WO2019044829A1 - 導電性ロール - Google Patents

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WO2019044829A1
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surface layer
conductive
particles
less
roughness
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PCT/JP2018/031764
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麻実 植松
池田　篤
章吾 鈴木
孝祐 大浦
智 福岡
佐々木　憲司
Original Assignee
Nok株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/02—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices

Definitions

  • the present invention relates to a conductive roll used as a charging roll of an image forming apparatus.
  • Patent Documents 1 to 3 are known as a technique that mentions the surface roughness of the charging roll.
  • Patent Document 1 discloses a charging member comprising a conductive support, a conductive elastic layer laminated on the conductive support, and a conductive resin layer laminated as the outermost layer on the conductive elastic layer.
  • the conductive resin layer contains a matrix material and at least one particle selected from the group consisting of resin particles and inorganic particles, and the particles contain a first particle and are formed of the matrix material alone in the conductive resin layer
  • the layer thickness of the portion is A [ ⁇ m]
  • the average particle size of the particles is B1 [ ⁇ m]
  • the interparticle distance of the particles is S m [ ⁇ m]
  • A is 10 ⁇ m to 7.0 ⁇ m
  • a is 5.0 ⁇ 30.0
  • S m is 50 [mu] m ⁇ 400 [mu] m.
  • Patent Document 2 discloses that a positively charged single-layer type electrophotographic photosensitive member, a charging device having a contact charging member for charging the surface of the photosensitive member, and exposing the surface of the charged image carrier to carry out the image bearing.
  • an image forming apparatus including the image forming apparatus.
  • the contact charging member is a charging roller made of conductive rubber having a rubber hardness of 62 ° to 81 ° at Asker-C hardness, and the roller surface roughness of the charging roller of the contact charging member is an average interval S m of irregularities. And a ten-point average roughness R Z of 9 ⁇ m to 19 ⁇ m.
  • Patent Document 3 discloses a charging roller provided with a conductive support, a semiconductive elastic layer formed in a roll shape on the conductive support, and a protective layer formed on the surface of the semiconductive elastic layer.
  • the technology related to The protective layer is formed by applying a coating liquid for forming a protective layer containing fine particles that exhibit the function of preventing adhesion of external substances to the protective layer, and the volume average particle diameter of the fine particles is the surface of the protective layer It is miniaturized so that the roughness is 1 ⁇ m or less.
  • Patent Documents 1 to 3 by adjusting the surface roughness of the outermost surface of the charging roll with the fine particles contained in the surface layer, the discharge between the charging roll and the photosensitive member is made as uniform as possible, and the image quality is improved. I will try to
  • An object of the present invention is to provide a conductive roll capable of reducing image unevenness.
  • the conductive roll according to the present invention comprises a core, a rubber base disposed around the core, and a surface layer disposed around the rubber base.
  • the ten point height of irregularities R z of the surface of the surface is 3.9 ⁇ m or more and 11.7 ⁇ m or less
  • the unevenness average spacing of the surface of the surface (mean) spacing between peaks) S m is 9.9 ⁇ m or more and 20, 8 ⁇ m or less. According to this aspect, it is possible to reduce image unevenness.
  • the ten-point average roughness R z of the surface of the surface layer is 12.1 ⁇ m or more and 24,5 ⁇ m or less
  • the unevenness average spacing S m of the surface of the surface layer is 9.0 ⁇ m or more , 55.2 ⁇ m or less. Also in this aspect, it is possible to reduce image unevenness.
  • the ten-point average roughness R z of the surface of the surface layer is 12.1 ⁇ m or more and 24 or 5 ⁇ m or less
  • the mean length of the surface roughness curve element of the surface layer of a roughness curve element) RSm is 55 ⁇ m or more and 167 ⁇ m or less. Also in this aspect, it is possible to reduce image unevenness.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of an image forming apparatus using a charging roll according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a cross-sectional view showing an example of a charging roll according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the rubber base material and surface layer which were cut
  • the image forming apparatus includes a photosensitive member 1.
  • a developing unit 2 Around the photosensitive member 1, a developing unit 2, an exposure unit 3, a charging unit 4, a transfer unit 6, and a cleaning unit 5 are disposed.
  • the developing unit 2 is provided with a developing roll 20, a regulation blade 21 and a supply roll 22, and is filled with a toner 23.
  • the charging unit 4 is provided with a charging roll 40.
  • the transfer unit 6 transfers a toner image to a sheet 60 of paper, which is a recording medium.
  • the toner image transferred by the transfer unit 6 is fixed by a fixing unit (not shown).
  • a discharge occurs to charge the surface of the photosensitive member 1.
  • the charged state of the surface of the photosensitive member 1 is preferably uniform in the circumferential direction and the axial direction of the photosensitive member 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the charging roll according to the embodiment of the present invention.
  • the charging roll 40 has a core 401, a rubber base 402 formed on the outer peripheral surface of the core 401, and a surface layer 403 coated on the outer peripheral surface of the rubber base 402.
  • the surface layer 403 With the coating component on the outer peripheral surface of the rubber substrate 402 and optimizing the surface roughness of the surface layer 403, the discharge unevenness between the photosensitive member 1 and the charging roll 40 is eliminated, and the photosensitive member It becomes possible to discharge uniformly to 1 and the developing unit 2 can make the developing unit 2 adhere to the surface of the photosensitive member 1 in an amount corresponding to the latent image formed by the exposing unit 3 exactly.
  • the core member 401 can be formed of, but not limited to, a metal or resin material excellent in thermal conductivity and mechanical strength, and for example, stainless steel, nickel (Ni), nickel alloy, iron (Fe (Fe) And magnetic stainless steel, a metal material such as cobalt-nickel (Co-Ni) alloy, or a resin material such as PI (polyimide resin). Further, the structure of the core member 401 is also not particularly limited, and may or may not be hollow.
  • the rubber base 402 is disposed on the outer peripheral surface of the core 401, and is formed of conductive rubber having conductivity.
  • the rubber substrate 402 may be a single layer or two or more layers.
  • an adhesion layer, an adjustment layer, or the like may be provided between the core material 401 and the rubber base 402 as necessary.
  • the rubber substrate 402 can be formed by molding a rubber composition obtained by adding a conductivity imparting agent, a crosslinking agent and the like to a conductive rubber around the core material 401.
  • a conductivity imparting agent e.g., polyurethane rubber (PUR), epichlorohydrin rubber (ECO), nitrile rubber (NBR), styrene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR) and the like can be mentioned.
  • an electron conductivity imparting material such as carbon black and metal powder, an ion conductivity imparting material, or a mixture thereof can be used.
  • organic salts, inorganic salts, metal complexes, ionic liquids and the like can be mentioned.
  • examples of the organic salts include sodium trifluoride acetate and the like, and examples of the inorganic salts include lithium perchlorate, quaternary ammonium salts and the like.
  • examples of the metal complex include halogenated ferric-ethylene glycol and the like, and specific examples thereof include those described in Japanese Patent No. 3655364.
