(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を印加したローラー形状の帯電部材を被帯電体に接触させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置であって、該帯電部材の表面層が弾性発泡体であり、該帯電部材の表面は被帯電体の表面に対して速度差を持っており、該帯電部材と該被帯電体の接触面には導電性粒子が存在する帯電装置において、
該帯電部材の表面の空孔率が５０％以上９０％以下であり、
該帯電部材の表面の空孔の平均空孔径が５μｍ以上１５０μｍ以下である
ことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記帯電部材の表面の空孔の平均空孔径が２０μｍ以上１００μｍ以下である請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記導電性粒子の平均粒径が１０ｎｍ以上である請求項１または２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記導電性粒子の平均粒径が前記平均空孔径の１／１００以上である請求項３に記載の帯電装置。
【請求項５】
前記導電性粒子の平均粒径が前記平均空孔径以下である請求項１〜４のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項６】
前記導電性粒子の平均粒径が前記平均空孔径の１／１０以下である請求項５に記載の帯電装置。
【請求項７】
前記導電性粒子の抵抗値が１×１０１２Ω・ｃｍ以下である請求項１〜６のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項８】
前記帯電部材が前記被帯電体に対してカウンターで回転する請求項１〜７のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項９】
前記被帯電体の表面層の体積抵抗が１×１０１４Ω・ｃｍ以下である請求項１〜８のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項１０】
前記被帯電体が像担持体である請求項１〜９のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項１１】
前記像担持体が電子写真感光体である請求項１０に記載の帯電装置。
【請求項１２】
電子写真感光体と、電圧を印加したローラー形状の帯電部材を該電子写真感光体に接触させて該電子写真感光体の表面を帯電する帯電装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジであって、該帯電部材の表面層が弾性発泡体であり、該帯電部材の表面は該電子写真感光体の表面に対して速度差を持っており、該帯電部材と該電子写真感光体の接触面には導電性粒子が存在するプロセスカートリッジにおいて、
該帯電装置が請求項１１に記載の帯電装置である
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１３】
前記電子写真感光体の表面層の体積抵抗が１×１０９Ω・ｃｍ以上１×１０１４Ω・ｃｍ以下である請求項１２に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１４】
前記導電性粒子を含有する現像剤を有する現像手段を有する請求項１２または１３に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
前記電子写真感光体上に残留した現像剤を回収する手段を兼ねた現像手段を有する請求項１２〜１４のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１６】
電子写真感光体、電圧を印加したローラー形状の帯電部材を該電子写真感光体に接触させて該電子写真感光体の表面を帯電する帯電装置、該電子写真感光体に露光により静電潜像を形成する露光手段、該静電潜像を現像剤で可視化する現像手段および該現像手段によって可視化された像を転写材に転写する転写手段を有する画像形成装置であって、該帯電部材の表面層が弾性発泡体であり、該帯電部材の表面は該電子写真感光体の表面に対して速度差を持っており、該帯電部材と該電子写真感光体の接触面には導電性粒子が存在する画像形成装置において、
該帯電装置が請求項１１に記載の帯電装置である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
前記電子写真感光体の表面層の体積抵抗が１×１０９Ω・ｃｍ以上１×１０１４Ω・ｃｍ以下である請求項１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記現像手段が前記導電性粒子を含有する現像剤を有する現像手段である請求項１６または１７に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記現像手段が前記電子写真感光体上に残留した現像剤を回収する手段を兼ねた現像手段である請求項１６〜１８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記露光手段が画素ごとのデジタル露光が可能なレーザー光を走査露光して前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段であって、前記導電性粒子の平均粒径が１画素の直径以下である請求項１６〜１９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項２１】
電圧を印加したローラー形状の帯電部材を被帯電体に接触させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置用のローラー形状の帯電部材であって、該帯電部材の表面層が弾性発泡体であり、該帯電部材の表面は被帯電体の表面に対して速度差を持っており、該帯電部材と該被帯電体の接触面には導電性粒子が存在する帯電装置用のローラー形状の帯電部材において、
表面の空孔率が５０％以上９０％以下であり、
表面の空孔の平均空孔径が５μｍ以上１５０μｍ以下である
ことを特徴とするローラー形状の帯電部材。
【請求項２２】
前記帯電部材の表面の空孔の平均空孔径が２０μｍ以上１００μｍ以下である請求項２１に記載のローラー形状の帯電部材。
【請求項２３】
前記導電性粒子の平均粒径が前記平均空孔径の１／１００以上である請求項２１または２２に記載のローラー形状の帯電部材。
【請求項２４】
前記導電性粒子の平均粒径が前記平均空孔径以下である請求項２１〜２３のいずれかに記載のローラー形状の帯電部材。
【請求項２５】
前記導電性粒子の平均粒径が前記平均空孔径の１／１０以下である請求項２４に記載のローラー形状の帯電部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンターなどの帯電装置、該帯電装置を有するプロセスカートリッジおよび画像形成装置、および、該帯電装置用のローラー形状の帯電部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コロナ帯電装置に比べて低オゾンや低電力などの利点があることから、被帯電体に電圧を印加した帯電部材を当接させて被帯電体を帯電する接触方式の帯電装置（接触帯電装置）が実用化されてきている。
