(57)【要約】【課題】静電潜像担持体を帯電させる導電性部材の評価を正確に行うことができる導電性部材評価装置、及び、導電性部材評価方法を提供する。【解決手段】導電性部材評価装置は、被帯電部材と導電性部材とを互いの表面が当接又は近接するように支持して、互いに当接又は近接された被帯電部材の表面の一部箇所と導電性部材の表面の一部箇所とが、それぞれの表面を順次移動するように、被帯電部材と導電性部材との少なくとも一方を駆動して、導電性部材に直流電圧に交流電圧を重畳させた所定の評価電圧を印加して、被帯電部材と導電性部材とに流れる評価電流を測定する。そして、評価電圧と評価電流との位相差を測定し、この測定した位相差に基づいて導電性部材を評価する。【選択図】図１１
2010072056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）被帯電部材と、（ｂ）導電性部材の表面の一部箇所を前記被帯電部材の表面の一部箇所と当接又は近接させて、前記導電性部材を支持する支持手段と、（ｃ）互いに当接又は近接された前記被帯電部材の表面の一部箇所と前記導電性部材の表面の一部箇所とが、それぞれの表面を順次移動されるように、前記被帯電部材と前記導電性部材との少なくとも一方を駆動させる駆動手段と、（ｄ）前記駆動手段によって前記被帯電部材と前記導電性部材との少なくとも一方が駆動されているとき、前記導電性部材に直流電圧に交流電圧を重畳させた所定の評価電圧を印加する電圧印加手段と、（ｅ）前記電圧印加手段によって前記導電性部材に前記評価電圧が印加されているとき、前記被帯電部材と前記導電性部材とに流れる評価電流を測定する電流測定手段と、を備えた導電性部材評価装置において、
（イ）前記電圧印加手段によって印加された前記評価電圧と前記電流測定手段によって測定された前記評価電流との位相差を測定する位相差測定手段と、
（ロ）前記位相差測定手段によって測定された前記評価電圧と前記評価電流との位相差に基づいて前記導電性部材を評価する評価手段と、
が設けられていることを特徴とする導電性部材評価装置。
【請求項２】
（ａ）回転可能に軸支された円筒状の被帯電部材と、（ｂ）ローラ状の導電性部材の外周面を前記被帯電部材の外周面と当接又は近接させて回転可能に軸支する支持手段と、（ｃ）前記被帯電部材と前記導電性部材とのそれぞれを互いに逆方向に回転させる駆動手段と、（ｄ）前記駆動手段によって前記被帯電部材と前記導電性部材とがそれぞれ回転されているとき、前記導電性部材に直流電圧に交流電圧を重畳させた所定の評価電圧を印加する電圧印加手段と、（ｅ）前記電圧印加手段によって前記導電性部材に前記評価電圧が印加されているとき、前記被帯電部材と前記導電性部材とに流れる評価電流を測定する電流測定手段と、を備えた導電性部材評価装置において、
（イ）前記電圧印加手段によって印加された前記評価電圧と前記電流測定手段によって測定された前記評価電流との位相差を測定する位相差測定手段と、
（ロ）前記位相差測定手段によって測定された前記評価電圧と前記評価電流との位相差に基づいて前記導電性部材を評価する評価手段と、
が設けられていることを特徴とする導電性部材評価装置。
【請求項３】
前記位相差測定手段では、前記評価電圧の中心値において波形が立ち上がる時点と前記評価電流の中心値において波形が立ち上がる時点との位相差、及び、前記評価電圧の中心値において波形が立ち下がる時点と前記評価電流の中心値において波形が立ち下がる時点との位相差、がそれぞれ測定され、そして、
前記評価手段では、前記位相差測定手段によって測定された、前記評価電圧の前記波形が立ち上がる時点と前記評価電流の前記波形が立ち上がる時点との位相差と、前記評価電圧の前記波形が立ち下がる時点と前記評価電流の前記波形が立ち下がる時点との位相差と、の差に基づいて、前記導電性部材が評価される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性部材評価装置。
【請求項４】
（ａ）被帯電部材と、（ｂ）導電性部材の表面の一部箇所を前記被帯電部材の表面の一部箇所と当接又は近接させて、前記導電性部材を支持する支持手段と、（ｃ）互いに当接又は近接された前記被帯電部材の表面の一部箇所と前記導電性部材の表面の一部箇所とが、それぞれの表面を順次移動されるように、前記被帯電部材と前記導電性部材との少なくとも一方を駆動させる駆動手段と、（ｄ）前記駆動手段によって前記被帯電部材と前記導電性部材との少なくとも一方が駆動されているとき、前記導電性部材に直流電圧に交流電圧を重畳させた所定の評価電圧を印加する電圧印加手段と、（ｅ）前記電圧印加手段によって前記導電性部材に前記評価電圧が印加されているとき、前記被帯電部材と前記導電性部材とに流れる評価電流を測定する電流測定手段と、を備えた導電性部材評価装置において用いられる導電性部材評価方法であって、
（イ）前記電圧印加手段によって印加された前記評価電圧と前記電流測定手段によって測定された前記評価電流との位相差を測定する位相差測定工程と、
（ロ）前記位相差測定工程で測定された前記評価電圧と前記評価電流との位相差に基づいて前記導電性部材を評価する評価工程と、
を順次経て導電性部材を評価することを特徴とする導電性部材評価方法。
【請求項５】
（ａ）回転可能に軸支された円筒状の被帯電部材と、（ｂ）ローラ状の導電性部材の外周面を前記被帯電部材の外周面と当接又は近接させて回転可能に軸支する支持手段と、（ｃ）前記被帯電部材と前記導電性部材とのそれぞれを互いに逆方向に回転させる駆動手段と、（ｄ）前記駆動手段によって前記被帯電部材と前記導電性部材とがそれぞれ回転されているとき、前記導電性部材に直流電圧に交流電圧を重畳させた所定の評価電圧を印加する電圧印加手段と、（ｅ）前記電圧印加手段によって前記導電性部材に前記評価電圧が印加されているとき、前記被帯電部材と前記導電性部材とに流れる評価電流を測定する電流測定手段と、を備えた導電性部材評価装置で用いられる導電性部材評価方法であって、
（イ）前記電圧印加手段によって印加された前記評価電圧と前記電流測定手段によって測定された前記評価電流との位相差を測定する位相差測定工程と、
（ロ）前記位相差測定工程で測定された前記評価電圧と前記評価電流との位相差に基づいて前記導電性部材を評価する評価工程と、
を順次経て導電性部材を評価することを特徴とする導電性部材評価方法。
【請求項６】
前記位相差測定工程では、前記評価電圧の中心値において波形が立ち上がる時点と前記評価電流の中心値において波形が立ち上がる時点との位相差、及び、前記評価電圧の中心値において波形が立ち下がる時点と前記評価電流の中心値において波形が立ち下がる時点との位相差、がそれぞれ測定され、そして、
前記評価工程では、前記位相差測定工程で測定された、前記評価電圧の前記波形が立ち上がる時点と前記評価電流の前記波形が立ち上がる時点との位相差と、前記評価電圧の前記波形が立ち下がる時点と前記評価電流の前記波形が立ち下がる時点との位相差と、の差に基づいて、前記導電性部材が評価される
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の導電性部材評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置等が備える静電潜像担持体を帯電させる導電性部材を評価する導電性部材評価装置、及び、導電性部材評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置は、静電潜像が形成される静電潜像担持体（即ち、像担持体）としての感光体の表面を一様に帯電させる帯電処理を行う帯電部材を備えている。このような帯電部材として、ローラ状などに形成された導電性部材（以下、帯電ローラ）が用いられる。そして、従来、この帯電ローラの外周面を感光体の表面に接触させて上記帯電処理を行う接触帯電方式が知られていた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、上述した接触帯電方式には、（１）帯電ローラを構成している物質が帯電ローラからしみ出し、接触している感光体の表面に付着移行してしまう、（２）帯電ローラに交流電圧を印加したときに振動音が生じてしまう、（３）感光体上のトナーが帯電ローラに付着して帯電性能が低下してしまう、（４）感光体の回転を長期間停止すると、帯電ローラの感光体との当接部分が永久変形してしまう、という問題があった。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決するために、帯電ローラを感光体の表面に対して所定のギャップ（空隙）を有するように近接配置して帯電処理を行う近接帯電方式が提案されている（例えば、特許文献２）。このような近接帯電方式では、上記ギャップの最近接距離が５０〜３００μｍとなるように、帯電ローラと感光体とを対向させ、帯電ローラに電圧を印加することにより、感光体の帯電処理を行うものである。この近接帯電方式では、帯電ローラと感光体とが接触していないので、接触帯電方式において生じる上述した問題を解消することができた。
【０００５】
上述した接触帯電方式に使用される帯電ローラは、感光体を一様に帯電させるために、感光体の表面に帯電ローラが均一に接触することが求められるので、芯軸の周囲を弾性体である加硫ゴムなどで被覆して構成されている。一方、近接帯電方式に使用される帯電ローラは、感光体を一様に帯電させるために、帯電ローラと感光体とのギャップを均一にすることが求められるので、芯軸の周囲を変形や経時でのへたりのない被弾性体である熱可塑性樹脂などで被覆して構成されている。このように、接触帯電方式で用いられる帯電ローラと近接帯電方式で用いられる帯電ローラとでは、それぞれの帯電ローラを構成する材料が異なっている。
【０００６】
上述した帯電ローラによる感光体の表面への帯電メカニズムは、接触帯電方式、近接帯電方式に関わらず、帯電ローラと感光体との間に生じる微小放電におけるパッシェンの法則に従った放電の寄与が大きいことが知られている。そのため、感光体の表面を所定の電位で均一に（即ち、一様に）帯電させるという帯電ローラの基本機能を評価するためには、帯電ローラの電気特性（放電特性）を評価することが重要となる。
【０００７】
従来は、帯電ローラの電気特性の評価方法（即ち、導電性部材評価方法）として、図１３に模式的に示すように、帯電ローラ１０１の外周面１０１ａと帯電ローラ１０１の芯軸１０６とのそれぞれに電極３０２、３０３を接続し、直流電源３０１よりこれら電極３０２、３０３間に直流電圧を印加して、帯電ローラ１０１に流れる電流値を測定することにより帯電ローラ１０１の抵抗値を算出して、この抵抗値を用いて帯電ローラの良否を判断（評価）する評価方法が用いられてきた。この評価方法によれば、帯電ローラの抵抗値が低いほど、導電性が高く均一な放電が可能であり、良好な画像が得られる帯電ローラであると評価していた。
【特許文献１】特開平１−２６７６６７号公報
【特許文献２】特開平５−１０７８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、帯電ローラの電気特性としては、電流値を抵抗成分、容量成分、放電成分、の３つの成分に分けることで、各成分を評価可能であるが、上述した評価方法で評価しているのは、これら３つの成分のうち抵抗成分のみであり、放電特性に係る放電成分の評価ができていなかった。そのため、特に近接帯電方式で用いる帯電ローラにおいて、該帯電ローラを構成する材料の処方によっては、上述した評価方法における評価結果と、実際に帯電ローラを用いて形成した画像の画像評価結果と、が対応しない場合が出てきており、従来の評価方法では正確に帯電ローラの良否を評価することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、静電潜像担持体を帯電させる導電性部材の評価を正確に行うことができる導電性部材評価装置、及び、導電性部材評価方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、静電潜像担持体に導電性部材としての帯電ローラを当接又は近接配置して、帯電ローラに所定の評価電圧を印加したときに流れる電流（評価電流）に着目して、鋭意検討を重ねた結果、以下のことが判明した。
