(57)【要約】【課題】電気抵抗を均一化できると共に、トナー等の付着物への帯電性に優れ、かつその帯電性を持続可能であり、特に現像ローラに好適な導電性ゴムローラを得る。【解決手段】イオン導電性ゴムを主成分とするゴム組成物を用いて形成されるゴム層１を最外層に備えた導電性ゴムローラ１０において、ゴム層の表層部分は酸化膜とされ、かつ、ゴム組成物中に誘電正接調整用充填剤を配合し誘電正接を０．１〜１．５としている。誘電正接調整用充填剤として弱導電性カーボンブラックあるいは／及び脂肪酸処理された炭酸カルシウム等を用いることができる。【選択図】  図１
2004170845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン導電性ゴムを主成分とするゴム組成物を用いて形成されるゴム層を最外層に備えた導電性ゴムローラであって、
上記ゴム層の表層部分は酸化膜とされ、かつ、上記ゴム組成物中に誘電正接調整用充填剤を配合して誘電正接を０．１〜１．５としていることを特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項２】
上記誘電正接調整用充填剤として弱導電性カーボンブラックあるいは／及び脂肪酸処理された炭酸カルシウムを用いている請求項１に記載の導電性ゴムローラ。
【請求項３】
印加電圧１００Ｖにおけるローラ抵抗をＲ１００とし、印加電圧５００Ｖにおけるローラ抵抗をＲ５００とすると、
（ｌｏｇＲ１００−ｌｏｇＲ５００）＜０．５である請求項１または請求項２に記載の導電性ゴムローラ。
【請求項４】
上記ゴム組成物中のゴム成分１００重量部に対して上記弱導電性カーボンブラックを５重量部〜７０重量部配合している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導電性ゴムローラ。
【請求項５】
上記ゴム組成物中のゴム成分１００重量部に対して上記脂肪酸処理された炭酸カルシウムを３０重量部〜８０重量部配合している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導電性ゴムローラ。
【請求項６】
電子写真装置の画像形成機構においてトナーを感光体に付着させるための現像ローラとして用いられる請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導電性ゴムローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ゴムローラに関し、詳しくは、良好な帯電特性を有し、特にレーザービームプリンター等の画像形成機構においてトナーを感光体に付着させるための現像ローラとして好適に用いられ、トナーの搬送性・帯電性に優れたものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザープリンター等の電子写真装置において高速化、高画質化が急速に広まっている。レーザープリンターにおいて、画像形成の初期プロセスで、画像に直結する感光体やその近傍部材には、高精度化、高速化（応答性の良さ）等が求められている。よって、このようなレーザープリンターの画像形成機構に用いられ、特に、帯電したトナーを均一に受け取り、受け取ったトナーを均一に感光体上に描かれた潜像に供給する「現像ローラ」には、高い帯電性が必要不可欠になってきている。
【０００３】
また、球状で小径化が可能な重合トナーにおいてキャリア粒子を用いない１成分系のシステムの増大に伴い、このような現像ローラは、従来主流であったマグネット方式によるものから、ゴム等を使用した半導電性の弾性タイプに移行しつつある。
【０００４】
中でもこのような現像ローラにおいては、トナーの感光体への良好な搬送性と、トナーの良好な帯電性が要求されている。トナーの搬送性はトナーの電荷と現像電界によって決定される静電気力に依存することが知られている。現像電界は感光体上の潜像、つまり電位と、現像ローラにかけられるバイアス電位の間で現像電極の種類、位置関係により決定される。
【０００５】
