JP7025712B2 - 帯電ローラおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法を利用した画像形成装置に組み込んで用いる帯電ローラと、その製造方法に関するものである。
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、また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おいては、通常、感光体を帯電させるために帯電ローラが用いられる。
帯電ローラとしては、たとえば、電子導電性および／またはイオン導電性を有する架橋性のゴム組成物を筒状に成形したのち、ゴムを架橋させて形成される、非多孔質でかつ単層の、半導電性のローラ本体を備えたものを用いるのが一般的である。
電子写真法による画像形成に用いるトナーには、当該トナーの流動性や帯電性その他の特性を調整するために、外添剤として、シリカや酸化チタン等の微小粒子が外添される。
しかし、上記トナーを用いて画像形成を繰り返すと、感光体の表面に、トナーから脱落した外添剤や、トナー粒子が粉砕されて生じる破片、あるいは用紙から発生する紙粉などが、汚れとして付着しやすくなる。
付着した汚れは、１回の画像形成ごとに感光体の表面をクリーニングしても完全に除去することができず、当該表面に残留する。
そして、除去しきれずに感光体の表面に残留した汚れが、当該表面と常時接触している帯電ローラのローラ本体の外周面に転移して、画像形成を繰り返すうちに、当該外周面に徐々に蓄積される。
ローラ本体の外周面に汚れが蓄積されると、感光体を良好に帯電させることができなくなったり、蓄積された汚れが形成画像に付着したりして画像不良の原因となって、形成画像の画質が低下する。
とくに、上述した単層のローラ本体の外周面は、研磨等して所定の表面粗さに仕上げるのが一般的であるが、その場合には、当該外周面に研磨目の微細な凹凸が生じるため、当該凹凸に汚れが付着および蓄積されやすくなって、上記の課題を生じやすくなる。
そこで、半導電性ローラの外周面を、たとえば、ウレタン系樹脂等からなるコーティング膜で被覆して滑り性を向上して、汚れの付着を抑制することが考えられる。
しかし、コーティング膜は、そのもとになる液状のコーティング剤を、スプレー法、ディッピング法等の塗布方法によって半導電性ローラの外周面に塗布したのち、乾燥させて形成されるのが一般的である。そのため、コーティング膜の形成過程において埃等の異物の混入、厚みムラの発生等の様々な不良を生じやすくなる。
そして、これらの不良を生じた場合には、帯電ローラとして使用した際に、感光体の表面を均一に帯電させることができなくなり、形成画像に濃度ムラ等の画像不良を生じやすくなって、形成画像の画質が低下するという課題がある。
また、コーティング剤を調製するためには有機溶剤が必要であるが、有機溶剤の使用は環境に対する負荷が大きいため、近年の、低ＶＯＣ（揮発性有機化合物）化の流れに逆行することになるという課題もある。
さらに、コーティング膜を形成する樹脂としては、有機溶剤への溶解性に優れた樹脂を選択して用いる必要があるが、かかる樹脂は強度や耐摩耗性等が十分でないことが多いため、コーティング膜の強度や耐摩耗性等も不足する傾向がある。
そして、強度や耐摩耗性等が不足すると、コーティング膜が短期間で磨滅して効力を失ったりしやすいという課題もある。
そこで、半導電性を付与したゴム組成物からなる筒状体を内層とし、当該内層の外周面の略全面を、非多孔質でかつ継ぎ目のない半導電性の樹脂のチューブからなる外層で被覆してローラ本体を構成することが提案されている（特許文献１、２等）。
この構成では、樹脂を押出成形等して形成される、平滑で、研磨目の微細な凹凸等のないチューブの表面によって外層の外周面が構成されるため、その滑り性を向上して、汚れの付着を抑制することができる。
しかも、チューブは、上記のように樹脂を押出成形等して形成されるため、当該チューブを形成する際に有機溶剤を用いる必要がない上、形成されたチューブには、埃等の異物の混入や厚みムラ等も生じにくい。
また、チューブを形成する樹脂としては、有機溶剤への溶解性等を考慮する必要がない分、強度や耐摩耗性等に優れたものを選択して用いることができる。
そのため、上記の構成によれば、液状のコーティング剤からなるコーティング膜のような課題を生じることなしに、ローラ本体の外周面の滑り性を向上して、汚れが付着したり蓄積したりするのを抑制できることが期待される。
また、特許文献２では、チューブを形成するマトリクス樹脂中に微細な樹脂粒子を含有させている。
この構成によれば、チューブからなる外層の表面であるローラ本体の外周面の表面粗さを調整して、当該外周面に汚れが付着するのを、さらに良好に抑制できることが期待される。
さらに、内層は、ローラ本体の全体での柔軟性を向上して感光体とのニップ幅を確保し、それによって感光体を良好に帯電させて、帯電ムラによる画像不良の発生を防止して、形成画像の画質を向上するために、多孔質構造とされる。
特開２００８－５１８６５号公報 特開２００９－２４４６６７号公報
ところが、発明者の検討によると、特許文献１、２に記載のものなどの、従来の、内層と外層の２層構造のローラ本体を備えた帯電ローラは、いずれも、両層の形成材料の組み合わせの検討が未だ十分でなく、さらなる改良の余地があることが判明した。
本発明の目的は、多孔質構造を有する内層と、非多孔質でかつ継ぎ目のないチューブからなる外層とを含むローラ本体を備える上、現状よりもさらに各種の特性が改善された帯電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、エチレンプロピレン系ゴム、パラフィン系オイル、およびＤＢＰ吸油量が４００ｃｍ３／１００ｇ以上であるカーボンブラックを含む半導電性ゴム組成物からなり、多孔質構造を有する筒状の内層、および前記内層の外周に設けられた、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７３１１－１９９５において規定されたタイプＡデュロメータ硬さが、測定温度２３℃において９３以下であるポリウレタン系熱可塑性エラストマ、カーボンブラック、および平均粒子径が５μｍ以上、２０μｍ以下である架橋ポリメタクリル酸メチル粒子を含む、非多孔質でかつ継ぎ目のない半導電性のチューブからなる外層を含むローラ本体を備える帯電ローラである。
また、本発明は、本発明の帯電ローラの製造方法であって、前記内層を、前記半導電性ゴム組成物に配合した、発泡剤としての４，４′－オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドの熱分解によって発泡させて多孔質構造とする工程を含む帯電ローラの製造方法である。
本発明によれば、多孔質構造を有する内層と、非多孔質でかつ継ぎ目のないチューブからなる外層とを含むローラ本体を備える上、現状よりもさらに各種の特性が改善された帯電ローラとその製造方法とを提供することができる。
