帯電ロール
【課題】 帯電特性を長期間に亘って維持できる帯電ロールを提供する。
【解決手段】 芯金の外周に少なくとも一層の導電性ゴム弾性層を有する帯電ロールにおいて、前記帯電ロールの表面状態は、当該帯電ロールの軸方向の十点平均粗さRz1、当該帯電ロールの周方向の十点平均粗さRz2、当該帯電ロールの軸方向の凹凸の平均間隔Sm1、当該帯電ロールの周方向の凹凸の平均間隔Sm2としたとき、下記式を満たし、前記帯電ロールのマイクロ硬度は、48〜60°である。
[数1]
1.00<Rz1/Rz2≦2.00
0<Sm1/Sm2≦1.00
11μm<Rz1
【解決手段】 芯金の外周に少なくとも一層の導電性ゴム弾性層を有する帯電ロールにおいて、前記帯電ロールの表面状態は、当該帯電ロールの軸方向の十点平均粗さRz1、当該帯電ロールの周方向の十点平均粗さRz2、当該帯電ロールの軸方向の凹凸の平均間隔Sm1、当該帯電ロールの周方向の凹凸の平均間隔Sm2としたとき、下記式を満たし、前記帯電ロールのマイクロ硬度は、48〜60°である。
[数1]
1.00<Rz1/Rz2≦2.00
0<Sm1/Sm2≦1.00
11μm<Rz1
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真式複写機及びプリンター、またはトナージェット式複写機及びプリンターなどの画像形成装置の感光体等に一様な帯電を付与するために使用される帯電ロールに関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真式複写機及びプリンターなどの画像形成装置等に用いられる帯電ロールとしては、感光体等への非汚染性の他、所定の導電性が要求される。
【0003】
しかしながら、従来の帯電ロールは、感光体に残留したトナーや外添剤が付着しやすいという問題があった。外添剤等が付着しやすいと、長期間の使用により外添剤等が多量に付着して、抵抗値変化やそのばらつきが生じ、帯電特性が低下してしまう。なお、帯電特性が低下すると、画像形成装置の画像不良を招いてしまう。
【0004】
そこで、表面粗さ(Rz;十点平均粗さ)を下げて、表面を平滑にした帯電ロールが提案されている(特許文献1参照)。また、トナー及びその外添剤の付着防止のために導電性被覆部材の表面に3.0μm以下の有機または無機微粒子の層を形成した帯電ロールが提案されている(特許文献2参照)。
【0005】
さらに、長期間に亘って使用しても帯電特性を維持できるものが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2000−137369号公報
【特許文献2】特開2006−091495号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上述した事情に鑑み、帯電特性を長期間に亘って維持できる帯電ロールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決する本発明の第1の態様は、芯金の外周に少なくとも一層の導電性ゴム弾性層を有する帯電ロールにおいて、前記帯電ロールの表面状態は、当該帯電ロールの軸方向の十点平均粗さRz1、当該帯電ロールの周方向の十点平均粗さRz2、当該帯電ロールの軸方向の凹凸の平均間隔Sm1、当該帯電ロールの周方向の凹凸の平均間隔Sm2としたとき、下記式を満たし、前記帯電ロールのマイクロ硬度は、48〜60°であることを特徴とする帯電ロールにある。
[数1]
1.00<Rz1/Rz2≦2.00
0<Sm1/Sm2≦1.00
Rz1>11μm
【0009】
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の帯電ロールにおいて、下記式を満たすことを特徴とする帯電ロールにある。
[数2]
Rz1<34μm
50μm<Sm1<130μm
【0010】
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様に記載の帯電ロールにおいて、前記導電性ゴム弾性層の表層部にはイソシアネート化合物を含む表面処理液により表面処理された表面処理層が設けられていることを特徴とする帯電ロールにある。
【0011】
本発明の第4の態様は、第1〜3のいずれか一つの態様に記載の帯電ロールにおいて、前記導電性ゴム弾性層の表面は、耐水研磨ペーパによる湿式研磨により形成されていることを特徴とする帯電ロールにある。
【発明の効果】
【0012】
本発明の帯電ロールは、軸方向の表面粗さを周方向の表面粗さより大きく且つ所定の値よりも大きくし、軸方向の凹凸の平均間隔を周方向の凹凸の平均間隔以下とすると共に、所定の硬度とすることにより、凹部にトナーや外添剤が捕捉され難く、帯電特性を長期間に亘って維持できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明にかかる帯電ロールのイメージを表す概略斜視図である。
【図2】一実施形態にかかる帯電ロールの湿式研磨の様子を示す図である。
【図3】試験例2におけるサンプル1の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図4】試験例2におけるサンプル7の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図5】試験例2におけるサンプル10の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図6】試験例2におけるサンプル13の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図7】試験例2におけるサンプル18の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図8】試験例2におけるサンプル27の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図9】試験例2におけるサンプル28の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図10】試験例2におけるサンプル29の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図11】試験例2におけるサンプル40の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図12】試験例2におけるサンプル41の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図13】試験例2におけるサンプル42の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図14】試験例2におけるサンプル43の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の帯電ロールは、従来の帯電ロールのように表面全体の粗さを小さくするのではなく、軸方向の表面粗さを周方向の表面粗さより大きく且つ所定の値よりも大きくし、軸方向の凹凸の平均間隔を周方向の凹凸の平均間隔以下とすると共に、所定の硬度とすることにより、凹部にトナーや外添剤が捕捉され難く、帯電特性を長期間に亘って維持するというものである。
【0015】
