JP2019183002A - 半導電性ローラとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像ローラとして用いた際に、酸化膜による、トナーとの摩擦を低下させて、ローラ本体の外周面に付着させたトナーを感光体に移動しやすくする機能は維持しながら、当該外周面に、厚みの均一な連続したトナー層を形成できるため、形成画像に濃度ムラを生じにくい半導電性ローラと、その製造方法とを提供する。【解決手段】半導電性ローラ1は、ゴムとしてエピクロルヒドリンゴム、BR、CR、およびNBRの4種のみを含むゴム組成物の架橋物からなる筒状のローラ本体2と、その外周面5に形成された酸化膜6とを含み、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定によって求めた結果から算出される外周面の弾性率を60MPa以下とした。製造方法は、ローラ本体の外周面に、酸化性雰囲気中で、積算光量50mJ/cm2以下の範囲で紫外線を照射して酸化膜を形成する。【選択図】図1
Description
本発明は、半導電性ローラとその製造方法に関するものである。
たとえば、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などの、電子写真法を利用した画像形成装置においては、感光体の表面に形成される静電潜像をトナー像に現像するために、現像ローラが用いられる。
現像ローラとしては、たとえば、ゴム組成物を筒状に成形し、架橋させて形成されたローラ本体と、金属等からなり、ローラ本体の中心の通孔に挿通されて固定されたシャフトとを含み、ローラ抵抗値が調整された半導電性ローラが用いられる。
現像ローラとしては、たとえば、ゴム組成物を筒状に成形し、架橋させて形成されたローラ本体と、金属等からなり、ローラ本体の中心の通孔に挿通されて固定されたシャフトとを含み、ローラ抵抗値が調整された半導電性ローラが用いられる。
現像ローラを用いた現像では、画像形成装置の、トナーを収容した現像部内で、ローラ本体の外周面に量規制ブレード(帯電ブレード)の先端部を接触させた状態で、当該現像ローラを回転させる。
そうするとトナーが帯電されて、ローラ本体の外周面に付着されるとともに、その付着量が、ローラ本体の外周面と量規制ブレードの先端部とのニップ部を通過させる際に規制されることで、当該外周面にトナー層が形成される。
そうするとトナーが帯電されて、ローラ本体の外周面に付着されるとともに、その付着量が、ローラ本体の外周面と量規制ブレードの先端部とのニップ部を通過させる際に規制されることで、当該外周面にトナー層が形成される。
また、並行して感光体の表面には、一様に帯電させたのち露光することで、静電潜像が形成される。
次いで、この状態で現像ローラをさらに回転させて、トナー層を、感光体の表面近傍に搬送する。
そうすると、トナー層を形成するトナーが、感光体の表面に形成された静電潜像に応じて、選択的に感光体の表面に移動して、静電潜像がトナー像に現像される。
次いで、この状態で現像ローラをさらに回転させて、トナー層を、感光体の表面近傍に搬送する。
そうすると、トナー層を形成するトナーが、感光体の表面に形成された静電潜像に応じて、選択的に感光体の表面に移動して、静電潜像がトナー像に現像される。
ローラ本体の外周面に酸化膜を形成すると、当該酸化膜を低摩擦層として機能させ、トナーとの摩擦を低下させて、当該外周面に付着されたトナーを、感光体に移動しやすくすることができる。
そして、形成画像の画像濃度が低下したり、かすれたりするのを抑制することができる。
そして、形成画像の画像濃度が低下したり、かすれたりするのを抑制することができる。
酸化膜は、たとえば、ローラ本体の外周面に露出したゴム組成物の硬化物を、酸化性雰囲気中での紫外線照射等によって酸化させることで形成される(特許文献1〜4等参照)。
しかし、ローラ本体の外周面に酸化膜を形成した従来の半導電性ローラでは、当該外周面に形成されるトナー層の厚みが不均一になったり、当該トナー層が不連続になったりする場合がある。
しかし、ローラ本体の外周面に酸化膜を形成した従来の半導電性ローラでは、当該外周面に形成されるトナー層の厚みが不均一になったり、当該トナー層が不連続になったりする場合がある。
そして、トナー層の厚みが不均一になったり、トナー層が不連続になったりすると、形成画像に濃度ムラを生じやすいという課題がある。
本発明の目的は、たとえば、現像ローラとして用いた際に、酸化膜による、トナーとの摩擦を低下させて、ローラ本体の外周面に付着させたトナーを感光体に移動しやすくする機能は維持しながら、当該外周面に、厚みの均一な連続したトナー層を形成できるため、形成画像に濃度ムラを生じにくい半導電性ローラと、その製造方法とを提供することにある。
本発明は、ゴムとして、エピクロルヒドリンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、およびアクリロニトリルブタジエンゴムの4種のみを含むゴム組成物の架橋物からなる筒状のローラ本体、および前記ローラ本体の外周面に形成された酸化膜を含み、前記酸化膜が形成された前記外周面は、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定によって求めた結果から算出される弾性率が60MPa以下である半導電性ローラである。
また、本発明は、かかる本発明の半導電性ローラの製造方法であって、前記ゴム組成物を筒状に成形し、架橋させてローラ本体を形成する工程、および形成した前記ローラ本体の外周面に、酸化性雰囲気中で紫外線を照射することで、前記外周面を形成する前記ゴム組成物の架橋物を酸化させて、前記酸化膜を形成する工程を含み、前記酸化膜の形成工程では、前記外周面に照射する前記紫外線の積算光量を50mJ/cm2以下とする半導電性ローラの製造方法である。
本発明によれば、たとえば、現像ローラとして用いた際に、酸化膜による、トナーとの摩擦を低下させて、ローラ本体の外周面に付着させたトナーを感光体に移動しやすくする機能は維持しながら、当該外周面に、厚みの均一な連続したトナー層を形成できるため、形成画像に濃度ムラを生じにくい半導電性ローラと、その製造方法とを提供することができる。
本発明は、上述したようにゴムとして、エピクロルヒドリンゴム、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、およびアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)の4種のみを含むゴム組成物の架橋物からなる筒状のローラ本体、および前記ローラ本体の外周面に形成された酸化膜を含み、前記酸化膜が形成された前記外周面は、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定によって求めた結果から算出される弾性率が60MPa以下である半導電性ローラである。
ローラ本体の外周面に酸化膜を形成した半導電性ローラを、現像ローラとして用いた際に、その外周面に、厚みの均一な連続したトナー層を形成できないのは、酸化膜を形成することで、上記外周面の、ゴムとしての柔軟性が低下することが原因の一つである。
先に説明したように、現像工程では、ローラ本体の外周面に量規制ブレードの先端部を接触させた状態で現像ローラを回転させると、トナーが帯電されて、当該外周面に静電気的に付着される。
先に説明したように、現像工程では、ローラ本体の外周面に量規制ブレードの先端部を接触させた状態で現像ローラを回転させると、トナーが帯電されて、当該外周面に静電気的に付着される。
付着されたトナーは、現像ローラの回転に伴って、ローラ本体の外周面と、当該外周面に所定の圧接力で圧接された量規制ブレードの先端部とのニップ部を押し拡げながら通過する。
そして、その際に、量規制ブレードの先端部から上記圧接力を受けることで、ローラ本体の外周面にトナー層が形成される。
そして、その際に、量規制ブレードの先端部から上記圧接力を受けることで、ローラ本体の外周面にトナー層が形成される。
ローラ本体の外周面に付着したトナーは、より詳しくは、
・ 量規制ブレードの先端部を、圧接方向とは反対方向へ押し戻すとともに、
・ ローラ本体の外周面を形成するゴムを圧縮変形させて、上記先端部との間に、トナー層の厚み分の薄い隙間を生じさせながら、
ニップ部を通過する。
・ 量規制ブレードの先端部を、圧接方向とは反対方向へ押し戻すとともに、
・ ローラ本体の外周面を形成するゴムを圧縮変形させて、上記先端部との間に、トナー層の厚み分の薄い隙間を生じさせながら、
ニップ部を通過する。
ところが、酸化膜が形成されて、ローラ本体の外周面の柔軟性が低下した状態では、ニップ部において、外周面を形成するゴムが十分に圧縮変形されないため、量規制ブレードの先端部との間に、必要な隙間を形成できない場合がある。
そして、その結果として、ローラ本体の外周面に形成されるトナー層は、トナー量が不足して厚みが不均一になったり、不連続になったりして、形成画像に濃度ムラを生じる原因となる。
そして、その結果として、ローラ本体の外周面に形成されるトナー層は、トナー量が不足して厚みが不均一になったり、不連続になったりして、形成画像に濃度ムラを生じる原因となる。
したがって、ローラ本体の外周面に、厚みの均一な連続したトナー層を形成するためには、当該外周面が、酸化膜を有しているにも拘らず、適度の柔軟性を維持していることが肝要である。
ローラ本体の外周面の柔軟性を把握するためには、当該外周面の弾性率を規定すればよい。
ローラ本体の外周面の柔軟性を把握するためには、当該外周面の弾性率を規定すればよい。
しかし従来の、古典力学的な弾性率の測定方法では、ゴム全体での弾性率を測定することしかできず、ローラ本体の外周面にごく薄い酸化膜を形成したことによる、当該外周面の、ミクロレベルでの弾性率の変化を捉えることは実質的に困難である。
そこで発明者は、表面状態の計測方法について種々検討した結果、前述したように、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定によって求めた結果から算出される、ローラ本体の外周面の、ミクロレベルでの弾性率の範囲を規定することを見出した。
そこで発明者は、表面状態の計測方法について種々検討した結果、前述したように、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定によって求めた結果から算出される、ローラ本体の外周面の、ミクロレベルでの弾性率の範囲を規定することを見出した。
すなわち、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定では、試料平面の変形量は大きくても50μm程度であるため、ゴム全体ではなく、試料のごく表面の、ミクロな弾性率を測定することが可能である。
