JP2008299093A - 導電性ローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真に用いる導電性ローラに関し、抵抗ムラが少ない導電性ローラを安定して製造する。
【解決手段】（１）導電性の原料ゴム組成物と芯金とをクロスヘッドを用いて共押出しして、該芯金の周面が該原料ゴム組成物で被覆された押出し成形物を得る工程と、（２）該押出し成形物を加熱して該原料ゴムを加硫する工程と、を有する導電性ローラの製造方法であって、該工程（１）と該工程（２）との間に、該工程（２）における該押出し成形物の加熱温度よりも低い温度で該押出し成形物を加熱する予備加熱工程を有することを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に用いられる導電性ローラの製造方法に関する。詳しくは、紙送り、帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラなどに用いられる導電性ローラの製造方法に関する。

従来、電子写真の帯電・転写プロセスにおいては、接触帯電・転写の手法が数多く研究されている。図１は、接触帯電方式で転写手段を用いた電子写真装置の構成を模式的に示す図である。指示番号１で示されているのは、被帯電体としての像担持体であり、詳しくは、アルミニウムを用いた導電性の基体層とその外周面に形成した光導電層の二層からなるドラム型の電子写真プロセスに用いられる感光体である。指示番号２で示されているのは、前記感光体１に接し、感光体面を所定の電位に一様に帯電させる帯電部材であり、本例においてはローラ形状をしている。

この帯電部材２は、中心部の芯金と、その外周に形成した導電性弾性体の層から構成される。この帯電部材２は、バネなどの圧接手段で感光体１に所定の圧接力をもって圧接し、感光体１の回転にともない従動回転する。また、この芯金部に直流＋交流（または、直流のみ）バイアスを印加することで、感光体１は所定の電位に接触帯電される。つまり、良好なコピー画像を得るためには、均一な接触状態と、導電性が必要になる。帯電部材２によって所定の電位に帯電された感光体１の表面において、レーザー、ＬＥＤなどの露光手段３によって画像情報を露光されることによって、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

次いで、その潜像を現像手段４によってトナー画像として可視像化する。このトナー画像は、転写手段６によって転写材５の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで、感光体１の表面のトナー画像９が転写材５の表面側に転写される。トナー画像の転写を受けた転写材５は感光体１から分離され、該トナー画像９は定着手段７によって熱、圧力で固着される。また、像転写後の感光体１の表面はクリーニング手段８によって転写時における残留トナーなどの付着物の除去を受けて清浄面化され、くり返し作像に供される。

以上のように用いられるローラの製造方法として、クロスヘッドを用いて原料ゴム組成物を芯金と同時に押出すことで、原料ゴム組成物を芯金に被覆する方法がある（特許文献１参照）。
特開２００６−３０８６４号公報

従来の、いわゆるクロスヘッドを用いて原料ゴム組成物と芯金とを共押出しすることによって導電性ローラを製造する方法は、次のような工程からなる。まず、原料ゴム組成物を芯金がセットされた押出し機へと投入する。投入された原料ゴム組成物は、押出し機の内部で前記芯金に被覆し、ローラ状の成形物が形成される。次に、適切な長さに切断された前記成形物は、加熱工程によって加硫されることで硬化する。

しかし、前記の押出し工程において、次のことが生じることを本発明者らは認識している。すなわち、原料ゴム組成物の合流部（以後、ウェルド部と呼ぶ）に、押出し機内で滞留している間の熱履歴が異なる原料ゴム組成物が集まってくる。導電性の原料ゴム組成物の場合、熱履歴が異なると、組成が変化したり、導電性物質の分散度合いが変化することがある。そのため当該原料ゴム組成物やその硬化物の抵抗が変化し得る。しかも、ウェルド部は押出し物の押出し方向に対し、常に同じ方向に発生する。そのため、最終的に得られる導電性ローラを回転させたときに、ある一つの位相で大きな抵抗ムラが生じ得る。このような導電性ローラを電子写真画像装置の帯電ローラや現像ローラに適用した場合、電子写真画像の質の低下が生じる可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電子写真装置などに用いる導電性ローラにおいて、均一で安定した抵抗のローラを得るための製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、（１）導電性の原料ゴム組成物と芯金とをクロスヘッドを用いて共押出しして、該芯金の周面が該原料ゴム組成物で被覆された押出し成形物を得る工程と、（２）該押出し成形物を加熱して該原料ゴムを加硫する工程と、を有する導電性ローラの製造方法であって、該工程（１）と該工程（２）との間に、該工程（２）における該押出し成形物の加熱温度よりも低い温度で該押出し成形物を加熱する予備加熱工程を有することを特徴とする。

