JP2016080986A - 帯電ロール、帯電装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被帯電部材の帯電電位ムラを抑制する帯電ロールを提供すること。
【解決手段】円筒状又は円柱状の導電性基材３０と、導電性基材３０の外周面上に設けられた導電性弾性層３１と、を有し、帯電ロール１２１の表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが、−０．６＜Ｒｓｋ≦０を満たし、直流電圧１００Ｖを印加したときの帯電ロール１２１の体積抵抗値の常用対数値が、７．６５ＬｏｇΩ以上８.１０ＬｏｇΩ以下である帯電ロール１２１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯電ロール、帯電装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。

電子写真法等、画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法においては、帯電及び静電荷像形成により、像保持体の表面に画像情報として静電荷像を形成する。そして、トナーを含む現像剤により、像保持体の表面にトナー画像を形成し、このトナー画像を記録媒体に転写した後、トナー画像を記録媒体に定着する。これら工程を経て、画像情報を画像として可視化する。

電子写真法の画像形成において、像保持体への帯電では、例えば、帯電ロールが使用される。この帯電ロールに関して、例えば、ロール最外層の表面粗さＲｚが２〜１５μｍである帯電ロール（例えば特許文献１）が開示されている。

特開２０１０−０９６２６７号公報

本発明の課題は、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０＜Ｒｓｋを満たす、又は帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が７．６５ＬｏｇΩ未満の場合に比べ、被帯電部材の帯電電位ムラを抑制する帯電ロールを提供することにある。

上記課題は、以下の手段により解決される。

請求項１に係る発明は、
円筒状又は円柱状の導電性基材と、前記導電性基材の外周面上に設けられた導電性弾性層と、を有する帯電ロールであって、
前記帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが、−０．６＜Ｒｓｋ≦０を満たし、
直流電圧１００Ｖを印加したときの前記帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が、７．６５ＬｏｇΩ以上８．１０ＬｏｇΩ以下である帯電ロール。

請求項２に係る発明は、
前記帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが、−０．５＜Ｒｓｋ≦−０．１を満たす請求項１に記載の帯電ロール。

請求項３に係る発明は、
請求項１又は請求項２に記載の帯電ロールを備える帯電装置。

請求項４に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する請求項３に記載の帯電装置と、
を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。

請求項５に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する請求項３に記載の帯電装置と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、
静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像装置と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。
請求項６に係る発明は、
前記帯電装置による帯電後の前記像保持体の表面の帯電電圧と、前記現像装置による現像電圧との絶対値の差である電圧Ｖｃｌｎが、６０Ｖ以上９０Ｖ以下である請求項５に記載の画像形成装置。

請求項１に係る発明によれば、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０＜Ｒｓｋを満たす、又は帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が７．６５ＬｏｇΩ未満の場合に比べ、被帯電部材の帯電電位ムラを抑制する帯電ロールが提供される。
請求項２に係る発明によれば、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが、−０．１＜Ｒｓｋ≦０を満たすに比べ、被帯電部材の帯電電位ムラを抑制する帯電ロールが提供される。

請求項３に係る発明によれば、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０＜Ｒｓｋを満たす、又は帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が７．６５ＬｏｇΩ未満の帯電ロールを採用した場合に比べ、被帯電部材の帯電電位ムラを抑制する帯電装置が提供される。

請求項４に係る発明によれば、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０＜Ｒｓｋを満たす、又は帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が７．６５ＬｏｇΩ未満の帯電ロールを採用した場合に比べ、像保持体の帯電電位ムラに起因して生じる背景かぶりを抑制するプロセスカートリッジが提供される。

請求項５に係る発明によれば、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０＜Ｒｓｋを満たす、又は帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が７．６５ＬｏｇΩ未満の帯電ロールを採用した場合に比べ、像保持体の帯電電位ムラに起因して生じる背景かぶりを抑制する画像形成装置が提供される。
請求項６に係る発明によれば、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０＜Ｒｓｋを満たす、又は帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が７．６５ＬｏｇΩ未満の帯電ロールを採用した場合に比べ、電圧Ｖｃｌｎが９０Ｖ以下であっても、像保持体の帯電電位ムラに起因して生じる背景かぶりを抑制する画像形成装置が提供される。

本実施形態に係る帯電ロールを示す概略斜視図である。 本実施形態に係る帯電ロールの概略断面図である。 本実施形態に係る帯電装置の概略斜視図である。 本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

