(57)【要約】【課題】感光体の長寿命化と出力画像の高画質化とを達成することのできる、画像形成装置を提供すること。【解決手段】感光体と、回動しながら感光体に接触し且つ直流電流による放電により感光体表面を帯電する帯電手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、感光体は最表層として有機化合物から形成される層を備え、有機化合物から形成される層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の第一のフィラー粒子を１質量％以上１６質量％以下含有し、帯電手段は最表層として樹脂層を備え、樹脂層は、平均粒子径が３μｍ以上１５μｍ以下の第二のフィラー粒子を含有する、画像形成装置。【選択図】図１
2018112704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、回動しながら前記感光体に接触し且つ直流電流による放電により前記感光体表面を帯電する帯電手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、
前記感光体は最表層として有機化合物から形成される層を備え、前記有機化合物から形成される層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の第一のフィラー粒子を１質量％以上１６質量％以下含有し、
前記帯電手段は最表層として樹脂層を備え、前記樹脂層は、平均粒子径が３μｍ以上１５μｍ以下の第二のフィラー粒子を含有する、
画像形成装置。
【請求項２】
感光体と、回動しながら前記感光体に接触し且つ直流電流による放電により前記感光体表面を帯電する帯電手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、
前記感光体は最表層として有機化合物から形成される層を備え、前記有機化合物から形成される層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の第一のフィラー粒子を１質量％以上１６質量％以下含有し、
前記帯電手段は最表層として樹脂層を備え、前記樹脂層は、平均粒子径が３μｍ以上３０μｍ以下の第二のフィラー粒子を含有する、
画像形成装置。
【請求項３】
感光体と、回動しながら前記感光体に接触し且つ直流電流による放電により前記感光体表面を帯電する帯電手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、
前記感光体は最表層として有機化合物から形成される層を備え、前記有機化合物から形成される層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の第一のフィラー粒子を１質量％以上１２質量％以下含有し、
前記帯電手段は最表層として樹脂層を備え、前記樹脂層は、平均粒子径が３μｍ以上３０μｍ以下の第二のフィラー粒子を含有する、
画像形成装置。
【請求項４】
前記第一のフィラー粒子の比誘電率は、前記有機化合物の比誘電率以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第一のフィラー粒子が、シリカ粒子、アルミナ粒子及び酸化チタン粒子からなる群より選択される少なくとも一種であり、前記第二のフィラー粒子が、ウレタン樹脂粒子、ポリアミド樹脂粒子、フッ素樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、及び尿素樹脂粒子からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第一のフィラー粒子がシリカ粒子であり、前記第二のフィラー粒子がナイロン樹脂粒子である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置の分野では、メンテナンス性を向上させる目的で静電潜像を形成する感光体を長寿命化させることが重要なテーマの一つである。感光体としては、アモルファスシリコンに代表される無機化合物材料を用いた無機系感光体と、感光体表面層に有機化合物材料を用いた有機系感光体がある。これらのうち、より安価に製造が可能な有機系感光体を採用する場合が多い。
【０００３】
また、感光体上に静電潜像を形成するため、感光体表面を帯電する帯電手段がある。近年は、感光体周囲の省スペース化、画像形成装置の小型化に有利であるという観点から、導電性ゴムローラを感光体に接触させて帯電させる接触帯電の手法が用いられている。
【０００４】
これら有機系感光体と接触式の帯電手段とを備える画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６２０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術をはじめ、従来周知の技術では、接触帯電時に交流電流を印加すると、放電による表面層の減耗が多く、感光体の長寿命化が難しい。また、交流電流に代えて直流電流を印加すると、放電による表面層の減耗は少なくなるものの、すじ状の異常画像が発生し易くなるため高画質化が難しい。
【０００７】
そこで本発明は、感光体の長寿命化と出力画像の高画質化とを達成することのできる、画像形成装置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】
【０００８】
発明者が鋭意検討した結果、感光体最表層中に含まれるフィラー径及びフィラー量と、帯電手段最表層の表面粗さとを適切に調整することが、上記課題を解決するために極めて重要であることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００９】
本発明は、感光体と、回動しながら感光体に接触し且つ直流電流による放電により感光体表面を帯電する帯電手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、感光体は最表層として有機化合物から形成される層を備え、有機化合物から形成される層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の第一のフィラー粒子を１質量％以上１６質量％以下含有し、帯電手段は最表層として樹脂層を備え、樹脂層は、平均粒子径が３μｍ以上１５μｍ以下の第二のフィラー粒子を含有する、画像形成装置を提供する。
