JP2005292469A - 帯電ローラおよびその製造方法ならびにそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 抵抗値の制御が容易かつ抵抗値が均一で、電子写真感光体を帯電させる際の電位のばらつきを小さくすることのできる帯電ローラを提供する。
【解決手段】 帯電ローラ１は、弾性を有し導電性軸体２の外周面上に形成される弾性層３と、弾性層３の外周面を覆うように形成される表面層４との積層構造を備える。帯電ローラ１における弾性層３の電気抵抗値をＲｅとし、表面層４の電気抵抗値をＲｓとするとき、ＲｅがＲｓよりも大きくなるように、また表面層４の表面に形成される凹凸の十点平均粗さＲｚが６．４μｍ以上であるように構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を採用するたとえば複写機、プリンタなどの画像形成装置の帯電ローラに関するものである。

電子写真方式の画像形成装置は、複写機だけでなく、近年需要の伸びの著しいコンピュータ等の出力手段であるプリンタなどにも広く利用されるに至っている。この電子写真方式の画像形成装置における画像形成は、一般的に次のように行われる。感光層を備える電子写真感光体の表面を帯電ローラによって一定の電位に帯電し、露光装置によって画像情報に対応する光を照射することによって、電子写真感光体上に静電潜像を形成する。電子写真感光体の表面に現像装置から現像剤であるトナーを供給して現像、すなわち静電潜像を可視化する。電子写真感光体表面で可視化された画像は、転写装置によって静電的に転写材たとえば記録紙上に転写される。その後、転写材上に転写された画像は、定着装置によって加熱加圧されて定着される。以上のような工程を経ることによって、画像が形成される。

このような画像形成装置に備えられ、電子写真感光体を一定の電位に帯電させる帯電ローラは、一般的に、良導電金属軸体の外周上に半導電性および弾性を有する弾性層を被覆して構成される。半導電性弾性層は、ウレタンゴム、アクリルニトリルブタジエンゴム（略称ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（略称ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム等の材料に、電子伝導性物質またはイオン伝導性物質等の導電性付与剤を添加、配合することによって形成される。この帯電ローラは、形成画像の高画質化のために、電気抵抗値が所望の値に均一かつ精度よく調整されなければならない。

帯電ローラの電気抵抗値は、導電性付与剤によって調整され、導電性付与剤は、電子伝導性物質とイオン伝導性物質とに大別される。電子伝導性物質は、電気抵抗値の環境変動が小さいけれども、電気抵抗値を均一に制御することが困難である。また、イオン伝導性物質は、電気抵抗値が均一になるように制御しやすいけれども、電気抵抗値の環境変動が大きい。

電子伝導物質としては、一般にカーボンブラックが用いられる。たとえば、帯電ローラに限らず、電子写真方式を用いる複写機、プリンタなどの電子写真感光体まわりに設けられるローラの半導電性弾性層に係る従来技術に、シリコーンゴムコンパウンドに対して、特定の粒子径およびＤＢＰ吸油量を有するカーボンブラックを含有させるシリコーンゴム組成物がある（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。

半導電性弾性層を構成するベース素材にカーボンブラックを含有させることによって電気抵抗値を調整するに際し、部分的な電気抵抗のばらつきを小さくするためには、ベース素材に対するカーボンブラックの分散性が重要である。したがって、ベース素材にカーボンブラックを含有させる場合、シラン系、チタネート系、アルミネート系のカップリング剤を初め、界面活性剤、脂肪酸塩などの分散剤が用いられている。

しかしながら、帯電ローラにおける半導電性弾性層のベース素材が熱硬化樹脂のような反応性を有する場合、分散剤の選択肢に制限があるので、電気抵抗値の均一な帯電ローラを得ることが困難なことがある。また、分散剤によるカーボンブラックの分散性に対する影響は非常に大きく、分散剤の選択肢に制限がある場合、半導電性弾性層の電気抵抗値を調整することが困難になる。半導電性弾性層の電気抵抗値が均一でなければ、電子写真感光体を帯電させる際の電位のばらつきが大きくなるので、印字むらの無い高品質の画像を得ることができないという問題がある。