  • the ionic liquid is a molten salt which is liquid at room temperature, and is also called a normal temperature molten salt, and in particular, it has a melting point of 70 ° C. or less, preferably 30 ° C. or less. Specifically, those described in JP-A-2003-202722 can be mentioned.
  • crosslinking agent For example, sulfur, a peroxide vulcanizing agent, etc. are mentioned.
  • a crosslinking aid that promotes the function of the crosslinking agent.
  • the crosslinking assistant include inorganic zinc oxide and magnesium oxide, and organic stearic acid and amines.
  • a thiazole type or other crosslinking accelerator may be used for the purpose of shortening the crosslinking time, etc.
  • Other additives may be added to the rubber composition as needed.
  • the dry etching using a polishing stone is performed.
  • the surface layer 403 is formed on the outer peripheral surface of the surface 402.
  • the reason why the polishing is performed in this manner is to adjust the surface roughness of the rubber base 402 appropriately and to adjust the surface roughness of the outer surface layer 403.
  • the surface roughness of the rubber substrate 402 JIS B 0601: ten-point average roughness conforming to 1994 (ten point height of irregularities)
  • R Z is 8. It is preferable that it is 5 micrometers or less.
  • the surface roughness R Z is a value measured by a contact-type surface roughness meter.
  • the dry grinding is performed, for example, by moving the rotary grindstone in the axial direction while contacting the rubber base 402 while rotating the rubber base 402 (traverse grinding).
  • the grinding wheel rotational speed of the polishing machine may be sequentially increased to 1000 rpm, 2000 rpm, and 3000 rpm during rotation.
  • the type of the grinding wheel may be changed, and for example, a GC (green carborundum) grinding wheel number may be sequentially raised and polished like GC60, GC120, GC220.
  • the surface of the rubber substrate 402 may be further polished by wet-polishing using a water-resistant polishing paper or the like with a wet polishing machine.
  • wet polishing is performed by using a water-resistant polishing paper, for example, a water-resistant sand paper, and supplying the polishing liquid thereto and bringing the rubber substrate 402 into contact in a rotating state.
  • the hardness of the rubber base 402 measured using a durometer (“type A” in accordance with “JIS K 6253” and “ISO 7619”) is preferably in the range of 50 ° to 64 °. Since the outer surface layer 403 of the rubber base 402 is thin, the hardness of the surface of the charging roll 40 is affected by the rubber base 402. If the hardness of the rubber substrate 402 is less than 50 °, the convex portions on the surface of the charging roll 40 are crushed, the photoreceptor 1 is easily soiled, and an image failure occurs. On the other hand, if the hardness of the rubber base 402 is greater than 64 °, the projections on the surface of the charging roll 40 may be reflected on the image.
  • the surface layer 403 can be formed by applying a coating liquid to the outer peripheral surface of the rubber base 402 and drying and curing it.
  • a coating liquid As a method of applying the coating solution, a dip coating method, a roll coating method, a spray coating method or the like can be used.
  • the hardened surface layer 403 has a conductive matrix 404 and particles 405 of, for example, an insulating surface roughness imparting material (also referred to as a roughness imparting material) dispersed in the conductive matrix 404. .
  • the particles 405 of the roughness-imparting material provide the surface 403 with an appropriate surface roughness.
  • the conductive matrix 404 plays a role of holding the particles 405 of the roughness providing material in a fixed position and a role of performing discharge to the photosensitive member 1.
  • the conductive matrix 404 comprises a base material and a conductive agent dispersed in the base material. As described above, a discharge occurs between the charging roll 40 and the photosensitive member 1 in the area 51 (and, optionally, the area 52).
  • the particles 405 of the roughness agent are not completely buried in the conductive matrix 404, but may be completely buried.
  • the conductive matrix 404 has an appropriate thickness with respect to the diameter of the particle 405 of the roughness imparting material because the ability to hold the particles 405 of the roughness imparting material is low.
  • the particle 405 of the roughness-imparting material is an insulator and the thickness of the conductive matrix 404 is large and the electrical resistance of the conductive matrix 404 is large, discharge tends to be difficult to occur, but the conductivity By improving the proportion of the conductive agent contained in the matrix 404, the electrical resistance of the conductive matrix 404 can be reduced to make the discharge easy to occur.
  • the surface roughness of the surface layer 403 is adjusted by dispersing the particles 405 of the roughness-imparting material in the surface layer 403 formed on the rubber substrate 402 whose surface roughness has been adjusted. ing.
  • the film thickness of the conductive matrix 404 of the surface layer 403 is preferably within an appropriate numerical range. If this thickness is too large, the surface roughness of the surface layer 403 is too small, which is considered to be a cause of image unevenness.
  • the content of the particles 405 of the roughness-imparting material of the surface layer 403 is preferably within an appropriate numerical range.
  • the particle content is high, the particles overlap with each other, so the surface of the surface layer 403 becomes rough, which is considered to be a cause of image unevenness.
  • the component of the coating liquid that is the material of the surface layer 403 contains at least particles 405 of the base material, the conductive agent, and the surface roughness imparting material. After curing of the coating solution, the base material and the conductive agent become components of the conductive matrix 404.
  • the coating liquid is obtained, for example, by dissolving the components of the following composition in a dilution solvent (coating liquid composition).
  • Base material 10 parts by weight to 80 parts by weight.
  • Conductive agent 1 part by weight to 50 parts by weight.
  • Surface roughness imparting material 70% by weight or less of the total amount of the coating solution.
  • the discharge between the charging roller 40 and the photosensitive member 1 is substantially uniformed in the gap before the nip where the charging roller 40 and the photosensitive member 1 contact. It is considered that an image of a desired density is formed without causing discharge unevenness at the time of image formation, and the image quality is improved. It is considered that the surface roughness of the surface layer 403 and the pitch of the asperities can be appropriately adjusted by appropriately adjusting the particle diameter and the addition amount of the particles 405 of the surface roughness imparting material.
  • the base material contained in the coating solution is an insulator.
  • As the base material urethane resin, acrylic resin, acrylic urethane resin, amino resin, silicone resin, fluorine resin, polyamide resin, epoxy resin, polyester resin, polyester resin, polyether resin, phenol resin, urea resin, polyvinyl butyral resin, melamine resin, Nylon resin etc. are mentioned. These base materials can be used alone or in any combination.
  • conductive agent contained in the coating solution examples include carbon black such as acetylene black, ketjen black and Toka black, carbon nanotube, ion such as lithium perchlorate, and ion such as 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate. Liquid, metal oxides such as tin oxide, and conductive polymers. These conductive agents can be used alone or in any combination.
  • particles 405 of the surface roughness imparting material contained in the coating liquid acrylic particles, urethane particles, polyamide resin particles, silicone resin particles, fluorine resin particles, styrene resin particles, phenol resin particles, polyester resin particles, olefin resin particles, Epoxy resin particles, nylon resin particles, carbon, graphite, barium carbonate, silica, alumina, titanium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, calcium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, calcium silicate, aluminum nitride, boron nitride, Examples thereof include talc, kaolin clay, diatomaceous earth, glass beads, hollow glass spheres and the like. These particles can be used alone or in any combination.
