半導電性ローラの製造方法
【課題】ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内であるローラ本体を備えた半導電性ローラを、前記ローラ本体を研磨する際にフレを生じることなく、しかも生産性良く製造するための製造方法を提供する。
【解決手段】ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部以上、３０質量部以下の、平均一次粒子径が８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下のカーボンブラックとを含む半導電性ゴム組成物を用いてローラ本体２を形成し、前記ローラ本体２の外周面５を、前記外周面５の全幅に亘る砥石７を用いた乾式プランジ研削により研磨する。
【解決手段】ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部以上、３０質量部以下の、平均一次粒子径が８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下のカーボンブラックとを含む半導電性ゴム組成物を用いてローラ本体２を形成し、前記ローラ本体２の外周面５を、前記外周面５の全幅に亘る砥石７を用いた乾式プランジ研削により研磨する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置において、現像ローラ等のトナー搬送ローラとして好適に用いることができる半導電性ローラの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法を利用した前記各種の画像形成装置においては高速化、高画質化、カラー化、小型化といった要求に対応するために種々の改良が進んでいる。
これらの改良において鍵となるのがトナーである。すなわち、前記種々の要求を満足するために必要となるのが、トナーの微細化、トナー粒径の均一化、およびトナー形状の球形化である。
【０００３】
トナーの微細化については、平均粒径が１０μｍ以下、さらには５μｍ以下といった微細なトナーが開発されるに至っている。またトナー形状の球形化については、真球度が９９％を上回るトナーが開発されている。
さらに形成画像のより一層の高画質化を求めて、従来の粉砕トナーに代えて、重合トナーが主流となりつつある。かかる重合トナーは、特にデジタル情報を画像形成する際にドットの再現性が非常によく、高画質な画像が得られるという利点がある。
【０００４】
画像形成装置において、帯電させたトナーを感光体の表面に搬送して、前記表面に形成された静電潜像をトナー像に現像するための現像ローラ等のトナー搬送ローラとしては、例えばベースポリマにカーボン等の導電性付与剤を配合した半導電性ゴム組成物の架橋物からなるローラ本体を備えるとともに、前記ローラ本体の中心に金属等からなるシャフトを挿通したものが一般的に用いられる。
【０００５】
中でも、先に説明したトナーの微細化、均一化、および球形化や、あるいは重合トナーへの移行に対応して、トナーに高い帯電性を付与できる上、ローラ本体の外周面にトナーを付着させることなく効率的に感光体表面に搬送させるために、前記トナー搬送ローラとしては、ローラ抵抗が１０８Ω以下に調整された半導電性ローラを用いるのが有効である。
【０００６】
トナー搬送ローラには、前記の特性を製品の使用寿命の最後まで維持させることが求められる。しかし現行品は、かかる要求に十分に対応できる耐久性を有していないのが現状である。
そこで前記要求に対応するため、例えば特許文献１においては、ベースポリマとして電気特性が均一なイオン導電性ゴムを用いるとともに、誘電正接調整用の充填剤を配合した半導電性ゴム組成物からなり、誘電正接を０．１〜１．５としたローラ本体を備えたトナー搬送ローラが提案されている。
【０００７】
前記イオン導電性ゴムとしては、分子中に塩素原子を含むゴムや、あるいは共重合成分としてイオン導電性を示すエチレンオキサイドモノマーを含むゴムが使用される。
しかし前者の、塩素原子を含むゴムは一般に表面自由エネルギーが高いため、前記ローラ本体の外周面における、トナーや、あるいは前記トナーの流動性や帯電性を改善するために添加されるシリカ等のトナー外添剤の付着性が高くなる傾向がある。また後者のゴムの場合も表面自由エネルギーが上昇して、前記外周面における前記トナー等の付着性が高くなる傾向がある。
【０００８】
さらに特許文献１では、ローラ本体の外周面に、紫外線照射やオゾン曝露によって酸化膜を形成しているが、その場合には前記外周面近傍の酸素濃度が高くなるため表面自由エネルギーが上昇して、さらに前記外周面におけるトナー等の付着性が高くなる傾向がある。
加えて、誘電正接を前記範囲内に調整した場合には、トナーの帯電性を向上してトナーの搬送量を低減できるため、ハーフトーン画像などの高画質な画像を形成することができるが、一方でローラ本体の外周面におけるトナーの積層量が少なくなるため、前記外周面におけるトナー等の付着性がさらに高くなるおそれもある。
【０００９】
ローラ本体の外周面へのトナー等の付着は、ごく初期の画像や連続的に形成した画像にはあまり影響を及ぼさないが、例えば下記(a)〜(d)のいずれかの条件で画像形成した場合に、その影響を無視できなくなる。
例えばトナー搬送ローラを画像形成装置の現像ローラとして用いる場合には、まず帯電させたトナーを、前記トナー搬送ローラのローラ本体の外周面に付着させ、次いで規制ブレードを通過させて余剰のトナーを取り除くことで、前記外周面に所定の厚みを有するトナーの薄層を形成した後、前記薄層を構成するトナーを、静電気力（クーロン力）により逆の電荷を持つ感光体に選択的に移動させることにより、前記のように感光体の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像している。
【００１０】
ところが、前記のようにローラ本体の外周面におけるトナー等の付着性が高すぎる場合には、前記静電気力によるトナーの搬送、移動が妨げられるため、トナーの帯電量は変わらないにも拘らず、特に下記(a)〜(d)のいずれかの条件で画像形成した場合に画像濃度が低下する、すなわちトナーの現像効率が低下するという問題を生じる。
(a) 画像形成を程よく実施してトナーがトナー搬送ローラに比較的なじんだ時点、例えば１％濃度の画像を２０００枚程度、画像形成した時点でさらに画像形成する場合。
(b) トナーの平均粒径が８μｍ以下、特に６μｍ以下である場合。
(c) 連続的に画像形成せず、例えば一日停止して翌日に画像形成する場合。
(d) トナーの帯電量が比較的高くなる低温低湿環境下で画像形成する場合。
【００１１】
前記現像効率の低下は、高速化により、トナー搬送ローラの回転速度が例えば２０ｒｐｍ以上に設定される画像形成装置において特に生じやすい。
しかも現像効率が低下すると、現像によって消費されずに規制ブレードを繰り返し通過するトナーやトナーボックス内を繰り返し循環するトナーが多くなり、その劣化が進んでトナーの帯電量の低下が早まるという問題も生じる。その結果、帯電量の低下によって形成画像に画像不良を生じやすくなる。
【００１２】
トナーの劣化とそれに伴う帯電量の低下は、トナーの搬送量が多いとより一層早まるとされる。かかるトナーの劣化を防止するために、トナー搬送ローラのローラ本体を形成する半導電性ゴム組成物に含有させるフィラーの種類と量を調整することで、前記ローラ本体の外周面におけるトナー等の付着性を低下させ、トナーの現像効率を向上させる場合がある。
【００１３】
しかしフィラーの調整によって現像効率を向上させた場合、確かに画像濃度は上昇するものの、トナーへのダメージが却って大きくなって、前記トナーを使い切る前にトナーの劣化が進み、トナーがなくなる直前に、特にかぶり（紙面の白地部分が黒ずむ現象）等の画像不良が頻発しやすくなるという問題がある。
ローラ本体のショアＡ硬さを６０以下、圧縮永久歪みを１０％以下として柔軟性、弾性を高めると、例えば現像ローラとして使用して感光体の表面に接触させた際に、前記ローラ本体のニップ幅を広くとることができ、それによってトナーの現像効率を向上することができる。また軟らかいためトナーへのダメージを低減することもできる。そのため、トナーを使い切る前にかぶり等の画像不良が生じるのをある程度抑制することができる。
【００１４】
しかし、例えばトナーボックスに充てんされるトナー量が多い場合には、やはりトナーを使い切る前にかぶり等の画像不良が発生しやすい。ローラ本体の柔軟性を高めるだけでは対策として不十分である。
発明者の検討によると、ローラ本体の外周面の表面粗さが、前記ローラ本体の柔軟性とともに、トナー等の付着性に影響を及ぼす。
【００１５】
すなわち表面粗さの大きい外周面はトナー等の付着性が高いため、前記外周面に形成した薄層を構成するトナーを静電気力によって感光体に移動させるのが容易でなく、結果として現像効率が低下する。そのため、現像によって消費されずに前記外周面に残って、規制ブレードを繰り返し通過するトナーやトナーボックス内を繰り返し循環するトナーが多くなり、その劣化が進んでトナーの帯電量の低下が早まってしまう。
【００１６】
一方、表面粗さの小さい平滑な外周面はトナー等の付着性が低く、トナーが滑りやすいため、前記外周面に付着できるトナー量が減少する。すなわち前記外周面に、規制ブレードによって規制されるに足る十分な量のトナーを付着させることができないため、前記規制ブレードを通過させても、前記外周面に、厚みの均一な連続したトナーの薄層を形成することができず、結果として画像濃度不良や濃度むらといった画像不良を生じる。
【００１７】
これに対し、前記のようにショアＡ硬さを６０以下、圧縮永久歪みを１０％以下としたローラ本体の外周面の表面粗さＲｚを３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内とすると、トナー等の付着性を適度に調整することが可能である。
すなわちローラ本体の外周面に、規制ブレードを通過させることで厚みの均一なトナーの薄層を形成しうる、十分な量のトナーを付着させることができるため、前記のようにローラ本体が柔軟で、感光体の表面に接触させた際に十分なニップ幅を確保できることと相まって、画像濃度不良や濃度むら等の画像不良が生じるのを防止することができる。
【００１８】
また、前記規制ブレードを通過することで外周面に形成された薄層を構成するトナーを、感光体の表面に高い現像効率でもって移動させて、静電潜像をトナー像に現像できるため、前記トナー像を紙等の表面に転写することで、前記紙等の表面に、十分な画像濃度を有する良好な画像を形成できる。
その上、現像によって消費されずに前記外周面に残って、規制ブレードを繰り返し通過したり、トナーボックス内を繰り返し循環したりするトナーの量を極力少なくすることができ、トナーの劣化とそれに伴う帯電量の低下とを抑制できるため、前記トナーを使い切る前にかぶり等の画像不良が生じるのを防止することもできる。
【００１９】
ローラ本体の外周面を円筒形状に整え、かつその外径を所定の範囲内に調整するとともに、外周面の表面粗さＲｚを所定の範囲内に調整するために、従来は前記外周面を、まず乾式トラバース研削した後、仕上げ研磨（湿式トラバース研削等）するのが一般的である（特許文献２等）。
すなわち、乾式トラバース研削によってローラ本体の外周面を円筒形状に整えるとともにその外径をおおよそ所定の範囲内に調整したのち、仕上げ研磨によって、外周面に残された研磨目（乾式トラバース研削時の砥石の送り跡）を除去しながら目標の外径および表面粗さに仕上げるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００４−１７０８５４号公報
【特許文献２】特許第４０３４７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところが、前記のように従来の製造方法では乾式トラバース研削と仕上げ研磨の二度の研削工程が必要であるため作業効率が悪く、半導電性ローラの生産性が低くなるという問題がある。
また乾式トラバース研削では、一般にローラ本体の外周面の幅よりも幅の狭い砥石を、前記外周面に対して、局所的に接触させるとともに、その接触位置を、前記外周面の軸方向の一端から他端へ向けて徐々に軸方向に移動させながら、前記外周面が研磨される。
【００２２】
そのため研磨途中のローラ本体に、前記砥石の局所的な接触によって局所的な逃げが発生して、研磨後のローラ本体に、研磨によって仕上げた外周面の円筒の中心軸が、実際の半導電性ローラの中心軸に対してずれる、いわゆるフレを生じやすいという問題もある。
本発明の目的は、ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内であるローラ本体を備えた半導電性ローラを、前記ローラ本体を研磨する際にフレを生じることなく、しかも生産性良く製造するための製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記課題を解決するため、発明者は、従来の乾式トラバース研削に代えて、研磨するローラ本体の外周面の全幅に亘る広幅の砥石を用い、前記砥石を、ローラ本体の軸方向には移動させずに切り込み方向にのみ移動させながら前記外周面を研磨する、いわゆる乾式プランジ研削を採用することを検討した。
前記乾式プランジ研削によれば、ローラ本体の外周面の全幅に亘って同時に１つの砥石を接触させながら前記外周面を研磨できるため、従来の乾式トラバース研削のようにローラ本体に局所的な逃げが生じるのを防止して、研磨後のローラ本体にフレが生じるのを抑制できる。
【００２４】
また、乾式トラバース研削のようにローラ本体の外周面に研磨目を生じないため仕上げ研磨を省略でき、作業効率を改善して半導電性ローラの生産性を向上することもできる。
しかし、ただ単に乾式プランジ研削を採用しただけでは、ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ研磨後の外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内であるローラ本体を備えた半導電性ローラを製造することはできない。
【００２５】
発明者の検討によると、前記ショアＡ硬さ、圧縮永久歪み、および研磨後の外周面の表面粗さＲｚには、ローラ本体のもとになる半導電性ゴム組成物中に補強剤等として配合されるカーボンブラックの大きさと配合割合とが密接に係わっている。
なぜならカーボンブラックは、前記のよう補強剤として機能して、架橋後のローラ本体のショアＡ硬さ、および圧縮永久歪みを高めるために機能するとともに、外周面の研磨時には、前記研磨に対する抵抗としても機能して、研磨後の表面粗さＲｚに影響を及ぼすためである。
【００２６】
そこで発明者は、カーボンブラックの平均一次粒子径の範囲、および配合割合の範囲についてさらに検討した結果、前記平均一次粒子径を８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下の範囲内、ベースポリマ１００質量部あたりの配合割合を６．６質量部以上、３０質量部以下の範囲内とすればよいことを見出した。
