JP7221039B2 - 帯電ローラ、および帯電ローラの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、帯電ローラ、および帯電ローラの製造方法に関する。

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。
また、感光体（感光ドラム）の表面の帯電には、一般に帯電ローラが用いられており、具体的には、帯電ローラを感光体に当接させた際に形成される微小なギャップにおいて、電圧が印加された帯電ローラから感光体へ放電が起き、それにより感光体の表面が一様に帯電される。

特開２０１０－１３４４５２号公報

ここで、帯電ローラは、感光体との微小なギャップを形成しやすくするために、その表面の層に粒子を含ませる場合があるが（例えば特許文献１参照）、帯電ローラが感光体に当接する毎に表層に含有される粒子に負荷が加わり続けることから、粒子が帯電ローラの表層から脱離しないように表層の樹脂と粒子との間に十分な接着が形成されることが求められている。

そこで、本発明は、帯電ローラの表層の樹脂と粒子との間の接着性を十分に向上させることが可能な、帯電ローラ、および帯電ローラの表層の樹脂と粒子との間の接着性を十分に向上させることが可能な帯電ローラを得るための、帯電ローラの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の帯電ローラは、シャフト部材と、当該シャフト部材の径方向外側に位置する基層と、当該基層の径方向外側に位置し、表面を形成する表層とを備える、帯電ローラであって、
前記表層は、本体粒子部と、当該本体粒子部の表面を被覆する、当該表層のバインダー樹脂と同じ樹脂種の樹脂を含む被膜と、を有する被膜粒子を含み、
前記被膜粒子の少なくとも一部の粒子は、当該粒子の一部分が前記表層の表面から突出するように存在していることを特徴とする。
本発明の帯電ローラによれば、帯電ローラの表層の樹脂と粒子との間の接着性を十分に向上させることができる。

本発明の帯電ローラでは、前記被膜粒子の前記本体粒子部は、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂およびフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも１種類の樹脂より形成されていることが好ましい。この構成によれば、被膜処理後も同様に粒子の性能を担保することができる。

本発明の帯電ローラでは、前記表層の厚さは、５～３０μｍであることが好ましい。この構成によれば、被膜粒子を十分に保持しやすくするとともに、表層の表面から突出せず内部に内包される被膜粒子を低減させることができる。

本発明の帯電ローラでは、前記表層の表面の面積に対する、前記被膜粒子のうち前記表層の表面から突出する被膜粒子の、前記帯電ローラの径方向から観た平面視での総面積の割合が、６０％超であることが好ましい。この構成によれば、紙等の記録媒体にプリントした際に生じ得る、マイクロジッター（横スジ）を十分に低減することができる。

本発明の帯電ローラでは、前記被膜粒子の平均粒径は、３～２０μｍであることが好ましい。この構成によれば、記録媒体にプリントした画像のマイクロジッターをより低減できるとともに、画質を向上させることができる。

本発明の帯電ローラの製造方法は、前記シャフト部材の径方向外側に前記基層を形成する工程と、当該基層の径方向外側に前記表層を形成する工程とを有する、上記の帯電ローラを製造するための、帯電ローラの製造方法であって、
前記表層を形成する工程の前に、前記被膜粒子を準備する工程を有し、
前記表層を形成する工程において、前記被膜粒子を、当該表層を形成するためのバインダー樹脂を含有する原料に配合し、得られた原料を用いて前記基層の径方向外側に当該表層を形成することを特徴とする。
本発明の帯電ローラの製造方法によれば、帯電ローラの表層の樹脂と粒子との間の接着性を十分に向上させることができる。

