JP7522044B2

JP7522044B2 - 帯電ローラ、および、画像形成装置

Info

Publication number: JP7522044B2
Application number: JP2020561362A
Authority: JP
Inventors: 真大津留; 佳織奥元
Original assignee: Archem Inc
Current assignee: Archem Inc
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2024-07-24
Anticipated expiration: 2039-12-12
Also published as: JPWO2020129814A1; US11460789B2; CN113195909B; WO2020129814A1; CN113195909A; EP3901476A4; EP3901476A1; US20220066350A1

Description

本発明は、帯電ローラ、および、画像形成装置に関する。
本願は、２０１８年１２月１７日に、日本に出願された特願２０１８－２３５７８４号に基づく優先権を主張するものであり、その内容の全文をここに援用する。

従来、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、まず、感光体の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して、光の当たった部分の帯電を消去することによって潜像を形成する静電潜像プロセスにより静電潜像を得、次いで、トナーの付着によるトナー像の形成、紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法が採られている。
ここで、感光体（感光ドラム）の表面の帯電には、一般に、帯電ローラが用いられており、具体的には、帯電ローラを感光体に当接させた際に形成される微小なギャップにおいて、電圧が印加された帯電ローラから感光体へ放電が起き、それにより感光体の表面が一様に帯電される。

日本国特開２０１３－１２０３５６号公報

しかし、従来の帯電ローラにおいては、感光体の表面に帯電ムラが生じることがあり、それにより紙等の記録媒体に印字した際に、マイクロジッター（横スジ）が発生していた。このようなマイクロジッターに対しては、従来、帯電ローラの表層内に含有させる粒子の粒径や形状、配合量などでの粗さを制御することで解決が図られていた（例えば特許文献１）。しかし、このような帯電ローラであっても、マイクロジッターの解消においては十分とは言えず、さらなる改善が求められていた。

そこで、本発明は、マイクロジッターを十分に低減することができる帯電ローラ、および、マイクロジッターを十分に低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の帯電ローラは、シャフト部材と、当該シャフト部材の径方向外側に位置する基層と、当該基層の径方向外側に位置し、表面を形成する表層とを備える、帯電ローラであって、
前記表層が粒子を含み、前記表層の表面の面積に対する、前記表層の前記表面から露出している前記粒子の、前記帯電ローラの径方向から観た平面視での総面積の割合が、６０％超である。

本発明の画像形成装置は、上記の帯電ローラを備える。

本発明によれば、マイクロジッターを十分に低減することができる帯電ローラ、および、マイクロジッターを十分に低減することができる画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す、概略図である。本発明の一実施形態に係る帯電ローラを、軸方向に沿う断面により示す、断面図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について例示説明する。
本実施形態の帯電ローラは、図１に示すような画像形成装置（例えばレーザープリンター）において用いることができ、図２の軸方向断面図に示すように、帯電ローラ１は、シャフト部材２と、当該シャフト部材２の径方向外側に位置する基層３と、当該基層３の径方向外側に位置し、帯電ローラ１の表面を形成する表層４とを備えている。
なお、本実施形態の帯電ローラ１は、シャフト部材２上に形成する層として基層３および表層４に限定されることはなく、基層３と表層４との間やシャフト部材２と基層３との間には、任意に、単層または複数層の他の層を形成することができる。

また、本実施形態の帯電ローラ１の表層４は、粒子を含み、表層４の表面の面積に対する、表層４の表面から露出している粒子の、帯電ローラ１の径方向から観た平面視での総面積の割合（以下、「粒子露出面積比率」とも称す）が、６０％超である。
このようにすることにより、感光体を帯電させるため、帯電ローラ１を感光体に接触させた際に、表層４の表面の多数の粒子が感光体の表面と当接して、帯電ローラ１と感光体の間に、多数の粒子で支持されて形成される微小なギャップ（隙間）を全体に亘って均一に存在させやすくすい。そして、均一に存在する微小なギャップ（隙間）で、電圧が印加された帯電ローラ１から感光体へ均一に放電が起きるので、感光体の表面が均一に帯電され、マイクロジッターを十分に低減することができる。

なお、粒子露出面積比率が６０％以下である場合には、上記の微小なギャップが十分に均一になりにくいので、マイクロジッターを十分に低減することができない。
また、本実施形態において、粒子露出面積比率は、上記と同様な観点から７０％以上であること好ましい。当該割合は大きければ大きいほど好ましいが、その上限値は、トナー汚染性の観点から、８５％以下が好ましい。

