(57)【要約】【課題】画像形成ユニットを長時間放置すると帯電ローラと感光ドラムとの当接面で圧接痕が発生し、帯電不良が発生することがあるという課題があった。【解決手段】回転可能な感光ドラム１３と、感光ドラム１３に当接し、感光ドラム１３の表面を帯電する帯電ローラ２０と、感光ドラム１３にトナー１２を供給して画像を得る現像部とを有する画像形成ユニット１０であって、帯電ローラ２０は、シャフト２１と、シャフト２１の周りに設けられた導電性基層２２と、導電性基層２２の外周面に設けられた表面層２３とを有し、表面層２３は、５μｍ〜２０μｍの平均粒径を有する粒子を分散含有し、表面層単位面積当たりの表面積の値は、１．５〜３．０、となるように構成した画像形成ユニット。【選択図】図１
2011017961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に当接し、前記静電潜像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
前記静電潜像担持体に現像剤を供給して画像を得る現像部と、
を有する画像形成ユニットであって、
前記帯電部材は、軸体と、前記軸体の周りに設けられた導電性基層と、前記導電性基層の外周面に設けられた表面層とを有し、
前記表面層は、５μｍ〜２０μｍの平均粒径を有する粒子を分散含有し、
前記表面層単位面積当たりの表面積の値は、１．５〜３．０、
となることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項２】
回転可能な静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に当接するゴムローラとを有する画像形成ユニットであって、
前記ゴムローラは、
シャフトと、
前記シャフトの周りに設けられた導電性基層と、
前記導電性基層の外周面に設けられた表面層とを有し、
前記表面層は、５μｍ〜２０μｍの平均粒径を有する粒子を分散含有し、
前記表面層単位面積当たりの表面積の値は、１．５〜３．０、
となることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項３】
前記表面層単位面積当たりの表面積の値は、
前記表面層表面積をＳｓ、
前記表面層面積をＳａとすると、
Ｓｓ／Ｓａから求められることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成ユニット。
【請求項４】
前記粒子の径をＤとすると、
前記表面層の十点平均粗さＲｚは、Ｄ／２以上で且つ前記表面層の最大の高さＲｙは、２Ｄ以下となることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項５】
前記粒子は、カーボンブラック、金属、金属酸化物及びイオン導電性を発現する第４級アンモニウム塩を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項６】
前記表面層は、バインダー樹脂に前記粒子を分散配置して構成されていることを特徴とする請求項１〜５項に記載の画像形成ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の前記画像形成ユニットを有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成ユニット及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式のプリンタや複写装置等の画像形成装置における画像形成ユニットにおいて、感光ドラムの表面に安定した帯電を行うために、帯電ローラの外周面を電気的絶縁物である粒径１５μｍ〜５０μｍの酸化マグネシウムの粒を含む半導電性樹脂コート層で覆い、酸化マグネシウムの粒により帯電ローラの外周面を凹凸形状として帯電ローラの表面と感光ドラムの表面との間に微小空隙を形成する技術がある。
【０００３】
このような技術は下記の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７５７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の画像形成ユニットでは、これを長時間放置すると、帯電ローラと感光ドラムとの当接面で圧接痕が発生し、帯電不良が発生するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の画像形成ユニットは、回転可能な静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体に当接し、前記静電潜像担持体の表面を帯電する帯電部材と、前記静電潜像担持体に現像剤を供給して画像を得る現像部とを有しており、帯電部材は、軸体と、軸体の周りに設けられた導電性基層と、導電性基層の外周面に設けられた表面層とを有し、表面層は、５μｍ〜２０μｍの平均粒径を有する粒子を分散含有し、表面層単位面積当たりの表面積の値は、１．５〜３．０、となるように構成されている。
