導電性ゴム部材及び帯電ロール
【課題】 帯電特性を維持し、耐汚染性に優れた導電性ゴム部材及び帯電ロールを提供する。
【解決手段】 ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合して成形した導電性弾性層を具備し、前記導電性弾性層の表層部は、少なくともイソシアネート成分及び有機溶媒を含有する表面処理液を含浸させて形成した表面処理層となっている。
【解決手段】 ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合して成形した導電性弾性層を具備し、前記導電性弾性層の表層部は、少なくともイソシアネート成分及び有機溶媒を含有する表面処理液を含浸させて形成した表面処理層となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式複写機及びプリンター、又はトナージェット式複写機及びプリンター等の画像形成装置に用いられる帯電ロール、現像ロール、転写ロール、トナー供給ロール、クリーニングロール等の導電性ロールや、クリーニングブレード、転写ベルト等に好適な導電性ゴム部材に関し、帯電ロールに特に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機及びプリンターなどの画像形成装置の導電性ロールには、感光体等への非汚染性、導電性等が要求される。
【０００３】
そこで、本出願人は、エピクロルヒドリン系ゴム基材からなる弾性層に、イソシアネート化合物を含む処理溶液により表面処理を施した導電性ロール（特許文献１〜３参照）を提案している。これらの導電性ロールは、表面処理層を形成することにより、非汚染性に優れ、導電性にも優れたものとなる。なお、より厳しい条件下での汚染を防止するために、表面処理層を十分に深く形成すればするほど耐汚染性は向上するが、帯電特性が低下してしまうことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４４４３９１号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１９６０号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、帯電特性を維持し、耐汚染性に優れた導電性ゴム部材及び帯電ロールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合して成形した導電性弾性層を具備し、前記導電性弾性層の表層部は、少なくともイソシアネート成分及び有機溶媒を含有する表面処理液を含浸させて形成した表面処理層となっていることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【０００７】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性弾性層は、研磨加工したものであることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【０００８】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載の導電性ゴム部材において、前記無機充填剤は、炭酸カルシウム、タルク、シリカ及び亜鉛華から選択される少なくとも一つからなることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【０００９】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の導電性ゴム部材において、前記炭酸カルシウムは重質炭酸カルシウムであることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【００１０】
本発明の第５の態様は、第１〜４のいずれか一つの態様に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性ゴム部材の表面粗さＲｚが５μｍ以上であることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【００１１】
本発明の第６の態様は、第１〜５のいずれか一つの態様に記載の導電性ゴム部材からなることを特徴とする帯電ロールにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合することにより、表面処理層を厚く形成することができ、帯電特性を維持しつつ、耐汚染性に優れた導電性ゴム部材及び帯電ロールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】試験例３の測定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の導電性ゴム部材は、ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合して成形した導電性弾性層を具備し、導電性弾性層の表層部は、少なくともイソシアネート成分及び有機溶媒を含有する表面処理液を含浸させて形成した表面処理層となっているものである。このように、比較的粗い粒子を所定量含む無機充填剤を所定量配合することにより、表面処理液が導電性弾性層に含浸しやすくなり、厚さの厚い表面処理層を形成することができる。所定の無機充填剤を配合して表面処理層を厚く形成することにより、帯電特性を低下させることなく、導電性弾性層中の未反応成分やイオン導電剤等の配合成分がブリードアウトするのを効果的に防止することができ、耐汚染性に非常に優れたものとなる。
【００１５】
また、比較的粗い粒子を所定量含む無機充填剤を所定量配合することにより、無機充填剤により導電性ゴム部材の表面に凹凸が形成されることとなり、感光体等の当接部材との接触面積を少なくすることができ、使用の際の導電性ゴム部材の表面汚れを軽減することができる。研磨等により表面粗さを粗くして、表面処理層を形成した場合、帯電特性が低下してしまうが、本発明のように比較的粗い粒子を所定量含む無機充填剤を所定量配合して導電性弾性層の表面粗さを粗くし、表層部に表面処理層を形成すると、帯電特性を維持することができる。なお、導電性弾性層に所定量の無機充填剤を配合しても、導電性弾性層の表層部に表面処理層を形成しない場合、帯電特性が低下してしまう。
【００１６】
ここで、導電性弾性層は、ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合したものである。このように、比較的粗い粒子を所定量含む無機充填剤を配合することにより、表面処理液が無機充填剤を伝って浸透していくことで、導電性弾性層の内部まで表面処理液を浸透させることができ、従来のものと比較して厚さの厚い表面処理層を形成することができる。なお、粒径が５μｍ未満の粒子からなる無機充填剤では、表面処理液を浸透させる効果が顕著ではなく、粒径が５μｍ以上の粒子が３０質量％未満の無機充填剤では表面処理液を浸透させる効果が十分に得られない。また、無機充填剤の配合量が１０質量部未満であると十分な効果が得られず、無機充填剤の配合量が１２０質量部より多くなると、硬度が高くなりすぎるため、感光体と十分なニップが得られず画像不良が発生する虞がある。
【００１７】
本発明にかかる無機充填剤は、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含んでいるものであればよい。言い換えれば、無機充填剤は粒径が５μｍ以上の粒子を３０〜１００質量％含んでいるものであればよい。すなわち、粒径が５μｍ以上の粒子が所定量存在しているものであれば、平均粒径や粒径の分布状態はどのようなものであってもよい。例えば、粒径が正規分布であってもよく、分布に偏りがあってもよく、また、所定の大きさの粒径を除いたものであってもよい。また、無機充填剤は、粒径が４５μｍより大きい粒子を含んでいないのが好ましい。すなわち、本発明の導電性ゴム部材は、粒径が５〜４５μｍの粒子を３０質量％以上含み且つ粒径が４５μｍより大きい粒子を含んでいないのが好ましい。粒径が４５μｍより大きい粒子を含んでいると、導電性ゴム部材を帯電ロールとして使用した場合は、印刷画像に不具合が発生してしまう虞がある。
