JP5083940B2

JP5083940B2 - 帯電ローラおよびその製造方法

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Publication number: JP5083940B2
Application number: JP2007040057A
Authority: JP
Inventors: 康井上; 武史村山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-02-20
Also published as: JP2008203571A

Description

本発明は帯電ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）およびその製造方法に関し、詳しくは、帯電ローラの画像性の改良に関する。

従来、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、トナーの付着によるトナー像の形成、紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法が採られている。

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、このコロナ放電方式は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帯電方式への取り組みがなされており、新たな帯電方式として、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。

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、芯金（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、表面の平滑性確保やトナーの付着防止のために、ウレタン、ナイロン等の樹脂を有機溶剤に溶解した樹脂溶液や水に溶解もしくは分散させた樹脂溶液をディッピング法やスプレー法などにより塗布してなる塗膜層を設けた多層構造の帯電ローラが知られている。また、基層と塗膜層との間の接着性の改良のために、これらの層の間に接着層を設ける技術もよく知られている。

一方、帯電ローラにおいて良好な帯電性能を得るためには抵抗値の調整が重要となることから、かかる多層膜を有する帯電ローラにおいて、各層の夫々につき異なる抵抗域を設定して、所望の性能を得る技術も公知である。例えば、本出願人においても、基層上に接着層を介して少なくとも二層以上の塗膜層を設けた帯電ローラにおいて、基層および接着層の抵抗値を夫々所定範囲としたことにより、良好な帯電性能を実現する技術や、芯金の外周面上に、基層と、少なくとも一層の下層と、表面層とを順次設けた帯電ローラにおいて、下層として所定の高抵抗値を有する高抵抗層を少なくとも一層設けることで、良好な帯電性能を保持しつつ耐圧性能および耐久性能を向上する技術を提案している（特許文献１，２）。
特開２００２−２２９３０５号公報（特許請求の範囲等）特開２００４−２４５９３３号公報（特許請求の範囲等）

画像における帯電不良スジの発生などの問題を解消して、良好な画像を得るための手法としては、帯電ローラの製品抵抗を高抵抗化したり、表面粗さを制御するなどの方法が知られている。しかしながら、ローラ抵抗を高抵抗化する方法では抵抗ムラが発生しやすいという問題があり、また、表面粗さの制御による方法では、Ｒｚが大きいとトナー汚れが悪化する一方、小さいと帯電不良スジが悪化してしまい、いずれの場合も、他の問題を生ずることなく画像性を向上することができるものではなかった。

そこで本発明の目的は、上記従来技術における問題を解消して、他の問題を生ずることなく帯電不良スジの発生を抑制することで、良好な画像が得られる帯電ローラおよびその製造方法を提供することにある。

本発明者らは鋭意検討した結果、複数の塗膜層で構成される帯電ローラにおいて、各塗膜層の抵抗値の比を所定範囲内に調整することで、帯電不良スジを改良して画像を良化することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の帯電ローラは、被帯電体に当接させて、該被帯電体との間に電圧を印加することにより該被帯電体を帯電させる帯電ローラであって、軸の外周に、ウレタンフォーム層と、下層と、表層と、を順次備える帯電ローラにおいて、
前記下層がウレタン樹脂を用いて形成され、前記表層がフッ素樹脂を用いて形成され、
前記軸の外周に前記下層まで形成された状態での抵抗値Ｒ１と、前記軸の外周に前記表層まで形成された状態での表層抵抗値Ｒ２との比Ｒ２／Ｒ１が、２．５〜１５の範囲内であることを特徴とするものである。
本発明の帯電ローラにおいて、前記Ｒ２／Ｒ１は、８．６〜１５の範囲内であることがより好適であり、また、前記下層の抵抗は、イオン導電剤を用いて好適に調整することができる。

