(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチレンブタジエンゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むゴム分、ならびに前記ゴム分の総量１００質量部あたり０．０５質量部以上、５質量部以下の、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の塩を含み、かつ前記エピクロルヒドリンゴムの配合割合が、前記ゴム分の総量１００質量部中の５０質量部未満であるゴム組成物によって非多孔質でかつ単層構造に形成された半導電性ローラ。
【請求項２】
前記ゴム分はさらにアクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリルゴム、およびエチレンプロピレンジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種を含んでいる請求項１に記載の半導電性ローラ。
【請求項３】
前記塩の配合割合は、前記ゴム分の総量１００質量部あたり０．１質量部以上、２質量部以下である請求項１または２に記載の半導電性ローラ。
【請求項４】
前記スチレンブタジエンゴムの配合割合は、前記ゴム分の総量１００質量部中の１０質量部以上、８０質量部以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導電性ローラ。
【請求項５】
外周面に酸化膜を備えている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導電性ローラ。
【請求項６】
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ないし５のいずれか１項に記載の半導電性ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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等として好適に使用される半導電性ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
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温度２３℃、相対湿度５５％の常温常湿環境下で１０８Ω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。
【０００３】
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を形成するゴム分の種類、添加剤の種類や配合割合、構造等が種々検討されている。
例えば半導電性ローラをできるだけ生産性良く低コストで製造するとともにその耐久性や圧縮永久ひずみ特性等を向上するために、当該半導電性ローラは、非多孔質でかつ単層構造に形成されるのが一般的である。
【０００４】
また、かかる半導電性ローラを現像ローラとして用いた際のトナー帯電量や搬送量の低下を抑制して、できるだけ画質のよい画像を形成するためには、ゴム分としてエピクロルヒドリンゴム等のイオン導電性ゴムを少なくとも含むゴム組成物を用いて半導電性ローラを形成するのが好ましいと考えられている。
しかし、かかる半導電性ローラを現像ローラとして使用すると形成画像の画像濃度が低下するという問題がある。これはエピクロルヒドリンゴム等のイオン導電性ゴムがトナーに対する高い付着性を有することが原因である。
【０００５】
そこで特許文献１では、トナーの付着による画像濃度の低下を抑制して適度の画像濃度を確保するべく、ゴム分としてイオン導電性ゴムを含むゴム組成物からなる半導電性ローラに、トナーの付着を防止する機能を有する酸化チタンを含有させることが提案されている。
しかし高硬度の充填剤（フィラー）でもある酸化チタンを上記の機能が十分に得られる量含有させると半導電性ローラの硬度が上昇して別の新たな問題を生じる。すなわちトナーの劣化を生じやすくなって画像耐久性が低下したり、感光体の表面に半導電性ローラを圧接させた際のニップ幅が狭くなって形成画像の画質が低下したりするおそれがある。
【０００６】
画像耐久性とは、同じトナーを繰り返し画像形成に使用した際に形成画像の画質をどれだけの間、良好に維持できるかを表す指標である。
１回の画像形成には画像形成装置の現像部に収容されたトナーのごく一部しか使用されず、残りの大部分のトナーは現像部内を繰り返し循環する。そのため現像部内に設けられてトナーと繰り返し接触する現像ローラがトナーにどれだけダメージを与えるか、あるいは与えないかが画像耐久性を向上する上での大きな鍵となる。画像耐久性が低下すると形成画像の黒ベタ部分に白縦筋を生じたり、余白部分にカブリを生じたりして画質が低下する。
【０００７】
特許文献２では、互いに非相溶であるアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）とスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）の混合物からなる海島構造を有し、なおかつイオン導電性の導電剤を含有させてイオン導電性を付与した表面層を、導電性弾性体層の外周面に積層して２層構造の半導電性ローラを形成することが提案されている。
イオン導電性の導電剤としては過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム、長鎖アルキル４級アンモニウム過塩素酸塩等が例示されている。
【０００８】
