(57)【要約】【課題】例えばコピー機、プリンタ等の画像形成装置において感光体の周辺に配置される導電性ゴムローラに起因する感光体汚染をなくす。導電性ゴムに配合される導電剤中の有機媒体であるポリアルキレングリコールのブリードを防止する。成分の配合量により電気抵抗値を調整することができる導電性ゴム組成物、及びこれを用いて安定した電気抵抗値が得られる導電性ゴムローラを提供する。【解決手段】導電性ゴム組成物は、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）１００重量部と、過塩素酸リチウム等の導電性付与化合物を含むポリアルキレングリコール等の有機媒体よりなる導電剤０．１〜１０重量部と、ＮＢＲに共加硫可能でかつＮＢＲと共加硫することにより導電剤中の有機媒体のブリードを防止するエピクロルヒドリンゴム等のポリエーテルセグメントを有するポリマー３〜１００重量部と、共加硫用加硫剤０．５〜４重量部とを配合してなるものである。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）１００重量部と、導電性付与化合物を含む有機媒体よりなる導電剤０．１〜１０重量部と、ＮＢＲに共加硫可能でかつＮＢＲと共加硫することにより導電剤中の有機媒体のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマー３〜１００重量部と、共加硫用加硫剤０．５〜４重量部とを配合してなることを特徴とする、導電性ゴム組成物。
【請求項２】
導電剤中の導電性付与化合物が、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４ ）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６ ）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６ ）、リチウム・ビス（トリフルオロメチル・スルホニルイミド（ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２ ）、リチウム・トリフルオロメタンスルホネート（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、リチウム・トリス（トリフルオロメチル・スルホニルメチド（ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３ ）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４ ）、四塩素化アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ４ ）、リチウム・パーフルオロブタンサルフェイト（ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３ ）、酢酸リチウム（ＣＨ３ＣＯＯＬｉ ）、過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ４ ）、及び過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ４ ）よりなる群の中から選ばれた少なくとも１つの化合物である、請求項１記載の導電性ゴム組成物。
【請求項３】
導電剤中の有機媒体が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドとの共重合物、及びこれらの混合物よりなる群の中から選ばれたポリアルキレングリコールである、請求項１記載の導電性ゴム組成物。
【請求項４】
導電剤中の有機媒体が、ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドとの共重合物であり、導電性付与剤が、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４ ）である、請求項１記載の導電性ゴム組成物。
【請求項５】
導電剤中の有機媒体のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマーが、エピクロルヒドリンゴムである、請求項１記載の導電性ゴム組成物。
【請求項６】
共加硫用加硫剤が、硫黄である、請求項１記載の導電性ゴム組成物。
【請求項７】
さらに、充填剤５〜１００重量部が含まれており、該充填剤が、炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン、カーボンブラック、クレー及びタルクよりなる群の中から選ばれた少なくとも１つの物質である、請求項１記載のゴム組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の導電性ゴム組成物を、筒状に成形してなる導電性ゴム弾性体と、導電性ゴム弾性体の中心部に嵌め入れられた導電性軸芯とよりなることを特徴とする、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、導電性ゴム組成物、とくに安定した電気抵抗値が得られかつ成分の配合量により電気抵抗値を調整することができる導電性ゴム組成物、及びこれを用いた導電性ゴムローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばコピー機、プリンタ等の画像形成装置において感光体の周辺に配置される導電性ゴムローラの作成には、導電性ゴムよりなる弾性体を構成するベースポリマーに、導電性カーボンブラック等の導電剤が配合されていた。