JP2010096267A

JP2010096267A - 弾性ロール、帯電ロール、画像形成装置及びプロセスカートリッジ

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Publication number: JP2010096267A
Application number: JP2008267428A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kojima; 文夫小嶋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-04-30

Abstract

【課題】ロール表層に微小な凸部が多数分布して形成されていても、トナーフィルミングによる画質欠陥が抑制された弾性ロールを提供すること。
【解決手段】少なくとも軸体、前記軸体の外周を覆う導電性基層及び前記導電性基層の外周を覆うロール最外層を有し、前記ロール最外層が、平均粒径５μｍ以下の粒子を含み、前記ロール最外層表面の凹凸の高さの度数分布において、最頻値未満の度数の総和Ａと、値以上の度数の総和Ｂとが、０．５≦Ａ／Ｂ≦１．５の関係を満たし、前記ロール最外層の表面粗さＲｚが２〜１５μｍであることを特徴とする弾性ロール。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性ロール、帯電ロール、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。

電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置の帯電装置として、導電性の帯電ロールを感光体に直接接触させて感光体の帯電を行う接触帯電方式はオゾンや窒素酸化物の発生が少なく、電源効率も良いことから、最近では主流となっている。このような接触帯電方式の帯電装置では、帯電ロールが感光体に常時接触しているため、帯電ロール表面に異物の付着による汚れが発生しやすい。このため、帯電ロールの下地の表面を粗くして表面層の表面粗さを制御したものが開示されている（特許文献１）。

特許文献２には、軸体と、この軸体の外周に円周に沿って形成された導電性弾性体層と、この導電性弾性体層の外周面に形成された最外層となる帯電層とを備えた帯電ロールであって、上記帯電層が、高分子材料からなるマトリックス成分中に粒径７〜３０μｍの弾性体粒子が分散された弾性体によって形成されており、しかも上記帯電層表面の粗度Ｒｚが７〜３０μｍに形成されていることを特徴とする帯電ロールが開示されている。

特許文献３には、軸体の周りに導電性基層が設けられ、さらに該導電性基層の外周面上に、ロール最外層となる保護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、前記保護層内に、５〜３０μｍの平均粒径を有する粒子が分散、含有せしめられて、該保護層の外周面の表面粗さ：Ｒｚが７〜４０μｍとされていることを特徴とする帯電ロールが開示されている。

特許文献４には、像保持体に接触して回転し、前記像保持体の表面を帯電させる導電性材料を含むロール部材からなり、少なくとも前記ロール部材の外周面に、微粒子を含有して表面粗さを持たせたことを特徴とする帯電ロールが開示されている。

特許第３４０００５４号公報特開平４−３０３８６０号公報特開平９−２５８５２３号公報特開２００８−８３４０４号公報

電子写真装置における帯電ロールに関して、感光体表面を帯電させるため放電空間を確保する必要があり、特許文献１〜４に示すように、帯電ロール表層を粗面化し微小な凸部を形成したものが提案されている。
他方、省エネ／高速化の要請から、トナーの低融点化が進み、このような低融点トナーはストレスに対する抵抗力が低下している。このため帯電ロール表層の凸部との接触によってトナーがストレスを受け、帯電ロール表層に凸部を起点としたトナーフィルミングが発生してしまう問題が生じる。

本発明が解決しようとする課題は、ロール表層に微小な凸部が多数分布して形成されていても、トナーフィルミングによる画質欠陥が抑制された弾性ロールを提供することである。

本発明は、下記の＜１＞〜＜４＞に記載の手段により解決された。
＜１＞少なくとも軸体、前記軸体の外周を覆う導電性基層及び前記導電性基層の外周を覆うロール最外層を有し、前記ロール最外層が、平均粒径５μｍ以下の粒子を含み、前記ロール最外層表面の凹凸の高さの度数分布において、最頻値未満の度数の総和Ａと、最頻値以上の度数の総和Ｂとが、０．５≦Ａ／Ｂ≦１．５の関係を満たし、前記ロール最外層の表面粗さＲｚが２〜１５μｍであることを特徴とする弾性ロール、
＜２＞前記＜１＞に記載の弾性ロールよりなることを特徴とする帯電ロール、
＜３＞前記＜２＞に記載の帯電ロールを具備する、画像形成装置、
＜４＞前記＜２＞に記載の帯電ロールを具備する、プロセスカートリッジ。