そして、上記測定によって求めた結果から算出される弾性率を、前述したように60MPa以下の範囲とすれば、ローラ本体の外周面を、酸化膜を有しているにも拘らず、適度の柔軟性を維持した状態とすることができる。
そして、上記測定によって求めた結果から算出される弾性率を、前述したように60MPa以下の範囲とすれば、ローラ本体の外周面を、酸化膜を有しているにも拘らず、適度の柔軟性を維持した状態とすることができる。
そのため、ローラ本体の外周面にトナーを付着させた状態で、量規制ブレードの先端部との間を通過させてトナー層を形成する際に、当該外周面を形成するゴムを、トナーの通過によって良好に圧縮変形させることができる。
そして、ローラ本体の外周面に、厚みの均一な連続したトナー層を形成することができる。
そして、ローラ本体の外周面に、厚みの均一な連続したトナー層を形成することができる。
したがって、酸化膜の、低摩擦層としての機能、つまりトナーとの摩擦を低下させて、ローラ本体の外周面に付着させたトナーを感光体に移動しやすくする機能は維持しながら、形成画像に濃度ムラを生じにくい半導電性ローラを提供することができる。
なお本発明では、ローラ本体の外周面の弾性率を、製造した半導電性ローラの複数箇所から切り出したサンプルについて、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定をした結果から算出される値の平均値でもって表すこととする。
なお本発明では、ローラ本体の外周面の弾性率を、製造した半導電性ローラの複数箇所から切り出したサンプルについて、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定をした結果から算出される値の平均値でもって表すこととする。
《ゴム組成物》
ローラ本体のもとになるゴム組成物を構成するゴムとしては、前述したように、エピクロルヒドリンゴムと、BR、CR、およびNBRの3種のジエン系ゴムの、計4種のゴムのみを用いる。
かかる4種のゴムを併用することで、後述する製造方法によってローラ本体の外周面に酸化膜を形成した際に、当該外周面の弾性率を60MPa以下の範囲とすることができる。
ローラ本体のもとになるゴム組成物を構成するゴムとしては、前述したように、エピクロルヒドリンゴムと、BR、CR、およびNBRの3種のジエン系ゴムの、計4種のゴムのみを用いる。
かかる4種のゴムを併用することで、後述する製造方法によってローラ本体の外周面に酸化膜を形成した際に、当該外周面の弾性率を60MPa以下の範囲とすることができる。
〈エピクロルヒドリンゴム〉
エピクロルヒドリンゴムは、ゴム組成物にイオン導電性を付与して、半導電性ローラのローラ抵抗値を、たとえば、現像ローラとして適した範囲に調整するために機能する。
エピクロルヒドリンゴムとしては、たとえば、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(ECO)、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(GECO)、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、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が挙げられる。
エピクロルヒドリンゴムは、ゴム組成物にイオン導電性を付与して、半導電性ローラのローラ抵抗値を、たとえば、現像ローラとして適した範囲に調整するために機能する。
エピクロルヒドリンゴムとしては、たとえば、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(ECO)、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(GECO)、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、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が挙げられる。
中でも、エチレンオキサイドを含む共重合体、とくにECOおよび/またはGECOが好ましい。
ECO、GECOにおけるエチレンオキサイド含量は、いずれも30モル%以上、とくに50モル%以上であるのが好ましく、80モル%以下であるのが好ましい。
エチレンオキサイドは、半導電性ローラのローラ抵抗値を下げる働きをする。
ECO、GECOにおけるエチレンオキサイド含量は、いずれも30モル%以上、とくに50モル%以上であるのが好ましく、80モル%以下であるのが好ましい。
エチレンオキサイドは、半導電性ローラのローラ抵抗値を下げる働きをする。
しかし、エチレンオキサイド含量が上記の範囲未満では、かかる働きが十分に得られないため、半導電性ローラのローラ抵抗値を十分に低下できない場合がある。
一方、エチレンオキサイド含量が上記の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、却って、半導電性ローラのローラ抵抗値が上昇する傾向がある。
一方、エチレンオキサイド含量が上記の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、却って、半導電性ローラのローラ抵抗値が上昇する傾向がある。
また、架橋後のローラ本体が硬くなりすぎて、たとえば、現像ローラ等としての使用に適した適度の柔軟性が得られなかったり、架橋前のゴム組成物の、加熱溶融時の粘度が上昇して、当該ゴム組成物の流動性や成形性が低下したりする場合もある。
またローラ本体の、酸化膜を形成した外周面の、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定によって求めた結果から算出される弾性率が前述した範囲を超えてしまって、形成画像に濃度ムラを生じる場合もある。
またローラ本体の、酸化膜を形成した外周面の、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定によって求めた結果から算出される弾性率が前述した範囲を超えてしまって、形成画像に濃度ムラを生じる場合もある。
ECOにおけるエピクロルヒドリン含量は、エチレンオキサイド含量の残量である。
すなわち、エピクロルヒドリン含量は、20モル%以上であるのが好ましく、70モル%以下、とくに50モル%以下であるのが好ましい。
GECOにおけるアリルグリシジルエーテル含量は、0.5モル%以上、とくに2モル%以上であるのが好ましく、10モル%以下、とくに5モル%以下であるのが好ましい。
すなわち、エピクロルヒドリン含量は、20モル%以上であるのが好ましく、70モル%以下、とくに50モル%以下であるのが好ましい。
GECOにおけるアリルグリシジルエーテル含量は、0.5モル%以上、とくに2モル%以上であるのが好ましく、10モル%以下、とくに5モル%以下であるのが好ましい。
アリルグリシジルエーテルは、それ自体が側鎖として自由体積を確保するために機能することにより、エチレンオキサイドの結晶化を抑制して、半導電性ローラのローラ抵抗値を低下させる働きをする。
しかし、アリルグリシジルエーテル含量が上記の範囲未満では、かかる働きが十分に得られないため、半導電性ローラのローラ抵抗値を十分に低下できない場合がある。
しかし、アリルグリシジルエーテル含量が上記の範囲未満では、かかる働きが十分に得られないため、半導電性ローラのローラ抵抗値を十分に低下できない場合がある。
一方、アリルグリシジルエーテルは、GECOの架橋時に架橋点として機能する。
そのため、アリルグリシジルエーテル含量が上記の範囲を超える場合には、GECOの架橋密度が高くなりすぎることによって分子鎖のセグメント運動が妨げられて、却って、半導電性ローラのローラ抵抗値が上昇する傾向がある。
GECOにおけるエピクロルヒドリン含量は、エチレンオキサイド含量、およびアリルグリシジルエーテル含量の残量である。
そのため、アリルグリシジルエーテル含量が上記の範囲を超える場合には、GECOの架橋密度が高くなりすぎることによって分子鎖のセグメント運動が妨げられて、却って、半導電性ローラのローラ抵抗値が上昇する傾向がある。
GECOにおけるエピクロルヒドリン含量は、エチレンオキサイド含量、およびアリルグリシジルエーテル含量の残量である。
すなわちエピクロルヒドリン含量は、10モル%以上、とくに19.5モル%以上であるのが好ましく、69.5モル%以下、とくに60モル%以下であるのが好ましい。
なおGECOとしては、先に説明した3種の単量体を共重合させた、狭義の共重合体だけでなく、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)をアリルグリシジルエーテルで変性した変性物も知られている。
なおGECOとしては、先に説明した3種の単量体を共重合させた、狭義の共重合体だけでなく、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)をアリルグリシジルエーテルで変性した変性物も知られている。
本発明では、このいずれのGECOを用いることもできる。
エピクロルヒドリンゴムとしては、とくにGECOが好ましい。
GECOは、アリルグリシジルエーテルに起因して、主鎖中に、架橋点として機能する二重結合を有するため、主鎖間での架橋によって、架橋後の圧縮永久ひずみを小さくすることができる。
エピクロルヒドリンゴムとしては、とくにGECOが好ましい。
GECOは、アリルグリシジルエーテルに起因して、主鎖中に、架橋点として機能する二重結合を有するため、主鎖間での架橋によって、架橋後の圧縮永久ひずみを小さくすることができる。
そのため半導電性ローラのローラ本体を、圧縮永久ひずみが小さく、ヘタリを生じにくいものとすることができる。
これらエピクロルヒドリンゴムの1種または2種以上を用いることができる。
エピクロルヒドリンゴムの配合割合は、ゴムの総量100質量部中の30質量部以上、とくに35質量部以上であるのが好ましく、50質量部以下、とくに45質量部以下であるのが好ましい。
これらエピクロルヒドリンゴムの1種または2種以上を用いることができる。
エピクロルヒドリンゴムの配合割合は、ゴムの総量100質量部中の30質量部以上、とくに35質量部以上であるのが好ましく、50質量部以下、とくに45質量部以下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がこの範囲未満では、半導電性ローラのローラ抵抗値を、たとえば、現像ローラとして適した範囲に調整できない場合がある。