特開平１１−１０６６５７号公報 特開平１１−１９０３２８号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、抵抗値の制御が容易かつ抵抗値が均一で、電子写真感光体を帯電させる際の電位のばらつきを小さくすることのできる帯電ローラおよびその製造方法を提供することである。

また本発明のもう一つの目的は、電子写真感光体の帯電電位のばらつきを小さくすることのできる帯電ローラを備え、印字むらのない高品位の画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。

本発明は、弾性を有し導電性軸体の外周面上に形成される弾性層と、弾性層の外周面を覆うように形成される表面層との積層構造を備え、電子写真方式の画像形成に用いられる帯電ローラにおいて、
弾性層の電気抵抗値をＲｅとし、表面層の電気抵抗値をＲｓとするとき、弾性層の電気抵抗値Ｒｅが、表面層の電気抵抗値Ｒｓよりも大きく（Ｒｅ＞Ｒｓ）、
表面層の表面には凹凸が形成され、該凹凸の十点平均粗さＲｚが、６．４μｍ以上であることを特徴とする帯電ローラである。

また本発明は、弾性層が、シリコーンゴムを含むことを特徴とする。
また本発明は、表面層が、ウレタン樹脂を含むことを特徴とする。

また本発明は、表面層は、表面層の素材に対して溶解性を有しない粒子状物質を含有する状態で弾性層の外周面上に被覆され、表面層の表面に露出する粒子状物質が除去されることによって凹凸が形成されることを特徴とする。

また本発明は、粒子状物質が、
ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシドおよびポリビニルピロリドンからなる群より選択される１または２以上であることを特徴とする。

本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる帯電ローラの製造方法において、
導電性軸体の外周面上に弾性を有する弾性層を形成するステップと、
弾性層の電気抵抗値よりも小さい電気抵抗値を有する表面層であって、表面層の素材に対して溶解性を有しない粒子状物質を含有する表面層を、弾性層の外周面を覆うようにして形成するステップと
表面層の表面に露出される粒子状物質を侵食するステップとを含むことを特徴とする帯電ローラの製造方法である。

また本発明は、粒子状物質が水に可溶であり、
表面層の表面に露出される粒子状物質を侵食するステップが、粒子状物質を水で溶解することによって行われることを特徴とする。

本発明は、電子写真方式によって画像を形成する画像形成装置において、
前記いずれか１つの帯電ローラと、
感光層を備え画像情報に応じた光で露光されることによって感光層に静電潜像が形成される電子写真感光体と、
電子写真感光体の表面に現像剤を供給して静電潜像を現像する現像装置と、
現像装置によって現像された画像を転写材に転写する転写装置とを含み、
帯電ローラは、電子写真感光体に接触した状態で電子写真感光体を帯電させることを特徴とする画像形成装置である。

また本発明は、電子写真感光体が、直流電圧印加のみによって帯電されることを特徴とする。

本発明によれば、電子写真方式の画像形成に用いられる帯電ローラは、弾性層と表面層との積層構造を有し、弾性層の電気抵抗値Ｒｅが、表面層の電気抵抗値Ｒｓよりも大きく（Ｒｅ＞Ｒｓ）なり、また表面層の表面には凹凸が形成され、その凹凸の十点平均粗さＲｚが、６．４μｍ以上であるように構成される。このことによって、電気抵抗値（以後、抵抗値と略称する）の高い弾性層ではなく抵抗値の低い表面層でローラ全体の抵抗をコントロールすることができるので、容易に抵抗値が均一な所望の帯電ローラを得ることが可能になる。また表面層の表面を好適な粗さにすることによって、電子写真感光体へ電荷を付与する際、凹凸を構成する微小な突起が放電のトリガーとなる。このように、抵抗値が均一で、有効な放電トリガーを有する帯電ローラは、ばらつきの小さい安定した電位になるように電子写真感光体を帯電させることができる。

また本発明によれば、弾性層がシリコーンゴムを含んで構成される。弾性層のベース素材をシリコーンゴムとするとことによって、環境に対する物性変化が小さく、特に圧縮に対する歪特性に優れた、有用な帯電ローラを得ることができる。

また本発明によれば、表面層がウレタン樹脂を含んで構成される。表面層のベース素材をウレタン樹脂とすることによって、耐摩耗性、組成変更の容易性、安価の三つの利点を備える有用な帯電ローラを得ることができる。

