導電性部材及び帯電ローラ及び帯電ローラを有するプロセスカートリッジ並びに画像形成装置
【課題】長期にわたって感光体との空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、耐久性が高く、とりわけ、低温・低環境下での異常放電を確実に回避できる導電性部材を提供する。
【解決手段】導電性支持体１０の外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１１とを備え、抵抗調整層１１はその軸方向両端部が感光体４に当接したときに対向軸部１１Ａを感光体４の表面に対して空隙Ｇを開けて対向させかつ対向軸部１１Ａに連続して移行する空隙保持部１２を有し、抵抗調整層１１は対向軸部１１Ａに相当する部分が導電性支持体１０の外周面を包囲する第１層１１Ｄと第１層１１Ｄの外周面を包囲する第２層１１Ｅとから構成され、第２層１１Ｅは第１層１１Ｄの加工処理後に少なくとも対向軸部１１Ａに相当する部分に形成されている。
【解決手段】導電性支持体１０の外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１１とを備え、抵抗調整層１１はその軸方向両端部が感光体４に当接したときに対向軸部１１Ａを感光体４の表面に対して空隙Ｇを開けて対向させかつ対向軸部１１Ａに連続して移行する空隙保持部１２を有し、抵抗調整層１１は対向軸部１１Ａに相当する部分が導電性支持体１０の外周面を包囲する第１層１１Ｄと第１層１１Ｄの外周面を包囲する第２層１１Ｅとから構成され、第２層１１Ｅは第１層１１Ｄの加工処理後に少なくとも対向軸部１１Ａに相当する部分に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光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と該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（円柱状芯金）と導電性支持体（円柱状芯金）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を備えた導電性部材、とくに、帯電ローラ、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の改良に関する。
【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に電圧を印加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、結果として帯電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】
このような問題を解決するために、本願発明者は、「感光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該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を備え、前記導電性支持体には前記抵抗調整層の両端部に、前記抵抗調整層とは別体で絶縁性を有しかつ前記感光体と当接したときに前記対向軸部を前記感光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を設け、前記抵抗調整層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理することにより導電性部材を製作する」発明を提案した（特願２００３−３２５７１６号：２００３年９月１８日出願）。
【００２１】
この発明によれば、長期にわたって感光体との空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、耐久性の高い導電性部材及びその導電性部材を用いたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供できる。
【００２２】
ところが、このものには、低温・低湿環境下で稀に異常放電を生じることがあり、放電安定性の面で、更なる改善の余地がある。
【００２３】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたって感光体との空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、耐久性が高く、とりわけ、異常放電電圧の余裕度の向上を図り、低温・低環境下での異常放電を確実に回避できる導電性部材、帯電ローラ、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】
【００２４】
請求項１に記載の導電性部材は、感光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、該導電性支持体の外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を備え、該抵抗調整層はその軸方向両端部が前記感光体に当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させかつ前記対向軸部に連続して移行する空隙保持部とされ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項２に記載の導電性部材は、感光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、該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を備え、前記導電性支持体には前記抵抗調整層の両端部に、前記抵抗調整層とは別体で絶縁性を有しかつ前記感光体と当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させる空隙保持部材が設けられ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部材と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項３に記載の導電性部材は、前記第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項４に記載の導電性部材は、前記第１層の電気抵抗値は１０6Ωｃｍであり、前記第２層の電気抵抗値が前記第１層の電気抵抗値よりも大きくかつ前記表面層の電気抵抗値よりも小さいことを特徴とする。
【００２８】
請求項５に記載の導電性部材は、前記空隙保持部にはその加工処理後の外周面に絶縁層が形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項６に記載の帯電ローラは、感光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円柱状芯金と、該円柱状芯金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を備え、該抵抗調整層はその軸方向両端部が前記感光体に当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させかつ前記対向軸部に連続して移行する空隙保持部とされ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の外周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成され、該第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項７に記載の帯電ローラは、感光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円柱状芯金と、該円柱状芯金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を備え、前記円柱状芯金には前記抵抗調整層の両端部に、前記抵抗調整層とは別体で絶縁性を有しかつ前記感光体と当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させる空隙保持部材が設けられ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部材と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成され、該第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項８に記載のプロセスカートリッジは、請求項７又は請求項８に記載の帯電ローラを有することを特徴とする。
【００３２】
請求項９に記載の画像形成装置は、請求項８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】
【００３３】
請求項１〜７に記載の発明によれば、抵抗調整層を少なくとも２層以上に構成したので、電荷の集中を避けることができ、従って、長期にわたって感光体との空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、耐久性が高く、とりわけ、低温・低環境下での異常放電を確実に防止できる。
【００３４】
とくに、請求項３に記載の発明によれば、抵抗調整層へのトナーの付着を防止できる。
【００３５】
また、請求項４に記載の発明によれば、放電電圧の余裕度の向上を図ることができる。
【００３６】
請求項８に記載の発明によれば、長期にわたって優れた画像品質を得ることが可能なプロセスカートリッジを提供できる。
【００３７】
