JP4613641B2 - 帯電ロールの製法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機，プリンター等の電子写真機器類に用いられる帯電ロールの製法に関するものである。

一般に、電子写真装置における複写は、感光ドラムの表面に原稿像を静電潜像として形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を複写紙上に転写定着することにより行なわれている。この場合において、上記感光ドラム表面に対して静電潜像を形成させるためには、予め感光ドラム表面を帯電させ、この帯電部分に対して原稿像を光学系を介して投射し、光の当たった部分の帯電を打ち消すことにより静電潜像をつくるといったことが行われる。そして、上記静電潜像の形成に先立って感光ドラム表面を帯電させる方式として、帯電ロールを感光ドラム表面に直接接触させて感光ドラム表面を帯電させるロール帯電方式が採用されている。

ところが、最近、複写の高速化に伴い、帯電ロールや感光ドラムが振動し、帯電ロールと感光ドラムとの接触部付近で発生する帯電音が大きくなるという問題が生じている。また、電子写真装置の高耐久化に伴い、長期にわたって使用すると、帯電ロールの外周面にトナーが付着するだけでなく、それがむらになり、帯電に悪影響を及ぼすという問題が生じている。

上記帯電音を抑制する対策として、帯電ロールの導電層を低硬度化することにより、上記帯電ロール等の振動を吸収する対策がとられている。また、上記トナー付着の対策として、帯電ロールの外周面を粗面化し、トナーの付着を均一化させる対策がとられている。この粗面化の方法としては、様々であるが、例えば、帯電ロールではなく、現像ロールに関して、コート層内にウレタン樹脂等の硬質粒子（砂質粒子）を分散させることにより、コート層の外周面を粗面化する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開平１０−２３９９８５号公報

しかしながら、帯電ロールの導電層を低硬度化して帯電音の抑制を図ると、感光ドラムとの接触部が大きく変形し、それが連続的に繰り返されるため、帯電ロールの寿命が短くなるという難点がある。また、上記特許文献１の現像ロールを帯電ロールに応用すると、硬質粒子により、表面硬度が高くなり、帯電音が大きくなる。

しかも、硬質粒子を分散させて形成された粗面では、硬質粒子の凝集による表面粗さの経時的変化が起こり、長期にわたって均一な表面粗さを維持することが困難になっている。このため、硬質粒子により外周面を粗面化した帯電ロールを長期にわたって使用すると、その外周面の粗面化にもかかわらず、帯電ロールの外周面にトナーがむらになって付着するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、帯電音の大きさを抑制することができるとともに、トナー付着も抑制することができ、長寿命な帯電ロールの製法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、軸体の外周面に弾性層を形成した後、この弾性層の外周に直接または他の層を介して円筒状の最外層を形成し、その最外層の外周面に、その凹面形状が略球面の一部からなる曲面状になっている複数の凹部を、相互に開口縁部が重なり合わない状態で軸方向に形成して凹部列を形成し、この凹部列を、周方向に全周にわたって所定の間隔で複数列分布させて粗面を形成し、各凹部列における凹部の開口径を５０〜１５０μｍの範囲、各凹部の深さを１．５〜２０μｍの範囲、隣り合う凹部と凹部との間の開口縁間距離を０〜２０μｍの範囲に設定する帯電ロールの製法であって、上記最外層の外周面における凹部の形成が、上記最外層の外周面に、レーザ光を点状に収束させて照射し、その点状照射部分を上記凹部に形成する帯電ロールの製法を第１の要旨とし、上記帯電ロールの製法であって、上記最外層の外周面における凹部の形成が、上記弾性層の外周面に、電鋳法により作製された転写用型を用いて転写凹部を形成し、その後、その弾性層の外周に直接または他の層を介して円筒状の最外層を形成し、上記弾性層の外周面に形成された上記転写凹部の影響により、上記最外層の外周面に上記凹部を現す帯電ロールの製法を第２の要旨とし、上記帯電ロールの製法であって、上記最外層の外周面における凹部の形成が、上記凹部に対応する凸部が形成された転写板を熱した状態で、その転写板に上記最外層を押し当てて転がし、上記転写板の凸部を上記最外層の外周面に転写させて上記凹部を形成する帯電ロールの製法を第３の要旨とする。

