JP2022149607A - 電子写真機器用帯電ロール - Google Patents
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Abstract
【課題】トナー汚れ、弾性体層の引き裂き破断、表層の剥がれが抑えられるとともに帯電性に優れる電子写真機器用帯電ロールを提供する。【解決手段】軸体１２と、軸体１２の外周面上に形成された弾性体層１４と、弾性体層１４の外周面上に形成された表層１６と、を備え、弾性体層１４がシリコーンゴムを含み、弾性体層１４の外周表面に幅１３μｍ以上４８μｍ以下で高さ５μｍ以上１３μｍ以下の複数の大凸部１８ａを有するとともに、大凸部１８ａの表面に十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部１８ｂを有し、表層１６がウレタンポリマーを含み、表層１６の破断伸びが２８５％以上５２５％以下である、帯電ロール１０とする。【選択図】図２
Description
本発明は、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器において好適に用いられる電子写真機器用帯電ロールに関するものである。
電子写真機器の帯電ロールとしては、芯金などの軸体の外周面上にゴム弾性を有する弾性体層を有し、その弾性体層の外周面上に表層を有するものが知られている。帯電ロールにおいて、弾性体層の材料としてシリコーンゴムを用いることが知られている（特許文献１）。
シリコーンゴムが軟らかいことから、帯電ロールに接するトナーは潰れにくく、トナー潰れによるロール表面の汚れは抑えられやすい。一方で、その軟らかさ故に帯電ロールと感光体の接触面積は大きくなりやすい。そして、シリコーンゴムは引き裂き力に弱い。これらにより、感光体に接する帯電ロールは駆動時の応力で弾性体層が引き裂かれ、破断しやすい。また、その軟らかさ故に帯電ロールと感光体との間に空隙はできにくく、放電量が少なくなるため、帯電性が低下する。このため、帯電ロールでは、トナー汚れの抑制、弾性体層の引き裂きによる破断の抑制、良好な帯電性を満足することが求められる。また、弾性体層の外周面上に表層を形成する場合、弾性体層から表層の剥がれが問題となる。
本発明が解決しようとする課題は、トナー汚れ、弾性体層の引き裂き破断、表層の剥がれが抑えられるとともに帯電性に優れる電子写真機器用帯電ロールを提供することにある。
本発明に係る電子写真機器用帯電ロールは、軸体と、前記軸体の外周面上に形成された弾性体層と、前記弾性体層の外周面上に形成された表層と、を備え、前記弾性体層が、シリコーンゴムを含み、前記弾性体層の外周表面に、幅１３μｍ以上４８μｍ以下で高さ５μｍ以上１３μｍ以下の複数の大凸部を有するとともに、前記大凸部の表面に、十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部を有し、前記表層が、ウレタンポリマーを含み、前記表層の破断伸びが、２８５％以上５２５％以下である。
前記ウレタンポリマーのＮＣＯインデックスは、１００以上１５０以下であることが好ましい。前記表層の厚さは、０．１μｍ以上２．０μｍ以下であることが好ましい。前記表層は、前記弾性体層の複数の小凸部で形成された凹凸面に沿って形成されていることが好ましい。前記弾性体層の外周表面に、ヒドロキシ基またはヒドロペルオキシ基が形成されていることが好ましい。前記大凸部と前記大凸部の間の表面に、十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部を有することが好ましい。前記大凸部と前記大凸部の間の距離は、２５μｍ以上５５μｍ以下であることが好ましい。前記小凸部と前記小凸部の間の距離は、０．４μｍ以上３．８μｍ以下であることが好ましい。前記弾性体層の表面積比Ｓ／Ｓoは、２．２以上７．７以下であることが好ましい。前記ウレタンポリマーを構成するポリオールの官能基数は、２であることが好ましい。前記弾性体層の外周表面は、エキシマ処理またはコロナ処理が施されていることが好ましい。
本発明に係る電子写真機器用帯電ロールによれば、軸体と、前記軸体の外周面上に形成された弾性体層と、前記弾性体層の外周面上に形成された表層と、を備え、前記弾性体層が、シリコーンゴムを含み、前記弾性体層の外周表面に、幅１３μｍ以上４８μｍ以下で高さ５μｍ以上１３μｍ以下の複数の大凸部を有するとともに、前記大凸部の表面に、十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部を有し、前記表層が、ウレタンポリマーを含み、前記表層の破断伸びが、２８５％以上５２５％以下であることから、トナー汚れ、弾性体層の引き裂き破断、表層の剥がれが抑えられるとともに帯電性に優れる。
前記ウレタンポリマーのＮＣＯインデックスが１００以上１５０以下であると、表層の破断伸びが特定範囲内に収まりやすい。これにより、弾性体層が表層に追従しやすく、また、表層が弾性体層に追従しやすい。そうすると、弾性体層の引き裂き破断が抑えられやすく、表層の剥がれが抑えられやすい。
前記表層の厚さが０．１μｍ以上２．０μｍ以下であると、帯電性および表面粗さが維持されやすい。
前記表層が前記弾性体層の複数の小凸部で形成された凹凸面に沿って形成されていると、帯電性および表面粗さが維持されやすい。
前記弾性体層の外周表面にヒドロキシ基またはヒドロペルオキシ基が形成されていると、弾性体層とウレタンポリマーの親和性が向上し、弾性体層の複数の小凸部で形成された凹凸面に沿って表層が形成されやすくなり、弾性体層の表面凹凸を埋めないで表層を被覆することができる。また、弾性体層と表層の一体化が高められ、表層の剥がれが抑えられやすい。
前記大凸部と前記大凸部の間の表面に十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部を有すると、放電特性を向上することができる。また、弾性体層と表層の一体化が高められ、表層の剥がれが抑えられやすい。
前記大凸部と前記大凸部の間の距離が２５μｍ以上５５μｍ以下であると、複数の大凸部による適度な表面凹凸（粗さ）が形成されるため、弾性体層と表層の一体化が高められ、表層の剥がれが抑えられやすい。また、優れた放電特性を維持することができる。そうすると、カブリ画像の発生が抑えられやすい。
前記小凸部と前記小凸部の間の距離が０．４μｍ以上３．８μｍ以下であると、大凸部の表面に複数の小凸部が適度に分散するため、小凸部にかかる応力が適度に分散され、小凸部の引き裂き破断が抑えられやすい。また、弾性体層の複数の小凸部で形成された凹凸面に沿って表層が形成されやすくなり、凹凸を埋めないで表層を被覆することができる。また、弾性体層と表層の一体化が高められ、表層の剥がれが抑えられやすい。
前記弾性体層の表面積比Ｓ／Ｓoが２．２以上７．７以下であると、複数の大凸部および複数の小凸部による適度な表面凹凸（粗さ）を有することから、弾性体層と表層の一体化が高められ、表層の剥がれが抑えられやすい。また、優れた放電特性を維持することができる。そうすると、カブリ画像の発生が抑えられやすい。
前記ウレタンポリマーを構成するポリオールの官能基数が２であると、表層の硬さが抑えられ、弾性体層と表層の一体化が高められるため、表層の剥がれが抑えられやすい。
前記弾性体層の外周表面にエキシマ処理またはコロナ処理が施されていると、前記弾性体層の外周表面にヒドロキシ基またはヒドロペルオキシ基を形成することができる。そうすると、弾性体層とウレタンポリマーの親和性が向上し、弾性体層の複数の小凸部で形成された凹凸面に沿って表層が形成されやすくなり、凹凸を埋めないで表層を被覆することができる。また、弾性体層と表層の一体化が高められ、表層の剥がれが抑えられやすい。