また本発明によれば、表面層は、表面層の素材に対して溶解性を有しない粒子状物質を含有する状態で弾性層の外周面上に被覆され、表面層の表面に露出する粒子状物質が除去されることによって凹凸が形成される。このように、予め粒子径を調整した粒子状物質を準備し、表面層素材に粒子状物質を混入し分散させて弾性層の上に塗布した後、表面層の表面に露出する粒子状物質のみを除去することによって、所望の表面粗さＲｚを有する表面層を極めて容易に形成することができる。

また本発明によれば、粒子状物質は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシドおよびポリビニルピロリドンからなる群から選択される１または２以上である。これらは、表面層の素材であるたとえばウレタン樹脂と相溶性がなく、かつ水溶性である。したがって、ウレタン樹脂に混入させて弾性層の上に塗布した後、水で溶解することによって、容易に除去することができる。

本発明によれば、帯電ローラは、導電性軸体の外周面上に弾性を有する弾性層を形成し、弾性層の抵抗値よりも小さい抵抗値を有する表面層であって、表面層の素材に対して溶解性を有しない粒子状物質を含有する表面層を、弾性層の外周面を覆うようにして形成し、表面層の表面に露出される粒子状物質を侵食して製造される。この製造方法をとることによって、抵抗値の大きい弾性層の上に抵抗値の小さい表面層が積層され、表面層の表面に粒子状物質が侵食された痕による凹凸が形成される。このようにして製造される帯電ローラは、抵抗値の高い弾性層ではなく抵抗値の低い表面層でローラ全体の抵抗をコントロールすることができるので抵抗値が均一になり、また表面層の表面に凹凸を有するので凹凸の微小な突起が放電のトリガーとなり、電子写真感光体をばらつきの小さい安定した電位で帯電させることができる。

また本発明によれば、粒子状物質が水に可溶であり、表面層の表面に露出される粒子状物質を侵食するステップが、粒子状物質を水で溶解することによって行われる。このことによって、表面層の表面に凹凸を形成する際の、粒子状物質の侵食を極めて簡便に行うことができるので、帯電ローラの製造プロセスのスループットが向上するとともに、製造コストの増大を抑制することができる。

本発明によれば、ばらつきの小さい安定した電位で電子写真感光体を帯電させることのできる接触帯電方式の帯電ローラを備え、安定した印字特性（初期印字特性および経時印字特性）を有する画像形成装置を提供することができる。

また本発明によれば、電子写真感光体を直流電圧印加のみで帯電させる。このように、電子写真感光体に接触して従動回転する帯電ローラに直流電圧（ＤＣ）のみを印加し、電子写真感光体の表面を一様に帯電させるように構成されるので、装置自体のコスト上昇、電源コスト上昇、オゾンの大量発生が抑制される。したがって、帯電ローラおよび電子写真感光体の劣化を回避するとともに、公害問題を回避することができる。

図１は、本発明の実施の一形態である帯電ローラ１の構成を簡略化して示す図である。図１（ａ）は帯電ローラ１の斜視図であり、図１（ｂ）は帯電ローラ１の正面図である。帯電ローラ１は、良好な導電性を有する導電性軸体２と、弾性を有し導電性軸体２の外周面上に形成される弾性層３と、弾性層３の外周面を覆うように形成される表面層４とを備え、弾性層３と表面層４とは積層構造を成す。帯電ローラ１は、電子写真方式の画像形成装置に設けられ、電子写真感光体を一定の電位に帯電させることを通じて画像形成に用いられる。なお帯電ローラ１は、弾性層３が他の弾性層を介して導電性軸体２の外周に設けられるように構成されてもよい。

導電性軸体２は、円柱状または円筒状の部材であり、良好な導電性を有するものであれば、特に素材は限定されない。その素材について例示すると、たとえば鉄合金、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮などの金属、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂などの絶縁性芯体の表面にめっきを施して導電化したもの、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂などに導電性付与剤としてカーボンブラック、金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成されたものなどが、挙げられる。導電性軸体２は、その一端を接地するかまたはバイアス電圧を印加することにより、電子写真感光体への電荷の付与などの機能を発揮する。

