帯電ローラ
【課題】抵抗ムラの問題を生ずることなく高帯電性能を実現することで、良好な画像が得られる帯電ローラを提供する。
【解決手段】被帯電体に当接させて、被帯電体との間に電圧を印加することにより被帯電体を帯電させる帯電ローラであって、軸１の外周に、ウレタンフォーム層２と、少なくとも１層の塗膜層と、を順次備える帯電ローラである。塗膜層のうち最外層をなす表層４が、ポリウレタンまたはナイロンからなる粉体を含有し、かつ、直流電圧−１０６０Ｖを印加した際の被帯電体の帯電電位が、−５１５Ｖ以下である。
【解決手段】被帯電体に当接させて、被帯電体との間に電圧を印加することにより被帯電体を帯電させる帯電ローラであって、軸１の外周に、ウレタンフォーム層２と、少なくとも１層の塗膜層と、を順次備える帯電ローラである。塗膜層のうち最外層をなす表層４が、ポリウレタンまたはナイロンからなる粉体を含有し、かつ、直流電圧−１０６０Ｖを印加した際の被帯電体の帯電電位が、−５１５Ｖ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯電ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、画像性の改良に係る帯電ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、まず、感光体の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して、光の当たった部分の帯電を消去することによって潜像を形成する静電潜像プロセスにより静電潜像を得、次いで、トナーの付着によるトナー像の形成、紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法が採られている。
【０００３】
この場合、最初の感光体を帯電させる操作としては、従来、コロナ放電方式が一般に採用されていた。しかし、このコロナ放電方式は６〜１０ｋＶもの高電圧印加が必要とされるために、機械の安全保守の観点から好ましくなく、また、コロナ放電中にオゾン、ＮＯｘ等の有害物質が発生するために、環境上の問題もあった。
【０００４】
このため、コロナ放電に比べて低い印加電圧で帯電を行うことができ、かつ、オゾン等の有害物質の発生を抑制することができる帯電方式への取り組みがなされており、新たな帯電方式として、電圧を印加した帯電用部材を感光体等の被帯電体に所定の圧力で接触させることにより被帯電体を帯電させる、接触方式による帯電方法が提案されている。
【０００５】
この接触帯電方式で使用される帯電部材としては、例えば、芯金（シャフト）の外周にゴムやウレタンフォーム等からなる導電性弾性層（基層）を形成し、さらに、表面の平滑性確保やトナーの付着防止のために、ウレタン、ナイロン等の樹脂を有機溶剤に溶解した樹脂溶液や水に溶解もしくは分散させた樹脂溶液をディッピング法やスプレー法などにより塗布してなる塗膜層を設けた多層構造の帯電ローラが知られている。また、基層と塗膜層との間の接着性の改良のために、これらの層の間に接着層を設ける技術もよく知られている。
【０００６】
さらに、例えば、特許文献１には、回転軸の周囲に設けられた導電性弾性体層の外周面に、ＪＩＳ Ａ硬度１０〜９９および平均粒径２〜３０μｍの粒子を含む樹脂被覆層を設けた導電性ローラが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３０２８２７号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
帯電ローラにおいて良好な帯電性能を得るためには抵抗値の調整が重要であり、ローラ抵抗を高抵抗にすることで高帯電が得られることが知られている。しかし、ローラ抵抗を高抵抗にすると抵抗ムラが発生しやすく、不均一な画像で不良となるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、上記の問題を解消して、抵抗ムラの問題を生ずることなく高帯電性能を実現することで、良好な画像が得られる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】
本発明者らは鋭意検討した結果、下記構成とすることで、抵抗ムラの問題を生ずることなく高帯電性能を有する帯電ローラを実現することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の帯電ローラは、被帯電体に当接させて、該被帯電体との間に電圧を印加することにより該被帯電体を帯電させる帯電ローラであって、軸の外周に、ウレタンフォーム層と、少なくとも１層の塗膜層と、を順次備える帯電ローラにおいて、
前記塗膜層のうち最外層をなす表層が、ポリウレタンまたはナイロンからなる粉体を含有し、かつ、直流電圧−１０６０Ｖを印加した際の前記被帯電体の帯電電位が、−５１５Ｖ以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明において、前記表層の厚みは、好適には０．１〜３０μｍであり、この場合、前記粉体の平均粒径は、好適には６〜１０μｍの範囲内である。また、前記粉体の配合量は、前記表層を構成する樹脂成分１００重量部に対し１０〜５０重量部の範囲内とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上記構成としたことで、抵抗ムラの問題を生ずることなく高帯電性能を実現することができ、これにより良好な画像が得られる帯電ローラを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適例の帯電ローラの概略断面図を示す。本発明の帯電ローラ１０は、被帯電体に当接させて、被帯電体との間に電圧を印加することにより被帯電体を帯電させるものであり、図示するように、軸１の外周に、ウレタンフォーム層２と、下層３と、表層４と、を順次備えている。
【００１４】
