(57)【要約】【課題】  被帯電部材の欠陥部があっても、欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことない帯電部材であるか否かを正確に評価することができる帯電部材評価方法を提供する。【解決手段】  帯電ローラ１２を、回転自在に軸支し、ローラ状の金属電極３１と接触させる。金属電極３１を、図示しないモータなどにより図中矢印Ｒ１方向に回転させ、帯電ローラ１２を金属電極３１と等速で回転させる。電源３２から帯電ローラ１２に直流バイアスを印加し、流波形測定装置３３で、バイアス印加時の回転中の帯電ローラ１２に流れる電流波形を測定する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電部材を帯電させるローラ状の帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値から、帯電部材の良否評価を行うことを特徴とする帯電部材評価方法。
【請求項２】
請求項１の帯電部材評価方法において、
上記帯電部材に流れる電流値Ｉ、該帯電部材に印加する電圧をＶとしたとき、電流値Ｉが
Ｉ≦３．１×１０−１０×Ｖ２．４
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とする帯電部材評価方法。
【請求項３】
請求項２の帯電部材評価方法において、
上記帯電部材に流れる電流値Ｉが
Ｉ≧５．０×１０−１１×Ｖ２．４
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とする帯電部材評価方法
【請求項４】
請求項１の帯電部材評価方法において、
上記帯電部材に流れる電流値Ｉと、該帯電部材に印加する電圧をＶとから算出した動的抵抗値Ｒと、該帯電部材に印加する電圧をＶのとの関係が
Ｒ≧３．２×１０９×Ｖ−１．４
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とする帯電部材評価方法。
【請求項５】
請求項４の帯電部材評価方法において、
上記動的抵抗値Ｒが
Ｒ≦２．０×１０１０×Ｖ−１．４
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とする帯電部材評価方法。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかの帯電部材評価方法において、
上記帯電部材の回転速度を４７［ｍｍ／ｓ］以上とすることを特徴とする帯電部材評価方法。
【請求項７】
被帯電部材表面に放電して、被帯電部材表面を帯電させるローラ状の帯電部材において、
該帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値をＩ、該帯電部材に印加する電圧をＶとしたとき、電流値Ｉが
５．０×１０−１１×Ｖ２．４≦Ｉ≦３．１×１０−１０×Ｖ２．４
となるように構成したを特徴とする帯電部材。
【請求項８】
被帯電部材表面に放電して、被帯電部材表面を帯電させるローラ状の帯電部材において、
該帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値から算出した動的抵抗値Ｒ、該帯電部材に印加する電圧をＶとしたとき、動的抵抗値Ｒが
３．２×１０９×Ｖ−１．４≦Ｒ≦２．０×１０１０×Ｖ−１．４
となるように構成したことを特徴とする帯電部材。
【請求項９】
像担持体に対向配置される帯電部材を具備し、該帯電部材を放電させて該像担持表面を帯電する帯電装置であって、
該帯電部材として、請求項７または８の帯電部材を用いたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１０】
請求項９の帯電装置において、
上記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加したことを特徴とする帯電装置。
【請求項１１】
請求項１０の帯電装置において、
上記帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧を像担持体の帯電開始電圧の２倍以上に設定したことを特徴とする帯電装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１いずれかの帯電装置において、
上記帯電部材と上記像担持体との間にギャップを形成するギャップ形成部材を設けたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１３】
請求項１２の帯電装置において、
上記帯電部材と上記像担持体との間のギャップを１〜１００［μｍ］としたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３の帯電装置において、
上記帯電部材と上記像担持体との間のギャップをトナー粒径よりも大きくしたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１５】
請求項９乃至１４いずれかの帯電装置において、
上記帯電部材表面をクリーニングするクリーニング部材を設けたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１６】
請求項１５の帯電装置において、
上記クリーニング部材をブレード形状としたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１７】
請求項１５の帯電装置において、
上記クリーニング部材をブラシ形状としたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１８】
請求項１５の帯電装置において、
上記クリーニング部材をローラ形状としたことを特徴とする帯電装置。
【請求項１９】
請求項１８の帯電装置において、
上記クリーニング部材をメラミン樹脂発泡体としたことを特徴とする帯電装置。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９いずれかの帯電装置において、
上記クリーニング部材を回転可能の支持したことを特徴とする帯電装置。
【請求項２１】
請求項９乃至２０いずれかのの帯電装置において、
上記帯電部材が、導電性の基体と、該基体の外周にある抵抗層と、該抵抗層の外周にある表面層とからなり、該表面層は、ベース材とベース材に分散された導電剤とを有していることを特徴とする帯電装置。
【請求項２２】
請求項２１の帯電装置において、
上記表面層の体積抵抗率を、上記抵抗層の体積抵抗率よりも高く設定したことを特徴とする帯電装置。
【請求項２３】
像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置とを備えた画像形成装置において、
上記帯電装置として、請求項９乃至２２いずれかの帯電装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２４】
請求項２３の画像形成装置において、
上記像担持体が、フィラーを含有した表面層を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２５】
請求項２３または２４の画像形成装置において、
上記帯電装置と上記像担持体とが、一体かつ本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ内に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２６】
請求項２５の画像形成装置において、
上記プロセスカートリッジ内に上記像担持体に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２７】
請求項２６の画像形成装置において、
上記像担持体を複数備え、これら複数の像担持体それぞれに異なる色のトナー像を形成し、該異なる色のトナー像を転写体に順に重ね合わせてカラー画像を得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、被帯電部材を帯電させるローラ状の帯電部材の評価方法に関するものである。また、被帯電部材を帯電させるローラ状の帯電部材、帯電装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、帯電装置によって一様帯電せしめた潜像担持体に、光書込等によって潜像を形成した後、その潜像に画像形成物質であるトナーを付着させて可視像を得る画像形成装置が広く知られている。また、この種の画像形成装置に搭載される帯電装置として、電源から帯電バイアスが印加される帯電部材たる帯電ローラを像担持体に接触させながら回転させることで、像担持体を一様帯電せしめるローラ接触方式のものが知られている。また、帯電ローラにおける導電性ゴム層等の放電部と、像担持体との間に所定の帯電ギャップを維持しつつ、その放電部からの放電によって像担持体を一様帯電せしめるローラ非接触方式のものも知られている。ローラ非接触方式のものは、ローラ接触方式のものに比べて、像担持体から帯電ローラへのトナーの転移が少ないことに起因してトナーをローラ表面に固着させ難いことから、帯電性能を安定して維持することができる。