図(a)は、本発明の帯電ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図、図(b)は、上記例の帯電ローラの端面図である。
図１(a)は、本発明の帯電ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図、図１(b)は、上記例の帯電ローラの端面図である。
図１(a)(b)を参照して、この例の帯電ローラ１は、半導電性ゴム組成物からなり、多孔質構造を有する筒状の内層２の外周面３に、非多孔質でかつ継ぎ目のない半導電性のチューブからなる外層４が積層された、２層構造のローラ本体５を備えている。内層２の中心の通孔６には、シャフト７が挿通されて固定されている。
内層２を形成する半導電性ゴム組成物は、エチレンプロピレン系ゴム、パラフィン系オイル、およびカーボンブラックを含む。
かかる半導電性ゴム組成物においては、パラフィン系オイルとの親和性、相溶性に優れたエチレンプロピレン系ゴムを選択して、当該パラフィン系オイルと組み合わせているため、当該半導電性ゴム組成物の溶融粘度を低下させて、発泡させ易くすることができる。
そのため、半導電性ゴム組成物を発泡、架橋させた際の発泡倍率を高めて、内層２の、ひいてはローラ本体５の全体での柔軟性を、現状よりも向上することができる。
したがって、ローラ本体５と感光体とのニップ幅を十分に確保し、それによって感光体を良好に帯電させて、帯電ムラによる画像不良の発生をより一層良好に防止することができ、形成画像の画質をさらに向上することができる。
しかも、電子導電性を有するカーボンブラックを含ませることにより、半導電性ゴム組成物に適度の半導電性を付与して、帯電ローラ１のローラ抵抗値を、当該帯電ローラ１として適した範囲まで低下させることもできる。
ただし、カーボンブラックとしては、ＤＢＰ吸油量が４００ｃｍ３／１００ｇ以上であるものを選択して用いる必要がある。
カーボンブラックは、アグリゲート同士が結合してアグロメレートを形成することで、導電回路を構成する。個々のアグリゲート間の空隙率は、ストラクチャーと正の相関関係を有するため、ストラクチャーの大きいカーボンブラックほど、少量の配合で、高い導電性を得ることができる。
カーボンブラックのストラクチャーは、ＤＢＰ吸油量によって間接的に定量することができる。
発明者の検討によると、ＤＢＰ吸油量が上記の範囲未満である、ストラクチャーの小さいカーボンブラックは、半導電性ゴム組成物に適度の半導電性を付与して、帯電ローラ１のローラ抵抗値を好適な範囲まで低下させるために、多量に配合しなければならない。
ところが、カーボンブラックの配合量が増加すると、それに伴って半導電性ゴム組成物の溶融粘度が上昇するため、溶融粘度を低下させて、当該半導電性ゴム組成物を発泡させ易い状態とするためには、パラフィン系オイルも多量に配合しなければならない。
しかし、パラフィン系オイルは絶縁性であり、帯電ローラ１のローラ抵抗値の点でカーボンブラックとは背反関係にあるため、両者の配合量のバランスを取るのが難しい。
しかも、多量のカーボンブラックとパラフィン系オイルとを必要とするために、半導電性ゴム組成物からなる内層２の、ひいては帯電ローラ１の製造コストが高くついてしまう。
これに対し、ＤＢＰ吸油量が４００ｃｍ３／１００ｇ以上である、ストラクチャーの発達したカーボンブラックを用いると、上述した導電回路形成のメカニズムからも判るように、より少量の配合で、半導電性ゴム組成物に適度の半導電性を付与することができる。
そして、帯電ローラ１のローラ抵抗値を好適な範囲まで低下させることができる。
しかも、溶融粘度を低下させて、半導電性ゴム組成物を発泡させ易い状態とするために必要なパラフィン系オイルの配合量も少なくて済むため、両者の配合量のバランスを取るのが容易になる上、帯電ローラ１の製造コストの上昇を抑制することもできる。
上記内層２とともに、帯電ローラ１のローラ本体５を構成する外層４のもとになる、非多孔質でかつ継ぎ目のないチューブは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマ、カーボンブラック、および架橋ポリメタクリル酸メチル粒子を含む。以下では、架橋ポリメタクリル酸メチル粒子を「架橋ＰＭＭＡ粒子」と略記する場合がある。
前述したように、チューブは、たとえば、押出成形等して形成することができ、そのもとになるポリウレタン系熱可塑性エラストマとしては、有機溶剤への溶解性等を考慮する必要がない分、強度や耐摩耗性等に優れたものを選択して用いることができる。
そのため、チューブを非多孔質構造とすることと相まって、たとえば、液状のコーティング剤からなるコーティング膜のように短期間で磨滅して効力を失ったりしない、高強度で耐摩耗性に優れた外層４を形成することができる。
したがって、上記チューブからなる外層４を設けることによる前述した効果を、より長期間に亘って持続させ続けることができる。
また、ポリウレタン系熱可塑性エラストマは、極性が高く、エチレンプロピレン系ゴム、およびパラフィン系オイルとの親和性、相溶性が低い。
そのため、外層４のもとになるチューブを、上記ポリウレタン系熱可塑性エラストマによって、非多孔質でかつ継ぎ目のない状態に形成すると、当該外層４を、パラフィン系オイルに対するバリア層として機能させることができる。
したがって、内層２に配合したパラフィン系オイルが外層４の表面、すなわちローラ本体５の外周面８にブリードして感光体等を汚染したりするのを抑制することもできる。
なお、ポリエステル系やポリアミド系などの、極性の高い他の熱可塑性エラストマを用いても、同様に、バリア層として機能しうる外層を形成することはできる。
しかし、ポリウレタン系熱可塑性エラストマは、これら他の熱可塑性エラストマよりも耐摩耗性に優れるため、かかるポリウレタン系熱可塑性エラストマを選択して用いることにより、さらに高強度で、耐摩耗性に優れた外層４を形成することができる。
ただし、ポリウレタン系熱可塑性エラストマとしては、タイプＡデュロメータ硬さが、測定温度２３℃において９３以下であるものを、選択して用いる必要がある。
タイプＡデュロメータ硬さがこの範囲を超える硬いポリウレタン系熱可塑性エラストマに、カーボンブラックや架橋ＰＭＭＡ粒子を配合すると、チューブがさらに硬くなって、外層４の柔軟性が不足する。
そのため、たとえ、前述した多孔質構造の内層２と組み合わせたとしても、ローラ本体５の柔軟性が低下してしまう。
これに対し、タイプＡデュロメータ硬さが上記の範囲であるポリウレタン系熱可塑性エラストマを用いれば、カーボンブラックや架橋ＰＭＭＡ粒子を配合してもチューブが硬くなるのを抑制して、外層４に良好な柔軟性を付与することができる。
そのため、当該外層４を、多孔質構造の内層２と組み合わせることで、ローラ本体５の柔軟性をさらに向上することができる。
