(57)【要約】【課題】  感光体を帯電する際に画像品質を保ちつつ放電領域を増やし、それにより高い帯電性を得ること。【解決手段】  帯電装置は、電圧が印加されることで前記感光体を帯電する帯電部材と、帯電部材を感光体に圧接させるように支持する支持部材と、を備える。帯電部材は、導電性支持体と、導電性支持体に支持された弾性基層と、弾性基層の表面に設けられて、弾性基層よりも硬い弾性表面層と、弾性表面層に設けられた凹凸部と、を有する。凹凸部を形成する凸部は、感光体に接触することで弾性変形しつつ弾性表面層と感光体の間に放電可能なギャップを形成する。【選択図】  図２
2015028603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を帯電する帯電装置において、
電圧が印加されることで前記感光体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材を前記感光体に圧接させるように支持する支持部材と、
を備え、
前記帯電部材は、
導電性支持体と、
前記導電性支持体に支持された弾性基層と、
前記弾性基層の表面に設けられて、弾性基層よりも硬い弾性表面層と、
前記弾性表面層に設けられた凹凸部と、
を有し、
前記凹凸部を形成する凸部は、前記感光体に接触することで弾性変形しつつ前記弾性表面層と前記感光体の間に放電可能なギャップを形成することを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記帯電部材が前記感光体に圧接する領域の幅は、前記感光体の長手方向の中央部よりも端部において小さくなることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記帯電部材が前記感光体に対する侵入量が、前記感光体の長手方向の中央部よりも端部において小さいことを特徴とする請求項２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記帯電部材は、クラウン形状をしていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の帯電装置。
【請求項５】
前記帯電部材は、前記感光体に対して交差角を有して圧接することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項６】
前記帯電装置は、前記感光体の表面をクリーニングするクリーニング部材を更に備え、
前記クリーニング部材と前記感光体の接触圧は、前記感光体の長手方向の中央部よりも端部において大きいことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項７】
前記帯電部材が前記感光体に圧接する領域の幅は、前記感光体の表面に現像剤像が形成されない非画像形成領域において、前記感光体の表面に現像剤像が形成される画像形成領域よりも小さくなることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項８】
前記帯電部材が前記感光体に圧接する領域の幅は、記録媒体が搬送されない領域と記録媒体が搬送される領域の境界部において、前記感光体の中央部よりも小さくなることを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項９】
前記凸部は、前記弾性表面層に粒子を含有させて形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１０】
前記弾性基層は発泡体により構成され、前記弾性表面層の凹凸部は、前記発泡体の表面形状が前記弾性表面層を介して前記帯電部材の表面に現れたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の帯電部材。
【請求項１１】
前記凹凸部は、前記弾性表面層をエッチングして前記弾性表面層に凹部を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１２】
前記帯電部材を前記感光体に向けて付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１３】
前記帯電部材は、回転自在なローラ部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１４】
前記帯電部材の表面の十点平均粗さＲｚ（μｍ）が１５≦Ｒｚ≦５０であり、
前記帯電部材の表面硬度が、 ＭＤ−１硬度で、５０度以上８５度以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１５】
前記帯電部材の表面硬度は、アスカーＣ硬度で６０度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１６】
前記弾性表面層は、熱、光照射、電子線照射の少なくともいずれか１つによる硬化処理がなされていることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１７】
前記弾性表面層の厚さは、前記弾性基層の厚さの百分の一よりも小さく、７．７×１０−６（ｍ）よりも大きいことを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１８】
前記帯電部材の表面と前記感光体の表面の電位差をＶ（Ｖ）、前記帯電部材を前記感光体に押圧する押圧力をＰ（Ｎ）、前記凸部の弾性変形前の高さをＬ（ｍ）、前記凸部が前記感光体と接触する接触面積の総和をＳ（ｍ２）、前記弾性基層と前記弾性表面層とが変形する場合のヤング率をＥ（ＭＰａ）としたとき、
（（Ｖ−３１２）／６．２）×１０−６（ｍ）＞Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ）＞７．７×１０−６（ｍ）
の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項１９】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
感光体と、
請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の帯電装置と、
前記帯電部材に電圧を印加する電源と、
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】
本発明は帯電装置および帯電装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザービームプリンタなどの電子写真画像形成装置は、画像データに対応した光を一様に帯電させた電子写真感光体に照射して静電像（潜像）を形成する。そして、この潜像に対して、現像装置から記録材料である現像剤のトナーを供給して、トナー像として顕像化する。このトナー像を、転写装置によって感光体から記録シートなどの記録媒体へ転写し、定着装置で記録媒体上に定着することで記録画像が形成される。記録媒体分離後の感光体表面は、クリーニング装置により転写残トナーを掻き取られて清掃され、繰り返して作像に供される。
【０００３】
感光体表面を帯電させる方法としては、低電圧プロセス、低オゾン発生量、低コスト、小型化などの点から、ローラ型、ブレード型などがある。これらは、帯電部材を被帯電体としての感光体表面に接触させ、帯電部材に電圧を印加することにより感光体表面を帯電させる接触帯電である。
【０００４】
近年の画像形成装置の高速化の要求の高まりにより、プロセススピードが大きくなり、帯電部材に短時間での高い帯電性能が求められている。そのような課題に対して、印加電圧の周波数、ピーク値間電圧を大きくする手法が挙げられる。しかしながら、先述の方法では消費電力が大きくなってしまう問題点があった。また、帯電部材を複数の帯電部材を用いる手法もあるが、コストアップや大型化の問題があった。
【０００５】
このような課題を解決する手段として、放電領域を増やし、それにより高い帯電性を得る方法がある。それは、感光体と帯電部材との当接ニップ部で放電させることで消費電力を増やすことなく簡易な構成で多くの帯電性を得ることができる。
【０００６】
このため特許文献１では、感光体と帯電体との間にスペーサを配することで、感光体と帯電体との当接ニップ部において放電可能ギャップを維持することで放電領域を増やして高い帯電性を得ることを可能にしている。
【０００７】
また特許文献２では、表層帯電部材に発泡体を用い、当接ニップ部において発泡体のセルでの放電を行うことで、放電領域を増やし、それにより高い帯電性を得ることを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３４１６２６号公報
【特許文献２】特願平４−１８３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら特許文献１では、感光体と帯電部材の当接ニップ部を維持するためのスペーサが感光体よりも硬く、スペーサが感光体表面を傷つけてしまう場合があった。その結果、傷による帯電ムラが発生し、画像上に縦筋が発生していた。
【００１０】
また、特許文献２では、表層に発泡体を使用しているため、長期間感光体と帯電部材が当接していると、発泡体が形状変化（セット）してその部分で帯電ムラ（感光体の帯電後の電位が不均一になること）が起きる場合がある。電位が不均一な感光体で画像を形成した場合、画像濃度も不均一になる可能性がある。具体的には画像に、帯電ローラの回転周期と同じ頻度で、周囲と濃度が異なる部分（感光体の長手方向に延びる横帯状の部分）が発生する可能性がある。
【００１１】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は感光体を帯電する際に画像品質を保ちつつ放電領域を増やし、それにより高い帯電性を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために、本願で開示する代表的な構成は、  感光体を帯電する帯電装置において、
