(57)【要約】      （修正有）【課題】高耐久感光体を用いながらも長期に渡り安定したクリーニング性能を保ち、帯電ローラを用いて終始安定して感光体を帯電することができる。【解決手段】像担持体はビッカース四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、像担持体は複数の球状痕跡窪みによる凹凸を形成した表面を有し、球状痕跡窪みの直径Ｒが１〜５０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが１０〜１００μｍであり、表面粗さＲｚ-ｄが０.３〜２.５μｍの条件を満足し、接触帯電部材は表面粗さＲｚ-ｃが1〜２０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０〜５００μｍであり、アスカーＣ硬度が３０〜９０度であり、０.２≦（Ｓｍ-ｃ）／（Ｓｍ-ｄ）≦１０を満足する、画像形成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に感光層を有する像担持体を接触帯電部材により帯電させる手段、帯電された像担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成手段、静電潜像にトナーを転移させ可視化する現像手段、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写させる手段を有する画像形成装置において、
該像担持体はビッカース四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、
該像担持体は複数の球状痕跡窪みによる凹凸を形成した表面を有し、球状痕跡窪みの直径Ｒが１〜５０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが１０〜１００μｍであり、表面粗さＲｚ-ｄが０.３〜２.５μｍの条件を満足し、
該接触帯電部材は表面粗さＲｚ-ｃが1〜２０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０〜５００μｍであり、アスカーＣ硬度が３０〜９０度であり、
【数１】
2007178588.tif 000008
の条件を満足することを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記硬度試験は２５℃湿度５０％の環境下で行われることを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電部材にはその表面を清掃する部材が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電部材には前記像担持体に対して交差角が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電部材表面にはフッ素が含有されていることを特徴とする、請求項１乃至４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持表面にはフッ素が含有されていることを特徴とする、請求項１乃至５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体は表面を乾式ブラスト処理又は湿式ホーニング処理することにより球状痕跡窪みが形成されることを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真システムを用いて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、複写機、プリンタ、ファクシミリのように画像を紙等の記録媒体に記録する画像形成装置では、画像を記録媒体に記録するシステムとして、電子写真システムが採用されている。電子写真システムは、表面に感光物質が塗布された感光ドラムを像担持体とする。まず、感光ドラムの表面が一様に帯電された後に、感光ドラムの表面にレーザ光が照射され、照射された部分と照射されなかった部分との間に電位差が与えられる。次に、現像剤に含まれる帯電したトナーが感光ドラムの表面に付着することによって、感光ドラムの表面上にトナー像が形成される。その後、そのトナー像が記録媒体に転写され、記録媒体上に画像が形成される。
【０００３】
感光ドラム表面を一様帯電処理する手段としてはコロナ放電装置や接触帯電装置が一般に利用されている。コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面を所定の電位に一様に帯電処理する手段として有効なものであるが、高圧電源を必要とする、オゾンが発生する等の問題点を有している。接触帯電装置は電圧を印加した導電性帯電部材を被帯電体面に接触させることにより被帯電体面に電荷を直接に注入して所定の電位に帯電させるものである。それは、電源の低圧化、コロナ放電装置に比べて大幅に減少したオゾン発生量、構成が簡素、及びメンテナンスフリー等の特長を有している。
【０００４】
