JP2010231007A - 帯電ロール並びにこれを用いた交換部品及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性の粒子を含有させた表面層を有する帯電ロールに、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電用電圧を印加して帯電を行う場合、その交流電圧のピーク間電圧を下げることができる帯電ロール等を提供する。
【解決手段】帯電ロール（３）は、導電性の第１の粒子（３６）と、平均粒径が前記第１の粒子よりも大きくかつ導電率が３．００×１０^-7（Ｓ／ｍ）以上である第２の粒子（３７）とが含有されている表面層（３３）を有するものである。また、導電性の第１の粒子（３６）と、平均粒径が前記第１の粒子よりも大きくかつ比誘電率が３以上である第２の粒子（３７）とが含有されている表面層（３３）を有するものである。
【選択図】図３

Description

この発明は、帯電ロール並びにこれを用いた交換部品及び画像形成装置に関するものである。

電子写真方式等の記録方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、感光体等の像保持体の表面（像保持面）を帯電させる帯電装置として、像保持体の表面にロール形態の帯電部材（帯電ロール）を接触させるとともに、その帯電ロールに帯電用電圧を印加する接触帯電式の帯電装置が使用されることがある。

帯電ロールとしては、回転軸に少なくとも弾性層と表面層を形成した構造のものがあり、近年では表面層に粒子を含有させるものも登場している。また、帯電用電圧としては、直流電圧のみを適用するものもあるが、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を適用するものが増えている。

従来、表面層に粒子を含有させる帯電ロールとしては、最外層である保護層（表面層）に５〜３０μｍの平均粒径を有する粒子を分散・含有せしめ、その保護層の外周面の表面粗さ：Ｒｚが７〜４０μｍである帯電ロールが知られている（特許文献）。この帯電ロールは、印加される交流電圧の周波数にかかわらず、しかも装着される画像形成装置の画像形成性能を損ねることなく、帯電音の発生を有利に防止・抑制する効果があるとされている。

また、ロール部材の外周面に、微粒子を含有して表面粗さを持たせた帯電ロールが知られている（特許文献２）。微粒子としては、体積平均粒径が、その微粒子を含有する層の平均膜厚の１〜５０％であるものなどが使用される。また、表面粗さについては、十点平均表面粗さＲｚで３〜１２μｍとしている。この帯電ロールは、異物の付着による汚れが生じにくくなる効果があるとされている。

さらに、導電性基体上の抵抗層が、導電性材料と非導電性粒子を含有し、その非導電性粒子を導電性基体に近い内面側近傍に比べて表面側近傍に多く含有する帯電部材（帯電ロール）が知られている（特許文献３）。表面粗さＲｚについては、３μｍ以上１５μｍ以下としている。過放電等の過剰な電流が流れることによる弊害がなく、温度湿度の変化に対しても安定した帯電均一性と耐リーク性を持つ効果があるとされている。

特開平９−２５８５２３号公報 特開２００８−８３４０４号公報 特開２００５−３００６６７号公報

この発明は、導電性の粒子を含有させた表面層を有する帯電ロールに、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電用電圧を印加して帯電を行う場合、その交流電圧のピーク間電圧を下げることができる帯電ロール及びこれを用いた交換部品及び画像形成装置を提供するものである。

この発明（Ａ１）の帯電ロールは、導電性の第１の粒子と、平均粒径が前記第１の粒子よりも大きくかつ導電率が３．００×１０^-7（Ｓ／ｍ）以上である第２の粒子とが含有されている表面層を有するものである。

この発明（Ａ２）の帯電ロールは、導電性の第１の粒子と、平均粒径が前記第１の粒子よりも大きくかつ比誘電率が３以上である第２の粒子とが含有されている表面層を有するものである。

この発明（Ａ３）の帯電ロールは、上記発明Ａ１又はＡ２の帯電ロールにおいて、前記表面層が合成樹脂を用いて形成される層であり、前記第２の粒子が空間部を有する形状の粒子であってその空間部内に前記合成樹脂が存在しているものである。

また、この発明（Ｂ）の交換部品は、帯電ロールが装備されているとともに、画像形成装置に着脱自在に装着される交換部品であり、前記帯電ロールが、上記発明Ａ１乃至Ａ４のいずれかに記載の帯電ロールであるものである。

