JP2008225086A - 帯電ローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、電気抵抗の安定した帯電ローラの製造方法を提供することにある。
【解決手段】ガラスビーズを溶剤１で洗浄する洗浄工程、条件（Ａ）を満たすようになるまで、溶剤２によりガラスビーズの洗浄をｎ回（ｎは２以上の自然数である）、繰り返し行う追洗浄工程、を有することを特徴とする帯電ローラの製造方法。
（Ａ） （ｎ−１）回洗浄後とｎ回洗浄後の溶剤２のイオン導電率の変化率Δσが、下記式（Ｂ）を満たす
Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．１・・・（Ｂ）
（σ_nは追洗浄工程でｎ回、洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す）。
【選択図】なし

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ及び複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置に使用する帯電ローラの製造方法に関する。

従来、電子写真方式を採用した画像形成装置の帯電装置としてはコロナ帯電器が使用されてきたが、近年、これに代って接触帯電装置が実用化されている。これは、低オゾン、低電力を目的としており、中でも特に帯電部材として導電性ローラを用いたローラ帯電方式の接触帯電装置が、帯電の安定性という点で好ましく、広く用いられている。

ローラ帯電方式の接触帯電装置では、導電性を有する帯電ローラを被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって放電により被帯電体への帯電を行う。ローラ帯電方式の接触帯電装置には、ＤＣ電圧を印加することで帯電を行うＤＣ帯電方式と、ＤＣ電圧にＡＣ成分を重畳した電圧を印加することで帯電を行うＡＣ帯電方式とがある。具体的にはＤＣ帯電方式の接触帯電装置では、放電開始電圧（電子写真感光体に対して帯電ローラを加圧当接させた場合には、約５５０Ｖ）に、必要とされる感光体表面電位Ｖｄを足したＤＣ電圧を印加する。一方、ＡＣ帯電方式の接触帯電装置では、必要とされる感光体表面電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧に放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した電圧を印加する。これは、ＡＣ電圧による電位の均一化効果を目的としたものであり、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央である電位Ｖｄに収束し、環境等の外乱に影響されることはなく、接触帯電方式として優れた方法である。

しかしながら、ＡＣ帯電方式では直流電圧印加時における放電開始電圧（以下、Ｖ_THと表す）の２倍以上のピーク間電圧である高圧の交流電圧を重畳させるため、直流電源とは別に交流電源が必要となり、装置自体のコストアップを招いていた。更には、交流電流を多量に消費することにより、帯電ローラ及び感光体の耐久性が低下し易いという問題点があった。

これらの問題点は、帯電ローラに直流電圧のみを印加して帯電を行うＤＣ帯電方式により解消される。しかしながら、帯電ローラへの印加電圧を直流電圧のみの電圧とした場合、帯電処理された被帯電体表面の帯電電位がムラになりやすくなる。このような印加電圧を直流電圧のみとした帯電部材の問題点に対して、導電性粒子を用いることにより帯電性及び抵抗の均一性を得ることを目的とした技術が提案されている（特許文献１参照）。

一般的な帯電ローラは最外層に被覆層を持ち、その形成方法としては、ロールコート法、スプレーコート法及びディップコート法等が挙げられ、数μｍ〜数十μｍの膜が形成されることが多い。この被覆層により帯電ムラを防止する効果があるが、被覆層は塗工液を用いて形成している。このため、膜厚ムラや塗工ムラを防止し安定した抵抗の帯電ローラを生産していくためには、塗工液の電気抵抗、粘度、比重、温度を十分に管理することが重要な課題となる。

特に、電気抵抗は帯電ローラとしての特性を発揮するために非常に重要な管理項目であり、また帯電ローラの電気抵抗は被覆層の抵抗が支配的になる場合が多い。このため、安定した電気抵抗の帯電ローラを得るためには、被覆層の抵抗を安定化（均一化）させることが重要となる。

被覆層の抵抗安定性の問題は、塗工液の（ａ）経時抵抗安定性及び（ｂ）分散バッチ毎の抵抗安定性の２種類に大別できる。
上記（ａ）経時抵抗安定性の問題に対しては、例えばアルミナ、シリカ等の表面にカーボンブラックを被覆した導電性粒子を用いる技術（特許文献２参照）が開示されており、ある程度の効果が得られている。

上記（ｂ）分散バッチ毎の抵抗安定性の問題に対しては、従来から、スチール、ジルコニア、アルミナ、ガラスビーズ等の分散方法が試みられている。また、メディアペイントシェーカー、サンドミル、ビーズミル等の分散機により導電性粒子を分散させる方法が試みられている。更に、これらの分散メディアの中でも、ガラスビーズは比重や硬度がスチール、ジルコニア、アルミナ等と比べて小さく、粉砕力が小さいという特性を有する。このため、ガラスビーズを用いた分散方法では、導電性粒子が適正粒径以上に粉砕されて再凝集が起きる現象、いわゆる、過分散の状態になりにくく、塗工液の粘度上昇等の問題が起こりにくい。また、ガラスビーズは分散条件の制御が行いやすく、比較的、低汚染度で安価であるという利点を挙げることができる。従って、従来からガラスビーズは帯電ローラ用塗工液における導電性粒子の分散に好適なものとして使用されている。
特開平０６−２５０４９４号公報 特開２００６−１３３５８９号公報

しかしながら、上記（ｂ）分散バッチ毎の抵抗安定性の問題に関しては、上記のようにガラスビーズを分散メディアとして用いた分散方法によっても、未だ十分に解決できていなかった。特に、ガラスビーズにより、導電性粒子は塗工液中でかなり激しい条件で攪拌混合されることとなる。このため、この混合攪拌時に、多数回、ガラスビーズが導電性粒子と接触・衝突を繰り返すこととなり、この接触・衝突時にガラスビーズ表面の微細な空隙内などに導電性粒子の小片が入り込んでいた。