【００１８】
無機充填剤は、絶縁性のものであるのが好ましい。導電性の無機充填剤を用いると、帯電特性が低下してしまうためである。例えば、本発明の導電性ゴム部材を帯電ロールとして用いた場合、印刷画像に不具合が発生してしまう。
【００１９】
無機充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、亜鉛華等が挙げられ、炭酸カルシウムは、安価で導電性ゴム部材の表面汚れを軽減する効果が高いため特に好ましい。炭酸カルシウムとしては、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、微粉化炭酸カルシウム、脂肪酸表面処理炭酸カルシウム等が挙げられ、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含んでいればいずれも用いることができるが、特に重質炭酸カルシウムが好ましい。
【００２０】
本発明の導電性弾性層は、ゴム基材に必要に応じて導電性付与材を添加して成形・加硫したものである。ゴム基材としては、ポリウレタン、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ等を挙げることができ、これらは併用してもよい。
【００２１】
また、導電性付与材としては、導電性金属酸化物、金属粉などの電子導電性付与材や、イオン導電性付与材、又はこれらの両者を混合して用いることができる。イオン導電性付与材としては、有機塩類、無機塩類、金属錯体、イオン液体等が挙げられる。有機塩類、無機塩類としては、過塩素酸リチウム、４級アンモニウム塩、三フッ化酢酸ナトリウムなどが挙げられる。また、金属錯体としては、ハロゲン化第二鉄−エチレングリコールなどを挙げることができ、具体的には、特許第３６５５３６４号公報に記載されたものを挙げることができる。一方、イオン液体は、室温で液体である溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、特に、融点が７０℃以下、好ましくは３０℃以下のものをいう。具体的には、特開２００３−２０２７２２号公報に記載されたものを挙げることができる。
【００２２】
導電性弾性層は、成形・加硫した後に、研磨加工したものであるのが好ましい。研磨加工することにより、無機充填剤が導電性弾性層の表面に多く露出することとなり、また無機充填剤による凸部が突出した状態となるためである。これにより、感光体等の当接部材との接触面積を少なくすることができ、使用の際の導電性ゴム部材の表面汚れをさらに軽減することができる。なお、導電性弾性層は、無機充填剤を配合することにより、切削性が向上する。
【００２３】
本発明の導電性ゴム部材は、導電性弾性層の表層部が、少なくともイソシアネート成分及び有機溶媒を含有する表面処理液を含浸させて形成した表面処理層となっていてもよい。
【００２４】
ここで、表面処理液は、有機溶剤に、少なくともイソシアネート成分を溶解させたものである。
【００２５】
表面処理液に含まれるイソシアネート成分としては、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４'−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などのイソシアネート化合物、および前記の多量体および変性体などを挙げることができる。さらに、ポリオールとイソシアネートからなるプレポリマーを挙げることができる。
【００２６】
また、表面処理液には、ポリエーテル系ポリマーを含有させてもよい。ここで、ポリエーテル系ポリマーは、有機溶剤に可溶であるのが好ましく、また、活性水素を有して、イソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものが好ましい。
【００２７】
活性水素を有する好適なポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、エピクロルヒドリンゴムが挙げられる。ここでいうエピクロルヒドリンゴムは未加硫状態のものを指す。エピクロルヒドリンゴムは、表面処理層に導電性と共に弾性を付与することができるため好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムは、末端に活性水素（水酸基）を有しているが、ユニットに水酸基、アリル基などの活性水素を有しているものも好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、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やその誘導体などを挙げることができる。
【００２８】
活性水素を有する他の好適なポリエーテル系ポリマーとしては、水酸基又はアリル基を有するポリマーが挙げられ、例えば、ポリオール、グリコール等が挙げられる。このようなポリエーテル系ポリマーは活性水素を有する基を両末端に備えたものよりも片末端にのみ備えたものが好ましい。また、数平均分子量が３００〜１０００であることが好ましい。表面処理層に弾性を付与することができるためである。このようなポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、ポリアルキレングリコールモノメチルエーテル、ポリアルキレングリコールジメチルエーテル、アリル化ポリエーテル、ポリアルキレングリコールジオール、ポリアルキレングリコールトリオール等を挙げることができる。
【００２９】
このように表面処理液にポリエーテル系ポリマーを添加することで、表面処理層の柔軟性や強度が向上し、その結果、所望のロールの表面が摩耗したり、当接する感光体表面を傷つけたりする虞がなくなる。
【００３０】
また、表面処理液には、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択されるポリマーを含有させてもよい。
【００３１】
本発明の表面処理液に用いられるアクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、所定の溶剤に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものである。アクリルフッ素系ポリマーは、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。
【００３２】
また、表面処理液には、導電性付与材としてさらにアセチレンブラック、ケッチェンブラック、トーカブラック等のカーボンブラックを添加してもよい。少量のカーボンブラックを表面処理液に配合することにより電気抵抗値が低下するので、表面処理液におけるカーボンブラックの配合量は少なくてよい。
【００３３】
また、表面処理液中のアクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、イソシアネート成分に対し、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーの総量を１０〜７０質量％となるようにするのが好ましい。１０質量％より少ないとカーボンブラック等を表面処理層中に保持する効果が小さくなる。一方、ポリマー量が７０質量％より多いと、電気抵抗値が上昇し放電特性が低下するという問題や、相対的にイソシアネート成分が少なくなって有効な表面処理層が形成できないという問題がある。
【００３４】
