JP2008139456A - 帯電装置、並びにこれを用いた画像形成装置、及び画像形成ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】被帯電体を長期間に亘って帯電することができる帯電装置、並びにこれを用いた画像形成装置、及び画像形成ユニットを提供する。
【解決手段】被帯電体に接触し、所定の電圧が印加されて前記被帯電体を帯電させる帯電部材を有し、前記帯電部材の表面層には、導電剤が樹脂固形分に対して１０ｗｔ％以上配合されていることを特徴とする帯電装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、帯電装置、並びにこれを用いた画像形成装置、及び画像形成ユニットに関する。

特開平０８−０２２１６７号公報 特開２００２−２２９３００号公報

従来、帯電部材を被帯電体に当接もしくは近接させ、該帯電部材に電圧を印加して被帯電体を帯電処理する帯電装置の帯電部材であり、該帯電部材は少なくとも導電剤と絶縁性添加物および結着樹脂からなる表面層を有し、該表面層を構成する導電剤、絶縁性添加物および結着樹脂の体積固有抵抗率の関係が、導電剤＜結着樹脂＜絶縁性添加物であることを特徴とする帯電部材が知られている（特許文献１参照）。

また、被帯電体に接触し、直流電圧の印加により前記被帯電体を帯電する帯電部材において、導電性の支持体上に、イオン伝導機構を有する中抵抗な弾性材料を主体に構成された導電性の弾性層と、前記被帯電体に接触し前記弾性層上に表面処理した導電剤を含有した被覆層とが少なくとも積層されており、前記弾性層と前記被覆層との間の抵抗値について規定した、ことを特徴とする帯電部材が知られている（特許文献２参照）。

本発明の目的とするところは、被帯電体を長期間に亘って帯電することができる帯電装置、並びにこれを用いた画像形成装置、及び画像形成ユニットを提供することにある。

即ち、請求項１に記載された発明は、被帯電体に接触し、所定の電圧が印加されて前記被帯電体を帯電させる帯電部材を有し、前記帯電部材の表面層には、導電剤が樹脂固形分に対して１０ｗｔ％以上配合されていることを特徴とする帯電装置である。

また、請求項２に記載された発明は、前記導電剤が樹脂固形分に対して１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下配合されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置である。

また、請求項３に記載された発明は、前記導電剤は、水素指数が５以下のカーボンブラックであることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電装置である。

また、請求項４に記載された発明は、前記導電剤は、平均粒子径が５ｎｍ〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに１項に記載の帯電装置である。

また、請求項５に記載された発明は、前記導電剤は、揮発分が１６．５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の帯電装置である。

また、請求項６に記載された発明は、前記導電剤は、吸油量が１４０ｍｌ／１００ｇ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の帯電装置である。

また、請求項７に記載された発明は、前記表面層に接触し、該表面を清掃する清掃部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の帯電装置である。

また、請求項８に記載された発明は、前記被帯電体が画像を保持する像保持体である請求項１〜７の何れか１項に記載の帯電装置を備える画像形成装置である。

また、請求項９に記載された発明は、前記像保持体の感光層は、架橋構造を有するフェノール樹脂からなる保護層を有していることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置である。

また、請求項１０に記載された発明は、前記被帯電体である像保持体と請求項１〜７の何れか１項に記載の帯電装置とを備える画像形成ユニットである。

請求項１に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して被帯電体を長期間に亘って帯電することができる。

また、請求項２に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して被帯電体を長期間に亘って帯電することができる。

また、請求項３に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して上記効果に加え、リークを抑制することができる。

また、請求項４に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して上記効果に加え、帯電均一性を良好にすることができる。

また、請求項５に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して上記効果に加え、導電剤における樹脂との相溶性を良好にすることができる。

また、請求項６に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して上記効果に加え、更にリークを抑制することができる。

また、請求項７に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して上記効果に加え、トナーや外添剤が付着することによる汚染を抑制することができる。

