JP7396135B2

JP7396135B2 - 電子写真用導電性ローラ

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Publication number: JP7396135B2
Application number: JP2020044332A
Authority: JP
Inventors: 秀俊市毛
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2023-12-12
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: CN113391531A; JP2021144198A

Description

本発明は、電子写真法を利用した画像形成装置に使用される導電性ローラに関する。

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、感光体の表面を一様に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、例えば、導電性ゴム組成物を筒状に成形し、架橋させて形成された導電性ゴムチューブに金属などから形成される導電性軸芯体を挿入した導電性ローラが用いられる。ゴムに導電性を付与する方法には、例えばエピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電ゴムを用いる方法や、ゴムにカーボンブラックを分散させる電子導電による方法がある。

また、ローラに当接する感光体に対してゴムに含まれる成分が移行して画像不良を起こすのを防ぎ、連続印刷使用において帯電ローラに付着するトナーや外添剤による帯電ローラそのもの性能低下を防止するために、ローラ表面を紫外線や電子線によって局所的に改質するといった方法やウレタン系樹脂やフッ素系樹脂などによってコーティングするといったことが行われている。

高画質化、長寿命化、低コスト化の要望が高まるにつれ、従来技術では対応できない課題が増えてきた。そこで、種々の導電性ローラが提案されている。例えば、特許文献１には、エピクロルヒドリンゴム、ジエン系ゴム、陰イオンのカリウム塩、および、反応性シリコーンオイルを含有するゴム組成物の架橋物からなり、外周面に酸化膜を備えた半導電性ローラが記載されている（特許文献１（請求項１）参照）。

特許文献２には、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）とエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）の２種のみを含むゴム分、特定のカーボンブラック、架橋成分として硫黄、過酸化物架橋剤、および、スルフェンアミド系促進剤を含むゴム組成物からなる架橋物の外周面に酸化膜を備えた半導電性ローラが記載されている（特許文献２（請求項１）参照）。

特許文献３には、導電性ゴム層が、極性ゴムとカーボンブラックを含み、前記カーボンブラックが、カーボンブラックＡ（平均一次粒子径：３１ｎｍ～５０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量：９０ｃｍ²／１００ｇ～１８０ｃｍ²／１００ｇ）と、カーボンブラックＢ（平均一次粒子径：９０ｎｍ～３００ｎｍ、ＤＢＰ吸収量：２０ｃｍ²／１００ｇ～８０ｃｍ²／１００ｇ）とを所定量含有する導電性ゴムローラが記載されている（特許文献３（請求項１）参照）。

特開２０１８－１９７７９１号公報特許第５９３６２８２号公報特開２００８－２５６９０８号公報

ゴム成分としてエピクロルヒドリンゴムを含有するローラでは、エピクロルヒドリンゴム自体が感光体に対する汚染性を有する。そのため、求められる画質によっては、外周面の酸化膜だけでは十分な防汚性を持たせることができない。さらにエピクロルヒドリンゴムと陰イオンのカリウム塩の組み合わせは、ゴム材料としては比較的、高価であり、コーティング膜を省いた構造としても市場の低価格化の要請に十分に対応することができない。

ゴム成分として、ＮＢＲとＥＰＤＭのみを用いたローラでは、ＮＢＲ（ジエン系ゴム）とＥＰＤＭ（非ジエン系ゴム）の組み合わせで、共架橋しにくい。そのため、感光体の材質によっては、未反応の低分子量成分が保管、輸送中に感光体に移行し、画像不良を生じることがある。また、過酸化物架橋剤は、酸素が存在する加硫缶や連続架橋装置で架橋させた場合に、ゴム分を架橋反応させることができない場合がある。この場合、例えば帯電ローラとして感光体と接触させた際に当該帯電ローラに貼りつくといった問題を起こす可能性がある。加えて長寿命な画像形成装置あるいはトナーカートリッジに当該構成のローラを適用すると、連続使用時にローラの電気抵抗値が上昇していく、いわゆる通電劣化という現象を起こす。そのため、長寿命の画像形成装置あるいはトナーカートリッジに用いることはできない。

