(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の芯金と、前記芯金の周囲に同心円状に積層された導電性を有する加硫ゴム層とからなる導電性ローラであって、
前記加硫ゴム層は、内層及び外層からなるものであり、
前記内層は、エチレン−プロピレン−エチリデンノルボルネン共重合体を含む組成物からなるものであり、
前記外層は、エピクロルヒドリン、エチレンオキサイド及びアリルグリシジルエーテルからなるエピクロルヒドリン系共重合体を含むポリマー組成物からなるものであり、
前記内層は、発泡ゴム層であり、前記外層は、無発泡ゴム層であり、
前記エピクロルヒドリン系共重合体は、エチレンオキサイドの共重合比率が５〜４０モル％のものである
ことを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
エピクロルヒドリン系共重合体は、エチレンオキサイドの共重合比率が５〜４０モル％、アリルグリシジルエーテルの共重合比率が１〜１５モル％のものである請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項３】
エピクロルヒドリン系共重合体は、エチレンオキサイドの共重合比率が１０〜３０モル％のものである請求項１又は２記載の導電性ローラ。
【請求項４】
ポリマー組成物は、ＳｉＯ２の含有量が８０重量％以上であり、かつ、比表面積が１５０ｍ２／ｇ以上であるシリカ微粉末を、エピクロルヒドリン系共重合体１００重量部に対して、１〜６０重量部含有するものである請求項１、２又は３記載の導電性ローラ。
【請求項５】
円柱状の芯金の周囲に、同心円状に、内層及び外層からなる未加硫ゴム層を積層することにより導電性ローラ予備成形体を形成し、成形型内において、前記未加硫ゴム層を加硫することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の導電性ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ローラに関し、特に、電子写真装置の帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ等として好適に用いられる導電性ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真装置は、表面に光導電体層を有する感光体を設け、作動する際には、当該感光体の外周面を一様に帯電し、ついで被複写体へ照射反射光や電子信号に応じたレーザー光で外周を露光することにより静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成した後、用紙等に転写させて定着させるものである。
【０００３】
このような過程においては、図３に示すように、感光体１１を一様に帯電させるための帯電ローラ４、トナーを搬送するためのトナー搬送ローラ８、トナーを感光体１１に付着させるための現像ローラ９、トナー像を感光体１１から用紙に転写するための転写ローラ１等の種々のローラが用いられている。
【０００４】
このようなローラは、一般に、円柱状の芯金とこの芯金の周囲に同心円状に積層された加硫ゴム層とから構成されており、その用途に応じて導電性（電気抵抗、並びに、そのばらつき及び環境安定性）、非汚染性、低硬度、寸法安定性等の性能が要求される。特に、ローラの電気抵抗の制御と、感光体、トナー、紙等の接触する相手部材への非汚染性の向上は重要な課題である。
【０００５】
ローラの電気抵抗の制御は、従来、ローラを構成する加硫前のゴム中に、カーボンブラック、金属微粒子、金属酸化物微粒子等の導電付与材を混練・分散させることによりなされている。しかしながら、このような方法は、導電付与材の分散のコントロールが難しく、また、成形・加硫時のゴム流動によって導電付与材の分散状態が変化し、その結果、電気抵抗がばらつくという問題があった。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、ポリマー自体が導電性を有する材料であるエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合体を用いる方法が提案されている。このような共重合体を用いることで、導電付与材なし又は少量の添加によって所望の電気抵抗値を得ることができ、また、電気抵抗のばらつきを小さくすることができることが知られている。例えば、特開平１−１４２５６９号公報には、このような共重合体を外層とした２層構造のゴム層を有する導電性ロールが開示されている。ここで、通常、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合体は、パーオキサイド加硫、鉛丹加硫、トリアジンチオール加硫等の方法により加硫される。しかしながら、パーオキサイド加硫は、一般的に空気中での加硫が困難であるため、加硫方法が限定されるという問題があった。鉛丹加硫は、重金属による毒性や環境汚染の問題があった。トリアジンチオール加硫は、その分解物が有機感光体等の相手部材を汚染し、感光体の機能を低下させるという問題があった。すなわち、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合体の加硫系においては、導電性ローラを構成する加硫ゴム層として好適なものは得られていないのが実情であった。