また、請求項８に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して像保持体帯電体を長期間に亘って帯電することができる。

また、請求項９に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して上記効果に加え、帯電不良による画像欠陥を抑制することができる。

また、請求項１０に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して上記効果に加え、容易に交換することができる。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

[第１実施形態]
図１〜図４は、本発明に係る画像形成装置の帯電装置における第１実施形態を示す図である。

図１は、本実施形態における帯電装置が適用される画像形成装置の一例を示す概略図である。画像形成装置１は、図１に示すように、装置本体（不図示）の内部に、画像情報に基づくトナー像を形成すると共にそのトナー像を最終的に用紙９に転写する作像装置１０、そのトナー像が転写された用紙９を通過させてトナー像の定着を行う定着装置３０、及び作像装置１０に用紙９を供給する給紙装置３５が主に装備されている。図中の符合４は画像形成装置１の各構成部品の動作等について総括的に制御する制御装置であり、矢付き一点鎖線は用紙９の主な搬送経路を示す。

作像装置１０は、例えば公知の電子写真方式を利用してトナー像を形成して転写することができるものである。具体的には、矢印Ａ方向に回転駆動する円筒状の感光体ドラム１２（像保持体（被帯電体））を備えており、この感光体ドラム１２の周囲に、感光体ドラム１２の表面（像保持面）を一様に帯電させる帯電ロール等を備えた帯電装置１３、帯電後の感光体ドラム１２の表面に画像情報（信号）に基づく光を照射して電位差のある潜像を形成するＬＥＤアレイ、レーザ走査装置等からなる露光装置１４、その潜像にトナーを転移付着させてトナー像を形成する現像装置１５、そのトナー像を給紙装置３５から供給される用紙９に転写する転写ロール等を備えた転写装置１６、及び転写後の感光体ドラム１２の表面に残留するトナー等を除去して清掃するブレード方式のクリーニング装置１７が主に配置されている。

このうち、感光体ドラム１２は、ドラム状の基材（導電性支持体）に有機感光材料からなる光導電性層（感光層）を形成したものである。尚、感光体ドラム１２の詳細については後述する。帯電装置１３は、導電性のロール基材（導電性支持体）に半導電性の弾性層等を形成してなる帯電ロールを感光体ドラム１２の表面に接触させて従動回転するように設置しており、また、その帯電ロールに電源装置（不図示）から所定の帯電用電圧が印加されるようになっている。尚、帯電装置１３の詳細については後述する。露光装置１４は、画像形成装置１に接続又は装備される原稿読取装置、コンピュータ等の外部機器から入力される画像情報を画像形成時に画像処理装置（不図示）で所要の処理をして得られる画像信号が入力されるようになっている。

また、現像装置１５は、その収容しているトナーを感光体ドラム１２と対向する現像位置に搬送供給するための現像ロールを装備しており、また、その現像ロールに電源装置（不図示）から所定の現像用電圧が印加されるようになっている。転写装置１６は、導電性のロール基材に半導電性の弾性層を形成してなる転写ロールを感光体ドラム１２の表面に接触させて従動回転するように設置しており、また、その転写ロールに電源装置（不図示）から所定の転写用電圧が印加されるようになっている。クリーニング装置１７は、転写後の感光体ドラム１２の表面に所定の圧力で先端部が当接するクリーニングブレード等を装備している。

定着装置３０は、本体３１の内部に、所定の温度に加熱されると共に矢印方向に回転駆動する加熱ロール３２、及びこの加熱ロール３２の軸線方向にほぼ沿うように圧接されて従動回転する加圧ロール等の加圧部材３３を備えたものである。そして、定着は、その加熱ロール３２と加圧部材３３の間の圧接部にトナー像が転写された用紙９を導入して通過させることによりトナー像等を加熱加圧することで行われる。