極性ゴムとしてＮＢＲを用いたローラでは、ＮＢＲの耐候性が低く、画像形成装置内のオゾンによって劣化し亀裂が入る可能性がある。また、紫外線処理によって酸化膜を形成する場合、ＮＢＲは紫外線処理時に不可避的に発生するオゾンによって容易に亀裂が入るため、安定した製造工程を設計することが不可能である。加えて、極性ゴムは、抵抗値の環境変動を有しており、ゴム種の選択によっては、低温低湿環境と高温高湿環境で、感光体に対する放電特性が変わってしまうことが問題となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、連続使用による導電性弾性層の通電劣化が抑制され、かつ、保管時に導電性弾性層自身の変形や導電性弾性層に接触する部材への汚染を抑制できる導電性ローラを提供することを目的とする。

上記課題を解決することができた本発明の電子写真用導電性ローラは、導電性軸芯体と前記導電性軸芯体を被覆する導電性弾性層とを有し、前記導電性弾性層が、（ａ）ベースポリマー、（ｂ）硫黄、（ｃ）カーボンブラックを含有する導電性ゴム組成物を加硫することで形成されたものであり、前記（ａ）ベースポリマーが、（ａ１）スチレンブタジエンゴムと（ａ２）クロロプレンゴムを含有し、前記（ａ１）スチレンブタジエンゴムと（ａ２）クロロプレンゴムとの質量比（ａ１／ａ２）が１．０～５．０であり、前記（ｃ）カーボンブラックが、（ｃ１）一次粒子径が１８ｎｍ～３０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量が５０ｍｌ／１００ｇ～１３０ｍｌ／１００ｇである第１カーボンブラック、および、（ｃ２）一次粒子径が８０ｎｍ～１２５ｎｍ、ＤＢＰ吸収量が１０ｍｌ／１００ｇ～４７ｍｌ／１００ｇである第２カーボンブラックを含有し、前記導電性ゴム組成物中の前記（ｃ１）第１カーボンブラックと（ｃ２）第２カーボンブラックの総質量（ｃ１＋ｃ２）が、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して３８質量部～６５質量部であることを特徴とする。

導電性弾性層を構成する（ａ）ベースポリマーを（ａ１）スチレンブタジエンゴムと（ａ２）クロロプレンゴムを１．０～５．０の比率でブレンドすることによって、環境によるポリマー由来の抵抗変動がなく、ジエン系ゴム同士であるため共架橋性を有し、導電性弾性層に接触する部材（例えば、感光体ドラム）を汚染しにくくなる。さらに、導電剤であるカーボンブラックを安定的に分散することができ、かつ、オゾン暴露に耐える耐候性を有することが可能となる。
導電性弾性層に、（ｃ１）第１カーボンブラックと（ｃ２）第２カーボンブラックを分散させることによって、高い通電耐久性を持たせることが可能となる。また、（ｃ１）第１カーボンブラックと（ｃ２）第２カーボンブラックの総質量を調製することで、導電性弾性層に適度な半導電性を持たせることが可能となる。

本発明の電子写真用導電性ローラを、電子写真法を利用した画像形成装置の帯電ローラとして用いた場合、連続使用による導電性弾性層の通電劣化抑制されるため、帯電性能が劣化することによるカブリの発生を抑制し、画像形成装置の長寿命化を達成できる。また、画像形成装置の保管、輸送時に帯電ローラ自身の変形や感光体を汚染することによる画像不良の発生を抑制できる。

本発明の導電性ゴムローラの一例を示す斜視図である。

本発明の電子写真用導電性ローラは、導電性軸芯体と前記導電性軸芯体を被覆する導電性弾性層とを有し、前記導電性弾性層が、（ａ）ベースポリマー、（ｂ）硫黄、（ｃ）カーボンブラックを含有する導電性ゴム組成物を加硫することで形成されたものである。

以下、導電性ゴム組成物に使用される原料について説明する。

（ａ）ベースポリマー
前記（ａ）ベースポリマーは、（ａ１）スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と（ａ２）クロロプレンゴム（ＣＲ）を含有する。

（ａ１）ＳＢＲ
前記ＳＢＲとしては、スチレンとブタジエンとを、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、なおかつ架橋性を有する種々のＳＢＲが、いずれも使用可能である。ＳＢＲとしては、結合スチレン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。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、非油展タイプのＳＢＲが好ましい。また、ＳＢＲとしては、非汚染性のものが好ましい。

