(57)【要約】【課題】印刷品質の低下を抑制する。【解決手段】像担持体の表面を帯電させる帯電部材を備える帯電装置において、前記帯電部材は、電圧が印加される回転軸と、前記回転軸の外周に設けられ、前記像担持体の表面を帯電させる導電層とを備え、前記導電層は、表面に回転方向へ延伸する複数の割れ目が設けられる。【選択図】        図５
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【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部材を備える帯電装置において、
前記帯電部材は、電圧が印加される回転軸と、
前記回転軸の外周に設けられ、前記像担持体の表面を帯電させる導電層とを備え、
前記導電層は、表面に回転方向へ延伸する複数の割れ目が設けられることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電装置において、
前記割れ目は、前記導電層の表面からの深さが２０μｍ以上であり、前記導電層の表面に設けられる単位面積当たりの数が１個／ｍｍ2以上であることを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の帯電装置において、
前記導電層は、表面に回転方向へ形成された複数の溝を有し、
前記割れ目は、前記溝に設けられることを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の帯電装置において、
前記導電層は、表面に紫外線が照射されることにより、前記割れ目が設けられることを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の帯電装置において、
前記回転軸は、直流の前記電圧が印加されることを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の帯電装置において、
前記導電層は、エピクロルヒドリンゴム１００重量部に対してジエン系ゴムを２５重量部以上、かつ、１５０重量部以下とした混合物であることを特徴とする帯電装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の帯電装置を備えることを特徴とする画像形成手段。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスで用いられる帯電装置と、その帯電装置を用いた画像形成手段および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプリンタ、複写装置、ファクシミリ装置、複合装置などの電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、帯電部材としての帯電ローラが感光ドラムの表面を均一に帯電させる方式のなかでも、直流電圧を用いた接触帯電方式のものが多く用いられている。
この直流電圧を用いた接触帯電方式は、帯電電位が不均一になりやすく、帯電ローラの軸方向に帯電電位のムラが発生しやすいため、帯電ローラの表面に回転方向に研磨目を設けて軸方向の帯電電位のムラの発生を回避するようにしているものがある。
また、帯電ローラは、印刷を繰り返すことにより徐々に汚れてしまうため、帯電ローラの表面にクリーニングローラを当接させてクリーニングするようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５４７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術においては、クリーニングローラとの摩擦による帯電ローラの摩耗などにより、感光ドラムの表面の帯電電位にムラが発生し、印刷品質が低下するという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、印刷品質の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明は、像担持体の表面を帯電させる帯電部材を備える帯電装置において、前記帯電部材は、電圧が印加される回転軸と、前記回転軸の外周に設けられ、前記像担持体の表面を帯電させる導電層とを備え、前記導電層は、表面に回転方向へ延伸する複数の割れ目が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このようにした本発明は、印刷品質の低下を抑制することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施例における画像形成装置の概略断面図
【図２】本実施例における帯電装置の概略断面図
【図３】本実施例における帯電ローラの抵抗値測定の説明図
【図４】本実施例における帯電ローラの導電層表面の説明図
【図５】本実施例における帯電ローラの導電層表面の概略断面図