［帯電ロール］
図１は、本実施形態に係る帯電ロールを示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る帯電ロールの概略断面図である。なお、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

本実施形態に係る帯電ロール１２１は、図１及び図２に示すように、例えば、円筒状又は円柱状の導電性基材３０（以下「基材３０」と称する）と、導電性基材３０の外周面上に設けられた導電性弾性層３１（以下「弾性層３１」と称する）と、弾性層３１の外周面上に設けられた導電性表面層３２（以下「表面層３２」と称する）と、を有するロール部材である。なお、基材３０と弾性層３１との間は、例えば、接着層（不図示）が設けられている。
そして、帯電ロール１２１は、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが、−０．６＜Ｒｓｋ≦０を満たし、直流電圧１００Ｖを印加したときの帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が、７．６５ＬｏｇΩ以上８．１０ＬｏｇΩ以下である。

但し、本実施形態に係る帯電ロール１２１において、表面層３２は必要に応じて設けられる層であり、帯電ロール１２１は表面層３２を有さない構成であってもよい。また、帯電ロール１２１は、上記層構成に限られず、例えば、基材３０と弾性層３１との間に中間層を設けた構成、又は、弾性層３１と表面層との間に抵抗調整層若しくは移行防止層を設けた構成であってもよい。

なお、本明細書において、導電性とは、２０℃における体積抵抗率が１×１０^１３Ωｃｍ未満であることを意味する。

本実施形態に係る帯電ロール１２１は、表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋを上記関係とし、且つ体積抵抗値の常用対数値を上記範囲とすることにより、被帯電部材の帯電電位ムラを抑制する。この理由は定かではないが、以下に示す理由と考えられる。

まず、帯電ロール１２１による被帯電部材の帯電電位ムラを抑制する手段として、帯電ロール１２１の表面の算術平均粗さＲａ又は十点平均粗さＲｚの制御を講じることが知られている。しかし、更なる被帯電部材の帯電電位ムラの抑制には、算術平均粗さＲａ又は十点平均粗さＲｚの制御のみでは、不十分であることがわかってきた。

ここで、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９８２年）に定義され、粗さ曲線の平均線に対しての山部と谷部の対称性を表す指標（歪度）である。このＲｓｋが正（Ｒｓｋ＞０）のときは、山部及び谷部が粗さ曲線の平均線よりも下側へ偏在している状態を示す。一方、このＲｓｋが負（Ｒｓｋ＜０）のときは、山部及び谷部が粗さ曲線の平均線よりも上側へ偏在している状態を示す。

つまり、Ｒｓｋが正（Ｒｓｋ＞０）の場合、帯電ロールの表面において、ロール外周面側に突出する山部が少ない状態となる。すると、少ない山部に電荷が集中し、これに起因して異常放電が発生すると考えられる。そして、この異常放電が帯電ロールの放電ムラを招き、被帯電部材の帯電電位ムラが生じると考えられる。

一方、Ｒｓｋが負（Ｒｓｋ＜０）の場合、帯電ロールの表面において、ロール外周面側に突出する山部が多い状態となる。このため、山部への電荷の集中が緩和され、異常放電の発生が抑制されると考えられる。

これに加え、帯電ロール１２１の体積抵抗値の常用対数値を上記高い範囲に制御することにより、異常放電そのものの発生を抑制すると考えられる。

以上から、本実施形態に係る帯電ロール１２１では、異常放電に起因する放電ムラを抑えられるため、被帯電部材の帯電電位ムラを抑制すると考えられる。

特に、帯電ロール１２１の製造過程では、研磨工程を経て弾性層３１の形成（つまり、例えば、ゴム成形工程後、研磨工程を経て弾性層の形成）が行われることが多い。この研磨工程を実施すると、弾性層３１の表面に研磨模様（以下「研磨目」とも称する）が入り、この研磨目により表面性状ムラが生じる。そして、研磨目による表面性状ムラが生じると、帯電ロール１２１の外周面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが正（Ｒｓｋ＞０）となりやすことがわかってきた。このため、弾性層３１を形成するときに研磨工程を経た帯電ロール１２１は、異常放電が発生しやすい。その結果が、被帯電部材の帯電電位ムラも発生しやすい。
しかし、弾性層３１を形成するときに研磨工程を経た帯電ロール１２１でも、表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋを上記関係とし、且つ体積抵抗値の常用対数値を上記範囲とすることにより、被帯電部材の帯電電位ムラが抑制される。

