JP2020173402A - 帯電ローラ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラの表面の凹凸によって放電量が不均一とならないように、汚れ物質の付着を低減しつつ、画像品位を向上する。【解決手段】回転可能で感光ドラム５１を帯電可能な帯電ローラである。帯電ローラ２１は、帯電ローラ２１の表面の粗さ曲線に関して、十点平均粗さをＲｚ、二乗平均平方根傾斜をＲΔｑとした場合に、Ｒｚ≧７［μｍ］、かつ、ＲΔｑ≦０．１の関係を満たす。【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を利用して記録材に画像を形成する際に感光体を帯電させる帯電ローラ及びそれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において像担持体である感光体（例えば、感光ドラム）を帯電させる帯電装置としては、感光体に接触させた帯電ローラに電圧を印加する接触帯電方式が広く普及している。このような帯電装置において、帯電ローラに対して、感光体に付着しているトナーや、トナーに添加される外添剤や、帯電時に生成される放電生成物等の汚れ物質が付着して蓄積する所謂フィルミング現象が発生する場合がある。フィルミング現象が発生すると、記録材に形成される画像上において、帯電ローラに汚れ物質が付着した部分に対応する位置に画像不良が生じる虞がある。例えば、ハーフトーン画像を出力させた場合において、記録材の搬送方向（帯電ローラの回転方向）に沿ってスジ状に画像濃度が濃い部分（以下、汚染すじという）が残る場合がある。従来、帯電ローラの表面に適度な表面粗さを持たせることで、フィルミング現象の抑制を図る帯電装置が提案されている（特許文献１参照）。この帯電装置では、帯電ローラの十点平均粗さＲｚを７μｍから３０μｍの範囲に設定することで、汚れ物質の付着低減を図るようにしている。

特開２０１０−４８８８３号公報

ここで、本願発明者らが詳細に検討したところ、帯電ローラに所定値以上の表面粗さを持たせた場合、帯電ローラ表面の凹凸によって放電量が不均一となることで、出力画像に微細な濃度ムラが生じていることが判明した。このため、上述した特許文献１に記載の帯電装置では、帯電ローラへの汚れ物質の付着低減のために所定値以上の表面粗さを持たせているので、帯電ローラの表面の凹凸によって放電量が不均一となり、出力画像に微細な濃度ムラが生じる虞がある。この濃度ムラの発生により、形成された画像は、ハーフトーン領域の均一性を損ない、また、がさついた質感を与えてしまう等、画質品位が低下してしまう虞がある。

本発明は、汚れ物質の付着を低減しつつ、画像品位を向上可能な帯電ローラ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の帯電ローラは、回転可能で感光体を帯電可能な帯電ローラであって、前記帯電ローラの表面の粗さ曲線に関して、十点平均粗さをＲｚ、二乗平均平方根傾斜をＲΔｑとした場合に、Ｒｚ≧７［μｍ］、かつ、ＲΔｑ≦０．１の関係を満たすことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、静電像を担持して移動可能な感光体と、上記に記載の帯電ローラと、前記帯電ローラによって帯電した前記感光体を露光して、前記感光体の表面に静電像を形成する露光手段と、前記感光体に担持された静電像を、トナーを含む現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、前記感光体に担持されたトナー像を被転写部材に転写する転写手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、汚れ物質の付着を低減しつつ、画像品位を向上することができる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の制御系を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の感光ドラム及び帯電部を示す概略の側面図である。 第１の実施形態に係る帯電ローラを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は接触面を撮影する際の正面図である。 比較例２に係る帯電ローラの表面を示す拡大図であり、（ａ）は表層に小径の粒子が含有されている場合の初期状態、（ｂ）はその５万枚の画像出力後の状態である。 実施例１に係る帯電ローラの表面を示す拡大図であり、（ａ）は表層に大径の粒子が含有されている場合の初期状態、（ｂ）はその５万枚の画像出力後の状態である。 比較例１に係る帯電ローラの表面に関する説明図であり、（ａ）は拡大した断面図、（ｂ）は帯電後の感光ドラムの表面電位、（ｃ）は感光ドラムの表面のトナー面密度である。 実施例１に係る帯電ローラの表面に関する説明図であり、（ａ）は拡大した断面図、（ｂ）は帯電後の感光ドラムの表面電位、（ｃ）は感光ドラムの表面のトナー面密度である。 第２の実施形態に係る画像形成装置の感光ドラム及び帯電部を示す概略の側面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図８を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置１の一例として、タンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置１に搭載されることには限られず、他の方式の画像形成装置に搭載されるものであってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。

図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体１０と、不図示のシート給送部と、画像形成部４０と、制御部７０と、操作部１１とを備えている。画像形成装置１は、不図示の原稿読取装置やパーソナルコンピュータ等のホスト機器、あるいはデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材に形成することができる。尚、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。

［画像形成部］
画像形成部４０は、シート給送部から給送されたシートＳに対して、画像情報に基づいて画像を形成可能である。画像形成部４０は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、不図示のトナーボトルと、露光装置（露光手段）４３と、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着装置４６とを備えている。尚、本実施形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図２以降及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。

画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、静電像を担持して移動可能な感光ドラム（感光体）５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋと、帯電部２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋと、現像装置５２ｙ，５２ｍ，５２ｃ，５２ｋと、を有している。画像形成ユニット５０は、プロセスカートリッジとして一体にユニット化されて、装置本体１０に対して着脱可能に構成され、後述する中間転写ベルト４４ｂにトナー像を形成する。

感光ドラム５１は、移動可能、即ち回転可能であり、画像形成に用いられる静電像を担持し、トナー像を担持可能である。本実施形態では、感光ドラム５１は、外径３０ｍｍ、回転軸線方向の長さ３７０ｍｍで、負帯電特性のＯＰＣ（有機光半導体）で形成された感光層を有している。感光ドラム５１は、例えば、約１２０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転方向（移動方向）Ｒ（図３参照）に、駆動モータ１４（図２参照）により回転駆動される。帯電部２０は、感光ドラム５１の表面に負極性の直流電圧を印加することで、感光ドラム５１の表面を負極性に均一に帯電する。帯電部２０の詳細な構成については後述する。露光装置４３は、レーザスキャナであり、制御部７０から出力される分解色の画像情報に従って、レーザ光を発することにより、帯電ローラ２１によって帯電した感光ドラム５１を露光して、感光ドラム５１の表面に静電像を形成する。

現像装置（現像手段）５２ｙ，５２ｍ，５２ｃ，５２ｋは、現像スリーブ５２ｓ（図３参照）を有し、現像バイアスが印加されることにより感光ドラム５１に形成された静電像をトナーにより現像する。現像装置５２は、トナーボトルから供給された現像剤を収容すると共に、感光ドラム５１上に形成された静電像を現像する。即ち、現像装置５２は、感光ドラム５１に担持された静電像を、トナーを含む現像剤を用いて現像してトナー像を形成する。現像スリーブ５２ｓは、例えばアルミニウムや非磁性ステンレス等の非磁性材料で構成され、本実施形態ではアルミニウム製としている。現像スリーブ５２ｓの内側には、ローラ状のマグネットローラが、現像容器に対して非回転状態で固定設置されている。現像スリーブ５２ｓは、非磁性のトナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持して、感光ドラム５１に対向する現像領域に搬送する。