【図６】本実施例における導電層表面からの放電の説明図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明による帯電装置、画像形成手段および画像形成装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本実施例における画像形成装置の概略断面図である。
図１において、画像形成装置としてのプリンタ１は、上位装置から受信した印刷動作信号を画像情報信号に変換する図示しない制御手段と、媒体２を積載して収容する給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１から媒体２を１枚ずつ繰り出す搬送ローラ２２と、搬送ローラ２２が繰り出した媒体２を搬送する搬送ローラ対２３と、画像情報信号に基づいて形成した静電潜像をトナー像に現像し、そのトナー像を媒体２に転写する画像形成ユニット１０と、そのトナー像を媒体２に定着させる定着装置２４とにより構成されており、媒体２に印刷するものである。
【００１０】
なお、プリンタ１は、複数の画像形成ユニット１０を配置してカラー画像を形成するものであってもよいが、説明の便宜上、本実施例においては単一の画像形成ユニット１０を用いて単色の画像を形成するものとする。
画像形成手段としての画像形成ユニット１０は、現像したトナー像を媒体２に転写するものであり、感光ドラム１１と、帯電装置１２と、露光装置１３と、現像装置１４と、転写装置１５と、クリーニング装置１６とにより構成されている。
【００１１】
像担持体としての感光ドラム１１は、帯電装置１２により表面を帯電され、その表面に露光装置１３により静電潜像が形成されるものである。
この感光ドラム１１は、アルミニウムやステンレス鋼などからなる導電性支持体の外周に、電荷発生層と、電荷輸送層とを順次積層して形成されている。
電荷発生層は、電荷発生物質の微粒子をバインダ樹脂で結着させた分散層である。
電荷発生層の電荷発生物質には、各種有機顔料や染料などを用いることができ、例えば、無金属フタロシアニン、銅塩化インジウム、塩化ガリウム、錫、オキシチタニウム、亜鉛、バナジウムなどの金属、またはその酸化物および塩化物が配位したフタロシアニン類、モノアゾ、ビスアゾ、トリスアゾ、ポリアゾ類などのアゾ顔料等を用いることができる。
【００１２】
電荷発生層のバインダ樹脂には、例えば、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルプロピオナール、ポリビニルブチラール、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、セルロースエステル、セルロースエーテルなどの各種バインダ樹脂を用いることができる。
【００１３】
電荷輸送層は、電荷輸送物質およびバインダ樹脂を主成分として形成されている。
電荷輸送層の電荷輸送物質には、例えば、カルバゾール、インドール、イミダゾール、オキサゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾールなどの複素環化合物、アニリン誘電体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘電体、スチルベン誘電体、あるいはこれらの化合物からなる基を主鎖若しくは側鎖に有する重合体などの電子供与性物質を用いることができる。
【００１４】
電荷輸送層のバインダ樹脂には、例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどのビニル重合体、ポリエステル、ポリエステルカーボネート、ポリスルホン、ポリイミド、フェノキシ、エポキシ、シリコーン樹脂、およびこれらの共重合体または部分的架橋降下物などを単独あるいは組み合わせて用いることができ、特にポリカーボネートが適している。なお、このバインダ樹脂には必要に応じて酸化防止剤、増感剤等の各種添加剤を含めるようにしてもよい。
【００１５】
本実施例の画像形成ユニット１０に備える感光ドラム１１は、導電性支持体にはアルミニウム管の表面にアルマイト処理を行ったものを用いており、その導電性支持体の外周に電荷発生層および電荷輸送層を順次積層し、外径を３０．０ｍｍとして形成されている。電荷発生層は、電荷発生物質にはフタロシアニンを、バインダ樹脂にはポリビニルアセタール系樹脂を用いて形成されている。また、電荷輸送層は、電荷輸送物質にはヒドラゾン系化合物を、バインダ樹脂にはポリカーボネート系樹脂に酸化防止剤を添加したものを用いて形成されている。なお、電荷輸送層の膜厚は１５μｍとした。
【００１６】
帯電装置１２は、帯電ローラ１９と、クリーニングローラ２０とにより構成されている。
帯電部材としての帯電ローラ１９は、感光ドラム１１と当接するように配置され、感光ドラム１１の表面を帯電させるものである。なお、帯電ローラ１９は、感光ドラム１１と近接させてもよい。
また、帯電ローラ１９およびクリーニングローラ２０の詳細については後述する。
