(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘度（ＭＬ１＋４  ：１００°Ｃ）が８〜５０であるＥＰＤＭ（主ポリマー）とカーボンブラックとを含み発泡ゴム材を構成可能に組成された発泡性ゴム組成物に対して、ＥＰＤＭとの相溶化変性を受けたポリシロキサンである表面張力低下剤が添加されていることを特徴とする発泡性ゴム組成物。
【請求項２】
前記表面張力低下剤が、前記主ポリマー１００重量部に対して０．０５〜１５重量部添加されていることを特徴とする請求項１に記載の発泡性ゴム組成物。
【請求項３】
粘度（ＭＬ１＋４  ：１００°Ｃ）が８〜５０であるＥＰＤＭ（主ポリマー）とカーボンブラックとを含み発泡ゴム材を構成可能に組成された発泡性ゴム組成物に対して、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の表面張力低下剤と、粘度（ＭＬ１＋４  ：１００°Ｃ）が５１を超えるＥＰＤＭ（副ポリマー）であって主／副ポリマー合計量の１〜３０重量％を占める副ポリマーとが併せ添加されていることを特徴とする発泡性ゴム組成物。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成された電子導電系ゴム発泡体層を備えることを特徴とする導電性ロール。
【請求項５】
請求項３に記載の発泡性ゴム組成物であって、前記主ポリマーの粘度（ＭＬ１＋４  ：１００°Ｃ）が４５であり前記副ポリマーの粘度（ＭＬ１＋４  ：１００°Ｃ）が５３であるものを用いて発泡形成された電子導電系ゴム発泡体層を備えることを特徴とする導電性ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等に用いる導電性ロールにおけるゴム発泡体層を構成するための発泡性ゴム組成物、及び、該組成物を用いて発泡形成された電子導電系ゴム発泡体層を備える導電性ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機やプリンタ等に用いる帯電ロール，現像ロール等の導電性ロールは、優れた導電性（低抵抗性）、感光体等の相手材との安定した接触性、接触部の振動騒音防止のための低硬度等の特性が要求される。そして従来より、上記要求に総合的に対応するため、導電性ロールとしては電子導電系（カーボンブラックを添加した）のゴム発泡体層を備えた発泡ゴムロールが好ましく用いられている。
【０００３】
かかるゴム発泡体層は、例えば低〜中粘度のＥＰＤＭに発泡剤，加硫剤，カーボンブラック等を添加した発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成されたものであって、微細な発泡セル構造（例えばセル直径７００〜１２００μｍ程度）とすることにより、軽量，低硬度で接触性の良いロールとし、かつ該セル構造中にカーボンストラクチャーを構成することにより良好な導電性を実現しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、複写機のコピー速度やプリンタのプリント速度の高速化に対する要求が著しく、これに伴い高回転時においても上記各種のロール性能を確保できる導電性ロールが望まれ、前記したような発泡性ゴム組成物を発泡形成させるだけでは、上記導電性ロールの諸特性を満足させることができなくなって来ている。
【０００５】
そしてそのための一般的な対策としては、例えばコンパウンド粘度を低くして（低粘度のＥＰＤＭを用いて）高発泡させることにより、良好な導電性を維持したままで低硬度化を図ることが考えられる。しかしこの対策では、発泡ゴムのセルが粗く不均一となるため、ロールの接触性が犠牲になる。従って、例えば感光体との良好な接触による均一な帯電が困難になる。ゴム発泡体に表層を設けても、かかる不具合は充分に解消できない。
【０００６】
又、高粘度ＥＰＤＭの使用によりコンパウンド全体の粘度を高くすれば、発泡ゴムのセルを例えば７００μｍ程度以下に微細・均一化できるが、この場合にはゴム組成物の練り加工時のシェアによりカーボンストラクチャーが切断され、体積抵抗率の増大によりゴム発泡体層の導電性が犠牲になる他、その硬度も急激に上昇すると言う不具合がある。
【０００７】