現像スリーブ５２ｓに印加される現像バイアスは、直流電圧及び交流電圧を重畳した振動電圧である。例えば、感光ドラム５１上の帯電電位が−８００Ｖの時、直流電圧が−６４０Ｖ、交流電圧が１３００Ｖｐｐ、周波数１０ｋＨｚの振動電圧を印加している。現像バイアスによる電界によって、感光ドラム５１上の静電像に対応して二成分現像剤中のトナーが選択的に付着される。これにより、静電像がトナー像として現像される。この時、感光ドラム５１上に現像されたトナーの帯電量は、約３０μＣ／ｇである。現像部を通過した現像スリーブ５２ｓ上の現像剤は、引き続き現像スリーブ５２ｓの回転に伴い現像容器内の現像剤溜り部に戻される。

本実施形態では、現像剤として、磁性のトナーと非磁性のキャリアとを有し、キャリアとトナーとを重量比９４：６になるように混合した二成分現像剤を用いている。現像装置５２に収容される初期の現像剤の総重量は、２５０ｇとした。キャリアは、フェライト粒子をシリコン樹脂でコートしたものを用いており、２４０ｋＡ／ｍの印加磁場に対する飽和磁化が２４Ａｍ^２／ｋｇである。また、３０００Ｖ／ｃｍの電界強度における体積抵抗率が１×１０^７Ω・ｃｍ〜１×１０^８Ω・ｃｍ、重量平均粒径５０μｍである。

トナーは、少なくともバインダ、着色剤、荷電制御剤から構成される。ここでは、バインダ樹脂としてスチレンアクリル系樹脂を使用している。しかし、スチレン系、ポリエステル系、ポリエチレンなどの樹脂を使用することもできる。着色剤としては、種々の顔料や各種染料など、着色剤を１種単独で使用してもよいし、複数種類を併せて使用してもよい。荷電制御剤としては、必要に応じて補強のための帯電制御剤を含有してもよい。補強のための帯電制御剤としては、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料等を利用できる。トナーの重量平均粒径は５．５μｍである。

トナーは、ワックス及び外添剤を含む。ワックスは、定着時の定着部材からの離型性、定着性の向上のために含有される。ワックスは、パラフィンワックス、カルナバワックス、ポリオレフィンなどが使用でき、バインダ樹脂中に混錬分散させて使用する。ここでは、バインダ、着色剤、荷電制御剤、ワックスを混錬分散させた樹脂を、機械式粉砕機により粉砕したものを用いた。外添剤は、アモルファスシリカに疎水性処理を施したものや、あるいは、酸化チタンや、チタン化合物等の無機酸化物微粒子が挙げられる。これらの微粒子をトナーに添加して、トナーの紛体流動性や帯電量、感光ドラム５１の表面研磨効果を調整している。外添剤粒子の粒径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。ここでは、平均粒径５０ｎｍの酸化チタンを重量比で０．５ｗｔ％添加し、平均粒径２ｎｍと１００ｎｍのアモルファスシリカをそれぞれ０．５ｗｔ％、１．０ｗｔ％ずつ添加した。

感光ドラム５１の表面で現像されたトナー像は、後述する中間転写ユニット４４に対して一次転写される。また、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、前露光装置５６ｙ，５６ｍ，５６ｃ，５６ｋと、クリーニングブレード５５ｙ，５５ｍ，５５ｃ，５５ｋとを有している。前露光装置５６は、一次転写部Ｔ１（図３参照）を通過した感光ドラム５１の表面上に残留する残留電位を除電する。クリーニングブレード５５は、カウンタブレード方式であり、感光ドラム５１に対して所定の押圧力で当接されている。一次転写後、中間転写ユニット４４に転写されずに感光ドラム５１上に残留したトナーは、前露光装置５６により除電され、感光ドラム５１に当接して設けられたクリーニングブレード５５によって除去され、次の作像工程に備える。

中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａや従動ローラ４４ｄ、一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられ、トナー像を担持して移動する中間転写ベルト４４ｂとを備えている。従動ローラ４４ｄは、中間転写ベルト４４ｂの張力を一定に制御するようにしたテンションローラである。従動ローラ４４ｄは、不図示の付勢ばねの付勢力によって中間転写ベルト４４ｂを表面側へ押し出すような力が加えられている。

一次転写ローラ（転写手段）４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接し、感光ドラム５１に担持されたトナー像を中間転写ベルト４４ｂに一次転写する。

中間転写ベルト（被転写部材）４４ｂは、感光ドラム５１に当接して感光ドラム５１との間で一次転写部Ｔ１（図３参照）を形成し、一次転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム５１に形成されたトナー像を一次転写部Ｔ１で一次転写する。本実施形態では、中間転写ベルト４４ｂは基材、弾性層、コート層の３層構造を有する無端状のベルト部材であり、体積抵抗率ρｖは１０^１０Ω・ｃｍ、表面抵抗率ρｓは１０^８Ωであるポリエーテルエーテルケトン製のベルトを適用している。なお、中間転写ベルト４４ｂの体積抵抗率ρｖは１０^８Ω・ｃｍ〜１０^１２Ω・ｃｍ、表面抵抗率ρｓは１０^８Ω〜１０^１３Ωが好ましく、材料はポリエーテルエーテルケトンやポリイミドが一般的に用いられる。画像形成時には、一次転写ローラ４７に対して、トナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の一次転写バイアス（例えば、＋１５００Ｖ）が印加される。これにより、感光ドラム５１上のそれぞれの負極性を持つトナー像が中間転写ベルト４４ｂに順次多重転写される。

二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂと、を備えている。二次転写外ローラ４５ｂは、中間転写ベルト４４ｂに当接し、中間転写ベルト４４ｂとのニップ部においてトナーと逆極性の二次転写バイアスが印加される。これにより、二次転写外ローラ４５ｂは、中間転写ベルト４４ｂに担持されたトナー像を、ニップ部へ供給されたシートＳに一括して二次転写する。

定着装置４６は、定着ベルト４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ベルト４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持されシート搬送方向に搬送されることにより、シートＳに転写されて形成されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。

図２に示すように、制御部７０はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵ７１と、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭ７２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７３と、外部と信号を入出力する入出力回路（Ｉ／Ｆ）７４とを備えている。ＣＰＵ７１は、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＲＯＭ７２には、各種制御に必要な設定値が記録されており、必要に応じてＣＰＵ７１により呼び出される。ＲＡＭ７３には、画像形成操作により変化する印刷枚数等、様々なデータが一時的に記録され、各種制御に利用される。

ＣＰＵ７１は、入出力回路７４を介して、操作部１１、帯電高圧基板３０、駆動モータ１４などに接続されている。制御部７０は、装置本体１０に接続された不図示のコンピュータからの指令や、操作部１１の操作等により、ユーザが操作や設定を行うことができる。また、制御部７０は、帯電開始位置が露光位置を通過してから、安定化時間ｔ１を待機して露光を開始するように制御する。例えば、帯電開始位置が露光位置を２回通過した後から露光を開始するようにするため、外径３０ｍｍの感光ドラム５１を１２０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで動作させた場合、安定化時間ｔ１として７８５ｍｓを待機して露光を開始する。