本発明の帯電ロールは、所定の導電性を有するゴム弾性体からなるものであれば、特に限定されず、1層からなっても2層以上でもよい。また、最表面にコーティング層を設けてあってもよく、最上層に表面処理層を設けてあってもよい。何れにしても、ロールの表面が、軸方向の表面粗さと周方向の粗さの関係、軸方向の凹凸の平均間隔と周方向の凹凸の平均間隔の関係、及び軸方向の粗さが所定の条件を満たす状態となっており、ロールのマイクロ硬度は、48〜60°である。ロールの表面は、具体的には、帯電ロールの軸方向の十点平均粗さRz1、帯電ロールの周方向の十点平均粗さRz2、帯電ロールの軸方向の凹凸の平均間隔Sm1、当該帯電ロールの周方向の凹凸の平均間隔Sm2としたとき、下記式を満たすものである。
[数3]
1.00<Rz1/Rz2≦2.00
0<Sm1/Sm2≦1.00
Rz1>11μm
【0016】
このような表面状態とすることにより、良好な摩擦係数と十分な帯電特性を維持したまま、トナーや外添剤が凹部にトラップされるのを抑制することができる。すなわち、帯電特性を低下させることなく、トナーや外添剤が付着するのを抑制して帯電特性を長期間に亘って維持することができる。
【0017】
本発明の帯電ロールのマイクロ硬度は、48〜60°である。帯電ロールのマイクロ硬度がこの範囲となることにより、画像形成の際に良好な画像を得るものとなる。帯電ロールのマイクロ硬度が48°未満となると、凸部が潰れて汚れやすく、画像不良が発生する。一方、マイクロ硬度が60°より大きくなると、表面の凸部が画像に現れてしまう。
【0018】
また、軸方向の十点平均粗さRz1、周方向の十点平均粗さRz2、軸方向の凹凸の平均間隔Sm1が下記式を満たすものであるのが好ましい。
[数4]
Rz1<34μm
50μm<Sm1<130μm
【0019】
帯電ロールの表面状態が上述した範囲となることにより、帯電特性を良好に維持しつつ、トナーや外添剤が付着するのを抑制することができる。Rz1が34μm以上となると、十分な帯電特性が得られなくなってしまう虞がある。
【0020】
また、帯電ロールは、さらに好ましくは、下記式を満たすものである。
[数5]
13.7μm≦Rz1≦27.6μm
53.0μm≦Sm1≦123.5μm
【0021】
これにより、優れた帯電特性を維持しつつ、トナーや外添剤が付着するのを抑制することができ、帯電特性を長期間に亘って維持することができる。
【0022】
ここで、本発明の帯電ロールについて、図を用いて説明する。図1は、本発明にかかる帯電ロールのイメージを表す概略斜視図である。図1に示すように、帯電ロール1は、シャフト2上に導電性ゴム弾性層3が設けられている。この導電性ゴム弾性層3の外周面は、周方向に長い所定幅の凸部4が断続的に設けられることにより、周方向に沿って延びる所定幅の凹部が形成されている。すなわち、凹凸部を構成する凹部は、間隔をもって配置される周方向に長い凸部4と凸部4の間に形成される長溝により構成される。上述した式[数3]は、このように周方向に沿って延びる所定幅の溝が設けられている状態を示している。ここで、上記のRz1/Rz2>1.00は、周方向に沿って延びる所定幅の溝が設けられていることを示しており、0<Sm1/Sm2≦1.00は、軸方向に沿って延びる所定幅の溝が周方向に沿って延びる所定幅の溝より小さいことを示している。本願発明の帯電ロールは、周方向に沿って延びる所定幅の凹部が設けられているものであり、周方向の凹凸の平均間隔は、測定部分によって大きく異なってしまうのに対し、軸方向の凹凸の平均間隔Sm1は測定部分によって大きく左右されることがない。なお、ここでいう「周方向に沿って」とは、軸方向に対して、例えば、45°〜135°程度の角度のものを指している。かかる溝は、周方向に亘って形成されている必要はなく、ある程度の長さで切れていてもよく、溝と溝とが交差するように設けられているのが好ましい。周方向に沿って延びる溝を設けることにより、トナー等がすり抜けて、帯電ロール表面に付着し難くなる。また、凹部にトナーが付着したとしても、感光体等との接触部分において、トナー等の付着部分の相対的な面積が小さいため、感光体等に一様な帯電を付与することができる。なお、Rz1/Rz2が1未満となると、軸方向に沿って延びる所定幅の溝が設けられている状態となり、長期間に亘って使用すると、凹部にトナー等が多量に付着して、帯電特性が低下したり、画像形成の際に画像に横筋が発生したりしてしまう。一方、Rz1/Rz2が2より大きくなると、画像形成の際に凹凸が大きくなりすぎることにより放電バラツキが生じて、画像不良が発生したりしてしまう。また、Rz1が11μm以下になると、十分な効果が得られずトナー等が付着しやすくなってしまう。
【0023】
また、上記[数3]〜[数5]では、軸方向の十点平均粗さRz1及び軸方向の凹凸の平均間隔Sm1を規定することにより、軸方向の凸部の高さや軸方向の凸部の幅等を規定している。
【0024】
このような表面状態を形成するには、例えば、ロールを研磨する際に、耐水研磨ペーパによる湿式研磨を施すのが好ましい。このとき、軸方向の表面粗さが周方向の表面粗さよりも大きくなるように研磨する。
【0025】
ここで、湿式研磨は、耐水研磨ペーパ、例えば、耐水性のサンドペーパを用い、これに研磨液を供給しながらロールを回転させた状態で当接させることにより、研磨する。具体的には、図2に示すように、耐水研磨ペーパ11を巻き出しロール12から受けロール13に巻きかけて巻き取りロール14へ巻き取りながら、耐水研磨ペーパ11上へ研磨液15を供給し、受けロール13に対向させて配置した帯電ロール1を回転させた状態で耐水研磨ペーパ11へ当接させる。この状態で帯電ロール1を軸方向へ移動させながら研磨することにより、上述した表面状態が得られる。すなわち、周方向に延びる所定の凹凸を設け、軸方向の表面粗さを周方向の表面粗さより大きくし、軸方向の凹凸の平均間隔を周方向の凹凸の平均間隔以下とする。
【0026】
また、必要に応じて、耐水ペーパによる湿式研磨を施す前に研磨砥石による乾式研磨を行っても良い。乾式研磨は、具体的には、例えば、ロールを回転させた状態で、回転砥石を当接させながら軸方向に亘って移動させることにより行う。
【0027】
ここで、本発明の導電性ゴム弾性層は、ゴム基材に導電性付与材を添加して成形・加硫したものである。ゴム基材としては、ポリウレタン、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム(NBR)、スチレンゴム(SBR)、クロロプレンゴム等を挙げることができる。ポリウレタンとしては、特に、エーテル系又はエステル系ポリオールとイソシアネートとを反応して得られるポリウレタンが好ましく、特にエーテル系ポリウレタンを用いるのが好ましい。エーテル系ポリウレタンは、エーテル系ポリオールを主体とするポリオールとポリイソシアネートとを反応することにより得られる、いわゆる注型タイプのポリウレタンが好ましい。これは圧縮永久ひずみを小さくするためである。
【0028】
一方、ポリオールと反応させるイソシアネートとしては、例えば、2,4−トルエンジイソシアネート(TDI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、3,3−ジメチルジフェニル−4,4′−ジイソシアネート(TODI)、及びこれらのイソシアネートを両末端に有するプレポリマー等の変性体や多量体などを挙げることができる。
【0029】