そして、本実施形態に係る帯電ロール１２１を電子写真方式の画像形成装置（その帯電装置）に適用すると、像保持体の帯電電位ムラに起因して生じる背景かぶりが抑制される。
帯電ロールの異常放電が発生すると、例えば、像保持体の表面に目的とする帯電電位よりも帯電電位が低下する領域（以下、「帯電電位低下領域」）が部分的に形成される。これが、像保持体の帯電電位ムラの原因となる。像保持体の表面の帯電電位低下領域では、帯電装置による帯電後の像保持体の表面の帯電電圧Ｖｈ（帯電電位）と、現像装置による現像電圧Ｖｈ（現像電位）との絶対値の差である電圧Ｖｃｌｎ（電位差：以下、「背景電圧Ｖｃｌｎ」とも称する）が低下する。そして、この背景電圧Ｖｃｌｎが低下した領域では、トナーが現像される傾向が高まり、背景かぶりが生じる。
これに対して、本実施形態に係る帯電ロール１２１は、異常放電の発生が抑えられ、像保持体の帯電電位ムラが抑制されるため、この背景かぶりの発生が抑制される。

特に、背景電圧Ｖｃｌｎを６０Ｖ以上９０Ｖ以下と小さく設定した画像形成装置では、帯電ロールの異常放電が発生し、像保持体の帯電電位ムラが発生すると、背景かぶりが発生しやすい。しかし、本実施形態に係る帯電ロール１２１を採用すると、背景電圧Ｖｃｌｎを６０Ｖ以上９０Ｖ以下と小さく設定したでも、背景かぶりの発生が抑制される。

以下、本実施形態に係る帯電ロール１２１の詳細について説明する。なお、符号は省略して説明する。

帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋは、−０．６＜Ｒｓｋ≦０を満し、被帯電部材の帯電電位ムラ抑制の点から、−０．５＜Ｒｓｋ≦−０．１を満たすことが好ましく、−０．４＜Ｒｓｋ≦−０．２を満たすことがより好ましい。
粗さ曲線のスキューネスＲｓｋは、例えば、帯電ロールの外周面自体又は弾性層の研磨条件によって制御される。
粗さ曲線のスキューネスＲｓｋは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９８２年）に準じて、帯電ロールの軸方向一端から他端の表面の粗さのプロファイルを測定して、得られた値である。測定装置としては、東京精密株式会社製、サーフコム１４００を用いる。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／ｓｅｃとする。

なお、帯電ロールの表面の十点平均粗さＲｚは、被帯電部材の帯電電位ムラ抑制の点から、６μｍ以上１３μｍ以下が好ましく、８μｍ以上１１μｍ以下がより好ましい。
十点平均粗さＲｚは、例えば、帯電ロールの弾性層の外周面自体又は弾性層の研磨条件によって制御される。
十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９８２年）に準じて、帯電ロールの軸方向両端２０ｍｍ位置及び中央部の３か所を測定し、その平均値とし値である。測定装置としては、東京精密株式会社製、サーフコム１４００を用いる。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／ｓｅｃとする。

帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値（直流電圧１００Ｖを印加したときの体積抵抗値の常用対数値）は、７．６５ＬｏｇΩ以上８．１０ＬｏｇΩ以下である。
体積抵抗値は、例えば、弾性層の導電剤の種類及び量によって制御される。
体積抵抗値は、次の方法により測定される値である。まず、金属板の上に、帯電ロールの外周面が金属板表面と接するように、金属板上に帯電ロールを置く。次に、帯電ロールの基材の軸方向両端部から金属板方向に５００ｇの荷重を掛けた状態とする。この状態で、温度２２℃、湿度５５％ＲＨの環境下、帯電ロールの基材と金属板との間に印加電圧１００Ｖを印加して、１０秒後の電流値Ｉ（Ａ）を測定し、式「体積抵抗値Ｒ＝印加電圧Ｖ／電流値Ｉ」によって体積抵抗値（Ｒ）を計算する。この測定と計算を、帯電ロールを９０°ずつ周方向に回転させて４点について行い、その平均値を帯電ロールの体積抵抗値とする。