前記ＳＢＲは、結合スチレン量が、１５質量％以上が好ましく、より好ましくは２０質量％以上であり、４５質量％以下が好ましく、より好ましくは３５質量％以下、さらに好ましくは２７質量％以下である。前記結合スチレン量は、ＪＩＳ６２３６（２００１）に従って測定する。

（ａ２）ＣＲ
前記ＣＲとしては、クロロプレンを乳化重合させて合成され、架橋性を有する種々のＣＲが、いずれも使用可能である。ＣＲは、クロロプレンを乳化重合させる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とに分類される。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体を用いてもよい。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。ＣＲ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、非油展タイプのＣＲが好ましい。

前記（ａ）ベースポリマー中の前記（ａ１）スチレンブタジエンゴムと（ａ２）クロロプレンゴムとの質量比（ａ１／ａ２）は、１．０以上が好ましく、より好ましくは１．３
以上、さらに好ましくは１．５以上、特に好ましくは１．７以上であり、５．０以下が好ましく、より好ましくは４．５以下、さらに好ましくは４．０以下、特に好ましくは３．５以下である。前記質量比（ａ１／ａ２）が１．０以上では、ゴム組成物中のカーボンブラックの分散性が改善され、得られる導電性弾性層の抵抗値が良好となる。また、前記質量比（ａ１／ａ２）が５．０以下では、得られる導電性弾性層の耐候性が向上し、紫外線照射処理を施した場合に導電性弾性層表面に亀裂等が生じることが抑制される。

前記（ａ）ベースポリマーは、前記（ａ１）スチレンブタジエンゴムおよび（ａ２）クロロプレンゴム以外の他のゴム成分を含有してもよいが、前記（ａ１）スチレンブタジエンゴムおよび（ａ２）クロロプレンゴムのみを含有することが好ましい。前記（ａ）ベースポリマーが他のゴム成分を含有する場合、（ａ）ベースポリマー中の前記（ａ１）スチレンブタジエンゴムおよび（ａ２）クロロプレンゴムの合計含有率は、７０質量％以上が好ましく、より好ましくは８０質量％以上、さらに好ましくは９０質量％以上である。

前記他のゴム成分としては、従来導電性ゴムローラに使用されるものが好適に使用できる。前記他のゴム成分としては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、シリコンゴム等が挙げられる。これらの他のゴム成分は、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

（ｂ）硫黄
前記導電性ゴム組成物は、架橋剤として、（ｂ）硫黄を含有する。前記硫黄としては、粉末硫黄、オイル処理粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、分散性硫黄等が挙げられる。

前記導電性ゴム組成物中の前記（ｂ）硫黄の含有量は、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して、０．５質量部以上が好ましく、より好ましくは０．７５質量部以上、さらに好ましくは１．０質量部以上、特に好ましくは１．２質量部以上であり、２．０質量部以下が好ましく、より好ましくは１．７５質量部以下、さらに好ましくは１．６５質量部以下である。前記（ｂ）硫黄の含有量が０．５質量部以上であれば、（ａ）ベースポリマーを十分に架橋することができ、保管時に導電性弾性層にへたりが生じることを抑制できる。また、前記（ｂ）硫黄の含有量が２．０質量部以下であれば、導電性弾性層の硬度が高くなりすぎることを抑制できる。

（ｃ）カーボンブラック
前記導電性ゴム組成物は、（ｃ）カーボンブラックとして、（ｃ１）第１カーボンブラック、および、（ｃ２）第２カーボンブラックを含有する。粒子径の小さなカーボンブラックによって導電性弾性層の導電化を図り、粒子径の大きなカーボンブラックによる高充填化によって、カーボンの導電パスの安定化（機械的、電気的ストレスへの耐性）を達成する。

（ｃ１）第１カーボンブラック
前記第１カーボンブラックの一次粒子径は、１８ｎｍ～３０ｎｍである。本発明において、一次粒子径とは、電子顕微鏡を用いて測定される一次粒子の個数平均粒子径である。前記（ｃ１）第１カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、５０ｍｌ／１００ｇ以上が好ましく、より好ましくは７５ｍｌ／１００ｇ以上、さらに好ましくは１００ｍｌ／１００ｇ以上であり、１３０ｍｌ／１００ｇ以下が好ましく、より好ましくは１２５ｍｌ／１００ｇ以下である。ＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳＫ６２１７－４（２０１７）に従い非圧縮試料について測定する。

