WO2022018934A1 - 導電性ロール - Google Patents

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WO2022018934A1
WO2022018934A1 PCT/JP2021/017768 JP2021017768W WO2022018934A1 WO 2022018934 A1 WO2022018934 A1 WO 2022018934A1 JP 2021017768 W JP2021017768 W JP 2021017768W WO 2022018934 A1 WO2022018934 A1 WO 2022018934A1
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outer peripheral
peripheral surface
roll
conductive
layer
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章吾 鈴木
智 福岡
憲司 佐々木
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Nok株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G03G15/0208—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus
    • G03G15/0216—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus by bringing a charging member into contact with the member to be charged, e.g. roller, brush chargers
    • G03G15/0233—Structure, details of the charging member, e.g. chemical composition, surface properties
    • 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
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0806—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller
    • G03G15/0818—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller characterised by the structure of the donor member, e.g. surface properties
    • G—PHYSICS
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    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/14—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base
    • G03G15/16—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base of a toner pattern, e.g. a powder pattern, e.g. magnetic transfer
    • G03G15/1665—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base of a toner pattern, e.g. a powder pattern, e.g. magnetic transfer by introducing the second base in the nip formed by the recording member and at least one transfer member, e.g. in combination with bias or heat
    • G03G15/167—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base of a toner pattern, e.g. a powder pattern, e.g. magnetic transfer by introducing the second base in the nip formed by the recording member and at least one transfer member, e.g. in combination with bias or heat at least one of the recording member or the transfer member being rotatable during the transfer
    • G03G15/1685—Structure, details of the transfer member, e.g. chemical composition

Definitions

  • the present invention relates to a conductive roll.
  • An image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine is known.
  • the image forming apparatus forms, for example, a latent image by exposure on the surface of a charged photoconductor, develops the latent image by adhering toner to the latent image, and then transfers the developed image to a recording paper.
  • a method of charging the photoconductor for example, a method of bringing a charging roll close to the surface of the photoconductor is known.
  • Patent Document 1 discloses a conductive roll used for a charging roll.
  • the conductive roll has a support and a coating layer covering the support.
  • the coating layer has an elastic layer formed on the outer periphery of the support and a surface layer formed on the outer periphery of the elastic layer.
  • the elastic layer contains synthetic rubber.
  • the coating layer contains a resin. Further, the coating layer contains insulating particles and a conductive agent for adjusting the electric resistance of the conductive roll.
  • the roughness of the surface layer of the conductive member is made larger than the roughness of the elastic layer. Specifically, by increasing the average particle diameter of the insulating particles and increasing the amount of the insulating particles added, the roughness of the surface layer is made larger than the roughness of the elastic layer. Image unevenness is reduced by creating a portion that preferentially discharges by making the surface layer rough.
  • the conductive roll according to one aspect of the present invention includes a base material having an outer peripheral surface along the axis, and a surface layer arranged on the outer peripheral surface of the base material.
  • the surface layer has particles, and the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface of the substrate is 6.0 ⁇ m or more and 8.0 ⁇ m or less, and the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface of the surface layer is 5. It is 5.5 ⁇ m or more and 8.5 ⁇ m or less.
  • the occurrence of image unevenness can be reduced.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the image forming apparatus which uses the conductive roll which concerns on embodiment. It is sectional drawing of the charged roll which is an example of the conductive roll which concerns on embodiment. It is an enlarged sectional view for demonstrating the surface layer of a charged roll.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an image forming apparatus 100 using a conductive roll according to an embodiment.
  • the image forming apparatus 100 is an apparatus such as a copying machine or a printer that forms an image on a recording medium M such as printing paper by an electrophotographic method.
  • the image forming apparatus 100 includes a photoconductor 10, a charging apparatus 20, an exposure apparatus 30, a developing apparatus 40, a transfer apparatus 50, a cleaning apparatus 60, and a fixing apparatus (not shown).
  • the charging device 20, the exposure device 30, the developing device 40, the transfer device 50, and the cleaning device 60 are arranged in this order along the outer peripheral surface of the photoconductor 10 in the circumferential direction.
  • the photoconductor 10 has a photosensitive layer made of a photoconducting insulating material such as an organic photoconductor (OPC) as the outermost layer, and in the example shown in FIG. 1, a cylindrical shape or a circle that rotates around an axis. It is a columnar member (photosensitive drum).
  • OPC organic photoconductor
  • the charging device 20 is a device that uniformly charges the outer peripheral surface of the photoconductor 10 by corona discharge or the like.
  • the charging device 20 has a charging roll 21, which is an example of a conductive roll, and causes a corona discharge or the like between the charging roll 21 and the photoconductor 10.
  • the exposure device 30 is a device that forms an electrostatic latent image by irradiating the outer peripheral surface of the photoconductor 10 with light such as a laser beam based on image information from an external device such as a personal computer.
  • the developing device 40 is a device that visualizes the latent image as a toner image by applying the toner T to the electrostatic latent image formed on the outer peripheral surface of the photoconductor 10.
  • the developing device 40 includes an accommodating portion 41 for accommodating the toner T, a developing roll 42 for supporting the toner T, a toner supply roll 43 for supplying the toner T to the developing roll 42, and a toner T supported on the developing roll 42. It has a regulatory blade 44, which regulates the amount.
  • the transfer device 50 is a device that transfers the toner image formed on the photoconductor 10 to the recording medium M.
  • the transfer device 50 has a transfer roll 51, and by applying a predetermined bias to the transfer roll 51, the transfer device M is transferred to the recording medium M transferred between the photoconductor 10 and the transfer roll 51. The toner image on the photoconductor 10 is transferred.
  • the recording medium M that has received the transfer of the toner image is heated and pressurized by a fixing device (not shown). As a result, the toner image is fixed on the recording medium M.
  • the fixing device is not particularly limited, and various known fixing devices such as a roller fixing method, a film fixing method, and a flash fixing method can be used.
  • the cleaning device 60 is a device that removes the toner T remaining on the outer peripheral surface of the photoconductor 10 after transfer.
  • the cleaning device 60 includes a cleaning blade 61 that scrapes off the toner T from the outer peripheral surface of the photoconductor 10, and a recovery unit 62 that collects the toner T scraped off by the cleaning blade 61.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a charged roll 21 which is an example of a conductive roll according to an embodiment. As shown in FIG. 2, the charged roll 21 has a base material 2 and a surface layer 21c. Hereinafter, each part of the charging roll 21 will be described in sequence.
  • the base material 2 is a columnar or cylindrical member having an outer peripheral surface 2s along the axis AX.
  • the base material 2 has a core material 21a and an elastic layer 21b.
  • An elastic layer 21b is interposed between the core material 21a and the surface layer 21c.
  • the core material 21a is a conductive member having a columnar or cylindrical shape. If necessary, shaft members for bearings are provided at both ends of the core material 21a.
  • the material of the core material 21a is not particularly limited, but can be formed from a metal or resin material having excellent electrical conductivity and mechanical strength.
  • a metal material such as stainless steel, nickel (Ni), nickel alloy, iron (Fe), magnetic stainless steel, cobalt-nickel (Co-Ni) alloy, and PI
  • resin materials such as polyimide resin.
  • the core material 21a may be formed by using one of these materials alone, or by using two or more of these materials in combination in the form of mixing, laminating, alloying, or the like.
  • the core material 21a having the above configuration is manufactured by using a known processing technique such as cutting.
  • the surface of the core material 21a may be subjected to a surface treatment such as a blast treatment or a plating treatment, if necessary.