本発明に係る電子写真機器用帯電ロール（以下、単に帯電ロールということがある。）について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子写真機器用帯電ロールの外観模式図（ａ）と、そのＡ－Ａ線断面図（ｂ）である。図２は、ロール表面の拡大断面図である。
帯電ロール１０は、軸体１２と、軸体１２の外周面上に形成された弾性体層１４と、弾性体層１４の外周面上に形成された表層１６と、を備える。弾性体層１４は、帯電ロール１０のベースとなる層（基層）である。表層１６は帯電ロール１０の表面に現れる層となっている。なお、特に図示しないが、必要に応じて、抵抗調整層等の中間層が、弾性体層１４と表層１６の間に形成されていてもよい。
軸体１２は、導電性を有するものであれば特に限定されない。具体的には、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属製の中実体、中空体からなる芯金などを例示することができる。軸体１２の表面には、必要に応じて、接着剤、プライマーなどを塗布しても良い。つまり、弾性体層１４は、接着剤層（プライマー層）を介して軸体１２に接着されていてもよい。接着剤、プライマーなどには、必要に応じて導電化を行っても良い。
弾性体層１４は、シリコーンゴムを含む。シリコーンゴムが軟らかいことから、帯電ロール１０に接するトナーは潰れにくく、トナー潰れによるロール表面の汚れを抑えることができる。一方で、シリコーンゴムが軟らかいことから、帯電ロール１０は、感光体との接触面積が大きくなりやすい。そして、シリコーンゴムは引き裂き力に弱い。これらにより、帯電ロール１０は、駆動時の応力で弾性体層１４が引き裂かれ、破断しやすい。また、シリコーンゴムが軟らかいことから、帯電ロール１０は、感光体との間に空隙ができにくい。これにより、放電量が少なくなるため、帯電性が低下するおそれがある。
そこで、本発明の帯電ロール１０は、シリコーンゴムを含む弾性体層１４の外周表面を特定の形状にした上で、弾性体層１４の外周表面上にウレタンポリマーを含む特定の表層１６を設けた構成にしている。これにより、トナー潰れによるロール表面の汚れを抑えつつ、駆動時の応力で弾性体層１４が引き裂かれるのを抑えるとともに、感光体との間に空隙を確保して帯電性を確保するものとしている。
図２に示すように、弾性体層１４は、その外周表面に、幅１３μｍ以上４８μｍ以下で高さ５μｍ以上１３μｍ以下の複数の大凸部１８ａを有するとともに、大凸部１８ａの表面に、十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部１８ｂを有する。弾性体層１４がその外周表面に複数の大凸部１８ａを有することで、ロール表面に十分な放電を確保する粗さが形成される。これにより、帯電性を確保することができる。そうすると、カブリ画像の発生が抑えられやすい。また、大凸部１８ａの表面に複数の小凸部１８ｂを有することで、弾性体層１４は表層１６との接触面積が大きくなり、弾性体層１４からの表層１６の剥がれが抑えられやすい。
大凸部１８ａの幅ｗが１３μｍ未満であると、大凸部１８ａの幅ｗが狭すぎて、大凸部１８ａによる表層１６を介して感光体に接する弾性体層１４の接触面積を小さくする効果が小さく、駆動時の応力で弾性体層１４が引き裂かれて破断する。そして、駆動時の弾性体層１４の破断を抑えるなどの観点から、大凸部１８ａの幅ｗは、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、さらに好ましくは２５μｍ以上である。一方、大凸部１８ａの幅ｗが４８μｍ超であると、表層１６を介して感光体に接する大凸部１８ａの接触面積が大きすぎて、駆動時の応力で大凸部１８ａが引き裂かれて破断する。そして、駆動時の大凸部１８ａの破断を抑えるなどの観点から、大凸部１８ａの幅ｗは、好ましくは４５μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下である。
大凸部１８ａの高さｈが５μｍ未満であると、ロール表面に十分な放電を確保する粗さが形成されず、帯電性が満足できない。そして、帯電性に優れるなどの観点から、大凸部１８ａの高さｈは、好ましくは６μｍ以上、より好ましくは７μｍ以上である。一方、大凸部１８ａの高さｈが１３μｍ超であると、大凸部１８ａが高すぎて、大凸部１８ａの根元で弾性体層１４が引き裂かれる。これにより、帯電性が満足できない。そして、大凸部１８ａの破断を抑えるなどの観点から、大凸部１８ａの高さｈは、好ましくは１２μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下である。
複数の小凸部１８ｂによる大凸部１８ａの表面の十点平均粗さＲｚが１．０μｍ未満であると、大凸部１８ａの表面の粗さが不十分で、表層１６の剥がれが抑えられない。そして、表層１６の剥がれを抑えるなどの観点から、上記十点平均粗さＲｚは、好ましくは１．５μｍ以上、より好ましくは２．０μｍ以上である。一方、上記十点平均粗さＲｚが６．０μｍ超であると、小凸部１８ｂが大きすぎて、小凸部１８ｂの根元で弾性体層１４が引き裂かれる。そして、小凸部１８ｂの破断を抑えるなどの観点から、上記十点平均粗さＲｚは、好ましくは５．５μｍ以下、より好ましくは５．０μｍ以下である。
粗さＲｚは、十点平均粗さであり、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して、任意の５か所で測定された値の平均値である。複数の小凸部１８ｂによる大凸部１８ａの表面の十点平均粗さＲｚは、レーザー顕微鏡（例えばキーエンス製「ＶＫ－９５１０」など）を用いて観察することにより測定することができる。
表層１６は、ウレタンポリマーを含む。シリコーンゴムを含む弾性体層１４の外周表面上にウレタンポリマーを含む特定の表層１６を設けたことで、シリコーンゴムによる弾性体層１４の引き裂き弱さを改善することができる。ウレタンポリマーを含む表層１６は、破断伸びが２８５％以上５２５％以下である。表層１６の材料として比較的伸びのあるウレタンポリマーを用い、シリコーンゴムを含む弾性体層１４の伸びや硬さに表層１６の伸びや硬さを近づけることで、表層１６と弾性体層１４の動きを一体化し、表層１６が弾性体層１４の動きに追従することで、シリコーンゴムによる弾性体層１４の引き裂き弱さを改善することができる。
表層１６の破断伸びが２８５％未満であると、表層１６が硬すぎて表層１６が弾性体層１４に追従できず、駆動時の応力でシリコーンゴムを含む弾性体層１４が引き裂かれて破断する。また、表層１６の破断伸びは、弾性体層１４の引き裂き破断を抑えるなどの観点から、より好ましくは３００％以上、さらに好ましくは３２０％以上である。一方、表層１６の破断伸びが５２５％超であると、表層１６が軟らかすぎて弾性体層１４が表層１６に追従できず、駆動時の応力で表層１６のみが動き、弾性体層１４から表層１６が剥がれる。また、表層１６の破断伸びは、表層１６の剥がれを抑えるなどの観点から、好ましくは５００％以下、より好ましくは４５０％以下、さらに好ましくは４００％以下である。
表層１６は、弾性体層１４の複数の小凸部１８ｂで形成された凹凸面に沿って形成されているとよい。表層１６が弾性体層１４の複数の小凸部１８ｂで形成された凹凸面に沿って形成されていると、帯電性および表面凹凸を維持することができる。
