(57)【要約】【課題】帯電部材の表面への汚れの蓄積を抑制して、帯電部材の長寿命化を図ることのできる画像形成装置及びカートリッジを提供する。【解決手段】像担持体１と、帯電部材２と、現像手段４と、帯電部材２に接触し帯電部材２を清掃する清掃部材１２と、を有する画像形成装置１００は、清掃部材１２は、軸部１２ａと、軸部１２ａの外周に螺旋状に設けられ帯電部材２に接触する清掃部１２ｂと、を備え、帯電部材２の表面には、複数の第１の凸部２ｄと、第１の凸部２ｄよりも小さい複数の第２の凸部２ｅと、が形成されている構成とする。【選択図】図９
2019003058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に接触し前記像担持体を帯電させる帯電部材と、前記像担持体に現像剤を供給してトナー像を形成する現像手段と、前記帯電部材に接触し前記帯電部材を清掃する清掃部材と、を有する画像形成装置において、
前記清掃部材は、軸部と、前記軸部の外周に螺旋状に設けられ前記帯電部材に接触する清掃部と、を備え、
前記帯電部材の表面には、複数の第１の凸部と、前記第１の凸部よりも小さい複数の第２の凸部と、が形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電部材の表面の前記第１の凸部の平均間隔Ｓｍは、０．１ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記清掃部は、発泡弾性体で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記清掃部は、前記軸部の軸線方向と略平行な幅方向の端部のエッジ部で前記帯電部材の表面と接触することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記エッジ部と前記帯電部材の表面とのニップの幅は、５０μｍ以上、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記軸部の前記清掃部による被覆率は、４０％以上、９０％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記帯電部材の表層には、前記第１の凸部を形成する第１の表層粒子と、前記第２の凸部を形成する第２の表層粒子と、が分散されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１の表層粒子の平均粒子径をＤ１、前記第２の表層粒子の平均粒子径をＤ２としたとき、７μｍ＜Ｄ１＜３０μｍ、２μｍ＜Ｄ２＜６μｍを満たすことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１の表層粒子の数をＡ、前記第２の表層粒子の数をＢとしたとき、Ａ：Ｂ＝１：１０〜５０を満たすことを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１、第２の表層粒子は、アクリル又はアクリル・スチレン共重合体で形成された粒子であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像担持体は感光体であり、前記感光体の表面の弾性変形率は４７％以上であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記像担持体は感光体であり、前記感光体の表面には独立した複数の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であり、像担持体に接触し前記像担持体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に接触し前記帯電部材を清掃する清掃部材と、を有するカートリッジにおいて、
前記清掃部材は、軸部と、前記軸部の外周に螺旋状に設けられ前記帯電部材に接触する清掃部と、を備え、
前記帯電部材の表面には、複数の第１の凸部と、前記第１の凸部よりも小さい複数の第２の凸部と、が形成されていることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１４】
前記帯電部材の表面の前記第１の凸部の平均間隔Ｓｍは、０．１ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載のカートリッジ。
【請求項１５】
前記清掃部は、発泡弾性体で形成されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のカートリッジ。
【請求項１６】
前記清掃部は、前記軸部の軸線方向と略平行な幅方向の端部のエッジ部で前記帯電部材の表面と接触することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項１７】
前記エッジ部と前記帯電部材の表面とのニップの幅は、５０μｍ以上、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項１８】
前記軸部の前記清掃部による被覆率は、４０％以上、９０％以下であることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項１９】
前記帯電部材の表層には、前記第１の凸部を形成する第１の表層粒子と、前記第２の凸部を形成する第２の表層粒子と、が分散されていることを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項２０】
前記第１の表層粒子の平均粒子径をＤ１、前記第２の表層粒子の平均粒子径をＤ２としたとき、７μｍ＜Ｄ１＜３０μｍ、２μｍ＜Ｄ２＜６μｍを満たすことを特徴とする請求項１９に記載のカートリッジ。
【請求項２１】
前記第１の表層粒子の数をＡ、前記第２の表層粒子の数をＢとしたとき、Ａ：Ｂ＝１：１０〜５０を満たすことを特徴とする請求項１９又は２０に記載のカートリッジ。
【請求項２２】
前記第１、第２の表層粒子は、アクリル又はアクリル・スチレン共重合体で形成された粒子であることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項２３】
前記帯電部材により帯電させられる前記像担持体としての感光体を更に有することを特徴とする請求項１３〜２２のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項２４】
前記感光体の表面の弾性変形率は４７％以上であることを特徴とする請求項２３に記載の画像形成装置。
【請求項２５】
前記感光体の表面には独立した複数の凹部が形成されていることを特徴とする請求項２３又は２４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、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、などの画像形成装置、及びその画像形成装置にて用いられるカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体としての感光体（電子写真感光体）を帯電させる方式として、感光体に接触させた帯電部材に電圧を印加することで感光体を帯電させる接触帯電方式がある。帯電部材としては、ローラ状の帯電ローラが用いられることが多い。帯電ローラは、例えば、導電性支持体の外周に導電性弾性体層が設けられ、該導電性弾性体層の表面に導電性の表層が被覆された構成とされる。接触帯電方式では、感光体と帯電部材との間の微小空隙において発生する放電（パッシェン放電）によって感光体の表面が帯電させられる。接触帯電方式には、帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する「ＡＣ帯電方式」と、帯電部材に直流電圧のみを印加する「ＤＣ帯電方式」とがある。
