(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導電性ゴム組成物の多孔質体からなる筒状の内層、および前記内層の外周に設けられた、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／ビニリデンフロライド共重合体からなり半導電性が付与された継ぎ目のないチューブからなる外層を備え、前記外層の外周面の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは０．３μｍ以上、１．５μｍ以下である帯電ローラ。
【請求項２】
前記チューブは、前記テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／ビニリデンフロライド共重合体、および電子導電性導電剤のみからなる請求項１に記載の帯電ローラ。
【請求項３】
全体でのアスカーＣ型硬さが４０°以下である請求項１または２に記載の帯電ローラ。
【請求項４】
前記請求項１ないし３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、前記外層のもとになる、厚みＴが１００μｍ以上、３００μｍ以下である前記チューブ内に、外径Ｄ１が前記チューブの内径Ｄ２よりも大きい前記内層を圧入する工程を含む帯電ローラの製造方法。
【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組み込んで使用される帯電ローラとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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使用するトナーとしては、近時、形成画像の画質の向上等を目的として、従来の粉砕法によるトナーに比べて粒径が小さい上、形状が略球形で揃ったいわゆる重合法によるトナーが普及しつつある。
またトナーには、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、シリカや酸化チタン等のサブミクロンオーダーの微小粒子を、外添剤として外添するのが一般的である。
【０００３】
しかし、特に重合法によるトナーに外添した外添剤や、あるいは画像形成を繰り返した際に発生する、トナー粒子が微粉砕された破片など（以下「外添剤等」と総称する場合がある）は、クリーニングブレード等では感光体の表面からきれいに除去しきれない場合がある。
そして画像形成を繰り返すうちに、除去しきれなかった外添剤等が感光体の表面と常時接触している帯電ローラの外周面に付着して徐々に蓄積されて、感光体の帯電ムラを生じたり形成画像に付着したりして、濃度ムラなどの画像不良の原因になるという問題がある。
【０００４】
そこで特許文献１においては、帯電ローラの外周面を溶剤可溶性のフッ素樹脂、ガラス転移温度が４０〜９０℃であるアクリル樹脂、表面調整剤としてのフッ素変性アクリレート系樹脂、および導電剤を含む樹脂組成物からなる外層によって被覆することが提案されている。
かかる構成によれば、上記のように外層にフッ素樹脂を含ませることで当該外層の外周面、すなわち帯電ローラの外周面の表面自由エネルギーを小さくして、外添剤等の付着をある程度は抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし発明者の検討によると特許文献１の構成では、外添剤等の付着を抑制する効果が未だ十分でないという問題がある。
すなわち特許文献１では、外層は主として、前述した各成分を任意の有機溶剤に溶解、および分散させたコーティング剤を、帯電ローラの外周面に直接に塗布したのち乾燥させる等して形成され、フッ素樹脂とともにアクリル樹脂やフッ素変性アクリレートを併用しない場合には、上記コーティング剤の表面自由エネルギーが小さくなりすぎる傾向がある。
【０００７】
そしてコーティング剤の表面自由エネルギーが小さくなりすぎると、当該コーティング剤を帯電ローラの外周面に均一に塗布して厚みが均一な外層を形成したり、特にカーボンブラック等の電子導電性導電剤（導電性フィラー）をコーティング剤中に均一に分散させたり、あるいはコーティング剤の塗布、乾燥によって形成される外層を上記外周面に良好に密着させたりできなくなるおそれがある。
【０００８】
ところが一方で、これらの問題が生じるのを防止するため、特許文献１に記載のように、フッ素樹脂とともにアクリル樹脂やフッ素変性アクリレートを併用した場合には、外層中に含まれるフッ素樹脂の割合が少なくなるため、当該外層の外周面の表面自由エネルギーを十分に小さくすることができず、外添剤等の付着を抑制する効果が不十分になる。
本発明の目的は、外添剤等の付着による画像不良が発生するのを現状よりも良好に抑制できる帯電ローラとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、半導電性ゴム組成物の多孔質体からなる筒状の内層、および前記内層の外周に設けられた、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン／ビニリデンフロライド共重合体（以下「ＴＨＶ」と略記する場合がある。）からなり半導電性が付与された継ぎ目のないチューブからなる外層を備え、前記外層の外周面の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは０．３μｍ以上、１．５μｍ以下である帯電ローラである。
【００１０】
