電子写真機器用帯電ロール
【課題】電子写真機器の高速化に対応可能であり、うなり音を良好に抑制可能な帯電ロールを提供する。
【解決手段】軸体２、導電性弾性層３、抵抗調整層１（４１）、抵抗調整層２（４２）、保護層５が順次形成され、抵抗調整層１（４１）が形成された状態のロール１ｂの表面のＭＤ−１表面硬度（Ａ）が、６５°〜８５°であり、ＭＤ−１表面硬度（Ｂ）と抵抗調整層２（４２）が形成された状態のロール１ｂの表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）との表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．６〜０．９５の範囲内となるように形成して、帯電ロール１を構成した。
【解決手段】軸体２、導電性弾性層３、抵抗調整層１（４１）、抵抗調整層２（４２）、保護層５が順次形成され、抵抗調整層１（４１）が形成された状態のロール１ｂの表面のＭＤ−１表面硬度（Ａ）が、６５°〜８５°であり、ＭＤ−１表面硬度（Ｂ）と抵抗調整層２（４２）が形成された状態のロール１ｂの表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）との表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．６〜０．９５の範囲内となるように形成して、帯電ロール１を構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用して画像を形成する複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真機器に用いられる帯電ロールに関するものであり、更に詳しくは直流電圧と交流電圧を重ね合わせて印加して感光体ドラム等の像担持体を帯電させるために用いられる帯電ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真機器において、像坦持体面となる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、半導電性のゴムローラ型の帯電ロールが用いられている。この帯電ロールは、表面の電気抵抗の調整等を目的として、金属製芯金等からなる軸体の外周面上に導電性弾性層からなる抵抗調整層が設けられて構成されている。
【０００３】
帯電ロールにおいて、直流電圧と交流電圧を重ね合わせて印加して感光体（ドラム）等の像担持体を帯電させる方法は、像担持体表面の帯電が安定化するという利点がある。しかし、この場合、交流電界により帯電ロールと像担持体が振動し、帯電音と呼ばれる騒音が発生するという問題があった。従来、帯電音の発生を防止することを目的とした帯電ロールが公知である（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
上記特許文献に記載の帯電ロールは、ロール全体を低硬度化することや、抵抗調整層を高硬度化したり、抵抗調整層をイオン導電層と電子導電層との２層化する等の手段で、帯電音を防止したものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５８５２４号公報
【特許文献２】特開２０００−２７５９３０号公報
【特許文献３】特開２００７−２６３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プリンター等の電子写真機器は、年々、印刷速度が上昇し、それに伴い、帯電ロールの回転速度も速くなっている。そのため感光体と帯電ロールとの接触時間が短くなる。感光体と帯電ロールの接触時間が短くなると、十分な電荷付与を行うために、帯電ロールに対して電圧印加条件を高周波にする必要がある。しかしながら、電圧印加条件が２０００Ｈｚ以上の高周波になると、帯電音の発生にとっては不利な条件となりやすいという問題があった。
【０００７】
例えば上記特許文献１に記載の帯電ロールは、周波数が２０００Ｈｚ以下の交流電圧の印加では、帯電音の抑制が可能であっても、場合によっては２０００Ｈｚを超える高周波になると帯電音が発生し易くなる可能性がある。
【０００８】
ところで、本発明者が上記帯電音発生のメカニズムについて検討したところ、帯電音は『絶対音』と『うなり音』に分けられることが判明した。帯電音発生のメカニズムは以下のように推測される。交流電圧印加により、帯電ロール表面が微少に振動し、この振動により帯電ロールが感光体表面を叩くことにより帯電音が発生する。帯電ロール表面と感光体表面との接触状態が短時間内に大きく変化すると、帯電音も大きくなったり小さくなったりする。
【０００９】
帯電ロールが１周する時間程度の短時間内に、帯電音が大きくなったり小さくなったりして変化すると、それが帯電ロールの回転周期に応じたうなり音となって聞こえることになる。そして上記帯電ロールの回転の１周期における帯電音の音量の最大値と最低値との差が大きくなるほど、うなり音は大きくなることが判った。すなわち、帯電ロールから発生する帯電音の音量の最大値を帯電音の『絶対音』の指標とすると、帯電音のロール回転周期に応じた周期的な音の大小の差は『うなり音』の指標とすることができる。これに対し、上記特許文献２及び３に記載の帯電ロールを評価したところ、帯電音の絶対音を抑制することが可能であるが、その構成では、うなり音を抑制できないという問題があることが判った。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、電子写真機器の高速化に対応可能であり、うなり音を良好に抑制可能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、本発明に係る電子写真機器用帯電ロールは、
軸体の外周に導電性弾性層及び抵抗調整層が設けられている電子写真機器用帯電ロールにおいて、
前記抵抗調整層が、内層側に形成された抵抗調整層１と外層側に形成された抵抗調整層２とからなる２層構成であり、
前記抵抗調整層１が形成されたロール表面のＭＤ−１表面硬度（Ａ）が６５°〜８５°であり、
前記抵抗調整層２が形成されたロール表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）と前記ＭＤ−１表面硬度（Ａ）との比である表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．６〜０．９５であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電子写真機器用帯電ロールは、直流電圧に交流電圧を重ねて印加して像担持体を帯電させるために用いる際に、帯電ロールの回転数が上昇して交流電圧の周波数が高くなった場合でも、帯電音の絶対音を悪化させずに、うなり音の発生を良好に抑制することが可能であり、電子写真機器の高速化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。図１は本発明の電子写真機器用帯電ロールの一例を示す周方向断面図である。図１に示す電子写真機器用帯電ロール１（以下、単に帯電ロールという）は、中実円筒状の導電性を有する軸体２の外周に沿って導電性弾性層３が形成され、該導電性弾性層３の外周に沿って内層側の抵抗調整層１（４１）と外層側の抵抗調整層２（４２）との２層からなる抵抗調整層４が形成され、さらに該抵抗調整層４の外周に沿って保護層５が、帯電ロール１の最表面に形成されている。
【００１４】
本発明帯電ロール１は、抵抗調整層１（４１）が形成された状態のロール１ａ〔図３（ａ）参照〕の表面のＭＤ−１表面硬度（Ａ）が、６５°〜８５°の範囲に形成されている。更に、帯電ロール１は、抵抗調整層２（４２）が形成された状態のロール１ｂ〔図３（ｂ）参照〕の表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）が、抵抗調整層１（４１）のＭＤ−１表面硬度（Ａ）よりも低くなるようにし、更にＭＤ−１表面硬度（Ｂ）とＭＤ−１表面硬度（Ａ）との比である表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．６〜０．９５の範囲内となるように形成されている。
