(57)【要約】【課題】低コスト化とともに長寿命化を得る際に異常画像などの発生を防止および／または抑制できる帯電部材を提供する。【解決手段】被帯電部材２００の画像形成領域Ｌ１に対向する表面粗さが、該被帯電部材２００の非画像形成領域Ｌ２に対向する表面粗さよりも粗くなる関係を設定され、上記関係は、画像形成領域Ｌ１に散在させる微粒子ＰＴの粒径や研削条件を異ならせることにより設定された帯電部材２０１Ａを用いる。【選択図】図４
2016020971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電部材の画像形成領域に対向する表面粗さが、該被帯電部材の非画像形成領域に対向する表面粗さよりも粗くなる関係を設定され、前記被帯電部材の表面に当接して所定のバイアス印加により該被帯電部材表面を帯電する帯電部材。
【請求項２】
前記画像形成領域と前記非画像形成領域とのうちの少なくとも前記画像形成領域に対向する表面に、微粒子が散在されること、及び／又は、研削が施されることにより、前記関係を設定されている請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】
前記非画像形成領域に対向する表面に、前記画像形成領域に散在される微粒子よりも小径もしくは該微粒子を散在しないことにより、前記関係を設定されている請求項２記載の帯電部材。
【請求項４】
前記画像形成領域と前記非画像形成領域とに対向する表面が弾性体で構成され、該弾性体の表面における前記画像形成領域に対向する表面には、粒径が１０〜３０μの微粒子が散在され、該弾性体の表面における前記非画像形成領域に対向する表面には、粒径１０μ以下の微粒子が散在されていることにより、前記関係を設定されている請求項２または３記載の帯電部材。
【請求項５】
前記非画像形成領域に対向する表面に、前記画像形成領域に対向する表面よりも滑らかとなるように前記研削が施されていることにより、前記関係を設定されている請求項２乃至４のいずれか一つに記載の帯電部材。
【請求項６】
前記画像形成領域に対向する表面は、前記研削が施されることで表面粗さが１２〜２０μに規定され、前記非画像形成領域に対向する表面は、前記研削が施されることで表面粗さが１２μ以下に規定されていることにより、前記関係を設定されている請求項５記載の帯電部材。
【請求項７】
前記非画像形成領域は、前記被帯電部材の移動方向と直角な方向に相当する幅方向両端側に相当している請求項１乃至６のいずれか一つに記載の帯電部材。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか一つに記載の帯電部材を備えた帯電装置。
【請求項９】
請求項８記載の帯電装置を備えたプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
請求項８記載の帯電装置、または、請求項９記載のプロセスカートリッジと、
前記帯電部材によって帯電された前記画像形成領域に形成された静電潜像が可視像処理されることによって前記被帯電部材に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関し、さらに詳しくは、帯電部材の表面構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いる画像形成装置では、感光体などの潜像担持体に形成された静電潜像がトナーにより可視像処理され、トナー像が記録紙などの記録媒体に転写されたうえで、熱および圧力を作用させる定着工程が実行されて複写出力を得るようになっている。
【０００３】
潜像形成に先立ち被帯電部材として用いられる潜像担持体は、感光層を帯電されるが、帯電方式には、ＤＣ帯電方式およびＤＣ電圧にＡＣ電圧成分を重畳するＡＣ帯電方式が知られている（例えば、特許文献１，２）。ＤＣ帯電方式は、ＡＣ帯電方式に比べて電源コストが安く、多用されている。
一方、被帯電部材である潜像担持体に対する帯電部材として、潜像担持体に当接させる導電性弾性ローラが知られており、導電性弾性ローラは、潜像担持体に加圧当接されて用いられる場合がある。このような構成の帯電部材を用いた帯電構造では、気中放電と違ってオゾンなどの放電生成物が発生しないという利点がある。
【０００４】
近年、画像形成装置では、環境保全の立場から、使用する装置や部品の長寿命化が望まれ、画像の高品質化の立場から、使用されるトナー材料の多色化などの要求が高まってきている。このため、低コストで長寿命化が可能な方式として、ＤＣ帯電方式を採用する場合があり、また、トナー像の転写には、記録媒体に直接トナー像を転写する直接転写方式を用いる場合がある。