【００１７】
露光手段としての露光装置１３は、図中矢印Ａで示す感光ドラム１１の回転方向における帯電装置１２の下流側に配置され、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ヘッドなどの光源を備えており、画像情報信号に対応した光を感光ドラム１１の表面に照射して露光し、露光した部分の帯電電位を小さくさせて静電潜像を形成する。
現像手段としての現像装置１４は、図中矢印Ａで示す感光ドラム１１の回転方向における露光装置１３の下流側に配置され、感光ドラム１１の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像するものであり、トナー１７を収容するトナー収容部１４ａと、現像ローラ１４ｂとにより構成されている。
【００１８】
トナー収容部１４ａは、トナー１７を収容しており、現像ローラ１４ｂの表面にトナー１７を均一に塗布してトナー層を形成させる。
現像ローラ１４ｂは、感光ドラム１１と当接または近接するように配置され、トナー収容部１４ａが表面に形成したトナー層により感光ドラム１１の表面の静電潜像をトナー像に現像する。
この現像ローラ１４ｂは、導電性支持体と、その外周に設けた導電層とにより構成されている。なお、導電層の表面は、必要に応じて表面処理やコーティングをしてもよい。
【００１９】
また、現像ローラ１４ｂの導電性支持体には、図示しない現像バイアス供給電源が接続されており、静電潜像をトナー像に現像する際に直流で−２５０Ｖが印加される。
本実施例の現像ローラ１４ｂは、導電性支持体には快削鋼（ＳＵＭ材）からなる金属製の軸体を、導電層には主成分としてのウレタンゴムに電子導電剤としてのカーボンブラック（ケッチェンブラック）を添加して抵抗調整を行ったものを用いている。また、導電層の表面にはイソシアネート化合物とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを含む表面処理液を塗布した。
【００２０】
現像剤としてのトナー１７には、ベースとなるトナー粒子に外添剤を混合したものを用いることができる。
本実施例のトナー１７は、非磁性一成分の負帯電重合トナーである。
このトナー１７は、乳化重合法によって製造されたスチレンアクリル共重合樹脂と着色剤とワックスを混合して凝集させたトナー粒子に、外添剤としてシリカおよび酸化チタンの微粉末を加えて混合したものである。
【００２１】
トナー粒子は、円形度が０．９４〜０．９８、粒径が５．５〜７．０μｍ程度のものである。
外添剤は、粒径が５０〜２００ｎｍ程度のものである。
転写装置１５は、転写部材としての転写ローラを備え、感光ドラム１１と当接するように配置され、感光ドラム１１の表面に形成されたトナー像を媒体２に転写する。
本実施例の転写ローラは、快削鋼（ＳＵＭ材）からなる金属製の軸体である導電性支持体と、ゴム発泡体である導電層とにより構成されている。
このゴム発泡体は、主成分としてエピクロルヒドリンゴムとアクリロニトリルブタジエンゴムとを混合し、エピクロルヒドリンゴムの配合比により抵抗調整を行ったものである。
【００２２】
ゴム発泡体の発泡セル径は５０〜３００μｍであり、ゴム発泡体の硬さはアスカーＣ硬度で３５度程度である。
現像剤廃棄手段としてのクリーニング装置１６は、図中矢印Ａで示す感光ドラム１１の回転方向における転写装置１５の下流側に配置されており、転写装置１５が転写しきれずに感光ドラム１１の表面に残存するトナー１７や感光ドラム１１に付着した汚れを掻き落として廃棄する。
このクリーニング装置１６は、クリーニングブレード１６ａと、廃棄トナー収容部１６ｂとにより構成されている。
【００２３】
クリーニングブレード１６ａは、支持体と、弾性体のブレード部材とにより構成されており、支持体にブレード部材の一端が固着され、ブレード部材の他端が感光ドラム１１の表面に当接するように配置されており、感光ドラム１１の表面に残存するトナー１７や感光ドラム１１に付着した汚れを掻き落とす。
このクリーニングブレード１６ａは、支持体がＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキ鋼板）であり、ブレード部材がポリウレタン部材である。
廃棄トナー収容部１６ｂは、クリーニングブレード１６ａが掻き落としたトナー１７を収容する。
【００２４】
なお、クリーニング装置１６は、感光ドラム１１の表面に付着したトナー１７をほぼ回収することができる。一方、感光ドラム１１の表面に付着した外添剤は、クリーニング装置１６により回収されるものとすり抜けるものがある。クリーニング装置１６をすり抜けた外添剤のうち、帯電装置１２により正帯電したものや付着力の大きいものが帯電ローラ１９に巻き上げられる。
給紙トレイ２１は、画像形成ユニット１０の下方に配置され、印刷前の媒体２を収納する。
搬送ローラ２２は、給紙トレイ２１に収納されている媒体２を１枚ずつ分離し、図中点線で示す媒体搬送路１８に繰り出す。