【００１５】
抵抗調整層１（４１）が形成された状態のロール１ｂの表面のＭＤ−１表面硬度（Ａ）が、６５°未満であると、ロール表面が柔軟になりすぎて、感光体に対する接触帯電時に、帯電ロールの感光体との接触幅が大きくなり、帯電音の絶対音を低減させる効果が得られなくなる。また、上記ＭＤ−１表面硬度（Ａ）が８５°を超えると、ロール表面が硬くなりすぎて、帯電ロールの感光体との接触状態が悪化して、帯電音のうなり音を低減させる効果が得られなくなる。尚、上記帯電音の定義、測定方法については、実施例のところで述べる。
【００１６】
抵抗調整層２（４２）が設けられた状態のロール１ｂの表面が、抵抗調整層１（４１）のみが設けられた状態のロール１ａの表面よりも低硬度に形成されていることにより、帯電ロール１を感光体に接触・回転させる時の接触状態の変化を最小に抑え、帯電ロールと感光体との接触状態を良好に維持し、うなり音を低減できる。また、抵抗調整層１（４１）の硬度は抵抗調整層２（４２）よりも高い状態にあるので、交流電圧によりロール外周面の振動が発生し、帯電ロールが感光ドラム表面を叩くことによる帯電音の絶対音が悪化することを防止できる。
【００１７】
抵抗調整層を一層だけで構成した場合、表面硬度を低硬度にすれば、接地性が向上して、うなり音を低減することができる。しかし表面硬度が低硬度になると、帯電音の絶対音が大きくなってしまう。つまり、帯電音の絶対音とうなり音は、いずれか一方を改良しようとすると他方の特性が低下してしまい、トレードオフの関係にある。そのため、抵抗調整層を設けたロール表面の表面硬度を規定するだけでは、帯電音の絶対音とうなり音の両方を満足させることは不可能である。
【００１８】
これに対し、本発明では、抵抗調整層を２層構成とし、内層側の抵抗調整層１（４１）のロールの表面硬度を所定の範囲内とし、外層側の抵抗調整層２（４２）を設けたロールの表面硬度１ｂが、抵抗調整層１（４１）を設けたロール１ａの表面硬度よりも低い、所定の範囲内となるように形成することで、帯電音の絶対音とうなり音の両方の帯電音特性を同時に満足させることができた。
【００１９】
抵抗調整層２（４２）が形成された状態のロール１ｂの表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）が低くなって、上記表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．６未満になると、抵抗調整層２が低硬度になりすぎて、帯電音の絶対音を悪化させる。またＭＤ−１表面硬度（Ｂ）が高くなって、上記表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．９５を超えると、抵抗調整層２の低硬度による接地性向上効果が不十分で、帯電音のうなり音の低減効果が十分得られない。
【００２０】
抵抗調整層２（４２）が形成された状態のロール１ｂの表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は４５°以上であることが、帯電音の絶対音を確実に低下させることができる点から好ましい。
【００２１】
上記のＭＤ−１表面硬度は以下の測定方法により測定される。ＭＤ−１型表面硬さ試験機（マイクロゴム硬度計）〔高分子計器（株）製〕を用い、Ｖブロックにて面長が支持された状態で水平に保持された帯電ロールの軸方向中央部の表面に対して、かかる表面硬さ試験機の押針の先端を接触させ、針押込み直後の値を読み取ることにより、測定された値である。なおＭＤ−１型表面硬さ試験機は、押針形状が直径０．１６mmの円柱形状であり、加圧面からの該押針の突出高さが０．５mmであり、目盛り０度におけるバネ荷重が２．２４ｇｆ、目盛り１００度におけるバネ荷重が３３．８５ｇｆの片持ち梁形板ばね式の荷重方式のスプリング式硬さ試験機である。
【００２２】
抵抗調整層４の内層側の抵抗調整層１（４１）、及び抵抗調整層４の外層側の抵抗調整層２（４２）は、配合組成及び／又は厚みを適宜選択することで、上記の特定の表面硬度に形成することができる。柔軟な材料の配合組成の場合は、厚みを厚くすると、表面硬度を低下させることができる。また、硬い材料の配合組成の場合は、厚みが厚くなると表面硬度も高くなる。厚みを増減することで、抵抗調整層が形成された状態のロールの表面硬度を高くしたり、低くしたり、所望の表面硬度になるように、適宜調節することができる。
【００２３】
抵抗調整層１（４１）及び抵抗調整層２（４２）は、イオン導電性ポリマーを主成分とする抵抗調整層組成物を用いて、ソリッド体（非発泡体）として形成されている。抵抗調整層組成物には、上記成分以外に、導電剤（電子導電剤及び／又はイオン導電剤）、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、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種以上含有していても良い。
【００２４】
抵抗調整層４の上記イオン導電性ポリマーとしては、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、又はエピクロルヒドリンゴムを用いる。上記エピクロルヒドリンゴムは、エピクロルヒドリンの単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリンとエチレンオキシドとの共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリンとアリルグリシジルエーテルとの共重合体（ＧＣＯ）、エピクロルヒドリンとエチレンオキシドとアリルグリシジルエーテルとの共重合体（ＧＥＣＯ）等が挙げられる。これらのイオン導電性ゴムは単独で使用しても、あるいは２種以上混合して使用しても良い。抵抗調整層４は、主成分として上記のイオン導電性ゴムを用いることにより、低へたり性、導電性、柔軟性などの優れた特性が得られる。
【００２５】
内層側の抵抗調整層１（４１）の厚みは、２００〜７００μｍに形成するのが好ましい。外層側の抵抗調整層２（４２）の厚みは、１０〜５００μｍに形成するのが好ましい。
【００２６】
抵抗調整層４の内層側の抵抗調整層１（４１）及び外側の抵抗調整層２（４２）を形成するには、例えば上記の各成分をニーダー等の混練機で混練りし、抵抗調整層組成物を準備し、該組成物を導電性弾性層３を形成したロールの外周に押出した後、加熱して架橋・硬化させて抵抗調整層４を形成する。また抵抗調整層１、２は上記抵抗調整層組成物を有機溶剤等の溶剤中に溶解・分散してなる抵抗調整層コーティング液を調製し、塗工し、乾燥、硬化させることで形成することができる。また、抵抗調整層１及び／又は抵抗調整層２の加熱硬化は、内層側の導電性弾性層３の加熱硬化と一緒に行っても良い。
【００２７】
上記抵抗調整層コーティング液の調製に用いる有機溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。こららは混合して使用しても良い。抵抗調整層コーティング液のコーティング方法としては、例えば、ロールコーティング法、ディッピング法、スプレーコート法等が挙げられる。
【００２８】
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等が用いられる。また必要に応じ、軸体２表面に接着剤、プライマー等を塗布しても良い。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良い。
【００２９】
導電性弾性層３は、導電性及び弾性を有するものであればよく、非発泡体（ソリッド状）又は発泡体（スポンジ状）のいずれでも良いが、硬度が低くなることで接地が安定し、うなり音を低下させる効果がある点から発泡体が好ましい。また導電性弾性層３は複数層から構成しても良い。導電性弾性層３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の範囲に形成することができる。
【００３０】
導電性弾性層３は、例えば主成分として、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）等のゴム成分が用いられる。これらは１種又は２種以上混合されていても良い。
