JP2012163776A - 半導電性ローラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導電性ローラ1は、ゴム分として、スチレンブタジエンゴム、およびエピクロルヒドリンゴムを含むゴム組成物を用いて非多孔質のローラ本体2を形成した。
【選択図】図1
Description
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。
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。
前記現像ローラや帯電ローラとしては、例えばゴム分に導電性カーボンブラック等の電子導電性付与剤を配合した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。
また帯電ローラとしても、感光体の表面等を、できるだけ低い消費電力で、効率よく短時間で帯電させるために、ローラ抵抗値が前記範囲内に調整された半導電性ローラを用いるのが効果的である。
例えば、半導電性ローラをできるだけ生産性良く、低コストで製造するためには、ローラ本体を、非多孔質でかつ単層構造に形成するのが好ましい。
また、かかる非多孔質で単層構造のローラ本体を備えた半導電性ローラを現像ローラとして用いた際のトナー帯電量の低下を抑制して画質のよい画像を形成するために、ゴム分としては、例えばクロロプレンゴムやエピクロルヒドリンゴム等のイオン導電性ゴムの使用が検討されている。
そこで特許文献1においては、前記トナーの付着による画像濃度の低下を抑制して適度の画像濃度を確保するため、前記ゴム組成物に、トナーの付着を防止する機能を有する充填剤(酸化チタン等)を配合することが提案されているが、前記充填剤を少量配合しただけでは、前記効果は十分には得られない。
なお画像耐久性とは、同じトナーを繰り返し画像形成に使用した際に、形成画像の画質をどれだけの間、良好に維持できるかを表す指標である。1回の画像形成には、画像形成装置の現像部に収容されたトナーのごく一部しか使用されず、残りの大部分のトナーは現像部内を繰り返し循環する。そのため現像部内に設けられてトナーと繰り返し接触する現像ローラが、前記トナーにどれだけダメージを与えるか、あるいは与えないかが、画像耐久性を向上する上での大きな鍵となる。
ゴム組成物に発泡剤を配合する等してローラ本体を多孔質構造として、柔軟性を付与することも考えられるが、かかる多孔質のローラ本体は、非多孔質のものよりも耐久寿命が短いため、比較的短期間でヘタリ等を生じて交換しなければならなくなるという問題がある。
前記イオン導電化剤としては、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム、長鎖アルキル4級アンモニウム過塩素酸塩等が例示されている。
しかし前記抵抗層の構成では、例えば電界をかけ続けた際や高温に曝された際等に、前記イオン導電化剤が表面に染み出しやすく、染み出したイオン導電化剤が感光体等の表面に移行して形成画像の画質を低下させるという問題を生じる。
しかし導電剤として導電性カーボンブラックのみを使用して電子導電性を付与した場合は、上記のようにその外周面を表面層で被覆する等、積層構造にしなければ、ローラ抵抗値を安定させることができない。すなわちローラ本体を単層構造にすることはできず、製造工程や使用材料が増加する分、半導電性ローラの生産性が低下するとともに製造コストが高くつくという問題がある。
前記SBRは、他のゴム分、例えばNBR等と比べて電気抵抗値が低いため、同じローラ抵抗値を有するローラ本体を形成するために必要なエピクロルヒドリンゴムの配合割合を少なくできる。
またそのため、充填剤の配合量を極力少なくして、非多孔質にも拘らずローラ本体の良好な柔軟性を維持することもでき、トナーの劣化を生じにくくして画像耐久性を向上したり、形成画像の画質が低下するのを抑制したりすることが可能となる。
前記スチレンブタジエンゴムの配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり10質量部以上、80質量部以下であるのが好ましい。
一方、前記範囲を超える場合には、相対的にエピクロルヒドリンゴムの量が少なくなるためローラ抵抗値が上昇して、現像ローラとして使用した際に、トナー帯電量が低下するおそれがある。
また前記ゴム組成物は、ゴム分として、さらにEPDMをも含んでいるのが好ましい。前記EPDMを併用することで、画像形成装置内での使用時に、熱や水、オゾン等による半導電性ローラの劣化を抑制することができる。
酸化膜を形成すると、前記酸化膜が誘電層として機能して半導電性ローラの誘電正接を低減できる。また現像ローラとして使用した場合は酸化膜が低摩擦層となることでトナーの付着をさらに抑制できる。
前記本発明の半導電性ローラは、以上で説明したように、電子写真法を利用した画像形成装置内で、感光体の表面に形成される静電潜像を、帯電させたトナーによってトナー像に現像するための現像ローラとして用いるのが好ましい。
(SBR)
SBRとしては、スチレンと1,3−ブタジエンとを乳化重合法、溶液重合法等の種々の重合法によって共重合させて合成される種々のSBRがいずれも使用可能である。またSBRとしては伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと、加えない非油展タイプのものとがあるが、このいずれも使用可能である。
