JP5446194B2 - 導電性ロールおよび導電性ロールを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、導電性ロールおよび導電性ロールを備えた画像形成装置に関する。

従来、例えば電子写真方式を採用した複写機やプリンタなどの画像形成装置において、例えば帯電装置として、被帯電体（例えば、感光体）の表面に直接接触させて、直流電圧又は直流電圧に交流電圧を印加させ、被帯電体を帯電させる接触型帯電装置（いわゆる、ＢＣＲ）が主に用いられている。

導電性ロールの最表層にフィラーを含有させ、該最表層を粗面化することが提案されている（例えば、特許文献１）。

一方、接触型帯電装置における導電性ロールの被帯電体に対する圧接加重を増加させ、導電性ロールの搬送力を増やすことも考えられる。

なお、導電性ロールの端部側の外周面に周方向に沿って環状の高摩擦部を設けること（例えば、特許文献２）、ＪＩＳ Ｋ７１２５に規定する試験方法において、導電性ロールの非画像部に相当する両端の表面層の動摩擦係数μ_Ｋを感光体の動摩擦係数μ_ＫＤよりも大きくすること（例えば特許文献３）が提案されている。

特許第３０２４２４８号 特開平６−２０２４４０号公報 特開平６−１１８７７０号公報

本発明は、導電性ロールのフィルミング、騒音を抑制し、被帯電体（例えば、感光体）への従動性を長期に亘って維持する導電性ロールおよび導電性ロールを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち、本発明の導電性ロールおよび導電性ロールを備えた画像形成装置は、以下の特徴を有する。

（１）少なくとも軸体と、前記軸体の外周に設けられた半導電性弾性層と、最表層とを有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであり、前記導電性ロールの画像領域における最表層の表面粗さは、導電性ロールの非画像領域における最表層の表面粗さに比べ粗く、前記最表層にはフィラーが含有され、前記導電性ロールの画像領域における最表層のフィラーの含有量は、前記導電性ロールの非画像領域における最表層のフィラーの含有量に比べ多い導電性ロールである。

（２）少なくとも軸体と、前記軸体の外周に設けられた半導電性弾性層と、最表層とを有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであり、前記導電性ロールの画像領域における最表層の表面粗さは、導電性ロールの非画像領域における最表層の表面粗さに比べ粗く、前記最表層にはフィラーが含有され、前記導電性ロールの非画像領域における最表層の厚みは、前記導電性ロールの画像領域における最表層の厚みに比べ厚い導電性ロールである。

（３）少なくとも像保持体と、該像保持体に接触しその表面を帯電する帯電手段とを備える画像形成装置であって、前記帯電手段が上記（１）または（２）に記載の導電性ロールからなる画像形成装置である。

請求項１，２に記載の発明によれば、導電性ロールのフィルミング、騒音が抑制され、また従来に比べ被帯電体（例えば、感光体）への従動性が長期に亘って維持される。また、帯電ディフェクト（帯電欠陥）が防止するとともに、耐汚染性、騒音防止性が向上し、また、被帯電体（例えば、感光体）への圧接加重を増やすことなく、被帯電体への従動性が向上する。

請求項３に記載の発明によれば、耐汚染性、耐騒音性を有し、また、従来に比べ長期に亘って従動性が維持された導電性ロールを備えた画像形成装置が提供される。

本発明の実施の形態について以下説明する。なお、本発明の実施の形態を詳細に説明するにあたり、まず本実施の形態における導電性ロールについて詳述し、その後、本実施の形態における導電性ロールを備えた画像形成装置について述べる。なお、本実施の形態の導電性ロールは、帯電ロールに限るものではなく、他の形態も許容するものである。また、図面の各構成の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。

＜導電性ロール＞
本発明における第１の実施の形態の導電性ロールは、図１に示すように、軸体であり導電性軸心である芯金３０の外周に、少なくとも同芯状に半導電性弾性層３２と、最表層３４ａ，３４ｂとが設けられ、電圧が印加された状態で被帯電体（例えば、感光体）に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロール１００であって、導電性ロール１００の最表層３４ａは粗面化層であって、最表層３４の表面粗さは軸方向（図１の黒矢印で示す方向）で異なっている。