弾性層３は、導電性を有するけれども、その導電性が導電性軸体２の導電性よりも低いので、半導電性弾性層とも呼ぶことがある。弾性層３は、その材質、硬度および強度について特に限定されるものではない。好ましくは、ゴム材料に導電性付与剤等を添加した弾性体が用いられる。ゴム材料としては、たとえばニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ；エチレンプロピレンジエンゴムを含む）、エチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプロピレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらのゴム材料は、１種単独または２種以上が混合して用いられる。上記のゴム材料なかでも、環境に対する物性変化が小さく、特に圧縮に対する歪特性に優れるので、シリコーンゴムが好ましい。

弾性層３の形成方法について例示すると、導電性軸体２と上記ゴム材料をベース素材とする組成物とを、クロスヘッド付きの押出機で一体化して分出し、ギヤオーブンあるいはＩＲ炉で一次加硫する方法、金型に導電性軸体２をセットし、ゴム組成物を注入し、常温または加熱下で一次加硫する方法、金型内で導電性軸体２とゴム組成物とを同時に加熱・圧縮成形する方法等が挙げられる。その後、ギヤオーブン等で一定時間二次加硫を実施することにより、物性の安定化を図ることもできる。導電性軸体２の外周面上に弾性層３が形成されて成る成形品は、必要に応じて、円筒研削盤、ショットブラスター、サンドブラスター、ラッピング機、バフ等により所望の表面状態に仕上げられる。

このようにして形成される弾性層３の抵抗値Ｒｅは、１０^５〜１０^８Ωになるように調整される。この弾性層３の抵抗値Ｒｅの所望値への調整は、上記ゴム材料に添加する導電性付与剤の添加量を変えることによって実現される。上記調整方法により得られる弾性層３が形成されたローラを、ローラの軸線方向の全長よりも５ｍｍ長い金めっき電極の上に置き、このローラの両端部にそれぞれ５００ｇの分銅をかけ、１００Ｖの電圧をローラの導電性軸体２と弾性層３表面との間に印加して抵抗値Ｒｅを測定した。

表面層４は、そのベース素材として、ゴムまたは樹脂が用いられる。樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂等およびそれらの変性物または混合物が挙げられる。表面層４のベース素材は、特定のものに限定されることはないけれども、耐摩耗性、組成変更の容易性、価格の観点からウレタン樹脂が好適に用いられる。

上記のベース素材に、分散性の向上のためにカップリング剤で前処理された導電性付与剤が添加される。導電性付与剤としては、アセチレンブラックあるいはケッチェンブラックといったカーボンブラックが挙げられる。また導電性付与剤の他に充填剤または荷電制御剤などの各種添加剤が、ベース素材に配合されてもよい。

さらに、注目すべきは、ベース素材に、ベース素材に対する溶解性を有せずかつ水に可溶の粒子状物質が任意の配合比で添加混合されて、樹脂組成物が構成されることである。水溶性粒子状物質としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドンが挙げられる。これらのうちから選択される１または２以上が、粒子状物質としてベース素材に添加配合される。

上記の樹脂組成物を弾性層３の外周面上に被覆する手法も特に制限されるものではなく、スプレー法、ディッピング法などによって、必要に応じた塗膜厚で被覆すればよい。なお、表面層４と弾性層３との接着性を増すために、プライマーをアンカー材として設けるようにしてもよい。

表面層４が形成された帯電ロール１を、水に浸漬させるか、または帯電ロール１に水を吹付けることによって、表面層４の表面に露出している粒子状物質を溶解させて侵食する。その後、乾燥することによって、粒子状物質が溶解除去された痕が凹所となるので、表面層４の表面に凹凸が形成される。

この表面層４の凹凸は、表面粗さすなわち日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１に規定される十点平均粗さＲｚが、６．４μｍ以上になるように形成される。表面層４の十点平均粗さＲｚが、６．４μｍ未満では、電子写真感光体を帯電させる際に、電位のばらつきが大きく、安定した電位を得ることができない。十点平均粗さＲｚの上限は、特に限定されるものではないけれども、過度に十点平均粗さＲｚが大きいと、帯電ロールと電子写真感光体との接触によって、表面層４の凹凸の凸部が圧縮変形を受けやすくなり、表面層４の表面状態が変化してしまうおそれがあるので、好ましくは、十点平均粗さＲｚが１５μｍ以下である。なお、表面層の十点平均粗さＲｚは、たとえばＳＥ−３０Ｈ（株式会社小坂研究所社製、商品名）によって測定することができる。