【００１０】
本発明は、また、感光体と、回動しながら感光体に接触し且つ直流電流による放電により感光体表面を帯電する帯電手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、感光体は最表層として有機化合物から形成される層を備え、有機化合物から形成される層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の第一のフィラー粒子を１質量％以上１６質量％以下含有し、帯電手段は最表層として樹脂層を備え、樹脂層は、平均粒子径が３μｍ以上３０μｍ以下の第二のフィラー粒子を含有する、画像形成装置を提供する。
【００１１】
本発明は、さらに、感光体と、回動しながら感光体に接触し且つ直流電流による放電により感光体表面を帯電する帯電手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、感光体は最表層として有機化合物から形成される層を備え、有機化合物から形成される層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の第一のフィラー粒子を１質量％以上１２質量％以下含有し、帯電手段は最表層として樹脂層を備え、樹脂層は、平均粒子径が３μｍ以上３０μｍ以下の第二のフィラー粒子を含有する、画像形成装置を提供する。
【００１２】
本発明において、第一のフィラー粒子の比誘電率は、有機化合物の比誘電率以上であることが好ましい。
【００１３】
本発明において、第一のフィラー粒子が、シリカ粒子、アルミナ粒子及び酸化チタン粒子からなる群より選択される少なくとも一種であり、第二のフィラー粒子が、ウレタン樹脂粒子、ポリアミド樹脂粒子、フッ素樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、及び尿素樹脂粒子からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらのうち、第一のフィラー粒子がシリカ粒子であり、第二のフィラー粒子がナイロン樹脂粒子であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、感光体の長寿命化と出力画像の高画質化とを達成することのできる、画像形成装置を提供することができる。本発明においては、感光体表面摩耗に有利な直流電流接触帯電を用いて、感光体表面に添加するフィラー量とフィラー径、及び帯電手段表面に添加するフィラー径を適正化することで、画像形成装置の画質を高品位に維持したまま感光体の長寿命化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
＜画像形成装置＞
本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明する。図１に示すように、画像形成装置１は、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置１は、用紙Ｐを搬送する搬送装置１０と、静電潜像を現像する現像装置２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写装置３０と、周面に画像が形成される静電潜像担持体（像担持体）である感光体ドラム４０（感光体）と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置５０と、用紙Ｐを排出する排出装置６０と、を備える。
【００１８】
搬送装置１０は、画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上で搬送する。用紙Ｐは、カセットＫに積層されて収容され、給紙ローラ１１によりピックアップされて搬送される。搬送装置１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が転写ニップ領域Ｒ２に到達するタイミングで、搬送経路Ｒ１を介して転写ニップ領域Ｒ２に用紙Ｐを到達させる。
【００１９】
現像装置２０は、色ごとに４個設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体ドラム４０に担持させる現像ローラ２１を備えている。現像装置２０では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを均一に分散させ最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ２１に担持させる。そして、現像ローラ２１の回転により現像剤が感光体ドラム４０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。
【００２０】
転写装置３０は、現像装置２０で形成されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する転写ニップ領域Ｒ２に搬送する。転写装置３０は、感光体ドラム４０からトナー像が一次転写される転写ベルト３１と、転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３４，３５，３６、３７と、感光体ドラム４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３７と共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３と、を備えている。
【００２１】
転写ベルト３１は、懸架ローラ３４，３５，３６、３７により循環移動する無端状のベルトである。懸架ローラ３４，３５，３６、３７は、それぞれの中心軸線周りに回転可能なローラである。懸架ローラ３７は、中心軸線周りに回転駆動する駆動ローラであり、懸架ローラ３４，３５，３６は、懸架ローラ３７の回転駆動により従動回転する従動ローラである。一次転写ローラ３２は、転写ベルト３１の内周側から感光体ドラム４０を押圧するように設けられる。二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１を挟んで懸架ローラ３７と平行に配置されて、転写ベルト３１の外周側から懸架ローラ３７を押圧するように設けられる。これにより、二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１との間に転写ニップ領域Ｒ２を形成する。
