JP6872365B2

JP6872365B2 - 帯電ロール

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Publication number: JP6872365B2
Application number: JP2016252014A
Authority: JP
Inventors: 有香厚海; 啓小倉; 朋弘村田
Original assignee: Synztec Co Ltd
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Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2021-05-19
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Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ（ＦＡＸ）等の電子写真方式を用いたＤＣ帯電方式の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。

近年、電子写真方式の画像形成装置において、ロール型又はブレード型の帯電部材（帯電ロール等）を感光体等に接触させて帯電する方法、即ち、接触帯電方式が用いられている。この方法のうち、一方は、帯電部材に直流電圧と交流電圧との重畳電圧を印加して感光体等を帯電させるＡＣ帯電方式であり、他方は、帯電部材に直流電圧のみを印加して感光体等を帯電させるＤＣ帯電方式である。

ＡＣ帯電方式は、交流電圧が印加されているため、ＤＣ帯電方式と比べて感光体等の表面を比較的均一に帯電させることができる反面、感光体等への放電量が増えるため、その表面が削れることで寿命が短くなる。また、ＡＣ帯電方式は、ＡＣ電源が必要となるため、ＤＣ帯電方式と比べて、イニシャルコスト及びランニングコストが高くなる。しかしながら、ＤＣ帯電方式は、ＡＣ帯電方式と比べて、感光体等の表面電位の均一性（帯電均一性）が劣る。具体的には、感光体等の表面電位の不均一性に起因する長手方向（感光体等の周方向に直交する方向）のスジ状の帯電ムラ（横スジ、黒スジとも呼ばれる）が生じる。これは、感光体等の上流側の帯電ギャップ部（微小の空隙）の帯電により、感光体等と帯電部材との間で剥離放電が発生することに起因すると考えられる。

このような問題に対し、特に、感光体と帯電ロールとの間のギャップ制御に着目し、帯電ロールの表面粗さ（ロール表面粗さ）を制御することで黒スジを改善する方法が提案されている。例えば、ロール表面粗さの制御方法としては、研磨加工や、粒子入りのコーティング剤の使用等が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。これらの方法によりロール表面粗さを小さくした場合には、ニップ近傍部の放電がメインとなり、ニップ部の放電が少なくなることから放電ポイントが減少することに起因して、帯電ロールの微細な抵抗ムラが影響し、黒スジが発生する。一方、ロール表面粗さを大きくした場合には、ニップ近傍部の放電に加え、ニップ部の放電量も増加することから、放電ポイントが増加することに起因して、帯電ロールの微細な抵抗ムラの影響が無くなり、黒スジが改善される。

国際公開第２０１２／０４６８６２号

上述した通り、帯電ロールにおいては、ロール表面粗さを大きくすることで黒スジを改善することができる。しかしながら、ロール表面粗さの増大により帯電ロール表面の電位の高低差が大きくなるため、感光体との接触部において電位不足となり、「かぶり」が発生する。ここで、「かぶり」とは、現像ロール上に蓄積した電荷が抜けにくくなることで、画像部以外の非印字画像部にトナーが現像される現象のことをいう。

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたものであり、黒スジの改善とかぶりの抑制を両立することが可能な、ＤＣ帯電方式の画像形成装置に使用される帯電ロールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明にかかる第１の態様は、ＤＣ帯電方式の画像形成装置に用いられ、芯体の外周に弾性層を有し、前記弾性層の表面には表面処理層が設けられてなる帯電ロールにおいて、前記弾性層は、エピクロルヒドリン系ゴムを主体とするゴム基材と、導電剤、無機充填剤、加硫促進剤及び加硫剤を含んだ添加剤とを配合したゴム組成物の加硫物からなり、前記ゴム組成物の全量に対する、前記導電剤及び前記無機充填剤の配合比が１１質量％以下であり、前記表面処理層は、有機溶媒に、イソシアネート化合物を溶解させてなる表面処理液に前記弾性層を含浸して形成されたものであり、ロール表面粗さＲｚが１０μｍ以下であることを特徴とする帯電ロールにある。

