帯電ローラ、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
【課題】電子写真装置における感光体と長期当接放置後に発生するバンディング画像を抑制した良好な画像を出力することができる電子写真装置用の帯電ローラを提供する。
【解決手段】そこで、本発明に係る帯電ローラは、半径Ｒの円柱形状を有する金属製の支持体の外側に少なくとも１層の弾性層を有する帯電ローラであって、該支持体の軸を中心とした、半径Ｒ／８の円で囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ１、該支持体の軸を中心とした半径７／１６Ｒの円と半径９／１６Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ２、該支持体の軸を中心とした半径７／８Ｒの円と半径Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ３としたとき、下記関係式（１）〜（４）を満たすことを特徴とする帯電ローラ：１７０≦Ｘ１≦２３５（１）、２１０≦Ｘ２≦２７５（２）、２２０≦Ｘ３≦２９０（３）、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３（４）。
【解決手段】そこで、本発明に係る帯電ローラは、半径Ｒの円柱形状を有する金属製の支持体の外側に少なくとも１層の弾性層を有する帯電ローラであって、該支持体の軸を中心とした、半径Ｒ／８の円で囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ１、該支持体の軸を中心とした半径７／１６Ｒの円と半径９／１６Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ２、該支持体の軸を中心とした半径７／８Ｒの円と半径Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ３としたとき、下記関係式（１）〜（４）を満たすことを特徴とする帯電ローラ：１７０≦Ｘ１≦２３５（１）、２１０≦Ｘ２≦２７５（２）、２２０≦Ｘ３≦２９０（３）、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３（４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ローラ、ならびに、該帯電ローラを有するプロセスカートリッジおよび電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した画像形成装置、いわゆる電子写真装置は、電子写真感光体を帯電するための帯電手段や、帯電された感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段を有する。更に、電子写真装置は、感光体表面に形成された静電潜像に現像剤（トナー）を供給する現像手段、現像剤を記録材（紙）上に転写する転写手段、及び転写された現像剤を記録材に定着して記録材に画像を形成する定着手段が設けられたものが一般的である。
【０００３】
前記帯電手段の部材形状としては、ローラ形状、ブレード形状、ブラシ形状、ベルト形状、フィルム形状、シート形状、チップ形状などが挙げられるが、ローラ形状のもの（即ち、帯電ローラ）が多く用いられている。
【０００４】
また、被帯電体である感光体の帯電の安定性、オゾン発生の低減、あるいは、低コスト化という観点から、接触式の帯電手段が多用されている。
【０００５】
また、帯電ローラの回転は、帯電ローラを感光体に接触配置させ、感光体の回転によって従動回転するもの、あるいは、帯電ローラに駆動装置を設けているものがある。
【０００６】
前記接触式帯電手段の場合、電子写真装置は、電子写真感光体（被帯電体）と帯電ローラとは常に当接している。この状態で長期放置されたとき、更に厳しくはその放置された環境が高温高湿環境であると、帯電ローラの当接部が歪み、半永久的に変形してしまうことがある（特許文献１参照）。感光体と帯電ローラの当接回転時に、この帯電ローラの歪みの部分が感光体に接触すると、振動し、出力画像に帯電ローラ周期のバンディング画像（横しま状の不良画像）が発生することがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３１１６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、電子写真装置における感光体と長期当接放置後に発生するバンディング画像を抑制し、良好な画像を出力することができる電子写真装置用の帯電ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明に係る帯電ローラは、半径Ｒの円柱形状を有する金属製の支持体の外側に少なくとも１層の弾性層を有する帯電ローラであって、
該支持体の軸を中心とした、半径Ｒ／８の円で囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ１、
該支持体の軸を中心とした半径７／１６Ｒの円と半径９／１６Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ２、
該支持体の軸を中心とした半径７／８Ｒの円と半径Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ３としたとき、下記関係式（１）〜（４）を満たすことを特徴とする帯電ローラ：
１７０≦Ｘ１≦２３５ （１）、
２１０≦Ｘ２≦２７５ （２）、
２２０≦Ｘ３≦２９０ （３）、
Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３ （４）。
【００１０】
また本発明に係るプロセスカートリッジは、上記の帯電ローラと感光体とが一体化されてなり、電子写真装置本体に着脱可能に構成されていることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明に係る電子写真装置は、上記の帯電ローラと、該帯電ローラによって帯電可能に配置されてなる感光体とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、電子写真装置における感光体と長期当接放置後に発生するバンディング画像を抑制した良好な画像を出力することができる電子写真装置用の帯電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】
【００１３】
本発明に係る帯電ローラに用いる導電性支持体は、半径Ｒの金属製の円柱形状を有するものである。
そして、
該支持体の軸を中心とした、半径Ｒ／８の円で囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ１、
該支持体の軸を中心とした半径７／１６Ｒの円と半径９／１６Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ２、
該支持体の軸を中心とした半径７／８Ｒの円と半径Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ３としたとき、下記関係式（１）〜（４）を満たす：
１７０≦Ｘ１≦２３５ （１）、
２１０≦Ｘ２≦２７５ （２）、
２２０≦Ｘ３≦２９０ （３）、
Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３ （４）。
【００１４】
このような関係を満たす金属製の円柱は、結晶中に歪を有する状態となる。歪を有する金属は運動エネルギーを熱エネルギーに変換しやすい。そのため、本発明に用いる導電性支持体は振動吸収能力を有する。振動吸収能力を有する導電性支持体を用いることによりバンディング画像の発生を抑制することができる。より具体的に説明すると、例えば、長期的な感光体当接後に画像を出力した際に、感光体当接により歪んだローラが感光体にはじかれて振動することがある。この場合、バンディング画像が発生するが、本発明に用いる導電性支持体の振動吸収能により帯電ローラの振動が低減し、バンディング画像が発生しにくくなると考えられる。
【００１５】
また、前記支持体はＮｉを含有し、そのＮｉ含有量が１０．０重量％以上、２２．０重量％以下であることが好ましい。これにより、導電性支持体が有する結晶中の歪が大きくなり、導電性支持体の振動吸収能力が更に大きくなるためである。
