JP6376688B2 - 半導電性ローラ - Google Patents

Description

本発明は、電子写真法を利用した画像形成装置において特に現像ローラとして好適に用いられる半導電性ローラに関するものである。

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などの、電子写真法を利用した画像形成装置においては、帯電させた感光体の表面を露光して当該表面に形成される静電潜像をトナーによってトナー像に現像するために、現像ローラが用いられる。
すなわち現像ローラに量規制ブレード（帯電ブレード）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、帯電されたトナーが現像ローラの外周面に付着されるとともに量規制ブレードによって付着量が規制されることで、現像ローラの外周面に厚みがほぼ一定のトナー層が形成される。

そしてこの状態で現像ローラがさらに回転して、トナー層が感光体ドラムの表面近傍に搬送されると、当該トナー層を形成するトナーが感光体ドラムの表面に形成された静電潜像に応じてトナー層から感光体ドラムの表面に選択的に移動して静電潜像がトナー像に現像される。
現像ローラとしてはトナーの微細化、均一化、球形化やあるいは重合トナーへの移行等の流れに対応してトナーに高い帯電性を付与するとともに、トナーの付着を生じることなく効率的に静電潜像をトナー像に現像するために、ローラ抵抗値が例えば１０^８Ω以下に調整された半導電性ローラを用いるのが有効である。

かかる半導電性ローラに課される様々な要求に対応するため、当該半導電性ローラの、トナーと接する外周面の表面形状を、例えば十点平均粗さＲｚや算術平均粗さＲａ等によって規定したり、当該外周面に存在する凹凸部の表面積の割合で規定したりすることが検討されている（特許文献１〜４等）。

特開２０００−７５６３２号公報 特開２００６−８５０７９号公報 特開２０１２−７８６５４号公報 特許第４５９５６２５号公報

ところが従来一般に用いられてきたような通常の表面形状の規定だけでは、現像ローラに求められる様々な特性を十分良好に満足できないのが現状である。
特に現像ローラに良好なトナーの搬送性を付与するためには、従来の規定では当該現像ローラの外周面の表面粗さを大きくするのが良いとされているが、表面粗さが大きいとトナーの帯電不良や、それによるかぶりや地汚れなどの画像不良を生じやすくなるという問題がある。

本発明の目的は、特に現像ローラとして使用した際にトナーの搬送量と帯電量がともに適正に制御されており、かぶりや地汚れなどの画像不良を生じにくい半導電性ローラを提供することにある。

本発明は、半導電性ゴム組成物からなり、外周面の表面粗さを規定する粗さ曲線の算術平均粗さＲａが０．３μｍ以上、０．７μｍ以下で、かつ粗さ曲線の、２つの負荷長さ率（Ｒｍｒ１＝２５％、Ｒｍｒ２＝７５％）に一致する高さ方向の切断レベル差Ｒδｃが０．５μｍ以上、１．０μｍ以下である半導電性ローラである。

本発明によれば、半導電性ローラの外周面の、高さ方向の振幅平均を示す粗さ曲線の算術平均粗さＲａを上記０．７μｍ以下の範囲に規定することで、当該外周面の表面粗さが大きくなりすぎないように抑制して、トナーの帯電不良とそれによるかぶりや地汚れなどの画像不良の発生を抑制できる。
しかも上記粗さ曲線の、２つの負荷長さ率（Ｒｍｒ１＝２５％、Ｒｍｒ２＝７５％）に一致する高さ方向の切断レベル差Ｒδｃを上記１．０μｍ以下の範囲に規定することで、上記外周面に開いた凹部の面積を大きくとって、半導電性ローラに良好なトナーの搬送性を付与できる。
ただし、算術平均粗さＲａが小さすぎる場合には、半導電性ローラ１の外周面４が平滑になりすぎて、たとえ切断レベル差Ｒδｃを上記の範囲に設定しても現像ローラに良好なトナーの搬送性を付与できないおそれがある。これに対し、算術平均粗さＲａを上記０．３μｍ以上の範囲に規定することで、切断レベル差Ｒδｃを上記の範囲に規定することと相まって、半導電性ローラ１に良好なトナーの搬送性を付与できる。