一方、エピクロルヒドリンゴムの配合割合が上記の範囲を超える場合には、相対的に、ローラ本体にゴムとしての良好な特性を付与するために機能するジエン系ゴムが少なくなって、当該ローラ本体にゴムとしての良好な特性を付与できない場合がある。
一方、エピクロルヒドリンゴムの配合割合が上記の範囲を超える場合には、相対的に、ローラ本体にゴムとしての良好な特性を付与するために機能するジエン系ゴムが少なくなって、当該ローラ本体にゴムとしての良好な特性を付与できない場合がある。
すなわち、ローラ本体に、柔軟で画像耐久性に優れ、しかも圧縮永久ひずみが小さくヘタリを生じにくい特性を付与できない場合がある。
またローラ本体の、酸化膜を形成した外周面の弾性率が前述した範囲を超えてしまって、形成画像に濃度ムラを生じる場合もある。
画像耐久性とは、同じトナーを繰り返し画像形成に用いた際に、当該トナーの劣化を抑制して、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。
またローラ本体の、酸化膜を形成した外周面の弾性率が前述した範囲を超えてしまって、形成画像に濃度ムラを生じる場合もある。
画像耐久性とは、同じトナーを繰り返し画像形成に用いた際に、当該トナーの劣化を抑制して、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。
すなわち、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用いられず、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ローラ本体が、トナーにどれだけの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。
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ローラ本体が、トナーにどれだけの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。
ローラ本体の柔軟性が低下して、画像耐久性が低下すると、形成画像の画質が低下する傾向がある。
そこで、現像ローラには、画像耐久性を向上したり、あるいは酸化膜を形成したローラ本体の外周面の弾性率を前述した範囲に維持したりするために、ローラ本体の柔軟性を向上することが求められる。
そこで、現像ローラには、画像耐久性を向上したり、あるいは酸化膜を形成したローラ本体の外周面の弾性率を前述した範囲に維持したりするために、ローラ本体の柔軟性を向上することが求められる。
また、エピクロルヒドリンゴムの配合割合が上記の範囲を超える場合には、相対的に、酸化膜のもとになるジエン系ゴムが少なくなって、ローラ本体の外周面に、低摩擦層等として十分に機能しうる酸化膜を形成できない場合もある。
これに対し、エピクロルヒドリンゴムの配合割合を上記の範囲とすることにより、半導電性ローラのローラ抵抗値を、現像ローラ等として適した範囲に維持しながら、ローラ本体に、ゴムとしての良好な特性を付与することができる。
これに対し、エピクロルヒドリンゴムの配合割合を上記の範囲とすることにより、半導電性ローラのローラ抵抗値を、現像ローラ等として適した範囲に維持しながら、ローラ本体に、ゴムとしての良好な特性を付与することができる。
また、ローラ本体の外周面に、低摩擦層として十分に機能しうる酸化膜を形成することもできる。
その上、上記酸化膜の、低摩擦層としての機能は維持しながら、形成画像に濃度ムラを生じにくくすることもできる。
〈BR〉
BRは、とくにローラ本体に、上述したゴムとしての良好な特性を付与するために機能する。
その上、上記酸化膜の、低摩擦層としての機能は維持しながら、形成画像に濃度ムラを生じにくくすることもできる。
〈BR〉
BRは、とくにローラ本体に、上述したゴムとしての良好な特性を付与するために機能する。
またBRは、とくにプラス帯電性のトナーの帯電特性を向上したり、架橋前のゴム組成物の流動性や成形性を高めたりするためにも機能する。
さらにBRは、酸化性雰囲気中での紫外線照射によって酸化されて、ローラ本体の外周面に酸化膜を形成する材料としても機能する。
BRとしては、分子中にポリブタジエン構造を備え、架橋性を有する種々のBRが、いずれも使用可能である。
さらにBRは、酸化性雰囲気中での紫外線照射によって酸化されて、ローラ本体の外周面に酸化膜を形成する材料としても機能する。
BRとしては、分子中にポリブタジエン構造を備え、架橋性を有する種々のBRが、いずれも使用可能である。
とくに、高温から低温まで広い温度範囲でゴムとしての良好な特性を発現しうる、シス−1,4結合の含量が95%以上である高シスBRが好ましい。
また、BR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、本発明では、感光体の汚染を防止するために、ブリード物質となりうる伸展油を含まない、非油展タイプのBRを用いるのが好ましい。
また、BR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、本発明では、感光体の汚染を防止するために、ブリード物質となりうる伸展油を含まない、非油展タイプのBRを用いるのが好ましい。
これらBRの1種または2種以上を用いることができる。
BRの配合割合は、他のゴムの残量である。
すなわち、エピクロルヒドリンゴム、CR、およびNBRの配合割合を所定の範囲に設定し、さらにBRを加えたゴムの総量が100質量部となるように、当該BRの配合割合を設定すればよい。
BRの配合割合は、他のゴムの残量である。
すなわち、エピクロルヒドリンゴム、CR、およびNBRの配合割合を所定の範囲に設定し、さらにBRを加えたゴムの総量が100質量部となるように、当該BRの配合割合を設定すればよい。
〈CR〉
CRは、とくにローラ本体の柔軟性を向上して、当該ローラ本体の画像耐久性を高めるために機能する。
また、酸化膜を形成した外周面の弾性率を前述した範囲に維持して、当該酸化膜の、低摩擦層としての機能は維持しながら、形成画像に濃度ムラを生じにくくするためにも機能する。
CRは、とくにローラ本体の柔軟性を向上して、当該ローラ本体の画像耐久性を高めるために機能する。
また、酸化膜を形成した外周面の弾性率を前述した範囲に維持して、当該酸化膜の、低摩擦層としての機能は維持しながら、形成画像に濃度ムラを生じにくくするためにも機能する。
またCRは、とくにプラス帯電性のトナーの帯電特性を向上したり、それ自体が極性ゴムであるため、半導電性ローラのローラ抵抗値を微調整したりするためにも機能する。
さらにCRは、やはり酸化性雰囲気中での紫外線照射によって酸化されて、ローラ本体の外周面に酸化膜を形成する材料としても機能する。
CRは、たとえば、クロロプレンを乳化重合させて合成されるもので、その際に用いる分子量調整剤の種類によって、硫黄変性タイプと非硫黄変性タイプに分類される。
さらにCRは、やはり酸化性雰囲気中での紫外線照射によって酸化されて、ローラ本体の外周面に酸化膜を形成する材料としても機能する。
CRは、たとえば、クロロプレンを乳化重合させて合成されるもので、その際に用いる分子量調整剤の種類によって、硫黄変性タイプと非硫黄変性タイプに分類される。
このうち硫黄変性タイプのCRは、クロロプレンと、分子量調整剤としての硫黄とを共重合させたポリマを、チウラムジスルフィド等で可塑化して所定の粘度に調整することで合成される。
一方、非硫黄変性タイプのCRは、たとえば、メルカプタン変性タイプ、キサントゲン変性タイプ等に分類され、メルカプタン変性タイプのCRは、アルキルメルカプタン類を分子量調整剤として用いること以外は硫黄変性タイプのCRと同様にして合成される。
一方、非硫黄変性タイプのCRは、たとえば、メルカプタン変性タイプ、キサントゲン変性タイプ等に分類され、メルカプタン変性タイプのCRは、アルキルメルカプタン類を分子量調整剤として用いること以外は硫黄変性タイプのCRと同様にして合成される。
アルキルメルカプタン類としては、たとえば、n−ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン等の1種または2種以上を用いることができる。
また、キサントゲン変性タイプのCRは、アルキルキサントゲン化合物を分子量調整剤として用いること以外は、やはり硫黄変性タイプのCRと同様にして合成される。
また、キサントゲン変性タイプのCRは、アルキルキサントゲン化合物を分子量調整剤として用いること以外は、やはり硫黄変性タイプのCRと同様にして合成される。
さらにCRは、その結晶化速度に基づいて、当該結晶化速度が遅いタイプ、中庸であるタイプ、および速いタイプに分類される。
本発明においては、いずれのタイプのCRを用いてもよいが、とくに、非硫黄変性タイプで、かつ結晶化速度が遅いタイプのCRが好ましい。
またCRとしては、クロロプレンと他の共重合成分との共重合ゴムを用いてもよい。
本発明においては、いずれのタイプのCRを用いてもよいが、とくに、非硫黄変性タイプで、かつ結晶化速度が遅いタイプのCRが好ましい。
またCRとしては、クロロプレンと他の共重合成分との共重合ゴムを用いてもよい。
他の共重合成分としては、たとえば、2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン、1−クロロ−1,3−ブタジエン、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、イソプレン、ブタジエン、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル等の1種または2種以上が挙げられる。
さらにCRとしては、やはり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、本発明では、感光体の汚染を防止するために、ブリード物質となりうる伸展油を含まない非油展タイプのCRを用いるのが好ましい。
さらにCRとしては、やはり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、本発明では、感光体の汚染を防止するために、ブリード物質となりうる伸展油を含まない非油展タイプのCRを用いるのが好ましい。
これらCRの1種または2種以上を用いることができる。
CRの配合割合は、ゴムの総量100質量部中の1質量部以上、とくに5質量部以上であるのが好ましく、20質量部以下、とくに15質量部以下であるのが好ましい。
CRの配合割合がこの範囲未満では、当該CRによる、ローラ本体の柔軟性を向上して、当該ローラ本体の画像耐久性を高めたり、酸化膜を形成したローラ本体の外周面の弾性率を前述した範囲に維持したりする効果が十分に得られない場合がある。
CRの配合割合は、ゴムの総量100質量部中の1質量部以上、とくに5質量部以上であるのが好ましく、20質量部以下、とくに15質量部以下であるのが好ましい。