【０００７】
本発明の他の画像形成ユニットは、回転可能な静電潜像担持体と、静電潜像担持体に当接するゴムローラとを有する画像形成ユニットであって、ゴムローラは、シャフトと、シャフトの周りに設けられた導電性基層と、導電性基層の外周面に設けられた表面層とを有し、表面層は、５μｍ〜２０μｍの平均粒径を有する粒子を分散含有し、表面層単位面積当たりの表面積の値は、１．５〜３．０、となるように構成されている。
【０００８】
本発明の画像形成装置は、前記画像形成ユニット又は前記他の画像形成ユニットを有している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の画像形成ユニット及び画像形成装置によれば、帯電部材の表面層に平均粒径５μｍ〜２０μｍの粒子を分散含有し、表面積／面積の値が１．５〜３．０とすることにより、帯電部材には、放置圧接痕が発生せず、更に外添剤の付着による帯電不良も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の実施例１における画像形成装置を示す構成図である。
【図２】図２は図１の画像形成装置における回路構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は図１中の帯電ローラの概略を示す構成図である。
【図４】図４は図２帯電ローラの変形例を示す構成図である。
【図５】図５は図１中の帯電ローラにおける表面層の状態を示す説明図である。
【図６】図６は図１中の帯電ローラにおける圧接痕の発生状況を示す説明図である。
【図７】図７は図１中の帯電ローラへの外添剤の堆積の状況を示す説明図である。
【図８】図８は図３中の微粒子径及び単位面積当たりの表面積と図１中の画像形成ユニットの印刷品質の関係を示す説明図である。
【図９】図９は図８の実例を示す説明図である。
【図１０】図１０は本発明の実施例２における局所的な電位差を抑制することのできる帯電ローラの表面特性の領域を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１２】
（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１における画像形成装置を示す構成図である。
【００１３】
画像形成装置は、例えば、プリンタであり、画像形成ユニット１０を有している。画像形成ユニット１０は、その内部にトナーカートリッジ１１から補給された現像剤（例えば、トナー）１２が収容されており、静電潜像担持体（例えば、感光ドラム）１３と、感光ドラム１３に対向して配置される回転可能な現像剤担持体（例えば、現像ローラ）１４と、現像ローラ１４にトナー１２を供給する現像剤供給部材（例えば、供給ローラ）１５とを有している。この現像ローラ１４及び供給ローラ１５は、現像部を構成している。感光ドラム１３が、矢印方向に回転させられるとともに現像ローラ１４と、供給ローラ１５とがそれぞれ矢印方向に回転させられる。
【００１４】
更に、画像形成ユニット１０は、感光ドラム１３を帯電させる帯電部材（例えば、帯電ローラ）２０と、現像ローラ１４上に供給されたトナー１２を薄層形成するトナー層厚規制ブレード（例えば、現像ブレード）１６と、感光ドラム１３上のかぶりトナー１２及び転写残トナー１２を回収するためのクリーニングブレード１７と、感光ドラム１３上の残留電位を除去するための除電装置１８と、クリーニングブレード１７により掻き落とされたトナー（廃トナー）１２を回収容器に搬送するための部材（スクリュー等）が収められるトナー受部１９を有している。感光ドラム１３、現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び帯電ローラ２０は、それぞれ図示する矢印方向に回転する。
【００１５】
なお、帯電ローラ２０は、ゴムローラにより構成できるが、このゴムローラは、帯電ローラ２０にみでなく、例えば、現像ローラ１４や図示しないクリーニングローラにも適用可能である。
【００１６】
