JP6701854B2 - 帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

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

特許文献１には、軸体とゴム弾性層と表層とを備え、ゴム弾性層が最大高さ１２．４μｍ乃至２８．３μｍの凹凸を有し、表層が最大高さ１．５μｍ乃至７．９μｍの凹凸を有する帯電部材が開示されている。

特許文献２には、導電性基体と導電性弾性層と表層とを備え、表層が微粒子に由来する凹凸を有し、表層の十点表面粗さＲｚが１０μｍ乃至２０μｍであり、凹凸の平均間隔Ｓｍが１０μｍ乃至２０μｍである帯電部材が開示されている。

特許文献３には、芯金と導電性弾性体層と表面層とを備え、表面層の外周面粗さが、走査型白色干渉計により測定される面積１０点平均粗さで１．５μｍ乃至８μｍである帯電ローラが開示されている。

特開２０１５−４５７８８号公報 特開２０１２−１１８４４９号公報 特開２００７−２２５９９５号公報

本発明は、帯電部材の外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅が３μｍを超える場合に比べて、直流電圧のみが印加された帯電部材で感光体を接触帯電した際における微小色線の発生と、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された帯電部材で感光体を接触帯電した際における白点の発生とを抑制する帯電部材を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。

請求項１に係る発明は、
支持部材と、前記支持部材上に配置された導電性弾性層と、前記導電性弾性層上に配置された表面層とを有し、
周期０．１ｍｍ未満の凹凸と周期０．１ｍｍ以上の凹凸とが外周面全体に分布し、且つ下記（１）及び（２）の要件を満たし、
外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅が１μｍ以上３μｍ以下である、帯電部材。
（１）前記周期０．１ｍｍ未満の凹凸は、平均高さが８μｍ以上１１μｍ以下である。
（２）前記周期０．１ｍｍ以上の凹凸は、平均高さが２μｍ以上５μｍ以下である。

請求項２に係る発明は、
前記表面層が酸化スズ粒子を含む、請求項１に記載の帯電部材。

請求項３に係る発明は、
請求項１又は請求項２に記載の帯電部材を備え、前記帯電部材に直流電圧のみを印加し、接触帯電方式により電子写真感光体の表面を帯電させる帯電装置。

請求項４に係る発明は、
請求項１又は請求項２に記載の帯電部材を備え、前記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加し、接触帯電方式により電子写真感光体の表面を帯電させる帯電装置。

請求項５に係る発明は、
電子写真感光体と、請求項３又は請求項４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６に係る発明は、
電子写真感光体と、
請求項３又は請求項４に記載の帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記電子写真感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、前記電子写真感光体の表面にトナー像を形成する現像装置と、
前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。

請求項１又は２に係る発明によれば、帯電部材の外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅が３μｍを超える場合に比べて、直流電圧のみが印加された帯電部材で感光体を接触帯電した際における微小色線の発生と、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された帯電部材で感光体を接触帯電した際における白点の発生とを抑制する帯電部材が提供される。
請求項３に係る発明によれば、帯電部材の外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅が３μｍを超える場合に比べて、微小色線の発生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、帯電部材の外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅が３μｍを超える場合に比べて、白点の発生を抑制する帯電装置が提供される。
請求項５又は６に係る発明によれば、帯電部材の外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅が３μｍを超える場合に比べて、直流電圧のみが印加された帯電部材で感光体を接触帯電した際における微小色線の発生、又は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された帯電部材で感光体を接触帯電した際における白点の発生を抑制するプロセスカートリッジ又は画像形成装置が提供される。

本実施形態に係る帯電部材の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る帯電部材の外周面に分布する凹凸の一例を示す概略図である。 「外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅」を求めるための近似曲線の一例である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例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の一例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の一例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の一例を示す概略構成図である。

以下に、発明の実施形態を説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。

本明細書において、「電子写真感光体」を単に「感光体」ともいう。

本明細書において「微小色線」とは、ハーフトーン画像に出現する意図しない画像であって、記録媒体の搬送方向に直交する方向に伸びる、ミリメートルオーダーの長さの、線状の画像を指す。

＜帯電部材＞
本実施形態に係る帯電部材は、支持部材と、前記支持部材上に配置された導電性弾性層と、前記導電性弾性層上に配置された表面層とを有する。即ち、本実施形態に係る帯電部材は、支持部材上に、少なくとも導電性弾性層と表面層とを積層して有する。

そして、本実施形態に係る帯電部材は、周期０．１ｍｍ未満の凹凸と周期０．１ｍｍ以上の凹凸とが外周面全体に分布し、且つ下記（１）及び（２）の要件を満たし、外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅が１μｍ以上３μｍ以下である。

（１）周期０．１ｍｍ未満の凹凸は、平均高さが８μｍ以上１１μｍ以下である。
（２）周期０．１ｍｍ以上の凹凸は、平均高さが２μｍ以上５μｍ以下である。

本実施形態に係る帯電部材の形状は、特に限定されない。本実施形態に係る帯電部材の形状としては、例えば、図１に例示したロール状、ベルト状等が挙げられる。

以下、本実施形態に係る帯電部材の構成と、帯電部材の外周面の幾何学的諸量とを、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る帯電部材の一例を示している。図１に示す帯電部材２０８は、円筒状又は円柱状の棒状部材（シャフト）である支持部材３０と、支持部材３０の外周面に配置された導電性弾性層３１と、導電性弾性層３１の外周面に配置された表面層３２と、を有する。