【００１１】
静電潜像担持体と帯電ローラとを、パッシェンの法則が成立するように、当接又は近接して配置し、帯電ローラに対し直流電圧に交流電圧を重畳した所定の評価電圧を印加したときに、帯電ローラと静電潜像担持体とを流れる評価電流の電流波形を観測したところ、画像評価結果が良好である帯電ローラにおいては図８に示す電流波形Ｉが得られ、画像評価結果が不良である帯電ローラにおいては図９に示す電流波形Ｉが得られた。これら電流波形Ｉから、画像評価結果が良好である帯電ローラにおいては、０Ａを中心値としたプラス側波形（０Ａより上の波形）とマイナス側波形（０Ａより下の波形）とが対称となる傾向にあり、画像評価結果が不良である帯電ローラにおいては、プラス側波形とマイナス側波形とが非対称となる傾向があることが判った。
【００１２】
これら電流波形Ｉについて考察する。上記電流波形Ｉは、図１０に示すように、抵抗成分Ａ、容量成分Ｂ、放電成分Ｃ、の３つの成分に分けることができる。このうち抵抗成分Ａ及び容量成分Ｂについては、帯電ローラの電気特性としての抵抗及び静電容量は電気的に無極性であり、これら成分におけるプラス側波形とマイナス側波形とは対称になると考えられるので、電流波形Ｉがプラス側波形とマイナス側波形とで対称になるか否かは放電成分Ｃによるものと考えられる。
【００１３】
放電成分Ｃにおけるプラス側波形は、帯電ローラから静電潜像担持体へ向かう放電（正放電）の状態を示し、放電成分Ｃにおけるマイナス側波形は、静電潜像担持体から帯電ローラへ向かう放電（逆放電）の状態を示している。つまり、電流波形Ｉのプラス側波形とマイナス側波形とが対称であれば、正放電と逆放電とが均一に行われていることを示し、電流波形Ｉのプラス側波形とマイナス側波形とが非対称であれば、正放電と逆放電とが不均一に行われていることを示していると考えられる。
【００１４】
そして、正放電と逆放電とが均一に行われると、静電潜像担持体の表面が均一に帯電される。それに対して、正放電と逆放電とが不均一に行われると、一方の放電による電荷が他方の放電時において静電潜像担持体の表面に残存してしまい、静電潜像担持体の表面が不均一に帯電される。このような静電潜像担持体の帯電状態の違いによって、画像評価結果の良否が分かれるものと考えられる。つまり、上述した電流波形Ｉのプラス側波形とマイナス側波形とが対称であれば、良好な画像が得られる帯電ローラであると判定でき、上述した電流波形Ｉのプラス側波形とマイナス側波形とが非対称であれば、不良画像となる帯電ローラと判定できると考えられる。
【００１５】
そして、さらに、本発明者らは、このような電流波形の対称・非対称の判定方法について、鋭意検討を行い、その判定方法を見いだした。
【００１６】
帯電ローラに印加する所定の評価電圧は、直流電圧に正弦波となる交流電圧を重畳した電圧であるので、その電圧波形Ｖは、直流電圧値を中心値としてプラス側波形（直流電圧値より上の波形）とマイナス側波形（直流電圧値より下の波形）とが対称になる。一方、上記評価電流Ｉにおいては、正放電と逆放電との状態によって電流波形の対称性が決定され、そして、正放電と逆放電とが不均一に行われたとき、それぞれの放電における放電量が異なるので、プラス側波形とマイナス側波形とのそれぞれのピーク（中心値（０Ａ）からの絶対値が最大となる点）の高さが異なり、そのため、電流波形Ｉにおいて、その中心値を通るときの時間（位相）が、その中心値を下から上に突き抜ける立ち上がり時点と、その中心値を上から下に突き抜ける立ち下がり時点と、で微小変化する。
【００１７】
そこで、上記電圧波形Ｖと上記電流波形Ｉとの位相差に基づいて、電流波形Ｉのプラス側波形とマイナス側波形とが対称か否かを判定できる。具体的には、図１１に示すように電圧波形Ｖの中心値における立ち上がり時点Ｔｖｕと電流波形Ｉの中心値における立ち上がり時点Ｔｉｕとの位相差（以下、立ち上がり位相差α１）と、電圧波形Ｖの中心値における立ち下がり時点Ｔｖｄと電流波形Ｉの中心値における立ち下がり時点Ｔｉｄとの位相差（立ち下がり位相差α２）と、の差を求め、この差が小さければ、電流波形Ｉのプラス側波形とマイナス側波形とが対称と判定でき、即ち、良好な画像が得られる帯電ローラであると判定（評価）でき、この差が大きければ、電流波形Ｉのプラス側波形とマイナス側波形とが非対称と判定でき、即ち、不良画像となる帯電ローラと判定（評価）できる。なお、上記は導電性部材としてローラ状の帯電ローラについて記載しているが、ベルト状、ブレード(板)状、半円柱状の導電性部材においても、同様の評価ができる。また、導電性部材は、それを構成する材料によって、イオン導電性の導電性部材、若しくは、電子導電性の導電性部材、に分類することができるが、上述した評価方法では、導電性部材によって実際に生じている正放電と逆放電との状態（均一性）に基づいて導電性部材の評価を行うので、導電性部材を構成する材料によらず、イオン導電性や電子導電性などのいかなる材料を用いた導電性部材でも評価可能である。
【００１８】
このように、導電性部材に印加する所定の評価電圧と、該評価電圧を印加したときに流れる評価電流との位相差に基づいて、導電性部材の良否を評価できることが判った。
【００１９】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、（ａ）被帯電部材と、（ｂ）導電性部材の表面の一部箇所を前記被帯電部材の表面の一部箇所と当接又は近接させて、前記導電性部材を支持する支持手段と、（ｃ）互いに当接又は近接された前記被帯電部材の表面の一部箇所と前記導電性部材の表面の一部箇所とが、それぞれの表面を順次移動されるように、前記被帯電部材と前記導電性部材との少なくとも一方を駆動させる駆動手段と、（ｄ）前記駆動手段によって前記被帯電部材と前記導電性部材との少なくとも一方が駆動されているとき、前記導電性部材に直流電圧に交流電圧を重畳させた所定の評価電圧を印加する電圧印加手段と、（ｅ）前記電圧印加手段によって前記導電性部材に前記評価電圧が印加されているとき、前記被帯電部材と前記導電性部材とに流れる評価電流を測定する電流測定手段と、を備えた導電性部材評価装置において、（イ）前記電圧印加手段によって印加された前記評価電圧と前記電流測定手段によって測定された前記評価電流との位相差を測定する位相差測定手段と、（ロ）前記位相差測定手段によって測定された前記評価電圧と前記評価電流との位相差に基づいて前記導電性部材を評価する評価手段と、が設けられていることを特徴とする導電性部材評価装置である。
【００２０】
請求項２に記載された発明は、上記目的を達成するために、（ａ）回転可能に軸支された円筒状の被帯電部材と、（ｂ）ローラ状の導電性部材の外周面を前記被帯電部材の外周面と当接又は近接させて回転可能に軸支する支持手段と、（ｃ）前記被帯電部材と前記導電性部材とのそれぞれを互いに逆方向に回転させる駆動手段と、（ｄ）前記駆動手段によって前記被帯電部材と前記導電性部材とがそれぞれ回転されているとき、前記導電性部材に直流電圧に交流電圧を重畳させた所定の評価電圧を印加する電圧印加手段と、（ｅ）前記電圧印加手段によって前記導電性部材に前記評価電圧が印加されているとき、前記被帯電部材と前記導電性部材とに流れる評価電流を測定する電流測定手段と、を備えた導電性部材評価装置において、（イ）前記電圧印加手段によって印加された前記評価電圧と前記電流測定手段によって測定された前記評価電流との位相差を測定する位相差測定手段と、（ロ）前記位相差測定手段によって測定された前記評価電圧と前記評価電流との位相差に基づいて前記導電性部材を評価する評価手段と、が設けられていることを特徴とする導電性部材評価装置である。
【００２１】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記位相差測定手段では、前記評価電圧の中心値において波形が立ち上がる時点と前記評価電流の中心値において波形が立ち上がる時点との位相差、及び、前記評価電圧の中心値において波形が立ち下がる時点と前記評価電流の中心値において波形が立ち下がる時点との位相差、がそれぞれ測定され、そして、前記評価手段では、前記位相差測定手段によって測定された、前記評価電圧の前記波形が立ち上がる時点と前記評価電流の前記波形が立ち上がる時点との位相差と、前記評価電圧の前記波形が立ち下がる時点と前記評価電流の前記波形が立ち下がる時点との位相差と、の差に基づいて、前記導電性部材が評価されることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項４に記載された発明は、上記目的を達成するために、（ａ）被帯電部材と、（ｂ）導電性部材の表面の一部箇所を前記被帯電部材の表面の一部箇所と当接又は近接させて、前記導電性部材を支持する支持手段と、（ｃ）互いに当接又は近接された前記被帯電部材の表面の一部箇所と前記導電性部材の表面の一部箇所とが、それぞれの表面を順次移動されるように、前記被帯電部材と前記導電性部材との少なくとも一方を駆動させる駆動手段と、（ｄ）前記駆動手段によって前記被帯電部材と前記導電性部材との少なくとも一方が駆動されているとき、前記導電性部材に直流電圧に交流電圧を重畳させた所定の評価電圧を印加する電圧印加手段と、（ｅ）前記電圧印加手段によって前記導電性部材に前記評価電圧が印加されているとき、前記被帯電部材と前記導電性部材とに流れる評価電流を測定する電流測定手段と、を備えた導電性部材評価装置において用いられる導電性部材評価方法であって、（イ）前記電圧印加手段によって印加された前記評価電圧と前記電流測定手段によって測定された前記評価電流との位相差を測定する位相差測定工程と、（ロ）前記位相差測定工程で測定された前記評価電圧と前記評価電流との位相差に基づいて前記導電性部材を評価する評価工程と、を順次経て導電性部材を評価することを特徴とする導電性部材評価方法である。
【００２３】
請求項５に記載された発明は、上記目的を達成するために、（ａ）回転可能に軸支された円筒状の被帯電部材と、（ｂ）ローラ状の導電性部材の外周面を前記被帯電部材の外周面と当接又は近接させて回転可能に軸支する支持手段と、（ｃ）前記被帯電部材と前記導電性部材とのそれぞれを互いに逆方向に回転させる駆動手段と、（ｄ）前記駆動手段によって前記被帯電部材と前記導電性部材とがそれぞれ回転されているとき、前記導電性部材に直流電圧に交流電圧を重畳させた所定の評価電圧を印加する電圧印加手段と、（ｅ）前記電圧印加手段によって前記導電性部材に前記評価電圧が印加されているとき、前記被帯電部材と前記導電性部材とに流れる評価電流を測定する電流測定手段と、を備えた導電性部材評価装置で用いられる導電性部材評価方法であって、（イ）前記電圧印加手段によって印加された前記評価電圧と前記電流測定手段によって測定された前記評価電流との位相差を測定する位相差測定工程と、（ロ）前記位相差測定工程で測定された前記評価電圧と前記評価電流との位相差に基づいて前記導電性部材を評価する評価工程と、を順次経て導電性部材を評価することを特徴とする導電性部材評価方法である。
【００２４】
請求項６に記載された発明は、請求項４又は５に記載された発明において、前記位相差測定工程では、前記評価電圧の中心値において波形が立ち上がる時点と前記評価電流の中心値において波形が立ち上がる時点との位相差、及び、前記評価電圧の中心値において波形が立ち下がる時点と前記評価電流の中心値において波形が立ち下がる時点との位相差、がそれぞれ測定され、そして、前記評価工程では、前記位相差測定工程で測定された、前記評価電圧の前記波形が立ち上がる時点と前記評価電流の前記波形が立ち上がる時点との位相差と、前記評価電圧の前記波形が立ち下がる時点と前記評価電流の前記波形が立ち下がる時点との位相差と、の差に基づいて、前記導電性部材が評価されることを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１、２、４、５に記載された発明によれば、導電性部材に印加される評価電圧と、導電性部材を流れる評価電流と、の位相差を測定し、該位相差に基づいて導電性部材を評価するので、静電潜像担持体を帯電させる導電性部材の評価を正確に行うことができる。
