JP2015018127A - 画像形成装置及び、プロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 硬化処理部を有するクリーニング部材を用いた場合に、クリーニング不良が生じることを抑制する。
【解決手段】 帯電部材は、導電性支持体と、前記導電性支持体の周りに設けられた少なくとも１層の弾性層と、
前記感光体の表面に当接する前記弾性層の表面に形成された複数の突起部と、を有する。突起部は、所定の押圧力によって弾性変形しつつ、感光体と前記帯電部材の間に、放電可能なギャップを形成する。クリーニング部材は、弾性部と、前記弾性部を硬化処理して形成された、前記感光体と当接する硬化処理部を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置、及び、プロセスカートリッジに関するものである。

複写機やレーザービームプリンタなどの電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置）は、画像データに対応した光を一様に帯電させた電子写真感光体に照射して静電像（潜像）を形成する。そして、この潜像に対して、現像装置から記録材料である現像剤のトナーを供給して、トナー像として顕像化する。このトナー像を、転写装置によって感光体から記録紙などの記録材へ転写し、定着装置で記録材上に定着することで記録画像が形成される。記録材分離後の感光体表面は、クリーニング装置に備え付けられたクリーニング部材により転写残トナーを掻き取られて清掃され、繰り返して作像に供される。

従来、感光体としてはＯＰＣ（有機感光体）が一般的に用いられている。ＯＰＣは、一部の高速機等で使用されているＡ−Ｓｉ（アモルファス・シリコン）に比べ、帯電特性に優れ、大量生産が比較的容易で、安価である、という利点があり、一方、クリーニング部材等との接触箇所において削れ易いという特性もある。

感光体表面を帯電させる方法としては、帯電部材を移動する被帯電体としての感光体表面に接触させ、帯電部材に電圧を印加することにより感光体表面を帯電させる接触帯電方式が主流となりつつある。

接触帯電方式は、帯電部材に電圧が印加された際、パッシェンの法則に従い、帯電部材と感光体の間に微小な間隔が空いた領域で、放電が発生する。帯電部材はこの放電を利用して、感光体を帯電させている。帯電部材の長手中央部付近において、帯電部材と感光体が接触している部分では放電が発生しない。この接触部分より感光体の回転方向の上流部、もしくは下流部で、帯電部材と感光体との間に微小な空隙（間隔）があいた部分において放電が発生する。接触帯電方式は、これらの部分にて生じる放電を利用して感光体を帯電することを意図している。しかしながら、帯電部材の長手方向における端部は、感光体との間に微小な空隙が形成され、この部分でも放電が生じる。つまり、長手方向において、帯電部材と感光体の接触部分よりも外側においても、構成上、微小空隙が存在するため、放電が発生することになる。

このため、帯電部材の長手方向外側においては、接触部分よりも、放電量が多くなり、放電量が増えた分、感光体を形成するＯＰＣに流れる電流も増加する。電流が増加すると、ＯＰＣの分子と分子をつないでいる分子が切断され、クリーニング部材との摩擦により、ＯＰＣ表面が削れ易くなる。すなわち、帯電部材と感光体が接触している部分に比べ、帯電部材と感光体との接触部分の長手方向外側において、内側に対してＯＰＣ表面がより多く削れてしまい、ＯＰＣの使用限界が先にきてしまう、という問題が発生する。このため、特許文献１では、ＯＰＣの表面層を端部付近のみ厚層することで、ＯＰＣの使用限界を長手で揃える対策をとっている。

また従来、感光体に付着した現像剤（トナー）を除去するためクリーニングブレードを感光体に当接させる構成がある。ここでクリーニングブレードの耐久性を向上させるなどの目的の為に、クリーニングブレードの感光体との接触部分（当接部）にイソシアネート化合物を含浸させるなどして、クリーニングブレードを硬化させることがある（特許文献２、特許文献３参照）。

特開平８−１３７１１５ 特開２００１−７５４５１ 特開２００３−１２２２２２

しかしながら、先行文献１に示されるような、ＯＰＣの表面層を端部付近のみ厚層にしても、帯電部材と感光体の接触部と、接触部長手外側での削れ量に差ができることは変わらない。したがって、接触部長手外側で局所的にＯＰＣ表面の削れ量が多くなり、ＯＰＣ表面に溝が形成される。特に、帯電方式がＡＣ印加方式であり、かつ、高温高湿環境下で使用されて、総印字枚数が多い場合に溝が顕著に形成される。

このような局所的に表面が削れた顕著な溝が発生した状況で、イソシアネート処理等を行って、表面を硬化したクリーニングブレード（クリーニング部材）を用いると、感光体とクリーニングブレードとの間に隙間が生じる。この場合クリーニングブレードと感光体の間からトナー漏れが発生し、十分に感光体に付着した現像剤をクリーニングできない恐れがある。

上記課題を鑑み、本出願の目的は、硬化処理部を有するクリーニング部材を用いた場合に、クリーニング不良が生じることを抑制することである。

上記の目的を達成するために、本出願の代表的な構成は、
画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
感光体と、
帯電バイアスが印加されることにより前記感光体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材の長手方向の両端部を付勢し、前記帯電部材を所定の押圧力により前記感光体に圧接させる付勢部材と、
前記感光体の表面から現像剤を除去するクリーニング部材と、
を備え、
前記帯電部材は、
導電性支持体と、
前記導電性支持体の周りに設けられた少なくとも１層の弾性層と、
前記感光体の表面に当接する前記弾性層の表面に形成された複数の突起部と、
を有し、
前記突起部は、前記所定の押圧力によって弾性変形しつつ、前記感光体と前記帯電部材の間に、放電可能なギャップを形成するものであって、
前記クリーニング部材は、弾性部と、前記弾性部を硬化処理して形成された、前記感光体と当接する硬化処理部を有することを特徴とする。

また本発明の別の構成は、
記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
感光体と、
帯電バイアスが印加されることにより前記感光体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材の長手方向の両端部を付勢し、前記帯電部材を所定の押圧力により前記感光体に圧接させる付勢部材と、
前記感光体の表面から現像剤を除去するクリーニング部材と、
を備え、
前記帯電部材は、
導電性支持体と、
前記導電性支持体の周りに設けられた少なくとも１層の弾性層と、
前記感光体の表面に当接する前記弾性層の表面に形成された複数の突起部と、
を有し、
前記突起部は、前記所定の押圧力によって弾性変形しつつ、前記感光体と前記帯電部材の間に、放電可能なギャップを形成するものであって、
前記クリーニング部材は、弾性部と、前記弾性部を硬化処理して形成された、前記感光体と当接する硬化処理部を有することを特徴とする。

