(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料を押出機に投入し、前記押出機の先端に配置された押出ダイから溶融樹脂を押し出す第１の工程と、
前記溶融樹脂を冷却して硬化させるとともにサイジングを行う第２の工程と、を有する導電性樹脂成形体の製造方法において、
前記第２の工程は、前記押出ダイより排出された溶融樹脂を２秒以内に１５０℃以下に冷却して硬化とサイジングを行うものであり、
前記樹脂原料は、前記熱可塑性樹脂として非晶性のナイロン１２と結晶性のナイロン１２を併用し、前記導電性材料としてアセチレンブラックを用いるものであり、
前記導電性樹脂成形体の結晶化度が０％以上２５％以下であることを特徴とする導電性樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
少なくとも、
熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料を押出機に投入し、前記押出機の先端に配置された押出ダイから溶融樹脂を押し出す第１の工程と、
前記溶融樹脂を冷却して硬化させるとともにサイジングを行う第２の工程と、を有する導電性樹脂成形体の製造方法において、
前記樹脂原料は、前記熱可塑性樹脂としてナイロン１２を用い、前記導電性材料としてアセチレンブラックを用いるものであり、
前記導電性樹脂成形体の結晶化度が５％以上２０％以下であることを特徴とする導電性樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】
少なくとも、
熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料を押出機に投入し、前記押出機の先端に配置された押出ダイから溶融樹脂を押し出す第１の工程と、
前記溶融樹脂を冷却して硬化させるとともにサイジングを行う第２の工程と、を有する導電性樹脂成形体の製造方法において、
前記樹脂原料は、前記熱可塑性樹脂として非晶性のナイロン１２と結晶性のナイロン１２を併用するとともに前記結晶性のナイロン１２は結晶化度が３０％以下のものであり、前記導電性材料としてアセチレンブラックを用いるものであり、
前記導電性樹脂成形体の結晶化度が０％以上２５％以下であることを特徴とする導電性樹脂成形体の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂原料におけるナイロン１２の配合比率が７５％以上９５％以下で、アセチレンブラックの配合比率が５％以上２５％以下であり、
前記第２の工程で、前記溶融樹脂の軟化点以下に冷却して硬化とサイジングを行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の導電性樹脂成形体の製造方法。
【請求項５】
前記アセチレンブラックは、ヨウ素吸着量が１００ｍｇ／ｇ以下のものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の導電性樹脂成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出成形法によりパイプ状の導電性樹脂成形体を製造する方法に関し、特に電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像スリーブをウィスカーレスの樹脂原料を用いて製造する場合に好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、現像装置より静電潜像を形成した感光体へトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。
現像装置は、帯電したトナーを感光体に供給する現像ローラーを備える。現像ローラーの表層となる現像スリーブは、帯電したトナーを搬送するために導電性の樹脂成形体で構成される。
【０００３】
現像スリーブのようなパイプ状の導電性樹脂成形体の製造には、例えば押出成形法が利用される。例えば、特許文献１、２には冷却機能を備えた真空サイジング装置を有する押出成形装置が開示されている。また、導電性樹脂成形体の原料としては、熱可塑性樹脂に、カーボンブラック等の導電性粉末や炭素繊維等の導電性ウィスカー（針状、繊維状の導電性物質）を溶融混練した熱可塑性樹脂組成物が用いられる（例えば特許文献３〜５参照）。そして、導電性樹脂成形体用の樹脂原料に、前述の針状、繊維状の形状を有する導電性ウィスカーを用いて製造された導電性樹脂成形体は良好な導電性を発現することから、現像スリーブ等の製造に最適なものであった。
【０００４】
図１は、プラスチック押出成形に用いられる従来の押出成形装置の一例を示す図である。図１に示すように、押出成形装置５は、押出機１０、押出ダイ２０、サイジング装置４０、及び引取機（図示略）を備える。押出ダイ２０には、押出機１０で加熱、溶融して形成された溶融樹脂をパイプ状に成形しながら隣接するサイジング装置４０へ供給するための樹脂流路２１が設けられている。
【０００５】