すなわちカーボンブラックの平均一次粒子径が８０ｎｍ未満であったり、ベースポリマ１００質量部あたりの配合割合が６．６質量部未満であったりした場合には、前記カーボンブラックによる、研磨に対する抵抗としての機能が十分に得られないため、ローラ本体が過剰に研磨されやすくなる。そのため、乾式プランジ研削による研磨後のローラ本体の外周面の表面粗さＲｚが１０．０μｍを超えてしまう。
【００２７】
また、平均一次粒子径が２００ｎｍを超える大きなカーボンブラックは、ベースポリマの、ゴムとしての良好な弾性変形を阻害するため、圧縮永久歪みが１０％を超えてしまう。
さらに、ベースポリマ１００質量部あたりのカーボンブラックの配合割合が３０質量部を超える場合には、前記カーボンブラックによる、補強剤としての機能が強く出過ぎるため、ローラ本体のショアＡ硬さが６０を超えたり、圧縮永久歪みが１０％を超えたりする。またカーボンブラックによる、研磨に対する抵抗として機能が強く出すぎるため、乾式プランジ研削による研磨後のローラ本体の外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍを下回ってしまう。
【００２８】
これに対し、カーボンブラックの平均一次粒子径、および配合割合をいずれも前記範囲内とすれば、乾式プランジ研削を経ることで、前記ショアＡ硬さ、圧縮永久歪み、および外周面の表面粗さＲｚの範囲をいずれも満足するローラ本体を備えた半導電性ローラを、前記のようにフレ等を生じることなく、しかも生産性良く製造することが可能となる。
したがって本発明は、半導電性ゴム組成物からなり、ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であるローラ本体を備えた半導電性ローラを製造するための製造方法であって、
ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部以上、３０質量部以下の、平均一次粒子径が８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下のカーボンブラックとを含む半導電性ゴム組成物を調製する工程と、
前記半導電性ゴム組成物を用いて前記ローラ本体を形成する工程と、
前記ローラ本体の外周面を、前記外周面の全幅に亘る砥石を用いた乾式プランジ研削により研磨する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【００２９】
なお本発明では、前記カーボンブラックの平均一次粒子径を、電子顕微鏡法によって求めた値でもって表すこととする。
またローラ本体のショアＡ硬さは、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２５３に記載の測定方法に則って、測定温度２３±１℃の条件で、硬度計に錘を載せて１０００ｇとしてゴムローラに荷重を与えて測定した値でもって表すこととする。
【００３０】
圧縮永久歪みは、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２６２に記載の測定方法に則って、測定温度７０℃、測定時間２２時間、圧縮率２５％の条件で測定した値でもって表すこととする。
さらに外周面の表面粗さＲｚは、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に則って測定した値でもって表すこととする。
【００３１】
これら測定方法の詳細は、後述する実施例において詳述する。
前記カーボンブラックとともに半導電性ゴム組成物を形成するベースポリマは、クロロプレンゴム、およびニトリルゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種と、エピクロルヒドリンゴムとの混合物であるのが好ましい。
前記ベースポリマによれば、イオン導電性ゴムである前記エピクロルヒドリンゴムの機能によって、ローラ本体に、均一でかつ良好な半導電性を付与することができる。
【００３２】
前記半導電性ゴム組成物は、前記ベースポリマを架橋させるための架橋成分を含み、前記架橋成分は、硫黄系加硫剤、チオウレア系加硫剤、および過酸化物架橋剤からなる群より選ばれた少なくとも２種の併用であるのが好ましい。
前記架橋成分を用いることにより、ベースポリマとしての各種ゴムをいずれも良好に架橋させて、柔軟でしかもゴムとしての弾性に優れたローラ本体を形成することができる。
【００３３】
前記本発明の半導電性ローラを、電子写真法を利用した画像形成装置のトナー搬送ローラとして用いれば、画質を向上して十分な画像濃度を有する画像を形成でき、かつ前記性能に変化を生じ難く耐久性に優れるとともに、トナーの劣化とそれに伴う帯電量の低下とを抑制できるため、前記トナーを使い切る前にかぶり等の画像不良が生じるのを防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の製造方法によれば、ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内であるローラ本体を備えた半導電性ローラを、前記ローラ本体を研磨する際にフレを生じることなく、しかも生産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の半導電性ローラの製造方法の一工程を説明する斜視図である。
【図２】本発明の製造方法によって製造される半導電性ローラの一例を示す斜視図である。
【図３】前記半導電性ローラのローラ抵抗を測定する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図２は、本発明の製造方法によって製造される半導電性ローラの一例を示す斜視図である。図２を参照して、この例の半導電性ローラ１は、半導電性ゴム組成物からなる円筒状のローラ本体２と、前記ローラ本体２の中心の通孔３に挿通されたシャフト４とを備えている。ローラ本体２の外周面５には、紫外線照射によって形成された酸化膜６が設けられている。
【００３７】
シャフト４は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属によって一体に形成される。ローラ本体２とシャフト４とは、例えば導電性を有する接着剤等により電気的に接合されると共に機械的に固定されて一体に回転される。
前記半導電性ローラ１を製造するための本発明の製造方法は、ベースポリマとカーボンブラックとを含む半導電性ゴム組成物を調製する工程（第１工程）、前記半導電性ゴム組成物を用いて前記ローラ本体２を形成する工程（第２工程）、および前記ローラ本体２の外周面５を、乾式プランジ研削により研磨する工程（第３工程）を含んでいる。
【００３８】
〈第１工程〉
前記第１工程において調製される半導電性ゴム組成物中に含まれるカーボンブラックは、先に説明したように平均一次粒子径が８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下で、かつベースポリマ１００質量部あたりの配合割合が６．６質量部以上、３０質量部以下である必要がある。
【００３９】
平均一次粒子径が８０ｎｍ未満では、カーボンブラックによる、研磨に対する抵抗としての機能が十分に得られないため、ローラ本体２が過剰に研磨されやすくなる。そのため、乾式プランジ研削による研磨後のローラ本体２の外周面５の表面粗さＲｚが１０．０μｍを超えてしまう。
また、平均一次粒子径が２００ｎｍを超える大きなカーボンブラックはベースポリマの良好な弾性変形を阻害するため、ローラ本体２の圧縮永久歪みが１０％を超えてしまう。
【００４０】
また配合割合が６．６質量部未満では、前記カーボンブラックによる、研磨に対する抵抗としての機能が十分に得られないため、ローラ本体２が過剰に研磨されやすくなる。そのため、乾式プランジ研削による研磨後のローラ本体２の外周面５の表面粗さＲｚが１０．０μｍを超えてしまう。
さらに３０質量部を超える場合には、前記カーボンブラックによる、補強剤としての機能が強く出過ぎるため、ローラ本体２のショアＡ硬さが６０を超えたり、圧縮永久歪みが１０％を超えたりする。またカーボンブラックによる、研磨に対する抵抗として機能が強く出すぎるため、乾式プランジ研削による研磨後のローラ本体２の外周面５の表面粗さＲｚが３．０μｍを下回ってしまう。
【００４１】
これに対し、カーボンブラックの平均一次粒子径を８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下、配合割合を６．６質量部以上、３０質量部以下の範囲内とすれば、ローラ本体２のショアＡ硬さを６０以下、圧縮永久歪みを１０％以下に維持して、柔軟性やゴムとしての良好な弾性を維持しながら、乾式プランジ研削によって研磨後のローラ本体２の外周面５の表面粗さＲｚを３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内とすることができる。
【００４２】
かかる効果をより一層向上することを考慮すると、カーボンブラックの平均一次粒子径は、前記範囲内でも９０ｎｍ以上であるのが好ましく、１３０ｎｍ以下であるのが好ましい。
前記カーボンブラックとしては、前記平均一次粒子径の範囲を満足する種々のカーボンブラックがいずれも使用可能である。但し同一のローラ本体２中での抵抗値のばらつきを生じないために絶縁性の、もしくは弱導電性のカーボンブラックが好ましい。
【００４３】
かかるカーボンブラックとしては、例えば旭カーボン(株)製の旭＃５０（平均一次粒子径：８０ｎｍ）、アサヒサーマル（平均一次粒子径：８０ｎｍ）、旭＃５０ＨＧ（平均一次粒子径：８５ｎｍ）、旭＃５１（平均一次粒子径：９１ｎｍ）、旭＃８（平均一次粒子径：１２０ｎｍ）、旭＃１５ＨＳ（平均一次粒子径：１２０ｎｍ）、旭＃１５（平均一次粒子径：１２２ｎｍ）等の１種または２種以上が挙げられる。
【００４４】
前記カーボンブラックとともに半導電性ゴム組成物を構成するベースポリマとしては、クロロプレンゴム、およびニトリルゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種と、エピクロルヒドリンゴムとの混合物を用いるのが好ましい。
前記のうちエピクロルヒドリンゴムはイオン導電性ゴムとして、ローラ本体２に良好な半導電性を付与するために機能する。またクロロプレンゴム、およびニトリルゴムはローラ本体２の形状を維持し、架橋後のローラ本体２に適度な強度を付与するために機能する。またクロロプレンゴムは、トナーに対する良好な帯電性を付与するためにも機能する。
【００４５】
前記クロロプレンゴムとしては、種々のクロロプレンゴムがいずれも使用可能である。前記クロロプレンゴムとしては、例えば昭和電工(株)製のショウプレン（登録商標）ＷＲＴ、東ソー(株)製スカイプレン（登録商標）等が挙げられる。
またニトリルゴム（アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ＮＢＲ）としては、アクリロニトリル含量が２４％以下である低ニトリルＮＢＲ、２５〜３０％である中ニトリルＮＢＲ、３１〜３５％である中高ニトリルＮＢＲ、３６〜４２％である高ニトリルＮＢＲ、」および４３％以上である極高ニトリルＮＢＲのいずれを用いてもよい。
【００４６】
ただし架橋後のローラ本体２に適度な強度と柔軟性とを付与することを考慮すると、低ニトリルＮＢＲが好ましい。前記低ニトリルＮＢＲとしては、例えば日本ゼオン(株)製のＮｉｐｏｌ（登録商標）ＤＮ４０１、ＤＮ４０１ＬＬ等が挙げられる。
さらにエピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリンの単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの二元共重合体（ＥＣＯ）、およびエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとの三元共重合体（ＧＥＣＯ）等がいずれも使用可能である。
【００４７】
このうちＣＯとしては、例えばダイソー(株)製のエピクロマー（登録商標）Ｈ等が挙げられる。
なおローラ本体２に良好なイオン導電性を付与することを考慮すると、前記エピクロルヒドリンゴムとしてはＥＣＯ、およびＧＥＣＯのうちの少なくとも１種が好ましい。
前記ＥＣＯとしては、例えばダイソー(株)製のエピクロマー（登録商標）Ｄ〔ＥＯ／ＥＰ＝６１／３９（モル比）〕等が挙げられる。
【００４８】
またＧＥＣＯとしては、例えばダイソー(株)製のエピオン（登録商標）ＯＮ３０１〔ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝７３／２３／４（モル比）〕、同社製のエピクロマー（登録商標）ＣＧ１０２〔ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝５６／４０／４（モル比）〕、ＣＧ１０４〔ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝６３／３４．５／２．５（モル比）〕、日本ゼオン(株)製のゼオスパン（登録商標）８０３０〔ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝９０／４／６（モル比）〕等の少なくとも１種が挙げられる。
【００４９】
ベースポリマとして、前記クロロプレンゴムとエピクロルヒドリンゴムの２種を併用する場合、ベースポリマの総量に占めるエピクロルヒドリンゴムの割合は２０質量％以上、特に３０質量％以上であるのが好ましく、８０質量％以下、特に７０質量％以下であるのが好ましい。
前記範囲よりエピクロルヒドリンゴムの割合が少ない場合には、架橋後のローラ本体２に十分なイオン導電性を付与する効果が得られないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、相対的にクロロプレンゴムの量が少なくなって、架橋後のローラ本体２に、トナーに対する良好な帯電性や、あるいは適度な強度を付与する効果が不十分になるおそれがある。
【００５０】
またベースポリマとして、前記ニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムの２種を併用する場合、ベースポリマの総量に占めるエピクロルヒドリンゴムの割合は２０質量％以上、特に３０質量％以上であるのが好ましく、８０質量％以下、特に７０質量％以下であるのが好ましい。
前記範囲よりエピクロルヒドリンゴムの割合が少ない場合には、架橋後のローラ本体２に十分なイオン導電性を付与する効果が得られないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、相対的にニトリルゴムの量が少なくなって、架橋後のローラ本体２に適度な強度を付与する効果が不十分になるおそれがある。
【００５１】
さらにベースポリマとして、前記クロロプレンゴム、ニトリルゴム、およびエピクロルヒドリンゴムの３種を併用する場合、ベースポリマの総量に占めるエピクロルヒドリンゴムの割合は２０質量％以上、特に３０質量％以上であるのが好ましく、８０質量％以下、特に７０質量％以下であるのが好ましい。またクロロプレンゴム割合は５質量％以上、特に１０質量％以上であるのが好ましく、６０質量％以下、特に５０質量％以下であるのが好ましい。
【００５２】
