(57)【要約】【課題】汚れ物質の付着を低減しつつ、画像品位を向上可能な帯電ローラ、並びに帯電ローラを備えたカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】帯電ローラは、支持体と、支持体より外周側に設けられた弾性層と、弾性層より外周側に設けられ、帯電ローラの表面を構成する表層（３２）と、を有する。帯電ローラの表面の粗さ曲線に関する十点平均粗さＲｚ［μｍ］及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが、Ｒｚ≧７かつＲΔｑ≦０．１の関係を満たすように構成する。【選択図】図６
2019197163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面を帯電させる帯電ローラであって、
支持体と、
前記支持体より外周側に設けられた弾性層と、
前記弾性層より外周側に設けられ、帯電ローラの表面を構成する表層と、を有し、
帯電ローラの表面の粗さ曲線に関する十点平均粗さＲｚ［μｍ］及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが、
Ｒｚ≧７  かつ  ＲΔｑ≦０．１
の関係を満たす、
ことを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】
前記二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが、ＲΔｑ≦０．０５の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項１に記載の帯電ローラ。
【請求項３】
前記表層は、粒子が分散された樹脂材料で形成され、
前記表層の断面において、前記粒子の少なくとも一部は、前記樹脂材料の平均膜厚に比べて外周側に４μｍ以上突出している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電ローラ。
【請求項４】
回転可能な像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の帯電ローラと、を備え、
画像形成装置に対して着脱可能に装着される、
ことを特徴とするカートリッジ。
【請求項５】
前記像担持体に担持された静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像手段をさらに備え、
前記十点平均粗さＲｚが、前記現像剤に含まれるトナーの平均粒径より大きい、
ことを特徴とする請求項４に記載のカートリッジ。
【請求項６】
回転可能な像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の帯電ローラと、
前記帯電ローラによって帯電した前記像担持体を露光して、前記像担持体の表面に静電潜像を書き込む露光手段と、
前記像担持体に担持された静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像する現像手段と、
前記現像手段によって現像され前記像担持体に担持されているトナー像を記録材に転写する転写手段と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記十点平均粗さＲｚが、前記現像剤に含まれるトナーの平均粒径より大きい、
ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記帯電ローラに直流電圧を印加することで前記像担持体の表面を帯電させる電圧印加手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体の表面において静電潜像が形成されていない領域で測定した場合の、前記像担持体の回転方向において前記帯電ローラに到達する前の表面電位と、前記帯電ローラを通過した後の表面電位との差が、１００Ｖ未満である、
ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１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、電子写真プロセスにおいて像担持体を帯電させる帯電ローラ、並びに帯電ローラを備えたカートリッジ及び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において像担持体を帯電させる帯電装置としては、像担持体に接触させた帯電ローラに電圧を印加する接触帯電方式が広く普及している。このような帯電ローラに対して、像担持体に付着しているトナー、トナーに添加される外添剤、及び帯電時に生成される放電生成物等の汚れ物質が付着して蓄積する、いわゆるフィルミング現象が発生する場合がある。フィルミング現象が発生すると、記録材に形成される画像上に、帯電ローラに汚れ物質が付着した部分と対応する位置に画像不良が生じることがある。例えば、ハーフトーン画像を出力させた場合において、記録材の搬送方向（帯電ローラの回転方向）に沿ってスジ状に画像濃度が濃い部分（以下、汚染スジとする）が残る場合がある。
【０００３】
従来、帯電ローラの表面に適度な表面粗さを持たせることで、フィルミング現象の抑制を図る技術が提案されている。特許文献１には、帯電ローラの十点平均粗さＲｚを７μｍから３０μｍの範囲に設定することが、汚れ物質の付着低減に有効であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４８８８３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、発明者らが詳細に検討したところ、帯電ローラに一定以上の表面粗さを持たせた場合、帯電ローラ表面の凹凸によって放電量が不均一となる結果、出力画像に微細な濃度ムラが生じていることが判明した。この濃度ムラは、ハーフトーン領域の均一性を損ない、出力画像にがさついた質感を与えるものであった。
【０００６】
そこで、本発明は、汚れ物質の付着を低減しつつ、画像品位を向上可能な帯電ローラ、並びに帯電ローラを備えたカートリッジ及び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】
【０００７】
本発明の一態様は、像担持体の表面を帯電させる帯電ローラであって、支持体と、前記支持体より外周側に設けられた弾性層と、前記弾性層より外周側に設けられ、帯電ローラの表面を構成する表層と、を有し、帯電ローラの表面の粗さ曲線に関する十点平均粗さＲｚ［μｍ］及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが、Ｒｚ≧７  かつ  ＲΔｑ≦０．１の関係を満たす、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、汚れ物質の付着を低減しつつ、画像品位を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示に係る画像形成装置の構成を示す概略図。