【０００３】
接触帯電方式では、帯電ローラを長期にわたり使用した場合に、感光体の表面をクリーニングするクリーニングブレードをすり抜けたトナーやトナーの外添剤などの汚れが帯電部材の表面に付着する。このように帯電部材の表面に汚れが付着すると、縦スジ状の画像不良（感光体の表面の移動方向と略直交する方向における、帯電部材の表面の汚れが付着した部分に対応する位置に発生するスジ状の画像濃度ムラ）などが発生することがある。
【０００４】
帯電部材への汚れの付着を抑制するには、帯電部材の表面粗さを上げるなどして、感光体と帯電部材との接触面積を低減することが有効である。特許文献１は、帯電部材の表層に粒子を分散させることを開示している。
【０００５】
また、帯電部材の表面から汚れを除去する手段を設けることも有効である。例えば、円筒状のスポンジで形成された清掃部材を帯電部材の表面に当接させて、帯電部材の表面から汚れを除去する構成が知られている。また、特許文献２は、帯状のウレタンスポンジを芯金に螺旋状に巻きつけて形成された清掃部材を帯電部材の表面に当接させて、帯電部材の表面から汚れを除去する構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４０４７０５７号公報
【特許文献２】特許５８７１４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、表層に粒子を分散させるなどして表面に凸部を形成した帯電部材の表面に円筒状の清掃部材を当接させると、帯電部材の表面の凸部の麓部に汚れが付着しやすくなることがあることがわかった。そして、帯電部材を長期にわたり使用した場合に、かえって帯電部材の表面の凸部の麓部に汚れが蓄積しやすくなることがあることがわかった。
【０００８】
また、帯電部材の表面に螺旋状の清掃部材を当接させる場合でも、表層に１種類の粒子を分散させるなどして表面に所定の大きさの凸部を形成した帯電部材では、帯電部材の表面の凸部と凸部との間の平坦部に汚れが付着しやすくなることがあることがわかった。そして、帯電部材を長期にわたり使用した場合に、かえって帯電部材の表面の平坦部に汚れが蓄積しやすくなることがあることがわかった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、帯電部材の表面への汚れの蓄積を抑制して、帯電部材の長寿命化を図ることのできる画像形成装置及びカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は本発明に係る画像形成装置及びカートリッジにて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体に接触し前記像担持体を帯電させる帯電部材と、前記像担持体に現像剤を供給してトナー像を形成する現像手段と、前記帯電部材に接触し前記帯電部材を清掃する清掃部材と、を有する画像形成装置において、前記清掃部材は、軸部と、前記軸部の外周に螺旋状に設けられ前記帯電部材に接触する清掃部と、を備え、前記帯電部材の表面には、複数の第１の凸部と、前記第１の凸部よりも小さい複数の第２の凸部と、が形成されていることを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
本発明の他の態様によると、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であり、像担持体に接触し前記像担持体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に接触し前記帯電部材を清掃する清掃部材と、を有するカートリッジにおいて、前記清掃部材は、軸部と、前記軸部の外周に螺旋状に設けられ前記帯電部材に接触する清掃部と、を備え、前記帯電部材の表面には、複数の第１の凸部と、前記第１の凸部よりも小さい複数の第２の凸部と、が形成されていることを特徴とするカートリッジが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、帯電部材の表面への汚れの蓄積を抑制して、帯電部材の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の模式的な断面図である。
【図２】画像形成部の模式的な断面図である。
【図３】帯電ローラ及び帯電ローラの表層の模式的な断面図である。
【図４】実施例及び比較例の清掃部材の側面図である。
【図５】帯電ローラの汚染のメカニズムを説明するための模式図である。
【図６】比較例１の評価結果を説明するための模式図である。
【図７】比較例２の評価結果を説明するための模式図である。
【図８】比較例３の評価結果を説明するための模式図である。
【図９】実施例１の評価結果を説明するための模式図である。
【図１０】感光ドラムの模式的な断面図である。
【図１１】弾性変形率の測定方法を説明するためのグラフ図である。
【図１２】感光ドラムの表面に形成される凹部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る画像形成装置及びカートリッジを図面に則して更に詳しく説明する。
【００１５】
［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置の模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することのできる、中間転写方式を採用したタンデム型（インライン方式）の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置の機能を備えた複合機である。本実施例の画像形成装置１００は、接触帯電方式、特に、ＤＣ帯電方式を採用しており、最大Ａ３サイズの転写材Ｐに画像を形成することができる。
【００１６】
画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。なお、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを表す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して総括的に説明することがある。図２は、代表して１つの画像形成部Ｓを示す模式的な断面図である。本実施例では、画像形成部Ｓは、後述する感光ドラム１、帯電ローラ２、清掃部材１２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ５、ドラムクリーニング装置６などを有して構成される。
【００１７】
画像形成装置１００は、像担持体としての回転可能なドラム型（円筒形）の感光体である感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、駆動手段としての駆動モータ（図示せず）によって図中矢印Ｒ１方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。本実施例では、感光ドラム１は、負帯電性のドラム状の有機感光体であり、アルミニウムなどの導電性材料で形成された基体上に感光層（ＯＰＣ層）を有して構成されている。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電工程時に、帯電ローラ２には、帯電電源（高圧電源回路）Ｅ１から、直流電圧（ＤＣ電圧、ＤＣ成分）のみからなる帯電電圧（帯電バイアス）が印加される。感光ドラム１の表面の帯電処理は、感光ドラム１と帯電ローラ２との接触部Ｎに対し感光ドラム１の回転方向の上流側又は下流側の少なくとも一方の感光ドラム１と帯電ローラ２との間の微小空隙において発生する放電によって行われる。帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光手段（静電像形成手段）としての露光装置３によって走査露光され、感光ドラム１上に静電像（静電潜像）が形成される。本実施例では、露光装置３は、半導体レーザーを用いたレーザービームスキャナである。また、帯電ローラ２の表面に当接するように、帯電部材清掃手段としての螺旋状の清掃部材（ここでは「螺旋清掃部材」ともいう。）１２が設けられている。帯電ローラ２の表面は、螺旋清掃部材１２によって清掃される。