【００３１】
導電性弾性層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良い。
【００３２】
軸体２の外周表面に導電性弾性層３を形成するには、押出成形、金型成形等を用いることができる。具体的には、上記導電性弾性層３の各成分をニーダー等の混練機で混練りし、導電性弾性層組成物を準備し、軸体２の表面に導電性弾性層組成物を押出成形する。また、軸体２をロール成形用円筒状金型の中空部に同軸的に設置し、上記円筒状金型と軸体２との間の空隙部に導電性弾性層組成物を注入した後、加熱・硬化させてゴム成分を架橋させ、その後、上記金型から脱型する。導電性弾性層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う。
【００３３】
保護層５は、帯電ロール１の最表面に位置し、表面保護のために形成されるものであり、主成分となるポリマー、或いはポリマーを構成するモノマー及び／又はオリゴマー等の成分を含む保護層組成物により形成される。
【００３４】
保護層５の厚みは、帯電ロール１の導電性及び耐摩耗性等に応じて、適宜選択することができる。保護層５の厚みの上限は、抵抗調整層の電気抵抗を低く維持できる観点から、２５μｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは２０μｍ以下である。一方、保護層５の厚みの下限は、耐摩耗性の観点から、１μｍ以上とするのが好ましく、より好ましくは３μｍ以上である。尚、保護層５の厚みが上記程度であれば、抵抗調整層２が設けられた状態のロール表面の表面硬度に対し、保護層５が設けられた帯電ロール１の表面硬度は大きく変化することはなく、帯電音の影響を与えない。
【００３５】
保護層５の上記ポリマーとしては、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、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム等のゴム、これらをシリコーン、フッ素等で変性した変性物等が挙げられる。これらは１種又は２種以上含まれていても良い。
【００３６】
上記保護層組成物中には、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種以上含まれていても良い。
【００３７】
保護層５は、有機溶剤等の溶剤中に上記保護層組成物を溶解・分散させてなる保護層コーティング液を塗工し、乾燥或いは加熱・硬化させることで形成することができる。保護層コーティング液に用いられる上記有機溶媒は、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。こららは混合して使用しても良い。上記コーティング方法としては、例えば、ロールコーティング法、ディッピング法、スプレーコート法等が挙げられる。
【００３８】
なお本発明の帯電ロール１は、図１に示す態様の帯電ロールの層構造に限定されず、少なくとも軸体２と導電性弾性層３、抵抗調整層１（４１）及び抵抗調整層２（４２）の２層からなる抵抗調整層４を備えるものであれば良い。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例、比較例を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【００４０】
実施例１
〔導電性シャフト〕
外径６ｍｍ、長さ２５２．５ｍｍの鉄製で、表面にＮｉめっきが施されている中実円柱状の導電性シャフトを準備した。
【００４１】
〔導電性発泡体層のゴム配合物の調整〕
ＥＰＤＭ（三井化学社製、「ＥＰＴ４０４５」）１００質量部（以下、質量部を単に部と略記する。）と、カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ）２０部と、酸化亜鉛５部と、ステアリン酸１部と、プロセスオイル（出光化学社製、「ダイアナプロセスＰＷ３８０」）３０部と、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（発泡剤）１５部と、硫黄１部と、ジベンゾチアゾールジスルフィド（架橋促進剤）２部と、テトラメチルチウラムモノサルファイド（架橋促進剤）１部とを配合し、導電性発泡体層に用いるゴム配合物を調製した
【００４２】
〔抵抗調整層１の形成材料の調製〕
エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合体（ダイソー社製、「エピクロマーＣＧ１０２」）１００部と、トリオクタデシルアンモニウムパークロレート１部と、シリカ（東ソー・シリカ社製、「ニプシールＶＮ３」）５０部と、酸化亜鉛（三井金属工業社製）５部と、ステアリン酸（花王社製、「ルナックＳ−３０」）１部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＤＭ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＴ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＲＡ」）０．５部とを配合し、ロールを用いて混練りすることにより、抵抗調整層の形成材料を調製した。
【００４３】
〔抵抗調整層２のコーティング液の調製〕
エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合体（ダイソー社製、「エピクロマーＣＧ１０２」）１００部と、トリオクタデシルアンモニウムパークロレート１部と、酸化亜鉛（三井金属化学社製）５部と、ステアリン酸（花王社製、「ルナックＳ−３０」）１部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＤＭ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＴ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＲＡ」）０．５部とを配合し、ロールを用いて混練りすることにより、抵抗調整層２の形成材料を調製した。その後、この混練りした形成材料をＭＥＫへ溶解し、所定粘度に調製して抵抗調整層２のコーティング液とした。
【００４４】
〔保護層のコーティング液の調製〕
フッ素化ポリオレフィン系樹脂（アトフィナジャパン社製、「カイナーＳＬ」）１００部と、導電性酸化チタン（石原テクノ社製、「タイペークＥＴ−３００Ｗ」）１００部とを、ＭＥＫ２００部に溶解し、これらをサンドミルを用いて分散し、保護層のコーティング液とした。
【００４５】
〔帯電ロールの作製〕
上記導電性シャフトの外周に接着剤を塗布した後、この表面に、上記導電性発泡体層用のゴム配合物及び抵抗調整層１用のゴム配合物とを押出機を用いて押出成形した。そして、これを金型内で同時架橋し、発泡させた。これにより芯金の外周に導電性発泡体層（厚み２．５ｍｍ）が形成されるとともに、この導電性発泡体層の外周に、抵抗調整層１（厚み０．５ｍｍ）が形成されたロールを作製した。この抵抗調整層１が形成された状態のＭＤ−１表面硬度（Ａ）を測定したところ６５°であった。
【００４６】
次いで、このロールにおける抵抗調整層１の外周面に、所定粘度に調製した上記抵抗調整層２のコーティング液を塗工し乾燥した後に、１６０℃で３０分間、加熱処理を行い抵抗調整層２（厚み５０μｍ）を形成した。この抵抗調整層２が形成された状態のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は６１．８°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は０．９５であった。
【００４７】
次いで、このロールにおける抵抗調整層２の外周面に、上記保護層のコーティング液をロールコーティング法により塗布し、乾燥させた後、１５０℃×６０分の条件で加熱架橋を行って保護層（厚み１５μｍ）を形成し、実施例１の帯電ロールを得た。
【００４８】
比較例１
実施例１において、抵抗調整層２を設けなかった。それ以外は、実施例１と同様な手順で帯電ロールを作製した。