給紙装置３５は、作像装置１０に供給すべき複数枚の用紙９が積載されて収容される給紙カセット３６、及びこの給紙カセット３６に収容される用紙９を１枚ずつ送り出す送出機構３７を主に備えたものである。給紙カセット３６は、必要により複数装備される。また、給紙装置３５は、用紙９を給紙カセット３６から作像装置１０の転写部（感光体ドラム１２と転写装置１６の間）まで搬送するための用紙搬送ロール対３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，…やガイド部材等で構成される用紙搬送路を装備している。用紙搬送路は、作像装置１０と定着装置３０の間や、定着装置３０と排紙部（トレイなど）３９の間にも設置されている。例えば定着装置３０の用紙排出側には、定着後の用紙９を排紙部３９に排出搬送するための排出ロール対３８ｄが設置されている。

図中符号１１は、画像形成装置１に対して着脱自在のプロセスカートリッジ（画像形成ユニット）である。本実施形態におけるプロセスカートリッジ１１は、感光体ドラム１２、帯電装置１３、現像装置１５、及びクリーニング装置１７のプロセス機器を有している。

図２は、本実施形態における帯電装置が適用される画像形成装置の感光体ドラムの一例を示す模式断面図である。感光体ドラム１２は、導電性支持体１２Ａ上に下引層１２ａ、電荷発生層１２ｂ、電荷発生層１２ｃ、及び保護層１２ｄがこの順序で積層された構造を有している。尚、下引層１２ａ、電荷発生層１２ｂ、電荷発生層１２ｃ、及び保護層１２ｄが感光層１２Ｂである。

保護層１２ｄは、アルコールに可溶な硬化性樹脂及びアルコールに可溶なポリエーテルを含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなる。尚、硬化性樹脂は、例えば架橋構造を有するフェノール樹脂である。

図３は、本実施形態における帯電装置を示す概略図である。帯電装置１３は、帯電ロール１３Ａ（帯電部材）、及びクリーニングロール１３Ｂ（清掃部材）を有している。帯電ロール１３Ａは、導電性支持体１３ａ、その外周に一体に形成されている弾性層１３ｂ、及び弾性層１３ｂの周面に形成されている被覆層である表面層１３ｃから構成されている。クリーニングロール１３Ｂは、帯電ロール１３Ａの表面に接触して従動回転するように設置されている。尚、クリーニングロール１３Ｂは、例えばスポンジ状の部材から形成される。

帯電ロール１３Ａの導電性支持体１３ａは、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、及びニッケル等の金属材料の丸棒を用いることができる。更に、これらの金属表面に防錆や耐傷性付与を目的としてメッキ処理を施しても構わないが、導電性を損なわないことが必要である。

帯電ロール１３Ａの弾性層１３ｂは、被帯電体としての感光体ドラム１２に対する給電、及び帯電ローラ１３Ａの感光ドラム１２に対する良好な均一密着性を確保するために適当な導電性、及び弾性を持たせてある。また、帯電ローラ１３Ａと感光体ドラム１２の均一密着性を確保するために、弾性層１３ｂを研磨によって中央部を一番太く、両端部に行くほど細くなる形状、所謂クラウン形状に形成することもできる。

弾性層１３ｂの導電性は、ゴム等の弾性材料中にカーボンブラック（ＣＢ）等の導電物質を添加することにより調整される。

弾性層１３ｂの弾性は、プロセス油、可塑剤等の添加により調整される。

弾性層１３ｂの具体的弾性材料としては、例えば天然ゴムやシリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム、更にはポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂も挙げられる。

尚、帯電ロール１３Ａの抵抗を制御するために弾性層１３ｂと表面層１３ｃとの間に抵抗制御層を設けることができる。抵抗制御層の具体的材料としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂、更にはエピクロルヒドリン、ウレタンゴム、クロロプレン、アクリロニトリル系ゴム等が挙げられる。また、抵抗制御層にもカーボンブラックや酸化スズ、酸化チタン等の導電物質を分散させることができる。

