(57)【要約】【課題】軟化剤がブリードすることなく、低硬度で圧縮永久歪みが小さく、且つローラ抵抗の低い導電性ローラを提供する。【解決手段】シャフト２と、シャフト２の外周に形成された弾性層３とを備えた導電性ローラ１において、弾性層３に、（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤とを配合してなり、（Ａ）成分中のポリブタジエンゴム（ＢＲ）とポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）が90／10〜60／40であり、（Ｂ）成分の配合量が（Ａ）成分100質量部に対して10〜40質量部であり、（Ｃ）成分の含有率が12.4〜20.1質量％であるゴム組成物を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層とを備えた導電性ローラにおいて、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤とを配合してなり、（Ａ）成分中のポリブタジエンゴム（ＢＲ）とポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）が90／10〜60／40であり、（Ｂ）成分の配合量が（Ａ）成分100質量部に対して10〜40質量部であり、（Ｃ）成分の含有率が12.4〜20.1質量％であるゴム組成物を前記弾性層に用いることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記弾性層用ゴム組成物が、更に（Ｄ）成分：有機過酸化物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】
前記弾性層用ゴム組成物中の（Ｄ）成分の含有率が0.5〜2.0質量％であることを特徴とする請求項２に記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記有機過酸化物が１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンであることを特徴とする請求項２又は３に記載の導電性ローラ。
【請求項５】
前記導電剤がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１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、特に複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真複写装置に使用する導電性ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、オゾンの発生を防止するために、コロナ放電方式に代わって接触方式が一般的になってきている。該接触方式の画像形成装置においては、現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ、給紙ローラ、クリーニングローラ、定着用の加圧ローラ等として、ロール形状の導電性部材、即ち導電性ローラが多用されている。
【０００３】
上記画像形成装置を用いて高品位の画像を得るためには、上記導電性ローラは、低硬度である必要があり、通常、シャフトと、該シャフトの外周に配設された弾性層とを具えている。ここで、該導電性ローラの弾性層には、天然ゴム（ＮＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等の固形のゴム成分を主成分とし、これに導電性を付与するためにカーボンブラック、金属酸化物、イオン導電剤等の導電性付与剤を添加し、更に低硬度化を図るために軟化剤等を多量に配合したゴム組成物が一般に用いられている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１１７４３４号公報
【特許文献２】国際公開第９１／１０９４２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、軟化剤が多量に配合されたゴム組成物を導電性ローラの弾性層に使用した場合、導電性ローラの弾性層の圧縮永久歪みが大きくなり、ロール圧接時の変形により、画像ムラが発生するといった問題があった。また、軟化剤が導電性ローラの表面にブリードし、感光体を汚染するといった問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、軟化剤がブリードすることなく、低硬度で圧縮永久歪みが小さく、且つローラ抵抗の低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】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、シス-１,４-結合含量が高いポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して導電剤と共に軟化剤として液状ポリイソプレンゴムを配合してなり、これら各成分の配合割合が特定の範囲にあるゴム組成物を導電性ローラの弾性層に用いることで、表面に軟化剤がブリードすることなく、低硬度で且つ圧縮永久歪みが小さく、更にはローラ抵抗の低い導電性ローラが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち、本発明の導電性ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層とを備えた導電性ローラにおいて、（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤とを配合してなり、（Ａ）成分中のポリブタジエンゴム（ＢＲ）とポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）が90／10〜60／40であり、（Ｂ）成分の配合量が（Ａ）成分100質量部に対して10〜40質量部であり、（Ｃ）成分の含有率が12.4〜20.1質量％であるゴム組成物を前記弾性層に用いることを特徴とする。ここで、上記ポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムのミクロ構造は、赤外線吸収スペクトル法によって求めることができる。また、液状ポリイソプレンゴムは、室温（25℃）で液状である。
【０００９】
