく、また、成形加工が容易であること等の理由から、高密度ポリエチレン等の熱可塑性樹脂が好ましい。
【００５２】
電気抵抗調整層２２は高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂塑性物により形成されている。電気抵抗調整層２２の体積固有抵抗は１０6〜１０9Ωｃｍであることが望ましい。
【００５３】
１０9Ωｃｍを超えると、帯電能力や転写能力が不足し、１０6Ωｃｍよりも体積固有抵抗が低いと、感光体ドラム４の全体に渡って電圧集中によるリークが生じるからである。
【００５４】
電気抵抗調整層２２に用いる熱可塑性樹脂には、例えば、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）等の汎用樹脂を用いる。これらの樹脂は成形加工が容易であるからである。
【００５５】
その熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料として、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望ましい。
【００５６】
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し、固定化される。従って、導電性顔料を分散した組成物に見られるような分散不良に起因する抵抗値のバラツキを抑制できる。また、高分子材料であるので、ブリードアウトが生じ難い。更に、配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があるので、熱可塑性樹脂が３０〜７０重量％、高分子型イオン導電材が７０〜３０重量％とするのが望ましい。
【００５７】
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やニーダー等で溶融混練することによって、樹脂組成物を容易に製造できる。
【００５８】
電気抵抗調整層２２の導電性支持体２１への形成は押し出し成形や射出成形等の手段を用いて、半導電性樹脂組成物を被覆することによって容易に形成できる。
【００５９】
導電性支持体２１の外周面に電気抵抗調整層２２のみを形成することにより導電性部材２０を形成することにすると、電気抵抗調整層２２にトナーなどが固着して画像品質が劣化することがあるが、この不具合は電気抵抗調整層２２の外周面に表面層２２ｃを形成することにより解消できる。この表面層２２ｃの抵抗値は電気抵抗調整層２２のそれよりも大きい値とされ、これによって感光体ドラム４の欠陥部への電圧集中、異常放電（リーク）等の不具合を解消できる。ただし、表面層２２ｃの抵抗値を高くしすぎると帯電能力や転写能力が不足するので、表面層２２ｃと電気抵抗調整層２２との抵抗値の差は１０3Ωｃｍ以下にするのが望ましい。
【００６０】
表面層２２ｃを形成する材料としては、成膜性が良好であるとという点で熱可塑性樹脂組成物が好適であり、その表面層２２ｃを形成する材料として、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が非粘着性に優れ、トナー固着防止の観点から望ましい。
【００６１】
また、樹脂材料は電気的に絶縁性を有するため、樹脂に対して各種導電材料を分散させることによって表面層２２ｃの抵抗を調整する。
【００６２】
その表面層２２ｃの電気抵抗調整層２２への形成は、表面層構成材料を有機溶媒に分散して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング等によってコーティングすることによって行う。膜厚については、１０〜３０μｍ程度が望ましい。
電気抵抗調整層２２、空隙保持部材２３は熱可塑性樹脂であり、それぞれ射出成形、押し出し成形により形成される。その後、電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３とに段差を形成することにより、感光体ドラム４に対して一定の空隙Ｇを形成するため、電気抵抗調整層２２、空隙保持部材２３の外周を仕上げ切削するが、その後の経時変化による形状の変化を防止する必要がある。また、熱可塑性樹脂は成形後、形状成形や冷却時に生じる内部応力の開放により、形状が微小に変化する傾向がある。
【００６３】
そこで、電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３とを導電性支持体２１に成形して構成された成形品２６（図７参照）をいったん冷却した後、成形温度以下の温度でこの成形品２６を再加熱し、内部応力の開放を加速させるというエージング処理を行い、内部応力が開放された成形品２６を仕上げ切削して、完成品として図６に示す導電性部材２０を製作している。
【００６４】
また、この発明の実施の形態では、電気抵抗調整層２２の外周面に表面層２２ｃを塗布により形成する構成であり、表面層２２ｃの定着に加熱により表面層２２ｃの樹脂を硬化させる方法が一般的に採用されているので、電気抵抗調整層２２、空隙保持部材２３を導電性支持体２１に形成した後に加熱を行っている。また、完成品の温度環境も氷点下レベルから３０〜４０度Ｃの間で変動することも考えられる。
【００６５】
成形品２６を一旦冷却後再度加熱を行う工程がある場合、図３に示す導電性部材としての帯電ローラ２の場合には、電気抵抗調整層１２の膨張により空隙保持部材１３が加圧されて、空隙保持部材１３が導電性支持体１１の軸方向にずれ、再度冷却されたときに空隙保持部材１３と電気抵抗調整層１２との間に隙間Ｈが生じ、導電性部材としての帯電ローラ２と感光体ドラム４との間の空隙精度の低下、発生した隙間Ｈへの異物（トナー凝集）の混入による帯電ローラ２、感光体ドラム４の磨耗劣化などの不具合が発生するが、この図６に示す導電性部材２０の場合には、電気抵抗調整層２２が膨張して、空隙保持部材２３に加圧力が加わると、分割支持体２４、２５が互いに離反し、電気抵抗調整層２２が冷却されて元の状態に戻るとこれに伴って分割支持体２４、２５が互いに接近し、空隙保持部材２３の分割支持体２４、２５に対する位置関係は膨張・収縮の前後で変化しないので、電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３との間に隙間Ｈが発生するのを防止できる。
【００６６】
この図６に示す導電性部材２０の場合には、導電性支持体２１をその軸方向途中で二分割する構成としたが、図８に示すように、一方の分割支持体２４に回転非対称の嵌合孔２４ａを形成し、他方の分割支持体２５にその嵌合孔２４ａに嵌合する嵌合ピン２５ａを形成して互いにこれらを連結することにすると、図９に示すように、切削バイト２７を用いて成形品２６を回転させながらその外周面を切削加工して、空隙保持部材２３と電気抵抗調整層２２との間に段差（高低差）を同時に精密形成するに際し、分割支持体２４、２５を一体回転させることができるので、導電性支持体２１を二分割構成とした場合でも切削加工による段差形成の際の加工上の支障を回避できる。この他、両分割支持体２４、２５にアンカー等の一体回転構造を採用することもでき、分割支持体２４、２５の一体回転構造には各種のものが考えられるが、これについては、以下に説明する具体的実施例で説明する。