したがって、ローラ本体５と感光体とのニップ幅を十分に確保し、それによって感光体を良好に帯電させて、帯電ムラによる画像不良の発生をより一層良好に防止することができ、形成画像の画質をさらに向上することができる。
また、チューブに半導電性を付与するために、電子導電性であるカーボンブラックを選択して用いることで、イオン導電性の導電剤を用いる場合に比べて、使用環境の相違、すなわち温度や湿度の相違による帯電ローラ１のローラ抵抗値の変動を小さくできる。
そのため、帯電ローラ１のローラ抵抗値を常に安定させることができる。
さらに、架橋ＰＭＭＡ粒子は耐熱性や耐圧性に優れており、高い熱や圧力が加えられても、たとえば、未架橋のポリスチレン粒子や未架橋のアクリル樹脂粒子などのように、簡単に溶融したり砕けたり変形したりすることがない。
すなわち、ポリウレタン系熱可塑性エラストマやカーボンブラックと混練してエラストマ組成物を調製する際や、エラストマ組成物を押出成形等してチューブを形成する際にも、架橋ＰＭＭＡ粒子は溶融したり砕けたり変形したりせずに、粒子の形状を維持できる。
そのため、エラストマ組成物に架橋ＰＭＭＡ粒子を配合することによって、チューブからなる外層４の表面であるローラ本体５の外周面８の表面粗さを調整して、当該外周面８に汚れが付着するのを、さらに良好に抑制することができる。
また、発明者の検討によると、架橋ＰＭＭＡ粒子によってローラ本体５の外周面８に形成される凸部が放電の起点となって、感光体を帯電させるために機能するため、感光体を良好に帯電させることもできる。
ただし、架橋ＰＭＭＡ粒子としては、平均粒子径が５μｍ以上、２０μｍ以下であるものを選択して用いる必要がある。
架橋ＰＭＭＡ粒子の平均粒子径がこの範囲未満では、チューブからなる外層４の表面であるローラ本体５の外周面８の表面粗さが不足するため、当該外周面８に汚れが付着したり、蓄積されたりしやすくなる。
また、ローラ本体５の外周面８に、上述した放電の起点となる適度な凸部を形成することもできなくなる。
そのため、感光体を良好に帯電させることができなくなったり、蓄積された汚れが形成画像に付着したりして、画像不良の原因となる。
一方、架橋ＰＭＭＡ粒子の平均粒子径が上記の範囲を超える場合には、凸部が大きくなりすぎて、感光体の帯電時に、とくに感光体とローラ本体５とのニップ部の上流側の放電領域において、凸部と感光体との間で異常放電を生じやすくなる。
異常放電を生じると感光体の表面が傷つき、当該傷が形成画像に反映されて、画像不良の原因となる。
これに対し、架橋ＰＭＭＡ粒子として、平均粒子径が上記の範囲にあるものを選択して用いることにより、ローラ本体５の外周面８の表面粗さを、汚れの付着、蓄積を抑制しうる範囲に調整することができる。
また、架橋ＰＭＭＡ粒子によってローラ本体５の外周面８に形成される凸部の大きさを、異常放電を生じることなしに感光体の表面を良好に帯電させることができる、適度の大きさに調整することもできる。
したがって、画像不良のない、画質の良好な画像を形成することが可能となる。
《内層２》
〈エチレンプロピレン系ゴム〉
エチレンプロピレン系ゴムとしては、エチレンとプロピレンの共重合体であるエチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、およびエチレンとプロピレンとジエンの共重合体であるエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）が挙げられ、とくにＥＰＤＭが好ましい。
ＥＰＤＭとしては、エチレン、プロピレン、およびジエンを共重合させた種々の共重合体が使用可能である。ジエンとしては、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）等が挙げられる。
このうちジエンがＥＮＢであるＥＰＤＭとしては、たとえば、住友化学(株)製のエスプレン（登録商標）ＥＰＤＭ ５０１Ａ〔エチレン含量：５２％、ジエン含量：４．０％、非油展〕、５０５Ａ〔エチレン含量：５０％、ジエン含量：９．５％、非油展〕等の少なくとも１種が挙げられる。
また、ジエンがＤＣＤＰであるＥＰＤＭとしては、たとえば、住友化学(株)製のエスプレンＥＰＤＭ ３０１Ａ〔エチレン含量：５０％、ジエン含量：５．０％、非油展〕、３０１〔エチレン含量：６２％、ジエン含量：３．０％、非油展〕、３０５〔エチレン含量：６０％、ジエン含量：７．５％、非油展〕等の１種または２種以上が挙げられる。
また、ＥＰＤＭとしては、上記例示の非油展ＥＰＤＭの他に、伸展油で伸展した油展ＥＰＤＭも知られており、本発明では、かかる油展ＥＰＤＭのうち、伸展油がパラフィン系オイルであるものも、ＥＰＤＭ＋パラフィン系オイルの代用として用いることができる。
ＥＰＤＭとしては、上記例示の１種または２種以上を用いることができる。
（その他のゴム）
エチレンプロピレン系ゴム、パラフィン系オイル、およびカーボンブラックを組み合わせることによる、先に説明した効果をより一層向上すること考慮すると、内層２を形成するゴムとしては、エチレンプロピレン系ゴムのみを単独（２種以上のエチレンプロピレン系ゴムを併用する場合を含む）で用いるのが好ましい。
ただし、上記の効果を阻害しない範囲で、他のゴムを併用してもよい。
他のゴムとしては、たとえば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム等の１種または２種以上が挙げられる。
他のゴムの配合割合は、ゴムの総量１００質量部中の２０質量部以下、とくに１０質量部以下であるのが好ましい。
〈パラフィン系オイル〉
パラフィン系オイルとしては、エチレンプロピレン系ゴムと良好な相溶性を有する種々のパラフィン系オイルが使用可能である。
パラフィン系オイルとしては、たとえば、出光興産(株)製のダイアナ（登録商標）プロセスオイルＰＷシリーズの各種オイル等の、１種または２種以上が挙げられる。
パラフィン系オイルの配合割合は、エチレンプロピレン系ゴムを少なくとも含むゴムの総量１００質量部あたり４０質量部以上、とくに６０質量部以上であるのが好ましく、１００質量部以下、とくに８０質量部以下であるのが好ましい。
配合割合がこの範囲未満では、パラフィン系オイルを配合することによる、前述した、半導電性ゴム組成物の溶融粘度を低下させて発泡性を向上し、発泡倍率を高めて内層２、ひいてはローラ本体５の柔軟性を向上する効果が十分に得られない場合がある。
一方、配合割合が上記の範囲を超える場合には、過剰のパラフィン系オイルが内層２の外周面３、つまり外層４との界面に染み出し、当該外層４と内層２との間の電気伝導を阻害して、帯電ローラ１のローラ抵抗値を上昇させる場合がある。
また、内層２に対して外層４がずれたりしやすくなる場合もある。
これに対し、パラフィ系オイルの配合割合を上記の範囲とすることにより、帯電ローラ１のローラ抵抗値の上昇や外層４のずれ等が生じるのを抑制しながら、半導電性ゴム組成物の発泡性を向上し、発泡倍率を高めることができる。
そして、内層２、ひいてはローラ本体５に高い柔軟性を付与することができる。
