(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの外周に、基層と、表層とを順次備える帯電ローラにおいて、
前記表層が、第一の粒子、第二の粒子および第三の粒子の少なくとも３種類を含む複数の粒子を含有し、
前記第一の粒子が、前記表層を構成する樹脂成分と同じ骨格を有する樹脂材料を主成分とし、
前記第二の粒子が、前記第一の粒子よりも硬く、かつ、該第一の粒子と同等の平均粒子径を有し、
前記第三の粒子が、前記第一の粒子の平均粒子径の５〜３０％の平均粒子径を有することを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】
前記第二の粒子と前記第三の粒子とが、同種の樹脂材料を主成分とする請求項１記載の帯電ローラ。
【請求項３】
前記第一の粒子がウレタン樹脂を主成分とし、前記第二および第三の粒子がアクリル樹脂を主成分とする請求項１または２記載の帯電ローラ。
【請求項４】
前記第一の粒子の平均粒子径が、３．０〜３０μｍである請求項１〜３のうちいずれか一項記載の帯電ローラ。
【請求項５】
前記第三の粒子の平均粒子径が、１．０〜１０μｍである請求項１〜４のうちいずれか一項記載の帯電ローラ。
【請求項６】
前記第一の粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）が、−６０〜４０℃である請求項１〜５のうちいずれか一項記載の帯電ローラ。
【請求項７】
前記第二の粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）が、５０〜２００℃である請求項１〜６のうちいずれか一項記載の帯電ローラ。
【請求項８】
前記表層における前記第一の粒子の添加量が、該表層を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１０〜１００質量部である請求項１〜７のうちいずれか一項記載の帯電ローラ。
【請求項９】
前記表層における前記第二の粒子の添加量が、該表層を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１０〜１００質量部である請求項１〜８のうちいずれか一項記載の帯電ローラ。
【請求項１０】
前記表層における前記第三の粒子の添加量が、該表層を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１０〜１００質量部である請求項１〜９のうちいずれか一項記載の帯電ローラ。
【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、複写機やプリンタ等の画像形成装置における画像形成プロセスに用いられる帯電ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、レーザービームプリンター（ＬＢＰ）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て、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する静電潜像プロセスにより静電潜像を得、次いで、トナーの付着によりトナー像を形成し、紙等の記録媒体にトナー像を転写することにより、プリントを行う方法がとられている。
【０００３】
この場合、最初の感光体を帯電させる操作としては、従来、コロナ放電方式が一般に採用されていた。しかし、コロナ放電方式は６〜１０ｋＶもの高電圧印加が必要とされるために、機械の安全保守の観点から好ましくなく、また、コロナ放電中にオゾン、ＮＯｘ等の有害物質が発生するために、環境上の問題もあった。このため、コロナ放電に比べて低い印加電圧で帯電を行うことができ、かつ、オゾン等の有害物質の発生を抑制することができる新たな帯電方式への取り組みがなされている。具体的には、電圧を印加した帯電用部材を感光体等の被帯電体に所定の圧力で接触させることにより被帯電体を帯電させる、接触方式による帯電方法が提案されている。
【０００４】
この接触帯電方式で使用される帯電部材としては、例えば、シャフトの外周に、ゴムやウレタンフォーム等からなる導電性弾性層（基層）を形成し、さらに、表面性の改良のために表層を設けた多層構造の帯電ローラが知られている。また、表面粗さを制御して適切な帯電性を得るために、表層中に、樹脂等からなる粒子を添加することも行われている。
【０００５】
帯電部材に係る先行技術としては、例えば、特許文献１に、最外層に導電性樹脂層を有し、導電性樹脂層中に大粒径及び小粒径の２種類の粒子を添加し、大粒径の平均粒子径をＡ、小粒径の平均粒子径をＢとした時、３＜Ａ／Ｂ＜１２であり、かつ大粒径粒子と小粒径粒子の総量が、導電性樹脂層全固形分に対して１０〜３０質量％である帯電部材が開示されている。特許文献１に記載の技術は、表面層の硬化後の表面シワ発生を抑制し、表面性状を制御することで、直流電圧のみを印加する場合での帯電均一性が確保でき、画像不良の発生が殆どない帯電部材を提供することを目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１６１１１号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
表層に添加される樹脂粒子としては、例えば、ウレタン粒子を用いることが知られている。しかし、ウレタン粒子は変形しやすいために、ウレタン粒子を表層に添加した帯電ローラを、特に低温環境下において、他部材に対し押し当てた状態で長時間放置した場合、ローラ表面に押し付け痕が残ってしまうことがあり、セット性の点で問題があった。これに対し、耐荷重が高くウレタン粒子よりも粒径の大きいアクリル粒子を、ウレタン粒子と混合して用いる技術もあるが、この場合、セット性は改善されるものの、アクリル粒子では帯電ローラとして十分な帯電性を得ることができなかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解消して、良好なセット性を備えるとともに、画像印字のための十分な帯電性をも備え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】