【００２６】
請求項３、６に記載された発明によれば、評価電圧の中心値において波形が立ち上がる時点と評価電流の中心値において波形が立ち上がる時点との位相差、及び、評価電圧の中心値において波形が立ち下がる時点と評価電流の中心値において波形が立ち下がる時点との位相差、をそれぞれ測定し、そして、これら測定した位相差の差に基づいて導電性部材を評価するので、静電潜像担持体を帯電させる導電性部材の評価を正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る導電性部材評価装置、この導電性部材評価装置において評価される導電性部材、及び、この導電性部材を備える画像形成装置、のそれぞれの実施形態について、順に説明する。そのあと、本発明者らによる本発明の検証内容について説明する。
【００２８】
（導電性部材評価装置）
以下に、本発明に係る導電性部材評価装置の一実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の導電性部材評価装置の構成図である。図２は、図１の導電性部材評価装置の電気的接続関係を模式的に示す図である。図３は、図１の導電性部材評価装置が備える制御部が実行する評価処理の一例を示すフローチャートである。
【００２９】
導電性部材評価装置２００は、図１に示すように、ベース２０１と、支持手段としての一対の支持部材２０２と、駆動手段としての駆動部２０３と、被帯電部材としての感光体２０４と、電圧印加手段としての電源部２０５と、電流測定手段としての測定部２０６と、制御部２０７と、を備えている。
【００３０】
ベース２０１は、平板状に形成されて、工場のフロアやテーブル上等に設置される。ベース３の上面は、水平方向と平行に保たれる。ベース３の平面形状は、矩形状に形成されている。
【００３１】
一対の支持部材２０２は、ベース２０１の上面から互いに相対して垂直に立設された板状若しくは棒状の部材である。一対の支持部材２０２は、それら間に、導電性部材としてのローラ状の帯電部材１０１及び後述する感光体２０４をそれぞれ回転可能に軸支する。一対の支持部材２０２は、帯電部材１０１の外周面と感光体２０４の外周面とが当接するように、若しくは、それらの外周面の間に空隙を設けて非接触（即ち、近接）となるように、帯電部材１０１及び感光体２０４を軸支する。一対の支持部材２０２により、帯電部材１０１の外周面と感光体２０４の外周面との空隙の大きさは任意に設定可能である。また、一対の支持部材２０２は、帯電部材１０１が容易に取り付け可能、取り外し可能にされている。また、帯電部材１０１には高電圧が印加されるので、ベース２０１及び一対の支持部材２０２における帯電部材１０１及び感光体２０４の近傍に位置する箇所は、電気的絶縁性を有する材料で構成されている。
【００３２】
駆動部２０３は、一対の支持部材２０２の一方に配設されており、周知のモータ２０３ａと、互いに組み合わされた複数の歯車からなる駆動力伝達部２０３ｂと、を備えている。駆動部２０３は、モータ２０３ａの回転を、直接又は駆動力伝達部２０３ｂの複数の歯車を介して、帯電部材１０１及び感光体２０４のそれぞれに伝達し、帯電部材１０１及び感光体２０４をそれぞれ互いに逆方向に回転させる。このようにすることで、互いに当接又は近接された帯電部材１０１の外表面の一部箇所及び感光体２０４の外表面の一部箇所が、それぞれの外表面上を順次移動するので、同一の箇所が常に当接または近接されることが無くなり、放電などによる劣化が帯電部材１０１及び感光体２０４の外表面の一部箇所に集中してしまうことを防ぐことができる。
【００３３】
駆動部２０３において、駆動力伝達部２０３ｂの歯車比などを調整するなどして、帯電部材１０１の線速度（周速度）が、感光体２０４の線速度以上となるようにそれぞれを回転させることが好ましく、帯電部材１０１の線速度と感光体２０４の線速度とが同一にすることが特に好ましい。帯電部材１０１の線速度が感光体２０４の線速度より遅い場合、電源部２０５が帯電部材１０１に印加する電圧によっては、帯電部材１０１の帯電状態が不安定になり、感光体２０４を均一に帯電させることが困難になる。また、本評価装置においては、帯電部材１０１に高電圧を印加するので、上述した従来の評価方法のように静止状態の帯電部材１０１に高電圧を印加した場合には、帯電部材１０１と感光体２０４間でリーク電流が発生してしまい、放電破壊により測定不可能となり、そこで、帯電部材１０１と感光体２０４とを回転させた状態で高電圧を印加する必要がある。駆動部２０３は、制御部２０７に接続され、制御部２０７から送られる制御信号に基づき、回転数（即ち、帯電部材１０１の線速度及び感光体２０４の線速度）などの制御が行われる。なお、本実施形態において、駆動部２０３は１つのモータによって帯電部材１０１及び感光体２０４を回転させるものであるが、これに限らず、帯電部材１０１及び感光体２０４を、それぞれ別個のモータで互いに逆方向に回転するようにしても良い。
【００３４】
感光体２０４は、帯電部材１０１によってその表面（外周面）が帯電される被帯電部材である。感光体２０４は、アルミニウム素管上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、表面保護層を順次積層した４層構造のものを用いる。感光体２０４では、電荷発生材料としてフタロシアニン顔料を用いている。また、感光体２０４の表面層となる表面保護層にはポリカーボネート樹脂を用い、フィラーとして平均粒径０．０５〜０．８μｍのシリカを用いる。このような感光体２０４を用いることにより、帯電部材１０１を画像形成装置に実際に搭載した状態と近い状態を作り出すことが可能である。感光体２０４は、図２に示すように、そのアルミニウム素管が接地（アース）されている。
【００３５】
電源部２０５は、図２に示すように、直流電圧源と正弦波交流電圧源とを備え、一対の端子２０５ａ、２０６ｂ間に任意の周波数の電圧（即ち、評価電圧）を発生可能な周知の電源装置である。電源部２０５は、一方の端子２０５ａが、測定部２０６が備える電流計２０６ｂを介して、帯電部材１０１の後述する導電性支持体（芯軸）１０６に接続され、他方の端子２０５ｂが接地されている。電源部２０５は、制御部２０７に接続されており、制御部２０７から送られる制御信号に基づき、一対の端子２０５ａ、２０６ｂ間に発生させる電圧及び周波数などの制御が行われる。
【００３６】
電源部２０５は、直流電圧Ｖｄｃに正弦波となる交流電圧を重畳して評価電圧を生成している。そして、この評価電圧は、該評価電圧によって帯電部材１０１に流れる評価電流における放電成分（放電特性）を評価するために、評価電流の電流波形中に放電成分を発生させなければならないので、上記重畳する交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐ（ｋＶ）を、パッシェンの法則における放電開始電圧以上としており、好ましくは、このピーク間電圧Ｖｐｐを放電開始電圧の２倍以上とする。また、この交流電圧の周波数ｆ（Ｈｚ）は、帯電部材１０１及び感光体２０４の線速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）に対して、周波数線速度比ｆ／Ｖが７以上となるように設定する。周波数線速度比が７より小さい場合は、感光体２０４の外周面における単位距離当たりの放電回数が少ないので、実機でのモアレ画像発生時と同じように不均一な帯電（放電電流ムラ）が発生しやすい。
【００３７】
測定部２０６は、電圧計２０６ａと電流計２０６ｂとを備える周知の計測器である。電圧計２０６ａは、電源部２０５の一対の端子２０５ａ、２０５ｂ間に接続され、電源部２０５が発生する電圧（評価電圧）を測定する。電流計２０６ｂは、電源部２０５の一方の端子２０５ａと帯電部材１０１との間に接続され、帯電部材１０１及び感光体２０４に流れる電流（評価電流）を測定する。測定部２０６は、制御部２０７に接続されており、評価電圧及び評価電流に関する測定情報を制御部２０７に送信する。測定部２０６において、評価電圧及び評価電流を測定する際のサンプリングレートとしては、交流電圧の周波数より高くすることが必要である。交流電圧の周波数以下のサンプリングレートでは、電流波形の放電成分を正確に捉えることが困難となるためである。
【００３８】
制御部２０７は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの周知のコンピュータなどで構成されている。制御部２０７は、それが備える種々の外部インタフェース（ＵＳＢ、ＧＰＩＢ等）を介して、上述した駆動部２０３、電源部２０５、測定部２０６、のそれぞれと接続されており、それらとの間で制御信号や各種情報などの送受信を行う。また、制御部２０７はハードディスクやメモリカード等の記憶手段を備えており、この記憶手段には、（１）帯電部材１０１及び感光体２０４の回転速度（線速度）に関する情報、（２）帯電部材１０１に印加する評価電圧（直流電圧値、交流電圧値、交流周波数）に関する情報、及び、（３）評価電圧の中心値における立ち上がり時点と評価電流の中心値における立ち上がり時点との位相差（立ち上がり位相差）と、評価電圧の中心値における立ち下がり時点と評価電流の中心値における立ち下がり時点との位相差（立ち下がり位相差）と、の差の判定基準情報、などが予め記憶されている。制御部２０７は、ＲＯＭや記憶手段などに予め格納されたプログラムに基づき、導電性部材評価装置２００における各種制御を司り、また、測定部２０６から受信した評価電圧及び評価電流に関する測定情報を基に、評価電圧及び評価電流の位相差を算出して、この位相差に基づいて帯電部材１０１を評価する。即ち、制御部２０７は、請求項中の位相差測定手段及び評価手段に相当する。
【００３９】
制御部２０７によって行われる本発明に係る評価処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
最初に、評価対象となる帯電部材１０１を、感光体２０４と当接するように、若しくは、感光体２０４と所定の空隙をあけて近接するように一対の支持部材２０２に取り付け、そして、導電性部材評価装置２００の電源を投入する。制御部２０７は、電源が投入されると、所定の初期化処理を実行したのち、評価処理を開始する。制御部２０７は、記憶手段から帯電部材１０１及び感光体２０４の回転速度（線速度）に関する情報を読み出して、この情報に基づき駆動部２０３に対して所定の制御信号を送信して、帯電部材１０１及び感光体２０４をそれぞれ同一の所定の線速度（例えば、２８２ｍｍ／ｓｅｃ）で互いに逆方向に回転させる（Ｓ１１０）。そして、制御部２０７は、記憶手段から帯電部材１０１に印加する評価電圧に関する情報を読み出して、この情報に基づき電源部２０５に所定の制御信号を送信して、帯電部材１０１に所定の評価電圧を印加する（Ｓ１２０）。この評価電圧は、例えば、直流電圧（Ｖｄｃ＝−０．７ｋＶ）に交流電圧（ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２．２ｋＶ、周波数ｆ＝２２００Ｈｚ）を重畳したものなどである。
【００４１】