本発明によれば、帯電ローラの表層の樹脂と粒子との間の接着性を十分に向上させることが可能な、帯電ローラ、および帯電ローラの表層の樹脂と粒子との間の接着性を十分に向上させることが可能な帯電ローラを得るための、帯電ローラの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る帯電ローラを備える画像形成装置の一例を示す、概略図である。 本発明の一実施形態に係る帯電ローラを、軸方向に沿う断面により示す、断面図である。 図２の帯電ローラの表層の一部を、軸方向に沿う断面により示す、拡大断面図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について例示説明する。
本実施形態の帯電ローラは、図１に示すような画像形成装置（例えばレーザープリンター）において用いることができ、図２の軸方向断面図に示すように、本実施形態の帯電ローラ１は、シャフト部材２と、当該シャフト部材２の径方向外側に位置する基層３と、当該基層３の径方向外側に位置し、帯電ローラ１の表面を形成する表層４とを備えている。
なお、本実施形態の帯電ローラ１は、シャフト部材２上に形成する層として基層３および表層４に限定されることはなく、基層３と表層４との間やシャフト部材２と基層３との間には、任意に、単層または複数層の他の層を形成することができる。

また、本実施形態の帯電ローラ１において、図３に示すように、表層４は、本体粒子部５と、当該本体粒子部５の表面を被覆する、当該表層４のバインダー樹脂と同じ樹脂種の樹脂を含む被膜６と、を有する被膜粒子７を含み、また、当該被膜粒子７の少なくとも一部の粒子は、当該粒子の一部分が表層４の表面から突出するように存在している。このようにすることにより、被膜粒子７の被膜６が表層４のバインダー樹脂と同じ樹脂種であるので、被膜６とバインダー樹脂との親和性が向上し、それ故に、帯電ローラ１の表層４のバインダー樹脂と、被膜粒子７の表層４内に位置する部分（表層４内に埋まっている部分）と、の間の接着性を十分に向上させることができ、ひいては表層４から被膜粒子７の脱落を十分に抑制することができる。

なお、「同じ樹脂種」とは、分子鎖中にそれぞれ同じ骨格を有し、分類上、同じグループに属する樹脂であることを意味し、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、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂およびフッ素樹脂というようなグループに属するもの同士をいう。
また、被膜粒子７は、１個以上の粒子からなる一定の分布を有するものである。また、「被膜粒子７の少なくとも一部の粒子は、当該粒子の一部分が表層４の表面から突出するように存在している」とは、被膜粒子７のうちの一部の粒子は、表層４の内部に完全に埋まった状態として存在することもあるが、被膜粒子７のうちの少なくとも一部の粒子は、表層４の内部に完全に埋まった状態として存在しないことを意味する。

ここで、本実施形態において、被膜粒子７は、上述のように被膜を有しているが、当該被膜により１個の被膜粒子７の本体粒子部の表面積の８０％以上が覆われていることが好ましく、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくすべてである。
また、被膜粒子７の被膜６は、上述のように、表層４のバインダー樹脂と同じ樹脂種であれば特に限定されないが、その中でも、バインダー樹脂として好適に用いることができる樹脂である、ウレタン樹脂を含むことが好ましい。
また、被膜粒子７の被膜６の厚さは、特に限定されないが、例えば０．０１～３．０μｍであることが好ましく、より好ましくは０．０５～１．０μｍである。
さらに、被膜６には、表層４のバインダー樹脂とともに含有させることができる添加剤を配合させることができる。なお、被膜６は、表層４のバインダー樹脂と同じ樹脂種の樹脂を含む限り、被膜６中の当該樹脂以外の添加剤は表層４のバインダー樹脂以外の添加剤と同じであっても異なっていてもよい。ただし、被膜６は、樹脂としては、表層４のバインダー樹脂と同じ樹脂種の樹脂のみで形成されるのが好ましい。

本実施形態において、被膜粒子７の本体粒子部５は、特に限定されないが、略球形であり、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂およびフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも１種類の樹脂より形成されていることが好ましい。これにより、被膜処理後も同様に粒子の性能を担保することができる。
また、被膜粒子７の本体粒子部５は、紙等の記録媒体にプリントした際の画質の観点から、アクリル樹脂より形成されることがより好ましい。