本発明のローラ１０においては、表層４が、ポリウレタンまたはナイロンからなる粉体を含有するとともに、直流電圧−１０６０Ｖを印加した際の被帯電体の帯電電位が−５１５Ｖ以下、好適には−５１５〜−６００Ｖの範囲内である点が重要である。帯電ローラの表面をなす表層４に、かかる特定の粉体を含有させたことで、被帯電体に対する帯電能力、具体的には、感光体（ＯＰＣ）等の被帯電体の帯電電位を向上することができ、かつ、従来のような抵抗ムラの問題を生ずることもない帯電ローラを得ることが可能となった。上記帯電電位が−５１５Ｖを超えると、十分な帯電性能が得られず、本発明の所期の効果が得られない。
【００１５】
表層４は、上記条件を満足するものであれば、いかなる樹脂を用いて形成してもよく、かかる樹脂としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。特には、トナー付着防止や表面平滑性確保等の目的に応じた材料構成とすることが好ましく、上記の中でも、帯電ローラの表面平滑性や感光体等との低密着性などの観点から、フッ素樹脂が好適に用いられる。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等が挙げられ、これらを溶液中で重合させたものや重合後の樹脂を有機溶剤に溶解させた溶剤系フッ素樹脂等が用いられる。
【００１６】
また、表層４には、上記粉体の他、導電剤として、後述するイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができる。表層４の厚みは、特に制限されるものではないが、通常０．１〜３０μｍ、特には３〜２０μｍの範囲内である。
【００１７】
表層４に含有させる粉体としては、ポリウレタンまたはナイロンからなるものを用いる。また、その粒径は、具体的には例えば、平均粒径６〜１０μｍの範囲内が好適である。また、その配合量は、表層４を構成する樹脂成分１００重量部に対し、１０〜５０重量部の範囲内とすることが好ましく、配合量が多すぎると塗膜割れが発生し、少なすぎると所望の帯電電位が得られず、いずれも好ましくない。
【００１８】
なお、帯電ローラの表面に凹凸があると、この凹部内にトナーが詰まって画像不良の原因となることがあるため、部材表面はできるだけ平滑であることが好ましい。したがって好適には、表層４の表面粗さは、ＪＩＳ十点平均粗さＲｚで、通常９μｍ以下、特には６μｍ以下とする。
【００１９】
また、軸１としては、良好な導電性を有するものであれば特に制限はなく、例えば、硫黄快削鋼などの鋼材にニッケルや亜鉛のめっきを施したものや、鉄、ステンレススチール、アルミニウムなどの金属製の中実体、またはその内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトを好適に用いることができる。
【００２０】
ウレタンフォーム層２を形成するためのポリウレタン原料としては、樹脂中にウレタン結合を含むものであれば、特に制限はない。ポリウレタン原料を構成するポリイソシアネートとしては、芳香族イソシアネートまたはその誘導体、脂肪族イソシアネートまたはその誘導体、脂環族イソシアネートまたはその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネートまたはその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネートまたはその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が好適に用いられる。トリレンジイソシアネートまたはその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンまたはその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物なども用いることができる。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。
【００２１】
ポリウレタン原料を構成するポリオール成分としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールは、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドトの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が２〜９５重量％であることが好ましく、より好ましくは５〜９０重量％である。特に、末端にエチレンオサイドが付加しているものが好ましく用いられる。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであることが好ましい。このポリエーテルポリオールの分子量は、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、特には４００〜３０００の範囲のものが好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、特に１５００〜６０００の範囲のものが好ましい。また、２官能のポリオールと３官能のポリオールを適宜ブレンドして用いることもできる。
【００２２】
ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。更に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましく、この場合、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとの比率が重量比で９５：５〜２０：８０の範囲になるように用いることが好ましく、特に９０：１０〜５０：５０の範囲になるように用いることが好ましい。また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やそれらの誘導体を併用することができる。
【００２３】