CRの配合割合がこの範囲未満では、当該CRによる、ローラ本体の柔軟性を向上して、当該ローラ本体の画像耐久性を高めたり、酸化膜を形成したローラ本体の外周面の弾性率を前述した範囲に維持したりする効果が十分に得られない場合がある。
また、とくにプラス帯電性のトナーの帯電特性を向上したり、半導電性ローラのローラ抵抗値を微調整したりする効果が十分に得られない場合もある。
一方、CRの配合割合が上記の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が少なくなって、半導電性ローラのローラ抵抗値を、たとえば、現像ローラとして適した範囲に調整できない場合がある。
一方、CRの配合割合が上記の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が少なくなって、半導電性ローラのローラ抵抗値を、たとえば、現像ローラとして適した範囲に調整できない場合がある。
またBR、NBRが少なくなって、ゴム組成物の流動性や成形性が低下したり、ローラ本体の柔軟性が却って低下したりする傾向がある。
これに対し、CRの配合割合を上記の範囲とすることにより、他のゴムを併用することによる効果を維持しながら柔軟性を向上して、半導電性ローラを、たとえば、現像ローラとして使用した際のローラ本体の画像耐久性を、さらに向上することができる。
これに対し、CRの配合割合を上記の範囲とすることにより、他のゴムを併用することによる効果を維持しながら柔軟性を向上して、半導電性ローラを、たとえば、現像ローラとして使用した際のローラ本体の画像耐久性を、さらに向上することができる。
また、酸化膜を形成した外周面の弾性率を前述した範囲として、当該酸化膜の、低摩擦層としての機能は維持しながら、形成画像に濃度ムラを生じにくくすることもできる。
〈NBR〉
NBRは、その溶解パラメータ(SP値)が、エピクロルヒドリンゴム、BR、およびCRのいずれとも近いため、これらゴムの、いわば相溶化剤として機能して、各ゴム間の微分散化を補助し、ゴム組成物の一体性を向上する。
〈NBR〉
NBRは、その溶解パラメータ(SP値)が、エピクロルヒドリンゴム、BR、およびCRのいずれとも近いため、これらゴムの、いわば相溶化剤として機能して、各ゴム間の微分散化を補助し、ゴム組成物の一体性を向上する。
そして、ゴム組成物の加熱時の流動性を高めて、軟化剤を含まない配合でも良好な成形性を確保するために機能する。
またNBRは、成形後のローラ本体の柔軟性をさらに向上して、当該ローラ本体の画像耐久性を高めたり、酸化膜を形成したローラ本体の外周面の弾性率を前述した範囲に維持したりするためにも機能する。
またNBRは、成形後のローラ本体の柔軟性をさらに向上して、当該ローラ本体の画像耐久性を高めたり、酸化膜を形成したローラ本体の外周面の弾性率を前述した範囲に維持したりするためにも機能する。
またNBRは、とくにプラス帯電性のトナーの帯電特性を向上したり、それ自体が極性ゴムであるため、半導電性ローラのローラ抵抗値を微調整したりするためにも機能する。
さらにNBRは、やはり酸化性雰囲気中での紫外線照射によって酸化されて、ローラ本体の外周面に酸化膜を形成する材料としても機能する。
NBRとしては、結合アクリロニトリル量が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、43%以上である極高ニトリルNBRのいずれを用いてもよい。
さらにNBRは、やはり酸化性雰囲気中での紫外線照射によって酸化されて、ローラ本体の外周面に酸化膜を形成する材料としても機能する。
NBRとしては、結合アクリロニトリル量が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、43%以上である極高ニトリルNBRのいずれを用いてもよい。
またNBRとしては、ゴム組成物の加熱時の流動性を向上して、軟化剤を含まない配合でもさらに良好な成形性を得るべく、ムーニー粘度の小さいものを選択して用いるのが好ましい。
具体的には、NBRのムーニー粘度は35ML(1+4)100℃以下であるのが好ましい。
具体的には、NBRのムーニー粘度は35ML(1+4)100℃以下であるのが好ましい。
ただし、ムーニー粘度の下限はとくに限定されず、入手可能な最小のムーニー粘度のNBRまで、種々の固形のNBRが、いずれも使用可能である。
あるいは、固形のNBRに代えて、常温で液状を呈する液状NBRを用いることもできる。
さらにNBRとしては、やはり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、本発明では、感光体の汚染を防止するために、ブリード物質となりうる伸展油を含まない、非油展タイプのNBRを用いるのが好ましい。
あるいは、固形のNBRに代えて、常温で液状を呈する液状NBRを用いることもできる。
さらにNBRとしては、やはり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、本発明では、感光体の汚染を防止するために、ブリード物質となりうる伸展油を含まない、非油展タイプのNBRを用いるのが好ましい。
これらNBRの1種または2種以上を用いることができる。
NBRの配合割合は、ゴムの総量100質量部中の1質量部以上、とくに5質量部以上であるのが好ましく、20質量部以下、とくに15質量部以下であるのが好ましい。
NBRの配合割合がこの範囲未満では、当該NBRによる、ゴム組成物の一体性を向上して、当該ゴム組成物の流動性や成形性を高めたりする効果が十分に得られない場合がある。
NBRの配合割合は、ゴムの総量100質量部中の1質量部以上、とくに5質量部以上であるのが好ましく、20質量部以下、とくに15質量部以下であるのが好ましい。
NBRの配合割合がこの範囲未満では、当該NBRによる、ゴム組成物の一体性を向上して、当該ゴム組成物の流動性や成形性を高めたりする効果が十分に得られない場合がある。
また、ローラ本体の柔軟性を向上して、当該ローラ本体の画像耐久性を高めたり、酸化膜を形成したローラ本体の外周面の弾性率を前述した範囲に維持したりする効果が十分に得られない場合もある。
また、とくにプラス帯電性のトナーの帯電特性を向上したり、半導電性ローラのローラ抵抗値を微調整したりする効果が十分に得られない場合もある。
また、とくにプラス帯電性のトナーの帯電特性を向上したり、半導電性ローラのローラ抵抗値を微調整したりする効果が十分に得られない場合もある。
一方、NBRの配合割合が上記の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が少なくなって、半導電性ローラのローラ抵抗値を、現像ローラ等として適した範囲に調整できない場合がある。
またBR、CRが少なくなって、ゴム組成物の流動性や成形性が低下したり、ローラ本体の柔軟性が却って低下したりする傾向もある。
またBR、CRが少なくなって、ゴム組成物の流動性や成形性が低下したり、ローラ本体の柔軟性が却って低下したりする傾向もある。
これに対し、NBRの配合割合を上記の範囲とすることにより、他のゴムを併用することによる効果を維持しながらゴム組成物の一体性を向上して、当該ゴム組成物の流動性や成形性を高めることができる。
また、ローラ本体の柔軟性を向上して、半導電性ローラを、たとえば、現像ローラ等として使用した際のローラ本体の画像耐久性を、さらに向上することもできる。
また、ローラ本体の柔軟性を向上して、半導電性ローラを、たとえば、現像ローラ等として使用した際のローラ本体の画像耐久性を、さらに向上することもできる。
また、酸化膜を形成した外周面の弾性率を前述した範囲として、当該酸化膜の、低摩擦層としての機能は維持しながら、形成画像に濃度ムラを生じにくくすることもできる。
〈架橋成分〉
ゴム組成物には、従来同様に、ゴムを架橋させるための架橋成分を配合する。
架橋成分としては、4種のゴムを架橋させるために、チオウレア系架橋剤、硫黄系架橋剤、および両架橋剤用の架橋促進剤を併用するのが好ましい。
〈架橋成分〉
ゴム組成物には、従来同様に、ゴムを架橋させるための架橋成分を配合する。
架橋成分としては、4種のゴムを架橋させるために、チオウレア系架橋剤、硫黄系架橋剤、および両架橋剤用の架橋促進剤を併用するのが好ましい。
(チオウレア系架橋剤)
チオウレア系架橋剤としては、分子中にチオウレア構造を有し、主にエピクロルヒドリンゴムの架橋剤として機能しうる種々のチオウレア化合物を用いることができる。
チオウレア系架橋剤としては、たとえば、エチレンチオウレア、N,N′−ジフェニルチオウレア、トリメチルチオウレア、式(1):
(CnH2n+1NH)2C=S (1)
〔式中、nは1〜12の整数を示す。〕で表されるチオウレア、テトラメチルチオウレア等の1種または2種以上が挙げられ、とくにエチレンチオウレアが好ましい。
チオウレア系架橋剤としては、分子中にチオウレア構造を有し、主にエピクロルヒドリンゴムの架橋剤として機能しうる種々のチオウレア化合物を用いることができる。
チオウレア系架橋剤としては、たとえば、エチレンチオウレア、N,N′−ジフェニルチオウレア、トリメチルチオウレア、式(1):
(CnH2n+1NH)2C=S (1)
〔式中、nは1〜12の整数を示す。〕で表されるチオウレア、テトラメチルチオウレア等の1種または2種以上が挙げられ、とくにエチレンチオウレアが好ましい。
チオウレア系架橋剤の配合割合は、ローラ本体に、前述したゴムとしての良好な特性を付与すること等を考慮すると、ゴムの総量100質量部あたり0.3質量部以上であるのが好ましく、1質量部以下であるのが好ましい。
(架橋促進剤)
チオウレア系架橋剤には、当該チオウレア系架橋剤によるエピクロルヒドリンゴムの架橋反応を促進する機能を有する種々の架橋促進剤を併用してもよい。
(架橋促進剤)
チオウレア系架橋剤には、当該チオウレア系架橋剤によるエピクロルヒドリンゴムの架橋反応を促進する機能を有する種々の架橋促進剤を併用してもよい。
架橋促進剤としては、たとえば、1,3−ジフェニルグアニジン、1,3−ジ−o−トリルグアニジン、1−o−トリルビグアニド等のグアニジン系促進剤などの1種または2種以上が挙げられ、とくに1,3−ジ−o−トリルグアニジンが好ましい。
架橋促進剤の配合割合は、架橋反応を促進する効果を十分に発現させることを考慮すると、ゴムの総量100質量部あたり0.3質量部以上であるのが好ましく、1質量部以下であるのが好ましい。
架橋促進剤の配合割合は、架橋反応を促進する効果を十分に発現させることを考慮すると、ゴムの総量100質量部あたり0.3質量部以上であるのが好ましく、1質量部以下であるのが好ましい。
(硫黄系架橋剤)