【０００３】
像担持体表面に何らかの衝撃が加わったり、帯電領域に異物が進入するなどによって感像担持体表面の一点に放電が集中したりして、像担持体表面の微小な穴（以下、ピンホール）が生じる場合がある。像担持体表面にピンホールなどの欠陥部があると、この欠陥部が帯電ローラを通過するときに、この欠陥部に過電流が流れ込む。このとき、帯電ローラが金属などの低抵抗で導電性が高く電流の流れ易い材質で構成されていると、大電流が欠陥部に流れ込む。このとき、帯電部材に帯電バイアスを印加する電源に電源保護のためのリミットが設けられていると、このリミットが働いて、電圧が降下してしまう。また、リミットを設けていなくても、電源容量が不足して電圧が降下してしまう。このような電圧降下が起こると、像担持体表面を十分に帯電させることができなくなってしまう。その結果、像担持体の欠陥部が帯電ローラを通過してから、電圧が回復するまでの間、像担持体地肌部の電位が低くなり、この地肌部にもトナーが付着してしまい、主走査線方向に延びる帯状の異常画像が生じてしまう。また、帯電ローラおよび像担持体に大電流が流れる結果、像担持体や帯電ローラが破損してしまう問題もあった。
【０００４】
特許文献１乃至４には、導電性の金属に芯金上に体積抵抗率が１０６〜１０９［Ωｃｍ］の抵抗層を設けた帯電ローラが記載されている。このように、帯電ローラに抵抗層を設ければ、電流が流れ難くなり、欠陥部が帯電ローラを通過するときに、この欠陥部に電源のリミットが働くほどの過剰な電流が流れてしまうのを抑制することができる。その結果、電圧が降下することがなく、帯状の異常画像が生じるのを抑制することができる。また、帯電ローラおよび感光体に大電流が流れないので、感光体や帯電ローラの破損を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７３８４１号公報
【特許文献２】特開２００１−３３７５１５号公報
【特許文献３】特開２００４−２６４７２４号公報
【特許文献４】特開２００４−２１９５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
帯電ローラの一部分の体積抵抗率や、抵抗層の材料の体積抵抗率を測定して、帯電ローラの体積抵抗率が１０６〜１０９［Ωｃｍ］であれば、良品と評価して、画像形成装置に取り付けることが考えられる。しかしながら、製法などによっては、帯電ローラを軸方向断面で見たとき円周の各部分で電流の流れ易さが異なり、極端に流れ易い部分が存在する場合がある。従って、帯電ローラの一部分の体積抵抗率や、抵抗層の材料の体積抵抗率を測定しただけでは、帯電ローラに極端に電流が流れ易い部分が存在するか否かがわからない。
そこで、帯電ローラを軸方向断面で見たとき円周の各部分の体積抵抗率を測定して、円周の各部分の帯電ローラの体積抵抗率が１０６〜１０９［Ωｃｍ］であれば、良品と評価するように試みた。しかし、円周の各部分の帯電ローラの体積抵抗率が１０６〜１０９［Ωｃｍ］であっても、像担持体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまう場合があった。これは、帯電ローラの製法や材質などによっては、帯電ローラ固有の電気容量Ｃが異なり、同じ体積抵抗率であっても、像担持体への電流の流れ易さが異なってしまうためだと考えられる。すなわち、電気容量ＣはＣ＝Ｑ（電荷）／Ｖ（電圧）と表すことができるので、帯電ローラに流れる電流は、Ｉ＝Ｃ×（ｄＶ／ｄｔ）と表すことができるからである。
【０００７】
帯電ローラの体積抵抗率の測定は、帯電ローラと金属電極とを接触させ、帯電ローラを停止させた状態で、帯電部材の電圧の印加する部分と金属電極と接触部分とを結んだ電流が流れる部分に長い時間電流を流してから、電流値に基づいて体積抵抗値を求める。すなわち、長時間電流を流し、電気容量分の電荷を溜め、帯電ローラの電気容量成分の影響をなくしてから、体積抵抗率を測定するのである。このため、体積抵抗率を測定する方法では、電気容量成分の影響を含んだ帯電ローラの電流の流れ易さを見ることができない。よって、円周の各部分の帯電ローラの体積抵抗率が１０６〜１０９［Ωｃｍ］の帯電ローラを装置に取り付けても、像担持体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまい、上述の帯状の異常画像や、像担持体、帯電ローラの破損が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、被帯電部材の欠陥部があっても、欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことない帯電部材であるか否かを正確に評価することができる帯電部材評価方法を提供することである。また、被帯電部材の欠陥部があっても、欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことない帯電部材、帯電装置、画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、被帯電部材を帯電させるローラ状の帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値から、帯電部材の良否評価を行うことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の帯電部材評価方法において、上記帯電部材に流れる電流値Ｉ、該帯電部材に印加する電圧をＶとしたとき、電流値Ｉが
Ｉ≦３．１×１０−１０×Ｖ２．４
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の帯電部材評価方法において、上記帯電部材に流れる電流値Ｉが
Ｉ≧５．０×１０−１１×Ｖ２．４
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１の帯電部材評価方法において、上記帯電部材に流れる電流値Ｉと、該帯電部材に印加する電圧をＶとから算出した動的抵抗値Ｒと、該帯電部材に印加する電圧をＶのとの関係が
Ｒ≧３．２×１０９×Ｖ−１．４
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の帯電部材評価方法において、上記動的抵抗値Ｒが
Ｒ≦２．０×１０１０×Ｖ−１．４
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかの帯電部材評価方法において、上記帯電部材の回転速度を４７［ｍｍ／ｓ］以上とすることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、被帯電部材表面に放電して、被帯電部材表面を帯電させるローラ状の帯電部材において、該帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値をＩ、該帯電部材に印加する電圧をＶとしたとき、電流値Ｉが
５．０×１０−１１×Ｖ２．４≦Ｉ≦３．１×１０−１０×Ｖ２．４
となるように構成したを特徴とする帯電部材。
また、請求項８の発明は、被帯電部材表面に放電して、被帯電部材表面を帯電させるローラ状の帯電部材において、該帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値から算出した動的抵抗値Ｒ、該帯電部材に印加する電圧をＶとしたとき、動的抵抗値Ｒが
３．２×１０９×Ｖ−１．４≦Ｒ≦２．０×１０１０×Ｖ−１．４
となるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、像担持体に対向配置される帯電部材を具備し、該帯電部材を放電させて該像担持表面を帯電する帯電装置であって、該帯電部材として、請求項７または８の帯電部材を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の帯電装置において、上記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加したことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の帯電装置において、上記帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧を像担持体の帯電開始電圧の２倍以上に設定したことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項９乃至１１いずれかの帯電装置において、上記帯電部材と上記像担持体との間にギャップを形成するギャップ形成部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の帯電装置において、上記帯電部材と上記像担持体との間のギャップを１〜１００［μｍ］としたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１２または１３の帯電装置において、上記帯電部材と上記像担持体との間のギャップをトナー粒径よりも大きくしたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項９乃至１４いずれかの帯電装置において、上記帯電部材表面をクリーニングするクリーニング部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１５の帯電装置において、上記クリーニング部材をブレード形状としたことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１５の帯電装置において、上記クリーニング部材をブラシ形状としたことを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１５の帯電装置において、上記クリーニング部材をローラ形状としたことを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項１８の帯電装置において、上記クリーニング部材をメラミン樹脂発泡体としたことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１７乃至１９いずれかの帯電装置において、上記クリーニング部材を回転可能の支持したことを特徴とするものである。
また、請求項２１の発明は、請求項９乃至２０いずれかのの帯電装置において、上記帯電部材が、導電性の基体と、該基体の外周にある抵抗層と、該抵抗層の外周にある表面層とからなり、該表面層は、ベース材とベース材に分散された導電剤とを有していることを特徴とするものである。
また、請求項２２の発明は、請求項２１の帯電装置において、上記表面層の体積抵抗率を、上記抵抗層の体積抵抗率よりも高く設定したことを特徴とするものである。
また、請求項２３の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置とを備えた画像形成装置において、上記帯電装置として、請求項９乃至２２いずれかの帯電装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２４の発明は、請求項２３の画像形成装置において、上記像担持体が、フィラーを含有した表面層を有していることを特徴とするものである。
また、請求項２５の発明は、請求項２３または２４の画像形成装置において、上記帯電装置と上記像担持体とが、一体かつ本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ内に設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項２６の発明は、請求項２５の画像形成装置において、上記プロセスカートリッジ内に上記像担持体に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２７の発明は、請求項２６の画像形成装置において、上記像担持体を複数備え、これら複数の像担持体それぞれに異なる色のトナー像を形成し、該異なる色のトナー像を転写体に順に重ね合わせてカラー画像を得ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１乃至６の発明によれば、帯電部材を回転させることで、金属電極との接触部分が変化する。よって、帯電部材を１回転以上させれば、帯電部材を軸方向断面で見たとき円周の各部分の電流の流れ易さを電流値から検知することができる。これにより、帯電部材に極端に電流が流れ易い部分が存在するか否かがわかり、被帯電部材の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうおそれのある帯電部材であるか否かを評価することができる。その結果、この評価方法によって、評価された帯電ローラを装置に組み込めば、電源の電圧が降下することがなく、帯状の異常画像が生じることがない。
また、帯電部材を回転させることで、金属電極と接触する時間をわずかにすることができる。よって、帯電部材の電圧を印加する部分と金属電極と接触部分とを結んだ帯電部材の電流が流れる部分に電気容量分の電荷が溜まるほどの長い時間電流が流れることがない。これにより、電気容量成分および体積抵抗率の影響を含んだ帯電部材に流れる電流値を測定することができる。すなわち、電気容量成分および体積抵抗率の影響を含んだ帯電部材の電流の流れ易さを検知することができるのである。よって、帯電部材の体積抵抗率だけから帯電部材の流れ易さを判断するものに比べて、帯電部材の電流の流れ易さを正確に評価することができる。これにより、被帯電部材の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうような電流の流れ易い帯電部材であるか否かを正確に評価することができ、この電流の流れ易い帯電部材が装置に組み込まれることを抑制することができる。その結果、この評価方法によって、評価された帯電ローラを装置に組み込めば、電源の電圧が降下することがなく、帯状の異常画像が生じることがない。
【００１１】
また、請求項７乃至２７の発明によれば、被帯電部材の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことがない。その結果、電源の電圧が降下して被帯電体表面を十分に帯電させることができなくなってしまう不具合を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本実施形態に係る帯電ローラの評価方法について説明する。先ず、本実施形態で評価される帯電部材である帯電ローラが搭載される画像形成装置の構成について説明する。
【００１３】
図１は、画像形成装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機等として構成される。この画像形成装置は、図示しない本体筐体内に被帯電部材であり、像担持体である感光体１が配置され、図１中時計方向に回転駆動され、その表面が矢印Ａ方向に移動する。この感光体１は、ドラム状の導電性ベース２の外周面に感光層３が積層された感光体より成る。なお、感光体としては、複数のローラに巻きかけられて走行駆動されるベルト状の感光体や、誘電体よりなるドラム状又はベルト状の感光体を用いることもできる。この感光体１の周囲には、帯電装置５、レーザ書き込みユニット６、現像装置７、転写装置８、補助クリーニング装置９、クリーニング装置１０が配置される。
【００１４】
現像装置７は、現像剤を担持しながら搬送する現像ローラ１１を有している。現像剤としては、例えばトナーとキャリアを有する乾式の現像剤や、キャリアを有さない一成分系現像剤を用いることができる。また液状の現像剤を用いる現像装置を採用することもできる。現像ローラ１１が回転駆動し、搬送ローラの周面に現像剤が担持されて搬送され、現像ローラ１１と感光体１との間の現像領域に運ばれた現像剤のトナーが静電潜像に静電的に移行して、その静電潜像がトナー像として可視像化される。
【００１５】
転写装置８は、感光体１上のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される転写ローラにより構成されているが、転写ブラシ、転写ブレード或いはコロナワイヤを有するコロナ放電器より成る転写装置などを用いることもできる。また、感光体上のトナー像を直に最終記録媒体としての転写材Ｐに転写する代りに、像担持体上のトナー像を、中間転写体より成る転写材上に転写し、そのトナー像を最終記録媒体に転写するように構成することもできる。
【００１６】
補助クリーニング装置９は、ローラ状、ブラシ状などで構成されており、クリーニング装置１０は、クリーニングブレードで構成されている。なお、クリーニング装置１０は、ローラ状、ブラシ状でも良い。また、クリーニング装置１０、補助クリーニング装置９の両方、あるいは一方に電圧を加えるなどして、転写残トナーの電荷をコントロールして清掃することもできる。また、補助クリーニング装置９に潤滑剤を塗布するなどして、クリーニング性を高めても良い。