さらに、表面処理液は、イソシアネート成分、および必要に応じて含有されるこれらポリエーテル系ポリマー、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーを溶解する有機溶剤を含有する。有機溶剤としては特に限定されないが、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン等の有機溶剤を用いればよい。
【００３５】
なお、乾燥硬化は、特に限定されず、イソシアネート成分を弾性層内部で硬化させることができるものであればよく、イソシアネート成分の凝固点以下の温度に冷却して、その後雰囲気の水分により硬化させる方法や、減圧下で溶媒を揮発させた後、熱や水分により硬化させる方法があり、一般的には、常温乾燥後、必要に応じて加熱処理する。なお、このときの加熱温度は、例えば、４０〜１５０℃である。
【００３６】
表面処理層は、導電性弾性層を表面処理液に浸漬させる又は表面処理液をスプレー塗布などにより塗布し、乾燥硬化させることにより形成することができる。表面処理液が導電性弾性層の表層部に含浸されて、導電性弾性層と一体的に設けられた表面処理層となる。このような表面処理層は、主にイソシアネート成分が硬化して形成されたもので、イソシアネート成分の密度が表面から内部に向かって漸次疎になるように一体的に形成される。
【００３７】
本発明では、導電性弾性層に所定の粒径の無機充填剤を配合することにより、無機充填剤を配合していない通常の導電性弾性層と比較して、同様の条件で含浸処理した場合、表面処理液が導電性弾性層の内部まで浸透しやすい。例えば、無機充填剤を配合していない通常の導電性弾性層を用いると１００μｍの表面処理層が形成される場合、同様の処理条件の場合、２００〜３００μｍの表面処理層を形成することができる。したがって、従来の表面処理層を具備する導電性ゴム部材よりもさらに耐汚染性に優れた導電性ゴム部材となる。このとき、表面処理液の含浸量が１００μｍと同程度であるために帯電特性が維持されるのか、又は所定粒径の無機充填剤を配合した導電性弾性層の表層部に表面処理層を形成することで、所定粒径の無機充填剤の影響により帯電特性が良好になるためなのか不明であるが、帯電特性が低下することがない。
【００３８】
本発明の導電性ゴム部材は、表面処理層の厚さが、例えば、１５０μｍ以上のものが好ましい。
【００３９】
また、本発明の導電性ゴム部材は、表面粗さＲｚが５μｍ以上であるのが好ましく、さらに好ましくは５〜２０μｍである。これにより、帯電ロールとして用いた場合、良好な印刷画像を形成することができる。また、導電性ゴム部材の表面汚れを軽減することができる。
【００４０】
本発明にかかる導電性ゴム部材は、例えば、ロール、ブレード、ベルト等に好適なものであり、帯電ロール、現像ロール、転写ロール、トナー供給ロール、クリーニングロールや、クリーニングブレード、転写ベルト等に好適であり、特に帯電ロールとして好適なものである。
【００４１】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１）
＜ロールの製造＞
エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）１００質量部に、酸化亜鉛５質量部、酸化マグネシウム３質量部、ステアリン酸０．５質量部、重質炭酸カルシウム(1)（粒径５μｍ以上８５％、５μｍ未満１５％；ホワイトンＨ，白石カルシウム社製）５０質量部に対し、加硫剤としてエチレンチオウレア１．５質量部を添加してロールミキサーで混練りし、直径６ｍｍの芯金の表面にプレス成形により３０分加硫成形した後、外表面研磨することにより、直径１２ｍｍに研磨加工して、ロール部材を得た。
【００４３】
＜表面処理液の調製＞
酢酸エチル９０質量部に、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）１０質量部を添加混合溶解させ、表面処理液を作製した。
【００４４】
＜ロールの表面処理＞
表面処理液を２３℃に保ったまま、実施例１のロール部材を３０秒間浸漬後、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱することにより表面処理層を形成したものを実施例１の導電性ロールとした。
【００４５】
（実施例２）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりに重質炭酸カルシウム(2)（粒径５μｍ以上６８％、５μｍ未満３２％；ホワイトンＢ，白石カルシウム社製）を５０質量部用い、実施例２の導電性ロールを得た。
【００４６】
（実施例３）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりに重質炭酸カルシウム(3)（粒径５μｍ以上５０％、５μｍ未満５０％；ホワイトンＳＢ，白石カルシウム社製）を５０質量部用い、実施例３の導電性ロールを得た。
【００４７】
（実施例４）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりに大粒系酸化亜鉛（粒径５μｍ以上５０％、５μｍ未満５０％；ハクスイテック製）を５０質量部用い、実施例４の導電性ロールを得た。
【００４８】
（実施例５）
重質炭酸カルシウム(2)を１０質量部とした以外は実施例２と同様にして、実施例５の導電性ロールを得た。
【００４９】
（実施例６）
重質炭酸カルシウム(2)を１２０質量部とした以外は実施例２と同様にして、実施例６の導電性ロールを得た。
【００５０】
（比較例１）
重質炭酸カルシウム(1)を用いなかった以外は実施例１と同様にして、比較例１の導電性ロールを得た。
【００５１】
（比較例２）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりに重質炭酸カルシウム(4)（粒径５μｍ以上２％、５μｍ未満９８％；ソフトン２６００，白石カルシウム社製）を５０質量部用い、比較例２の導電性ロールを得た。
【００５２】
（比較例３）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりに重質炭酸カルシウム(5)（粒径５μｍ以上０％、５μｍ未満１００％；ＴＰ−１１３，奥多摩工業社製）を５０質量部用い、比較例３の導電性ロールを得た。
【００５３】
（比較例４）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりにカーボンブラック（粒径５μｍ以上０％、５μｍ未満１００％；Ｔｈｅｒｍａｘ Ｎ−９９０，丸紅社製）を５０質量部用い、比較例４の導電性ロールを得た。
【００５４】
（比較例５）
重質炭酸カルシウム(2)を５質量部とした以外は実施例２と同様にして、比較例５の導電性ロールを得た。
【００５５】
（比較例６）
重質炭酸カルシウム(2)を１５０質量部とした以外は実施例２と同様にして、比較例６の導電性ロールを得た。
【００５６】
（比較例７）
表面処理を行わなかった以外は実施例２と同様にして、比較例７の導電性ロールを得た。
【００５７】
（試験例１）表面粗さ
各実施例及び各比較例の導電性ロールの外表面の表面粗さを、キーエンス社製の超深度形状測定装置（コントローラ部「ＶＫ−９５００」、測定部「ＶＫ−９５１０」、表面粗さ計測アプリケーションＶＫ−Ｈ１Ｒ９（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１）・ＶＫ−Ｈ１Ａ９（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４））を用いて測定した。なお、各実施例及び各比較例の導電性ロールの表面粗さＲｚを５箇所測定して平均値を求めた。結果を表１及び表２に示す。
【００５８】
（試験例２）表面処理層の厚さ
ロール部材（未処理品）、各実施例及び各比較例の導電性ロールのゴム硬度（Ｈｓ）を、マイクロ硬度計（Ｆ３６０Ａ：高分子計器株式会社製）を用いて測定し、未処理品と同じ硬度となるまで研磨した。各実施例及び各比較例の導電性ロールの外径と、研磨後のロールの外径差から表面処理層の厚さを求めた。結果を表１及び表２に示す。
