(57)【要約】【課題】接触帯電において、長期放置における帯電部材２と像担持体（感光ドラム）１の貼り付きを防止する。【解決手段】表面に離型性を有し、像担持体１と接触して所定の極性の電圧が印加されることで像担持体を帯電する帯電部材２において、像担持体１と接触する表面に無機粒子２ｅが塗布され、この無機粒子は帯電部材に印加される電圧の極性と逆極性の帯電特性を有すること。【選択図】図２
2006301107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に離型性を有し、像担持体と接触して所定の極性の電圧が印加されることで像担持体を帯電する帯電部材において、
像担持体と接触する表面に無機粒子が塗布され、この無機粒子は帯電部材に印加される電圧の極性と逆極性の帯電特性を有することを特徴する帯電部材。
【請求項２】
帯電部材は、非発泡の弾性部材を有することを特徴とする請求項１に記載の帯電部材。
【請求項３】
前記無機粒子の個数平均一次粒子径は１０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電部材。
【請求項４】
前記無機粒子の個数平均一次粒子径は２０〜１５０ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載の帯電部材。
【請求項５】
前記無機粒子は金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の帯電部材。
【請求項６】
前記無機粒子は表面を疎水化剤で処理されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の帯電部材。
【請求項７】
前記無機粒子は酸化チタンであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の帯電部材。
【請求項８】
帯電部材は表面層を有し、この表面層はフッ素樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の帯電部材。
【請求項９】
像担持体と、表面に離型性を有し、像担持体と接触して所定の極性の電圧が印加されることで像担持体を帯電する帯電部材と、帯電した前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、前記静電潜像を現像剤により可視像化させる現像装置と、を備えた画像形成装置において、
帯電部材には像担持体と接触する表面に無機粒子が塗布され、この無機粒子は帯電部材に印加される電圧の極性と逆極性の帯電特性を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
帯電部材は、非発泡の弾性部材を有することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記無機粒子の個数平均一次粒子径は１０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記無機粒子の個数平均一次粒子径は２０〜１５０ｎｍであることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記無機粒子は金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記無機粒子は表面を疎水化剤で処理されていることを特徴とする請求項９から１３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記無機粒子は、前記帯電ローラに印加する直流電圧の極性と逆極性に帯電する粒子であることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記無機粒子は酸化チタンであることを特徴とする請求項９から１５のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項１７】
像担持体と、表面に離型性を有し、像担持体と接触して所定の極性の電圧が印加されることで像担持体を帯電する帯電部材と、を備え、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
帯電部材には像担持体と接触する表面に無機粒子が塗布され、この無機粒子は帯電部材に印加される電圧の極性と逆極性の帯電特性を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１８】
帯電部材は、非発泡の弾性部材を有することを特徴とする請求項１７に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１９】
前記無機粒子の個数平均一次粒子径は１０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１７または１８に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２０】