【００１６】
また、本発明の帯電ローラの弾性層は、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ又はシリコーンゴムを含有することが好ましい。これにより、バンディング画像のバンディング発生領域が狭くなり、目立たなくなるためである。
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明の帯電ローラの構成として、図２に本発明の帯電ローラの断面の一例を示す概略図を示す。図中の帯電ローラは、弾性層として導電性弾性体層ｂを導電性支持体ａの外周に有し、前記導電性弾性体層ｂの外側に、表面層ｃを有している。
【００１９】
その他の構成として、図３に示すように、導電性弾性体層ｂの１層を導電性支持体ａ上に有する構成もある。
【００２０】
前記導電性支持体は、感光体表面を所定の静電量に帯電できるように、導電性を有している。また、導電性支持体上に積層して設けられる導電性弾性体層、表面層を支持している。また、感光体表面を精度良く回転するために、高度の形状精度（外径、振れ）を有することが好ましい。なお、本発明において、導電性は、１．０×１０10Ω・ｃｍ未満の体積抵抗率を示す。
【００２１】
前記導電性支持体は、上述のように、所定の範囲の硬度を有する。
【００２２】
上記硬度範囲であれば、上述のとおり、導電性支持体の振動吸収能により帯電ローラの振動が低減するために、長期的な感光体当接後のバンディング画像が発生しにくくなる。
【００２３】
また、ローラを研磨加工する際に、導電性支持体の振動が低減するために、導電性支持体の振れが大きくてもローラの振れを小さく研磨することができる。
【００２４】
また、ローラの表層層の材料を塗工する時に、チャック治具を用いてローラを固定する際に振動が発生した場合でも、導電性支持体の振動吸収能によりローラの振動が低減されるため、振動起因の塗工ムラを減らすことができる。
【００２５】
また、導電性支持体の振動吸収によりローラの振動が低減して、ローラへのトナーもしくはトナー外添剤の付着量が減少することにより、画像出力耐久の汚れを低減させることができる。
【００２６】
上記範囲の硬度を有する導電性支持体は振動吸収能力が高いため、このような導電性支持体を用いることで本発明の効果を有効に発揮することができる。
【００２７】
前記導電性支持体の材質は、例えば、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル等の金属やそれらの合金を挙げることができるが、前記硬度にするためにはステンレスが望ましい。また、ステンレス以外の材料では、表面に耐傷性付与を目的として、導電性を損なわない範囲で、メッキ処理等を施してもよい。
【００２８】
前記導電性支持体のＮｉ含有量は１０．０重量％以上、２２．０重量％以下であることが望ましい。この範囲とすることにより、振動吸収能力をより一層向上させることができるためである。
【００２９】
前記導電性支持体の形状は、帯電ローラを回転可能にさせる形状として、円柱形状が用いられる。図４に示すような単純な円柱形状が加工コストが低いため望ましいが、必要に応じて図５に示すような長手方向に複数の径を有する段付形状を用いても良い。また、ローラを駆動機構に合わせるために端部をＤカット等の形状にしても構わない。
【００３０】
前記導電性支持体の材料混合は、電気炉にて行うことができる。Ｎｉを材料混合時に電気炉にて混合融解した後、精錬、造塊、圧延の工程を経て、引抜加工、センターレス研磨等の研磨加工、研削加工により円柱状に加工することができる。円柱状に加工する方法は引抜加工であることが望ましい。オーステナイト系ステンレスを引抜加工すると加工硬化が起こるが、導電性支持体の内部よりも外部の加工硬化が大きいために、内部のビッカース硬度よりも外部のビッカース硬度を大きくすることができる。加工硬化により硬度上昇が起こるので、最終的に狙う硬度より低硬度の材料を用いて加工することにより、硬度を調整することができる。また、引抜加工は数回に渡って行っても構わない。また、引抜加工は外径、振れという形状精度を良好にできる。
【００３１】
引抜加工は、材料を酸処理した後、潤滑油を塗布し、ダイスを通して加工することができる。その後、曲り矯正、切断加工、端部形状の切削加工をして、前記導電性支持体を作製することができる。
【００３２】
前記導電性弾性体層としては、主に帯電部材と感光体との十分なニップを確保するために、ゴム、熱可塑性エラストマー等のエラストマーが用いられる。例えば、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム等を挙げることができる。これらのゴムは、導電性弾性層の抵抗制御及び硬度制御がしやすく、耐久性を得やすいためである。また、これらのゴムは、前述したバンディング画像のバンディング発生領域が狭くなり、目立たなくなる効果もある。
【００３３】
前記導電性弾性体層の体積抵抗率は、２３℃／５０％ＲＨ環境下で１０2〜１０10Ω・ｃｍであることが好ましい。また、前記導電性弾性体層の体積抵抗率は、上記の導電性弾性体材料中にカーボンブラック、導電性金属酸化物、アルカリ金属塩、アンモニウム塩等の導電剤を適宜添加し、調整することができる。
【００３４】
前記導電性弾性体層は、硬度等を調整するため、軟化油、可塑剤等の添加剤や老化防止剤や潤滑剤等を同時に添加してもよい。
【００３５】
前記導電性弾性体層表面は、表面処理を施してもよい。表面処理としては、例えば、ＵＶや電子線を用いた表面加工処理や、化合物等を表面に付着及び／又は含浸させる表面改質処理等を挙げることができる。
【００３６】
前記導電性弾性体層の形成は、予め所定の膜厚に形成されたシート形状又はチューブ形状の層を前記導電性支持体に接着又は被覆することによって行っても良いし、クロスヘッドを備えた押出し機を用いて、芯金と未加硫ゴム組成物を一体的に押出しても良い。
【００３７】
前記表面層は、表面凸形状形成、抵抗調整、上記導電性弾性体層からの染み出し物質が感光体表面に付着するのを防ぐために設けられ、バインダー樹脂、導電剤、粒子などの材料から構成することができる。
【００３８】
前記バインダー樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂が用いられる。中でも、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等を用いることが好ましい。
【００３９】
前記導電剤としては、例えば、金属酸化物系導電性微粒子、金属系導電性微粒子、カーボンブラック、導電性複合微粒子等を挙げることができる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。
【００４０】
カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。金属酸化物系又は金属系導電性微粒子としては、例えば、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、銅、ニッケル等の粒子が挙げられる。複合導電性微粒子としては、例えば、カーボン被覆シリカ、カーボン被覆酸化チタン等の粒子が挙げられる。
【００４１】
前記表面層の形成は予め所定の膜厚に形成されたシート形状又はチューブ形状の層を接着又は被覆することによって行ってもよいし、静電スプレー塗布やディッピング塗布等の塗布法によって行ってもよい。また、型内で所定の形状に材料を硬化、成形する方法であってもよい。好ましくは塗布法によって塗料を塗工し、塗膜を形成することである。
【００４２】
前記表面層の厚さは、２〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは５〜５０μｍである。
【００４３】
前記帯電ローラは形状精度（外径、振れ）が良いことが望ましい。形状精度が悪いと、経時に伴い帯電ローラ表面にトナー、トナーに用いられる外添剤、紙粉等の付着物が蓄積されやすくなる。形状精度は導電性支持体の精度も要求されるが、帯電ローラとしての形状精度の方が出力画像に与える影響が大きい。振れの値は５０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３０μｍ以下である。
【００４４】
以下に、Ｎｉ含有量、ビッカース硬度、形状（外径、振れ）の測定方法を説明する。
【００４５】
Ｎｉ含有量の測定方法は、誘導プラズマ発光分光分析法を用いることができる。
【００４６】
