JP5455336B2 - 帯電部材、帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、帯電部材、帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジに関する。

ここで、画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。画像形成装置の例として、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。

また、プロセスカートリッジとは、少なくとも、プロセス手段として帯電装置と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。

（１）画像形成プロセス
図２に従来の画像形成装置の一例の概略構成を示した。本例の画像形成装置は電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置及びワードプロセッサである。１００は電子写真感光体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。感光ドラム１００はその回転過程で帯電装置１０１による所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、次いで露光装置１０２による像露光を受ける。これにより感光ドラム面に静電潜像が形成される。次いでその静電潜像は現像装置１０３により現像されてトナー像として顕像化される。その感光ドラム面のトナー像が不図示の給紙部から給送された紙等の記録媒体１０４に対して転写装置１０５にて転写される。トナー像の転写を受けた記録媒体１０４は感光ドラム面から分離されて定着装置１０６へ導入されてトナー像の定着処理を受けて画像形成物として排紙される。記録媒体分離後の感光ドラム面はクリーニング装置１０７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。

（２）帯電装置
帯電装置１０１における帯電バイアス電源は、帯電装置たる帯電部材１０１に対して、帯電バイアス電圧を印加する。一般に帯電バイアス電圧として直流電圧のみを印加する帯電方法においては、ある閾値電圧以上の電圧を印加した場合において放電が起こり、これによって感光ドラム１００上を帯電せしめる事が知られている（以下、本帯電方式をＤＣ帯電と表記する）。

また一方、〔特許文献１〕に示されるように、所望のドラム上暗電位Ｖｄに相当する直流電圧Ｖｄｃに、直流電圧印加時放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧（Ｖｐｐ）をもつ交流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する帯電方法が知られている。以下、直流をＤＣ、交流をＡＣ、本帯電方式をＡＣ＋ＤＣ帯電と表記する。この帯電方法は、感光ドラム１００上を均一帯電するのに優れている。ＤＣ電圧に対してある一定以上のＡＣ電圧を重畳印加すると、ＡＣ成分の電位のならし効果によって感光ドラム上の局所的な電位ムラ（帯電不良）が解消され、感光ドラム表面の帯電電位Ｖｄは、ＤＣ電圧値Ｖｄｃに均一に収束する。しかしながらＡＣ＋ＤＣ帯電は、直流電圧のみを印加するＤＣ帯電と比べ、感光ドラム１００に対する放電電流値が多い。その為、感光ドラム表面の分子と分子をつないでいる鎖が切断されやすくなり、クリーニングブレード１０７により感光ドラムが容易に削れ、感光体ドラムが短寿命化する事が知られている。

帯電装置１０１における帯電部材は、ローラ型、ブレード型などの感光ドラム表面に帯電装置１０１を接触させ、帯電装置１０１に電圧を印加して感光ドラム表面の帯電を行う接触帯電方式が広く採用されている。特にローラ型の帯電方式は、長期にわたって、安定した帯電を行うことができる。

しかしながら帯電部材は、画像形成プロセスを繰り返し経る事によって、汚れ物質に汚染され、帯電部材汚れに起因する帯電ムラが、画像濃度ムラや地汚れ等の画像弊害を引き起こす事がある。この帯電部材汚れは、感光ドラム上の転写残トナーの一部等が、帯電ローラに付着する事に起因する問題である。この問題に対し、〔特許文献２〕や〔特許文献３〕に示されるように、帯電ローラの表面粗さＲｚｊｉｓを小さくする事で汚れ物質の帯電ローラに対する付着性を軽減させる事が知られており、この技術は帯電部材汚れに対し一定の効果をあげている。

また、〔特許文献４〕では帯電ローラにクリーニング部材を当接させ、摺擦によって帯電ローラの汚れを軽減する事が知られている。更に〔特許文献５〕では、帯電ローラクリーニング部材を電荷付与材としての機能を持たせることで汚れ物質としてのトナーに電荷を付与し、感光ドラム上に移動させる事で帯電部材の汚れに対し効果を挙げている事が知られている。
特開昭６３−１４９６６９号公報 特開２００７−２９８８２０号公報 特開２００８−１２２７８１号公報 特開平０３−１０１７６８号公報 特開平１０−２１３９４５号公報

まず本発明が解決しようとしている課題の背景技術について説明する。

帯電ローラ汚れに関して、感光ドラム上の転写残トナーの一部等の微粒子から成る汚れ物質（以下、微粒子汚れ物質と表記する）が帯電ローラを汚染する事が知られている。この微粒子汚れ物質の付着は感光ドラムの局所的な電位ムラを伴うものであり、画像形成時に濃度ムラや地汚れ等の画像弊害を引き起こす要因のひとつとなっている。