さらに、この発明（Ｃ）の交換部品は、上記発明Ａ１乃至Ａ４のいずれかに記載の帯電ロールを有するものである。

上記発明Ａ１の帯電ロールによれば、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電用電圧を印加して帯電を行う場合に、その交流電圧のピーク間電圧を下げることができる。

上記発明Ａ２の帯電ロールによれば、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電用電圧を印加して帯電を行う場合に、その交流電圧のピーク間電圧を下げることができる。

上記発明Ａ３及びＡ４の帯電ロールでは、第２の粒子の脱落による帯電性能の変動が生じるおそれがない。

上記発明Ｂの交換部品によれば、画像形成装置に装着して直流電圧に交流電圧を重畳した帯電用電圧を印加して帯電を行う場合に、その交流電圧のピーク間電圧を下げることができる。

上記発明Ｃの画像形成装置によれば、帯電ロールによる帯電対象の被帯電物の表面が交流電圧のピーク間電圧に基づく放電により荒れるおそれが軽減される。

実施の形態に係る画像形成装置（交換部品を含む）の概要を示す説明図である。 図１の画像形成装置に使用される帯電ロールを示す概略断面図である。 図２の帯電ロールにおける表面層を模式的に示す断面説明図である。 第２微粒子の導電率に対する帯電ロールにおける凸部電圧Ｖｇ及び帯電用電圧の交流ピーク間電圧Ｖｐｐとの関係について調べた試験の結果を示す図表である。 図４の結果のうち凸部電圧Ｖｇの結果部分を示すグラフ図である。 図４の結果のうち交流ピーク間電圧Ｖｐｐの結果部分を示すグラフ図である。 凸部電圧Ｖｇについて示す説明図である。 誘電率の上限値について調べた試験の結果を示す図表である。 図８の結果のうち凸部電圧Ｖｇの結果部分を示すグラフ図である。 図８の結果のうち交流ピーク間電圧Ｖｐｐの結果部分を示すグラフ図である。 第２微粒子の比誘電率に対する帯電ロールにおける凸部電圧Ｖｇ及び帯電用電圧の交流ピーク間電圧Ｖｐｐとの関係について調べた試験の結果を示す図表である。 図１１の結果のうち凸部電圧Ｖｇの結果部分を示すグラフ図である。 図１１の結果のうち交流ピーク間電圧Ｖｐｐの結果部分を示すグラフ図である。

以下、この発明を実施するための形態（以下、単に「実施の形態」という）について図面を参照しながら説明する。

この実施の形態に係る画像形成装置１は、図１に示すように、画像情報に基づくトナー像を形成した後に用紙等の記録媒体９に転写する作像装置１０、作像装置１０でトナー像が転写された記録媒体９を通過させてトナー像の定着を行う定着装置２０等を有するものである。この作像装置１０、定着装置２０等は、図示しない筐体の内部に設置されている。図１中において矢付き一点鎖線は、記録媒体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することができるものである。具体的には、矢印で示す方向に回転駆動する感光体ドラム１２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）を所要の極性及び電位に帯電させる帯電ロール３を有する帯電装置１３と、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（矢付き点線）を照射して電位差のある静電潜像を形成する露光装置１４と、その潜像に所要の色の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と、そのトナー像を図示しない給紙装置から供給される記録媒体９に転写する転写装置１６と、転写後の感光ドラム１２の表面に残留するトナー等を除去して清掃する清掃装置１７が主に配置されている。

このうち、感光体ドラム１２は、接地された円筒状の基材に有機感光材料等で構成される光導電層（感光層）が形成されたものである。帯電装置１３は、感光体ドラム１２の表面に接触して回転するように配置される帯電ロール３に対し、図示しない電源部から帯電用電圧を印加して帯電を行う接触帯電方式の帯電装置である。この帯電装置１３では、帯電ロール３の表面を清掃する清掃装置１８が設置されている。