硬化処理部を有するクリーニング部材を用いた場合に、クリーニング不良が生じることを抑制する。

実施例１、比較例１，２における帯電領域の説明図 実施例に用いた画像形成装置の説明図 実施例１に用いたクリーニングブレード４と感光体ドラム１の断面図 実施例１に用いたクリーニングブレード４の長手図 実施例１に用いた帯電ローラ２の断面図 実施例１の帯電ローラ２付勢手段の説明図 帯電ローラ２と感光体ドラム２との当接ニップＮの説明図 帯電ローラ２と感光体ドラム１との当接ニップＮ内部の拡大図 帯電ローラ２と感光体ドラム１とのニップ内ギャップｄの測定方法の説明図 実施例１、比較例１，２のドラム表面形状の説明図 実施例１、比較例１，２のクリーニングブレードの感光体ドラム１との当接部Ｈの説明図 実施例２に用いたクリーニングブレード２４の長手図 実施例１、比較例３のクリーニングブレードの感光体ドラム１との当接部Ｈの説明図 実施例１の変形例に係る帯電ローラの説明図

〔実施例１〕
（画像形成装置の全体的説明）
以下、本実施例の画像形成装置の概略構成を図２に示す。

画像形成装置の装置本体Ｍの中には、プロセスカートリッジＰが配置されている。プロセスカートリッジＰは、像担持体１、帯電手段としての帯電ローラ２、現像装置３、クリーニングブレード（板状のクリーニング部材）４、廃トナーボックス５から構成される。プロセスカートリッジは装置本体Ｍに対して着脱可能である像担持体（被帯電体）は、装置本体Ｍのほぼ中央に位置する。

像担持体１は、その表面に静電潜像およびトナー像が形成され、本実施例ではドラム形状の感光体（電子写真感光体）である。よって、以下、像担持体１を感光体ドラム１と記述する。感光体ドラム１は、Φ２４ｍｍのアルミニウムの導電性ドラム基体の外周面に厚さ１８μｍのＯＰＣ（有機光半導体）感光層を形成したものであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。感光体ドラム１は、矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）２００ｍｍ／ｓをもって回転駆動される。

上述の感光体ドラム１の表面（周面）は、帯電電圧印加手段により帯電手段（帯電部材）としての帯電ローラ２に電圧（帯電バイアス）が印加され、所定の極性・電位に均一（一様）に帯電処理される。帯電ローラ２は回転自在なローラ部材である。

本実施例の印加電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳した重畳振動電圧である。直流電圧Ｖｄｃ＝−５５０Ｖである。交流電圧はピーク−ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１４００Ｖ、周波数ｆ＝１６００Ｈｚの正弦波である。帯電手段に関しては後で詳述する。帯電後の感光体ドラム１表面は、露光手段としてのレーザービームスキャナ６から出力されたレーザビームを受ける。つまり感光体ドラム１の表面は目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームの走査露光を受けて、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。この形成潜像は、現像手段としての現像装置３によって現像剤であるトナー７が付着されてトナー像（現像剤像）として現像される。現像装置３内の現像ローラ８には、現像時に現像用の現像バイアスが印加される。本実施例でのトナーは、平均円形度＝０．９０の粉砕トナーを用いた。トナーの円形度は、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定を行った。測定された粒子の円形度を、下記式（Ａ）により求め、
円形度＝Ｌ_０／Ｌ_１ ・・・（Ａ）
［式中、Ｌ_０は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Ｌ_１は粒子像の周囲長を示す。］
測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数で除した値を平均円形度と定義する。

一方、記録材９は給紙ローラによって給紙され、感光体ドラム１上に書き込まれたトナー像と同期をとるように感光体ドラム１と転写ローラ１０との間の転写ニップ部に送られて表面にトナー像が転写される。転写ローラ１０には転写時に転写バイアス印加電源から転写用の転写バイアスが印加される。記録材９はその表面に画像が形成（記録）される記録媒体である。

トナー像の転写を受けた記録材９は、感光体ドラム１表面から分離されて定着手段としての定着器１１に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。一方、トナー像転写後の感光体ドラム１は、記録材９に転写されないで表面に残った転写残トナーがクリーニング手段としてのクリーニングブレード４によって除去され、次の画像形成に供される。クリーニングブレード４によって除去された転写残トナーは廃トナーボックス５に収容される。クリーニングブレード４についても後で詳述する。

なお本実施例では、クリーニングブレード４は感光体ドラム１に対してカウンター方向に当接している。つまりクリーニングブレード４の自由端が感光体ドラム１の回転方向の上流側を向く構成である。

（クリーニングブレード詳細）
本実施例の特徴の１つあるクリーニングブレード４について、詳細に説明する。

（ブレードの成型）
まず、本実施例のブレード４の製造方法について説明する。

本実施形におけるブレード４は、ポリイソシアネート化合物と多官能性の活性水素化合物から製造される。

本実施例で用いることのできるポリイソシアネート化合物としては、通常のポリイソシアネートと多官能の活性水素化合物である高分子ポリオールとを反応して得られるプレポリマーやセミプレポリマーを用いることが好ましい。プレポリマーやセミプレポリマーのイソシアネート基含有量（ＮＣＯ％）としては、良好な弾性特性を実現するために、５〜２０質量％が好ましい。なお、前記イソシアネート基含有量（ＮＣＯ％）とは、ポリウレタン樹脂の原料であるプレポリマー又はセミプレポリマー中に含まれるイソシアネート官能基（ＮＣＯ、分子量は４２として計算する）の質量％である。

前記プレポリマーやセミプレポリマー等を調製するために通常用いるポリイソシアネートの具体例としては、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等を挙げることができる。また、前記プレポリマーやセミプレポリマー等を調製するための活性水素化合物である高分子ポリオールの具体例としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、カプロラクトンエステルポリオール、ポリカーボネートエステルポリオール、シリコーンポリオール等を挙げることができる。そして、これらの重量平均分子量は通常５００〜５０００が好ましい。

また、本実施形に用いることのできる架橋剤の具体例としては、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、エチレングリコール、トリメチロールプロパン等を挙げることができる。

なお、前記ポリイソシアネート化合物と高分子ポリオール、ポリイソシアネート及び架橋剤を反応させる際には、ポリウレタン樹脂の形成に用いられる通常の触媒を添加する場合もある。このような触媒の具体例としては、トリエチレンジアミン等を挙げることができる。

本実施例におけるポリウレタン樹脂で形成されたクリーニングブレード４の成形方法としては、高分子ポリオール、ポリイソシアネート、架橋剤及び触媒等を一度に混合して、金型に注型して成形する。その際に、図３（クリーニングブレード４と感光体ドラム１の短手方向の断面図）に示すように支持部材４ｂに直接ポリウレタン樹脂からなるクリーニングブレードゴム部４ｄ（弾性部）を成形する。そして、感光体ドラム１との当接部を精度よく作製する為、ポリウレタン樹脂で形成したクリーニングブレードゴム部４ｄの先端部を切断して先端部４ｃが作製される。

（処理部の形成）
次に、上記したようにして得られたポリウレタン樹脂で形成されたクリーニングブレード４に硬化処理を施した処理部（硬化処理部、硬化層）を形成する方法について説明する。

