(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真プロセスに使用される導電性ゴムローラにおいて、
該導電性ゴムローラのゴム成分が、少なくとも
アクリロニトリル含有量１５質量％以上２５質量％以下、且つ、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上１００万以下のアクリロニトリルブタジエンゴムと、
エチレンオキサイド含有量７０モル％以上９０モル％未満のエピクロルヒドリン／エチレンオキサイド／アリルグリシジルエーテルの三元共重合体とを有し、
該アクリロニトリルブタジエンゴムが該ゴム成分１００質量部中に５質量部以上８０質量部以下含有されている
ことを特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項２】
前記導電性ゴムローラが、マイクロ波発生装置（ＵＨＦ）で、加硫・発泡してなり、２３℃／５５％ＲＨの環境下におけるローラ抵抗値をＲ［Ω］としたとき、ｌｏｇＲが５．８以上８．３以下である請求項１に記載の導電性ゴムローラ。
【請求項３】
前記導電性ゴムローラが、電子写真プロセスの転写装置に使用する転写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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写装置、プリンター及び静電記録装置等の画像形成装置において使用される導電性ゴムローラに関する。詳しくは、電子写真感光体等の像担持体に電子写真プロセスや静電記録プロセス等の作像手段で形成担持させたトナー像による可転写画像を紙等の記録媒体や転写材に転写させる転写装置の転写ローラとして用いられる導電性ゴムローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電式複写機、レーザープリンター、ファクシミリ等の種々の電子写真装置には、導電性ローラを始めとする各種導電性ゴム部品が使用されている。導電性ゴム部材は、適度の弾性と体積固有抵抗値が１０５Ω・ｃｍ以上１０１０Ω・ｃｍ以下である中抵抗領域で、抵抗値のばらつきや印加電圧による抵抗値の変動が小さく、安定した抵抗値が得られる材料が用いられる。中でもエピクロロヒドリンゴム・アクリロニトリルブタジエンゴムが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年ではカラー化、高画質化・高速化に対応するために、より低抵抗で低硬度・耐久性に優れる導電性ゴムローラが求められている。そして、低硬度を得るために低粘度の材料を使用したり、体積固有抵抗値を低くするために、エチレンオキサイド含有量の多いエピクロルヒドリン系ゴムを用いたり、イオン導電剤を添加するという提案がなされている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、一般的にこのようなゴム弾性体を用いた導電性ゴムローラの場合、
・温度や湿度の環境変動により抵抗値が変化するため、使用環境により画像品質が変化する、
・抵抗値を低くするためにイオン導電剤を添加すると、部材表面にブリードし、感光体汚染を起こす、
等の課題があった。
【０００４】
このように従来の導電性ゴムローラは、アクリロニトリルブタジエンゴムに、体積固有抵抗値の低いエピクロロヒドリン系ゴム或はイオン導電剤をブレンドし体積固有抵抗値の調整を行っていた。しかし、アクリロニトリルとエピクロロヒドリン系ゴムのブレンド比で導電性ゴムローラの特性が決まってしまい、より低抵抗化するためには、アクリロニトリル含有量の高いアクリロニトリルゴムを用いたりしていた。しかしながら、環境変動が悪化したり、硬度が上がってしまう課題があった。またエピクロロヒドリン系ゴムを多く含有させる方法もあるが、材料コストが上がってしまう課題があった。
【特許文献１】特開２００２−２８７４５６号公報
【特許文献２】特開２００６−２３５５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述の課題を解決することであり、抵抗値の調整が容易で且つ、被帯電部材への汚染が少なく、電気的変動性やセット性（圧縮永久歪）に優れ、低コストな導電性ゴムローラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従って、電子写真プロセスに使用される導電性ゴムローラにおいて、
該導電性ゴムローラのゴム成分が、少なくとも
アクリロニトリル含有量１５質量％以上２５質量％以下、且つ、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上１００万以下のアクリロニトリルブタジエンゴムと、
エチレンオキサイド含有量７０モル％以上９０モル％未満のエピクロルヒドリン／エチレンオキサイド／アリルグリシジルエーテルの三元共重合体とを有し、
該アクリロニトリルブタジエンゴムが該ゴム成分１００質量部中に５質量部以上８０質量部以下含有されている
