JP6784079B2 - 帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置が備える帯電部材としては、支持部材上に少なくとも導電性弾性層を配置した帯電部材が知られており、具他的には例えば下記が知られている。

特許文献１には、Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾルスルフェンイミドを含む半導電性の未加硫ゴム組成物を架橋させた加硫ゴムからなり体積固有抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以上１×１０^１０Ω・ｃｍ以下である弾性層を有する弾性部材が開示されている。

特許文献２には、極性ゴムと、平均一次粒径３１ｎｍ以上５０ｎｍ以下かつＤＢＰ吸収量９０ｃｍ^３／１００ｇ以上１８０ｃｍ^３／１００ｇ以下のカーボンブラック（ＣＢ−Ａ）と、平均一次粒径９０ｎｍ以上３００ｎｍ以下かつＤＢＰ吸収量２０ｃｍ^３／１００ｇ以上８０ｃｍ^３／１００ｇ以下のカーボンブラック（ＣＢ−Ｂ）とを含み、質量比ＣＢ−Ａ／ＣＢ−Ｂが０．６７以上３．００以下であり、ＣＢ−Ａの含有量がゴム成分１００質量部に対して３０質量部以上６０質量部以下であり、ＣＢ−Ｂの含有量がゴム成分１００質量部に対して２０質量部以上４５質量部以下である導電性ゴム層を有する帯電部材用導電性ゴムローラが開示されている。

特許文献３には、最外層に少なくとも導電性微粒子とフタロシアニン化合物とを含有する帯電部材が開示されている。

特開２００９−１４５６６５号公報 特開２００８−２５６９０８号公報 特開２００７−０６５３２０号公報

本発明は、先端直径２０ｎｍの円錐形探針を表面層の外周面に接触させ、支持部材との間に３Ｖの電圧を印加し、前記円錐形探針を移動させながら電流値を測定し、電流値２．５ｐＡを閾値とする二値化画像を作成したとき、前記二値化画像において電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ超である場合に比べ、接触帯電方式の画像形成装置において微小色線の発生を抑制する帯電部材を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。

＜１＞に係る発明は、
支持部材と、前記支持部材上に配置された導電性弾性層と、前記導電性弾性層上に配置された表面層とを有し、
先端直径２０ｎｍの円錐形探針を前記表面層の外周面に接触させ、前記支持部材との間に３Ｖの電圧を印加し、前記円錐形探針を移動させながら電流値を測定し、電流値２．５ｐＡを閾値とする二値化画像を作成したとき、前記二値化画像において電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ以下である、帯電部材。

＜２＞に係る発明は、
先端直径２０ｎｍの円錐形探針を前記表面層の外周面に接触させ、前記支持部材との間に３Ｖの電圧を印加し、前記円錐形探針を移動させながら電流値を測定したとき、５０μｍ四方の範囲に流れる総電流量が３０ｎＡ以上である、＜１＞に記載の帯電部材。

＜３＞に係る発明は、
前記導電性弾性層の外周面の十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４）が３．０μｍ以上７．０μｍ以下である、＜１＞又は＜２＞に記載の帯電部材。

＜４＞に係る発明は、
＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電装置。

＜５＞に係る発明は、
電子写真感光体と、
＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、
を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。

＜６＞に係る発明は、
電子写真感光体と、
＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記電子写真感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、前記電子写真感光体の表面にトナー像を形成する現像装置と、
前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。

＜７＞に係る発明は、
前記帯電装置が、前記帯電部材に直流電圧のみを印加し、接触帯電方式により前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置である、＜６＞に記載の画像形成装置。

＜１＞に係る発明によれば、前記二値化画像において電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ超である場合に比べ、接触帯電方式の画像形成装置において微小色線の発生を抑制する帯電部材が提供される。
＜２＞に係る発明によれば、５０μｍ四方の範囲に流れる総電流量が３０ｎＡ未満である場合に比べ、接触帯電方式の画像形成装置において微小色線の発生を抑制する帯電部材が提供される。
＜３＞に係る発明によれば、導電性弾性層の外周面の十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４）が３．０μｍ未満又は７．０μｍ超である場合に比べ、接触帯電方式の画像形成装置において微小色線の発生を抑制する帯電部材が提供される。

＜４＞に係る発明によれば、前記二値化画像において電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ超である場合に比べ、接触帯電方式の画像形成装置において微小色線の発生を抑制する帯電装置が提供される。
＜５＞に係る発明によれば、前記二値化画像において電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ超である場合に比べ、接触帯電方式の画像形成装置において微小色線の発生を抑制するプロセスカートリッジが提供される。
＜６＞、＜７＞に係る発明によれば、前記二値化画像において電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ超である場合に比べ、微小色線の発生を抑制する接触帯電方式の画像形成装置が提供される。