【図２】画像形成部の構成を示す概略図。
【図３】帯電ローラの断面構成を示す模式図。
【図４】帯電ローラの接触面積率の測定方法を説明するための模式図。
【図５】帯電ローラの表面粗さが小さい場合（ａ、ｂ）又は大きい場合（ｃ、ｄ）において、帯電ローラの表面に異物が付着する過程を説明するための模式図。
【図６】帯電ローラの二乗平均平方根傾斜が大きい場合（ａ、ｂ、ｃ）又は小さい場合（ｄ、ｅ、ｆ）の、感光体に形成されるトナー像の濃度への影響を説明するための模式図。
【図７】パッチゴーストの発生機構について説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１１】
＜画像形成装置＞
図１は、インライン方式（４ドラム系）の画像形成装置１００の構成図である。画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する４つの画像形成部（画像形成ユニット）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えている。これらの４つの画像形成部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは一定の間隔をおいて一列に配置されている。
【００１２】
各画像形成部１ａ〜１ｄには、それぞれ像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが配置されている。感光ドラム２ａ〜２ｄは、アルミニウム等のドラム基体に負の帯電極性を有する有機感光体（ＯＰＣ）の感光層を有しており、駆動装置によって所定のプロセススピードで回転駆動される。
【００１３】
各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電ローラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、帯電清掃部材５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ設置されている。さらに、各感光ドラム２ａ〜２ｄの上方には、露光装置７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがそれぞれ設置されている。各現像装置４ａ〜４ｄには、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、又はブラックのトナーを含む現像剤が収納されている。また、各現像装置４ａ〜４ｄは、対応するトナーボトルＴａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄからトナーを補給されるように構成されている。
【００１４】
各画像形成部１ａ〜１ｄは、好ましくは画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能に装着されるカートリッジとして構成される。本実施例に係るカートリッジは、少なくとも感光ドラム２ａ〜２ｄと帯電ローラ３ａ〜３ｄとを含むものとする。このカートリッジは、さらに現像装置４ａ〜４ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄを含むプロセスカートリッジとして構成することもできる。
【００１５】
各画像形成部の感光ドラム２ａ〜２ｄに対向して、回転可能な無端状の中間転写ベルト８が設置されている。中間転写体である中間転写ベルト８は、二次転写対向ローラ１２を含む複数のローラによって張架されている。モータが接続されたローラの駆動によって、中間転写ベルト８は、矢印方向（図１の時計周り方向）に回転される。中間転写ベルト８の内周側には、各感光ドラム２ａ〜２ｄと対向する位置に、一次転写ローラ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが配置されている。また、二次転写対向ローラ１２は、中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１５と当接して二次転写部１１を形成している。
【００１６】
中間転写ベルト８の外周側には、中間転写ベルト８の表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置１６が設置されている。また、中間転写ベルト８の回転方向において、二次転写部１１の下流には、トナーを記録材Ｓに定着させる熱圧処理を行う為に、定着ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂを有する定着装置１７が設置されている。
【００１７】
画像形成装置１００のコントローラから画像形成動作を開始するための開始信号が発せられると、カセットから記録材Ｓが１枚ずつ送り出され、レジストレーションローラまで搬送される。記録材Ｓは、停止状態のレジストレーションローラに当接した状態で待機する。
【００１８】
図２を参照して、各画像形成部１ａ〜１ｄにおけるトナー像の形成プロセスを説明する。なお、ここではイエローの画像形成部１ａを例にして説明するが、プロセスの工程は他の画像形成部と共通である。コントローラから開始信号が発せられると、感光ドラム２ａが所定のプロセススピードで回転し始める。感光ドラム２ａは、帯電ローラ３ａによって一様に、負極性に帯電される。露光装置７ａは、レーザー光を感光ドラム２ａに照射して走査露光を行い、ドラム表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置４ａから供給されるトナーにより、トナー像として現像される。帯電清掃部材５ａは、感光ドラム２ａから帯電ローラ３ａに転移する等して帯電ローラ３ａの表面に付着した汚れ異物を除去し、帯電ローラ３ａの性能を維持する。汚れ物質には、トナー、外添剤、感光ドラムの削れ粉、紙粉等が含まれる。
【００１９】
画像形成の順番としては、先ず画像形成部１ａにおいてイエローのトナー像が形成開始され、その後、一次転写ローラ９ａにより、回転している中間転写ベルト８に一次転写される。中間転写ベルト８上のイエローのトナー像が転写された領域は、中間転写ベルト８の回転によってマゼンタの画像形成部１ｂに向かって移動する。そして、画像形成部１ｂにおいても、同様にして感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、一次転写ローラ９ｂにより中間転写ベルト８のイエローのトナー像上に重ね合わせて転写される。以下、既に転写されたイエロー、マゼンタのトナー像に、画像形成部１ｃ，１ｄで形成されたシアン、ブラックのトナー像が、一次転写ローラ９ｃ，９ｃにより順次重ね合わせて転写されることで、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト８の上に形成される。