【００１８】
感光ドラム１上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置４によって現像剤を用いて現像（可視化）され、感光ドラム１上にトナー像が形成される。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム１上の露光部に、感光ドラム１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性に帯電したトナーが付着する。つまり、本実施例では、現像時のトナーの帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。本実施例では、現像装置４は、現像剤としてトナー（非磁性トナー粒子）とキャリア（磁性キャリア粒子）とを備えた二成分現像剤を用いる。現像装置４は、現像剤４ｅを収容する現像容器４ａと、現像容器４ａの開口部から一部が外部に露出するように現像容器４ａに回転可能に設けられた、非磁性の中空円筒部材で形成された現像スリーブ４ｂと、を有する。現像スリーブ４ｂの内部（中空部）には、マグネットローラ４ｃが現像容器４ａに対し固定されて配置されている。また、現像容器４ａには、現像スリーブ４ｂと対向するように規制ブレード４ｄが設けられている。また、現像容器４ａ内には２つの攪拌部材（攪拌スクリュー）４ｆが設けられている。現像容器４ａには、トナーホッパー４ｇから適宜トナーが補給される。マグネットローラ４ｃの磁力により現像スリーブ４ｂ上に担持された現像剤４ｅは、現像スリーブ４ｂの回転に伴って規制ブレード４ｄによって量が規制された後に、感光ドラム１との対向部（現像部）に搬送される。現像部に搬送された現像スリーブ４ｂ上の現像剤４ｅは、マグネットローラ４ｃの磁力によって穂立ちして磁気ブラシ（磁気穂）を形成し、感光ドラム１の表面に接触又は近接させられる。また、現像工程時に、現像スリーブ４ｂには、現像電源（高圧電源回路）Ｅ２から、現像電圧（現像バイアス）として直流電圧（ＤＣ電圧、ＤＣ成分）と交流電圧（ＡＣ電圧、ＡＣ成分）とが重畳された振動電圧が印加される。これにより、感光ドラム１上の静電像に応じて、現像スリーブ４ｂ上の磁気ブラシから感光ドラム１上にトナーが移動して、感光ドラム１上にトナー像が形成される。
【００１９】
各感光ドラム１と対向するように、中間転写体としての無端状のベルトで構成された中間転写ベルト７が配置されている。中間転写ベルト７は、複数の張架ローラとしての駆動ローラ７１、テンションローラ７２及び二次転写対向ローラ７３に掛け渡されて所定の張力で張架されている。中間転写ベルト７は、駆動ローラ７１が回転駆動されることで、図中矢印Ｒ２方向に感光ドラム１の周速度と略同一の周速度で回転（周回移動）する。中間転写ベルト７の内周面側には、各感光ドラム１に対応して、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ５が配置されている。一次転写ローラ５は、中間転写ベルト７を介して感光ドラム１に向けて押圧され、感光ドラム１と中間転写ベルト７とが接触する一次転写部（一次転写ニップ）Ｔ１を形成する。上述のように感光ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写部Ｔ１において、一次転写ローラ５の作用によって中間転写ベルト７上に一次転写される。一次転写工程時に、一次転写ローラ５には、一次転写電源（高圧電源回路）Ｅ３から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム１上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、中間転写ベルト７上に重ね合わされるようにして順次転写される。
【００２０】
中間転写ベルト７の外周面側において、二次転写対向ローラ７３と対向する位置には、二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写ローラ８が配置されている。二次転写ローラ８は、中間転写ベルト７を介して二次転写対向ローラ７３に向けて押圧され、中間転写ベルト７と二次転写ローラ８とが接触する二次転写部（二次転写ニップ）Ｔ２を形成する。上述のように中間転写ベルト７上に形成されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ８の作用によって、中間転写ベルト７と二次転写ローラ８とに挟持されて搬送される記録用紙などの転写材（シート、記録材）Ｐに二次転写される。二次転写工程時に、二次転写ローラ８には、二次転写電源（高圧電源回路）Ｅ４から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
【００２１】
転写材Ｐは、給送装置（図示せず）によって１枚ずつ送り出されてレジストローラ対９まで搬送され、レジストローラ対９によって中間転写ベルト７上のトナー像とタイミングが合わされて二次転写部Ｔ２へと供給される。また、トナー像が転写された転写材Ｐは、定着手段としての定着装置１０に搬送され、定着装置１０によって加熱及び加圧されることでトナー像が定着（溶融固着）される。その後、転写材Ｐは、画像形成装置１００の装置本体１１０の外部に排出（出力）される。
【００２２】
一方、一次転写時に感光ドラム１上に残留したトナー（一次転写残トナー）は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置６によって感光ドラム１上から除去されて回収される。ドラムクリーニング装置６は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード６ａと、クリーニング容器６ｂと、を有する。ドラムクリーニング装置６は、感光ドラム１に当接して配置されたクリーニングブレード６ａによって、回転する感光ドラム１の表面を摺擦する。これによって、感光ドラム１上の一次転写残トナーは感光ドラム１上から掻き取られてクリーニング容器６ｂ内に収容される。また、中間転写ベルト７の外周面側において、駆動ローラ７１と対向する位置に、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置７４が配置されている。二次転写工程時に中間転写ベルト７上に残留したトナー（二次転写残トナー）は、ベルトクリーニング装置７４によって中間転写ベルト７上から除去されて回収される。
【００２３】
本実施例では、各画像形成部Ｓにおいて、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、螺旋清掃部材１２と、ドラムクリーニング装置６とは、一体的に装置本体１１０に対して着脱可能なカートリッジ（ドラムカートリッジ）１１を構成している。
【００２４】
２．帯電部材及び螺旋清掃部材
