導電性ローラ
【課題】被覆層にクラックのない導電性ローラを提供する。
【解決手段】導電性支持体と、その外周面上に弾性層と、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して形成した被覆層を有する導電性ローラにおいて、前記塗工液を塗布する直前のローラ前駆体の弾性層が、水分を０．８質量％以上５．０質量％以下含有し、かつ、下記式（１）の関係を満たす温度Ｔ２での加熱処理による、下記式（２）で示される外径変化率ＤＲ（％）が０．２％以上２．０％以下であることを特徴とする導電性ローラ。
５℃≦Ｔ１＜Ｔ２≦２００℃ （１）；ＤＲ＝１００×［（φT2−φT1）／φT2］ （２）
φT1は、塗工液塗布直前のローラ前駆体の温度Ｔ１における外径を、φT2は、温度Ｔ２で加熱処理した直後のローラ前駆体の外径を示す。
【解決手段】導電性支持体と、その外周面上に弾性層と、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して形成した被覆層を有する導電性ローラにおいて、前記塗工液を塗布する直前のローラ前駆体の弾性層が、水分を０．８質量％以上５．０質量％以下含有し、かつ、下記式（１）の関係を満たす温度Ｔ２での加熱処理による、下記式（２）で示される外径変化率ＤＲ（％）が０．２％以上２．０％以下であることを特徴とする導電性ローラ。
５℃≦Ｔ１＜Ｔ２≦２００℃ （１）；ＤＲ＝１００×［（φT2−φT1）／φT2］ （２）
φT1は、塗工液塗布直前のローラ前駆体の温度Ｔ１における外径を、φT2は、温度Ｔ２で加熱処理した直後のローラ前駆体の外径を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ及び複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置における導電性ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置の帯電装置としてはコロナ帯電器が使用されてきたが、近年、これに代って接触帯電装置が実用化されている。これは、低オゾン、低電力を目的としており、中でも特に帯電部材として導電性ローラを用いたローラ帯電方式の接触帯電装置が、帯電の安定性という点で好ましく、広く用いられている。
【０００３】
ローラ帯電方式の接触帯電装置では、導電性を有する弾性ローラを被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって放電により被帯電体への帯電を行う。ローラ帯電方式の接触帯電装置には、ＤＣ電圧を印加することで帯電を行うＤＣ帯電方式と、ＤＣ電圧にＡＣ成分を重畳した電圧を印加することで帯電を行うＡＣ帯電方式とがある。具体的には、ＤＣ帯電方式の接触帯電装置では、放電開始電圧（有機感光体（ＯＰＣ感光体と表す）に対して導電性ローラを加圧当接させた場合には、約５５０Ｖ）に、必要とされる感光体表面電位Ｖｄを足したＤＣ電圧を印加する。一方、ＡＣ帯電方式の接触帯電装置では、環境・耐久変動等による電位の変動を改善する目的で、必要とされる感光体表面電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧に放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した電圧を印加する（例えば、特許文献１参照。）。これは、ＡＣ電圧による電位の均し効果を目的としたものであり、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央である電位Ｖｄに収束し、環境等の外乱に影響されることはなく、接触帯電方式として優れた方法である。
【０００４】
しかしながら、ＡＣ帯電方式では直流電圧印加時における放電開始電圧（ＶＴＨと表す）の２倍以上のピーク間電圧である高圧の交流電圧を重畳させるため、直流電源とは別に交流電源が必要となり、装置自体のコストアップを招く。更には、交流電流を多量に消費することにより、導電性ローラ及び感光体の耐久性が低下し易いという問題点があった。
【０００５】
これらの問題点は、導電性ローラに直流電圧のみを印加して帯電を行うＤＣ帯電方式により解消されるものの、導電性ローラに直流電圧のみを印加する方式においては、導電性ローラの帯電均一性向上やトナー付着性の更なるレベルアップが要求される。つまりＤＣ帯電方式は被覆層の膜厚ムラや表面の微細なクラック等がＡＣ帯電方式に比べ、画像不良として非常に現れやすい傾向にある。特に微細なクラック等の表面欠陥は０．１ｍｍ程度の大きさでも画像欠陥として現れる場合があり、その対策として、被覆層の結着樹脂の柔軟性、硬度等の調整によりクラックの発生を抑える手法が主に採られている（例えば、特許文献２、３参照。）。
【０００６】
クラック抑制の目的で、結着樹脂の架橋密度を上げる等の手段を用いて被覆層の強度を上げると、導電性ローラの汚れ付着は増大する傾向にある。このように、両者を満足させる被覆層の処方は限られてくるというのが実状であり、被覆層の処方以外のクラックまたは汚れ付着を抑制する手段が求められている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７− ５０４８号公報
【特許文献２】特開平 ９−２１１９３４号公報
【特許文献３】特開平１０−１８６８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して被覆層を形成する際の、弾性層の熱膨張による被覆層のクラックの発生がない導電性ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明は、導電性支持体と、その外周面上に弾性層と、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して形成した被覆層とを有する導電性ローラにおいて、
前記塗工液を塗布する直前の、前記導電性支持体及び前記弾性層を有するローラ前駆体の弾性層が、水分を０．８質量％以上５．０質量％以下含有し、かつ、前記ローラ前駆体の、下記式（１）の関係を満たす温度Ｔ２での加熱処理による、下記式（２）で示される外径変化率ＤＲ（％）が、０．２％以上２．０％以下であることを特徴とする導電性ローラによりその目的を達成する。
５℃≦Ｔ１＜Ｔ２≦２００℃ （１）
ＤＲ＝１００×［（φT2−φT1）／φT2］ （２）
（式（１）中、Ｔ１は、前記塗工液を塗布する直前の前記ローラ前駆体の温度を示し、Ｔ２は、前記ローラ前駆体の前記加熱処理時の温度を示し、該温度Ｔ２は、前記被覆層を形成するときの前記加熱硬化温度と等しい。式（２）中、φT1は、前記塗工液を塗布する直前の温度Ｔ１における前記ローラ前駆体の外径を示し、φT2は、前記温度Ｔ２での加熱処理直後の前記ローラ前駆体の外径を示す。）
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、上述したように、被塗工物である前記ローラ前駆体に塗工液を塗布する直前の弾性層の水分の含有量を０．８質量％以上５．０質量％以下とする。かつ、前記式（２）で示される外径変化率ＤＲ（％）を０．２％以上２．０％以下とする。このようにすることで、加熱硬化して被覆層を形成する際の弾性層の熱膨張に起因する被覆層のクラックの発生がない導電性ローラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（１）導電性ローラ
上記本発明における導電性支持体と、該導電性支持体の外周面上に形成された弾性層を有するローラ前駆体の一般的な構成を図１に示す。該ローラ前駆体は、導電性支持体１ａと、該導電性支持体１ａの外周面上に形成された弾性層１ｂから構成されている。
【００１２】
本発明の導電性ローラの実施形態について例を挙げて説明する。図２に本発明の導電性ローラの実施形態例における概略断面図を示す。図２（ａ）に示したように導電性ローラは、導電性支持体１ａ、該導電性支持体１ａの外周面上に形成された弾性層１ｂと該弾性層１ｂの外周面上に形成された被覆層１ｃからなる２層を有する構成であってもよい。また、図２（ｂ）に示すように、導電性支持体１ａ上に、弾性層１ｂ、抵抗層１ｄ及び被覆層１ｃからなる３層を有する構成としてもよい。また図２（ｃ）に示すように、導電性支持体１ａ上に、弾性層１ｂ、抵抗層１ｄ、第２の抵抗層１ｅ及び被覆層１ｃの４層を設けた構成としてもよい。さらに、導電性支持体１ａ上に、４層以上の層を形成した構成としてもよい。