前記＜１＞に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合と比較して、トナーフィルミングによる画質欠陥が抑制された帯電ロールに好適に用いることができる弾性ロールを提供することができた。
前記＜２＞に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合と比較して、トナーフィルミングによる画質欠陥が抑制された帯電ロールを提供することができた。
前記＜３＞に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合と比較して、トナーフィルミングによる画質欠陥が抑制された画像形成装置を提供することができた。
前記＜４＞に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合と比較して、トナーフィルミングによる画質欠陥が抑制されたプロセスカートリッジを提供することができた。

Ｉ．弾性ロール及び帯電ロール
本実施形態の弾性ロールは、少なくとも軸体、前記軸体の外周を覆う導電性基層及び前記導電性基層の外周を覆うロール最外層を有し、前記ロール最外層が、平均粒径５μｍ以下の粒子を含み、前記ロール最外層表面の凹凸の高さの度数分布において、最頻値未満の度数の総和Ａと、最頻値以上の度数の総和Ｂとが、０．５≦Ａ／Ｂ≦１．５の関係を満たし、ロール最外層の表面粗さＲｚが２〜１５μｍであることを特徴とする。本実施形態の弾性ロールは、帯電ロールとして好ましく用いることができる。
以下、本実施形態の帯電ロールについて説明する。

例えば、図１に示すように、本実施形態の帯電ロール５０は、感光体ドラム４０の上方部に感光体ドラム４０と接触するように配設されていることが好ましい。帯電ロール５０の上方には、帯電ロール５０の表面をクリーニングするクリーニングロール６０が配設されていることが好ましい。
クリーニングロール６０は、回転可能に支持された軸体６２の周囲にスポンジ層６４が形成されたものである。クリーニングロール６０は軸体６２の両端部に配置された図示しないスプリングによって帯電ロール５０に所定の圧力で押圧され、スポンジ層６４が帯電ロール５０の周面に沿って弾性変形してニップ部を形成している。

本実施形態の帯電ロール５０は、感光体ドラム４０の表面に接触して配設され、直流電圧又は交流電圧が印加されて、感光体ドラム４０の表面を帯電させるものである。
帯電ロール５０は、図１に示すように、少なくとも軸体５１の周囲に導電性基層５２を有し、さらにその外周にロール最外層５３を備えている。

感光体ドラム４０の支軸には図示しないモータが連結されており、感光体ドラム４０が図１中の時計回り（矢印２の方向）に回転駆動される。また、感光体ドラム４０の回転に従動して帯電ロール５０が矢印４の方向に回転する。また、帯電ロール５０の回転に従動してクリーニングロール６０が矢印６の方向に回転する。クリーニングロール６０が従動回転することにより、帯電ロール５０の表面のトナーや外添剤などの異物がクリーニングされる。なお、帯電ロール５０及び／又はクリーニングロール６０は、モータを連結して独自に回転駆動するように構成してもよい。

（弾性ロール）
本実施形態の弾性ロールは、少なくとも軸体５１、前記軸体５１の外周を覆う導電性基層５２及び前記導電性基層５２の外周を覆うロール最外層５３を有する。

（軸体）
軸体５１の材質としては、導電性を有するものが好ましく、鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等がより好ましい。また、金属以外の材料でも、導電性と適度の剛性を有する材料であれば用いることができ、例えば導電性粒子等を分散した樹脂成形品や、セラミックス等を用いることもできる。また、ロール形状のほか、中空のパイプ形状とすることも可能である。

軸体の直径は、３〜３０ｍｍの範囲内であることが好ましく、５〜１０ｍｍであることがより好ましい。

（導電性基層）
導電性基層５２の材質としては、導電性あるいは半導電性を有するものが好ましく、樹脂材あるいはゴム材に導電剤を分散したものがより好ましい。
樹脂材としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂などが用いられる。ゴム材料としてはエチレン−プロピレンゴム、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピハロヒドリンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンオキシドゴムなど、又は、それらを発泡させた発泡材が用いられる。本実施形態においては、ゴム材が好ましく、エピハロヒドリンゴムが好ましく、エピクロロヒドリン単独重合体又はエピクロロヒドリン共重合体がより好ましい。

導電性基層５２に含まれる導電剤としては、導電性粒子あるいは半導電性粒子が挙げられ、具体的にはカーボンブラック、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、ＺｎＯ−Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂−Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂、ＺｎＯ−ＴｉＯ₂、ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃、ＦｅＯ−ＴｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｇＯ等の金属酸化物や、過塩素酸リチウム、第４級アンモニウム塩等のイオン導電剤が挙げられ、これらの材料を単独あるいは２種以上混合して用いてもよい。