【０００３】
接触帯電装置は、像担持体などの被帯電体に、ローラー型（帯電ローラー）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型またはブレード型などの導電性の帯電部材を接触させ、この帯電部材（接触帯電部材）に所定の帯電バイアスを印加して、被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００４】
接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）には、（１）放電帯電機構と（２）直接注入帯電機構との２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現れる。図７にそれぞれの代表的な帯電特性を示す。
【０００５】
（１）放電帯電機構
接触帯電部材と被帯電体との微小間隙に生じる放電現象により被帯電体表面が帯電する機構である。
【０００６】
コロナ帯電のような放電帯電系は、接触帯電部材と被帯電体に一定の放電閾値を有するため、帯電電位より大きな電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯電装置に比べれば発生量は格段に少ないけれども放電生成物を生じることが原理的に避けられないため、オゾンなどの活性イオンによる弊害は避けられない。
【０００７】
接触帯電方式の中でも、接触帯電部材として帯電ローラーを用いたローラー帯電方式は帯電の安定性という点で好ましく、広く用いられているが、このローラー帯電ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的である。
【０００８】
すなわち、帯電ローラーは導電あるいは中抵抗のゴム材あるいは発泡体を用いて作製される。また、これらを積層して所望の特性を得たものもある。帯電ローラーは、被帯電体との一定の接触を得るために弾性を持たせているが、そのため摩擦抵抗が大きく、多くの場合、被帯電体に従動あるいは若干の速度差をもって駆動される。したがって、ローラー上の形状のムラや被帯電体の付着物により非接触状態が避けられないため、従来のローラー帯電ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的となる。
【０００９】
より具体的に説明すると、被帯電体として、感光層の厚さが２５μｍの有機電子写真感光体に対して帯電ローラーを加圧当接させて帯電処理を行わせる場合には、帯電ローラーに対して約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば電子写真感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に電子写真感光体の表面電位が増加する。
【００１０】
以下、この閾値電圧を帯電開始電圧（Ｖｔｈ）と定義する（図７の点線７０Ａ）。
【００１１】
つまり、電子写真に必要とされる電子写真感光体の表面電位Ｖｄを得るためには、帯電ローラーにはＶｄ＋Ｖｔｈという必要とされる以上のＤＣ電圧が必要となる。このようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して像担持体の帯電を行う方式は、一般に「ＤＣ帯電方式」と称される。
【００１２】
しかし、ＤＣ帯電方式においては、環境変動などによって接触帯電部材の抵抗が変動するため、また、被帯電体としての電子写真感光体が削れることによって感光層の膜厚が変化するとＶｔｈが変動するため、電子写真感光体の電位を所望の値にすることが難しかった。
【００１３】
このため、さらなる帯電の均一化を図るために特開昭６３−１４９６６９号公報などに開示されているように、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧にＶｔｈの２倍以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した振動電圧を接触帯電部材に印加して被帯電体の帯電を行う、一般に「ＡＣ帯電方式」と称される方式が用いられる。これは、ＡＣによる電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄに収束し、環境などの外乱には影響されることはない。
【００１４】
しかしながら、このような接触帯電装置においても、その本質的な帯電機構は帯電部材から被帯電体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電圧は、（像担持体表面電位＋放電閾値以上）の値が必要とされ、微量のオゾンなどの放電生成物は発生する。
【００１５】
また、帯電均一化のためにＡＣ帯電を行った場合にはさらなるオゾンなどの放電生成物の発生、ＡＣ電圧の電界による接触帯電部材と被帯電体の振動騒音（ＡＣ帯電音）の発生、また、放電による被帯電体の表面の劣化が顕著になり、新たな問題点となっていた。
【００１６】
（２）直接注入帯電機構
一方、直接注入帯電機構とは、接触帯電部材から被帯電体へ電荷が直接注入されることで、被帯電体表面を帯電する機構であり、特開平６−３９２１号公報などに開示されている。
【００１７】
中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電機構を基本的に用いないで、被帯電体表面に直接電荷注入を行うものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電閾値以下であっても、被帯電体を印加電圧相当の電位に帯電することができる（図７の実線７０Ｂ）。この直接注入帯電機構は、イオンの発生を伴わないため放電生成による弊害は生じない。
【００１８】
より具体的には、帯電ローラー、帯電ブラシまたは帯電磁気ブラシなどの接触帯電部材に電圧を印加し、被帯電体（像担持体）表面にあるトラップ準位または電荷注入層の導電性粒子などの電荷保持部材に電荷を注入して直接注入帯電を行う機構である。放電現象が支配的でないため、帯電に必要とされる電圧は所望する像担持体表面のみであり、オゾンなどの放電生成物の発生も無い。
【００１９】
特に、接触帯電部材として、スポンジローラーのような多孔状のローラーに、導電性微粒子をコートしたものを用いる場合には、接触帯電部材と被帯電体間の接触を極めて密にすることが可能であり、良好な帯電性を得易かった。
【００２０】
さらに、帯電部材を被帯電体表面に対して速度差をもって回転させることで、オゾンなどの放電生成物の発生がなく、簡易な構成での接触帯電である注入帯電においてもより良好な帯電性を得ることができた。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成をもってしても、クリーニングをすり抜けたトナーが徐々に帯電ローラーに蓄積することにより、帯電性能が低下する場合があった。特に、転写後一次帯電前に転写後に被帯電体上に残留したトナー（転写残トナー）を回収、貯蔵する独立したクリーニング手段を有さず、現像手段が実質的なクリーニング手段を兼ねる、いわゆるクリーナーレスシステムの場合には、転写残トナーの帯電ローラー表面への蓄積がより顕著なので、帯電性能の低下を非常に起こし易かった。