次に微粒子汚れ物質の発生過程の例を以下に挙げる。

例えばクリーニング部材を備える画像形成装置において、感光ドラム上転写残トナーの一部などがクリーニング部材をすり抜けた場合、感光ドラムに当接した帯電ローラ表面に付着する事がある。更に、転写工程後の感光ドラム上の転写残トナーを現像同時クリーニングで除去・回収し、再利用するクリーナレス方式においては、更に多くの微粒子汚れ物質が感光ドラム上に存在しており、帯電ローラ汚れを引き起こす。また、トナー以外の微粒子であっても、例えば外添剤・紙粉・感光ドラムの削れ粉、大気中に浮遊する微粒子、及び紙に付着した微粒子なども帯電ローラ上に付着した場合、帯電ムラを引き起こす要因となる。そのため、これら微粒子汚れ物質の付着性の低い帯電部材が望まれてきた。

また、特にＤＣ帯電方式においては、ＡＣ＋ＤＣ帯電と比べて感光ドラムが削れにくく長寿命化が図れる一方で、ＡＣ成分のならし効果が無いため、帯電ローラ汚れに伴う感光ドラム上の電位ムラが発生しやすく、画像弊害を起こしやすいという問題がある。

また、感光ドラムの回転により従動回転する帯電ローラの場合、帯電ローラによる感光ドラム上汚れ物質の掻き取り効果が顕著に表れる事が分かっている。

更に、クリーナレス方式をとる画像形成装置においては、帯電ローラはより多くの汚れ物質に晒されることになる。

本発明の目的は、上記課題を鑑みて、微粒子汚れと、凝集体汚れに対する付着性を軽減する事である。そして、汚れに伴う帯電ムラを抑制しつつ、画像濃度ムラや地汚れ等の画像弊害のない、帯電部材の寿命を通して良好な画像出力が可能な、帯電部材、帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジを提供する事である。

前記課題の解決のため本発明は以下の構成を有する。

被帯電体に接触させ、電圧を印加することで被帯電体の表面を帯電する帯電部材において、前記帯電部材は被帯電体と接触する表面において長手方向に測定したときの十点平均粗さをＲｚｊｉｓ（μｍ）、粗さ曲線のスキューネスをＲｓｋとすると、
７≦Ｒｚｊｉｓ≦３０ 且つ Ｒｓｋ＜０
である事を特徴とする帯電部材。

以上説明したように、本発明によれば、被帯電体上の微粒子汚れ物質に対する掻き取り効果を小さくし微粒子汚れ物質に対する付着性を軽減することができる。また凝集体汚れ物質に対する付着性を軽減することができる。また、帯電部材の汚れに伴う被帯電体上の電位ムラを抑制し、更には電位ムラに伴う画像濃度ムラや地汚れの発生を抑えることができる。

（実施例１）
以下、本発明に係る帯電部材、帯電部材を有する帯電装置、帯電部材を有するプロセスカートリッジ、及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

（１）画像形成装置例の構成と動作の概略
図３は実施例における画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱式のレーザビームプリンタである。このプリンタにはパソコン・画像読取装置等の外部ホスト装置（不図示）を接続してある。そして、プリンタはホスト装置からコントローラ部（不図示）に入力する画像情報をプリントする。コントローラ部はホスト装置と信号の授受をする。また作像機器と信号の授受をし、作像シーケンス制御を司る。

１はプリンタ本体（画像形成装置本体）、２はプリンタ本体１に対して着脱可能なプロセスカートリッジである。プロセスカートリッジ２について詳細は図４用いて後述する。

２０は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。感光ドラム２０はプリントスタート信号に基づいて矢印Ｒ１の時計方向に１２０．０ｍｍ／ｓの周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。感光ドラム２０には帯電バイアスが印加される帯電部材（帯電ローラ）３０を接触させてあり、帯電ローラ３０は感光ドラム２０に従動してＲ２方向に従動回転する。回転する感光ドラム２０の周面がこの帯電ローラ３０により所定の極性・電位に一様に帯電される。本実施例では負の所定電位に帯電される。この帯電ローラ３０については後述する。

その帯電面に対して、露光手段である露光装置（レーザスキャナユニット）３により画像情報のレーザ走査露光Ｌがなされる。露光装置３から出力されたレーザ光Ｌはカートリッジ２の上面の露光窓部５３からカートリッジ内に入光して感光ドラム２０の面を像露光する。露光装置３はホスト装置からコントローラ部へ入力された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（オン／オフ変換）されたレーザ光を出力して、感光ドラム２０の一様帯電面を走査露光する。レーザ光が照射された感光ドラム面部分（露光明部）の電位が減衰して画像情報に対応した静電潜像が感光ドラム面に形成される。本例では画像情報部を露光するイメージ露光方式である。