押出成形装置５において、ホッパー１３から投入された樹脂原料Ｒは、シリンダー１１内でスクリュー１２によって搬送されつつ溶融、可塑化され、溶融樹脂Ｍとなる。この溶融樹脂Ｍは、高温で変形し易い状態で押出ダイ２０から押し出される。押出ダイ２０から押し出された溶融樹脂Ｍは、先端側が引取機（図示略）で引き取られることにより、サイジング装置４０で所定の寸法、形状に制御されながら搬送され、同時に冷却、硬化される。これらの工程により、中間成形体（完全に硬化していない成形体）を経て、最終成形体としてのパイプ状の導電性樹脂成形体Ｃを製造することができる。
【０００６】
図１に示す押出成形装置５では、サイジング装置４０として、真空サイジング法によりサイジングを行う、いわゆる真空サイジング装置が採用される。
すなわち、サイジング装置４０は、サイジングダイ４１の内部を真空にする真空部４２を備える。真空ポンプ４２１によりサイジングダイ４１に形成された真空室４２２が排気されることにより、溶融樹脂Ｍ（中間成形体を含む）がサイジングダイ４１の内面４１ａに吸引され、この状態で搬送されることにより、所定の寸法、形状に制御される。
【０００７】
また、サイジング装置４０は、サイジングダイ４１を介して溶融樹脂Ｍを冷却する冷却部４３を備える。冷却装置４３１により一定温度（例えば室温程度）に冷却された冷却媒体（例えば冷却水）がサイジングダイ４１に形成された冷却室４３２を循環することにより、サイジングダイ４１を介して溶融樹脂Ｍが冷却される。
【０００８】
なお、冷却部４３は一定温度の冷却水を循環させて冷却するだけで、サイジングダイ４１の内面４１ａがどれくらいの温度になっているか、すなわちサイジングダイ４１の内面４１ａに接触する溶融樹脂がどれくらいの温度で冷却されているかは、別段管理されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１０６６０４号公報
【特許文献２】特開２００１−３０１００８号公報
【特許文献３】特開２００３−１８３４６１号公報
【特許文献４】特開２００３−１５６９０２号公報
【特許文献５】特開２００２−２３１０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、導電性樹脂成形体を製造する際、前述の導電性ウィスカーを用いずにカーボンブラック等の導電性粉末のみを用いたウィスカーレスと呼ばれる樹脂原料を用いて導電性樹脂成形体を製造することも試みられていた。しかしながら、導電性ウィスカーを使用しない樹脂原料では、作製される導電性樹脂成形体は肌荒れと呼ばれる荒れた表面仕上がりとなり、良好な導電性を確保することが困難なものであった。そして、この様な導電性樹脂成形体を現像スリーブに適用した電子写真方式の画像形成装置は、画像濃度が低下する等、安定した高品質の画像形成が困難となった。
【００１１】
また、プロダクションプリンティング（ＰＰ：Production Printing）の分野においては、着色剤を含有していないクリアトナーと呼ばれるトナーを用いて画質の向上を図ろうとする動向がある。このクリアトナーには高い透明性が求められており、そのために有色不透明な外添剤の添加量を削減することが必要となっている。そして、外添剤量を低減すると、トナーの帯電性が低下するため、現像スリーブの導電性を確保することが重要となってくる。
【００１２】
本発明の目的は、ウィスカーレスの樹脂原料を用いながらも良好な導電性（表面抵抗率）が確保されているパイプ状の導電性樹脂成形体を製造することが可能な導電性樹脂成形体の製造方法を提供することである。特に、本発明は、電子写真方式の画像形成方法に使用される現像スリーブとしたとき、良好な導電性が確保されるとともに優れた機械的強度を有することにより、良好な画質のトナー画像形成が行える現像スリーブを作製することが可能な導電性樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る導電性樹脂成形体の製造方法は、少なくとも、熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料を押出機に投入し、前記押出機の先端に配置された押出ダイから溶融樹脂を押し出す第１の工程と、
前記溶融樹脂を冷却して硬化させるとともにサイジングを行う第２の工程と、を有する導電性樹脂成形体の製造方法において、
前記第２の工程は、前記押出ダイより排出された溶融樹脂を２秒以内に１５０℃以下に冷却して硬化とサイジングを行うものであり、
前記樹脂原料は、前記熱可塑性樹脂として非晶性のナイロン１２と結晶性のナイロン１２を併用し、前記導電性材料としてアセチレンブラックを用いるものであり、
前記導電性樹脂成形体の結晶化度が０％以上２５％以下であることを特徴とする。
本発明に係る導電性樹脂成形体の製造方法の他の態様は、少なくとも、熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料を押出機に投入し、前記押出機の先端に配置された押出ダイから溶融樹脂を押し出す第１の工程と、