  • the elastic layer 21b is arranged on the outer peripheral surface of the core material 21a over the entire circumference, and is a layer having conductivity and elasticity.
  • the elastic layer 21b is elastically deformed by contact between the charged roll 21 and the photoconductor 10. Due to this elastic deformation, the distance between the outer peripheral surfaces of the regions R1 or R2 near the nip N formed by the contact between the charging roll 21 and the photoconductor 10 is made uniform over the entire area along the axis AX. To.
  • the elastic layer 21b is composed of a single layer in the example shown in FIG. 2, but may be composed of two or more laminated layers. Further, between the core material 21a and the elastic layer 21b, if necessary, an adhesive layer for adhering these layers to each other, an adhesive layer for improving the adhesion of these layers, or a surface state of the core material 21a. Other layers such as an adjusting layer may intervene.
  • the thickness of the elastic layer 21b is not particularly limited, but is, for example, within the range of 0.5 mm or more and 5 mm or less, preferably within the range of 1 mm or more and 3 mm or less, from the viewpoint of realizing appropriate elasticity of the elastic layer 21b. Is.
  • the elastic layer 21b is formed of, for example, a rubber composition obtained by adding a conductivity-imparting agent to a rubber material.
  • the elastic layer 21b may be a dense body formed of the rubber composition or a foam formed of the rubber composition.
  • the rubber material is not particularly limited, and examples thereof include synthetic rubbers such as polyurethane rubber (PUR), epichlorohydrin rubber (ECO), nitrile rubber (NBR), styrene rubber (SBR), and chloroprene rubber (CR). Of these, one may be used alone, or two or more may be used in combination in the form of a copolymer or a blend.
  • synthetic rubbers such as polyurethane rubber (PUR), epichlorohydrin rubber (ECO), nitrile rubber (NBR), styrene rubber (SBR), and chloroprene rubber (CR).
  • PUR polyurethane rubber
  • ECO epichlorohydrin rubber
  • NBR nitrile rubber
  • SBR styrene rubber
  • CR chloroprene rubber
  • the rubber material is not limited to synthetic rubber, and may be a thermoplastic elastomer. Further, a cross-linking agent, a cross-linking aid or other additives are appropriately added to the rubber material, if necessary.
  • the cross-linking agent is not particularly limited, and examples thereof include sulfur and peroxide vulcanizing agents. Examples of the cross-linking aid include inorganic zinc oxide, magnesium oxide, organic stearic acid and amines.
  • the conductivity-imparting agent is not particularly limited, and examples thereof include an electron conductivity-imparting agent and an ionic conductivity-imparting agent, and these may be used in combination of two or more in an embodiment such as mixing.
  • the electron conductivity-imparting agent is not particularly limited, and examples thereof include carbon black and metal powder, and one of them may be used alone or two or more thereof may be used in combination. good.
  • the ionic conductivity-imparting agent is not particularly limited, and examples thereof include organic salts, inorganic salts, metal complexes, and ionic liquids. Examples of the organic salts include sodium trifluoride acetate and the like. Examples of the inorganic salts include lithium perchlorate and quaternary ammonium salts.
  • the metal complex examples include ferric halide-ethylene glycol as exemplified in Japanese Patent No. 3655364.
  • the ionic liquid is a molten salt that is liquid at room temperature and has a melting point of 70 ° C. or lower (preferably 30 ° C. or lower).
  • the durometer hardness of the elastic layer 21b is preferably in the range of 50 ° or more and 64 ° or less. When the durometer hardness of the elastic layer 21b is within this range, the effect of the shape of the surface layer 21c, which will be described later, can be preferably obtained.
  • the durometer hardness is measured using a type A hardness tester compliant with JIS K6253 or ISO 7619.
  • the above elastic layer 21b is formed by, for example, extrusion molding. This molding may be insert extrusion molding or the like using the core material 21a as an insert product. In this case, the core material 21a and the elastic layer 21b are joined at the same time as the elastic layer 21b is formed. Further, the elastic layer 21b may be formed by adhering a sheet-shaped or tubular member made of the above-mentioned rubber composition to the outer peripheral surface of the core material 21a.
  • the thickness and the surface roughness of the elastic layer 21b are preferably adjusted by polishing the outer peripheral surface of the elastic layer 21b using a polishing machine or the like, if necessary.
  • the elastic layer 21b may be omitted.
  • the base material 2 is made of a core material 21a.
  • the surface layer 21c is arranged on the outer peripheral surface 2s of the base material 2. Specifically, the surface layer 21c is arranged over the entire circumference of the outer peripheral surface 2s of the base material 2. The surface layer 21c is the outermost layer of the charging roll 21. Therefore, the outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c is the outermost surface of the charging roll 21.
  • the surface layer 21c is a layer having conductivity. Further, the outer peripheral surface 21s is roughened. Therefore, as compared with the configuration in which the outer peripheral surface 21s is a smooth surface, the corona charging generated between the charging roll 21 and the photoconductor 10 can be made uniform.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view for explaining the surface layer 21c of the charging roll 21.
  • the surface layer 21c has a conductive portion 21c1 and a plurality of surface roughness-imparting materials 21c2.
  • the surface roughness imparting material 21c2 is arranged in the conductive portion 21c1.
  • the conductive portion 21c1 serves to generate an electric discharge in the region R1 or R2 between the photosensitive member 10 and the outer peripheral surface, and as a binder for fixing the surface roughness imparting material 21c2 to the elastic layer 21b in a dispersed state. And take on the role of.
  • the surface roughness imparting material 21c2 plays a role of roughening the surface of the surface layer 21c.
  • the conductive portion 21c1 and the surface roughness imparting material 21c2 will be described in detail in order.
  • the conductive portion 21c1 is formed of a conductive resin composition obtained by adding a conductive agent to a resin material as a base material.
  • the resin composition may contain other additives such as a modifier.
  • the resin material is not particularly limited, but for example, urethane resin, acrylic resin, acrylic urethane resin, amino resin, silicone resin, fluororesin, polyamide resin, epoxy resin, polyester resin, polyether resin, phenol resin, urea resin. , Polyvinyl butyral resin, melamine resin, nylon resin and the like.
  • urethane resin acrylic resin, acrylic urethane resin, amino resin, silicone resin, fluororesin, polyamide resin, epoxy resin, polyester resin, polyether resin, phenol resin, urea resin.
  • Polyvinyl butyral resin, melamine resin, nylon resin and the like One of these base materials may be used alone, or two or more of them may be used in combination in the form of a copolymer or a blend.
  • the conductive agent is not particularly limited, and is, for example, carbon black such as acetylene black, ketjen black, and talker black, carbon nanotubes, lithium salts such as lithium perchlorate, and 1-butyl-3-methyl hexafluorophosphate.
  • Examples thereof include ionic liquids such as imidazolium, metal oxides such as tin oxide, and conductive polymers.
  • One of these conductive agents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination in a mixed manner or the like.
  • the surface roughness-imparting material 21c2 is not particularly limited, but for example, acrylic particles, urethane particles, polyamide resin particles, silicone resin particles, fluororesin particles, styrene resin particles, phenol resin particles, polyester resin particles, olefin resin particles, and the like. Examples thereof include epoxy resin particles, nylon resin particles, silica particles, kaolin clay particles, diatomaceous earth particles, glass beads, hollow glass balls and the like. These particles may be used alone or in combination of two or more.
