JPH09160354A - 帯電ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気抵抗の環境依存性が小さく、安定した半
導電性を有し、低硬度で、動摩擦係数が小さく、感光体
ドラムに対する汚染がなく、トナーの付着によるカブリ
の発生がない帯電ロールを提供すること。また、該帯電
ロールを備えた画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 金属製芯材の表面にゴム層を被覆した帯
電ロールであって、該ゴム層の表面を研磨して表面粗さ
を０．５〜１０μｍとした後、その上に、ガラス転移温
度が３０〜８０℃のポリウレタン樹脂を被覆してなるこ
とを特徴とする帯電ロール。該帯電ロールを備えること
を特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機な
どの画像形成装置において、感光体ドラム（像担持体）
と接触して配置されている帯電ロールに関し、さらに詳
しくは、電気抵抗の環境依存性が小さく、安定した半導
電性を有し、低硬度で、動摩擦係数が小さく、感光体ド
ラムに対する汚染がなく、トナーの付着によるカブリの
発生がない帯電ロールに関する。また、本発明は、この
ような優れた特性を有する帯電ロールを備えた画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機などの画像形成装置にお
いては、通常、帯電、露光、現像、転写、定着、及びク
リーニングの各工程によって、画像形成が行われてい
る。すなわち、画像形成装置においては、感光体ドラム
を一様かつ均一に帯電する帯電工程、露光により感光体
ドラムに静電潜像を形成する露光工程、現像剤（トナ
ー）によって、静電潜像を可視像に現像する現像工程、
感光体ドラム上のトナーを転写材に転写する転写工程、
転写材上のトナーを定着する定着工程、及び転写工程後
に感光体ドラムに残留したトナーを清掃するクリーニン
グ工程によって、画像を形成している。

【０００３】従来、感光体ドラムの帯電工程では、一般
にコロナ放電によって帯電が行われていた。しかし、コ
ロナ放電による帯電方式は、高電圧の印加による危険と
コスト高に加えて、オゾンなどの有害物質が発生すると
いう問題がある。オゾンは、人体に悪影響を及ぼすだけ
ではなく、感光体ドラムを劣化させてしまう。また、コ
ロナ帯電器は、環境安定性が悪く、特に湿度の影響を受
けると、感光体ドラムの帯電電位が変化し、画像特性に
悪影響を及ぼす。

【０００４】そこで、近年、帯電ロールを用いた帯電方
式が提案されている（例えば、特開平５−２１０３００
号公報、特開平６−２６６２０６号公報、特開平７−２
８２９７号公報、特開平７−４９６０５号公報、特開平
７−７２７１０号公報）。この帯電方式では、帯電ロー
ルに電圧を印加し、かつ、帯電ロールを感光体ドラムに
接触させて、感光体ドラムに直接電荷を与えて帯電させ
ている。したがって、この帯電方式によれば、オゾンの
発生がない。転写工程においても、コロナ放電を利用せ
ずに、転写ロールを用い、該転写ロールにトナーと逆極
性の電圧を印加して電界を発生させ、該電界の静電気力
によってトナーを転写材に転写する方式が提案されてい
る。

【０００５】一方、転写工程の後、感光体ドラム上に残
留するトナーは、通常、クリーニングブレードなどのク
リーニング装置によって除去されるが、最近では、クリ
ーニング工程を省略したクリーナーレス方式（またはク
リーニングレスプロセス）が提案されている（例えば、
特開平５−２１０３００号公報、特開平６−３５３０１
号公報）。この方式では、例えば、感光体ドラム上に残
留したトナーを、帯電工程を通過した後、帯電された感
光体ドラムの表面電位と現像バイアスの差によって、静
電気力で現像装置に吸引して回収するというものであ
る。現像装置としては、現像ロールが感光体ドラムに接
触する構造のものが用いられる。この方式によれば、画
像形成装置を小型化することができると共に、トナーを
現像工程で回収することができるため、トナーを廃棄す
る必要がない。そして、前記のごとき帯電ロールや転写
ロールを用いたオゾンフリープロセスとクリーニングレ
スプロセスを組み合わせた画像形成方式も提案されてい
る（例えば、特開平５−２１０３００号公報）。このよ
うな画像形成方式では、通常、キャリヤを必要としない
非磁性一成分現像剤が使用されており、装置の小型化に
加えて、低価格化やカラー化などが可能である。

【０００６】従来、帯電ロールとしては、芯金上に、例
えば、ポリウレタン樹脂、ＳＢＲ、ＥＶＡ、ＳＢＳ、Ｓ
ＥＢＳ、ＳＩＳ、ＴＰＯ、ＥＰＤＭ、ＥＰＭ、ＮＢＲ、
ＩＲ、ＢＲ、ＮＲ、シリコンゴム、エピクロロヒドリン
ゴムなどの樹脂やゴム類に、カーボンブラック、カーボ
ン繊維、金属酸化物、金属粉などの導電性フィラーを配
合した組成物からなる被覆層を設けたものが知られてい
る。導電性弾性層の上に、更に導電化したフッ素樹脂か
らなる非粘着性被膜を被覆したもの、あるいは導電性フ
ィラーを充填したゴム類から形成された中抵抗弾性層の
上に、導電性塗料を塗工して抵抗体層を形成したもの
（特開平７−７２７１０号公報）などが提案されてい
る。また、芯金上に、エピクロロヒドリンゴムにフッ素
樹脂またはアミド樹脂を配合し、導電性フィラーを添加
した材料で形成した被覆層を形成した導電性ロールが知
られている。