ことを特徴とする導電性ゴムローラが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本発明によって、抵抗値の調整が容易で且つ、被帯電部材への張付きが無く、電気的変動性やセット性（圧縮永久歪）に優れ、低コストな導電性ゴムローラを提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
本発明の導電性ゴムローラは、ゴム成分が少なくとも
アクリロニトリル含有量１５質量％以上２５質量％以下、且つ、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上１００万以下のアクリロニトリルブタジエンゴムと、
エチレンオキサイド含有量７０モル％以上９０モル％未満のエピクロルヒドリン系ゴムとを有し、
該アクリロニトリルブタジエンゴムが該ゴム成分１００質量部中に５質量部以上８０質量部以下含有している。
【００１１】
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有量が１５質量％未満であると、体積固有抵抗値が高く、２５質量％を超えると環境による抵抗値変化が大きくなる。また重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万未満であると、分子間の絡み合いが少なく体積固有抵抗値が高くなるが、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上になると、体積固有抵抗値が低下する。本発明においては、アクリロニトリルブタジエンゴムの重量平均分子量が電気特性に大きく影響を与えることを見出している。アクリロニトリルブタジエンゴムの重量平均分子量が大きいほど、分子間の絡み合いが多くなりヒドロニウムイオンの配位・伝達効率が向上しイオン導電性を向上させ、体積固有抵抗値が低下する。また、エピクロロヒドリン系ゴムとの共架橋度も向上し、イオン導電性を向上させる。しかし、重量平均分子量が１００万を超えると、硬くなり過ぎて加工性が低下する。また、分子運動性が低下し体積固有抵抗値が増加してしまう。このように、アクリロニトリルブタジエンゴムの重量平均分子量は５０万以上１００万以下であり、７０万以上１００万以下が好ましい。
【００１２】
本発明において、アクリロニトリルブタジエンゴムの重量平均分子量は、常法に従い、以下のようにしてＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）測定されたものである。
【００１３】
すなわち、測定対象樹脂をテトラヒドロフラン中に入れ、数時間放置した後、振盪しながら測定対象樹脂とテトラヒドロフランと良く混合し（測定対象樹脂の合一体が無くなるまで混合し）、更に１２時間以上静置した。
【００１４】
その後、東ソー（株）製のサンプル処理フィルターマイショリディスクＨ−２５−５を通過させたものをＧＰＣ用試料とした。
【００１５】
次に、４０℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテトラヒドロフランを毎分０．５ｍｌの流速で流し、ＧＰＣ用試料を１００μｌ注入して、測定対象樹脂の重量平均分子量を測定した。カラムには、Ｓｈｏｄｅｘ  ＫＦ−８０５Ｌを二本つないだものを用いた。
【００１６】
測定対象樹脂の重量平均分子量の測定にあたっては、測定対象樹脂が有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料には、ＰＯＬＹＭＥＲ  ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＩＥＳ社製の単分散ポリスチレンを用いた。単分散ポリスチレンとしては分子量が、５８０、２，９３０、９，９２０、２８，５００、５９，５００、１４８，０００、３２０，０００、８４１，７００、２，５６０，０００、７，５００，０００のものを１０点用いた。検出器にはＲＩ（屈折率）検出器を用いた。
【００１７】
また、エピクロルヒドリン系ゴムのエチレンオキサイド含有量が７０モル％未満であると、体積固有抵抗値が高くなってしまう。そのため、所定の抵抗値を得るためには材料単価が高価であるエピクロロヒドリン系ゴムを多く含有させなければいけなくなり、材料コストが上がってしまう。９０モル％を超えると電気伝導を阻害する結晶性が増大し、体積固有抵抗値も増加する。
【００１８】
また、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上１００万以下のアクリロニトリルブタジエンゴムをゴム成分１００質量部中に５質量部未満の含有では、分子間の絡み合いの効果がなく、体積固有抵抗値は低下しない。また８０質量部を超えて含有させても分子量の効果は薄れてしまう。よって、５質量部以上８０質量部以下であり、好ましくは１０質量部以上６０質量部以下である。
【００１９】
