(57)【要約】【課題】感光体に押圧された状態で長期間にわたって放置された場合であっても、コート層の塑性変形が抑制される帯電ローラを提供する。【解決手段】導電性基材と、導電性基材の外周に設けられた導電性弾性層と、導電性弾性層の外周に設けられたコート層と、を備え、感光体と当接した状態で配置される帯電ローラであって、コート層は、樹脂成分と架橋アクリル樹脂粒子とを含有する樹脂組成物から形成され、感光体との当接による塑性変形が抑制されるように構成される、帯電ローラが提供される。【選択図】図１
2018017760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基材と、
前記導電性基材の外周に設けられた導電性弾性層と、
前記導電性弾性層の外周に設けられたコート層と、を備え、感光体と当接した状態で配置される帯電ローラであって、
前記コート層は、樹脂成分と架橋アクリル樹脂粒子とを含有する樹脂組成物から形成され、前記感光体との当接による塑性変形が抑制されるように構成される、帯電ローラ。
【請求項２】
前記樹脂組成物が、前記樹脂成分１００質量部に対して、前記架橋アクリル樹脂粒子を５質量部以上５０質量部以下、含有する、請求項１に記載の帯電ローラ。
【請求項３】
前記架橋アクリル樹脂粒子がメタクリル酸メチル樹脂である、請求項１又は２に記載の帯電ローラ。
【請求項４】
前記架橋アクリル樹脂粒子の粒子径が、前記コート層の厚さの０．９倍以上１．１倍以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の帯電ローラ。
【請求項５】
前記樹脂組成物が、さらにフッ素樹脂粒子を含有する、請求項１〜４のいずれかに記載の帯電ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の電子写真装置では、まず、感光体の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射し、光の当たった部分の帯電を消去することによって潜像を形成して静電潜像を得た後、次いで、静電潜像にトナー粒子を付着させてトナー像を形成し、このトナー像を紙等の記録媒体に転写することにより、プリントする方法がとられている。
【０００３】
感光体を帯電する方法としてはコロナ放電や接触帯電があるが、印加電圧を低くできることから、近年、接触帯電が採用される。接触帯電とは、電圧を印加した帯電ローラを感光体に所定の圧力で接触させて感光体を帯電させる方法である。
【０００４】
この接触帯電で用いられる帯電ローラとしては、例えば、導電性基材（心金）の外周上に導電性弾性層およびコート層を備える帯電ローラが知られている。この帯電ローラは、感光体に当接した状態で配置され、心金に電圧が印加されたときに感光体との接触領域の近傍で微小な放電を起こし、感光体の表面を帯電させる。
【０００５】
このような帯電ローラでは、感光体との接触を安定させて感光体の表面を一様に帯電できるように、コート層に柔軟性のある有機材料が用いられる。例えば、ポリオールとイソシアネートとを反応させて得られるウレタン樹脂が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０７９９５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、帯電ローラでは、感光体と接触するように押圧された状態で長期間にわたって放置されたときに、感光体との接触領域において、コート層が潰れ、塑性変形してしまうことがある。特に、帯電ローラの置かれる環境が高温高湿であるほど、その変形量が大きくなる。
【０００８】
このようにコート層が部分的に潰れた帯電ローラでは、潰れが生じた領域と潰れが生じていない領域との間で放電ギャップが異なるので、帯電性能にムラが生じてしまう。そのため、このような帯電ローラを用いて接触帯電を行う場合、帯電ローラのコート層の潰れに対応した位置において、画像の濃度ムラが生じることがある。
【０００９】
そこで、本発明は、感光体に押圧された状態で長期間にわたって放置された場合であっても、コート層の塑性変形が抑制される帯電ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、
導電性基材と、
前記導電性基材の外周に設けられた導電性弾性層と、
前記導電性弾性層の外周に設けられたコート層と、を備え、感光体と当接した状態で配置される帯電ローラであって、
前記コート層は、樹脂成分と架橋アクリル樹脂粒子とを含有する樹脂組成物から形成され、前記感光体との当接による塑性変形が抑制されるように構成される、帯電ローラが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、感光体に押圧された状態で長期間にわたって放置された場合であっても、コート層の塑性変形が抑制される帯電ローラが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る帯電ローラの概略断面図である。
