画像形成装置
【課題】 感光体ドラムの耐久寿命を長くするため、高硬度で低摩耗量の高寿命な感光体ドラムを使用する。この様な硬く平滑でほとんど摩耗しない表面の感光体ドラムでは、クリーニングブレードを当接すると、ブレード端部からのビビリや捲れ、ブレードエッジの欠けと言ったクリーニング不良が発生する。
【解決手段】 クリーニング性を保持するために、感光体ドラム表面をフィルム状研磨シートの摺擦により研磨し、円周方向に略一周の線状研磨溝を規定粗さ値に置いて形成し、接触帯電方式であるＣローラは、有る範囲の硬度、有る範囲の表面粗さからなるＣローラを用いる。
【解決手段】 クリーニング性を保持するために、感光体ドラム表面をフィルム状研磨シートの摺擦により研磨し、円周方向に略一周の線状研磨溝を規定粗さ値に置いて形成し、接触帯電方式であるＣローラは、有る範囲の硬度、有る範囲の表面粗さからなるＣローラを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真システムを用いて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、複写機、プリンタ、ファクシミリのように画像を紙等の記録媒体に記録する画像形成装置では、画像を記録媒体に記録するシステムとして、電子写真システムが採用されている。電子写真システムは、表面に感光物質が塗布された感光ドラムを像担持体とする。まず、感光ドラムの表面が一様に帯電された後に、感光ドラムの表面にレーザ光が照射され、照射された部分と照射されなかった部分との間に電位差が与えられる。次に、現像剤に含まれる帯電したトナーが感光ドラムの表面に付着することによって、感光ドラムの表面上にトナー像が形成される。その後、そのトナー像が記録媒体に転写され、記録媒体上に画像が形成される。
【０００３】
感光ドラム表面を一様帯電処理する手段としてはコロナ放電装置や接触帯電装置が一般に利用されている。コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面を所定の電位に一様に帯電処理する手段として有効なものであるが、高圧電源を必要とする、オゾンが発生する等の問題点を有している。接触帯電装置は電圧を印加した導電性帯電部材を被帯電体面に接触させることにより被帯電体面に電荷を直接に注入して所定の電位に帯電させるもので、電源の低圧化が図れる、オゾンの発生をみてもコロナ放電装置に比べ微量である、構成が簡素である、メンテナンスフリーである等の特長を有している。
【０００４】
最近では、出力機器の高画質化、低ランニングコスト化等の要求が強まり、上記電子写真システムで用いられる像担持体である感光ドラムとしては、高分解能の必要性から、より感光層膜厚の薄いものが使用され、また、その上で、低ランニングコスト化のために、感光ドラム自身の寿命を長くする必要性から、感光体表面の電気的、機械的強度や耐磨耗性向上が図られている。
【０００５】
しかしそのような感光ドラムを用いる画像形成装置は、感光ドラム表面が削れることによるリフレシュがされなくなり、帯電等での電気的ダメージや、放電生成物の付着等による表面劣化、クリーニングブレード等との摺擦による機械的ダメージ等が長期的に蓄積し、感光ドラム表面の滑り性（特に対クリーニングブレード）が低下しクリーニングブレードのビビリや鳴き、捲れ等が発生し易くなってくるという問題点が生じる。
【０００６】
従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
【特許文献１】特開昭５７−９４７７２号公報
【特許文献２】特開平２−１３９５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題を解決するものであって、高耐久（高強度、高耐磨耗性）感光体を用いながらも長期に渡り安定したクリーニング性能を保ち、また帯電装置として簡易な帯電ローラーを用いて終始安定して感光体を帯電することができる、高寿命、高画質、低ランニングコストの画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は本発明の下記の構成を特徴とする画像形成装置により達成される。
【０００９】
(１)少なくとも、導電性支持体上に感光層を有する像担持体を接触帯電部材により帯電させる工程、帯電された像担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程、静電潜像にトナーを転移させ可視化する現像工程、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写させる工程を有する画像形成装置において、
該像担持体は２５℃湿度５０％の環境下でビッカース四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、
該像担持体は複数の円周方向に走る略一周の線状研磨溝を形成した表面を有し、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが５〜１２０μｍであり、表面粗さＲｚ-ｄが０.３〜２.５μｍの条件を満足し、
該接触帯電部材は表面粗さＲｚ-ｃが1〜２０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０〜５００μｍであり、アスカーＣ硬度が３０〜９０度である
ことを特徴とする画像形成装置。
【００１０】
(２)前記帯電部材にはその表面を清掃する部材が設けられていることを特徴とする(１)記載の画像形成装置。
【００１１】
(３)前記帯電部材表面にはフッ素が含有されていることを特徴とする請求項(１)乃至(２)記載の画像形成装置。
【００１２】
(４)前記像担持表面にはフッ素が含有されていることを特徴とする請求項(１)乃至(３)記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、クリーニングの厳しい高硬度感光体を使用する上に於いて、少なくとも、導電性支持体上に感光層を有する像担持体を接触帯電部材により帯電させる工程、帯電された像担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程、静電潜像にトナーを転移させ可視化する現像工程、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写させる工程を有する画像形成装置において、該像担持体は２５℃湿度５０％の環境下でビッカース四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、該像担持体は複数の円周方向に走る略一周の線状研磨溝を形成した表面を有し、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが５〜１２０μｍであり、表面粗さＲｚ-ｄが０.３〜２.５μｍの条件を満足し、該接触帯電部材は表面粗さＲｚ-ｃが1〜２０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０〜５００μｍであり、アスカーＣ硬度が３０〜９０度であることを特徴とする画像形成装置となる構成をとることにより、長期にわたり画像流れやクリーニングブレードのビビリ、鳴き、捲れ等が発生せず、良好な接触帯電性能を保ち安定した画像形成を行える効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明に係る画像形成装置の実施形態及び実施例の構成、動作を図面を参照して説明する。
【００１５】
図ｌは本発明に係る画像形成装置の一実施形態である複写機の概略図である。まず複写機全体の概略について説明すると、像担持体である感光体ドラム１には負帯電有機感光体を使用し、現像剤としては負帯電トナーを使用する、いわゆる反転現像方式を利用しているものである。また感光体を一様に帯電させる方式として、低コストな接触帯電方式の一つであるローラ帯電方式を利用している。
【００１６】
この複写機の作像プロセスについて説明する。感光体ドラム１はまず帯電装置を構成する帯電ローラ２により一様の電位に帯電され、図示せぬ露光光学系により画像情報に対応したレーザービームＬが感光体ドラム１の軸方向に主走査され、感光体ドラム１の回転により副走査される。これにより感光体ドラム１上には画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置３によって現像されてトナー像となる。トナー像は転写装置４により記録媒体Ｐに転写される。この像を転写された記録媒体は、感光体ドラム１から分離されて搬送され、その後定着器５により像を加圧、加熱して定着されてプリントが完了する。一方、転写後の感光体ドラム１上に残留したトナーはクリーニング装置６によって感光ドラム１上より除去される。その後感光体ドラム１上に残留している電荷は、除電ランプ７の除電光により除電され、感光体ドラム１は次回の作像に備えられる。
【００１７】
［像担持体］
本発明における像担持体である感光体について以下に説明する（以下、像担持体を感光体、もしくは感光ドラムと称す。）。
【００１８】
本発明に使用される感光体は少なくとも表面層が重合或いは架橋し、硬化させた化合物を含有している感光体であり、その硬化手段は熱や可視光、紫外線等の光、更に放射線を用いることが出来る。従って本発明における表面層を形成する手は、表面層用の重合或いは架橋し硬化させることが出来る化合物を融解、含有している塗布溶液を用い、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、スピンコーティング等により塗工し、これを前記した硬化手段により硬化するという手順となる。感光体を効率よく大量生産するには含浸コーティング法が最良であり本発明においても浸漬塗布法は可能である。
【００１９】
発明の感光体の構成は外径約３０ｍｍの導電性基体上に、電荷発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の層に含有する層構成の単層型、或いは電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有合する電荷輸送層を、この順に、又は逆の順に積層した構成の積層型の何れかである。更に、前記感光層上に表面保護層を形成することも可能である。本発明は、少なくとも感光体の表面層が、熱や可視光、紫外線等の光、更に放射線により重合或いは架橋し硬化させることが出来る化合物を含有していればよい。但し、感光体としての特性、特に残留電位など電気的特性及び耐久性の点より電荷発生層／電荷輸送層を、この順に積層した機能分離型の感光体構成、又は、この構成で積層された感光層上に表面保護層を形成した構成が好ましい。
【００２０】
本発明において、表面層の重合或いは架橋させる化合物の硬化法は、感光体特性の劣化無く残留電位の上昇が起こらず、十分な硬度を示すことが出来る点で、放射線を用いることが好適である。
【００２１】
この際、使用する放射線とは電子線及びガンマ線である。電子線を照射する場合、加速器としてスキャニング型、エレクトロンカーテン型、ブロードビーム型、パルス型及びらミーナ型等の何れの形式も使用することが出来る。電子線を照射する場合に、本発明の感光体における電気特性、及び耐久性能を発現する上で、その照射条件は、加速電圧は２５０ｋＶ以下が好ましく、最適には１５０ｋＶ以下である。また照射線量は好ましくは１０ＫＧｙから１０００ＫＧｙの範囲、より好ましくは３０ＫＧｙから５００ＫＧｙの範囲である。加速電圧が上記を越えると感光体特性に対する電子線照射のダメージが増加する傾向にある。また、照射線量が上記範囲より少ない場合には硬化が不十分となりやすく、線量が多い場合には感光体特性の劣化が起こりやすいので注意が必要である。