電圧が印加されることで前記感光体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材を前記感光体に圧接させるように支持する支持部材と、
を備え、
前記帯電部材は、
導電性支持体と、
前記導電性支持体に支持された弾性基層と、
前記弾性基層の表面に設けられて、弾性基層よりも硬い弾性表面層と、
前記弾性表面層に設けられた凹凸部と、
を有し、
前記凹凸部を形成する凸部は、前記感光体に接触することで弾性変形しつつ前記弾性表面層と前記感光体の間に放電可能なギャップを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、感光体を帯電する際に、画像品質を保ちつつ、放電領域を増やし、それにより高い帯電性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】帯電ローラの形状を示す模式図である。
【図３】帯電ローラと感光体ドラムの正面概略図である。
【図４】微小空隙における放電開始電圧の関数を表すグラフである。
【図５】感光体ドラムと帯電ローラの放電領域の概念図を示している。
【図６】帯電ローラと感光体ドラムとの当接ニップ部の拡大模式図である。
【図７】エアギャップを測定する様子を示す図である。
【図８】各比較例及び本実施形態の帯電ローラと感光体ドラムの当接時の断面の概略図である。
【図９】各比較例及び本実施形態の帯電ローラの物性値を示す表である。
【図１０】各比較例と本実施形態の帯電ローラの比較結果を示す表である。
【図１１】帯電ローラの構成を示す図である。図１１（ａ）は、帯電ローラの形状を示す模式図であり、図１１（ｂ）は、帯電ローラの横断面図である。
【図１２】帯電ローラと感光体ドラムとの間に形成されるエアギャップの拡大模型図である。図１２（ａ）は帯電ローラの加圧が無い状態を示し、図１２（ｂ）は帯電ローラが加圧力により、感光体ドラムに押しつけられた状態を示している。
【図１３】帯電ローラと感光体ドラムとの当接ニップ領域部分の拡大模型図である。図１３（ａ）は長手方向中央部の当接ニップ領域、図１３（ｂ）は長手方向端部の当接ニップ領域を示す。
【図１４】感光体ドラムから帯電ローラの方向を見た放電領域の概念図である。図１４（ａ）は、本実施形態の帯電ローラの場合であり、図１４（ｂ），図１４（ｃ）は、比較例の帯電ローラの場合である。
【図１５】帯電ローラと感光体ドラムと記録媒体の位置関係を示す図である。
【図１６】帯電ローラと感光体ドラムと記録媒体の長手配置図を示す図である。
【図１７】帯電ローラの構成を示す図である。
【図１８】帯電ローラの構成を示す図である。図１８（ａ）は、帯電ローラの形状を示す模式図であり、図１８（ｂ）は、帯電ローラの横断面図である。
【図１９】図１８に示す実施形態の帯電ローラと感光体ドラムとの当接ニップ領域部分の拡大模型図である。図１９（ａ）は長手方向中央部の当接ニップ領域、図１９（ｂ）は長手方向端部の当接ニップ領域を示す。
【図２０】図１８に示す実施形態の効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素の相対配置、表示画面等は、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１６】
なお、本明細書において、プロセスカートリッジの構成や動作について、上、下、右、左、といった方向を表す用語は、特に断りのない場合それらの通常の使用状態においてみたときの方向を示す。つまり、プロセスカートリッジの通常の使用状態は、適正に配置された画像形成装置に対して適正に装着され、画像形成動作に供し得る状態である。
【００１７】
＜第１実施形態＞
（画像形成装置の概略構成）
図１は本発明の実施形態の画像形成装置の概略構成図である。本実施形態の接触帯電部材については後述する。本実施形態の画像形成装置は、電子写真画像形成するレーザープリンタである。
【００１８】
同図に示すように、所定のプロセススピードで回転駆動される感光体ドラム１（直径２４ｍｍのＯＰＣ感光体ドラム）は、帯電ローラ２によりその表面を−５６０Ｖに均一に帯電処理される。帯電ローラ２に対する印加電圧は、ＤＣ成分−５６０Ｖと、ＡＣ成分（周波数１４００Ｈｚ、電圧１６００Ｖｐｐの正弦波）の重畳振動電圧である。なお感光体ドラムは中空の円柱状（ドラム形状）を取る感光体（電子写真感光体）のことである。
【００１９】
帯電処理を受けた感光体ドラム１は、次いで、レーザースキャナ３から、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に従って強度変調されて出力されるレーザー光による走査露光４を受ける。これにより、感光体ドラム１の表面の走査露光部の帯電電荷が除電されて約−１３０Ｖになり、感光体ドラム１の表面に目的の画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【００２０】
形成された潜像は、現像器５によってトナー像として可視化される。本実施形態においては、現像器５は磁性一成分ネガトナーＴによる反転現像器であり、現像方式はジャンピング現像法である。潜像は、電位の低い部分にトナーが付着して現像（反転現像）される。感光体ドラム１はその表面に像（トナー像、潜像）を担持する像担持体である。
【００２１】
転写ローラ６には、転写の為の転写バイアスが印加されている。また、記録媒体Ｐは、給送部から感光体ドラム１と転写ローラ６との間の圧接ニップ部（転写部）に所定のタイミングで給送される。そして、この転写部で感光体ドラム１の表面のトナー像が紙などの記録媒体Ｐに転写されていく。トナー像が転写をされた記録媒体Ｐは、定着器７で定着されて出力される。
【００２２】
また記録媒体Ｐにトナー像が転写された後の感光体ドラム１の表面は、クリーニングブレード８により転写残トナー等の残留付着物が除去され、繰り返し画像形成に供される。
【００２３】
本実施形態においては、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像器５、クリーニング装置９が一体化されたプロセスカートリッジを形成しており、このプロセスカートリッジは画像形成装置本体に対して着脱可能となっている。このプロセスカートリッジは、少なくとも感光体ドラム１と帯電ローラ２とを備えていればよい。
【００２４】
（感光体ドラムの構成）
感光体ドラム１は、アルミニウムシリンダに膜厚１８μｍのＯＰＣ層をコートした反転現像方式の感光体ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。
【００２５】
（帯電ローラの構成）
続いて、本実施形態の特徴である、帯電ローラ２（帯電部材）について説明する。
【００２６】
図２は、帯電ローラ２の形状を示す模式図である。
【００２７】
同図に示すように、本実施形態の帯電ローラ２は、導電性支持体２ａと、その外周に形成された導電性弾性層２ｂ（弾性基層）と、導電性弾性層２ｂの外周を被覆する表面層２ｃ（弾性表面層）とを有する帯電ローラである。導電性支持体２ａには金属を使用した。
【００２８】
導電性弾性層２ｂは、導電剤と高分子弾性体とを混合したものを、導電性支持体２ａの外周に同心一体にローラ状に形成した。さらに導電性弾性層２ｂを作製した後に、被覆層として表面層２ｃを設けた。
【００２９】
導電剤としては、例えば四級アンモニウム塩のようなイオン導電剤、またはカーボンブラックのような電子導電剤が用いられる。また、高分子弾性体としては、例えばエピクロルヒドリンゴムまたはアクリロニトリルゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴムアクリルニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等々が用いられる。また、導電性弾性層２ｂの表面を加熱したり光照射したり電子を照射するなどして硬化処理することで、導電性弾性層２ｂの表面に薄い表面層２ｃを形成することができる。あるいは、導電性弾性層２ｂの表面に表面層２ｃとなる物質を塗布するなどしてもよい。
【００３０】
なお、帯電ローラ２の表面層２ｃには、微小突起（凸部）２０１が複数設けられている。この複数の微小突起２０１によって、表面層２ｃには凹凸部が形成される。
【００３１】
微小突起２０１が感光体ドラム１に当接していないとき（弾性変形前）の微小突起２０１の高さをＬ（ｍ）とする。感光体ドラム１と接触する複数の微小突起２０１の面積の合計をＳ（ｍ２）とする。つまり、感光体ドラム１と帯電ローラ２の放電領域では複数の微小突起２０１が感光体ドラム１に接触するので、それらの接触部の面積をすべて足し合わせたものがＳである。また、帯電ローラ２のヤング率をＥ（ＭＰａ）とする。なお、帯電ローラ２のヤング率とは、帯電ローラにおいて弾性を有する部分が変形する際のヤング率Ｅである。すなわち導電性弾性層２ｂと表面層２ｃを合わせた層のヤング率を測定したものである。さらに、帯電ローラを感光体ドラム１の方向に付勢する加圧力をＰ（Ｎ）とする。本実施形態では後述するように帯電ローラ２は２つの加圧ばね３１によって押圧されているので（図３参照）、それら２つのばね力の合計がＰである。このとき、以下の式を満たしていることが帯電部材の特徴である。
【００３２】
（（Ｖ−３１２）／６．２）×１０−６（ｍ）＞  Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ）  ＞  ７．７×１０−６（ｍ）・・・（式１）
【００３３】
すなわち、微小突起２０１は、感光体ドラム１に圧接したときに弾性変形可能であって、弾性変形した状態で帯電バイアスが印加されたときに感光体ドラム１に圧接した領域の全域において放電可能なギャップを形成する。
【００３４】
感光体ドラムと当接ニップ部に放電可能ギャップを維持するためには、式１を満たすことが必要であることを発明者は見出した。これにより、当接ニップ部で放電を可能にすることで高い帯電性を得ることができる帯電部材及び帯電装置を提供することができる。