このような表面層４に形成される凹凸の十点平均粗さＲｚの所望の値への調整は、表面層４を形成するための樹脂組成物に含有させる粒子状物質の添加量を調整することによって実現される。

このようにして形成される表面層４の抵抗値Ｒｓは、１０^１〜１０^４Ωになるように調整される。この表面層４の抵抗値Ｒｓの所望値への調整は、上記弾性層３と同様に添加する導電性付与剤の添加量を変えることによって実現される。上記調整方法により得られる表面層用塗布液を、金めっき電極の上に所定の膜厚となるよう塗布し、１００Ｖの電圧を金めっき電極と金めっき電極上に形成された表面層の表面との間に印加して抵抗値Ｒｓを測定した。

本発明の帯電ローラ１においては、以上のように、弾性層３の抵抗値Ｒｅが、表面層４の抵抗値Ｒｓよりも大きく（Ｒｅ＞Ｒｓ）なるように構成されることを特徴とする。弾性層３の抵抗値Ｒｅに対して、表面層４の抵抗値Ｒｓを低くなるように構成することによって、帯電ローラ１全体におけるの抵抗値を、表面層４で制御することが可能になり、容易に所望の抵抗値を有する帯電ローラ１を得ることができる。

図２は、本発明のもう一つの実施の形態である画像形成装置１０の構成を簡略化して示す図である。本発明の画像形成装置１０は、電子写真方式によって画像を形成するものであり、前述の帯電ローラ１を備えることを特徴とする。

画像形成装置１０は、電子写真感光体１１（以後、感光体と呼ぶ）と、帯電ローラ１と、露光手段である発光ダイオード（略称ＬＥＤ）アレイ１２と、現像装置１３と、転写装置１４と、クリーニングユニット１５と、除電器１６と、定着ローラ１７とを含んで構成される。帯電ローラ１、ＬＥＤアレイ１２、現像装置１３、転写装置１４、クリーニングユニット１５および除電器１６は、感光体１１の外周に沿って、矢符１８に示す感光体１１の回転方向上流側から下流側に向ってこの順序で設けられる。

感光体１１は、導電性支持体の外周に感光層が形成されたものである。感光層は、電荷発生層と電荷輸送層とが積層されたタイプでもよく、また電荷発生層と電荷輸送層とが単層に形成されるタイプのいずれであってもよい。本発明の画像形成装置１０において、帯電ローラ１は、直流電圧のみが印加され、感光体１１に接触した状態で、感光体１１をほぼ一定の電位になるように帯電させる。

帯電された後、感光体１１は、ＬＥＤアレイ１２によって画像情報に応じた光で露光され、感光層に静電潜像が形成される。ＬＥＤアレイ１２は、電気信号として与えられる画像情報に従って発光し、感光層の表面を光で走査することができる。ＬＥＤアレイ１２は、たとえば原稿画像を光走査ユニットで読取った画像情報、またパーソナルコンピュータなどで形成されて出力される画像情報などが、不図示の画像処理装置で画像処理されて出力される信号に従って、感光体１１の表面を光走査し、感光層に静電潜像を形成する。

現像装置１３は、現像ローラ２１と、規制ブレード２２と、攪拌供給ローラ２３ａ，２３ｂと、これらが装着される現像剤収容部２４とを含む。現像剤収容部２４は、たとえば硬質の合成樹脂などからなる容器状部材であり、その内方空間には静電潜像を顕像化するために用いられるトナーを含む現像剤２５が収容される。

現像ローラ２１は、感光体１１の軸線が延びる方向と同一方向に軸線を有し、感光体１１を臨みまたは感光体１１に接するようにして現像剤収容部２４に回転自在に装着される。この現像ローラ２１が、現像剤収容部２４内に収容される現像剤２５を感光体１１の表面に供給して静電潜像を現像する。

