(57)【要約】  接触式帯電方法において用いることができ、より簡単に作製され、導電剤による不具合をより防止できる帯電ローラを提供する。  シャフト１と、シャフト１の外周に形成された弾性層２と、弾性層２の外周面に形成された表層３と、を備える帯電ローラ１０、２０において、弾性層２が、紫外線硬化型樹脂で形成され、表層３が、熱硬化型樹脂で形成されてなる帯電ローラ１０、２０である。弾性層２の厚みが、０．９〜１．３ｍｍであることが好ましく、シャフト１が、金属製の中空円筒体または中実円柱体であることが好ましい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える帯電ローラにおいて、
前記弾性層が、紫外線硬化型樹脂で形成され、
前記表層が、熱硬化型樹脂で形成されてなることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】
前記弾性層の厚みが、０．９〜１．３ｍｍである請求項１記載の帯電ローラ。
【請求項３】
前記シャフトが、金属製の中空円筒体または中実円柱体である請求項１記載の帯電ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、接触式帯電方法において用いることができ、より簡単に作製され、導電剤による不具合をより防止できる帯電ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与したローラが用いられている。【０００３】
かかる導電性ローラとして、金属あるいは樹脂からなる導電シャフトに、発泡もしくは非発泡ゴムからなる弾性層を設け、その上に１層以上のスキン層を設けて形成される帯電ローラ等が知られている。例えば、特許文献１には、発泡体層からなる弾性層の表面にウレタン樹脂等からなる抵抗調整層および表皮層を有する帯電ローラが、開示されている。また、特許文献２には、発泡体層又は発泡体層とスキン層とからなる弾性層の表面に紫外線硬化型樹脂を塗布してなる発泡体ローラが、開示されている。さらに、特許文献３には、非発泡ゴム弾性層とポリシロキサンからなる表層とを有する導電性ローラが、開示されている。さらにまた、特許文献４には、エラストマーからなる弾性層と紫外線硬化型樹脂を含む樹脂被覆層とを有する導電性ローラが、開示されている。【０００４】
また、特許文献５には、樹脂からなる導電シャフトに、紫外線硬化型樹脂からなる樹脂層を設けた現像ローラが、開示されている。【０００５】
さらに、導電性ローラの弾性層として、紫外線硬化型樹脂を使用することが知られている。例えば、特許文献６には、ダイコータで紫外線硬化型樹脂を塗布する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２１４４５号公報
【特許文献２】特開２００２−３１０１３６号公報
【特許文献３】特開２００７−２３２８６１号公報
【特許文献４】特開２００８−１６５２１４号公報
【特許文献５】国際公開第２００５／１２１９０６号パンフレット
【特許文献６】特開２００６−１８４８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜４記載の従来の導電性ローラは、弾性層が発泡ゴム又は非発泡ゴムにより形成されているため、工程として、型組み工程、予熱工程、注型工程、加熱キュア工程、冷却工程、さらに、ソリッド層（抵抗調整層等）作製工程が必要である。例えば、特許文献２の段落［００１５］等には、発泡ゴムによる弾性層の形成方法として、２液ゴムによる型内発泡方法が開示され、特許文献３の段落［００１２］〜［００１４］等には、非発泡ゴムによる弾性層の形成方法として、ゴムチューブを射出成形し芯金を挿入する方法、および押出により芯金上にゴム層を設け、回転砥石により研磨する方法が開示されている。そのため、特許文献１〜４記載の方法では、弾性層を形成するために、専用の設備と長い硬化等の時間が必要であり、その改良が望まれている。【０００８】
また、接触式帯電方法に用いられる帯電ローラにおいては、感光体への当接に耐えうる弾性をもつために、弾性層を設ける必要がある。しかしながら、特許文献５記載の方法は、中空円筒体に樹脂層として紫外線硬化型樹脂を設ける方法により弾性層を形成するが、中空であるがゆえに径が大きくなりすぎるという問題点がある。【０００９】
さらに、特許文献６に記載の方法のように、弾性層の上にさらに紫外線硬化型樹脂を含む化合物を積層した場合、カーボンブラック等の導電剤による透明度の低下や、あるいは低分子導電剤のブリードアウト等の導電剤による影響について、より一層の改良が望まれている。【００１０】
