(57)【要約】【課題】  印刷画像における帯電部材由来のスジの発生を抑制し、良好な印刷画像を得ることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】  静電潜像を担持する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体に当接して前記静電潜像担持体を帯電させる帯電部材と、前記静電潜像に現像剤を付着させることにより前記静電潜像を現像する現像部とを備え、前記帯電部材は、軸体と当該軸体の周囲に設けられた導電性基層と、当該導電性基層の外周面に設けられた表面層とを有し、前記表面層は粒径の異なる粒子を含むことを特徴とする画像形成装置。【選択図】  図１
2017120381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に当接して前記静電潜像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記静電潜像に現像剤を付着させることにより前記静電潜像を現像する現像部とを備え、
前記帯電部材は、軸体と当該軸体の周囲に設けられた導電性基層と、当該導電性基層の外周面に設けられた表面層とを有し、
前記表面層は粒子を含み、表面の突部高さの分布が少なくとも２つのピークを有すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記突部高さは、前記表面層に添加された粒子により前記表面層表面に形成された凹凸を超深度形状測定顕微鏡により測定された結果に基づき算出されること
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記粒子の平均粒子径は、大粒子で３０［μｍ］、小粒子で１０〜２０［μｍ］であること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記突部高さは、５〜１１［μｍ］及び１５〜２１［μｍ］の範囲内にピークを有すること
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記表面層の硬さは、アスカーＣ硬度で７０〜８０［°］であること
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記表面層の粗さは、十点平均粗さＲｚで８〜１７［μｍ］であること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記表面層の厚さは、３［μｍ］〜３０［μｍ］であること
を特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記表面層は、ナイロンからなること
を特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記導電性基層は、エピクロルヒドリンゴムからなること
を特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
顕微鏡での表面観察画像領域で１０００μｍ２以上の突部面積の占有面積率が３〜８％、１０００μｍ２未満の突部面積の占有面積率が１０〜２５％であること
を特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか1項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に当接して前記静電潜像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記静電潜像に現像剤を付着させることにより前記静電潜像を現像する現像部とを備え、
前記帯電部材は、軸体と当該軸体の周囲に設けられた導電性基層と、当該導電性基層の外周面に設けられた表面層とを有し、
前記表面層は粒子を含み、顕微鏡での表面観察画像領域で１０００μｍ２以上の突部面積の占有面積率が３〜８％、１０００μｍ２未満の突部面積の占有面積率が１０〜２５％であること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記１０００μｍ２以上の突部面積を示す粒子の平均粒径は大粒子で３０［μｍ］、前記１０００μｍ２未満の突部面積を示す粒子の平均粒径は小粒子で１０〜２０［μｍ］であること
を特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記表面観察画像領域における前記大粒子の粒子数は前記小粒子の粒子数よりも少ないこと
を特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記表面観察画像領域は観察者の視野面積に対応し、前記突部面積の占有面積は超深度形状測定顕微鏡を用い、１０００倍の倍率で観察したときに得られた前記視野面積に対する占有面積であること
を特徴とする請求項１１乃至請求項１３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記視野面積は０．０６ｍｍ２であること
を特徴とする請求項１１乃至請求項１４の何れか1項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置において、特に感光体ドラムを帯電させる帯電部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式を用いたプリンタや複写機等の画像形成装置には、静電潜像担持体たる感光体に対する帯電特性を安定化させるため、帯電部材の表面に粒子を分散させることにより凹凸を形成させたものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、印刷画像に帯電部材由来の帯電横スジが発生し、良好な印刷画像を得ることが困難な場合があった。