本発明に従うことで、ウェルドや微少空孔などによる導電性の不均一部が少ない導電性ローラを安定的に得ることができる。さらに、ローラの接触均一性も向上するため、製品としての安定性・高画質化も実現する。

これより、本発明の導電性ローラ製造方法について、図を参照しながら詳細に説明する。

最初に、本発明の製造方法の第１の実施形態について説明する。

本発明に係る導電性ローラの製造方法は、次の工程を有する。（１）導電性の原料ゴム組成物と芯金とをクロスヘッドを用いて共押出しして、該芯金の周面が該原料ゴム組成物で被覆された押出し成形物を得る工程と、（２）該押出し成形物を加熱して該原料ゴムを加硫する工程、である。そして、さらに、上記工程（１）と工程（２）との間に予備加熱工程を有する。予備加熱工程では、押出し機内で異なった熱履歴を受けた原料ゴム組成物に対し、押出し機内で受けた差よりも大きな熱履歴を予備加熱で加える。これによって、押出し機内の熱履歴の影響を小さくする。つまり、予備加熱によって原料ゴム組成物の分子運動などを活性化させることで、導電性物質の分散を全体的に変化（再凝集）させて均一化したり、あるいは導電性組成物の熱による組成の変化が小さくなる所まで変化させたりする。

ただし、予備加熱を加えることの効果は、加硫が進行しきった状態で行っても効果が無いため、予備加熱工程は、加硫が進行する工程（２）（以下、本加熱工程と呼ぶ）時より低い温度でなされることが求められる。

なお、ここで言う加熱工程時の温度とは、原料ゴム組成物自体の温度ではなく、熱盤や熱風炉などの加熱手段の設定温度のことを示している。したがって、予備加熱工程としては、本加熱工程時未満の温度に設定された加熱工程であればよい。なお、温度の設定ができない加熱手段の場合には、加熱工程の最後に、加熱されている原料ゴム組成物が到達している温度を加熱温度とする。

また、予備加熱工程としては、本加熱工程の設定温度より低い温度に設定するだけでなく、本加熱工程における原料ゴム組成物の昇温速度を制御し、一定以上の時間をかけて本加熱工程の温度まで上昇させてもよい。その場合にも、昇温させている時間を実質的な予備加熱工程と見なすことができる。一定以上の時間とは２０分以上であればよく、特に好ましくは３０分以上かけるとよい。

図２に、本発明の製造方法における押出し装置の一例を示す。押出し機１０は、下向きクロスヘッド１１を備えている。クロスヘッド１１には芯金を通過させる円孔部が設けられており、連続的に所定の長さを有する芯金１２を供給できるように芯金供給ユニット１３を備えている。芯金供給ユニット１３には、芯金ストッカーから芯金１２を取り出して、送りローラ１４に供給する機構が設けられている。

連続的に送りローラ１４によって供給される芯金１２は、原料ゴム組成物によって円筒状に被覆されながらクロスヘッド１１から押出され、静止していた支持機構１７に途中で接触する。支持機構１７は、押し出された芯金の進行方向に押されて移動する。支持機構１７が所定の位置に到達した時点で、半円状に切り欠かれた一対の切断刃１６が芯金の周囲に形成された円筒状の原料ゴム組成物を切断する。次に、支持機構１７と切断刃１６は芯金の押出し方向に芯金送り速度よりも早い速度で動き、原料ゴム組成物を被覆した芯金一本づつに分離する（ここで、未加硫ローラとなる）。その後、上記のようにして作られた未加硫ローラは、オートハンド１８によってトレイ１９に置かれ次工程に進む。

図３に、本発明の製造方法におけるクロスヘッド１１内部の詳細を模式的に示す。クロスヘッド１１の内部には、芯金１２を通すための円孔部が設けられる。原料ゴム組成物は押出し機からクロスヘッドのネック部２３を通ってマンドレル２２に到達する。到達した後にマンドレルに沿って２つに分流し、反対側で再び合流することで円筒状の原料ゴム組成物を形成する。その後、ニップル２０の方向に進み、ニップル２０の先端で芯金の周囲に巻きつき、ダイス２１によって所望の外径に調整される。

なお、ダイス２１は、芯金の進行方向に対して直交二軸の方向に動かせるようにクロスヘッドの周囲に９０度ピッチで配置された４本の調芯ボルト１５を備え、それによって、円筒状の原料ゴム組成物と芯金との調芯を行うことができる。

図４（ａ）に、本発明による加硫炉の一例を模式的に示す。加硫炉には、予備加熱ゾーン２５と本加熱ゾーン２６の２つのゾーンがあり、しきり２７で隔たれている。その２つのゾーン中を一組のチェーン３２がギア３１で方向を変えながら渡されており、その中の一つのギアを駆動することでチェーン３２を周回させる。加熱される未加硫ローラは、スリット３０を通ることで連続的に２つのゾーンを通過する。