本発明において、表層４の表面から露出している粒子の総面積は、レーザー顕微鏡により、表層４の軸方向中央、両側（表層４の両端より内側に３０ｍｍ離れた位置）を、帯電ローラ１の径方向から撮影した３箇所の写真（１０００倍）を用いて得る。具体的には、レーザー顕微鏡により撮影した写真（１０００倍）を、画像処理ソフトを用いて、粒子として確認される部分が黒色となるように２値化処理し、当該黒色となった部分の総面積を算出し、３箇所の写真から得た総面積を算術平均することで表層４の表面から露出している粒子の総面積を得る。
また、表層４の表面の面積に対する、表層４の表面から露出している粒子の、帯電ローラ１の径方向から観た平面視での総面積の割合は、上記の方法で得た総面積を、写真（１０００倍）の撮影面積で除することにより得る。
なお、レーザー顕微鏡により撮影した写真（１０００倍）で粒子として確認される部分とは、当該写真において、表層４の表面が平坦である部分よりも、突出して確認される部分である。また、粒子の表面がコーティングされている場合には、本発明における粒子とは当該コーティング部分も含むものであり、粒子露出面積比率はコーティング部分も含んで算出される。

本実施形態において、表層４に含まれる粒子は、特に限定されないが、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂およびメラミン樹脂からなる群より選択される少なくとも１種類の樹脂より形成されることが好ましい。これにより、マイクロジッターを十分に低減することができる。
また、粒子は、マイクロジッターの観点から、アクリル樹脂より形成されることがより好ましい。

本実施形態において、粒子の平均粒径は、３～２０μｍであることが好ましく、より好ましくは６～１８μｍであり、さらに好ましくは１０～１８μｍである。粒子の平均粒径を３μｍ以上とすることにより、帯電ローラ１と感光体との間の微小なギャップの距離を適度にしつつ、微小なギャップを表層４上に十分均一に形成しやすくなる。また、粒子の平均粒径が大きすぎる場合には、粒径が大きい粒子において帯電ローラから感光体へ放電が起きず、白抜けと呼ばれる現象が生じ得、その結果、画像解像度が低下する虞がある。しかし、粒子の平均粒径を２０μｍ以下とすることにより、帯電ローラ１から感光体への放電を適切に起こすことができるので、画像解像度を効果的に確保することができる。
なお、粒子の平均粒径は、表層４に含まれる粒子が複数種類の粒子の混合よりなる場合には、当該複数種類の粒子が混合された状態で測定された平均粒径である。また、粒子の平均粒径とは、レーザー回折・散乱法によって求められる体積平均粒径（Ｍｖ）を意味している。また、粒子の平均粒径は、表層４に含まれる粒子が複数種類の粒子の混合よりなる場合（表層に含まれる粒子の粒径分布曲線の形状が多峰性である場合）には、当該複数種類の粒子が混合された状態で測定された平均粒径である。

本実施形態においては、表層４に含まれる粒子は、１種類の粒子とすることもできるが、複数種類の粒子の混合物とすることもでき、本実施形態においては、粒子は、平均粒径が相互に異なる複数種類の粒子の混合よりなることが好ましい（換言すれば、表層４に含まれる粒子の粒径分布曲線の形状を多峰性とすることが好ましい）。このようにすることにより、例えば大径粒子の間に小径粒子が入り込んで、粒子を表層４の表面に適切に配置しやすくなり、粒子露出面積比率を所定の範囲にしやすくすることができる。
なお、表層４に含まれる粒子は、平均粒径が相互に異なる複数種類の粒子の混合物とする場合には、混合物中の複数種類の粒子のうち平均粒径が最も小さい粒子の平均粒子径は３～６μｍであり、最も大きい粒子の平均粒子径は１５～２０μｍの範囲であることが好ましい。

本実施形態において、表層４に含有される粒子の含有量は、表層４に含まれるバインダー樹脂１００質量部に対して、８０～１６０質量部であることが好ましく、より好ましくは１００～１６０質量部であり、さらに好ましくは１００～１４０質量部である。粒子の含有量を８０質量部以上とすることにより、微小なギャップを帯電ローラ１の表層４全体に亘って均一に存在させやすくすることができ、当該含有量を１６０質量部以下とすることにより、帯電ローラ１を形成するための層形成用原料の保存安定性を確保しやすくなる。

ここで、本実施形態の帯電ローラ１において、表層４のうち上記粒子以外の部分を構成する層形成用原料としては、バインダー樹脂としてのウレタンアクリレートオリゴマーと、光重合開始剤と、導電剤とを含む紫外線硬化型樹脂組成物を用いることができる。この層形成用原料には、本発明の目的を害しない限り、種々の添加剤を配合することができる。