帯電高圧基板３０は、帯電直流電圧生成回路３１と、帯電直流電圧制御回路３２と、帯電直流電圧検出回路３３と、を有している。制御部７０は、帯電高圧基板３０に対して、帯電直流電圧生成回路３１のトランスの駆動を行う帯電直流クロックを出力する。また、制御部７０は、帯電直流電圧制御回路３２に対して、直流高圧の電圧値を設定する帯電直流電圧設定信号と、帯電前に印加する電圧値を設定する帯電前直流電圧設定信号とを出力する。帯電直流電圧生成回路３１は、帯電バイアスを出力して帯電ローラ２１に印加する。帯電直流電圧制御回路３２は、帯電直流電圧設定信号と、帯電直流電圧検出回路３３から出力された帯電直流電圧検出信号との差分がなくなるよう、帯電直流電圧生成回路３１に対してフィードバック制御を行う。

［画像形成動作］
次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について説明する。画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム５１が回転して表面が帯電部２０により帯電される。そして、露光装置４３により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム５１に対して発光され、感光ドラム５１の表面上に静電像が形成される。この静電像に現像装置５２によりトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、一次転写ローラ４７により中間転写ベルト４４ｂに転写される。

一方、このようなトナー像の形成動作に並行してシートＳが供給され、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、搬送経路を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。更に、中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が転写され、シートＳは、定着装置４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、装置本体１０から排出される。

［帯電部］
次に、帯電部２０の構成について、図３〜図４（ｂ）を用いて詳細に説明する。図３に示すように、帯電部２０は、帯電ローラ２１と、清掃ローラ２２とを有している。清掃ローラ２２は、外周部に発泡ウレタンなどの弾性体を有し、例えば、ローラ外径６ｍｍの発泡スポンジを有している。清掃ローラ２２は、所定の加圧力で帯電ローラ２１に押圧され、帯電ローラ２１に従動回転しながら帯電ローラ２１の表面に付着した汚れ物質を除去する。清掃ローラ２２は、感光ドラム５１から帯電ローラ２１に転移する等して帯電ローラ２１の表面に付着した汚れ異物を除去し、帯電ローラ２１の性能を維持する。汚れ物質には、例えば、トナー、外添剤、感光ドラム５１の削れ粉、紙粉等が含まれる。

［帯電ローラ］
帯電ローラ２１は、感光ドラム５１に対向して配置され、感光ドラム５１の表面におけるクリーニングブレード５５の接触箇所と露光装置４３による露光箇所との間で、感光ドラム５１の表面に接触して従動回転する。即ち、帯電ローラ２１は、回転可能で感光ドラム５１を帯電可能である。帯電ローラ２１は、芯金２３の両端部がそれぞれ軸受部材により回転可能な状態で不図示のカートリッジケースに対して保持され、押圧ばねによって感光ドラム５１に向かって付勢される。これにより、帯電ローラ２１は、感光ドラム５１の表面に対して所定の押圧力で圧接される。また、帯電ローラ２１は、帯電バイアスの印加により感光ドラム５１の表面に一様にマイナスの電荷を付与することで、感光ドラム５１を帯電する。帯電ローラ２１は、電圧印加手段としての帯電高圧基板３０から、例えば−１２００Ｖの直流電圧を印加されることで、感光ドラム５１の表面を所定の表面電位（一次帯電電位）まで帯電させる。

図４（ａ）に示すように、本実施形態における帯電ローラ２１は、支持体である芯金２３と、芯金２３の外周側に形成された弾性層２４と、弾性層２４の外周側に設けられ、帯電ローラ２１の表面を形成する表層２５と、を有している。芯金２３の外周に弾性層２４を形成し、弾性層２４の上に表層２５を形成している。一例として、芯金２３は直径６ｍｍのステンレス丸棒であり、帯電ローラ２１の外径は１２ｍｍ、帯電ローラ２１の体積抵抗率は１０^７Ω・ｃｍ、硬度は６５°（ＪＩＳ−Ａ硬度）、接触面積率は０．３％に設定している。帯電ローラ２１の外径としては１０ｍｍ〜１４ｍｍが好ましく、帯電ローラ２１の体積抵抗率としては１０^４〜１０^８Ω・ｃｍが好ましく、帯電ローラ２１の硬度としては５０°〜８０°が好ましく、接触面積率としては０．０３％〜１０％が好ましい。

帯電ローラ２１の硬度は、表面を圧子（インデンタ）で押し込み変形させ、その変形量（押込み深さ）を計測することで測定した値である。図４（ｂ）に示すように、接触面積率は、ガラス平板２６に対して帯電ローラ２１を荷重１Ｎで接触させたときの接触面２１ａを、ガラス平板２６に対して帯電ローラ２１とは反対側に設置したカメラ２７で撮影することで求めた。この荷重の大きさは、帯電ローラ２１とガラス平板２６との接触範囲（実際の接触点を全て含むような矩形領域）の面積が、画像形成装置１に設置された状態における帯電ローラ２１と感光ドラム５１との接触範囲の面積と概ね等しくなるように設定する。撮影した画像において、ガラス平板２６と帯電ローラ２１とが接触している部分は光の吸収率が高い黒点として現れるため、黒点（例えば、画像データで明度が閾値以下である領域）の単位面積あたりの割合を算出した。

［帯電ローラの表面粗さ］
ここで、帯電ローラの表面粗さと、電子写真プロセスによって形成される画像の画質並びに帯電ローラの寿命と、の関係について説明する。従来、帯電ローラに適度な表面粗さを持たせることで、帯電ローラへのトナー付着を抑えて帯電ローラの耐久性を向上できることが知られている。表面粗さの指標としては、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に規定されていた十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１（２０１３）附属書ＪＡの十点平均粗さＲｚｊｉｓ）が広く用いられている。

一方、画像形成装置１に用いられるトナーの直径は、一般的に１０μｍ以下であり、平均粒径として４μｍから８μｍの範囲のものがよく採用されている。従って、例えば、帯電ローラ２１の表面の十点平均粗さＲｚをトナー粒子の平均粒径と同程度、又はそれ以上の大きさに設定すれば、感光ドラム５１に付着したトナー粒子と、帯電ローラ２１の表面との機械的接触を減らすことができる。これにより、帯電ローラ２１への汚れ物質の付着が低減されるため、フィルミング現象による画像不良の発生を抑制することが可能となる。

帯電ローラ２１の表面の十点平均粗さＲｚを制御する方法としては、表層２５に粒子を含有させて製造する方法や、製造後に機械的研磨により処理する方法が提案されている。しかし、本願発明者が詳細に検討したところ、十点平均粗さＲｚが一定以上の大きさである従来の帯電ローラを用いた場合、画像のがさつきが生じる場合があることが判明した。画像のがさつきとは、本来は一定濃度の均質なトナー像が形成されるべき画像領域中に、トナー粒子のサイズと同程度の微小な面積で観察される微細な濃度ムラが生じている画像不良を指す。画像のがさつきの程度が低い場合は視認されないが、程度が高くなるにつれて視る者にざらざらとした質感（粒状感）を感じさせる。また、極端な場合は、ハーフトーン画像中にドットが現れる。