従って、このガラスビーズを繰り返し使用して導電性粒子を含有する塗工液を混合攪拌すると、このビーズ表面内に導電性粒子が入り込んだり、又はビーズ表面内から導電性粒子が飛び出たりすることとなっていた。このため、単に塗工液中への導電性粒子の添加量を調節するだけでは、塗工液中の導電性粒子の濃度を完全に制御できず、分散バッチ毎に製造後の帯電ローラの抵抗値が変動することとなっていた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、塗工液の分散メディアとしてガラスビーズを繰り返し使用した場合であっても、塗工液中の導電性粒子濃度を一定とできるものである。この結果、分散バッチ（製造バッチ）毎に電気抵抗の安定した帯電ローラの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の課題以下によりは解決される。
１．導電性支持体と、前記導電性支持体の外周面上に弾性層と、前記弾性層の外周面上に被覆層と、を有する帯電ローラの製造方法であって、
（１）前記弾性層を有する導電性支持体を準備する工程、
（２）ガラスビーズを溶剤１で洗浄する洗浄工程、
（３）下記条件（Ａ）を満たすようになるまで、溶剤２により前記ガラスビーズの洗浄をｎ回（ｎは２以上の自然数である）、繰り返し行う追洗浄工程、
（Ａ） （ｎ−１）回洗浄後とｎ回洗浄後の溶剤２のイオン導電率の変化率Δσが、下記式（Ｂ）を満たす
Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．１・・・（Ｂ）
（σ_nは追洗浄工程でｎ回、洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す）
（４）導電性粒子を含有する溶液を準備した後、前記追洗浄工程で洗浄したガラスビーズを分散メディアとして用いて前記溶液の分散処理を行い、前記溶液中に導電性粒子を分散させた塗工液を得る塗工液調製工程、
（５）前記弾性層の外周面上に前記塗工液を塗布、乾燥して被覆層を形成する塗布工程、
を有することを特徴とする帯電ローラの製造方法。

２．導電性支持体と、前記導電性支持体の外周面上に弾性層と、前記弾性層の外周面上に被覆層と、を有する帯電ローラの製造方法であって、
下記工程（１）〜（５）をＬ回（Ｌは２以上の自然数である）、繰り返し行い、第（Ｍ−１）回目（Ｍ＝２，・・・Ｌ）の工程（４）で分散メディアとして用いたガラスビーズを、第Ｍ回目の工程（２）及び（３）のガラスビーズとして洗浄することを特徴とする帯電ローラの製造方法。
（１）前記弾性層を有する導電性支持体を準備する工程、
（２）ガラスビーズを溶剤１で洗浄する洗浄工程、
（３）下記条件（Ａ）を満たすようになるまで、溶剤２により前記ガラスビーズの洗浄をｎ回（ｎは２以上の自然数である）、繰り返し行う追洗浄工程、
（Ａ） （ｎ−１）回洗浄後とｎ回洗浄後の溶剤２のイオン導電率の変化率Δσが、下記式（Ｂ）を満たす
Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．１・・・（Ｂ）
（σ_nは追洗浄工程でｎ回、洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す）
（４）導電性粒子を含有する溶液を準備した後、前記追洗浄工程で洗浄したガラスビーズを分散メディアとして用いて前記溶液の分散処理を行い、前記溶液中に導電性粒子を分散させた塗工液を得る塗工液調製工程、
（５）前記弾性層の外周面上に前記塗工液を塗布、乾燥して被覆層を形成する塗布工程。

３．前記ガラスビーズが、ソーダ石灰から構成されるガラスビーズであることを特徴とする上記１又は２に記載の帯電ローラの製造方法。

本発明によれば、塗工液調整工程において分散ロット毎の塗工液及び帯電ローラの抵抗ばらつきを抑えることができる。これにより、均一な抵抗特性を有する帯電ローラを製造して、その生産性を向上させることができる。

１．帯電ローラの製造方法
（第一の帯電ローラの製造方法）
本発明の帯電ローラは、導電性支持体と、導電性支持体の外周面上に弾性層と、弾性層の外周面上に被覆層と、を有する。この帯電ローラの第一の製造方法は、以下の工程を有する。
（１）弾性層を有する導電性支持体を準備する工程。
（２）ガラスビーズを溶剤１で洗浄する洗浄工程。
（３）下記条件（Ａ）を満たすようになるまで、溶剤２によりガラスビーズの洗浄をｎ回（ｎは２以上の自然数である）、繰り返し行う追洗浄工程。

（Ａ） （ｎ−１）回洗浄後とｎ回洗浄後の溶剤２のイオン導電率の変化率Δσが、下記式（Ｂ）を満たす
Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．１・・・（Ｂ）
（σ_nは追洗浄工程でｎ回、洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す）。
（４）導電性粒子を含有する溶液を準備した後、追洗浄工程で洗浄したガラスビーズを分散メディアとして用いて溶液の分散処理を行い、溶液中に導電性粒子を分散させた塗工液を得る塗工液調製工程。
（５）弾性層の外周面上に塗工液を塗布、乾燥して被覆層を形成する塗布工程。

本発明の第一の帯電ローラの製造方法では、工程（２）の洗浄工程で予備的に洗浄を行い、分散メディアとして用いるガラスビーズの洗浄を行う。次に、工程（３）の追洗浄工程でガラスビーズ表面に付着又は入り込んだ導電性物質などの微細な異物を取り除く。従って、このように洗浄工程及び追洗浄工程により洗浄したガラスビーズを用いて、導電性粒子を含有する溶液の分散処理を行う際には、ガラスビーズから異物や導電性物質が遊離する（飛び出す）ことを防止できる。この結果、塗工液調整時に、溶液中の導電性粒子の濃度が変動したり、不均一になるといったことを防止できる。また、この塗工液を塗布、乾燥して得た被覆層中の導電性粒子の濃度を所望の濃度に制御できると共に、被覆層中の導電性粒子の分布を均一にすることができる。この結果、製造バッチ毎の抵抗特性が変化しない、動作安定性に優れた帯電ローラを製造することができる。