【００２５】
搬送ローラ対２３は、媒体搬送路１８の搬送ローラ２２より下流側に配置され、搬送ローラ２２から搬送された媒体２を画像形成ユニットに供給する。
定着装置２４は、図中矢印Ｆで示す媒体搬送方向における画像形成ユニット１０の下流側に配置され、媒体２に転写されたトナー像を加熱および加圧により媒体２に定着する。
制御手段は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の制御部およびメモリ等の記憶部により構成され、記憶部に格納された制御プログラム（ソフトウェア）に基づいて制御部により画像形成装置１全体の制御を行う。
【００２６】
次に、帯電装置１２について図２に基づきながら説明する。
図２は、本実施例における帯電装置の概略断面図である。
図２において、帯電ローラ１９は、導電性支持体１９ａと、その外周に設けた導電層１９ｂとにより構成されている。
回転軸としての導電性支持体１９ａには、図示しない帯電バイアス供給電源が接続されており、直流電圧が印加される。
【００２７】
導電層１９ｂには、エピクロルヒドリンゴムとジエン系ゴムの混合物であるベースポリマーが用いられる。
ベースポリマーには、例えば、エピクロルヒドリンゴムを架橋させるためのチオウレア系の架橋剤および促進剤と、ジエン系ゴムを架橋させるための硫黄および含硫黄系架橋剤からなる少なくとも１種の架橋剤および含硫黄系促進剤とを併用し、含有させる。
さらにベースポリマーには、架橋助剤、導電剤、受酸剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤、充填剤、顔料、中和剤、気泡防止剤など、少なくとも１種の添加剤を含有させてもよい。
【００２８】
エピクロルヒドリンゴムには、例えば、エピクロルヒドリン単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリンとアリルグリシジルエーテルとの共重合体（ＧＣＯ）、エピクロルヒドリンとプロピレンオキサイドとの共重合体（ＧＥＣＯ）、エピクロルヒドリンとプロピレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとの共重合体、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとの共重合体などの１種または２種以上を混合したものを用いる。なお、本実施例の導電層１９ｂに用いるエピクロルヒドリンゴムは、ＥＣＯとした。
【００２９】
ジエン系ゴムには、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴムなどの１種または２種以上を混合したものを用いる。なお、本実施例の導電層１９ｂに用いるジエン系ゴムは、ＮＢＲを主成分とした。
【００３０】
次に、帯電ローラ１９の電気的特性について説明する。
導電層１９ｂの抵抗値は、帯電電位のムラや帯電不良などの要因となる。一般に、導電層１９ｂの抵抗値が大きすぎると、導電層１９ｂの抵抗値のムラが導電層１９ｂの表面における電荷の分布に影響しやすくなるため、感光ドラム１１の表面における帯電電位のムラなどによる画像不良が発生する場合がある。一方、導電層１９ｂの抵抗値が小さすぎると、感光ドラム１１の表面の傷などにより電荷がリークしやすくなるため、帯電不良による画像不良が発生する場合がある。
【００３１】
したがって、導電層１９ｂの抵抗値には適正な範囲があり、１０6〜１０9Ωが好ましいとされている。
この適正な抵抗値の範囲を得るために、導電層１９ｂは、イオン導電性の材料、イオン導電剤、カーボンブラックや金属性酸化物などを用いて形成されている。
導電層１９ｂには、電子導電性の材料またはイオン導電性の材料のいずれも用いることが可能である。
【００３２】
本実施例においては、導電層１９ｂの抵抗値のムラが感光ドラム１１の帯電電位のムラに影響しやすいこともあり、抵抗値のムラを抑制するために、抵抗値の安定性に欠く電子導電性の材料ではなくイオン導電性の材料を用いた。
よって、エピクロルヒドリンゴムには、イオン導電性を得るために、例えば、エチレンオキサイドを含むエピクロルヒドリンゴムにイオン導電剤、カーボンブラックや金属製酸化物などを添加し、導電層１９ｂの抵抗値を調整可能とした。
また、ジエン系ゴムには、極性ゴムであるＮＢＲを用いることにより導電層１９ｂの抵抗値を調整可能とした。
【００３３】
次に、帯電ローラ１９の抵抗値の測定方法について説明する。
図３は、本実施例における帯電ローラの抵抗値測定の説明図である。
図３において、帯電ローラ１９の抵抗値は、ハイレジスタンスメータ（アジレント・テクノロジー社製、４３３９Ｂ）である抵抗値測定器４１と、幅が２．０ｍｍ、直径が６．０ｍｍのＳＵＳ材からなるベアリング４２を用いて測定する。
【００３４】
