JP2004240357A

JP2004240357A - 帯電ロール

Info

Publication number: JP2004240357A
Application number: JP2003031995A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Naito; 敏明内藤; Masanori Sato; 正則佐藤
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】画像形成性能を良好に確保しつつ、印加される交流電圧の周波数に拘わらず、帯電音の発生を有利に防止乃至は抑制し得る帯電ロールを提供すること。また、画像形成装置の消費電力の低減が実現され得る帯電ロールを提供すること。
【解決手段】像担持体に対する接触状態下で、直流電圧と交流電圧とを重ね合わせて印加せしめることにより、該像担持体の表面を帯電させるようにした帯電ロール１０において、３０〜３００μｍの厚さのコート層１６内に、１０〜１５０μｍの平均粒径を有し、且つ該コート層１６の厚さよりも小さな粒径の中空球状弾性粒子２０を分散，含有せしめた。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機やプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置において、電子写真感光体や静電記録誘電体等からなる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。
【０００２】
【背景技術】
従来より、電子写真方式を利用した複写機やプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置においては、感光体（ドラム）等の像担持体を帯電ロールの外周面に接触せしめて、かかる像担持体の表面を帯電させる、所謂ロール帯電方式が採用されてきている。
【０００３】
そして、そのような接触帯電方式に係るロール帯電方式に用いられる帯電ロールとしては、一般に、軸体（芯金）の周りに、導電性ゴム組成物からなる導電性ベース層が所定の厚さで設けられ、そして該導電性ベース層の外周面上には、必要に応じて、導電性ゴム材料からなる軟化剤移行防止層や、半導電性ゴム材料からなる抵抗調整層、保護層等が、順次、積層形成せしめられてなる構造のものが採用されている。
【０００４】
また、帯電ロールを用いて、実際に、像担持体の表面を帯電せしめる方式としては、例えば、図１に示される如く、帯電ロール２の外周面を像担持体（感光ドラム）４の表面に接触せしめた状態で、該帯電ロール２に、直流電源６及び交流電源８から直流電圧と交流電圧（正弦波）とを重ね合わせて印加し、そして像担持体４を回転させることにより、該像担持体４表面の全面に、電荷を付与するようにしたものが、知られている。
【０００５】
このような帯電方式が採用される場合、帯電ロール２に交流電圧が印加されていることによって、像担持体４表面上の帯電の安定化が有利に図られ得るのであるが、帯電ロール２に直流電圧と交流電圧とを重ね合わせて印加すると、その交流電界により、帯電ロール２と像担持体４との間に、交流の極性変化（周波数）に従って互いに引き合う力が生ぜしめられ、それによって、像担持体４が不可避的に振動させられ、帯電ロール２と像担持体４とが共鳴して、「ピー」という騒音が発生する。また、そのような像担持体４の振動は、印加される交流電圧の周波数が高くなるに従って増大せしめられる傾向があるため、解像度の高度化による画像品質の向上やコピー乃至はプリント速度の高速化の要求に対応すべく、高周波数の交流電圧が印加される高性能複写機や高性能プリンター等においては、かかる像担持体４の振動がより激しく生ぜしめられ、それによって、より大きな騒音が発生するといった問題が惹起せしめられているのである。
【０００６】
そこで、そのような帯電ロール２による像担持体４表面の帯電時に生ぜしめられる騒音、所謂帯電音の発生を防止するための対策として、従来から、帯電ロール２の硬度を低下せしめることや、像担持体４の内部に、樹脂や金属等からなるおもりを入れて、共振点をずらすこと等が考えられ、これにて、帯電音の低減が実際に行なわれている。
【０００７】
