JP2020052163A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単層の感光層を有する感光体を帯電ローラに対する直流電圧のみの印加によって帯電する構成である場合に、帯電ローラの表面形状に起因する画像の濃度ムラが生じ難い画像形成装置の提供。【解決手段】電荷発生剤と電荷輸送剤と結着樹脂とを含有する単層の感光層を有する感光ドラムに接触し、直流電圧のみの印加に伴い感光ドラムの表面を帯電する帯電ローラ２Ｙは、芯金２０Ｙと、導電性のゴム層である基層２１Ｙと、表層２２Ｙとを有する。この帯電ローラ２Ｙの表面は、十点平均粗さ（Ｒｚ：ＪＩＳ粗さ規格Ｂ０６０１（‘８２））が「０．９μｍ以上８．５μｍ以下」に形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの電子写真技術を用いた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電装置により目標の帯電電位に帯電された感光ドラム上に露光装置により静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置によりトナー像に現像される。感光ドラムとしては、電荷発生剤と電荷輸送剤と結着樹脂とが同一層に含有された単層の感光層を有する有機感光体が用いられている（特許文献１）。帯電装置としては、感光ドラムに接触して帯電する帯電ローラが用いられている。そして、帯電ローラに対し直流電圧のみを印加し、感光ドラムと帯電ローラとの間の空隙に放電を生じさせることにより感光ドラムを帯電する直流帯電方式が採用されている。

特許第５６６３２９６号公報

しかしながら、感光ドラムが上記のような単層の感光層を有する有機感光体である場合に、従来では帯電ローラの表面形状（凹凸）に起因して画像に濃度ムラが生じることがあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、単層の感光層を有する感光体を帯電ローラに対する直流電圧のみの印加によって帯電する構成である場合に、帯電ローラの表面形状に起因する画像の濃度ムラが生じ難い画像形成装置の提供を目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、基体と、前記基体上に形成され、電荷発生剤と電荷輸送剤と結着樹脂とを含有する単層の感光層とを有する感光体と、前記感光体に接触し、直流電圧のみの印加に伴い前記感光体を帯電する帯電ローラと、を備え、前記帯電ローラは、導電性のゴム層を有し、表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）が０．９μｍ以上８．５μｍ以下である、ことを特徴とする。

本発明によれば、単層の感光層を有する感光体を帯電ローラに対する直流電圧のみの印加によって帯電する構成である場合に、帯電ローラの表面形状に起因する画像の濃度ムラを生じさせ難くすることが簡易に実現できる。

本実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図。 現像装置を示す断面図。 感光ドラムを示す断面図。 帯電ローラの表面形状と帯電電位との関係を示すグラフであり、（ａ）は表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍである場合、（ｂ）は表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍである場合。 前露光と帯電電位との関係を示すグラフであり、（ａ）は表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍの場合、（ｂ）は表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合。 帯電前電位と帯電電位との関係を示すグラフであり、（ａ）は表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍの場合、（ｂ）は表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合。

＜画像形成装置＞
本実施形態の画像形成装置の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１に示す画像形成装置１００は、中間転写ベルト５に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム方式のフルカラープリンタである。

画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。中間転写ベルト５に転写された四色のトナー像は、中間転写ベルト５の移動に伴って二次転写部Ｔ２へ搬送されて、記録材Ｓ（用紙、ＯＨＰシートなどのシート材など）へ二次転写される。記録材Ｓは、不図示の給紙カセットから１枚ずつ取り出されて二次転写部Ｔ２へ搬送される。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。そこで、以下では代表してイエローの画像形成部ＰＹを例に説明し、その他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては説明を省略する。