上記エピクロロヒドリン系ゴムとしては、エピクロロヒドリン単独重合体、エピクロロヒドリン／エチレンオキサイド二元共重合体、エピクロロヒドリン／エチレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体等が挙げられる。中でも、エピクロロヒドリン／エチレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体が導電性やブリード抑制の点から好ましい。アリルグリシジルエーテルによりエピクロロヒドリン／エチレンオキサイドの共重合体と共架橋するので、３次元構造が適正に形成され、ブリードを抑制できる。エチレンオキサイドを共重合することで体積固有抵抗値を低下させる。
【００２０】
アクリロニトリルブタジエンゴムは、エピクロロヒドリン系ゴム・エピクロロヒドリン／エチレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体より環境による抵抗値変化が少なく、材料単価が安価であるため抵抗値変動の向上と材料コストを抑えることが出来る。
【００２１】
本発明の導電性ゴムローラは、マイクロ波発生装置（ＵＨＦ）で、加硫・発泡してなり、２３℃／５５％ＲＨの環境下におけるローラ抵抗値をＲ［Ω］としたとき、ｌｏｇＲが５．８以上８．３以下であることが好ましい。ローラ抵抗値のｌｏｇＲが５．８未満だと、環境による抵抗変化が大きくなり過ぎ、転写性を制御することが困難になる。またｌｏｇＲが８．３を超えると、トナーを均一に転写することができず、画像不良を起こし易い。
【００２２】
本発明の導電性ゴムローラに使用されるゴム成分以外の充填材は、一般のゴムに使用されるその他の成分を必要に応じて含有してもよい。例えば、
硫黄や有機含硫黄化合物等の加硫剤、
各種加硫促進剤、
発泡剤、
各種滑剤やサブ等の加工助剤、
各種老化防止剤、
酸化亜鉛やステアリン酸等の加硫助剤、
炭酸カルシウム、タルク、シリカ、クレー、カーボンブラック等の各種充填剤、
が必要に応じて配合可能である。
【００２３】
上記導電性ゴムローラに用いられるゴム組成物は、オープンロールあるいは、密閉式混練機等を用い混練りしたものを、押出機を使用して成型している。
【００２４】
図１を用いて導電性ゴムローラの製造方法を説明する。本発明の導電性ゴムローラ６のゴム組成物を押出し機によりチューブ状に押出し、マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）で加熱し導電性のゴム（弾性体）チューブを作製した後、導電性軸体６１を挿入して、所定の外径になるまで研磨することにより得られる。また、本発明の導電性ゴムローラ６には、必要に応じて加硫発泡ゴム層６２の外周上にゴム・樹脂等の層を設けることで二層構造以上の導電性ゴムローラにすることもできる。
【００２５】
次に、本発明に係る転写ローラを画像形成装置に利用した一例を図面を用いて説明する。
【００２６】
（画像形成装置）
図２に示す画像形成装置は、電子写真方式のプロセスカートリッジを使用したレーザープリンターであり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。また、同図に示す画像形成装置には、転写ローラを有する転写手段が装着されている。
【００２７】
同図に示す画像形成装置は、像担持体として、ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１を備えている。感光ドラム１は、接地された円筒アルミニウム基体の外周面に、有機光導電体（ＯＰＣ）からなる感光層を設けたものである。この感光ドラム１は、駆動手段（不図示）により、矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）、例えば５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。
【００２８】
感光ドラム１表面は、接触帯電部材としての帯電ローラ２によって均一に帯電される。帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に接触配置されており、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２には、帯電バイアス印加電源（高圧電源）により振動電圧（交流電圧ＶＡＣ＋直流電圧ＶＤＣ）が印加され、これにより感光ドラム１表面は、−６００Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に帯電処理される。帯電後の感光ドラム１表面は、レーザースキャナから出力されてミラーによって反射されたレーザー光３、すなわち、目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザー光により走査露光を受ける。これにより、感光ドラム１表面には、目的の画像情報に対応した静電潜像（明電部位Ｖｌ＝−１５０Ｖ）が形成される。
【００２９】
その静電潜像は、現像装置４の現像スリーブに印加された現像バイアスによって、負に帯電されたトナーが付着され、トナー像として反転現像される。
【００３０】