帯電ロール１３Ａの表面層１３ｃには、導電剤が樹脂固形分に対して１０ｗｔ％以上配合されている（ＣＢ添加量が１０％以上）。

表面層１３ｃの導電剤としては、例えばケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック（ＣＢ）；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの微粉末を挙げることができる。

表面層１３ｃの樹脂としては、例えば高分子材料であるポリアミド、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。上記高分子材料は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

具体例として本実施形態で表面層１３ｃは下記のように作成される。

樹脂としてはポリアミド樹脂である東レ製アミランナイロン樹脂ＣＭ８０００（以下、単にＣＭ８０００）を使用し、導電剤としてはカーボンブラックであるＭＯＮＡＲＣＨ１０００（キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク製）（以下、単にＭ１０００）、又はＣｏｌｏｒＢｌａｃｋＦＷ２００（デグサ・ヒュルス社製）（以下、単にＦＷ２００）、又はＭ１０００とＦＷ２００の比が３：７の割合になるように混合したものを、導電剤が樹脂固形分１００に対して１０ｗｔ％以上配合されるようにエタノールの溶媒にて分散溶解して表面層用塗工液を作成する。

上記表面層用塗工液を弾性層１３ｂ上にディッピング法にて塗布して厚さ約５μｍの表面層１３ｃを形成する。

図４は、本実施形態における帯電装置の帯電ロールにおける表面層のＣＢ添加量に対する帯電装置のライフ（寿命）とリーク性の推移を示す図である。尚、本実験結果は、導電剤がＭ１０００、樹脂がＣＭ８０００である場合である。

ライフグレードは、ライフが改善されたか否かの水準を示す数値である。ライフグレードの具体的な測定方法を以下に記載する。

低温低湿下において、感光体ドラム１２に帯電ロール１３Ａを接触させた状態で１ｍＡの直流電流が流れるように定電流電源につなぎ、周速度２００ｍｍ／ｓｅｃで感光体ドラム１２を駆動する。１,０００,０００回転相当後の帯電ロール１３Ａの抵抗値を測定し、抵抗値の平均値変化とσ（抵抗ばらつき）から、平均値の変化量が初期に対して１桁以内かつσが０．２桁以内（変化量ではなく絶対値として）をライフグレード３としている。尚、ライフグレード４は抵抗値が１桁以上１．５桁以下（１桁は入らない）もしくはσが０．２以上０．４桁以下で、ライフグレード５はそれ以上である。ライフグレード２は抵抗値０．６桁以上１桁以下、σ０．１以上０．２桁以下、ライフグレード１は抵抗値０．３桁以上０．６桁以下、σ０．１桁以下である。抵抗値とσが異なるライフグレードに分布する場合は、基本的に悪い方のライフグレードとしている。

リークグレードは、リーク性の良否の水準を示す数値である。リークグレードの測定方法を以下に示す。

まず、感光体ドラム１２の表面に、基材に到達するまでの貫通孔を開ける。感光体ドラム１２に空ける穴の大きさは０．１ｍｍである。穴を空けた感光体ドラム１２で実際にハーフトーンと白紙をプリントし、プリントサンプル上の穴の大きさを実測してグレード付けをする。この際、帯電ロールに印加する電圧は、８００Ｖから１２００Ｖに及ぶ。また、各リークグレードの指標は、リークグレード１が小径のピンホール状の画質抜け（０．１ｍｍ程度）、リークグレード２はやや拡大し、０．５ｍｍまで、リークグレード３は０．５ｍｍ以上の抜けであり、リークグレード４はリークが感光体の軸方向に及び筋状の濃度むらを生じた場合、リークグレード５は更に強い濃度むらを生じた場合で分類する。肉眼での検出を加味しリークグレードが３以下であれば、耐リーク性が確保されている。