この製造方法では、工程（１）でまず、弾性層を有する導電性支持体を準備する。この弾性層を有する導電性支持体としては、予め弾性層を設けた導電性支持体を用意しても、まず、導電性支持体を準備し、この上に弾性層用の塗工液を塗布、乾燥することによって弾性層を形成しても良い。

また、工程（２）（洗浄工程）で用いる溶剤１と工程（３）（追洗浄工程）で用いる溶剤２は同じものであっても異なるものであっても良い。ただ、分散作業の効率の面、ガラスビーズの乾燥工程を省略できる点、及び洗浄工程後のガラスビーズ上に残留した溶剤１が溶剤２を汚染することを防止するため、溶剤１と２は同じものであることが好ましい。また、洗浄工程と追洗浄工程で用いる洗浄方法は同じものであっても異なるものであっても良い。更に、追洗浄工程において、各洗浄回の洗浄条件（溶剤２の種類、洗浄方法、洗浄時間など）は同じであっても、異なっていても良いが、同じにすることが好ましい。

本発明のガラスビーズの洗浄用の溶剤１及び２としては、特に限定されるものではないが、以下のものを使用することができる。
・メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン（以下、「ＭＥＫ」と表す）、アセトンなどのケトン系溶剤、
・メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール系溶剤などの有機溶剤、
・純水。

本発明の追洗浄工程では、２回以上、ガラスビーズの洗浄を繰り返す。また、各回の洗浄ごとに、使用した溶媒２を取り替える。そして、各回で洗浄後の溶媒２が、下記条件（Ａ）を満たすようになった時点で洗浄を終了する（すなわち、下記条件（Ａ）を満たすようなｎ回（ｎは２以上の自然数である）でガラスビーズの洗浄を終了する）。
（Ａ） （ｎ−１）回洗浄後とｎ回洗浄後の溶剤２のイオン導電率の変化率Δσが、下記式（Ｂ）を満たす
Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．１・・・（Ｂ）
（σ_nは追洗浄工程でｎ回、洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す）。
なお、上記イオン導電率は、追洗浄工程において１回の洗浄操作を行う毎に新しく溶剤２を取り替え、各洗浄回数毎にガラスビーズの洗浄操作を行った後の溶剤２のイオン導電率を表したものである。従って、σ_nは、（ｎ−１）回目の洗浄操作を行った後、溶剤２を取り替え、新しい溶剤２を用いて洗浄操作を行った後の溶剤２のイオン導電率となる。また、典型的には、追洗浄工程において、各洗浄回毎の溶剤２の使用量を同じとする。

なお、導電率の測定は、任意の容器に溶剤を取分け、恒温槽を用いて溶剤温度を２０℃から２５℃のレンジの範囲内とし、この溶剤内に測定用プローブを浸漬させて行う。溶剤温度がこの範囲を越えると、温度による導電率の変化が無視できなくなる。

ここで、追洗浄工程では、下記式（Ｃ）を満たすようになるまで、ガラスビーズの洗浄を繰り返すことが好ましい。
Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．０７・・・（Ｃ）
（σ_nは追洗浄工程でｎ回、洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す）。
また、下記式（Ｄ）を満たすようになるまで、ガラスビーズの洗浄を繰り返すことがより好ましい。
Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．０５・・・（Ｄ）
（σ_nは追洗浄工程でｎ回、洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す）。

上記式（Ｃ）又は（Ｄ）を満たすようになるまで洗浄を繰り返すことによって、塗工液中の導電性粒子濃度の値及びその均一性をより向上させることができる。この結果、製造バッチ毎の抵抗変化が少ない、より動作安定性に優れた帯電ローラを製造することができる。

また、洗浄工程及び追洗浄工程では、洗浄用の溶剤１及び２中にガラスビーズを投入直後に導電率が急増し、その後、１０分程度で一定値となる傾向がある。このため、洗浄工程及び追洗浄工程におけるガラスビーズの洗浄時間は、１０分以上とすることが好ましい。

また、追洗浄工程における洗浄回数ｎは、２以上の自然数であり、その数は特に限定されるわけではない。洗浄回数ｎが多いほど上式（Ｂ）の条件を満たすには有利となる。しかしながら、洗浄回数が１０回を越えると、ガラスビーズの種類、平均粒径などの違いにより、ガラスビーズの磨耗や割れが生じる場合がある。このため、洗浄回数ｎは１０回以内とすることが好ましい。

本発明では、次に、工程（４）において、導電性粒子を含有する溶液を準備する。この溶液は、被覆層の形成用に必要とする材料を随時、添加することによって準備することができる。この溶液としては例えば、結着樹脂、導電性粒子（導電剤）、絶縁性粒子、その他の添加剤を溶媒中に添加したものを挙げることができる。

次に、この溶液は構成材料が均一に分散していないため、上記洗浄工程及び追洗浄工程により洗浄したガラスビーズを分散メディアとして用いて、分散処理を行い、導電性粒子を所望の濃度に制御すると共に、均一に分散した塗工液を得る。この分散処理を行うための分散手段としては、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル等の各種分散装置を使用することができる。なお、ガラスビーズを分散メディアとして用いた分散処理を行う前に、予め予備的に溶液に対して分散、攪拌混合処理などを行っても良い。

分散効率上、ガラスビーズの平均粒径は１ｍｍ以下が好ましい。ガラスビーズは比重や硬度がスチール、ジルコニア、アルミナ等と比べて小さく、過分散になりにくいため、塗工液の粘度上昇等の問題を起こしくい。このため、分散条件の制御が行いやすく、被覆層用の塗工液における導電性粒子の分散に適している。また、比較的、低汚染度で安価であるという利点を有する。