すなわち、本発明の帯電ロールの製法によって得られた帯電ロールは、円筒状の最外層の外周面に、複数の凹部を、相互に開口縁部が重なり合わない状態で軸方向に形成して凹部列が存在し、この凹部列を、周方向に全周にわたって所定の間隔で複数列分布させて粗面を形成している。そのため、感光ドラムに対しては、その圧接状態が、凹部列における凹部と凹部との間の部分のいわば面で行われ、硬質粒子のような点接触にならない。したがって、圧接圧力が緩和され（硬質粒子の分散による粗面では、その粗面を形成する複数の凸部の頂部の高さがばらつき、高い頂部のところが上記感光ドラムと点接触し、圧接圧力が部分的に高くなる）、帯電音を抑制することができる。しかも、凹部と凹部との間の部分は、感光ドラムに対する圧接時に、凹部の内側方向に変形し圧接圧力を低くする。これにより、帯電音の抑制効果が一層向上する。また、導電層を従来のように低硬度化しなくても帯電音の抑制効果が得られるようになる。さらに、上記帯電ロールでは、上記のように、外周面の粗面形成を、凹部列を分布させることにより行っており、硬質粒子を用いていない。これにより、硬質粒子の凝集が起こらなくなるため、表面粗さの経時的変化が起こらず、長期にわたって表面粗さを一定に維持することができる。また、上記凹部列の形成は、その凹部列の列間距離や凹部列における凹部の分布密度や凹部の大きさ等の制御が比較的簡単にできるため、帯電ロールの外周面における表面粗さを比較的簡単に制御することができる。さらに、耐久試験の際に、余剰のトナーが上記凹部内に貯められた状態になることから、凹部が形成されていない外周面部分へのトナー付着を抑制することができることとなり、その結果、長期にわたって適正な帯電を維持することができるようになることが証される。

以上のように、本発明の帯電ロールの製法によって得られた帯電ロールは、円筒状の最外層の外周面に、複数の凹部を、相互に開口縁部が重なり合わない状態で軸方向に形成して凹部列が存在し、この凹部列を、周方向に全周にわたって所定の間隔で複数列分布させて粗面を形成している。そのため、感光ドラムに対しては、その圧接状態が、凹部列における凹部と凹部との間の部分のいわば面で行われ、硬質粒子のような点接触にならない。したがって、圧接圧力が緩和され、帯電音を抑制することができる。しかも、凹部と凹部との間の部分は、感光ドラムに対する圧接時に、凹部の内側方向に変形し圧接圧力を低くする。これにより、帯電音の抑制効果が一層向上する。また、導電層を従来のように低硬度化しなくても帯電音の抑制効果が得られるようになる。さらに、長時間使用時には、余剰のトナーを上記凹部内に貯めることができ、凹部が形成されていない外周面部分へのトナー付着を抑制することができる。

また、上記帯電ロールでは、各凹部の開口径が５０〜１５０μｍの範囲、各凹部の深さが１．５〜２０μｍの範囲、隣り合う凹部と凹部との間の開口縁間距離が０〜２０μｍの範囲に設定されているため、帯電ロールとして好適な表面粗さに形成することができ、帯電音の抑制およびトナー付着の抑制をより効果的に行うことができる。

なお、上記帯電ロールにおいて、凹部が周方向および軸方向に規則的に分布形成されている場合には、帯電ロールの表面粗さをより均一にすることができ、帯電音の抑制およびトナー付着の抑制がより制御し易くなる。

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の帯電ロールの製法によって得られた帯電ロールの一実施の形態を示している。この実施の形態の帯電ロールは、横断面（軸に直交する面）形状が真円状であって、円柱状の軸体１と、この軸体１の外周面に形成された円筒状の弾性層２と、この弾性層２の外周面に形成された円筒状の中間層３と、この中間層３の外周面に形成された円筒状の最外層４とから構成されている。上記最外層４の外周面には、複数の凹部（ディンプル）Ａを、相互に開口縁部が重なり合わない状態で、軸方向に列状に形成して凹部列Ｌが存在し、この凹部列Ｌを周方向に全周にわたって所定の間隔で複数列分布させて粗面に形成されている。

より詳しく説明すると、上記各凹部Ａの形状は、図示するように、開口形状が略円形であり、凹面形状が略球面の一部からなる曲面状（例えば、半球面状）である。また、上記各凹部Ａの大きさは、帯電ロールとして帯電音の抑制およびトナー付着の抑制をより効果的になる観点から、各凹部Ａの開口径Ｄが５０〜１５０μｍの範囲、各凹部Ａの深さＦが１．５〜２０μｍの範囲、隣り合う凹部Ａの開口縁間の距離Ｅが０〜２０μｍの範囲に設定されており、好ましくは、各凹部Ａの開口径Ｄが５０〜１２０μｍの範囲、各凹部Ａの深さＦが３〜１０μｍの範囲、隣り合う凹部Ａの開口縁間の距離Ｅが０〜５μｍの範囲である。ここで、「各凹部Ａの開口径Ｄ」は、帯電ロールの外周面を電子顕微鏡で見て、凹部Ａの開口径Ｄを任意の１０個所で測定し、それらの平均値で表される。また、「各凹部Ａの深さＦ」は、帯電ロールを厚み方向に切断し、その断面を電子顕微鏡で見て、凹部Ａの深さＦを任意の１０個所で測定し、それらの平均値で表される。さらに、「隣り合う凹部Ａの開口縁間の距離Ｅ」は、帯電ロールの外周面を電子顕微鏡で見て、任意の１０個所の開口縁間を測定し、それらの平均値で表される。