規制ブレード２２は、たとえば金属製の平板状部材であり、現像ローラ２１の軸線と平行方向に延びて現像ローラ２１に当接するように設けられ、現像ローラ２１表面の現像剤の穂立高さ、すなわち感光体１１に供給するべき現像剤の量を調整する。攪拌供給ローラ２３ａ，２３ｂは、現像ローラ２１の軸線が延びる方向と同一方向に軸線を有するようにして現像剤収容部２４に回転自在に設けられ、現像剤収容部２４に収容される現像剤２５を現像ローラ２１へ供給する。

転写装置１４は、感光体１１の軸線が延びる方向と同一方向に軸線を有して装置本体に回転自在に装着される転写ローラを含んで構成される。転写装置１４の転写ローラは、不図示のたとえば記録紙供給装置から供給される記録紙２６を感光体１１との間で押圧するとともに、感光体１１に帯電される電位と逆電位の電圧が印加されることによって、現像されて顕像化されたトナー画像を記録紙２６上に転写する。

クリーニングユニット１５は、クリーニングブレード２７と、クリーニングローラ２８と、トナー回収部２９とを含む。クリーニングユニット１５は、トナー画像が記録紙２６に転写された後も感光体１１の表面にわずかに残留することのある残留トナーを、感光体１１表面から除去回収する装置である。クリーニングブレード２７は、たとえば金属製の平板状部材であり、感光体１１の軸線方向に延びて先端部２７ａが感光体１１の表面に接するように設けられ、残留トナーを掻取ることができる。クリーニングブレード２７で感光体１１表面から掻取られた残留トナーは、装置本体内に飛散しないようにトナー回収部２９に回収される。クリーニングローラ２８は、感光体１１の軸線が延びる方向と同一方向に軸線を有してトナー回収部２９に回転自在に装着され、クリーニングブレード２７と同様に感光体１１表面に当接して残留トナーを除去する。除電器１６は、帯電ローラ１による次の帯電に備えて、クリーニング後の感光体１１表面の電荷を、たとえば一様露光するなどして除去するものである。

定着ローラ１７は、加熱ローラ３０と、加圧ローラ３１とを含んで構成される。加熱ローラ３０は不図示の加熱手段によって加熱され、加圧ローラ３１は不図示の加圧機構によって加熱ローラ３０に押圧され、両者の間にニップ部が形成される。トナー画像の転写された記録紙２６は、定着ローラ１７のニップ部を通過する際に加熱加圧されるので、トナー画像が記録紙に定着されて、堅牢な画像が形成される。

このように、本発明の画像形成装置１０では、感光体１１に接触して従動回転する帯電ローラ１に直流電圧のみを印加し、感光体１１の表面を一様に帯電させるように構成されるので、安定した印字特性が発現され、装置自体のコスト上昇、電源コスト上昇、オゾンの大量発生が抑制される。したがって、帯電ローラ１および感光体１１の劣化を回避するとともに、公害問題を回避することができる。

［実施例］
以下本発明の実施例について説明する。まず、導電性軸体として、直径：８ｍｍ、長さ：３６０ｍｍのＳＵＳ３０４製シャフトを準備し、該導電性軸体の外周面上に弾性層と表面層とを積層する方法にて、本発明範囲に含まれる実施例の帯電ローラと、本発明範囲外の比較例の帯電ローラとを作製した。

（実施例１の帯電ローラ：サンプル＃１）
弾性層；カーボンブラックとしてファインサーマルクラスのカーボンブラックであるアサヒサーマル（旭カーボン社製、商品名）〔粒子径８０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量２８ｃｍ^３ ／１００ｇ、イオウ含有量２０００ｐｐｍ〕を用い、弾性層のベース素材であるシリコーンゴムコンパウンドとしてＫＥ−１５１Ｕ（信越化学工業社製、商品名）を用いた。ＫＥ−１５１Ｕ（同前）１００重量部に、アサヒサーマル（同前）２０重量部を加え、インテンシブミキサーで３０分間混練を行い、カーボンブラックを充分に分散させた。これに架橋剤として有機過酸化物２，５ジメチル−２，５ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキサンを１重量部加え、ミキシングロールで充分に混練しシリコーンゴム組成物を調製した。次にクロスヘッドを備えた押出機を用いてシリコーンゴム組成物を導電性軸体上に一体分出した。