前記無機粒子の個数平均一次粒子径は２０〜１５０ｎｍであることを特徴とする請求項１９に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２１】
前記無機粒子は金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項１７から２０のいずれか１つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２２】
前記無機粒子は表面を疎水化剤で処理されていることを特徴とする請求項１７から２１のいずれか１つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２３】
前記無機粒子は酸化チタンであることを特徴とする請求項１７から２２のいずれか１つに記載のプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、像担持体を接触帯電する帯電部材、及びそれを用いた、電子写真方式等を利用して画像形成を行なう複写機・プリンタ等の画像形成装置、該画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置において、電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体（以下、感光ドラムと記す）を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電手段としては、大別して、非接触のコロナ帯電方式と接触帯電方式がある。
【０００３】
非接触のコロナ帯電方式は、コロナ帯電器（コロナ放電器）を感光ドラムに非接触で対向配設し、コロナ電極ワイヤに対する高圧印加で発生するコロナ放電に感光ドラム表面をさらして帯電するものである。
【０００４】
接触帯電方式は、帯電ローラ、帯電ブレード、帯電パッド、帯電ブラシなどの帯電部材を感光ドラムに接触させてその接触帯電部材に帯電電圧を印加することにより、感光ドラム表面を接触帯電させるものである。
【０００５】
接触帯電方式は、コロナ帯電方式に比べて、低い帯電電圧の印加で所望のドラム電位にすることができるため低電圧化を図ることができ、放電に起因するオゾンの発生量が少ないという利点を有している。また、コロナ帯電方式の場合のような、現像剤であるトナーの飛散によるコロナ電極ワイヤ汚れに伴なう帯電ムラも起きにくいという利点も有している。特に、接触帯電部材として帯電ローラ（導電性弾性ローラ）を使用した帯電ローラ方式の場合には、感光ドラムに対する接触状態が安定し、帯電ムラも発生しにくい。
【０００６】
特許文献１には、帯電ローラに粉末を塗布することが記載されている。そして、塗布粉末の滑性により帯電ローラの感光ドラム面に対する摩擦係数が低減して帯電むらの発生が防止されて安定した均一な帯電処理が実行されるものである。また、帯電ローラの表面を樹脂コーティング処理しなくても表面の摩擦係数を低下させることができるので、帯電ローラを感光ドラム面に部分的に浮き部なく十分に密着させるために硬度を低いものとすることができる。一方で、帯電ローラの汚れを防止するために、帯電ローラの表面の離型性を高める構成がある。
【０００７】
しかしながら、この帯電ローラを用いる際には以下のような問題が発生した。すなわち、上記帯電ローラ方式においても、感光ドラム表面の表面抵抗が高いため、図４に示すような、感光ドラム１と帯電ローラ２の接触領域Ａにおける帯電ローラ表面の凹凸と感光ドラム表面の間にできた微小空隙や、接触領域Ａの両端部領域Ｂの空隙における放電により、感光ドラム１は帯電される。そのため、帯電ニップ領域（＝Ａ＋Ｂ）では放電生成物が生成される。この放電生成物が感光ドラム１や帯電ローラ２の表面に付着すると、表面エネルギーが低下し、純水に対する接触角が小さくなる。すると、感光ドラム１と帯電ローラ２の離型性が悪化するため、貼り付いてしまうことがある。この状態で画像形成動作が開始され、感光ドラム１や帯電ローラ２が回転すると、帯電ローラ表層が剥がれて感光ドラム表面に付着し、付着部分だけ帯電不良となるため、ハーフトーン画像を形成する際に感光ドラム周期の白スジなどの画像不良が発生する。
【０００８】
また、感光ドラム１と帯電ローラ２の貼り付き力が大きいと、感光ドラム１の駆動トルクがアップし、感光ドラム１の駆動不良といった問題も発生した。
【０００９】
この帯電ローラの感光ドラムに貼り付きやすい傾向は、帯電ローラの使用初期段階でクリーニング部材からすり抜けたトナー外添剤等の付着が少なく、帯電ローラ上の付着物が帯電生成物が支配的である状態のときに顕著に発生する。
【００１０】
