(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在な像担持体と、加圧手段により前記像担持体に所定の加圧力で当接され帯電バイアスの印加により前記像担持体を帯電する回転自在な接触帯電ローラとを備え、前記像担持体の回転軸線に対して前記接触帯電ローラの回転軸線が所定の交差角をもって当接するとともに、前記接触帯電ローラは前記像担持体の回転駆動によって従動回転し、回転時において前記交差角によって発生する力により、前記接触帯電ローラをその回転軸線の一方向への寄り力を作用させた状態で前記像担持体に当接させる画像形成装置において、
前記接触帯電ローラは、導電性の支持体の表面に導電性の弾性層を有し、更にその外周面に薄層の抵抗層が接着部材を介さずに被覆されており、
前記交差角をθ（°）、前記加圧手段による前記接触帯電ローラの前記像担持体への加圧力をＳ（Ｎ）、前記接触帯電ローラの硬度をＲ（°）、前記接触帯電ローラの表面滑り係数をＨとしたとき、
Ｆ＝ｔａｎθ×Ｓ×Ｒ×Ｈ
で表される前記接触帯電ローラの寄り力指数Ｆが０．８＜Ｆ＜９．４の範囲に設定される、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記交差角θは、０＜θ＜５°の範囲に設定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
回転自在な像担持体と、加圧手段により前記像担持体に所定の加圧力で当接され帯電バイアスの印加により前記像担持体を帯電する回転自在な接触帯電ローラとを少なくとも備え、画像形成装置に対して着脱可能であり、前記像担持体の回転軸線に対して前記接触帯電ローラの回転軸線が所定の交差角をもって当接するとともに、前記接触帯電ローラは前記像担持体の回転駆動によって従動回転し、回転時において前記交差角によって発生する力により、前記接触帯電ローラをその回転軸線の一方向への寄り力を作用させた状態で前記像担持体に当接させるプロセスカートリッジにおいて、
前記接触帯電ローラは、導電性の支持体の表面に導電性の弾性層を有し、更にその外周面に薄層の抵抗層が接着部材を介さずに被覆されており、
前記交差角をθ（°）、前記加圧手段による前記接触帯電ローラの前記像担持体への加圧力をＳ（Ｎ）、前記接触帯電ローラの硬度をＲ（°）、前記接触帯電ローラの表面滑り係数をＨとしたとき、
Ｆ＝ｔａｎθ×Ｓ×Ｒ×Ｈ
で表される前記接触帯電ローラの寄り力指数Ｆが０．８＜Ｆ＜９．４の範囲に設定される、
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記交差角θは、０＜θ＜５°の範囲に設定される、
ことを特徴とする請求項３に記載のプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式などを利用して画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、及び像担持体と接触帯電ローラとを少なくとも備え、画像形成装置に対して着脱自在に装着されるプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【０００３】
この画像形成装置は、感光ドラム１００を矢印方向（時計方向）に回転駆動し、その表面を帯電バイアスが印加された帯電ローラ１０１で均一に帯電した後、露光装置（不図示）によって入力画像信号に応じた画像露光Ｌを行い、静電潜像を形成する。この静電潜像は、トナーを表面に薄層担持した現像装置１０２の現像スリーブ１０２ａによりトナー像として現像される。感光ドラム１００上に形成されたトナー像は、感光ドラム１００と転写ローラ１０３間の転写ニップ部Ｎに搬送される用紙などの転写材Ｐに、転写バイアスが印加された転写ローラ１０３によって転写される。
【０００４】
即ち、転写ニップ部Ｎにて感光ドラム１００に接する転写ローラ１０３には、トナーと逆極性の転写バイアスが印加され、転写材Ｐのトナー像が形成されていない背面側からトナーと逆極性の電荷が付与されることにより、感光ドラム１００上のトナー像が転写材Ｐ表面に転写される。