【００２２】
重合或いは架橋し硬化させることの出来る表面層用化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、硬化後に達成される硬度の高さの点から、分子内に不飽和重合性官能基を持つものが好ましく、更にその中でもアクリル基、メタクリル基、及びスチレン基をもつ化合物が特に好ましい。
【００２３】
本発明に用いる表面保護層の膜厚は０．５〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１〜６μｍの範囲である。
【００２４】
また本発明におけるＨＵ（ユニバーサル硬さ値）、及び弾性変形率は、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読し連続的硬さを求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて測定した。圧子は対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。荷重の条件は最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１ｓの保持時間で２７３点）測定した。
【００２５】
ＨＵ（ユニバーサル硬さ値：以下ＨＵと呼ぶ）は、６ｍＮで押し込んだ時の同荷重下での押し込み深さから下記式（１）によって規定される。
【００２６】
【数１】
弾性変形率は圧子が膜に対して行った仕事量（エネルギー）、すなわち圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めたものであり、下記式（２）からその値は求まる。ここでＷｔ（ｎＷ）は全仕事量で、Ｗｏ（ｎＷ）は弾性変形の仕事量である。
【００２７】
弾性変形率Ｗｅ＝Ｗｏ／Ｗｔ ×１００（％） （２）
前述の如く、有機電子写真感光体に求められる性能として機械的劣化に対する耐久性の向上が挙げられる。一般的に膜の硬度は外部応力に対する変形量が小さいほど高く、電子写真感光体も当然の如く鉛筆硬度やビッカース硬度が高いものが機械的劣化に対する耐久性が向上すると考えられている。しかしながら、これらの測定により得られる硬度が高いものが必ずしも耐久性の向上を望めたわけではなかった。
【００２８】
我々は鋭意検討の末、ＨＵと弾性変形率の値が、ある範囲の場合に感光体表面層の機械的劣化が起り難くなることを見出し、本発明に至った。すなわち、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ、弾性変形率が４０％以上６５％以下である電子写真感光体を用いることによって飛躍的に向上した。
【００２９】
本実施形に用いられる像担持体である感光体表面の磨耗量はテーバー磨耗試験器では２ｍｇ以下である。テーバー磨耗試験の試験方法は、テーバー磨耗試験機（Ｙ．Ｓ．Ｓ．Ｔａｂｅｒ 安田製作所製）の試料台にサンプルを装着し、２個の表面にラッピングテープ（富士フィルム製 品名：Ｃ２０００）を装着したゴム製の磨耗輪（ＣＳ−０）の各々荷重５００ｇｒをかけ、１０００回転後のサンプルの重量減少を精密天秤にて測定する方法である。
【００３０】
また、本発明では電子写真感光体の表面形状が円周方向に走る略一周の線状研磨溝により形成され、表面粗さＲｚ-ｄ（１０点平均面粗さ）が０．３μｍ以上２.５μｍ以下、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが５〜１２０μｍである。Ｒｚ-ｄが０．３μｍより小さい場合、クリーニングブレードと感光体表面の接触面積が大きくなりすぎ、ブレードのビビリ、ブレード磨耗、欠け、といった問題が発生し良好なクリーニング性が得られない。同様にＳｍ-ｄが１２０μｍより大きくなってもブレード-感光体表面間の密着性が高くなりすぎ良好にクリーニングできない。逆にＲｚが２.５μｍより大きい、あるいはＳｍが５μｍより小さくなった場合はクリーニングブレードが感光体表面形状に追従しきれず接触面積が低下しすぎ、転写残トナーを塞き止めることが出来なくなりすり抜けといったクリーニング不良が発生する。またＲｚ-ｄが２.５μｍを超えると得られる画像に粗面化に由来するガサツキが現れる場合もある。
【００３１】
本発明の表面形状を有する感光体は、最表面層に硬化性樹脂を含有する感光体に対して適用したときに最も効果的である。最表面層に硬化性樹脂を含有した感光体は耐久使用した場合の表面の磨耗が小さく、表面の形状は初期と耐久使用時で変化がなく、初期に形成した最適な表面形状が長期間に渡って維持され、多数枚耐久した際にも初期のクリーニング特性を維持することができる。
【００３２】
以上述べてきたように本発明のような磨耗レートが小さいドラムを使いこなす為にはＲｚ-ｄ、Ｓｍ-ｄ等の表面形状を適切に設定することが重要となってくる。感光体表面の磨耗レートが大きいものは初期に表面形状を決めてもその形状を維持することが出来ないため耐久後のクリーニング性にあまり関与しない。そして常に表面がリフレッシュされるため放電生成物等が蓄積せずクリーニングブレード-感光体表面間の摩擦係数はそれほど増加しない。一方、本発明のような高耐久性を有する感光体では放電生成物等が蓄積し、それらをブレードで除去しなければならずブレードにかかる負荷が大きくなりブレード磨耗、ビビリ、捲れといった問題を発生させる。そこで磨耗レートが非常に小さい感光ドラムは長期耐久後も表面形状が維持されるため初期の表面形状決定が重要となる。
【００３３】
本発明において電子写真感光体の表面の表面粗さは、接触式面粗さ測定機（商品名：サーフコーダＳＥ３５００、（株）小坂研究所製）を用いて以下のように測定を行う。
【００３４】
検出器：Ｒ２μｍ、０．７ｍＮのダイアモンド針、フィルタ：２ＣＲ、カットオフ値：０.８ｍｍ、測定長さ：２.５ｍｍ、送り速さ：０.１ｍｍとし、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１で定義される１０点平均面粗さＲｚのデータを処理した。また表面の凹凸の平均間隔Ｓｍは同様の条件で測定し以下の式から得られる算術平均値である。
【００３５】
【数２】
Smi：凹凸の間隔
n：基準長さ内で凹凸の間隔の個数
本発明において、最表面層に上記の線状研磨溝を形成できればいかなる製膜法、または粗面化法を用いてよい。ただし、本発明で求めているような表面形状を得るには何等かの機械的粗面化法を用いることが有効である。
【００３６】
特許文献１には機械的な粗面化加工として、金属製のワイヤーブラシを用いて感光体表面を研磨することにより粗面を得る方法が開示されている。この方法では、ブラシを連続的に使用した場合、ブラシの毛先の劣化、毛先への研磨粉の付着により、再現性を得にくいという難点がある。
【００３７】
機械的粗面化の別の方法として、特許文献２にフィルム状研磨材（研磨シート）を用いて研磨する製法が記載されている。この方法では、フィルム（研磨シート）の巻き取り装置により、フィルム状研磨材の新しい面を常に研磨に使用できるようにすることで、粗面化の再現性を安定して得ることが可能である。また、フィルム（研磨シート）の番手や、巻き取り方法により、各種所望の表面粗さを実現できる。前記フィルムの番手を変えることで、表面粗さの制御が容易で、安定的に粗すことが可能な保護層の表面を感光体を回転駆動しながら、５００番〜４０００番のフィルムを保護層表面に接触させて、表面粗面化を行うことが好ましい。このため、本発明に於いては、フィルム研磨剤を用いた粗面化を採用している。
【００３８】
本発明に於ける粗面化手段として、電子写真感光体の表面を物理的にフィルム研磨することによって、表面形状をコントロールする方法を以下に具体的に挙げる。
【００３９】
本発明の電子写真感光体の製造に用いる粗面化手段として、研磨シートを含む研磨機の一例を図３に示す。研磨シートは、研磨砥粒が結着樹脂に分散されたものが基材に塗布されたシートである。研磨シート１は中空の軸αに巻かれており、軸αにシートが送られる方向と逆方向に、研磨シート１に張力が与えられるようモータ（不図示）が配置されている。研磨シート１は矢印方向に送られ、ガイドローラ２−１、２−２を介してバックアップローラ３を通り、研磨後のシートはガイドローラ２−３、２−４を介してモータ（不図示）により巻き取り手段５に巻き取られる。研磨は、基本的に未処理の研磨シートが電子写真感光体表面に常時圧接され、電子写真感光体表面を粗面化することで行われる。研磨シート１は基本的には絶縁性であるので、シートの接する部位はアースに接地されたもの、又は導電性を有するものを用いることが好ましい。
【００４０】
研磨シートの送りスピードは１０〜５００ｍｍ／ｍｉｎの範囲が好ましい。送り量が少なければ電子写真感光体表面を研磨した研磨シートが再度電子写真感光体表面に接触することとなり、電子写真感光体表面への深傷の発生、表面溝のムラ、研磨シート表面の結着樹脂の付着等を生じる場合があり好ましくない。
【００４１】
電子写真感光体４は、研磨シート１を介してバックアップローラ３と対向した位置に置かれる。この際、研磨シート１の基材側からバックアップローラが所望の設定値でバックアップローラ３に所定時間押し当てられ、電子写真感光体表面が粗面化される。電子写真感光体の回転方向は、研磨シート１の送られる方向と同一、対向、又は研磨途中で回転方向を変更してもよい。
【００４２】
バックアップローラの電子写真感光体に対する押し当て圧は、研磨砥粒の種類及び粒径、研磨シートに分散される研磨砥粒の番手、研磨シートの基材厚、砥粒シートの結着樹脂膜厚、バックアップローラの硬度、電子写真感光体の表面を構成する表面層の硬度により最適値は異なるが、０．００５〜１５Ｎ／ｍ２の範囲であれば、本発明における電子写真感光体表面の溝形状が達成される。なお、本発明における電子写真感光体表面の溝形状（溝幅、溝密度、表面粗さ等）は、例えば粗面化手段として研磨シートを用いる場合は、研磨シートの送りスピード、パックアップローラの押し当て圧、研磨砥粒の粒径、形状、研磨シートに分散される研磨砥粒の番手、研磨シートの結着樹脂膜厚、基材厚等を適宜選択することにより調整できる。
【００４３】
研磨砥粒としては、酸化アルミニウム、酸化クロム、炭化珪素、ダイヤモンド、酸化鉄、ダイヤモンド、酸化セリウム、コランダム、珪石、窒化珪素、窒化硼素、炭化モリブデン、炭化珪素、炭化タングステン、チタンカーバイト及び酸化珪素等が挙げられる。研磨砥粒の平均粒径は好ましくは０．０１〜５０μｍであり、より好ましくは１〜１５μｍである。粒径が小さいと、本発明において好適な溝の深さ、溝の幅が得られない。
【００４４】
研磨シートの結着樹脂に分散される研磨砥粒の番手は研磨砥粒の粒径と相関があり、番手数が小さい方が研磨砥粒の平均粒径が大きく、そのため、電子写真感光体表面に傷を生じさせることとなる。本発明において研磨シートに分散される研磨砥粒の番手の範囲は、５００〜２００００番が好ましく、より好ましくは１０００〜３０００番が好ましい。
【００４５】
また、本発明においては、所望の線状研磨溝形状の電子写真感光体表面が得られるように、複数回にわたり粗面化工程を行うことも可能である。その際は、番手の粗い研磨砥粒が分散される研磨シートから番手の細かい研磨砥粒が分散される研磨シート、また逆に番手の細かい研磨砥粒が分散される研磨シートから番手の粗い研磨砥粒が分散される研磨シートの順のどちらから行ってもよい。前者の場合は、電子写真感光体表面に粗い線状研磨溝の表面に更に細かい溝を重畳させることが可能となり、後者の場合は、研磨溝のムラを低減させることが可能となる。
