(57)【要約】【課題】低分子量分のブリードによる感光体汚染が無く、研削性に優れ、圧縮永久歪の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】導電性芯部材にゴム層が形成された導電性ゴムローラにおいて、該ゴム層のゴム組成物中に、アセトンでの抽出率が２０％以下の無硫黄サブが原料ゴム１００質量部に対し１０〜１００質量部含有されてい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】
導電性芯部材にゴム層が形成された導電性ゴムローラにおいて、該ゴム層のゴム組成物中に、アセトンでの抽出率が２０％以下の無硫黄サブが原料ゴム１００質量部に対し１０〜１００質量部含有されていることを特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項２】
前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。
【請求項３】
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接触して用いられる帯電ローラである請求項１又は２に記載の導電性ゴムローラ。
【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等の感光体に接触されて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】
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。
【０００３】
上記ローラには体積抵抗率が１×１０５〜１×１０１１Ω・ｃｍの電気抵抗を有する導電性ゴム材料が用いられる。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添加する方法と原料ゴム自体の抵抗が上記体積抵抗率であるアクリロニトリルブタジエンゴムやエピクロルヒドリンゴムを使用する方法がある。導電性フィラーを用いる方法によって得られた導電性ゴム材料は電気抵抗が印加電圧の変化に依存するため、帯電部材として使用する際には印加電圧制御装置を必要とする。また、ゴム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てしまうため、導電性ローラとして用いる場合には、抵抗ばらつきを考慮に入れる必要がある。
【０００４】
また、原料ゴム自体に導電性があるゴムを使用する方法は、前記の抵抗ばらつきの問題を解決する手段として用いられる。このような導電性ゴムは、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が少ない。また、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。その中でもエピクロルヒドリンゴムの体積抵抗率は、エチレンオキサイド含量により１×１０７〜１×１０９Ω・ｃｍと幅広く、前記ローラの導電部材として用いられる。
【０００５】
前記ローラ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。また、前記ローラの中でも、感光体に接触されて用いられるローラ、特に帯電ローラはドラムへ均一に帯電する必要から、研削した後、ローラ表面の粗さは非常に小さいものが求められている。表面の凹凸はドラムへ均一に接触できず、帯電不良を起こしてしまう。
【０００６】
上記導電部材には感光体に均一に帯電させるという機能を持たせるために、ゴム弾性層のみで構成されるローラはもちろん、ゴム弾性層の粗さが大きいと樹脂層等のコーティングを行ってもコーティング前の粗さが影響してしまう。従って、ゴム弾性層の粗さはなるべく小さくすることが好ましい。しかし、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。また、ゴム硬度が高い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。また、ローラ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。
【０００７】
このような研削性の問題を解決するため、導電性ゴム組成物にサブが用いられる場合がある。サブは植物油を硫黄や塩化硫黄で架橋したもので、ゴムに配合することにより研削性が向上するという利点がある。また、チューブ状に押出しをして用いられることが多いため、押出し性や離型性等、主に成形面での改良を目的としてサブが添加されている場合もある。しかし、サブは植物油のような脂肪酸を原料としているため、感光体に接触するローラとして用いた場合、未架橋若しくは低架橋分の低分子量分がブリードアウトし、感光体を汚染するという欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前述のような低分子量分のブリードによる感光体汚染が無く、研削性に優れ、圧縮永久歪の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、導電性芯部材にゴム層が形成された導電性ゴムローラにおいて、該ゴム層のゴム組成物中に、アセトンでの抽出率が２０％以下の無硫黄サブが原料ゴム１００質量部に対し１０〜１００質量部含有されてい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、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
従来サブ中の未架橋成分又は架橋の進んでいない低分子量成分が、感光体汚染の原因となっているのかと考えられていた。そこで、サブ中の低分子量成分量の違いをアセトン抽出の割合を基準として評価した。そしてその結果、感光体汚染の無い適切なサブを選択することが可能となった。
【００１２】
以下に、本発明のゴム材料について詳細に説明する。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、ローラ用材料としては、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。これらゴム自体が導電性を持っているものは、導電性が要求されるローラを製造するに当たり、抵抗の調整が容易である。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、硫黄架橋や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。
【００１３】