そして、制御部２０７は、測定部２０６による評価電圧及び評価電流の測定を開始し、測定部２０６から評価電圧及び評価電流に関する測定情報を順次受信する（Ｓ１３０）。そして、これら測定部２０６から受信した測定情報を解析して、評価電圧を構成する直流電圧値Ｖｄｃを中心値として、この中心値を下から上に突き抜ける立ち上がり時刻と、評価電流の０Ａを中心値として、この中心値を下から上に突き抜ける立ち上がり時刻と、を求め、これら時刻の差から評価電圧の中心値における波形の立ち上がり時点と評価電流の中心値における波形の立ち上がり時点との位相差（立ち上がり位相差α１）を算出し、評価電圧の中心値を上から下に突き抜ける立ち下がり時刻と、評価電流の中心値を上から下に突き抜ける立ち下がり時刻と、を求め、これら時刻の差から評価電圧の中心値における波形の立ち下がり時点と評価電流の中心値における波形の立ち下がり時点との位相差（立ち下がり位相差α２）を算出する（Ｓ１４０）。そして、立ち上がり位相差α１と立ち下がり位相差α２との差（｜α２−α１｜）を算出し、記憶手段に予め記憶されている判定基準情報（例えば、４°）と比較して、上記各位相差の差が判定基準情報以下であれば、良好な画像が得られる帯電部材１０１と判定し、上記各位相差の差が判定基準情報より大きければ、不良画像となる帯電部材１０１と判定して、これら判定結果を、制御部２０７が備えるディスプレイなどの表示装置に表示する（Ｓ１５０）。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【００４２】
なお、上述したステップＳ１４０は、請求項中の位相差測定手段、位相差測定工程に相当し、ステップＳ１５０は、請求項中の評価手段、評価工程に相当する。
【００４３】
以上より、本発明によれば、評価電圧の中心値において波形が立ち上がる時点と評価電流の中心値において波形が立ち上がる時点との位相差（立ち上がり位相差）、及び、評価電圧の中心値において波形が立ち下がる時点と評価電流の中心値において波形が立ち下がる時点との位相差（立ち下がり位相差）、をそれぞれ測定し、そして、これら測定した位相差の差に基づいて導電性部材を評価するので、画像形成装置が備える静電潜像担持体を帯電させる導電性部材の評価を正確に行うことができる。
【００４４】
また、本発明は、大気中でパッシェンの法則が成立する範囲であれば、用いることが可能であるので、従来行われていた評価方法とは異なり、帯電部材と感光体との空隙を、任意の値に変更して測定を行なうことができる。そのため、帯電部材を、近接帯電方式を採用した実際の画像形成装置に搭載した状態と近い状態で評価できる。また、本発明の導電性部材評価装置を、導電性部材の研究開発で用いることはもちろんのこと、上述した帯電部材の量産工程に組み込む等することにより、不良画像となる帯電部材を早期に検出できるので、この帯電部材を備える画像形成装置等の生産性を向上させることができる。
【００４５】
また、上述した導電性部材の評価において、評価電圧及び評価電流（即ち、電気特性評価）の測定時間に関しては、特に制限は無く、ローラ一周期以上の測定時間であれば、局所的に電気的欠陥部分があった場合にも検出可能である。
【００４６】
なお、本実施形態においては、ローラ状の帯電部材１０１を評価対象の導電性部材とするものであったが、これに限定するものではなく、ベルト状、ブレード(板)状、半円柱状の導電性部材についても評価することができる。その場合、支持部材（支持手段）によって、導電性部材の表面の一部箇所を感光体２０４の表面（外周面）の一部箇所と当接又は近接させて導電性部材を支持し、そして、駆動部（駆動手段）によって、互いに当接又は近接された感光体２０４の表面の一部箇所と導電性部材の表面の一部箇所とが、それぞれの表面を順次移動するように、感光体２０４と導電性部材との少なくとも一方を駆動する。そして、この状態において評価電圧を印加して評価電流を測定し、それぞれの位相差を求めて導電性部材の評価を行うようにする。
【００４７】
具体的には、例えば、導電性部材がベルト状の場合、一対の支持部材に駆動ローラと従動ローラとを設けて、導電性部材をこれら駆動ローラと従動ローラとの双方に掛け渡して回転可能に支持するとともに、この導電性部材の表面と感光体２０４とを当接又は近接させて（即ち、感光体２０４が円筒状のため、導電性部材の表面の一部箇所と感光体２０４の表面（外周面）の一部箇所とが当接又は近接される）支持する。そして、駆動手段によって、導電性部材と感光体２０４とを線速度が同一となるように互いに逆方向に回転させる。このようにすることで、互いに当接又は近接された感光体２０４の表面の一部箇所と導電性部材の表面の一部箇所とが、それぞれの表面を順次移動していく。そして、この状態において評価電圧を印加して評価電流を測定し、それぞれの位相差を求めて導電性部材の評価を行うようにする。
【００４８】
また、本実施形態においては、評価電圧及び評価電流のそれぞれの中心値における立ち上がり位相差及び立ち下がり位相差を測定して、これら位相差に基づいて帯電部材の評価を行うものであったが、これに限定するものではなく、例えば、評価電圧が最大となる時点と評価電流が最大となる時点との位相差と、評価電圧が最小となる時点と評価電流が最小となる時点との位相差と、を測定して、これら位相差に基づいて帯電部材の評価を行うものなど、正放電と逆放電とが不均一のときに評価電圧と評価電流との位相差が発生する電圧波形上及び電流波形上の箇所であれば、位相差を測定する箇所は任意である。
【００４９】
（導電性部材）
以下に、本発明に係る導電性部材評価装置及び導電性部材評価方法によって評価される導電性部材の一実施形態である帯電部材について、図４を参照して説明する。図４は、本発明によって評価される導電性部材である帯電部材の構成と、像担持体の感光層領域、画像領域、及び、非画像領域の位置関係と、を示す図である。
【００５０】
導電性部材としての帯電部材１０１は、電子写真方式の画像形成装置が備える静電潜像担持体としての感光体６１（即ち、後述する像担持体６１）を帯電させる部材である。帯電部材１０１は、図４などに示すように、ローラ状に形成されている。帯電部材１０１の構成については、特に制限はなく、単層構造又は多層構造のいずれのものも用いることが可能であるが、導電性支持体（芯軸）１０６上に形成された電気抵抗調整層１０４上に、さらに、トナー及びトナー添加剤が付着しにくい表面層１０５が形成された二層構造が特に好ましい。また、近接帯電方式に用いる場合には、この構成に加えて、電気抵抗調整層１０４の両端に、帯電部材１０１と感光体６１との間に所定の空隙を設けるための空隙保持部材１０３を設ける。
【００５１】
電気抵抗調整層１０４は、ベース材料とこれに分散された導電剤により構成されており、その体積固有抵抗が１０6〜１０9Ωｃｍであることが望ましい。電気抵抗調整層１０４の体積固有抵抗が１０9Ωｃｍを超えると、帯電能力や転写能力が不足してしまい、電気抵抗調整層１０４の体積固有抵抗が１０6Ωｃｍより低いと、感光体６１全体への電圧集中によるリークが生じてしまう。電気抵抗調整層１０４の体積固有抵抗が１０6〜１０9Ωｃｍであれば、ベース材料として、弾性体組成物、熱可塑性樹脂組成物を使用可能である。なお、帯電部材１０１を近接帯電方式に用いる場合は、感光体６１との間の空隙を均一にするため、熱可塑性樹脂組成物を用いることが好ましい。
【００５２】
弾性体組成物としては、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴム材料を用いることができる。熱可塑性樹脂組成物としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのオレフィン系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、及びその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）などのスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのアクリル系樹脂など、加工性の良い汎用樹脂が好ましい。
【００５３】
ベース材料中に分散させる導電剤としては、過酸化リチウムなどのアルカリ金属塩、過塩素酸ナトリウムなどの過塩素酸塩、テトラブチルアンモニウム塩などの４級アンモニウム塩、高分子型イオン導電材料などのイオン導電機構を有する導電剤を用いることができる。また、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物等の電子導電機構を有する導電剤を用いることも可能であるが、電子導電機構の導電剤は、ベース材料中で均一に分散することが困難であるため、高分子型イオン導電材料を用いることが最も好ましい。
【００５４】
以下では、電気抵抗調整層１０４として、高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物を用いた一例を記載する。
【００５５】
熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が好ましい。ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリクスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。したがって、導電性顔料を分散した組成物に見られるような分散不良に伴う抵抗値のバラツキが生じない。また高分子材料であるため、ブリードアウトが生じ難い。配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があることから、熱可塑性樹脂が３０〜７０重量％、高分子型イオン導電材が７０〜３０重量％とすることが好ましい。電気抵抗調整層１０４はイオン導電による導電機構を得るために、分子中に少なくともポリアミドエラストマー、ポリオレフィンブロックポリマーを含有する熱可塑性樹脂（Ａ）と、過塩素酸塩及び含フッ素有機アニオン塩を含有する樹脂材料より構成される。イオン導電性が必要な理由は、一般的にカーボンブラックのような電子導電系の導電剤を用いた場合、電荷がカーボンブラックを通して感光体６１へ放電するために、カーボンブラックの分散状態に起因した微小な放電ムラが生じやすく、高画質化の妨げとなる。特に高電圧印加時はこの現象が顕著となるからである。イオン導電材料としては、アルカリ金属塩、アンモニウム塩のような低分子量の塩があるが、通電のため、分極してブリードアウトしやすい。そこで高分子型イオン導電材料として、エーテル基を含む固体状のポリアミドエラストマー、ポリオレフィンブロックポリマーが用いられる。分子中にエーテル基を有することにより、エーテル結合に含まれる酸素原子等により塩が安定化され、高い導電性を得ることが可能となる。この構成ではマトリクスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化されるので、導電性顔料を分散した組成物に見られるような分散不良に伴う導電性のバラツキが生じない。また高分子材料であるため、ブリードアウトが生じ難い。高分子型イオン導電材料としては、エーテル基を有する液状のポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドのようなポリエーテルポリオール類も挙げられるが、液状の場合は熱可塑性樹脂中に均一に分散させることができないため、固体状のポリアミドエラストマー、ポリオレフィンブロックポリマーを用いることが必要となる。ポリアミドエラストマー、ポリオレフィンブロックポリマーは、一般に親水性、疎水性グレードに大別され、特性が大きく異なる。そのため、目的の特性を得るために、複数のグレードをブレンドすることも可能である。ただし、ポリアミドエラストマー、ポリオレフィンブロックポリマーを含む熱可塑性樹脂材料のみでは、導電性部材として使用するための導電性を得ることができないため、電解質塩を併用することにより、導電性向上が達成できる。電解質塩としては、過塩素酸塩が最も一般的であり、その他に含フッ素有機アニオン塩や有機ホスホニウム塩等を使用することも可能である。
