JP6303095B1 - 導電性ロール - Google Patents

Abstract

芯体１１の外周に少なくとも１層の導電性ゴム体を主体とする弾性層１２と、弾性層１２の外周にコーティング層１４とを有し、弾性層１２の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍを周Ｓｍ１、コーティング層１４の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍを周Ｓｍ２としたとき、周Ｓｍ１≦１３５μｍ及び周Ｓｍ１＜周Ｓｍ２を満たす導電性ロールを作製する。

Description

本発明は、電子写真式複写機及びプリンタ、又はトナージェット式複写機及びプリンタ等の画像形成装置に用いられる導電性ロールに関し、特に画像形成装置の感光体等に一様な帯電を付与するために使用される帯電ロールに関する。

電子写真式複写機及びプリンタ、又はトナージェット式複写機及びプリンタ等の画像形成装置が知られており、この装置の内部には、通常、光の照射により電荷を発生する性質を持つ感光ドラム等の感光体が組み込まれている。感光体の周囲には、現像ロール、帯電ロール、転写ロール、トナー供給ロール等の導電性ロールや転写ベルト等の導電性ベルトといった導電性部材が配設されている。

導電性ロールとしては、例えば、芯金の外周に導電性ゴム体よりなる弾性層が形成されると共に、この弾性層を保護するコーティング層が弾性層の外周に形成された２層構成のものや、この弾性層とコーティング層との間に導電性ロールの抵抗を調整する抵抗調整層等が導電性ゴム体により形成された３層構成のもの等が知られている。

導電性ロールは、所定量のトナーをロール表面に均一に保持できることが好ましいが、ロール表面に保持されるトナー量は、主に帯電したトナーが有する電荷に起因する電気的な力及びロール表面の凹凸によって決定される。そのため、導電性ロール表面の微小な凹凸を制御して、導電性ロールのトナー搬送量を調整することで、優れた現像特性（例えば画像濃度の均一性）を確保することができる。これに対し、上述のコーティング層に微粒子を含有させ、適度な微小凹凸を持たせる技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、導電性支持体と、導電性支持体上に積層された導電性弾性体層と、導電性弾性体層上に最外層として積層された導電性樹脂層とからなる帯電部材であって、導電性樹脂層はマトリックス材料と、樹脂粒子及び無機粒子からなる群より選択される少なくとも一種の粒子を含有し、粒子は第一の粒子を含有し、導電性樹脂層におけるマトリックス材料単独で形成される部分の層厚をＡ［μｍ］、粒子の平均粒子径をＢ_１［μｍ］、及び粒子の粒子間距離をＳｍ［μｍ］としたとき、Ａが１．０μｍ〜７．０μｍであり、Ｂ_１／Ａが５．０〜３０．０であり、Ｓｍが５０μｍ〜４００μｍである帯電部材に関する技術が記載されている。

特許文献２には、正帯電単層型電子写真感光体と、感光体の表面を帯電するための接触帯電部材を有する帯電装置と、帯電された像担持体の表面を露光して、像担持体の表面に静電潜像を形成するための露光装置と、静電潜像をトナー像として現像するための現像装置と、トナー像を像担持体から被転写体へ転写するための転写装置とを備える画像形成装置であって、接触帯電部材は、ゴム硬度がＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度で６２°〜８１°である導電性のゴムからなる帯電ローラであり、接触帯電部材の帯電ローラのローラ表面粗度が、断面曲線凹凸の平均間隔Ｓｍで５５μｍ〜１３０μｍであり、かつ十点平均粗さＲｚで９μｍ〜１９μｍである画像形成装置に関する技術が記載されている。

特許文献３には、導電性支持体と、導電性支持体上にロール状に形成された半導電性弾性層と、半導電性弾性層の表面に形成された保護層とを具備し、保護層は、保護層への外部物質の付着を防止する機能を発現する微粒子を含有した保護層形成用塗工液を塗工することにより形成され、微粒子の体積平均粒径は保護層の表面粗さが１μｍ以下となるように微細化されている帯電ローラに関する技術が記載されている。

特許文献１〜３によれば、導電性ロールの最表面の表面粗さを、コーティング層に含有させた微粒子により調整することで、画像濃度の均一性を確保することができる。しかしながら、近年の画像形成装置の高画質化及び低電流化に伴い、最表面の表面粗さの調整だけでは画像ムラの発生を抑制することができず、画像濃度の均一性が保てないという問題が生じている。