しかし、ＤＣ帯電方式は、コスト面においてＡＣ帯電方式に勝っているものの、ＡＣ帯電方式に比べて放電領域が狭く、またＡＣ帯電方式での電流均し効果が期待できないことが知られている。このため、微少な抵抗値ムラに起因したスジ状の帯電不良による異常画像が発生しやすくなる。
このような不具合を解消するために、帯電部材の表面に導電剤からなる樹脂微粒子を散在させて表面に凸部を形成し、凸部と潜像担持体との間の間隙で放電を促進させるようにして帯電ムラの発生をなくすようにした技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
ＤＣ帯電方式を用いた場合、潜像担持体に対面する帯電ローラからの放電を実行することになるが、潜像担持体の有機感光層に対して放電の影響が強く作用する。このため、被帯電体である潜像担持体の表面が放電により削り取られやすくなる。
このような有機感光層が削られる現象は、帯電部材として用いられるローラの軸方向両端側が角部をなす縁端であることから軸方向端部で集中的な放電が発生し、いわゆる、潜像担持体での非画像形成領域で劣化が顕著となる。
【０００５】
このような現象を避けるために、潜像担持体の非画像形成領域に対応する帯電ローラの位置での電気抵抗値を他の領域よりも高くして放電しにくくする技術が提案されている（例えば、特許文献３）。またこれとは別に、現像領域および除電領域を帯電領域幅の中央に位置決めできるように軸方向長さを規定して帯電領域幅両端での帯電作用の影響を抑制する技術も提案されている（例えば、特許文献４）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
帯電部材表面に凸部を形成した場合には、帯電部材の長手方向両端でも放電が促進されることになり、これにより潜像担持体側端部が削られる現象も顕著となる。
帯電ローラの軸方向両端での電気抵抗値を高めた場合には、軸方向両端での放電量が低減されて潜像担持体側で削られる現象を抑制できる反面、潜像担持体での地肌電位が低下し、地肌汚れやかぶり現象が発生する。
画像形成領域に現像領域および除電領域を集中的に配置して帯電領域両端での放電の影響を低減する場合には、画像形成領域中央での帯電電位が高くなると、例えば、二成分系現像剤を用いた場合にキャリアの過剰帯電による現像不良が生じる虞がある。
【０００７】
本発明の目的は、低コスト化とともに長寿命化を得る際に異常画像などの発生を防止および／または抑制できる帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するため、本発明は、被帯電部材の画像形成領域に対向する表面粗さが、該被帯電部材の非画像形成領域に対向する表面粗さよりも粗くなる関係を設定され、前記被帯電部材の表面に当接して所定のバイアス印加により該被帯電部材表面を帯電する帯電部材にある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画像形成領域での表面粗さが非画像形成領域のそれよりも粗くされ、非画像形成領域では、画像形成領域に比べて滑らかな表面であるので、画像形成領域では強い放電による帯電が可能となり、非画像形成領域では過剰な放電が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を実施するための形態に係る帯電部材の一例を用いる画像形成装置の一例を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジの構成を説明するための模式図である。
【図３】図１に示した画像形成装置に用いられる潜像担持体および帯電部材の配置構成を説明するための模式図である。
【図４】図３に示した帯電部材の表面状態を説明するための模式的斜視図である。
【図５】図３に示した帯電部材での表面状態を得るための前提となる記録媒体の搬送形態と潜像担持体および帯電部材での画像形成領域および非画像形成領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づき発明を実施するための形態に関する一例について説明する。
図１に示す画像形成装置１００は、作像部に用いられるプロセスカートリッジ１０１が図２に示すように、モノクロ画像を対象とする単一色画像形成が可能な構成を備えている。しかし、本発明では、これに限らず、複数の異なる色の画像形成が可能なプロセスカートリッジを複数設置することも可能である。
図１において、画像形成装置１００の内部には、縦方向のほぼ中央を境にして上部には原稿走査装置１０２が、そして下部には給紙装置１０３が配置されている。
給紙装置１０３には、給紙カセット１０３Ａから用紙などの記録媒体Ｓを繰り出す繰り出しコロ１０３Ｂおよびレジストローラ１０４が備えられている。