また、導電性付与材としては、カーボンブラック、金属粉などの電子導電性付与材や、イオン導電付与材、又はこれらの両者を混合して用いることができる。イオン導電付与材としては、有機塩類、無機塩類、金属錯体、イオン性液体等が挙げられる。有機塩類、無機塩類としては、過塩素酸リチウム、4級アンモニウム塩、三フッ化酢酸ナトリウムなどが挙げられる。また、金属錯体としては、ハロゲン化第二鉄−エチレングリコールなどを挙げることができ、具体的には、特許第3655364号公報に記載されたものを挙げることができる。一方、イオン性液体は、室温で液体である溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、特に、融点が70℃以下、好ましくは30℃以下のものをいう。具体的には、特開2003−202722号公報に記載されたものを挙げることができる。
【0030】
また、本発明の帯電ロールは、研磨した後、表面処理層やコーティング層を設けてもよいが、表面状態を維持し且つ所定の摩擦係数及び帯電特性を有するように表面処理を施すのが好ましい。表面処理を行うことにより、ロールの軸方向の凹凸の山数が増加する傾向になるが、いずれにしても最終的な表面状態が上述した状態となるようにする。
【0031】
表面処理層は、導電性ゴム弾性層を表面処理液に浸漬させる又は表面処理液をスプレー塗布などにより塗布し、乾燥硬化させることにより形成することができ、表面処理液は導電性ゴム弾性層の表層部に含浸されて表面処理層となる。
【0032】
ここで、表面処理液は、有機溶剤に、少なくともイソシアネート成分を溶解させたものである。
【0033】
表面処理液に含まれるイソシアネート成分としては、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)及び3,3−ジメチルジフェニル−4,4′−ジイソシアネート(TODI)などのイソシアネート化合物、および前記の多量体および変性体などを挙げることができる。さらに、ポリオールとイソシアネートからなるプレポリマーを挙げることができる。
【0034】
また、表面処理液には、ポリエーテル系ポリマーを含有させてもよい。ここで、ポリエーテル系ポリマーは、有機溶剤に可溶であるのが好ましく、また、活性水素を有して、イソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものが好ましい。
【0035】
活性水素を有する好適なポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、エピクロルヒドリンゴムが挙げられる。ここでいうエピクロルヒドリンゴムは未加硫状態のものを指す。エピクロルヒドリンゴムは、表面処理層に導電性と共に弾性を付与することができるため好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムは、末端に活性水素(水酸基)を有しているが、ユニットに水酸基、アリル基などの活性水素を有しているものも好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、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三元共重合体やその誘導体などを挙げることができる。
【0036】
活性水素を有する他の好適なポリエーテル系ポリマーとしては、水酸基又はアリル基を有するポリマーが挙げられ、例えば、ポリオール、グリコール等が挙げられる。このようなポリエーテル系ポリマーは活性水素を有する基を両末端に備えたものよりも片末端にのみ備えたものが好ましい。また、数平均分子量が300〜1000であることが好ましい。表面処理層に弾性を付与することができるためである。このようなポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、ポリアルキレングリコールモノメチルエーテル、ポリアルキレングリコールジメチルエーテル、アリル化ポリエーテル、ポリアルキレングリコールジオール、ポリアルキレングリコールトリオール等を挙げることができる。
【0037】
このように表面処理液にポリエーテル系ポリマーを添加することで、表面処理層の柔軟性や強度が向上し、その結果、所望のロールの表面が磨耗したり、当接する感光体等の表面を傷つけたりする虞がなくなる。
【0038】
また、表面処理液には、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択されるポリマーを含有させてもよい。
【0039】
本発明の表面処理液に用いられるアクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、所定の溶剤に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものである。アクリルフッ素系ポリマーは、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。
【0040】
また、表面処理液には、導電性付与材としてさらにアセチレンブラック、ケッチェンブ
ラック、トーカブラック等のカーボンブラックを添加してもよい。
【0041】
表面処理液に用いられるカーボンブラックは、イソシアネート成分に対して0〜40質量%であるのが好ましい。多すぎると脱落、物性低下等の問題が生じ好ましくないからである。
【0042】
また、表面処理液中のアクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、イソシアネート成分に対し、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーの総量を10〜70質量%となるようにするのが好ましい。10質量%より少ないとカーボンブラック等を表面処理層中に保持する効果が小さくなる。一方、ポリマー量が70質量%より多いと、帯電ロールの電気抵抗値が上昇し放電特性が低下するという問題や、相対的にイソシアネート成分が少なくなって有効な表面処理層が形成できないという問題がある。
【0043】
さらに、表面処理液は、イソシアネート成分、および必要に応じて含有されるこれらポリエーテル系ポリマー、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーを溶解する有機溶剤を含有する。有機溶剤としては特に限定されないが、酢酸エチル、メチルエチルケトン(MEK)、トルエン等の有機溶剤を用いればよい。
【0044】
上述したように、導電性ゴム弾性層の表層部に表面処理液を含浸・硬化させて表面処理層を設けることで、表面処理層は、導電性ゴム弾性層の表層部に含浸されて一体的に設けられる。このような表面処理層は、主にイソシアネート成分が硬化して形成されたもので、イソシアネート成分の密度が表面から内部に向かって漸次疎になるように一体的に形成される。
【0045】
ここで、このようにゴム弾性層の表面に、イソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層が設けられる場合には、この表面処理により、所定の表面状態と摩擦係数が得られると共に、電気抵抗値にバラツキが小さくなり、所定の電気抵抗値を有する帯電ロールを得られるようになるという効果も奏する。
【0046】