請求項９に記載の発明によれば、長期にわたって優れた画像品質を得ることが可能な画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明に係る導電性部材を、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００３９】
（実施例１）
図３（ａ）、（ｂ）は、画像形成装置１の帯電ローラ２として使用される導電性部材の構成を示した断面図である。なお、具体的な画像形成装置１の構成は、図１を用いて背景技術において説明した内容と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４０】
帯電ローラ２は、近接帯電方式のものであって、導電性支持体１０と、その外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１１とを備えている。抵抗調整層１１はその軸方向両端部に一対のリング状の空隙保持部材１３を有する。
【００４１】
その一対の空隙保持部材１３の間が感光体４の表面４ａに対して所定量の空隙Ｇ（図５参照）を保持するようにして対向される対向軸部１１Ａとなっている。その空隙Ｇは一対の空隙保持部剤１３が感光体４の表面４ａに当接したときに形成される。
【００４２】
導電性支持体１０は、対向軸部１１Ａを構成するために軸方向に長く延びる円柱状芯金から構成され、その円柱状芯金はその両端部に設けられて図示を略す軸受け部に支承される小径部１０Ａと、対向軸部１１Ａに相当する部分に設けられて抵抗調整層１１の軸方向の抜け止めを防止する大径部１０Ｂとこれの中間の大きさを有する中径部１０Ｃとを有する。その小径部１０Ａには帯電ローラ２に電圧を印加するためのパワーパック（電圧印加電源）３が接続される。
【００４３】
空隙保持部材１３には環境変動に対して空隙Ｇを長期に渡って安定に維持する観点から吸湿性、耐摩耗性の小さい材料が望ましい。また、トナー、及びトナー添加剤が付着しにくいという特性も要求される。更に、感光体４に当接してこれに摺動したときに、感光体４を摩耗させにくいという特性も要求され、これらの要求に応じて適宜選択されるものであり、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）及びその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）等の汎用樹脂、ＰＣ、ウレタン、フッ素等が挙げられる。
【００４４】
その空隙保持部材１３には、絶縁材料を用いて成形加工により形成され、その体積固有抵抗値は１０13Ωｃｍ以上であるのが望ましい。感光体４の基盤へのリーク電流の発生を防止するためである。この空隙保持部材１３は、導電性支持体１０の両端部に圧入されて、抵抗調整層１１の端面に接着固定される。
【００４５】
抵抗調整層１１は、第１層１１Ｄと第２層１１Ｅとから構成され、導電性支持体１０を中心軸とする円筒状を呈する。空隙保持部材１３は対向軸部１１Ａに向かって連続して移行する構成とされ、その抵抗調整層１１の外周面部は空隙Ｇを形成するために空隙保持部材１３と対向軸部１１Ａとの間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削又は研磨加工処理が施されている。
【００４６】
抵抗調整層１１の第１層１１Ｄの材料には電子電導系のものを用いるのが望ましく、その体積固有抵抗値は１０6Ωｃｍ以下であることが望ましい。その体積固有抵抗値は１０6Ωｃｍを超えると帯電能力や転写能力が不足し、その体積固有抵抗値を１０6Ωｃｍ以下とすると、帯電及び転写時の電圧余裕度が高くなり、異常放電を防止することができるからである。
【００４７】
電子導電系の導電剤を用い、イオン導電系の導電剤を用いなかったのは、イオン導電系の導電剤では、その電気的特性から１０6Ωｃｍ以下とするのが困難だからである。
【００４８】
抵抗調整層１１の第１層１１Ｄに用いられる熱可塑性樹脂組成物には、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）及びその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）等の汎用樹脂を用いることができ、これらの熱可塑性樹脂組成物はいずれも成形加工が容易であるので好ましい。これに特に限定されるものではない。
【００４９】
その電子導電系の導電剤には、例えば、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等が施されたカラー用カーボン、熱分解カーボン、カーボンナノチューブ、インジウムドープ酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等を用いることができる。
その第１層１１Ｄに電子導電系の導電剤を用いた場合には、高電圧をこの帯電ローラ２に印加したときに、電子導電系の導電剤の部分に電荷が集中するので、リークが生じやすい。また、均一に分散されにくいので、いわゆる抵抗むらが生じ易い。
【００５０】
そこで、抵抗調整層１１の第２層１１Ｅには、電子導電系の導電剤の部分に集中した電荷を緩和するために、イオン導電系の導電剤を用いる。
【００５１】
そのイオン導電系の導電剤としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、変性脂肪酸ジメチルアンモニウムエトサルファート、ステアリン酸アンモニウムサセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等の有機イオン性導電性物質があるが、染み出し防止の観点から、高分子イオン導電材料が望ましく、とりわけ、ポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電系の高分子化合物が望ましい。
【００５２】
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。この第２層１１Ｅは第１層１１Ｄの外周面にイオン導電剤を溶媒に溶解した溶液をスプレーコート法、ディップ法、ロールコート法、リングコート法等の各種のコーティング方法を用いて塗布することにより形成することができる。その第２層１１Ｅの膜厚は０．０２ｍｍ〜１ｍｍ程度が望ましく、第２層１１Ｅの体積固有抵抗値はリーク防止のため第１層１１Ｄよりも大きい。
【００５３】
その第２層１１Ｅの外周面にはその対向軸部１１Ａに相当する部分に、その軸方向一端側から他端側に向かって表面層１１Ｂが形成されている。表面層１１Ｂを形成するわけは、抵抗調整層１１の外周面にはトナー及びその添加物が固着して電気的特性が劣化する可能性があるからである。表面層１１Ｂはそのトナーの固着を防止する役割を果たす。
【００５４】
この表面層１１Ｂは第２層１１Ｅの体積固有抵抗値（電気抵抗）と同じかこれよりも大きい電気抵抗を有する。
【００５５】
その表面層１１Ｂの体積固有抵抗値が第２層１１Ｅの体積固有抵抗値がこれよりも小さいと感光体４の欠陥部への電荷集中、異常放電（リーク）が発生しやすくなるからである。
【００５６】
表面層１１Ｂには、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができ、これらは非粘着性に優れ、トナーの固着を防止できる観点から望ましい。その表面層１１Ｂの膜厚は１０〜３０μｍ程度が電気的特性劣化を回避する観点から望ましい。その表面層１１Ｂに用いる導電剤には、特には制約がなく、電子導電系、イオン導電系のいずれをも使用できる。
【００５７】
その表面層１１Ｂの第２層１１Ｅへの形成は、表面層１１Ｂの形成に用いる材料を有機溶媒に溶解させて塗料を作成し、スプレー塗装、ディッピング、ロールコート等の各種のコーティング方法を用いることができる。
【００５８】
表面層１１Ｂには一液性、二液性いずれの樹脂をも用いても良いが、硬化剤を用いる二液性樹脂を用いるとより一層耐環境性、非粘着性を高めることができる。
【００５９】
ここでは、二液性樹脂を用いて加熱硬化処理することにより樹脂を架橋・硬化させている。ところで、抵抗調整層１１には熱可塑性樹脂材料を用いているため、１００度以上の高温で加熱すると、抵抗調整層１１が変形を起こす可能性がある。
【００６０】
このため、二液性樹脂の材料としては、分子中に水酸基を有する主剤及びこの水酸基と架橋反応を起こすイソシアネート系樹脂を用いる。このイソシアネート系樹脂を用いると、１００℃以下の低温で架橋・硬化反応を起こさせることができ、このイソシアネート系樹脂は抵抗調整層１１に表面層１１Ｂを形成するのに好適である。
【００６１】
なかでも、トナーの固着を防止する観点、吸湿性の観点から、検討した結果、分子中にアクリル骨格を有するアクリルシリコーン樹脂を表面層１１Ｂに用いるのがとりわけ望ましいことが確認された。
【００６２】
抵抗調整層１１は、既述したように導電性支持体１０の外周面にこの混合物を被覆包囲することにより形成するものであるが、その被覆包囲には押し出し成形、射出成形の各手段を用いることができる。
【００６３】
その導電性部材（帯電ローラ２）は、例えば、感光体４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１１Ａに相当する部分を構成するために円柱状芯金（導電性支持体１０）を切削又は研削等の加工処理をして芯出し形成する工程と（図４（ａ）参照）、加工処理された円柱状芯金の外周面に射出成形により電気抵抗を調整するための第１層１１Ｄを形成する工程と（図４（ｂ）参照）、その円柱状芯金の中径部１０Ｃに空隙保持部材１３を挿入して接着剤を用いて空隙保持部材１３とを接着する工程と（図４（ｃ）参照）、接着剤による接着後に導電性支持体１０を回転させてこの空隙保持部材１３と第１層１１Ｄとをその軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削又は研磨加工処理することにより対向軸部１１Ａを感光体４の表面に対して所定の空隙Ｇを開けて対向させるための空隙保持部材１３とこの空隙保持部材１３に対して高低差を有する対向軸部１１Ａに相当する部分とを形成する工程と（図４（ｄ）参照）、空隙保持部材１３をマスキングした状態で第１層１１Ｄの外周面に第２層１１Ｅを形成する工程と、第２層１１Ｅの外周面に表面層１１Ｂを形成する工程（図示を略す）とを経て製造される。