また、本発明の帯電ローラの製造方法は、軸の外周に、ウレタンフォーム層と、下層と、表層と、を順次形成して、帯電ローラを製造するに当たり、
前記下層をウレタン樹脂を用いてディッピング法により形成し、前記表層をフッ素樹脂を用いてディッピング法により形成し、
前記軸の外周に前記下層まで形成された状態での抵抗値Ｒ１と、前記軸の外周に前記表層まで形成された状態での表層抵抗値Ｒ２との比Ｒ２／Ｒ１が、２．５〜１５の範囲内に調整することを特徴とするものである。

本発明によれば、上記構成としたことにより、抵抗ムラ等の他の問題を生ずることなく帯電不良スジの発生を抑制して、良好な画像が得られる帯電ローラを実現することが可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適例の帯電ローラの概略断面図を示す。本発明の帯電ローラ１０は、被帯電体に当接させて、被帯電体との間に電圧を印加することにより被帯電体を帯電させるものであり、図示するように、軸１の外周に、ウレタンフォーム層２と、下層３と、表層４と、を順次備えている。

本発明の帯電ローラ１０は、軸１の外周に下層３まで形成された状態での抵抗値Ｒ１と、軸１の外周に表層４まで形成された状態での抵抗値Ｒ２との比Ｒ２／Ｒ１が、２．５〜１５の範囲内である点に特徴を有する。同じ多層塗膜構成の従来の帯電ローラにおける上記抵抗比は、０．１〜２．３程度である。すなわち、本発明においては、従来よりも、下層３を低抵抗、表層４を高抵抗として、表層／下層の抵抗比を大きくすることで、帯電不良スジの発生を抑制し、画像の良化を達成することが可能となったものである。この理由としては、抵抗比を大きくすることで帯電ローラの表層部分への分担電圧が大きくなり、放電性能が向上して、帯電能力が高まることによるものと推測される。なお、本発明における上記抵抗値Ｒ１は、製品においては、表層を研磨等により剥離した状態で、測定することが可能である。

本発明においては、下層３および表層４の体積抵抗値をそれぞれ調整することにより、抵抗値の比を上記範囲内とすることのみが重要であり、これにより、良好な画像の得られる帯電ローラを実現したものであって、それ以外のローラの具体的構成、材質等については、常法に従い適宜選定することができ、特に制限されるものではない。

軸１としては、良好な導電性を有するものであれば特に制限はなく、例えば、硫黄快削鋼などの鋼材にニッケルや亜鉛のめっきを施したものや、鉄、ステンレススチール、アルミニウムなどの金属製の中実体、またはその内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトを好適に用いることができる。

ウレタンフォーム層２を形成するためのポリウレタン原料としては、樹脂中にウレタン結合を含むものであれば、特に制限はない。ポリウレタン原料を構成するポリイソシアネートとしては、芳香族イソシアネートまたはその誘導体、脂肪族イソシアネートまたはその誘導体、脂環族イソシアネートまたはその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネートまたはその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネートまたはその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が好適に用いられる。トリレンジイソシアネートまたはその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンまたはその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物なども用いることができる。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。

ポリウレタン原料を構成するポリオール成分としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールは、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が２〜９５重量％であることが好ましく、より好ましくは５〜９０重量％である。特に、末端にエチレンオサイドが付加しているものが好ましく用いられる。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであることが好ましい。このポリエーテルポリオールの分子量は、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、特には４００〜３０００の範囲のものが好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、特に１５００〜６０００の範囲のものが好ましい。また、２官能のポリオールと３官能のポリオールを適宜ブレンドして用いることもできる。

ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。更に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましく、この場合、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとの比率が重量比で９５：５〜２０：８０の範囲になるように用いることが好ましく、特に９０：１０〜５０：５０の範囲になるように用いることが好ましい。また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やそれらの誘導体を併用することができる。

