JP2004021019A - 導電性ロール、帯電ロール、転写ロール、及びクリーニングロール - Google Patents

Abstract

【課題】表面への異物の付着による汚染に起因する画像欠陥の発生を防止するとともに、異物が付着した際の画像欠陥を最小限とし、さらに感光体表面への異物のフィルミングを防止できる導電性ロール、帯電ロール、及び転写ロールの提供である。
【解決手段】表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上であることを特徴とする導電性ロールである。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は、電子写真用複写機、プリンタ等の画像形成装置における静電記録プロセスに用いられる帯電ロール等の導電性ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式の画像形成装置では、被帯電体としての感光体表面を均一に帯電させる部材として、帯電ロールが多用されている。帯電ロールは、電圧は印加された状態で感光体に接触し、感光体との間の微少な間隙にて放電し感光体表面を帯電させる。上記帯電ロールは、感光体を均一に帯電させるために、抵抗、形状が厳密に制御されている。
【０００３】
帯電ロールを用いた電子写真用画像形成装置においては、感光体表面に付着した転写残トナー、キャリア、紙粉等の異物が、帯電ロールと感光体とのニップ部分に進入することにより、該異物が帯電ロール表面に付着し帯電ロールを汚染する。帯電ロール表面に異物が付着すると、異物付着部分は抵抗が高くなり、感光体の帯電不良を生じたり、異物付着部分で異常放電を引き起こしたりして、現像、転写後の画像において、白点や色点といった画像欠陥を引き起こす。
【０００４】
上記異物の付着による汚染が長期的に継続された帯電ロールは、ロール全体としても抵抗にムラができるため、感光体の帯電ムラを生じやすく、形成された画像に、さらに濃度ムラや、画像全面に及ぶ白点や色点といった画質欠陥を引き起こす。
【０００５】
特に近年、電子写真用画像形成装置においては、高画質化、長寿命化が一層要求されており、従来では検出できなかった帯電ムラが画質欠陥の原因となる。また、画像形成装置のコスト低減のために、直流の電圧印加のみで帯電する方式とした場合には、従来の直流に交流を重畳して電圧印加し、帯電の均一化を図っている装置と比較して、より一層異物の付着による画像欠陥が顕著となる。
【０００６】
上記異物の付着による画質欠陥防止のために、従来、帯電ロールへの異物の付着を低減する方法や、付着した異物を除去する部材を装着する方法が試みられてきた。
【０００７】
帯電ロールへの異物の付着を低減する方法としては、例えば、いわゆる樹脂に代表されるような、分子構造が緻密で離型性に優れた高分子材料により表面層を形成し、一般に粘着性の高い弾性ロール（帯電ロール）表面へ異物の付着を低減させる試みがなされてきた（特開平１−２０４０８１号公報等）。
【０００８】
また、前記付着した異物を除去する部材を装着する方法としては、帯電ロールにロールやパッド（特開平２−３０１７７７号公報）、あるいはウェブ（特開平２−３０１７７９号公報）等部材を当接し、帯電ロール表面に付着した異物を強制的に除去する試みがなされてきた。
【０００９】
しかし、前記緻密な高分子材料を表面層に用いる方法では、一般にそのような高分子材料は硬いものであるため、わずかな異物の付着により帯電不良を起こしてしまったり、感光体の消耗を早めてしまったりする場合があった。
【００１０】
また、前記付着した異物を除去する部材を装着する方法でも、帯電部材表面の残留トナーが十分にとりきれず、次第に異物が蓄積することが判明した。
【００１１】
さらに、前記異物の付着は、帯電ロールだけでなく感光体周りに配置され、感光体に接触する部材（転写ロール、クリーニングロール等）にとっても耐久性を低下させるなど大きな問題であり、異物付着を根本的に回避・低減できるロール、または異物が付着しても性能が低下しないロールはいまだ開発されていない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、表面への異物の付着による汚染に起因する画像欠陥の発生を防止するとともに、異物が付着した際の画像欠陥を最小限とし、さらに感光体表面への異物のフィルミングを防止できる導電性ロール、帯電ロール、転写ロール、及びクリーニングロールを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞　表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上であることを特徴とする導電性ロールである。
【００１４】