（基材）
基材は、帯電ロールの電極および支持部材として機能するものであり、例えば、その材質としては鉄（快削鋼等），銅，真鍮，ステンレス，アルミニウム，ニッケル等の金属又は合金；クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄；等が挙げられる。導電性基材としては、外周面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂、セラミック部材）、導電剤が分散された部材（例えば樹脂、セラミック部材）等も挙げられる。基材は、中空状の部材（筒状部材）であってもよし、非中空状の部材であってもよい。

（接着層）
接着層の材質としては、基材と弾性層とを接着し、導電性を有する組成物である公知の接着剤が挙げられる。この接着剤としては、例えば、電子導電剤を含有する樹脂組成物、導電性樹脂を含む樹脂組成物が挙げられる。

（弾性層）
弾性層は、弾性材料と、導電剤と、を含む。弾性層は、必要に応じて、その他の添加剤を含んでもよい。なお、弾性層は、抵抗調整層を兼ねていることがよい。

弾性材料としては、例えば、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、ウレタンゴム、シリコ−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、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエ−テル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム、これらを混合したゴム等が挙げられる。
これらの弾性材料の中でも、シリコ−ンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、これらを混合したゴムが好ましい。
ゴム材料は、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、電子導電性物質、イオン導電性物質が挙げられる。
電子導電性物質としては、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、熱分解カーボン、グラファイト、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−Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２−Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２、ＺｎＯ−ＴｉＯ_２、ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３、ＦｅＯ−ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｇＯ等の公知の金属酸化物が挙げられる。
イオン導電性物質としては、例えば、四級アンモニウム塩、アルカリ金属の過塩素酸塩、アルカリ土類金属の過塩素酸塩等の公知の塩が挙げられる。

これらの導電剤は、１種単独で使用してもよいし、２種以上併用してもよい。

導電剤の含有量は、弾性層の目的とする特性が得られる範囲内であれば、特に制限はない。
具体的には、電子導電性物質の場合、導電剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、１質量部以上９０質量部以下であることが好ましい。
一方、イオン導電性物質の場合、導電剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、０．０１質量部以上１０質量部以下であることが好ましい。

弾性層におけるその他の添加剤としては、軟化剤、可塑剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤等の周知の添加剤が挙げられる。

弾性層の厚みは、帯電ロールを適用する装置によって異なるが、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下がよく、好ましくは２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

弾性層の厚みは、次に示す方法により測定された値である。弾性層（帯電ロール）の軸方向両端２０ｍｍ位置及び中央部の３か所を片刃ナイフで切り取り、切り取った試料の断面を５から５０倍の厚みに応じて適切な倍率で観察して、膜厚を測定してその平均値とした。測定装置は、キーエンス社製、デジタルマイクロスコープＶＨＸ−２００を用いる。」

（表面層）
帯電ロールは、必要に応じて、弾性層上に外周面を構成する表面層を設けてもよい。この表面層は、弾性層上に樹脂層等を独立して設けた態様であってもよいし、発泡した弾性層の表層部の気泡に樹脂等を含浸させて設けた態様（つまり、気泡に樹脂等が含浸した弾性層の表層部を表面層とした態様）であってもよい。

表面層を形成するための材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。
樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、フッ素変性アクリル樹脂、シリコーン変性アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、共重合ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、エチレンテトラフルオロエチレン樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂。ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、フッ素樹脂（ポリフッ化ビニリデン樹脂、４フッ化エチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等）が挙げられる。また、樹脂は、硬化性樹脂を硬化剤若しくは触媒により硬化又は架橋したものが好ましい。
ここで、共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、の内のいずれか１種又は複数種を重合単位として含む共重合体である。なお、共重合ナイロンには、６ナイロン、６６ナイロン等の他の重合単位を含んでいてもよい。

これらの中でも、汚れ防止の観点から、樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン樹脂、４フッ化エチレン樹脂、ポリアミド樹脂が好ましく、表面層の耐摩耗性、多孔質樹脂粒子の離脱抑制の点から、ポリアミド樹脂がより好ましい。

特に、ポリアミド樹脂としては、表面層の耐摩耗性の点から、アルコキシメチル化ポリアミド（アルコキシメチル化ナイロン）が好ましく、より好ましくはメトキシメチル化ポリアミド（Ｎ−メトキシメチル化ナイロン）である。

なお、樹脂は、表面層の機械的強度を向上させ、表面層の割れの発生を抑制する点から、架橋構造を有していてもよい。

表面層を形成するためのその他の材料としては、例えば、導電剤、充填剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤等の通常表面層に添加され得る周知の添加剤が挙げられる。