【００３５】
なお、式１については、詳細に後述する。
【００３６】
（帯電ローラと感光体ドラムの位置関係）
図３は、帯電ローラ２と感光体ドラム１の正面概略図である。
【００３７】
同図に示すように、帯電ローラ２は、導電性支持体２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材（支持部材）３２により回転自在に支持させたローラ部材である。そして、軸受け部材３２に取り付けられた加圧ばね（付勢部材）３１によって帯電ローラ２を感光体ドラム１の方向に付勢して感光体ドラム１の表面に対して所定の押圧力（５００ｇ重）をもって圧接させている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の回転に伴い従動回転する。そして所定の帯電バイアスが図１に示すよう電源Ｅから導電性支持体２ａを介して帯電ローラ２に印加されることで、感光体ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。つまり、図３には、感光体ドラム１を帯電する帯電装置の構成が示されている。
【００３８】
（放電可能ギャップ計算）
次に、微小突起２０１による放電可能ギャップについて説明する。
【００３９】
微小な空隙で発生する放電はパッシェンの法則で一般的には説明される。パッシェンの法則は微小空隙における放電開始電圧、つまり空気層の絶縁破壊電圧Ｖｚを表すものであり、気圧ｐと空隙間隔の距離ｄの関数Ｖｇ=ｆ（ｐ、ｄ）で表せる。
【００４０】
図４は、微小空隙における放電開始電圧の関数を表すグラフである。
【００４１】
同図に示すように、極小値を持った曲線となっており、極小値以降は線形で表せられている。
【００４２】
電子写真の場合、大気圧下で使用されるため、空隙の距離ｄのみの関数となり、一般的に以下の式で表せられている。また、この時の極小値は空隙間隔の距離ｄ＝７．７×１０−６ｍである（参考文献：電子写真―プロセスとシミュレーション―、電機大出版局、ＩＳＢＮ  ９７８-４-５０１-３２６５０-０）。
【００４３】
よって、距離ｄ＝７．７×１０−６ｍ以降から絶縁破壊電圧Ｖｚを以下に示す線形式で表すことができる。
【００４４】
Ｖｚ＝３１２＋６．２×１０６ｄ         （７．７×１０−６ｍ ＜ ｄ の場合）
次に、微小突起２０１のエアギャップＧにおける感光体ドラム１と帯電ローラ２との間の放電可能な距離ｄを計算する。帯電ローラ２と、感光体ドラム１の導電性基層との間に印加された電圧は、感光体層（比誘電率が３、厚み１８μｍのＯＰＣ感光体層）の静電容量Ｃ１と、帯電ローラ２と感光体層との間に形成された微小なエアギャップＧ部分の静電容量Ｃ２に配分される。
【００４５】
具体的には、感光体層の静電容量Ｃ１と、空気層の静電容量Ｃ２は、距離ｄを空気層の厚みとし、その単位をμｍとしたときに、以下のように表される。
【００４６】
Ｃ１＝３×８．８５×１０−１２×１／１８×１０−６
【００４７】
Ｃ２＝１×８．８５×１０−１２×１／ｄ×１０−６
一方、微小な空気層の絶縁破壊電圧Ｖｚは、大気圧下では、パッシェンの法則に基づいて以下の式で表される。
【００４８】
Ｖｚ＝３１２＋６．２×１０６ｄ         （７．７×１０−６ｍ ＜ ｄ）
【００４９】
このため、（（Ｖ−３１２）／６．２）×１０−６ｍ ＞ ｄが必要である。
【００５０】
また、大気圧下では、空気層の厚みが７.７μｍ以下になると、パッシェンの法則より放電が行われない為、印加電圧をＶ（Ｖ）としたときに空気層に実際にかかる電圧Ｖａｉｒは、
Ｖａｉｒ＝｛Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）｝×Ｖである。
【００５１】
このため、Ｖａｉｒ≧Ｖｚのとき放電が行われる。故に１０００Ｖを印加したとき、放電可能なエアギャップＧの距離ｄは、ｄ＝７．７〜１０２μｍであり、２０００Ｖを印加したとき、放電可能なエアギャップＧの間隔の距離ｄは、ｄ＝７．７〜２６５μｍである。なおＶａｉｒは、感光体の表面と、帯電ローラの表面の電位差である。
【００５２】
つまり、感光体と帯電ローラの当接時の間隔の距離はｄ ＞ ７．７×１０−６ｍを満たしている必要がある。
【００５３】
（当接時のギャップ計算）
続いて、当接時に当接ニップ部で放電可能距離を満たす条件を説明する。
【００５４】
帯電ローラ２が感光体ドラム１に当接する前の被覆層最表面に形成される微小突起部の高さをＬ（ｍ）とする。また、感光体ドラム１に接触する微小突起部の面積の総和をＳ（ｍ２）とする。つまり、帯電ローラ２と感光体ドラム１によって形成される放電ニップ領域では、複数の微小突起２０１が感光体ドラム１に接触するので、それらの接触面積を足し合わせた合計がＳである。そして、帯電ローラ２のヤング率をＥ（Ｎ／ｍ２）とする。さらに、帯電ローラを被帯電体表面方向に付勢する加圧力をＰ（Ｎ）とすると、被覆層最表面に形成される微小突起部の高さが放電可能な距離ｄが７．７×１０−６ｍ以上必要である。
【００５５】
つまり、自由状態の微小突起２０１の高さをＬ、感光体との当接時の変形量をλとすると当接時の感光体と帯電ローラの間隔の距離ｄはｄ＝Ｌ−λとなる。
【００５６】
また、ヤングの法則より歪ε＝λ／Ｌ、応力σ＝Ｐ／Ｓであるから、Ｅ＝（Ｐ／Ｓ）×（Ｌ／λ）となる。
【００５７】
よって、ｄ＝Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ） ＞ ７．７×１０−６（ｍ）・・・（式２）
【００５８】
を満たしてなければならない。ｄ＝Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ）とは、感光体ドラムと当接して潰れたときの微小突起２０１の高さに相当する。
【００５９】
図５は、感光体ドラム１と帯電ローラ２の放電領域の概念図を示している。
【００６０】
式２を満たしていれば、図５のような放電領域を得ることができる。すなわち、図５に示すように、当接ニップ部Ｎでの放電領域Ａと当接ニップ部Ｎ以外の放電領域Ｂの両方で放電することが可能である。
【００６１】
一方、当接ニップ部Ｎの微小突起２０１が潰れ、放電可能な距離ｄが７．７×１０−６ｍ以下であると放電領域Ｂのみで放電することになる。つまり、式２を満たすことで、広い放電領域になり、高い帯電性を得ることができる。
【００６２】
（帯電ローラ表面の粗さ）
本実施形態の表面層２ｃは、少なくとも、表面層バインダーと表面粗し剤としての微粒子（体積平均粒径が１０〜５０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍ）を含有する。微粒子は球状粒子、異形粒子のいずれでも良い。さらに、表面層バインダーに対する微粒子の入れ目量は１０〜１００ｗｔ％である。ｗｔ％とは重量パーセントであり、具体的には以下の計算で求まる。
【００６３】
｛（微粒子の重量）／（表面層バインダーの重量）｝×１００
【００６４】
帯電ローラ２の表面の十点平均粗さ（ＪＩＳ１９９４準拠）は、Ｒｚ＝１５〜５０μｍ、好ましくはＲｚ＝２０〜３０μｍが好適である。粗さの値が高いと砂地という画像不良が悪化し、粗さの値が低いと帯電時に発生する音が大きくなるという弊害がある。なお砂地とは、感光体ドラム１に対する帯電ローラ２の帯電が不十分になった結果、感光体ドラム１の表面のうち本来トナー像を形成しない部分（画像の背景部）にもトナーが付着してしまうことをいう。画像の背景部に付着してしまったトナーが砂のように見えるため、このような画像不良を砂地と呼ぶ。
【００６５】
本実施形態では、帯電ローラ２の表面のＲｚ＝２６μｍである。Ｒｚは、表面粗さ計ｓｕｒｆｃｏｍ１４００Ａ（東京精密社製）を用い、帯電ローラ２の長手方向について、測定長が８．０ｍｍ、カットオフ値が０．８ｍｍ、測定速度が０．３ｍｍ／ｓｅｃの条件で測定した。
【００６６】
また、本実施形態において、帯電ローラ２の導電性弾性層２ｂと表面層２ｃを合わせた層のヤング率Ｅは、１０〜１５０ＭＰａが好ましい。なおヤング率Ｅは、画像形成装置が使用される標準的な環境、具体的には温度が摂氏２３度、相対湿度が６０％（以下、６０％ＲＨと記載する）の環境で測定したものとする。
【００６７】
なお、帯電ローラ２のヤング率Ｅは、ユニバーサル硬度計（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製の表面皮膜物性試験機フィッシャースコープＨ１００Ｃ）により１００ｍＮ／ｍｍ２荷重を１分間で加え、荷重が１００ｍＮ／ｍｍ２に達した後の歪み量からヤング率Ｅを算出した。本実施形態で用いた帯電ローラのヤング率Ｅは２０ＭＰａであった。
【００６８】
（帯電ローラの寸法）
帯電ローラ２の寸法は以下のとおりである。
【００６９】
導電性支持体の直径：６ｍｍ、
導電性弾性層２ｂの厚さＬ２：約１．５ｍｍ、
表面層２ｃの厚さＬ３：約１０μｍ
【００７０】
ここで、表面層２ｃの厚さＬ３は、導電性弾性層２ｂの表面から、微小突起２０１の頂点までの長さである。そのためＬ３＞Ｌ>ｄが成り立つ。よって（式２）よりＬ３は７．７×１０−６ｍよりも大きい必要がある。また、表面層２ｃは、導電性弾性層２ｂよりも薄い層である。後述するが表面層２ｃは、導電性弾性層２ｂよりも硬度が高い（硬い）。そのため、表面層２ｃが厚すぎると、帯電ローラ２の表面も硬すぎでしまい、感光体ドラム１が帯電ローラ２と接触して回転した際に、感光体ドラム１の表面が大きく摩耗してしまう。そこで、本実施形態では表面層２ｃの厚さは導電性弾性層２ｂの厚さの百分の一（１５μｍ）よりも更に小さく（薄く）して、帯電ローラの表面硬度が後述の条件を満たすようにしている。
【００７１】
なお本実施形態では、導電性弾性層２ｂは同一材質の単層で形成されるが、複数層で形成されていてもよい。
【００７２】
（帯電ローラの表面硬度）
【００７３】