また、特に、ガラスビーズとしては、ソーダ石灰から構成されたガラスビーズを用いることが好ましい。このソーダ石灰から構成されたガラスビーズを用いて分散処理を行うと、塗工液の粘度上昇を小さくすることができる。

次に、工程（５）では、工程（４）で調整した塗工液を、弾性層の外周面上に塗布、乾燥して最終的に被覆層を形成する。この被覆層用の塗工液を塗布する方法については特に限定されず、ディッピング法、スプレーコート法、ロールコート法などの公知の方法を用いることができる。また、塗工液の乾燥は公知の条件で行うことができる。

（第二の帯電ローラの製造方法）
本発明の帯電ローラは、導電性支持体と、導電性支持体の外周面上に弾性層と、弾性層の外周面上に被覆層と、を有する。この帯電ローラの第二の製造方法は、下記工程（１）〜（５）をＬ回（Ｌは２以上の自然数である）、繰り返し行う。そして、第（Ｍ−１）回目（Ｍ＝２，・・・Ｌ）の工程（４）で分散メディアとして用いたガラスビーズを、第Ｍ回目の工程（２）及び（３）のガラスビーズとして洗浄する。
（１）弾性層を有する導電性支持体を準備する工程、
（２）ガラスビーズを溶剤１で洗浄する洗浄工程、
（３）下記条件（Ａ）を満たすようになるまで、溶剤２によりガラスビーズの洗浄をｎ回（ｎは２以上の自然数である）、繰り返し行う追洗浄工程、
（Ａ） （ｎ−１）回洗浄後とｎ回洗浄後の溶剤２のイオン導電率の変化率Δσが、下記式（Ｂ）を満たす
Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．１・・・（Ｂ）
（σ_nは追洗浄工程でｎ回、洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す）
（４）導電性粒子を含有する溶液を準備した後、追洗浄工程で洗浄したガラスビーズを分散メディアとして用いて溶液の分散処理を行い、溶液中に導電性粒子を分散させた塗工液を得る塗工液調製工程。
（５）弾性層の外周面上に塗工液を塗布、乾燥して被覆層を形成する塗布工程。

第二の帯電ローラの製造方法では例えば、Ｌが３以上の場合、以下のようにして処理を行う。
第１回目の工程（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、第２回目の工程（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、・・・第Ｌ回目の工程（１）、（２）、（３）、（４）、（５）。
そして、工程（１）〜（５）をＬ回、繰り返す。ただし、上記の例ではＬを３以上としたが、このように工程（１）〜（５）を繰り返す回数Ｌは２以上の自然数であれば良い。そして、各回の工程（２）及び（３）では、前の回の工程（４）で分散メディアとして用いたガラスビーズを洗浄する。また、各回の洗浄工程、及び追洗浄工程の１回の洗浄処理を行う度に、使用した溶媒２を取り替える。このようにして、各回数（この回数をＭ回とする）の工程ごとに前の回数（Ｍ−１回）で使用したガラスビーズの洗浄を行うことによって、帯電ローラの製造にガラスビーズを繰り返し、使用することができる。

すなわち、工程（１）〜（５）は、前記Ｍが２から１つずつ増加してＬになるまで繰り返して行い、各回数の工程ごとに前の回数（Ｍ−１回）で使用したガラスビーズの洗浄を行うものとなる（ただし、Ｌが２の時は、Ｍが２で終了する）。また、各回の工程（４）において、塗工液調整時に溶液中の導電性粒子の濃度が変動したり、不均一になるといったことを防止できる。更に、この塗工液を塗布、乾燥して得た被覆層中の導電性粒子の濃度を所望の濃度に制御できると共に、被覆層中の導電性粒子の分布を均一にすることができる。この結果、製造バッチ毎の抵抗特性が変化しない、動作安定性に優れた帯電ローラを製造することができる。

なお、この第二の帯電ローラの製造方法では、各工程の下記条件は、第一の帯電ローラの製造方法と同様にすることができる。
・工程（２）及び（３）で使用する洗浄手段及び洗浄の条件。
・工程（２）〜（４）のガラスビーズの種類・特性。
・工程（４）及び（５）の塗工液の組成・特性。
・工程（５）の塗工液の塗布・乾燥条件。
また、これ以外の条件についても、第一の帯電ローラの製造方法と同様にすることができる。

２．帯電ローラ
以下に図面を参照して、本発明の帯電ローラを詳細に説明する。
図１に本発明の帯電ローラの一例における概略断面図を示す。本発明の帯電ローラは、図１（ａ）に示すように、導電性支持体１ａ、導電性支持体１ａの外周面上に形成された弾性層１ｂと、弾性層１ｂの外周面上に形成された被覆層１ｃとからなる２層を有する。

また、図１（ｂ）に示すように、導電性支持体１ａ上に、弾性層１ｂ、抵抗層１ｄ及び被覆層１ｃからなる３層を有する。更に、図１（ｃ）に示すように、導電性支持体１ａ上に、弾性層１ｂ、抵抗層１ｄ、第２の抵抗層１ｅ及び被覆層１ｃの４層を有する。このように、本発明の帯電ローラでは導電性支持体上に接触して弾性層、最表層として被覆層が設けられており、導電性支持体１ａ上には、少なくとも弾性層と被覆層が設けられている必要があるが、これらの層の間に複数の層が設けられていても良い。また、導電性支持体１ａ上に、４層以上の層を形成した構成としても良い。

（導電性支持体）
本発明に用いる導電性支持体１ａは、導電性を有する材料からなるものであれば良く、具体的には導電性支持体１ａとして、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の導電性金属材料の丸棒又は円筒管を用いることが好ましい。更に、これらの金属材料の丸棒又は円筒管の表面に防錆や耐傷性付与を目的としてメッキ処理を施したものを用いても構わないが、導電性を損なわないことが必要である。