しかしながら、帯電ロール２を低硬度化する対策にあっては、該帯電ロール２に低周波数の交流電圧が印加される場合において、ある程度の効果が発揮されるものの、高周波数の交流電圧が印加される場合には、その効果が極めて乏しかったのであり、印加される交流電圧の周波数によって、帯電音の発生防止効果に大きな格差があったのである。また一方、像担持体４の内部に、おもりを導入する対策にあっては、上記対策よりも、効果的に帯電音の発生が防止され得るものの、「おもり」が部品の一つとして必要となる上に、このおもりを、像担持体４の内部に導入する工程が必要となり、多大な手間が掛かるといった欠点を有するものであったのである。加えて、そのようなおもりを入れることによって、像担持体４全体が重くなり、これを駆動させるために、画像形成装置の消費電力の低減が実現され得ない等の問題を内在していたのである。
【０００８】
そこで、本願出願人は、先に、特開平９−２５８５２３号公報（特許文献１）において、帯電ロールの最外層を構成する保護層内に、５〜３０μｍの平均粒径を有する粒子を含有せしめて、かかる保護層の表面粗さ：Ｒｚを、７〜４０μｍと為すことによって、帯電音の発生を抑制するようにした構造を提案したのであるが、それとても、未だ、改善の余地を有するものであった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２５８５２３号公報
【００１０】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、画像形成性能を良好に確保しつつ、印加される交流電圧の周波数に拘わらず、帯電音の発生を有利に防止乃至は抑制し得る帯電ロールを、提供することにある。また、別の解決課題とするところは、画像形成装置の消費電力の低減が実現され得る帯電ロールを、提供することにある。
【００１１】
【解決手段】
そして、本発明者らは、そのような課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、導電性ベース層の外側に設けられる、所定厚さのコート層（コーティング層）内に、所定の大きさの粒径を有すると共に、球状を呈し、弾性変形可能な中空粒子（中空球状弾性粒子）を分散，含有せしめることによって、帯電音の発生が効果的に低減され得ることを見出したのである。
【００１２】
従って、本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであって、その要旨とするところは、軸体の周りに導電性ベース層が設けられ、更に該導電性ベース層の外側に、３０〜３００μｍの厚さのコート層を含む少なくとも一層のロール構成層が形成されて構成され、像担持体に外周面を接触せしめた状態で、直流電圧と交流電圧とを重ね合わせて印加せしめることにより、該像担持体の表面を帯電させるようにした帯電ロールにおいて、前記コート層内に、１０〜１５０μｍの平均粒径を有し、且つ該コート層の厚さよりも小さな粒径の中空球状弾性粒子を分散，含有せしめたことを特徴とする帯電ロールにある。
【００１３】
すなわち、本発明に従う帯電ロールにあっては、該導電性ベース層の外側に設けられた所定厚さのコート層内に、所定の大きさの中空球状弾性粒子が分散，含有せしめられていることによって、感光体（ドラム）等の像担持体と帯電ロールとが互いに圧力を及ぼし合っても、コート層内に含有される中空球状弾性粒子が容易に変形して、その圧力を効果的に吸収するようになっているのである。つまり、コート層内に、所定の中空柱状弾性粒子が含有せしめられることによって、コート層に、所定の大きさの気泡が設けられて、以て、コート層が発泡体の如き弾性体構造となるのである。このため、像担持体との接触状態下において直流電圧と交流電圧とが重ね合わされて印加される際に、帯電ロールと像担持体との間に作用される、互いに引き合う力が効果的に弱められ、以てかかる作用力に基づいて惹起せしめられる像担持体と帯電ロールとの間で惹起される振動が有利に低減せしめられることとなる。
【００１４】
しかも、かかる中空球状弾性粒子の大きさが、該コート層の厚さよりも小さな粒径とされているところから、コート層に含有させた中空球状弾性粒子の形状がコート層の表面に現われて、凹凸が生じて、像担持体と帯電ロールのニップ幅にムラが発生するようなこともなく、像担持体に対する帯電性能も高度に維持され得るのである。
【００１５】