測定方法としては、抵抗値測定器４１の一方の端子を導電性支持体１９ａに接触させ、他方の端子であるベアリング４２を導電層１９ｂの表面に１０ｇｆの力で押し当てた状態で帯電ローラ１９を回転させながら帯電ローラ１９の抵抗値を測定する。
一般に、帯電ローラ１９の抵抗値は、温度および湿度あるいは印加する電圧により変化する。そのため本実施例においては、温度２０℃、湿度５０％ＲＨの環境下で、導電性支持体１９ａ側に−５００Ｖの直流電圧を印加して測定している。
【００３５】
次に、帯電ローラ１９の機械的特性について図２に基づきながら説明する。
導電層１９ｂの表面から放電し、導電層１９ｂの表面と当接する感光ドラム１１の表面を帯電させるためには、導電層１９ｂの表面と感光ドラム１１の表面との間に微小のギャップを形成し、パッシェンの法則に基づく放電に寄与する領域を確保する必要がある。
それゆえ、導電層１９ｂの表面と感光ドラム１１の表面との適切なニップ（当接状態）を得るために、導電層１９ｂの硬さはアスカーＣ硬度で８５度以下が好ましく、８０度以下がより好ましい。
【００３６】
図４は、本実施例における帯電ローラの導電層表面の説明図である。
図４に示すように、導電層１９ｂの表面には、切削および研磨工程により図２、３および４中の矢印Ｂで示す回転方向にテープ研磨により複数の溝（研磨目）が形成されており、所定の表面粗さとなっている。
導電層１９ｂの表面粗さは、パッシェンの法則により、最大高さＲｙ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：１９９４に準拠）が１〜４０μｍ程度の範囲であることが好ましく、特に３〜３０μｍの範囲がより好ましい。なお、この範囲は、印加する電圧や使用環境などにより異なる範囲となる。
【００３７】
本実施例における表面粗さの測定は、表面粗さ測定機（小坂研究所社製、ＳＥ３５００）および検出器（小坂研究所社製、ＰＵ−ＤＪ２Ｓ）を使用し、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：１９９４に準拠して行った。
また、帯電ローラ１９を回転させながら導電層１９ｂの表面に紫外線（以下、ＵＶ）を照射し、導電層１９ｂに含まれるジエン系ゴムの二重結合を酸化させ、保護膜としての酸化膜を形成させる。
このように、導電層１９ｂの表面にＵＶを照射して酸化膜を形成させることにより、以下のような効果を得ることができる。
【００３８】
第１に、導電層１９ｂから低分子成分が析出する現象であるブルームまたはブリードをこの酸化膜により抑制することができるため、析出物による感光ドラム１１の表面の汚染を防止することができる。
第２に、この酸化膜は感光ドラム１１の表面に残留したトナー１７やトナー１７の外添剤が付着する量を軽減し、付着した場合であってもクリーニングローラ２０により除去しやすくなる効果があるため、導電層１９ｂの表面にトナー１７などが広く薄く付着してしまうフィルミングを軽減することができる。
第３に、酸化膜により導電層１９ｂとクリーニングローラ２０との摩擦係数が小さくなるため、当接による摩耗を軽減することができる。
【００３９】
さらに、例えば、ＵＶ照射時間を長くした場合、導電層１９ｂの表面には、図５に示すように複数の研磨目の谷に沿って小さな割れ目が生じる。
本実施例は、この小さな割れ目を利用したものである。
また、後述する試作例の帯電ローラ１９においては、比較のため、ＵＶ照射を行う代わりに表面処理液に浸漬して乾燥させることによりコーティング膜を形成させているものもある。
なお、酸化膜ができることにより、導電層１９ｂの表面抵抗が上昇する。
【００４０】
図２の説明に戻り、クリーニングローラ２０は、導電層１９ｂの表面に当接または摺接するように配置されている。
つまり、クリーニングローラ２０は、導電層１９ｂの表面に対して従動回転させてもよく、周速差を設けてクリーニングローラ２０の表面が帯電ローラ１９の表面を摺接するように駆動させてもよい。
クリーニングローラ２０が導電層１９ｂの表面に摺接するように配置されている場合、クリーニングローラ２０の帯電ローラ１９に対する周速差は、小さいと導電層１９ｂの表面のクリーニング性が弱く、大きいと導電層１９ｂの表面が摩耗するとともに当接により付着物が擦り付けられフィルミングを起こすため、感光ドラム１１の表面に付着したトナー１７や外添剤が導電層１９ｂの表面に付着する量によって適正な値に調整が必要である。
【００４１】
なお、クリーニングローラ２０の帯電ローラ１９の周速に対する適正な周速比は、０．８〜１．２５倍が好ましい。
本実施例のクリーニングローラ２０は導電層１９ｂの表面に摺接するように配置されており、クリーニングローラ２０の帯電ローラ１９の周速に対する周速比は、０．９倍となるように駆動させた。
また、本実施例のクリーニングローラ２０は、外径が６ｍｍの軸体と、軸体の外周に設けられた厚さ１．５ｍｍのウレタンフォームとにより構成されており、外径を９ｍｍとした。
【００４２】