また、帯電ロールの表面粗さを外周全面にわたって均一にする観点から、凹部列Ｌの分布形成は、等間隔で規則的になされていることが好ましい。また、隣り合う凹部Ａの開口縁間の距離Ｅも全体が略同一になるようにすることが好ましい。例えば、凹部Ａの形成ピッチを周方向で一定にしたり、軸方向で一定にしたりする。

このような帯電ロールの作製は、最外層４の外周面に対してレーザエッチングを行う方法，電鋳法により作製された転写用型を用いる方法，レーザ加工等により表面に凸部を形成した転写板を熱した状態で押し当てて凹部Ａを形成する方法，フォトレジスト材料を用いて光を照射することにより凹部Ａを形成する方法等があげられる。

上記帯電ロールの製法の一例について、より詳しく説明する。まず、上記最外層４の外周面に対してレーザエッチングを行う方法は、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、軸体１の外周面に、必要に応じて接着剤等を塗布し、この外周面に、上記弾性層２の形成材料および中間層３の形成材料を、押出機を用いて共押出成形する。そして、これを、成形用金型の中空部に同軸的に設置し、密封した後、同時架橋させることにより、軸体１の外周面に、弾性層２および中間層３をこの順で積層形成する。このとき用いる上記成形用金型としては、その型面（内周面）が研磨等により鏡面〔十点平均粗さ（Ｒｚ）が２μｍ以下〕になっていることが好ましい。これにより、上記中間層３の外周面が鏡面に形成される。そして、脱型後、ロールコーティング法，スプレーコーティング法，ディッピング法等により、中間層３の外周面に、上記最外層４の形成材料を塗布した後、乾燥（硬化）させ、上記最外層４を形成する。この最外層４の外周面は、上記中間層３の外周面が鏡面に形成されることにより、平滑面に形成される。このようにして、ロール体を得る。

そして、最外層４の外周面の凹部Ａを上記レーザエッチング等により形成する。レーザエッチングにより形成する場合は、レーザ光をレンズ系により微小な点状に収束し、最外層４の外周面にレーザ光密度の高い点状部分を形成することにより、微小な上記凹部Ａを形成することができる。例えば、上記レンズ系を上記ロール体の軸方向に沿って直線状に複数個配置し、上記レーザ光が点状に収束した点状部分を、最外層４の外周面に、軸方向に沿って一端縁から他端縁まで直線状に複数点在させるようにすると、それら点在部分を一度に上記凹部Ａに形成し、１列の凹部列Ｌを形成することができる。さらに、上記ロール体を断続的に軸周りに回転させ、その回転に同調させて断続的にレーザ光を照射すると、上記最外層４の外周面に複数の凹部列Ｌを所定間隔で分布形成することができる。この凹部Ａの形成において、レンズ系を調節することにより、レーザ光が点状に収束した点状部分を一定ピッチになるようにし、さらに、ロール体の断続的回転を一定角度になるようにすると、凹部Ａを周方向および軸方向に規則的に分布形成させることができる。また、形成される凹部Ａの大きさは、レーザ光の出力，照射時間等を調節することにより、設定することができる。上記凹部Ａを形成した後、必要に応じて、最外層４の外周面を研磨する。このようにして、上記帯電ロールを作製することができる。なお、上記レーザ光としては、通常、Ｎｄ−ＹＡＧレーザまたはエキシマレーザを用いる。また、上記凹部Ａの形成は、１本のレーザ光をロール体の軸方向に走査させ、その走査の過程でレーザ光の照射を断続させるようにしてもよい。さらに、レーザエッチングの場合、白色系チタン粒子等を添加したレーザ反射層を、加工する層（最外層４）の下層に配し、レーザを反射させて、凹部Ａを形成したい層にのみ、凹部Ａを設けることも可能である。

また、上記凹部Ａの形成において、凹部Ａの分布密度は、レーザエッチングにおけるレンズ系の調節やロール体の断続回転の調節等により比較的簡単に制御することができる。また、凹部Ａの大きさも、レーザ光の出力，照射時間等の調節により比較的簡単に制御することができる。このように、凹部Ａの形成は比較的簡単に制御することができるため、帯電ロールの外周面における表面粗さの制御も比較的簡単にできる。そして、その表面粗さのばらつきを小さくすることが比較的簡単にでき、帯電音の抑制およびトナー付着の抑制を簡単にすることができる。特に、上記レンズ系の調節やロール体の断続回転の調節等により、凹部Ａを周方向および軸方向に規則的に分布形成させることも比較的簡単にでき、この場合は、帯電ロールの表面粗さをより均一にすることができ、帯電音の抑制およびトナー付着の抑制がより制御し易くなる。

