発泡弾性体およびその製造方法ならびに電子写真機器用導電性ロール
【課題】低硬度で外周面が平滑性に優れ、電子写真機器用導電性ロールに用いたときに、ロール表面を低硬度にでき、かつ、外周面に各種機能を有する塗工層を塗工可能な発泡弾性体を提供すること。
【解決手段】チューブ状に成形され、外周面にスキン層１２を備え、かつ、内周面に開口した発泡セル１４ａを備えた発泡弾性体１０とする。発泡弾性体１０は、未架橋未発泡のチューブ体に軸芯を挿入した状態で、加圧下で加熱処理して外周面を架橋した後、軸芯を除去し、常圧下で加熱処理して得られる。スキン層１２の厚みは、１０〜１００μｍの範囲内にあると良い。発泡弾性体１０は、電子写真機器用導電性ロール２０の基層１０に用いられ、その外周面には、表層２４や中間層２６などの機能層を塗工する。
【解決手段】チューブ状に成形され、外周面にスキン層１２を備え、かつ、内周面に開口した発泡セル１４ａを備えた発泡弾性体１０とする。発泡弾性体１０は、未架橋未発泡のチューブ体に軸芯を挿入した状態で、加圧下で加熱処理して外周面を架橋した後、軸芯を除去し、常圧下で加熱処理して得られる。スキン層１２の厚みは、１０〜１００μｍの範囲内にあると良い。発泡弾性体１０は、電子写真機器用導電性ロール２０の基層１０に用いられ、その外周面には、表層２４や中間層２６などの機能層を塗工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真機器用導電性ロールの基層に好適に用いられる発泡弾性体およびその製造方法ならびに電子写真機器用導電性ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器が広く使用されるようになってきている。電子写真機器の内部には、通常、感光ドラムが組み込まれており、その周囲には、帯電ロール、現像ロール、転写ロール、トナー供給ロールなどの導電性ロールが配設されている。
【０００３】
この種の電子写真機器では、接触帯電方式および接触現像方式が主流になってきている。例えば接触帯電方式では、帯電ロールのロール表面を感光ドラム表面に直接接触させて感光ドラム表面を帯電させている。また、例えば接触現像方式では、層形成ブレードを用いて、現像ロールの表面にトナー層を形成し、このロール表面を、感光ドラム表面に直接接触させ、または、非接触状態にして、感光ドラム表面の潜像にトナーを付着させている。
【０００４】
この場合、帯電ロールは感光ドラムや、転写されなかった残留トナーに対して、現像ロールは感光ドラムやトナーに対してストレスを与えやすく、ロール表面の硬度が高いと画像が悪化しやすくなる。したがって、導電性ロールは低硬度であることが求められる。そして、このような要求を満たすために、ロールの基層をスポンジ状にした（発泡させた）導電性ロールが良く知られている。
【０００５】
導電性ロールには、上記低硬度以外にも、種々の機能が要求される。例えば、耐久性を確保するために表面保護機能が要求される。また、例えば帯電ロールには、帯電性などが要求される。また、例えば現像ロールには、トナー帯電性やトナー離型性、残留電荷減衰性などが要求される。このように複数の機能を要求される導電性ロールにおいては、ロールの基層上に、要求に応じた機能を有する層を形成することが良く行なわれる。この際、ロールの硬度に与える影響を小さくするため、塗工により薄く形成することが好ましい。そして、このような塗工層を形成するためには、塗工する面が平滑であることが必要である。
【０００６】
ロールの基層をスポンジ状にした導電性ロールにおいては、例えば、非発泡のゴムチューブを基層の上に被せて（基層の上に非スポンジ層を積層して）表面を平滑にする方法が知られている。
【０００７】
また、ロールの基層周面にスキン層を設ける技術も知られている。このような技術としては、例えば、ロールの基層外周面と接触する金型内面にガス抜き穴を設けた金型を用いてロールの基層を成形することによりロールの基層外周面にスキン層を設ける技術が知られている。
【０００８】
また、特許文献１には、ロールの芯金にガス抜き穴を設けて、この芯金に通したロールの基層を金型内で発泡成形することによりロールの基層外周面にスキン層を設ける技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、シリコーンゴムをチューブ状に押出成形した加硫・発泡前のチューブ成形体を５０〜７０℃で２４時間低温熟成した後、チューブ成形体を加熱して加硫・発泡させることによりロールの基層内周面にスキン層を設ける技術が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平０７−７１４４２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記する従来の各種方法で得られたロール基層では、ロールの低硬度化と、塗工面の表面平滑性とをともに十分に満足させるものがなかった。例えば、スポンジ状基層の上に非発泡のゴムチューブを被せたものでは、ゴムチューブを被せることにより硬度が高くなってしまうという問題があった。
【００１２】
また、金型内面にガス抜き穴を設けた金型を用いて成形されたロール基層では、ガス抜き穴に起因する突起がロール表面に生じて、表面平滑性が悪くなる。一方で、金型に形成するガス抜き穴が小さい場合や少ない場合には、ガス抜きが十分に行なわれないため、スキン層にも気泡が発生し、表面平滑性が悪くなるという問題があった。
【００１３】
さらに、ガス抜き穴を設けた芯金に通した状態でロールの基層を金型内で発泡成形した場合には、ロール基層は芯金に圧接された状態で発泡されるため、内周面にもスキン層が形成され、これによる硬度の上昇が生じてしまう。そして、硬度上昇を回避するために、芯金に形成するガス抜き穴を小さくするか、または、少なくすると、ガス抜きが十分に行なわれなくなる。その結果、外周面のスキン層にも気泡が発生し、表面平滑性が悪くなるという問題があった。
【００１４】
また、加硫・発泡前のチューブ成形体を低温熟成した後、加硫・発泡させたロール基層では、内外周面にスキン層が形成されるため、硬度の上昇が生じてしまう。そして、熟成が足りない場合には、外周面のスキン層にも気泡が発生し、表面平滑性が悪くなるという問題があった。
【００１５】
このように、従来の各種方法で得られたロール基層では、基層硬度の上昇や基層の表面凹凸が出力画像に影響して画像不具合が生じていた。そのため、ロール基層について、さらなる改良が必要であった。
【００１６】
本発明が解決しようとする課題は、低硬度で外周面が平滑性に優れ、電子写真機器用導電性ロールに用いたときに、ロール表面を低硬度にでき、かつ、外周面に各種機能を有する塗工層を塗工可能な発泡弾性体を提供することにある。また、このような発泡弾性体を得るのに好適な製造方法を提供することにある。さらに、この発泡弾性体を用いて、低硬度で表面性に優れ、出力画像の高画質化が可能な電子写真機器用導電性ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため本発明に係る発泡弾性体は、電子写真機器用導電性ロールに用いられるチューブ状の発泡弾性体であって、外周面にスキン層を備え、かつ、内周面に開口した発泡セルを備えていることを要旨とする。
【００１８】
このとき、前記スキン層の厚みは、１０〜１００μｍの範囲内にあることが望ましい。
【００１９】
また、前記発泡弾性体の発泡セルは、径方向内側に向かって徐々にセル径が大きくなっていることが望ましい。
【００２０】
一方、本発明に係る電子写真機器用導電性ロールは、上記発泡弾性体と、前記発泡弾性体に挿入された軸体とを備えたことを要旨とする。
【００２１】
ここで、上記電子写真機器用導電性ロールは、上記軸体の外径の３０％〜８５％の範囲内にある内径を有するチューブ状の発泡弾性体内に上記軸体が挿入されていることが好ましい。
【００２２】
また、上記発泡弾性体は、イオン導電性ゴム材料より形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、上記軸体は中実体であると良い。
【００２４】
そして、本発明に係る発泡弾性体の製造方法は、電子写真機器用導電性ロールに用いられる発泡弾性体の製造方法であって、未架橋未発泡のチューブ体を成形する工程と、前記チューブ体の外周面を未発泡で架橋してスキン層を形成する工程と、前記スキン層を形成した後の未架橋部分を発泡架橋する工程とを有することを要旨とする。
【００２５】
このとき、前記スキン層を形成する工程において、前記チューブ体に軸芯を挿入した状態で前記チューブ体を加熱することが望ましい。
【００２６】
また、前記スキン層を形成する工程において、加圧下で前記チューブ体を加熱することが望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る発泡弾性体によれば、外周面にスキン層を備え、かつ、内周面に開口した発泡セルを備えているため、外周面が表面平滑性に優れるとともに、弾力性に富み、低硬度である。したがって、これを導電性ロールに用いれば、低硬度で表面性に優れ、出力画像の高画質化が可能な電子写真機器用導電性ロールを得ることができる。
【００２８】
このとき、スキン層の厚みが１０〜１００μｍの範囲内にあると、外周面のスキン層の形成による硬度の上昇を抑えつつ、外周面の表面平滑性を高める効果に優れる。したがって、低硬度化と表面平滑性とのバランスに優れる。
【００２９】
また、上記発泡弾性体において、径方向内側に向かって徐々にセル径が大きくなっているものは、上記効果を奏する。
【００３０】
一方、本発明に係る電子写真機器用導電性ロールによれば、上記発泡弾性体を用いており、上記発泡弾性体は開口した発泡セルを内周面に備えているため、低硬度にすることができる。そして、上記発泡弾性体の外周面に各種機能を有する塗工層を塗工したときにも表面性に優れるため、出力画像の高画質化が可能となる。
【００３１】
ここで、上記軸体の外径の３０％〜８５％の範囲内にある内径を有するチューブ状の発泡弾性体内に上記軸体が挿入されている場合には、ロール周方向に上記発泡弾性体が伸ばされた状態、つまり、上記発泡弾性体のロール周方向に張力が発生した状態になる。そのため、耐ヘタリ性を向上させることができる。また、円筒精度が向上する等、ロール形状を良好にすることができる。
【００３２】
また、上記発泡弾性体がイオン導電性ゴム材料より形成されている場合には、電気抵抗分布を均一化することができる。
【００３３】
また、軸体が中実体であると、基層を架橋発泡させるときに軸体からガス抜きされないため、発泡弾性体の内周面にスキン層は形成されず、内周面に開口した発泡セルを備えたものとなる。これにより、低硬度化を図ることができる。
【００３４】
そして、本発明に係る発泡弾性体の製造方法によれば、未架橋未発泡のチューブ体の外周面に未発泡でスキン層を形成した後、未架橋部分を発泡架橋するため、外周面にスキン層を備えるとともに、内周面に開口した発泡セルを備えた発泡弾性体を得ることができる。これにより、低硬度で外周面の表面平滑性に優れた発泡弾性体を得ることができる。