【００６４】
図５は図３に示す帯電ローラ２を感光体ドラム４に隣接設置した状態を示した模式図である。帯電ローラ２は感光体ドラム４に対して所定の圧力で当接されて配置される。この帯電ローラ２は、その対向軸部１１Ａの外径が空隙保持部材１３の外径に対して僅かに小径を呈する。帯電ローラ２の空隙保持部材１３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１３と対向軸部１１Ａの間に高低差があるので、表面層１１Ｂと感光体ドラムの表面４ａとの間には空隙Ｇが形成される。帯電ローラ２は、その空隙保持部材１３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。この状態で帯電ローラ２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。
【００６５】
ここでは、空隙保持部材１３を感光層塗布領域Ｘ２に当接させているが、これは、空隙保持部材１３を感光層非塗布領域Ｘ３に当接させることにすると、帯電ローラ２の軸方向の寸法のばらつき、感光体ドラム４の軸方向寸法のばらつき、軸受け部材の部品のばらつきその他組み付け精度のばらつきにより、帯電ローラ２の対向軸部１１Ａが非画像形成領域Ｘ２から感光層非塗布領域Ｘ３までにまたがって配置されることになることとなった場合にリークが発生するおそれがあるからである。
【００６６】
感光体ドラム４は、ここでは、円筒形状を呈するものを用いているが、ベルト状のものであっても良く、導電性部材も円筒状でなくとも構わないが、感光体ドラム４、導電性部材は共に円筒状であるのが望ましい。
【００６７】
というのは、導電性部材と感光体ドラム４との同じ面を常時対向させた状態にして帯電を行わせることにすると、通電ストレスによる化学的劣化が導電性部材の表面と感光体ドラム４の表面４ａとに生じるが、帯電ローラ２と感光体ドラム４とを円筒形状にして両者を回転駆動させることにすれば、互いに対向する面を回転に伴って変化させることができるので通電ストレスによる表面の化学的劣化が生じにくくなり、製品寿命を高めることが可能となるからである。その帯電ローラ２の回転駆動方向は感光体ドラム４の回転駆動方向と同方向でも逆方向でも良く、また、帯電ローラ２を感光体ドラム４の回転速度と等速回転駆動、間欠回転駆動させても良い。
【００６８】
この実施例では、帯電ローラ２を感光体ドラム４と等速回転駆動させることにし、また、感光体ドラム４に対するスリップを防止するために、小径部に１０Ａに従動ギヤ（図示を略す）を取付け、従動ギヤを介して帯電ローラ２を回転駆動させることにした。
【００６９】
対向軸部１１Ａと感光体ドラム４の表面との間の空隙Ｇの量は、１００μｍ以下であることが望ましい。というのは、空隙Ｇの量を大きくると、導電性支持体１０への印加電圧を高くしなければならず、導電支持体１０への印加電圧を高くすると、感光体ドラム４が劣化したり、異常放電が発生しやすくなったりするからである。
（実験例１）
ＳＵＭ（Ｎi）メッキが施された円柱状芯金（円柱状芯軸としての導電性支持体１０：外径１０ｍｍ）に、第１層１１Ｄとしてポリカーボネート（ＰＣ）樹脂にカーボンブラックを分散した樹脂組成物（ＳＤポリカ、住友ダウ株式会社製）を用いて射出成形により成形体を形成した。次に、この成形体の円柱状芯金１０の両端部（中径部１０Ｃ）にリング状の空隙保持部材１３を挿入し、第１層１１Ｄの端面とリング状の空隙保持部材１３の端面とを接着した。その空隙保持部材１３には高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＰＰ ＨＹ５４０ 日本ポリケム株式会社製）のものを用いた。
【００７０】
その後、成形時の歪みを除去するためにこのものをオーブンに入れて１２０℃の温度条件下で１時間ほどアニーリング処理を行った。
【００７１】
ついで、この空隙保持部材１３の外径が１２.７ｍｍで第１層１１Ｄの外径が１２.３８ｍｍとなるように軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削加工した。
【００７２】
ついで、第１層１１Ｄの外周面に、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株式会社製）を2,2,2−トリフロオロエタノールに溶解させた樹脂溶液を、スプレーコート法によりコーティングし、第２層１１Ｅを形成した。その第２層１１Ｅの膜厚は約１００μｍとした。
【００７３】
ついで、第２層１１Ｅの外周面に、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及びカーボンブラック（全固形分に対して３５％重量）からなる樹脂材料を塗布して、膜厚約１０μｍの表面層１１Ｂを形成した。
【００７４】
その後、このものをオーブンに入れて約８０℃の条件下で１時間ほど加熱し、加熱硬化処理を行うことにより、図３に示す導電性部材（帯電ローラ）２を得た。
（実験例２）
ＳＵＭ（Ｎi）メッキが施された円柱状芯金（円柱状芯軸としての導電性支持体１０：外径１０ｍｍ）に、第１層１１ＤとしてＰＰＳ樹脂にカーボンブラックを分散した樹脂組成物を用いて射出成形により成形体を形成した。次に、この成形体の円柱状芯金１０の両端部にリング状の空隙保持部材１３を挿入し、第１層１１Ｄの端面とリング状の空隙保持部材１３の端面とを接着した。その空隙保持部材１３には高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＰＰ ＨＹ５４０ 日本ポリケム株式会社製）のものを用いた。
【００７５】
その後、成形時の歪みを除去するためにこのものをオーブンに入れて１２０℃の温度条件下で１時間ほどアニーリング処理を行った。
【００７６】
ついで、この空隙保持部材１３の外径が１２.７ｍｍで第１層１１Ｄの外径が１２.４２ｍｍとなるように軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削加工した。
【００７７】
ついで、第１層１１Ｄの外周面に、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株式会社製）を2,2,2−トリフロオロエタノールに溶解させた樹脂溶液を、スプレーコート法によりコーティングし、第２層１１Ｅを形成した。その第２層１１Ｅの膜厚は約１００μｍとした。
【００７８】
ついで、第２層１１Ｅの外周面に、アクリルシリコーン樹脂（ネオポリナール８００ｓ、大橋化学株式会社製）、硬化剤（硬化剤Ｅ、大橋化学株式会社製）及びカーボンブラック（全固形分に対して３５％重量）からなる樹脂材料を塗布して、膜厚約１０μｍの表面層１１Ｂを形成した。
【００７９】
その後、このものをオーブンに入れて約８０℃の条件下で１時間ほど加熱し、加熱硬化処理を行うことにより、図３に示す導電性部材（帯電ローラ）２を得た。
（実験例３）
ＳＵＭ（Ｎi）メッキが施された円柱状芯金（円柱状芯軸としての導電性支持体１０：外径１０ｍｍ）に、第１層１１Ｄとしてポリカーボネート（ＰＣ）樹脂にカーボンブラックを分散した樹脂組成物（ＳＤポリカ、住友ダウ株式会社製）を用いて射出成形により成形体を形成した。ついで、成形体を回転させながら第１層１１Ｄの外周面を軸方向一端側から他端側に向かって両端部に高低差ができるように連続的に研削又は切削処理することにより、第１層１１Ｄの両端部に空隙保持部１２を形成した。この空隙保持部１２の外周面（表面）には、シリコーン系樹脂（スリップコーティング剤ＨＳー３、東芝シリコーン株式会社製）、硬化剤（ＸＣ９６０３、東芝シリコーン株式会社製）、触媒（ＹＣ６８３１ 東芝シリコーン株式会社製）の樹脂材料を用いて、絶縁層１２Ａを形成した。その絶縁層１２Ａの膜厚は約１０μｍである。
【００８０】
ついで、第１層１１Ｄの外周面で対向軸部１１Ａに相当する部分に、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株式会社製）を2,2,2−トリフロオロエタノールに溶解させた樹脂溶液を、スプレーコート法によりコーティングし、第２層１１Ｅを形成した。その第２層１１Ｅの膜厚は約１００μｍとした。
【００８１】
そして、第１層１１Ｅの外周面には対向軸部１１Ａに相当する部分がシリコーン系樹脂（スリップコーティング剤ＨＳー３、東芝シリコーン株式会社製）、硬化剤（ＸＣ９６０３、東芝シリコーン株式会社製）、触媒（ＹＣ６８３１ 東芝シリコーン株式会社製）及びカーボンブラック（全固形分に対して３５％重量）からなる樹脂材料を塗布して、膜厚約１０μｍの表面層１１Ｂを形成した。
【００８２】
その後、このものをオーブンに入れて約８０℃の条件下で１時間ほど加熱し、加熱硬化処理を行うことにより、図６に示す導電性部材（帯電ローラ）２を得た。
（比較例１）
ＳＵＭ（Ｎi）メッキが施された円柱状芯金（円柱状芯軸としての導電性支持体１０：外径１０ｍｍ）に、第１層１１ＤとしてＡＢＳ樹脂５０重量％、導電剤として、ペレスタットＮＣ６３２１（三洋化学社製）５０重量％からなる樹脂組成物を射出成形することにより成形体を形成し、この成形体の円柱状芯金１０の両端部にリング状の空隙保持部材１３を挿入し、第１層の端面とリング状の空隙保持部材１３の端面とを接着した。その空隙保持部材１３には、低密度ポリエチレン樹脂（ＮＣ５２４Ａ、日本ポリオレフィン株式会社製）を用いた。
【００８３】