図４に示すように、ＣＢ量（ＣＢ添加量）が５％である場合は、ライフグレードが５、リークグレードが２である。ＣＢ量が１０％である場合は、ライフグレードが３、リークグレードが３である。ＣＢ量が３０％である場合は、ライフグレードが３、リークグレードが３である。ＣＢ量が５０％である場合は、ライフグレードが２、リークグレードが３である。ＣＢ量が７０％である場合は、ライフグレードが２、リークグレードが４である。

本実験結果では、ＣＢ量が増加するとライフグレードは上昇する一方、リークグレードは低下する。本実験結果からは、帯電ロール１３Ａの表面層１３ｃには、導電剤であるＭ１０００が樹脂であるＣＭ８０００固形分に対して１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％配合されているのが好ましい。しかし、感光体ドラム１２側に耐リーク対策を施すことでリークグレードの低下が防止されＣＢ量の上限値は上昇する。

尚、導電剤が樹脂固形分に対して８０ｗｔ％以上配合される場合は、表面層用塗工液の粘度が上昇するため表面層に厚さの不均一につながり、濃度むらなどの画質欠陥を生じることがある。

尚、図４に示す実験結果は、導電剤がＭ１０００、樹脂がＣＭ８０００である場合であるが、導電剤がＦＷ２００、樹脂がＣＭ８０００である場合、及び導電剤がＭ１０００とＦＷ２００の比が３：７の割合になるように混合したもの、樹脂がＣＭ８０００である場合においてもライフグレードに関しては同じ結果である。

[第２実施形態]
次に、本発明に係る画像形成装置の帯電装置における第２実施形態について説明する。

本実施形態の帯電装置１３は、第１実施形態の帯電装置１３の帯電ロール１３Ａにおける表面層１３ｃに配合する導電剤を水素指数（ｐＨ値）が５以下のカーボンブラック（ＣＢ）としたものである。

図５は、本実施形態における帯電装置の帯電ロールにおける表面層に添加するＣＢのｐＨ値に対する帯電装置のリーク性を示す図である。尚、本実験結果は、帯電ロール１３Ａの表面層１３ｃには、ＣＢが樹脂固形分に対して１０ｗｔ％配合されている場合の結果である。リークグレードは、リーク性の良否の水準を示す数値である。リークグレードが３以下であれば、耐リーク性が確保されている。

図５に示すように、ＣＢのｐＨ値が２．５である場合は、リークグレードが２である。ＣＢのｐＨ値が４である場合は、リークグレードが２である。ＣＢのｐＨ値が５である場合は、リークグレードが３である。ＣＢのｐＨ値が７．５である場合は、リークグレードが４である。

本実験結果は、帯電ロール１３Ａにおける表面層１３ｃに添加するＣＢのｐＨ値が５以下であれば、帯電ロール１３Ａにおける表面層１３ｃの樹脂との抵抗差を小さくすることが可能であり異常放電が発生し難くなることを示している。従って、帯電ロール１３Ａにおける表面層１３ｃに添加するＣＢ量に対する抵抗の感度がｐＨ値５以下では鈍くなり、帯電ロール１３Ａにおける表面層１３ｃに添加するＣＢ量を多くした場合でも変極点が発生し難い。

尚、ＣＢのｐＨ値の測定は、ＤＩＮ ＩＳＯ ７８７／９による。具体的にＣＢのｐＨ値の測定は、ＣＢの水性懸濁液を作ってガラス電極で測定する。

[第３実施形態]
次に、本発明に係る画像形成装置の帯電装置における第３実施形態について説明する。

本実施形態の帯電装置１３は、第１実施形態の帯電装置１３の帯電ロール１３Ａにおける表面層１３ｃに配合する導電剤の平均粒子径が５ｎｍ〜５０ｎｍのものである。

図６は、本実施形態における帯電装置の帯電ロールにおける表面層に添加する導電剤の体積平均粒子径に対する帯電装置の必要電圧グレードを示す図である。尚、本実験結果は、帯電ロール１３Ａの表面層１３ｃに添加する導電剤がカーボンブラック（ＣＢ）である場合の結果である。必要電圧グレードは、帯電ロール１３Ａに印加する帯電用電圧の高低の水準を示す数値である。