（ｃ２）第２カーボンブラック
前記第２カーボンブラックの一次粒子径は、８０ｎｍ～１２５ｎｍである。前記（ｃ２）第２カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、１０ｍｌ／１００ｇ以上が好ましく、より好ましくは２０ｍｌ／１００ｇ以上、さらに好ましくは２５ｍｌ／１００ｇ以上であり、４７ｍｌ／１００ｇ以下が好ましく、より好ましくは４５ｍｌ／１００ｇ以下である。

前記導電性ゴム組成物において、前記（ｃ１）第１カーボンブラックと（ｃ２）第２カーボンブラックとの質量比（ｃ１／ｃ２）は、０．５以上が好ましく、より好ましくは０．８以上、さらに好ましくは１．０以上、特に好ましくは１．５以上であり、３．０以下が好ましく、より好ましくは２．５以下、さらに好ましくは２．４以下、特に好ましくは２．２以上である。前記質量比（ｃ１／ｃ２）が、０．５以上であれば、導電性弾性層の放電ムラが抑制され、３．０以下であれば導電性弾性層の通電耐久が良好となる。

前記導電性ゴム組成物中の前記（ｃ１）第１カーボンブラックと（ｃ２）第２カーボンブラックの総質量（ｃ１＋ｃ２）は、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して、３８質量部以上が好ましく、より好ましくは４０質量部以上、さらに好ましくは４２質量部以上、特に好ましくは４４質量部以上であり、６５質量部以下が好ましく、より好ましくは６０質量部以下、さらに好ましくは５７質量部以下、特に好ましくは５５質量部以下である。総質量（ｃ１＋ｃ２）が３８質量部以上であれば導電性弾性層の電気抵抗値が低減され、導電性弾性層の放電量が増大し、６５質量部以下であればゴム組成物の成形性が良好となる。

前記導電性ゴム組成物中の前記（ｃ１）第１カーボンブラックの質量は、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して、１０質量部以上が好ましく、より好ましくは１５質量部以上、さらに好ましくは２０質量部以上であり、６０質量部以下が好ましく、より好ましくは５２質量部以下、さらに好ましくは５０質量部以下、特に好ましくは４５質量部以下である。
前記導電性ゴム組成物中の前記（ｃ２）第２カーボンブラックの質量は、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して、５質量部以上が好ましく、より好ましくは７質量部以上、さらに好ましくは１０質量部以上であり、５５質量部以下が好ましく、より好ましくは４５質量部以下、さらに好ましくは４２質量部以下、特に好ましくは３５質量部以下である。

前記導電性ゴム組成物は、（ｃ１）第１カーボンブラック、（ｃ２）第２カーボンブラック以外の（ｃ３）第３カーボンブラックを含有してもよいが、（ｃ）カーボンブラックとして（ｃ１）第１カーボンブラック、および、（ｃ２）第２カーボンブラックのみを含有することが好ましい。なお、（ｃ３）第３カーボンブラックを含有させる場合、（ｃ）カーボンブラック中の（ｃ１）第１カーボンブラックおよび（ｃ２）第２カーボンブラックの合計含有率は、７０質量％以上が好ましく、より好ましくは８０質量％以上、さらに好ましくは９０質量％以上である。

前記導電性ゴム組成物は、必要に応じて、架橋促進剤、架橋助剤、受酸剤、充填剤、老化防止剤、加工助剤、滑剤、分散剤などの配合剤が添加されていてもよい。これらの配合剤は、ブルームやブリードを起こしにくいものを適宜選択することが好ましい。

架橋促進剤
前記導電性ゴム組成物は、架橋促進剤を含有してもよい。前記架橋促進剤としては、無機促進剤、有機促進剤のいずれも使用できる。前記無機促進剤としては、消石灰、マグネシア（ＭｇＯ）、リサージ（ＰｂＯ）等が挙げられる。前記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が挙げられる。架橋促進剤は、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。前記硫黄と組み合わせる架橋促進剤としては、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。

