[0001]【産業上の利用分野】本発明は,一連の画像形成処理において感光体に対し帯電処理を実行する帯電ローラ及びその製造方法,及び複写機,プリンタ,ファクシミリ装置等のような電子写真方式を採用し,且つ,帯電ローラを用いた画像形成装置及びその帯電装置に関する。[0002]【従来の技術】従来,電子写真方式の画像形成装置において,感光体表面を一様に全面帯電するための帯電手段としては,コロナ放電器が広く利用されていた。このコロナ放電器にあっては,感光体をある一定の電位に均一に帯電する手段としては有効であるが,反対に,コロナ放電による帯電処理にあっては高圧電源を必要とし,放電に伴いオゾンが発生する。オゾンが大量に発生すると環境に悪影響を及ぼすばかりでなく,オゾンによって帯電部材,感光体が劣化するという問題点もあった。3400402に電源3403から電圧を印加して感光体ドラム3401表面を帯電させる帯電ローラが実用化されている。3403の低電圧化を図ることができ,帯電処理に起因するオゾンの発生量が少ないという利点を有している。コロナ電極ワイヤの使用に伴う塵埃の静電吸着がなく,高圧電源を必要としないなどの利点も有している。supply.【0004】しかし,帯電ムラが出やすく,且つ,帯電電位が環境の変化によって大きく変動するという欠点があった。この帯電の均一性に関しては,コロナ放電器による帯電処理と比較して,かなり劣るのが現状である。3502a502を転動自在に接触させ,感光体ドラム3501の時計方向の回転により帯電ローラ3502が反時計方向に従動回転するようになっている。3501と帯電ローラ3502との間にはDC電源3503が接続され,感光体ドラム3501に近接してその帯電位を測定するための電位計3504が配設されている。(-kv)V)との関係を示すと図36に示すようになる。36.【0007】いま,高圧電源3503に定電圧のDC電源を使用して常温常湿域で帯電電位Vsが−800Vになるように設定した場合,図36から分かるように,印加電圧Vaは略−1.5KVとなる。changed0V,低温低湿域になると略−600Vになり,その変動幅は300Vにも達し,実用上で種々の問題点がある。use.【0008】現に,本発明者は帯電ローラを用いたレーザプリンタにおいて,冬期の早朝の画像が地汚れしていることを経験している。これは,帯電ローラが夜間低温状態に放置されてその電気抵抗が上昇したため,感光体ドラムの帯電電位が常温常湿域に比して略200Vも低くなり,反転現像で地汚れを生じたものと思われる。)の2倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧を重畳させることにより,帯電の均一性がかなり改善できることを開示している。2-156476号公報或いは特開平2−288174号公報に示されるような画像形成装置とその帯電装置が提案されている。voltage,環境の変化にかわらず常に安定した帯電を行うようにしたもの,第3の公報に記載のものは,帯電ローラを加熱する手段を設けることにより,環境依存性を阻止しようとするものである。voltage,DC電源とは別にAC電源が必要となり,装置自体のコストアップを招来し,更に,感光体の帯電位には寄与しない無駄なAC電流を多量に消費することとなり,それに伴い電源コストが上昇するばかりでなく,多量のオゾンが発生し,その結果,帯電部材,感光体の劣化を招来し,更には公害問題にまで発展するという問題点があった。problems.【0013】また,特開平56−132356号公報のものは定電流電源を使用することにより,帯電ローラの電気抵抗が変化しても電流が一定であって感光体の帯電電位は一定となるはずであるが,環境特に湿度の変化によるリーク電流の変化が無視できなくなり,感光体の帯電に寄与する電流が変化し,帯電面の場所による帯電ムラが生じるという問題点があった。occurs.【0014】また,特開平2−156476号公報のものは帯電ムラは少なくなるが,交流電源を用いなければならないのでコスト高になるという問題点がある。特開平2−288174号公報のものは帯電ローラを加熱する手段を設けることにより,環境の温度低下に伴う帯電ローラの電気抵抗の増大を防止することが可能になるが,加熱手段が帯電ローラ全体を加熱しているので,その装置が大がかりになりコスト高になるものという問題点があった。bulky.