帯電ロール
【課題】耐汚れ性に優れ、均一な帯電性を確保できると共に、材料選択の幅が広く、製造が容易な帯電ロールを提供する。
【解決手段】軸体２と、該軸体２の外周に沿って形成され、表面に凹凸部４１が設けられている弾性層４と、該弾性層４の表面を被覆する表層５とを備える帯電ロール１であって、前記弾性層４の凹凸部４１が弾性層４表面の凹凸加工により形成されたものであり、前記弾性層４の表面の、十点平均粗さＲｚを１．５μｍ以上、８μｍ未満、負荷長さ率ｔｐ（５０％）を６０％以上、負荷長さ率ｔｐ（４０％）を８０％以下に形成した。
【解決手段】軸体２と、該軸体２の外周に沿って形成され、表面に凹凸部４１が設けられている弾性層４と、該弾性層４の表面を被覆する表層５とを備える帯電ロール１であって、前記弾性層４の凹凸部４１が弾性層４表面の凹凸加工により形成されたものであり、前記弾性層４の表面の、十点平均粗さＲｚを１．５μｍ以上、８μｍ未満、負荷長さ率ｔｐ（５０％）を６０％以上、負荷長さ率ｔｐ（４０％）を８０％以下に形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ロールに関し、さらに詳しくは、電子写真機器などに好適な帯電ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器が広く使用されている。これら電子写真機器の内部には、感光ドラムなどの感光体が組み込まれている。そして、この感光体に接触或いは近接して、該感光体を帯電させるために、帯電ロールが用いられている。
【０００３】
帯電ロールは、感光体と接触した際に、表面にトナーが付着して汚れることがある。転写されずに感光体に残っているトナー粒子は、ブレードで除去されるが完全には除去されずに残存する。除去されなかったトナー粒子は、ブレードをすりぬけて帯電ロールに付着することになる。帯電ロールにトナー粒子が付着していると、その付着部分に別のトナー粒子が付着し易くなる。トナー粒子が付着した部分には、次々にトナーが堆積し、いわゆるブリッジと呼ばれる汚れが発生する。帯電ロールの汚れを防止するためには、帯電ロールの表面をトナーが付着し難いように形成する必要がある。また帯電ロールは、感光体を帯電させる際に、感光体を均一に帯電させることが要求される。
【０００４】
従来、帯電ロールにおいて、表面の汚れを防止し、感光体を均一に帯電するために、帯電ロールの表面にバインダー樹脂及び凹凸形成用粒子などを含む組成物を塗工して、表面に微細な凹凸による凹凸形状を設けて粗面化を行うことが公知である（例えば、特許文献１〜２参照）。特許文献１は、表面の導電性樹脂層に大粒径、及び小粒径の２種類の凹凸形成用粒子を添加することで、表面粗さが１０〜２５μｍの凹凸形状を有する表層を設けた帯電ロールが開示されている。特許文献２は、表面に粒子径が３μｍ以下の有機又は無機粒子からなる凹凸形成用粒子を含む塗膜を設け、凹凸形状を有する表層を形成した帯電ロールが開示されている。
【０００５】
帯電ロールの表面が平滑に形成されていると、帯電ロールと感光体が接触する場合、帯電ロールは感光体と面接触の状態となり、摩擦力が発生して汚れが付着し易くなる。これに対し、上記特許文献に記載された帯電ロールの様に、表層に微細な凹凸があると、帯電ロールは感光体と点で接触するため、汚れが堆積し難くなり、耐汚れ性が向上する。また、帯電ロールの表面に凹凸形状があると、帯電ロールと感光体との間に隙間が形成されることから、放電がし易くなって均一な帯電性を確保できる。
【０００６】
しかし、上記帯電ロールは、表層に凹凸形成用粒子を含有しているため、帯電ロールの使用中に、表層から粒子が脱落するおそれがあった。表層から凹凸形成用粒子が脱落すると、該粒子に起因する感光ドラム削れが発生したり、帯電ロールの表層が削れることになり、長期間使用した後の帯電ロールの性能低下が懸念される。
【０００７】
上記の問題を解決するために、帯電ロールの表層に凹凸形成用粒子を含有させずに、表層の下層の中間層のみに凹凸形成用粒子を含有させたものが公知である（例えば特許文献３の段落０００５及び図４参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１６１１１号公報
【特許文献２】特開２００６−９１６７５号公報
【特許文献３】特開２００５−２７４７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、中間層に凹凸形成用粒子を含有せしめた帯電ロールは、凹凸形成用粒子を添加した塗工組成物を使用するため以下の問題があった。凹凸形成用粒子を添加した塗工組成物は、使用する凹凸形成用粒子がバインダー樹脂に対する分散性が良好である必要があり、使用できるバインダー樹脂が限定されてしまう。また、塗工組成物中の凹凸形成用粒子が、塗工前に沈降してしまい、塗工組成物が不均一になるおそれがあり、塗工組成物を製造した後、直ちに塗工する必要がある。このように、上記帯電ロールは、凹凸形状を有する中間層を製造する際に、製造上の制約が大きいという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、耐汚れ性に優れ、均一な帯電性を確保できると共に、材料選択の幅が広く、製造が容易な帯電ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明に係る帯電ロールは、電写真機器に用いられるものであり、軸体と、該軸体の外周に沿って形成され、表面に凹凸部が設けられている弾性層と、該弾性層の表面を被覆する表層とを備える帯電ロールであって、前記弾性層の凹凸部が表面の凹凸加工により形成されたものであり、前記弾性層の表面の、十点平均粗さＲｚが１．５μｍ以上、８μｍ未満、負荷長さ率ｔｐ（５０％）が６０％以上、負荷長さ率ｔｐ（４０％）が８０％以下であることを要旨とするものである。
【００１２】
ここで、前記弾性層表面の凹凸部が、表面に凹凸部の凹凸形状に対応する凹凸形状が設けられた型の転写により形成されたものであると良い。
【００１３】
また、前記表層の厚みが、１〜１３μmであると良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る帯電ロールによれば、弾性層表面の、十点平均粗さＲｚが１．５μｍ以上、８μｍ未満、負荷長さ率ｔｐ（５０％）が６０％以上、負荷長さ率ｔｐ（４０％）が８０％未満としたことにより、耐汚れ性に優れ、均一な帯電性を確保でき、帯電ロールとして要求される特性を良好に発揮できる。
【００１５】
さらに本発明に係る帯電ロールによれば、弾性層に凹凸部が形成されたものであり、表層に凹凸形成用粒子を含有する必要がないので、従来の表層に凹凸形成用粒子を含有する帯電ロールと比較して、使用後に凹凸形成用粒子が表層から脱落することがなく、経時的に表面の粗さが変化せず、良好な耐汚れ性及び均一な帯電性を長期間にわたり維持できる。
【００１６】
さらに本発明に係る帯電ロールによれば、弾性層形成の際にバインダー樹脂の選択の幅が広がるという利点がある。すなわち、従来、弾性層の組成物に凹凸形成用粒子を添加した際は、凹凸形成用粒子の分散性などを考慮してバインダー樹脂を選択する必要があり、使用できるバインダー樹脂が限定されていた。これに対し本発明によれば、弾性層の凹凸部が表面の凹凸加工により形成されたものであるから、弾性層に凹凸形成用粒子を含有させる必要がなく、弾性層の組成物においてバインダー樹脂を選択する際に、凹凸形成粒子の分散性を考慮しなくても良い。
【００１７】