【００３５】
そして、スキン層を形成する工程において、チューブ体に軸芯を挿入した状態でチューブ体を加熱すると、軸芯によりその内周面には熱が伝わりにくくなる。これにより、チューブ体の外周面のみが加熱架橋されて、外周面のみにスキン層が形成される。
【００３６】
また、スキン層を形成する工程において、加圧下でチューブ体を加熱すると、スキン層を形成する工程において発泡剤の分解が抑えられ、発泡セルを含有しないスキン層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
次に、本発明の実施形態に係る発泡弾性体について、図を参照しつつ、詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る発泡弾性体を表す周方向断面図である。発泡弾性体１０は、例えば、電子写真機器用導電性ロール（以下、導電性ロールということがある。）の基層や抵抗調整層などに好適に用いることができる。より好ましくは基層である。
【００３８】
図１に示すように、発泡弾性体１０は、チューブ状であり、複数の発泡セル１４を備えている。発泡弾性体１０は、１つの導電性組成物より形成される一体物であるが、その外周面１０ａにはスキン層１２を備え、その内周面１０ｂには開口した発泡セル１４ａを備えている。すなわち、発泡弾性体１０の外周面１０ａは、スキン層１２により表面が平滑にされている。一方、内周面１０ｂに開口した発泡セル１４ａを備えることにより、発泡弾性体１０は、導電性ロールに用いたときに、弾力性に富み、ロール表面を低硬度にすることができる。なお、スキン層１２は、図１において点線より外側の部分として示しているが、その内部とのはっきりした境界が見えるわけではなく（層状に見えるものではなく）、発泡セル１４が見られない部分として認識することができる。
【００３９】
スキン層１２の厚みは、低硬度化と外周面の表面平滑性とのバランスの観点から、１０〜１００μｍの範囲内にあることが好ましい。より好ましくは、スキン層１２の厚みは３０〜９０μｍの範囲内にあると良い。スキン層１２の厚みが１０μｍ未満では、外周面の表面平滑性を高める効果が低下しやすい。一方、スキン層１２の厚みが１００μｍを超えると、スキン層の形成による硬度の上昇が大きくなりやすい。
【００４０】
スキン層１２を有する発泡弾性体１０の外周面における表面粗さ（Ｒｚ）は、０〜１８μｍの範囲内にあることが好ましい。表面粗さ（Ｒｚ）が１８μｍを超えると、良好な画像を得るための表面平滑性を満足させにくい。また、発泡弾性体１０のＭＤ−１硬度は、低硬度化の観点から、２０〜３４度の範囲内にあることが好ましい。また、発泡弾性体１０中の発泡セル１４は、図１に示すように、径方向内側に向かって徐々にセル径が大きくなっていることが好ましい。
【００４１】
発泡弾性体１０中におけるスキン層１２の厚みや発泡セル１４の分布状態は、発泡弾性体１０の断面を観察することにより調べることができる。例えば顕微鏡を用いて、発泡弾性体１０の断面を観察することができる。
【００４２】
発泡弾性体１０は、導電性組成物により形成されている。導電性組成物は架橋されていても良いし、架橋されていなくても良い。導電性組成物を構成する主な材料としては、例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ等）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等を例示することができる。より好ましくは、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム、ヒドリンゴムである。これらは１種または２種以上併用することができる。
【００４３】
上記導電性組成物中には、発泡剤や導電剤（カーボンブラックなどの電子導電剤や四級アンモニウム塩などのイオン導電剤）が含有されていると良い。また、その他にも、必要に応じて、充填剤、増量剤、補強剤、加工助剤、硬化剤、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、顔料、シリコーンオイル、助剤、界面活性剤などの各種添加剤が適宜添加される。
【００４４】
なお、発泡弾性体１０を、例えば、電子写真機器用導電性ロールに用いる場合、発泡弾性体１０は、イオン導電性ゴム材料より形成されていると良い。電子導電性ゴム材料より形成されている場合に比べ、電気抵抗分布を均一化する上で有利だからである。
【００４５】
発泡剤は、有機発泡剤でも良いし、無機発泡剤（重炭酸ナトリウムなど）でも良い。より好ましくは、熱分解により容易に発泡させることができる点や分解物がマトリックスゴムとの相溶性に優れるなどの観点から、有機発泡剤である。有機発泡剤としては、具体的には、例えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４、４’−オキシビス（ベンゼンスルホニル）ヒドラジド（ＯＢＳＨ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用しても良い。
【００４６】
次に、本発明に係る発泡弾性体の製造方法（以下、本製造方法ということがある。）について説明する。本製造方法は、チューブ体を成形する工程と、スキン層を形成する工程と、発泡架橋する工程とを有する。
【００４７】
チューブ体を成形する工程では、まず、主材料と発泡剤と導電剤とその他の必要な添加剤とを混合して得られた上記導電性組成物をチューブ状に成形する。このとき、導電性組成物を架橋・発泡させないようにする。
【００４８】
成形方法は、押出成形および型成形のいずれであっても良い。生産性に優れるなどの観点から、好ましくは押出成形である。押出成形するには、一般的な押出機などを用いることができる。押出成形により上記導電性組成物をチューブ状に成形する方法としては、例えば、上記導電性組成物を、棒状あるいは筒状の軸芯と同時押出する方法を示すことができる。軸芯の材料としては、金属であっても良いし、樹脂であっても良い。具体的には、軸芯の材料としては、例えば、鉄、アルミニウム、銅などを示すことができる。その外周面にはめっきが施されていても良い。
【００４９】
次いで、スキン層を形成する工程では、上記チューブ体の外周面のみを架橋する。このとき、例えば、チューブ体に軸芯を挿入した状態でチューブ体を加熱すると、軸芯によりその内周面には熱が伝わりにくくなる。これにより、チューブ体の外周面のみが加熱架橋されて、外周面のみにスキン層が形成される。
【００５０】
また、スキン層を形成する工程では、導電性組成物を発泡させないようにすることが必要である。そのため、例えば、加圧下で上記チューブ体の外周面を架橋させることが好ましい。そして、スキン層の形成後には、常圧に戻すことで、発泡と架橋とを同時に最適な条件で行なうことができる。
【００５１】
スキン層を形成する工程において、圧力としては、０．５〜３０ＭＰａの範囲内にあることが好ましい。圧力が０．５ＭＰａ未満では、発泡剤の発泡を抑える効果が低下しやすい。一方、圧力が３０ＭＰａを超えると、内部の発泡状態を制御しにくい。スキン層の厚みは、１０〜１００μｍの範囲内にあることが好ましい。この観点から、加熱温度としては、１２０〜２５０℃の範囲内であることが好ましい。また、加熱時間としては、５〜３０００秒の範囲内であることが好ましい。
【００５２】
次いで、発泡架橋する工程では、チューブ体にスキン層が形成された後、さらに加熱する。このとき、導電性組成物の架橋速度が速い温度および発泡剤の分解温度以上の温度に加熱すると良い。また、架橋発泡を十分に進行させるためには、常圧下にすることが好ましい。これにより、スキン層以外の未架橋部分を架橋発泡することができる。架橋発泡を十分に進行させるなどの観点から、加熱温度としては、１５０〜３００℃の範囲内であることが好ましい。また、加熱時間としては、５〜３０００秒の範囲内であることが好ましい。
【００５３】
スキン層を形成する工程においては、チューブ体は、外周面から内周面に向かって徐々に架橋される。すなわち、内周面から外周面に向かって、架橋が徐々に進行しており、架橋密度が高くなっている。そして、外周面のスキン層では、架橋がほぼ終わっている状態にあるため、発泡架橋する工程において、発泡剤が分解しても発泡セルが形成されない。一方で、スキン層の内側では、架橋の途中段階にあるか、または全く架橋していない状態にあるため、発泡架橋する工程において、発泡剤が分解すると発泡セルが形成される。そして、架橋状態に応じたセル径を有する発泡セルが形成される。したがって、本製造方法によれば、発泡弾性体の径方向内側に向かって徐々にセル径が大きくなる構成にすることができる。
【００５４】
次に、本発明に係る電子写真機器用導電性ロールについて、図を参照して詳細に説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ一実施形態に係る導電性ロールを表す周方向断面図である。導電性ロール２０は、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器に組み込まれる帯電ロール、現像ロール、転写ロール、トナー供給ロールなどの導電性ロールに好適に用いられる導電性ロールであり、電子写真機器の内部に組み込まれる感光ドラムの周囲に配設される。
【００５５】
図２（ａ）に示す導電性ロール２０は、軸体となる導電性シャフト２２と、導電性シャフト２２の外周に形成され、上記発泡弾性体よりなる基層１０と、基層１０の外周に塗工され、１層よりなる塗工層２４とを備えた構成をしている。導電性シャフト２２を基層１０に挿通することで、導電性シャフト２２の外周に基層１０が形成される。
【００５６】
ここで、導電性シャフト２２の外径は、導電性シャフト２２を挿入する前のチューブ状の基層１０の内径よりもやや大径に形成されていると良い。換言すれば、導電性シャフト２２を挿入する前のチューブ状の基層１０の内径は、導電性シャフト２２の外径よりもやや小径に形成されていると良い。
【００５７】
具体的には、導電性シャフト２２を挿入する前のチューブ状の基層１０の内径は、好ましくは、導電性シャフト２２の外径の３０〜８５％の範囲内、より好ましくは、３５〜８３％の範囲内、さらに好ましくは、４０〜８０％の範囲内にあると良い。この範囲内にあれば、導電性シャフト２２が挿入（圧入）されたときに、ロール周方向にチューブ状の基層１０が伸ばされた状態、つまり、チューブ状の基層１０のロール周方向に張力が発生した状態になる。そのため、耐ヘタリ性を向上させることができる。また、円筒精度が向上する等、ロール形状を良好にすることもできる。
【００５８】
この際、導電性シャフト２２を挿入する前のチューブ状の基層１０の内径が導電性シャフト２２の外径の３０％未満になると、導電性シャフト２２の挿入性（圧入性）が悪くなるとともに、基層１０が裂け易くなる傾向が見られる。一方、導電性シャフト２２を挿入する前のチューブ状の基層１０の内径が導電性シャフト２２の外径の８５％を越えると、かえって耐ヘタリ性が悪くなる傾向が見られる。そのため、こららの点に留意すると良い。