【０００９】
本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより上記問題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、シャフトの外周に、基層と、表層とを順次備える帯電ローラにおいて、
前記表層が、第一の粒子、第二の粒子および第三の粒子の少なくとも３種類を含む複数の粒子を含有し、
前記第一の粒子が、前記表層を構成する樹脂成分と同じ骨格を有する樹脂材料を主成分とし、  
前記第二の粒子が、前記第一の粒子よりも硬く、かつ、該第一の粒子と同等の平均粒子径を有し、
前記第三の粒子が、前記第一の粒子の平均粒子径の５〜３０％の平均粒子径を有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、前記第二の粒子と前記第三の粒子とが、同種の樹脂材料を主成分とすることが好ましく、特には、前記第一の粒子がウレタン樹脂を主成分とし、前記第二および第三の粒子がアクリル樹脂を主成分とすることが好ましい。また、本発明において、前記第一の粒子の平均粒子径は、好適には３．０〜３０μｍであり、前記第三の粒子の平均粒子径は、好適には１．０〜１０μｍである。
【００１１】
さらに、本発明において、前記第一の粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）は、好適には−６０〜４０℃であり、前記第二の粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）は、好適には５０〜２００℃である。さらにまた、本発明において、前記表層における、前記第一の粒子の添加量は、該表層を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１０〜１００質量部であることが好ましく、前記第二の粒子の添加量は、表層を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１０〜１００質量部であることが好ましく、前記第三の粒子の添加量は、該表層を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１０〜１００質量部であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、良好なセット性を備えるとともに、画像印字のための十分な帯電性をも備える帯電ローラを実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の帯電ローラの一例を示す長手方向断面図である。
【図２】本発明の帯電ローラの表層近傍を示す拡大部分断面図である。
【図３】本発明の帯電ローラが適用される画像形成装置の一例を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の帯電ローラの一例を示す長手方向断面図を示す。図示するように、本発明の帯電ローラ１０は、シャフト１の外周に、基層２と、表層３と、を順次備えている。図示はしないが、本発明のローラは、基層２と表層３との間に、中間層を有していてもよい。
【００１５】
図２に、本発明の帯電ローラの表層近傍を示す拡大部分断面図を示す。図示するように、本発明においては、表層３が、第一の粒子１１、第二の粒子１２および第三の粒子１３の少なくとも３種類を含む複数の粒子を含有している。本発明によれば、表層３が、所定の条件を満足する第一、第二および第三の粒子１１，１２，１３を少なくとも含むものとすることで、セット性と帯電性とを両立することができるものとなった。
【００１６】
このうち、第一の粒子１１は、表層３を構成する樹脂成分と同じ骨格を有する樹脂材料を主成分とする。表層３を構成する樹脂成分と第一の粒子１１の主成分である樹脂材料とが同じ骨格を有することで、第一の粒子１１上に表層３を十分な膜厚で塗布することができ、導電剤を分散させ粒子状に突起を設けることができるので、帯電性を向上させ、帯電不良の発生を抑制することができ、帯電不良に起因してスジが生ずる画像不良の発生を防止することが可能となる。
【００１７】
また、第二の粒子１２は、第一の粒子１１よりも硬く、かつ、第一の粒子１１と同等の平均粒子径を有するものである。第一の粒子１１よりも高硬度であって第一の粒子１１と同等の平均粒子径を有する第二の粒子１２を、表層３中に添加したことで、第一の粒子１１の潰れを抑制することができるので、表層３に痕がつくことを抑制でき、セット性を向上しつつ、第一の粒子１１によって帯電性を確保することが可能となる。ここで、本発明において、各粒子の平均粒子径は、（ｄ５０）の値を用いることができ、レーザ回折式粒度分布測定装置にて測定することができる。
【００１８】
さらに、第三の粒子１３は、第一の粒子１１の平均粒子径の５〜３０％の平均粒子径を有するものとする。すべての粒子が同等の平均粒子径を有していると、粒子同士の凝集が生じやすくなって所望の表面粗さが得られなくなるが、同等の平均粒子径を有する第一および第二の粒子１１，１２に対し、その５〜３０％程度の平均粒子径を有する第三の粒子１３を添加することで、図２に示すように、大径の第一および第二の粒子１１，１２の間に小径の第三の粒子１３が介在した状態となって、粒子同士が適度に分散し、表面粗さを適切に制御することが可能となる。また、大径の粒子同士が互いに離れて存在する状態となるので、帯電時における放電位置を確実に確保することができる。
【００１９】
各粒子を構成する材料は、上記条件を満足するものである限り、いかなるものを用いてもよく、具体的には例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂粒子、フェノール樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子等を用いることができる。また、各粒子の形状についても、特に制限されるものではないが、通常は、球形や楕円球形の粒子が好ましく用いられる。