【００２２】
そこで、上述の問題点を改善する方法として、特開２００１−１８８４０４号公報に、帯電ローラー表面に凹状の空孔（セル）を持ち、その空孔（セル）のエッジ長が１５ｍｍ／ｍｍ２〜６０ｍｍ／ｍｍ２であることで帯電性能が向上することが開示されている。しかしながら、長期に帯電を行う場合は、さらなる帯電性能の向上が求められている。
【００２３】
本発明の目的は、帯電均一性に優れており、かつオゾンなどの放電生成物がほとんど発生しない接触帯電方式の帯電装置を提供することにある。
【００２４】
本発明の別の目的は、接触帯電方式である注入帯電方法を用い、長期使用においても安定した帯電性能を維持でき、かつ長期の印字においても帯電ムラのない良好な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、電圧を印加したローラー形状の帯電部材を被帯電体に接触させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置であって、該帯電部材の表面層が弾性発泡体であり、該帯電部材の表面は被帯電体の表面に対して速度差を持っており、該帯電部材と該被帯電体の接触面には導電性粒子が存在する帯電装置において、
該帯電部材の表面の空孔率が５０％以上９０％以下であり、
該帯電部材の表面の空孔の平均空孔径が５μｍ以上１５０μｍ以下である、
ことを特徴とする帯電装置である。
【００２６】
また、本発明は、電子写真感光体と、電圧を印加したローラー形状の帯電部材を該電子写真感光体に接触させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジであって、該帯電部材の表面層が弾性発泡体であり、該帯電部材の表面は該電子写真感光体の表面に対して速度差を持っており、該帯電部材と該電子写真感光体の接触面には導電性粒子が存在するプロセスカートリッジにおいて、
該帯電部材の表面の空孔率が５０％以上９０％以下であり、
該帯電部材の表面の空孔の平均空孔径が５μｍ以上１５０μｍ以下である、
ことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００２７】
また、本発明は、電子写真感光体、電圧を印加したローラー形状の帯電部材を該電子写真感光体に接触させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置、該電子写真感光体に露光により静電潜像を形成する露光手段、該静電潜像を現像剤で可視化する現像手段および該現像手段によって可視化された像を転写材に転写する転写手段を有する画像形成装置であって、該帯電部材の表面層が弾性発泡体であり、該帯電部材の表面は該電子写真感光体の表面に対して速度差を持っており、該帯電部材と該電子写真感光体の接触面には導電性粒子が存在する画像形成装置において、
該帯電部材の表面の空孔率が５０％以上９０％以下であり、
該帯電部材の表面の空孔の平均空孔径が５μｍ以上１５０μｍ以下である、
ことを特徴とする画像形成装置である。
【００２８】
また、本発明は、電圧を印加したローラー形状の帯電部材を被帯電体に接触させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置用のローラー形状の帯電部材であって、該帯電部材の表面層が弾性発泡体であり、該帯電部材の表面は被帯電体の表面に対して速度差を持っており、該帯電部材と該被帯電体の接触面には導電性粒子が存在する帯電装置用のローラー形状の帯電部材において、
表面の空孔率が５０％以上９０％以下であり、
表面の空孔の平均空孔径が５μｍ以上１５０μｍ以下である、
ことを特徴とするローラー形状の帯電部材である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明においては、電圧を印加した、表面層が弾性発泡体で構成されたローラー形状の帯電部材（帯電ローラー）を被帯電体に接触させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置を用いる。
【００３０】
本発明の帯電装置が表面を帯電する被帯電体としては、電子写真装置、静電記録装置、磁気記録装置などに用いられる像担持体などが挙げられるが、その中でも、電子写真装置の像担持体として用いられる電子写真感光体を本発明の被帯電体として適用した場合、特に本発明の効果を顕著に発揮される。
【００３１】
上記帯電部材の表面の空孔率は５０％以上９０％以下であるが、特には、６０％以上、さらには７０％以上であることが好ましい。５０％未満では、帯電部材の表面の動きがダイナミックでなくなり、電子写真に適用した場合、現像剤（トナー）の摩擦が不十分となってしまう。一方、９０％を超えると、骨格としての材料が少なくなるので、発泡体が帯電部材としての性能を維持することが困難となってしまう。
【００３２】
また、後述のクリーナーレス画像形成装置においては、転写残トナーの帯電装置への混入量多いので、ローラー表面の空孔率が５０％未満では、転写残トナーを十分に保持できず、転写残トナーの摩擦帯電が不十分となることがある。
【００３３】
本発明における帯電部材の表面の空孔率は、帯電部材の表面の拡大写真（倍率２００倍）の空孔部分と空孔以外の部分の面積比率により算出している。
【００３４】
また、上記帯電部材の表面の空孔の平均空孔径が５μｍ以上１５０μｍ以下である。電子写真に適用した場合、５μｍ未満であると、空孔内に現像剤（トナー）や導電性粒子を十分に担持できず、摩擦を得る機会が減り、トナーが１回の帯電ローラーと電子写真感光体との接触部通過で十分な帯電を得ることができない。一方、１５０μｍを超えると、電子写真感光体に対する接触性均一性が不十分となり、十分均一な注入帯電が行えなくなる。
【００３５】
さらに、被帯電体である電子写真感光体上に残留した現像剤を回収する手段を兼ねた現像手段を有するクリーナーレス画像形成装置に上記帯電部材を用いる場合は特に、２０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。２０μｍ未満であると、空孔内に転写残トナーや導電性粒子を十分に担持し難く、摩擦を得る機会が減り、トナーが１回のローラーとドラムとの接触部通過で十分な帯電を得難くなる。また、クリーナーレス構成では転写残トナーが多く存在するため、空孔径が１００μｍを超えると、電子写真感光体に対する接触均一性が不十分となり、均一な注入帯電が行い難くなる。
【００３６】
このような空孔持つ発泡体を得る方法として、例えば次のような方法が挙げられる。
【００３７】
液体に可溶な粒子をあらかじめ抵抗調整をした高分子物質に混合し、成形した後、液体中に放置し、可溶性の粒子を溶出することで、発泡体を得ることができる。
【００３８】
また、あらかじめ抵抗調整し、発泡剤を含有した液状の高分子物質を型内に流し込み発泡させ、発泡体を得ることができる。
【００３９】
また、カプセル状の発泡粒子を高分子物質中に混合させて発泡体を得る方法、液状の高分子物質を攪拌中に泡を発生させて発泡体を得ることができる。