【００４６】
バックアップローラ３は、電子写真感光体表面に所望の線状研磨溝を形成させる手段として有効な手段である。研磨シート１の張力のみで研磨することも可能であり、バックアップローラ３を介さずに研磨シート１の張力のみで電子写真感光体表面に溝を形成させる方法で研磨してもよい。
【００４７】
電子写真感光体の表面層の硬度が高い場合（主に硬化性樹脂を用いた場合）、研磨シートの張力のみでは電子写真感光体表面に接する圧が低いため、本発明が特定する電子写真感光体表面の溝形状を達成できるように、バックアップローラを用いる方が良い。図４に研磨シート１の張力のみで電子写真感光体表面を研磨する場合の一例を示す。図３と異なる点はバックアップローラ３が無く、電子写真感光体４の表面に形成される溝の形状の制御は、主に研磨シート１に分散される研磨砥粒の番手、研磨シートの電子写真感光体４への押し当て圧、研磨時間等で決定される。
【００４８】
こうして得られた線状研磨痕は、感光ドラムの円周方向に略一周分形成され、その断面形状は、山と谷からなる三角形状が連なった物となる。
【００４９】
［現像］
本発明の画像形成装置に用いられる現像方法としては、感光ドラムに対して非接触状態で現像する方法（１成分非接触現像）、感光ドラムに対して接触状態で現像する方法（１成分接触現像）、トナー粒子に対して磁性キャリアを混合したものを現像剤として用い、この現像剤を磁気力により搬送し、感光ドラムに対して接触状態で現像する方法（２成分接触現像）、上記２成分現像剤を感光ドラムに対して非接触状態で現像する方法（２成分非接触現像法）の何れも好適に用いることが出来る。本実施形態では現像装置の簡易化、低ランニングコストを達成できることから、磁性トナーを用いた1成分非接触現像とした。
【００５０】
また磁性トナーには、トナーに小径で粒径の整った研磨粒子を外添することで、今まで外添されていた研磨粒子よりも格段にドラム研磨能力を向上させた。小径の研磨粒子とは、80〜200nmの範囲の大きさで、在る一定のシャープな粒度分布を持つ、チタン酸ストロンチウムなどから構成される。この小径の研磨粒子はその製法上、研磨粒子の形状も整った物を用いた。
【００５１】
［クリーニング装置］
電子写真システムにおけるクリーニングとしては、感光ドラムの表面がトナー像形成用に何度も繰り返し使用されるため、記録媒体へのトナー像の転写後に、記録媒体に転写されずに感光ドラムの表面に残る残留トナーを十分に除去することが必要となる。残留トナーを除去する方法としては、従来から幾多の提案がなされているが、弾性材料からなるカウンターブレードであるクリーニングブレードを感光ドラムの表面に当接して、残留トナーをかき落とす方法が、低コストであり、電子写真システム全体を簡単でコンパクトな構成にでき、トナー除去効率も優れているので、広く実用化されている。クリーニングブレードの材料としては、高硬度でしかも弾性に富み、耐磨耗性や、機械的強度や、耐油性や、耐オゾン性などに卓越しているウレタンゴムが一般的に用いられている。
【００５２】
図５にクリーニングブレードに関する図を示す。クリーニングブレード８ａは板金の先端部に一体的に保持されたポリウレタンゴムからなり、感光体１に対して所定の侵入量δ、設定角θの条件で当接されている。本実施形態では試行錯誤を繰り返して最適条件を見出した結果、ゴム硬度としては５０〜８５°（ＪＩＳＡ）が好ましく、本実施形態では７０°（ＪＩＳＡ）の物を用い、θ＝２２°、δ＝１.２ｍｍ、感光体２への当接圧が約３０ｇ／ｃｍとなるようにした。
【００５３】
[帯電]
図２に帯電ローラ２と感光体１との正面図と断面図を示す。ここで、接触帯電部材である帯電ローラ２は電極として機能することが重要である。つまり、弾性を持たせて感光体との十分な接触状態を得ると同時に、移動する感光体を充電するに十分低い抵抗を有する必要がある。一方では感光体にピンホールなどの低耐圧欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要がある。十分な帯電性と耐リークを得るには１０4 〜１０7 Ωの抵抗が望ましく、本実施形態では１０６Ωを用いている。帯電ローラ３の抵抗値は以下のように測定した。プリンタの感光体２をアルミニウム製のドラムと入れ替える。その後に、アルミニウム製ドラムと帯電ローラ３の芯金２１間に１００Ｖの電圧をかけ、その時に流れる電流値を測定することにより、帯電ローラ３の抵抗値を求めた。また本抵抗測定は温度２５℃、湿度６０％の環境下で行なった。
【００５４】
本発明における帯電ローラ硬度の測定は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計を用いて２３．５℃／６０％環境において行ったものである。ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計による測定方法は帯電ローラを金属製の板の上に置き、金属製のブロックを置いてローラが転がらないように簡単に固定し、金属版に対して垂直方向から帯電ローラの中心に正確に当たるようにして１ｋｇの加重でＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計を押し当て５秒後の値を読み取る。これを帯電ローラのゴム端部から４０ｍｍの位置の両端部および中央部のそれぞれ周方向に３箇所ずつ、計９箇所を測定して平均を算出する。本発明では帯電ローラのアスカーＣ硬度が３０〜９０度の範囲であれば良好な帯電性が得られた。
【００５５】
帯電ローラ２の硬度は、硬度が高すぎると感光体との間に帯電当接部幅（ニップ部Ｎ）を確保できなくなり安定した帯電性が得られなくなり、逆に硬度が低すぎると、形状が安定しないため、良好な帯電性能が得られない。
【００５６】
帯電ローラー２の材質としては、前述した硬度、帯電性能を満足できるものであれば弾性発泡体に限定するものでは無く、弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものがあげられる。また、特に導電性物質を分散せずに、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
【００５７】
次に帯電ローラの表面形状について述べる。本発明によれば帯電ローラの表面粗さＲｚ-ｃが1〜２０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０〜５００μｍとすることにより良好な帯電性が得られる。
【００５８】
ここでＲｚ-ｃを１μｍ未満にした場合（図６-ａ）は帯電ローラ表面が部分的に汚れた時にそれに起因する帯電不良となり画像に現れやすい。これは帯電ローラ表面が平滑である為に、汚染されている部分と、そうでない部分での放電状態の違いを感光体表面帯電電位差として直接受けてしまう為だと考えられる。
【００５９】
一方、図６-ｂのように帯電ローラ表面に凹凸を設けると多少帯電ローラ表面が汚染されても、感光体-帯電ローラ表面のギャップが連続的に変化しているため汚染による放電状態の変化を感光体表面の帯電電位差として受けにくい。したがって帯電ローラ表面に適度な凹凸をつける方が帯電ローラ表面が汚染された場合でも画像不良になりにくい。
【００６０】
しかしながら、Ｒｚ−ｃを２０μｍ以上に帯電ローラ表面凹凸を大きくしすぎると、感光体表面とのギャップの変化が急激になりすぎ安定した放電がなされずミクロな帯電不良が発生する。
【００６１】
本発明では、上述した通りクリーニング性、画像流れといった課題を解消するために感光体表面を線状研磨痕状に粗面化しているため、その影響も帯電性に関係していると考えられる。
【００６２】
また、帯電ローラ表面の凹凸がもたらすもう１つの効果としてローラ表面の外添剤等による汚染低減が挙げられる。ローラ表面を荒らすと平滑なものに比べて感光体表面との密着性を弱めることが出来、ローラ表面に付着している物質の感光体表面に機械的に押しつけられる圧が軽減され、付着力弱めることができる。付着力としては静電的なものとファンデルワールス力や液架橋力等の非静電的なものに分類されるが、外添剤等の粒径が細かいものに関しては非静電的付着力が支配的になると考えられる。付着物に対して機械的押し圧が増すと、これらの非静電的付着力は増大する方向になるので、ローラの汚染は悪くなる。この現象は特に液架橋力が強くなる高湿環境で顕著である。
【００６３】
ここでＳｍ-ｃ＜１０μｍといった細かい凹凸間隔を帯電ローラ表面に形成した場合は、先に述べた感光体表面との微小ギャップの急激な変化によるものか、感光体線状研磨溝形状を反映させてしまう帯電性を有するのかは定かではないが、ミクロ的な帯電不良が発生した。逆にＳｍ-ｃ＞５００μｍといった粗い凹凸間隔を帯電ローラ表面に形成した場合は感光体表面との接し方が図６-ａのようなＣローラが平滑な状態に近くなってしまい、帯電ローラ表面の汚染レベルとして満足できるものが得られなかった。すなわち上記表面を有する感光体を良好に帯電させるためには少なくともＳｍ-ｃが１０〜５００μｍの範囲内であることが必要であることが分かった。
【００６４】
このように本発明では線状研磨溝状の表面形状を有する高耐久性感光体を用いるため、それに合わせて帯電ローラの表面形状を最適化させ帯電性も長期的に成り立たせる必要がある。
【００６５】
帯電ローラ表面に凹凸をつける手段としては、帯電ローラ表層に樹脂だま等の粒子を添加する手法、帯電ローラ表面を研磨する手法等が好適に用いられる。
【００６６】
帯電ローラー２は、その長手方向両端部において芯金２ａが軸受２ｃにより支持されつつ感光ドラム１と並行に配設されるととともに、軸受２ｃに付随する加圧部材としてのバネ２ｂにより感光ドラム１表面に対し圧接される。この時の感光ドラム１表面に対する加圧バネによる当接圧は、本実施形態では当接圧をおよそ４０〔ｇ／ｃｍ〕に設定している。この設定では感光ドラム１と帯電ローラー２の当接部幅Ｎ（ニップ幅）を十分に確保でき安定した帯電性が得られた。当接圧は上記したものに限定されるわけではなく、良好な帯電性、感光体表面、帯電ローラ表面等にキズが入らず、満足な耐久性が得られる条件であれば何ら問題ない。
【００６７】
この当接圧の測定方法としては、感光ドラム１と帯電ローラー２との当接領域にＳＵＳから成る２枚の薄板を挿入し、その幅が１〔ｃｍ〕である薄板を引き抜く際に要する力をバネばかりで計測することにより得るものとした。そして、帯電ローラー２は、感光ドラム１の回転とともに矢印の方向に従動回転する。
【００６８】
帯電ローラーには、帯電用高圧電源から周波数１．８ｋＨｚ、総電流２０００μＡの定電流制御され、重畳されるＤＣバイアスによって感光体電位が決定される
以下に、実施例を示して、本発明をより具体的に説明する。なお、これらの実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６９】
本実施例ではユニバーサル硬さ値が２００Ｎ／ｍｍ２、弾性変形率Ｗｅが５０％の感光体を使用した。粗面化処理は図４のフィルム研磨機を用いて、研磨砥粒１２μｍ、研磨シート番手１２００番の条件で、感光体表面の粗面化を行った。表面形状は、Ｒｚ-ｄ＝０.８μｍ、Ｓｍ-ｄ＝４５μｍであった。帯電ローラとしてはアスカーＣ硬度が６０度のものを用いた。帯電ローラの外径としては１４ｍｍを用い、帯電ローラと感光体との当接部幅を２ｍｍとなるように設定した。帯電ローラ表面粗さＲｚ-ｃは７μｍのものを用いた。Ｓｍ-ｃは５０μｍであった。クリーニングブレードは硬度７０（ショア硬さＨＳ）、１００％モジュラス２５ｋｇｆ／ｃｍ2、反発弾性１１％のウレタンゴムを用い、設定角θ＝２５°、侵入量δ＝０.７ｍｍ、感光体２への当接圧が約２５ｇ／ｃｍとなるようにした。
