(57)【要約】【課題】荷電部材へのトナー付着およびトナー固着が防止された荷電装置、および荷電部材へのトナー付着およびトナー固着が防止された荷電装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】被作用部材１３に接触することにより被作用部材１３との間で電荷を移動させる、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層１１ａを有する荷電部材１１と、荷電部材１１に電源を供給する電源部１２とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の被作用部材に接触することにより該被作用部材との間で電荷を移動させる、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する荷電部材と、該荷電部材に電源を供給する電源部とを備えたことを特徴とする荷電装置。
【請求項２】
前記荷電部材が、金属シャフトと、該金属シャフト上に形成された発泡弾性層と、該発泡弾性層上に形成されたゴム層と、該ゴム層上に形成されたコート層とからなるロールである         ことを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
【請求項３】
前記電源部が、前記荷電部材にＤＣ電源を供給するものであることを特徴とする請求項１記載の荷電装置。
【請求項４】
像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーで現像することによりトナー像を形成し、該トナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体に表面を接触させることにより該像担持体に電荷を付与する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する帯電ロールと、該帯電ロールに電源を供給する電源部とからなる帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーで現像することによりトナー像を形成し、該トナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体に表面を接触させることにより該像担持体上に形成されたトナー像を前記記録媒体上に転写する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する転写ロールと、該転写ロールに電源を供給する電源部とからなる転写装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーで現像することによりトナー像を形成し、該トナー像を所定の中間転写体上に一次転写した後、該中間転写体上に一次転写されたトナー像を所定の記録媒体上に二次転写することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体上のトナー像が前記中間転写体上に一次転写された後の像担持体に残留する電荷を除去する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する除電ロールと、該除電ロールに電源を供給する電源部とからなる除電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーで現像することによりトナー像を形成し、該トナー像を所定の中間転写体上に一次転写した後、該中間転写体上に一次転写されたトナー像を所定の記録媒体上に二次転写することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記中間転写体上のトナー像が前記記録媒体上に二次転写された後の中間転写体に残留する電荷を除去する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する除電ロールと、該除電ロールに電源を供給する電源部とからなる除電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置および画像形成装置に用いられる荷電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、所定の被作用部材に接触することによりその被作用部材との間で電荷を移動させる荷電部材と、その荷電部材に電源を供給する電源部とを備えた荷電装置が広く用いられている。
【０００３】
荷電装置の例として、感光体ドラムを所定の電位に帯電させる帯電装置や、感光体ドラム上に形成されたトナー像を記録媒体上に静電的に転写する転写装置や、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写した後、中間転写体上の一次転写トナー像を記録媒体上に二次転写する方式の画像形成装置における、感光体ドラムや中間転写体を除電する除電装置などが挙げられる。
【０００４】
これらの荷電装置、帯電装置、転写装置、除電装置などに用いられる荷電部材として、導電性ゴムからなる帯電ローラが多く用いられている。この帯電ローラは使用開始直後には特に問題なく動作するが、使用期間が経過するにつれて、クリーニング装置で除去しきれなかったトナーなどがこの帯電ローラに付着し、帯電ローラ表面に付着したトナーなどが帯電ローラと感光体ドラムや中間転写体などの被帯電体とのニップ部で押圧されるために帯電ローラ表面や被帯電体表面に固着し、この固着トナーが原因となってゴーストなどの画像欠陥を発生するという問題がある。
【０００５】
従って、帯電ローラと被帯電体によるトナーなどの押圧力を軽減させ、帯電ローラ表面の接着力を低下させることによって帯電ローラや被帯電体へのトナー固着を防止することが大きな課題となっている。
【０００６】
この課題を解決するものとして、帯電ローラへのトナー固着を防止するために、被帯電体との当接部表面のマイクロ硬度を６５度以下にした帯電ローラと、その帯電ローラに電源を供給する電源部とを備えた帯電ローラが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、導電性基体、弾性抵抗層、および被覆層を備えた、被帯電体表面を帯電させる帯電部材において、上記被覆層が被帯電体表面に当接する表面抵抗層と、その表面抵抗層と上記弾性抵抗層との間に位置する中間抵抗層から構成され、上記表面抵抗層の引張弾性率を中間抵抗層の引張弾性率より大きくし、マイクロ硬度を７５度以下とした帯電部材が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１５２７６３号公報（第１−２頁、第１−２図）