＜帯電部材＞
図３（ａ）は、本実施例における帯電ローラ２の層構成を示す模式的な断面図である。帯電ローラ２は、支持体（導電性支持体、芯金）２ａと、支持体２ａの外周に形成された基層（導電性弾性体層）２ｂと、基層２ｂの上に形成された表層（最外層）２ｃと、を有する。帯電ローラ２は、支持体２ａの回転軸線方向の両端部が軸受け部材により回転自在に保持される。また、帯電ローラ２は、支持体２ａの回転軸線方向の両端部の軸受け部材がそれぞれ付勢手段としての押圧ばねによって感光ドラム１の回転中心方向に付勢されることで、感光ドラム１の表面に所定の押圧力で圧接させられる。そして、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に伴って従動して回転する。
【００２５】
支持体２ａは、本実施例では金属製（鉄にクロムメッキが施されたもの）のシャフトである。基層２ｂは、帯電部材の基層として適したゴムや熱可塑性エラストマーなどで形成することができる。具体的には、基層２ｂは、ヒドリン系のゴム材料（エピクロルヒドリン）やウレタン系のゴム材料（ポリウレタン）を使用して形成することができる。基層２ｂは、帯電ローラ２と感光ドラム１との接触状態を安定化させる。また、表層２ｃは、帯電部材の表面を形成する材料として適した樹脂材料で形成することができる。具体的には、表層２ｃは、アクリル系の樹脂材料やナイロン系の樹脂材料を使用して形成することができる。表層２ｃは、感光ドラム１に対する耐摺擦摩耗を帯電ローラ２に付与する。加えて、表層２ｃは、感光ドラム１上にピンホールなどがあった場合に電流リークを抑制する役割、トナーやトナーに外添された外添剤による帯電ローラ２の汚染を抑制する役割を有する。特に、本実施例では、基層２ｂはヒドリンゴムをベースとした材料を用いて形成されており、表層２ｃはナイロン樹脂をベースとした材料を用いて形成されている。なお、基層２ｂ、表層２ｃには、それぞれ導電剤を添加することにより、導電性を付与又は調整することができる。
【００２６】
図３（ｂ）は、表層２ｃの模式的な拡大断面図である。表層２ｃを形成する材料には、第１の表層粒子（「大粒子」）２１と、該第１の表層粒子２１の粒径よりも小さい粒径の第２の表層粒子（「小粒子」）２２と、が分散される。この表層２ｃとなる導電性樹脂層中に添加する（含有させる）第１、第２の表層粒子２１、２２としては、上記導電剤以外の絶縁性粒子（１０１０Ω・ｃｍ以上）である有機粒子、あるいは無機粒子を用いることができる。有機粒子としては、アクリル樹脂、アクリル・スチレン共重合体樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーンゴム粒子、エポキシ樹脂粒子などが挙げられる。このうちアクリル樹脂あるいはアクリル／スチレンの共重合体樹脂を用いることが、表層２ｃの材料の剛性をあまり変化させないことから特に好ましい。無機粒子としては、例えば炭酸カルシウム、クレー、タルク及びシリカなどが挙げられる。なお、無機粒子を溶剤系塗料中で使用する場合は、塗料中に易分散するように疎水性の表面処理が施されていることが好ましい。また、有機粒子についても同様に、表層２ｃの樹脂材料との相溶性が良好なものを選択した方が、凝集を起こしにくいので好ましい。本実施例では、第１、第２の表層粒子２１、２２によって、相対的に大きい（基層を基準とした高さが高い）第１の凸部２ｄと、相対的に小さい（基層を基準とした高さが低い）第２の凸部２ｅとが組み合わされた帯電ローラ２の表面形状を形成する。
【００２７】
表層２ｃの形成方法は、特に制限されるものではないが、各成分を含む塗料を調製し、この塗料をディッピング法やスプレー法により塗布して塗膜を形成する方法が好ましく用いられる。本実施例では、表層２ｃを形成する樹脂材料に第１、第２の表層粒子２１、２２を混ぜ、基層２ｂの表面にスプレーコートで塗布することで、複数の第１の凸部２ｄと複数の第２の凸部２ｅとを有する表層２ｃを形成した。
【００２８】
第１の表層粒子２１の平均粒子径は、トナーの平均粒子径以上であることが望ましい。そのため、本実施例では、第１の表層粒子２１の平均粒子径は１５μｍとした。第１の表層粒子２１の平均粒子径が２０μｍ、２５μｍと大きければ大きいほど、帯電ローラ２にトナーや外添剤などの汚れが付着しにくくなる傾向がある。しかし、第１の表層粒子２１の平均粒子径が大きすぎると、特にＤＣ帯電方式では局所放電によるハーフトーンのがさつきが悪化することがある。なお、本実施例では、トナーの平均粒子径は６μｍ程度である。一方、第２の表層粒子２２の平均粒子径は、第１の表層粒子２１の平均粒子径より小さいことが必要であり、トナーの平均粒子径程度とすることができる。しかし、第２の表層粒子２２の平均粒子径が小さすぎると、第２の表層粒子２２の分散性が悪化して凝集体が発生しやすくなり、上記同様ハーフトーンのがさつきが悪化することがある。そのため、本実施例では、第２の表層粒子２２の平均粒子径は５μｍとした。なお、帯電ローラ２の表面の大きい凸部２ｄと凸部２ｄとの間にトナー粒子より小さい凸部２ｅがあるほうが望ましい。これにより、詳しくは後述するように、大粒子２１により形成される第１の凸部２ｄに付着した汚れを、第１の凸部２ｄと第１の凸部２ｄとの間に移動させやすくなり、帯電ローラ２の表面から汚れを除去しやすくなる。
【００２９】
第１、第２の表層粒子２１、２２の平均粒子径は、本実施例のものに限定されず、それぞれ上述のような観点から適宜選択することができる。粒径の異なる複数種類の表層粒子のうち、相対的に粒径の大きい第１の表層粒子（「大粒子」）２１の平均粒子径（平均直径）をＤ１、相対的に粒径の小さい第２の表層粒子（「小粒子」）２２の平均粒子径をＤ２とする。このとき、典型的には、７μｍ＜Ｄ１＜３０μｍ、かつ、２μｍ＜Ｄ２＜６μｍの範囲とすることが好ましい。これにより、表層粒子（特に「大粒子」）の粒径が大きすぎることによるハーフトーンのがさつきの悪化を抑制することができると共に、表層粒子（特に「小粒子」）の粒径が小さすぎることによる表層粒子の凝集体の発生を抑制することができる。また、粒径の異なる複数種類の表層粒子を配合することで、詳しくは後述するように、大粒子２１により形成される第１の凸部２ｄ間の、小粒子２２により形成される第２の凸部２ｅによって、帯電ローラ２の表面に対する汚れの付着力を低減することができる。また、特にＤＣ帯電方式では、大粒子だけではハーフトーンのがさつきが悪化してしまうが、小粒子を配合することで局所放電が緩和してハーフトーンのがさつきが良化する。
【００３０】
なお、第１、第２の表層粒子２１、２２の平均粒子径は、中心粒子径であり、次のような方法で測定することができる。測定装置としては、コールターカウンターのマルチサイザーＩＩ型（コールター社製）を用い、個数分布と体積分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ−１パーソナルコンピューター（キヤノン製）を接続し、電解液は特級又は一級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。測定法としては上記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、上記コールターカウンターのマルチサイザーＩＩ型により、アパーチャーとして、１００μｍアパーチャーを用いて測定する。測定対象粒子の体積、個数を測定して、体積分布と、個数分布とを算出する。そして、体積基準の粒子分布の５０％の粒子径Ｄ５０を平均粒子径たる中心粒子径として用いることができる。
【００３１】