そこで、本願発明者が、フィルミング現象による画像不良を抑制しつつ画像のがさつきを改善する方法について検討したところ、帯電ローラ２１の表面の全体的な表面粗さに加えて、表面形状のなだらかさが重要であることが判明した。具体的には、帯電ローラ２１の表面の粗さ曲線に関する十点平均粗さＲｚを制御すると共に、粗さ曲線に関する二乗平均平方根傾斜ＲΔｑ（ＪＩＳ Ｂ０６０１（２０１３））を制御することが有効であることが判明した。粗さ曲線の十点平均粗さＲｚは数式１により定義され、粗さ曲線の二乗平均平方根傾斜ＲΔｑは数式２により定義される。

但し、Ｚｐ_ｊは粗さ曲線においてｊ番目に高い山の高さであり、Ｚｖ_ｊは粗さ曲線においてｊ番目に低い谷の深さである。Ｎは測定点数である。

但し、（ｄＺ_ｊ／ｄＸ_ｊ）は、粗さ曲線においてｊ番目の測定点における局部傾斜であり、数式３に示す近似式によって定義される。

尚、Ｚ_ｊは粗さ曲線においてｊ番目の測定点の高さであり、ΔＸは測定ピッチである。

［検証実験］
以下、十点平均粗さＲｚ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの設定が画像に及ぼす影響を調べるために行った検証実験の方法及び結果について説明する。検証実験は、各設定条件で作成した帯電ローラをキヤノン製複写機（商品名：ｉｍａｇｅ ＲＵＮＮＥＲ ＡＤＶＡＮＣＥ ３３３０）に組み込むことで行った。

［実施例１］
本実施形態の帯電ローラ２１において、設定条件をＲｚ＝７μｍ、ＲΔｑ＝０．１０とした。これらのパラメータは、表面粗さ測定機ＳＥ−３３００Ｈ（小坂研究所製）を用いて測定した値である。測定条件は、カットオフ＝０．８ｍｍ、測定距離＝８ｍｍ、送り速度＝０．５ｍｍ／ｓｅｃ、測定ピッチΔＸ＝０．５μｍに設定した。また、測定位置による偏差を低減するため、帯電ローラ２１の軸方向における３箇所、周方向における４箇所（任意の場所を起点に９０°刻み）の合計１２箇所で測定した結果の平均値を示している。実施例１の帯電ローラ２１の設定条件及び画像の評価結果を、表１に示す。

画像の評価対象は、ハーフトーン画像を出力させた場合の汚染すじの有無、及びハーフトーン画像のがさつきの程度とし、これらを目視で評価した。汚染すじとは、シートＳの搬送方向（帯電ローラ２１の回転方向）に沿って、画像濃度が濃い部分が生じた状態を指す。汚染すじは、帯電ローラ２１のフィルミングが生じた場合に、異物の付着位置と対応する位置に現れる。フィルミングが発生するまでの期間を検証するため、室温２３℃、湿度５０％の環境で、印字率３．７％の画像を所定枚数出力させた後に、印字率３０％のハーフトーン画像を１枚出力させ、汚染すじの有無を確認する操作を繰り返した。そして、視認可能な程度の汚染すじが発生するまでに出力された印字率３．７％の画像の累計枚数を記録した（表１中、汚染すじ発生枚数と表記）。また、がさつきの評価には、初期状態において印字率３０％のハーフトーン画像を１枚出力させたものを用いた。がさつきに対して、拡大しても視認できない場合を◎、肉眼では視認できないが、拡大すると確認できる場合を○、肉眼で視認できる場合を×、粒状感が顕著である場合を××として評価した。

［実施例２］
本実施形態の帯電ローラ２１において、設定条件をＲｚ＝７μｍ、ＲΔｑ＝０．０５とし、他の条件は実施例１と同様にした。実施例２の帯電ローラ２１の設定条件及び画像の評価結果を、表１に示す。

［実施例３］
本実施形態の帯電ローラ２１において、設定条件をＲｚ＝１３μｍ、ＲΔｑ＝０．１０とし、他の条件は実施例１と同様にした。実施例３の帯電ローラ２１の設定条件及び画像の評価結果を、表１に示す。

［比較例１］
帯電ローラの設定条件はＲｚ＝７μｍ、ＲΔｑ＝０．２０とし、他の条件は実施例１と同様にした。比較例１の帯電ローラの設定条件及び画像の評価結果を、表１に示す。

［比較例２］
帯電ローラの設定条件はＲｚ＝５μｍ、ＲΔｑ＝０．１０とし、他の条件は実施例１と同様にした。比較例２の帯電ローラの設定条件及び画像の評価結果を、表１に示す。

［比較例３］
帯電ローラの設定条件はＲｚ＝１３μｍ、ＲΔｑ＝０．３０とし、他の条件は実施例１と同様にした。比較例３の帯電ローラの設定条件及び画像の評価結果を、表１に示す。

表１に示すように、実施例１では、２０万枚の画像出力後に汚染すじが発生し、がさつきの評価は○であった。実施例２では、２０万枚の画像出力後に汚染すじが発生し、がさつきの評価は◎であった。実施例３では、４０万枚の画像出力後に汚染すじが発生し、がさつきの評価は○であった。従って、実施例１〜３では、いずれも二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが０．１０以下であり、がさつきの評価は○以上であった。

一方、比較例１では、十点平均粗さＲｚが実施例１と同程度であるため、汚染すじが発生するまでの枚数も同程度であるが、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが実施例１の０．１０より大きい０．２０であったため、がさつきの評価は×であった。比較例２では、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが実施例１と同程度であるため、がさつきの評価も同じ○であるが、十点平均粗さＲｚが実施例１の７より小さいため、汚染すじが発生するまでの枚数は大幅に少なくなった。また、比較例３では、十点平均粗さＲｚが実施例３と同程度であるため、汚染すじが発生するまでの枚数も同程度であるが、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが実施例１の０．１０より大幅に大きい０．３０であったため、がさつきの評価は××であった。このように、比較例１及び比較例３では、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが実施例１の０．１０より大きく、出力された画像は粒状感が目立つものであり、実施例１〜３に比べてがさつきの評価が悪化した。また、比較例２では、汚染すじの発生までの枚数が５万枚へと悪化していた。

このように、十点平均粗さＲｚが大きい程、汚染すじが発生しにくくなり、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが小さい程、がさつきの程度が低減されることが確認された。以下、このような傾向が表れるメカニズムについて考察する。