したがって、ローラ本体５と感光体とのニップ幅を十分に確保し、それによって感光体を良好に帯電させて、帯電ムラによる画像不良の発生をより一層良好に防止することができ、形成画像の画質をさらに向上することができる。
前述したように、ＥＰＤＭとして、伸展油がパラフィン系オイルである油展ＥＰＤＭを使用する場合には、ＥＰＤＭ１００質量部あたりの油展量が上記の範囲である油展ＥＰＤＭを選択して使用すればよい。
油展量が不足する場合は、パラフィン系オイルを追加すればよく、油展量が過剰の場合は、非油展のＥＰＤＭや油展量の小さいＥＰＤＭを追加すればよい。
〈カーボンブラック〉
カーボンブラックとしては、前述したように、ＤＢＰ吸油量が４００ｃｍ３／１００ｇ以上で、なおかつ電子導電性を有する種々のカーボンブラックが使用可能である。
カーボンブラックとしては、たとえば、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製のケッチェンブラック（登録商標）ＥＣ６００ＪＤ〔ＤＢＰ吸油量：４９５ｃｍ３／１００ｇ、顆粒状〕、ＥＣＰ６００ＪＤ〔ＤＢＰ吸油量：４９５ｃｍ３／１００ｇ、粉状〕等が挙げられる。
なお、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、上記の範囲でも、とくに６００ｃｍ３／１００ｇ以下であるのが好ましい。
カーボンブラックのＤＢＰ吸油量を、本発明では、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ６２１７－４：２００８「ゴム用カーボンブラック－基本特性－第４部：オイル吸収量の求め方（圧縮試料を含む）」所載の測定方法に則ってによって測定した値でもって表すこととする。
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５質量部以上、とくに１０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。
カーボンブラックの配合割合がこの範囲未満では、半導電性ゴム組成物に半導電性を付与して、帯電ローラ１のローラ抵抗値を、当該帯電ローラ１として適した範囲まで低下させる効果が十分に得られない場合がある。
一方、カーボンブラックの配合割合が上記の範囲を超える場合には、半導電性ゴム組成物の溶融粘度が上昇して発泡性が低下するため、発泡倍率を高めて内層２、ひいてはローラ本体５の柔軟性を向上する効果が十分に得られない場合がある。
これに対し、カーボンブラックの配合割合を上記の範囲とすることにより、半導電性ゴム組成物に良好な半導電性を付与して、帯電ローラ１のローラ抵抗値を、当該帯電ローラ１として適した範囲まで十分に低下させることができる。
また、半導電性ゴム組成物の発泡性を向上し、発泡倍率を高めて内層２、ひいてはローラ本体５に高い柔軟性を付与することもできる。
そのため、ローラ本体５と感光体とのニップ幅を十分に確保し、感光体を良好に帯電させて、帯電ムラによる画像不良の発生をより一層良好に防止することができ、形成画像の画質をさらに向上することができる。
内層２のもとになる半導電性ゴム組成物は、上記各成分に、さらに、内層２を多孔質構造とするべく発泡させるための発泡成分、ゴムを架橋させるための架橋成分その他を、所定の割合で配合して調製することができる。
〈発泡成分〉
発泡成分としては、加熱によって分解してガスを発生する発泡剤を用いるのが好ましい。
（発泡剤）
発泡剤としては、加熱によって分解してガスを発生する種々の化合物が使用可能である。
発泡剤としては、たとえば、４，４′－オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ－ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）等の１種または２種以上が挙げられる。
とくに、ＯＢＳＨが好ましい。
ＯＢＳＨは、分解ガスがアンモニアやホルマリンを含まないため、これらの成分が感光体を汚染するのを防止することができる。また、環境に対する負荷を低減することもできる。
ＯＢＳＨ等の発泡剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり１質量部以上、とくに６質量部以上であるのが好ましく、１５質量部以下、とくに１０質量部以下であるのが好ましい。
発泡剤の配合割合をこの範囲とすることにより、半導電性ゴム組成物を良好に発泡させ、発泡倍率を高めて内層２、ひいてはローラ本体５の柔軟性を向上することができる。
したがって、ローラ本体５と感光体とのニップ幅を十分に確保し、それによって感光体を良好に帯電させて、帯電ムラによる画像不良の発生をより一層良好に防止することができ、形成画像の画質をさらに向上することができる。
（発泡助剤）
発泡成分としては、発泡剤の分解温度を引き下げて、当該発泡剤の分解を促進する発泡助剤を併用してもよい。
発泡助剤としては、組み合わせる発泡剤の分解温度を引き下げて、当該発泡剤の分解を促進する働きをする種々の化合物が挙げられる。
発泡助剤としては、たとえば、発泡剤がＯＢＳＨやＡＤＣＡである場合、尿素（Ｈ２ＮＣＯＮＨ２）系の発泡助剤が好ましい。
発泡助剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。
〈架橋成分〉
ゴムを架橋させるための架橋成分としては、架橋剤、架橋促進剤が挙げられる。
（架橋剤）
架橋剤としては、たとえば、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。
とくに、硫黄系架橋剤が好ましい。
硫黄系架橋剤としては、たとえば、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、とくに硫黄が好ましい。
硫黄の配合割合は、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。
硫黄の配合割合をこの範囲とすることにより、ゴムを良好に架橋させて、帯電ローラとしての使用に適した適度の柔軟性を有し、しかも圧縮永久ひずみの小さい内層２を、生産性良く製造することができる。
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自体の割合とする。
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）
硫黄系架橋剤と組み合わせる架橋促進剤としては、たとえば、消石灰、マグネシア（ＭｇＯ）、リサージ（ＰｂＯ）等の無機促進剤や、あるいは有機促進剤等の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、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種以上が挙げられる。
