JP4959410B2

JP4959410B2 - 帯電ロールおよびその製法

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Publication number: JP4959410B2
Application number: JP2007115476A
Authority: JP
Inventors: 伸吉柏原; 聡司巽
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2027-04-25
Also published as: JP2008275656A

Description

本発明は、複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に用いられる帯電ロールおよびその製法に関するものである。

一般に、プリンター等の電子写真装置による複写はつぎのようにして行われる。すなわち、軸中心に回転する感光ドラムに原稿像を静電潜像として形成し、これにトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を複写紙に転写することにより複写を行うものである。この場合において、上記感光ドラム表面に対して静電潜像を形成させるためには、予め感光ドラム表面を帯電させ、この帯電部分に対して原稿像を光学系を介して投射し、光の当たった部分の帯電を打ち消すことにより静電潜像をつくるといったことが行われる。そして、上記静電潜像の形成に先立って感光ドラム表面を帯電させる方式としては、最近では、導電性ロールの一種である帯電ロールを、感光ドラム表面に直接接触させる方式（接触帯電方式）が採用されている。

プリンター等の電子写真装置に用いられる帯電ロールとしては、例えば、軸体となる芯金と、その外周面に形成された導電性弾性層（最内層）と、上記導電性弾性層の外周面に形成された抵抗調整層と、上記抵抗調整層の外周面に形成された保護層とを備えた多層構造のロールが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２０８２９０号公報

ところで、上記帯電ロールは、感光ドラムと定荷重で圧接させているため、長時間の放置により、その圧接部の変形が元に戻りにくくなることがある。そのため、最内層である導電性弾性層に低へたり性を持たせ、上記圧接部の変形を元に戻りやすくする必要があり、従来では、上記最内層の硬度を高めに設定し、低へたり性（へたりにくい特性）を持たせている。

しかしながら、上記最内層の硬度を高めに設定すると、図４に示すように、感光ドラム１２とのニップ幅ｐが狭くなるため、放電幅ｑが広くなる。そのため、例えばその帯電ロール１１′に、ＡＣ（直流）＋ＤＣ（交流）重畳帯電方式で印加を行うと、上記放電幅ｑの領域において、帯電ロール１１の放電現象（図示の実線で示す）により、感光ドラム１２の削れが発生する場合がある。また、上記最内層の高硬度化によっても、その摩擦により感光ドラム１２の削れが発生する場合がある。そして、このような感光ドラム１２の削れが発生すると、画像不良が起きる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低へたり性を維持しつつ、低硬度化により感光ドラムとのニップ幅を広げ、放電幅を狭くし、感光ドラムの削れを抑制する帯電ロールおよびその製法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、軸体と、その外周に形成された導電性発泡弾性層と、上記導電性発泡弾性層の外周に形成された抵抗調整層と、上記抵抗調整層の外周に形成された誘電保護層とを備えた帯電ロールであって、上記導電性発泡弾性層に、セル径が５００〜６００μｍの粗大セルｂが点在した状態で形成されているとともに、上記点在する粗大セルｂの間のセル壁に、セル径が１００μｍ以下の微小セルａが、下記の（α）に示す関係を満たすよう多数分布形成されている帯電ロールを第１の要旨とする。

また、本発明は、上記第１の要旨の帯電ロールの製法であって、軸体の外周に、押出成形により未架橋の上記導電性発泡弾性層用材料と抵抗調整層用材料とを積層し、これを、金型内に入れた後、電磁誘導加熱により金型ごと加熱して架橋反応させるとともに、上記導電性発泡弾性層用材料を発泡させ、軸体の外周面に、導電性発泡弾性層，抵抗調整層の順で積層形成された二層構造のロールを作製し、さらに、上記抵抗調整層の外周面に、誘電保護層用材料の塗布により誘電保護層を形成する帯電ロールの製法を第２の要旨とする。

また、本発明は、上記第１の要旨の帯電ロールの製法であって、軸体の外周に、押出成形により未架橋の上記導電性発泡弾性層用材料と抵抗調整層用材料とを積層し、これを、予め高温に加熱した金型内に入れて架橋反応させるとともに、上記導電性発泡弾性層用材料を発泡させ、軸体の外周面に、導電性発泡弾性層，抵抗調整層の順で積層形成された二層構造のロールを作製し、さらに、上記抵抗調整層の外周面に、誘電保護層用材料の塗布により誘電保護層を形成する帯電ロールの製法を第３の要旨とする。