その後、ギヤオーブン中で１７０℃、１０分間の成形、加硫を行った。成形終了後、２００℃で２時間二次加硫を行い、終了後冷却した。常温に戻った後、研削機により仕上研磨を行って、導電性軸体の外周に、厚さ：３ｍｍ、長さ：３１０ｍｍのシリコーンゴム組成物から成る弾性層を有するローラを成形した。この弾性層の抵抗値Ｒｅを前述と同様にして測定した結果、１０^７Ωであった。

表面層；ウレタン系塗料ニッポラン３０２２（日本ポリウレタン株式会社製、商品名）１００重量部に、粒子状物質としてポリアクリル酸ナトリウム２０重量部を添加し、ポットミルで８時間攪拌、分散し、ポリイソシアネート系架橋剤のコロネート−Ｌ（日本ポリウレタン株式会社製、商品名）５重量部を添加し、弾性層の表面にスプレーコーティングした。その後、１５０℃、３０分間の条件で加熱硬化した後、ローラを水中に浸漬させてポリアクリル酸ナトリウム粒子を溶解し乾燥した。

このようにして実施例１の帯電ローラ：サンプル＃１を作製した。サンプル＃１における表面層の抵抗値Ｒｓを測定した結果、１０^４Ωであった。また、表面層の十点平均粗さＲｚを測定した結果、６．９μｍであった。

なお、本実施例を通じて、表面層の十点平均粗さＲｚは、株式会社小坂研究所社製のＳＥ−３０Ｈによって測定した。

（比較例１の帯電ローラ：サンプル＃１１）
表面層の形成に用いる粒子状物質としてポリアクリル酸ナトリウムの添加量を１０重量部とした以外は、サンプル＃１と同様にして比較例１の帯電ローラ：サンプル＃１１を作製した。サンプル＃１１における表面層の抵抗値Ｒｓを測定した結果、１０^４Ωであった。また、表面層の十点平均粗さＲｚを測定した結果、５．８μｍであった。

（試験例１）
上記のようにして作製した実施例のサンプル＃１および比較例のサンプル＃１１の帯電ローラを、シャープ株式会社製の画像形成装置ＡＲ−２６０Ｍに搭載し、感光体に接触させて従動回転させるとともに、帯電ローラに一定の直流電圧（ＤＣ電圧）を印加し、感光体表面の電位が−６２０Ｖとなるよう帯電させた。帯電させたときの電位のばらつきをそれぞれ測定し、表面粗さＲｚとの関連性を求めた。

求めた結果を図３に示す。図３は、帯電ローラの表面層の表面粗さＲｚと電位のばらつきとの関係を示す図である。なお、図３には後述する実施例サンプル＃２，＃３の表面粗さＲｚと電位のばらつきについての測定結果も合せて示す。電位のばらつきは、１０Ｖ以下であれば、良好と評価した。図３に示すように、表面粗さＲｚが６．４μｍ以上のサンプル（サンプル＃１）は電位のばらつきが１０Ｖ以下であり、非常に良好な帯電特性が得られた。それに対し、表面粗さＲｚが６．４μｍ未満のサンプル（サンプル＃１１）では、電位のばらつきが１０Ｖを大きく超え、良好な帯電特性を得ることができなかった。

（実施例２の帯電ローラ：サンプル＃２）
弾性層の形成に際して、アサヒサーマル（旭カーボン社製、商品名）１０重量部とした以外は、サンプル＃１と同様にして実施例２の帯電ローラ：サンプル＃２を作製した。弾性層の抵抗値Ｒｅは１０^８Ω、表面層の抵抗値Ｒｓは１０^４Ω、表面層の表面粗さＲｚは６．４μｍであった。

（実施例３の帯電ローラ：サンプル＃３）
弾性層の形成に際して、アサヒサーマル（旭カーボン社製、商品名）４０重量部とした以外は、サンプル＃１と同様にして実施例３の帯電ローラ：サンプル＃３を作製した。

弾性層の抵抗値Ｒｅは１０^７Ω、表面層の抵抗値Ｒｓは１０^４Ω、表面層の表面粗さＲｚは６．９μｍであった。

（試験例２）
サンプル＃２およびサンプル＃３についても、試験例１と同様の試験を実施し、電位のばらつきを求めた。その結果、サンプル＃２およびサンプル＃３ともに、電位のばらつきが１０Ｖ以下と良好であり、弾性層の抵抗の違いによる電位のばらつきの差はほとんど見られなかった。