  • the surface roughness-imparting material 21c2 exemplified above is insulating, but is not limited to this, and may have conductivity.
  • the surface roughness imparting material 21c2 includes carbon particles, graphite particles, carbonized balloons, alumina particles, titanium oxide particles, zinc oxide particles, magnesium oxide particles, zirconium oxide particles, calcium sulfate particles, calcium carbonate particles, magnesium carbonate particles, and silicic acid. Calcium particles, aluminum nitride particles, boron nitride particles, talc particles and the like may be used.
  • the surface layer 21c is formed by using a coating liquid in which the above-mentioned resin composition is dissolved in a solvent and the above-mentioned surface roughness-imparting material 21c2 is dispersed. Specifically, the surface layer 21c is formed by applying the coating liquid to the outer peripheral surface of the base material 2 for 2s and then curing or solidifying the coating liquid. The coating liquid is stirred using, for example, ultrasonic waves. Further, the coating liquid is cured or solidified by drying at a temperature in the range of 80 ° C. or higher and 160 ° C. or lower for a time within the range of 20 minutes or longer and 60 minutes or lower, for example.
  • the method for applying the coating liquid is not particularly limited, and examples thereof include a dip coating method, a roll coating method, and a spray coating method. Further, in order to cure or solidify the coating liquid, treatment such as heating or irradiation with ultraviolet rays is performed as necessary.
  • the solvent used for the coating liquid is not particularly limited, but is, for example, an aqueous solvent such as water, an ester solvent such as methyl acetate, ethyl acetate or butyl acetate, and a ketone solvent such as methyl ethyl ketone (MEK) or methyl isobutyl ketone (MIBK).
  • a solvent an alcohol solvent such as methanol, ethanol, butanol or 2-propanol (IPA), a hydrocarbon solvent such as acetone, toluene, xylene, hexane or heptane, and a halogen solvent such as chloroform.
  • IPA methyl ethyl ketone
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • solvent an alcohol solvent such as methanol, ethanol, butanol or 2-propanol (IPA)
  • IPA 2-propanol
  • hydrocarbon solvent such as acetone, toluene
  • the charging roll 21 which is an example of the conductive roll, has a base material 2 having an outer peripheral surface 2s along the axis AX and a surface layer 21c arranged on the outer peripheral surface 2s of the base material 2. Then, in the charging roll 21, the surface roughness of the outer peripheral surface 2s of the base material 2 and the surface roughness of the outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c are set within a predetermined range.
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 2s of the base material 2 is 6.0 ⁇ m or more and 8.0 ⁇ m or less.
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c is 5.5 ⁇ m or more and 8.5 ⁇ m or less.
  • the ten-point average roughness Rz is measured in accordance with JIS B 0601: 1994.
  • the average particle size and content of the surface roughness imparting material 21c2 are smaller than before. Easy to do. Therefore, the density of the surface roughness imparting material 21c2 can be made smaller than before. Therefore, the increase in the density of the surface roughness-imparting material 21c2 suppresses the increase in resistance. As a result, the amount of discharge increases, and the shortage of the potential required on the surface of the photoconductor 10 is suppressed.
  • the density of the surface roughness-imparting material 21c2 can be easily reduced as compared with the conventional case, it is possible to increase the area of the portion of the conductive portion 21c1 in which the surface roughness-imparting material 21c2 does not exist. Therefore, the number of discharge points can be increased.
  • the ten-point average roughness Rz of each of the outer peripheral surface 2s of the base material 2 and the outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c is within the above range, so that the electric discharge is performed in the entire outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c.
  • the variation of the gap G can be reduced. Therefore, by using the charging roll 21, the surface of the photoconductor 10 can be uniformly charged. Therefore, by using the charging roll 21, image unevenness can be reduced.
  • the discharge amount may be locally insufficient on the outer peripheral surface 21s, and ground pollution may occur. Specifically, when a local shortage of the amount of discharge occurs on the outer peripheral surface 21s, a portion where toner is electrostatically adhered to the surface of the photoconductor 10 is likely to occur. As a result, the density of the image corresponding to the portion is increased.
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 2s is less than the above lower limit value, an excessive discharge amount may occur locally on the outer peripheral surface 21s, and a local discharge may occur. Specifically, if an excessive amount of discharge occurs locally on the outer peripheral surface 21s, the potential on the surface of the photoconductor 10 may not be completely removed in the step of forming a latent image by the exposure apparatus 30. Therefore, the charged toner may be electrostatically repelled, and there is a possibility that a portion where the toner is not adhered may be formed in the latent image formed on the surface of the photoconductor 10. As a result, the density of the image corresponding to the portion is reduced.
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 2s of the base material 2 is outside the above range
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c is within the above range as compared with the case where it is within the above range. Difficult to adjust to.
  • the average particle size and content of the surface roughness imparting material 21c2 are not particularly limited. ..
  • the charging roll 21 has a core material 21a and a conductive elastic layer 21b.
  • the elastic layer 21b By having the elastic layer 21b, it is easier to make the discharge gap G uniform in the direction along the axis AX as compared with the case where the elastic layer 21b is not provided. Therefore, the charging roll 21 can be used to uniformly charge or discharge the outer peripheral surface of the photoconductor 10. As a result, image unevenness can be reduced as compared with the conventional case.
  • the surface layer 21c has a conductive portion 21c1 including a resin material and a conductive material. Therefore, since the surface roughness imparting material 21c2 can be fixed to the elastic layer 21b in a dispersed state, it is possible to reduce the variation in the ten-point average roughness Rz over the entire outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c. ..
  • the content of the surface roughness-imparting material 21c2 in the surface layer is preferably 2.0% by mass or more and 10.0% by mass or less. When the content is within the above range, it is easier to adjust each ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c within the above range, as compared with the case where the content is outside the range.
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c is preferably smaller than the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 2s of the base material 2.
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c is within the above-mentioned range as compared with the case where the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 21s is larger than the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 2s. It is easy to adjust to.
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 21s of the surface layer 21c may be equal to or higher than the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 2s of the base material 2.
  • the resistance value of the base material 2 and the surface layer 21c that is, the resistance value of the entire charging roll 21 is not particularly limited, but is, for example, in the range of 4.5 log ⁇ or more and 5.5 log ⁇ or less.
  • the resistance value varies depending on, for example, the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface 21s, the average particle size and content of the surface roughness-imparting material 21c2, and the average thickness of the surface layer 21c.
  • the charging roll 21 charges the outer peripheral surface of the photoconductor 10 by applying a voltage between the charging roll 21 and the outer peripheral surface of the photoconductor 10.
  • the voltage that is, the charging voltage may be a DC voltage or a voltage obtained by superimposing an AC voltage on the DC voltage.
  • the charging voltage is a DC voltage
  • uneven charging is generally more likely to occur than when the charging voltage is a voltage obtained by superimposing an AC voltage on the DC voltage.
  • image unevenness can be reduced even when the charging voltage is a DC voltage.
  • the conductive roll of the present invention is applied to the charged roll, but the present invention is not limited to this example.
  • the conductive roll of the present invention can be applied to, for example, a developing roll, a transfer roll, a static elimination roll, a toner supply roll, and the like, in addition to a charging roll of an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer.
  • the configuration in which the charged roll is in contact with the outer peripheral surface of the photoconductor is exemplified, but the configuration is not limited to this example, and the conductive roll may be configured to be close to the outer peripheral surface of the photoconductor.
  • the developing method may be a contact method or a non-contact method.