最近では、出力機器の高画質化、低ランニングコスト化等の要求が強まり、上記電子写真システムで用いられる像担持体である感光ドラムとしては、高分解能の必要性から、より感光層膜厚の薄いものが使用さている。また、その上で、低ランニングコスト化のために、感光ドラム自身の寿命を長くする必要性から、感光体表面の電気的、機械的強度や耐磨耗性向上が図られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしそのような感光ドラムを用いる画像形成装置は、感光ドラム表面が削れることによってリフレッシュがされなくなる。それによって、帯電等での電気的ダメージや、放電生成物の付着等による表面劣化、クリーニングブレード等との摺擦による機械的ダメージ等が長期的に蓄積する。その結果、感光ドラム表面の滑り性（特に対クリーニングブレード）が低下しクリーニングブレードのビビリや鳴き、捲れ等が発生し易くなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するものであって、高耐久（高強度、高耐磨耗性）感光体を用いながらも長期に渡り安定したクリーニング性能を保つことを目的とする。また、帯電装置として簡易な帯電ローラを用いて終始安定して感光体を帯電することができる、高寿命、高画質、低ランニングコストの画像形成装置を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は本発明の下記の構成を特徴とする画像形成装置により達成される。
【０００８】
導電性支持体上に感光層を有する像担持体を接触帯電部材により帯電させる手段、帯電された像担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成手段、静電潜像にトナーを転移させ可視化する現像手段、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写させる手段を有する画像形成装置において、該像担持体はビッカース四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、該像担持体は複数の球状痕跡窪みによる凹凸を形成した表面を有し、球状痕跡窪みの直径Ｒが１〜５０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが１０〜１００μｍであり、表面粗さＲｚ-ｄが０.３〜２.５μｍの条件を満足し、該接触帯電部材は表面粗さＲｚ-ｃが1〜２０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０〜５００μｍであり、アスカーＣ硬度が３０〜９０度であり、
【０００９】
【数１】
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の条件を満足することを特徴とする画像形成装置により目的は達成される。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、クリーニングの厳しい高硬度感光体を使用する上に於いて、上記の構成をとることにより、長期にわたり画像流れやクリーニングブレードのビビリ、鳴き、捲れ等が発生しにくく、良好な接触帯電性能を保ち安定した画像形成が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明に係る画像形成装置の実施形態及び実施例の構成及び動作を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図ｌは本発明に係る画像形成装置の一実施形態である複写機の概略図である。まず複写機全体の概略について説明すると、像担持体である感光体ドラム１には負帯電有機感光体を使用し、現像剤としては負帯電トナーを使用する、所謂反転現像方式を利用しているものである。また感光体を一様に帯電させる方式として、低コストな接触帯電方式の一つであるローラ帯電方式を利用している。
【００１３】
この複写機の作像プロセスについて説明する。感光体ドラム１はまず帯電装置を構成する帯電ローラ２により一様の電位に帯電され、図示されてはいない露光光学系により画像情報に対応したレーザービームＬが感光体ドラム１の軸方向に主走査され、感光体ドラム１の回転により副走査される。これにより感光体ドラム１上には画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置３によって現像されてトナー像となる。トナー像は転写装置４により記録媒体Ｐに転写される。この像を転写された記録媒体Ｐは、感光体ドラム１から分離されて搬送され、その後定着器５による像の加圧、加熱を通して定着されてプリントが完了する。一方、転写後の感光体ドラム１上に残留したトナーはクリーニング装置６によって感光ドラム１上より除去される。その後感光体ドラム１上に残留している電荷は、除電ランプ７の除電光により除電され、感光体ドラム１は次回の作像に備えられる。
【００１４】
［像担持体］
本発明における像担持体である感光体について以下に説明する（以下、像担持体を感光体、もしくは感光ドラムと称す）。
【００１５】