【００４０】
これらの方法の中で、溶出による方法は、溶出させる粒子の粒径を調整することで所望の空孔径を得やすく、また、カプセルを用いる方法でも、カプセルの大きさで空孔径を調整することは容易である。
【００４１】
帯電ローラーの表面の空孔径の測定には、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、最大弦長をもって空孔径を算出し、その個数基準での平均径を平均空孔径とした。
【００４２】
また、上記帯電部材表面の空孔をすべてを真円に形成する（平均長短軸比ｂ／ａ＝１）に形成することは非常に困難であり、実際は、平均長短軸比ｂ／ａ＜１の帯電部材表面しか得ることはできない。しかしながら、注入帯電性の観点からは空孔は真円に近いほど好ましく、具体的には平均長短軸比ｂ／ａは０．２以上が好ましい。
【００４３】
ここで、平均長短軸比ｂ／ａとは、本発明においては次のように定義される。
【００４４】
光学あるいは電子顕微鏡による観察から、空孔を１００個以上抽出し、各空孔の最大弦長をａとし、フェレ径最小幅をｂとして、長短軸比ｂ／ａを算出し、その個数基準での平均を平均長短軸比ｂ／ａとした。
【００４５】
上述した方法の中で、カプセルを用いる方法と、型内で発泡させる方法は、比較的真円に近い形状の空孔を形成しやすい。
【００４６】
上述のとおり、本発明の帯電装置はローラー形状の帯電部材（帯電ローラー）を有しており、帯電促進を目的として、帯電部材と上記被帯電体の接触面には導電性粒子が存在している。帯電ローラーの表面には、あらかじめ導電性粒子が塗布されており、この導電性粒子を担持した状態で電子写真感光体など被帯電体の帯電が行われる。帯電ローラーと被帯電体の間に導電性粒子を介在させ、両者の間で速度差を設けるため、高い接触性を得ることができる。例えば、帯電ローラーを回転駆動あるいは固定して電子写真感光体と帯電部材に速度差を設ける構成を採ることができる。帯電部材の回転方向は、電子写真感光体表面の移動方向とは逆方向になるよう構成することが好ましい。
【００４７】
また、帯電ローラーは電極として機能することが重要である。つまり、弾性を持たせ十分な接触状態を得ると同時に、電子写真感光体などの被帯電体を帯電するために十分低い抵抗を有する必要がある。一方では、電子写真感光体にピンホールなどの欠陥部位が存在した場合に、電圧のリークを防止する必要がある。したがって、十分な帯電性と耐リーク性を得るには１０４〜１０７Ωの抵抗が好ましい。
【００４８】
帯電ローラーの抵抗は、長さ２００ｍｍの帯電ローラーの芯金に総圧１ｋｇの加重がかかるよう直径３０ｍｍのアルミニウムドラムに圧着した状態で、芯金とアルミニウムドラムに１００Ｖを印加し、計測した。
【００４９】
また、帯電ローラーは、硬度が低すぎると形状が安定しないために接触性が悪くなり、高すぎると帯電ローラーと電子写真感光体などの被帯電体との接触部を確保できないだけでなく、被帯電体の表面へのミクロな接触性が悪くなるので、アスカーＣ硬度で２５度〜５０度が好ましい範囲である。
【００５０】
帯電ローラーが帯電する被帯電体が電子写真感光体である場合には、通常ゴム弾性体、発泡剤、導電性付与剤や、必要に応じて、加硫剤、加硫促進剤や、オイル、可塑剤、亜鉛華、ステアリン酸、炭酸カルシウム、マグネシアなどのゴム用添加剤を含有する、いわば導電性ゴム発泡体形成材料を用い、ローラー形状に成形することにより、作製することができる。
【００５１】
上記ゴム弾性体としては、例えば、ＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンジエンゴム）、ウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、アクリルゴムなどが挙げられ、これらは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。
【００５２】
上記発泡剤としては、公知の無機発泡剤および有機発泡剤の中から適宜選択して用いることができる。ここで、無機発泡剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、水素化ホウ酸ナトリウムなどが挙げられ、有機発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、バリウムアゾジカルボキシレート、ジニトロペンタメチレンテトラミン、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジドなどが挙げられる。これらの発泡剤は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。
【００５３】
導電性付与剤としては、例えば、カーボンブラック；ニッケルや銅などの金属粉末；酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化物粉末やその他導電性金属複酸化物粉末；金属やアンモニウムなどの過塩素酸塩、アルキル硫酸塩、カルボン酸塩、ホウフッ化水素酸塩などのイオン導電剤の中から適宜選択して用いることができる。これらの導電性付与剤は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。また、その配合量は、所望の固有抵抗値をもつ導電性ゴム発泡体が得られるように、導電性付与剤の種類に応じて適宜選定することができる。
【００５４】
上記発泡剤などの材料の種類、発泡条件など適宜選択することによって、表面に所定の空孔を有する帯電ローラーを形成することができる。
【００５５】
また、上記特定の空孔径を帯電ローラーに付与するために、発泡剤を用いずに、所定の空孔が得られる型に材料を流し込んで形成することもできるが、帯電ローラー全体に弾性を付与するためには、上記発泡剤を用いて作製する方法が好ましい。
【００５６】
このような構成を採ることで、接触帯電部材と被帯電体との微小間隙に生じる放電現象により被帯電体表面が帯電する方式では得られなかった高い帯電効率を得られ、帯電部材に印加した電位とほぼ同等の電位を感光ドラムに与えることができる。帯電に必要なバイアスは、電子写真感光体に必要な電位相当の電圧で十分であり、放電現象を用いない安定かつ安全な帯電方式を実現する。
【００５７】
本発明に用いられる導電性粒子の抵抗値は、粒子を介した電荷の授受を行うため、１×１０１２Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００５８】
本発明では、抵抗値は錠剤法により測定し正規化して求めた。底面積２．２６ｃｍ２の円筒内に０．５ｇの粉体試料を入れ上下電極に１５ｋｇの加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し、抵抗値を計測した。
【００５９】
上記導電性粒子の粒径は、良好な帯電均一性を得るために帯電部材の表面の空孔の空孔径以下が好ましく、さらには空孔径の１／１０以下がより好ましい。
【００６０】
また、粒子として安定に得るためには平均粒径は１０ｎｍ以上であることが好ましく、さらには、長期の画像形成にわたって良好な帯電性能を維持するためには空孔径の１／１００以上であることが好ましい。