露光装置１４は、ＬＥＤ記録ヘッドやレーザ光走査型装置等の機器で構成されるものである。また、露光装置１４には、画像形成装置１に接続又は装備される原稿読取装置、記憶情報読取装置、パーソナルコンピュータ等の機器から入力される画像情報を図示しない画像処理装置で所要の処理をした後、その処理で得られる画像信号が入力される。現像装置１５は、所定の色に着色されたトナーを回転する現像ロール１５ａに保持し、感光体ドラム１２と対向する現像領域に搬送して現像を行うものである。現像ロール１５ａには、図示しない電源部から現像用電圧が印加される。

転写装置１６は、例えば、感光体ドラム１２に接触して回転するように配置される転写ロール１６ａに対し、図示しない電源部から所要の転写用電圧を印加して転写を行う接触転写方式の装置である。清掃装置１７は、感光体ドラム１２の表面に接触するように接地される弾性ブレード等の清掃部材を配置したものである。

また、作像装置１０では、図１に二点鎖線で示すように感光体ドラム１２、帯電ロール３及び清掃装置１７が交換部品２としてユニット化されており、画像形成装置の筐体の装着部に対して着脱自在に装着されるように構成されている。また、感光ドラム１２としてはマイナス極性に帯電させるものを使用し、現像装置１５としてはマイナス極性に帯電させたトナーを適用するものを使用している。さらに、帯電用電圧としては、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。

定着装置２０は、筐体２１の内部に、矢印で示す方向に回転駆動するとともに所定の温度に加熱されるロール形態、ベルト形態等の加熱回転体２２と、この加熱回転体２２の軸方向にほぼ沿うように圧接されて従動回転するロール形態、ベルト形態等の加圧回転体２３とを設置したものである。この定着装置２０では、その両回転体２２，２３が圧接する圧接部に、未定着のトナー像が転写された記録媒体９を導入して通過させることにより、その未定着のトナー像を記録媒体９に定着させるようになっている。

この画像形成装置１による基本的な画像の形成は、次にようにして行われる。

まず、画像形成装置１が画像形成（プリント）動作の開始指令を受けると、作像装置１０において感光ドラム１２が回転し始めるとともにその表面が帯電装置１３の帯電ロール３によりマイナス極性の所定の電位に帯電された後、その帯電した感光ドラム１２に露光装置１４から画像信号に基づく露光が行われて静電潜像が形成される。

続いて、その潜像が現像装置１５により供給されるマイナス極性に帯電されたトナーにより現像されてトナー像とされる。しかる後、そのトナー像が転写装置１６と対向する転写部において所定のタイミングで搬送される記録媒体９に対して静電的に転写される。この転写後の感光ドラム１２は、その表面に残留付着するトナー、紙粉等が清掃装置１７によって除去されて清掃される。

トナー像が転写された記録媒体９は、定着装置２０に導入されるように搬送され、その定着装置２０における加熱回転体２２と加圧回転体２３の間の圧接部を通過する際に加熱及び加圧されることでトナー像が記録媒体９に熱定着される。その後、この定着後の用紙９は、定着装置２０から排出された後、図示しない排紙部に搬送されて積載収容される。これにより、記録媒体１枚に対する基本的なプリント動作が終了する。また、複数枚のプリント指示がある場合には、上記した一連の動作がその要求された枚数分だけ同様に繰り返されることになる。そして、交換部品２における感光体ドラム１２、帯電ロール３及び清掃装置１７のいずれかが交換を要するときには、その交換部品２が画像形成装置本体から取り外された後、例えば新しい交換部品２が装着されて取り替えられる。

次に、帯電装置１３における帯電ロール３の詳細について説明する。

帯電ロール３は、図２に示すように、導電性を有する回転軸３１の周囲に、少なくとも弾性層３２と表面層３３をこの順に形成した構造からなるものである。表面層３３が最も外側に位置する層になっている。

弾性層３２は、合成樹脂材料又はゴム材料に導電性粒子または半導電性粒子を分散させたものである。弾性層３２は、１．５〜５．０ｍｍの平均層厚で形成される。

合成樹脂材料としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂などが用いられる。ゴム材料としては、エチレン−プロピレンゴム，ポリブタジエン，天然ゴム，ポリイソブチレン，クロロプレンゴム，シリコーンゴム，ウレタンゴム，エピクロルヒドリンゴム，フロロシリコーンゴム，エチレンオキシドゴム等や，それらを発泡させた発泡材料が用いられる。導電性粒子または半導電性粒子としては、カーボンブラック、亜鉛等の金属や、金属酸化物や、第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物、過塩素酸リチウム等のイオン導電剤等が用いられる。