【００７０】
以上の構成で高温高湿下（３０℃８０％）と常温低湿下（２３℃５％）で１０万枚耐久評価した結果を表１に示す。以降、評価項目は以下の通りである。
【００７１】
・ 帯電性・・・○：良好、×：帯電不良、×汚：帯電ローラ汚れ起因による帯電不良
・ クリーニング性・・・○：良好、×：クリーニング不良、×欠け：ブレード欠け起因によるクリーニング不良
【実施例２】
【００７２】
本実施例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝０.３μｍ、Ｓｍ-ｄ＝３０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【実施例３】
【００７３】
本実施例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝２.５μｍ、Ｓｍ-ｄ＝４０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【実施例４】
【００７４】
本実施例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝１.０μｍ、Ｓｍ-ｄ＝１００μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【実施例５】
【００７５】
本実施例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝２０μｍ、Ｓｍ-ｄ＝８０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００７６】
（比較例１）
本比較例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝０.１５μｍ、Ｓｍ-ｄ＝２０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００７７】
本比較例は、感光体表面が平滑に近く、特にブレードと感光体表面の摩擦係数が高くなる高温高湿環境に於いて、ブレードが欠けるという問題が発生した。
【００７８】
（比較例２）
本比較例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝３.０μｍ、Ｓｍ-ｄ＝３０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００７９】
本比較例は、感光体表面の粗しが大きくブレードとの接触面積が少なくなりすぎており、特にブレードの感光体表面の追従性が悪い低温低湿環境下に於いて、廃トナーのブレードすり抜けが発生した。
【００８０】
（比較例３）
本比較例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＳｍ-ｄ＝４.５μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００８１】
本比較例は、感光体表面の粗しが大きくブレードとの接触面積が少なくなりすぎており、特にブレードの感光体表面の追従性が悪い低温低湿環境下に於いて、廃トナーのブレードすり抜けが発生した。
【００８２】
（比較例４）
本比較例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＳｍ-ｄ＝１２１μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００８３】
本比較例は、感光体表面が平滑に近く、特にブレードと感光体表面の摩擦係数が高くなる高温高湿環境に於いて、ブレードが欠けるという問題が発生した。
【００８４】
（比較例５）
本比較例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝０.８μｍ、Ｓｍ-ｄ＝２００μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００８５】
本比較例は、帯電ローラ表面が平滑に近く、どの環境に於いても局所的なＣローラ汚れによる画像不良が発生した。
【００８６】
（比較例６）
本比較例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝２２μｍ、Ｓｍ-ｄ＝２０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００８７】
本比較例は、感光体表面とのギャップの変化が急激になり過ぎ、安定した放電が行えずミクロな帯電不良が発生し、「砂地」などの帯電画像不良が発生した。
【００８８】
（比較例７）
本比較例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＳｍ-ｄ＝５０１μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００８９】
本比較例は、帯電ローラ表面が平滑に近く、どの環境に於いても局所的なＣローラ汚れによる画像不良が発生した。
【００９０】
（比較例８）
本比較例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、Ｓｍ-ｄ＝９.５μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００９１】
本比較例は、感光体表面とのギャップの変化が急激になり過ぎ、安定した放電が行えずミクロな帯電不良が発生し、「砂地」などの帯電画像不良が発生した。
【００９２】
（比較例９）
本比較例では帯電ローラ硬度の条件を変えて、アスカーＣ硬度が２９のものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００９３】
本比較例は、帯電ローラ表面が軟らかすぎる事から、どの環境に於いてもＣローラの形状が安定せず、帯電不良と局部的なＣローラ汚れによる画像不良が発生した。
【００９４】
（比較例１０）
本比較例では帯電ローラ硬度の条件を変えて、アスカーＣ硬度が９１のものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００９５】
本比較例は、帯電ローラ表面が硬すぎる事から、どの環境に於いてもＣローラと感光体ドラムとのニップが安定して確保できず、帯電不良による砂地などの画像不良が発生した。
【実施例６】
【００９６】
本実施例では帯電ローラ表面を清掃する部材を設けた。清掃部材としては繊度１００ｄ／１０Ｆ、繊維径３５μｍ、繊密度５７０本／１０ｍｍ、繊維比抵抗１０0〜-2のサンダーロンブラシを帯電ローラに当接させスラスト方向に５ｍｍレシプロ駆動する構成とした。
【００９７】
その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００９８】
実施例１での評価でも実用上問題の無いレベルであるが、本実施例のように帯電ローラ表面を清掃する機構を組み合わせることによりさらにその効果は高まる。
【００９９】
帯電ローラ表面の汚れを観察したところ実施例１のものに比べてさらにレベルの良いものとなっていた。
【実施例７】
【０１００】
本実施例では帯電ローラ表層にフッ素樹脂を含有させたものを用いた。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０１】
実施例１での評価でも実用上問題の無いレベルであるが、本実施例のように帯電ローラの表層にフッ素樹脂を含有させることにより離形性が高まり、さらに帯電ローラ表面に汚れが付着しにくくなる。帯電ローラ表面の汚れを観察したところ実施例１のものに比べてさらにレベルの良いものとなっていた。
【実施例８】
【０１０２】
本実施例では感光体表層にフッ素を含有（ＰＴＦＥ）させたものを用いた。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１示す。
【０１０３】
実施例１での評価でも実用上問題の無いレベルであるが、本実施例のように感光体の表層にフッ素を含有させることにより感光体表面とクリーニングブレードとの摩擦が低くなり、耐久を通じてより安定したクリーニングが可能となる。クリーニングブレードの磨耗（欠け）を観察したところ実施例１に比べさらにレベルの良いものとなっていた。
【０１０４】
（比較例１１）
感光体として表面保護層を設けない有機感光体を用いた以外は実施例１と同じ構成とした。実施例１で用いられる感光体表面の磨耗量は前記したとおりテーバー磨耗試験器で２ｍｇ以下であるが、本比較例で用いた感光体を同様に試験したところ１５ｍｇであった。この感光体を用いて実施例１と同様の評価を行ったところ、８万枚程度の耐久枚数で感光体にキズが発生し、画像不良となって現れた。
【０１０５】
以上述べてきた実施例はすべて感光体表面上をクリーニングブレードによりクリーニングする系に関してであったが、クリーニングブレード等のクリーニングシステムが無い画像形成装置を用いた場合においても、本発明によれば良好な帯電性が得られ、何ら問題なく適用することが出来る。
【０１０６】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明に好適な画像形成装置の概略構成断面図
【図２】帯電装置説明図
【図３】フィルム研磨装置の概略図
【図４】フィルム研磨装置２の概略図
【図５】クリーニングブレードを説明する部分拡大図
【図６】感光体表面と帯電ローラ表面の接触状態を表した図
【符号の説明】
【０１０８】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
２ａ 芯金
２ｂ 加圧バネ
２ｃ 軸受
３ 現像装置
４ 転写装置
５ 定着器
６ クリーニング装置
８-ａ クリーニングブレード
９ 吐出装置
１０ 電子写真感光体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真システムを用いて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、複写機、プリンタ、ファクシミリのように画像を紙等の記録媒体に記録する画像形成装置では、画像を記録媒体に記録するシステムとして、電子写真システムが採用されている。電子写真システムは、表面に感光物質が塗布された感光ドラムを像担持体とする。まず、感光ドラムの表面が一様に帯電された後に、感光ドラムの表面にレーザ光が照射され、照射された部分と照射されなかった部分との間に電位差が与えられる。次に、現像剤に含まれる帯電したトナーが感光ドラムの表面に付着することによって、感光ドラムの表面上にトナー像が形成される。その後、そのトナー像が記録媒体に転写され、記録媒体上に画像が形成される。
【０００３】
感光ドラム表面を一様帯電処理する手段としてはコロナ放電装置や接触帯電装置が一般に利用されている。コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面を所定の電位に一様に帯電処理する手段として有効なものであるが、高圧電源を必要とする、オゾンが発生する等の問題点を有している。接触帯電装置は電圧を印加した導電性帯電部材を被帯電体面に接触させることにより被帯電体面に電荷を直接に注入して所定の電位に帯電させるもので、電源の低圧化が図れる、オゾンの発生をみてもコロナ放電装置に比べ微量である、構成が簡素である、メンテナンスフリーである等の特長を有している。
【０００４】