  • the image forming apparatus is a monochrome machine, but a color machine may be used. In the case of a color machine, the image forming apparatus may be a rotary development method or a tandem development method. Further, when the image forming apparatus has an intermediate transfer body, the conductive roll may be applied to the primary transfer roll or the secondary transfer roll. Further, the toner used in the image forming apparatus may be either wet or dry, may be a magnetic or non-magnetic one-component developer, or may be a two-component developer.
  • Epichlorohydrin rubber as a rubber material (Epichromer CG-102; manufactured by Osaka Soda Co., Ltd.): 100 parts by mass Sodium trifluoroacetate as a conductivity-imparting agent: 0.5 parts by mass Zinc flower as a cross-linking aid: 3 parts by mass Cross-linking Stealic acid as an auxiliary agent: 2 parts by mass Crosslinking agent: 1.5 parts by mass
  • the kneaded rubber composition is made into a sheet-like dough, wrapped around the surface of a core material having a diameter of 8 mm, press-molded, and crosslinked epichlorohydrin. A layer made of rubber was obtained.
  • the surface of the layer was polished with a polishing machine to obtain an elastic layer having a thickness of 2 mm.
  • the number of rotations of the grindstone of the polishing machine was increased in the order of 1000 rpm, 2000 rpm, and 3000 rpm, and the polishing was performed by dry polishing.
  • the measured value was 50 ° to 64 °.
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface of the base material was measured as follows.
  • the ten-point average surface roughness Rz of the outer peripheral surface of the base material was measured using a contact-type surface roughness measuring instrument (surf coder "SE-500” manufactured by Kosaka Laboratory Co., Ltd.) under the measurement conditions shown below.
  • a coating liquid for forming the surface layer was prepared.
  • the composition of the coating liquid is as follows.
  • Ethyl acetate as a diluting solvent 60.0 parts by mass
  • Urethane resin as a resin material 19.9 parts by mass
  • polyurethane (“T5650E” manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.): 10.8 parts by mass, isocyanunate (Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.) Company-made "TPA-100"): 9.1 parts by mass
  • Carbon dispersion as a conductive material (“MHI-BK” manufactured by Mikuni Color Co., Ltd. (carbon content 20 to 30% by mass)): 18.4 parts by mass
  • Acrylic silicone polymer as an additive
  • Polymer FS700 1.0 part by mass Urethane beads as a surface roughness imparting agent with an average particle diameter of 3 ⁇ m (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.): A coating liquid having a composition of 2.0 parts by mass or more is dispersed and mixed for 3 hours with a ball mill. did. The content of urethane beads as a surface roughness-imparting agent in the coating liquid was 0.5% by mass.
  • a conductive roll was obtained by forming a surface layer on the outer peripheral surface of the elastic layer described above using the above coating liquid. Specifically, the coating liquid after stirring was applied to the outer peripheral surface of the base material by spray coating, and then dried in an electric furnace at 120 ° C. for 60 minutes to form a surface layer having an average thickness of 5.0 ⁇ m. .. The content of urethane beads as a surface roughness-imparting agent in the surface layer was 2.0% by mass.
  • the average thickness of the surface layer To measure the average thickness of the surface layer, observe the elastic layer and the cross section of the surface layer cut in the thickness direction with a laser microscope (“VK-X200” manufactured by KEYENCE CORPORATION), and from the outer peripheral surface of the surface layer to the surface layer and the elastic layer. The distance to the boundary was measured at 20 points with different positions in the circumferential direction, and the average value was calculated. The measurement area is 200.0 ⁇ 285.1 ⁇ m. The measurement magnification is 1000 times.
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface of the surface layer was measured as follows.
  • the ten-point average surface roughness Rz of the outer peripheral surface of the surface layer was measured using a contact-type surface roughness measuring instrument (surf coder "SE-500” manufactured by Kosaka Laboratory Co., Ltd.) under the measurement conditions shown below.
  • the resistance value of the conductive roll was measured as follows. Specifically, first, a metal roll having a diameter of 30 mm made of stainless steel (SUS) is prepared. Next, the axis of the conductive roll and the axis of the metal roll are arranged in parallel, and the conductive roll and the metal roll are brought into close contact with each other. A load of 4.9 N is applied from the conductive roll toward the metal roll to each of both ends of the core material of the conductive roll. Therefore, the total load is 9.8N. Further, a resistance tester is connected to one end of the core material of the conductive roll and one end of the metal roll. Then, the charging roll 21 and the metal roll are rotated at a peripheral speed of 47.1 mm / sec.
  • SUS stainless steel
  • the resistance value during the voltage application was measured with an ohmmeter.
  • the resistance value was 4.55 log ⁇ .
  • the measured temperature is 23 ° C. and the humidity is 55%.
  • the ohmmeter is a digital electrometer of "8340A" manufactured by ADC Co., Ltd.
  • Examples 2-4 and Comparative Examples 1-6 Conductive rolls of Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 6 were produced in the same manner as in Example 1 described above. However, the ten-point surface roughness Rz of the outer peripheral surface of the base material, the ten-point surface roughness Rz of the outer peripheral surface of the surface layer, the resistance value, the average particle size and the content rate in the surface layer of the surface roughness-imparting material, and the average of the surface layer. The thickness was changed to the value shown in Table 1.
  • ground stains are also called “fog” and are printed in places that should not be printed. For this reason, when background stains occur in a printed image based on a solid white image, the brightness of the printed image is lowered.