【図２】帯電ローラと感光体との当接状態を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る帯電ローラについて図を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る帯電ローラの概略断面図であり、図２は、帯電ローラと感光体との当接状態を説明するための概略図である。
【００１４】
帯電ローラ１０は、図１に示すように、導電性基材１１と、導電性基材１１の外周に設けられた導電性弾性層１２と、導電性弾性層１２の外周に設けられたコート層１３と、を備える。この帯電ローラ１０は、図２に示すように、例えばバネ（図示略）により感光体２０側に押圧されて感光体２０と当接するように配置され、導電性基材１１に電圧が印加されることにより、当接する感光体２０の表面を所定の電位に帯電させる。
【００１５】
導電性基材１１は、導電性を有し、その外周に設けられる導電性弾性層１２やコート層１３等を支持するものである。その材料としては、特に限定されず、例えば、鉄、銅、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル等の金属やそれらの合金を挙げることができる。また、導電性基材１１は、表面に耐傷性付与を目的として、導電性を損なわない範囲で、メッキ処理等を施してもよい。さらに、導電性基材１１として、樹脂製の基材の表面を金属等で被覆して表面導電性を付与したものや、導電性樹脂組成物から製造されたものも使用可能である。なお、導電性基材１１の形状は、作製する帯電ローラ１０の形状に応じて選択することができ、例えば、中空円筒状、中実円柱状、及びベルト形状とすることができる。
【００１６】
導電性弾性層１２は、帯電ローラ１０が感光体２０と安定した接触状態を得られるように設けられる弾性体であり、ゴムや樹脂を含む組成物から形成されている。導電性弾性層１２を形成するゴムや樹脂としては、公知のものを用いることができるが、帯電ローラ１０を感光体２０と安定して接触させ、所望のニップ幅を得る観点からは、弾性を有すゴムが好ましく、ゴムの中でもエピクロルヒドリンゴムがより好ましい。エピクロルヒドリンゴムは、それ自体が若干の導電性を有しており、導電剤などの添加量が少なくても良好な導電性を発揮することができる。導電性弾性層１２には、エピクロルヒドリンゴム以外に、その他の一般的なゴムが含有されてもよい。一般的なゴムとしては、例えば、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）やエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。
【００１７】
導電性弾性層１２には、その抵抗率を調整するとともに、抵抗率のムラを小さくするために導電剤が添加されてもよい。導電剤としては、イオン導電剤や導電性粒子を用いることができる。イオン導電剤としては、例えば、無機イオン物質や四級アンモニウム塩などを用いることができる。導電性粒子としては、例えば、アルミニウム等の金属系の微粒子、カーボンブラック等のカーボン系微粒子を用いることができる。これらの添加量は、導電性弾性層１２の抵抗率に応じて、適宜調整するとよい。
【００１８】
また、導電性弾性層１２には、必要に応じて、可塑剤、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、分散剤及び離型剤等の添加剤を添加してもよい。
【００１９】
なお、導電性弾性層１２の形成方法としては、導電性弾性層１２を構成するゴムや樹脂、導電剤、その他の添加剤を混合して組成物を形成し、この組成物を、例えば押し出し成形や射出成形、圧縮成形等により形成する方法が挙げられる。また、導電性弾性層１２は、導電性基材１１の外周にクロスヘッド押し出し機を用いて直接形成してもよいし、円筒状に成形した導電性弾性体に導電性基材１１を圧入して形成してもよい。
【００２０】
コート層１３は、樹脂成分と架橋アクリル樹脂粒子とを含有する樹脂組成物から形成されており、帯電ローラ１０の表面を構成し、被帯電体である感光体２０と直接接触するものである。
【００２１】
架橋アクリル樹脂粒子は、アクリル樹脂が架橋されて形成された粒子である。架橋アクリル樹脂粒子は、架橋により所定の硬度を有しており、コート層１３中に分散することでコート層１３の硬度を向上させる。また、コート層１３の表面に凹凸を形成し、その表面粗さを大きくすることで、帯電ローラ１０の感光体２０との接触を安定させ、その帯電性能を安定化させる。なお、架橋されていない樹脂粒子では、それ自体の硬度が低く、コート層１３の硬度を十分に向上できないばかりか、コート層１３を形成する樹脂塗料に含有させたときに溶解してしまうおそれがある。