＜２＞　前記導電性ロール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０μｍ以下であることを特徴とする＜１＞に記載の導電性ロールである。
【００１５】
＜３＞　前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする＜１＞に記載の導電性ロールである。
【００１６】
＜４＞　前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする＜２＞に記載の導電性ロールである。
【００１７】
＜５＞　表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上である導電性ロールからなることを特徴とする帯電ロールである。
【００１８】
＜６＞　前記帯電ロール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０μｍ以下であることを特徴とする＜５＞に記載の帯電ロールである。
【００１９】
＜７＞　前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の帯電ロールである。
【００２０】
＜８＞　前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする＜６＞に記載の帯電ロールである。
【００２１】
＜９＞　表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上である導電性ロールからなることを特徴とする転写ロールである。
【００２２】
＜１０＞　前記帯電ロール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０μｍ以下であることを特徴とする＜９＞に記載の転写ロールである。
【００２３】
＜１１＞　前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする＜９＞に記載の転写ロールである。
【００２４】
＜１２＞　前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする＜１０＞に記載の転写ロールである。
【００２５】
＜１３＞　表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上である導電性ロールからなることを特徴とするクリーニングロールである。
【００２６】
＜１４＞　前記帯電ロール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０μｍ以下であることを特徴とする＜１３＞に記載のクリーニングロールである。
【００２７】
＜１５＞　前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする＜１３＞に記載のクリーニングロールである。
【００２８】
＜１６＞　前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする＜１４＞に記載のクリーニングロールである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の導電性ロールは、表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上であることを特徴とする。
【００３０】
本発明の導電性ロールとしては、上記構成の導電性を有するロールであれば特に制限されるものではなく、例えば、金属の基材表面に導電性の弾性層及び表面層が形成された、帯電ロール、転写ロール、クリーニングロール等を挙げることができる。
【００３１】
また、前記被帯電体としては、感光体に限定されるものではなく、記録用紙、トナーなど、本発明の導電性ロールに接触して帯電（極性の変更を含む）するものをすべて含むものである。
【００３２】
まず、本発明の導電性ロールの例として、帯電ロールについて説明する。
前記のように、接触式帯電ロールを長期間使用すると、帯電ロールは感光体と接触しているために、感光体表面の転写残トナー、キャリア、紙粉等の異物が帯電ロールに付着し、帯電ロールを汚染する。汚染した帯電ロールは、感光体の帯電ムラを引き起こし、濃度ムラや画像全面に及ぶ白点や色点といった画質欠陥の原因となる。さらに、帯電ロールと感光体とのニップ部において、該ニップ部に進入した異物は、帯電ロールにより感光体に押し付けられるために、感光体表面のキズの発生や、感光体への異物の埋没によるフィルミング発生の原因となる。
【００３３】
帯電ロールと感光体とのニップ部分に進入する異物の中には、粒径が数μｍの転写残トナー、キャリア、及び紙粉等が集まって、数十〜数百μｍの範囲の大きさの凝集物となった粗大な異物もある。
【００３４】