上記層形成用原料に用いるウレタンアクリレートオリゴマーとしては、ポリオールとして、下記式（Ｉ）、
（式中、ｘはポリオールの水酸基価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）であり、ｙはポリオールの総不飽和度（ｍｅｑ／ｇ）である）を満足する高純度ポリオールを、単独で、または、他のポリオールとともに用いて合成され、アクリロイルオキシ基（ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯ－）を１つ以上有し、ウレタン結合（－ＮＨＣＯＯ－）を複数有する化合物を用いることができる。
かかるウレタンアクリレートオリゴマーは、例えば、（ｉ）高純度ポリオール単独または高純度ポリオールおよび他のポリオールの混合物と、ポリイソシアネートとから合成したウレタンプレポリマーに、水酸基を有するアクリレートを付加させたり、（ｉｉ）高純度ポリオール単独または高純度ポリオールおよび他のポリオールの混合物とポリイソシアネートとから合成したウレタンプレポリマーと、他のポリオールとポリイソシアネートとから合成したウレタンプレポリマーとの混合物に水酸基を有するアクリレートを付加させることで合成することができる。なお、ウレタンプレポリマーの合成に用いる高純度ポリオールは、例えば、ジエチル亜鉛、塩化鉄、金属ポルフィリン、複合金属シアン化物錯体、セシウム化合物等の触媒の存在下、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールおよびこれらにアルキレンオキシドを反応させて得られる化合物等の多価アルコールに、プロピレンオキシドやエチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加させて合成することができ、不飽和末端等のモノオール副生物が少なく、従来のポリオールに比べて高純度である。

上記式（Ｉ）の関係を満たす高純度ポリオールを用いて合成したウレタンアクリレートオリゴマーを用いて紫外線照射により層を形成することで、圧縮残留歪を低減しつつ、帯電ローラ１の隣接部材に対する汚染性を低減することができる。かかる効果を得る観点から、上記高純度ポリオールの総不飽和度は、０．０５ｍｅｑ／ｇ以下であることが好ましく、０．０２５ｍｅｑ／ｇ以下であることがより好ましく、０．０１ｍｅｑ／ｇ以下であることがさらに好ましい。

上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成に用いる高純度ポリオールは、重量平均分子量（Ｍｗ）が１，０００～１６，０００であることが好ましい。高純度ポリオールの分子量を１，０００以上とすることで、層の硬度を低く抑えて、良好な画像性を確保することができるものとなり、一方、１６，０００以下とすることで、圧縮残留歪の増大を抑えて、帯電ローラ１の変形に起因する画像不良の発生を抑制することができる。

また、上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成において、上記高純度ポリオールとともに用いることができる他のポリオールは、水酸基（ＯＨ基）を複数有する化合物であり、かかるポリオールとして、具体的には、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリブタジエンポリオール、アルキレンオキサイド変性ポリブタジエンポリオールおよびポリイソプレンポリオール等が挙げられる。なお、上記ポリエーテルポリオールは、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールに、エチレンオキシドやプロピレンオキシド等のアルキレンオキサイドを付加させて得られる。また、上記ポリエステルポリオールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４－ブタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、プロピレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールと、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、セバシン酸、ピメリン酸、スベリン酸等の多価カルボン酸とから得られる。これらポリオールは、１種単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。

上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成において、上記高純度ポリオール（ａ１）とともに他のポリオール（ａ２）を使用する場合、高純度ポリオール（ａ１）と他のポリオール（ａ２）との質量比（ａ１／ａ２）は、１００／０～３０／７０の範囲にあることが好ましい。高純度ポリオール（ａ１）と他のポリオール（ａ２）との総量（ａ１＋ａ２）に占める高純度ポリオール（ａ１）の割合を３０質量％以上とすることで（すなわち、他のポリオール（ａ２）の割合を７０質量％以下とすることで）、層の圧縮残留歪を低減しつつ、感光体等の隣接部材に対する汚染性を十分に低減することができる。

上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成に用いることができるポリイソシアネートは、イソシアネート基（ＮＣＯ基）を複数有する化合物であって、具体的には、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）や、これらのイソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、グリコール変性物等が挙げられる。これらポリイソシアネートは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。