また、弾性層を形成する組成物中に凹凸形成用粒子を含有させる必要がないので、塗工組成物が凹凸形成用粒子の沈降により不均一になるおそれがなく、均一な弾性層を形成することができる。しかも、弾性層形成の際に組成物の調整から塗工までの時間が制限されることもなく、製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本実施形態に係る帯電ロールについて詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の帯電ロールの一例を示す周方向断面図である。本発明の帯電ロールは、例えば図１に示すように、軸体２の外周に沿ってベース層３が形成され、該ベース層３の外周に沿って弾性層４が形成され、さらに該弾性層４の外周に沿って表層５が形成されて構成されている。
【００２０】
図２は本発明の帯電ロールの他の例を示す周方向断面図である。本発明の帯電ロール１は、図１に示す態様に限定されず、図２に示すように、少なくとも軸体２の外周に、表面に凹凸加工を施してなる凹凸部を備える弾性層４を有し、該弾性層４の表面を被覆し帯電ロール１の最表面に位置する表層５を有しておればよく、そのロール構造は、特に限定されるものではない。例えば、ベース層３は複数層から構成されていてもよい。
【００２１】
軸体２は、アルミニウム、ステンレスなどの金属製の中実体よりなる芯金、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体、又はこれらにめっきが施された導電性シャフトが用いられる。また必要に応じ、軸体２表面に接着剤、プライマーなどを塗布してもよい。上記接着剤、プライマーなどには、必要に応じて導電化を行ってもよい。
【００２２】
ベース層３は、非発泡体（ソリッド状）又は発泡体（スポンジ状）のいずれの形態でも良い。ベース層３の形成材料としては、特に限定されるものではなく、具体的には、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、などを例示することができる。これらは１種又は２種以上混合されていても良い。
【００２３】
また、ベース層３には、導電性付与のため、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ｃ−ＴｉＯ2 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ2 、イオン導電剤（四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等）等の従来公知の導電剤を、上記材料中に適宜添加することができる。さらに、必要に応じて、発泡剤、架橋剤、架橋促進剤、オイル等を適宜添加してもよい。
【００２４】
なお、軸体２の外周にベース層３を形成するには、軸体２の表面にベース層形成組成物を押出成形する、あるいは、軸体２をロール成形用金型の中空部に同軸的に設置し、ベース層形成組成物を注入して、加熱・硬化させた後、脱型するなどすれば良い。また、ベース層３を複数層形成する場合には、上記方法に準じた操作を繰り返し行えば良い。
【００２５】
図３は図１の帯電ロールの軸方向断面の表面付近を示す拡大断面図である。図３に示すように、帯電ロール１の弾性層４は、表面に微細な凹凸よりなる凹凸部４１が設けられて、弾性層４の表面全体が粗面化されている。弾性層４は凹凸形成用粒子を含有せず、凹凸部４１は弾性層４表面の凹凸加工により形成されたものである。そして弾性層４の表面の表面粗さは、後述するように、特定の範囲となるように形成されている。
【００２６】
さらに弾性層４の表面に、前記弾性層４の凹凸部４１に沿うように被覆されている、表面に凹凸形状５１を有する表層５が設けられている。表層５は帯電ロール１の最表面となるように形成されている。表層５の表面の凹凸部５１は、弾性層４の表面の凹凸部４１の表面形状に沿った形状に形成されており、表層５の表面の表面粗さは、弾性層４の表面の表面粗さとほぼ同じ数値範囲を有している。表層５は凹凸形成用粒子を含有しない。
【００２７】
本発明の帯電ロール１は、凹凸部４１が設けられている弾性層４の表面が、表面粗さのパラメータである、十点平均粗さＲｚ、負荷長さ率ｔｐ（５０％）、負荷長さ率ｔｐ（４０％）が特定の条件を満たしている。なお、これらの表面粗さのパラメータは、ロール軸方向について、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に準拠して測定される値である。
【００２８】
本発明の帯電ロール１において、弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚは、１．５μｍ以上〜８μｍ未満の範囲内にある。このＲｚは、概ね、弾性層４の表面に形成されている凹凸部４１の高低差に対応している。
【００２９】
弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚが８μｍ以上になると、粗面化の度合いが大きくなりすぎて、帯電ロール１の表層５と接触する感光ドラムの削れが発生し易くなるおそれがある。一方、弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚが１．５μｍ未満になると、表層５の表面の凹凸部４１の凹凸が小さくなりすぎて、凹凸部４１の形成による粗面化の効果が十分発揮できず、良好な耐汚れ性及び均一帯電性が得られない。
【００３０】
弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚの上限は、ドラム削れを良好に防止できるなどの観点から、好ましくは６μｍ未満であると良い。
【００３１】
一方、弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚの下限は、耐汚れ性に優れるなどの観点から、好ましくは３μｍ以上であると良い。
【００３２】
本発明の帯電ロール１において、弾性層４の表面の負荷長さ率ｔｐ（ｃ％）（ｃ：切断レベル％）は、上記ＪＩＳに準拠して、次の通り求めることができる。
【００３３】
すなわち、図４に示すように、弾性層４の表面の軸方向における粗さ曲線を求め、その粗さ曲線の平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取る。そして、この抜き取り部分の粗さ曲線を、山頂線に平行な切断レベルで切断したときに得られる切断長さの和（負荷長さηｐ＝ｂ１＋ｂ２＋…＋ｂｎ）の基準長さＬに対する比を百分率で表したものが負荷長さ率ｔｐ（＝ηｐ／Ｌ×１００）である。なお、負荷長さ率ｔｐを求める場合の切断レベルｃは、抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔となる最大高さＲｙに対する比を百分率で表し、最高山頂が０％、最低谷底が１００％とした場合の値を示したものである。
【００３４】
本発明の帯電ロール１において、弾性層４の表面の負荷長さ率ｔｐ（５０％）は６０％以上であり、負荷長さ率ｔｐ（４０％）は８０％以下に形成されている。この上記負荷長さ率ｔｐ（５０％）及び負荷長さ率ｔｐ（４０％）を上記特定範囲とすることで、弾性層４の表面の凹凸部４１における凸部の高さと凹部の深さが、概ね適切な範囲とすることができる。
【００３５】
弾性層４は、表面の負荷長さ率ｔｐ（５０％）が６０％未満であるか、又は負荷長さ率ｔｐ（４０％）が８０％を超えるなどして上記範囲を外れると、弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚが１．５μｍ以上〜８μｍ未満の範囲内であっても、帯電ロールとして使用した際にドラム削れが生じるおそれが大きくなり、所定の効果を発揮できなくなる。
【００３６】