【００２２】
感光体ドラム４０は、色ごとに４個設けられている。各感光体ドラム４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム４０の周上には、現像装置２０と、帯電ローラ４１（帯電手段）と、露光ユニット４２と、クリーニングユニット４３と、が設けられている。
【００２３】
帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の回転に追従して動く。露光ユニット４２は、帯電ローラ４１によって帯電した感光体ドラム４０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像装置２０は、それぞれの現像装置２０に対向して設けられたトナータンクＮから供給されたトナーによって感光体ドラム４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンクＮ内には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填されている。クリーニングユニット４３は、感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に感光体ドラム４０上に残存するトナーを回収する。
【００２４】
定着装置５０は、加熱及び加圧する定着ニップ部に用紙を通過させることで、転写ベルト３１から用紙Ｐに二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させ、定着させる。定着装置５０は、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ５２（加熱回転体）と、加熱ローラ５２を押圧して回転駆動する加圧ローラ５４（加圧回転体）と、を備えている。加熱ローラ５２及び加圧ローラ５４は円筒状に形成されており、加熱ローラ５２は内部にハロゲンランプ等の熱源を備えている。加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間には接触領域である定着ニップ部が設けられ、定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。
【００２５】
排出装置６０は、定着装置５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ６２，６４を備えている。
【００２６】
続いて、画像形成装置１による印刷工程について説明する。画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１の制御部は、給紙ローラ１１を回転させて、カセットＫに積層された用紙Ｐをピックアップして搬送する。そして、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ４１により感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる（帯電工程）。その後、露光ユニット４２により感光体ドラム４０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する（露光工程）。
【００２７】
現像装置２０では、静電潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程）。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、感光体ドラム４０から転写ベルト３１へ一次転写される（転写工程）。転写ベルト３１には、４個の感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ３７と二次転写ローラ３３とが対向する転写ニップ領域Ｒ２において、搬送装置１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。
【００２８】
積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着装置５０へ搬送される。そして、定着装置５０は、用紙Ｐが定着ニップ部を通過する際に、用紙Ｐを加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間で加熱及び加圧することにより、積層トナー像を用紙Ｐへ溶融定着させる（定着工程）。その後、用紙Ｐは、排出ローラ６２及び６４によって画像形成装置１の外部へ排出される。
【００２９】
次に、感光体ドラム４０（本実施形態の感光体）及び帯電ローラ４１（本実施形態の帯電手段）についてさらに詳述する。
【００３０】
＜感光体ドラム＞
感光体ドラムは、導電性支持体上に感光層を備えた構成を有している。
【００３１】
（導電性支持体）
導電性支持体は、導電性を有するものであればいかなるものでもよく、例えば、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛、及びステンレス等の金属を、ドラム状、シート状、又はベルト状に成形したもの、アルミニウムや銅等の金属箔を、プラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム、及び酸化スズ等を、プラスチックフィルムに蒸着したもの、金属、プラスチックフィルム、及び紙等に導電性物質を単独又はバインダー樹脂と共に塗布して導電層を設けたもの等が挙げられる。
【００３２】
（感光層）
感光層は、当業者に公知の方法により製造される、負帯電積層型の感光層及び正帯電単層型の感光層のいずれを用いてもよい。なお、負帯電積層型の感光層としては、電荷発生層及び電荷発生層上に設けられた電荷輸送層を備える。
【００３３】
（１）負帯電積層型の感光層