本発明の第２の態様は、前記表面処理層が、前記表面処理液における前記弾性層の含浸処理時において、前記弾性層における前記表面処理液の含浸深さが１００μｍ以下であることを特徴とする第１の態様の帯電ロールにある。

本発明の第３の態様は、前記弾性層の前記表面処理液を用いた表面処理前後における電気抵抗値の差が、０．６０ＬｏｇΩ以上、２．４０ＬｏｇΩ以下であることを特徴とする第２の態様の帯電ロールにある。

本発明の第４の態様は、前記ゴム組成物の全量に対する前記導電剤及び前記無機充填剤の配合比が３質量％以上、１１質量％以下であることを特徴とする第１の態様〜第３の態様の何れかの帯電ロールにある。

本発明によれば、黒スジの改善とかぶりの抑制を両立することが可能な、ＤＣ帯電方式の画像形成装置に使用される帯電ロールを提供することができる。

本実施形態の帯電ロールの構成を模式的に示した断面図である。電気抵抗値の測定方法を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。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、各図面において示す構成要素、即ち、各部の形状や大きさ、層の厚さ、相対的な位置関係、繰り返し単位等は、本発明を説明する上で誇張して示されている場合がある。更に、本明細書の「上」という用語は、構成要素の位置関係が「直上」であることを限定するものではない。例えば、「芯体上の弾性層」や「弾性層上の表面処理層」という表現は、芯体と弾性層との間や、弾性層と表面処理層との間に、他の構成要素を含むものを除外しない。

図１は、本実施形態の帯電ロールの構成を模式的に示した断面図である。図示するように、帯電ロール１０は、芯体１１の外周にエピクロルヒドリン系ゴムを主体とするゴム基材からなる弾性層１２を有するものであり、弾性層１２の表面に表面処理層１２ａが設けられてなるものである。なお、図示しないが帯電ロール１０は、弾性層１２の下層に更に一層以上設けてもよい。

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、ポリイミド（ＰＩ）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。

弾性層１２は、ゴム基材（ゴム状弾性体）に、導電剤、無機充填剤、加硫促進剤、加硫剤等の添加剤を添加して得られたゴム組成物を加硫して加硫物を作製し、その加硫物を所定のサイズに成形したものである。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。

無機充填剤としては、シリカ（ホワイトカーボン）、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、クレー、タルク、ゼオライト、アルミナ、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン等を挙げることができる。無機充填剤は、これを添加することにより、後述する適切な硬度（マイクロゴム硬度）に調整することができる。無機充填剤を添加しないと、ゴム組成物の作製時における練り性が悪化し、ロール研磨に問題が生じるので好ましくない。本実施形態では、酸化亜鉛を用いた。

導電剤としては、カーボンブラック、金属粉等の電子導電性付与材や、イオン導電性付与材であるリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の金属のアンモニア錯塩、過塩素酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、カルボン酸塩、スルフォン酸塩、硫酸塩、酢酸塩等を挙げることができ、金属のアンモニア錯体、過塩素酸リチウム等を好適に使用することができる。導電剤として、これらのうちの何れかを添加して導電性を付与することにより、弾性層１２の導電性を１×１０^５Ω・ｃｍ〜１×１０^１０Ω・ｃｍ程度とするのが好ましい。本実施形態では、カーボンブラック及び上記金属のアンモニウム錯塩を用いた。

加硫剤は特に限定されず、公知の加硫剤を用いることができる。そのような加硫剤としては、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促進剤（加硫助剤）等を加えてもよい。加硫促進剤としては、無機系の酸化亜鉛や酸化マグネシウム、有機系のチオ尿素（チオウレア）、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。本実施形態では、加硫剤として硫黄及びチオ尿素を用いた。