（弾性層）
本発明の帯電ローラにおいては、弾性層１ｂは、被帯電体としての電子写真感光体に対する給電や、電子写真感光体に対する良好な均一密着性を確保するために適当な導電性と弾性を持たせたものである。また、帯電ローラと電子写真感光体との均一密着性を確保するために、弾性層１ｂは、弾性層１ｂを研磨によって中央部を太く、両端部に行くほど細くなる形状、いわゆるクラウン形状に形成することが好ましい。一般に、帯電ローラは、導電性支持体１ａの両端部に所定の押圧力を与えて電子写真感光体と当接されているので、中央部の押圧力が小さく、両端部にいくほど大きくなっている。このため、導電性支持体の真直度が十分であれば問題ないが、十分でない場合には中央部と両端部に対応する画像に濃度ムラが生じる場合がある。この場合に、帯電ローラの形状をクラウン形状とすることにより画像の濃度ムラを防止することができる。

本発明の弾性層１ｂは、導電性を有する。本発明の弾性層１ｂの導電性は、ゴム等の弾性材料中に導電剤（導電性粒子）を添加することによって調整することができる。本発明で使用できる導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物粉末等の電子伝導機構を有する導電性材料を含む導電剤を挙げることができる。また、アルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を挙げることができる。弾性層１ｂの導電性は、これら導電剤を適宜、添加することにより、体積抵抗率を１０¹⁰Ωｃｍ以下に調整するのが良い。

弾性層１ｂを構成する弾性材料としては例えば、以下の合成ゴムを使用できる。
・天然ゴム、エチレンプロピレンゴム（以下、「ＥＰＤＭ」と表す）、スチレンブタジエンゴム（以下、「ＳＢＲ」と表す）、シリコンーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（以下、「ＩＲ」と表す）。
・ブタジエンゴム（以下、「ＢＲ」と表す）、ニトリルブタジエンゴム（以下、「ＮＢＲ」と表す）及びクロロプレンゴム（以下、「ＣＲ」と表す）。
また、上記合成ゴム以外に、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等が挙げられる。

弾性層１ｂの形成方法は特に限定されず、公知の方法を用いて形成することができる。例えば、上記の弾性材料、導電剤等の原材料を配合して、押出成形や射出成形、圧縮成形等の公知の方法により弾性層１ｂを形成することができる。また、弾性層１ｂは導電性支持体の外周面上に直接、形成しても良いし、弾性層１ｂをチューブ形状に成形し、これに導電性支持体を圧入して被覆させても良い。導電性支持体上に弾性層１ｂを形成して作製した弾性ローラは、作製後に弾性層１ｂ表面を研磨して形状を整えても良い。

（被覆層）
被覆層１ｃは通常、弾性層１ｂに接した位置に形成されるが、図１（ｂ）、（ｃ）に示されるように、弾性層と被覆層の間に１以上の層を有していても良い。被覆層１ｃは、通常、弾性層１ｂ中に含有される軟化油や可塑剤等が帯電ローラ表面へブリードアウトするのを防止したり、帯電ローラ全体の電気抵抗を調整する目的で設けられる。また、被覆層１ｃは、帯電ローラの最表面を構成し、被帯電体である電子写真感光体と直接、接触するため、電子写真感光体を汚染しない材料構成とする必要がある。

本発明の被覆層１ｃ並びに、必要に応じて設ける抵抗層１ｄ及び第２の抵抗層１ｅは、導電性又は半導電性を有している必要がある。導電性又は半導電性の発現のために、導電剤（導電性粒子）として、各種電子伝導機構を有する導電性粒子（導電性カーボン、グラファイト等の導電性材料、導電性金属酸化物粒子、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等の金属粒子）を使用することができる。

また、導電剤として、複数の層からなり、最外層に含まれる物質がカーボンブラックである導電性粒子を挙げることができる。ここで、「複数の層からなる」とは、導電性粒子の中心部からその半径方向に外側に向かって複数の層が存在することを表す。このとき、最外層より内側の内層中に含まれる物質としては、下記の物質を挙げることができる。
・シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化鉄、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム及びジルコン酸カルシウムなどの金属酸化物粒子。
この複数の層からなり、最外層に含まれる物質がカーボンブラックである導電性粒子を用いると、被覆層の経時抵抗安定性を向上させることができる。

本発明の被覆層１ｃを構成する結着樹脂としては、下記の樹脂を挙げることができる。
・フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＥＢＣ）及びオレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＣＥＢＣ）。

また、目的に応じた表面粗さを確保するため、被覆層１ｃ中には必要に応じて絶縁性粒子を含有しても良い。この絶縁性粒子としては、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチル（以下、「ＰＭＭＡ」と表す）等からなる絶縁性樹脂粒子を用いることができる。また、被覆層１ｃの体積抵抗率は、通常、１０⁴Ωｃｍ以上、１０¹⁵Ωｃｍ以下であることが好ましい。被覆層１ｃの厚さは通常、１０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上、３０μｍ以下であることがより好ましい。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は質量部を示す。
［実施例１］
下記の要領で本発明の帯電ローラを作製した。
（弾性層）
まず、下記材料を準備した。
・エピクロルヒドリンゴム １００部
（商品名：エピクロマーＣＧ１０２ ダイソー株式会社製）
・炭酸カルシウム ３０部
（商品名：シルバーＷ 白石工業株式会社製）
・酸化亜鉛 ５部
（商品名：酸化亜鉛２種 ハクスイテック株式会社製）
・脂肪酸 ５部
（商品名：ステアリン酸Ｓ 花王株式会社製）。

以上の材料を密閉型ミキサーで混練し、原料コンパウンドを調製した。この原料コンパウンドに、さらに、前記エピクロルヒドリンゴム１００部に対し加硫剤の硫黄１部、加硫促進剤のノクセラーＤＭ（商品名、大内新興化学工業（株）製）１部及びノクセラーＴＳ（商品名、大内新興化学工業（株）製）０．５部を加えた。これを２本ロール機にて混練した。