負帯電積層型の感光層は、電荷発生層の上に電荷輸送層が積層されて構成されている。
（１−１）電荷発生層
電荷発生層は、電荷発生機能を有する電荷発生物質を主成分とする層で、必要に応じてバインダー樹脂も含むことができる。電荷発生層には、公知の電荷発生物質を用いることが可能である。電荷発生物質としては、例えば、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、非対称ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルベンゼン骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ペリレン顔料、及びフタロシアニン顔料等が挙げられる。これらの電荷発生物質は、単独で用いても２種以上混合して用いてもよい。中でも良好な電気特性を得られることから、電荷発生層は、オキソチタニルフタロシアニン及びガリウムフタロシアニンからなる群より選択される少なくとも１種類を含むことが好ましい。
【００３４】
電荷発生層に必要に応じて用いられるバインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン等が挙げられる。これらのバインダー樹脂は、単独又は２種以上の混合物として用いることができる。
【００３５】
電荷発生物質を必要に応じてバインダー樹脂と共に、ボールミル、アトライター、サンドミル、ビーズミル、超音波等の公知の分散方法を用いて溶媒中に分散して、電荷発生層を導電性支持体上に形成するための塗工液を得ることができる。
【００３６】
電荷発生層の層厚は０．０１μｍ以上５μｍ以下が好ましく、０．０５μｍ以上３μｍ以下がより好ましい。
【００３７】
（１−２）電荷輸送層
電荷輸送層は、電荷輸送構造を有する層で、電荷輸送物質及びバインダー樹脂を主成分とし、さらに第一のフィラー粒子を含む層である。すなわち、電荷輸送層は、有機化合物から形成されており、さらに第一のフィラー粒子を含んでいる。電荷輸送層には電荷輸送物質としてホール輸送物質が含有されるが、必要に応じて電子輸送物質を含有してもよい。
【００３８】
バインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００３９】
ホール輸送物質としては、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）及びその誘導体、ポリ（γ−カルバゾリルエチルグルタメート）及びその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物及びその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、ポリシラン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、アミノビフェニル誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、９−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジエン誘導体、ピレン誘導体、ビススチルベン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、エナミン誘導体等の材料が挙げられる。これらのホール輸送物質は、単独又は２種以上の混合物として用いることができる。
【００４０】
電子輸送物質としては、ベンゾキノン（ｂｅｎｚｏｑｕｉｎｏｎｅ）系、シアンエチレン系、シアノキノジメタン（ｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）系、フルオレノン（ｆｌｕｏｒｅｎｏｎｅ）系、フェナントラキノン（ｐｈｅｎａｎｔｒａｑｕｉｎｏｎｅ）系、無水フタル酸系、チオピラン（ｔｈｉｏｐｙｒａｎｅ）系、ナフタレン系、ジフェノキノン系、スチルベンキノン系の化合物が挙げられる。具体的には、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン，７−トリニトロ−９−フルオレノン等の電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独又は２種以上の混合物として用いることができる。
【００４１】
第一のフィラー粒子としては、有機フィラー粒子及び無機フィラー粒子のいずれも使用することができる。電荷輸送層を形成する有機化合物は帯電ローラによる放電により脆くなるが、第一のフィラー粒子として当該有機化合物よりも放電の影響を受けにくい材料から形成されたものを選択することで、感光体摩耗を改善することができる。このような無機フィラー粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の酸化金属材料からなるものが挙げられ、有機フィラー粒子としてはフッ素系高分子が好ましく、例えば、ＥＴＦＥ（四フッ化エチレン・エチレン共重合体）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルキル・ビニルエーテル共重合体）、ＥＣＴＦＥ（三フッ化塩化エチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリ三フッ化塩化エチレン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン）、ＥＰＥ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・パーフルオロアルキル・ビニルエーテル共重合体）等が挙げられる。
【００４２】
電荷輸送物質及びバインダー樹脂を溶媒に溶解して、電荷輸送層を電荷発生層上に形成するための塗工液を得ることができる。
【００４３】
電荷輸送層の層厚は５μｍ以上４０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上３５μｍ以下がより好ましい。
【００４４】
（２）正帯電単層型の感光層
正帯電単層型の感光層は、上記のバインダー樹脂により形成される単一の層内に、少なくとも上記の電荷発生物質、ホール輸送物質及び電子輸送物質が分散されて構成されている。それぞれの物質は、負帯電積層型の場合と同様に、単独又は２種類以上の混合物として用いることもできる。