図２に示すように、画像形成部ＰＹには、像担持体としての感光ドラム１Ｙを囲んで、帯電ローラ２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、転写ローラ６Ｙ、クリーニングブレード７Ｙが配置されている。感光ドラム１Ｙは導電性基体上に感光層が形成されたもので、所定のプロセススピードで図１の矢印Ｒ１方向に回転される。帯電ローラ２Ｙは直流の帯電電圧が印加されることで、感光ドラム１Ｙを一様な正極性の暗部電位に帯電させる。本実施形態の場合、感光ドラム１Ｙの表面電位が「＋４００Ｖ」になるように、帯電ローラ２Ｙに対し不図示の電源により「＋１０００〜＋１２００Ｖ」の直流電圧のみが印加される。上記の感光ドラム１Ｙと帯電ローラ２Ｙについては、詳細を後述する。

露光装置３Ｙは、各色の分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームをレーザー発光素子から発生し、これを回転ミラーで走査して帯電させた感光ドラム１Ｙの表面に画像の静電潜像を書き込む。現像装置４Ｙは、トナーを感光ドラム１Ｙに供給して静電潜像をトナー像に現像する。本実施形態の場合、トナーは平均粒子径が４〜６μｍ程度のものを使用している。

転写ローラ６Ｙは、中間転写ベルト５を挟んで感光ドラム１Ｙに対向配置され、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５との間にトナー像の一次転写部Ｔ１を形成する。一次転写部Ｔ１では、不図示の電源により転写ローラ６Ｙに一次転写電圧が印加されることで、トナー像が感光ドラム１Ｙから中間転写ベルト５へ一次転写される。クリーニングブレード７Ｙは、一次転写後に感光ドラム１Ｙ上に残るトナーを除去する。

図１に戻って、中間転写ベルト５は、テンションローラ６１、二次転写内ローラ６２及び駆動ローラ６３等のローラに掛け渡して支持され、駆動ローラ６３に駆動されて図１の矢印Ｒ２方向に回転される。本実施形態では、１０^１０（Ω・ｃｍ）の体積抵抗率ρｖと、１０^８（Ω）の表面抵抗率ρｓの特徴を持つ、ポリエーテルエーテルケトン製のベルトを使用した。なお、中間転写ベルトの体積抵抗率ρｖは１０^８（Ω・ｃｍ）〜１０^１２（Ω・ｃｍ）、表面抵抗率ρｓは１０^８（Ω）〜１０^１３（Ω）が好ましく、材料はポリエーテルエーテルケトンやポリイミドが一般的に用いられる。

二次転写部Ｔ２は、二次転写外ローラ６４に支持された中間転写ベルト５に二次転写内ローラ６２を当接して形成される記録材Ｓへのトナー像転写ニップ部である。二次転写部Ｔ２では、二次転写内ローラ６２に二次転写電圧が印加されることで、トナー像が中間転写ベルト５から記録材Ｓへ二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト５上に残るトナーは、ベルトクリーニング装置１８により除去される。

二次転写部Ｔ２でトナー像が二次転写された記録材Ｓは、定着装置１６へ搬送される。定着装置１６は、図示を省略したが、対向するローラもしくはベルト等による圧力と、ヒータ等の熱源による熱とを加えて記録材Ｓ上にトナー像を定着させる。定着装置１６によりトナー像が定着された記録材Ｓは、機体外へ排出される。

＜感光ドラム＞
次に、感光ドラム１Ｙについて説明する。本実施形態の場合、感光ドラム１Ｙは円筒状の有機感光体であり、図１に示すように、導電性基体１１と感光層１２とを有する。感光層１２は、電荷発生剤、電荷輸送剤、及び結着樹脂が同一層に含有される単層の感光体である。なお、感光ドラム１Ｙは、導電性基体１１と感光層１２以外の層（中間層や保護層など）をさらに有していてもよい。感光層１２に含有される結着樹脂には、降伏点歪みが９％以上２９％以下の樹脂を用いている。また、感光ドラム１Ｙの表面は、十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ粗さ規格Ｂ０６０１（‘８２））が「０．２μｍ以上２．０μｍ以下」になるように研磨等されていてよい。