【００６７】
なお、電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３との間は密着させ、空隙保持部材２３を導電性支持体２１の端部に圧入し、接着剤を電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３との間に入れて全面を接着することとする。
【００６８】
本発明の場合、導電性支持体２１はその熱膨張率が0.00001〜0.000015/Kであり、電気抵抗調整層２２に使用する樹脂はその熱膨張率が0.0005〜0.003/Kであり、空隙保持部材２３の高密度ポリエチレンは0.0001〜0.0002/Kである。
【００６９】
電気抵抗調整層２２は、射出成形により導電性支持体２１の周面に形成されるので導電性支持体２１との接触面積も大きく保持力も強い。さらに、空隙保持部材２３間に隙間を生じさせないために空隙保持部材２３は導電性支持体２１の端部に圧入され、電気抵抗調整層２２の端面２２ａと空隙保持部材２３の端面との間には接着剤を介在させてこれらを全面に渡り密着させた。
【００７０】
一般に、加熱加工及び使用環境条件のもとで、導電性部材２０を構成する各部材に熱が加わったとき、熱膨張により隣接する部材間に抗力が発生する。その熱が取り除かれたときには各部材に復元力が働く。その際、各部材間の復元量の違いにより、歪みが生じることとなり、接着力よりもその抗力によるひずみが大きくなったとき、隙間Ｈが生じることになる。その抗力を除去する方法として、導電性支持体２１又は電気抵抗調整層２２に分割面を形成することが考えられるが、電気抵抗調整層（樹脂層）２２に分割面を設けることにすると、膨張又は収縮には対処できるが、復元力が働いたときにそれに対応して復元機構を設けることが困難である。
【００７１】
そこで、この発明の実施例では、電気抵抗調整層２２に設けるのではなく、導電性支持体２１を二分割し、かつ、切削加工時に導電性支持体２１を一体回転させるために、復元機構を設けたものである。
【００７２】
これにより、導電性部材２０の製造段階における成形品２６の加熱工程、画像形成装置に組み込んでの使用温度環境条件のもとで、導電性支持体２１と電気抵抗調整層２２とが膨張収縮したとしても、熱膨張に起因する抗力を緩和でき、空隙保持部材２３と電気抵抗調整層２２との間に隙間Ｈを生じるのを避けることができるのである。
【００７３】
以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づき説明する。
＜実施例１＞
電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂ABS樹脂（デンカABS GR-3000、電気化学工業製）40重量％、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）40重量％、ポリカーーボネート-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C L440-G、日本油脂株式会社製）をポリエーテルエステルアミドとABS樹脂の合計100重量部に対して4.5重量部を混合の後、溶融混練した樹脂組成物を、2分割されたSUM（Niメッキ）からなる外径10mmの中心軸（芯軸）上に射出成形により
形成した。
【００７４】
SUM（Niメッキ）からなる導電性支持体２１を構成する分割支持体２４、２５には、図８に示す構造を用いて、アンカー形状（ピン形状）で連結して軸方向にガタを持たせた。成形後、成形時の歪み除去として、120℃、1時間オーブンにてアニールを行った。
【００７５】
次に、図９に示す切削加工を行って、空隙保持部材２３の外径（最大径）を12.7mm、電
気抵抗調整層２２の外径を12.6mmに同時仕上げをし、図６に示す形状で表面層２２ｃを塗
布する前の成形品を形成した。
【００７６】
次いで、アクリルシリコーン樹脂（3000VH-P、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤（川上塗料製）からなる塗料を、空隙保持部材２３の表面にのみスプレーコーティングすることにより、膜厚約10μmの絶縁層を形成した後、電気抵抗調整層２２の表面に、アクリルシリコーン樹脂（3000VH-P、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤（川上塗料製）、及びカーボンブラック(全固形分に対して30重量%)からなる混合物をスプレーコーティングすることにより膜厚約10μmの表面層２２ｃ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６に示す導電性部材２０を得た。
〈実施例2〉
実施例1と同様の加工方法で導電性部材２０を得た。その際、図１０に示すように、導電性支持体２１を構成する分割支持体２４の分割端部に円形嵌合孔２４ｂを形成し、分割支持体２５の分割端部にピン２５ａを形成し、Oリング２８を介在させて連結した。なお、図１１に示すように、Ｏリング２８を分割支持体２４の分割端部の内周面に当接させる構造を採用しても良い。
<実施例3〉
実施例1と同様の加工方法で導電性部材２０を得た。その際、導電性支持体２１の分割支持体２４、２５の分割端部に、図１２に示すように、ピン２９、嵌合孔３０、弾性体(ばね)３１を介在させて連結する構成とした。
〈比較例1〉
実施例1と同様の加工方法で導電性部材としての帯電ローラ２を得た。その際、導電性支持体１１の分割を行わず、また、電気抵抗調整層１２と空隙保持部材１３間を密着させ、空隙保持部材１３を導電性支持体１１の端部に圧入して接着し、全面に渡り密着させた。
〈比較例2〉
実施例1と同様の加工方法で導電性部材としての帯電ローラ２を得た。その際、導電性支持体１１は分割を行わず、また、電気抵抗調整層１２と空隙保持部材１３間には接着剤を使用せず、導電性支持体１１の端部への圧入のみとした。
〈試験1〉
実施例１〜３および比較例１、２のサンプルを環境条件（100℃、1時間）のもとに放置し、その後、室温まで放冷後に電気抵抗調整層と空隙保持部材との隙間Ｈを測定した。
【００７７】
放置試験の結果、実施例１〜３においては、電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３との隙間を確認できなかった。
【００７８】