次に、この空隙保持部材１３を装着した成形体をオーブンに入れて１２０℃の条件下で１時間程度加熱することによりアニール処理を行った。ついで、この空隙保持部材１３の外径が１２.７ｍｍで第１層１１Ｄの外径が１２.４６ｍｍとなるように軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削加工した。
【００８４】
ついで、第１層１１Ｄの外周面に、ウレタン樹脂（アデカボンタイターＡＭ３６、旭電化社製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる樹脂組成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１１Ｂを形成し、その後、このものをオーブンに入れて約８０℃の条件下で１時間ほど加熱し、加熱硬化処理を行うことにより、図７に示す導電性部材（帯電ローラ）２を得た。
（比較例２）
ＳＵＭ（Ｎi）メッキが施された円柱状芯金（円柱状芯軸としての導電性支持体１０：外径１０ｍｍ）に、第１層１１Ｄとしてポリアミド（ＰＡ）樹脂にカーボンブラックを分散した樹脂組成物を射出成形することにより成形体を形成し、この成形体の円柱状芯金１０の両端部にリング状の空隙保持部材１３を挿入し、第１層１１Ｄの端面とリング状の空隙保持部材１３の端面とを接着した。その空隙保持部材１３には、ポリアセタール樹脂を用いた。
【００８５】
次に、この空隙保持部材１３を装着した成形体をオーブンに入れて１２０℃の条件下で１時間程度加熱することによりアニール処理を行った。ついで、この空隙保持部材１３の外径が１２.７ｍｍで第１層１１Ｄの外径が１２.０８ｍｍとなるように軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削加工した。
【００８６】
次に、ポリエステル樹脂をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解した塗料（バイロン２０ｓｓ、東洋紡株式会社製）とカーボンブラック３５重量％からなる樹脂混合物をディップ法により、コーティングを行って１５０μｍの第２層１１Ｅを形成した。
【００８７】
ついで、第１層１１Ｅの外周面に、ポリビニールブチラール樹脂（デンカブチラール３０００−Ｋ、電気化学工業株式会社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して２５重量％）からなる樹脂混合物を用いて、膜厚１０μｍの表面層１１Ｂを形成し、これにより図３に示す帯電ローラ２を得た。
【００８８】
次に、評価試験について説明する。
【００８９】
次に、この実験例１〜実験例３の帯電ローラ２、比較例１、比較例２の帯電ローラ２をそれぞれ図８に示す画像形成装置に搭載して、印加電圧をＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２.０ＫＶｐｐ（周波数：２ＫＨｚ）に設定し、Ａ４横で１００×１０００枚の画像を出力し、異常放電による白ポチ画像の有無の確認、Ａ４横を同上の枚数画像出力させた後の帯電ローラ２へのトナーのフィルミング状態を評価した。その評価環境は温度２３℃、相対湿度６０％である。
【００９０】
その画像形成装置は、公知の構造のものであり、装置本体の下部に給紙部を有し、その上方に感光体ドラム４等を有する作像部２１を有し、その上方に排紙ローラ２２、２３を有し、ビントレイ２４、排紙トレイ２５に排出する構造のものであり、各給紙段には給紙ローラが設けられ、書き込みユニット２６により感光体ドラム４に書き込みが行われ、この感光体ドラム４の外周に接して帯電ローラ２が設けられる。
【００９１】
この評価試験の評価結果を表１に示す。
【００９２】
【表１】
表１の結果から明らかなように、実験例１〜実験例３、比較例１、２から明らかなように実験例１〜実験例３のものは、異常放電、トナーフィルミングがなかったが、比較例１、比較例２のものは異常放電、トナーフィルミングがあった
なお、この表１において、第１層１１Ｄ、第２層１１Ｅ、表面層１１Ｂの電気抵抗値（体積固有抵抗値）、空隙量Ｇは評価開始前に測定した値である。
【００９３】
以上、導電性部材２を帯電ローラ２として用いる場合について説明したが、現像ローラとしても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】一般的な画像形成装置の構成を示した概略図である。
【図２】プロセスカートリッジを備えた画像形成装置の構成を示した概略図である。
【図３】本発明に係わる帯電ローラの改良を説明するための説明図であって、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示す帯電ローラの断面図である。
【図４】本発明に係る帯電ローラの製造方法の一例を示す説明図であって、（ａ）は円柱状芯金の側面図、（ｂ）はその円柱状芯金に抵抗調整層を射出成形により形成した成形体を示す図、（ｃ）は（ｂ）に示す成形体の切削加工直前状態を示す図、（ｄ）は（ｃ）に示す成形体の切削加工途中の状態を示す図である。
【図５】本発明に係わる導電性部材と感光体ドラムとの対向関係を示す説明図である。
【図６】本発明に係わる帯電ローラの他の例を示す縦断面図である。
【図７】本発明に係わる帯電ローラとの比較のために用いる帯電ローラの縦断面図である。
【図８】本発明に係わる帯電ローラ、比較のために用いる帯電ローラが搭載された画像形成装置の概要図である。
【符号の説明】
【００９５】
２…導電性部材
４…感光体
４ａ…表面
１０…導電性支持体
１１…抵抗調整層
１１Ａ…対向軸部
１１Ｂ…表面
１１Ｄ…第１層
１１Ｅ…第２層
１３…空隙保持部材
Ｇ…空隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光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と該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（円柱状芯金）と導電性支持体（円柱状芯金）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を備えた導電性部材、とくに、帯電ローラ、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の改良に関する。
【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に電圧を印加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、結果として帯電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】
このような問題を解決するために、本願発明者は、「感光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該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を備え、前記導電性支持体には前記抵抗調整層の両端部に、前記抵抗調整層とは別体で絶縁性を有しかつ前記感光体と当接したときに前記対向軸部を前記感光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を設け、前記抵抗調整層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理することにより導電性部材を製作する」発明を提案した（特願２００３−３２５７１６号：２００３年９月１８日出願）。
【００２１】
この発明によれば、長期にわたって感光体との空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、耐久性の高い導電性部材及びその導電性部材を用いたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供できる。
【００２２】
ところが、このものには、低温・低湿環境下で稀に異常放電を生じることがあり、放電安定性の面で、更なる改善の余地がある。
【００２３】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたって感光体との空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、耐久性が高く、とりわけ、異常放電電圧の余裕度の向上を図り、低温・低環境下での異常放電を確実に回避できる導電性部材、帯電ローラ、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】
【００２４】
請求項１に記載の導電性部材は、感光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、該導電性支持体の外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を備え、該抵抗調整層はその軸方向両端部が前記感光体に当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させかつ前記対向軸部に連続して移行する空隙保持部とされ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項２に記載の導電性部材は、感光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、該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を備え、前記導電性支持体には前記抵抗調整層の両端部に、前記抵抗調整層とは別体で絶縁性を有しかつ前記感光体と当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させる空隙保持部材が設けられ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部材と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項３に記載の導電性部材は、前記第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項４に記載の導電性部材は、前記第１層の電気抵抗値は１０6Ωｃｍであり、前記第２層の電気抵抗値が前記第１層の電気抵抗値よりも大きくかつ前記表面層の電気抵抗値よりも小さいことを特徴とする。