かかる表面層の構成を採用して単層構造の半導電性ローラを形成することが考えられる。その場合、イオン導電性ゴムを含まないためトナーの付着を防止しながら、イオン導電性の導電剤によって低いローラ抵抗値を維持できると考えられる。
しかしこの構成では、かかる低いローラ抵抗値を確保するためにゴム分の総量に対して多量のイオン導電剤を含有させなければならない。
【０００９】
そのため、例えば電界をかけ続けた際や高温に曝された際等に過剰のイオン導電剤が半導電性ローラの外周面にブリードしやすく、ブリードしたイオン導電剤が感光体等に移行するといわゆる感光体等の汚染を生じて形成画像の画質を低下させるという問題がある。
特許文献３では、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ＮＢＲ、およびＳＢＲの混合物からなり、電子導電性の導電剤としての導電性カーボンブラックを含有させた弾性層の外周面に、フッ素系材料からなる表面層を積層した２層構造の半導電性ローラが提案されている。
【００１０】
しかし導電剤として導電性カーボンブラックのみを使用して半導電性ローラに電子導電性を付与した場合には、その外周面を上述した表面層で被覆する等して積層構造にしなければローラ抵抗値を安定できない。すなわち半導電性ローラを単層構造にすることはできず、製造工程や使用材料が増加する分、生産性が低下するとともに製造コストが高くつくという問題がある。
【００１１】
特許文献４では、イオン導電性ゴムとしてのエピクロルヒドリンゴムとともに、ゴム分としてＳＢＲを併用して半導電性ローラを形成することが提案されている。
そしてかかる構成によれば、
・  ＳＢＲを併用する分、トナーの付着の原因となるエピクロルヒドリンゴムの量を少なくして、当該トナーの付着による画像濃度の低下等を生じにくくできる、
・  そのため酸化チタン等の配合を省略したり、従来に比べて配合割合を少なくしたりできる分、半導電性ローラを柔軟化してトナーの画像耐久性を向上できる、
といった効果が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−７２４４５号公報
【特許文献２】特開平９−１１４１８９号公報
【特許文献３】特開２００２−２７８３２０号公報
【特許文献４】特開２０１２−１６３７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ゴム分としてＳＢＲとエピクロルヒドリンゴムを併用した特許文献４に記載の半導電性ローラを現像ローラとして、例えば画像形成の速度が２５枚／分未満程度の低速の画像形成装置（低速機）に組み込んで使用した場合には何ら問題を生じることはなく、先述した効果を良好に奏することができる。
しかし、かかる半導電性ローラを現像ローラとして、例えば画像形成の速度が２５枚／分以上といった中高速の画像形成装置（中高速機）に組み込んで使用した場合には、装置の電源を切ってしばらくの間、例えば３日間以上静置したのち再び電源を投入して画像形成を再開すると、再開直後の特に１枚目の形成画像の黒ベタ部の画像濃度が大きく低下するという問題を生じる場合がある。
【００１４】
この原因は、半導電性ローラのローラ抵抗値が環境（温度、湿度）の影響を受けて大きく変動することにある。すなわち一般に、半導電性ローラのローラ抵抗値は低温、低湿であるほど高く高温、高湿であるほど低くなる傾向を示す。
ところが半導電性ローラが組み込まれた画像形成装置内の環境は常に一定ではなく、例えば先に説明したようにしばらくの間静置したのち電源を投入すると、静置されていた環境から装置のウォームアップを経て温度、湿度が徐々に上昇し、それに伴って半導電性ローラのローラ抵抗値が徐々に低下する。
【００１５】
低速機であれば、電源投入から装置のウォームアップを経て画像形成が再開されるまでに時間的な余裕があり、その間に装置内が通常運転時の温度、湿度まで十分に上昇するため、画像形成の再開時には半導電性ローラのローラ抵抗値はほぼ通常運転時の値を示す。そのため再開直後の特に１枚目の形成画像の黒ベタ部の画像濃度が大きく低下するといった問題を生じることは殆どない。
【００１６】
しかし中高速機では、起動時間の短縮等を目的として電源投入から画像形成が再開可能な状態になるまでの時間が短く設定されているのが一般的である。
そのため特に冬場などの低温で低湿の環境で画像形成装置を静置後には、電源投入後、装置内の温度、湿度が十分に上昇する前の、半導電性ローラのローラ抵抗値が通常運転時よりも高い値を示す状態で画像形成が再開されてしまい、先述したように特に１枚目の形成画像の黒ベタ部の画像濃度が大きく低下するといった問題を生じやすくなる。
【００１７】
ゴム分の総量中に占めるエピクロルヒドリンゴムの量を増やせば、半導電性ローラの特に低温、低湿時のローラ抵抗値をある程度は下げることはできる。
しかしその場合には、トナーの帯電に寄与するゴム組成物自体の組成が異なったものになるため、例えば現像ローラとして使用した際のトナー帯電量や搬送量が変動するという問題がある。またＳＢＲを併用する効果が不十分になって、トナーの付着とそれにともなう画像濃度の低下とを生じやすくなるおそれもある。
【００１８】
導電性カーボンブラックを含有させて半導電性ローラのローラ抵抗値を調整することも考えられるが、その場合には充填剤やゴムの補強剤としても機能する当該導電性カーボンブラックを、ゴム分の総量１００質量部あたり２０質量部以上といった多量に含有させる必要があるため半導電性ローラが硬くなってしまい、トナーの画像耐久性が低下するという問題を生じる。
【００１９】