【００５９】
（試験例３）電気抵抗測定
各実施例および各比較例の導電性ロールについて、電気抵抗値を測定した。図１に示すように、導電性ロール１０をＳＵＳ３０４板からなる電極部材４０の上に載置し、芯金１１の両端に１００ｇ荷重をかけた状態で、芯金１１と電極部材４０との間の電気抵抗値を、ＮＮ環境（２５℃、５０％ＲＨ）にて、ＵＬＴＲＡ ＨＩＧＨ ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＭＥＴＥＲ Ｒ８３４０Ａ（株式会社アドバンテスト製）を用いて測定した。なお、このときの印加電圧はＤＣ−１００Ｖであった。結果を表１及び表２に示す。
【００６０】
（試験例４）画像評価
各実施例及び各比較例の導電性ロールを帯電ロールとして、市販のプリンター（ＭＩＣＲＯＬＩＮＥ９６００ＰＳ 株式会社沖データ製）に実装し、ＬＬ環境（１０℃、３０質量％ＲＨ）、ＮＮ環境（２５℃、５０％ＲＨ）、及びＨＨ環境（３５℃、８５％ＲＨ）の下で印刷を行い、その印刷物の画像評価を行った。なお、画像が良好であった場合は○、画像が不良であった場合は×とした。「画像が不良」とは濃度ムラや劣化などが見られる状態を指す。この結果を表１及び表２に示す。
【００６１】
（試験例５）感光体汚染試験
各実施例及び各比較例の導電性ロールを帯電ロールとして、市販のレーザープリンターのトナーカートリッジに組付けて感光体に５００ｇｆの押圧力で当接させ、トナーカートリッジごと５０℃、９０％ＲＨの環境に３０日間保持した後、トナーカートリッジ（帯電ロールを含む）をプリンターに組付けて画像を出力した。このときの当接させていた感光体の表面を顕微鏡観察し、汚染のない場合を○、使用に問題がない程度のわずかな汚染がみられた場合を△、汚染がみられた場合を×とした。この結果を表１及び表２に示す。
【００６２】
（試験例６）連続印刷試験
各実施例及び各比較例の導電性ロールを帯電ロールとして市販のレーザープリンターに実装し、ＨＨ環境（３５℃、８５％ＲＨ）にて１００００枚連続印刷後、帯電ロールの表面のトナー汚れの有無を観察した。なお、汚染のない場合を○、使用に問題がない程度のわずかな汚染がみられた場合を△、汚染がみられた場合を×とした。結果を表１及び表２に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
（結果のまとめ）
粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を配合した実施例１〜４の導電性ロールは、表面処理層の厚さが３００μｍであり、充填剤を配合していない比較例１の導電性ロールの２倍程度の厚さの表面処理層が形成されていた。
【００６６】
実施例１〜４の導電性ロールは、表面粗さが９〜１５μｍであった。また、無機充填剤を配合していない比較例１の導電性ロールは、研磨により表面が鱗状となったため、表面粗さが１７μｍであった。
【００６７】
実施例１〜４の導電性ロールは、所望の電気抵抗値が得られ、各環境における画像評価は良好であった。すなわち、実施例１〜４の導電性ロールは、環境依存性の低いものであった。また、実施例１〜４の導電性ロールは、感光体汚染試験において汚染が確認されなかった。これに対し、比較例１の導電性ロールでは、表面研磨状態が鱗状に不均一のためか、ＨＨ環境において微細横筋が観察され、連続印刷試験でも汚染がみられた。また、表面処理層を形成していない比較例７の導電性ロールは、所望の電気抵抗値が得られたため、初期の印刷物の画像は良好であったが、連続印刷試験では感光体及びロール表面に汚染が確認された。
【００６８】
実施例４の導電性ロールは、連続印刷試験においてわずかに汚染が確認されたが、実施例１〜３の導電性ロールは、連続印刷試験において汚染が確認されなかった。これより、充填剤として炭酸カルシウムを配合することにより、より耐久性に優れたものとなることがわかった。
【００６９】
また、ゴム基材１００質量部に対して無機充填剤を１０質量部配合した実施例５の導電性ロールでは、比較例１の導電性ロールと表面処理層の厚さは同程度であったが、画像評価は良好であり、感光体の汚染も確認されなかった。また、ゴム基材１００質量部に対して無機充填剤を１２０質量部配合した実施例６の導電性ロールは、実施例２の導電性ロールと比較すると、導電性弾性層の硬度がやや高くなり、表面粗さ及び表面処理層の厚さが減少したが、画像評価は良好であり、感光体の汚染も確認されなかった。
【００７０】
一方、粒径が５μｍ以上の粒子が２％以下の無機充填剤を配合した比較例２の導電性ロール及び粒径が５μｍ以上の粒子を含まない無機充填剤を配合した比較例３の導電性ロールは、比較例１の導電性ロールよりも表面処理層の厚さが厚くなっていたが、顕著な差は見られなかった。また、比較例２及び３の導電性ロールは、表面粗さが６〜８μｍと小さかった。感光体汚染試験において、比較例２の導電性ロールでは、わずかに汚染が確認され、比較例３の導電性ロールでは、汚染が確認された。粒子が５μｍ未満の炭酸カルシウムは、比表面積が大きいことによりアルカリ性の性質が顕著になり、エピクロルヒドリンゴムのブリード性を促進し、比較例２及び比較例３の導電性ロールでは含浸層の厚さが不十分であるため、感光体汚染が発生すると考えられる。また、カーボンブラックを配合した比較例４の導電性ロールでは、比較例１の導電性ロールのように鱗状の研磨状態にはならないが、粒子自身が低抵抗のためか、ＨＨ環境において微細横筋が観察された。これより、ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を配合して成形した導電性弾性層の表層部に表面処理層を形成することにより、帯電特性を維持し、耐汚染性に優れた導電性ゴム部材となることがわかった。
【００７１】
所定の無機充填剤を５質量部配合した比較例５の導電性ロールは、無機充填剤の配合量が少ないため所望の効果が得られず、比較例１の導電性ロールと同程度の性能であった。また、所定の無機充填剤を１５０質量部配合した比較例６の導電性ロールは、帯電性能が低下し、ＬＬ環境では印刷物の画像が不良であった。比較例６の導電性ロールは、無機充填剤の配合量が多いため、硬度が高くなり、均一帯電性が得られないためであると考えられる。
【００７２】
以上より、本発明の導電性ゴム部材は、帯電特性を維持し、耐汚染性に優れたものとなることがわかった。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 導電性ロール
１１ 芯金
４０ 電極部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式複写機及びプリンター、又はトナージェット式複写機及びプリンター等の画像形成装置に用いられる帯電ロール、現像ロール、転写ロール、トナー供給ロール、クリーニングロール等の導電性ロールや、クリーニングブレード、転写ベルト等に好適な導電性ゴム部材に関し、帯電ロールに特に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機及びプリンターなどの画像形成装置の導電性ロールには、感光体等への非汚染性、導電性等が要求される。
【０００３】
そこで、本出願人は、エピクロルヒドリン系ゴム基材からなる弾性層に、イソシアネート化合物を含む処理溶液により表面処理を施した導電性ロール（特許文献１〜３参照）を提案している。これらの導電性ロールは、表面処理層を形成することにより、非汚染性に優れ、導電性にも優れたものとなる。なお、より厳しい条件下での汚染を防止するために、表面処理層を十分に深く形成すればするほど耐汚染性は向上するが、帯電特性が低下してしまうことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４４４３９１号公報