その静電潜像は、現像装置４０の現像剤担持体としての現像スリーブ（現像ローラ）４１上の現像剤によって現像される。本例では現像装置４０は、現像剤として磁性一成分トナー（以下、トナーと記す）を用いたジャンピング現像方式である。また、静電潜像の露光明部をネガトナーで現像する反転現像方式である。

一方、所定の制御タイミングにて、シートトレイ部４のピックアップローラ５が駆動されて、シートトレイ部４に積載収納されている記録媒体であるシート材（用紙）Ｐが１枚分離給送される。シート材Ｐは、給紙ローラ・搬送ローラ（不図示）を含む搬送路を通り、転写ガイド６を経由して、感光ドラム２０と転写用帯電ローラ７との当接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて導入される。そして、シート材Ｐが転写ニップ部を挟持搬送されていく過程において、転写用帯電ローラ７にトナーと逆極性の転写バイアスが印加されて、感光ドラム２０面のトナー像がシート材Ｐの面に順次に静電転写されていく。

転写ニップ部を出たシート材は、感光ドラム２０面から分離されて搬送ガイド８に沿って定着装置９の定着ローラ９ａと加圧ローラ９ｂの当接部である定着ニップ部へ導入される。シート材分離後の感光ドラム面はクリーニング装置５０のクリーニングブレード５０により転写残トナー等の残留汚染物の除去を受けて清掃され、再び、帯電から始まる作像に繰り返して供される。

定着装置９に導入されたシート材Ｐは定着ニップ部を挟持搬送されていく過程において、トナー像の加熱・加圧定着処理を受ける。定着装置９を出たシート材は搬送ローラを含む上行搬送路を通り、排紙ローラ１０により排紙トレイ１１に排紙される。

（２）プロセスカートリッジ２
図３に記載の本例のプリンタにおいてカートリッジ２について図４を用いて説明する。図４に記載する通り、カートリッジ２は、像担持体である感光ドラム２０と、帯電ローラ３０と、現像装置４０と、クリーニング装置５０と、の４種のプロセス装置を一体的にカートリッジ化し、プリンタ本体１に対し着脱可能としている。

カートリッジ２は、プリンタ本体１の開閉部（不図示）を開いてプリンタ本体１内を開放して、ガイド部（不図示）に案内されて着脱される。カートリッジ２がプリンタ本体１に装着されたとき、カートリッジ２の上側には露光装置３が位置し、下側にはシートトレイ４が位置している。

図４はカートリッジ２部分の拡大横断面図である。

感光ドラム２０と帯電ローラ３０はクリーニング装置５０の枠体５１に取り付けて配設してある。クリーニング装置５０は弾性ゴムブレードからなっており、この感光ドラム２０と、帯電ローラ３０と、クリーニング装置５０とでクリーニングユニットを構成させている。現像装置４０は、開口部に現像スリーブ４１を回転自在に配設した現像容器（現像室、現像剤供給室）４４と、トナーＴを収納した現像剤収納室（以下、トナー室と記す）４５とを結合させて、クリーニングユニットとは別体の現像ユニットとして構成させている。

（３）帯電装置
図１は、本発明に係る帯電部材としての帯電ローラ３０の縦断面を示す模式図である。また図５は帯電部材としての帯電ローラと、被帯電体としての感光ドラムの正面概略図である。帯電装置は、帯電ローラ３０と、電圧印加手段である電源１２をそなえている。

これらの図中、２０は被帯電体（像担持体）としての帯電極性がマイナスまたはプラスの回転式の感光ドラムである。３０は接触帯電部材としての帯電ローラであり、この帯電ローラ３０は、支持部材としてのステンレス等の金属でできた芯金３０ａとその周囲を囲繞する弾性体３０ｂとその周囲に被覆されたチューブ層３０Ｃによって構成されている。弾性体３０ｂは、上述の芯金３０ａの外周に同心一体にローラ状に形成された非発泡の弾性材（導電性弾性部材）である。この導電性弾性部材３０ｂの外周面を囲繞するようにして被覆するチューブ３０Ｃは、抵抗層３０ｃ上に表面層３０ｄとによって構成されている。帯電ローラ３０の外径は、１４ｍｍである。

ここで、抵抗層３０ｃは体積抵抗率を１０^４〜１０^１２Ω・ｃｍであり、より好ましくは１０^７〜１０^１０Ω・ｃｍに調整されている。また表面層３０ｄの材料としては、導電性樹脂、非導電性樹脂に導電性粒子を分散した樹脂、導電性粒子を分散したゴムやエラストマー、半導電性樹脂、もしくは半導電性樹脂に導電性粒子を分散した樹脂を用いた。