【００１３】
本発明に用いられる導電性支持体１ａは、導電性を有する材料からなるものであればよく、具体的には、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の導電性金属材料の丸棒又は円筒管を用いることが好ましい。更に、これらの金属材料の丸棒又は円筒管の表面に防錆や耐傷性付与を目的としてメッキ処理を施しても構わないが、導電性を損なわないことが必要である。
【００１４】
本発明の導電性ローラにおいては、弾性層１ｂは被帯電体としての電子写真感光体に対する給電や、電子写真感光体に対する良好な均一密着性を確保するために適当な導電性と弾性を持たせる。また、導電性ローラと電子写真感光体との均一密着性を確保するために、弾性層１ｂは、弾性層１ｂを研磨によって中央部を太く、両端部に行くほど細くなる形状、いわゆるクラウン形状に形成することが好ましい。一般に、導電性ローラは、導電性支持体１ａの両端部に所定の押圧力を与えて電子写真感光体と当接されているので、中央部の押圧力が小さく、両端部ほど大きくなっている。導電性支持体の真直度が十分であれば問題ないが、十分でない場合には中央部と両端部に対応する画像に濃度ムラが生じてしまう場合がある。一般に使用されている導電性ローラの形状がクラウン形状であるのは、これを防止するためである。
【００１５】
本発明における弾性層１ｂは、導電性を有する。本発明における弾性層１ｂの導電性は、ゴム等の弾性材料中に導電剤を添加することによって調整することができる。本発明に使用することのできる導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤、アルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を挙げることができる。弾性層１ｂの導電性は、これら導電剤を適宜添加することにより、１０10Ωｃｍ未満の体積抵抗率に調整されるのがよい。
【００１６】
弾性層１ｂを構成する弾性材料としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭと表す）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲと表す）、シリコンーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（ＩＲと表す）、ブタジエンゴム（ＢＲと表す）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲと表す）及びクロロプレンゴム（ＣＲと表す）等の合成ゴム、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等も挙げられる。
【００１７】
弾性層１ｂの形成方法は、特に限定されず、公知の方法を用いて形成することができる。例えば、上記の弾性材料、導電剤等の原材料を混合して、押出成形や射出成形、圧縮成形等の公知の方法で弾性層１ｂを形成することができる。また、弾性層１ｂは、導電性支持体の外周面上に直接形成してもよいし、弾性層１ｂをチューブ形状に成形しこれに導電性支持体を圧入して被覆させてもよい。導電性支持体上に弾性層１ｂを形成して作製したローラ前駆体は、作製後に弾性層１ｂ表面を研磨して形状を整えてもよい。
【００１８】
被覆層１ｃは、通常、弾性層１ｂに接した位置に形成される。被覆層１ｃは、通常、弾性層１ｂ中に含有される軟化油や可塑剤等が導電性ローラ表面へブリードアウトするのを防止する目的で、又は導電性ローラ全体の電気抵抗を調整する目的で設けられる。また、被覆層１ｃは、導電性ローラの表面を構成し、被帯電体である電子写真感光体と接触するため電子写真感光体を汚染してしまう材料構成であってはならない。
【００１９】
本発明における被覆層１ｃ又は抵抗層１ｄ若しくは第２の抵抗層１ｅは、導電性又は半導電性を有している必要がある。導電性又は半導電性の発現のために、導電材として、各種電子伝導機構を有する導電剤（導電性カーボン、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等）を使用することができる。
【００２０】
本発明の特性を発揮させるため被覆層１ｃを構成する結着樹脂としては、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＥＢＣと表す）及びオレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＣＥＢＣと表す）等が挙げられる。
【００２１】
また、被覆層１ｃの、適宜目的に応じた表面粗さを確保するための絶縁性粒子としては、ウレタン、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡと表す）等からなる絶縁性樹脂粒子を用いることができる。被覆層１ｃの体積抵抗率は、通常、１０4〜１０15Ωｃｍであることが好ましい。また、被覆層１ｃの厚さは通常１０〜１００μｍであることが好ましく、１０〜３０μｍであることがより好ましい。
【００２２】
本発明の導電性ローラは、上記導電性支持体とその外周面上に形成された弾性層を有するローラ前駆体を作製し、このローラ前駆体の弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して被覆層を形成して作製することができる。
【００２３】
被覆層を形成するための塗工液は、上記結着樹脂、導電剤、絶縁性粒子等の原材料を用いて調製する。この他、塗工液には必要に応じて、レベリング剤や消泡剤等を添加することも可能である。また、塗工液の濃度、粘度、粘弾性等を調整するため等の目的で溶剤やその他の添加剤を用いてもよい。
【００２４】
塗工液の調製方法については、特に限定されないが、サンドミル、ペイントシェーカ、ダイノミル及びパールミル等のビーズを利用した分散装置で、上記原材料を混合し分散して調製することが好ましい。すなわち、結着樹脂、導電剤、絶縁性粒子、その他の添加剤を溶剤に添加して、上記分散装置で混合し調製すればよい。分散強度、及び時間に関しては、上記原材料が均一に分散され、得られた塗工液を用いて形成された導電性ローラの被覆層の抵抗値が均一で、所望の値とになるように調整すればよい。
【００２５】
また前記塗工液を塗布する方法についても、特に限定されないが、ディッピング法、スプレーコート法、ロールコート法を用いることが好ましい。
【００２６】
（２）被覆層のクラック
結着樹脂や導電剤を溶剤に分散させた塗工液を、上記塗工方法等により弾性層の外周面上に塗布して塗工膜を形成する場合、塗布後、硬化反応を進行させるため、結着樹脂の硬化温度以上の温度で加熱硬化して被覆層を形成させる工程が通常採択される。
【００２７】
しかしながら、本発明者等の検討の結果、被覆層の硬化が進んでいるとき、あるいは硬化がほぼ終了した段階においても、被塗工物であるローラ前駆体の弾性層の熱膨張が進行しているために形成される被覆層にクラックが発生することがわかった。上述したように、弾性層は電子写真感光体に対する良好な均一密着性を確保するために適当な弾性を持たせることが大前提となる。このため、弾性層の処方により熱膨張を抑えるとしても自ずと限界がある。また、クラック防止のためには被覆層の強度や膜厚を変えることが通常行われているが、そのために処方や膜厚のマージンを広げられないといった問題があった。
【００２８】
上記の問題を解決するため、本発明者等が検討を進めた結果、次のことが明らかになった。すなわち、塗工液を塗布する前のローラ前駆体の外径を、被覆層の加熱硬化温度と同一の温度におけるローラ前駆体の外径に近づけて塗布を行うことにより、クラックの発生を抑えることができることが明らかとなった。
【００２９】
