(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材周辺に導電性付与剤を分散配合してなるゴム層を有する半導電性ゴムロールの製造方法であって、該ゴム材料のウイリアムス可塑度を 150〜300 の範囲に調整することにより、ロール表面と芯材の間の抵抗値を 102〜1010Ωとすることを特徴とする半導電性ゴムロールの製造方法。
【請求項２】
前記抵抗値を 102〜1010Ωの範囲に調整するに際し、ウイリアムス可塑度と共に導電性付与剤の添加量をも調整する請求項１に記載の半導電性ゴムロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導電性ゴムロール、すなわち導体からなる芯材の周辺に導電性もしくは半導電性のゴム層を設けたロール表面と芯材との間の抵抗値が 102〜1010Ωのゴムロールであって、特にはプリンター、複写機、ファクシミリなどの電子写真方式を用いた感光ドラム周辺に使用される半導電性ゴムロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンター、複写機、ファクシミリなどの電子写真方式に用いる感光ドラム周辺で使用される半導電性ゴムロールはウレタン、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム製のロールが使用されており、これらはいずれもベース材料に導電性付与剤を添加して導電性としたものであるが、これらはその抵抗値が102〜1010Ωのものとされており、この抵抗値のコントロールは一般に導電性付与剤の選択およびその添加量により行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この半導電性ゴムロールについては、それがウレタンゴムロールであるときには初期の抵抗値の設定は比較的容易であるけれども、これには環境の変化によってその抵抗値が大きく変動するという不利があり、これが環境変化に対して優れた特性をもつシリコーンゴムで作られている場合には環境変化によってその抵抗値が大きく変動することはないとしても、102〜1010Ωのような半導電領域ではカーボンブラックや金属酸化物などの導電性付与剤の微量な添加量のバラツキによって製品抵抗のバラツキが大きくなるし、また、これら添加剤の分散不良や成形時の成形圧力の偏在などがあると、これによってロール１本中であっても部分的な抵抗値のバラツキも大きくなりやすいという問題点もあった。
【０００４】
そして、このようなロールをプリンター、複写機、ファクシミリなどの感光ドラム周辺に使用すると、感光体への帯電ムラ、トナー搬送力の低下、トナー搬送量のバラツキ、トナーの用紙への転写性が悪くなるなどの問題が生じ、結果的に均一で鮮明な印字ができなくなるという不具合が発生する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような不利、問題点を解決した半導電性ゴムロールの製造方法に関するものであり、これは芯材周辺に導電性付与剤を分散配合してなるゴム層を有する半導電性ゴムロールの製造方法であって、該ゴム材料のウイリアムス可塑度を 150〜300 の範囲に調整することにより、ロール表面と芯材の間の抵抗値を 102〜1010Ωとすることを特徴とするものである。なお、前記抵抗値を 102〜1010Ωの範囲に調整するに際し、ウイリアムス可塑度と共に導電性付与剤の添加量を調整してもよい。このようにして本発明の半導電性ゴムロールが得られる。
【０００６】
すなわち、本発明者は耐環境特性が優れており、ロール表面と芯材の間の抵抗が 102〜1010Ωの半導電領域において、抵抗値のコントロールが容易でロール１本中の抵抗値がバラツキも少ない、安定した半導電性ゴムロールを提供すべく種々検討した結果、この半導電性ゴムロールの抵抗値のコントロールは、導電性付与剤の添加量の調節だけではなく、このゴム材料の可塑度によっても抵抗値の変化することが見出されたことから、この可塑度を調整することによってもコントロールすることができることが判明した。したがって抵抗値のコントロールは、導電性付与剤の添加量の調節とこの材料の可塑度の調整で行えばよいということを確認して本発明を完成させた。
以下にこれをさらに詳述する。
【０００７】
【作用】