さらに必要に応じてタルク、アルミナ、シリカ等の無機充填材、フッ素樹脂やシリコーンゴムの微粉等、有機充填材の１種又は２種以上を混合してもよい。

本実施形態においては、導電性基層５２の平均膜厚は０．１〜１００ｍｍが好ましく、１〜１０ｍｍがより好ましい。上記範囲内であると、度数比率Ａ／Ｂ及び表面粗さＲｚの調整が容易である。
導電性基層５２の平均膜厚は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて導電性基層５２の断面の画像を複数箇所（例えば１０箇所）測定し、その平均値をとった値である。

（ロール最外層）
ロール最外層５３は平均粒径５μｍ以下の粒子を含む。
ロール最外層５３は好ましくはバインダー樹脂に導電剤を分散してその抵抗を制御したもので、抵抗率としては１０³〜１０¹⁴Ωｃｍが好ましい。

ロール最外層５３に含まれるバインダー樹脂の材質としては、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドが好ましく用いられ、中でもポリアミドが好ましく、中でも共重合ナイロンが好ましい。
共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン及び１２ナイロン等のいずれか１種又は複数種を重合単位として含むものが好ましく、この共重合体に含まれる他の重合単位としては６ナイロン及び６６ナイロン等が好ましく挙げられる。

ロール最外層５３に含まれる導電剤としては、導電性基層５２に含まれる導電剤と同様の導電性粒子又は半導電性粒子が挙げられ、カーボンブラック、金属、金属酸化物や、イオン導電性を発現する第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物等の１種又は２種以上が混合される。
また必要に応じてヒンダードフェノール、ヒンダードアミン等の酸化防止剤、クレー、カオリン、タルク、シリカ、アルミナ等の無機充填剤や、フッ素樹脂やシリコーン樹脂の微粉等の有機充填材や、シリコーンオイル等の潤滑剤などの、１種又は２種以上を添加することができる。
さらに界面活性剤や帯電制御剤等が必要に応じて添加される。

本実施形態においては、ロール最外層５３の平均膜厚は０．０１〜１，０００μｍが好ましく、１〜１００μｍがより好ましく、１〜１０μｍがさらに好ましい。上記範囲内であると、度数比率Ａ／Ｂ及び表面粗さＲｚの調整が容易である。
ロール最外層５３の平均膜厚は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いてロール最外層５３の断面の画像を複数箇所（例えば１０箇所）測定し、その平均値をとった値である。

図２に示すように、本実施形態では、帯電ロール５０のロール最外層５３は、バインダー樹脂５４に平均粒径５μｍ以下の粒子５５を混練することによってロール最外層５３の最外面に微小な凹凸を形成し、所定の表面粗さを持たせている。

本実施形態においては、前記ロール最外層表面の凹凸の高さの度数分布において、最頻値未満の度数の総和Ａと、最頻値以上の度数の総和Ｂとが、０．５≦Ａ／Ｂ≦１．５の関係を満たす。

最頻値は、度数の最も多い級間の中心点が用いられるが、度数分布が左右対称でない場合には最頻値が中心点とは限らない。そこで、ｌを最頻値Ｍｏを含む階級の下限点、ｆ₊₁をその階級の次の級間の度数、ｆ_-1を前の級間の度数、ｈを級間の幅として以下の式で最頻値Ｍｏを定義することが好ましい。

以下、最頻値未満の度数の総和Ａと、最頻値以上の度数の総和Ｂとの比「Ａ／Ｂ」を「度数比率Ａ／Ｂ」ともいう。度数比率Ａ／Ｂが０．５未満であると帯電ロール表面に対してクリーニングロールがトナーや外添剤を擦りつけ易くなり、トナーフィルミングが発生する。度数比率Ａ／Ｂが１．５を超えると帯電ロール表面の凹凸部分にトナーや紙粉などの異物が蓄積し、帯電異常を招く事で濃度ムラなどの画質欠陥を発生する。
また、度数比率Ａ／Ｂが０．５≦Ａ／Ｂ≦１．５の関係を満たす場合には、帯電ロール表面のトナーフィルミング防止能に優れる。