特開２０１５−１２１７６９号公報 特開２０１２−１４１４１号公報 特開２００５−９１４１４号公報

本発明は、上述した事情に鑑み、弾性層の表面粗さを調製して画像ムラの発生を抑制することにより、画像濃度の均一性を保持することが可能な導電性ロールを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の第１の態様は、芯体の外周に少なくとも１層の導電性ゴム体を主体とする弾性層と、前記弾性層の外周にコーティング層とを有し、前記弾性層の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍを周Ｓｍ１、前記コーティング層の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍを周Ｓｍ２としたとき、下記式（１）及び式（２）を満たすことを特徴とする導電性ロールにある。
周Ｓｍ１≦１３５μｍ ・・・ （１）
周Ｓｍ１＜周Ｓｍ２ ・・・ （２）

本発明の第２の態様は、前記弾性層の周方向の十点平均粗さＲｚを周Ｒｚ１としたとき、下記式（３）を満たすことを特徴とする第１の態様の導電性ロールにある。
周Ｒｚ１≦１５μｍ ・・・ （３）

本発明の第３の態様は、前記弾性層の軸方向の十点平均粗さＲｚを軸Ｒｚ１としたとき、下記式（４）及び式（５）を満たすことを特徴とする第１の態様又は第２の態様の導電性ロールにある。
｜軸Ｒｚ１−周Ｒｚ１｜≧０．１μｍ ・・・ （４）
軸Ｒｚ１≦１０μｍ ・・・ （５）

本発明の第４の態様は、前記コーティング層がベース材、導電材及び表面粗さ付与材を含み、これらの全量が３５質量部〜１７５質量部であるとき、前記表面粗さ付与材の添加量は、４質量部〜４５質量部であることを特徴とする第１の態様〜第３の態様の何れかの導電性ロールにある。

本発明によれば、弾性層の表面粗さを調製して画像ムラの発生を抑制することにより、画像濃度の均一性を保持することが可能な導電性ロールを提供することができる。

本実施形態にかかる帯電ロールを模式的に示した周方向の断面図である。

以下に、本発明を下記実施形態に基づいて詳細に説明する。以下の説明は本発明の一態様を示すものであって、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更可能である。また、本実施形態では、導電性ロールの一態様である帯電ロールを例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されず、例えば、現像ロール、転写ロール、トナー供給ロール等であってもよい。

図１は、本発明の実施形態にかかる帯電ロールを模式的に示した周方向の断面図である。図１に示すように、帯電ロール１０は、芯体１１の外周に弾性層１２が形成された基材１３を有しており、この基材１３（弾性層１２）の外周にコーティング層１４が形成されている。更に、詳細は後述するが、本実施形態の帯電ロール１０は、従来の帯電ロールのように最表面（コーティング層の表面）の粗さを調整するのではなく、基材１３の表面粗さを調整している。このような基材１３の外周にコーティング層１４を形成することにより、帯電ロール１０は、放電ムラが解消されて均一に放電することが可能となり、所定量のトナーを帯電ロール１０の表面に均一に保持できるようになる。そして、帯電ロール１０のトナー搬送量を適量に調整することで、画像ムラの発生を抑制して画像濃度の均一性を保持し、優れた現像特性を確保するというものである。

芯体１１は、熱伝導性及び機械的強度に優れた金属又は樹脂材料からなる。芯体１１の材料に何ら制限はなく、例えば、ＳＵＳ合金、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、鉄（Ｆｅ）、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル（Ｃｏ−Ｎｉ）合金等の金属材料や、ＰＩ（ポリイミド樹脂）等の樹脂材料を用いることができる。また、芯体１１の形状についても特に制限はなく、中空であっても、中空でなくてもよい。本実施形態においては、芯体１１として芯金を用いた。

基材１３は、芯体１１の外周に、所定の導電性を有するゴム弾性体（以下、「導電性ゴム体」という）からなる弾性層１２が形成されてなる。弾性層１２は、導電性ゴム体からなるものであれば特に限定されず、１層からなっても２層以上でもよい。また、芯体１１と弾性層１２の間に、必要に応じて密着層や調整層等を設けてもよい。

ここで、本実施形態の弾性層１２を構成する導電性ゴム体は、ゴム基材に導電性付与材や加硫剤等を添加して得られたゴム組成物を成形・加硫したものである。ゴム基材としては、ポリウレタンゴム（ＰＵＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等を挙げることができる。本実施形態では、エピクロルヒドリンゴムを用いた。

導電性付与材としては、カーボンブラック、金属粉等の電子導電性付与材や、イオン導電付与材、又はこれらを混合して用いることができる。イオン導電付与材としては、有機塩類、無機塩類、金属錯体、イオン性液体等が挙げられる。有機塩類としては、三フッ化酢酸ナトリウム等が挙げられ、無機塩類としては、過塩素酸リチウム、４級アンモニウム塩等が挙げられる。また、金属錯体としては、ハロゲン化第二鉄−エチレングリコール等が挙げられ、具体的には、特許第３６５５３６４号公報に記載されたものを挙げることができる。一方、イオン性液体は、室温で液体である溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、特に、融点が７０℃以下、好ましくは３０℃以下のものをいう。具体的には、特開２００３−２０２７２２号公報に記載されたものを挙げることができる。

