(57)【要約】【課題】切削後の表面粗さが小さい表面性に優れた導電性ローラーを提供することにある。【解決手段】導電性芯部材に表面を研削したゴム層が形成されている導電性ゴムローラーにおいて、該ゴム層のゴム組成物中に、原料ゴム１００質量部に対し通気乾燥方式で乾燥させた軽質炭酸カルシウムが１０〜１００質量部含まれており、かつ該軽質炭酸カルシウムが該ゴム組成物に含まれるフィラーの７０％質量以上であることを特徴とする導電性ゴムローラー。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性芯部材に表面を研削したゴム層が形成されている導電性ゴムローラーにおいて、該ゴム層のゴム組成物中に、原料ゴム１００質量部に対し通気乾燥方式で乾燥させた軽質炭酸カルシウムが１０〜１００質量部含まれており、かつ該軽質炭酸カルシウムが該ゴム組成物に含まれるフィラーの７０％質量以上であることを特徴とする導電性ゴムローラー。
【請求項２】
上記ゴム組成物の原料ゴムが、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム又はそれらの混合物である請求項１に記載の導電性ゴムローラー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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帯電ローラー等の感光体に接触されて用いられる導電性ゴムローラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。近年、感光体の帯電はローラーを使用する接触帯電方式が主流である。接触帯電方式は、コロナ放電による非接触方式よりもオゾンの発生が少ないという利点がある。
【０００３】
また、帯電ローラーは感光体へ均一に帯電する必要から、ローラー表面の粗さは非常に小さいものが求められている。表面の凹凸は感光体へ均一に接触できず、帯電不良を起こしてしまう。ゴム層のみで構成されるローラーはもちろん、表面にコーティングを行うローラーにおいても、ゴム層の粗さが大きいとコーティング前の粗さが影響してしまう。
【０００４】
前記ローラーは所定の配合を混練して押出しし、加硫した後、導電性芯部材を挿入し所定の大きさに研削して用いられるのが一般的である。ゴム層を研削して製造する際、ゴムは砥石との摩擦によって伸ばされ、引きちぎられながら削られるため、研削跡が残ってしまい粗さは大きくなってしまう。ゴム硬度を高くすると表面粗さは小さくなるが、感光体との接触幅が小さくなってしまい、高い寸法精度が要求されるほか、感光体と接触して回転する間に感光体を削ってしまう現象が現れ、好ましくない。
【０００５】
また、ローラー表面に樹脂層を用いたものでは、その表面層を厚くし基層であるゴム表面の粗さの影響を少なくしたり、加工面では表面性を上げるために研削時間を長くしたりする等の方法がとられているが、生産効率の低下を招き、コスト上昇を招くため好ましくない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前述の課題を解決することにあり、切削後の表面粗さが小さい表面性に優れた導電性ローラーを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、導電性芯部材に表面を研削したゴム層が形成されている導電性ゴムローラーにおいて、該ゴム層のゴム組成物中に、原料ゴム１００質量部に対し通気乾燥方式で乾燥させた軽質炭酸カルシウムが１０〜１００質量部含まれており、かつ該軽質炭酸カルシウムが該ゴム組成物に含まれるフィラーの７０％質量以上であることを特徴とする導電性ゴムローラーが提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、ゴムに含有まれる充填材の分散特性に着目し、鋭意研究を重ねた結果、次の発明に至った。
【０００９】
以下に、本発明のゴム材料について詳細に説明する。炭酸カルシウムは、重質炭酸カルシウムと軽質炭酸カルシウムに分けられる。本発明のゴム材料に配合される炭酸カルシウムは、通気乾燥方式で製造された軽質炭酸カルシウムである。軽質炭酸カルシウムの乾燥工程には通気乾燥方式と気流乾燥方式があるが、通気乾燥方式で製造された軽質炭酸カルシウムをゴムに含有した場合、混練り加工性に優れ、研削後の表面性にも優れた導電性ローラーとなる。
【００１０】
通気乾燥方式は、ネットや板上で被乾燥物を移送しながら加熱空気により乾燥させる方式である。この方法は被乾燥物の間隙を加熱空気が直接通過し、軽質炭酸カルシウムを乾燥させた場合、粒子の凝集が少ないものとなる。従って、通気乾燥方式で製造された軽質炭酸カルシウムはより均一にゴムに分散され、その結果前述した特性に優れるローラーになると考えられる。気流乾燥方式は、乾燥器内の高温で高速の気流で炭酸カルシウムを搬送し、乾燥させるもので、乾燥効率が高く、通気乾燥に比べ短時間での乾燥が可能である。しかしながら、乾燥時間が短く、気流で被乾燥物を搬送するため、接触あるいは近接している粒子同士による凝集塊が生じ易いと考えられる。このようにしてできた凝集塊は、ゴムに含有した場合混練りによって破壊されず、コンパウンド中に存在することとなる。その結果、混練り加工性が悪化し、また、研削後の表面性の悪化に繋がっていると考えられる。通気乾燥方式で製造された軽質炭酸カルシウムは、凝集塊が少なく、加工性も良好で、表面性も向上する。