なお、弾性層１２は、必要に応じて加工助剤、発泡剤、発泡助剤等の他の添加剤を混合してもよく、これらの添加剤は特に限定されない。例えば、無機充填剤の替わりに加工助剤を添加してもよいし、無機充填剤と加工助剤とを併用してもよい。加工助剤としては、高級脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル類、脂肪酸アミド類、脂肪酸アマイド、可塑剤等を挙げることができる。加工助剤として、これらのうちの何れかを添加することにより、ゴム基材の粘着性を低減して、ロール形成を容易に行うことができる。本実施形態では、加工助剤としてステアリン酸を用いた。なお、本実施形態におけるゴム組成物中の不可避不純物は許容され、他の添加剤の含有量に含まれる。

各種添加剤を添加して得られたゴム組成物は、ゴム組成物の全量に対する導電剤及び無機充填剤の配合比が１１質量％以下であることが好ましく、３質量％以上、１１質量％以下であることが特に好ましい。この配合比が３質量％未満になると、帯電ロール１０の加工性、特に練り性が悪化するので好ましくない。また、この配合比が１１質量％を超えると、帯電ロール１０を具備した画像形成装置において画像不良、特に黒スジが発生するので好ましくない。なお、ゴム組成物に加工助剤等の他の添加剤を含む場合には、上述の配合比は、ゴム組成物の全量に対する導電剤、無機充填剤及び加工助剤等の他の添加剤の配合比となる。

このように配合されたゴム組成物は加硫・成形されて弾性層１２となり、ゴム硬度（マイクロゴム硬度）が４０°以上となる。弾性層１２のゴム硬度が４０°未満となると、ロール研磨時における研磨性が悪化するので好ましくない。

また、弾性層１２の形成方法は特に限定されないが、ゴム組成物は、上述したような材料を配合することにより金型流れ性に優れたものとなるため、金型を用いて形成することが可能となる。弾性層１２の形成方法としては、例えば、鏡面研磨された金型を用いて、トランスファー成形又はインジェクション成形により弾性層１２を形成する方法、プレス成形で直接芯体１１上に設け、必要に応じて弾性層１２の外表面を研磨する方法等が挙げられる。

表面処理層１２ａは、イソシアネート化合物を有機溶媒に溶解させた表面処理液を弾性層１２の表面層に含浸させる含浸処理を施して形成する。表面処理液が含浸するように形成された表面処理層１２ａは、表面から内部に向かって漸次疎になるように一体的に形成される。このような表面処理層１２ａを弾性層１２の表面に形成することで、帯電ロール１０表面への可塑剤等の汚染物質の移行を防ぐことができ、図示しない感光体等への汚染性に優れた帯電ロール１０となる。

ここで、イソシアネート化合物としては、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４´−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）及び前記記載の多量体及び変性体などを挙げることができる。イソシアネート化合物を溶解する有機溶媒としては特に限定されないが、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン等が挙げられる。

表面処理液におけるイソシアネート化合物の含有量は、表面処理液の全量に対して６質量％以上、３４質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上、３０質量％以下であることが更に好ましい。表面処理液の全量に対するイソシアネート化合物の含有量が６質量％未満となった場合には、後述する表面処理前後における電気抵抗値の差が０．６０ＬｏｇΩ未満となり、画像評価において、出力した画像に黒スジが発生するので好ましくない。一方、表面処理液の全量に対するイソシアネート化合物の含有量が３４質量％を超過した場合には、表面処理前後における電気抵抗値の差が２．４０ＬｏｇΩを超えてしまい、画像評価において、出力した画像に濃淡ムラが生じるので好ましくない。