また、加硫剤としては特に限定されず、公知の加硫剤を用いることができ、例えば、硫黄や過酸化物等が挙げられる。この他、ゴム組成物には、必要に応じて加硫剤の働きを促進させる加硫助剤等を加えてもよい。加硫助剤としては、無機系の酸化亜鉛や酸化マグネシウム、有機系のステアリン酸やアミン類等が挙げられる。或いは、加硫時間の短縮等の目的で、チアゾール系を中心とした加硫促進剤を用いてもよい。なお、ゴム組成物は、必要に応じて他の添加剤を加えてもよい。

芯体１１の外周に弾性層１２が形成されてなる基材１３は、その表面を研磨機で研磨して所定の寸法に合わせた後、研磨砥石による乾式研磨を行うことにより、後述する所定の表面粗さに調整する。乾式研磨は、例えば、基材１３を回転させた状態で、回転砥石を当接させながら軸方向に亘って移動させることにより行う。基材１３を所定の表面粗さに調整する方法は特に限定されないが、例えば、研磨機の砥石回転数を１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍのように順次上げてもよい。或いは、研磨砥石の種類を変更してもよく、例えば、ＧＣ砥石番手をＧＣ６０、ＧＣ１２０、ＧＣ２２０のように順次上げて研磨してもよい。

本実施形態では、乾式研磨により、弾性層１２の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍを周Ｓｍ１、コーティング層１４の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍを周Ｓｍ２としたとき、下記式（１）を満たすように、基材１３の表面粗さを調整する。そして、詳細は後述するが、下記式（１）を満たした基材１３表面の状態を、できる限り維持するようにして基材１３の外周にコーティング層１４を形成する。本実施形態では、このような基材１３の表面状態を維持しつつコーティング層１４を形成することができれば、その方法（後述する）は特に限定されない。従って、帯電ロール１０が基材１３の表面状態を維持していると判断するための指標を用いることが好ましい。そのような判断指標として、例えば、下記式（２）を用いることができる。具体的には、コーティング前後の周Ｓｍ１と周Ｓｍ２の大小関係を比較し、下記式（２）を満たしている場合（周Ｓｍ１が周Ｓｍ２よりも小さい場合）に、基材１３の表面状態を維持していると判断することができる。
周Ｓｍ１≦１３５μｍ ・・・ （１）
周Ｓｍ１＜周Ｓｍ２ ・・・ （２）

基材１３（弾性層１２）表面の周Ｓｍ１を、１３５μｍ以下、好ましくは５０μｍ以上、１２０μｍ以下に調整し、この表面状態を維持するようにコーティング層１４を形成して帯電ロール１０を作製すると、基材１３表面と同様に、細かい研磨目の帯電ロール１０表面となり、周Ｓｍ１が周Ｓｍ２よりも小さくなる。このような帯電ロール１０が搭載された画像形成装置では、帯電ロール１０を感光体に当接した際に、これらの隙間（Ｇａｐ）の形成間隔が均一になり、帯電ロール１０全体として均一なＧａｐを維持できる。これにより、画像形成時に画像ムラの発生を抑制して画像濃度の均一性を保持し、優れた現像特性を確保することができる。

一方、式（１）及び式（２）を満たさない帯電ロール１０は、その表面の凸部と凸部の間隔がより広くなり、周Ｓｍ１が大きくなればなる程、凸部同士の間隔のバラツキも大きくなる。このような帯電ロール１０が感光体に当接すると、これらのＧａｐの形成間隔にバラつきが生じ、帯電ロール１０全体として均一なＧａｐを維持できなくなる。これにより、画像形成時に放電ムラが生じて画像濃度の均一性に悪影響を与える。

一般に、帯電ロールの最外周に形成するコーティング層に微粒子を含有させ、適度な微小凹凸を持たせて優れた現像特性（例えば画像濃度の均一性）を確保する技術は既に提案されている（特許文献１〜３参照）。しかしながら、式（１）及び式（２）を満たさない帯電ロール１０は、後述するコーティング層１４に含まれる表面粗さ付与材（粒子）によって、帯電ロール１０と感光体のＧａｐの形成間隔のバラつきを制御することが困難となる。その理由としては、基材１３表面の凸部同士の間隔がバラつくため、それに対応して粒子間距離がバラついた状態でコーティング層１４が形成されることが考えられる。

式（１）を満たすように表面粗さが調整された基材１３は、弾性層１２の周方向の十点平均粗さＲｚを周Ｒｚ１としたとき、下記式（３）を満たすことが好ましい。
周Ｒｚ１≦１５μｍ ・・・ （３）