【００６１】
またさらに、画素ごとのデジタル露光が可能なレーザー光を走査露光して被帯電体である電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段を有する画像形成装置に上記導電性粒子を用いる場合は特に、導電性粒子の平均粒径は１画素の直径以下であることが好ましい。１画素より大きいと画像露光時に粒子による光散乱を起こす場合がある。
【００６２】
本発明においては、１インチを解像度（ＤＰＩ）で除したものを画素の大きさとした。例えば、６００ＤＰＩの画像形成装置ならば、１インチ＝２５４００μｍなので、この画像形成装置において画素の大きさは、
２５４００／６００＝４２．３３μｍ
となる。
【００６３】
また、本発明において、粒子が凝集体を構成している場合の粒径は、その凝集体としての平均粒径として定義した。
【００６４】
平均粒径の測定には、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、最大弦長をもって粒径を算出し、その個数基準の平均径を平均粒径とした。
【００６５】
導電性粒子の材料としては、金属酸化物などの導電性無機粒子や有機物との混合物が挙げられ、また、これらに表面処理を施した各種導電性粒子が使用可能である。
【００６６】
さらに、上記帯電装置を電子写真に適用する場合には、潜像露光時に妨げにならないためには、無色あるいは白色の導電性粒子が好ましい。
【００６７】
また、カラー画像形成の場合では特に、導電性粒子が電子写真感光体上から記録紙に一部転写されてしまうことを考慮すれば、無色あるいは白色の導電性粒子が好ましい。
【００６８】
なお、本発明は、上述のように、表面に上記特定の空孔を有する帯電ローラーを用い、帯電ローラーと被帯電体との間に速度差を持たせ、帯電ローラーと被帯電体の接触面には導電性粒子が存在させることによって、上記効果が得るものであり、これらの条件さえ満たしていれば、上記帯電ローラーの作製方法および材料、導電性粒子の種類などに一切限定されるものではない。
【００６９】
一方、本発明に用いられる被帯電体の表面層の体積抵抗値は、粒子を介した電荷の授受を行うため、１×１０１４Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、被帯電体が像担持体である電子写真感光体である場合には、静電潜像を一定時間保持する必要があるため１×１０９Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００７０】
図１に本発明の帯電装置を有するプロセスカートリッジを用いた装置の概略構成を示す。
【００７１】
図１に示す画像形成装置は、電子写真感光体１の周囲に配置された、帯電装置２、露光光Ｌ、現像装置３、転写帯電装置４、定着装置５、クリーニング装置７から構成される。ここで、感光ドラム１、帯電装置２、現像装置３、クリーニング装置７は一体型のカートリッジ６に内包される構成を採る。
【００７２】
帯電ローラー１０２１は、芯金１０２１ａ上に弾性発泡体の中抵抗層１０２１ｂを形成することにより作製されており、その表面には、あらかじめ導電性粒子１０２２が導電性粒子供給手段１０８によって塗布されている。
【００７３】
導電性粒子供給手段１０８は、導電性粒子供給部材１０８１、該導電性粒子供給部材の支持体１０８２、導電性粒子供給部材を収容させたハウジング１０８３などから構成してあり、帯電ローラー１０２１の上側に配設して、ハウジング１０８３内の導電性粒子供給部材１０８１の下面を、帯電ローラー１０２１の上面に接離できる構成となっている。
【００７４】
導電性粒子供給部材１０８１の接離は、カム式、電磁コイル式などで行うことが可能であり、非画像形成時の帯電ローラー１０２１が１周以上回転する一定時間に、導電性粒子供給部材１０８１がカムにより帯電ローラー１０２１に接して、粒子の供給を行う。非画像形成時に導電性粒子１０２２の供給を行うのは、画像形成時に導電性粒子１０２２を供給すると、導電性粒子が過剰に供給された場合に、帯電ローラー１０２１から電子写真感光体１０１上に移行し、露光部での遮光や、現像部での現像リークなどの弊害を生じるためである。導電性粒子供給部材１０８１は、導電性粒子１０２２をチップ状に結着固形化した部材（導電性粒子チップ）であり、回転する帯電ローラー１０２１との当接により、白墨のように自ら削れることで導電性粒子１０２２を帯電ローラー１０２１の表面に塗布供給する部材である。
【００７５】
帯電ローラー１０２１表面は、この導電性粒子１０２２を担持することで、電子写真感光体との間の駆動トルクが低減でき、電子写真感光体との間で速度差を設けることが可能になる。この速度差によって、帯電ローラー表面の導電粒子と電子写真感光体との間に高い接触性を得ることができる。具体的な構成としてはは、帯電ローラーを回転駆動あるいは固定して電子写真感光体と帯電ローラーに速度差を設けることになる。
【００７６】
以下、速度差について説明する。
【００７７】
本発明においては、速度差を以下のように周速比で定義する。
【００７８】
【外１】
0003647409.tif 000002
【００７９】
帯電ローラーが電子写真感光体に対して従動回転している場合は、両者の表面において速度差がない状態である。帯電ローラー周速は、感光体周速と同じ方向に移動するときを正とする。
【００８０】
速度差は−４００％以上−１００％未満が好ましい。速度差が−４００％未満の場合、帯電ローラーと被帯電体との摺擦によって被帯電体の寿命が低下する場合があり、また、速度差が−１００％、すなわち、帯電ローラーが回転しない場合、帯電ローラーと被帯電体が接している部分（ニップ部）に紙粉や残りトナーが堆積しやすく、帯電不良が発生する場合がある。
【００８１】
以上の構成をとることで、従来のローラー帯電では得られなかった高い帯電効率を得られ、帯電部材に印加した電位とほぼ同等の電位を感光ドラムに与えることができる。帯電に必要なバイアスは、感光ドラムに必要な電位相当の電圧で十分であり、放電現象を用いない安定かつ安全な帯電方式を実現する。
【００８２】
このように、帯電ローラー１０２１によって表面が均一帯電された電子写真感光体１０１は、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光などの露光手段（不図示）から出力される目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して強調変調された露光光１０Ｌを受ける。こうして電子写真感光体１０１の周面に対し、目的の画像情報に対応した静電潜像が順次形成されていく。
【００８３】
形成された静電潜像は、次いで、現像装置１０３によりトナー現像される。現像装置１０３は、マグネットロール１０３ｃを内包した現像スリーブ１０３ｂ、規制ブレード１０３ｄから構成される。現像装置内のトナー１０３ａは、スリーブ上を搬送される過程において、規制ブレード１０３ｄで層厚規制および電荷付与され、現像部位に導入され、電子写真感光体１０１上に形成された静電潜像を現像する。
【００８４】