表面層の厚みは、例えば、２μｍ以上２５μｍ以下がよく、好ましくは３μｍ以上２０μｍ以下であり、より好ましくは３μｍ以上１５μｍ以下であり、更に好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下である。

表面層の厚みは、次に示す方法により測定された値である。表面層（帯電ロール）の軸方向両端２０ｍｍ位置及び中央部の３か所を片刃ナイフで切り取り、切り取った試料の断面を倍率１０００倍で観察して、膜厚を測定してその平均値とした。測定装置は、キーエンス社製、デジタルマイクロスコープＶＨＸ−２００を用いる。

［帯電装置］
以下、本実施形態に係る帯電装置について説明する。
図３は、本実施形態に係る帯電装置の概略斜視図である。

本実施形態に係る帯電装置は、帯電ロールとして、上記本実施形態に係る帯電ロールを適用した形態である。
具体的には、本実施形態に係る帯電装置１２は、図３に示すように、例えば、帯電ロール１２１と、クリーニング部材１２２と、が特定の食い込み量で接触して配置されている。そして、帯電ロール１２１の基材３０およびクリーニング部材１２２の基材１２２Ａの軸方向両端は、各部材が回転自在となるように導電性軸受け１２３（導電性ベアリング）で保持されている。導電性軸受け１２３の一方には電源１２４（電圧印加装置の一例）が接続されている。
なお、本実施形態に係る帯電装置は、上記構成に限られず、例えば、クリーニング部材１２２を備えない形態であってもよい。

クリーニング部材１２２は、帯電ロール１２１の表面を清掃するための清掃部材であり、例えば、ロール状で構成されている。クリーニング部材１２２は、例えば、円筒状または円柱状の基材１２２Ａと、基材１２２Ａの外周面に弾性層１２２Ｂと、で構成される。

基材１２２Ａは、導電性の棒状部材であり、その材質は例えば、鉄（快削鋼等），銅，真鍮，ステンレス，アルミニウム，ニッケル等の金属が挙げられる。また、基材１２２Ａとしては、外周面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂や、セラミック部材）、導電剤が分散された部材（例えば樹脂や、セラミック部材）等も挙げられる。基材１２２Ａは、中空状の部材（筒状部材）であってもよし、非中空状の部材であってもよい。

弾性層１２２Ｂは、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなり、内部や表面に空洞や凹凸部（以下、セルという。）が存在し、弾性を有していることがよい。弾性層１２２Ｂは、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、オレフィン、メラミン、ポリプロピレン等の発泡性の樹脂材料、又は、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム）、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム等の発泡性のゴム材料；を含んで構成される。

これらの発泡性の樹脂材料またはゴム材料のなかでも、帯電ロール１２１との従動摺擦によりトナーや外添剤などの異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電ロール１２１の表面にクリーニング部材１２２の擦れによるキズをつけ難くするために、また、長期にわたり千切れや破損が生じ難くするために、引き裂き、引っ張り強さなどに強いポリウレタンが特に好適に適用される。

ポリウレタンとしては、特に限定するものではなく、例えば、ポリオール（例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオールなど）と、イソシアネート（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や４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなど）の反応物が挙げられ、これらの鎖延長剤（例えば１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど）による反応物であってもよい。なお、ポリウレタンは、発泡剤（水やアゾ化合物（アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等）を用いて発泡させるのが一般的である。

弾性層１２２Ｂのセル数としては、２０／２５ｍｍ以上８０／２５ｍｍ以下であることが好ましく、３０／２５ｍｍ以上８０／２５ｍｍ以下であることがさらに好ましく、３０／２５ｍｍ以上５０／２５ｍｍ以下であることが特に好ましい。

弾性層１２２Ｂの硬さとしては、１００Ｎ以上５００Ｎ以下が好ましく１００Ｎ以上４００Ｎ以下がさらに好ましく、１５０Ｎ以上４００Ｎ以下が特に好ましい。

導電性軸受け１２３は、帯電ロール１２１とクリーニング部材１２２とを一体で回転自在に保持すると共に、当該部材同士の軸間距離を保持する部材である。導電性軸受け１２３は、導電性を有する材料で製造されていればいかなる材料および形態でもよく、例えば、導電性のベアリングや導電性の滑り軸受けなどが適用される。