本実施形態に係る帯電部材の一例を示す概略構成図である。 二値化画像の一例を示す概略図である。 二値化画像の一例を示す概略図である。 二値化画像の一例を示す概略図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。

以下に、発明の実施形態を説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。

本明細書において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。

本明細書において、「電子写真感光体」を単に「感光体」ともいう。本明細書において、帯電部材の「軸方向」とは、帯電部材の回転軸の方向を意味する。

本明細書において「微小色線」とは、ハーフトーン画像に出現する意図しない画像であって、ミリメートルオーダーの長さの線状の画像を指す。

＜帯電部材＞
本実施形態に係る帯電部材は、支持部材と、支持部材上に配置された導電性弾性層と、導電性弾性層上に配置された表面層とを有する。即ち、本実施形態に係る帯電部材は、支持部材上に、少なくとも導電性弾性層と表面層とを積層して有する。

本実施形態に係る帯電部材の形状は、特に限定されない。本実施形態に係る帯電部材の形状としては、例えば、図１に例示したロール状、ベルト状等が挙げられる。

図１は、本実施形態に係る帯電部材の一例を示している。図１に示す帯電部材２０８Ａは、中空又は非中空の円筒部材である支持部材３０と、支持部材３０の外周面に配置された導電性弾性層３１と、導電性弾性層３１の外周面に配置された表面層３２とを有する。

本実施形態に係る帯電部材は、先端直径２０ｎｍの円錐形探針を表面層３２の外周面に接触させ、支持部材３０との間に３Ｖの電圧を印加し、円錐形探針を移動させながら電流値を測定し、電流値２．５ｐＡを閾値とする二値化画像を作成したとき、二値化画像において電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ以下である。電流値の測定方法の詳細は、［実施例］項に記載のとおりである。

図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、電流値２．５ｐＡを閾値として作成した二値化画像の例を示す概略図である。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃにおいては、「電流値２．５ｐＡ以上の領域」が黒色で表現されており、「電流値２．５ｐＡ以上の領域」が、「電流値２．５ｐＡ未満の領域」の中に点在している。

図２Ａ及び図２Ｂは、電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ以下である二値化画像の例である。一方、図２Ｃは、電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ超である二値化画像の例である。図２Ａ又は図２Ｂの二値化画像を示す帯電部材は、図２Ｃの二値化画像を示す帯電部材に比べ、接触帯電方式の画像形成装置において微小色線の発生を抑制する。詳細な機序は必ずしも明らかではないが、前述の測定方法によって求められる「電流値２．５ｐＡ以上の領域」の平均径を３００ｎｍ以下に抑えることによって放電ムラが抑えられ、その結果、微小色線の発生を抑制するものと推測される。図２Ｃの二値化画像を示す帯電部材では、「電流値２．５ｐＡ以上の領域」が大き過ぎることにより局所的に異常放電が発生し、微小色線が発生すると推測される。

本実施形態において、二値化画像における電流値２．５ｐＡ以上の領域は平均径が３００ｎｍ以下であり、より好ましくは平均径が２００ｎｍ以下であり、更に好ましくは平均径が５０ｎｍ以下であり、小さいほど好ましい。なお、電流値測定が先端直径２０ｎｍの円錐形探針によって行われるため、電流値２．５ｐＡ以上の領域は直径２０ｎｍ以上の領域となる。

二値化画像における電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径を３００ｎｍ以下に制御する方法としては、表面層３２の結着樹脂に対して分散性に優れる導電性粒子を表面層３２の形成に用いること；表面層３２の形成に用いる組成物における導電性粒子の含有量を調節すること；表面層３２を成膜する際の乾燥温度を調節すること；表面層３２の層厚を調節すること；などが挙げられる。詳しくは、後述する。

図２Ａ及び図２Ｂの二値化画像はいずれも、電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ以下であるが、該領域の分布の状態が異なり、図２Ａの二値化画像は、図２Ｂの二値化画像に比べ、該領域が多く点在する。本実施形態においては、平均径が３００ｎｍ以下である電流値２．５ｐＡ以上の領域は、微小色線をより抑制する観点から、密に分布していることが好ましく、その指標として、先端直径２０ｎｍの円錐形探針を表面層３２の外周面に接触させ、支持部材３０との間に３Ｖの電圧を印加し、円錐形探針を移動させながら電流値を測定したとき、５０μｍ四方（５０μｍ×５０μｍの正方形）の範囲に流れる総電流量が３０ｎＡ以上であることが好ましい。該総電流量は、より好ましくは３５ｎＡ以上であり、更に好ましくは４５ｎＡ以上である。該総電流量の上限としては、感光体の過帯電を抑制する観点から、１５０ｎＡ以下が好ましく、１００ｎＡ以下がより好ましく、５５ｎＡ以下が更に好ましい。