また、ポリオールをポリイソシアネートによりあらかじめプレポリマー化してもよく、その方法としては、ポリオールとポリイソシアネートを適当な容器に入れ、充分に攪拌し、３０〜９０℃、より好ましくは４０〜７０℃に、６〜２４０時間、より好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとポリイシソシアネートとの分量の比率は、得られるプレポリマーのイソシアネート含有率が４〜３０重量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは６〜１５重量％である。イソシアネートの含有率が４重量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が３０重量％を超えると、プレポリマー化されていないポリイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。ポリオールをあらかじめポリイソシアネートによりプレポリマー化したイソシアネート成分を用いる場合のポリオール成分としては、上記ポリオール成分に加えて、エチレングリコールやブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンやソルビトール等のポリオール類やそれらの誘導体を用いることもできる。
【００２４】
ポリウレタン原料には、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、カーボンブラックや無機炭酸塩等の充填材、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを添加することができる。イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリルトリメチルアンモニウム）、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。また、電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、通常は、ポリウレタン原料１００重量部に対し、０．１〜４０重量部、好ましくは０．３〜２０重量部の割合である。
【００２５】
ポリウレタン原料の硬化反応に用いる触媒としては、トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
本発明においては、ポリウレタン原料にシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．５〜５重量部とすることが更に好ましい。
【００２７】
本発明で用いるウレタンフォームは、密度が０．２〜０．８ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは０．３〜０．６ｇ／ｃｍ３である。また、ウレタンフォームのアスカーＣ硬度は２０〜６５°が好ましく、より好ましくは２５〜４５°である。本発明において、ポリウレタン原料をあらかじめ発泡させるための方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、密度０．２〜０．８ｇ／ｃｍ３、アスカーＣ硬度２０〜６５°の独立気泡構造を有するポリウレタンフォームを得る点から、不活性ガスを混入しながら機械的攪拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のポリウレタン原料と反応しない気体が挙げられる。発泡させたポリウレタン原料を金属モールド等に注型し、硬化させることにより、金属モールドに接した部分に自己スキン層（薄い層状の皮膜）が形成されたポリウレタンフォームを得ることができる。その際、金属モールドの内面をフッ素樹脂等でコーティングする等の方法により、金属モールドに離型性を付与することができる。
【００２８】
また、ウレタンフォーム層２の成形条件については特に制限はなく、通常の条件に従うことができ、例えば、１５〜８０℃、好ましくは２０〜６５℃の範囲の温度においてポリウレタン原料の発泡を開始させ、軸１を配置した金属モールド内に注入完了後、７０〜１２０℃程度の温度でキュアを行い、次いで、脱型することにより、ウレタンフォーム層２を得ることができる。
【００２９】
本発明のローラ１０においては、ウレタンフォーム層２の外周に、少なくとも１層の塗膜層を表層４として設けることが必要であるが、図示するように、これら層間に下層３を設けることが好適である。
【００３０】
下層３は、表層４と同様の樹脂を適宜用いて形成することができ、特には、ウレタン樹脂を用いて形成することが好ましい。下層３についても、導電剤として、前述したイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができる。また、下層３の厚さとしては、特に制限されないが、通常１０〜３００μｍ、特には４０〜２００μｍの範囲内とすることができる。
【００３１】
また、本発明のローラ１０においては、図示するように、ウレタンフォーム層２と下層３との間に、接着層５を設けることができる。接着層５は、本発明においては必須ではなく、ウレタンフォーム層２と表層３との間の密着性を向上する機能を果たさせるために、必要に応じて適宜設けるものであり、その形成材料としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂等を挙げることができ、これに上記導電剤を適宜添加することにより、下層３および表層４の場合と同様に抵抗値を調整することができる。
【００３２】
接着層５の厚みは、ウレタンフォーム層２と下層３との間の接着性確保のために、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍ程度とする。
【００３３】
本発明において、下層３および表面層４には、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の適宜添加剤を所望に応じて適量添加することができ、この場合添加剤は無機系、有機系のいずれであってもよい。