本実施例においては、導電性弾性部材３０ｂ上のチューブ層３０ｃは機能性複数層チューブであり、導電性弾性部材３０ｂに被覆する構成をとっている。

この機能性複数層チューブは、平均粒子径が５μｍの樹脂粒子（ポリウレタン粒子）と１５μｍの樹脂粒子（ポリウレタン粒子）を重量比１：１で含有させた導電性重合体組成物を押し出し成形法にて成形している。これにより押し出し時に樹脂粒子が軟化したチューブ表面上を移動することで、樹脂粒子の押し出し方向下流側に凹形状を形成せしめ非対称性を有する表面形状とし、本発明の特徴である所望のＲｚｊｉｓとＲｓｋのチューブを成形した。

また本実施例では、成形時に導電性重合体組成物の温度に応じて導電性重合体の軟化度をコントロールすることで、押し出し時に形成される上記凹形状の大きさをコントロールし、ＲｚｊｉｓとＲｓｋをコントロールしている。

更に本実施例では、異なる粒子径の樹脂粒子を含有させた導電性重合体組成物を用いている。粒子径の小さい樹脂粒子は、押し出し時に軟化したチューブ表面上を比較的移動しにくい為、表面形状がＲｓｋ＜０となるような非対称形状の凹凸になりにくい。また、粒子径の大きい樹脂粒子は、押し出し時に軟化したチューブ表面上を比較的移動しやすい為、押し出し方向下流側に凹形状を形成し、表面形状がＲｓｋ＜０となるような非対称形状の凹凸になりやすい。本実施例では、この特性を用いてＲｚｊｉｓとＲｓｋを意図的にコントロールしているがこれに限られるものではない。樹脂粒子は１種類であっても成形時の温度や押し出し速度等によって、表面の凹凸に関して非対称形状を形成する事ができ、これによりＲｚｊｉｓとＲｓｋをコントロールする事ができる。このとき用いる樹脂粒子の平均粒子径は３μｍ以上４０μｍ未満のものを用いると好適である。

この帯電ロ一ラ３０は、芯金３０ａの両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持させると共に押し圧ばね３１によって感光ドラム２０方向に付勢して感光ドラム２０の表面に対して所定の押圧力（総圧１０００ｇｆ）をもって圧接させている。この帯電ロ一ラ３０は、感光ドラム２０の回転Ｒ１に従動して回転Ｒ２がなされる。そして電源１２から所定の直流電圧が芯金３０ａを介して帯電ローラ３０に印加されることで、回転する感光ドラム２０の周面が所定の電位に帯電処理される。

本実施例では帯電部材として帯電ローラを用いているが、本発明においては帯電部材の表面形状を所定の形状とする事で、汚れ物質に対する付着性を軽減するものであり、上記成形方法で成形された帯電ローラに限るものではない。また形状に関しても例えばブレード形状などでもよく、ローラ形状に限るものではない。

（３−１）帯電ローラ汚れと表面形状
次に本発明の特徴である、帯電ローラの汚れと表面形状について説明する。

例えばクリーニングブレード５０よりも駆動方向下流側、且つ帯電ローラ３０よりも上流側の感光ドラム２０上になんらかの汚れ物質が存在した場合、画像形成プロセスの過程で帯電ローラ３０上に転移し、帯電ローラ３０表面に汚れ物質が付着する事がある。

感光ドラム２０の回転駆動中、クリーニングブレード５０をすり抜けた転写残トナーの一部やその他の微粒子等の微粒子汚れ物質Ｘが、感光ドラム２０に接触配置された帯電ローラ２０に付着した場合、帯電ローラ２０の微粒子汚れが発生する。

但し、微粒子汚れ物質Ｘは上述に記載の発生過程に限るものではなく、帯電ローラ２０が当接する感光ドラム２０上に存在する微粒子に対してこの付着性を最小限に抑制する事が本発明の特徴である。即ち、汚れ物質に対する付着性を軽減する為に、表面形状を意図的に歪みのある凹凸とする事でこれを実現するものである。