表面処理液には、更に樹脂を含有させてもよい。ここで、樹脂としては、アクリルフッ素系樹脂及びアクリルシリコーン系樹脂から選択される少なくとも１種が挙げられる。アクリルフッ素系樹脂及びアクリルシリコーン系樹脂は、所定の有機溶媒に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものである。アクリルフッ素系樹脂は、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶媒可溶性のフッ素系樹脂であり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。また、アクリルシリコーン系樹脂は、溶媒可溶性のシリコーン系樹脂であり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。これらの樹脂は一種又は二種以上混合して使用することができる。表面処理液中の樹脂は、イソシアネート成分に対して１質量％以上、３０質量％以下とするのが好ましい。表面処理液中の樹脂が１質量％未満になると、期待するトナー等の外添剤などの付着による汚れに対しての効果が小さくなる。一方、樹脂が３０質量％を越えると、表層の抵抗ムラが大きくなり、画像ムラが顕著となる。相対的にイソシアネート成分が少なくなって有効な表面処理層１２ａが形成し難くなる。

なお、弾性層１２に表面処理液を含浸させる方法は、表面処理液に浸漬させる方法でも、スプレー等により表面処理液を塗布させる方法でもよい。表面処理液に浸漬させる時間、スプレーで吹き付ける回数、又は表面処理液の量は適宜調節すればよい。特に、表面処理層１２ａは、弾性層１２に表面処理液を含浸させた後、硬化させて形成するのが好ましい。本実施形態では、弾性層１２における表面処理液の含浸深さが１００μｍ以下であることが好ましく、特に、耐久性の観点から、５０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。

表面処理層１２ａを弾性層１２上に形成すると、加熱により乾燥する際にフッ素、シリコーン等の常温固体成分が結晶析出しやすく帯電ロール１０表面に表れやすいためか、帯電ロール１０の離型性、即ちトナー成分等の付着防止性能が大幅に向上し、汚れが付着しにくい帯電ロール１０とすることができる。更に、常温固体成分の結晶化により、帯電ロール１０内部から表面にブリードする汚染物質をブロックするというブリード防止効果も向上する。つまり、本発明の帯電ロール１０は、弾性層１２上に表面処理層１２ａを設けていることにより、弾性層１２に添加した可塑剤の帯電ロール１０表面へのブリードを防ぐことができる。

上述したように、帯電ロール１０の弾性層１２は、ゴム硬度（マイクロゴム硬度）が４０°以上である。この硬度は、弾性層１２上に表面処理層１２ａを設けても殆ど変わらない。つまり、帯電ロール１０の表面層（弾性層１２上に設けた表面処理層１２ａ）のゴム硬度は４０°以上となる。

帯電ロール１０は、上述した表面処理層１２ａの形成後における、ロール表面粗さＲｚ（μｍ）が、１０μｍ以下であることであることが好ましい。ロール表面粗さＲｚが１０μｍを超えると、かぶりが発生して画質が悪化するので好ましくない。

また、帯電ロール１０は、上述した表面処理層１２ａの形成前後における、ＤＣ−１００Ｖ印加時の電気抵抗値の差（抵抗差ともいう）は、０．６０ＬｏｇΩ以上、２．４０ＬｏｇΩ以下であることが好ましい。この電気抵抗値の差が０．６０ＬｏｇΩ未満になると、黒スジが発生して画質が悪化するので好ましくない。また、この電気抵抗値の差が２．４０ＬｏｇΩを超えると、濃淡ムラが生じて画質が悪化するので好ましくない。

ここで、上述の表面処理層１２ａ形成前後の電圧印加時の抵抗差Ｒ_ａ−ｂ（ＬｏｇΩ）は、下記式（１）により算出される。ここで、下記式（１）中のＲ_{ｂｅｆｏｒｅ}は表面処理層１２ａ形成前の帯電ロール１０の電気抵抗値（Ω）を常用対数に変換した値（ＬｏｇΩ）を示し、Ｒ_{ａｆｔｅｒ}は表面処理層１２ａ形成後の帯電ロール１０の電気抵抗値（Ω）を常用対数に変換した値（ＬｏｇΩ）を示す。