帯電ローラ２の表面硬度が低いと感光体ドラム１との当接によって、帯電ローラ２に凹み跡が残るセットという弊害があった。また、硬度が低すぎると帯電ローラ２が感光体ドラム１と圧接したときに微小突起２０１が潰れて（式２）を満たすギャップが帯電ローラ２と感光体ドラム１の間に形成されなくなるという問題もある。このため、本実施形態では、導電性弾性層２ｂの表面に、導電性弾性層２ｂよりも硬い表面層２ｃを形成（被覆）している。つまり、導電性弾性層２ｂに表面層２ｃを設けた場合、表面層２ｃを設けなかった場合よりも、帯電ローラの表面のアスカーＣ硬度が大きくなる。
【００７４】
この結果、微小突起２０１が潰れたり、帯電ローラ２に凹み跡ができたりするのを抑制できる。ただし、帯電ローラ２の硬度が高すぎると帯電ローラ２と感光体ドラム１との摩耗によって感光体ドラム１が削れる量（摩耗量）が大きくなる。そのため帯電ローラ２の表面硬度は一定の範囲の値にあることが必要である。
【００７５】
それを踏まえて、帯電ローラ２の表面のアスカーＣ硬度は、６０度以上９０度以下、好ましくは８０度から９０度が好適であった。本実施形態では、アスカーＣ硬度で８５度の帯電ローラ２を使用した。
【００７６】
なお、アスカーＣ硬度の測定は、帯電ローラ２の表面の中央部及び中央部より両側９０ｍｍ部のそれぞれの周方向１２０°ピッチ位置（計９箇所）を、ＡＳＫＥＲＣ定荷重測定が９．８Ｎ（１．０Ｋｇｆ）にて測定した。さらにアスカーＣ硬度だけでなくＭＤ−１硬度も測定した。帯電ローラ２のＭＤ−１硬度は、５０度以上８５度以下、好ましくは６０度から７０度が好適であった。なお、ＭＤ−１硬度とは、微小な範囲を測定範囲として硬さを測った硬度である。アスカーＣ硬度は、ＭＤ−１硬度よりも広い範囲を測定範囲として硬さを測った硬度を示している。
【００７７】
本実施形態では、ＭＤ−１硬度硬度で６４度の帯電ローラを使用した。
【００７８】
なおＭＤ−１硬度の測定は以下のように行った。すなわち、帯電ローラ２を２３℃／６０ＲＨの中へ４時間以上放置後、帯電ローラ２の表面中央部及び中央部より両側９０ｍｍ部のそれぞれの周方向１８０°ピッチ位置（計６箇所）をＭＤ−１マイクロゴム硬度計にて測定した測定平均値である。
【００７９】
また、帯電ローラ２の抵抗値は２３℃、６０％ＲＨにおいて、０.３×１０６Ω・ｃｍであった。
【００８０】
なお、帯電ローラ２の抵抗値は、以下のように算出した。すなわち、帯電ローラ２を２３℃、６０％ＲＨの中へ２４時間以上放置後、その環境下で電流測定装置のΦ３０鏡面金属ローラへ総荷重が９．８Ｎで押し付け、Φ３０鏡面金属ローラを３０ｒｐｍの速度で回転させながら（帯電ローラは連れ回り）電圧を印加した。そして、この状態で帯電ローラ２の３回転目の直流電流から算出した。
【００８１】
（当接ニップ部でのギャップ測定方法）
本実施形態の特徴である当接ニップ部Ｎ内の帯電ローラ２の当接状態のギャップ測定方法について説明する。感光体ドラム１と帯電ローラ２の当接ニップ部Ｎで放電をするために、当接ニップ部Ｎで放電可能距離を維持していることが特徴である。
【００８２】
図６は帯電ローラ２と感光体ドラム１との当接ニップ部Ｎの拡大模式図であり、それぞれの図の上側が帯電ローラ表面を表し、下側が感光体ドラム表面を表している。図６（ａ）は当接圧Ｐ１が適正の場合の当接状態、図６（ｂ）は当接圧Ｐ２が強い場合の当接状態を示す。当接圧の大きさの関係はＰ１ ＜ Ｐ２である。
【００８３】
図６において、帯電ローラ２の弾性に対して、当接圧が強いと表面形状が当接ニップ部の微小なエアギャップＧを維持することができない。本実施形態では、前述のように帯電ローラ２の両端を各５００ｇ重でバネ加圧することで感光体ドラム１面に対して当接している。
【００８４】
エアギャップＧは、２３℃、６０％ＲＨにおいて２時間以上放置後、隙間測定機ＧＭ１０００Ｌ（オプトロン社製）を用いて測定した。
【００８５】
図７は、エアギャップＧを測定する様子を示す図である。
【００８６】
同図に示すように帯電ローラ２をφ５０のつや消し基準金属ロール１０に対し、荷重が９．８Ｎ（１ｋｇ重）で当接させ、基準金属ロール１０を０．３２ｒｐｓで回転させた状態で、背面よりレーザスキャン１２を行った。そして、帯電ローラ２と基準金属ロール１０の間に生じる隙間を検知器１１で３秒間測定した。本実施形態で用いる帯電ローラ２は、帯電ローラ２と感光体ドラム１との当接ニップ部Ｎの微小なエアギャップＧは、中央部で１０μｍであった。よって、放電可能距離はｄ ＞ ７．７×１０−６ｍを満たしているので、本実施形態の帯電ローラ２は当接ニップ部Ｎでの放電条件を満たしている。
【００８７】
（比較検証）
本発明の効果を確認するため、条件の異なる帯電ローラ２の比較例を用意した。
【００８８】
図８は、各比較例及び本実施形態の帯電ローラ２と感光体ドラム１の当接時の断面の概略図である。図９は、各比較例及び本実施形態の帯電ローラ２の物性値を示す表である。
【００８９】
また、検証は感光体ドラム１と帯電ローラ２の当接ニップ部Ｎの間隔距離、感光体ドラム１の傷、帯電ローラ２のセット（帯電ローラの感光体との当接による形状変化）の観点で比較評価した。
【００９０】
図１０は、各比較例と本実施形態の帯電ローラ２の比較結果を示す表である。
【００９１】
まず感光体ドラム１と帯電ローラ２の当接ニップ部Ｎの間隔距離については、感光体ドラム１と帯電ローラ２との当接時の間隔距離がｄ ＞ ７．７×１０−６ｍを満たしているものを○、そうでないものを×と評価した。また、感光体ドラム１の傷と帯電ローラ２のセットについては、本実施形態の画像形成装置で出力した画像が実使用上問題ないレベルであれば○、そうでなければ×と定義する。
【００９２】
（比較例について）
次に、比較に用いた個々の帯電ローラについて説明する。第１比較例の帯電ローラは第１実施形態の帯電ローラに対して、帯電ローラの硬度が低く、粗さが低い帯電ローラである。第２比較例の帯電ローラは第１比較例の帯電ローラに対して、帯電ローラの最表層面上に厚み２０μｍの絶縁体の非弾性のスペーサ２０２を設けている帯電ローラである。
【００９３】
（検証１：間隔距離）
第１実施形態、第２比較例の帯電ローラはＬ（１−Ｐ／ＥＳ） ＞ ７．７×１０−６ｍ（式１）を満たしており、当接ニップ部Ｎで放電可能である。第１比較例は帯電ローラの表層が硬く、かつ粗さが細かい当接ニップ部で放電可能ギャップを維持できない。
【００９４】
（検証２：感光体傷）
各比較例の帯電ローラを用いて、３２．５℃、８０％ＲＨの環境において、本実施形態の画像形成装置で帯電ローラと感光体ドラム１を当接させて印字率が２％で２枚間欠印字を行った。そして、１５０００枚時の、画像弊害の発生を比較した。感光体ドラム１の傷による画像弊害が発生したものは第２比較例の帯電ローラである。これは、表層に非弾性のスペーサと感光体ドラム１が摺擦したために、感光体ドラム１の傷による画像弊害が発生した。第１実施形態、第１比較例は表層が弾性体のため、感光体ドラム１の傷に因る画像弊害は発生しない。
【００９５】
（検証３：帯電ローラのセット）
４０℃、９５％ＲＨの環境において、帯電ローラと感光体ドラムが、本実施形態のプロセスカートリッジとしての条件で当接した状態で３０日放置した後に２３℃、５０％ＲＨの環境にて本実施形態の画像形成装置で画像出力して検証した。
【００９６】
尚、第１実施形態、第１比較例、第２比較例において、セットは発生しなかった。
【００９７】
帯電ローラ２が表層に弾性を持ちつつ、Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ） ＞ ７．７×１０−６ｍを満たすことで、簡易な構成で放電領域を増やし、それにより高い帯電性を得つつ、接触帯電部材おける感光体への傷を低減する帯電装置を実現できた。
【００９８】
以上述べたように、帯電ローラ２が表層に弾性を持ちつつ、Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ） ＞ ７．７×１０−６ｍを満たすことで、簡易な構成で放電領域を増やし、それにより高い帯電性を得た。また、弾性帯電部材を用いることで接触帯電部材の変形による影響を抑制し、感光体ドラム１の傷を低減する帯電装置を提供することができる。つまり、当接ニップ部Ｎで放電を可能にしつつ、感光体ドラム１の傷やセットを抑制することができる。
【００９９】
また、表面層２ｃに設けられた微小突起２０１（凸部）は表面層２ｃに含有された粒子によって形成されるので、帯電ローラ２を長く使っても微小突起２０１の大きさが変化しにくい（微小突起２０１が潰れにくい）。したがって放電可能ギャップを安定的に維持できる。
【０１００】
なお、本実施形態においては、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像器５、クリーニング装置９が一体化されたプロセスカートリッジを形成しており、このプロセスカートリッジは画像形成装置の本体に対して着脱可能となっている。少なくとも本発明の帯電装置が含まれていれば、プロセスカートリッジにおいても同様の効果が得られる。
【０１０１】
また、本実施形態では、帯電部材の形態がローラ形状のものであるが、これに限るものではない、これらについても本実施形態に記載した表面形状の帯電部材であれば本発明を適用して同様の効果が得られる。
【０１０２】
さらに、本実施形態では、振動電圧のＡＣ成分の波形として正弦波を印加しているが、これに限るものではない。また、本実施形態では帯電ローラ２に印加した電圧が、ＡＣ成分（交流成分）を有していたが、帯電ローラ２に直流電圧のみを印加してもよい。すなわち直流帯電方式（ＤＣ帯電方式）を採用してもよい。
【０１０３】
なお、本実施形態において、トナーは磁性トナーを用いたが、これに限るものではなく、例えば、非磁性トナーを用いても同様の効果が得られる。さらに、本実施形態では、ジャンピング現像方式を採用したが、これに限るものではなく、例えば、接触現像方式を採用しても同様の効果が得られる。
【０１０４】
（本実施形態の効果）
本実施形態の効果をまとめると以下の通りである、本実施形態では、帯電ローラ２に微小突起部を設けることでニップ部においても放電ギャップを確保することで、ニップ部においても放電可能とする。これにより、放電領域が広くなって高い帯電性を得ることができ、消費電力を増やすことなく高速の画像形成に対応可能となる。