画像形成ユニット１０の周辺部には、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という。）光やレーザ光等により複数ドットの発光を行い感光体ドラム１３に静電潜像を形成する印刷ヘッド３１と、感光体ドラム１３上のトナー１２を、印加された電圧によって発生した電界により用紙Ｐ上に転写させる転写ローラ３２と、用紙Ｐ上のトナー現像を熱により定着する定着器３４とが配置されている。画像形成ユニット１０の下方には、図示しない用紙カセットが設けられ、用紙カセットには、記録媒体である用紙Ｐが格納されている。用紙Ｐは、用紙搬送ローラ３３ａによって１枚ずつ繰り出されＦａ方向に進行するようになっている。用紙搬送ローラ３３ｂは、用紙Ｐを画像形成ユニット１０へ引き込むためのローラで、用紙搬送ローラ３３ｃは、印刷済みの用紙Ｐを画像形成装置の外部に排出するためのローラである。これらの搬送ローラ３３ａ、３３ｂ、３３ｃの動作により、用紙Ｐは、矢印Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄの方向に搬送される。
【００１７】
図２は、図１の画像形成装置における回路構成を示す機能ブロック図である。
画像形成装置は、装置全体を制御する制御部４０を有している。制御部４０は、図示しないが、マイクロプロセッサ、リードオンリメモリ（以下「ＲＯＭ」という。）、ランダムアクセスメモリ（以下、「ＲＡＭ」という。）、入出力ポート及びタイマ等によって構成されている。制御部４０は、ＲＯＭに格納されているプログラムの制御により、図示しない上位装置から、インタフェース制御部（以下「Ｉ／Ｆ制御部」という。）５１を介して、印刷データ及び制御コマンドを受信して画像形成装置の全体のシーケンスを制御し、印刷動作を行う機能を有している。制御部４０は、感光ドラム１３の回転数をカウントするドラムカウン夕４１と、印刷ドットをカウントするドットカウンタ４２とを有している。
【００１８】
受信メモリ５２は、ＲＡＭ上に設けられ、上位装置からＩ／Ｆ制御部５１を介して入力された印刷データを、一時的に記録する機能を有している。画像データ編集メモリ５３は、受信メモリ５２に記録された印刷データを受け取り、制御部４０によって、イメージデータに編集処理された画像データを記録する記憶部である。
【００１９】
操作部５４は、画像形成装置の状態を表示するためのＬＥＤ及び画像形成装置に操作者から指示を与えるためのスイッチや表示部を備えている。センサ群５５は、画像形成装置の動作状態を監視するための各種のセンサ、例えば用紙位置検出センサ、温湿度センサ、濃度センサ等から構成されている。
【００２０】
帯電ローラ用電源５６は、制御部４０の指示によって帯電ローラ２０に電圧を印加し、感光ドラム１３の表面を帯電させる。現像ローラ用電源５７は、感光ドラム１３の静電潜像にトナー１２を付着させるために現像ローラ１４に所定の電圧を印加する。供給ローラ用電源５８は、現像ローラ１４にトナー１２を供給するために供給ローラ１５に所定の電圧を印加する。転写ローラ用電源５９は、感光ドラム１３に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写するために転写ローラ３２に所定の電圧を印加する。なお、帯電ローラ用電源５６、現像ローラ用電源５７及び供給ローラ用電源５８は、制御部４０の指示によって電圧を変更することができるようになっている。
【００２１】
新旧判別ヒューズ６６は、画像形成ユニット１０が未使用品か否かを判別する判別ヒューズであり、ヒューズ用電源６０は、新旧判別ヒューズ６６に電流を流すヒューズ用電源である。ヘッド駆動制御部６１は、画像データ編集メモリ５３に記録されたイメージデータを印刷ヘッド３１（例えば、ＬＥＤヘッド）に送り、その印刷ヘッド３１を駆動するヘッド駆動制御部である。定着制御部６２は、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着するために、定着手段としての定着器３４に電圧を印加する定着制御部である。前記定着器３４は、用紙Ｐ上のトナー像を構成するトナー１２を溶融させるための図示されないヒータ、及び温度を検出する図示されない温度センサ等を備えている。前記定着制御部６２は、前記温度センサのセンサ出力を読み込み、センサ出力に基づいてヒータを通電させて定着器３４が一定の温度になるように制御を行うものである。
【００２２】
搬送モータ制御部６３は、用紙Ｐを搬送するための用紙搬送モータ６７の制御を行う搬送モータ制御部であり、この搬送モータ制御部６３は、制御部４０の指示によって所定のタイミングで用紙Ｐを搬送したり停止させたりする。光源制御部６５は、除電装置１８の発光制御を行い、感光ドラム１３表面へ除電光を照射する。駆動制御部６４は、感光ドラム１３を動作させるための駆動モータ６８を駆動する駆動制御部であり、この駆動制御部６４によって駆動モータ６８が駆動される。ドラムカウンタ４１は、感光ドラム１３の回転数をカウントするものである。更に、ドットカウンタ４２は、印刷ドットをカウントする機能を有している。
【００２３】
図３（ａ）、（ｂ）は、図１中の帯電ローラの概略を示す構成図であり、図４は、図２の帯電ローラの変形例を示す構成図である。
