(57)【要約】【課題】複写機・レーザビームプリンタ等電子写真プロセスに使用される部材に関するものであり、ブリードが無く、体積固有抵抗値が低く、電気的に均一な低抵抗導電性ゴム部材を提供する。【解決手段】エピクロロヒドリン系ゴムと、エチレンオキサイド（Ａ）／プロピレンオキサイド（Ｂ）／アリルグリシジルエーテル（Ｃ）の共重合体とを有するゴム成分からなる導電性ゴム部材であって、該共重合体の共重合比率が、Ａ＋Ｂ＜９０モル％であり、且つＢ＋Ｃ＜２０モル％であることを特徴とする導電性ゴム部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピクロロヒドリン系ゴムと、エチレンオキサイド（Ａ）／プロピレンオキサイド（Ｂ）／アリルグリシジルエーテル（Ｃ）の共重合体とを有するゴム成分からなる導電性ゴム部材であって、
該共重合体の共重合比率が、Ａ＋Ｂ＜９０モル％であり、且つＢ＋Ｃ＜２０モル％であることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項２】
前記エピクロロヒドリン系ゴムは、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の三元共重合体である、請求項１に記載の導電性ゴム部材。
【請求項３】
前記ゴム成分中の前記エチレンオキサイドの構成比率は、８４モル％未満である、請求項１又は２に記載の導電性ゴム部材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導電性ゴム部材を有することを特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導電性ゴム部材を有することを特徴とする転写ローラ。
【請求項６】
請求項５に記載の転写ローラを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機・レーザビームプリンタ等電子写真プロセスに使用される導電性ゴム部材、導電性ゴムローラ、及び転写ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電式複写機、レーザープリンター、ファクシミリなど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、適度な弾性と適度の導電性とを有するエピクロロヒドリンゴム・アクリロニトリルゴムが広く使用されている（例えば特許文献１）。しかし、電子写真装置のロール用などの体積固有抵抗値が１０５〜１０１０Ω・ｃｍである中抵抗領域のゴム材料を調製するには、カーボンブラックなどの導電性粒子・イオン導電付与剤を添加するなどして体積固有抵抗値を調整する必要があった。
【０００３】
カーボンブラックは、粒径が小さいものほど体積抵抗値を低下させる効果が大きいので、通常、粒径が４５ｎｍ以下のものが使用されている。粒径がこのように小さいカーボンブラックを使用した場合、カーボンブラックの添加量を増やすほど、ゴムの体積固有抵抗値が低下し、体積固有抵抗値が１０４Ω・ｃｍ以下の導電性ゴム組成物を容易に調製し得る。
【０００４】
しかし、混練時の損失などによって生じるカーボンブラック含有量のわずかな差や、射出成形、押出成形などの加工において生じるゴムの状態やカーボンブラックの分散のわずかな変動などによってゴム組成物の体積固有抵抗値は大きく変動する。そのため、静電対策用などに求められる体積固有抵抗値が１０５〜１０１０Ω・ｃｍの中抵抗領域の導電性を有するゴム組成物は、電気的均一性に劣るという問題を有していた。
【０００５】
一方、粒径が大きいカーボンブラックを使用して中抵抗領域の導電性を有するゴム組成物を調製すると、ゴム組成物の電気的均一性を改善することができる。しかし、このようなカーボンブラックを用いて、中抵抗領域のゴム組成物を調製するには、多量のカーボンブラックが必要であり、得られた架橋物は加工性に劣り、用途が限られていた。
【０００６】
バラツキが少なく体積固有抵抗値が低い導電性部ゴム材とするために、導電剤を使用する例もいくつかある。しかし分子量が小さく液状であるため、感光体を汚染しやすい問題がある。
【０００７】
体積固有抵抗値を下げる方法として、イオン導電付与剤を添加することが挙げられる。そこで、これまでにＬｉ塩などの有機金属塩をイオン導電付与剤として極性ゴムに含有する方法も検討されてきた。この場合、半導電性ゴムとしての抵抗値は低下するが、上述の有機金属塩は、極性ゴムとの相溶性が悪く、多量添加するとブルームが発生し、感光体を汚染したり通電耐久性が悪化したりする。この問題を解決するために、ゴム組成物に第４級アンモニウム塩（例えば特許文献２）、又は第４級ホスホニウム塩（例えば特許文献３）をイオン導電付与剤として含有する方法も提案されている。この方法の場合、ゴム成分１００質量部に対し１０質量部以上添加すると低抵抗導電性ゴム部材を得ることができるが、ローラ表面がブリードアウトし、感光体の汚染を引き起こしてしまう。