式（１）を満たした基材１３の周Ｒｚ１を１５μｍ以下、好ましくは２μｍ以上、１０μｍ以下に調整し、この表面状態を維持するようにコーティング層１４を形成して帯電ロール１０を作製すると、周Ｓｍ１が周Ｓｍ２よりも小さくなると共に、その表面の周方向の凸部が低くなり凹部が浅くなることから、周方向の凹凸度合いが小さくなる。このような帯電ロール１０が感光体に当接すると、これらのＧａｐの周方向の大きさが均一になり、帯電ロール１０全体として均一なＧａｐを維持することができ、優れた現像特性を確保できる。

一方、式（１）〜式（３）を満たさない帯電ロール１０は、その表面の周方向の凸部が高くなり凹部が深くなり、周Ｒｚ１が大きくなればなる程、表面の周方向の凹凸度合いが大きくなる。このような帯電ロール１０が感光体に当接すると、これらのＧａｐの周方向の大きさにバラつきが生じ、帯電ロール１０全体として均一なＧａｐを維持できず、画像形成時に放電ムラが生じて画像濃度の均一性に悪影響を与える。

即ち、式（１）〜式（３）を満たさない帯電ロール１０は、帯電ロール１０と感光体のＧａｐの周方向の大きさのバラつきを、表面粗さ付与材によって制御することが困難となる。その理由としては、基材１３表面の周方向の凹凸の大きさがバラつくため、周方向の凹部内に粒子が埋没して表面が平坦になる領域が存在した状態でコーティング層１４が形成されることが考えられる。従って、このような帯電ロール１０では、帯電ロール１０と感光体のＧａｐが形成されない領域が存在するため、画像濃度の均一性を確保できなくなる。

また、式（１）及び式（３）を満たすように表面粗さが調整された基材１３は、弾性層１２の軸方向の十点平均粗さＲｚを軸Ｒｚ１としたとき、下記式（４）及び式（５）を満たすことが好ましい。
｜軸Ｒｚ１−周Ｒｚ１｜≧０．１μｍ ・・・ （４）
軸Ｒｚ１≦１０μｍ ・・・ （５）

式（１）及び式（３）を満たした基材１３の軸Ｒｚ１と周Ｒｚ１の差分を０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上、５μｍ以下、又は、−０．１μｍ以下、好ましくは−５μｍ以上、−０．５μｍ以下に調整し、且つ、軸Ｒｚ１を１０μｍ以下、好ましくは２μｍ以上、８μｍ以下に調整し、この表面状態を維持するようにコーティング層１４を形成して帯電ロール１０を作製すると、周Ｓｍ１が周Ｓｍ２よりも小さくなると共に、表面の軸方向の凹凸度合いが小さくなる。このような帯電ロール１０が感光体に当接すると、これらのＧａｐの軸方向の大きさが均一になり、帯電ロール１０全体として均一なＧａｐを維持でき、優れた現像特性を確保できる。

一方、式（１）〜式（５）を満たさない帯電ロール１０は、軸Ｒｚ１が大きくなればなる程、表面の軸方向の凹凸度合いが大きくなる。このような帯電ロール１０が感光体に当接すると、これらのＧａｐの軸方向の大きさにバラつきが生じ、帯電ロール１０全体として均一なＧａｐを維持できず、画像形成時に放電ムラが生じて画像濃度の均一性に悪影響を与える。

即ち、式（１）〜式（５）を満たさない帯電ロール１０は、帯電ロール１０と感光体のＧａｐの軸方向の大きさのバラつきを、表面粗さ付与材によって制御することが困難となる。その理由としては、基材１３表面の軸方向の凹凸の大きさがバラつくため、軸方向の凹部内に粒子が埋没して表面が平坦になる領域が存在した状態でコーティング層１４が形成されることが考えられる。従って、このような帯電ロール１０では、帯電ロール１０と感光体のＧａｐが形成されない領域が存在するため、画像濃度の均一性を確保できなくなる。

本実施形態では、上述した通りに基材１３表面を乾式研磨した後に、更に耐水研磨ペーパー等を用いて湿式研磨機で湿式研磨を施して表面粗さを調整してもよい。ここで、湿式研磨は、耐水研磨ペーパー、例えば、耐水性のサンドペーパーを用い、これに研磨液を供給しながら基材１３を回転させた状態で当接させることにより施す。なお、湿式研磨を行った場合であっても、基材１３の表面粗さは、式（４）及び式（５）を満たす。