ローラの投入は投入孔２８から行われ、そして図４（ｂ）に示されるチェーン３２に備わる保持冶具にローラはセットされる。保持冶具は、逆センター形状の保持部３４を、保持用バネ３５を用いて加圧することでローラを保持する構造である。また、排出は排出孔２９から行われる。なお、図４（ｂ）は、保持冶具がギア部を通過する際の配置構成を示している。なお、２つのゾーンはそれぞれ温調用の熱電対とヒーターを備えることで独立した温調が可能であり、加熱された温風は上部に設けられたブロアーを用いてダウンフローで供給される。

予備加熱工程は熱風を当てる以外にも、赤外線、マイクロ波、誘導加熱などを用いたり、加熱された液状の熱媒体を用いたり、あるいは加熱盤や型を用いたりしてもよい。また、予備加熱工程は、複数段階、複数手段を備えてもよく、したがって、段階的に温度を上げてもよい。

次に、本発明の製造方法の第２の実施形態について説明する。

本実施形態は、第１の実施形態の別様態となっている。詳しくは、予備加熱の温度、時間または昇温速度が、予備加熱終了時の原料ゴム組成物のＪＩＳＫ６３００−１に規定の温度１２５℃におけるスコーチタイムｔ５が予備加熱前と比較して０．９５倍以下に変化するように設定されていることを特徴とする。スコーチタイムとは、未加硫ゴムの初期加硫時間のことである。

予備加熱工程の温度や時間を設定するためには、原料ゴム組成物のスコーチタイムを目安とするとよい。予備加熱工程終了時の原料ゴム組成物のスコーチタイムが変化していないと、押出しの熱履歴の影響を小さくさせるために加える熱履歴として十分でなく、効果を生じづらい。よって、０．９５倍以下に変化するように時間、温度または昇温速度を設定するとよい。

昇温速度とは、加熱工程に原料ゴム組成物を入れた時点からの、単位時間あたりの温度上昇量を指し、加熱手法あるいは条件によって異なる。マイクロ波などの直接原料ゴム組成物を加熱する手法では早くなり、加熱媒体を介した熱風炉などでは遅くなる。ただし、加熱媒体を介した加熱法では熱媒体の熱容量や攪拌状態などの条件に左右され、大きく異なる場合がある。また、同一の設定温度、時間で加熱しても、原料ゴム組成物に伝わる熱量は昇温速度によって異なるため、所望の条件になるように注意することが求められる。そこで、鋭意検討した結果、時間や昇温速度などの条件をスコーチタイムの変化で捉えることができることが見出された。なお、スコーチタイムの測定としては、ＪＩＳ Ｋ６３００−１に規定されるムーニースコーチ試験を１２５℃で行い、スコーチタイムｔ５を求めればよい。予熱時間は１分、ロータはＬ型とした。

次に、本発明の製造方法の第３の実施形態について説明する。

本実施形態は第１および第２の実施形態の別様態であり、前記原料ゴム組成物のＪＩＳＫ６３００−１に規定の温度１２５℃におけるスコーチタイムｔ５が１０分以上であることを特徴とする。

予備加熱工程の時間や温度などの設定以外にも、原料ゴム組成物が、加硫が早く進行するものであると予備加熱中に加硫が進みやすく、硬化が進む前に十分な熱履歴を加えることが難しく、効果が小さくなってしまう。よって、スコーチタイムが長いものの方が抵抗の均一化を図りやすい。ただし、長すぎると加硫を十分進行させるための加硫時間が長くなりすぎるために、ｔ５としては８０分程度までが好ましい。

次に、本発明の製造方法の第４の実施形態について説明する。

本実施形態は第１から第３の実施形態の別様態であり、前記原料ゴム組成物に加硫剤として硫黄を含み、前記予備加熱工程の温度が９０℃以上１２０℃以下であることを特徴とする。

原料ゴム組成物に加硫剤として硫黄を入れた場合には、加硫促進剤、加硫助剤などの配合によるが、概ね１２０℃を上回ると反応が進行しやすい。したがって、予備加熱工程としては１２０℃以下で行うことが好ましく、また、予備加熱の効果を十分に発揮するためには９０℃以上で行うことが好ましい。

次に、本発明の製造方法の第５の実施形態について説明する。

本実施形態は第４の実施形態の別様態であり、前記本加熱工程の温度が１４０℃以上２２０℃以下であることを特徴とする。

原料ゴム組成物に加硫剤として硫黄を入れた場合に、効率的に加硫を行うためには本加熱工程を１４０℃以上２２０℃以下で行うことが好ましい。こうすることで、本加熱工程の加硫時間が長くなりすぎることを防ぎ、また原料ゴム組成物の劣化を抑制できるためである。また、加熱時間としては、２０分から４時間程度で行うことが好ましい。