【００５９】
なお、基層１０は基本的に上記した発泡弾性体よりなるものであるため、ここではこれ以上の説明を省略する。
【００６０】
導電性シャフト２２は、鉄、アルミニウム、銅等の金属製の中実体よりなる芯金、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体、またはこれらにめっきが施されたものなどが挙げられる。導電性シャフト２２は、内周面と外周面とを貫通するガス抜き穴が形成されていない中実のものが好ましい。必要に応じて、導電性シャフト１２の外周面に、接着剤やプライマーなどを塗布して、接着層を形成しても良い。接着剤やプライマーなどには、必要に応じて導電化を行なっても良い。
【００６１】
塗工層２４は、基層１０の外周に塗工されており、導電性ロール２０の表層を形成している。塗工層２４には、例えば、耐久性を確保するために表面保護機能が要求される。また、例えば導電性ロール２０が帯電ロールである場合には、帯電性などが要求される。また、例えば導電性ロール２０が現像ロールである場合には、トナー帯電性やトナー離型性、残留電荷減衰性などが要求される。したがって、塗工層２４を形成するには、要求される機能に応じた組成物を調製すると良い。
【００６２】
塗工層２４を形成する組成物の主材料としては、例えば、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン樹脂、ナイロン樹脂などの樹脂、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴムなどのゴム、これら樹脂やゴムをシリコーン、フッ素などで変性した変性物などを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。より好ましくは、荷電性、耐ヘタリ性、耐久性、防汚性などの観点から、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、ナイロン樹脂である。
【００６３】
塗工層２４中には、導電剤（カーボンブラックなどの電子系導電剤、第４級アンモニウム塩などのイオン系導電剤）、離型剤、硬化剤などの添加剤が１種または２種以上含有されていても良い。導電剤の配合量は、適宜調整すれば良い。
【００６４】
本発明に係る電子写真機器用導電性ロール２０は、図２（ｂ）に示すように、基層１０の外周に、２層よりなる塗工層２４、２６を備えた構成であっても良い。また、３層以上よりなる塗工層を備えた構成であっても良い。導電性ロールには、導電性ロールの種類により、あるいは電子写真機器の要求される性能などにより、種々の機能が要求される。そのため、要求される機能に応じて、適宜塗工層を１層または２層以上塗工形成すれば良い。
【００６５】
図２（ｂ）に示す導電性ロール２０は、表層となる塗工層２４の内側に中間層となる塗工層２６を備えた構成をしている。中間層は、例えば、抵抗調整層として機能し得る。塗工層２６には、中間層としての要求される機能に応じた組成物を調製すると良い。
【００６６】
塗工層２６を形成する組成物の主材料としては、例えば、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−エチレンオキサイド二元共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル二元共重合体（ＧＣＯ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体（ＧＥＣＯ）などのヒドリンゴムや、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ウレタンゴム、ウレタン系エラストマー、フッ素ゴム、天然ゴム（ＮＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。より好ましくは、電気抵抗制御性、耐ヘタリ性などの観点から、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ヒドリンゴム、ウレタン系エラストマーである。
【００６７】
塗工層２６には、導電剤（カーボンブラックなどの電子系導電剤、第４級アンモニウム塩などのイオン系導電剤）を適宜添加することができる。さらに、必要に応じて、架橋剤、架橋促進剤、軟化剤（オイル）等を適宜添加しても良い。導電剤の配合量は、適宜調整すれば良い。
【００６８】
上記塗工層２４，２６は、塗工により形成するため、薄く形成することができる。そのため、硬度の上昇を抑えつつ、各種機能を有する層を形成することができるなどの利点を有する。塗工ではなく、例えばチューブ体などで積層形成する構成であると、厚くなりすぎて、低硬度化を妨げる要因となりやすい。このような観点から、塗工層の厚みは、０．１〜５０μｍの範囲内にあることが好ましい。より好ましくは、０．５〜２０μｍの範囲内である。
【００６９】
塗工方法は、特に制限されるものではなく、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法などの一般的な方法を適用することができる。塗工後、乾燥、加熱架橋処理すれば、塗工層を形成することができる。塗工層を形成する材料は、塗工するために液状であると良い。このとき、水系あるいは有機系の溶剤を適宜用いると良い。
【００７０】
導電性ロール２０の表面硬度（ＭＤ−１硬度）は、２５〜５５度の範囲内にあることが好ましい。表面硬度が２５度未満では、ロール表面が柔軟になりすぎる。そのため、例えば現像ロールにおいては、トナーが食い込みやすく、フィルミングの原因になりやすい。一方、表面硬度が５５度を超えると、ロール表面と接触する相手部材やトナーのストレスの原因となりやすく、耐久時の画像が悪化しやすい。
【００７１】
導電性ロール２０の体積抵抗は、１×１０３〜１×１０８Ωの範囲内にあることが好ましい。体積抵抗が１×１０３Ω未満では、導電剤の体積比率が増大し、十分な耐圧が得られにくい。一方、体積抵抗が１×１０８Ωを超えると、導電剤の体積比率が低減し、抵抗のムラが生じやすい。
【００７２】
導電性ロール２０を得るには、上記発泡弾性体の製造方法により作製した発泡弾性体よりなるチューブ状の基層１０に導電性シャフト２２を挿通し、この基層１０の外周に塗工層２４を塗工すれば良い。塗工層２６を形成する場合には、塗工層２６を形成した後、この塗工層２６の外周に塗工層２４を塗工すれば良い。
【実施例】
【００７３】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００７４】
［原材料］
・ＥＰＤＭ （エスプレン５０５／住友化学社製）
・ＮＢＲ （ニポールＤＮ３３３５／日本ゼオン社製）
・ヒドリンゴム （エピクロマーＣＧ１０２／ダイソー社製）
・カーボンブラック （ケッチェンブラックＥＣ／ケッチェンブラック・インターナショナル社製）
・四級アンモニウム塩 （テトラメチルアンモニウムパークロレート）
・酸化亜鉛 （酸化亜鉛２種／堺化学工業株式会社製）
・ステアリン酸 （ルナックＳ３０／花王株式会社製）
・プロセスオイル （ダイアナプロセスＰＷ３８０／出光興産株式会社製）
・ＡＤＣＡ（発泡剤） （アゾジカルボンアミド／永和化成工業（株）製）
・ＯＢＳＨ（発泡剤） （４，４−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド／永和化成工業（株）製）
・硫黄 （軽井沢精錬社製）
・加硫促進剤１ （ジベンゾチアゾールジスルフィド）
・加硫促進剤２ （テトラメチルチオラムモノサルファイド）
・ナイロン （トレジンＥＦ３０Ｔ／長瀬ケムロック社製）
【００７５】
＜基層組成物の調製＞
表１に示す各配合例１〜９の導電性組成物を調製した。
【００７６】
【表１】
【００７７】
＜表層塗工液の調製＞
ナイロン１００質量部とカーボンブラック８質量部とをメタノール４００質量部に加え、混合撹拌して表層塗工液を調製した。
【００７８】
１．実験１
（実施例１）
配合例１の導電性組成物を、押出成形機で軸芯（φ６ｍｍ、ＳＵＳ３０４）とともに同時押出して、軸芯の外周面に未架橋未発泡チューブ体を被覆してなる複合体を形成した。得られた複合体を加圧オーブンに投入し、３ＭＰａの加圧下、２００℃で１５分間加熱処理を行ない、発泡を抑制した状態でゴム表面を架橋させた。その後、複合体から軸芯を除去してチューブ体とし、得られたチューブ体を、常圧下、２００℃で３０分間加熱処理を行ない、架橋発泡させた。これにより、外周面にスキン層を備え、内周面に開口した発泡セルを備えた発泡チューブ体を得た。
【００７９】
得られた発泡チューブ体（厚み１．５ｍｍ）に導電性シャフト（φ６ｍｍ、長さ２７０ｍｍ）を挿入してロール体を作製した。得られたロール体の発泡チューブ体外周面に、表層塗工液を塗工し、１００℃で３０分間乾燥処理を行なって、厚み１５μｍの表層を形成した。以上のようにして、実施例１に係る導電性ロールを作製した。
【００８０】
（実施例２〜４）
配合例１の導電性組成物に代えて、配合例２〜４の各導電性組成物を用いた点以外は実施例１と同様にして、実施例２〜４に係る各導電性ロールを作製した。
【００８１】
（比較例１）
配合例５および６の導電性組成物を、積層押出成形機で導電性シャフト（φ６ｍｍ、ＳＵＳ３０４）とともに同時押出して、導電性シャフトの外周に２層のゴム層を積層してなる複合体を形成した。得られた複合体を筒状金型（φ９．０ｍｍ、ＳＵＳ３０４）に挿入後、１６０℃で３０分間加熱処理を行ない、ゴム層の内層を架橋発泡させた。これにより、ロール体を作製した（内層厚み１ｍｍ、外層厚み０．５ｍｍ）。次いで、実施例１と同様にして、厚み１５μｍの表層を形成した。以上のようにして、比較例１に係る導電性ロールを作製した。
【００８２】
（比較例２）
配合例４の導電性組成物を、押出成形機で導電性シャフト（φ６ｍｍ、ＳＵＳ３０４）とともに同時押出して、導電性シャフトの外周面に未架橋未発泡チューブ体を被覆してなる複合体を形成した。得られた複合体を筒状金型（φ９．０ｍｍ、ＳＵＳ３０４）に挿入後、１６０℃で３０分間加熱処理を行ない、チューブ体を架橋発泡させた。これにより、ロール体を作製した（ゴム層厚み１．５ｍｍ）。次いで、実施例１と同様にして、厚み１５μｍの表層を形成した。以上のようにして、比較例２に係る導電性ロールを作製した。
【００８３】
（比較例３）
比較例２において、筒状金型（φ９．０ｍｍ、ＳＵＳ３０４）に代えて、φ９．０ｍｍの通気性金属筒状金型を用いて複合体を加熱処理した点以外は、比較例２と同様にして、比較例３に係る導電性ロールを作製した。
【００８４】
（比較例４）