大凸部１８ａと大凸部１８ａの間の距離ｄ１は、特に限定されるものではないが、２５μｍ以上５５μｍ以下が好ましい。大凸部１８ａと大凸部１８ａの間の距離ｄ１が上記範囲内であると、複数の大凸部１８ａによる適度な表面凹凸（粗さ）を形成することができる。そして、大凸部１８ａと大凸部１８ａの間の距離ｄ１が２５μｍ以上であると、表面凹凸（粗さ）が十分に確保されるため、優れた放電特性が維持され、帯電性に優れる。そうすると、カブリ画像の発生が抑えられやすい。また、この観点から、大凸部１８ａと大凸部１８ａの間の距離ｄ１は、好ましくは２７μｍ以上、より好ましくは３０μｍ以上である。そして、大凸部１８ａと大凸部１８ａの間の距離ｄ１が５５μｍ以下であると、表面凹凸（粗さ）が十分に確保されるため、弾性体層１４と表層１６の一体化が高められ、表層１６の剥がれが抑えられやすい。また、この観点から、大凸部１８ａと大凸部１８ａの間の距離ｄ１は、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは４５μｍ以下である。
小凸部１８ｂと小凸部１８ｂの間の距離ｄ２は、特に限定されるものではないが、０．４μｍ以上３．８μｍ以下が好ましい。小凸部１８ｂと小凸部１８ｂの間の距離ｄ２が上記範囲内であると、大凸部１８ａの表面に複数の小凸部１８ｂを適度に分散することができる。そして、小凸部１８ｂと小凸部１８ｂの間の距離ｄ２が０．４μｍ以上であると、複数の小凸部１８ｂで形成された凹凸面に沿って表層１６を形成しやすくなり、複数の小凸部１８ｂによる弾性体層１４の凹凸を埋めないで表層１６を被覆することができる。また、弾性体層１４と表層１６の一体化が高められ、表層１６の剥がれが抑えられやすい。また、この観点から、小凸部１８ｂと小凸部１８ｂの間の距離ｄ２は、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは０．７μｍ以上、さらに好ましくは１．０μｍ以上である。そして、小凸部１８ｂと小凸部１８ｂの間の距離ｄ２が３．８μｍ以下であると、大凸部１８ａの表面に複数の小凸部１８ｂが適度に分散するため、小凸部１８ｂにかかる応力が適度に分散され、小凸部１８ｂの引き裂き破断が抑えられやすい。また、この観点から、小凸部１８ｂと小凸部１８ｂの間の距離ｄ２は、好ましくは３．５μｍ以下、より好ましくは３．０μｍ以下である。
大凸部１８ａと大凸部１８ａの間は、凹部となっている。この凹部の底面は、平坦部であってもよいし、曲面部であってもよい。また、凹部の底面、すなわち、大凸部１８ａと大凸部１８ａの間の表面にも、十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部１８ｂが形成されていてもよい。図２に示す凹凸表面では、大凸部１８ａと大凸部１８ａの間には、十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部１８ｂが形成されている。そして、この十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上であると、弾性体層１４と表層１６の一体化が高められ、表層１６の剥がれが抑えられやすい。また、この観点から、この十点平均粗さＲｚは、より好ましくは１．５μｍ以上、さらに好ましくは２．０μｍ以上である。一方、この十点平均粗さＲｚが６．０μｍ以下であると、放電特性を向上することができる。また、この観点から、この十点平均粗さＲｚは、より好ましくは５．５μｍ以下、さらに好ましくは５．０μｍ以下である。
弾性体層１４は、複数の大凸部１８ａおよび複数の小凸部１８ｂを外周面に有することで、外周面の表面積は大きいものとなっている。弾性体層１４の表面積比Ｓ／Ｓoは、特に限定されるものではないが、２．２以上７．７以下であることが好ましい。表面積比Ｓ／Ｓoが上記範囲内であると、複数の大凸部１８ａおよび複数の小凸部１８ｂによる適度な表面凹凸（粗さ）を有することから、弾性体層１４と表層１６の一体化が高められ、表層１６の剥がれが抑えられやすい。また、優れた放電特性を維持することができる。そうすると、カブリ画像の発生が抑えられやすい。表面積比Ｓ／Ｓoは、より好ましくは２．５以上７．０以下、さらに好ましくは３．０以上６．０以下である。ここで、Ｓは、弾性体層１４の実測表面積であり、Ｓ０は、弾性体層１４の表面が平坦面であるとしたときの理論表面積である。
弾性体層１４は、外周面にヒドロキシ基またはヒドロペルオキシ基が形成されているとよい。そうすると、弾性体層１４とウレタンポリマーの親和性が向上し、弾性体層１４の複数の小凸部１８ｂで形成された凹凸面に沿って表層１６を形成しやすくなり、凹凸を埋めないで表層１６を被覆することができる。また、弾性体層１４と表層１６の一体化が高められ、表層１６の剥がれが抑えられやすい。例えば、弾性体層１４の外周表面にエキシマ処理またはコロナ処理が施されると、弾性体層１４の外周表面にヒドロキシ基またはヒドロペルオキシ基を形成することができる。
弾性体層１４は、トナー潰れによるロール表面の汚れが抑えられやすいなどの観点から、表面硬度（ＭＤ－１硬度）が３０～５５度の範囲内であることが好ましい。弾性体層１４は、シリコーンゴムを含むことで、より低硬度に構成することができる。
表層１６の厚さは、０．１μｍ以上２．０μｍ以下であることが好ましい。表層１６の厚さが０．１μｍ以上であると、弾性体層１４からの放電が抑えられ、帯電性を良好にすることができる。また、この観点から、表層１６の厚さは、より好ましくは０．２μｍ以上、さらに好ましくは０．５μｍ以上である。一方、表層１６の厚さが２．０μｍ以下であると、弾性体層１４の表面凹凸を埋めないで表面粗さを維持することができる。また、この観点から、表層１６の厚さは、より好ましくは１．７μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下である。弾性体層１４に表面処理が施されていると、表層１６を構成するウレタンポリマーと弾性体層１４の親和性が向上し、弾性体層１４の表面に表層１６をより薄く形成しやすい。また、弾性体層１４の小凸部１８ｂが適度に分散されていると、小凸部１８ｂと小凸部１８ｂの間に表層１６を構成するウレタンポリマーを浸透しやすくなるため、小凸部１８による凹部を埋めないで表層１６を形成しやすくなる。
表層１６を構成するウレタンポリマーは、ＮＣＯインデックスが１００以上１５０以下であることが好ましい。ＮＣＯインデックスを低めに設定することで、材料の伸びが大きくなるため、ウレタンポリマーを含む表層１６の破断伸びや硬さを、シリコーンゴムを含む弾性体層１４の破断伸びや硬さに近づけて、弾性体層１４と表層１６の一体化を高めることができる。また、表層１６の破断伸びが特定範囲内に収められやすい。ＮＣＯインデックスが１００以上であると、表層１６が軟らかすぎず、弾性体層１４が表層１６に追従しやすい。また、ＮＣＯインデックスが１５０以下であると、表層１６が硬すぎず、表層１６が弾性体層１４に追従しやすい。そうすると、弾性体層１４の引き裂き破断を抑えやすく、表層１６の剥がれが抑えられやすい。ウレタンポリマーのＮＣＯインデックスは、上記観点から、より好ましくは１１０以上１４０以下、さらに好ましくは１２０以上１３５以下である。ＮＣＯインデックスは、ポリオールのヒドロキシル基の合計当量１００に対するイソシアネートのイソシアネート基の当量で表される。