キャリアを用いた２成分系のシステムでは電気的及び磁気的な作用により容易な搬送が可能であるが、１成分系のシステムで用いられる現像ローラには磁気力が発揮できない。よって、１成分系では電極端面となる現像ローラ表面が均一に形成され、高い表面精度が要求されている。さらには、現像ローラのバイアス電位がかけられた場合に、極めて均一な電位分布が必要となり、抵抗値等の電気的な特性がローラ内で極めて均一である必要がある。
【０００６】
また、１成分系においてはキャリアが用いられないために、現像ローラにはトナーの帯電性をコントロールする機能が求められている。トナーの帯電量が不十分であると、静電気力が不足してトナーが感光体の潜像に忠実に搬送されない。
そのために、様々な画像不良が生じる。例えば、現像ローラの周回による濃度変化や現像ゴースト、かぶり等が挙げられる。このような問題の解決のために従来、種々の提案がなされている。
【０００７】
例えば、特開２００２−１９４２０３号では、電気抵抗の均一性を得るために、導電性フィラーによる電子導電ではなくイオン導電で制御し、粒子径を規定した炭酸カルシウムをイオン導電性ゴムであるエピクロルヒドリンゴム中に分散させたゴム材料が提案されている。
【０００８】
また、特開２００１−３５７７３５号では、トナーへの帯電性をコントロールするためにアミン化合物を有する処理剤により導電性部材の表面を処理することが提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１９４２０３号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２００１−３５７７３５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開２００２−１９４２０３号では、ゴム層の電気抵抗をある程度均一にできるものの、トナーへの帯電性やその帯電性能の持続性が良くなく、現像ローラ等として用いた場合に良好な印刷画が得られないという問題がある。
【００１２】
また、上記特開２００１−３５７７３５号では、表面処理が施されているが、現像ローラ等の部材表面に極めて高い寸法精度が要求される場合に、精度良く表面処理を行うことができず良好な画像を得られないという問題がある。基材と表面処理のコーティング剤とは材料が異なるため、製造時及び使用時にコーティング剤が剥がれその特性を持続できないこともある。以上のように、トナーの搬送性をトナーの帯電性のコントロールを両立するのは困難である。
【００１３】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、電気抵抗を均一化できると共に、トナー等の付着物への帯電性に優れ、かつその帯電性を持続することができる導電性ゴムローラ、特に１成分系のトナーに対して用いられる現像ローラとして好適に用いられる導電性ゴムローラを提供することを課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、イオン導電性ゴムを主成分とするゴム組成物を用いて形成されるゴム層を最外層に備えた導電性ゴムローラであって、
上記ゴム層の表層部分は酸化膜とされ、かつ、上記ゴム組成物中に誘電正接調整用充填剤を配合し誘電正接を０．１〜１．５としていることを特徴とする導電性ゴムローラを提供している。
【００１５】
本発明では、トナーを感光体に付着させるための現像ローラ等の導電性ゴムローラにおいて誘電正接が帯電特性に大きな影響を及ぼし、イオン導電としながらローラの誘電正接を上記範囲に低減すれば、電気抵抗の均一化とトナーの帯電性のコントロールを両立でき、良好な帯電特性を示すことを見出した。よって、現像ローラ等に用いた場合、感光体接触前の現像ローラ表面に存在するトナーの帯電量を高いレベルに保持することができる。
【００１６】
ゴムローラの電気特性において誘電正接とは、電気の流し易さ（導電率）とコンデンサー成分（静電容量）の影響度を示す指標であり、交流電流を印加した際の位相遅れを示すパラメータであり、電圧をかけた時のコンデンサー成分割合の大きさを示している。即ち、誘電正接は、トナーが規制ブレードにより高圧で現像ローラに接触した際に生成される帯電量と、感光体まで搬送されるまでにローラ上に逃げる帯電量とにより表され、感光体接触直前の帯電量を示す指標となる。誘電正接が大きいと電気（電荷）を通しやすく分極は進みにくいが、逆に誘電正接が小さいと、電気（電荷）を通しにくく分極が進むことになる。誘電正接を上記範囲とすることで、導電性ゴムローラにおける分極を最適な範囲にすることができるため、電気抵抗の均一化を損なうことなく、トナーに帯電性を付加でき、付加した帯電性を維持することができる。