得られたコンパウンドを押出成形機により押出すと同時に、連続的に導電性支持体を押出成形機のクロスヘッドダイ内を通過させ、導電性支持体の外周面上にコンパウンドを配置させた。そして、φ６ｍｍのステンレス製の導電性支持体の外周面上にコンパウンド層を形成した。これを熱風炉にて１７０℃、１時間、加熱・加硫して導電性支持体の外周面上に弾性層を形成した後、外径φ８．５ｍｍとなるように研磨処理を行ってローラ１を得た。

（被覆層）
上記ローラ１の弾性層の外周面上に被覆層を形成するための塗工液を、以下のようにして調製した。
・アクリルポリオール溶液 １００部
（商品名：ＰＬＡＣＣＥＬ ＤＣ２０１６ ダイセル化学社製）
・イソホロンジイソシアネート（以下、「ＩＰＤＩ」と表す） ４０部
（商品名：ＶＥＳＴＡＮＡＴ Ｂ１３７０ デグサ社製）
・ヘキサメチレンジイソシアネート（以下、「ＨＤＩ」と表す） ３０部
（商品名：ＤＵＲＡＮＡＴＥ ＴＰＡ−Ｂ８０Ｅ 旭化成ケミカルズ社製）
・導電性粒子 ３０部
（商品名：ＣＳ−Ｂｋ１００Ｙ 戸田工業社製）
・ポリメチルメタクリレート粒子 ３５部
（商品名：ＭＢＸ−５ 積水化成品工業社製、平均粒子径５μｍ）
・メチルイソブチルケトン（以下、「ＭＩＢＫ」と表す） ３４０部。

以上の原材料を準備（液量として２０Ｌ）し、羽型攪拌機（スリーワンモータ ＢＬ６００（商品名）；ＨＥＩＤＯＮ社製）を用いて２００ｒｐｍ、３０分撹拌し、混合溶液を調製した。次に、この混合溶液を循環式のビーズミル分散機（ＬＭＺ−１０（商品名）；アシザワ・ファインテック株式会社製）を用いて６時間、分散処理（処理速度８０００ｍｌ／ｍｉｎ、液温２２℃±５℃）を行った。そして、被覆層形成用の塗工液Ｐ（１）を得た（塗工液調整工程）。このとき、分散メディアとしてガラスビーズを用い、このガラスビーズは次の操作を行ったものを用いた。

まず、ビーズミル分散機にガラスビーズ（ＧＢ２００Ｍ（商品名）；ポッターズ・バロティーニ株式会社製、φ０．８ｍｍ）を１３ｋｇ（体積占有率：９０％）とＭＩＢＫ（溶媒１）１８Ｌを入れた。次に、３５０ｒｐｍで１０ｍｉｎ、循環させながら攪拌してガラスビーズの洗浄を行った（洗浄工程）。洗浄工程の終了後、ＭＩＢＫの導電率を導電率計（商品名：Ｍｏｄｅｌ６４５ 日本ルフト株式会社製）を用いて測定した。さらにＭＩＢＫ（溶媒２）を交換して同様の洗浄操作を１０回、繰り返した（追洗浄工程）。

このとき、追洗浄工程における洗浄９回目の導電率は４４、洗浄１０回目の導電率は４０であり、ＭＩＢＫの導電率変化Δσ＝１−σ₁₀／σ₉の値は０．０９であり、下記条件（Ｂ）を満たしていた。

Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．１・・・（Ｂ）
（σ_nは追洗浄工程でｎ回目の洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す。）
なお、本実施例では、上記条件（Ａ）中のｎは１０となる。

続いて、塗工液Ｐ（１）を分散機から取り出し後、容器内に入れた。次に、ローラ１を、容器内の塗工液Ｐ（１）の液面に対して垂直状態に保持して、塗工液Ｐ（１）中に浸漬し、弾性層の外周面上に塗工液Ｐ（１）を塗布した。この際、下方端部のステンレス製の導電性支持体１ａにポリアセタール製のマスキング用キャップを被せた。

この後、弾性層上に塗布した塗工液Ｐ（１）を、熱風乾燥機中で１６０℃、１時間、乾燥、硬化させて被覆層を形成し、帯電ローラＲ（１）を得た（塗布工程）。
また、塗工液Ｐ（１）を分散機から取り出した後、上記と同様の工程で続けて、新たな塗工液の調製及び分散処理を行い、上記と同様にして塗工液Ｐ（２）及び帯電ローラＲ（２）を得た。この際、塗工液Ｐ（１）の調整に使用したガラスビーズを上記と同様の洗浄工程及び追洗浄工程により洗浄した後、これを分散メディアとして用いて塗工液Ｐ（２）を調整した。
本実施例にて得られた塗工液及び帯電ローラについて、下記のようにして評価を行った。

（塗工液粘度）
本発明の分散処理（塗工液調整工程）の終了時から、回転架台で２４時間、保管した時の塗工液Ｐ（１）及びＰ（２）の粘度変化Δμ〔％〕を下記式（Ｅ）により求めた。
Δμ＝１００×〔（μ−μ₀）／μ₀〕―――――（Ｅ）
（式中、μ₀は上記分散処理終了時における塗工液の粘度を示し、μは分散処理終了時から回転架台で２４時間、保管した時の該塗工液の粘度を示す。）。

上記式（Ｅ）で求めた、粘度変化Δμ〔％〕に基づき、下記基準で塗工液Ｐ（１）及びＰ（２）についてランク付けを行い、塗工液を回転架台で２４時間、保管した時の粘度安定性について各々評価した。得られた結果を表１に示す。

Ａ：塗工液Ｐ（１）、Ｐ（２）ともにΔμが２５％以下であった
Ｂ：塗工液Ｐ（１）及びＰ（２）のうち、少なくとも一方のΔμが２５％より大きく、５０％以下であった
Ｃ：塗工液Ｐ（１）及びＰ（２）のうち、少なくとも一方のΔμが５０％より大きかった。