表層１６を構成するウレタンポリマーは、ポリオールおよびイソシアネートを含むウレタン組成物から形成することができる。ウレタン組成物は、熱硬化性ウレタンポリマーのみで構成されていてもよいし、熱硬化性ウレタンポリマーに加えて熱可塑性ウレタンポリマーを含んでいてもよい。熱可塑性ウレタンポリマーを含むと、材料の伸びが大きくなるため、ウレタンポリマーを含む表層１６の破断伸びや硬さを、シリコーンゴムを含む弾性体層１４の破断伸びや硬さに近づけて、弾性体層１４と表層１６の一体化を高めやすくすることができる。また、表層１６の破断伸びを特定範囲内に収めやすくすることができる。
熱可塑性ウレタンポリマーとしては、カプロラクトン型やアジペート型、エーテル型などが挙げられる。これらのうち、高い機械的強度や弾性回復性を確保するなどの観点から、カプロラクトン型が好ましい。これにより、低硬度ながら高い機械的強度を得ることができる。また、コート性を確保するなどの観点から、分子量は比較的大きいほうが好ましい。好ましい分子量の範囲としては、１００００～５０００００の範囲内である。
熱硬化性ウレタンポリマーと熱可塑性ウレタンポリマーとの混合比（熱硬化性ウレタンポリマー／熱可塑性ウレタンポリマー）は、質量比で２０／８０～８０／２０の範囲内にあることが好ましい。混合比がこの範囲内にある場合には、コート性と、低硬度、耐ヘタリ性とのバランスに優れる。より好ましくは、４０／６０～６０／４０の範囲内である。
ウレタンポリマーを構成するポリオールは、官能基数２～３が好ましい。より好ましくは、官能基数２である。ウレタンポリマーを構成するポリオールの官能基数が２であると、表層１６の硬さが抑えられ、弾性体層１４と表層１６の一体化が高められるため、表層１６の剥がれが抑えられやすい。ウレタンポリマーを構成するポリオールは、弾性体層１４への浸透性などの観点から、分子量１００～１０００、１００～７５０、１００～５００などが好ましい。
ウレタンポリマーを構成するポリオールとしては、エチレングリコール，ジエチレングリコール，トリエチレングリコール，プロピレングリコール，ポリプロピレングリコール，ジプロピレングリコール，ブチレングリコール，ネオペンチルグリコール，１，６－ヘキシレングリコール等のジオール、トリメチロールエタン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオール，グリセリン等のトリオールが挙げられる。これらは、ウレタンポリマーを構成するポリオールとして１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。これらのうちでは、架橋反応の制御のしやすさなどの観点から、１，６－ヘキシレングリコール等のジオールが特に好ましい。
ウレタンポリマーを構成するイソシアネートは、官能基数２～３が好ましい。より好ましくは、官能基数２である。ウレタンポリマーを構成するイソシアネートの官能基数が２であると、表層１６の硬さが抑えられ、弾性体層１４と表層１６の一体化が高められるため、表層１６の剥がれが抑えられやすい。ウレタンポリマーを構成するイソシアネートは、末端にイソシアネート基を有するプレポリマーであってもよいし、プレポリマーでなくてもよい。ウレタンポリマーを構成するイソシアネートは、弾性体層１４への浸透性などの観点から、分子量１００～１０００、１００～７５０、１００～５００などが好ましい。
ウレタンポリマーを構成するイソシアネートとしては、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４’－ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、ポリメチレンフェニルイソシアネート（ＰＡＰＩ）、オルトトルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＤＩ）、リジンジイソシアネートメチルエステル（ＬＤＩ）、ジメチルジイソシアネート（ＤＤＩ）などが挙げられる。これらは、ウレタンポリマーを構成するイソシアネート として１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。これらのうちでは、架橋反応の制御のしやすさなどの観点から、ＨＭＤＩが特に好ましい。
ウレタン組成物は、ポリオールおよびイソシアネートを含むウレタン組成物とともに、溶媒を含んでいてもよい。溶媒を含むことで、固形分濃度を調整し、表層１６の厚みを調整することができる。また、より均一に表層１６を形成しやすくする。ウレタン組成物における固形分濃度は、浸透性、厚みなどの観点から、１質量％以上４０質量％以下の範囲内が好ましい。より好ましくは３質量％以上３５質量％以下である。
溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、ヘキサン、石油エーテル、ノルマルヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルエーテル、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、ガソリン、石油エーテル、ベンジン、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。これらは、溶媒として１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。これらのうちでは、材料の溶解性、揮発性などの観点から、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）が特に好ましい。
弾性体層１４には、導電性付与のため、導電剤を配合することができる。導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤が挙げられる。電子導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物が挙げられる。導電性金属酸化物としては、導電性チタン酸化物、導電性亜鉛酸化物、導電性スズ酸化物などが挙げられる。イオン導電剤としては、４級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤などが挙げられる。また、弾性体層１４には、必要に応じて、各種添加剤を適宜添加しても良い。添加剤としては、滑剤、加硫促進剤、老化防止剤、光安定剤、粘度調整剤、加工助剤、難燃剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、分散剤、消泡剤、顔料、離型剤などを挙げることができる。
弾性体層１４は、イオン導電剤の配合量、電子導電剤の配合などにより、所定の体積抵抗率に調整することができる。弾性体層１４の体積抵抗率は、１０２～１０１０Ω・ｃｍ、１０３～１０９Ω・ｃｍ、１０４～１０８Ω・ｃｍの範囲などに適宜設定すればよい。
弾性体層１４の厚みは、特に限定されるものではなく、０．１～１０ｍｍの範囲内などで適宜設定すればよい。
表層１６には、導電性付与のため、導電剤を配合することができる。導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤が挙げられる。電子導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物が挙げられる。導電性金属酸化物としては、導電性チタン酸化物、導電性亜鉛酸化物、導電性スズ酸化物などが挙げられる。イオン導電剤としては、４級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤などが挙げられる。また、表層１６には、必要に応じて、各種添加剤を適宜添加しても良い。添加剤としては、可塑剤、レベリング剤、充填剤、加硫促進剤、加工助剤、離型剤などを挙げることができる。