次に、本発明の製造方法の第６の実施形態について説明する。

本実施形態は第４の実施形態の別様態であり、前記原料ゴム組成物に加硫促進剤としてテトラベンジルチウラムジスルフィドを含むことを特徴とする。

予備加熱の効果を発揮させるためには、加硫が十分進行しない程度の温度で加熱を行うことが好ましいが、最も効果を上げられるように温度を最適化するにあたっては、加硫速度を細かく調整することが求められる。

原料ゴム組成物に加硫剤として硫黄を入れる場合の加硫促進剤は種々存在するが、テトラベンジルチウラムジスルフィド（ＴＢｚＴＤ）はテトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）などのチウラム系促進剤と比較すると分子量が大きい。よって、チウラム系促進剤と同等の加硫速度を得るためには配合量を増やすことが求められる。以上のようにすることで、加硫の進行を穏やかに進めるための加硫速度の調整を容易にすることができ、予備加熱工程の効果を得やすい。

次に、本発明の製造方法の第７の実施形態について説明する。

本実施形態は第１から第６の実施形態の別様態であり、前記予備加熱工程が少なくとも熱風を原料ゴム組成物に当てて加熱することでなされることを特徴とする。

押出し物を加硫する場合、低コストで行うために、加硫缶などのバッチ式の加硫方法ではなく、無加圧下で連続的に加熱を行う方法がとられる。その場合、原料ゴム組成物中に含まれる水分などの揮発分が加熱中に気体となり、原料ゴム組成物中に微小な空孔を生じてしまう。微小空孔が含まれる成形物を研磨などすると、表面に凹みが生じ、それは導電性の不均一を生じる原因となる。従来においては、上記課題に対して押出し時にベントを引くなどの対策や、揮発分が少なくなるような処方にするなどの対策を行ってきたが、押出しの吐出量が多い場合などには十分でないことがあった。

本実施形態のように、型内などの密閉された状態ではなく、熱風を当てて無加圧下で予備加熱を行えば、予備加熱中に揮発分をゆっくりと揮発させることができ、微小空孔を生じさせることなく加硫することが可能となる。

次に、本発明の製造方法の第８の実施形態について説明する。

本実施形態は、第１から第７の発明の別様態であり、前記原料ゴム組成物に導電性粒子を含むことを特徴とする。

原料ゴム組成物中に導電性粒子を分散させることで導電性を得ている場合には、本実施形態の効果は特に大きい。導電性の粒子は原料ゴム組成物中に分散された状態でも、熱が加わるとその分散状態が変化しやすい。特に、高温で加熱された状態で原料ゴム組成物にせん断力が加わると大きく変化してしまう。したがって、押出し機内で滞留があり、熱履歴が異なる場合には、ウェルド部が大きな抵抗変化を示しやすいため、本実施形態の効果が大きい。

また、導電性を出すための導電性粒子を原料ゴム組成物中に分散させることは、導電性粒子に含まれる水分などの揮発分が原料ゴム組成物中に増加してしまうことから、予備加熱工程なしでは微少空孔が発生しやすくなるため、併せて大きな効果が得られる。

次に、本発明の製造方法の第９の実施形態について説明する。

本実施形態は第１から第８の発明の別様態である。そして、前記円筒状に押出し成形する工程に用いる押出し機が、少なくとも温度調整できるシリンダー、スクリューおよびヘッドを備え、該温度調整は最も高い部分で８０℃以上１２０℃以下であることを特徴とする。

押出し機に原料ゴム組成物を投入し、吐出するまでの流路はシリンダー、スクリューおよびヘッドで構成されるが、これらの構成要素はそれぞれ水やオイルを用いた温調が施されている。このときの温度が８０℃以上といった高温の状態であると、滞留することで受ける熱履歴の差が大きく、抵抗差が発生しやすい。一方、原料ゴム組成物の揮発分は高温における方が揮発しやすいために、原料ゴム組成物の配合によっては高温で温調する場合がある。したがって、このような高温で温調されて熱履歴差による抵抗差が大きい場合には、本発明のように予備加熱による抵抗均一化を行うことがさらに重要な意味を持つ。なお、１２０℃より高い温度に設定することは、押出し機内でスコーチなどの現象が生じるため好ましくない。

次に、本発明の製造方法の第１０の実施形態について説明する。

本実施形態は第１から第９の実施形態の別様態である。そして、前記導電性ローラが、前記導電性の原料ゴム組成物を加硫して得られる導電性弾性体層の外周に、体積抵抗１×１０^１０Ω・ｃｍ以上かつ膜厚１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である層を備えることを特徴とする。