また本発明は、上記帯電ローラの製造方法であって、前記外層のもとになる、厚みＴが１００μｍ以上、３００μｍ以下である前記チューブ内に、外径Ｄ１が前記チューブの内径Ｄ２よりも大きい内層を圧入する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外添剤等の付着による画像不良が発生するのを現状よりも良好に抑制できる帯電ローラとその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図(a)は、本発明の帯電ローラの一例の、全体の外観を示す斜視図、図(b)は、上記例の帯電ローラの端面図である。
【図２】図(a)は、図１(a)(b)の帯電ローラを、本発明の製造方法によって製造する工程の一例を示す斜視図、図(b)は、上記工程に使用する内層の端面図、図(c)は、外層のもとになるチューブの端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〈帯電ローラ〉
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の多孔質体によって筒状に形成された内層２の外周面３に、ＴＨＶからなり半導電性が付与された継ぎ目のないチューブ４からなる外層５が積層されてなるものである。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。
【００１４】
かかる帯電ローラ１によれば、外層５を例えば押出成形法や、あるいは外層５のもとになる樹脂組成物を溶融させた状態で加圧して円筒金型のキャビティ内に流し込み、冷却したのち脱型するいわゆるトランスファー成形法等によって、内層２とは別個に独立したチューブ４として形成できる。
そのため、外周面にコーティング剤を直接に塗布して形成される従来の外層のようにアクリル樹脂やフッ素変性アクリレート等を併用しなくても厚みの均一な外層５を形成できる。
【００１５】
また上記チューブ４を内層２に外挿する等して外層５を形成することで、当該外層５を、内層２の外周面３に良好に密着できる。
しかもＴＨＶは、通常のフッ素樹脂よりも融点が低く、カーボンブラック等の電子導電性導電剤（導電性フィラー）との混練性に優れるため、当該ＴＨＶと電子導電性導電剤とを例えばＴＨＶの軟化温度以上に加熱した状態で混練したのち、上述した各種の成形法等によってチューブ４を製造することにより、従来のコーティング剤からなる外層のようにアクリル樹脂やフッ素変性アクリレート等を併用しなくても、上記電子導電性導電剤が均一に分散された外層５を形成できる。
【００１６】
そのため外層５を、アクリル樹脂やフッ素変性アクリレート等を併用しない、ＴＨＶからなり半導電性が付与された継ぎ目のないチューブ４によって形成することで、当該外層５の外周面８の表面自由エネルギーを現状よりも小さくして、外添剤等の付着をより一層良好に抑制できる。
その上、ＴＨＶは通常のフッ素樹脂よりも柔軟であるため、帯電ローラ１の全体でのゴム硬さを現状よりも小さくできる。
【００１７】
したがって、帯電ローラ１を感光体と当接させた際に適度なニップ幅を有する好適な放電領域を確保して感光体の表面を均一に帯電させることができ、外添剤等の付着、蓄積を抑制できることと相まって、濃度ムラなどの画像不良が発生するのを抑制して形成画像の画質を安定させることができる。
なお上記の効果をより一層向上するとともに、特にブリードによる感光体やその他の部材の汚染をできるだけ防止すること等を考慮すると、外層５のもとになるチューブ４はＴＨＶと電子導電性導電剤のみ（２種以上のＴＨＶおよび／または２種以上の電子導電性導電剤を併用する場合を含む）で形成して、例えば可塑剤や加工助剤、イオン導電性導電剤等の、ブリードして汚染源となる成分を含まないことが好ましい。
【００１８】
外周面８の表面粗さは、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」に規定された輪郭曲線の算術平均粗さＲａで表して０．３μｍ以上、１．５μｍ以下に限定される。
すなわち帯電ローラ１は、外周面８に、感光体の表面を帯電させるための放電の起点となる、適度な数および大きさの突起を有していることが求められるが、輪郭曲線の算術平均粗さＲａが上記の範囲未満である外周面８は平滑すぎて適度な突起を有しえないため、帯電ローラ１として機能させて感光体の表面を均一に帯電させて、形成画像の画質を安定させることができない。
【００１９】
一方、輪郭曲線の算術平均粗さＲａが上記の範囲を超える外周面８は凹凸が大きすぎて、上記外周面８を構成する外層５をＴＨＶからなるチューブ４によって形成しているにも拘らず、外添剤等の付着、蓄積とそれにともなう画像不良とを生じやすくなる。
これに対し外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａを上記の範囲とすることで当該外周面８に適度な突起を設けて、外添剤の付着、蓄積を極力抑制しながら、なおかつ感光体の表面を均一に帯電させることができ、濃度ムラなどの画像不良が発生するのを抑制して形成画像の画質を安定させることができる。
【００２０】
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、上記外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは、上記の範囲でも０．８μｍ以上であるのが好ましく、１．２μｍ以下であるのが好ましい。
輪郭曲線の算術平均粗さＲａを上記の範囲に調整するための方法は特に限定されない。例えば従来から行われている湿式研磨等の研磨加工や、あるいはレーザー加工、さらには所定の算術平均粗さＲａとした型面形状を熱転写する熱転写加工等の少なくとも１種を採用できる。
【００２１】
上記帯電ローラ１は、全体でのアスカーＣ型硬さが２０°以上であるのが好ましく、４０°以下であるのが好ましい。