【００４９】
実施例２ 〜５
実施例１における抵抗調整層２を塗工する際に、塗工条件を変更して、抵抗調整層２の厚みを、表１に示すように、１００μｍ（実施例２）、１５０μｍ（実施例３）、２００μｍ（実施例４）、２５０μｍ（実施例５）にそれぞれ形成した。それ以外については、実施例１と同様な手順で帯電ロールを作製した。表１に示すように、抵抗調整層２が設けられた状態のロールのＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は、５７．９°〜３９．０°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は、０．８９〜０．６０であった。
【００５０】
比較例２
実施例１における抵抗調整層２を塗工する際に、塗工条件を変更して、抵抗調整層２の厚みを、表１に示すように、２８０μｍに形成した。それ以外については、実施例１と同様な手順で帯電ロールを作製した。表１に示すように、抵抗調整層２が設けられた状態のロールのＭＤ−１表面硬度は、３４．１°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は０．５３であった。
【００５１】
実施例６
実施例１における抵抗調整層１の材料の代わりに下記の材料を使用した。
ニトリルゴム（日本ゼオン社製、「ニポールＤＮ３３３５」）１００部と、ＦＥＦカーボンブラック（東海カーボン社製、「シーストＳＯ」）４５部と、シリカ（東ソー・シリカ社製、「ニプシールＶＮ３」）５０部と、酸化亜鉛（三井金属工業社製）５部と、ステアリン酸（花王社製、「ルナックＳ−３０」）１部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＤＭ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＴ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＲＡ」）０．５部とを配合し、ロールを用いて混練りすることにより、抵抗調整層１の形成材料を調製し、抵抗調整層２の厚みを２５μｍに形成した。それ以外については、実施例１と同様な手順で帯電ロールを作製した。抵抗調整層１が形成された状態のＭＤ−１表面硬度（Ａ）は８５．２°であり、抵抗調整層２が形成された状態のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は８１．０°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は０．９５であった。
【００５２】
比較例３
実施例６において、抵抗調整層２を設けなかった。それ以外は、実施例６と同様な手順で帯電ロールを作製した。
【００５３】
実施例７〜１０
実施例６における抵抗調整層２を塗工する際に、塗工条件を変更して、抵抗調整層２の厚みを、表２に示すように、５０μｍ（実施例７）、１００μｍ（実施例８）、１５０μｍ（実施例９）、２００μｍ（実施例１０）にそれぞれ形成した。それ以外については、実施例６と同様な手順で帯電ロールを作製した。表１に示すように、抵抗調整層２が設けられた状態のロールのＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は、７６．８°〜５１．０°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は、０．９０〜０．６０であった。
【００５４】
比較例４
実施例６における抵抗調整層２を塗工する際に、塗工条件を変更して、抵抗調整層２の厚みを、表２に示すように、２５０μｍに形成した。それ以外については、実施例６と同様な手順で帯電ロールを作製した。表１に示すように、抵抗調整層２が設けられた状態のロールのＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は、４４．２°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は、０．５２であった。
【００５５】
実施例１１
実施例６で用いた抵抗調整層２の材料である実施例１の抵抗調整層２の材料の代わりに、実施例１の〔抵抗調整層２のコーティング液の調製〕の配合材料へ、シリカ（東ソー・シリカ社製、「ニプシールＶＮ３」）１０部を配合して、実例１のコーティング液と同様の操作で実施例１１の抵抗調整層２のコーティング液を調製した。このコーティング液を用いて、抵抗調整層２の厚みを２５０μｍに形成した。それ以外については、実施例６と同様な手順で帯電ロールを作製した。抵抗調整層２が形成された状態のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は５７．０°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は０．６７であった。
【００５６】
実施例１〜１１及び比較例１〜４の帯電ロールについて、帯電音を測定した、その結果を表１、表２に示す。帯電音の測定方法、及び評価基準は以下の通りである。
【００５７】
〔帯電音の測定〕
図２に示すような帯電音測定用治具を用いて、帯電ロール１１から感光ドラム１２に帯電させる際の帯電音の測定（音圧測定）を行なった。先ず、感光ドラム１２（直径：３０ｍｍ）を、４５ｒｐｍにて、図中矢印ａ方向に回転させ、それと連れ回るように帯電ロール１１を回転させた（図中矢印ｂ方向）。それと同時に、帯電ロール１１に対して、高圧電源１３により、２０００Ｈｚ、２ｋＶｐｐ、ＤＣ−６００Ｖの電圧を印加した。そして、帯電ロール１１と感光ドラム１２との接触部から距離Ｄが３０ｃｍ離れた地点において、騒音計１４（株式会社小野測器製、高感度精密騒音計）を用いて、帯電音（ｄｂ）の測定を行なった。測定におけるデータ採取は２０ポイント／ロール１周の頻度で行い、ロール１周分の中での最大値を『絶対音（ｄＢ）』とし、最大値と最小値との差を『うなり音（ｄＢ）』とした。そして、絶対音の評価は、上記絶対音の数値が、抵抗調整層２を設けない場合と比較して（実施例１〜５及び比較例２は比較例１と比較、実施例６〜１０、比較例４は比較例３と比較）、同じか或いは低い場合は悪化しないと評価して○とし、高くなった場合は悪化したと評価して×とした。また、うなり音の評価は、上記うなり音が１．５ｄＢ以下の場合を○とし、うなり音が１．５ｄＢを超える場合を×とした。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
表１及び表２に示すように、本発明の実施例１〜５、６〜１１は、いずれも帯電音の絶対音及びうなり音の両方の評価が良好なものであった。これに対し、比較例１〜４は、絶対音又はうなり音のいずれかが不良であった。なお、表１及び表２に実施例、比較例の帯電ロール全体の５００ｇ荷重におけるＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度を示したが、このＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度を規定するだけでは、絶対音とうなり音の両方の帯電音の特性を満足することができないことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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】実施例の帯電音測定方法を模式的に示す説明図である。
【図３】帯電ロールの表面硬度の測定に用いるロールの説明図であり、（ａ）は抵抗調整層１が形成された状態のロールを示し、（ｂ）は抵抗調整層２が形成された状態のロールを示す。
【符号の説明】
【００６２】
１ 帯電ロール
２ 軸体
３ 導電性弾性層
４ 抵抗調整層
４１ 抵抗調整層１
４２ 抵抗調整層２