【０１０５】
また、交流帯電方式を採用する画像形成装置に本実施形態の帯電ローラ２を用いた場合は特に、モアレパターンと呼ばれる画像不良が生じるのを抑制する効果がある。以下、説明する。
【０１０６】
従来、交流帯電方式を採用する場合には、帯電ローラに印加する電圧（帯電バイアス）が交流（ＡＣ電圧）であるため、帯電後の感光体ドラムの表面電位にＡＣ電圧と同じ周期の変動が生じる場合があった。
【０１０７】
表面電位が周期的に変動する感光体ドラムを用いて、周期的なパターンを持つ画像（例えば、感光体の長手方向に延びる直線を均一な間隔で複数並べたような画像）を形成しようとした場合、形成された画像にモアレパターンが発生する場合があった。これは、感光体ドラムの電位変動の周期（ＡＣ電圧の周期）と、画像パターンの周期の違いが干渉を引き起こし、画像に縞模様（干渉縞、モアレ 、ｍｏｉｒ&ｅａｃｕｔｅ;）が生じるためである。したがって、従来、交流帯電方式を採用する場合にはモアレパターンが生じないようなＡＣ電圧の周期を選択するなどの対策が必要であった。
【０１０８】
しかしながら、本実施形態の帯電ローラ２を用いた場合には、放電領域が大きいため帯電ローラ２にＡＣ電圧を印加したとしても、感光体ドラム１の表面電位に周期的な変動が生じにくい。その結果、周期的なパターンを持つ画像を形成したとしても、その画像にモアレが生じにくい。
【０１０９】
＜第２実施形態＞
本実施形態は第１実施形態において、帯電部材として基層（導電性弾性層２ｂ）が発泡体であり、表層（表面層２ｃ）を導電性弾性導体でコーティングした帯電ローラ２を使用した帯電装置である。表層は基層よりも硬い材質となっている。基層を構成する発泡体はセル径平均１００μｍの導電性発泡体である。そのため、粗さを測定できないので図９の表面粗さＲｚの欄は空欄にしてある。
【０１１０】
素材はポリオール中にポリエチレンオキサイドをコポリマー化し、ＬｉＣｌｏ４を添加することによって体積抵抗値を１０１１Ωｃｍに調整してポリウレタンエラストマーとし、導電性弾性充填材として比抵抗が１０１ΩｍのＳｎ２・Ｓｂ２Ｏ３を１００ｐｈｒ添加して体積抵抗値が１０６Ωｃｍで、それを発泡させたものである。
【０１１１】
そして、微小突起２０１により感光体ドラム１との間に形成されるギャップは発泡体の表面に形成された凹凸部が表面層２ｃを介して感光体ドラム１に当接して形成される。つまり、導電性弾性層２ｂ（発泡体）の表面形状が、表面層２ｃを介して帯電部材の表面に現れることで、表面層２ｃにも凹凸部（微小突起２０１）が形成されることになる。
【０１１２】
本発明の効果を確認するため、条件の異なる帯電ローラの比較例を用意した。各比較例と実施形態の帯電ローラと感光体ドラムの当接時の断面の概略図を図８に、また各比較例の帯電ローラ２の物性値を図９に示す通りである。さらに、各比較例と本実施形態の帯電ローラ２の比較結果は、図１０に示す通りである。
【０１１３】
第３比較例は、第２実施形態の帯電装置に対して、帯電ローラの表層をセル径平均１００μｍの導電性発泡体にし、帯電ローラの表層には何もコーティングされていないものである。
【０１１４】
次に比較検証を行う。検証方法は第１実施形態と同様に、間隔距離、感光体傷、帯電ローラセットについて、検証を行った。
【０１１５】
（検証１：間隔距離）
第２実施形態と第３比較例はＬ（１−Ｐ／ＥＳ） ＞ ７．７×１０−６ｍ（式１）を満たしており、当接ニップ部で放電可能である。
【０１１６】
（検証２：感光体ドラムの傷）
第２実施形態と第３比較例ともに、表面が弾性体のため、感光体ドラム１に傷による画像弊害が見られなかった。
【０１１７】
（検証３：帯電ローラのセット）
第３比較例は帯電ローラ２の周期のスジが発生した。これは熱によって、発泡体が形状変化してしまったために、帯電不良が起こり画像弊害に至った。第２実施形態は発泡体の表層に弾性体をコーティングしているため、感光体との当接による帯電ローラの形状変形が少なく、画像弊害が起きにくい。
【０１１８】
よって、帯電ローラ２が表層に弾性を持ちつつ、Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ） ＞ ７．７×１０−６ｍを満たすことで、簡易な構成で放電領域を増やし、それにより高い帯電性を得つつ、接触帯電部材おける感光体ドラム１への傷を低減できる。
【０１１９】
＜第３実施形態＞
本実施形態は第１実施形態において、帯電部材として表層をエッチング等で抉り、表層の微細形状を実施形態の凸形状に対して凹形状とした帯電ローラを使用した帯電装置である。エッチングでは、レジスト塗布後にＥＢ（電子ビーム）照射後レジストを剥離し、プラズマによりドライエッチングした。
【０１２０】
つまり、表面層２ｃにエッジング処理で複数の凹部を形成すると、表面層２ｃに凹凸部が形成される。隣り合った２つの凹部に挟まれた領域が凸部に相当する。
【０１２１】
比較検証のため、条件の異なる帯電ローラの比較例を用意した。各比較例と本実施形態の帯電ローラ２と感光体ドラム１の当接時の断面の概略図は図８に示す通りである。また各比較例の物性値は図９に示す通りである。各比較例と本実施形態の帯電ローラ２の比較結果は、図１０に示す通りである。
【０１２２】
次に比較検証を行う。検証方法は第１実施形態と同様に、間隔距離、感光体傷、帯電ローラセットについて検証を行った。
【０１２３】
（検証１：間隔距離）
第３実施形態はＬ（１−Ｐ／ＥＳ） ＞ ７．７×１０−６ｍを満たしており、当接ニップ部で放電可能である。
【０１２４】
（検証２：感光体傷）
第３実施形態は表面が弾性体のため、感光体ドラム１に傷による画像弊害が見られなかった。
【０１２５】
（検証３：帯電ローラのセット）
第３実施形態ではセットは見られなかった。
【０１２６】
よって、表層の微細形状が凹形状（凹部）でも帯電ローラ２が表層に弾性を持ちつつ、Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ） ＞ ７．７×１０−６ｍを満たした。これにより、帯電ローラ２が表層に弾性を持ちつつ、Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ） ＞ ７．７×１０−６ｍを満たすことで、簡易な構成で放電領域を増やし、それにより高い帯電性を得た。また、弾性帯電部材を用いることで接触帯電部材の変形による影響を抑制し、感光体の傷を低減する帯電装置を提供することができる。
【０１２７】
＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について説明する。なお第１実施形態と共通する構成については説明を省略する場合がある。
【０１２８】
上述した実施形態の帯電ローラ２は表面に凹凸部があるため、感光体との当接ニップ領域内でも空隙が生じ、放電が行われる。このため、感光体が単位面積当たりに受ける放電回数が増え、感光体の表面層の削れが促進されてしまう可能性がある。
【０１２９】
ここで、感光体ドラムの長手方向の端部では長手方向の中央部に比べて感光体ドラム表層が削れやすい傾向がある。したがって、本実施形態では、感光体ドラムの端部において帯電ローラ２の放電を感光体の中央部より低減させることを特徴とする。
【０１３０】
なお感光体の端部が中央部に比べてドラム表層が削れやすい要因は主に以下の理由によるものである。
【０１３１】
感光体ドラムは、その両端をカートリッジに設けられた軸受によって支持されている一方、その略全域がクリーニングブレード（クリーニング部材）に接触し、クリーニングブレードよって押圧されている。
【０１３２】
この為、軸受に支持されている感光体ドラムの端部に対して、感光体ドラムの中央部がクリーニングブレードから受ける力によって反ってしまう。その結果、クリーニングブレードと感光体との当接圧は長手方向中央部に比べて端部の方が高くなる。従って感光体ドラムの端部では、クリーニングブレードの摺擦力が中央部に比べて大きくなる為、感光体ドラム表層が削れやすい。
【０１３３】
また、感光体ドラムの表層は、記録媒体が感光体ドラムと転写ローラ間の転写ニップ部を通過する際の摺擦により摩耗する。さらに記録媒体を介した状態での感光体ドラムと転写ローラ間の転写ニップ部での圧力（転写圧）は、記録媒体端部では長手方向中央部に比べて高くなっている。従って、感光体ドラムの表層の記録媒体端部に対応する部分が摩耗しやすい。
【０１３４】
そこで本実施形態は接触帯電部材の端部における感光体の削れを低減する帯電部材を提供することである。
【０１３５】
（帯電ローラ）
図１１は、本実施形態の帯電ローラ２の構成を示す図であり、図１１（ａ）は、帯電ローラ２の形状を示す模式図であり、図１１（ｂ）は、帯電ローラ２の横断面図である。
【０１３６】
これらの図に示すように、帯電ローラ２は、導電性支持体２ａと、その外周に形成された導電性弾性層２ｂ（弾性基層）と、導電性弾性層２ｂの外周を被覆する表面層２ｃ（弾性表面層）とを有する。
【０１３７】
導電性弾性層２ｂは、導電剤（例えば四級アンモニウム塩のようなイオン導電剤、またはカーボンブラックのような電子導電剤）と高分子弾性体（例えばエピクロルヒドリンゴムまたはアクリロニトリルゴム）とを混合した。そして、導電性支持体２ａの外周に同心一体にローラ状に形成した。
【０１３８】
その後、導電性弾性層２ｂの厚さを研磨により調整することで、長手方向の中央部における外径Ｒｃが１０．１５ｍｍで、両端部における外径Ｒｓが１０．０６ｍｍの図１１に示すクラウン形状にした。本実施形態では、中央部の外径を両端部の外径より大きくすることで、感光体ドラム１に対する帯電ローラ２の中央部における侵入量を両端部における侵入量よりも多くしている。
【０１３９】
ここで、侵入量とは、感光体ドラム１の外径に対して帯電ローラ２の外径（仮想外径）がどれくらい侵入しているかを表す値であり、感光体ドラム１の半径と帯電ローラ２の半径の和から感光体ドラムと帯電ローラの中心間距離を差し引いた値で求められる。