【００１７】
従って、電子写真装置の画像形成機構においてトナーを感光体に付着させるための現像ローラとして特に好適に用いることができる。特に１成分系のトナーに対して用いられる現像ローラとして好適である。
【００１８】
誘電正接の値を０．１〜１．５としているのは、誘電正接が０．１より小さいものをイオン導電により実現するのは困難なためである。また、誘電正接が１．５より大きいと上記のような良好な帯電特性を得られないためである。
【００１９】
ゴム層の表層部分は酸化膜とされている。多数のＣ＝Ｏ基、Ｃ−Ｏ基等を有する酸化膜で形成されることで誘電正接を調整することができる。ゴム層の表面は表面粗さＲｚが８μｍ以下、好ましくは５μｍ以下が良い。酸化膜は、ゴム層の表面に紫外線照射あるいは／及びオゾン照射等の処理を施しゴム層を酸化することでゴム層の表層部分に形成できる。特に、紫外線照射を行う場合には、ゴム層の表面と紫外線ランプとの距離やゴムの種類等により異なるが、波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍ、より好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍの紫外線を３分〜３０分間程度照射することが好ましい。特に、脂肪酸処理された炭酸カルシウムを配合した場合に表層部分に酸化膜を形成すると効率良く誘電正接を低減することができる。
【００２０】
イオン導電性ゴムを主成分とし、誘電正接調整用充填剤として弱導電性カーボンブラックあるいは／及び脂肪酸処理された炭酸カルシウム等を１種または複数種配合することにより、ゴム組成物のイオン導電性を損なうことなく、従来のイオン導電性ゴム配合では実現できなかった非常に低い誘電正接を実現可能であることを見出した。誘電正接調整用充填剤としては、その他、クレー、有機／無機顔料等が挙げられる。
【００２１】
弱導電性カーボンブラックとは、粒径が大きくストラクチャーの発達が小さく、導電性への寄与が小さいカーボンブラックであり、これを配合することにより、導電性を高めることなく、分極作用によるコンデンサー的な働きを得ることができ、電気抵抗の均一化を損なうことなく、帯電性のコントロールを実現できる。弱導電性カーボンブラックとしては、種々の選択が可能であるが、中でも、大粒径を得やすいファーネス法、サーマル法により製造されたカーボンブラックが好ましく、不純物の少ないサーマルカーボンブラックが最も好ましい。カーボンの分類で言うと、ＳＲＦやＦＴ、ＭＴが好ましい。平均粒径は４０ｎｍ〜２００ｎｍｍ、好ましくは５０ｎｍ〜１５０ｎｍであるのが良い。また、顔料で用いられるカーボンブラックを用いても良い。
【００２２】
脂肪酸処理された炭酸カルシウムは、脂肪酸が炭酸カルシウムの界面に存在することにより、通常の炭酸カルシウムに比べ活性が高く、また、易滑性であることから、高分散化が容易かつ安定して実現できる。さらに、処理により分極作用が促されると、この両作用により、ゴム内のコンデンサー的な働きが強まるため、誘電正接を効率良く低減することができる。
【００２３】
印加電圧１００Ｖにおけるローラ抵抗をＲ１００とし、印加電圧５００Ｖにおけるローラ抵抗をＲ５００とすると、
（ｌｏｇＲ１００−ｌｏｇＲ５００）＜０．５であることが好ましい。
現像バイアスに近い５００Ｖの電圧印加時の抵抗値を基準として１００Ｖの電圧印加時の抵抗値との差を上記のように規定することで、ローラの電気抵抗等の電気特性が均一化される。このように、電圧依存性の小さいイオン導電とするのが良い。通常、カーボンブラック等の電子導電に依存している場合には（ｌｏｇＲ１００−ｌｏｇＲ５００）の値は１以上となる。
【００２４】
上記ゴム組成物中のゴム成分１００重量部に対して上記弱導電性カーボンブラックを５重量部〜７０重量部配合していることが好ましい。弱導電性カーボンブラックの種類により適切な配合量が異なるが上記範囲とすることにより、イオン導電の状態を維持しながら誘電正接を低減することができる。さらに好ましくは１０重量部以上、より好ましくは２０重量部以上が効果的である。例えば、ファーネスカーボンブラックの場合はゴム成分１００重量部に対して２０〜６０重量部配合するのが良い。