本発明の導電性ローラの他の好適例においては、前記弾性層用ゴム組成物が、更に（Ｄ）成分：有機過酸化物を含有する。ここで、前記弾性層ゴム組成物中の（Ｄ）成分の含有率は、0.5〜2.0質量％の範囲が好ましい。また、前記有機過酸化物としては、１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンが特に好ましい。
【００１０】
本発明の導電性ローラの他の好適例においては、前記導電剤がカーボンブラックである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層とを具えた導電性ローラにおいて、該弾性層にシス-１,４-結合含量が高いポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して導電剤と共に軟化剤として液状ポリイソプレンゴムを配合してなり、これら各成分の配合割合が特定の範囲にあるゴム組成物を用いることで、表面に軟化剤がブリードすることなく、低硬度で且つ圧縮永久歪みが小さく、更にはローラ抵抗の低い導電性ローラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の導電性ローラを図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の導電性ローラの一例の断面図である。図示例の導電性ローラ１は、シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３とを具える。本発明の導電性ローラにおいては、弾性層３に、（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤とを配合してなり、（Ａ）成分中のポリブタジエンゴム（ＢＲ）とポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）が90／10〜60／40であり、（Ｂ）成分の配合量が（Ａ）成分100質量部に対して10〜40質量部であり、（Ｃ）成分の含有率が12.4〜20.1質量％であるゴム組成物を用いることを特徴とする。
【００１３】
本発明の導電性ローラの弾性層３に用いるゴム組成物は、通常の軟化剤に比べ分子量が大きい液状ポリイソプレンゴムを軟化剤として含有するため、軟化剤のブリードアウトがない。また、該ゴム組成物においては、シス-１,４-結合含量の高いポリブタジエンゴムと、ポリイソプレンゴム及び液状ポリイソプレンゴムとが海−島構造を形成しており、ゴム組成物の硬度が十分低く且つ圧縮永久歪みも十分に小さい。更に、上記ゴム組成物においては、（Ｂ）成分の液状ポリイソプレンゴムよりも（Ａ）成分のポリブタジエンゴムに（Ｃ）成分の導電剤がより多く偏在し、導電パスが形成されるため、ゴム組成物自体の抵抗が低く、導電性ローラのローラ抵抗を十分に低くすることができる。
【００１４】
上記弾性層用ゴム組成物は、ゴム成分、即ち（Ａ）成分として、シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴムと、シス-１,４-結合含量が90％以上のポリイソプレンゴムとを含む。特に限定されるものではないが、上記高シスのポリブタジエンゴムは、ビニル結合含量が5％以下で、ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)が25〜60の範囲にあるのが好ましく、一方、上記高シスのポリイソプレンゴムは、ビニル結合含量が5％以下で、ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)が65〜90の範囲にあるのが好ましい。ポリイソプレンゴムのムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)が65より小さいと、ゴム成分のブレンドに問題があり、また、90より高いと、練工程でカーボンブラック等の導電剤のストラクチャーが破壊されてしまう。なお、上記ゴム組成物には、他のゴム成分を本発明の目的を害しない範囲で配合してもよい。
【００１５】
上記弾性層用ゴム組成物の（Ａ）成分において、高シス-ポリブタジエンゴム（ＢＲ）と高シス-ポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）は、90／10〜60／40の範囲である。（Ａ）成分中の高シス-ＢＲの含有率が90質量％を超えると、ゴム組成物のニーダーでの混練りでゴムのまとまりが悪化したり、シーティング作業においてバギーやシートの穴開きが発生することがあり、一方、（Ａ）成分中の高シス-ＢＲの含有率が60質量％未満では、ニーダーでの混練りでゴム組成物がローターに密着したり、シーティング作業においてゴム組成物がロールに密着したりすることがある。
【００１６】
上記弾性層用ゴム組成物は、軟化剤、即ち（Ｂ）成分として、液状ポリイソプレンゴムを含有する。該液状ポリイソプレンゴムが固体の場合、混練り時にカーボンブラック等の導電剤のストラクチャー破壊が起き易く、良好な導電性が得られない。また、特に限定されるものではないが、上記液状ポリイソプレンゴムは、重量平均分子量（Ｍw）が20,000〜50,000であるのが好ましい。
【００１７】
上記弾性層用ゴム組成物において、（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分100質量部に対して10〜40質量部の範囲である。（Ｂ）成分の液状ポリイソプレンゴムの配合量が（Ａ）成分100質量部に対して10質量部未満では、ゴム組成物のムーニー粘度が高くなり過ぎ、カーボンブラック等の導電剤のストラクチャー破壊が生じ、良好な導電性が得られなくなる。また、（Ｂ）成分の配合量が（Ａ）成分100質量部に対して40質量部を超えると、ゴム組成物のムーニー粘度が低くなり過ぎ、ニーダー等での混練りが困難となる。
【００１８】
上記弾性層用ゴム組成物は、（Ｃ）成分として導電剤を含有する。ゴム組成物に導電剤を配合することで、ゴム組成物の抵抗値を適宜調整することができ、該ゴム組成物を用いた導電性ローラのローラ抵抗を所望の範囲に調整することができる。ここで、本発明の導電性ローラは、特に限定されるものではないが、ローラ抵抗が103〜109Ωであるのが好ましい。
【００１９】
上記導電剤としては、カーボンブラック等の電子導電剤が好ましい。ここで、該カーボンブラックとしては、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン等が挙げられる。これらカーボンブラックは、一種単独で用いても、二種以上を混合して用いてもよい。上記カーボンブラックは、特に限定されるものではないが、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が30〜250m2/gで、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸収量が120〜250mL/100gであるのが好ましい。