ビッカース硬度の測定は、ミツトヨ（株）社製ビッカース硬さ試験機ＨＶ−１１３を用いて行った。導電性支持体の長手方向の中央位置をワイヤーカット加工により切断した断面円を測定する。ワイヤーカット加工で切断することにより、切断時の組成変形を少なくし、切断前後の硬度変化を少なくすることができる。他の切断方法でも差し支えないが、切断前後の硬度変化を少ない方法で切断することが望ましい。荷重は９８．０Ｎ（１０Ｋｇｆ）にて測定した。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の各測定点にて８点測定し、その平均値を求め、導電性支持体のビッカース硬度とした。
【００４７】
形状（外径、振れ）の測定は、キーエンス（株）製寸法／外径測定機ＬＳ−３０００を用いて行った。該測定機のＤＩＡモード，ＮＯＲＭＡＬにてローラを４５度ずつ回転させて４回測定の平均値を被測定物の外径とした。該測定機のＥＤＧＥ１モード，Ｐ−Ｐにてローラを１回転させて測定した値を振れとし、３回測定の平均値を被測定物の振れとした。
【００４８】
また、本発明の電子写真装置の概略構成を図７に示す。
【００４９】
電子写真装置は、感光体、感光体を帯電する帯電装置、露光を行う潜像形成装置、トナー像に現像する現像装置、転写材に転写する転写装置、感光体上の転写トナーを回収するクリーニング装置、トナー像を定着する定着装置などから構成される。
【００５０】
感光体４は、導電性基体上に感光層を有する回転ドラム型である。感光体は矢示の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【００５１】
帯電装置は、感光体に所定の押圧力で当接されることにより接触配置される接触式の帯電ローラ５を有する。帯電ローラ５は、感光体回転に従い回転する従動回転であり、帯電用電源から所定の直流電圧を印加することにより、感光体を所定の電位に帯電する。感光体に静電潜像を形成する潜像形成装置１１は、例えばレーザービームスキャナーなどの露光装置が用いられる。一様に帯電された感光体に画像情報に対応した露光を行うことにより、静電潜像が形成される。
【００５２】
現像装置は、感光体に近接または接触して配設される接触式の現像ローラ６を有する。感光体帯電極性と同極性に静電的処理されたトナーを反転現像により、静電潜像をトナー像に可視化現像する。また、弾性規制ブレード１３により現像剤量が規制される。１４はトナー供給ローラである。
【００５３】
転写装置は、接触式の転写ローラ８を有する。感光体からトナー像を普通紙などの転写材７（転写材は、搬送部材を有する給紙システムにより搬送される。）に転写する。
【００５４】
クリーニング装置は、ブレード型のクリーニング部材１０、回収容器を有し、転写した後、感光体上に残留する転写残トナーを機械的に掻き落とし回収する。
【００５５】
ここで、現像装置にて転写残トナーを回収する現像同時クリーニング方式を採用することにより、クリーニング装置を取り除くことも可能である。
【００５６】
定着装置は、加熱されたロール等で構成され、転写されたトナー像を定着し、機外に排出する。
【００５７】
本発明のプロセスカートリッジは、本発明の帯電ローラが少なくとも感光体と一体化されたものである。具体的には、像坦持体である感光体、本発明の帯電ローラを含む帯電装置、現像装置及びクリーニング装置などを一体化し、電子写真装置本体に着脱可能に設計されたプロセスカートリッジ（図８）を用いることもできる。
【実施例】
【００５８】
以下に、本発明の帯電部材、電子写真装置を具体的に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。
【００５９】
［導電性支持体の作製］
［製造例１］導電性支持体１
ＳＵＳ３０３（Ｎｉ量：８．０〜１０．０％）とＮｉを、電気炉で混合溶解し、Ｎｉ量が１３．１％となるように調整した後、精錬、造塊、圧延の工程を経て得られた外径６．３ｍｍの円柱状材料を、６．０ｍｍに引抜加工した。
【００６０】
引抜加工の詳細手順を以下に示す。円柱状材料を１．０×１０-3の塩酸にて酸処理を行い、シュウ酸塩処理液（商品名：フェルボンドＡ、日本パーカライジング社製）に浸漬した。そして、潤滑油（商品名：ダフニーマスタードローＮＤ３０、出光株式会社製）を塗布し、ダイスを通して５０ｍ／ｍｉｎ、室温にて引抜き加工した。その後、曲り矯正をし、長さ３５８ｍｍに切断し、端部Ｃ面加工をして、再度曲り矯正をした。
【００６１】
なお、ダイスはアプローチ角度が８度のものを使用した。
【００６２】
［製造例２〜６、比較例Ｃ１〜Ｃ５］導電性支持体２〜６、導電性支持体Ｃ１〜Ｃ５
表１に示す材料を用いた以外は、製造例１と同様にして導電性支持体２〜６、及び導電性支持体Ｃ１〜Ｃ５を作製した。
【００６３】
［製造例７］導電性支持体７
センターレス研磨加工によって作製した直径６ｍｍの円柱形状のＳＵＳ２０１（Ｎｉ量：３．５〜５．５％）を、長さ３５８ｍｍに切断し、端部Ｃ面加工をし、曲り矯正をしたものを用いた。
【００６４】
［製造例Ｃ６］導電性支持体Ｃ６
センターレス研磨加工によって作製した直径６ｍｍの円柱形状のＳＵＳ３０３を、長さ３５８ｍｍに切断し、端部Ｃ面加工をし、曲り矯正をしたものを用いた。
【００６５】
製造例にて示した導電性支持体の硬度を表１に示す。１０００本の測定値の平均値を表２に示す。
【００６６】
また、各製造例にて示した導電性支持体の長手方向中心位置のフレを測定し、１０００本の測定値の平均値を算出したところ、各製造例においていずれも平均約７０μｍであった。
【００６７】
【表１】
【００６８】
［導電性弾性ローラの作製］
エピクロルヒドリンゴム（エピクロルヒドリン：エチレンオキサイド：アリルグリシジルエーテル＝４８：４８：４の構成比率）１００質量部に対し、以下の化合物を添加し、オープンロールで３０分間混練した。
ＦＥＦカーボン（充填剤） ４０質量部
酸化亜鉛 ４質量部
ステアリン酸亜鉛 １．５質量部
【００６９】
前記混練物に、さらに以下の化合物を添加してオープンロールで１５分間混練し、混練物Ｉを得た。
ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（加硫促進剤） １質量部
テトラメチルチウラムモノスルフィド（加硫促進剤） ０．８質量部
イオウ（加硫剤） １．５質量部
【００７０】
次に、前記混練物Ｉを、ゴム押し出し機で、外径１２．７ｍｍ、内径５．４ｍｍの円筒形に押し出し、３４０ｍｍの長さに裁断し、加硫缶で１６０℃の水蒸気で３０分間１次加硫することにより、導電性弾性層用１次加硫チューブを得た。
【００７１】
一方、製造例にて作製した導電性支持体１〜７及び導電性支持体Ｃ１〜Ｃ６に、熱硬化性接着剤を塗布した。塗布は、支持体の円柱面軸方向中央を挟んで両側１６１．５ｍｍまでの領域（合わせて軸方向幅３２３ｍｍの領域）に行った。これを３０分間８０℃で乾燥させた後、さらに１時間１２０℃で乾燥させた。
【００７２】
この熱硬化性接着剤を塗布し乾燥させた導電性支持体を、導電性弾性層用１次加硫チューブの中に挿入し、その後、導電性弾性層用１次加硫チューブを１時間１６０℃で加熱した。この加熱によって、導電性弾性層用１次加硫チューブが２次加硫され、また、熱硬化性接着剤が硬化した。
【００７３】
次に、表面研磨前の導電性弾性ローラの導電性弾性層部分（ゴム部分）の両端を切断し、導電性弾性層部分の軸方向幅を３２４ｍｍとした。その後、導電性弾性層部分の表面を回転砥石で研磨することによって、導電性弾性ローラ１〜７及び導電性弾性ローラＣ１〜Ｃ６を得た。前記導電性弾性ローラは端部直径１０．０ｍｍ、中央部直径１１．０ｍｍのクラウン形状で、表面のＲｚｊｉｓ１９９４が３．５μｍであり、硬度は７２度（アスカーＣ）であった。
【００７４】
［表面層溶液の作製］
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液にメチルイソブチルケトンを加え、固形分が２０質量％となるように調製した。
【００７５】
この溶液５００質量部（前記アクリルポリオール溶液の固形分１００質量部）に対して、下記の化合物を添加して混合溶液を調製した。
樹脂粒子（ＰＭＭＡ樹脂製、直径１０μｍ） ５０質量部
導電性酸化スズ（導電剤） １５０質量部
シリコーンオイル（レベリング剤） ０．０８質量部
【００７６】
４５０ｍＬのガラス瓶に前記混合溶液１６０ｇと、メディアとして平均粒径０．５ｍｍのガラスビーズ２００ｇを混合し、ペイントシェーカー分散機を用いて２４時間分散した。
【００７７】