上記の通り本実施形態では、基材１３に乾式研磨を施し、必要に応じて湿式研磨を施した後、コーティング層１４を形成して帯電ロール１０を作製する。この際、上述した基材１３の表面状態をできる限り維持するように、基材１３にコーティング処理を施すことが好ましく、このような帯電ロール１０の最終的な表面粗さは、周Ｓｍ１＜周Ｓｍ２となる。ここで、少なくとも式（１）を満たす基材１３の表面状態を維持してコーティング層１４を形成する方法としては、後述するコーティング液に含まれる表面粗さ付与材（粒子）の含有量や平均粒径等を調整する方法や、コーティング層１４の厚さを調整する方法等が挙げられるが、これらに限定されない。詳細は後述するが、本実施形態では、コーティング液中の粒子の平均粒径をφ２０μｍ、及び、コーティング層１４の厚さを５μｍに固定して、当該粒子の含有量を調整して好適な表面粗さを有する帯電ロール１０を作製した。

コーティング層１４は、基材１３（弾性層１２）の外周にコーティング液を塗布し、乾燥硬化させることにより形成することができる。なお、コーティング液を塗布する方法としては、ディップコート法、ロールコート法、スプレーコート法等を用いることが好適である。また、弾性層１２とコーティング層１４の間に、必要に応じて抵抗調整層等を設けてもよい。

ここで、コーティング液は、少なくとも、３０質量部〜８０質量部のベース材、１質量部〜５０質量部の導電材、及び、帯電ロール１０と感光体のＧａｐの制御の観点から４質量部〜４５質量部の表面粗さ付与材を、希釈溶剤に溶解させたものである。なお、コーティング液（コーティング層１４）がベース材、導電材及び表面粗さ付与材を含んだとき、これらの全量が３５質量部〜１７５質量部である。

コーティング液において、表面粗さ付与材（粒子）の添加量が４質量部未満の場合には、帯電ロール１０表面の粒子量が少ないため、帯電ロール１０が感光体に当接した際に、帯電ロール１０表面の粒子により形成される感光体とのＧａｐを維持できる領域と維持できない領域が生じる。また、コーティング液に表面粗さ付与材の添加しない場合（０質量部）には、式（１）を満たした基材１３を用いたとしても、その表面状態を維持できなくなる。即ち、このような場合には、Ｓｍ２が大きくなりすぎて帯電ロール１０表面の粒子により形成される感光体とのＧａｐを維持できなくなる。一方、表面粗さ付与材の添加量が４５質量部を超えた場合には、帯電ロール１０表面の粒子量が多すぎるため、粒子同士が凝集して形成された凝集体同士が更に凝集（三次凝集）し、この凝集の度合いが帯電ロール１０表面で凹凸のバラつきを生じさせ、帯電ロール１０と感光体のＧａｐを維持できる領域と維持できない領域が生じる。従って、表面粗さ付与材の添加量が上述の範囲を外れた場合には、式（１）を満たした基材１３を用いたとしても、その表面状態を維持できなくなる。その結果、帯電ロール１０全体として均一なＧａｐを維持できなくなり、画像形成時に放電ムラが生じて画像濃度の均一性に悪影響を与える。

なお、上述した通り、コーティング液（コーティング層１４）がベース材、導電材及び表面粗さ付与材を含んだとき、表面粗さ付与材の添加量が概ね４質量部〜４５質量部の場合には、粒子同士の凝集（二次凝集）が生じるものの、この凝集体間の間隔が適度に保たれているため、帯電ロール１０と感光体のＧａｐを制御することができる。即ち、当該粒子の含有量を概ね４質量部〜４５質量部に調整してコーティング層１４を形成すると、少なくとも式（１）を満たす基材１３の表面状態を維持した、好適な表面粗さを有する帯電ロール１０を作製することができる。

コーティング液に含まれるベース材としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アミノ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、メラミン樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。これらのベース材は、単独で又は複数を組み合わせて用いることができる。本実施形態では、ウレタン樹脂を用いた。

コーティング液に含まれる導電材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、トーカブラック等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、過塩素リチウム等のイオン、ヘキサフルオロリン酸１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム等のイオン性液体、酸化スズ等の金属酸化物、導電性ポリマーが挙げられる。これらの導電材は、単独で又は複数を組み合わせて用いることができる。本実施形態では、カーボンブラック、酸化スズ及び導電性ポリマーを用いた。

コーティング液に含まれる表面粗さ付与材としては、アクリル粒子、ウレタン粒子、ポリアミド樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、フッ素樹脂粒子、スチレン樹脂粒子、フェノール樹脂粒子、ポリエステル樹脂粒子、オレフィン樹脂粒子、エポキシ樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子、カーボン、グラファイト、炭化バルン、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ酸、タルク、カリオンクレー、珪藻土、ガラスビーズ、中空ガラス球等が挙げられる。これらの表面粗さ付与材は、単独で又は複数を組み合わせて用いることができる。

また、少なくとも式（１）を満たす基材１３の表面状態を維持してコーティング層１４を形成する観点から、表面粗さ付与材は、平均粒径φ１μｍ〜φ４０μｍの粒子を用いることが好ましい。平均粒径がφ１μｍ未満の粒子を用いた場合には、粒子同士の凝集によりコーティング層１４の表面粗さにバラツキが生じる。一方、平均粒径がφ４０μｍを超えた場合には、形成したコーティング層１４が基材１３から脱落する。本実施形態では、平均粒径φ２０μｍのアクリル粒子を用いた。