表面層３３は、図３に示すように、バインダー（結着）樹脂３５に２種類に分類される第１微粒子３６及び第２微粒子３７を含有させて形成される最外層である。この表面層３３は、４〜２０μｍの平均膜厚で形成される。

バインダー樹脂３５としては、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、共重合ナイロンが好ましく用いられる。共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロンのうちのいずれか１種または複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、６ナイロン、６６ナイロン等が挙げられる。

第１微粒子３６は、導電性の微粒子であり、体積平均粒径が２０〜１００ｎｍからなるものである。例えば、カーボンブラック粒子を電子顕微鏡で観察して求めた算術平均粒径では５５ｎｍとなる。ここで、導電性とは、導電率が１×１０^-5（Ｓ／ｍ）以上のものである。体積平均粒径は、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用いて測定した値であり、この場合、微粒子の粒径レベルにより、最適なアパーチャーを用いて測定した。

この第１微粒子３６としては、カーボンブラックをはじめ、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、ＺｎＯ−Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂−Ｓｂ₂Ｏ₃，Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂，ＺｎＯ−ＴｉＯ₂，ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃，ＦｅＯ−ＴｉＯ₂，ＴｉＯ₂，ＳｎＯ₂，Ｓｂ₂Ｏ₃，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，ＭｇＯ等の金属酸化物や、第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物等を用いることができ、これらの材料を単独あるいは２種以上混合して用いてもよい。更に必要に応じて、タルク、アルミナ、シリカ等の無機充填材、フッ素樹脂やシリコーンゴムの微粉等、有機充填材の１種または２種以上を混合してもよい。

第２微粒子３７は、体積平均粒径が第１微粒子３６よりも大きい微粒子であり、しかも、導電率が３．００×１０^-7（Ｓ／ｍ）以上、好ましくは１×１０^-6（Ｓ／ｍ）以上の微粒子である。第２微粒子３７の体積平均粒径は、第１微粒子３６の体積平均粒径の８０〜１５００倍となる範囲のものであり、その下限値を下回る場合には帯電効率が上がらない、耐汚染性が悪化する等の不具合がある。

導電率は、例えば、粉体抵抗測定システム（三菱化学アナリテック社製：ＭＣＰ−ＰＤ５１型）を用いて測定されるものである。第２微粒子３７の導電率が３．００×１０^-7（Ｓ／ｍ）より小さい場合には、表面層３３が電位の上昇しにくいものとなってしまい、そのため帯電用電圧における交流電圧のピーク間電圧を大きくしなければならず、その電源部の容量も大容量化しなければならなくなる等の不具合がある。導電率の上限値については、例えば、後述するように帯電時に不要なリーク現象が発生しない物性を付与できるときの値から設定することができる。

第２微粒子３７を上記導電率の範囲に調整する方法としては、基本的にその導電率の範囲内にある微粒子の材料を選定すればよいが、例えば、その微粒子として後述するような多孔質のものを使用する場合に、その孔（空隙）に導電率の高い樹脂等の材料を含浸させることにより全体としての導電率を高める方法が挙げられる。

この第２微粒子３７としては、ナイロン１２粒子、ポリエチレン粒子（積水化成品工業社製：ＳＢＸ）、アクリル粒子（積水化成品工業社製：ＡＲＸ）、炭酸カルシウム粒子、多孔質炭酸カルシウム粒子、メラミン／シルカ複合粒子（日産化学社製、オプトビーズ）、粉砕シリカ、球形シリカ、球形シリコン粒子、フッ素粒子等が用いられる。

また、第２微粒子３７としては、その粒子の表面又は内部に空間部（空隙、空洞など）を有する形状のものが好ましく、具体的には多孔質の粒子、表面の凹凸の大きい粒子、中空状の粒子等が好ましい。空間部は、表面層３３を構成する上記バインダー樹脂３５又はその樹脂３５及び第１微粒子３６を、表面層３３の形成前に予め又は表面層の形成時に存在させることができる程度の大きさ又は形状の空間を有するものがよい。