【００２０】
そして、中間転写ベルト８に担持されたフルカラーのトナー像先端が二次転写部１１に到達するタイミングに合わせて、レジストレーションローラが記録材Ｓを二次転写部１１に搬送する。二次転写ローラ１５には、トナーと逆極性のバイアス電圧（二次転写電圧）が印加される。これにより、二次転写部において、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト８から記録材Ｓに一括して二次転写される。トナー像が転写された記録材Ｓは定着装置１７に搬送され、定着ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂによって形成される定着ニップ部で、加熱及び加圧される。各色のトナーが溶融した後に記録材Ｓに固着することで、画像が記録材Ｓに定着する。その後、記録材Ｓは画像形成装置１００に設けられた排出トレイ、或いは記録材Ｓに綴じ処理等の後処理を施すシート処理装置に排出される。
【００２１】
以上説明した画像形成装置１００は画像形成装置の一例であり、例えば、感光ドラムに形成したトナー像を、中間転写体を介さずに記録材Ｓに直接転写する方式であってもよい。また、画像形成装置には、プリンタ、複写機、ファクシミリ、及びこれらの機能を備えた複合機が含まれる。
【００２２】
＜画像形成部の構成例＞
上記感光ドラム２ａ〜２ｄは、本実施例における像担持体である。帯電ローラ３ａ〜３ｄは、像担持体の表面を帯電させるための本実施例の帯電ローラであり、詳細な構成については後述する。露光装置７ａ〜７ｄは像担持体に静電潜像を書き込むための本実施例の露光手段である。現像装置４ａ〜４ｄは、像担持体に担持された静電潜像を現像するための本実施例の現像手段である。中間転写ベルト８及び二次転写ローラ１５を含む転写ユニットは、像担持体に担持されたトナー像を記録材に転写するための本実施例の転写手段である。これらの構成要素は、具体的には次のように構成されたものを用いることができる。
【００２３】
図２に示す感光ドラム２ａは、アルミドラムに有機感光層（ＯＰＣ）が積層されたものであり、外径は３０ｍｍである。感光層の帯電極性は負極性であり、中心支軸を中心に、１２０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速）をもって回転するように構成される。なお、上記の感光層は、特に限定するものではないが、例えば耐久性に優れるアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ）を用いてもよい。
【００２４】
帯電ローラ３ａは、感光ドラム２ａに対向して配置され、感光ドラム２ａの回転に従動して回転する。帯電ローラ３ａは、電圧印加手段としての帯電電源３９から例えば−１２００Ｖの直流電圧を印加されることで、感光ドラム２ａの表面を所定の表面電位（一次帯電電位）まで帯電させる。また、帯電清掃部材５ａとしては、ローラ外径６ｍｍの発泡スポンジが使用される。このスポンジローラは、所定の加圧力で帯電ローラ３ａに押圧され、帯電ローラ３ａに従動回転しながら帯電ローラ３ａの表面に付着した汚れ物質を除去する。
【００２５】
露光装置７ａは、印刷すべき画像を色成分ごとに分解した分解色画像を展開した走査線画像データ（所謂ビデオ信号）に基づいてＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを、回転ミラーで走査して感光ドラムに照射する。これにより、露光装置７ａは、感光ドラムの表面に分解色画像に対応する静電潜像を書き込む。
【００２６】
現像装置４ａは、帯電極性が負極性の非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を撹拌搬送部材４２，４３により撹拌し、トナー及びキャリアを摩擦帯電させる（図２参照）。現像剤は撹拌搬送部材４２，４３により容器４０の内部を循環搬送されて、現像スリーブ４１の内側に配置された磁石が生成する磁界により、現像剤担持体である現像スリーブ４１に担持される。現像スリーブ４１に担持された現像剤は、規制ブレードにより厚さを規制された後、感光ドラム２ａとの対向部へ搬送される。現像スリーブ４１は感光ドラムに対して所定の距離を空けて保持されている。負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ４１に印加することで、負極性に帯電したトナーが相対的に正極性になった感光ドラム２ａの露光部分へ移転して静電潜像が反転現像される。現像スリーブ４１は、例えば長手方向の長さが最大で３０ｃｍの静電潜像を現像し得るように構成される。
【００２７】
現像剤として、キャリアとトナーを重量比９４：６になるように混合した二成分現像剤が用いられる。現像装置４ａに収容される初期の現像剤の総重量は、２５０ｇとした。キャリアは、フェライト粒子をシリコン樹脂でコートしたものを用いており、２４０（ｋＡ／ｍ）の印加磁場に対する飽和磁化が２４（Ａｍ２／ｋｇ）である。また、３０００（Ｖ／ｃｍ）の電界強度における体積抵抗率が１×１０７（Ω・ｃｍ）〜１×１０８（Ω・ｃｍ）、重量平均粒径５０μｍである。トナーは、少なくともバインダ、着色剤、荷電制御剤から構成される。ここでは、バインダ樹脂としてスチレンアクリル系樹脂を使用している。しかし、スチレン系、ポリエステル系、ポリエチレンなどの樹脂を使用することもできる。着色剤としては、種々の顔料や各種染料など、着色剤を１種単独で使用してもよいし、複数種類を併せて使用してもよい。荷電制御剤としては、必要に応じて補強のための帯電制御剤を含有してもよい。補強のための帯電制御剤としては、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料等を利用できる。トナーの重量平均粒径は５．５μｍである。
【００２８】
トナーは、ワックス及び外添剤を含む。ワックスは、定着時の定着部材からの離型性、定着性の向上のために含有される。ワックスは、パラフィンワックス、カルナバワックス、ポリオレフィンなどが使用でき、バインダ樹脂中に混錬分散させて使用する。ここでは、バインダ、着色剤、荷電制御剤、ワックスを混錬分散させた樹脂を、機械式粉砕機により粉砕したものを用いた。外添剤は、アモルファスシリカに疎水性処理を施したものや、あるいは、酸化チタンや、チタン化合物等の無機酸化物微粒子が挙げられる。これらの微粒子をトナーに添加して、トナーの紛体流動性や帯電量、感光ドラム２ａの表面研磨効果を調整している。外添剤粒子の粒径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。ここでは、平均粒径５０ｎｍの酸化チタンを重量比で０．５ｗｔ％添加し、平均粒径２ｎｍと１００ｎｍのアモルファスシリカをそれぞれ０．５ｗｔ％、１．０ｗｔ％ずつ添加した。
【００２９】