これらSBRの1種または2種以上を使用することができる。
SBRの配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり10質量部以上であるのが好ましく、80質量部以下であるのが好ましい。
一方、前記範囲を超える場合には、相対的にエピクロルヒドリンゴムの量が少なくなるためローラ抵抗値が上昇して、現像ローラとして使用した際に、トナー帯電量が低下するおそれがある。
エピクロルヒドリンゴムとしては、繰り返し単位としてエピクロルヒドリンを含む種々の重合体が挙げられる。
前記エピクロルヒドリンゴムとしては、例えばエピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド二元共重合体、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド二元共重合体、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、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、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体、およびエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル四元共重合体等の1種または2種以上が挙げられる。
エチレンオキサイドは電気抵抗値を下げる働きがあるが、エチレンオキサイド含量が前記範囲未満であると、かかる電気抵抗値の低減効果が小さい。一方、エチレンオキサイド含量が前記範囲を超える場合には、エチレンオキサイドの結晶化が起こり分子鎖のセグメント運動が妨げられるため、逆に電気抵抗値が上昇する傾向がある。また、架橋後のローラ本体の硬度が上昇したり、架橋前のゴム組成物の、加熱溶融時の粘度が上昇したりするおそれもある。
前記ECOにおけるエチレンオキサイド含量は30〜80モル%、特に50〜80モル%であるのが好ましい。またエピクロルヒドリン含量は20〜70モル%、特に20〜50モル%であるのが好ましい。
前記GECOにおけるエチレンオキサイド含量は30〜95モル%、特に60〜80モル%であるのが好ましい。またエピクロルヒドリン含量は4.5〜65モル%、特に15〜40モル%以上であるのが好ましい。さらにアリルグリシジルエーテル含量は0.5〜10モル%、特に2〜6モル%であるのが好ましい。
エピクロルヒドリンゴムの配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり5質量部以上であるのが好ましく、40質量部以下であるのが好ましい。
一方、前記範囲を超える場合には、現像ローラとして使用した際に、ローラ本体にトナーが付着しやすくなって、形成画像の画像濃度が低下するおそれがある。
(極性ゴム)
極性ゴムを配合すると、ローラ本体のローラ抵抗値を微調整することができる。前記極性ゴムとしては、例えばNBR、CR、BR、ACMの1種または2種以上が挙げられる。
ゴム組成物は、前記極性ゴム(P)を、SBR(S)に対して、質量比で、式(2):
S>P (2)
を満足する範囲で含んでいるのが好ましい。
極性ゴムの配合割合は、前記式(2)を満足する範囲内で、目的とするローラ本体のローラ抵抗値に応じて任意に設定できるが、特にゴム分の総量100質量部あたり5質量部以上であるのが好ましく、40質量部以下であるのが好ましい。
また前記範囲を超える場合には、相対的にSBRの量が少なくなって、前記SBRを配合することによる、先に説明した効果が十分に得られないおそれがある。また相対的にエピクロルヒドリンゴムの量が少なくなるためローラ抵抗値が上昇して、現像ローラとして使用した際に、トナー帯電量が低下するおそれもある。
EPDMを配合すると、画像形成装置内での使用時に、熱や水、オゾン等による半導電性ローラの劣化を抑制することができる。
EPDMとしては、エチレンとプロピレンに少量の第3成分(ジエン分)を加えることで主鎖中に二重結合を導入した種々のEPDMが、いずれも使用可能である。前記EPDMとしては、前記第3成分の種類や量の違いによる様々な製品が提供されている。代表的な第3成分としては、例えばエチリデンノルボルネン(ENB)、1,4−ヘキサジエン(1,4−HD)、ジシクロペンタジエン(DCP)等が挙げられる。重合触媒としてはチーグラー触媒を使用するのが一般的である。
配合割合が前記範囲未満では、前記EPDMを配合することによる、先に説明した効果が十分に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SBRの量が少なくなって、前記SBRを配合することによる、先に説明した効果が十分に得られないおそれがある。また相対的にエピクロルヒドリンゴムの量が少なくなるためローラ抵抗値が上昇して、現像ローラとして使用した際に、トナー帯電量が低下するおそれもある。
ゴム組成物には、ゴム分を架橋させるための架橋剤、促進剤、促進助剤等が配合される。
前記のうち架橋剤としては、例えば硫黄系架橋剤、チオウレア系架橋剤、トリアジン誘導体系架橋剤、過酸化物系架橋剤、各種モノマー等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