【００１７】
上記構成の画像形成装置において、画像形成動作時には後述する帯電装置５によって感光体１表面が所定の極性に帯電される。帯電装置５によって帯電された感光体１表面には、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット６から出射する光変調されたレーザ光Ｌが照射され、これによって感光体１表面に静電潜像が形成される。次いで、この静電潜像は、現像装置７を通るとき、所定の極性に帯電されたトナーによってトナー像として可視像化される。一方、感光体１に対置された転写装置８と感光体１との間に、図示しない給紙装置から所定のタイミングで、例えば転写紙より成る転写材Ｐが給送され、このとき感光体１上に形成されたトナー像が転写材Ｐ上に静電的に転写される。トナー像を転写された転写材Ｐは、引き続き図示しない定着装置を通り、このとき熱と圧力の作用によってトナー像が転写材Ｐ上に定着される。定着装置を通った転写材Ｐは、図示しない排紙部に排出される。転写材Ｐに転写されずに感光体１表面に残された転写残トナーの一部が、補助クリーニング装置９により除去され、残りがクリーニング装置１０によって除去される。
【００１８】
上記帯電装置５は、移動する帯電体面、図示した例では感光体１の表面に対向配置された帯電部材である帯電ローラ１２と、帯電ローラ１２の外周面を清掃するクリーニング部材１３とを有している。クリーニング部材１３は、帯電装置５のケーシング１７に回転可能に組み付けられ、クリーニング部材１３自体の自重によって帯電ローラ１２の表層外周面に当接している。このクリーニング部材１３で、帯電ローラ１２の表面に付着したほこりやトナーなどの微粒子などの微粒子を除去することで、電界が帯電ローラ１２の表面の微粒子に集中して、異常放電が生じるのを抑制することができる。また、クリーニング部材１３は、帯電装置１１のケーシングに回転可能に組付けられているので、クリーニング部材１３を回転させることで、クリーニングローラの外周面に均一に帯電ローラ１２から除去した微粒子が付着する。これにより、クリーニング部材１３を不動に固定して、クリーニング部材１３の特定の個所だけが常に帯電ローラ１２に接触させたものに比べて、長期にわたり、クリーニング性能を維持することができる。また、クリーニングローラは、メラミン樹脂発泡体で構成されるのが好ましい。メラミン樹脂で形成された発泡体は、網目状の繊維が硬い。よって、帯電ローラ１２上の付着物を容易に容易に削り取る、あるいは引っかけ剥ぎ取ることができ、クリーニング性能に優れる。また、メラミン樹脂発泡体は、比較的脆い性質を有するため、帯電ローラ１２との摩擦力により、その接触面が剥がれ落ちる。このとき、発泡体の気孔内に保持されたトナー等の付着物も一緒に剥がれ落ちる。これにより、常にフレッシュな面が帯電ローラ１２と接することとなり、良好なクリーニング性能を維持することができる。また、クリーニング部材１３は必要に応じて省略することもできる。また、クリーニング部材は状況に応じて、ブラシ形状やブレード形状とすることもできる。
【００１９】
次に、帯電ローラ１２について説明する。図２は、帯電ローラ１２の断面図であり、図３は、帯電ローラ１２と感光体１とを示した図である。
【００２０】
図２に示すように、帯電ローラ１２は、円柱状に形成された導電性の芯金１５と、芯金の外周面に積層された、体積抵抗率が１０５〜１０１０［Ω・ｃｍ］程度の中抵抗層とからなり、帯電ローラ１２を半導電性を有するものにしている。中抵抗層１６は、厚さが１〜２［ｍｍ］程度で、体積抵抗率は１０５〜１０９Ω・ｃｍ程度に設定されている抵抗層１６ａと、厚さ１０［μｍ］程度で、体積抵抗率は１０６〜１０１０［Ω・ｃｍ］程度に設定され、抵抗層１６ａの外周に積層された表面層１６ｂとかなっている。
【００２１】
表層１６ｂの体積抵抗率は抵抗層１６ａの体積抵抗率よりも多少高くなっていることが好ましい。表層１６ｂの抵抗が低いと、表面層１６ｂの表面抵抗率が低下し、帯電ローラ表面にも電流経路が形成され、帯電ローラ１２の軸線方向に電流が流れ、これによって放電エネルギーが空隙に均一化されないおそれがある。その結果、放電集中が発生し、ストリーマ放電が発生するおそれがある。表面層８の体積抵抗率を抵抗層１６ａの体積抵抗率よりも高くすることにより、帯電ローラ１２の表面方向への電流経路が形成されることを防止でき、放電を均一化し、異常放電の発生を阻止することができる。
【００２２】
芯金１５は、例えば、直径が８〜２０［ｍｍ］程度のステンレス鋼やアルミニウムなどの高い剛性と導電性を有する金属材料や、１×１０３［Ω・ｃｍ］以下、好ましくは１×１０２［Ω・ｃｍ］以下の体積抵抗率を有する高剛性の導電性樹脂などによって構成される。
【００２３】
抵抗層１６ａは、ベース材とこれに分散された導電剤により構成され、そのベース材としては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴム材料を用いることができる。また、近接帯電方式においては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのオレフィン系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、及びその共重合体（ＡＳ，ＡＢＳ）などのスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのアクリル系樹脂など、加工性のよい汎用樹脂が好ましい。
【００２４】
抵抗層１６ａの導電剤としては、過酸化リチウムなどのアルカリ金属塩、過塩素酸ナトリウムなどの過塩素酸塩、テトラブチルアンモニウム塩などの４級アンモニウム塩、高分子型導電剤などのイオン系導電剤を用いることができる。また、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックを用いることもできる。  
【００２５】
表層１６ｂもベース材に導電剤を分散した材料から構成することができ、そのベース材としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂などの適宜な材料を用いることができる。特にトナーが固着し難い材料を選択することが好ましい。
【００２６】
表層１６ｂの導電材としては、ケッチェンブラックやアセチレンブラックなどのカーボンブラック、酸化インジウム、酸化スズなどの金属酸化物などから成る導電剤、またはその他の適宜な導電剤を用いることができる。
【００２７】
上記では、中抵抗層１６を抵抗層１６ａと表面層１６ｂとで構成しているが、抵抗層１６ａの一層で構成することもできる。しかし、表面層１６ｂを設けることで、放電の安定性を高めると共に、帯電ローラ１２を保護することができる。また、表面層には、ベース材に導電剤を含有させることが望ましい。これにより、低湿環境や高湿環境になったときも、電子伝導性の表面層１６ｂが、帯電ローラ内部の水分の出入りを抑えるため、帯電ローラ１２の抵抗変動を抑えることができる。これにより環境が変化しても、感光体表面の帯電電位の変動を小さくすることができ、放電の安定性を高めることができる。
【００２８】
図３に示すように、帯電ローラ１２は、感光体１に対向し、かつその感光体１に対して平行に延びている。帯電ローラ１２の軸方向の両端部には、感光体１の画像形成領域Ｘより軸方向端部側の非画像形成領域Ｙに対応する位置にギャップ形成部材たるスペーサ１４が設けられている。このスペーサ１４が感光体１の非画像形成領域に接触して、帯電ローラ３ａが感光体１と連れ回る。また、このスペーサ１４により、感光体１の画像形成領域と帯電ローラ３ａとは、非接触の状態で両者の間に所定のギャップＧが形成される。スペーサ１４は、絶縁体または帯電ローラの抵抗層７以上の体積抵抗率を有するテープより成り、帯電ローラ１４に貼り付けられている。
【００２９】
スペーサ１４を構成するテープの材料としては、アルミニウム、鉄、ニッケルなどの金属及びその酸化物、Ｆｅ―Ｎｉ合金、ステンレス鋼、Ｃｏ―Ａｌ合金、Ｎｉ鋼、ジュラルミン、モネル、インコネルなどの金属合金、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、及びその共重合体（例えばＰＦＡ、ＦＥＰ）などのフッ素樹脂、ポリイミド樹脂などを挙げることができる。特にトナーが固着し難い離型性の高い材料を用いることが好ましい。また、テープとして導電材料を用いるときは、その表面に絶縁層又は半抵抗体層をコートするなどして、テープと感光体との間を絶縁する。
【００３０】