これに対して、比較例１、２では、隙間Ｈの発生が確認され、電気抵抗調整層１２と空隙保持部材１３との両端面の隙間を光学顕微鏡で測定したところそれぞれ、接着したものについては0.1mm、接着しなかったものについては0.2から0.3mmの隙間Ｈが確認された。これは、電気抵抗調整層１２の熱膨張により空隙保持部材１３がその面に受ける圧力により、空隙保持部材１３が導電性支持体１１の端部側に向かって押され、導電性支持体１１と電気抵抗調整層１２の熱膨張の率の違いにより押し出された空隙保持部材１３が元の圧入位置にもどることができず、放冷後の電気抵抗調整層１２の戻り分が隙間Ｈとなったためであると考えられる。
【００７９】
【表１】
【００８０】
なお、この実施例では、サンプルを２個ずつ作成して、比較を行った。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】従来及び本発明に係わる画像形成装置の説明図である。
【図２】プロセスカートリッジを有する画像形成装置の説明図である。
【図３】切削前の成形品を示す断面図である。
【図４】図３に示す成形品にエージング処理を行った場合の熱膨張を説明するための図である。
【図５】図４に示す成形品を冷却した場合に隙間ができる理由を説明するための説明図である。
【図６】本発明に係わる導電性部材と感光体ドラムとの位置関係を説明するための図である。
【図７】本発明に係わる成形品の拡大断面図である。
【図８】図７に示す導電性支持体の部分拡大断面図である。
【図９】図７に示す成形品の切削状態を説明するための説明図である。
【図１０】図７に示す導電性支持体の変形例を示す説明図であって、Ｏリングを介して分割支持体を連結結合した状態を示す説明図である。
【図１１】図７に示す導電性支持体の他の変形例を示す説明図であって、Ｏリングを介して分割支持体を連結結合した状態を示す説明図である。
【図１２】図７に示す導電性支持体の更に他の変形例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
４…感光体ドラム（像担持体）
２０…導電性部材
２１…導電性支持体
２２…電気抵抗調整層
２３…空隙保持部材
Ｇ…空隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式の技術分野に適用でき、像担持体の表面に対して所定の空隙を保持するようにして対向される対向軸部を構成するためにその軸方向に長く延びかつ所定電位が印加される導電性支持体と、この導電性支持体の周面を包囲するようにして形成されて電気抵抗を調整する抵抗調整層と、この抵抗調整層の両端部に臨ませて導電性支持体に設けられかつ抵抗調整層とは別体で異なる材料から構成されしかも像担持体と当接したときに対向軸部を像担持体の表面に対して所定の空隙を開けて対向させる空隙保持部材とを備えた導電性部材及び帯電ローラ及びこの帯電ローラを有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置には、感光体ドラム（像担持体）に対して帯電処理を行う帯電部材や、感光体ドラム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。
【０００３】
図１は、導電性部材を帯電部材として用いた一例を示したものであり、画像形成装置１における帯電ローラ２が帯電部材として用いられている。この画像形成装置１は、静電潜像が形成される感光体ドラム４と、感光体ドラム４に対して帯電処理を行う帯電ローラ２と、帯電ローラ２に電圧を印可するためのパワーパック（電圧印加電源）３と、感光体ドラム４の表面電位を測定する表面電位計５と、感光体ドラム４の静電潜像にトナーを固着させる現像ローラ６と、感光体ドラム４上のトナー像を記録紙Ｓに転写処理する転写ローラ７と、転写処理後の感光体ドラム４をクリーニングするためのクリーニング装置８とを備えている。なお、図２に示すように、感光体ドラム４、帯電ローラ２、現像ローラ６、クリーニング装置８を一括して有するプロセスカートリッジ９が画像形成装置１内に設置される場合もある。
【０００４】
帯電ローラ２はパワーパック３より電源供給を受け、感光体ドラム４を所望の電位に帯電させる。この感光体ドラム４は図示を略す駆動機構により矢印Ａ方向に回転する。表面電位計５はその回転方向に沿って帯電ローラ２の直後に設けられ、感光体ドラム４の表面４ａの電位を測定する。
【０００５】
現像ローラ６は帯電した感光体ドラム４にトナーを付着させ、転写ローラ７は感光体ドラム４に付着したトナーを記録紙Ｓに転写する。クリーニング装置８は感光体ドラム４に残留したトナーを除去し、感光体ドラム４をクリーニングする。
【０００６】
この画像形成装置１による画像形成過程では、まず、帯電ローラ２により感光体ドラム４の表面４ａが負の高電位に帯電する。続いて、その帯電した表面４ａに原稿からの反射光やレーザー光からなる露光Ｌが照射される。この露光Ｌは、形成しようとする画像の黒／白に応じた光量分布を有し、表面４ａの各部の電位（負の電位）が受光量に合わせて低下することによって表面４ａには光量分布に対応する電位分布、すなわち、静電潜像が形成される。
【０００７】
感光体ドラム４が回転してその表面４ａの静電潜像が形成された部分が現像ローラ６を通過すると、表面４ａには電位分布に応じたトナーが付着して静電潜像がトナー像として可視化される。このトナー像は所定のタイミングで給送される記録紙Ｓに転写ローラ７により転写され、記録紙Ｓは図示を略す定着ユニットに向かって矢印Ｂ方向に搬送される。
【０００８】
一方、転写後の感光体ドラム４は、表面４ａに残留するトナーがクリーニング装置８により除去されてクリーニングされるとともに、図示を略すクエンチングランプにより残留電荷が除去されて次回の作像処理に移行する。
【０００９】
上記の画像形成装置１における一般的な帯電方式として帯電ローラ２を感光体ドラム４に接触させる接触帯電方式が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭６３―１４９６６８号公報
【特許文献２】特開平１−２１１１７７９号公報
【特許文献３】特開平１−２６７６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、接触帯電方式からなる帯電ローラ２を用いた場合には、以下に掲げるような問題があった。
【００１１】
（１）帯電ローラの構成物質が帯電ローラから染み出して感光体ドラムの表面に固着し、この固着が進行すると感光体ドラム表面に帯電ローラの跡が残る。
【００１２】
（２）帯電ローラに交流電圧を印加した際に、感光体ドラムに接触している帯電ローラが振動して帯電音が起こる。
【００１３】
（３）感光体ドラム表面のトナーが帯電ローラに固着して帯電性能が低下する。
特に帯電ローラにおいて（１）の染出しが生じると、トナーが一層固着しやすくなる。
【００１４】
（４）帯電ローラを構成している物質が感光体に固着しやすい。
【００１５】
（５）感光体ドラムを長期間駆動しないと帯電ローラに永久変形が生じる。
【００１６】