導電性基体１１は、例えば導電性を有する材料で少なくとも表面が構成されるもの等が挙げられる。具体的には、全体が例えば金属等の導電性を有する材料からなるものであってもよいし、あるいはプラスチック等で形成された非導電性部材の表面を導電性を有する材料で被覆したものであってもよい。導電性を有する材料としては、例えばアルミニウム、鉄、銅、錫、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カドニウム、チタン、ニッケル、パラジウム、インジウム、ステンレス鋼、真鍮等が挙げられる。

上述したように、感光層１２には、電荷発生剤、電荷輸送剤、及び結着樹脂が含有されている。感光層１２に含有される、電荷発生剤、電荷輸送剤、及び結着樹脂等は特に限定されないが、例えば以下に示すものが用いられる。

電荷発生剤としては、Ｘ型フタロシアニン（ｘ−Ｈ２Ｐｃ）、Ｙ型オキソチタニルフタロシアニン（ＹＴｉＯＰｃ）、ペリレン顔料、ビスアゾ顔料、ジチオケトピロロピローラ顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、トリスアゾ顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム、アモルファスシリコン等の無機光導電材料の粉末、ピリリウム塩、アンサンスロン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料、キナクリドン系顔料等が挙げられる。

電荷輸送剤としては、一般的に正孔（ホール）輸送剤と電子輸送剤とが挙げられる。正孔輸送剤としては、ベンジジン誘導体、２，５−ジ（４−メチルアミノフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物、９−（４−ジエチルアミノスチリル）アントラセン等のスチリル系化合物、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール系化合物、有機ポリシラン化合物、１−フェニル−３−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）ピラゾリン等のピラゾリン系化合物、ヒドラゾン系化合物、トリフェニルアミン系化合物、インドール系化合物、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物、トリアゾール系化合物等の含窒素環式化合物、縮合多環式化合物等が挙げられる。

電子輸送剤としては、ナフトキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、アントラキノン誘導体、アゾキノン誘導体、ニトロアントアラキノン誘導体、ジニトロアントラキノン誘導体等のキノン誘導体、マロノニトリル誘導体、チオピラン誘導体、トリニトロチオキサントン誘導体、３，４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン誘導体、ジニトロアントラセン誘導体、ジニトロアクリジン誘導体、テトラシアノエチレン、２，４，８−トリニトロチオキサントン、ジニトロベンゼン、ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジン、無水コハク酸、無水マレイン酸、ジブロモ無水マレイン酸等が挙げられる。

結着樹脂としては、上述したように、降伏点歪みが９％以上２９％以下である樹脂を用いる。降伏点歪みがこの範囲内である結着樹脂を用いれば、感光層１２の膜削れが抑制される。降伏点歪みが９％未満であると感光層１２の膜は削れやすくなり、また２９％を超えると付着物による画像不良などが生じ易くなる。

降伏点歪みが９％以上２９％以下である結着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂などの樹脂を用いることができる。ただし、正孔輸送剤や電子輸送剤との相溶性などの観点から、ポリカーボネート樹脂を用いるのが好ましい。

ポリカーボネート樹脂としては、例えば、下記の化学式（１）〜（３）で表される繰り返し単位からなるポリカーボネート樹脂が挙げられる。勿論、下記以外の繰り返し単位からなるポリカーボネート樹脂であってもよい。

上記の化学式（３）中、「５０」という数字は、共重合比５０％で共重合されていることを示す。具体的には、化学式（３）で表される繰り返し単位からなるポリカーボネート樹脂は、化学式（１）で表される繰り返し単位と化学式（２）で表される繰り返し単位とが、共重合比５０％で共重合されている樹脂であることを示している。また、ポリカーボネート樹脂における繰り返し単位数は、特に限定されないが、降伏点歪みが９％以上２９％以下となるような繰り返し単位数であることが好ましい。