弾性層４の表面の負荷長さ率ｔｐ（５０％）は６０％以上であればよいが、その上限は、ドラム削れを良好に防止できるなどの観点から、９５％以下であるのが好ましい。また、負荷長さ率ｔｐ（５０％）の下限は、安定した効果が得られるなどの観点から、７０％以上であるのが好ましい。
【００３７】
弾性層４の表面の負荷長さ率ｔｐ（４０％）は８０％以下であればよいが、その下限は、耐汚れ性に優れるなどの観点から、２０％以上であるのが好ましい。また、負荷長さ率ｔｐ（４０％）の上限は、安定した効果が得られるなどの観点から、７５％以下であるのが好ましい。
【００３８】
弾性層４の厚みは、特に限定されないが、通常、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜５ｍｍの範囲内から選択することができる。
【００３９】
弾性層４の表面に凹凸部４１を形成する手段は、弾性層形成組成物中に凹凸形成用粒子を含有させず、弾性層４自体に直接凹凸加工を施して、弾性層４の表面に凹凸形状を形成する方法が用いられ、上記表面粗さのパラメータが特定の条件を満たすことができれば、特に限定されず、何れの方法で製造してもよい。凹凸部４１を形成する手段としては、例えば、弾性層４の表面を直接研磨する方法や、弾性層４の表面に型の凹凸形状を転写する、いわゆる転写方法などが挙げられる。
【００４０】
上記の型を用いた転写方法は、具体的には、弾性層４の凹凸部４１の凹凸形状に対応する所定の凹凸形状が設けられた型を用い、弾性層４を形成する際に型の表面に弾性層４の表面を接触させて、型の表面の凹凸形状を転写することで、型の表面の所定の凹凸形状に対応する凹凸形状を弾性層４の表面に賦形することができる。
【００４１】
上記の型を用いて弾性層４の表面に凹凸形状を転写する方法は、型の表面形状を変えることによって、弾性層４の表面の表面粗さのパラメータを精密に調節することができ、さらに弾性層４を形成する場合、表面の凹凸形状を安定して製造することができる等の理由から好ましい。
【００４２】
上記の型の表面に所定の凹凸形状を形成する手段として、例えば、ブラスト法を用いることができる。ブラスト法は、ショットなどの研削材を圧縮空気などの気体と混合し、ノズル先端から高速で型の表面に噴射させることで、型の表面に凹凸加工を施すものである。ブラスト法では、用いるショット材の選択、ブラスト条件などを適宜調節することで、弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚ、負荷長さ率ｔｐ（５０％）、負荷長さ率ｔｐ（４０％）が、特定の条件を満たすように、型の表面の凹凸形状が所定の凹凸形状になるように形成することができる。
【００４３】
弾性層４は、弾性を有する材料を主成分とし、導電剤（電子導電剤及び／又はイオン導電剤）を含有し、凹凸形成用粒子を含有しない弾性層形成組成物から、ソリッド体（非発泡体）として形成されている。
【００４４】
弾性層４の主成分としては、具体的には、例えば、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム（ＥＣＯ、ＣＯ）、ウレタン系エラストマー、天然ゴム（ＮＲ）などを例示することができる。これらは１種又は２種以上混合されていても良い。
【００４５】
上記主成分としては、低へたり性、導電性、柔軟性などの観点から、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ヒドリンゴム、ウレタン系エラストマーなどを好適なものとして例示することができる。
【００４６】
なお、上記弾性層形成組成物は、導電剤以外にも、必要に応じて、増量剤、補強剤、加工助剤、硬化剤、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、シリコーンオイル、滑剤、助剤、界面活性剤などの各種添加剤を１種又は２種以上適宜含有していても良い。
【００４７】
本発明では凹凸部４１が弾性層４表面の凹凸加工により形成されているので、凹凸形成粒子により凹凸部４１を形成する必要がなく、弾性層形成組成物中に凹凸形成粒子を添加しないことが好ましい。上記凹凸形成粒子は、粒径が１〜３０μｍ程度の、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂などの絶縁性の有機粒子、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカなどの絶縁性の無機粒子である。
【００４８】
表層５は、帯電ロール１の表面保護層として形成されるものであり、その厚みは、弾性層４１の表面の凹凸部４１に沿った凹凸部５１が形成可能であり、耐摩耗性などが得られる範囲で、適宜選択することができる。
【００４９】
表層５の厚みの上限は、電気抵抗を上昇させないなどの観点から、好ましくは、１３μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下であると良い。一方、表層５の厚みの下限は、耐摩耗性などの観点から、好ましくは、１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上であると良い。
【００５０】
表層５は、具体的には、表層の主成分となるポリマーを構成するモノマー及び／又はオリゴマーなどの成分を少なくとも含む表層形成組成物を、凹凸部４１が形成された弾性層４の表面にコーティングし、硬化させることにより形成することができる。表層形成組成物には、凹凸形成用粒子を含まないことが好ましい。
【００５１】
上記ポリマーとしては、具体的には、例えば、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂などの樹脂、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴムなどのゴム、これら樹脂やゴムをシリコーン、フッ素などで変性した変性物などを例示することができる。これらは１種又は２種以上含まれていても良い。
【００５２】
なお、上記表層形成組成物中には、導電剤（カーボンブラックなどの電子系導電剤、及び／又は、第４級アンモニウム塩などのイオン系導電剤）、離型剤、硬化剤などの添加剤が１種又は２種以上含有されていても良い。
【００５３】
上述した表層形成組成物のコーティング方法としては、具体的には、例えば、ロールコーティング法、ディッピング法、スプレーコート法などを適用することができる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００５５】
実施例１〜７
導電性シャフトからなる軸体の外周に、ベース層（厚み約３．５ｍｍ）、弾性層（厚み約０．５ｍｍ）、表層（厚み約５μｍ）をこの順に積層して、実施例１〜７の帯電ロールを作製した。
【００５６】
＜ベース層形成組成物の調製＞
主成分としてＥＰＤＭ（三井化学（株）製、「ＥＰＴ４０４５」）１００重量部と、酸化亜鉛５重量部と、ステアリン酸（花王（株）製、「ルーナックＳ３０」）５重量部と、導電剤（ケッチェンブラックインターナショナル（株）製、「ケッチェンブラックＥＣ）６重量部と、プロセスオイル（出光石油化学（株）製、「ダイアナプロセスＰＷ−３８０」）３０重量部と、架橋促進剤としてジベンゾチアゾールジスルフィド２重量部と、架橋促進剤としてテトラメチルチウラムモノサルファイド１重量部と、架橋剤としてイオウ１．０５重量部と、発泡剤としてジニトロソペンタメチレンテトラミン１５重量部とを、ニーダーで混練することにより、ベース層形成組成物を調製した。
【００５７】
＜弾性層形成組成物の調製＞