【００２０】
本発明において使用する第一の粒子１１としては、表層３を構成する樹脂成分と同じ骨格を有する樹脂材料を主成分とし、第二の粒子１２よりも低硬度の材料からなるものであればよいが、好適には、表層３を構成する樹脂成分としてウレタン系の材料を用いて、第一の粒子１１についても、ウレタン樹脂を主成分とするものを用いる。また、第二および第三の粒子１２，１３については、第二の粒子１２が第一の粒子１１よりも高硬度の材料からなるものであればよいが、同種の樹脂材料を主成分とすることが好ましく、アクリル樹脂を主成分とすることがより好ましい。これらの樹脂材料の組合せにより、セット性をより向上して、画像不良の発生をより効果的に抑制することができる。
【００２１】
また、本発明において、各粒子の具体的な平均粒子径は、表層３の厚み等に応じて適宜選定することができる。好適には、第一の粒子１１の平均粒子径は、３．０〜３０μｍ、特には６．０〜２５μｍとすることができ、第三の粒子１３の平均粒子径は、１．０〜１０μｍ、特には２．０〜８．０μｍとすることができる。第一の粒子１１の平均粒子径を上記範囲とすることにより、所望の帯電量に適した表面粗さを得ることができる。また、第三の粒子１３の平均粒子径を上記範囲とすることにより、第一の粒子１１と第二の粒子１２とを均一に分散させて設けることができ、セット性および帯電性が確実に得られるものとなる。さらに、第二の粒子１２の平均粒子径は、第一の粒子１１の平均粒子径と同等であり、具体的には、第一の粒子１１の平均粒子径±３０％の平均粒子径とすることができる。
【００２２】
さらに、本発明においては、各粒子の硬度の指標として、各粒子の主成分である樹脂材料のガラス転移温度（Ｔｇ）を用いることができる。好適には、第一の粒子１１のガラス転移温度（Ｔｇ）は、−６０〜４０℃、特には−５５〜−１０℃とすることができ、第二の粒子１２のガラス転移温度（Ｔｇ）は、５０〜２００℃、特には１００〜２００℃とすることができる。良好なセット性を得る観点からは、各粒子のＴｇを上記範囲とすることがより好ましい。さらに、第三の粒子１３のＴｇは、第二の粒子１２のＴｇと同等であることが好ましい。
【００２３】
本発明において、表層３における各粒子の添加量は、以下の範囲とすることができる。すなわち、帯電性を十分に確保する観点から、第一の粒子１１の添加量は、表層３を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１０〜１００質量部、特には２０〜８０質量部であることが好ましく、第二の粒子１２の添加量は、表層３を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１０〜１００質量部、特には２０〜８０質量部であることが好ましい。また、第三の粒子１３の添加量は、表層３を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１０〜１００質量部、特には２０〜８０質量部であることが好ましく、これにより、図２に示すように第一の粒子１１と第二の粒子１２とを離した状態で配置することができ、放電ポイントが確保されるので、帯電性を十分に確保できるものとなる。
【００２４】
本発明の帯電ローラにおいては、表層３が上記第一、第二および第三の粒子１１，１２，１３を少なくとも含む複数の粒子を含有するものであればよく、これにより本発明の所期の効果を得ることができ、それ以外の点については、特に制限されるものではない。例えば、表層の厚さは、１〜１５μｍとすることができる。また、上記第一、第二および第三の粒子１１，１２，１３に加えてさらに他の粒子を含む場合、例えば、第一の粒子１１と同様の組成およびＴｇを有し、平均粒子径が第一の粒子１１より小さい粒子を、適宜添加することができる。
【００２５】
本発明のローラにおいて、表層３のうち上記粒子以外の部分を構成する層形成用原料としては、樹脂成分としてのウレタンアクリレートオリゴマーと、光重合開始剤と、導電剤とを含む紫外線硬化型樹脂組成物を用いることができる。この層形成用原料には、本発明の目的を害しない限り、種々の添加剤を配合することができる。
【００２６】
上記層形成用原料に用いるウレタンアクリレートオリゴマーとしては、ポリオールとして、下記式（Ｉ）、
ｙ≦０．６／ｘ＋０．０１  ・・・  （Ｉ）
（式中、ｘはポリオールの水酸基価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）であり、ｙはポリオールの総不飽和度（ｍｅｑ／ｇ）である）を満足する高純度ポリオールを、単独で、または、他のポリオールとともに用いて合成され、アクリロイルオキシ基（ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯ−）を１つ以上有し、ウレタン結合（−ＮＨＣＯＯ−）を複数有する化合物を用いることができる。かかるウレタンアクリレートオリゴマーは、例えば、（ｉ）高純度ポリオール単独または高純度ポリオールおよび他のポリオールの混合物と、ポリイソシアネートとから合成したウレタンプレポリマーに、水酸基を有するアクリレートを付加させたり、（ｉｉ）高純度ポリオール単独または高純度ポリオールおよび他のポリオールの混合物とポリイソシアネートとから合成したウレタンプレポリマーと、他のポリオールとポリイソシアネートとから合成したウレタンプレポリマーとの混合物に水酸基を有するアクリレートを付加させることで合成することができる。なお、ウレタンプレポリマーの合成に用いる高純度ポリオールは、例えば、ジエチル亜鉛、塩化鉄、金属ポルフィリン、複合金属シアン化物錯体、セシウム化合物等の触媒の存在下、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールおよびこれらにアルキレンオキシドを反応させて得られる化合物等の多価アルコールに、プロピレンオキシドやエチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加させて合成することができ、不飽和末端等のモノオール副生物が少なく、従来のポリオールに比べて高純度である。