【特許文献２】
特開２０００−２９１６３４号公報（第１−３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術のように、マイクロ硬度の低い荷電部材を用いることは、荷電部材にトナーが固着する、いわゆるトナーフィルミングの発生を防止する上ではある程度の効果を挙げることができる。しかし、荷電部材と感光体ドラムや中間転写体などの被作用部材とのニップ部に突入してくるトナーが荷電部材に付着するのを防止するには有効ではない。
【００１０】
ここで、「トナー固着」とは、被作用部材に付着したトナーが荷電部材と被作用部材とのニップ部で押し潰されてウエス等では容易に拭き取れなくなった状態をいい、「トナー付着」とはトナーはほぼ原形を保ったままで被作用部材に付着しており、ウエス等で容易に拭き取れる状態をいう。
【００１１】
荷電部材により感光体ドラムを帯電させた後、その感光体ドラム上にトナー像を形成し、そのトナー像を所定の記録媒体上に転写し、転写後の感光体ドラムに残留したトナーをクリーニングブレードで除去する方式の画像形成装置において、トナーの一部はクリーニングブレードをすり抜けて感光体ドラムと荷電部材とのニップ部に突入してくるが、荷電部材のトナー付着性が劣る場合、すなわち荷電部材がトナーを付着させやすいものである場合は、そのトナーは荷電部材表面に滞留する。荷電部材表面に滞留したトナーは荷電部材と感光体ドラムとのニップ部を繰り返し通過することになり、やがて荷電部材表面にトナーが固着するに至り、帯電不良を生じてしまう。つまり、荷電部材表面層のマイクロ硬度を小さくすることは、トナー固着に至るまでの時間を延長させるという程度の効果はあるもののトナー固着を防止することはできない。
【００１２】
さらに、クリーナレス方式の画像形成システムのように、クリーニングブレードを備えていない場合は、荷電部材と感光体ドラムとのニップ部に多量のトナーが突入してくるので、荷電部材のトナー付着性が劣る場合は荷電部材に多量のトナーが付着しやがてそれが荷電部材表面層に固着して短時間で帯電不良を発生させ、画像欠陥が生じるに至る。
【００１３】
以上説明した現象と同様のことが、例えば、像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を所定の記録媒体上に転写することにより記録媒体上に画像を形成する画像形成装置における、像担持体に表面を接触させることによりその像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写装置においても起きる。
【００１４】
また、像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を所定の中間転写体上に一次転写した後、その中間転写体上に一次転写されたトナー像を所定の記録媒体上に二次転写することにより記録媒体上に画像を形成する画像形成装置における、像担持体上のトナー像が中間転写体上に一次転写された後の像担持体に残留する電荷を除去する除電装置および中間転写体上のトナー像が記録媒体上に二次転写された後の中間転写体に残留する電荷を除去する除電装置においても同様の現象が起きる。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑み、荷電部材へのトナー付着およびトナー固着が防止された荷電装置、および帯電ロールへのトナー付着およびトナー固着が防止された帯電装置を備えた画像形成装置、転写ロールへのトナー付着およびトナー固着が防止された転写装置を備えた画像形成装置、および除電ロールへのトナー付着およびトナー固着が防止された除電装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の荷電装置は、
所定の被作用部材に接触することによりその被作用部材との間で電荷を移動させる、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する荷電部材と、その荷電部材に電源を供給する電源部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の荷電装置によれば、表面層のマイクロ硬度５５度以下とし、かつダイナミック超微小硬度を０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下とした荷電部材を備えたことにより、荷電部材表面へのトナー付着が防止され、その結果、荷電部材表面へのトナー固着を防止することができる。
【００１８】
ここで、上記荷電部材が、金属シャフトと、その金属シャフト上に形成された発泡弾性層と、その発泡弾性層上に形成されたゴム層と、そのゴム層上に形成されたコート層とからなるロールであってもよい。
【００１９】
本発明の荷電装置の荷電部材を上記のように構成した場合は、荷電部材表面へのトナー付着が一層効果的に防止され、その結果、荷電部材表面へのトナー固着を一層効果的に防止することができる。
【００２０】
また、上記電源部が、上記荷電部材にＤＣ電源を供給するものであってもよい。
【００２１】
本発明の荷電装置の電源部を上記のように構成した場合は、通常、画像形成装置に広く用いられるＡＣ＋ＤＣ重畳電圧を供給する電源部よりも低コストのＤＣ電源部を用いても安定した荷電性能を長期間維持できる荷電装置を実現することができる。
【００２２】
また、上記目的を達成する本発明の第１の画像形成装置は、
像担持体上に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーで現像することによりトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写することによりその記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