一方、給紙部（不図示）から給搬送された紙等の転写材７が、転写ガイドにガイドされて、感光ドラム１と転写ローラ６との間の転写部（転写ニップ部）Ｔに、感光ドラム１上のトナー像とタイミングを合わせるようにして供給される。転写部Ｔに供給された転写材７は、転写バイアスの印加電源により転写ローラ６に印加された転写バイアスによって、表面に感光ドラム１上のトナー像が転写される。このとき、転写材７に転写されないで感光ドラム１表面に残ったトナー（残留トナー）は、クリーニング装置９のクリーニングブレード８によって除去される。
【００３１】
転写部Ｔを通った転写材７は、感光ドラム１から分離されて定着装置１０へ導入され、ここでトナー像の定着処理を受け、画像形成物（プリント）として画像形成装置本体（不図示）外部に排出される。
【００３２】
次に、本発明の導電性ゴムローラは、以下のようにして作製した。
【００３３】
（製造方法）
図３は導電性ゴムローラのマイクロ波を用いた連続加硫による製造装置を示す。本発明で使用した押出し加硫装置は全長１３ｍからなり、１１は押出機、１２はマイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）、１３は熱風加硫装置（以下、ＨＡＶとする）、１４は引取機、１５は定尺切断機で構成される。
【００３４】
本発明の導電性ゴムローラにかかるゴム組成物を、バンバリーミキサー又はニーダー等の密閉式混練機を用い混練した後、加硫剤、発泡剤をオープンロールで含有させ、リボン成形分出し機によりリボン状に成形し、上記押出機１１に投入している。上記ＵＨＦ１２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂でコーティングされたメッシュのベルト、又はＰＴＦＥ樹脂を被覆したコロで上記押出機１１より押出されたゴムチューブを搬送している。ＨＡＶ１３はＰＴＦＥ樹脂を被覆したコロで搬送を行っている。ＵＨＦ１２とＨＡＶ１３の間は、ＰＴＦＥ樹脂を被覆したコロで連結されている。
【００３５】
上記装置１２、１３、１４の長さは図示の通りで、本実施形態では、順に、４ｍ、６ｍ、１ｍとなっている。ＵＨＦ１２とＨＡＶ１３の間、及びＨＡＶ１３と引取機１４の間は０．１乃至１．０ｍとなるように設定されている。
【００３６】
上記マイクロ波を用いた連続加硫による製造装置において、押出機１１よりチューブ状に成形され押出されたゴムチューブは、該押出機１１より押し出された直後に炉内雰囲気温度２２０℃に設定したＵＨＦ１２内に搬送される。その後、該ゴムチューブにマイクロ波を照射させて、該ゴムチューブを加熱させて加硫発泡し、つづいて、ＨＡＶ１３に搬送し、加硫を完了させている。
【００３７】
上記加硫発泡工程において、ＵＨＦ１２のマイクロ波加硫炉で照射するマイクロ波は２４５０±５０ＭＨｚが好ましく、この範囲内あることにより該ゴムチューブに対し、照射ムラが少なく、かつ効率良く照射が可能である。ＵＨＦ炉内での熱風の温度は１５０℃以上２５０℃以下が好ましく、特には１８０℃以上２３０℃以下が好ましい。
【００３８】
加硫、発泡後に巻引取機１４より排出された直後に、定尺切断機１５により所望の寸法に切断し、チューブ状の導電性ゴム成形物を作製した。次いで、φ４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の導電性軸体を前記チューブ状の導電性ゴム成形物の内径部に圧入し、ローラ状の成形体が得られる。
【実施例】
【００３９】
以下に実施例及び比較例を用いて、本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【００４０】
各実施例及び比較例で使用したゴム材料は、以下の通りである。なお、配合量の単位は質量部である。
・アクリロニトリルブタジエンゴム
［（１）結合アクリロニトリル量１８質量％、重量平均分子量４７万、商品名：ＮｉｐｏｌＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン（株）社製］］
［（２）結合アクリロニトリル量１８質量％、重量平均分子量７０万、商品名：ＮｉｐｏｌＤＮ４０１Ｌ、日本ゼオン（株）社製］
［（３）結合アクリロニトリル量１８質量％、重量平均分子量７８万、商品名：ＮｉｐｏｌＤＮ４０１、日本ゼオン（株）社製］
［結合アクリロニトリル量３５質量％、商品名：Ｎ２３０ＳＶ、ＪＳＲ（株）社製］
・エピクロルヒドリン／エチレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体（ＧＥＣＯ）
［エチレンオキサイド含量７３モル％、商品名：ＥＰＩＯＮ３０１、ダイソー（株）社製］
［エチレンオキサイド含量５６モル％、商品名：ＨｙｄｒｉｎＴ３１０６Ｓ、日本ゼオン（株）社製］
・加硫剤
［硫黄（Ｓ）、商品名：サルファックスＰＭＣ、鶴見化学工業（株）社製］
・加硫促進剤
［ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）、商品名：ノクセラーＤＭ、大内新興化学工業（株）社製］
［テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴ）；商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製］
・加硫促進助剤
［酸化亜鉛、商品名：亜鉛華２種、ハクスイテック（株）社製］