ポリカーボネート樹脂を結着樹脂として用いる場合、その粘度平均分子量は３００００以上であればよい。これは、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が低すぎると、ポリカーボネート樹脂の耐摩耗性を高めることが難しく、感光層１２が摩耗しやすくなる傾向があるからである。ただし、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が高すぎると、溶剤に溶解しにくくなって、感光層１２を形成するための塗布液等を調製しにくくなる等、好適な感光層１２を形成することが困難になる傾向がある。そこで、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は４００００以上８００００以下であると好ましく、５５０００以上７５０００以下であるとより好ましい。

なお、結着樹脂としてはポリカーボネート樹脂からなることが好ましいが、ポリカーボネート樹脂以外の樹脂を含有していてもよい。ポリカーボネート樹脂以外の樹脂としては、スチレン系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、アクリル共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂や、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、その他架橋性の熱硬化性樹脂、さらにエポキシアクリレート樹脂、ウレタン−アクリレート共重合樹脂等の光硬化性樹脂等が挙げられる。

また、感光層１２には、電子写真特性に影響を与えない範囲で、電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂以外に、各種の添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、１重項クエンチャー、紫外線吸収剤等の劣化防止剤、軟化剤、可塑剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、アクセプター、ドナー、界面活性剤、及びレベリング剤等が挙げられる。また、感光層１２の感度を向上させるために、例えばテルフェニル、ハロナフトキノン類、アセナフチレン等の公知の増感剤を電荷発生剤と併用してもよい。

本実施形態では、電荷発生剤が５質量部、正孔輸送剤（ＨＴＭ−３）が５０質量部、電子輸送剤（ＥＴＭ−２）が３５質量部、化学式（１）で表した結着樹脂（粘度平均分子量６７０００）が１００質量部、テトラヒドロフランが８００質量部、ボールミルにて５０時間に亘り混合分散されることで、塗布液が調製される。ついで、この塗布液を導電性基板上にディップコート法にて塗布し、その後１００℃で４０分間に亘り熱風乾燥することにより、膜厚３０μｍの感光層１２が形成される。

＜帯電ローラ＞
次に、帯電ローラ２Ｙについて図３を用いて説明する。図３に示すように、帯電ローラ２Ｙは、芯金２０Ｙと、導電性のゴム層である基層２１Ｙと、表層２２Ｙとを有するゴムローラである。本実施形態の場合、芯金２０Ｙは鉄にクロムメッキをしたものを、基層２１Ｙはヒドリンゴムを、表層２２Ｙはナイロン樹脂をベースとした材料をそれぞれ用いた。基層２１Ｙは、体積抵抗率が１０^７（Ω・ｃｍ）、硬度がＡｓｋｅｒ‐Ｃ硬度で６２°以上８１°以下のものを用いた。そして、表層２２Ｙは、ナイロン樹脂粒子を混ぜた塗料を基層２１Ｙにコート塗工することで形成され、帯電ローラ２Ｙの表面粗さを変えるために、ナイロン樹脂粒子の直径を変えている。帯電ローラ２Ｙの表面は、十点平均粗さ（Ｒｚ：ＪＩＳ粗さ規格Ｂ０６０１（‘８２））が「０．９μｍ以上８．５μｍ以下」、凹凸の平均間隔（Ｓｍ：ＪＩＳ粗さ規格Ｂ０６０１（‘８２））が「５０μｍ以上２００μｍ以下」に形成される。本実施形態では一例として、表面粗さ（Ｒｚ）を５μｍ、平均間隔（Ｓｍ）を１００μｍに形成した。

なお、表面粗さ（Ｒｚ）及び平均間隔（Ｓｍ）は、帯電ローラ２Ｙの表面を回転軸線方向に対し測定した値であり、表面粗度計「サーフコム４８０（接触式）」（株式会社 東京精密）を用いて以下の条件で測定した。測定点は長手中央一箇所、縦倍率は「ｘ２０００」、横倍率は「ｘ５０」、カットオフλｃは「０．８ｍｍ」、測定長さは「４．０ｍｍ」、送り速度は「０．３ｍｍ／ｓ」とした。