分散終了後、１時間室温で冷却した。その後、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）とイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）の各ブタノンオキシムブロック体の５：５の混合物２５質量部を添加し、さらに、ペイントシェーカー分散機を用いて２４時間分散して表面層溶液を得た。
【００７８】
［帯電ローラの作製］
表面層溶液の製造例で得られた表面層溶液を、導電性弾性ローラに１回ディッピング塗布し、常温で３０分間以上風乾し、次いで８０℃に設定した熱風循環乾燥機にて１時間乾燥した。更に１６０℃に設定した熱風循環乾燥機にて１時間乾燥して、導電性弾性ローラ１〜７及び導電性弾性ローラＣ１〜Ｃ６上に表面層を形成した。ディッピング塗布浸漬時間は９秒、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度が２０ｍｍ／ｓ、最終速度は２ｍｍ／ｓになるように調節し、２０ｍｍ／ｓから２ｍｍ／ｓの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。
【００７９】
このようにして、導電性支持体上に導電性弾性層及び表面層をこの順に有する帯電ローラ１〜７及び帯電ローラＣ１〜Ｃ６を各１０００本作製した。
【００８０】
帯電ローラの評価
［実施例１］
帯電ローラ１について以下の評価を行った。
＜評価１＞振れの測定
導電性ローラ１の長手方向中心位置の振れを測定した。１０００本の測定値の平均値を表２に示す。
【００８１】
＜評価２＞塗工ムラ発生率
帯電ローラ１の画像不良となるレベルの塗工ムラの発生率を集計した。
【００８２】
＜評価３＞当接後のバンディング確認
作製した帯電ローラ１（帯電ローラのフレが約５０μｍのものを使用した）を直径３０ｍｍの電子写真感光体ドラムに、一端で６．８６Ｎ（０．７ｋｇｆ）、両端で合計１３．７２Ｎ（１．４ｋｇｆ）のバネによる押し圧力で当接させた。その状態で、高温高湿環境（Ｈ／Ｈ：４０℃、９５％ＲＨ）で１週間放置した。そして、常温常湿環境（Ｎ／Ｎ：２３℃、５３％ＲＨ）で４時間放置後、電子写真装置でハーフトーン（感光体の回転方向と垂直方向に幅１ドット、間隔２ドットの横線を描く画像）画像を出力した。帯電ローラ周期のバンディング画像（横しま状の不良画像）を目視により評価し、以下のランク基準により評価した。
ランク１：未発生
ランク２：軽微なバンディングが発生している
ランク３：一部にバンディングが発生しているが実使用上問題無い
【００８３】
＜評価４＞耐久試験
作製した帯電ローラ１（帯電ローラの振れが約５０μｍのものを使用した）を、図６に示す電子写真装置に装着した。具体的には、直径３０ｍｍの電子写真感光体ドラムに、一端で６．８６Ｎ（０．７ｋｇｆ）、両端で合計１３．７２Ｎ（１．４ｋｇｆ）のバネによる押し圧力で当接させた。これを用いて、低温低湿１５℃／１０％ＲＨ環境において耐久評価を行った。帯電ローラには直流電圧のみ−１０００Ｖを印加した。トナーは平均粒径５．０μｍの重合トナーを用いた。電子写真感光体ドラムは、商品名：「Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ５５５０」（ヒューレットパッカード社製）のカートリッジに搭載の感光体ドラム１５１を使用した。１枚画像を出力すると電子写真装置の回転を停止させた後、また画像形成動作を再開するという動作を繰り返し（Ｅ文字１％印字画像を間欠耐久）、５００００枚の画像出力耐久試験を行った。耐久試験中はプロセススピードを２５０ｍｍ／ｓに設定し、耐久試験中、１００００枚目、３００００枚目、及び５００００枚目の出力画像について評価を行った。その出力画像は目視により評価し、以下のランク基準により汚れ起因の画像について評価した。
図６において、Ｐは転写材、１５１は感光体、１５３は帯電ローラ、１５４は露光装置（レーザービームスキャナー）である。また、１５４Ｌは露光光、１５５は現像装置、１５５ａは現像部材、１５５ｂは撹拌部材、１５５ｃはトナー規制部材、１５６は転写ローラ、Ｓ１及びＳ２は電源を示す。
ランク１：汚れ起因の画像が軽微に発生している
ランク２：汚れ起因の画像が一部に発生しているが実使用上問題無い
ランク３：汚れ起因の画像が発生しており、画像品質が劣る
【００８４】
表２に示すように、実施例１はローラの振れが小さく、塗工ムラの発生率が低く、当接後バンディング、耐久汚れのランクが良好であり、本発明の効果を十分に発揮する効果が得られた。
【００８５】
【表２】
【００８６】
［実施例２、７］
実施例１と同様にして帯電ローラ２、７について評価を行った。結果を表２に示す。
【００８７】
表２に示すように、実施例２、７はローラの振れが小さく、塗工ムラの発生率が低く、当接後バンディングが軽微であり、耐久３００００枚までの汚れのランクが良好であり、本発明の効果を発揮する効果が得られた。
【００８８】
［実施例３〜６］
実施例１と同様にして帯電ローラ３〜６について評価を行った。結果を表２に示す。
【００８９】
表２に示すように、実施例３〜６はローラの振れが小さく、塗工ムラの発生率が低く、当接後バンディングが軽微であり、耐久汚れが実使用上問題の無いレベルであり、本発明の効果を発揮する効果が得られた。
【００９０】
［比較例Ｃ１〜Ｃ６］
実施例１と同様にして帯電ローラＣ１〜Ｃ６について評価を行った。結果を表２に示す。
【００９１】
表２に示すように、比較例Ｃ１〜Ｃ６はローラの振れが大きく、塗工ムラの発生率が高く、当接後バンディングが一部発生しており、５００００枚では耐久汚れの品質が劣るレベルであった。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の導電性支持体を示す概略断面図である。
【図２】本発明の帯電ローラの一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の帯電ローラの他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の導電性支持体の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の導電性支持体の他の例（段付形状）を示す概略図である。
【図６】本発明の電子写真装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の電子写真装置の一つの実施の形態の断面を表す概略図である。
【図８】本発明のプロセスカートリッジの一つの実施の形態の断面を表す概略図である。
【符号の説明】
【００９３】
ａ 導電性支持体
ｂ 導電性弾性体層
ｃ 表面層
Ｐ 転写材
４ 電子写真感光体
５ 帯電ローラ
６ 現像ローラ
７ 電車材
８ 転写ローラ
９ 定着部
１０ クリーニングブレード
１１ 露光
１２ 帯電前露光装置
１３ 弾性規制ブレード
１４ トナー供給ローラ
１８、１９、２０ 電源
３０ トナーシール
１５１ 感光体
１５３ 帯電部材（帯電ローラ）
１５４ 露光装置（レーザービームスキャナー）
１５４Ｌ 露光光
１５５ 現像装置
１５５ａ 現像部材
１５５ｂ 撹拌部材
１５５ｃ トナー規制部材
１５６ 転写部材（転写ローラ）
Ｓ１ 電源
Ｓ２ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ローラ、ならびに、該帯電ローラを有するプロセスカートリッジおよび電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した画像形成装置、いわゆる電子写真装置は、電子写真感光体を帯電するための帯電手段や、帯電された感光体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段を有する。更に、電子写真装置は、感光体表面に形成された静電潜像に現像剤（トナー）を供給する現像手段、現像剤を記録材（紙）上に転写する転写手段、及び転写された現像剤を記録材に定着して記録材に画像を形成する定着手段が設けられたものが一般的である。
【０００３】
前記帯電手段の部材形状としては、ローラ形状、ブレード形状、ブラシ形状、ベルト形状、フィルム形状、シート形状、チップ形状などが挙げられるが、ローラ形状のもの（即ち、帯電ローラ）が多く用いられている。
【０００４】
また、被帯電体である感光体の帯電の安定性、オゾン発生の低減、あるいは、低コスト化という観点から、接触式の帯電手段が多用されている。