前記範囲よりエピクロルヒドリンゴムの割合が少ない場合には、架橋後のローラ本体２に十分なイオン導電性を付与する効果が得られないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、相対的にクロロプレンゴム、およびニトリルゴムの量が少なくなって、架橋後のローラ本体２に、トナーに対する良好な帯電性や、あるいは適度な強度を付与する効果が不十分になるおそれがある。
【００５３】
また、前記範囲よりクロロプレンゴムの割合が少ない場合には、架橋後のローラ本体２に、トナーに対する良好な帯電性を付与する効果が不十分になるおそれがあり、前記範囲を超える場合には、相対的にニトリルゴムの量が少なくなって、架橋後のローラ本体２に適度な強度を付与する効果が不十分になるおそれがある。
前記半導電性ゴム組成物には、前記ベースポリマを架橋させるための架橋成分を含有させることができる。前記架橋成分としては、硫黄系加硫剤、チオウレア系加硫剤、および過酸化物架橋剤からなる群より選ばれた少なくとも２種を併用するのが好ましい。
【００５４】
前記のうち硫黄系加硫剤は、主にエピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、およびニトリルゴムの架橋剤として機能し、チオウレア系加硫剤は、主にエピクロルヒドリンゴム、およびクロロプレンゴムの架橋剤として機能する。さらに過酸化物架橋剤は、主にエピクロルヒドリンゴム、およびニトリルゴムの架橋剤として機能する。
ベースポリマを構成する前記３種のゴムの組み合わせに応じて、これら架橋成分のうちの少なくとも２種を併用することにより、前記ベースポリマを良好に架橋させて、ゴムとしての弾性等に優れたローラ本体２を形成することができる。
【００５５】
前記のうち硫黄系加硫剤としては、硫黄および含硫黄系加硫剤（分子中に硫黄を有する有機化合物）からなる群より選ばれた少なくとも１種が挙げられる。また含硫黄系加硫剤としては、例えば４，４′−ジチオジモルホリン（Ｒ）等が挙げられる。特に硫黄が好ましい。
硫黄の量は、ベースポリマの総量１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。
【００５６】
また硫黄や含硫黄系加硫剤とともに、前記硫黄または含硫黄系加硫剤による架橋反応を促進する働きを有する種々の促進剤を併用することもできる。
前記促進剤としては、従来公知の種々の促進剤が使用可能であり、例えばジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（ＤＭ）、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）等の少なくとも１種が挙げられる。
【００５７】
促進剤の量は、その種類および組み合わせ等に応じて適宜設定できる。
チオウレア系加硫剤としては、例えばテトラメチルチオウレア、トリメチルチオウレア、エチレンチオウレア（２−メルカプトイミダゾリン）、および（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ）２Ｃ＝Ｓ〔式中、ｎは１〜１０の整数を表す。〕で示されるチオウレア等の１種または２種以上が挙げられる。
【００５８】
チオウレア系加硫剤の量は、ベースポリマの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、２質量部以下であるのが好ましい。
またチオウレア系加硫剤とともに、前記チオウレア系加硫剤による架橋反応を促進する働きを有する種々の促進剤を併用することもできる。
前記促進剤としては、例えば１,３−ジ−ｏ−トリルグアニジン（ＤＴ）等が挙げられる。
【００５９】
促進剤の量は、その種類および組み合わせ等に応じて適宜設定できる。
過酸化物架橋剤としては、例えばベンゾイルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、１，４−ビス［（ｔｅｒｔ−ブチル）パーオキシイソプロピル］ベンゼン、ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、および２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３−ヘキセン等の１種または２種以上が挙げられる。
【００６０】
過酸化物架橋剤の量は、ベースポリマの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、２質量部以下であるのが好ましい。
半導電性ゴム組成物には、さらに促進助剤や受酸剤等を含有させることもできる。
このうち促進助剤としては、例えば酸化亜鉛等の金属酸化物や、ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸などの１種または２種以上が挙げられる。
【００６１】
前記促進助剤の量は、ベースポリマの総量１００質量部あたり３質量部以上、７質量部以下であるのが好ましい。
受酸剤は、半導電性ゴム組成物の架橋時にクロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴムから発生する塩素系ガスの残留および前記塩素系ガスによる感光体ドラムの汚染を防止する働きをする。前記受酸剤としては、ゴムに対する分散性に優れていることからハイドロタルサイト類が好ましい。
【００６２】
前記受酸剤の量は、ベースポリマの総量１００質量部あたり１質量部以上、７質量部以下であるのが好ましい。
前記半導電性ゴム組成物には、さらに必要に応じて加工助剤、老化防止剤、酸化防止剤、スコーチ防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、難燃剤、中和剤、気泡防止剤等の１種または２種以上を配合してもよい。
【００６３】
前記半導電性ゴム組成物は、従来同様に調製することができる。すなわち、まず前記３種のゴムのうちの少なくとも２種を所定の割合で配合して素練りし、次いで架橋成分以外の添加剤を加えて混練した後、最後に架橋成分を加えて混練することで半導電性ゴム組成物を調製できる。
前記混練には、例えばニーダ、バンバリミキサ、押出機等を用いることができる。
【００６４】
〈第２工程〉
第２工程においては、前記半導電性ゴム組成物を用いて、従来同様にしてローラ本体２を形成する。
すなわち半導電性ゴム組成物を、押出成形機を用いて混練しながら加熱して溶融させた状態で、前記ローラ本体２の断面形状、すなわち円環状に対応するダイを通して長尺の略円筒状に押出成形し、冷却して固化させたのち、通孔３に架橋用の仮のシャフトを挿通して加硫缶内で加熱して架橋させる。
【００６５】
次いで外周面に導電性の接着剤を塗布したシャフト４に装着しなおして、前記接着剤が熱硬化性接着剤である場合は加熱により前記熱硬化性接着剤を硬化させてローラ本体２とシャフト４とを電気的に接合する共に機械的に固定する。
前記架橋の条件等は、任意に設定できる。
〈第３工程〉
図１は、本発明の半導電性ローラの製造方法の一工程としての第３工程を説明する斜視図である。図１および図２を参照して、本発明では、先の第２工程でシャフト４と一体に形成したローラ本体２の外周面５を、砥石７を用いた乾式プランジ研削によって研磨する。
【００６６】
前記砥石７として、図の例では円筒状に形成され、その外周面８の軸方向の幅が、前記ローラ本体２の外周面５の、軸方向の全幅に亘る広幅に形成された砥石本体９と、前記砥石本体９の中心の通孔１０に挿通されたシャフト１１とを備えたものを用いる。
そして、まず半導電性ローラ１と砥石７とを、それぞれのシャフト４、１０の中心軸線が平行となるように、図示しない円筒研削盤等にセットする。
【００６７】
次いで半導電性ローラ１を、シャフト４の中心軸線を中心として、図中に実線の矢印で示す方向に一定速度で回転させるとともに、砥石７を、シャフト１１の中心軸線を中心として、前記半導電性ローラ１と同方向（図中に実線の矢印で示す）に一定速度で回転させる。
次いで半導電性ローラ１、および砥石７の回転を続けながら、前記砥石７を、研磨するローラ本体２の軸方向（半導電性ローラ１の中心軸線の方向）には移動させずに、図中に太線の矢印で示すシャフト４、１０の中心軸線と直交する切り込み方向にのみ移動させて、砥石本体９の外周面８をローラ本体２の外周面５に接触させることで、前記外周面５を研磨する。
【００６８】
これにより、ローラ本体２の外周面５を円筒形状に整えるとともに、その外径を所定の範囲内に調整することができる。
また前記ローラ本体２は、先に説明したようにカーボンブラックの平均一次粒子径、および配合割合が前記所定の範囲内に調整されているため、前記乾式プランジ研削を実施することにより、前記外周面５の表面粗さＲｚを、前記３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内の所定値に調整することができる。
【００６９】
しかも前記乾式プランジ研削によれば、ローラ本体２の外周面５の全幅に亘って同時に１つの砥石７を接触させながら前記外周面５を研磨できるため、従来の乾式トラバース研削のようにローラ本体２に局所的な逃げが生じるのを防止して、研磨後のローラ本体２にフレが生じるのを抑制できる。
また、乾式トラバース研削のようにローラ本体２の外周面５に研磨目を生じないため仕上げ研磨を省略でき、作業効率を改善して半導電性ローラ１の生産性を向上することもできる。
【００７０】
なお乾式プランジ研削の条件や使用する砥石７の種類は任意に設定できるが、乾式プランジ研削の条件として、ワーク（押出成形体）の回転数は５０ｒｐｍ以上、特に１００ｒｐｍ以上であるのが好ましく、８００ｒｐｍ以下、特に４００ｒｐｍ以下であるのが好ましい。
また砥石の回転数は５００ｒｐｍ以上、特に１０００ｒｐｍ以上であるのが好ましく、５０００ｒｐｍ以下、特に３０００ｒｐｍ以下であるのが好ましい。さらに切り込み速度は０．１ｍｍ／ｍｉｎ以上、特に０．２ｍｍ／ｍｉｎ以上であるのが好ましく、８．０ｍｍ／分以下、特に５．０ｍｍ／ｍｉｎ以下であるのが好ましい。
【００７１】
また砥石７としては、前記のようにローラ本体２の外周面５の全幅に亘る乾式プランジ研削用の砥石であって、砥粒の番手が６０番以上、８０番以下であるものを用いるのが好ましい。
次に、必要に応じて第４工程として紫外線を照射することで、前記外周面５を構成する半導電性ゴム組成物の架橋物中のニトリルゴムを酸化させて、前記外周面５を被覆する酸化膜６を生成させる。これにより図２に示す半導電性ローラ１が製造される。
【００７２】
前記酸化膜６は、トナー等の付着性をさらに低減するために機能するが、場合によっては形成しなくてもよい。
またローラ本体２は、外周面５側の外層とシャフト４側の内層の２層構造に形成してもよい。その場合、少なくとも外層を前記半導電性ゴム組成物の架橋物によって形成すればよい。ただしローラ本体２の構造を簡略化するとともに、ニップ幅をできるだけ広く取って現像効率を向上することを考慮すると、前記ローラ本体２は、図に示すように前記架橋物によって一体に形成するのが好ましい。
【００７３】
かくして製造される半導電性ローラ１においては、先に説明したようにローラ本体２のショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下に限定される。これは、ショアＡ硬さが前記範囲を超えるローラ本体は柔軟性が不足し、圧縮永久歪みが前記範囲を超えるローラ本体はゴムとしての弾性が不足するため、いずれの場合にも広いニップ幅を確保してトナーの現像効率を向上する効果や、トナーへのダメージを低減する効果が得られないためである。
【００７４】
なおローラ本体２に適度な強度を付与して、例えば前記ローラ本体２の両端からトナーが漏出するのを防止するためにその外周面５に摺接されるシール部等に対する適度な耐摩耗性等を付与することを考慮すると、ローラ本体２のショアＡ硬さは、前記範囲内でも３５以上であるのが好ましい。また圧縮永久歪みは、前記範囲内でも２％以上であるのが好ましい。
【００７５】
またローラ本体２の外周面５の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下に限定されるのは、下記の理由による。
すなわち、前記範囲より表面粗さＲｚの大きい外周面はトナー等の付着性が高いため、前記外周面に形成した薄層を構成するトナーを静電気力によって感光体に移動させるのが容易でなく、結果として現像効率が低下する。そのため、現像によって消費されずに前記外周面に残って、規制ブレードを繰り返し通過するトナーやトナーボックス内を繰り返し循環するトナーが多くなり、その劣化が進んでトナーの帯電量の低下が早まってしまう。
【００７６】
一方、前記範囲より表面粗さＲｚが小さい平滑な外周面はトナー等の付着性が低く、トナーが滑りやすいため、前記外周面に付着できるトナー量が減少する。すなわち前記外周面に、規制ブレードによって規制されるに足る十分な量のトナーを付着させることができないため、前記規制ブレードを通過させても、前記外周面に、厚みの均一な連続したトナーの薄層を形成することができず、結果として画像濃度不良や濃度むらといった画像不良を生じる。
【００７７】
また前記ローラ本体２を備えた半導電性ローラ１は、温度２３±１℃、相対湿度５５±１％の条件下で測定される、印加電圧５Ｖでのローラ抵抗が１０４Ω以上、特に１０６．５Ω以上であるのが好ましく、１０９Ω以下、特に１０８Ω以下であるのが好ましい。その理由は下記のとおり。
すなわち、ローラ抵抗が前記範囲未満である低抵抗の半導電性ローラ１はトナーのチャージをリークしやすく、例えば形成画像の面方向にチャージがリークすることで形成画像の解像度等が低下するという問題を生じるおそれがある。またローラ抵抗が前記範囲を超える高抵抗の半導電性ローラ１では、たとえローラ本体２のショアＡ硬さを６０以下としてニップ幅を確保したとしても、十分な画像濃度を有する画像を形成できないという問題を生じる。
【００７８】
なお半導電性ローラ１のローラ抵抗は、ローラ本体２の外周面５に酸化膜６を形成する場合は、前記酸化膜６を形成する前の状態での測定値である。
ローラ抵抗を前記範囲内に調整するためには、例えばベースポリマとしての混合ニトリルゴム（Ｎ）、クロロプレンゴム（Ｃ）、およびエピクロルヒドリンゴム（Ｅ）の種類、組み合わせ、および配合割合を調整したり、導電性フィラーの種類、組み合わせ、および量を調整したりすればよい。
【００７９】
図３は、半導電性ローラ１のローラ抵抗を測定する方法を説明する図である。
図２、図３を参照して、本発明では前記ローラ抵抗を、下記の方法で測定した値でもって表すこととする。
すなわち一定の回転速度で回転させることができるアルミニウムドラム１２を用意し、前記アルミニウムドラム１２の外周面１３に、その上方から、ローラ抵抗を測定する半導電性ローラ１の、酸化膜を形成する前のローラ本体２の外周面５を当接させる。
【００８０】
また前記半導電性ローラ１のシャフト４と、アルミニウムドラム１２との間に直流電源１４、および抵抗１５を直列に接続して計測回路１６を構成する。直流電源１４は、(−)側をシャフト４、（＋）側を抵抗１５と接続する。抵抗１５の抵抗値ｒは１００Ωとする。