導電性ゴム弾性層の表面にコート層を設ける場合は、例えば、導電性ゴム弾性層にコーティング剤を塗布し、乾燥硬化させることにより、コート層を成形する。コーティング剤としては、ウレタン、アクリルウレタン、ナイロン、NBR等の周知の材料を用いることができる。なお、コーティング剤を塗布する方法としては、ディップコート法、ロールコート法、スプレーコート法等を用いるのが好適である。
【0047】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0048】
(サンプル1)
〈ロールの製法〉
エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーCG−102;ダイソー社製)100質量部に、導電性付与剤としてトリフルオロ酢酸ナトリウム0.5質量部、亜鉛華3質量部、ステアリン酸2質量部、加硫剤1.5質量部をそれぞれ添加してロールミキサーで混練りし、直径6mmの芯金の表面にプレス成形し、芯金表面に弾性層が形成されたロールを得た。
【0049】
〈ロール表面の研磨〉
ロールを研磨砥石で研磨し、寸法を合わせた後、図2に示す装置で湿式研磨し、周方向に延びる凹凸を形成し、軸方向の表面粗さを周方向の表面粗さより大きくなるようにした。
【0050】
〈表面処理液の調製〉
酢酸エチル100質量部、イソシアネート化合物(MDI)20質量部を、ボールミルを用いて3時間分散混合した。
【0051】
〈ロールの表面処理〉
表面処理液を20℃に保ったまま、前記ロールを30秒間浸漬後、100℃に保持されたオーブンで10時間加熱し、帯電ロールを得た。
【0052】
(サンプル2〜39)
耐水研磨ペーパの粗さ、表面処理液の濃度、ゴム基材のマイクロ硬度等を変更して、表1及び2に示す帯電ロールを得た。
【0053】
(サンプル40〜43)
湿式研磨を行わず、表面処理液の濃度、ゴム基材のマイクロ硬度等を変更して、表2に示す帯電ロールを得た。
【0054】
(試験例1)
各帯電のロールについて、表面粗さ計(小坂研究所製、SE−3300)にて、軸方向の表面粗さRz1(μm)、軸方向の凹凸の平均間隔Sm1(μm)、周方向の表面粗さRz2(μm)を、JIS B0601−1994に準拠して測定した。なお、各帯電ロールの表面粗さ及び凹凸の平均間隔は、両端部及び中央部の計三箇所において測定し、平均値を求めた。結果を表1〜2に示す。
【0055】
(試験例2)
サンプル1、サンプル7、サンプル10、サンプル13、サンプル18、サンプル27、サンプル28、サンプル29、サンプル40〜43の帯電ロールの表面をレーザー顕微鏡(VK−9500;Keyence社製)で観察した。結果を図3〜14に示す。
【0056】
(試験例3)耐汚れ性
各帯電ロールを市販のレーザープリンター(LP−8900;EPSON社製)に組み込み、20000枚印刷後に各帯電ロールの表面の汚れ状態を目視にて観察した。耐汚れ性は、○:汚れがない、△:わずかな汚れあり、×:汚れあり、で判定した。結果を表1〜2に示す。
【0057】
(試験例4)画像評価
各帯電ロールを市販のレーザープリンター(LP−8900;EPSON社製)に組み込み、ベタ画出し試験を行い、印刷された画像を目視にて評価した。なお、表面粗さの単位はμmである。また、画像評価は、○:ムラなく均一な画像、△:画像ムラがわずかに観察された、×:白抜けが観察された、で判定した。結果を表1及び表2に示す。
【0058】
(試験例5)マイクロ硬度
各帯電ロールのマイクロ硬度を、マイクロ硬度計(MD−1;高分子計器社製)を用いて測定した。結果を表1及び表2に示す。
【0059】
【表1】
【0060】
【表2】
【0061】
(結果のまとめ)
1.00<Rz1/Rz2≦2.00、0<Sm1/Sm2≦1.00、11μm<Rz1であり、マイクロ硬度が48〜60°であるサンプル1〜26の帯電ロールはいずれも、耐汚れ性の試験において汚れがない、又はわずかな汚れで実使用において問題がない程度であり、且つ画像評価試験においてムラなく均一な画像、又は画像ムラがわずかで実使用において問題がない程度であった。具体的には、11μm<Rz1<13.7μmのサンプル1〜4及び24の帯電ロールは、ロール表面にわずかな汚れがみられたがほとんど問題のない程度であり、画像評価において画像ムラは観察されなかった。一方、Rz1>27.6μmであるサンプル18〜23及び25〜26のロールは、画像ムラがわずかに観察されたが問題のない程度であり、ロール表面は汚れが観察されなかった。また、13.7μm≦Rz1≦27.6μm且つ53.0μm≦Sm1≦123.5μmであるサンプル5〜17の帯電ロールは、いずれもロール表面に汚れが観察されず、画像ムラも観察されなかった。
【0062】
これに対し、Rz1/Rz2が1未満のサンプル27及び40〜43の帯電ロールは、画像評価において白抜けが確認された。一方、Rz1/Rz2が2より大きいサンプル37〜39の帯電ロールも同様に、画像評価において白抜けが確認された。
【0063】
また、Rz1が11μm以下のサンプル27〜32の帯電ロールも同様に画像評価において白抜けが確認され、ロール汚れも観察された。また、マイクロ硬度が45.4〜47.3°の帯電ロールは、1.00<Rz1/Rz2≦2.00、0<Sm1/Sm2≦1.00、Rz1>11μmを満たすものであっても、画像評価において白抜けが確認され、ロール汚れが観察された(サンプル33〜36)。
【0064】
以上より、1.00<Rz1/Rz2≦2.00、0<Sm1/Sm2≦1.00、Rz1>11μmを満たし、且つマイクロ硬度が48〜60°である本発明の帯電ロールは、帯電特性を低下させることなく、トナーや外添剤が付着するのを抑制して、帯電特性を長期間に亘って維持できるものであることがわかった。特に、13.7μm≦Rz1≦27.6μmで且つ53.0μm≦Sm1≦123.5μmの帯電ロールは、優れた帯電特性を維持しつつトナーや外添剤が付着するのを抑制することができ、帯電特性を長期間に亘って維持することができるものであることがわかった。
【0065】
なお、図3〜7に示すように、サンプル1、サンプル7、サンプル10、サンプル13、及びサンプル18の帯電ロールの表面には周方向に長い凹部が設けられているのが確認された。これに対し、サンプル40〜43の帯電ロールの表面はいずれかの方向に長い凹部は観察されなかった。
【符号の説明】
【0066】
1 帯電ロール
11 耐水研磨ペーパ
12 巻き出しロール
13 受けロール
14 巻き取りロール
15 研磨液
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真式複写機及びプリンター、またはトナージェット式複写機及びプリンターなどの画像形成装置の感光体等に一様な帯電を付与するために使用される帯電ロールに関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真式複写機及びプリンターなどの画像形成装置等に用いられる帯電ロールとしては、感光体等への非汚染性の他、所定の導電性が要求される。
【0003】
しかしながら、従来の帯電ロールは、感光体に残留したトナーや外添剤が付着しやすいという問題があった。外添剤等が付着しやすいと、長期間の使用により外添剤等が多量に付着して、抵抗値変化やそのばらつきが生じ、帯電特性が低下してしまう。なお、帯電特性が低下すると、画像形成装置の画像不良を招いてしまう。
【0004】
そこで、表面粗さ(Rz;十点平均粗さ)を下げて、表面を平滑にした帯電ロールが提案されている(特許文献1参照)。また、トナー及びその外添剤の付着防止のために導電性被覆部材の表面に3.0μm以下の有機または無機微粒子の層を形成した帯電ロールが提案されている(特許文献2参照)。