比較例２において、導電性シャフト（φ６ｍｍ、ＳＵＳ３０４）に代えて、φ６ｍｍの通気性金属シャフトとともに同時押出した点以外は、比較例２と同様にして、比較例４に係る導電性ロールを作製した。すなわち、比較例４に係る導電性ロールは、導電性シャフトが通気性金属で形成されている。
【００８５】
（比較例５）
比較例２において、複合体を６０℃乾熱環境下で２４時間熟成させた後、複合体を１６０℃で３０分間加熱処理した点以外は、比較例２と同様にして、比較例５に係る導電性ロールを作製した。
【００８６】
＜各導電性ロールの評価＞
実施例１〜４および比較例１〜５に係る各導電性ロールについて、以下の評価方法に基づいて、表面性評価および硬度評価を行なった。また、ＭＤ−１硬度を測定した。その結果を表２に示す。また、併せて生産工程の比較を表２に示す。
【００８７】
（表面性評価）
各導電性ロールを、帯電ロールとして市販のカラーレーザープリンター（ＨＰ製、Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ３８００ｄｎ）にセットし、１５℃×１０％ＲＨ環境下で２５％ハーフトーン画像出しを行なった。出力画像上に斑点状の黒点不具合が発生しなかったものを「○」、出力画像上に斑点状の黒点不具合が発生したが軽微なものを「△」、出力画像上に斑点状の黒点不具合が顕著に発生したものを「×」とした。
【００８８】
（硬度評価）
各導電性ロールを、帯電ロールとして市販のカラーレーザープリンター（ＨＰ製、Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ３８００ｄｎ）にセットし、１５℃×１０％ＲＨ環境下、５％濃度でカートリッジの寿命まで耐久出力した。耐久後に感光ドラム表面および導電性ロール表面にトナー融着がなかったものを「○」、耐久後に感光ドラム表面および導電性ロール表面にトナー融着があったが出力画像に変化がないものを「△」、耐久後に感光ドラム表面および導電性ロール表面にトナー融着があり、出力画像に露呈するものを「×」とした。
【００８９】
（ＭＤ−１硬度）
各導電性ロールの表面硬度を、ＭＤ−１硬度計（高分子計器（株）製、「マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型」）により測定（Ｎ＝３）した。
【００９０】
【表２】
【００９１】
比較例１では、発泡ゴム層の上に非発泡ゴム層を積層している。そのため、ロール表面の硬度が高くなり、耐久後の画像不具合が生じている。また、比較例１では、ゴム層を積層する工程が発生するため、工程が煩雑になり、製造コストの上昇を招く。さらに、金型を用いているため、製造コストの上昇を招く。
【００９２】
比較例２では、基層が単なる発泡ゴムで形成されている。そのため、基層の外周面に開口した発泡セルが形成され、表面凹凸が大きくなっている。これにより、表面性に劣り、画像不具合が発生している。また、金型を用いているため、製造コストの上昇を招く。
【００９３】
比較例３では、通気性金属よりなる特殊な金型を用いて、金型よりガス抜きをしながら基層を発泡させている。これにより得られた基層を備えた導電性ロールは、画像特性が悪く、表面性に劣っている。また、特殊な金型を要するため、製造コストの上昇を招く。
【００９４】
比較例４では、通気性金属よりなる特殊なシャフトを用いて、ガス抜きをしながら基層を発泡させている。これにより得られた基層を備えた導電性ロールは、画像特性が悪く、表面性に劣っている。また、特殊なシャフトを要するため、製造コストの上昇を招く。また、金型を用いているため、製造コストの上昇を招く。
【００９５】
比較例５では、架橋発泡する前のゴム層を２４時間低温熟成させた後、基層を発泡させている。これにより得られた基層を備えた導電性ロールは、ロール表面の硬度が高く、耐久後の画像不具合が生じている。また、熟成工程が必要になり、生産性に劣っている。
【００９６】
これに対し、実施例１〜５に係る各導電性ロールの基層は、外周面にスキン層を備え、内周面に開口した発泡セルを備えており、低硬度で外周面が平滑性に優れている。外周面が平滑性に優れているため、外周面に各種機能を有する塗工層を塗工可能になっている。そして、これを基層に用いた各導電性ロールは、画像特性および耐久後の画像特性に優れている。したがって、実施例１〜５に係る各導電性ロールが、低硬度で表面性に優れることが確認できた。また、製造コストの上昇につながる要因もなく、生産性にも優れる。
【００９７】
２．実験２
（実施例５〜１１）
配合例７〜９の各導電性組成物を、押出成形機で径の異なる軸芯（φ２〜６ｍｍ、ＳＵＳ３０４）とともに同時押出して、各軸芯の外周面に各未架橋未発泡チューブ体を被覆してなる各複合体を形成した。得られた各複合体を加圧オーブンに投入し、１ＭＰａの加圧下、１５０℃で１５分間加熱処理を行ない、発泡を抑制した状態でゴム表面を架橋させた。その後、各複合体から各軸芯を除去して各チューブ体とし、得られた各チューブ体を、常圧下、１５０℃で３０分間加熱処理を行ない、架橋発泡させた。これにより、外周面にスキン層を備え、内周面に開口した発泡セルを備えた各発泡チューブ体（実施例５〜１１）を得た。
【００９８】
得られた各発泡チューブ体（厚み１．５ｍｍ）に導電性シャフト（φ６ｍｍ、長さ２７０ｍｍ）を挿入して各ロール体を作製した。得られた各ロール体の発泡チューブ体外周面に、表層塗工液を塗工し、１２０℃で３０分間乾燥処理を行なって、厚み１５μｍの表層を形成した。以上のようにして、実施例５〜１１に係る導電性ロールを作製した。
【００９９】
なお、同様にして、内径φ１．５ｍｍの発泡チューブ体を作製し、チューブ内に外径φ６ｍｍの導電性シャフトを挿入しようと試みたが、挿入が困難であった。
【０１００】
＜各導電性ロールの評価＞
実施例５〜１１に係る各導電性ロールについて、以下の電気抵抗分布、画像周ムラ、耐ヘタリ性の評価を行なった。なお、参考データとして、ＭＤ−１硬度およびＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度を測定した。その結果を表３に示す。
【０１０１】
（電気抵抗分布の測定）
厚み５ｍｍの円盤状回転電極の周面を、導電性ロールの表面に軸方向を合わせて荷重３５ｇで押し当てた。この状態で導電性ロールを６０ｒｐｍの回転数にて回転させ、導電性シャフトに−２００Ｖの直流電圧を印加した。その後、回転電極を導電性ロールの軸方向に５ｍｍ／秒の速度で移動させ、ロール表面を螺旋状に全面接触させた。その間、導電性ロールを通じて流れた電流を記録し、その最大値：αと、最小値：βとから、下式（１）を用いて電気抵抗分布を桁数として算出した。
電気抵抗分布＝Ｌｏｇ１０（α／β）・・・（１）
【０１０２】
（画像周ムラ）
導電性ロールを、帯電ロールとして、帯電ロールとして市販のカラーレーザープリンター（ＨＰ製、Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ３８００ｄｎ）のカートリッジにセットし、黒ベタおよび２５％ハーフトーン画像出しを行なった。得られた画像いずれにおいてもロールピッチで画像濃度ムラがないものを「優」、ロールピッチで軽微な画像濃度ムラがあるものを「良」、ロールピッチで明確な画像濃度ムラがあるものを「劣」とした。
【０１０３】
（耐ヘタリ性）
導電性ロールを、帯電ロールとして、帯電ロールとして市販のカラーレーザープリンター（ＨＰ製、Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ３８００ｄｎ）のカートリッジにセットし、その状態で４０℃×９５％ＲＨ環境下に１週間放置し、その後、２５％ハーフトーン画像出しを行った。得られた画像において、ロールピッチで画像スジがないものを「優」、ロールピッチで軽微な画像スジがあるものを「良」、ロールピッチで明確な画像スジがあるものを「劣」とした。
【０１０４】
【表３】
【０１０５】
表３を相対比較すると、以下のことが分かる。実施例６に比べ、実施例７〜１１は、耐ヘタリ性が向上されていることが分かる。これは、導電性シャフトの外径の３０％〜８５％の範囲内にある内径を有する発泡チューブ体内に導電性シャフトを挿入することにより（実施例７〜１１）、ロール周方向に発泡チューブ体が伸ばされた状態、つまり、発泡チューブ体のロール周方向に張力が発生した状態になり、反発性が高まったためである。また、これら実施例７〜１１は、いずれも円筒度が高く、ロール形状も良好であった。
【０１０６】
また、実施例５に比べ、実施例７〜１１は、画像周ムラが発生し難かった。これは、実施例７〜１１では、発泡チューブ体をイオン導電性ゴム材料により形成したため、電気抵抗分布を均一化することができたためである。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】一実施形態に係る発泡弾性体を表す周方向断面図である。
【図２】一実施形態に係る電子写真機器用導電性ロールを表す周方向断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０ 発泡弾性体（基層）
１２ スキン層
１４ 発泡セル
１４ａ 開口した発泡セル
２０ 電子写真機器用導電性ロール
２２ 導電性シャフト
２４ 表層
２６ 中間層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真機器用導電性ロールの基層に好適に用いられる発泡弾性体およびその製造方法ならびに電子写真機器用導電性ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器が広く使用されるようになってきている。電子写真機器の内部には、通常、感光ドラムが組み込まれており、その周囲には、帯電ロール、現像ロール、転写ロール、トナー供給ロールなどの導電性ロールが配設されている。
【０００３】
この種の電子写真機器では、接触帯電方式および接触現像方式が主流になってきている。例えば接触帯電方式では、帯電ロールのロール表面を感光ドラム表面に直接接触させて感光ドラム表面を帯電させている。また、例えば接触現像方式では、層形成ブレードを用いて、現像ロールの表面にトナー層を形成し、このロール表面を、感光ドラム表面に直接接触させ、または、非接触状態にして、感光ドラム表面の潜像にトナーを付着させている。
【０００４】
この場合、帯電ロールは感光ドラムや、転写されなかった残留トナーに対して、現像ロールは感光ドラムやトナーに対してストレスを与えやすく、ロール表面の硬度が高いと画像が悪化しやすくなる。したがって、導電性ロールは低硬度であることが求められる。そして、このような要求を満たすために、ロールの基層をスポンジ状にした（発泡させた）導電性ロールが良く知られている。
【０００５】
導電性ロールには、上記低硬度以外にも、種々の機能が要求される。例えば、耐久性を確保するために表面保護機能が要求される。また、例えば帯電ロールには、帯電性などが要求される。また、例えば現像ロールには、トナー帯電性やトナー離型性、残留電荷減衰性などが要求される。このように複数の機能を要求される導電性ロールにおいては、ロールの基層上に、要求に応じた機能を有する層を形成することが良く行なわれる。この際、ロールの硬度に与える影響を小さくするため、塗工により薄く形成することが好ましい。そして、このような塗工層を形成するためには、塗工する面が平滑であることが必要である。