まず本発明で凹凸を記述するために用いるＲｚｊｉｓとＲｓｋについて説明する。

十点平均粗さ（ＪＩＳ１９９４準拠）Ｒｚｊｉｓは次のように定義される。

Ｚｐｊ・・・粗さ曲線においてｊ番目に高い山の高さ
Ｚｖｊ・・・粗さ曲線においてｊ番目に低い谷の深さ

粗さ曲線のスキューネス（ＪＩＳ２００１準拠）Ｒｓｋは次のように定義される。

ｌｒ・・・基準長さ
Ｚ（ｘ）・・・位置ｘにおける粗さ曲線の高さ

ここでＲｚｊｉｓ、及びＲｓｋの測定は、（株）小坂研究所製の表面粗さ測定器ＳＥ−３５００を用いて行った。具体的には、帯電部材の無作為の６点におけるＲｚｊｉｓ、及びＲｓｋを上記測定器にを用いて測定し、その６点の平均値を用いた。また測定の際の条件は、測定長さを８ｍｍ、カットオフを０．８ｍｍ、測定速さを０．５ｍｍ／ｓｅｃ、走査方向を帯電ローラ３０の長手方向とした。

図６はある所定のＲｚｊｉｓにおいて、異なる粗さ曲線Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３と、其々の曲線の基準高さＬ１、Ｌ２、Ｌ３、及び其々の確率密度曲線Ｐｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄ３を表したものである。Ｒｓｋ＞０を満たす曲線Ｚ１におけるＰｄ１は基準高さＬ１に対して歪みを持っていることが分かる。また、歪みを持っていない確率密度曲線Ｐｄ２を描く曲線Ｚ２はＲｓｋ＝０となる。一方Ｚ３はＺ１とは逆の方向に歪みをもった曲線を表している。

また、本実施例では図４に記載のトナーＴは、平均粒径８μｍのトナーを用いている。しかしながら本発明の特徴である微粒子汚れ物質と凝集体汚れ物質に対する付着性において平均粒径５μｍ〜１２μｍのトナーを用いた場合においても同様の効果がある事が、発明者等の鋭意検討の結果確認されている。

ここでトナー粒径は、コールタ−カウンターＴＡ−ｎ型（コールタ−社製）を用いて測定した。測定方法は次のようにしている。電解水溶液（１８級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣ１水溶液）１００〜１５０ｍ１中に分散剤として界面活性剤を０．１〜５ｍｌ加え、さらに測定試料を２〜２０ｍｇ（粒子数として約３万〜約３０万個）加える。界面活性剤として、アルキルベンゼンスルホン酸塩を用いている。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記コールタ−カウンターにて平均粒径を求めた。

次に、帯電ローラ２０の感光ドラム２０に対する当接状態と汚れ物質付着の様子を、十点平均粗さＲｚｊｉｓと粗さ曲線のスキューネスＲｓｋを用いて詳細に説明する事で本実施例の優位性を述べる。

（３−１ａ）帯電ローラ表面形状と微粒子汚れ物質の付着性
まず帯電ローラに対する微粒子汚れ物質の付着性は、帯電ローラ３０表面の掻き取り効果によって説明される。即ち、帯電ローラ３０表面の凹凸において、感光ドラム２０上の微粒子汚れ物質Ｘを凸部分で掻き取り、凹部分で付着が発生する。そのため、帯電ローラ３０表面の凹凸を小さくする事で掻き取り効果を小さくし、効果的に微粒子汚れを軽減する事ができる。この現象に着目した場合、帯電ローラ３０表面の掻き取り効果を小さくする為の第１の方策として、Ｒｚｊｉｓを小さくする事で実現することができる（図１０中のＡ［Ｓ３ａ］）。第２の方策として、Ｒｓｋ＜０として凹凸に歪みを設ける事でも実現する事ができる（図１０中のＤ［Ｓ３ａ］）。

これら第１、第２の方策を図１０の概念図を用いて説明を行う。

図１０は、表面形状の異なる帯電ローラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いた時の、感光ドラム２０の回転駆動時における帯電ローラ３０の当接ニップ近傍の概念図であり、微粒子汚れ物質Ｘの振る舞いを表す概念図である。図１０で、それぞれの図の上側が帯電ローラ表面を表し、下側が感光ドラム表面を表している。図１０のＳ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは、図７における微小領域Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃに対応している。図１０のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの帯電ローラは、それぞれ次のようなものである。
帯電ローラＡは、Ｒｓｋ＝０であってＲｚｊｉｓが小さい帯電ローラである。
帯電ローラＢは、Ｒｓｋ＝０であってＲｚｊｉｓが大きい帯電ローラである。
帯電ローラＣは、Ｒｚｊｉｓが大きく且つＲｓｋ＞０の帯電ローラである。
帯電ローラＤは、Ｒｚｊｉｓが大きくてもＲｓｋ＜０の帯電ローラである。
但し、図１０は概念図であり、実際は帯電ローラ３０の微小な変形や表面の微小な凹凸、粗れの局在等の影響を受ける。また、本実施例の特徴は、Ｒｓｋを意図的にコントロールすることで帯電ローラ３０表面における凹凸に歪みを設け、この歪みの効果に着目する為図１０中の表面形状に限るものではない。