ここで、詳しくは後述するように、大粒子２１間の間隔が５〜５０μｍ程度であると、螺旋清掃部材１２のエッジ部が大粒子２１間に侵入しにくいため、大粒子２１間の間隔（距離）は１００μｍ以上であることが望ましい。また、大粒子２１間の間隔が６００μｍを超えると、大粒子２１間の間隔が広すぎて、帯電ローラ２の表面に汚れが付着しやすくなるため、大粒子２１間の間隔は６００μｍ以下であることが望ましい。つまり、帯電ローラ２の表面の第１の凸部２ｄの平均間隔Ｓｍは、０．１ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下であることが好ましい。この第１の凸部２ｄの平均間隔Ｓｍは、大粒子２１及び小粒子２２を分散させる場合と実質的に同じ量の大粒子２１のみを表層２ｃに分散させた帯電ローラ２の表面形状を測定することで求めることができる。また、粒子量換算で１個の大粒子２１に対して１０〜５０個程度、より好ましくは３０〜５０個程度小粒子２２を、大粒子２１間に敷き詰めることが望ましい。つまり、第１の表層粒子２１の数をＡ、第２の表層粒子２２の数をＢとしたとき、Ａ：Ｂ＝１：１０〜５０、より好ましくはＡ：Ｂ＝１：３０〜５０を満たすようにする。これにより、大粒子２１間に十分に小粒子２２を配置して詳しくは後述するように帯電ローラ２の表面に対する汚れの付着力を十分に低減できると共に、小粒子２２が多すぎることによる凝集体の発生を抑制することができる。また、帯電ローラ２の表面の十点平均粗さＲｚは、６μｍ以上、３０μｍ以下程度であることが好ましい。これにより、帯電ローラ２の表面が平滑すぎることによる帯電ローラ２の表面への汚れの付着を抑制すると共に、帯電ローラ２の表面形状にハーフトーンのがさつきの悪化を抑制することができる。また、典型的には、表層２ｃの厚さ（膜厚）は、４μｍ以上、３０μｍ以下程度である。
【００３２】
本実施例では、帯電ローラ２の表面の十点平均粗さＲｚは１２μｍ、第１の凸部２ｄの平均間隔Ｓｍは１００μｍ（＝０．１ｍｍ）である。
【００３３】
なお、十点平均粗さＲｚ、平均間隔Ｓｍは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（‘８２）に従い、帯電ローラ２の回転軸線方向を測定方向として、次のようにして測定した。測定器は、東京精密表面粗度計サーフコム４８０同等品（接触式）を用いた。測定点は、帯電ローラ２の回転軸線方向の略中央の一箇所とした。縦倍率は２０００倍、横倍率は５０倍とした。測定条件は、カットオフλｃ０．８ｍｍ、測定長さ４．０ｍｍ、送り速度０．３ｍｍ／ｓとした。ここでは、帯電ローラ２の表面を複数個所、例えば帯電ローラ２の長手方向３箇所、周方向３箇所（任意の場所を起点に１２０°刻み）の十点平均粗さＲｚ、Ｓｍの平均値と上記一箇所での測定値は実質的に同じであった。ただし、測定箇所においてＲｚ、Ｓｍのばらつきがある場合などには、該平均値でＲｚ、Ｓｍを代表することができる。
【００３４】
なお、後述する比較例（比較例１、３、４）で用いるために、表層２ｃに上述の第１の表層粒子（「大粒子」）２１（平均粒子径は１５μｍ）のみを分散して表面形状を形成した帯電ローラ２（Ｒｚは１２μｍ、Ｓｍは１００μｍ（＝０．１ｍｍ））も用意した。
【００３５】
＜螺旋清掃部材＞
図４（ａ）は、本実施例における螺旋清掃部材１２の一部の側面図である。螺旋状清掃部材１２は、軸部１２ａと、軸部１２ａの外周面に螺旋状に巻きつけられて固定された清掃部１２ｂと、を有して構成される。軸部１２ａは、本実施例では、外径６ｍｍの金属製のシャフトである。清掃部１２ｂは、本実施例では、弾性材料としての発泡弾性体であるウレタンスポンジ（ポリウレタンフォーム）で形成されており、軸部１２ａに巻き付けられる前の状態では、長手方向と略直交する断面形状が矩形の、一方向に長い帯状（短冊状）の角材である。本実施例では、このウレタンスポンジの密度は７０ｋｇ／ｍ３、硬度は３１３．８Ｎ、セル密度は８０個／２５ｍｍである。本実施例では、螺旋清掃部材１２は、次のようにして作成した。ウレタンスポンジ材料（シート）を幅（長手方向と略直交する方向の長さ）８ｍｍ、厚さ２．３５ｍｍの帯状にカットすることで、軸部１２ａに巻き付けられる前の帯状の清掃部１２ｂを得る。また、この帯状の清掃部１２ｂの厚さ方向の一方の面に、接着剤、粘着剤、あるいは両面テープなどの固定手段を適用する。そして、この帯状の清掃部１２ｂを、固定手段が適用された面を軸部１２ａ側として、引っ張り力は加えず、軸部１２ａの軸線方向に対する傾斜角度である巻き付け角度θを２６°として、軸部１２ａの外周面に巻き付けて固定する。このとき、本実施例では、軸部１２ａを略一定の速度で回転させることで、軸部１２ａの外周面に清掃部１２ｂを巻き付ける。
【００３６】
ここで、軸部１２ａの外周面が清掃部１２ｂで被覆されている割合を示す螺旋清掃部材１２の被覆率［％］は、次式で求められるものとする。
被覆率［％］
＝｛螺旋幅Ｒ１／（螺旋幅Ｒ１＋螺旋間隔Ｒ２）｝×１００
【００３７】
螺旋幅Ｒ１は、軸部１２ａに巻き付けられた状態の清掃部１２ｂの、軸部１２ａの軸線方向と略平行な方向の幅である。また、螺旋間隔Ｒ２は、軸部１２ａに巻き付けられた状態で隣り合う清掃部１２ｂ間の、軸部１２ａの軸線方向と略平行な方向における距離（間隔）である。このとき、本実施例では、螺旋清掃部材１２の被覆率は約６０％である。この軸部１２ａの清掃部１２ｂによる被覆率は、４０％以上、９０％以下であることが好ましい。これより被覆率が小さいと、帯電ローラ２の表面と清掃部１２ｂのエッジ部との接触回数が減りすぎて、螺旋清掃部材１２による帯電ローラ２の清掃能力が低下する。また、これより被覆率が大きいと、清掃部１２ｂの帯電ローラ２の表面形状への追従性が低下して、螺旋清掃部材１２による帯電ローラ２の清掃能力が低下する。
【００３８】
螺旋清掃部材１２は、軸部１２ａの軸線方向の両端部が軸受け部材によって回転自在に保持され、該両端部の軸受け部材がそれぞれ付勢手段としての押圧ばねによって帯電ローラ２の回転中心方向に付勢されることで、帯電ローラ２の表面に当接させられる。本実施例では、上記両端部の軸受け部材を、それぞれ２００ｇｆの荷重の押圧バネで帯電ローラ２に向けて押圧する。そして、螺旋清掃部材１２は、帯電ローラ２の回転に伴って従動して回転する。なお、螺旋清掃部材１２は、回転駆動されてもよい。
【００３９】
螺旋清掃部材１２は、主に清掃部１２ｂにおける軸部１２ａの軸線方向と略平行な幅方向の端部のエッジ部１２ｃと、帯電ローラ２の表面と、が接触してニップを形成することで、帯電ローラ２の表面を清掃する。
【００４０】
なお、螺旋清掃部材１２の構成は本実施例のものに限定されるものではなく、例えば清掃部１２ｂの材料やサイズなどは、帯電ローラ２の表面を十分に清掃できるように適宜設定することができる。ただし、螺旋清掃部材１２は、清掃部１２ｂのエッジ部１２ｃと帯電ローラ２の表面とのニップの幅（ニップ幅）が５０μｍ以上、１００μｍ以下となるように構成することが好ましい。より好ましくは、ニップ幅が５０〜６０μｍとなるように構成する。このような構成となるように、例えば、帯状の清掃部１２ｂの幅は３〜１０ｍｍ程度、厚さは１〜４ｍｍ程度、巻き付け角度は５〜４０°程度、両端部側でそれぞれ帯電ローラ２に向けてかける荷重は５０〜３００ｇｆ程度とすることができる。
【００４１】
なお、ニップ幅は、例えば、次のようにして測定することができる。平坦なガラス板（ガラス平板）に螺旋清掃部材１２を画像形成時と実質的に同じ条件（荷重など）で当接させ、螺旋清掃部材１２を回転させる。このとき、ガラス板に対し螺旋清掃部材１２とは反対側に設定したカメラで、該カメラと螺旋清掃部材１２とを結ぶ直線に対して斜め方向から光を当てながら螺旋清掃部材１２とガラス板との接触部を撮影する。清掃部１２ｂのエッジ部１２ｃとガラス板とが接触しているニップは光を吸収するので、それらが接触していない部分と区別することができる。そして、軸部１２ａの軸線方向と略平行な方向におけるエッジ部１２ｃとガラス板との接触部の幅をニップ幅とする。