【0005】
さらに、長期間に亘って使用しても帯電特性を維持できるものが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2000−137369号公報
【特許文献2】特開2006−091495号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上述した事情に鑑み、帯電特性を長期間に亘って維持できる帯電ロールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決する本発明の第1の態様は、芯金の外周に少なくとも一層の導電性ゴム弾性層を有する帯電ロールにおいて、前記帯電ロールの表面状態は、当該帯電ロールの軸方向の十点平均粗さRz1、当該帯電ロールの周方向の十点平均粗さRz2、当該帯電ロールの軸方向の凹凸の平均間隔Sm1、当該帯電ロールの周方向の凹凸の平均間隔Sm2としたとき、下記式を満たし、前記帯電ロールのマイクロ硬度は、48〜60°であることを特徴とする帯電ロールにある。
[数1]
1.00<Rz1/Rz2≦2.00
0<Sm1/Sm2≦1.00
Rz1>11μm
【0009】
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の帯電ロールにおいて、下記式を満たすことを特徴とする帯電ロールにある。
[数2]
Rz1<34μm
50μm<Sm1<130μm
【0010】
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様に記載の帯電ロールにおいて、前記導電性ゴム弾性層の表層部にはイソシアネート化合物を含む表面処理液により表面処理された表面処理層が設けられていることを特徴とする帯電ロールにある。
【0011】
本発明の第4の態様は、第1〜3のいずれか一つの態様に記載の帯電ロールにおいて、前記導電性ゴム弾性層の表面は、耐水研磨ペーパによる湿式研磨により形成されていることを特徴とする帯電ロールにある。
【発明の効果】
【0012】
本発明の帯電ロールは、軸方向の表面粗さを周方向の表面粗さより大きく且つ所定の値よりも大きくし、軸方向の凹凸の平均間隔を周方向の凹凸の平均間隔以下とすると共に、所定の硬度とすることにより、凹部にトナーや外添剤が捕捉され難く、帯電特性を長期間に亘って維持できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明にかかる帯電ロールのイメージを表す概略斜視図である。
【図2】一実施形態にかかる帯電ロールの湿式研磨の様子を示す図である。
【図3】試験例2におけるサンプル1の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図4】試験例2におけるサンプル7の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図5】試験例2におけるサンプル10の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図6】試験例2におけるサンプル13の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図7】試験例2におけるサンプル18の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図8】試験例2におけるサンプル27の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図9】試験例2におけるサンプル28の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図10】試験例2におけるサンプル29の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図11】試験例2におけるサンプル40の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図12】試験例2におけるサンプル41の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図13】試験例2におけるサンプル42の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【図14】試験例2におけるサンプル43の帯電ロールの表面の拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の帯電ロールは、従来の帯電ロールのように表面全体の粗さを小さくするのではなく、軸方向の表面粗さを周方向の表面粗さより大きく且つ所定の値よりも大きくし、軸方向の凹凸の平均間隔を周方向の凹凸の平均間隔以下とすると共に、所定の硬度とすることにより、凹部にトナーや外添剤が捕捉され難く、帯電特性を長期間に亘って維持するというものである。
【0015】
本発明の帯電ロールは、所定の導電性を有するゴム弾性体からなるものであれば、特に限定されず、1層からなっても2層以上でもよい。また、最表面にコーティング層を設けてあってもよく、最上層に表面処理層を設けてあってもよい。何れにしても、ロールの表面が、軸方向の表面粗さと周方向の粗さの関係、軸方向の凹凸の平均間隔と周方向の凹凸の平均間隔の関係、及び軸方向の粗さが所定の条件を満たす状態となっており、ロールのマイクロ硬度は、48〜60°である。ロールの表面は、具体的には、帯電ロールの軸方向の十点平均粗さRz1、帯電ロールの周方向の十点平均粗さRz2、帯電ロールの軸方向の凹凸の平均間隔Sm1、当該帯電ロールの周方向の凹凸の平均間隔Sm2としたとき、下記式を満たすものである。
[数3]
1.00<Rz1/Rz2≦2.00
0<Sm1/Sm2≦1.00
Rz1>11μm
【0016】
このような表面状態とすることにより、良好な摩擦係数と十分な帯電特性を維持したまま、トナーや外添剤が凹部にトラップされるのを抑制することができる。すなわち、帯電特性を低下させることなく、トナーや外添剤が付着するのを抑制して帯電特性を長期間に亘って維持することができる。
【0017】
本発明の帯電ロールのマイクロ硬度は、48〜60°である。帯電ロールのマイクロ硬度がこの範囲となることにより、画像形成の際に良好な画像を得るものとなる。帯電ロールのマイクロ硬度が48°未満となると、凸部が潰れて汚れやすく、画像不良が発生する。一方、マイクロ硬度が60°より大きくなると、表面の凸部が画像に現れてしまう。
【0018】
また、軸方向の十点平均粗さRz1、周方向の十点平均粗さRz2、軸方向の凹凸の平均間隔Sm1が下記式を満たすものであるのが好ましい。
[数4]
Rz1<34μm
50μm<Sm1<130μm
【0019】
帯電ロールの表面状態が上述した範囲となることにより、帯電特性を良好に維持しつつ、トナーや外添剤が付着するのを抑制することができる。Rz1が34μm以上となると、十分な帯電特性が得られなくなってしまう虞がある。
【0020】
また、帯電ロールは、さらに好ましくは、下記式を満たすものである。
[数5]
13.7μm≦Rz1≦27.6μm
53.0μm≦Sm1≦123.5μm
【0021】