【特許文献２】特開２００４−１９１９６０号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、帯電特性を維持し、耐汚染性に優れた導電性ゴム部材及び帯電ロールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合して成形した導電性弾性層を具備し、前記導電性弾性層の表層部は、少なくともイソシアネート成分及び有機溶媒を含有する表面処理液を含浸させて形成した表面処理層となっていることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【０００７】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性弾性層は、研磨加工したものであることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【０００８】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載の導電性ゴム部材において、前記無機充填剤は、炭酸カルシウム、タルク、シリカ及び亜鉛華から選択される少なくとも一つからなることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【０００９】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の導電性ゴム部材において、前記炭酸カルシウムは重質炭酸カルシウムであることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【００１０】
本発明の第５の態様は、第１〜４のいずれか一つの態様に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性ゴム部材の表面粗さＲｚが５μｍ以上であることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【００１１】
本発明の第６の態様は、第１〜５のいずれか一つの態様に記載の導電性ゴム部材からなることを特徴とする帯電ロールにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合することにより、表面処理層を厚く形成することができ、帯電特性を維持しつつ、耐汚染性に優れた導電性ゴム部材及び帯電ロールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】試験例３の測定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の導電性ゴム部材は、ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合して成形した導電性弾性層を具備し、導電性弾性層の表層部は、少なくともイソシアネート成分及び有機溶媒を含有する表面処理液を含浸させて形成した表面処理層となっているものである。このように、比較的粗い粒子を所定量含む無機充填剤を所定量配合することにより、表面処理液が導電性弾性層に含浸しやすくなり、厚さの厚い表面処理層を形成することができる。所定の無機充填剤を配合して表面処理層を厚く形成することにより、帯電特性を低下させることなく、導電性弾性層中の未反応成分やイオン導電剤等の配合成分がブリードアウトするのを効果的に防止することができ、耐汚染性に非常に優れたものとなる。
【００１５】
また、比較的粗い粒子を所定量含む無機充填剤を所定量配合することにより、無機充填剤により導電性ゴム部材の表面に凹凸が形成されることとなり、感光体等の当接部材との接触面積を少なくすることができ、使用の際の導電性ゴム部材の表面汚れを軽減することができる。研磨等により表面粗さを粗くして、表面処理層を形成した場合、帯電特性が低下してしまうが、本発明のように比較的粗い粒子を所定量含む無機充填剤を所定量配合して導電性弾性層の表面粗さを粗くし、表層部に表面処理層を形成すると、帯電特性を維持することができる。なお、導電性弾性層に所定量の無機充填剤を配合しても、導電性弾性層の表層部に表面処理層を形成しない場合、帯電特性が低下してしまう。
【００１６】
ここで、導電性弾性層は、ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合したものである。このように、比較的粗い粒子を所定量含む無機充填剤を配合することにより、表面処理液が無機充填剤を伝って浸透していくことで、導電性弾性層の内部まで表面処理液を浸透させることができ、従来のものと比較して厚さの厚い表面処理層を形成することができる。なお、粒径が５μｍ未満の粒子からなる無機充填剤では、表面処理液を浸透させる効果が顕著ではなく、粒径が５μｍ以上の粒子が３０質量％未満の無機充填剤では表面処理液を浸透させる効果が十分に得られない。また、無機充填剤の配合量が１０質量部未満であると十分な効果が得られず、無機充填剤の配合量が１２０質量部より多くなると、硬度が高くなりすぎるため、感光体と十分なニップが得られず画像不良が発生する虞がある。
【００１７】
本発明にかかる無機充填剤は、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含んでいるものであればよい。言い換えれば、無機充填剤は粒径が５μｍ以上の粒子を３０〜１００質量％含んでいるものであればよい。すなわち、粒径が５μｍ以上の粒子が所定量存在しているものであれば、平均粒径や粒径の分布状態はどのようなものであってもよい。例えば、粒径が正規分布であってもよく、分布に偏りがあってもよく、また、所定の大きさの粒径を除いたものであってもよい。また、無機充填剤は、粒径が４５μｍより大きい粒子を含んでいないのが好ましい。すなわち、本発明の導電性ゴム部材は、粒径が５〜４５μｍの粒子を３０質量％以上含み且つ粒径が４５μｍより大きい粒子を含んでいないのが好ましい。粒径が４５μｍより大きい粒子を含んでいると、導電性ゴム部材を帯電ロールとして使用した場合は、印刷画像に不具合が発生してしまう虞がある。
【００１８】
無機充填剤は、絶縁性のものであるのが好ましい。導電性の無機充填剤を用いると、帯電特性が低下してしまうためである。例えば、本発明の導電性ゴム部材を帯電ロールとして用いた場合、印刷画像に不具合が発生してしまう。
【００１９】
無機充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、亜鉛華等が挙げられ、炭酸カルシウムは、安価で導電性ゴム部材の表面汚れを軽減する効果が高いため特に好ましい。炭酸カルシウムとしては、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、微粉化炭酸カルシウム、脂肪酸表面処理炭酸カルシウム等が挙げられ、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含んでいればいずれも用いることができるが、特に重質炭酸カルシウムが好ましい。
【００２０】
本発明の導電性弾性層は、ゴム基材に必要に応じて導電性付与材を添加して成形・加硫したものである。ゴム基材としては、ポリウレタン、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ等を挙げることができ、これらは併用してもよい。
【００２１】
また、導電性付与材としては、導電性金属酸化物、金属粉などの電子導電性付与材や、イオン導電性付与材、又はこれらの両者を混合して用いることができる。イオン導電性付与材としては、有機塩類、無機塩類、金属錯体、イオン液体等が挙げられる。有機塩類、無機塩類としては、過塩素酸リチウム、４級アンモニウム塩、三フッ化酢酸ナトリウムなどが挙げられる。また、金属錯体としては、ハロゲン化第二鉄−エチレングリコールなどを挙げることができ、具体的には、特許第３６５５３６４号公報に記載されたものを挙げることができる。一方、イオン液体は、室温で液体である溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、特に、融点が７０℃以下、好ましくは３０℃以下のものをいう。具体的には、特開２００３−２０２７２２号公報に記載されたものを挙げることができる。