前記チアゾール系促進剤としては、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が挙げられ、ジ－２－ベンゾチアゾリルジスルフィドが好ましい。前記チアゾール系促進剤の使用量は、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して０．５質量部以上、２．０質量部以下が好ましい。

前記チウラム系促進剤としては、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が挙げられ、テトラメチルチウラムモノスルフィドが好ましい。前記チウラム系促進剤の使用量は、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して０．３質量部以上、２．０質量部以下が好ましい。

架橋助剤
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。前記架橋助剤の使用量は、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して、０．１質量部以上が好ましく、７質量部以下が好ましい。

受酸剤
受酸剤は、ベースポリマーの架橋時にＣＲ等から発生する塩素系ガスが導電性弾性層内に残留したり、それによって架橋阻害や導電性弾性層と接触する部材（例えば、感光体ドラム）の汚染等を生じたりするのを防止する。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。前記受酸剤の使用量は、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して０．５質量部以上が好ましく、より好ましくは１質量部以上であり、８質量部以下が好ましく、より好ましくは６質量部以下である。

前記充填剤としては、シリカ、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が挙げられる。充填剤を配合することにより、導電性弾性層の機械的強度等を向上できる。

前記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。老化防止剤としては、ジエチルジチオカルバミン酸ニッケル、ジブチルジチオカルバミン酸ニッケル等が挙げられる。

前記導電性ゴム組成物は、（ａ）ベースポリマー、（ｂ）硫黄、および、（ｃ）カーボンブラック、ならびに必要に応じて他の原料を配合し、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、オープンロール等で混練することで調製できる。混練の方法および条件は生産スケールによって適宜選択される。

［電子写真用導電性ローラ］
本発明の電子写真用導電性ローラは、導電性軸芯体と、前記導電性軸芯体を被覆する導電性弾性層とを有し、前記導電性弾性層が前記導電性ゴム組成物から形成されている。本発明の電子写真用導電性ローラは、電子写真法を利用した画像形成装置の帯電ローラ、転写ローラ等に使用することができ、特に帯電ローラに好適に使用できる。図１は、本発明の電子写真用導電性ローラの一例を示す斜視図である。電子写真用導電性ローラ１は、導電性軸芯体２と、前記導電性軸芯体２を被覆する導電性弾性層３とを有する。前記導電性弾性層３は、前記導電性ゴム組成物の架橋物からなり、円筒状に形成されている。前記導電性弾性層３の中心の通孔には導電性軸身体が挿通されて固定されている。

導電性軸芯体２は、少なくとも表面が導電性を有し、導電性ローラの支持体として機能するものであれば特に限定されない。前記導電性軸芯体２の直径は特に限定されないが、通常４．０ｍｍ～１２．０ｍｍである。前記導電性軸芯体２としては、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形成される。

前記導電性軸芯体２は、例えば、導電性を有する接着剤を介して、導電性弾性層３と電気的に接合されるとともに機械的に固定されるか、または導電性弾性層の通孔の内径よりも外径の大きいものを通孔に圧入することで、導電性弾性層３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、この両方を併用して、導電性軸芯体２を導電性弾性層３に電気的に接合し、機械的に固定してもよい。

導電性弾性層３は、中実構造でもよいし、多孔質構造でもよい。また、導電性弾性層３は、外周面や内周面に、ローラの抵抗調整層、表面保護層等を配置してもよい。導電性弾性層３の厚さは特に限定されず、使用目的に応じて適宜調整すればよく、通常０．５ｍｍ～６．０ｍｍである。

前記導電性弾性層３は、表面を、ポリウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、フッ素樹脂、フッ化アクリル樹脂、フッ化シラン樹脂等でコーティングされていてもよい。また、導電性弾性層３は、表面が、電子線、紫外線、コロナ放電等の乾式処理によって表面改質されていてもよい。前記導電性弾性層３は、表面が紫外線照射処理されていることが好ましい。また、導電性弾性層３は、外周面に、酸化膜が形成されていることが好ましい。酸化膜とは、ベースポリマーが酸化されることで形成される被膜である。前記酸化膜は、前記導電性弾性層３の表面に、酸素存在下で紫外線照射処理することで形成できる。