前記溶融樹脂を冷却して硬化させるとともにサイジングを行う第２の工程と、を有する導電性樹脂成形体の製造方法において、
前記樹脂原料は、前記熱可塑性樹脂としてナイロン１２を用い、前記導電性材料としてアセチレンブラックを用いるものであり、
前記導電性樹脂成形体の結晶化度が５％以上２０％以下であることを特徴とする導電性樹脂成形体の製造方法。
本発明に係る導電性樹脂成形体の製造方法の他の態様は、少なくとも、熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料を押出機に投入し、前記押出機の先端に配置された押出ダイから溶融樹脂を押し出す第１の工程と、
前記溶融樹脂を冷却して硬化させるとともにサイジングを行う第２の工程と、を有する導電性樹脂成形体の製造方法において、
前記樹脂原料は、前記熱可塑性樹脂として非晶性のナイロン１２と結晶性のナイロン１２を併用するとともに前記結晶性のナイロン１２は結晶化度が３０％以下のものであり、前記導電性材料としてアセチレンブラックを用いるものであり、
前記導電性樹脂成形体の結晶化度が０％以上２５％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウィスカーレスの樹脂原料を用いながらも肌荒れのない表面仕上がりで良好な導電性（表面抵抗率）が確保されたパイプ状の導電性樹脂成形体を製造することが可能になった。また、本発明によれば、電子写真方式の画像形成方法に使用される現像スリーブとしたとき、良好な導電性を確保するとともに優れた機械的強度も発現され、良好な画質のトナー画像形成が行える現像スリーブを作製することも可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】プラスチック押出成形に用いられる従来の押出成形装置の一例を示す図である。
【図２】本発明を適用しうる押出成形装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図３】実施例及び比較例で得られた導電性樹脂成形体の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に想到した経緯について説明する。
まず、本発明者等は、図１に示す押出成形装置５を用い、樹脂原料Ｒを単純にウィスカーレスとして、パイプ状の導電性樹脂成形体Ｃの製造を試みた。ウィスカーレスの樹脂原料Ｒには、熱可塑性樹脂であるナイロン１２（結晶性ナイロン又は非晶性ナイロン）と導電性物質であるケッチェンブラック（登録商標）の混練物を適用した。
現状、所望の画像濃度を実現するため、現像スリーブの表面抵抗率は、例えば１．０×１０7〜１．０×１０9Ω／ｍ2であることが望ましいとされている。しかし、ウィスカーレスの樹脂原料Ｒを用いて製造された導電性樹脂成形体Ｃの表面抵抗は５．０×１０11Ω／ｍ2となり、所望の画像濃度を実現するには不適切であることが判明した。そこで、表面抵抗を低下させるために、導電性物質であるケッチェンブラックの配合量を増やしたところ、表面抵抗は低下したが、導電性樹脂成形体Ｃ表面に肌荒れと呼ばれる仕上がり不良が生じており、ムラのない均一な画質の画像を形成する上で問題を生じた。
【００１７】
本発明者等は、導電性樹脂成形体Ｃの表面に肌荒れが生じた理由について検討したところ、ナイロン１２が結晶化する過程で導電性物質が樹脂中より析出される「吐き出し」と呼ばれる現象が発生し、導電性樹脂成形体Ｃ内部でケッチェンブラックが均一分散せずに表面に凝集物として析出するためと推測した。そして、結晶化が進む（結晶化度が高くなる）とますます導電性物質の吐き出しが促進されるものと推測した。また、導電性材料と熱可塑性樹脂の親和性も吐き出しに関与するものと推測した。
そこで、本発明者等は、導電性樹脂成形体Ｃ表面での凝集物生成を抑制し、内部で導電性物質を均一分散させるために樹脂の結晶化度を抑制し、同時に樹脂と親和性のよい導電性材料を用いることが有用であると考え、本発明を想到した。具体的には、熱可塑性樹脂にナイロン１２、導電性物質にアセチレンブラックを用いることにより、導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度が抑制され、導電性材料の吐き出しが回避されることを見出した。
【００１８】
結晶化度とは、結晶部分と非晶部分が混在している結晶性プラスチックにおける結晶部分の割合を示す値であり、例えば示差走査熱量測定（ＤＳＣ：Differential scanning calorimetry）により測定することができる。溶融樹脂の冷却速度によって結晶化度は異なり、急冷すると結晶性が低くなり、徐冷すると結晶性が高くなることが知られている。
【００１９】
また、本発明では、導電性材料の吐き出しを起こさないレベルの結晶化度を得るための好ましい方法として、ナイロン１２とアセチレンブラックの配合比率と、成形過程における冷却条件の最適化により、導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度を好ましいレベルに抑制できることを見出した。
【００２０】