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Abstract

導電性ロールは、軸線まわりに沿う外周面を有する基材と、基材の外周面に配置される表層と、を備え、表層は、粒子を有し、基材の外周面の十点平均粗さＲｚは、６．０μｍ以上、８．０μｍ以下であり、表層の外周面の十点平均粗さＲｚは、５．５μｍ以上、８．５μｍ以下である。また、導電性ロールが有する基材は、芯材と、芯材と表層との間に配置される導電性の弾性層と、を有することが好ましい。表層は、樹脂材料および導電剤を含む導電部を有することが好ましい。

Description

導電性ロール
　本発明は、導電性ロールに関する。
　電子写真方式の複写機等の画像形成装置が知られている。当該画像形成装置は、例えば、帯電された感光体の表面に露光により潜像を形成し、潜像にトナーを付着することにより潜像を現像した後、現像した画像を記録用紙に転写する。一般的に、感光体の表面を均一な帯電状態にすることで、画像の品質が向上する。感光体を帯電させる方法として、例えば、帯電ロールを感光体の表面に接近させる方法が知られている。
　帯電ロールに用いられる導電性ロールが特許文献１に開示される。当該導電性ロールは、支持体と、支持体を覆う被覆層とを有する。被覆層は、支持体の外周に形成された弾性層と、弾性層の外周に形成された表層とを有する。弾性層は、合成ゴムを含む。被覆層は、樹脂を含む。さらに、被覆層は、絶縁性粒子と、導電性ロールの電気抵抗を調整するための導電剤と、を含む。
　また、特許文献１では、導電性部材の表面層の粗さを弾性層の粗さよりも大きくしている。具体的には、絶縁性粒子の平均粒子径を大きくし、かつ絶縁性粒子の添加量を多くすることにより、表面層の粗さを弾性層の粗さよりも大きくしている。表面層の粗さを粗くすることで優先的に放電を行う部分を作ることにより、画像ムラの低減を図っている。
特開２００４－３０６５１９号公報
　しかし、絶縁性粒子の添加量を多くすると、絶縁性粒子の密度が高くなってしまう。このため、帯電ロールの電気抵抗が必要以上に高くなってしまう。この結果、放電量が減少して、感光体の表面に必要な電位が不足してしまう。それゆえ、感光体の表面を均一な帯電状態にすることが難しく、画像ムラを充分に低減することが難しい。したがって、画像ムラの発生を低減するための新たな構成が望まれている。
　以上の課題を解決するために、本発明の一態様に係る導電性ロールは、軸線まわりに沿う外周面を有する基材と、前記基材の外周面に配置される表層と、を備え、前記表層は、粒子を有し、前記基材の外周面の十点平均粗さＲｚは、６．０μｍ以上、８．０μｍ以下であり、記表層の外周面の十点平均粗さＲｚは、５．５μｍ以上、８．５μｍ以下である。
　本発明によれば、画像ムラの発生を低減することができる。
実施形態に係る導電性ロールを用いる画像形成装置を示す模式図である。 実施形態に係る導電性ロールの一例である帯電ロールの断面図である。 帯電ロールの表層を説明するための拡大断面図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法または縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示す部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
　１．画像形成装置１００
　図１は、実施形態に係る導電性ロールを用いる画像形成装置１００を示す模式図である。画像形成装置１００は、電子写真方式により印刷紙等の記録媒体Ｍに画像を形成する複写機またはプリンター等の装置である。
　画像形成装置１００は、図１に示すように、感光体１０と帯電装置２０と露光装置３０と現像装置４０と転写装置５０とクリーニング装置６０と図示しない定着装置とを有する。これらのうち、帯電装置２０、露光装置３０、現像装置４０、転写装置５０およびクリーニング装置６０は、この順で感光体１０の外周面に沿って周方向に配置される。
　感光体１０は、有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photoconductor）等の光導電性絶縁材料で構成される感光層を最外層として有し、図１に示す例では、軸線まわりに回転する円筒状または円柱状の部材（感光ドラム）である。
　帯電装置２０は、コロナ放電等により感光体１０の外周面を一様に帯電させる装置である。図１に示す例では、帯電装置２０は、導電性ロールの一例である帯電ロール２１を有し、帯電ロール２１と感光体１０との間にコロナ放電等を生じさせる。
　露光装置３０は、パーソナルコンピューター等の外部装置からの画像情報に基づいて、感光体１０の外周面にレーザー光等の光を照射することにより静電的な潜像を形成する装置である。
　現像装置４０は、感光体１０の外周面に形成された静電的な潜像にトナーＴを付与することにより、当該潜像をトナー像として可視化する装置である、図１に示す例では、現像装置４０は、トナーＴを収容する収容部４１と、トナーＴを担持する現像ロール４２と、現像ロール４２にトナーＴを供給するトナー供給ロール４３と、現像ロール４２に担持されるトナーＴの量を規制する規制ブレード４４と、を有する。
　転写装置５０は、感光体１０に形成されたトナー像を記録媒体Ｍに転写する装置である。図１に示す例では、転写装置５０は、転写ロール５１を有し、転写ロール５１に所定のバイアスを印加することにより、感光体１０と転写ロール５１との間に搬送される記録媒体Ｍに感光体１０上のトナー像を転写する。
　トナー像の転写を受けた記録媒体Ｍは、図示しない定着装置により加熱および加圧される。これにより、トナー像が記録媒体Ｍに定着される。なお、当該定着装置としては、特に限定されず、ローラー定着方式、フィルム定着方式またはフラッシュ定着方式等の公知の各種定着装置を用いることができる。
　クリーニング装置６０は、転写後の感光体１０の外周面に残存するトナーＴを除去する装置である。図１に示す例では、クリーニング装置６０は、感光体１０の外周面からトナーＴを掻き落とすクリーニングブレード６１と、クリーニングブレード６１により掻き落とされたトナーＴを回収する回収部６２と、を有する。
　２．帯電ロール２１
　図２は、実施形態に係る導電性ロールの一例である帯電ロール２１の断面図である。図２に示すように、帯電ロール２１は、基材２と表層２１ｃとを有する。以下、帯電ロール２１の各部を順次説明する。
　２－１．基材２
　基材２は、軸線ＡＸまわり沿う外周面２ｓを有する円柱状または円筒状をなす部材である。基材２は、芯材２１ａと弾性層２１ｂとを有する。芯材２１ａと表層２１ｃとの間に弾性層２１ｂが介在する。
　２－１ａ．芯材２１ａ
　芯材２１ａは、円柱状または円筒状をなす導電性の部材である。なお、芯材２１ａの両端には、必要に応じて、軸受のための軸部材が設けられる。
　芯材２１ａの材料は、特に限定されないが、電気伝導性及び機械的強度に優れた金属または樹脂材料から形成することができる。具体的には芯材２１ａの材料としては、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、およびＰＩ（ポリイミド樹脂）等の樹脂材料が挙げられる。芯材２１ａはこれらの材料のうち、１種を単独で用いて形成されもよいし、２種以上を混合、積層または合金等の態様で組み合わせて用いて形成されもよい。
　以上の構成の芯材２１ａは、例えば、切削等の公知の加工技術を用いて製造される。なお、芯材２１ａの表面には、必要に応じて、ブラスト処理またはメッキ処理等の表面処理が施されてもよい。
　２－１ｂ．弾性層２１ｂ
　弾性層２１ｂは、芯材２１ａの外周面に全周にわたり配置されており、導電性および弾性を有する層である。弾性層２１ｂは、帯電ロール２１と感光体１０との接触により弾性変形する。この弾性変形により、帯電ロール２１と感光体１０との接触により形成されるニップＮの近傍の領域Ｒ１またはＲ２で、これらの外周面間の距離が軸線ＡＸに沿う方向での全域にわたり均一化される。
　なお、弾性層２１ｂは、図２に示す例では単層で構成されるが、２層以上の積層で構成されてもよい。また、芯材２１ａと弾性層２１ｂとの間には、必要に応じて、これらの層を互いに接着する接着層、これらの層の密着性を向上させる密着層、または、芯材２１ａの表面状態等を調整する調整層等の他の層が介在してもよい。
