電子写真機器用帯電ロール
【課題】セット性が良好であり、帯電音が悪化せず、ドラム／トナーへのストレスを低減することが可能な電子写真機器用帯電ロールを提供する。
【解決手段】軸体２と、軸体２の外周に沿って導電性発泡層３、電極層４、抵抗調整層５が順次積層されており、前記電極層４が基材樹脂と導電剤と架橋剤とを配合した組成物が架橋されて形成されたものであり、前記電極層４の架橋後のマルテンス硬さを２０〜２００の範囲内として、電子写真機器用帯電ロール１を構成した。
【解決手段】軸体２と、軸体２の外周に沿って導電性発泡層３、電極層４、抵抗調整層５が順次積層されており、前記電極層４が基材樹脂と導電剤と架橋剤とを配合した組成物が架橋されて形成されたものであり、前記電極層４の架橋後のマルテンス硬さを２０〜２００の範囲内として、電子写真機器用帯電ロール１を構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真機器用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、ファクシミリ等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、静電潜像が形成される感光ドラム等の感光体が組み込まれている。感光体に静電潜像を形成するためには、予め感光体表面を帯電させる必要がある。そこで、この感光体を帯電させるために、一般的に半導電性の帯電ロールが使用されている。
【０００３】
上記帯電ロールとして、導電性を有する軸体の外周に、導電性弾性体層、電極層、抵抗調整層、保護層等が順次設けられているものが公知である（例えば特許文献1参照）。帯電ロールにおいて、導電性弾性体層は、感光ドラム表面へのトナー融着の抑制や、交流・直流重畳機においては帯電音を低下させるといった観点から、低硬度に形成されていることが望ましい。そのため従来の帯電ロールは、導電性弾性体層を発泡体からなる導電性発泡層として低硬度化して構成することが一般的に行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１９６５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の導電性発泡層を設けた帯電ロールは、硬度が低いため、反発弾性が低くなってセット性（耐ヘタリ性）が低下するという問題があった。
【０００６】
上記の問題を解決するために、導電性発泡層の硬度を上げると、帯電音が悪化してしまう。また、導電性発泡層の上層の中間層（抵抗調整層）の硬度を上げると、感光ドラム／トナーへのストレスが増大してしまうために、硬度を上げることができなかった。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、上記問題点を解決しようとするものであり、セット性が良好であり、帯電音が悪化せず、ドラム／トナーへのストレスを低減することが可能な電子写真機器用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】
【０００８】
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、軸体と、軸体の外周に沿って導電性発泡層、電極層、抵抗調整層が順次積層されており、前記電極層が基材樹脂と導電剤と架橋剤とを配合した組成物が架橋されて形成されたものであり、前記電極層の架橋後のマルテンス硬さが２０〜２００の範囲内であることを要旨とする。
【０００９】
上記電子写真機器用帯電ロールにおいて、前記電極層の基材樹脂がポリウレタン樹脂であることや、前記電極層の基材樹脂がＮ−メトキシメチル化ナイロンであることや、前記電極層の体積固有抵抗率が１×１０４Ω・ｃｍ以下であることや、前記電極層の導電剤が電子導電剤であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電子写真機器用帯電ロールによれば、前記電極層が基材樹脂と導電剤と架橋剤とを配合した組成物が架橋されて形成されたものであり、前記電極層の架橋後のマルテンス硬さが２０〜２００の範囲内としたことにより、導電性発泡層の硬度を上げなくてもセット性が良いので、帯電音が悪化しない。更に、抵抗調整層等の中間層の硬度を上げなくてもセット性が良いので、ドラム／トナーへのストレスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の電子写真機器用帯電ロールの一例を示す外観斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面を示す軸方向断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面を示す周方向断面図である。
【図４】実施例の帯電音測定方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の電子写真機器用帯電ロール（以下、帯電ロールということもある）について詳細に説明する。図１は、本発明の帯電ロールの一例を示す外観斜視図であり、図２は図1のＡ−Ａ線断面を示す軸方向断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ線断面を示す周方向断面図である。図１〜図３に示すように帯電ロール１は、軸体２の外周に沿って導電性発泡層３が形成されており、この導電性発泡層３の外周に沿って電極層４が形成され、この電極層４の外周に沿って抵抗調整層５が形成されている。導電性発泡層３、電極層４、抵抗調整層５からロール体６が構成されている。これらの各層は、ロール体６の内側から外側に順次積層されている。図１の帯電ロール１は、更に、ロール体６の表面の抵抗調整層５の外周に保護層７が設けられている。
【００１３】
軸体２は、導電性を有するものであればよく、具体的には、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属製の中実体、中空体からなる芯金等を用いることができる。
【００１４】
導電性発泡層３は、少なくとも弾性発泡体を主成分として導電剤が配合された導電性弾性発泡体から構成されている。弾性発泡体を構成する弾性材料としては、例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム、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）、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）等を用いることができる。これらは１種単独で使用しても、或いは２種以上混合してもいずれでも良い。
【００１５】
導電性発泡層３の導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ｃ−ＴｉＯ2 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ2 等の電子導電剤、或いはトリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド等の第４級アンモニウム塩、過塩素酸リチウム、過塩素酸カリウム等のイオン導電剤が挙げられる。なお、上記「ｃ−」は、導電性を有するという意味である。
【００１６】
導電性発泡層３は、電子導電剤が配合されてなる電子導電系弾性体材料を用いることが好ましい。導電性発泡層３は、体積抵抗率が１×１０１〜１×１０５Ω・ｃｍの範囲内であるのが好ましい。導電性発泡層３は、導電剤の配合量を適宜調節することで、体積抵抗率を所定の範囲とすることができる。
【００１７】
導電性発泡層３において、上記の導電剤以外に、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、発泡剤、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、界面活性剤等の各種添加剤を１種又は２種以上適宜含有していても良い。
【００１８】
導電性発泡層３の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、０．１〜１０ｍｍ程度に形成され、より好ましくは１〜５ｍｍの範囲である。また、導電性発泡層３は、単層から構成されていても良いし、複数層から構成されていても良い。