一次転写ローラ９ａは、感光ドラム２ａと中間転写ベルト８の間に一次転写部Ｔ１を形成する。一次転写ローラ９ａに正極性の直流電圧を印加することで、感光ドラム２ａに担持されたトナー像が中間転写ベルト８へ一次転写される。
【００３０】
中間転写ベルト８は、無端状のベルト部材であり、１０１０（Ω・ｃｍ）の体積抵抗率ρｖと、１０８（Ω）の表面抵抗率ρｓの特徴を持つ、ポリエーテルエーテルケトン製のベルトが使用される。なお、中間転写ベルトの体積抵抗率ρｖは１０８（Ω・ｃｍ）〜１０１２（Ω・ｃｍ）、表面抵抗率ρｓは１０８（Ω）〜１０１３（Ω）が好ましく、材料はポリエーテルエーテルケトンやポリイミドが一般的に用いられる。
【００３１】
ドラムクリーニング装置６ａは、クリーニングブレード６０を含む（図２参照）。クリーニングブレード６０は、感光ドラム２ａの回転方向に対向するように傾斜した方向に延びた先端部において感光ドラム２ａに当接し、ドラム表面に残った転写残トナー等の汚れ物質を回収する。クリーニングブレード６０は、例えば平板状のウレタンゴムからなるゴム部材を板金部材に接着材で張り付けることで構成される。このゴム部材は、例えば厚み２ｍｍ、自由長（板金部材から突出する長さ）８ｍｍの断面形状に形成され、長手方向の長さ３３ｃｍに亘って板金部材に貼り付けられている。ゴム部材としては、硬度７７°（ＪＩＳ−Ａ硬度）、厚さ２ｍｍのウレタンゴムが用いられる。硬度は、表面を圧子（インデンタ）で押し込み変形させ、その変形量（押込み深さ）を計測することで測定する。また、クリーニングブレード６０は、感光ドラム２ａの表面の接線方向に対して２３°の当接角度と、３０Ｎ／ｍの圧力で当接している。なお、クリーニングブレード６０は、感光ドラム２ａの表面に対して１８°以上３５°以下の当接角度と、１４．７Ｎ／ｍ以上４４．１Ｎ／ｍ以下の圧力で当接することが好ましい。
【００３２】
＜帯電ローラ＞
以下、本実施例に係る帯電ローラの構成について、図３を用いて説明する。図３は、上記画像形成装置１００の帯電ローラ３ａ〜３ｄとして使用可能な帯電ローラ３の断面構成を表す模式図である。
【００３３】
本実施例における帯電ローラ３は、支持体である芯金３０と、芯金３０の外周側に形成された弾性層３１と、弾性層３１の外周側に形成された表層３２とを有する。一例として、芯金３０は直径６ｍｍのステンレス丸棒であり、帯電ローラ３の外径は１２ｍｍ、帯電ローラ３の体積抵抗率を１０７（Ω・ｃｍ）、硬度は６５°（ＪＩＳ−Ａ硬度）、接触面積率を０．３％に設定される。帯電ローラ３の外径は１０ｍｍ〜１４ｍｍが好ましく、帯電ローラ３の体積抵抗率は１０４〜１０８（Ω・ｃｍ）が好ましく、帯電ローラ３の硬度は５０°〜８０°が好ましく、接触面積率は０．０３％〜１０％が好ましい。
【００３４】
帯電ローラ３の硬度は、表面を圧子（インデンタ）で押し込み変形させ、その変形量（押込み深さ）を計測することで測定した値である。接触面積率は、図４に示すように平面ガラスに対して帯電ローラ３を荷重１Ｎで接触させたときの接触面を、ガラス平板に対して帯電ローラ３とは反対側に設置したカメラで撮影することで求めた。この荷重の大きさは、帯電ローラ３とガラス平板の接触範囲（実際の接触点を全て含むような矩形領域）の面積が、画像形成装置に設置された状態における帯電ローラ３と感光ドラムの接触範囲の面積と概ね等しくなるように設定する。撮影した画像において、ガラス平板と帯電ローラ３とが接触している部分は光の吸収率が高い黒点として現れるため、黒点（例えば画像データで明度が閾値以下である領域）の単位面積あたりの割合を算出した。
【００３５】
帯電ローラ３は、芯金３０の両端部がそれぞれ軸受部材により回転可能な状態で保持され、押圧ばねによって感光ドラムに向かって付勢される。これにより、帯電ローラ３は、感光ドラムの表面に対して所定の押圧力で圧接される。
【００３６】
＜帯電ローラの表面粗さ＞
ここで、帯電ローラ３の表面粗さと、電子写真プロセスによって形成される画像の画質並びに帯電ローラの寿命との関係について説明する。従来、帯電ローラに適度な表面粗さを持たせることで、帯電ローラへのトナー付着を抑えて帯電ローラの耐久性向上を図ることが知られている。表面粗さの指標としては、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４）に規定されていた十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１（２０１３）附属書ＪＡの十点平均粗さＲｚｊｉｓ）が広く用いられている。
【００３７】
電子写真装置に用いられるトナーの直径は、一般的に１０μｍ以下であり、平均粒径と４μｍから８μｍの範囲のものがよく採用されている。従って、例えば帯電ローラ表面の十点平均粗さＲｚをトナー粒子の平均粒径と同程度又はそれ以上の大きさに設定すれば、感光ドラムに付着したトナー粒子と、帯電ローラ３の表面との機械的接触を減らすことができる。これにより、帯電ローラ３への汚れ物質の付着が低減されるため、フィルミング現象による画像不良の発生を抑制することが可能となる。
【００３８】
帯電ローラ表面の十点平均粗さＲｚを制御する方法としては、表層３２に粒子を含有させる方法や、機械的研磨により処理する方法が提案されている。しかし、詳細に検討したところ、十点平均粗さＲｚが一定以上の大きさである従来の帯電ローラを用いた場合、画像のがさつきが生じる場合があることが判明した。
【００３９】
画像のがさつきとは、本来は一定濃度の均質なトナー像が形成されるべき画像領域中に、トナー粒子のサイズと同程度の微小な面積で観察される、微細な濃度ムラが生じている画像不良を指す。がさつきの程度が低い場合は視認されないが、程度が高くなるにつれて視る者にざらざらとした質感（粒状感）を感じさせる。また、極端な場合はハーフトーン画像中にドットが現れる。
【００４０】
そこで、フィルミング現象による画像不良を抑制しつつ画像のがさつきを改善する方法について検討したところ、帯電ローラ表面の全体的な表面粗さに加えて、表面形状のなだらかさが重要であることが判明した。具体的には、帯電ローラ表面の粗さ曲線に関する十点平均粗さＲｚを制御すると共に、粗さ曲線に関する二乗平均平方根傾斜ＲΔｑ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１（２０１３））を制御することが有効であった。粗さ曲線の十点平均高さＲｚ、粗さ曲線の二乗平均平方根傾斜ＲΔｑは、次のように定義される。
【００４１】
【数１】
2019197163.tif 000003
【００４２】
【数２】
2019197163.tif 000004
【００４３】
ただし、Ｚｐｊは粗さ曲線においてｊ番目に高い山の高さであり、Ｚｖｊは粗さ曲線においてｊ番目に低い谷の深さである。Ｎは測定点数である。（ｄＺｊ／ｄＸｊ）は、粗さ曲線においてｊ番目の測定点における局部傾斜であり、次の近似式によって定義されている。なお、Ｚｊは粗さ曲線においてｊ番目測定点の高さであり、ΔＸは測定ピッチである。
【００４４】
【数３】
2019197163.tif 000005
【００４５】