ところで、現像装置４Ｙによるトナー像の現像工程では、帯電電位の大小に応じて静電潜像に充足されるトナー量が変わることによって画像濃度が変化する。そのため、感光ドラム１Ｙの帯電前電位にムラが生じている場合には、既に述べたように、細線画像（例えば、６００ｄｐｉの２ｄｏｔラインなど）やハーフトーン画像などに濃度ムラが顕著にあらわれていた。即ち、上述した単層の感光層１２を有する感光ドラム１Ｙでは、感光層１２に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂など多くの材料が含有されている。この場合、感光層１２で生じる光キャリアは感光層１２を通過する際に捕捉（キャリアトラップ）され易い。そして、一般的に高画質化のためにトナー粒径をより小粒径化していくと、感光層１２におけるキャリアトラップに影響を及ぼし、帯電電位に帯電ムラを生じさせ得る。特に、帯電前に感光ドラム１Ｙの表面を除電する除電装置（前露光装置）を備えておらず、また小粒径のトナーを用いた場合に、帯電ムラが生じ易かった。これは、帯電ローラ２Ｙ表面の凹凸の微小な範囲内において帯電前電位が大きいと（絶対値）、帯電ローラ２Ｙにより作られた微小な電位や、トナー等の外乱をうけて作られる微小な電位により、帯電により目標の帯電電位から大きく不均一に乖離するからである。これに鑑み、感光ドラム１Ｙの帯電前電位の均一性が保証できないような場合、特に除電装置を備えていない場合に、帯電ムラを抑制して帯電ローラ２Ｙによる帯電電位の均一性を確保したいという要望が大きかった。

上記した帯電電位の帯電ムラについて、図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて説明する。図４に、帯電ローラ２Ｙの表面形状（凹凸）と、トナーサイズ（μｍオーダー）の凹凸の微小な範囲内における、帯電ローラ２Ｙにより帯電された感光ドラム１Ｙの帯電電位との関係を示す。図４（ａ）には、帯電ローラ２Ｙの表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合を示した。図４（ｂ）には、帯電ローラ２Ｙの表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍの場合を示した。平均間隔（Ｓｍ）は共に１００μｍである。なお、図中には、帯電ローラ２Ｙの表面粗さに影響するナイロン樹脂粒子２３Ｙを便宜的に記載している。

図４（ａ）に示すように、表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合、目標の帯電電位は「＋４００Ｖ」であるが、帯電ローラ２Ｙ表面の凸部は電界が集中しやすいため「＋４３０Ｖ」となり、凹部（非凸部）は「＋３７０Ｖ」となって帯電ムラが生じている。この場合、電位差が「３０Ｖ」程度であるため、トナーの平均粒子径（例えば４〜６μｍ）にかかわらず、トナーが帯電電位に追従して現像に供される。この際に、電位差が大きいほど、ユーザが画像を見て判断できる程度の濃度ムラが顕著にあらわれる。

これに対し、図４（ｂ）に示すように、帯電ローラ２Ｙの表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍの場合、表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合に比較して、目標の帯電電位は同様に「＋４００Ｖ」である。これに対し、帯電ローラ２Ｙ表面の凸部は凹部に比べて電界が集中し難いために「＋４０５Ｖ」となり、また凹部（非凸部）は「＋３９５Ｖ」となって、比較的に微小な範囲においても均一性があることがわかる。この場合、電位差が「５Ｖ」程度であるため、トナーの平均粒子径にかかわらず、トナーが帯電電位に追従して現像に供されても、ユーザが画像を見て判断できない程度に濃度ムラを抑制できる。

帯電ローラ２Ｙの表面粗さ（Ｒｚ）が８．５μｍ以下であれば、上記の電位差が「８Ｖ」以下となり、帯電ローラ２Ｙによる帯電電位の均一性を確保することができ、もってユーザが画像を見て判断できない程度に濃度ムラを抑制できる。帯電ローラ２Ｙの表面粗さ（Ｒｚ）は、低ければ低いほうがよい。そこで、本実施形態では上述したように、帯電ローラ２Ｙの表面粗さ（Ｒｚ）を「０．９μｍ以上８．５μｍ以下」としている。