一方、第４級アミン等の有機系イオン導電剤が配合されたイオン導電性ゴムよりなる弾性体を有する導電性ゴムローラも知られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のカーボンブラックが配合された導電性ゴムローラでは、加工条件により電気抵抗値が変動し、安定した電気抵抗値を有する導電性ゴムローラが得られないという問題があった。これに対し、従来の第４級アミン等の有機系イオン導電剤が配合された導電性ゴムローラでは、温度及び湿度による影響を受けやすく、環境条件により電気抵抗値が変動するため、ゴムローラの導電性が安定しないうえに、第４級アミン等の有機系イオン導電剤は、ベースゴムとの相溶性が悪く、ゴムローラの表面に析出（ブリード）し、感光体表面を汚染するという問題があった。
【０００４】
ところで、従来より公知のリチウムイオン導電剤は、これを導電性ゴムローラの弾性体を構成するゴムに配合された場合、その電気抵抗値の変動については、環境依存性が少ないことが知られている。
【０００５】
というのは、リチウムイオン導電剤は、第４級アミン等の有機系イオン導電剤と比べると、カチオンとして働くリチウムイオンの大きさが小さく、従って易動度が大きく、導電性に優れているために、環境条件による電気抵抗値の変動が少ないものである。
【０００６】
そして、従来より、例えば導電性付与剤である過塩素酸リチウムを有機媒体としてのポリアルキレングリコールに溶解させたリチウムイオン系導電剤が市販されているが、このリチウムイオン系導電剤を、例えば導電性ゴムローラの弾性体の主成分であるＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）に配合すると、その配合量の増大によって導電性ゴム弾性体の電気抵抗値は低下するものの、時間の経過と共に、導電剤中の有機媒体であるポリアルキレングリコールが、導電性ゴム弾性体の表面に析出（ブリード）し、画像形成装置の感光体汚染を引き起こすという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、導電剤中の有機媒体であるポリアルキレングリコールのブリードを防止することができて、画像形成装置の感光体汚染をなくすことができるうえに、安定した電気抵抗値が得られかつ成分の配合量により電気抵抗値を調整することができる導電性ゴム組成物、及びこれを用いた導電性ゴムローラを提供しようとすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）に、過塩素酸リチウム等の特定の導電性付与化合物を含む有機媒体よりなる導電剤を配合した導電性ゴム組成物に、ＮＢＲに共加硫可能なエピクロルヒドリンゴム等のポリエーテルセグメントを有するポリマーをブレンドして、ＮＢＲと該ポリマーを共加硫することにより、導電剤中の有機媒体であるポリアルキレングリコールのブリードを防止することができて、画像形成装置の感光体汚染を未然に阻止することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明の請求項１記載の導電性ゴム組成物の発明は、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）１００重量部と、導電性付与化合物を含む有機媒体よりなる導電剤０．１〜１０重量部と、ＮＢＲに共加硫可能でかつＮＢＲと共加硫することにより導電剤中の有機媒体のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマー３〜１００重量部と、共加硫用加硫剤０．５〜４重量部とを配合してなることを特徴としている。
【００１０】
上記本発明の導電性ゴム組成物において、導電剤中の導電性付与化合物としては、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４ ）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６ ）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６ ）、リチウム・ビス（トリフルオロメチル・スルホニルイミド（ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２ ）、リチウム・トリフルオロメタンスルホネート（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、リチウム・トリス（トリフルオロメチル・スルホニルメチド（ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３ ）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４ ）、四塩素化アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ４ ）、リチウム・パーフルオロブタンサルフェイト（ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３ ）、酢酸リチウム（ＣＨ３ＣＯＯＬｉ ）、過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ４ ）、及び過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ４ ）よりなる群の中から選ばれた少なくとも１つの化合物が挙げられる。