本発明の目的は、硬さ等の機械的特性やトナー帯電量、搬送量といった電気的特性を大きく変化させることなしに、またトナーの付着による画像濃度の低下等を生じることなしに、さらには感光体等の汚染による形成画像の画質の低下等を生じることなしに、特に低温、低湿でのローラ抵抗値を、現像ローラ等として組み込む画像形成装置に最適な値に調整できるとともに、環境による上記ローラ抵抗値の変動を抑制できるため、先述した黒ベタ部の画像濃度の低下等を生じにくい新規な半導電性ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明はＳＢＲおよびエピクロルヒドリンゴムを含むゴム分、ならびに前記ゴム分の総量１００質量部あたり０．０５質量部以上、５質量部以下の、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の塩を含み、かつ前記エピクロルヒドリンゴムの配合割合が、前記ゴム分の総量１００質量部中の５０質量部未満であるゴム組成物によって非多孔質でかつ単層構造に形成された半導電性ローラである。
【発明の効果】
【００２１】
上述した、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の塩（以下「イオン塩」と略記する場合がある。）は、イオン導電剤として、導電性カーボンブラック等のように硬さなどの機械的特性を大きく変動させることなしに、半導電性ローラのローラ抵抗値を低下させるために機能する。
そのため本発明によれば、かかるイオン塩とエピクロルヒドリンゴムとを併用することで導電性カーボンブラックの配合を省略したり、従来に比べて配合割合を少なくしたりできることと相まって、非多孔質でかつ単層構造に形成された半導電性ローラの硬さなどの機械的特性が大きく変動するのを防止できる。
【００２２】
また本発明では、かかるイオン塩をイオン導電性ゴムとしてのエピクロルヒドリンゴムと併用しているため、当該イオン塩の配合割合を上述の範囲として、特に現像ローラとして使用した際に過剰のイオン塩のブリードによる感光体等の汚染と、それに伴う形成画像の画質の低下等が生じるのを防止できる。
その上本発明によれば、ゴム組成物のその他の組成はほぼ一定に維持してイオン塩の配合割合のみを上述の範囲で調整することにより、トナー帯電量、搬送量といった電気的特性を大きく変化させることなく、またトナー付着による画像濃度の低下等を生じることなしに、特に低温、低湿での半導電性ローラのローラ抵抗値を、現像ローラ等として組み込む画像形成装置に最適な値に調整できるとともに、環境による上記ローラ抵抗値の変動を抑制できる。
【００２３】
そのため半導電性ローラを、特に現像ローラとして中高速機に組み込んでしばらくの間静置したのち再び電源を投入して画像形成を再開した際に、再開直後の特に１枚目の形成画像の黒ベタ部の画像濃度が大きく低下したりするのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】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２】半導電性ローラのローラ抵抗値を測定する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明はＳＢＲおよびエピクロルヒドリンゴムを含むゴム分、ならびに前記ゴム分の総量１００質量部あたり０．０５質量部以上、５質量部以下の、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の塩を含み、かつ前記エピクロルヒドリンゴムの配合割合が、前記ゴム分の総量１００質量部中の５０質量部未満であるゴム組成物によって非多孔質でかつ単層構造に形成された半導電性ローラである。
《ゴム組成物》
〈ゴム分〉
ゴム分としては、上記のように少なくともＳＢＲとエピクロルヒドリンゴムを併用する。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。スチレン含量や架橋度を変更することで、半導電性ローラの各種特性を調整できる。
これらＳＢＲの１種または２種以上を使用できる。
ＳＢＲの配合割合は、ゴム分の総量１００質量部中の１０質量部以上、特に３０質量部以上であるのが好ましく、８０質量部以下、特に７０質量部以下であるのが好ましい。
【００２８】
ＳＢＲの配合割合がこの範囲未満では、相対的にエピクロルヒドリンゴムの量が多くなるため、現像ローラとして使用した際にトナーが付着しやすくなって、形成画像の画像濃度が低下するおそれがある。
一方、ＳＢＲ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。
【００２９】
なおＳＢＲの配合割合は、当該ＳＢＲとして油展タイプのものを用いる場合は、かかる油展タイプのＳＢＲ中に含まれる固形分としてのＳＢＲ自体の配合割合である。
（エピクロルヒドリンゴム）
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。
【００３０】
エピクロルヒドリンゴムとしては、これらの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。
かかる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、半導電性ローラのローラ抵抗値を十分に低下できないおそれがある。
【００３１】
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。また架橋後の半導電性ローラの硬度が上昇したり、架橋前のゴム組成物の、加熱溶融時の粘度が上昇して加工性が低下したりするおそれもある。
ＥＣＯにおいて、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。