また、切断レベル差Ｒδｃが小さすぎる場合には、半導電性ローラ１の外周面４において凹部間に突出する凸部が小さくなりすぎて、半導電性ローラ１を現像ローラとして繰り返し使用した際に比較的短期間で上記凸部が磨滅し、表面が平滑になってトナーの搬送性が大きく低下するおそれがある。これに対し、切断レベル差Ｒδｃを上記０．５μｍ以上の範囲に規定することで、半導電性ローラ１の良好なトナーの搬送性を長期に亘って維持できる。
そのため本発明によれば、特に現像ローラとして使用した際にトナーの搬送量と帯電量がともに適正に制御されており、かぶりや地汚れなどの画像不良を生じにくい半導電性ローラを提供することができる。

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。

《半導電性ローラ》
図１を参照して、この例の半導電性ローラ１は、半導電性ゴム組成物によって非多孔質で単層構造の筒状に形成されるとともに、中心の通孔２にシャフト３が挿通されて固定されたものである。
シャフト３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ている。

シャフト３は、例えば導電性を有する接着剤を介して半導電性ローラ１と電気的に接合されるとともに機械的に固定されるか、あるいは通孔２の内径よりも外径の大きいものを通孔２に圧入することで、半導電性ローラ１と電気的に接合されるとともに機械的に固定されて一体に回転される。
半導電性ローラ１の外周面４には、図中に拡大して示すように酸化膜５を設けてもよい。

酸化膜５を形成すると、当該酸化膜５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５が低摩擦層となることでトナーの付着を抑制できる。
しかも酸化膜５は、例えば酸化性雰囲気中で紫外線の照射等を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。ただし酸化膜５は形成しなくてもよい。

本発明では、上記半導電性ローラ１の外周面４の、粗さ曲線の算術平均粗さＲａが０．３μｍ以上、０．７μｍ以下で、かつ粗さ曲線の、２つの負荷長さ率（Ｒｍｒ１＝２５％、Ｒｍｒ２＝７５％）に一致する高さ方向の切断レベル差Ｒδｃが０．５μｍ以上、１．０μｍ以下に限定される。
半導電性ローラの外周面の、高さ方向の振幅平均を示す粗さ曲線の算術平均粗さＲａを上記０．７μｍ以下の範囲に規定することで、当該外周面の表面粗さが大きくなりすぎないように抑制して、トナーの帯電不良とそれによるかぶりなどの画像不良の発生を抑制できる。

しかも上記粗さ曲線の、２つの負荷長さ率（Ｒｍｒ１＝２５％、Ｒｍｒ２＝７５％）に一致する高さ方向の切断レベル差Ｒδｃを上記１．０μｍ以下の範囲に規定することで、上記外周面に開いた凹部の面積を大きくとって、半導電性ローラに良好なトナーの搬送性を付与できる。
そのため特に現像ローラとして使用した際にトナーの搬送量と帯電量がともに適正に制御されており、かぶりや地汚れなどの画像不良を生じにくい半導電性ローラを提供できる。

なおトナーの帯電不良とそれに伴うかぶりや地汚れなどの画像不良の発生とをより一層良好に抑制することを考慮すると、半導電性ローラ１の外周面４の、粗さ曲線の算術平均粗さＲａは、上記の範囲でも特に０．６μｍ以下であるのが好ましい。
ただし算術平均粗さＲａが小さすぎる場合には半導電性ローラ１の外周面４が平滑になりすぎて、たとえ切断レベル差Ｒδｃを上記の範囲に設定しても現像ローラに良好なトナーの搬送性を付与できないおそれがある。これに対し、算術平均粗さＲａを０．３μｍ以上の範囲に規定することで、切断レベル差Ｒδｃを上記の範囲に規定することと相まって、半導電性ローラ１に良好なトナーの搬送性を付与することができる。