【０００５】
トナー像が転写された転写材Ｐは定着装置（不図示）に搬送され、この定着装置でトナー像を転写材Ｐ表面に熱定着した後、外部に排出される。また、上記転写後に感光ドラム１００上に残留している転写残トナーは、クリーニングブレード１０４で除去されて回収される。
【０００６】
上記したように感光ドラム１００の帯電部材として、接触帯電方式としての帯電ローラ１０１が帯電の安定性という観点から近年広く用いられている。即ち、帯電ローラ１０１を用いた接触帯電方式（ローラ帯電方式）は、ワイヤに高電圧をかけてコロナ放電を発生させそのコロナに感光ドラムをさらす、いわゆるコロナ帯電方式に比べ感光ドラム表面が所望の電位を得るのに必要な印加電圧の低電圧化が図れ、また、帯電過程で発生するオゾン量が少ないといった長所を有しているためである。
【０００７】
ところで、上記した帯電ローラ１０１は、感光ドラム１００に所定の加圧力をもって当接し、感光ドラム１００の駆動回転によって従動回転する。
【０００８】
このため、図１３に示すように、帯電ローラ１０１の回転軸線ｐと感光ドラム１００の回転軸線ｑとの間に交差角を設けていない構成、即ち、帯電ローラ１０１の回転軸線ｐと感光ドラム１００の回転軸線ｑの方向が一致している構成では、帯電ローラ１０１はその回転軸線ｐ方向に対して力が作用していない。
【０００９】
よって、帯電ローラ１０１の芯金１０５が軸受け１０６ａ、１０６ｂに回転自在に支持する組立て時などにおいて、帯電ローラ１０１が例えば軸受け１０６ａ側に寄って支持されると、その状態で帯電ローラ１０１が感光ドラム１００に当接することになるので、感光ドラム１００の長手方向における軸受け１０６ｂで帯電不良領域が生じるおそれがあり、帯電ローラ１０１の長手寸法を組立て誤差等を考慮して十分に取る必要がある。
【００１０】
感光ドラム１００の回転駆動によって従動回転する帯電ローラ１０１の長手位置におけるガタなどの公差の影響を考慮して、十分に帯電ローラ１０１の長手寸法を取る必要がある。
【００１１】
このため、図１４に示すように、上記の画像形成装置において感光ドラム１００の回転軸線ｑと帯電ローラ１０１の回転軸線ｐとが所定の公差角θをもつようにして、帯電ローラ１０１を感光ドラム１００に当接させるタイプがある。なお、帯電ローラ１０１の芯金１０５はその両端側が軸受け１０６ａ、１０６ｂによって回転自在に支持されている。
【００１２】
このように、帯電ローラ１０１の回転軸線ｐと感光ドラム１００の回転軸線ｑとの間に交差角θを設けると、従動回転する帯電ローラ１０１はその回転軸線ｐに沿って一定方向に寄る。例えば、図１４において、感光ドラム１を矢印方向に駆動回転させると、その逆方向に従動回転する帯電ローラ１０１には矢印Ａ方向（回転軸線ｐ方向）への寄り力が働き、数秒程度で一方の軸受け１０６ａ側に寄る。
【００１３】
これは、図１４に示すように、交差角θで接している感光ドラム１００を駆動回転して帯電ローラ１０１を従動回転させるため、帯電ローラ１０１は回転推進力Ｆｄｒを受ける。この際、帯電ローラ１０１はその回転軸線ｐを中心に回転するために、帯電ローラ１０１には回転力Ｆｃｒが作用しているので、帯電ローラ１０１は矢印Ａ方向にも力を受けることになる。従って、帯電ローラ１０１はその回転軸線ｐ方向に沿って矢印Ａ方向への寄り力が働くことになる。
【００１４】
この矢印Ａ方向への寄り力によって、帯電ローラ１０１が所定の位置に移動して感光ドラム１００に当接することが可能となる。従って、帯電ローラ１０１の長手寸法を組立て誤差等の影響を最小限に抑えて設定することができるので、上記の交差角を設けていない場合に比べて、帯電ローラ１０１の長手寸法を短くすることができ、かつ安定した帯電領域を保持することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように感光ドラム１００の回転軸線ｑと帯電ローラ１０１の回転軸線ｐとの間に交差角θを設けた構成では、この交差角θが小さすぎれば帯電ローラ１０１に作用する寄り力（矢印Ａ方向の移動力）が不十分で、矢印Ａ方向に帯電ローラ１０１が所望の位置に移動せず、逆に前記交差角θが大きすぎれば帯電ローラ１０１に作用する寄り力（矢印Ａ方向の移動力）が大きすぎて、帯電ローラ１０１の芯金１０５が軸受け１０６ａに大きな力で当接して軸受け１０６ａが破損したり、帯電ローラ１０１表面が必要以上に感光ドラム１００と摺擦して破損するおそれがあった。