このような空間部を有する形状の第２微粒子３７を使用した場合には、その空間部に表面層３３を構成するバインダー樹脂を表面層３３の形成前に予め又はその形成時に存在させることが可能となる。この結果、表面層３３の全体としての導電率が大きくなるように調整することが可能となったり、あるいは、表面層３３の形成時にバインダー樹脂との相溶性が良好となって層形成が容易となったり、あるいは、表面層３３の形成後にバインダー樹脂との結着や侵入により第２微粒子を表面層３３に強固に固定させて経時的にも表面層３３から脱落しにくいものとすることが可能になる。

弾性層３２及び表面層３３の形成は、各材料に微粒子等の混合物を混合して液状組成物（塗料など）とした後、その液状組成物を、例えば、ブレードコーティング法，マイヤーバーコーティング法，スプレーコーティング法，浸漬コーティング法，ビードコーティング法，エアーナイフコーティング法，カーテンコーティング法等のコーティング法で塗工することにより行うことができる。

表面層３３は、２種類の微粒子３６，３７を含有させており、特に体積平均粒径が大きい第２微粒子３７を含有させているため、表面層３３の表面粗さ（帯電ロール３の表面粗さにも相当する）を十点平均表面粗さ（Ｒｚ）で少なくとも８μｍ以上、好ましくは１２μｍ以上にすることができる。これにより、帯電ロール３（表面層３３）へのトナーやその外添剤等の異物を付着しにくいものにすることができ、耐汚染性を高めることができる。一方、表面層３３の十点平均表面粗さ（Ｒｚ）は、例えば均一な帯電性を確保する観点から、４０μｍ以下にすることが好ましい。

十点平均表面粗さ：Ｒｚについては、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に規定された表面粗さのことである。この十点平均表面粗さは、表面粗さ測定器等を用いて測定することができるが、本発明においては、２３℃・５５ＲＨ％の環境下において、接触式表面粗さ測定装置（サーフコム５７０Ａ、東京精密社製）を用いて測定した。

また、第２微粒子３７としては、体積平均粒径が第１微粒子３６よりも大きい微粒子であり、しかも、比誘電率が３以上の微粒子を用いることも可能である。比誘電率は、粒子固有の誘電率εの真空の誘電率ε₀との比（ε／ε₀）で表されるものである。

この比誘電率を有する第２微粒子３７としては、炭酸カルシウム粒子、多孔質炭酸カルシウム粒子、メラミン／シルカ複合粒子（日産化学社製、オプトビーズ）、粉砕シリカ、球形シリカ、球形シリコン粒子、フッ素粒子等のほか、中空形状の粒子に加工することにより比誘電率を調整したナイロン１２粒子、ポリエチレン粒子（積水化学社製：ＳＢＸ）、アクリル樹脂（積水化成品工業社製：ＡＲＸ）等が挙げられる。また、第２微粒子２７としては、粒子単体で比誘電率が３未満のものであっても、中空構造として内部に比誘電率の高い材料を含むようにして所要の高い比誘電率に調整することで適用することが可能である。このような比誘電率を有する粒子には、その一部が前記したような導電率が３．００×１０^-7（Ｓ／ｍ）以上の微粒子に該当するものもある。

また、この比誘電率を有する第２微粒子３７としては、前述した導電率を有する第２微粒子の形状について説明した場合と同様に、その粒子の表面又は内部に空間部（空隙）を有する形状のものが好ましい。

以下、表面層３３に含有させる第２微粒子の導電率に対する帯電ロール３における凸部電圧Ｖｇ及び帯電用電圧の交流ピーク間電圧Ｖｐｐとの関係について調べた試験の結果について説明する。

図４はその試験の全結果を示し、図５はその結果のうち凸部電圧の結果部分をグラフ化し、図６はその結果のうち交流ピーク間電圧Ｖｐｐの結果部分をグラフ化したものを示している。