【００５６】
過塩素酸塩としては、一般的に用いられているものであれば、使用することは可能であるが、導電性を考慮すると、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩から選ばれた塩であることが望ましい。その中でも、特に過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウムが好ましい。
【００５７】
含フッ素有機アニオン塩としては、フルオロ基およびスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩が望ましい。上記陰イオンを備えた塩は、フルオロ基（−Ｆ）およびスルホニル基（−ＳＯ２−）による強い電子吸引効果によって電荷が非局在化するため、陰イオンが安定なポリマー組成物中で高い解離度を示し、高いイオン導電性を実現できる。中でも、ビス（フルオロアルキルスルホニル）イミドのアルカリ金属塩、トリス（フルオロアルキルスルホニル）メチドのアルカリ金属塩およびフルオロアルキルスルホン酸のアルカリ金属塩等は抵抗値の低下を容易に達成可能であり、望ましい。特に、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム、およびトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチドリチウムの導電度の高いリチウム塩が好ましい。
【００５８】
過塩素酸塩、含フッ素有機アニオン塩は、高分子型イオン導電材料に添加して混練することにより、所定の割合に配合することが可能であり、それぞれ1種以上の電解質塩をブレンドして添加することもできる。また、過塩素酸塩を含有する高分子型イオン導電材料としては、例えばチバスペシャルティケミカルズ製の「ＩＲＧＡＳＴＡＴ  Ｐ１８」として、含フッ素有機アニオン塩を含有する高分子型イオン導電材料として、例えば三光化学工業（株）の「サンコノール」シリーズとして入手することが可能である。塩の配合量としては、高分子型イオン導電材料中に０．０１〜２０重量％の割合で配合されていることが望ましい。配合量が０．０１重量％よりも低い場合は、導電性が不足してしまい、２０重量％よりも高い場合は、樹脂組成物中に均一に分散させることが困難となる。電気抵抗調整層１０４の体積固有抵抗が１０9Ωｃｍを超えると、帯電能力や転写能力が不足してしまい、電気抵抗調整層１０４の体積固有抵抗が１０6Ωｃｍより低いと、感光体６１全体への電圧集中によるリークが生じてしまう。
【００５９】
また、本発明にて評価される導電性部材は、部品の高精度化を達成するために、切削、研削のような機械加工が必要となる。ポリアミドエラストマー、ポリオレフィンブロックポリマーは柔らかく、機械加工しにくいという課題がある。そこで、必要に応じて、これらの樹脂より硬度が高い、他の熱可塑性樹脂（Ｂ）とブレンドすることが可能である。硬度が高くなることにより、機械加工性が向上する。高硬度の熱可塑性樹脂（Ｂ）は特に限定されるものではないが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）およびその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）等の汎用樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタール等のエンジニアリングプラスチック等であれば、成形加工が容易であり好ましい。配合量については、電気抵抗調整層１０４の導電性を損なわない範囲であれば、目的の機械加工性に応じて設定することが可能である。
【００６０】
電気抵抗調整層１０４の導電性を向上させる際には、導電性樹脂材料、電解質塩の選定と共に、分散状態の制御も重要となる。電解質塩の分散状態が粗い場合には、低温低湿環境で分散状態に起因した不均一な放電が発生しやすく、画像不良となってしまう。そのため、分散状態の緻密化を目的として、相溶化剤を添加することが望ましい。そのような相溶化剤としては、前述のポリアミドエラストマー、ポリオレフィンブロックポリマーを含有する熱可塑性樹脂（Ａ）に親和性を有するグラフトコポリマー（Ｃ）が挙げられる。具体的には、主鎖にポリカーボネート樹脂を、側鎖にアクリロニトリル−スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有するグラフトコポリマーを用いる。このグラフトコポリマーは、側鎖に含まれるアクリロニトリル−スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体が、アクリロニトリル成分及びスチレン成分と反応基であるグリシジルメタクリレート成分から成る。反応基のグリシジルメタクリレートは成分を溶融混練する際の加熱により、エポキシ基が（Ａ）のエステル基やアミノ基と反応し、（Ａ）と強固に化学的結合をするので、このグラフトコポリマーを添加することで、電解質塩の分散状態を均一かつ緻密化する。それにより、電解質塩の分散不良に伴う不均一な放電の発生を防止することができる。グラフトコポリマーの量は（Ａ）に対して１〜１５重量％に設定することで分散状態を緻密化させることができる。
【００６１】
また、熱可塑性樹脂（Ａ）を高硬度の熱可塑性樹脂（Ｂ）とブレンドした場合にも、このグラフトコポリマーが相溶化剤として機能を果たす。主鎖のポリカーボネート樹脂は有極性基、ジオキシ基の鎖をもつ分子構造のため、分子間引力が非常に強い。このため、力学的強度・クリープ特性などに優れ、特に衝撃強度は他プラスチックと比較してずばぬけて優れている。また比較的低吸水であるため、吸水変動に伴う体積変動が少ない。これらの特性により、グラフトコポリマーの主鎖としてポリカーボネート樹脂を使用した系では、使用時の機械的・電気的ストレス・経時や環境での体積変動によるクラックが生じ難い。
【００６２】
更に、側鎖のアクリロニトリル成分及びスチレン成分は、（Ｂ）との相溶性が良好である。そのため、（Ｃ）のグラフトコポリマーは、（Ａ）（Ｂ）間の親和性が低い場合でも、相溶化剤として機能し、（Ａ）（Ｂ）の分散状態を均一かつ緻密化する。それにより、（Ａ）（Ｂ）の分散不良に伴うウェルド部の導電ムラや、使用時の電気的・機械的ストレスや経時・環境での体積変動により電気抵抗調整層１０４のウェルド部分に発生するクラックを抑制することができる。その結果、主鎖の効果と合わせて強度的に優れた混練系の樹脂組成物を形成することができる。
【００６３】
弾性体組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料の混合物を二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造できる。電気抵抗調整層１０４としての導電性支持体１０６上への形成は、押出成形や射出成形等の手段で導電性支持体１０６に上記半導電性樹脂組成物を被覆することによって、容易に行うことができる。
【００６４】
導電性支持体１０６上に電気抵抗調整層１０４のみを形成した導電性部材でも、本発明の電気特性評価方法を適用することが可能であるが、実機に搭載した場合、電気抵抗調整層１０４にトナー及び、トナーの添加剤等が固着して性能低下する場合がある。このような不具合は、電気抵抗調整層１０４上に表面層１０５を形成することで、防止することができる。
【００６５】
表面層１０５は、その抵抗値が電気抵抗調整層１０４の抵抗値よりも大きくなるように形成され、それによって感光体６１の欠陥部への電圧集中、過剰な放電(リーク)を回避することができる。ただし、表面層１０５の抵抗値を高くしすぎると帯電能力や転写能力が不足してしまうため、表面層１０５と電気抵抗調整層１０４との抵抗値の差は、３オーダー以下にすることが好ましい。具体的には、表面層１０５の表面抵抗率として１０6〜１０9Ω／□が必要である。
【００６６】
表面層１０５を形成する材料としては、製膜性が良好であるという点で熱可塑性樹脂組成物が好適である。特に、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が非粘着性に優れ、トナー固着防止の面で好ましい。また、樹脂材料は電気的に絶縁性であるため樹脂に対して各種導電材料を分散することによって表面層の抵抗を調整する。また表面層１０５の電気抵抗調整層１０４上への形成は、上記表面層１０５の構成材料を有機溶媒に溶解して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング、ロールコート等の種々のコーティング方法で行なう。膜厚については、１０〜３０μm程度が望ましい。
【００６７】
表面層１０５の材料は、一液性、二液性どちらも使用可能であるが、硬化剤を併用する二液性塗料にすることより、耐環境性、非粘着性、離型性を高めることが出来る。二液性塗料の場合、塗膜を加熱することにより、樹脂を架橋・硬化させる方法が一般的である。しかしながら、抵抗調整層は熱可塑性樹脂のため、高い温度で加熱することができない。二液性塗料としては、分子中に水酸基を有する主剤及び、水酸基と架橋反応を起こす、イソシアネート系樹脂を用いることが有効である。イソシアネート系樹脂を用いることにより、１００℃以下の比較的低温で架橋・硬化反応が起こる。トナーの非粘着性から検討を進めた結果、シリコーン系樹脂でトナーの非粘着性が高い樹脂であることを確認し、特に、分子中にアクリル骨格を有するアクリルシリコーン樹脂が良好である。
【００６８】
導電性部材は電気特性が重要であるため、表面層１０５を導電性にする必要がある。導電性の形成方法は、樹脂材料中に導電剤を分散することにより可能である。導電性としては、特に制約を受けるものではなく、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラー用カーボン、熱分解カーボン、インジウムドープ酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び、金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。また、導電性付与材として、イオン導電性物質もあり、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、更に、エチルトリフェニルホスホニウム・テトラフルオロボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の四級ホスホニウム塩、変性脂肪酸ジメチルアンモニウムエトサルファート、ステアリン酸アンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等の有機イオン性導電性物質がある。
【００６９】
空隙保持部材１０３は、帯電部材１０１と感光体６１との空隙Ｇを設けるために備えられており、空隙保持部材１０３により、該空隙を１００μｍ以下、特に、５〜７０μｍ程度の範囲にする。これにより、帯電装置１００の作動時における異常画像の形成を抑えることができる。空隙Ｇが、１００μｍ以上では、感光体６１に到達するまでの距離も長くなることで、大気中でのパッシェンの法則の放電開始電圧が大きくなり、さらに、感光体６１までの放電空間が大きくなることで、感光体６１を所定の帯電をさせると放電による放電生成物が多量に生成され、これが画像形成後も放電空間に多量に残留し、感光体６１に付着して、感光体６１の経時劣化を促進する原因になる。また、この空隙Ｇが小さいと、感光体６１までの到達距離も短く、放電エネルギーも小さくても感光体６１を帯電させることができる。しかし、帯電部材１０１と感光体６１により形成される空間が狭くなるので、空気の流れが悪くなってしまい、そのため、放電空間で形成された放電生成物はこの空間内に滞留するために、空隙Ｇが大きい場合と同様に、画像形成後も放電空間に多量に残留し、感光体６１に付着して、感光体６１の経時劣化を促進する原因になる。従って、放電エネルギーを小さくして放電生成物の生成を少なくし、かつ、空気が滞留しない程度の空間を形成することが好ましい。そのために、空隙Ｇは、１００μｍ以下であって、５〜７０μｍの範囲にすることが好ましい。これにより、ストリーマ放電の発生を防止し、放電生成物の生成を少なくして感光体６１に堆積する量を少なくして、斑点状の画像斑・像流れを防止することができる。