従って、本発明に従う帯電ロールにあっては、装着される画像形成装置の画像形成性能を良好に確保しつつ、印加される交流電圧の周波数に拘わらず、帯電音の発生が極めて効果的に防止乃至は抑制され得るのである。また、像担持体の内部におもりを入れる必要もなくなるところから、部品点数及び作業工数の低減も図られると共に、画像形成装置の消費電力の削減も有利に実現され得るといった利点も享受されるのである。
【００１６】
なお、そのような本発明に従う帯電ロールの好ましい態様の一つによれば、前記中空球状弾性粒子は、前記コート層内において、０〜５００μｍの距離を隔てて分散，含有せしめられていることが望ましく、これにより、帯電ロールにおいて、体積抵抗ムラ、ひいては帯電ムラが惹起されるようなことが極めて有利に抑制され得ることとなる。
【００１７】
また、本発明における好ましい態様の他の一つによれば、前記中空球状弾性粒子は、アクリロニトリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド、ポリブタジエン、ポリウレタンからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の熱可塑性樹脂からなる殻壁を有して形成されていることが好ましく、このような材質からなる中空球状弾性粒子を採用することによって、像担持体と帯電ロールとが互いに圧力を及ぼし合っても、その圧力が極めて効果的に吸収され得るのである。
【００１８】
さらに、本発明に従う帯電ロールの好ましい態様の別の一つによれば、前記中空球状弾性粒子として、低沸点炭化水素を内包する熱膨張性マイクロカプセルを膨張せしめることによって形成されたものが、有利に採用され得ることとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
ところで、図２には、本発明に従う帯電ロールにおいて採用される代表的なロール構造の一例が、軸心に直角な方向の断面において示されている。かかる図２において、帯電ロール１０は、ステンレス等からなる金属製の丸棒状乃至はパイプ状の導電性軸体（芯金）１２の外周面上に、低硬度のゴム弾性体からなる導電性ベース層１４が弾性体層として形成されており、更に、該導電性ベース層１４の外周面上に、コーティング操作によって形成されたコート層たる抵抗調整層１６が、所定の厚さで、一体的に積層形成されて、構成されているのである。
【００２０】
そして、図２に示される帯電ロール１０にあっては、導電性ベース層１４の外側にコーティング操作によって設けられた、半導電体からなる抵抗調整層（コート層）１６によって、帯電ロール１０の全体としての電気抵抗が制御され、耐電圧性（耐リーク性）が高められ得るようになっているのであるが、本発明にあっては、そのような抵抗調整層１６に、所定の大きさの中空球状弾性粒子が分散，含有せしめられているところに、大きな特徴が存しており、これにて、図３に示されるように、像担持体１８と帯電ロール１０とが互いに圧力を及ぼし合っても、抵抗調整層１６内に含有される中空球状弾性粒子２０が容易に変形して、その圧力を効果的に吸収するようになっているのである。
【００２１】
より具体的には、先ず、従来と同様に、軸体１２の外周面上に、導電性弾性体からなる導電性ベース層１４が形成されることとなる。この導電性弾性体を与える弾性体材料としては、導電性ベース層１４を形成するのに従来から用いられるものと同様なもの、例えば、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムや天然ゴム等、従来から公知の各種のゴム材料が、何れか１種からなる単独で、若しくは２種以上が組み合わされて、用いられる。そして、そのような弾性体材料に、導電性フィラーとして、カーボンブラック、グラファイト、金属粉、導電性金属酸化物（例えば、導電性酸化スズ、導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛）等の電子導電剤等が従来と同様な配合比率をもって配合されて、体積抵抗率が一般に１０^６Ωｃｍ以下程度に調整されると共に、プロセスオイルや液状ポリマー等の軟化剤が多量に配合されて、ゴム硬度（ＪＩＳＡ）が１０〜４０°程度にまで低く調整された導電性弾性体材料が、導電性ベース層１４の形成材料として用いられるのである。これによって、帯電ロール１０に対して、低硬度乃至は柔軟性と導電性が付与せしめられているのである。なお、そのような導電性ベース層１４の形成材料には、従来より公知の加硫剤、加硫助剤、充填剤、加工助剤等の各種の配合剤や添加剤等が、必要に応じて、通常の配合比率をもって、更に添加、混合せしめられることは、勿論、言うまでもないところである。