試験対象の帯電ロール３としては、直径が８ｍｍのステンレス製の回転軸３１に、エピクロルヒドリンゴムにカーボンを混合してなる層厚が２ｍｍの弾性層３２を形成し、その弾性層３２の表面にアルコール可溶性ポリアミドに、体積平均粒径が５５ｎｍのカーボンからなる第１微粒子３６と体積平均粒径が１２μｍのナイロンからなる第２微粒子３７とを混合してなる平均膜厚が１０μｍの表面層３３を形成したものである。表面層３３の十点平均表面粗さ（Ｒｚ）は、１０．５μｍであった。

第２微粒子３７としては、導電率（Ｓ／ｍ）が図４に示す値のものを使用し、その各微粒子３７を用いて構成される帯電ロール３をそれぞれ作製した。図４等において例えば「７Ｅ−０９」との表示は「７×１０^-9」を示すものである。導電率については、測定装置（三菱化学アナリテック社製：粉体抵抗測定システム、ＭＣＰ−ＰＤ５１型）を用いて測定した。

図４に示す各導電率の第２微粒子としては、図４中の最上の導電率のものが炭酸カルシウムを使用した。また、同図中の２番目以降の第２微粒子としては、体積平均粒径が５μｍの多孔質ナイロン（ＡＲＫＥＭＡ製：２００１ＵＤＮａｔ１）に、表面層のバインダー樹脂材料（ポリアミド樹脂溶液。鉛市社製：ＦＲ−１０１）にカーボンの投入量を変更したものを含浸させて導電率を調製したものを使用した。

凸部電圧Ｖｇは、図７に示すように、試験対象の帯電ロール３に電源部４から−１４５０Ｖの直流電圧を印加したときにおける、感光体ドラム１２の表面と帯電ロール３の表面層３３における第２微粒子３７の存在による凸部３８の頂点との電位差（絶対値：電圧のマイナス極性）である。この凸部電圧Ｖｇについては、実測できないため、有限要素法による非定常計算により求めた結果を示している。ちなみに、凸部電圧Ｖｇは、その値が大きくなるほど放電しやすいことを示す。

また、上記計算は、各第２微粒の誘導率が「５」であると仮定する（図４の欄外参照）とともに、印加電圧の交流ピーク間電圧を１４５０Ｖとし、かつ感光体の表面電位を−７５０Ｖとして行った。また、計算では、膜厚が８μｍで１００μｍの幅が表面層の中央部に、直径２０μｍの円形の第２微粒子が表面層の底面から２μｍ浮いた状態で存在し、その粒子の周囲を覆う表面層部分の上部が直径２４μｍの円弧部分を有する形状で存在しているロール状態（寸法）をモデル化している。

交流ピーク間電圧Ｖｐｐについては、まず上記各導電率の第２微粒子３７をそれぞれ含有する表面層３３を有する各帯電ロール３を用い、その各帯電ロール３を回転する感光体ドラム１２の表面に接触させて従動回転させるとともに、帯電ロールに交流電圧の値を５００Ｖから徐々に上昇させながら印加しつつ、同時に感光体ドラムの表面電位を測定した。このとき、感光体ドラムの表面電位は、電圧値の上昇とともに徐々に上昇するものの、ある電圧値以上になると上昇しなくなりほぼ一定の電位を示す。そして、その変位点となる印加電圧の値をピーク間電圧Ｖｐｐ（これを肩ピーク電圧ともいう）として求めた。この測定では、膜厚が２９μｍの光導電層（電荷輸送層）が形成された直径３０ｍｍの感光体ドラムを使用し、それを１６５ｍｍ／秒の速度で回転させた。また、測定は温度が１０℃、湿度が１５％ＲＨの環境下で行った。

この試験に用いた各帯電ロール３の帯電開始電圧は、感光体ドラム１２の光導電層の膜厚分を考慮すると、パッシェンの法則により、５００Ｖ前後である。このため、各帯電ロール３のうち実用可能なものは、帯電時の放電が発生し得る凸部電圧Ｖｇが５００Ｖよりも大きい値を示すものになる。この観点から、導電率が３．００×１０^-7（Ｓ／ｍ）以上の値を示す第２微粒子３７を含有する表面層が形成された帯電ロール３が実用可能なものと見ることができる。