【０００５】
また、帯電ローラの回転は、帯電ローラを感光体に接触配置させ、感光体の回転によって従動回転するもの、あるいは、帯電ローラに駆動装置を設けているものがある。
【０００６】
前記接触式帯電手段の場合、電子写真装置は、電子写真感光体（被帯電体）と帯電ローラとは常に当接している。この状態で長期放置されたとき、更に厳しくはその放置された環境が高温高湿環境であると、帯電ローラの当接部が歪み、半永久的に変形してしまうことがある（特許文献１参照）。感光体と帯電ローラの当接回転時に、この帯電ローラの歪みの部分が感光体に接触すると、振動し、出力画像に帯電ローラ周期のバンディング画像（横しま状の不良画像）が発生することがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３１１６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、電子写真装置における感光体と長期当接放置後に発生するバンディング画像を抑制し、良好な画像を出力することができる電子写真装置用の帯電ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明に係る帯電ローラは、半径Ｒの円柱形状を有する金属製の支持体の外側に少なくとも１層の弾性層を有する帯電ローラであって、
該支持体の軸を中心とした、半径Ｒ／８の円で囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ１、
該支持体の軸を中心とした半径７／１６Ｒの円と半径９／１６Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ２、
該支持体の軸を中心とした半径７／８Ｒの円と半径Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ３としたとき、下記関係式（１）〜（４）を満たすことを特徴とする帯電ローラ：
１７０≦Ｘ１≦２３５ （１）、
２１０≦Ｘ２≦２７５ （２）、
２２０≦Ｘ３≦２９０ （３）、
Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３ （４）。
【００１０】
また本発明に係るプロセスカートリッジは、上記の帯電ローラと感光体とが一体化されてなり、電子写真装置本体に着脱可能に構成されていることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明に係る電子写真装置は、上記の帯電ローラと、該帯電ローラによって帯電可能に配置されてなる感光体とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、電子写真装置における感光体と長期当接放置後に発生するバンディング画像を抑制した良好な画像を出力することができる電子写真装置用の帯電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】
【００１３】
本発明に係る帯電ローラに用いる導電性支持体は、半径Ｒの金属製の円柱形状を有するものである。
そして、
該支持体の軸を中心とした、半径Ｒ／８の円で囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ１、
該支持体の軸を中心とした半径７／１６Ｒの円と半径９／１６Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ２、
該支持体の軸を中心とした半径７／８Ｒの円と半径Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ３としたとき、下記関係式（１）〜（４）を満たす：
１７０≦Ｘ１≦２３５ （１）、
２１０≦Ｘ２≦２７５ （２）、
２２０≦Ｘ３≦２９０ （３）、
Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３ （４）。
【００１４】
このような関係を満たす金属製の円柱は、結晶中に歪を有する状態となる。歪を有する金属は運動エネルギーを熱エネルギーに変換しやすい。そのため、本発明に用いる導電性支持体は振動吸収能力を有する。振動吸収能力を有する導電性支持体を用いることによりバンディング画像の発生を抑制することができる。より具体的に説明すると、例えば、長期的な感光体当接後に画像を出力した際に、感光体当接により歪んだローラが感光体にはじかれて振動することがある。この場合、バンディング画像が発生するが、本発明に用いる導電性支持体の振動吸収能により帯電ローラの振動が低減し、バンディング画像が発生しにくくなると考えられる。
【００１５】
また、前記支持体はＮｉを含有し、そのＮｉ含有量が１０．０重量％以上、２２．０重量％以下であることが好ましい。これにより、導電性支持体が有する結晶中の歪が大きくなり、導電性支持体の振動吸収能力が更に大きくなるためである。
【００１６】
また、本発明の帯電ローラの弾性層は、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ又はシリコーンゴムを含有することが好ましい。これにより、バンディング画像のバンディング発生領域が狭くなり、目立たなくなるためである。
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明の帯電ローラの構成として、図２に本発明の帯電ローラの断面の一例を示す概略図を示す。図中の帯電ローラは、弾性層として導電性弾性体層ｂを導電性支持体ａの外周に有し、前記導電性弾性体層ｂの外側に、表面層ｃを有している。
【００１９】
その他の構成として、図３に示すように、導電性弾性体層ｂの１層を導電性支持体ａ上に有する構成もある。
【００２０】
前記導電性支持体は、感光体表面を所定の静電量に帯電できるように、導電性を有している。また、導電性支持体上に積層して設けられる導電性弾性体層、表面層を支持している。また、感光体表面を精度良く回転するために、高度の形状精度（外径、振れ）を有することが好ましい。なお、本発明において、導電性は、１．０×１０10Ω・ｃｍ未満の体積抵抗率を示す。
【００２１】
前記導電性支持体は、上述のように、所定の範囲の硬度を有する。
【００２２】
上記硬度範囲であれば、上述のとおり、導電性支持体の振動吸収能により帯電ローラの振動が低減するために、長期的な感光体当接後のバンディング画像が発生しにくくなる。
【００２３】
また、ローラを研磨加工する際に、導電性支持体の振動が低減するために、導電性支持体の振れが大きくてもローラの振れを小さく研磨することができる。
【００２４】
また、ローラの表層層の材料を塗工する時に、チャック治具を用いてローラを固定する際に振動が発生した場合でも、導電性支持体の振動吸収能によりローラの振動が低減されるため、振動起因の塗工ムラを減らすことができる。
【００２５】
また、導電性支持体の振動吸収によりローラの振動が低減して、ローラへのトナーもしくはトナー外添剤の付着量が減少することにより、画像出力耐久の汚れを低減させることができる。
【００２６】
上記範囲の硬度を有する導電性支持体は振動吸収能力が高いため、このような導電性支持体を用いることで本発明の効果を有効に発揮することができる。
【００２７】
前記導電性支持体の材質は、例えば、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル等の金属やそれらの合金を挙げることができるが、前記硬度にするためにはステンレスが望ましい。また、ステンレス以外の材料では、表面に耐傷性付与を目的として、導電性を損なわない範囲で、メッキ処理等を施してもよい。
【００２８】
前記導電性支持体のＮｉ含有量は１０．０重量％以上、２２．０重量％以下であることが望ましい。この範囲とすることにより、振動吸収能力をより一層向上させることができるためである。
【００２９】
前記導電性支持体の形状は、帯電ローラを回転可能にさせる形状として、円柱形状が用いられる。図４に示すような単純な円柱形状が加工コストが低いため望ましいが、必要に応じて図５に示すような長手方向に複数の径を有する段付形状を用いても良い。また、ローラを駆動機構に合わせるために端部をＤカット等の形状にしても構わない。
【００３０】