５０μｍ四方の範囲の二値化画像において、電流値２．５ｐＡ以上の領域の総面積は、微小色線をより抑制する観点から、１μｍ^２以上５０μｍ^２以下が好ましく、５μｍ^２以上３０μｍ^２以下がより好ましく、１０μｍ^２以上２０μｍ^２以下が更に好ましい。

以下、本実施形態に係る帯電部材の各構成要素について、より具体的に説明する。

［支持部材］
支持部材は、帯電部材の電極及び支持体として機能する導電性部材である。支持部材は、中空状の部材であってもよいし、非中空状の部材であってもよい。

支持部材としては、鉄（快削鋼等）、銅、真鍮、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル等の金属の部材；クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄の部材；樹脂製又はセラミック製の部材の外周面にメッキ処理を施した部材；導電剤を含有する、樹脂製又はセラミック製の部材；などが挙げられる。

［導電性弾性層］
導電性弾性層は、支持部材上に配置された層である。導電性弾性層は、支持部材の外周面上に直接配置されていてもよく、接着層を介して支持部材の外周面上に配置されていてもよい。

導電性弾性層は、単層でもよく、複数の層が積層した積層体でもよい。導電性弾性層は、導電性の発泡弾性層でもよく、導電性の非発泡弾性層でもよく、導電性の発泡弾性層と導電性の非発泡弾性層とが積層されていてもよい。

導電性弾性層の一実施形態は、弾性材料と、導電剤と、その他添加剤とを含む。

弾性材料としては、例えば、ポリウレタン、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、塩素化ポリイソプレン、水素化ポリブタジエン、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、及びこれらを混合した弾性材料が挙げられる。これらの弾性材料の中でも、ポリウレタン、シリコーンゴム、ニトリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、及びこれらを混合した弾性材料が好ましい。

導電剤としては、電子導電剤とイオン導電剤とが挙げられる。電子導電剤としては、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カラーブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン；グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の金属又は合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理した物質；などの粉末が挙げられる。イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリアルキルアンモニウム等の過塩素酸塩又は塩素酸塩；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の過塩素酸塩又は塩素酸塩；などが挙げられる。導電剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

導電剤は、一次粒径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。

導電性弾性層における電子導電剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、１質量部以上３０質量部以下が好ましく、１５質量部以上２５質量部以下がより好ましい。導電性弾性層におけるイオン導電剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、０．１質量部以上５質量部以下が好ましく、０．５質量部以上３質量部以下がより好ましい。

導電性弾性層に配合されるその他添加剤としては、例えば、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤、充填剤等が挙げられる。

加硫促進剤としては、チアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系、チオウレア系、ジチオカルバミン酸塩系、グアニジン系、アルデヒド−アンモニア系等が挙げられる。加硫促進剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性弾性層における加硫促進剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、０．０１質量部以上１０質量部以下が好ましく、０．１質量部以上６質量部以下がより好ましい。

加硫促進助剤としては、酸化亜鉛、ステアリン酸等が挙げられる。加硫促進助剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性弾性層における加硫促進助剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、０．５質量部以上２０質量部以下が好ましく、１質量部以上１５質量部以下がより好ましい。

導電性弾性層に含まれる充填剤としては、炭酸カルシウム、シリカ、粘土鉱物等が挙げられる。充填剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性弾性層における充填剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、５質量部以上６０質量部以下が好ましく、１０質量部以上６０質量部以下がより好ましい。

導電性弾性層の層厚は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下がより好ましい。導電性弾性層の体積抵抗率は、１×１０^３Ωｃｍ以上１×１０^１４Ωｃｍ以下が好ましい。

導電性弾性層は、微小色線を抑制する観点から、外周面の十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４）が３．０μｍ以上７．０μｍ以下であることが好ましい。導電性弾性層の外周面の十点平均粗さＲｚが３．０μｍ以上であると、この粗さが反映したうねりが表面層の外周面に現れ、該うねりが存在することによりトナー汚染が抑制され、その結果、放電ムラが抑えられ微小色線が抑制される。一方、導電性弾性層の外周面の十点平均粗さＲｚが７．０μｍ以下であると、表面層の外周面に現れるうねりが過大にならず、放電ムラが抑えられ微小色線が抑制される。
上記の観点から、導電性弾性層の外周面の十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４）は、３．５μｍ以上６．０μｍ以下であることがより好ましく、４．０μｍ以上５．５μｍ以下であることが更に好ましい。導電性弾性層の外周面の十点平均粗さＲｚは、研磨により制御し得る。