次いでシャフト４の両端部にそれぞれ５００ｇの荷重Ｆをかけてローラ本体２をアルミニウムドラム１２に圧接させた状態で、前記アルミニウムドラム１２を回転（回転数：３０ｒｐｍ）させながら、前記両者間に、直流電源１４から直流５Ｖの印加電圧Ｅを印加した際に、抵抗１５にかかる検出電圧Ｖを４秒間で１００回計測する。
【００８１】
前記検出電圧Ｖと印加電圧Ｅ（＝５Ｖ）とから、半導電性ローラ１のローラ抵抗Ｒは、基本的に式(i′)：
Ｒ＝ｒ×Ｅ／（Ｖ−ｒ） (i′)
によって求められる。ただし式(i′)中の分母中の−ｒの項は微小とみなすことができるため、本発明では式(i)：
Ｒ＝ｒ×Ｅ／Ｖ (i)
によって求めた値でもって半導電性ローラ１のローラ抵抗とすることとする。測定の条件は、先に説明したように温度２３±１℃、相対湿度５５±１％である。
【００８２】
本発明の半導電性ローラは、前記現像ローラのほか、例えば帯電ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等としてレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置に用いることもできる。
【実施例】
【００８３】
以下の実施例、比較例における半導電性ローラの製造および試験を、特記した以外は温度２３±１℃、相対湿度５５±１％の環境下で実施した。
〈実施例１〉
ベースポリマとして、エピクロルヒドリンゴム〔ＧＥＣＯ、ダイソー(株)製のエピクロマー（登録商標）ＣＧ１０２、ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝５６／４０／４（モル比）〕５０質量部と、クロロプレンゴム〔ＣＲ、昭和電工(株)製のショウプレン（登録商標）ＷＲＴ〕５０質量部とを配合した。
【００８４】
前記ベースポリマの総量１００質量部を、バンバリミキサを用いて素練りしながら、平均一次粒子径が１２２ｎｍであるカーボンブラック〔旭カーボン(株)製の旭＃１５〕１８．３質量部と、下記表１に示す各成分とを加えてさらに混練してゴム組成物を調製した。
【００８５】
【表１】
【００８６】
表中の各成分は下記のとおり。
硫黄系加硫剤：粉末硫黄（２００メッシュ）
促進剤ＤＭ：ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド〔大内新興化学工業(株)製のノクセラー（登録商標）ＤＭ〕
促進剤ＴＳ：テトラメチルチウラムモノスルフィド〔大内新興化学工業(株)製のノクセラーＴＳ〕
チオウレア系加硫剤：エチレンチオウレア〔２−メルカプイミダゾリン、川口化学工業(株)製のアクセル（登録商標）２２−Ｓ〕
促進剤ＤＴ：１，３−ジ−ｏ−トリルグアニジン〔大内新興化学工業(株)製のノクセラーＤＴ〕
酸化亜鉛２種：促進助剤〔三井金属鉱業(株)製〕
受酸剤：ハイドロタルサイト類〔協和化学工業(株)製のＤＨＴ−４Ａ（登録商標）−２〕
表中の質量部は、前記ベースポリマの総量１００質量部あたりの質量部である。
【００８７】
前記ゴム組成物を押出成形機に供給して外径φ２２．０ｍｍ、内径φ９〜９．５ｍｍの円筒状に押出成形した後、前記押出成形体を、外径φ８ｍｍの架橋用の仮のシャフトに装着して加硫缶内で１６０℃×１時間架橋させた。
次いで前記押出成形体を、外周面に導電性の熱硬化性接着剤を塗布した外径φ１０ｍｍのシャフトに装着し直して、オーブン中で１６０℃に加熱して前記シャフトに接着したのち、両端をカットした状態で円筒研削盤にセットした。
【００８８】
そして前記押出成形体の外周面を、前記外周面の全幅に亘る砥石を用いた乾式プランジ研削によって研磨し、外径がφ２０．０ｍｍ（公差０．０５）になるように仕上げて、前記シャフトと一体化されたローラ本体を形成した。
前記砥石としてはクレトイシ(株)製の型番ＧＣ８０／６０〔グリーンカーボンタイプ、８０番と６０番のミックス（７０番相当）、ボンド剤Ｖ−０２ＰＯ〕を使用した。また乾式プランジ研削の条件は、ワーク（押出成形体）の回転数：２５０ｒｐｍ、砥石の回転数：１９００ｒｐｍ、切り込み速度：０．５ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００８９】
次いで、研磨後のローラ本体の外周面を水洗いしたのち、ＵＶランプから前記外周面までの距離が１０ｃｍになるように設定して紫外線照射装機〔セン特殊光源(株)製のＰＬ２１−２００〕にセットし、シャフトを中心として９０°ずつ回転させながら、波長１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍの紫外線を５分間ずつ照射することで前記外周面に酸化膜を形成して半導電性ローラを製造した。
【００９０】
〈実施例２、３、比較例１、２〉
平均一次粒子径が１２２ｎｍであるカーボンブラックの配合割合を、ベースポリマの総量１００質量部あたり６．０質量部（比較例１）、６．６質量部（実施例２）、３０．０質量部（実施例３）、および３２．０質量部（比較例２）としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９１】
〈実施例４〉
カーボンブラックとして、平均一次粒子径が９１ｎｍであるもの〔旭カーボン(株)製の旭＃５１〕を同量配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
〈実施例５〉
ベースポリマとして、エピクロルヒドリンゴム〔ＧＥＣＯ、ダイソー(株)製のエピクロマーＣＧ１０２、ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝５６／４０／４（モル比）〕５０質量部と、低ニトリルＮＢＲ〔日本ゼオン(株)製のＮｉｐｏｌ（登録商標）ＤＮ４０１ＬＬ〕５０質量部とを配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９２】
〈実施例６〉
ベースポリマとして、エピクロルヒドリンゴム〔ＧＥＣＯ、ダイソー(株)製のエピクロマーＣＧ１０２、ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝５６／４０／４（モル比）〕５０質量部、クロロプレンゴム〔ＣＲ、昭和電工(株)製のショウプレンＷＲＴ〕２５質量部、および低ニトリルＮＢＲ〔日本ゼオン(株)製のＮｉｐｏｌ（登録商標）ＤＮ４０１ＬＬ〕２５質量部を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９３】
〈実施例７〉
実施例１と同じベースポリマ１００質量部、およびカーボンブラック１８．３質量部に、下記表２に示す各成分を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９４】
【表２】
【００９５】
表中の各成分は下記のとおり。
チオウレア系加硫剤：エチレンチオウレア〔２−メルカプイミダゾリン、川口化学工業(株)製のアクセル（登録商標）２２−Ｓ〕
促進剤ＤＴ：１，３−ジ−ｏ−トリルグアニジン〔大内新興化学工業(株)製のノクセラーＤＴ〕
過酸化物架橋剤：ジクミルパーオキサイド〔日油(株)製のパークミル（登録商標）Ｄ〕
酸化亜鉛２種：促進助剤〔三井金属鉱業(株)製〕
受酸剤：ハイドロタルサイト類〔協和化学工業(株)製のＤＨＴ−４Ａ（登録商標）−２〕
表中の質量部は、前記ベースポリマの総量１００質量部あたりの質量部である。
【００９６】
〈実施例８〉
実施例１と同じベースポリマ１００質量部、およびカーボンブラック１８．３質量部に、下記表３に示す各成分を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９７】
【表３】
【００９８】
表中の各成分は、先に説明したとおり。
表中の質量部は、前記ベースポリマの総量１００質量部あたりの質量部である。
〈比較例３〜５〉
カーボンブラックとして、平均一次粒子径が７０ｎｍであるもの〔旭カーボン(株)製の旭＃５０Ｕ〕を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９９】
カーボンブラックの配合割合は、ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部（比較例３）、１８．３質量部（比較例４）、および３０．０質量部（比較例５）とした。
〈比較例６、７〉
カーボンブラックとして、平均一次粒子径が２８０ｎｍであるもの〔ＥＶＯＮＩＫ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社製のＡＲＯＳＰＥＲＳＥ １５〕を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【０１００】
カーボンブラックの配合割合は、ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部（比較例６）、および１８．３質量部（比較例７）とした。
〈比較例８〉
シャフトを加硫接着したのち両端をカットした押出成形体の外周面を、円筒研削盤を用いて乾式トラバース研削し、次いで仕上げ研磨として湿式トラバース研削（鏡面研磨）をして外径がφ２０．０ｍｍ（公差０．０５）になるように仕上げて前記シャフトと一体化されたローラ本体を形成したこと以外は実施例３と同様にして半導電性ローラを製造した。
【０１０１】
〈ショアＡ硬さの測定〉
前記各実施例、比較例で製造した半導電性ローラのローラ本体のショアＡ硬さを、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２５３に記載の測定方法に則って温度２３±１℃、両端荷重１０００ｇｆの条件で測定した。
ショアＡ硬さは、６０以下であるとき良好（○）、６０を超えるとき不良（×）と評価した。
【０１０２】
〈圧縮永久歪みの測定〉
前記各実施例、比較例で調製したのと同じ半導電性ゴム組成物を用いて、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２６２に規定された試験片を作製した。架橋の条件は１６０℃×１時間とした。
次いで前記試験片を、前記ＪＩＳ Ｋ６２６２に記載の測定方法に則って、測定温度７０℃、測定時間２２時間、圧縮率２５％の条件で圧縮したのち、圧縮を解除してから３０分後の厚みｔ２を測定して、下記式(iii)：
Ｃｓ（％）＝[（ｔ０−ｔ２）／（ｔ０−ｔ１）]×１００ (iii)
〔式中、ｔ０は前記条件での圧縮前の試験片の厚み、ｔ１は圧縮に用いたスペーサの厚みを示す。〕
により圧縮永久歪みＣｓ（％）を求めた。
【０１０３】
圧縮永久歪みは、１０％以下であるとき良好（○）、１０％を超えるとき不良（×）と評価した。
〈外周面の表面粗さＲｚの測定〉
前記各実施例、比較例で製造した半導電性ローラのローラ本体の外周面の表面粗さＲｚ（周方向の中心値）を、表面粗さ・輪郭形状測定機〔(株)東京精密製〕を用いて、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に則って測定した。測定の条件は、評価長さ：３．０ｍｍ、測定速度：０．３ｍｍ／ｓ、カットオフ値：０．８ｍｍとし、Ｎ＝５で測定して平均値を求めた。
【０１０４】
表面粗さＲｚは、３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内であるとき良好（○）、前記範囲外であるとき不良（×）と評価した。
〈フレの評価〉
前記各実施例、比較例で製造した半導電性ローラの中心部における、ローラ本体の外周面のフレを、レーザー測定器を用いて測定した。そしてフレが０．５０以内であるときフレなし（○）、０．５０を超えるときフレあり（×）と評価した。
【０１０５】
以上の結果を表４〜表６に示す。
【０１０６】
【表４】
【０１０７】
【表５】
【０１０８】
【表６】
【０１０９】
表４〜６の実施例１〜８、比較例８の結果より、ロータ本体の外周面を、乾式トラバース研削および湿式トラバース研削に代えて乾式プランジ研削することにより、先に説明した所定の硬さ、圧縮永久歪み、および外周面の表面粗さＲｚを有するローラ本体を備えた半導電性ローラを、研磨する際にフレを生じることなく、しかも研磨の工程数を少なくして生産性良く製造できることが判った。
【０１１０】
また表４〜６の実施例１〜８、比較例３〜７の結果より、前記の特性を有するローラ本体を備えた半導電性ローラを、乾式プランジ研削を含む製造方法によって製造するためには、半導電性ゴム組成物中に含ませるカーボンブラックの平均一次粒子径が８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である必要があることが判った。
さらに表４、表５の実施例１〜８、比較例１、２の結果より、前記の特性を有するローラ本体を備えた半導電性ローラを、乾式プランジ研削を含む製造方法によって製造するためには、半導電性ゴム組成物中に含ませるカーボンブラックの配合割合が、ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部以上、３０質量部以下である必要があることが判った。
【０１１１】
また表４、５の実施例１〜８の結果より、前記ベースポリマは、クロロプレンゴム、およびニトリルゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種と、エピクロルヒドリンゴムとの混合物であるのが好ましいこと、前記ベースポリマを架橋させるための架橋成分は、硫黄系加硫剤、チオウレア系加硫剤、および過酸化物架橋剤からなる群より選ばれた少なくとも２種の併用であるのが好ましいことが判った。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 半導電性ローラ
２ ローラ本体
３ 通孔
４ シャフト
５ 外周面
６ 酸化膜
７ 砥石
８ 外周面
９ 砥石本体
１０ 通孔
１１ シャフト
１２ アルミニウムドラム
１３ 外周面
１４ 直流電源
１５ 抵抗
１６ 計測回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置において、現像ローラ等のトナー搬送ローラとして好適に用いることができる半導電性ローラの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法を利用した前記各種の画像形成装置においては高速化、高画質化、カラー化、小型化といった要求に対応するために種々の改良が進んでいる。
これらの改良において鍵となるのがトナーである。すなわち、前記種々の要求を満足するために必要となるのが、トナーの微細化、トナー粒径の均一化、およびトナー形状の球形化である。
【０００３】
トナーの微細化については、平均粒径が１０μｍ以下、さらには５μｍ以下といった微細なトナーが開発されるに至っている。またトナー形状の球形化については、真球度が９９％を上回るトナーが開発されている。
さらに形成画像のより一層の高画質化を求めて、従来の粉砕トナーに代えて、重合トナーが主流となりつつある。かかる重合トナーは、特にデジタル情報を画像形成する際にドットの再現性が非常によく、高画質な画像が得られるという利点がある。
【０００４】