帯電ローラの芯金６の両端部は、それぞれ軸受１８により回転自在に支持されている。各軸受１８は、帯電装置５のケーシング１７の側板１７ａに設けた長孔１７ｂに感光体に対して接離する方向に摺動自在に嵌合している。また、軸受１８は、加圧手段たる圧縮ばね１９によって、感光体１の表面に向けて加圧されている。圧縮ばね２０の加圧力は、感光体１の回転駆動により、帯電ローラ１２が略等速で連れ周りを生じる大きさとすることが好ましい。これにより、スペーサ１４が感光体１の表面に所定の圧力で圧接し、帯電ローラ１２が感光体１と良好に連れ回ることができる。また、微小ギャップＧを精度良く維持することが可能となる。また、帯電ローラを図示しない駆動モータによって回転駆動させても良い。
【００３１】
また、帯電ローラ１２の芯金６には、電源２０が電気的に接続されており、帯電ローラ１２に所定の帯電バイアスが印加されている。これにより、帯電部材２と像担持体表面との間の空隙に放電が生ぜしめられ、像担持体５の少なくとも画像形成領域Ｘが所定の極性に帯電される。
【００３２】
帯電バイアスとしては、直流電圧だけであってもよいが、直流電圧に交流電圧を重畳したものの方がより好ましい。帯電ローラ１２の抵抗層１６ａ及び表層１６ｂにより構成される中抵抗層１６の電気抵抗が不均一であった場合、帯電ローラ１２に直流電圧のみを印加すると感光体１の帯電電位が不均一となるおそれがあるが、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを帯電ローラ１２に印加すると、帯電ローラ表面の電位が同じになり、放電が安定し、感光体表面を均一に帯電することができる。その際、帯電ローラ１２に印加する交流電圧のピーク間電圧を感光体の帯電開始電圧の２倍以上の値に設定することが特に好ましい。このようにすると、感光体から帯電ローラ１２への放電、すなわち逆放電が生じて帯電ローラ１２の中抵抗層１６の電気抵抗が不均一となっていても、交流電圧のならし効果により、感光体１をより安定した状態に均一帯電することができる。帯電開始電圧とは、帯電ローラに直流電圧のみを印加し、その印加電圧の絶対値を徐々に高めていったとき、感光体表面が帯電され始まるときの電圧の絶対値である。また直流電圧として、定電流制御された直流電圧を必要に応じて用いることもできる。
【００３３】
次に、感光体と帯電ローラとの微小ギャップＧについて、説明する。
微小ギャップＧが最適値よりも大きくなると、画像流れ現象の発生頻度が多くなる。これは微小ギャップＧが広がると、放電を生じさせるために必要な電圧が高くなり、放電による電離空間が大きくなるためであると考えられる。微小ギャップと放電電圧の関係はパッシェの法則によって説明することができ、とくにギャップが或る範囲のとき、放電開始電圧Ｖｔｈ（Ｖ）とギャップｄ（μｍ）は、「Ｖｔｈ＝６．２×ｄ＋３１２，  ４０≦ｄ≦１２０（μｍ）」と表すことができる。この数式より、微小ギャップＧが広くなる程、放電を生じさせるための電圧が高くなることが判る。高電圧で放電が生じるということは、放電発生時のエネルギーが大きい状態にあり、多くの分子を電離できるため、画像流れの発生原因である放電生成物がより多く生成されると考えられる。また、微小ギャップＧが広いと、帯電ローラ１２から感光体１までの空隙の距離が長くなり、放電が帯電ローラ１２から始まり感光体１に達するまでに電離される空間領域が大きくなる。その結果、電離される分子数が増え、これに伴って放電生成物もより多く生成されると考えられる。  ただし、微小ギャップＧがゼロであると、画像形成装置内の空気の流れが像担持体５と帯電部材２の間での接触部分で滞留してしまうため、接触部分近傍の放電生成物の濃度が上昇し、結果的に像担持体表面に堆積する放電生成物の量が増大する。
【００３４】
このため、帯電ローラ１２と感光体１との間の微小ギャップＧを、１〜１００［μｍ］に設定するが好ましい。帯電ローラ１２と感光体１との間の微小ギャップＧを、１〜１００［μｍ］に設定することにより、像担持体上に付着する放電生成物の量を少なくすることができ、斑点状の異常画像や、画像流れが発生することを防止することが可能となる。
【００３５】
また、帯電ローラ１２と感光体１との間の微小ギャップＧは、少なくともトナー粒径よりも大きく設定することが好ましい。これは、以下の理由による。帯電ローラ１２と感光体１との微小ギャップＧにクリーニング装置１１で除去できなかったわずかなトナーが進入する場合がある。このとき、微小ギャップＧがトナーの粒径よりも狭いと、そのトナーは無理やり微小ギャップＧを通過しようとするので、そのトナーにストレスが発生し、トナーが熱で軟化または溶融して帯電ローラ表面に融着するおそれがある。このようになると、トナーが融着した帯電ローラ部分は、異常放電を起こしやすくなるからである。このため、微小ギャップＧをトナー粒径よりも大きな値に設定することで、クリーニング装置１１を通過したトナーは、微小ギャップＧをそのまま通過し、トナーが帯電ローラ１２の表面に融着することはない。これにより、トナーの融着に起因する異常放電の発生を阻止することができる。
【００３６】
また、現像装置７において二成分系現像剤が用いられている場合、そのキャリアが感光体表面に付着し、これがクリーニング装置１１を通過して、微小ギャップＧに達することもある。その際、微小ギャップＧがキャリアの粒径よりも狭いと、キャリアは無理やりそのギャップＧを通過することになる。一般にキャリアは鉄粉などの硬い材質から成るため、そのキャリアが微小ギャップＧを通過するとき、帯電ローラ１２の表面や感光体表面に傷やピンホールなどが発生し、点状の異常画像や帯状の異常画像、部材の破損の原因となる。そこで、微小ギャップＧを、現像剤のキャリアの粒径よりも大きな値に設定することが好ましい。このようにすれば、上述した不具合の発生を阻止し、像担持体を均一に帯電することが可能となる。
【００３７】
また、スペーサ１４をテープで構成し、帯電ローラ１２に巻き付けることで、帯電ローラ１２と感光体１との間に微小ギャップＧを形成しているが、他の適宜な方法によって帯電ローラ１２と感光体１との間に微小ギャップＧを形成しても良い。例えば、図４に示すように、芯金６の両端部にキャップ状にスペーサ部材２３を具備することで、帯電ローラ１２と感光体１との間に微小ギャップＧを形成するようにしても良い。
【００３８】
また、感光体１をアモルファスシリコン系表面層を有する感光体として構成することが好ましい。かかる感光体はその表面を極めて平滑に仕上げることができるので、その感光体１の回転時に、微小ギャップＧの大きさが変動することを効果的に抑え、微小ギャップＧの大きさが感光体の周方向で変動するのを抑制することができる。また、感光体１が、例えば０．１μｍ以下のアルミナ粉などのフィラーを分散した表面層を有する感光体として構成されていると、その表面硬度が高められ、耐摩耗性が向上するので、その寿命を大きく伸ばすことが可能となる。
【００３９】
また、帯電装置５、クリーニング装置１０、補助クリーニング装置９などは、感光体１に接触する接触部材を有している。図１に示す画像形成装置は、接触部材を有するクリーニング装置１０、補助クリーニング装置９などは、帯電装置１２とは別々に画像形成装置本体に着脱できるように構成している。しかし、このように構成すると、接触部材を有するクリーニング装置１０、補助クリーニング装置９の着脱時にこれらの接触部材が感光体１に接触したまま移動するので、その感光体に大きな外力が加えられ、感光体と帯電ローラ１２との微小ギャップＧが変動してしまうおそれがある。このため、図５に示すように、帯電装置５、クリーニング装置１０、補助クリーニング装置９を一体のユニット２４として構成してもよい。また、ユニット２４に感光体１が回転自在に組み付けられており、ユニット２４がプロセスカートリッジとしての機能を有している。そして、このユニット２４が画像形成装置本体に着脱可能に構成されている。これにより、帯電ローラ１２と感光体１は、微小ギャップＧが一定に保たれた状態で画像形成装置本体に対して着脱することができる。また、接触部材を有したクリーニング装置１０、補助クリーニング装置９も帯電装置１２と感光体と一体となって着脱することができるので、微小ギャップＧの大きさが大きく変動してしまう不具合を阻止できる。
【００４０】
また、図６に示すカラー画像形成装置にも、本実施形態で評価される帯電ローラを搭載することができる。