以下、必要電圧グレードについて、説明する。第１に、Ｖｐｐ-Ｖｈの関係を把握するため、印加電圧Ｖｐｐを変化させた場合の感光体電位を評価する。帯電ロールに印加する電圧を増大させたときに生じる変曲点のＶｐｐ（ｔｈ）よりも大きいＶｐｐを印加していき、帯電不良による白点・黒点などの画質欠陥が消失するＶｐｐ（ｏｐ）を抽出する。この２つのＶｐｐ（変曲点の値と画質欠陥が消失する値）の比をマージンと定義し、このマージンが１０％以下：必要電圧グレード１、１５％以下：必要電圧グレード２、２０％以下：必要電圧グレード３、２５％以下：必要電圧グレード４、それ以上：必要電圧グレード５としている（１０℃、１５％ＲＨの低温低湿環境にて）。評価の際の、感光体の周速度は１６５ｍｍ／ｓｅｃ、印加電圧の周波数は１３０６Ｈｚ、感光体膜厚は２４μｍである。この必要電圧グレードが３以下であれば、帯電用電圧が低く抑えられている。

図６に示すように、ＣＢの平均粒子径が２．５ｎｍである場合は、必要電圧グレードが３．５である。ＣＢの平均粒子径が５ｎｍである場合は、必要電圧グレードが２である。ＣＢの平均粒子径が１６ｎｍである場合は、必要電圧グレードが２である。ＣＢの平均粒子径が２５ｎｍである場合は、必要電圧グレードが２である。ＣＢの平均粒子径が３１ｎｍである場合は、必要電圧グレードが３である。ＣＢの平均粒子径が５６ｎｍである場合は、必要電圧グレードが３．５である。ＣＢの平均粒子径が９５ｎｍである場合は、必要電圧グレードが５である。

本実験結果は、平均粒子径が５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲でＣＢ同士の距離が近接するためホッピング導電が安定的に起こり、低い帯電用電圧でも帯電装置の帯電均一性が確保できることを示している。

以下に、本実施形態で使用するＣＢの平均粒子径測定の具体例を示す。

十分に洗浄及び乾燥したＣＢ粒子２ｍｇ〜２０ｍｇを、ＳＥＭ試料台に貼ったカーボン粘着テープ上に乗せ、白金蒸着した後、走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ Ｓ−８００ 日立製作所製）を用いて、５０００倍の倍率において写真を撮り、その写真をもとに、０．００５μｍ以上の粒子について、最長軸の長さ（Ｌ１）と該軸と直角方向の軸の長さ（Ｌ２）の平均値をその粒子の粒子径として、累積５００個になるように測定し、その平均をもって平均粒子径とする。

[第４実施形態]
次に、本発明に係る画像形成装置の帯電装置における第４実施形態について説明する。

本実施形態の帯電装置１３は、第１実施形態の帯電装置１３の帯電ロール１３Ａにおける表面層１３ｃに配合する導電剤の揮発分が１６．５ｗｔ％以下のものである。

図７は、本実施形態における帯電装置の帯電ロールにおける表面層に添加する導電剤の揮発分に対する表面層における導電剤の分散性を示す図である。尚、本実験結果は、帯電ロール１３Ａの表面層１３ｃに添加する導電剤がカーボンブラック（ＣＢ）である場合の結果である。分散性のグレードは、帯電ロール１３Ａの表面層１３ｃにおけるＣＢの分散性の良否の水準を示す数値である。