【００２２】
そして、そのような導電性ベース層１４の外周面上には、上述せる如く、所定サイズの中空球状弾性粒子２０の多数が分散，含有せしめられてなる、弾性を有する抵抗調整層１６が、形成されている。かかる抵抗調整層１６は、図２や図３に示される如く、半導電性体からなるマトリックス相１７中に、多数の中空球状弾性粒子２０が分散，含有せしめられることにより、気泡のサイズが所定の大きさにコントロールされた発泡体の如き構造を呈しているのである。
【００２３】
なお、このような抵抗調整層１６において、マトリックス相１７を与える材料としては、従来から用いられる、例えば、ニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム等のゴム材料に、導電剤、好ましくはイオン導電剤や、帯電防止剤等が配合されて、体積抵抗率が一般に１０^７〜１０^１０Ωｃｍ程度に調整されてなるゴム組成物が使用される。ここで、イオン導電剤としては、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級アンモニウム塩や過塩素酸リチウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩等が、また、帯電防止剤としては、テトラアルキルアンモニウム塩、リン酸エステル、脂肪族アルコールサルフェート塩、脂肪族多価アルコール、ＢＮ錯体等が、それぞれ、適宜に選択され、それらが従来と同様な配合比率にて、用いられることとなる。また、そのようなマトリックス相１７を与えるゴム組成物には、従来より公知の加硫剤、加硫助剤、充填剤、加工助剤等の各種の配合剤や添加剤等が、必要に応じて、従来と同様な配合割合にて、それぞれ配合されることとなる。
【００２４】
また、抵抗調整層１６のマトリックス相１７中に分散，含有せしめられる中空球状弾性粒子２０としては、弾性乃至は柔軟性を有して変形が容易で、且つ、上記したマトリックス相１７を与えるゴム組成物と共に、コーティング液として調製される際に、使用される溶剤に溶解され得ないものであれば、その材質は、特に限定されるものではないのであるが、中でも、中空状の粒子の殻壁が、アクリロニトリル樹脂や、塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド、ポリブタジエン、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂や、それらのうちの２種以上を混合したブレンド物であるものにあっては、適度に弾性変形を行ない得るところから、特に好適に用いられ得るのである。
【００２５】
なお、そのような中空球状弾性粒子２０にあっては、架橋後乃至は加硫後のマトリックス相１７（抵抗調整層１６）中において、中空且つ球状を呈するものであれば、配合時における形状等は、何等限定されるものではなく、例えば、イソブタン、ｎ−ペンタン等の液状の低沸点炭化水素を中心部分に内包するカプセル状のもの（熱膨張性マイクロカプセル）や、それを熱膨張せしめることによって中空状の球状粒子となったもの等が採用されて、上記のマトリックス相１７を与えるゴム組成物を所定の溶剤に溶解せしめてなる液中に均一に分散せしめられ、以てコーティング液として調製されて、抵抗調整層１６の形成材料として、用いられることとなる。尤も、そのようなコーティング液の調製に際しては、未膨張の熱膨張性マイクロカプセルを採用することが、より望ましく、このような未膨張の熱膨張性マイクロカプセルを配合せしめてなる抵抗調整層形成材料を用いて、所定の加硫乃至は架橋条件下において、抵抗調整層１６を形成すれば、加硫乃至は架橋時に、かかる熱膨張性マイクロカプセルの中央部に内包された低沸点炭化水素が気化してガス圧が増加すると共に、殻壁が軟化することにより、未膨張の熱膨張性マイクロカプセルが膨張して、抵抗調整層１６内において、粒度分布の小さな、所定の大きさの中空球状弾性粒子２０がより一層均一に存在せしめられることとなる。
【００２６】