そのため、離型性が低下しても、帯電部材が像担持体に貼りつくことを防止する必要がある。それを防止するために、引用文献１のように無機粒子を塗布する構成にすると、塗布粒子によるスペーサ効果で帯電ローラの表面と感光ドラムとの接触面積を減らすことができ、係る問題を解消することができる。
【特許文献１】特開平０３−１０３８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、無機粒子を塗布しても、帯電ローラに所定の極性のバイアスが印加されて感光ドラムを帯電する帯電動作を行っているときに、無機粒子が帯電ローラから乖離していくと、再び上記問題が発生する。それに対して、適宜帯電ローラに無機粒子を塗布する塗布装置を設ける方法があるが、塗布量の制御等で複雑になるため、好ましくない。そのため、無機粒子が帯電ローラから乖離しない構成が望まれている。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、帯電手段として低電圧化、オゾン発生量の減少が可能な接触帯電方式を採用し、接触帯電部材と像担持体が長時間接触していることによる貼り付きによる白スジなどの画像不良や駆動トルクアップを防止できる帯電部材、及びそれを用いた画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係る帯電部材の代表的な構成は、表面に離型性を有し、像担持体と接触して所定の極性の電圧が印加されることで像担持体を帯電する帯電部材において、像担持体と接触する表面に無機粒子が塗布され、この無機粒子は帯電部材に印加される電圧の極性と逆極性の帯電特性を有することを特徴する。
【００１４】
また、上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、表面に離型性を有し、像担持体と接触して所定の極性の電圧が印加されることで像担持体を帯電する帯電部材と、帯電した前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、前記静電潜像を現像剤により可視像化させる現像装置と、を備えた画像形成装置において、帯電部材には像担持体と接触する表面に無機粒子が塗布され、この無機粒子は帯電部材に印加される電圧の極性と逆極性の帯電特性を有することを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明に係るプロセスカートリッジの代表的な構成は、像担持体と、表面に離型性を有し、像担持体と接触して所定の極性の電圧が印加されることで像担持体を帯電する帯電部材と、を備え、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、帯電部材には像担持体と接触する表面に無機粒子が塗布され、この無機粒子は帯電部材に印加される電圧の極性と逆極性の帯電特性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記の本発明により、帯電部材に電圧を印加しても、無機粒子が帯電部材から乖離しにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
（１）画像形成装置例
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。本実施例の画像形成装置は、電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱式、帯電ローラ方式、レーザビーム走査露光方式、の複写機またはプリンタである。
【００１９】
１は像担持体（被帯電体）としてのドラム型電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、導電性ドラム基体１ａの外周面に感光層１ｂを形成したものである。この感光ドラム１は矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。
【００２０】
２は接触帯電部材としての帯電ローラである。この帯電ローラ２は図２のように、芯金２ａと、その芯金周りに同心一体にローラ状に形成した弾性層２ｂと、その弾性層２ｂの外周面を接着層２ｃを介して被覆した表面層２ｄと、の複数層構成の弾性ローラである。そして、最表層である表面層２ｄ上に無機微粒子２ｅを塗布し、担持させてある。この帯電ローラ２については次の（２）項で更に詳述する。帯電ローラ２は芯金２ａの両端部を不図示の軸受により回転自由に支持させて、感光ドラム１と並行に配列してある。また、帯電ローラ２は、帯電ローラ長手方向両端部に備えられた加圧バネ２１により感光ドラム１に対して所定の押圧力で接触させてあり、感光ドラム１の回転に従動して回転する。Ａは感光ドラム１と帯電ローラ２との接触領域（帯電ニップ）である。そして、帯電ローラ長手方向両端部の加圧バネ２１の一方は帯電高圧電源２２と接続され、芯金２ａを介して帯電ローラ２に所定に帯電バイアスが印加される。これにより、回転している感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。