【０００７】
また、このような加硫ゴムは、直接他の部材と接触するような使用方法に適用すると、相手部材を汚染するという問題があった。このような問題を解決する方法としては、ローラ表面を、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等の非汚染材料で被覆する方法や、加硫ゴム中に反応性材料を添加し、表面近傍で非汚染物質の硬化膜を形成する方法が提案されているが、非汚染材料で被覆する方法は、コストが高くなるという問題があり、また、硬化膜を形成する方法は、膜厚制御が難しく、均一な品質を得ることができず、また、表面状態の変化によってねらいの性能が得られない恐れがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、導電性及び非汚染性に優れた導電性ローラを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、円柱状の芯金と、上記芯金の周囲に同心円状に積層された導電性を有する加硫ゴム層とからなる導電性ローラであって、上記加硫ゴム層は、内層及び外層からなるものであり、上記外層は、エピクロルヒドリン、エチレンオキサイド及びアリルグリシジルエーテルからなるエピクロルヒドリン系共重合体を含むポリマー組成物からなるものである導電性ローラである。
以下に本発明を詳述する。
【００１０】
本発明の導電性ローラは、円柱状の芯金と、上記芯金の周囲に同心円状に積層された導電性を有する加硫ゴム層とからなるものである。
上記円柱状の芯金としては、例えば、中空円柱状や中実状の鉄製芯金、鋼性芯金等のローラ用芯金として従来一般に用いられているもの等を挙げることができる。
【００１１】
上記加硫ゴム層は、内層及び外層からなるものである。
上記内層を構成する加硫ゴム層として特に限定されず、例えば、エチレン−プロピレン−エチリデンノルボルネン共重合体を含む組成物からなるもの等を挙げることができる。
【００１２】
上記内層は、発泡ゴム層であることが好ましい。上記内層を発泡ゴム層とするには、例えば、アゾジカルボンアミド等の発泡剤、セルトンＮＰ（三協化成社製）等の発泡助剤を上記組成物中に含有させることにより行うことができる。
また、上記内層は、複数層から構成されるものであってもよい。
【００１３】
上記外層は、エピクロルヒドリン、エチレンオキサイド及びアリルグリシジルエーテルからなるエピクロルヒドリン系共重合体を含むポリマー組成物からなるものである。なお、上記ポリマー組成物は、上記エピクロルヒドリン系共重合体のみからなるものであってもよい。
上記外層は、無発泡ゴム層であることが好ましい。
【００１４】
上記ポリマー組成物は、エチレンオキサイドの共重合比率が５〜４０モル％のものであることが好ましい。５モル％未満であると、所望の半導電領域の電気抵抗が得られず、４０モル％を超えると、感光体等の相手部材を汚染する。より好ましくは、１０〜３０モル％である。エチレンオキサイドが汚染に関与するメカニズムは明確ではないが、エチレンオキサイドの共重合比率が大きいと、分子中に存在するエーテル鎖に起因するフレキシブルな酸素原子が多くなり、これが感光体等に接触してこの表面を変質させるものと考えられる。また、エーテル鎖が多くなるとポリマー中に含まれる水分が多くなり、これが感光体汚染物質（内因、外因共に考えられる）を溶解させて感光体表面に付着させる役割を担っていることも考えられる。
【００１５】
上記ポリマー組成物は、アリルグリシジルエーテルの共重合比率が１〜１５モル％のものであることが好ましい。１モル％未満であると、充分な架橋点が得られず、１５モル％を超えると、架橋点が多くなりすぎるためゴム硬度が上昇しすぎて、得られる外層の柔軟性が損なわれる。より好ましくは、２〜１０モル％である。
【００１６】
上記ポリマー組成物は、シリカ微粉末を含有するものであることが好ましい。上記シリカ微粉末を含有することにより、得られる外層の電気抵抗の調整が容易になり、また、電気抵抗の環境によるばらつきを抑えることができる。また、得られる外層の表面が平滑になり、かつ、粘着性が低下するため、感光体等の相手部材に対する汚染性がより低減される。
【００１７】
上記シリカ微粉末の含有量は、上記エピクロルヒドリン系共重合体１００重量部に対して、１〜６０重量部が好ましい。１重量部未満であると、シリカ微粉末を配合することによる効果が充分に発揮されず、得られる外層の電気抵抗のばらつきが大きくなり、６０重量部を超えると、加工性の低下、硬度・弾性率の増大等に加えて、吸湿性も増大するため、得られる外層の電気抵抗の環境依存性が増大する。より好ましくは、５〜４０重量％である。
【００１８】
上記シリカ微粉末は、ＳｉＯ2 の含有量が８０重量％以上のものが好ましい。８０重量％未満であると、シリカ微粉末の純度が低くなるため、得られる外層の電気抵抗の制御が困難になり、また、得られる外層が感光体等の相手部材を汚染する。
【００１９】