［汚染すじの発生メカニズム］
汚染すじが発生するようになる画像形成枚数が帯電ローラの十点平均粗さＲｚに依存するメカニズムを、図５（ａ），（ｂ）に示す比較例２と、図６（ａ），（ｂ）に示す実施例１とを用いて説明する。ここでは、帯電ローラの表層を構成する樹脂材料に粒径の異なる粒子Ｐ１，Ｐ２が分散されることで、十点平均粗さＲｚに差が生じているものとして説明する。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、比較例２の帯電ローラ１２１では、帯電ローラ１２１の表層１２５を構成する樹脂材料１２８に小粒径の粒子Ｐ１が分散されて、帯電ローラ１２１の表面の凹凸が形成されている。帯電ローラ１２１の表層１２５は、底部１２５ａと、底部１２５ａから外径側、即ち感光ドラム５１に向けて突出した突出部１２５ｂとを有している。比較例２では、突出部１２５ｂは、粒子Ｐ１を内包することにより、底部１２５ａから突出して形成されており、初期状態の十点平均粗さＲｚ＝５μｍとしている。また、比較例２で用いたトナーの平均粒径は、５．５μｍであった。帯電ローラ１２１は、粒子Ｐ１によって形成された突出部１２５ｂの頂点付近で感光ドラム５１に当接するため、感光ドラム５１に付着しているトナー粒子Ｔ等の汚れ物質との物理的接触頻度が少なく、汚れ物質の帯電ローラ１２１への付着は抑制される。

しかし、帯電ローラ１２１の表面の突出部１２５ｂは、感光ドラム５１の累積回転量の増加に伴って摩耗するため、図５（ｂ）に示すように、帯電ローラ１２１の表面では突出部１２５ｂが削れて徐々に平坦になっていく。そして、表面粗さが所定の程度以下になると、汚れ物質の帯電ローラ１２１への付着が急激に増加し、汚染すじが発生するようになる。例えば、比較例２の帯電ローラ１２１は、初期状態の十点平均粗さＲｚ＝５μｍであるが、５万枚の画像出力後の十点平均粗さＲｚは４μｍ以下にまで減少していた。従って、十点平均粗さＲｚが、主な汚れ物質の一つであるトナー粒子Ｔの粒径よりも小さくなる程、トナーの付着量が増大して汚染すじが発生すると考えられる。

一方、図６（ａ），（ｂ）に示すように、実施例１の帯電ローラ２１では、帯電ローラ２１の表層２５を構成する樹脂材料２８に粒子Ｐ１よりも大粒径の粒子Ｐ２が分散されて、帯電ローラ２１の表面の凹凸が形成されている。帯電ローラ２１の表層２５は、底部２５ａと、底部２５ａから外径側に向けて突出した突出部２５ｂとを有している。実施例１では、突出部２５ｂは、粒子Ｐ２を内包することにより、底部２５ａから突出して形成されており、初期状態の十点平均粗さＲｚ＝７μｍとしている。また、実施例１で用いたトナーの平均粒径は、５．５μｍであった。帯電ローラ２１は、粒子Ｐ２によって形成された突出部２５ｂの頂点付近で感光ドラム５１に当接するため、感光ドラム５１に付着しているトナー粒子Ｔ等の汚れ物質との物理的接触頻度が少なく、汚れ物質の帯電ローラ２１への付着は抑制される。

実施例１では、初期状態の十点平均粗さＲｚが十分に大きいため、図６（ｂ）に示すように、５万枚画像出力後の状態でも十分な大きさの表面粗さが確保されている。即ち、十点平均粗さＲｚが４μｍよりは大きい状態となっており、５万枚画像出力後の状態でも汚れ物質の帯電ローラ２１への付着が抑制されたと考えられる。また、上述した実施例３のように初期状態の十点平均粗さＲｚが更に大きければ、より多くの枚数の画像を出力した後でも、汚れ物質の付着を低減する上で十分な大きさの表面粗さが確保されることになる。従って、初期状態の十点平均粗さＲｚが大きい程、より多くの枚数の画像出力に対して帯電ローラ２１への汚れ物質の付着が抑制され、汚染すじの発生が低減されることが確認された。

尚、使用される現像剤のトナー粒径が分かっている場合には、十点平均粗さＲｚを、トナーの平均粒径より大きな値に設定すると好適である。これにより、少なくとも初期状態において、帯電ローラ２１の表面と感光ドラム５１に付着したトナー粒子との物理的接触機会を効果的に低減することができる。

また、上述した実施例３の帯電ローラ２１では、十点平均粗さＲｚがより大きな値（Ｒｚ＝１３）に設定されおり、実施例１や実施例２に比べて、汚染すじが発生する画像出力枚数が更に多くなっている。従って、十点平均粗さＲｚについては、大きい方が好適であり、Ｒｚ≧７［μｍ］が好適であり、７［μｍ］≦Ｒｚ≦１３［μｍ］の範囲で大きい方がより好適である。

［がさつきの発生メカニズム］
画像のがさつきの程度が帯電ローラの二乗平均平方根傾斜ＲΔｑに依存するメカニズムを、図７（ａ）〜（ｃ）に示す比較例１と、図８（ａ）〜（ｃ）に示す実施例１とを用いて説明する。尚、実施例１と比較例１との間で、十点平均粗さＲｚは等しいものとする。また、図７（ｂ）及び図８（ｂ）は、縦軸の上方に向かうほど負極性の高電位になるように示されている。

図７（ａ）に示すように、比較例１の帯電ローラ１２１の表面に微小な凹凸がある場合、図７（ｂ）に示すように、帯電後の感光ドラム５１の表面電位にムラが生じる。これは、帯電電圧が印加された際に、表面の突出部１２５ｂの頂点付近に強い電界が形成され、その周辺の電界強度が相対的に弱くなるため、放電量に差が生じるためである。ここで、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの値が大きい程、帯電ローラ１２１の表面は急峻に傾斜しており、鋭い突出部１２５ｂを有していることになる。従って、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの値が大きい程、電界強度の不均一性が高くなり、帯電後の感光ドラム５１の表面電位のムラが生じやすくなる。

帯電後の感光ドラム５１の表面電位にムラがあると、本来は一定濃度であるハーフトーン画像の露光を行った際に、表面電位のバラつきが露光後の電位差として残ってしまう。現像工程では、感光ドラム５１の表面電位に応じてトナー粒子Ｔが感光ドラム５１の表面に転移する。そのため、図７（ｃ）に示すように、帯電ローラ１２１の突出部１２５ｂの面積と同程度の微小な面積において、トナー面密度分布（単位面積当たりのトナー粒子数の分布）が不均一な状態となる。ここでは、１平方マイクロメートル当たりのトナー粒子Ｔの存在数をトナー面密度分布として定義している。このように、帯電ローラ２１の表面の凹凸により放電量のバラつきが生じる状態で電子写真プロセスが実行される結果、出力画像における微細な濃度ムラが発生し、画像のがさつきの原因となる。

一方、図８（ａ）に示すように、実施例１の帯電ローラ２１の表面に微小な凹凸があっても二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが小さい場合には、図８（ｂ）に示すように帯電後の表面電位のバラつきが抑制される。これは、図７（ａ）に示す比較例１の場合に比べて表面がなだらかに変化していることにより、帯電電圧の印加によって形成される電界強度の均一性が高くなり、放電量のバラつきが抑制されるためである。そして、露光後の電位分布及び現像工程におけるトナーの付着量もより均一に近くなるため、図８（ｃ）に示すように現像後のトナー面密度分布が均一化される。これにより、出力画像における微細な濃度ムラが抑制され、画像のがさつきが低減される。