そこで本発明は、導電性ロールに対する優れた導電性，安定した接触性，低硬度等の諸要求を、近年において要求される高いレベルでバランス良く満足させる導電性ロールと、これを可能とする発泡性ゴム組成物とを提供することを、解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本願第１発明の構成は、低〜中粘度のＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体：主ポリマー）とカーボンブラックとを含み、発泡ゴム材を構成可能に組成された発泡性ゴム組成物に対して、高粘度のＥＰＤＭ（副ポリマー）が主／副ポリマー合計量の１〜３０重量％を占める割合で添加されている、発泡性ゴム組成物である。
【０００９】
上記課題を解決するための本願第２発明の構成は、前記第１発明における主ポリマーの粘度（ＭＬ１＋４  ：１００°Ｃ）が８〜５０であり、副ポリマーの粘度（ＭＬ１＋４  ：１００°Ｃ）が５１を超える、発泡性ゴム組成物である。
【００１０】
上記課題を解決するための本願第３発明の構成は、低〜中粘度のＥＰＤＭ（主ポリマー）とカーボンブラックとを含み発泡ゴム材を構成可能に組成された発泡性ゴム組成物に対して、ＥＰＤＭとの相溶性を有する表面張力低下剤が添加されている、発泡性ゴム組成物である。
【００１１】
上記課題を解決するための本願第４発明の構成は、前記第３発明における表面張力低下剤が、前記主ポリマー１００重量部に対して０．０５〜１５重量部添加された、ＥＰＤＭとの相溶化変性を受けたポリシロキサンである、発泡性ゴム組成物である。
【００１２】
上記課題を解決するための本願第５発明の構成は、低〜中粘度のＥＰＤＭ（主ポリマー）とカーボンブラックとを含み発泡ゴム材を構成可能に組成された発泡性ゴム組成物に対して、第１発明又は第２発明に係る副ポリマーと、第３発明又は第４発明に係る表面張力低下剤とが併せ添加されている、発泡性ゴム組成物である。
【００１３】
上記課題を解決するための本願第６発明の構成は、第１発明〜第５発明のいずれかに係る発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成された電子導電系ゴム発泡体層を備える、導電性ロールである。
【００１４】
【発明の作用・効果】
（第１発明の作用・効果）
第１発明に係る発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成したゴム発泡体層は、前記したコンパウンド粘度を全体に高くする場合に比較して、発泡ゴムのセルを微細・均一化すると言う効果において優れ、しかもゴム発泡体層の導電性が良好であり、かつ、その硬度も殆ど上昇しない。従って、優れた導電性，安定した接触性及び低硬度と言う諸要求を高いレベルでバランス良く満足させる導電性ロールを提供することができる。
【００１５】
第１発明によってこのような優れた作用・効果が得られる理由は未だ明確ではないが、少なくとも、少量の高粘度のＥＰＤＭ副ポリマーの添加により発泡時のセル成長が抑制されている事と、高粘度ＥＰＤＭ副ポリマーの添加にも関わらずカーボンストラクチャーが切断されていない事が認められる。一つの仮説として、カーボンストラクチャーを構成すべきカーボンブラックの大半が低〜中粘度のＥＰＤＭ主ポリマー中に含まれることとなる一方で、少量の高粘度のＥＰＤＭ副ポリマーが発泡ゴムのセル成長を抑制すると言う役割分担が成立しているのではないか、とも推定される。
【００１６】
（第２発明の作用・効果）
第２発明のように、主ポリマーの粘度（ＭＬ1+4：１００°Ｃ）が８〜５０程度であり、副ポリマーの粘度（ＭＬ1+4：１００°Ｃ）が５１を超える場合に、前記第１発明の作用・効果が特に顕著である。
【００１７】
（第３発明の作用・効果）
第３発明に係る発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成したゴム発泡体層においても、第１発明の場合と同様に、発泡ゴムのセルが良好に微細・均一化されると共に、ゴム発泡体層の導電性が良好でその硬度も殆ど上昇しない。よって優れた導電性，安定した接触性及び低硬度と言う諸要求を高いレベルでバランス良く満足させる導電性ロールを提供することができる。
【００１８】
かかる第３発明の作用・効果が得られる理由は、ＥＰＤＭとの相溶性を有する表面張力低下剤の添加によって、発泡性ゴム組成物の表面張力が低下してセルが良好に微細・均一化される一方、その添加はコンパウンド粘度や発泡ゴムの硬度を別段に上昇させないからである、と推定される。
【００１９】
（第４発明の作用・効果）
第４発明によって、前記第３発明に係る表面張力低下剤の特に好ましい実施形態が提供される。即ち、ＥＰＤＭとの相溶化変性を受けたポリシロキサンを、とりわけ主ポリマー１００重量部に対して０．０５〜１５重量部の範囲で添加した場合、前記第３発明の作用・効果が特に顕著である。