具体的な手段としては、導電性支持体と、その外周面上に弾性層と、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して形成した被覆層とを有する導電性ローラにおいて、次の条件を満たすことによりクラックの発生を抑えることができる。
すなわち、前記塗工液を塗布する直前の、前記導電性支持体及び前記弾性層を有するローラ前駆体の弾性層が、水分を０．８〜５．０質量％含有することである。かつ、前記ローラ前駆体の、下記式（１）の関係を満たす温度Ｔ２での加熱処理による、下記式（２）で示される外径変化率ＤＲ（％）が０．２〜２．０％であることである。
５℃≦Ｔ１＜Ｔ２≦２００℃ （１）
ＤＲ（％）＝１００×［（φT2−φT1）／φT2］ （２）
【００３０】
上記式（１）におけるＴ１は、前記塗工液を塗布する直前の前記ローラ前駆体の温度を示す。また、温度Ｔ２は、前記ローラ前駆体の前記加熱処理時の温度を示し、該温度Ｔ２は、前記被覆層を形成するときの前記加熱硬化温度と等しい。また、上記式（２）中のφT1は、前記塗工液を塗布する直前の前記温度Ｔ１における前記ローラ前駆体の外径を示す。さらに、前記φT2は、前記温度Ｔ２での加熱処理直後の前記ローラ前駆体の外径を示す。
【００３１】
前記ローラ前駆体の弾性層が、水分を０．８〜５．０質量％含有するものであれば、次に述べる塗工前処理をすることなく、このローラ前駆体の弾性層の外周面上に塗工液を塗布すればよい。通常、本発明においては、前記ローラ前駆体の弾性層の外周面上に塗工液を塗布する前に塗工前処理を行い弾性層に含まれる水分の量を調整することが好ましい。弾性層に含まれる水分は０．８〜５．０質量％であることが好ましく、１．３〜３．４質量％であることがより好ましい。この塗工前処理は、エージング温度２２〜２５℃で、相対湿度６３〜９０％ＲＨの環境下で、１〜３時間エージングすることにより行うことが好ましい。
【００３２】
また被覆層形成前のローラ前駆体の温度Ｔ２（被覆層を加熱硬化するときの加熱硬化温度と等しい）における加熱処理による上記式（２）で示される外径変化率ＤＲは、上述したように、０．２％以上、２．０％以下とする。この外径変化率ＤＲは、０．３％以上、０．９％以下とすることが好ましい。上記式（２）で示される外径変化率ＤＲを０．２％以上、２．０％以下とすると、クラックの影響による画像不良のない導電性ローラを得ることができる。
【００３３】
また、上記塗工前処理条件の環境から塗工環境であるＮ／Ｎ環境（２３℃、５２％）下にローラ前駆体を移した時には、該ローラ前駆体の外径が小さくなる方向での経時変化があるため、外径の経時変化が無視できる時間範囲内で塗工を行うことが好ましい。前記塗工前処理後、塗工環境であるＮ／Ｎ環境（２３℃、５２％）下にローラ前駆体を移した時には、通常、Ｎ／Ｎ環境移行後３０分〜１時間以内にローラ前駆体の弾性層の外周面上に塗工液を塗布することが好ましい。前記塗工前処理を施したローラ前駆体は、水分を含んで外径が増大しているため、被覆層の加熱硬化の際、クラックの原因である弾性体の熱膨張による外径の増大と同時に、水分が揮発することによる外径の縮小も起こっているため、塗工膜にかかるストレスを軽減することができる。
【００３４】
上記ローラ前駆体には、通常、前記前処理後に、弾性層の外周面上に塗工液を塗布し、これを加熱硬化して導電性ローラを調製する。加熱硬化温度は、通常１３０〜２００℃とすればよく、１４０〜１７０℃とすることがより好ましい。また加熱硬化時間は、通常０．５〜３時間とすればよく、１〜２時間とすることがより好ましい。
【００３５】
本発明の導電性ローラは、電子写真装置の導電性ローラ、たとえば、帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ、クリーニングローラ等として用いることができる。特に、電子写真装置の帯電装置、たとえば、接触帯電装置に、帯電ローラとして搭載され、好ましく用いられる。また、上述した各種用途のローラとして用いるときは、それぞれの使用条件へ適合させるための処方を付加した構成の本発明の導電性ローラを使用すればよい。
以下、帯電ローラとしての説明を行うが、他のローラ部材もそれぞれ実験的に適合条件が得られる事は言うまでもない。
【実施例】
【００３６】
以下に、具体的な実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は質量部を示す。
【００３７】
＜実施例１＞
下記の要領で本発明の帯電ローラを作成した。
（弾性層）
・エピクロルヒドリンゴム １００部
（商品名：エピクロマーＣＧ１０２、ダイソー株式会社製）
・炭酸カルシウム ３０部
（商品名：シルバーＷ、白石工業株式会社製）
・酸化亜鉛 ５部
（商品名：酸化亜鉛２種、ハクスイテック株式会社製）
・脂肪酸 ５部
（商品名：ステアリン酸Ｓ、花王株式会社製）
以上の材料を密閉型ミキサーにて混練し原料コンパウンドを調製した。この原料コンパウンドに、さらに、前記エピクロルヒドリンゴム１００部に対し加硫剤の硫黄１部、加硫促進剤のノクセラーＤＭ（商品名、大内新興化学工業（株）製）１部及びノクセラーＴＳ（商品名、大内新興化学工業（株）製）０．５部を加えた。これを、２本ロール機にて混練した。得られたコンパウンドを、押出成型機にて押出すと同時に、連続的にφ６ｍｍのステンレス製支持体を押出成型機のクロスヘッドダイを通過させて該ステンレス製支持体の外周面上に該コンパウンドを配置させて弾性層を形成した。これを熱風炉にて１７０℃、１時間加熱し加硫した後に、外径φ１２ｍｍになるように研磨処理し、ローラを得た。
【００３８】
次に、上記研磨処理したローラを、塗工前処理した。塗工前処理は、温度２３℃、相対湿度９０％の環境下で２時間エージングすることによって行った。この塗工前処理後、ローラを温度２３℃、相対湿度５２％の環境（Ｎ／Ｎ環境と表す）に移した。また、塗工液を塗布する直前にＮ／Ｎ環境下で前記塗工前処理したローラの中央部外径を測定し、また弾性層の水分を測定した。前記ローラの中央部外径を、塗工液を塗布する直前の温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラ外径（φT1）とした。
【００３９】
また、別途上記塗工前処理したローラを外径変化率（ＤＲ）測定用としてサンプリングし、熱風乾燥機を用い下記被覆層の硬化処理条件と同一の条件下（１６０℃、１時間加熱）で加熱処理した。このときの加熱処理時の温度をローラの加熱処理温度（Ｔ２)とした。この加熱処理終了直後(熱風乾燥機から取り出して１分後）にローラ中央部の外径を測定し、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）とした。
【００４０】
上記ローラの、塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラの外径（φT1）は１２．０５０ｍｍであった。また、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０８９ｍｍであった。また、下記式（２）
ＤＲ＝１００×［φT2−φT1）／φT2］ （２）
で求めた外径変化率（ＤＲ）は０．３％であった。エージング処理終了から２時間程度迄前記ローラ外径値に変化はなかった。また、上記塗工液を塗布する直前のローラの弾性層の水分含有量は、３．４質量％であった。
【００４１】
（被覆層）
上記ローラの弾性層の外周面上に被覆層を形成するための塗工液を以下のようにして作製した。
・アクリルポリオール溶液 １００部
（商品名：ＰＬＡＣＣＥＬ ＤＣ２０１６、ダイセル化学社製；有効成分７０質量％、希釈溶剤としてキシレン３０質量％）
・イソシアネートＡ ４０部
（イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩと表す）、商品名：ＶＥＳＴＡＮＡＴ Ｂ１３７０、デグサ社製；有効成分６０質量％、希釈溶剤としてｎ−酢酸ブチルを１５質量％、キシレン２５質量％）
・イソシアネートＢ ３０部
（ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩと表す）、商品名：ＤＵＲＡＮＡＴＥ ＴＰＡ-Ｂ８０Ｅ、旭化成ケミカルズ社製；有効成分８０質量％、希釈剤として酢酸エチル２０％含有）
・導電性微粒子 ８０部