図２は、本発明を適用しうる押出成形装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２に示すように、押出成形装置１は、押出機１０、押出ダイ２０、サイジング装置３０、及び引取機（図示略）を備える。
【００２１】
押出機１０は、例えば単軸スクリュー型の押出機であり、シリンダー１１の内部に配置されるスクリュー１２、シリンダー１１に樹脂原料Ｒを供給するホッパー１３、シリンダー１１を加熱するヒーター１４を有する。シリンダー１１内の温度が樹脂原料Ｒの溶融温度以上（例えば融点＋５０〜８０℃）となるように、ヒーター１４の出力が制御される。押出機１０において、ホッパー１３から投入された樹脂原料Ｒは、シリンダー１１内でスクリュー１２によって搬送されつつ溶融、可塑化され、溶融樹脂Ｍとなる。
【００２２】
押出ダイ２０は、押出機１０の先端（押出方向下流側）に取り付けられ、溶融樹脂Ｍをパイプ状に成形するダイ（口金）である。押出ダイ２０には、溶融樹脂Ｍをパイプ状に成形するための樹脂流路２１が形成される。押出機１０から搬送された溶融樹脂Ｍは、押出ダイ２０でパイプ状に成形され、高温で変形し易い状態で押し出される。
【００２３】
サイジング装置３０は、真空サイジング法によりサイジングを行う、いわゆる真空サイジング装置である。サイジング装置３０は、サイジングダイ３１、真空部３２、冷却部３３、温度検出部Ｓ１〜Ｓ３、及び温度制御部３４を備える。
【００２４】
サイジングダイ３１は、溶融樹脂Ｍを冷却しつつ、所定の寸法、形状に調整するダイである。サイジングダイ３１は、溶融樹脂Ｍが走行する円筒状の樹脂流路３１１を有する。サイジングダイ３１の内面３１ａには、例えばニッケルテフロン（テフロンは登録商標）等からなるコーティング層を形成するのが望ましい。これにより、溶融樹脂Ｍを搬送する際の滑り性が向上するので、良好な搬送状態を確保できる。
【００２５】
真空部３２は、真空ポンプ３２１と、この真空ポンプ３２１に接続される真空室３２２で構成される。真空室３２２は、サイジングダイ３１の内部に、吸引孔を介して樹脂流路３１１に連通するように形成される。真空ポンプ３２１は、真空室３２２内を排気して、減圧する。これにより、サイジングダイ３１内を走行する溶融樹脂Ｍは、サイジングダイ３１の内面３１ａに吸引される。
【００２６】
冷却部３３は、サイジングダイ３１の入口付近の領域（第１の領域）を冷却する第１の冷却部３３Ａ、サイジングダイ３１の中央付近の領域（第２の領域）を冷却する第２の冷却部３３Ｂ、サイジングダイ３１の出口付近の領域（第３の領域）を冷却する第３の冷却部３３Ｃを有する。第１の冷却部３３Ａ〜第３の冷却部３３Ｃは、冷却装置３３１Ａ〜３３１Ｃと、それぞれの冷却装置３３１Ａ〜３３１Ｃに接続される冷却室３３２Ａ〜３３２Ｃで構成される。
【００２７】
ここでは、溶融樹脂Ｍの押出方向に沿って第１の冷却部３３Ａ、第２の冷却部３３Ｂ、及び第３の冷却部３３Ｃの３つの冷却部３３を設けた例を示しているが、冷却部３３の数は特に制限されない。ただし、サイジングダイ３１の入口付近で溶融樹脂Ｍを急冷するために、冷却部３３は、少なくともサイジングダイ３１の入口付近に配置される。サイジングダイ３１の入口付近とは、入口から０〜１５ｍｍ、溶融樹脂が０．１〜０．５ｓｅｃで通過する領域である。
また、サイジングダイ３１の内面３１ａに、サイジングダイ３１の入口から出口に向かって温度が段階的に上昇する温度分布を形成させるために、冷却部３３を複数配置するのが望ましい。これにより、良好な表面状態を有する導電性樹脂成形体Ｃを製造することができる。
【００２８】
冷却室３３２Ａ〜３３２Ｃは、サイジングダイ３１の内部に、溶融樹脂Ｍの押出方向に沿って並設される。冷却室３３２Ａ〜３３２Ｃのそれぞれに対応して冷却装置３３１Ａ〜３３１Ｃが設けられる。
冷却装置３３１Ａ〜３３１Ｃは、水ポンプ、冷却塔、冷却タンク等を有し（何れも図示略）、冷却室３３２Ａ〜３３２Ｃ内に所定の温度の冷却媒体（例えば冷却水）を所定の流量で循環させるとともに、戻ってきた冷却媒体を所定の温度に冷却する。冷却装置３３１Ａ〜３３１Ｃは、互いに異なる温度の冷却媒体を循環させることができる。
【００２９】
温度検出部Ｓ１〜Ｓ３は、サイジングダイ３１の内面３１ａの温度を検出するセンサー（例えば、内面３１ａの内側に埋め込まれる熱電対）である。温度検出部Ｓ１〜Ｓ３は、それぞれ第１の領域（サイジングダイ３１の入口付近）、第２の領域（サイジングダイ３１の中央付近）、第３の領域（サイジングダイ３１の出口付近）の温度を検出する。
【００３０】
温度制御部３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える（いずれも図示略）。温度制御部３４は、温度検出部Ｓ１〜Ｓ３の検出結果（出力信号）に基づいて、第１の冷却部３３Ａ〜第３の冷却部３３Ｃにおける冷却条件（例えば、冷却媒体の温度、流量等）を設定する。
温度検出部Ｓ１〜Ｓ３、及び温度制御部３４には、例えばタイテック社製のＣＨ−４０１を適用できる。
【００３１】