本発明に使用される感光体は少なくとも表面層が重合或いは架橋し、硬化させた化合物を含有している電子写真感光体であり、その硬化手段は熱や可視光、紫外線等の光、更に放射線を用いることができる。従って本発明における表面層を形成する手段としては、表面層用の重合或いは架橋し硬化させることができる化合物を融解、含有している塗布溶液を用いる塗工法がある。それは、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、スピンコーティング等である。次に、それを前述した硬化手段により硬化するという手順となる。感光体を効率よく大量生産するには含浸コーティング法が最良であり本発明においても浸漬塗布法は可能である。
【００１６】
発明の感光体の構成としては、まず外径約３０ｍｍの導電性基体を用いる。その上に電荷発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の層に含有する層構成の単層型、或いは電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有合する電荷輸送層を、この順に、又は逆の順に積層した構成の積層型がある。更に、前記感光層上に表面保護層を形成することも可能である。本発明は、少なくとも感光体の表面層が、熱や可視光、紫外線等の光、更に放射線により重合或いは架橋し硬化させることができる化合物を含有していればよい。但し、感光体としての特性、特に残留電位など電気的特性及び耐久性の点より電荷発生層／電荷輸送層を、この順に積層した機能分離型の感光体構成、又は、この構成で積層された感光層上に表面保護層を形成した構成が好ましい。
【００１７】
本発明において、表面層の重合或いは架橋といった化合物の硬化法は、感光体特性の劣化が無く、そして残留電位の上昇が起こらず、十分な硬度を示すことができる点で、放射線を用いることが好適である。
【００１８】
この際、使用する放射線とは電子線及びガンマ線である。電子線を照射する場合、加速器としてスキャニング型、エレクトロンカーテン型、ブロードビーム型、パルス型及びラミーナ型等の何れの形式も使用することができる。電子線を照射する場合に、本発明の感光体における電気特性、及び耐久性能を発現する上で、その照射条件は、加速電圧は２５０ｋＶ以下が好ましく、最適には１５０ｋＶ以下である。また照射線量は好ましくは１０ＫＧｙから１０００ＫＧｙの範囲、より好ましくは３０ＫＧｙから５００ＫＧｙの範囲である。加速電圧が上記を越えると感光体特性に対する電子線照射のダメージが増加する傾向にある。また、照射線量が上記範囲より少ない場合には硬化が不十分となりやすく、線量が多い場合には感光体特性の劣化が起こりやすいので注意が必要である。
【００１９】
重合或いは架橋し硬化させることのできる表面層用化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、硬化後に達成される硬度の高さの点から、分子内に不飽和重合性官能基を持つものが好ましい。更にその中でもアクリル基、メタクリル基、及びスチレン基をもつ化合物が特に好ましい。
【００２０】
本発明に用いる表面保護層の膜厚は０．５〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１〜６μｍの範囲である。
【００２１】
また本発明におけるＨＵ（ユニバーサル硬さ値）及び弾性変形率は、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読し、連続的硬さを求めることができる、微小硬さ測定装置フィッシャースコープＨ１００Ｖ（（株）フィッシャー・インストルメンツ製）を用いて測定した。圧子は対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。荷重の条件は最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１ｓの保持時間で２７３点）測定した。
【００２２】
ＨＵ（ユニバーサル硬さ値：以下ＨＵと呼ぶ）は、６ｍＮで押し込んだ時の同荷重下での押し込み深さから下記式（１）によって規定される。
【００２３】
【数２】
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弾性変形率とは圧子が膜に対して行った仕事量（エネルギー）、即ち圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めたものである。つまり、ＨＵを測定する際に圧子を特定の深さに進入させた際の全仕事量、及びこれが回復する仕事量を測定し、その回復する仕事量の全仕事量に対する割合が弾性変形率である。下記式（２）からその値は求まる。ここでＷｔ（ｎＷ）は全仕事量で、Ｗｏ（ｎＷ）は弾性変形（回復）の仕事量である。また、ＷｔはＨＵを測定する際の測定曲線により形成される面積を求めることにより算出され、Ｗｏは回復時に測定される曲線により形成される面積を求めることにより算出される。
【００２４】
弾性変形率Ｗｅ＝Ｗｏ／Ｗｔ  ×１００（％）    （２）
前述の如く、有機電子写真感光体に求められる性能として機械的劣化に対する耐久性の向上が挙げられる。一般的に膜の硬度は外部応力に対する変形量が小さいほど高く、電子写真感光体も当然の如く鉛筆硬度やビッカース硬度が高いものが機械的劣化に対する耐久性が向上すると考えられている。しかしながら、これらの測定により得られる硬度が高いものが必ずしも耐久性の向上を望めたわけではなかった。
【００２５】