【００１９】
電極層４は、架橋後のマルテンス硬さが２０以上〜２００以下の範囲内である導電性合成樹脂材料から形成される。本発明は電極層４として、マルテンス硬さを特定の範囲としたことにより、帯電ロール１においてバルク硬度を上昇させることなくセット性を向上させることができた。電極層４のマルテンス硬さが２０未満の場合には、セット性が悪くなってしまう。一方、電極層４のマルテンス硬さが２００を超えると、感光ドラムに圧接した際、電極層を構成する塗膜が硬くなりすぎて、ひび割れたりする虞があり、電極層４形成による効果は得られない。好ましい電極層４のマルテンス硬さは、２２〜１８０の範囲内である。
【００２０】
電極層４は、基材樹脂に導電剤と架橋剤を配合した組成物を架橋して形成したものであり、基材樹脂を架橋剤で架橋することにより、電極層４のマルテンス硬さを所定の範囲とすることができる。本明細書におけるマルテンス硬さは、電極層の組成物のみを架橋させ形成した塗膜を、以下の方法を用いて測定した値のことである。マルテンス硬さの測定方法は、測定装置としてフィッシャー・インストルメンツ社の商品名「フィッシャースコープＨ−１００」を用い、この測定装置に装着する圧子として先端が正方形（５０μｍ×５０μｍ）の平坦な形状のものを用い、圧子の押し込み荷重を１．０ｍＮとし、押し込み深さを０．５ｍｍとして測定した。尚、表１〜表３に記載したマルテンス硬さの数値は、１０点測定した平均値を示した。
【００２１】
電極層４の体積抵抗率は、１０４Ω・ｃｍ以下であることが、電極層形成の効果が確実に得られることから好ましい。電極層４の体積抵抗率が１０４Ω・ｃｍを超えると、電極層４を形成することによる効果が不十分となる虞がある。また電極層４は、環境依存性が小さく、導電性を安定して発揮できる点から、電子導電剤を添加した電子導電系樹脂から形成することが好ましい。電極層４に用いられる電子導電剤としては、導電性発泡層３の説明で例示したものを用いることができる。カーボンブラックは電子導電剤として好適に用いることができるもののひとつである。電極層４は、導電剤の配合量を調整することで、体積抵抗率を所定の範囲内とすることができる。
【００２２】
電極層４の基材樹脂としては、架橋剤による架橋後のマルテンス硬さが上記の特定の範囲となる樹脂であればよく、特に限定されないが、柔軟性を有する樹脂が好ましい。このような樹脂として例えば、ポリウレタン樹脂、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン、ＮＲ等が挙げられる。上記ポリウレタン樹脂としては、柔軟性に優れ、ひび割れが生じ難いなどの観点から、その骨格がエーテル／エステル系、エーテル系、ポリカーボネート系、エステル系等であるポリウレタン樹脂が好ましく、より好ましくは、その骨格がエーテル／エステル系、エーテル系、ポリカーボネート系であるポリウレタン樹脂である。さらに、低ＶＯＣ化を図りやすくなるなどの観点から、上記ポリウレタン樹脂は水系ポリウレタン樹脂であることが好ましい。
【００２３】
電極層４に用いられる架橋剤としては、上記基材樹脂を架橋可能なものであればよい。電極層４の基材樹脂にＮ−メトキシ化ナイロンを用いた場合、架橋剤としては、メラミン樹脂、イソシアネート、酸等を用いることができる。電極層４の基材樹脂にポリウレタン樹脂を用いた場合、架橋剤としては、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、カルボジイミド等を用いることができる。
【００２４】
電極層４の厚さは、特に限定されないが、通常、３〜２５μｍの範囲内に形成される。電極層４の厚さは、好ましくは、７〜２０μｍ、より好ましくは、１０〜１５μｍである。電極層４の厚さが３μｍ以上であれば、均一な低抵抗層が得られ易く、また、未発泡の導電性発泡層３を発泡成形する際に、亀裂が生じ難い。電極層４の厚さが２５μｍ以下であれば、抵抗値の制御が容易である。電極層４は単層で構成しても複数層で構成してもいずれでもよい。
【００２５】
抵抗調整層５は、主成分となる基材樹脂に導電剤が配合されて構成されている。基材樹脂としては、例えば、ヒドリンゴム（ＥＣＯ）、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）等を用いることができる。抵抗調整層５の導電剤としては、例えば、導電性発泡層３の導電剤として例示した材料が使用できる。導電剤の配合量は、十分な抵抗値の制御が可能であればよい。抵抗調整層５の導電剤としては、イオン導電剤を用いることが好ましい。またブリードが抑えられる点から、導電剤の配合量は、基材樹脂１００質量部に対して、０．３〜３．０質量部の範囲が好ましい。
【００２６】
さらに、抵抗調整層５には、必要に応じて、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、オイル等を適宜添加しても良い。また、抵抗調整層５は、単層から構成されていても良いし、複数層から構成されていても良い。抵抗調整層５の厚さは、十分な強度を有し、感光ドラムとの、良好な接触を保つことができることから、３００〜７００μｍ程度に形成するのが好ましい。
【００２７】
保護層７は、主成分として、例えば、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ブチラール樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素ゴム、フッ素樹脂、フッ素樹脂とフッ素ゴムとの混合物、シリコーン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、シリコーン変性アクリル樹脂、フッ素変性アクリル樹脂、ニトリルゴム、ウレタンゴム、これらを架橋した樹脂等を例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。とりわけ、耐摩耗性に優れる等の観点から、架橋ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、フッ素変性アクリル樹脂等を好適に用いることができる。
【００２８】
保護層７は、導電剤を含有していても良い。また保護層７には、必要に応じて粗さ形成剤、可塑剤、レベリング剤等の各種添加剤を１種または２種以上適宜含有していても良い。また、保護層７は、単層から構成されていても良いし、複数層から構成されていても良い。保護層７の厚さは、特に限定されるものではないが、抵抗値を上昇させ難い等の観点から、０．０１〜１００μｍの範囲が好ましい。
【００２９】
以下、図１の上記帯電ロール１の製造方法について説明する。先ず、未発泡の導電性発泡層形成材料を調製し、これを軸体２の外周に押出成形等により形成する。そして、この未発泡の導電性発泡層形成材料の外周に、電極層形成材料を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により塗工して電極層４を形成する。
【００３０】
次いで、抵抗調整層形成材料を調製し、例えば、これを押し出しによりチューブ状に成型し、抵抗調整層５として用いる。チューブ状の抵抗調整層５を金型内に挿し、この抵抗調整層５の中空部に、上記電極層４及び未発泡の導電性発泡層形成材料が外周に形成された軸体２を同軸にセットし、金型内で未発泡の導電性発泡層形成材料を発泡成形して導電性発泡層３を形成した後、脱型することで、軸体２にロール体６を形成することができる。更にロール体６の抵抗調整層５の外周面上に、保護層形成材料を公知の塗工法を用いて保護層７を形成する。このようにして図１に示す帯電ロール１を製造することができる。
【００３１】
尚、電極層形成材料は、未発泡の導電性発泡層形成材料の外周に塗工するのではなく、チューブ状に形成された抵抗調整層５の内周面に塗工して形成しても良い。また帯電ロール１は、例えば、電極層形成材料と抵抗調整層形成材料とを、軸体２外周に形成された未発泡の導電性発泡層形成材料の外周に、同時に押出成形して、製造することもできる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例、比較例を示す。
【００３３】
実施例１
