(57)【要約】【課題】特別な表面処理を行うことなしに感光体への貼り付きや汚染がなく、且つ低温低湿から高温高湿における電気抵抗の変動が小さい導電性ゴムローラを提供することである。【解決手段】導電性芯材上にゴム層が設けられている導電性ゴムローラにおいて、該ゴム層のゴム組成物のゴム成分が、少なくとも非極性ゴム（Ａ）、エピクロロヒドリンゴム（Ｂ）及びアクリロニトリルブタジエンゴム（Ｃ）を含有しており、且つ、全ゴム成分に対する（Ａ）の割合が１０質量％以上３０質量％以下、（Ｂ）＋（Ｃ）に対する（Ｂ）の割合が５質量％以上２５質量％未満、の条件を満たすゴム組成物であることを特徴とする導電性ゴムローラ。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性芯材上にゴム層が設けられている導電性ゴムローラにおいて、該ゴム層のゴム組成物のゴム成分が、少なくとも非極性ゴム（Ａ）、エピクロロヒドリンゴム（Ｂ）及びアクリロニトリルブタジエンゴム（Ｃ）を含有しており、且つ、全ゴム成分に対する（Ａ）の割合が１０質量％以上３０質量％以下、（Ｂ）＋（Ｃ）に対する（Ｂ）の割合が５質量％以上２５質量％未満、の条件を満たすゴム組成物であることを特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項２】
上記非極性ゴム（Ａ）がエチレンプロピレンゴムである請求項１に記載の導電性ゴムローラ。
【請求項３】
上記エピクロロヒドリンゴム（Ｂ）のエチレンオキサイド含量が３５モル％以上である請求項１又は２に記載の導電性ゴムローラ。
【請求項４】
上記アクリロニトリルブタジエンゴム（Ｃ）のアクリロニトリル含量が２０質量％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ゴムローラ。
【請求項５】
上記ゴム組成物中にイオン導電剤が含まれている請求項１〜４のいずれかに記載の導電性ゴムローラ。
【請求項６】
上記ゴム組成物中にパラフィンオイルが含まれている請求項１〜５のいずれかに記載の導電性ゴムローラ。
【請求項７】
感光体上の静電荷像を現像剤により現像する画像形成装置に用いられる導電性ゴムローラにおいて、該導電性ゴムローラが感光体上に相対して配置される転写ローラである請求項１〜６のいずれかに記載の導電性ゴムローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機や静電記録装置等に用いられる転写ローラ等に用いられる導電性ゴムローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記電子写真複写機や静電記録装置等は、均一に帯電された感光体を露光して得られた静電潜像に現像剤であるトナーを付着させ、そのトナーを紙等の転写媒体に転写することにより画像を形成している。また、感光体の帯電は、コロナ放電による非接触の帯電方式や導電性のローラを使用する接触型の帯電方式がある。転写方式も同様に、非接触のコロナ転写方式とローラ方式がある。近年、放電によるオゾン発生等の問題により、帯電や転写は導電性ローラ方式が主流となっている。
【０００３】
上記導電性ローラには、体積抵抗率が１×１０５〜１×１０１０Ω・ｃｍの電気抵抗を有する導電性ゴム材料が用いられるのが一般的である。前記導電性ゴム材料は、目的とする導電性を実現するために、カーボンブラック等の導電性フィラーを添加し、目的とする抵抗に調整している。しかし、このようにして得られた導電性ゴム材料は、材料中の導電性フィラーの分散状況によって抵抗値にばらつきを生じ、安定した抵抗のゴム材料を得るのは困難であり、導電性フィラーの分散工程である混練りを長くする等、製造において特別な対策が必要となってくる。
【０００４】