【００２１】
３は潜像形成装置としてのレーザビーム走査露光装置である。この露光装置３は画像情報の電気信号に対応して変調したレーザ光Ｌを出力して、上記のように帯電ローラ２により帯電処理された感光ドラム面を走査露光する。これにより、感光ドラム１の面に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。その静電潜像が現像装置４により、該現像装置内に充填された現像剤でトナー像として顕像化される。
【００２２】
このようにして感光ドラム１の面に形成されたトナー像は、転写部Ｔにおいて、該転写部に所定の制御タイミングにて給送された記録材（転写材）Ｐに対して転写装置５によって静電的に転写される。記録材Ｐは給紙カセット８から給紙ローラ９により一枚分離給紙され、レジストローラ１０により所定の制御タイミングにて転写部Ｔに給送される。
【００２３】
転写部Ｔにおいてトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、感光ドラム１の面から分離され、搬送装置１１で定着装置１２へ導入され、加熱を受ける。これにより記録材上の未定着のトナー像が永久固着画像として定着される。そして、記録材Ｐは画像形成物（コピー、プリント）として排紙トレイ１３上に排出される。
【００２４】
一方、記録材分離後の感光ドラム１の面はクリーナー６により転写残トナーや紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃され、また全面露光ランブ７の全面露光により電気的メモリが消去されて、繰り返して作像に供される。
【００２５】
１４は原稿台ガラスであり、この上に画像面下向きで原稿が載置される。１５は原稿押さえ板、または原稿台ガラス上に対する原稿自動給送装置（ＡＤＦ、ＲＤＦ）である。１６は光学系移動型のイメージリーダー部であり、原稿台ガラス１４上の原稿の下向画像面を光電読取り処理するものである。イメージリーダー部１６で読取った原稿画像の電気的信号が画像処理されて露光装置３へ送られる。露光装置３は画像処理された原稿画像の電気的信号に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力して感光ドラム１面を走査露光する。
【００２６】
１７は画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジである。本実施例では、像担持体としての感光ドラム１と、帯電部材としての帯電ローラ２と、現像装置４と、
クリーナー６と、の４つのプロセス機器について一括して画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成してある。１８は画像形成装置本体側のカートリッジ装着支持部材である。本発明においてプロセスカートリッジは、少なくとも像担持体と帯電手段とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能としたものである。
【００２７】
（２）帯電ローラ２
本実施例では、帯電高圧電源２２から接触帯電部材である帯電ローラ２に印加する帯電バイアスとして、直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃを重畳した電圧を使用した。具体的には、直流電圧Ｖｄｃとして周囲環境により条件が変わるが、０〜−９００Ｖを印加し、交流電圧成分としてＶＰＰが１．２ＫＶの周波数１３００Ｈｚのｓｉｎ波を印加する。また、感光ドラム１に対する交流電流が１４００μＡになるよう定電流制御を行なっている。
【００２８】
帯電ローラ２の芯金２ａは通電性である。本実施例のものはＳＵＳで形成されている。芯金２ａの材質としては導電性が高く、加圧による変形が起きにくいものが好ましい。
【００２９】
その芯金２ａの周囲には非発泡により形成される弾性部材からなる弾性層２ｂが被覆されている。この弾性層２ｂは、被帯電体としての感光体ドラム１と帯電ローラ２との接触を確実にし、かつ感光ドラム１の帯電を行なう帯電ニップを形成するためのものである。通常、この弾性層２ｂの材料としては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（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が用いられるが、これに限定されない。また、適度な導電性を付与するために、カーボン粒子、金属酸化物などの導電粒子を分散させても良い。本実施例においては，カーボン粒子を分散させたウレタンゴムを使用した。弾性層２ｂは弾性スポンジ体（発泡構造体）にすることもできる。
【００３０】
更に、弾性層２ｂの周囲には接着層２ｃが被覆される。本実施例では接着層２ｃとしてウレタンゴムを使用した。
【００３１】