【００３２】
またＧＥＣＯにおいて、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上記の範囲未満ではかかる働きが得られないため、半導電性ローラのローラ抵抗値を十分に低下できないおそれがある。
【００３３】
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上記の範囲を超える場合にはＧＥＣＯの架橋密度が高くなり、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。また半導電性ローラの引張強度や疲労特性、耐屈曲性等が低下するおそれもある。
【００３４】
ＧＥＣＯにおいて、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。
またＧＥＣＯとしては、上で説明した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、本発明ではかかる変性物もＧＥＣＯとして使用可能である。
【００３５】
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５０質量部未満である必要があり、特に３０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以上では現像ローラとして使用した際にトナーが付着しやすくなって、形成画像の画像濃度が低下する。
なおエピクロルヒドリンゴムの配合割合は、上記の範囲でもゴム分の総量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い。
【００３６】
エピクロルヒドリンゴムの配合割合が上記の範囲未満では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。
〈他のゴム分〉
ゴム分としては、さらにＮＢＲ、クロロプレンゴム（ＣＲ）、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種を併用してもよい。
【００３７】
（ＮＢＲ）
このうち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。
【００３８】
これらＮＢＲ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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
（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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
ＣＲ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、５０質量部以下、特に４０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。
【００４７】
〈イオン塩〉
イオン塩のもとになる、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、例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。
【００４８】
このうちフルオロアルキルスルホン酸イオンとしては、例えば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、例えば(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。
【００４９】
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、例えば(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、例えばナトリウム、リチウム、カリウム等のアルカリ金属の陽イオン、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族元素の陽イオン、遷移元素の陽イオン、両性元素の陽イオン、下記式(１)で表される第４級アンモニウム陽イオン、および下記式(２)で表される陽イオン等の１種または２種以上が挙げられる。
【００５０】
【化１】
0006021195.tif 000002
【００５１】
〔式中、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なって炭素数１〜２０のアルキル基またはその誘導体を示す。〕
特にＲ１〜Ｒ４のうちの３つがメチル基、その他の１つが炭素数４〜２０、好ましくは６〜２０のアルキル基またはその誘導体からなるトリメチルタイプの第４級アンモニウム陽イオンが好ましい。
【００５２】
かかる陽イオンによれば、電子供与性の強い３つのメチル基によって窒素原子上の正電荷を安定化できるとともに、他のアルキル基またはその誘導体によってゴム分との相容性を向上できる。そのため窒素原子上の正電荷を安定化させて陽イオンとしての安定度を高め、解離度を高くして導電性付与性能に優れたイオン塩を形成できる。
【００５３】
【化２】
0006021195.tif 000003
【００５４】
〔式中、Ｒ５、Ｒ６は同一または異なって炭素数１〜２０のアルキル基またはその誘導体を示す。〕
中でもＲ５、Ｒ６としては、電子供与性を有するため窒素原子上の正電荷を安定化しやすいメチル基あるいはエチル基が好ましい。これにより陽イオンとしての安定度を高め、解離度を高くして導電性付与性能に優れたイオン塩を形成できる。