さらに、詳細に説明すると、本実施の形態における導電性ロール１００は、その非画像領域Ｗ_１である端部側の最表層３４ｂと、画像領域Ｗ_２である中央付近の最表層３４ａの表面粗さが異なり、導電性ロール１００の画像領域Ｗ_２である中央付近の最表層３４の表面粗さは大きく、一方、導電性ロール１００の非画像領域Ｗ_１である端部側の最表層３４の表面粗さは小さくなっている。

すなわち、図１に示すように、最表層３４ａには、粗面化のためのフィラーが含有され、一方、最表層３４ｂには、フィラーが含有されていないので、導電性ロール１００の画像領域Ｗ_２である中央付近における最表層３４ａの表面粗さは大きく、帯電ディフェクト（帯電欠陥）を防止するとともに、耐汚染性、騒音防止性が向上し、一方、導電性ロール１００の非画像領域Ｗ_１である端部側の最表層３４ｂは、フィラーを含まないので、その表面粗さは小さく、被帯電体（例えば、感光体）への圧接加重を増やすことなく、被帯電体への従動性が向上する。これにより、結果的に、従来に比べ低ストレスで導電性ロールが搬送されるため、長期に亘って被帯電体への従動性が維持され、画質も長期間担保される。

本発明における第２の実施の形態の導電性ロールは、図２に示すように、軸体であり導電性軸心である芯金３０の外周に、少なくとも同芯状に半導電性弾性層３２と最表層３４とが設けられ、電圧が印加された状態で被帯電体（例えば、感光体）に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロール１１０であって、導電性ロール１１０の最表層３４は粗面化層であって、最表層３４の表面粗さは軸方向（図２の黒矢印で示す方向）で異なっている。

さらに、詳細に説明すると、本実施の形態における導電性ロール１１０は、その非画像領域Ｗ_１である端部側と、画像領域Ｗ_２である中央付近との最表層３４の表面粗さが異なり、導電性ロール１１０の画像領域Ｗ_２である中央付近の最表層３４の表面粗さは大きく、一方、導電性ロール１１０の非画像領域Ｗ_１である端部側の最表層３４の表面粗さは小さくなっている。

上述のように、本実施の形態における導電性ロール１１０の最表層３４の表面近傍のフィラー含有量を軸方向で異ならせる、すなわち、非画像領域Ｗ_１と画像領域Ｗ_２の表面粗さを異ならせるために、導電性ロール１１０の画像領域Ｗ_２である中央付近における最表層３４の表面近傍におけるフィラーの含有量を多くし、一方、導電性ロール１１０の非画像領域Ｗ_１である端部側における最表層３４の表面近傍におけるフィラーの含有量を少なくする。

本願発明者らは、図５に示すように、同一径のフィラーを同一重量部、例えば５μｍ径のフィラーを５０質量部添加した最表層用塗液を用い、最表層の膜厚を変化させる場合、膜厚が厚くなるほど表面粗さＲｚが小さくなることを見出した。そこで、本願発明者らは、導電性ロール１１０の最表層３４の厚みが軸方向で異ならせ、図２に示すように、導電性ロール１１０の非画像領域Ｗ_１である端部側の最表層３４の膜厚を、導電性ロールの画像領域Ｗ_２である中央付近の最表層３４の膜厚より厚くしている。これにより、導電性ロールの画像領域Ｗ_２である中央付近においては、ベース樹脂のレベリング効果が弱いため最表層３４の表面近傍付近のフィラーの含有量が多くなり、中央付近における最表層３４の表面粗さは粗くなるので、帯電ディフェクト（帯電欠陥）を防止するとともに、耐汚染性、騒音防止性が向上する。一方、導電性ロール１１０の非画像領域Ｗ_１である端部側では、ベース樹脂のレベリング効果が相対的に強くなるので、最表層３４の表面近傍のフィラーの含有量が少なくなり、端部側における最表層３４の表面粗さは小さくなるので、被帯電体（例えば、感光体）への圧接加重を増やすことなく、被帯電体への従動性が向上する。これにより、結果的に、従来に比べ低ストレスで導電性ロールが搬送されるため、長期に亘って被帯電体への従動性が維持され、画質も長期間担保される。