主にジエン系ゴムや、エピクロルヒドリンゴムのうちGECOを架橋させるための硫黄系架橋剤としては、たとえば、硫黄や、あるいはテトラメチルチウラムジスルフィド、N,N−ジチオビスモルホリン等の有機含硫黄化合物などが挙げられる。
とくに、粉末硫黄、オイル処理粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、分散性硫黄等の硫黄が好ましい。
主にジエン系ゴムや、エピクロルヒドリンゴムのうちGECOを架橋させるための硫黄系架橋剤としては、たとえば、硫黄や、あるいはテトラメチルチウラムジスルフィド、N,N−ジチオビスモルホリン等の有機含硫黄化合物などが挙げられる。
とくに、粉末硫黄、オイル処理粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、分散性硫黄等の硫黄が好ましい。
硫黄の配合割合は、ローラ本体に、前述したゴムとしての良好な特性を付与すること等を考慮すると、ゴムの総量100質量部あたり1質量部以上であるのが好ましく、2質量部以下であるのが好ましい。
なお、たとえば、硫黄として、オイル処理粉末硫黄、分散性硫黄等を使用する場合、上記の配合割合は、それぞれの中に含まれる有効成分としての硫黄分の割合とする。
なお、たとえば、硫黄として、オイル処理粉末硫黄、分散性硫黄等を使用する場合、上記の配合割合は、それぞれの中に含まれる有効成分としての硫黄分の割合とする。
また、架橋剤として有機含硫黄化合物を使用する場合、その配合割合は、分子中に含まれる硫黄の、ゴムの総量100質量部あたりの割合が上記の範囲となるように調整するのが好ましい。
(架橋促進剤)
硫黄系架橋剤には、当該硫黄系架橋剤によるジエン系ゴムやGECOの架橋反応を促進する機能を有する種々の架橋促進剤を併用してもよい。
(架橋促進剤)
硫黄系架橋剤には、当該硫黄系架橋剤によるジエン系ゴムやGECOの架橋反応を促進する機能を有する種々の架橋促進剤を併用してもよい。
架橋促進剤としては、たとえば、チアゾール系促進剤、チウラム系促進剤、スルフェンアミド系促進剤、ジチオカルバミン酸塩系促進剤等の1種または2種以上が挙げられる。
中でも、チアゾール系促進剤とチウラム系促進剤を併用するのが好ましい。
チアゾール系促進剤としては、たとえば、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、2−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩、2-メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、2−(N,N−ジエチルチオカルバモイルチオ)ベンゾチアゾール、2−(4′−モルホリノジチオ)ベンゾチアゾール等の1種または2種以上が挙げられ、とくにジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィドが好ましい。
中でも、チアゾール系促進剤とチウラム系促進剤を併用するのが好ましい。
チアゾール系促進剤としては、たとえば、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、2−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩、2-メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、2−(N,N−ジエチルチオカルバモイルチオ)ベンゾチアゾール、2−(4′−モルホリノジチオ)ベンゾチアゾール等の1種または2種以上が挙げられ、とくにジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィドが好ましい。
チウラム系促進剤としては、たとえば、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、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラキス(2-エチルヘキシル)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1種または2種以上が挙げられ、とくにテトラメチルチウラムモノスルフィドが好ましい。
上記2種の架橋促進剤の併用系において、架橋反応を促進する効果を十分に発現させることを考慮すると、チアゾール系促進剤の配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり1質量部以上、2質量部以下であるのが好ましい。
また、チウラム系促進剤の配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり0.3質量部以上、1質量部以下であるのが好ましい。
また、チウラム系促進剤の配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり0.3質量部以上、1質量部以下であるのが好ましい。
〈導電剤〉
ゴム組成物には、さらにイオン導電性の導電剤である、分子中にフルオロ基およびスルホニル基を有する陰イオンと、陽イオンとの塩(イオン塩)を配合してもよい。
イオン塩を配合することで、半導電性ローラのローラ抵抗値をさらに低下させることができる。
ゴム組成物には、さらにイオン導電性の導電剤である、分子中にフルオロ基およびスルホニル基を有する陰イオンと、陽イオンとの塩(イオン塩)を配合してもよい。
イオン塩を配合することで、半導電性ローラのローラ抵抗値をさらに低下させることができる。
イオン塩を構成する、分子中にフルオロ基およびスルホニル基を有する陰イオンとしては、たとえば、フルオロアルキルスルホン酸イオン、ビス(フルオロアルキルスルホニル)イミドイオン、トリス(フルオロアルキルスルホニル)メチドイオン等の1種または2種以上が挙げられる。
このうちフルオロアルキルスルホン酸イオンとしては、たとえば、CF3SO3 −、C4F9SO3 −等の1種または2種以上が挙げられる。
このうちフルオロアルキルスルホン酸イオンとしては、たとえば、CF3SO3 −、C4F9SO3 −等の1種または2種以上が挙げられる。
またビス(フルオロアルキルスルホニル)イミドイオンとしては、たとえば、(CF3SO2)2N−、(C2F5SO2)2N−、(C4F9SO2)(CF3SO2)N−、(FSO2C6F4)(CF3SO2)N−、(C8F17SO2)(CF3SO2)N−、(CF3CH2OSO2)2N−、(CF3CF2CH2OSO2)2N−、(HCF2CF2CH2OSO2)2N−、[(CF3)2CHOSO2]2N−等の1種または2種以上が挙げられる。
さらに、トリス(フルオロアルキルスルホニル)メチドイオンとしては、たとえば、(CF3SO2)3C−、(CF3CH2OSO2)3C−等の1種または2種以上が挙げられる。
また、上記陰イオンとともにイオン塩を構成する陽イオンとしては、たとえば、ナトリウム、リチウム、カリウム等のアルカリ金属のイオン、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の第2族元素のイオン、遷移元素のイオン、両性元素の陽イオン、第4級アンモニウムイオン、イミダゾリウム陽イオン等の1種または2種以上が挙げられる。
また、上記陰イオンとともにイオン塩を構成する陽イオンとしては、たとえば、ナトリウム、リチウム、カリウム等のアルカリ金属のイオン、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の第2族元素のイオン、遷移元素のイオン、両性元素の陽イオン、第4級アンモニウムイオン、イミダゾリウム陽イオン等の1種または2種以上が挙げられる。
イオン塩としては、とくに陽イオンとしてリチウムイオンを用いたリチウム塩、および陽イオンとしてカリウムイオンを用いたカリウム塩が好ましい。
中でも、ゴム組成物のイオン導電性を向上して、半導電性ローラのローラ抵抗値を低下させる効果の点で、(CF3SO2)2NLi〔リチウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド〕、および/または(CF3SO2)2NK〔カリウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド〕が好ましい。
中でも、ゴム組成物のイオン導電性を向上して、半導電性ローラのローラ抵抗値を低下させる効果の点で、(CF3SO2)2NLi〔リチウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド〕、および/または(CF3SO2)2NK〔カリウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド〕が好ましい。
イオン塩の配合割合は、ゴムの総量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。
イオン塩の配合割合がこの範囲未満では、当該イオン塩を配合することによる、半導電性ローラのローラ抵抗値を低下させる効果が十分に得られない場合がある。
一方、イオン塩の配合割合が上記の範囲を超えても、それ以上の効果が得られないだけでなく、過剰のイオン塩がローラ本体の外周面にブルームして、感光体を汚染したり、紫外線等の照射による酸化膜の形成を妨げたりする場合がある。
イオン塩の配合割合がこの範囲未満では、当該イオン塩を配合することによる、半導電性ローラのローラ抵抗値を低下させる効果が十分に得られない場合がある。
一方、イオン塩の配合割合が上記の範囲を超えても、それ以上の効果が得られないだけでなく、過剰のイオン塩がローラ本体の外周面にブルームして、感光体を汚染したり、紫外線等の照射による酸化膜の形成を妨げたりする場合がある。
〈その他〉
ゴム組成物には、ローラ本体の画像耐久性、圧縮永久ひずみ等の特性や、半導電性ローラのローラ抵抗値等のバランスに注意しながら、さらに必要に応じて、各種の添加剤を配合してもよい。
添加剤としては、たとえば、架橋助剤、受酸剤、充填剤、可塑剤、加工助剤等が挙げられる。
ゴム組成物には、ローラ本体の画像耐久性、圧縮永久ひずみ等の特性や、半導電性ローラのローラ抵抗値等のバランスに注意しながら、さらに必要に応じて、各種の添加剤を配合してもよい。
添加剤としては、たとえば、架橋助剤、受酸剤、充填剤、可塑剤、加工助剤等が挙げられる。
このうち架橋助剤としては、たとえば、酸化亜鉛(亜鉛華)等の金属化合物;ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸その他、従来公知の架橋助剤の1種または2種以上が挙げられる。
架橋助剤の配合割合は、個別に、ゴムの総量100質量部あたり0.1質量部以上であるのが好ましく、7質量部以下であるのが好ましい。