図２Ａは、本実施形態に係る帯電部材の外周面に分布する凹凸の一例を示す概略図である。図２Ａは、帯電部材２０８の表面層３２及び導電性弾性層３１を、厚さ方向且つ支持部材３０の軸方向に切断したときに現われる形状を示している。帯電部材２０８の外周面は、導電性弾性層３１がなす起伏の上に表面層３２が載った形状となっている。

本実施形態においては、帯電部材の外周面の表面性状を、共焦点レーザー顕微鏡を用いて測定する。測定条件は、帯電部材の回転方向（「Ｘ方向」とする。）に測定周期０．０５μｍ、帯電部材の回転方向に直交する方向（「Ｙ方向」とする。）に測定周期０．０５μｍ、ＸＹ方向の測定範囲を少なくとも４００μｍ×６００μｍ、高さ方向（Ｚ方向）の測定範囲を５０μｍとする。そして、帯電部材がロール状であればロールの曲率に応じた面補正と、異常値を除去するノイズ補正とを測定データに施し、その補正後の補正データから、帯電部材の外周面の幾何学的諸量を求める。詳細は［実施例］項に記載するとおりである。

「外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅」は、前記補正データにおいて最も高さの低い測定点を基準（高さゼロ）とし、ＸＹ方向のすべての測定点の高さについてヒストグラムを作成し、該ヒストグラムを曲線に近似し、半値幅（半値全幅である。）を求める。図２Ｂは、半値幅を求めるための近似曲線の一例である。

「周期０．１ｍｍ未満の凹凸」の平均高さ、及び「周期０．１ｍｍ以上の凹凸」の平均高さは、前記補正データからＹ方向の断面曲線（即ち、測定周期０．０５μｍの高さをＹ方向に繋いだ曲線である。「Ｙ方向断面曲線」という。）を描き、Ｙ方向断面曲線を解析することで求める。凹凸の周期とは、隣り合った２個の凸部の頂点間の長さである。

「周期０．１ｍｍ未満の凹凸」の高さは、波長０．１ｍｍをカットオフ値として長波長成分を除去して「粗さ曲線」を作成し求める。１個のＹ方向断面曲線から作成した１個の「粗さ曲線」にある全凸部の高さを測定する。ここで、１個の凸部の高さは、凸部の左右にある凹部のうちでより低い方の凹部表面から凸部の頂点までの高さである。そして、１個の「粗さ曲線」にある全凸部の高さを平均し、さらにＸ方向にすべての「粗さ曲線」を平均し、その平均値を「周期０．１ｍｍ未満の凹凸」の平均高さとする。

「周期０．１ｍｍ以上の凹凸」の高さは、波長０．１ｍｍをカットオフ値として短波長成分を除去して「うねり曲線」を作成し求める。１個のＹ方向断面曲線から作成した１個の「うねり曲線」にある全凸部の高さを測定する。ここで、１個の凸部の高さは、凸部の左右にある凹部のうちでより低い方の凹部表面から凸部の頂点までの高さである。そして、１個の「うねり曲線」にある全凸部の高さを平均し、さらにＸ方向にすべての「うねり曲線」を平均し、その平均値を「周期０．１ｍｍ以上の凹凸」の平均高さとする。

本明細書において、「周期０．１ｍｍ未満の凹凸」を「粗さ成分」ともいい、「周期０．１ｍｍ以上の凹凸」を「うねり成分」ともいう。

画像形成装置には、帯電部材に直流電圧のみを印加する帯電方式と、帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する帯電方式とがある。直流電圧のみを帯電部材に印加し、接触帯電方式で感光体を帯電した場合、画像に意図しない微小色線が発生することがある。一方、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電部材に印加し、接触帯電方式で感光体を帯電した場合、画像に意図しない白点が発生することがある。本実施形態の帯電部材は、両者を抑制する。その機序としては、下記が推測される。
以下、直流電圧のみが印加された帯電部材で感光体を接触帯電した際において発生する微小色線を、単に微小色線といい、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された帯電部材で感光体を接触帯電した際において発生する白点を、単に白点という。

微小色線の発生は、感光体と帯電部材との接触直後に生じる放電現象（ポスト放電）の放電頻度が少ないことに起因すると考えられる。直流電圧のみを印加する場合、直流電圧に交流電圧を重畳する場合に比べて、ポスト放電の放電頻度が少なく、帯電部材の外周面に十分に帯電されない領域が不規則に生じ、結果、微小色線が発生しやすいと考えられる。そして、帯電部材の使用を継続した際には、トナー等が帯電部材の外周面に蓄積するので、ポスト放電の放電頻度がより減少し、微小色線が顕在化すると考えられる。
一方、白点の発生は、直流電圧に交流電圧を重畳するが故に発生しやすい局所的な強い放電に起因すると考えられる。
微小色線の発生、白点の発生ともに、より高速で画像形成した場合、及び、より小粒径のトナーを用いて画像形成した場合に顕在化しやすい。