【００１６】
帯電ローラ１０１が所望の位置に移動しなかった場合には、帯電ローラ１０１の長手位置が所望の位置から外れるために、転写材Ｐの印字部に対応する感光ドラム上の長手端部に帯電ローラ１０１が接触せず、その部分で帯電不良が発生して画像不良が発生する。
【００１７】
また、帯電ローラ１０１の矢印Ａ方向の寄り力が強すぎ、帯電ローラ１０１表面が感光ドラム１００との摺擦によって破損した場合、破損部で十分な帯電が行われず帯電不良が発生して画像不良が発生する。特に、帯電ローラ１０１の表層がその下層と接着されておらず、下層表面に被覆されている構成のものでは、矢印Ａ方向の移動力が大きすぎると帯電ローラ１０１表面が撚れてしまったり、破損しやすくなる。
【００１８】
そこで本発明は、感光ドラムの回転軸線と帯電ローラの回転軸線の間に交差角を設けた構成において、帯電ローラに作用する寄り力を適正にし、帯電ローラが所望の位置に移動できるようにして良好な帯電を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、回転自在な像担持体と、加圧手段により前記像担持体に所定の加圧力で当接され帯電バイアスの印加により前記像担持体を帯電する回転自在な接触帯電ローラとを備え、前記像担持体の回転軸線に対して前記接触帯電ローラの回転軸線が所定の交差角をもって当接するとともに、前記接触帯電ローラは前記像担持体の回転駆動によって従動回転し、回転時において前記交差角によって発生する力により、前記接触帯電ローラをその回転軸線の一方向への寄り力を作用させた状態で前記像担持体に当接させる画像形成装置において、前記接触帯電ローラは、導電性の支持体の表面に導電性の弾性層を有し、更にその外周面に薄層の抵抗層が接着部材を介さずに被覆されており、前記交差角をθ（°）、前記加圧手段による前記接触帯電ローラの前記像担持体への加圧力をＳ（Ｎ）、前記接触帯電ローラの硬度をＲ（°）、前記接触帯電ローラの表面滑り係数をＨとしたとき、Ｆ＝ｔａｎθ×Ｓ×Ｒ×Ｈで表される前記接触帯電ローラの寄り力指数Ｆが０．８＜Ｆ＜９．４の範囲に設定されることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項３記載の発明は、回転自在な像担持体と、加圧手段により前記像担持体に所定の加圧力で当接され帯電バイアスの印加により前記像担持体を帯電する回転自在な接触帯電ローラとを少なくとも備え、画像形成装置に対して着脱可能であり、前記像担持体の回転軸線に対して前記接触帯電ローラの回転軸線が所定の交差角をもって当接するとともに、前記接触帯電ローラは前記像担持体の回転駆動によって従動回転し、回転時において前記交差角によって発生する力により、前記接触帯電ローラをその回転軸線の一方向への寄り力を作用させた状態で前記像担持体に当接させるプロセスカートリッジにおいて、前記接触帯電ローラは、導電性の支持体の表面に導電性の弾性層を有し、更にその外周面に薄層の抵抗層が接着部材を介さずに被覆されており、前記交差角をθ（°）、前記加圧手段による前記接触帯電ローラの前記像担持体への加圧力をＳ（Ｎ）、前記接触帯電ローラの硬度をＲ（°）、前記接触帯電ローラの表面滑り係数をＨとしたとき、Ｆ＝ｔａｎθ×Ｓ×Ｒ×Ｈで表される前記接触帯電ローラの寄り力指数Ｆが０．８＜Ｆ＜９．４の範囲に設定されることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２２】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置（本実施の形態では、電子写真方式のレーザプリンタなどの画像形成装置）を示す概略構成図である。
【００２３】