アスカーＣ型硬さがこの範囲未満では、例えば帯電ローラ１を感光体の表面に圧接させて変形させた状態で画像形成装置を一定時間に亘って停止させたのち再び動作させた際に、上記帯電ローラ１の、感光体に圧接させていた箇所が変形したまま元に戻らないいわゆるヘタリを生じるおそれがある。
【００２２】
一方、アスカーＣ型硬さが上記の範囲を超える場合には、帯電ローラ１の柔軟性が不足して、前述したように感光体と当接させた際に適度なニップ幅を有する好適な放電領域を確保できず、感光体の表面を均一に帯電させて形成画像の画質を安定させる効果が得られないおそれがある。
これに対し、帯電ローラ１の全体でのアスカーＣ型硬さを上記の範囲とすることにより、上記ヘタリが生じるのをできるだけ抑制しながら当該帯電ローラ１に適度な柔軟性を付与して、感光体と当接させた際に適度なニップ幅を有する好適な放電領域を確保でき、濃度ムラなどの画像不良が発生するのを抑制して形成画像の画質を安定させることができる。
【００２３】
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、帯電ローラ１の全体でのアスカーＣ型硬さは、上記の範囲でも２５°以上であるのが好ましい。
ちなみに帯電ローラ１の全体でのアスカーＣ型硬さを、本発明では、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型等）を用いて、下記の方法で測定した値でもって表すこととする。
【００２４】
すなわち帯電ローラ１と一体化させたシャフト７の両端を支持台に固定した状態で、当該帯電ローラ１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１０Ｎ（≒１ｋｇｆ）の荷重を付加してアスカーＣ型硬さを測定する。
〈帯電ローラの製造方法〉
図２(a)〜(c)を参照して、この例の製造方法では、外層５のもとになる、ＴＨＶからなり半導電性が付与された継ぎ目のないチューブ４と、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、外径Ｄ１がチューブ４の内径Ｄ２よりも大きい内層２とを用意し、上記チューブ４内に上記内層２を圧入する。
【００２５】
そうすると内層２とチューブ４とが電気的に接合されるとともに機械的に固定されて、当該チューブ４からなる外層５が形成され、帯電ローラ１が製造される。
チューブ４の厚みＴは１００μｍ以上、３００μｍ以下に限定される。
内層２の外径Ｄ１とチューブ４の内径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２で表される、内層２に対する外層５の締め代によっても異なるものの、チューブ４の厚みＴが上記の範囲未満では、帯電ローラ１の全体のアスカーＣ型硬さが前述した２０°未満となって、ヘタリを生じやすくなる。また外層５が、比較的短期間で摩耗して失われたりもしやすくなる。
【００２６】
一方、チューブ４の厚みＴが上記の範囲を超える場合には、全体のアスカーＣ型硬さが４０°を超えてしまい、帯電ローラ１の柔軟性が不足して、感光体と当接させた際に適度なニップ幅を有する好適な放電領域を確保できず、感光体の表面を均一に帯電させて形成画像の画質を安定させることができない。
これに対し、チューブ４の厚みＴを上記の範囲とすることにより、上記ヘタリが生じるのをできるだけ抑制しながら、帯電ローラ１に適度な柔軟性を付与して、感光体と当接させた際に適度なニップ幅を有する好適な放電領域を確保でき、感光体の表面を均一に帯電させて、濃度ムラなどの画像不良が発生するのを抑制して形成画像の画質を安定させることができる。
【００２７】
また上記Ｄ１−Ｄ２で表される、内層２に対する外層５の締め代は、これに限定されるものではないが１００μｍ以上であるのが好ましく、３００μｍ以下であるのが好ましい。
締め代がこの範囲未満では、外層５による内層２の締め付け力が十分に得られないため、当該内層２に対して外層５がずれたりしやすくなる。
【００２８】
一方、締め代が上記の範囲を超える場合には、外層５による内層２の締め付けが強すぎて、全体のアスカーＣ型硬さが４０°を超えてしまい、帯電ローラ１の柔軟性が不足して、感光体と当接させた際に適度なニップ幅を有する好適な放電領域を確保できず、感光体の表面を均一に帯電させて形成画像の画質を安定させることができないおそれがある。
これに対し、締め代を上記の範囲とすることにより、画像形成時に外層５がずれたりするのをできるだけ抑制しながら、帯電ローラ１に適度な柔軟性を付与して、感光体と当接させた際に適度なニップ幅を有する好適な放電領域を確保でき、感光体の表面を均一に帯電させて、濃度ムラなどの画像不良が発生するのを抑制して形成画像の画質を安定させることができる。
【００２９】
〈内層２〉
内層２は、半導電性を有する種々のゴム組成物によって形成できる。ただし内層２は、エチレンプロピレン系ゴム、およびパラフィン系オイルを含む半導電性ゴム組成物によって形成するのが好ましい。
互いに親和性、相溶性に優れた上記両成分を併用することにより、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た状態で発泡、架橋できるため、内層２の発泡倍率を高めて、当該内層２の柔軟性を現状よりも向上できる。
【００３０】
しかも外層５を形成するＴＨＶは、特にパラフィン系オイルとの親和性、相溶性が低く、当該パラフィン系オイルに対するバリア層として機能するため、内層２に配合したパラフィン系オイルが外周面８にブリードして感光体やその他の部材を汚染するのを抑制できる。
そのため上記内層２を外層５と組み合わせることにより、感光体やその他の部材の汚染を生じることなしに、全体でのアスカーＣ型硬さが４０°以下の範囲を満足する、柔軟な帯電ローラ１を形成できる。
【００３１】
（エチレンプロピレン系ゴム）