【００２５】
上記ゴム組成物中のゴム成分１００重量部に対して上記脂肪酸処理された炭酸カルシウムを３０重量部〜８０重量部配合していることが好ましい。上記範囲としているのは、３０重量部より少ないと誘電正接に及ぼす影響が小さく誘電正接の低減を行いにくいためである。一方、８０重量部より多いと誘電正接のコントロールは可能であるものの硬度の上昇や抵抗値の変動が生じやすくなるためである。より好ましくは４０〜７０重量部が良い。
【００２６】
印加電圧５００Ｖにおけるローラ抵抗値が１０４Ω〜１０８Ω、好ましくは１０４Ω〜１０７Ωであるのが良い。上記範囲としているのは、電気抵抗が上記範囲より小さいと電流が流れすぎ、画像不良が発生しやすいためであり、また、感光体への放電の可能性が生じる。一方、上記範囲より大きいとトナー供給等の効率が低下し実用に適しにくい。かつ、トナーが感光体に移行する際に、現像ロールの電圧降下が起こり、以後、現像ロールから感光体へ確実にトナーを搬送できなくなって、画像不良が生じることによる。
【００２７】
また、酸化膜形成前の印加電圧５０Ｖにおけるローラ抵抗をＲ５０とし、酸化膜形成後の印加電圧５０Ｖにおけるローラ抵抗をＲ５０ａとしたとき、ｌｏｇＲ５０ａ−ｌｏｇＲ５０＝０．２〜１．５であるのが好ましい。０．２より小さいと低摩擦係数を実現しにくく耐久性も向上しいくいためである。一方、１．５より大きいとローラ使用時の抵抗変化が大きくなり、良好な帯電特性が得られないためである。また、安定して電圧を負荷することができる５０Ｖという低電圧時のローラ抵抗を指標値としているため、酸化被膜形成による微小な抵抗上昇を精度良く捉えることができる。なお、好ましい範囲は０．５〜１．２である。
【００２８】
ゴム層のゴム成分として、イオン導電性ゴムであれば良く、各種不飽和ゴム、熱可塑性ゴム等を使用することができ、共重合ゴムやブレンドゴム等の種々の形態で使用することができる。具体的には、エピハロヒドリンゴム（特に、エピクローラヒドリンゴム）、ウレタンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、シリコーンゴム等の単体及びブレンド系として使用できる。特に、極性ゴム、ハロゲン系ゴムが好ましい。
【００２９】
特に、ハロゲン系ゴムであるエピクローラヒドリンゴムを全ゴム成分に対して２０重量％〜１００重量％の割合で配合することにより、良好な酸化被膜を形成することができる。エピクローラヒドリンゴムとしては、種々のエピクローラヒドリン系重合体が挙げられる。例えば、エピクローラヒドリン（ＥＰ）単独重合ゴム、エピクローラヒドリン−エチレンオキサイド（ＥＯ）共重合体、エピクローラヒドリン−プロピレンオキサイド（ＰＯ）共重合体、エピクローラヒドリン−アリルグリシジルエーテル（ＡＧＥ）共重合体、エピクローラヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクローラヒドリン−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクローラヒドリン−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共重合体等が挙げられる。
【００３０】
ハロゲン系ゴムを使用する場合にはハロゲン系ゴムの重量に対し受酸剤を０．５重量％以上５．０重量％以下の割合で配合するのが好ましい。０．５重量％よりも少ないと加硫阻害および感光体汚染を防止する効果が生じにくいためである。一方、５．０重量％よりも多いと硬度が上昇しやすいためである。受酸剤としては、分散性にも優れるので特にハイドロタルサイト類、マグサラットが好ましい。その他、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。
【００３１】