導電性弾性層と支持部材との間に介在する接着層としては、樹脂層が挙げられ、具体的には、ポリオレフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ニトリルゴム、塩素ゴム、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂層が挙げられる。接着層は、導電剤（例えば、前述の電子導電剤又はイオン導電剤）を含有していてもよい。

導電性弾性層を支持部材上に形成する方法としては、例えば、弾性材料、導電剤、その他添加剤を混合した導電性弾性層形成用組成物と、円筒状の支持部材とを、共に押出成形機から押出して、支持部材の外周面上に導電性弾性層形成用組成物の層を形成し、次いで、導電性弾性層形成用組成物の層を加熱して架橋反応させ導電性弾性層とする方法；無端ベルト状の支持部材の外周面に、弾性材料、導電剤、その他添加剤を混合した導電性弾性層形成用組成物を押出成形機から押出して、支持部材の外周面上に導電性弾性層形成用組成物の層を形成し、次いで、導電性弾性層形成用組成物の層を加熱して架橋反応させ導電性弾性層とする方法；などが挙げられる。支持部材は、その外周面に接着層を有していてもよい。

［表面層］
表面層は、例えば、トナー等による帯電部材の汚染を抑制する目的で設けられる。

表面層の一実施形態は、結着樹脂と、粒子と、その他添加剤とを含む。表面層に含まれる粒子は、結着樹脂中に分散していることが望ましい。

表面層の結着樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリビニルブチラール、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ素ゴム、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、セルロース等が挙げられる。結着樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

表面層に含まれる粒子としては、導電性粒子が挙げられる。表面層に含まれる導電性粒子としては、体積抵抗率１×１０^９Ωｃｍ以下の導電性粒子が望ましい。導電性粒子としては、カーボンブラック；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物；などが挙げられる。

表面層に含まれる導電性粒子は、結着樹脂への分散性に優れることにより二値化画像における電流値２．５ｐＡ以上の領域を平均径３００ｎｍ以下に制御しやすい観点から、一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。

好ましい実施形態としては、導電性粒子として、酸化スズを単独で用いる実施形態、又は、酸化スズとカーボンブラックを併用する実施形態が挙げられる。酸化スズが結着樹脂への分散性に優れるため、二値化画像における電流値２．５ｐＡ以上の領域を平均径３００ｎｍ以下に制御しやすい。本実施形態において、表面層における酸化スズの含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、１０質量部以上１００質量部以下が好ましく、３０質量部以上７０質量部以下がより好ましく、４５質量部以上６５質量部以下が更に好ましい。表面層におけるカーボンブラックの含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、０．１質量部以上５．０質量部以下が好ましく、１．０質量部以上３．０質量部以下がより好ましい。

表面層は、帯電部材の表面性状を制御する等の目的で、導電性粒子以外の粒子を含んでいてもよい。該粒子としては、ポリアミド粒子、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子等の樹脂粒子挙げられ、微小色線の発生を抑制する観点から、ポリアミド粒子が好ましい。これら樹脂粒子は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

表面層に含まれるポリアミド粒子等の樹脂粒子は、結着樹脂への分散性に優れる観点から、一次粒径が３μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

表面層におけるポリアミド粒子等の樹脂粒子の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、３質量部以上５０質量部以下が好ましく、１０質量部以上３０質量部以下がより好ましい。

表面層の層厚は、２μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、３μｍ以上８μｍ以下がより好ましい。表面層の層厚が薄いほど、二値化画像における電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が小さい傾向がある。

表面層の体積抵抗率は、１×１０^５Ωｃｍ以上１×１０^８Ωｃｍ以下が好ましい。

表面層を導電性弾性層上に形成する方法としては、例えば、結着樹脂、粒子、その他添加剤を混合した表面層形成用組成物を、導電性弾性層上に塗布して表面層形成用組成物の層を形成し、次いで、表面層形成用組成物の層を乾燥させる方法が挙げられる。表面層形成用組成物を導電性弾性層上に塗布する方法としては、例えば、浸漬塗布、ロール塗布、ブレード塗布、ワイヤーバー塗布、スプレー塗布、ビード塗布、エアーナイフ塗布、カーテン塗布等が挙げられる。