　弾性層２１ｂの厚さは、特に限定されないが、弾性層２１ｂの適度な弾性を実現する観点から、例えば、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内であり、好ましくは、１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内である。
　弾性層２１ｂは、例えば、ゴム材料に導電性付与剤を添加したゴム組成物で形成される。ここで、弾性層２１ｂは、当該ゴム組成物で形成される緻密体でもよいし、当該ゴム組成物で形成される発泡体でもよい。
　当該ゴム材料としては、特に限定されないが、例えば、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）またはクロロプレンゴム（ＣＲ）等の合成ゴムが挙げられ、これらのうち、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を共重合体またはブレンド体等の態様で組み合わせて用いてもよい。
　なお、当該ゴム材料は、合成ゴムに限定されず、熱可塑性エラストマーでもよい。また、当該ゴム材料には、必要に応じて、架橋剤、架橋助剤またはその他添加剤が適宜に添加される。当該架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、硫黄および過酸化物加硫剤等が挙げられる。当該架橋助剤としては、例えば、無機系の酸化亜鉛、酸化マグネシウム、有機系のステアリン酸およびアミン類等が挙げられる。
　当該導電性付与剤としては、特に限定されないが、例えば、電子導電性付与剤およびイオン導電付与剤が挙げられ、これらは、混合等の態様で２種以上を組み合わせて用いてもよい。当該電子導電性付与剤としては、特に限定されないが、例えば、カーボンブラックおよび金属粉末等が挙げられ、これらのうち、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。当該イオン導電付与剤としては、特に限定されないが、例えば、有機塩類、無機塩類、金属錯体およびイオン性液体等が挙げられる。当該有機塩類としては、例えば、三フッ化酢酸ナトリウム等が挙げられる。当該無機塩類としては、例えば、過塩素酸リチウムおよび４級アンモニウム塩等が挙げられる。当該金属錯体としては、例えば、特許第３６５５３６４号公報に例示されるようなハロゲン化第二鉄－エチレングリコール等が挙げられる。当該イオン性液体は、特開２００３－２０２７２２号公報に記載されるように、室温で液体であり、かつ、融点が７０℃以下（好ましくは３０℃以下）である溶融塩である。
　また、弾性層２１ｂのデュロメータ硬さは、５０°以上６４°以下の範囲内であることが好ましい。弾性層２１ｂのデュロメータ硬さがこの範囲内であることにより、後述の表層２１ｃの形状等による効果が好適に得られる。なお、デュロメータ硬さは、ＪＩＳ　Ｋ　６２５３またはＩＳＯ　７６１９に準拠するタイプＡ硬度計を用いて測定される。
　以上の弾性層２１ｂは、例えば、押出成形等により成形される。この成形は、芯材２１ａをインサート品とするインサート押出成形等でもよい。この場合、芯材２１ａと弾性層２１ｂとの接合が弾性層２１ｂの成形と同時に行われる。また、前述のゴム組成物で構成されるシート状またはチューブ状の部材を芯材２１ａの外周面に接着することにより、弾性層２１ｂを形成してもよい。ここで、弾性層２１ｂの形成では、必要に応じて、研磨機等を用いて弾性層２１ｂの外周面を研磨することにより、弾性層２１ｂの厚さおよび表面粗さが所望に調整される。
　なお、弾性層２１ｂは省略されてもよい。弾性層２１ｂが省略される場合、基材２は、芯材２１ａからなる。
　２－２．表層２１ｃ
　表層２１ｃは、基材２の外周面２ｓに配置される。具体的には、表層２１ｃは、基材２の外周面２ｓの全周にわたり配置される。表層２１ｃは、帯電ロール２１の最外層である。よって、表層２１ｃの外周面２１ｓは、帯電ロール２１の最外面である。
　表層２１ｃは、導電性を有する層である。また、外周面２１ｓは、粗面化される。このため、外周面２１ｓが平滑面である構成に比べて、帯電ロール２１と感光体１０との間に生じるコロナ帯電の均一化が図られる。
　図３は、帯電ロール２１の表層２１ｃを説明するための拡大断面図である。図３に示すように、表層２１ｃは、導電部２１ｃ１と複数の表面粗さ付与材２１ｃ２とを有する。表面粗さ付与材２１ｃ２は、導電部２１ｃ１に配置される。ここで、導電部２１ｃ１は、感光体１０の外周面との間の領域Ｒ１またはＲ２で放電を生じさせる役割と、表面粗さ付与材２１ｃ２を分散させた状態で弾性層２１ｂに固着させるバインダーとしての役割と、を担う。一方、表面粗さ付与材２１ｃ２は、表層２１ｃの表面を粗面化する役割を担う。以下、導電部２１ｃ１および表面粗さ付与材２１ｃ２を順次詳細に説明する。
　導電部２１ｃ１は、ベース材である樹脂材料に導電剤を添加した導電性の樹脂組成物で形成される。なお、当該樹脂組成物には、例えば、改質剤等の他の添加剤が含まれてもよい。
　当該樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、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、およびナイロン樹脂等が挙げられる。これらのベース材は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を共重合体またはブレンド体等の態様で組み合わせて用いてもよい。
　当該導電剤としては、特に限定されないが、例えば、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、過塩素酸リチウム等のリチウム塩、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、および導電性ポリマーが挙げられる。これらの導電剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合等の態様で組み合わせて用いてもよい。
　表面粗さ付与材２１ｃ２としては、特に限定されないが、例えば、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、シリカ粒子、カオリンクレー粒子、珪藻土粒子、ガラスビーズ、および中空ガラス球等が挙げられる。これらの粒子は、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。なお、上記に例示した表面粗さ付与材２１ｃ２は、絶縁性であるが、これに限定されず、導電性を有してもよい。表面粗さ付与材２１ｃ２は、カーボン粒子、グラファイト粒子、炭化バルーン、アルミナ粒子、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子、酸化マグネシウム粒子、酸化ジルコニウム粒子、硫酸カルシウム粒子、炭酸カルシウム粒子、炭酸マグネシウム粒子、ケイ酸カルシウム粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化ホウ素粒子またはタルク粒子等でもよい。
　表層２１ｃは、前述の樹脂組成物を溶剤に溶解させるとともに前述の表面粗さ付与材２１ｃ２を分散させたコーティング液を用いて形成される。具体的には、当該コーティング液を基材２の外周面に２ｓに塗布した後に硬化または固化させることにより、表層２１ｃが形成される。コーティング液は、例えば超音波を用いて攪拌される。また、コーティング液は、例えば、８０℃以上１６０℃以下の範囲内の温度で、２０分以上６０分以下の範囲内の時間での乾燥することにより硬化または固化する。
　コーティング液を塗布する方法としては、特に限定されないが、例えば、ディップコート法、ロールコート法およびスプレーコート法等が挙げられる。また、コーティング液の硬化または固化には、必要に応じて、加熱または紫外線照射等の処理が行われる。