また、上記ゴム層のゴム成分１００重量部に対して可塑成分を５重量部以下の割合で配合することができる。これにより良好な酸化膜を形成することができる。可塑成分が５重量部より大きいと酸化膜を形成する際にブリードが生じたり、プリンター装着時や運転時に感光体を汚染しやすくなるためである。上記可塑成分としては、加工助剤として用いられるステアリン酸等の脂肪酸、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）やジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、トリクレジルフォスフェート等の各種可塑剤、第４級アンモニウム塩等のイオン導電剤等が挙げられる。
【００３２】
加硫剤としては、特に、低電気抵抗を実現できるため、粉末硫黄が好ましい。
また、硫黄、有機含硫黄化合物の他、過酸化物なども使用可能である。有機含硫黄化合物としては、例えば、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などが挙げられる。過酸化物としてはベンゾイルペルオキシド等を挙げることができる。加硫剤の添加量は、ゴム成分１００重量部に対して、０．５重量部以上５重量部以下、好ましくは１重量部以上３重量部以下が良い。
【００３３】
また、硫黄系の他に、トリアジン誘導体、チオウレア類、各種モノマー等の加硫系としたり、これらを併用することもできる。特に、エピクローラヒドリンゴムを硫黄とチオウレア類で加硫すると、圧縮永久ひずみが１５％以下となり耐久性が良好となる上に、研磨加工時の精度確保を容易にすることができ、さらには紫外線による酸化膜形成効果も高めることができる。
【００３４】
具体的には、上記ゴム成分１００重量部に対して、チオウレア類を０．２重量部以上３重量部以下、好ましくは１重量部以上２重量部以下の割合で配合するのが良い。チオウレア類としては、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、及び（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ）２Ｃ＝Ｓ  （ｎ＝１〜１０の整数）で示されるチオウレア等よりなる群から選択される１種又は複数種のチオウレアを用いることができる。
【００３５】
また、酸化膜形成に影響を及ぼさない範囲で、ゴム層の劣化防止のために、各種老化防止剤を配合することもできる。
【００３６】
ゴム層の肉厚は０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、さらには１ｍｍ〜７ｍｍであるのが好ましい。これは、肉厚が上記範囲より小さいと適当なニップを得にくいためであり、上記範囲より大きいと部材が大きすぎて小型軽量化を図りにくいためである。
【００３７】
導電性ゴムローラは、芯金の外周面上にゴム層１層のみとしても良いし、最外層となるゴム層以外に、ローラの抵抗調整等のために２層、３層等の複層構造としても良く、要求性能に応じて各層の配合、最外層以外の積層順序、積層厚み等を適宜設定することができる。本発明の導電性ゴムローラは、現像ローラ以外にも、プリンタ、複写機等で使用される帯電ローラ、転写ローラ等の導電性ローラとして用いることもできる。芯金は、アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳ、鉄等の金属製、セラミック製等とすることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、導電性ゴムローラ１０は、円筒形状の肉厚１２ｍｍのゴム層１と、その中空部に圧入された円柱形状の芯金（シャフト）２を備えている。
ゴム層１と芯金２とは接着剤で接合されている。ゴム層１の表層部分はゴムが紫外線照射により酸化された酸化膜とされている。
【００３９】
ゴム層１はイオン導電性ゴムを主成分とするゴム組成物を用いて形成されている。具体的には、ゴム成分として、エピクローラヒドリンゴム（エチレンオキサイド（ＥＯ）／エピクローラヒドリン（ＥＰ）／アリルグリシジルエーテル（ＡＧＥ）の共重合比率が５６モル％／４０モル％／４モル％）１００重量部、エピクローラヒドリンゴムの重量に対して受酸剤であるハイドロタルサイトを３重量部配合している。
【００４０】
また、ゴム組成物中には誘電正接調整用充填剤として弱導電性カーボンブラックが１０重量部配合されゴム組成物中に分散されている。さらに、加硫剤として硫黄粉末を０．７重量部、加硫促進剤（エチレンチオウレア）を１．０重量部配合している。弱導電性カーボンブラックとしては粒径が１２２ｎｍであるカーボンブラックを用いている。