次に、上述した帯電ローラ１９を備えたプリンタ１で印刷すると帯電電位のムラが発生し、印字品質が低下するため、印字品質の低下を抑制する目的で導電層１９ｂの材料および導電層１９ｂの表面処理を変更して試作した８種類の帯電ローラについて表１に基づいて図３〜図５を参照しながら説明する。
表１は、帯電ローラ１９の試作例の内容と評価結果を示しており、試作例の内容として導電層１９ｂの材料（ベースポリマー）であるエピクロルヒドリンゴムとジエン系ゴムの重量部の配合比、導電層１９ｂの表面の処理方法および状態、ならびに評価結果として初期印刷の評価および連続印刷後の評価を示している。
なお、初期印刷および連続印刷後の評価の方法については後述する。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
まず、各試作例で共通となる帯電ローラ１９の構成について説明する。
導電性支持体１９ａは、快削鋼（ＳＵＭ材）からなる金属製の軸体を用い、外径を６ｍｍとした。
導電層１９ｂの材料は、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合体（ＥＣＯ）としたエピクロルヒドリンゴムを６０重量部、ＮＢＲを主成分とした混合物からなるジエン系ゴムを４０重量部、その他に架橋剤、架橋促進剤および受酸剤などの必要な添加剤を適量加えて調整したもので構成されている。
【００４５】
この材料は、よく混練され、押出し成形機により外径が１３ｍｍ、内径が５．５ｍｍとしたチューブ形状に押出し成形され、１５０℃で３時間かけて蒸気加硫される。
蒸気加硫されたチューブ形状のものは、導電性支持体１９ａに圧入されてオーブンにより１５０℃で１時間焼成され、室温まで冷却される。
冷却されたチューブ形状のものは、外周面である表面が砥石により研磨され、研磨屑が取り除かれて表面が清掃された後、さらに仕上げ研磨として湿式のテープ研磨が行われ、外径が１２ｍｍとなるように表面が研磨されて導電層１９ｂとなる。
【００４６】
次に、試作例毎の帯電ローラ１９の構成について説明する。
試作例１の帯電ローラ１９では、ＵＶ照射により導電層１９ｂの表面に酸化膜を形成させ、図５に示すような複数の研磨目の谷に沿って小さな割れ目を生じさせる。つまり、導電層１９ｂはＵＶが照射されることにより、表面に回転方向へ延伸する複数の割れ目が設けられる。
ＵＶ照射の条件は、メタルハライドランプを用いて行い、ＵＶ光源の出力を１２０Ｗ／ｃｍ、ＵＶ光源から導電層１９ｂの表面までのＵＶ照射距離を５０ｍｍ、ＵＶ照射時間を２０分間とした。
【００４７】
また、この条件における割れ目の深さを求めた。
割れ目の深さの求め方は、まず、導電層１９ｂの表面の面積５ｍｍ2での割れ目の深さを測定する。次に、測定した割れ目のうち深いものを５つ選択する。この選択した５つの割れ目のうち、深さが最も小さい値のものを単位面積（ｍｍ2）当たりの割れ目の深さの最小値（以下、割れ目の深さの最小値という）として求める。
この条件において、割れ目の深さの最小値は、８０μｍであった。
さらに、割れ目の開口部の大きさは、図４中の矢印Ｄで示す軸方向の幅が最も広いところで８０μｍ以下になり、図４中の矢印Ｂで示す回転方向の長さが数十〜数百μｍであった。
【００４８】
試作例２の帯電ローラ１９の構成について、試作例１と異なる点は導電層１９ｂの配合比であり、エピクロルヒドリンゴムを８０重量部、ジエン系ゴムを２０重量部とした。また、割れ目の深さの最小値は、４０μｍであった。
試作例３の帯電ローラ１９の構成について、試作例１と異なる点は導電層１９ｂの配合比であり、エピクロルヒドリンゴムを４０重量部、ジエン系ゴムを６０重量部とした。また、割れ目の深さの最小値は、１００μｍであった。
試作例４の帯電ローラ１９の構成について、試作例２と異なる点はＵＶ照射距離を１００ｍｍ、ＵＶ照射時間を１５分間とした。また、割れ目の深さの最小値は、２０μｍであった。
【００４９】
試作例５の帯電ローラ１９の構成について、試作例３と異なる点はＵＶ照射距離を２０ｍｍ、ＵＶ照射時間を３０分間とした。また、割れ目の深さの最小値は、１６０μｍであった。
試作例６の帯電ローラ１９の構成について、試作例１と異なる点は導電層１９ｂの配合比であり、エピクロルヒドリンゴムを８５重量部、ジエン系ゴムを１５重量部とした。また、割れ目の深さの最小値は、３０μｍであった。
試作例７の帯電ローラ１９の構成について、試作例１と異なる点は導電層１９ｂの配合比であり、エピクロルヒドリンゴムを３５重量部、ジエン系ゴムを６５重量部とした。また、割れ目の深さの最小値は、１２０μｍであった。
【００５０】
試作例８の帯電ローラ１９の構成について、試作例１と異なる点はＵＶ照射時間であり、ＵＶ照射時間を１０分間として短くすることにより割れ目の深さを小さくするようにしている。そのため、割れ目の深さの最小値は、１５μｍであった。
試作例９の帯電ローラ１９の構成について、試作例１と異なる点はＵＶ照射時間であり、試作例８よりもＵＶ照射時間をさらに短く、５分間とすることにより導電層１９ｂの表面に割れ目が生じないようにした。
【００５１】