また、第２微粒子３７の導電率の上限値を知るために、図８に示す誘導率の微粒子３７を用いた帯電ロール３を用意するとともに、その各帯電ロール３における凸部電圧Ｖｇ及び帯電用電圧の交流ピーク間電圧Ｖｐｐとの関係について調べた試験の結果を図９及び図１０に示す。

この際、導電率が０．００２（Ｓ／ｍ）以上の第２微粒子３７を用いて作製した帯電ロール３では、ピーク間電圧Ｖｐｐを５００Ｖから徐々に上昇させた交流電圧を印加しながら感光体ドラムの表面電位を測定する際に、肩ピーク電圧の付近でリークが発生し、実用上問題があることが判明した。

この他、表面層３３に含有させる第２微粒子の比誘電率に対する帯電ロール３における凸部電圧Ｖｇ及び帯電用電圧の交流ピーク間電圧Ｖｐｐとの関係について調べた試験を行い、その結果を図１１に示した。また、その結果のうち凸部電圧の結果部分をグラフ化して図１２に示し、また、その結果のうち交流ピーク間電圧Ｖｐｐの結果部分をグラフ化して図１３に示した。

この試験は、第２微粒子３７として図１１に示す比誘電率のものを使用した以外は、上記した試験と同じ条件で行った。

このときの比誘電率の第２微粒子３７としては、図１１の最上の比誘電率のものから順に、炭酸カルシウム、メラミン粒子、酸化チタン、酸化タンタル、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ナイロン３３の各粒子を使用した。また、このときの凸部電圧Ｖｇの計算は、各第２微粒の導電率が「３．５１×１０^-7（Ｓ／ｍ）」であると仮定して行った（図１１の欄外参照）。

［他の実施の形態］
帯電ロール３は、弾性層３２及び表面層３３以外の層を形成したものであってもよい。この場合、表面層３３が最外（表）層とすることが好ましいが、その表面層の凹凸を消失させないものであれば、その表面層３３の外側に薄い（例えば平均膜厚が１０μｍ以下の）保護層を形成してもよい。

この他、前記した実施の形態では、画像形成装置（作像装置）として単色のトナー像を形成するタイプのプリンタを例示したが、複数色のトナーからなる構成されるカラーのトナー像（画像）を形成するタイプの画像形成装置を適用できることは言うまでもない。また、作像装置２としては、中間転写方式を適用するものであってもよい。被帯電物としての感光体は、ベルト形態のものであってもかまわない。感光体は、機能分離型の光導電性を構成する電荷輸送層の上に硬化膜（保護膜）を形成したものであってもよい。被帯電物は、感光体以外のものであってもよい。

交換部品２は、少なくとも帯電ロール３を装備するものであればよく、交換部品２として装備する部品は帯電ロール３以外の部品についてはその種類等について特に限定されない。

１ …画像形成装置
２ …交換部品
３ …帯電ロール
３３…表面層
３５…バインダー樹脂（合成樹脂）
３６…第１微粒子（第１の粒子）
３７…第２微粒子（第２の粒子）

Claims (6)

1. 導電性の第１の粒子と、平均粒径が前記第１の粒子よりも大きくかつ導電率が３．００×１０^-7（Ｓ／ｍ）以上である第２の粒子とが含有されている表面層を有することを特徴とする帯電ロール。
2. 導電性の第１の粒子と、平均粒径が前記第１の粒子よりも大きくかつ比誘電率が３以上である第２の粒子とが含有されている表面層を有することを特徴とする帯電ロール。
3. 前記表面層が合成樹脂を用いて形成される層であり、
   前記第２の粒子が空間部を有する形状の粒子であってその空間部内に前記合成樹脂が存在している請求項１に記載の帯電ロール。
4. 前記表面層が合成樹脂を用いて形成される層であり、
   前記第２の粒子が空間部を有する形状の粒子であってその空間部内に前記合成樹脂が存在している請求項２に記載の帯電ロール。
5. 帯電ロールが装備されているとともに、画像形成装置に着脱自在に装着される交換部品であり、
   前記帯電ロールが、請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電ロールであることを特徴とする交換部品。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電ロールを有することを特徴とする画像形成装置。

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