【００４１】
このゴム組成物を混練した後、押出機で円筒状に押出して予備成形し、これを所定寸法に裁断して予備成形体を得ている。この予備成形体を加硫缶に投入し、ゴム成分が架橋する温度で加硫している。加硫後、芯金を円筒状のゴム層内に装着しローラ状態としている。
【００４２】
また、酸化膜は以下の方法により形成されている。
円筒研磨機によりローラ表面を研磨し、ローラ表面粗さＲｍａｘが１４．５μｍ（Ｒｚが６．３μｍ）となるように鏡面仕上げを行い、水洗いをした後に、紫外線照射機により紫外線（１８４．９ｎｍ）を照射し酸化被膜を形成している。
ローラの周方向に９０度毎に５分間、紫外線を照射し、合計で周方向に４回回転させてローラ全周に酸化膜を形成させている。
【００４３】
酸化膜形成前の印加電圧５０Ｖにおけるローラ抵抗Ｒ５０は１０の６乗Ωであり、酸化膜形成後の印加電圧５０Ｖにおけるローラ抵抗Ｒ５０ａは１０の６．８乗Ωであり、ｌｏｇＲ５０ａ−ｌｏｇＲ５０＝０．８としている。
【００４４】
導電性ローラ１０において印加電圧１００Ｖにおけるローラ抵抗をＲ１００とし、印加電圧５００Ｖにおけるローラ抵抗をＲ５００とすると、（ｌｏｇＲ１００−ｌｏｇＲ５００）の値が０．２であり、ゴム層１はイオン導電である。また、導電性ローラ１０の誘電正接は１．４５である。
【００４５】
このように、ゴム層１はイオン導電である上に誘電正接が１．４５と小さい値であるために、電気抵抗の均一化とトナーの帯電性のコントロールを両立でき、良好な帯電特性を実現することができる。よって、長期に渡って帯電特性に優れ、特に、１成分トナーを感光体潜像する現像ローラに好適である。
【００４６】
上記実施形態以外にも、誘電正接調整用充填剤としてゴム組成物中に脂肪酸処理された炭酸カルシウムを配合しても良く、弱導電性カーボンブラック等と併用しても良い。具体的には、脂肪酸処理された炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの粒子の表面の全面にステアリン酸等の脂肪酸がコーティングされていれば良い。  また、ゴム成分として極性ゴム等の各種イオン導電性ゴムを用いることができる。その他、必要に応じて各種配合剤を適宜配合量を調整して用いることができる。また、導電性ゴムローラは芯金の外周面上にローラの抵抗調整層等を配置し２層、３層等の複層構造としても良い。
【００４７】
以下、本発明の実施例および比較例について、各々下記の表１及び下記に記載の配合材料をバンバリーミキサで混練り後、押出機にて外径φ２２ｍｍ、内径φ９．５ｍｍのチューブ状に押し出し加工を施した。該チューブを加硫用のシャフトに装着し、加硫缶にて１６０℃で１時間加硫を行った後、導電性接着剤を塗布したφ１０ｍｍのシャフトに装着して１６０℃のオーブン内で接着した。その後、端部を成型し、円筒研磨機でトラバース研磨、仕上げ研磨として鏡面研磨を施し、φ２０ｍｍ（公差０．０５）で各々所定の表面粗さに仕上げた。ここではＲｚを３〜５μｍとした。ローラ表面を水洗いした後、後述する方法により５０Ｖの電圧を印加しローラ抵抗Ｒ５０を測定した。
【００４８】
さらに、必要に応じて紫外線照射機（セン特殊光源（株）製、ＰＬ２１−２００）で各々所定時間紫外線（１８４．９ｎｍ）を照射し、最表層を仕上げた。周方向に９０度毎に所定の照射時間、紫外線を照射し、ローラを４回回転させてローラ全周（３６０度）に酸化膜を形成させた。表中の照射時間は一面当たり（９０度範囲）の時間を指す。酸化膜形成後に、後述する方法により５０Ｖの電圧印加時のローラ抵抗Ｒ５０ａ、及び１００Ｖ，５００Ｖの電圧印加時のローラ抵抗を測定した
【００４９】
【表１】
2004170845.tif 000003
【００５０】
・ゴム層（表中の重量部で用いた）
ダイソー（株）製：エピクローラヒドリンゴム（ＧＥＣＯ）  エピクロマーＣＧ１０２（エチレンオキサイド（ＥＯ）／エピクローラヒドリン（ＥＰ）／アリルグリシジルエーテル（ＡＧＥ）の共重合比率が５６モル％／４０モル％／４モル％）
・カーボンブラック：表中の各種カーボンブラックを各配合量で用いた。
・炭酸カルシウム：表中の各種炭酸カルシウムを各配合量で用いた。