このような問題に対処するために、帯電ローラ２を感光体ドラム４に接触するのではなく近接させる近接帯電方式が考案されている（特開平３−２４００７６号公報等）。この近接帯電方式は、帯電ローラ２と感光体ドラム４との最近接距離（以下、空隙という）が０．００５〜０．３ｍｍとなるように両者を対向させ、帯電ローラ２に電圧を印加して感光体ドラム４の帯電を行うものである。近接帯電方式では帯電ローラ２と感光体ドラム４とが接触していないので、接触帯電方式で問題となる「帯電ローラの構成物質の感光体ドラムへの固着」及び「長期間の不使用により生じる帯電ローラの永久変形」は問題とならない。また、「トナーの固着による帯電ローラの帯電性能の低下」に関しても、帯電ローラに固着するトナーが少なくなるため近接帯電方式は優れている。
【００１７】
近接帯電方式を実現するものとして、所定の厚みを持ったテープ状の空隙保持手段を帯電ローラの両端部に巻き付けることによって帯電ローラと感光体ドラムとの間に一定間隔の空隙を設ける方法が、例えば、特開平５−１０７８７１号公報において考案されている。しかしながら、テープ状部材の摩耗、帯電ローラとテープ状部材との間へのトナーの侵入・固着等により長期間使用した場合に感光体ドラムと帯電ローラとの空隙を一定間隔に保ち続けることとが困難であるという問題があった。
【００１８】
また、テープ状部材の摩耗等を防止するためにテープ部材に変えて金属製リングを使用する方法も考えられるが、この場合には感光体ドラムの摩耗が著しいので感光体の基層金属と金属製リングとの間でショート電流が発生して、パワーパック（電圧印加電源）の破壊等の不具合を生じるおそれがあるという問題があった。
【００１９】
さらに、帯電ローラと感光体ドラムとの空隙を保持するために、帯電ローラの両端部にスペーサーリング層を設ける方法が、例えば、特開平３−２４００７６号公報、特開平４−３５８１７５号公報等において考案されている。しかしながら、これらの公報には、空隙を精度良く一定に保つための具体的な方法が開示されておらず、帯電ローラ及びスペーサーリング層の寸法精度がばらつくことによって空隙が変動し、結果として感光体ドラムの帯電電位が一定にならないという問題があった。
【００２０】
そこで、軸部材をなす長尺状の導電性支持体の周面に電気抵抗調整層を設け、この電気抵抗調整層の両端部にこの電気抵抗調整とは異なる材質からなる一対の空隙保持部材を設け、この空隙保持部材の外周面に像担持体と当接したとき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一定間隔の空隙が形成されるように電気抵抗調整層に対して高低差を設けた導電性部材が提案されている（特願２００３−０３０６６２６号）。
【００２１】
このものでは、電気抵抗調整層と空隙保持部材とを連続的に同時に加工して空隙を精密に維持する構成となっている。
【００２２】
しかしながら、この導電性部材では、電気抵抗調整層と導電性支持体との線膨張係数が大きく異なるため、成形品を製造する工程で歪みを除去するためのエージング処理を切削前の図３に示す成形品１０に行うと、導電性支持体１１の線膨張係数よりも電気抵抗調整層１２の線膨張係数が大きいために、図４に示すように、空隙保持部材１３が電気抵抗調整層１２の熱膨張により導電性支持体１１の端部に向かって押しやられ、所定時間後に放冷すると電気抵抗調整層１２が元の状態に戻るので、図５に示すように、空隙保持部材１３と電気抵抗調整層１２との間に隙間Ｈが発生する。
【００２３】
そのため、電気抵抗調整層１２と空隙保持部材１３との連続的同時加工の際に切粉が隙間Ｈに入り込む不都合があり、また、この隙間Ｈにトナー粒子などが進入して固着すると、感光体ドラム４と帯電ローラ間の空隙を維持できなくなる不都合がある。
【００２４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたって使用されても像担持体と電気抵抗調整層との間の空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、信頼性、とりわけ、トナーの固着を防止することが可能な導電性部材及び帯電ローラ及びこの帯電ローラを備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１に記載の発明は、軸部材をなす長尺状の導電性支持体と、該導電性支持体の外周面に設けられた電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層と異なる材質からなりかつ前記導電性支持体の両端部に設けられて前記電気抵抗調整層の端面に当接される一対の空隙保持部材とを備え、該空隙保持部材の外周面は、像担持体と当接したときに該像担持体の外周面と前記電気抵抗調整層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して高低差が設けられている導電性部材において、
前記導電性支持体が軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、前記軸方向途中で分割された分割体が一体回転可能に連結されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、前記空隙保持部材が前記電気抵抗調整層の端面に接着固定されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、前記電気抵抗調整層の外周面と前記空隙保持部材の外周面とが前記空隙を形成するために仕上げ加工されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、前記電気抵抗調整層と前記空隙保持部材とが前記導電性支持体を中心軸にして円柱形状とされていることを特徴とする。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、軸部材をなす長尺状の導電性支持体と、該導電性支持体の外周面に設けられた電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層と異なる材質からなりかつ前記導電性支持体の両端部に設けられて前記電気抵抗調整層の端面に当接される一対の空隙保持部材とを備え、該空隙保持部材の外周面は、像担持体と当接したときに該像担持体の外周面と前記電気抵抗調整層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して高低差が設けられていることを特徴とする帯電ローラにおいて、
前記導電性支持体が軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の帯電ローラを有するプロセスカートリッジである。