【００２２】
架橋アクリル樹脂粒子を含有するコート層１３は、硬度が高く、感光体１０が押圧された状態で長期間放置された場合であっても、塑性変形が抑制されるように構成されている。つまり、コート層１３は圧力により塑性変形しにくく、コート層１３の永久圧縮ひずみは小さい。
【００２３】
架橋アクリル樹脂粒子の含有量については、特に限定されず、含有量が多くなるほど、コート層１３の硬度が高くなるので、コート層１３の塑性変形をより抑制することができる。ただし、含有量が多くなると、コート層１３に分布する架橋アクリル樹脂粒子の密度が高くなり、コート層１３の表面凹凸が粗くなるおそれがある。この場合、トナー粒子がコート層１３の表面に残存しやすくなり、帯電ローラ１０の帯電性能が低下してしまう。そのため、コート層１３の塑性変形を抑制しつつ、トナー粒子が残存しないような適度な表面粗さとする観点からは、架橋アクリル樹脂粒子の含有量が、樹脂成分１００質量部に対して、５質量部以上５０質量部以下であることが好ましい。
【００２４】
架橋アクリル樹脂粒子の粒子径は、特に限定されないが、コート層１３の厚さと比較して過度に大きくなると、コート層１３の表面凹凸が粗くなって、トナー粒子が表面の凹部に残存しやすくなる。一方、粒子径が過度に小さくなると、コート層１３に凸部が形成されず、コート層１３の帯電性能が不安定となるおそれがある。そのため、帯電ローラ１０の帯電性能を安定させるとともに、コート層１３へのトナー粒子の残存を抑制する観点からは、架橋アクリル樹脂粒子の粒子径を、コート層１３の厚さと略同一とすることが好ましい。具体的には、架橋アクリル樹脂粒子の粒子径は１．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。このような粒子径とすることにより、適度な表面粗さを有するコート層１３を形成でき、帯電性能に優れ、かつトナー粒子の残存が少ない帯電ローラ１０を得ることができる。なお、本明細書において、略同一とは、粒子径がコート層１３の厚さの０．９倍以上１．１倍以下の範囲内であることを示す。
【００２５】
架橋アクリル樹脂粒子は、例えば、アクリル酸メチルやアクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル等のアクリル酸エステル、もしくはメタクリル酸メチルやメタクリル酸ブチル、メタクリル酸へキシル等のメタクリル酸エステルが架橋された形成された粒子である。
【００２６】
架橋アクリル樹脂粒子は、形状がより真球形状に近いことが好ましい。
【００２７】
コート層１３は、架橋アクリル樹脂粒子とは別に、フッ素樹脂粒子を含有することが好ましい。フッ素樹脂粒子を含有させることにより、上述の架橋アクリル樹脂粒子と同様に、コート層１３の表面に凹凸を形成することができる。また、フッ素樹脂粒子によれば、コート層１３に撥油性を付与できるので、コート層１３へのトナー粒子の付着性を低下させ、その残存を抑制することができる。
【００２８】
フッ素樹脂粒子としては、例えば、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン樹脂、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂及びそれらの共重合体、フッ化炭素等の中から１種あるいはそれ以上を用いることができるが、特にＰＴＦＥが好ましい。なお、フッ素樹脂粒子の粒子径は、特に限定されないが、例えば、１．０μｍ以下であることが好ましい。フッ素樹脂粒子の含有量は、フッ素樹脂粒子による効果を得る観点からは多いほど好ましいが、過度に多いと、コート層１３の強度が低下するおそれがあるので、コート層１３の強度を損ねない範囲とすることが好ましい。
【００２９】
コート層１３を形成する樹脂成分としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、フッ素樹脂及びシリコーン樹脂等が挙げられ、水系、有機系いずれのものも使用できる。
【００３０】
また、コート層１３には、必要に応じて架橋剤等の添加剤を必要に応じて適量添加してもよい。この場合、架橋剤としては、所望の架橋効果が得られるものであればよく、例えば、エポキシ系、オキサゾリン系、メラニン系、イソシアネート系及びフェノール系の架橋剤などが挙げられる。
【００３１】
また、コート層１３は、導電性弾性層１２と同様に導電剤を添加して導電性を付与もしくは調整してもよい。この導電剤としては、上述したものを用いることができる。
【００３２】