また、トナーの搬送性をさらに向上することを考慮すると、上記粗さ曲線の、２つの負荷長さ率（Ｒｍｒ１＝２５％、Ｒｍｒ２＝７５％）に一致する高さ方向の切断レベル差Ｒδｃは、上記の範囲でも特に１．０μｍ以下であるのが好ましい。
ただし切断レベル差Ｒδｃが小さすぎる場合には、半導電性ローラ１の外周面４において凹部間に突出する凸部が小さくなりすぎるため、半導電性ローラ１を現像ローラとして繰り返し使用した際に比較的短期間で上記凸部が磨滅し、表面が平滑になってトナーの搬送性が大きく低下するおそれがある。これに対し、切断レベル差Ｒδｃを０．５μｍ以上の範囲に規定することで、半導電性ローラ１の良好なトナーの搬送性を長期に亘って維持することができる。

なお上記粗さ曲線の算術平均粗さＲａ、および切断レベル差Ｒδｃを、本発明ではいずれも日本工業規格ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語，定義及び表面性状パラメータ」の規定に則って求められる値でもって表すこととする。
半導電性ローラ１を製造するには、まず所定の半導電性ゴム組成物を、押出成形機を用いて筒状に押出成形し、加硫缶内で加圧、加熱して架橋させる。

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長さにカットするとともに所定の外径となるように研磨する。
シャフト３は架橋後から研磨後までの任意の時点で通孔２に挿通して固定できる。
ただし架橋後、まず通孔２にシャフト３を挿通した状態で二次架橋〜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半導電性ローラ１の反りや変形を防止できる。また、シャフト３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４のフレを抑制できる。

シャフト３は、先に説明したように通孔２の内径よりも外径の大きいものを通孔２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に挿通すればよい。
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３が筒状体→半導電性ローラ１に電気的に接合されるとともに機械的に固定される。

また前者の場合は、圧入と同時に電気的な接合と機械的な固定が完了する。
研磨の工程では、まず従来同様に乾式トラバース研磨等の下地研磨によって、半導電性ローラ１のおおよその外径、および表面性状を整える。
次いで湿式トラバース研磨によって外周面４を鏡面研磨する。
この鏡面研磨の際に、できるだけ細かい研磨材を使用することで、外周面４の、粗さ曲線の算術平均粗さＲａを０．３μｍ以上、０．７μｍ以下とし、かつ粗さ曲線の、２つの負荷長さ率（Ｒｍｒ１＝２５％、Ｒｍｒ２＝７５％）に一致する高さ方向の切断レベル差Ｒδｃを０．５μｍ以上、１．０μｍ以下とすることができる。

例えば研磨材として、＃８００や＃１０００の耐水研磨ペーパーを用いるよりも、＃１０００や＃２０００のラッピングフィルムシートを用いるようにすると、外周面４の算術平均粗さＲａを０．３μｍ以上、０．７μｍ以下とし、切断レベル差Ｒδｃを０．５μｍ以上、１．０μｍ以下とすることができる。またラッピングフィルムシートの番手を大きくする（研磨材の粒度を細かくする）ほど、上記の範囲でも算術平均粗さＲａを小さくし、かつ切断レベル差Ｒδｃを小さくできる。

酸化膜５は、先に説明したように半導電性ローラ１の外周面４に紫外線を照射して形成するのが、簡単で効率よく形成できるため好ましい。すなわち半導電性ローラ１の外周面４を構成する半導電性ゴム組成物それ自体を、所定波長の紫外線を所定時間照射して酸化させることで酸化膜５が形成される。
しかも酸化膜５は、上記のように半導電性ローラ１の外周面４を構成する半導電性ゴム組成物それ自体が紫外線の照射によって酸化されて形成されるため、従来の塗剤を塗布して形成される被覆層のような問題を生じることがなく、厚みや表面形状等の均一性に優れている。