【００３２】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のプロセスカートリッジを有する画像形成装置である。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１に記載の発明によれば、導電性支持体を軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割して、導電性支持体と電気抵抗調整層との熱膨張率の差を吸収することにしたので、成形品にエージング処理を行ったとしても、空隙保持部材と電気抵抗調整層との間にエージング処理に起因する隙間が発生するのを防止できる。
【００３４】
また、環境変動により電気抵抗調整層が膨張・収縮したとしても、空隙保持部材と電気抵抗調整層との間に隙間が発生するのを防止できる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、導電性支持体を分割した場合でも、互いに一体に回転する構成としたので、隙間の発生を防止しつつ、空隙保持部材の外周面と電気抵抗調整層の外周面との同時切削加工を回転させながら行うことができる。
【００３６】
請求項３に記載の発明によれば、環境変動により導電性支持体に寸法変化が生じたとしても、空隙保持部材と電気抵抗調整層とが接着剤により接着されているので、空隙保持部材と電気抵抗調整層とが一体になって変位し、従って、電気抵抗調整層と空隙保持部材との間に隙間が発生するのを防止でき、経時変化に対する空隙維持精度の向上を図ることができる。従って、経時変化に対する空隙保持の安定性の向上を図ることができる。
【００３７】
請求項４に記載の発明によれば、電気抵抗調整層と空隙保持部材との仕上げ加工を行ったので、空隙保持部材と電気抵抗調整層との段差（高低差）を高精度に維持できる。
【００３８】
請求項５に記載の発明によれば、電気抵抗調整層と空隙保持部材とを導電性支持体を中心軸とする円柱形状としたので、段差部の精度、空隙保持部材の精度が多少劣化しても、回転駆動させることによりその劣化部分を回転方向に移動させることができ、長期にわたり像担持体に対する空隙量の変化を防止できる。
【００３９】
請求項6に記載の発明によれば、感光体ドラムに対して均一帯電を行うことができる帯電ローラを提供できる。
【００４０】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の帯電ローラをプロセスカートリッジに組み込んだので、空隙保持精度の良好な交換可能なプロセスカートリッジを提供できる。
【００４１】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の発明を画像形成装置に搭載しているので、高画質の画像を得ることができると共に、長期に渡って安定した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】
【００４２】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００４３】
図６は本発明に係わる導電性部材（帯電ローラ）２０の実施例を説明するための模式図である。この図６において、２１は軸部材をなす長尺状の導電性支持体、２２は導電性支持体２１の外周面に設けられた電気抵抗調整層、２３は電気抵抗調整層２２と異なる材質からなりかつ導電性支持体２１の両端部２１ａに設けられて電気抵抗調整層２２の端面２２ａに当接される一対の空隙保持部材である。
【００４４】
この空隙保持部材２３の外周面は、感光体ドラム４と当接したときに感光体ドラム４の外周面４ａと電気抵抗調整層２２の外周面２２ｂとの間に一定間隔の空隙Ｇが形成されるように電気抵抗調整層２２の外周面２２ｂに対して高低差が設けられている。
【００４５】
その導電性支持体２１はその軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割された分割支持体２４、２５から構成されている。
【００４６】
この導電性部材２０は所定の圧力で感光体ドラム４に当接配置される。この導電性部材２０は、その対向軸部２０’の外径が空隙保持部材２３の外径に対して僅かに小径を呈する。空隙保持部材２３の外周面は感光体ドラム４の表面４ａに当接するが、空隙保持部材２３と対向軸部２０’との間には高低差があるので、電気抵抗調整層２２の外周面２２ｂと表面４ａとの間には空隙Ｇが形成される。
【００４７】
対向軸部２０’と感光体ドラム４の表面４ａとの空隙Ｇの量は、１００μｍ以下であるのが望ましい。というのは、空隙Ｇの量を大きくすると、導電性支持体２１への印加電圧を高くしなければならず、導電性支持体２１への印加電圧を高くすると、感光体４が電気的に劣化したり、異常放電が発生し易くなるからである。
【００４８】
導電性部材２０は、その空隙保持部材２３が感光体ドラム４の画像形成領域Ｘ１以外の感光層塗布領域（非画像形成領域Ｘ２）に当接するようにして設置される。この状態で、導電性部材２０に電圧を印加することにより、感光体ドラム４はその画像形成領域Ｘ１が帯電される。など、導電性部材２０を転写部材として使用する場合にも、同様に感光体ベルトの帯電を行うことができる。
【００４９】
空隙保持部材２３は予め任意の形状に形成された空隙保持部材材料品を電気抵抗調整層２２の両端面２２ａに当接するようにして導電性支持体２１の両端部に挿入する。この際空隙保持部材２３と電気抵抗調整層２２あるいは導電性支持体（中心軸（芯軸））２１の端部との間に接着剤を塗布することにより、長期間に渡って使用した際に空隙保持部材２３が導電性支持体２１から脱離することを避けることが可能である。
【００５０】
その空隙保持部材２３は絶縁性材料が好ましく、体積固有抵抗で１０13Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。絶縁性が必要である理由は、感光体ドラム４の基層と空隙保持部材２３との間にショート電流が発生するのを無くすためである。
【００５１】
その空隙保持部材２３の材料としては、絶縁性材料であることを除く他は特に限定するものではないが、感光体ドラム４を傷つけない程度に軟らかく、また、成形加工が容易であること等の理由から、高密度ポリエチレン等の熱可塑性樹脂が好ましい。
【００５２】
電気抵抗調整層２２は高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂塑性物により形成されている。電気抵抗調整層２２の体積固有抵抗は１０6〜１０9Ωｃｍであることが望ましい。
【００５３】
１０9Ωｃｍを超えると、帯電能力や転写能力が不足し、１０6Ωｃｍよりも体積固有抵抗が低いと、感光体ドラム４の全体に渡って電圧集中によるリークが生じるからである。
【００５４】
電気抵抗調整層２２に用いる熱可塑性樹脂には、例えば、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）等の汎用樹脂を用いる。これらの樹脂は成形加工が容易であるからである。
【００５５】
その熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料として、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望ましい。