【００４５】
正帯電単層型の感光層は、負帯電積層型の場合と同様の方法により、これらの物質を、上記のバインダー樹脂を含む溶媒に分散又は溶解することにより塗工液を得、それを導電性支持体に塗布した後に、バインダー樹脂を固化することにより、形成することができる。
【００４６】
添加される第一のフィラーについても負帯電積層型の場合と同様のものを使用することができる。
【００４７】
正帯電単層型の感光層の層厚は、５μｍ以上４０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上３５μｍ以下がより好ましい。
【００４８】
（その他の層）
感光体の上記構成はあくまでも一例であり、最表層が必ずしも感光層でなくともよい。すなわち、本実施形態においては、後述のとおり感光体の最表層がフィラーにより所望の表面性状を有していればよく、感光層上にさらに、有機化合物から形成される保護層等のその他の層を有していてもよい。この場合、感光層には第一のフィラーを含めず、保護層のみに第一のフィラーに相当するフィラー含める態様でもよい。
【００４９】
保護層は、前述の第一のフィラーと、複数の重合性官能基を有する化合物を硬化させてなる硬化性樹脂とで構成される。保護層は、少なくとも重合性官能基を有する化合物を溶剤に溶解させ、かつ第一のフィラーを含有させて得られる保護層用塗布液から得られる塗膜を、架橋又は重合反応を用いて硬化（重合）させて形成される。重合性官能基を有する化合物は、重合性のモノマー、あるいはそれらが複数繋がったダイマーからオリゴマーであってもよい。重合性官能基を有する化合物としては、例えば、アクリロイルオキシ基やメタアクリロイルオキシ基、スチリル基等の連鎖重合性官能基を有する化合物が挙げられる。また、水酸基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、エポキシ基等の逐次重合性官能基を有する化合物が挙げられる。
【００５０】
硬化反応には、例えば、ラジカル重合、イオン重合、熱重合、光重合、放射線重合（電子線重合）、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等を用いることができる。
【００５１】
保護層の電荷輸送能力を向上させる目的で、保護層用塗布液に電荷輸送物質を添加してもよい。電荷輸送物質としては、上述の電荷輸送物質を用いることができる。また、各種機能改善を目的として添加剤を添加することもできる。添加剤としては、例えば、導電性粒子、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤が挙げられる。
【００５２】
保護層の層厚は、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上７μｍ以下であることがより好ましい。
【００５３】
＜帯電ローラ＞
本実施形態における帯電ローラは、回動しながら感光体ドラムに接触し且つ直流電流による放電により感光体ドラムの表面を帯電する帯電手段として機能する。なお、直流と交流を重畳させる場合に比して、直流電流を採用することにより感光体最表面への放電ストレスを低下させることができる。帯電ローラは、導電性支持体と、導電性支持体の外周面に導電性弾性体層と、さらに導電性弾性体層の外周面に樹脂層と、を備えることができる。
【００５４】
［導電性支持体］
導電性支持体としては、導電性を有する金属からなるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス等からなる金属製の中空体（パイプ状）や中実体（ロッド状）等が用いられる。導電性支持体の外周面には、導電性を損なわない程度において、防錆や耐傷性付与を目的として、必要に応じてめっき処理が施されていてもよい。また、同外周面には、導電性弾性体層との接着性を高めるため、必要に応じて接着剤、プライマー等が塗布されていてもよい。その際、十分な導電性を確保するために、これら接着剤、プライマー等は必要に応じて導電化されていてもよい。
【００５５】
導電性支持体は、例えば直径が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、長さが２５０ｍｍ以上３６０ｍｍ以下の円柱状の形態を有している。
【００５６】
［導電性弾性体層］
導電性弾性体層としては、感光体に対する均一な密着性を確保するために適度な弾性を有しているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、天然ゴム；エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム、ポリウレタン系エラストマー、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の合成ゴム；ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の合成樹脂；などをベースポリマーとして用いて形成される。これらは単独で又は２種以上併せて用いてもよい。
【００５７】
ベースポリマーには、導電性弾性体層に所望の特性を付与することを目的として、導電剤、加硫剤、加硫促進剤、滑剤、助剤等の周知の添加剤を必要に応じて適宜配合してもよい。
【００５８】
なお、導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、導電性酸化チタン（ｃ−ＴｉＯ２）、導電性酸化亜鉛（ｃ−ＺｎＯ）、導電性酸化錫（ｃ−ＳｎＯ２）、第四級アンモニウム塩等があげられる。加硫剤としては硫黄等が挙げられる。加硫促進剤としてはテトラメチルチウラムジスルフィド（ＣＺ）等が挙げられる。滑剤としてはステアリン酸等が挙げられる。助剤としては亜鉛華（ＺｎＯ）等が挙げられる。
【００５９】
導電性弾性体層の厚みは、適度な弾性を発現させるため、１．２５ｍｍ以上３．００ｍｍ以下程度であることが好ましい。
【００６０】
［樹脂層］
樹脂層はマトリックス材料と、第二のフィラー粒子とを含有する。
【００６１】