照射する紫外線の波長は、半導電性ゴム組成物を効率よく酸化させて、先に説明した機能に優れた酸化膜５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、特に３００ｎｍ以下であるのが好ましい。また照射の時間は３０秒間以上、特に１分間以上であるのが好ましく、３０分間以下、特に１５分間以下であるのが好ましい。

ただし酸化膜５は他の方法で形成してもよいし、場合によっては省略してもよい。
非多孔質でかつ単層構造の半導電性ローラ１のショアＡ硬さは６０以下、特に５０以下であるのが好ましい。
ショアＡ硬さがこの範囲を超える半導電性ローラ１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。

なおショアＡ硬さを、本発明では日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６２５３−３_{：２０１２}に記載の測定方法に則って温度２３℃、両端荷重１０００ｇの条件で測定した値でもって表すこととする。
また半導電性ローラ１は、温度２３℃、相対湿度５５％の常温常湿条件下で測定される印加電圧１０００Ｖでのローラ抵抗値Ｒが、先述したように１０^８Ω以下であるのが好ましく、１０^４Ω以上、特に１０^６．５Ω以上であるのが好ましい。

ローラ抵抗値Ｒがこの範囲未満である低抵抗の半導電性ローラ１は、現像ローラとして使用した際にトナーのチャージをリークしやすく、例えば形成画像の面方向にチャージがリークすることで形成画像の解像度等が低下するおそれがある。
またローラ抵抗値Ｒが上記の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。

本発明の半導電性ローラは、以上で説明した単層の半導電性ローラ１を備えた単層構造（酸化膜５を除く）のものには限定されず、外周面４側の外層とシャフト３側の内層の２層のゴム層を備えた積層構造に形成してもよい。
本発明の半導電性ローラは、特に正帯電の非磁性１成分トナーを用いたレーザープリンタ、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画像形成装置において、現像ローラとして好適に使用することができる。

ただし本発明の半導電性ローラは現像ローラのほか、例えば帯電ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等として電子写真法を利用した各種の画像形成装置に用いることができる。
《半導電性ゴム組成物》
半導電性ローラ１のもとになる半導電性ゴム組成物としては、当該半導電性ローラ１に上記１０^８Ω以下程度の半導電性を付与できる種々のゴム組成物がいずれも使用可能である。

特にエピクロルヒドリンゴム等のイオン導電性ゴムを含みイオン導電性が付与された半導電性ゴム組成物が好ましい。
また半導電性ゴム組成物の例としては、例えばゴム分として上記エピクロルヒドリンゴムと他のゴムとを併用し、さらに上記ゴム分を架橋させるための架橋成分等を所定の割合で配合したもの等が挙げられる。

〈エピクロルヒドリンゴム〉
ゴム分のうちエピクロルヒドリンゴムとしては、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、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。

中でもエチレンオキサイドを含む共重合体、特にＥＣＯおよび／またはＧＥＣＯが好ましい。
両共重合体においてエチレンオキサイド含量は、いずれも３０モル％以上、特に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、半導電性ローラの全体で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この範囲未満ではかかる働きが十分に得られないため、ローラ抵抗値を十分に低下できないおそれがある。

一方、エチレンオキサイド含量が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、逆にローラ抵抗値が上昇する傾向がある。また架橋後の半導電性ローラが硬くなりすぎたり、架橋前の半導電性ゴム組成物の、加熱溶融時の粘度が上昇したりするおそれもある。
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、特に５０モル％以下であるのが好ましい。

また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、特に２モル％以上であるのが好ましく、１０モル％以下、特に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この範囲未満では、かかる働きが得られないため、ローラ抵抗値を十分に低下できないおそれがある。

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ため、アリルグリシジルエーテル含量が範囲を超える場合には、ＧＥＣＯの架橋密度が高くなりすぎて分子鎖のセグメント運動が妨げられるため、却って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、特に１９．５モル％以上であるのが好ましく、６９．５モル％以下、特に６０モル％以下であるのが好ましい。