前記処理部の形成方法として、例えば、下記工程を有する方法を挙げることができる。
（１）弾性を有するポリウレタン樹脂（弾性部）で形成されたクリーニングブレード４の感光体ドラム当接部にイソシアネート化合物を接触させる工程、
（２）イソシアネート化合物をクリーニングブレード４表面に接触させた状態で、放置することによりイソシアネート化合物をクリーニングブレード４中に含浸させる工程、
（３）含浸後、クリーニングブレード４の表面に残留しているイソシアネート化合物を除去する工程、及び、
（４）クリーニングブレード４中に含浸したイソシアネート化合物を反応させることにより処理部を形成する工程。

すなわち、工程（１）及び（２）において、ポリウレタン樹脂で形成されたクリーニングブレード４先端にイソシアネート化合物を適当量含浸させる。工程（３）において余分なイソシアネート化合物をクリーニングブレード４の表面から取り除き、工程（４）において、イソシアネート化合物を反応させて処理部を形成する。

工程（４）においては、クリーニングブレード４を形成するポリウレタン樹脂とイソシアネート化合物とが反応してアロファネート結合を形成し、硬化して高硬度の処理部４ａが形成されると考えられる。

図４はクリーニングブレードの長手図であり、ドラム対向面方向（図３の矢印Ｂ）から見た図である。本実施例では、クリーニングブレード４の処理部４ａは、図３、図４に示すようにクリーニングブレード４のドラム対向面に長手方向均一に設けられる。処理部４ａは、図中で分かりやすいように網点で示している。処理部４ａは、先端部４ｃに設けることも可能である。なお長手方向とは、特に断わりがない限り、感光体ドラム１の長手方向を意味し、帯電ローラ２の長手方向とも等しい。すなわち、感光体ドラム１の軸線が延びる方向や帯電ローラ２の軸線が延びる方向と平行な方向が長手方向である。

クリーニングブレード４を形成するポリウレタン樹脂中には活性水素を有するウレタン結合が存在している。そして、工程（４）でこのウレタン結合と含浸されたイソシアネート化合物とが反応しアロファネート結合を形成することにより高硬度の処理部４ａが形成されると考えられる。

また、イソシアネート化合物同士での反応による多量化反応（例えば、カルボジイミド化反応、イソシアヌレート化反応など）も同時に進行し、高硬度部の形成に寄与するものと考えられる。この結果、処理部４ａの硬さは向上し、摩擦係数が低下し、クリーニングブレード４の耐久性を改良することができるものと考えられる。

前記クリーニングブレード４に含浸させるイソシアネート化合物としては、分子中に１個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物、分子中に２個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物を用いることができる。分子中に１個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物としては、オクタデシルイソシアネート（ＯＤＩ）等の脂肪族モノイソシアネート、芳香族モノイソシアネート等を挙げることができる。

また、前記クリーニングブレード４に含浸させる分子中に２個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物として、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ｍ−フェニレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等を用いることができる。

本実施形においては、イソシアネート化合物の反応を促進するために、イソシアネート化合物に加え、触媒もポリウレタン樹脂に含浸させることができる。

イソシアネート化合物と共に用いる触媒の例としては、第４級アンモニウム塩、カルボン酸塩等を挙げることができる。第４級アンモニウム塩としては、ＤＡＢＣＯ社製のＴＭＲ触媒等を例示することができる。カルボン酸塩としては、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム等を例示することができる。これらの触媒は非常に粘調であったり、含浸時に固体であったりするので、予め溶剤に溶解してからイソシアネート化合物に添加し、ポリウレタン樹脂に含浸することが好ましい。

イソシアネート化合物のクリーニングブレード４への含浸は、例えば、繊維質状の部材や多孔質の部材にイソシアネート化合物を含浸させ、クリーニングブレード４ａに塗布する方法や、スプレーにより塗布する方法などによって行なうこともできる。

ついで、工程（３）において、クリーニングブレード４表面に残存するイソシアネート化合物を、イソシアネート化合物を溶解できる溶剤を用いて拭き取る。もし、含浸後に、過剰に残留しているイソシアネート化合物の除去が均一に行われないと、処理部の表面に、微妙な凸部が発生し、感光体ドラム１上に残留するトナーをクリーニングするとき、この凸部の周りでトナーがすり抜け、クリーニング不良を生じる。

そこで、イソシアネート化合物を溶解できる溶剤を用いて、クリーニングブレード４表面に付着したイソシアネート化合物を十分に除去する工程が必要になる。ここで用いることのできる溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、酢酸ブチル、メチルエチルケトンなどが挙げられる。

また、除去する手段としては、例えば、ポリウレタン樹脂で形成されたクリーニングブレード４を傷つけない程度の硬さのスポンジ等に上記溶剤を少量含ませる。このスポンジ等によってクリーニングブレード４表面に付着している過剰なイソシアネート化合物を拭き取るなどの方法が挙げられる。

また、工程（２）で、スプレーなどで極少量を塗布する場合においては、工程（３）のイソシアネート化合物をふき取る工程を、省略する場合もある。

以上の工程を経た後、工程（４）において、含浸させたイソシアネート化合物は、反応してアロファネート結合を形成し、あるいは空気中の水分との反応によって殆どが消費されて白色不透明な高硬度な処理層が形成される。

そして、表面が平滑で、硬さは向上し、感光体ドラムとの摩擦係数が低下し、耐久性が向上したクリーニングブレード４を得ることができる。

また、クリーニングブレード４を感光体ドラム１に対してカウンター方向に当接させる場合であっても、感光体ドラム１が回転した際に、クリーニングブレードの自由端が捲れにくい。

カウンター方向に当接するクリーニングブレードでは、感光体ドラム１の回転方向の上流側を向いていた自由端が、感光体ドラム１の回転方向によって下流側に反転しやすい。しかし本実施例では、硬く、平滑な処理部４ａが感光体ドラム１に当接するので、感光体ドラム１の回転がしても処理部４ｂが回転方向の下流に引きずられにくくなる。

なお、本実施例ではイソシアネート化合物によって、クリーニングブレード４の表面を硬化処理して、処理部４ａとした。しかしこの構成に限るものではない。シリコン含有紫外線硬化材料を弾性ブレードに含浸させて膨潤させた後、紫外線照射処理して、クリーニングブレード４の表面に硬化層を形成し、これを処理部４ａとするなどの構成でもよい（特開２００４−２３３８１８号参照）。

（帯電手段の説明）
続いて、本実施例のもう１つの特徴である、帯電手段（帯電部材）について説明する。

本実施例の帯電手段を用いることで、感光体ドラム表面での放電量が長手均一になり、感光体ドラム表面上の削れムラによる溝の発生を抑制できる。詳細を以下に説明する。

図５は、接触帯電部材としての帯電ローラ２（ローラ部材）の形状を示す模式図であり、短手方向の断面図である。

本実施例の帯電ローラ２は、棒形状の導電性支持体２ａと、その外周に形成された円筒状の導電性弾性層（弾性基層）２ｂと、導電性弾性層２ｂの外周を被覆する表面層（弾性表面層）２ｃとを有する帯電ローラであり、被覆層最表面に微小突起部２ｄを有する。微小突起部２ｄは、表面層に表面粗し剤としての微粒子を含有させることで形成する。導電性弾性層２ｂと、表面層２ｃはともに弾性を有する弾性層である。本実施例ではこれら２層（複数層）によって弾性層が形成されるがこれに限らない。少なくとも弾性層が１層あればよい。