架橋助剤の配合割合は、個別に、ゴムの総量100質量部あたり0.1質量部以上であるのが好ましく、7質量部以下であるのが好ましい。
受酸剤は、架橋時にエピクロルヒドリンゴムやCRから発生する塩素系ガスの、ローラ本体内への残留と、それによる架橋阻害や感光体の汚染等を防止するために機能する。
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、中でも分散性に優れたハイドロタルサイト類またはマグサラットが好ましく、とくにハイドロタルサイト類が好ましい。
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、中でも分散性に優れたハイドロタルサイト類またはマグサラットが好ましく、とくにハイドロタルサイト類が好ましい。
また、ハイドロタルサイト類等を酸化マグネシウムや酸化カリウムと併用すると、より高い受酸効果を得ることができ、感光体の汚染をさらに良好に防止できる。
受酸剤の配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり0.1質量部以上であるのが好ましく、7質量部以下であるのが好ましい。
充填剤としては、たとえば、酸化亜鉛、シリカ、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等の1種または2種以上が挙げられる。
受酸剤の配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり0.1質量部以上であるのが好ましく、7質量部以下であるのが好ましい。
充填剤としては、たとえば、酸化亜鉛、シリカ、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等の1種または2種以上が挙げられる。
充填剤を配合することにより、半導電性ローラの機械的強度等を向上できる。
また、充填剤として導電性カーボンブラックを用いると、ローラ本体に電子導電性を付与することもできる。
導電性カーボンブラックとしては、たとえば、アセチレンブラックが挙げられる。
導電性カーボンブラックの配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり1質量部以上であるのが好ましく、12質量部以下であるのが好ましい。
また、充填剤として導電性カーボンブラックを用いると、ローラ本体に電子導電性を付与することもできる。
導電性カーボンブラックとしては、たとえば、アセチレンブラックが挙げられる。
導電性カーボンブラックの配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり1質量部以上であるのが好ましく、12質量部以下であるのが好ましい。
可塑剤としては、たとえば、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、トリクレジルホスフェート等の各種可塑剤や、極性ワックス等の各種ワックスが挙げられる。
また、加工助剤としては、たとえば、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩などが挙げられる。
可塑剤および/または加工助剤の配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり3質量部以下であるのが好ましい。
また、加工助剤としては、たとえば、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩などが挙げられる。
可塑剤および/または加工助剤の配合割合は、ゴムの総量100質量部あたり3質量部以下であるのが好ましい。
また添加剤としては、さらに、劣化防止剤、スコーチ防止剤、滑剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤、中和剤、造核剤、共架橋剤等の各種添加剤を、任意の割合で配合してもよい。
《半導電性ローラおよびその製造方法》
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。
図1を参照して、この例の半導電性ローラ1は、上記各成分を含むゴム組成物によって、非多孔質でかつ単層構造の筒状に形成されたローラ本体2を備えるとともに、当該ローラ本体2の中心の通孔3に、シャフト4が挿通されて固定されたものである。
《半導電性ローラおよびその製造方法》
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。
図1を参照して、この例の半導電性ローラ1は、上記各成分を含むゴム組成物によって、非多孔質でかつ単層構造の筒状に形成されたローラ本体2を備えるとともに、当該ローラ本体2の中心の通孔3に、シャフト4が挿通されて固定されたものである。
シャフト4は、良導電性の材料、たとえば、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属などによって一体に形成されている。
シャフト4は、たとえば、通孔3の内径よりも外径の大きいものを通孔3に圧入することで、ローラ本体2と電気的に接合されるとともに機械的に固定される。
もしくは、シャフト4は、導電性を有する接着剤を介して、ローラ本体2と電気的に接合されるとともに機械的に固定される。
シャフト4は、たとえば、通孔3の内径よりも外径の大きいものを通孔3に圧入することで、ローラ本体2と電気的に接合されるとともに機械的に固定される。
もしくは、シャフト4は、導電性を有する接着剤を介して、ローラ本体2と電気的に接合されるとともに機械的に固定される。
あるいは、この両法を併用して、シャフト4をローラ本体2に電気的に接合し、機械的に固定してもよい。
ローラ本体2の外周面5には、図中に拡大して示すように、酸化膜6が形成されている。
酸化膜6を形成することで、前述したように、当該酸化膜6を低摩擦層として機能させ、ローラ本体2の外周面5の凝着エネルギーを低くしてトナーとの摩擦を低下させて、当該外周面5に付着されたトナーを感光体に移動しやすくすることができる。
ローラ本体2の外周面5には、図中に拡大して示すように、酸化膜6が形成されている。
酸化膜6を形成することで、前述したように、当該酸化膜6を低摩擦層として機能させ、ローラ本体2の外周面5の凝着エネルギーを低くしてトナーとの摩擦を低下させて、当該外周面5に付着されたトナーを感光体に移動しやすくすることができる。
また、酸化膜6を誘電層として機能させて、半導電性ローラ1の誘電正接を低減することもできる。
しかも酸化膜6は、たとえば、酸化性雰囲気中で紫外線を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1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抑制できる。
しかも酸化膜6は、たとえば、酸化性雰囲気中で紫外線を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1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抑制できる。
なお、ローラ本体2の「単層構造」とは、ゴム等からなる層の数が単層であることを指し、紫外線の照射等によって形成される酸化膜6は、層数に含まないこととする。
本発明では、前述したように、酸化膜6を形成したローラ本体2の外周面5の弾性率が60MPa以下である必要がある。
ローラ本体2の外周面5の弾性率がこの範囲を超える場合には、当該外周面5の、ゴムとしての柔軟性が低下する。
本発明では、前述したように、酸化膜6を形成したローラ本体2の外周面5の弾性率が60MPa以下である必要がある。
ローラ本体2の外周面5の弾性率がこの範囲を超える場合には、当該外周面5の、ゴムとしての柔軟性が低下する。
そして、前述したように、ローラ本体2の外周面5と量規制ブレードの先端部とのニップ部を通過させることで当該外周面5に形成されるトナー層の厚みが不均一になったり、トナー層が不連続になったりする結果、形成画像に濃度ムラを生じる。
これに対し、酸化膜6を形成した外周面5の弾性率を上記の範囲とすると、当該外周面5の柔軟性を向上することができる。
これに対し、酸化膜6を形成した外周面5の弾性率を上記の範囲とすると、当該外周面5の柔軟性を向上することができる。
そして、ローラ本体2の外周面5と量規制ブレードの先端部とのニップ部を通過させることで、当該外周面5に、連続した、厚みがほぼ均一なトナー層を形成することができる。
そのため酸化膜6の、低摩擦層としての機能、つまりトナーとの摩擦を低下させて、外周面5に付着させたトナーを感光体に移動しやすくする機能は維持しながら、形成画像に濃度ムラを生じにくい半導電性ローラ1を構成することができる。
そのため酸化膜6の、低摩擦層としての機能、つまりトナーとの摩擦を低下させて、外周面5に付着させたトナーを感光体に移動しやすくする機能は維持しながら、形成画像に濃度ムラを生じにくい半導電性ローラ1を構成することができる。
ただし、ローラ本体2の外周面5の弾性率は、当該外周面5に形成される酸化膜6の厚みや密度と比例関係にあり、弾性率が低すぎる場合には、外周面5に形成される酸化膜6の厚みや密度が不十分になる傾向がある。
そして、たとえ外周面5に酸化膜6を形成したとしても、当該酸化膜6を形成しない場合と同様に、トナーとの摩擦が増加しすぎて、外周面5に付着させたトナーを、感光体にスムースに移動できない場合を生じる。
そして、たとえ外周面5に酸化膜6を形成したとしても、当該酸化膜6を形成しない場合と同様に、トナーとの摩擦が増加しすぎて、外周面5に付着させたトナーを、感光体にスムースに移動できない場合を生じる。
酸化膜6を形成した外周面5に付着させたトナーを感光体にスムースに移動できるようにする効果を維持することを考慮すると、外周面5の弾性率は、前述した60MPa以下の範囲でも35MPa以上、とくに41MPa以上とするのが好ましい。
半導電性ローラ1を製造するには、まず、前述した各成分を所定の割合で配合し、混練してゴム組成物を調製する。
半導電性ローラ1を製造するには、まず、前述した各成分を所定の割合で配合し、混練してゴム組成物を調製する。
次に、調製したゴム組成物を、押出機を用いて筒状に押出成形し、所定の長さにカットして、加硫缶内で加圧、加熱してゴムを架橋させる。
次いで、架橋させた筒状体を、オーブン等を用いて加熱して二次架橋させ、冷却したのち、所定の外径となるように外周面5を研磨してローラ本体2を形成する。
研磨方法としては、たとえば、乾式トラバース研磨等の種々の研磨方法が採用可能であり、研磨工程の最後には鏡面研磨、あるいは湿式研磨をして仕上げてもよい。