また、帯電ロールの製法の他の例として、上記電鋳法により作製された転写用型を用いる方法は、その転写用型として、例えば、円筒状に形成され、その内周面に、上記凹部Ａに対応する形状の凸部が複数分布形成されたものが用いられる。そして、上記転写用型を用いて、上記弾性層２を成形することにより、弾性層２の外周面に、上記転写用型の凸部を転写して凹部（転写凹部）を分布形成する。そして、脱型後、ロールコーティング法，スプレーコーティング法，ディッピング法等により、弾性層２の外周面に、上記中間層３および最外層４の形成材料を順に塗布した後、乾燥（硬化）させ、上記中間層３および最外層４を形成する。この最外層４の外周面には、上記弾性層２の外周面に形成された凹部（転写凹部）の影響により、上記凹部Ａが現れている。このようにしても、上記帯電ロールを作製することができる（ただし、この製法により得られた帯電ロールは、図１のものとは、弾性層２の外周面形状等が異なる）。

上記転写用型は、例えば、電鋳法により作製することができる。すなわち、まず、目的とする弾性層２と同径のアルミニウム製円柱体を準備する。ついで、上記最外層４の外周面に凹部Ａを形成したレーザエッチングと同様にして、上記アルミニウム製円柱体の外周面にレーザエッチングを施し、凹部を形成する。この凹部は、弾性層２の外周面に形成する凹部と同形状に形成する。つぎに、これを原型として、めっき液に浸漬し、電解めっきを行い、上記原型の表面にニッケル等のめっき層（通常、２〜７ｍｍ）を形成する。その後、めっき液から取り出し、洗浄，乾燥等を行う。そして、アルカリ等の薬品を用いて、上記原型（外周面に凹部が形成されたアルミニウム製円柱体）を溶解する。これにより、上記めっき層からなる転写用型を得ることができる。この転写用型の内周面には、上記原型（外周面に凹部が形成されたアルミニウム製円柱体）の外周面が転写されており、上記原型の外周面に形成された凹部に対応する凸部が形成されている。このように、上記原型の外周面が転写用型の内周面に転写され、この転写用型の内周面が帯電ロールの弾性層２の外周面に転写されるため、転写後の弾性層２において、凹部が形成されていない外周面部分が平滑になるよう、準備するアルミニウム製円柱体は、外周面が研磨等により鏡面〔十点平均粗さ（Ｒｚ）が２μｍ以下〕になっていることが好ましい。

また、帯電ロールの製法のさらに他の例として、最外層４の外周面の凹部Ａを、その凹部Ａに対応する凸部を形成した転写板を熱した状態で押し当てて形成する方法は、その熱した転写板にロール体を押し当てて転がし、転写板の凸部を最外層４の外周面に転写させる。上記転写板は、金属板にレーザ加工もしくは機械加工等により、均一な凸形状を形成することにより得ることができる。または、金属板にレーザ加工もしくは機械加工等により、均一な凹形状を形成したものを原型として電鋳法により、均一な凸形状を形成した転写板を得ることができる。なお、上記転写を、最外層４の形成材料を中間層３の外周面に塗布した後、２００℃に熱した上記転写板に押し当てることにより架橋と転写とを同時に行うこともできる。

このようにして得られた帯電ロールは、最外層４の外周面に、相互に開口縁部が重なり合わない状態で複数の凹部Ａが分布形成されて粗面が形成されており、凹部Ａが形成されていない外周面部分Ｂは、元の表面状態（凹部Ａを形成する前の表面状態）を維持し、粗面化されていない。そして、上記帯電ロールと圧接する感光ドラムに対しては、上記凹部Ａが形成されていない外周面部分（凹部列Ｌにおける凹部Ａと凹部Ａとの間の部分）Ｂで圧接される。このため、その圧接は、いわば面接触するようになる。しかも、凹部Ａ周辺の最外層４部分（凹部Ａと凹部Ａとの間の部分）は、上記圧接により凹部Ａの内側に変形するようになる。これらのことから、圧接圧力が緩和され、帯電音を抑制することができる。

そして、導電層を従来のように低硬度化しなくても帯電音の抑制効果が得られるようになる。すなわち、従来は、帯電音を抑制するために、導電層の硬度を１０〜６０％程度の低硬度に設定する必要があったが、上記帯電ロールのように、最外層４の外周面に凹部Ａを形成すると、最外層４の硬度を従来よりも３０％程度硬くしても帯電音を抑制することができるようになる。このため、上記帯電ロールは、従来の低硬度のものよりも、寿命を長くすることができる。

さらに、最外層４の外周面の粗面形成は、複数の凹部Ａを分布形成させることにより行っており、硬質粒子を用いていない。これにより、硬質粒子の凝集が起こらなくなるため、表面粗さの経時的変化が起こらず、長期にわたって表面粗さを一定に維持することができる。そして、上記帯電ロールを長期にわたって使用する場合には、トナーを上記凹部Ａに貯めることができ、その凹部Ａが形成されていない外周面部分（円筒状の残部）Ｂへのトナー付着を抑制することができる。これにより、長期にわたって適正な帯電を維持することができるようになり、その結果、画像むら等のない良質の複写画像を得ることができる。