【００２７】
上記式（Ｉ）の関係を満たす高純度ポリオールを用いて合成したウレタンアクリレートオリゴマーを用いて紫外線照射により層を形成することで、圧縮残留歪を低減しつつ、ローラの隣接部材に対する汚染性を低減することができる。かかる効果を得る観点から、上記高純度ポリオールの総不飽和度は、０．０５ｍｅｑ／ｇ以下であることが好ましく、０．０２５ｍｅｑ／ｇ以下であることがより好ましく、０．０１ｍｅｑ／ｇ以下であることがさらに好ましい。
【００２８】
上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成に用いる高純度ポリオールは、重量平均分子量（Ｍｗ）が１，０００〜１６，０００であることが好ましい。高純度ポリオールの分子量を１，０００以上とすることで、層の硬度を低く抑えて、良好な画像性を確保することができるものとなり、一方、１６，０００以下とすることで、圧縮残留歪の増大を抑えて、ローラの変形に起因する画像不良の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成において、上記高純度ポリオールとともに用いることができる他のポリオールは、水酸基（ＯＨ基）を複数有する化合物であり、かかるポリオールとして、具体的には、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリブタジエンポリオール、アルキレンオキサイド変性ポリブタジエンポリオールおよびポリイソプレンポリオール等が挙げられる。なお、上記ポリエーテルポリオールは、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールに、エチレンオキシドやプロピレンオキシド等のアルキレンオキサイドを付加させて得られる。また、上記ポリエステルポリオールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、プロピレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールと、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、セバシン酸、ピメリン酸、スベリン酸等の多価カルボン酸とから得られる。これらポリオールは、１種単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。
【００３０】
上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成において、上記高純度ポリオール（ａ１）とともに他のポリオール（ａ２）を使用する場合、高純度ポリオール（ａ１）と他のポリオール（ａ２）との質量比（ａ１／ａ２）は、１００／０〜３０／７０の範囲にあることが好ましい。高純度ポリオール（ａ１）と他のポリオール（ａ２）との総量（ａ１＋ａ２）に占める高純度ポリオール（ａ１）の割合を３０質量％以上とすることで（すなわち、他のポリオール（ａ２）の割合を７０質量％以下とすることで）、層の圧縮残留歪を低減しつつ、ローラの感光体等の隣接部材に対する汚染性を十分に低減することができる。
【００３１】
上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成に用いることができるポリイソシアネートは、イソシアネート基（ＮＣＯ基）を複数有する化合物であって、具体的には、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）や、これらのイソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、グリコール変性物等が挙げられる。これらポリイソシアネートは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。
【００３２】
上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成においては、ウレタン化反応用の触媒を用いることが好ましい。かかるウレタン化反応用触媒としては、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズチオカルボキシレート、ジブチルスズジマレエート、ジオクチルスズチオカルボキシレート、オクテン酸スズ、モノブチルスズオキシド等の有機スズ化合物；塩化第一スズ等の無機スズ化合物；オクテン酸鉛等の有機鉛化合物；トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類；テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類；ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類；トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール、ピリジン等の環状アミン類；ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類；ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類；ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、フルオロ硫酸等の有機スルホン酸；硫酸、リン酸、過塩素酸等の無機酸；ナトリウムアルコラート、水酸化リチウム、アルミニウムアルコラート、水酸化ナトリウム等の塩基類；テトラブチルチタネート、テトラエチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等のチタン化合物；ビスマス化合物；四級アンモニウム塩等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。上記触媒の使用量は、上記ポリオール１００質量部に対して０．００１〜２．０質量部の範囲が好ましい。