コーティング液に含まれる希釈溶剤としては特に限定されないが、水系、又は、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メタノール、エタノール、ブタノール、２−プロパノール（ＩＰＡ）、アセトン、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、クロロホルム等の溶剤系等が挙げられる。本実施形態では、水、酢酸エチル、酢酸ブチル、ＭＥＫを用いた。

コーティング層１４を形成して帯電ロール１０を作製する際には、少なくとも式（１）を満たす基材１３の表面状態を維持してコーティング層１４を形成する観点から、コーティング層１４の厚さを少なくとも８μｍ以下、好ましくは２μｍ〜６μｍとなるように形成する。この厚さが８μｍを超えた場合には、下地である基材１３の影響を受けずにコーティング層１４が形成されると共に、コーティング層１４表面が平坦な状態となり、帯電ロール１０と感光体のＧａｐが形成されなくなるため、画像濃度の均一性を確保できなくなる。本実施形態では、コーティング層１４の厚さが５μｍとなるように形成した。

基材１３の外周にコーティング層１４を形成して得られた帯電ロール１０の硬度は、４５°〜６５°である。帯電ロール１０の硬度がこの範囲となることにより、画像形成時に良好な画像を得ることができる。帯電ロール１０の硬度が４５°未満になると、帯電ロール１０表面の凸部が潰れて汚れやすく、画像不良が発生する。一方、帯電ロール１０の硬度が６５°より大きくなると、帯電ロール１０表面の凸部が画像に現れる。

上述した通り、芯体１１の外周に導電性ゴム体を主体とする弾性層１２と、弾性層１２の外周にコーティング層１４とを有し、弾性層１２の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍを周Ｓｍ１としたとき、式（１）を満たした基材１３の表面状態を、できる限り維持するようにして基材１３の外周にコーティング層１４を形成して帯電ロール１０とすることで、この帯電ロール１０を画像形成装置に搭載した場合に、画像ムラの発生を抑制して、画像濃度の均一性を保持し、優れた現像特性を確保することができる。本実施形態では、帯電ロール１０が基材１３の表面状態を維持していると判断するために、例えば、式（２）を判断指標として用いることができる。

また、本実施形態の帯電ロール１０は、上述の優れた現像特性を有する観点から、弾性層１２の周方向の十点平均粗さＲｚを周Ｒｚ１、軸方向の十点平均粗さＲｚを軸Ｒｚ１としたとき、式（３）〜式（５）を満たすことが好ましい。更に、帯電ロール１０は、基材１３の表面状態を維持してコーティング層１４を形成する観点から、コーティング層１４がベース材、導電材及び表面粗さ付与材を含み、これらの全量が３５質量部〜１７５質量部であるとき、表面粗さ付与材の添加量が４質量部〜４５質量部であることが好ましい。

以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。

（実施例１）
＜基材の作製＞
実施例１では、エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ−１０２；ダイソー社製）１００質量部に、導電性付与剤としてトリフルオロ酢酸ナトリウム０．５質量部、亜鉛華３質量部、ステアリン酸２質量部、加硫剤１．５質量部をそれぞれ添加してロールミキサーで混練りし、直径８ｍｍの芯金の表面にプレス成形し、芯金表面に加硫したヒドリンゴムからなる弾性層が形成された基材を得た。本実施例では、得られた基材について、デュロメータ（「ＪＩＳ Ｋ ６２５３」に準拠した「タイプＡ」）を用いて、弾性層の硬度を測定した。かかる測定値は、概ね４５°〜６５°であった。

＜コーティング液の調製＞
次に、基材の外周にコーティング層を形成するためのコーティング液を作製した。具体的には、下記表１に示したベース材、導電材１〜３、及び希釈溶剤をビーズミル、サンドミル、コロイドミルに代表される湿式分散機を用いて分散処理し、導電材１，２の微粒化及び均一化を実施した。その後、表面粗さ付与材（平均粒径φ２０μｍ）を添加し、プロペラミキサー、アジホモミキサー、ボールミル等の混合撹拌機を用いることにより、コーティング液を得た。

＜基材表面の研磨＞
次に、得られた基材の表面を研磨機で研磨して寸法を合わせた後、研磨機の砥石回転数を１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍのように順次上げて研磨した。