図１に上記粗大な異物が付着した帯電ロールが感光体に接触したときの模式断面図を示す。図１に示すように、上記粗大な異物１３が帯電ロール１１の表面に付着すると、帯電ロール１１の感光体１２との接触不良部分は、感光体１２の帯電不良は付着部分だけでなくその周囲の部分１４でも生ずる。このため、感光体の帯電不良領域は異物１３の周辺に大きく広がり、粗大白点や粗大色点といった画像欠陥を引き起こす。
【００３５】
粗大な異物１３は、微細な異物に比べ数量は少ないものの、高画質化が要求される近年においては、粗大な異物１３に起因する帯電ロール１１と感光体１２との接触不良による帯電不良は大きな問題となる。
【００３６】
本発明者らは、上記問題について鋭意検討したところ、帯電ロール１１が表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、前記帯電ロール１１のダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成するの高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上とすることにより、異物の付着による画像欠陥、感光体１２表面への異物のフィルミングが防止できることを見出した。
【００３７】
前記ダイナミック超微小硬度（以下、単に「ＤＨ」称する場合がある）は、圧子を試料に一定の押込み速度（ｍＮ／ｓ）で進入させたときの試験荷重Ｐ（ｍＮ）と押込み深さＤ（μｍ）より、式（１）より算出された硬度である。
ＤＨ＝α×Ｐ／Ｄ^２　・・・　　（１）
上記式（１）において、αは圧子形状による定数を表す。
【００３８】
なお、上記ダイナミック超微小硬度の測定は、ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−Ｗ２０１Ｓ（（株）島津製作所社製）により行った。ダイナミック超微小硬度は、軟質材料測定により、三角錐圧子（頂角：１１５°、α：３．８５８４）を、帯電ロールに押込み速度０．１４ｍＮ／ｓ、試験荷重０．５ｍＮで進入させた時の押込み深さＤを測定することにより求めた。
【００３９】
本発明の帯電ロールによる異物の付着、粗大異物による画像欠陥、及び感光体表面への異物のフィルミングを防止できる原理は以下のように考えられる。
図２に図１と同様に、粗大な異物が付着した本発明の帯電ロールが感光体に接触したときの模式断面図を示す。また、図３にこのときの帯電ロールと粗大な異物との接触部分の拡大断面図を示す。
【００４０】
図２に示すように、本発明の帯電ロール１１と感光体１２とのニップ部分においては、マクロ的には、帯電ロール１１が粗大な異物１３を包み込むように感光体１２と接触しており、前記図１における接触不良領域１４がかなり減少している。また、この場合の帯電ロール１１と粗大な異物１３との接触は、図３に示すようにミクロ的には接触面積が低減されている。このため、表面に粗大な異物１３が付着したとしても、感光体１２の帯電不良領域を最小限とすることができ、また、粗大な異物１３が帯電ロール１１の表面に密着することがないため、粗大な異物１３が継続して帯電ロール１１の表面に維持されにくい構造となっている。
【００４１】
前記原理を満足する帯電ロール１１の提供は、ダイナミック超微小硬度の制御により可能となった。
前記ダイナミック超微小硬度は、圧子を押込んで行く過程での硬度であり、試料の塑性変形分と弾性変形分の特性を含んでいる。また、ダイナミック超微小硬度は、面積、深さともに微小領域の硬度を測定でき、測定値は複数の層構成からなる材料特性を反映している。そのために、ダイナミック超微小硬度の制御により、異物の付着、粗大異物による画像欠陥、及び感光体表面への異物のフィルミングを防止できる帯電ロールが提供可能となった。
【００４２】
上記帯電ロール１１のダイナミック超微小硬度は、小さい方が感光体１２と接触したときに、図２に示すように帯電ロール１１の表面がマクロ的に異物に柔軟に追従するため、帯電ロール１１の表面層の破壊による異物の埋没による付着や局所的なニップ不良を生じにくい。このため、本発明においては、帯電ロール１１への異物の埋没による付着を防止したり、粗大な異物１３が帯電ロール１１と感光体１２とのニップ部に侵入した際の局所的な帯電不良による粗大白点や色点等の画像欠陥を最小限とするために、帯電ロール１１のダイナミック超微小硬度は０．３以下である必要がある。
【００４３】
帯電ロール１１のダイナミック超微小硬度が０．３より大きいと、異物により帯電ロールの表面層が破壊され、該異物の付着が増大したり、粗大な異物の付着による局所的なニップ不良を生じ粗大白点や色点といった画像欠陥が発生しやすくなったり、感光体表面への異物のフィルミングが多発したりする。
なお、上記帯電ロール１１のダイナミック超微小硬度は、０．２以下であることが好ましい。
【００４４】