【００１１】
また、重質炭酸カルシウムは炭酸カルシウム鉱石を粉砕したものであり、一般的に不定形で、粒子径も大きい。このようなフィラーをゴムに含有した場合、研削性は良くなるが、炭酸カルシウムの大きな粒子により研削後の表面性を低下させてしまう可能性がある。
【００１２】
軽質炭酸カルシウムの含有量は原料ゴム１００質量部に対し１０〜１００質量部であり、好ましくは３０〜８０質量部である。含有量が１０質量部より少ない場合は上述した軽質炭酸カルシウムの効果が得られなく、１００質量部より多い場合はオープンロールに巻きつかない等の混練り加工性が低下する。また、通気乾燥方式で製造された軽質炭酸カルシウムは全フィラー量の７０質量％以上である。７０質量部より少ない場合、他のフィラーの影響を受けてしまう場合があり、特に表面性に対する効果が得られない。
【００１３】
本発明において用いられるゴム成分は、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ及びＧＥＣＯ）等、通常のゴム材料として使用されているものであればよい。エチレンプロピレンゴム等の体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍより高いものは、所定の抵抗に合わせるために導電性フィラーを充填するのが一般的である。しかし、導電性フィラーの充填によって抵抗を調整した材料は、フィラーの分散状態により抵抗値にばらつきを生じ易いため、本発明のローラー用材料としては、ゴム自体が導電性を持っているアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム及びウレタンゴム等の体積抵抗率が１０７〜１０１０Ω・ｃｍのゴムがより好ましい。これらのゴムは、導電性が要求されるローラーを製造するに当たり、抵抗のばらつきが小さく、調整が容易である。その中でもアクリロニトリルブタジエンゴムとエピクロルヒドリンゴムは、コスト等に優れておりより好ましい。また、エピクロルヒドリンゴムは、エピクロルヒドリンゴムホモポリマーやエチレンオキサイドの共重合体も使用可能であるが、アリルグリシジルエーテルを含有する三元共重合体を使用することが好ましい。アリルグリシジルエーテルを共重合したタイプを使用することにより、硫黄架橋、過酸化物架橋等の架橋形態の自由度が増し、より多様な成形加工条件が選択可能である。
【００１４】
本発明における導電性ゴム材料は、上記例示のゴムに添加剤を混練り分散し、それを架橋することによって得られる。上記添加剤としては、加硫剤、加硫促進剤、充填材及び導電剤等の従来公知のものが使用可能である。
【００１５】
本発明で使用する加硫剤としては、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。加硫剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、０．１〜１０質量部が好ましく、特には０．３〜５質量部が好ましい。その他、加硫系の薬品としてメルカプトベンゾチアゾール等のチアゾール類、テトラメチルチウラムジスルフィド等の加硫促進剤、酸化亜鉛等の加硫促進助剤等が用いられる。配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、各々０．１〜２０質量部が好ましく、特には０．３〜１０質量部が好ましい。また、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。
【００１６】
本発明におけるフィラーとは、充填剤、補強剤及び導電剤として用いられる粒子径５μｍ以下の微粒子である。充填剤としては、重質炭酸カルシウムや他の軽質炭酸カルシウム及びクレー等が挙げられる。補強剤としては、カーボンブラックやシリカ等が挙げられる。また、導電剤としては導電性酸化亜鉛等の金属酸化物が挙げられるほか、前記カーボンブラックも導電剤として用いられる。
【００１７】
本発明のゴム材料は上記例示の各成分を配合して混練し、１６０〜１８０℃で１０〜４０分間加熱・加硫することによって得られる。また、本発明の導電性ゴムローラーは、円筒形状に押出し成形し、蒸気加硫にて加硫後、導電性芯部材を圧入し研削して製造されるのが一般的であるが、型によるプレス成形等、従来公知の方法にて所望の形状に成形、研削して使用される。また、研削後、ゴム層の上にディッピング等により樹脂層を設けることも可能である。
【００１８】
【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。