【００２８】
請求項５に記載の導電性部材は、前記空隙保持部にはその加工処理後の外周面に絶縁層が形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項６に記載の帯電ローラは、感光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円柱状芯金と、該円柱状芯金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を備え、該抵抗調整層はその軸方向両端部が前記感光体に当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させかつ前記対向軸部に連続して移行する空隙保持部とされ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の外周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成され、該第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項７に記載の帯電ローラは、感光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円柱状芯金と、該円柱状芯金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を備え、前記円柱状芯金には前記抵抗調整層の両端部に、前記抵抗調整層とは別体で絶縁性を有しかつ前記感光体と当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させる空隙保持部材が設けられ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部材と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成され、該第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項８に記載のプロセスカートリッジは、請求項７又は請求項８に記載の帯電ローラを有することを特徴とする。
【００３２】
請求項９に記載の画像形成装置は、請求項８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】
【００３３】
請求項１〜７に記載の発明によれば、抵抗調整層を少なくとも２層以上に構成したので、電荷の集中を避けることができ、従って、長期にわたって感光体との空隙を精度良く一定に保ち続けることができ、耐久性が高く、とりわけ、低温・低環境下での異常放電を確実に防止できる。
【００３４】
とくに、請求項３に記載の発明によれば、抵抗調整層へのトナーの付着を防止できる。
【００３５】
また、請求項４に記載の発明によれば、放電電圧の余裕度の向上を図ることができる。
【００３６】
請求項８に記載の発明によれば、長期にわたって優れた画像品質を得ることが可能なプロセスカートリッジを提供できる。
【００３７】
請求項９に記載の発明によれば、長期にわたって優れた画像品質を得ることが可能な画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明に係る導電性部材を、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００３９】
（実施例１）
図３（ａ）、（ｂ）は、画像形成装置１の帯電ローラ２として使用される導電性部材の構成を示した断面図である。なお、具体的な画像形成装置１の構成は、図１を用いて背景技術において説明した内容と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４０】
帯電ローラ２は、近接帯電方式のものであって、導電性支持体１０と、その外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１１とを備えている。抵抗調整層１１はその軸方向両端部に一対のリング状の空隙保持部材１３を有する。
【００４１】
その一対の空隙保持部材１３の間が感光体４の表面４ａに対して所定量の空隙Ｇ（図５参照）を保持するようにして対向される対向軸部１１Ａとなっている。その空隙Ｇは一対の空隙保持部剤１３が感光体４の表面４ａに当接したときに形成される。
【００４２】
導電性支持体１０は、対向軸部１１Ａを構成するために軸方向に長く延びる円柱状芯金から構成され、その円柱状芯金はその両端部に設けられて図示を略す軸受け部に支承される小径部１０Ａと、対向軸部１１Ａに相当する部分に設けられて抵抗調整層１１の軸方向の抜け止めを防止する大径部１０Ｂとこれの中間の大きさを有する中径部１０Ｃとを有する。その小径部１０Ａには帯電ローラ２に電圧を印加するためのパワーパック（電圧印加電源）３が接続される。
【００４３】
空隙保持部材１３には環境変動に対して空隙Ｇを長期に渡って安定に維持する観点から吸湿性、耐摩耗性の小さい材料が望ましい。また、トナー、及びトナー添加剤が付着しにくいという特性も要求される。更に、感光体４に当接してこれに摺動したときに、感光体４を摩耗させにくいという特性も要求され、これらの要求に応じて適宜選択されるものであり、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）及びその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）等の汎用樹脂、ＰＣ、ウレタン、フッ素等が挙げられる。
【００４４】
その空隙保持部材１３には、絶縁材料を用いて成形加工により形成され、その体積固有抵抗値は１０13Ωｃｍ以上であるのが望ましい。感光体４の基盤へのリーク電流の発生を防止するためである。この空隙保持部材１３は、導電性支持体１０の両端部に圧入されて、抵抗調整層１１の端面に接着固定される。
【００４５】
抵抗調整層１１は、第１層１１Ｄと第２層１１Ｅとから構成され、導電性支持体１０を中心軸とする円筒状を呈する。空隙保持部材１３は対向軸部１１Ａに向かって連続して移行する構成とされ、その抵抗調整層１１の外周面部は空隙Ｇを形成するために空隙保持部材１３と対向軸部１１Ａとの間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削又は研磨加工処理が施されている。
【００４６】
抵抗調整層１１の第１層１１Ｄの材料には電子電導系のものを用いるのが望ましく、その体積固有抵抗値は１０6Ωｃｍ以下であることが望ましい。その体積固有抵抗値は１０6Ωｃｍを超えると帯電能力や転写能力が不足し、その体積固有抵抗値を１０6Ωｃｍ以下とすると、帯電及び転写時の電圧余裕度が高くなり、異常放電を防止することができるからである。
【００４７】
電子導電系の導電剤を用い、イオン導電系の導電剤を用いなかったのは、イオン導電系の導電剤では、その電気的特性から１０6Ωｃｍ以下とするのが困難だからである。
【００４８】
抵抗調整層１１の第１層１１Ｄに用いられる熱可塑性樹脂組成物には、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）及びその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）等の汎用樹脂を用いることができ、これらの熱可塑性樹脂組成物はいずれも成形加工が容易であるので好ましい。これに特に限定されるものではない。
【００４９】
その電子導電系の導電剤には、例えば、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等が施されたカラー用カーボン、熱分解カーボン、カーボンナノチューブ、インジウムドープ酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等を用いることができる。
その第１層１１Ｄに電子導電系の導電剤を用いた場合には、高電圧をこの帯電ローラ２に印加したときに、電子導電系の導電剤の部分に電荷が集中するので、リークが生じやすい。また、均一に分散されにくいので、いわゆる抵抗むらが生じ易い。
【００５０】
そこで、抵抗調整層１１の第２層１１Ｅには、電子導電系の導電剤の部分に集中した電荷を緩和するために、イオン導電系の導電剤を用いる。
【００５１】
そのイオン導電系の導電剤としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、変性脂肪酸ジメチルアンモニウムエトサルファート、ステアリン酸アンモニウムサセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等の有機イオン性導電性物質があるが、染み出し防止の観点から、高分子イオン導電材料が望ましく、とりわけ、ポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電系の高分子化合物が望ましい。
【００５２】