表層１６の体積抵抗率は、帯電性などの観点から、半導電領域に設定するとよい。具体的には、例えば、１．０×１０７～１．０×１０１０Ω・ｃｍの範囲内に設定するとよい。体積抵抗率は、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠して測定することができる。
弾性体層１４は、軸体１２をロール成形金型の中空部に同軸的に設置し、未架橋のシリコーンゴム組成物を注入して、加熱・硬化（ 架橋） させた後、脱型するなどにより、形成することができる。弾性体層１４の大凸部１８ａは、型転写により形成することができる。ロール成形金型の内側（型の内面）に、所定の凹凸形状を形成するとよい。弾性体層１４の小凸部１８ｂは、弾性体層１４の外周表面に、表面処理を施すことで形成することができる。このような表面処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、ＵＶ処理、電子線処理、エキシマ処理、フレーム処理などが挙げられる。これらのうちでは、微細な凹凸を形成できるなどの観点から、エキシマ処理やコロナ処理などが好ましい。また、表面処理を施すことで、弾性体層１４の外周表面に水酸基やヒドロペルオキシ基などの官能基を形成することができる。これらの官能基は、弾性体層１４の材料と表層１６の材料の密着性に寄与する。また、大凸部１８ａと小凸部１８ｂにより構成される微細な表面凹凸の凹部に表層１６の材料が入りやすくなり、弾性体層１４の外周表面の微細な表面凹凸を維持して薄い表層１６を形成しやすくなる。
表層１６は、表層１６の形成材料を用い、これを弾性体層１４の外周面に塗工し、乾燥処理などを適宜行うことにより形成することができる。表層１６は、弾性体層１４の複数の小凸部１８ｂで形成された凹凸面に沿って形成することができる。
以上の構成の帯電ロール１０によれば、軸体１２と、軸体１２の外周面上に形成された弾性体層１４と、弾性体層１４の外周面上に形成された表層１６と、を備え、弾性体層１４が、シリコーンポリマーを含み、弾性体層１４の外周表面に、幅１３μｍ以上４８μｍ以下で高さ５μｍ以上１３μｍ以下の複数の大凸部１８ａを有するとともに、大凸部１８ａの表面に、十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部１８ｂを有し、表層１６が、ウレタンポリマーを含み、表層１６の破断伸びが、２８５％以上５２５％以下であることから、トナー汚れ、弾性体層１４の引き裂き破断、表層１６の剥がれが抑えられるとともに帯電性に優れる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
例えば、大凸部１８ａは、図２では断面が半球状のものとして表示しているが、大凸部１８ａの形状は、特に限定されるものではない。断面半球状、断面三角形状、断面四角形状など、種々の形状とすることができる。また、複数の大凸部１８ａは、弾性体層１４の外周表面に、島状に点在するものであってもよいし、例えば帯電ロールの軸方向や周方向、その間の方向などに連続する線条に形成されたものであってもよい。
以下、実施例および比較例を用いて本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
＜弾性体層用組成物の調製＞
導電性シリコーンゴム（信越化学工業製「Ｘ－３４－２６４Ａ／Ｂ」混合質量比Ａ／Ｂ＝１／１）をスタティックミキサーにて混合することにより、弾性体層用組成物を調製した。
＜弾性体層用組成物の調製＞
導電性シリコーンゴム（信越化学工業製「Ｘ－３４－２６４Ａ／Ｂ」混合質量比Ａ／Ｂ＝１／１）をスタティックミキサーにて混合することにより、弾性体層用組成物を調製した。
＜弾性体層の作製＞
導電性シャフト（φ６ｍｍ）を同軸にセットした円筒状金型内に弾性体層用組成物を注入し、１５０℃で３０分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、導電性シャフトの外周に厚さ３ｍｍの弾性体層を有するロール体を作製した。この金型の内側には凹凸形状が形成されており、型転写によりロール体の外周表面に複数の大凸部を形成した。複数の大凸部は、ロール体の外周表面に島状に点在している。
導電性シャフト（φ６ｍｍ）を同軸にセットした円筒状金型内に弾性体層用組成物を注入し、１５０℃で３０分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、導電性シャフトの外周に厚さ３ｍｍの弾性体層を有するロール体を作製した。この金型の内側には凹凸形状が形成されており、型転写によりロール体の外周表面に複数の大凸部を形成した。複数の大凸部は、ロール体の外周表面に島状に点在している。
＜弾性体層の表面処理＞
作製したロール体の外周表面にエキシマ処理（６００ｍＷ／ｃｍ２、１２０秒照射）を施すことにより、複数の大凸部の表面に複数の小凸部を形成した。複数の小凸部は、大凸部の表面や大凸部と大凸部の間の凹部に島状に点在している。
作製したロール体の外周表面にエキシマ処理（６００ｍＷ／ｃｍ２、１２０秒照射）を施すことにより、複数の大凸部の表面に複数の小凸部を形成した。複数の小凸部は、大凸部の表面や大凸部と大凸部の間の凹部に島状に点在している。
＜表層組成物の調製＞
熱可塑性ウレタンポリマー（日本ポリウレタン製「Ｎ５１９６」）５０質量部と、エーテル系ポリオール（三洋化成製「ＰＰＧ２０００」）３０質量部と、イソシアネート（大日本インキ化学工業製「バーノックＤＮ９５５」）２０質量部と、電子導電剤（電気化学工業製「デンカブラック」）３０質量部と、イオン導電剤（４級アンモニウム塩）１質量部とをボールミルにより混練した後、ＭＥＫ４００質量部を加えて混合、攪拌することにより、表層組成物を調製した。
熱可塑性ウレタンポリマー（日本ポリウレタン製「Ｎ５１９６」）５０質量部と、エーテル系ポリオール（三洋化成製「ＰＰＧ２０００」）３０質量部と、イソシアネート（大日本インキ化学工業製「バーノックＤＮ９５５」）２０質量部と、電子導電剤（電気化学工業製「デンカブラック」）３０質量部と、イオン導電剤（４級アンモニウム塩）１質量部とをボールミルにより混練した後、ＭＥＫ４００質量部を加えて混合、攪拌することにより、表層組成物を調製した。
＜表層の作製＞
表面処理後の弾性体層の外周表面に、ロールコート法により表層組成物をコーティングした後、１７０℃で６０分熱処理して表層を形成した。これにより、帯電ロールを作製した。
表面処理後の弾性体層の外周表面に、ロールコート法により表層組成物をコーティングした後、１７０℃で６０分熱処理して表層を形成した。これにより、帯電ロールを作製した。
（実施例２～１４、２１～２６、比較例１～８）
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、実施例１と同様に弾性体層の表面処理および表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、実施例１と同様に弾性体層の表面処理および表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
（実施例１５）
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、弾性体層の表面処理方法を変更し、実施例１と同様に表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、弾性体層の表面処理方法を変更し、実施例１と同様に表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