【００５６】
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し、固定化される。従って、導電性顔料を分散した組成物に見られるような分散不良に起因する抵抗値のバラツキを抑制できる。また、高分子材料であるので、ブリードアウトが生じ難い。更に、配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があるので、熱可塑性樹脂が３０〜７０重量％、高分子型イオン導電材が７０〜３０重量％とするのが望ましい。
【００５７】
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やニーダー等で溶融混練することによって、樹脂組成物を容易に製造できる。
【００５８】
電気抵抗調整層２２の導電性支持体２１への形成は押し出し成形や射出成形等の手段を用いて、半導電性樹脂組成物を被覆することによって容易に形成できる。
【００５９】
導電性支持体２１の外周面に電気抵抗調整層２２のみを形成することにより導電性部材２０を形成することにすると、電気抵抗調整層２２にトナーなどが固着して画像品質が劣化することがあるが、この不具合は電気抵抗調整層２２の外周面に表面層２２ｃを形成することにより解消できる。この表面層２２ｃの抵抗値は電気抵抗調整層２２のそれよりも大きい値とされ、これによって感光体ドラム４の欠陥部への電圧集中、異常放電（リーク）等の不具合を解消できる。ただし、表面層２２ｃの抵抗値を高くしすぎると帯電能力や転写能力が不足するので、表面層２２ｃと電気抵抗調整層２２との抵抗値の差は１０3Ωｃｍ以下にするのが望ましい。
【００６０】
表面層２２ｃを形成する材料としては、成膜性が良好であるとという点で熱可塑性樹脂組成物が好適であり、その表面層２２ｃを形成する材料として、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が非粘着性に優れ、トナー固着防止の観点から望ましい。
【００６１】
また、樹脂材料は電気的に絶縁性を有するため、樹脂に対して各種導電材料を分散させることによって表面層２２ｃの抵抗を調整する。
【００６２】
その表面層２２ｃの電気抵抗調整層２２への形成は、表面層構成材料を有機溶媒に分散して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング等によってコーティングすることによって行う。膜厚については、１０〜３０μｍ程度が望ましい。
電気抵抗調整層２２、空隙保持部材２３は熱可塑性樹脂であり、それぞれ射出成形、押し出し成形により形成される。その後、電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３とに段差を形成することにより、感光体ドラム４に対して一定の空隙Ｇを形成するため、電気抵抗調整層２２、空隙保持部材２３の外周を仕上げ切削するが、その後の経時変化による形状の変化を防止する必要がある。また、熱可塑性樹脂は成形後、形状成形や冷却時に生じる内部応力の開放により、形状が微小に変化する傾向がある。
【００６３】
そこで、電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３とを導電性支持体２１に成形して構成された成形品２６（図７参照）をいったん冷却した後、成形温度以下の温度でこの成形品２６を再加熱し、内部応力の開放を加速させるというエージング処理を行い、内部応力が開放された成形品２６を仕上げ切削して、完成品として図６に示す導電性部材２０を製作している。
【００６４】
また、この発明の実施の形態では、電気抵抗調整層２２の外周面に表面層２２ｃを塗布により形成する構成であり、表面層２２ｃの定着に加熱により表面層２２ｃの樹脂を硬化させる方法が一般的に採用されているので、電気抵抗調整層２２、空隙保持部材２３を導電性支持体２１に形成した後に加熱を行っている。また、完成品の温度環境も氷点下レベルから３０〜４０度Ｃの間で変動することも考えられる。
【００６５】
成形品２６を一旦冷却後再度加熱を行う工程がある場合、図３に示す導電性部材としての帯電ローラ２の場合には、電気抵抗調整層１２の膨張により空隙保持部材１３が加圧されて、空隙保持部材１３が導電性支持体１１の軸方向にずれ、再度冷却されたときに空隙保持部材１３と電気抵抗調整層１２との間に隙間Ｈが生じ、導電性部材としての帯電ローラ２と感光体ドラム４との間の空隙精度の低下、発生した隙間Ｈへの異物（トナー凝集）の混入による帯電ローラ２、感光体ドラム４の磨耗劣化などの不具合が発生するが、この図６に示す導電性部材２０の場合には、電気抵抗調整層２２が膨張して、空隙保持部材２３に加圧力が加わると、分割支持体２４、２５が互いに離反し、電気抵抗調整層２２が冷却されて元の状態に戻るとこれに伴って分割支持体２４、２５が互いに接近し、空隙保持部材２３の分割支持体２４、２５に対する位置関係は膨張・収縮の前後で変化しないので、電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３との間に隙間Ｈが発生するのを防止できる。
【００６６】
この図６に示す導電性部材２０の場合には、導電性支持体２１をその軸方向途中で二分割する構成としたが、図８に示すように、一方の分割支持体２４に回転非対称の嵌合孔２４ａを形成し、他方の分割支持体２５にその嵌合孔２４ａに嵌合する嵌合ピン２５ａを形成して互いにこれらを連結することにすると、図９に示すように、切削バイト２７を用いて成形品２６を回転させながらその外周面を切削加工して、空隙保持部材２３と電気抵抗調整層２２との間に段差（高低差）を同時に精密形成するに際し、分割支持体２４、２５を一体回転させることができるので、導電性支持体２１を二分割構成とした場合でも切削加工による段差形成の際の加工上の支障を回避できる。この他、両分割支持体２４、２５にアンカー等の一体回転構造を採用することもでき、分割支持体２４、２５の一体回転構造には各種のものが考えられるが、これについては、以下に説明する具体的実施例で説明する。
【００６７】
なお、電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３との間は密着させ、空隙保持部材２３を導電性支持体２１の端部に圧入し、接着剤を電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３との間に入れて全面を接着することとする。
【００６８】
本発明の場合、導電性支持体２１はその熱膨張率が0.00001〜0.000015/Kであり、電気抵抗調整層２２に使用する樹脂はその熱膨張率が0.0005〜0.003/Kであり、空隙保持部材２３の高密度ポリエチレンは0.0001〜0.0002/Kである。
【００６９】