【００４２】
なお、後述する比較例（比較例１、２）で用いるために、円筒状の清掃部材（ここでは、「円筒清掃部材」ともいう。）も用意した。図４（ｂ）は、比較例で用いる円筒清掃部材１３の模式的な側面図である。円筒清掃部材１３は、軸部１３ａと、軸部１３ａの外周面に設けられた円筒状の清掃部１３ｂと、を有して構成される。この円筒清掃部材１３の清掃部１３ｂの材料は、本実施例の螺旋清掃部材１２の清掃部１２ｂと同じウレタンスポンジである。そして、この円筒清掃部材１３は、ウレタンスポンジで形成された角材に、接着剤が塗布された外径が６ｍｍの金属製の軸部１３ａを差し込み、外径が１０．７ｍｍになるようにウレタンスポンジを研磨して清掃部１２ｂを円筒状にすることで作製した。
【００４３】
３．帯電部材の汚れ
次に、帯電ローラ２の汚染のメカニズムについて説明する。帯電ローラ２の汚染は、大きくは、感光ドラム１から帯電ローラ２へトナーが付着するメカニズムと、帯電ローラ２に付着したトナーが清掃部材によって帯電ローラ２から感光ドラム１へと戻されるメカニズムと、から説明することができる。なお、ここでは、帯電ローラ２に付着する汚れは代表的にトナーであるものとして説明するが、帯電ローラ２の表面に付着する汚れは、トナーの外添剤、あるいは紙粉などである場合もある。
【００４４】
図５は、帯電ローラ２の汚染のメカニズムを説明するための、帯電ローラ２の表面の模式的な拡大断面図である（便宜上、凸部としては大粒子２１による凸部のみ示す。）。帯電ローラ２の表面の大粒子２１により形成される凸部を「山部２３」とする。また、大粒子２１により形成される凸部と凸部との間の平坦部を「平野部２５」としする。また、山部２３と平野部２５との間の帯電ローラ２の表面の高さが徐々に変化する部分を「麓部２４」とする。
【００４５】
一次転写後に感光ドラム１の表面に残留したトナーは、クリーニングブレード６ａによって感光ドラム１の表面から除去されて回収される。しかし、クリーニングブレード６ａで除去されなかった一部のトナーは、帯電ローラ２と感光ドラム１との接触部へと搬送されて、帯電ローラ２に付着することがある。このトナーは、感光ドラム１の表面と物理的に接触している帯電ローラ２の表面の山部２３に付着しやすい。また、この山部２３が感光ドラム１との間で放電を発生しやすい箇所の一つであるので、この山部２３にトナーが付着して蓄積すると、感光ドラム１の帯電不良につながる。
【００４６】
一方、帯電ローラ２の表面の山部２３に付着したトナーは、帯電ローラ２に接触している清掃部材によって弾かれることで帯電ローラ２の表面の別の位置に移動させられる。このとき、典型的には、トナーは山部２３から麓部２４に落とされる。その後、帯電ローラ２の表面とトナーとの間の付着力が低ければ、トナーは電界の作用により帯電ローラ２から感光ドラム１へと戻され、帯電ローラ２の表面は清掃されることになる。
【００４７】
４．評価結果
本実施例及び比較例１、２、３の構成について、画像比率（印字率）５％の画像を繰り返し出力する耐久試験を行った。そして、耐久試験中に、適宜ハーフトーン画像の出力を行い、帯電ローラ２の汚染に起因する縦スジ状の画像不良の発生の程度を調べる画像評価試験を行った。具体的には、耐久試験におけるプリント枚数が何枚目になった時に、画像評価試験で縦スジ状の画像不良が発生したかを調べた。
【００４８】
比較例１は、前述の大粒子２１のみが表層２ｃに分散された帯電ローラ２と、前述の円筒清掃部材１３と、を備えた構成である。比較例２は、本実施例と同じ大粒子２１及び小粒子２２が表層２ｃに分散された帯電ローラ２と、前述の円筒清掃部材１３と、を備えた構成である。比較例３は、前述の大粒子２１のみが表層２ｃに分散された帯電ローラ２と、本実施例と同じ螺旋清掃部材１２と、を備えた構成である。本実施例は、前述のように大粒子２１及び小粒子２２が表層２ｃに分散された帯電ローラ２と、螺旋清掃部材１２と、を備えた構成である。なお、比較例１、２、３の画像形成装置の構成及び動作は、上記の点を除き、実質的に本実施例の画像形成装置１００の構成及び動作と同じである。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2019003058.tif 000003
【００５０】
図６、図７、図８、図９は、それぞれ比較例１、比較例２、比較例３、本実施例における帯電ローラ２の表面でのトナーの挙動を説明するための、帯電ローラ２の表面の模式的な拡大断面図である。
【００５１】
比較例１では、５０，０００枚で縦スジ状の画像不良が発生した。これは、次のような理由によるものと考えられる。比較例１では、図６に示すように、山部２３に付着したトナーｔは、円筒清掃部材１３によって払われて麓部２４へと移動し、トナーｔが麓部２４に蓄積してくる。円筒清掃部材１３は、山部２３と山部２３との間に十分に追従しないため、山部２３に付着したトナーｔを移動させはするが、麓部２４に蓄積したトナーｔを移動させることはできない。これにより、麓部２４に溜まったトナーｔに起因して感光ドラム１の帯電不良が発生し、縦スジ状の画像不良が発生する。
【００５２】
比較例２では、５０，０００枚で縦スジ状の画像不良が発生した。これは、次のような理由によるものと考えられる。比較例２では、図７に示すように、山部２３に付着したトナーｔは、円筒清掃部材１３によって払われて麓部２４へと移動し、トナーｔが麓部２４に蓄積してくる。比較例１と同様に、円筒清掃部材１３は、山部２３と山部２３との間に十分に追従しないため、山部２３に付着したトナーｔを移動させはするが、麓部２４に蓄積したトナーｔを移動させることはできない。これにより、麓部２４に溜まったトナーｔに起因して感光ドラム１の帯電不良が発生し、縦スジ状の画像不良が発生する。
【００５３】
比較例３では、１２０，０００枚で縦スジ状の画像不良が発生した。これは、次のような理由によるものと考えられる。比較例３では、図８に示すように、山部２３に付着したトナーｔは、螺旋清掃部材１２によって払われて麓部２４へと移動する。また、麓部２４へと移動したトナーｔは、更に螺旋清掃部材１２によって払われて平野部２５へと移動する。しかし、螺旋清掃部材１２では、帯電ローラ２の表面との接触回数が清掃部１２ｂと清掃部１２ｂと間の間隔（螺旋間隔Ｒ２、巻きスキマ）によって減少する。そのため、山部２３と平野部２５とにトナーｔが蓄積してくる。そのため、感光ドラム１の帯電不良に起因する縦スジ状の画像不良が発生するようになる。比較例３では、トナーｔが蓄積する箇所が山部２３、平野部２５と分散するため、縦スジ状の画像不良が発生するプリント枚数は円筒清掃部材１３を用いた比較例１よりも向上するものの、帯電ローラ２の汚れを除去する効果は十分ではない。
【００５４】
これに対し、本実施例では、２００，０００枚まで縦スジ状の画像不良は発生しなかった。これは、次のような理由によるものと考えられる。本実施例では、図９に示すように、山部２３に付着したトナーｔは、螺旋清掃部材１２によって払われて麓部２４へと移動する。また、麓部２４へと移動したトナーｔは、更に螺旋清掃部材１２によって払われて平野部２５へと移動する。ここで、平野部２５に移動したトナーｔは、小粒子２２により形成される凸部により、帯電ローラ２の表面との付着力が低減される。これにより、螺旋清掃部材１２による帯電ローラ２の清掃能力を向上させることができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施例によれば、簡易で低コスト化に有利な構成で、帯電ローラ２への汚れの蓄積を抑制して、帯電ローラ２の汚染を大幅に低減することで、帯電ローラ２の長寿命化を図ることができる。