本画像形成装置２０は、像担持体としての感光ドラム１を備えている。感光ドラム１の周囲には感光ドラム１の回転方向に沿って順に、帯電ローラ２、現像装置３、転写ローラ４、クリーニング装置５が配設されており、帯電ローラ２と現像装置３間の上方には露光装置６が配設されている。また、感光ドラム１と転写ローラ４間に形成される転写ニップＮの転写材搬送方向の下流側には、搬送ガイド７と定着装置８が配設されている。
【００２４】
感光ドラム１は、本実施の形態では負帯電の有機感光ドラムで、アルミニウム製のドラム基体上にＯＰＣ感光層を有しており、駆動手段（不図示）により所定の周速（プロセススピード）で矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その回転過程において接触する帯電ローラ２により負極性の一様な帯電を受ける。
【００２５】
接触帯電ローラとしての帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定の押圧力で当接して従動回転し、帯電バイアス電源９から印加される帯電バイアスによって感光ドラム１を所定の極性、電位に均一に帯電する（本発明の特徴である帯電ローラ２の詳細については後述する）。
【００２６】
現像装置３は、現像容器１０の開口部に感光ドラム１表面と略当接する回転自在な現像スリーブ１１を備えており、現像部にて感光ドラム１上の静電潜像にトナーｔを付着させてトナー像として顕像化する。
【００２７】
転写手段としての転写ローラ４は、感光ドラム１表面に所定の押圧力で接触して転写ニップ部Ｎを形成し、転写バイアス電源（不図示）から印加される転写バイアスにより、感光ドラム１と転写ローラ４間の転写ニップ部Ｎにて感光ドラム１表面のトナー像を用紙などの転写材Ｐに転写する。
【００２８】
露光装置６は、パーソナルコンピュータ（不図示）などから入力される画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザ光（露光ビーム）をレーザ出力部（不図示）から出力し、帯電された感光ドラム２表面を反射ミラー１２を介して走査露光Ｌすることにより、画像情報に対応した静電潜像を形成する。
【００２９】
定着装置８は、内部にハロゲンヒータ（不図示）を備えた加熱ローラ８ａと加圧ローラ８ｂを有しており、定着ローラ８ａと加圧ローラ８ｂ間の定着ニップにて転写材Ｐを挟持搬送しながら、転写材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱、加圧して熱定着させる。
【００３０】
次に、上記した画像形成装置２０による画像形成動作について説明する。
【００３１】
画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段（不図示）により矢印方向（時計方向）に所定の周速で回転駆動され、帯電バイアス電源９から帯電バイアスが印加された帯電ローラ２により一様に負極性の所定電位に帯電される。そして、帯電された感光ドラム１上に露光装置６から反射ミラー１２を介してレーザ光による走査露光Ｌが与えられることにより、感光ドラム１上の電位は走査露光Ｌされた部分の電位が低下して、パーソナルコンピュータ（不図示）などから入力される画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００３２】
そして、現像部にて感光ドラム１の帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置３の現像スリーブ１１により、感光ドラム１上に形成された静電潜像にトナーｔを付着させて、反転現像によりトナー像として顕像化する。
【００３３】
一方、カセット１３内の用紙などの転写材Ｐは、ピックアップローラ１４により給紙され、感光ドラム１上でのトナー像の形成と同期してレジストローラ対（不図示）まで搬送される。そして、感光ドラム１上のトナー像が感光ドラム１と転写ローラ４間の転写ニップ部Ｎに到達すると、このタイミングに合わせて転写材Ｐがレジストローラ対（不図示）によって転写ニップ部Ｎに搬送される。
【００３４】
