(57)【要約】【課題】新たな部材を追加することなく、また残電位に影響されることなく感光体表面を均一に帯電できる帯電部材を提供する。【解決手段】導電性基体７１の外周に導電性弾性層７２と表層７３とをこの順で設ける。そして、紡錘状又は円柱状又は針状の微粒子７４を表層７３に含有させて微粒子７４に由来する凹凸を形成するとともに、微粒子７４の長径方向が導電性基体７１に対して略法線方向となるように微粒子７４を配向させる。ここで、均一帯電性を一層向上させる観点からは、微粒子７４の長径は１５μｍ〜２０μｍの範囲、短径は３μｍ〜６μｍの範囲、アスペクト比（長径／短径）は５以下が好ましい。また、表層７３の十点表面粗さＲｚは１０μｍ〜２０μｍの範囲、凹凸の平均間隔Ｓｍは１０μｍ〜２０μｍの範囲が好ましい。【選択図】図３
2012118449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基体と、前記導電性基体上に形成した導電性弾性層と、前記導電性弾性層上に形成した表層とを備え、
前記表層は紡錘状又は円柱状又は針状の微粒子を含有し、当該微粒子に由来する凹凸を有し、前記微粒子はその長径方向が前記導電性基体に対して略法線方向となるように配向していることを特徴とする帯電部材。
【請求項２】
前記微粒子の長径が１５μｍ〜２０μｍの範囲であり、短径が３μｍ〜６μｍの範囲であり、アスペクト比（長径／短径）が５以下である請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】
前記表層の十点表面粗さＲｚが１０μｍ〜２０μｍの範囲であり、凹凸の平均間隔Ｓｍが１０μｍ〜２０μｍの範囲である請求項１又は２記載の帯電部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の帯電部材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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯電部材に関し、より詳細には、感光体などの静電潜像担持体に圧接し、所定電圧の印加によって静電潜像担持体の表面を均一に帯電させる帯電部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファクシミリやプリンタ、複写機などの電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体（静電潜像担持体）表面を所定電位に一様に帯電させた後、感光体表面を露光して画像情報に対応した静電潜像を形成する。そして、形成された静電潜像を現像装置によってトナー現像して、可視像化する。次いで、感光体表面のトナー像を直接あるいは中間転写機構を経由して用紙上に転写した後、加熱・加圧してトナー像を用紙に溶融定着する。
【０００３】
ここで、感光体表面を一様に帯電させる帯電部材としては、感光体に接触して帯電させる接触帯電方式と、コロナ放電により感光体を帯電させる非接触方式とに大別される。オゾン発生量及び消費電力が少ないことなどから、接触帯電方式が近年多用されつつある。
【０００４】
接触帯電方式は、導電性支持体の外周に導電性弾性層と抵抗層とをこの順で積層した帯電ローラを用いて、前記導電性基体に電圧を印加し、帯電ローラと感光体とのニップ部の近傍で微小な放電をさせて感光体の表面を帯電させる方式である。帯電ローラへの電圧印加方式には交流電圧印加と直流電圧印加とがあり、消費電力がより少なく、また小型化できることなどから直流電圧印加方式が注目されている。
【０００５】
ところが、直流電圧印加方式では、帯電ローラと感光体とのニップ部の、帯電ローラの回転方向上流側で帯電を完了させることが重要であるところ、直流電圧印加方式は交流電圧印加方式に比べて放電領域が狭く、感光体の表面電位が所望電位にまで達しないことがある。帯電ローラと感光体とのニップ部の、帯電ローラの回転方向上流側で、感光体の表面電位が所望電位にまで達しないと、ニップ部の、帯電ローラの回転方向下流側で異常放電が起こりやすくなり均一帯電が得られないことがあった。加えて、直流電圧印加方式では、感光体表面における、画像転写後の画像領域と非画像領域との残電位差の影響を受けやすく、帯電ローラによる感光体の帯電にムラが生じることがあった。感光体表面の残電位差の影響を排除するには、帯電ローラによる帯電前に感光体全体を光を照射して表面電位を全体に低下させればよいが、残電位除去用の光除電部材が新たに必要となり、装置の小型軽量化及び省電力化に反することとなる。
【０００６】
そこで、例えば、帯電ローラの表面に微細な凹凸を設けて感光体表面の帯電を均一化する技術が提案されている（例えば特許文献１，２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2009-9057号公報