図６は、帯電ローラ２と、感光体ドラム１の正面概略図である。帯電ローラ２は、導電性支持体２ａの両端部に帯電ローラ２を回転自由に指示できる軸受け３２が備えられ、加圧手段（付勢部材）３１により感光体ドラムに付勢される。本実施例の加圧手段３１は帯電ローラ２の両端を各５００ｇ重でバネ加圧している。

このとき、微小突起部２ｄは、帯電ローラ２と、感光体ドラム１の間に放電を可能とするギャップを形成する。

導電性弾性層２ｂと表面層２ｃを合わせた層のヤング率をＥ（ＭＰａ）、帯電ローラ２の表面に形成される複数の微小突起部２ｄが、感光体ドラム１と接触した際に、感光体ドラム１の表面上で占有する面積の合計をＳ（ｍ^２）とする。また、弾性変形していない状態での微小突起２ｄの高さをＬ（ｍ）とする。そして帯電ローラ２を感光体ドラム１方向に付勢する押圧力、すなわち、帯電ローラ２が感光体ドラム１に圧接する際、帯電ローラ２が受ける力をＰ（Ｎ）とすると、以下の式（１）を満たす。
（Ｖ−３１２）／６．２×１０^−６＞Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ）＞７．７×１０^−６ （１）
これが、本件の帯電部材（帯電ローラ２）の特徴の１つである。

帯電ニップ部内に放電可能ギャップを維持するためには、式（１）を満たすことが必要であることを発案者は見出した。この構成にすることにより、帯電ニップ部Ｎ（図７参照）で放電を可能にすることで、帯電ローラの長手方向において、ドラム表面で均一に放電がなされる。

帯電ニップ部は、感光体ドラム１と帯電ローラ２に挟まれた領域であると定義する。具体的には、微小突起部が帯電ローラ上に存在する場合においては、図７に示すように、感光体ドラム１表面に接触する微小突起部２ｄが存在する帯電ローラ２の表面領域が帯電ニップＮ（矢印Ｎで示した領域）になる。

式１に至った経緯を、以下に説明する。

（当接時のギャップ計算）
まず、感光体ドラム１と帯電ローラ２が当接している時に帯電ニップ部Ｎ内で形成される、帯電ニップ部Ｎ内のギャップｄを計算する。

図８は帯電ローラ２と感光体ドラム１との、当接部の拡大模式図である。図８（Ａ）は帯電ローラ２の加圧が無い状態で当接する状態であり、図８（Ｂ）は帯電ローラが加圧Ｐにより、感光体ドラム１に押しつけられ、感光体ドラム１と帯電ローラ２の距離が圧縮された状態を示す。つまり図８（Ｂ）は、帯電ローラ２の微小突起部２ｄが弾性変形によって潰れた状態である。

図８（Ａ）において、表面層２ｃに形成される微小突起部２ｄの高さをＬ［ｍ］とする。この高さＬは、弾性変形前の微小突起部２ｄの高さである。この状態から、図８（Ｂ）のように、帯電ローラ２に押圧力Ｐが加わり、微小突起部２ｄが導電性弾性層２ｂと表面層２ｃに押し込まれたときの、帯電ローラ側の変形量（微小突起部２ｄの弾性変形の量）をＸ［ｍ］とする。このとき、帯電ローラ２の表面層２ｃと感光体ドラム１との間にできるニップ内ギャップｄは式（２）で表わされる。
ｄ＝Ｌ−Ｘ （２）
このとき、導電性弾性層２ｂと表面層２ｃを合わせた層の歪係数をεとすると、変形量Ｘは、
Ｘ＝εＬ （３）
とあらわすことが出来る。この歪係数εは、帯電ローラ２のヤング率Ｅ［ＭＰａ］と、微小突起部２ｄが受ける応力をδ［Ｎ／ｍ］とすると、フックの法則から、
ε＝δ／Ｅ （４）
とあらわすことが出来る。また、１つの微小突起部２ｄが表面層２ｃ上で占有する面積ｄＳとし、感光体ドラムに接触している微小突起部全ての面積の総和をΣｄＳ＝Ｓとすると、前記応力δは、帯電ローラ２を感光体ドラム１に付勢する加圧力Ｐ［Ｎ］をＳで除した値となるので、
δ＝Ｐ／ΣｄＳ＝Ｐ／Ｓ （５）
で表わすことが出来る。上記（２）〜（５）式を用いることで、ニップ内ギャップｄの値は、
ｄ＝Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ） （６）
で示すことが出来る。

（放電可能ギャップ計算）
帯電ローラ２と感光体ドラム１の間に放電が生じるためには、所定の大きさの間隔（空隙）ｄが帯電ローラ２と感光体ドラム１の間に形成される必要がある。そこで以下、放電可能な感光体と帯電ローラの最低間隔距離ｄ_ｔｈについて説明する。

帯電ローラ２と、被帯電体としての感光体ドラム１の導電性基層との間に印加された電圧は、静電容量Ｃ１と、静電容量Ｃ２に配分される。静電容量Ｃ１は感光体層（比誘電率３、厚み１８μｍのＯＰＣ感光体層）の静電容量である。静電容量Ｃ２は、帯電ローラ２と感光体ドラムが当接した間に形成された微小なエアギャップの間隔距離ｄの静電容量である。具体的には、感光体層の静電容量Ｃ１と、空気層の静電容量Ｃ２は、
Ｃ１＝３×８．８５×１０^−１２×１／１８×１０^−６ （７）
Ｃ２＝１×８．８５×１０^−１２×１／ｄ×１０^−６ （８）
と表わされる。一方、微小な空気層の絶縁破壊電圧Ｖ_ｚは、大気圧下では、パッシェンの法則に基づいて
Ｖ_ｚ＝３１２＋６．２×１０^−６ｄ（７．７×１０^−６ｍ＜ｄ） （９）
と与えられる。

なお、大気圧下では、空気層の厚みが７．７μｍ以下になると、パッシェンの法則より放電が行われないことが知られている。そのため式（９）において
７．７×１０^−６ｍ＜ｄ
という条件を含めたものである。

パッシェンの法則について簡単に説明すると、この法則は微小空隙における放電開始電圧、つまり空気層の絶縁破壊電圧Ｖｚを表す経験則である。Ｖｚは、気圧ｐと空隙間隔の距離ｄの関数Ｖｚ＝ｆ（ｐ、ｄ）で表せる。画像形成装置は大気圧下で使用されるため、Ｖｚは空隙の距離ｄのみの関数となる。Ｖｚが極小値を取るのは、空隙間隔の距離ｄがｄ＝７．７×１０^−６ｍとなる場合である（参考文献：電子写真―プロセスとシミュレーション―、電機大出版局、ＩＳＢＮ ９７８−４−５０１−３２６５０−０）。