そして、前記トナーと逆極性（正極性）の転写バイアスが印加された転写ローラ４により、転写ニップ部Ｎに搬送された転写材Ｐに感光ドラム１と転写ローラ４間に発生する静電力によって、感光ドラム１上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された転写材Ｐは、搬送ガイド７を介して定着装置８に搬送され、加熱ローラ８ａと加圧ローラ８ｂ間の定着ニップにてトナー像を転写材Ｐに加熱、加圧して熱定着する。トナー像が定着された転写材Ｐは、排紙ローラ対１５を介して画像形成装置本体３０の外に排紙され、一連の画像形成動作を終了する。
【００３５】
また、上記転写後に感光ドラム１に残留している転写残トナーは、クリーニング装置５のクリーニングブレード５ａによって除去されて回収される。
【００３６】
次に、上記の帯電ローラ２について詳細に説明する。
【００３７】
図２に示すように、帯電ローラ２が挿着されている芯金２１の両端部はそれぞれ軸受け２２ａ、２２ｂによって回転自在に支持されている。軸受け２２ａ、２２ｂは加圧ばね２３ａ、２３ｂによって感光ドラム１側へ所定のばね加圧力（３．５〜９．５Ｎ）Ｓで付勢されており、このばね加圧力Ｓで帯電ローラ２が感光ドラム１に当接して、感光ドラム１の駆動回転にともない従動回転する。
【００３８】
帯電ローラ２は、芯金２１上に導電性の弾性層を有し、更にその表面に薄層の抵抗層が接着部材を介さずに被覆されて、外径１２ｍｍ、長手方向の長さ２５０ｍｍのローラ形状に形成されている。
【００３９】
芯金２１は、直径約５ｍｍのＳＵＳ棒にニッケルメッキなどを施したものが用いられる。また、軸受け２２ａ、２２ｂは、ＰＯＭなどの部材で形成されており、一方の軸受け２２ａは、帯電バイアス電源９から帯電ローラ２への帯電バイアスの給電経路となっているため、カーボンなどの導電性フィラーを均一分散させて、その抵抗を１０１〜１０３Ωに保っている。
【００４０】
帯電バイアス電源９は、帯電バイアスとして直流電圧Ｖｄｃと交流電圧Ｖａｃを重畳した振動電圧（Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）を、加圧ばね２３ａ、軸受け２２ａ、芯金２１を介して帯電ローラ２に印加する。この振動電圧を帯電ローラ２に印加することにより、当接している感光ドラム１の周面が振動電圧の振動中心電圧（＝直流電圧Ｖｄｃ）に帯電処理される。
【００４１】
そして、本実施の形態では図３に示すように、感光ドラム１の回転軸線ｑと帯電ローラ２の回転軸線ｐとが所定の交差角θを有して当接するように帯電ローラ２が設置されている。これにより、“従来の技術”で述べたように、感光ドラム１が矢印方向に駆動回転することで帯電ローラ２がその逆方向に従動回転すると、前記交差角θによって帯電ローラ２はその回転軸線ｐ方向に沿って矢印Ａ方向への寄り力（移動力）が作用する。上記の交差角θは、０＜θ＜５°の範囲に設定される。
【００４２】
この際、感光ドラム１の回転軸線ｑと帯電ローラ２の回転軸線ｐとの交差角をθ（°）、加圧ばね２３ａ、２３ｂの軸受け２２ａ、２２ｂへのばね加圧力をＳ（Ｎ）、帯電ローラ２の硬度をＲ（°）、帯電ローラ２の表面滑り係数をＨとすると、上記した帯電ローラ２の矢印Ａ方向への寄り力指数Ｆは、
Ｆ＝ｔａｎθ×Ｓ×Ｒ×Ｈ…（１）
で表すことができる。
【００４３】
本発明者は、以下に述べる実験結果による検討により、帯電ローラ２の寄り力指数Ｆを所定範囲（以下に述べるように０．８＜Ｆ＜９．４）に設定することによって帯電ローラ２に対する矢印Ａ方向への寄り力を適正にできることを見出した。以下、本実施の形態における寄り力指数Ｆの所定範囲の値を設定するための実験について説明する。
【００４４】
図４に示すように、帯電ローラ２を各加圧ばね２３ａ、２３ｂで感光ドラム１に所定のばね加圧力Ｓで加圧する。そして、感光ドラム１の回転軸線ｑと帯電ローラ２の回転軸線ｐとの間に所定の交差角θを設け、感光ドラム１を矢印方向に駆動回転させることで帯電ローラ２が矢印方向に従動回転し、この交差角θによって帯電ローラ２に矢印Ａ方向の寄り力が働く。このときに発生する寄り力を、交差角θ及び加圧ばね２３ａ、２３ｂのばね加圧力Ｓを変えながら圧力測定計２４で測定した。