更に、接着層２ｃの周囲には離型性を有する表面層２ｄが被覆される。この表面層２ｄは表面離型性や物質移行性を改良するために形成され、フッ素樹脂やポリアミド樹脂などのコーティング被膜が用いられる。また、十点平均粗さＲｚが２μｍ〜４μｍの表面層２ｄが形成される。Ｒｚが２μｍ〜４μｍの範囲であれば、十分な離型性を確保することができる。
【００３２】
このように本実施例においては、帯電ローラ２は芯金２ａの周囲に弾性層２ｂ、接着層２ｃ、表面層２ｄの３層を形成している。しかし、帯電ローラ２は芯金２ａ、表面層２ｄを除く層構成が目的・仕様に応じてこれより多層であったり、少層であっても構わない。また、ローラ形状においてクラウン形状または逆クラウン形状であっても構わない。
【００３３】
そして、帯電ローラ２の表面層２０４の周囲にはスペーサとしての効果をもつ無機微粒子２ｅを塗布してある。
【００３４】
本実施例において、無機微粒子として個数平均一次粒子径の異なる酸化チタン粒子、酸化アルミニウム、チタン酸ストロンチウムを使用して検討を行なった。
【００３５】
本発明における無機微粒子の個数平均一次粒径の測定は、走査型電子顕微鏡ＦＥ−ＳＥＭ（日立製作所社製  Ｓ−４７００）により１０万倍に拡大したローラ表面もしくはローラ表面から採取した試料の写真を撮影し、その拡大写真を必要に応じてさらに拡大して行い、それぞれの粒子について５０個以上の粒子について定規、ノギス等を用い、その個数平均一次粒径を測定する。その際、形状が針状などの場合は長径と短径の平均値を粒径とする。無機微粒子としては、個数平均一次粒子径が１０〜５００ｎｍの粒子が適当である。
【００３６】
また、１×１０６Ω・ｃｍ以上の体積抵抗値のものが適当である。無機微粒子の体積抵抗値がこれ以下であると、帯電バイアスを印加した時に、無機微粒子に電界が集中して感光ドラム表面にリーク跡が発生してしまうことがある。
【００３７】
本実施例において上記無機微粒子を使用した理由は、以下のようなことが挙げられる。感光ドラム１上に形成された静電潜像を顕像化する現像装置４内に充填される現像剤のトナーには一般的に外添剤が外添される。外添剤としては、シリカ、テフロン、ポリフッ化ビニリデン、酸化セリウム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム、酸化チタン、酸化アルミニウムなどの微粒子が挙げられる。外添剤は帯電量制御・流動性付与・高転写効率などの目的で広く使用されている。そのため、帯電ローラに塗布した無機微粒子が帯電ローラから分離し、感光ドラム上を伝って現像装置内に少量流入しても、トナーの帯電性・現像性等に大きな影響を与えることはない。また、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化アルミニウムは帯電極性としてプラスであるので、帯電ローラの直流成分でマイナスを印加する画像形成装置においては、帯電ローラからの分離が起こりにくく、長時間無機微粒子を担持していることができる。
【００３８】
本実施例における上記無機微粒子の帯電ローラ２への塗布方法は、無機微粒子をスポンジに採り、帯電ローラを回転させながら均一になるよう塗布した。塗布方法はこの方法に限らず、粒子を帯電ローラ上に薄層に塗布できれば構わない。
【００３９】
無機微粒子の塗布量は、多すぎると外添剤の影響で帯電ローラの表面抵抗・体積抵抗が変化するため帯電特性に影響を与え、少なすぎると貼り付きに対して効果が無かった。本検討においては、外添剤を粒子径６０ｎｍ、体積抵抗率１×１０９Ω・ｃｍの酸化チタン、帯電ローラの外径をφ１４ｍｍ、長手方向の長さを３２０ｍｍとして、酸化チタンが存在する部分の帯電ローラの表面積に対する表面被覆率が１００％を越えており、その表面への塗布量が２０ｍｇ以上では、帯電不良による画像不良が発生した。また、酸化チタンを塗布した帯電ローラ表面を顕微鏡で観察して画像に取り込み（帯電ローラの一部）、酸化チタンが存在する部分が帯電ローラの表面積に対する表面被覆率が３０％以下の場合には貼り付きによる画像不良が発生した。ここで、表面被覆率とは、帯電ローラ上の酸化チタンの投影面の面積の帯電ローラの表面積に対する割合である。
【００４０】
以上から、帯電部材と像担持体との接触する部分に介在する無機粒子の帯電部材の表面被覆率は３０％以上１００％未満であることが望ましい。
【００４１】
なお、本実施例では、帯電部材は回転する帯電ローラであるため、接触可能面での表面被覆率を求めたが、回転を行わずに、一部が常に像担持体に接触している場合には、接触部分の表面被覆率で判断する。
【００４２】