前記導電性支持体の材料混合は、電気炉にて行うことができる。Ｎｉを材料混合時に電気炉にて混合融解した後、精錬、造塊、圧延の工程を経て、引抜加工、センターレス研磨等の研磨加工、研削加工により円柱状に加工することができる。円柱状に加工する方法は引抜加工であることが望ましい。オーステナイト系ステンレスを引抜加工すると加工硬化が起こるが、導電性支持体の内部よりも外部の加工硬化が大きいために、内部のビッカース硬度よりも外部のビッカース硬度を大きくすることができる。加工硬化により硬度上昇が起こるので、最終的に狙う硬度より低硬度の材料を用いて加工することにより、硬度を調整することができる。また、引抜加工は数回に渡って行っても構わない。また、引抜加工は外径、振れという形状精度を良好にできる。
【００３１】
引抜加工は、材料を酸処理した後、潤滑油を塗布し、ダイスを通して加工することができる。その後、曲り矯正、切断加工、端部形状の切削加工をして、前記導電性支持体を作製することができる。
【００３２】
前記導電性弾性体層としては、主に帯電部材と感光体との十分なニップを確保するために、ゴム、熱可塑性エラストマー等のエラストマーが用いられる。例えば、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム等を挙げることができる。これらのゴムは、導電性弾性層の抵抗制御及び硬度制御がしやすく、耐久性を得やすいためである。また、これらのゴムは、前述したバンディング画像のバンディング発生領域が狭くなり、目立たなくなる効果もある。
【００３３】
前記導電性弾性体層の体積抵抗率は、２３℃／５０％ＲＨ環境下で１０2〜１０10Ω・ｃｍであることが好ましい。また、前記導電性弾性体層の体積抵抗率は、上記の導電性弾性体材料中にカーボンブラック、導電性金属酸化物、アルカリ金属塩、アンモニウム塩等の導電剤を適宜添加し、調整することができる。
【００３４】
前記導電性弾性体層は、硬度等を調整するため、軟化油、可塑剤等の添加剤や老化防止剤や潤滑剤等を同時に添加してもよい。
【００３５】
前記導電性弾性体層表面は、表面処理を施してもよい。表面処理としては、例えば、ＵＶや電子線を用いた表面加工処理や、化合物等を表面に付着及び／又は含浸させる表面改質処理等を挙げることができる。
【００３６】
前記導電性弾性体層の形成は、予め所定の膜厚に形成されたシート形状又はチューブ形状の層を前記導電性支持体に接着又は被覆することによって行っても良いし、クロスヘッドを備えた押出し機を用いて、芯金と未加硫ゴム組成物を一体的に押出しても良い。
【００３７】
前記表面層は、表面凸形状形成、抵抗調整、上記導電性弾性体層からの染み出し物質が感光体表面に付着するのを防ぐために設けられ、バインダー樹脂、導電剤、粒子などの材料から構成することができる。
【００３８】
前記バインダー樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂が用いられる。中でも、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等を用いることが好ましい。
【００３９】
前記導電剤としては、例えば、金属酸化物系導電性微粒子、金属系導電性微粒子、カーボンブラック、導電性複合微粒子等を挙げることができる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。
【００４０】
カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。金属酸化物系又は金属系導電性微粒子としては、例えば、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、銅、ニッケル等の粒子が挙げられる。複合導電性微粒子としては、例えば、カーボン被覆シリカ、カーボン被覆酸化チタン等の粒子が挙げられる。
【００４１】
前記表面層の形成は予め所定の膜厚に形成されたシート形状又はチューブ形状の層を接着又は被覆することによって行ってもよいし、静電スプレー塗布やディッピング塗布等の塗布法によって行ってもよい。また、型内で所定の形状に材料を硬化、成形する方法であってもよい。好ましくは塗布法によって塗料を塗工し、塗膜を形成することである。
【００４２】
前記表面層の厚さは、２〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは５〜５０μｍである。
【００４３】
前記帯電ローラは形状精度（外径、振れ）が良いことが望ましい。形状精度が悪いと、経時に伴い帯電ローラ表面にトナー、トナーに用いられる外添剤、紙粉等の付着物が蓄積されやすくなる。形状精度は導電性支持体の精度も要求されるが、帯電ローラとしての形状精度の方が出力画像に与える影響が大きい。振れの値は５０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３０μｍ以下である。
【００４４】
以下に、Ｎｉ含有量、ビッカース硬度、形状（外径、振れ）の測定方法を説明する。
【００４５】
Ｎｉ含有量の測定方法は、誘導プラズマ発光分光分析法を用いることができる。
【００４６】
ビッカース硬度の測定は、ミツトヨ（株）社製ビッカース硬さ試験機ＨＶ−１１３を用いて行った。導電性支持体の長手方向の中央位置をワイヤーカット加工により切断した断面円を測定する。ワイヤーカット加工で切断することにより、切断時の組成変形を少なくし、切断前後の硬度変化を少なくすることができる。他の切断方法でも差し支えないが、切断前後の硬度変化を少ない方法で切断することが望ましい。荷重は９８．０Ｎ（１０Ｋｇｆ）にて測定した。Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の各測定点にて８点測定し、その平均値を求め、導電性支持体のビッカース硬度とした。
【００４７】
形状（外径、振れ）の測定は、キーエンス（株）製寸法／外径測定機ＬＳ−３０００を用いて行った。該測定機のＤＩＡモード，ＮＯＲＭＡＬにてローラを４５度ずつ回転させて４回測定の平均値を被測定物の外径とした。該測定機のＥＤＧＥ１モード，Ｐ−Ｐにてローラを１回転させて測定した値を振れとし、３回測定の平均値を被測定物の振れとした。
【００４８】
また、本発明の電子写真装置の概略構成を図７に示す。
【００４９】
電子写真装置は、感光体、感光体を帯電する帯電装置、露光を行う潜像形成装置、トナー像に現像する現像装置、転写材に転写する転写装置、感光体上の転写トナーを回収するクリーニング装置、トナー像を定着する定着装置などから構成される。
【００５０】
感光体４は、導電性基体上に感光層を有する回転ドラム型である。感光体は矢示の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【００５１】
帯電装置は、感光体に所定の押圧力で当接されることにより接触配置される接触式の帯電ローラ５を有する。帯電ローラ５は、感光体回転に従い回転する従動回転であり、帯電用電源から所定の直流電圧を印加することにより、感光体を所定の電位に帯電する。感光体に静電潜像を形成する潜像形成装置１１は、例えばレーザービームスキャナーなどの露光装置が用いられる。一様に帯電された感光体に画像情報に対応した露光を行うことにより、静電潜像が形成される。
【００５２】
現像装置は、感光体に近接または接触して配設される接触式の現像ローラ６を有する。感光体帯電極性と同極性に静電的処理されたトナーを反転現像により、静電潜像をトナー像に可視化現像する。また、弾性規制ブレード１３により現像剤量が規制される。１４はトナー供給ローラである。
【００５３】
転写装置は、接触式の転写ローラ８を有する。感光体からトナー像を普通紙などの転写材７（転写材は、搬送部材を有する給紙システムにより搬送される。）に転写する。
【００５４】
クリーニング装置は、ブレード型のクリーニング部材１０、回収容器を有し、転写した後、感光体上に残留する転写残トナーを機械的に掻き落とし回収する。
【００５５】
ここで、現像装置にて転写残トナーを回収する現像同時クリーニング方式を採用することにより、クリーニング装置を取り除くことも可能である。
【００５６】
定着装置は、加熱されたロール等で構成され、転写されたトナー像を定着し、機外に排出する。
【００５７】
本発明のプロセスカートリッジは、本発明の帯電ローラが少なくとも感光体と一体化されたものである。具体的には、像坦持体である感光体、本発明の帯電ローラを含む帯電装置、現像装置及びクリーニング装置などを一体化し、電子写真装置本体に着脱可能に設計されたプロセスカートリッジ（図８）を用いることもできる。
【実施例】
【００５８】
