JP2008304897A - 帯電部材、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニング性に優れた帯電部材、並びに、この帯電部材を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジの提供。
【解決手段】芯材と前記芯材の外周に形成された少なくとも二層構造の積層体とを有し、像保持体に接触して前記像保持体表面を帯電する帯電部材であって、前記積層体のうちの最表層の表面にクラックを有することを特徴とする帯電部材、並びに、この帯電部材を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジ。
【選択図】なし

Description

本発明は、帯電部材、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。

従来、感光体（像保持体）を帯電させる装置としてコロトロンが広く用いられてきた。コロトロンは感光体表面を均一に帯電する手段として有効であるものの、感光体を所定の電位に帯電させるためには、電極に高圧を印加する必要がある。

コロトロンに替えて、ローラ状の帯電部材を感光体に接触させ、この帯電部材にバイアス電圧を印加する帯電装置が提案されている。この帯電装置において帯電部材には電源装置から、直流電圧成分（Ｖ_ＤＣ）と、交流電圧成分（Ｖ_ＡＣ）とを重畳した交流重畳直流電圧（Ｖ_ＤＣ＋Ｖ_ＡＣ）が印加される。この時、交流成分（Ｖ_ＡＣ）は、直流電圧のみを印加した場合に、感光体が帯電し始める電圧の２倍以上のピーク間電圧Ｖ_ＰＰを有するものである。このような帯電装置では、ローラ状帯電部材が感光体と接触して限定的な範囲で放電を生じるため、コロナ帯電器と比較して低電圧で足り、オゾンの発生量が少ない等の利点がある。

帯電ロール表面に付着したトナー等の異物を除去するため、例えば，帯電ロールの表面にクリーニングロールを押し付け、帯電ロールに付着した異物を取り除くようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、帯電部材にクリーニングブレード等の清掃手段を接触または近接させ、帯電部材に付着した異物を掻き落すことにより、帯電部材の表面を清掃する発明が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、所定の時間間隔を開けたタイミング毎に帯電部材の表面にクリーニング部材を一定時間だけ接触させるクリーニング部材移動手段を設けるように構成された画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平２−２７２５９４号公報 特開平７−１２８９５６号公報

本発明は、クリーニング性に優れた帯電部材、並びに、この帯電部材を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明者は、以下の本発明により当該課題を解決できることを見出した。

すなわち請求項１に係る発明は、芯材と前記芯材の外周に形成された少なくとも二層構造の積層体とを有し、像保持体に接触して前記像保持体表面を帯電する帯電部材であって、前記積層体のうちの最表層の表面にクラックを有する帯電部材である。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の最表層の表面に、前記クラックで囲まれて閉じた領域が複数存在する網目構造が形成されている帯電部材である。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の閉じた領域の平均面積が、０．０１ｍｍ^２以上１ｍｍ^２以下である帯電部材である。

請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の最表層が、共重合ナイロンを含有する帯電部材である。

請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電部材を少なくとも備える画像形成装置である。

請求項６に係る発明は、像保持体と、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電部材を含み、前記像保持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、現像剤を用いて前記像保持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する画像形成手段と、前記像保持体表面に形成されたトナー画像を被転写体表面に転写する転写手段と、転写後の前記像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と、を備える請求項５に記載の画像形成装置である。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の像保持体の表面層が、オイル成分を含む画像形成装置である。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載のオイル成分が、シリコーン系オイルである画像形成装置である。

請求項９に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電部材を少なくとも備え、画像形成装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジである。

請求項１０に係る発明は、表面層にオイル成分を含む像保持体をさらに備える請求項９に記載のプロセスカートリッジである。

請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載のオイル成分が、シリコーン系オイルであるプロセスカートリッジである。

本発明の請求項１に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較してクリーニング性に優れた帯電部材を得ることができる。

請求項２に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較してクリーニング性をより向上することができる。

請求項３に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較してクリーニング性を更に向上することができる。

請求項４に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して最表層に容易にクラックを生じさせることができる。

請求項５に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して画質欠陥の少ない画像を形成可能な画像形成装置を得ることができる。

請求項６に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して画質欠陥の少ない画像を形成可能な画像形成装置を得ることができる。

請求項７に係る発明によれば、画質欠陥のより少ない画像を形成可能な画像形成装置を得ることができる。

請求項８に係る発明によれば、画質欠陥のさらに少ない画像を形成可能な画像形成装置を得ることができる。

請求項９に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較してクリーニング性に優れた帯電部材の取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高めることができる。

請求項１０に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較してクリーニング性に優れた帯電部材と像保持体との組み合わせの取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高めることができる。

請求項１１に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較してクリーニング性に優れた帯電部材と像保持体との組み合わせの取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高めることができる。