微小色線の発生を抑制するには、帯電部材の外周面に凹凸を分布させることにより、感光体と帯電部材との間における放電空間を増加させ、ポスト放電を促すことが有効である一方で、単に帯電部材の外周面に凹凸を分布させるのでは、効果的に微小色線の発生を抑制することは難しいし、局所的な強い放電の発生を抑制し、白点の発生を抑制することも難しい。

本実施形態の帯電部材によれば、詳細な機序は必ずしも明らかではないが、帯電部材の外周面に「周期０．１ｍｍ未満の凹凸」（粗さ成分）と「周期０．１ｍｍ以上の凹凸」（うねり成分）とが、それぞれ平均高さ８μｍ以上１１μｍ以下と２μｍ以上５μｍ以下とで分布していることで、両者のかけ合わせにより、直流電圧のみが印加される際においてポスト放電を促し、直流電圧に交流電圧が重畳される際において局所的な強い放電の発生を抑制し、また、トナー等が外周面に付着しにくく、結果、微小色線の発生と白点の発生とを抑制すると考えられる。
粗さ成分の平均高さは、８μｍ以上１１μｍ以下であり、より好ましくは９．０μｍ以上１０．８μｍ以下であり、更に好ましくは９．５μｍ以上１０．５μｍ以下である。
うねり成分の平均高さは、２μｍ以上５μｍ以下であり、より好ましくは２．５μｍ以上４．５μｍ以下であり、更に好ましくは３．０μｍ以上４．０μｍ以下である。

本実施形態において、「外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅」は、１μｍ以上３μｍ以下である。半値幅が３μｍを超えることは、外周面の凹凸の高さにバラつきがあることを意味し、この場合、微小色線、白点ともに抑制が困難である。半値幅は、外周面の凹凸の高さにバラつきが少ない観点からは、狭いほど望ましいとも考えられるが、半値幅を１μｍ未満に抑えようとすると、外周面に分布させる凹凸の高さを控えることになり、外周面が平坦に近づき、微小色線及び白点の抑制が困難になる。また、量産に適した押出成形で導電性弾性層を製造しつつ、半値幅を１μｍ未満にすることは難しい。

帯電部材の外周面に分布する「周期０．１ｍｍ未満の凹凸」（粗さ成分）の平均周期は、２μｍ以上が好ましく、３μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上が更に好ましく、５０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましく、１５μｍ以下が更に好ましい。

帯電部材の外周面に分布する「周期０．１ｍｍ以上の凹凸」（うねり成分）の平均周期は、０．１５ｍｍ以上が好ましく、０．２０ｍｍ以上がより好ましく、０．２５ｍｍ以上が更に好ましく、０．４５ｍｍ以下が好ましく、０．３５ｍｍ以下がより好ましく、０．３０ｍｍ以下が更に好ましい。

帯電部材の外周面に分布する粗さ成分及びうねり成分の高さ及び周期の制御方法は、後述する。

次に、本実施形態に係る帯電部材の各構成要素について説明する。

［支持部材］
支持部材は、帯電部材の電極及び支持体として機能する導電性部材である。支持部材は、中空状の部材（筒状部材）であってもよいし、非中空状の部材であってもよい。

支持部材としては、鉄（快削鋼等）、銅、真鍮、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル等の金属の部材；クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄の部材；樹脂製又はセラミック製の部材の外周面にメッキ処理を施した部材；導電剤を含有する、樹脂製又はセラミック製の部材；などが挙げられる。

［導電性弾性層］
導電性弾性層は、支持部材の外周面上に配置された層である。導電性弾性層は、支持部材の外周面上に直接配置されていてもよく、接着層を介して支持部材の外周面上に配置されていてもよい。

導電性弾性層は、単層でもよく、複数の層が積層した積層体でもよい。導電性弾性層は、導電性の発泡弾性層でもよく、導電性の非発泡弾性層でもよく、導電性の発泡弾性層と導電性の非発泡弾性層とが積層されていてもよい。

導電性弾性層の一実施形態は、弾性材料と、導電剤と、その他添加剤とを含む。

弾性材料としては、例えば、ポリウレタン、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、塩素化ポリイソプレン、水素化ポリブタジエン、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、及びこれらを混合した弾性材料が挙げられる。これらの弾性材料の中でも、ポリウレタン、シリコーンゴム、ニトリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、及びこれらを混合した弾性材料が好ましい。

導電剤としては、電子導電剤とイオン導電剤とが挙げられる。電子導電剤としては、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カラー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；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種金属又は合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理した物質；などの粉末が挙げられる。イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリアルキルアンモニウム等の過塩素酸塩又は塩素酸塩；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の過塩素酸塩又は塩素酸塩；などが挙げられる。導電剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

導電性弾性層の体積抵抗率は、１０^３Ωｃｍ以上１０^１４Ωｃｍ以下が望ましい。導電性弾性層における電子導電剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、１質量部以上３０質量部以下が好ましく、１５質量部以上２５質量部以下がより好ましい。導電性弾性層におけるイオン導電剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、０．１質量部以上５質量部以下が好ましく、０．５質量部以上３質量部以下がより好ましい。