本実施形態を用いれば、芯金の周囲に導電性の弾性体層を備えた導電性ローラにおいて、周ムラが少なく均一な導電性を得られるが、導電性ローラとしては、導電性の弾性体層の外周面上に抵抗調整や表面性の調整のために一つ以上の層を備えてもよい。そうする際、導電性弾性体層の外周に抵抗層を厚く、あるいは低抵抗層を被覆する場合には、導電性弾性体層の抵抗ムラが緩和されるため、ウェルド部に抵抗ムラがあっても問題とならない場合もある。

しかし、体積抵抗１×１０^１０Ω・ｃｍ以上かつ膜厚１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の層を設ける場合には、導電性弾性体層の抵抗ムラをそのまま反映するまたは硬度が上がるなどによって、さらに抵抗ムラが大きくなることが多い。また、膜厚が薄い場合には、表面の凹み不良を埋める効果も期待できない。したがって、導電性弾性体の抵抗の均一化や、微少空孔を無くすことが重要となるので、本発明が有効となる。

芯金の周囲に導電性の弾性体層を備えた導電性ローラを製造するにあたっては、押出された後の未加硫組成物の加熱を加熱した後に、研磨による外径、表面粗さの調整を行ったり、紫外線、電子線、プラズマなどによる表面処理などを施したりしてもよい。また、導電性弾性体層の外周面に、ディッピング、ロールコート、スプレー、リングヘッド塗布方法などの塗布方法を用いて、抵抗・表面粗さなどを調整する目的で弾性層を形成してもよい。

導電性ローラの原料ゴム組成物に用いるポリマーとしては、次のものが挙げられるが、いずれのものが用いられてもよい。天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）。ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴムなど。

加硫剤としては硫黄、金属酸化物、有機酸化物など、無機充填剤としてはカーボンブラック、タルク、クレーなどが挙げられ、その他公知の加硫促進剤、プロセスオイルなどが適宜添加される。

また、前記ポリマー中には導電剤として、次のものを分散させてもよい。導電性カーボンなどのカーボン類、グラファイト、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＺｎＯなどの金属酸化物、ＳｎＯ_２とＳｂ_２Ｏ_５の固溶体、ＺｎＯとＡｌ_２Ｏ_３の固溶体などの複酸化物、Ｃｕ、Ａｇなどの金属粉、導電性の繊維などの導電粉。それらは、前記ポリマー原料１００質量部に対して、５〜２００質量部添加される。

ローラの芯金として使用する材質は、一般的に用いられる鋼材やステンレス鋼、アルミニウム、真鍮、リン青銅、ニッケルの他にマグネシウム合金、アルミ合金などの合金類などのいずれを用いてもよい。また、芯金は、ニッケルやクロム等のメッキやチッ化処理などの表面処理を施されてもよい。

以上のような本発明の製造方法によって、上記説明したような良好な性能を有する導電性ローラを得ることができる。また、図１に示されているような接触帯電方式の電子写真装置に、前記本発明にしたがって作られられた導電性ローラを、紙送り、帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラとして搭載することが可能である。

これより、本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されはしない。

（実施例１）
原料ゴム組成物としては、以下の成分をまず加圧式ニーダーで１５分間混練した。
・ＮＢＲ（商品名「ＪＳＲ Ｎ２３０ＳＶ」：ＪＳＲ（株）製） １００質量部
・カーボンブラック１（商品名「トーカブラック＃７３６０ＳＢ」：東海カーボン（株）製） ４０質量部
・ステアリン酸亜鉛 １質量部
・酸化亜鉛 ５質量部
・炭酸カルシウム（商品名「ナノックス＃３０」：丸尾カルシウム（株）製） ２０質量部

次に、上記の混合物に以下の成分を加えて１５分間オープンロールで混練した。
・テトラベンジルチウラムジスルフィド（商品名「パーカシットＴＢｚＴＤ」：フレキシス（株）製） ４．５質量部
・硫黄（加硫剤） １．２質量部

上記のようにして得られた原料ゴム組成物を芯金の周囲に成形するために、図２に模式的に示す押出し装置に内径がФ９ｍｍのダイスをセットし、予め押出し機（シリンダー、スクリュー）とクロスヘッドを１００度に温調した。なお、芯金としては、Φ６ｍｍで、材質はＳＵＭ２４Ｌで、表面を無電解ニッケルメッキ処理したものを用いた。

押出し機としては、口径Φ５０ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝２０）のベント式押出し機を用いた。次に、全長が２５２ｍｍで、予め両端部１０ｍｍを除いた領域に接着剤が塗布された芯金を用意し、芯金の送り速度を約４０ｍｍ／秒に設定した状態でゴムと同時に押出すことで、原料ゴム組成物の被膜が周囲に形成された芯金を得た。接着剤は導電性があるホットメルトタイプのものを用い、膜厚は３μｍ程度とした。