（商品名：ＣＳ−Ｂｋ１００Ｙ、戸田工業社製）
・ポリメチルメタクリレート粒子 ３５部
（商品名：ＭＢＸ−８、積水化成品工業社製；平均粒子径８μｍ）
・メチルイソブチルケトン ３４０部
以上の原材料を準備し、ミキサーを用いて撹拌し混合液を作成した。ついで、この混合液を循環式のビーズミル分散機を用いて分散処理（処理速度６００ｍｌ／ｍｉｎ）し、被覆層の形成のための塗工液を得た。
【００４２】
次に、上記塗工前処理を施したローラのステンレス製支持体が前記塗工液の表面に対して垂直になるように保持して、ローラの弾性層を塗工液中に浸漬した。前記塗工前処理終了から塗工までの時間は３０分及び１時間とした。浸漬塗工時の引き上げ速度は８ｍｍ／ｓとした。このとき塗工液に浸漬される側のローラのステンレス製支持体末端部にポリアセタール製のマスキング用キャップを被せた。その後、バッチ式の熱風乾燥機にて１６０℃で１時間加熱硬化させて、被覆層を形成し帯電ローラを得た。
【００４３】
以上のようにして得られた帯電性ローラの外観目視検査及び顕微鏡観察を行い、クラックの発生の有無を調べ、下記基準に基づき評価した。得られた結果を表１に示した。
Ａ：外観目視、顕微鏡観察ともにクラックの発生が全く見られなかった
Ｂ：顕微鏡観察でのみ極僅かに発生しているものの外観目視検査では全くクラックの発生が見られなかった
Ｃ：外観目視においてもクラックの発生が認められた
上記評価基準において、Ａ及びＢランクの帯電ローラは、これを用いて画出ししたとき画像として問題のないものが得られ実用上使用しうるものであるが、Ｃランクの帯電ローラは、実用上の使用に適さない。
【００４４】
また、ローラの弾性層の水分含有量は、水分含有量測定用サンプルとして、上記塗工前処理を施したローラ前駆体を別に用意し、弾性層部分を切り出して、水分測定装置（商品名：ＡＱ７、平沼産業株式会社製）を用いカールフィッシャー法で測定した。
【００４５】
＜実施例２＞
相対湿度を８５％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラ外径（φT1）は１２．０３０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０９０ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は０．５％であった。また、前記塗工前処理終了から２時間程度迄ローラの外径値に変化はなかった。上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は２．２質量％であった。得られた結果を纏め表１に示した。
【００４６】
＜実施例３＞
相対湿度を７５％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラ外径（φT1）は１１．９８０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０８９ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は０．９％であった。また、前記塗工前処理終了から４時間程度迄ローラの外径値に変化はなかった。上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は１．３質量％であった。得られた結果を纏め表１に示した。
【００４７】
＜実施例４＞
相対湿度を９５％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラ外径（φT1）は１２．０６０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０８９ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は０．２％であった。また、前記塗工前処理終了から２時間程度迄ローラの外径値に変化はなかった。上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は５．０質量％であった。得られた結果を纏め表１に示した。
【００４８】
＜実施例５＞
相対湿度を６３％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラの外径（φT1）は１１．８５０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０８９ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は２．０％であった。また、前記塗工前処理終了から４時間程度迄ローラの外径値に変化はなかった。上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は０．８質量％であった。得られた結果を纏め表１に示した。
【００４９】
＜比較例１＞
温度を２８℃、相対湿度を９５％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラ外径（φT1）は１２．０８０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０９２ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は０．１％と良好であった。しかしながら前記塗工前処理終了から１時間後のローラの外径は１１．８４０ｍｍと急激に減少していた。また、上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は９．４質量％であった。さらに、前記塗工前処理終了時から３０分後に塗工して作製した帯電ローラにはクラックの発生は見られなかったが、前記塗工前処理終了時から１時間後に塗工して作製した帯電ローラにはクラックの発生が見られた。得られた結果を纏め表１に示した。
【００５０】
＜比較例２＞
相対湿度を５２％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラの外径（φT1）は１１．８１０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０９１ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は２．３％であった。また、前記塗工前処理終了後に外径値の経時変化は見られなかった。上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は０．５質量％であった。得られた結果を纏め表１に示した。
【００５１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】ローラ前駆体の導電性支持体に垂直な面での断面概略図である。
【図２】本発明の導電性ローラの実施形態の例における導電性支持体に垂直な面での断面概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ 導電性支持体
１ｂ 弾性層
１ｃ 被覆層
１ｄ 抵抗層
１ｅ 第２の抵抗層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ及び複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置における導電性ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置の帯電装置としてはコロナ帯電器が使用されてきたが、近年、これに代って接触帯電装置が実用化されている。これは、低オゾン、低電力を目的としており、中でも特に帯電部材として導電性ローラを用いたローラ帯電方式の接触帯電装置が、帯電の安定性という点で好ましく、広く用いられている。
【０００３】
