(57)【要約】【課題】導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上の弾性層を有する導電性ローラにおいて、該弾性層が電気的に低抵抗で低硬度であり、また、弾性層に用いる導電性ゴム組成物が、比較的低コストであり、ゴム練り加工性や押出し加工性が良い導電性ローラを提供することにある。【解決手段】弾性層が少なくとも下記（１）〜(３)を満たすファーネスカーボンブラックを、ゴム成分１００質量部に対し２０〜１００質量部含有するゴム組成物からなることを特徴とする導電性ローラである：（１）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）；４５〜８５（ｍ2／ｇ）（２）ＤＢＰ吸油量；１３５〜１７５（ml／1０0g）（３）ΔＤ50／Ｄst；０．７５≦ΔＤ50／Ｄst≦１．５。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上の導電性弾性層を有する導電性ローラにおいて、該導電性弾性層が少なくとも下記（１）〜(３)を満たすファーネスカーボンブラックを、ゴム成分１００質量部に対し２０〜１００質量部含有するゴム組成物からなることを特徴とする導電性ローラ：
（１）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）；４５〜８５（ｍ２／ｇ）
（２）ＤＢＰ吸油量；１３５〜１７５（ml／100g）
（３）ΔＤ50／Ｄst；０．７５≦ΔＤ50／Ｄst≦１．５
（但し、ΔＤ50／Ｄst は遠心沈降法で測定されるアグリゲートのストークスモード径でストークス径分布の半値幅を除した値を示す）。
【請求項２】
該ゴム成分がエチレンプロピレンジエンゴムまたはジエン系ゴムを含有することを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項３】
押出し機を用いて未加硫の該ゴム組成物を押出すと同時に、連続的に該導電性軸体を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、該導電性軸体の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめローラ形状にした後、加硫工程を経て製造されることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性ローラ。
【請求項４】
該ゴム組成物が軟化剤として鉱物油を、該ゴム成分１００質量部に対し１０〜１２０質量部含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ローラ。
【請求項５】
該ゴム組成物がケッチェンブラックを、該ゴム成分１００質量部に対し５〜１２質量部含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導電性ローラ。
【請求項６】
該弾性層が発泡ゴムであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導電性ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性ローラに係わり、特に電子写真等の画像形成装置に用いられる帯電ローラなどの導電性ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体の表面を均一に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して、光の当たった部分の帯電を消去することによって潜像を形成し、次いで、トナーの付着によるトナー像の形成（現像）、転写紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法がとられている。
【０００３】
前記感光体の表面を均一帯電するための手段としては、電圧を印加した帯電部材を感光体に所定の押圧力で当接させて感光体を所定の電位に帯電させる接触帯電方式が知られている。接触帯電方式の中でも帯電ローラは、接触帯電方式による均一帯電のための重要なポイントである感光体への一様な接触が、二つの回転円筒体同士によりなされるため、ブラシ帯電やブレード帯電などの他の接触帯電方式よりも実現容易であり、採用されている。
【０００４】
そして、そのような帯電ローラにあっては、導電体たる所定の導電性軸体の外周面上に、ソリッドゴム層やゴム発泡体層等からなる比較的低抵抗領域（１０２〜１０６Ω）の導電性弾性体層（以下、基層と記す場合がある）が、所定の厚さで設けられていると共に、該基層の外周面上に中抵抗領域（１０７〜１０１０Ω）の抵抗調整層が設けられ、更に必要に応じて、抵抗調整層の外周面上に保護層が、それぞれ、積層形成されて、構成されてなる構造が、一般に採用されている。
【０００５】
帯電ローラは感光体との接触帯電を行うものであるため、一様なニップ幅を保つことが要求され、そのために前記基層としては、低硬度であることも必要とされる。このような基層としては、エチレンプロピレンジエンゴム等の原料ゴムにケッチェンブラックやアセチレンブラック等の導電性カーボンブラックと軟化剤を含有するゴム組成物やその発泡体が用いられる（例えば特許文献１）。
【０００６】
しかしながら、これらの導電性カーボンブラックは高価であるためゴム材料費が高くなるうえ、これらの導電性カーボンブラックによる抵抗調整は少量の変動で抵抗値が大きく変動するため抵抗値を安定化させることが難しいという問題があった。低抵抗化のために微粒子径のゴム用のカーボンブラックを使用した場合には、所望の導電性を得るためには多量の添加が必要となりカーボンブラックを分散させることが難しくなるうえ、ゴム組成物の粘度が高くなりゴムローラを製造する押出し加工性が悪化するだけでなく、加硫した後も基層の硬度が高くなりやすいという問題があった。