【０００８】
そこで、ブリードが少なく、抵抗値のバラツキの少ない低抵抗導電性ゴム部材を得るために、イオン導電系ゴムを主体とするものが主流となっており、エピクロロヒドリンゴム単独、又は他材料とブレンドして得る低抵抗導電性ゴム部材が提案されている。エピクロロヒドリンゴムとは、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の共重合体であって、エチレンオキサイドをその構成単位として有するので、低抵抗を実現している。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の共重合体比率についての提案も数多くある。しかし、エチレンオキサイドの含有量を９０モル％以上にすると、結晶化が起こり、体積固有抵抗値が上昇し、圧縮永久歪が大きくなる。そのため、エピクロロヒドリンゴム単独で使用した場合、体積固有抵抗値が１×１０７Ω・ｃｍ以上となってしまい、例えば、電子写真装置のローラーに要求される１×１０７Ω・ｃｍ以下の中抵抗を達成するのが困難となる。
【０００９】
また、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテルの共重合比率が５０〜９５モル％／１〜４９モル％／１〜１０モル％で、且つ数平均分子量Ｍｎが１００００以上であるエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体をエピクロロヒドリンゴムに対し質量比０．０１以上４．００以下混合して体積固有抵抗値を低くする提案がなされている（例えば、特許文献４）。しかし、アリルグリシジルエーテルの共重合比率が１０モル％を超えると、加硫後の架橋点の数が多くなり、低抵抗化を実現できないことや、架橋サイトであるアリルグリシジルエーテルの共重合比率が１〜１０モル％と少ないため数平均分子量Ｍｎが１００００以上であっても、部材表面にブリードを生じ、感光体汚染を起こすなど問題が解決されていない。
【特許文献１】特開２００１−１１５００５号公報
【特許文献２】特開平７−２８３０１号公報
【特許文献３】特開平９−１０１６５２号公報
【特許文献４】特開２００２−１０５３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、複写機・レーザビームプリンタ等電子写真プロセスに使用される部材に関するものであり、ブリードが無く、体積固有抵抗値が低く、電気的に均一な低抵抗導電性ゴム部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による導電性ゴム部材は、エピクロロヒドリン系ゴムと、エチレンオキサイド（Ａ）／プロピレンオキサイド（Ｂ）／アリルグリシジルエーテル（Ｃ）の共重合体とを有するゴム成分からなる導電性ゴム部材であって、該共重合体の共重合比率が、Ａ＋Ｂ＜９０モル％であり、且つＢ＋Ｃ＜２０モル％であることを特徴とする。
【００１２】
また、この導電性ゴム部材を用いた導電性ゴムローラ及び転写ローラ並びにこの転写ローラを備えた画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、体積固有抵抗値が低く、電子写真プロセスの帯電性に関与する部材に使用した際、電気的に均一であり、且つブリードの発生が少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による導電性ゴム部材は、エピクロロヒドリン系ゴムと、エチレンオキサイド（Ａ）／プロピレンオキサイド（Ｂ）／アリルグリシジルエーテル（Ｃ）の共重合体とを有するゴム成分からなる導電性ゴム部材であって、該共重合体の共重合比率が、Ａ＋Ｂ＜９０モル％であり、且つＢ＋Ｃ＜２０モル％であることを特徴とする。なお、上述のＡ、Ｂ及びＣは、それぞれ、この共重合体の構成単位であるエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド及びアリルグリシジルエーテルに係るそれぞれの重合比率を言う。
【００１５】
本発明による導電性ゴム部材を構成するエチレンオキサイド（Ａ）／プロピレンオキサイド（Ｂ）／アリルグリシジルエーテル（Ｃ）の共重合体に係る共重合比率ＡとＢとの和、Ａ＋Ｂが９０モル％以上となると、結晶性が増大することにより電気伝導が阻害され、体積固有抵抗値も増加する。この比率の増大に相対してアリルグリシジルエーテル（Ｃ）が減少するので、アリルグリシジルエーテル（Ｃ）に由来する架橋サイトが不十分になり、この共重合体とエピクロロヒドリン系ゴムとの共架橋が困難となる。その結果、架橋による３次元構造が形成されにくくなるため、部材表面にブリードし、被帯電部材を汚染させてしまう。