【００５５】
なおイオン塩としては、陽イオンとしてリチウムイオンを用いたリチウム塩や、陽イオンとしてカリウムイオンを用いたカリウム塩が特に好ましい。
中でも半導電性ローラのイオン導電性を向上して、特に低温、低湿でのローラ抵抗値を、現像ローラ等として組み込む画像形成装置に最適な値に調整するとともに、環境による上記ローラ抵抗値の変動を抑制する効果の点で、(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〕、(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。
【００５６】
この両者を比較すると、リチウム塩の方が低抵抗化の効果の点では優れるものの、リチウム塩の方が保管時の吸水性が低く取り扱い性に優れるため、かかる両特性や、半導電性ローラに求められるその他の特性等を総合的に判断していずれのイオン塩を使用するかを判断するのが好ましい。
イオン塩の配合割合は、ゴム分の総量１００質量部あたり０．０５質量部以上、５質量部以下である必要がある。
【００５７】
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、特に低温、低湿での半導電性ローラのローラ抵抗値を、現像ローラ等として組み込む画像形成装置に最適な値に調整するとともに、環境による上記ローラ抵抗値の変動を抑制する効果が得られない。
一方、イオン塩の配合割合が上記の範囲を超える場合には、過剰のイオン塩が半導電性ローラの外周面にブリードし、感光体等を汚染して形成画像の画質を低下させるという問題を生じる。また過剰のイオン塩を配合することで半導電性ローラの製造コストが高くつくという問題もある。
【００５８】
これに対し、イオン塩の配合割合を上記の範囲とすることにより、感光体等の汚染を良好に防止し、かつ半導電性ローラの製造コストが高くつくのを抑制しながら、特に低温、低湿での半導電性ローラのローラ抵抗値を、現像ローラ等として組み込む画像形成装置に最適な値に調整するとともに、環境による上記ローラ抵抗値の変動を抑制できる。
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、イオン塩の配合割合は、上記の範囲でもゴム分の総量１００質量部あたり０．１質量部以上であるのが好ましく、２質量部以下であるのが好ましい。
【００５９】
〈架橋成分〉
ゴム組成物には、ゴム分を架橋させるための架橋成分を含有させる。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。
【００６０】
また硫黄系架橋剤としては、粉末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、(ＣｎＨ２ｎ＋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。
【００６１】
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１質量部以下であるのが好ましい。
【００６２】
硫黄の配合割合がこの範囲未満では、ゴム組成物の全体での架橋速度が遅くなり、架橋に要する時間が長くなって半導電性ローラの生産性が低下するおそれがある。
また硫黄の配合割合が上記の範囲を超える場合には架橋後の圧縮永久ひずみが大きくなったり、過剰の硫黄が半導電性ローラの外周面にブルームして感光体等を汚染したりするおそれがある。
【００６３】
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０．１質量部以上、中でも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１質量部以下であるのが好ましい。
チオウレア類を上記の割合で硫黄と併用することにより、相対的に硫黄の割合を先述した範囲でも少なくして半導電性ローラの圧縮永久ひずみを小さくできる。
【００６４】
またチオウレア類はゴムの分子運動をあまり妨げないため、半導電性ローラのローラ抵抗値をより低くできる。特に上記の範囲でチオウレア類の配合割合を増やして架橋密度を高めるほど、半導電性ローラのローラ抵抗値を低下できる。
しかしチオウレア類の配合割合が上記の範囲未満では、当該チオウレア類を硫黄と併用することによるこれらの効果が十分に得られないおそれがある。
【００６５】
一方、チオウレア類の配合割合が上記の範囲を超える場合には、過剰のチオウレア類が半導電性ローラの外周面にブルームして感光体等を汚染したり、半導電性ローラの破断伸び等の機械的特性が低下したりするおそれがある。
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
促進助剤としては、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。
【００６９】
〈その他〉
ゴム組成物には、さらに必要に応じて各種の添加剤を配合してもよい。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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
配合割合がこの範囲未満では、受酸剤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。また範囲を超える場合には、架橋後の半導電性ローラの硬さが上昇するおそれがある。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