とくに、ジ－２－ベンゾチアゾリルジスルフィドが好ましい。
また、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種以上が挙げられる。
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質量部以上であるのが好ましく、５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０．５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。
〈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、たとえば、架橋促進助剤、充填剤等が挙げられる。
このうち架橋促進助剤としては、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、従来公知の架橋促進助剤の１種または２種以上が挙げられる。
架橋促進助剤の配合割合は、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。
充填剤としては、たとえば、酸化亜鉛、シリカ、補強用のカーボンブラック、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、内層２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２０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、添加剤としては、さらに、可塑剤、加工助剤、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。
〈内層２〉
上記各成分を含む半導電性ゴム組成物によって内層２を形成するには、まず、調製した導電性ゴム組成物を、押出機を用いて筒状に押出成形し、次いで、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とともに、発泡させる。
次いで、架橋、発泡させた筒状体を、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３を研磨する。
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る。
〈シャフト７〉
シャフト７は良導性の材料、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形成される。
シャフト７は、筒状体のカット後から、内層２の外周面３を研磨した後までの任意の時点で、通孔６に挿通して固定することができる。
ただし、カット後、まず通孔６にシャフト７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内層２の反りや変形を抑制できる。また、シャフト７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３のフレを抑制できる。
シャフト７は、通孔６の内径よりも外径の大きいものを通孔６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、二次架橋前の通孔６に挿通すればよい。
前者の場合は、シャフト７の圧入と同時に内層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７が内層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、この両方を併用して、シャフト７をローラ本体に電気的に接合し、機械的に固定してもよい。
《外層４》
〈ポリウレタン系熱可塑性エラストマ〉
ポリウレタン系熱可塑性エラストマとしては、主鎖中にウレタン結合を含み、熱可塑性で、なおかつ前述したように、タイプＡデュロメータ硬さが、測定温度２３℃において９３以下である種々のポリウレタン系熱可塑性エラストマが挙げられる。
とくに、主鎖の構造によって分類される、ポリエーテルタイプのポリウレタン系熱可塑性エラストマが好ましい。
ポリエーテルタイプのポリウレタン系熱可塑性エラストマは、ポリエステルタイプのものに比べて加水分解しにくいため、たとえば、高温高湿環境下であっても、帯電ローラ１を、長期に亘って問題なく使用し続けることができる。
タイプＡデュロメータ硬さが上記の範囲である、ポリエーテルタイプのポリウレタン系熱可塑性エラストマとしては、たとえば、ＢＡＳＦジャパン(株)製のエラストラン（登録商標）シリーズのうち、ＥＴ８７０－１１Ｖ〔タイプＡデュロメータ硬さ：７１±３〕、１１８０Ａ〔タイプＡデュロメータ硬さ：８０±２〕、ＥＴ８８０〔タイプＡデュロメータ硬さ：８０±２〕、ＥＴ３８５〔タイプＡデュロメータ硬さ：８５±２〕、ＥＴ８８５〔タイプＡデュロメータ硬さ：８５±２〕、ＥＴ８９０Ａ５０Ｓ〔タイプＡデュロメータ硬さ：９０±２〕、１１９０ＡＴＲ〔タイプＡデュロメータ硬さ：９１±２〕等の１種または２種以上が挙げられる。
なお、ポリウレタン系熱可塑性エラストマのタイプＡデュロメータ硬さは、前述した効果をより一層向上することを考慮すると、上記の範囲でも９０以下、とくに７５以下であるのが好ましい。
ただし、ポリウレタン系熱可塑性エラストマのタイプＡデュロメータ硬さが６０未満では、外層の形状に成形するのが容易でなくなって、寸法精度を担保できなくなる場合がある。
そのため、ポリウレタン系熱可塑性エラストマのタイプＡデュロメータ硬さは、上記の範囲でも、とくに６０以上であるのが好ましい。
〈カーボンブラック〉
カーボンブラックとしては、電子導電性を有する種々のカーボンブラックが使用可能である。
ただし、前述した導電回路形成のメカニズムに鑑みて、外層４に良好な電子導電性を付与することを考慮すると、カーボンブラックとしては、ＤＢＰ吸油量が１５０ｃｍ３／１００ｇ以上であるものを、選択して用いるのが好ましい。
内層２に比べて、使用できるカーボンブラックのＤＢＰ吸油量の下限を小さくできるのは、内層２が多孔質構造を有し、導電回路の形成が難しいのに対し、外層４は非多孔質で、導電回路の形成が比較的容易であるためである。
ＤＢＰ吸油量がこの範囲である、電子導電性のカーボンブラックとしては、たとえば、デンカ(株)製のデンカ ブラック〔ＤＢＰ吸油量：１６０ｃｍ３／１００ｇ〕等が挙げられる。
また、前述した内層２に配合するカーボンブラックも使用可能である。
カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、上記の範囲でも、とくに６００ｃｍ３／１００ｇ以下であるのが好ましい。
カーボンブラックの配合割合は、ポリウレタン系熱可塑性エラストマ１００質量部あたり２０質量部以上、とくに３０質量部以上であるのが好ましく、６０質量部以下、とくに７０質量部以下であるのが好ましい。