【０００７】しかしながら、これらの帯電ロールでは、
帯電ロールの電気抵抗を適切な範囲にまで下げるために
比較的多量の導電性フィラーを分散させなければならな
い。このような帯電ロールは、硬度が高くなって感光体
ドラムとの接触が十分ではなく帯電が均一にならないと
いう問題があった。エピクロロヒドリンゴムなどの電気
的中抵抗の弾性層の上に、含フッ素架橋共重合体からな
る非粘着性層を設けた帯電ロール（特開平６−２６６２
０６号公報）や、硬度（ＪＩＳＡ）４０のエピクロロヒ
ドリンゴムなどの電気的中抵抗の弾性層の上に、各種無
機充填剤や導電性粒子などを含有させてもよいフッ素樹
脂やポリアミド樹脂、アクリル樹脂などの表面層を設け
た帯電ロール（特開平７−４９６０５号公報）も提案さ
れているが、いずれも硬度が高いものである。

【０００８】ＥＰＤＭにプロセスオイルを含浸させた低
硬度帯電ロールが知られているが、含浸プロセスオイル
が遊離して感光体を汚染し、可視像にムラを生じるの
で、ロール表面にナイロンのシートを巻き付けている。
しかしながらナイロンシートで十分に防ぐことができ
ず、多層にしたり、厚くしている。そのために、十分な
帯電性付与効果を得ることができない。また、従来の帯
電ロールは、クリーナーレス方式の画像形成装置に装着
した場合、感光体ドラム上に残留したトナーが付着しや
すいという問題があった。すなわち、クリーナーレス方
式では、感光体ドラム上に未転写の残留トナーが存在す
る状態で、帯電ロールにより感光体ドラムを帯電させ
る。そのため、帯電ロールにトナーが付着しやすい。帯
電ロールにトナーが付着すると、総印字枚数が増すに従
って帯電ロールへのトナーの付着がひどくなり、感光体
ドラムに均一に帯電することができなくなって、カブリ
を生じる原因となる。

【０００９】付着を低減するためには帯電ロール表面の
粘着性を少なくし、動摩擦係数を小さく抑える必要があ
る。感光体ドラムに良好な帯電性を付与するには、帯電
ロールと感光体ドラムとの接触面積を大きくする必要が
あり、そのためには、帯電ロールの表面硬度を低くする
ことが求められる。一方、帯電ロールにバイアス電圧を
印加するには、帯電ロールの電気抵抗を低くしなければ
ならない。帯電ロールは、感光体ドラムとの接触により
変形を受けるが、それにより永久変形するものであって
はならない。このように、帯電ロールには、多くの特性
が要求されている。さらに、帯電ロールと感光体ドラム
とが接触する構造の画像形成装置では、両者が常時接触
しているため、帯電ロールによる感光体ドラムの汚染を
防止する必要がある。特に、装置の小型化に伴って、汚
染されやすい有機感光体（ＯＰＣ感光体）が使用される
ようになってきているため、汚染防止がより重要な課題
となっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電気
抵抗の環境依存性が小さく、安定した半導電性を有し、
低硬度で、動摩擦係数が小さく、感光体ドラムに対する
汚染がなく、トナーの付着によるカブリの発生がない帯
電ロールを提供することにある。また、本発明の目的
は、非磁性一成分接触現像方式で、感光体ドラムをクリ
ーニングする装置を必要としない、いわゆるクリーナー
レス方式の画像形成装置に好適な帯電ロールを提供する
ことにある。

【００１１】本発明者らは、従来技術の問題点を克服す
るために鋭意研究した結果、金属製芯材（芯金）の表面
にゴム層を被覆した帯電ロールにおいて、該ゴム層の表
面を研磨して表面粗さを０．５〜１０μｍとした後、そ
の上に、ガラス転移温度が３０〜８０℃のポリウレタン
樹脂を被覆することにより、前記目的を達成できること
を見いだした。本発明の帯電ロールは、感光体ドラムと
の密着性が良好で、均一な帯電をさせることができると
共に、感光体ドラムに残存するトナーが帯電ロールに付
着することがない。もちろん、オイルの遊離などの問題
もない。本発明は、これらの知見に基づいて完成するに
至ったものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、金属製芯材の表面にゴム層を被覆した帯電ロールで
あって、該ゴム層の表面を研磨して表面粗さを０．５〜
１０μｍとした後、その上に、ガラス転移温度が３０〜
８０℃のポリウレタン樹脂を被覆してなることを特徴と
する帯電ロールが提供される。また、本発明によれば、
前記帯電ロールを備えることを特徴とする画像形成装置
が提供される。