上記シリカ微粉末は、比表面積が１５０ｍ2 ／ｇ以上のものが好ましい。１５０ｍ2 ／ｇを未満であると、上記ポリマー組成物中に混練した場合の分散性が低下するため、得られる外層の電気抵抗のばらつきが大きくなる。
【００２０】
第二の本発明は、円柱状の芯金の周囲に、同心円状に、内層及び外層からなる未加硫ゴム層を積層することにより導電性ローラ予備成形体を形成し、成形型内において、上記未加硫ゴム層を加硫する導電性ローラの製造方法である。
【００２１】
第二の本発明は、第一の本発明である導電性ローラを製造するための導電性ローラの製造方法である。
【００２２】
第二の本発明においては、まず、上記円柱状の芯金の周囲に、同心円状に、未加硫の内層及び未加硫の外層からなる未加硫ゴム層を積層することにより導電性ローラ予備成形体を形成する。上記未加硫ゴム層を積層する方法としては、例えば、クロスヘッド等を用いて同時押出する方法等を挙げることができる。上記クロスヘッドは、一般に針金の被覆に用いられている装置であり、押出機のシリンダーの吐出部に取り付けて使用されるものである。
【００２３】
成形型内において、上記未加硫ゴム層を加硫する方法としては、例えば、図４に示すように、未加硫の内層１３及び未加硫の外層１４からなる未加硫ゴム層が積層された導電性ローラ予備成形体を、フランジ１５を有する円筒状の成形型１６内に装着し、加熱する方法等を挙げることができる。なお、内層を発泡ゴム層とする場合には、同時に発泡させる。
【００２４】
本発明の導電性ローラは、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真装置の帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等の導電性ローラとして好適に用いることができる。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２６】
配合例１〜６の評価
表１に示した配合例１〜６の加硫物シートを市販の有機感光体表面に貼り付け、４０℃、９０％の環境下に１４日放置し、その後加硫物シートを取り除いて感光体表面を目視にて観察した。結果を表３に示した。
表３に示したように、配合例１、２及び３は汚染が見られなかったが、配合例４、５及び６では表面のくもりが見られた。感光体表面を金属顕微鏡にて詳細に観察した結果、配合例１、２及び３では感光体表面は平滑であったが、配合例４、５及び６では表面が平滑でなく、その度合いはエチレンオキサイド量が多い配合例ほど顕著であることが確認された。
また、電気抵抗の測定では、配合例２〜６では半導電領域の電気抵抗を示したが、配合例１は電気抵抗が高くなった。
【００２７】
実施例１
表１に示した配合例２を外層に、表２に示した配合例７からなる発泡ゴム層を内層に用いた導電性ローラを作製した。得られた導電性ローラは、感光体と接触させた状態で４０℃、９０％の環境下に１４日放置したときの感光体非汚染性が良好であった。また、この導電性ローラを帯電ローラとして図３に示した電子写真装置に適用し、反転現像にて被写画像を形成した結果、地肌かぶりや黒点汚れ、異常放電等による画像の乱れのない良好な画像が得られた。
【００２８】
参考例１
表１に示した配合例４を外層に、表２に示した配合例７からなる発泡ゴム層を内層に用いた導電性ローラを作製した。得られた導電性ローラを用いて実施例１と同様の感光体汚染評価を行ったところ、感光体表面にくもりによる汚染が見られた。また、この導電性ローラを帯電ローラとして図３に示した電子写真装置に適用し、反転現像にて被写画像を形成した結果、地肌かぶりや異常放電等による画像の乱れは見られなかったが、所々帯状の黒点汚れが見られ、良好な画像は得られなかった。
【００２９】
【表１】
0004100587.tif 000002
【００３０】
【表２】
0004100587.tif 000003
【００３１】
【表３】
0004100587.tif 000004
【００３２】
なお、表１及び表２中において、各配合物は以下の通りである。
ポリマー（１）：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共重合体（エチレンオキサイド５モル％、アリルグリシジルエーテル５モル％）
ポリマー（２）：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共重合体（エチレンオキサイド２０モル％、アリルグリシジルエーテル５モル％）
【００３３】
ポリマー（３）：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共重合体（エチレンオキサイド３０モル％、アリルグリシジルエーテル５モル％）
ポリマー（４）：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共重合体（エチレンオキサイド４５モル％、アリルグリシジルエーテル５モル％）
【００３４】
ポリマー（５）：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共重合体（エチレンオキサイド５０モル％、アリルグリシジルエーテル５モル％）