一方、帯電ロール１１の表面層を構成している高分子材料のダイナミック超微小硬度は、大きい方が図３に示すようにミクロ的に異物との接触部分が小さくなるため、帯電ロール１１の表面への異物の付着を低減できる。また、前記表面層のダイナミック超微小硬度を大きくすることにより、異物に対して変形した帯電ロール１１の表面の、微小領域での形状の回復を早くすることができ、前記異物を即座に放出することが可能となる。
【００４５】
本発明において、帯電ロール１１の表面への異物の付着を防止するには、表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度を１．０以上にする必要がある。該ダイナミック超微小硬度が１．０に満たないと、ミクロ的に異物との接触面積が大きくなったり、異物による変形の回復が十分でなかったりして、異物を効率的に放出することができない。
なお、上記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度は、２．０以上であることが好ましい。
【００４６】
なお、前記帯電ロール１１（導電性ロール）のダイナミック超微小硬度は、作製されたロールそのものとして、また表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度は、該高分子材料を厚さ１００μｍ以上のシートとして、前記ダイナミック超微小硬度計により測定した。
【００４７】
また、本発明の帯電ロール１１の表面の算術平均粗さＲａは、１．０μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。上記Ｒａが１．０μｍを超えると、異物がロール表面の凹み部分へ埋まり込みやすくなり、異物の付着を低減することができない場合がある。
【００４８】
上記Ｒａは、表面粗さ計ｓｕｒｆｃｏｍ１４００Ａ（東京精密社製）を用い、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１−１９９４に従って、ロールの軸方向について、測定長５．０ｍｍ、カットオフ値０．８ｍｍ、測定速度０．３０ｍｍ／ｓｅｃの条件で測定した。
【００４９】
さらに、前記表面層の体積抵抗率は１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、１×１０^１０Ω・ｃｍ以下であることがより好ましい。表面層の体積抵抗率が１×１０^１２Ω・ｃｍを超えると、帯電ロール１１の表面と異物との静電的な付着が強くなるため、異物の付着を低減することができない場合がある。
【００５０】
上記体積抵抗値は、表面層組成物をシート状とし、測定治具（Ｒ１２７０２Ａ／Ｂレジスティビティ・チェンバ：アドバンテスト社製）と高抵抗測定器（Ｒ８３４０Ａデジタル高抵抗／微小電流計：アドバンテスト社製）とを用い、電場（印加電圧／組成物シート厚）が１０００Ｖ／ｃｍになるよう調節した電圧を１０秒印加後の電流値より、下記式（２）を用いて算出した。
体積抵抗率（Ω・ｃｍ）＝（１９．６３×印加電圧（Ｖ））／（電流値（Ａ）
×組成物シート厚（ｃｍ））　・・・　式（２）
なお、体積抵抗率の測定は、２２℃、５５％ＲＨ環境下で行った。
【００５１】
本発明の帯電ロールの層構成は、導電性支持体の表面に、表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有していれば特に限定されず、３層あるいは４層で構成されていてもよい。上記導電層は、帯電ロールが適切な圧力で被帯電体表面に押圧され、被帯電体との間にニップを形成し、被帯電体表面を均一に帯電できるよう、少なくとも１層は導電性弾性層であることが好ましい。
【００５２】
前記導電性支持体は、帯電ロールの電極及び支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属または合金；クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄；導電性の樹脂；などの導電性の材質で構成される。
【００５３】
前記導電性弾性層は、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。
【００５４】
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。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カーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの微粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、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、塩素酸塩等；を挙げることができる。