【００２４】
図３（ａ）は、帯電ローラ２０の正面断面図であり、図３（ｂ）はＡ１−Ａ２断面図である。帯電ローラ２０は、軸体（例えば、シャフト）２１と、その周囲に導電性基層２２を備えており、最外面に耐久性や耐汚染性付与のために表面層２３が設けられている。導電性基層２２と表面層２３との間には、図４に示すように軟化剤移行防止層２５や抵抗調整層２６を設けてもよい。表面層２３は、粒子（例えば、微粒子）２４を分散含有しており、表面層２３の外周面に微小な凹凸を形成している。
【００２５】
シャフト２１は、所定の剛性を有すると共に十分な導電性を有する金属であればよく、例えば鉄、銅、真録、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。又、金属以外の材料でも導電性と適度な剛性を有する材料であれば用いることができ、例えば、導電性粒子等を分散した樹脂成型品や、セラミックス等を用いることもできる。さらに、ロール形状のほか、空中のパイプ形状とすることも可能である。
【００２６】
導電性基層２２は、画像印字領域を満足する長さを有しているものであり、体積固有抵抗が１０６Ω・ｃｍ以下となる抵抗層が好ましく、ＪＩＳ−Ａ硬度１０〜４０度の、変形し易く、変形回復性に優れた材質が用いられる。例えば、エチレンプロピレンゴム、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルビドリンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンオキシドゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム等の公知のゴム材料の何れか一種を選択して、あるいは三種以上が組み合わされて用いられる。或いは、これらの材料を発泡させた発泡材が用いられる。
【００２７】
そして、そのような弾性体材料に、導電性粒子あるいは半導電性粒子としてカーボンブラック、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、ＺＮＯ−ＡＬ２Ｏ３、ＳＮＯ２−ＳＢ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、ＺｎＯ−ＴｉＯ２、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ−ＴｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＭｇＯ等の金属酸化物や、第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物等を用いることができ、これらの材料を単独或いは２種以上、混合して用いても良い。更に必要に応じてタルク、アルミナ、シリカ等の無機充填材、フッ素樹脂やシリコーンゴムの微粉等、有機充填材の１種又は２種以上を混合しでも良い。
【００２８】
表面層２３の材質としては、バインダー樹脂に微粒子２４を分散したもので、体積抵抗率が低すぎるとリークし、大き過ぎると感光ドラム１３を安定帯電できないため、１０５〜１０１Ｏ  Ω・ｃｍが好ましい。又、平均膜厚は薄すぎるとブリードやブルーミング等の汚染を保護する役割に乏しく、厚過ぎると表面層２３の硬度が固くなりロールとしての弾性が薄れるため、表面層２３の膜圧としては０．０１〜１０００μｍが好ましい。バインダー樹脂としては、アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、メトキシメチル化ナイロン、エトキシメチル化ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＥＴ等のポリオレフイン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂等が用いられる。
【００２９】
表面層２３に分散されている微粒子２４は、導電性基層２２と同様のカーボンブラック、金属、金属酸化物や、イオン導電性を発現する第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物等の１種又は２種以上が混合される。又、必要に応じてヒンダードフェノール、ヒンダードアミン等の酸化防止剤、クレー、カオリン、タルク、シリカ、アルミナ等の無機充填剤や、フッ素樹脂やシリコーン樹脂の微粉等の有機充填材や、シリコーンオイル等の潤滑剤などの、１種又は２種以上を添加することができる。更に、界面活性剤や帯電制御剤等が必要に応じて添加される。
【００３０】