具体的には、温度制御部３４は、温度検出部Ｓ１〜Ｓ３による検出温度が、利用者によって予め設定された冷却温度となるように、第１の冷却部３３Ａ〜第３の冷却部３３Ｃにおける冷却条件を設定する。
利用者は、導電性樹脂成形体Ｃを製造するに際して、第１〜第３の領域のそれぞれに対して、導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度が０〜２５％となり、また良好な表面状態が得られる温度範囲を予め取得しておき、これを冷却温度として設定することになる。
【００３２】
例えば、温度制御部３４は、温度検出部Ｓ１〜Ｓ３の検出結果が、予め設定された冷却温度よりも高い場合には、冷却能力が高くなるように第１の冷却部３３Ａ〜第３の冷却部３３Ｃによる冷却条件を設定し、予め設定された冷却温度よりも低い場合には、冷却能力が低くなるように第１の冷却部３３Ａ〜第３の冷却部３３Ｃによる冷却条件を設定する。これにより、第１〜第３の領域は、所定の冷却温度で保持される。
【００３３】
このように、押出成形装置１は、熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料Ｒを溶融、可塑化して押し出す押出機１０と、押出機１０の押出方向下流側に配置され、押出機１０から送出された溶融樹脂Ｍをパイプ状に成形する押出ダイ２０と、押出ダイ２０の押出方向下流側に配置され、押出ダイ２０から押し出された溶融樹脂Ｍを冷却して硬化させるとともに、寸法、形状を規制するサイジング装置３０と、サイジング装置３０の押出方向下流側に配置され、サイジング装置３０でサイジングされた導電性樹脂成形体Ｃを引き取る引取機（図示略）とを備える。
また、サイジング装置３０は、溶融樹脂Ｍが走行する円筒状の樹脂流路３１１が形成されたサイジングダイ３１と、サイジングダイ３１を介して溶融樹脂Ｍを冷却する冷却部３３と、サイジングダイ３１の内面３１ａに溶融樹脂Ｍを吸引する真空部３２と、冷却部３３に対応して設けられ、サイジングダイ３１の内面３１ａの温度を検出する温度検出部Ｓ１〜Ｓ３と、温度検出部Ｓ１〜Ｓ３による検出結果に基づいて、冷却部３３における冷却条件（例えば冷却媒体の温度又は流量等）を設定する温度制御部３４とを備える。
【００３４】
押出成形装置１によれば、サイジング装置３０において溶融樹脂Ｍが冷却、硬化されるときの冷却温度を、予め定められた冷却温度で一定に保持することができる。したがって、溶融樹脂Ｍを効率よく急冷して、結晶化を早期に停止させることができるので、導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度を抑制する上で有用である。
【００３５】
以下、熱可塑性樹脂と導電性材料を混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料Ｒを用いて、パイプ状の導電性樹脂成形体Ｃを製造する方法にてついて説明する。
本発明は、ナイロン１２とアセチレンブラックを溶融混練して得られた樹脂ペレット（樹脂原料Ｒ）を再度溶融し、押出成形法を用いて導電性樹脂成形体Ｃを作製するもので、導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度が０％以上２５％以下のものである。
【００３６】
樹脂原料Ｒには、例えば二軸混練機で熱可塑性樹脂と導電性材料を溶融混練した後、得られたストランドを水槽で冷却し、これをペレタイザーでペレット状に破砕し、真空乾燥機で乾燥（８５℃×１０時間）させたものを適用できる。
樹脂原料Ｒには、熱可塑性樹脂と導電性材料の他に、成形時の加工性を向上させるため、滑剤等の加工助剤を添加しても良い。滑剤としては、クラリアントジャパン株式会社製のリコワックスＥ、リコワックスＯＰ、リコモントＣａＶ１０２、リコモントＮａＶ１０１、およびリコモントＬｉＶ１０３などを用いることができる。
【００３７】
本発明では、熱可塑性樹脂にナイロン１２を用いる一方、導電性物質にはアセチレンブラック（アセチレンガスを熱分解して得られるカーボンブラック）を用いる。ナイロン１２は、脂肪族ポリアミド樹脂の１つで、下記の化学式（１）に示す様にアミド結合−ＣＯ−ＮＨ−と１１個のメチレン基（−ＣＨ２−）から構成される繰り返し構造の主鎖より構成される線状高分子である。
【００３８】
【化１】
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【００３９】
ナイロン１２は、融点（溶融温度）が約１７５℃、ガラス転移温度が約５０℃、比重が約１．０２で、ナイロン６やナイロン１０等の他の脂肪族ポリアミド樹脂に比べて融点やガラス転移温度が低く、線状ポリアミド樹脂の中でも最も比重が低いものである。
また、ナイロン１２は、構造中にアミド結合−ＣＯ−ＮＨ−を有する環状化合物の１つであるラウリルラクタムの開環重合（化学式（２）参照）や、ω−アミノカルボン酸の１つである１２−アミノドデカン酸の重縮合（化学式（３）参照）により合成することができる。
【００４０】
【化２】
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【００４１】
【化３】