以下、本発明の帯電部材、画像形成装置及びプロセスカートリッジについて詳細に説明する。
本発明の帯電部材は、芯材と前記芯材の外周に形成された少なくとも二層構造の積層体とを有し、像保持体に接触して前記像保持体表面を帯電する帯電部材であって、前記積層体のうちの最表層の表面にクラックを有するものである。最表層の表面にクラックを有する本発明の帯電部材はクリーニング性に優れる。

本発明における「クラック」とは、最表層の表面を１０００倍の顕微鏡写真で観察した際に確認される、最表層の表面の溝をいう。クラックの有無は、光学顕微鏡や電子顕微鏡を用いて確認できる。図１に、クラックを有する最表層表面の電子顕微鏡写真（装置名：日本電子製 JSM-6700F/JED-2300F，測定条件：加速電圧 5kV、二次電子像(SEI)を観察）の一例を示す。

本発明においては、最表層の表面に、クラックで囲まれて閉じた領域が複数存在する網目構造が形成されていることが好ましい。最表層の表面に網目状にクラックが存在することにより、クリーニング性を一層向上することができる。

クラックで囲まれて閉じた領域の平均面積は、０．０１ｍｍ^２以上１ｍｍ^２以下であることが好ましく、０．０２ｍｍ^２以上０．８ｍｍ^２以下であることが更に好ましく、０．０４ｍｍ^２以上０．０６ｍｍ^２以下であることが特に好ましい。閉じた領域の平均面積は、最表層の表面を撮影した顕微鏡写真（倍率４０倍乃至１０００倍）を三谷商事（株）社製のＷｉｎＲｏｏｆを用いて画像解析することにより求めることができる。

本発明の帯電部材は芯材と前記芯材の外周に形成された少なくとも二層構造の積層体とを有する。以下、本発明の帯電部材を構成する各部材について説明する。

芯材は、帯電部材の電極及び支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属又は合金；クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄；導電性の樹脂；などの導電性の材質で構成される。

積層体は芯材の外周に形成されるものであり、少なくとも二層構造を示すものである。本発明の帯電部材は像保持体に接触してこの像保持体表面を帯電するものであることから、積層体を構成する各層は導電性を示すと共に少なくとも一層が弾性層であることが好ましい。

導電性の弾性層は、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、ポリウレタン、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、ＮＢＲ及びこれらのブレンドゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。

導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、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；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又は合金；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。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；を挙げることができる。

これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、１質量部以上３０質量部以下の範囲であることが好ましく、１５質量部以上２５質量部以下の範囲であることがより好ましい。一方、上記イオン導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、０．１質量部以上５．０質量部以下の範囲であることが好ましく、０．５質量部以上３．０質量部以下の範囲であることがより好ましい。

弾性層には、必要に応じて、硬化剤、可塑剤、加硫促進剤等を用いてもよい。また、発泡させる場合、適宜発泡剤等も用いることができる。
弾性層の厚みとしては、特に限定されないが、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度とすることが好ましく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度とすることがより好ましい。

最表層を構成する材料としては、特に制限されないが、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。これらの中でも、表面にクラックを形成しやすいことからポリアミドの一種である共重合ナイロンが好ましい。また、最表層に導電性を付与するため、上述した導電剤を最表層に含有させてもよい。
最表層の厚みは特に限定されるものではないが、５μｍ以上２０μｍ以下程度とすることが好ましく、７μｍ以上１２μｍ以下程度とすることがより好ましい。

共重合ナイロンを構成するモノマーとしては、ヘキサメチレンジアミン，アジピン酸，ナイロン610−ヘキサメチレンジアミン，セバシン酸，ナイロン6T−ヘキサメチレンジアミン，テレフタル酸，ナイロン6I−ヘキサメチレンジアミン，イソフタル酸，ナイロン9T−ノナンジアミン，ナイロンM5T−メチルペンタジアミン等が挙げられる。
共重合ナイロンの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフイー（ＧＰＣ）法によるポリスチレン換算で好ましくは３００００以上１０００００以下であり、４００００以上８００００以下が更に好ましい。

本発明においては、市販の共重合ナイロンを用いてもよい。市販の共重合ナイロンとしては、例えば、アラミンＣＭ８０００，ＣＭ２００１，ＣＭ４０００，ＣＭ８３１（東レ（株））、等が挙げられる。

本発明の帯電部材は、弾性層、最表層以外に必要に応じて抵抗調整層，移行防止層等のその他の層を有していてもよい。

本発明の帯電部材の表面硬度は、ＪＩＳ Ｋ−７３１２（１９９６）附則書２に記載されているタイプＣ硬さで、ＨｓＣ７０以下が好ましく、より好ましくはＨｓＣ６５以下である。タイプＣ硬さがＨｓＣ７０以下であると、電子写真感光体との均一なニップ状態を得やすくなる。
タイプＣ硬さは、具体的には例えば高分子計器社製、アスカーＣ硬度計により測定することができる。