Ｒ_ａ−ｂ＝Ｒ_{ａｆｔｅｒ}−Ｒ_{ｂｅｆｏｒｅ} ・・・（１）

また、帯電ロール１０は、７０℃、２５％圧縮環境下に２２時間放置した後の圧縮永久ひずみ（％）が４０％以下であることが好ましい。この圧縮永久ひずみが４０％を超えると、ロール表面に筋状の凹みが形成されるので好ましくない。

本実施形態の帯電ロール１０は、上記構成により、帯電部材に直流電圧のみを印加して感光体等を帯電させるＤＣ帯電方式の画像形成装置において、帯電部材として好適に用いられるものである。

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。

（サンプル１）
＜ロール形状物の製造＞
ゴム基材に、主として導電剤、無機充填剤、加硫促進剤及び加硫剤を含んだ添加剤を添加して得られたゴム組成物をロールミキサーで混練り後、直径６ｍｍの芯金の表面にプレス成形し、芯金表面に弾性層が形成されたロール形状物を得た。ゴム組成物において、ゴム基材としてエピクロルヒドリンゴムを、導電剤としてカーボンブラック及び金属のアンモニウム錯塩を、無機充填剤として酸化亜鉛を、加硫剤としてチオ尿素及び硫黄を、それぞれ用いた。下記表１に、ゴム組成物におけるゴム基材と添加剤の配合比（質量％）や、ゴム組成物の全量に対する加工助剤、導電剤及び無機充填剤の割合（質量％）を示した。なお、下記表１に示したゴム組成物中に含まれる添加剤ａ〜添加剤ｃ以外の添加剤ｄを、まとめて「その他」としたが、サンプル１は、添加剤ｄ中に加工助剤としてステアリン酸を含んだものである。

＜ロール形状物の研磨＞
得られたロール形状物を研磨砥石で研磨（乾式研磨）した後、湿式研磨により、下記表１に示したロール表面粗さＲｚ（μｍ）とし、所定寸法に成形した。

＜表面処理液の調製＞
表面処理液は、下記表１に示した表面処理前後の電気抵抗値（ＬｏｇΩ）の差（抵抗差Ｒ_ａ−ｂ）が得られるように、配合比（質量％）の調整を行った。具体的には、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）１２．５質量％、有機溶媒として酢酸エチルを８７．５質量％配合し、これらをボールミルで１時間分散混合して表面処理液を得た。

＜ロール形状物の表面処理＞
得られた表面処理液を２０℃に保ち、研磨したロール形状物を３０秒間浸漬した。その後、１００℃に保持されたオーブンで浸漬したロール形状物を１０時間加熱することにより、弾性層の表面に表面処理層を形成し、帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールをサンプル１とした。

（サンプル２）
下記表１に示した通り、サンプル１で用いた表面処理液のイソシアネート化合物を１５．０質量％及び有機溶媒を８５．０質量％配合し、ロール表面粗さＲｚを３．０μｍにした以外はサンプル１と同様にして帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールをサンプル２とした。

（サンプル３）
下記表１に示した通り、サンプル１で用いた表面処理液のイソシアネート化合物を１５．０質量％及び有機溶媒を８５．０質量％配合し、ロール表面粗さＲｚを４．６μｍにした以外はサンプル１と同様にして帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールをサンプル３とした。

（サンプル４）
下記表１に示した通り、ゴム組成物の全量に対する加工助剤、導電剤及び無機充填剤の割合を６．１３質量％とし、ロール表面粗さＲｚを５．３μｍにした以外はサンプル１と同様にして帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールをサンプル４とした。

（サンプル５）
下記表１に示した通り、サンプル１で用いた表面処理液のイソシアネート化合物を１０．０質量％及び有機溶媒を９０．０質量％配合し、研磨したロール形状物を３０秒間浸漬し、ロール表面粗さＲｚを９．７μｍにした以外はサンプル１と同様にして帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールをサンプル５とした。

（サンプル６）
下記表１に示した通り、サンプル１で用いた表面処理液のイソシアネート化合物を２８．０質量％及び有機溶媒を７２．０質量％配合し、ロール表面粗さＲｚを１０．０μｍにした以外はサンプル１と同様にして帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールをサンプル６とした。