また、前記問題を解決する手段として、帯電部材として使用するゴム成分に、体積抵抗率が低いポリマーを使用し、所定の電気抵抗を得る方法が知られている。このような導電性ゴムは、抵抗制御をカーボンブラック等の導電性フィラーに頼らないため、材料ロットによる抵抗値のばらつきや印加電圧による依存性が小さく、極めて扱い易い材料である。前記導電性ポリマーには、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム及びウレタンゴム等があるが、その中でもアクリロニトリルブタジエンゴムは加工性も良好で、比較的安価で扱い易いため、上記導電性ローラ用の材料として用いられる。
【０００５】
しかし、前述の導電性ポリマーには低温低湿や高温高湿等の環境による抵抗変化があり、ポリマーによっては環境による抵抗変化が１．５桁以上にもなるものがある。環境による変化が大きい材料では、環境による抵抗変化によってローラに印加する電圧を制御したり、抵抗変化に耐え得る大容量の電源を搭載したりしなければならず、低コスト化や装置の小型化に影響が出てしまう。
【０００６】
更に、前述したような導電性ポリマーは粘着性があり、前記導電性ローラに用いた場合、感光体へ接触して用いられるものは、感光体への貼り付きが問題となる。導電性ローラの感光体への貼り付きは、電子写真複写機等の記録装置を一定時間休止後に再稼動させる場合、感光体の回転の妨げとなる。特許第２９６４８２１号公報や特開平８−３２８３５１号公報には、前記導電性フィラーの欠点を補う方法としてアクリロニトリルブタジエンゴムやエピクロロヒドリンゴムにイオン導電剤を用いた開示がなされている。しかし、これらの方法においては電気抵抗のばらつきを抑えることはできるが、貼り付きを防止することはできない。実際、特許第２９６４８２１号公報においては貼り付きの問題が起こらない多層構成の中間層の開示であり、特開平８−３２８３５１号公報においては導電層上に汚染防止のための層を設けることもできるとされており、貼り付きに関しては何ら検討されていない。
【０００７】
また、特開平８−２９２６４０号公報及び特開平１１−１４９２０１号公報には、感光体への貼り付きや汚染を防止するためにオゾン照射や紫外線照射を行うという開示がなされている。しかし、オゾン照射や紫外線照射等の表面処理を行うことは、貼り付き防止の効果はあるものの、工程が増える他、処理設備も高価となり製品のコストアップに繋がっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題に鑑みてなされたものであり、特別な表面処理を行うことなしに感光体への貼り付きや汚染がなく、且つ低温低湿から高温高湿における電気抵抗の変動が小さい導電性ゴムローラを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、導電性芯材上にゴム層が設けられている導電性ゴムローラにおいて、該ゴム層のゴム組成物のゴム成分が、少なくとも非極性ゴム（Ａ）、エピクロロヒドリンゴム（Ｂ）及びアクリロニトリルブタジエンゴム（Ｃ）を含有しており、且つ、全ゴム成分に対する（Ａ）の割合が１０質量％以上３０質量％以下、（Ｂ）＋（Ｃ）に対する（Ｂ）の割合が５質量％以上２５質量％未満、の条件を満たすゴム組成物であることを特徴とする導電性ゴムローラが提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の導電性ゴムローラについて詳細に説明する。本発明のゴムローラは、導電性芯部材の上にゴム層が設けられている導電性ゴムローラである。
芯部材としては加工のし易さやコスト面から鉄が好適に用いられるが、導電性を持っていれば特に材質は限定されるものではない。また、腐食防止等の目的でメッキが施されてあっても問題は無い。
【００１１】
本発明の導電性ゴムローラのゴム層に用いられるゴム組成物中のゴム成分は、非極性ゴム（Ａ）、エピクロロヒドリンゴム（Ｂ）及びアクリロニトリルブタジエンゴム（Ｃ）から成っている。構成は、非極性ゴム（Ａ）が全ゴム成分に対して１０質量％以上３０質量％以下であり、且つ、エピクロロヒドリンゴム（Ｂ）とアクリロニトリルブタジエンゴム（Ｃ）の合計に対するエピクロロヒドリンゴム（Ｂ）の割合が、５質量％以上２５質量％未満である。
【００１２】