本発明の帯電部材表面の十点平均粗さＲｚは、１３μｍ以下が好ましく、９μｍ以下が更に好ましい。十点平均粗さＲｚが１３μｍ以下であると、汚れの付着を防止でき，またクリーニング性能も向上する。
十点平均粗さＲｚはＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４年度）に準拠した方法で測定される。具体的には、例えば、（株）東京精密社製、表面粗さ形状測定機サーフコム１４００により、測定することができる。また、測定条件は、カットオフ：０．８ｍｍ、測定長：２．４ｍｍ、トラバーススピード：０．３ｍｍ／ｓである。

本発明の帯電部材の静止摩擦係数は、０．２以下が好ましく、０．１以下が更に好ましい。静止摩擦係数が０．２以下であると、電子写真感光体との従動性を保ちつつ，騒音防止効果が得られる。
なお、本発明に係る静止摩擦係数は、ASTM-D-1894に準じる方法により測定された値をいう。

本発明の帯電部材の静電容量は、１５００ｐＦ以上３０００ｐＦ以下が好ましく、２０００ｐＦ以上２５００ｐＦ以下が更に好ましい。
静電容量が１５００ｐＦ以上３０００ｐＦ以下であると、帯電能力・帯電均一性・リーク耐性を確保できる。

最表層は、最表層用塗布液を浸漬塗布法等の方法を用いて弾性層又は必要に応じて設けられるその他の層上に塗布後、乾燥及び焼成を経て形成される。最表層に所望のクラックを形成するために、焼成温度を高温とすることが好ましく、具体的には１５０℃以上が好ましく、更に好ましくは１８０℃以上である。焼成温度が上がるほど、閉じた領域の面積を小さくすることができる。

最表層用塗布液に揮発性の高い低級アルコールを混入することによっても最表層の表面にクラックを形成することができる。低級アルコールの具体例としては、メタノール、エタノール，ブタノール等が挙げられる。最表層用塗布液に含まれる全溶剤のうちの低級アルコールの割合は、５０質量％以上１００質量％以下が好ましく、８０質量％以上１００質量％以下が更に好ましい。

最表層の形成される下地（例えば、本発明に係る積層体が芯体側から順に弾性層と最表層とからなる場合には該弾性層の表面）の表面粗さを大きくすることによっても最表層の表面にクラックを形成することができる。ここで、下地の表面粗さとは十点平均粗さＲｚのことである。下地の表面粗さは３μｍ以上１３μｍ以下が好ましい。表面粗さが３μｍ以上であれば、最表層にクラックが生じやすい。表面粗さが１３μｍ以下であれば、帯電部材表面に付着した異物の除去を目的として必要に応じて設けられるクリーニング部材の帯電部材への接触を妨げることがなく、クリーニング性を向上することができる。また、下地にクラックが存在していてもよい。

また、最表層を形成後、最表層に機械的な圧力を加えたり放電処理することによりクラックを形成することもできる。最表層に加える圧力としては５ｋｇ／ｍ^２以上１００ｋｇ／ｍ^２以下が好ましく、２０ｋｇ／ｍ^２以上８０ｋｇ／ｍ^２以下が更に好ましい。放電条件としては、０．５ｍＡ以上３ｍＡ以下で５００Ｖ以上８００Ｖ以下が好ましく、１ｍＡ以上２ｍＡ以下で６００Ｖ以上７００Ｖ以下が更に好ましい。

なお、弾性層及び必要に応じて設けられるその他の層は公知の方法により形成することができる。

＜画像形成装置及びプロセスカートリッジ＞
本発明の画像形成装置は、上述した本発明の帯電部材を少なくとも備えるものである。本発明の画像形成装置は、像保持体と、上述した本発明の帯電部材を含み、前記像保持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、現像剤を用いて前記像保持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する画像形成手段と、前記像保持体表面に形成されたトナー画像を被転写体表面に転写する転写手段と、転写後の前記像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と、を備えるものであってもよい。以下、本発明の画像形成装置の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図２は本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図２に示す画像形成装置は、本体１に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系１０、記録用紙（シート）を搬送するシート搬送系４０、例えばパーソナルコンピュータや画像読み取り装置等に接続され、受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理系である画像処理装置（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）５０とを備えている。

画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置される、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ、この画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２（像保持体）に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト２１上に多重転写させる転写ユニット２０、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに対してレーザ光を照射する光学系ユニットである走査光学系（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）３０を備えている。また本体１には、転写ユニット２０によって二次転写された記録用紙（シート）上の画像を、熱および圧力を用いて記録用紙に定着させる定着器２９を備えている。更に、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに対して各色のトナーを供給するためのトナーカートリッジ１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋが設けられている。