電気抵抗調整層２２は、射出成形により導電性支持体２１の周面に形成されるので導電性支持体２１との接触面積も大きく保持力も強い。さらに、空隙保持部材２３間に隙間を生じさせないために空隙保持部材２３は導電性支持体２１の端部に圧入され、電気抵抗調整層２２の端面２２ａと空隙保持部材２３の端面との間には接着剤を介在させてこれらを全面に渡り密着させた。
【００７０】
一般に、加熱加工及び使用環境条件のもとで、導電性部材２０を構成する各部材に熱が加わったとき、熱膨張により隣接する部材間に抗力が発生する。その熱が取り除かれたときには各部材に復元力が働く。その際、各部材間の復元量の違いにより、歪みが生じることとなり、接着力よりもその抗力によるひずみが大きくなったとき、隙間Ｈが生じることになる。その抗力を除去する方法として、導電性支持体２１又は電気抵抗調整層２２に分割面を形成することが考えられるが、電気抵抗調整層（樹脂層）２２に分割面を設けることにすると、膨張又は収縮には対処できるが、復元力が働いたときにそれに対応して復元機構を設けることが困難である。
【００７１】
そこで、この発明の実施例では、電気抵抗調整層２２に設けるのではなく、導電性支持体２１を二分割し、かつ、切削加工時に導電性支持体２１を一体回転させるために、復元機構を設けたものである。
【００７２】
これにより、導電性部材２０の製造段階における成形品２６の加熱工程、画像形成装置に組み込んでの使用温度環境条件のもとで、導電性支持体２１と電気抵抗調整層２２とが膨張収縮したとしても、熱膨張に起因する抗力を緩和でき、空隙保持部材２３と電気抵抗調整層２２との間に隙間Ｈを生じるのを避けることができるのである。
【００７３】
以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づき説明する。
＜実施例１＞
電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂ABS樹脂（デンカABS GR-3000、電気化学工業製）40重量％、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）40重量％、ポリカーーボネート-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C L440-G、日本油脂株式会社製）をポリエーテルエステルアミドとABS樹脂の合計100重量部に対して4.5重量部を混合の後、溶融混練した樹脂組成物を、2分割されたSUM（Niメッキ）からなる外径10mmの中心軸（芯軸）上に射出成形により
形成した。
【００７４】
SUM（Niメッキ）からなる導電性支持体２１を構成する分割支持体２４、２５には、図８に示す構造を用いて、アンカー形状（ピン形状）で連結して軸方向にガタを持たせた。成形後、成形時の歪み除去として、120℃、1時間オーブンにてアニールを行った。
【００７５】
次に、図９に示す切削加工を行って、空隙保持部材２３の外径（最大径）を12.7mm、電
気抵抗調整層２２の外径を12.6mmに同時仕上げをし、図６に示す形状で表面層２２ｃを塗
布する前の成形品を形成した。
【００７６】
次いで、アクリルシリコーン樹脂（3000VH-P、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤（川上塗料製）からなる塗料を、空隙保持部材２３の表面にのみスプレーコーティングすることにより、膜厚約10μmの絶縁層を形成した後、電気抵抗調整層２２の表面に、アクリルシリコーン樹脂（3000VH-P、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤（川上塗料製）、及びカーボンブラック(全固形分に対して30重量%)からなる混合物をスプレーコーティングすることにより膜厚約10μmの表面層２２ｃ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６に示す導電性部材２０を得た。
〈実施例2〉
実施例1と同様の加工方法で導電性部材２０を得た。その際、図１０に示すように、導電性支持体２１を構成する分割支持体２４の分割端部に円形嵌合孔２４ｂを形成し、分割支持体２５の分割端部にピン２５ａを形成し、Oリング２８を介在させて連結した。なお、図１１に示すように、Ｏリング２８を分割支持体２４の分割端部の内周面に当接させる構造を採用しても良い。
<実施例3〉
実施例1と同様の加工方法で導電性部材２０を得た。その際、導電性支持体２１の分割支持体２４、２５の分割端部に、図１２に示すように、ピン２９、嵌合孔３０、弾性体(ばね)３１を介在させて連結する構成とした。
〈比較例1〉
実施例1と同様の加工方法で導電性部材としての帯電ローラ２を得た。その際、導電性支持体１１の分割を行わず、また、電気抵抗調整層１２と空隙保持部材１３間を密着させ、空隙保持部材１３を導電性支持体１１の端部に圧入して接着し、全面に渡り密着させた。
〈比較例2〉
実施例1と同様の加工方法で導電性部材としての帯電ローラ２を得た。その際、導電性支持体１１は分割を行わず、また、電気抵抗調整層１２と空隙保持部材１３間には接着剤を使用せず、導電性支持体１１の端部への圧入のみとした。
〈試験1〉
実施例１〜３および比較例１、２のサンプルを環境条件（100℃、1時間）のもとに放置し、その後、室温まで放冷後に電気抵抗調整層と空隙保持部材との隙間Ｈを測定した。
【００７７】
放置試験の結果、実施例１〜３においては、電気抵抗調整層２２と空隙保持部材２３との隙間を確認できなかった。
【００７８】
これに対して、比較例１、２では、隙間Ｈの発生が確認され、電気抵抗調整層１２と空隙保持部材１３との両端面の隙間を光学顕微鏡で測定したところそれぞれ、接着したものについては0.1mm、接着しなかったものについては0.2から0.3mmの隙間Ｈが確認された。これは、電気抵抗調整層１２の熱膨張により空隙保持部材１３がその面に受ける圧力により、空隙保持部材１３が導電性支持体１１の端部側に向かって押され、導電性支持体１１と電気抵抗調整層１２の熱膨張の率の違いにより押し出された空隙保持部材１３が元の圧入位置にもどることができず、放冷後の電気抵抗調整層１２の戻り分が隙間Ｈとなったためであると考えられる。
【００７９】
【表１】
【００８０】
なお、この実施例では、サンプルを２個ずつ作成して、比較を行った。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】従来及び本発明に係わる画像形成装置の説明図である。
【図２】プロセスカートリッジを有する画像形成装置の説明図である。
【図３】切削前の成形品を示す断面図である。
【図４】図３に示す成形品にエージング処理を行った場合の熱膨張を説明するための図である。
【図５】図４に示す成形品を冷却した場合に隙間ができる理由を説明するための説明図である。
【図６】本発明に係わる導電性部材と感光体ドラムとの位置関係を説明するための図である。
【図７】本発明に係わる成形品の拡大断面図である。
【図８】図７に示す導電性支持体の部分拡大断面図である。