電源１２４は、導電性軸受け１２３へ電圧を印加することにより帯電ロール１２１とクリーニング部材１２２とを同極性に帯電させる装置であり、公知の高圧電源装置が用いられる。

本実施形態に係る帯電装置１２では、例えば、電源１２４から導電性軸受け１２３に電圧が印加されることで、帯電ロール１２１とクリーニング部材１２２とが同極性に帯電する。

［画像形成装置、プロセスカートリッジ］
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電装置と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像装置と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、を備える画像形成装置を備える。そして、帯電装置として、上記本実施形態に係る帯電装置を適用する。

本実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着装置を備えた装置；像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置；像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置；トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング装置を備えた装置；トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電装置を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写装置は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写装置と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写装置と、を有する構成が適用される。

ここで、本実施形態に係る画像形成装置は、帯電装置による帯電後の像保持体の表面の帯電電圧と、現像装置による現像電圧との絶対値の差である背景電圧Ｖｃｌｎが６０Ｖ以上９０Ｖ以下とした装置であってもよい。具体的には、例えば、画像形成装置は、背景電圧Ｖｃｌｎが上記範囲となるように、帯電装置（その帯電ロール）および現像装置（その現像ロール）に電圧を印加する各電圧印加装置を制御する制御装置を備えることがよい。
背景電圧Ｖｃｌｎが６０Ｖ以上９０Ｖ以下とした画像形成装置であっても、上述のように、像保持体の帯電電位ムラに起因して生じる背景かぶりが抑制される。

一方、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、例えば上記構成の画像形成装置に脱着され、像保持体と、像保持体を帯電する帯電装置と、を備える。そして、帯電装置として、上記本実施形態に係る帯電装置を適用する。本実施形態に係るプロセスカートリッジは、必要に応じて、例えば、像保持体の表面を帯電する帯電装置；帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置；静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像装置；および、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置からなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。

次に、本実施形態に係る画像形成装置、およびプロセスカートリッジについて図面を参照しつつ説明する。図４は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図５は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。

本実施形態に係る画像形成装置１０１は、図４に示すように、像保持体１０を備え、その周囲に、像保持体を帯電する帯電装置１２と、帯電装置１２により帯電された像保持体１０を露光して静電荷像を形成する露光装置１４と、露光装置１４により形成した静電荷像をトナーにより現像してトナー画像を形成する現像装置１６と、現像装置１６により形成したトナー画像を記録媒体Ｐに転写する転写装置１８と、転写後の像保持体１０表面の残留トナーを除去するクリーニング装置２０と、を備える。また、転写装置１８により記録媒体Ｐに転写されたトナー画像を定着する定着装置２２を備える。更に、画像形成装置１０１内の各装置及び各部材と接続され、各装置及び各部材の動作を制御する制御装置２６を具備している。

そして、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、帯電装置１２として、例えば、帯電ロール１２１と、帯電ロール１２１に接触配置されたクリーニング部材１２２と、帯電ロール１２１およびクリーニング部材１２２の軸方向両端を各部材が回転自在となるように保持する導電性軸受け１２３（導電性ベアリング）と、導電性軸受け１２３の一方に接続された電源１２４と、が配設された、上記本実施形態に係る帯電装置が適用されている。

一方、本実施形態の画像形成装置１０１は、帯電装置１２（帯電ロール１２１）以外の構成については、従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成が適用される。以下、各構成の一例につき説明する。

像保持体１０は、特に制限なく、公知の感光体が適用されるが、感光層を電荷発生層と電荷輸送層とに分離した、いわゆる機能分離型と呼ばれる構造の有機感光体が好適に適用される。また、像保持体１０は、その表面層が電荷輸送性を有し架橋構造を有する保護層で被覆されているものも好適に適用される。この保護層の架橋成分としてシロキサン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、アクリル樹脂で構成された感光体も好適に適用される。

露光装置１４としては、例えば、レーザー光学系やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）アレイ等が適用される。

現像装置１６は、例えば、現像剤層を表面に形成させた現像ロール１６１（現像剤保持体の一例）を像保持体１０に接触若しくは近接させて、像保持体１０の表面の静電荷像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像装置である。現像装置１６は、現像ロール１６１に電圧を印加するための電源１６２（電圧印加装置の一例）を備えている。現像装置１６の現像方式は、既知の方式として二成分現像剤による現像方式が好適に適用される。この二成分現像剤による現像方式には、例えば、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。