転写ユニット２０は、中間転写体である中間転写ベルト２１を駆動するドライブロール２２、中間転写ベルト２１に一定のテンションを付与するテンションロール２３、重畳された各色のトナー像を記録用紙に二次転写するためのバックアップロール２４、中間転写ベルト２１上に存在する残留トナー等を除去するクリーニング装置２５を備えている。中間転写ベルト２１は、このドライブロール２２とテンションロール２３およびバックアップロール２４との間に一定のテンションで掛け回されており、定速性に優れた専用の駆動モータ（図示せず）によって回転駆動されるドライブロール２２により、矢印方向に所定の速度で循環駆動される。この中間転写ベルト２１は、例えば、チャージアップを起こさないベルト素材（ゴムまたは樹脂）にて抵抗調整されたものが使用されている。クリーニング装置２５は、クリーニングブラシ２５ａおよびクリーニングブレード２５ｂを備えており、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト２１の表面から残留トナーや紙粉等を除去して、次の画像形成プロセスに備えるように構成されている。

走査光学系３０は、図示しない半導体レーザ、変調器の他、半導体レーザから出射されたレーザ光（ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋ）を偏向走査するポリゴンミラー３１を備えている。図２に示す例では、走査光学系３０は、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの下方に備えられることから、トナー等の落下による汚損の危険性を有している。そこで、走査光学系３０は、各構成部材を密閉するための直方体状のフレーム３２を設け、また、レーザ光（ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋ）が通過するガラス製のウィンドウ３３をこのフレーム３２の上方に設けて、走査露光と共にシールド効果を高めるように構成されている。

シート搬送系４０は、画像が記録される記録用紙（シート）を積載して供給する給紙装置４１、給紙装置４１から記録用紙を取り上げて供給するロール４２、ロール４２から供給された記録用紙を１枚ずつ分離して搬送するフィードロール４３、フィードロール４３により１枚ずつに分離された記録用紙を画像転写部に向けて搬送する搬送路４４を備えている。また、搬送路４４を介して搬送された記録用紙に対し、二次転写位置に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストロール４５、二次転写位置に設けられバックアップロール２４に圧接して記録用紙上に画像を二次転写する二次転写ロール４６を備えている。更に、定着器２９によってトナー画像が定着された記録用紙を本体１の機外に排出する排出ロール４７、排出ロール４７によって排出された記録紙を積載する排出トレイ４８を有する。また、定着器２９によって定着された記録用紙を反転させて両面記録を可能とする両面用搬送ユニット４９を備えている。

次に、画像プロセス系１０における画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋについて詳述する。
図３は、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの構成を説明するための図であり、ここでは、イエロー（Ｙ）の画像形成ユニット１１Ｙとマゼンタ（Ｍ）の画像形成ユニット１１Ｍとが示されている。他の画像形成ユニット１１Ｃ，１１Ｋもほぼ同様に構成されている。

画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは、トナー像を保持させる像保持体としての感光体ドラム１２、帯電ロール１３ａを用いて感光体ドラム１２を帯電させる帯電器１３、帯電器１３によって帯電され、走査光学系３０からのレーザ光（ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋ）によって感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像ロール１４ａによって現像する現像器１４、中間転写ベルト２１を挟んで感光体ドラム１２に対向して設けられ、感光体ドラム１２上に現像されたトナー像を中間転写ベルト２１上に転写する一次転写ロール１５、転写後に感光体ドラム１２上に残った残留トナーを除去するクリーニング装置１６を備えている。これらのうち、帯電ロール１３ａとして上述した本発明の帯電部材が用いられる。

感光体ドラム１２は、円筒状の導電性の基体と、この基体の外周面に形成された感光層等を含む塗膜とを有する。該塗膜は、円筒状基体上に、必要に応じて下引き層、電荷発生物質を含む電荷発生層と電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを含む感光層、さらに必要に応じて保護層がこの順序で形成される。電荷発生層と電荷輸送層の積層順序は逆であってもよい。感光体ドラム１２は、電荷発生物質と電荷輸送物質とを別個の層（電荷発生層、電荷輸送層）に含有させて積層した積層型感光体であってもよいし、電荷発生物質と電荷輸送物質との双方を同一の層に含む単層型感光体であってもよく、好ましくは積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。

感光体ドラム１２の最表面となる層（表面層）には，オイル成分が添加されていてもよい。表面層にオイル成分の添加された像保持体と本発明の帯電部材とを組み合わせて用いることにより、帯電部材表面のクリーニング性を向上することができる。このような構成とすることにより帯電部材表面のクリーニング性が向上する理由は不明であるが，表面層のオイル成分が帯電部材のクラック部に含浸し，トナー成分などの固着を防止しているものと推定される。