押出し機を用いて下記の抵抗調整層形成材料Ｂ−１を円筒状に成形し所定の長さに切断し、厚さ０．５ｍｍ×外径１４ｍｍ×長さ２４０ｍｍのゴム弾性体からなる抵抗調整層を形成した。次いでこの円筒状の抵抗調整層の内側に下記の電極層形成材料Ｃ−１を、ディッピング法でコーティングして未架橋の電極層を形成した。一方、直径６ｍｍの金属製シャフトからなる外周面に接着剤を塗布した芯金を用意した。次に上記の円筒状の抵抗調整層と芯金を金型内にセットし、この芯金と円筒状の抵抗調整層との間に、下記の導電性発泡層形成材料Ａ−１を注型し、金型の蓋を閉め１７０℃、３０分間加熱して、架橋、発泡を行った。その結果、芯金の外周面に、スポンジ状の導電性発泡体層（厚さ３．５ｍｍ）、架橋された電極層（厚さ１０μｍ）、抵抗調整層（厚さ５００μｍ）が順次形成されてなるロール体を得た。更に該ロール体の抵抗調整層の外周面上に、下記の保護層形成材料を用いて、ディッピング法により塗布して、乾燥することでロール体の表面に保護層（厚さ５μｍ）を形成し、実施例１の帯電ロールを得た。
【００３４】
［導電性発泡層形成材料Ａ−１］
ムーニー粘度（ＭＬ１＋４１００℃）が４５であるＥＰＤＭ（三井化学社製、「ＥＰＴ４０４５」）１００質量部、酸化亜鉛（三井金属社製、「酸化亜鉛２種」）６質量部、滑剤としてステアリン酸（花王社製、「ルナックＳ３０」）２質量部、カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、「ケッチェンブラックＥＣ」）１０質量部、軟化剤としてパラフィンオイル（出光石油化学社製、「ダイアナプロセスＰＷ３８０」）７０質量部、加硫促進剤１（大内新興化学社製、「ノクセラーＢＺ」）１質量部、加硫促進剤２（大内新興化学社製、「ノクセラーＤＭ」）１質量部、加硫促進剤３（大内新興化学社製、「ノクセラーＴＥＴ」）１質量部、加硫促進剤４（大内新興化学社製、「ノクセラーＣＺ」）１質量部、加硫促進剤５（大内新興化学社製、「ノクセラーＴＳ」）１質量部、発泡剤として炭酸水素ナトリウム（永和化成工業社製）２０質量部、発泡剤としてｐ，ｐ′−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（永和化成工業社製）２質量部、硫黄（鶴見化学工業社製）１質量部を配合し、ロールを用いて混練して、導電性発泡層形成材料を調製した。
【００３５】
［抵抗調整層形成材料Ｂ−１］
エピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン社製、「ハイドリンＴ３１０２」）１００質量部、イオン導電剤（テトラブチルアンモニウムクロライド）１質量部、シリカ（日本シリカ社製、「ニプシールＶＮ−３」）５０質量部、加硫剤（イオウ）１質量部、加硫促進剤（ジベンゾチアゾールジスルフィド）１．５質量部、加硫促進剤（テトラメチルチウラムモノサルファイド）０．５質量部、ステアリン酸（花王社製、「ルナックＳ−３０」）１質量部、受酸剤（協和化学工業社、ＤＨＴ４Ｔ）８質量部を配合し、ロールを用いて混練して、抵抗調整層形成材料を調製した。
【００３６】
［電極層形成材料Ｃ−１］
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（ナガセケムテックス社製、「トレジンＥＦ３０Ｔ」）１００質量部、導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ」）１５質量部、架橋剤としてメラミン樹脂１（住友化学社製、「スミテックスレジンＭ３」）４０質量部を配合し、サンドミルを用いて分散処理し、電極層形成材料を調製した。尚、この材料より形成された電極層のマルテンス硬さは、２２であった。
【００３７】
［保護層形成材料］
アクリルフッ素樹脂（エルフアトケムジャパン社製、「カイナーＳＬ」）１００質量部、グラフトカーボン３０質量部、ＭＥＫ２００質量部を配合し、サンドミルを用いて分散処理し、表層形成材料を調製した。
【００３８】
実施例２
表１に示すように実施例１の電極層形成材料Ｃ−１の架橋剤をメラミン樹脂２（三和ケミカル社製、「ニカラックＭＸ−７０６」）に変更した電極層形成材料Ｃ−２を使用した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、３２であった。
【００３９】
実施例３
表１に示すように実施例１の電極層形成材料Ｃ−１の架橋剤をイソシアネート（日本ポリウレタン社製、「アクアネートＡＱ２１０」）に変更した電極層形成材料Ｃ−３を使用した以外は、実施例１と同様にして実施例３の帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、３５であった。
【００４０】
実施例４
表１に示すように実施例１の電極層形成材料Ｃ−１のＮ−メトキシメチル化ナイロンを「ＦＳ３５０Ｅ５ＡＳ」（ナガセケムテックス社製）に変更した電極層形成材料Ｃ−４を使用した以外は、実施例１と同様にして実施例４の帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、６２であった。
【００４１】
実施例５
表１に示すように実施例４の電極層形成材料Ｃ−４に架橋剤として更にクエン酸を２質量部配合した電極層形成材料Ｃ−５を使用した以外は、実施例１と同様にして実施例５の帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、１８０であった。
【００４２】
実施例６
導電性発泡層形成材料Ａ−１の発泡剤１の配合量を２０質量部から３０質量部に変更した導電性発泡層形成材料Ａ−２を用いて、低硬度化した導電性発泡層を形成した以外は、実施例１と同様にして実施例６の帯電ロールを得た。
【００４３】
実施例７
抵抗調整層形成材料Ｂ−１のシリカの配合量を５０質量部から３５質量部に変更した抵抗調整層形成材料Ｂ−２を用いて、抵抗調整層を低硬度化した以外は、実施例１と同様にして実施例７の帯電のロールを得た。
【００４４】
実施例８
水系ポリウレタン樹脂（ＡＤＥＫＡ社製、「アデカボンタイターＨＵＸ−３５０」、骨格：エーテル系）１００質量部、導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ」）２０質量部、架橋剤としてカルボジイミド（日清紡績社製、「カルボジライトＶ−０２」）２質量部を配合し、サンドミルを用いて分散処理し、電極層形成材料Ｃ−９を調製した。
表３に示すように実施例１の電極層形成材料Ｃ−１に代えて上記調製した電極層形成材料Ｃ−９を使用した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、４１であった。
【００４５】
実施例９
表３に示すように実施例８の電極層形成材料Ｃ−９において架橋剤であるカルボジイミド：２質量部をメラミン樹脂（住友化学社製、「スミテックスレジンＭ３」）：２０質量部に変更した電極層形成材料Ｃ−１０を使用した以外は、実施例８と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、６６であった。
【００４６】
実施例１０
表３に示すように実施例８の電極層形成材料Ｃ−９において架橋剤であるカルボジイミド：２質量部をエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、「デナコール ＥＸ−８４１」）：２０質量部に変更した電極層形成材料Ｃ−１１を使用した以外は、実施例８と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、２３であった。
【００４７】
実施例１１
表３に示すように実施例８の電極層形成材料Ｃ−９において水系ポリウレタン樹脂を「アデカボンタイターＨＵＸ−３２０」（ＡＤＥＫＡ社製、骨格：エーテル／エステル系）に変更するととともに、架橋剤であるカルボジイミド：２質量部をメラミン樹脂１：５５質量部に変更した電極層形成材料Ｃ−１２を使用した以外は、実施例８と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、１７８であった。
【００４８】
実施例１２
表３に示すように実施例８の電極層形成材料Ｃ−９において水系ポリウレタン樹脂を「アデカボンタイターＨＵＸ−３８６」（ＡＤＥＫＡ社製、骨格：ポリカーボネート）に変更するととともに、架橋剤であるカルボジイミド：２質量部をメラミン樹脂１：２０質量部に変更した電極層形成材料Ｃ−１３を使用した以外は、実施例８と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、２５であった。