上記の表面層形成方法において、表面層形成用組成物を乾燥させる際の加熱温度が高いほど、二値化画像における電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が大きくなる傾向がある。二値化画像における電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径を３００ｎｍ以下に制御する観点から、加熱温度は６０℃乃至１００℃の範囲が好ましい。加熱時間は１５分間乃至６０分間の範囲が好ましい。

＜画像形成装置、帯電装置、プロセスカートリッジ＞
本実施形態に係る画像形成装置は、感光体と、本実施形態に係る帯電部材を備え、接触帯電方式により感光体を帯電させる帯電装置と、帯電した感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、感光体の表面にトナー像を形成する現像装置と、感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、を備える。

本実施形態に係る画像形成装置において帯電装置は、直流電圧のみを帯電部材に印加する方式、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電部材に印加する方式のいずれでもよい。

一般的に、接触方式の帯電装置は、感光体と帯電部材との接触直後に生じる放電現象（ポスト放電）の放電頻度が少ないことに起因して、微小色線が発生しやすい。また、直流電圧のみを帯電部材に印加する方式は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電部材に印加する方式に比べ、ポスト放電の放電頻度が少なく、帯電部材の外周面に十分に帯電されない領域が不規則に生じ、結果、微小色線が発生しやすい。
本実施形態は、帯電装置が備える帯電部材として本実施形態に係る帯電部材を適用することによって、接触方式により感光体の表面を帯電させる場合においても、帯電部材に直流電圧のみを印加する場合においても、微小色線の発生を抑制する。

本実施形態に係る画像形成装置は、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置；トナー像の転写後、帯電前の感光体の表面をクリーニングするクリーニング装置；トナー像の転写後、帯電前に感光体の表面に光を照射して除電する除電装置；から選ばれる少なくとも１つをさらに備えていてもよい。

本実施形態に係る画像形成装置は、感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に直接転写する直接転写方式の装置、及び、感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置、のいずれでもよい。

本実施形態に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置に着脱されるカートリッジであり、少なくとも、感光体と、本実施形態に係る帯電部材と、を備える。本実施形態に係るプロセスカートリッジは、現像装置、感光体のクリーニング装置、感光体の除電装置、転写装置等から選択される少なくとも一つの装置をさらに備えていてもよい。

以下、本実施形態に係る画像形成装置、帯電装置及びプロセスカートリッジの構成を、図面を参照しながら説明する。

図３は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である、直接転写方式の画像形成装置を示す概略図である。図４は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である、中間転写方式の画像形成装置を示す概略図である。

図３に示す画像形成装置２００は、感光体２０７と、感光体２０７表面を帯電させる帯電装置２０８と、帯電装置２０８に接続した電源２０９と、感光体２０７表面を露光して潜像を形成する露光装置２０６と、感光体２０７上の潜像を、トナーを含む現像剤により現像する現像装置２１１と、感光体２０７上のトナー像を記録媒体５００に転写する転写装置２１２と、トナー像を記録媒体５００に定着させる定着装置２１５と、感光体２０７上に残留したトナーを除去するクリーニング装置２１３と、感光体２０７表面を除電する除電装置２１４と、を備える。除電装置２１４は、備えられていなくてもよい。

図４に示す画像形成装置２１０は、感光体２０７と、帯電装置２０８と、電源２０９と、露光装置２０６と、現像装置２１１と、感光体２０７上のトナー像を記録媒体５００に転写する１次転写部材２１２ａ及び２次転写部材２１２ｂと、定着装置２１５と、クリーニング装置２１３と、を備える。画像形成装置２１０は、画像形成装置２００と同様に除電装置を備えていてもよい。

帯電装置２０８は、ロール状の帯電部材からなり、感光体２０７の表面に接触して、感光体２０７の表面を帯電させる、接触帯電方式の帯電装置である。帯電装置２０８には、電源２０９から、直流電圧のみが印加される、又は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。

露光装置２０６としては、半導体レーザー、ＬＥＤ（light emitting diode）等の光源を備える光学系装置が挙げられる。

現像装置２１１は、トナーを感光体２０７に供給する装置である。現像装置２１１は、例えば、ロール状の現像剤保持体を感光体２０７に接触又は近接させて、感光体２０７上の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。

転写装置２１２としては、例えば、コロナ放電発生器、記録媒体５００を介して感光体２０７に押圧する導電性ロールが挙げられる。

１次転写部材２１２ａとしては、例えば、感光体２０７に接触して回転する導電性ロールが挙げられる。２次転写部材２１２ｂとしては、例えば、記録媒体５００を介して１次転写部材２１２ａに押圧する導電性ロールが挙げられる。

