(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、内層及び感光体に当接する外層からなるものであり、
前記内層は、導電性を有する発泡ゴムからなるものであり、
前記外層は、エピクロルヒドリンを主体とするゴム中に、炭素数が４〜３０のアルカン酸、トリブチルリン酸エステル、並びに、アルキル［Ｃ８〜１２］〔又はアルキル（Ｃ８〜１２）フェニル〕シクロヘキシルフェニルホスファイトからなる加工助剤を含有するゴム組成物からなり、
前記エピクロルヒドリンを主体とするゴムは、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとからなる共重合体である
ことを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとからなる共重合体は、前記エチレンオキサイドの共重合比が、全単量体に対して５〜４０モル％である請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項３】
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により、請求項１又は２記載の導電性ローラを製造することを特徴とする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、導電性ローラ及びその製造方法に関し、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及びその製造方法に関する。
【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には、表面に光導電体層を有する感光体等が設けられている。この電子写真装置を作動させると、まず、当該感光体の外周面が一様に帯電し、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、これにより複写像を得る。
【０００３】
このような電子写真装置においては、感光体を一様に帯電させるための帯電ローラ、トナーを搬送させるための現像ローラ、トナー像を感光体から用紙に転写するための転写ローラ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、そのバラツキ及び環境安定性）、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剤を混練・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ラが開示されている。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り、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。また、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、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おそれがあった。
【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、及び、該導電性ローラの製造方法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導電性ローラであって、上記加硫ゴム層は、内層及び感光体に当接する外層からなるものであり、上記内層は、導電性を有する発泡ゴムからなるものであり、上記外層は、エピクロルヒドリンを主体とするゴム中に、炭素数が４〜３０のアルカン酸、トリブチルリン酸エステル、並びに、アルキル［Ｃ８〜１２］〔又はアルキル（Ｃ８〜１２）フェニル〕シクロヘキシルフェニルホスファイトからなる加工助剤を含有するゴム組成物からなり、上記エピクロルヒドリンを主体とするゴムは、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとからなる共重合体であることを特徴とするものである。以下に本発明を詳述する。
【００１０】
本発明の導電性ローラについて、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は上記導電性ローラの一実施形態を示す横断面図であり、図２は上記導電性ローラの一実施形態を示す縦断面図である。
本発明の導電性ローラ１０は、図１及び図２に示すように、円柱状の芯金１１と、芯金１１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り、上記加硫ゴム層は、内層１２及び感光体に当接する外層１３からなるものである。
円柱状の芯金１１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】
内層１２は、導電性を有する発泡ゴムからなるものである。上記発泡ゴムを内層１２に用いることにより低硬度化を達成することができる。
上記導電性を有する発泡ゴムとしては、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に、導電性を付与するためのカーボンブラック、及び、発泡剤等を添加した組成物からなるもの等を挙げることができる。