まず、帯電ローラ表面粗さについて、Ｒｓｋ＝０であってＲｚｊｉｓが小さい場合、掻き取り効果が小さく、微粒子汚れ物質Ｘが付着しにくい（図１０中のＡ［Ｓ３ａ］、Ａ［Ｓ３ｂ］、Ａ［Ｓ３ｃ］）。一方Ｒｓｋ＝０であってＲｚｊｉｓが大きい場合、掻き取り効果が大きく、微粒子汚れ物質Ｘが付着しやすい（図１０中のＢ［Ｓ３ａ］、Ｂ［Ｓ３ｂ］、Ｂ［Ｓ３ｃ］）。また、Ｒｚｊｉｓが大きく且つＲｓｋ＞０の場合、更に掻き取り効果が大きくなるため、微粒子汚れ物質Ｘは付着し易い事が分かる（図１０中のＣ［Ｓ３ａ］、Ｃ［Ｓ３ｂ］、Ｃ［Ｓ３ｃ］）。しかしながらＲｚｊｉｓが大きくてもＲｓｋ＜０の場合、掻き取り効果が小さく、微粒子汚れ物質Ｘが付着しにくい（図１０中のＤ［Ｓ３ａ］、Ｄ［Ｓ３ｂ］、Ｄ［Ｓ３ｃ］）。

以上を踏まえて、筆者らの鋭意検討の結果、微粒子汚れ物質Ｘの付着性を良好に保つ為には下記の式（１）または式（２）を満足させるように帯電ローラ３０の表面形状を決定する必要があることが分かった。
Ｒｚｊｉｓ≦６μｍ （Ｒｓｋは任意）・・・式（１）
Ｒｚｊｉｓ≦３０μｍ 且つ Ｒｓｋ＜０・・・式（２）
式（１）及び式（２）の近傍の形状における帯電ローラ３０に対して、微粒子汚れ物質Ｘの付着性の関係を表１に示した。なお、この検証実験は本実施例構成において異なる形状の帯電ローラの其々について印字率２．０％の画像を用い３０００枚通紙後のハーフトーン画像における濃度ムラの発生レベルを用いて検証した。

濃度ムラは反射濃度率測定器（Ｍａｃｂｅｔｈ社製濃度計ＲＤ−９１８）を用いて測定し、汚れに起因する濃度差がある２点について反射濃度の差が０．１以下のときが○、０．１〜０．２のときが△、０．２以上のときが×としている。

表１によれば、帯電ローラ３０の表面形状を式（１）もしくは式（２）を満たす形状とすることで微粒子汚れ物質Ｘの付着の抑制が可能である事が確認できる。尚、微粒子汚れに対する付着性の観点で、Ｒｓｋ＜−１．０については更に掻き取り効果を小さくする方向であり、微粒子汚れの付着に対して効果があることを確認している。

（３−１ｂ）帯電ローラ表面形状と凝集体汚れ物質の付着性
また、帯電ローラを汚染する汚れ物質として、微粒子汚れ物質の他に、様々な微粒子の凝集体（以下、凝集体汚れ物質と表記する）がある。これが帯電ローラに当接している感光ドラム上に存在した場合、帯電ローラを汚染する事がある。この場合、微粒子汚れ物質と同様に感光ドラムの局所的な電位ムラに伴う、濃度ムラや地汚れ等の画像弊害を引き起こす要因のひとつとなっている。凝集体汚れ物質の発生過程の例を以下に挙げる。

例えば、画像形成と非画像形成の繰り返し工程において、クリーニングブレード５０の感光ドラム２０に対する当接位置近傍において、凝集体汚れ物質Ｙが生成される事がある。ここでいう、凝集体汚れ物質Ｙは、外添剤、トナー、紙粉、感光ドラム２０の削れ粉、大気中に浮遊する微粒子、及び紙上に付着した微粒子等が堆積・凝集したものである。弾性ゴムから成るクリーニングブレードの場合、感光ドラム２０の回転駆動中、クリーニングブレード５０は図８−１に示すように弾性変形に伴う力Ｆで感光ドラム２０を押している。感光ドラム２０表面に対する鉛直方向にかかる力は分力Ｆａで表される。凝集体汚れ物質Ｙは力Ｆａで押し潰されるが、クリーニングブレード５０が弾性緩和の際に変位量ｕだけ感光ドラム駆動方向上流側へ移動する際に、凝集体汚れ物質Ｙが感光ドラム２０上へ転移する事がある（図８−２）。感光ドラム２０上に転移した凝集体汚れ物質Ｙは感光ドラム２０の回転駆動時に、図９に示す過程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を経て、帯電ローラ２０表面に転移し、帯電ローラ２０の凝集体汚れが発生する。