上記ゴム成分中の非極性ゴム（Ａ）は、感光体への貼り付きや汚染防止を目的に添加される。非極性ゴムは感光体へ接触した場合、馴染みが悪いため、貼り付きや汚染を起こすことが無い。逆に極性ゴムだけを使用した場合は前述した通り、感光体へ接触した場合、貼り付きや汚染を起こしてしまう。ゴムの種類としては、非極性であれば特に限定されるものではなく、例えば、エチレンプロピレンゴムやブタジエンゴム及びスチレンブタジエンゴム等が挙げられるが、耐オゾン性や耐熱性等が優れているエチレンプロピレンゴムが好適である。
【００１３】
上記非極性ゴム（Ａ）の添加量としては、全ゴム成分に対して１０質量％以上３０質量％以下であり、より好ましくは１５〜２５質量％である。１０質量％より少ない場合、感光体への貼り付きの効果がなくなり、汚染も生じてしまう。また、３０質量％より大きい場合、貼り付きや汚染は生じないものの、抵抗の高い非極性ゴムの割合が増えてしまうことにより抵抗が上昇し、適正なローラ抵抗が確保できなくなってしまう。ローラ抵抗としては、最も抵抗の高くなる低温低湿環境でも１×１０１０Ω未満が好ましく、これ以上の抵抗になると、例えば転写ローラでは端部のトナー飛び散り等の転写むらを生じてしまい、ローラとしての機能不足となってしまう。
【００１４】
上記ゴム成分中のエピクロロヒドリンゴム（Ｂ）は、アクリロニトリルブタジエンゴム（Ｃ）と共に抵抗調整を目的として添加される。エピクロロヒドリンゴムとしては特に限定されるものではないが、エチレンオキサイドを共重合したゴムが好ましい。エチレンオキサイドを共重合したゴムは低抵抗であり、添加量を変化させることによる抵抗調整の幅が広がる。エチレンオキサイド含量としては３０モル％以上のゴムが抵抗も低くなり好ましく、更に３５モル％以上であればより好ましく使用できる。
【００１５】
上記ゴム成分中のアクリロニトリルブタジエンゴム（Ｃ）は特に限定されることは無いが、アクリロニトリル含量が大きくなってくると低温低湿から高温高湿までの抵抗変化（環境変動）が大きくなってしまうため、アクリロニトリル含量が３５質量％以下のものが好ましく、更に２０質量％以下であればより好ましく使用できる。
【００１６】
上記エピクロロヒドリンゴム（Ｂ）とアクリロニトリルブタジエンゴム（Ｃ）は、添加量を変化させることにより所望の抵抗に調整を行うものであるが、その割合としては、エピクロロヒドリンゴム（Ｂ）とアクリロニトリルブタジエンゴム（Ｃ）の合計に対するエピクロロヒドリンゴム（Ｂ）の割合が、５質量％以上２５質量％未満である。エピクロロヒドリンゴムの割合が５質量％未満であると抵抗が殆ど変化せず、また、エピクロロヒドリンゴムは環境変動が大きく、割合が２５質量％以上であった場合、その影響を受けてしまい、ローラの環境変動も大きくなってしまう。
【００１７】
また、加工性向上やコストダウン等の目的で、上記ローラ抵抗や環境変動を超えない範囲で他のポリマーを添加することも可能である。添加するポリマーとして特に限定されるものではないが、アクリルゴム、ウレタンゴム及び水素化アクリロニトリルゴム等が挙げられる。添加量としては、全ゴム成分に対して５〜１５質量％が好ましい。
【００１８】
上記ゴム組成物中には、イオン導電剤を添加することができる。イオン導電剤としては、第四級アンモニウム塩や第四級ホスホニウム塩等が挙げられるが、耐久による抵抗変化やコスト面を考えると第四級アンモニウム塩がより好ましい。
【００１９】
上記イオン導電剤の添加量は、ゴム成分１００質量部に対して０．２質量部〜５質量部が好ましい。０．２質量部未満であると抵抗を下げる効果が小さく、５質量部を超えるとイオン導電剤のブリードやブルームを生じることがあり、それにより感光体を汚染してしまう恐れがある。
【００２０】
また、上記ゴム組成物にはパラフィンオイルを添加することにより加工性の向上や硬度調整を行うことができる。通常、エピクロロヒドリンゴムやアクリロニトリルブタジエンゴムには、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）やジオクチルアジペート（ＤＯＡ）等の可塑剤を用いるが、このような可塑剤は感光体の汚染要因となる。パラフィンオイルは感光体を汚染しないが、エピクロロヒドリンゴムやアクリロニトリルゴムに添加した場合、相溶性が悪くブリードを起こしてしまうため、使用することができない。しかし、本発明のゴム成分中にはパラフィンオイルと相溶性が良好なエピクロロヒドリンゴムが含まれており、添加オイルを保持するため、パラフィンオイルを添加してもブリードを生じることが少なく、加工性の向上や硬度調整が可能である。