【００５５】
これらの導電剤は、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。また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、１〜３０質量部の範囲であることが好ましく、１０〜２０質量部の範囲であることがより好ましい。一方、上記イオン導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、０．１〜５．０質量部の範囲であることが好ましく、０．５〜３．０質量部の範囲であることがより好ましい。
これにより、導電性弾性層の体積抵抗値を１×１０^６〜１×１０^１０Ω・ｃｍの範囲に調整することが好ましい。
また、上記導電性弾性層の硬度は、前記帯電ロールのダイナミック超微小硬度を適正な範囲とするため、シートのダイナミック超微小硬度で０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましい。
【００５６】
前記表面層を構成する高分子材料としては、既述の如く、ダイナミック超微小硬度が１．０以上であれば特に制限されないが、ポリアミド、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。
これらの中では、トナーとの離型性等の観点から、４フッ化エチレン共重合体、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド等が好ましく用いられる。
【００５７】
上記高分子材料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。また、当該高分子材料の数平均分子量は、１，０００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、５，０００〜２０，０００の範囲であることがより好ましい。
【００５８】
表面層は、上記高分子材料に前記導電性弾性層に用いた導電剤や各種微粒子を混合して組成物とし形成される。上記微粒子としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等の金属酸化物及び複合金属酸化物、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン等の高分子微粉体を単独または混合して用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００５９】
既述の帯電ロールのダイナミック超微小硬度には、上記表面層の特性も影響する。したがって、帯電ロールのダイナミック硬度を０．３以下とするためには、前記表面層組成物として配合される導電材及び微粒子の配合量は、表面層組成物全体中の２０〜１２０質量％の範囲であることが好ましく、４０〜１００質量％の範囲であることがより好ましい。
また、前記表面層の膜厚は、２０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。
【００６０】
前記導電性弾性層及び表面層以外にも、これらの層の間に例えば抵抗調整層などを設けることができる。該抵抗調整層は、ウレタンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、熱可塑性エラストマー等の樹脂、エラストマー、ゴムといった高分子材料を単独または混合して用い、これらに前記導電性弾性層に用いた導電剤等を配合することによって形成される。
【００６１】
また、前記表面層としては、例えば導電性弾性層表面にＵＶ照射処理、熱処理、カップリング剤の塗布等による化学処理などを行い、内層と物性を変えた層を形成して表面層とすることもできる。
【００６２】
以上、本発明の導電性ロールとしての帯電ロールについて説明したが、本発明の導電性ロールは、電子写真用画像形成装置における転写ロールとしても好ましく用いられる。
上記転写ロールは、感光体表面に形成されたトナー画像を、紙等に転写する転写部材として用いられるものであるが、転写ロールも前記帯電ロール同様、残留トナーが付着した感光体や紙などに接触するため、異物が付着しやすい。したがって、転写ロールとして本発明の導電性ロールを用いることによって、表面への異物付着による転写不良や感光体へのトナーフィルミングを防止することができる。
【００６３】
また、本発明の導電性ロールは、電子写真用画像形成装置におけるクリーニングロールとしても好ましく用いられる。
上記クリーニングロールは、転写後の感光体表面に付着した残留トナーをクリーニングするクリーニング部材として用いられるものであるが、クリーニングロールにトナーが付着しやすいと、クリーニングされたトナーがロール表面に溜まり続け、結局クリーニング不良や感光体へのトナーフィルミングの原因となる。したがって、クリーニングロールとして本発明の導電性ロールを用いれば、上記問題に対処することができる。