画像形成装置において、帯電させたトナーを感光体の表面に搬送して、前記表面に形成された静電潜像をトナー像に現像するための現像ローラ等のトナー搬送ローラとしては、例えばベースポリマにカーボン等の導電性付与剤を配合した半導電性ゴム組成物の架橋物からなるローラ本体を備えるとともに、前記ローラ本体の中心に金属等からなるシャフトを挿通したものが一般的に用いられる。
【０００５】
中でも、先に説明したトナーの微細化、均一化、および球形化や、あるいは重合トナーへの移行に対応して、トナーに高い帯電性を付与できる上、ローラ本体の外周面にトナーを付着させることなく効率的に感光体表面に搬送させるために、前記トナー搬送ローラとしては、ローラ抵抗が１０８Ω以下に調整された半導電性ローラを用いるのが有効である。
【０００６】
トナー搬送ローラには、前記の特性を製品の使用寿命の最後まで維持させることが求められる。しかし現行品は、かかる要求に十分に対応できる耐久性を有していないのが現状である。
そこで前記要求に対応するため、例えば特許文献１においては、ベースポリマとして電気特性が均一なイオン導電性ゴムを用いるとともに、誘電正接調整用の充填剤を配合した半導電性ゴム組成物からなり、誘電正接を０．１〜１．５としたローラ本体を備えたトナー搬送ローラが提案されている。
【０００７】
前記イオン導電性ゴムとしては、分子中に塩素原子を含むゴムや、あるいは共重合成分としてイオン導電性を示すエチレンオキサイドモノマーを含むゴムが使用される。
しかし前者の、塩素原子を含むゴムは一般に表面自由エネルギーが高いため、前記ローラ本体の外周面における、トナーや、あるいは前記トナーの流動性や帯電性を改善するために添加されるシリカ等のトナー外添剤の付着性が高くなる傾向がある。また後者のゴムの場合も表面自由エネルギーが上昇して、前記外周面における前記トナー等の付着性が高くなる傾向がある。
【０００８】
さらに特許文献１では、ローラ本体の外周面に、紫外線照射やオゾン曝露によって酸化膜を形成しているが、その場合には前記外周面近傍の酸素濃度が高くなるため表面自由エネルギーが上昇して、さらに前記外周面におけるトナー等の付着性が高くなる傾向がある。
加えて、誘電正接を前記範囲内に調整した場合には、トナーの帯電性を向上してトナーの搬送量を低減できるため、ハーフトーン画像などの高画質な画像を形成することができるが、一方でローラ本体の外周面におけるトナーの積層量が少なくなるため、前記外周面におけるトナー等の付着性がさらに高くなるおそれもある。
【０００９】
ローラ本体の外周面へのトナー等の付着は、ごく初期の画像や連続的に形成した画像にはあまり影響を及ぼさないが、例えば下記(a)〜(d)のいずれかの条件で画像形成した場合に、その影響を無視できなくなる。
例えばトナー搬送ローラを画像形成装置の現像ローラとして用いる場合には、まず帯電させたトナーを、前記トナー搬送ローラのローラ本体の外周面に付着させ、次いで規制ブレードを通過させて余剰のトナーを取り除くことで、前記外周面に所定の厚みを有するトナーの薄層を形成した後、前記薄層を構成するトナーを、静電気力（クーロン力）により逆の電荷を持つ感光体に選択的に移動させることにより、前記のように感光体の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像している。
【００１０】
ところが、前記のようにローラ本体の外周面におけるトナー等の付着性が高すぎる場合には、前記静電気力によるトナーの搬送、移動が妨げられるため、トナーの帯電量は変わらないにも拘らず、特に下記(a)〜(d)のいずれかの条件で画像形成した場合に画像濃度が低下する、すなわちトナーの現像効率が低下するという問題を生じる。
(a) 画像形成を程よく実施してトナーがトナー搬送ローラに比較的なじんだ時点、例えば１％濃度の画像を２０００枚程度、画像形成した時点でさらに画像形成する場合。
(b) トナーの平均粒径が８μｍ以下、特に６μｍ以下である場合。
(c) 連続的に画像形成せず、例えば一日停止して翌日に画像形成する場合。
(d) トナーの帯電量が比較的高くなる低温低湿環境下で画像形成する場合。
【００１１】
前記現像効率の低下は、高速化により、トナー搬送ローラの回転速度が例えば２０ｒｐｍ以上に設定される画像形成装置において特に生じやすい。
しかも現像効率が低下すると、現像によって消費されずに規制ブレードを繰り返し通過するトナーやトナーボックス内を繰り返し循環するトナーが多くなり、その劣化が進んでトナーの帯電量の低下が早まるという問題も生じる。その結果、帯電量の低下によって形成画像に画像不良を生じやすくなる。
【００１２】
トナーの劣化とそれに伴う帯電量の低下は、トナーの搬送量が多いとより一層早まるとされる。かかるトナーの劣化を防止するために、トナー搬送ローラのローラ本体を形成する半導電性ゴム組成物に含有させるフィラーの種類と量を調整することで、前記ローラ本体の外周面におけるトナー等の付着性を低下させ、トナーの現像効率を向上させる場合がある。
【００１３】
しかしフィラーの調整によって現像効率を向上させた場合、確かに画像濃度は上昇するものの、トナーへのダメージが却って大きくなって、前記トナーを使い切る前にトナーの劣化が進み、トナーがなくなる直前に、特にかぶり（紙面の白地部分が黒ずむ現象）等の画像不良が頻発しやすくなるという問題がある。
ローラ本体のショアＡ硬さを６０以下、圧縮永久歪みを１０％以下として柔軟性、弾性を高めると、例えば現像ローラとして使用して感光体の表面に接触させた際に、前記ローラ本体のニップ幅を広くとることができ、それによってトナーの現像効率を向上することができる。また軟らかいためトナーへのダメージを低減することもできる。そのため、トナーを使い切る前にかぶり等の画像不良が生じるのをある程度抑制することができる。
【００１４】
しかし、例えばトナーボックスに充てんされるトナー量が多い場合には、やはりトナーを使い切る前にかぶり等の画像不良が発生しやすい。ローラ本体の柔軟性を高めるだけでは対策として不十分である。
発明者の検討によると、ローラ本体の外周面の表面粗さが、前記ローラ本体の柔軟性とともに、トナー等の付着性に影響を及ぼす。
【００１５】
すなわち表面粗さの大きい外周面はトナー等の付着性が高いため、前記外周面に形成した薄層を構成するトナーを静電気力によって感光体に移動させるのが容易でなく、結果として現像効率が低下する。そのため、現像によって消費されずに前記外周面に残って、規制ブレードを繰り返し通過するトナーやトナーボックス内を繰り返し循環するトナーが多くなり、その劣化が進んでトナーの帯電量の低下が早まってしまう。
【００１６】
一方、表面粗さの小さい平滑な外周面はトナー等の付着性が低く、トナーが滑りやすいため、前記外周面に付着できるトナー量が減少する。すなわち前記外周面に、規制ブレードによって規制されるに足る十分な量のトナーを付着させることができないため、前記規制ブレードを通過させても、前記外周面に、厚みの均一な連続したトナーの薄層を形成することができず、結果として画像濃度不良や濃度むらといった画像不良を生じる。
【００１７】
これに対し、前記のようにショアＡ硬さを６０以下、圧縮永久歪みを１０％以下としたローラ本体の外周面の表面粗さＲｚを３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内とすると、トナー等の付着性を適度に調整することが可能である。
すなわちローラ本体の外周面に、規制ブレードを通過させることで厚みの均一なトナーの薄層を形成しうる、十分な量のトナーを付着させることができるため、前記のようにローラ本体が柔軟で、感光体の表面に接触させた際に十分なニップ幅を確保できることと相まって、画像濃度不良や濃度むら等の画像不良が生じるのを防止することができる。
【００１８】
また、前記規制ブレードを通過することで外周面に形成された薄層を構成するトナーを、感光体の表面に高い現像効率でもって移動させて、静電潜像をトナー像に現像できるため、前記トナー像を紙等の表面に転写することで、前記紙等の表面に、十分な画像濃度を有する良好な画像を形成できる。
その上、現像によって消費されずに前記外周面に残って、規制ブレードを繰り返し通過したり、トナーボックス内を繰り返し循環したりするトナーの量を極力少なくすることができ、トナーの劣化とそれに伴う帯電量の低下とを抑制できるため、前記トナーを使い切る前にかぶり等の画像不良が生じるのを防止することもできる。
【００１９】
ローラ本体の外周面を円筒形状に整え、かつその外径を所定の範囲内に調整するとともに、外周面の表面粗さＲｚを所定の範囲内に調整するために、従来は前記外周面を、まず乾式トラバース研削した後、仕上げ研磨（湿式トラバース研削等）するのが一般的である（特許文献２等）。
すなわち、乾式トラバース研削によってローラ本体の外周面を円筒形状に整えるとともにその外径をおおよそ所定の範囲内に調整したのち、仕上げ研磨によって、外周面に残された研磨目（乾式トラバース研削時の砥石の送り跡）を除去しながら目標の外径および表面粗さに仕上げるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００４−１７０８５４号公報
【特許文献２】特許第４０３４７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところが、前記のように従来の製造方法では乾式トラバース研削と仕上げ研磨の二度の研削工程が必要であるため作業効率が悪く、半導電性ローラの生産性が低くなるという問題がある。
また乾式トラバース研削では、一般にローラ本体の外周面の幅よりも幅の狭い砥石を、前記外周面に対して、局所的に接触させるとともに、その接触位置を、前記外周面の軸方向の一端から他端へ向けて徐々に軸方向に移動させながら、前記外周面が研磨される。
【００２２】
そのため研磨途中のローラ本体に、前記砥石の局所的な接触によって局所的な逃げが発生して、研磨後のローラ本体に、研磨によって仕上げた外周面の円筒の中心軸が、実際の半導電性ローラの中心軸に対してずれる、いわゆるフレを生じやすいという問題もある。
本発明の目的は、ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内であるローラ本体を備えた半導電性ローラを、前記ローラ本体を研磨する際にフレを生じることなく、しかも生産性良く製造するための製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記課題を解決するため、発明者は、従来の乾式トラバース研削に代えて、研磨するローラ本体の外周面の全幅に亘る広幅の砥石を用い、前記砥石を、ローラ本体の軸方向には移動させずに切り込み方向にのみ移動させながら前記外周面を研磨する、いわゆる乾式プランジ研削を採用することを検討した。
前記乾式プランジ研削によれば、ローラ本体の外周面の全幅に亘って同時に１つの砥石を接触させながら前記外周面を研磨できるため、従来の乾式トラバース研削のようにローラ本体に局所的な逃げが生じるのを防止して、研磨後のローラ本体にフレが生じるのを抑制できる。
【００２４】
また、乾式トラバース研削のようにローラ本体の外周面に研磨目を生じないため仕上げ研磨を省略でき、作業効率を改善して半導電性ローラの生産性を向上することもできる。
しかし、ただ単に乾式プランジ研削を採用しただけでは、ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ研磨後の外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内であるローラ本体を備えた半導電性ローラを製造することはできない。
【００２５】
発明者の検討によると、前記ショアＡ硬さ、圧縮永久歪み、および研磨後の外周面の表面粗さＲｚには、ローラ本体のもとになる半導電性ゴム組成物中に補強剤等として配合されるカーボンブラックの大きさと配合割合とが密接に係わっている。
なぜならカーボンブラックは、前記のよう補強剤として機能して、架橋後のローラ本体のショアＡ硬さ、および圧縮永久歪みを高めるために機能するとともに、外周面の研磨時には、前記研磨に対する抵抗としても機能して、研磨後の表面粗さＲｚに影響を及ぼすためである。
【００２６】
そこで発明者は、カーボンブラックの平均一次粒子径の範囲、および配合割合の範囲についてさらに検討した結果、前記平均一次粒子径を８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下の範囲内、ベースポリマ１００質量部あたりの配合割合を６．６質量部以上、３０質量部以下の範囲内とすればよいことを見出した。
すなわちカーボンブラックの平均一次粒子径が８０ｎｍ未満であったり、ベースポリマ１００質量部あたりの配合割合が６．６質量部未満であったりした場合には、前記カーボンブラックによる、研磨に対する抵抗としての機能が十分に得られないため、ローラ本体が過剰に研磨されやすくなる。そのため、乾式プランジ研削による研磨後のローラ本体の外周面の表面粗さＲｚが１０．０μｍを超えてしまう。
【００２７】
また、平均一次粒子径が２００ｎｍを超える大きなカーボンブラックは、ベースポリマの、ゴムとしての良好な弾性変形を阻害するため、圧縮永久歪みが１０％を超えてしまう。
さらに、ベースポリマ１００質量部あたりのカーボンブラックの配合割合が３０質量部を超える場合には、前記カーボンブラックによる、補強剤としての機能が強く出過ぎるため、ローラ本体のショアＡ硬さが６０を超えたり、圧縮永久歪みが１０％を超えたりする。またカーボンブラックによる、研磨に対する抵抗として機能が強く出すぎるため、乾式プランジ研削による研磨後のローラ本体の外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍを下回ってしまう。
【００２８】
これに対し、カーボンブラックの平均一次粒子径、および配合割合をいずれも前記範囲内とすれば、乾式プランジ研削を経ることで、前記ショアＡ硬さ、圧縮永久歪み、および外周面の表面粗さＲｚの範囲をいずれも満足するローラ本体を備えた半導電性ローラを、前記のようにフレ等を生じることなく、しかも生産性良く製造することが可能となる。
したがって本発明は、半導電性ゴム組成物からなり、ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であるローラ本体を備えた半導電性ローラを製造するための製造方法であって、
ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部以上、３０質量部以下の、平均一次粒子径が８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下のカーボンブラックとを含む半導電性ゴム組成物を調製する工程と、
前記半導電性ゴム組成物を用いて前記ローラ本体を形成する工程と、
前記ローラ本体の外周面を、前記外周面の全幅に亘る砥石を用いた乾式プランジ研削により研磨する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【００２９】
なお本発明では、前記カーボンブラックの平均一次粒子径を、電子顕微鏡法によって求めた値でもって表すこととする。
またローラ本体のショアＡ硬さは、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２５３に記載の測定方法に則って、測定温度２３±１℃の条件で、硬度計に錘を載せて１０００ｇとしてゴムローラに荷重を与えて測定した値でもって表すこととする。