ここで、図６に示す表面粗さＲｚは、表面粗さ計サーフコム１４００Ａ（東京精密社製）を用い、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に従って、ロールの軸方向について、測定長４．０ｍｍ、カットオフ値０．８、測定速度０．３０ｍｍ／ｓｅｃの条件で１０箇所を測定し、その平均値とした。

第２の実施の形態の導電性ロール１１０は、例えば図７に示す浸漬コーティング法により最表層３４を形成する場合、塗液槽４０の塗液４２に対する芯金３０の引き揚げ速度を変えるだけで、端部側の膜厚を中央付近の膜厚より厚く形成することができる。したがって、第１の実施の形態の導電性ロール１００の最表層３４ａ，３４ｂのように組成の異なる層を形成する場合に比べ、少ない工程数で、すなわち、一工程で表面粗さの異なる最表層３４が形成される。

また、本発明における第３の実施の形態の導電性ロールは、図３に示すように、軸体であり導電性軸心である芯金３０の外周に、同芯状に半導電性弾性層３２とフィラーを含まない中間層３６と最表層３４とが設けられ、電圧が印加された状態で被帯電体（例えば、感光体）に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロール１２０である。例えば、中間層３６は、ブリードブロックなどの他の機能を持たせるために設けてもよい。また、本実施の形態の導電性ロール１２０は、中間層３６の軸方向に沿った幅が、最表層３４の軸方向に沿った幅より大きくなるように形成されている。これにより、例えば図３に示すように、導電性ロール１２０の画像領域Ｗ_２である中央付近にのみ表面粗さを有する最表層３４が設けられ、帯電ディフェクト（帯電欠陥）が防止され、また耐汚染性、騒音防止性が向上するとともに、導電性ロール１２０の非画像領域Ｗ_１である端部側には、フィラーを含まない表面粗さの低い中間層３６が露出するため、被帯電体（例えば、感光体）への圧接加重を増やすことなく、被帯電体への従動性が向上する。これにより、結果的に、従来に比べ低ストレスで導電性ロールが搬送されるため、長期に亘って被帯電体への従動性が維持され、画質も長期間担保される。

次に、上述した本実施の形態における導電性ロール１００，１１０，１２０の各構成について説明する。まず、軸体であり導電性軸心である芯金３０は、導電性を有するものであって、一般には鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。また、金属以外の材料としては、導電性と適度の剛性を有する材料が挙げられ、例えば、導電性粒子等を分散した樹脂成形品や、セラミックス等が用いられる。また、芯金３０は、ロール形状のほかに、中空のパイプ形状が用いられる。

また、半導体弾性層（以下「弾性抵抗層」ともいう）３２は、導電性または半導電性を有するものであり、一般には樹脂材またはゴム材に導電性粒子または半導電性粒子を分散したものである。樹脂材は、例えば、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、ゴム材は、例えば、エチレン−プロピレンゴム、ポリブタンジエン、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、エピクロルヒドリンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンオキシドゴムなど、または、これらを発泡させた発泡材が用いられる。

また、導電性粒子または半導電性粒子としては、例えば、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−Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２−Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２、ＺｎＯ−ＴｉＯ_２、ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３、ＦｅＯ−ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｇＯ等の金属酸化物や第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物等が用いられ、これらの材料を単独または２種以上を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の有機充填材の１種または２種以上を混合してもよい。

図１から図３に示す最表層３４及び最表層３４ａ，３４ｂを形成する材料としては、例えば、結着樹脂に導電性粒子または半導電性粒子を分散し、その抵抗を制御したものであり、最表層３４の体積抵抗率は、１×１０^３Ω・ｃｍ以上、１×１０^１４Ω・ｃｍ以下であり、好ましくは１×１０^５Ω・ｃｍ以上、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であり、さらに好ましくは、１×１０^７Ω・ｃｍ以上、１×１０^１０Ω・ｃｍ以下である。

上述した最表面層３４，３４ａ，３４ｂの体積抵抗率は、以下のようにして測定する。すなわち、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミ材の上にスキマゲージを用いて、最表層３４を形成するための塗液を用いて、１００μｍの塗液膜を作り、アドバンテスト社製デジタル超高抵抗計Ｒ８３４０Ａを用い１００Ｖの印加電圧のもと測定した。