以下、分散性グレードについて説明する。分散性グレードは、実際には表層塗料をガラス板上に塗布し、顕微鏡観察したときのＣＢ二次凝集塊の分布状態を意味する。表層塗料をガラス板上に塗布して顕微鏡で覗いた際、１００μｍ²内に存在するＣＢ二次凝集塊の平均粒径が表層膜厚と同程度〜８０％であれば分散性グレード５（例えば表層膜厚が４μｍの場合は３．６μｍ以上）、５０〜８０％は分散性グレード４、３０〜５０％は分散性グレード３、１５〜３０％は分散性グレード２、１５％以下は分散性グレード１として分類した。尚、上記平均粒径は、顕微鏡法の投影面積円相当径（粒子の投影面積と同じ面積を持つ円の直径であり、Ｈｅｙｗｏｏｄ径とも呼ぶ）による。この分散性のグレードが３以下であれば、分散性が改善されている。

図７に示すように、ＣＢの揮発分が０．７ｗｔ％である場合は、分散性のグレードが１である。ＣＢの揮発分が４ｗｔ％である場合は、分散性のグレードが１である。ＣＢの揮発分が９．５ｗｔ％である場合は、分散性のグレードが１である。ＣＢの揮発分が１５ｗｔ％である場合は、分散性のグレードが２である。ＣＢの揮発分が１６．５ｗｔ％である場合は、分散性のグレードが３である。ＣＢの揮発分が２０ｗｔ％である場合は、分散性のグレードが４である。

本実験結果は、ＣＢの揮発分が低い程樹脂との相溶性が高まることを示している。

尚、ＣＢの揮発分の測定は、ＤＩＮ ５３５５２による。尚、ＣＢの揮発分の測定にあたっては、ＣＢを９５０℃で７分間加熱して測定する。

[第４実施形態]
次に、本発明に係る画像形成装置の帯電装置における第４実施形態について説明する。

本実施形態の帯電装置１３は、第１実施形態の帯電装置１３の帯電ロール１３Ａにおける表面層１３ｃに配合する導電剤の吸油量が１４０ｍｌ／１００ｇ以下のものである。

図８は、本実施形態における帯電装置の帯電ロールにおける表面層に添加する導電剤の吸油量に対する帯電装置のリーク性を示す図である。尚、本実験結果は、帯電ロール１３Ａの表面層１３ｃに添加する導電剤がカーボンブラック（ＣＢ）である場合の結果である。リーク性のグレードは、リーク性の良否の水準を示す数値である。リーク性のグレードが３以下であれば、耐リーク性が確保されている。

図８に示すように、ＣＢの吸油量が１０５ｍｌ／１００ｇである場合は、リーク性のグレードが１．５である。ＣＢの吸油量が１１８ｍｌ／１００ｇである場合は、リーク性のグレードが２である。ＣＢの吸油量が１３０ｍｌ／１００ｇである場合は、リーク性のグレードが２．５である。ＣＢの吸油量が１４１ｍｌ／１００ｇである場合は、リーク性のグレードが３である。ＣＢの吸油量が１５０ｍｌ／１００ｇである場合は、リーク性のグレードが５である。

本実験結果は、導電剤として吸油量が１４０ｍｌ／１００ｇ以下のＣＢを採用することにより、ＣＢのストラクチャ構造の発達が起き難くなるため、表面層１３ｃにＣＢが多量に分散するようにしても導電路が形成され難く耐リーク性が向上することを示している。

尚、ＣＢの吸油量の測定は、ＤＩＮ ＩＳＯ ７８７／５による。具体的にＣＢの吸油量の測定は、ＣＢと亜麻仁油を混ぜて、そのペーストに流動性が出始めた時のＣＢに対する亜麻仁油の比率を測定する。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。

尚、本発明に係る帯電装置１３を使用することにより、低温低湿から高温高湿に亘るすべての環境において使用印加電圧を低減することが可能となるため、放電生成物の発生量を最小に抑えることができる。