主成分としてエピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン（株）製、「ハイドリンＴ３１０２」）１００重量部と、酸化亜鉛５重量部と、ステアリン酸（花王（株）製、「ルーナックＳ３０」）１重量部と、受酸剤（協和化学工業（株）製、「ＤＨＴ４Ｔ」）８重量部と、導電剤としてテトラブチルアンモニウムクロライド１．０重量部と、充填材（日本シリカ（株）製、「ニプシールＶＮ３」）５０重量部と、架橋促進剤としてジベンゾチアゾールジスルフィド１．５重量部と、架橋促進剤としてテトラメチルチウラムモノサルファイド０．５重量部と、架橋剤としてイオウ１．０５重量部とを、ニーダーで混練することにより、弾性層形成組成物を調製した。
【００５８】
＜表層形成組成物の調製＞
アクリルフッ素樹脂（エルフ・アトケム・ジャパン（株）製、「カイナーＳＬ」）１００重量部と、グラフトカーボン３０重量部と、ＭＥＫ２００重量部を配合し、サンドミルを用いて分散処理し、表層形成組成物を調製した。
【００５９】
（ベース層の形成）
芯金として直径６ｍｍ、長さ２６０ｍｍのステンレス製（ＳＵＳ３０４）芯金を準備し、円筒状のベース層成形用金型内にセットし、円筒状の金型と芯金との空隙部に、上記ベース層形成組成物を注型した後、金型に蓋をし、１５０℃で６０分間加熱して、架橋させて、芯金の外周にベース層を有するベースロールを作製した。
【００６０】
（弾性層の形成）
次いで、弾性層形成用金型を準備し、上記ベースロールを金型内にセットし、ベースロールと金型との空隙部に、上記弾性層形成組成物を注型した後、金型に蓋をし、１８０℃で６０分間加熱して架橋させて、ベースロールの外周に弾性層を形成した。上記弾性層形成用金型は、弾性層形成組成物と接するキャビティ面側にショットブラスト処理を行い、所定の凹凸形状を形成したものを用いた。実施例１〜７では、この金型に凹凸形状を形成する際に、ショットブラスト処理の条件を変えて、成形後の弾性層の表面の表面粗さのパラメータが変化するようにして、各弾性層形成用金型を作成した。
【００６１】
（表面粗さパラメータの測定）
各実施例の弾性層表面について、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠し、接触式表面粗さ計（東京精密（株）製、「サーフコム１４００Ｄ」）を用いて、十点平均粗さＲｚ、負荷長さ率ｔｐ（５０％）、負荷長さ率ｔｐ（４０％）を測定した。なお、負荷長さ率ｔｐ（５０％）及び負荷長さ率ｔｐ（４０％）は、ロール軸方向の粗さ曲線より算出した値である。得られた結果を表１に示す。また図５は、実施例１の弾性層の負荷長さ率を測定した結果を示すグラフである。
【００６２】
（表層の形成）
弾性層の表面に、表層形成組成物をロールコート法により塗工した後、オーブンを用いて、１３０℃で６０分間熱処理を行い表層形成組成物を硬化させて、帯電ロールを得た。得られた各実施例の帯電ロールを、市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、「ＬＢＰ５６００」）のカートリッジ内に組み込み、下記の評価試験を行った。
【００６３】
（画像の濃度ムラ（初期）の評価）
２３℃×５３％ＲＨの環境下で、１００枚（Ａ４サイズ、縦方向）５％印字比率相当の画像の画像出しを行った後、得られた画像について、ハーフトーン画像を目視にて確認し、濃度のムラを評価した。濃度のムラがほとんどないものを○とし、濃度のムラが若干あるものを△とし、濃度のムラが多数あるものを×とした。
【００６４】
（画像の濃度ムラ（耐久後）の評価）
各帯電ロールを、上記同様の条件で１２０００枚画出し耐久試験を行った後、得られた画像について、ハーフトーン画像を目視にて確認し、濃度ムラを初期と同じ基準で評価した。
【００６５】
（ロール汚れの評価）
各帯電ロールを、上記同様の条件で画出し耐久試験を行った後、耐久試験後の帯電ロールの表面をウエスで乾拭きし、ロール汚れ性を評価した。評価は、帯電ロールを軽く拭いた場合及び強く拭いた場合のいずれもウエスにトナーが全く付着しなかったものを○とし、強く拭いた場合にウエスにトナーが付着したものを△とし、軽く拭いた場合にウエスにトナーが付着したものを×とした。
【００６６】
（感光ドラム削れの評価）
膜厚計を用いて、１０００枚印刷後の感光ドラムの厚み変化量を測定した。厚みの変化量が、０．２μｍ未満の場合を○とし、０．２μｍ以上〜０．２５μｍ未満の場合を△とし、０．２５μｍ以上の場合を×とした。なお上記感光ドラムの厚みの測定は、渦電流式膜厚計を用いた。
【００６７】
表１に、作製した各帯電ロールの弾性層の表面粗さのパラメータと帯電ロールの評価結果をまとめて示す。表１に示すように、実施例１〜７の帯電ロールは、いずれも、画像の濃度ムラ、ロール汚れ、ドラム削れの評価結果は○であり、良好なものであった。
【００６８】
【表１】
【００６９】
比較例１〜４
下記の凹凸形成用粒子を添加した表層形成組成物を用いて凹凸部を表層に形成し、弾性層形成の際に、金型のキャビティ面に凹凸部が形成されていないものを用いた以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを作製して、評価試験を行った。得られた帯電ロールの表層の表面粗さのパラメータ及び帯電ロールの評価結果を表1に示す。
【００７０】
＜比較例１〜４の表層形成組成物の調製＞
アクリルフッ素樹脂（エルフ・アトケム・ジャパン（株）製、「カイナーＳＬ」）１００重量部と、グラフトカーボン３０重量部と、粒子（大日本インキ化学工業（株）製、「バーノックＣＦＢ１００」）１５重量部と、ＭＥＫ２００重量部を配合し、サンドミルを用いて分散処理し、表層形成組成物を調製した。
【００７１】
比較例５〜１１
弾性層の表面の表面粗さのパラメータが、表１に示す値となるように、弾性層形成用金型のショットブラスト処理を行ったものを用いて、弾性層を形成した以外は、実施例と同様にして帯電ロールを作製し、評価試験を行った。得られた帯電ロールの弾性層の表面の表面粗さのパラメータ及び評価結果を表１に示す。また図６に比較例５の弾性層の負荷長さ率を測定した結果のグラフを示す。
【００７２】
比較例１２
弾性層形成用金型として、キャビティ面にショットブラスト処理を行わないものを用いた以外は実施例と同様にして帯電ロールを作製し、評価試験を行った。得られた帯電ロールの弾性層の表面の表面粗さのパラメータ及び評価結果を表１に示す。
【００７３】
以上、本発明の実施形態、実施例について説明したが、本発明は上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の帯電ロールの一例を示す周方向断面図である。
【図２】本発明の帯電ロールの他の例を示す周方向断面図である。
【図３】図１の帯電ロールの軸方向断面の表面付近を示す拡大断面図である。
【図４】表面粗さパラメータのうち、ｔｐ（５０％）、ｔｐ（４０％）の求め方を説明するための図である。
【図５】実施例１の弾性層の負荷長さ率を測定した結果を示すグラフである。
【図６】比較例５の弾性層の負荷長さ率を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 帯電ロール
２ 軸体
３ ベース層
４ 弾性層
４１ 弾性層の凹凸部
５ 表層
５１ 表層の凹凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ロールに関し、さらに詳しくは、電子写真機器などに好適な帯電ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器が広く使用されている。これら電子写真機器の内部には、感光ドラムなどの感光体が組み込まれている。そして、この感光体に接触或いは近接して、該感光体を帯電させるために、帯電ロールが用いられている。
【０００３】