最頻値未満の度数の総和Ａ及び最頻値以上の度数の総和Ｂは、例えば（株）キーエンス製超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０を用いて測定することができる。具体的には、前記ＶＫ−９５１０を用い、倍率５０倍、Ｘ軸２９８μｍ×Ｙ軸２２３μｍ、ピッチ（Ｚ）：０．２μｍ、メッシュ：２５６×１９２（間引き４）、階級：１μｍ刻みカットオフの条件にて、微小な凹凸領域部分の高さの度数分布を求め、最頻値未満の度数の総和Ａと、最頻値以上の度数の総和Ｂとを算出し、度数比率Ａ／Ｂの値を算出することができる。

本実施形態においては、ロール最外層の表面粗さＲｚが２〜１５μｍである。表面粗さＲｚが２μｍ未満であると、トナーや外添剤などの異物が付着する。表面粗さＲｚが１５μｍを超えると、凹凸部分にトナー及び紙粉等が溜まり易くなり、また、凹凸の高低差が大きいことによって局所的に異常放電が発生し、均一帯電が妨げられ、白抜けのような画像欠陥が起こる。
また、ロール最外層の表面粗さＲｚは、３〜１２μｍであることが好ましく、４〜１０μｍであることがより好ましい。上記範囲内であると、ロール最外層にトナーや外添剤などの異物が付着しにくくなり、耐汚染性が高くなる。

なお、表面粗さＲｚとは十点平均表面粗さＲｚのことであり、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）に規定された表面粗さのことである。十点平均表面粗さＲｚは、表面粗さ測定器等を用いて測定することができるが、本実施形態においては、十点平均表面粗さＲｚは例えば２３℃・５５ＲＨ％の環境下において、接触式表面粗さ測定装置（サーフコム５７０Ａ、（株）東京精密製）を用いて測定することができる。測定に際しては測定距離を２．５ｍｍとし、接触針としてはその先端がダイヤモンド（５μｍＲ、９０°円錐）のものを用い、場所を変えて３回繰り返し測定した際の平均値を表面粗さＲｚとして求めることができる。

粒子５５の材質としては、抵抗値が高い材質が好ましく、例えばポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂及びメタクリル樹脂等の高分子粒子、並びに、シリカ及びセラミック粒子などの無機粒子が用いられるが、本実施形態においては高分子粒子が好ましく、中でもポリアミド樹脂がより好ましい。
また、粒子５５の材質として、ロール最外層５３に含まれるバインダー樹脂５４と同じ樹脂であることが好ましい。バインダー樹脂５４と同じ樹脂を用いることで、相溶性がよくなり、粒子５５とバインダー樹脂５４との密着性が高くなる。したがって、粒子５５の材質がポリアミド樹脂である場合には、バインダー樹脂５４もポリアミド樹脂であることが好ましい。

また、粒子５５の材質に導電性粉末を混練することによって半導電性を持たせてもよい。導電性粉末としては、例えば、金、銀、銅のような金属；カーボンブラック；酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム粉末等の金属酸化物；酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム粉末等の表面を、酸化錫、カーボンブラック、又は金属で覆った粉末；等を挙げることができる。これらは、単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。導電性粉末は、ロール最外層５３のバインダー樹脂５４に含まれる上記の導電性粒子（例えばカーボンブラックなど）と同じ材料としてもよい。

ロール最外層５３に含まれる粒子５５の平均粒径は５μｍ以下である。平均粒径が５μｍを超えると、ロール最外層の表面の凹凸が大きくなるため、凹凸部分にトナー及び紙粉等が溜まり易くなり、また、凹凸の高低差が大きいことによって局所的に異常放電が発生し、均一帯電が妨げられ、細かい白抜けのような画像欠陥が起こる。
粒子５５の平均粒径は、１〜５μｍが好ましく、３〜５μｍがより好ましい。上記範囲内であると長期にわたりトナーフィルミングの防止及び良好な画質を維持することができる。

粒子５５の平均粒径は、ロール最外層５３の平均膜厚の１〜５０％（バインダー樹脂５４の厚み寸法に対して粒子５５の長さ寸法が１〜５０％）であることが好ましい。上記範囲内であると、度数比率Ａ／Ｂ及び表面粗さＲｚの調整が容易である。

一方、粒子５５の体積平均粒径や配合量によっては、粒子５５の平均粒径をロール最外層５３の平均膜厚より大きくすることもできる。この場合、ロール最外層５３の表面から粒子５５の球面の一部がはみ出した状態となることにより、所望の表面粗さＲｚに制御される。