マトリックス材料としては、被帯電体である感光体を汚染しないものであれば特に限定されるものではなく、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＥＢＣ）、オレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＣＥＢＣ）等のベースポリマーが挙げられる。これらは単独で又は２種以上併せて用いてもよい。本実施形態においては、取り扱いの容易性、材料設計の自由度の大きさ等の観点から、マトリックス材料は、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、ナイロン樹脂及びポリウレタン樹脂からなる群より選択される少なくとも一種であることがより好ましい。
【００６２】
ここで、樹脂層の厚み、すなわち、マトリックス材料単独で形成される部分の層厚（層の厚み）は、１．０μｍ以上１５．０μｍ以下であることが好ましい。なお、樹脂層の厚みは、ローラ断面を鋭利な刃物で切り出して、光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することで測定することができる。
【００６３】
第二のフィラー粒子としては、放電点を十分に確保するべく樹脂層の表面に対し凹凸を形成することができるものであれば特に限定されるものではない。有機フィラー粒子に好適な材料としては、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。無機フィラー粒子に好適な材料としては、シリカ、アルミナ等が挙げられる。これらは単独で又は２種以上併せて用いてもよい。
【００６４】
第二のフィラー粒子の形状は、樹脂層の表面に対し凹凸を形成することができるものであれば特に限定されるものではなく、真球状、楕円球状、不定形等であってもよい。
【００６５】
なお、ベースポリマー中には、上記に例示した粒子の他、各種導電剤（導電性カ−ボン、グラファイト、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、導電性酸化錫、導電性酸化チタン、イオン導電剤等）、帯電制御剤などが必要に応じて含まれていてもよい。
【００６６】
直流電流印加による帯電の均一性を保つために、帯電ローラ表面には適度の粗度があることが好ましい。すなわち、樹脂層表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓは、５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、Ｓｍは３０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。なお、弾性ゴムを研磨して表面の粗面化を行う方法があるが、この方法だと研磨痕によるすじ状の帯電むらが発生し易い。本実施形態では帯電ローラ表面に粒子を添加している。弾性ゴム表面付近に粒子を添加すると、粒子部分で放電が起き易くなり、また粒子を均一に添加することで放電が均一になりすじ状の帯電むらを抑制できる。表面の粗さ測定は、株式会社小坂研究所製の表面粗さ測定器ＳＥ−３４００を用いて、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１に準拠して測定することができる。
【００６７】
帯電ローラは、例えば、次のようにして作製することができる。まず、導電性弾性体層用の材料をニーダー等の混練機を用いて混練し、導電性弾性体層用材料を調製する。また、樹脂層用の材料をロール等の混練機を用いて混練し、この混合物に有機溶剤を加えて混合、攪拌することにより、樹脂層用塗布液を調製する。つぎに、導電性支持体となる芯金をセットした射出成形用金型内に、導電性弾性体層用材料を充填し、所定の条件で加熱架橋を行う。その後、脱型することで、導電性支持体の外周面に沿って導電性弾性体層が形成されてなるベースロールを製造する。ついで、上記ベースロールの外周面に、樹脂層用塗布液を塗工して樹脂層を形成する。このようにして、導電性支持体の外周面に導電性弾性体層が、そして導電性弾性体層の外周面に樹脂層が形成されてなる帯電ローラを作製することができる。
【００６８】
なお、導電性弾性体層の形成方法は、射出成形法に限定されるものではなく、注型成形法、プレス成形法、ロールコート法、及び研磨を組み合わせた方法を採用してもよい。また、樹脂層用塗布液の塗工方法も特に制限するものではなく、従来公知のディッピング法、スプレーコーティング法、ロールコート法等を採用してもよい。
【００６９】
以下、上記の感光体及び帯電手段を備える本発明の画像形成装置に係る、各態様について説明をする。
【００７０】
＜第一の態様＞
本態様の画像形成装置は、感光体と、回動しながら感光体に接触し且つ直流電流による放電により感光体表面を帯電する帯電手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、感光体は最表層として有機化合物から形成される層を備え、有機化合物から形成される層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の第一のフィラー粒子を１質量％以上１６質量％以下含有し、帯電手段は最表層として樹脂層を備え、樹脂層は、平均粒子径が３μｍ以上１５μｍ以下の第二のフィラー粒子を含有する。
【００７１】
本態様において、第一のフィラー粒子の平均粒子径は、本態様の他の構成との関係において、感光体摩耗の低減及び良好な印刷特性を得る観点から、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるが、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７２】
なお、粒子の平均粒子径は、ＳＥＭ観察により複数の粒子の母集団から任意に１００個の粒子を抽出し、それらの粒子径の平均値をとることで導出することができる。ただし、粒子形状が真球状ではなく、楕円球状（断面が楕円の球）や不定形等のように一律に粒子径が定まらない場合には、最長径と最短径との単純平均値をその粒子の粒子径とすることができる。
【００７３】