【０１４０】
導電性弾性層２ｂを作製した後に、被覆層として、導電性弾性層２ｂよりも薄い表面層２ｃを設けた。本実施形態では表面層２ｃは、導電性弾性層２ｂの表面を熱や、紫外線等の光照射、あるいは電子線照射によって硬化処理することで形成した。つまり表面層２ｃは導電性弾性層２ｂより硬い層である。表面層２ｃは、表面層バインダーと表面粗し剤としての微粒子（体積平均粒径が１０〜５０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍ）を含有し、該微粒子は球状粒子、異形粒子のいずれでも良い。さらに、表面層バインダーに対する微粒子の入れ目量は１０〜１００ｗｔ％である。なお、本実施形態では、粒径が２６μｍの微粒子を使用し、表面層バインダーに対する微粒子の入れ目量が５０ｗｔ％になるように表面層２ｃを作製した。
【０１４１】
以上のようにして作製した帯電ローラ２の表面の十点平均粗さ（ＪＩＳ１９９４準拠）は、Ｒｚｊｉｓ＝１５〜５０μｍ、より好ましくは、Ｒｚｊｉｓ＝２０〜３０μｍが好適である。Ｒｚｊｉｓが小さすぎると、放電ニップが直線状になり（放電が行われる放電ニップ領域の幅が狭くなり）、ＡＣ成分の周波数に応じて感光体ドラム１の帯電後の周期が周期的に変化する（帯電ローラ２の表面に生じる帯電電位変化ムラが直線状になる）。このためモアレパターンの発生を抑制することが困難になる。一方、Ｒｚｊｉｓが大きすぎると、長期使用によって帯電ローラ２にトナー（トナー粒子や外添剤）が付着して帯電ローラ２が汚れたり、汚れのムラが生じたりしやすくなり、初期の帯電均一性を長期にわたって維持することが困難になる。
【０１４２】
本実施形態では、帯電ローラ２は、表面がＲｚｊｉｓ＝２６μｍとしている。Ｒｚｊｉｓは、表面粗さ計ＳＥ３５００（小坂製作所製）を用い、帯電ローラ２の長手方向について、測定長が８．０ｍｍ、カットオフ値が０．８ｍｍ、測定速度が０．３ｍｍ／ｓｅｃの条件で測定した。
【０１４３】
また、本実施形態において、帯電ローラ２の導電性弾性層２ｂと表面層２ｃを合わせた層のヤング率Ｅは、１０〜１５０ＭＰａが好ましい。なお、帯電ローラ２のヤング率はユニバーサル硬度計（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製の表面皮膜物性試験機フィッシャースコープＨ１００Ｃ）により１００ｍＮ／ｍｍ２荷重を１分間で加え、荷重が１００ｍＮ／ｍｍ２に達した後の歪み量からヤング率を算出した。本実施形態で用いた帯電ローラ２のヤング率は２０ＭＰａであった。
【０１４４】
さらに、帯電ローラ２の表面硬度は、アスカーＣ硬度で６０度以上９０度以下、より好ましくは８０度から９０度が好適である。硬度が低すぎると、感光体ドラム１との当接ニップ領域内で微小空隙が形成されず、感光体ドラム１に付着しているトナー等の異物が帯電ローラ２に付着しやすくなる。そこで、本実施形態では、硬い表面層２ｃを導電性弾性層２ｂの表面に設けている。これにより表面層２ｃが無い場合よりも、帯電ローラ２表面のアスカーＣ硬度を高めている。一方、硬度が高すぎると、感光体ドラム１との間にニップ部を確保できないだけでなく、長期間の使用により、例えば感光体ドラム１の表面が次第に摩耗する場合がある。そこで、表面層２ｃの厚さを所定の範囲内にすることで（厚くなりすぎないようにして）、帯電ローラ２の表面の硬度が高くなり過ぎないようにしている。本実施形態では、アスカーＣ硬度で８５度の帯電ローラ２を使用した。なお、アスカーＣ硬度の測定は、帯電ローラ２の表面にアスカーＣ型硬度計（高分子計器社製）の押針を当接し、１０００ｇ荷重の条件で行った。
【０１４５】
また、帯電ローラ２の抵抗値は２３℃、６０％ＲＨにおいて、０．３×１０６Ω・ｃｍであった。なお、帯電ローラ２の抵抗値は、まず、帯電ローラ２を２３℃、６０％ＲＨの中へ２４時間以上放置した。その後、電流測定装置のΦ３０鏡面金属ローラへ総荷重を９．８Ｎで押し付け、Φ３０鏡面金属ローラを３０ｒｐｍの速度で回転して帯電ローラ２を連れ回りさせて電圧を印加し、この状態で帯電ローラ２の３回転目の直流電流から算出した。さらに、帯電ローラ２の長手長さは、２３０ｍｍとした。
【０１４６】
（帯電ローラと感光体ドラムの位置関係）
図３は、帯電ローラ２と、感光体ドラム１の正面概略図である。
【０１４７】
同図に示すように、導電性支持体２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材３２により回転自在に保持させる。さらに、加圧ばね３１によって帯電ローラ２を感光体ドラム１の方向に付勢して感光体ドラム１の表面に対して所定の押圧力（５００ｇ重）をもって圧接させている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の回転に伴い従動回転する。そして所定の帯電バイアスが図１に示すよう電源Ｅから導電性支持体２ａを介して帯電ローラ２に印加されることで、感光体ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。
【０１４８】
（帯電ローラと感光体ドラムとの間に形成されるエアギャップの構成）
帯電ローラ２と感光体ドラム１との間に形成される微小な空気層であるエアギャップＧについて説明する。
【０１４９】
図１２は帯電ローラ２と感光体ドラム１との間に形成されるエアギャップＧの拡大模型図である。図１２において、上側が帯電ローラ２の表面を表し、下側が感光体ドラム１の表面を表している。図１２（ａ）は帯電ローラ２の加圧が無い状態で当接する状態であり、図１２（ｂ）は帯電ローラ２が加圧力Ｐにより、感光体ドラム１に押しつけられ、感光体ドラム１と帯電部材の距離が圧縮された状態を示す。
【０１５０】
図１２に示すように、表面層２ｃの最表面に、表面粗し剤としての微粒子により形成され、弾性変形可能な微小突起部２０１が複数、設けられている。微小突起部２０１の高さをＬ、微小突起部のＬ方向の変形量をＸとすると、エアギャップＧは式３で表される。
【０１５１】
Ｇ＝Ｌ−Ｘ・・・（式３）
このとき、ゴムをバネとみなし、歪係数をＹとすると、フックの法則より、Ｘの変形量は、
Ｘ＝ＹＬ・・・（式４）
と表わすことが出来る。
【０１５２】
この歪係数Ｙは、帯電ローラ２の合成ヤング率をＥ（ＭＰａ）として、
微小突起部２０１が受ける応力をＺ（Ｎ／ｍ）とすると、フックの法則から、
Ｙ＝Ｚ／Ｅ・・・（式５）
と表わすことが出来る。
【０１５３】
また、応力Ｚは、帯電ローラ２を感光体ドラム１に付勢する加圧力Ｐ（Ｎ）を、ΣｄＳで除した値として求まる。すなわち
Ｚ＝Ｐ／ΣｄＳ・・・（式６）
が成立する。
ここで、ΣｄＳとは、感光体ドラム１に当接する微小突起部２０１の面積ｄＳの総和である。つまり一つの微小突起部２０１が感光体ドラム１と接触する際の接触面積がｄＳである。当接ニップ領域内では、感光体ドラム１に複数の微小突起部２０１が接触しているので、それらの接触面積をすべて足し合わせたものがΣｄＳである。である。
【０１５４】
上述の（式３）〜（式６）式を用いることで、エアギャップＧの値は、
Ｇ＝Ｌ（１−Ｐ／ＥＳ）・・・（式７）
で示すことが出来る。ここでＳ（ｍ２）＝ΣｄＳである。
【０１５５】
これ以降、本実施形態で表記されるエアギャップＧは、式（５）で表されるエアギャップＧを示す。
【０１５６】
（帯電ローラの表面形状）
本実施形態の特徴である当接ニップ領域内の帯電ローラ２の表面形状について説明する。
【０１５７】
図１３は帯電ローラ２と感光体ドラム１との当接ニップ領域部分の拡大模型図であり、図１３（ａ）は長手方向中央部の当接ニップ領域、図１３（ｂ）は長手方向端部の当接ニップ領域を示す。図１３において、それぞれの図の上側が帯電ローラ表面を表し、下側が感光体ドラム１の表面を表している。帯電ローラ２は、前述のようにその両端側を各５００ｇ重でバネ加圧することで感光体ドラム１に対して密着当接している。
【０１５８】
また、帯電ローラ２はクラウン形状にしているため、端部は中央部よりも当接ニップ幅が狭くなり、帯電ローラ２と感光体ドラム１との当接ニップ幅は、中央部で７００μｍ、端部で４００μｍであった。また、帯電ローラ２と感光体ドラム１との当接ニップ領域内のエアギャップＧは、中央部で１０μｍ、端部で２５μｍであった。なお当接ニップ幅とは、帯電ローラ２が感光体ドラム１と圧接する領域の幅（感光体ドラム１の回転方向に沿った長さ）である。
【０１５９】
エアギャップＧは、２３℃、６０％ＲＨにおいて２時間以上放置後、隙間測定機ＧＭ１０００Ｌ（オプトロン社製）を用いた。
【０１６０】
図７は、エアギャップＧを測定する様子を示す図である。
【０１６１】
同図に示すように、帯電ローラ２をφ５０のつや消し基準金属ロール１０に対し、荷重を９．８Ｎ（１ｋｇ重）で当接させ、つや消し基準金属ロール１０を０．３２ｒｐｓで回転させた状態で、背面よりレーザスキャン１２を行った。そして、帯電ローラ２とつや消し基準金属ロール１０との間に生じる隙間を検知器１１で３秒間測定した。
【０１６２】
ここで、放電可能なエアギャップＧの間隔距離を計算する。帯電ローラ２と、感光体ドラム１の導電性基層との間に印加された電圧は、感光体層（比誘電率が３、厚みが１８μｍのＯＰＣ感光体層）の静電容量Ｃ１と、帯電ローラ２と感光体層との間に形成された微小なエアギャップＧ部分の静電容量Ｃ２に配分される。
【０１６３】
具体的には、感光体層の静電容量Ｃ１と、空気層の静電容量Ｃ２は、ｄを空気層の厚みとし、その単位をμｍとしたとき、
Ｃ１  ＝  ３×８．８５×１０−１２×１／１８×１０−６Ｃ２  ＝  １×８．８５×１０−１２×１／ｄ×１０−６
と表わされる。
【０１６４】
一方、微小な空気層の絶縁破壊電圧Ｖｚは、大気圧下では、パッシェンの法則に基づいて
Ｖｚ＝３１２＋６．２ｄ（７．７×１０−６ｍ＜ｄ）
と与えられる。
【０１６５】
このため、（（Ｖ−３１２）／６．２）×１０−６ｍ>ｄが必要である。
【０１６６】
また、大気圧下では、空気層の厚みが７．７μｍ以下になると、パッシェンの法則より放電が行われない為、印加電圧をＶ（Ｖ）としたときに空気層に実際にかかる電圧Ｖａｉｒは、