尚、上述した実施例２の帯電ローラ２１では、二乗平均平方根傾斜がより小さな値（ＲΔｑ＝０．０５）に設定されおり、実施例１や実施例３に比べて画像のがさつきが更に改善している。従って、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑについては、小さい方が好適であり、ＲΔｑ≦０．１が好適であり、ＲΔｑ≦０．０５であるとより好適である。

［検証実験の結果］
上述したように、検証実験の結果、帯電ローラ２１の表面の粗さ曲線に関する十点平均粗さＲｚ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑは、以下の関係を満たすことが必要であることが判明した。
Ｒｚ≧７［μｍ］ かつ ＲΔｑ≦０．１０

Ｒｚ≧７［μｍ］の関係を満たすことにより、多くの画像出力枚数に亘って汚れ物質の付着が低減された汚染すじの発生しにくい帯電ローラ２１を提供することができる。また、ＲΔｑ≦０．１０の関係を満たすことにより、汚れ物質の付着を低減する機能を維持したまま、感光ドラム５１の帯電後の表面電位のバラつきが抑制された画像のがさつきを低減可能な帯電ローラ２１を提供することができる。

［製造方法］
次に、十点平均粗さＲｚ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを同時に制御可能な帯電ローラ２１の製造方法について説明する。帯電ローラ２１の表面粗さを制御する方法としては、帯電ローラ２１の表層２５に、適度な大きさの粒子Ｐ２（図６（ａ）参照）を分散させる方法が知られている。しかし、本願発明者が検討したところ、十点平均粗さＲｚ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの両方を制御するには、球形度が高く粒径が同程度の単一種類の粒子を分散させる方法よりも、更に好ましい製造方法があることが判明した。

より好ましい製造方法としては、例えば、以下の方法の単独での使用又は併用が考えられる。
（１）帯電ローラ２１の表層２５に、球形度の低い扁平な粒子を分散させる方法
（２）帯電ローラ２１の表層２５に、平均粒径が異なる複数種類の粒子を分散させる方法
（３）帯電ローラ２１の表層２５を、粒子を分散させた樹脂層の外周に薄い樹脂層を被覆した構成にする方法
（４）帯電ローラ２１の表面を、凹凸形状を有する型に押圧し、凹凸形状を転写する方法（インプリント）

尚、帯電ローラ２１の表層２５に粒子を分散させる方法の場合、粒子の突出量を確保することで、帯電ローラ２１へのトナーの付着を効果的に低減することが可能である。例えば、図６（ａ）に示すように、表層２５を回転中心の直交面で切断して断面に垂直な方向から視た場合、少なくとも一部の粒子が、表層２５の平均膜厚に相当する高さ位置から外周側に４μｍ以上突出していると好適である。この場合、少なくとも一部の粒子は、５μｍ以上突出していると更に好適である。ここで、表層２５の平均膜厚とは、粒子によって表面が凸状となった突出部２５ｂを無視した場合における樹脂材料２８の平均厚さを示し、底部２５ａに相当する。この平均膜厚は、例えば、実施例１で十点平均粗さＲｚ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの決定に用いたのと同様の測定位置において表層２５をカットし、各位置の膜厚の平均値をとることで求めることができる。また、粒子の突出量を確保するには、表層２５を形成する樹脂に、平均粒径が２μｍ以上１５μｍ以下の粒子を配合しつつ、表層２５の平均膜厚を２０μｍ以下に抑えて形成することが有効である。

上述したように、本実施形態の帯電ローラ２１によれば、Ｒｚ≧７［μｍ］、かつ、ＲΔｑ≦０．１の関係を満たしている。Ｒｚ≧７［μｍ］の関係を満たすことにより、多くの画像出力枚数に亘って汚れ物質の付着が低減された汚染すじを発生しにくくできる。また、ＲΔｑ≦０．１の関係を満たすことにより、汚れ物質の付着を低減する機能を維持したまま、感光ドラム５１の帯電後の表面電位のバラつきが抑制された画像のがさつきを低減することができる。このため、帯電ローラ２１の表面への汚れ物質の付着を低減しつつ、画像品位を向上することができる。

また、本実施形態の画像形成装置１によれば、帯電ローラ２１の十点平均粗さＲｚは、現像剤に含まれるトナーの平均粒径より大きく設定している。このため、感光ドラム５１に付着したトナー粒子と、帯電ローラ２１の表面との機械的接触を減らすことができるので、帯電ローラ２１への汚れ物質の付着が低減されるため、フィルミング現象による画像不良の発生を抑制することが可能となる。

ここで、本実施形態の画像形成装置１では、帯電バイアスとして帯電ローラ２１に例えば−１２００Ｖの直流電圧を印加している。直流帯電方式は、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電電圧が用いられる交流帯電方式に比べて、電源構成を簡素化できる。その一方で、直流帯電方式では、交流帯電方式における感光ドラム５１の表面電位の収束効果を得られないため、帯電ローラ２１の表面形状による放電量のバラつきが感光ドラム５１の表面電位のバラつきとして残りやすい性質がある。そのため、本実施形態の帯電ローラ２１は、表面形状による放電量のバラつきが画質低下につながりやすい直流帯電方式の画像形成装置１に対して好適に用いることができる。但し、放電量のバラつきが大きければ交流帯電方式であっても画像不良が生じ得るため、本実施形態の帯電ローラ２１を交流帯電方式の画像形成装置に用いても有効である。

尚、上述した実施形態の帯電ローラ２１では、画像のがさつきとの相関が高いパラメータとして二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを適用した場合について説明しているが、これには限られない。他の表面性状パラメータを適用することによって、放電量のバラつきが生じ難い構成を規定してもよい。例えば、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１）又は二乗平均平方根粗さＲｑ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１）は、画像のがさつきの程度とある程度の相関があることが確認されており、適用可能である。また、粗さ曲線に関する二乗平均平方根粗さＲΔｑに代えて、表面粗さに関する二乗平均平方根傾斜Ｓｄｑ、算術平均粗さＳａ、二乗平均平方根粗さＳｑ（いずれも、ＪＩＳ Ｂ０６８１−２／ＩＳＯ２５１７８−２に規定されたもの）を用いてもよい。これらのパラメータを用いることで、帯電ローラ２１の表面の起伏が十分なだらかであるように設定することで、帯電ローラ２１の凹凸による放電量のバラつきを抑制し、画像のがさつきを改善するようにしてもよい。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図９を用いて詳細に説明する。本実施形態では、前露光装置５６を用いることなく、出力画像の一部の領域で画像濃度が薄くなる画像不良（以下、ゴースト像とする）の低減を図る点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、帯電ローラ２１の表面粗さなど、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。尚、本実施形態では、帯電ローラ２１の十点平均粗さＲｚについては特に言及しないが、第１の実施形態と同様に、Ｒｚ≧７［μｍ］であることが、汚染すじの発生抑制の観点から好ましい。