【００３３】
また、上記ウレタンアクリレートオリゴマーの合成に用いることができる水酸基を有するアクリレートは、水酸基を１つ以上有し、アクリロイルオキシ基（ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯ−）を１つ以上有する化合物である。かかる水酸基を有するアクリレートは、上記ウレタンプレポリマーのイソシアネート基に付加することができる。水酸基を有するアクリレートとしては、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等が挙げられる。これら水酸基を有するアクリレートは、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。
【００３４】
上記層形成用原料に用いる光重合開始剤は、紫外線を照射されることによって、上述したウレタンアクリレートオリゴマー、さらには後述するアクリレートモノマーの重合を開始させる作用を有する。かかる光重合開始剤としては、４−ジメチルアミノ安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エステル、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、アセトフェノンジエチルケタール、アルコキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノンおよび３，３−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、４，４−ジメトキシベンゾフェノン、４，４−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、ベンゾイル安息香酸アルキル、ビス（４−ジアルキルアミノフェニル）ケトン、ベンジルおよびベンジルメチルケタール等のベンジル誘導体、ベンゾインおよびベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン誘導体、ベンゾインイソプロピルエーテル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、キサントン、チオキサントンおよびチオキサントン誘導体、フルオレン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１，２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（モルホリノフェニル）−ブタノン−１等が挙げられる。これら光重合開始剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３５】
上記層形成用原料として用いる導電剤は、弾性層に導電性を付与する作用を有する。かかる導電剤としては、紫外線を透過できるものが好ましく、イオン導電剤や透明な電子導電剤を用いることが好ましく、イオン導電剤を用いることが特に好ましい。イオン導電剤は、上記ウレタンアクリレートオリゴマーに溶解する上、透明性を有するため、導電剤としてイオン導電剤を用いた場合、シャフト上に層形成用原料を厚く塗布しても、紫外線が十分に塗膜内部まで到達し、層形成用原料を十分に硬化させることができる。ここで、イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。また、透明な電子導電剤としては、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物の微粒子；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属の微粒子：導電性酸化チタンウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。さらに、電子導電剤として、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト等を使用してもよい。これら導電剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３６】
上記層形成用原料は、さらに、アクリレートモノマーを含むことが好ましい。アクリレートモノマーは、アクリロイルオキシ基（ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯ−）を１つ以上有するモノマーであり、反応性希釈剤として作用し、すなわち、紫外線で硬化することに加え、層形成用原料の粘度を低下させることが可能である。アクリレートモノマーは、官能基数が１．０〜１０であることが好ましく、１．０〜３．５であることがより好ましい。また、アクリレートモノマーは、分子量が１００〜２０００であることが好ましく、１００〜１０００であることがより好ましい。
【００３７】
上記アクリレートモノマーとしては、イソミリスチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、エチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソアミルアクリレート、グリシジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等が挙げられる。これらアクリレートモノマーは、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。
【００３８】
上記層形成用原料において、ウレタンアクリレートオリゴマーとアクリレートモノマーとの質量比（ウレタンアクリレートオリゴマー／アクリレートモノマー）は、１００／０〜１０／９０の範囲にあることが好ましい。ウレタンアクリレートオリゴマーとアクリレートモノマーとの総量に占めるウレタンアクリレートオリゴマーの割合を１０質量％以上とすることで（すなわち、アクリレートモノマーの割合を９０質量％以下とすることで）、ローラに適した低硬度で低圧縮残留歪の基層を得ることが可能である。