【００２１】
上記パラフィンオイルの添加量としては、ゴム成分１００質量部に対して１質量部〜５０質量部が好ましい。添加量が１質量部未満の場合、添加の効果が小さい。また、５０質量部を超えた場合はエチレンプロピレンゴムがオイルを保持できる量を超えてしまい、ブリードを生じてしまうことがある。
【００２２】
上記ゴム組成物中のその他の構成要素としては、通常ゴム材料に用いられるものが使用可能であり、例えば、充填材、補強材、加硫剤及び加硫促進剤等が挙げられ、発泡ゴムの場合には発泡剤及び発泡助剤が添加される。充填材あるいは補強材としては、炭酸カルシウム、タルク、クレー、カーボンブラック及びシリカ等が挙げられる。加硫剤としては、硫黄又は有機系硫黄化合物の他、従来公知の架橋剤が使用可能である。加硫促進剤としては、メルカプトベンゾチアゾール等のチアゾール類及びテトラメチルチウラムジスルフィド等が挙げられるほか、酸化亜鉛等の加硫促進助剤等が用いられる。
【００２３】
本発明の導電性ゴムローラのゴム層は、上記ゴム成分に各添加剤を混練り分散し、加熱して加硫させることで得られる。加硫の方法としては、蒸気缶加硫及びプレス加硫等の公知の方法が使用可能である。また、ゴム層は、円筒形状に押出し成形した後、蒸気加硫にて加硫後、導電性芯部材を圧入した後、研削して所望の形状に製造されるのが一般的であるが、型によるプレス成形や、導電性芯部材にゴムを被覆した後加硫する等、従来公知の方法で製造することが可能である。更に、こうして製造されたゴム層上に、樹脂層等を設けることにより、複数層のローラとすることも可能である。
【００２４】
【実施例】
以下、より具体的な構成を示し、本発明を説明するが、例示する範囲にとどまらない。
【００２５】
＜ゴム材料及び試験片の作製＞
ローラの作製
表１〜表３に示す通りの各実施例及び比較例について、オープンロールにて混練したゴム材料を円筒形に押出し、１６０℃で３０分間蒸気加硫して得られた成形体に芯材を圧入した後、ゴム部分を直径１４ｍｍに研削した。また、ゴム部分の長さについては２５０ｍｍになるように切断した。
【００２６】
上記実施例及び比較例において、エピクロロヒドリンゴム１及び２には日本ゼオン株式会社製のゼクロン３１０１（エチレンオキサイド含量３１モル％）及びゼクロン３１０５（同３８モル％）を、アクリロニトリルブタジエンゴム１及び２には日本ゼオン株式会社製のニポールＤＮ４０１Ｌ（アクリロニトリル含量１８質量％）及びニポールＤＮ４０７（同２２質量％）を使用した。酸化亜鉛にはハクスイテック株式会社製酸化亜鉛２種を、ステアリン酸には花王株式会社製のステアリン酸Ｓを、重質炭酸カルシウムには丸尾カルシウム株式会社製のスーパーＳＳＳを、イオン導電剤には花王株式会社製の第四級アンモニウム塩であるＫＳ−５５５を、ＭＢＴＳ、ＴＭＴＭは大内振興化学株式会社製のノクセラーＤＭ、ノクセラーＴＳを、硫黄には鶴見化学株式会社製のサルファックス２００Ｓを使用した。
【００２７】
【表１】
2004020800.tif 000002
【００２８】
【表２】
2004020800.tif 000003
【００２９】
【表３】
2004020800.tif 000004
【００３０】
＜感光体への貼り付き＞
ローラをヒューレッドパッカード製レーザージェット４０５０用の感光ドラムに片側荷重５００ｇとなるように接触させ、４０℃／９５％ＲＨ環境下に２４０時間放置した後の感光体の汚染状態を目視で確認し、接触跡が認められないものを○とし、接触跡が認められたものを×とした。
【００３１】
＜ローラ抵抗の測定＞