５ 保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用して画像を形成する複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真機器に用いられる帯電ロールに関するものであり、更に詳しくは直流電圧と交流電圧を重ね合わせて印加して感光体ドラム等の像担持体を帯電させるために用いられる帯電ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真機器において、像坦持体面となる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、半導電性のゴムローラ型の帯電ロールが用いられている。この帯電ロールは、表面の電気抵抗の調整等を目的として、金属製芯金等からなる軸体の外周面上に導電性弾性層からなる抵抗調整層が設けられて構成されている。
【０００３】
帯電ロールにおいて、直流電圧と交流電圧を重ね合わせて印加して感光体（ドラム）等の像担持体を帯電させる方法は、像担持体表面の帯電が安定化するという利点がある。しかし、この場合、交流電界により帯電ロールと像担持体が振動し、帯電音と呼ばれる騒音が発生するという問題があった。従来、帯電音の発生を防止することを目的とした帯電ロールが公知である（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
上記特許文献に記載の帯電ロールは、ロール全体を低硬度化することや、抵抗調整層を高硬度化したり、抵抗調整層をイオン導電層と電子導電層との２層化する等の手段で、帯電音を防止したものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５８５２４号公報
【特許文献２】特開２０００−２７５９３０号公報
【特許文献３】特開２００７−２６３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プリンター等の電子写真機器は、年々、印刷速度が上昇し、それに伴い、帯電ロールの回転速度も速くなっている。そのため感光体と帯電ロールとの接触時間が短くなる。感光体と帯電ロールの接触時間が短くなると、十分な電荷付与を行うために、帯電ロールに対して電圧印加条件を高周波にする必要がある。しかしながら、電圧印加条件が２０００Ｈｚ以上の高周波になると、帯電音の発生にとっては不利な条件となりやすいという問題があった。
【０００７】
例えば上記特許文献１に記載の帯電ロールは、周波数が２０００Ｈｚ以下の交流電圧の印加では、帯電音の抑制が可能であっても、場合によっては２０００Ｈｚを超える高周波になると帯電音が発生し易くなる可能性がある。
【０００８】
ところで、本発明者が上記帯電音発生のメカニズムについて検討したところ、帯電音は『絶対音』と『うなり音』に分けられることが判明した。帯電音発生のメカニズムは以下のように推測される。交流電圧印加により、帯電ロール表面が微少に振動し、この振動により帯電ロールが感光体表面を叩くことにより帯電音が発生する。帯電ロール表面と感光体表面との接触状態が短時間内に大きく変化すると、帯電音も大きくなったり小さくなったりする。
【０００９】
帯電ロールが１周する時間程度の短時間内に、帯電音が大きくなったり小さくなったりして変化すると、それが帯電ロールの回転周期に応じたうなり音となって聞こえることになる。そして上記帯電ロールの回転の１周期における帯電音の音量の最大値と最低値との差が大きくなるほど、うなり音は大きくなることが判った。すなわち、帯電ロールから発生する帯電音の音量の最大値を帯電音の『絶対音』の指標とすると、帯電音のロール回転周期に応じた周期的な音の大小の差は『うなり音』の指標とすることができる。これに対し、上記特許文献２及び３に記載の帯電ロールを評価したところ、帯電音の絶対音を抑制することが可能であるが、その構成では、うなり音を抑制できないという問題があることが判った。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、電子写真機器の高速化に対応可能であり、うなり音を良好に抑制可能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、本発明に係る電子写真機器用帯電ロールは、
軸体の外周に導電性弾性層及び抵抗調整層が設けられている電子写真機器用帯電ロールにおいて、
前記抵抗調整層が、内層側に形成された抵抗調整層１と外層側に形成された抵抗調整層２とからなる２層構成であり、
前記抵抗調整層１が形成されたロール表面のＭＤ−１表面硬度（Ａ）が６５°〜８５°であり、
前記抵抗調整層２が形成されたロール表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）と前記ＭＤ−１表面硬度（Ａ）との比である表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．６〜０．９５であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電子写真機器用帯電ロールは、直流電圧に交流電圧を重ねて印加して像担持体を帯電させるために用いる際に、帯電ロールの回転数が上昇して交流電圧の周波数が高くなった場合でも、帯電音の絶対音を悪化させずに、うなり音の発生を良好に抑制することが可能であり、電子写真機器の高速化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。図１は本発明の電子写真機器用帯電ロールの一例を示す周方向断面図である。図１に示す電子写真機器用帯電ロール１（以下、単に帯電ロールという）は、中実円筒状の導電性を有する軸体２の外周に沿って導電性弾性層３が形成され、該導電性弾性層３の外周に沿って内層側の抵抗調整層１（４１）と外層側の抵抗調整層２（４２）との２層からなる抵抗調整層４が形成され、さらに該抵抗調整層４の外周に沿って保護層５が、帯電ロール１の最表面に形成されている。
【００１４】
本発明帯電ロール１は、抵抗調整層１（４１）が形成された状態のロール１ａ〔図３（ａ）参照〕の表面のＭＤ−１表面硬度（Ａ）が、６５°〜８５°の範囲に形成されている。更に、帯電ロール１は、抵抗調整層２（４２）が形成された状態のロール１ｂ〔図３（ｂ）参照〕の表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）が、抵抗調整層１（４１）のＭＤ−１表面硬度（Ａ）よりも低くなるようにし、更にＭＤ−１表面硬度（Ｂ）とＭＤ−１表面硬度（Ａ）との比である表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．６〜０．９５の範囲内となるように形成されている。
【００１５】
抵抗調整層１（４１）が形成された状態のロール１ｂの表面のＭＤ−１表面硬度（Ａ）が、６５°未満であると、ロール表面が柔軟になりすぎて、感光体に対する接触帯電時に、帯電ロールの感光体との接触幅が大きくなり、帯電音の絶対音を低減させる効果が得られなくなる。また、上記ＭＤ−１表面硬度（Ａ）が８５°を超えると、ロール表面が硬くなりすぎて、帯電ロールの感光体との接触状態が悪化して、帯電音のうなり音を低減させる効果が得られなくなる。尚、上記帯電音の定義、測定方法については、実施例のところで述べる。
【００１６】
抵抗調整層２（４２）が設けられた状態のロール１ｂの表面が、抵抗調整層１（４１）のみが設けられた状態のロール１ａの表面よりも低硬度に形成されていることにより、帯電ロール１を感光体に接触・回転させる時の接触状態の変化を最小に抑え、帯電ロールと感光体との接触状態を良好に維持し、うなり音を低減できる。また、抵抗調整層１（４１）の硬度は抵抗調整層２（４２）よりも高い状態にあるので、交流電圧によりロール外周面の振動が発生し、帯電ロールが感光ドラム表面を叩くことによる帯電音の絶対音が悪化することを防止できる。
【００１７】
抵抗調整層を一層だけで構成した場合、表面硬度を低硬度にすれば、接地性が向上して、うなり音を低減することができる。しかし表面硬度が低硬度になると、帯電音の絶対音が大きくなってしまう。つまり、帯電音の絶対音とうなり音は、いずれか一方を改良しようとすると他方の特性が低下してしまい、トレードオフの関係にある。そのため、抵抗調整層を設けたロール表面の表面硬度を規定するだけでは、帯電音の絶対音とうなり音の両方を満足させることは不可能である。
【００１８】