次に、不図示の給紙部から電子写真感光体１０１と転写装置１０４との間に電子写真感光体１０１の回転と同期して取り出されて給紙された転写材１０Ｐに、電子写真感光体１０１の表面に形成担持されているトナー画像が転写装置１０４により順次転写されていく。
【００８５】
トナー画像の転写を受けた転写材１０Ｐは、電子写真感光体面から分離されて定着装置１０５へ導入されて像定着を受けることにより画像形成物（プリント、コピー）として装置外へプリントアウトされる。
【００８６】
像転写後の電子写真感光体１０１の表面は、クリーニング装置１０７によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返し画像形成に使用される。
【００８７】
本発明においては、本発明の帯電手段と、電子写真感光体１０１、現像装置１０３およびクリーニング装置１０７などの構成要素のうち、複数のものを容器に納めてプロセスカートリッジ１０６として一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジ１０６を複写機やレーザービームプリンターなどの電子写真装置本体に対して着脱自在に構成してもよい。例えば、本発明の帯電装置と電子写真感光体１０１とを一体に支持してカートリッジ化して、装置本体のレールなどの案内手段（不図示）を用いて装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ１０６とすることができる。
【００８８】
また、露光光１０Ｌは、電子写真装置が複写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光や透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化し、この信号にしたがって行われるレーザービームの走査、ＬＥＤアレイの駆動および液晶シャッターアレイの駆動などにより照射される光である。
【００８９】
また、図２に本発明の帯電装置を有するプロセスカートリッジを用いた電子写真装置の別の概略構成を示す。
【００９０】
この図に示す画像形成装置は、クリーニング装置を装備することなく、トナーリサイクルを可能にしたクリーナーレスの画像形成装置である。
【００９１】
また、導電性粒子供給装置を有さず、代わりに導電性粒子を含有する現像剤（トナー）を有する点で、図１に示す画像形成装置と異なる。
【００９２】
このことにより、導電性粒子を供給する装置が必要なくなり、簡易な構成が実現できるため装置コストを安くすることができる。
【００９３】
図において、２０１は被帯電体としての電子写真感光体であり、矢印２０Ａの方向に所定の周速度で回転駆動される。電子写真感光体２０１は、回転過程において、本発明の帯電装置の帯電ローラー２０２１および帯電促進を目的とした導電性粒子２０２２によりその周面に帯電装置への印加電圧とほぼ同電位の均一帯電を受ける。
【００９４】
帯電ローラー２０２１は、芯金２０２１ａ上に弾性発泡体の中抵抗層２０２１ｂを形成することにより作製されている。
【００９５】
帯電ローラー２０２１によって表面が均一帯電された電子写真感光体２０１は、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光などの露光手段（不図示）から出力される目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して強調変調された露光光２０Ｌを受ける。こうして電子写真感光体２０１の周面に対し、目的の画像情報に対応した静電潜像が順次形成されていく。
【００９６】
形成された静電潜像は、次いで、現像装置２０３によりトナー現像される。現像装置２０３は、マグネットロール２０３ｃを内包した現像スリーブ２０３ｂ、規制ブレード２０３ｄから構成される。現像装置内のトナー２０３ａは、スリーブ上を搬送される過程において、規制ブレード２０３ｄで層厚規制および電荷付与され、現像部位に導入され、電子写真感光体２０１上に形成された静電潜像を現像する。
【００９７】
なお、トナー２０３ａは導電性粒子２０２２を含有しており、現像装置２０３からトナー２０３ａと共に供給された導電性粒子２０２２は電子写真感光体２０１の表面に移行し、その後、上記帯電装置に供給される。
【００９８】
次に、不図示の給紙部から電子写真感光体２０１と転写装置２０４との間に電子写真感光体２０１の回転と同期して取り出されて給紙された転写材２０Ｐに、電子写真感光体２０１の表面に形成担持されているトナー画像が転写装置２０４により順次転写されていく。
【００９９】
トナー画像の転写を受けた転写材２０Ｐは、電子写真感光体面から分離されて定着装置２０５へ導入されて像定着を受けることにより画像形成物（プリント、コピー）として装置外へプリントアウトされる。
【０１００】
本発明においては、本発明の帯電手段と、電子写真感光体２０１、現像装置０２３などの構成要素のうち、複数のものを容器に納めてプロセスカートリッジ２０６として一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジ２０６を複写機やレーザービームプリンターなどの電子写真装置本体に対して着脱自在に構成してもよい。例えば、本発明の帯電装置と電子写真感光体２０１とを一体に支持してカートリッジ化して、装置本体のレールなどの案内手段（不図示）を用いて装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ２０６とすることができる。
【０１０１】
また、露光光２０Ｌは、電子写真装置が複写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光や透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化し、この信号にしたがって行われるレーザービームの走査、ＬＥＤアレイの駆動および液晶シャッターアレイの駆動などにより照射される光である。
【０１０２】
さて、現像により電子写真感光体上に得られた画像は転写材に転写されるが、トナーの一部は転写残りとして電子写真感光体上に残ることになる。従来、トナーは絶縁体であるため、電子写真感光体の帯電において著しい帯電不良が生じる。
【０１０３】
しかしながら、図２に示す画像形成装置においては、帯電ローラー２０２１の表面には、あらかじめ塗布された導電性粒子が存在することと、帯電装置からトナー２０３ａと共に供給された導電性粒子が存在することにより、帯電装置にトナーが混入した場合でも、導電性粒子の存在で電子写真感光体への接触性と接触抵抗を維持できるため直接注入による帯電を行うことができる。
【０１０４】
そして、混入した転写残りのトナーは、帯電ローラー２０２１内部に入り込むことなく、電子写真感光体２０１や導電性粒子２０２２との摩擦によってトナーが本来なるべき極性に帯電され、帯電ローラー２０２１の表面から排出され、次現像工程で現像装置にて再度回収あるいは現像される。
【０１０５】
以上の行程を繰り返すことにより、トナーリサイクルを可能にしながら、帯電ローラー表面が常に安定して接触帯電ができる状態にあるので、長期にわたり均一な帯電性が得られ良好な画像を維持することができる。
【０１０６】
なお、本発明のプロセスカートリッジおよび画像形成装置の構成はこれらに限定するものではない。