（試験例３）
実施例の帯電ローラサンプル＃１〜＃３および比較例の帯電ローラ＃１１を、市販の電子写真式プリンタ（シャープ株式会社製、ＡＲ−２６０Ｍ）に搭載し、温度２５℃、湿度５０％ＲＨの条件下でハーフトーンを印字し、濃度（印字）むらの有無を目視判定によって評価した。

評価結果を表１に示す。なお表１には、印字むらの評価結果に併せて、各サンプルの表面粗さＲｚ、弾性層と表面層との平均抵抗とそのばらつき、試験例１および試験例２における電位のばらつきについての結果も示す。表１に示すように、実施例の帯電ローラであるサンプル＃１〜＃３を用いた場合には、印字むらなしの良好な評価であるが、比較例の帯電ローラであるサンプル＃１１を用いた場合には、印字むらありの評価であった。

本発明の実施の一形態である帯電ローラ１の構成を簡略化して示す図である。 本発明のもう一つの実施の形態である画像形成装置の構成を簡略化して示す図である。 帯電ローラの表面層の表面粗さＲｚと電位のばらつきとの関係を示す図である。

符号の説明

１ 帯電ローラ
２ 導電性軸体
３ 弾性層
４ 表面層
１０ 画像形成装置
１１ 電子写真感光体
１２ ＬＥＤアレイ
１３ 現像装置
１４ 転写装置
１５ クリーニングユニット
１６ 除電器
１７ 定着ローラ

Claims (9)

1. 弾性を有し導電性軸体の外周面上に形成される弾性層と、弾性層の外周面を覆うように形成される表面層との積層構造を備え、電子写真方式の画像形成に用いられる帯電ローラにおいて、
   弾性層の電気抵抗値をＲｅとし、表面層の電気抵抗値をＲｓとするとき、弾性層の電気抵抗値Ｒｅが、表面層の電気抵抗値Ｒｓよりも大きく（Ｒｅ＞Ｒｓ）、
   表面層の表面には凹凸が形成され、該凹凸の十点平均粗さＲｚが、６．４μｍ以上であることを特徴とする帯電ローラ。
2. 弾性層が、シリコーンゴムを含むことを特徴とする請求項１記載の帯電ローラ。
3. 表面層が、ウレタン樹脂を含むことを特徴とする請求項１または２記載の帯電ローラ。
4. 表面層は、
   表面層の素材に対して溶解性を有しない粒子状物質を含有する状態で弾性層の外周面上に被覆され、表面層の表面に露出する粒子状物質が除去されることによって凹凸が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の帯電ローラ。
5. 粒子状物質が、
   ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシドおよびポリビニルピロリドンからなる群より選択される１または２以上であることを特徴とする請求項４記載の帯電ローラ。
6. 電子写真方式の画像形成に用いられる帯電ローラの製造方法において、
   導電性軸体の外周面上に弾性を有する弾性層を形成するステップと、
   弾性層の電気抵抗値よりも小さい電気抵抗値を有する表面層であって、表面層の素材に対して溶解性を有しない粒子状物質を含有する表面層を、弾性層の外周面を覆うようにして形成するステップと
   表面層の表面に露出される粒子状物質を侵食するステップとを含むことを特徴とする帯電ローラの製造方法。
7. 粒子状物質が水に可溶であり、
   表面層の表面に露出される粒子状物質を侵食するステップが、粒子状物質を水で溶解することによって行われることを特徴とする請求項６記載の帯電ローラの製造方法。
8. 電子写真方式によって画像を形成する画像形成装置において、
   前記請求項１〜５のいずれか１つに記載の帯電ローラと、
   感光層を備え画像情報に応じた光で露光されることによって感光層に静電潜像が形成される電子写真感光体と、
   電子写真感光体の表面に現像剤を供給して静電潜像を現像する現像装置と、
   現像装置によって現像された画像を転写材に転写する転写装置とを含み、
   帯電ローラは、電子写真感光体に接触した状態で電子写真感光体を帯電させることを特徴とする画像形成装置。
9. 電子写真感光体が、
   直流電圧印加のみによって帯電されることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
   

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