【００１２】
上記発泡剤としては特に限定されず、例えば、アゾジカルボンアミド等を挙げることができる。
上記組成物は、セルトンＮＰ（三協化成社製）等の発泡助剤を含有していてもよい。
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】
感光体に当接する層である外層１３は、エピクロルヒドリンを主体とするゴム中に、アルカン酸、トリブチルリン酸エステル、並びに、アルキル及び／又はアリールの亜リン酸エステルからなる加工助剤を含有するゴム組成物からなるものである。
上記エピクロルヒドリンを主体とするゴムとは、エピクロルヒドリンの単独重合体、又は、エピクロルヒドリンと他の単量体との共重合体を主成分とするゴムである。
上記他の単量体としては、エピクロルヒドリンと共重合できるものであれば特に限定されず、例えば、エチレンオキサイド等を挙げることができる。
上記他の単量体は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１４】
上記エピクロルヒドリンを主体とするゴムとしては、エピクロルヒドリン及びエチレンオキサイドからなる共重合体（以下、エピクロルヒドリン系共重合体という）が好ましい。上記エピクロルヒドリン系共重合体を用いることにより、導電付与材なし、又は、導電付与材の少量の添加により、所望の電気抵抗値を有するゴムを得ることができ、かつ、得られたゴムは、電気抵抗のバラツキの小さいものである。
上記エチレンオキサイドの共重合比は、全単量体に対して５〜４０モル％であることが好ましい。上記エチレンオキサイドの共重合比が５モル％未満では所望の導電性が得られないことがあり、４０モル％を超えると、感光体等の相手部材を汚染することがある。より好ましくは１０〜３０モル％である。
【００１５】
上記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が多くなり、これが感光体等の相手部材に接触してそ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、感光体表面等の相手部材に付着させる役割を担っているとも考えられる。
【００１６】
また、上記エピクロルヒドリン系共重合体の組成は、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイド以外の他の化合物を含有する３種以上の化合物の共重合体でもよい。
上記他の化合物としては、上記エピクロルヒドリン及び上記エチレンオキサイドと共重合可能なものであれば特に限定されず、例えば、アリルグリシジルエーテル等を挙げることができる。
【００１７】
上記エピクロルヒドリンを主体とするゴムは、アルカン酸、トリブチルリン酸エステル、並びに、アルキル及び／又はアリールの亜リン酸エステルからなる加工助剤を含有する。
上記加工助剤とは、通常、ゴム組成物等に内部用離型剤として練り込んで用いるものである。
上記加工助剤は、上記エピクロルヒドリンを主体とするゴム中での分散性がよいものである。
【００１８】
上記アルカン酸としては特に限定されず、例えば、炭素数４〜３０の直鎖状の飽和脂肪酸等を挙げることができる。これらは、単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
上記トリブチルリン酸エステルは、通常分散安定剤として用いられているものである。
【００１９】
上記アルキル及び／又はアリールの亜リン酸エステルとは、下記一般式（Ｉ）；
【００２０】
【化１】
0004222497.tif 000002
【００２１】
（式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は、同一又は異なって、水素原子、炭素数８〜１２のアルキル基、炭素数６〜１４のアリール基を表す。）で表される化合物である。上記アリール基としては特に限定されず、例えば、フェニル基等を挙げることができる。上記アルキル基としては特に限定されず、直鎖状であっても、分岐状であっても、また環状であってもよい。
上記アルキル及び／又はアリールの亜リン酸エステルとしては、例えば、アルキル（又はアルキルフェニル）シクロヘキシルフェニルホスファイト等を挙げることができる。
【００２２】
上記加工助剤としては、上記アルカン酸（Ａ）、上記トリブチルリン酸エステル（Ｂ）、上記アルキル及び／又はアリールの亜リン酸エステル（Ｃ）が、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝２０〜５０：１０〜２０：３５〜６０の重量比率で配合されているものが好ましい。
（Ａ）成分の重量比率が上記範囲を超えたり、（Ｃ）成分の重量比率が上記範囲より小さいと、得られるゴム組成物の非汚染性が低下したり、均一な組成物を得ることができない場合がある。
【００２３】
このような構成からなる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として好適に用いることができる。
【００２４】