なおＧＥＣＯとしては、上記３種の単量体を共重合させた狭義の意味での共重合体のほかに、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体（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おり、本発明ではいずれのＧＥＣＯも使用可能である。
エピクロルヒドリンゴムの配合割合は、ゴム分の総量１００質量部中の５質量部以上、特に１０質量部以上であるのが好ましく、４０質量部以下、特に３０質量部以下であるのが好ましい。

〈他のゴム〉
他のゴムとしては、例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、およびＥＰＤＭからなる群より選ばれた少なくとも１種が挙げられる。
（ＳＢＲ）
このうち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。

さらにＳＢＲとしては、スチレン含量によって分類される高スチレンタイプ、中スチレンタイプ、および低スチレンタイプのＳＢＲがいずれも使用可能である。
これらＳＢＲの１種または２種以上を使用できる。
（ＣＲ）
ＣＲは、例えばクロロプレンを乳化重合させて合成され、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が、本発明ではこのいずれのＣＲも使用可能である。

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、所定の粘度に調整して得られる。
また非硫黄変性タイプのＣＲは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る。
このうちメルカプタン変性タイプのＣＲは、例えば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アルキルメルカプタン類を分子量調整剤として使用して、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使用して、硫黄変性タイプのＣＲと同様にして合成される。

また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、中程度であるタイプ、および速いタイプに分類される。
本発明ではいずれのタイプのＣＲを用いてもよいが、中でも非硫黄変性タイプでかつ結晶化速度が遅いタイプのＣＲの１種または２種以上が好ましい。
さらに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。

かかる他の共重合成分としては、例えば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、および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。
（ＮＢＲ）
ＮＢＲとしては、アクリロニトリル含量によって分類される低ニトリルＮＢＲ、中ニトリルＮＢＲ、中高ニトリルＮＢＲ、高ニトリルＮＢＲ、および極高ニトリルＮＢＲがいずれも使用可能である。

またＮＢＲ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ＮＢＲの１種または２種以上を使用できる。
（ＢＲ）
ＢＲとしては、架橋性を有する種々のＢＲがいずれも使用可能である。

特に低温特性に優れ、低温、低湿での硬度が低く良好な柔軟性を発現しうる、シス−１，４結合の含量が９５％以上の高シス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、このいずれも使用可能である。
これらＢＲの１種または２種以上を使用できる。

（ＡＣＭ）
ＡＣＭとしては、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸アルキルエステルを主成分とし、さらにアクリロニトリル、２−クロロエチルビニルエーテル等の含ハロゲン系モノマーやグリシジルアクリレート、アリルグリシジルエーテル、エチリデンノルボルネン等を共重合させて合成される種々のＡＣＭが使用可能である。

これらＡＣＭの１種または２種以上を使用できる。
（ＥＰＤＭ）
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。ＥＰＤＭとしては、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。

またＥＰＤＭ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ＥＰＤＭの１種または２種以上を使用できる。
（配合割合）
上記他のゴム分としては特にＣＲ＋ＳＢＲ、またはＣＲ＋ＢＲが好ましい。

ＣＲは、先述した半導電性ローラのローラ抵抗値、および現像ローラとして使用した際のトナー帯電量や搬送量を微調整する機能を有する上、半導電性ローラの柔軟性を高めてトナーの画像耐久性を向上する機能をも有している。
ＣＲの配合割合は、ゴム分の総量１００質量部中の１質量部以上、特に５質量部以上であるのが好ましく、３０質量部以下、特に２０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、上述したＣＲを配合することによる効果が十分に得られないおそれがある。
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や搬送量が低下するおそれがある。

ＳＢＲまたはＢＲの配合割合は、エピクロルヒドリンゴムおよびＣＲの残量である。すなわちＳＢＲまたはＢＲの配合割合は、ゴム分の総量１００質量部中の３０質量部以上、特に５０質量部以上であるのが好ましく９４質量部以下、特に８５質量部以下であるのが好ましい。
〈架橋成分〉
架橋成分としては架橋剤、促進剤、促進助剤等が挙げられる。