ローラを毎分３０回転でＳＵＳドラムと接触させながら印加電圧２００Ｖでローラの最大抵抗と最小抵抗を測定し、最大抵抗と最大抵抗の平均をローラ抵抗とした。測定は３環境で行い、低温低湿は１５℃／１０％ＲＨ、常温常湿は２３℃／５０％ＲＨ、高温高湿は３５℃／８０％ＲＨとし、各環境に２４時間放置後、測定した。
【００３２】
＜環境変動桁＞
低温低湿で測定したローラ抵抗を高温高湿で測定したローラ抵抗で除し、対数変換して環境変動桁とした。
【００３３】
＜混練り加工性＞
ロールでの混練りの際、ロールへの粘着が激しい又は全く粘着しない等の理由により加工が困難なものを１、ロールへの適度な粘着があり加工し易いものを５とし、標準を３として５段階で混練り加工性を評価した。
【００３４】
尚、各実施例及び比較例についての評価結果を表４〜表６に示した。
【００３５】
【表４】
2004020800.tif 000005
【００３６】
【表５】
2004020800.tif 000006
【００３７】
【表６】
2004020800.tif 000007
【００３８】
実施例１〜実施例９及び比較例１〜比較例６は、ＥＰＤＭ（非極性ゴム）、エチレンオキサイド量３８モル％のエピクロロヒドリンゴム、アクリロニトリル含量１８質量％のアクリロニトリルブタジエンゴムの添加量をそれぞれ変更したものである。これにより、非極性ゴムの全ポリマーに対する割合は、１０〜３０質量％が好ましいことがわかる。ＥＰＤＭ添加量の少ない比較例１〜３の場合、ローラ抵抗は低下するものの感光体に貼り付いてしまい好ましくないことがわかる。また、逆にＥＰＤＭ添加量の多い比較例４〜６の場合、貼り付きの問題はないが低温低湿のローラ抵抗が１×１０１０Ωを超えてしまい、好ましくない。
【００３９】
比較例７は、エピクロロヒドリンゴムとアクリロニトリルブタジエンゴムに対するエピクロロヒドリンゴムの割合を２．５質量％になる様に調整したものである。また、比較例８は同じく割合が２７．５質量％になる様に調整したものである。実施例４〜６と比較することにより、エピクロロヒドリンゴムのエピクロロヒドリンゴムとアクリロニトリルブタジエンゴムの合計に対する割合は５〜２５質量％が好ましいことがわかる。割合が２．５質量％である比較例７は常温常湿において、ローラ抵抗が既に１×１０１０Ωを超えており好ましくないことがわかる。また、割合が２７．５質量％である比較例８はローラ抵抗の環境依存性が１．５桁を超える悪化を生じ、好ましくないことがわかる。
【００４０】
実施例１０〜１２は、非極性ゴムをＥＰＤＭからブタジエンゴムに変更したものである。ＥＰＤＭの実施例４〜６と特性は殆ど変わらず、非極性ゴムが貼り付きに効果のあることがわかる。
【００４１】
実施例１３〜１５は、実施例４〜６に対しイオン導電剤を添加したものである。イオン導電剤を添加することにより、他の特性を損なうことなく低抵抗側への調整が可能になることがわかる。
【００４２】
実施例１６〜１８は、実施例４〜６に対しパラフィンオイルを添加したものである。パラフィンオイルを添加することにより、加工性が向上し、材料としてより好ましくなることがわかる。
【００４３】
実施例１９〜２１は、実施例４〜６のエピクロロヒドリンゴムをエチレンオキサイド含量３１モル％のものに置きかえたものである。これにより、ブレンドするエピクロロヒドリンゴムのエチレンオキサイド含量は３５モル％以上がより好ましいことがわかる。エチレンオキサイド含量の低いエピクロロヒドリンゴムの場合は、ブレンドによる抵抗低下幅が小さい。
【００４４】
実施例２２〜２４は、実施例４〜６のアクリロニトリルブタジエンゴムをアクリロニトリル含量２２質量％のものに置きかえたものである。これにより、ブレンドするアクリロニトリルブタジエンゴムのアクリロニトリル含量は２０質量％以下がより好ましいことがわかる。２０質量％より増えた場合は、環境変動桁が若干大きくなってしまう。
【００４５】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、感光体に貼り付くことがなく、低温低湿から高温高湿までの抵抗変化の小さい導電性ゴムローラを提供することが可能となり、そのローラは転写ローラ等ＯＡローラ用途として好適である。