本発明のゴム材料に配合されるサブは、硫黄を含まない且つ、アセトンによる抽出率が２０％以下のサブである。サブは植物油を攪拌しながら架橋剤と反応させて製造される。架橋剤として用いられるのは一般的に硫黄又は塩化硫黄であり、架橋間に硫黄が存在する。このサブを添加した場合、圧縮永久歪の低下が起こるが、それは、硫黄が含まれていることによる新たな架橋の進行や、架橋間に硫黄が存在することによる柔軟性が変形に対する追従性に富み、結果として変形が回復し難くなっている等が理由として考えられる。しかし、硫黄を含まないサブは、大量配合した場合にも圧縮永久歪の低下が非常に少ない。硫黄を含まないサブは前記サブのような架橋間に硫黄が存在しないこと、また、油脂同士を直接架橋している等が理由として考えられる。通常、エピクロルヒドリンゴムには添加されるサブは加工性の改良を目的としているため、硫黄の有無にかかわらず、５〜１０質量部であるが、本発明における配合量は原料ゴム１００質量分に対し１０〜１００質量部であり、好ましくは３０〜１００質量部である。硫黄を含まないサブを使用することにより、圧縮永久歪を大きく損なうことがない。また、サブが１０質量部より少ない場合、粘着性のあるゴムの場合、混練加工性が十分に改善されない。１００質量部を超えた場合、サブの添加量が増え過ぎてゴム配合物のまとまりが無くなり混練り加工性が低下することから、上記範囲の添加量が好ましい。
【００１４】
また、アセトン抽出率が２０％より高くなると、未架橋分等の低分子量分が多くなり、ブリードアウトの原因となってしまう。アセトン抽出率を２０％以下に抑えるためには、サブ自体を溶媒で抽出する方法や植物油の架橋密度を上げる方法が考えられるが、いずれの方法でも可能である。
【００１５】
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、導電剤等、従来公知のものが使用可能である。
【００１６】
本発明に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、０．１〜１０質量部が好ましく、特には１〜５質量部が好ましい。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。
【００１７】
充填剤としては、重質炭酸カルシウム、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。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に研削してローラを作製した。
【００２０】
圧縮永久ひずみ用試験片の作製
各実施例、比較例について混練したゴム材料を金型に仕込み、１６０℃で３０分間加熱加圧して加硫を行い、厚さ１２．５ｍｍ、直径２９ｍｍのブロックを作製した。
【００２１】
上記実施例及び比較例において、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。サブ１、サブ２、サブ３には硫黄を含まない無硫黄サブであるバイエル株式会社製のレノプレンＥＰＳ（アセトン抽出率３０％）を予めアセトンで抽出してサブ１は２．５％、サブ２は１８．０％、サブ３は２５．０％のアセトン抽出率となるように調整した。抽出率の調整は抽出時間を変えることで行った。サブ４には硫黄を含む天満サブ化工株式会社製の黒サブ純種（アセトン抽出率１８％）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、炭酸カルシウムには白石工業株式会社のシルバーＷ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。尚、サブのアセトン抽出率は、ＪＩＳ　Ｋ６３５０に基づきソックスレー抽出器を用いアセトンを溶媒として８時間加熱還流して抽出率を計算した。
【００２２】
【表１】
2004045512.tif 000002
【００２３】
【表２】
2004045512.tif 000003
【００２４】
各実施例及び比較例についての下記の評価を行った。その結果を表３〜表５に示す。
【００２５】
＜感光体汚染＞
ローラを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肉眼で確認した。汚染が無いものを○とし、汚染が認められたものを×とした。
【００２６】
＜表面粗さ（Ｒｚ）＞
上記条件で得られたローラの表面粗さ（Ｒｚ）を測定した。
【００２７】
＜ローラ抵抗及び抵抗むら＞
ローラを毎分３０回転でステンレス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、最大抵抗を最小抵抗で除したものを抵抗むらの指標とした。これにより、ローラ抵抗が１０１０Ω以下の導電性であることを確認した。
【００２８】
＜圧縮永久歪＞
上記条件で得られたブロックを４０℃、７２時間、２５％圧縮で、ＪＩＳ　Ｋ６２６２に準じた圧縮永久歪試験を行い、３０％未満のものを○、３０％以上のものを×と併記した。
【００２９】
＜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。ロールに粘着し作業性が悪化するものを×、ゴム配合物がまとまらず作業性が悪化するものを××、作業性の良好なものを○とした。
【００３０】
【表３】
2004045512.tif 000004
【００３１】
【表４】
2004045512.tif 000005
【００３２】
【表５】
2004045512.tif 000006
【００３３】
実施例１〜２４及び比較例７〜１１よりサブのアセトン抽出率が高いと感光体を汚染してしまうことがわかる。アセトン抽出率２．５％、１８．０％のサブは汚染が無い。
【００３４】
実施例１〜２４及び比較例１〜６より、サブの添加量は１０〜１００質量部が適しているのがわかる。１０質量部より少ないと表面粗さが悪くなる。１００質量部より増えた場合、ロールに巻きつかなくなり加工性に劣る。
【００３５】
実施例１〜１８より、より精密な抵抗制御の出来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、ローラの使用に当たっては抵抗むらへの考慮が必要である。
【００３６】
実施例１〜３、比較例１２〜１４より使用するサブは無硫黄サブが適していることがわかる。黒サブのような硫黄架橋タイプは圧縮永久歪が悪化してしまう。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、エピクロルヒドリンゴムに無硫黄サブが含まれている場合、感光体汚染が無く、研削後の表面性に優れ、圧縮永久歪の小さい導電性ゴム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等の用途に好適である。