押出された円筒状の原料ゴム組成物が被覆された芯金を、図４に示すような熱風を用いた加熱炉で加硫した。予備加熱工程としては１００℃で６０分、本加熱工程としては１６０℃で３０分加熱を行った。なお、予備加熱工程が終了した時点で加熱炉から抜き取り、原料ゴム組成物のみを剥がして１２５℃でのスコーチタイムｔ５を測定し、その値と予備加熱を行う前のスコーチタイムとの変化割合を下記の表１に示す。

その後、プランジ研磨機を用いて外径をΦ８．５ｍｍに調整して、導電性ローラを得た。なお、外径は長手方向中央部でΦ８．５ｍｍ、端部でΦ８．４ｍｍのクラウン形状に仕上げた。

同様にして１０本のローラを得、それぞれに対して抵抗周方向のムラの測定、微少空孔の存在を確認した。

周ムラの測定は、以下に示す方法で行った。図５は、導電性ローラの電気抵抗測定装置の概略図を示す図である。導電性ローラ２５は、その芯金の両端部を不図示の押圧手段で円柱状のアルミドラム２７に圧接され、アルミドラム２７の回転駆動に伴い従動回転する。この状態で、導電性ローラ２５の芯金部分に直流電圧２００Ｖを外部電源２８にて印加し、アルミドラム２７に直列に接続した基準抵抗（１ｋΩ）にかかる電圧の、最大値／最小値から周方向の抵抗ムラを算出した。なお、両端に加圧する加圧力は５００ｇとした。以上のようにして、作成した１０本のローラに対して測定を行い、得られた抵抗周方向ムラを平均したものを下記の表１に示す。周方向の抵抗ムラの値に関しては、大きすぎると画像上にムラが発生するため、２以下がよく、特に好ましくは１．７倍以下がよい。

また、微少空孔の存在は以下のようにして確認を行った。まず、図６の右図に示すように、芯金にそってゴムを切断した。その切断面において図示する三箇所４２に対し、顕微鏡で拡大して微少空孔の観察を行った。観察領域は４×４ｍｍとし、切断面における微少空孔の開口部の面積がΦ０．０５ｍｍ以上の円に相当する大きさの微少空孔の数を数えた。なお、本来であればローラ表面にある凹み部を観察すべきであるが、全面観察は難しいため、外周に近い部分よりも微少空孔が発生しやすい芯金側の内周面に近い部分を含めて断面観察を行った。観察した断面３箇所に凹み部が確認できなければ、実質的に表面には出てこないと考えられる。以上のようにして、作成した１０本のローラに対して観察を行い、３箇所で確認した凹み部（ボイド）の数を平均したものを下記の表１に示す。実際上問題にならない微少空孔の数としては、３個以下が好ましく、０個であれば特に好ましい。

結果、後述の比較例と比べると、本発明の製造方法で作られたローラの抵抗周方向のムラは大幅に小さく、かつ安定しており、微少空孔も見受けられないものであった。

次に、得られた導電性ローラの外周に、下記に示すように薄膜高抵抗層を塗布した。

酢酸エチル／トルエン（重量比２５／１）に対して末端イソシアネートシロキサンとポリエステル成分およびシランカップリング剤などの固形分が約２重量％になるように調整した塗布液（商品名「ＳＡＴ−５００Ｆ」：シンコー技研（株）製）を密閉容器に入れた。そして、その密閉容器を液供給手段であるシリンジポンプにつなぎ、リング塗布ヘッド内に適量の塗布液を供給した。塗布液は、リング塗布ヘッド内で合流し周方向に分配するための液分配室を有するリング塗布ヘッド内に充填された。得られたゴムローラを垂直状態に支持し、このゴムローラの外径に対して全周に開口されたスリット状の吐出口がくるようにリング塗布ヘッドを配置した。この時、リング塗布ヘッドの全周に開口されたスリット状の吐出口の開口幅（スリット幅）は０．１ｍｍで使用した。リング塗布ヘッドをゴムローラの上端部から下端部へ、５０ｍｍ／秒の一定の速度で垂直移動すると同時に、塗布液を適量（０．０７ｍＬ）で０．０１３ｍＬ／秒の吐出速度で全周均一に塗布を行った。その後、低圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライティング製）による紫外線照射を５分間行った。低圧水銀ランプに関しては、主に２５４ｎｍの波長を代表とする紫外線で、この時の紫外線積算光量は約１００００ｍＪ／ｃｍ^２であった（紫外線強度は３５ｍＷ／ｃｍ^２）。