  • the dilution solvent contained in the coating solution is not particularly limited, but is not limited to water system or methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), methanol, ethanol, butanol, 2-propanol Solvent systems such as IPA), acetone, toluene, xylene, hexane, heptane, chloroform and the like can be mentioned.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • the surface of the rubber substrate 402 was polished by a polishing machine. Specifically, the surface of the obtained rubber substrate 402 is polished by a polishing machine and adjusted to a predetermined thickness (1.25 mm), and then the grindstone rotational speed of the polishing machine is 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, etc. It was gradually raised and was polished by dry polishing. That is, in Experiment 1, the surface roughness of the rubber substrate 402 was minimized.
  • composition of coating liquid is as shown in Table 1.
  • Urethane beads manufactured by Negami Industrial Co., Ltd. were used as urethane particles.
  • the relationship between the average particle size of urethane beads and the product name is as follows. However, in practice, one product contains particles having a particle size different from the average particle size. ⁇ 6 ⁇ m: Urethane beads “C-800” ⁇ 10 ⁇ m: Urethane beads “C-600” ⁇ 15 ⁇ m: Urethane beads “C-400” ⁇ 22 ⁇ m: Urethane beads “C-300”
  • samples having different surface states of the surface layer 403 were manufactured by applying a coating liquid containing particles 405 of different particle diameters and different amounts of surface roughness imparting agents.
  • the surface roughness of the surface layer 403 of these samples and the pitch of the asperities are as shown in Table 2.
  • the particle 405 of the roughness providing material is not included in the surface layer 403.
  • the coating solution of the above composition was dispersed and mixed in a ball mill for 3 hours.
  • ⁇ Preparation of charging roll> The coating solution was applied to the outer peripheral surface of the ground rubber substrate 402 to form a surface layer 403, and a charging roll 40 was produced. Specifically, the coating solution is stirred, and the solution is spray-coated on the surface of the rubber substrate 402 and dried at 120 ° C. for 60 minutes in an electric furnace to form the surface layer 403 on the outer peripheral surface of the rubber substrate 402 Then, a charging roll was produced.
  • the image evaluation test of the charging roll was conducted using a copying machine.
  • the copying machine was a color multifunction peripheral (MFP) “bizhub C3850” (DC voltage application type) manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.
  • the charge application voltage was measured by a tester.
  • a voltage (REF-100 V) lowered by 100 V from the normal voltage (REF) was applied using an external power supply.
  • the charging roll was applied to a copying machine, and image unevenness was evaluated for images (halftone images and solid white images) printed under the following printing conditions. The results are shown in Table 2.
  • image unevenness the local discharge was determined for the halftone image, and the lightness determination was performed for the white solid image. The occurrence of the local discharge can be confirmed by visually detecting the occurrence of white spots, black spots, white stripes, and black stripes in the halftone image.
  • L * values (L * value, lightness) were measured at seven locations in the image using a chromameter (“CR-400” manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.). The judgment of lightness was evaluated by the following evaluation criteria. The reason for measuring the lightness is to determine the presence or absence of background dirt, that is, fog (printed on a place not to be printed).
  • the thickness of the conductive matrix 404 of the surface layer 403 is preferably 3.4 ⁇ m or more and 13.9 ⁇ m or less. Further, the average particle diameter of the particles 405 of the surface roughness imparting material of the surface layer 403 is preferably 6 ⁇ m or more and 22 ⁇ m or less. Furthermore, the ratio of the surface roughness imparting material in the surface layer 403 is preferably 2% by weight or more and 20% by weight or less.
  • the surface of the rubber substrate 402 was polished by a polishing machine. Specifically, the surface of the obtained rubber substrate 402 was polished by a polishing machine, and after being adjusted to a predetermined thickness (2 mm), it was further polished by dry polishing. In Experiment 2, the wheel rotational speed was not changed.
  • composition of coating liquid is as shown in Table 1.
  • Urethane beads manufactured by Negami Industrial Co., Ltd. were used as urethane particles.
  • the relationship between the average particle size of urethane beads and the product name is as follows. However, in practice, one product contains particles having a particle size different from the average particle size. ⁇ 6 ⁇ m: Urethane beads “C-800” ⁇ 10 ⁇ m: Urethane beads “C-600” ⁇ 15 ⁇ m: Urethane beads “C-400” ⁇ 22 ⁇ m: Urethane beads “C-300” ⁇ 30 ⁇ m: Urethane beads “C-200”
  • samples having different surface states of the surface layer 403 were manufactured by applying a coating liquid containing particles 405 of different surface diameters and different amounts of surface roughness.
  • the surface roughness of the surface layer 403 of these samples and the pitch of the asperities are as shown in Table 3.
  • the coating solution of the above composition was dispersed and mixed in a ball mill for 3 hours.
  • ⁇ Preparation of charging roll> The coating solution was applied to the outer peripheral surface of the ground rubber substrate 402 to form a surface layer 403, and a charging roll 40 was produced. Specifically, the coating solution is stirred, and the solution is spray-coated on the surface of the rubber substrate 402 and dried at 120 ° C. for 60 minutes in an electric furnace to form the surface layer 403 on the outer peripheral surface of the rubber substrate 402 Then, a charging roll was produced.
  • the unevenness average spacing S m value (based on JIS B 0601: 1994) of the surface layer 403 was determined. First, two surfaces of the central portion in the axial direction of the charging roll 40 were photographed using a noncontact laser microscope. The laser microscope used was "VK-X200" manufactured by Keyence Corporation. The magnification was 400 times, and the two fields of view were 528.7 ⁇ m in the circumferential direction of the charging roll 40 and 705.1 ⁇ m in the axial direction of the charging roll 40.
  • RSm values were calculated for 19 lines at equal intervals in each photographed field of view in Version 1.2.0.116 of multi-file analysis application "VK-H1XM" manufactured by Keyence Corporation. Each line was along the axial direction. The cutoff value ⁇ s was 0.8 ⁇ m, and the cutoff value ⁇ c was 2.5 mm. In addition, these RSm values were averaged. Table 3 shows the average of RSm values.
  • the resistance value of the charging roll 40 was measured.
  • a metal roll 410 of 30 mm in diameter made of stainless steel (SUS) is prepared, the axes of the charging roll 40 and the metal roll 410 are arranged in parallel, and the pressure is measured from the lateral direction. I put them in close contact.
  • a pressure was applied by applying a load of 4.9 N to both ends of the core member 401 of the charging roll 40. Then, the charging roll 40 and the metal roll 410 were rotated at a peripheral speed of 47.1 mm / sec.
  • a DC voltage of -200 V is applied for 5 seconds to the core 401 of the charging roll 40 and the core of the metal roll, and the voltage is measured by the resistance meter 411 connected to the core 401 of the charging roll 40 and the core of the metal roll
  • the electrical resistance was measured during the application.