導電性弾性層に配合されるその他添加剤としては、例えば、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤、充填剤等が挙げられる。

加硫促進剤としては、チアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系、チオウレア系、ジチオカルバミン酸塩系、グアニジン系、アルデヒド−アンモニア系等が挙げられる。加硫促進剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性弾性層における加硫促進剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、０．０１質量部以上１０質量部以下が好ましく、０．１質量部以上６質量部以下がより好ましい。

加硫促進助剤としては、酸化亜鉛、ステアリン酸等が挙げられる。加硫促進助剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性弾性層における加硫促進助剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、０．５質量部以上２０質量部以下が好ましく、１質量部以上１５質量部以下がより好ましい。

導電性弾性層に含まれる充填剤としては、炭酸カルシウム、シリカ、粘土鉱物等が挙げられる。充填剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性弾性層における充填剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、５質量部以上６０質量部以下が好ましく、１０質量部以上６０質量部以下がより好ましい。

導電性弾性層に含まれる粒状物（カーボンブラック等の導電剤、酸化亜鉛等の加硫促進助剤、炭酸カルシウム等の充填剤など）は、大きくとも粒径１０μｍ以下であることが好ましく、粒径２μｍ以下であることがより好ましく、小さくとも粒径２０ｎｍ以上であることが好ましく、粒径５０ｎｍ以上であることがより好ましい。導電性弾性層に含まれる粒状物の粒径は、導電性弾性層の断面を光学顕微鏡で観察して求める。

導電性弾性層の層厚は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以上８ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以上６ｍｍ以下が更に好ましい。導電性弾性層の層厚は、回転方向に直交する方向に帯電部材を切断したときに現われる断面を光学顕微鏡にて観察し、任意に１０点測定し平均した値である。

導電性弾性層と支持部材との間に介在する接着層としては、樹脂層が挙げられ、具体的には、ポリオレフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ニトリルゴム、塩素ゴム、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂層が挙げられる。接着層は、導電剤（例えば、前述の電子導電剤又はイオン導電剤）を含有していてもよい。

導電性弾性層を支持部材上に形成する方法としては、例えば、弾性材料、導電剤、その他添加剤を混合した導電性弾性層形成用組成物と、棒状の支持部材とを、共に押出成形機から押出して、支持部材の外周面上に導電性弾性層形成用組成物の層を形成し、次いで、導電性弾性層形成用組成物の層を加熱して架橋反応させ導電性弾性層とする方法；無端ベルト状の支持部材の外周面に、弾性材料、導電剤、その他添加剤を混合した導電性弾性層形成用組成物を押出成形機から押出して、支持部材の外周面上に導電性弾性層形成用組成物の層を形成し、次いで、導電性弾性層形成用組成物の層を加熱して架橋反応させ導電性弾性層とする方法；などが挙げられる。支持部材は、その外周面に接着層を有していてもよい。

帯電部材の外周面に分布する「周期０．１ｍｍ以上の凹凸」（うねり成分）は、主に導電性弾性層に由来する凹凸であることが望ましい。帯電部材の外周面にうねりがあっても、導電性弾性層に由来するうねりであれば、感光体との接触時にうねりが弾性を示し、感光体とのニップ形成及び感光体への従動性がよく、高速適性に優れている。

導電性弾性層の外周面における「周期０．１ｍｍ以上の凹凸」（うねり成分）の平均高さは２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。また、導電性弾性層の外周面におけるうねり成分の平均周期は、０．１５ｍｍ以上が好ましく、０．２０ｍｍ以上がより好ましく、０．２５ｍｍ以上が更に好ましく、０．４５ｍｍ以下が好ましく、０．３５ｍｍ以下がより好ましく、０．３０ｍｍ以下が更に好ましい。

導電性弾性層の外周面におけるうねり成分の高さ及び周期、並びに、帯電部材の外周面におけるうねり成分の高さ及び周期は、例えば下記（ｉ）乃至（iii）により制御する。

（ｉ）導電性弾性層形成用組成物に含まれる加硫促進剤又は加硫促進助剤の量：加硫促進剤又は加硫促進助剤の量が多いほど、うねり成分が大きくなる傾向がある。

（ii）押出成形機から導電性弾性層形成用組成物を押し出す際のダイの温度：ダイの温度が高いほど、うねり成分が小さくなる傾向がある。ダイの温度は６０℃乃至１００℃の範囲が好ましい。

（iii）導電性弾性層形成用組成物を加熱して架橋反応させる際の加熱温度及び加熱時間：加熱温度が高いほど、うねり成分が小さくなる傾向がある。加熱時間が長いほど、うねり成分が小さくなる傾向がある。加熱温度は１４０℃乃至２００℃の範囲が好ましく、加熱時間は４０分間乃至１００分間の範囲が好ましい。