【００６４】
さらに本発明の導電性ロールは、前記帯電ロール、転写ロール、クリーニングロールに限定されることなく、電圧が印加された状態で使用され、ロール表面への異物の付着を回避することが必要とされる用途に、好ましく採用され得るものである。
【００６５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
（導電性ロールの作製）
−導電性弾性層の成型−
下記混合物をオープンロールで混練りし、ＳＵＳ３０４からなる直径８ｍｍの導電性支持体表面に厚さ１ｍｍとなるように円筒状に被覆した。
【００６６】
・ゴム材（ＥＰＤＭ）：ＥＰ６５（ＪＳＲ社製）１００質量部
・導電剤（カーボンブラック）：アサヒサーマル（旭カーボン社製）４０質量部及びケッチェンブラックＥＣ（ライオン社製）１０質量部
・発泡剤：ビニホールＡＣ＃３（永和化成社製）８質量部
・加硫剤：硫黄（鶴見化学工業社製２００メッシュ）１質量部
・加硫促進剤：ノクセラーＤＭ（大内新興化学工業社製）２．０質量部及びノクセラーＴＴ（大内新興化学工業社製）０．５質量部
【００６７】
次いでその表面に、オープンロールで混練りした下記混合物を、厚さ０．５ｍｍとなるように円筒状に被覆し、内径１４．０ｍｍの円筒型の金型に入れ、１７０℃で３０分間加硫発泡させ、発泡体（ＥＰＤＭ）の弾性体層表面にゴムの無発泡層が形成された円筒状の導電性弾性層Ａを得た。
なお、上記導電性弾性層のダイナミック超微小硬度は０．０２であった。
【００６８】
・ゴム材（エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム）：Ｇｅｃｈｒｏｎ３１０６（日本ゼオン社製）１００質量部
・導電剤（カーボンブラック）：アサヒサーマル（旭カーボン社製）２０質量部及びケッチェンブラックＥＣ（ライオン社製）８質量部
・加硫剤：硫黄（鶴見化学工業社製２００メッシュ）１質量部
・加硫促進剤：ノクセラーＤＭ（大内新興化学工業社製）２．０質量部及びノクセラーＴＴ（大内新興化学工業社製）１．０質量部
【００６９】
−表面層の形成−
下記混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液Ａを、前記導電性弾性層Ａの表面に浸漬塗布した後、１４０℃で１５分間の加熱乾燥し、厚さ３μｍの表面層を形成した。
なお、上記表面層を別途シートとして作製し、体積抵抗値を測定したところ、２×１０^１０Ω・ｃｍであった。
【００７０】
・高分子材料（共重合ナイロン）：アラミンＣＭ８０００（東レ社製、ダイナミック超微小硬度：１．４）１００質量部
・導電剤（アンチモンドープ酸化スズ）：ＳＮ−１００Ｐ（石原産業社製）４０質量部
・溶剤：メタノール５００質量部及びブタノール２４０質量部
【００７１】
図４は作製された導電性ロール１の断面図であるが、図４に示すように、導電性ロール１は導電性支持体１の周囲に約２．５ｍｍ厚の発泡弾性層２、その周囲に約０．５ｍｍ厚の無発泡弾性層３、さらにその周囲に表面層４が形成された構造となっている。
【００７２】
（導電性ロールの評価）
−ダイナミック超微小硬度の測定−
導電性ロール１について、前記の方法によりダイナミック超微小硬度を測定した。
【００７３】
−算術平均粗さＲａの測定−
導電性ロール１について、前記の方法により算術平均粗さＲａを測定した。
【００７４】
−実機評価−
導電性ロール１を帯電ロールとしてカラー複写機ＤｏｃｕＣｏｌｏｒ２２２０（富士ゼロックス社製）に装着し、Ａ４用紙５０，０００枚印字テスト（１０℃、１５％ＲＨ環境下で２５，０００枚印刷後、２８℃、８５％ＲＨ環境下で２５，０００枚印字）を行った。なお、途中で大きな問題が発生した場合には、その時点で印字を中止した。
【００７５】
画質評価は、５０，０００枚走行後の画像について、ハーフトーン画像中での白点、濃度ムラなどの有無により以下の基準で判定した。
○：黒点、白点、濃度ムラ等のディフェクトなし
△：１０個以内の黒点、白点発生
×：全面に黒点、白点、濃度ムラ発生
【００７６】
ロール汚れ評価は、５０，０００枚走行後のロールについて、以下の基準で目視評価した。
○：ほとんど異物付着なし、または軽微な異物付着
△：全面異物付着（薄く白くなる程度）
×：異物の固着（真っ白になる）
結果を表１にまとめて示した。
【００７７】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして導電性弾性層Ａを成型した。次いで、下記混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液Ｂを、上記導電性弾性層Ａの表面に浸漬塗布後、１６０℃で３０分間加熱乾燥し、厚さ１μｍの表面層を形成した。