第一のフィラー粒子の含有量は、本態様の他の構成との関係において、感光体摩耗の低減及び良好な印刷特性を得る観点から、１質量％以上１６質量％以下であるが、５質量％以上１２質量％以下であることが好ましい。
【００７４】
フィラー粒子の含有量は、次のようにして定量することができる。例えば、フィラー粒子を含有する層をサンプリングし、それを加熱することによって生じる重量変化（ＴＧ）、示差熱（ＤＴＡ）、熱量（ＤＳＣ）及び揮発成分の質量（ＭＳ）を測定することで、フィラー粒子の含有量を定量化することができる（ＴＧ−ＤＴＡ−ＭＳ、ＤＳＣ（熱分析））。
【００７５】
第二のフィラー粒子の平均粒子径は、本態様の他の構成との関係において、良好な印刷特性を得る観点から、１５μｍ以下であるが、１２μｍ以下であることが好ましい。なお、下限は、樹脂層表面に適度な粗度が必要なため、３μｍ以上とすることができる。
【００７６】
第二のフィラー粒子の含有量は、マトリックス材料を構成する樹脂１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下、すなわち５ｐｈｒ以上８０ｐｈｒ以下であることが好ましい。含有量が５ｐｈｒ以上であることにより、帯電性能をより満足し易くなる傾向があり、一方で８０ｐｈｒ以下であることにより、塗料化した際の粒子沈降の制御がより容易になり、塗料安定性が悪化し難い傾向がある。このような観点から、１０ｐｈｒ以上７０ｐｈｒ以下であることがより好ましい。
【００７７】
＜第二の態様＞
本態様の画像形成装置は、感光体と、回動しながら感光体に接触し且つ直流電流による放電により感光体表面を帯電する帯電手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、感光体は最表層として有機化合物から形成される層を備え、有機化合物から形成される層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の第一のフィラー粒子を１質量％以上１６質量％以下含有し、帯電手段は最表層として樹脂層を備え、樹脂層は、平均粒子径が３μｍ以上３０μｍ以下の第二のフィラー粒子を含有する。
【００７８】
本態様において、第一のフィラー粒子の平均粒子径は、本態様の他の構成との関係において、感光体摩耗の低減及び良好な印刷特性を得る観点から、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００７９】
第一のフィラー粒子の含有量は、本態様の他の構成との関係において、感光体摩耗の低減及び良好な印刷特性を得る観点から、１質量％以上１６質量％以下であるが、５質量％以上１２質量％以下であることが好ましい。
【００８０】
第二のフィラー粒子の平均粒子径は、本態様の他の構成との関係において、良好な印刷特性を得る観点から、３０μｍ以下である。なお、下限は、樹脂層表面に適度な粗度が必要なため３μｍ以上であるが、すじ状異常画像を抑制し易いという観点から、２０μｍ以上が好ましい。
【００８１】
第二のフィラー粒子の含有量は、第一の態様の記載を準用することができる。
【００８２】
＜第三の態様＞
本態様の画像形成装置は、感光体と、回動しながら感光体に接触し且つ直流電流による放電により感光体表面を帯電する帯電手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、感光体は最表層として有機化合物から形成される層を備え、有機化合物から形成される層は、平均粒子径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の第一のフィラー粒子を１質量％以上１２質量％以下含有し、帯電手段は最表層として樹脂層を備え、樹脂層は、平均粒子径が３μｍ以上３０μｍ以下の第二のフィラー粒子を含有する。
【００８３】
本態様において、第一のフィラー粒子の平均粒子径は、本態様の他の構成との関係において、感光体摩耗の低減及び良好な印刷特性を得る観点から、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるが、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００８４】
第一のフィラー粒子の含有量は、本態様の他の構成との関係において、感光体摩耗の低減及び良好な印刷特性を得る観点から、１質量％以上１２質量％以下であるが、２質量％以上５質量％以下であることが好ましい。
【００８５】
第二のフィラー粒子の平均粒子径は、本態様の他の構成との関係において、良好な印刷特性を得る観点から、３０μｍ以下である。なお、下限は、樹脂層表面に適度な粗度が必要なため３μｍ以上であるが、すじ状異常画像を抑制し易いという観点から、２０μｍ以上が好ましい。
【００８６】
第二のフィラー粒子の含有量は、第一の態様の記載を準用することができる。
【００８７】
＜その他の態様＞
上記第一〜第三の態様において、第一のフィラー粒子の比誘電率は、第一のフィラー粒子を含有する有機化合物の比誘電率以上であることが好ましい。例えば、電荷輸送層のバインダー樹脂としてポリカーボネート（比誘電率３．１）を、第一のフィラー粒子としてシリカ粒子（比誘電率３．６）をそれぞれ採用した場合、バインダー樹脂に対して第一のフィラー粒子の比誘電率が同等以上である。これにより、フィラー部位で起きる局所的な誘電率低下に伴う帯電電位低下が起き難くなる。そのため、帯電ローラの第二のフィラー粒子径がある程度大きく、感光体上の表面電位むらが多少あっても、後述するドット面積偏差への影響をより低減することができる。
【実施例】
【００８８】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８９】
＜実験１＞
感光体の最表層に含まれる第一のフィラー粒子の量及び粒子径と、感光体摩耗レートとの関係について検討した。
［感光体摩耗レート評価］
第一のフィラー粒子の含有態様を表１のとおりとした感光体を作製し、これを画像形成装置：ＭｕｌｔｉＸｐｒｅｓｓ  Ｘ７６００ＬＸ（三星電子製）に組み込み、以下の条件にて繰返し画像形成を行った。
印刷環境：常温常湿度環境下（２３℃／６０％ＲＨ）。
印刷条件：印刷スピード（Ａ４横送り６０枚／分）、印刷枚数（１０万枚）。
帯電印加電圧：直流電圧−１４００Ｖ。
感光体初期膜厚：３０μｍ。