また、ポリオールをポリイソシアネートによりあらかじめプレポリマー化してもよく、その方法としては、ポリオールとポリイソシアネートを適当な容器に入れ、充分に攪拌し、３０〜９０℃、より好ましくは４０〜７０℃に、６〜２４０時間、より好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとポリイシソシアネートとの分量の比率は、得られるプレポリマーのイソシアネート含有率が４〜３０重量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは６〜１５重量％である。イソシアネートの含有率が４重量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が３０重量％を超えると、プレポリマー化されていないポリイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。ポリオールをあらかじめポリイソシアネートによりプレポリマー化したイソシアネート成分を用いる場合のポリオール成分としては、上記ポリオール成分に加えて、エチレングリコールやブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンやソルビトール等のポリオール類やそれらの誘導体を用いることもできる。

ポリウレタン原料には、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、カーボンブラックや無機炭酸塩等の充填材、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを添加することができる。イオン導電剤の例としては、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（例えば、ラウリ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、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリ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などの過塩素酸塩、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、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属や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、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。また、電子導電剤の例としては、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；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、通常は、ポリウレタン原料１００重量部に対し、０．１〜４０重量部、好ましくは０．３〜２０重量部の割合である。

ポリウレタン原料の硬化反応に用いる触媒としては、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、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明においては、ポリウレタン原料にシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．５〜５重量部とすることが更に好ましい。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．５〜５重量部とすることが更に好ましい。

本発明で用いるウレタンフォームは、密度が０．２〜０．８ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、より好ましくは０．３〜０．６ｇ／ｃｍ^３である。また、ウレタンフォームのアスカーＣ硬度は２０〜６５°が好ましく、より好ましくは２５〜４５°である。本発明において、ポリウレタン原料をあらかじめ発泡させるための方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、密度０．２〜０．８ｇ／ｃｍ^３、アスカーＣ硬度２０〜６５°の独立気泡構造を有するポリウレタンフォームを得る点から、不活性ガスを混入しながら機械的攪拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のポリウレタン原料と反応しない気体が挙げられる。発泡させたポリウレタン原料を金属モールド等に注型し、硬化させることにより、金属モールドに接した部分に自己スキン層（薄い層状の皮膜）が形成されたポリウレタンフォームを得ることができる。その際、金属モールドの内面をフッ素樹脂等でコーティングする等の方法により、金属モールドに離型性を付与することができる。

また、ウレタンフォーム層２の成形条件については特に制限はなく、通常の条件に従うことができ、例えば、１５〜８０℃、好ましくは２０〜６５℃の範囲の温度においてポリウレタン原料の発泡を開始させ、軸１を配置した金属モールド内に注入完了後、７０〜１２０℃程度の温度でキュアを行い、次いで、脱型することにより、ウレタンフォーム層２を得ることができる。

ウレタンフォーム層２の抵抗値は、特に制限されないが、通常１０^０〜１０^８Ω、特には１０^２〜１０^５Ωの範囲内とすることができる。

下層３は、所望に応じ適切な樹脂で形成することができ、かかる樹脂としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。特には、ウレタン樹脂を用いて形成することが好ましい。また、下層３には、導電剤として、前述したイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができる。本発明においては特に、安定性が高く抵抗値を調整することが容易なイオン導電剤を用いて下層３の抵抗を調整することが好ましく、イオン導電剤の耐ブリード性能を向上することで配合量を増量して、低抵抗化を実現することができる。

下層３の抵抗値は、前述した本発明に係る抵抗比を満足するものであれば、特に制限されるものではなく、通常１０^３〜１０^８Ω、特には１０^４〜１０^５Ωの範囲内とする。

また、下層３の厚さとしては、特に制限されないが、通常５０〜３００μｍ、特には８０〜１８０μｍの範囲内とすることができる。

表層４は、下層３と同様の樹脂を適宜用いて形成することができるが、トナー付着防止や表面平滑性確保等の目的に応じた材料構成とすることが好ましく、特に、帯電ローラの表面平滑性や感光体等との低密着性などの観点から、フッ素樹脂が好適に用いられる。フッ素樹脂としては、例えば、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−ヘキサフルオロプロピレン−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、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挙げられ、これらを溶液中で重合させたものや重合後の樹脂を有機溶剤に溶解させた溶剤系フッ素樹脂等が用いられる。表層４についても、導電剤として、前述したイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができる。表層４については、導電剤としてカーボンブラックを用いて、カーボンブラックを高分散化することで、高抵抗化とともに抵抗の均一化を実現することができると考えられる。