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、印刷画像における帯電部材由来のスジの発生を抑制し、良好な印刷画像を得ることが可能な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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は静電潜像を担持する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体に当接して前記静電潜像担持体を帯電させる帯電部材と、前記静電潜像に現像剤を付着させることにより前記静電潜像を現像する現像部とを備え、前記帯電部材は、軸体と当該軸体の周囲に設けられた導電性基層と、当該導電性基層の外周面に設けられた表面層とを有し、前記表面層は粒子を含み、表面の突部高さの分布が少なくとも２つのピークを有することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る画像形成装置は、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体に当接して前記静電潜像担持体を帯電させる帯電部材と、前記静電潜像に現像剤を付着させることにより前記静電潜像を現像する現像部とを備え、前記帯電部材は、軸体と当該軸体の周囲に設けられた導電性基層と、当該導電性基層の外周面に設けられた表面層とを有し、前記表面層は粒子を含み、顕微鏡での表面観察画像領域で１０００μｍ２以上の突部面積の占有面積率が３〜８％、１０００μｍ２未満の突部面積の占有面積率が１０〜２５％であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、印刷画像における帯電部材由来のスジの発生を防止し、良好な印刷画像を得ることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るプリンタの全体構成を説明する全体構造図である。
【図２】本実施形態に係る現像装置の主要部材を示す断面図である。
【図３】帯電ローラの構成を説明する概略断面図である。
【図４】従来技術における帯電ローラの突部高さ分布の測定結果を示す図である。
【図５】本実施形態における帯電ローラの突部高さ分布の測定結果を示す図である。
【図６】５％カバレージでの印刷パターンを説明する図である。
【図７】帯電横スジの発生例を説明する図である。
【図８】帯電横スジ発生の判定結果を時系列にまとめたものである。
【図９】粒子１種類を帯電ローラの表面層に添加したときの断面モデル図である。
【図１０】粒子２種類を帯電ローラの表面層に添加したときの断面モデル図である。
【図１１】粒子２種類を帯電ローラの表面層に添加したときの顕微鏡観察画像のモデル図である。
【図１２】粒子２種類を帯電ローラの表面層に添加したときの断面モデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るプリンタ１０の全体構成を説明する全体構造図である。本実施形態に係るプリンタ１０は、電子写真方式により記録媒体２０上にカラー画像を形成することが可能な画像形成装置である。このような機能を実現するプリンタ１０は、給紙カセット３１を始点とし、搬送ローラ３５を介して排出ローラ４２を終点とする略Ｓ字状に形成された媒体搬送経路２１に沿って、現像剤としてのトナー（ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ））を用いての画像形成に対応した現像部としての現像装置１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃと、転写ベルトユニット３５と、定着ユニット４１等が設けられている。
【００１２】
給紙カセット３１は、内部に記録媒体２０を堆積した状態で収納し、プリンタ１０下部に着脱自在に装着されている。そして、給紙カセット３１上部に設けられたホッピングローラ３２は、給紙カセット３１に収納された記録媒体２０をその最上部から１枚ずつ取り出して媒体搬送経路１０に繰り出す。
【００１３】
搬送ローラ３３は、ホッピングローラ３２から繰り出された記録媒体２０の斜行を矯正するとともに、記録媒体２０を転写ベルトユニット３５に搬送する。
【００１４】
転写ベルトユニット３５は、転写ベルト３６と、転写ベルト駆動ローラ３６ａと、テンションローラ３６ｂと、転写ローラ３７Ｋ，３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃとを備える。転写ベルト３６は、記録媒体１０を静電吸着して搬送する無端のベルト部材であり、当該転写ベルト３６の張りを一定に保つために図示せぬスプリングで支持されたテンションローラ３６ｂと、当該テンションローラ３６ｂと対をなして配置され、図示せぬ駆動モータの駆動により回転する転写ベルト駆動ローラ３６ａとにより張架されている。転写ローラ３７Ｋ，３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃは導電性ゴム等で形成され、各現像装置が備える静電潜像担持体としての感光体ドラムに対向して接触するように配置される。転写ローラ３７Ｋ，３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃは図示せぬ転写用電源から印加された、トナーとは逆極性のバイアス電圧により、感光体ドラムの表面で現像されたトナー像を記録媒体２０に転写させる。
【００１５】