クリーニングブレード当接圧：３０ｇｆ／ｃｍ（感光体の外周面上のクリーニングブレードと接触する位置にロードセルを配置して荷重を測定し、ロードセルとクリーニングブレードの感光体回転軸方向に接触した長さで測定荷重を除算して線圧を測定した）。
【００９０】
次に、Ｆｉｓｃｈｅｒ製ＩＳＯＳＣＯＰＥ  ＦＭＰ３０により、画像形成領域内の感光体導電性支持体上に積層した感光層を含めた膜厚を測定し、繰返し画像形成を行う前後での膜厚変化量から感光体の摩耗量を得た。この値を感光体の回転に伴う外周面の走行距離で除算し、感光体摩耗レートを算出した。結果を表１に示す。
【表１】
2018112704.tif 000003
【００９１】
表１中、ＯＰＣ  Ｆｉｌｌｅｒとは感光体最表層に含まれる第一のフィラー粒子（シリカ粒子）を意味する。
【００９２】
表１によれば、従来技術に相当する２０ｎｍのフィラーを用いた場合に比べて、粒子径５０ｎｍ以上のフィラーを１質量％以上添加することでＯＰＣ摩耗が改善することが分かる。なお、２０質量％以上添加すると感光体上の露光部電位が上昇して画像濃度が低下した。
【００９３】
＜実験２＞
感光体最表層に含まれる第一のフィラー粒子の量及び粒子径、並びに帯電ローラ最表層に含まれる第二のフィラー粒子の粒子径と、ドット面積偏差との関係について検討した。
［ドット面積偏差評価］
第一及び第二のフィラーの含有態様を表２のとおりとした感光体ドラム及び帯電ローラを、画像形成装置：ＭｕｌｔｉＸｐｒｅｓｓ  Ｘ７６００ＬＸ（三星電子製）に組み込んだ。そして、１ドットの潜像形状を１辺が８５μｍの正方形として、感光体上にトナー像を現像した。現像後、感光体上にトナー像を保持させた状態で装置内に３０分以上放置し、感光体上の電荷をある程度減衰させてから装置外に感光体を取り出した。得られたトナー像５０個の面積を顕微鏡で測定し、その面積の標準偏差を算出した。なお、この際、現像方法として２成分現像を採用し、トナー粒径を６μｍ、トナー帯電量を５０μＣ／ｇ、とした。結果を表２に示す。
【表２】
2018112704.tif 000004
【００９４】
表２中、ＣＲ  Ｆｉｌｌｅｒとは帯電ローラ最表面に含まれる第二のフィラー粒子（ナイロン樹脂粒子）を意味する。
【００９５】
ドット面積偏差は画像の粒状性を評価する指標のひとつであり、上記のとおり感光体上のトナー像からなる１ドットの面積を測定して得られる。ドット面積偏差が６５０μｍ２を超えるとハーフトーン画像で粒状性が悪化するため、ドット面積偏差は６５０μｍ２以下であることが好ましい。表２によれば、ドット面積偏差は、主としてＯＰＣ  Ｆｉｌｌｅｒ粒子量とＣＲ  Ｆｉｌｌｅｒ粒子径に影響され、ＣＲ  Ｆｉｌｌｅｒ粒子径が３０μｍ以下の場合、ＯＰＣ  Ｆｉｌｌｅｒ粒子量は１２質量％以下が好ましく、ＣＲ  Ｆｉｌｌｅｒ粒子径が１５μｍ以下の場合、ＯＰＣ  Ｆｉｌｌｅｒ粒子量は１６質量％以下が好ましいことが分かった。なお、特にＣＲ  Ｆｉｌｌｅｒについては、粒子径が大きいと、粒子がある部位とない部位とで感光体上の表面電位のむらが大きくなるため、帯電電位のむらが大きくなり、ドット面積偏差が大きくなると考えられる。また、ＯＰＣ  Ｆｉｌｌｅｒ粒子量が多くても、露光部電位のむらが大きくなるため、ドット面積偏差が大きくなると考えられる。
【００９６】
以上の結果から、ドット面積偏差は以下の条件の場合に６５０μｍ２以下となり、良好な画質が得られることが分かった。
条件１：第一のフィラー粒子径５００ｎｍ以下、第一のフィラー粒子量１６質量％以下、第二のフィラー粒子径１５μｍ以下。
条件２：第一のフィラー粒子径１００ｎｍ以下、第一のフィラー粒子量１６質量％以下、第二のフィラー粒子径３０μｍ以下。
条件３：第一のフィラー粒子径５００ｎｍ以下、第一のフィラー粒子量１２質量％以下、第二のフィラー粒子径３０μｍ以下。
【００９７】
＜実験３＞
感光体の最表層に含まれる第一のフィラー粒子の種類を変更し、感光体摩耗レートとの関係及びドット面積偏差との関係について検討した。具体的には、第一のフィラー粒子として、シリカ粒子に代えてポリテトラフルオロエチレン粒子（平均粒子径２００ｎｍ）を使用したこと以外は、実験１及び実験２と同様にして各種評価を行った。結果を表３及び表４に示す。
【表３】
2018112704.tif 000005
【表４】
2018112704.tif 000006
【００９８】
上記結果から、第一のフィラーとして平均粒子径２００ｎｍのポリテトラフルオロエチレン粒子を用いた場合には、第一のフィラー粒子量は１６質量％以下、第二のフィラー粒子径は１５μｍ以下であるときに、感光体の耐摩耗の向上と画質の向上が図られることが分かった。
【００９９】
なお、実験１において電荷輸送層に平均粒子径２００ｎｍのシリカ粒子を添加した場合と、本実験とでドット面積偏差を比較すると、本実験においては第二のフィラー粒子径が３０μｍである時の値が悪化している。この原因を、発明者は次のように推察する。実験１では、電荷輸送層のバインダー樹脂であるポリカーボネートの比誘電率は３．１であり、シリカ粒子のそれは３．６であり、バインダー樹脂に対して第一のフィラー粒子の比誘電率が同等以上であるため、フィラー部位で起きる局所的な誘電率低下に伴う帯電電位低下が起き難い状況であったと考える。一方、本実験では、電荷輸送層のバインダー樹脂であるポリカーボネートの比誘電率は３．１であり、ポリテトラフルオロエチレン粒子のそれは２．１であるため、フィラー部位で起きる局所的な誘電率低下に伴う帯電電位低下が生じ易く、かつ第二のフィラー粒子径が３０μｍであるため感光体上の局所的な表面電位むらが助長されたと考える。
【符号の説明】
【０１００】
１…画像形成装置、１０…搬送装置、１１…給紙ローラ、２０…現像装置、２１…現像ローラ、３０…転写装置、３１…転写ベルト、３２…一次転写ローラ、３３…二次転写ローラ（転写ローラ）、３４，３５，３６…懸架ローラ、３７…懸架ローラ、４０…感光体ドラム、４１…帯電ローラ、４２…露光ユニット、４３…クリーニングユニット、５０…定着装置、５２…加熱ローラ、５４…加圧ローラ、６０…排出装置、６２，６４…排出ローラ、Ｋ…カセット、Ｎ…トナータンク、Ｐ…用紙、Ｒ１…搬送経路、Ｒ２…転写ニップ領域。
【図１】
2018112704.tif 000007