表面層２３を形成する手段としてはブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ピードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等を用いることができる。
【００３１】
（実施例１の画像形成装置全体の動作）
図１及び図２より、画像形成装置及び画像形成ユニット１０の全体動作を説明する。
【００３２】
制御部４０は、Ｉ／Ｆ制御部５１を介して、上位装置から印刷データを受信メモリ５２に受信し、画像形成装置全体のシーケンスを制御して印刷動作を行う。制御部４０は、受信した印刷データをイメージデータに変換して画像データ編集メモリ５３に格納する。その後、搬送モータ制御部６３から信号を受信した用紙搬送モータ６７は、所定のタイミングで用紙Ｐを搬送する。用紙搬送ローラ３３ａによりロールアップされた用紙Ｐは、矢印Ｆａの方向へ搬送され、用紙搬送ローラ３３ｂを通過する。用紙搬送ローラ３３ｂを通過した用紙Ｐは、画像形成ユニット１０の下を矢印Ｆｂ方向に搬送される。感光ドラム１３と転写ローラ３２との圧接部で、物理的圧力と電気的静電力とで用紙Ｐへトナー１２が転写される。
【００３３】
トナー１２の転写までの画像形成ユニット１０のプロセスは、制御部４０から駆動制御部６４へ制御データが送信され、駆動モータ６８により感光ドラム１３が回転することから始まる。回転された感光ドラム１３の表面上に、帯電ローラ２０が連れ回りしている。制御部４０から印刷データを受信した帯電ローラ用電源５６は、帯電ローラ２０へ負電圧を印加することにより、感光ドラム１３は負帯電される。帯電された感光ドラム１３は、ヘッド駆動制御部６１より制御された印刷ヘッド３１により露光され、露光された感光ドラム１３の表面に、静電潜像を形成する。その後、現像ローラ１４からトナー１２が与えられ現像される。
【００３４】
現像ローラ１４は、供給ローラ１５からトナー１２を供給される。そのときの現像ローラ１４バイアスと、供給ローラ１５バイアスは、制御部４０から指示された電圧を、現像ローラ用電源５７及び供給ローラ用電源５８により印加されている。現像ローラ１４上に供給されたトナー１２は、現像ブレード１６を通過することにより、薄層形成される。又、画像形成ユニット１０内のトナー１２は、トナーカートリッジ１１により供給されている。感光ドラム１３から用紙Ｐにトナー１２を転写後、感光ドラム１３に残留したトナー１２は、クリーニングブレード１７により除去され、トナー受部１９中のスパイラルにより図示されない廃トナーボックスへ廃棄される。トナー像が転写された用紙Ｐは、定着制御部６２により制御された定着器３４を通過することにより、トナー像は用紙Ｐに定着する。定着後、用紙Ｐは、Ｆｃ矢印方向へ搬送され、搬送ローラ３３ｃを通過することにより、画像形成装置外Ｆｄ矢印方向へ搬送される。
【００３５】
（実施例１の帯電ローラの動作）
本実施例１の帯電ローラ２０の動作を、図３に示す例で説明する。
【００３６】
本実施例１の帯電ローラ２０は、導電性基層２２及び表面層２３の二層構造である。シャフト２１には、ＳＵＭ２３Ｌを用い、導電性基層２２にエピクロルヒドリンゴム、表面層２３にナイロン樹脂、微粒子２４には、ポリメチルメタクリレートを用いた。帯電ローラ２０においては、微粒子２４により表面層２３に凸部が形成される。その結果、表面層２３は、凸部が形成されている箇所と形成されていない箇所で高低差が発生し、この高さの差により感光ドラム１３の表面との間に微小空隙を形成する。この微小空隙において放電が発生し、帯電ローラ２０から感光ドラム１３へ電荷の注入が行われる。
【００３７】
このとき、従来の画像形成ユニット１０では、画像形成ユニット１０を長時間放置すると感光ドラム１３と帯電ローラ２０との当接面で圧接痕が発生し、帯電不良が発生するという課題があった。そこで、本実施例１では、微粒子２４の粒径及び表面層２３の単位面積当たりの表面積と画像形成ユニット１０の印刷品質の関係を実験により明らかにした。
【００３８】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１中の帯電ローラにおける表面層の状態を示す説明図である。
【００３９】
図５（ａ）は、顕微鏡により観察した表面層２３の拡大図である。図５（ｂ）、（ｃ）は、Ｂ１−Ｂ２断面図である。図５中“Ｚ”は、鉛直方向を表し、“Ｘ”、“Ｙ”は、水平方向を表す。
【００４０】
光学倍率１０００倍測定で表面層２３を観察し、そのとき観察した面積がＳａとなる。観察した表面層２３にて三次元解析を行うことにより、面積ＳａでのＺ軸方向凹凸を含んだ表面積Ｓｓを求める。面密度を表すＳは面積Ｓａと表面積Ｓｓより以下の式にて求まる。
Ｓ＝Ｓｓ／Ｓａ  
【００４１】