【００２２】
導電性弾性層は、成形・加硫した後に、研磨加工したものであるのが好ましい。研磨加工することにより、無機充填剤が導電性弾性層の表面に多く露出することとなり、また無機充填剤による凸部が突出した状態となるためである。これにより、感光体等の当接部材との接触面積を少なくすることができ、使用の際の導電性ゴム部材の表面汚れをさらに軽減することができる。なお、導電性弾性層は、無機充填剤を配合することにより、切削性が向上する。
【００２３】
本発明の導電性ゴム部材は、導電性弾性層の表層部が、少なくともイソシアネート成分及び有機溶媒を含有する表面処理液を含浸させて形成した表面処理層となっていてもよい。
【００２４】
ここで、表面処理液は、有機溶剤に、少なくともイソシアネート成分を溶解させたものである。
【００２５】
表面処理液に含まれるイソシアネート成分としては、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４'−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などのイソシアネート化合物、および前記の多量体および変性体などを挙げることができる。さらに、ポリオールとイソシアネートからなるプレポリマーを挙げることができる。
【００２６】
また、表面処理液には、ポリエーテル系ポリマーを含有させてもよい。ここで、ポリエーテル系ポリマーは、有機溶剤に可溶であるのが好ましく、また、活性水素を有して、イソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものが好ましい。
【００２７】
活性水素を有する好適なポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、エピクロルヒドリンゴムが挙げられる。ここでいうエピクロルヒドリンゴムは未加硫状態のものを指す。エピクロルヒドリンゴムは、表面処理層に導電性と共に弾性を付与することができるため好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムは、末端に活性水素（水酸基）を有しているが、ユニットに水酸基、アリル基などの活性水素を有しているものも好ましい。なお、エピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、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やその誘導体などを挙げることができる。
【００２８】
活性水素を有する他の好適なポリエーテル系ポリマーとしては、水酸基又はアリル基を有するポリマーが挙げられ、例えば、ポリオール、グリコール等が挙げられる。このようなポリエーテル系ポリマーは活性水素を有する基を両末端に備えたものよりも片末端にのみ備えたものが好ましい。また、数平均分子量が３００〜１０００であることが好ましい。表面処理層に弾性を付与することができるためである。このようなポリエーテル系ポリマーとしては、例えば、ポリアルキレングリコールモノメチルエーテル、ポリアルキレングリコールジメチルエーテル、アリル化ポリエーテル、ポリアルキレングリコールジオール、ポリアルキレングリコールトリオール等を挙げることができる。
【００２９】
このように表面処理液にポリエーテル系ポリマーを添加することで、表面処理層の柔軟性や強度が向上し、その結果、所望のロールの表面が摩耗したり、当接する感光体表面を傷つけたりする虞がなくなる。
【００３０】
また、表面処理液には、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択されるポリマーを含有させてもよい。
【００３１】
本発明の表面処理液に用いられるアクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、所定の溶剤に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものである。アクリルフッ素系ポリマーは、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。
【００３２】
また、表面処理液には、導電性付与材としてさらにアセチレンブラック、ケッチェンブラック、トーカブラック等のカーボンブラックを添加してもよい。少量のカーボンブラックを表面処理液に配合することにより電気抵抗値が低下するので、表面処理液におけるカーボンブラックの配合量は少なくてよい。
【００３３】
また、表面処理液中のアクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、イソシアネート成分に対し、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーの総量を１０〜７０質量％となるようにするのが好ましい。１０質量％より少ないとカーボンブラック等を表面処理層中に保持する効果が小さくなる。一方、ポリマー量が７０質量％より多いと、電気抵抗値が上昇し放電特性が低下するという問題や、相対的にイソシアネート成分が少なくなって有効な表面処理層が形成できないという問題がある。
【００３４】
さらに、表面処理液は、イソシアネート成分、および必要に応じて含有されるこれらポリエーテル系ポリマー、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーを溶解する有機溶剤を含有する。有機溶剤としては特に限定されないが、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン等の有機溶剤を用いればよい。
【００３５】
なお、乾燥硬化は、特に限定されず、イソシアネート成分を弾性層内部で硬化させることができるものであればよく、イソシアネート成分の凝固点以下の温度に冷却して、その後雰囲気の水分により硬化させる方法や、減圧下で溶媒を揮発させた後、熱や水分により硬化させる方法があり、一般的には、常温乾燥後、必要に応じて加熱処理する。なお、このときの加熱温度は、例えば、４０〜１５０℃である。
【００３６】
表面処理層は、導電性弾性層を表面処理液に浸漬させる又は表面処理液をスプレー塗布などにより塗布し、乾燥硬化させることにより形成することができる。表面処理液が導電性弾性層の表層部に含浸されて、導電性弾性層と一体的に設けられた表面処理層となる。このような表面処理層は、主にイソシアネート成分が硬化して形成されたもので、イソシアネート成分の密度が表面から内部に向かって漸次疎になるように一体的に形成される。
【００３７】
本発明では、導電性弾性層に所定の粒径の無機充填剤を配合することにより、無機充填剤を配合していない通常の導電性弾性層と比較して、同様の条件で含浸処理した場合、表面処理液が導電性弾性層の内部まで浸透しやすい。例えば、無機充填剤を配合していない通常の導電性弾性層を用いると１００μｍの表面処理層が形成される場合、同様の処理条件の場合、２００〜３００μｍの表面処理層を形成することができる。したがって、従来の表面処理層を具備する導電性ゴム部材よりもさらに耐汚染性に優れた導電性ゴム部材となる。このとき、表面処理液の含浸量が１００μｍと同程度であるために帯電特性が維持されるのか、又は所定粒径の無機充填剤を配合した導電性弾性層の表層部に表面処理層を形成することで、所定粒径の無機充填剤の影響により帯電特性が良好になるためなのか不明であるが、帯電特性が低下することがない。
【００３８】
本発明の導電性ゴム部材は、表面処理層の厚さが、例えば、１５０μｍ以上のものが好ましい。
【００３９】
また、本発明の導電性ゴム部材は、表面粗さＲｚが５μｍ以上であるのが好ましく、さらに好ましくは５〜２０μｍである。これにより、帯電ロールとして用いた場合、良好な印刷画像を形成することができる。また、導電性ゴム部材の表面汚れを軽減することができる。