内層２のもとになる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）がいずれも使用可能であり、特にＥＰＤＭが好ましい。
【００３２】
また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いずれも使用可能である。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、例えば住友化学(株)製のエスプレン（登録商標）ＥＰＤＭ  ５０１Ａ〔ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：４４、エチレン含量：５２％、ジエン含量：４．０％〕、５０５Ａ〔ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：４７、エチレン含量：５０％、ジエン含量：９．５％〕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、例えば住友化学(株)製のエスプレンＥＰＤＭ  ３０１Ａ〔ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：４４、エチレン含量：５０％、ジエン含量：５．０％〕、３０１〔ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：５５、エチレン含量：６２％、ジエン含量：３．０％〕、３０５〔ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：６０、エチレン含量：６０％、ジエン含量：７．５％〕等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３３】
またＥＰＤＭとしては、上記例示の非油展の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を、ＥＰＤＭ＋パラフィン系オイルの代用として用いることもできる。
ＥＰＤＭとしては、上記例示の１種または２種以上が挙げられる。
（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ＴＨＶ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。
【００３４】
ただし、上記効果を阻害しない範囲で他のゴムを併用してもよい。
かかる他のゴムとしては、例えば天然ゴム、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、特に１０質量部以下であるのが好ましい。
【００３５】
（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、例えば出光興産(株)製のダイアナ（登録商標）プロセスオイルＰＷシリーズの各種パラフィン系オイル等の１種または２種以上が挙げられる。
【００３６】
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２０質量部以上であるのが好ましく、１００質量部以下であるのが好ましい。
パラフィン系オイルの配合割合がこの範囲未満では、当該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、それによって発泡体の発泡倍率を高めて内層２、ひいては帯電ローラ１の柔軟性を向上する効果が十分に得られないおそれがある。すなわち帯電ローラ１に、全体のアスカーＣ型硬さが４０°以下の範囲を満足する高い柔軟性を付与できないおそれがある。
【００３７】
一方、パラフィン系オイルの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外層５との界面に染み出し、当該外層５と内層２との間の電気伝導を阻害して、帯電ローラ１の半導電性を低下させるおそれがある。また、内層２に対して外層５がずれたりしやすくなるおそれもある。
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の半導電性の低下や外層５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、発泡倍率を高めて内層２の柔軟性を向上して、帯電ローラ１に、全体のアスカーＣ型硬さが４０°以下の範囲を満足する柔軟性を付与できる。
【００３８】
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、パラフィン系オイルの配合割合は、上記の範囲でも、ゴムの総量１００質量部あたり５０質量部以上であるのが好ましく、８０質量部以下であるのが好ましい。
また前述したように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。
【００３９】
ただし、油展量が上記の範囲を外れる油展ＥＰＤＭも使用可能であり、例えば当該油展ＥＰＤＭの油展量が不足する場合はパラフィン系オイルを追加する等すればよく、油展量が過剰の場合は非油展のＥＰＤＭを追加する等すればよい。
内層２のもとになる半導電性ゴム組成物は、上記エチレンプロピレン系ゴムを少なくとも含むゴム、およびパラフィン系オイルに、上記ゴムを架橋させるための架橋成分、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、および内層２に半導電性を付与するための導電剤等を所定の割合で配合して調製できる。
【００４０】
（架橋成分）
架橋成分としては架橋剤、促進剤が挙げられる。