帯電ロールは、感光体と接触した際に、表面にトナーが付着して汚れることがある。転写されずに感光体に残っているトナー粒子は、ブレードで除去されるが完全には除去されずに残存する。除去されなかったトナー粒子は、ブレードをすりぬけて帯電ロールに付着することになる。帯電ロールにトナー粒子が付着していると、その付着部分に別のトナー粒子が付着し易くなる。トナー粒子が付着した部分には、次々にトナーが堆積し、いわゆるブリッジと呼ばれる汚れが発生する。帯電ロールの汚れを防止するためには、帯電ロールの表面をトナーが付着し難いように形成する必要がある。また帯電ロールは、感光体を帯電させる際に、感光体を均一に帯電させることが要求される。
【０００４】
従来、帯電ロールにおいて、表面の汚れを防止し、感光体を均一に帯電するために、帯電ロールの表面にバインダー樹脂及び凹凸形成用粒子などを含む組成物を塗工して、表面に微細な凹凸による凹凸形状を設けて粗面化を行うことが公知である（例えば、特許文献１〜２参照）。特許文献１は、表面の導電性樹脂層に大粒径、及び小粒径の２種類の凹凸形成用粒子を添加することで、表面粗さが１０〜２５μｍの凹凸形状を有する表層を設けた帯電ロールが開示されている。特許文献２は、表面に粒子径が３μｍ以下の有機又は無機粒子からなる凹凸形成用粒子を含む塗膜を設け、凹凸形状を有する表層を形成した帯電ロールが開示されている。
【０００５】
帯電ロールの表面が平滑に形成されていると、帯電ロールと感光体が接触する場合、帯電ロールは感光体と面接触の状態となり、摩擦力が発生して汚れが付着し易くなる。これに対し、上記特許文献に記載された帯電ロールの様に、表層に微細な凹凸があると、帯電ロールは感光体と点で接触するため、汚れが堆積し難くなり、耐汚れ性が向上する。また、帯電ロールの表面に凹凸形状があると、帯電ロールと感光体との間に隙間が形成されることから、放電がし易くなって均一な帯電性を確保できる。
【０００６】
しかし、上記帯電ロールは、表層に凹凸形成用粒子を含有しているため、帯電ロールの使用中に、表層から粒子が脱落するおそれがあった。表層から凹凸形成用粒子が脱落すると、該粒子に起因する感光ドラム削れが発生したり、帯電ロールの表層が削れることになり、長期間使用した後の帯電ロールの性能低下が懸念される。
【０００７】
上記の問題を解決するために、帯電ロールの表層に凹凸形成用粒子を含有させずに、表層の下層の中間層のみに凹凸形成用粒子を含有させたものが公知である（例えば特許文献３の段落０００５及び図４参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１６１１１号公報
【特許文献２】特開２００６−９１６７５号公報
【特許文献３】特開２００５−２７４７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、中間層に凹凸形成用粒子を含有せしめた帯電ロールは、凹凸形成用粒子を添加した塗工組成物を使用するため以下の問題があった。凹凸形成用粒子を添加した塗工組成物は、使用する凹凸形成用粒子がバインダー樹脂に対する分散性が良好である必要があり、使用できるバインダー樹脂が限定されてしまう。また、塗工組成物中の凹凸形成用粒子が、塗工前に沈降してしまい、塗工組成物が不均一になるおそれがあり、塗工組成物を製造した後、直ちに塗工する必要がある。このように、上記帯電ロールは、凹凸形状を有する中間層を製造する際に、製造上の制約が大きいという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、耐汚れ性に優れ、均一な帯電性を確保できると共に、材料選択の幅が広く、製造が容易な帯電ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明に係る帯電ロールは、電写真機器に用いられるものであり、軸体と、該軸体の外周に沿って形成され、表面に凹凸部が設けられている弾性層と、該弾性層の表面を被覆する表層とを備える帯電ロールであって、前記弾性層の凹凸部が表面の凹凸加工により形成されたものであり、前記弾性層の表面の、十点平均粗さＲｚが１．５μｍ以上、８μｍ未満、負荷長さ率ｔｐ（５０％）が６０％以上、負荷長さ率ｔｐ（４０％）が８０％以下であることを要旨とするものである。
【００１２】
ここで、前記弾性層表面の凹凸部が、表面に凹凸部の凹凸形状に対応する凹凸形状が設けられた型の転写により形成されたものであると良い。
【００１３】
また、前記表層の厚みが、１〜１３μmであると良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る帯電ロールによれば、弾性層表面の、十点平均粗さＲｚが１．５μｍ以上、８μｍ未満、負荷長さ率ｔｐ（５０％）が６０％以上、負荷長さ率ｔｐ（４０％）が８０％未満としたことにより、耐汚れ性に優れ、均一な帯電性を確保でき、帯電ロールとして要求される特性を良好に発揮できる。
【００１５】
さらに本発明に係る帯電ロールによれば、弾性層に凹凸部が形成されたものであり、表層に凹凸形成用粒子を含有する必要がないので、従来の表層に凹凸形成用粒子を含有する帯電ロールと比較して、使用後に凹凸形成用粒子が表層から脱落することがなく、経時的に表面の粗さが変化せず、良好な耐汚れ性及び均一な帯電性を長期間にわたり維持できる。
【００１６】
さらに本発明に係る帯電ロールによれば、弾性層形成の際にバインダー樹脂の選択の幅が広がるという利点がある。すなわち、従来、弾性層の組成物に凹凸形成用粒子を添加した際は、凹凸形成用粒子の分散性などを考慮してバインダー樹脂を選択する必要があり、使用できるバインダー樹脂が限定されていた。これに対し本発明によれば、弾性層の凹凸部が表面の凹凸加工により形成されたものであるから、弾性層に凹凸形成用粒子を含有させる必要がなく、弾性層の組成物においてバインダー樹脂を選択する際に、凹凸形成粒子の分散性を考慮しなくても良い。
【００１７】
また、弾性層を形成する組成物中に凹凸形成用粒子を含有させる必要がないので、塗工組成物が凹凸形成用粒子の沈降により不均一になるおそれがなく、均一な弾性層を形成することができる。しかも、弾性層形成の際に組成物の調整から塗工までの時間が制限されることもなく、製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本実施形態に係る帯電ロールについて詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の帯電ロールの一例を示す周方向断面図である。本発明の帯電ロールは、例えば図１に示すように、軸体２の外周に沿ってベース層３が形成され、該ベース層３の外周に沿って弾性層４が形成され、さらに該弾性層４の外周に沿って表層５が形成されて構成されている。
【００２０】
図２は本発明の帯電ロールの他の例を示す周方向断面図である。本発明の帯電ロール１は、図１に示す態様に限定されず、図２に示すように、少なくとも軸体２の外周に、表面に凹凸加工を施してなる凹凸部を備える弾性層４を有し、該弾性層４の表面を被覆し帯電ロール１の最表面に位置する表層５を有しておればよく、そのロール構造は、特に限定されるものではない。例えば、ベース層３は複数層から構成されていてもよい。
【００２１】
軸体２は、アルミニウム、ステンレスなどの金属製の中実体よりなる芯金、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体、又はこれらにめっきが施された導電性シャフトが用いられる。また必要に応じ、軸体２表面に接着剤、プライマーなどを塗布してもよい。上記接着剤、プライマーなどには、必要に応じて導電化を行ってもよい。
【００２２】