試作例１０の帯電ローラ１９の構成について、試作例１と異なる点は導電層１９ｂの表面処理方法であり、テープ研磨により導電層１９ｂの表面を研磨し、研磨屑の清掃後、ＵＶ照射を行わず、表面処理液に浸漬して乾燥させることによりコーティング膜を形成させている。
この表面処理液には、有機溶剤として酢酸エチルを１００重量部、イソシアネート化合物としてヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）を２０重量部として混合したものを用いた。
【００５２】
表面処理方法は、表面処理液に帯電ローラ１９を３０秒浸漬させることにより導電層１９ｂの表面にイソシアネート化合物と有機溶剤を付着させ、浸透させる。その後、帯電ローラ１９を取り出して、オーブンにより１２０℃で１時間加熱乾燥させることにより有機溶剤を気化させ、イソシアネート化合物を導電層１９ｂの表面に残留させて硬化する。これにより、導電層１９ｂの表面にコーティング膜を形成させる。
この試作例１０の帯電ローラ１９は、導電層１９ｂの表面にＵＶ照射を行っていないため、割れ目が生じていない。
【００５３】
試作例１１の帯電ローラ１９の構成について、試作例１と異なる点は試作例１における導電層１９ｂのＵＶ照射の処理に加えて、さらに試作例１０の表面処理液に浸漬して乾燥させることでコーティング膜を形成させている。
これにより、試作例１１は、導電層１９ｂの表面に回転方向へ延伸する割れ目がある状態で、さらにコーティング膜を形成された状態となる。また、割れ目の深さの最小値は、６０μｍであった。
【００５４】
上述した構成の作用について説明する。
プリンタ１を用いて各試作例の帯電ローラ１９の効果を確認した。
試作例１〜１１の帯電ローラ１９をプリンタ１としてのカラーＬＥＤプリンタ（沖データ社製、Ｃ７１１ｄｎ）に装着し、初期印刷の評価と連続印刷後の評価を行う。
まず、評価方法について説明する。
初期印刷の評価では、試作例１〜１１のいずれかの帯電ローラ１９を装着して最初の１枚目の印刷画像の不具合の有無を確認することで評価を行う。
連続印刷後の評価では、３０００枚／日の印刷を１０日間行い、合計３００００枚を印刷した後の印刷画像の不具合の有無を確認して評価を行う。
【００５５】
どちらの評価も、３つの環境で行い、温度を２４±４℃、湿度を５０±１５％ＲＨとした常温常湿、温度を２８℃、湿度を８５％ＲＨとした高温高湿、温度を１０℃、湿度を１５％ＲＨとした低温低湿の環境で行う。
評価する印刷パターンは、印刷濃度を５％Ｃｏｖｅｒａｇｅとした画像、６００ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の１ｂｙ１画像（ハーフトーン画像）の２種類の印刷パターンとする。なお、Ｃｏｖｅｒａｇｅとは、単位面積に対する印刷部分の面積の割合を示したものであり、例えば、ベタ画像では１００％Ｃｏｖｅｒａｇｅになる。また、ハーフトーン画像の場合、１ｂｙ１画像では２５％Ｃｏｖｅｒａｇｅとなる。
【００５６】
次に、印刷画像の評価結果について説明する。
表１に示すように、評価結果は、各環境、印刷パターンの印刷画像のうち、いずれかの印刷画像に不具合があったものを「×」、なかったものを「○」としている。
試作例１〜５の帯電ローラ１９を用いた印刷画像においては、初期印刷の評価および連続印刷後の評価のうち、どの印刷画像も品質に問題がないことが確認できた。なお、この要因については後述する。
【００５７】
試作例６の帯電ローラ１９を用いた印刷画像においては、連続印刷後の印刷画像に縦スジおよび縦帯模様が発生した。
これは、エピクロルヒドリンゴムとジエン系ゴムの重量部の配合比において、ジエン系ゴムの比率を少なくしたことにより、帯電ローラ１９の表面に形成されている保護膜としての酸化膜の機能が十分に得られず、クリーニングローラ２０との当接により連続印刷時に導電層１９ｂの表面が回転方向に削られてキズとなりやすいため、印刷画像に縦スジや縦帯模様が発生した。
【００５８】
試作例７の帯電ローラ１９を用いた印刷画像においては、低温低湿環境での初期印刷の印刷画像に濃度ムラが発生した。
これは、エピクロルヒドリンゴムとジエン系ゴムの重量部の配合比において、エピクロルヒドリンゴムの比率を少なくしたことにより、導電層１９ｂの抵抗値を下げることが難しくなり、イオン導電性のため特に低温低湿環境で導電層１９ｂの抵抗値が上昇し、初期印刷であっても感光ドラム１１の表面を均一に帯電できずに帯電電位のムラが発生するため、印刷画像には濃度ムラが発生した。
なお、この試作例７においては初期画像の評価結果が不良であったため、連続印刷後の評価は行っていない。
【００５９】
試作例８および９の帯電ローラ１９を用いた印刷画像においては、連続印刷後の印刷画像に横スジ模様が発生した。
これは、クリーニングローラ２０との摺接により導電層１９ｂの表面の研磨目の山の先端が摩耗して表面粗度が低下すると同時に局所的に抵抗値の低い部分が発生し、導電層１９ｂの抵抗値の均一性が失われることに起因する。