以下に、本発明の帯電部材、電子写真装置を具体的に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。
【００５９】
［導電性支持体の作製］
［製造例１］導電性支持体１
ＳＵＳ３０３（Ｎｉ量：８．０〜１０．０％）とＮｉを、電気炉で混合溶解し、Ｎｉ量が１３．１％となるように調整した後、精錬、造塊、圧延の工程を経て得られた外径６．３ｍｍの円柱状材料を、６．０ｍｍに引抜加工した。
【００６０】
引抜加工の詳細手順を以下に示す。円柱状材料を１．０×１０-3の塩酸にて酸処理を行い、シュウ酸塩処理液（商品名：フェルボンドＡ、日本パーカライジング社製）に浸漬した。そして、潤滑油（商品名：ダフニーマスタードローＮＤ３０、出光株式会社製）を塗布し、ダイスを通して５０ｍ／ｍｉｎ、室温にて引抜き加工した。その後、曲り矯正をし、長さ３５８ｍｍに切断し、端部Ｃ面加工をして、再度曲り矯正をした。
【００６１】
なお、ダイスはアプローチ角度が８度のものを使用した。
【００６２】
［製造例２〜６、比較例Ｃ１〜Ｃ５］導電性支持体２〜６、導電性支持体Ｃ１〜Ｃ５
表１に示す材料を用いた以外は、製造例１と同様にして導電性支持体２〜６、及び導電性支持体Ｃ１〜Ｃ５を作製した。
【００６３】
［製造例７］導電性支持体７
センターレス研磨加工によって作製した直径６ｍｍの円柱形状のＳＵＳ２０１（Ｎｉ量：３．５〜５．５％）を、長さ３５８ｍｍに切断し、端部Ｃ面加工をし、曲り矯正をしたものを用いた。
【００６４】
［製造例Ｃ６］導電性支持体Ｃ６
センターレス研磨加工によって作製した直径６ｍｍの円柱形状のＳＵＳ３０３を、長さ３５８ｍｍに切断し、端部Ｃ面加工をし、曲り矯正をしたものを用いた。
【００６５】
製造例にて示した導電性支持体の硬度を表１に示す。１０００本の測定値の平均値を表２に示す。
【００６６】
また、各製造例にて示した導電性支持体の長手方向中心位置のフレを測定し、１０００本の測定値の平均値を算出したところ、各製造例においていずれも平均約７０μｍであった。
【００６７】
【表１】
【００６８】
［導電性弾性ローラの作製］
エピクロルヒドリンゴム（エピクロルヒドリン：エチレンオキサイド：アリルグリシジルエーテル＝４８：４８：４の構成比率）１００質量部に対し、以下の化合物を添加し、オープンロールで３０分間混練した。
ＦＥＦカーボン（充填剤） ４０質量部
酸化亜鉛 ４質量部
ステアリン酸亜鉛 １．５質量部
【００６９】
前記混練物に、さらに以下の化合物を添加してオープンロールで１５分間混練し、混練物Ｉを得た。
ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（加硫促進剤） １質量部
テトラメチルチウラムモノスルフィド（加硫促進剤） ０．８質量部
イオウ（加硫剤） １．５質量部
【００７０】
次に、前記混練物Ｉを、ゴム押し出し機で、外径１２．７ｍｍ、内径５．４ｍｍの円筒形に押し出し、３４０ｍｍの長さに裁断し、加硫缶で１６０℃の水蒸気で３０分間１次加硫することにより、導電性弾性層用１次加硫チューブを得た。
【００７１】
一方、製造例にて作製した導電性支持体１〜７及び導電性支持体Ｃ１〜Ｃ６に、熱硬化性接着剤を塗布した。塗布は、支持体の円柱面軸方向中央を挟んで両側１６１．５ｍｍまでの領域（合わせて軸方向幅３２３ｍｍの領域）に行った。これを３０分間８０℃で乾燥させた後、さらに１時間１２０℃で乾燥させた。
【００７２】
この熱硬化性接着剤を塗布し乾燥させた導電性支持体を、導電性弾性層用１次加硫チューブの中に挿入し、その後、導電性弾性層用１次加硫チューブを１時間１６０℃で加熱した。この加熱によって、導電性弾性層用１次加硫チューブが２次加硫され、また、熱硬化性接着剤が硬化した。
【００７３】
次に、表面研磨前の導電性弾性ローラの導電性弾性層部分（ゴム部分）の両端を切断し、導電性弾性層部分の軸方向幅を３２４ｍｍとした。その後、導電性弾性層部分の表面を回転砥石で研磨することによって、導電性弾性ローラ１〜７及び導電性弾性ローラＣ１〜Ｃ６を得た。前記導電性弾性ローラは端部直径１０．０ｍｍ、中央部直径１１．０ｍｍのクラウン形状で、表面のＲｚｊｉｓ１９９４が３．５μｍであり、硬度は７２度（アスカーＣ）であった。
【００７４】
［表面層溶液の作製］
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液にメチルイソブチルケトンを加え、固形分が２０質量％となるように調製した。
【００７５】
この溶液５００質量部（前記アクリルポリオール溶液の固形分１００質量部）に対して、下記の化合物を添加して混合溶液を調製した。
樹脂粒子（ＰＭＭＡ樹脂製、直径１０μｍ） ５０質量部
導電性酸化スズ（導電剤） １５０質量部
シリコーンオイル（レベリング剤） ０．０８質量部
【００７６】
４５０ｍＬのガラス瓶に前記混合溶液１６０ｇと、メディアとして平均粒径０．５ｍｍのガラスビーズ２００ｇを混合し、ペイントシェーカー分散機を用いて２４時間分散した。
【００７７】
分散終了後、１時間室温で冷却した。その後、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）とイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）の各ブタノンオキシムブロック体の５：５の混合物２５質量部を添加し、さらに、ペイントシェーカー分散機を用いて２４時間分散して表面層溶液を得た。
【００７８】
［帯電ローラの作製］
表面層溶液の製造例で得られた表面層溶液を、導電性弾性ローラに１回ディッピング塗布し、常温で３０分間以上風乾し、次いで８０℃に設定した熱風循環乾燥機にて１時間乾燥した。更に１６０℃に設定した熱風循環乾燥機にて１時間乾燥して、導電性弾性ローラ１〜７及び導電性弾性ローラＣ１〜Ｃ６上に表面層を形成した。ディッピング塗布浸漬時間は９秒、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度が２０ｍｍ／ｓ、最終速度は２ｍｍ／ｓになるように調節し、２０ｍｍ／ｓから２ｍｍ／ｓの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。
【００７９】
このようにして、導電性支持体上に導電性弾性層及び表面層をこの順に有する帯電ローラ１〜７及び帯電ローラＣ１〜Ｃ６を各１０００本作製した。
【００８０】
帯電ローラの評価
［実施例１］
帯電ローラ１について以下の評価を行った。
＜評価１＞振れの測定
導電性ローラ１の長手方向中心位置の振れを測定した。１０００本の測定値の平均値を表２に示す。
【００８１】
＜評価２＞塗工ムラ発生率
帯電ローラ１の画像不良となるレベルの塗工ムラの発生率を集計した。
【００８２】
＜評価３＞当接後のバンディング確認
作製した帯電ローラ１（帯電ローラのフレが約５０μｍのものを使用した）を直径３０ｍｍの電子写真感光体ドラムに、一端で６．８６Ｎ（０．７ｋｇｆ）、両端で合計１３．７２Ｎ（１．４ｋｇｆ）のバネによる押し圧力で当接させた。その状態で、高温高湿環境（Ｈ／Ｈ：４０℃、９５％ＲＨ）で１週間放置した。そして、常温常湿環境（Ｎ／Ｎ：２３℃、５３％ＲＨ）で４時間放置後、電子写真装置でハーフトーン（感光体の回転方向と垂直方向に幅１ドット、間隔２ドットの横線を描く画像）画像を出力した。帯電ローラ周期のバンディング画像（横しま状の不良画像）を目視により評価し、以下のランク基準により評価した。
ランク１：未発生
ランク２：軽微なバンディングが発生している
ランク３：一部にバンディングが発生しているが実使用上問題無い
【００８３】
＜評価４＞耐久試験
作製した帯電ローラ１（帯電ローラの振れが約５０μｍのものを使用した）を、図６に示す電子写真装置に装着した。具体的には、直径３０ｍｍの電子写真感光体ドラムに、一端で６．８６Ｎ（０．７ｋｇｆ）、両端で合計１３．７２Ｎ（１．４ｋｇｆ）のバネによる押し圧力で当接させた。これを用いて、低温低湿１５℃／１０％ＲＨ環境において耐久評価を行った。帯電ローラには直流電圧のみ−１０００Ｖを印加した。トナーは平均粒径５．０μｍの重合トナーを用いた。電子写真感光体ドラムは、商品名：「Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ５５５０」（ヒューレットパッカード社製）のカートリッジに搭載の感光体ドラム１５１を使用した。１枚画像を出力すると電子写真装置の回転を停止させた後、また画像形成動作を再開するという動作を繰り返し（Ｅ文字１％印字画像を間欠耐久）、５００００枚の画像出力耐久試験を行った。耐久試験中はプロセススピードを２５０ｍｍ／ｓに設定し、耐久試験中、１００００枚目、３００００枚目、及び５００００枚目の出力画像について評価を行った。その出力画像は目視により評価し、以下のランク基準により汚れ起因の画像について評価した。