  • the temperature at the time of measurement was 23 ° C., and the humidity was 55%.
  • the resistance meter 411 used was “8340A (digital electrometer)” manufactured by ADC Corporation.
  • the image evaluation test of the charging roll was conducted using a copying machine.
  • the copying machine was a color multifunction peripheral (MFP) “MP C5503” (AC direct current voltage superposition application type) manufactured by Ricoh Co., Ltd.
  • the DC voltage was a normal voltage (REF), and the AC voltage Vpp depended on the control of the copying machine.
  • the charging roll was applied to a copying machine, and image unevenness was evaluated for images (halftone images and solid white images) printed under the following printing conditions.
  • image unevenness was evaluated for images (halftone images and solid white images) printed under the following printing conditions.
  • the results are shown in Table 3.
  • the local discharge was determined for the halftone image.
  • the occurrence of the local discharge can be confirmed by visually detecting the occurrence of white spots, black spots, white stripes, and black stripes in the halftone image.
  • the white solid image the background dirt, that is, the fog was judged by visual observation.
  • the ten-point average roughness R z of the surface of the surface layer 403 is 12.1 ⁇ m or more and 24,5 ⁇ m or less
  • the average length RSm of the surface roughness curve element of the surface layer 403 is 55 ⁇ m or more and 167 ⁇ m or less Is preferred.
  • grains 405 of the surface roughness imparting material of the surface layer 403 is 6 micrometers or more and 30 micrometers or less.
  • the ratio of the surface roughness imparting material in the surface layer 403 is preferably 7% by weight or more and 60% by weight or less.
  • the electrical resistance value of the charging roll 40 is not less than 5.35 log ohms and not more than 5.92 log ohms.
  • the charging roll has been described above as the embodiment, but the conductive roll according to the present invention is a developing roll, a transfer roll, a charge removing roll, in addition to a charging roll of an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or printer
  • the present invention is also applicable to toner supply rolls and the like.
  • Photosensitive member 2 Development unit 20: Development roller 21: Control blade 22: Supply roller 23: Toner 3: Exposure unit 4: Charging unit 40: Charging roller 401: Core material 402: Rubber base 403: Surface layer 5: Cleaning Part 6: Transfer part 60: Sheet

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Abstract

導電性ロールは、芯材と、芯材の周囲に配置されたゴム基材と、ゴム基材の周囲に配置された表層とを備える。表層の表面の十点平均粗さＲｚは、３．９μｍ以上、１１．７μｍ以下である。表層の表面の凹凸平均間隔Ｓｍは、９．９μｍ以上、２０，８μｍ以下である。

Description

導電性ロール
　本発明は、画像形成装置の帯電ロールなどに用いられる導電性ロールに関する。
　電子写真式複写機等の画像形成装置における画質は、感光体の帯電状態の均一性に依存しており、帯電ロールの表面粗さが、帯電状態の均一性に影響する。従来、帯電ロールの表面粗さに言及した技術としては、特許文献１～３が知られている。
　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（帯電ロール）に関する技術が記載されている。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Ｂ１［μｍ］、及び粒子の粒子間距離をＳｍ［μｍ］としたとき、Ａが１０μｍ～７．０μｍであり、Ｂ１／Ａが５．０～３０．０であり、Ｓｍが５０μｍ～４００μｍである。
　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に関する技術が記載されている。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、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。
　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する帯電ローラに関する技術が記載されている。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。
　特許文献１～３によれば、帯電ロールの最表面の表面粗さを、表層に含有させた微粒子により調整することで、帯電ロールと感光体間の放電をできるだけ均一化して、画像品質を向上させようとする。