【００３４】
また、下層３、表層４および接着層５の総厚みは、特に制限されるものではないが、ウレタンフォーム層２の柔軟性を損なわないために薄層とすることが好ましく、具体的には、５０〜４５０μｍ程度とする。
【００３５】
なお、接着層５、下層３および表層４の各層の形成方法としては、特に制限はないが、これら各層を形成する各成分を含む塗料を調製し、この塗料をディッピング法やスプレー法により塗布する方法を好ましく用いることができる。
【００３６】
本発明の帯電ローラ１０は、前述したように、転写体等の被帯電体に当接した状態にて配設され、被帯電体と本発明の帯電ローラとの間に電圧を印加することにより被帯電体を帯電させるものである。この場合、帯電ローラと被帯電体との間に印加する電圧は、直流電圧であっても交流電圧であってもよく、特に制限されないが、特には、本発明は、直流電圧印加方式の帯電装置に好適に適用される。また、本発明の帯電ローラと被帯電体との間の接触圧力は、５０〜２０００ｇ、特には１００〜１０００ｇとすることが好ましく、これにより良好な帯電を確実に得ることができる。
【００３７】
本発明の帯電ローラ１０を用いた帯電装置については、例えば、図２に示すように、本発明の帯電ローラ１０をＯＰＣ等の被帯電体１１に当接させ、電圧印加手段１２から被帯電体１１との間に電圧を印加するように構成した帯電装置を例示することができるが、これに限定されるものではなく、被帯電体１１、帯電ローラ１０の形態や電圧印加手段１２による電圧印加方式等は適宜変更することが可能である。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
まず、芯金１（φ８ｍｍ、長さ２６０ｍｍ、材質：硫黄快削鋼）の外周に、メカニカルフロス法によりポリウレタンフォームを担持させて、ウレタンフォーム層２を形成した。
【００３９】
具体的には、プレポリマー化イソシアネート（ＴＤＩ＋ポリオール）１００重量部と、ポリエーテルポリオール２０重量部と、アセチレンブラック２重量部と、イオン導電剤（過塩素酸ナトリウム）０．２重量部とからなるポリウレタン原料を調製し、このポリウレタン原料をミキサーにより機械的に攪拌して乾燥空気を混入して、発泡させた。この発泡ポリウレタン原料を、端部にシャフトを貫通させるための穴が設けられ、かつ、シャフトを支持するための金属製キャップが設置されている金属製円筒状割りモールドに注型した。このモールドの内部には、前記芯金１を、外周に接着剤を塗布した状態で配置した。次いで、発泡ポリウレタン原料が注型されたモールドを９０℃に調整した熱風オーブン中に４時間放置し、発泡ポリウレタン原料を硬化させた。
【００４０】
次いで、硬化したポリウレタンフォームをモールドから取り外して、下記表１に示す配合の塗料をディップ塗布することにより、その外周に、膜厚１００μｍの下層３を形成した。さらに、その外周に、下記表１，２に示す配合に従い、同様にして、膜厚１０μｍの表層４を形成して、ローラ本体部がφ１６ｍｍ、長さ２４０ｍｍである帯電ローラを作製した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
＜帯電電位の測定＞
各供試ローラにＤＣ−１０６０Ｖを印加した際のＯＰＣの帯電電位を測定して、比較を行った。帯電電位が−６００Ｖに近いほど低電位であり、高性能の帯電ローラであるといえる。
【００４３】
＜画像性の評価＞
各供試ローラを市販のプリンタに組み込んで、帯電ムラに起因する画像不良につき評価し、帯電ムラの発生が全くない場合を「◎」、帯電ムラの発生はないが画像濃度が濃い場合を「○」、帯電ムラがまれに発生する場合を「△」、帯電ムラが画像全面に発生している場合を「×」とした。
【００４４】
＜塗膜割れの有無＞
各供試ローラの表面をマイクロスコープにより１０００倍に拡大して、塗膜割れの有無を観察した。その結果を、塗膜割れがない場合を「○」、塗膜割れが見られた場合を「×」として評価した。
【００４５】
上記の結果を、ＪＩＳ十点平均粗さＲｚの測定値とともに、下記の表２中に併せて示す。
【００４６】
【表２】
＊１）総研化学（株）製 ＭＲ−７Ｇ
＊２）大日本インキ化学工業（株）製 ＣＦＢ１０１−４０
＊３）根上工業（株）製 Ｃ８００
＊４）根上工業（株）製 Ｕ６００Ｔ
＊５）根上工業（株）製 ＭＭ１２０Ｔ
＊６）総研化学（株）製 ＳＸ−５００Ｈ
＊７）東レ（株）製 ＳＰ−５００
＊８）東ソー・シリカ（株）製 ＢＹ００１
【００４７】
上記表２に示すように、本発明に係る条件を満足する特定の粉体を表層中に含有させた実施例の供試ローラにおいては、画像不良や塗膜割れの問題を生ずることなく、良好な画像が得られることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一好適実施形態に係る帯電ローラを示す断面図である。
【図２】帯電装置の構成を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 軸
２ ウレタンフォーム層
３ 下層
４ 表層
５ 接着層
１０ 帯電ローラ
１１ 被帯電体
１２ 電圧印加手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯電ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、画像性の改良に係る帯電ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、まず、感光体の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して、光の当たった部分の帯電を消去することによって潜像を形成する静電潜像プロセスにより静電潜像を得、次いで、トナーの付着によるトナー像の形成、紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法が採られている。