【００１３】

【発明の実施の形態】ゴム層 金属製芯材（芯金）の表面に被覆するゴム層の材質とし
ては、一般に、帯電ロールの分野において用いられてい
る各種ゴムまたはゴム組成物（２種以上のゴムのブレン
ド）を挙げることができる。このようなゴムの具体例と
しては、エピハロヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコ
ンゴム、ポリブタジエン、アクリロニトリル−ブタジエ
ン共重合体ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムな
どが挙げられる。これらの中でも、エピハロヒドリンゴ
ムとアクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムなどを
含有するゴム組成物が好適である。より具体的に、好ま
しいゴム成分として、（Ａ）エピハロヒドリン共重合体
ゴム４０〜９０重量％、（Ｂ）不飽和ゴム５〜４０重量
％、及び（Ｃ）液状不飽和ゴム５〜２０重量％を含有す
るゴム組成物を挙げることができる。すなわち、エピハ
ロヒドリン共重合体ゴム、常温で固体の不飽和ゴム、及
び常温で液体の液状不飽和ゴムを特定割合でブレンドし
たゴム組成物を用いてゴム層を形成すると、導電性フィ
ラーをそれほど多く含有させなくても、適度に低い電気
抵抗を示し、かつ、電気抵抗の環境安定性に優れ、しか
も硬度が適度に低く、かつ、動摩擦係数の小さいロール
が得られるので好ましい。

【００１４】（Ａ）エピハロヒドリン共重合体ゴム エピハロヒドリン共重合体ゴムは、エピハロヒドリンを
必須の単量体として含有する単量体混合物を共重合して
得られる共重合体ゴムである。エピハロヒドリンとして
は、例えば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリ
ン、エピフルオロヒドリン等が挙げられる。これらの中
でも、入手の容易さや価格等の面で、エピクロロヒドリ
ンが好ましい。エピハロヒドリンと共重合する単量体と
しては、アルキレンオキサイド、及びエチレン性不飽和
エポキシドが好ましい。エピハロヒドリン共重合体ゴム
としては、アルキレンオキサイド２８〜７０モル％、エ
ピハロヒドリン２８〜７０モル％、及びエチレン性不飽
和エポキシド２〜１５モル％を共重合して得られた共重
合体ゴムが好ましい。

【００１５】アルキレンオキサイドとしては、例えば、
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレン
オキサイドなどを挙げることができ、これらは、それぞ
れ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用するこ
とができる。単独で使用する場合はエチレンオキサイド
（ＥＯ）が好ましい。また、併用する場合には、エチレ
ンオキサイド（ＥＯ）とプロピレンオキサイド（ＰＯ）
とを併用することが好ましい。アルキレンオキサイドの
共重合割合は、通常、２８〜７０モル％、好ましくは３
５〜６５モル％、より好ましくは４０〜６０モル％であ
る。エピハロヒドリン共重合体ゴム中のアルキレンオキ
サイドの共重合割合が７０モル％を越えると、吸湿性が
高くなったり、あるいは電気抵抗の環境依存性が大きく
なり、この割合が２８モル％より少ないと電気抵抗が高
くなるため、いずれも好ましくない。

【００１６】エピハロヒドリンの共重合割合は、通常、
２８〜７０モル％、好ましくは３０〜６５モル％、より
好ましくは３５〜６０モル％である。エピハロヒドリン
共重合体ゴム中のエピハロヒドリンの共重合割合が７０
モル％を越えると電気抵抗が高くなり、この割合が２８
モル％よりも少ないと吸湿性が高くなったり、あるいは
電気抵抗の環境依存性が大きくなり、いずれも好ましく
ない。エチレン性不飽和エポキシドとしては、例えば、
アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレー
ト、グリシジルアクリレート、ブタジエンモノオキサイ
ドなどが挙げられる。エチレン性不飽和エポキシドを共
重合することにより、硫黄加硫系（硫黄または硫黄供与
体）や過酸化物による加硫が可能となり、熱軟化劣化性
や耐動的オゾン性が改良される。エチレン性不飽和エポ
キシドの共重合割合は、通常、２〜１５モル％、好まし
くは３〜１０モル％である。エピハロヒドリン共重合体
ゴム中のエチレン性不飽和エポキシドの共重合割合が１
５モル％を越えると、熱による硬化劣化を生じてゴム弾
性を失って脆くなりやすく、この割合が２モル％未満で
あると平滑なゴムシートを得ることが困難である。

【００１７】（Ｂ）不飽和ゴム 不飽和ゴムは、常温で固体状態のゴムである。不飽和ゴ
ムとしては、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン共
重合体ゴム（ＮＢＲ）、スチレン・ブタジエン共重合体
ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、エチレ
ン・プロピレン・ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、ク
ロロプレンゴム、アクリロニトリル・イソプレン共重合
体ゴム、アクリロニトリル・ブタジエン・イソプレン共
重合体ゴム（ＮＢＩＲ）、ウレタンゴム、及びこれらの
ゴムの部分水素添加物などが挙げられる。これらの中で
も、ＮＢＲ及び部分水添ＮＢＲがエピハロヒドリン共重
合体ゴムとの相溶性が良いので好ましい。