【００７０】
ここで、感光体６１上に現像後に残留するトナーは、感光体６１に対向して設けられる後述するクリーニング装置６４によりクリーニングされるが、完全に除去するのは困難であり、極わずかのトナーがクリーニング装置を通過し、帯電装置１００へと搬送されてくる。このときに、トナーの粒径が空隙Ｇより大きいと、トナーは回転する感光体６１や帯電部材１０１により摺擦されて熱を帯び、帯電部材１０１に融着することがある。このトナーが融着した部分は、感光体６１に近くなるために優先的に放電が生ずる異常放電を起こす。従って、空隙Ｇは、画像形成装置１に用いられるトナーの最大粒径よりも大きいことが好ましい。
【００７１】
空隙保持部材１０３の必要な特性としては、感光体６１との空隙を環境及び、長期(経時)に渡って安定して形成することであり、そのためには、吸湿性、耐摩耗性が小さい材料が望ましい。また、トナー及び、トナー添加剤が付着しにくいことや、感光体６１と当接し、摺動するために、感光体６１を摩耗させないということも重要であり、種々の条件に応じて、適宜選択されるものである。具体的には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）およびその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）等の汎用樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ウレタン、フッ素（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。以上の特性を満足していれば、形状は特に限定されるものではなく、テープ状、シート状等の部材を抵抗調整層上に巻き付けて使用することも可能であるが、円筒形状の樹脂コロを抵抗調整槽端部に圧入する方法が、最も安定して空隙保持可能であり、好ましい。空隙保持部材を確実に固定するためには、接着剤を塗布して接着することが必要である。また、空隙保持部材は絶縁性材料が好ましく、体積固有抵抗が１０13Ωｃｍ以上であることが好ましい。絶縁性が必要である理由は、感光体６１とのリーク電流の発生を無くすためである。空隙保持部材１０３としては、成型加工により成形されたものが好ましい。
【００７２】
空隙保持部材１０３は、その一部が電気抵抗調整層１０４と高低差を有している。空隙の形成する方法としては、電気抵抗調整層１０４と空隙保持部材１０３を切削、研削等の除去加工により同時加工することにより形成することができる。空隙保持部材１０３と電気抵抗調整層１０４とを同時加工することにより、空隙を高精度に形成することが可能となる。
【００７３】
空隙保持部材１０３の電気抵抗調整層１０４と隣接する部分の高さを、電気抵抗調整層１０４の高さと同一、もしくは低く形成することで、空隙保持部材１０３と感光体６１との接触幅が低減され、帯電部材１０１と感光体６１との空隙を高精度にすることができる。このようにすることで、空隙保持部材１０３の電気抵抗調整層１０４側端部の外表面が感光体６１に当接することを防止することができ、この端部を介して隣接する電気抵抗調整層１０４が感光体６１に接触してリーク電流が発生してしまうことを防止することが可能となる。また、空隙保持部材１０３の電気抵抗調整層１０４側の端部を低く加工することによって、この部分を、除去加工を行う際の切削刃等の逃げ代（逃げ加工）とすることができる。なお、逃げ代（逃げ加工）の形状は、空隙保持部材１０３の端部の外表面が感光体６１に当接しないような形状であるならばどのような形状であっても良い。
【００７４】
更に、表面層１０５をコーティングする際のマスキングを電気抵抗調整層１０４と空隙保持部材１０３の境界で行うことは、ばらつきを考慮すると制御が難しく、段差を形成する際に、電気抵抗調整層１０４と同一もしくは、低く形成された空隙保持部材１０３まで表面層１０５を形成することで、電気抵抗調整層１０４上に確実に表面層１０５を形成することができる。
【００７５】
（画像形成装置）
以下に、本発明に係る導電性部材評価装置及び導電性部材評価方法によって評価される導電性部材を帯電部材として備えた画像形成装置について、図５〜図７を参照して説明する。図５は、本発明によって評価される導電性部材である帯電部材を備えた帯電装置、及び、帯電装置を備えた画像形成装置の構成図である。図６は、図５の画像形成装置の画像形成部の構成図である。図７は、帯電装置、及び、プロセスカートリッジの構成図である。
【００７６】
この画像形成装置１は、図５、図６に示すように、表面に感光体層を有するドラム状であってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する分の個数分の静電潜像担持体６１（以下、「像担持体」という）と、各像担持体６１をほぼ一様に帯電する帯電装置１００と、帯電された像担持体６１にレーザ光で露光して静電潜像を形成する露光装置７０と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像剤を収容し、像担持体６１上の静電潜像に対応するトナー像を形成する現像装置６３と、像担持体６１上のトナー像を転写する１次転写装置６２と、像担持体６１上のトナー像が転写されるベルト状の中間転写体５０と、中間転写体５０のトナー像を転写する２次転写装置５１と、中間転写体５０のトナー像が転写される記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置８０と、さらに、像担持体６１上に転写後残留するトナーを除去するクリーニング装置６４とを備える。記録媒体は、記録媒体を収納する給紙装置２１、２２のひとつから、１枚ずつ搬送経路を搬送ローラでレジストローラ２３まで搬送され、ここで、像担持体６１上のトナー像と同期を計って転写位置に搬送される。
【００７７】
図５、図６に示すように、画像形成装置１における露光装置７０は、帯電装置１００により帯電された像担持体６１に光Ｌを照射して、光導電性を有する像担持体６１上に静電潜像を形成する。光Ｌは、蛍光灯、ハロゲンランプ等のランプ、ＬＥＤ、ＬＤ等の半導体素子によるレーザ光線等であっても良い。ここでは、図示しない画像処理部からの信号により像担持体６１の回転速度に同期して照射される場合は、ＬＤの素子を用いる。
【００７８】
現像装置６３は、現像剤担持体を有し、現像装置６３内に貯蔵されたトナーを供給ローラで攪拌部に搬送されて、キャリアを含む現像剤と混合・攪拌され、像担持体６１に対向する現像領域に搬送される。このときに、正又は負極性に帯電されたトナーは、像担持体６１の静電潜像に転移して現像される。現像剤は、磁性又は非磁性の一成分現像剤又はこれらを併せて使用するものであっても良いし、湿式の現像液を用いるものであっても良い。
【００７９】
１次転写装置６２は、像担持体６１上の現像されたトナー像を中間転写体５０の裏側からトナーの極性と反対の極性の電場を形成して、中間転写体５０に転写する。１次転写装置６２は、コロトロン、スコロトロンのコロナ転写器、転写ローラ、転写ブラシのいずれの転写装置であっても良い。その後、給紙装置２２から搬送されてくる記録媒体と同期させて、再度２次転写装置５１による転写で記録媒体上にトナー像を転写する。ここで、最初の転写が中間転写体５０ではなく、記録媒体に直接転写する方式であっても良い。
【００８０】
定着装置８０は、記録媒体上のトナー像を、加熱及び又は加圧して記録媒体上にトナー像を固定して定着させる。ここでは、１対の加圧・定着ローラの間を通過させ、このときに熱・圧力をかけて、トナーの結着樹脂を溶融しながら定着させる。定着装置８０は、ローラ状ではなく、ベルト状であっても良いし、ハロゲンランプ等で熱照射により定着させるものであっても良い。像担持体６１のクリーニング装置６４は、転写されずに像担持体６１上に残留したトナーをクリーニングして除去し、次の画像形成を可能にする。クリーニング装置６４は、ウレタン等のゴムによるブレード、ポリエステル等の繊維によるファーブラシ等のいずれの方式であっても良い。
【００８１】
以下、画像形成装置１の動作について説明する。読み取り部３０は、原稿搬送部３６の原稿台上に原稿をセットするか、又、原稿搬送部３６を開いてコンタクトガラス３１上に原稿をセットし、原稿搬送部３６を閉じて原稿を押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿搬送部３６に原稿をセットしたときは原稿をコンタクトガラス３１上へと搬送して後、他方コンタクトガラス３１上に原稿をセットしたときは直ちに、第１読み取り走行体及び第２読み取り走行体３２、３３を走行する。そして、第１読み取り走行体３２で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２読み取り走行体３３に向け、第２読み取り走行体３３のミラーで反射して結像レンズ３４を通して読取りセンサであるＣＣＤ３５に入れ、画像情報を読み取る。読み取った画像情報をこの制御部に送る。制御部は、読み取り部３０から受け取った画像情報に基づき、画像形成部６０の露光装置７０内に配設された図示しないＬＤ又はＬＥＤ等を制御して、帯電装置１００によって外表面が一様に帯電された像担持体６１に向けて、書き込みのレーザ光Ｌを照射させる。この照射により、像担持体６１の表面には静電潜像が形成される。
【００８２】
給紙部２０は、多段に備える給紙カセット２１から給紙ローラにより記録媒体を繰り出し、繰り出した記録媒体を分離ローラで分離して給紙路に送り出し、画像形成部６０の給紙路に記録媒体を搬送ローラで搬送する。この給紙部２０以外に、手差し給紙も可能となっており、手差しのための手差しトレイ、手差しトレイ上の記録媒体を手差し給紙路に向けて一枚ずつ分離する分離ローラも装置側面に備えている。レジストローラ２３は、それぞれ給紙カセット２１に載置されている記録媒体を１枚だけ排出させ、中間転写体５０と２次転写装置５１との間に位置する２次転写部に送る。画像形成部６０では、読み取り部３０から画像情報を受け取ると、上述のようなレーザ書き込みや、現像プロセスを実施させて像担持体６１上に潜像を形成させる。
【００８３】
現像装置６３内の現像剤は、図示しない磁極により汲み上げて保持され、現像剤担持体上に磁気ブラシを形成する。さらに、現像剤担持体に印加する現像バイアス電圧により像担持体６１に転移して、その像担持体６１上の静電潜像を可視化して、トナー像を形成する。現像バイアス電圧は、交流電圧と直流電圧を重畳させている。次に、トナー像に応じたサイズの記録媒体を給紙させるべく、給紙部２０の給紙ローラのうちの１つを作動させる。また、これに伴って、駆動モータで支持ローラの１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体５０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成ユニットでその像担持体６１を回転して像担持体６１上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体５０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体５０上に合成トナー像を形成する。
【００８４】