上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成においては、ウレタン化反応用の触媒を用いることが好ましい。かかるウレタン化反応用触媒としては、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズチオカルボキシレート、ジブチルスズジマレエート、ジオクチルスズチオカルボキシレート、オクテン酸スズ、モノブチルスズオキシド等の有機スズ化合物；塩化第一スズ等の無機スズ化合物；オクテン酸鉛等の有機鉛化合物；トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類；テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類；ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類；トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール、ピリジン等の環状アミン類；ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類；ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類；ｐ－トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、フルオロ硫酸等の有機スルホン酸；硫酸、リン酸、過塩素酸等の無機酸；ナトリウムアルコラート、水酸化リチウム、アルミニウムアルコラート、水酸化ナトリウム等の塩基類；テトラブチルチタネート、テトラエチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等のチタン化合物；ビスマス化合物；四級アンモニウム塩等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。上記触媒の使用量は、上記ポリオール１００質量部に対して０．００１～２．０質量部の範囲が好ましい。

また、上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成に用いることができる水酸基を有するアクリレートは、水酸基を１つ以上有し、アクリロイルオキシ基（ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯ－）を１つ以上有する化合物である。かかる水酸基を有するアクリレートは、上記ウレタンプレポリマーのイソシアネート基に付加することができる。水酸基を有するアクリレートとしては、２－ヒドロキシエチルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等が挙げられる。これら水酸基を有するアクリレートは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記層形成用原料に用いる光重合開始剤は、紫外線を照射されることによって、上述したウレタンアクリレートオリゴマー、さらには後述するアクリレートモノマーの重合を開始させる作用を有する。かかる光重合開始剤としては、４－ジメチルアミノ安息香酸、４－ジメチルアミノ安息香酸エステル、２，２－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン、アセトフェノンジエチルケタール、アルコキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノン３，３－ジメチル－４－メトキシベンゾフェノン、４，４－ジメトキシベンゾフェノンおよび４，４－ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、ベンゾイル安息香酸アルキル、ビス（４－ジアルキルアミノフェニル）ケトン、ベンジルおよびベンジルメチルケタール等のベンジル誘導体、ベンゾインおよびベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン誘導体、ベンゾインイソプロピルエーテル、２－ヒドロキシ－２－メチルプロピオフェノン、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、キサントン、チオキサントンおよびチオキサントン誘導体、フルオレン、２，４，６－トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス（２，６－ジメトキシベンゾイル）－２，４，４－トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス（２，４，６－トリメチルベンゾイル）－フェニルホスフィンオキシド、２－メチル－１－［４－（メチルチオ）フェニル］－２－モルホリノプロパン－１，２－ベンジル－２－ジメチルアミノ－１－（モルホリノフェニル）－ブタノン－１等が挙げられる。これら光重合開始剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

上記層形成用原料として用いる導電剤は、弾性層に導電性を付与する作用を有する。かかる導電剤としては、紫外線を透過できるものが好ましく、イオン導電剤や透明な電子導電剤を用いることが好ましく、イオン導電剤を用いることが特に好ましい。イオン導電剤は、上記ウレタンアクリレートオリゴマーに溶解する上、透明性を有するため、導電剤としてイオン導電剤を用いた場合、シャフト部材上に層形成用原料を厚く塗布しても、紫外線が十分に塗膜内部まで到達し、層形成用原料を十分に硬化させることができる。ここで、イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。また、透明な電子導電剤としては、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物の微粒子；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属の微粒子：導電性酸化チタンウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。さらに、電子導電剤として、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト等を使用してもよい。これら導電剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

上記層形成用原料は、さらに、アクリレートモノマーを含むことが好ましい。アクリレートモノマーは、アクリロイルオキシ基（ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯ－）を１つ以上有するモノマーであり、反応性希釈剤として作用し、すなわち、紫外線で硬化することに加え、層形成用原料の粘度を低下させることが可能である。アクリレートモノマーは、官能基数が１．０～１０であることが好ましく、１．０～３．５であることがより好ましい。また、アクリレートモノマーは、分子量が１００～２０００であることが好ましく、１００～１０００であることがより好ましい。

上記アクリレートモノマーとしては、イソミリスチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、エチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｎ－ブチルアクリレート、イソアミルアクリレート、グリシジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、２－ヒドロキシエチルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等が挙げられる。これらアクリレートモノマーは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記層形成用原料において、ウレタンアクリレートオリゴマーとアクリレートモノマーとの質量比（ウレタンアクリレートオリゴマー／アクリレートモノマー）は、１００／０～１０／９０の範囲にあることが好ましい。ウレタンアクリレートオリゴマーとアクリレートモノマーとの総量に占めるウレタンアクリレートオリゴマーの割合を１０質量％以上とすることで（すなわち、アクリレートモノマーの割合を９０質量％以下とすることで）、帯電ローラ１に適した低硬度で低圧縮残留歪の基層３を得ることが可能である。