［表面層］
表面層は、例えば、トナー等による帯電部材の汚染を抑制する目的で設けられる。

表面層の一実施形態は、結着樹脂と、粒子と、その他添加剤とを含む。表面層に含まれる粒子は、結着樹脂中に分散していることが望ましい。

表面層の結着樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリビニルブチラール、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ素ゴム、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、セルロース等が挙げられる。結着樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

表面層に含まれる粒子としては、導電剤が挙げられる。表面層に含まれる導電剤としては、平均粒径３μｍ以下かつ体積抵抗率１０^９Ωｃｍ以下の導電性粒子が望ましい。導電性粒子としては、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物；カーボンブラック；等が挙げられる。導電性粒子としては、微小色線の発生を抑制する観点から、酸化スズが好ましく、酸化スズを単独で用いること、又は、酸化スズとカーボンブラックとを併用することが好ましい。

表面層における導電剤の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、５質量部以上１００質量部以下が好ましく、８質量部以上８０質量部以下がより好ましい。

表面層は、帯電部材の表面性状を制御する目的で、導電剤以外の粒子を含んでいてもよい。該粒子としては、ポリアミド粒子、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子等が挙げられ、微小色線の発生を抑制する観点から、ポリアミド粒子が好ましい。これら粒子は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
表面層における上記粒子の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、３質量部以上５０質量部以下が好ましく、１０質量部以上３０質量部以下がより好ましい。

表面層に含まれる粒状物（導電剤、ポリアミド粒子など）は、大きくとも粒径２０μｍ以下であることが好ましく、粒径１５μｍ以下であることがより好ましく、小さくとも粒径１μｍ以上であることが好ましく、粒径３μｍ以上であることがより好ましい。表面層に含まれる粒状物の粒径は、表面層の断面を光学顕微鏡で観察して求める。

表面層を導電性弾性層上に形成する方法としては、例えば、結着樹脂、粒子、その他添加剤を混合した表面層形成用組成物を、導電性弾性層上に塗布して表面層形成用組成物の層を形成し、次いで、表面層形成用組成物の層を乾燥させる方法が挙げられる。表面層形成用組成物を導電性弾性層上に塗布する方法としては、例えば、浸漬塗布、ロール塗布、ブレード塗布、ワイヤーバー塗布、スプレー塗布、ビード塗布、エアーナイフ塗布、カーテン塗布等が挙げられる。

表面層の層厚は、３μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上１５μｍ以下がより好ましい。表面層の層厚は、回転方向に直交する方向に帯電部材を切断したときに現われる断面を光学顕微鏡にて観察し、任意に１００点測定し平均した値である。

帯電部材の外周面に分布する「周期０．１ｍｍ未満の凹凸」（粗さ成分）は、表面層に由来する凹凸であることが望ましい。導電性弾性層に「周期０．１ｍｍ未満の凹凸」を形成して帯電部材の外周面に粗さ成分を分布させるよりも、表面層に「周期０．１ｍｍ未満の凹凸」を形成して帯電部材の外周面に粗さ成分を分布させる方が、より均一性の高い粗さ成分を分布させることができる。

表面層の外周面における「周期０．１ｍｍ未満の凹凸」（粗さ成分）の平均高さは８μｍ以上１１μｍ以下であることが好ましい。また、表面層の外周面における粗さ成分の平均周期は、２μｍ以上が好ましく、３μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上が更に好ましく、５０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましく、１５μｍ以下が更に好ましい。

表面層の外周面における粗さ成分の高さ及び周期、並びに、帯電部材の外周面における粗さ成分の高さ及び周期は、例えば、表面層形成用組成物に含まれる粒状物の粒径及び量により制御する。表面層形成用組成物に含まれる粒状物、又は該粒状物の凝集物によって、表面層表面に凹凸を形成させることが望ましい。

＜帯電装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ＞
本実施形態に係る帯電装置は、本実施形態に係る帯電部材を備え、接触帯電方式により感光体の表面を帯電させる帯電装置である。本実施形態に係る帯電装置は、帯電部材に直流電圧のみを印加する帯電装置、又は、帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する帯電装置である。

本実施形態に係る画像形成装置は、感光体と、本実施形態に係る帯電装置と、帯電した感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、感光体の表面にトナー像を形成する現像装置と、感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、を備える。本実施形態に係る画像形成装置は、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置；トナー像の転写後、帯電前の感光体の表面をクリーニングするクリーニング装置；トナー像の転写後、帯電前に感光体の表面に光を照射して除電する除電装置；から選ばれる少なくとも１つをさらに備えていてもよい。

本実施形態に係る画像形成装置は、感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に直接転写する直接転写方式の装置、及び、感光体の表面に形成されたトナー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、のいずれでもよい。

本実施形態に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置に着脱されるカートリッジであり、少なくとも、感光体と、本実施形態に係る帯電装置と、を備える。本実施形態に係るプロセスカートリッジは、現像装置、感光体のクリーニング装置、感光体の除電装置、転写装置等から選択される少なくとも一つの装置をさらに備えていてもよい。

以下、本実施形態に係る帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジの構成を、図面を参照しながら説明する。

図３は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である、直接転写方式の画像形成装置を示す概略図である。図４は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である、中間転写方式の画像形成装置を示す概略図である。