オイル成分としては、上述した本発明の帯電部材と組み合わせることにより帯電部材表面のクリーニング性をさらに向上させることができるシリコーン系オイルが好ましい。シリコーン系オイルの具体例としては、例えば、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、フェニルメチルシロキサン等のシリコーンオイル、アミノ変性ポリシロキサン、エポキシ変性ポリシロキサン、カルボキシル変性ポリシロキサン、カルビノール変性ポリシロキサン、メタクリル変性ポリシロキサン、メルカプト変性ポリシロキサン、フェノール変性ポリシロキサン等の反応性シリコーンオイル等を挙げることができる。これらは、表面層形成用塗布液に予め添加してもよいし、感光体を作製後、減圧、或いは加圧下等で含浸処理してもよい。
ここで、本発明における表面層とは、感光体ドラム１２の最表面となる層を構成する層を意味し、具体的には、保護層が形成されている場合には該保護層が表面層を意味し、表面層が形成されておらず感光層が最表面となっている場合には該感光層が表面層を意味する。

尚、本実施形態では、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２、帯電器１３、およびクリーニング装置１６を一体化し、プロセスカートリッジとすることで、画像形成装置の本体１からこのプロセスカートリッジだけを取り外し、また、プロセスカートリッジだけを本体１に対して取り付け可能に構成されている。

本発明のプロセスカートリッジは、本発明の帯電部材を少なくとも備えていればその構成に特に限定はない。本発明のプロセスカートリッジは、表面層にオイル成分を含む像保持体（感光体）をさらに備えていてもよい。本発明のプロセスカートリッジをこのような構成とすることにより、帯電部材と像保持体との組み合わせの取り扱いが容易になる。像保持体の表面層に含まれるオイル成分の具体例や該オイル成分の表面層への添加方法等については上述のとおりである。

次に、図２に示す画像形成装置の動作について説明する。図示しない原稿読み取り装置によって読み取られた原稿の色材反射光像や、図示しないパーソナルコンピュータ等にて形成された色材画像データは、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各８ビットの反射率データとして画像処理装置５０に入力される。画像処理装置５０では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の色材階調データに変換され、走査光学系３０に出力される。

走査光学系３０では、入力された色材階調データに応じて、半導体レーザ（図示せず）から出射されたレーザ光（ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋ）を、ｆ−θレンズ（図示せず）を介してポリゴンミラー３１に出射している。ポリゴンミラー３１では、入射されたレーザ光を各色の階調データに応じて変調し、偏向走査して、図示しない結像レンズおよび複数枚のミラーを介して画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２に照射している。画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２では、帯電された表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋにて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト２１上に多重転写される。このとき、黒色のトナー像を形成する黒の画像形成ユニット１１Ｋは、中間転写ベルト２１の移動方向の最下流側に設けられ、黒色のトナー像は、中間転写ベルト２１に対して最後に一次転写される。

一方、シート搬送系４０では、画像形成のタイミングに合わせてロール４２が回転し、給紙装置４１から所定サイズの記録用紙が供給される。フィードロール４３により１枚ずつ分離された記録用紙は、搬送路４４を経てレジストロール４５に搬送され、一旦、停止される。その後、トナー像が形成された中間転写ベルト２１の移動タイミングに合わせてレジストロール４５が回転し、記録用紙は、バックアップロール２４および二次転写ロール４６によって形成される二次転写位置に搬送される。二次転写位置にて下方から上方に向けて搬送される記録用紙には、圧接力および所定の電界を用いて、４色が多重されているトナー像が副走査方向に順次、転写される。そして、各色のトナー像が転写された記録用紙は、定着器２９によって熱および圧力で定着処理を受けた後、排出ロール４７によって本体１の上部に設けられた排出トレイ４８に排出される。尚、排出トレイ４８にそのまま排出せずに、図示しない切り替えゲートによって搬送方向を切り替え、定着器２９によって定着された記録用紙を両面用搬送ユニット４９によって反転させることもできる。この反転された記録用紙をレジストロール４５に搬送した後、前述と同様な流れによって、印刷されていない他の面について画像を形成することで、記録用紙の両面に画像を形成することが可能となる。

次に、帯電器１３について詳細に説明する。
図４は、帯電器１３を示した図であり、図５は帯電器１３から帯電ロール１３ａを取り外したハウジング５１を示した図である。この帯電器１３は、感光体ドラム１２（図２参照）の表面に接触してこの感光体ドラム１２の表面を所定の電位に帯電する帯電ロール１３ａと、この帯電ロール１３ａを収容するハウジング５１とを備えている。