（体積抵抗率およびそれらの測定）
ここで、体積抵抗率は、円形電極（例えば、アドバンテスト社製レジスティビティチャンバー１２７０４Ａまたは（株）ダイヤインスツルメント製ハイレスタＵＰＭＣＰ−４５０型ＵＲプローブ）を用い、ＪＩＳ Ｋ ６９１１（１９９５）に従って測定することができる。前記体積抵抗率の測定方法を、図を用いて説明する。図１３は、円形電極の一例を示す概略平面の図１３（ａ）及び概略断面の図１３（ｂ）からなる。図１３に示す円形電極は、第一電圧印加電極Ａと第二電圧印加電極Ｂとを備える。第一電圧印加電極Ａは、円柱状電極部Ｃと、該円柱状電極部Ｃの外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部Ｃを一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部Ｄとを備える。第一電圧印加電極Ａにおける円柱状電極部Ｃ及びリング状電極部Ｄと第二電圧印加電極Ｂとの間に上述の測定試料Ｔを挟持し、第一電圧印加電極Ａにおける円柱状電極部Ｃと第二電圧印加電極Ｂとの間に電圧Ｖ（Ｖ）を印加したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を電圧印加１０秒後に測定し、下記式により、測定試料の体積抵抗率ρｖ（Ωｃｍ）を算出することができる。ここで、下記式中、ｔは、測定試料の接着剤層の厚さを示す。
式：ρｖ＝１９．６×（Ｖ／Ｉ）×ｔ

最表層３４の膜厚は、例えば０．０１μｍ以上、１，０００μｍ以下であり、好ましくは０．１μｍ以上、５００μｍ以下であり、さらに好ましくは０．５μｍ以上、１００μｍ以下である。

最表層３４，３４ａ，３４ｂに用いられる結着樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、メトキシメチル化ナイロン、エトキシメチル化ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂、テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン（ＦＥＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、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、尿素樹脂などが用いられる。

最表層３４，３４ａ，３４ｂに用いる導電性粒子または半導電性粒子としては、上述した半導電性弾性層３２に用いたものと同様の、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−Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２−Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２、ＺｎＯ−ＴｉＯ_２、ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３、ＦｅＯ−ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｇＯ等の金属酸化物や第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物等の１種または２種以上を混合して用いられる。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材や、フッ素樹脂やシリコーン樹脂の微粉等の有機充填材の１種または２種以上を混合してもよい。また、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。

さらに、図１に示す最表層３４ａと図２に示す最表層３４には、粗面化のためのフィラーが分散されており、最表層３４の表面粗さを調整している。表面粗さＲｚは、１０点平均粗さとして上述したＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に則り、５μｍ以上、７０μｍ以下であり、好ましくは図４に示すように８μｍ以上、５０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以上、３０μｍ以下に調整される。

上記フィラーとしては、例えば、平均粒径φ１μｍ以上、１００μｍ以下の略粒子形状を有する、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等の有機フィラーのほか、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛などの無機フィラーが用いられる。また、最表層３４，３４ａのフィラーの含有量は、図５に示すように、最表層３４，３４ａの表面粗さＲｚに応じて、適宜選択されるが、最表層３４の耐久性及び強度を考慮し、例えば、塗液に対して１０質量部以上、７０質量部以下であり、好ましくは塗液に対して１５質量部以上、５０質量部以下である。

また、本実施の形態の導電性ロール１２０における中間層３６は、タック防止やブリード防止などの効果を得るために、フィラーを含まない、結着樹脂に導電性粒子または半導電性粒子を分散し、その抵抗を制御したものである。中間層３６の膜厚は、例えば０．０１μｍ以上、１，０００μｍ以下であり、好ましくは０．１μｍ以上、５００μｍ以下であり、さらに好ましくは０．５μｍ以上、１００μｍ以下である。また、中間層３６に用いる樹脂および導電性粒子または半導電性粒子は、上述した最表層３４に用いた結着樹脂、導電性粒子、半導電性粒子と同様のものを用いることができる。なお、ここでの例示は省略する。

さらに、上述した半導電性弾性層３２、最表層３４，３４ａ，３４ｂ、中間層３６は、各層のために組成が調製された塗液を、例えば、ブレードコーティング方法、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（図７に示す）、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により塗布されることにより形成される。