粒径Ｄが小さい場合や、微粒子２４の添加量が少ない場合は図４（ｂ）に示すような状態であり、表面積Ｓｓが狭いためＳの値は小さくなる。逆に粒径Ｄが大きい場合や、微粒子２４の添加量が多い場合は図４（ｃ）に示すような状態であり、表面積Ｓｓが広いため、Ｓの値は大きくなる。なお、表面積Ｓｓを大きくするためには、例えば、次の（１）〜（４）等の方法がある。
（１）  粒径の大きい微粒子２４を表面層２３に添加する。
（２）  添加する微粒子２４の部数を増やす。
（３）  表面層２３のコーティングのスピードを遅くする。
（４）  表面層２３のコーティング回数を増やす。
【００４２】
図６（ａ）、（ｂ）は、図１中の帯電ローラにおける圧接痕の発生状況を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、図１中の帯電ローラへの外添剤の堆積の状況を示す説明図である。
【００４３】
図６（ａ）は、微粒子２４の粒径が小の場合の表面層２３の断面図で、図６（ｂ）は、微粒子２４の粒径が大の場合の表面層２３の断面図である。図７（ａ）は、微粒子２４の粒径が大の場合の外添剤の堆積を示す表面層の断面図で、図７（ｂ）は、微粒子２４の粒径が小の場合の外添剤の堆積を示す表面層の断面図である。
【００４４】
帯電ローラ２０は、感光ドラム１３に所定量のバネ圧で、圧接されているため、表面層２３には、シャフト２１方向に圧力が働いている。そのため、図６（ｂ）に示す通り、粒径Ｄが大きい状態、或いは、微粒子２４が堆積された状態では、庄力によって押される微粒子２４の変動量が大きいため、圧力によって変形する導電性基層２２の割合が多くなる。故に長期保存における永久歪量が大きく、歪面にて感光ドラム１３を所定量帯電できなくなってしまう。その結果、印字上に帯電ローラ２０の４周期の横黒筋が発生することになる。
【００４５】
図７（ｂ）に示すように、画像形成ユニット１０に用いられるトナー１２を形成する外添剤２７は、印刷動作中の各種プロセス、及びストレスによりトナー１２の母体から脱落する。脱落した外添剤２７は、感光ドラム１３を介して帯電ローラ２０に到達し、帯電ローラ２０の表面層２３に堆積してゆく。堆積した外添剤２７は、帯電ローラ２０のクリーニング機構により除去する方法が知られているが、クリーニング機構がない画像形成ユニット１０では感光ドラム１３との圧接力により表面層２３へ固着、拡大化し、感光ドラム１３を安定帯電できず汚れや濃度低下、グレイニネス悪化等の印字不良を発生する。
【００４６】
帯電ローラ２０の表面に外添剤２７が付着すると、帯電ローラ２０が絶縁体となり、感光ドラム１３を帯電しなくなる。その結果、ドラム電位が低くなり、トナー像が形成され、そのトナー１２が用紙Ｐ上に転写され定着される。
【００４７】
図７（ｂ）に示すように、微粒子２４が小さいと形成される凹凸も小さいため、山谷に関係なく表面層２３全面に外添剤２７が堆積、固着してしまう。又、表面層２３に対する微粒子２４の割合が少ない状態や、分散状態が悪い状態では、凹凸が形成されていない面が広く存在しており、その箇所に外添剤２７が堆積・固着してゆく。なお、図７（ａ）に示すように微粒子２４が大きい場合は、微粒子２４が存在していない箇所で外添剤２７が堆積・固着するが凸部は健在の為、感光ドラム１３を安定帯電することが可能である。
【００４８】
図８は、図３中の微粒子径及び単位面積当たりの表面積と図１の画像形成ユニットの印刷品質の関係を示す説明図である。更に、図９は、図８の実例を示す説明図である。
【００４９】
図８に実施例１の評価結果を示す。図８は、微粒子２４の粒径Ｄと表面層２３の単位面積Ｓａ当たりの表面積Ｓｓの値Ｓのマトリックスで、印字品質を満足する領域を示している。微粒子２４の粒径Ｄは３μｍ〜２４μｍまでを用いた。そのときの粒径Ｄは、超深度形状測定顕微鏡（株式会社キーエンス製ＶＫ−８５００）を用いて測定した値であり、ランダムに抽出した３２個の平均粒径となる。単位面積Ｓａ当たりの表面積Ｓｓの値Ｓは表面層２３の面密度を表す指標である。
【００５０】
ここで、超深度形状測定顕微鏡による超深度測定方法について説明する。
超深度測定及びその解析とは、各ピクセルでピントが合った際のカメラの情報である色、輝度を合成して、焦点深度の深い三次元カラー画像を表示し、得られた三次元画像をアナライザを用いて解析することである。以下、順番に（１）〜（６）に分けて説明する。
【００５１】
（１）  電荷結合素子（ＣＣＤ）画像調整を行う。
（ａ）  被測定対象物をステージに乗せる。
（ｂ）  「ＶＩＥＷＭＯＤＥ」で「カラー生画」を選択する。
（ｃ）  シャッタスピードを「オート」に設定する。
（ｄ）  フォーカシングハンドルを調整してピントを合わせる。
【００５２】
（２）  ＲＵＮＭＯＤＥを選択する。
（ｅ）  「ＲＵＮＭＯＤＥ」で「カラー超深度」を選択する。
【００５３】
（３）  受光ゲインを調節する。
（ｆ）  受光ゲインを「オート」に設定する。