Ｖａｉｒ＝｛Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）｝×Ｖ
であり、Ｖａｉｒ≧Ｖｚのとき放電が行われる。
【０１６７】
故に１０００Ｖを印加したとき、放電可能なエアギャップＧの間隔距離ｄは、
ｄ＝７．７〜１０２μｍ
であり、２０００Ｖを印加したとき、放電可能なエアギャップＧの間隔距離ｄは、
ｄ＝７．７〜２６５μｍ
である。
【０１６８】
本実施形態では、帯電ローラ２に印加する振動電圧のＡＣ成分は１６００Ｖのピーク間電圧である。このため、エアギャップＧが平均で１０μｍの中央部と、エアギャップＧが平均で２５μｍの端部では、パッシェンの法則より、いずれも感光体ドラム１表面との間で十分に放電可能であることが分かる。
【０１６９】
すなわち、帯電ローラ２が感光体ドラム１に圧接した領域の全域において放電可能なギャップを形成可能である。
【０１７０】
図１４は、本実施形態と比較例の感光体ドラム１から帯電ローラの方向を見た放電領域の概念図である。図１４（ａ）は、本実施形態の帯電ローラ２の場合であり、図１４（ｂ），図１４（ｃ）は、比較例の帯電ローラの場合である。
【０１７１】
図１４（ａ）において、斜線部が放電領域Ａ、点線部が当接ニップＮに対応する。つまり放電領域は、中央部、端部共に、帯電ローラ２と感光体ドラム１との当接ニップＮの領域内全面と、当接ニップＮの領域の上流側と下流側となる。放電領域Ａは、端部では、帯電ローラ２と感光体ドラム１との当接ニップＮの幅が狭い為、中央部と比較して狭くなり、当接ニップＮの領域内の放電を抑制している。
【０１７２】
以上のように、帯電ローラ２をクラウン形状にして端部の当接ニップＮの幅を狭くすることにより、端部において当接ニップＮの領域内の放電を抑制した。このため、端部における感光体ドラムの削れを低減することができる。
【０１７３】
次に第４比較例として、クラウンのないストレイト形状の帯電ローラ２５を用意した。
【０１７４】
図１４（ｂ）は、第４比較例の帯電ローラ２５を用いた場合の感光体ドラム１から帯電ローラ方向を見た放電領域の概念図である。斜線部が放電領域Ａ、点線部が当接ニップＮの領域に対応する。つまり、放電領域Ａは、中央部、端部共に、本実施形態と同様に帯電ローラ２５と感光体ドラム１との当接ニップＮの領域内の全面と、当接ニップＮの領域の上流側と下流側となる。
【０１７５】
しかしながら、ストレイト形状の帯電ローラ２５は、本実施形態のクラウン形状の帯電ローラ２と比べて端部における当接ニップＮの領域幅が広くなる為、端部の放電領域が、本実施形態の帯電ローラ２と比較して広くなる。ストレイト形状の帯電ローラ２５の当接ニップＮの領域幅は、中央部、端部共に７００μｍであった。
【０１７６】
本実施形態の帯電ローラ２と第４比較例のストレイト形状の帯電ローラ２５を用いて実際に通紙テストを行った。１０００ページあたりの感光体ドラム１の削れ量が、中央部では両者とも０．８μｍ／ｋページだったのに対し、端部では、ストレイト形状の帯電ローラ２５が１．４μｍ／ｋページ、本実施形態のクラウン形状の帯電ローラ２が０．９μｍ／ｋページだった。このように、感光体ドラム１の削れ量を大幅に低減できた。
【０１７７】
感光体ドラム１の端部では、クリーニングブレード（クリーニング部材）８の摺擦力（感光体ドラムとクリーニングブレードの接触圧）が中央部に比べて大きい為、感光体ドラムの削れ量が増大する。本実施形態の帯電ローラ２では、前述したように、端部の当接ニップＮの幅を狭くすることで、端部における当接ニップＮの領域内の放電を抑制し、端部における感光体ドラム１の削れを低減することができる。
【０１７８】
次に第５比較例として、クラウン形状で、スポンジ肉質の導電性弾性層からなるスポンジ帯電ローラを用意した。
【０１７９】
図１４（ｃ）は、第５比較例の帯電ローラ２６を用いた場合の感光体ドラム１から帯電ローラ２６の方向を見た放電領域の概念図である。斜線部が放電領域Ａ、点線部が当接ニップＮの領域に対応する。
【０１８０】
第５比較例の帯電ローラ２６は、ヤング率が８ＭＰａであり、本実施形態の帯電ローラ２と比べてヤング率が低い。このため、帯電ローラ２６と感光体ドラム１との当接ニップＮの領域内においてエアギャップＧが形成されず、当接ニップＮの領域内で放電は起こらない。従って、放電領域Ａは、中央部、端部共に、当接ニップＮの領域の上流側と下流側のみとなった。
【０１８１】
本実施形態の帯電ローラ２と第５比較例の帯電ローラ２６を用いて実際に通紙テストを行った。１０００ページあたりの感光体ドラム１の削れ量は、中央部では、第５比較例の帯電ローラ２６が０．６μｍ／ｋページ、本実施形態の帯電ローラ２が０．８μｍ／ｋページだった。一方、端部では、第５比較例の帯電ローラが１．２μｍ／ｋページ、本実施形態の帯電ローラ２が０．９μｍ／ｋページだった。このように、感光体ドラム１の削れ量を大幅に低減できた。
【０１８２】
第５比較例の帯電ローラ２６において、端部における感光体ドラム１の削れ量が増大したのは、放電領域Ａが中央部と端部で同程度であるが、感光体ドラム１の端部では、クリーニングブレードの摺擦力が中央部に比べて大きい為である。
【０１８３】
このように帯電ローラ２と感光体ドラム１との間に形成されるエアギャップＧをランダムに配置し、かつ帯電ローラ２をクラウン形状にして端部の当接ニップＮの幅を狭くするように構成した。これにより、モアレの発生を抑制しつつ、端部における感光体ドラム１の削れを低減することができる。
【０１８４】
また、帯電ローラ２のクラウン量としては、その値が小さすぎる場合にはストレイト形状に近くなることで帯電ローラ２端部の当接ニップＮの幅が広くなる為、端部の放電領域が広くなってしまう。また、逆に大きすぎる場合には、長手方向両端部において、帯電ローラ２と感光体ドラム１が離れすぎてしまう為、帯電不良が発生してしまう。そこで、本実施形態では、その長手方向端部の外径Ｒｓが中央部の外径Ｒｃよりも１０μｍ〜２００μｍ、好ましくは、３０μｍ〜１００μｍの範囲で小さくなるように作製した。
【０１８５】
なお、本実施形態では、帯電部材としてローラ部材を用いたが、これに限るものではない。例えば、ブレード形状、ブロック形状、パッド形状のものなど任意であり、これらについても本実施形態に記載した表面形状であれば本発明を適用して同様の効果が得られる。
【０１８６】
また、本実施形態では、帯電ローラ２のクラウン形状は円弧形状であったが、これに限るものではなく、例えば、直線形状であっても良い。
【０１８７】
さらに、本実施形態では、振動電圧のＡＣ成分の波形として正弦波を印加しているが、これに限るものではなく、例えば、矩形波、ノコギリ波、三角波、パルス波、あるいは直流電圧を周期的にオン・オフすることによって形成された矩形波電圧であっても良い。
【０１８８】
なお、本実施形態において、トナーは磁性トナーを用いたが、これに限るものではなく、例えば、非磁性トナーを用いても同様の効果が得られる。
【０１８９】
また、本実施形態では、ジャンピング現像方式を採用したが、これに限るものではなく、例えば、接触現像方式を採用しても同様の効果が得られる。
【０１９０】
＜第５実施形態＞
本実施形態は、第４実施形態が中央部と端部で帯電ローラの外径を変化させていたのに対して、画像形成領域と非画像形成領域で帯電ローラの外径を変化させたことを特徴としている。なお画像形成領域とは、感光体ドラム１の表面に現像剤像（トナー像）を形成するための領域である。非画像形成領域とは現像剤像を形成しない領域であって、感光体ドラム１の長手方向において画像形成領域の外側に位置する領域である。
【０１９１】
図１５は、本実施形態の帯電ローラ２と感光体ドラム１と記録媒体５０の位置関係を示す図である。
【０１９２】
本実施形態では、画像形成領域における外径Ｒｃを１０．１３ｍｍ、非画像形成領域における外径Ｒｓを１０．０２ｍｍにした。
【０１９３】
帯電ローラ２の長手方向において、点線部より内側が帯電ローラ２の画像形成領域、点線部より外側の斜線部が帯電ローラ２の非画像形成領域Ｃに対応する。本実施形態における非画像形成領域Ｃは、帯電ローラの長手方向において、端部から中央部へ向かって１２ｍｍまでの領域である。その他の構成は、第４実施形態と同等である。
【０１９４】
エアギャップＧが３０μｍを超えると、微小な帯電ムラに起因する画像不良が発生してしまう為、画像形成領域のエアギャップＧは３０μｍ以下とした。一方、この帯電不良が非画像形成領域Ｃで発生しても大きな弊害が生じない為、非画像形成領域ＣのエアギャップＧは３０μｍ以上にすることができる。しかしながら、エアギャップＧが５０μｍ以上になると、感光体ドラム１の表面を均一に帯電処理することができなくなり、非画像形成領域Ｃでトナーが現像され、転写ローラ等をトナーで汚してしまう為、非画像形成領域のエアギャップＧは５０μｍ以下とした。
【０１９５】
本実施形態において、当接ニップＮの領域内のエアギャップＧは、画像形成領域では３０μｍ以下であり、非画像形成領域Ｃでは３０μｍ以上５０μｍ以下であった。また、非画像形成領域Ｃにおける当接ニップＮの幅は、３８０μｍであった。
【０１９６】
感光体ドラム１の画像形成領域に接触するクリーニングブレード８には、微粒子のトナーが潤滑剤として機能する。しかし、感光体ドラム１の非画像形成領域Ｃにはトナーが存在しないので、非画像形成領域Ｃにおいて、感光体ドラム１とクリーニングブレード８の摩擦係数が高くなる。従って非画像形成領域Ｃは、画像形成領域と比較して感光体ドラム１の削れの進行が早い。
【０１９７】
本実施形態では、非画像形成領域の当接ニップＮの幅を狭くすることにより、非画像形成領域において当接ニップＮの領域内の放電を抑制した。
【０１９８】
このように本実施形態では、非画像形成領域における感光体ドラムの削れを低減することが可能となり、感光体ドラムの長寿命化を図ることができる。
【０１９９】
＜第６実施形態＞