また、図２に示す本実施の形態における導電性ロール１１０の最表層３４の非画像領域Ｗ_１の厚みは、最表層３４の画像領域Ｗ_２の厚みの１．５倍から２倍であることが好ましく、最表層３４の非画像領域Ｗ_１の厚みは最表層３４に含有されるフィラーの径φの１倍以上、２倍以下が好ましく、一方、最表層３４の画像領域Ｗ_２の厚みは最表層３４に含有されるフィラーの径φの２倍以上、４倍以下が好ましい。

＜画像形成装置＞
次いで、本発明の画像形成装置について、図を用いて詳細に説明する。本発明の画像形成装置は、潜像保持体と、該潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体上に一次転写する転写手段と、を備える画像形成装置であって、前記帯電手段に、上述した第１，第２，第３の実施の形態の導電性ロール１００，１１０，１２０を備えることを特徴とする。なお、後述する図８，９，１０の帯電器１２として、第１，第２，第３の実施の形態の導電性ロール１００，１１０，１２０を適宜用いる。

図８，９，１０は、本発明の画像形成装置の基本構成例を示す概略図である。図８には本発明の実施の形態におけるドラム式４色カラー画像形成装置の例が示されている。

感光体ドラム１１は、図中に矢印で示した方向へ１６５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで回転する。この感光体ドラム１１の表面には、上流側から順に、帯電器１２、露光器１３、黒トナー及びカラートナー現像器１４ａ〜１４ｄ、中間体ベルト１５、感光体クリーナ１６、除電ランプ１７が取り付けられており、周知の電子写真プロセスによって白黒又はカラーのトナー像が形成されるようになっている。

中間体ベルト１５は、一次転写位置において感光体ドラム１１の表面に当接するように配置された中間体ベルト１５で、感光体ドラム１１と略同速で回転する。一次転写手段５１の作用により中間体ベルト１５に転写されたトナー像は、二次転写部５０へ進み、トナーと逆極性のバイアスを印加された二次転写ロール５２と二次転写用対向ロール５３により形成される電界の作用を受け、フィードロール８１、レジストロール８２により二次転写位置に送り出された転写材１９に転写される。

トナー像が転写された転写材１９は、搬送ベルト８３により定着器２０に送られ定着が行われるとともに、中間体ベルト１５上に残留したトナーは、中間体クリーナ５４より回収されて、次の画像形成の準備が整えられる。

一方、感光体ドラム１１上に残ったトナーは、感光体クリーナ１６に運ばれ、クリーニングブラシ６１によってかき乱され感光体との付着力を軽減された後、クリーニングブレード６２の摺動による機械的な掻き取り力を受けて、感光体ドラム１１の表面より除去される。

また、上記の例以外にも現像器を直線上に並べた所謂タンデム式の画像形成装置であってもよい。すなわち、図９に示すように感光体ドラム以下、画像形成に必要な機器を色数だけ並べた構成であり、感光体ドラム１１の表面には、回転上流側から順に、帯電器１２、露光器１３、トナー現像器１４、感光体クリーナ１６、図示しない除電ランプが取り付けられており、周知の電子写真プロセスによって白黒又はカラーのトナー像が形成されるようになっている点は図８と同様である。

感光体ドラム１１の表面に当接するように配置された中間体ベルト１５は感光体ドラム１１と略同速で回転し、感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー像を順次、中間体ベルト１５上に転写する。

中間体ベルト１５の搬送経路に沿って感光体ドラム１１、帯電器１２、露光器１３、トナー現像器１４、感光体クリーナ１６、図示しない除電ランプが色トナーの数だけ並んで配列されている。すなわち４色カラー画像形成装置であれば上記の機器が４セット並ぶ。

中間体ベルト１５に転写されたトナー像は、二次転写部５０へ進み、トナーと逆極性のバイアスを印加された二次転写ロール５２と二次転写用対向ロール５３により形成される電界の作用を受け、フィードロール８１、レジストロール８２により二次転写位置に送り出された転写材１９に転写される。

トナー像が転写された転写材１９は定着器２０に送られ定着が行われるとともに、中間体ベルト１５上に残留したトナーは、中間体クリーナ５４より回収されて、次の画像形成の準備が整えられる。一方、感光体ドラム１１上に残ったトナーは、感光体クリーナ１６に運ばれ、感光体ドラム１１の表面より除去される。