特開２０１５－１２１７６９号公報 特開２０１２－１４１４１号公報 特開２００５－９１４１４号公報
　画像形成装置に対して、高い画像品質の要求が高まっている。
　本発明は、画像ムラを低減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。
　本発明に係る導電性ロールは、芯材と、芯材の周囲に配置されたゴム基材と、ゴム基材の周囲に配置された表層とを備える。本発明の一態様によれば、表層の表面の十点平均粗さ（ten point height of irregularities）Ｒｚは、３．９μｍ以上、１１．７μｍ以下であり、表層の表面の凹凸平均間隔（mean spacing between peaks）Ｓｍは、９．９μｍ以上、２０，８μｍ以下である。この態様によれば、画像ムラを低減することができる。
　本発明の他の態様によれば、表層の表面の十点平均粗さＲｚは、１２．１μｍ以上、２４，５μｍ以下であり、表層の表面の凹凸平均間隔Ｓｍは、９．０μｍ以上、５５．２μｍ以下である。この態様によっても、画像ムラを低減することができる。
　本発明の他の態様によれば、表層の表面の十点平均粗さＲｚが、１２．１μｍ以上、２４，５μｍ以下であり、表層の表面の粗さ曲線要素の平均長さ（mean length of a roughness curve element）ＲＳｍが、５５μｍ以上、１６７μｍ以下である。この態様によっても、画像ムラを低減することができる。
本発明の実施形態に係る帯電ロールを使用する画像形成装置の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る帯電ロールの一例を示す断面図である。 帯電ロールの軸方向に沿って切断したゴム基材と表層の断面図である。 帯電ロールの抵抗値の測定方法を示す概略図である。
　以下に、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。以下、導電性ロールの例として、帯電ロールを説明する。図面において縮尺は、必ずしも実施形態の製品またはサンプルを正確に表してはおらず、一部の寸法を誇張して表現している場合もある。
　図１に示すように、本発明の実施形態に係る画像形成装置は、感光体１を備える。感光体１の周囲には、現像部２、露光部３、帯電部４、転写部６及びクリーニング部５が配置されている。現像部２には、現像ロール２０、規制ブレード２１及び供給ロール２２が設けられ、トナー２３が充填されている。帯電部４には、帯電ロール４０が設けられている。転写部６は、記録媒体である紙のシート６０にトナー画像を転写する。転写部６で転写されたトナー画像は、図示しない定着部で定着される。
　円柱状であり回転する感光体１と円柱状であり回転する帯電ロール４０は、ニップ５０で接触する。感光体１と帯電ロール４０の回転方向におけるニップ５０の手前の領域５１（場合によっては、手前の領域５１に加えてニップ５０の後の領域５２）において、感光体１と帯電ロール４０の間で放電が起こり、感光体１の表面が帯電される。感光体１の表面の帯電状態は、感光体１の周方向および軸線方向にわたって一様であることが好ましい。
　図２は、本発明の実施形態に係る帯電ロールの一例を示す断面図である。
　図２に示すように、帯電ロール４０は、芯材４０１と、芯材４０１の外周面に形成されたゴム基材４０２と、ゴム基材４０２の外周面にコーティングされた表層４０３とを有する。ゴム基材４０２の外周面にコーティング成分によって表層４０３を形成し、その表層４０３の表面粗さを適切にすることにより、感光体１と帯電ロール４０の間の放電ムラが解消されて、感光体１に均一に放電することが可能となり、露光部３で形成された潜像に正確に対応する量のトナーを現像部２は感光体１の表面に付着させることができる。
＜芯材＞
　芯材４０１は、限定されるわけではないが、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形成することができ、例えば、ステンレス鋼、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）等の樹脂材料から形成することができる。また、芯材４０１の構造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。
＜ゴム基材＞
　ゴム基材４０２は、芯材４０１の外周面に配置されており、導電性を有する導電性ゴムによって形成されている。ゴム基材４０２は、１層であっても、２層以上であってもよい。また、芯材４０１とゴム基材４０２の間に、必要に応じて密着層や調整層等を設けてもよい。
　ゴム基材４０２は、導電性ゴムに導電性付与材や架橋剤等を添加して得られたゴム組成物を、芯材４０１の周囲に、成形することによって形成できる。導電性ゴムとしては、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。
　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、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。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、架橋剤としては、特に限定されず、例えば、硫黄や過酸化物加硫剤等が挙げられる。
　さらに、ゴム組成物には、必要に応じて架橋剤の働きを促進させる架橋助剤等を加えてもよい。架橋助剤としては、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。また、架橋時間の短縮等の目的で、チアゾール系、またはその他の架橋促進剤を用いてもよい。ゴム組成物には、必要に応じて他の添加剤を加えてもよい。
　本実施形態において、芯材４０１の外周面に形成されたゴム基材４０２の表面を研磨機で研磨し、所定の厚さに合わせた後、研磨砥石による乾式研磨を行った後に、ゴム基材４０２の外周面に表層４０３を形成する。このように研磨を行うのは、ゴム基材４０２の表面粗さを適切に調整し、その外側の表層４０３の表面粗さを調整するためである。
　ゴム基材４０２の表面粗さを極力小さくする場合、ゴム基材４０２の表面粗さ（JIS B 0601:1994に準拠する十点平均粗さ（ten point height of irregularities））ＲＺは、８．５μｍ以下であることが好ましい。この場合、表面粗さＲＺは、接触式の表面粗さ計により測定された値である。
　乾式研磨は、例えば、ゴム基材４０２を回転させた状態で、回転砥石をゴム基材４０２に接触させながら軸方向に移動させることにより行う（トラバース研磨）。ゴム基材４０２の表面粗さを極力小さくする場合には、回転の際に、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（green carborundum）砥石番手をＧＣ６０、ＧＣ１２０、ＧＣ２２０のように順次上げて研磨してもよい。
　また、ゴム基材４０２の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研磨してもよい。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ゴム基材４０２を回転させた状態で当接させることにより研磨する。
＜ゴム基材のゴム硬度＞
　ゴム基材４０２について、デュロメータ（「ＪＩＳ　Ｋ　６２５３」および「ＩＳＯ　７６１９」に準拠した「タイプＡ」）を用いて測定した硬度は、５０°～６４°の範囲が好ましい。
　ゴム基材４０２の外側の表層４０３は薄いため、帯電ロール４０の表面の硬度は、ゴム基材４０２に影響される。ゴム基材４０２の硬度が５０°未満であると、帯電ロール４０の表面の凸部が潰れて、感光体１が汚れやすく、画像不良が発生する。一方、ゴム基材４０２の硬度が６４°より大きいと、帯電ロール４０の表面の凸部が画像に反映されるおそれがある。
＜表層＞