本発明によれば、半導電性ゴムロールのロール表面と芯材の間の抵抗値を 102〜1010Ωの値に安定的にコントロールすることができる。
本発明の半導電性ゴムロールは、導体からなる芯材の周辺に導電性もしくは半導電性のゴム層を設けたものとされるが、このゴム材料は特に限定されるものではなく、一般にクロロプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンエラストマーなどのゴム材質、特には、巾広い環境条件に対し物性が安定なシリコーンゴムが好ましい。このシリコーンゴムはジオルガノポリシロキサン、好ましくは１分子中に少なくとも２個のアルケニル基を有するものとされ、これにはジメチルポリシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、メチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体などが例示されるが、これらは分子鎖末端がシラノール基、トリメチルシリル基、ジメチルビニルシリル基、メチルフェニルビニル基などで封鎖されたものが好ましい。
【０００８】
このオルガノポリシロキサンには補強性シリカが添加されるが、これはヒュームドシリカ、湿式シリカ、けいそう土、これらの表面をシラン、シロキサンなどで処理して疎水化したものが例示される。
この材料中にはこのゴム材料自体を導電性（10-3〜 102Ωより小）もしくは半導電性（102〜1010Ω）とするために導電性付与剤が添加されるが、この導電性付与剤は特に限定されず、このものは所望の抵抗値が得られるように適宜選択したものとすればよく、これにはアセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラックや、グラファイト、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物やその表面を導電処理したものなどや、アルミニウム、ニッケル、銀、銅などの金属粉末や、プラスチック微粒子の表面を導電処理したものなどが例示され、これらはその単独またはこれらの組合せで使用すればよいが、この添加量はゴムロールとしたとき芯材とロール表面の間の抵抗値が所望の半導電性になるように調節すればよい。
【０００９】
本発明においては、上記したゴム材料に導電付与剤を配合したゴム層は、導体からなる芯材の周辺に設けられるが、このゴム層は図２（ａ）に示すように、導体からなる芯材２に直接半導電性領域のゴム層１ａを一層設けたものや、図２（ｂ）に示すように、芯材２の上に導電性領域のゴム層１ｂ、半導電性ゴム層１ａついで導電性ゴム層１ｂをこの順に積層一体化した最外層が導電性領域のものや、図２（ｃ）に示すように、芯材２の上に導電性領域のゴム層１ｂ、半導電性領域のゴム層１ａ、さらにその上にこの半導電性ゴム層１ａとは抵抗値の異なる半導電領域のゴム層１ａ’、半導電性ゴム層１ａ、導電性ゴム層１ｂ、さらに最外層に半導電性ゴム層１ａを設けたものや、図２（ｄ）に示すように、芯材２の上に順に１ａ、１ｂ、１ｂ’、１ａのように抵抗値の異なるゴム層を積層したものであってもよく、これら種々の組合せが、芯材とロール表面との間の抵抗値が102〜1010Ωである限り適宜選択して用いられる。なお、これらのゴム層には絶縁層が介在されているとロール表面と芯材の間の抵抗が、1010Ωを越えたものとなるので避ける必要がある。
【００１０】
本発明においては、半導電性領域のゴム層の導電性は、ゴム材料のウイリアムス可塑度を150〜300 の範囲に調整するのであるが、この調整にあたっては、導電性付与剤の添加量を一定とし、ゴム材料の可塑度のみを調整する方法と、導電性付与剤の添加量をも適宜調整して芯材とロール表面との間の抵抗値を102〜1010Ωの範囲の所望の値にする２通りの方法がある。
まず、導電性付与剤の添加量を一定としたものでは、ロール表面と芯材の間の抵抗値を低くするには可塑度を低く、ロール表面と芯材の間の抵抗値を高くするには可塑度を高くするのである。
つぎに、ゴム材料の可塑度とともに導電性付与剤の添加量を変化させる場合については、ロール表面と芯材の間の抵抗値を低くするには可塑度を低く、ロール表面と芯材の間の抵抗値を高くするには可塑度を高くし、可塑度150〜300 の範囲で所望の抵抗値が得られない場合には導電性付与剤の添加量を、ロール表面と芯材の間の抵抗値を高くするには減らし、ロール表面と芯材の間の抵抗値を低くするには増やせばよい。