図６に示す図に示す画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色のトナー像を形成するための作像部Ｃ１〜Ｃ４を備えている。また、複数のローラに巻き掛けされて矢印の方向に回転駆動され、作像部Ｃ１〜Ｃ４よりトナー像が転写されるための中間転写ベルト９０を有している。また、中間転写ベルト９０を介してローラ１１３に対して対向配置され、中間転写ベルト９０に所定のニップ圧で当接され、中間転写ベルト９０上に形成されたトナー像を転写材である記録媒体Pに転写する２次転写ローラ１２０も備えている。図６に示すように、作像部Ｃ１〜Ｃ４は中間転写ベルト９０の周りに直列に配置されており、中間転写ベルト９０は、矢印の方向に回転駆動される。作像部Ｃ１〜Ｃ４より形成された、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像は中間転写ベルト９０上に順次重ねて転写される。一方、図示しない給紙装置から、記録紙Pが、中間転写ベルト９０と２次転写ローラ１２０との間に、矢印Ｆの方向から所定のタイミングで搬送される。この時に、中間転写ベルト９０上に形成された各色のトナー像が記録紙Ｐ上に静電的に一括転写される。各色のトナー像が転写された記録紙Pは、図示しない定着装置により加熱・加圧されてトナー像が記録紙P上に定着される。その後、図示しない定着装置により定着された記録紙は図示しない排紙部から排出される。この図６のカラー画像形成装置においても、上述した帯電装置を備えている。
【００４１】
次に、本実施形態の特徴点である、帯電ローラの評価方法について説明する。
感光体表面に何らかの衝撃が加わったり、帯電領域に異物が進入するなどによって、感光体表面の一点に放電が集中したりすることで、感光体表面の微小な穴（以下、ピンホール）が生じる場合がある。感光体表面にピンホールなどの欠陥部があると、この欠陥部が帯電ローラを通過するときに、この欠陥部に放電が集中し、この欠陥部に過電流が流れ込む。このとき、帯電ローラが低抵抗の電流の流れ易い材質で構成されていると、大電流が欠陥部に流れ込んで、電源の電源容量や電源保護のためのリミットが働いて、電圧が降下してしまう。電圧が降下してしまうと、感光体表面が十分に帯電させることができなくなってしまう。その結果、感光体地肌部の電位が低くなり、この地肌部にもトナーが付着してしまい、主走査線方向に延びる帯状の異常画像が生じてしまう。
【００４２】
このため、例えば、体積抵抗率が１０５〜１０１０［Ωｃｍ］の中抵抗層などを設け、半導電性の帯電ローラとして、電流を流れ難くし、欠陥部に大電流が流れ込むのを抑制するようにしている。しかし、体積抵抗率を規定しても、帯電ローラの製造時のバラツキで、帯電ローラの円周上で体積抵抗率のばらつきや、電気容量のばらつきが生じ、電流の流れ易さが帯電ローラの円周上で異なってしまう。その結果、帯電ローラの円周上の流れ易い部分が、感光体の欠陥部と対向した場合、上述同様に欠陥部に大電流が流れ込み電圧降下が生じて、帯状の異常画像が生じてしまう。
そこで、本実施形態では、帯電ローラの円周の各部分の電流の流れ易さを測定し、この測定結果に基づいて帯状の異常画像が発生するおそれのある帯電ローラかどうかを評価している。以下に、具体的に説明する。
【００４３】
図７は、帯電ローラ１２の特性値である電流の流れ易さを測定する測定装置３０の断面図である。図７に示すように、帯電ローラ１２は、回転自在に軸支され、ローラ状の金属電極３１と接している。金属電極３１は、回転自在に軸支され接地されている。また、金属電極３１は、図示しないモータなどにより図中矢印Ｒ１方向に回転している。帯電ローラ１２は、この金属電極３１の回転により、図中矢印Ｒ２方向に金属電極３１と等速で回転している。金属電極の回転速度は、４７〜１２０［ｍｍ／ｓ］に設定している。１２０［ｍｍ／ｓ］を越えると、モータへの負荷が大きくなり、モータが破損してしまうおそれがある。また、４７［ｍｍ／ｓ］未満だと、長期間一定の場所で大電流が流れるので、帯電ローラが劣化してしまうおそれがある。また、４７［ｍｍ／ｓ］未満だと、帯電ローラ内の電流が流れる部分に長い時間電流が流れ込むため、帯電ローラの電気容量分の電荷が溜まってしまい、帯電ローラの電気容量成分の影響が測定結果に効果的に現れなくなってしまうからである。
【００４４】
帯電ローラ１２には、接地された外部電源３２が電気的に接続されており、電源３２から帯電ローラ１２に直流バイアスを印加する。回路中には、オシロスコープなどの電流波形測定装置３３が設けられており、バイアス印加時の回転中の帯電ローラ１２に流れる電流波形を測定する。電流波形測定装置３３には、帯電ローラ１２の回転周期に応じて、電流波形の周期が現れる。よって、電流値は、少なくとも電流波形の１周期（帯電ローラ１２の１回転）以上測定する。そして、一周期以上測定した電流値の平均値を算出し、この電流値の平均値から、帯状の異常画像が発生するおそれのある帯電ローラか否かを評価している。また、この電流の平均値から、動的抵抗を算出し、動的抵抗から帯状の異常画像が発生するおそれのある帯電ローラか否かを評価しても良い。
【００４５】
次に、図７の測定装置３０を用いて、同一の材料・製法でできた９つの帯電ローラ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）について、電流値の平均値Ｉと印加電圧Ｖとの関係および動的抵抗値Ｒと印加電圧Ｖとの関係を調べた。その結果を図８、図９に示す。なお、このとき測定環境は、温度２０［℃］、湿度４５［ＲＨ％］とした。
【００４６】
図８、図９に示すように、同一の材料・製法で形成された帯電ローラであっても、電流の流れ易さや動的抵抗値にバラツキがあることがわかる。そして、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．８電ローラについては、帯状の異常画像を生じることがなかったが、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．７、Ｎｏ．９の帯電ローラについては、帯状の異常画像を生じた。この結果と、図８に示す電流値の平均値及び印加電圧の関係とから、異常画像が発生するおそれのある帯電ローラか否か境界値を以下のように表すことができる。
【数１】
2007079380.tif 000003
【００４７】
この数１の右辺が図８の線Ａで示す曲線であり、電流値Ｉと電圧値Ｖとの関係がこの線Ａ（Ｉ＝３．１×１０−１０×Ｖ２．４）よりも上にある帯電ローラは、感光体の欠陥部があったとき、この欠陥部に電源の許容容量以上の電流が流れてしまい、電圧が降下し、帯状の異常の画像が生じてしまうものである。一方、電流値Ｉと電圧値Ｖとの関係がこの線Ａよりも下にある帯電ローラは、感光体の欠陥部があってもこの欠陥部に電源の許容容量以上の電流が流れ込むことがない。その結果、電圧降下が起きることがなく、帯状の異常画像が生じることがない。また、電流値Ｉと電圧値Ｖとの関係が、図８の線Ｂで示す曲線（Ｉ＝５．０×１０−１１×Ｖ２．４）未満だと、帯電ローラの抵抗が高くなりすぎて、感光体表面を十分に帯電させることができず、画像の地肌汚れが発生してしまった。すなわち、帯電ローラに流れる電流値が、以下の式の範囲内であれば、帯状の異常画像が生じることなく、感光体表面を十分に帯電させることができる。
【数２】
2007079380.tif 000004
【００４８】
数２では、帯電ローラに流れる電流値Ｉに対して、設定した境界値であるが、帯電ローラの動的抵抗値Ｒに対して、設定すると、以下のようになる。
【数３】
2007079380.tif 000005
【００４９】
図９の点線Ａで示す曲線が、動的抵抗の下限値（Ｒ＝３．２×１０９×Ｖ−１．４）であり、動的抵抗値Ｒと電圧値Ｖとの関係がこの点線Ａよりも下にある帯電ローラは、感光体の欠陥部があったとき、この欠陥部に電源の許容容量以上の電流が流れてしまい、電圧が降下し、帯状の異常の画像が生じてしまうものである。一方、電流値Ｉと電圧値Ｖとの関係がこの点線Ａよりも上にある帯電ローラは、欠陥部に電源の許容容量以上の電流が流れむことがない。その結果、電圧降下が起きることがなく、帯状の異常画像が生じることがない。また、動的抵抗値Ｒと電圧値Ｖとの関係が、図９の点線Ｂで示す曲線（Ｒ＝２．０×１０１０×Ｖ−１．４）を越える帯電ローラは、帯電ローラの抵抗が高くなりすぎて、感光体表面を十分に帯電させることができず、画像の地肌汚れが発生させてしまう。これより、帯電ローラに流れる動的抵抗値Ｒが、上記の式の範囲内であれば、帯状の異常画像が生じることなく、感光体表面を十分に帯電させることができる。
【００５０】
次に、帯電ローラの材料などを変更して、材料などが変わっても、上記式が適用できるかどうか検証試験を行った。以下に、検証試験に使用した帯電ローラについて、説明する。
【００５１】
［帯電ローラＡ］