【００２０】
（第５発明の作用・効果）
第５発明のように、前記第１発明又は第２発明に係る副ポリマーと、第３発明又は第４発明に係る表面張力低下剤とを併せ添加したとき、これらの上記効果が相乗して、とりわけ好ましい導電性ロールを提供することができる。
【００２１】
（第６発明の作用・効果）
第６発明の導電性ロールは、第１発明〜第５発明のいずれかに係る発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成された電子導電系ゴム発泡体層を備えるので、近年の複写機のコピー速度やプリンタのプリント速度の高速化に対応して、高回転時の優れた導電性，安定した接触性，低硬度等の諸要求を、高いレベルでバランス良く満足させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、第１発明〜第６発明の実施の形態について説明する。以下において単に「本発明」と言うときは、第１発明〜第６発明を一括して指している。
【００２３】
〔発泡性ゴム組成物〕
発泡性ゴム組成物は、低〜中粘度のＥＰＤＭ（主ポリマー）とカーボンブラックとを含み、発泡ゴム材を構成可能に組成されたものであって、更に、第１発明及び第２発明においては高粘度のＥＰＤＭ（副ポリマー）が添加され、第３発明及び第４発明においては表面張力低下剤が添加され、第５発明においては上記の副ポリマーと表面張力低下剤が併せ添加される。第５発明の構成が、とりわけ好ましい。
【００２４】
発泡性ゴム組成物における上記以外の組成分については、発泡ゴム材を構成可能である限りにおいて限定されないが、通常は少なくとも発泡剤と加硫剤とが添加される。
【００２５】
導電性充填剤として添加されるカーボンブラックの種類及び添加量は限定されないが、ジブチルフタレートの吸油量の比較的大きい（例えば１２０ｍｌ／１００ｇ程度以上の）ものを用いると、より導電性の良い（体積抵抗率の低い）導電ロールを得易くなる。添加量としては、７〜４０ｐｈｒ（per hundred rubber：第１，第２及び第５発明においては主ポリマー及び副ポリマーの合計１００重量部に対する重量部数を言い、第３発明及び第４発明においては主ポリマー１００重量部に対する重量部数を言う。以下において同じ。）程度が好ましい。
【００２６】
添加される発泡剤の種類及び添加量は限定されないが、例えば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アミン（ＤＰＴ）と重曹との所定の比率での併用又は各単独の使用、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッド（ＯＢＳＨ）等が好ましく用いられ、それらの添加量としては５〜３０ｐｈｒ程度が好ましい。上記ＤＰＴと重曹とを併用する場合においては、発生するアンモニアガスの吸着剤としてデキストリンを発泡性ゴム組成物に添加しても良い。
【００２７】
添加される加硫剤の種類及び添加量は限定されないが、例えば硫黄が用いられ、添加量としては０．５〜３ｐｈｒ程度が好ましい。
【００２８】
発泡性ゴム組成物には、これらの組成分以外にも、本発明の作用・効果を実質的に阻害しない限りにおいて、この種の組成物に添加されることがある公知の任意の組成分を任意の割合で添加することができる。又、例えば特開平８−１５９５３号公報に係る発明において、ゴム発泡体層の表面状態を改善するために使用されている薄片形状のマイカ等のように、特殊な目的で添加される組成分を含んでいても良い。
【００２９】
〔主ポリマー〕
本発明に係る主ポリマーは、発泡性ゴム組成物の主成分たる原料ゴムであって、低〜中粘度のＥＰＤＭが用いられる。ここに「低〜中粘度」とは、導電ロールとして通常要求される程度の発泡ゴムの低硬度を確保できるポリマー粘度を言い、具体的には必ずしも一律に規定されないが、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ６３００に準拠して、Ｌ型ロータを使用し、余熱時間１分、ロータの作動時間４分、試験温度１００°Ｃの条件にて測定されたムーニー粘度（ＭＬ1+4：１００°Ｃ）が８〜５０であるものが、好ましい。
【００３０】
第１，第２及び第５発明においては主ポリマー及び副ポリマーが原料ゴムを構成し、その内の主ポリマーの割合は７０〜９９重量％であることが好ましい。第３発明及び第４発明においては主ポリマーのみが原料ゴムを構成する。
【００３１】
〔副ポリマー〕