【００４９】
実施例１３
導電性発泡層形成材料Ａ−１の発泡剤１の配合量を２０質量部から３０質量部に変更した導電性発泡層形成材料Ａ−２を用いて、低硬度化した導電性発泡層を形成した以外は、実施例８と同様にして実施例１３の帯電ロールを得た。
【００５０】
実施例１４
抵抗調整層形成材料Ｂ−１のシリカの配合量を５０質量部から３５質量部に変更した抵抗調整層形成材料Ｂ−２を用いて、抵抗調整層を低硬度化した以外は、実施例８と同様にして実施例１４の帯電のロールを得た。
【００５１】
比較例１
表１に示すように実施例１の電極層形成材料Ｃ−１において架橋剤を添加しない電極層形成材料Ｃ−６を使用した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、６．５であった。
【００５２】
比較例２
実施例１の導電性発泡層形成材料Ａ−１のカーボンブラックの配合量を１０質量部から１５質量部に変更し、発泡剤（１）の配合量を２０質量部から１５質量部に変更した導電性発泡層形成材料Ａ−３を用いて、高硬度化した導電発泡層を形成した以外は、比較例１と同様にして帯電ロールを得た。
【００５３】
比較例３
抵抗調整層形成材料Ｂ−１のシリカの配合量を５０質量部から５５質量部に変更した抵抗調整層形成材料Ｂ−３を用いて、抵抗調整層を高硬度化した以外は、比較例１と同様にして比較例３の帯電のロールを得た。
【００５４】
比較例４
実施例１の電極層形成材料Ｃ−１のＮ−メトキシメチル化ナイロンをより柔軟な基材樹脂「Ｍ−２０Ｋ」（ナガセケムテックス社製）に変更して、架橋剤のメラミン樹脂を添加した電極層形成材料Ｃ−７を使用した以外は、比較例１と同様にして比較例４の帯電ロールを得た。この電極層は架橋剤を加えているが基材樹脂が柔らかいため、マルテンス硬さは、６．５であった。
【００５５】
比較例５
実施例１の電極層形成材料Ｃ−１の架橋剤をクエン酸２質量部に変更した電極層形成材料Ｃ−８を用いて電極層を形成した以外は、実施例１と同様にして比較例５の帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、１０であった。
【００５６】
比較例６
電極層を形成しなかった以外は、実施例１と同様にして比較例６の帯電ロールを得た。
【００５７】
比較例７
表３に示すように実施例８の電極層形成材料Ｃ−９において水系ポリウレタン樹脂を「アデカボンタイターＨＵＸ−３８６」（ＡＤＥＫＡ社製、骨格：ポリカーボネート）に変更するととともに、架橋剤を添加しない電極層形成材料Ｃ−１０を使用した以外は、実施例８と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、９．３であった。
【００５８】
実施例１〜１４、比較例１〜７の帯電ロールについて、硬度、セット性、帯電音、ドラム削れの各特性について試験した。各試験方法は下記の通りである。試験の結果を表１〜３に示す。
【００５９】
〔アスカーＣ硬度〕
ＪＩＳ Ｓ ６０５０に準拠した規格を有するスプリング式硬さ試験機（高分子計器社製、「ゴム・プラスチック硬度計・アスカーＣ型」）を用い、Ｖブロックにて両端が支持された状態で水平に保持された各帯電ロールの軸方向中央部の表面に、該硬さ試験機の押針の先端を接触させ、更に該試験機を１ｋｇの荷重（試験機を含む全荷重）で垂直に加圧して、直ちに目盛りを読み取ることにより測定した。
【００６０】
〔マイクロゴム硬度〕
片持ち梁形板バネ式の荷重方式のスプリング式硬さ試験機（高分子計器社製、「マイクロゴム硬度計・ＭＤ−１型」）を用い、アスカーＣ硬度の測定時と同様にして、保持された各帯電ロールの軸方向中央部の表面に、該硬さ試験機の押針の先端を接触させ、更に該試験機を３３．８５ｇの荷重で垂直に加圧して、直ちに目盛りを読み取ることにより測定した。
【００６１】
〔セット性〕
アールの付いた金属面に２ｋｇの荷重を加えて帯電ロールを圧接させ、温度４０℃湿度９５％の環境に１週間放置した後の永久圧縮歪の量を測定した。永久圧縮歪みの量が、４０μｍ未満を◎、４０〜７０μｍを○、７１〜９０μｍを△、９０μｍ超を×として評価した。
【００６２】
〔帯電音〕
図４に示すように、レーザービームプリンタ（ヒューレッドパッカード社製、「Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ４３５０」）１１のカートリッジ容器１２内の現像部と、感光体１３内部のアルミ製円筒棒を取り外す一方、該カートリッジ容器１２内に帯電ロール１４を取り付け、更に、信号発生器（ＮＦ回路ブロック社製、「ＮＦ１７３１」）１５を高圧アンプ（トレック社製、「６０９Ｃ」）１６に接続すると共に、該高圧アンプ１６をアースさせた状態で、高圧ケーブルにてカートリッジ容器１２の電極端子に接続した。そして、感光体１３を３０ｒｐｍにて回転させる一方、帯電ロール１４に２ｋＶｐ−ｐ−６００Ｖの電圧を、２００〜２０００Ｈｚの間で周波数を変化させつつ印加して、感光体１３を帯電させ、その際に生ずる帯電音を、種々の周波数毎に、感光体１３と帯電ロール１４の当接位置と水平で、且つ感光体１３の軸方向と直角になる方向において、かかる当接位置から１００ｍｍ離隔した位置で、リニアコーダ（リオン社製、「ＬＲ０４」）１７が接続された騒音計（リオン社製、「ＮＬ０１Ａ」）１８により測定した。測定した１５００〜３０００Ｈｚの平均帯電音が５５ｄｂ未満を◎、５５〜６０ｄｂを○、６０ｄｂ超を×として評価した。
【００６３】
〔ドラム削れ〕
感光ドラムに帯電ロールを１ｋｇにて圧接させ、３０ｒｐｍにて回転させながら１８００Ｈｚ、−５００Ｖ、１．２ｋＶｐ−ｐ印加して１００時間経過後の感光ドラム絶縁膜の削れ量を測定した。削れ量が、１０μｍ未満を◎、１０〜１５μｍを○、１６〜２０μｍを△、２０μｍ超を×として評価した。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
【表３】
【００６７】
表１、表３に示すように実施例１〜１４の帯電ロールはいずれもセット性、帯電音、ドラム削れのいずれの評価も良好であった。これに対し、表２、表３に示すように、比較例１〜７はいずれも、セット性、帯電音、ドラム割れの全ての特性を満足する帯電ロールが得られなかった。すなわち比較例１の帯電ロールは、電極層に架橋剤を配合せずマルテンス硬さが２０未満であるから、セット性が不良であった。比較例２は、導電性発泡層を高硬度化したことで、比較例１に対しセット性及びドラム割れは改良されたが、帯電音は不良であった。比較例３は、抵抗調整層を高硬度化したことで、比較例１に対しセット性及び帯電音は改良されたが、ドラム削れは不良であった。比較例４は、電極層は架橋されたものであるが、基材樹脂を柔軟な材料に変更しているのでマルテンス硬さが２０未満であるから、帯電音、ドラム割れは改良されたが、セット性が不良であった。比較例６は、電極層を形成しなかったため、セット性が不良であった。比較例７は、電極層に架橋剤を配合せずマルテンス硬さが２０未満であるから、セット性が不良であった。
【符号の説明】
【００６８】
１ 電子写真機器用帯電ロール
２ 軸体
３ 導電性発泡層
４ 電極層
５ 抵抗調整層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真機器用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、ファクシミリ等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、静電潜像が形成される感光ドラム等の感光体が組み込まれている。感光体に静電潜像を形成するためには、予め感光体表面を帯電させる必要がある。そこで、この感光体を帯電させるために、一般的に半導電性の帯電ロールが使用されている。
【０００３】