【００３９】
また、上記層形成用原料における、光重合開始剤の配合量は、上記ウレタンアクリレートオリゴマーと上記アクリレートモノマーとの合計１００質量部に対して、０．２〜５．０質量部の範囲が好ましい。光重合開始剤の配合量が０．２質量部以上とすることで、層形成用原料の紫外線硬化を開始させる効果を確実に得ることができ、一方、５．０質量部以下とすることで、圧縮残留歪等の物性の低下を抑制して、層形成用原料のコスト性を高めることができる。
【００４０】
さらに、上記層形成用原料における、導電剤の配合量は、上記ウレタンアクリレートオリゴマーと上記アクリレートモノマーとの合計１００質量部に対して、０．１〜５．０質量部の範囲が好ましい。導電剤の配合量を０．１質量部以上とすることで、層の導電性を十分に確保して、ローラに所望の導電性を付与することができ、一方、５．０質量部以下とすることで、層の導電性を適切に抑えて、圧縮残留歪等の物性の低下を抑制し、良好な画像を確保することができる。
【００４１】
また、上記層形成用原料には、さらに、重合禁止剤を、上記ウレタンアクリレートオリゴマーと上記アクリレートモノマーとの合計１００質量部に対して０．００１〜０．２質量部で添加してもよい。重合禁止剤を添加することで、紫外線照射前の熱重合を防止することができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエ−テル、ｐ−メトキシフェノール、２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチルヒドロキシアニソール、３−ヒドロキシチオフェノール、α−ニトロソ−β−ナフトール、ｐ−ベンゾキノン、２，５−ジヒドロキシ−ｐ−キノン等が挙げられる。
【００４２】
次に、図１において、シャフト１は、金属シャフト１Ａと、その半径方向外側に配設された高剛性の樹脂基材１Ｂとからなるが、本発明のローラのシャフト１は、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、金属シャフト１Ａのみから構成されていてもよいし、高剛性の樹脂基材１Ｂのみから構成されていてもよいし、内部を中空にくりぬいた金属製または高剛性樹脂製の円筒体等であってもよい。
【００４３】
なお、シャフト１に高剛性の樹脂を使用する場合、高剛性樹脂に導電剤を添加・分散させて、十分に導電性を確保することが好ましい。ここで、高剛性樹脂に分散させる導電剤としては、カーボンブラック粉末やグラファイト粉末、カーボンファイバー、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属粉末、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物粉末、導電性ガラス粉末等の粉末状導電剤が好ましい。これら導電剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。導電剤の配合量は、特に制限されるものではないが、高剛性樹脂の全体に対して５〜４０質量％の範囲が好ましく、５〜２０質量％の範囲がより好ましい。
【００４４】
上記金属シャフト１Ａや金属製円筒体の材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウム等が挙げられる。また、上記高剛性の樹脂基材１Ｂの材質としては、ポリアセタール、ポリアミド６、ポリアミド６・６、ポリアミド１２、ポリアミド４・６、ポリアミド６・１０、ポリアミド６・１２、ポリアミド１１、ポリアミドＭＸＤ６、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリアセタール、ポリアミド６・６、ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミド６・１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネートが好ましい。これら高剛性樹脂は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
上記シャフトが、金属シャフトまたはその外側に高剛性の樹脂基材を配設したシャフトである場合、金属シャフトの外径は、４．０〜８．０ｍｍの範囲が好ましい。また、上記シャフト部材が、金属シャフトの外側に高剛性の樹脂基材を配設したシャフトである場合、樹脂基材の外径は、１０〜２５ｍｍの範囲が好ましい。なお、上記シャフト部材に高剛性樹脂を使用することで、シャフト部材の外径を大きくしても、シャフト部材の質量の増加を抑制することができる。
【００４６】
本発明のローラにおいて、基層２を構成する層形成用原料としては、上記複数の粒子を含まない以外は、表層３を構成するのと同様の層形成用原料を用いることができる。
【００４７】
上記層形成用原料により形成される基層２は、アスカーＣ硬度が３０度〜７０度であることが好ましい。ここで、アスカーＣ硬度は、高さ１２．７ｍｍ、直径２９ｍｍの円柱状サンプルの平面部分を測定した際の値である。アスカーＣ硬度が３０度以上であれば、ローラとして十分な硬度を確保することができ、一方、７０度以下であれば、他のローラやブレードとの追従性が良好となる。
【００４８】
また、上記層形成用原料により形成される基層２は、圧縮残留歪（圧縮永久歪）が３．０％以下であることが好ましい。ここで、圧縮残留歪は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２６２（１９９７）に準拠して測定でき、具体的には、高さ１２．７ｍｍ、直径２９ｍｍの円柱状サンプルに対し、規定の熱処理条件（７０℃で２２時間）の下、サンプルを高さ方向に２５％圧縮して求めることができる。基層の圧縮残留歪が３．０％以下であると、ローラ表面に他部材による圧接痕が発生し難くなり、形成した画像にスジ状の画像不良が発生し難くなる。