図２は、本発明の帯電ロールの製法によって得られた帯電ロールの他の実施の形態を示している。この実施の形態の帯電ロールは、周方向に隣り合う凹部列Ｌにおいて、一の凹部列Ｌの凹部Ａの一部が、他の凹部列Ｌの凹部Ａと凹部Ａとの間に入り込んだ状態になっている。それ以外は上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。このようにすると、凹部Ａが比較的大径であっても（例えば、５０〜２００μｍ）、低硬度化効果が得られるようになる。

つぎに、上記帯電ロールを構成する軸体１，弾性層２，中間層３，最外層４の形成材料等について説明する。

上記軸体１は、特に限定されるものではなく、中実でも中空でもよい。また、上記軸体１の材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、鉄，鉄にめっきを施したもの，ステンレス，アルミニウム等があげられる。そして、上記軸体１の表面には、通常、接着剤やプライマー等が塗布される。さらに、上記接着剤やプライマー等は、必要に応じて、導電化してもよい。

上記弾性層２および中間層３は、場合によって、一方が発泡体層、他方がゴム層に形成されたり、両方が発泡体層またはゴム層に形成されたりする。また、弾性層２の厚みは、特に限定されないが、通常、２〜４ｍｍ程度に設定され、中間層３の厚みは、通常、０．１〜０．５ｍｍ程度に設定される。

上記発泡体層の形成材料としては、下記の主材料に発泡剤および導電剤が含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリノルボルネンゴム，エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ），水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），ブタジエンゴム（ＢＲ），イソプレンゴム（ＩＲ），天然ゴム（ＮＲ）等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、必要に応じて、架橋剤（硫黄，過酸化物等），架橋促進剤，オイル等を適宜に添加してもよい。

上記ゴム層の形成材料としては、下記の主材料に導電剤が含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ），エピクロルヒドリン単独重合ゴム，エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム，エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム，アクリルゴム等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、必要に応じて、加硫剤，加硫促進剤，帯電防止剤，助剤等を適宜に添加してもよい。

上記最外層４の形成材料としては、下記の主材料に導電剤が含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリアミド系樹脂，フッ素樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂，シリコーン樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、上記最外層４の厚みは、特に限定されないが、通常、３〜５０μｍ程度に設定される。

なお、上記実施の形態において、場合により、中間層３は形成されなくてもよい。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

下記のように、電鋳法により作製した転写用型を用いて、軸体の外周面に弾性層を成形してロール体を作製した後、最外層を形成し、帯電ロールを作製した。

〔軸体〕
外径６ｍｍ、長さ２３０ｍｍの鉄製の中実円柱状の軸体を準備した。

〔弾性層の形成材料〕
ＥＰＤＭ（ＥＰＴ４０４５、三井化学社製）１００重量部に対して、酸化亜鉛２種（三井金属社製）６重量部、ステアリン酸（ルナックＳ３０、花王社製）２重量部、カーボンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業社製）１０重量部、パラフィンオイル（ダイアナプロセスＰＷ３８０、出光石油化学社製）７０重量部、加硫促進剤（ノクセラーＢＺ、大内新興化学社製）２重量部、加硫促進剤（ノクセラーＣＺ、大内新興化学社製）３重量部、硫黄（鶴見化学工業社製）１重量部の割合で配合し、ロールを用いて混練して弾性層の形成材料を調製した。

〔最外層の形成材料〕
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（トレジンＥＦ３０Ｔ、帝国化学社製）１００重量部に対して、トリメチロールメラミン（スミカフレックスＭ３、住友化学社製）３０重量部、ケッチェンブラックＥＣ（ケッチェンブラックインターナショナル社製）１５重量部の割合で用い、メタノール−トルエン混合溶液（メタノール：トルエン＝７：３）５００重量部に混合攪拌して最外層の形成材料を調製した。

〔転写用型の作製〕
上記実施の形態と同様にして、弾性層の外径と同径のアルミニウム製円柱体を準備し、そのアルミニウム製円柱体に、レーザエッチングを施すことにより、多数の凹部を分布形成した。このときの上記レーザエッチングの条件は、レーザ光の種類：Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、出力：５０Ｗとし、アルミニウム製円柱体を出力：３０Ａ、周波数：５ｋＨｚ、照射スピード：１０３０ｍｍ／秒にて回転させながら、幅５０ｍｍずつアルミニウム製円柱体の外周面にレーザを照射した。このようにしてアルミマスターロールを得、それを用いて電鋳法により転写用型を作製した。

〔ロール体の作製〕
上記転写用型を用いて成形（１７０℃×３０分間）することにより、軸体の外周面に弾性層（厚み３ｍｍ）を形成した。これにより、弾性層の外周面に、多数の凹部を分布形成した。