　本実施形態では、ゴム基材４０２の外周面に、コーティング液を塗布し、乾燥硬化させることにより、表層４０３を形成することができる。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できる。
　図３に示すように、硬化した表層４０３は、導電性マトリックス４０４と、導電性マトリックス４０４に分散された例えば絶縁性の表面粗さ付与材（粗さ付与材ともいう。）の粒子４０５を有する。粗さ付与材の粒子４０５は、表層４０３に適切な表面粗さを与える。導電性マトリックス４０４は、粗さ付与材の粒子４０５を固定位置に保持する役割と、感光体１に対する放電を行う役割を果たす。導電性マトリックス４０４は、ベース材とベース材に分散された導電剤を有する。上記の通り、領域５１（および場合により領域５２）において、帯電ロール４０と感光体１の間で放電が起こる。
　図３に示す例では、粗さ付与材の粒子４０５は導電性マトリックス４０４内に完全に埋没していないが、完全に埋没していてもよい。導電性マトリックス４０４の厚さが小さい場合には、粗さ付与材の粒子４０５を保持する能力が低いため、粗さ付与材の粒子４０５の直径に対して、導電性マトリックス４０４は適切な厚さを有するのが好ましい。粗さ付与材の粒子４０５が絶縁体であって、導電性マトリックス４０４の厚さが大きく、導電性マトリックス４０４の電気抵抗が大きい場合には、放電が発生しにくくなりがちであるが、導電性マトリックス４０４に含まれる導電剤の割合を向上させることにより、導電性マトリックス４０４の電気抵抗を低減して、放電を発生させやすくすることができる。
　本実施形態においては、表面粗さが調整されたゴム基材４０２の上に形成された表層４０３に粗さ付与材の粒子４０５が分散されていることにより、表層４０３の表面粗さが調整されている。
　本実施形態において、表層４０３の導電性マトリックス４０４の膜厚は、適切な数値範囲内にあることが好ましいと考えられる。この厚さが大きすぎる場合には、表層４０３の表面粗さが小さくなりすぎて、画像ムラの原因となると考えられる。
　また、本実施形態において、表層４０３の粗さ付与材の粒子４０５の含有率は、適切な数値範囲内にあることが好ましいと考えられる。粒子含有量が多い場合、粒子同士が重なり合うため、表層４０３の表面が粗くなり、画像ムラの原因となると考えられる。
　本実施形態において、表層４０３の材料であるコーティング液の成分は、ベース材、導電剤及び表面粗さ付与材の粒子４０５を少なくとも含有する。コーティング液の硬化後に、ベース材と導電剤は、導電性マトリックス４０４の成分となる。
　コーティング液は、たとえば、下記組成の成分を希釈溶剤に溶解させて得られる（コーティング液組成）。
・ベース材　：１０重量部～８０重量部。
・導電剤：１重量部～５０重量部。
・表面粗さ付与材：コーティング液全量の７０重量％以下。
　表層４０３の表面粗さおよび凹凸のピッチが適切である場合に、帯電ロール４０と感光体１が接触するニップの手前のギャップにおいて、帯電ロール４０と感光体１間の放電がほぼ均一化され、画像形成時に放電ムラが生じることなく、所望の濃度の画像が形成され、画像品質が向上すると考えられる。
　表面粗さ付与材の粒子４０５の粒径および添加量を適切に調整することにより、表層４０３の表面粗さおよび凹凸のピッチを適切に調整することができると考えられる。
＜ベース材＞
　コーティング液に含まれるベース材は絶縁体である。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、単独で又は任意の組み合わせで用いることができる。
＜導電剤＞
　コーティング液に含まれる導電剤としては、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。これらの導電剤は、単独で又は任意の組み合わせで用いることができる。
＜表面粗さ付与材＞
　コーティング液に含まれる表面粗さ付与材の粒子４０５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、窒化ホウ素、タルク、カオリンクレー、珪藻土、ガラスビーズ、中空ガラス球等が挙げられる。これらの粒子は、単独で又は任意の組み合わせで用いることができる。
（粒子含有率と粒径との関係）
　画像品質を向上するために、コーティング液中の表面粗さ付与材の粒子４０５の粒径と粒子含有率との関係については、好ましい範囲があると考えられる。
＜希釈溶剤＞
　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。
　以下、本実施形態の実施例を更に具体的に説明する。かかる実施例によって、本発明が限定されるものではない。
実験１
＜ゴム基材の準備＞
　エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ－１０２；株式会社大阪ソーダ製）１００重量部に、導電性付与材としてトリフルオロ酢酸ナトリウム０．５重量部、亜鉛華３重量部、ステアリン酸２重量部、架橋剤１．５重量部を添加したゴム組成物をロールミキサーで混練りした。
　混練りしたゴム組成物をシート状の生地にして、直径６ｍｍの芯材４０１（芯金）の表面に巻いて、プレス成形し、架橋したエピクロルヒドリンゴムからなるゴム基材４０２を得た。
　デュロメータ（「ＪＩＳ　Ｋ　６２５３」および「ＩＳＯ　７６１９」に準拠した「タイプＡ」）を用いて、得られたゴム基材４０２の硬度を測定した結果、測定値は、５０°～６４°であった。
＜ゴム基材表面の研磨＞
　ゴム基材４０２の表面を研磨機で研磨した。具体的には、得られたゴム基材４０２の表面を研磨機で研磨して、所定の厚さ（１．２５ｍｍ）に合わせた後、研磨機の砥石回転数を１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍのように順次上げて乾式研磨で研磨した。すなわち、実験１では、ゴム基材４０２の表面粗さを極力小さくした。
＜コーティング液の調製＞
　上記のゴム基材４０２の外周面に表層４０３を形成するためのコーティング液を作製した。
（コーティング液の組成）
　コーティング液の組成は、表１に示す通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　ウレタン粒子としては、根上工業株式会社製のウレタンビーズを用いた。
　ウレタンビーズの平均粒径と製品名との関係は以下の通りである。但し、実際には、一つの製品は、平均粒径と異なる粒径の粒子を含む。
　φ　６μｍ：ウレタンビーズ「Ｃ－８００」
　φ１０μｍ：ウレタンビーズ「Ｃ－６００」
　φ１５μｍ：ウレタンビーズ「Ｃ－４００」
　φ２２μｍ：ウレタンビーズ「Ｃ－３００」
　実験１では、異なる粒径と異なる量の表面粗さ付与材の粒子４０５を含むコーティング液の塗布によって、表層４０３の表面状態が異なるサンプルを製造した。これらのサンプルの表層４０３の表面粗さおよび凹凸のピッチは、表２に示す通りである。但し、サンプル９では、粗さ付与材の粒子４０５が表層４０３に含まれていない。
　上記組成のコーティング液を、ボールミルで３時間分散混合した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
＜帯電ロールの作製＞
　研磨したゴム基材４０２の外周面に、上記コーティング液を塗布して表層４０３を形成し、帯電ロール４０を作製した。具体的には、コーティング液を撹拌し、その液をゴム基材４０２の表面にスプレーコートして、電気炉にて１２０℃で６０分間乾燥し、ゴム基材４０２の外周面に表層４０３を形成し、帯電ロールを作製した。
＜表面粗さＲＺの測定＞
　接触式の表面粗さ測定機（株式会社小坂研究所製サーフコーダ「ＳＥ５００」）を用いて、以下に示した測定条件で表層４０３の表面粗さ（十点平均粗さ）ＲＺ（JIS B 0601:1994に準拠）を測定した。測定結果を表２に示す。
　　［測定条件］
　　　カットオフ：λｃ＝０．８ｍｍ
　　　測定長　　：４ｍｍ（規準長さ方式）
　　　測定速度　：０．５ｍｍ／ｓｅｃ
　　　測定位置：１本の帯電ロール４０の内、３か所で表面粗さＲＺを測定した。そして、これらの値の平均値を計算して、表２に平均値を記載した。