すなわち本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ね、その研究の過程で、帯電ロールの最内層を導電性発泡弾性層とし、その発泡状態を制御することにより前記課題を解決することができないか各種実験を重ねた。その結果、上記最内層の発泡状態において、図２に示すように、セル径５００〜６００μｍの粗大セルｂが点在した状態となるよう形成するとともに、上記点在する粗大セルｂの間のセル壁に、セル径１００μｍ以下の微小セルａを、前記（α）に示す関係を満たすよう多数分布形成すると、図３に示すように帯電ロール１１の硬度が下がり、それにより感光ドラム１２とのニップ幅ｐが広がり、同時に放電幅ｑが狭くなるため、結果的に感光ドラム１２の削れを抑制することができることを突き止めた。しかも、同硬度帯のロールに比べ、最内層のセル骨格（隣接する粗大セル同士の間のセル壁からなる）が太い（図２参照）ことから、低へたり性を実現でき、所期の目的が達成できることを見いだし、本発明に到達した。

また、上記帯電ロールの製法において、軸体の外周に、押出成形により未架橋の上記導電性発泡弾性層用材料と抵抗調整層用材料とを積層し、これを、金型内に入れた後、電磁誘導加熱（ＩＨ加熱）により金型ごと加熱して架橋反応させるか、または、予め高温に加熱した金型内に入れて架橋反応させるといった製造工程を行うと、上記導電性発泡弾性層の架橋時の温度上昇が急速になり、発泡が連鎖的に起こりやすくなり、一次的に発生した粗大なセルとセルとの間のセル壁に、二次的に微小なセルが生成されるようになるため、上記のような特殊な頻度分布の発泡セルを有する導電性発泡弾性層を備えたロールが得られるようになる。

なお、従来の架橋方法、すなわち上記導電性発泡弾性層用材料を金型内に入れた後、金型をオーブン加熱して上記導電性発泡弾性層を架橋反応させる方法では、粗大なセルは生成されるが、微小なセルが生成されにくい。また、上記従来の架橋方法では、セル径を全体的に大きくすることにより低硬度化を図ることは可能であるが、セル骨格が細くなるため、低へたり性は実現できない。また、単に架橋温度を通常よりも上げ過ぎただけでは、発泡速度を高速化させ過ぎてしまうため、セルが全体的に微小化してしまう。このとき、セル壁は薄くなるが、粗大なセルの生成が少ないため、全体としては硬度の高いものとなり、先に述べた不具合が生じる。このようになる理由は、架橋温度の上げ過ぎにより、上記導電性発泡弾性層用材料中の発泡剤が一気に発泡し、各所でセル生成がおこることによりセル同士が制御しあい、粗大なセルができにくくなるためと考えられる。

以上のように、本発明の帯電ロールは、軸体と、その外周に形成された導電性発泡弾性層と、上記導電性発泡弾性層の外周に形成された抵抗調整層と、上記抵抗調整層の外周に形成された誘電保護層とを備えており、上記導電性発泡弾性層に、セル径が５００〜６００μｍの粗大セルｂが点在した状態で形成されているとともに、上記点在する粗大セルｂの間のセル壁に、セル径が１００μｍ以下の微小セルａが、前記（α）に示す関係を満たすよう多数分布形成されている。そのため、低へたり性を維持しつつ、低硬度化により感光ドラムとのニップ幅を広げ、放電幅を狭くし、感光ドラムの削れを抑制することができる。このことから、例えば、ＡＣ＋ＤＣ重畳帯電システムを備えたプリンター等の電子写真装置の帯電ロールに適用することができる。