【００１８】（Ｃ）液状不飽和ゴム 液状不飽和ゴムは、常温で液体状態の不飽和ゴムであ
る。このような液状不飽和ゴムとしては、例えば、液体
ポリブタジエン、液状ＮＢＲ、液状クロロプレンなどが
挙げられる。これらの中でも、液状ＮＢＲがエピハロヒ
ドリン共重合体ゴムとＮＢＲ及び部分水添ＮＢＲとの相
溶性が良いので好ましい。ゴム組成物中、（Ａ）成分の
エピハロヒドリン共重合体ゴムは、４０〜９０重量％、
好ましくは５０〜９０重量％、より好ましくは５５〜８
５重量％の割合で使用される。（Ａ）成分の割合が９０
重量％を越えると、硬度や動摩擦係数が高くなり、さら
には、感光体汚染やトナー付着の問題も生じる。（Ａ）
成分の割合が４０重量％未満であると、電気抵抗を適度
に低くすることが困難となる。

【００１９】ゴム組成物中、（Ｂ）成分の不飽和ゴムの
割合は、５〜４０重量％、好ましくは５〜３５重量％、
より好ましくは５〜３０重量％である。（Ｂ）成分の割
合が大きすぎると適度に低い電気抵抗を得ることが困難
となり、少なすぎると加工性が低下したり、硬度や動摩
擦係数が高くなる。ゴム組成物中、（Ｃ）成分の液状不
飽和ゴムの割合は、５〜４０重量％、好ましくは５〜３
５重量％、より好ましくは５〜３０重量％である。
（Ｃ）成分の割合が多すぎると、動摩擦係数が高くな
り、帯電ロールに対するトナーの付着も生じ、少なすぎ
ると、硬度が高くなり、感光体ドラムとの接触が十分で
なく、帯電が不均一になる。

【００２０】本発明では、ゴム成分に加硫剤を加えて、
ロールの形状に賦形した後、加硫する。加硫剤として
は、通常、硫黄系加硫剤または過酸化物を使用する。金
属酸化物も使用できるが、感光体ドラムを汚染するおそ
れがあるため好ましくない。加硫剤は、ゴム組成物１０
０重量部に対して、通常、０．１〜５重量部、好ましく
は０．２〜３重量部の割合で用いられる。本発明のゴム
組成物には、必要に応じて、導電性カーボンブラックな
どの導電性フィラー、補強剤、充填剤、老化防止剤等の
ゴム添加剤を適宜配合することができる。

【００２１】帯電ロール 本発明では、先ず、金属製芯材の表面にゴム層を被覆
し、次いで、該ゴム層の表面を研磨して表面粗さを
０．５〜１０μｍとし、しかる後、研磨したゴム層の
上に、ガラス転移温度が３０〜８０℃のポリウレタン樹
脂を被覆して帯電ロールを作製する。金属製芯材の表面
にゴム層を被覆するには、金属製の回転軸などのロール
状基材を芯金として、ロール金型内に入れ、そこに加硫
剤等を含むゴム組成物を入れて、芯金の周囲にロール状
に賦形し、次いで、加熱して加硫すればよい。加硫温度
や加硫時間などの加硫条件は、使用するゴム成分の種類
に応じて適宜定めることができる。例えば、ゴム成分が
エピハロヒドリン共重合体ゴムや該エピハロヒドリン共
重合体ゴムを含むブレンドゴムである場合には、通常、
１００〜２５０℃に１０〜６０分間程度加熱すればよ
い。

【００２２】加硫成形後、得られたゴムロールは、研磨
処理を行って表面粗さを１０μｍ以下とする。研磨方法
としては、通常、研磨材を用いて機械的に研磨する方法
が採用される。表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ−０６０１に記
載されている１０点平均粗さである。研磨処理により、
ゴム層の表面粗さを０．５〜１０μｍ、好ましくは１〜
８μｍとする。この段階で、ゴム層の表面粗さが１０μ
ｍを越えると、ポリウレタン樹脂を被覆しても、被覆面
の表面粗さが十分小さくすることができず、動摩擦係数
も大きくなり、その結果、ＯＰＣ感光体汚染が著しくな
り、しかも、感光体ドラムに残存するトナーが帯電ロー
ルに付着して、印字用紙にかぶりを生じる。また、研磨
処理により、ゴム層の動摩擦係数を１〜３の範囲内に調
整することが好ましい。

【００２３】このようにして研磨処理を行った後、ゴム
層の表面に、ポリウレタン樹脂を被覆する。ポリウレタ
ン樹脂の被覆は、自己乳化型または強制乳化型のポリウ
レタン樹脂水分散液を用いて行うことが好ましい。従
来、ゴムロールの表面にポリウレタン樹脂を被覆した構
造の帯電ロールが知られているが、被覆方法としては、
ゴムロールをポリウレタン樹脂の有機溶剤溶液中に浸漬
する方法が採用されていた。しかし、ポリウレタン樹脂
溶液を用いる方法は、有機溶剤の揮散による環境汚染の
問題に加えて、有機溶剤の蒸発速度が速いため、ポリウ
レタン樹脂被覆層の表面粗さを小さくすることが困難で
あり、さらに、ゴム層を膨潤させたり、ゴム層から配合
剤を抽出するなどの不都合を生じやすい。