本実施形態において、被膜粒子７の平均粒径は、帯電ローラ１を感光体に当接させた際に微小なギャップを形成し、帯電ローラから感光体へ効果的に放電させる観点から、１～３０μｍであることが好ましく、より好ましくは３～２０μｍである。
なお、粒子の平均粒径とは、レーザー回折・散乱法によって求められる体積平均粒径（Ｍｖ）を意味している。また、粒子の平均粒径は、表層４に含まれる粒子が複数種類の粒子の混合よりなる場合（表層に含まれる粒子の粒径分布曲線の形状が多峰性である場合）には、当該複数種類の粒子が混合された状態で測定された平均粒径である。

本実施形態において、表層４に含有される被膜粒子７の含有量は、帯電ローラ１を感光体に当接させた際に微小なギャップを形成し、帯電ローラから感光体へ効果的に放電させる観点から、表層４に含まれるバインダー樹脂１００質量部に対して、１０～２００質量部であることが好ましく、より好ましくは５０～１５０質量部であり、さらに好ましくは９０～１２０質量部である。

ここで、本実施形態においては、表層４の表面の面積に対する、被膜粒子７のうち表層４の表面から突出する被膜粒子７の、帯電ローラ１の径方向から観た平面視での総面積の割合が、６０％超であることが好ましく、より好ましくは７０％以上である。このようにすることにより、紙等の記録媒体に印字した際に生じ得る、マイクロジッター（横スジ）を十分に低減することができる。具体的には、感光体を帯電させるために帯電ローラ１を感光体に接触させた際に、表層４の表面の多数の被膜粒子７が感光体の表面と当接して、帯電ローラ１と感光体の間に、多数の被膜粒子７で支持されて形成される微小なギャップ（隙間）を、表層４の全体に亘って均一に存在させやすい。そして、均一に存在する微小なギャップ（隙間）で、電圧が印加された帯電ローラ１から感光体へ均一に放電が起きるので、感光体の表面が均一に帯電されて、帯電ムラにより生じる得るマイクロジッター（横スジ）を十分に低減することができる。
なお、表層４の表面の面積に対する、被膜粒子７のうち表層４の表面から突出する被膜粒子７の、帯電ローラ１の径方向から観た平面視での総面積の割合は、８５％以下であることが好ましい。

本実施形態において、表層４の表面から突出する被膜粒子７の総面積は、レーザー顕微鏡により、表層４の軸方向中央、両側（表層４の両端より内側に２５ｍｍ離れた位置）を撮影した３箇所の写真（１０００倍）を用いて得る。具体的には、レーザー顕微鏡により撮影した写真（１０００倍）を、画像処理ソフトを用いて、粒子として確認される部分が黒色となるように２値化処理し、当該黒色となった部分の総面積を算出し、３箇所の写真から得た総面積を算術平均することで表層４の表面から突出する被膜粒子７の総面積を得る。
また、表層４の表面の面積に対する、表層４の表面から突出する被膜粒子７の総面積の割合は、上記の方法で得た総面積を、写真（１０００倍）の総撮影面積で除することにより得る。
なお、レーザー顕微鏡により撮影した写真（１０００倍）で粒子として確認される部分とは、当該写真において、表層４の表面が平坦である部分よりも、突出して確認される部分である。また、被膜粒子７の被膜６も上記総面積に算出される。

本実施形態において、上記のように、表層４の表面の面積に対する、被膜粒子７のうち表層４の表面から突出する被膜粒子７の、帯電ローラ１の径方向から観た平面視での総面積の割合を、６０％超とする場合（以下、「粒子突出比率を６０％超とする場合」とも称す）には、被膜粒子７の平均粒径は、３～３０μｍであることが好ましく、より好ましくは３～２０μｍである。被膜粒子７の平均粒径を３μｍ以上とすることにより、帯電ローラ１と感光体との間の微小なギャップの長さを適度にしつつ、微小なギャップを表層４上に十分均一に形成しやすくなりマイクロジッターをより低減できる。また、被膜粒子７の平均粒径を３０μｍ以下とすることにより、帯電ローラ１から感光体への放電を適切に起こすことができ、白抜けと呼ばれる放電不良を抑制することができるので、画像解像度を効果的に確保することができる。