帯電ローラＡは、次のようにして作成したものである。直径８［ｍｍ］ステンレスからなる芯金に、ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−０５００、電気化学工業製）１００重量部に、ポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電性の高分子化合物（ＩＲＧＡＳＴＡＴ  Ｐ１８、チバスペシャルティケミカルズ製）６０重量部を配合した組成物を、射出成形により被覆し、抵抗層を形成した。なお、抵抗層の体積抵抗率は、１×１０６［Ωｃｍ］とした。次いでこの表面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ−Ｐ、川上塗料社製）、イソシアネート系硬化剤、及び、酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０μｍ厚の表面層を形成することにより、直径１２ｍｍの帯電ローラＡを得た。
【００５２】
［帯電ローラＢ］
帯電ローラＢは、次のようにして作成したものである。直径８［ｍｍ］のステンレスからなる芯金に、エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ、ダイソー社製）１００重量部及び過塩素酸アンモニウム４重量部からなるゴム組成物を射出成形により被覆して被覆層を形成し、これを加硫して抵抗層を形成した。次いで、この抵抗層の表面に、ポリビニルブチラール樹脂（デンカブチラール３０００−Ｋ、電気化学工業社製）、イソシアネート系硬化剤及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０μｍ厚の表面層を形成することにより、直径１２［ｍｍ］の帯電ローラＢを得た。
【００５３】
［帯電ローラＣ］
帯電ローラＣは、次のようにして作成したものである。直径８［ｍｍ］ステンレスからなる芯金に、ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−０５００、電気化学工業製）１００重量部に、ポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電性の高分子化合物（ＩＲＧＡＳＴＡＴ  Ｐ１８、チバスペシャルティケミカルズ製）８０重量部を配合した組成物（体積抵抗１×１０６Ωｃｍ）を、射出成形により被覆し、抵抗層を形成させた。次いでこの表面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ−Ｐ、川上塗料社製）、イソシアネート系硬化剤、及び、酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０［μｍ］厚の表面層を形成することにより、直径１２［ｍｍ］の帯電ローラＣを得た。
【００５４】
［帯電ローラＤ］
帯電ローラＤは、次のようにして作成したものである。直径８［ｍｍ］のステンレスからなる芯金に、ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−０５００、電気化学工業製）１００重量部に、ポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電性の高分子化合物（ＩＲＧＡＳＴＡＴ  Ｐ１８、チバスペシャルティケミカルズ製）１０重量部を配合した組成物を、射出成形により被覆し、抵抗層を形成させた。なお、このときの抵抗層の体積抵抗率を、（体積抵抗１×１０６［Ωｃｍ］）とした。次いでこの表面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ−Ｐ、川上塗料社製）、イソシアネート系硬化剤、及び、酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０［μｍ］厚の保護層を形成することにより、直径１２［ｍｍ］の帯電ローラＤを得た。
【００５５】
［帯電ローラＥ］
帯電ローラＥは、次のようにして作成したものである。直径８［ｍｍ］のステンレスからなる芯金に、ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−０５００、電気化学工業製）１００重量部に、導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ、ケッチェンブラックインターナショナル社製）１０重量部を配合した組成物を、射出成形により被覆し、抵抗層を形成させた。次いでこの表面に、ポリアミド樹脂（ダイアミドＴ−１７１、ダイセルヒュルス社製）とカーボンブラック（全固形分に対して１０重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０［μｍ］厚の表面層を形成することにより、直径１２［ｍｍ］の帯電ローラＥを得た。
【００５６】
［動的抵抗値の測定］
次に、本検証試験における動的抵抗値Ｒの測定について説明する。動的抵抗値Ｒを測定する装置装置は、リコー製プリンタＩｐｓｉｏ  Ｃｏｌｏｒ  ８１５０（直接転写方式のフルカラープリンタ）の感光体及び帯電ローラを一体に支持した感光体ユニットを利用した。このプリンタの帯電ローラとして上記作成した帯電ローラＡ〜Ｅを装着し、金属電極１として、プリンタに使用される感光体の基体となる直径３０ｍｍのアルミ素管を装着した。金属電極と帯電ローラとの配置関係は基本的に図３と同様としてるが、本測定では帯電ローラにスペーサを設けず、圧縮ばね２０によって帯電ローラ２の表層８を金属電極１に接触させている。金属電極１がモータによって、回転することにより、帯電部材２は金属電極１に連れ回り、略等速度で回転する。モータの駆動は直径３０［ｍｍ］の金属電極を３０ｒｐｍの速度（４７．１［ｍｍ／ｓ］）で回転させた。また、電流波形測定装置としてオシロスコープ（Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ製  ＴＤＳ−３０１２Ｂ）を用いた。外部電源から直流電圧を印加し、その時流れる電流のうち回転中の帯電ローラ２周期分の電流の平均値から、動的抵抗値（電圧／電流）を測定した。印加電圧−３５０，−５００（Ｖ）の２点で測定した。
【００５７】
［画像の評価］
画像の評価は、以下のように行った。帯電ローラＡ乃至Ｅいずれかとピンホールを開けた感光体とをリコー製プリンタＩｐｓｉｏ  Ｃｏｌｏｒ  ８１５０改造機に装着し、５千枚の連続画像出力を行い、画像評価した。なお、画像出力時にはプリンタ標準のスペーサを帯電ローラに装着し、近接帯電方式とした。ピンホールを開けた感光体は、プリンタ用感光体に対し、微小硬度計（大洋テスター製  ３Ｍ−２）により、先端角６０°の円錐圧子を、９５ｇ重の荷重で圧接して、感光体表面にピンホールを作成した。帯電方式はＡＣ／ＤＣ重畳方式であり、帯電の条件は、ピーク間電圧：２．０ｋＶ，周波数：１．３５ｋＨｚ，ＤＣ成分電圧：−８００［Ｖ］とした。また、測定環境は、温度：２０［℃］，湿度：４５［％ＲＨ］とした。
画像の評価は評価見本との比較を目視で行った。評価項目は異常画像と画質である。なお、画質については、「４：問題が無い」、「３：ほぼ問題が無い」、「２：やや問題がある」、「１：問題がある」の４段階で評価した。
【００５８】
以下にその結果を示す。
【表１】
2007079380.tif 000006
【００５９】
なお、上記数３から求めた−３５０［Ｖ］のときの動的抵抗Ｒの下限値は、９．６×１０５［Ω］であり、上限値は、５．４８×１０６［Ω］である。また、−５００［Ｖ］のときの動的抵抗Ｒの下限値は、５．３×１０５［Ω］であり、上限値は、３．３３×１０６［Ω］である。
【００６０】
表１から分かるように、−３５０［Ｖ］、−５００［Ｖ］ともに、数式の範囲内である帯電ローラＡ、帯電ローラＢに関しては、帯状の画像、非画像部の地肌汚れが発生しておらず、ほぼ問題のない画質であった。一方、−３５０［Ｖ］、−５００［Ｖ］ともに、動的抵抗値が、数３の下限値以下であった、帯電ローラＣ、帯電ローラＥでは、帯状の異常画像が発生しており、画質に問題が生じた。また、−３５０［Ｖ］、−５００［Ｖ］ともに数３の上限値を越えていた帯電ローラＤは、非画像部の地汚れが発生し、画質に問題が生じた。
【００６１】
このように、抵抗層の配合量や材質の違いがあっても、動的抵抗値Ｒが上記数３の範囲に入っていれば、帯状の異常画像や、非画像部の地汚れが生じることのない帯電ローラを提供できることがわかる。
【００６２】
（１）
以上、本実施形態の帯電装置によれば、被帯電部材たる感光体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうような電流の流れ易い帯電ローラであるか否かを正確に評価することができる。
（２）
また、上記帯電ローラに流れる電流値ＩがＩ≦３．１×１０−１０×Ｖ２．４であるとき、帯電ローラを良品と評価する。これにより、良品と評価された帯電ローラを装置に組み込めば、感光体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことがない。
（３）