なお、上記基準においてＡ及びＢランクの塗工液は被覆層を形成し、帯電ロールを作製した際に膜厚や抵抗値がほぼ安定しているが、Ｃランクの塗工液は粘度変化に付随して膜厚や抵抗値の変動が起こり、安定生産が難しくなることが確認されている。

（塗工液の抵抗安定性）
本発明における塗工液の抵抗安定性を以下に示す方法で評価した。本実施例にて得られた帯電ローラＲ（１）及びＲ（２）をＳＵＳドラム（φ３０ｍｍ）に当接させ、ＳＵＳドラムを回転させながら−２００Ｖの直流電圧を印加して電流値を測定した。帯電ローラＲ（１）の電流値Ｃ₁及び帯電ローラＲ（２）の電流値Ｃ₂から、下記式（Ｆ）により電流変化ΔＣ〔％〕を求めた。
ΔＣ＝１００×〔（Ｃ₂−Ｃ₁）／Ｃ₁〕―――――（Ｆ）
得られた電流変化ΔＣ〔％〕に基づき、下記基準でランク付けを行い、評価した。
Ａ：電流変化ΔＣが２０％以下であった
Ｂ：電流変化ΔＣが２０％より大きく、５０％以下であった
Ｃ：電流変化ΔＣが５０％より大きかった。

なお、上記基準においてＡ及びＢランクの塗工液を用いて生産した場合には抵抗安定性が良いものと判断できるが、Ｃランクの塗工液はバッチ間の抵抗値バラツキが大きく抵抗安定性が悪いものと判断できる。

（画像評価）
図１に示す電子写真方式の画像形成装置（キヤノン社製；ＬＡＳＥＲ ＳＨＯＴ ＬＢＰ−２５１０（商品名））に上記で得られた帯電ローラＲ（１）及びＲ（２）を組み込み、Ｎ／Ｎ環境（２３℃、湿度５３％）にてハーフトーン画像を出力した。この画像について、下記基準で目視に基づき評価した。
Ａ：帯電ローラＲ（１）とＲ（２）の画像濃度に差がない
Ｂ：帯電ローラＲ（１）とＲ（２）の画像濃度に若干の差がある
Ｃ：帯電ローラＲ（１）とＲ（２）の画像濃度に大きな差がある
なお、このとき、帯電ローラによる帯電後の電子写真感光体の表面電位（暗部電位）ＶＤが−４００Ｖ付近となるように印加電圧（直流電圧のみ）を調節した。結果を表１に示す。

なお、上記基準において、Ａ及びＢランクの帯電ローラＲ（１）及びＲ（２）を用いて画出したときには画像として実用上、使用しうるものが得られる。一方、Ｃランクの帯電ローラＲ（１）及びＲ（２）を用いて画出したものは、実用上の使用に適さないことが確認されている。

［実施例２］
洗浄時の溶剤１及び２をＭＥＫにし、分散処理前の追洗浄工程の洗浄操作を５回に変更した以外は実施例１と同様にして、被覆層形成用の塗工液Ｐ（１）と帯電ローラＲ（１）、及び塗工液Ｐ（２）と帯電ローラＲ（２）を得た。このとき、洗浄４回目の導電率は１０２、洗浄５回目の導電率は９３であり、ＭＥＫの導電率変化Δσ＝１−σ₅／σ₄の値は０．０９であった。この帯電ローラの評価結果を表１に示す。

［実施例３］
分散メディアとして用いたガラスビーズの外径をφ０．５ｍｍとし、塗工液調整工程における分散処理の時間を４．５時間とした以外は実施例２と同様にした。そして、被覆層形成用の塗工液Ｐ（１）と帯電ローラＲ（１）、及び塗工液Ｐ（２）と帯電ローラＲ（２）を得た。分散処理前の追洗浄工程の洗浄操作を５回、繰り返した。このとき洗浄４回目の導電率は１９６、洗浄５回目の導電率は１８０であり、ＭＥＫの導電率変化Δσ＝１−σ₅／σ₄の値は０．０８であった。この帯電ローラの評価結果を表１に示す。

［実施例４］
洗浄時の溶剤１及び２を３６Ｌ（実施例１の２倍）にし、分散処理前の追洗浄工程の洗浄操作を４回に変更した以外は実施例２と同様にして、被覆層形成用の塗工液Ｐ（１）と帯電ローラＲ（１）、及び塗工液Ｐ（２）と帯電ローラＲ（２）を得た。このとき、洗浄３回目の導電率は７７、洗浄４回目の導電率は７２であり、ＭＥＫの導電率変化Δσ＝１−σ₅／σ₄の値は０．０６であった。この帯電ローラの評価結果を表１に示す。

［実施例５］
分散メディアを低アルカリガラスビーズ（ＥＧＢ２００ＭＭ（商品名）；ポッターズ・バロティーニ株式会社製、φ０．８ｍｍ）とした。また、分散処理時間を４時間とし、分散処理前の追洗浄工程の洗浄操作を３回に変更した以外は実施例２と同様にして、被覆層形成用の塗工液Ｐ（１）と帯電ローラＲ（１）、及び塗工液Ｐ（２）と帯電ローラＲ（２）を得た。このとき、洗浄２回目の導電率は６４、洗浄３回目の導電率は６３であり、ＭＥＫの導電率変化Δσ＝１−σ₃／σ₂の値は０．０２であった。この帯電ローラの評価結果を表１に示す。

［比較例１］
ガラスビーズの洗浄を行わずに分散処理を行った以外は実施例１と同様にして、被覆層形成用の塗工液Ｐ（１）と帯電ローラＲ（１）、及び塗工液Ｐ（２）と帯電ローラＲ（２）を得た。この帯電ローラの評価結果を表２に示す。