【０００３】
この場合、最初の感光体を帯電させる操作としては、従来、コロナ放電方式が一般に採用されていた。しかし、このコロナ放電方式は６〜１０ｋＶもの高電圧印加が必要とされるために、機械の安全保守の観点から好ましくなく、また、コロナ放電中にオゾン、ＮＯｘ等の有害物質が発生するために、環境上の問題もあった。
【０００４】
このため、コロナ放電に比べて低い印加電圧で帯電を行うことができ、かつ、オゾン等の有害物質の発生を抑制することができる帯電方式への取り組みがなされており、新たな帯電方式として、電圧を印加した帯電用部材を感光体等の被帯電体に所定の圧力で接触させることにより被帯電体を帯電させる、接触方式による帯電方法が提案されている。
【０００５】
この接触帯電方式で使用される帯電部材としては、例えば、芯金（シャフト）の外周にゴムやウレタンフォーム等からなる導電性弾性層（基層）を形成し、さらに、表面の平滑性確保やトナーの付着防止のために、ウレタン、ナイロン等の樹脂を有機溶剤に溶解した樹脂溶液や水に溶解もしくは分散させた樹脂溶液をディッピング法やスプレー法などにより塗布してなる塗膜層を設けた多層構造の帯電ローラが知られている。また、基層と塗膜層との間の接着性の改良のために、これらの層の間に接着層を設ける技術もよく知られている。
【０００６】
さらに、例えば、特許文献１には、回転軸の周囲に設けられた導電性弾性体層の外周面に、ＪＩＳ Ａ硬度１０〜９９および平均粒径２〜３０μｍの粒子を含む樹脂被覆層を設けた導電性ローラが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３０２８２７号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
帯電ローラにおいて良好な帯電性能を得るためには抵抗値の調整が重要であり、ローラ抵抗を高抵抗にすることで高帯電が得られることが知られている。しかし、ローラ抵抗を高抵抗にすると抵抗ムラが発生しやすく、不均一な画像で不良となるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、上記の問題を解消して、抵抗ムラの問題を生ずることなく高帯電性能を実現することで、良好な画像が得られる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】
本発明者らは鋭意検討した結果、下記構成とすることで、抵抗ムラの問題を生ずることなく高帯電性能を有する帯電ローラを実現することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の帯電ローラは、被帯電体に当接させて、該被帯電体との間に電圧を印加することにより該被帯電体を帯電させる帯電ローラであって、軸の外周に、ウレタンフォーム層と、少なくとも１層の塗膜層と、を順次備える帯電ローラにおいて、
前記塗膜層のうち最外層をなす表層が、ポリウレタンまたはナイロンからなる粉体を含有し、かつ、直流電圧−１０６０Ｖを印加した際の前記被帯電体の帯電電位が、−５１５Ｖ以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明において、前記表層の厚みは、好適には０．１〜３０μｍであり、この場合、前記粉体の平均粒径は、好適には６〜１０μｍの範囲内である。また、前記粉体の配合量は、前記表層を構成する樹脂成分１００重量部に対し１０〜５０重量部の範囲内とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上記構成としたことで、抵抗ムラの問題を生ずることなく高帯電性能を実現することができ、これにより良好な画像が得られる帯電ローラを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適例の帯電ローラの概略断面図を示す。本発明の帯電ローラ１０は、被帯電体に当接させて、被帯電体との間に電圧を印加することにより被帯電体を帯電させるものであり、図示するように、軸１の外周に、ウレタンフォーム層２と、下層３と、表層４と、を順次備えている。
【００１４】
本発明のローラ１０においては、表層４が、ポリウレタンまたはナイロンからなる粉体を含有するとともに、直流電圧−１０６０Ｖを印加した際の被帯電体の帯電電位が−５１５Ｖ以下、好適には−５１５〜−６００Ｖの範囲内である点が重要である。帯電ローラの表面をなす表層４に、かかる特定の粉体を含有させたことで、被帯電体に対する帯電能力、具体的には、感光体（ＯＰＣ）等の被帯電体の帯電電位を向上することができ、かつ、従来のような抵抗ムラの問題を生ずることもない帯電ローラを得ることが可能となった。上記帯電電位が−５１５Ｖを超えると、十分な帯電性能が得られず、本発明の所期の効果が得られない。
【００１５】
表層４は、上記条件を満足するものであれば、いかなる樹脂を用いて形成してもよく、かかる樹脂としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。特には、トナー付着防止や表面平滑性確保等の目的に応じた材料構成とすることが好ましく、上記の中でも、帯電ローラの表面平滑性や感光体等との低密着性などの観点から、フッ素樹脂が好適に用いられる。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等が挙げられ、これらを溶液中で重合させたものや重合後の樹脂を有機溶剤に溶解させた溶剤系フッ素樹脂等が用いられる。
【００１６】
また、表層４には、上記粉体の他、導電剤として、後述するイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができる。表層４の厚みは、特に制限されるものではないが、通常０．１〜３０μｍ、特には３〜２０μｍの範囲内である。
【００１７】