特に、上記導電性発泡弾性層に、上記粗大セルｂが、特定の関係を満たすよう多数分布形成されていると、低へたり性と低硬度化とのバランスの点で、より優れるようになる。

また、隣接する上記粗大セルｂ同士の平均距離が、２００〜４００μｍの範囲に設定されていると、低へたり性と低硬度化とのバランスの点で、より優れるようになる。

そして、上記のような特殊な帯電ロールは、その製法において、軸体の外周に、押出成形により未架橋の導電性発泡弾性層用材料と抵抗調整層用材料とを積層し、これを、金型内に入れた後、電磁誘導加熱により金型ごと加熱して架橋反応させるか、または、予め高温に加熱した金型内に入れて架橋反応させるといった製造工程を行うと、効率的に製造することができる。

つぎに、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の帯電ロールは、例えば、図１に示すように、軸体１の外周面に沿って導電性発泡弾性層（スポンジ層）２が形成され、上記導電性発泡弾性層２の外周面に抵抗調整層３が形成され、さらに上記抵抗調整層３の外周面に誘電保護層４が形成されて構成されている。そして、上記導電性発泡弾性層２には、セル径５００〜６００μｍの粗大セルｂが点在した状態となるよう形成されているとともに、上記点在する粗大セルｂの間のセル壁に、セル径１００μｍ以下の微小セルａが、下記の（α）に示す関係を満たすよう多数分布形成されており（図２参照）、本発明では、これを最大の特徴とする。なお、本発明において、「セル径」とは、各セルの最大径を示す。

上記軸体１としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、その金属材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッキを施したもの等があげられる。

上記軸体１の外周面に形成される導電性発泡弾性層（スポンジ層）２の材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリノルボルネンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）等の少なくとも一種からなるゴムに、発泡剤、導電剤（カーボンブラック、イオン導電剤等）、架橋剤（硫黄、過酸化物等）、架橋促進剤、可塑剤等を適宜添加したものがあげられる。

上記発泡剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、重曹等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

なお、上記導電性発泡弾性層２用材料に用いるゴムのムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄１００℃）が５〜１５であると、所望のセル骨格を有するスポンジ層に形成しやすいため、好ましい。

また、上記導電性発泡弾性層２用材料は、それにより形成される導電性発泡弾性層２の体積抵抗率が、通常、１０²〜１０⁶Ω・ｃｍの範囲内となるよう、適宜調製される。

上記導電性発泡弾性層２の外周面に形成される抵抗調整層３の材料も、特に限定されるものではなく、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリン単独重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリルゴム等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

また、上記抵抗調整層３用材料には、上記ゴム以外にも、導電剤（カーボンブラック、イオン導電剤等）、架橋剤、架橋促進剤、帯電防止剤、滑剤等を、必要に応じて配合してもよい。

そして、上記抵抗調整層３用材料は、それにより形成される抵抗調整層３の体積抵抗率が、通常、１０⁴〜１０⁹Ω・ｃｍの半導電領域内となるよう、適宜調製される。

上記抵抗調整層３の外周面に形成される誘電保護層４用材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等のポリアミド系樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、アクリルフッ素樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等があげられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、導電性付与のため、通常、カーボンブラック等の従来公知の導電剤が、上記材料中に添加される。

なお、上記誘電保護層４用材料は、それにより形成される誘電保護層４の体積抵抗率が、通常、１０⁸〜１０¹³Ω・ｃｍの範囲内となるよう、適宜調製される。

本発明の帯電ロールは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、前記導電性発泡弾性層２用の各成分をニーダーやロール等の混練機を用いて混練し、導電性発泡弾性層２用材料（コンパウンド）を調製する。また、前記抵抗調整層３用の各成分を、バンバリーミキサーまたはニーダーにより混練したあと、ロールを用いて混練し、抵抗調整層３用材料（コンパウンド）を調製する。さらに、前記誘電保護層４用材料をＭＥＫ等の有機溶剤に溶解し、サンドミル等で分散することにより、誘電保護層４用材料のコーティング液を作製する。

ついで、軸体１の外周に、適宜接着剤を塗布し、この表面に、押出成形により未架橋の上記導電性発泡弾性層２用材料と抵抗調整層３用材料とを積層する。上記積層は、例えば、上記導電性発泡弾性層２用材料および抵抗調整層３用材料を、押出機を用いて共押出成形することにより行うことができる。なお、上記導電性発泡弾性層２用材料および抵抗調整層３用材料の積層方法は、上記のような共押出成形に限定されず、例えば、各層を順次押出成形してもよく、また、これらの押出成形を別々に行い、押出成形した未架橋の導電性発泡弾性層２用材料に、押出成形した未架橋の抵抗調整層３用材料を被覆することによっても行うことができる。また、上記各層を押出成形した後、軸体１を挿入して一体化してもよい。