【００１２】
画像形成装置１００の縦方向の中央に配置されているプロセスカートリッジ１０１内には、図２に示すように、被帯電部材としての潜像担持体であるドラム状の感光体２００及び帯電部材としての帯電ローラ２０１Ａを備えた帯電装置２０１が纏めて収納されている。
感光体２００は、図中、反時計方向に回転でき、その周囲には、回転方向に沿って画像形成処理を行うための帯電装置２０１と現像装置２０２とクリーニングブレード２０３が配置されている。
感光体２００は、回転する過程において、帯電装置２０１による帯電後、書き込み装置３００（図１参照）による書き込み光により静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置２０２で供給される現像剤により可視像処理されたトナー像を担持可能な部材である。
【００１３】
現像装置２０２では、トナーと磁性キャリアとを混合した二成分系現像剤が用いられている。現像装置２０２内には、感光体２００に向け現像剤を供給する現像スリーブ２０２Ａ、供給ローラ２０２Ｂ、撹拌ローラ２０２Ｃおよび層厚規制ブレード２０２Ｄが設けられている。供給ローラ２０２Ｂおよび撹拌ローラ２０２Ｃは、螺旋方向を相反する向きとされたスクリューオーガであり、軸方向に現像剤を搬送する過程でトナーを摩擦帯電させる。
撹拌ローラ２０２Ｃの近傍にはトナー濃度センサＳＴが配置されている。
トナー濃度センサＳＴにより検知されたトナー濃度が所定値以下に低下した場合には、現像装置２０２の近傍で、交換可能に設けられているトナーカートリッジＴＲ（図１参照）から新規トナーを補給できるようになっている。
なお、図２において符号ＩＳは、感光体２００に形成される濃度検知用パターン画像の濃度を検知するセンサを示しており、検知結果に応じて帯電量や書き込み光量、現像バイアスなどの画像形成処理条件を制御するために用いられる部材である。また、符号３６０は、感光体２００に残留している電荷を除去する除電ランプを示している。
【００１４】
図１において、可視像処理されてトナー像を担持している感光体２００は、給紙装置１０２から繰り出された記録媒体Ｓに対して転写ローラを備えた転写装置３５０を介してトナー像が転写される。
転写装置３５０は、帯電装置２０１の帯電ローラ２０１Ａと同様に荷電部材であり、トナーの極性と逆極性のバイアス印加により感光体２００上に担持されているトナー像を直接記録媒体Ｓに転写する機能を持つ。
図１において、転写後、記録媒体Ｓが定着装置４００に到達すると、定着装置４００において加熱・加圧作用によりトナー像が記録媒体Ｓに融解・浸透されて定着される。定着後、記録媒体Ｓは、排紙ローラ４０１により画像形成装置１００の内部に設けられている排紙部１００Ａに排出される。
【００１５】
図２に示すプロセスカートリッジ１０１の内部に設けられている帯電装置２０１は、感光体２００の表面に当接して所定のバイアス印加により被帯電部材である感光体２００の表面を帯電するための帯電ローラ２０１Ａを備えている。この場合のバイアス印加は、前述したＤＣバイアスが用いられる。
帯電ローラ２０１Ａは、芯金上の表面が導電性ゴム層などの弾性体で構成されており、例えば、射出成形法、押出成形法、トランスファー成形法あるいはプレス成形法などにより形成されている。帯電ローラ２０１Ａには、ブラシクリーナ２０１Ｂが接触して付着物の除去が行われるようになっている。
【００１６】
帯電ローラ２０１Ａは、図３，４において説明するが、被帯電部材である感光体２００における画像形成領域Ｌ１に対向する表面粗さが、感光体２００の非画像形成領域Ｌ２に対向する表面粗さよりも粗くなる関係を設定されている。
この場合の画像形成領域Ｌ１は、感光体２００の幅方向において、書き込み装置３００による書き込み可能な領域、現像スリーブ２０２Ａが対向して現像剤を供給する領域あるいは、帯電ローラ２０１Ａが対向する帯電領域などのいずれかが対象となる。このため、非画像形成領域Ｌ２は、感光体２００の幅方向端部までの長さに対して、上述した領域の端部との間の領域が相当している。
【００１７】
上記表面粗さの関係を設定するための具体的な手段として、画像形成領域Ｌ１に対向する帯電ローラ２０１Ａの表面に微粒子を散在されること、及び／又は、研削が施される。
微粒子を用いる場合には、後述するように、画像形成領域Ｌ１の表面粗さが非画像形成領域Ｌ２の表面粗さよりも粗くなる関係を持つ粒径の微粒子が用いられる。また、非画像形成領域Ｌ２は、上記関係に基づき画像形成領域Ｌ１に用いられる微粒子よりも小径の微粒子が用いられること、あるいは微粒子を散在しないことにより画像形成領域Ｌ１の表面よりも滑らかな表面とされる。
【００１８】
図３において、帯電ローラ２０１Ａは、感光体２００の移動方向、この場合には回転方向と直角な方向である軸方向に相当する幅方向に平行している。