ベース層３は、非発泡体（ソリッド状）又は発泡体（スポンジ状）のいずれの形態でも良い。ベース層３の形成材料としては、特に限定されるものではなく、具体的には、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、などを例示することができる。これらは１種又は２種以上混合されていても良い。
【００２３】
また、ベース層３には、導電性付与のため、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ｃ−ＴｉＯ2 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ2 、イオン導電剤（四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等）等の従来公知の導電剤を、上記材料中に適宜添加することができる。さらに、必要に応じて、発泡剤、架橋剤、架橋促進剤、オイル等を適宜添加してもよい。
【００２４】
なお、軸体２の外周にベース層３を形成するには、軸体２の表面にベース層形成組成物を押出成形する、あるいは、軸体２をロール成形用金型の中空部に同軸的に設置し、ベース層形成組成物を注入して、加熱・硬化させた後、脱型するなどすれば良い。また、ベース層３を複数層形成する場合には、上記方法に準じた操作を繰り返し行えば良い。
【００２５】
図３は図１の帯電ロールの軸方向断面の表面付近を示す拡大断面図である。図３に示すように、帯電ロール１の弾性層４は、表面に微細な凹凸よりなる凹凸部４１が設けられて、弾性層４の表面全体が粗面化されている。弾性層４は凹凸形成用粒子を含有せず、凹凸部４１は弾性層４表面の凹凸加工により形成されたものである。そして弾性層４の表面の表面粗さは、後述するように、特定の範囲となるように形成されている。
【００２６】
さらに弾性層４の表面に、前記弾性層４の凹凸部４１に沿うように被覆されている、表面に凹凸形状５１を有する表層５が設けられている。表層５は帯電ロール１の最表面となるように形成されている。表層５の表面の凹凸部５１は、弾性層４の表面の凹凸部４１の表面形状に沿った形状に形成されており、表層５の表面の表面粗さは、弾性層４の表面の表面粗さとほぼ同じ数値範囲を有している。表層５は凹凸形成用粒子を含有しない。
【００２７】
本発明の帯電ロール１は、凹凸部４１が設けられている弾性層４の表面が、表面粗さのパラメータである、十点平均粗さＲｚ、負荷長さ率ｔｐ（５０％）、負荷長さ率ｔｐ（４０％）が特定の条件を満たしている。なお、これらの表面粗さのパラメータは、ロール軸方向について、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に準拠して測定される値である。
【００２８】
本発明の帯電ロール１において、弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚは、１．５μｍ以上〜８μｍ未満の範囲内にある。このＲｚは、概ね、弾性層４の表面に形成されている凹凸部４１の高低差に対応している。
【００２９】
弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚが８μｍ以上になると、粗面化の度合いが大きくなりすぎて、帯電ロール１の表層５と接触する感光ドラムの削れが発生し易くなるおそれがある。一方、弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚが１．５μｍ未満になると、表層５の表面の凹凸部４１の凹凸が小さくなりすぎて、凹凸部４１の形成による粗面化の効果が十分発揮できず、良好な耐汚れ性及び均一帯電性が得られない。
【００３０】
弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚの上限は、ドラム削れを良好に防止できるなどの観点から、好ましくは６μｍ未満であると良い。
【００３１】
一方、弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚの下限は、耐汚れ性に優れるなどの観点から、好ましくは３μｍ以上であると良い。
【００３２】
本発明の帯電ロール１において、弾性層４の表面の負荷長さ率ｔｐ（ｃ％）（ｃ：切断レベル％）は、上記ＪＩＳに準拠して、次の通り求めることができる。
【００３３】
すなわち、図４に示すように、弾性層４の表面の軸方向における粗さ曲線を求め、その粗さ曲線の平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取る。そして、この抜き取り部分の粗さ曲線を、山頂線に平行な切断レベルで切断したときに得られる切断長さの和（負荷長さηｐ＝ｂ１＋ｂ２＋…＋ｂｎ）の基準長さＬに対する比を百分率で表したものが負荷長さ率ｔｐ（＝ηｐ／Ｌ×１００）である。なお、負荷長さ率ｔｐを求める場合の切断レベルｃは、抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔となる最大高さＲｙに対する比を百分率で表し、最高山頂が０％、最低谷底が１００％とした場合の値を示したものである。
【００３４】
本発明の帯電ロール１において、弾性層４の表面の負荷長さ率ｔｐ（５０％）は６０％以上であり、負荷長さ率ｔｐ（４０％）は８０％以下に形成されている。この上記負荷長さ率ｔｐ（５０％）及び負荷長さ率ｔｐ（４０％）を上記特定範囲とすることで、弾性層４の表面の凹凸部４１における凸部の高さと凹部の深さが、概ね適切な範囲とすることができる。
【００３５】
弾性層４は、表面の負荷長さ率ｔｐ（５０％）が６０％未満であるか、又は負荷長さ率ｔｐ（４０％）が８０％を超えるなどして上記範囲を外れると、弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚが１．５μｍ以上〜８μｍ未満の範囲内であっても、帯電ロールとして使用した際にドラム削れが生じるおそれが大きくなり、所定の効果を発揮できなくなる。
【００３６】
弾性層４の表面の負荷長さ率ｔｐ（５０％）は６０％以上であればよいが、その上限は、ドラム削れを良好に防止できるなどの観点から、９５％以下であるのが好ましい。また、負荷長さ率ｔｐ（５０％）の下限は、安定した効果が得られるなどの観点から、７０％以上であるのが好ましい。
【００３７】
弾性層４の表面の負荷長さ率ｔｐ（４０％）は８０％以下であればよいが、その下限は、耐汚れ性に優れるなどの観点から、２０％以上であるのが好ましい。また、負荷長さ率ｔｐ（４０％）の上限は、安定した効果が得られるなどの観点から、７５％以下であるのが好ましい。
【００３８】
弾性層４の厚みは、特に限定されないが、通常、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜５ｍｍの範囲内から選択することができる。
【００３９】
弾性層４の表面に凹凸部４１を形成する手段は、弾性層形成組成物中に凹凸形成用粒子を含有させず、弾性層４自体に直接凹凸加工を施して、弾性層４の表面に凹凸形状を形成する方法が用いられ、上記表面粗さのパラメータが特定の条件を満たすことができれば、特に限定されず、何れの方法で製造してもよい。凹凸部４１を形成する手段としては、例えば、弾性層４の表面を直接研磨する方法や、弾性層４の表面に型の凹凸形状を転写する、いわゆる転写方法などが挙げられる。
【００４０】
上記の型を用いた転写方法は、具体的には、弾性層４の凹凸部４１の凹凸形状に対応する所定の凹凸形状が設けられた型を用い、弾性層４を形成する際に型の表面に弾性層４の表面を接触させて、型の表面の凹凸形状を転写することで、型の表面の所定の凹凸形状に対応する凹凸形状を弾性層４の表面に賦形することができる。
【００４１】