＜比較実験１＞
以下、十点平均粗さＲｚ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの設定が画像に及ぼす影響を調べるために行った検証実験の方法及び結果について説明する。検証実験は、各設定条件で作成した帯電ローラをキヤノン製複写機（商品名：ｉｍａｇｅ  ＲＵＮＮＥＲ  ＡＤＶＡＮＣＥ  ３３３０）に組み込むことで行った。
【００４６】
実験に用いた帯電ローラの設定条件は次の通りである。
実施条件１−１：Ｒｚ＝７μｍ、ＲΔｑ＝０．１０
実施条件１−２：Ｒｚ＝７μｍ、ＲΔｑ＝０．０５
実施条件１−３：Ｒｚ＝１３μｍ、ＲΔｑ＝０．１０
比較条件１−１：Ｒｚ＝７μｍ、ＲΔｑ＝０．２０
比較条件１−２：Ｒｚ＝５μｍ、ＲΔｑ＝０．１０
比較条件１−３：Ｒｚ＝１３μｍ、ＲΔｑ＝０．３０
【００４７】
上記パラメータは、表面粗さ測定機ＳＥ−３３００Ｈ（小坂研究所製）を用いて測定した値である。測定条件は、カットオフ０．８ｍｍ、測定距離８ｍｍ、送り速度０．５ｍｍ／ｓｅｃ、測定ピッチΔＸ＝０．５μｍに設定した。また、測定位置による偏差を低減するため、帯電ローラの軸方向における３箇所、周方向における４箇所（任意の場所を起点に９０°刻み）の合計１２箇所で測定した結果の平均値を示している。
【００４８】
画像の評価対象は、ハーフトーン画像を出力させた場合の汚染スジの有無、及びハーフトーン画像のがさつきの程度とし、これらを目視で評価した。汚染スジとは、記録材の搬送方向に沿って（帯電ローラの回転方向に沿って）画像濃度が濃い部分が生じた状態を指す。汚染スジは、帯電ローラのフィルミングが生じた場合に、異物の付着位置と対応する位置に現れる。フィルミングが発生するまでの期間を検証するため、室温２３℃、湿度５０％の環境で、印字率３．７％の画像を所定枚数出力させた後に、印字率３０％のハーフトーン画像を１枚出力させ、汚染スジの有無を確認する操作を繰り返した。そして、視認可能な程度の汚染スジが発生するまでに出力された印字率３．７％の画像の累計枚数を記録した。
【００４９】
また、がさつきの評価には、初期状態において印字率３０％のハーフトーン画像を１枚出力させたものを用いた。観察した限りがさつきが全く視認できない場合を◎、がさつきが視認できないが、拡大すると確認できる場合を○、肉眼で視認できる場合を×、粒状感が顕著である場合を××として評価した。表１に各条件で行った評価の結果を示す。
【００５０】
【表１】
2019197163.tif 000006
【００５１】
表１で示すように、実施条件１−１では２０万枚画像出力後に汚染スジが発生し、がさつきの評価は○であった。実施条件１−２では２０万枚画像出力後に汚染スジが発生し、がさつきの評価は◎であった。実施条件１−３では４０万枚画像出力後に汚染スジが発生し、がさつきの評価は○であった。これらの二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが０．１０以下である条件の下では、がさつきの評価は○以上であった。
【００５２】
それに対し、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが０．１０より大きい比較条件１−１、比較条件１−３では、実施条件１−１〜１−３に比べてがさつきの評価が悪化した。実施条件１−１と同程度の十点平均粗さ（Ｒｚ＝７μｍ）を有し、かつ実施条件１−１より二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが大きい比較条件１−１では、汚染スジが発生する枚数に変化がない一方で、がさつきの評価が○から×に悪化した。また、実施条件１−３と同程度の十点平均粗さ（Ｒｚ＝１３μｍ）を有し、かつ実施条件１−３より二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが大きい比較条件１−３においても、汚染スジが発生する枚数に変化がない一方で、がさつきの評価が○から××に悪化した。比較条件１−１、比較条件１−３で出力された画像は、粒状感が目立つものであった。
【００５３】
さらに、実施条件１−１及び実施条件１−３に対してＲΔｑが同程度、かつ十点平均粗さが小さい（Ｒｚ＝５μｍ）比較条件１−２では、がさつきの評価が○で維持される一方で、汚染スジの発生枚数が５万枚へと悪化していた。
【００５４】
このように、十点平均粗さＲｚが大きい程、汚染スジが発生しにくくなり、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが小さい程、がさつきの程度が低減（改善）されることが確認された。以下、このような傾向が表れるメカニズムについて考察する。
【００５５】
＜汚染スジの発生メカニズム＞
汚染スジの発生枚数が帯電ローラ３の十点平均粗さＲｚに依存するメカニズムを、図５を用いて説明する。ここでは、帯電ローラ３の表層３２を構成する樹脂材料３５に粒径の異なる粒子Ｐ１，Ｐ２が分散されることで、十点平均粗さＲｚに差が生じているものとして説明する。
【００５６】
図５（ａ）は、比較的小さい粒子Ｐ１を添加することで、初期状態の十点平均粗さＲｚが５μｍに設定されている場合の、帯電ローラ３と感光ドラム２との対向領域を表す模式図であり、表１の比較条件１−２に相当する。帯電ローラ３の表面に凹凸形状があることから、初期状態における帯電ローラ３の接触面積率は小さく抑えられている。つまり、帯電ローラ３は粒子Ｐ１によって形成された凸部の頂点付近でのみ感光ドラム２に当接するため、感光ドラム２に付着しているトナー粒子Ｔ等の汚れ物質との物理的接触頻度が少なく、汚れ物質の帯電ローラ３への付着は抑制される。
【００５７】
しかし、帯電ローラ３の表面の凸部は、感光ドラム２の累積回転量の増加に伴って摩耗するため、図５（ｂ）に示すように帯電ローラ３の表面は徐々に平坦に近づく。そして、表面粗さが一定の程度以下となると、汚れ物質の帯電ローラ３の付着が急激に増加し、汚染スジが発生するようになる。上述の比較実験で初期状態の十点平均粗さＲｚが５μｍの帯電ローラ３を用いた場合、５万枚画像出力後の十点平均粗さＲｚが４μｍまで減少していた。また、検証に用いた複写機のトナーの平均粒径は５．５μｍである。従って、十点平均粗さＲｚが、主な汚れ物質の一つであるトナー粒子Ｔの直径と同程度又はそれ以下に減少すると、トナーの付着量が増大して汚染スジが発生したと考えられる。
【００５８】
一方、図５（ｃ）は、比較的大きい粒子Ｐ２を添加することで、初期状態の十点平均粗さＲｚが７μｍに設定されている場合の模式図であり、表１の実施条件１−１、実施条件１−２、比較条件１−１に相当する。初期状態における帯電ローラ３の接触面積率は、図５（ａ）と同様に小さく抑えられており、汚れ物質の帯電ローラ３への付着は抑制される。しかし、初期状態の十点平均粗さＲｚが十分に大きいため、図５（ｄ）に示すように、５万枚画像出力後の状態でも十分な大きさの表面粗さが確保されている。即ち、十点平均粗さＲｚが４μｍよりは大きい状態となっており、５万枚画像出力後の状態でも汚れ物質の帯電ローラ３への付着が抑制されたと考えられる。