（サンプル７）
下記表１に示した通り、ゴム組成物の全量に対するゴム基材の割合を８６．２１質量％とし、加工助剤、導電剤及び無機充填剤の割合を１０．１７質量％とし、研磨したロール形状物を３０秒間浸漬し、ロール表面粗さＲｚを５．３μｍにした以外はサンプル１と同様にして帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールをサンプル７とした。

（サンプル８〜サンプル１１）
下記表２に示した通り、ゴム組成物の全量に対するゴム基材の割合をそれぞれ５７．４７質量％、７３．４８質量％、８２．６４質量％、９４．３４質量％とし、加工助剤、導電剤及び無機充填剤の割合を、それぞれ３９．６６質量％、２５．０６質量％、１３．８８質量％、２．８３質量％とし、研磨したロール形状物を、それぞれ３０秒間浸漬した以外はサンプル１と同様にして帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールを、それぞれサンプル８〜サンプル１１とした。

（サンプル１２及びサンプル１３）
下記表３に示した通り、得られたロール形状物のロール表面粗さＲｚを、それぞれ１１．１μｍ、１６．３μｍにした以外はサンプル１と同様にして帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールを、それぞれサンプル１２及びサンプル１３とした。

（サンプル１４〜サンプル１６）
下記表３に示した通り、サンプル１で用いた表面処理液のイソシアネート化合物を、それぞれ２０．０質量％、１５．０質量％、１７．５質量％及び有機溶媒を、それぞれ８０．０質量％、８５．０質量％、８２．５質量％配合し、得られたロール形状物のロール表面粗さＲｚを、それぞれ１２．４μｍ、１２．３μｍ、１１．９μｍにした以外はサンプル１と同様にして帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールを、それぞれサンプル１４〜サンプル１６とした。

（サンプル１７〜サンプル１９）
下記表４に示した通り、サンプル１で用いた表面処理液のイソシアネート化合物を、それぞれ５．０質量％、５．０質量％、３５．０質量％及び有機溶媒を、９５．０質量％、９５．０質量％、６５．０質量％配合し、得られたロール形状物のロール表面粗さＲｚを、それぞれ９．５μｍ、９．５μｍ、９．８μｍにした以外はサンプル１と同様にして帯電ロールを得た。そして、得られた帯電ロールを、それぞれサンプル１７〜サンプル１９とした。

（試験例１）
＜電気抵抗値の測定＞
図２は、電気抵抗値の測定方法を説明するための図である。図２に示すように、帯電ロール１０（サンプル１〜サンプル１９）をφ３０ｍｍの金属ロール２０の上に載置し、芯体１１の両端に５００ｇ荷重をかけて押し当てた。その状態で、金属ロール２０を３０ｒｐｍで回転させ、芯体１１と金属ロール２０との間にＤＣ−１００Ｖを１０秒印加して、表面処理前後の電気抵抗値（Ω）を測定した後に、表面処理前後の電気抵抗値の差（抵抗差）を算出した。なお、電気抵抗値の測定には、株式会社アドバンテスト製の「ＵＬＴＲＡＨＩＧＨＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥＭＥＴＥＲＲ８３４０Ａ」を使用した。

試験例１では、表面処理前後の電気抵抗値（Ω）を測定した後に常用対数に変換した値（ＬｏｇΩ）とし、下記式（２）に基づき抵抗差Ｒ_ａ−ｂ（ＬｏｇΩ）を算出し、その結果を表１〜表４にそれぞれ示した。なお、下記式（２）中のＲ_{ｂｅｆｏｒｅ}は、表面処理前の帯電ロール１０の電気抵抗値（Ω）を常用対数に変換した値（ＬｏｇΩ）を示し、Ｒ_{ａｆｔｅｒ}は、表面処理後の帯電ロール１０の電気抵抗値（Ω）を常用対数に変換した値（ＬｏｇΩ）を示す。