【００１１】
また、上記導電性ゴム組成物の導電剤中の有機媒体が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）とポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）との共重合物、及びこれらの混合物よりなる群の中から選ばれたポリアルキレングリコールであるのが、好ましい。
【００１２】
とくに、本発明の導電性ゴム組成物は、導電剤中の有機媒体が、ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドとの共重合物であり、導電性付与剤が、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４ ）であるのが、好ましい。
【００１３】
そして、本発明の導電性ゴム組成物において、導電剤中の有機媒体のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマーが、エピクロルヒドリンゴムであるのが、好ましい。
【００１４】
本発明の導電性ゴム組成物において、共加硫用加硫剤が、硫黄であるのが、好ましい。
【００１５】
本発明の導電性ゴム組成物には、さらに、充填剤５〜１００重量部が含まれており、該充填剤が、炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン、カーボンブラック、クレー及びタルクよりなる群の中から選ばれた少なくとも１つの物質である。
【００１６】
また、本発明の導電性ゴムローラは、上記のうちのいずれかの導電性ゴム組成物を、筒状に成形してなる導電性ゴム弾性体と、導電性ゴム弾性体の中心部に嵌め入れられた導電性軸芯とよりなることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
本発明による導電性ゴム組成物は、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）１００重量部と、導電性付与化合物を含む有機媒体よりなる導電剤０．１〜１０重量部と、ＮＢＲに共加硫可能でかつＮＢＲと共加硫することにより導電剤中の有機媒体のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマー３〜１００重量部と、共加硫用加硫剤０．５〜４重量部とを配合してなるものである。
【００１９】
ここで、導電剤中の導電性付与化合物としては、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４ ）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６ ）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６ ）、リチウム・ビス（トリフルオロメチル・スルホニルイミド（ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２ ）、リチウム・トリフルオロメタンスルホネート（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、リチウム・トリス（トリフルオロメチル・スルホニルメチド（ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３ ）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４ ）、四塩素化アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ４ ）、リチウム・パーフルオロブタンサルフェイト（ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３ ）、酢酸リチウム（ＣＨ３ＣＯＯＬｉ ）、過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ４ ）、及び過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ４ ）よりなる群の中から選ばれた少なくとも１つの化合物が挙げられるが、とくに、化学的に安定し、かつ導電化付与効果が大きいので、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４ ）の使用が好ましい。
【００２０】
また、導電剤中の有機媒体としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）とポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）との共重合物、及びこれらの混合物よりなる群の中から選ばれたポリアルキレングリコールが挙げられるが、とくに、ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドとの共重合物の使用が、好ましい。
【００２１】
ここで、ＮＢＲ１００重量部に対し、導電性付与化合物を含む有機媒体よりなる導電剤の添加量が０．１重量部未満であると、導電性ゴム弾性体に充分な導電性を付与することができないので、好ましくない。また、導電剤の添加量が１０重量部を越えると、添加量を増大しても、抵抗値がほとんど下がらず、返って、導電剤中に存在する有機媒体により導電性ゴム弾性体の硬度が低下することになるので、好ましくない。
【００２２】