〔帯電ロールの作製〕
上記弾性層の外周面に、最外層の形成材料をロールコーティング法により塗工した後、乾燥（硬化）させ、最外層（厚み５μｍ）を形成した。これにより、最外層の外周面に凹部が分布形成された帯電ロールを得た。この凹部形成は、凹部の開口縁部が相互に重なり合わないように行うとともに、周方向および軸方向に一定のピッチ（周方向に隣り合う凹部の開口縁間の距離および軸方向に隣り合う凹部の開口縁間の距離をいずれも５μｍ）とした。また、各凹部の形状は、開口形状を略円形（開口径１５０μｍ）とし、凹面形状が略球面の一部からなる曲面状（凹部の深さ５μｍ）とした。また、最外層の外周面のうち凹部が形成されていない部分の十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．５μｍであった。なお、この十点平均粗さ（Ｒｚ）の測定は、表面粗さ計（東京精密社製、サーフコム１４００Ｄ）を用いた（以下の表面粗さの測定も同様）。

下記のように、上記軸体，各層の形成材料等を用いて２層構造のロール体を作製した後、そのロール体の外周面をレーザエッチングにより粗面に形成し、帯電ロールを作製した。

〔ロール体の作製〕
円筒状金型を用いて成形（１７０℃×３０分間）することにより、軸体の外周面に弾性層（厚み３ｍｍ）を形成した。そして、その弾性層の外周面に、最外層の形成材料をロールコーティング法により塗工した後、乾燥（硬化）させ、最外層（厚み１０μｍ）を形成した。これにより、ロール体を得た。このロール体の最外層の十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．５μｍであった。

〔帯電ロールの作製〕
上記ロール体の外周面（最外層の外周面）に、レーザエッチングを施すことにより、複数の凹部を分布形成した。この凹部形成は、凹部の開口縁部が相互に重なり合わないように行うとともに、周方向および軸方向に一定のピッチ（周方向に隣り合う凹部の開口縁間の距離および軸方向に隣り合う凹部の開口縁間の距離をいずれも５μｍ）になるように行った（図１参照）。また、各凹部の形状は、開口形状を略円形（開口径１５０μｍ）とし、凹面形状が略球面の一部からなる曲面状（凹部の深さ５μｍ）とした。なお、このときの上記レーザエッチングの条件は、レーザ光の種類：Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、出力：２７Ａ、周波数：３０ｋＨｚ、照射スピード：３０００ｍｍ／秒にてロール体を回転させながら、幅５０ｍｍずつロール体の外周面にレーザを照射した。また、最外層の外周面のうち凹部が形成されていない部分の十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．５μｍであった。

上記実施例２と同様にして２層構造のロール体を作製した後、そのロール体の外周面を、熱した転写板に押し当てて転がし、帯電ロールを作製した。

〔転写板の作製〕
アルミニウム製板を準備し、そのアルミニウム製板（２３０ｍｍ×５０ｍｍ）に、レーザエッチングを施すことにより、多数の凹部を分布形成した。このときの上記レーザエッチングの条件は、レーザ光の種類：Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、出力：３５Ａ、周波数：５ｋＨｚ、照射スピード：１０２５ｍｍ／秒とした。これにより、アルミマスター板を得、それを用いて電鋳法により転写板を作製した。この転写板の表面には、均一な凸形状が分布形成されていた。

〔帯電ロールの作製〕
上記転写板を２００℃に熱し、その表面に、上記ロール体を９８Ｎの荷重で均等に押し当てて転がし、転写板の凸部を最外層の外周面に転写させた。この凹部形成は、凹部の開口縁部が相互に重なり合わないように行うとともに、周方向および軸方向に一定のピッチ（周方向に隣り合う凹部の開口縁間の距離および軸方向に隣り合う凹部の開口縁間の距離をいずれも５μｍ）になるように行った。また、各凹部の形状は、開口形状を略円形（開口径１５０μｍ）とし、凹面形状が略球面の一部からなる曲面状（凹部の深さ５μｍ）とした。また、最外層の外周面のうち凹部が形成されていない部分の十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．５μｍであった。

上記実施例１において、レーザエッチングの条件を、出力：２８Ａ、照射スピード：６２５ｍｍ／秒とし、凹部の開口径を１２０μｍにした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。

上記実施例２において、レーザエッチングの条件を、出力：２５Ａ、照射スピード：１８００ｍｍ／秒とし、凹部の開口径を１２０μｍにした。それ以外は、上記実施例２と同様にした。

上記実施例３において、レーザエッチングの条件を、出力：２８Ａ、照射スピード：６２５ｍｍ／秒とし、凹部の開口径を１２０μｍにした。それ以外は、上記実施例３と同様にした。

上記実施例１において、レーザエッチングの条件を、出力：２４．５Ａ、照射スピード：４２５ｍｍ／秒とし、凹部の開口径を８０μｍにした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。

上記実施例２において、レーザエッチングの条件を、出力：２２Ａ、照射スピード：１３００ｍｍ／秒とし、凹部の開口径を８０μｍにした。それ以外は、上記実施例２と同様にした。