【００３０】
圧縮永久歪みは、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２６２に記載の測定方法に則って、測定温度７０℃、測定時間２２時間、圧縮率２５％の条件で測定した値でもって表すこととする。
さらに外周面の表面粗さＲｚは、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に則って測定した値でもって表すこととする。
【００３１】
これら測定方法の詳細は、後述する実施例において詳述する。
前記カーボンブラックとともに半導電性ゴム組成物を形成するベースポリマは、クロロプレンゴム、およびニトリルゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種と、エピクロルヒドリンゴムとの混合物であるのが好ましい。
前記ベースポリマによれば、イオン導電性ゴムである前記エピクロルヒドリンゴムの機能によって、ローラ本体に、均一でかつ良好な半導電性を付与することができる。
【００３２】
前記半導電性ゴム組成物は、前記ベースポリマを架橋させるための架橋成分を含み、前記架橋成分は、硫黄系加硫剤、チオウレア系加硫剤、および過酸化物架橋剤からなる群より選ばれた少なくとも２種の併用であるのが好ましい。
前記架橋成分を用いることにより、ベースポリマとしての各種ゴムをいずれも良好に架橋させて、柔軟でしかもゴムとしての弾性に優れたローラ本体を形成することができる。
【００３３】
前記本発明の半導電性ローラを、電子写真法を利用した画像形成装置のトナー搬送ローラとして用いれば、画質を向上して十分な画像濃度を有する画像を形成でき、かつ前記性能に変化を生じ難く耐久性に優れるとともに、トナーの劣化とそれに伴う帯電量の低下とを抑制できるため、前記トナーを使い切る前にかぶり等の画像不良が生じるのを防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の製造方法によれば、ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内であるローラ本体を備えた半導電性ローラを、前記ローラ本体を研磨する際にフレを生じることなく、しかも生産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の半導電性ローラの製造方法の一工程を説明する斜視図である。
【図２】本発明の製造方法によって製造される半導電性ローラの一例を示す斜視図である。
【図３】前記半導電性ローラのローラ抵抗を測定する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図２は、本発明の製造方法によって製造される半導電性ローラの一例を示す斜視図である。図２を参照して、この例の半導電性ローラ１は、半導電性ゴム組成物からなる円筒状のローラ本体２と、前記ローラ本体２の中心の通孔３に挿通されたシャフト４とを備えている。ローラ本体２の外周面５には、紫外線照射によって形成された酸化膜６が設けられている。
【００３７】
シャフト４は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属によって一体に形成される。ローラ本体２とシャフト４とは、例えば導電性を有する接着剤等により電気的に接合されると共に機械的に固定されて一体に回転される。
前記半導電性ローラ１を製造するための本発明の製造方法は、ベースポリマとカーボンブラックとを含む半導電性ゴム組成物を調製する工程（第１工程）、前記半導電性ゴム組成物を用いて前記ローラ本体２を形成する工程（第２工程）、および前記ローラ本体２の外周面５を、乾式プランジ研削により研磨する工程（第３工程）を含んでいる。
【００３８】
〈第１工程〉
前記第１工程において調製される半導電性ゴム組成物中に含まれるカーボンブラックは、先に説明したように平均一次粒子径が８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下で、かつベースポリマ１００質量部あたりの配合割合が６．６質量部以上、３０質量部以下である必要がある。
【００３９】
平均一次粒子径が８０ｎｍ未満では、カーボンブラックによる、研磨に対する抵抗としての機能が十分に得られないため、ローラ本体２が過剰に研磨されやすくなる。そのため、乾式プランジ研削による研磨後のローラ本体２の外周面５の表面粗さＲｚが１０．０μｍを超えてしまう。
また、平均一次粒子径が２００ｎｍを超える大きなカーボンブラックはベースポリマの良好な弾性変形を阻害するため、ローラ本体２の圧縮永久歪みが１０％を超えてしまう。
【００４０】
また配合割合が６．６質量部未満では、前記カーボンブラックによる、研磨に対する抵抗としての機能が十分に得られないため、ローラ本体２が過剰に研磨されやすくなる。そのため、乾式プランジ研削による研磨後のローラ本体２の外周面５の表面粗さＲｚが１０．０μｍを超えてしまう。
さらに３０質量部を超える場合には、前記カーボンブラックによる、補強剤としての機能が強く出過ぎるため、ローラ本体２のショアＡ硬さが６０を超えたり、圧縮永久歪みが１０％を超えたりする。またカーボンブラックによる、研磨に対する抵抗として機能が強く出すぎるため、乾式プランジ研削による研磨後のローラ本体２の外周面５の表面粗さＲｚが３．０μｍを下回ってしまう。
【００４１】
これに対し、カーボンブラックの平均一次粒子径を８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下、配合割合を６．６質量部以上、３０質量部以下の範囲内とすれば、ローラ本体２のショアＡ硬さを６０以下、圧縮永久歪みを１０％以下に維持して、柔軟性やゴムとしての良好な弾性を維持しながら、乾式プランジ研削によって研磨後のローラ本体２の外周面５の表面粗さＲｚを３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内とすることができる。
【００４２】
かかる効果をより一層向上することを考慮すると、カーボンブラックの平均一次粒子径は、前記範囲内でも９０ｎｍ以上であるのが好ましく、１３０ｎｍ以下であるのが好ましい。
前記カーボンブラックとしては、前記平均一次粒子径の範囲を満足する種々のカーボンブラックがいずれも使用可能である。但し同一のローラ本体２中での抵抗値のばらつきを生じないために絶縁性の、もしくは弱導電性のカーボンブラックが好ましい。
【００４３】
かかるカーボンブラックとしては、例えば旭カーボン(株)製の旭＃５０（平均一次粒子径：８０ｎｍ）、アサヒサーマル（平均一次粒子径：８０ｎｍ）、旭＃５０ＨＧ（平均一次粒子径：８５ｎｍ）、旭＃５１（平均一次粒子径：９１ｎｍ）、旭＃８（平均一次粒子径：１２０ｎｍ）、旭＃１５ＨＳ（平均一次粒子径：１２０ｎｍ）、旭＃１５（平均一次粒子径：１２２ｎｍ）等の１種または２種以上が挙げられる。
【００４４】
前記カーボンブラックとともに半導電性ゴム組成物を構成するベースポリマとしては、クロロプレンゴム、およびニトリルゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種と、エピクロルヒドリンゴムとの混合物を用いるのが好ましい。
前記のうちエピクロルヒドリンゴムはイオン導電性ゴムとして、ローラ本体２に良好な半導電性を付与するために機能する。またクロロプレンゴム、およびニトリルゴムはローラ本体２の形状を維持し、架橋後のローラ本体２に適度な強度を付与するために機能する。またクロロプレンゴムは、トナーに対する良好な帯電性を付与するためにも機能する。
【００４５】
前記クロロプレンゴムとしては、種々のクロロプレンゴムがいずれも使用可能である。前記クロロプレンゴムとしては、例えば昭和電工(株)製のショウプレン（登録商標）ＷＲＴ、東ソー(株)製スカイプレン（登録商標）等が挙げられる。
またニトリルゴム（アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ＮＢＲ）としては、アクリロニトリル含量が２４％以下である低ニトリルＮＢＲ、２５〜３０％である中ニトリルＮＢＲ、３１〜３５％である中高ニトリルＮＢＲ、３６〜４２％である高ニトリルＮＢＲ、」および４３％以上である極高ニトリルＮＢＲのいずれを用いてもよい。
【００４６】
ただし架橋後のローラ本体２に適度な強度と柔軟性とを付与することを考慮すると、低ニトリルＮＢＲが好ましい。前記低ニトリルＮＢＲとしては、例えば日本ゼオン(株)製のＮｉｐｏｌ（登録商標）ＤＮ４０１、ＤＮ４０１ＬＬ等が挙げられる。
さらにエピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリンの単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの二元共重合体（ＥＣＯ）、およびエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとの三元共重合体（ＧＥＣＯ）等がいずれも使用可能である。
【００４７】
このうちＣＯとしては、例えばダイソー(株)製のエピクロマー（登録商標）Ｈ等が挙げられる。
なおローラ本体２に良好なイオン導電性を付与することを考慮すると、前記エピクロルヒドリンゴムとしてはＥＣＯ、およびＧＥＣＯのうちの少なくとも１種が好ましい。
前記ＥＣＯとしては、例えばダイソー(株)製のエピクロマー（登録商標）Ｄ〔ＥＯ／ＥＰ＝６１／３９（モル比）〕等が挙げられる。
【００４８】
またＧＥＣＯとしては、例えばダイソー(株)製のエピオン（登録商標）ＯＮ３０１〔ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝７３／２３／４（モル比）〕、同社製のエピクロマー（登録商標）ＣＧ１０２〔ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝５６／４０／４（モル比）〕、ＣＧ１０４〔ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝６３／３４．５／２．５（モル比）〕、日本ゼオン(株)製のゼオスパン（登録商標）８０３０〔ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝９０／４／６（モル比）〕等の少なくとも１種が挙げられる。
【００４９】
ベースポリマとして、前記クロロプレンゴムとエピクロルヒドリンゴムの２種を併用する場合、ベースポリマの総量に占めるエピクロルヒドリンゴムの割合は２０質量％以上、特に３０質量％以上であるのが好ましく、８０質量％以下、特に７０質量％以下であるのが好ましい。
前記範囲よりエピクロルヒドリンゴムの割合が少ない場合には、架橋後のローラ本体２に十分なイオン導電性を付与する効果が得られないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、相対的にクロロプレンゴムの量が少なくなって、架橋後のローラ本体２に、トナーに対する良好な帯電性や、あるいは適度な強度を付与する効果が不十分になるおそれがある。
【００５０】
またベースポリマとして、前記ニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムの２種を併用する場合、ベースポリマの総量に占めるエピクロルヒドリンゴムの割合は２０質量％以上、特に３０質量％以上であるのが好ましく、８０質量％以下、特に７０質量％以下であるのが好ましい。
前記範囲よりエピクロルヒドリンゴムの割合が少ない場合には、架橋後のローラ本体２に十分なイオン導電性を付与する効果が得られないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、相対的にニトリルゴムの量が少なくなって、架橋後のローラ本体２に適度な強度を付与する効果が不十分になるおそれがある。
【００５１】
さらにベースポリマとして、前記クロロプレンゴム、ニトリルゴム、およびエピクロルヒドリンゴムの３種を併用する場合、ベースポリマの総量に占めるエピクロルヒドリンゴムの割合は２０質量％以上、特に３０質量％以上であるのが好ましく、８０質量％以下、特に７０質量％以下であるのが好ましい。またクロロプレンゴム割合は５質量％以上、特に１０質量％以上であるのが好ましく、６０質量％以下、特に５０質量％以下であるのが好ましい。
【００５２】
前記範囲よりエピクロルヒドリンゴムの割合が少ない場合には、架橋後のローラ本体２に十分なイオン導電性を付与する効果が得られないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、相対的にクロロプレンゴム、およびニトリルゴムの量が少なくなって、架橋後のローラ本体２に、トナーに対する良好な帯電性や、あるいは適度な強度を付与する効果が不十分になるおそれがある。
【００５３】
また、前記範囲よりクロロプレンゴムの割合が少ない場合には、架橋後のローラ本体２に、トナーに対する良好な帯電性を付与する効果が不十分になるおそれがあり、前記範囲を超える場合には、相対的にニトリルゴムの量が少なくなって、架橋後のローラ本体２に適度な強度を付与する効果が不十分になるおそれがある。
前記半導電性ゴム組成物には、前記ベースポリマを架橋させるための架橋成分を含有させることができる。前記架橋成分としては、硫黄系加硫剤、チオウレア系加硫剤、および過酸化物架橋剤からなる群より選ばれた少なくとも２種を併用するのが好ましい。
【００５４】
前記のうち硫黄系加硫剤は、主にエピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、およびニトリルゴムの架橋剤として機能し、チオウレア系加硫剤は、主にエピクロルヒドリンゴム、およびクロロプレンゴムの架橋剤として機能する。さらに過酸化物架橋剤は、主にエピクロルヒドリンゴム、およびニトリルゴムの架橋剤として機能する。
ベースポリマを構成する前記３種のゴムの組み合わせに応じて、これら架橋成分のうちの少なくとも２種を併用することにより、前記ベースポリマを良好に架橋させて、ゴムとしての弾性等に優れたローラ本体２を形成することができる。
【００５５】
前記のうち硫黄系加硫剤としては、硫黄および含硫黄系加硫剤（分子中に硫黄を有する有機化合物）からなる群より選ばれた少なくとも１種が挙げられる。また含硫黄系加硫剤としては、例えば４，４′−ジチオジモルホリン（Ｒ）等が挙げられる。特に硫黄が好ましい。
硫黄の量は、ベースポリマの総量１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。
【００５６】
また硫黄や含硫黄系加硫剤とともに、前記硫黄または含硫黄系加硫剤による架橋反応を促進する働きを有する種々の促進剤を併用することもできる。
前記促進剤としては、従来公知の種々の促進剤が使用可能であり、例えばジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（ＤＭ）、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）等の少なくとも１種が挙げられる。