印加電圧をＶ［Ｖ］としたときに空気層に実際にかかる電圧Ｖ_ａｉｒは、
Ｖ_ａｉｒ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×Ｖ （１０）
であり、
Ｖ_ａｉｒ≧Ｖ_ｚ （１１）
のとき放電が行われる。故に１０００Ｖを印加したとき、放電可能となるニップ内ギャップｄは、
ｄ＝７．７〜１０２μｍ
であり、２０００Ｖを印加したとき、放電可能となるニップ内ギャップｄは、
ｄ＝７．７〜２６５μｍ
である。

つまり、放電可能な感光体と帯電ローラの最低間隔距離ｄ_ｔｈは、
ｄ_ｔｈ＝７．７μｍ
であり、帯電ニップ内において、放電を発生させるためには、感光体と帯電ローラの当接時のニップ内ギャップｄは、
ｄ＞ｄ_ｔｈ＝７．７×１０^−６ｍ （１２）
となり、式（６）、（１２）から、
Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ）＞７．７×１０^−６ｍ （１２ａ）
を満たす構成である必要がある。

また式（９）を変形すると、
ｄ＝（Ｖ_ｚ−３１２）／６．２×１０^−６ （９ａ）
となる。

これは、放電可能なギャップｄの最大値を示す式である。したがって、帯電ローラ２に印加する電圧をＶとしたとき、少なくとも
ｄ＜（Ｖ−３１２）／６．２×１０^−６ （９ｂ）
を満たす必要がある。
（１２ａ）、（９ｂ）より、式（１）が求まる。
式（１）が満たされば、帯電ニップ部Ｎ内でも放電することが可能になる。

（帯電ローラの詳細）
本実施例の帯電ローラの詳細について説明する。導電性弾性層２ｂは、導電剤（例えば四級アンモニウム塩のようなイオン導電剤、またはカーボンブラックのような電子導電剤）と高分子弾性体（例えばエピクロルヒドリンゴムまたはアクリロニトリルゴム）とを混合したものである。導電性弾性層２ｂは導電性支持体２ａの外周に同心一体にローラ状に形成した。さらに導電性弾性層２ｂを作製した後に、被覆層として表面層２ｃを設けた。本実施例の表面層２ｃは、少なくとも、表面層バインダーと表面粗し剤としての微粒子（体積平均粒径１０〜５０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍ）を含有し、該微粒子は球状粒子、異形粒子のいずれでも良い。さらに、前記表面層バインダーに対する微粒子の入れ目量は１０〜１００ｗｔ％である。

以上のようにして作製した帯電ローラ表面の十点平均粗さＲｚ（μｍ）（ＪＩＳ１９９４準拠）は、１５≦Ｒｚ＜５０、好ましくは２０≦Ｒｚ≦３０が好適である。本実施例では、表面粗し剤として体積平均粒径２８μｍものを用い、帯電ローラ表面のＲｚ＝２６μｍの帯電ローラを使用した。上記のＲｚは、表面粗さ計ｓｕｒｆｃｏｍ１４００Ａ（東京精密社製）を用い、帯電ローラの長手方向について、測定長８．０ｍｍ、カットオフ値０．８ｍｍ、測定速度０．３ｍｍ／ｓｅｃの条件で測定した。

また、本実施例において、弾性層（導電性弾性層２ｂと表面層２ｃ）のヤング率Ｅは、５０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下が好ましい。本実施例で用いた帯電ローラのヤング率は６２ＭＰａであった。

加えて、帯電ローラ２のアスカーＣ硬度は、６０度以上９０度以下、好ましくは８０度以上９０度以下が好適であった。帯電ローラ２が柔らかすぎると、微小突起部２ｄが潰れてしまって、式（１）を満たす隙間ｄが、帯電ローラ２と感光体ドラム１の間に形成されなかったり、感光体ドラム１との接触で帯電ローラ２に凹み跡が形成されたりする恐れがあるからである。そこで本実施例では、導電性弾性層２ｂの表面に、導電性弾性層２ｂよりも硬い表面層２ｃを形成することで、帯電ローラ２の表面硬度が６０度以上（好ましくは８０度以上）になるようにしている。

一方、帯電ローラ２の表面が硬すぎると、感光体ドラム１が帯電ローラ２と接触することで摩耗する恐れがある。そこで、本実施例では表面層２ｃの厚さを所定の範囲に収める（表面層２ｃが厚くなりすぎないようにする）などして、帯電ローラ２の表面硬度を９０度以下にしている。本実施例では、アスカーＣ硬度で８５度の帯電ローラを使用した。

なお、アスカーＣ硬度の測定は、ローラ表面の中央部（Ｐ２）及び中央部より両側９０ｍｍ部（Ｐ１、Ｐ３）のそれぞれの周方向１２０°ピッチ位置（計９箇所）を、ＡＳＫＥＲ Ｃ定荷重測定９．８Ｎ（１．０Ｋｇｆ）にて測定される。

帯電ローラ２のＭＤ−１硬度は、５０度以上８５度以下、好ましくは６０度以上７０度以下が好適であった。

本実施例では、ＭＤ−１硬度で６４度の帯電ローラを使用した。
なお、ＭＤ−１硬度の測定は、ローラを２３℃／５３ＲＨの中へ４時間以上放置後、ローラ表面中央部及び中央部より両側９０ｍｍ部のそれぞれの周方向１８０°ピッチ位置（計６箇所）をＭＤ−１マイクロゴム硬度計にて測定した測定平均値である。

また、上記の帯電ローラの抵抗値は２３℃、５３％ＲＨにおいて、０．３×１０^６Ω・ｃｍであった。なお、帯電ローラの抵抗値は、以下のように求めた。帯電ローラを２３℃、５３％ＲＨの中へ２４時間以上放置する。その後、その環境下で電流測定装置のΦ３０鏡面金属ローラへ総荷重９．８Ｎで押し付け、Φ３０鏡面金属ローラを３０ｒｐｍの速度で回転させながら（帯電ローラは連れ回り）電圧を印加し、この状態で帯電ローラ３回転目の直流電流から算出した。

（帯電ニップ部Ｎでのギャップ測定方法）
帯電ニップ部Ｎ内のギャップ測定方法について説明する。本件は、帯電ニップ部Ｎ内で放電をするために、帯電ニップ部内で放電可能距離を維持していることが特徴の１つである。

ギャップｄは、２３℃、５３％ＲＨにおいて２時間以上放置後、隙間測定機ＧＭ１０００Ｌ（オプトロン社製）を用いて測定する。図９に示すように帯電ローラ２をφ３０のつや消し基準金属ロール２０に対し、荷重９．８Ｎ（１ｋｇ重）で矢印Ｐ２方向に当接さる。そして、金属ロール２０を０．３２ｒｐｓで回転させた状態で、背面よりレーザ２２によりスキャンを行い、帯電ローラ２と金属ロール２０の間に生じる隙間からのレーザを受光部２１で３秒間測定することでギャップｄを測定する。

本実施例で用いる帯電ローラ２は、帯電ローラ２と金属ロール２０とのニップ部の微小な空気層は、中央部で１０μｍであった。よって、放電可能距離はｄ＞７．７×１０^−６ｍを満たしているので、本実施例の帯電ローラは帯電ニップ部Ｎでの放電条件を満たしている。