【００１１】
なお、この組成物は硬化させることが必要とされることから、これには硬化剤が添加されるが、これは一般的に使用される有機過酸化物とすればよく、好ましくは半導電性ゴムロールとしての圧縮永久歪特性が良好に得られること、またカーボンなどによる加硫阻害を防止するために非アシル系のものとすることがよいということから、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンなどとすることがよい。
【００１２】
また、このシリコーンゴム組成物については、アルケニル基含有オルガノポリシロキサンと分子中にけい素原子に結合した水素原子（≡ＳｉＨ基）を少なくとも２個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、例えば分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖されたメチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、テトラメチルハイドロジェンシクロテトラシロキサンなど、および白金系触媒、例えば白金黒、白金海綿、塩化白金酸、塩化白金酸と１価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィンまたはビニルシロキサンとの錯体、白金ビスアセトアセテート、またはパラジウム系触媒、ロジウム触媒などからなる、いわゆる付加反応型のシロキサン組成物としてもよい。
【００１３】
このゴム材料から製造される半導電性ゴムロールの抵抗値は上記したように導電性付与剤の添加量とこのゴム材料の可塑度を調整することによってロール表面と芯材の間の抵抗値が102〜1010Ωの範囲にコントロールされるが、抵抗値の低いものを得るには導電性付与剤の添加量を相対的に多くし、材料の可塑度を小さくすればよく、また抵抗値の高いものを得るためには導電性付与剤の添加量を相対的に少なくし、材料の可塑度を大きくすることがよい。
【００１４】
つぎに、ゴム材料の可塑度の調整方法は、このゴム材料の可塑度よりも低い同種の生ゴム材料を添加する方法や、充填剤の配合量を種々変化させる方法、ゴム材料と同種の分子構造のオイルを添加する方法などが適宜使用されるが、可塑度を下げるためには生ゴムやオイルを添加すればよく、可塑度を上げるには充填剤や平均粒径が１〜200μｍ程度の球状シリコーンゴムパウダーを添加すればよい。
しかし、この可塑度の範囲は、ウイリアムス可塑度でこれが 150より小さいと、材料混練および分出しなどの作業性が著しく悪くなるし、加硫硬化後のゴム物性も悪くなるという不利があり、これが300を越えると、ロール製品としたときの成形圧力の偏在の影響を受け易く、一本中の部分的な抵抗値のバラツキが大きくなり、抵抗値も高くなりすぎて導電性が得られにくくなるので、これは150〜300 の範囲とすることが必要とされる。
【００１５】
ゴム材料の抵抗値は10-3〜1010Ωの範囲とされるが、これらは適宜組み合わせてロールとして出来上った時に、芯材とロール表面との間の抵抗値が102〜1010Ωとなるように適宜使用される。ゴムロールの成形方法は、特に限定されるものではなく、これは通常用いられているトランスファーコンプレッション、インジェクション成形など適宜の方法で行えばよいが、好ましくは成形時の圧力偏在が極力押えられる押出成形法とすることがよい。
なお芯材としてはステンレス、真鍮、アルミニウムなどの金属、金属合金、導電性プラスチック（絶縁性プラスチックに導電性付与剤を添加配合したものやプラスチック自体が導電性のもの）、導電性セラミックス、金属被覆プラスチックなどが例示される。
【００１６】
これは配合物をクロスヘッド付きの押出し機を使用して芯材と共に連続的に押出し成形し、芯材上に未硬化のシリコーンゴムを均一に層形成したのち、これを加熱し硬化させることによって行われるが、この場合芯材にはシリコーンゴムの押出し成形に先立って事前にプライマー処理しておくことがよく、この加熱手段としては熱風乾燥炉、赤外、遠赤外加熱炉、ＵＨＦ波加硫炉などを用いればよい。
【００１７】
【実施例】
つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。