チオウレア系架橋剤としては、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、(CnH2n+1NH)2C=S〔式中、nは1〜10の整数を示す。〕で表されるチオウレア等が挙げられる。
架橋剤としては、硫黄とチオウレア類とを併用するのが好ましい。
前記併用系において硫黄の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり0.1質量部以上、特に0.2質量部以上であるのが好ましく、5質量部以下、特に2質量部以下であるのが好ましい。
またチオウレア類の配合割合は、ゴム分の総量100gあたりのモル数で表して0.0009モル以上、特に0.0015モル以上であるのが好ましく、0.0800モル以下、特に0.0400モル以下であるのが好ましい。
なお、前記範囲内でチオウレア類の配合割合を増やして架橋密度を高めるほど、ローラ抵抗値を低下させることができる。
架橋剤の種類に応じて、さらに促進剤や促進助剤を配合してもよい。
また有機促進剤としては、例えば1,3−ジ−o−トリルグアニジン、1,3−ジフェニルグアニジン、1−o−トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ−o−トリルグアニジン塩等のグアニジン系促進剤;2−メルカプトベンゾチアゾール、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド等のチアゾール系促進剤;N−シクロへキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド等のスルフェンアミド系促進剤;テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系促進剤;チオウレア系促進剤等の1種または2種以上が挙げられる。
個々の促進剤の配合割合は、その種類によって個別に設定できるが、通常はゴム分の総量100質量部あたり0.1質量部以上、特に0.5質量部以上であるのが好ましく、5質量部以下、特に2質量部以下であるのが好ましい。
促進助剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり0.1質量部以上、特に0.5質量部以上であるのが好ましい。
(その他)
ゴム組成物には、さらに必要に応じて各種の添加剤を配合してもよい。前記添加剤としては、例えば受酸剤、可塑成分(可塑剤、加工助剤等)、劣化防止剤、充填剤、スコーチ防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤、中和剤、造核剤、気泡防止剤、共架橋剤等が挙げられる。
前記受酸剤としては、酸受容体として作用する種々の物質を用いることができるが、分散性に優れていることからハイドロタルサイト類またはマグサラットが好ましく、特にハイドロタルサイト類が好ましい。
前記受酸剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり0.2質量部以上、特に1質量部以上であるのが好ましく、10質量部以下、特に5質量部以下であるのが好ましい。
可塑剤としては、例えばジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DOP)、トリクレジルホスフェート等の各種可塑剤やワックス等が挙げられる。
これら可塑成分の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり5質量部以下であるのが好ましい。例えばローラ本体の外周面に、必要に応じて酸化膜を形成する際にブリードを生じたり、画像形成装置への装着時や運転時に感光体の汚染を生じたりするのを防止するためである。かかる目的に鑑みると、可塑成分としては極性ワックスを使用するのが特に好ましい。
このうち酸化防止剤は、半導電性ローラのローラ抵抗値の環境依存性を低減するとともに、連続通電時のローラ抵抗値の上昇を抑制する働きをする。前記酸化防止剤としては、例えばジエチルジチオカルバミン酸ニッケル〔大内新興化学工業(株)製のノクラック(登録商標)NEC−P〕、ジブチルジチオカルバミン酸ニッケル〔大内新興化学工業(株)製のノクラックNBC〕等が挙げられる。
充填剤としては、例えば酸化亜鉛、シリカ、カーボン、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン等の1種または2種以上が挙げられる。
また充填剤として導電性カーボンブラックを用いて、ローラ本体に電子導電性を付与することもできる。
充填剤の配合割合は、非多孔質のローラ本体に良好な柔軟性を付与することを考慮すると、ゴム分の総量100質量部あたり50質量部以下、特に10質量部以下であるのが好ましい。
スコーチ防止剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり0.1質量部以上であるのが好ましく、5質量部以下、特に1質量部以下であるのが好ましい。
前記共架橋剤としては、例えばメタクリル酸エステルや、あるいはメタクリル酸またはアクリル酸の金属塩等に代表されるエチレン性不飽和単量体、1,2−ポリブタジエンの官能基を利用した多官能ポリマ類、ジオキシム等の1種または2種以上が挙げられる。
(a) アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのモノカルボン酸類、
(b) マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのジカルボン酸類、