発明者らは、帯電ローラ２Ｙの表面粗さ（Ｒｚ）を変えて、画像の濃度ムラ（ここではハーフトーン画像のがさつき感）への影響を調べる実験を行った。実験では、キヤノン製複写機（商品名：ｉｍａｇｅ ＲＵＮＮＥＲ ＡＤＶＡＮＣＥ ３３３０）を用いた。本実施形態として表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍの場合と、比較例として表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合とについて、それぞれ帯電前に感光ドラム１Ｙを除電した場合（前露光あり）と、除電しない場合（前露光無し）とに分けて実験を行った。実験結果を表１に示す。表１では、画像の濃度ムラの程度が大きい（がさつき感がある）順に「バツ印、三角印、丸印、二重丸印」で表している。比較例２は、がさつき感が大きく画像の濃度ムラが目立つ結果（バツ印）であった。比較例１は比較例２に比べて、画像のがさつき感はやや良いが、それでも本実施形態に比べると、微小な粒状感が残る結果（三角印）であった。

表１から理解できるように、表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合に比べ、表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍの場合の方が、ハーフトーン画像にがさつきが生じ難いことがわかる。ここで、図５（ａ）は表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍの場合における前露光と帯電電位との関係を示すグラフであり、図５（ｂ）は表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合における前露光と帯電電位との関係を示すグラフである。これらのグラフは、微小な範囲における帯電電位の分布を模式的に示している。図５（ａ）では、前露光あり帯電電位分布を実線の曲線５１で、前露光無し帯電電位分布を点線の曲線５２で、前露光あり平均帯電電位と前露光無し平均帯電電位を実線の直線５１ａ、５２ａで示した。図５（ｂ）では、前露光あり帯電電位分布を実線の曲線５３で、前露光無し帯電電位分布を点線の曲線５４で、前露光あり平均帯電電位と前露光無し平均帯電電位を実線の直線５３ａ、５４ａで示した。なお、前露光あり平均帯電電位と前露光無し平均帯電電位は同じであった。

図５（ａ）から理解できるように、表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍである本実施形態の場合、帯電ローラ２Ｙ表面の凹凸の微小な範囲内における帯電電位の広がりが小さいことがわかる。この微小な範囲における帯電電位はパッシェン則で決まり、帯電ムラがほぼ無い場合に特定の範囲に収まる。帯電ムラは平均帯電電位によってきまるが、前露光無しの場合でも（曲線５２）、前露光ありの場合（曲線５１）とほぼ同じレベルで帯電電位が広がるだけである。これらはともに良好である。

これに対し、図５（ｂ）から理解できるように、表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍである比較例の場合、前露光を行ったとしても、帯電ローラ２Ｙ表面の凹凸の微小な範囲内における帯電電位の広がりが大きくなることがわかる（曲線５３）。また、前露光が無い場合は、より帯電前電位の影響を受けるため、さらに帯電電位の広がりが大きくなる（曲線５４）。この場合、特に帯電ローラ２Ｙ表面の凸部に電界が集中しやすいため、画像にトナーの粒状感が目立ってしまう。

以上のように、本実施形態では、表面粗さ（Ｒｚ）が「０．９μｍ以上８．５μｍ以下」の帯電ローラ２Ｙを用いて、単層の感光層１２を有する感光ドラム１Ｙを帯電するようにした。こうすると、帯電ローラ２Ｙに対する直流電圧のみの印加に伴い、帯電ローラ２Ｙ表面の凹部に比べ電界が集中しがちな凸部における感光ドラム１Ｙの帯電電位が高くなり難くなることから、凸部と凹部とにおける感光ドラム１Ｙの帯電電位の差を小さくできる。つまり、感光ドラム１Ｙは帯電ローラ２Ｙの表面形状（凹凸）の影響を受けることがないので、帯電ローラ２Ｙ表面の凹凸の微小な範囲内においても帯電電位の均一性が維持される。したがって、例え帯電前に感光ドラム１Ｙを除電しておらず、感光ドラム１Ｙの帯電前電位にムラが生じていても、細線画像やハーフトーン画像などに濃度ムラがあらわれ難くなる。