次いで、架橋させた筒状体を、オーブン等を用いて加熱して二次架橋させ、冷却したのち、所定の外径となるように外周面5を研磨してローラ本体2を形成する。
研磨方法としては、たとえば、乾式トラバース研磨等の種々の研磨方法が採用可能であり、研磨工程の最後には鏡面研磨、あるいは湿式研磨をして仕上げてもよい。
研磨工程の最後に鏡面研磨や湿式研磨をして仕上げた場合には、外周面5の離型性を向上して、当該外周面5をより一層低摩擦化することができ、また感光体等の汚染を有効に防止することができる。
シャフト4は、筒状体のカット後から研磨後までの任意の時点で、通孔3に挿通して固定できるが、カット後、まず通孔3にシャフト4を挿通した状態で二次架橋、および研磨をするのが好ましい。
シャフト4は、筒状体のカット後から研磨後までの任意の時点で、通孔3に挿通して固定できるが、カット後、まず通孔3にシャフト4を挿通した状態で二次架橋、および研磨をするのが好ましい。
これにより、二次架橋時の膨張収縮によるローラ本体2の反りや変形を抑制でき、またシャフト4を中心として回転させながら研磨することで、当該研磨の作業性を向上し、なおかつ外周面5のフレを抑制できる。
シャフト4は、先に説明したように、通孔3の内径よりも外径の大きいものを、通孔3に圧入するか、あるいは、導電性を有する熱硬化性接着剤を介して、二次架橋前の筒状体の通孔3に挿通すればよい。
シャフト4は、先に説明したように、通孔3の内径よりも外径の大きいものを、通孔3に圧入するか、あるいは、導電性を有する熱硬化性接着剤を介して、二次架橋前の筒状体の通孔3に挿通すればよい。
前者の場合は、シャフト4の圧入と同時に、ローラ本体2との電気的な接合と機械的な固定が完了する。
また、後者の場合は、オーブン中での加熱によって筒状体が二次架橋されるのと同時に熱硬化性接着剤が硬化して、当該シャフト4がローラ本体2に電気的に接合されるとともに、機械的に固定される。
また、後者の場合は、オーブン中での加熱によって筒状体が二次架橋されるのと同時に熱硬化性接着剤が硬化して、当該シャフト4がローラ本体2に電気的に接合されるとともに、機械的に固定される。
また、前述したように、この両法を併用して、シャフト4をローラ本体2に電気的に接合し、機械的に固定してもよい。
酸化膜6は、ローラ本体2の外周面5に、酸化性雰囲気中で紫外線を照射して、当該外周面5の近傍を構成するゴム組成物中のジエン系ゴムを酸化させることによって形成される。
酸化膜6は、ローラ本体2の外周面5に、酸化性雰囲気中で紫外線を照射して、当該外周面5の近傍を構成するゴム組成物中のジエン系ゴムを酸化させることによって形成される。
そのため、酸化膜6の形成工程が簡単で効率的であって、半導電性ローラ1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抑制することができる。
しかも、紫外線の照射によって形成される酸化膜6は、たとえば、塗剤を塗布して形成されるコーティング膜のような問題を生じることがない上、厚みの均一性やローラ本体2との密着性等にも優れている。
しかも、紫外線の照射によって形成される酸化膜6は、たとえば、塗剤を塗布して形成されるコーティング膜のような問題を生じることがない上、厚みの均一性やローラ本体2との密着性等にも優れている。
照射する紫外線の波長は、ゴム組成物中のジエン系ゴムを効率よく酸化させて、前述した機能に優れた酸化膜6を形成することを考慮すると、100nm以上であるのが好ましく、400nm以下、とくに300nm以下であるのが好ましい。
酸化膜6を形成したローラ本体2の外周面5の弾性率を、前述したように60MPa以下とするために、本発明の製造方法では、外周面5に照射する紫外線の積算光量を50mJ/cm2以下に設定する。
酸化膜6を形成したローラ本体2の外周面5の弾性率を、前述したように60MPa以下とするために、本発明の製造方法では、外周面5に照射する紫外線の積算光量を50mJ/cm2以下に設定する。
積算光量とは、ローラ本体2の外周面5に照射する紫外線の、単位面積当たりの照射強度(mW/cm2)と照射時間(秒)との積で求められる、外周面5に照射される紫外線の総光量である。
積算光量は、積算光量測定機を用いて測定することができる。
具体的には、たとえば、実際にローラ本体2の外周面5に紫外線を照射する装置(UV処理装置)の、ローラ本体2をセットする位置に、積算光量測定機をセットする。
積算光量は、積算光量測定機を用いて測定することができる。
具体的には、たとえば、実際にローラ本体2の外周面5に紫外線を照射する装置(UV処理装置)の、ローラ本体2をセットする位置に、積算光量測定機をセットする。
次いで、UV処理装置を、ローラ本体2の外周面5に紫外線を照射する際と同様に作動させて積算光量測定機の受光部に紫外線を照射して、当該積算光量測定機によって測定される積算光量が目的とする値に達するのに要したUV処理装置の動作条件を求める。
動作条件としては、たとえば、照射する紫外線の波長、照射強度、照射時間の他、ローラ本体2を回転させながら外周面5に紫外線を照射するUV処理装置の場合は、当該ローラ本体2の回転速度等が挙げられる。
動作条件としては、たとえば、照射する紫外線の波長、照射強度、照射時間の他、ローラ本体2を回転させながら外周面5に紫外線を照射するUV処理装置の場合は、当該ローラ本体2の回転速度等が挙げられる。
そして、同じUV処理装置にローラ本体2をセットして、先の測定によって求めた動作条件で作動させると、セットしたローラ本体2の外周面5に、同じ積算光量で紫外線を照射することができる。
紫外線の積算光量を小さくするほど、ローラ本体2の外周面5に形成される酸化膜6の厚みや密度を小さくして、当該外周面5の弾性率の上昇を抑制することができる。
紫外線の積算光量を小さくするほど、ローラ本体2の外周面5に形成される酸化膜6の厚みや密度を小さくして、当該外周面5の弾性率の上昇を抑制することができる。
そして、前述したように積算光量を50mJ/cm2以下に設定すると、酸化膜6を形成したローラ本体2の外周面5の弾性率を60MPa以下とすることができる。
なお、外周面5の弾性率を、前述した41MPa以上とするためには、紫外線の積算光量は、上記の範囲でも10mJ/cm2以上、とくに12.5mJ/cm2以上とするのが好ましい。
なお、外周面5の弾性率を、前述した41MPa以上とするためには、紫外線の積算光量は、上記の範囲でも10mJ/cm2以上、とくに12.5mJ/cm2以上とするのが好ましい。
酸化膜6は、他の方法で形成してもよい。
他の方法で酸化膜6を形成した外周面5の弾性率を前述した範囲に調整するには、それぞれの形成方法に固有の調整方法を実施すればよい。
図1の実施形態においては、ローラ本体2を、前述した各成分を含む特定のゴム組成物の架橋物からなる単層構造としていたが、当該ローラ本体2を、2層以上の積層構造としてもよい。
他の方法で酸化膜6を形成した外周面5の弾性率を前述した範囲に調整するには、それぞれの形成方法に固有の調整方法を実施すればよい。
図1の実施形態においては、ローラ本体2を、前述した各成分を含む特定のゴム組成物の架橋物からなる単層構造としていたが、当該ローラ本体2を、2層以上の積層構造としてもよい。
その場合には、積層構造を構成する最外層を、前述した各成分を含む特定のゴム組成物の架橋物によって形成すればよい。
本発明の半導電性ローラ1は、たとえば、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、および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、現像ローラとして好適に用いることができる。
本発明の半導電性ローラ1は、たとえば、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、および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、現像ローラとして好適に用いることができる。
また、たとえば、帯電ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等として用いることもできる。
以下に、本発明を、実施例、比較例に基づいてさらに説明するが、本発明の構成は、必ずしもこれらに限定されるものではない。
〈実施例1〉
(ゴム組成物)
ゴムとしては、GECO〔(株)大阪ソーダ製のEPION(登録商標)−301(低粘度タイプ)〕40質量部、BR〔宇部興産(株)製のUBEPOL(登録商標)BR130B〕40質量部、CR〔昭和電工(株)製のショウプレン(登録商標)WRT〕10質量部、およびNBR〔日本ゼオン(株)製のNIPOL(登録商標)DN401LL、低ニトリルNBR、結合アクリロニトリル量(中心値):18.0%、ムーニー粘度(中心値):32ML(1+4)100℃〕10質量部を配合した。
〈実施例1〉
(ゴム組成物)
ゴムとしては、GECO〔(株)大阪ソーダ製のEPION(登録商標)−301(低粘度タイプ)〕40質量部、BR〔宇部興産(株)製のUBEPOL(登録商標)BR130B〕40質量部、CR〔昭和電工(株)製のショウプレン(登録商標)WRT〕10質量部、およびNBR〔日本ゼオン(株)製のNIPOL(登録商標)DN401LL、低ニトリルNBR、結合アクリロニトリル量(中心値):18.0%、ムーニー粘度(中心値):32ML(1+4)100℃〕10質量部を配合した。
上記ゴムの合計100質量部を、バンバリミキサを用いて素練りしながら、まず下記の各成分を配合して混練した。
表1中の各成分は下記の通り。また、表1中の質量部は、ゴムの総量100質量部あたりの質量部である。
カリウム塩:カリウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド〔三菱マテリアル電子化成(株)製のEF−N112〕
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〕
架橋助剤:酸化亜鉛2種〔三井金属鉱業(株)製〕
カーボンブラック:アセチレンブラック〔デンカ(株)製のデンカブラック(登録商標)粒状〕
加工助剤:ステアリン酸亜鉛〔堺化学工業(株)製のSZ−2000〕
次いで、混練を続けながら、下記の架橋成分を配合したのち、さらに混練してゴム組成物を調製した。
カリウム塩:カリウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド〔三菱マテリアル電子化成(株)製のEF−N112〕
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〕
架橋助剤:酸化亜鉛2種〔三井金属鉱業(株)製〕
カーボンブラック:アセチレンブラック〔デンカ(株)製のデンカブラック(登録商標)粒状〕
加工助剤:ステアリン酸亜鉛〔堺化学工業(株)製のSZ−2000〕