定着ユニット４１は、現像装置１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ以降の媒体搬送経路１０下流側に配置されており、加熱ロー４１ａ、バックアップローラ４１ｂ、及び図示せぬ温度センサ等を備える。加熱ローラ４１は、例えば、アルミニウム等からなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡ（テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブを被服することによって形成されている。そして、その芯金内には、例えば、ハロゲンランプ等の加熱ヒータが設けられている。バックアップローラ４１ｂは、例えば、アルミニウム等からなる芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡを被覆した構成であり、加熱ローラ４１ａとの間に圧接部が形成されるように配置されている。加熱ローラ４１ａ、バックアップローラ４１ｂは、図示せぬ定着制御部の制御に基づき回転する。図示せぬ温度センサは、加熱ローラ４１ａの表面温度検出手段であり、加熱ローラ４１ａの近傍に非接触で配置されている。図示せぬ温度センサが検出したヒートローラ１１１１の表面温度の検出結果に基づき、上記加熱ヒータを制御することで、加熱ローラ４１ａの表面温度は所定の温度に維持される。現像装置１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃにおいて形成されたトナー像が転写された記録媒体２０が所定の温度に維持された加熱ローラ４１ａとバックアップローラ４１ｂとから形成される圧接部を通過することにより、記録媒体２０上のトナーに熱、及び圧力が付与され、当該トナーは溶融し、トナー像が定着される。
【００１６】
排出ローラ４２は、定着ユニット４１を通過した記録媒体２０を挟持搬送し、プリンタ１０の外筐を利用して形成された排出スタッカ４３に記録媒体２０を排出する。
【００１７】
現像装置１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃは、媒体搬送経路１０上流側からプリンタ１０に対して着脱可能に構成されている。現像装置１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃは各露光装置１３Ｋ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃから照射された照射光に基づく静電潜像を担持可能な感光体ドラム１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃを備える。各感光体ドラム１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃに形成された各トナー色に対応する静電潜像はそれぞれのトナー収容器１２Ｋ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃから供給されたトナーにより現像され、転写ローラ３７Ｋ，３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃにより記録媒体２０に転写される。トナー収容器を含めた現像装置の構成については後述する。
【００１８】
露光装置１３Ｋ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光素子とレンズアレイとを有するＬＥＤヘッドである。露光装置１３Ｋ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃは、それぞれ、図示せぬ露光制御部による制御に基づき該ＬＥＤ発光素子が点灯することにより照射された照射光が各現像装置が備える感光体ドラムの表面に結像する位置となるように配置されている。
【００１９】
次に、現像装置１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃの構成について説明する。図２は、トナー収容器１２Ｋ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃを含めた現像装置１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃの主要部材を示す断面図である。なお、現像装置１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃは、トナー収容器１２Ｋ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃに収容されるトナーＴのみが異なり、その他の構成は同一である。したがって、以下の説明においては、それぞれの現像装置を識別するＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃの符号を除して説明する。
【００２０】
現像装置１１は、感光体ドラム１４と、感光体ドラム１４を帯電させる帯電部材としての帯電ローラ１５と、印刷データに基づいて露光装置１３から行われる露光により感光体ドラム１４上に記録される静電潜像にトナーＴを供給しトナー像を現像する現像ローラ１６と、現像ローラ１６に接触した状態で配置され、現像ローラ１６表面にトナー層を形成させる現像ブレード１７と、現像ローラ１６にトナーＴを供給する供給ローラ１８と、感光体ドラム１４上の残留トナーを除去するクリーニングブレード５１とを備える。
【００２１】
感光体ドラム１４は、厚さ０．８［ｍｍ］程度、外径３０［ｍｍ］程度の導電性支持体としてのアルミ素管上に、膜厚０．５［ｍｍ］程度の電荷発生層、膜厚１８［μｍ］程度の電荷輸送層を順次積層させたものを用いることができる。ここで、電荷発生層に用いられる電荷発生物質としては、例えば、セレン及びその合金、セレン化ヒ素化合物、硫化カドミニウム、酸化亜鉛、その他の無機光導電物質、フタロシアニン、アゾ色素、キナクリドン、多環キノン、ピリリウム塩、チアピリリウム塩、インジゴ、チオインジゴ、アントアントロン、ピラントロン、シアニン等の各種有機顔料、染料等を挙げることができる。また、電荷輸送層に用いられる電荷輸送物質としては、例えば、カルバゾール、インドール、イミダゾール、オキサゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾールなどの複素環化合物、アニリン誘導体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘導体、スチルベンゼン誘導体、或いはこれらの化合物からなる基を主鎖若しくは側鎖に有する重合体などの電子供与性物質を挙げることができる。