最近では、出力機器の高画質化、低ランニングコスト化等の要求が強まり、上記電子写真システムで用いられる像担持体である感光ドラムとしては、高分解能の必要性から、より感光層膜厚の薄いものが使用され、また、その上で、低ランニングコスト化のために、感光ドラム自身の寿命を長くする必要性から、感光体表面の電気的、機械的強度や耐磨耗性向上が図られている。
【０００５】
しかしそのような感光ドラムを用いる画像形成装置は、感光ドラム表面が削れることによるリフレシュがされなくなり、帯電等での電気的ダメージや、放電生成物の付着等による表面劣化、クリーニングブレード等との摺擦による機械的ダメージ等が長期的に蓄積し、感光ドラム表面の滑り性（特に対クリーニングブレード）が低下しクリーニングブレードのビビリや鳴き、捲れ等が発生し易くなってくるという問題点が生じる。
【０００６】
従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
【特許文献１】特開昭５７−９４７７２号公報
【特許文献２】特開平２−１３９５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題を解決するものであって、高耐久（高強度、高耐磨耗性）感光体を用いながらも長期に渡り安定したクリーニング性能を保ち、また帯電装置として簡易な帯電ローラーを用いて終始安定して感光体を帯電することができる、高寿命、高画質、低ランニングコストの画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は本発明の下記の構成を特徴とする画像形成装置により達成される。
【０００９】
(１)少なくとも、導電性支持体上に感光層を有する像担持体を接触帯電部材により帯電させる工程、帯電された像担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程、静電潜像にトナーを転移させ可視化する現像工程、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写させる工程を有する画像形成装置において、
該像担持体は２５℃湿度５０％の環境下でビッカース四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、
該像担持体は複数の円周方向に走る略一周の線状研磨溝を形成した表面を有し、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが５〜１２０μｍであり、表面粗さＲｚ-ｄが０.３〜２.５μｍの条件を満足し、
該接触帯電部材は表面粗さＲｚ-ｃが1〜２０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０〜５００μｍであり、アスカーＣ硬度が３０〜９０度である
ことを特徴とする画像形成装置。
【００１０】
(２)前記帯電部材にはその表面を清掃する部材が設けられていることを特徴とする(１)記載の画像形成装置。
【００１１】
(３)前記帯電部材表面にはフッ素が含有されていることを特徴とする請求項(１)乃至(２)記載の画像形成装置。
【００１２】
(４)前記像担持表面にはフッ素が含有されていることを特徴とする請求項(１)乃至(３)記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、クリーニングの厳しい高硬度感光体を使用する上に於いて、少なくとも、導電性支持体上に感光層を有する像担持体を接触帯電部材により帯電させる工程、帯電された像担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程、静電潜像にトナーを転移させ可視化する現像工程、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写させる工程を有する画像形成装置において、該像担持体は２５℃湿度５０％の環境下でビッカース四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、該像担持体は複数の円周方向に走る略一周の線状研磨溝を形成した表面を有し、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが５〜１２０μｍであり、表面粗さＲｚ-ｄが０.３〜２.５μｍの条件を満足し、該接触帯電部材は表面粗さＲｚ-ｃが1〜２０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０〜５００μｍであり、アスカーＣ硬度が３０〜９０度であることを特徴とする画像形成装置となる構成をとることにより、長期にわたり画像流れやクリーニングブレードのビビリ、鳴き、捲れ等が発生せず、良好な接触帯電性能を保ち安定した画像形成を行える効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明に係る画像形成装置の実施形態及び実施例の構成、動作を図面を参照して説明する。
【００１５】
図ｌは本発明に係る画像形成装置の一実施形態である複写機の概略図である。まず複写機全体の概略について説明すると、像担持体である感光体ドラム１には負帯電有機感光体を使用し、現像剤としては負帯電トナーを使用する、いわゆる反転現像方式を利用しているものである。また感光体を一様に帯電させる方式として、低コストな接触帯電方式の一つであるローラ帯電方式を利用している。
【００１６】
この複写機の作像プロセスについて説明する。感光体ドラム１はまず帯電装置を構成する帯電ローラ２により一様の電位に帯電され、図示せぬ露光光学系により画像情報に対応したレーザービームＬが感光体ドラム１の軸方向に主走査され、感光体ドラム１の回転により副走査される。これにより感光体ドラム１上には画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置３によって現像されてトナー像となる。トナー像は転写装置４により記録媒体Ｐに転写される。この像を転写された記録媒体は、感光体ドラム１から分離されて搬送され、その後定着器５により像を加圧、加熱して定着されてプリントが完了する。一方、転写後の感光体ドラム１上に残留したトナーはクリーニング装置６によって感光ドラム１上より除去される。その後感光体ドラム１上に残留している電荷は、除電ランプ７の除電光により除電され、感光体ドラム１は次回の作像に備えられる。
【００１７】
［像担持体］
本発明における像担持体である感光体について以下に説明する（以下、像担持体を感光体、もしくは感光ドラムと称す。）。
【００１８】
本発明に使用される感光体は少なくとも表面層が重合或いは架橋し、硬化させた化合物を含有している感光体であり、その硬化手段は熱や可視光、紫外線等の光、更に放射線を用いることが出来る。従って本発明における表面層を形成する手は、表面層用の重合或いは架橋し硬化させることが出来る化合物を融解、含有している塗布溶液を用い、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、スピンコーティング等により塗工し、これを前記した硬化手段により硬化するという手順となる。感光体を効率よく大量生産するには含浸コーティング法が最良であり本発明においても浸漬塗布法は可能である。
【００１９】
発明の感光体の構成は外径約３０ｍｍの導電性基体上に、電荷発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の層に含有する層構成の単層型、或いは電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有合する電荷輸送層を、この順に、又は逆の順に積層した構成の積層型の何れかである。更に、前記感光層上に表面保護層を形成することも可能である。本発明は、少なくとも感光体の表面層が、熱や可視光、紫外線等の光、更に放射線により重合或いは架橋し硬化させることが出来る化合物を含有していればよい。但し、感光体としての特性、特に残留電位など電気的特性及び耐久性の点より電荷発生層／電荷輸送層を、この順に積層した機能分離型の感光体構成、又は、この構成で積層された感光層上に表面保護層を形成した構成が好ましい。
【００２０】
本発明において、表面層の重合或いは架橋させる化合物の硬化法は、感光体特性の劣化無く残留電位の上昇が起こらず、十分な硬度を示すことが出来る点で、放射線を用いることが好適である。
【００２１】
この際、使用する放射線とは電子線及びガンマ線である。電子線を照射する場合、加速器としてスキャニング型、エレクトロンカーテン型、ブロードビーム型、パルス型及びらミーナ型等の何れの形式も使用することが出来る。電子線を照射する場合に、本発明の感光体における電気特性、及び耐久性能を発現する上で、その照射条件は、加速電圧は２５０ｋＶ以下が好ましく、最適には１５０ｋＶ以下である。また照射線量は好ましくは１０ＫＧｙから１０００ＫＧｙの範囲、より好ましくは３０ＫＧｙから５００ＫＧｙの範囲である。加速電圧が上記を越えると感光体特性に対する電子線照射のダメージが増加する傾向にある。また、照射線量が上記範囲より少ない場合には硬化が不十分となりやすく、線量が多い場合には感光体特性の劣化が起こりやすいので注意が必要である。
【００２２】
重合或いは架橋し硬化させることの出来る表面層用化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、硬化後に達成される硬度の高さの点から、分子内に不飽和重合性官能基を持つものが好ましく、更にその中でもアクリル基、メタクリル基、及びスチレン基をもつ化合物が特に好ましい。
【００２３】
本発明に用いる表面保護層の膜厚は０．５〜１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１〜６μｍの範囲である。
【００２４】
また本発明におけるＨＵ（ユニバーサル硬さ値）、及び弾性変形率は、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読し連続的硬さを求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて測定した。圧子は対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。荷重の条件は最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１ｓの保持時間で２７３点）測定した。
【００２５】
ＨＵ（ユニバーサル硬さ値：以下ＨＵと呼ぶ）は、６ｍＮで押し込んだ時の同荷重下での押し込み深さから下記式（１）によって規定される。
【００２６】
【数１】
弾性変形率は圧子が膜に対して行った仕事量（エネルギー）、すなわち圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めたものであり、下記式（２）からその値は求まる。ここでＷｔ（ｎＷ）は全仕事量で、Ｗｏ（ｎＷ）は弾性変形の仕事量である。
【００２７】
弾性変形率Ｗｅ＝Ｗｏ／Ｗｔ ×１００（％） （２）
前述の如く、有機電子写真感光体に求められる性能として機械的劣化に対する耐久性の向上が挙げられる。一般的に膜の硬度は外部応力に対する変形量が小さいほど高く、電子写真感光体も当然の如く鉛筆硬度やビッカース硬度が高いものが機械的劣化に対する耐久性が向上すると考えられている。しかしながら、これらの測定により得られる硬度が高いものが必ずしも耐久性の向上を望めたわけではなかった。
【００２８】