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、接触式帯電方法において用いることができ、より簡単に作製され、導電剤による不具合をより防止できる帯電ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、弾性層として紫外線硬化型樹脂を使用し、さらに弾性層の上に紫外線硬化型樹脂を含まない化合物を積層することで、接触式帯電方法において用いることができ、より簡単に作製され、さらに、導電剤による不具合を防止できる帯電ローラが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。【００１２】
即ち、本発明の帯電ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える帯電ローラにおいて、
前記弾性層が、紫外線硬化型樹脂で形成され、
前記表層が、熱硬化型樹脂で形成されてなることを特徴とするものである。【００１３】
また、本発明の帯電ローラは、前記弾性層の厚みが、０．９〜１．３ｍｍであることが好ましく、前記シャフトが、金属製の中空円筒体または中実円柱体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、接触式帯電方法において用いることができ、より簡単に作製され、導電剤による不具合を防止できる帯電ローラを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好適実施形態に係る帯電ローラの一例を示す図である。
【図２】本発明の好適実施形態に係る帯電ローラの他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の好適実施形態に係る帯電ローラの一例を示す図である。本発明の帯電ローラ１０は、シャフト１と、該シャフト１の外周に形成された弾性層２と、該弾性層２の外周面に形成された表層３と、を備えるものである。
【００１７】
また、本発明においては、弾性層２が紫外線硬化型樹脂で形成されるとともに、表層３が、熱硬化型樹脂で形成されてなることが肝要である。紫外線硬化型樹脂に帯電ローラに要求される弾性を持たせることで、従来のゴムによる弾性層を設けることなく、帯電ローラを形成できる。また、表層に紫外線硬化型樹脂を用いると、導電剤としてカーボンブラックを配合した場合には、カーボンブラックが黒色であるために紫外線を吸収してしまい、硬化が不十分になるおそれがあったが、表層に熱硬化型樹脂を用いたことで、導電剤の種類にかかわらず、硬化を十分に行うことが可能となった。
【００１８】
本発明において、紫外線硬化型樹脂としては、本発明の所期の効果が得られれば限定されないが、下記（１）〜（４）、
（１）シャフト１に対する密着性がよい
（２）体積固有抵抗が１０６〜１０８Ω・ｃｍ
（３）柔軟性があり、破断強度が大きい
（４）低分子導電剤のブリードアウトがない
の特性をもつ紫外線硬化型樹脂であることが好ましい。これにより、従来の帯電ローラにおける発泡体弾性層とソリッドスキン層の両方の特性を併せ持つことができる。
【００１９】
上記紫外線硬化型樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ビニルエステル系樹脂およびこれら樹脂に特定の官能基を導入した変性樹脂等が挙げられ、これら樹脂は、１種単独でも、２種以上を混合して用いてもよい。上記化合物には、後述の導電剤の他、必要に応じて反応性希釈剤を含むことができる。上記化合物には、光重合開始剤、光重合促進剤を含むことが好ましい。その他、必要に応じて公知の添加剤を含んでもよい。
【００２０】
かかる紫外線硬化型樹脂としては、特に、ウレタン骨格を有するオリゴマーと紫外線重合開始剤とを含むウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂組成物が好ましい。
【００２１】
また、本発明において、弾性層２の紫外線硬化型樹脂に添加できる導電剤としては適宜のものが採用され得るが、カーボン系導電剤としては、ケッチェンブラックやアセチレンブラックが、ゴム用カーボンブラックとしては、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＦＴ、ＭＴ等が用いられる他、酸化カーブンブラック等のインク用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、グラファイト等も用いることができる。
【００２２】