本発明の導電性ローラの製造方法は、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、前記未加硫ゴム層を加硫することにより本発明の導電性ローラを製造することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の導電性ローラの製造方法においては、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。
【００２６】
図４は、成形型内において、上記未加硫ゴム層を加硫する方法を模式的に示した断面図である。
この場合、図４に示すように、芯金４１の周囲に、未加硫の内層４２及び未加硫の外層４３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４４を有する円筒状の成形型４５内に装着し、加熱する。なお、内層は発泡ゴム層であるため、上記導電性ローラ予備成形体を加熱する際に、同時に内層を発泡させる。
未加硫ゴム層を加硫する方法は、上記方法に限定されず、他の方法を用いてもよい。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例を揚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。
【００２８】
配合物１〜４の評価
表１に示した組成からなる配合物１〜４を用いて、プレス加硫によって作製した加硫物シートを下記の評価方法を用いて評価した。結果を表２に示した。
更に、得られた加硫物シートを市販の有機感光体表面に貼り付け、４０℃、相対湿度９０％の環境下に１４日間放置し、その後加硫物シートを取り除いて感光体表面を目視及び金属顕微鏡にて観察し、下記の評価方法で評価した。結果を表２に示した。
【００２９】
【表１】
0004222497.tif 000003
【００３０】
また、配合物１〜４に配合した加工助剤について、加工助剤（１）は、アルカン酸［Ｃ４〜３０］を３６重量％、トリブチルリン酸エステルを１２重量％、アルキル［Ｃ８〜１２］〔又はアルキル（Ｃ８〜１２）フェニル〕シクロヘキシルフェニルホスファイトを５２重量％含む混合物であり、加工助剤（２）は、アルカン［又はアルケン］［Ｃ１１〜２４］酸アルケニル［Ｃ６〜２４］エステルを５８重量％、トリブチルリン酸エステルを１２重量％、アルキル［Ｃ８〜１２］〔又はアルキル（Ｃ８〜１２）フェニル〕シクロヘキシルフェニルホスファイトを３０重量％含む混合物であり、加工助剤（３）はステアリン酸である。
【００３１】
評価方法
（１）ロール加工性
配合物１〜４を用いて加硫物シートを作製する際のロール加工性を以下の基準で評価した。
○：ロールから取り出すことができる。
×：ロールから取り出すことができない。
（２）体積固有抵抗（Ω−ｃｍ）
印加電圧２５０Ｖにおける抵抗値を測定した。
（３）目視観察及び金属顕微鏡観察
○：感光体表面が平滑で、くもり等が観察されない。
△：感光体表面に付着物があり、ややくもりがみられる。
×：感光体表面の付着物が顕著で、著しいくもりがみられる。
××：感光体表面に凸凹があり、くもりが顕著にみられる。
【００３２】
【表２】
0004222497.tif 000004
【００３３】
実施例１
表１に示した配合物１を外層に、表３に示した配合物５を内層に用いた導電性ゴムローラ（１）を作製した。得られたローラを感光体と接触させた状態で、４０℃、相対湿度９０％の環境下に１４日間放置した後、ローラを取り除き、感光体表面を目視観察したところ感光体非汚染性は良好であった。
次に導電性ゴムローラ（１）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、汚染試験後の有機感光体を用いた反転現像にて複写画像を形成し、下記の評価方法により評価を行った。結果を下記の表４に示した。
【００３４】
【表３】
0004222497.tif 000005
【００３５】
評価方法（汚染試験後の感光体を用いて形成した複写画像）
（１）地肌かぶり
得られた画像を目視観察し、以下の評価基準で評価した。
○：地肌かぶりによる画像欠陥がみられなかった。
×：感光体回転ピッチで地肌かぶりによる画像欠陥がみられた。
（２）濃度ムラ
○：濃度ムラによる画像欠陥がみられなかった。
×：感光体回転ピッチで濃度ムラによる画像欠陥がみられた。
（３）文字部の欠け
○：文字部の欠けによる画像欠陥がみられなかった。
×：感光体回転ピッチで文字部の欠けによる画像欠陥がみられた。
【００３６】
表４に示したように、得られた複写画像は、地肌かぶり、黒点汚れ、異常放電等による画像の乱れがない良好な画像であった。
更に、有機感光体を新規なものと取り替え、導電性ゴムローラ（１）を同様に図３に示した電子写真装置に適用し、反転現像にて複写画像を形成した。得られた画像について初期の画像及び５０００枚通紙後の画像を目視観察し、下記の評価方法により評価した。結果を表４に示した。
【００３７】
評価方法（新規感光体を用いて形成した複写画像）
（１）地肌かぶり
得られた画像を目視観察し、以下の評価基準で評価した。
○：地肌かぶりがみられなかった。
△：一部に地肌かぶりがみられた。
×：全体に地肌かぶりがみられた。
（２）濃度ムラ
○：濃度ムラがみられなかった。
△：一部に濃度ムラがみられた。
×：全体に濃度ムラがみられた。
（３）文字部の欠け
○：文字部の欠けがみられなかった。
△：一部に文字部の欠けがみられた。
×：全体に文字部の欠けがみられた。
【００３８】