前記電子写真用導電性ローラ１を製造するには、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。次いで、架橋（および発泡）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、冷却し導電性弾性層３を形成する。ここで、所定の外径となるように、外周面を研磨してもよい。研磨方法としては、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。

前記導電性軸芯体２は、筒状体のカット後から研磨後までの任意の時点で、導電性弾性層３の通孔に挿通して固定できる。ただし、カット後、まず通孔に導電性軸芯体２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導電性弾性層３の反りや変形を抑制できる。また、導電性軸芯体２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、なおかつ外周面のフレを抑制できる。

前記導電性軸芯体２は、通孔の内径よりも外径の大きいものを通孔に圧入するか、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に挿通すればよい。前者の場合は、導電性軸芯体２の圧入と同時に導電性弾性層３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、導電性軸芯体２が導電性弾性層３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方を併用して、導電性軸芯体２を導電性弾性層３に電気的に接合し、機械的に固定してもよい。

前記導電性弾性層３の表面に紫外線照射処理を施して酸化膜を形成する場合、低圧水銀ランプを用いることが好ましい。低圧水銀ランプは、主に波長が１８５ｎｍ、２５４ｎｍの紫外線を放射するため、導電性弾性層の表面改質を効率よく行うことができる。また、低圧水銀ランプを使用する場合、紫外線照射量は１００ｍＪ／ｃｍ²～５０００ｍＪ／ｃｍ²とすることが好ましい。

本発明の電子写真用導電性ローラは、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、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、帯電ローラとして好適に利用できるほか、例えば、現像ローラ、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、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更、実施の態様は、いずれも本発明の範囲内に含まれる。

［評価方法］
初期画像、保管試験、通紙耐久試験においては、市販のレーザープリンタ用の新品トナーカートリッジ（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帯電ローラ、現像ローラが一体となったもの）に既設の帯電ローラを、本発明の導電性ローラに交換し、試験用トナーカートリッジを作製した。

（１）初期画像
試験用トナーカートリッジを用いて画像形成を行い、初期画像を目視で確認した。
〇：実用画像、ハーフトーン画像のいずれにも画像不良が発生しなかった。
△：実用画像および／またはハーフトーン画像で画像不良が認められた。

（２）保管試験
試験用トナーカートリッジを５０℃／９０％Ｒｈの環境炉に２週間投入した後に画像評価を行い、感光体周期および帯電ローラ周期の画像不良発生の有無を確認した。
〇：実用画像、ハーフトーン画像のいずれにも画像不良が発生しなかった。
△：実用画像では、画像不良は認められなかった。ハーフトーン画像で帯電ローラ周期、感光ドラム周期での軽微な画像不良が認められた。
×：実用画像、ハーフトーン画像のいずれにおいても実用不可能なレベルの画像不良が発生した。

（３）通紙耐久試験
試験用トナーカートリッジを用いて、１分間に６枚、かつ、１日に２０００枚ペースでの通紙を５日間実施した後に、白べた画像を出力してカブリの発生を確認した。
〇：白地部分に目視で確認できるカブリは発生しなかった。
△：白地部分にわずかなカブリが発生したが、実用上問題ないレベルであった。
×：白地部分にカブリが発生し、実用不可能なレベルであった。

（４）通電耐久試験
金属製シャフトが相通された導電性ローラを２２℃、５５％ＲＨの環境炉に１２時間以上置いた。この導電性ローラを軸支し、これを金属製円筒（ＳＵＳ製、直径３０ｍｍ）の上方に、導電性ローラと金属製円筒とが当接するように配置した。前記金属製シャフトと金属製円筒との間に、直流電源および抵抗体を直列に接続して、電気抵抗値の計測回路を作製した。なお、直流電源は－側を金属製シャフト、＋側を抵抗に接続した。
金属製シャフトの両端部に５００ｇｆの荷重をかけて、導電性ローラを金属製円筒に押圧し、導電性ローラおよび金属製円筒ともに静止させたまま、金属製シャフトの露出部の一方から直流電流（２００Ｖ）を1時間印可し続けた。金属製円筒に直列に接続した抵抗体（０．１ｋΩ）にかかる電圧をデータロガーにてデータを収集し、抵抗体（０．１ｋΩ）にかかる電圧から、導電性ローラの抵抗値を逆算して、初期と1時間後の抵抗値から抵抗上昇率（１時間後の抵抗値／初期の抵抗値）を求めた。
〇：抵抗上昇率が１．００倍～１．５０倍で、良好な通電耐久性を有する。
△：抵抗上昇率が１．５１倍～３．００倍で、実用に耐える通電耐久性を有する。
×：抵抗上昇率が３．０１倍以上で、実用不可能なレベルである。