【００５１】
・加硫剤
粉末硫黄：硫黄  ゴム成分に対して０．５重量部
加硫促進剤：川口化学製、アクセル２２−Ｓ  エチレンチオウレア  ゴム成分に対して１．４重量部
・その他
受酸剤：ハイドロタルサイト（ＤＨＴ−４Ａ−２）、（エピクローラヒドリンゴム（ＧＥＣＯ）に対して３重量％の割合で配合）
【００５２】
（実施例１乃至実施例４）
実施例１乃至実施例４は、ゴム成分としてエピクローラヒドリンゴムを１００重量部配合し、誘電正接調整用充填剤として実施例１、３、４は弱導電性カーボンブラックを用い、実施例２は脂肪酸処理された炭酸カルシウムを用いた。また、表１の条件で酸化膜を形成した。
【００５３】
（比較例１乃至比較例３）
表１に示すように、充填剤として比較例３は導電性カーボンブラックを用い、比較例１、２は脂肪酸処理がされていない炭酸カルシウムを用いた。比較例２は酸化膜を形成しなかった。その他は実施例１と同様とした。
【００５４】
上記のように作製した各実施例および比較例のゴムローラについて、下記の特性測定を行った。その結果を上記表１に示す。
【００５５】
（ローラ電気抵抗の測定）
図２に示すように、芯金２を通したゴム層１をアルミドラム３上に当接搭載し、電源４の＋側に接続した内部抵抗ｒ（１００Ω）の導線の先端をアルミドラム３の一端面に接続すると共に電源４の一側に接続した導線の先端導電性ローラ１の他端面に接続して測定した。
上記電線の内部抵抗ｒにかかる電圧を検出し、検出電圧Ｖとした。
この装置において、印加電圧をＥとすると、ローラ抵抗ＲはＲ＝ｒ×Ｅ／（Ｖ−ｒ）となるが、今回−ｒの項は微少とみなし、Ｒ＝ｒ×Ｅ／Ｖとした。
芯金２の両端に５００ｇずつの荷重Ｆをかけ、３０ｒｐｍで回転させた状態で、印加電圧Ｅを上記所定の電圧（５０Ｖ、１００Ｖ、５００Ｖ）とした時の検出電圧Ｖを４秒間で１００個測定し、上式によりＲを算出した。なお、上記測定は、温度２３℃、相対湿度５５％の恒温恒湿条件下で行った。
また、ゴム層がイオン導電によるか電子導電（カーボンブラック）によるかを記載した。
【００５６】
（印刷試験）
トナー離れ、トナー帯電の均一性、経時安定性（耐久性）を調査するため、市販のレーザープリンタ（ブラザー工業製：ＨＬ１４４０）に実施例及び比較例の各ゴムローラを装着して画像を確認することで性能評価を行った。
画像評価（初期画像）は、５０枚の５％印字後のハーフトーン画像を印刷した際の濃淡ムラとした。また、ローラの周回による濃度変化の大小を評価した。
さらに、その段階でトナー吸引による帯電量測定を行い、評価パラメータとした。具体的には、２５％ハーフトーン印刷後に、感光体に直前部分のトナーを停電量測定機によりトナーを吸引し、帯電量を測定すると共に、トナーの吸引重量を重量計で測定した。重量当たりの静電気量を帯電量（μＣ／ｇ）として算出した。さらに、吸引した現像ローラ上の面積を測定し、トナーの搬送量を、搬送量＝吸引重量／吸収面積として算出した。
【００５７】
（誘電正接の測定）
図３に示すように、ゴムローラ５１を載置している金属板５３とシャフト５２とを電極とし、ゴムローラ５１に１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの交流電圧を印加し、ＬＣＲメータ（ＡＧ−４３１１Ｂ、安藤電気製）にて、Ｒ（抵抗）成分とＣ（コンデンサー）成分を分離して測定した。このＲとＣの値から、以下の式により、誘電正接やインピーダンス、位相角度等を求めた。測定温度は２３℃〜２４℃（室温）で行った。
誘電正接（ｔａｎδ）＝Ｇ／（ωＣ）
Ｇ＝１／Ｒ
このように、誘電正接は、１本のローラの電気特性を、ローラの抵抗成分とコンデンサー成分の２種の並列等価回路としてモデル化した際に、Ｇ／ωＣとして求まる値である。
【００５８】
表１に示すように、実施例１〜４のゴムローラは誘電正接の値が０．５０〜１．４５の範囲内の非常に小さな値であると共にイオン導電性である。このため、画像評価の結果に問題がなく、帯電量の値も大きく、現像ローラとして良好な帯電特性を示し実用性に優れていることが確認できた。
【００５９】
一方、充填剤として通常の炭酸カルシウムを用いた比較例１は誘電正接の値が大きかったため、画像評価が不良であり、濃度変化も大きかった。また帯電量も小さく現像ローラとしての総合評価が良くなかった。