【０００６】
ロールの基層をスポンジ状にした導電性ロールにおいては、例えば、非発泡のゴムチューブを基層の上に被せて（基層の上に非スポンジ層を積層して）表面を平滑にする方法が知られている。
【０００７】
また、ロールの基層周面にスキン層を設ける技術も知られている。このような技術としては、例えば、ロールの基層外周面と接触する金型内面にガス抜き穴を設けた金型を用いてロールの基層を成形することによりロールの基層外周面にスキン層を設ける技術が知られている。
【０００８】
また、特許文献１には、ロールの芯金にガス抜き穴を設けて、この芯金に通したロールの基層を金型内で発泡成形することによりロールの基層外周面にスキン層を設ける技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、シリコーンゴムをチューブ状に押出成形した加硫・発泡前のチューブ成形体を５０〜７０℃で２４時間低温熟成した後、チューブ成形体を加熱して加硫・発泡させることによりロールの基層内周面にスキン層を設ける技術が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平０７−７１４４２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記する従来の各種方法で得られたロール基層では、ロールの低硬度化と、塗工面の表面平滑性とをともに十分に満足させるものがなかった。例えば、スポンジ状基層の上に非発泡のゴムチューブを被せたものでは、ゴムチューブを被せることにより硬度が高くなってしまうという問題があった。
【００１２】
また、金型内面にガス抜き穴を設けた金型を用いて成形されたロール基層では、ガス抜き穴に起因する突起がロール表面に生じて、表面平滑性が悪くなる。一方で、金型に形成するガス抜き穴が小さい場合や少ない場合には、ガス抜きが十分に行なわれないため、スキン層にも気泡が発生し、表面平滑性が悪くなるという問題があった。
【００１３】
さらに、ガス抜き穴を設けた芯金に通した状態でロールの基層を金型内で発泡成形した場合には、ロール基層は芯金に圧接された状態で発泡されるため、内周面にもスキン層が形成され、これによる硬度の上昇が生じてしまう。そして、硬度上昇を回避するために、芯金に形成するガス抜き穴を小さくするか、または、少なくすると、ガス抜きが十分に行なわれなくなる。その結果、外周面のスキン層にも気泡が発生し、表面平滑性が悪くなるという問題があった。
【００１４】
また、加硫・発泡前のチューブ成形体を低温熟成した後、加硫・発泡させたロール基層では、内外周面にスキン層が形成されるため、硬度の上昇が生じてしまう。そして、熟成が足りない場合には、外周面のスキン層にも気泡が発生し、表面平滑性が悪くなるという問題があった。
【００１５】
このように、従来の各種方法で得られたロール基層では、基層硬度の上昇や基層の表面凹凸が出力画像に影響して画像不具合が生じていた。そのため、ロール基層について、さらなる改良が必要であった。
【００１６】
本発明が解決しようとする課題は、低硬度で外周面が平滑性に優れ、電子写真機器用導電性ロールに用いたときに、ロール表面を低硬度にでき、かつ、外周面に各種機能を有する塗工層を塗工可能な発泡弾性体を提供することにある。また、このような発泡弾性体を得るのに好適な製造方法を提供することにある。さらに、この発泡弾性体を用いて、低硬度で表面性に優れ、出力画像の高画質化が可能な電子写真機器用導電性ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため本発明に係る発泡弾性体は、電子写真機器用導電性ロールに用いられるチューブ状の発泡弾性体であって、外周面にスキン層を備え、かつ、内周面に開口した発泡セルを備えていることを要旨とする。
【００１８】
このとき、前記スキン層の厚みは、１０〜１００μｍの範囲内にあることが望ましい。
【００１９】
また、前記発泡弾性体の発泡セルは、径方向内側に向かって徐々にセル径が大きくなっていることが望ましい。
【００２０】
一方、本発明に係る電子写真機器用導電性ロールは、上記発泡弾性体と、前記発泡弾性体に挿入された軸体とを備えたことを要旨とする。
【００２１】
ここで、上記電子写真機器用導電性ロールは、上記軸体の外径の３０％〜８５％の範囲内にある内径を有するチューブ状の発泡弾性体内に上記軸体が挿入されていることが好ましい。
【００２２】
また、上記発泡弾性体は、イオン導電性ゴム材料より形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、上記軸体は中実体であると良い。
【００２４】
そして、本発明に係る発泡弾性体の製造方法は、電子写真機器用導電性ロールに用いられる発泡弾性体の製造方法であって、未架橋未発泡のチューブ体を成形する工程と、前記チューブ体の外周面を未発泡で架橋してスキン層を形成する工程と、前記スキン層を形成した後の未架橋部分を発泡架橋する工程とを有することを要旨とする。
【００２５】
このとき、前記スキン層を形成する工程において、前記チューブ体に軸芯を挿入した状態で前記チューブ体を加熱することが望ましい。
【００２６】
また、前記スキン層を形成する工程において、加圧下で前記チューブ体を加熱することが望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る発泡弾性体によれば、外周面にスキン層を備え、かつ、内周面に開口した発泡セルを備えているため、外周面が表面平滑性に優れるとともに、弾力性に富み、低硬度である。したがって、これを導電性ロールに用いれば、低硬度で表面性に優れ、出力画像の高画質化が可能な電子写真機器用導電性ロールを得ることができる。
【００２８】
このとき、スキン層の厚みが１０〜１００μｍの範囲内にあると、外周面のスキン層の形成による硬度の上昇を抑えつつ、外周面の表面平滑性を高める効果に優れる。したがって、低硬度化と表面平滑性とのバランスに優れる。
【００２９】
また、上記発泡弾性体において、径方向内側に向かって徐々にセル径が大きくなっているものは、上記効果を奏する。
【００３０】
一方、本発明に係る電子写真機器用導電性ロールによれば、上記発泡弾性体を用いており、上記発泡弾性体は開口した発泡セルを内周面に備えているため、低硬度にすることができる。そして、上記発泡弾性体の外周面に各種機能を有する塗工層を塗工したときにも表面性に優れるため、出力画像の高画質化が可能となる。
【００３１】
ここで、上記軸体の外径の３０％〜８５％の範囲内にある内径を有するチューブ状の発泡弾性体内に上記軸体が挿入されている場合には、ロール周方向に上記発泡弾性体が伸ばされた状態、つまり、上記発泡弾性体のロール周方向に張力が発生した状態になる。そのため、耐ヘタリ性を向上させることができる。また、円筒精度が向上する等、ロール形状を良好にすることができる。
【００３２】
また、上記発泡弾性体がイオン導電性ゴム材料より形成されている場合には、電気抵抗分布を均一化することができる。
【００３３】
また、軸体が中実体であると、基層を架橋発泡させるときに軸体からガス抜きされないため、発泡弾性体の内周面にスキン層は形成されず、内周面に開口した発泡セルを備えたものとなる。これにより、低硬度化を図ることができる。
【００３４】
そして、本発明に係る発泡弾性体の製造方法によれば、未架橋未発泡のチューブ体の外周面に未発泡でスキン層を形成した後、未架橋部分を発泡架橋するため、外周面にスキン層を備えるとともに、内周面に開口した発泡セルを備えた発泡弾性体を得ることができる。これにより、低硬度で外周面の表面平滑性に優れた発泡弾性体を得ることができる。
【００３５】
そして、スキン層を形成する工程において、チューブ体に軸芯を挿入した状態でチューブ体を加熱すると、軸芯によりその内周面には熱が伝わりにくくなる。これにより、チューブ体の外周面のみが加熱架橋されて、外周面のみにスキン層が形成される。
【００３６】
また、スキン層を形成する工程において、加圧下でチューブ体を加熱すると、スキン層を形成する工程において発泡剤の分解が抑えられ、発泡セルを含有しないスキン層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
次に、本発明の実施形態に係る発泡弾性体について、図を参照しつつ、詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る発泡弾性体を表す周方向断面図である。発泡弾性体１０は、例えば、電子写真機器用導電性ロール（以下、導電性ロールということがある。）の基層や抵抗調整層などに好適に用いることができる。より好ましくは基層である。
【００３８】
図１に示すように、発泡弾性体１０は、チューブ状であり、複数の発泡セル１４を備えている。発泡弾性体１０は、１つの導電性組成物より形成される一体物であるが、その外周面１０ａにはスキン層１２を備え、その内周面１０ｂには開口した発泡セル１４ａを備えている。すなわち、発泡弾性体１０の外周面１０ａは、スキン層１２により表面が平滑にされている。一方、内周面１０ｂに開口した発泡セル１４ａを備えることにより、発泡弾性体１０は、導電性ロールに用いたときに、弾力性に富み、ロール表面を低硬度にすることができる。なお、スキン層１２は、図１において点線より外側の部分として示しているが、その内部とのはっきりした境界が見えるわけではなく（層状に見えるものではなく）、発泡セル１４が見られない部分として認識することができる。
【００３９】
スキン層１２の厚みは、低硬度化と外周面の表面平滑性とのバランスの観点から、１０〜１００μｍの範囲内にあることが好ましい。より好ましくは、スキン層１２の厚みは３０〜９０μｍの範囲内にあると良い。スキン層１２の厚みが１０μｍ未満では、外周面の表面平滑性を高める効果が低下しやすい。一方、スキン層１２の厚みが１００μｍを超えると、スキン層の形成による硬度の上昇が大きくなりやすい。
【００４０】
スキン層１２を有する発泡弾性体１０の外周面における表面粗さ（Ｒｚ）は、０〜１８μｍの範囲内にあることが好ましい。表面粗さ（Ｒｚ）が１８μｍを超えると、良好な画像を得るための表面平滑性を満足させにくい。また、発泡弾性体１０のＭＤ−１硬度は、低硬度化の観点から、２０〜３４度の範囲内にあることが好ましい。また、発泡弾性体１０中の発泡セル１４は、図１に示すように、径方向内側に向かって徐々にセル径が大きくなっていることが好ましい。
【００４１】
発泡弾性体１０中におけるスキン層１２の厚みや発泡セル１４の分布状態は、発泡弾性体１０の断面を観察することにより調べることができる。例えば顕微鏡を用いて、発泡弾性体１０の断面を観察することができる。
【００４２】