そして、本発明の導電性ゴム組成物において、導電剤中の有機媒体のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマーとしては、エピクロルヒドリンゴムの使用が、好ましい。
【００２３】
ここで、ＮＢＲ１００重量部に対し、導電剤中の有機媒体のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマーの添加量が３重量部未満であると、導電剤中の有機媒体のブリードを充分に防止することができず、画像形成装置の感光体汚染を防止することができないので、好ましくない。また、ポリマーの添加量が１００重量部を越えると、有機媒体のブリードを防止するには充分すぎるうえに、返って導電性ゴム組成物のコストが高くつくので、好ましくない。すなわち、汎用性のＮＢＲを多く使用することにより、導電性ゴム組成物の配合単価を抑えることができて、導電性ゴム組成物のコストが安くつくので、好ましい。
【００２４】
また、本発明の導電性ゴム組成物において、共加硫用加硫剤としては、硫黄の使用が、好ましい。ここで、ＮＢＲ１００重量部に対し、共加硫用加硫剤の添加量が０．５重量部未満であると、ＮＢＲとポリエーテルセグメントを有するポリマーとの共加硫が充分でなく、導電剤中の有機媒体のブリードを防止することができないので、好ましくない。また、共加硫用加硫剤の添加量が４重量部を越えると、共加硫に使われなかった未反応の硫黄がゴム表面にブルームしてきて摩擦係数を低下させるため、ローラの搬送特性が低下するし、画像形成装置の感光体を汚染するおそれがあるので、好ましくない。
【００２５】
本発明の導電性ゴム組成物には、さらに、充填剤５〜１００重量部が含まれる。ここで、充填剤としては、炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン、カーボンブラック、クレー及びタルクよりなる群の中から選ばれた少なくとも１つの物質が用いられる。
【００２６】
そして、ＮＢＲ１００重量部に対して、充填剤が５重量部未満であれば、成形によって充分な機械的強度が得られないので、好ましくない。また充填剤が１００重量部を超えると、硬度がアップし、導電性ゴムローラの搬送（送り）特性が低下するので、好ましくない。
【００２７】
本発明の導電性ゴムローラは、上記の導電性ゴム組成物を、筒状に成形してなる導電性ゴム弾性体と、導電性ゴム弾性体の中心部に嵌め入れられかつ通常ステンレス鋼等の金属製の導電性軸芯とよりなることを特徴としている。
【００２８】
本発明の導電性ゴム組成物によれば、とくに安定した電気抵抗値が得られかつ成分の配合量により電気抵抗値を調整することができる。
【００２９】
本発明による上記の導電性ゴム組成物を、所定温度に加熱し、ＮＢＲと、導電剤中の有機媒体のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマーとを共加硫して、筒形に成形して導電性ゴム弾性体を得、この導電性ゴム弾性体の中心孔に、例えばステンレス鋼製の導電性軸芯を装着することにより、導電性のゴムローラを製造することができる。
【００３０】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例を比較例と共に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
実施例１と２
ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）（ＪＳＲ株式会社製、商品名・Ｎ２５０Ｓ）１００重量部と、導電性付与化合物としての過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４ ）を含むポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドとの共重合物（平均分子量１３００、水酸基価：約８８）よりなる導電剤（日本カーリット株式会社製、商品名・ＰＥＬ２０Ａ、過塩素酸リチウム含有量１０重量％）３重量部（実施例１）および６重量部（実施例２）と、ＮＢＲに共加硫可能でかつＮＢＲと共加硫することにより導電剤中のポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドとの共重合物（ポリアルキレングリコール）のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマーとしてのエピクロルヒドリンゴム（ダイソー株式会社製、商品名・ＣＧ）１０重量部と、無機充填剤としての炭酸カルシウム（白石工業株式会社製、商品名・シルバーＷ）２０重量部と、共加硫用加硫剤としての硫黄（鶴見化学株式会社製、商品名・サルファックスＰＳ）０．５重量部とを配合し、導電性ゴム組成物を製造した。
【００３２】
そして、上記導電性ゴム組成物を、ゴムローラの筒形導電性ゴム弾性体の形状に対応する金型を用いて、１６０℃、１５分間の条件で共加硫して成形し、外径３０ｍｍ、（軸線方向の）長さ１２ｍｍの導電性ゴム弾性体をつくった。
【００３３】
つぎに、これら実施例１と２の導電性ゴム弾性体について、その抵抗値をつぎのようにして測定し、得られた結果を、下記の表１に示した。
【００３４】
すなわち、上記の外径３０ｍｍ、および長さ１２ｍｍの各導電性ゴム弾性体試料（サンプル）の上下両面を、図示しない一対の金属板（導電体）で挟み、両金属板の間に１ＫＶの電圧を印加し、このときの抵抗値を測定した。
【００３５】
また、実施例１と２の導電性ゴム弾性体について、その表面に、ブリードが発生しているか、否かを、目視観察および触感判断により決定し、得られた結果を、下記の表１にあわせて示した。