上記像担持体に表面を接触させることによりその像担持体に電荷を付与する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する帯電ロールと、その帯電ロールに電源を供給する電源部とからなる帯電装置を備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１の画像形成装置によれば、上記の表面層を有する帯電ロールを備えたことにより、帯電ロール表面へのトナー付着が防止されるとともに帯電ロール表面へのトナー固着も防止され、その結果、安定した帯電性能を長期間維持することのできる画像形成装置を実現することができる。
【００２４】
また、上記目的を達成する本発明の第２の画像形成装置は、
像担持体上に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーで現像することによりトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写することによりその記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
上記像担持体に表面を接触させることによりその像担持体上に形成されたトナー像を上記記録媒体上に転写する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する転写ロールと、その転写ロールに電源を供給する電源部とからなる転写装置を備えたことを特徴とする。
【００２５】
本発明の第２の画像形成装置によれば、上記の表面層を有する転写ロールを備えたことにより、転写ロール表面へのトナー付着が防止されるとともに転写ロール表面へのトナー固着も防止され、その結果、安定した転写性能を長期間維持することのできる画像形成装置を実現することができる。
【００２６】
また、上記目的を達成する本発明の第３の画像形成装置は、
像担持体上に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーで現像することによりトナー像を形成し、そのトナー像を所定の中間転写体上に一次転写した後、その中間転写体上に一次転写されたトナー像を所定の記録媒体上に二次転写することによりその記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
上記像担持体上のトナー像が上記中間転写体上に一次転写された後の像担持体に残留する電荷を除去する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する除電ロールと、その除電ロールに電源を供給する電源部とからなる除電装置を備えたことを特徴とする。
【００２７】
本発明の第３の画像形成装置によれば、上記の表面層を有する除電ロールを備えたことにより、除電ロール表面へのトナー付着が防止されるとともに除電ロール表面へのトナー固着も防止され、その結果、安定した除電性能を長期間維持することのできる画像形成装置を実現することができる。
【００２８】
また、上記目的を達成する本発明の第４の画像形成装置は、
像担持体上に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーで現像することによりトナー像を形成し、そのトナー像を所定の中間転写体上に一次転写した後、その中間転写体上に一次転写されたトナー像を所定の記録媒体上に二次転写することによりその記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
上記中間転写体上のトナー像が上記記録媒体上に二次転写された後の中間転写体に残留する電荷を除去する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する除電ロールと、その除電ロールに電源を供給する電源部とからなる除電装置を備えたことを特徴とする。
【００２９】
本発明の第４の画像形成装置によれば、上記の表面層を有する除電ロールを備えたことにより、除電ロール表面へのトナー付着が防止されるとともに除電ロール表面へのトナー固着も防止され、その結果、安定した除電性能を長期間維持することのできる画像形成装置を実現することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の荷電装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００３２】
図１に示すように、この荷電装置１０は、感光体ドラムなどの被作用部材１３に接触することにより被作用部材１３との間で電荷を移動させる荷電部材１１と、荷電部材１１に電源を供給する電源部１２とからなる。
【００３３】
この荷電部材１１は、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層１１ａを有している。
【００３４】
また、この荷電部材１１は、金属シャフト１１＿１と、金属シャフト１１＿１上に形成された発泡弾性層１１＿２と、発泡弾性層１１＿２上に形成されたゴム層１１＿３と、ゴム層１１＿３上に形成されたコート層１１＿４とからなるロールとして構成されている。
【００３５】
なお、上記の表面層１１ａは、コート層１１＿４、ゴム層１１＿３、発泡弾性層１１＿２などからなる複数層全体を指している。
【００３６】
また、本実施形態における荷電装置の電源部１２は、荷電部材１１にＤＣ電源を供給するものとして構成されている。
【００３７】
なお、本実施形態では、上記のように、荷電部材が、金属シャフトと、金属シャフト上に形成された発泡弾性層と、発泡弾性層上に形成されたゴム層と、ゴム層上に形成されたコート層とからなるロールである例について説明したが、本発明の荷電部材は必ずしも上記の構成に限られるものではなく、荷電部材は、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有するものであればよい。
【００３８】
また、本実施形態では、上記のように、電源部は、荷電部材にＤＣ電源を供給する電源部の例についてのみ説明したが、本発明の電源部は必ずしもこのような構成に限られるものではなく、ＤＣにＡＣを重畳した電源を供給する電源部であってもよい。
【００３９】