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、例えば粉末硫黄、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、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る。
【００４１】
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。
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。
エチレンプロピレン系ゴムがＥＰＤＭである場合、架橋剤としては硫黄が好ましい。
【００４２】
硫黄の配合割合は、上記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０．５質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。
なお、例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。
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、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。
【００４３】
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。
【００４４】
促進剤は種類によって機能が異なるため、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、３質量部以下であるのが好ましい。
（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種々の発泡剤が使用可能である。
【００４５】
かかる発泡剤としては、例えばアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４，４′−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、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。
発泡剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上であるのが好ましく、８質量部以下であるのが好ましい。
【００４６】
発泡剤の配合割合がこの範囲未満では、内層２の発泡倍率が不足して当該内層２、ひいては帯電ローラ１の柔軟性を向上する効果が十分に得られないおそれがある。すなわち帯電ローラ１に、全体のアスカーＣ型硬さが４０°以下の範囲を満足する高い柔軟性を付与できないおそれがある。
一方、発泡剤の配合割合が上記の範囲を超える場合には、内層２の発泡倍率が高くなりすぎ、帯電ローラ１の全体でのアスカーＣ型硬さが２０°未満になってヘタリを生じやすくなるおそれがある。
【００４７】
発泡剤がＡＤＣＡである場合は、当該ＡＤＣＡの分解温度を引き下げて分解を促進する働きをする、例えば尿素系の発泡助剤を組み合わせて使用してもよい。
発泡助剤の配合割合は、組み合わせる発泡剤の種類等に応じて任意に設定できるが、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、３質量部以下であるのが好ましい。
【００４８】
（導電剤）
導電剤としては、電子導電性導電剤および／またはイオン導電性導電剤が挙げられ、特に電子導電性導電剤が好ましい。
電子導電性導電剤としては、例えば電子導電性を有する各種のカーボンブラック、グラファイト、金属粉や金属繊維、導電性金属酸化物等の１種または２種以上が挙げられる。特にカーボンブラックが好ましい。
【００４９】
電子導電性導電剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり３０質量部以上であるのが好ましく、６０質量部以下であるのが好ましい。
電子導電性導電剤の配合割合がこの範囲未満では、内層２の抵抗値が高くなりすぎて、帯電ローラ１の全体に十分な半導電性を付与できない。
一方、電子導電性導電剤の配合割合が上記の範囲を超える場合には、たとえパラフィン系オイルを配合したとしても内層２、ひいては帯電ローラ１が硬くなって、当該帯電ローラ１に、全体のアスカーＣ型硬さが４０°以下の範囲を満足する高い柔軟性を付与できないおそれがある。
【００５０】
（その他の添加剤）
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、例えば架橋助剤、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。
このうち架橋助剤としては、例えば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、従来公知の架橋助剤の１種または２種以上が挙げられる。特に酸化亜鉛とステアリン酸を併用するのが好ましい。
【００５１】
架橋助剤の配合割合は、個別にゴムの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、６質量部以下であるのが好ましい。
充填剤としては、例えば酸化亜鉛、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。
【００５２】
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。
（半導電性ゴム組成物）
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。
【００５３】