表層４の抵抗値は、前述した本発明に係る抵抗比を満足するものであれば、特に制限されるものではなく、通常１０^５〜１０^１１Ω、特には１０^９〜１０^１０Ωの範囲内とすることができる。

また、表層４の厚さとしては、特に制限されないが、通常１〜２０μｍ、特には５〜１５μｍの範囲内とする。なお、帯電ローラの表面に凹凸があると、この凹部内にトナーが詰まって画像不良の原因となることがあるため、部材表面はできるだけ平滑であることが好ましい。したがって好適には、表層４の表面粗さは、ＪＩＳ十点平均粗さＲｚで、通常１０μｍ以下、特には６μｍ以下とする。

また、本発明のローラ１０においては、図示するように、ウレタンフォーム層２と下層３との間に、接着層５を設けることができる。接着層５は、本発明においては必須ではなく、ウレタンフォーム層２と下層３との間の密着性を向上する機能を果たさせるために、必要に応じて適宜設けるものであり、その形成材料としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂等を挙げることができ、これに上記導電剤を適宜添加することにより、下層３および表層４の場合と同様に抵抗値を調整することができる。

接着層５の抵抗値は、特に制限されるものではなく、通常１０^０〜１０^８Ω、特には１０^２〜１０^５Ωの範囲内とすることができる。また、接着層５の厚みは、ウレタンフォーム層２と下層３との間の接着性確保のために、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍ程度とする。

下層３および表面層４には、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の適宜添加剤を所望に応じて適量添加することができ、この場合添加剤は無機系、有機系のいずれであってもよい。

下層３、表層４および接着層５の総厚みは、特に制限されるものではないが、ウレタンフォーム層２の柔軟性を損なわないために薄層とすることが好ましく、具体的には、５０〜４５０μｍ程度とする。

なお、接着層５、下層３および表層４の各層の形成方法としては、特に制限はないが、これら各層を形成する各成分を含む塗料を調製し、この塗料をディッピング法やスプレー法により塗布する方法を好ましく用いることができる。

本発明の帯電ローラ１０は、前述したように、転写体等の被帯電体に当接した状態にて配設され、被帯電体と本発明の帯電ローラとの間に電圧を印加することにより被帯電体を帯電させるものである。この場合、帯電ローラと被帯電体との間に印加する電圧は、直流電圧であっても交流電圧であってもよく、特に制限されないが、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加して帯電を行うようにすることが好ましく、これにより被帯電体をより均一に帯電させることができる。また、本発明の帯電ローラと被帯電体との間の接触圧力は、５０〜２０００ｇ、特には１００〜１０００ｇとすることが好ましく、これにより良好な帯電を確実に得ることができる。

本発明の帯電ローラ１０を用いた帯電装置については、例えば、図２に示すように、本発明の帯電ローラ１０を転写体等の被帯電体１１に当接させ、電圧印加手段１２から被帯電体１１との間に電圧を印加するように構成した帯電装置を例示することができるが、これに限定されるものではなく、被帯電体１１、帯電ローラ１０の形態や電圧印加手段１２による電圧印加方式等は適宜変更することが可能である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
まず、芯金１（φ８ｍｍ、長さ２６０ｍｍ、材質：硫黄快削鋼）の外周に、メカニカルフロス法によりポリウレタンフォームを担持させて、ウレタンフォーム層２を形成した。