本実施形態において、粒子突出比率を６０％超とする場合、被膜粒子７の含有量は、表層４に含まれるバインダー樹脂１００質量部に対して、７０～１６０質量部であることが好ましく、より好ましくは９０～１２０質量部である。被膜粒子７の含有量を８０質量部以上とすることにより、微小なギャップを帯電ローラ１の表層４全体に亘って均一に存在させやすくすることができ、当該含有量を１６０質量部以下とすることにより、帯電ローラ１を形成するための層形成用原料の保存安定性を確保しやすくなる。

ここで、本実施形態の帯電ローラ１において、表層４のうち上記被膜粒子７以外の部分を構成する層形成用原料としては、バインダー樹脂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。

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。

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、帯電ローラ１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。

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、帯電ローラ１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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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および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。

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、シャフト部材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。

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。

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。

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）、帯電ローラ１に適した低硬度で低圧縮残留歪の基層３を得ることが可能である。

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。

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、帯電ローラ１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。

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。

表層４の厚さは５～３０μｍであることが好ましい。表層４の厚さが５μｍ以上であれば、被膜粒子７を十分に保持しやすくなり、一方、３０μｍ以下であれば、表層４の表面から突出せず内部に内包される被膜粒子７を低減することができる。

次に、図２において、シャフト部材２は、金属シャフト２Ａと、その半径方向外側に配設された高剛性の樹脂基材２Ｂとからなるが、本実施形態の帯電ローラ１のシャフト部材２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２Ａのみから構成されていてもよいし、高剛性の樹脂基材２Ｂ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。

なお、シャフト部材２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。

上記金属シャフト２Ａ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２Ｂ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。

上記シャフト部材２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部材である場合、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２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部材である場合、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２に高剛性樹脂を使用することで、シャフト部材２の外径を大きくしても、シャフト部材２の質量の増加を抑制することができる。

本実施形態の帯電ローラ１は、シャフト部材２の径方向外側に位置する基層３を備える。基層３を構成する層形成用原料としては、上記の表層４が含有する被膜粒子７を必須の成分としないこと以外は、表層４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。

上記層形成用原料により形成される基層３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、帯電ローラ１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。

また、基層３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３の圧縮残留歪が３．０％以下であると、帯電ローラ１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。

さらに、基層３は、厚さが１～３０００μｍであることが好ましい。基層３の厚さが１μｍ以上であれば、帯電ローラ１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３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。

さらにまた、基層３は、特に限定されるものではないが、体積固有抵抗率が１０⁴～１０⁸Ω・ｃｍであることが好ましい。ここで、基層３の抵抗率は、平板または円筒状の対極に、シャフト部材２上に基層３のみ形成したローラの外周面を所定圧力で押し当て、シャフト部材２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。帯電ローラ１は、体積固有抵抗率が１０⁴～１０⁸Ω・ｃｍであることが好ましい。ここで、帯電ローラ１の抵抗率は、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、シャフト部材２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。

また、本実施形態の帯電ローラ１においては、基層３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２Ａの半径方向外側に、ポリウレタンフォームからなる基層３を直接担持させることができる。

基層３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。

基層３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３の体積固有抵抗が前述の範囲となるように調整される。

また、ポリウレタンフォームにより形成する場合、この基層３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。
基層３の厚さとしては、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３の厚さ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。

なお、本実施形態の帯電ローラ１において、基層３３と表層４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。