コート層１３の厚さは、感光体との摩耗に対する耐久性の観点からは厚いほど好ましいが、厚すぎると、抵抗が高くなり、帯電ローラの１０の帯電性能が低下するおそれがある。コート層１３は、架橋アクリル樹脂粒子を含有して高い硬度を有するため、厚さが例えば１μｍ以下と薄い場合でも所定の耐久性を有する。好ましくは、コート層１３の厚さは、架橋アクリル樹脂粒子の粒子径と略同一であり、具体的には１μｍ以上１１μｍ以下である。このような厚さであれば、コート層１３の耐久性を維持しつつ、コート層１３の体積抵抗率を所定の範囲内として所望の帯電性能を得ることができる。しかも、コート層１３の表面粗さを算術平均粗さで２μｍ〜７μｍの範囲に調整できるので、トナー粒子の残存を抑制することができる。
【００３３】
なお、コート層１３の形成方法としては、まず、樹脂成分が溶解する樹脂溶液に架橋アクリル樹脂粒子を添加し、例えばサンドミルやペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等を用いて分散させて、得られた樹脂塗料を、例えばディッピング法により、導電性弾性層１２上に塗工する方法が挙げられる。このとき、塗工引き上げ速度によりコート層１３の厚さを調整でき、引き上げ速度を低下させると、厚さは大きくなり、引き上げ速度を上昇させると、厚さは小さくなる。
【００３４】
以上のように、本実施形態に係る帯電ローラ１０において、感光体２０と当接するコート層１３には架橋アクリル樹脂粒子が添加されており、コート層１３は硬度が高くなるように構成されている。そのため、コート層１３に感光体１０が所定の圧力で押圧された状態で長期間にわたって放置された場合であっても、コート層１３の感光体２０との接触領域では塑性変形が抑制され、潰れが生じにくい。例えば、帯電ローラ１０に感光体２０を圧力１０Ｎで押圧した状態で、温度４５℃、湿度９５％の環境に１０日間放置した場合であっても、感光体１０によるコート層１３の圧縮永久歪みを１５％以下の範囲内として、コート層１３の塑性変形を抑制することができる。
【００３５】
また、架橋アクリル樹脂粒子の含有量がコート層１３を形成する樹脂成分１００質量部に対して５質量部以上５０質量部以下である。含有量を５質量部以上とすることにより、コート層１３の硬度を向上させ、その塑性変形をさらに抑制できる。また、含有量を５０質量部以下とすることにより、コート層１３の表面凹凸を適度な粗さにできるので、コート層１３へのトナー粒子の残存を抑制することができる。
【００３６】
また、架橋アクリル樹脂粒子は、コート層１３の厚さと略同一の粒子径を有する。このような架橋アクリル樹脂粒子によれば、コート層１３の表面に適度な凹凸を形成することで、帯電ローラ１０と感光体２０との接触を安定させ、帯電ローラ１０の帯電性能を向上させることができる。また、トナー粒子がコート層の凹部に残存することを抑制できる。
【００３７】
また、コート層１３は、架橋アクリル樹脂粒子とは別に、フッ素樹脂粒子を含有する。フッ素樹脂粒子によれば、架橋アクリル樹脂粒子と同様にコート層１３の表面に凹凸を形成することができる。しかも、コート層１３に撥油性を付与できるので、トナー粒子のコート層１３への付着性を低下させ、その残存を抑制することができる。
【００３８】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００３９】
［付記１］
本発明の一態様によれば、
導電性基材と、
前記導電性基材の外周に設けられた導電性弾性層と、
前記導電性弾性層の外周に設けられたコート層と、を備え、感光体と当接した状態で配置される帯電ローラであって、
前記コート層は、樹脂成分と架橋アクリル樹脂粒子とを含有する樹脂組成物から形成され、前記感光体との当接による塑性変形が抑制されるように構成される、帯電ローラが提供される。
【００４０】
［付記２］
付記１の帯電ローラであって、好ましくは、
前記樹脂組成物が、前記樹脂成分１００質量部に対して、前記架橋アクリル樹脂粒子を５質量部以上５０質量部以下、含有する。
【００４１】
［付記３］
付記１又は２の帯電ローラであって、好ましくは、
前記架橋アクリル樹脂粒子がメタクリル酸メチル樹脂である。
【００４２】
［付記４］
付記１〜３のいずれかの帯電ローラであって、好ましくは、
前記架橋アクリル樹脂粒子の粒子径が、前記コート層の厚さの０．９倍以上１．１倍以下である。
【００４３】
［付記５］
付記１〜４のいずれかの帯電ローラであって、好ましくは、
前記樹脂組成物が、さらにフッ素樹脂粒子を含有する。
【符号の説明】
【００４４】
１０  帯電ローラ
１１  導電性基材
１２  導電性弾性層
１３  コート層
２０  感光体
【図１】
2018017760.tif 000003
【図２】
2018017760.tif 000004