【００１９】
（ゴム材料及び試験片の作製）
ローラーの作製
表１及び表２に示す通りの各実施例、比較例につい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金を圧入した後、砥石ＧＣ８０、回転速度２０００ｒｐｍ、送り速度５００ｍ／分の条件で、外径１５ｍｍ、長さ２５０ｍｍに研削してローラーを作製した。
【００２０】
実施例、比較例において、エピクロルヒドリンゴムには日本ゼオン株式会社製のゼクロン３１０６（エチレンオキサイド含量５６モル％）を、アクリロニトリルブタジエンゴムは日本ゼオン株式会社製のニポールＤＮ４０１Ｌを使用した。また、軽質炭酸カルシウムＡは通気乾燥方式で乾燥させ製造したものであり、軽質炭酸カルシウムＢはＡに対し、乾燥方式だけを気流乾燥方式に変更したものである。Ａ及びＢ共に粒子は長径３．０μｍの紡錘形をした軽質炭酸カルシウムである。導電性カーボンにはケッチェンブラックインターナショナル社のケッチェンブラックＥＣを、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、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。
【００２１】
また、表１及び表２に示す表面粗さ、ローラー抵抗、ローラー抵抗周むら及び混練り加工性は、以下の方法で測定した。
【００２２】
＜表面粗さ（Ｒｚ）＞
上記条件で得られたローラーの表面粗さ（Ｒｚ）を測定し、４μｍ以下を表面性優とし◎で示し、４〜５μｍを表面性良好として〇で示し、５μｍより大きいものを不良として×で示した。
【００２３】
＜ローラー抵抗＞
ローラー抵抗は、上記条件で得られたローラーに総圧６００ｇの荷重がかかるように外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着した状態で、アルミドラムを３０ｒｐｍで回転させながら、ローラーとアルミドラムの間に２００Ｖの電圧を印加することによって測定した。測定値の最大値と最小値の平均をローラー抵抗とした。
【００２４】
＜ローラー抵抗周むら＞
ローラー抵抗周むらは、前記ローラー抵抗で得られた測定値の最大値を最小値で除し、倍率を求め周むらとした。周むらの倍率としては、感光体への均一帯電させるという目的から、１．２以下が好ましい。
【００２５】
＜混練り加工性＞
各実施例、比較例について、表１及び表２に示す各成分を配合して混練したときのロールの作業性を確認した。作業性の良好なものを○、ロールへの巻きつき性に欠け若干作業性が悪化するものを△、ゴム配合物がロールに巻きつき性に欠け大きく作業性が悪化するものを×とした。混練り加工性としては△以上が好ましい。
【００２６】
【表１】
2004144906.tif 000002
【００２７】
【表２】
2004144906.tif 000003
【００２８】
実施例３、実施例５及び比較例３、４より、炭酸カルシウムは通気乾燥を行った炭酸カルシウムが適していることがわかる。気流乾燥を行った炭酸カルシウムを含有させると、表面粗さが悪いものとなった。
【００２９】
実施例１〜実施例５及び比較例１、２より、通気乾燥を行った炭酸カルシウムの含有量は１０〜１００質量部が適していることがわかる。１０質量部より少ないと表面粗さへの効果が得られず、１００質量部より多い時は混練り加工性が悪化してしまう。また、３０質量部以上は表面粗さ（Ｒｚ）が４μｍ以下となっており、１００質量部では表面粗さが４μｍ以下であるものの混練り加工性は確保されるものの若干劣ってしまう。このことより、炭酸カルシウムの含有量としては３０〜８０質量部がより好ましいことがわかる。
【００３０】
実施例６及び比較例５より、通気乾燥を行った炭酸カルシウムの総フィラーに対する割合は、７０％以上が適していることがわかる。比較例５のように７０％より小さい場合、他のフィラーの影響を受けてしまい、表面粗さが悪いものとなった。
【００３１】
実施例３、実施例７及び実施例８より、使用するゴムとしてはエピクロルヒドリンゴムやアクリロニトリルブタジエンゴムがより好ましいことがわかる。エチレンプロピレンゴムの場合は、抵抗むらが大きくなってしまうため、ローラーの使用に当たっては抵抗むらへの考慮が必要である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性芯部材に表面を研削したゴム層が形成されている導電性ゴムローラーにおいて、該ゴム層のゴム組成物中に、原料ゴム１００質量部に対し通気乾燥方式で乾燥させた軽質炭酸カルシウムが１０〜１００質量部含まれている場合、研削後の表面性に優れた導電性ゴムローラーを提供することができる。また、その原料ゴムがエピクロルヒドリンゴム又はアクリロニトリルブタジエンゴム又はそれらの混合物である場合、抵抗のばらつきの少ないより好ましい導電性ゴムローラーを提供することができる。従って、本発明の導電性ゴム組成物は、電子写真複写機等における導電性ローラー等の用途に好適であるといえる。