図３に示す画像形成装置２００は、感光体２０７と、感光体２０７表面を帯電させる帯電装置２０８と、帯電装置２０８に接続した電源２０９と、感光体２０７表面を露光して潜像を形成する露光装置２０６と、感光体２０７上の潜像を、トナーを含む現像剤により現像する現像装置２１１と、感光体２０７上のトナー像を記録媒体５００に転写する転写装置２１２と、トナー像を記録媒体５００に定着させる定着装置２１５と、感光体２０７上に残留したトナーを除去するクリーニング装置２１３と、感光体２０７表面を除電する除電装置２１４と、を備える。

図４に示す画像形成装置２１０は、感光体２０７と、帯電装置２０８と、電源２０９と、露光装置２０６と、現像装置２１１と、感光体２０７上のトナー像を記録媒体５００に転写する１次転写部材２１２ａ及び２次転写部材２１２ｂと、定着装置２１５と、クリーニング装置２１３と、を備える。画像形成装置２１０は、画像形成装置２００と同様に除電装置を備えていてもよい。

帯電装置２０８は、ロール状の帯電部材からなり、感光体２０７の表面に接触して、感光体２０７の表面を帯電させる、接触帯電方式の帯電装置である。帯電装置２０８には、電源２０９から、直流電圧のみが印加される、又は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。

露光装置２０６としては、半導体レーザー、ＬＥＤ（light emitting diode）等の光源を備える光学系装置が挙げられる。

現像装置２１１は、トナーを感光体２０７に供給する装置である。現像装置２１１は、例えば、ロール状の現像剤保持体を感光体２０７に接触又は近接させて、感光体２０７上の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。

転写装置２１２としては、例えば、コロナ放電発生器、記録媒体５００を介して感光体２０７に押圧する導電性ロールが挙げられる。

１次転写部材２１２ａとしては、例えば、感光体２０７に接触して回転する導電性ロールが挙げられる。２次転写部材２１２ｂとしては、例えば、記録媒体５００を介して１次転写部材２１２ａに押圧する導電性ロールが挙げられる。

定着装置２１５としては、例えば、加熱ロールと、該加熱ロールに押圧する加圧ロールとを備える加熱定着装置が挙げられる。

クリーニング装置２１３としては、クリーニング部材として、ブレード、ブラシ、ロール等を備える装置が挙げられる。クリーニングブレードの材質としては、ウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。

除電装置２１４は、例えば、転写後の感光体２０７表面に光を照射して、感光体２０７の残留電位を除電する装置である。

図５は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である、４つの画像形成ユニットを並列配置したタンデム方式且つ中間転写方式の画像形成装置を示す概略図である。

画像形成装置２２０は、ハウジング４００内に、各色のトナーに対応する４つの画像形成ユニットと、レーザー光源を備える露光装置４０３と、中間転写ベルト４０９と、２次転写ロール４１３と、定着装置４１４と、クリーニングブレード４１６を有するクリーニング装置と、を備える。

４つの画像形成ユニットは同じ構成を有するため、これらを代表して、感光体４０１ａを含む画像形成ユニットの構成を説明する。
感光体４０１ａの周囲には、感光体４０１ａの回転方向に順に、帯電ロール４０２ａ、現像装置４０４ａ、１次転写ロール４１０ａ、クリーニングブレード４１５ａが配置されている。１次転写ロール４１０ａは、中間転写ベルト４０９を介して感光体４０１ａに押圧している。現像装置４０４ａには、トナーカートリッジ４０５ａに収容されたトナーが供給される。

帯電ロール４０２ａは、感光体４０１ａの表面に接触して、感光体４０１ａの表面を帯電させる、接触帯電方式の帯電装置である。帯電ロール４０２ａには、電源から、直流電圧のみが印加される、又は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。

中間転写ベルト４０９は、駆動ロール４０６、張架ロール４０７及び背面ロール４０８により張架されており、これらのロールの回転により走行する。

２次転写ロール４１３は、中間転写ベルト４０９を介して背面ロール４０８に押圧するように配置されている。

定着装置４１４は、例えば、加熱ロールと加圧ロールとを備える加熱定着装置である。

クリーニングブレード４１６は、中間転写ベルト４０９上に残留したトナーを除去する部材である。クリーニングブレード４１６は、背面ロール４０８の下流に配置されており、転写後の中間転写ベルト４０９上に残留したトナーを除去する。

ハウジング４００内には、記録媒体５００を収容するトレイ４１１が設けられている。トレイ４１１内の記録媒体５００は、搬送ロール４１２により中間転写ベルト４０９と２次転写ロール４１３との接触部に搬送され、さらには定着装置４１４に搬送され、記録媒体５００上に画像が形成される。画像形成後の記録媒体５００は、ハウジング４００の外部に排出される。

図６は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略図である。図６に示すプロセスカートリッジ３００は、例えば、露光装置、転写装置及び定着装置を備える画像形成装置本体に着脱される。

プロセスカートリッジ３００は、感光体２０７と、帯電装置２０８と、現像装置２１１と、クリーニング装置２１３とが、ハウジング３０１によって一体化されている。ハウジング３０１には、画像形成装置に着脱するための取り付けレール３０２と、露光のための開口部３０３と、除電露光のための開口部３０４とが設けられている。