【００２０】
上記弾性層用ゴム組成物中の（Ｃ）成分の含有率は、12.4〜20.1質量％の範囲である。導電剤の含有率がゴム組成物中12.4質量％未満では、ゴム組成物の導電性が低く、導電性ローラに所望の導電性を付与できず、20.1質量％を超えると、ローラの導電性が高くなり過ぎ、良好な画像が得られなくなる。
【００２１】
上記ゴム組成物は、更に架橋剤、即ち、（Ｄ）成分として有機過酸化物を含有するのが好ましい。ゴム組成物を有機過酸化物で架橋する場合、硫黄で加硫するよりも、Ｃ−Ｃボンドを形成し易く、ゴム組成物の圧縮永久歪が小さくなる。該有機過酸化物としては、架橋工程での臭気の発生が少ない点で、１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンが特に好ましい。
【００２２】
上記弾性層用ゴム組成物中の（Ｄ）成分の含有率は、0.5〜2.0質量％の範囲が好ましい。（Ｄ）成分の有機過酸化物の含有率がゴム組成物中0.5質量％未満では、ゴム組成物を充分に架橋することができず、圧縮永久歪みが増大し、2.0質量％を超えると、ゴム組成物の硬度が高くなりすぎ、所望の硬度の導電性ローラを得られなくなる。ここで、上記ゴム組成物を用いた本発明の導電性ローラは、アスカーＣ硬度が45〜75度であるのが好ましく、圧縮永久歪みが10％以下であるのが好ましい。
【００２３】
上記弾性層用ゴム組成物には、上記（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分の他に、ゴム工業界で通常使用される各種配合剤、例えば、充填剤、ステアリン酸等を、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択して配合することができる。これら配合剤は、市販品を好適に使用することができる。なお、上記ゴム組成物は、（Ａ）成分に、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分と、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合して、ニーダーやロール等を用いて公知の方法で製造することができる。
【００２４】
本発明の導電性ローラのシャフト２としては、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトを用いることができる。
【００２５】
本発明の導電性ローラは、画像形成装置の現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ、トナー供給ローラ、給紙ローラ、クリーニングローラ、定着用の加圧ローラ等として使用することができる。該導電性ローラの製造方法は、特に制限されるものではないが、例えば、中心部に金属製のシャフトを配置した所望の形状の金型内に、上記ゴム組成物を射出し、架橋させて製造することができる。
【００２６】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００２７】
森山製作所製の３Ｌニーダーを用いて、表１及び表２に示す配合処方のゴム組成物を混練し、未加硫ゴム組成物を得た。該未加硫ゴム組成物を予めシャフトが装着された金型に所定量射出し、170℃に加熱されたオーブン中で30分間加熱してゴム組成物を架橋させた。次に、架橋させたローラを金型から取り出し、冷却した後、水口製作所製研磨機を使用して、所定のローラ径まで研磨した。得られた導電性ローラを室温で14日間放置し、ブリードの有無を確認した。また、該導電性ローラに対して、下記の方法で硬度、圧縮永久歪み及び静止ローラ抵抗を測定した。結果を表１及び表２に示す。
【００２８】
（１）硬度
アスカーＣ硬度計［高分子計器(株)製］を用い、ローラのアスカーＣ硬度を測定した。
【００２９】
（２）圧縮永久歪み
ＪＩＳ Ｋ-６３０１に準拠し、直径29mmで高さ12.7mmの試験片を高さ方向に25％圧縮して70℃のオーブン内に22時間放置した後、試験片をオーブンから取り出し、取り出し後30分での残留歪みを求めた。
【００３０】
（３）ローラ抵抗
ローラの両端に各500gfの荷重をかけ、抵抗測定器Ｒ８３４０［アドバンテスト(株)製］を用い、印加電圧10Ｖ、室温25℃、湿度50％の条件下でローラ抵抗を測定した。
【００３１】
【表１】
2006267574.tif 000003
【００３２】
【表２】
2006267574.tif 000004
【００３３】
*1  日本ゼオン社製高シスポリブタジエンゴム, ＢＲ１２２０Ｌ, シス-１,４-結合含量＝97％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝29.
*2  日本ゼオン社製高シスポリイソプレンゴム, ＩＲ２２００Ｌ, シス-１,４-結合含量＝98％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝70.
*3  クラレ社製液状ポリイソプレンゴム, Ｌ−ＩＲ３０, 重量平均分子量（Ｍw）＝29,000.
*4  東海カーボン社製トーカブラック, ＴＢ＃５５００, Ｎ2ＳＡ＝225m2/g, ＤＢＰ吸油量＝155mL/100g.
*5  日本油脂社製有機化酸化物, パーヘキサＴＭＨ, １,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサン.
【００３４】
表１から明らかなように、（Ａ）成分中のＢＲ／ＩＲ比を90／10〜60／40の範囲にすることで、ゴム組成物の作業性を改善すると共に、ローラの硬度及び圧縮永久歪みを十分に小さくすることができ、一方、この範囲を外れると、作業性が悪化した。
【００３５】
また、表２から明らかなように、（Ｃ）成分の導電剤の含有率を12.4〜20.1質量％の範囲にすることで、導電性ローラのローラ抵抗を好適な範囲に制御できた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の導電性ローラの一例の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  導電性ローラ
２  シャフト
３  弾性層
【図１】
2006267574.tif 000005