これに対し、本発明では、抵抗調整層を２層構成とし、内層側の抵抗調整層１（４１）のロールの表面硬度を所定の範囲内とし、外層側の抵抗調整層２（４２）を設けたロールの表面硬度１ｂが、抵抗調整層１（４１）を設けたロール１ａの表面硬度よりも低い、所定の範囲内となるように形成することで、帯電音の絶対音とうなり音の両方の帯電音特性を同時に満足させることができた。
【００１９】
抵抗調整層２（４２）が形成された状態のロール１ｂの表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）が低くなって、上記表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．６未満になると、抵抗調整層２が低硬度になりすぎて、帯電音の絶対音を悪化させる。またＭＤ−１表面硬度（Ｂ）が高くなって、上記表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．９５を超えると、抵抗調整層２の低硬度による接地性向上効果が不十分で、帯電音のうなり音の低減効果が十分得られない。
【００２０】
抵抗調整層２（４２）が形成された状態のロール１ｂの表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は４５°以上であることが、帯電音の絶対音を確実に低下させることができる点から好ましい。
【００２１】
上記のＭＤ−１表面硬度は以下の測定方法により測定される。ＭＤ−１型表面硬さ試験機（マイクロゴム硬度計）〔高分子計器（株）製〕を用い、Ｖブロックにて面長が支持された状態で水平に保持された帯電ロールの軸方向中央部の表面に対して、かかる表面硬さ試験機の押針の先端を接触させ、針押込み直後の値を読み取ることにより、測定された値である。なおＭＤ−１型表面硬さ試験機は、押針形状が直径０．１６mmの円柱形状であり、加圧面からの該押針の突出高さが０．５mmであり、目盛り０度におけるバネ荷重が２．２４ｇｆ、目盛り１００度におけるバネ荷重が３３．８５ｇｆの片持ち梁形板ばね式の荷重方式のスプリング式硬さ試験機である。
【００２２】
抵抗調整層４の内層側の抵抗調整層１（４１）、及び抵抗調整層４の外層側の抵抗調整層２（４２）は、配合組成及び／又は厚みを適宜選択することで、上記の特定の表面硬度に形成することができる。柔軟な材料の配合組成の場合は、厚みを厚くすると、表面硬度を低下させることができる。また、硬い材料の配合組成の場合は、厚みが厚くなると表面硬度も高くなる。厚みを増減することで、抵抗調整層が形成された状態のロールの表面硬度を高くしたり、低くしたり、所望の表面硬度になるように、適宜調節することができる。
【００２３】
抵抗調整層１（４１）及び抵抗調整層２（４２）は、イオン導電性ポリマーを主成分とする抵抗調整層組成物を用いて、ソリッド体（非発泡体）として形成されている。抵抗調整層組成物には、上記成分以外に、導電剤（電子導電剤及び／又はイオン導電剤）、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、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種以上含有していても良い。
【００２４】
抵抗調整層４の上記イオン導電性ポリマーとしては、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、又はエピクロルヒドリンゴムを用いる。上記エピクロルヒドリンゴムは、エピクロルヒドリンの単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリンとエチレンオキシドとの共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリンとアリルグリシジルエーテルとの共重合体（ＧＣＯ）、エピクロルヒドリンとエチレンオキシドとアリルグリシジルエーテルとの共重合体（ＧＥＣＯ）等が挙げられる。これらのイオン導電性ゴムは単独で使用しても、あるいは２種以上混合して使用しても良い。抵抗調整層４は、主成分として上記のイオン導電性ゴムを用いることにより、低へたり性、導電性、柔軟性などの優れた特性が得られる。
【００２５】
内層側の抵抗調整層１（４１）の厚みは、２００〜７００μｍに形成するのが好ましい。外層側の抵抗調整層２（４２）の厚みは、１０〜５００μｍに形成するのが好ましい。
【００２６】
抵抗調整層４の内層側の抵抗調整層１（４１）及び外側の抵抗調整層２（４２）を形成するには、例えば上記の各成分をニーダー等の混練機で混練りし、抵抗調整層組成物を準備し、該組成物を導電性弾性層３を形成したロールの外周に押出した後、加熱して架橋・硬化させて抵抗調整層４を形成する。また抵抗調整層１、２は上記抵抗調整層組成物を有機溶剤等の溶剤中に溶解・分散してなる抵抗調整層コーティング液を調製し、塗工し、乾燥、硬化させることで形成することができる。また、抵抗調整層１及び／又は抵抗調整層２の加熱硬化は、内層側の導電性弾性層３の加熱硬化と一緒に行っても良い。
【００２７】
上記抵抗調整層コーティング液の調製に用いる有機溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。こららは混合して使用しても良い。抵抗調整層コーティング液のコーティング方法としては、例えば、ロールコーティング法、ディッピング法、スプレーコート法等が挙げられる。
【００２８】
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等が用いられる。また必要に応じ、軸体２表面に接着剤、プライマー等を塗布しても良い。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良い。
【００２９】
導電性弾性層３は、導電性及び弾性を有するものであればよく、非発泡体（ソリッド状）又は発泡体（スポンジ状）のいずれでも良いが、硬度が低くなることで接地が安定し、うなり音を低下させる効果がある点から発泡体が好ましい。また導電性弾性層３は複数層から構成しても良い。導電性弾性層３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の範囲に形成することができる。
【００３０】
導電性弾性層３は、例えば主成分として、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）等のゴム成分が用いられる。これらは１種又は２種以上混合されていても良い。
【００３１】
導電性弾性層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良い。
【００３２】
軸体２の外周表面に導電性弾性層３を形成するには、押出成形、金型成形等を用いることができる。具体的には、上記導電性弾性層３の各成分をニーダー等の混練機で混練りし、導電性弾性層組成物を準備し、軸体２の表面に導電性弾性層組成物を押出成形する。また、軸体２をロール成形用円筒状金型の中空部に同軸的に設置し、上記円筒状金型と軸体２との間の空隙部に導電性弾性層組成物を注入した後、加熱・硬化させてゴム成分を架橋させ、その後、上記金型から脱型する。導電性弾性層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う。
【００３３】
保護層５は、帯電ロール１の最表面に位置し、表面保護のために形成されるものであり、主成分となるポリマー、或いはポリマーを構成するモノマー及び／又はオリゴマー等の成分を含む保護層組成物により形成される。
【００３４】
保護層５の厚みは、帯電ロール１の導電性及び耐摩耗性等に応じて、適宜選択することができる。保護層５の厚みの上限は、抵抗調整層の電気抵抗を低く維持できる観点から、２５μｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは２０μｍ以下である。一方、保護層５の厚みの下限は、耐摩耗性の観点から、１μｍ以上とするのが好ましく、より好ましくは３μｍ以上である。尚、保護層５の厚みが上記程度であれば、抵抗調整層２が設けられた状態のロール表面の表面硬度に対し、保護層５が設けられた帯電ロール１の表面硬度は大きく変化することはなく、帯電音の影響を与えない。