なお、上記表面層を別途シートとして作製し、体積抵抗値を測定したところ、１×１０^８Ω・ｃｍであった。
【００７８】
・高分子材料（フッ素ワニス）：ゼッフルＧＫ−５００（ダイキン工業社製、ダイナミック超微小硬度：３．６）１００質量部
・導電剤（アンチモンドープ酸化スズ）：ＳＮ−１００Ｐ（石原産業社製）４０質量部
・硬化剤：コロネート２５０７（日本ポリウレタン工業社製）４０質量部
・溶剤：２−ブタノン２００質量部及び酢酸ブチル３５０質量部
【００７９】
作製した導電性ロール２について、実施例１同様に評価をを行った。結果を表１にまとめて示した。
【００８０】
＜実施例３＞
下記混合物をオープンロールで混練りし、ＳＵＳ３０４からなる直径８ｍｍの導電性支持体表面に、厚さ３ｍｍとなるように円筒状に被覆し、内径１４．０ｍｍの円筒型の金型に入れ、１７０℃で３０分間加硫させ、円筒状の導電性弾性層Ｂを得た。
なお、上記導電性弾性層のダイナミック超微小硬度は０．０２であった。
【００８１】
・ゴム材（エピクロルヒドリン−エチレンオキシシド共重合ゴム）：Ｇｅｃｈｒｏｎ３１０６（日本ゼオン社製）１００質量部
・導電剤（カーボンブラック）：アサヒサーマル（旭カーボン社製）２５質量部及びケッチェンブラックＥＣ（ライオン社製）８質量部
・加硫剤：硫黄（鶴見化学工業社製２００メッシュ）１質量部
・加硫促進剤：ノクセラーＤＭ（大内新興化学工業社製）２．０質量部、ノクセラーＴＴ（大内新興化学工業社製）０．５質量部
【００８２】
上記導電性弾性層Ｂの表面に、実施例１と同様にして作製した分散液Ａを浸漬塗布し、１４０℃で１５分間加熱乾燥することにより、厚さ３μｍの表面層を形成した。
【００８３】
図５は作製された導電性ロール３の断面図であるが、図５に示すように、導電性ロール３は導電性支持体１の周囲に約３ｍｍ厚の無発泡弾性層５、その周囲に表面層６が形成された構造となっている。
導電性ロール３について、実施例１同様にして評価行った。結果を表１にまとめて示した。
【００８４】
＜実施例４＞
実施例３と同様にして導電性弾性層Ｂを成型した。この導電性弾性層Ｂの表面に、実施例２と同様にして作製した分散液Ｂを浸漬塗布し、厚さ１μｍの表面層を形成した。
【００８５】
作製した導電性ロール４について、実施例１同様にして評価を行った。結果を表１にまとめて示した。
【００８６】
＜実施例５＞
実施例１と同様にして導電性弾性層Ａを成型した。次いで、下記混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液Ｃを、上記導電性弾性層Ａの表面に浸漬塗布後、１５０℃で３０分間加熱乾燥し、厚さ１μｍの表面層を形成した。
なお、上記表面層を別途シートとして作製し、体積抵抗値を測定したところ、５×１０^１１Ω・ｃｍであった。
【００８７】
・高分子材料（ポリフッ化ビニリデン）：ＫＦポリマー＃２３００（呉羽化学工業社製、ダイナミック超微小硬度：４．１）１００質量部
・導電剤（アンチモンドープ酸化スズ）：ＳＮ−１００Ｐ（石原産業社製）４０質量部
・溶剤：Ｎ’Ｎ−ジメチルアセトアミド２０００質量部
【００８８】
作製した導電性ロール５について、実施例１と同様にして評価を行った。結果をまとめて表１に示した。
【００８９】
＜比較例１＞
実施例１と同様にして導電性弾性層Ａを成型した。次いで、下記混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液Ｄを、上記導電性弾性層Ａの表面に浸漬塗布後、１６０℃で３０分間加熱乾燥し、厚さ５μｍの表面層を形成した。
なお、上記表面層を別途シートとして作製し、体積抵抗値を測定したところ、２×１０^８Ω・ｃｍであった。
【００９０】
・高分子材料（フッ素ワニス）：ゼッフルＧＫ−５００（ダイキン工業社製、ダイナミック超微小硬度：３．６）１００質量部
・導電剤（アンチモンドープ酸化スズ）：ＳＮ−１００Ｐ（石原産業社製）４０質量部
・硬化剤：コロネート２５０７（日本ポリウレタン工業社製）４０質量部
・溶剤：２−ブタノン５０質量部及び酢酸ブチル２００質量部
【００９１】
作製した導電性ロール６について、実施例１と同様にして評価を行った。結果をまとめて表１に示した。
【００９２】
＜比較例２＞
実施例１と同様にして導電性弾性層Ａを成型した。下記混合物をビーズミルにて分散し、得られた分散液Ｅを、上記導電性弾性層Ａの表面に浸漬塗布後、１６０℃で３０分間加熱乾燥し、厚さ３μｍの表面層を形成した。
なお、上記表面層を別途シートとして作製し、体積抵抗値を測定したところ、１×１０^１０Ω・ｃｍであった。
【００９３】
・高分子材料（軟質フッ素樹脂）：セフラルソフト（セントラル硝子社製、ダイナミック超微小硬度：０．６）１００質量部
・導電剤（アンチモンドープ酸化スズ）：ＳＮ−１００Ｐ（石原産業社製）４０質量部
・溶剤：Ｎ−メチル−２−ピロリジノン９００質量部