そして、上記積層体を、金型内に入れた後、電磁誘導加熱（ＩＨ加熱）により金型ごと加熱して架橋反応させるとともに、上記導電性発泡弾性層２用材料を発泡させ、軸体の外周面に、導電性発泡弾性層２，抵抗調整層３の順で積層形成された二層構造のロールを作製する。または、上記積層体を、予め高温に加熱した金型内に入れて架橋反応させるとともに、上記導電性発泡弾性層２用材料を発泡させ、軸体の外周面に、導電性発泡弾性層２，抵抗調整層３の順で積層形成された二層構造のロールを作製する。すなわち、これらの製法では、上記積層体に熱が伝達する前に金型のみが高温となるため（ＩＨ加熱では鉄やステンレス鋼しか加熱されないため）、上記導電性発泡弾性層２の架橋時の温度上昇が急速になり、発泡が連鎖的に起こりやすくなり、一次的に発生した粗大なセルとセルとの間のセル壁に、二次的に微小なセルが生成されるようになるため、前記のような特殊な頻度分布の発泡セルを有する導電性発泡弾性層２を備えたロールが得られるようになる。なお、ＩＨ加熱機による上記ＩＨ加熱または予備加熱による加熱は、好ましくは、金型が１７０〜１９０℃に加熱されるようにすることが好ましい。すなわち、１７０℃未満では、粗大なセルは生成されるが、微小なセルが生成されにくく、逆に、１９０℃を超えると、発泡速度を高速化させ過ぎてしまい、セルが全体的に微小化してしまうおそれがあるからである。また、これらの製法は、従来の製法、すなわち上記導電性発泡弾性層用２材料を金型（非加熱状態）内に入れた後に金型をオーブン加熱して上記導電性発泡弾性層２を架橋反応させる製法に比べ、架橋時間を短縮できるといった利点も有する。なお、上記ＩＨ加熱機により加熱を行う製法では、金型の急速な高温化（ＩＨ加熱機による１分程度の加熱）がなされた時点で、通常のオーブン加熱に切り替えることが、発泡を良好に行う観点において好ましい。また、上記のように金型を予備加熱する製法では、その架橋方法は、通常、オーブン加熱で行われる。

そして、このようにして得られた二層構造のロールの外周面に、上記誘電保護層４用材料であるコーティング液を、ロールコーティング法、スプレーコーティング法、ディッピング法等により塗布し、その後、乾燥（必要に応じ所定の条件で加熱架橋）を行い、誘電保護層４を形成する。このようにして、目的とする三層構造の帯電ロール（図１参照）を作製することができる。

このようにして得られる本発明の帯電ロールにおいて、先に述べたように、その導電性発泡弾性層２には、セル径５００〜６００μｍの粗大セルｂが点在した状態となるよう形成されているとともに、上記点在する粗大セルｂの間のセル壁に、セル径１００μｍ以下の微小セルａが、下記の（α）に示す関係を満たすよう多数分布形成されている（図２参照）。本発明では、先に述べたように、これを最大の特徴とする。なお、上記セル径の測定は、上記導電性発泡弾性層２の任意の断面（１ｍｍ²内）に対し、例えばレーザー顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＩＯＬＥＴＬＡＳＥＲＣＯＬＯＲ３ＤＰＲＯＦＩＬＥＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥＶＫ−９５００）を用いて測定し、各セル径（セルの最大径）を個別に求めることにより行われる。

本発明では、上記式（α）に示す関係を満たすことが重要である。すなわち、上記式（α）において、（Ｎ_a／Ｎ_total）×１００が３０（％）未満では、所望レベルの低硬度化がなされないからであり、逆に、（Ｎ_a／Ｎ_total）×１００が６０（％）を超えると、全体的にセル径が小さくなる方向に進むため、硬度が高くなるからである。