発泡弾性体１０は、導電性組成物により形成されている。導電性組成物は架橋されていても良いし、架橋されていなくても良い。導電性組成物を構成する主な材料としては、例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ等）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等を例示することができる。より好ましくは、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム、ヒドリンゴムである。これらは１種または２種以上併用することができる。
【００４３】
上記導電性組成物中には、発泡剤や導電剤（カーボンブラックなどの電子導電剤や四級アンモニウム塩などのイオン導電剤）が含有されていると良い。また、その他にも、必要に応じて、充填剤、増量剤、補強剤、加工助剤、硬化剤、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、顔料、シリコーンオイル、助剤、界面活性剤などの各種添加剤が適宜添加される。
【００４４】
なお、発泡弾性体１０を、例えば、電子写真機器用導電性ロールに用いる場合、発泡弾性体１０は、イオン導電性ゴム材料より形成されていると良い。電子導電性ゴム材料より形成されている場合に比べ、電気抵抗分布を均一化する上で有利だからである。
【００４５】
発泡剤は、有機発泡剤でも良いし、無機発泡剤（重炭酸ナトリウムなど）でも良い。より好ましくは、熱分解により容易に発泡させることができる点や分解物がマトリックスゴムとの相溶性に優れるなどの観点から、有機発泡剤である。有機発泡剤としては、具体的には、例えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４、４’−オキシビス（ベンゼンスルホニル）ヒドラジド（ＯＢＳＨ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用しても良い。
【００４６】
次に、本発明に係る発泡弾性体の製造方法（以下、本製造方法ということがある。）について説明する。本製造方法は、チューブ体を成形する工程と、スキン層を形成する工程と、発泡架橋する工程とを有する。
【００４７】
チューブ体を成形する工程では、まず、主材料と発泡剤と導電剤とその他の必要な添加剤とを混合して得られた上記導電性組成物をチューブ状に成形する。このとき、導電性組成物を架橋・発泡させないようにする。
【００４８】
成形方法は、押出成形および型成形のいずれであっても良い。生産性に優れるなどの観点から、好ましくは押出成形である。押出成形するには、一般的な押出機などを用いることができる。押出成形により上記導電性組成物をチューブ状に成形する方法としては、例えば、上記導電性組成物を、棒状あるいは筒状の軸芯と同時押出する方法を示すことができる。軸芯の材料としては、金属であっても良いし、樹脂であっても良い。具体的には、軸芯の材料としては、例えば、鉄、アルミニウム、銅などを示すことができる。その外周面にはめっきが施されていても良い。
【００４９】
次いで、スキン層を形成する工程では、上記チューブ体の外周面のみを架橋する。このとき、例えば、チューブ体に軸芯を挿入した状態でチューブ体を加熱すると、軸芯によりその内周面には熱が伝わりにくくなる。これにより、チューブ体の外周面のみが加熱架橋されて、外周面のみにスキン層が形成される。
【００５０】
また、スキン層を形成する工程では、導電性組成物を発泡させないようにすることが必要である。そのため、例えば、加圧下で上記チューブ体の外周面を架橋させることが好ましい。そして、スキン層の形成後には、常圧に戻すことで、発泡と架橋とを同時に最適な条件で行なうことができる。
【００５１】
スキン層を形成する工程において、圧力としては、０．５〜３０ＭＰａの範囲内にあることが好ましい。圧力が０．５ＭＰａ未満では、発泡剤の発泡を抑える効果が低下しやすい。一方、圧力が３０ＭＰａを超えると、内部の発泡状態を制御しにくい。スキン層の厚みは、１０〜１００μｍの範囲内にあることが好ましい。この観点から、加熱温度としては、１２０〜２５０℃の範囲内であることが好ましい。また、加熱時間としては、５〜３０００秒の範囲内であることが好ましい。
【００５２】
次いで、発泡架橋する工程では、チューブ体にスキン層が形成された後、さらに加熱する。このとき、導電性組成物の架橋速度が速い温度および発泡剤の分解温度以上の温度に加熱すると良い。また、架橋発泡を十分に進行させるためには、常圧下にすることが好ましい。これにより、スキン層以外の未架橋部分を架橋発泡することができる。架橋発泡を十分に進行させるなどの観点から、加熱温度としては、１５０〜３００℃の範囲内であることが好ましい。また、加熱時間としては、５〜３０００秒の範囲内であることが好ましい。
【００５３】
スキン層を形成する工程においては、チューブ体は、外周面から内周面に向かって徐々に架橋される。すなわち、内周面から外周面に向かって、架橋が徐々に進行しており、架橋密度が高くなっている。そして、外周面のスキン層では、架橋がほぼ終わっている状態にあるため、発泡架橋する工程において、発泡剤が分解しても発泡セルが形成されない。一方で、スキン層の内側では、架橋の途中段階にあるか、または全く架橋していない状態にあるため、発泡架橋する工程において、発泡剤が分解すると発泡セルが形成される。そして、架橋状態に応じたセル径を有する発泡セルが形成される。したがって、本製造方法によれば、発泡弾性体の径方向内側に向かって徐々にセル径が大きくなる構成にすることができる。
【００５４】
次に、本発明に係る電子写真機器用導電性ロールについて、図を参照して詳細に説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ一実施形態に係る導電性ロールを表す周方向断面図である。導電性ロール２０は、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器に組み込まれる帯電ロール、現像ロール、転写ロール、トナー供給ロールなどの導電性ロールに好適に用いられる導電性ロールであり、電子写真機器の内部に組み込まれる感光ドラムの周囲に配設される。
【００５５】
図２（ａ）に示す導電性ロール２０は、軸体となる導電性シャフト２２と、導電性シャフト２２の外周に形成され、上記発泡弾性体よりなる基層１０と、基層１０の外周に塗工され、１層よりなる塗工層２４とを備えた構成をしている。導電性シャフト２２を基層１０に挿通することで、導電性シャフト２２の外周に基層１０が形成される。
【００５６】
ここで、導電性シャフト２２の外径は、導電性シャフト２２を挿入する前のチューブ状の基層１０の内径よりもやや大径に形成されていると良い。換言すれば、導電性シャフト２２を挿入する前のチューブ状の基層１０の内径は、導電性シャフト２２の外径よりもやや小径に形成されていると良い。
【００５７】
具体的には、導電性シャフト２２を挿入する前のチューブ状の基層１０の内径は、好ましくは、導電性シャフト２２の外径の３０〜８５％の範囲内、より好ましくは、３５〜８３％の範囲内、さらに好ましくは、４０〜８０％の範囲内にあると良い。この範囲内にあれば、導電性シャフト２２が挿入（圧入）されたときに、ロール周方向にチューブ状の基層１０が伸ばされた状態、つまり、チューブ状の基層１０のロール周方向に張力が発生した状態になる。そのため、耐ヘタリ性を向上させることができる。また、円筒精度が向上する等、ロール形状を良好にすることもできる。
【００５８】
この際、導電性シャフト２２を挿入する前のチューブ状の基層１０の内径が導電性シャフト２２の外径の３０％未満になると、導電性シャフト２２の挿入性（圧入性）が悪くなるとともに、基層１０が裂け易くなる傾向が見られる。一方、導電性シャフト２２を挿入する前のチューブ状の基層１０の内径が導電性シャフト２２の外径の８５％を越えると、かえって耐ヘタリ性が悪くなる傾向が見られる。そのため、こららの点に留意すると良い。
【００５９】
なお、基層１０は基本的に上記した発泡弾性体よりなるものであるため、ここではこれ以上の説明を省略する。
【００６０】
導電性シャフト２２は、鉄、アルミニウム、銅等の金属製の中実体よりなる芯金、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体、またはこれらにめっきが施されたものなどが挙げられる。導電性シャフト２２は、内周面と外周面とを貫通するガス抜き穴が形成されていない中実のものが好ましい。必要に応じて、導電性シャフト１２の外周面に、接着剤やプライマーなどを塗布して、接着層を形成しても良い。接着剤やプライマーなどには、必要に応じて導電化を行なっても良い。
【００６１】
塗工層２４は、基層１０の外周に塗工されており、導電性ロール２０の表層を形成している。塗工層２４には、例えば、耐久性を確保するために表面保護機能が要求される。また、例えば導電性ロール２０が帯電ロールである場合には、帯電性などが要求される。また、例えば導電性ロール２０が現像ロールである場合には、トナー帯電性やトナー離型性、残留電荷減衰性などが要求される。したがって、塗工層２４を形成するには、要求される機能に応じた組成物を調製すると良い。
【００６２】
塗工層２４を形成する組成物の主材料としては、例えば、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン樹脂、ナイロン樹脂などの樹脂、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴムなどのゴム、これら樹脂やゴムをシリコーン、フッ素などで変性した変性物などを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。より好ましくは、荷電性、耐ヘタリ性、耐久性、防汚性などの観点から、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、ナイロン樹脂である。
【００６３】
塗工層２４中には、導電剤（カーボンブラックなどの電子系導電剤、第４級アンモニウム塩などのイオン系導電剤）、離型剤、硬化剤などの添加剤が１種または２種以上含有されていても良い。導電剤の配合量は、適宜調整すれば良い。
【００６４】
本発明に係る電子写真機器用導電性ロール２０は、図２（ｂ）に示すように、基層１０の外周に、２層よりなる塗工層２４、２６を備えた構成であっても良い。また、３層以上よりなる塗工層を備えた構成であっても良い。導電性ロールには、導電性ロールの種類により、あるいは電子写真機器の要求される性能などにより、種々の機能が要求される。そのため、要求される機能に応じて、適宜塗工層を１層または２層以上塗工形成すれば良い。
【００６５】
図２（ｂ）に示す導電性ロール２０は、表層となる塗工層２４の内側に中間層となる塗工層２６を備えた構成をしている。中間層は、例えば、抵抗調整層として機能し得る。塗工層２６には、中間層としての要求される機能に応じた組成物を調製すると良い。