【００９４】
作製した導電性ロール７について、実施例１と同様にして評価を行った。結果をまとめて表１に示した。
【００９５】
【表１】

【００９６】
表１の実施例に示すように、本発明の導電性ロールは、帯電ロールとして実機連続印字に用いた場合でも、印字後にロール表面にトナー等の異物付着による汚れが見られず、画質不良も発生させることがなかった。一方、比較例の帯電ロールはＲａ、表面層体積抵抗値を同等としても、異物付着、画質欠陥を防止することができないことがわかった。
【００９７】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば異物が帯電ロールと感光体とのニップ部に進入することにより発生する帯電ロールの汚染、局所的なニップ不良、感光体のフィルミングに起因する画像欠陥を防止した帯電ロールなど、表面への異物付着を効率的に回避できる導電性ロールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】粗大な異物が付着した帯電ロールが感光体に接触したときの模式断面図である。
【図２】粗大な異物が付着した本発明の帯電ロールが感光体に接触したときの模式断面図である。
【図３】異物と本発明の帯電ロールとの接触部分の拡大断面図である。
【図４】本発明の導電性ロールの一例を示す模式断面図である。
【図５】本発明の導電性ロールの他の一例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１　導電性支持体
２　発泡弾性層
３、５　無発泡弾性層
４、６　表面層
１１　帯電ロール
１２　感光体
１３　粗大な異物
１４　ニップ不良領域

Claims (16)

1. 表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、
   前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上であることを特徴とする導電性ロール。
2. 前記導電性ロール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ロール。
3. 前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ロール。
4. 前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の導電性ロール。
5. 表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上である導電性ロールからなることを特徴とする帯電ロール。
6. 前記帯電ロール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の帯電ロール。
7. 前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の帯電ロール。
8. 前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の帯電ロール。
9. 表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上である導電性ロールからなることを特徴とする転写ロール。
10. 前記帯電ロール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の転写ロール。
11. 前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の転写ロール。
12. 前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の転写ロール。
13. 表面層を含む少なくとも２層以上の導電層を有し、電圧が印加された状態で被帯電体に接触し、被帯電体を帯電させる導電性ロールであって、前記導電性ロールのダイナミック超微小硬度が０．３以下であり、かつ、前記表面層を構成する高分子材料のダイナミック超微小硬度が１．０以上である導電性ロールからなることを特徴とするクリーニングロール。
14. 前記帯電ロール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載のクリーニングロール。
15. 前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載のクリーニングロール。
16. 前記表面層の体積抵抗率が、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１４に記載のクリーニングロール。

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