まずゴムを素練りし、次いでパラフィン系オイル、および導電剤と、架橋成分、発泡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、発泡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、例えばインターミックス、バンバリミキサ、ニーダ、押出機等の密閉式の混練機や、あるいはオープンロール等を用いることができる。
【００５４】
（内層２の作製）
内層２を作製するには、まず上記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、次いで所定の長さにカットして加硫缶内で加圧、加熱して発泡および架橋させる。
次いで発泡、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Ｄ１となるように研磨する。
【００５５】
〈シャフト７〉
シャフト７は、例えば鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属によって一体に形成されている。
シャフト７は、筒状体のカット後から内層２をチューブ４に圧入後までの任意の時点で、通孔６に挿通して固定できる。
【００５６】
ただしカット後、まず通孔６にシャフト７を挿通して固定した状態で二次架橋、研磨、および図２(a)に示すようにチューブ４への圧入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の反りや変形を防止できる。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。さらに、内層２をチューブ４に圧入する際の作業性を向上できる。
【００５７】
シャフト７は、例えば導電性を有する接着剤を介して内層２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６の内径よりも外径の大きいものを通孔６に圧入することで内層２と電気的に接合されるとともに機械的に固定されて、当該内層２と一体化される。
前者の場合は、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。
【００５８】
また後者の場合は、圧入と同時に電気的な接合と機械的な固定が完了する。
〈外層５〉
外層５は、先に説明したようにＴＨＶからなり半導電性が付与された継ぎ目のないチューブ４からなる。
チューブ４は、上記ＴＨＶに電子導電性導電剤等を所定の割合で配合した樹脂組成物を、前述したように押出成形法やトランスファー成形法、あるいは射出成形法等の各種成形法によって、所定の厚みＴ、および内径Ｄ２を有する筒状に成形して作製される。
【００５９】
（ＴＨＶ）
ＴＨＶとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびビニリデンフロライドの三種の単量体を任意の割合で共重合させた種々の三元共重合体がいずれも使用可能である。
かかるＴＨＶとしては、例えばスリーエムジャパン(株)製のＤＹＮＥＯＮ（登録商標）シリーズの各種グレードの熱可塑性フッ素樹脂ＴＨＶの少なくとも１種が挙げられる。
【００６０】
（導電剤）
チューブ４に半導電性を付与するための導電剤としては、前述したように感光体やその他の部材の汚染をできるだけ防止すること等を考慮すると電子導電性導電剤が好ましい。
また電子導電性導電剤としては、前述した電子導電性を有する各種のカーボンブラックやグラファイトの他、カーボンナノチューブ等の炭素フィブリルなどが挙げられる。これら電子導電性導電剤の１種または２種以上が使用可能である。
【００６１】
特にコストや帯電ローラ１の特性等を考慮すると、少量の添加で導電性回路を形成でき、抵抗調整が可能なＤＢＰ吸油量の大きいカーボンブラックが好ましい。
電子導電性導電剤の配合割合は、ＴＨＶ１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、１５質量部以下であるのが好ましい。
電子導電性導電剤の配合割合がこの範囲未満では、チューブ４に適度の半導電性を付与できないおそれがある。
【００６２】
一方、電子導電性導電剤の配合割合が上記の範囲を超える場合には外層５、ひいては帯電ローラ１が硬くなって、当該帯電ローラ１に、全体のアスカーＣ型硬さが４０°以下の範囲を満足する高い柔軟性を付与できないおそれがある。またコストアップにつながるおそれもある。
（その他の成分）
前述したようにチューブ４は、ブリードによる感光体やその他の部材の汚染をできるだけ防止すること等を考慮すると、上記ＴＨＶと電子導電性導電剤のみで形成して、例えば可塑剤や加工助剤、イオン導電性導電剤等の、ブリードして汚染源となる成分を含まないことが好ましい。
【００６３】
その場合でもＴＨＶは、通常のフッ素樹脂よりも融点が低く混練性に優れるため、電子導電性導電剤が均一に分散された外層５を形成できる。またＴＨＶは通常のフッ素樹脂よりも柔軟であるため、帯電ローラ１の全体でのゴム硬さを現状よりも小さくできる。
上記各部を備えた帯電ローラ１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、あるいはこれらの複合機等の、電子写真法を利用した種々の画像形成装置に組み込んで使用できる。
【実施例】
【００６４】
〈実施例１〉
（内層２）
ゴムとしては、エチレンプロピレン系ゴムのうちＥＰＤＭ〔住友化学(株)製のエスプレンＥＰＤＭ  ５０５Ａ、非油展、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：４７、エチレン含量：５０％、ジエン含量：９．５％〕を用いた。
【００６５】
またパラフィン系オイルとしては、出光興産(株)製のダイアナ  プロセスオイルＰＷ−３８０を用いた。