定着装置２１５としては、例えば、加熱ロールと、該加熱ロールに押圧する加圧ロールとを備える加熱定着装置が挙げられる。

クリーニング装置２１３としては、クリーニング部材として、ブレード、ブラシ、ロール等を備える装置が挙げられる。クリーニングブレードの材質としては、ウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。

除電装置２１４は、例えば、転写後の感光体２０７表面に光を照射して、感光体２０７の残留電位を除電する装置である。除電装置２１４は、備えられていなくてもよい。

図５は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である、４つの画像形成ユニットを並列配置したタンデム方式且つ中間転写方式の画像形成装置を示す概略図である。

画像形成装置２２０は、ハウジング４００内に、各色のトナーに対応する４つの画像形成ユニットと、レーザー光源を備える露光装置４０３と、中間転写ベルト４０９と、２次転写ロール４１３と、定着装置４１４と、クリーニングブレード４１６を有するクリーニング装置と、を備える。

４つの画像形成ユニットは同じ構成を有するため、これらを代表して、感光体４０１ａを含む画像形成ユニットの構成を説明する。
感光体４０１ａの周囲には、感光体４０１ａの回転方向に順に、帯電ロール４０２ａ、現像装置４０４ａ、１次転写ロール４１０ａ、クリーニングブレード４１５ａが配置されている。１次転写ロール４１０ａは、中間転写ベルト４０９を介して感光体４０１ａに押圧している。現像装置４０４ａには、トナーカートリッジ４０５ａに収容されたトナーが供給される。

帯電ロール４０２ａは、感光体４０１ａの表面に接触して、感光体４０１ａの表面を帯電させる、接触帯電方式の帯電装置である。帯電ロール４０２ａには、電源から、直流電圧のみが印加される、又は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。

中間転写ベルト４０９は、駆動ロール４０６、張架ロール４０７及び背面ロール４０８により張架されており、これらのロールの回転により走行する。

２次転写ロール４１３は、中間転写ベルト４０９を介して背面ロール４０８に押圧するように配置されている。

定着装置４１４は、例えば、加熱ロールと加圧ロールとを備える加熱定着装置である。

クリーニングブレード４１６は、中間転写ベルト４０９上に残留したトナーを除去する部材である。クリーニングブレード４１６は、背面ロール４０８の下流に配置されており、転写後の中間転写ベルト４０９上に残留したトナーを除去する。

ハウジング４００内には、記録媒体５００を収容するトレイ４１１が設けられている。トレイ４１１内の記録媒体５００は、搬送ロール４１２により中間転写ベルト４０９と２次転写ロール４１３との接触部に搬送され、さらには定着装置４１４に搬送され、記録媒体５００上に画像が形成される。画像形成後の記録媒体５００は、ハウジング４００の外部に排出される。

図６は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略図である。図６に示すプロセスカートリッジ３００は、例えば、露光装置、転写装置及び定着装置を備える画像形成装置本体に着脱される。

プロセスカートリッジ３００は、感光体２０７と、帯電装置２０８と、現像装置２１１と、クリーニング装置２１３とが、ハウジング３０１によって一体化されている。ハウジング３０１には、画像形成装置に着脱するための取り付けレール３０２と、露光のための開口部３０３と、除電露光のための開口部３０４とが設けられている。

プロセスカートリッジ３００が備える帯電装置２０８は、ロール状の帯電部材からなり、感光体２０７の表面に接触して、感光体２０７の表面を帯電させる、接触帯電方式の帯電装置である。プロセスカートリッジ３００が画像形成装置に装着され画像形成を行う際に、帯電装置２０８には、電源から、直流電圧のみが印加される、又は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。

＜現像剤、トナー＞
本実施形態に係る画像形成装置に適用される現像剤は、特に限定されない。現像剤は、トナーのみを含む一成分現像剤でもよく、トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤でもよい。

現像剤に含まれるトナーは、特に限定されない。トナーは、例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤を含む。トナーの結着樹脂としては、例えば、ポリエステル、スチレン−アクリル樹脂が挙げられる。

トナーは、外添剤が外添されていてもよい。トナーの外添剤としては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ等の無機微粒子が挙げられる。

トナーは、トナー粒子を製造し、そのトナー粒子に外添剤を外添して調製する。トナー粒子の製造方法としては、混練粉砕法、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法などが挙げられる。トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部（コア粒子）と芯部を被覆する被覆層（シェル層）とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。

トナー粒子の体積平均粒径（Ｄ５０ｖ）は、２μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、４μｍ以上８μｍ以下がより好ましい。

二成分現像剤に含まれるキャリアは、特に限定されない。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に樹脂を被覆した被覆キャリア；マトリックス樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散型キャリア；多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア；が挙げられる。