導電性カーボンブラックとしてはＨＡＦが好ましい。ＨＡＦはゴム組成物中に均一に分散できるため、半導電性ローラにできるだけ均一な電子導電性を付与できる。
導電性カーボンブラックの配合割合は、ゴム分の総量１００質量部あたり１質量部以上、特に３質量部以上であるのが好ましく、３０質量部以下であるのが好ましい。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
以上で説明した各成分を含む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。
《半導電性ローラ》
図１は、本発明の半導電性ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
【００８１】
図１を参照して、この例の半導電性ローラ１は、上記ゴム組成物により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。
【００８２】
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。
【００８３】
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さらに抑制できる。
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。
【００８４】
半導電性ローラ１を製造するには、まず先に調製したゴム組成物を、押出成形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研磨する。
【００８５】
研磨方法としては、例えば乾式トラバース研削等の種々の研磨方法が採用可能であるが、研磨工程の最後に例えば湿式ペーパー磨き研磨や外周面４の全幅に亘る砥石を用いた乾式プランジ研削（乾式でのオシュレーション研磨仕上げ）等の鏡面研磨をして、研磨後の外周面の表面粗さが日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に規定された十点平均粗さＲｚで表して１０．０μｍ以下となるように仕上げると、当該外周面の離型性を向上して、酸化膜５を形成しない場合でもトナーの付着を抑制できる。また感光体等の汚染を有効に防止できる。
【００８６】
また外周面の表面粗さが上記の範囲となるように鏡面研磨して仕上げた上にさらに酸化膜５を形成すると、この両者の相乗効果によってトナーの付着をより一層良好に抑制できるとともに、感光体の汚染をさらに良好に防止できる。
シャフト３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２に挿通して固定できる。
【００８７】
ただしカット後、まず通孔２にシャフト３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筒状体→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の通孔２に挿通すればよい。
【００８８】
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。
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。
【００８９】
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、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。
【００９０】
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。
【００９１】
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ＲＮＮが１０４Ω以上、特に１０６．５Ω以上であるのが好ましく、１０８Ω以下であるのが好ましい。
【００９２】
ローラ抵抗値ＲＮＮ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ＲＮＮ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。
【００９３】
また半導電性ローラ１は、温度１０℃、相対湿度２０％の低温低湿環境下で測定される印過電圧１０００Ｖでのローラ抵抗値ＲＬＬのｌｏｇ  Ｒ値と、温度３０度、相対湿度８０％の高温高湿環境下で測定される印過電圧１０００Ｖでのローラ抵抗値ＲＨＨのｌｏｇ  Ｒ値との差が１．３以下であるのが、環境によるローラ抵抗値の変動を極力小さくして、特に中高速機に現像ローラとして使用した際に、再開１枚目の形成画像の黒ベタ部の画像濃度が低下するのを抑制する効果の点で好ましい。
【００９４】
なおローラ抵抗値は、半導電性ローラ１の外周面４に酸化膜５を形成する場合は、当該酸化膜５を形成した状態でのローラ抵抗値である。
《ローラ抵抗値の測定方法》
図２は、半導電性ローラ１のローラ抵抗値を測定する方法を説明する図である。
図１、図２を参照して、本発明では半導電性ローラ１のローラ抵抗値を上記３種の環境下、印加電圧１０００Ｖの条件で、下記の方法によって測定した値でもって表すこととする。
【００９５】
すなわち一定の回転速度で回転させることができるアルミニウムドラム６を用意し、かかるアルミニウムドラム６の外周面７に、上方からローラ抵抗値を測定する半導電性ローラ１の、酸化膜５を形成した外周面４を接触させる。
また半導電性ローラ１のシャフト３とアルミニウムドラム６との間に直流電源８、および抵抗９を直列に接続して計測回路１０を構成する。直流電源８は(−)側をシャフト３、（＋）側を抵抗９と接続する。抵抗９の抵抗値ｒは１００Ωとする。