（実施例１６～１７、比較例９～１０）
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、実施例１と同様に弾性体層の表面処理を行った。次いで、表層組成物の組成を変更し、表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、実施例１と同様に弾性体層の表面処理を行った。次いで、表層組成物の組成を変更し、表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
（実施例１８～１９、２８～２９）
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、実施例１と同様に弾性体層の表面処理を行った。次いで、表層の厚さを変更し、表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、実施例１と同様に弾性体層の表面処理を行った。次いで、表層の厚さを変更し、表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
（実施例２０、３０）
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、実施例１と同様に弾性体層の表面処理を行った。次いで、表層組成物の調製において、ポリオールをエーテル系ポリオール（三洋化成製「ＰＰＧ２０００」）からエチレンジアミン系ポリオール（三洋化成製「ニューポールＮＰ－３００」）に変更し、表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、実施例１と同様に弾性体層の表面処理を行った。次いで、表層組成物の調製において、ポリオールをエーテル系ポリオール（三洋化成製「ＰＰＧ２０００」）からエチレンジアミン系ポリオール（三洋化成製「ニューポールＮＰ－３００」）に変更し、表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
（実施例２７）
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、弾性体層の表面処理を行わないで、実施例１と同様に表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
金型の内側の凹凸形状を変更した以外は実施例１と同様にして、ロール体を作製した。次いで、弾性体層の表面処理を行わないで、実施例１と同様に表層の作製を行い、帯電ロールを作製した。
帯電ロールの弾性体層の凹凸形状について調べた。また、表層材料の破断伸び、表層の厚さを測定した。また、帯電ロールの弾性体層の引き裂きの弱さ、表層の剥がれ、帯電性、汚れを評価した。
（大凸部の幅）
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。モードの平面計測にて、任意の大凸部の頂点と隣の凹部の底点に計測ラインを引き、計測した平面距離を２倍してその任意の大凸部の幅とした。１箇所につき任意の３つの大凸部について実施し、３箇所各３つの計９点の平均値を大凸部の幅とした。
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。モードの平面計測にて、任意の大凸部の頂点と隣の凹部の底点に計測ラインを引き、計測した平面距離を２倍してその任意の大凸部の幅とした。１箇所につき任意の３つの大凸部について実施し、３箇所各３つの計９点の平均値を大凸部の幅とした。
（大凸部の高さ）
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。モードのプロファイル計測にて、任意の大凸部の頂点を通過する計測ラインを引き、計測した高さプロファイルにおいて、ノイズを除去するために高さスムージングを行い、さらにグラフの傾きを補正した。任意の大凸部の頂点と隣の凹部の底点とを選択し、得られた高度差の数値をその任意の凸部の高さとした。１箇所につき任意の３つの大凸部について実施し、３箇所各３つの計９点の平均値を大凸部の高さとした。
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。モードのプロファイル計測にて、任意の大凸部の頂点を通過する計測ラインを引き、計測した高さプロファイルにおいて、ノイズを除去するために高さスムージングを行い、さらにグラフの傾きを補正した。任意の大凸部の頂点と隣の凹部の底点とを選択し、得られた高度差の数値をその任意の凸部の高さとした。１箇所につき任意の３つの大凸部について実施し、３箇所各３つの計９点の平均値を大凸部の高さとした。
（大凸部表面の粗さＲｚ）
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。撮影した画像から、粗さ測定（ＪＩＳ Ｂ ０６０１－１９９４に準拠）モードの線粗さ測定にて、任意の大凸部を３箇所選択し、その表面の十点平均粗さＲｚを測定した。３箇所各３つの計９点の平均値を大凸部表面の粗さＲｚとした。なお、測定距離は４～６μｍで測定した。
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。撮影した画像から、粗さ測定（ＪＩＳ Ｂ ０６０１－１９９４に準拠）モードの線粗さ測定にて、任意の大凸部を３箇所選択し、その表面の十点平均粗さＲｚを測定した。３箇所各３つの計９点の平均値を大凸部表面の粗さＲｚとした。なお、測定距離は４～６μｍで測定した。
（大凸部の凸間距離）
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。モードの平面計測にて、任意の大凸部の頂点と隣の凸部の頂点に計測ラインを引き、計測した平面距離を凸間距離とした。１箇所につき任意の３つの大凸部間について実施し、３箇所各３つの計９点の平均値を大凸部の凸間距離とした。
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。モードの平面計測にて、任意の大凸部の頂点と隣の凸部の頂点に計測ラインを引き、計測した平面距離を凸間距離とした。１箇所につき任意の３つの大凸部間について実施し、３箇所各３つの計９点の平均値を大凸部の凸間距離とした。
（小凸部の凸間距離）
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。プロファイル測定モードにて任意の大凸部の側面に計測ラインを引き、プロファイルを取得した。プロファイルから隣り合う小凸部を選択し、その平面距離を測定した。上記を任意の３つの小凸部間において実施し、３箇所各３つの計９点の平均値を小凸部の凸間距離とした。
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。プロファイル測定モードにて任意の大凸部の側面に計測ラインを引き、プロファイルを取得した。プロファイルから隣り合う小凸部を選択し、その平面距離を測定した。上記を任意の３つの小凸部間において実施し、３箇所各３つの計９点の平均値を小凸部の凸間距離とした。
（凹部の表面粗さＲｚ）