転写装置１８としては、例えば、コロトロン等の非接触転写方式、記録媒体Ｐを介して導電性の転写ロールを像保持体１０に接触させ記録媒体Ｐにトナー画像を転写する接触転写方式のいずれを適応してもよい。

クリーニング装置２０は、例えば、クリーニングブレードを像保持体１０の表面に直接接触させて表面に付着しているトナー、紙粉、ゴミなどを除去する部材である。クリーニング装置２０としては、クリーニングブレード以外にクリーニングブラシ、クリーニングロール等を適用してもよい。

定着装置２２としては、ヒートロールを用いる加熱定着装置が好適に適用される。加熱定着装置は、例えば、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層又は耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ローラと、この定着ローラに対し特定の接触圧で接触して配置され、円筒状芯金の外周面又はベルト状基材表面に耐熱弾性体層を形成した加圧ローラまたは加圧ベルトと、で構成される。未定着のトナー画像の定着プロセスは、例えば、定着ローラと加圧ローラまたは加圧ベルトとの間に未定着のトナー画像が転写された記録媒体Ｐを挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。

なお、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、上記構成に限られず、例えば、中間転写体を利用した中間転写方式の画像形成装置、各色のトナー画像を形成する画像形成ユニットを並列配置させた所謂タンデム方式の画像形成装置であってもよい。

一方、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、図５に示すように、上記図４に示す画像形成装置において、露光のための開口部２４Ａ、および取り付けレール２４Ｃが備えられた筐体２４により、像保持体１０と、像保持体を帯電する帯電装置１２と、露光装置１４により形成した静電荷像をトナーにより現像してトナー画像を形成する現像装置１６と、転写後の像保持体１０表面の残留トナーを除去するクリーニング装置２０と、を一体的に組み合わせて保持して構成したプロセスカートリッジ１０２である。そして、プロセスカートリッジ１０２は、上記図４に示す画像形成装置１０１に脱着自在に装着されている。なお、図５は、電源１２４、電源１６２の図示は省略している。

以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。なお、特に断りがない限り「部」は「質量部」を意味する。

＜実施例１＞
下記成分の混合物をオープンロールで混練りし、ＳＵＳ４１６からなる直径６ｍｍの導電性基材の表面に、厚さ１．５ｍｍとなるように円筒状に被覆した。これを、内径１８．０ｍｍ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、研磨して円筒状の発泡弾性層を得た。
ここで、研磨は、水口製作所社製 ＬＥＯ-６００ＦＳを用いて、被研磨物の回転数２００ｒｐｍ、砥石回転数２，３００ｒｐｍの条件で実施した。

−発泡弾性層の成分−
・ゴム材料： 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

次に、下記成分の混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Ａを、メタノールで希釈して、粘度０．０４Ｐａ・ｓの塗布液を調製した。この塗布液を用いて、発泡弾性層の表面に浸漬塗布し、塗布液を発泡弾性層の表層部の気泡に含浸させた後、１４０℃で１５分間加熱乾燥し、表面層を形成した。得られた導電性ロールを帯電ロールとした。

−表面層の成分−
・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）： ５００質量部
・溶剤（ブタノール）： ２４０質量部

＜実施例２＞
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数３００ｒｐｍ、砥石回転数３,４５０ｒｐｍと変更した以外は、実施例１と同様にして、帯電ロールを得た。

＜実施例３＞
表面層の形成において、溶剤量を調整して、粘度０．０６Ｐａ・ｓの塗布液を調製した以外は、実施例１と同様にして、帯電ロールを得た。

＜実施例４＞
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数６００ｒｐｍ、砥石回転数６,９００ｒｐｍと変更した以外は、実施例１と同様にして、帯電ロールを得た。

＜実施例５＞
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数６００ｒｐｍ、砥石回転数６,９００ｒｐｍと変更し、表面層の形成において、溶剤量を調整して粘度０．０６Ｐａ・ｓの塗布液を調製した以外は、実施例１と同様にして、帯電ロールを得た。

＜実施例６＞
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数２４０ｒｐｍ、砥石回転数２,７６０ｒｐｍと変更した以外は、実施例１と同様にして、帯電ロールを得た。

＜実施例７＞
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数２４０ｒｐｍ、砥石回転数２,７６０ｒｐｍと変更し、表面層の形成において、溶剤量を調整して粘度０．０６Ｐａ・ｓの塗布液を調製した以外は、実施例１と同様にして、帯電ロールを得た。