【００２２】
本実施形態においては、導電性支持体としてアルミニウム素管表面に対してアルマイト処理を施し、電荷発生層には電荷発生物質としてフタロシアニンを用い、バインダー樹脂としてポリビニルアセタール系樹脂を用いた。また、電荷輸送層には電荷輸送物質としてヒドラゾン系化合物を用い、バインダー樹脂としてポリカーボネート系樹脂を用い、更に酸化防止剤を添加したものを用いた。
【００２３】
帯電ローラ１５は、感光体ドラム１４表面を一様均一に帯電させる。帯電ローラ１５は、図３に示すように、シャフト等の軸体１５ａと、その周囲に導電性基層１５ｂを備えており、最外面に耐久性や耐汚染性付与のための表面層１５ｃが設けられている。
【００２４】
軸体１５ａとしては、所定の剛性を有すると共に、十分な導電性を有する金属であればよく、例えば、鉄、銅、真録、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等を用いることができる。また、金属以外の材料でも導電性と適度な剛性を有する材料であれば、導電性粒子等を分散した樹脂成型品や、セラミックス等も用いることができる。さらに、形状もロール形状の他、中空のパイプ形状とすることも可能である
【００２５】
導電性基層１５ｂには、感光体ドラム１４に対する適正な放電性を得るため、感光体ドラム１４との間でニップ部を形成することができるように、ゴムや熱可塑性エラストマー、樹脂等を含有する弾性体が用いられることが多い。導電性基層１５ｂは、単層に限らず必要に応じて２層以上の多層構造とされ、抵抗の調整や感光体ドラム１４の汚染防止、又は硬さの調整等が行われる。
【００２６】
このような導電性基層１５ｂを構成する材料として、例えば、エピクロルヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ウレタンゴム、シリコーンゴム等を１種若しくは２種以上を混合したものを主成分とするゴム組成物を用いることができる。中でも、特に、エピクロルヒドリンゴムは主成分として用いられることが多い。
【００２７】
そして、エピクロルヒドリンゴムとしては、例えば、エピクロルヒドリン単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリンとアリルグリシジルエーテルとの共重合体（ＧＣＯ）、エピクロルヒドリンとプロピレンオキサイドとの共重合体、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとの共重合体（ＧＥＣＯ）、エピクロルヒドリンとプロピレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとの共重合体、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとの共重合体等を１種若しくは２種以上を混合したものを用いることができる。中でも、エチレンオキサイドを含む共重合体を用いることが好ましく、特に、ＥＣＯ、又はＧＥＣＯを用いることが好ましい。
【００２８】
ベースポリマーの架橋剤成分としては、それぞれ各組成物の種類に適した架橋剤及び促進剤を用いることができ、例えば、エピクロルヒドリンゴムを用いた場合はチオウレア系の架橋剤及びその促進剤を、少なくとも１種若しくは２種以上の架橋剤及び促進剤とを併用することができる。また、ベースポリマーには、さらに架橋助剤、導電剤、受酸剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤、充填剤、顔料、難燃剤、中和剤、気泡防止剤等の少なくとも１種の添加剤を含有させることができる。
【００２９】
なお、導電性基層１５ｂの導電特性としては、イオン導電性が好ましく、帯電ローラ１５の抵抗値として１０６〜１０９Ωとなることが好ましい。一般的に抵抗値が大きすぎると、感光体ドラム表面の帯電ムラや帯電不良により印刷画像の不良が発生する。逆に、抵抗値が小さすぎると、感光体ドラム表面の傷等によってリークが発生してしまい印刷画像の不良が発生する。適正な抵抗値領域を得るためには、導電性基層の材料としてイオン導電性の材料を予め用いたり、イオン導電剤、カーボンブラック又は金属酸化物等を添加することにより所定の導電性を与える必要がある。なお、導電性基層としては、導電性として電子導電性でもイオン導電性のどちらも用いることは可能であるが、部分的な抵抗ムラが感光体ドラムの帯電ムラに影響しやすいこともあり、抵抗ムラを抑制する上で、電子導電性よりもイオン導電性のものが用いられることが多い。
【００３０】
ところで、導電性基層の表面（表面層）の硬さは、アスカーＣ硬度で７０〜８０［°］の範囲であることが望ましい。導電性基層の外側表面形状は、切削、研磨、型成型等により所定の研磨目、表面粗さを形成させることができる。
【００３１】
そして、導電性基層の外側表面に対して、所定の表面処理やコーティング、又は紫外線照射を行うことにより、帯電ローラとしての十点平均粗さＲｚを、例えば、８〜１７［μｍ］程度の好適な範囲とすることができる。
【００３２】
導電性基層の外側表面処理やコーティングに用いることが可能な材料しては、例えば、イソシアネート化合物、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、アミド樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、又はこれらが変性した樹脂等を挙げることができる。これらは単独で用いても、２種以上を併用してもかまわない。
【００３３】
また、導電性基層の外側表面における抵抗値調整（導電性付与）のために、イオン導電性、カーボンブラック、金属酸化物等の導電剤を上記材料に適宜添加することも可能である。さらに、必要に応じて充填剤、安定化剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、補強剤、滑剤、離型剤、難燃剤等を適宜配合することもできる。また、紫外線を照射することにより導電性基層表面を酸化させて、保護膜としての酸化膜を形成させる方法もある。導電性基層の表面（表面層）に対して上記処理を施すことにより、離型性が付与され、感光ドラムから巻上げられるトナーＴや、トナーＴから剥離した外添剤が付着することを軽減させることができる。