（パッチゴーストについて）
また、従来では、タンデム方式のフルカラープリンタにおいてパッチゴーストなどと呼ばれる画像不良が生じやすかった。パッチゴーストは、中間転写ベルト５の移動方向に関し、下流側の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫでトナー像を中間転写ベルト５に転写する際に、上流側の画像形成部ＰＹ（ＰＭ、ＰＣ）に形成され中間転写ベルト５上に転写されたトナー像の影響により生じ得る。例えば画像形成部ＰＣの場合、上流側の画像形成部ＰＹ、ＰＭで形成され中間転写ベルト５に転写されたトナー像が一次転写部Ｔ１を通過する際に、感光ドラム１Ｃの表面に電荷が残留することによって、帯電前電位にムラが生じる。感光ドラム１Ｙの帯電前電位にムラが生じている場合には、帯電後の感光ドラム１Ｃの帯電電位にもムラ（帯電ムラ）が生じ、露光装置３Ｃによる静電潜像の形成後も周辺部と比較して電位が高くなる。それ故、現像装置４Ｙによるトナー像の現像工程により、トナー像の濃度が薄い部分として顕像化するパッチゴーストが生じ得る。これは、上述した細線画像やハーフトーン画像にがさつきが生じるのと原因が同じで、その原因は帯電ローラ２Ｃの表面形状（凹凸）によって感光ドラム１Ｃの帯電ムラが生じるからである。パッチゴーストは、感光ドラム１Ｃ上の帯電前後の電位差が小さいほど顕在化する。例えば、帯電前電位と帯電電位との差が１００Ｖ以下であるような場合に、パッチゴーストは生じやすい。

そこで、本実施形態では、パッチゴーストを生じさせ難くするために、表面粗さ（Ｒｚ）が「０．９μｍ以上８．５μｍ以下」の帯電ローラ２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを用いて、単層の感光層１２を有する感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを帯電するようにした。

発明者らは、画像形成部ＰＣに関し、帯電ローラ２Ｃの表面粗さ（Ｒｚ）を変えてハーフトーン画像を形成し、その濃度ムラ（ここではパッチゴースト）への影響を調べる実験を行った。実験では、キヤノン製複写機（商品名：ｉｍａｇｅ ＲＵＮＮＥＲ ＡＤＶＡＮＣＥ ３３３０）を用いた。感光ドラム１Ｃの帯電前電位は、表面電位計「ｍｏｄｅｌ ３４４」（ＴＲＥＫ社製）により測定した。

本実施形態として表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍの場合と、比較例として表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合とについて、それぞれ２次色トナー量と帯電前電位を変えて実験を行った。実験結果を表２に示す。表２では、画像の濃度ムラの程度が大きい（がさつき感がある）順に「２個のバツ印、１個のバツ印、三角印、丸印、二重丸印」で表している。なお、表２の「上流ステーションから２次色トナー量」は、画像形成部ＰＣよりも上流の画像形成部ＰＹ、ＰＭにおいてべたパッチ画像を生成したかによって異なるトナー重量密度である。画像形成部ＰＹのみでべたパッチ画像を形成した場合は「１００％」、画像形成部ＰＹ、ＰＭの両方でべたパッチ画像を形成した場合は「２００％」、画像形成部ＰＹ、ＰＭのいずれでもべたパッチ画像を形成していない場合は「０％」である。