カーボンブラックの配合割合がこの範囲未満では、チューブに半導電性を付与して、帯電ローラ１のローラ抵抗値を、当該帯電ローラ１として適した範囲まで低下させる効果が十分に得られない場合がある。
一方、カーボンブラックの配合割合が上記の範囲を超える場合には、チューブが硬くなって、ローラ本体５の柔軟性を向上する効果が十分に得られない場合がある。
これに対し、カーボンブラックの配合割合を上記の範囲とすることにより、チューブに良好な半導電性を付与して、帯電ローラ１のローラ抵抗値を、当該帯電ローラ１として適した範囲まで十分に低下させることができる。
また、チューブの柔軟性を向上して、ローラ本体５に高い柔軟性を付与することもできる。
そのため、ローラ本体５と感光体とのニップ幅を十分に確保し、感光体を良好に帯電させて、帯電ムラによる画像不良の発生をより一層良好に防止することができ、形成画像の画質をさらに向上することができる。
〈架橋ＰＭＭＡ粒子〉
架橋ＰＭＭＡ粒子としては、ポリメタクリル酸メチルの架橋物からなる微小粒子が挙げられる。
架橋ＰＭＭＡ粒子は、平均粒子径が５μｍ以上、２０μｍ以下である必要がある。この理由は、先に説明したとおりである。
平均粒子径が上記の範囲である架橋ＰＭＭＡ粒子としては、たとえば、積水化成品(株)製のテクポリマー（登録商標）シリーズのうちＭＢ３０Ｘ－５〔平均粒子径：５μｍ〕、ＭＢ３０Ｘ－１２〔平均粒子径：１２μｍ〕、ＭＢ３０Ｘ－２０〔平均粒子径：２０μｍ〕等の１種または２種以上が挙げられる。
なお、前述した効果をより一層向上することを考慮すると、架橋ＰＭＭＡ粒子の平均粒子径は、上記の範囲でも、とくに８μｍ以上であるのが好ましく、１６μｍ以下であるのが好ましい。
架橋ＰＭＭＡ粒子の配合割合は、ポリウレタン系熱可塑性エラストマ１００質量部あたり１質量部以上、とくに２質量部以上であるのが好ましく、２０質量部以下、とくに１０質量部以下であるのが好ましい。
架橋ＰＭＭＡ粒子の配合割合がこの範囲未満では、ローラ本体５の外周面８の表面粗さが不足して、当該外周面８に汚れが付着したり、蓄積されたりしやすくなる。
また、ローラ本体５の外周面８に、放電の起点となる適度な凸部を十分に形成できなくなる傾向もある。
そのため、感光体を良好に帯電させることができなくなったり、蓄積された汚れが形成画像に付着したりして、画像不良の原因となる場合がある。
一方、架橋ＰＭＭＡ粒子の配合割合が上記の範囲を超える場合には、チューブが硬くなって、ローラ本体５の柔軟性を向上する効果が十分に得られない場合がある。
これに対し、架橋ＰＭＭＡ粒子の配合割合を上記の範囲とすることにより、ローラ本体５の外周面８の表面粗さを、汚れの付着、蓄積を抑制しうる範囲に調整しながら、ローラ本体５の外周面８に、架橋ＰＭＭＡ粒子によって、放電の起点となる適度な凸部を形成することができる。
また、チューブの柔軟性を向上して、ローラ本体５に高い柔軟性を付与することもできる。
そのため、ローラ本体５と感光体とのニップ幅を十分に確保し、感光体を良好に帯電させて、帯電ムラによる画像不良の発生をより一層良好に防止することができ、形成画像の画質をさらに向上することができる。
〈チューブ、外層４、ローラ本体５、および帯電ローラ１〉
上記各成分を含むエラストマ組成物からなる外層４と、前述した内層２とを含むローラ本体５を備えた帯電ローラ１は、たとえば、下記の工程を経て製造することができる。
すなわち、まず上記エラストマ組成物を、所定の厚み、および内径を有する筒状に押出成形等して、非多孔質でかつ継ぎ目のない半導電性のチューブを作製する。チューブの内径は、内層２の外径と略一致するか、あるいは内層２の外径より少し小さめに設定する。
そして、あらかじめ中心の通孔６にシャフト７が挿通されて固定された内層２を、上記チューブ内に圧入すると、内層２とチューブとが電気的に接合されるとともに、機械的に固定されて、上記チューブからなる外層４が形成される。
その結果、外層４と内層２の２層構造のローラ本体５を備えた帯電ローラ１が製造される。
なお、内層２と外層４との間には、任意の中間層を、１層または２層以上介在させてもよい。
ただし、ローラ本体５の構造を簡略化することを考慮すると、当該ローラ本体５は、図１(a)(b)の例のように、内層２と外層４が直接に積層された２層構造とするのが好ましい。
本発明の帯電ローラ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組み込んで使用することができる。
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。
〈耐摩耗性評価〉
外層のもとになるチューブの形成材料の耐摩耗性を評価するために、下記の３種の熱可塑性エラストマからなる、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７２０４：１９９９「プラスチック－摩耗輪におる摩耗試験方法」所載の摩耗試験用の試験片１～３を作製した。
試験片１：ポリウレタン系熱可塑性エラストマ〔ポリエーテルタイプ、前出のＢＡＳＦジャパン(株)製のエラストランＥＴ８７０－１１Ｖ、タイプＡデュロメータ硬さ：７１±３〕
試験片２：ポリエステル系熱可塑性エラストマ〔東レ・デュポン(株)製のハイトレル（登録商標）７２４７、タイプＤデュロメータ硬さ：７２〕
試験片３：ポリアミド系熱可塑性エラストマ〔宇部興産(株)製のＵＢＥＳＴＡ（登録商標）３０３０Ｕ、タイプＤデュロメータ硬さ：７８〕
上記３種の試験片を用いて、上記試験方法に則って、摩耗輪：Ｈ２２、荷重：１ｋｇｆ（≒９．８Ｎ）、サイクル数：１０００サイクルの条件で摩耗試験を実施して、摩耗による質量の減少量を求めた。結果を表１に示す。なお表中、熱可塑性エラストマの種類の欄の記号はＰＵ：ポリウレタン系熱可塑性エラストマ、ＰＥ：ポリエステル系熱可塑性エラストマ、ＰＡ：ポリアミド系熱可塑性エラストマとした。
Figure 0007025712000001
表１の結果より、ポリウレタン系熱可塑性エラストマが、他の熱可塑性エラストマよりも耐摩耗性に優れていることが確認された。
〈内層(ａ)〉
（半導電性ゴム組成物）
ＥＰＤＭ〔前出の住友化学(株)製のエスプレンＥＰＤＭ ５０５Ａ、エチレン含量：５０％、ジエン含量：９．５％、非油展〕１００質量部を、バンバリミキサを用いて素練りしながら、下記の各成分を配合して混練した。
Figure 0007025712000002
表２中の各成分は、下記のとおり。また、表中の質量部は、ＥＰＤＭ１００質量部あたりの質量部である。
パラフィン系オイル：前出の出光興産(株)製のダイアナ プロセスオイルＰＷ３８０、１００℃での動粘度：３０．８６ｍｍ２／ｓ、アニリン点：１４４℃。
カーボンブラック：前出のライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製のケッチェンブラック ＥＣ６００ＪＤ、ＤＢＰ吸油量：４９５ｃｍ３／１００ｇ。