これにより、優れた帯電特性を維持しつつ、トナーや外添剤が付着するのを抑制することができ、帯電特性を長期間に亘って維持することができる。
【0022】
ここで、本発明の帯電ロールについて、図を用いて説明する。図1は、本発明にかかる帯電ロールのイメージを表す概略斜視図である。図1に示すように、帯電ロール1は、シャフト2上に導電性ゴム弾性層3が設けられている。この導電性ゴム弾性層3の外周面は、周方向に長い所定幅の凸部4が断続的に設けられることにより、周方向に沿って延びる所定幅の凹部が形成されている。すなわち、凹凸部を構成する凹部は、間隔をもって配置される周方向に長い凸部4と凸部4の間に形成される長溝により構成される。上述した式[数3]は、このように周方向に沿って延びる所定幅の溝が設けられている状態を示している。ここで、上記のRz1/Rz2>1.00は、周方向に沿って延びる所定幅の溝が設けられていることを示しており、0<Sm1/Sm2≦1.00は、軸方向に沿って延びる所定幅の溝が周方向に沿って延びる所定幅の溝より小さいことを示している。本願発明の帯電ロールは、周方向に沿って延びる所定幅の凹部が設けられているものであり、周方向の凹凸の平均間隔は、測定部分によって大きく異なってしまうのに対し、軸方向の凹凸の平均間隔Sm1は測定部分によって大きく左右されることがない。なお、ここでいう「周方向に沿って」とは、軸方向に対して、例えば、45°〜135°程度の角度のものを指している。かかる溝は、周方向に亘って形成されている必要はなく、ある程度の長さで切れていてもよく、溝と溝とが交差するように設けられているのが好ましい。周方向に沿って延びる溝を設けることにより、トナー等がすり抜けて、帯電ロール表面に付着し難くなる。また、凹部にトナーが付着したとしても、感光体等との接触部分において、トナー等の付着部分の相対的な面積が小さいため、感光体等に一様な帯電を付与することができる。なお、Rz1/Rz2が1未満となると、軸方向に沿って延びる所定幅の溝が設けられている状態となり、長期間に亘って使用すると、凹部にトナー等が多量に付着して、帯電特性が低下したり、画像形成の際に画像に横筋が発生したりしてしまう。一方、Rz1/Rz2が2より大きくなると、画像形成の際に凹凸が大きくなりすぎることにより放電バラツキが生じて、画像不良が発生したりしてしまう。また、Rz1が11μm以下になると、十分な効果が得られずトナー等が付着しやすくなってしまう。
【0023】
また、上記[数3]〜[数5]では、軸方向の十点平均粗さRz1及び軸方向の凹凸の平均間隔Sm1を規定することにより、軸方向の凸部の高さや軸方向の凸部の幅等を規定している。
【0024】
このような表面状態を形成するには、例えば、ロールを研磨する際に、耐水研磨ペーパによる湿式研磨を施すのが好ましい。このとき、軸方向の表面粗さが周方向の表面粗さよりも大きくなるように研磨する。
【0025】
ここで、湿式研磨は、耐水研磨ペーパ、例えば、耐水性のサンドペーパを用い、これに研磨液を供給しながらロールを回転させた状態で当接させることにより、研磨する。具体的には、図2に示すように、耐水研磨ペーパ11を巻き出しロール12から受けロール13に巻きかけて巻き取りロール14へ巻き取りながら、耐水研磨ペーパ11上へ研磨液15を供給し、受けロール13に対向させて配置した帯電ロール1を回転させた状態で耐水研磨ペーパ11へ当接させる。この状態で帯電ロール1を軸方向へ移動させながら研磨することにより、上述した表面状態が得られる。すなわち、周方向に延びる所定の凹凸を設け、軸方向の表面粗さを周方向の表面粗さより大きくし、軸方向の凹凸の平均間隔を周方向の凹凸の平均間隔以下とする。
【0026】
また、必要に応じて、耐水ペーパによる湿式研磨を施す前に研磨砥石による乾式研磨を行っても良い。乾式研磨は、具体的には、例えば、ロールを回転させた状態で、回転砥石を当接させながら軸方向に亘って移動させることにより行う。
【0027】
ここで、本発明の導電性ゴム弾性層は、ゴム基材に導電性付与材を添加して成形・加硫したものである。ゴム基材としては、ポリウレタン、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム(NBR)、スチレンゴム(SBR)、クロロプレンゴム等を挙げることができる。ポリウレタンとしては、特に、エーテル系又はエステル系ポリオールとイソシアネートとを反応して得られるポリウレタンが好ましく、特にエーテル系ポリウレタンを用いるのが好ましい。エーテル系ポリウレタンは、エーテル系ポリオールを主体とするポリオールとポリイソシアネートとを反応することにより得られる、いわゆる注型タイプのポリウレタンが好ましい。これは圧縮永久ひずみを小さくするためである。
【0028】
一方、ポリオールと反応させるイソシアネートとしては、例えば、2,4−トルエンジイソシアネート(TDI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、3,3−ジメチルジフェニル−4,4′−ジイソシアネート(TODI)、及びこれらのイソシアネートを両末端に有するプレポリマー等の変性体や多量体などを挙げることができる。
【0029】
また、導電性付与材としては、カーボンブラック、金属粉などの電子導電性付与材や、イオン導電付与材、又はこれらの両者を混合して用いることができる。イオン導電付与材としては、有機塩類、無機塩類、金属錯体、イオン性液体等が挙げられる。有機塩類、無機塩類としては、過塩素酸リチウム、4級アンモニウム塩、三フッ化酢酸ナトリウムなどが挙げられる。また、金属錯体としては、ハロゲン化第二鉄−エチレングリコールなどを挙げることができ、具体的には、特許第3655364号公報に記載されたものを挙げることができる。一方、イオン性液体は、室温で液体である溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、特に、融点が70℃以下、好ましくは30℃以下のものをいう。具体的には、特開2003−202722号公報に記載されたものを挙げることができる。
【0030】
また、本発明の帯電ロールは、研磨した後、表面処理層やコーティング層を設けてもよいが、表面状態を維持し且つ所定の摩擦係数及び帯電特性を有するように表面処理を施すのが好ましい。表面処理を行うことにより、ロールの軸方向の凹凸の山数が増加する傾向になるが、いずれにしても最終的な表面状態が上述した状態となるようにする。
【0031】
表面処理層は、導電性ゴム弾性層を表面処理液に浸漬させる又は表面処理液をスプレー塗布などにより塗布し、乾燥硬化させることにより形成することができ、表面処理液は導電性ゴム弾性層の表層部に含浸されて表面処理層となる。
【0032】
ここで、表面処理液は、有機溶剤に、少なくともイソシアネート成分を溶解させたものである。
【0033】
表面処理液に含まれるイソシアネート成分としては、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)及び3,3−ジメチルジフェニル−4,4′−ジイソシアネート(TODI)などのイソシアネート化合物、および前記の多量体および変性体などを挙げることができる。さらに、ポリオールとイソシアネートからなるプレポリマーを挙げることができる。
【0034】
また、表面処理液には、ポリエーテル系ポリマーを含有させてもよい。ここで、ポリエーテル系ポリマーは、有機溶剤に可溶であるのが好ましく、また、活性水素を有して、イソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものが好ましい。