【００５７】
促進剤の量は、その種類および組み合わせ等に応じて適宜設定できる。
チオウレア系加硫剤としては、例えばテトラメチルチオウレア、トリメチルチオウレア、エチレンチオウレア（２−メルカプトイミダゾリン）、および（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ）２Ｃ＝Ｓ〔式中、ｎは１〜１０の整数を表す。〕で示されるチオウレア等の１種または２種以上が挙げられる。
【００５８】
チオウレア系加硫剤の量は、ベースポリマの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、２質量部以下であるのが好ましい。
またチオウレア系加硫剤とともに、前記チオウレア系加硫剤による架橋反応を促進する働きを有する種々の促進剤を併用することもできる。
前記促進剤としては、例えば１,３−ジ−ｏ−トリルグアニジン（ＤＴ）等が挙げられる。
【００５９】
促進剤の量は、その種類および組み合わせ等に応じて適宜設定できる。
過酸化物架橋剤としては、例えばベンゾイルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、１，４−ビス［（ｔｅｒｔ−ブチル）パーオキシイソプロピル］ベンゼン、ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、および２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３−ヘキセン等の１種または２種以上が挙げられる。
【００６０】
過酸化物架橋剤の量は、ベースポリマの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、２質量部以下であるのが好ましい。
半導電性ゴム組成物には、さらに促進助剤や受酸剤等を含有させることもできる。
このうち促進助剤としては、例えば酸化亜鉛等の金属酸化物や、ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸などの１種または２種以上が挙げられる。
【００６１】
前記促進助剤の量は、ベースポリマの総量１００質量部あたり３質量部以上、７質量部以下であるのが好ましい。
受酸剤は、半導電性ゴム組成物の架橋時にクロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴムから発生する塩素系ガスの残留および前記塩素系ガスによる感光体ドラムの汚染を防止する働きをする。前記受酸剤としては、ゴムに対する分散性に優れていることからハイドロタルサイト類が好ましい。
【００６２】
前記受酸剤の量は、ベースポリマの総量１００質量部あたり１質量部以上、７質量部以下であるのが好ましい。
前記半導電性ゴム組成物には、さらに必要に応じて加工助剤、老化防止剤、酸化防止剤、スコーチ防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、難燃剤、中和剤、気泡防止剤等の１種または２種以上を配合してもよい。
【００６３】
前記半導電性ゴム組成物は、従来同様に調製することができる。すなわち、まず前記３種のゴムのうちの少なくとも２種を所定の割合で配合して素練りし、次いで架橋成分以外の添加剤を加えて混練した後、最後に架橋成分を加えて混練することで半導電性ゴム組成物を調製できる。
前記混練には、例えばニーダ、バンバリミキサ、押出機等を用いることができる。
【００６４】
〈第２工程〉
第２工程においては、前記半導電性ゴム組成物を用いて、従来同様にしてローラ本体２を形成する。
すなわち半導電性ゴム組成物を、押出成形機を用いて混練しながら加熱して溶融させた状態で、前記ローラ本体２の断面形状、すなわち円環状に対応するダイを通して長尺の略円筒状に押出成形し、冷却して固化させたのち、通孔３に架橋用の仮のシャフトを挿通して加硫缶内で加熱して架橋させる。
【００６５】
次いで外周面に導電性の接着剤を塗布したシャフト４に装着しなおして、前記接着剤が熱硬化性接着剤である場合は加熱により前記熱硬化性接着剤を硬化させてローラ本体２とシャフト４とを電気的に接合する共に機械的に固定する。
前記架橋の条件等は、任意に設定できる。
〈第３工程〉
図１は、本発明の半導電性ローラの製造方法の一工程としての第３工程を説明する斜視図である。図１および図２を参照して、本発明では、先の第２工程でシャフト４と一体に形成したローラ本体２の外周面５を、砥石７を用いた乾式プランジ研削によって研磨する。
【００６６】
前記砥石７として、図の例では円筒状に形成され、その外周面８の軸方向の幅が、前記ローラ本体２の外周面５の、軸方向の全幅に亘る広幅に形成された砥石本体９と、前記砥石本体９の中心の通孔１０に挿通されたシャフト１１とを備えたものを用いる。
そして、まず半導電性ローラ１と砥石７とを、それぞれのシャフト４、１０の中心軸線が平行となるように、図示しない円筒研削盤等にセットする。
【００６７】
次いで半導電性ローラ１を、シャフト４の中心軸線を中心として、図中に実線の矢印で示す方向に一定速度で回転させるとともに、砥石７を、シャフト１１の中心軸線を中心として、前記半導電性ローラ１と同方向（図中に実線の矢印で示す）に一定速度で回転させる。
次いで半導電性ローラ１、および砥石７の回転を続けながら、前記砥石７を、研磨するローラ本体２の軸方向（半導電性ローラ１の中心軸線の方向）には移動させずに、図中に太線の矢印で示すシャフト４、１０の中心軸線と直交する切り込み方向にのみ移動させて、砥石本体９の外周面８をローラ本体２の外周面５に接触させることで、前記外周面５を研磨する。
【００６８】
これにより、ローラ本体２の外周面５を円筒形状に整えるとともに、その外径を所定の範囲内に調整することができる。
また前記ローラ本体２は、先に説明したようにカーボンブラックの平均一次粒子径、および配合割合が前記所定の範囲内に調整されているため、前記乾式プランジ研削を実施することにより、前記外周面５の表面粗さＲｚを、前記３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内の所定値に調整することができる。
【００６９】
しかも前記乾式プランジ研削によれば、ローラ本体２の外周面５の全幅に亘って同時に１つの砥石７を接触させながら前記外周面５を研磨できるため、従来の乾式トラバース研削のようにローラ本体２に局所的な逃げが生じるのを防止して、研磨後のローラ本体２にフレが生じるのを抑制できる。
また、乾式トラバース研削のようにローラ本体２の外周面５に研磨目を生じないため仕上げ研磨を省略でき、作業効率を改善して半導電性ローラ１の生産性を向上することもできる。
【００７０】
なお乾式プランジ研削の条件や使用する砥石７の種類は任意に設定できるが、乾式プランジ研削の条件として、ワーク（押出成形体）の回転数は５０ｒｐｍ以上、特に１００ｒｐｍ以上であるのが好ましく、８００ｒｐｍ以下、特に４００ｒｐｍ以下であるのが好ましい。
また砥石の回転数は５００ｒｐｍ以上、特に１０００ｒｐｍ以上であるのが好ましく、５０００ｒｐｍ以下、特に３０００ｒｐｍ以下であるのが好ましい。さらに切り込み速度は０．１ｍｍ／ｍｉｎ以上、特に０．２ｍｍ／ｍｉｎ以上であるのが好ましく、８．０ｍｍ／分以下、特に５．０ｍｍ／ｍｉｎ以下であるのが好ましい。
【００７１】
また砥石７としては、前記のようにローラ本体２の外周面５の全幅に亘る乾式プランジ研削用の砥石であって、砥粒の番手が６０番以上、８０番以下であるものを用いるのが好ましい。
次に、必要に応じて第４工程として紫外線を照射することで、前記外周面５を構成する半導電性ゴム組成物の架橋物中のニトリルゴムを酸化させて、前記外周面５を被覆する酸化膜６を生成させる。これにより図２に示す半導電性ローラ１が製造される。
【００７２】
前記酸化膜６は、トナー等の付着性をさらに低減するために機能するが、場合によっては形成しなくてもよい。
またローラ本体２は、外周面５側の外層とシャフト４側の内層の２層構造に形成してもよい。その場合、少なくとも外層を前記半導電性ゴム組成物の架橋物によって形成すればよい。ただしローラ本体２の構造を簡略化するとともに、ニップ幅をできるだけ広く取って現像効率を向上することを考慮すると、前記ローラ本体２は、図に示すように前記架橋物によって一体に形成するのが好ましい。
【００７３】
かくして製造される半導電性ローラ１においては、先に説明したようにローラ本体２のショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下に限定される。これは、ショアＡ硬さが前記範囲を超えるローラ本体は柔軟性が不足し、圧縮永久歪みが前記範囲を超えるローラ本体はゴムとしての弾性が不足するため、いずれの場合にも広いニップ幅を確保してトナーの現像効率を向上する効果や、トナーへのダメージを低減する効果が得られないためである。
【００７４】
なおローラ本体２に適度な強度を付与して、例えば前記ローラ本体２の両端からトナーが漏出するのを防止するためにその外周面５に摺接されるシール部等に対する適度な耐摩耗性等を付与することを考慮すると、ローラ本体２のショアＡ硬さは、前記範囲内でも３５以上であるのが好ましい。また圧縮永久歪みは、前記範囲内でも２％以上であるのが好ましい。
【００７５】
またローラ本体２の外周面５の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下に限定されるのは、下記の理由による。
すなわち、前記範囲より表面粗さＲｚの大きい外周面はトナー等の付着性が高いため、前記外周面に形成した薄層を構成するトナーを静電気力によって感光体に移動させるのが容易でなく、結果として現像効率が低下する。そのため、現像によって消費されずに前記外周面に残って、規制ブレードを繰り返し通過するトナーやトナーボックス内を繰り返し循環するトナーが多くなり、その劣化が進んでトナーの帯電量の低下が早まってしまう。
【００７６】
一方、前記範囲より表面粗さＲｚが小さい平滑な外周面はトナー等の付着性が低く、トナーが滑りやすいため、前記外周面に付着できるトナー量が減少する。すなわち前記外周面に、規制ブレードによって規制されるに足る十分な量のトナーを付着させることができないため、前記規制ブレードを通過させても、前記外周面に、厚みの均一な連続したトナーの薄層を形成することができず、結果として画像濃度不良や濃度むらといった画像不良を生じる。
【００７７】
また前記ローラ本体２を備えた半導電性ローラ１は、温度２３±１℃、相対湿度５５±１％の条件下で測定される、印加電圧５Ｖでのローラ抵抗が１０４Ω以上、特に１０６．５Ω以上であるのが好ましく、１０９Ω以下、特に１０８Ω以下であるのが好ましい。その理由は下記のとおり。
すなわち、ローラ抵抗が前記範囲未満である低抵抗の半導電性ローラ１はトナーのチャージをリークしやすく、例えば形成画像の面方向にチャージがリークすることで形成画像の解像度等が低下するという問題を生じるおそれがある。またローラ抵抗が前記範囲を超える高抵抗の半導電性ローラ１では、たとえローラ本体２のショアＡ硬さを６０以下としてニップ幅を確保したとしても、十分な画像濃度を有する画像を形成できないという問題を生じる。
【００７８】
なお半導電性ローラ１のローラ抵抗は、ローラ本体２の外周面５に酸化膜６を形成する場合は、前記酸化膜６を形成する前の状態での測定値である。
ローラ抵抗を前記範囲内に調整するためには、例えばベースポリマとしての混合ニトリルゴム（Ｎ）、クロロプレンゴム（Ｃ）、およびエピクロルヒドリンゴム（Ｅ）の種類、組み合わせ、および配合割合を調整したり、導電性フィラーの種類、組み合わせ、および量を調整したりすればよい。
【００７９】
図３は、半導電性ローラ１のローラ抵抗を測定する方法を説明する図である。
図２、図３を参照して、本発明では前記ローラ抵抗を、下記の方法で測定した値でもって表すこととする。
すなわち一定の回転速度で回転させることができるアルミニウムドラム１２を用意し、前記アルミニウムドラム１２の外周面１３に、その上方から、ローラ抵抗を測定する半導電性ローラ１の、酸化膜を形成する前のローラ本体２の外周面５を当接させる。
【００８０】
また前記半導電性ローラ１のシャフト４と、アルミニウムドラム１２との間に直流電源１４、および抵抗１５を直列に接続して計測回路１６を構成する。直流電源１４は、(−)側をシャフト４、（＋）側を抵抗１５と接続する。抵抗１５の抵抗値ｒは１００Ωとする。
次いでシャフト４の両端部にそれぞれ５００ｇの荷重Ｆをかけてローラ本体２をアルミニウムドラム１２に圧接させた状態で、前記アルミニウムドラム１２を回転（回転数：３０ｒｐｍ）させながら、前記両者間に、直流電源１４から直流５Ｖの印加電圧Ｅを印加した際に、抵抗１５にかかる検出電圧Ｖを４秒間で１００回計測する。
【００８１】
前記検出電圧Ｖと印加電圧Ｅ（＝５Ｖ）とから、半導電性ローラ１のローラ抵抗Ｒは、基本的に式(i′)：
Ｒ＝ｒ×Ｅ／（Ｖ−ｒ） (i′)
によって求められる。ただし式(i′)中の分母中の−ｒの項は微小とみなすことができるため、本発明では式(i)：
Ｒ＝ｒ×Ｅ／Ｖ (i)
によって求めた値でもって半導電性ローラ１のローラ抵抗とすることとする。測定の条件は、先に説明したように温度２３±１℃、相対湿度５５±１％である。
【００８２】
本発明の半導電性ローラは、前記現像ローラのほか、例えば帯電ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等としてレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置に用いることもできる。
【実施例】
【００８３】
以下の実施例、比較例における半導電性ローラの製造および試験を、特記した以外は温度２３±１℃、相対湿度５５±１％の環境下で実施した。
〈実施例１〉
ベースポリマとして、エピクロルヒドリンゴム〔ＧＥＣＯ、ダイソー(株)製のエピクロマー（登録商標）ＣＧ１０２、ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝５６／４０／４（モル比）〕５０質量部と、クロロプレンゴム〔ＣＲ、昭和電工(株)製のショウプレン（登録商標）ＷＲＴ〕５０質量部とを配合した。
【００８４】
前記ベースポリマの総量１００質量部を、バンバリミキサを用いて素練りしながら、平均一次粒子径が１２２ｎｍであるカーボンブラック〔旭カーボン(株)製の旭＃１５〕１８．３質量部と、下記表１に示す各成分とを加えてさらに混練してゴム組成物を調製した。
【００８５】
【表１】
【００８６】
表中の各成分は下記のとおり。
硫黄系加硫剤：粉末硫黄（２００メッシュ）
促進剤ＤＭ：ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド〔大内新興化学工業(株)製のノクセラー（登録商標）ＤＭ〕
促進剤ＴＳ：テトラメチルチウラムモノスルフィド〔大内新興化学工業(株)製のノクセラーＴＳ〕
チオウレア系加硫剤：エチレンチオウレア〔２−メルカプイミダゾリン、川口化学工業(株)製のアクセル（登録商標）２２−Ｓ〕
促進剤ＤＴ：１，３−ジ−ｏ−トリルグアニジン〔大内新興化学工業(株)製のノクセラーＤＴ〕
酸化亜鉛２種：促進助剤〔三井金属鉱業(株)製〕