あるいは、カラー画像形成装置に代えて単色の画像を形成するモノクロ画像形成装置であってもよい。すなわち、図１０に示すように感光体ドラム１１の表面には、回転上流側から順に、帯電器１２、露光器１３、トナー現像器１４、感光体クリーナ１６、図示しない除電ランプが取り付けられており、周知の電子写真プロセスによって白黒又はカラーのトナー像が形成されるようになっている点は図９のタンデム式カラー画像形成装置と同様である。

図１０に示すモノクロ画像形成装置には感光体ドラム１１、帯電器１２、露光器１３、トナー現像器１４、感光体クリーナ１６、図示しない除電ランプが設けられ、１色のトナーで単色画像を感光体１１上に形成する。

中間体ベルト１５に転写されたトナー像は、二次転写部５０へ進み、トナーと逆極性のバイアスを印加された二次転写ロール５２と二次転写用対向ロール５３により形成される電界の作用を受け、フィードロール８１により二次転写位置に送り出された転写材１９に転写される。

トナー像が転写された転写材１９は定着器２０に送られ定着がおこなわれるとともに、感光体ドラム１１上に残ったトナーは、感光体クリーナ１６に運ばれ、感光体ドラム１１の表面より除去される。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、実施例中「部」は「質量部」を表す。

＜実施例１＞
（導電性ロールの作製）
図１に示す導電性ロール１００の構成の一例を製作した。

−弾性層の形成−
金属芯金として、径φ８ｍｍのＳＵＭロールに無電解ニッケルめっき処理したものを用いた。以下の混合物をオープンロールで混練りし、上記めっき処理された芯金の周囲に、ゴム厚さ３ｍｍとなるように、半導電性弾性層を形成し、その後プランジ研磨により厚さ２ｍｍで十点平均表面粗さＲｚが１μｍ以上５μｍ以下になるように表面を仕上げ、半導電性弾性層を形成した。

・ゴム材 ・・・・・・・・・１００質量部
（エピクロルヒドリン−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：Ｇｅｃｈｒｏｎ３１０６：９５％、アクリロニトリルブタジエンゴム：Ｎｉｐｏｌ１３１２：５％：日本ゼオン社製）
・カーボンブラック（＃３０３０Ｂ：三菱カーボンブラック社製）・・１５質量部
・イオン導電剤 ・・・・１質量部
（塩化ベンジルトリエチルアンモニウム：関東化学社製）
・加硫剤（（硫黄）２００メッシュ：鶴見化学工業社製） ・・・・１質量部
・加硫促進剤（ノクセラーＤＭ：大内新興化学工業社製） ・・２．０質量部
・加硫促進剤（ノクセラーＴＴ：大内新興化学工業社製） ・・０．５質量部
・酸化亜鉛（亜鉛華１号：正同化学工業社製） ・・・・５質量部
・炭酸カルシウム（ホワイトンＳＳＢ：白石カルシウム） ・・・３０質量部

−最表層３４ａ，３４ｂの形成−
下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Ａを、ＭＥＫで希釈し、前記半導電性弾性層の端部側表面に浸漬塗布し、一方、分散液Ａと粗面化フィラーとの総質量に対して径φ１０μｍのＡｒｋｅｍａ ＩＮＣ社製の多孔質ナイロン樹脂を３０質量部添加した分散液ＢをＭＥＫで希釈し、前記半導電性弾性層の中央付近の側表面に浸漬塗布した後、１８０℃で３０分間加熱乾燥し、厚さ１０μｍの最表層３４ａ，３４ｂを形成し、導電性ロール１００を得た。

（分散液Ａ）
・高分子材料 ・・・・１００質量部
（飽和共重合ポリエステル樹脂溶液 バイロン３０ＳＳ：東洋紡績社製）
・硬化剤 ・・・・２６．３質量部
（アミノ樹脂溶液 スーパーベッカミンＧ−８２１−６０：大日本インキ化学工業社製）
・導電剤 ・・・１０質量部
（カーボンブラック ＭＯＮＡＲＣＨ１０００：キャボット社製）