　コーティング液に用いる溶剤としては、特に限定されないが、例えば、水等の水系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチルまたは酢酸ブチル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）またはメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、ブタノールまたは２－プロパノール（ＩＰＡ）等のアルコール系溶剤、アセトン、トルエン、キシレン、ヘキサンまたはヘプタン等の炭化水素系溶剤、クロロホルム等のハロゲン系溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合等の態様で組み合わせて用いてもよい。
　以上のように、導電性ロールの一例である帯電ロール２１は、軸線ＡＸまわりに沿う外周面２ｓを有する基材２と、基材２の外周面２ｓに配置される表層２１ｃと、を有する。そして、帯電ロール２１では、基材２の外周面２ｓの表面粗さ、および表層２１ｃの外周面２１ｓの表面粗さが所定の範囲内に設定される。
　具体的には、基材２の外周面２ｓの十点平均粗さＲｚは、６．０μｍ以上、８．０μｍ以下である。表層２１ｃの外周面２１ｓの十点平均粗さＲｚは、５．５μｍ以上、８．５μｍ以下である。なお、十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：１９９４に準拠して測定される。
　基材２の外周面２ｓおよび表層２１ｃの外周面２１ｓの各十点平均粗さＲｚが前述の範囲内であることで、表面粗さ付与材２１ｃ２の平均粒子径および含有量を従来よりも小さくし易い。このため、表面粗さ付与材２１ｃ２の密度を従来よりも小さくすることができる。よって、表面粗さ付与材２１ｃ２の密度が高くなることよって高抵抗化することが抑制される。この結果、放電量が増加し、感光体１０の表面に必要な電位の不足が抑制される。また、表面粗さ付与材２１ｃ２の密度を従来よりも小さくし易いので、導電部２１ｃ１のうち表面粗さ付与材２１ｃ２が存在していない部分の面積を増やすことができる。このため、放電箇所を増加させることができる。
　さらに、帯電ロール２１では、基材２の外周面２ｓおよび表層２１ｃの外周面２１ｓの各十点平均粗さＲｚが前述の範囲内であることで、表層２１ｃの外周面２１ｓの全域において、放電ギャップＧのバラつきを低減することができる。このため、帯電ロール２１を用いることで、感光体１０の表面を均一な帯電状態にすることができる。よって、帯電ロール２１を用いることで、画像ムラを低減することができる。
　一方、外周面２ｓの十点平均粗さＲｚが上記上限値を超えると、外周面２１ｓで局所的に放電量の不足が発生し、地汚れが発生するおそれがある。具体的には、外周面２１ｓで局所的な放電量の不足が発生すると、感光体１０の表面にトナーが静電付着する部分が生じ易い。この結果、当該部分に対応する画像の濃度が濃くなってしまう。
　外周面２ｓの十点平均粗さＲｚが上記下限値未満であると、外周面２１ｓで局所的に放電量の過多が発生し、局所放電が発生するおそれがある。具体的には、外周面２１ｓで局所的に放電量の過多が発生すると、露光装置３０により潜像を形成する工程において、感光体１０の表面の電位が除去しきれないおそれがある。このため、帯電したトナーが静電反発してしまい、感光体１０の表面に形成された潜像においてトナーが未付着な部分が生じるおそれがある。この結果、当該部分に対応する画像の濃度が薄くなってしまう。
　また、基材２の外周面２ｓの十点平均粗さＲｚが上記範囲外であると、上記範囲内である場合に比べ、表層２１ｃの外周面２１ｓの十点平均粗さＲｚを上記範囲内に調整することが難しい。
　なお、基材２の外周面２ｓおよび表層２１ｃの外周面２１ｓの各十点平均粗さＲｚが、前述の範囲であれば、表面粗さ付与材２１ｃ２の平均粒子径および含有率は特に限定されない。
　また、前述のように、帯電ロール２１は、芯材２１ａと、導電性の弾性層２１ｂとを有する。弾性層２１ｂを有することで、有さない場合に比べ、放電ギャップＧを軸線ＡＸに沿う方向にわたり均一化し易い。このため、帯電ロール２１を用いて感光体１０の外周面に対して均一な帯電または放電を行うことができる。この結果、従来に比べて画像ムラを低減することができる。
　さらに、前述のように、表層２１ｃは、樹脂材料および導電材を含む導電部２１ｃ１を有する。このため、表面粗さ付与材２１ｃ２を分散させた状態で弾性層２１ｂに固着させることができるので、表層２１ｃの外周面２１ｓの全域において、十点平均粗さＲｚのバラつきを低減することができる。
　また、図３に示す例では、表面粗さ付与材２１ｃ２の一部が導電部２１ｃ１から外部に露出するが、表面粗さ付与材２１ｃ２の全体が導電部２１ｃ１に埋まってもよい。
　表層中における表面粗さ付与材２１ｃ２の含有率は、好ましくは２．０質量％以上、１０．０質量％以下である。かかる含有率が上記範囲内であると、範囲外である場合に比べて、表層２１ｃの外周面２１ｓの各十点平均粗さＲｚを前述の範囲内に調整することが容易である。
　表層２１ｃの外周面２１ｓの十点平均粗さＲｚは、好ましくは基材２の外周面２ｓの十点平均粗さＲｚよりも小さい。これにより、外周面２１ｓの十点平均粗さＲｚが外周面２ｓの十点平均粗さＲｚよりも大きい場合に比べ、表層２１ｃの外周面２１ｓの各十点平均粗さＲｚを前述の範囲内に調整することが容易である。
　なお、表層２１ｃの外周面２１ｓの十点平均粗さＲｚは、基材２の外周面２ｓの十点平均粗さＲｚ以上でもよい。
　また、基材２および表層２１ｃの抵抗値、すなわち帯電ロール２１全体の抵抗値は、特に限定されないが、例えば、４．５ｌｏｇΩ以上５．５ｌｏｇΩ以下の範囲内である。なお、抵抗値は、例えば、外周面２１ｓの十点平均粗さＲｚと、表面粗さ付与材２１ｃ２の平均粒子径および含有率と、表層２１ｃの平均厚さと、により変化する。
　以上の帯電ロール２１および感光体１０を有する画像形成装置１００において、帯電ロール２１は、感光体１０の外周面との間に電圧を印加することにより、感光体１０の外周面を帯電させる。ここで、当該電圧、すなわち帯電電圧は、直流電圧でもよいし、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧でもよい。帯電電圧が直流電圧である場合、帯電電圧が直流電圧に交流電圧を重畳した電圧である場合に比べて、一般に帯電ムラが生じやすい。しかし、帯電ロール２１を用いることで、帯電電圧が直流電圧である場合であっても画像ムラを低減することができる。
　３．変形例
　以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
　３－１．変形例１
　前述の実施形態では、本発明の導電性ロールを帯電ロールに適用した場合が例示されるが、この例示に限定されない。本発明の導電性ロールは、電子写真方式の複写機またはプリンター等の画像形成装置の帯電ロールのほか、例えば、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。
　３－２．変形例２
　前述の実施形態では、帯電ロールが感光体の外周面に接触する構成が例示されるが、この例示に限定されず、導電性ロールが感光体の外周面に近接する構成でもよい。例えば、導電性ロールが現像ロールである場合、現像方式は、接触方式でもよいし、非接触方式でもよい。
　３－３．変形例３
　前述の実施形態では、画像形成装置がモノクロ機であるが、カラー機であってもよい。カラー機である場合、画像形成装置は、ロータリー現像方式でもよいし、タンデム現像方式でもよい。また、画像形成装置が中間転写体を有する場合、導電性ロールは、一次転写ロールに適用してもよいし、二次転写ロールに適用してもよい。さらに、画像形成装置が用いるトナーは、湿式および乾式のいずれでもよいし、磁性または非磁性の１成分現像剤でもよいし、２成分現像剤でもよい。
　以下、本発明の具体的に実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
　Ａ．導電性ロールの製造
　Ａ－１．実施例１
　＜弾性層の形成＞
　まず、ゴム組成物をロールミキサーで混練りした。当該ゴム組成物の組成は、以下の通りである。
　ゴム材料としての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質量部
　導電性付与剤としてのトリフルオロ酢酸ナトリウム：０．５質量部
　架橋助剤としての亜鉛華：３質量部
　架橋助剤としてのステアリン酸：２質量部
　架橋剤：１．５質量部