【００５９】
表１の実施条件１−３、比較条件１−３のように初期状態の十点平均粗さＲｚがさらに大きければ、より多くの枚数の画像を出力した後でも、汚れ物質の付着を低減する上で十分な大きさの表面粗さが確保されることになる。つまり、初期状態の十点平均粗さＲｚが大きい程、長期間に亘って帯電ローラ３への汚れ物質の付着が抑制され、汚染スジの発生が低減されることが分かる。
【００６０】
＜がさつきの発生メカニズム＞
次に、画像のがさつきの程度が帯電ローラ３の二乗平均平方根傾斜ＲΔｑに依存することを、図６を用いて説明する。図６において、（ａ）〜（ｃ）は帯電ローラの二乗平均平方根傾斜が相対的に大きい場合（ＲΔｑ＝０．２０）、（ｄ）〜（ｆ）は二乗平均平方根傾斜が相対的に大きい場合（ＲΔｑ＝０．１０）を表している。なお、（ａ）と（ｄ）との間で、十点平均粗さＲｚは等しいものとする。また、（ｂ）及び（ｅ）は、縦軸の上方に向かうほど負極性の高電位となるように図示されている。
【００６１】
図６（ａ）に示すように帯電ローラ３の表面に微小な凹凸がある場合、図６（ｂ）に示すように、感光ドラム２の帯電後の表面電位にムラが生じる。これは、帯電電圧が印加された際に、表面の凸部の頂点付近に強い電界が形成され、その周辺の電界強度が相対的に弱くなるため、放電量に差が生じるためである。ここで、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの値が大きい程、帯電ローラ表面は急峻に傾斜しており、鋭い凸部を有していることになる。従って、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの値が大きい程、電界強度の不均一性が高くなり、帯電後の表面電位のムラが生じやすくなる。
【００６２】
感光ドラム２の帯電後の表面電位にムラがあると、本来は一定濃度であるハーフトーン画像の露光を行った際に、表面電位のバラつきが露光後の電位差として残ってしまう。現像工程では、感光ドラム２の表面電位に応じてトナー粒子Ｔがドラム表面に転移する。そのため、図６（ｃ）に示すように、帯電ローラ３の凸部の面積と同程度の微小な面積において、トナー面密度分布（単位面積当たりのトナー粒子数の分布）が不均一な状態となる。ここでは、１平方マイクロメートル当たりのトナー粒子の存在数をトナー面密度分布として定義している。このように、帯電ローラ３の表面の凹凸により放電量のバラつきが生じる状態で電子写真プロセスが実行される結果、画像のがさつきの原因となる、出力画像における微細な濃度ムラが発生する。
【００６３】
一方、図６（ｄ）に示すように、帯電ローラ３の表面に微小な凹凸があっても二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが小さい場合には、図６（ｅ）に示すように帯電後の表面電位のバラつきが抑制される。これは、図６（ａ）に示す場合に比べて表面がなだらかに変化しているから、帯電電圧の印加によって形成される電界強度の均一性が高くなり、放電量のバラつきが抑制されるためである。そして、露光後の電位分布及び現像工程におけるトナーの付着量もより均一に近くなるから、図６（ｆ）に示すように現像後のトナー面密度分布が均一化される。これにより、出力画像における微細な濃度ムラが抑制され、画像のがさつきが低減される。
【００６４】
以上説明した通り、本実施例では、帯電ローラ３の表面の粗さ曲線に関する十点平均粗さＲｚ［μｍ］及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが、
Ｒｚ≧７  かつ  ＲΔｑ≦０．１
の関係を満たすことが重要であることが判明した。Ｒｚ≧７の関係を満たすことにより、長期間に亘って汚れ物質の付着が低減された、汚れスジの発生しにくい帯電ローラを提供することができる。同時に、ＲΔｑ≦０．１の関係を満たすことにより、汚れ物質の付着を低減する機能を維持したまま、像担持体の帯電後の表面電位のバラつきが抑制された、画像のがさつきを低減可能な帯電ローラを提供することができる。
【００６５】
なお、上記表１において、二乗平均平方根傾斜がより小さな値（ＲΔｑ＝０．０５）に設定された実施条件１−２の帯電ローラ３は、実施条件１−１や実施条件１−３に比べて画像のがさつきがさらに改善している。つまり、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑについて、ＲΔｑ≦０．０５であるとより好適である。
【００６６】
また、帯電ローラと共に使用される現像剤のトナー粒径が分かっている場合には、十点平均粗さＲｚを、トナーの平均粒径より大きな値に設定すると好適である。これにより、少なくとも初期状態において、帯電ローラの表面と像担持体に付着したトナー粒子との物理的接触機会を効果的に低減することができる。
【００６７】
＜製造方法について＞
ここで、十点平均高さＲｚ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを同時に制御可能な帯電ローラの製造方法について説明する。帯電ローラの表面粗さを制御する方法としては、帯電ローラ３の表層３２に、適度な大きさの粒子Ｐ１，Ｐ２（図５（ａ）、（ｃ）参照）を分散させる方法が知られている。しかし、発明者らの検討したところ、十点平均高さＲｚ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの両方を制御するには、球形度の高い、単一種類の粒子を分散させる方法が最適であるとは限らなかった。
【００６８】
より適切な製造方法として、以下の方法（又はその組み合わせ）が考えられる。
・帯電ローラ３の表層３２に球形度の低い扁平な粒子を分散させる方法。
・帯電ローラ３の表層３２に、平均粒径が異なる複数種類の粒子を分散させる方法。
・表層３２を、粒子を分散させた樹脂層の外周に薄い樹脂層を被覆した構造とする方法。
・帯電ローラ３を凹凸形状を有する型に押圧し、凹凸形状を転写する方法（インプリント）。
【００６９】
なお、表層３２に粒子を分散させる方法の場合、粒子の突出量を確保することで、帯電ローラへのトナーの付着を効果的に低減することが可能である。例えば、図５（ａ）のように表層３２をカットして断面に垂直な方向から撮影した場合に、少なくとも一部の粒子が、表層３２の平均膜厚に相当する高さ位置から外周側に４μｍ以上突出していると好適であり、５μｍ以上突出しているとさらに好適である。ここで、表層３２の平均膜厚とは、粒子によって表面が凸状となった部分（粒子部）を無視した場合の、樹脂材料３５の平均厚さを表す。平均膜厚は、例えば、＜比較実験１＞で十点平均粗さＲｚ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの決定に用いたのと同様の測定位置において表層３２をカットし、各位置の膜厚の平均値をとることで求めることができる。また、粒子の突出量を確保するには、平均粒径が２μｍ以上１５μｍ以下の粒子を配合しつつ、表層の平均膜厚を２０μｍ以下に抑えることが有効である。