0005724950.tif 000004
【００４２】
本発明で樹脂原料Ｒとして使用するナイロン１２としては、結晶性のナイロン１２、非晶性のナイロン１２、又は２者の混練物を適用できる。ナイロン１２とアセチレンブラックを混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料Ｒの融点は約１７５℃であり、ガラス転移点は約５０℃付近である。
【００４３】
すなわち、ナイロン１２は、上記構造や物性によるものと考えられるが、樹脂原料Ｒの結晶化度を２５％以下に制御し易い樹脂と考えられる。このように結晶化度を低く抑えることが可能なナイロン１２を用いることで、導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度を抑制するのが容易になり、導電性物質が樹脂中より析出する「吐き出し」の発生が回避される。
【００４４】
また、本発明は、導電性物質にカーボンブラックの一種であるアセチレンブラックを用いるものである。本発明で用いられるアセチレンブラックとは、アセチレン法と呼ばれるアセチレン（ＣＨ≡ＣＨ）ガスの熱分解により作製されるカーボンブラックのことである。アセチレンブラックは、アセチレンガスの熱分解という酸素をあまり用いずに反応が行える製造方法であることから、未分解成分や水素原子、酸素原子を含む官能基を殆ど有さない高純度のものが得られる。この様に、アセチレンブラックは表面官能基が少ないことから、樹脂との親和性がよく、樹脂からの吐き出しが抑制されるものと考えられる。
また、形成されるカーボンブラックは、ストラクチャーと呼ばれるカーボンブラック粒子の鎖状構造が他のカーボンブラックに比べて発達している等の理由により、他のカーボンブラックよりも良好な電気伝導性を有する。
【００４５】
また、本発明で用いられるアセチレンブラックは、ヨウ素吸着量が１００ｍｇ／ｇ以下のものが好ましく、ヨウ素吸着量が１００ｍｇ／ｇ以下とすることで、適度な表面積が得られ、カーボンブラック同士の凝集を引き起こすことのない安定性が付与されるものと考えられる。このようなアセチレンブラックを導電性材料に用いた導電性樹脂成形体Ｃを電子写真方式の画像形成装置の現像スリーブに適用すると、画像不良を生ずることのない良好な画像形成が行える。そして、樹脂原料Ｒを構成するアセチレンブラックのヨウ素吸着量は、１００ｍｇ／ｇ以下であることが好ましい。
【００４６】
なお、ヨウ素吸着量とは、カーボンブラックの細孔を含む全比表面積を表す指標のひとつであり、カーボンブラック１ｇ当たりに吸着するヨウ素のｍｇ数で表されるものである。具体的には、カーボンブラックの基本性能の試験法に関するＪＩＳ  Ｋ６２１７：１９９７で規定されるものである。
【００４７】
前述した様に、本発明では導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度を抑制することで、アセチレンブラックを樹脂内部に均一に分散させ、導電率を向上させることができるが、アセチレンブラックの配合量が上記範囲のとき、所望の導電性が良好に得られる。また、アセチレンブラックが凝集を起こすこともなく、上述したように画像不良が生ずることのない良好な画像形成を安定的に行うことができる。そのため、アセチレンブラックの配合量は、５質量％以上２５質量％以下にすることが好ましい。
【００４８】
利用者は、押出ダイ２０から押し出された溶融樹脂Ｍがたとえば２秒以内に軟化点温度（融点）以下の温度になるように、第１の冷却部３３Ａによる冷却温度を設定する。また、第２の冷却部３３Ｂ、第３の冷却部３３Ｃによる冷却温度は、導電性樹脂成形体Ｃにおいて所望の性状（例えば表面状態）が得られる温度とする。
【００４９】
この冷却温度は、サイジングダイ３１のサイズや形状、樹脂原料Ｒの種類、押出ダイ２０における加熱温度、溶融樹脂Ｍの押出速度等に応じて変化することになるが、例えば実験的に求めることができる。同様の製造条件で導電性樹脂成形体Ｃを製造する場合には、冷却温度を同様に設定するだけでよいので、容易に所望の性状を有する導電性樹脂成形体Ｃを製造することができる。
温度制御部３４は、温度検出部Ｓ１〜Ｓ３による検出温度が、利用者によって予め設定された冷却温度となるように、第１の冷却部３３Ａ〜第３の冷却部３３Ｃにおける冷却条件を設定することとなる。
【００５０】
ナイロン１２とアセチレンブラックを混練して得られるウィスカーレスの樹脂原料Ｒが押出機１０に投入されると、この押出機１０の先端に配置された押出ダイ２０から溶融樹脂Ｍが押し出される（第１の工程）。
そして、サイジング装置３０において、溶融樹脂Ｍが冷却、硬化されるとともに、寸法、形状が規制される（第２の工程）。
【００５１】
本実施形態では、ナイロン１２とアセチレンブラックを用いるとともに、製造される導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度が０％以上２５％以下に制御されるようにしている。
【００５２】