発泡剤：ＯＢＳＨ、永和化成工業(株)製のネオセルボンＮ＃１０００Ｓ、メジアン径：１４μｍ。
発泡助剤：尿素系、永和化成工業(株)製のセルペースト１０１。
架橋促進助剤Ｉ：酸化亜鉛、三井金属鉱業(株)製。
架橋促進助剤II：ステアリン酸、日油(株)製。
充填剤：重質炭酸カルシウム、白石カルシウム(株)製のＢＦ－３００、平均粒子径８．０μｍ。
次いで、混練を続けながら、下記の架橋成分を配合してさらに混練して、半導電性ゴム組成物を調製した。
Figure 0007025712000003
表３中の各成分は、下記のとおり。また、表中の質量部は、ＥＰＤＭ１００質量部あたりの質量部である。
架橋剤：鶴見化学工業(株)製の金華印５％油入微粉硫黄
架橋促進剤ＴＳ：テトラメチルチウラムモノスルフィド、三新化学工業(株)製のサンセラー（登録商標）ＴＳ、チウラム系促進剤。
架橋促進剤ＤＭ：ジ－２－ベンゾチアジルジスルフィド、Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｓｈａｎｘｉａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製のＳＵＮＳＩＮＥ ＭＢＴＳ、チアゾール系促進剤。
（内層）
上記半導電性ゴム組成物を、押出成形機に供給して外径φ１０ｍｍ、内径φ４ｍｍの筒状に押出成形し、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、発泡させた。
次いで、架橋、発泡させた筒状体を、外周面に導電性の熱硬化性接着剤を塗布した外径φ６．０ｍｍ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。
そして、円筒研磨機を用いて外周面を研磨して外径φ１１．５ｍｍになるように仕上げて、シャフトと一体化された内層(ａ)を作製した。
〈内層(ｂ)〉
カーボンブラックとして、ＤＢＰ吸油量が１６０ｃｍ３／１００ｇであるカーボンブラック〔前出のデンカ(株)製のデンカ ブラック粒状〕１００質量部を配合するとともに、パラフィン系オイルの配合量を１００質量部としたこと以外は内層(ａ)と同様にして半導電性ゴム組成物を調製し、シャフトと一体化された内層(ｂ)を作製した。
〈チューブ(Ａ)〉
（エラストマ組成物）
ポリウレタン系熱可塑性エラストマ〔ポリエーテルタイプ、前出のＢＡＳＦジャパン(株)製のエラストランＥＴ８７０－１１Ｖ、タイプＡデュロメータ硬さ：７１±３〕１００質量部、カーボンブラック〔前出のデンカ(株)製のデンカ ブラック粒状、ＤＢＰ吸油量：１６０ｃｍ３／１００ｇ〕４０質量部、および架橋ＰＭＭＡ粒子〔前出の積水化成品(株)製のテクポリマーＭＢ３０Ｘ－５、平均粒子径：５μｍ〕３質量部を、２軸押出機で混練してエラストマ組成物を調製した。
（チューブ）
上記エラストマ組成物を、押出機に供給して外径φ１２ｍｍ、内径φ１１．２ｍｍの筒状に押出成形して、外層のもとになるチューブ(Ａ)を作製した。
〈チューブ(Ｂ)〉
平均粒子径が１２μｍである架橋ＰＭＭＡ粒子〔前出の積水化成品(株)製のテクポリマーＭＢ３０Ｘ－１２〕を同量配合したこと以外はチューブ(Ａ)と同様にしてエラストマ組成物を調製し、チューブ(Ｂ)を作製した。
〈チューブ(Ｃ)〉
平均粒子径が２０μｍである架橋ＰＭＭＡ粒子〔前出の積水化成品(株)製のテクポリマーＭＢ３０Ｘ－２０〕を同量配合したこと以外はチューブ(Ａ)と同様にしてエラストマ組成物を調製し、チューブ(Ｃ)を作製した。
〈チューブ(Ｄ)〉
タイプＡデュロメータ硬さが９０±２であるポリウレタン系熱可塑性エラストマ〔ポリエーテルタイプ、前出のＢＡＳＦジャパン(株)製のエラストランＥＴ８９０Ａ５０Ｓ〕を同量配合したこと以外はチューブ(Ｂ)と同様にしてエラストマ組成物を調製し、チューブ(Ｄ)を作製した。
〈チューブ(Ｅ)〉
ＤＢＰ吸油量が１１４ｃｍ３／１００ｇであるカーボンブラック〔東海カーボン(株)製のシースト６〕を５０質量部配合したこと以外はチューブ(Ｂ)と同様にしてエラストマ組成物を調製し、チューブ(Ｅ)を作製した。
〈チューブ(Ｆ)〉
タイプＤデュロメータ硬さが５６±３であるポリウレタン系熱可塑性エラストマ〔ポリエーテルタイプ、ＢＡＳＦジャパン(株)製のエラストランＥＴ８５６Ｄ５０〕を同量配合したこと以外はチューブ(Ｂ)と同様にしてエラストマ組成物を調製し、チューブ(Ｉ)を作製した。
〈チューブ(Ｇ)〉
平均粒子径が３０μｍである架橋ＰＭＭＡ粒子〔積水化成品(株)製のテクポリマーＭＢ３０Ｘ－３０〕を同量配合したこと以外はチューブ(Ａ)と同様にしてエラストマ組成物を調製し、チューブ(Ｇ)を作製した。
〈チューブ(Ｈ)〉
平均粒子径が１μｍである架橋ＰＭＭＡ粒子〔積水化成品(株)製のテクポリマーＳＳＸ－１０１〕を同量配合したこと以外はチューブ(Ａ)と同様にしてエラストマ組成物を調製し、チューブ(Ｈ)を作製した。
〈チューブ(Ｉ)〉
架橋ＰＭＭＡ粒子を配合しなかったこと以外はチューブ(Ａ)と同様にしてエラストマ組成物を調製し、チューブ(Ｉ)を作製した。
〈チューブ(Ｊ)〉
ポリウレタン系熱可塑性エラストマに代えて、ポリアミド系熱可塑性エラストマ〔宇部興産(株)製のＵＢＥＳＴＡ（登録商標）３０３０Ｕ、タイプＤデュロメータ硬さ：７８〕を同量配合するとともに、カーボンブラックの配合量を４５質量部としたこと以外はチューブ(Ｂ)と同様にしてエラストマ組成物を調製し、チューブ(Ｊ)を作製した。
〈実施例１～５、比較例１～６〉
上記(a)または(b)の内層と、(Ａ)～(Ｊ)のいずれかのチューブとを、後述する表４、表５に示すように組み合わせて、帯電ローラを製造した。
すなわち、(Ａ)～(Ｊ)のいずれかのチューブ内に、(a)または(b)の内層を圧入したのち両端を整形してローラ本体を形成し、帯電ローラを製造した。
〈ローラ本体のアスカーＣ型硬さ〉
実施例、比較例で製造した帯電ローラのローラ本体の、２３℃でのアスカーＣ型硬さを、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７３１２－１９９６「熱硬化性ポリウレタンエラストマー成形物の物理試験方法」の付属書２において援用する(社)日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ０１０１「膨張ゴムの物理試験方法」に準拠したタイプＣ硬さ試験機（例えば高分子計器(株)製のアスカーゴム硬度計Ｃ型）を用いて測定した。
すなわち、ローラ本体に挿通して固定したシャフトの両端を支持台に固定した状態で、ローラ本体の中央部に、上記タイプＣ硬さ試験機の押針を押し当て、さらに１ｋｇｆ（≒９．８Ｎ）の荷重を付加してアスカーＣ型硬さを測定した。
〈実機試験〉
実施例、比較例で製造した帯電ローラを、カラーレーザープリンタ〔沖電気工業(株)製のＣＯＲＥＦＩＤＯ（登録商標）２ Ｃ７１２ｄｎｗ〕のトナーカートリッジ〔ブラック、ＴＣ－Ｃ４ＣＫ２〕に、純正の帯電ローラの代わりに組み込んだ。