【００４０】
本発明にかかる導電性ゴム部材は、例えば、ロール、ブレード、ベルト等に好適なものであり、帯電ロール、現像ロール、転写ロール、トナー供給ロール、クリーニングロールや、クリーニングブレード、転写ベルト等に好適であり、特に帯電ロールとして好適なものである。
【００４１】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１）
＜ロールの製造＞
エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）１００質量部に、酸化亜鉛５質量部、酸化マグネシウム３質量部、ステアリン酸０．５質量部、重質炭酸カルシウム(1)（粒径５μｍ以上８５％、５μｍ未満１５％；ホワイトンＨ，白石カルシウム社製）５０質量部に対し、加硫剤としてエチレンチオウレア１．５質量部を添加してロールミキサーで混練りし、直径６ｍｍの芯金の表面にプレス成形により３０分加硫成形した後、外表面研磨することにより、直径１２ｍｍに研磨加工して、ロール部材を得た。
【００４３】
＜表面処理液の調製＞
酢酸エチル９０質量部に、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）１０質量部を添加混合溶解させ、表面処理液を作製した。
【００４４】
＜ロールの表面処理＞
表面処理液を２３℃に保ったまま、実施例１のロール部材を３０秒間浸漬後、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱することにより表面処理層を形成したものを実施例１の導電性ロールとした。
【００４５】
（実施例２）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりに重質炭酸カルシウム(2)（粒径５μｍ以上６８％、５μｍ未満３２％；ホワイトンＢ，白石カルシウム社製）を５０質量部用い、実施例２の導電性ロールを得た。
【００４６】
（実施例３）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりに重質炭酸カルシウム(3)（粒径５μｍ以上５０％、５μｍ未満５０％；ホワイトンＳＢ，白石カルシウム社製）を５０質量部用い、実施例３の導電性ロールを得た。
【００４７】
（実施例４）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりに大粒系酸化亜鉛（粒径５μｍ以上５０％、５μｍ未満５０％；ハクスイテック製）を５０質量部用い、実施例４の導電性ロールを得た。
【００４８】
（実施例５）
重質炭酸カルシウム(2)を１０質量部とした以外は実施例２と同様にして、実施例５の導電性ロールを得た。
【００４９】
（実施例６）
重質炭酸カルシウム(2)を１２０質量部とした以外は実施例２と同様にして、実施例６の導電性ロールを得た。
【００５０】
（比較例１）
重質炭酸カルシウム(1)を用いなかった以外は実施例１と同様にして、比較例１の導電性ロールを得た。
【００５１】
（比較例２）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりに重質炭酸カルシウム(4)（粒径５μｍ以上２％、５μｍ未満９８％；ソフトン２６００，白石カルシウム社製）を５０質量部用い、比較例２の導電性ロールを得た。
【００５２】
（比較例３）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりに重質炭酸カルシウム(5)（粒径５μｍ以上０％、５μｍ未満１００％；ＴＰ−１１３，奥多摩工業社製）を５０質量部用い、比較例３の導電性ロールを得た。
【００５３】
（比較例４）
実施例１において、重質炭酸カルシウム(1)の代わりにカーボンブラック（粒径５μｍ以上０％、５μｍ未満１００％；Ｔｈｅｒｍａｘ Ｎ−９９０，丸紅社製）を５０質量部用い、比較例４の導電性ロールを得た。
【００５４】
（比較例５）
重質炭酸カルシウム(2)を５質量部とした以外は実施例２と同様にして、比較例５の導電性ロールを得た。
【００５５】
（比較例６）
重質炭酸カルシウム(2)を１５０質量部とした以外は実施例２と同様にして、比較例６の導電性ロールを得た。
【００５６】
（比較例７）
表面処理を行わなかった以外は実施例２と同様にして、比較例７の導電性ロールを得た。
【００５７】
（試験例１）表面粗さ
各実施例及び各比較例の導電性ロールの外表面の表面粗さを、キーエンス社製の超深度形状測定装置（コントローラ部「ＶＫ−９５００」、測定部「ＶＫ−９５１０」、表面粗さ計測アプリケーションＶＫ−Ｈ１Ｒ９（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１）・ＶＫ−Ｈ１Ａ９（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４））を用いて測定した。なお、各実施例及び各比較例の導電性ロールの表面粗さＲｚを５箇所測定して平均値を求めた。結果を表１及び表２に示す。
【００５８】
（試験例２）表面処理層の厚さ
ロール部材（未処理品）、各実施例及び各比較例の導電性ロールのゴム硬度（Ｈｓ）を、マイクロ硬度計（Ｆ３６０Ａ：高分子計器株式会社製）を用いて測定し、未処理品と同じ硬度となるまで研磨した。各実施例及び各比較例の導電性ロールの外径と、研磨後のロールの外径差から表面処理層の厚さを求めた。結果を表１及び表２に示す。
【００５９】
（試験例３）電気抵抗測定
各実施例および各比較例の導電性ロールについて、電気抵抗値を測定した。図１に示すように、導電性ロール１０をＳＵＳ３０４板からなる電極部材４０の上に載置し、芯金１１の両端に１００ｇ荷重をかけた状態で、芯金１１と電極部材４０との間の電気抵抗値を、ＮＮ環境（２５℃、５０％ＲＨ）にて、ＵＬＴＲＡ ＨＩＧＨ ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＭＥＴＥＲ Ｒ８３４０Ａ（株式会社アドバンテスト製）を用いて測定した。なお、このときの印加電圧はＤＣ−１００Ｖであった。結果を表１及び表２に示す。
【００６０】
（試験例４）画像評価
各実施例及び各比較例の導電性ロールを帯電ロールとして、市販のプリンター（ＭＩＣＲＯＬＩＮＥ９６００ＰＳ 株式会社沖データ製）に実装し、ＬＬ環境（１０℃、３０質量％ＲＨ）、ＮＮ環境（２５℃、５０％ＲＨ）、及びＨＨ環境（３５℃、８５％ＲＨ）の下で印刷を行い、その印刷物の画像評価を行った。なお、画像が良好であった場合は○、画像が不良であった場合は×とした。「画像が不良」とは濃度ムラや劣化などが見られる状態を指す。この結果を表１及び表２に示す。
【００６１】
（試験例５）感光体汚染試験
各実施例及び各比較例の導電性ロールを帯電ロールとして、市販のレーザープリンターのトナーカートリッジに組付けて感光体に５００ｇｆの押圧力で当接させ、トナーカートリッジごと５０℃、９０％ＲＨの環境に３０日間保持した後、トナーカートリッジ（帯電ロールを含む）をプリンターに組付けて画像を出力した。このときの当接させていた感光体の表面を顕微鏡観察し、汚染のない場合を○、使用に問題がない程度のわずかな汚染がみられた場合を△、汚染がみられた場合を×とした。この結果を表１及び表２に示す。
【００６２】
（試験例６）連続印刷試験
各実施例及び各比較例の導電性ロールを帯電ロールとして市販のレーザープリンターに実装し、ＨＨ環境（３５℃、８５％ＲＨ）にて１００００枚連続印刷後、帯電ロールの表面のトナー汚れの有無を観察した。なお、汚染のない場合を○、使用に問題がない程度のわずかな汚染がみられた場合を△、汚染がみられた場合を×とした。結果を表１及び表２に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
（結果のまとめ）
粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を配合した実施例１〜４の導電性ロールは、表面処理層の厚さが３００μｍであり、充填剤を配合していない比較例１の導電性ロールの２倍程度の厚さの表面処理層が形成されていた。
【００６６】
実施例１〜４の導電性ロールは、表面粗さが９〜１５μｍであった。また、無機充填剤を配合していない比較例１の導電性ロールは、研磨により表面が鱗状となったため、表面粗さが１７μｍであった。
【００６７】
実施例１〜４の導電性ロールは、所望の電気抵抗値が得られ、各環境における画像評価は良好であった。すなわち、実施例１〜４の導電性ロールは、環境依存性の低いものであった。また、実施例１〜４の導電性ロールは、感光体汚染試験において汚染が確認されなかった。これに対し、比較例１の導電性ロールでは、表面研磨状態が鱗状に不均一のためか、ＨＨ環境において微細横筋が観察され、連続印刷試験でも汚染がみられた。また、表面処理層を形成していない比較例７の導電性ロールは、所望の電気抵抗値が得られたため、初期の印刷物の画像は良好であったが、連続印刷試験では感光体及びロール表面に汚染が確認された。
【００６８】
実施例４の導電性ロールは、連続印刷試験においてわずかに汚染が確認されたが、実施例１〜３の導電性ロールは、連続印刷試験において汚染が確認されなかった。これより、充填剤として炭酸カルシウムを配合することにより、より耐久性に優れたものとなることがわかった。
【００６９】
また、ゴム基材１００質量部に対して無機充填剤を１０質量部配合した実施例５の導電性ロールでは、比較例１の導電性ロールと表面処理層の厚さは同程度であったが、画像評価は良好であり、感光体の汚染も確認されなかった。また、ゴム基材１００質量部に対して無機充填剤を１２０質量部配合した実施例６の導電性ロールは、実施例２の導電性ロールと比較すると、導電性弾性層の硬度がやや高くなり、表面粗さ及び表面処理層の厚さが減少したが、画像評価は良好であり、感光体の汚染も確認されなかった。
【００７０】
一方、粒径が５μｍ以上の粒子が２％以下の無機充填剤を配合した比較例２の導電性ロール及び粒径が５μｍ以上の粒子を含まない無機充填剤を配合した比較例３の導電性ロールは、比較例１の導電性ロールよりも表面処理層の厚さが厚くなっていたが、顕著な差は見られなかった。また、比較例２及び３の導電性ロールは、表面粗さが６〜８μｍと小さかった。感光体汚染試験において、比較例２の導電性ロールでは、わずかに汚染が確認され、比較例３の導電性ロールでは、汚染が確認された。粒子が５μｍ未満の炭酸カルシウムは、比表面積が大きいことによりアルカリ性の性質が顕著になり、エピクロルヒドリンゴムのブリード性を促進し、比較例２及び比較例３の導電性ロールでは含浸層の厚さが不十分であるため、感光体汚染が発生すると考えられる。また、カーボンブラックを配合した比較例４の導電性ロールでは、比較例１の導電性ロールのように鱗状の研磨状態にはならないが、粒子自身が低抵抗のためか、ＨＨ環境において微細横筋が観察された。これより、ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を配合して成形した導電性弾性層の表層部に表面処理層を形成することにより、帯電特性を維持し、耐汚染性に優れた導電性ゴム部材となることがわかった。
【００７１】
所定の無機充填剤を５質量部配合した比較例５の導電性ロールは、無機充填剤の配合量が少ないため所望の効果が得られず、比較例１の導電性ロールと同程度の性能であった。また、所定の無機充填剤を１５０質量部配合した比較例６の導電性ロールは、帯電性能が低下し、ＬＬ環境では印刷物の画像が不良であった。比較例６の導電性ロールは、無機充填剤の配合量が多いため、硬度が高くなり、均一帯電性が得られないためであると考えられる。
【００７２】
以上より、本発明の導電性ゴム部材は、帯電特性を維持し、耐汚染性に優れたものとなることがわかった。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 導電性ロール
１１ 芯金
４０ 電極部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合して成形した導電性弾性層を具備し、前記導電性弾性層の表層部は、少なくともイソシアネート成分及び有機溶媒を含有する表面処理液を含浸させて形成した表面処理層となっていることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項２】
請求項１に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性弾性層は、研磨加工したものであることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の導電性ゴム部材において、前記無機充填剤は、炭酸カルシウム、タルク、シリカ及び亜鉛華から選択される少なくとも一つからなることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項４】
請求項３に記載の導電性ゴム部材において、前記炭酸カルシウムは重質炭酸カルシウムであることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性ゴム部材の表面粗さＲｚが５μｍ以上であることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の導電性ゴム部材からなることを特徴とする帯電ロール。
【請求項１】
ゴム基材１００質量部に対して、粒径が５μｍ以上の粒子を３０質量％以上含む無機充填剤を１０〜１２０質量部配合して成形した導電性弾性層を具備し、前記導電性弾性層の表層部は、少なくともイソシアネート成分及び有機溶媒を含有する表面処理液を含浸させて形成した表面処理層となっていることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項２】
請求項１に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性弾性層は、研磨加工したものであることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の導電性ゴム部材において、前記無機充填剤は、炭酸カルシウム、タルク、シリカ及び亜鉛華から選択される少なくとも一つからなることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項４】
請求項３に記載の導電性ゴム部材において、前記炭酸カルシウムは重質炭酸カルシウムであることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性ゴム部材の表面粗さＲｚが５μｍ以上であることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の導電性ゴム部材からなることを特徴とする帯電ロール。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−５３６５９（Ｐ２０１１−５３６５９Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６５８５０（Ｐ２０１０−１６５８５０）
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【出願人】（０００２２７４１２）シンジーテック株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【出願人】（０００２２７４１２）シンジーテック株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
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