【００３６】
本発明の導電性ゴムローラは、上記の導電性ゴム弾性体の軸孔にステンレス鋼製の導電性軸芯を嵌め入れて製作するものである。
【００３７】
【表１】
2004204115.tif 000002
実施例３と４
実施例１と２の場合と同様に実施するが、ＮＢＲ１００重量部に対し、エピクロルヒドリンゴム４０重量部をそれぞれ配合し、導電性ゴム組成物を製造した。また、これらのゴム組成物から実施例１と２の場合と同様にして、導電性ゴム弾性体を製作した。
【００３８】
これら実施例３と４の導電性ゴム弾性体について、その抵抗値を、上記実施例１と２の場合と同様に測定するとともに、これらの導電性ゴム弾性体表面に、ブリードが発生しているか、否かを、目視観察および触感判断により決定し、得られた結果を、上記の表１にあわせて示した。
【００３９】
比較例１
ブランクとして、ＮＢＲ１００重量部に、無機充填剤としての炭酸カルシウムのみを配合しただけゴム組成物を製造した。そして、この性ゴム組成物から実施例１と２の場合と同様にして、ゴム弾性体を製作した。
【００４０】
この比較例１のゴム弾性体について、その抵抗値を、上記実施例１と２の場合と同様に測定するとともに、このゴム弾性体表面に、ブリードが発生しているか、否かを、目視観察および触感判断により決定し、得られた結果を、上記の表１にあわせて示した。
【００４１】
比較例２と３
実施例１と２の場合と同様に実施するが、ＮＢＲに共加硫可能でかつＮＢＲと共加硫することにより導電剤中のポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドとの共重合物のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマーとしてのエピクロルヒドリンゴムを添加せずに、導電性ゴム組成物を製造した。また、これらの導電性ゴム組成物から実施例１と２の場合と同様にして、導電性ゴム弾性体を製作した。
【００４２】
これら比較例２と３の導電性ゴム弾性体について、その抵抗値を、上記実施例１と２の場合と同様に測定するとともに、これらの導電性ゴム弾性体表面に、ブリードが発生しているか、否かを、目視観察および触感判断により決定し、得られた結果を、上記の表１にあわせて示した。
【００４３】
上記の表１の結果から明かなように、本発明の実施例１〜４の導電性ゴム弾性体によれば、とくに安定した電気抵抗値が得られかつ成分の配合量により電気抵抗値を調整することができる。しかも、従来のような導電剤中の有機媒体であるポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドとの共重合物（ポリアルキレングリコール）のブリードが全くなく、これをコピー機、プリンタ等の画像形成装置における帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、および転写ローラ等に用いた場合、感光体表面を汚染することがないものであった。
【００４４】
これに対し、比較例１のゴム弾性体では、実施例の導電剤を配合していないので、抵抗値が非常に高く、もちろん、導電性ゴムローラに使用できないものであった。
【００４５】
一方、比較例２と３の導電性ゴム弾性体では、ＮＢＲとの共加硫により導電剤中のポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドとの共重合物のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマーとしてのエピクロルヒドリンゴムを添加していないため、導電剤中の有機媒体であるポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドとの共重合物がブリードし、コピー機等の画像形成装置における帯電ローラなどに用いた場合、感光体表面を汚染するものであった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明による導電性ゴム組成物は、上述のように、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）１００重量部と、導電性付与化合物を含む有機媒体よりなる導電剤０．１〜１０重量部と、ＮＢＲに共加硫可能でかつＮＢＲと共加硫することにより導電剤中の有機媒体のブリードを防止するポリエーテルセグメントを有するポリマー３〜１００重量部と、共加硫用加硫剤０．５〜４重量部とを配合してなることを特徴とするもので、本発明の導電性ゴム組成物によれば、導電剤中の有機媒体であるポリアルキレングリコールのブリードを防止することができて、画像形成装置の感光体汚染をなくすことができるうえに、安定した電気抵抗値が得られかつ成分の配合量により電気抵抗値を調整することができるという効果を奏する。
【００４７】
そして、本発明による導電性ゴムローラは、上述のように、上記の導電性ゴム組成物を、筒状に成形してなる導電性ゴム弾性体と、導電性軸芯とよりなることを特徴とするもので、本発明の導電性ゴムローラによれば、導電性ゴム弾性体が、導電剤中の有機媒体であるポリアルキレングリコール等のブリードを生じることがないものであるため、本発明の導電性ゴムローラを、コピー機、プリンタ等の画像形成装置における帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、および転写ローラ等に用いた場合であっても、感光体表面を汚染することがないという効果を奏する。