図３に本実施例における感光ドラム１への帯電バイアス印加時間と感光ドラム１表面の純水に対する接触角の関係を示す。図３に示すように、全く帯電バイアスを印加していない状態で接触角が１００°程度あるのに対し、帯電開始２分程度で急激に低下し、その後８０°程度まで徐々に低下し安定する。これは、帯電バイアスを印加することにより帯電ニップ領域で発生したＮＯｘなどに代表される放電生成物が感光ドラム表面に付着したため、感光ドラムの表面エネルギーが低下し、純水に対する接触角が小さくなる。これは帯電ローラ表面においても同様である。すると、感光ドラム１と帯電ローラ２の離型性が悪化するため、この状態で長時間の放置を行なうと、感光ドラム１と帯電ローラ２が貼り付いてしまうことがある。この貼り付きが発生すると、長時間放置後の再始動時に帯電ローラ表層が剥がれて感光ドラム表面に付着し、付着部分だけ帯電不良となる。そのため、ハーフトーン画像を形成すると、感光ドラム周期の白スジなどの画像不良が発生する。また、感光ドラム１と帯電ローラ２の貼り付き力が大きいと、感光ドラム１の駆動トルクがアップし、感光ドラム駆動不良といった問題も発生する。
【００４３】
表１は個数平均一次粒子径の異なる無機微粒子を帯電ローラに塗布し、画像形成を行なった後に高温・高湿度環境（３２℃／８０％ＲＨ）下で１週間放置したときの、ハーフトーン画像白スジの評価結果を示す表である。
【００４４】
具体的には、個数平均一次粒子径が１０〜６００ｎｍの酸化チタン粒子を帯電ローラに塗布した。また、個数平均一次粒子径が１０〜６００ｎｍの酸化アルミニウムを帯電ローラに塗布した。酸化チタン粒子と酸化アルミニウム粒子は帯電ローラに印加されるバイアスの極性であるマイナスに対して逆極性の帯電特性を有している。そして、それらの帯電ローラを用いて、Ａ４サイズの画像形成を１００／１０００／５０００枚行なった後に室温３２℃、湿度８０％ＲＨの環境下で１週間放置した。このときの、感光ドラム１と帯電ローラ２の貼り付きに起因するハーフトーン画像の白スジを評価した。帯電バイアス値は、ＤＣ成分が−７５０Ｖの直流電圧にＶＰＰが１．２ＫＶの周波数１３００Ｈｚのｓｉｎ波を重畳して印加する。
【００４５】
この検討を行なった画像形成装置では、画像形成を行なっていない状態での感光ドラム１の十点平均粗さＲｚが０．５〜２μｍ、無機微粒子を表面に塗布する前の帯電ローラ２の十点平均粗さＲｚが１〜６μｍ程度のものを使用した。
【００４６】
表１において、○は放置後も画像不良が発生しない、×は白スジが出てその後の画像形成でも回復しない、△は白スジがうっすら出てその後に回復するレベルを示す。
【００４７】
【表１】
2006301107.tif 000003
【００４８】
帯電ローラに何も塗布しなかったものは画像形成枚数に関わらず白スジレベルが悪かった。これに対し、それぞれ個数平均一次粒径で１０〜５００ｎｍの酸化チタン、酸化アルミニウム、を塗布したものは効果が見られた。更に見ると、酸化チタン、酸化アルミニウムの粒径が１０ｎｍでは初期から少しレベルが悪かった。これは、無機微粒子の粒径が小さいため、感光ドラムおよび帯電ローラ表面の凹凸の影響で、スペーサ粒子としての効果が少なく、多量の画像形成を行なうことで感光ドラムの表面粗さが粗くなってくると効果が無くなるためである。逆に、粒径１８０ｎｍ以上の微粒子に関しては、画像形成枚数が増えると効果が無くなった。これは、無機微粒子の粒径が大きいため、帯電ローラから遊離しやすくなり、帯電ローラ表面に担持される粒子が無くなったためである。そして、２０〜１５０ｎｍの微粒子に関しては、多量の画像形成を繰り返しても、白スジレベルは良好であった。また、感光ドラムの駆動不良も発生しなかった。また、同様に、２０〜１５０ｎｍの範囲で、チタン酸ストロンチウムについても検討を行った結果、同様に、１００枚から５０００枚まで良好な結果を得ることができた。
【００４９】
本実施例では、無機微粒子として帯電バイアスの直流成分と逆の帯電極性を持つものを使用すると、無機粒子が摩擦帯電を行うことにより、帯電部材に印加される電圧の極性と逆極性に帯電することで、帯電部材にバイアスが印加されているときに電気的に無機粒子が帯電部材にひきつけられるため、長時間スペーサ粒子の効果を持続する画像形成装置を提供することが出来た。
【００５０】
また、プロセスカートリッジ１７においても同様の効果があることは言うまでもない。
【００５１】
以上説明したように、表面に無機粒子が塗布され、この無機粒子は帯電ローラに印加される電圧の極性と逆極性の帯電特性を有する帯電ローラを接触帯電部材として使用することにより、長時間放置時の感光ドラムと帯電ローラの貼り付きによる画像不良や、駆動トルクアップの発生しない画像形成装置を提供することが出来た。
【００５２】
また、無機微粒子として個数平均一次粒子径が１０〜５００ｎｍ、好ましくは２０〜１５０ｎｍの粒子を使用することにより、長時間スペーサ粒子の効果を持続する画像形成装置を提供することが出来た。
【実施例２】
【００５３】
次に、実施例２について説明する。実施例１では、帯電ローラ表面に塗布し、担持させた無機微粒子が何も表面処理していない無機微粒子である。これに対し、本実施例は、表面を疎水化剤で処理した無機微粒子を用いた例である。画像形成装置や帯電装置、接触帯電部材としての帯電ローラの構成については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５４】