なお、本発明にいう荷電装置は、例えば電子写真方式の画像形成装置における帯電装置、転写装置、または除電装置などに適用することができる。
【００４０】
ここで、本発明の荷電部材にとって重要なマイクロ硬度およびダイナミック超微小硬度の測定方法について説明する。
［マイクロ硬度］
本実施形態では、マイクロ硬度は、高分子計器株式会社製マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型を用いて測定した。この測定方法は、原理的にはＪＩＳＫ６２５３に定められているタイプＡデュロメータに準じたものであり、押針をスプリングの力で試料の表面に押し付けて変形を与え、試料の抵抗力とスプリングの力がバランスした時の押針の押込み深さに基いて硬度を測定する。
【００４１】
押針は直径０．１６ｍｍであり、非測定時、すなわち押針の変位０ｍｍの状態での加圧面からの突出し量は０．５ｍｍである。スプリングにより押針を２２ｍＮの力で試料表面に押し付けた状態をマイクロ硬度０度とする。
【００４２】
押針の押込み深さ０ｍｍ（変位０．５ｍｍ）の時、スプリングにより押針は３３２ｍＮの力で試料表面に押し付けられる。この時をマイクロ硬度１００度としてマイクロ硬度０度との間を等間隔で目盛りマイクロ硬度とする。
【００４３】
加圧面の中心には押針を通す直径１．５ｍｍの孔が設けてある。加圧面の外径は４ｍｍである。マイクロ硬度Ｈｍ（度）と押針先端荷重Ｆ（ｍＮ）との関係は（１）式により与えられる。
【００４４】
Ｆ＝２２＋３．１Ｈｍ  …  （１）
［ダイナミック超微小硬度］
本実施形態では、ダイナミック超微小硬度は、株式会社島津製作所製ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−Ｗ２０１Ｓを用いて測定した。このダイナミック超微小硬度（ＤＨ）は、圧子を試料に一定の押込み速度（ｍＮ／ｓ）で進入させた時の試験荷重Ｐ（ｍＮ）と押込み深さＤ（μｍ）とから、（２）式により算出される。
【００４５】
ＤＨ＝α×Ｐ／Ｄ2  …  （２）
ここで、αは圧子形状による定数である。
【００４６】
頂角：１１５度、α：３．８５８４の三角錘圧子を使用し、押込み速度０．１４ｍＮ／ｓ、試験荷重０．５ｍＮで試料に進入させた時の押込み深さＤを測定してダイナミック超微小硬度を求めた。
【００４７】
ダイナミック超微小硬度は、圧子を試料に押込んで行く過程における硬度であり、試料の塑性変形分と弾性変形分の両方の特性を表している。ダイナミック超微小硬度は、また、面積、深さともに微小な領域の硬度を測定することができるので、その測定値は複数層から構成された材料全体の表面性状を反映している。
【００４８】
マイクロ硬度およびダイナミック超微小硬度は、上記のような特性を有しているので、マイクロ硬度およびダイナミック超微小硬度を適正に制御することにより荷電部材へのトナー付着およびトナー固着を防止することができる。トナー付着およびトナー固着の防止効果については実施例に基づいて後述する。
【００４９】
次に、本発明の第１の画像形成装置の一実施形態について説明する。
【００５０】
図２は、本発明の第１の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
【００５１】
図２に示す画像形成装置１００は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１０と、感光体ドラム１１０を所定の電位に帯電させる帯電装置１１１と、帯電した感光体ドラム１１０上に画像に基づく静電潜像を形成する露光装置１１２と、その静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置１１３と、矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト１１４と、感光体ドラム１１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１１４に一次転写する一次転写ロール１１５と、一次転写ロール１１５にバイアス電圧を供給する電源１１６と、一次転写後の感光体ドラム１１０表面に存在する逆極性トナーを一時保持するリフレッシャ１１７と、リフレッシャ１１７に電圧を供給する電源１１８とを備えている。
【００５２】
以上説明したように、この画像形成装置１００は、感光体ドラム１１０表面に残留するトナーを除去するための感光体クリーナを備えていない、いわゆるクリーナーレス方式の画像形成装置である。
【００５３】
さらに、この画像形成装置１００には、中間転写ベルト１１４を駆動する駆動ロール１１９、中間転写ベルト１１４を支持する支持ロール１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ、中間転写ベルト１１４に張力を付与するテンションベルト１２１、中間転写ベルト１１４上に転写されたトナー像を記録媒体１２６に二次転写する二次転写ロール１２２、中間転写ベルト１１４を挟んで二次転写ロール１２２の反対側に配置されたバックアップロール１２３、バックアップロール１２３にバイアス電圧を供給する電源１２４、二次転写後の中間転写ベルト１１４をクリーニングするクリーナ１２５などが備えられている。
【００５４】
クリーナ１２５は、金属スクレーパ１２５ａ、金属スクレーパ１２５ａを保持するスクレーパホルダ１２５ｂ、スクレーパホルダ１２５ｂを回動自在に支持する固定軸１２５ｃ、およびスクレーパホルダ１２５ｂを中間転写ベルト１１４に押し付けるスプリング１２５ｄから構成されている。
【００５５】
なお、本実施形態における感光体ドラム１１０は、本発明にいう像担持体の一例に相当するものであり、また、本実施形態における中間転写ベルト１１４は、本発明にいう中間転写体の一例に相当するものである。
【００５６】
帯電装置１１１は、感光体ドラム１１０に表面を接触させることにより感光体ドラム１１０に電荷を付与する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する帯電ロール１１１ａと、帯電ロール１１１ａに電圧を供給する電源１１１ｂとからなる
なお、この帯電ロール１１１ａの内部構造は、図１に示した荷電部材１１と同様、金属シャフト、金属シャフト上に形成された発泡弾性層、発泡弾性層上に形成されたゴム層、およびゴム層上に形成されたコート層から構成されている。
【００５７】