続いて、上述の実施形態の帯電ローラ１を製造するための、本発明の一実施形態に係る帯電ローラ１の製造方法について説明する。
本実施形態の帯電ローラ１の製造方法は、シャフト部材２の径方向外側に基層３を形成する工程と、基層３の径方向外側に表層４を形成する工程とを有する、上記の帯電ローラを製造するための、帯電ローラの製造方法である。そして、本実施形態の帯電ローラ１の製造方法では、表層４を形成する工程の前に、被膜粒子７を準備する工程を有しており、上記の表層４を形成する工程では、準備した被膜粒子７を、表層４を形成するためのバインダー樹脂を含有する原料に配合し、それを用いて基層３の径方向外側に表層４を形成する。
本実施形態において、上記の工程で帯電ローラ１を製造することにより、帯電ローラ１の表層４の樹脂と被膜粒子７との間の接着性を十分に向上させることができる。

ここで、被膜粒子７を準備する工程では、具体的には、表層４に含有させるための被覆前の被膜粒子７の本体粒子部５の表面に、表層４のバインダー樹脂と同じ樹脂種の樹脂で被膜６を形成して、被膜粒子７を準備する。
また、前述の層形成用原料により基層３を形成する場合、基層３を形成する工程では、シャフト部材２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３を形成することができる。また、表層４を形成する工程では、形成された基層３の表面に、被膜粒子７を配合させた前述の層形成用原料を塗布して、紫外線照射して表層４を形成することができる。
これら工程により、上述の実施形態の帯電ローラ１を容易に製造することができるので、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、前述の層形成用原料をシャフト部材２の外表面または基層３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。

なお、本実施形態の帯電ローラ１の製造方法において、ポリウレタンフォームにより基層３を形成する場合、基層３を形成する工程では、基層３を、シャフト部材２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て形成することができる。

次いで、図１に、上述の実施形態の帯電ローラ１を備える画像形成装置の一例の概略図を示す。
図示する画像形成装置は、静電潜像を保持する感光体１０と、感光体１０の近傍（図では上方）に位置して感光体１０を帯電させるための帯電ローラ１と、トナー１１を供給するためのトナー供給ローラ１２と、トナー供給ローラ１２と感光体１０との間に配置された現像ローラ１３と、現像ローラ１３の近傍（図では上方）に設けられた成層ブレード１４と、感光体１０の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ１５と、感光体１０に隣接して配置されたクリーニングローラ１６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。

図示する画像形成装置においては、まず、感光体１０に帯電ローラ１を当接させて、感光体１０と帯電ローラ１との間に電圧を印加し、感光体１０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１０上に形成する。次に、感光体１０と、トナー供給ローラ１２と、現像ローラ１３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１２上のトナー１１が現像ローラ１３を経て感光体１０に送られる。現像ローラ１３上のトナー１１は、成層ブレード１４により、均一な薄層に整えられ、現像ローラ１３と感光体１０とが接触しながら回転することにより、トナーが現像ローラ１３から感光体１０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は、転写ローラ１５で紙等の記録媒体に転写され、転写後に感光体１０上に残留するトナーは、クリーニングローラ１６によって除去される。

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の帯電ローラおよび帯電ローラの製造方法は、上記の例に限定されることは無く、本発明の帯電ローラおよび帯電ローラの製造方法には、適宜変更を加えることができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例になんら限定されるものではない。

まず、実施例・比較例の帯電ローラの製造のために用いた材料を説明する。
（ウレタンアクリレートオリゴマー）
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。

（光重合開始剤）
ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９（ＢＡＳＦジャパン（株）製）

（導電剤）
・導電剤（ｉ）：カリウム金属イオン
・導電剤（ｉｉ）：ケッチェンブラック（花王（株）製）

続いて、実施例・比較例の帯電ローラの製造方法を説明する。
（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、上記のウレタンアクリレートオリゴマー１００質量部に対し、光重合開始剤３質量部と、上記の導電剤（ｉ）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。
次いで、上記のウレタンアクリレートオリゴマー１００質量部に対し、上記の光重合開始剤３質量部と、上記の導電剤（ｉｉ）３質量部と、表１に示す、予め準備した種類・含有量の粒子と、を配合して層形成用原料を得、そして、得られた層形成用原料を上記で得た基層形成済みローラの表面にロールコーターにて塗布し、ＵＶ照射して、厚さ１５μｍ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１に示す。