【００３４】
本実施形態に係る帯電ローラ１５は、導電性支持体として外径φ６［ｍｍ］の金属製の軸体１５ａを用い、導電性基層１５ｂには主成分としてエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）からなる弾性体を用い、基層外径をφ１２［ｍｍ］とした。また、表面層１５ｃに粒子を添加することにより、帯電ローラ１５表面へのトナー由来の外添剤の付着を少なくし、感光体ドラム１４の汚染を抑えている。
【００３５】
表面層１５ｃの層内部には多数の粒子が添加されており、その外周面には粒子により粗面化されている。ここで、表面層１５ｃの厚みとしては３［μｍ］〜３０［μｍ］の範囲とするのが好ましい。
【００３６】
表面層１５ｃの層形成材料（粒子を除く部分）としては、例えば、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル、ナイロン等を挙げることができる。また、上記以外にも必要に応じて、導電剤等を添加してもよい。本実施形態においては、表面層１５ｃの層形成材料としてナイロンを用いた。
【００３７】
そして、表面層１５ｃに含まれる粒子の大きさは表面形状を適正にするために、５［μｍ］〜３０［μｍ］の平均粒径（粒子径）を有するものが好ましく、粒度分布はより均一であることが望ましい。また、粒子形状は球形に限定されるものではないが、より真球に近い形状であることが好ましい。また、粒子の電気特性は、粒子含有層の層形成材料よりも体積抵抗が大きいことが好ましい。これは、粒子に電流が集中しないようにするための配慮である。
【００３８】
なお、粒子の材料としては、例えば、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂等の高分子有機重合体や、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム等の非金属系の無機材料等を用いることができる。
【００３９】
なお、帯電ローラ１５には、図示せぬ帯電ローラ用電源から、トナーＴと同極性のバイアス電圧が印加されている。
【００４０】
現像ローラ１６は、ステンレス等の金属シャフトの外周にカーボンブラックを分散させたウレタンゴムを配置し、その表面はイソシアネート処理が施されている。例えば、現像ローラ１６の外径は例えば、φ１９．６［ｍｍ］とすることができ、感光体ドラム１４表面に対して接触して配置され、感光体ドラム１４上に形成された静電潜像に回転しながらトナーを付着させることにより、トナー像を現像する。なお、現像ローラ１６には、図示せぬ現像ローラ用電源から、トナーＴと同極性、又は逆極性のバイアス電圧が印加されている。
【００４１】
現像ブレード１７は、例えば、ステンレス等の厚さ０．０８ｍｍの金属板を折り曲げ加工して構成された板状部材であり、その一端は現像ローラ１６の表面の所定位置において当接するよう配置されている。現像ブレード１７は、供給ローラ１８から現像ローラ１６に供給されたトナーＴの層厚を規制する。
【００４２】
供給ローラ１８は、ステンレス等の金属シャフトの外周に半導電性発泡シリコーンスポンジ層が配置されている。例えば、供給ローラ１８の外径は例えば、φ１５．５［ｍｍ］とすることができ、現像ローラ１６表面に対して接触して配置され、トナー収容器１２から供給されたトナーＴを回転しながら現像ローラ１６に供給する。なお、供給ローラ１８には、図示せぬ供給ローラ用電源から、トナーＴと同極性、又は逆極性のバイアス電圧が印加されている。
【００４３】
クリーニングブレード５１は、例えば、ポリウレタン製のゴム部材からなるブレード部材を有し、感光体ドラム１４の回転軸方向に沿って平行に配置され、その先端部が感光体ドラム１４表面に当接するように、その根元部分が剛性の高い支持基板に取り付けられて固定されている。クリーニングブレード５１は、感光体ドラム１４表面に残留するトナーＴを掻き取ることで、感光体ドラム１４表面をクリーニングする。なお、本実施形態に係るクリーニングブレード５１は、支持基板としてＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキ鋼板）を用い、ポリウレタン製のブレード部材を用いた。
【００４４】
トナーＴは、例えば、粉砕法により作成された一成分非磁性のものを用いることができ、流動性、帯電特性を調整するため、図示せぬ外添剤と呼ばれる数〜数十ナノメートルサイズのシリカや酸化チタン等からなる微粒子が添加されている。また、この外添剤の添加量及びカラー化のための着色剤はトナー毎に異なっている。
【００４５】
なお、トナー収容器１２は、未使用のトナーＴを収容する収容空間を備えた箱型形状部材であり、供給ローラ１８に対してトナー補給が可能となるように、その底部には所定方向にスライドして開口部を形成することが可能なシャッタ部材が形成されている。
【００４６】
次に、上記構成を備えたプリンタ１０の印刷動作について説明する。
【００４７】
まず、例えば、パーソナルコンピュータ等の図示せぬ上位装置から印刷実行に係る制御コマンド並びに印刷データが入力されると、感光体ドラム１４は所定の周速度で図２中矢印方法に回転を開始する。
【００４８】
同時に、図示せぬ帯電ローラ用電源は、所定のバイアス電圧を帯電ローラ１５に印加し、図２中矢印方向に回転しながら感光ドラム１４の表面を一様均一に帯電させる。
【００４９】
次に、図示せぬ露光制御部は、入力された印刷データに基づく光を照射するよう露光装置１３を制御し、感光ドラム１４上に静電潜像を形成させる。
【００５０】
現像ローラ１６の表面の所定位置に配置された現像ブレード１７は、図２中矢印方向に回転する供給ローラ１８から供給されたトナーＴを均一な層厚に形成する。そして、現像ローラ１６と感光ドラム１４との間において、感光ドラム１４上に形成された静電潜像に対応する電気力線により、トナーＴが静電潜像部分に付着することでトナー像が現像される。