【0015】本発明は上記に鑑みてなされたものであって,装置自体のコスト上昇,電源コストの上昇,オゾンの大量発生を抑制し,帯電部材,感光体の劣化,更に公害問題を回避することを第1の目的とする。that.【0016】また,簡単な構成で環境の変化にかかわらず常に良好な画像を得ることを第2の目的とする。[0017]【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達成するために,少なくとも弾性層と,前記弾性層の表面を覆う表面層の2層を有する帯電ローラにおいて,前記表面層に前記弾性層の構成材料が含有されている,更に具体的には前記表面層に前記弾性層の構成材料が混合されている帯電ローラを提供するものである。layer,前記表面層に含有される前記弾性層の構成材料の含有量が5〜60wt%である帯電ローラを提供するものである。·cm以下である帯電ローラを提供するものである。layer,前記表面層は,少なくとも極性合成ゴムと非接着性樹脂とからなる高分子化合物により形成した帯電ローラを提供するものである。layer100μmとなるように形成した帯電ローラを提供するものである。surface,前記弾性層に近い程ゴムの含有率を高くした帯電ローラを提供するものである。layer,前記表面層は,ゴムと樹脂のブレンド比の異なる溶液で複数回に分け,重ね塗りすることにより形成する帯電ローラの製造方法を提供するものである。recoated.【0024】また,前記ゴムが,エピクロルヒドリンゴム,ニトリルゴム,ウレタンゴム,アクリルゴム,クロロプレタンゴムであることが望ましい。desirable.【0025】また,前記樹脂が,フッ素樹脂,シリコン樹脂であることが望ましい。Ω・cmの合成ゴムから構成されている帯電ローラを提供するものである。cm.【0027】また,エピクロルヒドリンゴムにより弾性層を成型し,前記弾性層の上にエピクロルヒドリンゴム溶液(固形分:2.5wt%)100部と溶剤可溶型フッ素樹脂溶液(固形分:10.8wt%)40部を塗布する帯電ローラの製造方法を提供するものである。2.5wt%)100部と溶剤可溶型フッ素樹脂溶液(固形分:10.8wt%)40部を塗布する帯電ローラの製造方法を提供するものである。parts.【0029】また,エピクロルヒドリンゴムにより弾性層を成型し,前記弾性層の上にエピクロルヒドリンゴム溶液(固形分:2.5wt%)と溶剤可溶型フッ素樹脂溶液(固形分:10.8wt%)の混合比を変えて2回に分けて塗布する帯電ローラの製造方法を提供するものである。Ω・cm)を塗布することが望ましい。2.5wt%)100部と溶剤可溶型シリコーン樹脂溶液(固形分:7.5wt%)50部,カーボン2部を塗布する帯電ローラの製造方法を提供するものである。carbon.【0032】また,クロロプレンゴムにより弾性層を成型し,前記弾性層の上にクロロプレンゴム溶液(固形分:2.5wt%)100部と溶剤可溶型シリコーン樹脂溶液(固形分:7.5wt%)50部,カーボン2部を塗布する帯電ローラの製造方法を提供するものである。carbon.【0033】また,少なくとも,感光体ドラムと,該感光体ドラムに接触して従動回転する帯電ローラと,該帯電ローラによって帯電された感光体表面を露光する露光手段と,該露光手段によって形成された潜像を可視像化する現像手段とを備えた画像形成装置において,前記帯電ローラ周辺の温度を検知する手段と,検知された温度に基づいて少なくとも前記帯電ローラの印加電圧と前記現像手段のバイアス電圧のいずれか一方を制御する手段とを有する画像形成装置を提供するものである。voltage.【0034】また,少なくとも,感光体ドラムと,該感光体ドラムに接触して従動回転する帯電ローラと,該帯電ローラによって帯電された感光体表面を露光する露光手段と,該露光手段によって形成された潜像を可視像化する現像手段とを備えた画像形成装置において,前記帯電ローラ周辺の温度を検知するサーミスタを前記現像手段のバイアス電源回路に組み込んだ画像形成装置を提供するものである。.【0035】また,少なくとも,感光体ドラムと,該感光体ドラムに接触して従動回転する帯電ローラと,該帯電ローラによって帯電された感光体表面を露光する露光手段と,該露光手段によって形成された潜像を可視像化する現像手段と,該現像手段によって前記感光体ドラムの表面に形成された可視像を用紙に転写する転写手段と,転写された転写像を熱定着する定着手段とを備えた画像形成装置において,前記定着手段から発生する熱を前記帯電ローラへ供給することによりその表面温度を制御するようにした熱供給手段を設けた画像形成装置を提供するものである。