【００５６】
［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００５７】
近年、感光ドラム１の長寿命化を図るために、感光ドラム１の表面層（感光ドラム１の最表面に位置する層（最外層））の高硬度化が行われている。例えば、感光ドラム１の表面層として、結着樹脂として硬化性の樹脂を用いて形成される保護層が設けられることがある（特許第３９４４０７２号公報など）。
【００５８】
図１０は、本実施例の感光ドラム１の層構成を示す模式的な断面図である。本実施例では、感光ドラム１は、実施例１と同様、光導電性物質（電荷発生物質や電荷輸送物質）として有機材料を用いた、負帯電性のドラム状の有機感光体（ＯＰＣ）である。この感光ドラム１は、基体（導電性基体）１ａの上に、電荷発生層１ｂ、電荷輸送層１ｃ、保護層１ｄがこの順番で下から設けられた積層構造を有する。また、基体１ａと電荷発生層１ｂとの間に、バリア機能や接着機能を有する中間層（下引き層）や、更に干渉縞防止などのための導電層が設けられていてもよい。本実施例では、保護層１ｄは、結着樹脂として硬化性フェノール樹脂を用いて形成されている。なお、感光ドラム１の表面層の結着樹脂は、本実施例のものに限定されず、利用可能な任意の硬化性樹脂を用いることができる。例えば、炭素−炭素二重結合を有するモノマーを熱又は光のエネルギーを用いて硬化させて得られる硬化膜を感光ドラム１の表面層とする技術が知られている。また、本実施例では、感光ドラム１の表面層は保護層とされているが、この保護層は導電性粒子を含有していてもよい。また、感光ドラム１の表面層は、保護層としての機能の他、電荷輸送物質を含有した電荷輸送層（より下層の電荷輸送層とは別の電荷輸送層であっても、実質的に単一の電荷輸送層であってもよい。）の機能を有していてもよい。
【００５９】
本実施例では、感光ドラム１の表面の弾性変形率は４７％以上（特に、本実施例では４８％）である。これにより、感光ドラム１の表面とクリーニングブレード６ａとの摩擦による感光ドラム１の表面の削れが抑制され、感光ドラム１の長寿命化が図られている。
【００６０】
感光ドラム１の表面の弾性変形率は、２５℃／５０％ＲＨ（相対湿度）の環境下で、微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて測定した値である。このフィシャースコープＨ１００Ｖは、測定対象（感光ドラム１の表面）に圧子を当接させ、この圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読することにより、連続的硬さを求めることのできる装置である。圧子としては対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用い、圧子に連続的にかける荷重の最終（最終荷重）は６ｍＮとし、圧子に最終荷重６ｍＮをかけた状態を保持する時間（保持時間）は０．１秒とした。また、測定点は２７３点とした。
【００６１】
図１１は、感光ドラム１の表面の弾性変形率の測定方法を説明するためのグラフ図である。図１１において、縦軸は圧子にかけた荷重Ｆ（ｍＮ）を示し、横軸は圧子の押し込み深さｈ（μｍ）を示す。図１１は、圧子にかける荷重を段階的に増加させて最終的に荷重を最大（ここでは６ｍＮ）とし（Ａ→Ｂ）、その後段階的に荷重を減少させた（Ｂ→Ｃ）ときの結果を示している。弾性変形率は、圧子が測定対象（感光ドラム１の表面）に対して行った仕事量（エネルギー）、すなわち、圧子の測定対象（感光ドラム１の表面）に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めることができる。具体的には、弾性変形仕事量Ｗｅを全仕事量Ｗｔで除した値（Ｗｅ／Ｗｔ）が弾性変形率（百分率［％］で表すものとする。）である。なお、全仕事量Ｗｔは図１１中のＡ−Ｂ−Ｄ−Ａで囲まれる領域の面積であり、弾性変形仕事量Ｗｅは図１１中のＣ−Ｂ−Ｄ−Ｃで囲まれる領域の面積である。
【００６２】
感光ドラム１の表面の弾性変形率が小さすぎると、感光ドラム１の表面の弾性力が不足して、感光ドラム１とクリーニングブレード６ａなどの当接部材との当接部での感光ドラム１の表面の摩耗が発生しやすくなる。感光ドラム１の表面の弾性変形率を４７％以上とすることで、弾性変形率が４７％未満の場合よりも顕著に感光ドラム１の表面の摩耗を抑制して、感光ドラム１の長寿命化を図れることがわかっている。一方、感光ドラム１の表面の弾性変形率が大きすぎると、感光ドラム１の表面の塑性変形量も大きくなり、感光ドラム１とクリーニングブレード６ａなどの当接部材との当接部で感光ドラム１の表面に細かい傷が発生しやすくなる。そのため、感光ドラム１の表面の弾性変形率を６０％以下とすることが好ましいことがわかっている。なお、感光ドラム１の表面の弾性変形率は、材料及び製造条件の組合せにより調整することができる。
【００６３】
本実施例及び比較例４の構成について、画像比率（印字率）５％の画像を繰り返し出力する耐久試験を行った。そして、耐久試験中に、適宜ハーフトーン画像の出力を行い、実施例１で説明したのと同様にして帯電ローラ２の汚染に起因する縦スジ状の画像不良の発生の程度を調べる画像評価試験を行った。
【００６４】
比較例４は、前述の比較例３と同じ大粒子２１のみが表層２ｃに分散された帯電ローラ２と、本実施例と同じ螺旋清掃部材１２と、上記感光ドラム１と、を備えた構成である。本実施例は、実施例１と同じ大粒子２１及び小粒子２２が表層２ｃに分散された帯電ローラ２と、実施例１と同じ螺旋清掃部材１２と、上記感光ドラム１と、を備えた構成である。なお、比較例４の画像形成装置の構成及び動作は、上記の点を除き、実質的に本実施例の画像形成装置１００の構成及び動作と同じである。結果を表２に示す。
【００６５】
【表２】
2019003058.tif 000004
【００６６】
比較例４では、８０，０００枚で縦スジ状の画像不良が発生した。これは、次のような理由によるものと考えられる。比較例４では、感光ドラム１の表層が高硬度化されて感光ドラム１の長寿命化が図られている。しかし、このような構成では、感光ドラム１の表面が、例えば現像剤のキャリアとの摺擦などによって陥没して穴が形成されやすくなる傾向がある。そのため、このような構成では、クリーニングブレード６ａとその穴との隙間に起因して、クリーニングブレード６ａをトナーや外添剤がすり抜けやすくなり、帯電ローラ２に汚れが付着しやすくなる傾向がある。そのため、比較例４では、前述の比較例３の１２０，０００枚（表１）と比較して帯電ローラ２の汚染が悪化する。
【００６７】
これに対し、本実施例では、３００，０００枚まで縦スジ状の画像不良は発生しなかった。これは、次のような理由によるものと考えられる。つまり、実施例１について説明した効果に加えて、帯電ローラ２に対する付着力が低くなったトナーが上記感光ドラム１の表面の穴部へ移動できるようになり、螺旋清掃部材１２による帯電ローラ２の清掃能力が向上したためであると考えられる。
【００６８】
以上のように、本実施例によれば、実施例１と同様に、簡易で低コスト化に有利な構成で、帯電ローラ２への汚れの蓄積を抑制して、帯電ローラ２の長寿命化を図ることができると共に、螺旋清掃部材１２による帯電ローラ２の清掃能力が一層向上する。
【００６９】
［実施例３］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００７０】