上記実施例３において、レーザエッチングの条件を、出力：２４．５Ａ、照射スピード：６２５ｍｍ／秒とし、凹部の開口径を８０μｍにした。それ以外は、上記実施例３と同様にした。

上記実施例４において、レーザエッチングの条件を、周波数：５．９ｋＨｚ、照射スピード：７４１ｍｍ／秒とし、最外層における凹部の深さを１．５μｍにした。それ以外は、上記実施例４と同様にした。

上記実施例４において、レーザエッチングの条件を、周波数：３．７ｋＨｚ、照射スピード：４６０ｍｍ／秒とし、最外層における凹部の深さを１０μｍにした。それ以外は、上記実施例４と同様にした。

上記実施例４において、レーザエッチングの条件を、周波数：１．０ｋＨｚ、照射スピード：１２０ｍｍ／秒とし、最外層における凹部の深さを２０μｍにした。それ以外は、上記実施例４と同様にした。

上記実施例１において、アルミニウム製円柱体上に♯４００ステンレス製金網（穴径約３０μｍ）を設置し、その上からレーザエッチングを施した。また、レーザエッチングの条件を、出力：２４．５Ａ、周波数：１ｋＨｚ、照射スピード：１００ｍｍ／秒にすることにより、最外層の外周面に形成する凹部の開口径を５０μｍとした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。

上記実施例４と同様にして、転写用型を用いて、軸体の外周面に弾性層を成形してロール体を作製した後、その弾性層の外周面に、下記の中間層の形成材料をロールコーティング法により塗工した後、架橋（１７０℃×３０分間）させ、中間層（厚み０．３ｍｍ）を形成した。そして、その中間層の外周面に、実施例４と同様にして、最外層を形成し、帯電ロールを作製した。最外層の外周面のうち凹部が形成されていない部分の十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．５μｍであった。

〔中間層の形成材料〕
ＮＢＲ（Ｎ２３９ＳＶ、ＪＳＲ社製）１００重量部に対して、酸化亜鉛２種（三井金属社製）５重量部、ステアリン酸（ルナックＳ３０、花王社製）１重量部、カーボンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業社製）４０重量部、シリカ（ニプシールＥＲ、東ソーシリカ社製）３５重量部、加硫促進剤（ノクセラーＤＭ、大内新興化学社製）１重量部、加硫促進剤（ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学社製）０．５重量部、硫黄（鶴見化学工業社製）１重量部の割合で配合し、ニーダーを用いて混練して中間層の形成材料を調製した。

下記のように、上記軸体，各層の形成材料等を用いて３層構造のロール体を作製した後、実施例５と同様にして、そのロール体の外周面をレーザエッチングにより粗面に形成し、帯電ロールを作製した。最外層の外周面のうち凹部が形成されていない部分の十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．５μｍであった。

〔ロール体の作製〕
円筒状金型を用いて成形（１７０℃×３０分間）することにより、軸体の外周面に弾性層（厚み３ｍｍ）を形成した。そして、その弾性層の外周面に、中間層の形成材料をロールコーティング法により塗工した後、架橋（１７０℃×３０分間）させ、中間層（厚み０．３ｍｍ）を形成した。そして、その中間層の外周面に、最外層の形成材料をロールコーティング法により塗工した後、乾燥（硬化）させ、最外層（厚み１０μｍ）を形成した。これにより、ロール体を得た。このロール体の最外層の十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．５μｍであった。

実施例１５と同様にして３層構造のロール体を作製した後、実施例６と同様にして、そのロール体の外周面を、熱した転写板に押し当てて転がし、帯電ロールを作製した。最外層の外周面のうち凹部が形成されていない部分の十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．５μｍであった。

〔比較例１〕
上記実施例２において、最外層の形成材料として、下記のもの（粒子入り）を用いた。また、その最外層に対するレーザエッチングは行わなかった。それ以外は、上記実施例２と同様にした。

〔最外層の形成材料〕
上記実施例２における最外層の形成材料に、シリカ製粒子〔サイリシア４５０（平均粒径５μｍ）、冨士シリシア社製〕を混合した。このシリカ製粒子の混合割合は、上記最外層の形成材料のＮ−メトキシメチル化ナイロン１００重量部に対して、１０重量部とした。

〔比較例２〕
上記比較例１において、最外層の形成材料として、上記実施例２と同様のものを用いた。それ以外は、上記比較例１と同様にした。

〔比較例３〕
上記比較例１において、弾性層の外周面に、実施例１５と同様にして、中間層を形成した。それ以外は、上記比較例１と同様にした。

〔比較例４〕
上記比較例３において、最外層の形成材料として、上記実施例２と同様のものを用いた。それ以外は、上記比較例３と同様にした。

〔トナー付着〕
上記画像出しを、黒色トナーを用いて２０００枚行った後、各帯電ロールの外周面へのトナー付着の有無を目視にて評価した。その結果、トナー付着が殆ど無いものを○、全面に少しあるものを△、全面に多くあるものを×と評価し、下記の表１に併せて表記した。