上記帯電ロールとして、導電性を有する軸体の外周に、導電性弾性体層、電極層、抵抗調整層、保護層等が順次設けられているものが公知である（例えば特許文献1参照）。帯電ロールにおいて、導電性弾性体層は、感光ドラム表面へのトナー融着の抑制や、交流・直流重畳機においては帯電音を低下させるといった観点から、低硬度に形成されていることが望ましい。そのため従来の帯電ロールは、導電性弾性体層を発泡体からなる導電性発泡層として低硬度化して構成することが一般的に行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１９６５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の導電性発泡層を設けた帯電ロールは、硬度が低いため、反発弾性が低くなってセット性（耐ヘタリ性）が低下するという問題があった。
【０００６】
上記の問題を解決するために、導電性発泡層の硬度を上げると、帯電音が悪化してしまう。また、導電性発泡層の上層の中間層（抵抗調整層）の硬度を上げると、感光ドラム／トナーへのストレスが増大してしまうために、硬度を上げることができなかった。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、上記問題点を解決しようとするものであり、セット性が良好であり、帯電音が悪化せず、ドラム／トナーへのストレスを低減することが可能な電子写真機器用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】
【０００８】
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、軸体と、軸体の外周に沿って導電性発泡層、電極層、抵抗調整層が順次積層されており、前記電極層が基材樹脂と導電剤と架橋剤とを配合した組成物が架橋されて形成されたものであり、前記電極層の架橋後のマルテンス硬さが２０〜２００の範囲内であることを要旨とする。
【０００９】
上記電子写真機器用帯電ロールにおいて、前記電極層の基材樹脂がポリウレタン樹脂であることや、前記電極層の基材樹脂がＮ−メトキシメチル化ナイロンであることや、前記電極層の体積固有抵抗率が１×１０４Ω・ｃｍ以下であることや、前記電極層の導電剤が電子導電剤であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電子写真機器用帯電ロールによれば、前記電極層が基材樹脂と導電剤と架橋剤とを配合した組成物が架橋されて形成されたものであり、前記電極層の架橋後のマルテンス硬さが２０〜２００の範囲内としたことにより、導電性発泡層の硬度を上げなくてもセット性が良いので、帯電音が悪化しない。更に、抵抗調整層等の中間層の硬度を上げなくてもセット性が良いので、ドラム／トナーへのストレスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の電子写真機器用帯電ロールの一例を示す外観斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面を示す軸方向断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面を示す周方向断面図である。
【図４】実施例の帯電音測定方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の電子写真機器用帯電ロール（以下、帯電ロールということもある）について詳細に説明する。図１は、本発明の帯電ロールの一例を示す外観斜視図であり、図２は図1のＡ−Ａ線断面を示す軸方向断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ線断面を示す周方向断面図である。図１〜図３に示すように帯電ロール１は、軸体２の外周に沿って導電性発泡層３が形成されており、この導電性発泡層３の外周に沿って電極層４が形成され、この電極層４の外周に沿って抵抗調整層５が形成されている。導電性発泡層３、電極層４、抵抗調整層５からロール体６が構成されている。これらの各層は、ロール体６の内側から外側に順次積層されている。図１の帯電ロール１は、更に、ロール体６の表面の抵抗調整層５の外周に保護層７が設けられている。
【００１３】
軸体２は、導電性を有するものであればよく、具体的には、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属製の中実体、中空体からなる芯金等を用いることができる。
【００１４】
導電性発泡層３は、少なくとも弾性発泡体を主成分として導電剤が配合された導電性弾性発泡体から構成されている。弾性発泡体を構成する弾性材料としては、例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム、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）、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）等を用いることができる。これらは１種単独で使用しても、或いは２種以上混合してもいずれでも良い。
【００１５】
導電性発泡層３の導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ｃ−ＴｉＯ2 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ2 等の電子導電剤、或いはトリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド等の第４級アンモニウム塩、過塩素酸リチウム、過塩素酸カリウム等のイオン導電剤が挙げられる。なお、上記「ｃ−」は、導電性を有するという意味である。
【００１６】
導電性発泡層３は、電子導電剤が配合されてなる電子導電系弾性体材料を用いることが好ましい。導電性発泡層３は、体積抵抗率が１×１０１〜１×１０５Ω・ｃｍの範囲内であるのが好ましい。導電性発泡層３は、導電剤の配合量を適宜調節することで、体積抵抗率を所定の範囲とすることができる。
【００１７】
導電性発泡層３において、上記の導電剤以外に、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、発泡剤、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、界面活性剤等の各種添加剤を１種又は２種以上適宜含有していても良い。
【００１８】
導電性発泡層３の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、０．１〜１０ｍｍ程度に形成され、より好ましくは１〜５ｍｍの範囲である。また、導電性発泡層３は、単層から構成されていても良いし、複数層から構成されていても良い。
【００１９】
電極層４は、架橋後のマルテンス硬さが２０以上〜２００以下の範囲内である導電性合成樹脂材料から形成される。本発明は電極層４として、マルテンス硬さを特定の範囲としたことにより、帯電ロール１においてバルク硬度を上昇させることなくセット性を向上させることができた。電極層４のマルテンス硬さが２０未満の場合には、セット性が悪くなってしまう。一方、電極層４のマルテンス硬さが２００を超えると、感光ドラムに圧接した際、電極層を構成する塗膜が硬くなりすぎて、ひび割れたりする虞があり、電極層４形成による効果は得られない。好ましい電極層４のマルテンス硬さは、２２〜１８０の範囲内である。
【００２０】
電極層４は、基材樹脂に導電剤と架橋剤を配合した組成物を架橋して形成したものであり、基材樹脂を架橋剤で架橋することにより、電極層４のマルテンス硬さを所定の範囲とすることができる。本明細書におけるマルテンス硬さは、電極層の組成物のみを架橋させ形成した塗膜を、以下の方法を用いて測定した値のことである。マルテンス硬さの測定方法は、測定装置としてフィッシャー・インストルメンツ社の商品名「フィッシャースコープＨ−１００」を用い、この測定装置に装着する圧子として先端が正方形（５０μｍ×５０μｍ）の平坦な形状のものを用い、圧子の押し込み荷重を１．０ｍＮとし、押し込み深さを０．５ｍｍとして測定した。尚、表１〜表３に記載したマルテンス硬さの数値は、１０点測定した平均値を示した。
【００２１】
電極層４の体積抵抗率は、１０４Ω・ｃｍ以下であることが、電極層形成の効果が確実に得られることから好ましい。電極層４の体積抵抗率が１０４Ω・ｃｍを超えると、電極層４を形成することによる効果が不十分となる虞がある。また電極層４は、環境依存性が小さく、導電性を安定して発揮できる点から、電子導電剤を添加した電子導電系樹脂から形成することが好ましい。電極層４に用いられる電子導電剤としては、導電性発泡層３の説明で例示したものを用いることができる。カーボンブラックは電子導電剤として好適に用いることができるもののひとつである。電極層４は、導電剤の配合量を調整することで、体積抵抗率を所定の範囲内とすることができる。