なお、粒子５５の体積平均粒径は、コールターマルチサイザー−ＩＩ型（ベックマン・コールター（株）製）を用いて測定した値である。この場合、粒子の粒径により、最適なアパーチャーを用いて測定することができる。

粒子の形状係数ＳＦ１が１００〜１２０であることが好ましく、１００〜１１０であることがより好ましく、真球状であることがより好ましい。上記範囲内であると、帯電ロール凹凸部分にトナー及び紙粉等が溜まりにくく、局所的な異常放電を発生させることがないため好ましい。

本実施形態において、粒子の形状係数ＳＦ１は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡画像を画像解析装置によって解析することによって数値化でき、例えば、次のような方法で求められる。まず、スライドグラス上に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、５０個以上の粒子について、粒子の絶対最大長、粒子の投影面積を測定し、ＳＦ１を下記の式にて求めることができる。

ここでＭＬ：粒子の絶対最大長、Ａ：粒子の投影面積
これらは、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡画像をルーゼックス画像解析装置によって取り込み、解析することによって数値化される。

（クリーニングロール）
本実施形態において、帯電ロール５０に着脱可能なように当接するように、クリーニングロール６０が設けられていることが好ましい。
また帯電ロール表層の凸部との接触によって低融点トナーがストレスを受けフィルミングとなる現象は帯電ロールと接触して従動回転するクリーニングロールを有する場合に生じ易い。
本実施形態の帯電ロールによれば、帯電ロール表面がトナーフィルミングを生じにくい凹凸状態を適度に保っているため、クリーニングロールを有する場合においてもトナーフィルミングの発生を抑制することができる。

クリーニングロール６０の軸体６２の材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用されており、摺動性などの用途に応じ材質及び表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われてもよく、もちろんそのまま使用してもよい。
また、クリーニングロール６０は、スポンジ層６４を介して帯電ロール５０と適度なニップ圧力で接触するため、ニップ時に撓みのない強度を持った材質又は軸体長に対して十分剛性をもった軸体径が選択される。

クリーニングロール６０のスポンジ層６４は、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなり、内部や表面に空洞や凹凸部（以下、セルという。）が存在し、弾性を有しているものが好ましい。このクリーニングロール６０は、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、オレフィン、メラミン、ポリプロピレン、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、天然ゴム及びスチレンブタジエンゴム、クロロプレン、シリコーン、ニトリル等の発泡性の樹脂又はゴムを材質としたものより選択される。これにより、多数のセルを有するクリーニングロール６０を安価に製造できる。
クリーニングロール６０は、帯電ロール５０との従動摺擦により外添剤などの異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電ロール５０の表面にクリーニングロール６０の擦れによるキズをつけないために、また、長期にわたり千切れや破損が生じないようにするために、引き裂き、引っ張り強さなどに強いポリウレタンが特に好ましく用いられる。

ポリウレタンとして特に限定するものではなく、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルやアクリルポリールなどのポリオールと、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートや４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどのイソシアネートの反応を伴っていればよく、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど鎖延長剤が混合されていることが好ましい。また、水やアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物などの発泡剤を用いて発泡させるのが好ましい。
さらに必要に応じて発泡助剤、整泡剤、触媒などの助剤を加えてもよい。

本実施形態の帯電ロールは、例えば次のように製造することができる。
まず、円筒状成形空間を有する成形型内に、軸体を入れ、成形型内に導電性基層形成材料を充填し、必要に応じて加硫を行うことにより軸体の外周面に弾性層を形成する。次いで、導電性基層の形成された軸体を成形型から取り出す。

前記導電性基層の加硫には、加硫剤、加硫促進剤を使用することができる。
また、本実施形態においては、加硫剤として硫黄を用いることが好ましい。より具体的には、金華印微粉硫黄、金華印油入微粉硫黄、金華印油入微粉硫黄、金華印沈降硫黄、金華印コロイド硫黄、ＳＵＬＦＡＸ（ＳｕｌｆａｘＡ、Ｓｕｌｆａｘ２００Ｓ、Ｓｕｌｆａｘ２００ＳＳ、ＳｕｌｆａｘＰＳ、ＳｕｌｆａｘＰＭＣ、ＳｕｌｆａｘＳＢ、ＳｕｌｆａｘＰＮ等）（以上、鶴見化学工業（株）製）等を好ましく使用できる。