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。この第２層１１Ｅは第１層１１Ｄの外周面にイオン導電剤を溶媒に溶解した溶液をスプレーコート法、ディップ法、ロールコート法、リングコート法等の各種のコーティング方法を用いて塗布することにより形成することができる。その第２層１１Ｅの膜厚は０．０２ｍｍ〜１ｍｍ程度が望ましく、第２層１１Ｅの体積固有抵抗値はリーク防止のため第１層１１Ｄよりも大きい。
【００５３】
その第２層１１Ｅの外周面にはその対向軸部１１Ａに相当する部分に、その軸方向一端側から他端側に向かって表面層１１Ｂが形成されている。表面層１１Ｂを形成するわけは、抵抗調整層１１の外周面にはトナー及びその添加物が固着して電気的特性が劣化する可能性があるからである。表面層１１Ｂはそのトナーの固着を防止する役割を果たす。
【００５４】
この表面層１１Ｂは第２層１１Ｅの体積固有抵抗値（電気抵抗）と同じかこれよりも大きい電気抵抗を有する。
【００５５】
その表面層１１Ｂの体積固有抵抗値が第２層１１Ｅの体積固有抵抗値がこれよりも小さいと感光体４の欠陥部への電荷集中、異常放電（リーク）が発生しやすくなるからである。
【００５６】
表面層１１Ｂには、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができ、これらは非粘着性に優れ、トナーの固着を防止できる観点から望ましい。その表面層１１Ｂの膜厚は１０〜３０μｍ程度が電気的特性劣化を回避する観点から望ましい。その表面層１１Ｂに用いる導電剤には、特には制約がなく、電子導電系、イオン導電系のいずれをも使用できる。
【００５７】
その表面層１１Ｂの第２層１１Ｅへの形成は、表面層１１Ｂの形成に用いる材料を有機溶媒に溶解させて塗料を作成し、スプレー塗装、ディッピング、ロールコート等の各種のコーティング方法を用いることができる。
【００５８】
表面層１１Ｂには一液性、二液性いずれの樹脂をも用いても良いが、硬化剤を用いる二液性樹脂を用いるとより一層耐環境性、非粘着性を高めることができる。
【００５９】
ここでは、二液性樹脂を用いて加熱硬化処理することにより樹脂を架橋・硬化させている。ところで、抵抗調整層１１には熱可塑性樹脂材料を用いているため、１００度以上の高温で加熱すると、抵抗調整層１１が変形を起こす可能性がある。
【００６０】
このため、二液性樹脂の材料としては、分子中に水酸基を有する主剤及びこの水酸基と架橋反応を起こすイソシアネート系樹脂を用いる。このイソシアネート系樹脂を用いると、１００℃以下の低温で架橋・硬化反応を起こさせることができ、このイソシアネート系樹脂は抵抗調整層１１に表面層１１Ｂを形成するのに好適である。
【００６１】
なかでも、トナーの固着を防止する観点、吸湿性の観点から、検討した結果、分子中にアクリル骨格を有するアクリルシリコーン樹脂を表面層１１Ｂに用いるのがとりわけ望ましいことが確認された。
【００６２】
抵抗調整層１１は、既述したように導電性支持体１０の外周面にこの混合物を被覆包囲することにより形成するものであるが、その被覆包囲には押し出し成形、射出成形の各手段を用いることができる。
【００６３】
その導電性部材（帯電ローラ２）は、例えば、感光体４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１１Ａに相当する部分を構成するために円柱状芯金（導電性支持体１０）を切削又は研削等の加工処理をして芯出し形成する工程と（図４（ａ）参照）、加工処理された円柱状芯金の外周面に射出成形により電気抵抗を調整するための第１層１１Ｄを形成する工程と（図４（ｂ）参照）、その円柱状芯金の中径部１０Ｃに空隙保持部材１３を挿入して接着剤を用いて空隙保持部材１３とを接着する工程と（図４（ｃ）参照）、接着剤による接着後に導電性支持体１０を回転させてこの空隙保持部材１３と第１層１１Ｄとをその軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削又は研磨加工処理することにより対向軸部１１Ａを感光体４の表面に対して所定の空隙Ｇを開けて対向させるための空隙保持部材１３とこの空隙保持部材１３に対して高低差を有する対向軸部１１Ａに相当する部分とを形成する工程と（図４（ｄ）参照）、空隙保持部材１３をマスキングした状態で第１層１１Ｄの外周面に第２層１１Ｅを形成する工程と、第２層１１Ｅの外周面に表面層１１Ｂを形成する工程（図示を略す）とを経て製造される。
【００６４】
図５は図３に示す帯電ローラ２を感光体ドラム４に隣接設置した状態を示した模式図である。帯電ローラ２は感光体ドラム４に対して所定の圧力で当接されて配置される。この帯電ローラ２は、その対向軸部１１Ａの外径が空隙保持部材１３の外径に対して僅かに小径を呈する。帯電ローラ２の空隙保持部材１３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１３と対向軸部１１Ａの間に高低差があるので、表面層１１Ｂと感光体ドラムの表面４ａとの間には空隙Ｇが形成される。帯電ローラ２は、その空隙保持部材１３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。この状態で帯電ローラ２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。
【００６５】
ここでは、空隙保持部材１３を感光層塗布領域Ｘ２に当接させているが、これは、空隙保持部材１３を感光層非塗布領域Ｘ３に当接させることにすると、帯電ローラ２の軸方向の寸法のばらつき、感光体ドラム４の軸方向寸法のばらつき、軸受け部材の部品のばらつきその他組み付け精度のばらつきにより、帯電ローラ２の対向軸部１１Ａが非画像形成領域Ｘ２から感光層非塗布領域Ｘ３までにまたがって配置されることになることとなった場合にリークが発生するおそれがあるからである。
【００６６】
感光体ドラム４は、ここでは、円筒形状を呈するものを用いているが、ベルト状のものであっても良く、導電性部材も円筒状でなくとも構わないが、感光体ドラム４、導電性部材は共に円筒状であるのが望ましい。
【００６７】
というのは、導電性部材と感光体ドラム４との同じ面を常時対向させた状態にして帯電を行わせることにすると、通電ストレスによる化学的劣化が導電性部材の表面と感光体ドラム４の表面４ａとに生じるが、帯電ローラ２と感光体ドラム４とを円筒形状にして両者を回転駆動させることにすれば、互いに対向する面を回転に伴って変化させることができるので通電ストレスによる表面の化学的劣化が生じにくくなり、製品寿命を高めることが可能となるからである。その帯電ローラ２の回転駆動方向は感光体ドラム４の回転駆動方向と同方向でも逆方向でも良く、また、帯電ローラ２を感光体ドラム４の回転速度と等速回転駆動、間欠回転駆動させても良い。
【００６８】
この実施例では、帯電ローラ２を感光体ドラム４と等速回転駆動させることにし、また、感光体ドラム４に対するスリップを防止するために、小径部に１０Ａに従動ギヤ（図示を略す）を取付け、従動ギヤを介して帯電ローラ２を回転駆動させることにした。
【００６９】
対向軸部１１Ａと感光体ドラム４の表面との間の空隙Ｇの量は、１００μｍ以下であることが望ましい。というのは、空隙Ｇの量を大きくると、導電性支持体１０への印加電圧を高くしなければならず、導電支持体１０への印加電圧を高くすると、感光体ドラム４が劣化したり、異常放電が発生しやすくなったりするからである。
（実験例１）
ＳＵＭ（Ｎi）メッキが施された円柱状芯金（円柱状芯軸としての導電性支持体１０：外径１０ｍｍ）に、第１層１１Ｄとしてポリカーボネート（ＰＣ）樹脂にカーボンブラックを分散した樹脂組成物（ＳＤポリカ、住友ダウ株式会社製）を用いて射出成形により成形体を形成した。次に、この成形体の円柱状芯金１０の両端部（中径部１０Ｃ）にリング状の空隙保持部材１３を挿入し、第１層１１Ｄの端面とリング状の空隙保持部材１３の端面とを接着した。その空隙保持部材１３には高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＰＰ ＨＹ５４０ 日本ポリケム株式会社製）のものを用いた。
【００７０】
その後、成形時の歪みを除去するためにこのものをオーブンに入れて１２０℃の温度条件下で１時間ほどアニーリング処理を行った。
【００７１】
ついで、この空隙保持部材１３の外径が１２.７ｍｍで第１層１１Ｄの外径が１２.３８ｍｍとなるように軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削加工した。
【００７２】
ついで、第１層１１Ｄの外周面に、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株式会社製）を2,2,2−トリフロオロエタノールに溶解させた樹脂溶液を、スプレーコート法によりコーティングし、第２層１１Ｅを形成した。その第２層１１Ｅの膜厚は約１００μｍとした。
【００７３】
ついで、第２層１１Ｅの外周面に、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及びカーボンブラック（全固形分に対して３５％重量）からなる樹脂材料を塗布して、膜厚約１０μｍの表面層１１Ｂを形成した。
【００７４】
その後、このものをオーブンに入れて約８０℃の条件下で１時間ほど加熱し、加熱硬化処理を行うことにより、図３に示す導電性部材（帯電ローラ）２を得た。
（実験例２）
ＳＵＭ（Ｎi）メッキが施された円柱状芯金（円柱状芯軸としての導電性支持体１０：外径１０ｍｍ）に、第１層１１ＤとしてＰＰＳ樹脂にカーボンブラックを分散した樹脂組成物を用いて射出成形により成形体を形成した。次に、この成形体の円柱状芯金１０の両端部にリング状の空隙保持部材１３を挿入し、第１層１１Ｄの端面とリング状の空隙保持部材１３の端面とを接着した。その空隙保持部材１３には高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＰＰ ＨＹ５４０ 日本ポリケム株式会社製）のものを用いた。