また、上記層形成用原料における、光重合開始剤の配合量は、上記ウレタンアクリレートオリゴマーと上記アクリレートモノマーとの合計１００質量部に対して、０．２～５．０質量部の範囲が好ましい。光重合開始剤の配合量が０．２質量部以上とすることで、層形成用原料の紫外線硬化を開始させる効果を確実に得ることができ、一方、５．０質量部以下とすることで、圧縮残留歪等の物性の低下を抑制して、層形成用原料のコスト性を高めることができる。

さらに、上記層形成用原料における、導電剤の配合量は、上記ウレタンアクリレートオリゴマーと上記アクリレートモノマーとの合計１００質量部に対して、０．１～５．０質量部の範囲が好ましい。導電剤の配合量を０．１質量部以上とすることで、層の導電性を十分に確保して、帯電ローラ１に所望の導電性を付与することができ、一方、５．０質量部以下とすることで、層の導電性を適切に抑えて、圧縮残留歪等の物性の低下を抑制し、良好な画像を確保することができる。

また、上記層形成用原料には、さらに、重合禁止剤を、上記ウレタンアクリレートオリゴマーと上記アクリレートモノマーとの合計１００質量部に対して０．００１～０．２質量部で添加してもよい。重合禁止剤を添加することで、紫外線照射前の熱重合を防止することができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエ－テル、ｐ－メトキシフェノール、２，４－ジメチル－６－ｔ－ブチルフェノール、２，６－ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾール、ブチルヒドロキシアニソール、３－ヒドロキシチオフェノール、α－ニトロソ－β－ナフトール、ｐ－ベンゾキノン、２，５－ジヒドロキシ－ｐ－キノン等が挙げられる。

表層４は、厚さが５～１０μｍであることが好ましい。表層４の厚さが５μｍ以上であれば、粒子を十分に保持しやすくなり、一方、１０μｍ以下であれば、表層４の表面から露出せず内部に内包される粒子を低減することができる。

次に、図２において、シャフト部材２は、金属シャフト２Ａと、その径方向外側に配設された高剛性の樹脂基材２Ｂとからなるが、本実施形態の帯電ローラ１のシャフト部材２は、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、金属シャフト２Ａのみから構成されていてもよいし、高剛性の樹脂基材２Ｂのみから構成されていてもよいし、内部を中空にくりぬいた金属製または高剛性樹脂製の円筒体等であってもよい。

なお、シャフト部材２に高剛性の樹脂を使用する場合、高剛性樹脂に導電剤を添加・分散させて、十分に導電性を確保することが好ましい。ここで、高剛性樹脂に分散させる導電剤としては、カーボンブラック粉末やグラファイト粉末、カーボンファイバー、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属粉末、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物粉末、導電性ガラス粉末等の粉末状導電剤が好ましい。これら導電剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。導電剤の配合量は、特に制限されるものではないが、高剛性樹脂の全体に対して５～４０質量％の範囲が好ましく、５～２０質量％の範囲がより好ましい。

上記金属シャフト２Ａや金属製円筒体の材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウム等が挙げられる。また、上記高剛性の樹脂基材２Ｂの材質としては、ポリアセタール、ポリアミド６、ポリアミド６・６、ポリアミド１２、ポリアミド４・６、ポリアミド６・１０、ポリアミド６・１２、ポリアミド１１、ポリアミドＭＸＤ６、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリアセタール、ポリアミド６・６、ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミド６・１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネートが好ましい。これら高剛性樹脂は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記シャフト部材２が、金属シャフトまたはその外側に高剛性の樹脂基材を配設したシャフト部材である場合、金属シャフトの外径は、４．０～８．０ｍｍの範囲が好ましい。また、上記シャフト部材２が、金属シャフトの外側に高剛性の樹脂基材を配設したシャフト部材である場合、樹脂基材の外径は、１０～２５ｍｍの範囲が好ましい。なお、上記シャフト部材２に高剛性樹脂を使用することで、シャフト部材２の外径を大きくしても、シャフト部材２の質量の増加を抑制することができる。

本実施形態の帯電ローラ１は、シャフト部材２の径方向外側に位置する基層３を備える。基層３を構成する層形成用原料としては、上記の表層４が含有する粒子を必須の成分としないこと以外は、表層４を構成するのと同様の層形成用原料を用いることができる。

上記層形成用原料により形成される基層３は、アスカーＣ硬度が３０度～７０度であることが好ましい。ここで、アスカーＣ硬度は、高さ１２．７ｍｍ、直径２９ｍｍの円柱状サンプルの平面部分を測定した際の値である。アスカーＣ硬度が３０度以上であれば、帯電ローラ１として十分な硬度を確保することができ、一方、７０度以下であれば、他のローラやブレードとの追従性が良好となる。