表層４に含有させる粉体としては、ポリウレタンまたはナイロンからなるものを用いる。また、その粒径は、具体的には例えば、平均粒径６〜１０μｍの範囲内が好適である。また、その配合量は、表層４を構成する樹脂成分１００重量部に対し、１０〜５０重量部の範囲内とすることが好ましく、配合量が多すぎると塗膜割れが発生し、少なすぎると所望の帯電電位が得られず、いずれも好ましくない。
【００１８】
なお、帯電ローラの表面に凹凸があると、この凹部内にトナーが詰まって画像不良の原因となることがあるため、部材表面はできるだけ平滑であることが好ましい。したがって好適には、表層４の表面粗さは、ＪＩＳ十点平均粗さＲｚで、通常９μｍ以下、特には６μｍ以下とする。
【００１９】
また、軸１としては、良好な導電性を有するものであれば特に制限はなく、例えば、硫黄快削鋼などの鋼材にニッケルや亜鉛のめっきを施したものや、鉄、ステンレススチール、アルミニウムなどの金属製の中実体、またはその内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトを好適に用いることができる。
【００２０】
ウレタンフォーム層２を形成するためのポリウレタン原料としては、樹脂中にウレタン結合を含むものであれば、特に制限はない。ポリウレタン原料を構成するポリイソシアネートとしては、芳香族イソシアネートまたはその誘導体、脂肪族イソシアネートまたはその誘導体、脂環族イソシアネートまたはその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネートまたはその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネートまたはその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が好適に用いられる。トリレンジイソシアネートまたはその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンまたはその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物なども用いることができる。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。
【００２１】
ポリウレタン原料を構成するポリオール成分としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールは、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドトの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が２〜９５重量％であることが好ましく、より好ましくは５〜９０重量％である。特に、末端にエチレンオサイドが付加しているものが好ましく用いられる。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであることが好ましい。このポリエーテルポリオールの分子量は、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、特には４００〜３０００の範囲のものが好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、特に１５００〜６０００の範囲のものが好ましい。また、２官能のポリオールと３官能のポリオールを適宜ブレンドして用いることもできる。
【００２２】
ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。更に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましく、この場合、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとの比率が重量比で９５：５〜２０：８０の範囲になるように用いることが好ましく、特に９０：１０〜５０：５０の範囲になるように用いることが好ましい。また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やそれらの誘導体を併用することができる。
【００２３】
また、ポリオールをポリイソシアネートによりあらかじめプレポリマー化してもよく、その方法としては、ポリオールとポリイソシアネートを適当な容器に入れ、充分に攪拌し、３０〜９０℃、より好ましくは４０〜７０℃に、６〜２４０時間、より好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとポリイシソシアネートとの分量の比率は、得られるプレポリマーのイソシアネート含有率が４〜３０重量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは６〜１５重量％である。イソシアネートの含有率が４重量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が３０重量％を超えると、プレポリマー化されていないポリイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。ポリオールをあらかじめポリイソシアネートによりプレポリマー化したイソシアネート成分を用いる場合のポリオール成分としては、上記ポリオール成分に加えて、エチレングリコールやブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンやソルビトール等のポリオール類やそれらの誘導体を用いることもできる。
【００２４】
ポリウレタン原料には、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、カーボンブラックや無機炭酸塩等の充填材、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを添加することができる。イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリルトリメチルアンモニウム）、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。また、電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、通常は、ポリウレタン原料１００重量部に対し、０．１〜４０重量部、好ましくは０．３〜２０重量部の割合である。