次に、この画像形成装置１００の動作について説明する。
【００５８】
帯電装置１１１により均一に帯電された感光体ドラム１１０は、矢印Ａ方向に回転し、露光装置１１２により表面に静電潜像が形成され、現像装置１１３によりトナー像に現像される。感光体ドラム１１０上に形成されたトナー像は一次転写ロール１１５により中間転写ベルト１１４上に転写される。
【００５９】
以上の作像工程をＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の４色について繰り返し行うことにより、中間転写ベルト１１４上に多色トナー像が形成される。中間転写ベルト１１４上に形成された多色トナー像は、二次転写ロール１２２により記録媒体１２６上に一括転写され、図示しない定着装置により加熱、定着されて記録媒体１２６上にカラー画像が形成される。
【００６０】
上記の作像工程において、帯電ロール１１１ａには−１ＫＶのＤＣ電圧が電源１１１ｂから印加され、感光体ドラム１１０は−４５０Ｖに帯電される。また、リフレッシャ１１７には−４００Ｖの電圧が電源１１８から印加されており、一次転写ロール１１５で中間転写ベルト１１４に転写されなかった逆極性トナーを一時保持する。
【００６１】
作像工程終了後の感光体ドラム１１０のクリーニングモード時に、リフレッシャ１１７には、電源１１８から極性の反転された＋４００Ｖの電圧が印加され、リフレッシャ１１７は一時保持した逆極性トナーを感光体ドラム１１０上に電気的に吐き出す。このとき帯電ロール１１１ａには電源１１１ｂにより＋４００Ｖの電圧が印加され、感光体ドラム１１０上に吐き出された逆極性トナーが帯電ロール１１１ａに付着しないようになっている。感光体ドラム１１０の回転により一次転写部Ｐに到達した逆極性トナーは電源１１６から通常の一次転写電圧とは逆極性の電圧−７００Ｖが印加されており、感光体ドラム１１０上の逆極性トナーは中間転写ベルト１１４に転写され、中間転写ベルト１１４のクリーナ１２５によりクリーニングされる。
【００６２】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１は、図２に示す画像形成装置１００の感光体ドラム１１０に電荷を付与する帯電ロール１１１ａと、帯電ロール１１１ａに電源を供給する電源部１１ｂとからなる帯電装置１１１の実施例である。
【００６３】
帯電ロール１１１ａとしては、直径８ｍｍの金属シャフトに、カーボンを分散させて抵抗を調整したエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）層 を直径１４ｍｍのロール状に形成し、ＥＰＤＭ層の上に、酸化スズを分散させて抵抗を調整したポリアミド樹脂をディップ法によりコー トした。そして、コート膜厚を溶液濃度で制御し、 絶縁性フィラとしてシリカ粒子、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）粒子を１０ｐｈｒから５０ｐｈｒの範囲で分散させることにより、帯電ロール表面層のダイナミック超微小硬度を約０．０４ＤＨから約０．２５ＤＨまでの値に調整した。なお、マイクロ硬度は５０度に固定した。
【００６４】
上記の帯電ロールを、図２に示す画像形成装置の帯電装置１１１に組み込んでトナー付 着実験を行った。
【００６５】
直径８４ｍｍの感光体ドラムを用い、その上に０．１ｇ／ｍ2の現像量でＡ４横に相当する面積のトナー像を形成した。帯電ロールと感光体ドラムを食込み量０．３ｍｍで接触させ、帯電ロールに−１ＫＶの電圧を印加しつつ感光体ドラムを３回転させ、その後、帯電ロールに＋４００Ｖの電圧を１秒間印加し帯電ロール上に残ったトナー量を測定した。また、帯電不良は１５％濃度の中間調をプリントアウトし目視にて確認した。
【００６６】
トナー付 着実験の結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
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【００６８】
凡例：
Ｏ：発生なし
△：中間調で発生、通常プリントでは視認できず
×：発生
本発明者らの知見によれば、トナー付着量が０．０３ｇ／ｍ2以上になると帯電不 良が発生することが知られているが、表１の結果から、ダイナミック超微小硬度（ＤＨ）が０．０５ＤＨ以上０．２０ＤＨ以下の範囲内であ ればトナー付着量は０．０３ｇ／ｍ2以下に押さえられ、従って、帯電不 良の発生を防止できることがわかる。
【００６９】
この理由については次のように考えることができる。すなわち、帯電ロール表面層のダイナミック超微小硬度が０．０５ＤＨ 以下では、帯電ロールがトナーを包み込む状態になるので、帯電ロールとトナーの接触面積が増加し帯電ロールとトナーの付着力が増加する。
【００７０】
一方、帯電ロール表面層のダイナミック超微小硬度が０．２ＤＨ以上では、帯電ロールがトナーを押し潰すようになり、やはり帯電ロールとトナーの接触面積が増加し帯電ロールとトナーの付着力が増加する。
【００７１】
従って、帯電ロールの表面層のダイナミック超微小硬度を０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下とすれば表面層とトナーとの接触面積が小さく保たれトナー付着を防止することができる。
【００７２】
因みに、従来の帯電ロ一ルのダイナミック超微小硬度は０．２８８ＤＨ以上２．０６以下の範囲内にあるのが普通である。
【００７３】
また、本実施例の帯電ロールは、実機での絵出し実験においても帯電不良は発生しなかった。
【００７４】
次に、トナー固着実験について説明する。
［実施例２］
実施例２は、図２に示す画像形成装置１００に、直径８４ｍｍの感光体ドラムを用い、その感光体ドラム上に０．０５ｇ／ｍ2の現像量でＡ４横の面積を現像し、トナー像を形成し、帯電ロールと感光体ドラムを食込み量０．３ｍｍで接触させ、感光体ドラム周速度１００ｍｍ／ｓｅｃで５分間回転させた。その後、帯電ロール表面を顕微鏡観察し、同時に１５％濃度の中間調をプリントアウトし、目視評価した。
【００７５】
帯電ロール表面層のマイクロ硬度は、４７度から６９度まで変化させた。なお、ダイナミック超微小硬度は、０．０６ＤＨ一定とした。
【００７６】
トナー固着実験の結果を表２に示す。
【００７７】
【表２】