＜凹凸平均間隔Ｓｍの測定＞
　表層４０３の凹凸平均間隔（mean spacing between peaks）Ｓｍ値（JIS B 0601:1994に準拠）を求めた。
　まず、帯電ロール４０の軸線方向の中央部の２カ所の表面を非接触式のレーザー顕微鏡を用いて撮影した。使用したレーザー顕微鏡は、株式会社キーエンス製の「ＶＫ－Ｘ２００」であった。倍率は４００倍であり、２カ所のそれぞれの視野は、帯電ロール４０の周方向に528.7μｍ、帯電ロール４０の軸線方向に705.1μｍであった。
　次に、株式会社キーエンス製のマルチファイル解析アプリケーション「ＶＫ－Ｈ１ＸＭ」のＶｅｒｓｉｏｎ１．２．０．１１６で、撮影された各視野において、等間隔の１９ラインについてＳｍ値を計算した。各ラインは軸線方向に沿っていた。カットオフ値λｃは０．８ｍｍであった。さらに、これらのＳｍ値を平均した。表２にはＳｍ値の平均を記載した。
＜画像ムラ及び放電ムラの評価＞
　複写機を用いて帯電ロールの画像評価試験を行った。
　複写機は、コニカミノルタ株式会社製のカラー複合機（ＭＦＰ）「bizhub C3850」(直流電圧印加式)であった。
　テスターにより、帯電印加電圧を計測した。
　実験１では、通常電圧（ＲＥＦ）より１００Ｖ下げた電圧（ＲＥＦ－１００Ｖ）を、外部電源を用いて印加した。
　帯電ロールを複写機に適用し、下記印刷条件で印刷した画像（ハーフトーン画像および白ベタ画像）について、画像ムラを評価した。結果を表２に示す。
　画像ムラの評価は、ハーフトーン画像について局所放電の判定を行い、白ベタ画像について明度判定を行った。局所放電があったことは、ハーフトーン画像において、白点、黒点、白スジ、黒スジの発生を目視で発見することで確認することができる。
　　［印刷条件］
　　　印加電圧：ＲＥＦ－１００Ｖ
　　　速度　　：３８枚／分
　　　印刷環境：温度２３℃、湿度５５％
（局所放電評価）　ハーフトーン画像について、目視によって局所放電に起因する画像ムラを以下の基準で判定した。
　良：局所放電に起因する画像ムラがなかった
　不良：局所放電に起因する画像ムラがあった
（明度判定）
　白ベタ画像について、色彩色差計（chroma meter、コニカミノルタ株式会社製「ＣＲ－４００」）を用いて、画像内７箇所についてＬ*値（L* value、明度）を測定した。明度の判定は以下の評価基準で評価した。明度を測定する理由は、地汚れ、すなわちカブリ（印刷されるべきでない箇所に印刷されること）の有無を判断するためである。
　　［評価基準］
　　　良：地汚れなし（Ｌ*９５．５以上）
　　　不良：地汚れあり（Ｌ*９５．５より低い）
　局所放電に起因する画像ムラまたは地汚れが発生したサンプルについては、画像総合判定で良、不良と判定し、表２にこれらを記載した。表２から明らかな通り、サンプル１～８で良好な画像が作成され、サンプル１０～１３では画像ムラが発生した。
　したがって、表層４０３の表面の十点平均粗さＲｚが、３．９μｍ以上、１１．７μｍ以下であり、表層４０３の表面の凹凸平均間隔Ｓｍが、９．９μｍ以上、２０，８μｍ以下であることが好ましい。
　また、表層４０３の導電性マトリックス４０４の厚さが３．４μｍ以上、１３．９μｍ以下であることが好ましい。さらに、表層４０３の表面粗さ付与材の粒子４０５の平均粒径は、６μｍ以上、２２μｍ以下であることが好ましい。さらに、表層４０３における表面粗さ付与材の割合は、２重量％以上、２０重量％以下であることが好ましい。
実験２
＜ゴム基材の準備＞
　エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ－１０２；株式会社大阪ソーダ製）１００重量部に、導電性付与材としてトリフルオロ酢酸ナトリウム０．５重量部、亜鉛華３重量部、ステアリン酸２重量部、架橋剤１．５重量部を添加したゴム組成物をロールミキサーで混練りした。
　混練りしたゴム組成物をシート状の生地にして、直径８ｍｍの芯材４０１（芯金）の表面に巻いて、プレス成形し、架橋したエピクロルヒドリンゴムからなるゴム基材４０２を得た。
　デュロメータ（「ＪＩＳ　Ｋ　６２５３」および「ＩＳＯ　７６１９」に準拠した「タイプＡ」）を用いて、得られたゴム基材４０２の硬度を測定した結果、測定値は、５０°～６４°であった。
＜ゴム基材表面の研磨＞
　上記ゴム基材４０２の表面を研磨機で研磨した。具体的には、得られたゴム基材４０２の表面を研磨機で研磨して、所定の厚さ（２ｍｍ）に合わせた後、さらに乾式研磨で研磨した。実験２では、砥石回転数を変化させなかった。
＜コーティング液の調製＞
　上記のゴム基材４０２の外周面に表層４０３を形成するためのコーティング液を作製した。
（コーティング液の組成）
　コーティング液の組成は、表１に示す通りである。
　ウレタン粒子としては、根上工業株式会社製のウレタンビーズを用いた。
　ウレタンビーズの平均粒径と製品名との関係は以下の通りである。但し、実際には、一つの製品は、平均粒径と異なる粒径の粒子を含む。
　φ　６μｍ：ウレタンビーズ「Ｃ－８００」
　φ１０μｍ：ウレタンビーズ「Ｃ－６００」
　φ１５μｍ：ウレタンビーズ「Ｃ－４００」
　φ２２μｍ：ウレタンビーズ「Ｃ－３００」
　φ３０μｍ：ウレタンビーズ「Ｃ－２００」
　実験２では、異なる粒径と異なる量の表面粗さ付与材の粒子４０５を含むコーティング液の塗布によって、表層４０３の表面状態が異なるサンプルを製造した。これらのサンプルの表層４０３の表面粗さおよび凹凸のピッチは、表３に示す通りである。
　上記組成のコーティング液を、ボールミルで３時間分散混合した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
＜帯電ロールの作製＞
　研磨したゴム基材４０２の外周面に、上記コーティング液を塗布して表層４０３を形成し、帯電ロール４０を作製した。具体的には、コーティング液を撹拌し、その液をゴム基材４０２の表面にスプレーコートして、電気炉にて１２０℃で６０分間乾燥し、ゴム基材４０２の外周面に表層４０３を形成し、帯電ロールを作製した。
＜表面粗さＲＺの測定＞
　接触式の表面粗さ測定機（株式会社小坂研究所製サーフコーダ「ＳＥ５００」）を用いて、以下に示した測定条件で表層４０３の表面粗さ（十点平均粗さ）ＲＺ（JIS B 0601:1994に準拠）を測定した。測定結果を表３に示す。
　　［測定条件］
　　　カットオフ：λｃ＝０．８ｍｍ
　　　測定長　　：４ｍｍ（規準長さ方式）
　　　測定速度　：０．５ｍｍ／ｓｅｃ
　　　測定位置：１本の帯電ロール４０の内、３か所で表面粗さＲＺを測定した。そして、これらの値の平均値を計算して、表３に平均値を記載した。
＜凹凸平均間隔Ｓｍの測定＞
　表層４０３の凹凸平均間隔Ｓｍ値（JIS B 0601:1994に準拠）を求めた。
　まず、帯電ロール４０の軸線方向の中央部の２カ所の表面を非接触式のレーザー顕微鏡を用いて撮影した。使用したレーザー顕微鏡は、株式会社キーエンス製の「ＶＫ－Ｘ２００」であった。倍率は４００倍であり、２カ所のそれぞれの視野は、帯電ロール４０の周方向に528.7μｍ、帯電ロール４０の軸線方向に705.1μｍであった。
　次に、株式会社キーエンス製のマルチファイル解析アプリケーション「ＶＫ－Ｈ１ＸＭ」のＶｅｒｓｉｏｎ１．２．０．１１６で、撮影された各視野において、等間隔の１９ラインについてＳｍ値を計算した。各ラインは軸線方向に沿っていた。カットオフ値λｃは０．８ｍｍであった。さらに、これらのＳｍ値を平均した。表３にはＳｍ値の平均を記載した。
＜粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍの測定＞
　表層４０３の粗さ曲線要素の平均長さ（mean length of a roughness curve element）ＲＳｍの値（JIS B 0601:2001およびISO 4287:1997に準拠）を求めた。
　ここでは、凹凸平均間隔Ｓｍの測定のために使用した撮影結果を使用した。