＜基材の表面粗さの測定＞
研磨した基材について、表面粗さ測定機（小阪研究所製サーフコーダ「ＳＥ５００」、測定規格「ＪＩＳ９４」）を用いて以下に示した測定条件で表面粗さを測定した。測定した表面粗さのパラメータは、軸方向及び周方向の十点平均粗さ軸Ｒｚ１，周Ｒｚ１と、周方向の凹凸の平均間隔周Ｓｍ１である。具体的には、基材の軸方向及び周方向にそれぞれ４つの測定位置を決め、各測定位置の軸Ｒｚ１、周Ｒｚ１及び周Ｓｍ１を測定し、これらの平均値をそれぞれの測定値とし、下記表２に示した。

［測定条件］
カットオフ：λｃ＝２．５
測定長 ：λｃ×５
測定速度 ：０．５ｍｍ／ｓｅｃ

＜帯電ロールの作製＞
次に、研磨した基材の外周に、得られたコーティング液を塗布してコーティング層を形成し、帯電ロールを作製した。具体的には、コーティング液を超音波を用いて撹拌し、その液を基材表面にスプレー塗布して電気炉にて１２０℃で１時間乾燥し、基材の外周にコーティング層を形成して帯電ロールを得た。

＜帯電ロールの表面粗さの測定＞
次に、基材と同様にして、得られた帯電ロールの表面粗さを測定し、下記表２に示した。なお、測定した表面粗さのパラメータは、周方向の凹凸の平均間隔周Ｓｍ２である。

＜表面粗さ評価＞
次に、基材の表面粗さと帯電ロールの表面粗さとを比較した。具体的には、基材の周Ｓｍ１と帯電ロールの周Ｓｍ２を比較して両者の大小関係を把握し、その結果を下記表２に示した。また、同様に、基材の周Ｒｚ１と帯電ロールの軸Ｒｚ１を比較した結果を下記表２に示した。

＜画像均一性（濃度ムラ）評価＞
次に、プリンタ実機を用いて帯電ロールの画像評価試験を行った。具体的には、得られた帯電ロールをプリンタ実機（Ａ３サイズ カラーＭＦＰ ２５枚／分 機）に適用し、下記印刷条件で印刷した画像について、色彩色差計（コニカミノルタ製ＣＲ−４００）を用いて画像均一性（濃度ムラ）を評価し、その結果を下記表３に示した。画像の濃度ムラの評価は、画像の四隅及び中央２箇所の合計６箇所についてＬ＊を測定し、これらのバラツキσを算出した。なお、評価基準は、以下に示した通りである。

［印刷条件］
印加電圧：ＤＣ＝−１０００Ｖ
速度 ：１５４ｍｍ／ｓｅｃ
印刷環境：１０℃×２０％

［評価基準］
○：画像の濃度ムラなし（Ｌ*６箇所バラツキσ０．０６以下）
△：画像の濃度ムラあり（Ｌ*６箇所バラツキσ０．０６超過０．３２以下）
×：画像の濃度ムラあり（Ｌ*６箇所バラツキσ０．３２超過）

（実施例２，３）
実施例２，３は、コーティング液の表面付与材の添加量を変更した以外は実施例１と同様にして帯電ロールを作製し（表１参照）、基材及び帯電ロールの表面粗さを測定し（表２参照）、帯電ロールを適用したプリンタ実機の画像均一性（濃度ムラ）を評価した（表３参照）。

（実施例４〜６）
実施例４〜６は、コーティング液の希釈溶媒を変更した以外は実施例３と同様にして帯電ロールを作製し（表１参照）、基材及び帯電ロールの表面粗さを測定し（表２参照）、帯電ロールを適用したプリンタ実機の画像均一性（濃度ムラ）を評価した（表３参照）。

（実施例７）
実施例７は、基材の周Ｒｚ１と軸Ｒｚ１の関係を変化させた以外は実施例１と同様にして帯電ロールを作製し（表１参照）、基材及び帯電ロールの表面粗さを測定し（表２参照）、帯電ロールを適用したプリンタ実機の画像均一性（濃度ムラ）を評価した（表３参照）。実施例７では、基材表面を研磨した後に耐水研磨ペーパーを用いて湿式研磨機で追加研磨を行って、基材の周Ｒｚ１と軸Ｒｚ１の関係を変化させた。

（実施例８，９）
実施例８，９は、コーティング液の表面付与材の添加量を変更した以外は実施例７と同様にして帯電ロールを作製し（表１参照）、基材及び帯電ロールの表面粗さを測定し（表２参照）、帯電ロールを適用したプリンタ実機の画像均一性（濃度ムラ）を評価した（表３参照）。

（実施例１０〜１２）
実施例１０〜１２は、コーティング液の希釈溶媒を変更した以外は実施例８と同様にして帯電ロールを作製し（表１参照）、基材及び帯電ロールの表面粗さを測定し（表２参照）、帯電ロールを適用したプリンタ実機の画像均一性（濃度ムラ）を評価した（表３参照）。