こ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、各種モノマー等の１種または２種以上が挙げられる。
また硫黄系架橋剤としては、粉末硫黄等の硫黄や有機含硫黄化合物等が挙げられる。また有機含硫黄化合物等としては、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が挙げられる。

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、(Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１ＮＨ)_２Ｃ＝Ｓ〔式中、ｎは１〜１０の数を示す。〕で表されるチオウレア等の１種または２種以上が挙げられる。
さらに過酸化物架橋剤としては、例えばベンゾイルペルオキシド等が挙げられる。
なお架橋剤としては、硫黄とチオウレア類とを併用するのが好ましい。

かかる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０．２質量部以上、特に０．５質量部以上であるのが好ましく、３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１００質量部あたり０．２質量部以上、特に０．３質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下、特に１質量部以下であるのが好ましい。

促進剤としては、例えば消石灰、マグネシア（ＭｇＯ）、リサージ（ＰｂＯ）等の無機促進剤や、下記の有機促進剤等の１種または２種以上が挙げられる。
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。

促進剤は種類によって機能が異なっているため、２種以上の促進剤を併用するのが好ましい。
個々の促進剤の配合割合は種類によって任意に設定できるが、通常は個別に、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。

促進助剤としては、亜鉛華（酸化亜鉛）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、その他従来公知の促進助剤の１種または２種以上が挙げられる。
促進助剤の配合割合は、個別に、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、７質量部以下、特に５質量部以下であるのが好ましい。

〈その他〉
半導電性ゴム組成物には、さらに必要に応じて各種の添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば受酸剤、可塑剤、加工助剤、劣化防止剤、充填剤、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、共架橋剤等が挙げられる。
このうち受酸剤は、ゴム分の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が半導電性ローラ内に残留したり、それによって架橋阻害や感光体の汚染等を生じたりするの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、特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、感光体の汚染をより一層確実に防止できる。

受酸剤の配合割合は、ゴム分の総量１００質量部あたり０．５質量部以上、特に１質量部以上であるのが好ましく、６質量部以下、特に４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、極性ワックス等の各種ワックス等が挙げられる。また加工助剤としてはステアリン酸等の脂肪酸などが挙げられる。

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、可塑剤のうち極性ワックスを使用するのが特に好ましい。
劣化防止剤としては、各種の老化防止剤や酸化防止剤等が挙げられる。

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。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。
充填剤の配合割合は、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、２５質量部以下、特に２０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等の導電性充填剤を配合して、半導電性ローラに電子導電性を付与してもよい。
特に導電性カーボンブラックとして、平均粒径２５ｎｍ以上、４５ｎｍ以下程度の単位粒子が粒状に凝集した、かさ密度０．２ｇ／ｍｌ以上、０．４ｇ／ｍｌ以下程度の粒状の導電性カーボンブラックを使用するのが好ましい。

かかる粒状の導電性カーボンブラックは先述した一次、二次の鏡面研磨によって外周面から粒状のまま脱落しやすく、かかる脱落によって当該外周面４の、粗さ曲線の算術平均粗さＲａを０．７μｍ以下とし、かつ粗さ曲線の、２つの負荷長さ率（Ｒｍｒ１＝２５％、Ｒｍｒ２＝７５％）に一致する高さ方向の切断レベル差Ｒδｃを１．０μｍ以下とすることができる。

粒状の導電性カーボンブラックとしては、例えば電気化学工業(株)製のデンカ ブラック（登録商標）の粒状品〔平均粒径：３５ｎｍ、比表面積：６９ｍ^２／ｇ、ヨウ素吸着量：９３ｍｇ／ｇ、かさ密度：０．２５ｇ／ｍｌ〕等が挙げられる。
粒状の導電性カーボンブラックの配合割合は、上記鏡面研磨時の脱落によって外周面４を上記の状態とすることと、半導電性ローラ１のローラ抵抗値を先に説明した範囲に調整することとを併せ考慮すると、ゴム分の総量１００質量部あたり１０質量部以上、特に１５質量部以上であるのが好ましく、３０質量部以下、特に２５質量部以下であるのが好ましい。