ローラ帯電方式の接触帯電装置では、導電性を有する弾性ローラを被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって放電により被帯電体への帯電を行う。ローラ帯電方式の接触帯電装置には、ＤＣ電圧を印加することで帯電を行うＤＣ帯電方式と、ＤＣ電圧にＡＣ成分を重畳した電圧を印加することで帯電を行うＡＣ帯電方式とがある。具体的には、ＤＣ帯電方式の接触帯電装置では、放電開始電圧（有機感光体（ＯＰＣ感光体と表す）に対して導電性ローラを加圧当接させた場合には、約５５０Ｖ）に、必要とされる感光体表面電位Ｖｄを足したＤＣ電圧を印加する。一方、ＡＣ帯電方式の接触帯電装置では、環境・耐久変動等による電位の変動を改善する目的で、必要とされる感光体表面電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧に放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した電圧を印加する（例えば、特許文献１参照。）。これは、ＡＣ電圧による電位の均し効果を目的としたものであり、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央である電位Ｖｄに収束し、環境等の外乱に影響されることはなく、接触帯電方式として優れた方法である。
【０００４】
しかしながら、ＡＣ帯電方式では直流電圧印加時における放電開始電圧（ＶＴＨと表す）の２倍以上のピーク間電圧である高圧の交流電圧を重畳させるため、直流電源とは別に交流電源が必要となり、装置自体のコストアップを招く。更には、交流電流を多量に消費することにより、導電性ローラ及び感光体の耐久性が低下し易いという問題点があった。
【０００５】
これらの問題点は、導電性ローラに直流電圧のみを印加して帯電を行うＤＣ帯電方式により解消されるものの、導電性ローラに直流電圧のみを印加する方式においては、導電性ローラの帯電均一性向上やトナー付着性の更なるレベルアップが要求される。つまりＤＣ帯電方式は被覆層の膜厚ムラや表面の微細なクラック等がＡＣ帯電方式に比べ、画像不良として非常に現れやすい傾向にある。特に微細なクラック等の表面欠陥は０．１ｍｍ程度の大きさでも画像欠陥として現れる場合があり、その対策として、被覆層の結着樹脂の柔軟性、硬度等の調整によりクラックの発生を抑える手法が主に採られている（例えば、特許文献２、３参照。）。
【０００６】
クラック抑制の目的で、結着樹脂の架橋密度を上げる等の手段を用いて被覆層の強度を上げると、導電性ローラの汚れ付着は増大する傾向にある。このように、両者を満足させる被覆層の処方は限られてくるというのが実状であり、被覆層の処方以外のクラックまたは汚れ付着を抑制する手段が求められている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７− ５０４８号公報
【特許文献２】特開平 ９−２１１９３４号公報
【特許文献３】特開平１０−１８６８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して被覆層を形成する際の、弾性層の熱膨張による被覆層のクラックの発生がない導電性ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明は、導電性支持体と、その外周面上に弾性層と、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して形成した被覆層とを有する導電性ローラにおいて、
前記塗工液を塗布する直前の、前記導電性支持体及び前記弾性層を有するローラ前駆体の弾性層が、水分を０．８質量％以上５．０質量％以下含有し、かつ、前記ローラ前駆体の、下記式（１）の関係を満たす温度Ｔ２での加熱処理による、下記式（２）で示される外径変化率ＤＲ（％）が、０．２％以上２．０％以下であることを特徴とする導電性ローラによりその目的を達成する。
５℃≦Ｔ１＜Ｔ２≦２００℃ （１）
ＤＲ＝１００×［（φT2−φT1）／φT2］ （２）
（式（１）中、Ｔ１は、前記塗工液を塗布する直前の前記ローラ前駆体の温度を示し、Ｔ２は、前記ローラ前駆体の前記加熱処理時の温度を示し、該温度Ｔ２は、前記被覆層を形成するときの前記加熱硬化温度と等しい。式（２）中、φT1は、前記塗工液を塗布する直前の温度Ｔ１における前記ローラ前駆体の外径を示し、φT2は、前記温度Ｔ２での加熱処理直後の前記ローラ前駆体の外径を示す。）
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、上述したように、被塗工物である前記ローラ前駆体に塗工液を塗布する直前の弾性層の水分の含有量を０．８質量％以上５．０質量％以下とする。かつ、前記式（２）で示される外径変化率ＤＲ（％）を０．２％以上２．０％以下とする。このようにすることで、加熱硬化して被覆層を形成する際の弾性層の熱膨張に起因する被覆層のクラックの発生がない導電性ローラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（１）導電性ローラ
上記本発明における導電性支持体と、該導電性支持体の外周面上に形成された弾性層を有するローラ前駆体の一般的な構成を図１に示す。該ローラ前駆体は、導電性支持体１ａと、該導電性支持体１ａの外周面上に形成された弾性層１ｂから構成されている。
【００１２】
本発明の導電性ローラの実施形態について例を挙げて説明する。図２に本発明の導電性ローラの実施形態例における概略断面図を示す。図２（ａ）に示したように導電性ローラは、導電性支持体１ａ、該導電性支持体１ａの外周面上に形成された弾性層１ｂと該弾性層１ｂの外周面上に形成された被覆層１ｃからなる２層を有する構成であってもよい。また、図２（ｂ）に示すように、導電性支持体１ａ上に、弾性層１ｂ、抵抗層１ｄ及び被覆層１ｃからなる３層を有する構成としてもよい。また図２（ｃ）に示すように、導電性支持体１ａ上に、弾性層１ｂ、抵抗層１ｄ、第２の抵抗層１ｅ及び被覆層１ｃの４層を設けた構成としてもよい。さらに、導電性支持体１ａ上に、４層以上の層を形成した構成としてもよい。
【００１３】
本発明に用いられる導電性支持体１ａは、導電性を有する材料からなるものであればよく、具体的には、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の導電性金属材料の丸棒又は円筒管を用いることが好ましい。更に、これらの金属材料の丸棒又は円筒管の表面に防錆や耐傷性付与を目的としてメッキ処理を施しても構わないが、導電性を損なわないことが必要である。
【００１４】
本発明の導電性ローラにおいては、弾性層１ｂは被帯電体としての電子写真感光体に対する給電や、電子写真感光体に対する良好な均一密着性を確保するために適当な導電性と弾性を持たせる。また、導電性ローラと電子写真感光体との均一密着性を確保するために、弾性層１ｂは、弾性層１ｂを研磨によって中央部を太く、両端部に行くほど細くなる形状、いわゆるクラウン形状に形成することが好ましい。一般に、導電性ローラは、導電性支持体１ａの両端部に所定の押圧力を与えて電子写真感光体と当接されているので、中央部の押圧力が小さく、両端部ほど大きくなっている。導電性支持体の真直度が十分であれば問題ないが、十分でない場合には中央部と両端部に対応する画像に濃度ムラが生じてしまう場合がある。一般に使用されている導電性ローラの形状がクラウン形状であるのは、これを防止するためである。
【００１５】
本発明における弾性層１ｂは、導電性を有する。本発明における弾性層１ｂの導電性は、ゴム等の弾性材料中に導電剤を添加することによって調整することができる。本発明に使用することのできる導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤、アルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を挙げることができる。弾性層１ｂの導電性は、これら導電剤を適宜添加することにより、１０10Ωｃｍ未満の体積抵抗率に調整されるのがよい。
【００１６】