上記ＥＰＤＭ１００質量部を、バンバリミキサを用いて素練りしながらパラフィン系オイル７０質量部、および下記表１に示す成分のうち架橋成分、発泡成分以外を加えて混練したのち架橋成分、発泡成分を加えてさらに混練して、内層２のもとになる半導電性ゴム組成物を調製した。
【００６６】
【表１】
0006731145.tif 000002
【００６７】
表１中の各成分は下記のとおり。なお表中の質量部は、ＥＰＤＭ１００質量部あたりの質量部である。
充填剤：重質炭酸カルシウム、白石カルシウム(株)製のＢＦ−３００
架橋助剤Ｉ：三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛２種
架橋助剤II：ビーズステアリン酸、日油(株)製の商品名つばき
電子導電性導電剤：カーボンブラックＩＳＡＦ、東海カーボン(株)製のシースト６
発泡剤：ＡＤＣＡ、永和化成工業(株)製のビニホールＡＣ＃３
発泡助剤：尿素系、永和化成工業(株)製のセルペースト１０１
架橋剤：５％オイル入り硫黄、鶴見化学工業(株)製（有効成分としての硫黄自体の質量部はＥＰＤＭ１００質量部あたり１．５質量部）
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ＭＢＴＳ：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、Ｓｈａｎｄｏｎｇ  Ｓｕｎｓｉｎｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．製のＳＵＮＳＩＮＥ  ＭＢＴＳ
上記半導電性ゴム組成物を押出成形機に供給して外径φ１５ｍｍ、内径φ６．５ｍｍ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、および発泡させた。
【００６８】
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φ７．０ｍｍのシャフト７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７に接着させたのち、円筒研磨機を用いて外周面３を外径Ｄ１＝１６．１ｍｍになるように研磨して仕上げ、さらに水洗いしてシャフト７と一体化された内層２を作製した。
（外層５）
ＴＨＶとしては、スリーエムジャパン(株)製のＤＹＮＥＯＮ  ＴＨＶ２２１ＧＺを用い、電子導電性導電剤としては、デンカ(株)製のデンカブラック（登録商標）を用いた。
【００６９】
上記ＴＨＶ１００質量部に、デンカブラック１０質量部を加えて混練して樹脂組成物を調製し、調製した樹脂組成物を前述したトランスファー成形法によって成形して、内径Ｄ２＝１５．９ｍｍ、厚みＴ＝１００μｍのチューブ４を作製した。外径Ｄ１と内径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２で表される締め代は２００μｍであった。
そして上記チューブ４内に上記内層２を圧入したのち両端をカットして、上記内層２の外周に上記チューブ４からなる外層５を形成し、さらにその外周面８を＃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）〕を用いた鏡面研磨によって粗面化して帯電ローラ１を製造した。
【００７０】
上記帯電ローラ１の全体のアスカーＣ型硬さを、前述した測定方法に則って測定したところ２５°であった。
また外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａを、レーザー顕微鏡〔(株)キーエンス製のＶＸ−１００〕を用いて測定した結果から、前述した規定に則って求めたところ１μｍであった。
【００７１】
〈実施例２〉
チューブ４の厚みＴを１９５μｍとしたこと以外は実施例１と同様にして帯電ローラ１を製造した。
外径Ｄ１と内径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２で表される締め代は２００μｍ、帯電ローラ１の全体のアスカーＣ型硬さは３１°、外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは１μｍであった。
【００７２】
〈実施例３〉
チューブ４の厚みＴを２９０μｍとしたこと以外は実施例１と同様にして帯電ローラ１を製造した。
外径Ｄ１と内径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２で表される締め代は２００μｍ、帯電ローラ１の全体のアスカーＣ型硬さは３８°、外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは１μｍであった。
【００７３】
〈比較例１〉
チューブ４の厚みＴを４２０μｍとしたこと以外は実施例１と同様にして帯電ローラ１を製造した。
外径Ｄ１と内径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２で表される締め代は２００μｍ、帯電ローラ１の全体のアスカーＣ型硬さは４８°、外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは１μｍであった。
【００７４】
〈実施例４〉
外周面８を＃１５００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〕を用いた鏡面研磨によって粗面化したこと以外は実施例１と同様にして帯電ローラ１を製造した。
外径Ｄ１と内径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２で表される締め代は２００μｍ、帯電ローラ１の全体のアスカーＣ型硬さは２５°、外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは１．４μｍであった。