2004191686.tif 000004
【００７８】
凡例：
Ｏ：トナー固着の発生なし
△：ごく軽微に発生
×：発生
表２に示すように、帯電ロール表面層のマイクロ硬度が６０度以下であれば画質上問題なく、さらに、５５度以下であれば帯電ロール表面へのトナー固着も観察されず、 実機での 絵出し実験でも帯電不良は視認できなかった。
【００７９】
次に、帯電ロールの実機における維持性確認実験について説明する。
［実施例３］
実施例３は、図２に示す画像形成装置１００の帯電ロール１１１ａにＤＣ−４５０ＶにＡＣ１．５ＫＶp-pを重畳した電圧を印加した状態における実験結果である。
【００８０】
なお、この 実施例３では、感光体ドラムにクリーニングブレードが設けられている状態で実験を行った。５Ｋ，１０Ｋ，…，３０Ｋなる表示は、それぞれＡ４用紙横で５０００枚、１００００枚、…、３００００枚連続テストを行ったことを表す。
【００８１】
【表３】
2004191686.tif 000005
【００８２】
凡例：
Ｏ：発生無し
△：ロール上汚れは視認できるがプリントアウトせず
×：発生
表３から明らかなように、実施例３＿１から実施例３＿３までの、マイクロ硬度が５５度以下であり、ダイナミック超微小硬度が０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下である表面層を有する帯電ロールでは、３００００枚テストでも帯電ロール上の汚れは全く視認されず、プリントアウトにも汚れは発生せず十分な帯電維持性が得られた。
【００８３】
一方、マイクロ硬度およびダイナミック超微小硬度のいずれか一方が本発明の範囲を外れた比較例３＿１、３＿２ではテスト回数が少ない場合はよいが、１５０００枚位から帯電ロール上の汚れが確認できるようになり、プリントアウトでは視認できなかったものの、テスト回数が２００００枚を超えるとプリントアウトに汚れが発生した。
【００８４】
従って、帯電ロール表面層のダイナミック超微小硬度およびマイクロ硬度を適正な範囲内に制御することにより、帯電ロール表面へのトナーの固着だけでなく、帯電ロール表面へのトナー付着も防止することができるので長期的に安定した帯電性能を維持することができる。
【００８５】
次に、実施例１におけるＥＰＤＭの代わりに、カーボンを分散させて抵抗調整したエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）を用いて表面層を形成した帯電ロールを用いてテストを行ったところ、ＥＣＯ自身のマイクロ硬度が高いため、帯電ロールのマイクロ硬度を６０度以下にすることができなかった。 そこで、金属シャフトと、その金属シャフト上に形成した発泡弾性層と、その発泡弾性層上に形成したゴム層と、そのゴム層上に形成したコート層とからなる帯電ロールとしたところ、マイクロ硬度の低下を計ることができ、表１、表２とほぼ同様の結果を得ることができた。
【００８６】
次に、第４の実施例について説明する。
［実施例４］
実施例４は、感光体ドラムにクリーニングブレードを設けない方式、いわゆるクリーナレス方式の画像形成装置における帯電ロールの維持性確認実験である。クリーニングブレード以外の条件は実施例３と同様である。
【００８７】
ＦＸ社製ＤＣ１２５０型機の帯電部を帯電ロール用に改造し、また、感光体クリーニングブレー ドを取り外して、その代わりに感光体ドラムにリフレッシャを取り付けて実験を行った。リフレッシャは直径５ｍｍの金属シャフトに導電化処理されたアクリルからなるブラシを植毛して直径１０ｍｍとしたものであり、通常時は−４００Ｖの電圧を印加し、クリニングモード時には＋４００Ｖの電圧を印加した。
【００８８】
実験はＡ４横で２０枚連続プリントアウト後のジョブエンドに２秒間のクリーニングモー ドを設け、プリントモー ドとクリーニングモー ドのサイクルを繰り返し実施した。印字面積は１５％で行った。
【００８９】
実験結果を表４に示す。
【００９０】
【表４】
2004191686.tif 000006
【００９１】
凡例：
Ｏ：発生無し
△：ロール上汚れは視認できるがプリントアウトせず
×：発生
表４に示すように、実施例４＿１、４＿２、４＿３では表３と同様、良好な維持性が得られているが、比較例４＿１、４＿２では維持性が悪化していることがわかる。
【００９２】
次に、第５の実施例について説明する。
［実施例５］
実施例５は、実施例４における実験条件のうち、帯電ロールにＡＣ＋ＤＣ重畳電圧を印加する代わりに、−１ＫＶのＤＣ電圧のみを印加して維持性テス トを行った例である。印加電圧以外の条件は実施例４と同様である。また、実施例４と同様、クリーナレス方式の画像形成装置の実機テストである。実験の結果を表５に示す。
【００９３】
【表５】
2004191686.tif 000007
【００９４】
凡例：
Ｏ：発生無し
△：ロール上汚れは視認できるがプリントアウトせず
×：発生
表５に示すように、実施例５＿１、５＿２、５＿３ではＡＣ＋ＤＣ重畳の場合（実施例４）と同様、良好な維持性が得られているが、比較例５＿１、５＿２では表４のＡＣ＋ＤＣ重畳の場合よりさらに維持性が悪化している。
【００９５】
次に、本発明の第２の画像形成装置の実施形態について説明する。
【００９６】
この第２の実施形態は、図１に示す荷電部材１１を画像形成装置の転写ロールとして使用した場合の例に相当する。
【００９７】
図３は、本発明の第２の画像形成装置の実施形態の概略構成図である。
【００９８】
図３に示す画像形成装置２００は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム２１０と、感光体ドラム２１０を所定の電位に帯電させる帯電部材２１１ａおよび帯電部材２１１ａに電圧を供給する電源２１１ｂからなる帯電装置２１１と、帯電した感光体ドラム２１０上に画像に基づく静電潜像を形成する露光装置２１２と、その静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置２１３と、感光体ドラム２１０上に形成されたトナー像を記録媒体２２６に転写する転写ロール２１５と、転写ロール２１５にバイアス電圧を供給する電源２１６と、転写後の感光体ドラム２１０表面に残留したトナーを除去するクリーナ２１７とを備えている。
【００９９】
なお、本実施形態における感光体ドラム２１０は、本発明にいう像担持体の一例に相当するものである。