上述した感光体２００の非画像形成領域は、図３に示すように、幅方向において現像装置（図３では、便宜上、現像スリーブ２０２Ａのみが示されている）が対向する領域の外側の領域が相当している。
帯電ローラ２０１Ａにおける幅方向において、感光体２００の画像形成領域に対向する表面は、非画像形成領域の表面粗さよりも粗くなる関係を設定するための手段として、図４に示すように、粒径１０〜３０μｍの粒径を持つ微粒子ＰＴが散在されている。
これに対して、感光体２００の非画像形成領域に対向する表面は、粒径１０μｍ以下という、画像形成領域での微粒子ＰＴよりも小径の微粒子が散在あるいは微粒子を散在させないことにより画像形成領域に対向する表面よりも滑らかにされている。
感光体２００の画像形成領域に対向する帯電ローラ２０１Ａ側の表面は、上記粒径の微粒子を散在させることにより、表面粗さが十点平均粗さ（Ｒｚ）において１２〜２０μｍ程度に規定されている。
一方、非画像形成領域に対向する帯電ローラ２０１Ａ側の表面は、画像形成領域に対向する表面よりも微粒子の粒径が小径あるいは微粒子が散在されないことにより表面粗さが１２μｍ以下に規定され、滑らかな表面に形成されている。
【００１９】
なお、本説明での画像形成領域Ｌ１および非画像形成領域Ｌ２の定義は、図５に示すように、記録媒体Ｓの幅方向中央を感光体２００の幅方向中央に一致させる、いわゆるセンター（Ｃｅｎｔｅｒ）基準と称される搬送形態を採用することが前提となっている。このため、帯電ローラ２０１Ａや現像スリーブ２０２Ａあるいは書き込み領域の軸方向（幅方向）端部と感光体２００の軸方向（幅方向）端部との間に、図３，４に示したような非画像形成領域Ｌ２が存在することになる。なお、図５において、（前側）、（後側）と表示されているのは、画像形成装置での正面側および背面側を意味している。
【００２０】
以上の帯電ローラ２０１Ａでは、感光体２００の画像形成領域に対向する表面での表面粗さが感光体２００の非画像形成領域に対向する表面よりも粗いことにより、感光体２００との間に放電空間としての間隙が形成される。
放電空間が形成されると積極的な放電が可能となり、画像形成領域での帯電が良好となる。
しかし、帯電ローラ２０１Ａの軸方向端部側に位置する非画像形成領域においても積極的な放電が行われると、感光体２００の感光層での膜削れが顕著となることは前述したとおりである。
そこで、感光体２００の非画像形成領域での膜削れを抑制するには、その領域での放電を抑制することが必要となる。
このため、帯電ローラ２０１Ａにおいて感光体２００の非画像形成領域と対向する表面は、画像形成領域に対向する表面よりも表面粗さが低くされている。よって、帯電ローラ２０１Ａ側で感光体２００の非画像形成領域に対向する表面では、画像形成領域に対向する表面と違って放電空間が生じにくいために放電が抑制されることになる。
これにより、画像形成領域に対向する表面では、強い放電現象が生じ、集中放電が起こりやすい帯電ローラ２０１Ａの幅方向両端側の表面、つまり非画像形成領域に対向する表面では、均一な帯電が可能となる。
帯電ローラ２０１Ａ側の表面では、感光体２００の非画像形成領域に対向する表面が画像形成領域に対向する表面よりも滑らかであるので、トナーに含まれる外添剤や紙粉などの異物が付着しやすくなることで、正常な帯電が阻害されやすい。
図４に示した帯電ローラ２０１Ａでは、強い放電による帯電が可能な領域と均一な帯電が可能な領域とを設定できるように表面粗さの関係を設定することにより、滑らかな表面での帯電が阻害されないようにするとともに、高速稼働時での帯電量を確保している。
【００２１】
ちなみに、上述したような表面粗さおよびこれを得るための微粒子の粒径を規定しない場合、表面の粗さが粗いと、感光体２００での削られる現象が顕著となり、粒径が大きく表面が粗い場合には、微小な放電ムラが生じやすい。このため、高速稼働時や低温低湿環境下では、帯電不良が生じやすく、地汚れなどの弊害が顕著となる。
また、微粒子の粒径が小さい場合や表面粗さが低く滑らかすぎると、ハーフトーン画像形成時に帯電ムラが生じ、作像したドットが所定状態よりも太くなることや黒横スジを生じた異常画像が得られることが実験により確認されている。よって、帯電ローラ２０１Ａにおいて感光体２００の画像形成領域及び非画像形成領域に対向する表面粗さを規定することにより、上述した不具合の発生を防止又は抑制することになる。
【００２２】