本実施形態では、帯電ローラ２１の表面の粗さ曲線に関する二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを所定値、例えば０．１以下に設定することで、ゴースト像の発生の低減を図るものとしている。これにより、前露光装置５６を使用することなく、形成された画像におけるゴースト像の発生を抑制することができる。尚、ここでは、図９に示すように、説明のために前露光装置５６を設けてはいるが、これは設けなくてもよい。

このように、ＲΔｑ≦０．１に設定することで、前露光装置５６を使用しなくても、感光ドラム５１の表面における静電像が形成されていない領域では、感光ドラム５１の帯電前後の表面電位差を１００Ｖ未満に設定しても、ゴースト像の発生を抑制できる。即ち、感光ドラム５１の移動方向において帯電ローラ２１に到達する前の第１の表面電位と、帯電ローラ２１を通過した後の第２の表面電位との差を、１００Ｖ未満にすることができる。これに対し、ＲΔｑ＞０．１であれば、前露光装置５６を使用して、感光ドラム５１の移動方向において帯電前後の表面電位差を１００Ｖ以上にしなければ、ゴースト像が発生する。以下、ゴースト像の発生メカニズムについて、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑとの関係を含めて説明する。

［ゴースト像の発生メカニズム］
ゴースト像の発生メカニズムについて、図９を用いて説明する。ゴースト像はインライン方式（タンデム型）の画像形成装置１における下流側の画像形成ユニット５０で生じ易い傾向がある。そのため、図９は、図１におけるブラックの画像形成ユニット５０ｋを拡大して図示している。

まず、一次転写部Ｔ１における感光ドラム５１の表面電位の変化について説明する。画像形成が行われるとき、一次転写ローラ４７にはトナーの帯電極性とは逆極性（正極性）の電圧（一次転写バイアス）が印加される。その結果、一次転写部Ｔ１には、一次転写ローラ４７から感光ドラム５１に向かう方向に一次転写電流が流れると共に、感光ドラム５１と中間転写ベルト４４ｂとの間にバイアス電界が形成される。このバイアス電界に従って、トナー像が感光ドラム５１から中間転写ベルト４４ｂへと転移し、トナー像の一次転写が行われる。また、一次転写電流として感光ドラム５１の表面に正の電荷が供給されるため、感光ドラム５１の表面電位は正極性側にシフトする。

次に、中間転写ベルト４４ｂの回転方向における上流側の画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ、５０ｃ（図１参照）で形成されたトナー像Ｉｍ１が、図９に示すように、一次転写部Ｔ１に存在する場合について考える。この場合、一次転写部Ｔ１において、トナー像Ｉｍ１のトナーが存在する画像部の領域は、トナーが存在しない非画像部の領域に比べて抵抗値が高くなり、一次転写電流が流れにくくなる。その結果、一次転写部Ｔ１において、トナー像Ｉｍ１の非画像部に対向する領域では表面電位が一次転写電流によって正極性側にシフトする一方で、トナー像Ｉｍ１の画像部に対向していた領域では表面電位が相対的に負極性のまま取り残される。その後、帯電ローラ２１により帯電が行われた際に、トナー像Ｉｍ１の画像部に対向していた領域が通常の目標電位より高い電位まで過帯電させられ、感光ドラム５１の帯電後の表面電位に帯電ムラが生じる。尚、この現象は、転写メモリ現象とも呼ばれる。この帯電ムラが、露光工程及び現像工程を経てトナー像の濃度ムラとして可視化されることで、ゴースト像が発生する。このゴースト像は、感光ドラム５１に形成されるトナー像Ｉｍ２のうち、当該部分における直前の一次転写工程でトナー像Ｉｍ１の画像部に対向していた部分の画像濃度が周囲に比べて薄くなったものとして現れる。

ここで、帯電ローラ２１の表面形状とゴースト像の生じ易さとの関係について説明する。一次転写部Ｔ１にトナー像Ｉｍ１が存在することで帯電前の感光ドラム５１の表面電位にムラが生じた場合であっても、帯電電圧によって帯電ローラ２１の周囲に形成される電界強度が均一であれば、帯電後の表面電位は均一化される。しかし、上述した［がさつきの発生メカニズム］で説明したように、帯電ローラ２１の表面の凹凸に起因する放電量のバラつきがあると、帯電前の表面電位のムラが十分に均一化されない。これは、例えば、トナー像Ｉｍ１の存在により周囲に比べて負極性となった感光ドラム５１の表面領域が、帯電ローラ２１の突出部２５ｂに対向することで周囲より多く放電を受け、容易に過帯電してしまうことによる。

つまり、トナー像Ｉｍ１に起因する表面電位の巨視的なムラと、帯電ローラ２１の表面形状に起因する微細な帯電ムラとが重なり合った場合に、ゴースト像の原因となる帯電後の感光ドラム５１の表面電位のムラが発生する。

尚、一般に、転写メモリ現象によるゴースト像は、感光ドラム５１の帯電前後の表面電位の差が小さい場合に顕在化しやすいことが知られている。帯電前後の表面電位の差とは、感光ドラム５１の回転方向において、帯電ローラ２１に到達する直前の位置で測定した第１の表面電位と、帯電ローラ２１を通過した直後の位置で測定した第２の表面電位と、の差を表す。但し、各表面電位は、露光による静電潜像が形成されていない領域で測定するものとする。帯電前後の表面電位の差は、一次転写電流の大きさ、感光ドラム５１の周速や、前露光装置５６の有無、バックグラウンド露光（露光工程において非画像部にも弱い光を照射すること）の有無等によって影響を受ける。

［検証実験］
以下、帯電ローラの二乗平均平方根傾斜ＲΔｑのゴースト像への影響を調べるために行った検証実験の方法及び結果について説明する。検証実験は、各設定条件で作成した帯電ローラをキヤノン製複写機（商品名：ｉｍａｇｅ ＲＵＮＮＥＲ ＡＤＶＡＮＣＥ ３３３０）に組み込むことで行った。

［実施例４］
本実施形態の帯電ローラ２１において、設定条件を二乗平均平方根傾斜ＲΔｑ＝０．１０とした。ＲΔｑは、第１の実施形態における検証実験と同様の方法で測定した。中間転写ベルト４４ｂの表面抵抗率ρｓ＝１０^８Ωとし、一次転写電流が１６μＡとなるように一次転写バイアスを設定した。前露光装置５６は使用していない。感光ドラム５１の帯電前後の表面電位差は、１０Ｖであった。実施例４の帯電ローラ２１の設定条件及びゴースト像の評価結果を、表２に示す。

ゴースト像の評価方法は次のようにした。室温２３℃、湿度５０％環境で、イエローとマゼンタの画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ（図１参照）において、それぞれ最大露光量で静電像を形成した１０ｍｍ×１０ｍｍのトナーパッチを出力させる。これと同時に、ブラックの画像形成ユニット５０ｋで印字率３０％のハーフトーン画像を出力させる。トナーパッチ及びハーフトーン画像を含む出力画像において、トナーパッチに対応するゴースト像（パッチゴースト）が発生して視認できた場合を×、発生せず視認できなかった場合を○として評価した。