スコーチ防止剤としては、例えばＮ−シクロへキシルチオフタルイミド、無水フタル酸、Ｎ−ニトロソジフエニルアミン、２，４−ジフエニル−４−メチル−１−ペンテン等の１種または２種以上が挙げられる。特にＮ−シクロへキシルチオフタルイミドが好ましい。
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。

共架橋剤とは、それ自体が架橋するとともにゴム分とも架橋反応して全体を高分子化する働きを有する成分を指す。
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、あるいはジオキシム等の１種または２種以上が挙げられる。

このうちエチレン性不飽和単量体としては、例えば
(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) (a)(b)の不飽和カルボン酸類のエステルまたは無水物、
(d) (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。

また(c)の不飽和カルボン酸類のエステルとしては、モノカルボン酸類のエステルが好ましい。
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。

以上で説明した各成分を含む半導電性ゴム組成物は従来同様に調製できる。まずゴム分を所定の割合で配合して素練りし、次いでイオン塩と、架橋成分以外の各種添加剤とを加えて混練した後、最後に架橋成分を加えて混練することで半導電性ゴム組成物が得られる。混練には、例えばニーダ、バンバリミキサ、押出機等を用いることができる。

〈実施例１〉
（半導電性ゴム組成物の調製）
ゴム分として、ＧＥＣＯ〔ダイソー(株)製のエピオン（登録商標）３０１、ＥＯ／ＥＰ／ＡＧＥ＝７３／２３／４（モル比）〕２０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ＳＢＲ〔ＪＳＲ(株)製のＪＳＲ１５０２、非油展、スチレン含量：２３．５％〕７０質量部を配合した。

上記ゴム分合計１００質量部を、バンバリミキサを用いて素練りしながら下記表１に示す各成分のうち架橋成分以外を加えて混練した後、架橋成分を加えてさらに混練してゴム組成物を調製した。

表１中の各成分は下記のとおり。なお表中の質量部は、ゴム分の総量１００質量部あたりの質量部である。
５％オイル入り硫黄：架橋剤〔鶴見化学工業(株)製〕
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ＤＭ：ジ−２−ベンゾチアジルジスルフィド〔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（登録商標）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、三新化学工業(株)製のサンセラーＤＴ〕
酸化亜鉛２種：促進助剤〔三井金属鉱業(株)製〕
受酸剤：ハイドロタルサイト類〔協和化学工業(株)製のＤＨＴ−４Ａ（登録商標）−２〕
導電性カーボンブラック：粒状導電性カーボンブラック〔前出の電気化学工業(株)製のデンカ ブラック（登録商標）の粒状品、平均粒径：３５ｎｍ、比表面積：６９ｍ^２／ｇ、ヨウ素吸着量：９３ｍｇ／ｇ、かさ密度：０．２５ｇ／ｍｌ〕
（半導電性ローラの製造）
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φ７．０ｍｍの筒状に押出成形した後、この筒状体を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のシャフトに装着し直してオーブン中で１６０℃に加熱して当該シャフトに接着させたのち両端をカットし、円筒研磨機を用いて外周面をトラバース研磨したのち、＃２０００のラッピングフィルム〔三共理化学(株)製のミラーフィルム（登録商標）〕を用いた湿式トラバース研磨によって外周面を鏡面研磨して外径がφ２０．００ｍｍ（公差０．０５）になるように仕上げて、シャフトと一体化された半導電性ローラを形成した。

次いで研磨後の半導電性ローラの外周面を水洗いしたのち、当該外周面からＵＶランプまでの距離が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、外周面の各９０°ずつの範囲に波長１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍの紫外線を５分間ずつ照射する操作を、それぞれの範囲で４回ずつ繰り返すことで外周面に酸化膜を形成して半導電性ローラを完成させた。