二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比（質量比）は、トナー：キャリア＝１：１００乃至３０：１００が好ましく、３：１００乃至２０：１００がより好ましい。

以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。

＜帯電ロールの作製＞
［実施例１］
−導電性弾性層の形成−
・エピクロロヒドリンゴム（商品名：Ｈｙｄｒｉｎ Ｔ３１０６、日本ゼオン社）
１００部
・カーボンブラック（商品名：旭♯６０、旭カーボン社） ６部
・イオン導電剤（商品名：ＢＴＥＡＣ、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社）５部
・加硫剤：硫黄（商品名：バルノックＲ、大内新興化学工業社） １部
・加硫促進助剤：ステアリン酸 １部
・加硫促進助剤：酸化亜鉛 １．５部
・炭酸カルシウム（商品名：ホワイトンＳＢ、白石カルシウム社） ２０部

上記の材料をオープンロールで混練りして得た組成物を、接着剤層を有するシャフト（ＳＵＳ３０３製、直径８ｍｍ）の外周面にプレス成形機で充填し、直径１３ｍｍのロールを作製した。次いで、１７０℃で７０分間加熱して導電性弾性層ロールを得て、次いで、導電性弾性層の研磨を行い、直径を１２ｍｍにした。

−十点平均粗さＲｚの測定−
表面粗さ測定装置（商品名：サーフコム１４００Ａ、東京精密社）を用いて、ＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４に従って、導電性弾性層ロールの軸方向中央部において、十点平均粗さＲｚを測定した。測定条件は、走査方向：軸方向、走査速度：０．３ｍｍ／ｓｅｃ、測定長：４．０ｍｍ、カットオフ値：０．０８ｍｍとした。

−表面層の形成−
・結着樹脂：Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（商品名：Ｆ３０Ｋ、ナガセケムテックス社） １００部
・粒子Ａ：カーボンブラック（商品名：ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社、平均一次粒径３９ｎｍ） ２部
・粒子Ｂ：酸化スズ（商品名：Ｓ−２０００、三菱マテリアル社、平均一次粒径１８ｎｍ） ５０部
・粒子Ｃ：ポリアミド粒子（商品名：ポリアミド１２、アルケマ社、平均一次粒径５．０μｍ） ２０部

上記の材料を混合し、メタノールで希釈し、ビーズミルにて分散処理して得た分散液を、導電性弾性層ロールの外周面に浸漬塗布し、次いで、７５℃で３０分間加熱乾燥し、層厚４μｍの表面層を有する帯電ロールを得た。

−電流値の測定−
帯電ロールを温度２３±２℃且つ相対湿度５０±５％の環境に２４時間以上置いた後、同環境下で測定を行った。測定箇所は、帯電ロールの軸方向に３箇所（両端近傍と中央部）かつ周方向に９０°刻みで４箇所の合計１２箇所とし、各測定箇所の測定範囲は、表面層の外周面において５０μｍ×５０μｍの正方形（二辺が帯電ロールの軸方向に平行な正方形）とした。先端直径２０ｎｍの円錐形探針（タングステン製）を表面層の外周面に接触させ、シャフトとの間に３Ｖ印加し、円錐形探針を帯電ロールの軸方向に速度１μｍ／ｓｅｃで移動させ電流値を測定した。円錐形探針を帯電ロールの周方向にずらして該測定を繰り返し、５０μｍ四方の領域全体の電流値を測定した。電流値が２．５ｐＡ以上の領域と２．５ｐＡ未満の領域とに二値化した二値化画像を作成し、電流値が２．５ｐＡ以上の各領域について面積から円相当径を求め、５０μｍ四方内の径の平均値を算出した。そして、全測定箇所（１２箇所）の平均値をさらに平均し、電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径（ｎｍ）とした。

上記の測定によって、５０μｍ四方の範囲に流れる総電流量を求め、全測定箇所（１２箇所）の総電流量を平均し、５０μｍ四方の範囲に流れる総電流量（ｎＡ）とした。

［実施例２〜実施例３］
導電性弾性層の研磨の条件を変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

［実施例４］
表面層の層厚を７μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

［実施例５］
表面層の形成において、酸化スズを７０部に変更し、表面層の層厚を７μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

［実施例６〜実施例９］
導電性弾性層の研磨の条件を変更した以外は、実施例５と同様にして帯電ロールを得た。

［実施例１０］
表面層の形成において、酸化スズ５０部を酸化亜鉛（平均一次粒径２８ｎｍ、テイカ社製）７０部に変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

［実施例１１］
表面層の形成において、酸化スズを４０部に変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