【００６６】
塗工層２６を形成する組成物の主材料としては、例えば、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−エチレンオキサイド二元共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル二元共重合体（ＧＣＯ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体（ＧＥＣＯ）などのヒドリンゴムや、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ウレタンゴム、ウレタン系エラストマー、フッ素ゴム、天然ゴム（ＮＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。より好ましくは、電気抵抗制御性、耐ヘタリ性などの観点から、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ヒドリンゴム、ウレタン系エラストマーである。
【００６７】
塗工層２６には、導電剤（カーボンブラックなどの電子系導電剤、第４級アンモニウム塩などのイオン系導電剤）を適宜添加することができる。さらに、必要に応じて、架橋剤、架橋促進剤、軟化剤（オイル）等を適宜添加しても良い。導電剤の配合量は、適宜調整すれば良い。
【００６８】
上記塗工層２４，２６は、塗工により形成するため、薄く形成することができる。そのため、硬度の上昇を抑えつつ、各種機能を有する層を形成することができるなどの利点を有する。塗工ではなく、例えばチューブ体などで積層形成する構成であると、厚くなりすぎて、低硬度化を妨げる要因となりやすい。このような観点から、塗工層の厚みは、０．１〜５０μｍの範囲内にあることが好ましい。より好ましくは、０．５〜２０μｍの範囲内である。
【００６９】
塗工方法は、特に制限されるものではなく、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法などの一般的な方法を適用することができる。塗工後、乾燥、加熱架橋処理すれば、塗工層を形成することができる。塗工層を形成する材料は、塗工するために液状であると良い。このとき、水系あるいは有機系の溶剤を適宜用いると良い。
【００７０】
導電性ロール２０の表面硬度（ＭＤ−１硬度）は、２５〜５５度の範囲内にあることが好ましい。表面硬度が２５度未満では、ロール表面が柔軟になりすぎる。そのため、例えば現像ロールにおいては、トナーが食い込みやすく、フィルミングの原因になりやすい。一方、表面硬度が５５度を超えると、ロール表面と接触する相手部材やトナーのストレスの原因となりやすく、耐久時の画像が悪化しやすい。
【００７１】
導電性ロール２０の体積抵抗は、１×１０３〜１×１０８Ωの範囲内にあることが好ましい。体積抵抗が１×１０３Ω未満では、導電剤の体積比率が増大し、十分な耐圧が得られにくい。一方、体積抵抗が１×１０８Ωを超えると、導電剤の体積比率が低減し、抵抗のムラが生じやすい。
【００７２】
導電性ロール２０を得るには、上記発泡弾性体の製造方法により作製した発泡弾性体よりなるチューブ状の基層１０に導電性シャフト２２を挿通し、この基層１０の外周に塗工層２４を塗工すれば良い。塗工層２６を形成する場合には、塗工層２６を形成した後、この塗工層２６の外周に塗工層２４を塗工すれば良い。
【実施例】
【００７３】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００７４】
［原材料］
・ＥＰＤＭ （エスプレン５０５／住友化学社製）
・ＮＢＲ （ニポールＤＮ３３３５／日本ゼオン社製）
・ヒドリンゴム （エピクロマーＣＧ１０２／ダイソー社製）
・カーボンブラック （ケッチェンブラックＥＣ／ケッチェンブラック・インターナショナル社製）
・四級アンモニウム塩 （テトラメチルアンモニウムパークロレート）
・酸化亜鉛 （酸化亜鉛２種／堺化学工業株式会社製）
・ステアリン酸 （ルナックＳ３０／花王株式会社製）
・プロセスオイル （ダイアナプロセスＰＷ３８０／出光興産株式会社製）
・ＡＤＣＡ（発泡剤） （アゾジカルボンアミド／永和化成工業（株）製）
・ＯＢＳＨ（発泡剤） （４，４−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド／永和化成工業（株）製）
・硫黄 （軽井沢精錬社製）
・加硫促進剤１ （ジベンゾチアゾールジスルフィド）
・加硫促進剤２ （テトラメチルチオラムモノサルファイド）
・ナイロン （トレジンＥＦ３０Ｔ／長瀬ケムロック社製）
【００７５】
＜基層組成物の調製＞
表１に示す各配合例１〜９の導電性組成物を調製した。
【００７６】
【表１】
【００７７】
＜表層塗工液の調製＞
ナイロン１００質量部とカーボンブラック８質量部とをメタノール４００質量部に加え、混合撹拌して表層塗工液を調製した。
【００７８】
１．実験１
（実施例１）
配合例１の導電性組成物を、押出成形機で軸芯（φ６ｍｍ、ＳＵＳ３０４）とともに同時押出して、軸芯の外周面に未架橋未発泡チューブ体を被覆してなる複合体を形成した。得られた複合体を加圧オーブンに投入し、３ＭＰａの加圧下、２００℃で１５分間加熱処理を行ない、発泡を抑制した状態でゴム表面を架橋させた。その後、複合体から軸芯を除去してチューブ体とし、得られたチューブ体を、常圧下、２００℃で３０分間加熱処理を行ない、架橋発泡させた。これにより、外周面にスキン層を備え、内周面に開口した発泡セルを備えた発泡チューブ体を得た。
【００７９】
得られた発泡チューブ体（厚み１．５ｍｍ）に導電性シャフト（φ６ｍｍ、長さ２７０ｍｍ）を挿入してロール体を作製した。得られたロール体の発泡チューブ体外周面に、表層塗工液を塗工し、１００℃で３０分間乾燥処理を行なって、厚み１５μｍの表層を形成した。以上のようにして、実施例１に係る導電性ロールを作製した。
【００８０】
（実施例２〜４）
配合例１の導電性組成物に代えて、配合例２〜４の各導電性組成物を用いた点以外は実施例１と同様にして、実施例２〜４に係る各導電性ロールを作製した。
【００８１】
（比較例１）
配合例５および６の導電性組成物を、積層押出成形機で導電性シャフト（φ６ｍｍ、ＳＵＳ３０４）とともに同時押出して、導電性シャフトの外周に２層のゴム層を積層してなる複合体を形成した。得られた複合体を筒状金型（φ９．０ｍｍ、ＳＵＳ３０４）に挿入後、１６０℃で３０分間加熱処理を行ない、ゴム層の内層を架橋発泡させた。これにより、ロール体を作製した（内層厚み１ｍｍ、外層厚み０．５ｍｍ）。次いで、実施例１と同様にして、厚み１５μｍの表層を形成した。以上のようにして、比較例１に係る導電性ロールを作製した。
【００８２】
（比較例２）
配合例４の導電性組成物を、押出成形機で導電性シャフト（φ６ｍｍ、ＳＵＳ３０４）とともに同時押出して、導電性シャフトの外周面に未架橋未発泡チューブ体を被覆してなる複合体を形成した。得られた複合体を筒状金型（φ９．０ｍｍ、ＳＵＳ３０４）に挿入後、１６０℃で３０分間加熱処理を行ない、チューブ体を架橋発泡させた。これにより、ロール体を作製した（ゴム層厚み１．５ｍｍ）。次いで、実施例１と同様にして、厚み１５μｍの表層を形成した。以上のようにして、比較例２に係る導電性ロールを作製した。
【００８３】
（比較例３）
比較例２において、筒状金型（φ９．０ｍｍ、ＳＵＳ３０４）に代えて、φ９．０ｍｍの通気性金属筒状金型を用いて複合体を加熱処理した点以外は、比較例２と同様にして、比較例３に係る導電性ロールを作製した。
【００８４】
（比較例４）
比較例２において、導電性シャフト（φ６ｍｍ、ＳＵＳ３０４）に代えて、φ６ｍｍの通気性金属シャフトとともに同時押出した点以外は、比較例２と同様にして、比較例４に係る導電性ロールを作製した。すなわち、比較例４に係る導電性ロールは、導電性シャフトが通気性金属で形成されている。
【００８５】
（比較例５）
比較例２において、複合体を６０℃乾熱環境下で２４時間熟成させた後、複合体を１６０℃で３０分間加熱処理した点以外は、比較例２と同様にして、比較例５に係る導電性ロールを作製した。
【００８６】
＜各導電性ロールの評価＞
実施例１〜４および比較例１〜５に係る各導電性ロールについて、以下の評価方法に基づいて、表面性評価および硬度評価を行なった。また、ＭＤ−１硬度を測定した。その結果を表２に示す。また、併せて生産工程の比較を表２に示す。
【００８７】
（表面性評価）
各導電性ロールを、帯電ロールとして市販のカラーレーザープリンター（ＨＰ製、Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ３８００ｄｎ）にセットし、１５℃×１０％ＲＨ環境下で２５％ハーフトーン画像出しを行なった。出力画像上に斑点状の黒点不具合が発生しなかったものを「○」、出力画像上に斑点状の黒点不具合が発生したが軽微なものを「△」、出力画像上に斑点状の黒点不具合が顕著に発生したものを「×」とした。
【００８８】
（硬度評価）
各導電性ロールを、帯電ロールとして市販のカラーレーザープリンター（ＨＰ製、Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ３８００ｄｎ）にセットし、１５℃×１０％ＲＨ環境下、５％濃度でカートリッジの寿命まで耐久出力した。耐久後に感光ドラム表面および導電性ロール表面にトナー融着がなかったものを「○」、耐久後に感光ドラム表面および導電性ロール表面にトナー融着があったが出力画像に変化がないものを「△」、耐久後に感光ドラム表面および導電性ロール表面にトナー融着があり、出力画像に露呈するものを「×」とした。
【００８９】
（ＭＤ−１硬度）
各導電性ロールの表面硬度を、ＭＤ−１硬度計（高分子計器（株）製、「マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型」）により測定（Ｎ＝３）した。
【００９０】
【表２】
【００９１】
比較例１では、発泡ゴム層の上に非発泡ゴム層を積層している。そのため、ロール表面の硬度が高くなり、耐久後の画像不具合が生じている。また、比較例１では、ゴム層を積層する工程が発生するため、工程が煩雑になり、製造コストの上昇を招く。さらに、金型を用いているため、製造コストの上昇を招く。
【００９２】
比較例２では、基層が単なる発泡ゴムで形成されている。そのため、基層の外周面に開口した発泡セルが形成され、表面凹凸が大きくなっている。これにより、表面性に劣り、画像不具合が発生している。また、金型を用いているため、製造コストの上昇を招く。
【００９３】
比較例３では、通気性金属よりなる特殊な金型を用いて、金型よりガス抜きをしながら基層を発泡させている。これにより得られた基層を備えた導電性ロールは、画像特性が悪く、表面性に劣っている。また、特殊な金型を要するため、製造コストの上昇を招く。
【００９４】