【００７５】
〈実施例５〉
外周面８を＃３０００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〕を用いた鏡面研磨によって粗面化したこと以外は実施例１と同様にして帯電ローラ１を製造した。
外径Ｄ１と内径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２で表される締め代は２００μｍ、帯電ローラ１の全体のアスカーＣ型硬さは２５°、外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは０．３２μｍであった。
【００７６】
〈比較例２〉
チューブ４の厚みＴを１９５μｍとし、なおかつ外周面８を＃４０００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〕を用いた鏡面研磨によって粗面化したこと以外は実施例１と同様にして帯電ローラ１を製造した。
外径Ｄ１と内径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２で表される締め代は２００μｍ、帯電ローラ１の全体のアスカーＣ型硬さは３１°、外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは０．１μｍであった。
【００７７】
〈比較例３〉
ＴＨＶに代えてポリエステルエラストマー〔東レ・デュポン(株)製のハイトレル（登録商標）５５５７〕を用い、当該ポリエステルエラストマー１００質量部に、デンカブラック１０質量部を加えて混練したのち、実施例１と同様にして、内径Ｄ２＝１５．９ｍｍ、厚みＴ＝１０５μｍのチューブ４を作製した。
【００７８】
そして上記チューブ４を用いたこと以外は実施例１と同様にして帯電ローラ１を製造した。
外径Ｄ１と内径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２で表される締め代は２００μｍ、帯電ローラ１の全体のアスカーＣ型硬さは２６°、外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは１μｍであった。
【００７９】
〈比較例４〉
外周面８を＃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〕を用いた鏡面研磨によって粗面化したこと以外は実施例１と同様にして帯電ローラ１を製造した。
外径Ｄ１と内径Ｄ２との差Ｄ１−Ｄ２で表される締め代は２００μｍ、帯電ローラ１の全体のアスカーＣ型硬さは２５°、外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａは１．７μｍであった。
【００８０】
〈実機試験〉
感光体と、当該感光体の表面に常時接触させて配設された帯電ローラとを備え、レーザープリンタ本体に着脱自在とされた市販のレーザープリンタのトナーカートリッジの、純正の帯電ローラに代えて、実施例、比較例で製造した帯電ローラ１を組み込んだ。
そして組み立てたトナーカートリッジを上記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３００００枚連続して形成して、形成画像に縦スジ状の濃度ムラや白い点状の濃度ムラなどが見られたか否かを下記の基準で評価した。
【００８１】
○：濃度ムラは全く見られなかった。
△：目視ては殆ど観察できない程度の僅かな濃度ムラが見られたが、実用レベルであった。
×：濃度ムラが見られた。
また、上記画像形成に使用した帯電ローラ１を取り出して、外周面８への外添剤等の付着、蓄積の有無を下記の基準で評価した。
【００８２】
○：外添剤等の付着、蓄積は全く見られなかった。
△：軽微な付着が見られたが、画像評価に問題ない程度であった。
×：外添剤等の付着、蓄積が見られた。
以上の結果を表２、表３に示す。
【００８３】
【表２】
0006731145.tif 000003
【００８４】
【表３】
0006731145.tif 000004
【００８５】
表２、表３の実施例１〜５、比較例３の結果より、外層５を、ＴＨＶからなり半導電性が付与された継ぎ目のないチューブ４によって形成することで、外添剤等の付着と、それに伴う濃度ムラなどの画像不良が発生するのを現状よりも良好に抑制できることが判った。
また実施例１〜３、比較例１の結果より、上記外層５を備えた帯電ローラ１のアスカーＣ型硬さを４０°以下として、感光体と当接させた際に適度なニップ幅を有する好適な放電領域を確保して感光体の表面を均一に帯電させることにより、濃度ムラなどの画像不良が発生するのを抑制して形成画像の画質を安定させるためには、上記外層５のもとになるチューブ４の厚みＴを３００μｍ以下とする必要があることが判った。
【００８６】
さらに実施例１、４、５、比較例２、４の結果より、外周面８に適度な突起を設けて、外添剤の付着、蓄積を極力抑制しながら、なおかつ感光体の表面を均一に帯電させて、濃度ムラなどの画像不良が発生するのを抑制して形成画像の画質を安定させるためには、上記外周面８の、輪郭曲線の算術平均粗さＲａを０．３μｍ以上、１．５μｍ以下とする必要があること、中でも０．８μｍ以上、１．２μｍ以下とするのが好ましいことが判った。
【符号の説明】
【００８７】
１     帯電ローラ
２     内層
３     外周面
４     チューブ
５     外層
６     通孔
７     シャフト
８     外周面
Ｄ１   外径
Ｄ２   内径
Ｔ     厚み
【図１】
0006731145.tif 000005
【図２】
0006731145.tif 000006