本実施形態において、硫黄は、加硫のため投入されるＳ₈等のほか、加硫促進剤等との混合物の状態で配合される場合がある。
加硫促進剤としては、ｎ−ブチルアルデヒドアニリン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルチオ尿素、トリメチルチオ尿素、Ｎ，Ｎ’−ジエチルチオ尿素、１，３−ジフェニルグアニジン、ジ−Ｏ−トリルグアニジン、１−Ｏ−トリルビグアニド、ジカテコ−ルボレートのジ−Ｏ−トリルグアニジン塩、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩、２−メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、２−（Ｎ，Ｎ−ジエチルチオカルバモイルチオ）ペンゾチアゾール、２−（４−モルホリノジチオ）ペンゾチアゾール、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−べンゾチアゾリルスルフェンアミド、Ｎ−オキシジエチレン−２−べンゾチアゾリルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−べンゾチアゾリルスルフェンアミド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフイド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフイド、ペンタメチレンジチオカルバミン酸ピペリジン塩、ピペコリルジチオカルバミン酸ピペコリン塩、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、Ｎ−エチル−Ｎ−フェニルジチオカルバミン酸亜鉛、Ｎ−ペンタメチレンジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジメチルジチオカルバミン酸第二鉄、ジエチルジチオカルバミン酸テルル、ブチルキサントゲン酸亜鉛、イソプロピルキサントゲン酸亜鉛等が挙げられる。

したがって、これらを含めた混合物総量としては導電性基層固形分中に１．０〜４．０重量％含まれていることが好ましい。上記範囲内であると、架橋密度が高く、耐摩耗性に優れ、圧縮永久歪み特性及び機械的強度が低下せず、硫黄のブルーム（析出）が起こり易くなるので、好ましくない。

次に、バインダー樹脂、粒子及び導電剤等を配合し、この配合物をボールミル等を用いて混合、撹拌し、ロール最外層形成材料混合物を調製する。公知のロール最外層を形成する手段により、ロール最外層を導電性基層が形成された軸体表面に、乾燥後に均一な厚みとなるように塗工して乾燥し、加熱硬化することにより図１に示すような導電ロールを製造することができる。
ロール最外層を形成する手段としてはブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等を用いることができる。

ＩＩ．画像形成装置及びプロセスカートリッジ
本実施形態の画像形成装置は、本実施形態の帯電ロールを具備する。また、本実施形態のプロセスカートリッジは、本実施形態の帯電ロールを具備する。
以下、本実施形態の画像形成装置を図３に基づいて説明する。

図３には本実施形態の画像形成装置及びプロセスカートリッジの一例が示されている。この画像形成装置１は、図示しないパーソナルコンピュータ等の画像データ入力装置から送られてくるカラー画像情報に基づいて画像処理を行い、電子写真方式によって記録用紙Ｐにカラー画像を形成するものである。

画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成するプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを備えている。なお、以下、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのいずれかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別する必要が無い場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、二次転写部において中間転写ベルト３０を背面から支持するためのバックアップロール３４と複数の張架ロール３２によって張架された無端状の中間転写ベルト３０の進行方向に対して、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの順番で直列に配列されている。また、中間転写ベルト３０は、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの像保持体としての感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋと、それぞれ対向して配設される一次転写ロール１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋとの間を挿通している。

次に、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの構成と画像形成の動作とを、イエロートナー画像を形成するプロセスカートリッジ１０Ｙを代表して説明する。
感光体ドラム１２Ｙの表面は、帯電ロール１３Ｙにより一様に帯電される。つぎに、露光装置１４Ｙによりイエロー画像に対応するレーザー光Ｌが照射され、感光体ドラム１２Ｙの表面にイエロー画像に対応する静電潜像が形成される。
イエロー画像に対応する静電潜像は、現像装置１５Ｙの現像バイアスが印加された現像ロール１８Ｙに担持されたトナーによって現像され、イエロートナー画像となる。
イエロートナー画像は、一次転写ロール１６Ｙの圧接力と、一次転写ロール１６Ｙに印加された転写バイアスによる静電吸引力とによって、中間転写ベルト３０上に一次転写される。