以下に本実施形態における構成と効果について列挙する。

本実施形態では、ＣＢの配合量が多いことにより、表面の粗さが通常の配合量に比べて粗くなる。導電剤が樹脂固形分１００に対して１０ｗｔ％未満の配合量ではＲｚが１〜２μｍに対して、２〜４μｍ程度、大きい場合には７μｍくらいになる場合がある。表面粗さＲｚが１〜２μｍ程度の粗さの場合、接触するクリーニングロール１３Ｂとの組み合わせによって、トナーに含まれる外添剤のフィルミング（層状の固着）を生じ、画質欠陥としてプリントされてしまうが、Ｒｚを２μｍ以上にするとクリーニングロール１３Ｂとの組み合わせにおいても、フィルミングを生じにくい（凹凸ができるので、外添剤が線状につながり難くなる）。

また、本実施形態では、架橋構造を有するフェノール樹脂を感光体ドラム１２の保護層１２ｄとして使用する態様があげられる。このような感光体ドラム１２は保護層としての機能を有し、感光体ドラム１２の寿命延長に寄与する反面、帯電ロール１３Ａの放電による感光体ドラム１２への放電アタック（スパッタリング）や、放電生成物の感光体ドラム１２への付着を生じやすい。これらは帯電ロール１３Ａに印加する電圧のＶｐｐが高いほど、悪化するため、本実施形態のように、必要電圧グレードが３以下であり、帯電用電圧を低く設定することで、架橋構造を有するフェノール樹脂の特性を補うことが可能となる。

図１は、第１実施形態における帯電装置が適用される画像形成装置の一例を示す概略図である。 図２は、第１実施形態における帯電装置が適用される画像形成装置の感光体ドラムの一例を示す模式断面図である。 図３は、第１実施形態における帯電装置を示す概略図である。 図４は、第１実施形態における帯電装置の帯電ロールにおける表面層のＣＢ添加量に対する帯電装置のライフ（寿命）とリーク性の推移を示す図である。 図５は、第２実施形態における帯電装置の帯電ロールにおける表面層に添加するＣＢのｐＨ値に対する帯電装置のリーク性を示す図である。 図６は、第３実施形態における帯電装置の帯電ロールにおける表面層に添加する導電剤の平均粒子径に対する帯電装置の必要電圧グレードを示す図である。 図７は、第４実施形態における帯電装置の帯電ロールにおける表面層に添加する導電剤の揮発分に対する表面層における導電剤の分散性を示す図である。 図８は、第５実施形態における帯電装置の帯電ロールにおける表面層に添加する導電剤の吸油量に対する帯電装置のリーク性を示す図である。

符号の説明

１：画像形成装置、１１：プロセスカートリッジ（画像形成ユニット）、１２：感光体ドラム（像保持体（被帯電体））、１２Ｂ：感光層、１２ｄ：保護層、１３：帯電装置、１３Ａ：帯電ロール（帯電部材）、１３Ｂ：クリーニングロール（清掃部材）、１３ｃ：表面層

Claims (10)

1. 被帯電体に接触し、所定の電圧が印加されて前記被帯電体を帯電させる帯電部材を有し、前記帯電部材の表面層には、導電剤が樹脂固形分に対して１０ｗｔ％以上配合されていることを特徴とする帯電装置。
2. 前記導電剤が樹脂固形分に対して１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下配合されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記導電剤は、水素指数が５以下のカーボンブラックであることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電装置。
4. 前記導電剤は、平均粒子径が５ｎｍ〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の帯電装置。
5. 前記導電剤は、揮発分が１６．５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の帯電装置。
6. 前記導電剤は、吸油量が１４０ｍｌ／１００ｇ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の帯電装置。
7. 前記表面層に接触し、該表面を清掃する清掃部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の帯電装置。
8. 前記被帯電体が画像を保持する像保持体である請求項１〜７の何れか１項に記載の帯電装置を備える画像形成装置。
9. 前記像保持体の感光層は、架橋構造を有するフェノール樹脂からなる保護層を有していることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記被帯電体である像保持体と請求項１〜７の何れか１項に記載の帯電装置とを備える画像形成ユニット。

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