弾性層１ｂを構成する弾性材料としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭと表す）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲと表す）、シリコンーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（ＩＲと表す）、ブタジエンゴム（ＢＲと表す）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲと表す）及びクロロプレンゴム（ＣＲと表す）等の合成ゴム、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等も挙げられる。
【００１７】
弾性層１ｂの形成方法は、特に限定されず、公知の方法を用いて形成することができる。例えば、上記の弾性材料、導電剤等の原材料を混合して、押出成形や射出成形、圧縮成形等の公知の方法で弾性層１ｂを形成することができる。また、弾性層１ｂは、導電性支持体の外周面上に直接形成してもよいし、弾性層１ｂをチューブ形状に成形しこれに導電性支持体を圧入して被覆させてもよい。導電性支持体上に弾性層１ｂを形成して作製したローラ前駆体は、作製後に弾性層１ｂ表面を研磨して形状を整えてもよい。
【００１８】
被覆層１ｃは、通常、弾性層１ｂに接した位置に形成される。被覆層１ｃは、通常、弾性層１ｂ中に含有される軟化油や可塑剤等が導電性ローラ表面へブリードアウトするのを防止する目的で、又は導電性ローラ全体の電気抵抗を調整する目的で設けられる。また、被覆層１ｃは、導電性ローラの表面を構成し、被帯電体である電子写真感光体と接触するため電子写真感光体を汚染してしまう材料構成であってはならない。
【００１９】
本発明における被覆層１ｃ又は抵抗層１ｄ若しくは第２の抵抗層１ｅは、導電性又は半導電性を有している必要がある。導電性又は半導電性の発現のために、導電材として、各種電子伝導機構を有する導電剤（導電性カーボン、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等）を使用することができる。
【００２０】
本発明の特性を発揮させるため被覆層１ｃを構成する結着樹脂としては、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＥＢＣと表す）及びオレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＣＥＢＣと表す）等が挙げられる。
【００２１】
また、被覆層１ｃの、適宜目的に応じた表面粗さを確保するための絶縁性粒子としては、ウレタン、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡと表す）等からなる絶縁性樹脂粒子を用いることができる。被覆層１ｃの体積抵抗率は、通常、１０4〜１０15Ωｃｍであることが好ましい。また、被覆層１ｃの厚さは通常１０〜１００μｍであることが好ましく、１０〜３０μｍであることがより好ましい。
【００２２】
本発明の導電性ローラは、上記導電性支持体とその外周面上に形成された弾性層を有するローラ前駆体を作製し、このローラ前駆体の弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して被覆層を形成して作製することができる。
【００２３】
被覆層を形成するための塗工液は、上記結着樹脂、導電剤、絶縁性粒子等の原材料を用いて調製する。この他、塗工液には必要に応じて、レベリング剤や消泡剤等を添加することも可能である。また、塗工液の濃度、粘度、粘弾性等を調整するため等の目的で溶剤やその他の添加剤を用いてもよい。
【００２４】
塗工液の調製方法については、特に限定されないが、サンドミル、ペイントシェーカ、ダイノミル及びパールミル等のビーズを利用した分散装置で、上記原材料を混合し分散して調製することが好ましい。すなわち、結着樹脂、導電剤、絶縁性粒子、その他の添加剤を溶剤に添加して、上記分散装置で混合し調製すればよい。分散強度、及び時間に関しては、上記原材料が均一に分散され、得られた塗工液を用いて形成された導電性ローラの被覆層の抵抗値が均一で、所望の値とになるように調整すればよい。
【００２５】
また前記塗工液を塗布する方法についても、特に限定されないが、ディッピング法、スプレーコート法、ロールコート法を用いることが好ましい。
【００２６】
（２）被覆層のクラック
結着樹脂や導電剤を溶剤に分散させた塗工液を、上記塗工方法等により弾性層の外周面上に塗布して塗工膜を形成する場合、塗布後、硬化反応を進行させるため、結着樹脂の硬化温度以上の温度で加熱硬化して被覆層を形成させる工程が通常採択される。
【００２７】
しかしながら、本発明者等の検討の結果、被覆層の硬化が進んでいるとき、あるいは硬化がほぼ終了した段階においても、被塗工物であるローラ前駆体の弾性層の熱膨張が進行しているために形成される被覆層にクラックが発生することがわかった。上述したように、弾性層は電子写真感光体に対する良好な均一密着性を確保するために適当な弾性を持たせることが大前提となる。このため、弾性層の処方により熱膨張を抑えるとしても自ずと限界がある。また、クラック防止のためには被覆層の強度や膜厚を変えることが通常行われているが、そのために処方や膜厚のマージンを広げられないといった問題があった。
【００２８】
上記の問題を解決するため、本発明者等が検討を進めた結果、次のことが明らかになった。すなわち、塗工液を塗布する前のローラ前駆体の外径を、被覆層の加熱硬化温度と同一の温度におけるローラ前駆体の外径に近づけて塗布を行うことにより、クラックの発生を抑えることができることが明らかとなった。
【００２９】
具体的な手段としては、導電性支持体と、その外周面上に弾性層と、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して形成した被覆層とを有する導電性ローラにおいて、次の条件を満たすことによりクラックの発生を抑えることができる。
すなわち、前記塗工液を塗布する直前の、前記導電性支持体及び前記弾性層を有するローラ前駆体の弾性層が、水分を０．８〜５．０質量％含有することである。かつ、前記ローラ前駆体の、下記式（１）の関係を満たす温度Ｔ２での加熱処理による、下記式（２）で示される外径変化率ＤＲ（％）が０．２〜２．０％であることである。
５℃≦Ｔ１＜Ｔ２≦２００℃ （１）
ＤＲ（％）＝１００×［（φT2−φT1）／φT2］ （２）
【００３０】
上記式（１）におけるＴ１は、前記塗工液を塗布する直前の前記ローラ前駆体の温度を示す。また、温度Ｔ２は、前記ローラ前駆体の前記加熱処理時の温度を示し、該温度Ｔ２は、前記被覆層を形成するときの前記加熱硬化温度と等しい。また、上記式（２）中のφT1は、前記塗工液を塗布する直前の前記温度Ｔ１における前記ローラ前駆体の外径を示す。さらに、前記φT2は、前記温度Ｔ２での加熱処理直後の前記ローラ前駆体の外径を示す。
【００３１】
前記ローラ前駆体の弾性層が、水分を０．８〜５．０質量％含有するものであれば、次に述べる塗工前処理をすることなく、このローラ前駆体の弾性層の外周面上に塗工液を塗布すればよい。通常、本発明においては、前記ローラ前駆体の弾性層の外周面上に塗工液を塗布する前に塗工前処理を行い弾性層に含まれる水分の量を調整することが好ましい。弾性層に含まれる水分は０．８〜５．０質量％であることが好ましく、１．３〜３．４質量％であることがより好ましい。この塗工前処理は、エージング温度２２〜２５℃で、相対湿度６３〜９０％ＲＨの環境下で、１〜３時間エージングすることにより行うことが好ましい。
【００３２】
また被覆層形成前のローラ前駆体の温度Ｔ２（被覆層を加熱硬化するときの加熱硬化温度と等しい）における加熱処理による上記式（２）で示される外径変化率ＤＲは、上述したように、０．２％以上、２．０％以下とする。この外径変化率ＤＲは、０．３％以上、０．９％以下とすることが好ましい。上記式（２）で示される外径変化率ＤＲを０．２％以上、２．０％以下とすると、クラックの影響による画像不良のない導電性ローラを得ることができる。
【００３３】