なお、かかる熱膨張性マイクロカプセルは、商業的に入手可能であって、例えば、ケマノーベル社製の「エクスパンセル０９２−１２０」、「エクスパンセル００９−８０」、松本油脂製薬株式会社製の「マツモトマイクロスフェアーＦ−３０」、「マツモトマイクロスフェアーＦ−５０」、「マツモトマイクロスフェアーＦ−８０Ｓ」「「マツモトマイクロスフェアーＦ−８５」等の市販品の中から、適宜に選択して用いられることとなる。
【００２７】
また、コート層たる抵抗調整層１６に分散，含有せしめられる中空球状弾性粒子２０としては、特に、抵抗調整層１６内において、平均粒径が１０〜１５０μｍ程度、好ましくは、４０〜１００μｍ程度であると共に、該抵抗調整層１６の厚さよりも、粒径が小さいものが用いられることとなる。
【００２８】
けだし、中空球状弾性粒子２０の平均粒径が１０μｍ未満であると、粒子２０内の空気層も必然的に小さく、帯電ロール１０に電圧を印加した際に、感光ドラム等の像担持体１８と帯電ロール１０が互いに圧力を及ぼしあったときの変形を、粒子２０が充分に吸収することが出来ず、帯電音の原因となる振動を抑制するまでには至らないからであり、また、中空球状弾性粒子２０の平均粒径が１５０μｍを超えると、抵抗調整層１６の内部に中空球状弾性粒子２０の存在する部分と、存在しない部分とで、軸体１２から抵抗調整層１６までの体積抵抗が異なるようになって、帯電ロール１０に体積抵抗のムラが生じることにより、トナー現像にも同様のムラが生じ、ひいては、画像出力した際に、ムラのある画像が出力されるといった、画像形成性能の悪化が惹起される恐れがあるからである。
【００２９】
加えて、平均粒径が上記した範囲（１０〜１５０μｍ）内であっても、抵抗調整層１６の厚さよりも粒径が大きい場合には、中空球状弾性粒子の形状が抵抗調整層１６の外表面に現出して、ロール表面が粗面化され、以て像担持体１８と帯電ロール１０とのニップ幅にムラが発生することにより、帯電ムラが惹起され、画像形成性能が悪化するようになる。
【００３０】
また、上記中空球状弾性粒子２０は、５００μｍ以下の間隔において、好ましくは、２０〜３００μｍの間隔で、抵抗調整層１６中に分散，含有せしめられていることが望ましく、このような粒子間隔となるように、中空球状弾性粒子２０の粒径や配合量を適宜に調整すれば、帯電ロール１０の体積抵抗値が不均一になるようなことが有利に回避されて、体積抵抗値を安定化せしめることが出来るのであり、以て、出力する画像にムラが発生するようなことが、極めて有利に防止乃至は抑制され得るのである。なお、かかる中空球状弾性粒子２０の配合量（分散量）としては、特に制限されるものではなく、上述せる如き粒子間隔が有利に確保され得るように、抵抗調整層１６の厚さ等に応じて、適宜に決定され得るものであるが、一般に、抵抗調整層１６の基本構成材料たるゴム材料（前述のマトリックス相１７を与えるゴム組成物から各種の配合剤や添加剤等を除いた材料）の１００重量部に対して、０．５〜３重量部の割合となる量とされる。
【００３１】
因みに、中空球状弾性粒子２０の平均粒径や粒子間隔の寸法が、上述せる如き範囲内にあっても、厳密に言えば、像担持体１８に帯電ムラが発生するのであるが、上記した範囲内であれば、かかる帯電ムラのピッチが極めて小さくなるところから、トナーによる現像時においては、ムラが惹起されるようなことはなく、画像形成性能が良好に確保され得るのである。
【００３２】
一方、上述せる如き抵抗調整層１６にあっても、その厚さが、３０〜３００μｍとされる必要がある。けだし、かかる厚さが３０μｍ未満である場合には、抵抗調整層１６内に含有せしめた中空球状弾性粒子２０の形状がコート層外周面に現われて、粗面化する恐れが大きくなると共に、抵抗調整層１６の内部に中空球状弾性粒子２０の存在する部分と、存在しない部分とで、軸体１２から抵抗調整層１６までの体積抵抗が異なるようになるからであり、また、抵抗調整層１６の厚さが３００μｍを超えると、帯電ロール１０に電圧を印加した際、像担持体１８と帯電ロール１０が互いに圧力を及ぼし合ったときに、中空球状弾性粒子２０内の空間部が変形を吸収するものの、中空球状弾性粒子１０の存在しない部分の抵抗調整層１６が変形し、大面積の導電性ベース層１４に圧力を及ぼすこととなって、結局帯電ロール１０全体に圧力が及び、像担持体１８と帯電ロール１０の振動を抑制するまでに至らないため、帯電音の低減を実現し得ないからである。
【００３３】