【００５１】
上記トナー像の形成動作に合わせて、給紙カセット３１上部に設けられたホッピングローラ３２は記録媒体２０を媒体搬送経路１０に繰り出す。媒体搬送経路１０に繰り出された記録媒体２０は搬送ローラ３３により斜行が矯正されながら、転写ベルトユニット３５に搬送される。
【００５２】
そして、図示せぬ転写用電源から印加されたバイアス電圧により所定の電圧が印加された転写ローラ３７により、記録媒体２０上にトナー像が転写される。
【００５３】
各現像装置１１で形成されたトナー像は順次記録媒体２０に転写される。その後、記録媒体２０は、定着ユニット４１に搬送される。そして、加熱ローラ４１ａから付与される熱によりトナーＴが溶融され、さらに、加熱ローラ４１ａとバックアップローラ４１ｂとから形成される圧接部において圧接されることにより、トナー像が記録媒体２０上に定着される。トナー像が定着された記録媒体２０は、排出ローラ４２により排出スタッカ４３に排出され、一連の印刷動作が終了する。
【００５４】
ここで、トナー像転写後における感光体ドラム１４のクリーニングプロセスについて説明する。図２に示すように、トナー像転写後の感光体ドラム１４には若干の転写残トナーＴ'が残留する場合がある。この転写残トナーＴ'はクリーニングプロセスにおいてクリーニングブレード５１によって除去される。
【００５５】
クリーニングブレード５１は、前述したように、感光体ドラム１４の回転軸方向に沿って平行に配置され、その先端部が感光体ドラム１４表面に当接するように、その根元部分が剛性の高い支持基板に取り付けられて固定される。クリーニングブレード５１が感光体ドラム１４表面に当接したままの状態で感光体ドラム１４が回転軸を中心に回転するとき、クリーニングブレード５１は感光体ドラム１４から転写残トナーＴ'を除去する。このクリーニングプロセスを経て感光体ドラム１４は繰り返して利用される。
【００５６】
しかしながら、クリーニングブレード５１によって感光体ドラム１４表面上の転写残トナーＴ'を完全に除去できるわけでなく、除去されにくい非常に小さな異物、特にトナーＴの外添剤として使用されるシリカ等はクリーニングブレード５１をすり抜けることがあり、これらの異物は帯電ローラ１５に堆積することになる。この堆積物が除去されずに残留する部分が生じると、帯電ローラ１５の周表面に当該堆積物がスジ状に残留する。堆積物が残留する部分では、感光体ドラム１４を十分に帯電させることができないため、感光体ドラム１４表面に形成された静電潜像にスジ状のムラが発生し、これをトナーＴで現像したトナー像にもスジ状のムラが生じてしまう。
【００５７】
本発明は、帯電ローラ１５の表面層１５ｃの層内部に粒径の異なる粒子（大粒子、小粒子）を添加して表面に凹凸を設けることにより、感光体ドラム１４に対する帯電特性を安定化させ、帯電横スジの発生抑制を可能としたものである。以下に、本実施形態に係る評価方法を含め詳細に説明する。
【００５８】
今回の評価では、１種類の粒子を表面層に添加した従来技術に係る帯電ローラ（粒子１種類：平均粒径１３［μｍ］）と粒径の異なる２種類の粒子を表面層に添加した本実施形態に係る帯電ローラ（大粒子：平均粒径３０［μｍ］、小粒子：平均粒径２０［μｍ］）との比較を行った。
【００５９】
これらの帯電ローラの表面形状を判別するために、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５００（ＫＥＹＥＮＣＥ社製）を用いて１０００倍の倍率にて観察を行った。得られた画像の形状解析を行い、表面層表面における突部高さを計測した。突部高さは、画像の粒子部分と粒子が無い部分（海部分）とのそれぞれの高さを測定し、その差分を突部高さとした。
【００６０】
従来技術に係る帯電ローラでは、図４の突部高さ分布に示すように、約７〜１３［μｍ］の範囲内の領域（ｃ）において突部高さのピークが１ヤマ観察されたことから、粒子１種類であることが確認された。一方、本実施形態に係る帯電ローラでは、図５に示すように、約５〜１１［μｍ］の範囲内の領域（ａ）と、約１５〜２１［μｍ］の範囲内の領域（ｂ）においてそれぞれ突部高さのピークが１ヤマずつ観察されたことから、粒子２種類であることが確認された。
【００６１】
そして、従来技術に係る帯電ローラ（粒子１種類）と本実施形態に係る帯電ローラ（粒子２種類）とを用いて連続印刷試験をおこなった。
【００６２】
連続印刷試験は、それぞれの帯電ローラを実装した現像装置をプリンタ（Ｃ７１１ｄｎ  株式会社沖データ製）に装着し、５％カバレージの印刷濃度、Ａ４紙縦送りで２０００〜３５００枚／日の通紙を１０日間行い合計３００００枚の連続印刷を行った。連続印刷試験は温度：２３±３［℃］、湿度：５５±１０％ＲＴ環境下で行い、トナーＴとしてマゼンタを用いた。なお、図６は、５％カバレージの印刷濃度で印刷された記録媒体２００の例を示している。
【００６３】
１日の連続印刷開始前と終了後にＡ４の普通紙にハーフトーン（２×２）及び１×１パターン印刷を行い、帯電横スジの有無を確認した。帯電横スジが発生していれば、図７に示すような帯電横スジが記録媒体３００に発生する。なお、帯電横スジは画像中央部よりも端部において発生しやすい。
【００６４】
そして、帯電横スジ発生の判定は以下に示すようにレベルを５段階に分けて判定した。
レベル５  ：  帯電横スジの発生なし
レベル４  ：  帯電横スジはほとんど発生していないが、ほんのわずか発生している
レベル３  ：  かすかに発生している
レベル２  ：  少し発生している
レベル１  ：  かなり発生している
【００６５】
図８は、連続印刷試験結果として、帯電横スジ発生の判定結果を時系列にまとめたものである。なおハーフトーン（２×２）では、試験開始初期から連続印刷終了まで帯電横スジの発生は認められなかったので、１×１パターンの印刷結果を反映させた。
【００６６】