【００４９】
さらに、上記層形成用原料により形成される基層２は、厚さが１〜３０００μｍであることが好ましい。基層２の厚さが１μｍ以上であれば、ローラが十分な弾性を有するものとなり、一方、３０００μｍ以下であれば、紫外線照射において基層の深部まで紫外線が十分に到達し、層形成用原料を確実に紫外線硬化させることができ、高価格である紫外線硬化樹脂原料の使用量を少なくすることができる。
【００５０】
さらにまた、上記層形成用原料により形成される基層２は、特に限定されるものではないが、体積固有抵抗が１０４〜１０１０Ωｃｍであることが好ましい。また、本発明のローラは、印加電圧１００Ｖでのローラ抵抗が１０４〜１０１０Ωであることが好ましい。ここで、かかる抵抗値は、平板または円筒状の対極にローラの外周面を所定圧力で押し当て、シャフトと対極との間に１００Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めることができる。
【００５１】
上記層形成用原料により基層２を形成する場合、本発明のローラは、シャフト１の外表面に上記層形成用原料を塗布した後、紫外線照射することにより基層を形成し、さらに、形成された基層の表面に、上記複数の粒子を含む上記層形成用原料を塗布し、紫外線照射して表層を形成することにより、容易に作製することができる。そのため、本発明のローラは、大量の熱エネルギーを必要とせず、短時間で製造することが可能である。また、製造にキュアー炉等が不要であるため、多額の設備費用を必要としない。なお、上記層形成用原料をシャフトの外表面または基層の表面に塗布する方法としては、スプレー法、ロールコーター法、ディッピング法、ダイコート法等が挙げられる。また、紫外線照射に用いる光源としては、水銀灯、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が挙げられる。紫外線照射の条件は、層形成用原料に含まれる成分、組成および塗布量等に応じて適宜選択され、照射強度や積算光量等を適宜調整すればよい。
【００５２】
また、本発明のローラにおいては、基層２を、ポリウレタンフォームにより形成することもできる。この場合、例えば、金属シャフト１Ａの半径方向外側に、ポリウレタンフォームからなる基層２を直接担持させることができる。
【００５３】
基層２を構成するポリウレタンフォームに用いるポリウレタン樹脂としては、従来公知の材料を適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。また、ポリウレタンフォームの発泡倍率としては、特に制限されるものではないが、１．２〜５０倍、特には１．５〜１０倍程度が好ましく、フォーム密度は、０．１〜０．７ｇ／ｃｍ３程度が好ましい。
【００５４】
基層２を構成するポリウレタンフォームには、導電剤を添加することができ、これにより、導電性を付与し、または調整して、所定の抵抗値とすることができる。かかる導電剤としては、特に限定されず、上述した紫外線硬化型樹脂に配合できるのと同様の導電剤を単独で、または、２種以上を混合して、適宜使用することができる。また、これら導電剤の配合量は、組成物の種類に応じて適宜選定され、通常、基層の体積固有抵抗が前述の範囲となるように調整される。
【００５５】
また、この基層２には、上記導電剤の他にも、必要に応じて、耐水化剤、湿潤剤、発泡剤、整泡剤、硬化剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、分散剤、チクソトロピー性付与剤、ブロッキング防止剤、架橋剤、成膜助剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。
【００５６】
この場合の基層２の厚みとしては、１．０〜５．０ｍｍであることが好ましく、１．０〜３．０ｍｍであることがより好ましい。基層２の厚みを上記範囲とすることで、スパーク放電を防止することができる。
【００５７】
ポリウレタンフォームにより基層２を形成する場合、本発明のローラは、シャフト１の外周に、円筒状モールドを用いた型成形等によりポリウレタンフォームを担持させた後、このポリウレタンフォームからなる基層の表面に、上記複数の粒子を含む上記層形成用原料を塗布し、紫外線照射して表層を形成することにより、作製することができる。この場合の、上記層形成用原料の塗布方法、紫外線照射用の光源および照射条件としては、前述と同様とすることができ、特に制限されない。
【００５８】
なお、本発明のローラにおいて、基層２と表層３との間に中間層を設ける場合のその材料については特に制限はなく、湿気硬化タイプの樹脂を使用してもよいし、アクリレートを含むオリゴマーにアクリロイルモルフォリンモノマーなどのアミド含有モノマーを配合した紫外線硬化タイプの樹脂を使用してもよい。
【００５９】
図３に、本発明の帯電ローラが適用される画像形成装置の一例の部分断面図を示す。図示する画像形成装置は、静電潜像を保持した感光体２３と、感光体２３の近傍（図では上方）に位置して感光体２３を帯電させるための帯電ローラ１０と、トナー２４を供給するためのトナー供給ローラ２５と、トナー供給ローラ２５と感光体２３との間に配置された現像ローラ２６と、現像ローラ２６の近傍（図では上方）に設けられた成層ブレード２７と、感光体２３の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ２８と、感光体２３に隣接して配置されたクリーニングローラ２９とを備えている。なお、図示する画像形成装置は、さらに、画像形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。
【００６０】