【図９】図７に示す成形品の切削状態を説明するための説明図である。
【図１０】図７に示す導電性支持体の変形例を示す説明図であって、Ｏリングを介して分割支持体を連結結合した状態を示す説明図である。
【図１１】図７に示す導電性支持体の他の変形例を示す説明図であって、Ｏリングを介して分割支持体を連結結合した状態を示す説明図である。
【図１２】図７に示す導電性支持体の更に他の変形例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
４…感光体ドラム（像担持体）
２０…導電性部材
２１…導電性支持体
２２…電気抵抗調整層
２３…空隙保持部材
Ｇ…空隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材をなす長尺状の導電性支持体と、該導電性支持体の外周面に設けられた電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層と異なる材質からなりかつ前記導電性支持体の両端部に設けられて前記電気抵抗調整層の端面に当接される一対の空隙保持部材とを備え、該空隙保持部材の外周面は、像担持体と当接したときに該像担持体の外周面と前記電気抵抗調整層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して高低差が設けられている導電性部材において、
前記導電性支持体が軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割されていることを特徴とする導電性部材。
【請求項２】
前記軸方向途中で分割された分割体が一体回転可能に連結されてい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】
前記空隙保持部材が前記電気抵抗調整層の端面に接着固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性部材。
【請求項４】
前記電気抵抗調整層の外周面と前記空隙保持部材の外周面とが前記空隙を形成するために仕上げ加工されていることを特徴とする請求項２に記載の導電性部材。
【請求項５】
前記電気抵抗調整層と前記空隙保持部材とが前記導電性支持体を中心軸にして円柱形状と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】
軸部材をなす長尺状の導電性支持体と、該導電性支持体の外周面に設けられた電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層と異なる材質からなりかつ前記導電性支持体の両端部に設けられて前記電気抵抗調整層の端面に当接される一対の空隙保持部材とを備え、該空隙保持部材の外周面は、像担持体と当接したときに該像担持体の外周面と前記電気抵抗調整層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して高低差が設けられていることを特徴とする帯電ローラにおいて、
前記導電性支持体が軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割されていることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項７】
請求項６に記載の帯電ローラを有するプロセスカートリッジ。
【請求項８】
請求項７に記載のプロセスカートリッジを有する画像形成装置。
【請求項１】
軸部材をなす長尺状の導電性支持体と、該導電性支持体の外周面に設けられた電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層と異なる材質からなりかつ前記導電性支持体の両端部に設けられて前記電気抵抗調整層の端面に当接される一対の空隙保持部材とを備え、該空隙保持部材の外周面は、像担持体と当接したときに該像担持体の外周面と前記電気抵抗調整層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して高低差が設けられている導電性部材において、
前記導電性支持体が軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割されていることを特徴とする導電性部材。
【請求項２】
前記軸方向途中で分割された分割体が一体回転可能に連結されてい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】
前記空隙保持部材が前記電気抵抗調整層の端面に接着固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性部材。
【請求項４】
前記電気抵抗調整層の外周面と前記空隙保持部材の外周面とが前記空隙を形成するために仕上げ加工されていることを特徴とする請求項２に記載の導電性部材。
【請求項５】
前記電気抵抗調整層と前記空隙保持部材とが前記導電性支持体を中心軸にして円柱形状と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】
軸部材をなす長尺状の導電性支持体と、該導電性支持体の外周面に設けられた電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層と異なる材質からなりかつ前記導電性支持体の両端部に設けられて前記電気抵抗調整層の端面に当接される一対の空隙保持部材とを備え、該空隙保持部材の外周面は、像担持体と当接したときに該像担持体の外周面と前記電気抵抗調整層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して高低差が設けられていることを特徴とする帯電ローラにおいて、
前記導電性支持体が軸方向途中で少なくとも軸方向に離反接近可能に二分割されていることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項７】
請求項６に記載の帯電ローラを有するプロセスカートリッジ。
【請求項８】
請求項７に記載のプロセスカートリッジを有する画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１２６３１４（Ｐ２００６−１２６３１４Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１１８７４（Ｐ２００４−３１１８７４）
【出願日】平成１６年１０月２７日（２００４．１０．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２７日（２００４．１０．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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