本実施形態に係る帯電ロール１３ａは、芯材である金属製のシャフト１３ｂと、シャフト１３ｂの外周に形成されシャフト１３ｂ側からスチレンゴムを含む弾性層とカーボンが分散された共重合ナイロンで形成された最表層との二層構造からなる積層体と、で構成される。帯電ロール１３ａの中央部の外径は端部の外径よりも大きくなるようにされている。これにより、帯電ロール１３ａの軸方向における感光体ドラム１２への接触圧を均一にすることができる。帯電ロール１３ａの中央部の外径と端部の外径との差は、通常、１０μｍから１２０μｍとされる。
本実施の形態において、帯電ロール１３ａは例えば外径φ１４ｍｍとされる。なお、表面層にはフッ素やナイロンを分散させることもある。また、そのタイプＣ硬さ（アスカＣ硬度）はＨｓＣ７０以下、表面粗さＲｚは９μｍ以下、静止摩擦係数は０．２以下、静電容量１５００ｐＦ以上３０００ｐＦ以下である。

また、ハウジング５１は、帯電ロール１３ａの一側面を覆う側壁部５２、この側壁部５２の長手方向両端部に一体的に設けられ帯電ロール１３ａのシャフト１３ｂを回転自在に支持する軸受け部５３、帯電ロール１３ａの下端面を覆う底壁部５４を有している。なお、軸受け５３には、帯電ロール１３ａのシャフト１３ｂを回転自在に支持する軸受け５５が、感光体ドラム１２（図２参照）と接離する方向に移動自在に取り付けられている。また、軸受け５５は、軸受け部５３に取り付けられたコイルスプリング５６によって感光体ドラム１２と接近する方向に付勢されている。このコイルスプリング５６を介して帯電ロール１３ａに対し所定のバイアス電圧が印加されるようになっている。本実施の形態では、帯電ロール１３ａを回転駆動する駆動機構は特に設けられておらず、帯電ロール１３ａが接触する感光体ドラム１２（図２参照）の回転に伴って従動回転するようになっている。

底壁部５４には帯電ロール１３ａを清掃するクリーニング部材５９が両面テープ等により固着されている。クリーニング部材５９は、例えば、ウレタン、シリコーン、クロロプレンなどからなる発泡ゴム、およびスチレン・ブタジエン・ブロック共重合体（ＳＢＳ）、水素添加スチレン・ブタジエン・ブロック共重合体などからなる発泡熱可塑性エラストマからなる群から選択される材質が好ましい。また、クリーニング部材は、単層でも、上記構造を組み合わせた多層構造でもよく、あるいはインテグラルスキンフォームでもよい。この中で、耐摩耗性および非汚染性等の点から、特に発泡ポリウレタンを用いるのが好ましい。
また、独立気泡タイプの発泡体のセル径は１０μｍ以上１０００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０μｍ以上５００μｍ以下である。セル径が１０００μｍより大きくなると、残留トナーなどがセル内に侵入して目詰まりを生じ易くなることがある。

なお、本実施の形態ではタンデム型の画像形成装置の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、単一の画像形成ユニットで順次多色を形成する４サイクル式の画像形成装置や、モノクロ式の画像形成装置に本発明を適用することもできる。

以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
（帯電ロールの作製）
−弾性層の形成−
下記混合物をオープンロールで混練りし、ＳＵＳ４１６からなる直径８ｍｍのシャフト表面に、厚さ３ｍｍとなるように円筒状に被覆し、内径１４．０ｍｍの円筒型の金型に入れ、１７０℃で３０分間加硫させ、金型から取り出した後、研磨し円筒状の導電性弾性層Ａを得た。

ゴム材 ・・・・１００質量部
（エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム）Ｇｅｃｈｒｏｎ３１０６：日本ゼオン社製）
・導電剤（カーボンブラック アサヒサーマル：旭カーボン社製）
・・・・・２５質量部
・導電剤（ケッチェンブラックＥＣ：ライオン社製） ・・・８質量部
・イオン導電剤（過塩素酸リチウム） ・・・・１質量部
・加硫剤（硫黄）２００メッシュ：鶴見化学工業社製 ・・・・・・１質量部
・加硫促進剤（ノクセラーＤＭ：大内新興化学工業社製） ・・・２．０質量部
・加硫促進剤（ノクセラーＴＴ：大内新興化学工業社製） ・・０．５質量部

−表面層の形成−
下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Ａを、前記導電性弾性層Ａの表面に浸漬塗布した後、１９０℃で６０分間焼成し、厚さ９μｍの表面層を形成し、クラックを有する帯電ロール１を得た。

・高分子材料 ・・・・１００質量部
（共重合ナイロン）アラミンＣＭ８０００：東レ社製
・導電剤 ・・・・・３０質量部
（アンチモンドープ酸化スズ）ＳＮ−１００Ｐ：石原産業社製
・溶剤（メタノール） ・・・１０００質量部

（クラックの有無及び閉じた領域の面積の評価）
帯電ロール１における最表層（表面層）表面のクラックの有無を光学顕微鏡により確認したところ、帯電ロール１の最表層表面にはクラックが存在した。また、三谷商事（株）社製のＷｉｎＲｏｏｆを用いてクラックで囲まれて閉じた領域の平均面積を求めた。得られた結果を表１に示す。