表面粗さＲｚは、１０点平均粗さであり、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して、任意の５か所で測定された値の平均値である。大凸部と大凸部の間の凹部の表面粗さＲｚは、レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－９５１０」）を用いて観察することにより測定した。撮影した画像において、解析プログラム（プログラム名 ＫＥＹＥＮＣＥ ＶＫ Ａｎａｌｙｚｅｒ解析アプリケーション）における面粗さモードにて溝部０．０１ｍｍ２を選択して算出された値を凹部の表面粗さＲｚとした。
表面粗さＲｚは、１０点平均粗さであり、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して、任意の５か所で測定された値の平均値である。大凸部と大凸部の間の凹部の表面粗さＲｚは、レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－９５１０」）を用いて観察することにより測定した。撮影した画像において、解析プログラム（プログラム名 ＫＥＹＥＮＣＥ ＶＫ Ａｎａｌｙｚｅｒ解析アプリケーション）における面粗さモードにて溝部０．０１ｍｍ２を選択して算出された値を凹部の表面粗さＲｚとした。
（表面積比Ｓ／Ｓ０の測定方法）
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。モードの体積表面計測にて、０．４ｍｍ２の範囲の表面積Ｓを求め、Ｓ０で割ったもの（Ｓ／Ｓ０）を表面積比とした。Ｓは、弾性体層の実測表面積であり、Ｓ０は、弾性体層の表面が平坦面であるとしたときの理論表面積である。
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて、表層形成前の弾性体層の表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、表面を３０００倍で撮影した。モードの体積表面計測にて、０．４ｍｍ２の範囲の表面積Ｓを求め、Ｓ０で割ったもの（Ｓ／Ｓ０）を表面積比とした。Ｓは、弾性体層の実測表面積であり、Ｓ０は、弾性体層の表面が平坦面であるとしたときの理論表面積である。
（破断伸び）
表層組成物を用い、１７０℃で６０分プレス架橋成形を行い、厚さ２ｍｍのシート状サンプルを得た。得られたシート状サンプルについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、引張試験機（東洋精機製作所製「ＡＥ－Ｆストログラフ」）を用い、破断時伸びを測定した。
表層組成物を用い、１７０℃で６０分プレス架橋成形を行い、厚さ２ｍｍのシート状サンプルを得た。得られたシート状サンプルについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、引張試験機（東洋精機製作所製「ＡＥ－Ｆストログラフ」）を用い、破断時伸びを測定した。
（表層の厚さ）
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて表層の径方向断面を４００倍で観察することにより測定した。小凸部を覆っているウレタンポリマーの厚さを測定した。任意の位置の５箇所において測定し、その平均によって表した。
レーザー顕微鏡（キーエンス製「ＶＫ－Ｘ１００」）を用いて表層の径方向断面を４００倍で観察することにより測定した。小凸部を覆っているウレタンポリマーの厚さを測定した。任意の位置の５箇所において測定し、その平均によって表した。
（弾性体層の引き裂き）
作製した帯電ロールを実機（ＨＰ製「ＣＬＪ４５２５ｄｎ」）のカートリッジ（ブラック）に取り付け、１５℃×１０％ＲＨ環境下にて３万枚耐久後に、ロール外観を目視にて観察した。この際、帯電ロールの弾性体層の引き裂きが確認され画像に影響があるものを不良「×」、弾性体層の端部に軽微な引き裂きが確認されるが画像に影響が無いものを良好「○」、引き裂きが確認されず画像に影響が無い場合を非常に良好「◎」とした。
作製した帯電ロールを実機（ＨＰ製「ＣＬＪ４５２５ｄｎ」）のカートリッジ（ブラック）に取り付け、１５℃×１０％ＲＨ環境下にて３万枚耐久後に、ロール外観を目視にて観察した。この際、帯電ロールの弾性体層の引き裂きが確認され画像に影響があるものを不良「×」、弾性体層の端部に軽微な引き裂きが確認されるが画像に影響が無いものを良好「○」、引き裂きが確認されず画像に影響が無い場合を非常に良好「◎」とした。
（表層の剥がれ）
作製した帯電ロールを実機（ＨＰ製「ＣＬＪ４５２５ｄｎ」）のカートリッジ（ブラック）に取り付け、１５℃×１０％ＲＨ環境下にて３万枚耐久後に、ロール外観を目視にて観察した。この際、帯電ロールの表層の剥がれが確認され画像に影響があるものを不良「×」、表層の端部に軽微な剥がれが確認されるが画像に影響が無いものを良好「○」、剥がれが確認されず画像に影響が無い場合を非常に良好「◎」とした。
作製した帯電ロールを実機（ＨＰ製「ＣＬＪ４５２５ｄｎ」）のカートリッジ（ブラック）に取り付け、１５℃×１０％ＲＨ環境下にて３万枚耐久後に、ロール外観を目視にて観察した。この際、帯電ロールの表層の剥がれが確認され画像に影響があるものを不良「×」、表層の端部に軽微な剥がれが確認されるが画像に影響が無いものを良好「○」、剥がれが確認されず画像に影響が無い場合を非常に良好「◎」とした。
（帯電性）
作製した帯電ロールを実機（ＨＰ製「ＣＬＪ４５２５ｄｎ」）のカートリッジ（ブラック）に取り付け、１５℃×１０％ＲＨ環境下にて２５％濃度ハーフトーンにて画出しを行い、３万枚耐久後の評価を行った。画像に黒点（カブリ）がなかったものを非常に良好「◎」、発生したが黒点の濃度が薄く許容できるものを良好「○」、黒点の濃度が許容できない場合を不良「×」とした。
作製した帯電ロールを実機（ＨＰ製「ＣＬＪ４５２５ｄｎ」）のカートリッジ（ブラック）に取り付け、１５℃×１０％ＲＨ環境下にて２５％濃度ハーフトーンにて画出しを行い、３万枚耐久後の評価を行った。画像に黒点（カブリ）がなかったものを非常に良好「◎」、発生したが黒点の濃度が薄く許容できるものを良好「○」、黒点の濃度が許容できない場合を不良「×」とした。
（ロール汚れ）
作製した帯電ロールを実機（ＨＰ製「ＣＬＪ４５２５ｄｎ」）のカートリッジ（ブラック）に取り付け、１５℃×１０％ＲＨ環境下にて３万枚耐久後に、ロール外観を目視にて観察した。この際、トナー汚れがロール表面にこすりつけられており、画像不良が生じている場合を不良「×」、トナー汚れがロール表面にこすりつけられているが量が微小で画像不良が許容範囲の場合を良好「○」、トナー汚れがロール表面にこすりつけられておらず、画像不良が生じていない場合を非常に良好「◎」とした。
作製した帯電ロールを実機（ＨＰ製「ＣＬＪ４５２５ｄｎ」）のカートリッジ（ブラック）に取り付け、１５℃×１０％ＲＨ環境下にて３万枚耐久後に、ロール外観を目視にて観察した。この際、トナー汚れがロール表面にこすりつけられており、画像不良が生じている場合を不良「×」、トナー汚れがロール表面にこすりつけられているが量が微小で画像不良が許容範囲の場合を良好「○」、トナー汚れがロール表面にこすりつけられておらず、画像不良が生じていない場合を非常に良好「◎」とした。