また、基層３は、圧縮残留歪（圧縮永久歪）が３．０％以下であることが好ましい。ここで、圧縮残留歪は、ＪＩＳＫ６２６２（１９９７）に準拠して測定でき、具体的には、高さ１２．７ｍｍ、直径２９ｍｍの円柱状サンプルに対し、規定の熱処理条件（７０℃で２２時間）の下、サンプルを高さ方向に２５％圧縮して求めることができる。基層３の圧縮残留歪が３．０％以下であると、帯電ローラ１表面に他部材による圧接痕が発生し難くなり、形成した画像にスジ状の画像不良が発生し難くなる。

さらに、基層３は、厚さが１～３０００μｍであることが好ましい。基層３の厚さが１μｍ以上であれば、帯電ローラ１が十分な弾性を有するものとなり、一方、３０００μｍ以下であれば、紫外線照射において基層３の深部まで紫外線が十分に到達し、層形成用原料を確実に紫外線硬化させることができ、高価格である紫外線硬化樹脂原料の使用量を少なくすることができる。

さらにまた、基層３は、特に限定されるものではないが、固有抵抗が１０^４～１０^８Ωであることが好ましい。ここで、抵抗値は、平板または円筒状の対極に、シャフト部材２上に基層３のみ形成したローラの外周面を所定圧力で押し当て、シャフト部材２と対極との間に３００Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めることができる。

上記層形成用原料により基層３を形成する場合、本実施形態の帯電ローラ１は、シャフト部材２の外表面に上記層形成用原料を塗布した後、紫外線照射することにより基層３を形成し、さらに、形成された基層３の表面に、上記複数の粒子を含む上記層形成用原料を塗布し、紫外線照射して表層４を形成することにより、容易に作製することができる。そのため、本実施形態の帯電ローラ１は、大量の熱エネルギーを必要とせず、短時間で製造することが可能である。また、製造にキュアー炉等が不要であるため、多額の設備費用を必要としない。なお、上記層形成用原料をシャフト部材２の外表面または基層３の表面に塗布する方法としては、スプレー法、ロールコーター法、ディッピング法、ダイコート法等が挙げられる。また、紫外線照射に用いる光源としては、水銀灯、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が挙げられる。紫外線照射の条件は、層形成用原料に含まれる成分、組成および塗布量等に応じて適宜選択され、照射強度や積算光量等を適宜調整すればよい。

また、本実施形態の帯電ローラ１においては、基層３を、ポリウレタンフォームにより形成することもできる。この場合、例えば、金属シャフト２Ａの半径方向外側に、ポリウレタンフォームからなる基層３を直接担持させることができる。

基層３を構成するポリウレタンフォームに用いるポリウレタン樹脂としては、従来公知の材料を適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。また、ポリウレタンフォームの発泡倍率としては、特に制限されるものではないが、１．２～５０倍、特には１．５～１０倍程度が好ましく、フォーム密度は、０．１～０．７ｇ／ｃｍ^３程度が好ましい。

基層３を構成するポリウレタンフォームには、導電剤を添加することができ、これにより、導電性を付与し、または調整して、所定の抵抗値とすることができる。かかる導電剤としては、特に限定されず、上述した紫外線硬化型樹脂に配合できるのと同様の導電剤を単独で、または、２種以上を混合して、適宜使用することができる。また、これら導電剤の配合量は、組成物の種類に応じて適宜選定され、通常、基層３の固有抵抗が前述の範囲となるように調整される。

また、この基層３には、上記導電剤の他にも、必要に応じて、耐水化剤、湿潤剤、発泡剤、整泡剤、硬化剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、分散剤、チクソトロピー性付与剤、ブロッキング防止剤、架橋剤、成膜助剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。

この場合の基層３の厚さとしては、１．０～５．０ｍｍであることが好ましく、１．０～３．０ｍｍであることがより好ましい。基層３の厚さを上記範囲とすることで、スパーク放電を防止することができる。

ポリウレタンフォームにより基層３を形成する場合、本実施形態の帯電ローラ１は、シャフト部材２の外周に、円筒状モールドを用いた型成形等によりポリウレタンフォームを担持させた後、このポリウレタンフォームからなる基層３の表面に、上記の粒子を含む上記層形成用原料を塗布し、紫外線照射して表層４を形成することにより、作製することができる。この場合の、上記層形成用原料の塗布方法、紫外線照射用の光源および照射条件としては、前述と同様とすることができ、特に制限されない。