【特許文献２】特開2009-9029号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記提案技術でも未だ満足できる帯電ローラの帯電性能を得ることはできていない。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、新たな部材を追加することなく、残電位の影響を受けず感光体表面を均一に帯電できる帯電部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成する本発明に係る帯電部材は、導電性基体と、前記導電性基体上に形成した導電性弾性層と、前記導電性弾性層上に形成した表層とを備え、前記表層は紡錘状又は円柱状又は針状の微粒子を含有し、当該微粒子に由来する凹凸を有し、前記微粒子はその長径方向が前記導電性基体に対して略法線方向となるように配向していることを特徴とする。なお、本明細書において「略法線方向」とは、法線方向を中心に±５°の範囲を含む方向をいう。
【００１１】
ここで、均一帯電性を一層向上させる観点からは、前記微粒子の長径は１５μｍ〜２０μｍの範囲であり、短径は３μｍ〜６μｍの範囲であり、アスペクト比（長径／短径）は５以下であるのが好ましい。
【００１２】
また、前記表層の十点表面粗さＲｚは１０μｍ〜２０μｍの範囲であり、凹凸の平均間隔Ｓｍは１０μｍ〜２０μｍの範囲であるのが好ましい。
【００１３】
そしてまた本発明によれば、前記のいずれかに記載の帯電部材を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る帯電部材では、その表層に、紡錘状又は円柱状又は針状の微粒子を含有させて微粒子に由来する凹凸を形成するとともに、微粒子の長径方向が前記導電性基体に対して略法線方向となるように微粒子を配向させているので、直流電圧を印加する場合であっても、残電位の影響を受けず感光体表面を均一に帯電できる。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置によれば、小型軽量化及び省電力化が図れると共に、長期間にわたって濃度ムラや微小ノイズのない高品質の画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。
【図２】本発明に係る帯電ローラの一例を示す垂直断面図である。
【図３】図２の帯電ローラの表層部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を図に基づいてよりさらに詳しく説明するが本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１８】
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概説図を示す。図１の画像形成装置Ｄは所謂タンデム方式のカラープリンタである。もちろん、プリンタのほか、さらにスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。また、画像形成方式としてはタンデム方式に限定されるものではなく、他の方式、例えば、回転軸の周囲に４つの現像装置を配置し、これらを順次静電潜像担持体に対向させてフルカラー画像を作成する所謂４サイクル方式、あるいは一つの現像装置でモノクロ画像を作成するモノクロ方式であっても構わない。
【００１９】
画像形成装置Ｄは、導電性を有する無端状の中間転写ベルト３３を有する。中間転写ベルト３３は、図の左右両側にそれぞれ配置された一対のローラ３１，３２に掛架されている。ローラ３２は不図示のモータに連結されており、モータの駆動によってローラ３２は反時計回りに回転し、これによって中間転写ベルト３３とこれに接するローラ３１は従動回転する。ローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、二次転写ローラ３４が圧接している。この二次転写ローラ３４と中間転写ベルト３３とのニップ部（二次転写領域）において中間転写ベルト３３上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙Ｐに転写される。
【００２０】
また、ローラ３１に支持されているベルト部分の外側には、中間転写ベルト３３の表面をクリーニングするクリーニングブレード９２が設けられている。クリーニングブレード９２は、中間転写ベルト３３との当接部で、未転写の残留トナーを除去・回収する。
【００２１】
ローラ３１とローラ３２とに掛架された中間転写ベルト３３の下側には、中間転写ベルト３３の回転方向上流側から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ（以下、「作像部２」と総称することがある）が、装置本体１０に対して着脱自在に配置されている。これらの作像部２では、各色の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー像が作成される。
【００２２】