［比較例４］
帯電ローラの設定条件はＲΔｑ＝０．２とし、他の条件は実施例４と同様にした。比較例４の帯電ローラの設定条件及びゴースト像の評価結果を、表２に示す。

［比較例５］
帯電ローラの設定条件はＲΔｑ＝０．２とし、前露光装置５６を使用した。感光ドラム５１の帯電前後の表面電位差は５５０Ｖであった。他の条件は実施例４と同様にした。比較例５の帯電ローラの設定条件及びゴースト像の評価結果を、表２に示す。尚、前露光装置５６は、帯電前の感光ドラム５１の電位ムラを除去するための除電装置であり、一次転写部Ｔ１と帯電ローラとの間で感光ドラム５１の表面に均一な光を照射し、感光ドラム５１の表面電位を均一化する。

［比較例６］
帯電ローラの設定条件はＲΔｑ＝０．２とし、中間転写ベルト４４ｂとして、実施例４より表面抵抗率が高いものを使用した。感光ドラム５１の帯電前後の表面電位差は２３０Ｖであった。他の条件は実施例４と同様にした。比較例６の帯電ローラの設定条件及びゴースト像の評価結果を、表２に示す。

［比較例７］
帯電ローラの設定条件はＲΔｑ＝０．２とし、比較例６に比べて一次転写電流の値を小さく設定した。他の条件は比較例６と同様にした。比較例７の帯電ローラの設定条件及びゴースト像の評価結果を、表２に示す。

表２に示すように、実施例４の場合、帯電前後の表面電位差は１０Ｖと小さいにも関わらず、ゴースト像は発生しなかった。実施例４において、トナーパッチに対応する位置とその周囲とで、感光ドラム５１の帯電後の表面電位を比較したところ、電位差は１Ｖ程度であった。これは、トナーパッチによって周囲と電位差が生じた感光ドラム５１の表面が、帯電ローラ２１に再び到達した際に、周囲とほぼ同じ電位まで帯電されたことを示している。このように、実施例４では、トナーパッチに起因する電位差が帯電工程で均一化されるため、ゴースト像の発生が抑制された。

一方、比較例４では、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑ＝０．２であり、ゴースト像が発生した。これは、帯電ローラ２１の表面形状が急峻な凹凸を有するために電界強度の不均一性が高く、トナーパッチに起因する電位差が帯電後も残っていることを表す。

比較例５では、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑ＝０．２であり、かつ、前露光装置５６を設置しており、ゴースト像は発生しなかった。この条件では、前露光装置５６によって表面電位が接地電位に近付けられ、帯電前後の電位差が大きい状態で帯電工程が行われる。従って、帯電ローラ２１の全体的な放電量が大きい場合には、帯電ローラ２１の表面の凹凸による放電ムラが顕在化しにくいことが分かる。

比較例６では、表面抵抗率の高い中間転写ベルト４４ｂを使用したため、実施例４に比べて帯電前後の電位差が十分に大きく、ゴースト像は発生しなかった。

比較例７では、比較例６に対して転写電流を小さくしたため、帯電前後の電位差が小さくなった結果、ゴースト像が発生した。比較例７で、トナーパッチに対応する位置とその周囲とで、感光ドラム５１の帯電後の表面電位を比較したところ、電位差は１５Ｖ程度であった。この条件では、比較例４と同様に、帯電ローラ２１の全体的な放電量が小さい条件で帯電工程が行われた結果、帯電ローラ２１の放電ムラの影響が相対的に大きくなり、ゴースト像が顕在化したものと考えられる。

上述したように、本実施形態の帯電ローラ２１によれば、ＲΔｑ≦０．１の関係を満たしているので、前露光装置５６を用いることなくゴースト像を低減することができ、画像品位を向上可能な帯電ローラ２１を提供することができる。同時に、帯電ローラ２１の十点平均粗さＲｚを７μｍ以上としているので、汚れ物質の付着を多くの画像出力枚数に亘って低減することが可能となる。

ここで、帯電前後の表面電位の差が小さい場合、出力画像が同じであれば、表面電位の差が大きい場合に比べて帯電ローラ２１の放電量は減少する。従って、ゴースト像の発生を抑制できるなら、感光ドラム５１の表面を劣化させる放電生成物の低減や消費電力量低減の観点から、帯電前後の表面電位の差を小さく設定することが有利である。本実施形態の画像形成装置１によれば、感光ドラム５１の帯電前後の表面電位の差が１００Ｖ未満であるような場合でも、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを０．１０以下に設定することで、転写メモリによるゴースト像の発生を抑制できる。このため、帯電による放電生成物の低減や、消費電力量の低減を図ることができる。

尚、上述した実施形態の画像形成装置１では、前露光装置５６を使用しないものとして説明したが、例えば本実施形態の帯電ローラ２１を前露光装置５６と併用して、より確実にゴースト像を防ぐようにしてもよい。

１…画像形成装置、２１…帯電ローラ、２３…芯金（支持体）、２４…弾性層、２５…表層、４３，４３ｃ，４３ｋ，４３ｍ，４３ｙ…露光装置（露光手段）、４４ｂ…中間転写ベルト（被転写部材）、４７，４７ｃ，４７ｋ，４７ｍ，４７ｙ…一次転写ローラ（転写手段）、５１，５１ｃ，５１ｋ，５１ｍ，５１ｙ…感光ドラム（感光体）、５２，５２ｃ，５２ｋ，５２ｍ，５２ｙ…現像装置（現像手段）。

Claims (7)

1. 回転可能で感光体を帯電可能な帯電ローラであって、
   前記帯電ローラの表面の粗さ曲線に関して、十点平均粗さをＲｚ、二乗平均平方根傾斜をＲΔｑとした場合に、
   Ｒｚ≧７［μｍ］、かつ、ＲΔｑ≦０．１
   の関係を満たす、
   ことを特徴とする帯電ローラ。
2. 前記帯電ローラの表面の粗さ曲線に関して、ＲΔｑ≦０．０５の関係を満たす、
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯電ローラ。
3. 前記帯電ローラの表面の粗さ曲線に関して、Ｒｚ≦１３［μｍ］の関係を満たす、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電ローラ。
4. 支持体と、前記支持体の外周側に設けられた弾性層と、前記弾性層の外周側に設けられ、前記帯電ローラの表面を形成する表層と、を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の帯電ローラ。
5. 静電像を担持して移動可能な感光体と、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の帯電ローラと、
   前記帯電ローラによって帯電した前記感光体を露光して、前記感光体の表面に静電像を形成する露光手段と、
   前記感光体に担持された静電像を、トナーを含む現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、
   前記感光体に担持されたトナー像を被転写部材に転写する転写手段と、を備える、
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記十点平均粗さＲｚは、前記現像剤に含まれるトナーの平均粒径より大きい、
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記感光体の表面における静電像が形成されていない領域において、前記感光体の移動方向において前記帯電ローラに到達する前の第１の表面電位と、前記帯電ローラを通過した後の第２の表面電位との差は、１００［Ｖ］未満である、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
   
   

Images