図６は、本実施例における導電層表面からの放電の説明図であり、図６（ａ）は導電層１９ｂの表面に割れ目が生じていない状態での放電の様子を示しており、図６（ｂ）は導電層１９ｂの表面に割れ目が生じた状態での放電の様子を示している。
【００６０】
図６（ａ）において、導電層１９ｂの表面に存在する電荷を放電させて感光ドラム１１の表面を帯電させるとき、導電層１９ｂの表面と感光ドラム１１の表面との距離が短いところから放電しやすいため、導電層１９ｂの表面で図中点線矢印に示すように電荷が移動し、感光ドラム１１の表面には局所的に放電されない部分または放電が弱い部分が生じる。
これにより、感光ドラム１１の表面に帯電電位のムラが発生し、印刷画像に横スジ模様が発生した。
【００６１】
一方、図６（ｂ）において、試作例１〜５の導電層１９ｂの表面は、試作例８および９と同様にクリーニングローラ２０との摺接により導電層１９ｂの表面の研磨目の山の先端が摩耗して表面粗度が低下すると同時に局所的に抵抗値の低い部分が発生し、導電層１９ｂの抵抗値の均一性が失われるが、導電層１９ｂの表面に割れ目が生じていることにより、導電層１９ｂの表面の図中矢印Ｄで示す軸方向に電荷が移動しにくいため、帯電電位のムラがなくなり、感光ドラム１１の表面を均一に帯電できる。
【００６２】
また、試作例８および９の帯電ローラ１９を用いた印刷画像を比較すると、試作例８の方が試作例９よりも帯電ローラ１９による印刷画像が良好であった。
これは、連続印刷後の評価では満足できる結果ではなかったが、試作例８の導電層１９ｂの表面には割れ目が生じていることにより、印刷品質の低下を抑制する効果が確認できた。
【００６３】
試作例１０の帯電ローラ１９を用いた印刷画像においては、連続印刷後の印刷画像に横スジ模様が発生した。
これは、導電層１９ｂの表面に形成されたコーティング膜が、試作例１〜５のようにゴムがＵＶ照射により酸化した表面と比較して硬いことにより、導電層１９ｂの表面の摩耗が少ないため、クリーニングローラ２０との当接により帯電ローラ１９の表面にフィルミングを起こしてしまう。
これにより、導電層１９ｂの表面に局所的に抵抗値が大きい部分ができてしまい、導電層１９ｂの表面の抵抗値の均一性が失われ、試作例８および９と同様に印刷画像に横スジが発生した。
【００６４】
試作例１１の帯電ローラ１９を用いた印刷画像においては、低温低湿環境における初期印刷の印刷画像に濃度ムラが発生した。
これは、ＵＶ照射により生じた導電層１９ｂの表面の割れ目の部分にコーティング膜が形成され、表面処理を施した部分がより厚くなることにより、導電層１９ｂの表面の抵抗値が上昇し、さらにイオン導電性であることから低温低湿環境で抵抗値が大きくなるため、印刷画像に濃度ムラが発生した。
なお、この試作例１１においては、初期印刷の評価結果が不良であったため、連続印刷後の評価は行っていない。
【００６５】
このように、導電層１９ｂの表面からの深さが２０μｍ以上の割れ目を単位面積当たり１個／ｍｍ2以上設けることにより、感光ドラム１１の表面を均一に帯電させるようにしたため、印刷品質の低下を抑制することができる。
なお、割れ目の深さの最小値は、２０〜２００μｍが好ましい。
また、エピクロルヒドリンゴムとジエン系ゴムの配合比を８０重量部：２０重量部〜４０重量部：６０重量部、つまり、エピクロルヒドリンゴム１００重量部に対してジエン系ゴムを２５重量部以上、かつ、１５０重量部以下とした混合物から導電層１９ｂを形成することにより、ＵＶ照射による導電層１９ｂの表面の保護膜の機能低下および抵抗値の上昇による印刷品質の低下を抑制することができる。
【００６６】
以上説明したように、本実施例では、帯電ローラの表面に割れ目を設けたことにより、感光ドラムの表面の帯電電位が均一になるようにしたため、印刷品質の低下を抑制することができるという効果が得られる。
なお、本実施例では、画像形成装置をプリンタとして説明したが、それに限られることなく、電子写真プロセスを用いたファクシミリ装置、複合装置などに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１    画像形成装置
２    媒体
１０  画像形成ユニット
１１  感光ドラム
１２  帯電装置
１３  露光装置
１４  現像装置
１４ａ  トナー収容部
１４ｂ  現像ローラ
１５  転写装置
１６  クリーニング装置
１６ａ  クリーニングブレード
１６ｂ  廃棄トナー収容部
１７  トナー
１８  媒体搬送路
１９  帯電ローラ
１９ａ  導電性支持体
１９ｂ  導電層
２０  クリーニングローラ
２１  給紙トレイ
２２  搬送ローラ
２３  搬送ローラ対
２４  定着装置
４１  抵抗値測定器
４２  ベアリング
【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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