第１，第２及び第５発明で用いる副ポリマーは、上記主ポリマーに対して主／副ポリマー合計量の１〜３０重量％を占める割合で添加される高粘度のＥＰＤＭである。ここに「高粘度」とは、主ポリマーに対して相対的に高粘度であり、かつ、発泡時のセルの過度な成長を有効に抑制し得る程度に高粘度であることを言い、具体的には必ずしも一律に規定されないが、例えば、上記ムーニー粘度（ＭＬ1+4：１００°Ｃ）が５１を超えることが好ましい。
【００３２】
〔表面張力低下剤〕
第３発明〜第５発明で発泡性ゴム組成物に添加される表面張力低下剤は、発泡性ゴム組成物の表面張力を低下させて発泡時のセルを良好に微細・均一化させ得る限りにおいて、その種類及び添加量は限定されない。
【００３３】
但し、特に好ましいのは、ＥＰＤＭとの相溶化変性を受けたポリシロキサンを０．０５〜１５ｐｈｒ添加することである。上記「ポリシロキサン」とは、主鎖にシロキサン結合を有する高分子物質であって、その代表的なものが、いわゆるシリコーンオイルである。上記「相溶化変性」とは、ポリシロキサンの高分子末端をアルキル基，フェニル基，カルボキシル基，高級脂肪酸エステル基等で変性させてＥＰＤＭとの相溶性を付与することを言う。
【００３４】
上記相溶化変性を受けたポリシロキサンの添加量が０．０５ｐｈｒ未満である場合には、発泡性ゴム組成物の表面張力を低下させる効果が不十分であり、一方、その添加量が１５ｐｈｒを超えると、ブリードや圧縮永久歪の悪化と言う不具合を生ずる恐れがある。
【００３５】
〔導電性ロール〕
第６発明に係る導電性ロールは、少なくとも、上記各種の発泡性ゴム組成物を用いて発泡形成された電子導電系ゴム発泡体層を備えるものであれば良く、その他の点は、導電性ロールとして適宜に構成されている限りにおいて、全く限定されない。導電性ロールの１，２の具体的な構成例を図１，図２に示す。
【００３６】
図１に示す導電性ロール１は、金属製等の軸体２の外周に、本発明に係る発泡性ゴム組成物を用いて電子導電系ゴム発泡体層３が発泡形成され、更にその外周には、それぞれ所定の材料からなる抵抗調整層４，保護層５がコーティングにより所定厚さを以て形成されている。そしてゴム発泡体層３によりロールの低硬度性，導電性及び接触性が確保され、抵抗調整層４と保護層５により電気抵抗の均一化，リーク防止，感材固着性の低減等が図られる。
【００３７】
ゴム発泡体層３において、発泡ゴムのセル直径は７００μｍ以下、特に３００〜６００μｍ程度であることが好ましく、発泡ゴムの硬度は、高分子計器（株）製のスポンジ用硬度計ＡＳＫＥＲ−Ｆ型において４０〜８０程度、ＳＲＩＳ  ０１０１に準拠したＡＳＫＥＲ−Ｃ型において５以下であることが好ましく、ゴム発泡体の電気抵抗（Ω／ｃｍ）はＤＣ２５０Ｖの電圧印加時に１×１０5Ω・ｃｍ以下程度であることが好ましい。
【００３８】
かかる導電性ロール１は、例えば次のように製造される。即ち、まず練り加工した発泡性ゴム組成物を押出成形等により所定の内径と外径を有する円筒状に成形する。次に、円柱形の金型キャビティー内に、前記軸体２と上記円筒状成形物を同軸に位置決めした後、加熱等による加硫／発泡操作を行い、軸体２の外周にゴム発泡体層３を発泡形成させる。その後、ゴム発泡体層３の外周に、ディッピング等の公知の手法によって所定の材料からなる抵抗調整層４，保護層５をそれぞれ形成するのである。
【００３９】
図２に示す導電性ロール６においては、同上の軸体２，ゴム発泡体層３を備えるが、該ゴム発泡体層３の外周面はスキン層７とされ、又、スキン層７の外周には導電性弾性層８が形成されている。そして導電性弾性層８の外周には同上の抵抗調整層４，保護層５が形成されている。この導電性ロール６の機能及び製造プロセスは、上記導電性ロール１と概ね同様である。
【００４０】
【実施例】
〔発泡性ゴム組成物の調製〕
末尾の表１に示す組成を以て、比較例，実施例１−１，実施例２−１〜２−６、実施例３−１〜３−４に係る発泡性ゴム組成物を調製した。その組成内容より分かるように、比較例は従来技術に係るものであり、実施例１−１は第１発明又は第２発明に係る実施例であり、実施例２−１〜２−６は第３発明又は第４発明に係る実施例であり、実施例３−１〜３−４は第５発明に係る実施例である。又、表１中の各組成分の数値はいずれも重量部単位の表記であるが、エスプレン６００Ｆについては１：１に油展されたものの表記であるため、ポリマーとしての正味重量部数は数値表記の半量である。
【００４１】
表１中、「ＥＰＴ４０４５」はポリマー粘度（ＭＬ1+4：１００°Ｃ）が４５である三井化学（株）製の中粘度ＥＰＤＭを、「エスプレン６００Ｆ」はポリマー粘度（ＭＬ1+4：１００°Ｃ）が５３である住友化学工業製の高粘度ＥＰＤＭを示す。酸化亜鉛は加硫助剤として添加したものであり、「ルナックＳ３０」は加工助剤として添加した花王製のステアリン酸である。