roller.【0036】また,前記帯電ローラの表面が黒色を呈することが望ましい。color.【0037】また,感光体ドラムに接触して従動回転する帯電ローラに電圧を印加して感光体表面を一様に帯電させる画像形成装置の帯電装置において,前記帯電ローラの周辺の温度を検知するサーミスタを,前記帯電ローラに印加する直流電圧電源回路に組み込んだ画像形成装置の帯電装置を提供するものである。circuit.【0038】また,前記帯電ローラの表面にクリーニング部材を摺接させることが望ましい。layer,前記弾性層は中抵抗の極性ゴムから構成され,前記表面層には非接着性樹脂に前記弾性層の構成材料が含有されている帯電ローラを提供するものである。contained.【0040】また,前記非接着性樹脂がフッ素系樹脂であることが望ましい。resin.【0041】また,中抵抗の特性を持つ極性ゴムから構成される弾性層を有する帯電ローラに直流電圧を印加し,清掃された感光体表面を一様に帯電する画像形成装置を提供するものである。there.【0042】また,中抵抗の特性を持つ極性ゴムから構成される弾性層を有する帯電ローラに直流電圧を印加し,感光体表面を一様に帯電する帯電装置と,記録紙裏面に圧接したローラ或いはベルトに前記感光体上のトナー帯電極性と逆極性の直流電圧を印加して転写する転写装置とを具備する画像形成装置を提供するものである。transferring.【0043】また,中抵抗の特性を持つ極性ゴムから構成される弾性層を有する帯電ローラに定電流型直流電源を接続し,清掃された感光体表面を一様に帯電する画像形成装置を提供するものである。rubber,クロロプレタンゴムであることが望ましい。rubber.【0045】また,エピクロルヒドリンゴムから構成される弾性層を有する帯電ローラの周辺に結露防止用ヒータを設け,前記帯電ローラの表面温度を適温に保持する画像形成装置を提供するものである。temperature.【0046】また,エピクロルヒドリンゴムから構成される弾性層を有する帯電ローラにクリーニング部材を当接させ,前記帯電ローラを画像形成処理に先立って予め回転させ,前記帯電ローラの表面温度を適温に保持する画像形成装置を提供するものである。apparatus.【0047】また,前記適温が10°C以上であることが望ましい。higher.【0048】また,エピクロルヒドリンゴムから構成される弾性層を有する帯電ローラの周辺に温度検知手段を設け,前記温度検知手段により検知された温度に基づいて制御された直流電圧出力を前記帯電ローラに印加する画像形成装置を提供するものである。efficiency,更に,DC電圧印加のみにて均一な帯電が得られる。only.【0050】本発明に係る画像形成装置及びその帯電装置は上記のように構成することにより,帯電ローラ周辺の温度に基づいて帯電ローラの印加電圧又は現像手段のバイアス電圧或いはその両方を制御し,環境の変化にかかわらず安定した画像を得ることができる。帯電ローラ周辺の温度を検知するサーミスタを現像バイアス電源回路に組み込むようにすると構成を著しく簡略化することができる。roller.【0051】また,定着手段から発生する熱を帯電ローラへ供給し得るようにすると,別個に加熱手段を設けることなく帯電ローラの表面温度を昇温させることができ,低温環境下での画像の品質の低下を防止することができる。その時帯電ローラの表面を黒色化すると,熱吸収率が向上して短時間で画像を安定させることが可能になる。improved.【0052】更に,これらの画像形成装置における帯電装置において,帯電ローラ周辺の温度を検知するサーミスタを,帯電ローラに印加する直流電圧電源回路に組み込んだものは帯電ムラが少なくなると共に,AC電源を使用していないのでオゾンの発生も少なく,安価に供給することができ,その帯電ローラにクリーニング部材を摺接させるようにすると,本来のクリーニング効果に加えて摩擦熱により帯電ローラの昇温を更に早めることができる。Ω・cm)で構成された表面層103から構成されている。1に示す帯電ローラ実験装置としての画像形成装置に装備して,その帯電特性及び帯電の均一性を測定する。