なお本実施例では帯電ローラ２の弾性層（表面層２ｃ）に粒子を含ませることで、微小突起部２ｄを構成したがこれに限るものではない。変形例を図１４に示す。図１４では、導電性弾性層（弾性基層）２ｂを発砲体により形成した。そして導電性弾性層２ｂの表面に表面層２ｃを形成した。発砲体（導電性弾性層２ｂ）の表面に形成された凹凸部が表面層２ｃを介して感光体ドラム１に当接することで、帯電ローラ２と感光体ドラム１の間にギャップが形成される。つまり、導電性弾性層２ｂの凹凸が、表面層２ｃを介して帯電ローラ２の表面に現れたものが微小突起に相当する。

なお発砲体（導電性弾性層２ｂ）を直接、感光体ドラム１に当接させても、感光体ドラム１と帯電ローラ２の間に、ギャップを形成することが可能であり、そのような構成を採用してもよい。しかしながら、発砲体は柔らかく、直接感光体ドラム１に当接してしまうと、この発砲体が感光体ドラム１との接触で凹んでしまうなどの懸念がある。そのため、より好ましくは、発砲体の表面に、発砲体より硬い表面層２ｃを設けた方がよい。

（本実施例の効果の検証）
図６に示した帯電ローラ２の端部と感光体ドラム１の間の領域Ｅには、放電可能な間隔がある。そのため帯電ローラ２の端部からも、感光体ドラム１に放電が行われる。すなわち、帯電ローラ２が長手方向に占める領域Ｗよりも外側でも放電が行われる。仮に、領域Ｗにおける当接ニップ部で放電が生じないとすると、領域Ｗより領域Ｅにおいて放電が多くなってしまう。

しかし本実施例では、帯電ローラ２と感光体ドラム１の当接ニップ部Ｓ（図７参照）でも放電が行われる。そのため、帯電ローラ２の端部と感光体ドラム１の間の領域Ｅ（図４参照）で放電が生じたとしても、領域Ｗと領域Ｅとにおいて放電量の差が小さい。そのためこのような放電が原因で感光体ドラム１の表面が削れたとしても、領域Ｗの内側と外側で感光体ドラム１のけずれ量に差つきにくい。その結果、帯電ローラ２の端部の位置（領域Ｅ）で、感光体ドラム２に溝が生じることが抑制される。クリーニングブレードは、当接ニップ部の内側および外側の両方で、これまで以上に安定的にクリーニングをすることが可能となる。

この効果を検証するため上記本実施例の構成において、図２に示す画像形成装置を用い、連続印字で２０，０００枚の印字試験を行い、その時点のトナー漏れの評価を行った。試験環境は温度３０℃、湿度２５％、印字パターンは印字率１％の横線画像を用いた。本実施例と比較するために、比較例１、比較例２の構成において同様の評価を行った。比較例１は、本実施例の帯電ローラに対し、表面粗し剤として体積平均粒径５μｍ球状粒子を用いた、帯電ローラ表面のＲｚ＝３μｍの帯電ローラを使用した構成で、ニップ内ギャップｄは２μｍであった。その他の構成は、本実施例と同じ構成である。比較例２は、本実施例や比較例１のクリーニングブレード４に対して、イソシアネート化合物を接触させた処理部４ａを設けないクリーニングブレード１４を使用した構成で、その他の構成は、比較例１と同じ構成である。

本実施例、比較例２では、トナー漏れは発生せず、比較例１において、クリーニングブレード４と感光体ドラム１の当接部においてトナー漏れが発生し、画像形成装置Ｍ内部がトナーで汚れていた。トナー漏れが発生したのは、長手位置として、帯電ローラ２の両端部のすぐ外側の位置であった。

図１０（ａ）に本実施例の、図１０（ｂ）、（ｃ）に比較例１、比較例２における２００００枚印字後でのドラム表面形状を示す。図１０に示したグラフは、横軸を長手位置、縦軸を長手に垂直方向で任意の基準高さからのドラム表面の位置を示している。表面形状の測定においては、表面粗さ計ＳＥ３５００（小坂製作所製）を用い、ドラムの長手方向について、カットオフ値０．８ｍｍ、測定速度０．３ｍｍ／ｓｅｃの条件で測定した。

比較例１、比較例２において、図１０において点線ｉ、ｊで示した長手位置が、帯電ローラの端部の位置であり、帯電ローラ端部のすぐ外側においてドラム表面が削れて溝になっていることが分かる。本実施例のドラム表面では、このような溝は見られない。このように実施例と比較例とで、ドラムの表面形状が異なった原因について、図１を用いて説明する。図１は本実施例と比較例１，２における、感光体ドラムと帯電ローラ間の放電領域を示した模式図であり、図６の矢印Ａの方向からみた図である。図の簡易化のため、導電性支持体２ａは図示していない。図１（ａ）に本実施例の帯電ローラ２の放電領域を示す。本持実施例の放電領域Ｚは、ニップＮ内とその外側の領域となる。放電領域Ｚは斜線で示し、ニップＮは破線で囲われた領域である。これは、ニップＮ内においても微小な空気層が存在し、放電が発生するためである。ニップＮ内の単位面積当たりの放電量は、ニップ外側（帯電ローラの回転方向上流側と下流側、帯電ローラの長手外側）に存在する、パッシェンの法則を満たし放電可能になる空気層が存在する領域の放電量とあまり変わらない。このために、帯電ローラ２のニップ部分と、その外側の放電領域で均一にドラム表面が削られる。

これに対して、図１（ｂ）に示す、比較例１、２の帯電ローラでは、帯電ニップＮ内では放電が発生せず、ニップの外側にのみ、パッシェンの法則を満たし、放電可能になる空気層が存在し、ドラム面に放電が発生する。このため、帯電ローラのニップを囲む形で放電可能領域Ｚが形成され、長手方向で考えると帯電ローラ２の外側が、内側より放電を受けることになる。このため、帯電ローラ２の両端部外側でドラム表面が削れ易くなり、ドラム上に溝が形成されたと考えられる。

図１１は、本実施例と比較例１，２での、感光体ドラム１とクリーニングブレード４との当接ニップＨを、図３の矢印Ｂ方向から観察した結果の模式図である。図中で、当接ニップＨの領域は縦線で示している。図１１（ａ）が本実施例の、図１１（ｂ）、（ｃ）が比較例１、比較例２の結果である。観察は、クリーニングブレードを感光体ドラムから外し、ドラムが当接していたであろう部分を光学顕微鏡で観察を行った。当接ニップ部は、長手方向に存在し、明らかに他の部分とは異なって、ほぼトナーが付着していない部分を当接ニップＨと判断した。図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す、点線ｉ、ｊが帯電ローラ端の長手位置に対応する。本実施例、比較例１においては、ドラム当接部をイソシアネート処理をしたクリーニングブレードを使用しているため、表面の硬度が高く、クリーニングブレード４の当接ニップＨが狭い。本実施例においては、ドラム表面に溝が発生していないため、クリーニングブレードとドラム表面との当接ニップＨが長手で途切れることなく存在することが分かる。比較例１では、ドラム表面の溝が発生した部分において、ドラム１とクリーニングブレード４との当接ニップＨが途切れていることが分かる。