【００９６】
次いでシャフト３の両端部にそれぞれ５００ｇの荷重Ｆをかけて半導電性ローラ１をアルミニウムドラム６に圧接させた状態で、当該アルミニウムドラム６を回転（回転数：４０ｒｐｍ）させながら、両者間に直流電源８から直流１０００Ｖの印加電圧Ｅを印加した際に抵抗９にかかる検出電圧Ｖを計測する。
検出電圧Ｖと印加電圧Ｅ（＝１０００Ｖ）とから、半導電性ローラ１のローラ抵抗値Ｒは、基本的に式(1′)：
Ｒ＝ｒ×Ｅ／（Ｖ−ｒ）      (1′)
によって求められる。ただし式(1′)中の分母中の−ｒの項は微小とみなすことができるため、本発明では式(1)：
Ｒ＝ｒ×Ｅ／Ｖ      (1)
によって求めた値でもって半導電性ローラ１のローラ抵抗値とすることとする。測定の条件は、先に説明したように温度２３℃、相対湿度５５％の常温常湿環境下、温度１０℃、相対湿度２０％の低温低湿環境下、ならびに温度３０度、相対湿度８０％の高温高湿環境下である。
【００９７】
また半導電性ローラ１は、その用途等に応じて任意の硬さ、圧縮永久ひずみを有するように調整できる。かかる硬さ、圧縮永久ひずみ、並びにローラ抵抗値等を調整するためには、例えばＮＢＲとＥＰＤＭの質量比(ＮＢＲ)／(ＥＰＤＭ)を先に説明した範囲内で調整したり、架橋成分としての硫黄、過酸化物架橋剤、スルフェンアミド系促進剤等の種類と量を調整したり、カーボンブラックや充填剤その他の成分の種類と量を調整したりすればよい。
【００９８】
本発明の半導電性ローラは現像ローラの他、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レーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置に用いることができる。
【実施例】
【００９９】
〈実施例１〉
（ゴム組成物の調製）
ゴム分として、ＳＢＲ〔ＪＳＲ(株)製のＪＳＲ１５０２、非油展、スチレン含量：２３．５％〕５０質量部、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、およびＣＲ〔昭和電工(株)製のショウプレン（登録商標）ＷＲＴ〕３０質量部を配合した。ゴム分の総量１００質量部あたりの、ＳＢＲの配合割合は５０質量部、ＧＥＣＯの配合割合は２０質量部であった。
【０１００】
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。
【０１０１】
【表１】
0006021195.tif 000004
【０１０２】
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。
イオン塩Ｉ：カリウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド
粉末硫黄：硫黄系架橋剤
チオウレア類：エチレンチオウレア〔２−メルカプトイミダゾリン、川口化学工業(株)製のアクセル（登録商標）２２−Ｓ〕
促進剤ＤＭ：ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド〔チアゾール系促進剤、大内新興化学工業(株)製のノクセラー（登録商標）ＤＭ〕
促進剤ＴＳ：テトラメチルチウラムモノスルフィド〔チウラム系促進剤、大内新興化学工業(株)製のノクセラーＴＳ〕
促進剤ＤＴ：１，３−ジ−ｏ−トリルグアニジン〔グアニジン系促進剤、大内新興化学工業(株)製のノクセラーＤＴ〕
導電性充填剤：導電性カーボンブラック〔電気化学工業(株)製のデンカブラック（登録商標）〕
受酸剤：ハイドロタルサイト類〔協和化学工業(株)製のＤＨＴ−４Ａ（登録商標）−２〕
（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φ１７．０ｍｍ、内径φ６．２ｍｍの筒状に押出成形した後、この筒状体を外径φ７．５ｍｍの架橋用の仮のシャフトに装着して加硫缶内で１６０℃×１時間架橋させた。
【０１０３】
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φ１０ｍｍのシャフトに装着し直してオーブン中で１６０℃に加熱して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鏡面研磨して、外周面の表面粗さＲｚ：５±２μｍ、外径：φ１６．０ｍｍ（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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
〈比較例１〉
イオン塩Ｉを配合しなかったこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
〈実施例２〜６、比較例２〉
イオン塩Ｉの配合割合を、ゴム分の総量１００質量部あたり０．１０質量部（実施例２）、０．２０質量部（実施例３）、１．００質量部（実施例４）、２．００質量部（実施例５）、５．００質量部（実施例６）、および６．００質量部（比較例２）としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
【０１０６】
〈実施例７〉
イオン塩Ｉに代えて、リチウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（イオン塩II）をゴム分の総量１００質量部あたり０．２質量部配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、半導電性ローラを製造した。