【００４５】
この実験で用いた感光ドラム１は、直径２４ｍｍのアルミシリンダ周面に感光層を塗布して構成されており、感光層は電荷発生層及びその表面に電荷輸送層を形成した２層構造をなしている。感光層は通常絶縁体であるが、特定波長の光を吸収すると導電体となる特性を有している。本実施の形態では、電荷輸送層にフッ素樹脂粒子を分散してあるものを使用した。
【００４６】
また、この実験で用いた帯電ローラ２は、直径６ｍｍの芯金２１周面に厚さ３ｍｍのウレタンゴム、ＥＰＤＭ等に導電性のカーボンを分散させた弾性層を有し、その表面に接着部材を介さずに１００〜５００μｍのエピクロルヒドリンゴム等の高抵抗の表層を被覆して構成されている。ローラ硬度は、４０〜６０°（アスカーＣ硬度計を用い４．５Ｎ荷重時の値）のものを使用した。
【００４７】
また、帯電ローラ２の表面滑り係数Ｈは、以下のようにして測定した。即ち、図５に示したように、帯電ローラ２の一端側を測定台２５上に固定し、帯電ローラ２表面に厚さ２ｍｍのウレタンゴム２６を荷重Ｍ＝０．２９Ｎで押し当てる。このときの帯電ローラ２の表面とウレタンゴム２６の角度α＝２０°とする。この状態で帯電ローラ２を固定した測定台２５を矢印Ｂ方向に５０ｍｍ／分の速度で移動させ、そのときにウレタンゴム２６にかかる力を引張力測定器２７で測定する。
【００４８】
そして、帯電ローラ２と同径のローラ表面にマイラーテープを貼ったものを標準試料とし、上記の測定を、この標準試料の場合と帯電ローラ２の場合とで行う。この測定で得られた標準試料の測定値Ｈ０と帯電ローラ２の測定値Ｈ１との比Ｈ（＝Ｈ１／Ｈ０）が、帯電ローラ２の表面滑り係数Ｈである。この表面滑り係数Ｈの値が大きいほど帯電ローラ２の表面が滑りにくいことを意味している。
【００４９】
この実験において、同じ材料で構成されて物性値（硬度、表面滑り係数）のみが異なる図６に示す各帯電ローラ（帯電ローラＡ、Ｂ、Ｃ）を用い、図４に示した構成によって各帯電ローラ（帯電ローラＡ、Ｂ、Ｃ）に作用する寄り力を測定した。この測定結果を図７に示す。図７において、横軸に帯電ローラの寄り力指数Ｆ、縦軸に寄り力をプロットした。なお、帯電ローラＡ、Ｂ、Ｃは、上記したように全て弾性層の表面に接着部材を介さずに表層を被覆した構成のものを用いた。
【００５０】
帯電ローラに作用する寄り力は、その硬度Ｒ及び表面滑り係数Ｈが大きいほど大きくなる。これは硬度が高く表面が滑り難いほど、感光ドラムから受ける力を減衰させることなく伝えるためである。また、後述するように上記交差角θが大きいほど、そして帯電ローラ２に対する加圧ばね２３ａ、２３ｂのばね加圧力Ｓが大きいほど、寄り力も大きくなることが分かった。
【００５１】
よって、図７に示したように、帯電ローラの寄り力指数Ｆを、上記した式（１）で示したようにＦ＝ｔａｎθ×Ｓ×Ｒ×Ｈと表すことで、寄り力は寄り力指数Ｆに比例し、直線で近似できる。
【００５２】
次に、上記の各帯電ローラ（帯電ローラＡ、Ｂ、Ｃ）を用いて、以下に述べるような耐久試験を行った。
【００５３】
（実験１）
この実験では、図１に示した画像形成装置を用いて、温度２５℃、湿度４０％の常温常湿環境下で、Ａ４サイズの紙（転写材）で５０００枚の連続耐久試験を行った。図８に、この結果を示す。そして、この実験では上記の帯電ローラＡを用いて、感光ドラム１の回転軸線と帯電ローラＡの回転軸線との交差角θと、加圧ばね２３ａ、２３ｂのばね加圧力Ｓを変化させたときに、帯電ローラＡの軸受け（図３、図４に示す寄り力が作用する一方の軸受け２２ａ）が破損したかどうかを、○×で評価した。
【００５４】
この試験結果から明らかなように、感光ドラム１の回転軸線と帯電ローラＡの回転軸線との交差角θが大きいほど寄り力指数Ｆは大きくなり、また、加圧ばね２３ａ、２３ｂのばね加圧力Ｓが大きいほど寄り力指数Ｆは大きくなる。
【００５５】
この耐久試験から明らかなように、交差角θ＝０．５０°、ばね加圧力Ｓ＝８．０Ｎのとき、寄り力指数Ｆ＝１０．９で軸受け（図３、図４に示す寄り力が作用する一方の軸受け２２ａ）が破損した。これは、帯電ローラＡの寄り力が大きすぎるために、この軸受け２２ａに摩擦耐久度を越える力がかかり、耐久によって破損したと考えられる。軸受け２２ａが破損したため、帯電ローラＡが所定の幅を超えて寄り力を受ける方向に移動し、その反対側に帯電不良部分ができ、その部分で画像不良が発生した。