上述したように帯電ローラ２０１Ａに表面粗さの粗い領域とこれよりも表面粗さが低く滑らかな領域とを設けたうえで感光体２００の表面を同じ電位にする場合、ミクロ的には、粗い表面の微粒子周辺で強い放電が生じ、疎らな帯電状態となる。これに対し、滑らかな表面では均一な帯電が行われることから、一見すると、表面粗さを区別しないで滑らかな表面に均した方が良いように思われる。しかし、高速帯電を行う際には、粒子を表面に散在させて帯電の強い箇所を敢えて作る方が、マクロ的に見た場合に異常画像になりにくいという結果が得られた。特に、滑らかである場合には、帯電状態も滑らかに思われるが、帯電ローラ表面にトナー外添剤や紙粉が付着しやすくなり、これによる帯電が阻害されることが多くなる。このような弊害を抑制する意味でも、表面粗さをある程度粗くした方がよいということになる。
【００２３】
帯電ローラ２０１Ａの表面粗さを幅方向で異ならせる方法の他の一つとして挙げた手段である研削を施す場合には、表面での研磨条件を異ならせる。
例えば、帯電ローラ２０１Ａの軸方向に沿って研磨用砥石を往復動させるトラバース方式の研磨を行い、感光体２００の非画像形成領域に対向する表面を画像形成領域に対向する表面よりも滑らかな研削面、いわゆる研磨面とすることもできる。この場合の表面粗さは前述した微粒子を用いる場合と同様である。つまり、感光体２００の画像形成領域に対向する表面の表面粗さが十点平均粗さ（Ｒｚ）において１２〜２０μｍ程度に規定されている。また、非画像形成領域に対向する帯電ローラ２０１Ａ側の表面は、表面粗さが１２μｍ以下に研磨されて画像形成領域に対向する表面よりも滑らかな表面に仕上げられている。
【００２４】
トラバース方式での研磨は次の通りである。
ゴムローラを回転させて、砥石がゴムローラに当接するように配置して、砥石を回転させながら回転しているゴムローラに接触させ、ゴムローラの一端側から他端側へ移動させる。砥石がゴムローラの一端側から他端側へ移動する際に、砥石がゴムローラに当接している研磨時間（砥石の送り速度）を変えて、表面粗さ分布をつける。
また、研磨による場合と同じ表面粗さを得る方法としては、研磨目の異なる砥石などを用いて帯電ローラ２０１Ａの軸方向で表面粗さの分布を異ならせることやサンドブラストにより細かく荒らす方法などを用いることができる。さらに、書き込み装置３００の構成としては、レーザー光源やＬＥＤなどを光源とする構成が用いられる。
【００２５】
以上の構成により、感光体２００の非画像形成領域、特に、帯電ローラ２０１Ａの軸方向両端部において発生しやすい集中放電を抑制できることにより、感光体２００での表面が放電により削られるのを抑制することができる。
しかも、画像形成領域では、高速稼働時でも必要な帯電量が得られるように放電を促進できる表面粗さとしているので、異常画像の発生を防止しながら感光体２００の長寿命化を特別な付加構造を要することなく達成することができる。
【００２６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、感光体の非画像形成領域に対向する表面には、予め表面粗さを持たせたテープなどを貼り付けることにより、加工コストをかけないで表面粗さを得ることも可能である。
また、表面粗さを異ならせる方法として、上述した微粒子の散在と研削とのいずれかを施すことに限らない。
例えば、画像形成領域Ｌ１において微粒子の散在と研削とを組み合わせると共に、非画像形成領域Ｌ２では微粒子の散在と研削とのいずれか一方を用いることにより画像形成領域Ｌ１での表面粗さを非画像形成領域Ｌ２での表面粗さよりも粗くしてもよい。また、上記手法により非画像形成領域Ｌ２において滑らかさを得るようにすることも可能である。
さらに、画像形成領域Ｌ１において両方の手法を用いながら非画像形成領域Ｌ２での滑らかさを得るようにすることも可能である。この場合の表面粗さは、画像形成領域Ｌ１において前述したように１２〜２０μｍ、非画像形成領域Ｌ２において１２μｍ以下であることが好ましいことはもちろんである。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２７】
１００  画像形成装置
１０１  プロセスカートリッジ
２００  被帯電部材、潜像担持体
２０１  帯電装置
２０１Ａ  帯電部材
３５０  転写装置
Ｌ１  画像形成領域
Ｌ２  非画像形成領域
ＰＴ  微粒子
Ｓ  記録媒体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特開２００４−３０９９３９号公報
【特許文献２】特許第５１５９１５７号公報
【特許文献３】特開平０７−１９９５９９号公報
【特許文献４】特許第４８１００７９号公報
【図１】
2016020971.tif 000003
【図２】
2016020971.tif 000004
【図３】
2016020971.tif 000005
【図４】
2016020971.tif 000006
【図５】
2016020971.tif 000007