（帯電ロール汚れ及び画質の評価）
帯電ロール１を用いて、帯電ロール汚れ及び画質を評価した。
帯電ロール汚れおよび画質の評価には、図２に示したタンデム式カラー画像形成装置（富士ゼロックス社製ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ ａ４５０改造機）を用いた。なお、この画像形成装置に用いられる像保持体の表面層には、オイル成分は含まれていない。この画像形成装置に帯電ロール１を装着し、テストチャートの３５０００枚連続印字を行った。このとき初期と連続印字後の帯電ロール汚れ状態を，目視により下記基準に基づき評価した。また，初期と連続印字後の画質を目視により観察することにより，帯電ロールの汚れに起因した色筋，および帯電ロールの形状に起因した濃度ムラ等の画質欠陥の有無を下記基準に基づき評価した。結果を表１に示す。

（帯電ロール汚れの評価基準）
○ ：汚れ量も少なく，画質欠陥は発生しない。
△ ：汚れるが，画質欠陥としては観察されない。
× ：汚れが画質欠陥となる。

（画質の評価基準）
○ ：画質欠陥なし
× ：帯電部材の汚れに対応した画質欠陥が発生

［実施例２］
上記分散液Ａの代わりに下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Ｂを用いた以外は，実施例１と同様にして帯電ロール２を作製し、実施例１と同様にして評価した。得られた結果を表１に示す。
・高分子材料 ・・・・１００質量部
（共重合ナイロン）アラミンＣＭ８０００：東レ社製
・導電剤 ・・・・・３０質量部
（アンチモンドープ酸化スズ）ＳＮ−１００Ｐ：石原産業社製
・溶剤（メタノール） ・・・・７００質量部

［実施例３］
上記分散液Ａの代わりに下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Ｃを用いた以外は，実施例１と同様にして帯電ロール３を作製し、実施例１と同様にして評価した。得られた結果を表１に示す。
・高分子材料 ・・・・１００質量部
（共重合ナイロン）アラミンＣＭ８０００：東レ社製
・導電剤 ・・・・・３０質量部
（アンチモンドープ酸化スズ）ＳＮ−１００Ｐ：石原産業社製
・溶剤（メタノール） ・・・１１５０質量部

［実施例４］
表面層を浸漬塗布した後、１４０℃で６０分間焼成した以外は実施例１と同様に帯電ロールを作製した。この帯電ロールを，１００ｒｐｍで回転する電子写真感光体に単位面積当たりの荷重３０ｇ／ｍｍ^２で接触させるとともに，１ｍＡの定電流が流れるように直流電圧を２時間印加した。以上により，クラックを形成させた帯電ロール４を得た。得られた帯電ロール４を実施例１と同様にして評価した。得られた結果を表１に示す。

［比較例１］
表面層を浸漬塗布した後、１４０℃で６０分間焼成した以外は実施例１と同様にして帯電ロール５を作製し、実施例１と同様にして評価した。得られた結果を表１に示す。

［比較例２］
上記分散液Ａの代わりに下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Ｄを用いた以外は，実施例１と同様にして帯電ロール６を作製し、実施例１と同様にして評価した。得られた結果を表１に示す。
・高分子材料 ・・・・１００質量部
（共重合ナイロン）アラミンＣＭ８０００：東レ社製
・導電剤 ・・・・・３０質量部
（アンチモンドープ酸化スズ）ＳＮ−１００Ｐ：石原産業社製
・溶剤（メタノール） ・・・・５５０質量部