〈ローラ抵抗値〉
実施例、比較例で製造した半導電性ローラの低温低湿環境下（ＬＬ、温度１０℃、相対湿度２０％）、常温常湿環境下（ＮＮ、温度２３℃、相対湿度５５％）、および高温高湿環境下（ＨＨ、温度３０°、相対湿度８０％）でのローラ抵抗値を、それぞれ先に説明した測定方法によって測定した。なお表２、３では、各ローラ抵抗値をｌｏｇＲ値で示している。
【０１０７】
また測定結果から、低温低湿環境下で測定されるローラ抵抗値ＲＬＬのｌｏｇ  Ｒ値と、高温高湿環境下で測定されるローラ抵抗値ＲＨＨのｌｏｇ  Ｒ値との差（ＬＬ−ＨＨ）を求め、下記の基準で、環境によるローラ抵抗値の変動の大小を評価した。
◎：ｌｏｇ  Ｒ値の差は１．２以下であった。
○：ｌｏｇ  Ｒ値の差は１．２を超え、１．３以下であった。
【０１０８】
△：ｌｏｇ  Ｒ値の差は１．３を超え、１．４以下であった。
×：ｌｏｇ  Ｒ値は１．４を超えていた。
〈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て下記の試験を実施した。なおレーザープリンタは、プラス帯電の粉砕タイプの非磁性１成分トナーを使用するもので、印字速度は毎分２６枚（２６ｐｐｍ）、５％濃度の画像を連続的に形成可能な設定枚数（プリンタライフ）は２６００枚である。
【０１０９】
（定常状態での画像濃度）
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２３℃、相対湿度５５％の常温常湿環境下、ウォーミングアップとして５％濃度の画像を５０枚連続して画像形成した直後に黒ベタ画像を１枚画像形成した。
形成した黒ベタ画像上の任意の５点で、反射濃度計〔ＴＥＣＨＫＯＮ社製のテシコンＲＴ１２０とライトテーブルＬＰ２０の組み合わせ〕を用いて画像濃度を測定し、その平均値を求めて、下記の基準で定常状態での画像濃度を評価した。
【０１１０】
○：画像濃度は１．９以上であった。
△：画像濃度は１．７以上、１．９未満であった。
×：画像濃度は１．７未満であった。
（再開時の画像濃度）
上記画像濃度を測定後のレーザープリンタの電源を切って温度１０℃、相対湿度２０％の低温低湿環境下で３日間以上静置したのち再び電源を投入し、その直後に黒ベタ画像を１枚画像形成した。
【０１１１】
形成した黒ベタ画像上の任意の５点で、上記反射濃度計を用いて画像濃度を測定し、その平均値を求めて、下記の基準で再開時の画像濃度を評価した。
○：画像濃度は１．９以上であった。
△：画像濃度は１．７以上、１．９未満であった。
×：画像濃度は１．７未満であった。
【０１１２】
（感光体の汚染）
実施例、比較例で製造した半導電性ローラを上記と同じ新品のカートリッジの既設の現像ローラと交換してアルミ袋に密封し、ギヤオーブンを用いて５０℃で５日間養生させた後、アルミ袋から取り出して温度２３℃、相対湿度５５％の常温常湿環境下で８時間養生させた。
【０１１３】
次いで、レーザープリンタに装填して１ドット２スペースのハーフトーン画像を２０枚連続して画像形成し、形成画像に感光体の汚染による半導電性ローラのニップ跡が見られたか否かを観察して、下記の基準で感光体の汚染の程度を評価した。
○：１枚目から２０枚目までニップ跡は全く見られなかった。
△：１枚目から２０枚目までの間、薄いニップ跡が連続して見られた。あるいは１枚目に濃いニップ跡が見られたが、２０枚目までの間に解消された。
【０１１４】
×：１枚目から２０枚目までの間、濃いニップ跡が連続して見られた。
（製造コスト）
各実施例、比較例の半導電性ローラを製造するのに要した製造コストを、下記の基準で評価した。
◎：実施例１の半導電性ローラを製造するのに要した製造コスト（「基準コスト」とする）の１０％増以内のコストで製造できた。
【０１１５】
○：基準コストの１０％増を超え、かつ２０％増以内のコストで製造できた。
△：基準コストの２０％増を超え、かつ５０％増以内のコストで製造できた。
×：基準コストの５０％増を超える製造コストを要した。
以上の結果を表２、表３に示す。
【０１１６】
【表２】
0006021195.tif 000005
【０１１７】
【表３】
0006021195.tif 000006
【０１１８】
表２、表３の実施例１〜７、比較例１の結果より、少なくともＳＢＲとエピクロルヒドリンゴムとを併用したゴム組成物に、さらに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イオン塩を配合することで、再開時の画像濃度の低下を抑制できること、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、当該イオン塩の配合割合は、ゴム分の総量１００質量部あたり０．０５質量部以上である必要があり、０．１質量部以上であるのが好ましいことが判った。
【０１１９】
ただし実施例１〜７、比較例２の結果より、上記イオン塩による感光体の汚染や製造コストの上昇等を抑制することを考慮すると、当該イオン塩の配合割合は、ゴム分の総量１００質量部あたり５質量部以下である必要があり、２質量部以下であるのが好ましいことが判った。
さらに実施例３、７の結果より、イオン塩としては、カリウム塩だけでなくリチウム塩も使用可能であることが判った。
【符号の説明】
【０１２０】
１     半導電性ローラ
２     通孔
３     シャフト
４     外周面
５     酸化膜
６     アルミニウムドラム
７     外周面
８     直流電源
９     抵抗
１０   計測回路
Ｆ     荷重
Ｖ     検出電圧
【図１】
0006021195.tif 000007
【図２】
0006021195.tif 000008