【００１６】
また、この共重合体に係る重合比率ＢとＣとの和、Ｂ＋Ｃが２０モル％以上となると、電気伝導に寄与する構成単位であるエチレンオキサイド（Ａ）が相対的に減少するため、体積固有抵抗値が増加してしまう。従って、上述の共重合比率でないと、低抵抗化は困難になる。
【００１７】
本発明による導電性ゴム部材を構成するエピクロロヒドリン系ゴムは、エピクロロヒドリンの単重合体でもよく、エピクロロヒドリンと、重合性を有する他の架橋剤との共重合体であってもよい。この他の架橋剤として、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド及び／又はアリルグリシジルエーテルなどが挙げられる。なかでも、上述のエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル共重合体との架橋性を考慮すると、前記エピクロロヒドリン系ゴムは、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の三元共重合体であることが好ましい。これにより、エピクロロヒドリン系ゴムとエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル共重合体とが充分に架橋を形成し３次元構造が適正に形成され、ブリードを抑制できる。また、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。
【００１８】
一方、本発明による導電性ゴム部材において、導電性ゴム部材を構成する前記ゴム成分中の前記エチレンオキサイドの構成比率は、８４モル％未満であることが好ましい。このエチレンオキサイドの構成比率が８４モル％以上となると、電気伝導を阻害する結晶性が増大し体積固有抵抗値が上昇する傾向が出る。
【００１９】
また、本発明の導電性ゴム部材に使用されるゴム成分は、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、各種滑剤やサブ等の加工助剤、各種老化防止剤、ｐ，ｐ’−オキシビススルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）やアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）等の各種発泡剤、尿素等の各種発泡助剤、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、クレーなどの各種充填剤を必要に応じて配合してもよい。
【００２０】
本発明による導電性ゴム部材は、エピクロロヒドリン系ゴムとエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテルの共重合体とを少なくとも有するゴム成分を溶融混練し且つ加硫して、製造される。この溶融混練は、本技術分野公知の方法によって行えばよく、例えば、オープンロール又は密閉式混練機等を用いて混練してもよい。上述の加硫は、本技術分野公知の方法により行えばよく、例えば、水蒸気加圧下の加硫缶中で行う方法でもよい。その際、１６０℃、１０〜６０分で行ってもよい。さらに、架橋密度を増加させブリードを抑制する点で、必要に応じて、二次加硫を行ってもよい。これらの加硫には、架橋性、低抵抗化及び／又は低汚染性の点で、硫黄を用いることが好ましい。また、低汚染性の点で、さらにハイドロタルサイトを用いてもよい。
【００２１】
（導電性ゴムローラ及び転写ローラ）
本発明による導電性ゴムローラ及び／又は転写ローラは、上述の本発明による導電性ゴム部材を有する。図１は、本発明による導電性ゴム部材の一例を概略的に示したものである。本発明による導電性ゴムローラは、導電性を有する芯金６１と、この芯金６１の周囲に積層された弾性層６２とからなる。
【００２２】
本発明による導電性ゴムローラは、上述の導電性ゴム部材の成形物を用いて製造される。この導電性ゴム部材の成形は、従来公知の各種成形方法が適用可能であるが、例えば、未加硫の導電性ゴム組成物を押出し機によりチューブ状に押出し、加硫缶や連続加硫炉で加熱し導電性のゴム（弾性体）チューブに成形してもよい。このように成形した導電性ゴム部材は、接着剤を塗布した芯金６１が挿入され、加熱することにより、芯金６１と接着され、その後、所定の外径となるまで研磨され、芯金６１の周囲に弾性層６２を有する本発明による導電性ゴムローラとなる。また、本発明による導電性ゴムローラは、上述の未加硫の導電性ゴム材料と芯金６１とを同時に押出したり、押出したゴム組成物を金型に装填して加硫する等の従来公知の各種製造方法により、製造されてもよい。さらに、本発明の導電性ゴムローラは、必要に応じて弾性層６２の外周上に樹脂等の層を有してもよい。