図８から明らかなように、従来技術に係る帯電ローラを用いて連続印刷試験を行った結果、２ハーフトーン（２×２）の印刷では発生しなかった帯電横スジが１×１パターンの印刷においてレベル２〜３で発生していることが明らかとなった。この帯電横スジは画像中央部では見られず、画像端部において発生していたため、帯電ローラ端部における横スジレベルが反映されたものだと考えられる。
【００６７】
一方、本実施形態に係る帯電ローラを用いて連続印刷試験を行った結果、試験開始初期から連続印刷終了まで帯電横スジの発生は認められなかった。また、データは示していないが、添加する２種類の粒子の内、小粒子として平均粒径１０［μｍ］の粒子を用いた場合においても、試験開始初期から連続印刷終了まで帯電横スジの発生は認められなかった。これらの結果から、粒径の異なる２種類の粒子を帯電ローラの表面層の層内部に添加し、帯電ローラ表面の突部高さ分布において２つのピークを有することで、帯電横スジの発生を抑制することが可能であることが確認された。
【００６８】
以上のように、本実施形態によれば、帯電ローラの表面層に粒径の異なる２種類の粒子を添加することにより、帯電横スジの発生を抑制することができた。
【００６９】
ここで、粒子１種類を帯電ローラの表面層に添加したときの断面モデルを図９に示した。添加された粒子によって粗さ（凹凸）が形成され感光体ドラムへと帯電が行われる。その際、ある程度の粗さが形成されて空隙が確保される。しかしながら、この例における放電は、帯電ローラの突出した粒子と粒子との間における面部分（海部分）と感光体ドラムの面部分との間で起こり、帯電ローラの表面層に堆積物等が存在すると、帯電が不均一となるため安定せずに帯電横スジが発生するものだと考えられる。
【００７０】
一方、粒子２種類を帯電ローラの表面層に添加したときの断面モデルを図１０に示した。本実施形態のように、粒径の異なる大粒子と小粒子との２種類の粒子を添加することにより、それぞれの粒子において効果が発生した。すなわち、大粒子は感光体ドラムの面部分との接触によりある程度の空隙を確保し、小粒子は感光体ドラムの面部分と一定の距離を保ち帯電ローラ表面に凹凸を生み出す。そして、電圧が印加されたとき、小粒子の突部分が放電開始点となるため、帯電ローラの軸方向への電荷が抑制されて帯電ローラから感光体ドラムへの放電が行われる。よって、感光体ドラム表面に対して帯電ムラが抑制され、均一な帯電が行われた結果、帯電横スジの発生が抑制されたものと考えられる。
【００７１】
以上のように、本実施形態によれば、印刷画像における帯電部材由来のスジの発生を抑制し、良好な印刷画像を得ることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【００７２】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、帯電ローラ１５の表面層１５ｃに粒径が異なる大小の粒子を分散させ、当該表面層１５ｃにおける粒子由来の突部の高さ分布を規定することにより、印刷画像における帯電部材由来のスジの発生を抑制し、良好な印刷画像を得ることが可能な形態について説明した。本実施形態では、第１の実施形態と同様に粒径が異なる大小の粒子を分散させた帯電ローラ１５の表面層１５ｃにおける顕微鏡観察画像での突部の占有面積率を規定することにより、印刷画像における帯電部材由来のスジの発生を抑制し、良好な印刷画像を得ることが可能な形態について説明する。なお、本実施形態におけるプリンタ、現像装置、特に帯電ローラ等の各構成並びに動作は第１の実施形態で説明したプリンタ１０、現像装置１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ、帯電ローラ１５等と同等とすることができるため、同一な構成については同一の符号を付し、その動作については省略する。
【００７３】
本実施形態に係る帯電ローラ１５についても、当該帯電ローラ１５の表面層１５ｃ内部に粒径の異なる２種類の粒子（大粒子：平均粒径３０［μｍ］、小粒子：平均粒径：２０［μｍ］）を添加することで表面に凹凸が設けられている。
【００７４】
そして、当該帯電ローラ１５の表面形状、すなわち表面層１５ｃに分散する大粒子、小粒子を判別するために、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５００（ＫＥＹＥＮＣＥ社製）を用い解析を行った。
【００７５】
レーザー共焦点顕微鏡である超深度形状測定顕微鏡を用いた顕微鏡観察においては、画像取得条件の一例として、ゲインを５８３、オフセットを１８２１に設定して顕微鏡観察を行った。
【００７６】
顕微鏡観察により得られた画像（以降、視野画像と称する）のモデル図を図１１に示す。本実施形態では、大粒子、小粒子の判別方法として顕微鏡を覗いてでの視野画像下における粒子の面積に注目した。具体的には、視野画像中において観察される１つの粒子（像）を円と仮定して当該円の面積を計測した。
【００７７】
本実施形態では、観察される粒子の円の面積が１０００μｍ２以上の粒子を大粒子（図１１（ａ））、１０００μｍ２未満の粒子を小粒子（図１１（ｂ））とした。なお、図１１（ｃ１）、（ｃ２）に示すように、粒子が重なっている場合、重なっているところも含めてそれぞれの面積を計測した。また、本実施形態では、１０００倍の倍率での顕微鏡観察を複数回行い、得られた所定の視野面積０．０６ｍｍ２（縦：約０．２ｍｍ×横：約０．３ｍｍ）中に含まれる大粒子、小粒子の面積割合（占有面積率）を計測し評価を行った。なお、図１１で模式的に示されるように、本実施形態に係る条件下での顕微鏡観察で得られた大粒子と小粒子の粒子数関係は、大粒子＜小粒子の関係であった。
【００７８】
連続印刷試験は、第１の実施形態で説明した試験方法と同一の方法により行った。すなわち、本実施形態に係る帯電ローラを実装した現像装置をプリンタ（Ｃ７１１ｄｎ  株式会社沖データ製）に装着し、５％カバレージの印刷濃度、Ａ４紙縦送りで２０００〜３５００枚／日の通紙を１０日間行い合計３００００枚の連続印刷を行った。連続印刷試験は温度：２３±３［℃］、湿度：５５±１０％ＲＴ環境下で行い、トナーＴとしてマゼンタを用いた。
【００７９】