また、導電剤として高分子イオン導電剤を添加でき、かかる高分子イオン導電剤としては、例えば、特開平９−２２７７１７号公報、特開平１０−１２０９２４号公報および特開２０００−３２７９２２号公報に記載されているものを用いることができるが、特に限定されるものではない。
【００２３】
具体的には、（Ａ）有機ポリマー材料、（Ｂ）イオン導電可能なポリマーまたはコポリマーおよび（Ｃ）無機または低分子量有機塩からなる混合物を挙げることができ、ここで、成分（Ａ）は、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリアミド、ポリウレタンまたはポリエステルであり、成分（Ｂ）は、オリゴエトキシ化アクリレートもしくはメタクリレート、芳香族環についてオリゴエトキシ化されたスチレン、ポリエーテルウレタン、ポリエーテル尿素、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステルアミドまたはポリエーテルエステルであり、また成分（Ｃ）は、無機または低分子量有機プロトン酸のアルカリ金属、アルカリ土類金属、亜鉛またはアンモニウム塩であり、好ましくは、ＬｉＣｌｏ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＮａＣｌｏ４、ＬｉＢＦ４、ＮａＢＦ４、ＫＢＦ４、ＮａＣＦ４ＳＯ３、ＫＣｌＯ４、ＫＰＦ６、ＫＣＦ３ＳＯ３、ＫＣ４Ｆ９ＳＯ３、Ｃａ（ＣｌＯ４）２、Ｃａ（ＰＦ６）２、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２、Ｍｇ（ＣＦ３ＳＯ３）２、Ｚｎ（ＣｌＯ４）２、Ｚｎ（ＰＦ６）２、またはＣａ（ＣＦ３ＳＯ３）２等である。
【００２４】
本発明において、上記弾性層２を形成する方法は、特に制限されるものではないが、通常は上記紫外線硬化型樹脂成分及び導電剤等を分散又は溶解した塗料溶液を調製し、この塗料溶液をディッピング法、スプレー法、ロールコーター法、ダイコート法などにより上記シャフト１上に塗布して乾燥固化させる方法が採用され、特にディッピング法が好ましく用いられる。シャフト１に直接紫外線型硬化樹脂を塗布することで、製造工程の簡略化が可能となる。
【００２５】
また、本発明の帯電ローラ１０は、弾性層２の厚みが、０．９〜１．３ｍｍであることが好ましい。弾性層２の厚みをかかる範囲とすることで、スパーク放電を防止することができる。弾性層２の厚みが０．９ｍｍ未満であると、特に中米などに代表される高温低湿地域において芯金（シャフト）から感光体へスパーク放電が発生するおそれがあり、好ましくない。一方、弾性層２の厚みが１．３ｍｍを超えると、ディッピング塗布時における外径の制御が著しく困難となり、左右差が生じやすくなるため、好ましくない。なお、ローラの外径左右差が大きすぎると、帯電ローラの感光体への密着性が均一でなくなり、特に外径が細い側において、感光体への密着が十分でなくなって帯電能力が十分発揮できず、画像評価で黒抜けの不具合を生ずるおそれがある。
【００２６】
本発明において、シャフト１としては、金属製あるいはプラスチック製で、中空円筒体または中実円柱体のものを使用することができるが、好ましくは、金属製の中空円筒体または中実円柱体であり、より好ましくは、金属製の中空円筒体である。これにより、よりコストを下げることができる。
【００２７】
本発明において、上記表層３を形成する熱硬化型樹脂としては、帯電部材の表層を形成する場合に用いられる公知のゴムや樹脂を用いることができ、特に制限されるものではないが、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、及びフッ素樹脂等が例示され、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。これらの中で、帯電ローラ表面の耐トナー付着性を付与できるという観点から、フッ素樹脂が好ましく用いられる。
【００２８】
このフッ素樹脂として具体的には、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等が例示される。
【００２９】
また、この表層３を形成する樹脂中には、特に制限されるものではないが、導電剤を添加して表層の導電性（電気抵抗）を付与又は調整することができる。この場合、導電剤としては、特に制限はなく、各種電子導電剤や各種イオン導電剤を用いることができるが、本発明では特にカーボンを用いることが好ましい。
【００３０】