［比較例２］
分散処理前の追洗浄工程の洗浄操作を３回とし、２回目の導電率が８６、洗浄３回目の導電率が６３、ＭＩＢＫの導電率変化Δσ＝１−σ₃／σ₂の値が０．２７の状態のガラスビーズを分散メディアとして用いて分散処理を行った。これ以外は実施例１と同様にして、被覆層形成用の塗工液Ｐ（１）と帯電ローラＲ（１）、及び塗工液Ｐ（２）と帯電ローラＲ（２）を得た。この帯電ローラの評価結果を表２に示す。

［比較例３］
分散処理前の追洗浄工程の洗浄操作を２回とし、１回目の導電率が１５７、洗浄２回目の導電率が８０、ＭＩＢＫの導電率変化Δσ＝１−σ₂／σ₁の値が０．４９の状態のガラスビーズを分散メディアとして用いて分散処理を行った。これ以外は実施例１と同様にして、被覆層形成用の塗工液Ｐ（１）と帯電ローラＲ（１）、及び塗工液Ｐ（２）と帯電ローラＲ（２）を得た。この帯電ローラの評価結果を表２に示す。

［比較例４］
分散メディアをジルコニア（ＹＴＺ（商品名）；株式会社ニッカトー製、φ０．８ｍｍ）とし、分散処理時間を３時間、分散処理前の追洗浄工程の洗浄操作を２回とした以外は実施例１と同様にした。そして、被覆層形成用の塗工液Ｐ（１）と帯電ローラＲ（１）、及び塗工液Ｐ（２）と帯電ローラＲ（２）を得た。このとき、洗浄１回目の導電率は３０、洗浄２回目の導電率は２８であり、ＭＩＢＫの導電率変化Δσ＝１−σ₂／σ₁の値は０．０７であった。この帯電ローラの評価結果を表２に示す。

表１より、本発明の実施例１〜５では、ガラスビーズを用いて塗工液の分散処理を行い、かつ追洗浄工程ではΔσ≦０．１となるまで、ガラスビーズの洗浄を行うことによって、Δμ及びΔＣは「Ａ」又は「Ｂ」となった。このため、塗工液の粘度の安定性、抵抗の再現性は共に良好な結果が得られたことが分かる。また、画像評価も「Ａ」又は「Ｂ」となっており、実施例１〜５で作成した帯電ローラは優れた帯電特性を有することが分かる。

これに対して、表２より、比較例１では追洗浄工程を行わず、比較例２及び３ではΔσが０．１を超えており、比較例４では分散メディアとしてガラスビーズを使用しなかった。このため、何れの比較例もΔμ、ΔＣ及び画像評価が全て「Ａ」又は「Ｂ」となることはなかった。従って、比較例の構成では、塗工液の粘度の安定性、抵抗の再現性及び画像特性が全て優れた帯電ローラを製造できないことが分かる。

本発明の帯電ローラの実施形態例における概略断面図である。

符号の説明

１ａ 導電性支持体
１ｂ 弾性層
１ｃ 被覆層
１ｄ 抵抗層
１ｅ 第２の抵抗層

Claims (3)

1. 導電性支持体と、前記導電性支持体の外周面上に弾性層と、前記弾性層の外周面上に被覆層と、を有する帯電ローラの製造方法であって、
   （１）前記弾性層を有する導電性支持体を準備する工程、
   （２）ガラスビーズを溶剤１で洗浄する洗浄工程、
   （３）下記条件（Ａ）を満たすようになるまで、溶剤２により前記ガラスビーズの洗浄をｎ回（ｎは２以上の自然数である）、繰り返し行う追洗浄工程、
   （Ａ） （ｎ−１）回洗浄後とｎ回洗浄後の溶剤２のイオン導電率の変化率Δσが、下記式（Ｂ）を満たす
   Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．１・・・（Ｂ）
   （σ_nは追洗浄工程でｎ回、洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す）
   （４）導電性粒子を含有する溶液を準備した後、前記追洗浄工程で洗浄したガラスビーズを分散メディアとして用いて前記溶液の分散処理を行い、前記溶液中に導電性粒子を分散させた塗工液を得る塗工液調製工程、
   （５）前記弾性層の外周面上に前記塗工液を塗布、乾燥して被覆層を形成する塗布工程、
   を有することを特徴とする帯電ローラの製造方法。
2. 導電性支持体と、前記導電性支持体の外周面上に弾性層と、前記弾性層の外周面上に被覆層と、を有する帯電ローラの製造方法であって、
   下記工程（１）〜（５）をＬ回（Ｌは２以上の自然数である）、繰り返し行い、第（Ｍ−１）回目（Ｍ＝２，・・・Ｌ）の工程（４）で分散メディアとして用いたガラスビーズを、第Ｍ回目の工程（２）及び（３）のガラスビーズとして洗浄することを特徴とする帯電ローラの製造方法。
   （１）前記弾性層を有する導電性支持体を準備する工程、
   （２）ガラスビーズを溶剤１で洗浄する洗浄工程、
   （３）下記条件（Ａ）を満たすようになるまで、溶剤２により前記ガラスビーズの洗浄をｎ回（ｎは２以上の自然数である）、繰り返し行う追洗浄工程、
   （Ａ） （ｎ−１）回洗浄後とｎ回洗浄後の溶剤２のイオン導電率の変化率Δσが、下記式（Ｂ）を満たす
   Δσ＝１−σ_n／σ_n-1≦０．１・・・（Ｂ）
   （σ_nは追洗浄工程でｎ回、洗浄後の溶剤２の導電率［ｎＳｃｍ^-1］を表す）
   （４）導電性粒子を含有する溶液を準備した後、前記追洗浄工程で洗浄したガラスビーズを分散メディアとして用いて前記溶液の分散処理を行い、前記溶液中に導電性粒子を分散させた塗工液を得る塗工液調製工程、
   （５）前記弾性層の外周面上に前記塗工液を塗布、乾燥して被覆層を形成する塗布工程。
3. 前記ガラスビーズが、ソーダ石灰から構成されるガラスビーズであることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電ローラの製造方法。

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