【００７５】
その後、成形時の歪みを除去するためにこのものをオーブンに入れて１２０℃の温度条件下で１時間ほどアニーリング処理を行った。
【００７６】
ついで、この空隙保持部材１３の外径が１２.７ｍｍで第１層１１Ｄの外径が１２.４２ｍｍとなるように軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削加工した。
【００７７】
ついで、第１層１１Ｄの外周面に、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株式会社製）を2,2,2−トリフロオロエタノールに溶解させた樹脂溶液を、スプレーコート法によりコーティングし、第２層１１Ｅを形成した。その第２層１１Ｅの膜厚は約１００μｍとした。
【００７８】
ついで、第２層１１Ｅの外周面に、アクリルシリコーン樹脂（ネオポリナール８００ｓ、大橋化学株式会社製）、硬化剤（硬化剤Ｅ、大橋化学株式会社製）及びカーボンブラック（全固形分に対して３５％重量）からなる樹脂材料を塗布して、膜厚約１０μｍの表面層１１Ｂを形成した。
【００７９】
その後、このものをオーブンに入れて約８０℃の条件下で１時間ほど加熱し、加熱硬化処理を行うことにより、図３に示す導電性部材（帯電ローラ）２を得た。
（実験例３）
ＳＵＭ（Ｎi）メッキが施された円柱状芯金（円柱状芯軸としての導電性支持体１０：外径１０ｍｍ）に、第１層１１Ｄとしてポリカーボネート（ＰＣ）樹脂にカーボンブラックを分散した樹脂組成物（ＳＤポリカ、住友ダウ株式会社製）を用いて射出成形により成形体を形成した。ついで、成形体を回転させながら第１層１１Ｄの外周面を軸方向一端側から他端側に向かって両端部に高低差ができるように連続的に研削又は切削処理することにより、第１層１１Ｄの両端部に空隙保持部１２を形成した。この空隙保持部１２の外周面（表面）には、シリコーン系樹脂（スリップコーティング剤ＨＳー３、東芝シリコーン株式会社製）、硬化剤（ＸＣ９６０３、東芝シリコーン株式会社製）、触媒（ＹＣ６８３１ 東芝シリコーン株式会社製）の樹脂材料を用いて、絶縁層１２Ａを形成した。その絶縁層１２Ａの膜厚は約１０μｍである。
【００８０】
ついで、第１層１１Ｄの外周面で対向軸部１１Ａに相当する部分に、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株式会社製）を2,2,2−トリフロオロエタノールに溶解させた樹脂溶液を、スプレーコート法によりコーティングし、第２層１１Ｅを形成した。その第２層１１Ｅの膜厚は約１００μｍとした。
【００８１】
そして、第１層１１Ｅの外周面には対向軸部１１Ａに相当する部分がシリコーン系樹脂（スリップコーティング剤ＨＳー３、東芝シリコーン株式会社製）、硬化剤（ＸＣ９６０３、東芝シリコーン株式会社製）、触媒（ＹＣ６８３１ 東芝シリコーン株式会社製）及びカーボンブラック（全固形分に対して３５％重量）からなる樹脂材料を塗布して、膜厚約１０μｍの表面層１１Ｂを形成した。
【００８２】
その後、このものをオーブンに入れて約８０℃の条件下で１時間ほど加熱し、加熱硬化処理を行うことにより、図６に示す導電性部材（帯電ローラ）２を得た。
（比較例１）
ＳＵＭ（Ｎi）メッキが施された円柱状芯金（円柱状芯軸としての導電性支持体１０：外径１０ｍｍ）に、第１層１１ＤとしてＡＢＳ樹脂５０重量％、導電剤として、ペレスタットＮＣ６３２１（三洋化学社製）５０重量％からなる樹脂組成物を射出成形することにより成形体を形成し、この成形体の円柱状芯金１０の両端部にリング状の空隙保持部材１３を挿入し、第１層の端面とリング状の空隙保持部材１３の端面とを接着した。その空隙保持部材１３には、低密度ポリエチレン樹脂（ＮＣ５２４Ａ、日本ポリオレフィン株式会社製）を用いた。
【００８３】
次に、この空隙保持部材１３を装着した成形体をオーブンに入れて１２０℃の条件下で１時間程度加熱することによりアニール処理を行った。ついで、この空隙保持部材１３の外径が１２.７ｍｍで第１層１１Ｄの外径が１２.４６ｍｍとなるように軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削加工した。
【００８４】
ついで、第１層１１Ｄの外周面に、ウレタン樹脂（アデカボンタイターＡＭ３６、旭電化社製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる樹脂組成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１１Ｂを形成し、その後、このものをオーブンに入れて約８０℃の条件下で１時間ほど加熱し、加熱硬化処理を行うことにより、図７に示す導電性部材（帯電ローラ）２を得た。
（比較例２）
ＳＵＭ（Ｎi）メッキが施された円柱状芯金（円柱状芯軸としての導電性支持体１０：外径１０ｍｍ）に、第１層１１Ｄとしてポリアミド（ＰＡ）樹脂にカーボンブラックを分散した樹脂組成物を射出成形することにより成形体を形成し、この成形体の円柱状芯金１０の両端部にリング状の空隙保持部材１３を挿入し、第１層１１Ｄの端面とリング状の空隙保持部材１３の端面とを接着した。その空隙保持部材１３には、ポリアセタール樹脂を用いた。
【００８５】
次に、この空隙保持部材１３を装着した成形体をオーブンに入れて１２０℃の条件下で１時間程度加熱することによりアニール処理を行った。ついで、この空隙保持部材１３の外径が１２.７ｍｍで第１層１１Ｄの外径が１２.０８ｍｍとなるように軸方向一端側から他端側に向かって連続的に切削加工した。
【００８６】
次に、ポリエステル樹脂をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解した塗料（バイロン２０ｓｓ、東洋紡株式会社製）とカーボンブラック３５重量％からなる樹脂混合物をディップ法により、コーティングを行って１５０μｍの第２層１１Ｅを形成した。
【００８７】
ついで、第１層１１Ｅの外周面に、ポリビニールブチラール樹脂（デンカブチラール３０００−Ｋ、電気化学工業株式会社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して２５重量％）からなる樹脂混合物を用いて、膜厚１０μｍの表面層１１Ｂを形成し、これにより図３に示す帯電ローラ２を得た。
【００８８】
次に、評価試験について説明する。
【００８９】
次に、この実験例１〜実験例３の帯電ローラ２、比較例１、比較例２の帯電ローラ２をそれぞれ図８に示す画像形成装置に搭載して、印加電圧をＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２.０ＫＶｐｐ（周波数：２ＫＨｚ）に設定し、Ａ４横で１００×１０００枚の画像を出力し、異常放電による白ポチ画像の有無の確認、Ａ４横を同上の枚数画像出力させた後の帯電ローラ２へのトナーのフィルミング状態を評価した。その評価環境は温度２３℃、相対湿度６０％である。
【００９０】
その画像形成装置は、公知の構造のものであり、装置本体の下部に給紙部を有し、その上方に感光体ドラム４等を有する作像部２１を有し、その上方に排紙ローラ２２、２３を有し、ビントレイ２４、排紙トレイ２５に排出する構造のものであり、各給紙段には給紙ローラが設けられ、書き込みユニット２６により感光体ドラム４に書き込みが行われ、この感光体ドラム４の外周に接して帯電ローラ２が設けられる。
【００９１】
この評価試験の評価結果を表１に示す。
【００９２】
【表１】
表１の結果から明らかなように、実験例１〜実験例３、比較例１、２から明らかなように実験例１〜実験例３のものは、異常放電、トナーフィルミングがなかったが、比較例１、比較例２のものは異常放電、トナーフィルミングがあった
なお、この表１において、第１層１１Ｄ、第２層１１Ｅ、表面層１１Ｂの電気抵抗値（体積固有抵抗値）、空隙量Ｇは評価開始前に測定した値である。
【００９３】
以上、導電性部材２を帯電ローラ２として用いる場合について説明したが、現像ローラとしても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】一般的な画像形成装置の構成を示した概略図である。
【図２】プロセスカートリッジを備えた画像形成装置の構成を示した概略図である。
【図３】本発明に係わる帯電ローラの改良を説明するための説明図であって、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示す帯電ローラの断面図である。
【図４】本発明に係る帯電ローラの製造方法の一例を示す説明図であって、（ａ）は円柱状芯金の側面図、（ｂ）はその円柱状芯金に抵抗調整層を射出成形により形成した成形体を示す図、（ｃ）は（ｂ）に示す成形体の切削加工直前状態を示す図、（ｄ）は（ｃ）に示す成形体の切削加工途中の状態を示す図である。
【図５】本発明に係わる導電性部材と感光体ドラムとの対向関係を示す説明図である。
【図６】本発明に係わる帯電ローラの他の例を示す縦断面図である。
【図７】本発明に係わる帯電ローラとの比較のために用いる帯電ローラの縦断面図である。
【図８】本発明に係わる帯電ローラ、比較のために用いる帯電ローラが搭載された画像形成装置の概要図である。
【符号の説明】
【００９５】
２…導電性部材
４…感光体
４ａ…表面
１０…導電性支持体
１１…抵抗調整層
１１Ａ…対向軸部
１１Ｂ…表面
１１Ｄ…第１層
１１Ｅ…第２層
１３…空隙保持部材
Ｇ…空隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光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、該導電性支持体の外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を備え、