プロセスカートリッジ３００が備える帯電装置２０８は、ロール状の帯電部材からなり、感光体２０７の表面に接触して、感光体２０７の表面を帯電させる、接触帯電方式の帯電装置である。プロセスカートリッジ３００が画像形成装置に装着され画像形成を行う際に、帯電装置２０８には、電源から、直流電圧のみが印加される、又は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。

＜現像剤、トナー＞
本実施形態に係る画像形成装置に適用される現像剤は、特に限定されない。現像剤は、トナーのみを含む一成分現像剤でもよく、トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤でもよい。

現像剤に含まれるトナーは、特に限定されない。トナーは、例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤を含む。トナーの結着樹脂としては、例えば、ポリエステル、スチレン−アクリル樹脂が挙げられる。

トナーは、外添剤が外添されていてもよい。トナーの外添剤としては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ等の無機微粒子が挙げられる。

トナーは、トナー粒子を製造し、そのトナー粒子に外添剤を外添して調製する。トナー粒子の製造方法としては、混練粉砕法、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法などが挙げられる。トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部（コア粒子）と芯部を被覆する被覆層（シェル層）とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。

トナー粒子の体積平均粒径（Ｄ５０ｖ）は、２μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、４μｍ以上８μｍ以下がより好ましい。

二成分現像剤に含まれるキャリアは、特に限定されない。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に樹脂を被覆した被覆キャリア；マトリックス樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散型キャリア；多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア；が挙げられる。

二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比（質量比）は、トナー：キャリア＝１：１００乃至３０：１００が好ましく、３：１００乃至２０：１００がより好ましい。

以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「％」は質量基準である。

＜帯電ロールの作製＞
［実施例１］
−導電性弾性層の形成−
ＳＵＳ３０３製の直径８ｍｍのシャフトの外周面に、接着剤（エピクロロヒドリンゴム、日本ゼオン社Ｈｙｄｒｉｎ Ｔ３１０６）を塗布して接着層を形成した。下記の材料をオープンロールで混練りして得た組成物を、接着層を有するシャフトと共に、クロスヘッドダイを備えた押出成形機（ダイ温度を９２℃に設定）から押出して、シャフトの外周面上に前記組成物の層を形成し、次いで、１７０℃で７０分間加熱し、導電性弾性層ロール（平均直径１４ｍｍ）を得た。

・エピクロロヒドリンゴム（日本ゼオン社、Ｈｙｄｒｉｎ Ｔ３１０６） １００部
・カーボンブラック（旭カーボン社、旭♯６０） ６部
・イオン導電剤（ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社、ＢＴＥＡＣ） ５部
・加硫剤（大内新興化学工業社、バルノックＲ） １部
・加硫促進剤（大内新興化学工業社、ノクセラーＤＭ） ２部
・加硫促進剤（大内新興化学工業社、ノクセラーＴＴ） ０．５部
・加硫促進助剤：酸化亜鉛 １．５部
・加硫促進助剤：ステアリン酸 １部
・炭酸カルシウム（白石カルシウム社、ホワイトンＳＢ） ２０部

−表面層の形成−
下記の材料を混合し、メタノールで希釈し、ビーズミルにて分散処理して得た分散液を、導電性弾性層ロールの外周面に浸漬塗布し、次いで、１３０℃で３０分間加熱し、平均層厚７μｍの表面層を有する帯電ロールを得た。

・Ｎ−メトキシメチル化ナイロン１（ナガセケムテックス社、Ｆ３０Ｋ） １００部
・カーボンブラック（キャボット社、ＭＯＮＡＲＣＨ１０００、平均粒径２０ｎｍ）
１５部
・ポリアミド粒子（アルケマ社、ポリアミド１２、平均粒径５．０μｍ） ２０部
・ジメチルポリシロキサン（アルタナ社、ＢＹＫ−３０７） １部

［実施例２〜実施例５］
導電性弾性層形成用組成物の組成、導電性弾性層の形成条件、及び表面層形成用組成物の組成を表１に示すとおりに変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

［実施例６］
表面層の形成において、カーボンブラック１５部を酸化スズ（三菱マテリアル社、Ｓ−２０００、平均粒径１５ｎｍ）６２部に変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

［比較例１］
導電性弾性層の形成において、平均直径１５ｍｍの導電性弾性層ロールを形成後、研磨により平均直径を１４ｍｍにした以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

［比較例２〜比較例６］
導電性弾性層形成用組成物の組成、導電性弾性層の形成条件、及び表面層形成用組成物の組成を表１に示すとおりに変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

＜評価＞
［外周面の表面性状］
共焦点レーザー顕微鏡（キーエンス社のＶＫ−８５００、対物レンズ２０倍）を用い、ＸＹ方向に測定周期０．０５μｍ、ＸＹ方向の測定範囲４９０μｍ×６９０μｍ、Ｚ方向の測定範囲５０μｍの条件で、帯電ロールの外周面の表面性状を測定した。測定データに、帯電ロールの曲率に応じた面補正、及びノイズ補正を施した。ノイズ補正は、測定点９点（Ｘ方向３点×Ｙ方向３点）の中に、特異的に高い１点又は低い１点（他８点の中央値の３００％超又は２０％未満）を検出した場合、他８点の中央値を特異な点に充てる補正とした。補正後のデータから、高さ分布曲線における最大ピークの半値幅、粗さ成分の平均高さ、うねり成分の平均高さを求めた。