［導電性ローラの製造］
表１、２に示した配合となるように、各ベースポリマーを加圧ニーダーにて素練りした後、第１カーボンブラック、第２カーボンブラック、架橋助剤および受酸剤を投入してさらにニーダーにて混練をした。最後に、架橋剤および架橋促進剤をロールミルにて混練りし、導電性ゴム組成物を得た。

得られた導電性ゴム組成物を、押出機を用いてゴムパイプ状（外径１１ｍｍ、内径５ｍｍ）に成形した。得られたゴムパイプを加硫缶内にて１５０℃、４０分間の直接蒸気加硫を行った。加硫処理後のゴムパイプに金属製シャフト（直径６ｍｍ）を圧入し、ギアオーブンによって１６０℃、３０分間二次加硫を行い、両端をカットしてゴム長を所定の長さに調整したゴムローラを得た。このゴムローラに対して円筒研磨機で外周面をトラバース研磨し、導電性ローラを製作した。

研磨後の導電性ローラの外周面をアルコール拭きした後、低圧水銀ランプから外周面までの距離を５０ｍｍとして紫外線処理装置にセットし、導電性ローラを６０ｒｐｍで回転させながら紫外線照射を行った。外周面の位置における紫外線照射量を３０００ｍＪ／ｃｍ²となるように紫外線照射時間を設定した。紫外線照射処理を施した導電性ローラを評価し、結果を表１、２に示した。

表１、２で使用した原料は下記のとおりである。
ＳＢＲ：日本ゼオン社製、Ｎｉｐｏｌ（登録商標）１５０２（非油展スチレンブタジエンゴム、結合スチレン量：２３．５質量％）
ＣＲ：昭和電工社製、ショウプレン（登録商標）ＷＲＴ（クロロプレンゴム）
ＮＢＲ：ＪＳＲ社製、Ｎ２５０ＳＬ（アクリロニトリルブタジエンゴム）
ＥＰＤＭ：住友化学社製、エスプレン（登録商標）５０５Ａ（エチレンプロピレンジエンゴム）
シースト（登録商標）３：東海カーボン社製、カーボンブラック（一次粒子径：２８ｎｍ、ＤＢＰ吸収量：１０１ｍｌ／１００ｇ)
シースト７ＨＭ：東海カーボン社製、カーボンブラック（一次粒子径：１９ｎｍ、ＤＢＰ吸収量：１２５ｍｌ／１００ｇ)
シースト１１６：東海カーボン社製、カーボンブラック（一次粒子径：３８ｎｍ、ＤＢＰ吸収量：１３３ｍｌ／１００ｇ)
旭＃１５：旭カーボン社製、カーボンブラック（一次粒子径：１２２ｎｍ、ＤＢＰ吸収量：４１ｍｌ／１００ｇ）
アサヒサーマル（登録商標）：旭カーボン社製、カーボンブラック（一次粒子径：８０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量：２８ｍｌ／１００ｇ）
旭＃３５：旭カーボン社製、カーボンブラック（一次粒子径：７８ｎｍ、ＤＢＰ吸収量：５０ｍｌ／１００ｇ）
酸化亜鉛：三井金属鉱山社製、酸化亜鉛二種
ＤＨＴ－４Ａ－２：協和化学工業社製、ハイドロタルサイト類化合物
硫黄：鶴見化学工業社製、５％オイル入り硫黄
ＭＢＴＳ：Shandong Shanxian Chemical社製 SUNSINE MBTS（ジ－２－ベンゾチアジルジスルフィド）
サンセラー（登録商標）ＴＳ：三新化学工業社製、テトラメチルチウラムモノスルフィド

導電性ローラＮｏ．１～１１は、導電性弾性層が、（ａ）ベースポリマー、（ｂ）硫黄、（ｃ１）第１カーボンブラック、および、（ｃ２）第２カーボンブラックを所定量含有する導電性ゴム組成物から形成されている。これらの導電性ローラＮｏ．１～１１は、水準によっては軽微な画像不良の発生は認められるものの、いずれの水準においても実用可能であった。