(c) 前記(a)(b)の不飽和カルボン酸類のエステルまたは無水物、
(d) 前記(a)〜(c)の金属塩、
(e) 1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロル−1,3−ブタジエンなどの脂肪族共役ジエン、
(f) スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼンなどの芳香族ビニル化合物、
(g) トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ビニルピリジンなどの複素環を有するビニル化合物、
(h) その他、(メタ)アクリロニトリルもしくはα−クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、アクロレイン、ホルミルステロール、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン
等の1種または2種以上が挙げられる。
前記モノカルボン酸類のエステルとしては、例えば
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、n−ぺンチル(メタ)アクリレート、i−ぺンチル(メタ)アクリレート、n−へキシル(メタ)アクリレート、シクロへキシル(メタ)アクリレート、2−エチルへキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、i−ノニル(メタ)アクリレート、tert−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸のアルキルエステル;
アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ブチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸のアミノアルキルエステル;
べンジル(メタ)アクリレート、ベンゾイル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレートなどの芳香族環を有する(メタ)アクリレート;
グリシジル(メタ)アクリレート、メタグリシジル(メタ)アクリレート、エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基を有する(メタ)アクリレート;
N−メチロール(メタ)アクリルアミド、γ−(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、テトラハイドロフルフリルメタクリレートなどの各種官能基を有する(メタ)アクリレート;
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンジメタクリレート(EDMA)、ポリエチレングリコールジメタクリレート、イソブチレンエチレンジメタクリレートなどの多官能(メタ)アクリレート;
等の1種または2種以上が挙げられる。
〈半導電性ローラ〉
図1は、本発明の半導電性ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
ローラ本体2は非多孔質に形成される。またローラ本体2は、半導電性ローラ1をできるだけ生産性良く、低コストで製造するため、基本的には図に示すように単層構造に形成するのが好ましい。
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。
酸化膜6を形成すると、前記酸化膜6が誘電層として機能して半導電性ローラ1の誘電正接を低減できる。また現像ローラとして使用した場合は酸化膜6が低摩擦層となることでトナーの付着をさらに抑制できる。
しかも酸化膜6は、例えば酸化性雰囲気中で紫外線照射等するだけで簡単に形成できるため、半導電性ローラの生産性が低下したり製造コストが高くついたりするのを極力抑制することもできる。
前記半導電性ローラ1は、先に説明した各成分を含むゴム組成物を用いて、従来同様に製造することができる。
すなわちゴム組成物を、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円筒状に押出成形する。
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とともに機械的に固定する。
前記半導電性ローラ1は、例えばレーザープリンタ等の、電子写真法を利用した画像形成装置に組み込んで、感光体の表面に形成される静電潜像を、帯電させたトナーによってトナー像に現像するための現像ローラとして好適に使用することができる。
また前記半導電性ローラ1は、オナジク画像形成装置に組み込んで、感光体の表面を一様に帯電させるための帯電ローラ等として使用することもできる。
ローラ本体2の厚みは、例えば現像ローラとして使用する場合、前記現像ローラの小型化、軽量化を図りながら適度なニップ厚を確保するために、0.5mm以上、中でも1mm以上、特に2mm以上であるのが好ましく、10mm以下、中でも7mm以下、特に5mm以下であるのが好ましい。
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、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して画像耐久性を向上する効果が十分に得られないおそれがある。