［微小色線］
帯電ロールに直流電圧のみを印加する接触帯電方式の帯電装置を備えたＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ−ＩＶ Ｃ２２６０の改造機に、各実施例及び比較例の帯電ロールを組み込んで、高温高湿の環境下（２８℃、８５％ＲＨ）、画像密度３０％の全面ハーフトーン画像をＡ４紙に５０００枚出力した。最後の１枚の出力画像を目視で観察して、下記のとおり分類した。Ｇ０及びＧ１が許容範囲である。

Ｇ０：微小色線の発生が認められない。
Ｇ１：微小色線が１個〜３個発生している。
Ｇ２：微小色線が４個〜１０個発生している。
Ｇ３：微小色線が１１個〜２０個発生している。
Ｇ４：微小色線が２１個以上発生している。

［白点］
帯電ロールに直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する接触帯電方式の帯電装置を備えたＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ−ＩＶ Ｃ５５７０の改造機に、各実施例及び比較例の帯電ロールを組み込んで、低温低湿の環境下（１０℃、1５％ＲＨ）、画像密度６０％の全面ハーフトーン画像をＡ３紙に１枚出力した。出力画像を目視で観察して、下記のとおり分類した。Ｇ０及びＧ１が許容範囲である。

Ｇ０：白点の発生が認められない。
Ｇ１：白点が１個〜１０個発生している。
Ｇ２：白点が１１個〜２５個発生している。
Ｇ３：白点が２６個〜５０個発生している。
Ｇ４：白点が５１個以上発生している。

２０８ 帯電部材、３０ 支持部材、３１ 導電性弾性層、３２ 表面層

２００，２１０，２２０ 画像形成装置、２０６ 露光装置、２０７ 感光体、２０８ 帯電装置、２０９ 電源、２１１ 現像装置、２１２ 転写装置、２１２ａ １次転写部材、２１２ｂ ２次転写部材、２１３ クリーニング装置、２１４、除電装置、２１５、定着装置、５００ 記録媒体

４００ ハウジング、４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄ 感光体、４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃ，４０２ｄ 帯電ロール、４０３ 露光装置、４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄ 現像装置、４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０５ｄ トナーカートリッジ、４０６ 駆動ロール、４０７ 張架ロール、４０８ 背面ロール、４０９ 中間転写ベルト、４１０ａ，４１０ｂ，４１０ｃ，４１０ｄ １次転写ロール、４１１ トレイ、４１２ 搬送ロール、４１３ ２次転写ロール、４１４ 定着装置、４１５ａ，４１５ｂ，４１５ｃ，４１５ｄ クリーニングブレード、４１６ クリーニングブレード

３００ プロセスカートリッジ、３０１ ハウジング、３０２ 取り付けレール、３０３ 露光のための開口部、３０４ 除電露光のための開口部

Claims (6)

1. 支持部材と、前記支持部材上に配置された導電性弾性層と、前記導電性弾性層上に配置された表面層とを有し、
   周期０．１ｍｍ未満の凹凸と周期０．１ｍｍ以上の凹凸とが外周面全体に分布し、且つ下記（１）及び（２）の要件を満たし、
   外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅が１μｍ以上３μｍ以下である、帯電部材。
   （１）前記周期０．１ｍｍ未満の凹凸は、平均高さが８μｍ以上１１μｍ以下である。
   （２）前記周期０．１ｍｍ以上の凹凸は、平均高さが２μｍ以上５μｍ以下である。
   前記（１）及び（２）並びに前記外周面の高さ分布曲線における最大ピークの半値幅は、共焦点レーザー顕微鏡を用いて下記の測定条件で帯電部材の外周面を測定して得たデータに基づく。
   測定条件：帯電部材の回転方向をＸ方向とし、帯電部材の軸方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向としたとき、Ｘ方向の測定周期が０．０５μｍ、Ｙ方向の測定周期が０．０５μｍ、Ｘ方向の測定範囲が４９０μｍ、Ｙ方向の測定範囲が６９０μｍ、Ｚ方向の測定範囲が５０μｍである。
2. 前記表面層が酸化スズ粒子を含む、請求項１に記載の帯電部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の帯電部材を備え、前記帯電部材に直流電圧のみを印加し、接触帯電方式により電子写真感光体の表面を帯電させる帯電装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の帯電部材を備え、前記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加し、接触帯電方式により電子写真感光体の表面を帯電させる帯電装置。
5. 電子写真感光体と、請求項３又は請求項４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。
6. 電子写真感光体と、
   請求項３又は請求項４に記載の帯電装置と、
   帯電した前記電子写真感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
   前記電子写真感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、前記電子写真感光体の表面にトナー像を形成する現像装置と、
   前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
   を備える画像形成装置。