【００２２】
電極層４の基材樹脂としては、架橋剤による架橋後のマルテンス硬さが上記の特定の範囲となる樹脂であればよく、特に限定されないが、柔軟性を有する樹脂が好ましい。このような樹脂として例えば、ポリウレタン樹脂、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン、ＮＲ等が挙げられる。上記ポリウレタン樹脂としては、柔軟性に優れ、ひび割れが生じ難いなどの観点から、その骨格がエーテル／エステル系、エーテル系、ポリカーボネート系、エステル系等であるポリウレタン樹脂が好ましく、より好ましくは、その骨格がエーテル／エステル系、エーテル系、ポリカーボネート系であるポリウレタン樹脂である。さらに、低ＶＯＣ化を図りやすくなるなどの観点から、上記ポリウレタン樹脂は水系ポリウレタン樹脂であることが好ましい。
【００２３】
電極層４に用いられる架橋剤としては、上記基材樹脂を架橋可能なものであればよい。電極層４の基材樹脂にＮ−メトキシ化ナイロンを用いた場合、架橋剤としては、メラミン樹脂、イソシアネート、酸等を用いることができる。電極層４の基材樹脂にポリウレタン樹脂を用いた場合、架橋剤としては、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、カルボジイミド等を用いることができる。
【００２４】
電極層４の厚さは、特に限定されないが、通常、３〜２５μｍの範囲内に形成される。電極層４の厚さは、好ましくは、７〜２０μｍ、より好ましくは、１０〜１５μｍである。電極層４の厚さが３μｍ以上であれば、均一な低抵抗層が得られ易く、また、未発泡の導電性発泡層３を発泡成形する際に、亀裂が生じ難い。電極層４の厚さが２５μｍ以下であれば、抵抗値の制御が容易である。電極層４は単層で構成しても複数層で構成してもいずれでもよい。
【００２５】
抵抗調整層５は、主成分となる基材樹脂に導電剤が配合されて構成されている。基材樹脂としては、例えば、ヒドリンゴム（ＥＣＯ）、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）等を用いることができる。抵抗調整層５の導電剤としては、例えば、導電性発泡層３の導電剤として例示した材料が使用できる。導電剤の配合量は、十分な抵抗値の制御が可能であればよい。抵抗調整層５の導電剤としては、イオン導電剤を用いることが好ましい。またブリードが抑えられる点から、導電剤の配合量は、基材樹脂１００質量部に対して、０．３〜３．０質量部の範囲が好ましい。
【００２６】
さらに、抵抗調整層５には、必要に応じて、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、オイル等を適宜添加しても良い。また、抵抗調整層５は、単層から構成されていても良いし、複数層から構成されていても良い。抵抗調整層５の厚さは、十分な強度を有し、感光ドラムとの、良好な接触を保つことができることから、３００〜７００μｍ程度に形成するのが好ましい。
【００２７】
保護層７は、主成分として、例えば、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ブチラール樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素ゴム、フッ素樹脂、フッ素樹脂とフッ素ゴムとの混合物、シリコーン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、シリコーン変性アクリル樹脂、フッ素変性アクリル樹脂、ニトリルゴム、ウレタンゴム、これらを架橋した樹脂等を例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。とりわけ、耐摩耗性に優れる等の観点から、架橋ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、フッ素変性アクリル樹脂等を好適に用いることができる。
【００２８】
保護層７は、導電剤を含有していても良い。また保護層７には、必要に応じて粗さ形成剤、可塑剤、レベリング剤等の各種添加剤を１種または２種以上適宜含有していても良い。また、保護層７は、単層から構成されていても良いし、複数層から構成されていても良い。保護層７の厚さは、特に限定されるものではないが、抵抗値を上昇させ難い等の観点から、０．０１〜１００μｍの範囲が好ましい。
【００２９】
以下、図１の上記帯電ロール１の製造方法について説明する。先ず、未発泡の導電性発泡層形成材料を調製し、これを軸体２の外周に押出成形等により形成する。そして、この未発泡の導電性発泡層形成材料の外周に、電極層形成材料を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により塗工して電極層４を形成する。
【００３０】
次いで、抵抗調整層形成材料を調製し、例えば、これを押し出しによりチューブ状に成型し、抵抗調整層５として用いる。チューブ状の抵抗調整層５を金型内に挿し、この抵抗調整層５の中空部に、上記電極層４及び未発泡の導電性発泡層形成材料が外周に形成された軸体２を同軸にセットし、金型内で未発泡の導電性発泡層形成材料を発泡成形して導電性発泡層３を形成した後、脱型することで、軸体２にロール体６を形成することができる。更にロール体６の抵抗調整層５の外周面上に、保護層形成材料を公知の塗工法を用いて保護層７を形成する。このようにして図１に示す帯電ロール１を製造することができる。
【００３１】
尚、電極層形成材料は、未発泡の導電性発泡層形成材料の外周に塗工するのではなく、チューブ状に形成された抵抗調整層５の内周面に塗工して形成しても良い。また帯電ロール１は、例えば、電極層形成材料と抵抗調整層形成材料とを、軸体２外周に形成された未発泡の導電性発泡層形成材料の外周に、同時に押出成形して、製造することもできる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例、比較例を示す。
【００３３】
実施例１
押出し機を用いて下記の抵抗調整層形成材料Ｂ−１を円筒状に成形し所定の長さに切断し、厚さ０．５ｍｍ×外径１４ｍｍ×長さ２４０ｍｍのゴム弾性体からなる抵抗調整層を形成した。次いでこの円筒状の抵抗調整層の内側に下記の電極層形成材料Ｃ−１を、ディッピング法でコーティングして未架橋の電極層を形成した。一方、直径６ｍｍの金属製シャフトからなる外周面に接着剤を塗布した芯金を用意した。次に上記の円筒状の抵抗調整層と芯金を金型内にセットし、この芯金と円筒状の抵抗調整層との間に、下記の導電性発泡層形成材料Ａ−１を注型し、金型の蓋を閉め１７０℃、３０分間加熱して、架橋、発泡を行った。その結果、芯金の外周面に、スポンジ状の導電性発泡体層（厚さ３．５ｍｍ）、架橋された電極層（厚さ１０μｍ）、抵抗調整層（厚さ５００μｍ）が順次形成されてなるロール体を得た。更に該ロール体の抵抗調整層の外周面上に、下記の保護層形成材料を用いて、ディッピング法により塗布して、乾燥することでロール体の表面に保護層（厚さ５μｍ）を形成し、実施例１の帯電ロールを得た。
【００３４】
［導電性発泡層形成材料Ａ−１］
ムーニー粘度（ＭＬ１＋４１００℃）が４５であるＥＰＤＭ（三井化学社製、「ＥＰＴ４０４５」）１００質量部、酸化亜鉛（三井金属社製、「酸化亜鉛２種」）６質量部、滑剤としてステアリン酸（花王社製、「ルナックＳ３０」）２質量部、カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、「ケッチェンブラックＥＣ」）１０質量部、軟化剤としてパラフィンオイル（出光石油化学社製、「ダイアナプロセスＰＷ３８０」）７０質量部、加硫促進剤１（大内新興化学社製、「ノクセラーＢＺ」）１質量部、加硫促進剤２（大内新興化学社製、「ノクセラーＤＭ」）１質量部、加硫促進剤３（大内新興化学社製、「ノクセラーＴＥＴ」）１質量部、加硫促進剤４（大内新興化学社製、「ノクセラーＣＺ」）１質量部、加硫促進剤５（大内新興化学社製、「ノクセラーＴＳ」）１質量部、発泡剤として炭酸水素ナトリウム（永和化成工業社製）２０質量部、発泡剤としてｐ，ｐ′−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（永和化成工業社製）２質量部、硫黄（鶴見化学工業社製）１質量部を配合し、ロールを用いて混練して、導電性発泡層形成材料を調製した。