【0035】
活性水素を有する好適なポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、エピクロルヒドリンゴムが挙げられる。ここでいうエピクロルヒドリンゴムは未加硫状態のものを指す。エピクロルヒドリンゴムは、表面処理層に導電性と共に弾性を付与することができるため好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムは、末端に活性水素(水酸基)を有しているが、ユニットに水酸基、アリル基などの活性水素を有しているものも好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、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三元共重合体やその誘導体などを挙げることができる。
【0036】
活性水素を有する他の好適なポリエーテル系ポリマーとしては、水酸基又はアリル基を有するポリマーが挙げられ、例えば、ポリオール、グリコール等が挙げられる。このようなポリエーテル系ポリマーは活性水素を有する基を両末端に備えたものよりも片末端にのみ備えたものが好ましい。また、数平均分子量が300〜1000であることが好ましい。表面処理層に弾性を付与することができるためである。このようなポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、ポリアルキレングリコールモノメチルエーテル、ポリアルキレングリコールジメチルエーテル、アリル化ポリエーテル、ポリアルキレングリコールジオール、ポリアルキレングリコールトリオール等を挙げることができる。
【0037】
このように表面処理液にポリエーテル系ポリマーを添加することで、表面処理層の柔軟性や強度が向上し、その結果、所望のロールの表面が磨耗したり、当接する感光体等の表面を傷つけたりする虞がなくなる。
【0038】
また、表面処理液には、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択されるポリマーを含有させてもよい。
【0039】
本発明の表面処理液に用いられるアクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、所定の溶剤に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものである。アクリルフッ素系ポリマーは、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。
【0040】
また、表面処理液には、導電性付与材としてさらにアセチレンブラック、ケッチェンブ
ラック、トーカブラック等のカーボンブラックを添加してもよい。
【0041】
表面処理液に用いられるカーボンブラックは、イソシアネート成分に対して0〜40質量%であるのが好ましい。多すぎると脱落、物性低下等の問題が生じ好ましくないからである。
【0042】
また、表面処理液中のアクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、イソシアネート成分に対し、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーの総量を10〜70質量%となるようにするのが好ましい。10質量%より少ないとカーボンブラック等を表面処理層中に保持する効果が小さくなる。一方、ポリマー量が70質量%より多いと、帯電ロールの電気抵抗値が上昇し放電特性が低下するという問題や、相対的にイソシアネート成分が少なくなって有効な表面処理層が形成できないという問題がある。
【0043】
さらに、表面処理液は、イソシアネート成分、および必要に応じて含有されるこれらポリエーテル系ポリマー、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーを溶解する有機溶剤を含有する。有機溶剤としては特に限定されないが、酢酸エチル、メチルエチルケトン(MEK)、トルエン等の有機溶剤を用いればよい。
【0044】
上述したように、導電性ゴム弾性層の表層部に表面処理液を含浸・硬化させて表面処理層を設けることで、表面処理層は、導電性ゴム弾性層の表層部に含浸されて一体的に設けられる。このような表面処理層は、主にイソシアネート成分が硬化して形成されたもので、イソシアネート成分の密度が表面から内部に向かって漸次疎になるように一体的に形成される。
【0045】
ここで、このようにゴム弾性層の表面に、イソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層が設けられる場合には、この表面処理により、所定の表面状態と摩擦係数が得られると共に、電気抵抗値にバラツキが小さくなり、所定の電気抵抗値を有する帯電ロールを得られるようになるという効果も奏する。
【0046】
導電性ゴム弾性層の表面にコート層を設ける場合は、例えば、導電性ゴム弾性層にコーティング剤を塗布し、乾燥硬化させることにより、コート層を成形する。コーティング剤としては、ウレタン、アクリルウレタン、ナイロン、NBR等の周知の材料を用いることができる。なお、コーティング剤を塗布する方法としては、ディップコート法、ロールコート法、スプレーコート法等を用いるのが好適である。
【0047】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0048】
(サンプル1)
〈ロールの製法〉
エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーCG−102;ダイソー社製)100質量部に、導電性付与剤としてトリフルオロ酢酸ナトリウム0.5質量部、亜鉛華3質量部、ステアリン酸2質量部、加硫剤1.5質量部をそれぞれ添加してロールミキサーで混練りし、直径6mmの芯金の表面にプレス成形し、芯金表面に弾性層が形成されたロールを得た。
【0049】
〈ロール表面の研磨〉
ロールを研磨砥石で研磨し、寸法を合わせた後、図2に示す装置で湿式研磨し、周方向に延びる凹凸を形成し、軸方向の表面粗さを周方向の表面粗さより大きくなるようにした。
【0050】
〈表面処理液の調製〉
酢酸エチル100質量部、イソシアネート化合物(MDI)20質量部を、ボールミルを用いて3時間分散混合した。
【0051】
〈ロールの表面処理〉
表面処理液を20℃に保ったまま、前記ロールを30秒間浸漬後、100℃に保持されたオーブンで10時間加熱し、帯電ロールを得た。
【0052】
(サンプル2〜39)
耐水研磨ペーパの粗さ、表面処理液の濃度、ゴム基材のマイクロ硬度等を変更して、表1及び2に示す帯電ロールを得た。
【0053】
(サンプル40〜43)
湿式研磨を行わず、表面処理液の濃度、ゴム基材のマイクロ硬度等を変更して、表2に示す帯電ロールを得た。
【0054】
(試験例1)
各帯電のロールについて、表面粗さ計(小坂研究所製、SE−3300)にて、軸方向の表面粗さRz1(μm)、軸方向の凹凸の平均間隔Sm1(μm)、周方向の表面粗さRz2(μm)を、JIS B0601−1994に準拠して測定した。なお、各帯電ロールの表面粗さ及び凹凸の平均間隔は、両端部及び中央部の計三箇所において測定し、平均値を求めた。結果を表1〜2に示す。
【0055】
(試験例2)