但し、凝集体汚れ物質は様々な微粒子の凝集によって形成され、帯電ローラ上に付着するるものである為、凝集体汚れ物質の生成過程は上記一例に限るものではない。

更に、凝集体汚れ物質は前述の微粒子汚れ物質とは帯電ローラへの付着性に関して、異なる特性を持っていることが分かっており、以下に付着性について詳細に説明する。

帯電ローラ３０に対する凝集体汚れ物質Ｙの付着性は、筆者等の鋭意検討の結果、感光ドラム２０上の凝集体汚れ物質Ｙに対する帯電ローラ３０の微視的な押し付け効果によって説明できることが分かっている。即ち、感光ドラム２０と帯電ローラ３０の当接位置における凝集体汚れ物質Ｙの押し潰しが起きた際、凝集体汚れ物質Ｙに対して微視的な押し付け圧の高い箇所の面積が大きいほど、凝集体汚れ物質Ｙが付着しやすい。逆に微視的に接触していない箇所もしくは、微視的に押し付け圧が低い箇所が多く存在する場合、凝集体汚れ物質Ｙの付着が起こり難い。

この押し付け効果に着目した場合、帯電ローラ表面の微視的な押し付け圧を低くする為の方策として、Ｒｚｊｉｓを大きくすることが挙げられる。帯電ローラ表面に凹凸を設ける事で感光ドラム２０に対して点接触させる凸部分を設け、且つ凝集体汚れ物質Ｙの押し潰しが起きた際にも押し付け圧が小さくなるような凹部分、及び凝集体汚れ物質Ｙと接触しない凹部分を設けることで実現する事ができる。

上記方策を図１１の概念図を用いて説明を行う。

図１１は、表面形状の異なる帯電ローラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いた時の、感光ドラム２０の回転駆動時における帯電ローラ３０の当接ニップ近傍（図９におけるＳ３のタイミング）の概念図であり、凝集体汚れ物質Ｙの振る舞いを表す概念図である。図１１で、それぞれの図の上側が帯電ローラ表面を表し、下側が感光ドラム表面を表している。図１１のＳ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは、図７における微小領域Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃに対応している。図１０のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの帯電ローラは、それぞれ次のようなものである。
帯電ローラＡは、Ｒｓｋ＝０であってＲｚｊｉｓが小さい帯電ローラである。
帯電ローラＢは、Ｒｓｋ＝０であってＲｚｊｉｓが大きい帯電ローラである。
帯電ローラＣは、Ｒｚｊｉｓが大きく且つＲｓｋ＞０の帯電ローラである。
帯電ローラＤは、Ｒｚｊｉｓが大きくてもＲｓｋ＜０の帯電ローラである。

但し、図１１は概念図であり、実際は帯電ローラ３０の微小な変形や表面の微小な凹凸、粗れの局在等の影響を受ける。また、本実施例の特徴は、Ｒｓｋを意図的にコントロールすることで帯電ローラ３０表面における凹凸に歪みを設け、この歪みに依るものである為、図１０中の表面形状に限るものではない。

まず帯電ローラ３０の表面粗さについて、Ｒｚｊｉｓが小さい場合押し付け圧の高い箇所の面積が大きくなり、凝集体汚れ物質Ｙが付着しやすい（図１１中のＡ［Ｓ３ａ］、Ａ［Ｓ３ｂ］、Ａ［Ｓ３ｃ］）。

一方、Ｒｚｊｉｓが大きい場合、Ｒｓｋに依らず押し付け圧の高い箇所の面積が小さくなり、凝集体汚れ物質Ｙが付着し難い。（図１１中のＢ［Ｓ３ａ］、Ｂ［Ｓ３ｂ］、Ｂ［Ｓ３ｃ］、図１１中のＣ［Ｓ３ａ］、Ｃ［Ｓ３ｂ］、Ｃ［Ｓ３ｃ］、及び図１１中のＤ［Ｓ３ａ］、Ｄ［Ｓ３ｂ］、Ｄ［Ｓ３ｃ］）。

以上を踏まえて、筆者らの鋭意検討の結果、凝集体汚れ物質Ｙの付着性を良好に保つ為には下記の式（３）を満足させるように帯電ローラ３０の表面形状Ｒｚｊｉｓ≧７μｍ （Ｒｓｋは任意）・・・式（３）
式（３）の近傍における帯電ローラ３０に対する凝集体汚れ物質Ｙの付着性の関係を表２に示した。なお、この検証実験は本実施例構成において異なる形状の帯電ローラの其々について印字率２．０％の画像を用い３０００枚通紙後、１日放置した際のベタ白画像における濃度ムラの発生レベルを用いて検証した。