【００３５】
［抵抗調整層形成材料Ｂ−１］
エピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン社製、「ハイドリンＴ３１０２」）１００質量部、イオン導電剤（テトラブチルアンモニウムクロライド）１質量部、シリカ（日本シリカ社製、「ニプシールＶＮ−３」）５０質量部、加硫剤（イオウ）１質量部、加硫促進剤（ジベンゾチアゾールジスルフィド）１．５質量部、加硫促進剤（テトラメチルチウラムモノサルファイド）０．５質量部、ステアリン酸（花王社製、「ルナックＳ−３０」）１質量部、受酸剤（協和化学工業社、ＤＨＴ４Ｔ）８質量部を配合し、ロールを用いて混練して、抵抗調整層形成材料を調製した。
【００３６】
［電極層形成材料Ｃ−１］
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（ナガセケムテックス社製、「トレジンＥＦ３０Ｔ」）１００質量部、導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ」）１５質量部、架橋剤としてメラミン樹脂１（住友化学社製、「スミテックスレジンＭ３」）４０質量部を配合し、サンドミルを用いて分散処理し、電極層形成材料を調製した。尚、この材料より形成された電極層のマルテンス硬さは、２２であった。
【００３７】
［保護層形成材料］
アクリルフッ素樹脂（エルフアトケムジャパン社製、「カイナーＳＬ」）１００質量部、グラフトカーボン３０質量部、ＭＥＫ２００質量部を配合し、サンドミルを用いて分散処理し、表層形成材料を調製した。
【００３８】
実施例２
表１に示すように実施例１の電極層形成材料Ｃ−１の架橋剤をメラミン樹脂２（三和ケミカル社製、「ニカラックＭＸ−７０６」）に変更した電極層形成材料Ｃ−２を使用した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、３２であった。
【００３９】
実施例３
表１に示すように実施例１の電極層形成材料Ｃ−１の架橋剤をイソシアネート（日本ポリウレタン社製、「アクアネートＡＱ２１０」）に変更した電極層形成材料Ｃ−３を使用した以外は、実施例１と同様にして実施例３の帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、３５であった。
【００４０】
実施例４
表１に示すように実施例１の電極層形成材料Ｃ−１のＮ−メトキシメチル化ナイロンを「ＦＳ３５０Ｅ５ＡＳ」（ナガセケムテックス社製）に変更した電極層形成材料Ｃ−４を使用した以外は、実施例１と同様にして実施例４の帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、６２であった。
【００４１】
実施例５
表１に示すように実施例４の電極層形成材料Ｃ−４に架橋剤として更にクエン酸を２質量部配合した電極層形成材料Ｃ−５を使用した以外は、実施例１と同様にして実施例５の帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、１８０であった。
【００４２】
実施例６
導電性発泡層形成材料Ａ−１の発泡剤１の配合量を２０質量部から３０質量部に変更した導電性発泡層形成材料Ａ−２を用いて、低硬度化した導電性発泡層を形成した以外は、実施例１と同様にして実施例６の帯電ロールを得た。
【００４３】
実施例７
抵抗調整層形成材料Ｂ−１のシリカの配合量を５０質量部から３５質量部に変更した抵抗調整層形成材料Ｂ−２を用いて、抵抗調整層を低硬度化した以外は、実施例１と同様にして実施例７の帯電のロールを得た。
【００４４】
実施例８
水系ポリウレタン樹脂（ＡＤＥＫＡ社製、「アデカボンタイターＨＵＸ−３５０」、骨格：エーテル系）１００質量部、導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ」）２０質量部、架橋剤としてカルボジイミド（日清紡績社製、「カルボジライトＶ−０２」）２質量部を配合し、サンドミルを用いて分散処理し、電極層形成材料Ｃ−９を調製した。
表３に示すように実施例１の電極層形成材料Ｃ−１に代えて上記調製した電極層形成材料Ｃ−９を使用した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、４１であった。
【００４５】
実施例９
表３に示すように実施例８の電極層形成材料Ｃ−９において架橋剤であるカルボジイミド：２質量部をメラミン樹脂（住友化学社製、「スミテックスレジンＭ３」）：２０質量部に変更した電極層形成材料Ｃ−１０を使用した以外は、実施例８と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、６６であった。
【００４６】
実施例１０
表３に示すように実施例８の電極層形成材料Ｃ−９において架橋剤であるカルボジイミド：２質量部をエポキシ樹脂（ナガセケムテックス社製、「デナコール ＥＸ−８４１」）：２０質量部に変更した電極層形成材料Ｃ−１１を使用した以外は、実施例８と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、２３であった。
【００４７】
実施例１１
表３に示すように実施例８の電極層形成材料Ｃ−９において水系ポリウレタン樹脂を「アデカボンタイターＨＵＸ−３２０」（ＡＤＥＫＡ社製、骨格：エーテル／エステル系）に変更するととともに、架橋剤であるカルボジイミド：２質量部をメラミン樹脂１：５５質量部に変更した電極層形成材料Ｃ−１２を使用した以外は、実施例８と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、１７８であった。
【００４８】
実施例１２
表３に示すように実施例８の電極層形成材料Ｃ−９において水系ポリウレタン樹脂を「アデカボンタイターＨＵＸ−３８６」（ＡＤＥＫＡ社製、骨格：ポリカーボネート）に変更するととともに、架橋剤であるカルボジイミド：２質量部をメラミン樹脂１：２０質量部に変更した電極層形成材料Ｃ−１３を使用した以外は、実施例８と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、２５であった。
【００４９】
実施例１３
導電性発泡層形成材料Ａ−１の発泡剤１の配合量を２０質量部から３０質量部に変更した導電性発泡層形成材料Ａ−２を用いて、低硬度化した導電性発泡層を形成した以外は、実施例８と同様にして実施例１３の帯電ロールを得た。
【００５０】
実施例１４
抵抗調整層形成材料Ｂ−１のシリカの配合量を５０質量部から３５質量部に変更した抵抗調整層形成材料Ｂ−２を用いて、抵抗調整層を低硬度化した以外は、実施例８と同様にして実施例１４の帯電のロールを得た。
【００５１】
比較例１
表１に示すように実施例１の電極層形成材料Ｃ−１において架橋剤を添加しない電極層形成材料Ｃ−６を使用した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、６．５であった。
【００５２】
比較例２
実施例１の導電性発泡層形成材料Ａ−１のカーボンブラックの配合量を１０質量部から１５質量部に変更し、発泡剤（１）の配合量を２０質量部から１５質量部に変更した導電性発泡層形成材料Ａ−３を用いて、高硬度化した導電発泡層を形成した以外は、比較例１と同様にして帯電ロールを得た。
【００５３】
比較例３
抵抗調整層形成材料Ｂ−１のシリカの配合量を５０質量部から５５質量部に変更した抵抗調整層形成材料Ｂ−３を用いて、抵抗調整層を高硬度化した以外は、比較例１と同様にして比較例３の帯電のロールを得た。
【００５４】
比較例４
実施例１の電極層形成材料Ｃ−１のＮ−メトキシメチル化ナイロンをより柔軟な基材樹脂「Ｍ−２０Ｋ」（ナガセケムテックス社製）に変更して、架橋剤のメラミン樹脂を添加した電極層形成材料Ｃ−７を使用した以外は、比較例１と同様にして比較例４の帯電ロールを得た。この電極層は架橋剤を加えているが基材樹脂が柔らかいため、マルテンス硬さは、６．５であった。