＜実施例２＞
（導電性ロールの作製）
図２に示す導電性ロール１１０の構成の一例を製作した。

−弾性層の形成−
上記実施例１に準拠して半導電性弾性層を形成した。

−最表層３４の形成−
実施例１における最表層３４ａ，３４ｂの形成に用いた混合物と同一の混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Ａを用い、分散液Ａと粗面化フィラーとの総質量に対して、径φ５μｍのＡｒｋｅｍａ ＩＮＣ社製の多孔質ナイロン樹脂を５０質量部添加した分散液ＢをＭＥＫで希釈し、図７に示す浸漬コーティング法を用い、弾性層の両端部側への塗布時の芯金３０の引き揚げ速度を、弾性層の中央付近への塗布時の芯金３０の引き上げ速度より遅くすることにより、前記半導電性弾性層の表面に浸漬塗布した後、１８０℃で３０分間加熱乾燥し、両端部側の最表層膜厚が２０μｍで、かつ中央付近の最表層膜厚が１０μｍの最表層３４を形成して導電性ロール１１０を得た。

＜参考例２＞
（導電性ロールの作製）
図３に示す導電性ロール１２０の構成の一例を製作した。

−弾性層の形成−
上記実施例１に準拠して半導電性弾性層を形成した。

―中間層３６の形成―
下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Ａを、ＭＥＫで希釈し、前記半導電性弾性層の表面に浸漬塗布した後、１８０℃で３０分間加熱乾燥し、厚さ５μｍの中間層３６を形成した。

（分散液Ａ）
・高分子材料 ・・・・１００質量部
（共重合ナイロン樹脂溶液 ＣＭ８０００：東レ社製）
・硬化剤 ・・・・２６．３質量部
（アミノ樹脂溶液 スーパーベッカミンＧ−８２１−６０：大日本インキ化学工業社製）
・導電剤 ・・・１０質量部
（カーボンブラック ＭＯＮＡＲＣＨ１０００：キャボット社製）

−最表層３４の形成−
さらに中間層３６の両端部をそれぞれ８ｍｍずつマスキングした後、上記中間層の形成に用いた混合物と同一の混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Ａを用い、分散液Ａと粗面化フィラーとの総質量に対して、径φ１０μｍのＡｒｋｅｍａ ＩＮＣ社製の多孔質ナイロン樹脂を３０質量部添加した分散液ＢをＭＥＫで希釈し、図７に示す浸漬コーティング法を用い、前記中間層の表面に浸漬塗布した後、１８０℃で３０分間加熱乾燥し、膜厚が１０μｍの最表層３４を形成して導電性ロール１２０を得た。

＜参考例＞
（導電性ロールの作製）
参考例となる導電性ロール１３０の構成の一例を製作した。

−弾性層の形成−
上記実施例１に準拠して半導電性弾性層を形成した。

―中間層３６の形成―
下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Ａを、ＭＥＫで希釈し、前記半導電性弾性層の表面に浸漬塗布した後、１８０℃で３０分間加熱乾燥し、厚さ５μｍの中間層３６を形成した。

−フィラーを含有しない最表層の形成−
参考例２に示す分散液Ａを、ＭＥＫで希釈し、図７に示す浸漬コーティング法を用い、半導電性弾性層の表面に浸漬塗布した後、１８０℃で３０分間加熱乾燥し、膜厚が１０μｍの最表層を形成して導電性ロール１３０を得た。

＜比較例１＞
（導電性ロールの作製）
参考例となる導電性ロール１４０の構成の一例を製作した。

−弾性層の形成−
上記実施例１に準拠して半導電性弾性層を形成した。

−最表層３４の形成−
参考例２に示す分散液Ａを用い、分散液Ａと粗面化フィラーとの総質量に対して、径φ１０μｍのＡｒｋｅｍａ ＩＮＣ社製の多孔質ナイロン樹脂を３０質量部添加した分散液ＢをＭＥＫで希釈し、図７に示す浸漬コーティング法を用い、半導電性弾性層の表面に浸漬塗布した後、１８０℃で３０分間加熱乾燥し、膜厚が１０μｍの最表層を形成して導電性ロール１４０を得た。

［従動性の評価方法］
まず、接触型帯電器（ＢＣＲ）における導電性ロールを回転させる力は、被帯電体である感光体との摩擦力である。一方、ＢＣＲが回転することを阻害する要因としては、導電性ロールの変形による転がり抵抗や、ＢＣＲの軸の摺動抵抗に加え、清掃手段であるクリーニングロールの回転負荷である。そこで、ＢＣＲの導電性ロールの従動性は、図１１に示すように、ＢＣＲの導電性ロールを回転させるモーメントと、導電性ロールの回転を阻害するモーメントのバランスにより決まる。