　そして、株式会社キーエンス製のマルチファイル解析アプリケーション「ＶＫ－Ｈ１ＸＭ」のＶｅｒｓｉｏｎ１．２．０．１１６で、撮影された各視野において、等間隔の１９ラインについてＲＳｍ値を計算した。各ラインは軸線方向に沿っていた。カットオフ値λｓは０．８μｍ、カットオフ値λｃは２．５ｍｍであった。さらに、これらのＲＳｍ値を平均した。表３にはＲＳｍ値の平均を記載した。
＜帯電ロールの抵抗値の測定＞
　帯電ロール４０の抵抗値を測定した。測定にあたっては、図４に示すように、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成された直径３０ｍｍの金属ロール４１０を準備し、帯電ロール４０と金属ロール４１０の軸線を平行に配置し、横方向から圧力をかけて両者を密着させた。具体的には、図示のように帯電ロール４０の芯材４０１の両端にそれぞれ４．９Ｎの荷重を与えることにより、圧力をかけた。そして、帯電ロール４０と金属ロール４１０を周速度４７．１ｍｍ／秒で回転させた。この状態で、帯電ロール４０の芯材４０１と金属ロールのコアに－２００Ｖの直流電圧を５秒間印加し、帯電ロール４０の芯材４０１と金属ロールのコアに接続された抵抗計４１１によって、電圧印加中に電気抵抗値を測定した。測定時の温度は２３℃であり、湿度は５５％であった。使用した抵抗計４１１は、株式会社エーディーシー製の「８３４０A（デジタル・エレクトロメータ）」であった。
＜画像ムラ及び放電ムラの評価＞
　複写機を用いて帯電ロールの画像評価試験を行った。
　複写機は、株式会社リコー製のカラー複合機（ＭＦＰ）「MP C5503」（交流直流電圧重畳印加式）であった。
　直流電圧は通常電圧（ＲＥＦ）であり、交流電圧Ｖｐｐは、複写機の制御に依存した。
　実験２では、複写機の通常交流電流（ＲＥＦ）よりも低い交流電流（１．４５ｍＡ）に設定した。
　帯電ロールを複写機に適用し、下記印刷条件で印刷した画像（ハーフトーン画像および白ベタ画像）について、画像ムラを評価した。結果を表３に示す。
　画像ムラの評価は、ハーフトーン画像について局所放電の判定を行った。局所放電があったことは、ハーフトーン画像において、白点、黒点、白スジ、黒スジの発生を目視で発見することで確認することができる。白ベタ画像について、目視によって、地汚れ、すなわちカブリの判定を行った。
　　［印刷条件］
　　　速度　　：３０枚／分
　　　印刷環境：温度２３℃、湿度５５％
（局所放電評価）　ハーフトーン画像について、目視によって局所放電に起因する画像ムラを以下の基準で判定した。
　良：局所放電に起因する画像ムラがなかった
　不良：局所放電に起因する画像ムラがあった
（地汚れ判定）
　白ベタ画像について、目視によって、地汚れ、すなわちカブリ（印刷されるべきでない箇所に印刷されること）の有無を判定した。
　　［評価基準］
　　　良：地汚れなし
　　　不良：地汚れあり
　局所放電に起因する画像ムラまたは地汚れが発生したサンプルについては、画像総合判定で良、不良と判定し、表３にこれらを記載した。表３から明らかな通り、サンプル２１～４０で良好な画像が作成され、サンプル４１，４２では画像ムラが発生した。
　したがって、表層４０３の表面の十点平均粗さＲｚが、１２．１μｍ以上、２４，５μｍ以下であり、表層４０３の表面の凹凸平均間隔Ｓｍが、９．０μｍ以上、５５．２μｍ以下であることが好ましい。あるいは、表層４０３の表面の十点平均粗さＲｚが、１２．１μｍ以上、２４，５μｍ以下であり、表層４０３の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、５５μｍ以上、１６７μｍ以下であることが好ましい。
　また、表層４０３の表面粗さ付与材の粒子４０５の平均粒径は、６μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。さらに、表層４０３における表面粗さ付与材の割合は、７重量％以上、６０重量％以下であることが好ましい。さらに、帯電ロール４０の電気抵抗値が、５．３５ログオーム以上、５．９２ログオーム以下であることが好ましい。
　以上、実施形態として帯電ロールを説明したが、本発明に係る導電性ロールは、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、転写ロール、除電ロール、トナー供給ロール等にも適用可能である。
１：感光体
２：現像部
　２０：現像ロール
　２１：規制ブレード
　２２：供給ロール
　２３：トナー
３：露光部
４：帯電部
　４０：帯電ロール
　　４０１：芯材
　　４０２：ゴム基材
　　４０３：表層
５：クリーニング部
６：転写部
６０：シート

Claims (13)

  1. 　芯材と、前記芯材の周囲に配置されたゴム基材と、前記ゴム基材の周囲に配置された表層とを備え、
    　前記表層の表面の十点平均粗さＲｚが、３．９μｍ以上、１１．７μｍ以下であり、
    　前記表層の表面の凹凸平均間隔Ｓｍが、９．９μｍ以上、２０，８μｍ以下である
    ことを特徴とする導電性ロール。
  2. 　前記表層は、絶縁体から形成されたベース材と前記ベース材に分散された導電材を含む導電性マトリックスと、前記導電性マトリックスに分散された表面粗さ付与材の粒子を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の導電性ロール。
  3. 　前記表面粗さ付与材の粒子は、絶縁体から形成されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の導電性ロール。
  4. 　前記表層の前記導電性マトリックスの厚さが３．４μｍ以上、１３．９μｍ以下である
    ことを特徴とする請求項２または３に記載の導電性ロール。
  5. 　前記表面粗さ付与材の粒子の平均粒径は、６μｍ以上、２２μｍ以下である
    ことを特徴とする請求項４に記載の導電性ロール。
  6. 　前記表層における前記表面粗さ付与材の割合は、２重量％以上、２０重量％以下である
    ことを特徴とする請求項５に記載の導電性ロール。
  7. 　芯材と、前記芯材の周囲に配置されたゴム基材と、前記ゴム基材の周囲に配置された表層とを備え、
    　前記表層の表面の十点平均粗さＲｚが、１２．１μｍ以上、２４，５μｍ以下であり、
    　前記表層の表面の凹凸平均間隔Ｓｍが、９．０μｍ以上、５５．２μｍ以下である
    ことを特徴とする導電性ロール。
  8. 　芯材と、前記芯材の周囲に配置されたゴム基材と、前記ゴム基材の周囲に配置された表層とを備え、
    　前記表層の表面の十点平均粗さＲｚが、１２．１μｍ以上、２４，５μｍ以下であり、
    　前記表層の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、５５μｍ以上、１６７μｍ以下である
    ことを特徴とする導電性ロール。
  9. 　前記表層は、絶縁体から形成されたベース材と前記ベース材に分散された導電材を含む導電性マトリックスと、前記導電性マトリックスに分散された表面粗さ付与材の粒子を有する
    ことを特徴とする請求項７または８に記載の導電性ロール。
  10. 　前記表面粗さ付与材の粒子は、絶縁体から形成されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の導電性ロール。
  11. 　前記表面粗さ付与材の粒子の平均粒径は、６μｍ以上、３０μｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１０に記載の導電性ロール。
  12. 　前記表層における前記表面粗さ付与材の割合は、７重量％以上、６０重量％以下である
    ことを特徴とする請求項１１に記載の導電性ロール。
  13. 　前記導電性ロールの電気抵抗値が、５．３５ログオーム以上、５．９２ログオーム以下である
    ことを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項に記載の導電性ロール。
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