我々は鋭意検討の末、ＨＵと弾性変形率の値が、ある範囲の場合に感光体表面層の機械的劣化が起り難くなることを見出し、本発明に至った。それはビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行うことで見出された。最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ、弾性変形率が４０％以上６５％以下である電子写真感光体を用いることによってその性能が飛躍的に向上したのである。
【００２６】
本実施形に用いられる像担持体である感光体表面の磨耗量はテーバー磨耗試験器では２ｍｇ以下である。テーバー磨耗試験の試験方法は、まずテーバー磨耗試験機（商品名：Ｙ．Ｓ．Ｓ．Ｔａｂｅｒ、（株）安田製作所製）の試料台にサンプルを装着する。次に、２個の表面にラッピングテープ（商品名：Ｃ２０００、富士写真フィルム（株）製）を装着したゴム製の磨耗輪（ＣＳ−０）の各々荷重５００ｇｒをかけ、１０００回転後のサンプルの重量減少を精密天秤にて測定するという方法である。
【００２７】
また、本発明では電子写真感光体の表面形状は球状痕跡窪みによる凹凸（ディンプル形状）により形成される。更に、その表面粗さＲｚ-ｄが０．３μｍ以上２.５μｍ以下、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが１０〜１００μｍであり、かつ球状痕跡窪みの直径Ｒが１〜５０μｍとしている。本発明における表面の粗さとは十点平均粗さのことである。それは粗さ曲線から、平均線の方向に基準長さを抜き取り、その抜き取り部分の平均線から、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和の値である。この値が小さいほど、評価にかけられた回転体の表面はより滑らかということになる。また、凹凸平均間隔とは、荒さ曲線からその平均線の方向に基準長さを抜き取り、１つの山及びそれに隣り合う１つの谷に対応する平均線の長さの和を求めたものである。この値が小さいと加工の目が細かいと判断される。Ｒｚ-ｄが０．３μｍより小さい場合、クリーニングブレードと感光体表面の接触面積が大きくなりすぎ、ブレードのビビリ、ブレード磨耗、欠けといった問題が発生し、良好なクリーニング性が得られない。同様にＳｍ-ｄが１００μｍより大きくなってもブレード−感光体表面間の密着性が高くなりすぎ良好にクリーニングできない。逆にＲｚが２.５μｍより大きい、或いはＳｍが１０μｍより小さくなった場合はクリーニングブレードが感光体表面形状に追従しきれず接触面積が低下しすぎてしまう。それによって、転写残トナーを塞き止めることができなくなり、すり抜けといったクリーニング不良が発生する。またＲｚ-ｄが２.５μｍを超えると、得られる画像に粗面化に由来するガサツキが現れる場合もある。
【００２８】
本発明において求められる表面形状は、所謂ディンプル形状と表現し得る、できるだけ円形に近い、孤立した凹部を多数有する形状である。このディンプル形状は感光体表面の全ての方向に対して方向性がないことが好ましい。
【００２９】
感光体表面の凹凸において、谷部分がスジ状に連なった場合、帯電生成物等の低抵抗物質がそのスジ状部分に蓄積され、特に高温高湿下で長期間使用された場合などに、表面形状に起因するスジ状の画像欠陥が発生するという問題が発生しやすくなる。このスジ状画像欠陥は特に本発明のように高耐久を達成できる感光体において特に顕著となる問題である。表面をスジ状に粗面化した場合、凹部が連なっているために、スジ状に静電潜像が流れ得る表面となり、スジ状の画像欠陥が発生する。
【００３０】
この問題を解決するためにも、本発明の孤立した凹み部分を有するディンプル形状が効果的である。帯電生成物が表面に付着しても、凹み部分が特定の方向に広がっていないため、静電潜像が流れて消失することがない。
【００３１】
本発明の表面形状を有する感光体は、最表面層に硬化性樹脂を含有する感光体に対して適用したときに最も効果的である。最表面層に硬化性樹脂を含有した感光体は、耐久使用した場合の表面の磨耗が小さく、表面の形状は初期と耐久使用時で変化がなく、初期に形成した最適な表面形状が長期間に渡って維持され、多数枚耐久した際にも初期のクリーニング特性を維持することができる。
【００３２】
以上述べてきたように、本発明のような磨耗レートが小さいドラムを使いこなす為にはＲｚ-ｄ、Ｓｍ-ｄ等の表面形状を適切に設定することが重要となってくる。感光体表面の磨耗レートが大きいものは初期に表面形状を決めてもその形状を維持することができないため、耐久後のクリーニング性にあまり関与しない。そして常に表面がリフレッシュされるため放電生成物等が蓄積せず、クリーニングブレード−感光体表面間の摩擦係数はそれほど増加しない。一方、本発明のような高耐久性を有する感光体では放電生成物等が蓄積し、それらをブレードで除去しなければならず、ブレードにかかる負荷が大きくなりブレード磨耗、ビビリ、捲れといった問題を発生させる。そこで磨耗レートが非常に小さい感光ドラムは、長期耐久後も表面形状が維持されるため初期の表面形状決定が重要となる。
【００３３】
本発明において電子写真感光体の表面の表面粗さは、接触式面粗さ測定機（商品名：サーフコーダＳＥ３５００、（株）小坂研究所製）を用いて以下のように測定を行う。
【００３４】