【００２４】自己乳化型または強制乳化型のポリウレタ
ン樹脂水分散液は、市販品を使用することができる。市
販品の具体例としては、第一工業製薬社製の商品名「ス
ーパーフレックス」シリーズを挙げることができる。ポ
リウレタン樹脂は、官能基や反応基を含有するものであ
ってもよい。また、水分散体の造膜条件についても、乾
燥、熱硬化、紫外線硬化など各種タイプのものがある。
ポリウレタン樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、３０〜
８０℃であることが必要である。この範囲外のガラス転
移温度を有するポリウレタン樹脂を用いると、ポリウレ
タン樹脂被膜の動摩擦係数の低下が十分ではなく、トナ
ーの付着によるかぶりが発生し、実用的ではない。ポリ
ウレタン樹脂被膜の強度は、２００ｋｇ／ｃｍ²以上が
好ましく、３００ｋｇ／ｃｍ²以上がより好ましい。

【００２５】本発明で好適に用いることができるポリウ
レタン樹脂は、多官能イソシアネート化合物とポリエー
テルポリオールまたはポリエステルポリオールとの反応
物である。このポリウレタン樹脂は、分子鎖中に親水性
官能基を有していてもよい。官能基としては、水酸基、
カルボキシル基などを例示することができる。多官能イ
ソシアネート化合物（すなわち、イソシアネート基を２
個以上有する化合物）としては、トリフェニルメタント
リイソシアネート、４，４−ジフェニルメタンジイソシ
アネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、トリ
レンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシ
アネート、キシレンジイソシアネートなどの芳香族イソ
シアネート；ジシクロヘキサンジイソシアネート、ジシ
クロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの
脂肪族イソシアネート；などが挙げられる。

【００２６】ポリエーテルポリオールとしては、ポリオ
キシテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコールなどが例示される。ポリ
エステルポリオールとしては、多価カルボン酸とポリオ
ール（ポリエーテルポリオールも含む）とを反応させて
得られる分子末端に水酸基をもつものが例示され、ポリ
カーボネートジオールなども含む。多価カルボン酸とし
ては、アジピン酸、フタル酸、セバチン酸、ダイマー酸
が例示される。ポリオールとしては、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブ
チレングリコール、１，３−ブタンジオール、ヘキサン
トリオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペ
ンタエリスリトール、ソルビトールなどや、ジカルボン
酸グリコールなどが例示される。ポリウレタン樹脂は、
その分子量が通常１０〜５０万、好適には２０〜３０万
のものが用いられる。

【００２７】ゴム層の上にポリウレタン樹脂を被覆する
方法としては、ポリウレタン樹脂水分散体を用いて、刷
毛塗り、スプレー塗り、浸漬などの方法を採用すること
ができる。ゴム層の上に水分散体を被覆した後、乾燥、
加熱、紫外線照射などの方法により、乾燥被膜を形成す
る。ポリウレタン樹脂被膜の厚みは、通常、１０〜５０
μｍ程度である。ポリウレタン樹脂被膜を形成した帯電
ロールの表面粗さは、通常、０．０１〜５μｍ、好まし
くは０．０５〜２μｍであり、動摩擦係数は、通常、
０．５以下、好ましくは０．３以下である。帯電ロール
のゴム層にポリウレタン樹脂を被覆すると、ロール表面
と感光体ドラムとの接触部分が動摩擦係数が低くなり、
感光体に残存するトナーが帯電ロールに付着しにくくな
って、感光体ドラムの帯電も均一になる。その結果、ト
ナーが均一に付着しやすくなり、印刷むら、かすれ、か
ぶり等が生じなくなる。

【００２８】本発明の帯電ロールは、電気抵抗（体積固
有抵抗）が、低温・低湿のＬＬ条件（１０℃×２０％Ｒ
Ｈ）下で、好ましくは１×１０⁵〜１×１０¹⁰Ω・ｃ
ｍ、より好ましくは１×１０⁶〜１×１０⁹Ω・ｃｍ程度
である。高温・高湿のＨＨ条件（３５℃×８０％ＲＨ）
で測定した電気抵抗値（ｂ）は、ＬＬ条件下で測定した
電気抵抗値（ａ）よりも小さくなるが、本発明の帯電ロ
ールでは、両者の比（ａ／ｂ）は、好ましくは１０以内
（一桁以内）にあり、電気抵抗の環境依存性が小さい。
帯電ロールの電気抵抗値を適度の範囲内に調整するため
に、ゴム組成物１００重量部に対して０．１〜５重量部
程度の少量の導電性フィラーを配合することが好まし
い。

【００２９】本発明の帯電ロールは、硬度（ＪＩＳＡ）
が３０〜４０程度と適度に小さいことが好ましく、感光
体ドラムに密着して十分な帯電性を付与することができ
る。本発明の帯電ロールは、動摩擦係数が通常０．５以
下と小さく、感光体ドラムと接触して円滑に回転するこ
とができることに加えて、感光体ドラムと接触して使用
しても、感光体ドラムを汚染することがなく、クリーナ
ーレス方式の画像形成装置に使用した場合であっても、
トナーの付着がなく、かぶりが発生しない。