一方、給紙部２０の給紙ローラの１つを選択回転し、給紙カセット２１の１つから記録媒体を繰り出し、分離ローラで１枚ずつ分離して給紙路に入れ、搬送ローラで画像形成装置１の画像形成部６０内の給紙路に導き、この記録媒体をレジストローラ２３に突き当てて止める。そして、中間転写体５０上の合成トナー像にタイミングを合わせてレジストローラ２３を回転し、中間転写体５０と２次転写装置５１との当接部である２次転写部に記録媒体を送り込み、この２次転写部に形成されている２次転写バイアスや当接圧力などの影響によってトナー像を２次転写して記録媒体上にトナー像を記録する。ここで、２次転写バイアスは、直流であることが好ましい。画像転写後の記録媒体は、２次転写装置の搬送ベルトで定着装置８０へと送り込み、定着装置８０で加圧ローラによる加圧力と熱の付与によりトナー像を定着させた後、排出ローラ４１で排紙トレイ４０上に排出する。
【００８５】
ここで、導電性部材が帯電部材として用いられる場合について、帯電装置１００で詳細に説明する。図７は、帯電装置及び、プロセスカートリッジの構成図である。プロセスカートリッジとは、少なくとも、像担持体６１と帯電装置１００、クリーニング装置６４を含むものであり、図７に示すように、現像装置６３が含まれる場合もある。プロセスカートリッジは、それ自体が一体で画像形成装置に着脱自由なものである。図６に基づいて説明すると、像担持体６１の表面は画像形成領域が非接触で配置された帯電部材により一様に帯電され、画像(潜像)形成後に現像によって可視化され、トナー像が記録媒体に転写される。記録媒体に転写されずに像担持体上に残ったトナーは、補助クリーニング部材６４ｄによって回収される。その後、像担持体の表面へのトナー及び、トナー構成材料の付着を防止するために、固体潤滑剤６４ａを塗布部材６４ｂで像担持体上に一様に塗布し滑剤層を形成する。その後、クリーニング部材６４ｃで補助クリーニング部材で回収しきれなかったトナーを回収し排トナー回収部へ搬送する。補助クリーニング部材は、ローラ形状、ブラシ形状があり、固体潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類、ポリテトラフルオロエチレン等、像担持体上の摩擦係数を低減して、非粘着性を付与できるものであれば良い。クリーニング部材はシリコン、ウレタン等のゴムによるブレード、ポリエステル等の繊維によるファーブラシ等が挙げられる。
【００８６】
帯電装置１００は、帯電部材１０１の汚染を除去するためのクリーニング部材１０２を備える。クリーニング部材の形状は、ローラ状、パッド形状でもよいが、本実施形態ではローラ形状とした。クリーニング部材１０２は、帯電装置１００の図示しないハウジングに設けられる軸受に嵌合され、回転可能に軸支される。このクリーニング部材１０２は、帯電部材１０１に当接して、外周面をクリーニングする。帯電部材１０１の表面にトナー、紙粉、部材の破損物等の異物が付着すると、電界が異物部分に集中するために優先的に放電が生ずる異常放電を起こす。逆に、電気的絶縁性の異物が広い範囲に付着すると、その部分では放電が生じないために、像担持体６１に帯電斑が生ずる。このために、帯電装置１００には帯電部材１０１の表面をクリーニングするクリーニング部材１０２を設けることが好ましい。クリーニング部材としては、ポリエステル等の繊維によるブラシ、メラミン樹脂等の多孔質(スポンジ)のようなものを用いることができる。クリーニング部材は、帯電部材に連れ回り、線速差を持って回転、離間して間欠等の形式で回転させても良い。
【００８７】
また、帯電装置１００は、帯電部材１０１に電圧を印加する電源を備える。電圧としては、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧が好ましい。帯電部材１０１の層構成が不均一な部分がある場合には、直流電圧のみを印加すると像担持体６１の表面電位が不均一になることがある。重畳した電圧では、帯電部材１０１表面が等電位となり、放電が安定して像担持体６１を均一に帯電させることができる。重畳する電圧における交流電圧は、ピ−ク間電圧を像担持体６１の帯電開始電圧の２倍以上にすることが好ましい。帯電開始電圧とは、帯電部材１０１に直流のみを印加した場合に像担持体６１が帯電され始めるときの電圧の絶対値である。これにより、像担持体６１から帯電部材１０１への逆放電が生じ、そのならし効果で像担持体６１をより安定した状態で均一に帯電させることができる。また、交流電圧の周波数は像担持体の周速度(プロセススピード)の７倍以上であることが望ましい。７倍以上の周波数にすることにより、モアレ画像が(目視)認識できなくなる。
【００８８】
本実施形態では、補助クリーニング部材はブラシローラ、滑剤はステアリン酸亜鉛をブロック状に形成し、塗布部材であるブラシローラに、バネ等の加圧部材で加圧することにより、塗布ローラで固体潤滑剤ブロックから削り取った固体潤滑剤を像担持体へ塗布するような構成である。クリーニング部材はウレタンブレードを用いカウンター方式とした。また、帯電部材のクリーニング部材は、メラミン樹脂のスポンジローラを用いて、帯電部材と連れ回りで回転させる方式とすることにより、帯電部材の表面の汚れを良好にクリーニングできる。
【００８９】
以下では、導電性部材としての帯電部材を近接帯電方式の帯電ローラとして使用する場合について示す。なお、導電性部材としてこれに限定したものではない。帯電装置１００は、図４に示すように、像担持体６１に対向し、微少空隙Ｇを設けて配設される帯電部材１０１と、帯電部材を清掃するクリーニング部材１０２と、帯電部材１０１に電圧を印加する不図示の電源と、帯電部材１０１を像担持体に６１に加圧して接触させる不図示の加圧スプリングとを少なくとも備える。帯電部材１０１は、図４、図７に示すように、像担持体６１に微少空隙Ｇを持たせて対向して配設される。帯電部材１０１と像担持体６１の空隙Ｇは、空隙保持部材１０３を帯電部材１０１の非画像形成領域に当接させて形成する。感光層領域に空隙保持部材１０３を当接させることにより、感光層の塗布厚がばらついても、空隙のばらつきを防止することができる。
【００９０】
帯電部材１０１の形状は、特に限定されず、ベルト状、ブレード(板)状、半円柱状で固定されて配設されていても良いが、円筒形状が最も好ましい。
【００９１】
また、円筒形状の帯電部材１０１の両端をギヤ又は軸受で回転可能に支持されていても良い。このように、帯電部材１０１は、像担持体６１への最近接部から、像担持体６１移動方向の上下流に漸次離間する曲面で形成されていると、像担持体６１をより均一に帯電させることができる。像担持体６１に対向する帯電部材１０１が、先鋭な部分があると、その部分の電位が高くなるために優先的に放電が開始され、像担持体６１の均一な帯電が困難になる。従って、円柱状の形状で、曲面を有することで均一な像担持体６１の帯電が可能になる。また、帯電部材１０１の放電している表面は強いストレスを受ける。放電が常に同じ面で発生するので、その劣化が促進され、さらに、削り落ちることがある。そのために、帯電部材１０１の全面を放電する面として使用できるのであれば、回転させることで、早期の劣化を防止することで、長期にわたって使用することができる。
【００９２】
また、帯電部材１０１は、図４に示すように、帯電装置１００の図示しないハウジングの側板に設けられる軸受に嵌合され、軸受には従動しない摩擦係数の低い樹脂による軸受１０７に設ける圧縮バネ１０８により像担持体６１表面方向に押圧されている。これにより、機械的振動や芯軸１０６の偏位があっても一定の空隙Ｇを形成することができる。押圧する荷重は、４〜２５Ｎにする。好ましくは、６〜１５Ｎにする。帯電部材１０１は、軸受１０７で固定されていても、回転するときの振動、帯電部材１０１の偏心、その表面の凹凸により空隙Ｇの大きさが変動し、空隙Ｇが適正な範囲からはずれる場合があり、このために、経時的には像担持体６１の劣化を促進することになる。ここで、荷重とは、空隙保持部材１０３を通して像担持体６１に加わるすべての荷重を意味する。これは、帯電部材１０１の両端に設けられる圧縮バネ１０８の力、帯電部材１０１とクリーニング部材１０２の自重等により調整できる。荷重が小さいと、帯電部材１０１の回転時による変動、駆動するギア等の衝撃力による跳ね上がりを抑えることができない。荷重が大きいと、帯電部材１０１と嵌合する軸受１０７との摩擦が大きくなり、経時的な摩耗量を大きくして変動を促進することになる。従って、荷重を４〜２５Ｎ、好ましくは、６〜１５Ｎの範囲にすることにより、空隙Ｇを適正な範囲にして、放電生成物の生成を少なくして像担持体６１に堆積する量を少なくして像担持体６１の寿命を延ばし、かつ、斑点状の異常画像・画像流を防止することができる。
【００９３】
（本発明の検証）
本発明者らは、画像形成装置における画像形成の評価結果が異なる導電性部材（帯電ローラ）を複数作製して、これら導電性部材に対して以下の各実施例、各比較例に示す評価方法による評価を行った。そして、その評価結果と画像形成の評価結果とを比較して、上述した本発明によって導電性部材の評価が正確に行えるかを検証した。
【００９４】
検証には、以下の二種類の帯電ローラを使用した。
（帯電ローラＡ）
ステンレスからなる芯軸（外径８ｍｍ）に、Ａ、Ｂ、Ｃを２２０℃で溶融混練した樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０8Ωｃｍ）を、射出成形により被覆して電気抵抗調整層（全長３００ｍｍ）を形成した。
Ａ：ＩＲＧＡＳＴＡＴ  Ｐ１８（チバスペシャルティケミカルズ製）６０重量部
（以上、ポリアミドエラストマー、Ａは過塩素酸塩類含有）
Ｂ：ＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ  ＧＲ−３０００、電気化学工業製）４０重量部
Ａ、Ｂの混合物１００重量部に対して、
Ｃ：ポリカーボネート−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロニトリル共重合体（モディパーＣ  Ｌ４４０−Ｇ、日本油脂製）４．５重量部
（グラフトコポリマー）
【００９５】
次いで切削加工によって、電気抵抗調整層の外径を１２．７ｍｍに同時仕上げを行なった。
【００９６】
次いで電気抵抗調整層の表面に、アクリル変性シリコーン樹脂（ムキコート３０００ＶＨ、川上塗料社製）とイオン導電剤（ＰＥＬ２０Ａ、日本カーリット社製）、イソシアネート樹脂（Ｔ４硬化剤、川上塗料社製）の混合物からなる塗料を酢酸ブチル、トルエン、ＭＥＫからなる希釈溶剤で希釈後、スプレー塗装により膜厚約１０μｍの表面層を形成し、焼成工程を経て、帯電ローラＡを作製した。
【００９７】
（帯電ローラＢ）
ステンレスからなる芯軸（外径８ｍｍ）の外周に、以下の層を下から順次に積層して３層構成の帯電ローラＢ（外径１２．７ｍｍ、全長３００ｍｍ）を作製した。
下層Ａ：カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ（体積固有抵抗１０9Ωｃｍ）
中間層Ｂ：カーボン分散のＮＢＲ系ゴム（体積固有抵抗１０5Ωｃｍ）
表層Ｃ：酸化スズ、カーボンを分散したフッ素系トレジン樹脂（体積固有抵抗１０10Ωｃｍ）
【００９８】
上述した２種類の帯電ローラＡ、帯電ローラＢを、図５に示した画像形成装置にそれぞれ組み込み、低温低湿環境（１０℃１５％ＲＨ）で実際に画像形成を行った。そして、形成された画像を目視して、不均一な放電による画像不良の有無を確認した。その結果、帯電ローラＡは、不均一な放電による画像不良が発生せずに良好な画像が得られたが、帯電ローラＢは、不均一な放電による画像不良が発生して不良な画像となった。即ち、画像形成の評価結果として、帯電ローラＡは、良好な画像が得られる帯電ローラと判定され、帯電ローラＢは、不良な画像となる帯電ローラと判定された。
【００９９】
（実施例１）