【００３５】
保護層５の上記ポリマーとしては、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、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム等のゴム、これらをシリコーン、フッ素等で変性した変性物等が挙げられる。これらは１種又は２種以上含まれていても良い。
【００３６】
上記保護層組成物中には、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種以上含まれていても良い。
【００３７】
保護層５は、有機溶剤等の溶剤中に上記保護層組成物を溶解・分散させてなる保護層コーティング液を塗工し、乾燥或いは加熱・硬化させることで形成することができる。保護層コーティング液に用いられる上記有機溶媒は、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。こららは混合して使用しても良い。上記コーティング方法としては、例えば、ロールコーティング法、ディッピング法、スプレーコート法等が挙げられる。
【００３８】
なお本発明の帯電ロール１は、図１に示す態様の帯電ロールの層構造に限定されず、少なくとも軸体２と導電性弾性層３、抵抗調整層１（４１）及び抵抗調整層２（４２）の２層からなる抵抗調整層４を備えるものであれば良い。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例、比較例を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【００４０】
実施例１
〔導電性シャフト〕
外径６ｍｍ、長さ２５２．５ｍｍの鉄製で、表面にＮｉめっきが施されている中実円柱状の導電性シャフトを準備した。
【００４１】
〔導電性発泡体層のゴム配合物の調整〕
ＥＰＤＭ（三井化学社製、「ＥＰＴ４０４５」）１００質量部（以下、質量部を単に部と略記する。）と、カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ）２０部と、酸化亜鉛５部と、ステアリン酸１部と、プロセスオイル（出光化学社製、「ダイアナプロセスＰＷ３８０」）３０部と、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（発泡剤）１５部と、硫黄１部と、ジベンゾチアゾールジスルフィド（架橋促進剤）２部と、テトラメチルチウラムモノサルファイド（架橋促進剤）１部とを配合し、導電性発泡体層に用いるゴム配合物を調製した
【００４２】
〔抵抗調整層１の形成材料の調製〕
エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合体（ダイソー社製、「エピクロマーＣＧ１０２」）１００部と、トリオクタデシルアンモニウムパークロレート１部と、シリカ（東ソー・シリカ社製、「ニプシールＶＮ３」）５０部と、酸化亜鉛（三井金属工業社製）５部と、ステアリン酸（花王社製、「ルナックＳ−３０」）１部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＤＭ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＴ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＲＡ」）０．５部とを配合し、ロールを用いて混練りすることにより、抵抗調整層の形成材料を調製した。
【００４３】
〔抵抗調整層２のコーティング液の調製〕
エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合体（ダイソー社製、「エピクロマーＣＧ１０２」）１００部と、トリオクタデシルアンモニウムパークロレート１部と、酸化亜鉛（三井金属化学社製）５部と、ステアリン酸（花王社製、「ルナックＳ−３０」）１部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＤＭ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＴ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＲＡ」）０．５部とを配合し、ロールを用いて混練りすることにより、抵抗調整層２の形成材料を調製した。その後、この混練りした形成材料をＭＥＫへ溶解し、所定粘度に調製して抵抗調整層２のコーティング液とした。
【００４４】
〔保護層のコーティング液の調製〕
フッ素化ポリオレフィン系樹脂（アトフィナジャパン社製、「カイナーＳＬ」）１００部と、導電性酸化チタン（石原テクノ社製、「タイペークＥＴ−３００Ｗ」）１００部とを、ＭＥＫ２００部に溶解し、これらをサンドミルを用いて分散し、保護層のコーティング液とした。
【００４５】
〔帯電ロールの作製〕
上記導電性シャフトの外周に接着剤を塗布した後、この表面に、上記導電性発泡体層用のゴム配合物及び抵抗調整層１用のゴム配合物とを押出機を用いて押出成形した。そして、これを金型内で同時架橋し、発泡させた。これにより芯金の外周に導電性発泡体層（厚み２．５ｍｍ）が形成されるとともに、この導電性発泡体層の外周に、抵抗調整層１（厚み０．５ｍｍ）が形成されたロールを作製した。この抵抗調整層１が形成された状態のＭＤ−１表面硬度（Ａ）を測定したところ６５°であった。
【００４６】
次いで、このロールにおける抵抗調整層１の外周面に、所定粘度に調製した上記抵抗調整層２のコーティング液を塗工し乾燥した後に、１６０℃で３０分間、加熱処理を行い抵抗調整層２（厚み５０μｍ）を形成した。この抵抗調整層２が形成された状態のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は６１．８°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は０．９５であった。
【００４７】
次いで、このロールにおける抵抗調整層２の外周面に、上記保護層のコーティング液をロールコーティング法により塗布し、乾燥させた後、１５０℃×６０分の条件で加熱架橋を行って保護層（厚み１５μｍ）を形成し、実施例１の帯電ロールを得た。
【００４８】
比較例１
実施例１において、抵抗調整層２を設けなかった。それ以外は、実施例１と同様な手順で帯電ロールを作製した。
【００４９】
実施例２ 〜５
実施例１における抵抗調整層２を塗工する際に、塗工条件を変更して、抵抗調整層２の厚みを、表１に示すように、１００μｍ（実施例２）、１５０μｍ（実施例３）、２００μｍ（実施例４）、２５０μｍ（実施例５）にそれぞれ形成した。それ以外については、実施例１と同様な手順で帯電ロールを作製した。表１に示すように、抵抗調整層２が設けられた状態のロールのＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は、５７．９°〜３９．０°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は、０．８９〜０．６０であった。
【００５０】
比較例２
実施例１における抵抗調整層２を塗工する際に、塗工条件を変更して、抵抗調整層２の厚みを、表１に示すように、２８０μｍに形成した。それ以外については、実施例１と同様な手順で帯電ロールを作製した。表１に示すように、抵抗調整層２が設けられた状態のロールのＭＤ−１表面硬度は、３４．１°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は０．５３であった。
【００５１】
実施例６
実施例１における抵抗調整層１の材料の代わりに下記の材料を使用した。