我々は鋭意検討の末、ＨＵと弾性変形率の値が、ある範囲の場合に感光体表面層の機械的劣化が起り難くなることを見出し、本発明に至った。すなわち、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵが１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ、弾性変形率が４０％以上６５％以下である電子写真感光体を用いることによって飛躍的に向上した。
【００２９】
本実施形に用いられる像担持体である感光体表面の磨耗量はテーバー磨耗試験器では２ｍｇ以下である。テーバー磨耗試験の試験方法は、テーバー磨耗試験機（Ｙ．Ｓ．Ｓ．Ｔａｂｅｒ 安田製作所製）の試料台にサンプルを装着し、２個の表面にラッピングテープ（富士フィルム製 品名：Ｃ２０００）を装着したゴム製の磨耗輪（ＣＳ−０）の各々荷重５００ｇｒをかけ、１０００回転後のサンプルの重量減少を精密天秤にて測定する方法である。
【００３０】
また、本発明では電子写真感光体の表面形状が円周方向に走る略一周の線状研磨溝により形成され、表面粗さＲｚ-ｄ（１０点平均面粗さ）が０．３μｍ以上２.５μｍ以下、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが５〜１２０μｍである。Ｒｚ-ｄが０．３μｍより小さい場合、クリーニングブレードと感光体表面の接触面積が大きくなりすぎ、ブレードのビビリ、ブレード磨耗、欠け、といった問題が発生し良好なクリーニング性が得られない。同様にＳｍ-ｄが１２０μｍより大きくなってもブレード-感光体表面間の密着性が高くなりすぎ良好にクリーニングできない。逆にＲｚが２.５μｍより大きい、あるいはＳｍが５μｍより小さくなった場合はクリーニングブレードが感光体表面形状に追従しきれず接触面積が低下しすぎ、転写残トナーを塞き止めることが出来なくなりすり抜けといったクリーニング不良が発生する。またＲｚ-ｄが２.５μｍを超えると得られる画像に粗面化に由来するガサツキが現れる場合もある。
【００３１】
本発明の表面形状を有する感光体は、最表面層に硬化性樹脂を含有する感光体に対して適用したときに最も効果的である。最表面層に硬化性樹脂を含有した感光体は耐久使用した場合の表面の磨耗が小さく、表面の形状は初期と耐久使用時で変化がなく、初期に形成した最適な表面形状が長期間に渡って維持され、多数枚耐久した際にも初期のクリーニング特性を維持することができる。
【００３２】
以上述べてきたように本発明のような磨耗レートが小さいドラムを使いこなす為にはＲｚ-ｄ、Ｓｍ-ｄ等の表面形状を適切に設定することが重要となってくる。感光体表面の磨耗レートが大きいものは初期に表面形状を決めてもその形状を維持することが出来ないため耐久後のクリーニング性にあまり関与しない。そして常に表面がリフレッシュされるため放電生成物等が蓄積せずクリーニングブレード-感光体表面間の摩擦係数はそれほど増加しない。一方、本発明のような高耐久性を有する感光体では放電生成物等が蓄積し、それらをブレードで除去しなければならずブレードにかかる負荷が大きくなりブレード磨耗、ビビリ、捲れといった問題を発生させる。そこで磨耗レートが非常に小さい感光ドラムは長期耐久後も表面形状が維持されるため初期の表面形状決定が重要となる。
【００３３】
本発明において電子写真感光体の表面の表面粗さは、接触式面粗さ測定機（商品名：サーフコーダＳＥ３５００、（株）小坂研究所製）を用いて以下のように測定を行う。
【００３４】
検出器：Ｒ２μｍ、０．７ｍＮのダイアモンド針、フィルタ：２ＣＲ、カットオフ値：０.８ｍｍ、測定長さ：２.５ｍｍ、送り速さ：０.１ｍｍとし、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１で定義される１０点平均面粗さＲｚのデータを処理した。また表面の凹凸の平均間隔Ｓｍは同様の条件で測定し以下の式から得られる算術平均値である。
【００３５】
【数２】
Smi：凹凸の間隔
n：基準長さ内で凹凸の間隔の個数
本発明において、最表面層に上記の線状研磨溝を形成できればいかなる製膜法、または粗面化法を用いてよい。ただし、本発明で求めているような表面形状を得るには何等かの機械的粗面化法を用いることが有効である。
【００３６】
特許文献１には機械的な粗面化加工として、金属製のワイヤーブラシを用いて感光体表面を研磨することにより粗面を得る方法が開示されている。この方法では、ブラシを連続的に使用した場合、ブラシの毛先の劣化、毛先への研磨粉の付着により、再現性を得にくいという難点がある。
【００３７】
機械的粗面化の別の方法として、特許文献２にフィルム状研磨材（研磨シート）を用いて研磨する製法が記載されている。この方法では、フィルム（研磨シート）の巻き取り装置により、フィルム状研磨材の新しい面を常に研磨に使用できるようにすることで、粗面化の再現性を安定して得ることが可能である。また、フィルム（研磨シート）の番手や、巻き取り方法により、各種所望の表面粗さを実現できる。前記フィルムの番手を変えることで、表面粗さの制御が容易で、安定的に粗すことが可能な保護層の表面を感光体を回転駆動しながら、５００番〜４０００番のフィルムを保護層表面に接触させて、表面粗面化を行うことが好ましい。このため、本発明に於いては、フィルム研磨剤を用いた粗面化を採用している。
【００３８】
本発明に於ける粗面化手段として、電子写真感光体の表面を物理的にフィルム研磨することによって、表面形状をコントロールする方法を以下に具体的に挙げる。
【００３９】
本発明の電子写真感光体の製造に用いる粗面化手段として、研磨シートを含む研磨機の一例を図３に示す。研磨シートは、研磨砥粒が結着樹脂に分散されたものが基材に塗布されたシートである。研磨シート１は中空の軸αに巻かれており、軸αにシートが送られる方向と逆方向に、研磨シート１に張力が与えられるようモータ（不図示）が配置されている。研磨シート１は矢印方向に送られ、ガイドローラ２−１、２−２を介してバックアップローラ３を通り、研磨後のシートはガイドローラ２−３、２−４を介してモータ（不図示）により巻き取り手段５に巻き取られる。研磨は、基本的に未処理の研磨シートが電子写真感光体表面に常時圧接され、電子写真感光体表面を粗面化することで行われる。研磨シート１は基本的には絶縁性であるので、シートの接する部位はアースに接地されたもの、又は導電性を有するものを用いることが好ましい。
【００４０】
研磨シートの送りスピードは１０〜５００ｍｍ／ｍｉｎの範囲が好ましい。送り量が少なければ電子写真感光体表面を研磨した研磨シートが再度電子写真感光体表面に接触することとなり、電子写真感光体表面への深傷の発生、表面溝のムラ、研磨シート表面の結着樹脂の付着等を生じる場合があり好ましくない。
【００４１】
電子写真感光体４は、研磨シート１を介してバックアップローラ３と対向した位置に置かれる。この際、研磨シート１の基材側からバックアップローラが所望の設定値でバックアップローラ３に所定時間押し当てられ、電子写真感光体表面が粗面化される。電子写真感光体の回転方向は、研磨シート１の送られる方向と同一、対向、又は研磨途中で回転方向を変更してもよい。
【００４２】
バックアップローラの電子写真感光体に対する押し当て圧は、研磨砥粒の種類及び粒径、研磨シートに分散される研磨砥粒の番手、研磨シートの基材厚、砥粒シートの結着樹脂膜厚、バックアップローラの硬度、電子写真感光体の表面を構成する表面層の硬度により最適値は異なるが、０．００５〜１５Ｎ／ｍ２の範囲であれば、本発明における電子写真感光体表面の溝形状が達成される。なお、本発明における電子写真感光体表面の溝形状（溝幅、溝密度、表面粗さ等）は、例えば粗面化手段として研磨シートを用いる場合は、研磨シートの送りスピード、パックアップローラの押し当て圧、研磨砥粒の粒径、形状、研磨シートに分散される研磨砥粒の番手、研磨シートの結着樹脂膜厚、基材厚等を適宜選択することにより調整できる。
【００４３】
研磨砥粒としては、酸化アルミニウム、酸化クロム、炭化珪素、ダイヤモンド、酸化鉄、ダイヤモンド、酸化セリウム、コランダム、珪石、窒化珪素、窒化硼素、炭化モリブデン、炭化珪素、炭化タングステン、チタンカーバイト及び酸化珪素等が挙げられる。研磨砥粒の平均粒径は好ましくは０．０１〜５０μｍであり、より好ましくは１〜１５μｍである。粒径が小さいと、本発明において好適な溝の深さ、溝の幅が得られない。
【００４４】
研磨シートの結着樹脂に分散される研磨砥粒の番手は研磨砥粒の粒径と相関があり、番手数が小さい方が研磨砥粒の平均粒径が大きく、そのため、電子写真感光体表面に傷を生じさせることとなる。本発明において研磨シートに分散される研磨砥粒の番手の範囲は、５００〜２００００番が好ましく、より好ましくは１０００〜３０００番が好ましい。
【００４５】
また、本発明においては、所望の線状研磨溝形状の電子写真感光体表面が得られるように、複数回にわたり粗面化工程を行うことも可能である。その際は、番手の粗い研磨砥粒が分散される研磨シートから番手の細かい研磨砥粒が分散される研磨シート、また逆に番手の細かい研磨砥粒が分散される研磨シートから番手の粗い研磨砥粒が分散される研磨シートの順のどちらから行ってもよい。前者の場合は、電子写真感光体表面に粗い線状研磨溝の表面に更に細かい溝を重畳させることが可能となり、後者の場合は、研磨溝のムラを低減させることが可能となる。
【００４６】
バックアップローラ３は、電子写真感光体表面に所望の線状研磨溝を形成させる手段として有効な手段である。研磨シート１の張力のみで研磨することも可能であり、バックアップローラ３を介さずに研磨シート１の張力のみで電子写真感光体表面に溝を形成させる方法で研磨してもよい。
【００４７】
電子写真感光体の表面層の硬度が高い場合（主に硬化性樹脂を用いた場合）、研磨シートの張力のみでは電子写真感光体表面に接する圧が低いため、本発明が特定する電子写真感光体表面の溝形状を達成できるように、バックアップローラを用いる方が良い。図４に研磨シート１の張力のみで電子写真感光体表面を研磨する場合の一例を示す。図３と異なる点はバックアップローラ３が無く、電子写真感光体４の表面に形成される溝の形状の制御は、主に研磨シート１に分散される研磨砥粒の番手、研磨シートの電子写真感光体４への押し当て圧、研磨時間等で決定される。
【００４８】
こうして得られた線状研磨痕は、感光ドラムの円周方向に略一周分形成され、その断面形状は、山と谷からなる三角形状が連なった物となる。
【００４９】
［現像］
本発明の画像形成装置に用いられる現像方法としては、感光ドラムに対して非接触状態で現像する方法（１成分非接触現像）、感光ドラムに対して接触状態で現像する方法（１成分接触現像）、トナー粒子に対して磁性キャリアを混合したものを現像剤として用い、この現像剤を磁気力により搬送し、感光ドラムに対して接触状態で現像する方法（２成分接触現像）、上記２成分現像剤を感光ドラムに対して非接触状態で現像する方法（２成分非接触現像法）の何れも好適に用いることが出来る。本実施形態では現像装置の簡易化、低ランニングコストを達成できることから、磁性トナーを用いた1成分非接触現像とした。
【００５０】
また磁性トナーには、トナーに小径で粒径の整った研磨粒子を外添することで、今まで外添されていた研磨粒子よりも格段にドラム研磨能力を向上させた。小径の研磨粒子とは、80〜200nmの範囲の大きさで、在る一定のシャープな粒度分布を持つ、チタン酸ストロンチウムなどから構成される。この小径の研磨粒子はその製法上、研磨粒子の形状も整った物を用いた。
【００５１】
［クリーニング装置］