そして、上記トナーカートリッジを上記カラーレーザープリンタに装填して、温度２３±１℃、相対湿度５５±１％の環境下、５％濃度の画像を１１０００枚に亘って連続形成し、形成した画像を観察して、下記の基準で、形成画像の画質を評価した。
◎：形成した１１０００枚の画像には、画像不良は全く見られなかった。
○：ごく軽微な画像不良が見られたものの、実用上問題ない程度であった。
×：実用上問題となる画像不良が見られた。
また、連続画像形成後に帯電ローラを取り出し、外周面を目視によって観察して、下記の基準で、帯電ローラの汚れの有無を評価した。
◎：帯電ローラの外周面には、汚れは全く見られなかった。
○：ごく軽微な汚れが見られたものの、実用上問題ない程度であった。
×：実用上問題となる汚れが見られた。
以上の結果を、表４、表５に示す。なお表中、熱可塑性エラストマの種類の欄の記号はＰＵ：ポリウレタン系熱可塑性エラストマ、ＰＡ：ポリアミド系熱可塑性エラストマとした。また、熱可塑性エラストマの硬さの欄の数値は、いずれも中心値のみを記載し、タイプＡデュロメータ硬さの場合は数値の後ろに「Ａ」、タイプＤデュロメータ硬さの場合は数値の後ろに「Ｄ」を付して区別した。
Figure 0007025712000004
Figure 0007025712000005
外層を、タイプＡデュロメータ硬さが９３を超える硬いポリウレタン系熱可塑性エラストマによって形成した比較例１は、ローラ本体の柔軟性が低下してニップ幅を確保できず、感光体を良好に帯電できなかったため、形成画像に、帯電ムラによる画像不良を生じた。
内層に、ＤＢＰ吸油量が４００ｃｍ３／１００ｇ未満であるカーボンブラックを多量に配合した比較例２も、やはりローラ本体の柔軟性が低下してニップ幅を確保できず、感光体を良好に帯電できなかったため、形成画像に、帯電ムラによる画像不良を生じた。
平均粒子径が２０μｍを超える架橋ＰＭＭＡを配合した比較例３は、ローラ本体の外周面に形成された凸部が大きく、帯電時に、凸部との間で異常放電を生じて感光体の表面が傷ついたため、当該傷が反映されて、形成画像に画像不良を生じた。
平均粒子径が５μｍ未満である架橋ＰＭＭＡを配合した比較例４は、ローラ本体の外周面の表面粗さが小さいため、当該外周面に汚れが付着し、また付着した汚れが原因となって、形成画像に画像不良を生じた。
外層に架橋ＰＭＭＡ粒子を配合しなかった比較例５は、さらにローラ本体の外周面の表面粗さが小さいため、当該外周面に、より多量の汚れが付着し、また付着した汚れが原因となって、形成画像に画像不良を生じた。
外層を、ポリアミド系熱可塑性エラストマによって形成した比較例４は、やはりローラ本体の柔軟性が低下してニップ幅を確保できず、感光体を良好に帯電できないため、帯電ムラを生じた。また、外層が硬すぎて、感光体の表面が傷ついた。そのため、傷と帯電ムラとが反映されて、形成画像に画像不良を生じた。
これに対し、実施例１～５では、いずれも、ローラ本体の外周面の汚れや画像不良は見られなかった。
そして、これらの結果から、エチレンプロピレン系ゴム、パラフィン系オイル、およびＤＢＰ吸油量が４００ｃｍ３／１００ｇ以上であるカーボンブラックを含む半導電性ゴム組成物からなる多孔質構造の内層と、タイプＡデュロメータ硬さが９３以下であるポリウレタン系熱可塑性エラストマ、カーボンブラック、および平均粒子径が５～２０μｍの架橋ポリメタクリル酸メチル粒子を含む、非多孔質で継ぎ目のない半導電性のチューブからなる外層とを組み合わせることにより、現状よりもさらに各種の特性が改善された帯電ローラを製造できることが判った。
また、エチレンプロピレン系ゴムとしてはＥＰＤＭが好ましいこと、内層の発泡剤としてはＯＢＳＨが好ましいこと、ポリウレタン系熱可塑性エラストマとしては、ポリエーテルタイプのものが好ましいことも判った。
また、実施例１～５の結果より、上記の効果をより一層向上することを考慮すると、外層に含まれる架橋ＰＭＭＡ粒子の平均粒子径は、８μｍ以上であるのが好ましく、１６μｍ以下であるのが好ましいこと、外層を形成するポリウレタン系熱可塑性エラストマは、タイプＡデュロメータ硬さが７５以下であるのが好ましいこと、外層に含まれるカーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量が１５０ｃｍ３／１００ｇ以上であるのが好ましいことが判った。
１ 帯電ローラ
２ 内層
３ 外周面
４ 外層
５ ローラ本体
６ 通孔
７ シャフト
８ 外周面

Claims (7)

  1. エチレンプロピレン系ゴム、パラフィン系オイル、およびＤＢＰ吸油量が４００ｃｍ３／１００ｇ以上であるカーボンブラックを含む半導電性ゴム組成物からなり、多孔質構造を有する筒状の内層、および前記内層の外周に設けられた、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７３１１－１９９５において規定されたタイプＡデュロメータ硬さが、測定温度２３℃において９３以下であるポリウレタン系熱可塑性エラストマ、カーボンブラック、および平均粒子径が５μｍ以上、２０μｍ以下である架橋ポリメタクリル酸メチル粒子を含む、非多孔質でかつ継ぎ目のない半導電性のチューブからなる外層を含むローラ本体を備える帯電ローラ。
  2. 前記エチレンプロピレン系ゴムは、エチレンプロピレンジエンゴムである請求項１に記載の帯電ローラ。
  3. 前記内層は、発泡剤としての４，４′－オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドの熱分解によって多孔質構造とされている請求項１または２に記載の帯電ローラ。
  4. 前記ポリウレタン系熱可塑性エラストマは、ポリエーテルタイプのポリウレタン系熱可塑性エラストマである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の帯電ローラ。
  5. 前記ポリウレタン系熱可塑性エラストマは、前記タイプＡデュロメータ硬さが、測定温度２３℃において７５以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の帯電ローラ。
  6. 前記外層に含まれるカーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量が１５０ｃｍ３／１００ｇ以上である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の帯電ローラ。
  7. 前記請求項１ないし６のいずれか１項に記載の帯電ローラの製造方法であって、前記内層を、前記半導電性ゴム組成物に配合した、発泡剤としての４，４′－オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドの熱分解によって発泡させて多孔質構造とする工程を含む帯電ローラの製造方法。
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