【０００７】
一方、カーボンブラックの抵抗制御によらずある程度抵抗が低いゴム組成物を得る方法として、ゴム自体が比較的低抵抗性をもつ、例えば、エピクロルヒドリン系ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等の極性ゴムを使用した導電性ゴム組成物を用いることが知られている（例えば特許文献２）。
【０００８】
しかしながら、これらのゴム組成物を用いた場合には中抵抗領域（１０７〜１０１０Ω）の抵抗領域までは抵抗調整が可能であるが、さらに抵抗を下げようとすると導電性カーボンブラック等の添加が必要になり、結局低抵抗化と低硬度化の両立が難しいという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２５０３３６号公報
【特許文献２】特開平８−２９２６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような事情を背景になされたものであって、その解決課題とするところは、少なくとも導電性軸体の外周上に弾性層を有する電子写真等の画像形成装置に用いられる帯電ローラなどの導電性ローラにおいて、該弾性層が電気的に低抵抗で低硬度であり、また、未加硫状態の前記導電性ゴム組成物が、比較的低コストであり、ゴム練り加工性や押出し加工性が良い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】
【００１０】
上記目的達成するため、本発明は以下の構成をとる。
【００１１】
導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上の弾性層を有する導電性ローラにおいて、該弾性層が少なくとも下記（１）〜(３)を満たすファーネスカーボンブラックを、ゴム成分１００質量部に対し２０〜１００質量部含有するゴム組成物からなることを特徴とする導電性ローラである：
（１）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）；４５〜８５（ｍ2／ｇ）
（２）ＤＢＰ吸油量；１３５〜１７５（ml／100g）
（３）ΔＤ50／Ｄst；０．７５≦ΔＤ50／Ｄst≦１．５
（但し、ΔＤ50／Ｄstは遠心沈降法で測定されるアグリゲートのストークスモード径でストークス径分布の半値幅を除した値を示す）。
【００１２】
また、該ゴム成分がエチレンプロピレンジエンゴムまたはジエン系ゴムであることを特徴とする上記導電性ローラである。
【００１３】
また、押出し機を用いて未加硫の該ゴム組成物を押出すと同時に、連続的に該導電性軸体を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、該導電性軸体の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめローラ形状にした後、加硫工程を経て製造されることを特徴とする上記導電性ローラである。
【００１４】
更に、該ゴム組成物が軟化剤として鉱物油を、該ゴム成分１００質量部に対し１０〜１２０質量部含有することを特徴とする上記導電性ローラである。
【００１５】
また、該ゴム組成物がケッチェンブラックを、該ゴム成分１００質量部に対が５〜１２質量部含有することを特徴とする上記導電性ローラである。
【００１６】
また、該弾性層が発泡ゴムであることを特徴とする上記導電性ローラである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の導電性弾性体層を有する導電性ローラによれば、該導電性弾性体層が電気的に低抵抗で低硬度であり、また、未加硫状態の前記導電性ゴム組成物が、比較的低コストであり、ゴム練り加工性や押出し加工性が良い。
【００１８】
従って、本発明の導電性ローラは、電子写真等の画像形成装置に用いられる帯電ローラなどの導電性ローラに好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の導電性ローラは、導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上の弾性層を有する導電性ローラにおいて、該弾性層が少なくとも下記（１）〜(３)を満たすファーネスカーボンブラックを、ゴム成分１００質量部に対し２０〜１００質量部含有するゴム組成物からなることを特徴とする導電性ローラである：
（１）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）；４５〜８５（ｍ2／ｇ）
（２）ＤＢＰ吸油量；１３５〜１７５（ml／100g）
（３）ΔＤ50／Ｄst；０．７５≦ΔＤ50／Ｄst≦１．５
（但し、ΔＤ50／Ｄst は遠心沈降法で測定されるアグリゲートのストークスモード径でストークス径分布の半値幅を除した値を示す）。
【００２０】
窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、カーボンブラックの粒子径の指標となるものであるが、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が大きくなるに従いゴム中に分散させることが難しくなり、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が小さくなるに従い導電性が低下し所望の導電性を得ることが難しくなる。導電性と分散性の観点から窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は４５〜８５（ｍ2／ｇ）の中粒子径のカーボンブラックを用いる。ＤＢＰ吸油量は、カーボンブラックのストラクチャーの発達度合いの指標となるものであるが、ＤＢＰ吸油量が１３５（ml／100g）よりも低いと均一に分散させることが難しく、ＤＢＰ吸油量が１７５（ml／100g）よりも高いと弾性体の硬度が高くなりまた抵抗値が安定し難くなる。このためＤＢＰ吸油量は、１３５〜１７５（ml／100g）の比較的高ストラクチャーのカーボンブラックを用いる。ΔＤ50／Ｄstは、アグリゲート径の分布の指標となるものであり、ΔＤ50／Ｄstが小さいことは分布がシャープであることを意味する。ΔＤ50／Ｄstが０．７５よりも小さいと導電性が低下しΔＤ50／Ｄstが１．５よりも大きいカーボンブラックは、製造することが難しい。カーボンブラックの製造上、好ましくはΔＤ50／Ｄstは１．０以下である。該ファーネスカーボンブラックをゴム成分１００質量部に対し２０〜１００質量部含有する。ファーネスカーボンブラックの含有量が２０質量部未満では導電性付与効果が小さく、１００質量部を超えて含有すると加工性が悪化してよくない。好ましくは、該ファーネスカーボンブラックの含有量は２５〜８０質量部である。
【００２１】
本発明の導電性ローラの弾性層としては、ゴム成分がエチレンプロピレンジエンゴムまたは主鎖中にジエン成分を含有するジエン系ゴムであることが好ましい。エチレンプロピレンジエンゴムまたはジエン系ゴムは、低価格であり、加硫系として硫黄加硫が可能なため各種加硫工程の選択が可能であり、低コストな製造方法が採用できる。ジエン系ゴムとしては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）等が挙げられ、これらのジエン系ゴムを単独若しくは２種以上ブレンドして用いられる。
【００２２】
本発明の導電性ローラの低コストな製造方法としては、押出し機を用いて未加硫の該ゴム組成物を押出すと同時に、連続的に該導電性軸体を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、該導電性軸体の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめローラ形状にした後、加硫工程を経て製造されることが挙げられる。
【００２３】
また、更に、本発明の導電性ローラの弾性層に用いるゴム組成物には、軟化剤として鉱物油を１０〜１２０質量部含有することが好ましい。前記の如く基層は、低硬度であることも求められ軟化剤を含有することが好ましく、軟化剤としては、低価格であり感光体を汚染し難いという観点から鉱物油が適している。鉱物油としては、ゴム用のプロセスオイルとして公知のものが使用でき、例えばパラフィン系プロセスオイルやナフテン系プロセスオイル等が挙げられる。鉱物油の含有量は、１０質量部未満では軟化効果が不十分になり易く、また、前記押出し機を用いて未加硫の該ゴム組成物を押出すと同時に、連続的に該導電性軸体を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、該導電性軸体の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめローラ形状にするにあたって、導電性軸体と未加硫のゴム組成物の密着性が悪くなり加硫後にも接着性が不十分になり易い。また、１２０質量部を超えるとカーボンブラックの分散性が悪化するほかゴム練りや押出し等の加工性も悪化し易くなる。更に好ましくは、鉱物油の含有量は、２０〜８０質量部である。
【００２４】
また、本発明の導電性ローラは、基層の電気抵抗をより低く設定することが望まれる場合には前記ファーネスカーボンブラックのほかにケッチェンブラックを５〜１２質量部含有することが好ましい。例えば、基層の電気抵抗が１０２〜１０４Ωに調整したい場合、上記ファーネスカーボンブラックのみによる抵抗調整ではカーボンブラック添加量があまりにも多くなりすぎ、加工性を確保することが困難になる場合がある。このためケッチェンブラックと併用する。但し、ケッチェンブラックは高価であるため含有量は５〜１２質量部が好ましい。ケッチェンブラックの含有量が５質量部未満では、含有効果が小さく、１２質量部を超えると材料費が高くなってよくない。
【００２５】
また、本発明の導電性ローラは、基層の硬度をより低硬度化するためには発泡ゴムであることが好ましい。
【００２６】
なお、本発明の導電性ローラに使用されるゴム組成物には、上記成分の他にも公知の各種配合剤を適宜配合することができる。配合剤としては、加硫剤、加硫促進剤、充填剤、老化防止剤、加工助剤等があげられる。加硫剤としても特に限定するものでなく、イオウ、４−４’ジチオモルホリン、各種パーオキサイド加硫剤などがあげられ、中でも加硫速度がコントロールしやすく取り扱いが容易な硫黄が好ましい。加硫促進剤としても特に限定するものでなく、ゴム用として公知な各種加硫促進剤が使用可能であり、例えば２−メルカプトベンゾチアゾールやジベンゾチアジルジスルフィド等のベンゾチアゾール類、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドやＮ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等のスルフェンアミド類、テトラエチルチウラムジスルフィドやテトラメチルチウラムモノスルフィドや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類、ジチオカルバミン酸塩類等があげられ、これらを単独あるいは２種以上を併用して用いられる。充填剤としても特に限定するものではなく、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、シリカ、炭酸マグネシウム、クレー等があげられ、これらを単独あるいは２種以上を併用して用いられる。