以上のようにして、体積抵抗が約１０^１０Ω・ｃｍである高抵抗層を厚さ５００ｎｍ設けた２層導電性ローラを得た。得られたローラを帯電ローラとして実際に電子写真装置用い、下記のような画像評価を行った。なお、導電性ローラとしての抵抗値は５×１０^６Ωであった。

本試験で使用した電子写真式レーザープリンターはＡ４縦出力用の装置で、記録メディアの出力スピードは９４ｍｍ／秒、画像解像度は６００ｄｐｉである。感光体はアルミシリンダーに膜厚１６μｍの感光層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。トナーは、ワックスを中心に電荷制御剤と色素などを含有するスチレンとブチルアクリレートのランダムコポリマーを重合させ、さらに表面にポリエステル薄層を重合させシリカ微粒子を外添した。このトナーのガラス転移温度は６３℃で、その体積平均粒子径は６μｍのであった。画像はハーフトーンを出力し、導電性の不均一に起因する画像不良が発生するかどうかの確認を行った。周方向の抵抗ムラに起因する画像不良としては、帯電ローラの回転ピッチに相当するピッチで、横一線に黒い筋あるいは帯状の不良が発生する場合が多い。一方、微少空孔に起因する画像不良としては、帯電ローラの回転ピッチで黒点状の画像不良が発生する場合が多い。黒筋の場合は、画像上横一線に繋がる状態であると不良であり、黒ポチの場合は、その大きさがΦ０．３ｍｍ以上であると不良となる。

その結果、本実施例で得られた１０本のローラでは画像不良の発生は無かった。

（実施例２）
本実施例では、予備加熱時間を３０分にした以外は実施例１と同様にローラの作成、測定・観察を行った。結果を下記の表１に示す。

その結果、比較例と比べて抵抗の周方向ムラはよく、微少空孔もわずかしか観察されなかった。また、画像不良も確認されなかった。

（実施例３）
本実施例では、予備加熱時間を１５分にした以外は実施例１と同様にローラの作成、測定・観察を行った。結果を下記の表１に示す。

その結果、比較例と比べて抵抗の周方向ムラは若干良化していたが、微少空孔の発生数ははほとんど変化していなかった。画像評価の結果は、黒筋の発生は無かったが、帯電ローラ周期で小さな黒ポチ（Φ０．３ｍｍ以下）が発生していた。

（実施例４）
本実施例では、実施例１と同様にして加圧式ニーダーで１５分間混練した後、以下の成分を加えて１５分間オープンロールで混練した。
・テトラベンジルチウラムジスルフィド（商品名「パーカシットＴＢｚＴＤ」：フレキシス（株）製） ３．０質量部
・ジベンゾチアゾリルジスルフィド（商品名「ノクセラーＤＭ−Ｐ」：大内新興化学（株）製） １質量部
・硫黄（加硫剤） １．２質量部

その後は、実施例１と同様にしてローラの作成、測定・観察、スコーチタイムの測定も行った。結果を下記の表１に示す。

その結果、比較例よりも抵抗の周方向ムラ、微少空孔の数は減少しているものの、実施例２と比べると効果が小さかった。また、画像不良の発生も無かった。

（実施例５）
本実施例では、実施例１と同様にして加圧式ニーダーで１５分間混練した後、以下の成分を加えて１５分間オープンロールで混練した。
・テトラベンジルチウラムジスルフィド（商品名「パーカシットＴＢｚＴＤ」：フレキシス（株）製） ３．０質量部
・Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（商品名「ノクセラーＣＺ」：大内新興化学（株）製） １質量部
・硫黄（加硫剤） １．２質量部

その後は、実施例１と同様にしてローラの作成、測定・観察、スコーチタイムの測定も行った。結果を下記の表１に示す。

その結果、比較例よりも抵抗の周方向ムラ、微少空孔の数は減少していた。また、画像不良の発生も無かった。

（実施例６〜１０）
本実施例では、予備加熱温度を下記の表１に示すように６０〜１３０℃まで変える以外は、実施例１と同様にローラの作成・評価を行った。結果を下記の表１に示す。

その結果、予備加熱の温度が６０℃と低すぎる場合でも、１３０℃と高すぎる場合でも、抵抗周方向ムラや微少空孔が後述する比較例よりは良いものの、実施例１と比べると多く発生していた。したがって、好ましい温度は９０〜１２０℃である。

画像評価においては、実施例６と１０で、帯電ローラピッチで一部に薄い黒筋と小さい黒ポチ（φ０．３ｍｍ以下）が発生していた他は画像不良の発生は無かった。

（実施例１１〜１４）
本実施例では、押出し温度を表１に示す様に６０〜１２５℃まで変える以外は、実施例１と同様にローラの作成・評価を行い、結果を表１に示した。

その結果、押出し温度が高い場合には、微少空孔は減少していくものの、抵抗の周方向ムラが悪くなっていく傾向にあり、特に１２５℃の場合には、押出し時にスコーチが発生していた。微少空孔と抵抗の周方向ムラがどちらも好ましい押出し温度領域は、８０〜１２０℃であった。