比較例４では、通気性金属よりなる特殊なシャフトを用いて、ガス抜きをしながら基層を発泡させている。これにより得られた基層を備えた導電性ロールは、画像特性が悪く、表面性に劣っている。また、特殊なシャフトを要するため、製造コストの上昇を招く。また、金型を用いているため、製造コストの上昇を招く。
【００９５】
比較例５では、架橋発泡する前のゴム層を２４時間低温熟成させた後、基層を発泡させている。これにより得られた基層を備えた導電性ロールは、ロール表面の硬度が高く、耐久後の画像不具合が生じている。また、熟成工程が必要になり、生産性に劣っている。
【００９６】
これに対し、実施例１〜５に係る各導電性ロールの基層は、外周面にスキン層を備え、内周面に開口した発泡セルを備えており、低硬度で外周面が平滑性に優れている。外周面が平滑性に優れているため、外周面に各種機能を有する塗工層を塗工可能になっている。そして、これを基層に用いた各導電性ロールは、画像特性および耐久後の画像特性に優れている。したがって、実施例１〜５に係る各導電性ロールが、低硬度で表面性に優れることが確認できた。また、製造コストの上昇につながる要因もなく、生産性にも優れる。
【００９７】
２．実験２
（実施例５〜１１）
配合例７〜９の各導電性組成物を、押出成形機で径の異なる軸芯（φ２〜６ｍｍ、ＳＵＳ３０４）とともに同時押出して、各軸芯の外周面に各未架橋未発泡チューブ体を被覆してなる各複合体を形成した。得られた各複合体を加圧オーブンに投入し、１ＭＰａの加圧下、１５０℃で１５分間加熱処理を行ない、発泡を抑制した状態でゴム表面を架橋させた。その後、各複合体から各軸芯を除去して各チューブ体とし、得られた各チューブ体を、常圧下、１５０℃で３０分間加熱処理を行ない、架橋発泡させた。これにより、外周面にスキン層を備え、内周面に開口した発泡セルを備えた各発泡チューブ体（実施例５〜１１）を得た。
【００９８】
得られた各発泡チューブ体（厚み１．５ｍｍ）に導電性シャフト（φ６ｍｍ、長さ２７０ｍｍ）を挿入して各ロール体を作製した。得られた各ロール体の発泡チューブ体外周面に、表層塗工液を塗工し、１２０℃で３０分間乾燥処理を行なって、厚み１５μｍの表層を形成した。以上のようにして、実施例５〜１１に係る導電性ロールを作製した。
【００９９】
なお、同様にして、内径φ１．５ｍｍの発泡チューブ体を作製し、チューブ内に外径φ６ｍｍの導電性シャフトを挿入しようと試みたが、挿入が困難であった。
【０１００】
＜各導電性ロールの評価＞
実施例５〜１１に係る各導電性ロールについて、以下の電気抵抗分布、画像周ムラ、耐ヘタリ性の評価を行なった。なお、参考データとして、ＭＤ−１硬度およびＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度を測定した。その結果を表３に示す。
【０１０１】
（電気抵抗分布の測定）
厚み５ｍｍの円盤状回転電極の周面を、導電性ロールの表面に軸方向を合わせて荷重３５ｇで押し当てた。この状態で導電性ロールを６０ｒｐｍの回転数にて回転させ、導電性シャフトに−２００Ｖの直流電圧を印加した。その後、回転電極を導電性ロールの軸方向に５ｍｍ／秒の速度で移動させ、ロール表面を螺旋状に全面接触させた。その間、導電性ロールを通じて流れた電流を記録し、その最大値：αと、最小値：βとから、下式（１）を用いて電気抵抗分布を桁数として算出した。
電気抵抗分布＝Ｌｏｇ１０（α／β）・・・（１）
【０１０２】
（画像周ムラ）
導電性ロールを、帯電ロールとして、帯電ロールとして市販のカラーレーザープリンター（ＨＰ製、Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ３８００ｄｎ）のカートリッジにセットし、黒ベタおよび２５％ハーフトーン画像出しを行なった。得られた画像いずれにおいてもロールピッチで画像濃度ムラがないものを「優」、ロールピッチで軽微な画像濃度ムラがあるものを「良」、ロールピッチで明確な画像濃度ムラがあるものを「劣」とした。
【０１０３】
（耐ヘタリ性）
導電性ロールを、帯電ロールとして、帯電ロールとして市販のカラーレーザープリンター（ＨＰ製、Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ ３８００ｄｎ）のカートリッジにセットし、その状態で４０℃×９５％ＲＨ環境下に１週間放置し、その後、２５％ハーフトーン画像出しを行った。得られた画像において、ロールピッチで画像スジがないものを「優」、ロールピッチで軽微な画像スジがあるものを「良」、ロールピッチで明確な画像スジがあるものを「劣」とした。
【０１０４】
【表３】
【０１０５】
表３を相対比較すると、以下のことが分かる。実施例６に比べ、実施例７〜１１は、耐ヘタリ性が向上されていることが分かる。これは、導電性シャフトの外径の３０％〜８５％の範囲内にある内径を有する発泡チューブ体内に導電性シャフトを挿入することにより（実施例７〜１１）、ロール周方向に発泡チューブ体が伸ばされた状態、つまり、発泡チューブ体のロール周方向に張力が発生した状態になり、反発性が高まったためである。また、これら実施例７〜１１は、いずれも円筒度が高く、ロール形状も良好であった。
【０１０６】
また、実施例５に比べ、実施例７〜１１は、画像周ムラが発生し難かった。これは、実施例７〜１１では、発泡チューブ体をイオン導電性ゴム材料により形成したため、電気抵抗分布を均一化することができたためである。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】一実施形態に係る発泡弾性体を表す周方向断面図である。
【図２】一実施形態に係る電子写真機器用導電性ロールを表す周方向断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０ 発泡弾性体（基層）
１２ スキン層
１４ 発泡セル
１４ａ 開口した発泡セル
２０ 電子写真機器用導電性ロール
２２ 導電性シャフト
２４ 表層
２６ 中間層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真機器用導電性ロールに用いられるチューブ状の発泡弾性体であって、
外周面にスキン層を備え、かつ、内周面に開口した発泡セルを備えていることを特徴とする発泡弾性体。
【請求項２】
前記スキン層の厚みは、１０〜１００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の発泡弾性体。
【請求項３】
前記発泡弾性体の発泡セルは、径方向内側に向かって徐々にセル径が大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の発泡弾性体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の発泡弾性体と、
前記発泡弾性体に挿入された軸体とを備えたことを特徴とする電子写真機器用導電性ロール。
【請求項５】
前記軸体の外径の３０％〜８５％の範囲内にある内径を有するチューブ状の発泡弾性体内に前記軸体が挿入されていることを特徴とする請求項４に記載の電子写真機器用導電性ロール。
【請求項６】
前記発泡弾性体は、イオン導電性ゴム材料より形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の電子写真機器用導電性ロール。
【請求項７】
前記軸体は中実体であることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の電子写真機器用導電性ロール。
【請求項８】
電子写真機器用導電性ロールに用いられる発泡弾性体の製造方法であって、
未架橋未発泡のチューブ体を成形する工程と、
前記チューブ体の外周面を未発泡で架橋してスキン層を形成する工程と、
前記スキン層を形成した後の未架橋部分を発泡架橋する工程とを有することを特徴とする発泡弾性体の製造方法。
【請求項９】
前記スキン層を形成する工程において、前記チューブ体に軸芯を挿入した状態で前記チューブ体を加熱することを特徴とする請求項８に記載の発泡弾性体の製造方法。
【請求項１０】
前記スキン層を形成する工程において、加圧下で前記チューブ体を加熱することを特徴とする請求項８または９に記載の発泡弾性体の製造方法。
【請求項１】
電子写真機器用導電性ロールに用いられるチューブ状の発泡弾性体であって、
外周面にスキン層を備え、かつ、内周面に開口した発泡セルを備えていることを特徴とする発泡弾性体。
【請求項２】
前記スキン層の厚みは、１０〜１００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の発泡弾性体。
【請求項３】
前記発泡弾性体の発泡セルは、径方向内側に向かって徐々にセル径が大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の発泡弾性体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の発泡弾性体と、
前記発泡弾性体に挿入された軸体とを備えたことを特徴とする電子写真機器用導電性ロール。
【請求項５】
前記軸体の外径の３０％〜８５％の範囲内にある内径を有するチューブ状の発泡弾性体内に前記軸体が挿入されていることを特徴とする請求項４に記載の電子写真機器用導電性ロール。
【請求項６】
前記発泡弾性体は、イオン導電性ゴム材料より形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の電子写真機器用導電性ロール。
【請求項７】
前記軸体は中実体であることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の電子写真機器用導電性ロール。
【請求項８】
電子写真機器用導電性ロールに用いられる発泡弾性体の製造方法であって、
未架橋未発泡のチューブ体を成形する工程と、
前記チューブ体の外周面を未発泡で架橋してスキン層を形成する工程と、
前記スキン層を形成した後の未架橋部分を発泡架橋する工程とを有することを特徴とする発泡弾性体の製造方法。
【請求項９】
前記スキン層を形成する工程において、前記チューブ体に軸芯を挿入した状態で前記チューブ体を加熱することを特徴とする請求項８に記載の発泡弾性体の製造方法。
【請求項１０】
前記スキン層を形成する工程において、加圧下で前記チューブ体を加熱することを特徴とする請求項８または９に記載の発泡弾性体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２３７５３２（Ｐ２００９−２３７５３２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９２９１４（Ｐ２００８−２９２９１４）
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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