また、特に、上記導電性発泡弾性層の粗大セルｂ（セル径が５００〜６００μｍのもの）が、下記の（β）に示す関係を満たすよう多数分布形成されていると、低へたり性と低硬度化とのバランスの点で、より優れるようになるため、好ましい。

さらに、隣接する上記粗大セルｂ同士の平均距離が、２００〜４００μｍの範囲に設定されていると、低へたり性と低硬度化とのバランスの点で、より優れるようになるため、好ましい。なお、上記平均距離の測定も、上記導電性発泡弾性層２の断面（１ｍｍ²内）に対し、例えばレーザー顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＩＯＬＥＴＬＡＳＥＲＣＯＬＯＲ３ＤＰＲＯＦＩＬＥＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥＶＫ−９５００）を用いて、その面積内にある粗大セルｂ同士の距離を測定し、その値を平均化して数値を求めることにより行われる。詳しくは、図５に示すように、１つの粗大セルｂ₁において、これに隣接する粗大セルとの距離（図の矢印に示す距離）をすべて測定し、その値を平均化したものを、上記粗大セルｂ₁における平均距離とする。そして、この測定を、全ての粗大セルｂに対して行い、その測定値を平均化することにより、上記の「隣接する粗大セルｂ同士の平均距離」が求められる。

そして、低へたり性と低硬度化の要請に沿うため、本発明の帯電ロールのアスカーＣ硬度は３３〜３６°であることが好ましい。

なお、上記導電性発泡弾性層２の厚みは、特に限定はないが、１〜１０ｍｍの範囲内に設定することが好ましく、より好ましくは２〜４ｍｍの範囲内である。すなわち、このような範囲に設定することにより、所望の弾性が得られるからである。

また、上記抵抗調整層３の厚みも、特に限定はないが、２００〜８００μｍの範囲に設定することが好ましく、より好ましくは２００〜５００μｍの範囲内である。すなわち、このような範囲に設定することにより、導電性発泡弾性層２成形時の発泡の阻害が生じないからである。

さらに、上記抵抗調整層３以外の各層の厚みも、特に限定はないが、所望の可とう性を得るため、１〜５０μｍの範囲内に設定することが好ましく、より好ましくは３〜３０μｍの範囲内である。

また、先に述べたように、上記導電性発泡弾性層２の体積抵抗率は、通常、１０²〜１０⁶Ω・ｃｍの範囲内に設定され、上記抵抗調整層３の体積抵抗率は、通常、１０⁴〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲内に設定され、上記誘電保護層４の体積抵抗率は、通常、１０⁸〜１０¹³Ω・ｃｍの範囲内に設定される。

なお、本発明の帯電ロールは、前記図１に示したような三層構造に限定されるものではなく、例えば、上記導電性発泡弾性層２と抵抗調整層３との間に、軟化剤移行防止層や接着剤層等を、必要に応じ設けて、四層以上の層構造としても差し支えない。

そして、本発明の帯電ロールは、主に、ＡＣ＋ＤＣ重畳帯電システムを備えた電子写真装置用の帯電ロールとして好適に用いることができるが、これに限定されるものではなく、一般的な電子写真装置にも適用することが可能である。そして、特に、レーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の帯電ロールとして好適に用いることができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

〔導電性発泡弾性層用材料の調製〕
ＥＰＤＭ（三井化学社製、ＥＰＴ４０４５）１００重量部（以下、「部」と略す）と、ステアリン酸（花王社製、ルーナックＳ３０）２部と、酸化亜鉛（三井金属工業社製、酸化亜鉛２種）６部と、カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ）１２部と、可塑剤（出光石油化学社製、ダイアナプロセスＰＷ３８０）３４部と、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＢＺ）１部と、チウラム系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＴＥＴ）１部と、スルフェンアミド系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＣＺ）１部と、チウラム系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＴＳ）１部と、加硫剤（鶴見化学工業社製、粉末イオウ）１．０５部と、発泡剤（ＡＤＣＡ）（三協化成社製、セルマイクＲＵＢ）６部とを配合し、ロールを用いて混練して、導電性発泡弾性層用材料を調製した。