（ｇ）  「測定開始」ボタンをクリックする。
【００５４】
（４）  ディスタンス・ピッチ（ＤＩＳＴＡＮＣＥ・ＰＩＴＣＨ）の設定
（ｈ）  「レンズ位置移動」ボタンをクリックして画像のピントが合わなくなる位置までレンズを上昇させる。
（ｉ）  「Ｈ」ボタンをクリックする。
（ｊ）  「レンズ位置移動」ボタンをクリックして画像のピントが合わなくなる位置までレンズを下降させる。
（ｋ）  「Ｌ」ボタンをクリックする。
（ｌ）  「ＰＩＴＣＨ」を入力する。
【００５５】
（５）  測定を開始する。
測定条件は、次の通りである。
・対物レンズ倍率：２０倍
・１５型モニタ上での倍率：４００倍
・ＰＩＴＣＨ：１〜５μｍ。ただし、被測定物の高さによる。
【００５６】
（６）  カラー深度測定で得られた三次元画像を、アナライザー（ＶＫ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ）を用いて解析を行う。
（ｍ）  面積解析
・計測解析、二次元解析により全領域解析を行う。
（ｎ）  表面積解析
・計測解析、三次元解析により全領域解析を行う。
（o）  数平均粒径
・全領域における粒子径の総和／全領域における粒子径を算出する。
【００５７】
図８のマトリックスにおける「Ｏ」及び「×」は、印字を行った結果を示すもので、それぞれ以下の状態とする。
【００５８】
○：印字品質を満足する。
×：帯電ローラ２０への外添剤２７の付着による印字不良、又は長期保存圧接痕による印字不良。
【００５９】
評価結果は、初期状態から現像装置寿命である印字枚数２万枚まで連続印刷を行った結果、及び温度５０度Ｃ、湿度５５％環境に現像装置を１ヵ月放置した後の印字評価結果であり総合してプロットした。連続印刷の試験の条件は、次の通りである。
（１）  媒体；Ａ４普通紙
（２）  デューティ；５％Ｂｅｔａ
（３）  枚数；１万２千枚（ドラムカウントで２万回相当）
（４）  環境；０〜４千枚（温度２０度Ｃ、湿度１５％）、４千枚〜８千枚（温度１０Ｃ、湿度１５％）、８千枚〜１万２千枚（温度２８度Ｃ、湿度８０％）
【００６０】
なお、デューティとは、次のことをいう。即ち、用紙Ｐの印刷可能範囲に全面ベタ印字したときの面積率を１００％とし、このときのデューティを１００％という。前面ベタ印字したときの面積に対する印刷面積の割合がｎ％であればそのときのデューティはｎ％であるという。
【００６１】
放置実験の条件は、次の通りである。
（１）  状態；ＩＤ実装トナー有り
（２）  環境；温度５０度Ｃ、湿度５５％
（３）  時間；７２０時間
【００６２】
図８中「×」でプロットされた領域のうち、長期保存圧接痕による印字不良の領域は、粒径Ｄ＝２１μｍ以上であり、粒径Ｄ＝５μｍ〜２０μｍであってもＳ＝３．１以上で発生することを確認した。この領域は、粒径Ｄが大きいか、或いは図６（ｂ）に示すように微粒子２４が堆積された状態である。
【００６３】
図８中「×」でプロットされた領域のうち、帯電ローラ２０への外添剤２７の付着による印字不良の領域は、粒径Ｄ＝４μｍ以下であり、粒径５μｍ〜２０μｍであってもＳ＝１．４以下で発生することを確認した。この領域は、表面層２３の、微粒子２４の粒径Ｄが小さい、又は表面層２３に添加された微粒子２４の割合が少ない、或いは微粒子２４の分散状態が悪く図７（ｂ）のように微粒子２４が局在していない状態である。この状態では、外添剤２７の脱落が発生すると図７（ｂ）のように外添剤２７が表面層２３に堆積、固着してゆく。
【００６４】
以上述べたように、印字不良が発生しない領域は「○」でプロットした範囲であり、下記の条件となる。
粒子径Ｄ；                  ５μｍ≦Ｄ≦２０μｍ
且つ
表面積Ｓｓ／面積Ｓａ＝Ｓ；  １．５≦Ｓ≦３．０
【００６５】
この条件を満足する帯電ローラ２０を用いることにより、長期保存でも圧縮永久歪による印字不良が発生せず、寿命まで印刷を行っても感光ドラム１３を安定帯電することが可能である。更に、帯電ローラ２０のクリーニング機構が不要なためコスト削減効果も見込めるものである。
【００６６】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、帯電ローラ２０の最外層に平均粒径５μｍ〜２０μｍの粒子を分散含有し、表面積／面積の値が１．５〜３．０のとすることにより帯電ローラ２０には、放置圧接痕が発生せず、外添剤２７の付着による帯電不良も抑制することができる。更に、帯電ローラ２０のクリーニング機構が不要なためコスト削減効果も見込めるものである。
【実施例２】
【００６７】
（実施例２の構成）
本発明の実施例２における画像形成ユニット１０、画像形成装置及び帯電ローラ２０の構成は、実施例１を示す図１、図２及び図３の構成と同様である。
【００６８】