【実施例】
【００２７】
以下に本発明について実施例及び比較例を挙げて、より具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２８】
なお、本実施例における各種物性値の測定方法は以下の通りである。
【００２９】
窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７  第７項Ｄ法に準拠した。
【００３０】
ＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳ  Ｋ６２２１  ６．１．２項のＡ法に準拠した。
【００３１】
ΔＤ50／Ｄst は、遠心沈降法測定装置（Brookhaven社製）を用いて測定する。少量の界面活性剤を含む１０ｖｏｌ％エタノール水溶液５０ｍｌ中にカーボンブラック１０ｍｇを超音波により分散させる。８０００ｒｐｍの回転数でスピン液（純水）を１０ｍｌ加えた後、１ｍｌのバッファー液（１０ｖｏｌ％エタノール水溶液）を注入する。その後、カーボンブラック分散液０．５ｍｌを注射器で加えて遠心沈降させ、アグリゲートのストークスモード径であるＤst及びアグリゲートのストークス径分布の半値幅ΔＤ50を測定する。このときΔＤ50／Ｄstはアグリゲート径分布を表す指標となり、この値が小さいほどアグリゲート径分布がシャープなことを意味する。
【００３２】
ローラ硬度は、アスカーＣ硬度計を用い５００ｇ荷重時のローラ硬度を測定した。
【００３３】
ローラ電気抵抗は、導電性ローラの軸体に総圧１ｋｇの荷重が掛かるように外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着した状態で、軸体とアルミドラムとの間に１０Ｖの電圧を印加することによって測定した。
【００３４】
実施例及び比較例に用いたファーネスカーボンブラックの物理化学特性を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2006113186.tif 000002
【００３６】
Ａ；ニテロン＃３３５０（新日化カーボン（株）製）
Ｂ；試作品
Ｃ；試作品
Ｄ；ニテロン＃１０（新日化カーボン（株）製）
Ｅ；試作品
Ｆ；旭＃８０（旭カーボン（株）製）
Ｇ；試作品
【００３７】
実施例及び比較例のゴム組成物及び導電性ローラは、以下のようにして作成した。
【００３８】
ゴム組成物の作成
エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム[ＥＰＤＭ；商品名  ＥＰＴ４０７０  三井化学（株）社製]１００質量部、ファーネスカーボンブラック[Ａ〜Ｆ]５０質量部、酸化亜鉛[商品名  亜鉛華２種  白水テック（株）製]５質量部、ステアリン酸[商品名  ステアリン酸Ｓ  花王（株）製]１質量部、ケッチェンブラック[商品名  ケッチェンブラック６００ＪＤ  ケッチェンブラックインターナショナル（株）製]５質量部、パラフィンオイル[商品名  ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０  出光興産（株）製]７０質量部、２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）[商品名  ノクセラーＭ  大内振興化学工業（株）製]２質量部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）[商品名  ノクセラーＴＲＡ  大内振興化学工業（株）製]１質量部、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺＤＢＣ）[商品名  ノクセラーＢＺ  大内振興化学工業（株）製]１質量部、硫黄[商品名  サルファックスＰＭＣ  鶴見化学工業（株）製]１質量部、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）[商品名  ビニホールＡＣ＃ＬＱ  永和化成工業（株）製]８質量部、尿素系発泡助剤[商品名  セルトンＮ−Ｐ  三協化成（株）製]２質量部を混錬りし未加硫のゴム組成物を作成した。
【００３９】
導電性ゴムローラの作成
次に、Φ４０ｍｍのクロスヘッド 押出し機を用いて前記未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的にホットメルト接着剤を塗布した外径がφ６ｍｍ、全長２４０ｍｍの導電性軸体を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、導電性軸体の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめローラ形状にした後、２００℃で３０分間熱風炉に投入して加硫を行い芯金上に発泡加硫ゴム層を形成した未研削の発泡ゴムローラを作成した。この成形体を研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研削機にセットし、研削条件として回転速度２０００ＲＰＭ、送り速度５００ｍ／分で外径をφ１２ｍｍ（ゴム厚み３ｍｍ）になるように研磨し、導電性ゴムローラを作成した。
【００４０】
実施例及び比較例の評価結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
2006113186.tif 000003
【００４２】
表２により明きらかな通り実施例１〜３は、低硬度でありかつ導電性が高いものになっていることがわかる。これに対して、比較例１及び２は低硬度ではあるが導電性が低いものになっている。比較例３及び４は導電性は高いものになっているがローラ硬度が高いものになっている。