【００３０】画像形成装置 本発明の帯電ロールは、画像形成装置において感光体ド
ラムと接触して用いられる。このような画像形成装置と
しては、少なくとも感光体ドラム、露光手段、現像ロー
ル、及び帯電ロールを備え、（１）帯電ロールが感光体
ドラムに当接して感光体ドラム表面を帯電させ、（２）
露光手段により露光することにより帯電した感光体ドラ
ム表面に静電潜像を形成させ、（３）現像剤が塗布され
た現像ロールが感光体ドラムに当接して、静電潜像が現
像剤により可視像に現像されるように構成された画像形
成装置を挙げることができる。

【００３１】図１に、このような画像形成装置の一例の
断面図を示す。図１は、非磁性一成分現像法に用いられ
る画像形成装置の具体例である。静電潜像を形成する感
光体ドラム１と帯電ロール８とが接触するように配置さ
れ、電源１０から帯電ロールの芯金９を通じて電圧が印
加されるようになっており、これによって、感光体ドラ
ムの表面を帯電させる。レーザー光原などを用いた露光
手段７により露光し、帯電した感光体ドラム１の表面に
静電潜像を形成させる。感光体ドラム１は、現像ロール
２とも接触するように配置されている。現像工程では、
非磁性一成分現像剤（トナー）４が供給ロール６により
隣接する現像ロール２の表面に塗布される。現像ブレー
ド３により、現像ロール表面に塗布されたトナーの厚み
を均一に制御する。現像ロールの表面に一様かつ均一に
塗布されたトナーは、感光体ドラム表面に形成された静
電潜像を可視化する。

【００３２】感光体ドラム上のトナー像は、転写紙など
の転写材１５上に転写される。図１には、転写ロール１
１を用い、電源１３により転写ロール芯金１２を介して
トナーと逆極性の電圧を印加して電界を発生させ、該電
界の静電気力によって感光体ドラム上のトナーを転写材
に転写する方式が示されている。転写工程の後、感光体
ドラム表面に残留するトナーは、クリーニングブレード
などのクリーニング装置によって除去してもよいが、図
１には、このようなクリーニング装置のない、いわゆる
クリーナーレス方式の画像形成装置が示されている。し
たがって、感光体ドラム表面に残留するトナーは、帯電
ロールと接触することになる。クリーナーレス方式で
は、帯電工程を通過した後、帯電された感光体ドラムの
表面電位と現像バイアスの差異によって、トナーを静電
気力で現像装置に吸引して回収する。すなわち、帯電工
程終了後であって、転写工程が開始される前の、例え
ば、現像工程において発生した静電気力によって残留ト
ナーを回収する。なお、現像ロール２の芯金は、通常、
バイアス電圧が印加できるように構成されている。反転
現像方式の場合には、現像ロールの芯金に、感光体ドラ
ム上の静電潜像と同じ極性のバイアス電圧が印加され
る。転写材は、例えば、紙やＯＨＰシートなどである。

【００３３】現像剤（トナー） 本発明の画像形成装置において使用することができるト
ナーは、特に限定されないが、通常、非磁性一成分現像
剤が使用され、特に、以下に示すようなトナーが好まし
く使用される。すなわち、好ましいトナーは、体積平均
粒径（Ｄｖ）が通常３〜１５μｍ、好ましくは５〜１０
μｍの範囲であり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒
径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が通常１．０〜１．４
の範囲内にある実質的に球形の非磁性一成分現像剤であ
る。このような実質的に球形のトナーを用いると、転写
性がよく、しかもクリーナーレス方式で用いた場合に
は、感光体に残存するトナー量が少なくすみ、帯電ロー
ルへの付着が少なくなるので好ましい。球形トナーの好
適なものは、粒子の絶対最大長を直径とした円の面積
（Ｓｃ）を粒子の実質投影面積（Ｓｒ）で除した値（Ｓ
ｃ／Ｓｒ）が１．０〜１．３の範囲であり、ＢＥＴ法に
よる比表面積（Ｓ）［単位：ｍ²／ｇ］、個数平均粒径
（ｄｎ）［単位：μｍ］、及び真比重（ｄ）の積（Ｓ×
ｄｎ×ｄ）が５〜１０であるものが挙げられる。トナー
の帯電量（Ｑ）［単位：μｃ／ｇ］と比表面積（Ｓ）と
の比（Ｑ／Ｓ）［単位：μｃ／ｍ²］は、８０〜１５０
の範囲内にあることが好ましい。

【００３４】このような非磁性一成分現像剤は、ビニル
系単量体と着色剤を含む均一混合液を懸濁重合法により
重合させることにより得ることができる。具体的には、
例えば、ビニル系単量体、着色剤、重合開始剤、所望に
より各種添加剤などを含む混合物をボールミル等で均一
に分散させて混合液を調製し、次いで、この混合液を高
剪断攪拌により水中に微細化させて液滴粒子とした後、
３０〜２００℃で懸濁重合する方法が例示される。非磁
性一成分現像剤には、帯電性、導電性、流動性、あるい
は感光体ドラムや定着ロールなどへの付着性を制御する
ために、各種添加剤を内添または外添させることができ
る。このような添加剤としては、低分子量ポリプロピレ
ン、低分子量ポリエチレン、各種ワックス、シリコーン
オイル等の離型剤；カーボンブラック、シリカ、アルミ
ナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、炭酸カルシ
ウム等の無機微粉末；等が挙げられる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明について実施例及び比較例を挙
げて、より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。なお、電気特性、硬度、
動摩擦係数、感光体汚染、トナー付着などに関する特性
は、以下の方法により測定した。