〔抵抗調整層用材料の調製〕
ＥＣＯ（ダイソー社製、エピクロマーＣＧ１０２）１００部と、ステアリン酸（花王社製、ルーナックＳ３０）１部と、酸化亜鉛（三井金属工業社製、酸化亜鉛２種）５部と、ハイドロタルサイト（ＤＨＴ４Ａ）（協和化学工業社製）３部と、加硫剤（鶴見化学工業社製、粉末イオウ）１．５部と、チアゾール系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＤＭ）１．５部と、チウラム系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＴＳ）０．５部と、導電剤（トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート）１部とを配合し、ロールを用いて混練して、抵抗調整層用材料を調製した。

〔誘電保護層用材料の調製〕
フッ素変性アクリレート樹脂（大日本インキ社製、ディフェンサＴＲ２３０Ｋ）１００部と、カーボンブラック（電気化学工業社製、デンカブラックＨＳ−１００）３０部とを、ＭＥＫ２００部に溶解し、これらをサンドミルを用いて分散し、誘電保護層用材料を調製した。

〔帯電ロールの作製〕
まず、直径６ｍｍの金属製シャフトからなる芯金を用意し、この外周面に接着剤を塗布した後、この表面に、上記調製の導電性発泡弾性層用材料を、押出機を用いて押出成形した。つぎに、上記調製の抵抗調整層用材料をチューブ状に押出成形し、これを、上記押出成形した未架橋の導電性発泡弾性層用材料に被覆し、積層した。そして、この積層体を、金型内に入れた後、電磁誘導加熱機（ＩＨ加熱機）により金型ごと加熱（１８０℃×１分間の加熱）し、その後、オーブンにより加熱（１８０℃×１５分間の加熱）し、芯金の外周面に、導電性発泡弾性層（厚み２．５ｍｍ），抵抗調整層（厚み５００μｍ）の順で積層形成された二層構造のロールを作製した。そして、上記抵抗調整層の外周面に、上記調製の誘電保護層用材料を、ロールコート法により塗布し、その後、乾燥して、誘電保護層（厚み１０μｍ）を形成した。これにより、目的とする三層構造の帯電ロールを得た。

上記導電性発泡弾性層と抵抗調整層との二層構造のロールを作製する際、その未加硫の積層体を、１８０℃に予め加熱した金型（１８０℃×１時間オーブン加熱により予備加熱した金型）内に入れ、そのままオーブン加熱（１８０℃×３０分間の加熱）により架橋および導電性発泡弾性層用材料の発泡を行った。それ以外は、実施例１と同様の材料および製法により、実施例１と同寸法の三層構造の帯電ロールを得た。

導電性発泡弾性層用材料として、ＩＲ（日本ゼオン社製、ニポールＩＲ２２００）１００部と、ステアリン酸（花王社製、ルーナックＳ３０）２部と、酸化亜鉛（三井金属工業社製、酸化亜鉛２種）６部と、カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ）１２部と、可塑剤（出光石油化学社製、ダイアナプロセスＰＷ３８０）３４部と、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＢＺ）１部と、チウラム系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＴＥＴ）１部と、スルフェンアミド系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＣＺ）１部と、チウラム系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＴＳ）１部と、加硫剤（鶴見化学工業社製、粉末イオウ）１．０５部と、発泡剤（ＡＤＣＡ）（三協化成社製、セルマイクＲＵＢ）６部とを配合して、ロールを用いて混練したものを用いた。そして、導電性発泡弾性層と抵抗調整層との二層構造のロールを作製する際、その未加硫の積層体を、１８０℃に予め加熱した金型（１８０℃×１時間オーブン加熱により予備加熱した金型）内に入れ、そのままオーブン加熱（１８０℃×３０分間の加熱）により架橋および導電性発泡弾性層用材料の発泡を行った。それ以外は、実施例１と同様の材料および製法により、実施例１と同寸法の三層構造の帯電ロールを得た。

〔比較例１〕
上記導電性発泡弾性層と抵抗調整層との二層構造のロールを作製する際、その未加硫の積層体を、非加熱状態の金型内に入れ、その後、金型をオーブン加熱（１８０℃×３０分間の加熱）することにより架橋および導電性発泡弾性層用材料の発泡を行った。それ以外は、実施例１と同様の材料および製法により、実施例１と同寸法の三層構造の帯電ロールを得た。