サンプル1、サンプル7、サンプル10、サンプル13、サンプル18、サンプル27、サンプル28、サンプル29、サンプル40〜43の帯電ロールの表面をレーザー顕微鏡(VK−9500;Keyence社製)で観察した。結果を図3〜14に示す。
【0056】
(試験例3)耐汚れ性
各帯電ロールを市販のレーザープリンター(LP−8900;EPSON社製)に組み込み、20000枚印刷後に各帯電ロールの表面の汚れ状態を目視にて観察した。耐汚れ性は、○:汚れがない、△:わずかな汚れあり、×:汚れあり、で判定した。結果を表1〜2に示す。
【0057】
(試験例4)画像評価
各帯電ロールを市販のレーザープリンター(LP−8900;EPSON社製)に組み込み、ベタ画出し試験を行い、印刷された画像を目視にて評価した。なお、表面粗さの単位はμmである。また、画像評価は、○:ムラなく均一な画像、△:画像ムラがわずかに観察された、×:白抜けが観察された、で判定した。結果を表1及び表2に示す。
【0058】
(試験例5)マイクロ硬度
各帯電ロールのマイクロ硬度を、マイクロ硬度計(MD−1;高分子計器社製)を用いて測定した。結果を表1及び表2に示す。
【0059】
【表1】
【0060】
【表2】
【0061】
(結果のまとめ)
1.00<Rz1/Rz2≦2.00、0<Sm1/Sm2≦1.00、11μm<Rz1であり、マイクロ硬度が48〜60°であるサンプル1〜26の帯電ロールはいずれも、耐汚れ性の試験において汚れがない、又はわずかな汚れで実使用において問題がない程度であり、且つ画像評価試験においてムラなく均一な画像、又は画像ムラがわずかで実使用において問題がない程度であった。具体的には、11μm<Rz1<13.7μmのサンプル1〜4及び24の帯電ロールは、ロール表面にわずかな汚れがみられたがほとんど問題のない程度であり、画像評価において画像ムラは観察されなかった。一方、Rz1>27.6μmであるサンプル18〜23及び25〜26のロールは、画像ムラがわずかに観察されたが問題のない程度であり、ロール表面は汚れが観察されなかった。また、13.7μm≦Rz1≦27.6μm且つ53.0μm≦Sm1≦123.5μmであるサンプル5〜17の帯電ロールは、いずれもロール表面に汚れが観察されず、画像ムラも観察されなかった。
【0062】
これに対し、Rz1/Rz2が1未満のサンプル27及び40〜43の帯電ロールは、画像評価において白抜けが確認された。一方、Rz1/Rz2が2より大きいサンプル37〜39の帯電ロールも同様に、画像評価において白抜けが確認された。
【0063】
また、Rz1が11μm以下のサンプル27〜32の帯電ロールも同様に画像評価において白抜けが確認され、ロール汚れも観察された。また、マイクロ硬度が45.4〜47.3°の帯電ロールは、1.00<Rz1/Rz2≦2.00、0<Sm1/Sm2≦1.00、Rz1>11μmを満たすものであっても、画像評価において白抜けが確認され、ロール汚れが観察された(サンプル33〜36)。
【0064】
以上より、1.00<Rz1/Rz2≦2.00、0<Sm1/Sm2≦1.00、Rz1>11μmを満たし、且つマイクロ硬度が48〜60°である本発明の帯電ロールは、帯電特性を低下させることなく、トナーや外添剤が付着するのを抑制して、帯電特性を長期間に亘って維持できるものであることがわかった。特に、13.7μm≦Rz1≦27.6μmで且つ53.0μm≦Sm1≦123.5μmの帯電ロールは、優れた帯電特性を維持しつつトナーや外添剤が付着するのを抑制することができ、帯電特性を長期間に亘って維持することができるものであることがわかった。
【0065】
なお、図3〜7に示すように、サンプル1、サンプル7、サンプル10、サンプル13、及びサンプル18の帯電ロールの表面には周方向に長い凹部が設けられているのが確認された。これに対し、サンプル40〜43の帯電ロールの表面はいずれかの方向に長い凹部は観察されなかった。
【符号の説明】
【0066】
1 帯電ロール
11 耐水研磨ペーパ
12 巻き出しロール
13 受けロール
14 巻き取りロール
15 研磨液
【特許請求の範囲】
【請求項1】
芯金の外周に少なくとも一層の導電性ゴム弾性層を有する帯電ロールにおいて、前記帯電ロールの表面状態は、当該帯電ロールの軸方向の十点平均粗さRz1、当該帯電ロールの周方向の十点平均粗さRz2、当該帯電ロールの軸方向の凹凸の平均間隔Sm1、当該帯電ロールの周方向の凹凸の平均間隔Sm2としたとき、下記式を満たし、前記帯電ロールのマイクロ硬度は、48〜60°であることを特徴とする帯電ロール。
[数1]
1.00<Rz1/Rz2≦2.00
0<Sm1/Sm2≦1.00
Rz1>11μm
【請求項2】
請求項1に記載の帯電ロールにおいて、下記式を満たすことを特徴とする帯電ロール。
[数2]
Rz1<34μm
50μm<Sm1<130μm
【請求項3】
請求項1又は2に記載の帯電ロールにおいて、前記導電性ゴム弾性層の表層部にはイソシアネート化合物を含む表面処理液により表面処理された表面処理層が設けられていることを特徴とする帯電ロール。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項に記載の帯電ロールにおいて、前記導電性ゴム弾性層の表面は、耐水研磨ペーパによる湿式研磨により形成されていることを特徴とする帯電ロール。
【請求項1】
芯金の外周に少なくとも一層の導電性ゴム弾性層を有する帯電ロールにおいて、前記帯電ロールの表面状態は、当該帯電ロールの軸方向の十点平均粗さRz1、当該帯電ロールの周方向の十点平均粗さRz2、当該帯電ロールの軸方向の凹凸の平均間隔Sm1、当該帯電ロールの周方向の凹凸の平均間隔Sm2としたとき、下記式を満たし、前記帯電ロールのマイクロ硬度は、48〜60°であることを特徴とする帯電ロール。
[数1]
1.00<Rz1/Rz2≦2.00
0<Sm1/Sm2≦1.00
Rz1>11μm
【請求項2】
請求項1に記載の帯電ロールにおいて、下記式を満たすことを特徴とする帯電ロール。
[数2]
Rz1<34μm
50μm<Sm1<130μm
【請求項3】
請求項1又は2に記載の帯電ロールにおいて、前記導電性ゴム弾性層の表層部にはイソシアネート化合物を含む表面処理液により表面処理された表面処理層が設けられていることを特徴とする帯電ロール。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項に記載の帯電ロールにおいて、前記導電性ゴム弾性層の表面は、耐水研磨ペーパによる湿式研磨により形成されていることを特徴とする帯電ロール。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2011−95725(P2011−95725A)
【公開日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−200349(P2010−200349)
【出願日】平成22年9月7日(2010.9.7)
【出願人】(000227412)シンジーテック株式会社 (99)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年9月7日(2010.9.7)
【出願人】(000227412)シンジーテック株式会社 (99)
【Fターム(参考)】
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