比較例２では、イソシアネート処理をしていないクリーニングブレード４を用いているために、当接ニップＨが広く、ドラム表面に溝が発生している箇所では、ニップＨが狭くなっているが途切れてはいないことが確認できた。このため比較例２では、ドラム表面に溝が発生した状態でも、トナー漏れが発生しなったものと考えられる。

これらのことから、クリーニングブレード捲れ対策としてのイソシアネート処理をしたクリーニングブレードを用いた場合でも、帯電部材と感光体の接触部長手外側で発生するトナー漏れを防止できるプロセスカートリッジを提供することができる。

また、本実施例では、帯電部材の形態がローラ形状のものであるが、これに限るものではない。ローラ形状以外のもの、例えば、ブレード形状の帯電部材であっても、本実施例に記載した表面形状の帯電部材であれば本発明を適用して同様の効果が得られる。

また、本実施例において、トナーは磁性トナーを用いたが、これに限るものではなく、例えば、非磁性トナーを用いても同様の効果が得られる。

また、本実施例において、イソシアネート処理部４ａをドラム対向面に設けたが、ドラム先端部４ｃが存在する面位設けても、イソシアネーと処理部が４ａが感光体ドラム１に当接する構成であれば、これに限るものではなく、同様の効果が得られる。

また本実施例の画像形成装置では交流電圧と直流電圧を重畳した電圧（帯電バイアス）を帯電ローラに印加するＡＣ帯電方式を利用している。しかし、直流電圧のみを帯電ローラに印加するＤＣ帯電方式を用いる画像形成装置において、本実施例のクリーニングブレード４および帯電ローラ２を採用することも可能である。

なお、ＡＣ帯電方式のほうがＤＣ帯電方式よりも感光体ドラム１に対する帯電の均一性が高い一方、帯電ローラと感光体ドラムとの間の放電量が大きくなる特性がある。つまりＡＣ帯電方式ではＤＣ帯電方式よりも感光体ドラム１の表面が放電によって削れやすい。その結果、ＡＣ帯電方式ではクリーニング不良が一般に生じやすい。そのためＡＣ帯電方式に、本実施例のクリーニングブレード４および帯電ローラ２を採用した方が、感光体ドラム１の削れを抑え、かつクリーニング不良を抑えるという効果が顕著に生じることとなる。

つまり本実施例では、ＡＣ帯電方式によって感光体ドラム１の帯電の均一性を保ちつつ、クリーニングブレード４によるクリーニング性能も、従来より大きく向上させることができる。

〔実施例２〕
以下に本発明の実施例２について説明する。本実施例では、平均変形度０．９７の重合トナーを用いた。円形度が高いトナーは、感光体ドラムとトナーが点接触になるため、感光体ドラムとトナーとの接触面積が小さく、転写性に優れるが、その丸さゆえに、クリーニングブレードと感光体ドラムとの間に挟まりやすく、クリーニング不良画像が発生しやすい。クリーニング不良画像とは感光体ドラム上の転写残トナーがクリーニングブレードでクリーニングされず、感光体ドラムに付着したまま再び転写位置まで搬送され、所望しない画素位置で現像剤が転写、顕像化されてしまう画像不良である。

また、実施例１では、クリーニングブレード４におけるイソシアネート処理部４ａを長手全域に設けた。これに対して本実施例では、図１２に示すように、長手位置として、クリーニングブレード端部から記録材９（記録媒体）の端部ｋ、ｌに対応する位置までを処理部（硬化処理部）４ｅとしたクリーニングブレード２４を用いた。つまり、クリーニングブレード４は長手方向の両端側にのみ処理部４ｅを有する。

その他の構成は実施例１と同じである。

実施例１で説明したように、本発明では、帯電ローラ２の当接ニップＮ内において放電をすることで、帯電ローラ２端部で発生する感光体ドラム１表面の溝の発生を抑制した。しかし、当接ニップＮ内でも放電をしているため、全体の放電量が増え、長手全域においてドラム表面に細かな傷が生じる。このとき図１０の（ａ）、（ｂ）を比較してみても、ドラム表面の細かな傷は、ニップＮ内でも放電している（ａ）のほうが多いことがわかる。

図１１に示したように、イソシアネート処理したクリーニングブレードにおいては、クリーニングブレードと感光体ドラムとの当接ニップＨが狭くなる。通常環境や高温環境での使用では問題はないが、低温環境では、ゴム特性上硬度が高くなるため、ニップＨが顕著に狭くなる。かつ、ドラム表面上の細かな傷が発生した場合、記録材９がドラムに接した時に付着する紙粉がニップＨに挟まり、この紙粉の挟まりが起因のクリーニング不良画像が発生する可能性がある。このクリーニング不良画像の発生は、円形度が高いトナーを使用した場合には、更に顕著になる。そのため、本実施例では感光体ドラム１が記録材９と接触する領域の外側のみに、クリーニングブレード４は処理部４ｅを有する。つまり、感光体ドラム１が記録材９と接触する領域では、クリーニングブレード４に処理部４ｅを設けなかった。なお本実施例では、画像形成装置が異なる大きさ（幅）の記録材９を用いることが可能な場合、最大の幅を持つ記録材９を基準とした。例えば、Ａ３、Ａ４の記録材９を用いる画像形成装置においては、感光体ドラム１がＡ３の記録材９と接触する領域よりも外側のみに、クリーニングブレード４は処理部４ｅを有する構成とした。なお、これは一例であり、例えば、Ａ３の記録材９よりもＡ４の記録材９を用いることが多いと想定される画像形成装置の場合には、Ａ３ではなく、Ａ４の記録材９の幅を基準として処理部４ｅの位置を決定してもよい。つまり印刷頻度が一番多い記録材９の幅よりも外側に処理部４ｅを設ける構成であってもよい。

（本実施例の効果の検証）
上記本実施例の構成において、図２に示す画像形成装置を用いて連続印字で２０，０００枚の印字試験を行い、その時点のトナー漏れの評価を行った。試験環境は温度０℃、印字パターンは印字率１％の横線画像を用いた。比較例３として、実施例１の構成にトナーを本実施例と同じ平均円形度＝０．９７の重合トナーを使用した構成を用い、同様の評価を行い比較した。

本実施例においては、クリーニング不良は発生しなかったが、比較例３の構成では、クリーニング不良が発生した。感光体ドラム１とクリーニングブレード４、２４との当接ニップＨを、実施例１で行ったのと同様に観察した。図１３は、結果を説明するための模式図であり、図１３（ａ）が本実施例の、図１３（ｂ）が比較例３を示す。本実施例の当接ニップＨは、長手位置でその幅が異なっている。すなわち、記録部材９の端部ｋ、ｌより内側はイソシアネート処理されていないため、ニップＨは広く、外側では狭くなっている。記録材９が通過し、紙粉がニップＨに突入しやすいｋ、ｌより内側においては、感光体ドラム１の表面に細かい傷が発生し、紙粉が挟まりやすい状態にあっても、クリーニング不良を抑制している。つまりニップＨの幅を広く、しっかり感光体ドラムとクリーニングブレード２４が当接することで、クリーニング不良を抑制している。