【００２５】
ポリウレタン原料の硬化反応に用いる触媒としては、トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
本発明においては、ポリウレタン原料にシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．５〜５重量部とすることが更に好ましい。
【００２７】
本発明で用いるウレタンフォームは、密度が０．２〜０．８ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは０．３〜０．６ｇ／ｃｍ３である。また、ウレタンフォームのアスカーＣ硬度は２０〜６５°が好ましく、より好ましくは２５〜４５°である。本発明において、ポリウレタン原料をあらかじめ発泡させるための方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、密度０．２〜０．８ｇ／ｃｍ３、アスカーＣ硬度２０〜６５°の独立気泡構造を有するポリウレタンフォームを得る点から、不活性ガスを混入しながら機械的攪拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のポリウレタン原料と反応しない気体が挙げられる。発泡させたポリウレタン原料を金属モールド等に注型し、硬化させることにより、金属モールドに接した部分に自己スキン層（薄い層状の皮膜）が形成されたポリウレタンフォームを得ることができる。その際、金属モールドの内面をフッ素樹脂等でコーティングする等の方法により、金属モールドに離型性を付与することができる。
【００２８】
また、ウレタンフォーム層２の成形条件については特に制限はなく、通常の条件に従うことができ、例えば、１５〜８０℃、好ましくは２０〜６５℃の範囲の温度においてポリウレタン原料の発泡を開始させ、軸１を配置した金属モールド内に注入完了後、７０〜１２０℃程度の温度でキュアを行い、次いで、脱型することにより、ウレタンフォーム層２を得ることができる。
【００２９】
本発明のローラ１０においては、ウレタンフォーム層２の外周に、少なくとも１層の塗膜層を表層４として設けることが必要であるが、図示するように、これら層間に下層３を設けることが好適である。
【００３０】
下層３は、表層４と同様の樹脂を適宜用いて形成することができ、特には、ウレタン樹脂を用いて形成することが好ましい。下層３についても、導電剤として、前述したイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができる。また、下層３の厚さとしては、特に制限されないが、通常１０〜３００μｍ、特には４０〜２００μｍの範囲内とすることができる。
【００３１】
また、本発明のローラ１０においては、図示するように、ウレタンフォーム層２と下層３との間に、接着層５を設けることができる。接着層５は、本発明においては必須ではなく、ウレタンフォーム層２と表層３との間の密着性を向上する機能を果たさせるために、必要に応じて適宜設けるものであり、その形成材料としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂等を挙げることができ、これに上記導電剤を適宜添加することにより、下層３および表層４の場合と同様に抵抗値を調整することができる。
【００３２】
接着層５の厚みは、ウレタンフォーム層２と下層３との間の接着性確保のために、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍ程度とする。
【００３３】
本発明において、下層３および表面層４には、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の適宜添加剤を所望に応じて適量添加することができ、この場合添加剤は無機系、有機系のいずれであってもよい。
【００３４】
また、下層３、表層４および接着層５の総厚みは、特に制限されるものではないが、ウレタンフォーム層２の柔軟性を損なわないために薄層とすることが好ましく、具体的には、５０〜４５０μｍ程度とする。
【００３５】
なお、接着層５、下層３および表層４の各層の形成方法としては、特に制限はないが、これら各層を形成する各成分を含む塗料を調製し、この塗料をディッピング法やスプレー法により塗布する方法を好ましく用いることができる。
【００３６】
本発明の帯電ローラ１０は、前述したように、転写体等の被帯電体に当接した状態にて配設され、被帯電体と本発明の帯電ローラとの間に電圧を印加することにより被帯電体を帯電させるものである。この場合、帯電ローラと被帯電体との間に印加する電圧は、直流電圧であっても交流電圧であってもよく、特に制限されないが、特には、本発明は、直流電圧印加方式の帯電装置に好適に適用される。また、本発明の帯電ローラと被帯電体との間の接触圧力は、５０〜２０００ｇ、特には１００〜１０００ｇとすることが好ましく、これにより良好な帯電を確実に得ることができる。
【００３７】
本発明の帯電ローラ１０を用いた帯電装置については、例えば、図２に示すように、本発明の帯電ローラ１０をＯＰＣ等の被帯電体１１に当接させ、電圧印加手段１２から被帯電体１１との間に電圧を印加するように構成した帯電装置を例示することができるが、これに限定されるものではなく、被帯電体１１、帯電ローラ１０の形態や電圧印加手段１２による電圧印加方式等は適宜変更することが可能である。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