上記の型を用いて弾性層４の表面に凹凸形状を転写する方法は、型の表面形状を変えることによって、弾性層４の表面の表面粗さのパラメータを精密に調節することができ、さらに弾性層４を形成する場合、表面の凹凸形状を安定して製造することができる等の理由から好ましい。
【００４２】
上記の型の表面に所定の凹凸形状を形成する手段として、例えば、ブラスト法を用いることができる。ブラスト法は、ショットなどの研削材を圧縮空気などの気体と混合し、ノズル先端から高速で型の表面に噴射させることで、型の表面に凹凸加工を施すものである。ブラスト法では、用いるショット材の選択、ブラスト条件などを適宜調節することで、弾性層４の表面の十点平均粗さＲｚ、負荷長さ率ｔｐ（５０％）、負荷長さ率ｔｐ（４０％）が、特定の条件を満たすように、型の表面の凹凸形状が所定の凹凸形状になるように形成することができる。
【００４３】
弾性層４は、弾性を有する材料を主成分とし、導電剤（電子導電剤及び／又はイオン導電剤）を含有し、凹凸形成用粒子を含有しない弾性層形成組成物から、ソリッド体（非発泡体）として形成されている。
【００４４】
弾性層４の主成分としては、具体的には、例えば、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム（ＥＣＯ、ＣＯ）、ウレタン系エラストマー、天然ゴム（ＮＲ）などを例示することができる。これらは１種又は２種以上混合されていても良い。
【００４５】
上記主成分としては、低へたり性、導電性、柔軟性などの観点から、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ヒドリンゴム、ウレタン系エラストマーなどを好適なものとして例示することができる。
【００４６】
なお、上記弾性層形成組成物は、導電剤以外にも、必要に応じて、増量剤、補強剤、加工助剤、硬化剤、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、シリコーンオイル、滑剤、助剤、界面活性剤などの各種添加剤を１種又は２種以上適宜含有していても良い。
【００４７】
本発明では凹凸部４１が弾性層４表面の凹凸加工により形成されているので、凹凸形成粒子により凹凸部４１を形成する必要がなく、弾性層形成組成物中に凹凸形成粒子を添加しないことが好ましい。上記凹凸形成粒子は、粒径が１〜３０μｍ程度の、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂などの絶縁性の有機粒子、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカなどの絶縁性の無機粒子である。
【００４８】
表層５は、帯電ロール１の表面保護層として形成されるものであり、その厚みは、弾性層４１の表面の凹凸部４１に沿った凹凸部５１が形成可能であり、耐摩耗性などが得られる範囲で、適宜選択することができる。
【００４９】
表層５の厚みの上限は、電気抵抗を上昇させないなどの観点から、好ましくは、１３μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下であると良い。一方、表層５の厚みの下限は、耐摩耗性などの観点から、好ましくは、１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上であると良い。
【００５０】
表層５は、具体的には、表層の主成分となるポリマーを構成するモノマー及び／又はオリゴマーなどの成分を少なくとも含む表層形成組成物を、凹凸部４１が形成された弾性層４の表面にコーティングし、硬化させることにより形成することができる。表層形成組成物には、凹凸形成用粒子を含まないことが好ましい。
【００５１】
上記ポリマーとしては、具体的には、例えば、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂などの樹脂、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴムなどのゴム、これら樹脂やゴムをシリコーン、フッ素などで変性した変性物などを例示することができる。これらは１種又は２種以上含まれていても良い。
【００５２】
なお、上記表層形成組成物中には、導電剤（カーボンブラックなどの電子系導電剤、及び／又は、第４級アンモニウム塩などのイオン系導電剤）、離型剤、硬化剤などの添加剤が１種又は２種以上含有されていても良い。
【００５３】
上述した表層形成組成物のコーティング方法としては、具体的には、例えば、ロールコーティング法、ディッピング法、スプレーコート法などを適用することができる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００５５】
実施例１〜７
導電性シャフトからなる軸体の外周に、ベース層（厚み約３．５ｍｍ）、弾性層（厚み約０．５ｍｍ）、表層（厚み約５μｍ）をこの順に積層して、実施例１〜７の帯電ロールを作製した。
【００５６】
＜ベース層形成組成物の調製＞
主成分としてＥＰＤＭ（三井化学（株）製、「ＥＰＴ４０４５」）１００重量部と、酸化亜鉛５重量部と、ステアリン酸（花王（株）製、「ルーナックＳ３０」）５重量部と、導電剤（ケッチェンブラックインターナショナル（株）製、「ケッチェンブラックＥＣ）６重量部と、プロセスオイル（出光石油化学（株）製、「ダイアナプロセスＰＷ−３８０」）３０重量部と、架橋促進剤としてジベンゾチアゾールジスルフィド２重量部と、架橋促進剤としてテトラメチルチウラムモノサルファイド１重量部と、架橋剤としてイオウ１．０５重量部と、発泡剤としてジニトロソペンタメチレンテトラミン１５重量部とを、ニーダーで混練することにより、ベース層形成組成物を調製した。
【００５７】
＜弾性層形成組成物の調製＞
主成分としてエピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン（株）製、「ハイドリンＴ３１０２」）１００重量部と、酸化亜鉛５重量部と、ステアリン酸（花王（株）製、「ルーナックＳ３０」）１重量部と、受酸剤（協和化学工業（株）製、「ＤＨＴ４Ｔ」）８重量部と、導電剤としてテトラブチルアンモニウムクロライド１．０重量部と、充填材（日本シリカ（株）製、「ニプシールＶＮ３」）５０重量部と、架橋促進剤としてジベンゾチアゾールジスルフィド１．５重量部と、架橋促進剤としてテトラメチルチウラムモノサルファイド０．５重量部と、架橋剤としてイオウ１．０５重量部とを、ニーダーで混練することにより、弾性層形成組成物を調製した。
【００５８】
＜表層形成組成物の調製＞
アクリルフッ素樹脂（エルフ・アトケム・ジャパン（株）製、「カイナーＳＬ」）１００重量部と、グラフトカーボン３０重量部と、ＭＥＫ２００重量部を配合し、サンドミルを用いて分散処理し、表層形成組成物を調製した。
【００５９】
（ベース層の形成）
芯金として直径６ｍｍ、長さ２６０ｍｍのステンレス製（ＳＵＳ３０４）芯金を準備し、円筒状のベース層成形用金型内にセットし、円筒状の金型と芯金との空隙部に、上記ベース層形成組成物を注型した後、金型に蓋をし、１５０℃で６０分間加熱して、架橋させて、芯金の外周にベース層を有するベースロールを作製した。
【００６０】
（弾性層の形成）
次いで、弾性層形成用金型を準備し、上記ベースロールを金型内にセットし、ベースロールと金型との空隙部に、上記弾性層形成組成物を注型した後、金型に蓋をし、１８０℃で６０分間加熱して架橋させて、ベースロールの外周に弾性層を形成した。上記弾性層形成用金型は、弾性層形成組成物と接するキャビティ面側にショットブラスト処理を行い、所定の凹凸形状を形成したものを用いた。実施例１〜７では、この金型に凹凸形状を形成する際に、ショットブラスト処理の条件を変えて、成形後の弾性層の表面の表面粗さのパラメータが変化するようにして、各弾性層形成用金型を作成した。