すなわち、図１１に示すように、導電性ロールを感光体に圧接するバネ加重を増やすと、当然感光体との摩擦力が増え、導電性ロールを回転させるモーメント（Ａ）が増大する。一方、導電性ロールの変形量増加や軸と軸受けの接触圧力増加により、導電性ロールの回転を阻害するモーメント（Ｂ）も増大する。そして、バネ加重が小さい領域では、Ｂ＞Ａであり、導電性ロールは従動しないが、限界のバネ負荷Ｆｂを超えると、Ａ＞Ｂとなり、導電性ロールは従動するようになる。

実際にＢＣＲの導電性ロールを駆動させるトルクであるＡとＢの差分（以下「駆動トルク」という）を、図１２に示すように、プッシュプルゲージに固定した状態で感光体を回し、ＢＣＲの導電性ロールを止めるために必要な力をバネ秤を用いて測定した。本願発明者らの実験によれば、このようにして求めた駆動トルクが、図４に示すように、０．１５ｋｇｆ（１．５Ｎ）よりも大きければ、ＢＣＲの導電性ロールは安定して感光体に従動することが分かった。したがって、駆動トルクが０．１５ｋｇｆ（１．５Ｎ）よりも大きければ、感光体と導電性ロールとの間に速度差が生じた（スリップした）状態で回転することがなく、異物のこすりつけや導電性ロール表面の摩滅などの不具合を防止できる。

以下に、実施例１，２，参考例２及び比較例１、参考例に対する従動性評価結果を表１に示す。

参考例より低い駆動トルクで且つスリップする０．１５ｋｇｆより高い駆動トルクにて実施例１から実施例２は従動することが分かった。

本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置等への適用がある。

本発明における第１の実施の形態の導電性ロールの構成の一例を示す横断面図である。 本発明における第２の実施の形態の導電性ロールの構成の一例を示す横断面図である。 本発明における第３の実施の形態の導電性ロールの構成の一例を示す横断面図である。 最表層のフィラーの径および従動性評価における駆動トルクを説明する図である。 フィラー含有量と最表層の表面粗さの関係を説明する図である。 最表層の膜厚と表面粗さとの関係を説明する図である。 各層を形成するための浸漬コーティング方法の一例を説明する図である。 本発明の実施の形態における画像形成装置の一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態における画像形成装置の他の一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態における画像形成装置の他の一例を示す模式図である。 導電性ロールと感光体との間の押し付け力と導電性ロールに作用する力の関係を説明する図である。 従動性評価に用いた評価装置の構成の概略を示す図である。 抵抗率の計測方法を説明する図である。

符号の説明

３０ 芯金、３２ 半導電性弾性層、３４，３４ａ，３４ｂ 最表層、３６ 中間層、Ｗ_１ 非画像領域、Ｗ_２ 画像領域。

Claims (3)

1. 少なくとも軸体と、前記軸体の外周に設けられた半導電性弾性層と、最表層とを有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであり、
   前記導電性ロールの画像領域における最表層の表面粗さは、導電性ロールの非画像領域における最表層の表面粗さに比べ粗く、
   前記最表層にはフィラーが含有され、前記導電性ロールの画像領域における最表層のフィラーの含有量は、前記導電性ロールの非画像領域における最表層のフィラーの含有量に比べ多いことを特徴とする導電性ロール。
2. 少なくとも軸体と、前記軸体の外周に設けられた半導電性弾性層と、最表層とを有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであり、
   前記導電性ロールの画像領域における最表層の表面粗さは、導電性ロールの非画像領域における最表層の表面粗さに比べ粗く、
   前記最表層にはフィラーが含有され、前記導電性ロールの非画像領域における最表層の厚みは、前記導電性ロールの画像領域における最表層の厚みに比べ厚いことを特徴とする導電性ロール。
3. 少なくとも像保持体と、該像保持体に接触しその表面を帯電する帯電手段とを備える画像形成装置であって、前記帯電手段が請求項１または２に記載の導電性ロールからなることを特徴とする画像形成装置。