具体的には、プレポリマー化イソシアネート（ＴＤＩ＋ポリオール）１００重量部と、ポリエーテルポリオール２０重量部と、アセチレンブラック２重量部とからなるポリウレタン原料を調製し、このポリウレタン原料をミキサーにより機械的に攪拌して乾燥空気を混入して、発泡させた。この発泡ポリウレタン原料を、端部にシャフトを貫通させるための穴が設けられ、かつ、シャフトを支持するための金属製キャップが設置されている金属製円筒状割りモールドに注型した。このモールドの内部には、前記芯金１を、外周に接着剤を塗布した状態で配置した。次いで、発泡ポリウレタン原料が注型されたモールドを９０℃に調整した熱風オーブン中に４時間放置し、発泡ポリウレタン原料を硬化させた。

次いで、硬化したポリウレタンフォームをモールドから取り外して、下記表１に示す下層３の構成材料を、樹脂１００重量部に対し、下記表２，３に示す量（重量部）にて混合して調製した塗料をディップ塗布することにより、その外周に、膜厚１００μｍの下層３を形成した。さらに、その外周に、下記表１〜３に従い、同様にして、膜厚５μｍの表層４を形成して、ローラ本体部がφ１６ｍｍ、長さ２４０ｍｍである帯電ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ十点平均粗さＲｚで５μｍであった。

＜抵抗値の測定＞
各供試ローラの長手方向中央部の抵抗値を、周状に高抵抗計（ＨＩＯＫＩ製）にて測定した。測定は、下層３まで形成した段階（下層抵抗Ｒ１）と、表層４まで形成した段階（製品抵抗Ｒ２）との２回行い、その結果から、抵抗比（Ｒ２／Ｒ１）を求めた。

＜画像性の評価＞
各供試ローラを市販のプリンタに組み込んで、帯電不良に起因するスジの発生の有無につき評価し、スジの発生がない場合を「○」、若干のスジの発生が見られた場合を「△」とした。また、同様にして画像ムラについても評価し、濃度ムラの発生がない場合を「○」、濃度ムラの発生がある場合を「×」とした。
これらの結果を、下記の表２，３中に併せて示す。

上記表２，３に示すように、抵抗比Ｒ２／Ｒ１が２．５〜１５の範囲内を満足する実施例の帯電ローラにおいては、帯電不良スジおよび画像ムラの発生を、いずれも良好に防止できることが確かめられた。

本発明の一好適実施形態に係る帯電ローラを示す断面図である。帯電装置の構成を示す概略説明図である。

符号の説明

１軸
２ウレタンフォーム層
３下層
４表層
５接着層
１０帯電ローラ
１１被帯電体
１２電圧印加手段

Claims

被帯電体に当接させて、該被帯電体との間に電圧を印加することにより該被帯電体を帯電させる帯電ローラであって、軸の外周に、ウレタンフォーム層と、下層と、表層と、を順次備える帯電ローラにおいて、
前記下層がウレタン樹脂を用いて形成され、前記表層がフッ素樹脂を用いて形成され、
前記軸の外周に前記下層まで形成された状態での抵抗値Ｒ１と、前記軸の外周に前記表層まで形成された状態での表層抵抗値Ｒ２との比Ｒ２／Ｒ１が、２．５〜１５の範囲内であることを特徴とする帯電ローラ。
前記Ｒ２／Ｒ１が、８．６〜１５の範囲内である請求項１記載の帯電ローラ。
前記下層が、イオン導電剤を含有する請求項１または２記載の帯電ローラ。
軸の外周に、ウレタンフォーム層と、下層と、表層と、を順次形成して、帯電ローラを製造するに当たり、
前記下層をウレタン樹脂を用いてディッピング法により形成し、前記表層をフッ素樹脂を用いてディッピング法により形成し、
前記軸の外周に前記下層まで形成された状態での抵抗値Ｒ１と、前記軸の外周に前記表層まで形成された状態での表層抵抗値Ｒ２との比Ｒ２／Ｒ１が、２．５〜１５の範囲内に調整することを特徴とする帯電ローラの製造方法。