【００３６】（１）電気抵抗 帯電ロールをその金属製芯材で固定し、帯電ロール表面
に２ｍｍ幅で５００ｇの重量を持つ黄銅製の電極を乗せ
て、帯電ロールの金属製芯材と黄銅製電極間に５００Ｖ
の直流電圧をかけ、帯電ロールの電気抵抗を測定する。
測定された電気抵抗をＲ（Ω）、電極の接触面積をＳ
（ｃｍ²）、金属製芯材と電極間距離をＬ（ｃｍ）とす
ると、体積固有抵抗ρ（Ω・ｃｍ）は、次式により算出
することができる。 ρ＝（Ｒ・Ｓ）／Ｌ 測定の際の環境条件は、低温・低湿のＬＬ（１０℃×２
０％ＲＨ）と高温・高湿の条件ＨＨ（３５℃×８０％Ｒ
Ｈ）の２条件で実施した。

【００３７】（２）硬度 硬度は、ＪＩＳ Ｋ−６２５３の規定に従って、２ｍｍ
厚のゴムシートを試料として測定した。 （３）動摩擦係数 帯電ロールが動かないように移動体に固定し、２０ｍｍ
幅のポリエステルシートを接触角が９０度になるように
帯電ロールに接触させ、荷重を５０ｇから２００ｇに変
え、引っ張り速度１００ｍｍ／ｍｉｎで移動体を引っ張
り、この時の張力を測定して、次の計算式で求める。 μ＝２／π×Ｌｎ（Ｗ２／Ｗ１） ここで、μは動摩擦係数、Ｗ１は測定時釣り下げた荷
重、Ｗ２は測定した張力の平均値である。図３に、動摩
擦係数測定装置の略図を示す。

【００３８】（４）ＯＰＣ感光体汚染 市販のＯＰＣ感光体を固定し、帯電ロールの上から１Ｋ
ｇの荷重がかかるようにして、ＯＰＣ感光体の上に帯電
ロールを乗せ、５０℃×８０％ＲＨの環境下で２週間放
置し、ＯＰＣ感光体汚染の有無を目視にて評価した。 〇：汚染は認められない。 ×：汚染が認められる。

【００３９】（５）帯電ロール上のトナー付着 図１に示す電子写真プリンター（画像形成装置）に、作
成した帯電ロールを取り付けて、１万枚の連続印字を行
い、帯電ロール上にトナーが付着し、それが原因となる
印字用紙上のかぶりの発生の有無を調べ、帯電ロール上
のトナー付着を評価した。 ○：トナー付着によるかぶりが認められない。 ×：トナー付着によるかぶりが認められる。

【００４０】［実施例１〜３、比較例１〜３］アルキレ
ンオキサイドとしてエチレンオキサイド、エピハロヒド
リンとしてエピクロロヒドリン、そしてエチレン性不飽
和エポキシドとしてアリルグリシジルエーテルをそれぞ
れ使用し、表１に示す共重合組成の各エピハロヒドリン
共重合体ゴムを製造した。これらのエピハロヒドリン共
重合体ゴムに、常温で固体の不飽和ゴムとしてアクリロ
ニトリル・ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、及び常
温で液体の液状不飽和ゴムとして液状アクリロニトリル
・ブタジエン共重合体ゴム（液状ＮＢＲ）を表１に示す
割合で加え、さらに、これらゴム成分１００重量部に対
して、表１に示す加硫系、及びその他の添加剤を加え
て、ゴム組成物を調製した。エピハロヒドリン共重合体
ゴムの組成、及び各成分の配合割合を表１に示す。な
お、表１において、エピハロヒドリン共重合体ゴムの組
成は、各共重合成分のモル％で示し、共重合体ゴムとＮ
ＢＲと液状ＮＢＲの混合比は、各ゴム成分の重量％で示
し、加硫系及びその他の添加剤の配合割合は、ゴム成分
１００重量部に対する重量部で表した。

【００４１】前記の各実施例及び比較例で得られたゴム
組成物をロールで混練し、シート状に成形して１５５℃
で３０分間加硫し、厚さ２ｍｍの加硫ゴムシートを得
た。得られた各加硫ゴムシートの硬度について、前記方
法により評価した。帯電ロールの成形は、金属製回転軸
などのロール状基材を芯金としてロール金型内に入れ、
そこにゴム組成物を入れて、芯金の周囲にロール状に賦
形し、次いで加熱して加硫する方法によって行った。加
硫成形後、得られたゴムロールは、その表面を研磨材で
研磨して、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に記載されている１０
点平均粗さで１０μｍ以下になるまで砥石の目を変えて
研磨した。