本実施形態は、第４実施形態が中央部と端部で帯電ローラの外径を変化させていたのに対して、通紙部と、通紙部と非通紙部との間の境界領域とで、帯電ローラの外径を変化させたことを特徴とする。なお通紙部とは、記録媒体が搬送される領域であって、記録媒体の幅に対応して決まる領域である。また非通紙部とは、記録媒体が搬送されない領域である。通紙部よりも外側にある領域である。
【０２００】
本実施形態では、通紙部（感光体ドラム１の中央部）における外径Ｒｃを１０．１２ｍｍ、通紙部と非通紙部との間の境界領域における外径Ｒｓを１０．０１ｍｍにした。
【０２０１】
図１６は、帯電ローラ２と感光体ドラム１と記録媒体５０の長手配置図を示す図である。
【０２０２】
同図に示すように、帯電ローラ２の長手方向において、点線部より内側が帯電ローラ２の通紙部、点線部より外側が帯電ローラ２の非通紙部、斜線部が境界領域（境界部）Ｄに対応する。
【０２０３】
本実施形態における通紙部と非通紙部との間の境界領域Ｄは、帯電ローラ２の長手方向において、端部から中央部へ向かって７ｍｍまでの領域である。その他の構成は、第４実施形態と同等である。
【０２０４】
本実施形態では、第５実施形態の場合と同様に、通紙部のエアギャップＧを３０μｍ以下、通紙部と非通紙部との間の境界領域ＤのエアギャップＧを５０μｍ以下にする必要がある。
【０２０５】
本実施形態において、帯電ローラ２と感光体ドラム１との当接ニップＮの領域内のエアギャップＧは、通紙部では３０μｍ以下であり、通紙部と非通紙部との間の境界領域Ｄでは３０μｍ以上５０μｍ以下であった。また、通紙部と非通紙部との間の境界領域における当接ニップＮの幅は、３８０μｍであった。
【０２０６】
近年、プリンタ等の画像形成装置では、ユーザのプリントニーズの多様化に伴い、厚紙、ＯＨＰ等の多種のメディアに印字する必要性への対応が求められている。
【０２０７】
しかしながら、普通紙以外では、紙粉の多い紙や表面が荒れた紙は、感光体ドラムの表面を荒らし易い。そのため、感光体ドラム１の寿命を低下させる原因となっている。又、厚紙やＯＨＰシート等は、感光体ドラム１に当たるときにショックで感光体ドラム１に傷を付け易い。
【０２０８】
本実施形態では、通紙部と非通紙部との間の境界領域Ｄの当接ニップＮの幅を狭くすることにより、通紙部と非通紙部との間の境界領域Ｄにおいて当接ニップＮの領域内の放電を抑制した。このため、通紙部と非通紙部の間の境界領域における感光体ドラムの削れを低減することが可能となり、厚紙、ＯＨＰ等の多種のメディアに対応することができる。
【０２０９】
＜第７実施形態＞
本実施形態は、第４実施形態が長手方向で帯電ローラ２の外径を変化させていたのに対し、長手方向で帯電ローラの外径を変化させていない。その代わりとして、感光体ドラム１の回転軸線ｑと帯電ローラ２１の回転軸線ｐが交差角θを有して当接するように帯電ローラ２１が配置されていることを特徴としている。
【０２１０】
本実施形態では、クラウンのないストレイト形状の帯電ローラ２１の外径Ｒｃを１０．１２ｍｍとし、交差角θは、０°＜θ＜５°の範囲に設定した。
【０２１１】
端部においても感光体ドラム１とニップが維持できる角度が大きすぎると端部で感光体ドラム１と当接しなくなり、端部での帯電ができなくなる。よって、交差角θは０°より大きく、帯電ローラ２１の長手方向端部がドラムと当接可能な角度以下としている。
【０２１２】
図１７は、帯電ローラ２１と感光体ドラム１の長手配置図である。
【０２１３】
同図に示すように、帯電ローラ２１の回転軸線ｐは、その回転軸線ｐ側から感光体ドラム１の回転軸線ｑを見たとき、感光体ドラム１の回転軸線ｑに対して所定の交差角θを有して交差している。さらに、回転軸線ｐは点線で示す当接ニップＮの幅の長手方向の中央部において回転軸線ｑと交差している。その他の構成は、第４実施形態と同等である。
【０２１４】
本実施形態において、帯電ローラ２１と感光体ドラム１との当接ニップＮの領域内のエアギャップＧは、中央部、端部共に１０μｍであり、当接ニップＮの幅は、中央部で７００μｍ、端部で４００μｍであった。
【０２１５】
帯電ローラをクラウン形状にする場合、帯電ローラの導電性弾性層を研磨し、切粉が生ずるために製造コストが高価になる。本実施形態では、感光体ドラム１の回転軸線ｑと、ストレイト形状の帯電ローラ２１の回転軸線ｐとの間に所定の交差角θを設けることで、端部の当接ニップＮの幅を狭くし、端部における当接ニップＮの領域内の放電を抑制した。
【０２１６】
このようにして端部における感光体ドラムの削れを低減することが可能となり、帯電ローラの製造コストを削減することができる。
【０２１７】
なお、本実施形態では、端部における感光体ドラム１の削れを低減している。しかし、例えば、交差角θの角度を調整することで、第５実施形態、第６実施形態に記載したように非画像形成領域、通紙部と非通紙部の間の境界領域においても、本発明を適用して同様の効果が得られる。
【０２１８】
＜第８実施形態＞
本実施形態では、第４実施形態に記載の帯電ローラ２の表面形状が凸形状であったのに対して、本実施形態の帯電ローラ２２は表面形状が凹形状であることを特徴とする。
【０２１９】
図１８は、本実施形態の帯電ローラ２２の構成を示す図であり、図１８（ａ）は、帯電ローラ２２の形状を示す模式図であり、図１８（ｂ）は、帯電ローラ２２の横断面図である。
【０２２０】
図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示すように、帯電ローラ２２は、表面に複数の微小凹部４０１を有している。この複数の微小凹部４０１により、帯電ローラ２２の表面層に、凹凸部を形成している。
【０２２１】
図１９は、帯電ローラ２２と感光体ドラム１との当接ニップＮの領域部分の拡大模型図であり、図１９（ａ）は長手方向中央部の当接ニップＮの領域、図１９（ｂ）は長手方向端部の当接ニップＮの領域を示す。隣り合った２つの微小凹部４０１に挟まれた領域が微小凸部４０１に対して相対的に突出した部分（凸部）であり、この部分（凸部）が感光体ドラム１に当接し弾性変形する。
【０２２２】
図１９においては、図の上側が帯電ローラ２２の表面を表し、下側が感光体ドラム１の表面を表している。
【０２２３】
第４実施形態に記載の帯電ローラ２は表面形状が凸形状であり、感光体ドラム１に対して点接触させているため、長期使用によって帯電ローラ２にトナー粒子や外添剤が付着して帯電ローラ２が汚れやすい。従って、帯電ローラ２と感光体ドラム１との間に形成されるエアギャップを長期にわたって維持し続けることが難しい場合がある。
【０２２４】
ここで、帯電ローラの汚れと表面形状の相関関係について説明する。例えば、クリーニングブレード８よりも駆動方向下流側、かつ帯電ローラ２よりも上流側の感光体ドラム１上に汚れ物質が存在した場合、画像形成プロセスの過程で帯電ローラ２上に転移し、帯電ローラ２の表面に汚れ物質が付着することがある。
【０２２５】
詳述すると、感光体ドラム１の回転駆動中、クリーニングブレード８をすり抜けた転写残トナーの一部やその他の微粒子等の微粒子汚れ物質が、感光体ドラム１に接触配置された帯電ローラ２に付着した場合、帯電ローラ２の微粒子汚れが発生する。
【０２２６】
帯電ローラ２に対する微粒子汚れ物質の付着性は、帯電ローラ２の表面の掻き取り効果によって説明される。即ち、帯電ローラ２の表面の凹凸において、凸部分で感光体ドラム１上の微粒子汚れ物質を掻き取り、凹部分で付着が発生する。この現象に着目した場合、帯電ローラ２の表面の掻き取り効果を小さくするための方策として、図１８、図１９に示すように帯電ローラ２の表面形状を凹形状にすることで、微粒子汚れを軽減することができる。
【０２２７】
図２０は、表面形状が凸形状の帯電ローラ２と、凹形状の帯電ローラ２２を用いた時の、感光体ドラム１の回転駆動時における帯電ローラ２の当接ニップＮの領域近傍の概念図であり、微粒子汚れ物質３０１の振る舞いを表す概念図である。
【０２２８】
図２０（ａ）は表面形状が凸形状の帯電ローラ２を示し、図２０（ｂ）は表面形状が凹形状の帯電ローラ２２を示す。図２０においては、上側が帯電ローラの表面を表し、下側が感光体ドラム１の表面を表している。また、Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃは、それぞれ当接ニップＮの領域通過前、当接ニップＮの領域内、当接ニップＮの領域通過後の場合を示している。
【０２２９】
図２０に示すように、表面形状が凸形状の帯電ローラ２である場合、掻き取り効果が大きく、微粒子汚れ物質３０１が付着しやすい。しかしながら、表面形状が凹形状の帯電ローラ２２である場合、掻き取り効果が小さく、微粒子汚れ物質３０１が付着しにくい。
【０２３０】
従って、表面形状を凹形状にした帯電ローラ２２を用いることで、帯電ローラ２２の表面が汚れにくくなり、帯電ローラ２２と感光体ドラム１との間に形成されるエアギャップを長期にわたって維持し続けることが可能となる。即ち、表面形状を凹形状にした帯電ローラ２２用いることで、帯電ローラ２２を長期使用してもモアレを持続的に抑制できる。
【０２３１】
なお、本実施形態では、帯電部材に表面層を設けているが、これに限るものではなく、例えば、表面層を取り除いても導電性弾性層を硬化処理することで、本実施形態に記載した表面形状を保持できる帯電部材であれば、本発明を適用して同様の効果が得られる。
【０２３２】
また、本発明の帯電部材は上記実施形態に限定されるものではなく、図示された帯電部材の表面形状はあくまで一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、その他の実施形態、応用例、変形例ならびにそれらの組み合わせも可能である。
【符号の説明】
【０２３３】
１‥‥感光体ドラム
２‥‥帯電ローラ
２ａ‥‥導電性支持体
２ｂ‥‥導電性弾性層
２ｃ‥‥表面層
５‥‥現像器
３１‥‥加圧ばね
３２‥‥軸受け部材
２０１‥‥微小突起
Ｅ‥‥ヤング率
Ｇ‥‥エアギャップ
Ｌ‥‥高さ
Ｐ‥‥押圧力
Ｓ‥‥面積
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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