〔比較例２〕
導電性発泡弾性層用材料として、ＥＰＤＭ（三井化学社製、ＥＰＴ４０４５）１００部と、ステアリン酸（花王社製、ルーナックＳ３０）２部と、酸化亜鉛（三井金属工業社製、酸化亜鉛２種）６部と、カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ）１２部と、可塑剤（出光石油化学社製、ダイアナプロセスＰＷ３８０）３４部と、チウラム系加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＴＥＴ）１部と、チアゾール系加硫促進剤（ノクセラーＤＭ、大内新興化学工業社製）１．５部と、チウラム系加硫促進剤（ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業社製）１部と、加硫剤（鶴見化学工業社製、粉末イオウ）１．０５部と、発泡剤（ＡＩＢＮ）（ＯＴａｚｏ−１５、大塚化学社製）１５部とを配合して、ロールを用いて混練したものを用いた。そして、導電性発泡弾性層と抵抗調整層との二層構造のロールを作製する際、その未加硫の積層体を、非加熱状態の金型内に入れ、その後、金型をオーブン加熱（１８０℃×３０分間の加熱）することにより架橋および導電性発泡弾性層用材料の発泡を行った。それ以外は、実施例１と同様の材料および製法により、実施例１と同寸法の三層構造の帯電ロールを得た。

〔比較例３〕
上記導電性発泡弾性層と抵抗調整層との二層構造のロールを作製する際、その未加硫の積層体を、２００℃に予め加熱した金型（２００℃×１時間オーブン加熱により予備加熱した金型）内に入れ、そのままオーブン加熱（２００℃×３０分間の加熱）により架橋および導電性発泡弾性層用材料の発泡を行った。それ以外は、実施例１と同様の材料および製法により、実施例１と同寸法の三層構造の帯電ロールを得た。

このようにして得られた各帯電ロールについて、その最内層である導電性発泡弾性層の断面（１ｍｍ²内）を、レーザー顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＩＯＬＥＴＬＡＳＥＲＣＯＬＯＲ３ＤＰＲＯＦＩＬＥＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥＶＫ−９５００）を用いて観察し、その面積内におけるセルの分布状態（発泡状態）を、下記の基準に従って測定した。これらの結果を、後記の表１に併せて示した。

〔微小セル分布割合〕
全てのセルの個数Ｎ_totalと、セル径が１００μｍ以下の微小セルａの個数Ｎ_aとをカウントし、上記微小セルａの分布割合〔（Ｎ_a／Ｎ_total）×１００〕（％）を算出した。

〔粗大セル分布割合〕
全てのセルの個数Ｎ_totalと、セル径５００〜６００μｍの粗大セルｂの個数Ｎ_aとをカウントし、上記粗大セルｂの分布割合〔（Ｎ_b／Ｎ_total）×１００〕（％）を算出した。

〔セル壁厚み〕
隣接する上記粗大セルｂ同士の距離を測定し、その値を平均化して数値を求めた。

上記表１の結果から、全実施例品における微小セル分布割合は、３０〜６０％の範囲内であり、本発明で規定する範囲内のものである。

つぎに、上記各帯電ロールについて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表２に併せて示した。

〔アスカーＣ硬度〕
帯電ロールのアスカーＣ硬度を、アスカーＣ硬度計（高分子計器社製）により、荷重：５００ｇ，降下速度：５ｍｍ／秒で測定した。

〔ドラム削れ〕
帯電ロールを、レーザープリンター（ＨＰ社製、ＬａｓｅｒＪｅｔ２４３０）に組み込み、３２．５℃×８５％ＲＨ環境下において、１２０００枚の画出し耐久使用を行った。その後、プリンター内において上記帯電ロールに圧接されている感光ドラムを取り出し、感光ドラム表面の初期からの削れ量を、Ｆｉｓｃｈｅｒ社製の渦電流測定器（ＩＳＯＳＣＯＰＥＭＰ３０）により測定した。そして、その測定値が７μｍ以下であるものを○、７μｍを超えるものを×と評価した。