ニトリルゴム（日本ゼオン社製、「ニポールＤＮ３３３５」）１００部と、ＦＥＦカーボンブラック（東海カーボン社製、「シーストＳＯ」）４５部と、シリカ（東ソー・シリカ社製、「ニプシールＶＮ３」）５０部と、酸化亜鉛（三井金属工業社製）５部と、ステアリン酸（花王社製、「ルナックＳ−３０」）１部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＤＭ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＴ」）０．５部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、「ノクセラーＴＲＡ」）０．５部とを配合し、ロールを用いて混練りすることにより、抵抗調整層１の形成材料を調製し、抵抗調整層２の厚みを２５μｍに形成した。それ以外については、実施例１と同様な手順で帯電ロールを作製した。抵抗調整層１が形成された状態のＭＤ−１表面硬度（Ａ）は８５．２°であり、抵抗調整層２が形成された状態のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は８１．０°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は０．９５であった。
【００５２】
比較例３
実施例６において、抵抗調整層２を設けなかった。それ以外は、実施例６と同様な手順で帯電ロールを作製した。
【００５３】
実施例７〜１０
実施例６における抵抗調整層２を塗工する際に、塗工条件を変更して、抵抗調整層２の厚みを、表２に示すように、５０μｍ（実施例７）、１００μｍ（実施例８）、１５０μｍ（実施例９）、２００μｍ（実施例１０）にそれぞれ形成した。それ以外については、実施例６と同様な手順で帯電ロールを作製した。表１に示すように、抵抗調整層２が設けられた状態のロールのＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は、７６．８°〜５１．０°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は、０．９０〜０．６０であった。
【００５４】
比較例４
実施例６における抵抗調整層２を塗工する際に、塗工条件を変更して、抵抗調整層２の厚みを、表２に示すように、２５０μｍに形成した。それ以外については、実施例６と同様な手順で帯電ロールを作製した。表１に示すように、抵抗調整層２が設けられた状態のロールのＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は、４４．２°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は、０．５２であった。
【００５５】
実施例１１
実施例６で用いた抵抗調整層２の材料である実施例１の抵抗調整層２の材料の代わりに、実施例１の〔抵抗調整層２のコーティング液の調製〕の配合材料へ、シリカ（東ソー・シリカ社製、「ニプシールＶＮ３」）１０部を配合して、実例１のコーティング液と同様の操作で実施例１１の抵抗調整層２のコーティング液を調製した。このコーティング液を用いて、抵抗調整層２の厚みを２５０μｍに形成した。それ以外については、実施例６と同様な手順で帯電ロールを作製した。抵抗調整層２が形成された状態のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）は５７．０°であり、表面硬度比（Ｂ／Ａ）は０．６７であった。
【００５６】
実施例１〜１１及び比較例１〜４の帯電ロールについて、帯電音を測定した、その結果を表１、表２に示す。帯電音の測定方法、及び評価基準は以下の通りである。
【００５７】
〔帯電音の測定〕
図２に示すような帯電音測定用治具を用いて、帯電ロール１１から感光ドラム１２に帯電させる際の帯電音の測定（音圧測定）を行なった。先ず、感光ドラム１２（直径：３０ｍｍ）を、４５ｒｐｍにて、図中矢印ａ方向に回転させ、それと連れ回るように帯電ロール１１を回転させた（図中矢印ｂ方向）。それと同時に、帯電ロール１１に対して、高圧電源１３により、２０００Ｈｚ、２ｋＶｐｐ、ＤＣ−６００Ｖの電圧を印加した。そして、帯電ロール１１と感光ドラム１２との接触部から距離Ｄが３０ｃｍ離れた地点において、騒音計１４（株式会社小野測器製、高感度精密騒音計）を用いて、帯電音（ｄｂ）の測定を行なった。測定におけるデータ採取は２０ポイント／ロール１周の頻度で行い、ロール１周分の中での最大値を『絶対音（ｄＢ）』とし、最大値と最小値との差を『うなり音（ｄＢ）』とした。そして、絶対音の評価は、上記絶対音の数値が、抵抗調整層２を設けない場合と比較して（実施例１〜５及び比較例２は比較例１と比較、実施例６〜１０、比較例４は比較例３と比較）、同じか或いは低い場合は悪化しないと評価して○とし、高くなった場合は悪化したと評価して×とした。また、うなり音の評価は、上記うなり音が１．５ｄＢ以下の場合を○とし、うなり音が１．５ｄＢを超える場合を×とした。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
表１及び表２に示すように、本発明の実施例１〜５、６〜１１は、いずれも帯電音の絶対音及びうなり音の両方の評価が良好なものであった。これに対し、比較例１〜４は、絶対音又はうなり音のいずれかが不良であった。なお、表１及び表２に実施例、比較例の帯電ロール全体の５００ｇ荷重におけるＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度を示したが、このＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度を規定するだけでは、絶対音とうなり音の両方の帯電音の特性を満足することができないことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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】実施例の帯電音測定方法を模式的に示す説明図である。
【図３】帯電ロールの表面硬度の測定に用いるロールの説明図であり、（ａ）は抵抗調整層１が形成された状態のロールを示し、（ｂ）は抵抗調整層２が形成された状態のロールを示す。
【符号の説明】
【００６２】
１ 帯電ロール
２ 軸体
３ 導電性弾性層
４ 抵抗調整層
４１ 抵抗調整層１
４２ 抵抗調整層２
５ 保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体の外周に導電性弾性層及び抵抗調整層が設けられている電子写真機器用帯電ロールにおいて、
前記抵抗調整層が、内層側に形成された抵抗調整層１と外層側に形成された抵抗調整層２とからなる２層構成であり、
前記抵抗調整層１が形成されたロール表面のＭＤ−１表面硬度（Ａ）が６５°〜８５°であり、
前記抵抗調整層２が形成されたロール表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）と前記ＭＤ−１表面硬度（Ａ）との比である表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．６〜０．９５であることを特徴とする帯電ロール。
【請求項１】
軸体の外周に導電性弾性層及び抵抗調整層が設けられている電子写真機器用帯電ロールにおいて、
前記抵抗調整層が、内層側に形成された抵抗調整層１と外層側に形成された抵抗調整層２とからなる２層構成であり、
前記抵抗調整層１が形成されたロール表面のＭＤ−１表面硬度（Ａ）が６５°〜８５°であり、
前記抵抗調整層２が形成されたロール表面のＭＤ−１表面硬度（Ｂ）と前記ＭＤ−１表面硬度（Ａ）との比である表面硬度比（Ｂ／Ａ）が０．６〜０．９５であることを特徴とする帯電ロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１８６７７０（Ｐ２００９−１８６７７０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６７４９（Ｐ２００８−２６７４９）
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【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２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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