Ｒ_ａ−ｂ＝Ｒ_{ａｆｔｅｒ}−Ｒ_{ｂｅｆｏｒｅ} ・・・（２）

（試験例２）
＜含浸深さの測定＞
サンプル１〜サンプル１９について、表面処理液の含浸深さを測定し、その結果を表１〜表４に示した。具体的には、研磨砥石を用いて各サンプルの表面を少しずつ切削し、赤外吸収分光法（ＩＲ：ｉｎｆｒａｒｅｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いてイソシアネート化合物の吸収スペクトルを測定し、そのピークが消失したときの切削量（切削深さ）を含浸深さとした。

（試験例３）
＜ロール表面粗さの測定＞
サンプル１〜サンプル１９について、表面処理後のロール表面粗さを測定し、その結果を表１〜表４に示した。具体的には、表面粗さ計（株式会社小阪研究所製、ＳＥ３３００）を用い、「ＪＩＳＢ０６０１−１９９４」（ＩＳＯ４２８７１９９７）に準拠して、各サンプルのロール表面粗さＲｚ（μｍ）を測定した。このとき、各サンプルの中央及び両端の３点のＲｚを測定し、これらの平均値を算出して測定値とした。

（試験例４）
＜弾性層硬度の測定＞
サンプル１〜サンプル１９について、マイクロゴム硬度計（高分子計器株式会社製、ＭＤ−１ｃａｐａ）を用いて、表面処理後の各サンプルの弾性層硬度（マイクロゴム硬度）（°）を測定し、その結果を表１〜表４に示した。

（試験例５）
＜圧縮永久歪の測定＞
サンプル１〜サンプル１９について、「ＪＩＳＫ６２６２」（ＩＳＯ０８１５−１）に準拠して、７０℃、２５％圧縮環境下に２２時間放置した後の、表面処理後の各サンプルの圧縮永久歪（％）を測定し、その結果を表１〜表４に示した。

（試験例６）
＜画像評価＞
サンプル１〜サンプル１９について、市販のレーザープリンターの帯電部分に各サンプルを搭載した状態でプリンターを起動し、紙に印刷した画像を用いて画像評価（かぶり、黒スジ、濃淡ムラ）を行い、その結果を表１〜表４に示した。なお、画像評価の基準は、以下に示した通りである。

かぶり評価は、白地印字で印刷した紙と印刷前の紙とを目視で観察し、両者を比較して行った。このときの評価基準は、白地部にトナーが付着している場合を「×」、僅かな付着が見られる場合を「△」、トナーの付着が見られない場合を「○」とした。

黒スジ評価は、ハーフトーン画像を用いて印刷前後の紙を目視で観察し、両者を比較して行った。このときの評価基準は、黒スジが発生している場合を「×」、僅かな発生が見られる場合を「△」、黒スジの発生が見られない場合を「○」とした。

濃淡ムラ評価は、ハーフトーン画像を用いて印刷前後の紙を目視で観察し、両者を比較して行った。このときの評価基準は、帯電ロールピッチでムラが見える場合を「×」、僅かにムラが見られる場合を「△」、ムラが見られない場合を「○」とした。

（試験例７）
＜加工性評価＞
サンプル１〜サンプル１９について、各作業中における加工性（練り性、研磨性）を評価し、その結果を表１〜表４に示した。なお、加工性評価の基準は、以下に示した通りである。

各サンプルの加工性においては、ゴム組成物の作製時に練り性に問題があり、且つロール形状物の研磨時に研磨性に問題があり、加工ができない場合を「×」、練り性及び研磨性に難がある場合を「△」、練り性及び研磨性に問題が無い場合を「○」とした。