（比較例１）
比較例１は、基材の周Ｓｍ１と帯電ロールの周Ｓｍ２の関係を変化させた以外は実施例１と同様にして帯電ロールを作製し（表１参照）、基材及び帯電ロールの表面粗さを測定し（表２参照）、帯電ロールを適用したプリンタ実機の画像均一性（濃度ムラ）を評価した（表３参照）。比較例１では、基材表面を研磨する際に研磨機の砥石回転数を３０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍのように順次下げていくことにより、基材の周Ｓｍ１を１３５μｍより大きくしてコーティング層を形成した。

（比較例２，３）
比較例２，３は、コーティング液の表面付与材の添加量を変更した以外は比較例１と同様にして帯電ロールを作製し（表１参照）、基材及び帯電ロールの表面粗さを測定し（表２参照）、帯電ロールを適用したプリンタ実機の画像均一性（濃度ムラ）を評価した（表３参照）。

（比較例４，５）
比較例４，５は、コーティング液の表面付与材の添加量を変更した以外は実施例１と同様にして帯電ロールを作製し（表１参照）、基材及び帯電ロールの表面粗さを測定し（表２参照）、帯電ロールを適用したプリンタ実機の画像均一性（濃度ムラ）を評価した（表３参照）。

（結果のまとめ）
実施例１〜３の帯電ロールは、研磨機の砥石回転数を１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍのように順次上げて研磨したことにより、基材の周Ｓｍ１が１３５μｍ以下となり、周Ｒｚ１が１５μｍ以下及び軸Ｒｚ１が１０μｍ以下であり、また、周Ｒｚ１と軸Ｒｚ１の差が０．１μｍ以上であった。このような基材を用い、更に、表面付与材の添加量を４質量部以上、４５質量部以下にしたコーティング液を用いてコーティング層を形成したことにより、周Ｓｍ１が周Ｓｍ２よりも小さい表面粗さの帯電ロールがそれぞれ得られた。その結果、これらの帯電ロールの画像評価試験では、濃度ムラがなく均一な画像が得られた。

また、実施例４〜６のように希釈溶媒が水以外であっても、実施例７〜９のように周Ｒｚ１が軸Ｒｚ１よりも小さく且つこれらの差が−０．１μｍ以下であっても、実施例１０〜１２のように希釈溶媒が水以外であり、周Ｒｚ１が軸Ｒｚ１よりも小さく且つこれらの差が−０．１μｍ以下であっても、実施例１〜３の画像評価試験の結果と差異が無く、これらの条件においては、画像の濃度ムラを生じさせないことがわかった。

一方、比較例１〜３では、基材の軸Ｒｚ１が１０μｍ以下及び周Ｒｚ１が１５μｍ以下であっても、周Ｓｍ１が１３５μｍを超えていた。このような好ましくない表面粗さの基材を用いたために、その好ましくない表面状態を維持してコーティング層が形成され、周Ｓｍ１が周Ｓｍ２よりも大きくなった。その結果、これらの帯電ロールの画像評価試験では、画像の濃度ムラが観察された。また、比較例４では、コーティング液の表面付与材の添加量が４質量部未満であり、比較例５では、この添加量が４５質量部を超えていたために、式（１）を満たした基材を用いても、その表面粗さを維持することができなかった。その結果、得られた帯電ロールの画像評価試験では、画像の濃度ムラが観察された。

本発明にかかる導電性ロールは、特に電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置の帯電ロールの他、現像ロール、帯電ロール、転写ロール、トナー供給ロール等に用いて好適である。

１０ 帯電ロール
１１ 芯体
１２ 弾性層
１３ 基材
１４ コーティング層

Claims (4)

1. 芯体の外周に少なくとも１層の導電性ゴム体を主体とする弾性層と、
   前記弾性層の外周にコーティング層とを有し、
   前記弾性層の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍを周Ｓｍ１、前記コーティング層の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍを周Ｓｍ２としたとき、下記式（１）及び式（２）を満たすことを特徴とする導電性ロール。
   周Ｓｍ１≦１３５μｍ ・・・ （１）
   周Ｓｍ１＜周Ｓｍ２ ・・・ （２）
2. 前記弾性層の周方向の十点平均粗さＲｚを周Ｒｚ１としたとき、下記式（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の導電性ロール。
   周Ｒｚ１≦１５μｍ ・・・ （３）
3. 前記弾性層の軸方向の十点平均粗さＲｚを軸Ｒｚ１としたとき、下記式（４）及び式（５）を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性ロール。
   ｜軸Ｒｚ１−周Ｒｚ１｜≧０．１μｍ ・・・ （４）
   軸Ｒｚ１≦１０μｍ ・・・ （５）
4. 前記コーティング層がベース材、導電材及び表面粗さ付与材を含み、これらの全量が３５質量部〜１７５質量部であるとき、前記表面粗さ付与材の添加量は、４質量部〜４５質量部であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の導電性ロール。

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