受酸剤：ハイドロタルサイト類〔協和化学工業(株)製のＤＨＴ−４Ａ（登録商標）−２〕
表中の質量部は、前記ベースポリマの総量１００質量部あたりの質量部である。
【００８７】
前記ゴム組成物を押出成形機に供給して外径φ２２．０ｍｍ、内径φ９〜９．５ｍｍの円筒状に押出成形した後、前記押出成形体を、外径φ８ｍｍの架橋用の仮のシャフトに装着して加硫缶内で１６０℃×１時間架橋させた。
次いで前記押出成形体を、外周面に導電性の熱硬化性接着剤を塗布した外径φ１０ｍｍのシャフトに装着し直して、オーブン中で１６０℃に加熱して前記シャフトに接着したのち、両端をカットした状態で円筒研削盤にセットした。
【００８８】
そして前記押出成形体の外周面を、前記外周面の全幅に亘る砥石を用いた乾式プランジ研削によって研磨し、外径がφ２０．０ｍｍ（公差０．０５）になるように仕上げて、前記シャフトと一体化されたローラ本体を形成した。
前記砥石としてはクレトイシ(株)製の型番ＧＣ８０／６０〔グリーンカーボンタイプ、８０番と６０番のミックス（７０番相当）、ボンド剤Ｖ−０２ＰＯ〕を使用した。また乾式プランジ研削の条件は、ワーク（押出成形体）の回転数：２５０ｒｐｍ、砥石の回転数：１９００ｒｐｍ、切り込み速度：０．５ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００８９】
次いで、研磨後のローラ本体の外周面を水洗いしたのち、ＵＶランプから前記外周面までの距離が１０ｃｍになるように設定して紫外線照射装機〔セン特殊光源(株)製のＰＬ２１−２００〕にセットし、シャフトを中心として９０°ずつ回転させながら、波長１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍの紫外線を５分間ずつ照射することで前記外周面に酸化膜を形成して半導電性ローラを製造した。
【００９０】
〈実施例２、３、比較例１、２〉
平均一次粒子径が１２２ｎｍであるカーボンブラックの配合割合を、ベースポリマの総量１００質量部あたり６．０質量部（比較例１）、６．６質量部（実施例２）、３０．０質量部（実施例３）、および３２．０質量部（比較例２）としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９１】
〈実施例４〉
カーボンブラックとして、平均一次粒子径が９１ｎｍであるもの〔旭カーボン(株)製の旭＃５１〕を同量配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
〈実施例５〉
ベースポリマとして、エピクロルヒドリンゴム〔ＧＥＣＯ、ダイソー(株)製のエピクロマーＣＧ１０２、ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝５６／４０／４（モル比）〕５０質量部と、低ニトリルＮＢＲ〔日本ゼオン(株)製のＮｉｐｏｌ（登録商標）ＤＮ４０１ＬＬ〕５０質量部とを配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９２】
〈実施例６〉
ベースポリマとして、エピクロルヒドリンゴム〔ＧＥＣＯ、ダイソー(株)製のエピクロマーＣＧ１０２、ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝５６／４０／４（モル比）〕５０質量部、クロロプレンゴム〔ＣＲ、昭和電工(株)製のショウプレンＷＲＴ〕２５質量部、および低ニトリルＮＢＲ〔日本ゼオン(株)製のＮｉｐｏｌ（登録商標）ＤＮ４０１ＬＬ〕２５質量部を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９３】
〈実施例７〉
実施例１と同じベースポリマ１００質量部、およびカーボンブラック１８．３質量部に、下記表２に示す各成分を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９４】
【表２】
【００９５】
表中の各成分は下記のとおり。
チオウレア系加硫剤：エチレンチオウレア〔２−メルカプイミダゾリン、川口化学工業(株)製のアクセル（登録商標）２２−Ｓ〕
促進剤ＤＴ：１，３−ジ−ｏ−トリルグアニジン〔大内新興化学工業(株)製のノクセラーＤＴ〕
過酸化物架橋剤：ジクミルパーオキサイド〔日油(株)製のパークミル（登録商標）Ｄ〕
酸化亜鉛２種：促進助剤〔三井金属鉱業(株)製〕
受酸剤：ハイドロタルサイト類〔協和化学工業(株)製のＤＨＴ−４Ａ（登録商標）−２〕
表中の質量部は、前記ベースポリマの総量１００質量部あたりの質量部である。
【００９６】
〈実施例８〉
実施例１と同じベースポリマ１００質量部、およびカーボンブラック１８．３質量部に、下記表３に示す各成分を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９７】
【表３】
【００９８】
表中の各成分は、先に説明したとおり。
表中の質量部は、前記ベースポリマの総量１００質量部あたりの質量部である。
〈比較例３〜５〉
カーボンブラックとして、平均一次粒子径が７０ｎｍであるもの〔旭カーボン(株)製の旭＃５０Ｕ〕を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【００９９】
カーボンブラックの配合割合は、ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部（比較例３）、１８．３質量部（比較例４）、および３０．０質量部（比較例５）とした。
〈比較例６、７〉
カーボンブラックとして、平均一次粒子径が２８０ｎｍであるもの〔ＥＶＯＮＩＫ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社製のＡＲＯＳＰＥＲＳＥ １５〕を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【０１００】
カーボンブラックの配合割合は、ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部（比較例６）、および１８．３質量部（比較例７）とした。
〈比較例８〉
シャフトを加硫接着したのち両端をカットした押出成形体の外周面を、円筒研削盤を用いて乾式トラバース研削し、次いで仕上げ研磨として湿式トラバース研削（鏡面研磨）をして外径がφ２０．０ｍｍ（公差０．０５）になるように仕上げて前記シャフトと一体化されたローラ本体を形成したこと以外は実施例３と同様にして半導電性ローラを製造した。
【０１０１】
〈ショアＡ硬さの測定〉
前記各実施例、比較例で製造した半導電性ローラのローラ本体のショアＡ硬さを、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２５３に記載の測定方法に則って温度２３±１℃、両端荷重１０００ｇｆの条件で測定した。
ショアＡ硬さは、６０以下であるとき良好（○）、６０を超えるとき不良（×）と評価した。
【０１０２】
〈圧縮永久歪みの測定〉
前記各実施例、比較例で調製したのと同じ半導電性ゴム組成物を用いて、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２６２に規定された試験片を作製した。架橋の条件は１６０℃×１時間とした。
次いで前記試験片を、前記ＪＩＳ Ｋ６２６２に記載の測定方法に則って、測定温度７０℃、測定時間２２時間、圧縮率２５％の条件で圧縮したのち、圧縮を解除してから３０分後の厚みｔ２を測定して、下記式(iii)：
Ｃｓ（％）＝[（ｔ０−ｔ２）／（ｔ０−ｔ１）]×１００ (iii)
〔式中、ｔ０は前記条件での圧縮前の試験片の厚み、ｔ１は圧縮に用いたスペーサの厚みを示す。〕
により圧縮永久歪みＣｓ（％）を求めた。
【０１０３】
圧縮永久歪みは、１０％以下であるとき良好（○）、１０％を超えるとき不良（×）と評価した。
〈外周面の表面粗さＲｚの測定〉
前記各実施例、比較例で製造した半導電性ローラのローラ本体の外周面の表面粗さＲｚ（周方向の中心値）を、表面粗さ・輪郭形状測定機〔(株)東京精密製〕を用いて、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に則って測定した。測定の条件は、評価長さ：３．０ｍｍ、測定速度：０．３ｍｍ／ｓ、カットオフ値：０．８ｍｍとし、Ｎ＝５で測定して平均値を求めた。
【０１０４】
表面粗さＲｚは、３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下の範囲内であるとき良好（○）、前記範囲外であるとき不良（×）と評価した。
〈フレの評価〉
前記各実施例、比較例で製造した半導電性ローラの中心部における、ローラ本体の外周面のフレを、レーザー測定器を用いて測定した。そしてフレが０．５０以内であるときフレなし（○）、０．５０を超えるときフレあり（×）と評価した。
【０１０５】
以上の結果を表４〜表６に示す。
【０１０６】
【表４】
【０１０７】
【表５】
【０１０８】
【表６】
【０１０９】
表４〜６の実施例１〜８、比較例８の結果より、ロータ本体の外周面を、乾式トラバース研削および湿式トラバース研削に代えて乾式プランジ研削することにより、先に説明した所定の硬さ、圧縮永久歪み、および外周面の表面粗さＲｚを有するローラ本体を備えた半導電性ローラを、研磨する際にフレを生じることなく、しかも研磨の工程数を少なくして生産性良く製造できることが判った。
【０１１０】
また表４〜６の実施例１〜８、比較例３〜７の結果より、前記の特性を有するローラ本体を備えた半導電性ローラを、乾式プランジ研削を含む製造方法によって製造するためには、半導電性ゴム組成物中に含ませるカーボンブラックの平均一次粒子径が８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である必要があることが判った。
さらに表４、表５の実施例１〜８、比較例１、２の結果より、前記の特性を有するローラ本体を備えた半導電性ローラを、乾式プランジ研削を含む製造方法によって製造するためには、半導電性ゴム組成物中に含ませるカーボンブラックの配合割合が、ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部以上、３０質量部以下である必要があることが判った。
【０１１１】
また表４、５の実施例１〜８の結果より、前記ベースポリマは、クロロプレンゴム、およびニトリルゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種と、エピクロルヒドリンゴムとの混合物であるのが好ましいこと、前記ベースポリマを架橋させるための架橋成分は、硫黄系加硫剤、チオウレア系加硫剤、および過酸化物架橋剤からなる群より選ばれた少なくとも２種の併用であるのが好ましいことが判った。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 半導電性ローラ
２ ローラ本体
３ 通孔
４ シャフト
５ 外周面
６ 酸化膜
７ 砥石
８ 外周面
９ 砥石本体
１０ 通孔
１１ シャフト
１２ アルミニウムドラム
１３ 外周面
１４ 直流電源
１５ 抵抗
１６ 計測回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導電性ゴム組成物からなり、ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であるローラ本体を備えた半導電性ローラを製造するための製造方法であって、
ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部以上、３０質量部以下の、平均一次粒子径が８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下のカーボンブラックとを含む半導電性ゴム組成物を調製する工程と、
前記半導電性ゴム組成物を用いて前記ローラ本体を形成する工程と、
前記ローラ本体の外周面を、前記外周面の全幅に亘る砥石を用いた乾式プランジ研削により研磨する工程と、
を含むことを特徴とする半導電性ローラの製造方法。
【請求項２】
前記ベースポリマは、クロロプレンゴム、およびニトリルゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種と、エピクロルヒドリンゴムとの混合物である請求項１に記載の半導電性ローラの製造方法。
【請求項３】
前記半導電性ゴム組成物は、前記ベースポリマを架橋させるための架橋成分を含み、前記架橋成分は、硫黄系加硫剤、チオウレア系加硫剤、および過酸化物架橋剤からなる群より選ばれた少なくとも２種の併用である請求項１または２に記載の半導電性ローラの製造方法。
【請求項４】
前記半導電性ローラは、電子写真法を利用した画像形成装置のトナー搬送ローラである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導電性ローラの製造方法。
【請求項１】
半導電性ゴム組成物からなり、ショアＡ硬さが６０以下、圧縮永久歪みが１０％以下で、かつ外周面の表面粗さＲｚが３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であるローラ本体を備えた半導電性ローラを製造するための製造方法であって、
ベースポリマと、前記ベースポリマ１００質量部あたり６．６質量部以上、３０質量部以下の、平均一次粒子径が８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下のカーボンブラックとを含む半導電性ゴム組成物を調製する工程と、
前記半導電性ゴム組成物を用いて前記ローラ本体を形成する工程と、
前記ローラ本体の外周面を、前記外周面の全幅に亘る砥石を用いた乾式プランジ研削により研磨する工程と、
を含むことを特徴とする半導電性ローラの製造方法。
【請求項２】
前記ベースポリマは、クロロプレンゴム、およびニトリルゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種と、エピクロルヒドリンゴムとの混合物である請求項１に記載の半導電性ローラの製造方法。
【請求項３】
前記半導電性ゴム組成物は、前記ベースポリマを架橋させるための架橋成分を含み、前記架橋成分は、硫黄系加硫剤、チオウレア系加硫剤、および過酸化物架橋剤からなる群より選ばれた少なくとも２種の併用である請求項１または２に記載の半導電性ローラの製造方法。
【請求項４】
前記半導電性ローラは、電子写真法を利用した画像形成装置のトナー搬送ローラである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導電性ローラの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−８８３７９（Ｐ２０１２−８８３７９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３２６６２（Ｐ２０１０−２３２６６２）
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
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