また、上記塗工前処理条件の環境から塗工環境であるＮ／Ｎ環境（２３℃、５２％）下にローラ前駆体を移した時には、該ローラ前駆体の外径が小さくなる方向での経時変化があるため、外径の経時変化が無視できる時間範囲内で塗工を行うことが好ましい。前記塗工前処理後、塗工環境であるＮ／Ｎ環境（２３℃、５２％）下にローラ前駆体を移した時には、通常、Ｎ／Ｎ環境移行後３０分〜１時間以内にローラ前駆体の弾性層の外周面上に塗工液を塗布することが好ましい。前記塗工前処理を施したローラ前駆体は、水分を含んで外径が増大しているため、被覆層の加熱硬化の際、クラックの原因である弾性体の熱膨張による外径の増大と同時に、水分が揮発することによる外径の縮小も起こっているため、塗工膜にかかるストレスを軽減することができる。
【００３４】
上記ローラ前駆体には、通常、前記前処理後に、弾性層の外周面上に塗工液を塗布し、これを加熱硬化して導電性ローラを調製する。加熱硬化温度は、通常１３０〜２００℃とすればよく、１４０〜１７０℃とすることがより好ましい。また加熱硬化時間は、通常０．５〜３時間とすればよく、１〜２時間とすることがより好ましい。
【００３５】
本発明の導電性ローラは、電子写真装置の導電性ローラ、たとえば、帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ、クリーニングローラ等として用いることができる。特に、電子写真装置の帯電装置、たとえば、接触帯電装置に、帯電ローラとして搭載され、好ましく用いられる。また、上述した各種用途のローラとして用いるときは、それぞれの使用条件へ適合させるための処方を付加した構成の本発明の導電性ローラを使用すればよい。
以下、帯電ローラとしての説明を行うが、他のローラ部材もそれぞれ実験的に適合条件が得られる事は言うまでもない。
【実施例】
【００３６】
以下に、具体的な実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は質量部を示す。
【００３７】
＜実施例１＞
下記の要領で本発明の帯電ローラを作成した。
（弾性層）
・エピクロルヒドリンゴム １００部
（商品名：エピクロマーＣＧ１０２、ダイソー株式会社製）
・炭酸カルシウム ３０部
（商品名：シルバーＷ、白石工業株式会社製）
・酸化亜鉛 ５部
（商品名：酸化亜鉛２種、ハクスイテック株式会社製）
・脂肪酸 ５部
（商品名：ステアリン酸Ｓ、花王株式会社製）
以上の材料を密閉型ミキサーにて混練し原料コンパウンドを調製した。この原料コンパウンドに、さらに、前記エピクロルヒドリンゴム１００部に対し加硫剤の硫黄１部、加硫促進剤のノクセラーＤＭ（商品名、大内新興化学工業（株）製）１部及びノクセラーＴＳ（商品名、大内新興化学工業（株）製）０．５部を加えた。これを、２本ロール機にて混練した。得られたコンパウンドを、押出成型機にて押出すと同時に、連続的にφ６ｍｍのステンレス製支持体を押出成型機のクロスヘッドダイを通過させて該ステンレス製支持体の外周面上に該コンパウンドを配置させて弾性層を形成した。これを熱風炉にて１７０℃、１時間加熱し加硫した後に、外径φ１２ｍｍになるように研磨処理し、ローラを得た。
【００３８】
次に、上記研磨処理したローラを、塗工前処理した。塗工前処理は、温度２３℃、相対湿度９０％の環境下で２時間エージングすることによって行った。この塗工前処理後、ローラを温度２３℃、相対湿度５２％の環境（Ｎ／Ｎ環境と表す）に移した。また、塗工液を塗布する直前にＮ／Ｎ環境下で前記塗工前処理したローラの中央部外径を測定し、また弾性層の水分を測定した。前記ローラの中央部外径を、塗工液を塗布する直前の温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラ外径（φT1）とした。
【００３９】
また、別途上記塗工前処理したローラを外径変化率（ＤＲ）測定用としてサンプリングし、熱風乾燥機を用い下記被覆層の硬化処理条件と同一の条件下（１６０℃、１時間加熱）で加熱処理した。このときの加熱処理時の温度をローラの加熱処理温度（Ｔ２)とした。この加熱処理終了直後(熱風乾燥機から取り出して１分後）にローラ中央部の外径を測定し、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）とした。
【００４０】
上記ローラの、塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラの外径（φT1）は１２．０５０ｍｍであった。また、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０８９ｍｍであった。また、下記式（２）
ＤＲ＝１００×［φT2−φT1）／φT2］ （２）
で求めた外径変化率（ＤＲ）は０．３％であった。エージング処理終了から２時間程度迄前記ローラ外径値に変化はなかった。また、上記塗工液を塗布する直前のローラの弾性層の水分含有量は、３．４質量％であった。
【００４１】
（被覆層）
上記ローラの弾性層の外周面上に被覆層を形成するための塗工液を以下のようにして作製した。
・アクリルポリオール溶液 １００部
（商品名：ＰＬＡＣＣＥＬ ＤＣ２０１６、ダイセル化学社製；有効成分７０質量％、希釈溶剤としてキシレン３０質量％）
・イソシアネートＡ ４０部
（イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩと表す）、商品名：ＶＥＳＴＡＮＡＴ Ｂ１３７０、デグサ社製；有効成分６０質量％、希釈溶剤としてｎ−酢酸ブチルを１５質量％、キシレン２５質量％）
・イソシアネートＢ ３０部
（ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩと表す）、商品名：ＤＵＲＡＮＡＴＥ ＴＰＡ-Ｂ８０Ｅ、旭化成ケミカルズ社製；有効成分８０質量％、希釈剤として酢酸エチル２０％含有）
・導電性微粒子 ８０部
（商品名：ＣＳ−Ｂｋ１００Ｙ、戸田工業社製）
・ポリメチルメタクリレート粒子 ３５部
（商品名：ＭＢＸ−８、積水化成品工業社製；平均粒子径８μｍ）
・メチルイソブチルケトン ３４０部
以上の原材料を準備し、ミキサーを用いて撹拌し混合液を作成した。ついで、この混合液を循環式のビーズミル分散機を用いて分散処理（処理速度６００ｍｌ／ｍｉｎ）し、被覆層の形成のための塗工液を得た。
【００４２】
次に、上記塗工前処理を施したローラのステンレス製支持体が前記塗工液の表面に対して垂直になるように保持して、ローラの弾性層を塗工液中に浸漬した。前記塗工前処理終了から塗工までの時間は３０分及び１時間とした。浸漬塗工時の引き上げ速度は８ｍｍ／ｓとした。このとき塗工液に浸漬される側のローラのステンレス製支持体末端部にポリアセタール製のマスキング用キャップを被せた。その後、バッチ式の熱風乾燥機にて１６０℃で１時間加熱硬化させて、被覆層を形成し帯電ローラを得た。
【００４３】
以上のようにして得られた帯電性ローラの外観目視検査及び顕微鏡観察を行い、クラックの発生の有無を調べ、下記基準に基づき評価した。得られた結果を表１に示した。
Ａ：外観目視、顕微鏡観察ともにクラックの発生が全く見られなかった
Ｂ：顕微鏡観察でのみ極僅かに発生しているものの外観目視検査では全くクラックの発生が見られなかった
Ｃ：外観目視においてもクラックの発生が認められた
上記評価基準において、Ａ及びＢランクの帯電ローラは、これを用いて画出ししたとき画像として問題のないものが得られ実用上使用しうるものであるが、Ｃランクの帯電ローラは、実用上の使用に適さない。
【００４４】
また、ローラの弾性層の水分含有量は、水分含有量測定用サンプルとして、上記塗工前処理を施したローラ前駆体を別に用意し、弾性層部分を切り出して、水分測定装置（商品名：ＡＱ７、平沼産業株式会社製）を用いカールフィッシャー法で測定した。
【００４５】
＜実施例２＞
相対湿度を８５％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラ外径（φT1）は１２．０３０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０９０ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は０．５％であった。また、前記塗工前処理終了から２時間程度迄ローラの外径値に変化はなかった。上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は２．２質量％であった。得られた結果を纏め表１に示した。
【００４６】
＜実施例３＞