濃度ムラは画像上発生しなかった場合を○、画像上黒ポチ状に発生した場合を△、画像上横黒スジ上に発生した場合を×とした。

表２によれば、帯電ローラ３０の表面形状を式（３）を満たす形状とすることで凝集体汚れ物質Ｙの付着の抑制が可能である事が確認できる。

以上述べたことから、帯電ローラ表面形状を式（４）とすることで、式（１）もしくは式（２）を満足しつつ式（３）を満足する事ができ、微粒子汚れと凝集体汚れの両方を軽減させる事ができる。また帯電ムラに伴う画像濃度ムラ、地汚れのない画像形成装置を提供する事ができる。
７≦Ｒｚｊｉｓ≦３０ 且つ Ｒｓｋ＜０・・・式（４）

（実施例２）
本実施例では、帯電ローラ３０の外径を小型化することで省スペース化を実現する為のものである。本実施例における構成において、帯電ローラの外径、及び帯電ローラ３０を感光ドラム２０に圧接するための押し圧ばね３１以外は、実施例１と同様の構成であるため、ここでの説明は省略する。

本実施例における帯電ローラ３０は外径を８ｍｍとした。これに伴い、帯電ローラ３０の外周が小さくなるため、帯電ローラ表面の単位面積あたりの汚れ物質の量が増大する。

また、帯電ローラ３０の外径小径化に伴って帯電ローラ３０の剛性が下がる。本実施例では、帯電ローラ３０の芯金３０ａの両端部に対し押し圧ばね３１の押圧力の総圧を１５００ｇｆとすることで、帯電ローラ３０の長手全域にわたって感光ドラム２０に対し十分な当接圧で圧接することができる。しかしながら、特に帯電ローラ３０の端部領域において感光ドラム２０に対する当接圧が高くなるため、汚れ物質に対する掻き取り効果と、押し当て効果が増大し、帯電ローラ汚れが発生しやすくなる。即ち、帯電ローラ３０の感光ドラム２０への押圧力が大きいほど、帯電ローラの汚れは発生しやすくなる。

本実施例では、上記構成であっても帯電ローラ表面形状を式（４）とすることで、微粒子汚れＸと凝集体汚れＹの両方を軽減させる事ができる。また帯電ムラに伴う画像濃度ムラ、地汚れのない画像形成装置を提供する事ができる。
７≦Ｒｚｊｉｓ≦３０ 且つ Ｒｓｋ＜０・・・式（４）

実施例１に係る帯電装置の要部構成図 従来の画像形成装置の概略図 実施例１に係る画像形成装置の縦断面図 プロセスカートリッジの縦断面図 帯電装置の正面図 粗さ曲線と確率密度分布及びＲｓｋに関する概念図 帯電ローラと感光ドラム当接位置近傍の拡大図 クリーニングブレードの弾性変形と弾性緩和に関する概略図 凝集体汚れ物質発生過程に関する概略図 微粒子汚れ物質の付着性の説明に関する概念図 凝集体汚れ物質の付着性の説明に関する概念図

符号の説明

１ 画像形成装置本体
２ プロセスカートリッジ
２０ 被帯電体（電子写真感光体ドラム）
３０ 帯電部材（帯電ローラ）
５０ クリーニング装置（クリーニングブレード）
Ｘ 微粒子汚れ物質
Ｙ 凝集体汚れ物質

Claims (5)

1. 被帯電体に接触させ、電圧を印加することで被帯電体の表面を帯電する帯電部材において、前記帯電部材は被帯電体と接触する表面において、長手方向に測定したときの十点平均粗さをＲｚｊｉｓ（μｍ）、粗さ曲線のスキューネスをＲｓｋとすると、
   ７≦Ｒｚｊｉｓ≦３０ 且つ Ｒｓｋ＜０
   である事を特徴とする帯電部材。
2. 前記帯電部材は、回転自在に保持が可能なローラ形状である事を特徴とする請求項１に記載の帯電部材。
3. 少なくとも請求項１又は２に記載の帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電圧印加手段と、を有する事を特徴とする帯電装置。
4. 少なくとも、像担持体と、前記像担持体を帯電する請求項３に記載の帯電装置と、前記像担持体を像露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置とを有する事を特徴とする画像形成装置。
5. 少なくとも像担持体と、前記像担持体に接触して像担持体の表面を帯電する請求項１又は２に記載の帯電部材とを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。

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