なお、本実施形態の帯電ローラ１において、基層３３と表層４との間に中間層を設ける場合のその材料については特に制限はなく、湿気硬化タイプの樹脂を使用してもよいし、アクリレートを含むオリゴマーにアクリロイルモルフォリンモノマーなどのアミド含有モノマーを配合した紫外線硬化タイプの樹脂を使用してもよい。

また、本実施形態の帯電ローラ１は、固有抵抗が１０^４～１０^８Ωであることが好ましい。ここで、固有抵抗は、平板または円筒状の対極にローラの外周面を所定圧力で押し当て、シャフト部材２と対極との間に３００Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めることができる。

図１に、上述の実施形態の帯電ローラ１を備える、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の部分断面図を示す。図示する画像形成装置は、静電潜像を保持した感光体１０と、感光体１０の近傍（図では上方）に位置して感光体１０を帯電させるための帯電ローラ１と、トナー１１を供給するためのトナー供給ローラ１２と、トナー供給ローラ１２と感光体１０との間に配置された現像ローラ１３と、現像ローラ１３の近傍（図では上方）に設けられた成層ブレード１４と、感光体１０の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ１５と、感光体１０に隣接して配置されたクリーニングローラ１６とを備えている。なお、図示する画像形成装置は、さらに、画像形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。

図示する画像形成装置においては、まず、感光体１０に帯電ローラ１を当接させて、感光体１０と帯電ローラ１との間に電圧を印加し、感光体１０を一定電位に帯電させた後、露光機（図示せず）により静電潜像を感光体１０上に形成する。次に、感光体１０と、トナー供給ローラ１２と、現像ローラ１３とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ１２上のトナー１１が現像ローラ１３を経て感光体１０に送られる。現像ローラ１３上のトナー１１は、成層ブレード１４により、均一な薄層に整えられ、現像ローラ１３と感光体１０とが接触しながら回転することにより、トナーが現像ローラ１３から感光体１０の静電潜像に付着して、潜像が可視化される。潜像に付着したトナーは、転写ローラ１５で紙等の記録媒体に転写され、転写後に感光体１０上に残留するトナーは、クリーニングローラ１６によって除去される。
そして、本実施形態の画像形成装置では、上記の本実施形態の帯電ローラ１を備えるので、マイクロジッターを十分に低減することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の帯電ローラおよび画像形成装置は、上記の例に限定されることは無く、本実施形態の帯電ローラおよび画像形成装置には、適宜変更を加えることができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例になんら限定されるものではない。

まず、実施例・比較例の帯電ローラの製造のために用いた材料を説明する。
（ウレタンアクリレートオリゴマー）
２官能で分子量４，０００の高純度ポリオール（プレミノールＳ－Ｘ４００４、旭硝子（株）製、ＰＯ鎖からなるポリオール、水酸基価＝２７．９ｍｇＫＯＨ／ｇ、総不飽和度＝０．００７ｍｅｑ／ｇ、式（Ｉ）の右辺（０．６／ｘ＋０．０１）＝０．０３）１００質量部、イソホロンジイソシアネート８．２９質量部（イソシアネート基／ポリオールの水酸基＝３／２＝１．５０（モル比））、およびジブチルスズジラウレート０．０１質量部を加温撹拌混合しながら、７０℃で２時間反応させて、分子鎖の両末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを合成した。さらに、このウレタンプレポリマー１００質量部に２－ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）２．８８質量部を撹拌混合し、７０℃で２時間反応させて、分子量が９，０００のウレタンアクリレートオリゴマーを合成した。得られたウレタンアクリレートオリゴマーは、Ｂ型粘度計で測定した２５℃での粘度が８０，０００ｍＰａｓ／ｓｅｃであった。

（光重合開始剤）
ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９（ＢＡＳＦジャパン（株）製）

（導電剤）
・導電剤（ｉ）：カリウム金属イオン
・導電剤（ｉｉ）：アセチレンブラック（三菱化学（株）製）

（粒子）
・粒子（ｉ）：アクリル粒子（総研化学社製、ＫＭＲ－３ＴＡ）、平均粒径３μｍ
・粒子（ｉｉ）：アクリル粒子（根上工業株式化会社製、ＳＥ－００６Ｔ）、平均粒径６μｍ
・粒子（ｉｉｉ）：アクリル粒子（根上工業株式会社製、ＳＥ－０１０Ｔ）、平均粒径１０μｍ
・粒子（ｉｖ）：アクリル粒子（根上工業株式会社製、ＧＲ－４００）、平均粒径１５μｍ
・粒子（ｖ）：アクリル粒子（根上工業株式会社製、ＳＥ－０２０Ｔ）、平均粒径２０μｍ
・粒子（ｖｉ）：アクリル粒子（根上工業株式会社製、ＳＥ－０３０Ｔ）、平均粒径３０μｍ
・粒子（ｖｉｉ）：ナイロン粒子（東レ社製、ＴＲ-２）、平均粒径１５μｍ
・粒子（ｖｉｉｉ）：メラミン粒子（日本触媒製、エポスターＭ３０）、平均粒径３μｍ