【０１００】
図３に示す転写ロール２１５は、感光体ドラム２１０に表面を接触させることにより感光体ドラム２１０上に形成されたトナー像を記録媒体２２６上に転写するものであり、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有するロールである。
【０１０１】
なお、この転写ロール２１５の内部構造は、図１に示した荷電部材１１と同様、金属シャフト、金属シャフト上に形成された発泡弾性層、発泡弾性層上に形成されたゴム層、およびゴム層上に形成されたコート層から構成されている。
【０１０２】
次に、この画像形成装置２００の動作について説明する。
【０１０３】
帯電装置２１１により均一に帯電された感光体ドラム２１０は、矢印Ａ方向に回転し、露光装置２１２により表面に静電潜像が形成され、現像装置２１３によりトナー像に現像される。感光体ドラム２１０上に形成されたトナー像は転写ロール２１５により記録媒体２２６上に転写される。記録媒体２２６上に転写されたトナー像は、図示しない定着器により加熱、定着されて記録媒体２２６上に画像が形成される。
【０１０４】
転写ロール２１５は感光体ドラムと常時接触しているため、記録媒体を感光体ドラムと転写ロール２１５で挟み込んでいない非印字領域でカブリトナーを踏み付けるようになる。また、ジャム発生時には未転写の現像トナー像を踏み付けることも生じる。
【０１０５】
本発明の転写ロール２１５を画像形成装置２００の転写装置として用いることにより、転写ロール２１５のトナー汚れによる記録媒体の裏汚れが発生しない。また、転写ロール２１５の抵抗がトナー汚れにより部分的に高くなって転写不良を発生することもない。
【０１０６】
次に、本発明の第３の画像形成装置および第４の画像形成装置の実施形態について説明する。
【０１０７】
第３の実施形態は、図１に示す荷電装置１０を画像形成装置における感光体ドラムの除電装置として使用した場合の例に相当し、第４の実施形態は、図１に示す荷電装置１０を画像形成装置における中間転写ベルトの除電装置として使用した場合の例に相当する。
【０１０８】
図４は、本発明の第３の画像形成装置および第４の画像形成装置の各実施形態に共通の概略構成図である。
【０１０９】
図４に示す画像形成装置３００は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム３１０と、感光体ドラム３１０を所定の電位に帯電させる帯電ロール３１１ａおよび帯電ロール３１１ａに電圧を供給する電源３１１ｂからなる帯電装置３１１と、帯電した感光体ドラム３１０上に画像に基づく静電潜像を形成する露光装置３１２と、その静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置３１３と、矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト３１４と、感光体ドラム３１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト３１４に一次転写する一次転写ロール３１５と、一次転写ロール３１５にバイアス電圧を供給する電源３１６と、一次転写後の感光体ドラム３１０表面に存在する逆極性トナーを一時保持するリフレッシャ３１７と、リフレッシャ３１７に電圧を供給する電源３１８とを備えている。
【０１１０】
上記のとおり、この画像形成装置３００は、感光体ドラム３１０表面に残留するトナーを除去するための感光体クリーナを備えていない、いわゆるクリーナーレス方式の画像形成装置である。
【０１１１】
また、この画像形成装置３００には、中間転写ベルト３１４を駆動する駆動ロール３１９、中間転写ベルト３１４を支持する支持ロール３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ、中間転写ベルト３１４に張力を付与するテンションベルト３２１、中間転写ベルト３１４上に転写されたトナー像を記録媒体３２６に二次転写する二次転写ロール３２２、中間転写ベルト３１４を挟んで二次転写ロール３２０の反対側に配置されたバックアップロール３２３、バックアップロール３２１にバイアス電圧を供給する電源３２４、二次転写後の中間転写ベルト３１４をクリーニングするクリーナ３２５などが備えられている。
【０１１２】
クリーナ３２５は、金属スクレーパ３２５ａ、金属スクレーパ３２５ａを保持するスクレーパホルダ３２５ｂ、スクレーパホルダ３２５ｂを回動自在に支持する固定軸３２５ｃ、およびスクレーパホルダ３２５ｂを中間転写ベルト３１４に押し付けるスプリング３２５ｄから構成されている。
【０１１３】
以上の各構成要素は、図２に示した画像形成装置１００と同様であるが、この画像形成装置３００には、図２に示した画像形成装置１００には備えられていない除電装置が２組備えられている。すなわち、リフレッシャ３１７の下流側に感光体ドラム１１０に残留する電荷を除去する除電ロール３２６および除電ロール３２６にバイアス電圧を供給する電源３２７からなる感光体ドラム除電装置と、二次転写ロール３２２の下流側に中間転写ベルト３１４に残留する電荷を除去する除電ロール３２８および除電ロール３２８にバイアス電圧を供給する電源３２９からなる中間転写ベルト除電装置とが備えられている。
【０１１４】
なお、本実施形態における感光体ドラム３１０は、本発明にいう像担持体の一例に相当するものであり、また、本実施形態における中間転写ベルト３１４は、本発明にいう中間転写体の一例に相当するものである。
【０１１５】
図４に示す除電ロール３２６は、感光体ドラム３１０上のトナー像が中間転写ベルト３１４上に一次転写された後の感光体ドラム感光体ドラム３１０に残留する電荷を除去する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する除電ロールである。
【０１１６】
また、除電ロール３２８は、中間転写ベルト３１４上のトナー像が記録媒体３２６上に二次転写された後の中間転写ベルト３１４に残留する電荷を除去する、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する除電ロールである。
【０１１７】