また、帯電ローラに流れる電流値ＩがＩ≧５．０×１０−１１×Ｖ２．４であるとき、帯電ローラを良品と評価する。これにより、良品と評価された帯電ローラを装置に組み込めば、被帯電体の表面を良好に帯電させることができる。
（４）
また、上記帯電ローラに流れる電流値Ｉから算出した動的抵抗値ＲがＲ≧３．２×１０９×Ｖ−１．４であるとき、帯電部材を良品と評価する。この良品と評価された帯電ローラを装置に組み込めば、感光体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことがない。
（５）
また、帯電ローラに流れる電流値Ｉから算出した動的抵抗値ＲがＲ≦２．０×１０１０×Ｖ−１．４であるとき、帯電ローラを良品と評価する。この良品と評価された帯電ローラを装置に組み込めば、被帯電体の表面を良好に帯電させることができる。
（６）
また、帯電ローラの回転速度を４７［ｍｍ／ｓ］以上としている。帯電ローラの回転速度を４７［ｍｍ／ｓ］以下とすると、電極部材と接触している帯電ローラの表面に長期間過剰な電流が流れることとなり、帯電ローラが破損するおそれがある。また、帯電ローラの回転速度を４７［ｍｍ／ｓ］以下とすると、帯電ローラの電流測定部分に電気容量分の電荷が溜まり、電気容量を含めた電流の流れ易さを検知することができなくなってしまう。４７［ｍｍ／ｓ］以上ととすることで、電極部材と接触している帯電ローラの表面に長期間過剰な電流が流れることが抑制され、帯電ローラが破損するのを抑制することができる。また、帯電ローラに蓄積された電荷が電極に流れてしまい、電気容量を含めた電流の流れ易さを検知することができる。
（７）
また、帯電ローラに流れる電流値Ｉが５．０×１０−１１×Ｖ２．４≦Ｉ≦３．１×１０−１０×Ｖ２．４である帯電ローラを用いることで、感光体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことがない。その結果、電源の電圧値が降下することが抑制され、感光体表面を良好に帯電することができる。
（８）
また、帯電ローラに流れる電流値から算出した動的抵抗値が３．２×１０９×Ｖ−１．４≦Ｒ≦２．０×１０１０×Ｖ−１．４である帯電ローラを用いることで、感光体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことがない。その結果、電源の電圧値が降下することが抑制され、感光体表面を良好に帯電することができる。
（９）
また、本実施形態の帯電装置は、上記（７）または（８）の帯電ローラを用いているので、感光体を良好に帯電させることができる。
（１０）
また、本実施形態の帯電装置によれば、上記帯電ローラに直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加しているので、直流電圧のみを印加するものに較べ、ギャップ変動や帯電ローラや感光体に抵抗変動多少があっても、安定した放電量を得ることができ、感光体表面を均一に帯電することができる。
（１１）
また、帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧を感光体の帯電開始電圧の２倍以上に設定したので、感光体から帯電ローラ１２への放電、すなわち逆放電が生じて帯電ローラ１２の電気抵抗が不均一となっても、交流電圧のならし効果が良好に働き、より安定的に感光体を均一帯電することができる。
（１２）
また、ギャップ形成部材たるスペーサを設けて、帯電ローラと感光体との間にギャップを形成したので、被帯電体表面に付着している異物が帯電ローラに付着することを抑制することができる。また、放電生成物質が滞留することがなく、感光体表面に放電生成物質が付着するのを抑制することができ、画像流れを抑制することができる。
（１３）
また、帯電ローラと感光体との間のギャップを１〜１００［μｍ］とすることで、像担持体上に付着する放電生成物の量を少なくすることができ、斑点状の異常画像や、画像流れが発生することを防止することが可能となる。
（１４）
また、帯電ローラと感光体との間のギャップをトナー粒径よりも大きくしたので、トナーが帯電ローラに付着するのを抑制することができ、帯電性能の低下を抑えることができる。
（１５）
また、帯電ローラ表面をクリーニングするクリーニング部材を設けたことで、帯電ローラがトナーや紙粉などの異物で汚れてしまうのを抑制し、長期間帯電性能を維持することができる。
（１６）
また、クリーニング部材をブレード形状にすることで、帯電ローラ表面の汚れを良好に除去することができる。
（１７）
また、クリーニング部材をブラシ形状としても、帯電ローラ表面の汚れを良好に除去することができる。
（１８）
さらに、クリーニング部材をローラ形状としても、帯電ローラ表面の汚れを良好に除去することができる。
（１９）
また、ローラ形状のクリーニング部材をメラミン樹脂発泡体とすることで、良好なクリーニング性能を維持することができる。
（２０）
また、上記ローラ状、ブラシ状のクリーニング部材を回転可能にすることで、クリーニング部材の外周面に均一に帯電ローラから除去した異物を付着させることができる。これにより、クリーニング部材を不動に固定して、クリーニング部材の特定の個所だけが常に帯電ローラに接触させたものに比べて、長期にわたり、クリーニング性能を維持することができる。
（２１）
また、帯電ローラが導電性の基体と、基体の外周にある抵抗層と、抵抗層の外周にある表面層とからなり、表面層は、ベース材とベース材に分散された導電剤とを有している。これにより、低湿環境や高湿環境になったときも、電子伝導性の表面層１６ｂが、帯電ローラ内部の水分の出入りを抑えるため、帯電ローラ１２の抵抗変動を抑えることができる。これにより環境が変化しても、感光体表面の帯電電位の変動を小さくすることができ、放電の安定性を高めることができる。
（２２）
また、表層１６ｂの抵抗が低いと、表面層１６ｂの表面抵抗率が低下し、帯電ローラ表面にも電流経路が形成され、帯電ローラ１２の軸線方向に電流が流れ、これによって放電エネルギーが空隙に均一化されないおそれがある。その結果、放電集中が発生し、ストリーマ放電が発生するおそれがある。表面層８の体積抵抗率を抵抗層１６ａの体積抵抗率よりも高くすることにより、帯電ローラ１２の表面方向への電流経路が形成されることを防止でき、放電を均一化し、異常放電の発生を阻止することができる。
（２３）
また、本実施形態の画像形成装置は、上記（９）~（２２）に示した特徴点を有する帯電装置を用いているので、感光体表面の欠陥部があっても、帯状の異常画像が生じることがない。
（２４）
また、感光体が、フィラーを含有した表面層を有しているので、表面硬度が高められ、耐摩耗性が向上して、感光体の寿命を大きく伸ばすことが可能となる。
（２５）
また、上記帯電装置と上記感光体とが、一体かつ本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ内に設けられている。これにより、感光体と帯電ローラとのギャップが維持されたまま、プロセスカートリッジを装置本体から着脱させることができる。よって、プロセスカートリッジの着脱によって、帯電ローラ感光体とのギャップが変化することがないので、ギャップが広がって、放電生成物が増えるなどの不具合を抑制することができる。
（２６）
また、感光体と接触する接触部材を有したクリーニング装置もプロセスカートリッジ内に設けるので、帯電装置と感光体と一体となって着脱することができ、微小ギャップＧの大きさが大きく変動してしまう不具合を阻止できる。
（２７）
また、感光体を複数備え、これら複数の感光体それぞれに異なる色のトナー像を形成し、異なる色のトナー像を転写体に順に重ね合わせることで、カラー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】帯電ローラの断面図。
【図３】帯電ローラと感光体とを示した図。
【図４】スペーサ部材をキャップ状にした例を示す図。
【図５】帯電装置、クリーニング装置、補助クリーニング装置および感光体が一体となっているプロセスカートリッジを示す図。
【図６】カラー画像形成装置の要部構成図。
【図７】測定装置を示す図。
【図８】印加電圧と測定電流との関係を示す図。
【図９】印加電圧と動的抵抗との関係を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
１      感光体
５      帯電装置
９      補助クリーニング装置
１０    クリーニング装置
１２    帯電ローラ
１３    クリーニング部材
【図１】
2007079380.tif 000007
【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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