作像部２は、静電潜像担持体として円筒状の感光体２０を有する。そして、感光体２０の周囲には、その回転方向（時計回り方向）に沿って順に、帯電ローラ（帯電部材）７、現像装置２３、一次転写ローラ２４、およびクリーニングブレード６２が配置されている。そして、クリーニングブレード６２の一端側が感光体２０の外周面に当接し、感光体２０の表面に残留するトナーを除去・回収する。一次転写ローラ２４は中間転写ベルト３３を挟んで感光体２０に圧接し、ニップ部（一次転写領域）を形成している。また、作像部２の下方には露光装置２２が配置されている。なお、後述するように、帯電ローラ７はローラ帯電方式である。
【００２３】
中間転写ベルト３３の上方には、各色の現像装置２３に補給するトナーを収容したホッパー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ（以下、「ホッパー４」と総称することがある）がそれぞれ配置されている。また、露光装置２２の下部には、給紙装置として給紙カセット５０が着脱可能に配置されている。給紙カセット５０内に積載収容された用紙Ｐは、給紙カセット５０の近傍に配置された給紙ローラ５１の回転によって最上紙から順に１枚ずつ搬送路に送り出される。給紙カセット５０から送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対５２に搬送され、ここで所定のタイミングで二次転写領域に送り出される。
【００２４】
画像形成装置Ｄは、１色のトナー（例えばブラック）を用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードと、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラーモードとに切り替え可能となっている。
【００２５】
カラーモードにおける画像形成動作例について簡単に説明すると、まず、各作像部２において、所定の周速度で回転駆動される感光体２０の外周面が帯電ローラ７により帯電される。次に、帯電された感光体２０の表面に、画像情報に応じた光が露光装置２２から投射されて静電潜像が形成される。続いて、この静電潜像は、現像装置２３から供給される現像剤としてのトナーにより顕在化される。このようにして感光体２０の表面に形成された各色のトナー像は、感光体２０の回転によって一次転写領域に達すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体２０から中間転写ベルト３３上へ転写（一次転写）されて重ねられる。
【００２６】
中間転写ベルト３３に転写されることなく感光体２０上に残った残留トナーは、クリーニングブレード６２で掻き取られ、感光体２０の外周面から除去される。
【００２７】
重ね合わされた４色のトナー像は、中間転写ベルト３３によって二次転写領域に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、レジストローラ対５２から二次転写領域に用紙Ｐが搬送される。そして、４色のトナー像が、二次転写領域において中間転写ベルト３３から用紙Ｐに転写（二次転写）される。４色のトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１へ搬送される。定着装置１において用紙Ｐは、定着ローラ１１と加圧ローラ１２とのニップ部を通過する。この間に用紙Ｐは加熱・加圧され、用紙Ｐ上のトナー像は用紙Ｐに溶融定着する。トナー像が定着した用紙Ｐは排出ローラ対５３によって排紙トレイ５４に排出される。
【００２８】
一方、用紙Ｐに転写されることなく中間転写ベルト３３上に残った残留トナーは、クリーニングブレード９２で掻き取られ、中間転写ベルト３３の外周面から除去される。その後、各感光体２０及び中間転写ベルト３３の回転駆動が停止される。
【００２９】
図２に、帯電ローラ７の断面構成図を示す。この図の帯電ローラ７は、円柱状の導電性基体７１と、その外周に形成された導電性弾性層７２と、導電性弾性層７２の外周に形成された表層７３とを備える。
【００３０】
導電性基体７１の材質は導電性であればよく、例えば、鉄、銅、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル等の金属材料が挙げられる。また、導電性基体７１は、導電性を害さない範囲において耐傷性や防錆性を高めるめっき等の表面処理を施していてもよい。導電性基体７１の形状は円柱状に限定されるものではなく、円筒状や無端ベルト状などであっても構わない。
【００３１】
導電性弾性層７２は導電性と弾性とを備え、例えば、高分子弾性体に導電剤を分散させたものが好適に使用される。高分子弾性体としては、例えば、ＥＰＤＭゴムやポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレン、シリコーンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどが挙げられる。また導電剤としては、カーボンブラックやグラファイト、導電性酸化チタン、導電性酸化スズ、銅粉、銀粉、導電性繊維などが挙げられる。
【００３２】
導電性弾性層７２の体積抵抗率としては、通常、１０２Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍの範囲が好ましく、体積抵抗率の調整は分散させる導電剤の種類や量によって調整できる。