表１から、実施例では，帯電ロール汚れが発生し難く，濃度ムラ等の画質欠陥も発生しないことが分かる。

［実施例５］
（電子写真感光体の作製）
アルミニウム製円筒状基体（直径３０ｍｍ、長さ３３４ｍｍ、厚さ１ｍｍ）の表面に下引き層、電荷発生層、電荷輸送層及び表面層（保護層）をこの順に形成して像保持体（感光体）を形成した。
−下引き層−
下引き層は、以下のようにして調製した下引き層用塗布液を浸漬塗布法により基体表面に塗布し、１８０℃で６０分乾燥して形成した。下引き層の厚みは２０μｍであった。
下引き層用塗液は，ポリビニルブチラール樹脂（エスレックＢＭ−Ｓ、積水化学社製）１５質量部および硬化剤（ＢＬ３４７５、住友バイエルウレタン）２０質量部を２-ブタノン８０質量部に溶解して、酸化亜鉛粉末（ＳＭＺ−０１７Ｎ１０、テイカ社製）９０質量部、および１−ヒドロキシアントラキノン３質量部と混合攪拌し、ダイノミル分散機（シンマルエンタープライゼス社製）を用いて２０時間分散処理し，溶液の全固形分に対して５％体積割合となるように、シリコン微粒子（Ｒ９３５：平均粒径５．０μｍ、東レ・ファインケミカル）を添加することで調製した。
−電荷発生層−
電荷発生層は、以下のようにして調製した電荷発生層用塗布液を浸漬塗布法により下引き層上に塗布し、１５０℃で１０分乾燥して形成した。電荷発生層の厚みは０．２μｍであった。
電荷発生層用塗布液は、Ｘ線回折スペクトルにおけるブラッグ角（２θ±０．２°）が、７．４°、１６．６°、２５．５°、２８．３°に強い回折ピークを持つクロロガリウムフタロシアニンの２質量部をポリビニルブチラール（エスレックＢＭ−Ｓ、積水化学）１質量部、および酢酸n-ブチル９０質量部と混合し、ガラスビーズとともにペイントシェーカーで１時間処理して分散することで調製した。
−電荷輸送層−
電荷輸送層は、以下のようにして調製した電荷輸送層用塗布液を浸漬塗布法により電荷発生層上に塗布し、１４０℃で５０分乾燥して形成した。電荷輸送層の厚みは３０μｍであった。
電荷輸送層用塗布液は、下記式（Ａ−１）で示されるベンジジン化合物２質量部と、下記式（Ｂ−１）で示される構造単位を有する高分子化合物（粘度平均分子量３９，０００）３質量部とをＴＨＦ（テトラヒドロフラン）２０質量部に溶解させることで調製した。

−表面層−
表面層は、フェノール系樹脂（ＰＬ４８５２、群栄化学社）１質量部と下記構造の電荷輸送物質（Ｃ−１）１質量部とをブタノールの２０質量部に溶解させた後、シリコ−ン系オイル（ＫＦ−３５１Ａ，信越化学工業製）を１質量％となるように添加して調製した表面層用塗布液を浸漬塗布法にて電荷輸送層上に塗布し、１５０℃４０分間乾燥して電荷輸送層上に厚さ３μｍで形成した。

図２に示したタンデム式カラー画像形成装置（富士ゼロックス社製ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ ａ４５０改造機）の像保持体を上述のようにして製造した像保持体に変更した以外は実施例１と同様にして帯電ロール汚れ及び画質の評価を行ったところ、帯電ロール汚れ及び画質欠陥共に○であった。
また、テストチャートの６０，０００枚連続印字を行った後の帯電ロール汚れ及び画質欠陥の評価は共に○であった。一方、実施例１においてテストチャートの６０，０００枚連続印字を行った後の帯電ロール汚れ及び画質欠陥の評価は各々×及び×であった。
この結果から、像保持体の表面層にオイル成分を含ませることにより、より長期間にわたって帯電ロール汚れの発生及び濃度ムラ等の画質欠陥の発生を抑制することができることがわかる。

クラックを有する最表層表面の電子顕微鏡写真である。 画像形成装置の全体構成を示した図である。 画像形成ユニットの構成を説明するための図である。 帯電器を示した斜視図である。 帯電器のハウジングを示した斜視図である。

符号の説明

１ 本体
１０ 画像プロセス系
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ 画像形成ユニット
１２ 感光体ドラム
１３ 帯電器
１３ａ 帯電ロール
１４ 現像器
１５ 一次転写ロール
１６ クリーニング装置
２０ 転写ユニット
２１ 中間転写ベルト
４０ シート搬送系
５０ 画像処理装置（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）
５１ ハウジング
５４ 底壁部
５９ クリーニング部材

Claims (11)

1. 芯材と前記芯材の外周に形成された少なくとも二層構造の積層体とを有し、像保持体に接触して前記像保持体表面を帯電する帯電部材であって、
   前記積層体のうちの最表層の表面にクラックを有する帯電部材。
2. 前記最表層の表面に、前記クラックで囲まれて閉じた領域が複数存在する網目構造が形成されている請求項１に記載の帯電部材。
3. 前記閉じた領域の平均面積が、０．０１ｍｍ^２以上１ｍｍ^２以下である請求項２に記載の帯電部材。
4. 前記最表層が、共重合ナイロンを含有する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の帯電部材。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電部材を少なくとも備える画像形成装置。
6. 像保持体と、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電部材を含み、前記像保持体表面を帯電する帯電手段と、
   帯電した前記像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
   現像剤を用いて前記像保持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する画像形成手段と、
   前記像保持体表面に形成されたトナー画像を被転写体表面に転写する転写手段と、
   転写後の前記像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と、を備える請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記像保持体の表面層が、オイル成分を含む請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記オイル成分が、シリコーン系オイルである請求項７に記載の画像形成装置。
9. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電部材を少なくとも備え、画像形成装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジ。
10. 表面層にオイル成分を含む像保持体をさらに備える請求項９に記載のプロセスカートリッジ。
11. 前記オイル成分が、シリコーン系オイルである請求項１０に記載のプロセスカートリッジ。