・助剤
［ステアリン酸、商品名：ルナックＳ２０、花王株式会社製］
・充填剤
［カーボンブラック、商品名：旭＃３５、旭カーボン株式会社製］
・発泡剤
［ｐ．ｐ’−オキシビススルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、商品名：ネオセルボンＮ１０００＃Ｓ、永和化成（株）社製］
【００４１】
なお、実施例及び比較例の導電性ゴム部材は、表１に記載の配合で上述の製造装置を用いて２４５０ＭＨｚのマイクロ波を照射させるマイクロ波加硫炉（ＵＨＦ）と連続熱風炉にて加硫・発泡を行った。得られたチューブ状のゴム加硫物の硬度が２０°以上５０°以下になるような条件で作製し、次いでφ６ｍｍの導電性軸体を前記チューブ状のゴム加硫物の内径部に挿入しローラ状の成形体を得た。この成形体を外径がφ１６ｍｍになるように研磨し作製した。
【００４２】
（被帯電部材張付き試験）
ローラを転写ローラとしてヒューレットパッカード製のレーザープリンターレーザージェット４０００Ｎに使用されるカートリッジの電子写真感光体に接触させ、軸体に片側４．９Ｎの荷重を両方に加え、４０℃／９５％ＲＨの環境下に一週間放置した。放置後、荷重を外し、電子写真感光体への張付きを確認した。張付かなかったものを○、少しでも張付きがあったものを×とした。
【００４３】
（ローラの電気抵抗及び環境変動量の測定方法）
ローラ抵抗は、常温常湿環境（２３℃／５５％ＲＨ）において導電性ローラの軸体に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにし、外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着し、回転させた状態（周速度５０ｍｍ／ｓｅｃ）で測定した。この時、軸体とアルミドラムとの間に２ｋＶの電圧を印加した。ローラ抵抗の環境変動幅は、低温低湿環境（１５℃／１０％ＲＨ）におけるローラ抵抗（Ｔ１）及び高温高湿環境（３２．５℃／８０％ＲＨ）におけるローラ抵抗（Ｔ２）の対数の差とし、式：ｌｏｇ１０（Ｔ１）−ｌｏｇ１０（Ｔ２）で算出した。
【００４４】
（セット性  圧縮永久歪試験）
ＪＩＳ  Ｋ−６２６２に準拠し、７０℃で２４時間圧縮し、歪量を測定した。
【００４５】
（評価）
抵抗値による環境変動性・セット性（圧縮永久歪性）のバランスが良く、被帯電部材への張付きが無いものを○、それ以外を×とした。
【００４６】
【表１】
0005297648.tif 000002
【００４７】
比較例１及び２は、アクリロニトリル含有量１５質量％以上２５質量％以下、且つ、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上１００万以下のアクリロニトリルブタジエンゴムを含有していない場合の事例である。実施例１と比較すると、同量のアクリロニトリルブタジエンゴムとエピクロロヒドリン系ゴムを含有させても分子間の絡み合いが少ないため、抵抗値は高く、張付き性もあり、環境変動性やセット性（圧縮永久歪）が悪くなっている。
【００４８】
比較例３はエチレンオキサイド含有量７０モル％以上９０モル％未満から外れたエピクロルヒドリン系ゴムを使用した場合の事例である。実施例１と比較すると、同一の抵抗値をえるためには、エピクロロヒドリン系ゴムを多く含有させる必要があり、環境変動性が悪化しセット性（圧縮永久歪）も悪化する。またエピクロロヒドリン系ゴムを多く含有させるため、材料コストも増加してしまう。
【００４９】
比較例４及び５は、アクリロニトリル含有量１５質量％以上２５質量％以下、且つ、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上１００万以下のアクリロニトリルブタジエンゴムが、ゴム成分１００質量部中に５質量部以上８０質量部以下の範囲外の事例である。比較例４と実施例４を比較すると、抵抗値は高く、張付き性もあり、環境変動性やセット性（圧縮永久歪）が悪くなっている。また比較例２と比較しても、同等の特性しかえられていない。比較例５は、加工性が悪化してローラ状の成形体を形成することができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の導電性ゴムローラの概略構成図である。
【図２】画像形成装置の全体断面図である。
【図３】本発明の導電性ゴムローラのマイクロ波を用いた連続加硫による製造装置である。
【符号の説明】
【００５１】
１  感光ドラム
２  帯電装置
３  露光手段
４  現像装置
５  トナー
６  導電性ゴム部材（転写ローラ）
７  記録媒体
８  クリーニングブレード
９  廃トナー容器
１０  定着装置
１１  押出機
１２  マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）
１３  熱風加硫装置（ＨＡＶ）
１４  引取機
１５  定尺切断
６１  導電性軸体
６２  加硫発泡ゴム層
【図１】
0005297648.tif 000003
【図２】
0005297648.tif 000004
【図３】
0005297648.tif 000005