画像評価においては、実施例１１で帯電ローラピッチの小さい黒ポチ（Φ０．３ｍｍ以下）が発生し、実施例１４で帯電ローラピッチの薄い黒筋が一部に発生していた他は、画像不良の発生は無かった。

（実施例１５）
本実施例では、予備加熱を予め１００℃に暖めた型で３０分行い、本加熱を熱風炉で３０分行った。

図７には、本実施例で予備加熱に使用した型の概要が示されている。型は上下２つの型４３、４４で構成される割型であり、押出し外径よりも内径がΦ０．１ｍｍ大きいキャビティ４５を持つ。その割型を加熱プレスで予め１００℃に暖めた上で、円筒状の原料ゴム組成物を被覆した芯金を挿入して３０分の予備加熱を行った。

なお、予熱方法以外は、実施例１と同様にローラの作成・評価を行った。結果を下記の表１に示す。

その結果、抵抗の周方向ムラ、微少空孔の数は後述の比較例よりも改善は見られたものの、微少空孔は実施例１と比べて多かった。画像評価においては、帯電ローラピッチの小さい黒ポチ（φ０．３ｍｍ以下）が発生していた。

（比較例）
本比較例では、予備加熱を行わなかった以外は実施例１と同様にして、ローラの作成・評価を行った。結果を下記の表１に示す。

その結果、抵抗の周方向ムラも大きく、かつ微少空孔も表面に多数観察され、好ましくないものであった。

次に、実施例１と同様にして、得られた導電性ローラの外周に薄膜高抵抗層を塗布し、画像評価を行った。その結果、帯電ローラ周期ではっきりとした横一線状の黒筋が発生し、かつ大きな黒ポチを含む複数個の黒ポチが帯電ローラ周期で発生していた。

接触帯電方式を用いた電子写真装置の模式図である。 本発明を実施するための押出し装置の一例の模式的な正面図および側面図である。 本発明を実施するための押出し装置におけるクロスヘッドの一例の模式図およびその断面図である。 本発明を実施するための加熱炉の一例の模式図（ａ）、および未加硫ローラ保持部の詳細図（ｂ）である。 抵抗周方向ムラを測定するための抵抗測定機の一例の模式図である。 微少空孔を観察する位置を示す図である。 予備加熱に使用した型の模式図である。

符号の説明

１ 像担持体としての電子写真装置に用いられる感光体
２ 帯電部材
３ 露光手段
４ 現像手段
５ 転写材
６ 転写手段
７ 定着手段
８ クリーニング手段
９ トナー画像
１０ 押出し機
１１ クロスヘッド
１２ 芯金
１３ 芯金供給ユニット
１４ 送りローラ
１５ 調芯ネジ
１６ 切断刃
１７ 支持部材
１８ 反転用オートハンド
１９ パレット
２０ ニップル
２１ ダイス
２２ マンドレル
２３ ネック
２４ フランジ
２５ 予備加熱ゾーン
２６ 本加熱ゾーン
２７ しきり板
２８ 投入孔
２９ 排出孔
３０ スリット
３１ ギア
３２ チェーン
３３ わたし板
３４ ローラ保持部
３５ 保持用ネジ
３６ 導電性ローラ
３７ 芯金
３８ アルミドラム
３９ 外部電源
４０ 導電性ローラ
４１ 芯金
４２ 微少空孔観察部
４３ 割型の上型
４４ 割型の下型
４５ キャビティ
４６ エア抜き孔

Claims (6)

1. （１）導電性の原料ゴム組成物と芯金とをクロスヘッドを用いて共押出しして、該芯金の周面が該原料ゴム組成物で被覆された押出し成形物を得る工程と、（２）該押出し成形物を加熱して該原料ゴムを加硫する工程と、を有する導電性ローラの製造方法であって、
   該工程（１）と該工程（２）との間に、該工程（２）における該押出し成形物の加熱温度よりも低い温度で該押出し成形物を加熱する予備加熱工程を有することを特徴とする導電性ローラの製造方法。
2. 前記工程（２）における押出し成形物の加熱温度は、１４０℃以上２２０℃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ラの製造方法。
3. 前記原料ゴム組成物は、加硫促進剤としてテトラベンジルチウラムジスルフィドを含むことを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラの製造方法。
4. 前記予備加熱工程は、前記押出し成形物を、熱風を用いて加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の導電性ローラの製造方法。
5. 前記原料ゴム組成物は、導電性粒子を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の導電性ローラの製造方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の方法によって形成された導電性ローラを搭載したことを特徴とする電子写真装置。