〔低へたり性〕
帯電ロールを、直径３０ｍｍの感光ドラムを模した台座の上にセットして、１ｋｇ荷重をかけた。このような治具圧接をしたまま４０℃×９５％ＲＨの湿熱環境下で１４日放置した後、上記荷重を開放し、その開放後３０分経過後の変形量（へたり）を測定した。そして、帯電ロールの初期からの変形量を、真円度・円柱形状測定機（東京精密社製、Ｒｏｎｄｃｏｍ６０Ａ）にて測定した。そして、その変形量が１２０μｍ以下であるものを○、１２０μｍを超えるものを×と評価した。

〔へたり画像〕
上記治具圧接および湿熱放置を行い、圧接開放後３０分経過した帯電ロールを、レーザープリンター（ＨＰ社製、ＬａｓｅｒＪｅｔ２４３０）に組み込み、ハーフトーン（２５％）の画像を印刷し、その画像を目視評価した。すなわち、その画像に、帯電ロールのへたりにより生じた帯電不足による濃度のむら（すじ）がみられたものを×、すじがみられなかった○とした。

上記表２の結果から、実施例品はいずれも、低硬度で、ドラム削れも少なく、低へたり性も維持され、画像評価においても優れていることがわかる。

これに対して、比較例１品は、最内層の微小セル分布割合が少ないことから、硬度が高く、ドラム削れが生じた。比較例２品も、最内層の微小セル分布割合が少ないが、全体的にセル径が大きく、セル壁が薄いため、低硬度である。しかし、そのセル骨格が細いことから、へたりによる変形量が大きかった。比較例３品は、架橋温度の上げ過ぎにより最内層のセルが全体的に微小化してしまい、硬度が高くなり、結果、ドラム削れが生じた。

本発明の帯電ロールの一例を示す断面図である。本発明の帯電ロールの導電性発泡弾性層におけるセルの分布状態を示す模式図である。本発明の帯電ロールの使用状況を示す説明図である。従来の帯電ロールの使用状況を示す説明図である。隣接する粗大セル同士の平均距離の測定方法を示す説明図である。

符号の説明

１軸体
２導電性発泡弾性層
３抵抗調整層
４誘電保護層

Claims

軸体と、その外周に形成された導電性発泡弾性層と、上記導電性発泡弾性層の外周に形成された抵抗調整層と、上記抵抗調整層の外周に形成された誘電保護層とを備えた帯電ロールであって、上記導電性発泡弾性層に、セル径が５００〜６００μｍの粗大セルｂが点在した状態で形成されているとともに、上記点在する粗大セルｂの間のセル壁に、セル径が１００μｍ以下の微小セルａが、下記の（α）に示す関係を満たすよう多数分布形成されていることを特徴とする帯電ロール。
上記導電性発泡弾性層に、セル径が５００〜６００μｍの粗大セルｂが、下記の（β）に示す関係を満たすよう多数分布形成されている請求項１記載の帯電ロール。
隣接する上記粗大セルｂ同士の平均距離が、２００〜４００μｍの範囲に設定されている請求項１または２記載の帯電ロール。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の帯電ロールの製法であって、軸体の外周に、押出成形により未架橋の上記導電性発泡弾性層用材料と抵抗調整層用材料とを積層し、これを、金型内に入れた後、電磁誘導加熱により金型ごと加熱して架橋反応させるとともに、上記導電性発泡弾性層用材料を発泡させ、軸体の外周面に、導電性発泡弾性層，抵抗調整層の順で積層形成された二層構造のロールを作製し、さらに、上記抵抗調整層の外周面に、誘電保護層用材料の塗布により誘電保護層を形成することを特徴とする帯電ロールの製法。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の帯電ロールの製法であって、軸体の外周に、押出成形により未架橋の上記導電性発泡弾性層用材料と抵抗調整層用材料とを積層し、これを、予め高温に加熱した金型内に入れて架橋させるとともに、上記導電性発泡弾性層用材料を発泡させ、軸体の外周面に、導電性発泡弾性層，抵抗調整層の順で積層形成された二層構造のロールを作製し、さらに、上記抵抗調整層の外周面に、誘電保護層用材料の塗布により誘電保護層を形成することを特徴とする帯電ロールの製法。