【００５６】
また、この実験１において、帯電ローラＡの硬度Ｒや表面滑り係数Ｈを変えて帯電ローラＡの軸受けの破損が発生しないための最大の寄り力指数Ｆを検討したところ、寄り力指数Ｆ＝９．４であった。
【００５７】
（実験２）
この実験では、図１に示した画像形成装置を用いて、温度２５℃、湿度４０％の常温常湿環境下で、Ａ４サイズの紙（転写材）で５０００枚の連続耐久試験を行った。図９に、この結果を示す。そして、この実験では上記の帯電ローラＢを用いて、感光ドラム１の回転軸線と帯電ローラＢの回転軸線との交差角θと、加圧ばね２３ａ、２３ｂのばね加圧力Ｓを変化させたときに、帯電ローラＢ表面が感光ドラム１との間で摺擦破損したかどうかを、○×で評価した。
【００５８】
この耐久試験から明らかなように、交差角θ＝０．５０°、ばね加圧力Ｓ＝９．５Ｎのとき、寄り力指数Ｆ＝９．７４で帯電ローラＢ表面が摺擦破損した。これは、帯電ローラＢの寄り力が大きすぎるために、帯電ローラＢ表面に摩擦耐久度を越える力がかかり、感光ドラム１と摺擦し縒れて帯電ローラＢ表面の表層が耐久によって破損したと考えられる。
【００５９】
帯電ローラＢ表面の表層の破損した部分は目視で確認できるような傷となっており、その部分で帯電不良を起こし、画像に黒スジとなって表れる。
【００６０】
また、この実験２において、帯電ローラＢの硬度Ｒや表面滑り係数Ｈを変えて帯電ローラＢ表面の破損が発生しないための最大の寄り力指数Ｆを検討したところ、寄り力指数Ｆ＝９．４であった。
【００６１】
（実験３）
この実験では、図１に示した画像形成装置を用いて、温度２５℃、湿度４０％の常温常湿環境下で、Ａ４サイズの紙（転写材）で５０００枚の連続耐久試験を行った。図１０に、この結果を示す。そして、この実験では上記の帯電ローラＣを用いて、感光ドラム１の回転軸線と帯電ローラＣの回転軸線との交差角θと、加圧ばね２３ａ、２３ｂのばね加圧力Ｓを変化させたときに、帯電ローラＣに寄り力が働いて所望の位置に帯電ローラＣが移動したかどうかを、○×で評価した。
【００６２】
この耐久試験から明らかなように、交差角θ＝０．１０°で、ばね加圧力Ｓ＝３．５Ｎ及び５．０Ｎのとき、寄り力指数Ｆ＝０．４６及び０．６６で帯電ローラＢが所望の位置に移動しなかった。これは、帯電ローラＣの寄り力が小さすぎることに起因している。
【００６３】
このように、帯電ローラＣの寄り力指数Ｆが、この値（０．６６）以下では帯電ローラＣは所望の位置に移動しなかった。
【００６４】
また、この実験３において、帯電ローラＣの硬度Ｒや表面滑り係数Ｈを変えて帯電ローラＣが所望の位置に移動するための最小の寄り力指数Ｆを検討したところ、寄り力指数Ｆ＝０．８であった。
【００６５】
以上の実験結果から、本実施の形態では帯電ローラ２の寄り力指数Ｆを０．８＜Ｆ＜９．４の範囲に設定することによって、上記した寄り力に起因する問題を防止して、図３に示した帯電ローラ２に対する矢印Ａ方向への寄り力を適正にすることができた。
【００６６】
このように本実施の形態では、帯電ローラ２の寄り力指数Ｆを０．８＜Ｆ＜９．４の範囲に設定することにより、帯電ローラ２に適正な寄り力を作用させることができるので、帯電ローラ２の軸受け（図３、図４に示した寄り力が作用する一方の軸受け２２ａ）の破損、帯電ローラ２の感光ドラム１との摺擦による破損、帯電ローラ２の移動不良を防止して、帯電ローラ２を所望の位置に移動させることが可能となる。
【００６７】
よって、帯電ローラ２と感光ドラムとが当接する帯電領域において、長期にわたって安定した帯電幅を保持して良好な画像形成を行うことができる。
【００６８】
〈実施の形態２〉