導電剤の添加量は、所望とする抵抗が得られるように適宜調整することができる。この場合、表層３の体積固有抵抗は、１×１０４〜１×１０１２Ω・ｃｍ、特に１×１０６〜１×１０８Ω・ｃｍとすることが好ましく、このような体積固有抵抗を達成するように導電剤の添加量を調整することができ、導電剤としてカーボンを用いた場合の添加量は、通常、基材樹脂に対して１〜１００ｐｈｒ、特に１０〜７０ｐｈｒ程度とされる。
【００３１】
なお、この表層３を形成する樹脂組成物には、架橋剤、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の添加剤を必要に応じて添加することができる。
【００３２】
上記表層３を形成する方法は特に制限されるものではないが、通常は上記樹脂成分及び導電剤等分散又は溶解した塗料溶液を調整し、この塗料溶液をディッピング法、スプレー法、ロールコーター法などにより塗布した後、熱硬化させる方法が一般的である。なお、上記塗料溶液を調製するための溶媒としては、樹脂組成物を構成する基材樹脂の種類などに応じて適宜選定すればよく、例えば基材樹脂としてフッ素樹脂を用いる場合には、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン、キシレン等が好適に用いられる。
【００３３】
また、表層３の厚さは、帯電ローラ１０の形態等に応じて設定され、特に制限されるものではないが通常１〜３０μｍ、特に１〜２０μｍとすることができ、１μｍ未満であると、ローラの耐久性に劣る場合があり、一方２０μｍを超えると帯電特性に悪影響を与えたり、表面にしわを生じたりするなど、良好な表面性が得られない場合がある。
【００３４】
図２は、本発明の好適実施形態に係る帯電ローラの他の一例を示す図である。感光ドラムに押圧される際長さ方向に均一な当たり面を形成することが重要であるため、帯電ローラ２０は、長さ方向中央部が端部よりも径が大きいクラウン形状を有している。
【００３５】
ローラ長さ方向断面において、長さ方向中央が端部より突出され、その突出の程度を表すクラウン量としては、５０〜３００μｍとすることが好ましく、このようにすることによって、通常の画像を一層良好なものにすることができる。クラウン量を５０μｍ未満とした場合には、ローラ長さ方向中央部の接触圧が低くなり、一方、これを、３００μｍを超えるものとした場合には、ローラ長さ方向中央部が強く接触しすぎ、いずれの場合も帯電量の不均一を招くおそれがある。なお、本発明における帯電ローラのクラウン量の測定は、ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて行った。本測定機により、ローラ中央部及び中央部から端部へ向かう９０ｍｍの位置において外径を測定し、中央部の外径と両端部方向へ各９０ｍｍの位置における外径の平均値との差をローラクラウン量とする。例えばローラ長２５０ｍｍの帯電ローラにおいては、一方の端から３５ｍｍ、１２５ｍｍ、２１５ｍｍの３点において外径を測定する。その際、一方の端から３５ｍｍ位置における外径をＡ（ｍｍ）、１２５ｍｍ位置における外径をＢ（ｍｍ）、２１５ｍｍ位置における外径をＣ（ｍｍ）とすると、クラウン量（μｍ）は下記計算式（１）、
クラウン量（μｍ）＝｛Ｂ−（Ａ＋Ｃ）／２｝×１０００      （１）
で求めることができる。
【００３６】
また、本発明において、帯電ローラ１０、２０は、振れ（膜厚精度）をローラ長さ方向全領域において、７０μｍ以下とすることが好ましい。帯電ローラ１０、２０と感光体とは接触しながら回転しているが、帯電ローラ１０、２０の振れが大きい場合には、帯電ローラ１０、２０と感光体との間に空隙が生じてくる。更にその空隙距離も様々になってしまう。この場合、感光体上に残留しているトナー粒子及び外添剤が、その空隙に侵入しやすくなり、帯電ローラ１０、２０にムラとなって付着する。従って、ローラ表面は、まだらに汚れる結果となり、画像不良の原因となってしまう。なお、本発明における帯電ローラ１０、２０の振れの測定は、ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて行った。本測定機により、外径を、ローラ長さ方向各５点について測定し、各点について測定した外径の最大値と最小値との差の平均値を振れとした。
【００３７】
帯電ローラ１０、２０の製造方法は、紫外線硬化型樹脂を配合した塗料をシャフト１に塗布し、紫外線（ＵＶ）を照射して、弾性層２を形成する。次いで、弾性層２上に表層３の塗料溶液を塗布した後、熱硬化する。この際の硬化温度は、例えば、水系の塗料を用いた場合には、溶剤の沸点以上の温度として、約１０５℃以上とすることができる。弾性層を紫外線硬化型樹脂で形成することで、帯電ローラの作製工程および作製時間を簡略化できる。