製造した半導電性ローラの外周面を(株)キーエンス製のレーザー顕微鏡ＶＫ−Ｘ１００に５０倍の対物レンズを組み合わせて視野１０００倍で測定した結果から、粗さ曲線の算術平均粗さＲａと切断レベル差Ｒδｃを、いずれも先に説明した日本工業規格ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に準拠して求めたところ算術平均粗さＲａは０．４３μｍ、切断レベル差Ｒδｃは０．６８μｍであった。

〈実施例２〉
研磨材として＃１０００のラッピングフィルム〔三共理化学(株)製のミラーフィルム（登録商標）〕を使用したこと以外は実施例１と同様にして、算術平均粗さＲａ、および切断レベル差Ｒδｃがそれぞれ表２に示す値である半導電性ローラを完成させた。
〈比較例１〉
研磨材として＃１０００の耐水研磨ペーパーを使用したこと以外は実施例１と同様にして、算術平均粗さＲａ、および切断レベル差Ｒδｃがそれぞれ表２に示す値である半導電性ローラを完成させた。

〈比較例２〉
研磨材として＃８００の耐水研磨ペーパーを使用したこと以外は実施例１と同様にして、算術平均粗さＲａ、および切断レベル差Ｒδｃがそれぞれ表２に示す値である半導電性ローラを完成させた。
〈実施例３、比較例３〜５〉
ゴム分のうちＳＢＲに代えてＢＲ〔ＪＳＲ(株)製のＪＳＲ ＢＲ０１、シス−１，４結合含量：９５％、非油展〕を同量配合したこと以外は実施例１、２、比較例１、２と同様にして、算術平均粗さＲａ、および切断レベル差Ｒδｃがそれぞれ表３に示す値である半導電性ローラを完成させた。

〈実機試験〉
実施例、比較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。なお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もので、トナー推奨印字枚数は約８０００枚である。

上記新品のカートリッジを初期状態のレーザープリンタに装着し、温度３０±１℃、相対湿度８０±１％の高温高湿環境下、５％濃度の画像を画像形成してかぶりや地汚れの有無を下記の基準で評価した。
○：かぶり、および地汚れは全くなかった。
×：かぶりや地汚れがあった。

〈トナー搬送性評価〉
上記レーザープリンタを画像形成の途中で停止させて現像ローラの表面に付着したトナーを、トレック・ジャパン(株)製の吸引式小型帯電量測定装置Ｍｏｄｅｌ ２１０を用いて剥離吸引し、吸引した重さと面積から初期トナー搬送量を求めた。そして初期トナー搬送量が０．２０ｍｇ／ｃｍ^２以上のものをトナー搬送性良好と評価した。

以上の結果を表２、表３に示す。なお表中、研磨材の種類の欄のＦはラッピングフィルム、Ｐは耐水研磨ペーパーを示している。

表２、表３の各実施例、比較例の結果より、半導電性ローラの外周面の表面粗さを規定する粗さ曲線の算術平均粗さＲａを０．７μｍ以下、切断レベル差Ｒδｃを１．０μｍ以下とすることで、トナー搬送性がよく、しかもかぶりや地汚れのない良好な画像を形成できることが判った。

１ 半導電性ローラ
２ 通孔
３ シャフト
４ 外周面
５ 酸化膜

Claims (4)

1. 半導電性ゴム組成物からなり、外周面の表面粗さを規定する粗さ曲線の算術平均粗さＲａが０．３μｍ以上、０．７μｍ以下で、かつ粗さ曲線の、２つの負荷長さ率（Ｒｍｒ１＝２５％、Ｒｍｒ２＝７５％）に一致する高さ方向の切断レベル差Ｒδｃが０．５μｍ以上、１．０μｍ以下である半導電性ローラ。
2. 前記半導電性ゴム組成物は、粒状の導電性カーボンブラックを含んでいる請求項１に記載の半導電性ローラ。
3. 外周面に酸化膜を備えている請求項１または２に記載の半導電性ローラ。
4. 正帯電の非磁性１成分トナーを用いた画像形成装置において、現像ローラとして使用される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導電性ローラ。

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