【０１０７】
次に、図３と図４を用いて、帯電ローラー表面のトナーの動きなどを説明する。ここでは、トナー３０３ａ、４０３ａをわかりやすくするため大きめに表示している。
【０１０８】
図３では、クリーニングをすり抜けたトナー３０３ａと電子写真感光体３０１上に残っている導電性粒子３０２２が、帯電ローラー３０２１と電子写真感光体３０１との接触部上流の領域Ｎｕに、電子写真感光体３０１の回転方向である矢印３０Ａの方向で突入してくる。一方、帯電ローラー３０２１は、矢印３０Ｂの方向に回転しているので、帯電ローラー３０２１のスポンジ状の中抵抗層３０２１ｂの表面の突起は、矢印３０Ｃの方向に圧を開放された形で広がり、このときに電子写真感光体３０１上のトナー３０３ａや導電性粒子３０２２をそれぞれ摩擦させ、トナーが本来持つべき帯電量に帯電する。よって、空孔率が大きく、空孔径が大きい方が、よりトナーの動きが大きくなる。
【０１０９】
図４は、帯電ローラー４０２１と電子写真感光体４０１との接触部下流の様子を示している。帯電ローラー４０２１のスポンジ状の中抵抗層４０２１ｂは、矢印４０Ｂの方向に移動しながら、帯電ローラー４０２１と電子写真感光体４０１との接触部下流領域Ｎｄに突入する。ここでは、トナーが十分に帯電されているために、帯電ローラー４０２１と電子写真感光体４０１の微小な電位差で電子写真感光体４０１上に排出され、かつ、帯電ローラー４０２１の表面の空孔が矢印４０Ｃの方向につぶされ、内部のトナーも排出されて、電子写真感光体４０１の表面に移り、現像装置に回収される。矢印４０Ａは電子写真感光体４０１の回転方向である。
【０１１０】
図５は、電子写真感光体の層構成の一例である。
【０１１１】
この図で例示する電子写真感光体は、アルミニウムなどの支持体５０１１上に下引き層５０１２、正電荷注入防止層５０１３、電荷発生層５０１４、電荷輸送層５０１５の順に重ねて塗工された一般的な有機電子写真感光体である。
【０１１２】
図６は、表面に電荷注入層を有する電子写真感光体の層構成の一例である。
【０１１３】
次に、図６を用いて、注入帯電効率が向上する電子写真感光体について説明する。
【０１１４】
具体的には、電子写真感光体の表面層の抵抗を調整することにより、さらに安定して均一に帯電を行う。つまり、帯電装置の性能が低下した場合でも、導電性粒子の介在と電子写真感光体側の表面抵抗を潜像形成可能な領域で低く設定することにより、一層効率良く電荷の授受を行うものである。以下に電荷注入層について詳しく述べる。
【０１１５】
図６に本実施例で用いた電子写真感光体の断面図を示す。
【０１１６】
電子写真感光体は、アルミニウムなどの支持体６０１１上に下引き層６０１２、正電荷注入防止層６０１３、電荷発生層６０１４、電荷輸送層６０１５の順に重ねて塗工された一般的な有機電子写真感光体ドラムに電荷注入層１６を塗布することにより、帯電性能を向上した電子写真感光体を用いた。
【０１１７】
電荷注入層は、光硬化型のアクリル樹脂にＳｎＯ２超微粒子１６ａ（径が約０．０３μｍ）、ポリテトラフルオロエチレンなどの滑剤、重合開始剤などを混合分散し、塗工後、光硬化法により膜形成したものである。電荷注入層として重要な点は、表層の抵抗にある。電荷の直接注入による帯電方式においては、感光ドラム側の抵抗を下げることでより効率良く電荷の授受が行えるようになる。一方、電子写真感光体として用いる場合には、静電潜像を一定時間保持する必要があるため、最表面層、本実施例では電荷注入層１６の体積抵抗値が好ましくは１×１０１４Ω・ｃｍ以下、特には１×１０９〜１×１０１４Ω・ｃｍの範囲であることが好ましい。つまり、電荷注入層を用いていない場合でも、電子写真感光体の最表面が上記抵抗範囲にある場合は同等の効果が得られる。例えば、表層の体積抵抗が約１０１３Ω・ｃｍであるアモルファスシリコン電子写真感光体などを用いても同様な効果が得られる。
【０１１８】
【実施例】
以下に、具体的な実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【０１１９】
（実施例１）
本実施例では、キヤノン（株）製ＬＢＰ−１７６０（６００ＤＰＩ）に以下の改造を施した改造機、つまり、図１に示す構成を有する画像形成装置を用いて画像形成を行った。改造箇所は、帯電ローラーと導電性粒子供給手段である。
（改造前→改造後）
帯電部材：ＥＰ−５２帯電ローラー→本発明の帯電ローラー＋導電粒子
帯電部材の駆動：電子写真感光体に対して従動→周速差
粒子供給手段：なし→粒子供給手段あり
なお、ＥＰ−５２とは、上記ＬＢＰ１７６０用のカートリッジである。
【０１２０】
電子写真感光体は直径３０ｍｍのドラム状であり、図１中の矢印１０Ａの方向に９４ｍｍ／ｓの一定の周速で回転する。帯電ローラーは、ローラー表面が電子写真感光体と互いに逆方向に等速度で移動するよう１５０ｒｐｍで駆動する。ローラーの芯金に−６２０Ｖの直流電圧を印加した。
【０１２１】
帯電ローラーを、ＳＵＳ芯金上に弾性発泡体の中抵抗層を形成することにより作製した。中抵抗層は、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、発泡剤などにより処方し、上記芯金上にローラー状に形成した。その後、表面を研磨して直径１２ｍｍ、母線方向長さ２００ｍｍの帯電ローラーを作製した。
【０１２２】
本実施例の帯電ローラー表面の空孔率は５７％、平均空孔径は１２０μｍであった。帯電ローラーの抵抗は１００ｋΩであった。
【０１２３】
導電性粒子として、体積抵抗値が１０３Ω・ｃｍ、平均粒径１．５μｍの導電性酸化亜鉛粒子を帯電ローラー表面に均一に塗布した。
【０１２４】
導電性粒子は凝集体を構成しており、粒径は凝集体の平均粒径である。
【０１２５】
また、導電性粒子チップとして、導電性粒子を溶剤中で結着樹脂で結着したチップ状のものを用いた。具体的処方は次のとおりである。
【０１２６】
結着樹脂としてスチレンアクリル樹脂をエタノール中に５質量％の濃度で溶解し、質量にして結着樹脂に対して７倍の酸化亜鉛粒子を混合した。この溶液を型に入れて成形し、乾燥することで、酸化亜鉛をチップ状に結着固形化した形態の導電性粒子供給部材が得た。
【０１２７】
チップ用の導電性粒子としては、抵抗値が３×１０３Ω・ｃｍ、平均粒径１．５μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。
【０１２８】
本実施例で使用した導電性チップは、ブロック状の形態をしており、カム式の機構が画像形成終了後に導電性チップが帯電ローラーに接し、画像形成開始前に帯電ローラーから離れ、帯電ローラー表面に導電粒子を供給している。
【０１２９】
上述の画像形成装置において画像形成を行い、初期（１枚目）、１００枚耐久後、５０００枚耐久後、１００００枚耐久後の画像評価を行った。評価方法は以下のとおりである。
【０１３０】
ａ）カブリ評価
カブリとは、本来印字しない白部（未露光部）において、トナーがわずかに現像され、地汚れのように現れる画像不良のことである。帯電不足のところがあると、本来の電位に比べて低くなるため、その場所はカブリとして現れる。カブリ量は光学反射率測定器（東京電色株式会社製ＴＣ−６ＤＳ）によりグリーンフィルタによる光学反射率を測定し記録紙のみに反射率から差し引いてカブリ分の反射率量を求めカブリ量として評価した。カブリ量は記録紙上を１０点以上測定しその平均値を求めた。