次いで、混練を続けながら、下記の架橋成分を配合したのち、さらに混練してゴム組成物を調製した。
表2中の各成分は下記の通り。また、表2中の質量部は、ゴムの総量100質量部あたりの質量部である。
チオウレア系架橋剤: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DT:1,3−ジ−o−トリルグアニジン〔グアニジン系促進剤、三新化学工業(株)製のサンセラー(登録商標)DT〕
硫黄系架橋剤:分散性硫黄〔鶴見化学工業(株)製のSULFAX(登録商標)PMC、硫黄分:97.5%〕
促進剤DM:ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド〔Shandong Shanxian Chemical Co. Ltd.製の商品名SUNSINE MBTS〕
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、三新化学工業(株)製のサンセラーTS〕
(半導電性ローラの作製)
調製したゴム組成物を押出成形機に供給して、外径φ20mm、内径φ7mmの筒状に押出成形した後、所定の長さにカットし、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。
チオウレア系架橋剤: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DT:1,3−ジ−o−トリルグアニジン〔グアニジン系促進剤、三新化学工業(株)製のサンセラー(登録商標)DT〕
硫黄系架橋剤:分散性硫黄〔鶴見化学工業(株)製のSULFAX(登録商標)PMC、硫黄分:97.5%〕
促進剤DM:ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド〔Shandong Shanxian Chemical Co. Ltd.製の商品名SUNSINE MBTS〕
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、三新化学工業(株)製のサンセラーTS〕
(半導電性ローラの作製)
調製したゴム組成物を押出成形機に供給して、外径φ20mm、内径φ7mmの筒状に押出成形した後、所定の長さにカットし、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。
次に、架橋させた筒状体を、外周面に導電性の熱硬化性接着剤を塗布した外径φ7.5mmの金属製のシャフトに装着し直して、オーブン中で160℃に加熱して二次架橋させるとともに熱硬化性接着剤を硬化させて、シャフトと電気的に接合し、機械的に固定した。
次いで、筒状体の両端を整形したのち、外周面を、円筒研磨機を用いてトラバース研磨したのち、さらに#2000のフィルム(三共理化学(株)製)を用いて鏡面研磨して、外径φ20.00mm(公差0.05)に仕上げた。
次いで、筒状体の両端を整形したのち、外周面を、円筒研磨機を用いてトラバース研磨したのち、さらに#2000のフィルム(三共理化学(株)製)を用いて鏡面研磨して、外径φ20.00mm(公差0.05)に仕上げた。
そして、研磨後の外周面をアルコール拭きしたのち、UV光源から外周面までの距離を50mmとしてUV処理装置にセットし、30rpmで回転させながら紫外線を照射することで、上記外周面に酸化膜を形成して、ローラ本体を形成し、半導電性ローラを製造した。
外周面に照射する紫外線の積算光量は、12.5mJ/cm2とした。
外周面に照射する紫外線の積算光量は、12.5mJ/cm2とした。
〈実施例2、比較例1〜3〉
外周面に照射する紫外線の積算光量を、50mJ/cm2(実施例2)、100mJ/cm2(比較例1)、500mJ/cm2(比較例2)、1000mJ/cm2(比較例3)としたこと以外は実施例1と同様にして、半導電性ローラを製造した。
〈従来例1〉
外周面に紫外線を照射せず、したがって当該外周面に酸化膜を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして、半導電性ローラを製造した。
外周面に照射する紫外線の積算光量を、50mJ/cm2(実施例2)、100mJ/cm2(比較例1)、500mJ/cm2(比較例2)、1000mJ/cm2(比較例3)としたこと以外は実施例1と同様にして、半導電性ローラを製造した。
〈従来例1〉
外周面に紫外線を照射せず、したがって当該外周面に酸化膜を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして、半導電性ローラを製造した。
〈弾性率の測定〉
実施例、比較例、従来例で製造した半導電性ローラの複数箇所から表面層のサンプルを切り出し、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定によって各サンプルの表面の弾性率を測定して、その平均値を、外周面の弾性率として求めた。
走査範囲は5μm角、測定点数は4000点とした。
実施例、比較例、従来例で製造した半導電性ローラの複数箇所から表面層のサンプルを切り出し、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定によって各サンプルの表面の弾性率を測定して、その平均値を、外周面の弾性率として求めた。
走査範囲は5μm角、測定点数は4000点とした。
測定は、原子間力顕微鏡のカンチレバーの先端が試料表面から2.5nNの力を感知するまで押し込んで、この力と、押し込むまでの試料表面の変形量との傾きから1点ごとの弾性率の測定値を決定し、全ての測定値の平均値を求めた。
〈実機試験〉
実施例、比較例、従来例で製造した半導電性ローラを、市販のレーザープリンタ用の、新品のカートリッジ(トナーを収容したトナー容器、感光体、および感光体と接触させた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た。
〈実機試験〉
実施例、比較例、従来例で製造した半導電性ローラを、市販のレーザープリンタ用の、新品のカートリッジ(トナーを収容したトナー容器、感光体、および感光体と接触させた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た。
該当するレーザープリンタは、正帯電の非磁性1成分トナーを使用する機種(トナー推奨印字枚数:約12000枚)である。
(画像評価)
上記カートリッジを、新品の状態で、初期状態のレーザープリンタに装着しての画像を形成し、形成した画像を観察して、形成画像に濃度低下やかすれが見られなかったものを良好(○)、濃度低下やかすれが見られたものを不良(×)と評価した。
(画像評価)
上記カートリッジを、新品の状態で、初期状態のレーザープリンタに装着しての画像を形成し、形成した画像を観察して、形成画像に濃度低下やかすれが見られなかったものを良好(○)、濃度低下やかすれが見られたものを不良(×)と評価した。
(トナー層の均一性評価)
上記画像形成後、次の画像形成が開始される直前の半導電性ローラをカートリッジから取り出して、外周面をレーザー顕微鏡で観察した。
そして、外周面に、厚みの均一な連続した理想的なトナー層が形成された状態を100体積%とした、トナーの付着割合を求めて、下記の基準で、トナー層の均一性を評価した。
上記画像形成後、次の画像形成が開始される直前の半導電性ローラをカートリッジから取り出して、外周面をレーザー顕微鏡で観察した。
そして、外周面に、厚みの均一な連続した理想的なトナー層が形成された状態を100体積%とした、トナーの付着割合を求めて、下記の基準で、トナー層の均一性を評価した。
○:付着割合は80体積%以上であった。トナー層の均一性良好。
×:付着割合は80体積%未満であった。トナー層の均一性不良。
以上の結果を、表3に示す。
×:付着割合は80体積%未満であった。トナー層の均一性不良。
以上の結果を、表3に示す。
表の実施例1、2、従来例1の結果より、ローラ本体の外周面に紫外線を照射して酸化膜を形成することで、形成画像に濃度低下やかすれの不良が発生するのを抑制できることが判った。
ただし、実施例1、2、比較例1〜3の結果より、酸化膜を形成した外周面は、トナー層の均一性を良好とするために、弾性率が60MPa以下である必要があることが判った。
ただし、実施例1、2、比較例1〜3の結果より、酸化膜を形成した外周面は、トナー層の均一性を良好とするために、弾性率が60MPa以下である必要があることが判った。
また、形成画像に濃度低下やかすれの不良が発生するのを抑制することを考慮すると、酸化膜を形成した外周面の弾性率は、上記の範囲でも35MPa以上、とくに41MPa以上であるのが好ましいことが判った。
また、酸化膜を形成した外周面の弾性率を上記の範囲とするためには、照射する紫外線の積算光量を50mJ/m2以下に設定する必要があること、中でも10mJ/cm2以上、とくに12.5mJ/cm2以上に設定するのが好ましいことが判った。
また、酸化膜を形成した外周面の弾性率を上記の範囲とするためには、照射する紫外線の積算光量を50mJ/m2以下に設定する必要があること、中でも10mJ/cm2以上、とくに12.5mJ/cm2以上に設定するのが好ましいことが判った。
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
2 ローラ本体
3 通孔
4 シャフト
5 外周面
6 酸化膜
Claims (3)
- ゴムとして、エピクロルヒドリンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、およびアクリロニトリルブタジエンゴムの4種のみを含むゴム組成物の架橋物からなる筒状のローラ本体、および前記ローラ本体の外周面に形成された酸化膜を含み、前記酸化膜が形成された前記外周面は、原子間力顕微鏡を用いたフォースボリューム測定によって求めた結果から算出される弾性率が60MPa以下である半導電性ローラ。
- 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現像ローラとして用いる請求項1に記載の半導電性ローラ。
- 前記請求項1または2に記載の半導電性ローラの製造方法であって、前記ゴム組成物を筒状に成形し、架橋させてローラ本体を形成する工程、および形成した前記ローラ本体の外周面に、酸化性雰囲気中で紫外線を照射することで、前記外周面を形成する前記ゴム組成物の架橋物を酸化させて、前記酸化膜を形成する工程を含み、前記酸化膜の形成工程では、前記外周面に照射する前記紫外線の積算光量を50mJ/cm2以下とする半導電性ローラの製造方法。
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