図６において、Ｐは転写材、１５１は感光体、１５３は帯電ローラ、１５４は露光装置（レーザービームスキャナー）である。また、１５４Ｌは露光光、１５５は現像装置、１５５ａは現像部材、１５５ｂは撹拌部材、１５５ｃはトナー規制部材、１５６は転写ローラ、Ｓ１及びＳ２は電源を示す。
ランク１：汚れ起因の画像が軽微に発生している
ランク２：汚れ起因の画像が一部に発生しているが実使用上問題無い
ランク３：汚れ起因の画像が発生しており、画像品質が劣る
【００８４】
表２に示すように、実施例１はローラの振れが小さく、塗工ムラの発生率が低く、当接後バンディング、耐久汚れのランクが良好であり、本発明の効果を十分に発揮する効果が得られた。
【００８５】
【表２】
【００８６】
［実施例２、７］
実施例１と同様にして帯電ローラ２、７について評価を行った。結果を表２に示す。
【００８７】
表２に示すように、実施例２、７はローラの振れが小さく、塗工ムラの発生率が低く、当接後バンディングが軽微であり、耐久３００００枚までの汚れのランクが良好であり、本発明の効果を発揮する効果が得られた。
【００８８】
［実施例３〜６］
実施例１と同様にして帯電ローラ３〜６について評価を行った。結果を表２に示す。
【００８９】
表２に示すように、実施例３〜６はローラの振れが小さく、塗工ムラの発生率が低く、当接後バンディングが軽微であり、耐久汚れが実使用上問題の無いレベルであり、本発明の効果を発揮する効果が得られた。
【００９０】
［比較例Ｃ１〜Ｃ６］
実施例１と同様にして帯電ローラＣ１〜Ｃ６について評価を行った。結果を表２に示す。
【００９１】
表２に示すように、比較例Ｃ１〜Ｃ６はローラの振れが大きく、塗工ムラの発生率が高く、当接後バンディングが一部発生しており、５００００枚では耐久汚れの品質が劣るレベルであった。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の導電性支持体を示す概略断面図である。
【図２】本発明の帯電ローラの一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の帯電ローラの他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の導電性支持体の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の導電性支持体の他の例（段付形状）を示す概略図である。
【図６】本発明の電子写真装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の電子写真装置の一つの実施の形態の断面を表す概略図である。
【図８】本発明のプロセスカートリッジの一つの実施の形態の断面を表す概略図である。
【符号の説明】
【００９３】
ａ 導電性支持体
ｂ 導電性弾性体層
ｃ 表面層
Ｐ 転写材
４ 電子写真感光体
５ 帯電ローラ
６ 現像ローラ
７ 電車材
８ 転写ローラ
９ 定着部
１０ クリーニングブレード
１１ 露光
１２ 帯電前露光装置
１３ 弾性規制ブレード
１４ トナー供給ローラ
１８、１９、２０ 電源
３０ トナーシール
１５１ 感光体
１５３ 帯電部材（帯電ローラ）
１５４ 露光装置（レーザービームスキャナー）
１５４Ｌ 露光光
１５５ 現像装置
１５５ａ 現像部材
１５５ｂ 撹拌部材
１５５ｃ トナー規制部材
１５６ 転写部材（転写ローラ）
Ｓ１ 電源
Ｓ２ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径Ｒの円柱形状を有する金属製の支持体の外側に少なくとも１層の弾性層を有する帯電ローラであって、
該支持体の軸を中心とした、半径Ｒ／８の円で囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ１、
該支持体の軸を中心とした半径７／１６Ｒの円と半径９／１６Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ２、
該支持体の軸を中心とした半径７／８Ｒの円と半径Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ３としたとき、下記関係式（１）〜（４）を満たすことを特徴とする帯電ローラ：
１７０≦Ｘ１≦２３５ （１）、
２１０≦Ｘ２≦２７５ （２）、
２２０≦Ｘ３≦２９０ （３）、
Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３ （４）。
【請求項２】
前記支持体がＮｉを含有し、Ｎｉ含有量が１０．０重量％以上、２２．０重量％以下である請求項１に記載の帯電ローラ。
【請求項３】
前記支持体が、引抜加工により作製されたものであること請求項１または２に記載の帯電ローラ。
【請求項４】
前記弾性層が、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ又はシリコーンゴムを含有する請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電ローラ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の帯電ローラと感光体とが一体化されてなり、電子写真装置本体に着脱可能に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の帯電ローラと、感光体とを有することを特徴とする電子写真装置。
【請求項１】
半径Ｒの円柱形状を有する金属製の支持体の外側に少なくとも１層の弾性層を有する帯電ローラであって、
該支持体の軸を中心とした、半径Ｒ／８の円で囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ１、
該支持体の軸を中心とした半径７／１６Ｒの円と半径９／１６Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ２、
該支持体の軸を中心とした半径７／８Ｒの円と半径Ｒの円とで囲まれるエリアの該支持体のビッカース硬度をＸ３としたとき、下記関係式（１）〜（４）を満たすことを特徴とする帯電ローラ：
１７０≦Ｘ１≦２３５ （１）、
２１０≦Ｘ２≦２７５ （２）、
２２０≦Ｘ３≦２９０ （３）、
Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３ （４）。
【請求項２】
前記支持体がＮｉを含有し、Ｎｉ含有量が１０．０重量％以上、２２．０重量％以下である請求項１に記載の帯電ローラ。
【請求項３】
前記支持体が、引抜加工により作製されたものであること請求項１または２に記載の帯電ローラ。
【請求項４】
前記弾性層が、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ又はシリコーンゴムを含有する請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電ローラ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の帯電ローラと感光体とが一体化されてなり、電子写真装置本体に着脱可能に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の帯電ローラと、感光体とを有することを特徴とする電子写真装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１５１９２９（Ｐ２０１０−１５１９２９Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２７５３４（Ｐ２００８−３２７５３４）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【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２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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