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。
また半導電性ローラ1は、温度23℃、相対湿度55%の条件下で測定される、印加電圧100Vでのローラ抵抗値が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。
またローラ抵抗値が前記範囲を超える高抵抗の半導電性ローラ1では、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。
図2は、半導電性ローラ1のローラ抵抗値を測定する方法を説明する図である。
図1、図2を参照して、本発明では前記ローラ抵抗値を、下記の方法で測定した値でもって表すこととする。
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7との間に直流電源9、および抵抗10を直列に接続して計測回路11を構成する。直流電源9は、(−)側をシャフト4、(+)側を抵抗10と接続する。抵抗10の抵抗値rは、ローラの抵抗値に応じて102Ω〜107Ωの範囲で調整する。
前記検出電圧Vと印加電圧E(=100V)とから、半導電性ローラ1のローラ抵抗値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のローラ抵抗値とすることとする。測定の条件は、先に説明したように温度23℃、相対湿度55%である。
半導電性ローラ1のローラ抵抗、ローラ本体2のショアA硬さ、および圧縮永久ひずみ等の各特性を調整するためには、例えばゴム組成物を構成する各成分の種類や配合割合等を調整すればよい。
本発明の半導電性ローラは、前記現像ローラや帯電ローラ等として、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好適に使用できる他、前記画像形成装置において、転写ローラ、クリーニングローラ等として用いることもできる。
(ゴム組成物の調製)
ゴム分として、SBR〔JSR(株)製のJSR1502〕80質量部と、GECO〔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)〕20質量部とを配合した。ゴム分の総量100質量部あたりの、SBRの配合割合は80質量部であった。
硫黄系架橋剤:粉末硫黄
チオウレア類:エチレンチオウレア〔2−メルカプトイミダゾリン、川口化学工業(株)製のアクセル(登録商標)22−S〕
促進剤DM:ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド〔チアゾール系促進剤、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〔チウラム系促進剤、大内新興化学工業(株)製のノクセラーTS〕
促進剤DT:1,3−ジ−o−トリルグアニジン〔グアニジン系促進剤、大内新興化学工業(株)製のノクセラーDT〕
導電性充填剤:導電性カーボンブラック〔電気化学工業(株)製のデンカブラック(登録商標)〕
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、前記ゴム分の総量100質量部あたりの質量部である。
前記ゴム組成物を押出成形機に供給して外径φ17.0mm、内径φ6.2mmの円筒状に押出成形した後、前記筒状体を、外径φ7.5mm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。
次いで前記筒状体を、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、外周面を、円筒研磨機を用いてトラバース研磨したのち仕上げとして鏡面研磨をして外径がφ16.0mm(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。
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。
ゴム分として、前記SBR70質量部、GECO20質量部、およびCR〔昭和電工(株)製のショウプレン(登録商標)WRT〕10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。ゴム分の総量100質量部あたりの、SBRの配合割合は70質量部であった。
SBRの量を50質量部、CRの量を30質量部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。ゴム分の総量100質量部あたりの、SBRの配合割合は50質量部であった。
〈実施例4〉
SBRの量を10質量部、CRの量を70質量部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。ゴム分の総量100質量部あたりの、SBRの配合割合は10質量部であった。
SBRの量を5質量部、CRの量を75質量部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。ゴム分の総量100質量部あたりの、SBRの配合割合は5質量部であった。
〈実施例6〉