検出器：Ｒ２μｍ、０．７ｍＮのダイヤモンド針、フィルタ：２ＣＲ、カットオフ値：０.８ｍｍ、測定長さ：２.５ｍｍ、送り速さ：０.１ｍｍとし、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１で定義される１０点平均面粗さＲｚのデータを処理した。また表面の凹凸の平均間隔Ｓｍは同様の条件で測定し以下の式から得られる算術平均値である。
【００３５】
【数３】
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Ｓｍｉ：凹凸の間隔
ｎ：基準長さ内で凹凸の間隔の個数
【００３６】
本発明において、最表面層に上記のディンプル形状を形成できれば、いかなる製膜法又は粗面化法を用いてよい。ただし、本発明で求めているような表面形状を得るには何等かの機械的粗面化法を用いることが有効である。数ある機械的粗面化法の中でも、ディンプル形状を形成する方法として、乾式のブラスト法と湿式のホーニング法が好ましい。更に、乾式のブラスト法を用いることが、湿度条件に敏感な電子写真感光体を水等の溶媒に接触させることなく粗面化できるため、より好ましい。
【００３７】
図４に乾式のブラスト法により表面形状を制御する砥粒吐出手段の概略図を示す。砥粒の吐出装置９、電子写真感光体１０を矢印Ｃ方向に回転するための駆動手段（不示図）、排気装置（不示図）により構成される。所望の回転数で回転される電子写真感光体１０の表面に吐出装置９より研磨砥粒が吹付けられ、吐出装置９又は電子写真感光体１０がスラスト方向に移動することにより、電子写真感光体１０の表面全面を粗面化する。その際、図示されない排気装置により、吐出装置９より出た研磨砥粒が吸引される。研磨砥粒は再利用しても良い。粗面化工程に使用される研磨砥粒は、金属、ガラス、樹脂等が好ましい。その中から、電子写真感光体表面形状として上述したような所望の形状が得られるものを選択すればよい。研磨砥粒の形状は、不定形では感光体表面に深い凹部が発生しやすいので球形のほうが好ましい。粗面化の際、複数の粒径、形状、材質の異なる物を用いても良い。
【００３８】
［現像］
本発明の画像形成装置に用いられる現像方法としては、感光ドラムに対して非接触状態で現像する方法（１成分非接触現像）がある。また、感光ドラムに対して接触状態で現像する方法（１成分接触現像）、トナー粒子に対して磁性キャリアを混合したものを現像剤として用い、この現像剤を磁気力により搬送し、感光ドラムに対して接触状態で現像する方法（２成分接触現像）もある。更には、上記２成分現像剤を感光ドラムに対して非接触状態で現像する方法（２成分非接触現像法）もあり、何れも好適に用いることができる。本実施形態では現像装置の簡易化、低ランニングコストが達成できることから、磁性トナーを用いた1成分非接触現像とした。
【００３９】
［クリーニング装置］
電子写真システムにおけるクリーニングとしては、感光ドラムの表面がトナー像形成用に何度も繰り返し使用されるため、記録媒体へのトナー像の転写後に、記録媒体に転写されずに感光ドラムの表面に残る残留トナーを十分に除去することが必要となる。残留トナーを除去する方法としては、従来から幾多の提案がなされているが、弾性材料からなるカウンターブレードであるクリーニングブレードを感光ドラムの表面に当接して、残留トナーをかき落とす方法が好適である。というのも、低コストであり、電子写真システム全体を簡単でコンパクトな構成にでき、トナー除去効率も優れており、広く実用化されているからである。クリーニングブレードの材料としては、高硬度でしかも弾性に富み、耐磨耗性、機械的強度、耐油性、耐オゾン性等に卓越しているウレタンゴムが一般的に用いられている。
【００４０】
図５はクリーニングブレードに関する。クリーニングブレード８は板金の先端部に一体的に保持されたポリウレタンゴムからなり、感光体１に対して所定の侵入量δ、設定角θの条件で当接されている。本実施形態では試行錯誤を繰り返して最適条件を見出した結果、ゴム硬度としては５０〜８５°（ＪＩＳＡ）が好ましく、本実施形態では７０°（ＪＩＳＡ）の物を用い、θ＝２２°、δ＝１.２ｍｍ、感光体１への当接圧が約３０ｇ／ｃｍとなるようにした。
【００４１】
[帯電]
図２に帯電ローラ２と感光体１との正面図ａと断面図ｂを示す。ここで、接触帯電部材である帯電ローラ２は電極として機能することが重要である。つまり、弾性を持たせて感光体との十分な接触状態を得ると同時に、移動する感光体を充電するのに十分低い抵抗を有する必要がある。一方では、感光体１にピンホールなどの低耐圧欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要がある。十分な帯電性と耐リークを得るには１０4 〜１０7 Ωの抵抗が望ましく、本実施形態では１０６Ωを用いている。帯電ローラ２の抵抗値は以下のように測定した。プリンタの感光体２をアルミニウム製のドラムと入れ替える。その後に、アルミニウム製ドラムと帯電ローラ２の芯金２ａ間に１００Ｖの電圧をかけ、その時に流れる電流値を測定することにより、帯電ローラ２の抵抗値を求めた。また本抵抗測定は温度２５℃、湿度６０％の環境下で行った。
【００４２】