相対湿度を７５％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラ外径（φT1）は１１．９８０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０８９ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は０．９％であった。また、前記塗工前処理終了から４時間程度迄ローラの外径値に変化はなかった。上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は１．３質量％であった。得られた結果を纏め表１に示した。
【００４７】
＜実施例４＞
相対湿度を９５％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラ外径（φT1）は１２．０６０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０８９ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は０．２％であった。また、前記塗工前処理終了から２時間程度迄ローラの外径値に変化はなかった。上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は５．０質量％であった。得られた結果を纏め表１に示した。
【００４８】
＜実施例５＞
相対湿度を６３％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラの外径（φT1）は１１．８５０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０８９ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は２．０％であった。また、前記塗工前処理終了から４時間程度迄ローラの外径値に変化はなかった。上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は０．８質量％であった。得られた結果を纏め表１に示した。
【００４９】
＜比較例１＞
温度を２８℃、相対湿度を９５％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラ外径（φT1）は１２．０８０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での加熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０９２ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は０．１％と良好であった。しかしながら前記塗工前処理終了から１時間後のローラの外径は１１．８４０ｍｍと急激に減少していた。また、上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は９．４質量％であった。さらに、前記塗工前処理終了時から３０分後に塗工して作製した帯電ローラにはクラックの発生は見られなかったが、前記塗工前処理終了時から１時間後に塗工して作製した帯電ローラにはクラックの発生が見られた。得られた結果を纏め表１に示した。
【００５０】
＜比較例２＞
相対湿度を５２％にして塗工前処理を行った以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作製し、評価した。塗工液を塗布する直前の、温度Ｔ１（＝２３℃）におけるローラの外径（φT1）は１１．８１０ｍｍであり、温度Ｔ２（＝１６０℃）での熱処理直後のローラ外径（φT2）は１２．０９１ｍｍであり、上記式（２）で求めた外径変化率（ＲＤ）は２．３％であった。また、前記塗工前処理終了後に外径値の経時変化は見られなかった。上記塗工液を塗布する直前の弾性層の水分含有量は０．５質量％であった。得られた結果を纏め表１に示した。
【００５１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】ローラ前駆体の導電性支持体に垂直な面での断面概略図である。
【図２】本発明の導電性ローラの実施形態の例における導電性支持体に垂直な面での断面概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ 導電性支持体
１ｂ 弾性層
１ｃ 被覆層
１ｄ 抵抗層
１ｅ 第２の抵抗層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体と、その外周面上に弾性層と、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して形成した被覆層とを有する導電性ローラにおいて、
前記塗工液を塗布する直前の、前記導電性支持体及び前記弾性層を有するローラ前駆体の弾性層が、水分を０．８質量％以上５．０質量％以下含有し、かつ、
前記ローラ前駆体の、下記式（１）の関係を満たす温度Ｔ２での加熱処理による、下記式（２）で示される外径変化率ＤＲ（％）が、０．２％以上２．０％以下であることを特徴とする導電性ローラ。
５℃≦Ｔ１＜Ｔ２≦２００℃ （１）
ＤＲ＝１００×［（φT2−φT1）／φT2］ （２）
（式（１）中、Ｔ１は、前記塗工液を塗布する直前の前記ローラ前駆体の温度を示し、Ｔ２は、前記ローラ前駆体の前記加熱処理時の温度を示し、該温度Ｔ２は、前記被覆層を形成するときの前記加熱硬化温度と等しい。式（２）中、φT1は、前記塗工液を塗布する直前の前記温度Ｔ１における前記ローラ前駆体の外径を示し、φT2は、前記温度Ｔ２での加熱処理直後の前記ローラ前駆体の外径を示す。）
【請求項２】
電子写真装置の帯電装置に帯電ローラとして搭載されるものであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項３】
電子写真装置の接触帯電装置に帯電ローラとして搭載されるものである事を特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項１】
導電性支持体と、その外周面上に弾性層と、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し加熱硬化して形成した被覆層とを有する導電性ローラにおいて、
前記塗工液を塗布する直前の、前記導電性支持体及び前記弾性層を有するローラ前駆体の弾性層が、水分を０．８質量％以上５．０質量％以下含有し、かつ、
前記ローラ前駆体の、下記式（１）の関係を満たす温度Ｔ２での加熱処理による、下記式（２）で示される外径変化率ＤＲ（％）が、０．２％以上２．０％以下であることを特徴とする導電性ローラ。
５℃≦Ｔ１＜Ｔ２≦２００℃ （１）
ＤＲ＝１００×［（φT2−φT1）／φT2］ （２）
（式（１）中、Ｔ１は、前記塗工液を塗布する直前の前記ローラ前駆体の温度を示し、Ｔ２は、前記ローラ前駆体の前記加熱処理時の温度を示し、該温度Ｔ２は、前記被覆層を形成するときの前記加熱硬化温度と等しい。式（２）中、φT1は、前記塗工液を塗布する直前の前記温度Ｔ１における前記ローラ前駆体の外径を示し、φT2は、前記温度Ｔ２での加熱処理直後の前記ローラ前駆体の外径を示す。）
【請求項２】
電子写真装置の帯電装置に帯電ローラとして搭載されるものであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項３】
電子写真装置の接触帯電装置に帯電ローラとして搭載されるものである事を特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２９３１０７（Ｐ２００７−２９３１０７Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２２０８６（Ｐ２００６−１２２０８６）
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
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