【０１３１】
評価基準は次のとおりである。
Ａ：カブリ量が２％未満である。
Ａ−：カブリ量が２〜１０％である。
Ｂ：カブリ量が１０％を超える。
【０１３２】
ｂ）中間調画像評価
微小領域の帯電不良、つまり帯電の不均一さは上述の白地部のカブリよりも、中間調で目立ちやすいため、白地部のカブリが良好であっても、中間調には微小な黒点または黒スジとして帯電不良が現れる場合がある。そこで、帯電均一性の評価として、異なる２水準の中間調で帯電均一性の評価を行った。用いた中間調は、６００ｄｐｉの横線の１ドット２スペースと、２ドット３スペースで、１ドット２スペースの方が帯電の不均一が目立ちやすい。
【０１３３】
評価基準は次のとおりである。
Ａ：黒点または黒スジが１ドット２スペースと、２ドット３スペースともに無い。
Ａ−：黒点または黒スジが２ドット３スペースに無く、１ドット２スペースにほとんど無い。
Ｂ：黒点または黒スジが１ドット２スペースと、２ドット３スペースともに有る。
なお、上記評価基準のうち、Ｂは本発明の効果が十分に得られていないと判断した。
【０１３４】
評価条件および評価結果を表１に示す。
【０１３５】
（実施例２〜１５、比較例１〜５）
画像形成装置、注入層の有無、帯電ローラーの空孔率および空孔径、帯電ローラーと電子写真感光体との速度差を表１に示すとおりにした以外は、実施例１と同様である。
【０１３６】
なお、実施例１０〜１５では、キヤノン（株）製ＬＢＰ−１７６０（６００ＤＰＩ）に以下の改造を施した改造機、つまり、図２に示す構成を有する画像形成装置を用いて画像形成を行った。改造箇所は、帯電ローラーと導電性粒子供給手段である。
（改造前→改造後）
帯電部材：ＥＰ−５２帯電ローラー→本発明の帯電ローラー＋導電粒子
帯電部材の駆動：電子写真感光体に対して従動→周速差
現像剤：ＥＰ−５２トナー→ＥＰ−５２トナーに導電粒子混合
クリーニング：あり→なし
なお、ＥＰ−５２とは、上記ＬＢＰ１７６０用のカートリッジである。
【０１３７】
また、実施例１〜１５および比較例１〜５の帯電ローラーの作製（表面の空孔径、空孔率の調整）は、以下の方法で行った。
・実施例１、６から１５、比較例５
あらかじめ導電性カーボンで抵抗調整し、発泡剤を含有した液状ウレタンを帯電ローラーの形状の型内に芯金も存在させて発泡させた後、表面研磨を行った。空孔径および空孔率は、発泡剤の量や粒径を変化させることで調整した。
・実施例２〜５、比較例１〜４
液体に可溶性の粒子をあらかじめカーボンで抵抗調整をしたウレタン樹脂に混合し、チューブ形状に成形した後、液体中に放置し、可溶性の粒子を溶出することで、チューブ形状の発泡体を得た。このチューブに芯金を圧入接着後、表面を研磨した。ここで、空孔率は可溶性粒子の混合量を変化させることで調整した。
【０１３８】
また、実施例１０〜１５で用いた図２で示す画像形成装置は、ＬＢＰ−１７６０およびそのカートリッジであるＥＰ−５２を以下のように改造した。
【０１３９】
評価条件および評価結果を表１に示す。
【０１４０】
【表１】
0003647409.tif 000003
【０１４１】
本実施例では、１００００枚まで良好な画像を出力できることがわかった。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面の空孔率が高く、かつ、平均空孔径が微細な帯電ローラーを用いることで、常に帯電ローラー表面を汚染の少ない状態に維持できるため、放電生成物を発生しない注入帯電を安定して行い、長期使用においても安定した帯電性能および画像性能を維持できる画像形成装置を提供することが可能となった。
【０１４３】
また、特にクリーナーレスシステムを採用した画像形成装置においても、放電生成物を発生しない注入帯電を安定して行い、かつ長期の印字においても帯電ムラのない良好な画像を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を実施した画像形成装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例１の帯電ローラー表面のトナーの動きなどを説明する図である。
【図３】本発明の実施例１の帯電ローラー表面のトナーの動きなどを説明する別の図である。
【図４】本発明の実施例２を実施した画像形成装置の構成図である。
【図５】実施例１〜１４および比較例１〜５で用いた電子写真感光体の断面図である。
【図６】実施例１５で用いた電子写真感光体の断面図である。
【図７】注入帯電特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１  電子写真感光体
１０２１  帯電ローラー
１０２１ａ  芯金
１０２１ｂ  中抵抗層
１０２２  導電性粒子
１０３  現像装置
１０３ａ  トナー
１０３ｂ  現像スリーブ
１０３ｃ  マグネットロール
１０３ｄ  規制ブレード
１０４  転写装置
１０５  定着装置
１０６  プロセスカートリッジ
１０７  クリーニング装置
１０８  導電性粒子供給手段
１０８１  導電性粒子供給部材
１０８２  該導電性粒子供給部材の支持体１０８２
１０８３  導電性粒子供給部材を収容させたハウジング
１０Ａ  電子写真感光体の回転方向
１０Ｂ  帯電ローラーの回転方向
１０Ｌ  露光光
１０Ｐ  転写材
１０Ｓ１  帯電用電源
１０Ｓ２  現像用電源
１０Ｓ３  転写用電源
２０１  電子写真感光体
２０２１  帯電ローラー
２０２１ａ  中抵抗層
２０２１ｂ  中抵抗層
２０２２  導電性粒子
２０３  現像装置
２０３ａ  トナー
２０３ｂ  現像スリーブ
２０３ｃ  マグネットロール
２０３ｄ  規制ブレード
２０４  転写装置
２０５  定着装置
２０６  プロセスカートリッジ
２０Ａ  電子写真感光体の回転方向
２０Ｂ  帯電ローラーの回転方向
２０Ｌ  露光光
２０Ｐ  転写材
２０Ｓ１  帯電用電源
２０Ｓ２  現像用電源
２０Ｓ３  転写用電源
３０１  電子写真感光体
３０２１  帯電ローラー
３０２１ｂ  中抵抗層
３０２２  導電性粒子
３０３ａ  トナー
３０Ａ  電子写真感光体の回転方向
３０Ｂ  帯電ローラーの回転方向
３０Ｃ  中抵抗層表面の突起の広がり方向
Ｎｕ  接触部上流の領域
４０１  電子写真感光体
４０２１  帯電ローラー
４０２１ｂ  中抵抗層
４０２２  導電性粒子
４０３ａ  トナー
４０Ａ  電子写真感光体の回転方向
４０Ｂ  帯電ローラーの回転方向
４０Ｃ  中抵抗沿う表面の突起の広がり方向
Ｎｄ  接触部下流の領域
５０１１  支持体
５０１２  下引き層
５０１３  正電荷注入防止層
５０１４  電荷発生層
５０１５  電荷輸送層
６０１１  支持体
６０１２  下引き層
６０１３  正電荷注入防止層
６０１４  電荷発生層
６０１５  電荷輸送層
６０１６  電荷注入層
６０１６ａ  超微粒子
７０Ａ  接触帯電
７０Ｂ  直接注入帯電
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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