（実施例２の動作）
画像形成装置及び画像形成ユニット１０の動作は、実施例１とほぼ同様である。
【００６９】
実施例２における帯電ローラ２０Ｂは、実施例１の表面特性に更に、以下の表面特性を持ち合わせた帯電ローラ２０Ｂとする。
十点平均粗さＲｚ；        Ｄ／２≦Ｒｚ≦Ｄ
且つ
最大高さＲｙ；            Ｄ≦Ｒｙ≦２Ｄ
【００７０】
ここで、Ｒｚ及びＲｙの詳細な定義は、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に記載されている。
【００７１】
表面特性の測定は、ＪＩＳ９４に基づき接触式表面粗さ・輪郭形状測定器（株式会社小坂研究所製、ＳＦＥ３５００）を用いる。微粒子２４の粒径Ｄは平均粒径である為、粒子の大きさには当然バラツキがある。又、表面層２３上の粒子配列も規則性をもっているわけではなく、ある程度、均一に分散させた状態である。実施例１において感光ドラム１３を安定帯電することはできるが、局所的な電位分布には微小な電位差が生じる。そこで、実施例２のＲｚ及びＲｙの条件において、局所的な電位差も生じ難い帯電ローラ２０を提案する。
【００７２】
図１０は本発明の実施例２における局所的な電位差を抑制することのできる帯電ローラの表面特性の領域を示す説明図である。
【００７３】
実施例２の表面特性の測定では、粒径Ｄ＝１１〜１５μｍ、表面積Ｓｓ／面積Ｓａ＝Ｓで、Ｓ＝２．１〜２．５のサンプルを用いる。測定の結果は、図１０中領域ａｂｃｄ囲まれた内部であれば局所的な電位差は、１０Ｖ以下となる。
【００７４】
ＲｚがＤ／２より小さい領域は、微粒子２４の分散が悪く、微粒子２４による凹凸形成が少ないため、ｌＯＶより大きい電位差が生じることがある。ＲｚがＤより大きい領域では、微粒子２４の分散が悪く微粒子２４が凝集して凹凸を形成しているため、１０Ｖより大きい電位差を生じることがある。ＲｙがＤより小さい領域では、微粒子２４の粒径Ｄのバラツキが大きく、比較的小さな微粒子２４が局在しているか、或いは、微粒子２４が表層に埋もれている状態であり、電位として１０Ｖより大きい差が生じることがある。Ｒｙが２Ｄより大きい領域では、微粒子２４の粒径Ｄのバラツキが大きく、比較的大きな微粒子２４が局在しているか、或いは、微粒子２４が堆積している状態であり、電位として１０Ｖより大きい差が生じることがある。以上、上述した条件を満たすことにより帯電ローラ２０の局所的な電位差を抑制することができる。
【００７５】
なお、Ｒｚ及びＲｙを調整するには、次の方法がある。
（１）  微粒子２４の粒径の変更
（２）  微粒子２４の部数の変更
（３）  表面層２３のコーティングスピードの変更
（４）  表面層２３のコーティング回数の変更
（５）  表面層２３の乾燥条件の変更
（６）  基層仕上げ粗さの変更
【００７６】
（実施例２の効果）
本発明の実施例２によれば、実施例１の効果に加え、Ｄ／２≦Ｒｚ≦Ｄ、Ｄ≦Ｒｙ≦２Ｄの条件を満たすことにより、帯電ローラ２０の局所的な電位差を抑制することができる。
【００７７】
（変形例）
本発明は、上記実施例１，２に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｂ）のようなものがある。
【００７８】
（ａ）  本発明は、プリンタに限らず複合機（ＭＦＰ）やファクシミリ装置、複写装置等、画像形成装置に一般に適用可能である。
【００７９】
（ｂ）  上記実施例１，２では、帯電ローラ２０は、感光ドラム１３に所定量のバネ圧で圧接されているため、表面層２３には、シャフト２１方向に圧力が働いていることで説明したが、帯電ローラ２０と感光ドラム１３との軸間を調整し、帯電ローラ２０が感光ドラム１３に押し込まれて圧接するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１０                画像形成ユニット
１３                感光ドラム
１４                現像ローラ
１５                供給ローラ
２０                帯電ローラ
２１                シャフト
２２                導電性基層
２３                表面層
２４                微粒子
２７                外添剤
３１                印刷ヘッド
３２                転写ローラ
Ｐ                  用紙
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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