本発明における帯電ローラ硬度の測定は、アスカーＣ硬度計を用いて２３．５℃／６０％環境において行ったものである。アスカーＣ硬度計による測定方法は、まず帯電ローラを金属製の板の上に置き、金属製のブロックを置いてローラが転がらないように簡単に固定する。次に、金属版に対して垂直方向から帯電ローラの中心に正確に当たるようにして１ｋｇの加重でアスカーＣ硬度計を押し当て５秒後の値を読み取る。これを帯電ローラのゴム端部から４０ｍｍの位置の両端部及び中央部のそれぞれ周方向に３箇所ずつ、計９箇所を測定して平均を算出する。本発明では帯電ローラのアスカーＣ硬度が３０〜９０℃の範囲であれば良好な帯電性が得られた。帯電ローラ２の硬度は、硬度が高すぎると感光体１との間に帯電当接部幅（ニップ部Ｎ）を確保できなくなり、安定した帯電性が得られなくなる。逆に硬度が低すぎても、形状が安定しないため、良好な帯電性能が得られない。
【００４３】
帯電ローラ２の材質としては、前述した硬度、帯電性能を満足できるものであれば弾性発泡体に限定するものでは無い。他にも、弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものが挙げられる。また、特に導電性物質を分散せずに、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
【００４４】
次に帯電ローラの表面形状について述べる。本発明によれば帯電ローラの表面粗さＲｚ-ｃが1〜２０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０〜５００μｍであり、感光体表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄとの関係が０.２≦Ｓｍ-ｃ／Ｓｍ-ｄ≦１０とすることにより良好な帯電性が得られる。ここで図６−ａのように、Ｒｚ-ｃを１μｍ未満にした場合は帯電ローラ表面が部分的に汚れた時にそれに起因する帯電不良となり画像に現れやすい。これは帯電ローラ表面が平滑である為に、汚染されている部分と、そうでない部分での放電状態の違いを感光体表面帯電電位差として直接受けてしまう為だと考えられる。一方、図６−ｂのように帯電ローラ表面に凹凸を設けると多少帯電ローラ表面が汚染されても、感光体−帯電ローラ表面のギャップが連続的に変化しているため、汚染による放電状態の変化を感光体表面の帯電電位差として受けにくい。従って、帯電ローラ表面に適度な凹凸をつける方が、帯電ローラ表面が汚染された場合でも画像不良になりにくい。しかしながら図６−ｃのように、帯電ローラ表面凹凸を大きくしすぎると、感光体表面とのギャップの変化が急激になりすぎる。よって、安定した放電がなされずミクロな帯電不良が発生する。本発明では、上述した通りクリーニング性、画像流れといった課題を解消するために感光体表面をディンプル状に粗面化しているため、その影響も帯電性に関係していると考えられる。
【００４５】
また、帯電ローラ表面の凹凸がもたらすもう１つの効果として、ローラ表面の外添剤等による汚染低減が挙げられる。ローラ表面を荒らすと、平滑なものに比べて感光体表面との密着性を弱めることができ、ローラ表面に付着している物質の感光体表面に機械的に押しつけられる圧が軽減され、付着力弱めることができる。付着力としては静電的なものとファンデルワールス力や液架橋力等の非静電的なものに分類されるが、外添剤等の粒径が細かいものに関しては非静電的付着力が支配的になると考えられる。付着物に対して機械的押し圧が増すと、これらの非静電的付着力は増大するので、ローラの汚染は悪くなる。この現象は特に液架橋力が強くなる高湿環境で顕著である。
【００４６】
次にＳｍ-ｃとＳｍ-ｄの関係について述べる。本発明によれば、Ｓｍ-ｃとＳｍ-ｄが各々上記範囲であって０.２≦Ｓｍ-ｃ／Ｓｍ-ｄ≦１０が成り立つ条件であれば長期的に良好な帯電性が得られる。Ｓｍ-ｃ＜１０μｍといった細かい凹凸間隔を帯電ローラ表面に形成した場合は以下のようになった。即ち、先に述べた感光体表面との微小ギャップの急激な変化によるものか、感光体ディンプル形状を反映させてしまう帯電性を有するのかは定かではないが、ミクロ的な帯電不良が発生した。逆にＳｍ-ｃ＞５００μｍといった粗い凹凸間隔を帯電ローラ表面に形成した場合は感光体表面との接し方が図６−ａのような状態に近くなってしまった。よって、帯電ローラ表面の汚染レベルとして満足できるものが得られなかった。即ち上記表面を有する感光体を良好に帯電させるためには少なくともＳｍ-ｃが１０〜５００μｍの範囲内であることが必要であることが分かった。更に本発明では感光体表面が特殊な形状を有するため、感光体表面Ｓｍ-ｄとの関係性も帯電性に寄与することを見出した。表１にＳｍ-ｄを１０〜１００μｍ、Ｓｍ-ｃを１０〜５００μｍの範囲内で組み合わせた条件での帯電性を評価した結果を示す。
【００４７】
【表１】
2007178588.tif 000006
この結果より０.２＞Ｓｍ-ｃ／Ｓｍ-ｄとなる条件では良好な帯電性が得られなかった。これは図６-ｃで表されるように感光体のディンプル径に対して帯電ローラの凹凸間隔が非常に狭くなってしまうため、先にも述べたが感光体ディンプル形状を反映させてしまう帯電性を持つ為ではないかと考えられる。一方で、Ｓｍ-ｃ／Ｓｍ-ｄ＞１０となる条件においても良好な帯電性が得られなかった。これは感光体のディンプル径に対して帯電ローラの凹凸間隔が非常に広くなってしまうため、先に述べたように感光体表面との密着性が増し、帯電ローラ表面に凹凸を設けた効果が得られにくくなってしまう為だと考えられる。