比較例１は、大凸部の幅が大きすぎるため、表層を介して感光体に接する大凸部の接触面積が大きすぎて、大凸部が根元で引き裂かれて破断した。比較例２は、大凸部の幅が小さすぎるため、大凸部による表面凹凸の効果が小さく、表層を介して感光体に接する弾性体層の接触面積が大きすぎて、弾性体層が引き裂かれて破断した。比較例３は、大凸部の高さが高すぎるため、大凸部が根元で引き裂かれて破断した。また、これにより、放電特性が低下し、黒点画像が発生した。比較例４は、大凸部の高さが低すぎるため、粗さが足りず、放電不足により帯電不足となって画像が悪化した。比較例５は、小凸部に起因する大凸部表面の粗さが大きすぎるため、小凸部が根元で引き裂かれて破断した。比較例６は、小凸部に起因する大凸部表面の粗さが小さすぎるため、弾性体層と表層の一体化が低く、耐久時に表層が剥がれた。比較例７は、大凸部の幅が小さすぎるため、大凸部による表面凹凸の効果が小さく、表層を介して感光体に接する弾性体層の接触面積が大きすぎて、弾性体層が引き裂かれて破断した。また、大凸部の高さが高すぎるため、大凸部が根元で引き裂かれて破断した。また、これにより、放電特性が低下し、黒点画像が発生した。また、小凸部に起因する大凸部表面の粗さが大きすぎるため、小凸部が根元で引き裂かれて破断した。比較例８は、大凸部の幅が大きすぎるため、表層を介して感光体に接する大凸部の接触面積が大きすぎて、大凸部が根元で引き裂かれて破断した。また、大凸部の高さが低すぎるため、粗さが足りず、放電不足により帯電不足となって画像が悪化した。また、小凸部に起因する大凸部表面の粗さが小さすぎるため、弾性体層と表層の一体化が低く、耐久時に表層が剥がれた。比較例９は、表層の破断伸びが大きすぎて、感光体との接触部で受ける力によって表層だけが伸び、弾性体層が表層の動きに追従しない。このため、耐久時に表層が剥がれた。一方、比較例１０は、表層の破断伸びが小さすぎて、表層が弾性体層の動きに追従しない。このため、耐久時に弾性体層が引き裂かれて破断した。
一方、実施例は、弾性体層がシリコーンポリマーを含み、弾性体層の外周表面に幅１３μｍ以上４８μｍ以下で高さ５μｍ以上１３μｍ以下の複数の大凸部を有するとともに、大凸部の表面に十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部を有し、表層がウレタンポリマーを含み、表層の破断伸びが２８５％以上５２５％以下である。そして、実施例によれば、弾性体層の引き裂き破断、表層の剥がれ、トナー汚れが抑えられている。また、帯電性にも優れる。
そして、実施例によれば、大凸部の幅および高さ、大凸部表面の粗さＲｚを調整することで、弾性体層の引き裂き破断をより改善できることがわかる。例えば、大凸部の幅を１５μｍ以上４５μｍ以下、大凸部の高さを１２μｍ以下、大凸部表面の粗さＲｚを５．５μｍ以下とすることで、弾性体層の引き裂き破断をより改善できる（実施例１～３、５、７～１２）。また、大凸部の高さを調整することで、帯電性をより改善できることがわかる。例えば、大凸部の高さを６μｍ以上１２μｍ以下とすることで、弾性体層の帯電性をより改善できる（実施例３～４、７～１２）。また、大凸部表面の粗さＲｚを調整することで、表層の剥がれをより改善できることがわかる。例えば、大凸部表面の粗さＲｚを１．５μｍ以上とすることで、表層の剥がれをより改善できる（実施例６、７～１２）。
また、実施例７～８と実施例２１～２２を比較すると、大凸部の凸間距離が２５μｍ以上５５μｍ以下であると、表層の剥がれ、帯電性をより改善できることがわかる。また、実施例９～１０と実施例２２～２４を比較すると、小凸部の凸間距離が０．４μｍ以上３．８μｍ以下であると、弾性体層の引き裂き破断、表層の剥がれをより改善できることがわかる。また、実施例１１～１２と実施例２５～２６を比較すると、大凸部間の凹部表面の粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下であると、表層の剥がれ、帯電性をより改善できることがわかる。また、実施例７～１２と実施例２７を比較すると、弾性体層に表面処理を施して表面に水酸基またはヒドロペルオキシ基を形成することで、弾性体層の引き裂き破断、表層の剥がれをより改善できることがわかる。また、実施例１８～１９と実施例２８～２９を比較すると、表層の厚さが０．１μｍ以上２．０μｍ以下であると、弾性体層の引き裂き破断、帯電性、トナー汚れをより改善できることがわかる。また、実施例２０と実施例３０を比較すると、表層のウレタンポリマーを構成するポリオールの官能基数が３以下であると、トナー汚れをより改善できることがわかる。
以上、本発明の実施形態・実施例について説明したが、本発明は上記実施形態・実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
１０ 帯電ロール
１２ 軸体
１４ 弾性体層
１６ 表層
１８ａ 大凸部
１８ｂ 小凸部
ｗ 大凸部の幅
ｈ 大凸部の高さ
ｄ１ 大凸部の凸間距離
ｄ２ 小凸部の凸間距離
１２ 軸体
１４ 弾性体層
１６ 表層
１８ａ 大凸部
１８ｂ 小凸部
ｗ 大凸部の幅
ｈ 大凸部の高さ
ｄ１ 大凸部の凸間距離
ｄ２ 小凸部の凸間距離
Claims (11)
- 軸体と、前記軸体の外周面上に形成された弾性体層と、前記弾性体層の外周面上に形成された表層と、を備え、
前記弾性体層が、シリコーンゴムを含み、前記弾性体層の外周表面に、幅１３μｍ以上４８μｍ以下で高さ５μｍ以上１３μｍ以下の複数の大凸部を有するとともに、前記大凸部の表面に、十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部を有し、
前記表層が、ウレタンポリマーを含み、前記表層の破断伸びが、２８５％以上５２５％以下である、電子写真機器用帯電ロール。 - 前記ウレタンポリマーのＮＣＯインデックスが、１００以上１５０以下である、請求項１に記載の電子写真機器用帯電ロール。
- 前記表層の厚さが、０．１μｍ以上２．０μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の電子写真機器用帯電ロール。
- 前記表層が、前記弾性体層の複数の小凸部で形成された凹凸面に沿って形成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
- 前記弾性体層の外周表面に、ヒドロキシ基またはヒドロペルオキシ基が形成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
- 前記大凸部と前記大凸部の間の表面に、十点平均粗さＲｚが１．０μｍ以上６．０μｍ以下の凹凸を形成する複数の小凸部を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
- 前記大凸部と前記大凸部の間の距離が、２５μｍ以上５５μｍ以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
- 前記小凸部と前記小凸部の間の距離が、０．４μｍ以上３．８μｍ以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
- 前記弾性体層の表面積比Ｓ／Ｓoが、２．２以上７．７以下である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
Ｓ：前記弾性体層の実測表面積
Ｓ０：前記弾性体層の表面が平坦面であるとしたときの理論表面積 - 前記ウレタンポリマーを構成するポリオールの官能基数が、２である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
- 前記弾性体層の外周表面は、エキシマ処理またはコロナ処理が施されている、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電子写真機器用帯電ロール。
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