これに対して比較例３のニップＨは長手均一に狭い。このため、感光体ドラム１の表面に細かい傷が発生した状態で、紙粉が当接ニップＨに突入すると、感光体ドラム１とクリーングブレード４との間に微小な空間が発生してしまい、転写残トナーがすり抜けてクリーング不良画像が発生してしまう。

これらのことから、本実施例の構成を用いることで、クリーニングブレード捲れ対策としてのイソシアネート処理をしたクリーニングブレードを用いた場合でも、帯電部材と感光体の接触部長手外側で発生するトナー漏れを防止できる。また平均円形度が高いトナーを用いた場合でも、低温環境での紙粉起因のクリーニング不良画像の発生を抑制したプロセスカートリッジを提供することができる。

また、上述の実施例１、２では、帯電部材の形態がローラ形状のものであるが、これに限るものではない。ローラではない帯電部材についても本実施例に記載した表面形状の帯電部材であれば本発明を適用して同様の効果が得られる。

なお、実施例１、２において、トナーは磁性トナーを用いたが、これに限るものではなく、例えば、非磁性トナーを用いても同様の効果が得られる。

また、実施例１、２において、イソシアネート処理部４ａ（４ｅ）をドラム対向面に設けたが、ドラム先端部４ｃが存在する面以外に設けても、イソシアネート処理部が４ａが感光体ドラム１に当接する構成であれば、これに限るものではない。

１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
３ 現像装置
４ クリーニングブレード
５ 廃トナーボックス
６ レーザービームスキャナ
７ トナー
８ 現像ローラ
９ 記録材
１０ 転写ローラ
１１ 定着器

Claims (20)

1. 画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
   感光体と、
   帯電バイアスが印加されることにより前記感光体を帯電させる帯電部材と、
   前記帯電部材の長手方向の両端部を付勢し、前記帯電部材を所定の押圧力により前記感光体に圧接させる付勢部材と、
   前記感光体の表面から現像剤を除去するクリーニング部材と、
   を備え、
   前記帯電部材は、
   導電性支持体と、
   前記導電性支持体の周りに設けられた少なくとも１層の弾性層と、
   前記感光体の表面に当接する前記弾性層の表面に形成された複数の突起部と、
   を有し、
   前記突起部は、前記所定の押圧力によって弾性変形しつつ、前記感光体と前記帯電部材の間に、放電可能なギャップを形成するものであって、
   前記クリーニング部材は、弾性部と、前記弾性部を硬化処理して形成された、前記感光体と当接する硬化処理部を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 前記硬化処理部は、前記弾性部にイソシアネート化合物を含ませて形成されることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
3. 前記突起部は、前記弾性層に粒子を含有させて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
4. 前記弾性層は、弾性基層と、前記弾性基層の表面に形成された、前記弾性基層より硬くて薄い弾性表面層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
5. 前記弾性基層は発砲体により構成され、前記突起部により前記帯電部材と前記感光体との間に形成されるギャップは、前記発砲体の表面に形成された凹凸部が前記弾性表面層を介して前記感光体に当接して形成されることを特徴とする請求項４に記載のプロセスカートリッジ。
6. 前記帯電部材を前記感光体に押圧する押圧力をＰ（Ｎ）、前記突起部の弾性変形前の高さをＬ（ｍ）、前記複数の突起が前記感光体と当接している領域の面積の和をＳ（ｍ^２）、前記弾性層が変形する場合のヤング率をＥ（ＭＰａ）としたとき、
   ７．７×１０^−６（ｍ）＜Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ）
   を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
7. 前記帯電部材に印加される電圧をＶ（Ｖ）として、
   Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ）＜（Ｖ−３１２）／６．２×１０^−６（ｍ）
   を満たすことを特徴とする請求項６に記載のプロセスカートリッジ。
8. 被帯電体を帯電する帯電部材において、
   前記帯電部材の表面の十点平均粗さＲｚ（μｍ）が１５≦Ｒｚ≦５０であり、
   前記帯電部材の表面硬度が、ＭＤ−１硬度で、５０度以上８５度以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
9. 前記帯電部材の表面硬度は、アスカーＣ硬度で６０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
10. 前記感光体の表面に形成された現像剤像を記録媒体に転写させるものであって、
    前記感光体の長手方向において、前記感光体が前記記録媒体と当接する領域の外側のみに前記処理部が形成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
11. 帯電部材は、回転自在なローラ部材であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
12. 前記帯電部材に印加される帯電バイアスが、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
13. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
    感光体と、
    帯電バイアスが印加されることにより前記感光体を帯電させる帯電部材と、
    前記帯電部材の長手方向の両端部を付勢し、前記帯電部材を所定の押圧力により前記感光体に圧接させる付勢部材と、
    前記感光体の表面から現像剤を除去するクリーニング部材と、
    を備え、
    前記帯電部材は、
    導電性支持体と、
    前記導電性支持体の周りに設けられた少なくとも１層の弾性層と、
    前記感光体の表面に当接する前記弾性層の表面に形成された複数の突起部と、
    を有し、
    前記突起部は、前記所定の押圧力によって弾性変形しつつ、前記感光体と前記帯電部材の間に、放電可能なギャップを形成するものであって、
    前記クリーニング部材は、弾性部と、前記弾性部を硬化処理して形成された、前記感光体と当接する硬化処理部を有することを特徴とする画像形成装置。
14. 前記硬化処理部は、前記弾性部にイソシアネート化合物を含ませて形成されることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記突起部は、前記弾性層に粒子を含有させて形成されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
16. 前記弾性層は、弾性基層と、前記弾性基層の表面に形成された、前記弾性基層より硬くて薄い弾性表面層を有することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記弾性基層は発砲体により構成され、前記突起部により前記帯電部材と前記感光体との間に形成されるギャップは、前記発砲体の表面に形成された凹凸部が前記弾性表面層を介して前記感光体に当接して形成されることを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
18. 前記帯電部材を前記感光体に押圧する押圧力をＰ（Ｎ）、前記突起部の弾性変形前の高さをＬ（ｍ）、前記複数の突起が前記感光体と当接している領域の面積の和をＳ（ｍ^２）、前記弾性層が変形する場合のヤング率をＥ（ＭＰａ）としたとき、
    ７．７×１０^−６（ｍ）＜Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ）
    を満たすことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 前記帯電部材に印加される電圧をＶ（Ｖ）として、
    Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ）＜（Ｖ−３１２）／６．２×１０^−６（ｍ）
    を満たすことを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
20. 前記感光体の表面に形成された現像剤像を記録媒体に転写させるものであって、
    前記感光体の長手方向において、前記感光体が前記記録媒体と当接する領域の外側のみに前記処理部が形成されることを特徴とする請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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