ところで、かかる抵抗調整層１６にあっては、マトリックス相１７内に多数の中空球状弾性粒子２０が分散，含有せしめられることによって、その表面（外周面）が粗面化される恐れが存しているのであるが、上述せるように、そのような表面の粗面化は画像欠陥を招来するものであるところから、抵抗調整層１６の表面粗さ（Ｒｚ：十点平均粗さ）は、可及的に小さく、具体的には、８０μｍ以下、好ましくは、５０μｍ以下とされることが望ましい。
【００３４】
そして、図２に示される帯電ロール１０を作製するに際しては、例えば、前述した導電性ベース層１４の形成材料を用いて、先ず、円筒金型等の金型を用いた金型成形等の公知の成形手法によって、軸体１２の周りに導電性ベース層１４を形成する。その後、該導電性ベース層１４の外周面上に、抵抗調整層１６の形成材料を、ディッピングやロールコート等の公知のコーティング手法により、塗布して、所定厚さの抵抗調整層１６を、積層形成して、目的とする帯電ロール１０を得るのである。なお、その際、特に、抵抗調整層形成材料中に、上述せる如き熱膨張性マイクロカプセルを配合せしめる場合には、かかるマイクロカプセルが基本構成材料であるゴム材料の加硫時に熱膨張するところから、所期の平均粒径となるように、一般に、加硫条件として、１４０〜１８０℃程度の加熱温度と、２０〜６０分程度の加熱時間が採用されることとなる。
【００３５】
また、上述せる如くして形成された帯電ロール１０の各層の厚さは、その用途等によって適宜に決定されるところであるが、通常、導電性ベース層１４は２〜５ｍｍ程度の厚さで、また、抵抗調整層１６は、上述せるように、３０〜３００μｍの厚さとなるように、各々形成されることとなる。
【００３６】
そして、このような構成を有する帯電ロールにあっては、軸体１２上に、ロール径方向の内側から外側に向かって、導電性ベース層１４、抵抗調整層１６が順次設けられてなる構成により、該導電性弾性体からなる導電性ベース層１４にて、低硬度乃至は柔軟性と良好な導電性とが付与されることとなり、また、抵抗調整層１６にて、優れた耐電圧性（耐リーク性）が具備され得たものとなっているのである。
【００３７】
また、抵抗調整層１４は、３０〜３００μｍの厚さとされて、その内部に、所定寸法の中空球状弾性粒子２０が分散，含有せしめられているところから、かかる中空球状弾性粒子２０によって、像担持体との接触状態下において直流電圧と交流電圧とが重ね合わされて印加される際に、像担持体１８と帯電ロール１０とが互いに圧力を及ぼし合っても、その圧力が効果的に吸収され得るようになっているのである。従って、印加される交流電圧の周波数に拘わらず、像担持体１８と帯電ロール１０との間で惹起される振動が有利に低減せしめられ、以て、帯電音の発生が極めて効果的に防止乃至は抑制され得るのである。
【００３８】
加えて、中空球状弾性粒子２０は、その大きさが、抵抗調整層１６の厚さよりも小さな粒径とされているところから、抵抗調整層１６に含有せしめられた中空球状弾性粒子２０によって、表面が粗面化するようなことも有利に防止され得て、像担持体１８に対する帯電性能も高度に維持され得るのであり、これにて、画像形成性能が良好に確保されるのである。
【００３９】
このため、上述せる如き帯電ロール１０を採用すれば、従来より帯電音対策として行なわれてきた、像担持体内部へのおもりの導入が不要となり、部品点数及び作業工数の低減も図られると共に、画像形成装置の消費電力の削減も有利に実現され得るといった利点も、併せて享受されるのである。
【００４０】
そして、かくの如き本発明に従う帯電ロールは、電子写真方式を利用した複写機やプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置、特に、直流電圧と交流電圧とを重ね合せて印加せしめる帯電方式を採用する画像形成装置において、電子写真感光体や静電記録誘電体等からなる像担持体を帯電させるために、有利に用いられることとなるのである。
【００４１】
以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００４２】