（実施例および比較例）
外径６．０ｍｍの金属シャフト上の外表面に、上記のウレタンアクリレートオリゴマー１００質量部に対し、光重合開始剤３質量部と、導電剤（ｉ）３質量部とを配合して得られた層形成用原料をダイコーターにより厚さ１５００μｍで塗布し、塗布しながらスポットＵＶ照射により硬化して、基層を形成した。このようにして得られた基層形成済みローラに対し、さらに、窒素雰囲気下で回転させながら、ＵＶ照射強度７００ｍＷ／ｃｍ^２で５秒間ＵＶ照射した。
次いで、得られた基層形成済みローラの表面に、上記のウレタンアクリレートオリゴマー１００質量部に対し、光重合開始剤３質量部と、導電剤（ｉｉ）３質量部と、表１に示す種類・含有量の粒子と、を配合して得られた層形成用原料をロールコーターにて塗布し、ＵＶ照射して、厚さ６μｍにて表層を形成し、各実施例および比較例の供試ローラを得た。各供試ローラについて、以下に従い評価を行った結果を、下記の表１に示す。

（マイクロジッター）
各供試ローラを帯電ローラとしてカートリッジに取付けて、温度３０℃、湿度８０％および温度１０℃、湿度の雰囲気下に２４時間放置した。その後、カートリッジを実機に組み込んで、５０００枚の印刷を実施し、1、２、４９９９、５０００枚目の４枚を４０％ハーフトーン画像（スクリーン線１５０～２００）の条件で印刷を実施し、下記の基準に従い、マイクロジッター（横すじ）について評価を行った。結果を表１に示す。
○：発生無もしくは、非常に軽微で視認できない
△：ハーフトーン画像中の一部に薄いマイクロジッターが発生
×：ハーフトーン画像の一部もしくは全面に濃いマイクロジッターが発生。

（画像解像度）
上記のマイクロジッターの評価と同様に、各供試ローラを帯電ローラとしてカートリッジに取付けて、温度２３℃、湿度５０％の雰囲気下に２４時間放置した。その後、カートリッジを実機に組み込んで、ハーフトーン画像（スクリーン線１５０～２００）を印刷し、以下の基準により画像解像度を評価した。結果を表１に示す。
○：微小なドット抜けがなく、良好。
×：微小なドット抜けが、画像全面に存在し、白い斑点が視認できる

表１より、粒子露出面積比率が６０％超である実施例は、マイクロジッターが十分に低減されていることがわかる。また、粒子の平均粒径が３～２０μｍである実施例１～８は、画像解像度を確保しつつマイクロジッターが効果的に低減していることがわかる。

１：帯電ローラ、２：シャフト部材、３：基層、４：表層、
１０：感光体、１１：トナー、１２：トナー供給ローラ、１３：現像ローラ、
１４：成層ブレード、１５：転写ローラ、１６：クリーニングローラ

Claims

シャフト部材と、当該シャフト部材の径方向外側に位置する基層と、当該基層の径方向外側に位置し、表面を形成する表層とを備える、帯電ローラであって、
前記表層が粒子を含み、
前記表層の表面の面積に対する、前記表層の前記表面から露出している前記粒子の、前記帯電ローラの径方向から観た平面視での総面積の割合が、６０％超であり、
前記粒子の体積平均粒径は、３～２０μｍであり、
前記表層に含まれる前記粒子は、体積平均粒径３～６μｍの粒子と、体積平均粒径１５～２０μｍの粒子と、を含み、
前記表層に含まれる前記粒子の粒径分布曲線が、少なくとも体積平均粒径３～６μｍの粒子と、少なくとも体積平均粒径１５～２０μｍの粒子と、による多峰性の形状を有する、帯電ローラ。
前記粒子は、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂およびメラミン樹脂からなる群より選択される少なくとも１種類の樹脂より形成されている、請求項１に記載の帯電ローラ。
前記表層の膜厚は、５～１０μｍである、請求項１又は２に記載の帯電ローラ。
前記帯電ローラの固有抵抗が、１０^４～１０^８Ωである、請求項１～３のいずれかに記載の帯電ローラ。
請求項１～４のいずれかに記載の帯電ローラを備えることを特徴とする、画像形成装置。