【００３８】
また、本発明において、紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線（ＵＶ）の照射量および積算光量は、十分に紫外線硬化型樹脂を硬化できれば限定されないが、例えば、ＵＶ照射強度１００〜７００Ｗ／ｃｍ２で積算光量が２００〜３０００ｍＪ／ｃｍ２となるように照射する。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１〜４）
中空円筒体状の金属シャフト部材１（材質：アルミＡ６０６３，長さ：２３０ｍｍ，厚み０．７ｍｍ，外径φ１８ｍｍ）の表面に、下記表１に示す配合処方の塗工液をダイコータにて塗布し、ＵＶ照射強度１５００Ｗ／ｃｍ２で５秒照射して、下記表１に示す厚さの紫外線硬化型樹脂からなる弾性層を得た。得られた紫外線硬化型樹脂からなる弾性層の膜厚（ｍｍ）および体積固有抵抗（Ω・ｃｍ）を測定した。【００４０】
＜体積固有抵抗の測定＞
温度２３℃、相対湿度５０％にて、測定装置として、ハイレスターＵＰ（三菱化学社製）にＵＲプローブを接続したものを用いて、測定電圧２５０Ｖにおける体積固有抵抗（Ω・ｃｍ）を測定した。【００４１】
【表１】
2010021403.tif 000003
※１）商品名：ウレタンオリゴマーＡ、第一工業製薬株式会社製
※２）商品名：ウレタンオリゴマーＢ、第一工業製薬株式会社製
※３）商品名：ウレタンオリゴマーＣ、第一工業製薬株式会社製
※４）商品名：ＭＴＧ−Ａ、共栄社化学株式会社製
※５）商品名：１４ＥＧ−Ａ、新中村化学工業株式会社製
※６）商品名：ＡＳＡ、新中村化学工業株式会社製
※７）商品名：ＤＰＭ−Ａ、共栄社化学株式会社製
※８）商品名：サンコノールＭＴＧ−Ａ−５０Ｒ、三光化学工業株式会社製
※９）商品名：ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製【００４２】
さらに、表層３用の基材樹脂としてテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を１００質量部、導電剤としてカーボンを３０質量部、及びＰＥ粉体（商品名：ＳＬ３５０５、エレメンティス社製）を３０質量部混合し、メチルエチルケトン溶媒に基材樹脂濃度１０％となるように溶解分散した塗料溶液（表層形成用）を用いてディッピング法により厚さ５μｍの表層３（１０７Ω・ｃｍ）を形成し、図１に示す帯電ローラを得た。【００４３】
実施例１〜４の帯電ローラは、良好な体積固有抵抗を有し、いずれも導電剤のブリードアウト等の問題はなかった。また、実施例１〜４の帯電ローラは、紫外線硬化型樹脂で弾性層を形成しているため、従来のゴム等を弾性層に使用した帯電ローラより、安価で簡易に製造することができた。【００４４】
（実施例５〜８）
次に、弾性層の厚みを下記表２中に示すように変えた以外は実施例１と同様にして、帯電ローラを作製した。得られた各帯電ローラについて、以下に従い外径左右差の測定および画像評価を行った。その結果を、下記の表２中に併せて示す。【００４５】
＜外径左右差の測定＞
ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて、ローラ中央部から端部へ向かう９０ｍｍの位置において外径を測定し、両端部方向へ各９０ｍｍの位置における外径の差を求めて、外径左右差（μｍ）とした。【００４６】
＜画像の評価＞
得られた帯電ローラをＨＰ社製プリンター  Ｌａｓｅｒ  ｊｅｔ  ＣＰ１２１０に組み込み、トナー濃度の均一性により、画像を評価した。画像評価の評価基準は、以下に示すとおりである。
＜評価基準＞
○：画像全面にわたって濃度のムラがなく、均一である。
△：画像の一部に黒抜けがあり、濃度ムラが一部認められる。
×：画像の大部分に黒抜けがあり、濃度ムラが多く認められる。【００４７】
【表２】
2010021403.tif 000004
【００４８】
上記表中に示すように、弾性層の厚みが厚すぎると、ローラの外径左右差が大きくなり、画像性が低下することがわかる。
【符号の説明】
【００４９】
１  シャフト
２  弾性層
３  表層
１０，２０  帯電ローラ
【図１】
2010021403.tif 000005
【図２】
2010021403.tif 000006
【国際調査報告】
2010021403.tif 000007
2010021403.tif 000008
2010021403.tif 000009
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