なお、これらの除電ロール３２６，３２８の内部構造は、図１に示した荷電部材１１と同様、金属シャフト、金属シャフト上に形成された発泡弾性層、発泡弾性層上に形成されたゴム層、およびゴム層上に形成されたコート層から構成されている。
【０１１８】
次に、この画像形成装置３００の動作について説明する。
【０１１９】
帯電装置３１１により均一に帯電された感光体ドラム３１０は、矢印Ａ方向に回転し、露光装置３１２により表面に静電潜像が形成され、現像装置３１３によりトナー像に現像される。感光体ドラム３１０上に形成されたトナー像は一次転写ロール３１５により中間転写ベルト３１４上に転写される。
【０１２０】
以上の作像工程をＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の４色について繰り返し行うことにより、中間転写ベルト３１４上に多色トナー像が形成される。中間転写ベルト３１４上に形成された多色トナー像は、二次転写ロール３２２により記録媒体３２６上に一括転写され、図示しない定着装置により加熱、定着されて記録媒体３２６上にカラー画像が形成される。
【０１２１】
上記の作像工程において、帯電ロール３１１ａには−１ＫＶのＤＣ電圧が電源１１１ｂから印加され、感光体ドラム３１０は−４５０Ｖに帯電される。また、リフレッシャ３１７には−４００Ｖの電圧が電源３１８から印加されており、一次転写ロール３１５で中間転写ベルト３１４に転写されなかった逆極性トナーを一時保持する。作像工程終了後の感光体ドラム３１０のクリーニングモード時に、リフレッシャ３１７には、電源３１８から極性の反転された＋４００Ｖの電圧が印加され、リフレッシャ３１７は一時保持した逆極性トナーを感光体ドラム３１０上に電気的に吐き出す。このとき帯電ロール３１１ａには電源３１１ｂにより＋４００Ｖの電圧が印加され、感光体ドラム３１０上に吐き出された逆極性トナーが帯電ロール３１１ａに付着しないようになっている。感光体ドラム３１０の回転により一次転写部Ｐに到達した逆極性トナーは電源３１６から通常の一次転写電圧とは逆極性の電圧−７００Ｖが印加されており、感光体ドラム３１０上の逆極性トナーは中間転写ベルト３１４に転写され、中間転写ベルト３１４のクリーナ３２５によりクリーニングされる。
【０１２２】
次に、この画像形成装置における感光体ドラムの除電装置および中間転写ベルトの除電装置の作用について説明する。
【０１２３】
この感光体ドラム３１０には帯電ロール３１１ａにより−１ＫＶＤＣの電圧が印加されているので、帯電装置に進入してくる感光体ドラム３１０の電位によって帯電電位が変動しやすく、このままではゴーストという画像欠陥が発生しやすいが、本実施形態の画像形成装置３００では、電源３２７から除電ロール３２６に＋６００Ｖの電圧が印加されているので、帯電装置に進入する感光体ドラム３１０の電位はほぼ０Ｖとなりゴーストは発生しない。
【０１２４】
また、一次転写および二次転写で帯電した中間転写ベルトの電荷を逃がすために、通常の画像形成装置では、中間転写ベルトには１０10Ωｃｍ程度の高抵抗材料が使用されるので中間転写ベルトの高コスト化を招いている。そこで、本実施形態では中間転写ベルト３１４として絶縁性のポリイミドベルトを用い、除電ロール３２８には電源３２９より１ＫＨｚ、１．５ＫＶp-pの電圧を印加しているので、繰り返し使用しても中間転写ベルト３１４の残留電位は除電されるようになり、残留電位による転写不良の問題は発生せず、中間転写ベルトのコストダウンを計ることができる。
【０１２５】
また、これら２つの除電ロール３２６，３２８には、トナー付着およびトナー固着は発生せず長期間にわたり安定した除電性能を維持することができた。
【０１２６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の荷電装置および画像形成装置によれば、マイクロ硬度５５度以下、ダイナミック超微小硬度０．０５ＤＨ以上０．２ＤＨ以下の表面層を有する荷電部材を備えたことにより、荷電部材表面へのトナー付着およびトナー固着が防止されるので長期間にわたり安定した荷電性能を維持できる荷電装置、およびそのような荷電装置、帯電装置、転写装置、または除電装置を備えた画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の荷電装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
【図３】本発明の第２の画像形成装置の実施形態の概略構成図である。
【図４】本発明の第３の画像形成装置および第４の画像形成装置の各実施形態に共通の概略構成図である。
【符号の説明】
１０    荷電装置
１１    荷電部材
１１ａ    表面層
１１＿１    金属シャフト
１１＿２    発泡弾性層
１１＿３    ゴム層
１１＿４    コート層
１２    電源部
１３    被作用部材
１００，２００，３００    画像形成装置
１１０，２１０，３１０    感光体ドラム
１１１，２１１，３１１    帯電装置
１１１ａ，２１１ａ，３１１ａ    帯電ロール
１１１ｂ，２１１ｂ，３１１ｂ    電源
１１２，２１２，３１２    露光装置
１１３，２１３，３１３    現像装置
１１４，３１４    中間転写ベルト
１１５，３１５    一次転写ロール
１１６，２１６，３１６    電源
１１７，２１７，３１７    リフレッシャ
１１８，３１８    電源
１１９，３１９    駆動ロール
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ    支持ロール
１２１，３２１    テンションベルト
１２２，３２２    二次転写ロール
１２３，３２３    バックアップロール
１２４，３２４    電源
１２５，３２５    クリーナ
１２５ａ，３２５ａ    金属スクレーパ
１２５ｂ，３２５ｂ    スクレーパホルダ
１２５ｃ，３２５ｃ    固定軸
１２５ｄ，３２５ｄ    スプリング
１２６，２２６，３２６    記録媒体
２１５    転写ロール
２１６    電源
２１７    クリーナ
３２６，３２８    除電ロール
３２７，３２９    電源
【図１】
2004191686.tif 000008
【図２】
2004191686.tif 000009
【図３】
2004191686.tif 000010
【図４】
2004191686.tif 000011