この一次転写では、イエロートナー画像は全て中間転写ベルト３０に転写されず、一部が転写残留イエロートナーとして、感光体ドラム１２Ｙに残留する。また、感光体ドラム１２Ｙの表面には、トナーの外添剤なども付着している。一次転写後の感光体ドラム１２Ｙは、クリーニング装置２０Ｙとの対向位置を通過し、感光体ドラム１２Ｙの表面の転写残留トナーなどが除去される。その後、感光体ドラム１２Ｙの表面は、つぎの画像形成サイクルの為、帯電ロール１３Ｙで再び帯電される。

図３に示すように、画像形成装置１では、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの相対的な位置の違いを考慮したタイミングで、上記と同様の画像形成工程が各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいて行われ、中間転写ベルト３０上に、順次、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色トナー像が重ねられ、多重トナー像が形成される。

そして、所定のタイミングで二次転写位置Ａへと搬送されてきた記録用紙Ｐに、転写バイアスが印加された二次転写ロール３６の静電吸引力によって、中間転写ベルト３０から多重トナー像が一括して、記録用紙Ｐに転写される。
多重トナー像が転写された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト３０から分離された後、定着装置３１へと搬送され、熱と圧力とにより記録用紙Ｐに定着されてフルカラー画像が形成される。
記録用紙Ｐに転写されなかった中間転写ベルト３０上の転写残留トナーは、中間転写ベルト用クリーナー３３で回収される。

このような画像形成装置１では、各々のプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに配置された感光体ドラム１２と帯電ロール１３とクリーニング装置２０などが一体となってプロセスカートリッジ（図示省略）を構成しており、このプロセスカートリッジが画像形成装置本体に着脱可能に構成されている。

以下、本発明を実施例で詳細に説明するが、本発明を何ら限定するものではない。以下、特に断りのない限り「部」は「重量部」を、「％」は「重量％」を意味する。

＜実施例１＞
−導電性基層の作製−
下記成分を混練して、導電性基層用の混合物とした。
ＳＵＳ４１６からなる直径８ｍｍの導電性軸体表面に厚さ３ｍｍとなるように円筒状に導電性基層を被覆した。具体的には、前記軸体及び混合物を内径１４．０ｍｍの円筒型の金型に入れ、前記混合物を１７０℃で３０分間加硫させた後、金型から取り出したものを被研磨物とした。この被研磨物を回転数２００ｒｐｍ、砥石回転数２，３００ｒｐｍで研磨し、円筒状の導電性基層を有するロールを得た。

（導電性基層用混合物）
・ゴム材（エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム：日本ゼオン（株）製）１００部
・導電剤（カーボンブラックアサヒサーマル：旭カーボン（株）製）２５部
・導電剤（ケッチェンブラックＥＣ：ライオン（株）製）８部
・イオン導電剤（過塩素酸リチウム）１部
・加硫剤（硫黄）２００メッシュ（鶴見化学工業（株）製）１部
・加硫促進剤（ジベンゾチアジルジスルフィド、ノクセラーＤＭ：大内新興化学工業（株）製）２．０部
・加硫促進剤（テトラメチルチウラムジスルフィド、ノクセラーＴＴ：大内新興化学工業（株）製）０．５部
・酸化亜鉛（酸化亜鉛１種：正同化学工業（株）製）５部

−ロール最外層の作製−
下記成分をビーズミルにて分散し、得られた分散液を、メタノール５１０部で希釈してロール最外層用塗布液を得た。
導電性基層を有するロールの外周に、ロール最外層用塗布液を用いて浸漬塗布した後、１４０℃で１５分間加熱乾燥し、厚さ８μｍのロール最外層を形成し、実施例１の弾性ロールを得た。

（ロール最外層用塗布液）
・高分子材料（共重合ナイロン）（アラミンＣＭ８０００：東レ（株）製）１００部
・導電剤（カーボンブラック）（ＭＯＮＡＲＣＨ１０００：キャボット社製）１４部
・溶剤（メタノール）５００部
・溶剤（ブタノール）２４０部
・平均粒径５μｍのナイロン真球状粒子３０部

（帯電ロールの評価）
（１）度数比率Ａ／Ｂの測定
実施例１の弾性ロールのロール最外層表面の高さの度数分布測定を実施した。測定方法は（株）キーエンス製レーザー顕微鏡ＶＫ９５１０を用い、倍率５０倍、Ｘ軸２９８μｍ×Ｙ軸２２３μｍ、ピッチ（Ｚ）：０．２μｍ、メッシュ：２５６×１９２（間引き４）、階級：１μｍ刻みカットオフの条件にて行った。微小な凹凸領域部分の高さの度数分布を求め、最頻値未満の度数の総和Ａと、最頻値以上の度数の総和Ｂとを算出し、Ａ／Ｂの値を算出した。結果を表１に示した。