実施例１、比較例１
表１に示した量のシリコーンゴムコンパウンド・ＫＥ１５１Ｕ［信越化学工業（株）製商品名］にポリシロキサン生ゴム・ＫＥ78ＶＢＳ［信越化学工業（株）製商品名］を表１に示した量で添加して可塑度を調整した材料に、アセチレンブラックを５、10、15重量部、オルガノハイドロジェンポリシロキサン・Ｃ−１５３Ａ［信越化学工業（株）製商品名］３重量部、白金系触媒・Ｃａｔ−ＰＬ−２［信越化学工業（株）製商品名］0.5重量部および反応制御剤を添加した配合物を、押出機を使用して予めプライマー処理を施した10mmφ×260mmLのステンレス製芯材と共に、ゴム外径22mmφで一体押出した後、熱風乾燥炉中で230℃で30分間加熱して硬化させた。
【００１８】
ついで、これを再び乾燥炉に入れて 200℃で４時間加熱したのち、円筒研削盤でゴム外径20mmφまで研削加工し、長さ 220mmにカット加工しゴムロールを製作した。
つぎに図１に示したように芯材２の上にシリコーンゴム層１を設けたゴムロールを幅５mm、ピッチ20mmの電極４を有する全長 220mmの電極基板５の上に置き、芯材２の両端にそれぞれ500gの分銅３をかけ、このゴムロールを基板に押しつけた状態で芯材２と電極基板の電極４に抵抗計６、配線７を介してＤＣ100Ｖを印加したときの抵抗値を読むという方法で、ゴムロール一本当り長手方向11ポイント×周方向４ポイント、合計44ポイントの抵抗値を測定したところ、つぎの表１〜表３に示したとおりの結果が得られた。
【００１９】
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【００２０】
実施例２、比較例２
表４に示した量のシリコーンゴムコンパウンド・ＫＥ９３１Ｕ［信越化学工業（株）製商品名］に表４に示した量の湿式シリカを添加して可塑度を調整したのち、これにアセチレンブラック８重量部と加硫剤・Ｃ−８Ａ［信越化学工業（株）製商品名］0.5重量部を加えてシリコーンゴム配合物を製作し、これをプライマー処理した８mmφ×260mmLのステンレス製芯材と共に金型を用いて 180℃で10分間プレス成形して外径17mmφのシリコーンゴムローラーを製作した。
ついで、これを 200℃で４時間乾燥機で加熱処理したのち、外径を15.5mmφまで研削加工し、長さ 215mmにカットしたものについて、実施例１と同じ方法で抵抗値の測定をしたところ、表４に併記したとおりの結果が得られた。
【００２１】
【表４】
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【００２２】
実施例３、比較例３
表５に示した量のシリコーンゴムコンパウンド・ＫＥ９５１Ｕ［信越化学工業（株）製商品名］に表５に示した量のポリシロキサン生ゴム・ＫＥ78ＶＢＳ［信越化学工業（株）製商品名］とアセチレンブラック10重量部を加えてシリコーンゴム組成物を作成し、このものの混練性、分出し性、押出し性などの作業性をしらべたところ、表５に併記したとおりの結果が得られた。
【００２３】
【表５】
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【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ゴム材料の抵抗値の調整が容易であり、製品間及び部分的な抵抗値のバラツキが少なくより安定した抵抗値を有するものが得られ、容易に 102〜1010Ωの半導電性領域にある製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ゴムロールの抵抗値測定装置の斜視図を示したものである。
【図２】  （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は構成の相異なる本発明の半導電性ゴムロールの縦断面図を示したものである。
【符号の説明】
１…ゴム部
２…芯材
３…分銅
４…電極
５…電極基板
６…抵抗計
７…配線
１ａ，１ａ’…半導電性ゴム層
１ｂ，１ｂ’…導電性ゴム層
【図１】
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【図２】
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