【００６１】
（表面粗さパラメータの測定）
各実施例の弾性層表面について、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠し、接触式表面粗さ計（東京精密（株）製、「サーフコム１４００Ｄ」）を用いて、十点平均粗さＲｚ、負荷長さ率ｔｐ（５０％）、負荷長さ率ｔｐ（４０％）を測定した。なお、負荷長さ率ｔｐ（５０％）及び負荷長さ率ｔｐ（４０％）は、ロール軸方向の粗さ曲線より算出した値である。得られた結果を表１に示す。また図５は、実施例１の弾性層の負荷長さ率を測定した結果を示すグラフである。
【００６２】
（表層の形成）
弾性層の表面に、表層形成組成物をロールコート法により塗工した後、オーブンを用いて、１３０℃で６０分間熱処理を行い表層形成組成物を硬化させて、帯電ロールを得た。得られた各実施例の帯電ロールを、市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、「ＬＢＰ５６００」）のカートリッジ内に組み込み、下記の評価試験を行った。
【００６３】
（画像の濃度ムラ（初期）の評価）
２３℃×５３％ＲＨの環境下で、１００枚（Ａ４サイズ、縦方向）５％印字比率相当の画像の画像出しを行った後、得られた画像について、ハーフトーン画像を目視にて確認し、濃度のムラを評価した。濃度のムラがほとんどないものを○とし、濃度のムラが若干あるものを△とし、濃度のムラが多数あるものを×とした。
【００６４】
（画像の濃度ムラ（耐久後）の評価）
各帯電ロールを、上記同様の条件で１２０００枚画出し耐久試験を行った後、得られた画像について、ハーフトーン画像を目視にて確認し、濃度ムラを初期と同じ基準で評価した。
【００６５】
（ロール汚れの評価）
各帯電ロールを、上記同様の条件で画出し耐久試験を行った後、耐久試験後の帯電ロールの表面をウエスで乾拭きし、ロール汚れ性を評価した。評価は、帯電ロールを軽く拭いた場合及び強く拭いた場合のいずれもウエスにトナーが全く付着しなかったものを○とし、強く拭いた場合にウエスにトナーが付着したものを△とし、軽く拭いた場合にウエスにトナーが付着したものを×とした。
【００６６】
（感光ドラム削れの評価）
膜厚計を用いて、１０００枚印刷後の感光ドラムの厚み変化量を測定した。厚みの変化量が、０．２μｍ未満の場合を○とし、０．２μｍ以上〜０．２５μｍ未満の場合を△とし、０．２５μｍ以上の場合を×とした。なお上記感光ドラムの厚みの測定は、渦電流式膜厚計を用いた。
【００６７】
表１に、作製した各帯電ロールの弾性層の表面粗さのパラメータと帯電ロールの評価結果をまとめて示す。表１に示すように、実施例１〜７の帯電ロールは、いずれも、画像の濃度ムラ、ロール汚れ、ドラム削れの評価結果は○であり、良好なものであった。
【００６８】
【表１】
【００６９】
比較例１〜４
下記の凹凸形成用粒子を添加した表層形成組成物を用いて凹凸部を表層に形成し、弾性層形成の際に、金型のキャビティ面に凹凸部が形成されていないものを用いた以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを作製して、評価試験を行った。得られた帯電ロールの表層の表面粗さのパラメータ及び帯電ロールの評価結果を表1に示す。
【００７０】
＜比較例１〜４の表層形成組成物の調製＞
アクリルフッ素樹脂（エルフ・アトケム・ジャパン（株）製、「カイナーＳＬ」）１００重量部と、グラフトカーボン３０重量部と、粒子（大日本インキ化学工業（株）製、「バーノックＣＦＢ１００」）１５重量部と、ＭＥＫ２００重量部を配合し、サンドミルを用いて分散処理し、表層形成組成物を調製した。
【００７１】
比較例５〜１１
弾性層の表面の表面粗さのパラメータが、表１に示す値となるように、弾性層形成用金型のショットブラスト処理を行ったものを用いて、弾性層を形成した以外は、実施例と同様にして帯電ロールを作製し、評価試験を行った。得られた帯電ロールの弾性層の表面の表面粗さのパラメータ及び評価結果を表１に示す。また図６に比較例５の弾性層の負荷長さ率を測定した結果のグラフを示す。
【００７２】
比較例１２
弾性層形成用金型として、キャビティ面にショットブラスト処理を行わないものを用いた以外は実施例と同様にして帯電ロールを作製し、評価試験を行った。得られた帯電ロールの弾性層の表面の表面粗さのパラメータ及び評価結果を表１に示す。
【００７３】
以上、本発明の実施形態、実施例について説明したが、本発明は上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の帯電ロールの一例を示す周方向断面図である。
【図２】本発明の帯電ロールの他の例を示す周方向断面図である。
【図３】図１の帯電ロールの軸方向断面の表面付近を示す拡大断面図である。
【図４】表面粗さパラメータのうち、ｔｐ（５０％）、ｔｐ（４０％）の求め方を説明するための図である。
【図５】実施例１の弾性層の負荷長さ率を測定した結果を示すグラフである。
【図６】比較例５の弾性層の負荷長さ率を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 帯電ロール
２ 軸体
３ ベース層
４ 弾性層
４１ 弾性層の凹凸部
５ 表層
５１ 表層の凹凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と、該軸体の外周に沿って形成され、表面に凹凸部が設けられている弾性層と、該弾性層の表面を被覆する表層とを備える電子写真機器用の帯電ロールであって、
前記弾性層の凹凸部が表面の凹凸加工により形成されたものであり、
前記弾性層の表面の、
十点平均粗さＲｚが１．５μｍ以上、８μｍ未満、
負荷長さ率ｔｐ（５０％）が６０％以上、
負荷長さ率ｔｐ（４０％）が８０％以下であることを特徴とする帯電ロール。
【請求項２】
前記弾性層表面の凹凸部が、表面に凹凸部の凹凸形状に対応する凹凸形状が設けられた型の転写により形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の電子写真機器用の帯電ロール。
【請求項３】
前記表層の厚みが、１〜１３μmであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真機器用の帯電ロール。
【請求項１】
軸体と、該軸体の外周に沿って形成され、表面に凹凸部が設けられている弾性層と、該弾性層の表面を被覆する表層とを備える電子写真機器用の帯電ロールであって、
前記弾性層の凹凸部が表面の凹凸加工により形成されたものであり、
前記弾性層の表面の、
十点平均粗さＲｚが１．５μｍ以上、８μｍ未満、
負荷長さ率ｔｐ（５０％）が６０％以上、
負荷長さ率ｔｐ（４０％）が８０％以下であることを特徴とする帯電ロール。
【請求項２】
前記弾性層表面の凹凸部が、表面に凹凸部の凹凸形状に対応する凹凸形状が設けられた型の転写により形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の電子写真機器用の帯電ロール。
【請求項３】
前記表層の厚みが、１〜１３μmであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真機器用の帯電ロール。
【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２００８−２３３４４２（Ｐ２００８−２３３４４２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７１７４２（Ｐ２００７−７１７４２）
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]