【００７０】
＜帯電方式について＞
上記実施例では、帯電ローラ３は直流帯電方式の電子写真装置に用いられるものとして説明した。直流帯電方式は、直流電圧と交流電圧とが重畳された帯電電圧が用いられる交流帯電方式に比べて電源構成を簡素化できる。その一方で、直流帯電方式では、交流帯電方式における像担持体の表面電位の収束効果が得られないため、帯電ローラの表面形状による放電量のバラつきが像担持体の表面電位のバラつきとして残りやすい性質がある。そのため、本実施例の帯電ローラの構成は、直流帯電方式の電子写真装置に対して好適に用いることができる。ただし、放電量のバラつきが大きければ交流帯電方式であっても画像不良が生じ得るため、本実施例の帯電ローラを交流帯電方式の電子写真装置に用いても有効である。
【００７１】
＜他のパラメータ＞
また、本実施例では、画像のがさつきとの相関が高いパラメータとして二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを抽出しているが、他の表面性状パラメータによって放電量のバラつきが生じ難い構成を規定してもよい。例えば、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）又は二乗平均平方根粗さＲｑ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）は、がさつきの程度とある程度の相関があることが観察された。また、粗さ曲線に関する二乗平均平方根粗さＲΔｑに代えて、面粗さに関する二乗平均平方根傾斜Ｓｄｑ・算術平均粗さＳａ・二乗平均平方根粗さＳｑ（いずれも、ＪＩＳ  Ｂ０６８１−２／ＩＳＯ２５１７８−２に規定されたもの）を用いてもよい。これらのパラメータが、帯電ローラ表面の起伏が十分なだらかであるように設定することで、帯電ローラ３の凹凸による放電量のバラつきを抑制し、画像のがさつきを改善することが可能である。
【実施例２】
【００７２】
次に、実施例２に係る帯電ローラについて説明する。本実施例では、実施例１と同様に、帯電ローラの表面の粗さ曲線に関する二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを所定値以下に設定することで、出力画像の一部の領域で画像濃度が薄くなる画像不良（以下、ゴースト像とする）の低減を図る。
【００７３】
＜ゴースト像の発生メカニズム＞
ゴースト像の発生メカニズムについて、図７を用いて説明する。ゴースト像はインライン方式（タンデム型）の画像形成装置における下流側の画像形成ユニットで生じ易い傾向がある。そのため、図７は、図１におけるブラックの画像形成部１ｄを拡大して図示している。また、以下の説明で、実施例１と同様の構成・作用を有する要素には実施例と共通の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
まず、一次転写部Ｔ１における感光ドラム２ｄの表面電位の変化について説明する。画像形成が行われるとき、一次転写ローラ９ｄにはトナーの帯電極性とは逆極性（正極性）の電圧（一次転写電圧）が印加される。その結果、一次転写部Ｔ１には、一次転写ローラ９ｄから感光ドラム２ｄに向かう方向に一次転写電流が流れると共に、感光ドラム２ｄと中間転写ベルト８との間にバイアス電界が形成される。このバイアス電界に従ってトナー像が感光ドラム２ｄから中間転写ベルト８へと転移し、トナー像の一次転写が行われる。また、一次転写電流として感光ドラム２ｄの表面に正の電荷が供給されるため、感光ドラム２ｄの表面電位は正極性側にシフトする。
【００７５】
次に、中間転写ベルト８の回転方向における上流側の画像形成部１ａ〜１ｃで形成されたトナー像Ｉ１が一次転写部Ｔ１に存在する場合について考える。一次転写部Ｔ１にトナー像Ｉ１が介在する領域（画像部）は、トナー像Ｉ１が存在しない領域（非画像部）に比べて抵抗値が高くなり、一次転写電流が流れにくくなる。その結果、一次転写部Ｔ１でトナー像Ｉ１に対向していなかった領域の表面電位が一次転写電流によって正極性側にシフトする一方で、トナー像Ｉ１に対向していた領域は相対的に負極性のまま取り残される。その後、帯電ローラ３ｄによる帯電が行われた際に、トナー像Ｉ１に対向していた領域が通常の目標電位より高い電位まで過帯電させられ、感光ドラム２ｄの帯電後の表面電位にムラが生じる（転写メモリ現象とも呼ばれる）。この帯電ムラが、露光工程及び現像工程を経てトナー像の濃度ムラとして可視化されることで、ゴースト像が発生する。このゴースト像は、感光ドラム２ｄに形成されるトナー像Ｉ２の内、前回の転写工程でトナー像Ｉ１に対向していた部分の画像濃度が周囲に比べて薄くなったものとして現れる。
【００７６】
ここで、帯電ローラ３ｄの表面形状とゴースト像の生じ易さとの関係について説明する。一次転写部Ｔ１にトナー像Ｉ１が存在することで帯電前の感光ドラム２ｄの表面電位にムラが生じた場合であっても、帯電電圧によって帯電ローラ３ｄの周囲に形成される電界強度が均一であれば、帯電後の表面電位は均一化される。しかし、＜がさつきの発生メカニズム＞で説明したように帯電ローラ３ｄの表面の凹凸に起因する放電量のバラつきがあると、帯電前の表面電位のムラが十分に均一化されない。これは、例えばトナー像Ｉ１の存在により周囲に比べて負極性となった感光ドラム２ｄの表面領域が、帯電ローラ３ｄの凸部に対向することで周囲より多く放電を受け、容易に過帯電してしまうことによる。
【００７７】
つまり、トナー像Ｉ１に起因する表面電位の巨視的なムラと、帯電ローラ３ｄの表面形状に起因する微細な帯電ムラとが重なり合った場合に、ゴースト像の原因となる帯電後の感光ドラム２ｄの表面電位のムラが発生する。
【００７８】
なお、一般に、転写メモリ現象によるゴースト像は、感光ドラム２ｄの帯電前後の表面電位の差が小さい場合に顕在化しやすいことが分かっている。帯電前後の表面電位の差とは、感光ドラム２ｄの回転方向において、帯電ローラ３ｄに到達する直前の位置で測定した表面電位と、帯電ローラ３ｄを通過した直後の位置で測定した表面電位の差を表す。ただし、各表面電位は露光による静電潜像が形成されていない領域で測定するものとする。帯電前後の表面電位の差は、一次転写電流の大きさ及び感光ドラム２ｄの周速・前露光装置の有無・バックグラウンド露光（露光工程において非画像部にも弱い光を照射すること）の有無等によって影響を受ける。
【００７９】
＜比較実験２＞
そこで、帯電ローラの二乗平均平方根傾斜ＲΔｑのゴースト像への影響を調べるため、次の検証実験を行った。検証実験は、帯電ローラをキヤノン製複写機（商品名：ｉｍａｇｅ  ＲＵＮＮＥＲ  ＡＤＶＡＮＣＥ  ３３３０）に組み込むことで行った。
【００８０】