表４に示したように、初期の画像及び５０００枚通紙後の複写画像も良好であった。
なお、本実施例で用いた電子写真装置３０は、図３に模式的に示すように構成されており、表面に光導電体層を有する感光体ドラム３８の外周面を、帯電ローラ３１を用いて一様に帯電させ、ついで、被複写体へ照射反射光に応じたレーザー光で外周を露光することにより、静電潜像を形成する。この後、この静電潜像にトナー搬送ローラ３５及び現像ローラ３６を用いてトナーを付着させ、トナー像を形成した後、転写ローラ３７により用紙に転写させて定着させることにより、複写画像を形成する。
【００３９】
比較例１
表１に示した配合物２を外層に、表３に示した配合物５を内層に用いた導電性ゴムローラ（２）を作製した。得られた導電性ゴムローラ（２）について、実施例１と同様にして感光体非汚染性の評価を行ったところ感光体表面にくもり汚染が見られた。また、汚染された感光体表面を光学顕微鏡にて観察したところブルーム物と思われる物質が付着していた。
次に導電性ゴムローラ（２）を帯電ローラとして用いた以外は、実施例１と同様にして複写画像を形成し、実施例１と同様の評価方法で評価した。結果を表４に示した。
表４に示したように、得られた複写画像は、異常放電等による画像の乱れはみられなかったが、地肌かぶりがやや発生し、かつ、所々に白点状に画像の形成されない部分があり、良好な画像は得られなかった。
更に、導電性ゴムローラ（１）に代えて、導電性ゴムローラ（２）を用いた以外は、実施例１と同様して複写画像を形成し、初期及び５０００枚通紙後の画像を目視観察し、実施例１と同様の評価方法で評価した。結果を表４に示した。
表４に示したように、５０００通紙後の複写画像で、地肌かぶり、濃度ムラ及び文字部の欠け等がみられた。
【００４０】
比較例２
表１に示した配合物３を外層に、表３に示した配合物５を内層に用いた導電性ゴムローラ（３）を作製した。得られた導電性ゴムローラ（３）について、実施例１と同様にして感光体非汚染性の評価を行ったところ感光体表面にくもり汚染が見られた。また、汚染された感光体表面を光学顕微鏡にて観察したところブルーム物と思われる物質が付着していた。
次に導電性ゴムローラ（３）を帯電ローラとして用いた以外は、実施例１と同様にして複写画像を形成し、実施例１と同様の評価方法で評価した。結果を表４に示した。
表４に示したように、得られた複写画像は、異常放電等による画像の乱れはみられなかったが、地肌かぶりがやや発生し、かつ、所々に白点状に画像の形成されない部分があり、良好な画像は得られなかった。
更に、導電性ゴムローラ（１）に代えて、導電性ゴムローラ（３）を用いた以外は、実施例１と同様して複写画像を形成し、初期及び５０００枚通紙後の画像を目視観察し、実施例１と同様の評価方法で評価した。結果を表４に示した。
表４に示したように、５０００通紙後の複写画像で、地肌かぶり、濃度ムラ及び文字部の欠け等がみられた。
【００４１】
比較例３
表１に示した配合物４を外層に、表３に示した配合物５を内層に用いた導電性ゴムローラ（４）を作製した。得られた導電性ゴムローラ（４）について、実施例１と同様にして感光体非汚染性の評価を行ったところ感光体表面にくもり汚染が見られた。また、汚染された感光体表面を光学顕微鏡にて観察したところ微小な凸凹がみられた。
次に導電性ゴムローラ（４）を帯電ローラとして用いた以外は、実施例１と同様にして複写画像を形成し、実施例１と同様の評価方法で評価した。結果を表４に示した。
表４に示したように、得られた複写画像は、異常放電等による画像の乱れはみられなかったが、ローラの長手方向に一定幅で画像の形成されない部分があり、良好な画像は得られなかった。
更に、導電性ゴムローラ（１）に代えて、導電性ゴムローラ（４）を用いた以外は、実施例１と同様して複写画像を形成し、初期及び５０００枚通紙後の画像を目視観察し、実施例１と同様の評価方法で評価した。結果を表４に示した。
表４に示したように、５０００通紙後の複写画像で、地肌かぶり、濃度ムラ及び文字部の欠け等がみられた。
【００４２】
【表４】
0004222497.tif 000006
【００４３】
【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ため、導電性に優れるとともに非汚染性にも優れる。
また、本発明の導電性ローラの製造方法は、上述の構成からなるため、導電性に優れるとともに非汚染性にも優れた導電性ローラを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性ローラの一実施形態を示す横断面図である。
【図２】本発明の導電性ローラの一実施形態を示す縦断面図である。
【図３】実施例及び比較例で用いた電子写真装置を模式的に示す断面図である。
【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断面図である。
【符号の説明】
１０  導電性ローラ
１１、４１  芯金
１２、４２  内層
１３、４３  外層
３０  電子写真装置
３１  帯電ローラ
４４  フランジ
４５  円筒金型
【図１】
0004222497.tif 000007
【図２】
0004222497.tif 000008
【図３】
0004222497.tif 000009
【図４】
0004222497.tif 000010