ゴム分として、前記SBR70質量部、GECO20質量部、およびNBR〔中高ニトリルゴム、日本ゼオン(株)製のNipol(登録商標)401LL〕10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。ゴム分の総量100質量部あたりの、SBRの配合割合は70質量部であった。
ゴム分として、前記SBR70質量部、GECO20質量部、およびEPDM〔住友化学(株)製のエスプレン(登録商標)EPDM505A〕10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。ゴム分の総量100質量部あたりの、SBRの配合割合は70質量部であった。
ゴム分として、前記NBR30質量部、GECO20質量部、およびCR50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。
〈比較例2〉
ゴム分として、前記GECO20質量部と、CR80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。
実施例、比較例で作製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℃、両端荷重1000gの条件で測定した。
〈実機試験〉
実施例、比較例で作製した半導電性ローラを、市販のレーザープリンタ用のカートリッジ(トナーを収容したトナー容器、感光体、および現像ローラが一体になったもの)の、既設の現像ローラと交換して、温度23℃、相対湿度55%の常温、常湿環境下で下記の試験を実施した。なおレーザープリンタは、プラス帯電の粉砕タイプの非磁性1成分トナーを使用するもので、印字速度は毎分26枚(26ppm)、5%濃度の画像を連続的に形成可能な設定枚数(プリンタライフ)は2600枚である。
前記半導電性ローラを新たにカートリッジに組み込むとともに、前記カートリッジをレーザープリンタに装着した初期状態のレーザープリンタを用いて、5%濃度の画像を5枚連続して画像形成し、その直後に黒ベタ画像を1枚画像形成した。
形成した黒ベタ画像上の任意の5点で、反射濃度計〔TECHKON社製のテシコンRT120とライトテーブルLP20の組み合わせ〕を用いて測定し、その平均値を求めるとともに、下記の基準で画像濃度を評価した。
○:1.8以上、2.2未満。良好。
△:1.7以上、1.8未満。実用レベル。
×:1.7未満。不良
(画像耐久性試験)
前記画像濃度を測定後、引き続いて1%濃度の画像を連続して画像形成し、500枚ごとに画像を観察して、余白部分にカブリが発生したか否かを判定した。この操作を、前記プリンタライフまで繰り返した後、下記の基準で画像耐久性を評価した。
×:プリンタライフまでにカブリが発生した。画像耐久性不良。
(トナー帯電量測定)
前記初期状態のレーザープリンタを用いて白ベタ画像(白紙)を1枚画像形成した後にカートリッジを取り出し、前記カートリッジに組み込んだ実施例、比較例の半導電性ローラに対して上方から吸引型帯電量測定器〔トレック社製のQ/M METER Model 210HS−2〕を用いてトナーを吸引して帯電量(μC)とトナー質量(mg)とを測定した。そして前記帯電量(μC)とトナー質量(mg)とから、単位質量あたりのトナー帯電量(μC/g)を求めて初期帯電量T0とした。
〈ローラ抵抗値の測定〉
実施例、比較例で作製した半導電性ローラのローラ抵抗値を、先に説明した測定方法によって測定した。なお表2、3ではローラ抵抗値をlogR値で示している。
これに対し表2、表3の実施例1〜7の結果より、ゴム分として、前記SBRとGECOとを組み合わせることで、良好なトナー帯電量を維持しながら、ローラ本体へのトナーの付着による画像濃度の低下を抑制できることが判った。
また、前記実施例1と実施例2〜6の結果より、ゴム分としてさらに極性ゴムを配合するとローラ抵抗値を微調整できること、前記極性ゴムの配合割合はSBRの配合割合よりも少なく、かつゴム分の総量100質量部あたり5質量部以上、40質量部以下であるのが好ましいことが判った。
2 ローラ本体
3 通孔
4 シャフト
5 外周面
6 酸化膜
7 アルミニウムドラム
8 外周面
9 直流電源
10 抵抗
11 計測回路
Claims (6)
- ゴム分として、スチレンブタジエンゴム、およびエピクロルヒドリンゴムを含むゴム組成物からなる非多孔質のローラ本体を備えることを特徴とする半導電性ローラ。
- 前記スチレンブタジエンゴムの配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり10質量部以上、80質量部以下である請求項1に記載の半導電性ローラ。
- 前記ゴム組成物は、ゴム分として、さらにアクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、およびアクリルゴムからなる群より選ばれた少なくとも1種の極性ゴムをも含んでいる請求項1または2に記載の半導電性ローラ。
- 前記ゴム組成物は、ゴム分として、さらにエチレンプロピレンジエンゴムをも含んでいる請求項1または2に記載の半導電性ローラ。
- 前記ローラ本体は、外周面に酸化膜を備えている請求項1ないし4のいずれか1項に記載の半導電性ローラ。
- 電子写真法を利用した画像形成装置内で、感光体の表面に形成される静電潜像を、帯電させたトナーによってトナー像に現像するための現像ローラとして用いる請求項1ないし5のいずれか1項に記載の半導電性ローラ。
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