電子写真システムにおけるクリーニングとしては、感光ドラムの表面がトナー像形成用に何度も繰り返し使用されるため、記録媒体へのトナー像の転写後に、記録媒体に転写されずに感光ドラムの表面に残る残留トナーを十分に除去することが必要となる。残留トナーを除去する方法としては、従来から幾多の提案がなされているが、弾性材料からなるカウンターブレードであるクリーニングブレードを感光ドラムの表面に当接して、残留トナーをかき落とす方法が、低コストであり、電子写真システム全体を簡単でコンパクトな構成にでき、トナー除去効率も優れているので、広く実用化されている。クリーニングブレードの材料としては、高硬度でしかも弾性に富み、耐磨耗性や、機械的強度や、耐油性や、耐オゾン性などに卓越しているウレタンゴムが一般的に用いられている。
【００５２】
図５にクリーニングブレードに関する図を示す。クリーニングブレード８ａは板金の先端部に一体的に保持されたポリウレタンゴムからなり、感光体１に対して所定の侵入量δ、設定角θの条件で当接されている。本実施形態では試行錯誤を繰り返して最適条件を見出した結果、ゴム硬度としては５０〜８５°（ＪＩＳＡ）が好ましく、本実施形態では７０°（ＪＩＳＡ）の物を用い、θ＝２２°、δ＝１.２ｍｍ、感光体２への当接圧が約３０ｇ／ｃｍとなるようにした。
【００５３】
[帯電]
図２に帯電ローラ２と感光体１との正面図と断面図を示す。ここで、接触帯電部材である帯電ローラ２は電極として機能することが重要である。つまり、弾性を持たせて感光体との十分な接触状態を得ると同時に、移動する感光体を充電するに十分低い抵抗を有する必要がある。一方では感光体にピンホールなどの低耐圧欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要がある。十分な帯電性と耐リークを得るには１０4 〜１０7 Ωの抵抗が望ましく、本実施形態では１０６Ωを用いている。帯電ローラ３の抵抗値は以下のように測定した。プリンタの感光体２をアルミニウム製のドラムと入れ替える。その後に、アルミニウム製ドラムと帯電ローラ３の芯金２１間に１００Ｖの電圧をかけ、その時に流れる電流値を測定することにより、帯電ローラ３の抵抗値を求めた。また本抵抗測定は温度２５℃、湿度６０％の環境下で行なった。
【００５４】
本発明における帯電ローラ硬度の測定は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計を用いて２３．５℃／６０％環境において行ったものである。ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計による測定方法は帯電ローラを金属製の板の上に置き、金属製のブロックを置いてローラが転がらないように簡単に固定し、金属版に対して垂直方向から帯電ローラの中心に正確に当たるようにして１ｋｇの加重でＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計を押し当て５秒後の値を読み取る。これを帯電ローラのゴム端部から４０ｍｍの位置の両端部および中央部のそれぞれ周方向に３箇所ずつ、計９箇所を測定して平均を算出する。本発明では帯電ローラのアスカーＣ硬度が３０〜９０度の範囲であれば良好な帯電性が得られた。
【００５５】
帯電ローラ２の硬度は、硬度が高すぎると感光体との間に帯電当接部幅（ニップ部Ｎ）を確保できなくなり安定した帯電性が得られなくなり、逆に硬度が低すぎると、形状が安定しないため、良好な帯電性能が得られない。
【００５６】
帯電ローラー２の材質としては、前述した硬度、帯電性能を満足できるものであれば弾性発泡体に限定するものでは無く、弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものがあげられる。また、特に導電性物質を分散せずに、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
【００５７】
次に帯電ローラの表面形状について述べる。本発明によれば帯電ローラの表面粗さＲｚ-ｃが1〜２０μｍであり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０〜５００μｍとすることにより良好な帯電性が得られる。
【００５８】
ここでＲｚ-ｃを１μｍ未満にした場合（図６-ａ）は帯電ローラ表面が部分的に汚れた時にそれに起因する帯電不良となり画像に現れやすい。これは帯電ローラ表面が平滑である為に、汚染されている部分と、そうでない部分での放電状態の違いを感光体表面帯電電位差として直接受けてしまう為だと考えられる。
【００５９】
一方、図６-ｂのように帯電ローラ表面に凹凸を設けると多少帯電ローラ表面が汚染されても、感光体-帯電ローラ表面のギャップが連続的に変化しているため汚染による放電状態の変化を感光体表面の帯電電位差として受けにくい。したがって帯電ローラ表面に適度な凹凸をつける方が帯電ローラ表面が汚染された場合でも画像不良になりにくい。
【００６０】
しかしながら、Ｒｚ−ｃを２０μｍ以上に帯電ローラ表面凹凸を大きくしすぎると、感光体表面とのギャップの変化が急激になりすぎ安定した放電がなされずミクロな帯電不良が発生する。
【００６１】
本発明では、上述した通りクリーニング性、画像流れといった課題を解消するために感光体表面を線状研磨痕状に粗面化しているため、その影響も帯電性に関係していると考えられる。
【００６２】
また、帯電ローラ表面の凹凸がもたらすもう１つの効果としてローラ表面の外添剤等による汚染低減が挙げられる。ローラ表面を荒らすと平滑なものに比べて感光体表面との密着性を弱めることが出来、ローラ表面に付着している物質の感光体表面に機械的に押しつけられる圧が軽減され、付着力弱めることができる。付着力としては静電的なものとファンデルワールス力や液架橋力等の非静電的なものに分類されるが、外添剤等の粒径が細かいものに関しては非静電的付着力が支配的になると考えられる。付着物に対して機械的押し圧が増すと、これらの非静電的付着力は増大する方向になるので、ローラの汚染は悪くなる。この現象は特に液架橋力が強くなる高湿環境で顕著である。
【００６３】
ここでＳｍ-ｃ＜１０μｍといった細かい凹凸間隔を帯電ローラ表面に形成した場合は、先に述べた感光体表面との微小ギャップの急激な変化によるものか、感光体線状研磨溝形状を反映させてしまう帯電性を有するのかは定かではないが、ミクロ的な帯電不良が発生した。逆にＳｍ-ｃ＞５００μｍといった粗い凹凸間隔を帯電ローラ表面に形成した場合は感光体表面との接し方が図６-ａのようなＣローラが平滑な状態に近くなってしまい、帯電ローラ表面の汚染レベルとして満足できるものが得られなかった。すなわち上記表面を有する感光体を良好に帯電させるためには少なくともＳｍ-ｃが１０〜５００μｍの範囲内であることが必要であることが分かった。
【００６４】
このように本発明では線状研磨溝状の表面形状を有する高耐久性感光体を用いるため、それに合わせて帯電ローラの表面形状を最適化させ帯電性も長期的に成り立たせる必要がある。
【００６５】
帯電ローラ表面に凹凸をつける手段としては、帯電ローラ表層に樹脂だま等の粒子を添加する手法、帯電ローラ表面を研磨する手法等が好適に用いられる。
【００６６】
帯電ローラー２は、その長手方向両端部において芯金２ａが軸受２ｃにより支持されつつ感光ドラム１と並行に配設されるととともに、軸受２ｃに付随する加圧部材としてのバネ２ｂにより感光ドラム１表面に対し圧接される。この時の感光ドラム１表面に対する加圧バネによる当接圧は、本実施形態では当接圧をおよそ４０〔ｇ／ｃｍ〕に設定している。この設定では感光ドラム１と帯電ローラー２の当接部幅Ｎ（ニップ幅）を十分に確保でき安定した帯電性が得られた。当接圧は上記したものに限定されるわけではなく、良好な帯電性、感光体表面、帯電ローラ表面等にキズが入らず、満足な耐久性が得られる条件であれば何ら問題ない。
【００６７】
この当接圧の測定方法としては、感光ドラム１と帯電ローラー２との当接領域にＳＵＳから成る２枚の薄板を挿入し、その幅が１〔ｃｍ〕である薄板を引き抜く際に要する力をバネばかりで計測することにより得るものとした。そして、帯電ローラー２は、感光ドラム１の回転とともに矢印の方向に従動回転する。
【００６８】
帯電ローラーには、帯電用高圧電源から周波数１．８ｋＨｚ、総電流２０００μＡの定電流制御され、重畳されるＤＣバイアスによって感光体電位が決定される
以下に、実施例を示して、本発明をより具体的に説明する。なお、これらの実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６９】
本実施例ではユニバーサル硬さ値が２００Ｎ／ｍｍ２、弾性変形率Ｗｅが５０％の感光体を使用した。粗面化処理は図４のフィルム研磨機を用いて、研磨砥粒１２μｍ、研磨シート番手１２００番の条件で、感光体表面の粗面化を行った。表面形状は、Ｒｚ-ｄ＝０.８μｍ、Ｓｍ-ｄ＝４５μｍであった。帯電ローラとしてはアスカーＣ硬度が６０度のものを用いた。帯電ローラの外径としては１４ｍｍを用い、帯電ローラと感光体との当接部幅を２ｍｍとなるように設定した。帯電ローラ表面粗さＲｚ-ｃは７μｍのものを用いた。Ｓｍ-ｃは５０μｍであった。クリーニングブレードは硬度７０（ショア硬さＨＳ）、１００％モジュラス２５ｋｇｆ／ｃｍ2、反発弾性１１％のウレタンゴムを用い、設定角θ＝２５°、侵入量δ＝０.７ｍｍ、感光体２への当接圧が約２５ｇ／ｃｍとなるようにした。
【００７０】
以上の構成で高温高湿下（３０℃８０％）と常温低湿下（２３℃５％）で１０万枚耐久評価した結果を表１に示す。以降、評価項目は以下の通りである。
【００７１】
・ 帯電性・・・○：良好、×：帯電不良、×汚：帯電ローラ汚れ起因による帯電不良
・ クリーニング性・・・○：良好、×：クリーニング不良、×欠け：ブレード欠け起因によるクリーニング不良
【実施例２】
【００７２】
本実施例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝０.３μｍ、Ｓｍ-ｄ＝３０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【実施例３】
【００７３】
本実施例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝２.５μｍ、Ｓｍ-ｄ＝４０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【実施例４】
【００７４】
本実施例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝１.０μｍ、Ｓｍ-ｄ＝１００μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【実施例５】
【００７５】
本実施例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝２０μｍ、Ｓｍ-ｄ＝８０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００７６】
（比較例１）
本比較例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝０.１５μｍ、Ｓｍ-ｄ＝２０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００７７】
本比較例は、感光体表面が平滑に近く、特にブレードと感光体表面の摩擦係数が高くなる高温高湿環境に於いて、ブレードが欠けるという問題が発生した。
【００７８】
（比較例２）
本比較例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＲｚ-ｄ＝３.０μｍ、Ｓｍ-ｄ＝３０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００７９】