ポリマー（６）：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共重合体（エチレンオキサイド６０モル％、アリルグリシジルエーテル５モル％）
【００３５】
ポリマー（７）：エチレン−プロピレン−エチリデンノルボルネン共重合体
加硫剤：オイルサルファー
加硫促進剤（１）：テトラメチルチウラムジスルフィド
加硫促進剤（２）：Ｎ−シクロヘキシル−２ベンゾチアジル−スルフェンアミド
【００３６】
カーボンブラック：ＳＲＦカーボン
軟化剤：パラフィン系プロセスオイル
発泡剤：アゾジカルボンアミド
発泡助剤：セルトンＮＰ（三協化成社製）
【００３７】
配合例８〜１５の評価
表４に示した配合例８〜１５の加硫物シートの電気抵抗を測定した。その結果、シリカ微粉末の配合量によって電気抵抗を調整することができ、環境による変動も小さいことが確認された。
（測定条件）  ハイレスターＩＰ（三菱化学社製）、２５０Ｖ印加、環境１０℃１０％、２５℃５０％、３５℃８０％。
【００３８】
実施例２
表４に示した配合例１０を外層に、表５に示した配合例１６からなる発泡ゴム層を内層に用いた導電性ローラを作製した。得られた導電性ローラは、感光体と接触させた状態で４０℃、９０％の環境下に１４日放置したときの感光体非汚染性が良好であった。また、この導電性ローラを帯電ローラとして図３に示した電子写真装置に適用し、反転現像にて被写画像を形成した結果、画像の乱れのない良好な画像が得られた。
【００３９】
参考例２
表４に示した配合例１４を外層に用いた以外は実施例２と同様にして導電性ローラを作製し、評価した。この導電性ローラの感光体非汚染性は良好であったが、電気抵抗が低すぎるために異常放電が起こったと考えられる黒点汚れとピンホールリークによる感光体破壊が発生した。
【００４０】
参考例３
表４に示した配合例１５を外層に用いた以外は実施例２と同様にして導電性ローラを作製し、評価した。この導電性ローラの感光体非汚染性は良好であったが、電気抵抗が高すぎるために放電が充分でなく、地肌かぶりによる画像の乱れが発生した。
【００４１】
比較例１
表５に示した配合例１７を外層に用いた以外は実施例２と同様にして導電性ローラを作製し、評価した。この導電性ローラの長手方向の抵抗を７点測定した結果、両端部の抵抗が低下していることが確認された。なお、実施例２の導電性ローラにおいてはこのような抵抗のばらつきは確認されなかった。
【００４２】
【表４】
0004100587.tif 000005
【００４３】
【表５】
0004100587.tif 000006
【００４４】
なお、表４及び表５において、各配合物は以下の通りである。
ポリマー（８）：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共重合体（エチレンオキサイド３０モル％）
ポリマー（９）：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共重合体（エチレンオキサイド２０モル％）
【００４５】
シリカ微粉末：粒子径１６μｍ、比表面積２４０ｍ2 ／ｇ、ＳｉＯ2 含有量９４重量％
発泡剤：アゾジカルボンアミド
発泡助剤：セルトンＮＰ（三協化成社製）
【００４６】
【発明の効果】
本発明の導電性ローラは、上述の構成からなるので、導電性に優れており、かつ、電子写真装置等に適用した場合には、感光体等の相手部材を汚染せず良好な画像を形成することができる。
【００４７】
更に、本発明の導電性ローラは、シリカ微粉末を配合することにより、電気抵抗の環境依存性を悪化させることなく電気抵抗の調整を行うことができる。シリカ微粉末が配合された本発明の導電性ローラは、従来のカーボンブラック等を配合することによる導電機構とは異なり、ポリマー自身の導電性と絶縁体によるバルク抵抗調整機構であるので、加工時のゴム流動による抵抗のばらつきが小さく、ローラ成形後に抵抗が変更してしまうことがない。また、シリカ微粉末を配合することにより、感光体等の相手部材に対する非汚染性をより向上させ、かつ、粘着性を低減させることができる。
また、本発明の導電性ローラの製造方法によれば、本発明の導電性ローラを安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性ローラの横断面模式図である。
【図２】本発明の導電性ローラの縦断面模式図である。
【図３】電子写真装置の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の導電性ローラの製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１    芯金
２    内層
３    外層
４    帯電ローラ
５    トナー規制ブレード
６    トナー攪拌プロペラ
７    現像機
８    トナー搬送ローラ
９    現像ローラ
１０  転写ローラ
１１  感光体
１２  クリーニングブレード
１３  内層（未加硫）
１４  外層（未加硫）
１５  フランジ
１６  成形型
【図１】
0004100587.tif 000007
【図２】
0004100587.tif 000008
【図３】
0004100587.tif 000009
【図４】
0004100587.tif 000010