本実施の形態では、図１１に示すように、実施の形態１における感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置３、及びクリーニング装置５を一体的にカートリッジ化してプロセスカートリッジ３１を形成し、図１に示した画像形成装置本体３０に着脱自在に装着可能とした。本実施の形態においても、実施の形態１で述べたように、帯電ローラ２の寄り力指数Ｆを０．８＜Ｆ＜９．４の範囲に設定している。他の構成及び画像動作は実施の形態１と同様であり、本実施の形態ではそれらの説明は省略する。
【００６９】
このように本実施の形態では、実施の形態１で得られる効果に加えて、プロセスカートリッジ３１の着脱により感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置３、及びクリーニング装置５の交換を一体で容易に行うことができるので、画像形成装置のメンテナンス性が格段に向上し、更に、プロセスカートリッジ３１を交換することにより感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置３、及びクリーニング装置５を一体で新品に交換できるので、常に安定して良好な画像形成を行うことができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、像担持体の回転軸線と接触帯電ローラの回転軸線が所定の交差角をθ（°）、加圧手段による接触帯電ローラの像担持体への加圧力をＳ（Ｎ）、接触帯電部材の硬度をＲ（°）、接触帯電ローラの表面滑り係数をＨとしたとき、Ｆ＝ｔａｎθ×Ｓ×Ｒ×Ｈで表される接触帯電ローラの寄り力指数Ｆを０．８＜Ｆ＜９．４の範囲に設定することにより、接触帯電ローラに適正な寄り力が作用して、接触帯電ローラが所望の位置に移動して像担持体に当接することによって、接触帯電ローラと像担持体とが当接する帯電領域において、長期にわたって安定した帯電幅を保持して良好な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】実施の形態１における画像形成装置の感光ドラムと帯電ローラを示す概略図。
【図３】実施の形態１における画像形成装置の交差角を有する感光ドラムと帯電ローラを示す概略図。
【図４】実施の形態１における画像形成装置の交差角を有する感光ドラムと帯電ローラの帯電ローラ寄り力の測定を示す概略図。
【図５】実施の形態１における画像形成装置の交差角を有する感光ドラムと帯電ローラの帯電ローラ表面滑り係数の測定を示す概略図。
【図６】実施の形態１における実験で用いた帯電ローラの硬度と表面滑り性係数を示す図。
【図７】実施の形態１における帯電ローラ寄り力指数と帯電ローラの寄り力との関係を示す図。
【図８】実施の形態１における実験１の耐久試験の結果を示す図。
【図９】実施の形態１における実験２の耐久試験の結果を示す図。
【図１０】実施の形態１における実験３の耐久試験の結果を示す図。
【図１１】本発明の実施の形態２に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図。
【図１２】従来例における画像形成装置を示す概略構成図。
【図１３】従来例における画像形成装置の交差角を有していない感光ドラムと帯電ローラを示す概略図。
【図１４】従来例における画像形成装置の交差角を有する感光ドラムと帯電ローラを示す概略図。
【符号の説明】
１        感光ドラム（像担持体）
２        帯電ローラ（接触帯電ローラ）
３        現像装置
４        転写ローラ
５        クリーニング装置
６        露光装置
８        定着装置
９        帯電バイアス電源
１１      現像スリーブ
２０      画像形成装置
２１      芯金
２２ａ、２２ｂ        軸受け
２３ａ、２３ｂ        加圧ばね（加圧手段）
２４          圧力測定計
２７          引張力測定器
３０          画像形成装置本体
３１          プロセスカートリッジ
【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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