これにより、アセチレンブラックの吐き出しが抑制され、アセチレンブラックは樹脂内で均一に分散されるので、導電性樹脂成形体Ｃの導電性が向上する。具体的には、表面抵抗率が１０×１０7〜１０9Ω／ｍ2である導電性樹脂成形体Ｃを製造することが可能となる。すなわち、実施の形態に係る製造方法によれば、ウィスカーレスの樹脂原料を用いて所望の性状（例えば導電性（表面抵抗率））を有するパイプ状の導電性樹脂成形体Ｃを製造することができる。
また、このようにして製造された導電性樹脂成形体Ｃを、電子写真方式の画像形成装置の現像スリーブとして適用することで、安定した高品質の画像を形成することができる。また、この画像形成装置においては、外添剤量が低減された帯電性の低いトナーを用いた場合でも、所望の画像濃度が実現される。
【００５３】
さらには、導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度を５％以上２０％以下に制御するのが望ましい。これにより、導電性樹脂成形体Ｃの導電性が向上するとともに、若干の結晶性が付与されるので機械強度が向上する。
【００５４】
［参考例１］
参考例１では、ＴＲ５５ＬＸ（商品名、ＥＭＳ社製の非晶性のナイロン１２）を９５質量％、デンカブラック（商品名、電気化学工業社製のアセチレンブラック）を５質量％で配合して樹脂原料Ｒを作製した。なお、使用したデンカブラックは粒状品でヨウ素吸着量が９３であった。
【００５５】
この樹脂原料Ｒを押出機１０に投入し、押出機１０及び押出ダイ２０における加熱温度を２２０℃として、樹脂原料Ｒを溶融、可塑化して、溶融樹脂Ｍをパイプ状に成形した。また、押出機１０による押出速度は６ｃｍ／ｓとした。
そして、サイジング装置３０における第１の領域（入口を基準として１０〜１５ｍｍ）の冷却温度を１５〜２０℃、第２の領域（入口を基準として３５〜５０ｍｍ）の冷却温度を２０〜２５℃、第３の領域（入口を基準として９０〜１２０ｍｍ）の冷却温度を２５〜３０℃として、溶融樹脂Ｍを冷却して硬化させるとともに、寸法、形状を規制した。これにより、２２０℃の溶融樹脂Ｍは２秒以内（１．６秒）に１５０℃以下に冷却された。
以上の工程により、外径１６．５ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのパイプ状の導電性樹脂成形体Ｃを作製した。
【００５６】
［参考例２］
参考例２では、ＴＲ５５ＬＸを７５質量％、デンカブラックを２５質量％で配合して樹脂原料Ｒを作製し、これを用いて参考例１と同様に導電性樹脂成形体Ｃを作製した。２２０℃の溶融樹脂Ｍが１５０℃以下になるまでの冷却時間は１．３秒であった。
【００５７】
［実施例３］
実施例３では、ＴＲ５５ＬＸを８０質量％、Ｌ２５（商品名、ＥＭＳ社製の結晶性のナイロン１２）を１０質量％、デンカブラックを１０質量％で配合して樹脂原料Ｒを作製した。ＴＲ５５ＬＸとＬ２５を混合したナイロン１２の結晶化度は１０％であった。この樹脂原料Ｒを用いて、参考例１と同様に導電性樹脂成形体Ｃを作製した。２２０℃の溶融樹脂Ｍが１５０℃以下になるまでの冷却時間は１．８秒であった。
【００５８】
［実施例４］
実施例４では、ＴＲ５５ＬＸを７５質量％、Ｌ２５を２０質量％、デンカブラックを５質量％で配合して樹脂原料Ｒを作製した。ＴＲ５５ＬＸとＬ２５を混合したナイロン１２の結晶化度は２２％であった。この樹脂原料Ｒを用いて、参考例１と同様に導電性樹脂成形体Ｃを作製した。２２０℃の溶融樹脂Ｍが１５０℃以下になるまでの冷却時間は１．８秒であった。
【００５９】
［参考例５］
参考例５では、ＴＲ５５ＬＸを９６質量％、デンカブラックを４質量％で配合して樹脂原料Ｒを作製し、これを用いて参考例１と同様に導電性樹脂成形体Ｃを作製した。２２０℃の溶融樹脂Ｍが１５０℃以下になるまでの冷却時間は１．６秒であった。
【００６０】
［参考例６］
参考例６では、ＴＲ５５ＬＸを７４質量％、デンカブラックを２６質量％で配合して樹脂原料Ｒを作製し、これを用いて参考例１と同様に導電性樹脂成形体Ｃを作製した。２２０℃の溶融樹脂Ｍが１５０℃以下になるまでの冷却時間は１．３秒であった。
【００６１】
［比較例１］
比較例１では、ＴＲ５５ＬＸを６０質量％、Ｌ２５を３０質量％、デンカブラックを１０質量％で配合して樹脂原料Ｒを作製した。ＴＲ５５ＬＸとＬ２５を混合したナイロン１２の結晶化度は３３％であった。この樹脂原料Ｒを用いて、参考例１と同様に導電性樹脂成形体Ｃを作製した。２２０℃の溶融樹脂Ｍが１５０℃以下になるまでの冷却時間は１．９秒であった。
【００６２】
［比較例２］
比較例２では、ＴＲ５５ＬＸを７０質量％、ＬＸ２５を１０質量％、ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（商品名、ライオン社製のカーボンブラック）を２０質量％で配合して樹脂原料Ｒを作製した。ＴＲ５５ＬＸとＬ２５を混合したナイロン１２の結晶化度は１２％であった。この樹脂原料Ｒを用いて、参考例１と同様に導電性樹脂成形体Ｃを作製した。２２０℃の溶融樹脂Ｍが１５０℃以下になるまでの冷却時間は２．０秒であった。
【００６３】
［比較例３］