【００２３】
本発明による導電性ゴム部材は、上述の通り、白黒及び／又はカラー用の転写ローラとして用いる以外にも、帯電ローラ、トナー供給ローラや現像ローラ等、低い電気抵抗値が要求される場合に、特に好適に用いられる。
【００２４】
（電子写真装置）
図２は、本発明の導電性ゴム部材を有する転写ローラを画像形成装置に利用した一例を示す。この画像形成装置は、像担持体としての電子写真感光体（以下、感光ドラム１と称する。）と、この感光ドラム１の表面を均一に帯電させる帯電装置２と、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像から露光光３により目的の画像情報に対応して形成された静電潜像に帯電されたトナー５を付着させる現像装置４と、感光ドラム１表面に付着されたトナー５を給紙部（図示せず）から給搬送された紙等の記録媒体７に転写させる転写ローラ６と、記録媒体７に転写されずに感光ドラム１表面に残ったトナー５（残留トナー）をこの表面から除去するクリーニングブレード８と、このトナーを収納する廃トナー容器９と、記録媒体７に転写されたトナー５を定着処理する定着装置１０とを有する。
【００２５】
次に、この画像形成装置による画像形成制御を説明する。
【００２６】
感光ドラム１は、駆動手段（図示せず）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／秒で回転駆動される。感光ドラム１の表面は、帯電装置２により電気的に均一に帯電される。帯電装置２は、感光ドラム１の表面に接触配置されており、感光ドラム１の回転（図１ではＲ１方向）に伴い従動回転（図１ではＲ２方向）する。帯電装置２は、帯電バイアス印加電源（図示せず）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、例えば−６００Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に帯電処理される。その後、感光ドラム１の表面は、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例えばレーザ光などの露光光３に曝露され、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。このように形成された静電潜像には、この静電潜像と逆の帯電性を有するトナー５が付着し、感光ドラム１の表面にトナー像が形成される。このように形成されたトナー像は、感光ドラム１と、本発明による導電性ゴム部材からなる転写ローラ６との間に給搬送された記録媒体７に転写される。この際、転写ローラ６は、転写バイアス印加電源（図示せず）により転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１表面のトナー像が記録媒体７に転写される。トナー像が転写された記録媒体７は、定着装置１０でこのトナー像が定着された後、画像形成物（プリント）として画像形成装置本体の外部に排出される。
【実施例】
【００２７】
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。各実施例、比較例に用いたゴム材料の配合割合及び試験結果は表の通りである。なお、配合量の単位は質量部である。
【００２８】
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。
１：エピクロルヒドリン系ゴム
［エチレンオキサイド含量５６モル％；商品名  ゼクロン３１０６（日本ゼオン（株）社製）］
２：エチレンオキサイド（Ａ）／プロピレンオキサイド（Ｂ）／アリルグリシジルエーテル（Ｃ）共重合体
［エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合比率＝８７：１：１２］（各実施例用）
３：エチレンオキサイド（Ａ）／プロピレンオキサイド（Ｂ）／アリルグリシジルエーテル（Ｃ）共重合体
［エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合比率＝９０：６：４；商品名  ゼオスパン８０３０（日本ゼオン（株）社製）］（各比較例用）
４：充填剤
［炭酸カルシウム；商品名  シルバーＷ（丸尾カルシウム（株）社製）］
５：イオン導電剤
［四級アンモニウム塩；商品名  アデカサイザーＬＶ７０（旭電化工業（株）社製）］
６：加硫剤
［イオウ（Ｓ）；商品名  サルファックスＰＭＣ（鶴見化学工業（株）社製）］