（結果のまとめ）
サンプル１〜サンプル７は、ゴム組成物の全量に対する加工助剤、導電剤及び無機充填剤の配合比が１１質量％以下、表面処理液の含浸深さが１００μｍ以下、ロール表面粗さＲｚが１０μｍ以下、及び抵抗差Ｒ_ａ−ｂが０．６０ＬｏｇΩ以上、２．４０ＬｏｇΩ以下の範囲内のものである。得られた各サンプルは、マイクロゴム硬度が４０°以上、及び圧縮永久歪が４０％以下であり、ゴム組成物の混練りやロール研磨といった加工性に問題は生じなかった。また、これらのサンプルを搭載したプリンターを用いて出力した画像には、かぶり、黒スジ及び濃淡ムラといった画像不良は見られなかった。

サンプル８〜サンプル１０は、加工助剤、導電剤及び無機充填剤の配合比が１１質量％を超えたものである。得られた各サンプルは、画像評価において、出力した画像に黒スジが発生した。特に、サンプル８及びサンプル９は、表面処理液の含浸深さが１００μｍを超えたことから、耐久性が悪化した。

サンプル１１は、加工助剤、導電剤及び無機充填剤の配合比が３質量％未満であって、無機充填剤を添加しなかったものである。このため、サンプル１１は、ゴム組成物の作製時における練り性が悪化し、ロール研磨に問題が生じたが、出力した画像に画像不良は見られなかった。

サンプル１２〜サンプル１６は、ロール表面粗さＲｚが１０μｍを超えたものである。得られた各サンプルは、画像評価において、出力した画像の白地部にトナーが付着し、かぶりが発生した。

サンプル１７〜サンプル１９は、表面処理液の全量に対するイソシアネート化合物の含有量が６質量％以上、３４質量％以下の範囲から外れることにより、抵抗差Ｒ_ａ−ｂが０．６０ＬｏｇΩ以上、２．４０ＬｏｇΩ以下の範囲から外れたものである。サンプル１７及びサンプル１８は、表面処理液の全量に対するイソシアネート化合物の含有量を６質量％未満としたことから、表面処理前後における電気抵抗値の差が０．６０ＬｏｇΩ未満となり、画像評価において、出力した画像に黒スジが発生した。また、サンプル１９は、表面処理液の全量に対するイソシアネート化合物の含有量を３４質量％より大きくしたことから、表面処理前後における電気抵抗値の差が２．４０ＬｏｇΩを超えてしまい、画像評価において、出力した画像に濃淡ムラが生じた。

本発明にかかる導電性ロールは、特に複写機、プリンター、ファクシミリ（ＦＡＸ）等の電子写真方式を用いたＤＣ帯電方式の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用いて好適である。

１０帯電ロール
１１芯体
１２弾性層
１２ａ表面処理層
２０金属ロール

Claims

ＤＣ帯電方式の画像形成装置に用いられ、芯体の外周に弾性層を有し、前記弾性層の表面には表面処理層が設けられてなる帯電ロールにおいて、
前記弾性層は、エピクロルヒドリン系ゴムを主体とするゴム基材と、導電剤、無機充填剤、加硫促進剤及び加硫剤を含んだ添加剤とを配合したゴム組成物の加硫物からなり、前記ゴム組成物の全量に対する、前記導電剤及び前記無機充填剤の配合比が１１質量％以下であり、
前記表面処理層は、有機溶媒に、イソシアネート化合物を溶解させてなる表面処理液に前記弾性層を含浸して形成されたものであり、
ロール表面粗さＲｚが１０μｍ以下であることを特徴とする帯電ロール。
前記表面処理層は、前記表面処理液における前記弾性層の含浸処理時において、前記弾性層における前記表面処理液の含浸深さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の帯電ロール。
前記弾性層の前記表面処理液を用いた表面処理前後における電気抵抗値の差は、０．６０ＬｏｇΩ以上、２．４０ＬｏｇΩ以下であることを特徴とする請求項２に記載の帯電ロール。
前記ゴム組成物の全量に対する前記導電剤及び前記無機充填剤の配合比が３質量％以上、１１質量％以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の帯電ロール。