【００４２】研磨後、各種Ｔｇのポリウレタン樹脂水分
散液（固形分２０％）８０重量％と酸化すず２０重量％
をボールミルポットに入れ、良く分散させた。このコー
ト材溶液にゴムロールを浸漬させ、乾燥後１５０℃×１
０分間熱処理した。コート材の厚みは、３０μｍであっ
た。また、帯電ロールの積層構成を図２に示す。すなわ
ち、芯金２１上にゴム層２２が被覆され、該ゴム層の表
面２３が研磨処理により表面粗さ１０μｍ以下とされ、
その上に、ポリウレタン樹脂の被膜２４が形成されてい
る。ただし、比較例１では、ポリウレタン樹脂による被
覆処理は行わなかった。

【００４３】用いたポリウレタン樹脂のＴｇと出所は、
以下のとおりである。 Ｔｇ＝７２℃： 第一工業製薬社製スーパーフレックス１２６ Ｔｇ＝４０℃： 第一工業製薬社製スーパーフレックス１５０ Ｔｇ＝３７℃： 第一工業製薬社製スーパーフレックス１６０ Ｔｇ＝２０℃： 旭電化工業社製アデカボンタイターＨｕｘ２３２ こうして得られた帯電ロールについて、動摩擦係数、Ｏ
ＰＣ感光体汚染、トナー付着による印字用紙かぶりの評
価を行った。結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】（脚注） （＊１）ＮＢＲ：アクリロニトリル量３３重量％のアク
リロニトリル・ブタジエン共重合体 （＊２）液状ＮＢＲ：アクリロニトリル量３３重量％の
液状アクリロニトリル・ブタジエン共重合体 （＊３）ＴＭＴＤ：テトラメチルチウラムジスルフィド ・なお、体積固有抵抗の単位ＭΩ・ｃｍは、１０⁶Ω・
ｃｍである。

【００４６】実施例１〜３の帯電ロールは、電気抵抗が
ＬＬ条件とＨＨ条件とで１オーダ以内の変化しかなく、
適度な電気抵抗を有し、かつ、電気抵抗の環境依存性が
小さい。帯電ロールの硬度は低く、硬度が低い割に動摩
擦係数が小さく、帯電ロールとしての物性のバランスが
とれている。感光体汚染はまったくなかった。また、帯
電ロール表面にトナーが付着して、その結果ＯＰＣ感光
体上の帯電が不十分になって、印字用紙上にかぶる印字
不良は見られなかった。これに対して、ゴムロール表面
をウレタンコートしなかった場合（比較例１）は、ＯＰ
Ｃ感光体汚染がひどく、トナー付着が１００枚の印字で
激しく、印字用紙にかぶりが見られた。コート材を塗布
する前の帯電ロール表面の表面粗さが所定の範囲から外
れている場合（比較例２）は、コート材塗布後も表面粗
さが大きく、動摩擦係数が大きく、印字枚数１０００枚
でかぶりの発生が見られた。ポリウレタン樹脂のＴｇが
２０℃と低い場合（比較例３）は、動摩擦係数が大き
く、また、印字枚数とともにトナーの付着が発生し、そ
の結果、６００枚でかぶりが見られ、実用的でなかっ
た。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、電気抵抗の環境依存性
が小さく、安定した低電気抵抗性を有し、低硬度で、動
摩擦係数が小さく、感光体ドラムに対する汚染がなく、
トナーの付着による汚染がない帯電ロールが提供され
る。本発明の帯電ロールは、非磁性一成分接触現像方式
で、感光体ドラムをクリーニングする装置を必要としな
いクリーナーレス方式の画像形成装置に好適である。本
発明の帯電ロールは、ロール表面へのトナーの付着が少
なく、感光体との接触部分が均一になるので、感光体ド
ラムの帯電も均一になる。その結果、トナーが均一に付
着しやすくなり、印刷むら、かすれ、カブリ等が生じな
くなる。また、本発明によれば、このような優れた特性
を有する帯電ロールを備えた画像形成装置が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する画像形成装置の一例を示す断
面図である。

【図２】本発明の帯電ロールの積層構成を示す断面図で
ある。

【図３】動摩擦係数の測定法を示す略図である。

【符号の説明】

１： 感光体ドラム ２：現像ロール ３：現像ブレード ４：現像剤（トナー） ５：現像剤容器 ６：供給ロール ７：露光装置 ８：帯電ロール ９：帯電ロールの芯金 １０：電源 １１：転写ロール １２：芯金 １３：電源 １４：定着ロール １５：転写材（紙、ＯＨＰシートなど） ２１：芯金 ２２：ゴム層 ２３：ゴム層の表面 ２４：ポリウレタン樹脂被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 幕田 善広 神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目２番１号 日本ゼオン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製芯材の表面にゴム層を被覆した帯
   電ロールであって、該ゴム層の表面を研磨して表面粗さ
   を０．５〜１０μｍとした後、その上に、ガラス転移温
   度が３０〜８０℃のポリウレタン樹脂を被覆してなるこ
   とを特徴とする帯電ロール。
2. 【請求項２】 請求項１記載の帯電ロールを備えること
   を特徴とする画像形成装置。