本実施例（実施条件２−１）の構成では、帯電ローラ３ｄとして二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが０．１０であるものを使用した。中間転写ベルトの表面抵抗率ρｓは１０８（Ω）とし、一次転写電流が２３μＡとなるように一次転写バイアスを設定した。感光ドラム２ｄの帯電前後の表面電位差は１０Ｖであった。
【００８１】
比較例（比較条件２−１、２−２、２−３、２−４）では、帯電ローラ３ｄとして二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが０．２０であるものを使用した。
・比較条件２−１では、その他の条件は実施条件２−１と共通とした。
・比較条件２−２では、前露光装置を使用した。また、感光ドラム２ｄの帯電前後の表面電位差は５５０Ｖであった。
・比較条件２−３では、中間転写ベルト８として、実施条件２−１より表面抵抗率が高いもの（ρｓ＝１０１２（Ω））を使用した。感光ドラム２ｄの帯電前後の表面電位差は２３０Ｖであった。
・比較条件２−４では、比較条件２−３に比べて一次転写電流の値を小さく（５μＡ）設定し、その他の条件は比較条件２−３と共通とした。
・なお、前露光装置は、帯電前の感光ドラム２ｄの電位ムラを除去するための除電装置であり、一次転写部Ｔ１と帯電ローラ３ｄとの間でドラム表面に均一な光を照射し、感光ドラム２ｄの表面電位を均一化する。
【００８２】
また、ゴースト像の評価方法は次のようにした。室温２３℃、湿度５０％環境で、イエローとマゼンタの画像形成部１ａ，１ｂにおいて、それぞれ最大露光量で潜像を形成した１０ｍｍ×１０ｍｍのトナーパッチを出力させる。これと同時に、ブラックの画像形成部１ｄで印字率３０％のハーフトーン画像を出力させる。トナーパッチ及びハーフトーン画像を含む出力画像において、トナーパッチに対応するゴースト像（パッチゴースト）が視認できた場合を×、視認できなかった場合を○とした。表２に、各検証条件における評価結果を示す。
【００８３】
【表２】
2019197163.tif 000007
【００８４】
本実施例の実施条件２−１の場合、帯電前後の表面電位差は１０Ｖと小さいにも関わらず、パッチゴーストは出現しなかった。条件２−１において、トナーパッチに対応する位置とその周囲とで、感光ドラム２ｄの帯電後の表面電位を比較したところ、電位差は１Ｖ程度であった。これは、トナーパッチによって周囲と電位差が生じた感光ドラム２ｄの表面が、帯電ローラ３ｄに再度到達した際に、周囲とほぼ同じ電位まで帯電されたことを示している。このように、本実施例ではトナーパッチに起因する電位差が帯電工程で均一化されるため、ゴースト像の発生が抑制される。
【００８５】
一方、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが０．２０である比較条件２−１では、パッチゴーストが発生した。これは、帯電ローラ３ｄの表面形状が急峻な凹凸を有するために電界強度の不均一性が高く、トナーパッチに起因する電位差が帯電後も残っていることを表す。
【００８６】
二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが比較条件２−１と等しく、かつ前露光装置を設置した比較条件２−２では、パッチゴーストが消失した。この条件では、前露光装置によって表面電位が接地電位に近付けられ、帯電前後の電位差が大きい状態で帯電工程が行われる。従って、帯電ローラ３ｄの全体的な放電量が大きい場合には、帯電ローラ３ｄの表面の凹凸による放電ムラが顕在化しにくいことが分かる。
【００８７】
表面抵抗率の高い中間転写ベルトを使用した比較条件２−３でも、本実施例の条件２−１に比べて帯電前後の電位差が十分に大きく、パッチゴーストは観察されなかった。一方、比較条件３に対して転写電流を小さくした比較条件２−４では、帯電前後の電位差が小さくなった結果、パッチゴーストが発生した。トナーパッチに対応する位置とその周囲とで、感光ドラム２ｄの帯電後の表面電位を比較したところ、電位差は１５Ｖ程度であった。この条件では、比較条件２−１と同様に、帯電ローラ３ｄの全体的な放電量が小さい条件で帯電工程が行われた結果、帯電ローラ３ｄの放電ムラの影響が相対的に大きくなり、パッチゴーストが顕在化したものと考えられる。
【００８８】
このように、本実施例では、帯電ローラ表面の二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを０．１０に設定したことで、前露光装置を用いることなくパッチゴーストを低減することが可能となった。すなわち、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを０．１０に設定することで、画像品位を向上可能な帯電ローラを提供することができる。同時に、帯電ローラの十点平均粗さＲｚを７μｍ以上とすることで、上述したように汚れ物質の付着を長期間に亘って低減することが可能となる。
【００８９】
ここで、帯電前後の表面電位の差が小さい場合、出力画像が同じであれば、表面電位の差が大きい場合に比べて帯電ローラ３ｄの放電量は減少する。従って、ゴースト像の発生を抑制できるなら、感光ドラム２ｄの表面を劣化させる放電生成物の低減や消費電力量低減の観点から、帯電前後の表面電位の差を小さく設定することが有利である。本実施例によれば、像担持体の帯電前後の表面電位の差が１００Ｖ未満であるような場合でも、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを０．１０以下に設定することで、転写メモリによるゴースト像の発生を抑制できることが分かった。
【００９０】
なお、本実施例では前露光装置を使用しないものとして説明したが、例えば本実施例の帯電ローラを前露光装置と併用して、より確実にゴースト像を防ぐようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…カートリッジ（画像形成部）／２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…像担持体（感光ドラム）／３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…帯電ローラ／４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…現像手段（現像装置）／７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…露光手段（露光装置）／８，１５…転写手段（中間転写ベルト、二次転写ローラ）／３０…支持体（芯金）／３１…弾性層／３２…表層／３５…樹脂材料／３９…電圧印加手段（帯電電源）／１００…画像形成装置／Ｐ１，Ｐ２…粒子（第１の粒子、第２の粒子）
【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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