導電性ローラＮｏ．１２は、導電性ゴム組成物が、（ｃ２）第２カーボンブラックを含有していないため、通電耐久が悪く、通紙耐久でもカブリが認められた。
導電性ローラＮｏ．１３は、（ａ）ベースポリマー中のＣＲの比率が少なく、耐候性が悪い。そのため、紫外線照射処理で発生するオゾンによって導電性弾性層の表面に亀裂が生じ、画像評価、通電耐久試験に供する試作品を得ることができなかった。

導電性ローラＮｏ．１４は、（ｃ１）第１カーボンブラックおよび（ｃ２）第２カーボンブラックのＤＢＰ吸収量が高いため、抵抗値が高すぎ、放電量が少なく、評価可能な印字運転ができなかった。
導電性ローラＮｏ．１５は、導電性ゴム組成物中のカーボンブラックの総質量（ｃ１＋ｃ２）が少ないため、抵抗値が高すぎ、放電量が少なく、評価可能な印字運転ができなかった。
導電性ローラＮｏ．１６は、導電性ゴム組成物中のカーボンブラックの総質量（ｃ１＋ｃ２）が多く、押出成形が不可能であった。

導電性ローラＮｏ．１７は、（ａ）ベースポリマーとしてＳＢＲおよびＣＲを含有していないため、共架橋性に劣り、帯電ローラのへたり痕、感光体の汚染痕のいずれも発生が認められた。また、導電性ローラＮｏ．１７は、通電上昇も大きく、通紙後のカブリも悪かった。
導電性ローラＮｏ．１８は、導電性ローラＮｏ．１７よりは改善が認められるが、傾向は同じであった。

１：電子写真用導電ローラ、２：導電性軸芯体、３：導電性弾性層

Claims

導電性軸芯体と、前記導電性軸芯体を被覆する導電性弾性層とを有し、
前記導電性弾性層が、（ａ）ベースポリマー、（ｂ）硫黄、（ｃ）カーボンブラックを含有する導電性ゴム組成物を加硫することで形成されたものであり、
前記（ａ）ベースポリマーが、（ａ１）スチレンブタジエンゴムと（ａ２）クロロプレンゴムを含有し、前記（ａ１）スチレンブタジエンゴムと（ａ２）クロロプレンゴムとの質量比（ａ１／ａ２）が１．５～５．０であり、
前記（ｃ）カーボンブラックが、（ｃ１）一次粒子径が１８ｎｍ～３０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量が５０ｍｌ／１００ｇ～１３０ｍｌ／１００ｇである第１カーボンブラック、および、（ｃ２）一次粒子径が８０ｎｍ～１２５ｎｍ、ＤＢＰ吸収量が１０ｍｌ／１００ｇ～４７ｍｌ／１００ｇである第２カーボンブラックを含有し、
前記導電性ゴム組成物中の前記（ｃ１）第１カーボンブラックと（ｃ２）第２カーボンブラックの総質量（ｃ１＋ｃ２）が、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して、３８質量部～６５質量部であることを特徴とする電子写真用導電性ローラ。
前記（ａ１）スチレンブタジエンゴムと（ａ２）クロロプレンゴムとの質量比（ａ１／ａ２）が１．３～４．５である請求項１に記載の電子写真用導電性ローラ。
前記導電性ゴム組成物中の前記（ｃ２）第２カーボンブラックの質量が、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して、５質量部～５５質量部である請求項１または２に記載の電子写真用導電性ローラ。
前記（ｃ１）第１カーボンブラックと（ｃ２）第２カーボンブラックとの質量比（ｃ１／ｃ２）が、０．５～３．０である請求項１～３のいずれか一項に記載の電子写真用導電性ローラ。
前記導電性ゴム組成物中の前記（ｂ）硫黄の含有量が、前記（ａ）ベースポリマー１００質量部に対して、０．５質量部～２．０質量部である請求項１～４のいずれか一項に記載の電子写真用導電性ローラ。
前記導電性弾性層の外周面に、酸化膜が形成されている請求項１～５のいずれか一項に記載の電子写真用導電性ローラ。