【００４８】
このように本発明ではディンプル状の表面形状を有する高耐久性感光体を用いるため、それに合わせて帯電ローラの表面形状を最適化させ、帯電性も長期的に成り立たせる必要がある。
【００４９】
帯電ローラ表面に凹凸をつける手段としては、帯電ローラ表層に樹脂だま等の粒子を添加する手法、帯電ローラ表面を研磨する手法等が好適に用いられる。
【００５０】
図２において帯電ローラ２は、その長手方向両端部において芯金２ａが軸受２ｃにより支持されつつ感光ドラム１と並行に配設されると共に、軸受２ｃに付随する加圧部材としてのバネ２ｂにより感光ドラム１表面に対し圧接される。この時の感光ドラム１表面に対する加圧バネ２ｂによる当接圧は、本実施形態ではおよそ４０ｇ／ｃｍに設定している。この設定では感光ドラム１と帯電ローラ２の当接部幅Ｎ（ニップ幅）を十分に確保でき安定した帯電性が得られた。当接圧は上記したものに限定されるわけではなく、良好な帯電性、感光体表面、及び帯電ローラ表面等にキズが入らない、満足な耐久性が得られる条件であれば何ら問題ない。
【００５１】
この当接圧の測定方法としては、感光ドラム１と帯電ローラ２との当接領域にＳＵＳから成る２枚の薄板を挿入し、その幅が１ｃｍである薄板を引き抜く際に要する力をバネばかりで計測するやり方を行った。そして、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転と共に従動回転する。
【００５２】
帯電ローラには、帯電用高圧電源から周波数１．８ｋＨｚ、総電流２０００μＡの定電流制御され、重畳されるＤＣバイアスによって感光体電位が決定される。
【実施例】
【００５３】
以下に、実施例を示して、本発明をより具体的に説明する。なお、これらの実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５４】
（実施例１）
本実施例ではユニバーサル硬さ値が２００Ｎ／ｍｍ２、弾性変形率Ｗｅが５０％の感光体を使用した。粗面化処理は図４の装置を用いて、感光体回転数：３０ｒｐｍとして、研磨砥粒：形状ガラスビーズ（平均粒径；４０μｍ）を用い、乾式ブラストで表面の粗面化を行った。表面形状は、Ｒｚ-ｄ＝０.８μｍ、Ｓｍ-ｄ＝４５μｍであった。帯電ローラとしてはアスカーＣ硬度が６０度のものを用いた。帯電ローラの外径としては１４ｍｍを用い、帯電ローラと感光体との当接部幅を２ｍｍとなるように設定した。帯電ローラ表面粗さＲｚ-ｃは５μｍのものを用いた。Ｒｚ-ｃは５０μｍであった。クリーニングブレードは硬度７０（ショア硬さＨＳ）、１００％モジュラス２５ｋｇｆ／ｃｍ2、反発弾性１１％のウレタンゴムを用い、設定角θ＝２５°、侵入量δ＝０.７ｍｍ、感光体への当接圧が約２５ｇ／ｃｍとなるようにした。
【００５５】
以上の構成で高温高湿下（３０℃８０％）と常温低湿下（２３℃５％）で１０万枚耐久評価した結果を表２に示す。評価項目は以下の通りである。
【００５６】
・  帯電性・・・○：良好、×：帯電不良、×汚：帯電ローラ汚れ起因による帯電不良
・  クリーニング性・・・○：良好、×：クリーニング不良、×欠け：ブレード欠け起因によるクリーニング不良
【００５７】
（実施例２）
本実施例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝０.３μｍ、Ｓｍ-ｄ＝３０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００５８】
（実施例３）
本実施例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝２.５μｍ、Ｓｍ-ｄ＝４０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００５９】
（実施例４）
本実施例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝１.０μｍ、Ｓｍ-ｄ＝１００μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００６０】
（実施例５）
本実施例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝２０μｍ、Ｓｍ-ｄ＝８０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００６１】
（比較例１）
本比較例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝０.１５μｍ、Ｓｍ-ｄ＝２０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００６２】
（比較例２）
本比較例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝３.０μｍ、Ｓｍ-ｄ＝３０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００６３】
（比較例３）