【００４２】
次に、「ケッチェンブラックＥＣ」はジブチルフタレート吸油量が３６０ｍｌ／１００ｇであるケッチェンブラックインターナショナル製の導電性カーボンであり、「ダイアナプロセスＰＷ３８０」は出光興産製のプロセスオイル（パラフィン油）である。更に、「ＫＦ９１０」と「ＫＦ４１３」とは、それぞれ信越化学工業製の、末端を高級脂肪酸エステル変性したシリコーンオイルと末端をアルキル変性したシリコーンオイルである。
【００４３】
表１中の「加硫促進剤」としては、いずれも大内新興化学工業製のノクセラーＢＺ，ノクセラーＣＺ，ノクセラーＴＥＴ及びノクセラーＴＳを、互いに所定の比率で合計５．５重量部となるように添加している。硫黄は加硫剤として添加したものであり、「セルマイクＲＵＢ」は三協化成製のアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）系発泡剤である。
【００４４】
〔導電性ロールの試作〕
上記各例に係る発泡性ゴム組成物を用いて、前記図１に示す導電性ロールを、同ロールの前記製造プロセスの通りにそれぞれ試作した。その際、各例においてゴム発泡体層の厚さは３ｍｍとし、又、抵抗調整層（厚さ１６０μｍ）と保護層（厚さ１０μｍ）はそれぞれ以下の組成のコーティング液を以て前記製造プロセス通りに形成した。
【００４５】
抵抗調整層：
エピクロルヒドリンゴム          １００重量部
第４級アンモニウム塩            ０．１重量部
鉛丹                                ５重量部
促進剤                            ２２重量部。
【００４６】
保護層：
メトキシメチル化ナイロン        １００重量部
ケッチェンブラック                １０重量部
クエン酸                        ２．５重量部。
【００４７】
〔導電性ロールの評価〕
（セル直径）
こうして試作した各例に係る導電性ロールにおけるゴム発泡体層につき、まずセル直径を観察した処、表１に示す通り（単位μｍ）であった。
【００４８】
これらの結果より、各実施例においては、比較例に対してセル直径が著しく微細であり、実施例相互間の比較では、実施例３−１〜３−４が特に微細であることが分かる。
【００４９】
（ゴム発泡体層の硬度）
上記の各例に係る導電性ロールの試作プロセス中、ゴム発泡体層を発泡形成した時点で、そのゴム発泡体層につき、高分子計器（株）製のスポンジ用硬度計ＡＳＫＥＲ−Ｆ型及びＳＲＩＳ  ０１０１に準拠したＡＳＫＥＲ−Ｃ型で硬度を測定した処、表１に示す通りであった。
【００５０】
これらの結果より、各実施例では高粘度の副ポリマー（エスプレン６００Ｆ）やシリコーンオイルを添加しているにも関わらず、比較例に比べて硬度が遜色ないことが分かる。
【００５１】
（電気抵抗）
上記のような導電性ロールの試作とは別途に、各例に係る発泡性ゴム組成物を用いて、板形状のキャビティを有する金型によりゴム発泡体をそれぞれ発泡形成させ、その板状発泡成形物の略中央部分から厚さ３ｍｍのゴム発泡体シートをそれぞれ切り出して、それらのシートの平面方向の端部及び中央部のＤＣ２５０Ｖの電圧印加時の電気抵抗を測定した処、表１に示す通りであった。
【００５２】
これらの結果より、各実施例では高粘度の副ポリマー（エスプレン６００Ｆ）やシリコーンオイルを添加しているにも関わらず、電気抵抗が同等以上に低く、発泡性ゴム組成物の練り加工時にカーボンストラクチャーが切断されていないことが分かる。
【００５３】
【表１】
0003804320.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る導電性ロールの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る導電性ロールの他の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１，６          導電性ロール
３              ゴム発泡体層
４              抵抗調整層
５              保護層
７              スキン層
８              導電性弾性層
【図１】
0003804320.tif 000003
【図２】
0003804320.tif 000004