該抵抗調整層はその軸方向両端部が前記感光体に当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させかつ前記対向軸部に連続して移行する空隙保持部とされ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成されていることを特徴とする導電性部材。
【請求項２】
感光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、該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を備え、
前記導電性支持体には前記抵抗調整層の両端部に、前記抵抗調整層とは別体で絶縁性を有しかつ前記感光体と当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させる空隙保持部材が設けられ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部材と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成されていることを特徴とする導電性部材。
【請求項３】
前記第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成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】
前記第１層の電気抵抗値は１０6Ωｃｍ以下であり、前記第２層の電気抵抗値が前記第１層の電気抵抗値よりも大きくかつ前記表面層の電気抵抗値よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の導電性部材。
【請求項５】
前記空隙保持部にはその加工処理後の外周面に絶縁層が形成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６】
感光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円柱状芯金と、該円柱状芯金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を備え、
該抵抗調整層はその軸方向両端部が前記感光体に当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させかつ前記対向軸部に連続して移行する空隙保持部とされ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の外周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成され、該第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成されていることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項７】
感光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円柱状芯金と、該円柱状芯金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を備え、
前記円柱状芯金には前記抵抗調整層の両端部に、前記抵抗調整層とは別体で絶縁性を有しかつ前記感光体と当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させる空隙保持部材が設けられ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部材と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成され、該第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成されていることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項８】
請求項７又は請求項８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９】
請求項８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】
感光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、該導電性支持体の外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を備え、
該抵抗調整層はその軸方向両端部が前記感光体に当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させかつ前記対向軸部に連続して移行する空隙保持部とされ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成されていることを特徴とする導電性部材。
【請求項２】
感光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、該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を備え、
前記導電性支持体には前記抵抗調整層の両端部に、前記抵抗調整層とは別体で絶縁性を有しかつ前記感光体と当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させる空隙保持部材が設けられ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部材と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成されていることを特徴とする導電性部材。
【請求項３】
前記第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成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】
前記第１層の電気抵抗値は１０6Ωｃｍ以下であり、前記第２層の電気抵抗値が前記第１層の電気抵抗値よりも大きくかつ前記表面層の電気抵抗値よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の導電性部材。
【請求項５】
前記空隙保持部にはその加工処理後の外周面に絶縁層が形成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６】
感光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円柱状芯金と、該円柱状芯金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を備え、
該抵抗調整層はその軸方向両端部が前記感光体に当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させかつ前記対向軸部に連続して移行する空隙保持部とされ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の外周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成され、該第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成されていることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項７】
感光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円柱状芯金と、該円柱状芯金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を備え、
前記円柱状芯金には前記抵抗調整層の両端部に、前記抵抗調整層とは別体で絶縁性を有しかつ前記感光体と当接したときに前記対向軸部を前記感光体の表面に対して前記空隙を開けて対向させる空隙保持部材が設けられ、前記抵抗調整層は前記対向軸部に相当する部分が前記導電性支持体の外周面を包囲する第１層と該第１層の外周面を包囲する第２層とから構成され、前記第１層の周面部は前記空隙を形成するために前記空隙保持部材と前記対向軸部との間に高低差が形成されるようにして軸方向一端側から他端側に向かって連続的に加工処理され、前記第２層は前記第１層の加工処理後に少なくとも前記対向軸部に相当する部分に形成され、該第２層の外周面にはその軸方向一端側から他端側に向かってトナーの固着を防止するための表面層が形成されていることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項８】
請求項７又は請求項８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９】
請求項８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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３７２４（Ｐ２００６−３７２４Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８１２２８（Ｐ２００４−１８１２２８）
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【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１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]