【００６０】
充填剤として通常の炭酸カルシウムを用い酸化膜を形成しなかった比較例２は誘電正接の値が大きかったため、画像評価は特に問題はないが濃度変化がやや発生した。また帯電量が少なかった。
【００６１】
充填剤として導電性カーボンブラックを用いた比較例３は誘電正接の値は０．４８と小さかったがイオン導電ではなく、カーボンブラックに依存する電子導電であった。このため、帯電量は大きいものの、印刷面内の濃度ムラが生じ画像評価が良くなかった。
【００６２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、イオンに依存させたイオン導電性としながら誘電正接調整用充填剤として弱導電性カーボンブラックあるいは脂肪酸処理された炭酸カルシウムを配合しローラの誘電正接を上記範囲に低減しているため、電気抵抗の均一化とトナーの帯電性のコントロールを両立でき、良好な帯電特性を得ることができる。よって、現像ローラ等に用いた場合、感光体接触前の現像ローラ表面に存在するトナーの帯電量を高いレベルに保持することができる。
【００６３】
また、ゴム層の表層部分には酸化膜が形成されていることで誘電正接を調整することができ、特に、脂肪酸処理された炭酸カルシウムを配合した場合に表層部分に酸化膜を形成すると効率良く誘電正接を低減することができ、電気抵抗の均一性と良好な帯電特性を得ることができる。
【００６４】
従って、本発明の導電性ゴムローラは、レーザービームプリンター、インクジェットプリンター、複写機、ファクシミリ，ＡＴＭなどのＯＡ機器における電子写真装置の画像形成機構等に好適に用いることができる。具体的には、トナーを感光体に付着させるための現像ローラ、特に１成分系のトナーに対して用いられる現像ローラとして好適に用いられる。現像方式としては、感光体と現像ロールの関係で分類すると接触式、非接触式のいずれにも好適に利用できる。その他、感光ドラムを一様に帯電させるための帯電ロール、トナー像を感光体から用紙に転写するための転写ロール、トナーを搬送させるためのトナー供給ロール、転写ベルトを内側から駆動するための駆動ロール等として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性ゴムローラの概略図である。
【図２】導電性ゴムローラの電気抵抗の測定方法を示す図である。
【図３】誘電正接の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
１  ゴム層
２  芯金
１０  導電性ゴムローラ
【図１】
2004170845.tif 000004
【図２】
2004170845.tif 000005
【図３】
2004170845.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月15日(2003.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
印加電圧５００Ｖにおけるローラ抵抗値が１０４Ω〜１０８Ω、好ましくは１０４Ω〜１０７Ωであるのが良い。上記範囲としているのは、電気抵抗が上記範囲より小さいと電流が流れすぎ、画像不良が発生しやすいためであり、また、感光体への放電の可能性が生じる。一方、上記範囲より大きいとトナー供給等の効率が低下し実用に適しにくい。かつ、トナーが感光体に移行する際に、現像ロールの電圧降下が起こり、以後、現像ロールから感光体へ確実にトナーを搬送できなくなって、画像不良が生じることによる。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
具体的には、上記ゴム成分１００重量部に対して、チオウレア類を０．２重量部以上３重量部以下、好ましくは１重量部以上２重量部以下の割合で配合するのが良い。チオウレア類としては、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、及び（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ）２Ｃ＝Ｓ  （ｎ＝１〜１０の整数）で示されるチオウレア等よりなる群から選択される１種又は複数種のチオウレアを用いることができる。