［実施例１２］
表面層の形成において、酸化スズを４０部に変更し、表面層の層厚を７μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

［比較例１］
表面層の形成において、酸化スズを７０部に変更し、加熱乾燥を１２０℃で３０分間に変更し、表面層の層厚を７μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

［比較例２］
表面層の形成において、カーボンブラックを１２部に変更し、酸化スズを使用せず、表面層の層厚を７μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。

＜画質評価＞
［微小色線］
帯電ロールに直流電圧のみを印加する接触帯電方式の帯電装置を備えたＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ５０５ａの改造機に、各実施例及び比較例の帯電ロールを搭載して、高温高湿（温度２８℃且つ相対湿度８５％）の環境下、画像密度３０％の全面ハーフトーン画像をＡ４紙に５０００枚出力した。最後の１枚の出力画像の左上の縦９４ｍｍ、横２００ｍｍの領域を目視で観察して、下記のとおりに分類した。Ｇ０〜Ｇ２が許容範囲である。結果を表１に記す。

Ｇ０ ：微小色線の発生が認められない。
Ｇ０．５：微小色線が１個発生している。
Ｇ１ ：微小色線が２個〜３個発生している。
Ｇ１．５：微小色線が４個〜５個発生している。
Ｇ２ ：微小色線が６個〜１０個発生している。
Ｇ２．５：微小色線が１１個〜１３個発生している。
Ｇ３ ：微小色線が１４個〜２０個発生している。
Ｇ３．５：微小色線が２１個〜２３個発生している。
Ｇ４ ：微小色線が２４個以上発生している。

２０８Ａ 帯電部材、３０ 支持部材、３１ 導電性弾性層、３２ 表面層

２００，２１０，２２０ 画像形成装置、２０６ 露光装置、２０７ 感光体、２０８ 帯電装置、２０９ 電源、２１１ 現像装置、２１２ 転写装置、２１２ａ １次転写部材、２１２ｂ ２次転写部材、２１３ クリーニング装置、２１４ 除電装置、２１５ 定着装置、５００ 記録媒体

４００ ハウジング、４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄ 感光体、４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃ，４０２ｄ 帯電ロール、４０３ 露光装置、４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄ 現像装置、４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０５ｄ トナーカートリッジ、４０６ 駆動ロール、４０７ 張架ロール、４０８ 背面ロール、４０９ 中間転写ベルト、４１０ａ，４１０ｂ，４１０ｃ，４１０ｄ １次転写ロール、４１１ トレイ、４１２ 搬送ロール、４１３ ２次転写ロール、４１４ 定着装置、４１５ａ，４１５ｂ，４１５ｃ，４１５ｄ クリーニングブレード、４１６ クリーニングブレード

３００ プロセスカートリッジ、３０１ ハウジング、３０２ 取り付けレール、３０３ 露光のための開口部、３０４ 除電露光のための開口部

Claims (8)

1. 支持部材と、前記支持部材上に配置された導電性弾性層と、前記導電性弾性層上に配置された表面層とを有し、
   先端直径２０ｎｍの円錐形探針を前記表面層の外周面に接触させ、前記支持部材との間に３Ｖの電圧を印加し、前記円錐形探針を移動させながら電流値を測定し、電流値２．５ｐＡを閾値とする二値化画像を作成したとき、前記二値化画像において電流値２．５ｐＡ以上の領域の平均径が３００ｎｍ以下である、帯電部材。
2. 前記表面層が結着樹脂、酸化スズ及びカーボンブラックを含有し、前記酸化スズの含有量が前記結着樹脂１００質量部に対して１０質量部以上１００質量部以下であり、前記カーボンブラックの含有量が前記結着樹脂１００質量部に対して０．１質量部以上５．０質量部以下である、請求項１に記載の帯電部材。
3. 先端直径２０ｎｍの円錐形探針を前記表面層の外周面に接触させ、前記支持部材との間に３Ｖの電圧を印加し、前記円錐形探針を移動させながら電流値を測定したとき、５０μｍ四方の範囲に流れる総電流量が３０ｎＡ以上である、請求項１又は請求項２に記載の帯電部材。
4. 前記導電性弾性層の外周面の十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４）が３．０μｍ以上７．０μｍ以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の帯電部材。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電装置。
6. 電子写真感光体と、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、
   を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
7. 電子写真感光体と、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、
   帯電した前記電子写真感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
   前記電子写真感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、前記電子写真感光体の表面にトナー像を形成する現像装置と、
   前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
   を備える画像形成装置。
8. 前記帯電装置が、前記帯電部材に直流電圧のみを印加し、接触帯電方式により前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置である、請求項７に記載の画像形成装置。