　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層を得た。その後、当該層の表面を研磨機で研磨することにより、厚さ２ｍｍの弾性層を得た。この研磨では、弾性層の厚さが所定厚さとなった後に、研磨機の砥石回転数を１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍの順に高めて乾式研磨で研磨した。
　得られた弾性層の硬度をデュロメータ（「ＪＩＳ　Ｋ　６２５３」または「ＩＳＯ　７６１９」に準拠した「タイプＡ」）を用いて測定したところ、その測定値は、５０°～６４°であった。
　また、基材の外周面の十点平均粗さＲｚの測定は、以下のようにして行った。接触式の表面粗さ測定器（株式会社小坂研究所製サーフコーダ「ＳＥ－５００」）を用いて以下に示した測定条件で基材の外周面の十点平均表面粗さＲｚを測定した。
　［測定条件］
　カットオフ：λｃ＝２．５ｍｍ
　測定長：７．５ｍｍ
　測定速度：０．５ｍｍ／ｓｅｃ
　測定位置：導電性ロール１本あたり３箇所で十点平均粗さＲｚを測定し、当該３箇所で十点平均粗さＲｚの平均値を算出した。当該平均値、すなわち基材の外周面の十点平均表面粗さＲｚは、６．５μｍであった。
　＜表層の形成＞        
　まず、表層を形成するためのコーティング液を調製した。コーティング液の組成は、以下の通りである。
　希釈溶媒としての酢酸エチル：６０．０質量部
　樹脂材料としてのウレタン樹脂：１９．９質量部（ポリオール（旭化成ケミカルズ株式会社製「Ｔ５６５０Ｅ」）：１０．８質量部、イソシアヌネート（旭化成ケミカルズ株式会社製「ＴＰＡ－１００」）：９．１質量部）
　導電材としてのカーボン分散液（御国色素株式会社社製「ＭＨＩ－ＢＫ」（カーボン含有率２０～３０質量％））：１８．４質量部
　添加剤としてのアクリルシリコーンポリマー（日本油脂株式会社製「モディパーＦＳ７００」）：１．０質量部
　平均粒子径３μｍの表面粗さ付与剤としてのウレタンビーズ（根上工業株式会社製）：２．０質量部
　以上の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。また、コーティング液中の表面粗さ付与剤としてのウレタンビーズの含有率は、０．５質量％であった。
　以上のコーティング液を用いて前述の弾性層の外周面に表層を形成することにより、導電性ロールを得た。具体的には、撹拌後のコーティング液を基材の外周面にスプレーコートにより塗布し、その後、電気炉にて１２０℃で６０分間乾燥することにより、平均厚さ５．０μｍの表層を形成した。また、表層中の表面粗さ付与剤としてのウレタンビーズの含有率は、２．０質量％であった。
　表層の平均厚さの測定は、弾性層および表層を厚さ方向に切断した断面をレーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製の「ＶＫ－Ｘ２００」）により観察し、表層の外周面から表層と弾性層との境界までの距離を周方向での位置の異なる２０箇所で計測し、その平均値を算出することにより行った。測定領域は、２００．０×２８５．１μｍである。測定倍率は、１０００倍である。
　また、表層の外周面の十点平均粗さＲｚの測定は、以下のようにして行った。接触式の表面粗さ測定器（株式会社小坂研究所製サーフコーダ「ＳＥ－５００」）を用いて以下に示した測定条件で表層の外周面の十点平均表面粗さＲｚを測定した。
　［測定条件］
　カットオフ：λｃ＝２．５ｍｍ
　測定長：７．５ｍｍ
　測定速度：０．５ｍｍ／ｓｅｃ
　測定位置：導電性ロール１本あたり３箇所で十点平均粗さＲｚを測定し、当該３箇所で十点平均粗さＲｚの平均値を算出した。当該平均値、すなわち基材の外周面の十点平均表面粗さＲｚは、５．７μｍであった。
　また、導電性ロールの抵抗値の測定は、以下のようにして行った。具体的には、まずステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成された直径３０ｍｍである金属ロールを準備する。次に、導電性ロールの軸線と金属ロールの軸線とを平行に配置し、導電性ロールと金属ロールとを密着させる。導電性ロールが有する芯材の両端のそれぞれに、導電性ロールから金属ロールに向けて４．９Ｎの荷重を与える。このため、総荷重は、９．８Ｎである。また、導電性ロールが有する芯材の一端と金属ロールの一端とに抵抗計を接続する。そして、帯電ロール２１および金属ロールを周速度４７．１ｍｍ／秒で回転させる。この状態で、２００Ｖの電圧を印加し、抵抗計によって電圧印加中における抵抗値を測定した。抵抗値は、４．５５ｌｏｇΩであった。なお、測定温度は２３℃であり、湿度は５５％である。抵抗計は、株式会社エーディーシー製「８３４０Ａ」のデジタル・エレクトロメータである。
　Ａ－２．実施例２～４および比較例１～６
　前述の実施例１と同様にして、実施例２～４および比較例１～６の導電性ロールを製造した。ただし、基材の外周面の十点表面粗さＲｚ、表層の外周面の十点表面粗さＲｚ、抵抗値、表面粗さ付与材の平均粒子径および表層中の含有率、および表層の平均厚さを表１に示す値に変更した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　Ｂ．導電性ロールの評価
　各実施例および各比較例に係る導電性ロールを帯電ロールとして複写機（シャープ株式会社製「Ａ３－ＭＦＰ」）に用いた場合の印刷画像について、以下の画像ムラの評価を行った。当該複写機は、帯電電圧として直流電圧を用いる。なお、印刷は、温度２３℃および湿度５５％の環境のもと、印刷速度２０枚／分で行った。
　Ｂ－１．局所放電に起因する画像ムラの有無
　ハーフトーン画像を印刷し、局所放電に起因する画像ムラとして印刷画像に発生する白点、黒点、白スジおよび黒スジの有無を目視で観察することにより、以下の基準で評価した。その評価結果のまとめが表１に示される。
　＜基準＞
　P：局所放電に起因する画像ムラがなかった。
　F：局所放電に起因する画像ムラがあった。
　Ｂ－２．地汚れによる画像ムラの有無
　白ベタ画像を印刷し、目視で観察することにより、地汚れによる画像ムラの有無を評価した。その評価結果のまとめが前述の表１に示される。
　＜基準＞
　P：地汚れなし
　F：地汚れあり
　なお、「地汚れ」とは、「かぶり」とも呼ばれており、印刷されるべきでない箇所に印刷されることである。このため、白ベタ画像による印刷画像において地汚れが生じると、印刷画像の明度が低下する。
　Ｂ－３．総合評価
　前述のＢ－１．およびＢ－２．の両方の評価がPである場合、Pとし、それ以外の場合、Fとし、総合評価した。その評価結果のまとめが前述の表１に示される。
　以上の評価結果から、表１に示すように、各実施例では、画像ムラを低減することができた。これに対し、各比較例では、画像ムラが生じた。
　１０…感光体、２０…帯電装置、２１…帯電ロール、２…基材、２ｓ…外周面、２１ａ…芯材、２１ｂ…弾性層、２１ｃ…表層、２１ｃ１…導電部、２１ｃ２…表面粗さ付与材、２１ｓ…外周面、３０…露光装置、４０…現像装置、４１…収容部、４２…現像ロール、４３…トナー供給ロール、４４…規制ブレード、５０…転写装置、５１…転写ロール、６０…クリーニング装置、６１…クリーニングブレード、６２…回収部、１００…画像形成装置、ＡＸ…軸線、Ｇ…放電ギャップ、Ｍ…記録媒体、Ｎ…ニップ、Ｒ１…領域、Ｒ２…領域、Ｔ…トナー。

Claims (4)

  1. 　軸線まわりに沿う外周面を有する基材と、
    　前記基材の外周面に配置される表層と、を備え、
    　前記表層は、粒子を有し、
    　前記基材の外周面の十点平均粗さＲｚは、６．０μｍ以上、８．０μｍ以下であり、
    前記表層の外周面の十点平均粗さＲｚは、５．５μｍ以上、８．５μｍ以下であることを特徴とする導電性ロール。
  2. 　前記基材は、芯材と、前記芯材と前記表層との間に配置される導電性の弾性層と、を有する請求項１に記載の導電性ロール。
  3. 　前記表層は、樹脂材料および導電剤を含む導電部を有する請求項１または２に記載の導電性ロール。
  4. 　前記表層の外周面の十点平均粗さＲｚは、前記基材の外周面の十点平均粗さＲｚよりも小さい請求項１から３のいずれか１項に記載の導電性ロール。
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