例えば、上記の実施形態では、帯電ロール１０が、導電性ベース層１４の外周面上に、コート層（コーティング層）たる抵抗調整層１６が設けられた２層構造とされていたが、本発明に従う帯電ロール１０は、導電性ベース層１４の外側に、コーティング操作によって、所定の中空球状弾性粒子を含有する、３０〜３００μｍ厚さのコート層が少なくとも形成されておれば、その構造は、例示の構造のものに限定されるものではない。例えば、前記導電性ベース層１４において、軟化剤や各種配合剤等の含有量が比較的多い等の理由により、ブリードやブルーミングの発生の恐れがある場合には、従来と同様に、導電性ベース層１４と抵抗調整層１６との間に、軟化剤移行防止層が設けられていてもよく、また、帯電ロール１０が像担持体１８に固着する恐れがある場合にあっても、従来と同様に、帯電ロール１０表面の粘着性を低減して、像担持体１８に対する耐汚染性を向上せしめるために、抵抗調整層１６の外周面に、更に保護層が設けてられてもよいのである。
【００４３】
その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【００４４】
【実施例】
以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。
【００４５】
（実施例１）
先ず、下記の配合に従って、導電性ベース層形成材料とコート層（抵抗調整層）形成材料とを、それぞれ調製した。また、コート層形成材料については、メチルエチルケトンに溶解乃至は分散せしめて、それぞれ、所定粘度のコーティング液とした。なお、コート層形成材料中に配合せしめられる中空球状弾性粒子の構成材料として、アクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合樹脂からなる未膨張の熱膨張性マイクロカプセル：エクスパンセル０９２−１２０（ケマノーベル社製）を用いた。
【００４６】
−導電性ベース層形成材料の配合組成−
スチレンブタジエンゴム１００重量部
カーボンブラック２５重量部
酸化亜鉛５重量部
ステアリン酸１重量部
プロセスオイル１３０重量部
硫黄０．３重量部
ジベンゾチアゾールジスルフィド（加硫促進剤）１．５重量部
テトラメチルチウラムモノサルファイド（加硫促進剤）０．６重量部
【００４７】
−コート層形成材料の配合組成−
エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム１００重量部
トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート０．２重量部
ステアリン酸１重量部
クレー３０重量部
鉛丹５重量部
エチレンチオウレア１．５重量部
エクスパンセル０９２−１２０（中空球状弾性粒子）１．５重量部
【００４８】
次いで、円筒金型を用い、外周面に導電性接着剤を塗布した軸体（直径：６ｍｍ）を該金型内にセットした後、導電性ベース層形成材料を注入し、その後、加熱して、加硫操作を行なって、該軸体の外周面上に、導電性ゴム弾性体にて構成された、厚さ２．８６ｍｍの導電性ベース層が形成されてなるベースロールを作製した。そして、かかるベースロールを脱型した後、コーティング液として調製された前記コート層形成材料を用いて、ディッピング手法によるコーティング操作を行ない、これを、１６０℃×３０分の条件で加熱して架橋操作を行なうことにより、熱膨張性マイクロカプセルの膨張を同時に行なって、５０μｍの平均粒径を有する中空球状弾性粒子を分散，含有するコート層（厚さ１４０μｍ）を、該ベースロールの外周面上に形成して、外径：１２ｍｍの目的とする帯電ロール（実施例１）を得た。
【００４９】
（比較例１）
上記実施例１における架橋条件を、１４０℃×３０分とすることにより、コート層内部に含有せしめられる中空球状弾性粒子の平均粒径を、５μｍとした以外は、実施例１と同様な配合組成とされた導電性ベース層形成材料とコート層形成材料とを用いると共に、実施例１と同様な操作を行なって、比較例１に係る帯電ロールを作製した。
【００５０】
（比較例２）
上記実施例１における架橋条件を、１８０℃×３０分とすることにより、コート層内部に含有せしめられる中空球状弾性粒子の平均粒径を、２００μｍとした以外は、実施例１と同様な配合組成とされた導電性ベース層形成材料とコート層形成材料とを用いると共に、実施例１と同様な操作を行なって、比較例２に係る帯電ロールを作製した。
【００５１】
（比較例３）
上記実施例１において、コート層内に中空球状弾性粒子を含有せしめない、つまり、コート層内部に気泡を形成せしめない以外は、実施例１と同様にして、比較例３に係る帯電ロールを作製した。
【００５２】
そして、かくして得られた４種類の帯電ロール（実施例１及び比較例１〜３）を用いて、以下の方法により、各ロールの帯電音の測定、画像評価を行ない、それらの結果を、それぞれ、下記表１に併せて示した。