１日の連続印刷開始前と終了後にＡ４の普通紙にハーフトーン（２×２）及び１×１パターン印刷を行い、帯電横スジの有無を確認した。帯電横スジ発生の判定は以下に示すように３つのレベルに分けて判定した。
【００８０】
〇：帯電横スジの発生なし
△：わずかに発生している若しくは判定し難い
×：発生している。
【００８１】
なお、本実施形態での判定レベルは、第１の実施形態で説明した判定レベルとの間において以下に示す関係を有する。
【００８２】
〇：レベル５
△：レベル４
×：レベル１〜３
【００８３】
表１は、連続印刷試験結果として、帯電横スジ発生の判定結果を視野画像下（０．０６ｍｍ２）での大粒子、小粒子の占有面積率で表したものである。また、表２は汚れ発生の判定結果を表１と同じく視野画像下での大粒子、小粒子占有面積率で表したものである。なおハーフトーン（２×２）では、試験開始初期から連続印刷終了まで帯電横スジの発生はほとんど認められなかったので、１×１パターンの印刷結果を反映させた。
【００８４】
【表１】
2017120381.tif 000003
【００８５】
【表２】
2017120381.tif 000004
【００８６】
表１からも明らかなように、帯電横スジが良化する占有面積率の領域は、大粒子が３〜８％、小粒子が１０〜２５％であることが分かった。なお、粒子占有面積率をさらに大きくした場合、帯電横スジの判定は△となっているが、これは表２の結果に示されるように、汚れの画像不良発生のため、判別が難しい点があったため、本判定結果となった。
【００８７】
よって、視野面積中（０．０６ｍｍ２）において、大粒子が３〜８％、小粒子が１０〜２５％の面積を占有することで帯電横スジの発生を抑制することが可能であることが確認された。
【００８８】
以上のように、本実施形態によれば、帯電ローラの表面層に粒径の異なる２種類の粒子を添加することにより、第１の実施形態と同様に、帯電横スジの発生を抑制することができた。
【００８９】
粒子２種類を帯電ローラの表面層に添加したときの断面モデルを図１２に示した。本実施形態のように、粒径の異なる大粒子と小粒子との２種類の粒子を添加することにより、それぞれの粒子において効果が発生した。すなわち、大粒子は感光体ドラムの面部分との接触によりある程度の空隙を確保し、小粒子は感光体ドラムの面部分と一定の距離を保ち帯電ローラ表面に凹凸を生み出す。そして、電圧が印加されたとき、小粒子の突部分が放電開始点となるため、帯電ローラの軸方向への電荷が抑制されて帯電ローラから感光体ドラムへの放電が行われる。よって、感光体ドラム表面に対して帯電ムラが抑制され、均一な帯電が行われた結果、帯電横スジの発生が抑制されたものと考えられる。ところで、表１及び表２からも明らかなように、所定の視野面積中における大粒子、小粒子の占有面積が小さいと、放電が不均一となり帯電横スジが発生するものと考えられる。逆に、大粒子、小粒子の占有面積が大きいと、帯電ローラの抵抗が上昇し、帯電電位が低下することで汚れが発生するものと考えられる。
【００９０】
これらのことから、帯電ローラ表面に粒径の異なる粒子を２種類（大粒子、小粒子）を添加した帯電ローラを実装すれば帯電横スジが発生しにくい高画質な画像形成装置を提供することができる。この場合、顕微鏡観察下での視野面積中（０．０６ｍｍ２）において、大粒子が３〜８％、小粒子が１０〜２５％の面積を占有することが望ましい。このとき、第１の実施形態で説明したように、大粒子、小粒子のそれぞれの帯電ローラ表面に対する突部高さを５〜１１［μｍ］及び１５〜２１［μｍ］の範囲内にピークを有するように構成することで、より帯電横スジの発生を抑制することが可能な画像形成装置を提供することも可能であると考えられる。
【００９１】
本発明の説明において、電子写真方式の画像形成装置の一例としてプリンタを例にして説明したが、本発明は、複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  プリンタ
２０  記録媒体
１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ  現像装置
１２Ｋ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ  トナー収容器
１３Ｋ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ  露光装置
１４（１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ）  感光体ドラム
１５（１５Ｋ，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ）  帯電ローラ
１５ａ  
１５ａ  軸体
１５ｂ  導電性基層
１５ｃ  表面層
１６  現像ローラ
１７  現像ブレード
１８  供給ローラ
３１  給紙カセット
３２  ホッピングローラ
３３  搬送ローラ
３５  転写ベルトユニット
３６  転写ベルト
３６ａ  転写ベルト駆動ローラ
３６ｂ  テンションローラ
３７Ｋ，３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃ  転写ローラ
４１  定着ユニット
４１ａ  加熱ローラ
４１ｂ  バックアップローラ
４２  排出ローラ
４３  排出スタッカ
５１  クリーニングブレード
【図１】
2017120381.tif 000005
【図２】
2017120381.tif 000006
【図３】
2017120381.tif 000007
【図４】
2017120381.tif 000008
【図５】
2017120381.tif 000009
【図６】
2017120381.tif 000010
【図７】
2017120381.tif 000011
【図８】
2017120381.tif 000012
【図９】
2017120381.tif 000013
【図１０】
2017120381.tif 000014
【図１１】
2017120381.tif 000015
【図１２】
2017120381.tif 000016