（２）ロール最外層の表面粗さＲｚの測定
実施例１の弾性ロール表面について十点平均表面粗さ（Ｒｚ）を測定してその平均値を実施例１のロール最外層の表面粗さＲｚとした。
十点平均表面粗さＲｚは、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）の規定に従い測定した。十点平均表面粗さＲｚは２３℃・５５ＲＨ％の環境下において、接触式表面粗さ測定装置（サーフコム５７０Ａ、（株）東京精密製）を用いて測定した。測定に際しては測定距離を２．５ｍｍとし、接触針としてはその先端がダイヤモンド（５μｍＲ、９０°円錐）のものを用い、場所を変えて３回繰り返し測定した際の平均値を表面粗さＲｚとして求めた。

（３）画質評価
実施例１の弾性ロールを帯電ロールとしてカラー複写機ＡｐｅｏｓＰｏｒｔ−ＩＩＩＣ３３００：富士ゼロックス（株）製に装着した。なお、当該カラー複写機は、クリーニングロールを有する。当該カラー複写機を用いて、Ａ４用紙５０，０００枚印字テスト（１０℃、１５％ＲＨ環境下で２５，０００枚印刷後、２８℃、８５％ＲＨ環境下で２５，０００枚印字）を行った。なお、途中で大きな問題が発生した場合には、その時点で印字を中止した。
画質評価は、５０，０００枚走行後の画像について、ハーフトーン画像中での帯電ロールへのトナーフィルミングによる画質欠陥を下記の通りのグレード分けし目視判定した。評価基準は下記の通りである。
Ａ：トナーフィルミングによる画質欠陥なし。
Ｂ：帯電ロール上、部分的（１０％未満の範囲）に軽微なトナーフィルミングによる画質欠陥発生。
Ｃ：帯電ロール上、部分的（１０〜５０％の範囲）にトナーフィルミングによる画質欠陥発生。
Ｄ：帯電ロール上、全面（５０％を超える範囲）にトナーフィルミングによる画質欠陥発生。
Ａを合格とした。

＜実施例２及び３、並びに、比較例１及び２＞
上記実施例１におけるロール最外層の作製に関し、混合物の分散条件を調整することで、表１に示す度数比率Ａ／Ｂとロール最外層の表面粗さとを有する帯電ロールを作製し、実施例１と同様にして画質評価を実施した。結果を表１に示した。

＜比較例３＞
実施例１と同様にして導電性基層を作製した。さらに平均粒径１０μｍのナイロン真球状粒子３０部を加えた以外は実施例１と同様にしてロール最外層を形成して帯電ロールを作製した。実施例１と同様にして画質評価を実施した。結果を表１に示した。

本実施形態の帯電ロールの断面図である。本実施形態の帯電ロール表面の断面図である。本実施形態の画像形成装置及びプロセスカートリッジを示す概略図である。

符号の説明

１画像形成装置
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋプロセスカートリッジ
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ感光体ドラム
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ帯電ロール
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ露光装置
１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ現像装置
１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ一次転写ロール
１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ現像ロール
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋクリーニング装置
３０中間転写ベルト
３１定着装置
３２張架ロール
３３中間転写ベルト用クリーナー
３４バックアップロール
３６二次転写ロール
４０感光体ドラム
５０帯電ロール
５１軸体
５２導電性基層
５３ロール最外層
５４バインダー樹脂
５５粒子
６０クリーニングロール
６２軸体
６４スポンジ層
Ａ二次転写位置
Ｐ記録用紙

Claims

少なくとも軸体、前記軸体の外周を覆う導電性基層及び前記導電性基層の外周を覆うロール最外層を有し、
前記ロール最外層が、平均粒径５μｍ以下の粒子を含み、
前記ロール最外層表面の凹凸の高さの度数分布において、最頻値未満の度数の総和Ａと、最頻値以上の度数の総和Ｂとが、０．５≦Ａ／Ｂ≦１．５の関係を満たし、
前記ロール最外層の表面粗さＲｚが２〜１５μｍであることを特徴とする
弾性ロール。
請求項１に記載の弾性ロールよりなることを特徴とする
帯電ロール。
請求項２に記載の帯電ロールを具備する、画像形成装置。
請求項２に記載の帯電ロールを具備する、プロセスカートリッジ。