【００５５】
比較例５
実施例１の電極層形成材料Ｃ−１の架橋剤をクエン酸２質量部に変更した電極層形成材料Ｃ−８を用いて電極層を形成した以外は、実施例１と同様にして比較例５の帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、１０であった。
【００５６】
比較例６
電極層を形成しなかった以外は、実施例１と同様にして比較例６の帯電ロールを得た。
【００５７】
比較例７
表３に示すように実施例８の電極層形成材料Ｃ−９において水系ポリウレタン樹脂を「アデカボンタイターＨＵＸ−３８６」（ＡＤＥＫＡ社製、骨格：ポリカーボネート）に変更するととともに、架橋剤を添加しない電極層形成材料Ｃ−１０を使用した以外は、実施例８と同様にして帯電ロールを得た。この電極層のマルテンス硬さは、９．３であった。
【００５８】
実施例１〜１４、比較例１〜７の帯電ロールについて、硬度、セット性、帯電音、ドラム削れの各特性について試験した。各試験方法は下記の通りである。試験の結果を表１〜３に示す。
【００５９】
〔アスカーＣ硬度〕
ＪＩＳ Ｓ ６０５０に準拠した規格を有するスプリング式硬さ試験機（高分子計器社製、「ゴム・プラスチック硬度計・アスカーＣ型」）を用い、Ｖブロックにて両端が支持された状態で水平に保持された各帯電ロールの軸方向中央部の表面に、該硬さ試験機の押針の先端を接触させ、更に該試験機を１ｋｇの荷重（試験機を含む全荷重）で垂直に加圧して、直ちに目盛りを読み取ることにより測定した。
【００６０】
〔マイクロゴム硬度〕
片持ち梁形板バネ式の荷重方式のスプリング式硬さ試験機（高分子計器社製、「マイクロゴム硬度計・ＭＤ−１型」）を用い、アスカーＣ硬度の測定時と同様にして、保持された各帯電ロールの軸方向中央部の表面に、該硬さ試験機の押針の先端を接触させ、更に該試験機を３３．８５ｇの荷重で垂直に加圧して、直ちに目盛りを読み取ることにより測定した。
【００６１】
〔セット性〕
アールの付いた金属面に２ｋｇの荷重を加えて帯電ロールを圧接させ、温度４０℃湿度９５％の環境に１週間放置した後の永久圧縮歪の量を測定した。永久圧縮歪みの量が、４０μｍ未満を◎、４０〜７０μｍを○、７１〜９０μｍを△、９０μｍ超を×として評価した。
【００６２】
〔帯電音〕
図４に示すように、レーザービームプリンタ（ヒューレッドパッカード社製、「Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ４３５０」）１１のカートリッジ容器１２内の現像部と、感光体１３内部のアルミ製円筒棒を取り外す一方、該カートリッジ容器１２内に帯電ロール１４を取り付け、更に、信号発生器（ＮＦ回路ブロック社製、「ＮＦ１７３１」）１５を高圧アンプ（トレック社製、「６０９Ｃ」）１６に接続すると共に、該高圧アンプ１６をアースさせた状態で、高圧ケーブルにてカートリッジ容器１２の電極端子に接続した。そして、感光体１３を３０ｒｐｍにて回転させる一方、帯電ロール１４に２ｋＶｐ−ｐ−６００Ｖの電圧を、２００〜２０００Ｈｚの間で周波数を変化させつつ印加して、感光体１３を帯電させ、その際に生ずる帯電音を、種々の周波数毎に、感光体１３と帯電ロール１４の当接位置と水平で、且つ感光体１３の軸方向と直角になる方向において、かかる当接位置から１００ｍｍ離隔した位置で、リニアコーダ（リオン社製、「ＬＲ０４」）１７が接続された騒音計（リオン社製、「ＮＬ０１Ａ」）１８により測定した。測定した１５００〜３０００Ｈｚの平均帯電音が５５ｄｂ未満を◎、５５〜６０ｄｂを○、６０ｄｂ超を×として評価した。
【００６３】
〔ドラム削れ〕
感光ドラムに帯電ロールを１ｋｇにて圧接させ、３０ｒｐｍにて回転させながら１８００Ｈｚ、−５００Ｖ、１．２ｋＶｐ−ｐ印加して１００時間経過後の感光ドラム絶縁膜の削れ量を測定した。削れ量が、１０μｍ未満を◎、１０〜１５μｍを○、１６〜２０μｍを△、２０μｍ超を×として評価した。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
【表３】
【００６７】
表１、表３に示すように実施例１〜１４の帯電ロールはいずれもセット性、帯電音、ドラム削れのいずれの評価も良好であった。これに対し、表２、表３に示すように、比較例１〜７はいずれも、セット性、帯電音、ドラム割れの全ての特性を満足する帯電ロールが得られなかった。すなわち比較例１の帯電ロールは、電極層に架橋剤を配合せずマルテンス硬さが２０未満であるから、セット性が不良であった。比較例２は、導電性発泡層を高硬度化したことで、比較例１に対しセット性及びドラム割れは改良されたが、帯電音は不良であった。比較例３は、抵抗調整層を高硬度化したことで、比較例１に対しセット性及び帯電音は改良されたが、ドラム削れは不良であった。比較例４は、電極層は架橋されたものであるが、基材樹脂を柔軟な材料に変更しているのでマルテンス硬さが２０未満であるから、帯電音、ドラム割れは改良されたが、セット性が不良であった。比較例６は、電極層を形成しなかったため、セット性が不良であった。比較例７は、電極層に架橋剤を配合せずマルテンス硬さが２０未満であるから、セット性が不良であった。
【符号の説明】
【００６８】
１ 電子写真機器用帯電ロール
２ 軸体
３ 導電性発泡層
４ 電極層
５ 抵抗調整層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と、軸体の外周に沿って導電性発泡層、電極層、抵抗調製層が順次積層されており、前記電極層が基材樹脂と導電剤と架橋剤とを配合した組成物が架橋されて形成されたものであり、前記電極層の架橋後のマルテンス硬さが２０〜２００の範囲内であることを特徴とする電子写真機器用帯電ロール。
【請求項２】
前記電極層の基材樹脂がポリウレタン樹脂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帯電ロール。
【請求項３】
前記電極層の基材樹脂がＮ−メトキシメチル化ナイロン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帯電ロール。
【請求項４】
前記電極層の体積固有抵抗率が１×１０４Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
【請求項５】
前記電極層の導電剤が電子導電剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
【請求項１】
軸体と、軸体の外周に沿って導電性発泡層、電極層、抵抗調製層が順次積層されており、前記電極層が基材樹脂と導電剤と架橋剤とを配合した組成物が架橋されて形成されたものであり、前記電極層の架橋後のマルテンス硬さが２０〜２００の範囲内であることを特徴とする電子写真機器用帯電ロール。
【請求項２】
前記電極層の基材樹脂がポリウレタン樹脂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帯電ロール。
【請求項３】
前記電極層の基材樹脂がＮ−メトキシメチル化ナイロン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帯電ロール。
【請求項４】
前記電極層の体積固有抵抗率が１×１０４Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
【請求項５】
前記電極層の導電剤が電子導電剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１０２２９２（Ｐ２０１０−１０２２９２Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６３００３（Ｐ２００９−６３００３）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【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２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【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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