まず、芯金１（φ８ｍｍ、長さ２６０ｍｍ、材質：硫黄快削鋼）の外周に、メカニカルフロス法によりポリウレタンフォームを担持させて、ウレタンフォーム層２を形成した。
【００３９】
具体的には、プレポリマー化イソシアネート（ＴＤＩ＋ポリオール）１００重量部と、ポリエーテルポリオール２０重量部と、アセチレンブラック２重量部と、イオン導電剤（過塩素酸ナトリウム）０．２重量部とからなるポリウレタン原料を調製し、このポリウレタン原料をミキサーにより機械的に攪拌して乾燥空気を混入して、発泡させた。この発泡ポリウレタン原料を、端部にシャフトを貫通させるための穴が設けられ、かつ、シャフトを支持するための金属製キャップが設置されている金属製円筒状割りモールドに注型した。このモールドの内部には、前記芯金１を、外周に接着剤を塗布した状態で配置した。次いで、発泡ポリウレタン原料が注型されたモールドを９０℃に調整した熱風オーブン中に４時間放置し、発泡ポリウレタン原料を硬化させた。
【００４０】
次いで、硬化したポリウレタンフォームをモールドから取り外して、下記表１に示す配合の塗料をディップ塗布することにより、その外周に、膜厚１００μｍの下層３を形成した。さらに、その外周に、下記表１，２に示す配合に従い、同様にして、膜厚１０μｍの表層４を形成して、ローラ本体部がφ１６ｍｍ、長さ２４０ｍｍである帯電ローラを作製した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
＜帯電電位の測定＞
各供試ローラにＤＣ−１０６０Ｖを印加した際のＯＰＣの帯電電位を測定して、比較を行った。帯電電位が−６００Ｖに近いほど低電位であり、高性能の帯電ローラであるといえる。
【００４３】
＜画像性の評価＞
各供試ローラを市販のプリンタに組み込んで、帯電ムラに起因する画像不良につき評価し、帯電ムラの発生が全くない場合を「◎」、帯電ムラの発生はないが画像濃度が濃い場合を「○」、帯電ムラがまれに発生する場合を「△」、帯電ムラが画像全面に発生している場合を「×」とした。
【００４４】
＜塗膜割れの有無＞
各供試ローラの表面をマイクロスコープにより１０００倍に拡大して、塗膜割れの有無を観察した。その結果を、塗膜割れがない場合を「○」、塗膜割れが見られた場合を「×」として評価した。
【００４５】
上記の結果を、ＪＩＳ十点平均粗さＲｚの測定値とともに、下記の表２中に併せて示す。
【００４６】
【表２】
＊１）総研化学（株）製 ＭＲ−７Ｇ
＊２）大日本インキ化学工業（株）製 ＣＦＢ１０１−４０
＊３）根上工業（株）製 Ｃ８００
＊４）根上工業（株）製 Ｕ６００Ｔ
＊５）根上工業（株）製 ＭＭ１２０Ｔ
＊６）総研化学（株）製 ＳＸ−５００Ｈ
＊７）東レ（株）製 ＳＰ−５００
＊８）東ソー・シリカ（株）製 ＢＹ００１
【００４７】
上記表２に示すように、本発明に係る条件を満足する特定の粉体を表層中に含有させた実施例の供試ローラにおいては、画像不良や塗膜割れの問題を生ずることなく、良好な画像が得られることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一好適実施形態に係る帯電ローラを示す断面図である。
【図２】帯電装置の構成を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 軸
２ ウレタンフォーム層
３ 下層
４ 表層
５ 接着層
１０ 帯電ローラ
１１ 被帯電体
１２ 電圧印加手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体に当接させて、該被帯電体との間に電圧を印加することにより該被帯電体を帯電させる帯電ローラであって、軸の外周に、ウレタンフォーム層と、少なくとも１層の塗膜層と、を順次備える帯電ローラにおいて、
前記塗膜層のうち最外層をなす表層が、ポリウレタンまたはナイロンからなる粉体を含有し、かつ、直流電圧−１０６０Ｖを印加した際の前記被帯電体の帯電電位が、−５１５Ｖ以下であることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】
前記表層の厚みが０．１〜３０μｍである請求項１記載の帯電ローラ。
【請求項３】
前記粉体の平均粒径が６〜１０μｍの範囲内である請求項２記載の帯電ローラ。
【請求項４】
前記粉体の配合量が、前記表層を構成する樹脂成分１００重量部に対し１０〜５０重量部の範囲内である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の帯電ローラ。
【請求項１】
被帯電体に当接させて、該被帯電体との間に電圧を印加することにより該被帯電体を帯電させる帯電ローラであって、軸の外周に、ウレタンフォーム層と、少なくとも１層の塗膜層と、を順次備える帯電ローラにおいて、
前記塗膜層のうち最外層をなす表層が、ポリウレタンまたはナイロンからなる粉体を含有し、かつ、直流電圧−１０６０Ｖを印加した際の前記被帯電体の帯電電位が、−５１５Ｖ以下であることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】
前記表層の厚みが０．１〜３０μｍである請求項１記載の帯電ローラ。
【請求項３】
前記粉体の平均粒径が６〜１０μｍの範囲内である請求項２記載の帯電ローラ。
【請求項４】
前記粉体の配合量が、前記表層を構成する樹脂成分１００重量部に対し１０〜５０重量部の範囲内である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の帯電ローラ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２７５６８２（Ｐ２００８−２７５６８２Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１５９４６（Ｐ２００７−１１５９４６）
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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