本比較例は、感光体表面の粗しが大きくブレードとの接触面積が少なくなりすぎており、特にブレードの感光体表面の追従性が悪い低温低湿環境下に於いて、廃トナーのブレードすり抜けが発生した。
【００８０】
（比較例３）
本比較例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＳｍ-ｄ＝４.５μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００８１】
本比較例は、感光体表面の粗しが大きくブレードとの接触面積が少なくなりすぎており、特にブレードの感光体表面の追従性が悪い低温低湿環境下に於いて、廃トナーのブレードすり抜けが発生した。
【００８２】
（比較例４）
本比較例では感光体粗面化処理の条件を変えて、感光体表面としてＳｍ-ｄ＝１２１μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００８３】
本比較例は、感光体表面が平滑に近く、特にブレードと感光体表面の摩擦係数が高くなる高温高湿環境に於いて、ブレードが欠けるという問題が発生した。
【００８４】
（比較例５）
本比較例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝０.８μｍ、Ｓｍ-ｄ＝２００μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００８５】
本比較例は、帯電ローラ表面が平滑に近く、どの環境に於いても局所的なＣローラ汚れによる画像不良が発生した。
【００８６】
（比較例６）
本比較例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＲｚ-ｃ＝２２μｍ、Ｓｍ-ｄ＝２０μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００８７】
本比較例は、感光体表面とのギャップの変化が急激になり過ぎ、安定した放電が行えずミクロな帯電不良が発生し、「砂地」などの帯電画像不良が発生した。
【００８８】
（比較例７）
本比較例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、帯電ローラ表面としてＳｍ-ｄ＝５０１μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００８９】
本比較例は、帯電ローラ表面が平滑に近く、どの環境に於いても局所的なＣローラ汚れによる画像不良が発生した。
【００９０】
（比較例８）
本比較例では帯電ローラ粗面化処理の条件を変えて、Ｓｍ-ｄ＝９.５μｍのものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００９１】
本比較例は、感光体表面とのギャップの変化が急激になり過ぎ、安定した放電が行えずミクロな帯電不良が発生し、「砂地」などの帯電画像不良が発生した。
【００９２】
（比較例９）
本比較例では帯電ローラ硬度の条件を変えて、アスカーＣ硬度が２９のものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００９３】
本比較例は、帯電ローラ表面が軟らかすぎる事から、どの環境に於いてもＣローラの形状が安定せず、帯電不良と局部的なＣローラ汚れによる画像不良が発生した。
【００９４】
（比較例１０）
本比較例では帯電ローラ硬度の条件を変えて、アスカーＣ硬度が９１のものを作成した。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００９５】
本比較例は、帯電ローラ表面が硬すぎる事から、どの環境に於いてもＣローラと感光体ドラムとのニップが安定して確保できず、帯電不良による砂地などの画像不良が発生した。
【実施例６】
【００９６】
本実施例では帯電ローラ表面を清掃する部材を設けた。清掃部材としては繊度１００ｄ／１０Ｆ、繊維径３５μｍ、繊密度５７０本／１０ｍｍ、繊維比抵抗１０0〜-2のサンダーロンブラシを帯電ローラに当接させスラスト方向に５ｍｍレシプロ駆動する構成とした。
【００９７】
その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００９８】
実施例１での評価でも実用上問題の無いレベルであるが、本実施例のように帯電ローラ表面を清掃する機構を組み合わせることによりさらにその効果は高まる。
【００９９】
帯電ローラ表面の汚れを観察したところ実施例１のものに比べてさらにレベルの良いものとなっていた。
【実施例７】
【０１００】
本実施例では帯電ローラ表層にフッ素樹脂を含有させたものを用いた。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０１】
実施例１での評価でも実用上問題の無いレベルであるが、本実施例のように帯電ローラの表層にフッ素樹脂を含有させることにより離形性が高まり、さらに帯電ローラ表面に汚れが付着しにくくなる。帯電ローラ表面の汚れを観察したところ実施例１のものに比べてさらにレベルの良いものとなっていた。
【実施例８】
【０１０２】
本実施例では感光体表層にフッ素を含有（ＰＴＦＥ）させたものを用いた。その他の条件は実施例１と同じとし、同様の評価を行った結果を表１示す。
【０１０３】
実施例１での評価でも実用上問題の無いレベルであるが、本実施例のように感光体の表層にフッ素を含有させることにより感光体表面とクリーニングブレードとの摩擦が低くなり、耐久を通じてより安定したクリーニングが可能となる。クリーニングブレードの磨耗（欠け）を観察したところ実施例１に比べさらにレベルの良いものとなっていた。
【０１０４】
（比較例１１）
感光体として表面保護層を設けない有機感光体を用いた以外は実施例１と同じ構成とした。実施例１で用いられる感光体表面の磨耗量は前記したとおりテーバー磨耗試験器で２ｍｇ以下であるが、本比較例で用いた感光体を同様に試験したところ１５ｍｇであった。この感光体を用いて実施例１と同様の評価を行ったところ、８万枚程度の耐久枚数で感光体にキズが発生し、画像不良となって現れた。
【０１０５】
以上述べてきた実施例はすべて感光体表面上をクリーニングブレードによりクリーニングする系に関してであったが、クリーニングブレード等のクリーニングシステムが無い画像形成装置を用いた場合においても、本発明によれば良好な帯電性が得られ、何ら問題なく適用することが出来る。
【０１０６】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明に好適な画像形成装置の概略構成断面図
【図２】帯電装置説明図
【図３】フィルム研磨装置の概略図
【図４】フィルム研磨装置２の概略図
【図５】クリーニングブレードを説明する部分拡大図
【図６】感光体表面と帯電ローラ表面の接触状態を表した図
【符号の説明】
【０１０８】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
２ａ 芯金
２ｂ 加圧バネ
２ｃ 軸受
３ 現像装置
４ 転写装置
５ 定着器
６ クリーニング装置
８-ａ クリーニングブレード
９ 吐出装置
１０ 電子写真感光体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、導電性支持体上に感光層を有する像担持体を接触帯電部材により帯電させる工程、帯電された像担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程、静電潜像にトナーを転移させ可視化する現像工程、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写させる工程を有する画像形成装置において、
該像担持体は２５℃湿度５０％の環境下でビッカース四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、
該像担持体は複数の円周方向に走る略一周の線状研磨溝を形成した表面を有し、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが５以上且つ１２０μｍ以下であり、表面粗さＲｚ-ｄが０.３以上且つ２.５μｍ以下の条件を満足し、
該接触帯電部材は表面粗さＲｚ-ｃが1以上且つ２０μｍ以下であり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０以上且つ５００μｍ以下であり、アスカーＣ硬度が３０以上且つ９０度以下である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電部材には、その表面を清掃する部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電部材表面には、フッ素が含有されていることを特徴とする請求項１乃至２記載の画像形成装。
【請求項４】
前記像担持表面には、フッ素が含有されていることを特徴とする請求項1乃至３記載の画像形成装置。
【請求項１】
少なくとも、導電性支持体上に感光層を有する像担持体を接触帯電部材により帯電させる工程、帯電された像担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程、静電潜像にトナーを転移させ可視化する現像工程、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写させる工程を有する画像形成装置において、
該像担持体は２５℃湿度５０％の環境下でビッカース四角錘ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重６ｍＮで押し込んだ時のＨＵ（ユニバーサル硬さ値）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ弾性変形率Ｗｅが４０％以上６５％以下である像担持体であって、
該像担持体は複数の円周方向に走る略一周の線状研磨溝を形成した表面を有し、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｄが５以上且つ１２０μｍ以下であり、表面粗さＲｚ-ｄが０.３以上且つ２.５μｍ以下の条件を満足し、
該接触帯電部材は表面粗さＲｚ-ｃが1以上且つ２０μｍ以下であり、表面凹凸平均間隔Ｓｍ-ｃが１０以上且つ５００μｍ以下であり、アスカーＣ硬度が３０以上且つ９０度以下である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電部材には、その表面を清掃する部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電部材表面には、フッ素が含有されていることを特徴とする請求項１乃至２記載の画像形成装。
【請求項４】
前記像担持表面には、フッ素が含有されていることを特徴とする請求項1乃至３記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１８７８１４（Ｐ２００７−１８７８１４Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４９０８（Ｐ２００６−４９０８）
【出願日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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