本比較例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝０.８μｍ、Ｓｍ-ｄ＝２００μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００６４】
（比較例４）
本比較例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝２２μｍ、Ｓｍ-ｄ＝２０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００６５】
（実施例６）
本実施例では帯電ローラ表面を清掃する部材を設けた。清掃部材としては繊度１００ｄ／１０Ｆ、繊維径３５μｍ、繊密度５７０本／１０ｍｍ、繊維比抵抗１０0〜-2のサンダーロンブラシを帯電ローラに当接させ、スラスト方向に５ｍｍレシプロ駆動する構成とした。
【００６６】
その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００６７】
実施例１での評価でも実用上問題の無いレベルであるが、本実施例のように帯電ローラ表面を清掃する機構を組み合わせることにより更にその効果は高まる。
【００６８】
帯電ローラ表面の汚れを観察したところ実施例１のものに比べて更にレベルの良いものとなっていた。
【００６９】
（実施例７）
本実施例では、図３に示されているように、帯電ローラ２の回転軸と感光体１の回転軸との間に角度０.１５°の交差角αを設けてある。交差角を設ける目的は、外添剤等からの帯電ローラの汚染の局所的集中をできるだけ拡散させるというものである。この汚染の局所的集中は同一画像の連続プリントやクリーニングブレードの局所的磨耗（欠け）に応じて発生しやすい。
【００７０】
その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００７１】
実施例１での評価でも実用上問題の無いレベルであるが、本実施例のように帯電ローラの回転軸と感光体の回転軸との間に交差角を設けることにより更に安定した耐久性が得られる。
【００７２】
帯電ローラ表面の汚れを観察したところ実施例１のものに比べて汚れの局所的な集中が拡散され均一なものとなっていた。
【００７３】
（実施例８）
本実施例では帯電ローラ表層にフッ素樹脂を含有させたものを用いた。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００７４】
実施例１での評価でも実用上問題の無いレベルであるが、本実施例のように帯電ローラの表層にフッ素樹脂を含有させることにより離形性が高まり、更に帯電ローラ表面に汚れが付着しにくくなる。帯電ローラ表面の汚れを観察したところ実施例１のものに比べて更にレベルの良いものとなっていた。
【００７５】
（実施例９）
本実施例では感光体表層にフッ素を含有（ＰＴＦＥ）させたものを用いた。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表２示す。
【００７６】
実施例１での評価でも実用上問題の無いレベルであるが、本実施例のように感光体の表層にフッ素を含有させることにより感光体表面とクリーニングブレードとの摩擦が低くなり、耐久を通じてより安定したクリーニングが可能となる。クリーニングブレードの磨耗（欠け）を観察したところ実施例１に比べ更にレベルの良いものとなっていた。
【００７７】
（比較例５）
感光体として表面保護層を設けない有機感光体を用いた以外は実施例１と同じ構成とした。実施例１で用いられる感光体表面の磨耗量は前記した通りテーバー磨耗試験器で２ｍｇ以下であるが、本比較例で用いた感光体を同様に試験したところ１５ｍｇであった。この感光体を用いて実施例１と同様の評価を行ったところ、８万枚程度の耐久枚数で感光体にキズが発生し、画像不良となって現れた。
【００７８】
【表２】
2007178588.tif 000007
以上述べてきた実施例は全て感光体表面上をクリーニングブレードによりクリーニングする系に関した。しかし、クリーニングブレード等のクリーニングシステムが無い画像形成装置を用いた場合においても、本発明によれば良好な帯電性が得られ、何ら問題なく適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に好適な画像形成装置の概略構成断面図
【図２】帯電装置説明図
【図３】帯電ローラの交差角図
【図４】砥粒吐出装置の概略図
【図５】クリーニングブレードを説明する部分拡大図
【図６】感光体表面と帯電ローラ表面の接触状態を表した図
【符号の説明】
【００８０】
１    感光ドラム
２    帯電ローラ
２ａ  芯金
２ｂ  加圧バネ
２ｃ  軸受
３    現像装置
４    転写装置
５    定着器
６    クリーニング装置
７    除電ランプ
８    クリーニングブレード
９    吐出装置
１０  電子写真感光体
Ｌ    レーザービーム
Ｎ    ニップ部
Ｐ    記録媒体
【図１】
2007178588.tif 000009
【図２】
2007178588.tif 000010
【図３】
2007178588.tif 000011
【図４】
2007178588.tif 000012
【図５】
2007178588.tif 000013
【図６】
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