測定環境２３℃、５０％ＲＨの大気中において、上記帯電ローラＡ、帯電ローラＢを帯電部材１０１として、図１に示す導電性部材評価装置に取り付けて、外径４０ｍｍ、全長３２０ｍｍの感光体２０４と当接させ、それぞれを線速度２８２ｍｍ／ｓｅｃで互いに逆方向に回転させた状態で、電源部２０５（１０／１０Ｂ、トレック・ジャパン製）から帯電部材１０１に直流電圧Ｖｄｃ＝−０．７ｋＶ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２．２ｋＶ、周波数ｆ＝２２００Ｈｚの電圧（即ち、評価電圧）を印加して、電源部２０５のモニタリング端子に測定部２０６（ＵＳＢ型データ収集システム、ＮＲ−２０００、キーエンス製）を接続して２００ｋＨｚのサンプリングレートで電源部２０５が出力する電圧値と電流値（即ち、評価電圧と評価電流）の測定（サンプリング）を行なった。そして、制御部２０７において、測定部２０６で測定した評価電圧と評価電流に関するデータ（情報）を取り込み、評価電圧の直流電圧Ｖｄｃ及び評価電流の０Ａをそれぞれの中心値としたときの、評価電圧と評価電流との立ち上がり位相差α１及び立ち下がり位相差α２を算出し、そして、立ち上がり位相差α１と立ち下がり位相差α２との差（即ち、測定値）を求めて、この差がより小さい方を良好な画像が得られる帯電ローラと判定するものして、上記帯電ローラＡ及び帯電ローラＢの評価を行なった。
【０１００】
（実施例２）
上記実施例１と同様の評価を、評価電圧のピーク間電圧をＶｐｐ＝２．６ｋＶとして行った。
【０１０１】
（実施例３）
上記実施例１と同様の評価を、評価電圧のピーク間電圧をＶｐｐ＝２．８ｋＶとして行った。
【０１０２】
（実施例４）
上記実施例１と同様の評価を、評価電圧の周波数をｆ＝３０００Ｈｚとして行った。
【０１０３】
（実施例５）
上記実施例１と同様の評価を、評価電圧の周波数をｆ＝５０００Ｈｚとして行った。
【０１０４】
（実施例６）
上記実施例１と同様の評価を、帯電ローラを感光体２０４に対して空隙３０μｍの位置に近接配置させた状態で行った。
【０１０５】
（実施例７）
上記実施例１と同様の評価を、帯電ローラを感光体２０４に対して空隙５０μｍの位置に近接配置させた状態で行った。
【０１０６】
（実施例８）
上記実施例１と同様の評価を、帯電ローラを感光体２０４に対して空隙７０μｍの位置に近接配置させた状態で行った。
【０１０７】
（実施例９）
上記実施例１と同様の評価を、図５に示した画像形成装置を改造した加速試験装置を用いて、２３℃、５０％ＲＨの環境で、帯電ローラの通紙無し状態での通電空回し試験を１２０時間（１５０，０００枚の複写に相当）実施したあとの各帯電ローラに対して行った。
【０１０８】
（比較例１）
測定環境２３℃５０％において、図１３のように、各帯電ローラに導電性ゴム電極を接触させた状態で抵抗測定を行なった。各帯電ローラには、デジタル超高抵抗／微少電流計（Ｒ８３４０Ａ、アドバンテスト製）から０．７ｋＶの直流電圧を印加して、１５秒後の電流値から各帯電ローラの抵抗値（即ち、測定値）を算出した。この算出した抵抗値がより低い方を良好な画像が形成できる帯電ローラと判定するものして、上記帯電ローラＡ、帯電ローラＢの評価を行った。
【０１０９】
（比較例２）
上記比較例１と同様の評価を、各帯電ローラを線速度２８２ｍｍ／ｓｅｃで回転させた状態で０．７ｋＶの直流電圧を印加した状態で行ない、ローラ一周期分に相当する時間の電流値の平均からローラ抵抗値（即ち、測定値）を算出して行った。
【０１１０】
（比較例３）
上記実施例１と同様の評価を、帯電ローラ及び感光体２０４ともに停止状態（即ち、無回転状態）で行った。
【０１１１】
（比較例４）
上記実施例１と同様の評価を、評価電圧として、直流電圧Ｖｄｃ＝−０．７ｋＶ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝０ｋＶ、周波数ｆ＝０Ｈｚの電圧（即ち、直流電圧のみ）を印加して行った。
【０１１２】
（比較例５）
上記実施例１と同様の評価を、評価電圧として、直流電圧Ｖｄｃ＝０ｋＶ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２．２ｋＶ、周波数ｆ＝２２００Ｈｚの電圧（即ち、交流電圧のみ）を印加して行った。
【０１１３】
（比較例６）
上記実施例１と同様の評価を、評価電圧として、直流電圧Ｖｄｃ＝−０．７ｋＶ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．０ｋＶ、周波数ｆ＝２２００Ｈｚの電圧を印加して行った。
【０１１４】
（比較例７）
上記実施例１と同様の評価を、評価電圧として、直流電圧Ｖｄｃ＝−０．７ｋＶ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２．２ｋＶ、周波数ｆ＝１００００Ｈｚの電圧を印加して行った。
【０１１５】
（比較例８）
上記実施例１と同様の評価を、帯電ローラを感光体２０４に対して空隙１２０μｍの位置に近接配置させた状態で行った。
【０１１６】
（比較例９）
上記実施例１と同様の評価を、帯電ローラ及び感光体２０４を互いに同一方向に回転させた状態で行った。
【０１１７】
（比較例１０）
上記実施例１と同様の評価を、帯電ローラを線速度２８２ｍｍ／ｓｅｃで回転させ且つ感光体２０４を線速度１００ｍｍ／ｓｅｃで回転させた状態で行った。
【０１１８】
上述した各実施例、各比較例における帯電ローラＡ、帯電ローラＢの評価結果と、これら帯電ローラＡ、帯電ローラＢを用いて実際に画像を形成した画像形成の評価結果と、を比較し、それらが一致していれば、帯電ローラＡ、帯電ローラＢの良否が正確に判定できるもの「○」とし、それらが不一致であれば帯電ローラＡ、帯電ローラＢの良否判定不能なもの「×」として、各実施例、各比較例の判定を行った。
○  ：  帯電ローラの良否を正確に判定できる。
×  ：  帯電ローラの良否を判定できない。
上記各実施例、各比較例をそれぞれ比較した表を表１、２に示し、上記各実施例、各比較例における判定結果を表３に示す。
【０１１９】
【表１】
2010072056.tif 000003
【０１２０】
【表２】
2010072056.tif 000004
【０１２１】
【表３】
2010072056.tif 000005
【０１２２】
上記各表に示された判定結果のより、以下の事項が判明した。帯電ローラに電極を当てて抵抗値を測定する従来の評価方法（比較例１、２）では、帯電ローラＡ、帯電ローラＢの良否を判定することができず、特に、比較例１では、局所的にリーク電流が発生してしまい、放電破壊により測定不可能であり、比較例２では、電気特性の評価結果と実機での画像評価結果とが逆転して対応がとれず、それぞれ帯電ローラの良否を正確に判定できなかったが、本発明に係る導電性部材評価装置（評価方法）であれば、帯電ローラの良否を正確に判定できた（各実施例、比較例１、２）。また、帯電ローラと感光体２０４とは互いに逆方向に回転させて評価を行う必要があり、それぞれの線速度が同一であることが好ましい（実施例１、比較例３、９、１０）。帯電ローラには、直流電圧に交流電圧を重畳した評価電圧を印加する必要があり、評価電圧が直流電圧のみの場合、交流電圧のみの場合、若しくは、直流電圧に交流電圧を重畳していてもピーク間電圧Ｖｐｐが低すぎたりする場合、周波数ｆが高すぎたりする場合には、帯電ローラの良否を判定できなかった（比較例４〜７）。また、帯電ローラと感光体２０４との空隙はパッシェンの法則を満足するように適切に設ける必要があり、空隙が広すぎると放電が行われず、帯電ローラの良否を判定できなかった（実施例６〜８、比較例８）。また、本発明に係る導電性部材評価装置（評価方法）では、ピーク間電圧Ｖｐｐ及び帯電ローラと感光体２０４との空隙、がパッシェンの法則を満足して帯電ローラと感光体２０４との間に放電を発生させることができるのであれば、それら値は任意である（実施例１〜３、６〜８）。また、本発明に係る導電性部材評価装置（評価方法）は、未使用の帯電ローラの評価及び経年使用の帯電ローラの評価が共に可能である（実施例１、９）。また、本発明に係る導電性部材評価装置（評価方法）では、評価電圧の周波数を高めていくと評価電圧に対して評価電流が追随できなくなり、評価不能となる（実施例４、５、比較例７）。別途実施した評価電圧の周波数試験では、図１２に示すように、評価電圧の周波数を高めていくと、評価電圧と評価電流との立ち上がり位相差α１と立ち下がり位相差α２の差が減少していき、さらに、評価電圧の周波数が７ｋＨｚ以上になると、評価電流が過大に流れてしまう。そのため、評価電圧の周波数は７ｋＨｚより低い範囲で行う必要がある。
【０１２３】
上記検証より、本発明に係る導電性部材評価装置及び導電性部材評価方法によれば、静電潜像担持体を帯電させる導電性部材の評価を正確に行うことができることが判った。
【０１２４】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の導電性部材評価装置の構成図である。
【図２】図１の導電性部材評価装置の電気的接続関係を示す図である。
【図３】図１の導電性部材評価装置が備える制御部が実行する評価処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明によって評価される導電性部材である帯電部材の構成と、像担持体の感光層領域、画像領域、及び、非画像領域の位置関係と、を示す図である。
【図５】本発明によって評価される導電性部材である帯電部材を備えた帯電装置、及び、帯電装置を備えた画像形成装置の構成図である。
【図６】図５の画像形成装置の画像形成部の構成図である。
【図７】帯電装置、及び、プロセスカートリッジの構成図である。
【図８】良好な画像が形成される帯電部材における電圧波形及び電流波形を示す図である。
【図９】不良な画像が形成される帯電部材における電圧波形及び電流波形を示す図である。
【図１０】電圧波形、電流波形、及び、電流波形における抵抗成分、容量成分、放電成分の各波形を模式的に示す図である。
【図１１】電圧と電流との立ち上がり位相差及び立ち下がり位相差を説明する図である。
【図１２】電圧の周波数と電圧及び電流の位相差との関係を示す図である。
【図１３】従来の導電性部材評価装置を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１        画像形成装置
６１      像担持体、感光体（静電潜像担持体）
１０１    帯電部材（導電性部材）
１０３    空隙保持部材
１０４    電気抵抗調整層
１０５    表面層
１０６    導電性支持体、芯軸
２００    導電性部材評価装置
２０２    一対の支持部材（支持手段）
２０３    駆動部（駆動手段）
２０４    感光体（被帯電部材）
２０５    電源部（電圧印加手段）
２０６    測定部（電流測定手段）
２０７    制御部（位相差測定手段、評価手段）
Ｖ        評価電圧波形
Ｉ        評価電流波形
Ａ        評価電流の抵抗成分の波形
Ｂ        評価電流の容量成分の波形
Ｃ        評価電流の放電成分の波形
α１      立ち上がり位相差
α２      立ち下がり位相差
【図１】
2010072056.tif 000006
【図２】
2010072056.tif 000007
【図３】
2010072056.tif 000008
【図４】
2010072056.tif 000009
【図５】
2010072056.tif 000010
【図６】
2010072056.tif 000011
【図７】
2010072056.tif 000012
【図８】
2010072056.tif 000013
【図９】
2010072056.tif 000014
【図１０】
2010072056.tif 000015
【図１１】
2010072056.tif 000016
【図１２】
2010072056.tif 000017
【図１３】
2010072056.tif 000018