図示する画像形成装置においては、まず、感光体２３に帯電ローラ１０を当接させて、感光体２３と帯電ローラ１０との間に電圧を印加し、感光体２３を一定電位に帯電させた後、露光機（図示せず）により静電潜像を感光体２３上に形成する。次に、感光体２３と、トナー供給ローラ２５と、現像ローラ２６とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ２５上のトナー２４が現像ローラ２６を経て感光体２３に送られる。現像ローラ２６上のトナー２４は、成層ブレード２７により、均一な薄層に整えられ、現像ローラ２６と感光体２３とが接触しながら回転することにより、トナー２４が現像ローラ２６から感光体２３の静電潜像に付着して、潜像が可視化される。潜像に付着したトナー２４は、転写ローラ２８で紙等の記録媒体に転写され、転写後に感光体２３上に残留するトナー２４は、クリーニングローラ２９によって除去される。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
【００６２】
（合成例）
２官能で分子量４，０００の高純度ポリオール（プレミノールＳ−Ｘ４００４、旭硝子（株）製、ＰＯ鎖からなるポリオール、水酸基価＝２７．９ｍｇＫＯＨ／ｇ、総不飽和度＝０．００７ｍｅｑ／ｇ、式（Ｉ）の右辺（０．６／ｘ＋０．０１）＝０．０３）１００質量部、イソホロンジイソシアネート８．２９質量部（イソシアネート基／ポリオールの水酸基＝３／２＝１．５０（モル比））、およびジブチルスズジラウレート０．０１質量部を加温撹拌混合しながら、７０℃で２時間反応させて、分子鎖の両末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを合成した。さらに、このウレタンプレポリマー１００質量部に２−ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）２．８８質量部を撹拌混合し、７０℃で２時間反応させて、分子量が９，０００のウレタンアクリレートオリゴマーを合成した。得られたウレタンアクリレートオリゴマーは、Ｂ型粘度計で測定した２５℃での粘度が８０，０００ｍＰａｓ／ｓｅｃであった。
【００６３】
（実施例および比較例）
外径６．０ｍｍの金属シャフト上の外表面に、上記で調製したウレタンアクリレートオリゴマー１００質量部に対し、下記表中に示す光重合開始剤３質量部と、導電剤としてのカリウム金属イオン３質量部とを配合して得られた層形成用原料をダイコーターにより厚さ１５００μｍで塗布し、塗布しながらスポットＵＶ照射により硬化して、基層を形成した。このようにして得られた基層形成済みローラに対し、さらに、窒素雰囲気下で回転させながら、ＵＶ照射強度７００ｍＷ／ｃｍ２で５秒間ＵＶ照射した。
【００６４】
次いで、得られた基層形成済みローラの表面に、下記表中に示す配合の層形成用原料をロールコーターにて塗布し、ＵＶ照射して、厚さ６μｍにて表層を形成し、各実施例および比較例の供試ローラを得た。各供試ローラについて、以下に従い評価を行った結果を、下記の表３〜７中に示す。
【００６５】
（低温環境におけるセット性の評価）
各供試ローラを帯電ローラとしてカートリッジに取付けて、温度１０℃で２４時間放置した。その後、カートリッジを実機に組み込んで、印刷を実施し、得られた画像を、ヨコスジの有無について、下記表１に示す基準に従い評価した。セット時において感光体と帯電ローラとのニップ部で発生する帯電ローラ側の凹みが元に戻らないと、画像にヨコスジが発生することから、ヨコスジがなくなるまでの印刷枚数をカウントした。点数が高いほど結果は良好である。
【００６６】
【表１】
0006545561.tif 000002
【００６７】
（帯電性能の評価）
各供試ローラを帯電ローラとしてカートリッジに取付けて、１０℃で２４時間放置した。その後、カートリッジを実機に組み込んで、印刷を実施し、下記表２に示す基準に従い、濃度および白点について画像評価を行った。濃度については、カブリがなく濃い場合を○、カブリはないが濃度が薄い場合を△、カブリが発生して濃度が薄い場合を×とした。点数が高いほど結果は良好である。
【００６８】
【表２】
0006545561.tif 000003
【００６９】
【表３】
0006545561.tif 000004
＊１）ウレタンアクリレートオリゴマー：合成例
＊２）カーボンブラック：ケッチェンブラック，花王（株）製
＊３）光重合開始剤：ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ８１９，ＢＡＳＦジャパン（株）製
＊４）アクリル粒子Ａ：ＧＲ−１００，根上工業（株）製
＊５）アクリル粒子Ｂ：ＧＲ−２００，根上工業（株）製
＊６）アクリル粒子Ｃ：ＧＲ−３００，根上工業（株）製
＊７）アクリル粒子Ｄ：ＫＭＲ−３ＴＡ，綜研化学（株）製
＊８）アクリル粒子Ｅ：ＭＸ−５００，綜研化学（株）製
＊９）アクリル粒子Ｆ：Ｊ−３ＰＹ，根上工業（株）製
＊１０）フッ素系粒子Ａ：ＳＳＴ−４ＭＧ，ＳＨＡＭＲＯＣＫ社製
＊１１）ウレタン粒子Ａ：Ｃ−２００，根上工業（株）製
＊１２）ウレタン粒子Ｂ：ＪＢ−２００，根上工業（株）製
＊１３）ウレタン粒子Ｃ：Ｕ−２００，根上工業（株）製
＊１４）ウレタン粒子Ｄ：Ｃ−１００，根上工業（株）製
【００７０】
【表４】
0006545561.tif 000005
【００７１】
【表５】
0006545561.tif 000006
【００７２】
【表６】
0006545561.tif 000007
【００７３】
【表７】
0006545561.tif 000008
【００７４】
上記表中に示すように、表層に、所定の条件を満足する少なくとも３種類の粒子を含有させた各実施例のローラにおいては、十分な帯電性能を確保しつつ、良好なセット性が実現されていることが確かめられた。
【符号の説明】
【００７５】
１  シャフト部材
１Ａ  金属シャフト
１Ｂ  高剛性樹脂基材
２  基層
３  表層
１０  帯電ローラ
１１  第一の粒子
１２  第二の粒子
１３  第三の粒子
２３  感光体
２４  トナー
２５  トナー供給ローラ
２６  現像ローラ
２７  成層ブレード
２８  転写ローラ
２９  クリーニングローラ
【図１】
0006545561.tif 000009
【図２】
0006545561.tif 000010
【図３】
0006545561.tif 000011