＜比較例１＞
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数１００ｒｐｍ、砥石回転数１，１５０ｒｐｍと変更した以外は、実施例１と同様にして、帯電ロールを得た。

＜比較例２＞
表面層の形成において、溶剤量を調整して、粘度０．０２Ｐａ・ｓの塗布液を調製した以外は、実施例１と同様にして、帯電ロールを得た。

＜測定／評価＞
（各種測定）
各例の帯電ロールについて、ロール表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋ（表中「Ｒｓｋ」と表記）、ロール表面の十点平均粗さＲｚ（表中「Ｒｚ」と表記）、直流電圧１００Ｖを印加したときの体積抵抗値の常用対数値（表中「Ｒ」と表記）を既述の方法に従って測定した。結果を表１に示す。

（評価）
各例の帯電ロールを富士ゼロックス社製「ＤｏｃｕＰｒｉｎｔＣＰ２００ｗ」に装着し、評価用の装置とした。この評価用の装置は、帯電ロールおよび現像ロールへ印加する電圧を可変可能とし、帯電装置による帯電後の感光体の表面の帯電電圧（帯電電位）と現像装置による現像電圧（現像電圧）を調整可能に改造した装置とした。これにより、評価用の装置は、帯電電圧（帯電電位）と現像電圧（現像電圧）との絶対値の差である背景電圧（背景電位）を設定可能とした。

評価用の装置を用いて、表１に記載の背景電圧Ｖｃｌｎ（表中「Ｖｃｌｎ」と表記）に設定した状態で、高温高湿環境下（温度３０℃、８０％ＲＨ環境下）、Ａ４用紙の白紙印刷（画像を形成しない出力）を１０枚実施した。そして、１０枚目に出力の用紙を目視にて観察し、背景かぶりの評価を行った。この背景かぶりの評価は、表１に示すように設定した背景電圧Ｖｃｌｎ毎に実施した。結果を表１に示す。なお、評価基準は以下の通りである。
Ａ： 背景かぶりの発生は全く無し
Ｂ： よく見たら、背景かぶりの発生が確認された。
Ｃ： やや、背景かぶりの発生が確認されたものの、実施上問題ないレベル
Ｄ： 一目でわかる程度に、背景かぶりの発生が確認された。
Ｅ： ある程度の濃度を持った背景かぶりの発生が確認された。

上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、背景かぶりの発生が抑制されていることがわかる。
また、本実施例では、背景電圧Ｖｃｌｎが９０Ｖ以下でも、比較例に比べ、背景かぶりの発生が抑制されていることがわかる。

１０ 像保持体、１２ 帯電装置、１４ 露光装置、１６ 現像装置、１８ 転写装置、２０ クリーニング装置、２２ 定着装置、２４ 筐体、２４Ａ 開口部、２４Ｃ 取り付けレール、３０基材、３１ 導電性弾性層、３２ 導電性表面層、１０１ 画像形成装置、１０２ プロセスカートリッジ、１２１ 帯電ロール、１２２ クリーニング部材、１２３ 導電性軸受け、１２２Ａ 基材、１２２Ｂ 弾性層、１２４ 電源

Claims (6)

1. 円筒状又は円柱状の導電性基材と、前記導電性基材の外周面上に設けられた導電性弾性層と、を有する帯電ロールであって、
   前記帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが、−０．６＜Ｒｓｋ≦０を満たし、
   直流電圧１００Ｖを印加したときの前記帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が、７．６５ＬｏｇΩ以上８．１０ＬｏｇΩ以下である帯電ロール。
2. 前記帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが、−０．５＜Ｒｓｋ≦−０．１を満たす請求項１に記載の帯電ロール。
3. 請求項１又は請求項２に記載の帯電ロールを備える帯電装置。
4. 像保持体と、
   前記像保持体の表面を帯電する請求項３に記載の帯電装置と、
   を備え、
   画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
5. 像保持体と、
   前記像保持体の表面を帯電する請求項３に記載の帯電装置と、
   帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、
   静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像装置と、
   前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
   を備える画像形成装置。
6. 前記帯電装置による帯電後の前記像保持体の表面の帯電電圧と、前記現像装置よる現像電圧との絶対値の差である電圧Ｖｃｌｎが、６０Ｖ以上９０Ｖ以下である請求項５に記載の画像形成装置。