【００５３】
−帯電音の測定−
無響室内において、各帯電ロールを感光ドラムに押し当てて、４５ｒｐｍの回転速度で感光ドラムを回転駆動することにより、帯電ロールを連れ回りさせ、交流２．０ｋＶｐ−ｐ、直流−６００Ｖの電圧を帯電ロールに軸体に印加した。そして、感光ドラムと帯電ロールとの接触部から３０ｃｍ離隔した位置で、それぞれ、帯電時における騒音たる帯電音を、騒音計にて測定した。このとき、印加電圧の交流周波数を３００Ｈｚから３６００Ｈｚまで、３００Ｈｚ毎に変化させて測定し、帯電音の周波数依存性も確認した。
【００５４】
−実機による画像評価−
実機〔レーザーショットＬＢＰＡ４０４Ｅ：キャノン（株）製〕に、各帯電ロールを、それぞれ取り付け、ハーフトーン画像をプリントアウトした。そして、正常な画像が得られたときを「○」、濃度ムラが発生したときを「×」として評価を行なった。
【００５５】
【表１】

【００５６】
かかる表１からも明らかなように、１４０μｍ厚さのコート層に、５０μｍの中空球状弾性粒子が配合せしめられた実施例１にあっては、中空球状弾性粒子が配合されていない比較例３と比較すると、何れの交流周波数においても、帯電音の大きさが小さくなっていることが、分かる。また、５μｍの中空球状弾性粒子が配合せしめられた比較例１は、比較例３と比較すると、略同じ帯電音の大きさとなっており、配合による効果が現われていないと、認められる。更に、２００μｍの中空球状弾性粒子が配合せしめられた比較例２にあっては、帯電音が、比較例３よりも低減されてはいるものの、画像評価において、濃度ムラが発生し、画像成形性能において不具合が生じている。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に従う帯電ロールにあっては、所定厚さのコート層内に、所定の大きさの中空球状弾性粒子が分散，含有せしめられているところから、画像形成性能が良好に確保され得ると共に、印加される交流電圧の周波数に拘わらず、像担持体との共鳴による振動を低減して、帯電音の発生を有利に防止乃至は抑制することが出来るのである。
【００５８】
また、このような本発明に従う帯電ロールを採用することにより、像担持体へのおもりの装着が不要となり、画像形成装置の消費電力の低減も有利に実現され得るといった利点も享受される。
【図面の簡単な説明】
【図１】像担持体の表面に対する帯電方式を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明に従う帯電ロールの一例を示す横断面説明図である。
【図３】図２に示された帯電ロールと像担持体とが接触せしめられた状態を示す、要部拡大断面説明図であって、（ａ）は、電圧を印加していない状態を示す一方、（ｂ）は、電圧を印加した際に、帯電ロールが押圧されている状態を示している。
【符号の説明】
２，１０帯電ロール４，１８像担持体
６直流電源８交流電源
１２軸体１４導電性ベース層
１６抵抗調整層１７マトリックス相
２０中空球状弾性粒子

Claims

軸体の周りに導電性ベース層が設けられ、更に該導電性ベース層の外側に、３０〜３００μｍの厚さのコート層を含む少なくとも一層のロール構成層が形成されて構成され、像担持体に外周面を接触せしめた状態で、直流電圧と交流電圧とを重ね合わせて印加せしめることにより、該像担持体の表面を帯電させるようにした帯電ロールにおいて、
前記コート層内に、１０〜１５０μｍの平均粒径を有し、且つ該コート層の厚さよりも小さな粒径の中空球状弾性粒子を分散，含有せしめたことを特徴とする帯電ロール。
前記中空球状弾性粒子が、前記コート層内において、０〜５００μｍの距離を隔てて分散，含有せしめられている請求項１に記載の帯電ロール。
前記中空球状弾性粒子が、アクリロニトリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド、ポリブタジエン、ポリウレタンからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の熱可塑性樹脂からなる殻壁を有して形成されている請求項１又は請求項２に記載の帯電ロール。
前記中空球状弾性粒子が、低沸点炭化水素を内包する熱膨張性マイクロカプセルを膨張せしめることによって形成されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の帯電ロール。