【００３３】
また、導電性弾性層７２の硬度としては３０度〜８０度の範囲が好ましく、軟化油や可塑剤などの添加量によって調整できる。
【００３４】
導電性弾性層７２の層厚としては特に限定はないが、通常、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好適である。
【００３５】
導電性弾性層７２の形成は、例えば、高分子弾性体及び導電剤などの原料を混合した後、導電性基体の外周に塗布形成すればよい。あるいは、押出成形等により導電性弾性層を別途成形した後、導電性基体に嵌め入れればよい。
【００３６】
導電性弾性層７２には、前記特性を害さない範囲において、充填剤や軟化剤、可塑剤、加硫遅延剤など添加剤を配合してもよい。
【００３７】
図３に、表層７３の部分拡大断面図を示す。表層７３は結着樹脂に微粒子７４が分散混合されてなる。そして、表層の表面には微粒子に由来する凹凸が形成されている。結着樹脂としては、例えば、フッ素樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂、アミド樹脂などの表面保護機能を有するものが好適に使用される。
【００３８】
微粒子７４は、紡錘状又は円柱状又は針状のいずれかであり、長径は１５μｍ〜２０μｍの範囲が好ましく、短径は３μｍ〜６μｍの範囲が好ましく、アスペクト比（長径／短径）は５以下であるのが好ましい。微粒子７４の材質は、有機材料、無機材料、金属材料のいずれであってもよい。
【００３９】
本発明に係る帯電ローラでは、表層７３に含有される微粒子７４が長径方向が導電性基体７１に対して略法線方向となるように配向していることが重要である。これにより、帯電ローラ７の放電点を増やすことができ、帯電ローラ７と感光体２０とのニップ部の帯電ローラ回転方向上流側のみならず下流側においても感光体２０を帯電させることができ、また同時に異常放電を抑制することができる。
【００４０】
微粒子７４を長径方向が導電性基体７１に対して略法線方向となるように配向させるには、従来公知の方法を用いることができる。例えば、微粒子７４の長径方向の一方側の先端部に磁性材料を塗布した後、微粒子７４と結着樹脂と混合した塗料を導電性弾性層７２の外周に塗布すると同時に、導電性基体７１に対して法線方向となるように磁力線を形成し、微粒子７４の長径方向が導電性基体７１に対して略法線方向となるように配向する。あるいは、微粒子７４を誘電体とし、導電性基体７１に対して法線方向となるように電界を形成し、微粒子７４の長径方向が導電性基体７１に対して略法線方向となるように配向する。
【００４１】
表層７３の形成は、例えば、結着樹脂に微粒子７４を分散させて塗料を作製し、ディッピング法、塗工法など従来公知の方法により導電性弾性層７２の外周に形成する。表層７３の層厚としては、通常、１５μｍ〜１００μｍの範囲が好ましく、２０μｍ〜５０μｍの範囲がより好ましい。なお、表層７３の層厚は、導電性弾性層７２との境界面から表層７３の凸部の頂点までの長さをいう。
【００４２】
表層７３の十点表面粗さＲｚは１０μｍ〜２０μｍの範囲が好ましい。微粒子７４によって表層７３の凸部をこの範囲の高さに調整することにより、効果的に放電を発生させることができ感光体２０表面を均一に帯電させることができるようになる。また、凹凸の平均間隔Ｓｍは１０μｍ〜２０μｍの範囲が好ましい。凹凸の形成間隔Ｓｍをこの範囲に調整することにより、充分な数の放電点と放電に必要な空間とが確保され感光体２０表面を均一に帯電させることができるようになる。なお、十点表面粗さＲｚはJIS B0601に準じて測定した値である。
【実施例】
【００４３】
実施例１〜６
図２に示す構造を有し、表１に示す長径と短径を有する紡錘状の微粒子を帯電ローラの表層に長径方向が導電性基体に対して法線方向となるように配向させた帯電ローラを用いて、交流電圧（最大１ｋＶ，振幅１ｋＶ，周波数１ｋＨｚ）及び直流電圧（１ｋＶ）をそれぞれ印加して感光体を接触帯電させた。そして、露光装置によってハーフトーン（網点状）の静電潜像を形成しトナーで現像した。次いで、現像された画像を所定の基準見本と比較しそのザラツキ状態を評価した。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2012118449.tif 000003
【００４５】
表１から理解されるように、本発明に係る帯電部材である実施例１〜５の帯電ローラでは、交流電圧を印加した場合のみならず、直流電圧を印加した場合であっても感光体を均一に帯電させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の帯電部材で、新たな部材を追加することなく、残電位の影響を受けず感光体表面を均一に帯電でき有用である。
【符号の説明】
【００４７】
７    帯電ローラ（帯電部材）
Ｄ    画像形成装置
７１    導電性基体
７２    導電性弾性層
７３    表層
７４    微粒子
【図１】
2012118449.tif 000004
【図２】
2012118449.tif 000005
【図３】
2012118449.tif 000006