〔帯電音〕
感光ドラム（直径３０ｍｍ）と各帯電ロールとを平行にし、感光ドラムの外周面に各帯電ロールを感光ドラムの軸方向に９．８Ｎの押圧力で押圧させた。そして、感光ドラムを４５ｒｐｍの回転速度で回転させ、各帯電ロールを連れ回りさせた。この状態で、上記帯電ロールに、ＡＣ２ｋＶｐｐ，ＤＣ６００Ｖの電圧を周波数６００〜３６００Ｈｚの範囲で６００Ｈｚ毎に変化させて印加した。そして、帯電ロールと感光ドラムとの接触部から３０ｃｍ離れた地点にて、騒音計（ＮＬ０１Ａ、リオン社製）を用い、各周波数での帯電音を測定した。その結果を下記の表１に併せて表記した。

上記表１〜３に示すように、実施例１〜１６の帯電ロールでは、長時間の使用に対して、トナー付着が抑制されたが、比較例１〜４の帯電ロールでは、トナー付着が多くなった。また、帯電音については、実施例７〜１２の帯電ロールでは、周波数２４００Ｈｚの場合に、比較例１の帯電ロール以上の帯電音となったものの、それ以外の殆どの場合では、実施例１〜１６の帯電ロールは、比較例１〜４の帯電ロールと比較して、帯電音が小さくなっており、帯電音の抑制に優れていると判断できる。

本発明の帯電ロールの製法によって得られた帯電ロールの一実施の形態を示し、（ａ）は、その正面図およびその表面を拡大して模式的に示した説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。 本発明の帯電ロールの製法によって得られた帯電ロールの他の実施の形態において、その最外層の表面を拡大して模式的に示した説明図である。

符号の説明

１ 軸体
２ 弾性層
３ 中間層
４ 最外層
Ａ 凹部
Ｌ 凹部列

Claims (3)

1. 軸体の外周面に弾性層を形成した後、この弾性層の外周に直接または他の層を介して円筒状の最外層を形成し、その最外層の外周面に、その凹面形状が略球面の一部からなる曲面状になっている複数の凹部を、相互に開口縁部が重なり合わない状態で軸方向に形成して凹部列を形成し、この凹部列を、周方向に全周にわたって所定の間隔で複数列分布させて粗面を形成し、各凹部列における凹部の開口径を５０〜１５０μｍの範囲、各凹部の深さを１．５〜２０μｍの範囲、隣り合う凹部と凹部との間の開口縁間距離を０〜２０μｍの範囲に設定する帯電ロールの製法であって、上記最外層の外周面における凹部の形成が、上記最外層の外周面に、レーザ光を点状に収束させて照射し、その点状照射部分を上記凹部に形成することを特徴とする帯電ロールの製法。
2. 軸体の外周面に弾性層を形成した後、この弾性層の外周に直接または他の層を介して円筒状の最外層を形成し、その最外層の外周面に、その凹面形状が略球面の一部からなる曲面状になっている複数の凹部を、相互に開口縁部が重なり合わない状態で軸方向に形成して凹部列を形成し、この凹部列を、周方向に全周にわたって所定の間隔で複数列分布させて粗面を形成し、各凹部列における凹部の開口径を５０〜１５０μｍの範囲、各凹部の深さを１．５〜２０μｍの範囲、隣り合う凹部と凹部との間の開口縁間距離を０〜２０μｍの範囲に設定する帯電ロールの製法であって、上記最外層の外周面における凹部の形成が、上記弾性層の外周面に、電鋳法により作製された転写用型を用いて転写凹部を形成し、その後、その弾性層の外周に直接または他の層を介して円筒状の最外層を形成し、上記弾性層の外周面に形成された上記転写凹部の影響により、上記最外層の外周面に上記凹部を現すことを特徴とする帯電ロールの製法。
3. 軸体の外周面に弾性層を形成した後、この弾性層の外周に直接または他の層を介して円筒状の最外層を形成し、その最外層の外周面に、その凹面形状が略球面の一部からなる曲面状になっている複数の凹部を、相互に開口縁部が重なり合わない状態で軸方向に形成して凹部列を形成し、この凹部列を、周方向に全周にわたって所定の間隔で複数列分布させて粗面を形成し、各凹部列における凹部の開口径を５０〜１５０μｍの範囲、各凹部の深さを１．５〜２０μｍの範囲、隣り合う凹部と凹部との間の開口縁間距離を０〜２０μｍの範囲に設定する帯電ロールの製法であって、上記最外層の外周面における凹部の形成が、上記凹部に対応する凸部が形成された転写板を熱した状態で、その転写板に上記最外層を押し当てて転がし、上記転写板の凸部を上記最外層の外周面に転写させて上記凹部を形成することを特徴とする帯電ロールの製法。

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