201から分離する分離チャージャ204と,転写処理終了後に感光体ドラム201上の残留トナーを除去するクリーニングブレード205と,クリーニング処理が終了した感光体ドラム201上の残留電荷を消去する除電ランプ206と,帯電ローラ100に電圧を印加する電源部207とから構成されている。100.【0055】また,上記現像部202は,感光体ドラム201にトナーを搬送し,感光体ドラム201に付着するトナー量を調節するための現像バイアスが印加される現像スリーブ202aを備えている。208は帯電ローラ100の帯電処理により発生するオゾンをモニタするオゾンモニタ,209は感光体ドラム201表面の帯電位を計測する電位計である。surface.【0056】以上の構成において,その動作を説明する。感光体ドラム201は,図示しない駆動系により線速vmm/secで回転する。201は露光処理が行われ,光の強弱により感光体ドラム201上の電荷が消去(除電)されて静電潜像が形成される。静電潜像は,現像部202により反転現像されて顕像化し,搬送系から搬送された記録紙上に,トナー像が転写チャージャ203の作用で転写される。分離チャージャ204は,転写処理が終了した記録紙を感光体ドラム201から分離する。転写処理終了後に感光体ドラム201上に残留しているトナーは,クリーニングブレード205で掻き落とし,クリーニング処理が終了した感光体ドラム201には除電ランプ206の光が照射されて残留電荷が消去され,一工程が終了する。3(帯電特性),図4(帯電の均一性)に示す通りである。(-kv)(−V)を示す。Sの進行方向のバラツキ(帯電の均一性)を測定したものである。|=80Vであるのに対し,では約10V程度であることがわかる。moiety,帯電領域全面の帯電ムラが現れる。その結果,ではローラ周期の地汚れが出現する。これはローラ層における電気特性の不均一性に起因する帯電ムラと判断される。layer.では全面にうっすらとトナーが付着しており,帯電ムラが少ないことがわかる。)濃度(ppm)を測定したものである。この比較から,AC電流が原因でオゾンの発生量が多くなっていることが分かる。この結果,帯電ローラ100による帯電処理においては,DC電圧印加のみ,即ち,AC電圧を重畳(DC+AC)させなければオゾンの発生を抑制することができるものである。102がカーボンとシリコーンゴムの分散系であることに起因していることが判明した。102をエピクロルヒドリンゴムに置き換えた帯電ローラ(ナイロン/エピクロルヒドリンゴム)を用いて実験した結果判明したものである。帯電ローラ100の帯電ムラはカーボン/シリコーンゴムの分散不良による導電性弾性層102の電気的不均一性によるものであり,非分散系のエピクロルヒドリンゴムの使用によりこの帯電ムラは解消する。(b),(c)の帯電ローラ100を各々試作し,各々の帯電特性,帯電の均一性を評価した。その結果,DC電圧印加のみで均一な帯電を得るには,帯電ローラ100の弾性層(2〜10mm)の電気的な均一性が必要であり,その点非分散系の低抵抗(エピクロルヒドリン)ゴムの単層(図7の(a))が最適であるが,表面性が悪いという点において帯電の均一性を悪くしている。properties.【0062】その表面性の改良のため,樹脂の表面層(30μm)を設けたのが図7に示した(b)であるが,フッ素樹脂の表面層が高抵抗であるため,帯電特性を劣化させ,同時に帯電の均一性も悪くしている。(10〜100μm)を弾性層に使用した低抵抗ゴムと樹脂の分散系にすればよい。それが,図7に示した(c)である。望ましくは,表面層の表面に近い程,樹脂の含有率を大きく,弾性層に近い程ゴムの含有率を大きくすることである。その作成方法としては,表面層を樹脂とゴムのブレンド比の異なる溶液で複数回に分け重ね塗りすることにより実現できる。ここで,弾性層材料として,エピクロルヒドリンゴムの他にニトリルゴム,ウレタンゴム,アクリルゴム,クロロプレタンゴム等があり,表面層材料としては,フッ素樹脂,シリコン樹脂等が最適である。optimum.【0063】上記の如く,DC電圧印加のみで均一な帯電を得ようとする本発明の帯電ローラと,帯電均一性はAC重畳に任せる従来の帯電ローラとでは,その電気的特性(R,C)及びローラ層構成が大きく相違している。(resistance)層がコンデンサとして機能するため静電容量Cが大きく,AC重畳による帯電の均一化に関し効果が大きい。small)ため,AC重畳を行っても帯電均一性にそれ程大きな改善はみられない。8(a)〜(e)に基づいて詳細に説明する。