７：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）］
８：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］
［ステアリン酸；商品名  ルナックＳ  花王（株）社製］
【００２９】
なお、実施例及び比較例の導電性ゴム部材は、上記ゴム材料を用い、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×２ｍｍの金型を使用して加硫してシート状に成形した。導電性ゴムローラは、上記ゴム材料を用い、押出し機を使用してチューブ状に押出した後、加硫缶にて加硫を行いチューブ状に成形した。次いで、φ６ｍｍの芯金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φ１４ｍｍになるように研磨し作製した。
【００３０】
（測定評価について）
＜体積固有抵抗値＞
１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×２ｍｍの金型を使用して加硫して作製したシートで、東亜電波工業（株）極超絶縁計ＳＭ−８２２０を用い２３℃／５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）の環境下で１００Ｖの電圧を印加して体積固有抵抗値を測定した。本発明では、体積固有抵抗値が７．４（Ｌｏｇ１０Ｒ）以下を良好な範囲とした。
【００３１】
＜感光体汚染＞
Ｎ／Ｎ環境（２３℃／５０％ＲＨ）下において、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にゴムローラを組み込み、ベタ黒で３０枚印字し、帯電ローラの帯電濃度ムラ及び画像不良について、画像評価を行った。得た画像において、帯電ローラに起因した画像濃度ムラ及び画像不良が全く無いものを○、画像濃度ムラ及び画像不良があり、実用不可のものを×とした。
【００３２】
＜周ムラ＞
作製した導電性ゴムローラの弾性層の両側に各５００ｇの荷重がかかるように、導電性ゴムローラを外径３０ｍｍのステンレススチール製ドラムに圧着し０．５Ｈｚで回転させた状態で、この弾性層とステンレススチール製ドラムとの間に１０００Ｖの電圧を印加して２３℃／５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）の環境下で電流値を測定し、電流値の最大値と最小値との比を周ムラとした。抵抗ムラを少なくできるイオン導電の事例（比較例）と同レベル以上を良好とした。
【００３３】
【表１】
2007093915.tif 000003
【００３４】
【表２】
2007093915.tif 000004
【００３５】
実施例１〜６によりゴム成分中のエチレンオキサイドの構成比率が８４モル％未満であればバラツキが少なく、感光体汚染がない低抵抗導電性ゴム部材が得られた。
【００３６】
また、アリルグリシジルエーテルの共重合比率が１０モル％を超えても、低抵抗化が実現されていることがわかる。
【００３７】
比較例１はアリルグリシジルエーテルの共重合比率が１０モル％以下のものであり、比較例２、３はイオン導電剤を加えたものである。比較例１はアリルグリシジルエーテルの共重合比率が１０モル％以下で共架橋しにくいため、感光体を汚染させてしまう。また、比較例２、３のイオン導電剤を加えたものは、低抵抗化は実現するが、感光体汚染については不十分である。
【００３８】
以上のことより、エピクロロヒドリン系ゴムと、エチレンオキサイド（Ａ）／プロピレンオキサイド（Ｂ）／アリルグリシジルエーテル（Ｃ）の共重合体とを有するゴム成分からなる導電性ゴム部材であって、該共重合体の共重合比率が、Ａ＋Ｂ＜９０モル％であり、且つＢ＋Ｃ＜２０モル％であることを特徴とする導電性ゴム部材であれば、電気的に均一であり、ブリードか少なく、電子導電剤・イオン導電付与剤を使用することなく、低抵抗導電性ゴム部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による導電性ゴムローラの全体断面図である。
【図２】本発明による画像形成装置の全体断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      感光ドラム
２      帯電装置
３      露光光
４      現像装置
５      トナー
６      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
６１    芯金
６２    弾性層
【図１】
2007093915.tif 000005
【図２】
2007093915.tif 000006