表２から理解できるように、表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合に比べ、表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍの場合の方が、ハーフトーン画像にパッチゴーストが生じ難いことがわかる。ここで、図６（ａ）は表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍの場合における帯電前電位と帯電電位との関係を示すグラフであり、図６（ｂ）は表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍの場合における帯電前電位と帯電電位との関係を示すグラフである。これらのグラフは、微小な範囲における帯電電位の分布を模式的に示している。図６（ａ）では、帯電前電位が低い場合の帯電電位分布を実線の曲線７１で、帯電前電位が高い場合の帯電電位分布を点線の曲線７２で、それぞれの平均帯電電位を実線の直線７１ａ、７２ａで示した。なお、帯電前電位が低い場合と高い場合とで平均帯電電位は同じであった。図６（ｂ）では、帯電前電位が低い場合の帯電電位分布を実線の曲線７３で、帯電前電位が高い場合の帯電電位分布を点線の曲線７４で、それぞれの平均帯電電位を実線の直線７３ａと点線の直線７４ａで示した。なお、帯電前電位が低い場合の平均帯電電位よりも（直線７３ａ）、帯電前電位が高い場合の平均帯電電位（直線７４ａ）の方が高かった。

図６（ａ）から理解できるように、表面粗さ（Ｒｚ）が５μｍである本実施形態の場合、帯電ローラ２Ｃ表面の凹凸の微小な範囲内における帯電電位の広がりが小さいことがわかる。この微小な範囲における帯電電位はパッシェン則で決まり、帯電ムラがほぼ無い場合に特定の範囲に収まる。帯電ムラは平均帯電電位によってきまるが、帯電前電位が高い場合でも（曲線７２）、帯電前電位が低い場合（曲線７１）とほぼ同じレベルで帯電電位が広がっており、ほぼ差がない。

他方、図６（ｂ）から理解できるように、表面粗さ（Ｒｚ）が１２μｍである比較例の場合、帯電ローラ２Ｃ表面の凹凸の微小な範囲内における帯電電位の広がりが大きくなることがわかる（曲線７３、７４）。そして、表２に示すように、帯電前電位が「＋３９０Ｖ」と帯電電位（+４００Ｖ）に近い場合（帯電前電位が高い場合）は、帯電前電位が低い場合の帯電電位分布が平均帯電電位を高くする側に移動したような帯電電位分布になる。平均帯電電位が高くなれば、パッチゴーストが生じやすくなる。

以上のように、本実施形態は中間転写ベルト５の移動方向上流側に別の画像形成部が配置されたタンデム方式の場合に、下流側の画像形成部において表面粗さ（Ｒｚ）が「０．９μｍ以上８．５μｍ以下」の帯電ローラを用い感光ドラムを帯電する。これにより、パッチゴーストのような画像の濃度ムラがあらわれ難くなる。

１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）…感光体（感光ドラム）、２Ｙ（２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）…帯電ローラ、１１…基体（導電性基体）、１２…感光層、２１Ｙ…ゴム層（基層）、１００…画像形成装置

Claims (6)

1. 基体と、前記基体上に形成され、電荷発生剤と電荷輸送剤と結着樹脂とを含有する単層の感光層とを有する感光体と、
   前記感光体に接触し、直流電圧のみの印加に伴い前記感光体を帯電する帯電ローラと、を備え、
   前記帯電ローラは、導電性のゴム層を有し、表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）が０．９μｍ以上８．５μｍ以下である、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記結着樹脂は、降伏点歪みが９％以上２９％以下の樹脂である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記結着樹脂は、粘度平均分子量が５５０００以上７５０００以下の樹脂である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記結着樹脂は、ポリカーボネート樹脂である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記結着樹脂は、下記化学式（１）〜（３）：
   

   

   

   

   （化学式（３）中の数字「５０」は、共重合比５０％で共重合されていることを示す。）
   で表される繰り返し単位からなるポリカーボネート樹脂である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記帯電ローラは、前記ゴム層がＡｓｋｅｒ‐Ｃ硬度で６２°以上８１°以下である、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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