感光ドラム１の表面層が高硬度化されると、感光ドラム１とクリーニングブレード６ａとの摩擦力が大きくなり、クリーニングブレード６ａのビビリ（異常振動）や捲れ（自由端が感光ドラムの回転方向に捲れる現象）、更には欠けや摩耗が発生しやすくなる。そこで、感光ドラム１とクリーニングブレード６ａとの摩擦力を制御して上記不具合を抑制するなどのために、感光ドラム１の表面に複数の独立した凹部が形成されることがある（特許第４１０１２７８号公報）。
【００７１】
本実施例では、感光ドラム１の表面（より詳細には、実施例２と同様の保護層１ｄの表面）には、上述のような複数の各々独立した凹部が形成されている。図１２は、本実施例の感光ドラム１の表面の一部を、感光ドラム１の表面の法線方向から見た模式図である。同図中の円形（感光ドラム１の周方向と略平行な断面の形状は下に凸のドーム形状）の部分が後述する特定凹部、それ以外の部分が後述する平坦部である。
【００７２】
典型的には、この凹部は、感光ドラム１の表面の任意の位置に一辺が感光ドラム１の回転方向に対して平行である一辺５００μｍの正方形領域を配置したとき、該領域における所定条件を満たす特定凹部の面積率が所定値になるように設けられる。
【００７３】
ここで、一辺５００μｍの正方形領域における特定凹部及び平坦部の定義などについて説明する。感光ドラム１の表面の特定凹部や平坦部などは、例えば、レーザー顕微鏡、光学顕微鏡、電子顕微鏡、原子力間顕微鏡などの顕微鏡を用いて観察することができる。まず、感光ドラム１の表面を顕微鏡などで拡大観察する。感光ドラム１の表面が回転方向に沿って湾曲した曲面である場合は、その曲面の断面プロファイルを抽出し、曲線をフィッティングする。その曲線が直線になるように上記断面プロファイルの補正を行い、得られた直線を感光ドラム１の長手方向に拡張した面を基準面とする。得られた基準面から高低差が所定の範囲内（例えば±０．２μｍ以内）の領域を、上記一辺５００μｍの正方形領域における平坦部とする。平坦部よりも下に位置するものを凹部とする。また、深さ及び開口部最長径に関しては、平坦部から凹部の底面までの最大の距離を凹部の深さとし、平坦部による凹部の断面を凹部の開口部とし、開口部を横切る線分のうち、最も長い線分の長さを凹部の開口部最長径とする。
【００７４】
感光ドラム１の表面の凹部は、所定の形状を有する型を感光ドラム１の表面に圧接し形状転写を行う方法（インプリント）で形成することができる。例えば、モールド（型）を有する圧接形状転写加工装置により、感光ドラム１を回転させながら、その表面（周面）に連続的にモールドを接触させ、加圧することにより形成することができる。この他、レーザー照射により、所定の形状の凹部を感光ドラム１の表面に形成する方法なども知られている。
【００７５】
なお、感光体ドラムの周面に設けられる複数の特定凹部は、すべてが同一の形状、開口部最長径、深さであってもよいし、異なる形状、開口部最長径、深さのものが混在していてもよい。また、特定凹部の形状は（感光ドラム１の表面の法線方向から見た表面形状、感光ドラム１の周方向と略平行な断面形状のいずれも）、本実施例のものに限定されるものではなく、必要に応じて任意の形状であってよい。該形状としては、例えば、円形、楕円形、あるいは正方形、長方形、三角形、四角形、五角形、六角形といった多角形などが挙げられる。また、特定凹部は、整列して配置されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。
【００７６】
本実施例では、感光ドラム１の表面にインプリントで凹部が形成されている。そして、本実施例では、特定凹部は、感光ドラム１の表面の法泉方向から見たとき開口部最長径（直径）が３０μｍの円形であり、該特定凹部の深さは０．７μｍ、面積率は５６％である。なお、特定凹部の面積率は、所定領域における特定凹部の開口面積の合計と特定凹部以外の部分の面積の合計との総和に対する、特定凹部の開口面積の合計の割合（百分率［％］で表すものとする。）である。
【００７７】
実施例２について説明した感光ドラム１の表面の穴の場合と同様、感光ドラム１の表面の凹部は、トナーのクリーニングブレード６ａのすり抜けの原因となると共に、帯電ローラ２に対する付着力が低くなったトナーがこの凹部に移動できるようになる。そのため、本実施例においても、実施例２と同様に、帯電ローラ２の清掃能力が向上する。
【００７８】
以上のように、本実施例によれば、実施例１と同様に、簡易で低コスト化に有利な構成で、帯電ローラ２への汚れの蓄積を抑制して、帯電ローラ２の長寿命化を図ることができると共に、螺旋清掃部材１２による帯電ローラ２の清掃能力が一層向上する。
【００７９】
［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【００８０】
上述の実施例では、帯電方式としてＤＣ帯電方式を採用していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＡＣ帯電方式を採用した構成にも適用することができる。
【００８１】
また、上述の実施例では、帯電ローラの表層に表層粒子を分散して帯電ローラの表面に凸部を形成したが、帯電ローラの表面に凸部を形成する方法は表層粒子を分散する方法に限定されるものではない。例えば、帯電ローラの表層の形成時又は形成後に型により相対的に大きい第１の凸部と相対的に小さい第２の凸部を成型（インプリント）したり、帯電ローラの表面を研磨してこれら第１、第２の凸部を形成したりしてもよい。
【００８２】
また、上述の実施例では、帯電ローラの表面に、第１の凸部と第２の凸部との２種類の凸部を形成したが、大きさの異なる３種類以上の凸部を形成してもよい。例えば、粒径の異なる第１、第２、第３の表層粒子を帯電ローラの表層に分散するなどして、上述の実施例と同様の第１の凸部と、該第１の凸部よりも小さい第２の凸部と、該第２の凸部よりも小さい第３の凸部と、を形成してもよい。
【００８３】
また、上述の実施例では、画像形成装置は複数の画像形成部を有するカラー画像形成装置であったが、本発明は画像形成部を１つだけ有する単色の画像形成装置にも適用できるものである。
【００８４】
また、帯電部材はローラ状の部材に限定されるものではなく、複数の張架ローラに張架された無端状のベルトやブレード状の部材であってもよい。また、像担持体はドラム状の感光体（感光ドラム）に限定されるものではなく、無端ベルト状の感光体（感光体ベルト）であってもよい。静電記録方式の画像形成装置であれば、像担持体はドラム状や無端ベルト状の静電記録誘電体であってよい。
【００８５】
また、上述の実施例では清掃部材の清掃部は発泡弾性体で形成されていた。発泡弾性体は帯電部材から汚れを除去する能力が高いことなどから好ましく用いられるが、清掃部は、所望により、例えばソリッドゴムなどの、典型的には弾性材料とされる他の材料で形成されてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１          感光ドラム
２          帯電ローラ
２ｃ        表層
２ｄ        第１の凸部
２ｅ        第２の凸部
１２        清掃部材（螺旋清掃部材）
１２ａ      軸部
１２ｂ      清掃部
２１        第１の表層粒子（大粒子）
２２        第２の表層粒子（小粒子）
【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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【図１１】
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【図１２】
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