次いで、実施例・比較例の帯電ローラの評価方法を説明する。
（接着性）
各供試ローラの表層の樹脂と粒子との間の接着性を次の方法で測定した。各供試ローラを温度３５℃、湿度８０％の環境下に２４時間放置後、電子写真装置に帯電ローラとして組み込んだ。１万枚印字した後のローラの、軸方向中央の表面と、両端部から２５ｍｍ位置の表面の３か所をレーザー顕微鏡（１０００倍）にて、粒子の脱落有無を観察し、下記の基準で評価した。
得られた結果について、下記の基準に従い、接着性の評価を行った。結果を表１に示す。
○：脱落無
×：脱落有（一か所でも脱落あれば×）

（マイクロジッター）
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、それを温度３５℃湿度８０％の環境下で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、同様の環境条件で印刷を実施し、下記の基準に従い、マイクロジッター（横すじ）について評価を行った。結果を表１に示す。
○：マイクロジッター（横すじ）無
△：一部分に確認される
×：印字領域全域に確認される

本発明によれば、帯電ローラの表層の樹脂と粒子との間の接着性を十分に向上させることが可能な、帯電ローラ、および帯電ローラの表層の樹脂と粒子との間の接着性を十分に向上させることが可能な帯電ローラを得るための、帯電ローラの製造方法を提供することができる。

１：帯電ローラ、 ２：シャフト部材、 ３：基層、 ４：表層、
５：本体粒子部、 ６：被膜、 ７：被膜粒子、 １０：感光体、 １１：トナー、
１２：トナー供給ローラ、 １３：現像ローラ、 １４：成層ブレード、
１５：転写ローラ、 １６：クリーニングローラ

Claims (5)

1. シャフト部材と、当該シャフト部材の径方向外側に位置する基層と、当該基層の径方向外側に位置し、表面を形成する表層とを備える、帯電ローラであって、
   前記表層は、本体粒子部と、当該本体粒子部の表面を被覆する、当該表層のバインダー樹脂と同じ樹脂種の樹脂を含む被膜と、を有する被膜粒子を含み、
   前記被膜粒子の少なくとも一部の粒子は、当該粒子の一部分が前記表層の表面から突出するように存在し、
   前記表層の表面の面積に対する、前記被膜粒子のうち前記表層の表面から突出する被膜粒子の、前記帯電ローラの径方向から観た平面視での総面積の割合が、６０％超であり、
   前記表層のバインダー樹脂と、前記被膜が含む樹脂は、ウレタン樹脂であることを特徴とする、帯電ローラ。
2. 前記被膜粒子の前記本体粒子部は、アクリル樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂およびフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも１種類の樹脂より形成されている、請求項１に記載の帯電ローラ。
3. 前記表層の厚さは、５～３０μｍである、請求項１または２に記載の帯電ローラ。
4. 前記被膜粒子の平均粒径は、３～２０μｍである、請求項１～３のいずれかに記載の帯電ローラ。
5. 前記シャフト部材の径方向外側に前記基層を形成する工程と、当該基層の径方向外側に前記表層を形成する工程とを有する、請求項１～４のいずれかに記載の帯電ローラを製造するための、帯電ローラの製造方法であって、
   前記表層を形成する工程の前に、前記被膜粒子を準備する工程を有し、
   前記表層を形成する工程において、前記被膜粒子を、当該表層を形成するためのバインダー樹脂を含有する原料に配合し、得られた原料を用いて前記基層の径方向外側に当該表層を形成することを特徴とする、帯電ローラの製造方法。

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