比較例３では、実施例４で用いた樹脂原料Ｒ、すなわち、ＴＲ５５ＬＸを７５質量％、Ｌ２５を２０質量％、デンカブラックを５質量％で配合した樹脂原料を使用した。一方、押出機１０による押出速度を１２ｃｍ／ｓとし、サイジング装置３０における第１の領域の冷却温度を２５〜３０℃、第２の領域の冷却温度を３０〜３５℃、第３の領域の冷却温度を３５〜４０℃とした。この様に、溶融樹脂Ｍの冷却を他よりも緩やかにして２２０℃の溶融樹脂Ｍを３．０秒で１５０℃以下に冷却し、寸法、形状を規制することで、結晶化度３１％の導電性樹脂成形体Ｃを作製した。
【００６４】
実施例３、４、参考例１、２、５、６、比較例１〜３で得られたパイプ状の導電性樹脂成形体Ｃについて、結晶化度、機械強度（引張弾性率、引張強さ）を測定した。機械強度については、引張弾性率で１０００ＭＰａ以上、引張強さで４０ＭＰａ以上であれば、実用上問題ないといえる。
また、この導電性樹脂成形体Ｃを現像スリーブとして適用した画像形成装置で画像を形成し、画像の均一性、及び画像濃度を評価した。このときの画像形成条件は、現行のウィスカー入りの樹脂原料を用いて作製された現像スリーブを適用した画像形成装置で画像を形成したときに、画像濃度が１．４０となる条件とした。この条件で画像形成したときの画像濃度が１．３以上であれば、実用上問題ないといえる。
【００６５】
評価結果を図３に示す。図３に示すように、実施例３、４、参考例１、２、５、６の導電性樹脂成形体Ｃは、導電性材料がアセチレンブラックであり、結晶化度が０〜２５％であったので、機械強度及び画像品質の面で、実用上問題のない良好な結果が得られた。また、実施例３、４、参考例１、２、５、６の評価結果より、導電性材料の添加量が少なくなるにつれて画像濃度が低下することがわかる。導電性材料の添加量が少ないと、成形体の表面抵抗率が高くなり、現像スリーブで十分にトナーが搬送されないためと考えられる。逆に、導電性材料の添加量が多くなるにつれて機械強度が低下することがわかる。これより、所望の機械強度及び画像品質をより確実に実現するためには、導電性材料の添加量が５％以上２５％以下であることが好ましいといえる。
【００６６】
比較例１の導電性樹脂成形体Ｃは、機械強度、画像濃度については実用上問題のない範囲であったが、画像均一性が著しく損なわれていた。比較例１の導電性樹脂成形体Ｃが結晶化する過程で、導電性材料の凝集・吐き出しが促進され、成形体表面に肌荒れが生じたためと考えられる。これより、導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度を２５％以下とすることが、成形体表面の肌荒れを抑制する上で有効であるといえる。
【００６７】
比較例２の導電性樹脂成形体Ｃは、画像濃度については実用上問題のない範囲であったが、機械強度が低く、画像均一性が著しく損なわれていた。比較例２の導電性樹脂成形体Ｃは、導電性材料としてケッチェンブラックを用いており、成形体表面に凝集物が発生しやすいため、成形体表面に肌荒れが生じて画像均一性が損なわれたと考えられる。また、ケッチェンブラックはアセチレンブラックよりも比重が小さく、添加質量が同じでも添加体積としては大きくなるため、機械強度が低下したと考えられる。これより、導電性樹脂成形体Ｃの表面の肌荒れを抑制するとともに所定の機械強度を保持するためには、導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度を２５％以下にすると同時に、導電性材料としてアセチレンブラックを用いることが必要であるといえる。
【００６８】
比較例３の導電性樹脂成形体Ｃは、機械強度については実用上問題のない範囲であったが、画像品質の面で問題があった。このように、同じ樹脂原料を用いても、冷却時間が長くなる等して結晶化度が２５％を超えると、画像品質が損なわれることがわかる。また、樹脂原料Ｒのナイロン１２の結晶化度にもよるが、溶融樹脂を２秒以内に１５０℃以下に冷却することで、比較的容易に導電性樹脂成形体Ｃの結晶化度を２５％以下に制御することができる。
【００６９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  押出成形装置
１０  押出機
１１  シリンダー
１２  スクリュー
１３  ホッパー
１４  ヒーター
２０  押出ダイ
２１  樹脂流路
３０  サイジング装置
３１  サイジングダイ
３１ａ  内面
３２  真空部
３３  冷却部
３３Ａ  第１の冷却部
３３Ｂ  第２の冷却部
３３Ｃ  第３の冷却部
３４  温度制御部
３１１  樹脂流路
３２１  真空ポンプ
３２２  真空室
３３１Ａ、３３１Ｂ、３３１Ｃ  冷却装置
３３２Ａ、３３２Ｂ、３３２Ｃ  冷却室
Ｃ  導電性樹脂成形体
Ｍ  溶融樹脂
Ｒ  樹脂原料
Ｓ１  温度検出部
Ｓ２  温度検出部
Ｓ３  温度検出部
【図１】
0005724950.tif 000005
【図２】
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【図３】
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