本実施例において、帯電ローラ２に塗布する無機微粒子として、水酸化アルミニウム、含水ケイ素、メチルハイドロジェンポリシロキサンで表面を疎水化剤で処理した平均一次粒子径６０ｎｍの酸化チタンを使用した。
【００５５】
表面を処理する疎水化剤に関しては、上記のものに限らず、含ケイ素表面処理剤であるシラン化合物やシリコーンオイルを用いても構わない。このようなものとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン等のようなアルキルアルコキシシランや、ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、ヘキサメチルジシラザン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルクロルシラン及びジメチルビニルクロルシラン等のシラン化合物やジメチルシリコーン、メチルハイドロジェンシリコーン等のシリコーンオイルが挙げられる。
【００５６】
上記のような表面を処理した酸化チタンを使用したところ、酸化チタンの離型性が良化し、帯電ローラ２に塗布を行なうに際し、均一に薄層に塗布することが可能になった。帯電ローラ表面で酸化チタンが塗布ムラになると、感光ドラムと帯電ローラの間の抵抗ムラとなるため、帯電工程において感光ドラムの長手方向で帯電ムラが生じる。この状態でハーフトーン画像を出力すると、帯電電位がばらついているので濃度ムラがある不良画像が出力される。また、無機微粒子が凝集して大きな凝集体となると、感光ドラムと帯電ローラの間に大きな空隙ができるため、凝集体の位置だけ帯電不良が発生する。この状態でハーフトーン画像を出力すると、帯電ローラ周期で黒点になる画像不良が発生した。しかしながら、本実施例の酸化チタンを使用したところ、帯電ムラ等による画像不良は全く発生しなかった。
【００５７】
かつ、１００枚／１０００枚／５０００枚の画像形成後に高温・高湿度環境下で１週間放置したときの、感光ドラムと帯電ローラの貼り付きに起因するハーフトーン画像の白スジを評価したところ、白スジレベルはすべて良好であった。また、感光ドラムの駆動不良も発生しなかった。
【００５８】
以上説明したように、帯電ローラ表面に担持させる無機微粒子として、表面を疎水化剤で処理した無機微粒子を使用することにより、無機微粒子の離型性が良くなり帯電ローラに均一に薄層に塗布することが可能になり、帯電ムラ等による画像不良や、長期放置時の感光ドラムと帯電ローラの貼り付きによる画像不良や、駆動トルクアップの発生しない画像形成装置を提供することが出来た。
実施例では、帯電ローラについて説明したが、帯電ローラ以外にブレード方式の接触帯電部材に対しても同様の効果を得ることができる。
【００５９】
以上説明したように、本発明は、表面に無機微粒子を担持させた帯電ローラを帯電手段と使用することにより、帯電部材を使用に伴い無機粒子を新たに塗布しなくても長期放置時の感光ドラムと帯電ローラの貼り付きによる画像不良や、駆動トルクアップの発生しない画像形成装置を提供することが出来た。また、無機微粒子として個数平均一次粒子径が１０〜５００ｎｍ、好ましくは２０〜１５０ｎｍの粒子を使用することにより、長時間スペーサ粒子の効果を持続する画像形成装置を提供することが出来た。さらに、無機微粒子として帯電バイアスの直流成分と逆の帯電極性を持つものを使用することによっても、長時間スペーサ粒子の効果を持続する画像形成装置を提供することが出来た。そして、帯電ローラ表面に担持させる無機微粒子として、表面を疎水化剤で処理した無機微粒子を使用することにより、無機微粒子の離型性が良くなり帯電ローラに均一に薄層に塗布することが可能になり、帯電ムラ等による画像不良の発生しない画像形成装置を提供することが出来た。
【００６０】
なお、帯電部材の形態は実施例の帯電ローラの形態に限られず、帯電ブレード、帯電パッド等の非回転部材の形態とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例１における画像形成装置の概略構成図である。
【図２】帯電ローラ方式の帯電装置部分の概略構成図である。
【図３】感光ドラムの帯電バイアス印加時間と純水に対する接触角の関係を示したグラフである。
【図４】ローラ帯電方式における帯電ニップを示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・感光ドラム（像担持体、被帯電体）、２・・接触帯電部材（帯電ローラ）、２ａ・・芯金、２ｂ・・弾性層、２ｃ・・接着層、２ｄ・・表面層、２ｅ・・無機微粒子、４・・現像装置、２２・・帯電高圧電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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