導電性ゴム部材
【課題】 環境依存性が小さく、電気抵抗値が安定した導電性ゴム部材を提供することを課題とする。
【解決手段】 導電性付与材により導電性を付与した導電性弾性層１２からなり、導電性弾性層１２の表層部にはイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含有する表面処理液を含浸することにより表面処理層１２ａが形成されている。
【解決手段】 導電性付与材により導電性を付与した導電性弾性層１２からなり、導電性弾性層１２の表層部にはイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含有する表面処理液を含浸することにより表面処理層１２ａが形成されている。
【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、また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好適に使用される導電性ゴム部材に関し、導電性ロール、ブレード、ベルト等に特に好適な導電性ゴム部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式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は、感光体等への非汚染性、導電性等が要求される。そこで、従来、ポリウレタン、シリコーンゴム製のものが用いられていたが、さらに、各種弾性層表面に各種コーティング層、表面処理層又は被覆チューブを設けたものが提案されている（例えば特許文献１〜特許文献４等参照）。
【０００３】
このうち特許文献４には、低コストで、良好な特性を長期間に亘って維持することができる帯電部材として本出願人が出願した、エピクロルヒドリン系ゴム基材からなる弾性層を有する帯電部材であって、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少なくとも一種のポリマーと、導電性付与材と、イソシアネート成分とを含有する表面処理液で表面処理することにより形成された表面処理層を有する帯電部材が開示されている。
【０００４】
この特許文献４の導電性ロールは、導電性を付与するために表面処理液にカーボンブラック等の導電性付与材を配合しているが、ロール全体の電気抵抗値がカーボンブラックの分散状態の影響を受けやすいという問題があった。
【０００５】
また、他の導電剤を用いた場合には、環境依存性が大きく、安定した画像形成を行うことができないという問題があった。
【０００６】
一方、本出願人は、表層領域を、イオン導電付与剤および熱硬化性化合物を溶剤に溶解させた表面処理液を含浸させて熱硬化させてなる表面処理層とした導電性ゴム部材を開示している（特許文献５参照）。この導電性ゴム部材は、環境依存性が小さく、電気抵抗値が安定したものであるが、より厳しい条件下においては、電気抵抗値が大きく変化してしまうことがあった。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１７５４７０号公報（請求項等）
【特許文献２】特開平５−２８１８３１号公報（請求項等）
【特許文献３】特開平４−２１４５７９号公報（請求項２、［００２２］等）
【特許文献４】特開２００２−０４０７６０号公報（請求項等）
【特許文献５】特開２００７−３１７０３号（請求項等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、環境依存性が小さく、電気抵抗値が安定した導電性ゴム部材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】
【０００９】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、導電性付与材により導電性を付与した導電性弾性層からなり、前記導電性弾性層の表層部にはイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含有する表面処理液を含浸することにより表面処理層が形成されてい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、前記表面処理液は有機溶剤を含有し、前記有機溶剤は前記イソシアネート成分と前記イオン導電性ポリマーとを溶解してい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、前記イオン導電性ポリマーがアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、及びアルキレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様に記載の導電性ゴム部材において、前記表面処理液がカーボンブラックを含有することを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか一つの態様に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性弾性層がエピクロルヒドリンゴムを含むゴム基材からなることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか一つの態様に記載の導電性ゴム部材がロール形状、ブレード形状、又はベルト形状であることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、イソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含む表面処理液を用いることで、環境依存性が小さく、電気抵抗値が安定した導電性ゴム部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の導電性ゴム部材の一例としての導電性ロールを例示しながら本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図１に本発明の導電性ゴム部材の一例を用いた導電性ロールの断面図を示す。
【００１８】
図１（ａ）に示すように導電性ロール１０は、芯金１１上に導電性弾性層１２を有するものであり、導電性弾性層１２の表層部は表面処理層１２ａとなっている。表面処理層１２ａは、導電性弾性層１２の表層部に表面処理液を含浸・硬化させることにより、導電性弾性層１２と一体的に設けられている。
【００１９】
また、図１（ｂ）に示すように、導電性ロール１０は、芯金１１と導電性弾性層１２との間に、例えば任意に設けられる層１３を有していてもよい。ここで、導電性弾性層１２と芯金１１の間に任意に設けられる層は、発泡層でも無発泡層でもよく、さらに１層以上の構造であってもよい。この場合には、最上層が下記の条件を満たす導電性弾性層であればよい。
【００２０】
なお、導電性弾性層１２は、ソリッド（無発泡）でもスポンジ（発泡体）でもよいことはいうまでもない。さらに、導電性弾性層１２は、外表面が研磨されていても研磨されていなくてもよい。
【００２１】
本実施形態の導電性ロール１０の導電性弾性層１２に用いるゴム基材は、特に限定されないが、例えば、エピクロルヒドリンゴム、ポリウレタン、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）等を含むものが挙げられ、好適にはエピクロルヒドリンゴムが用いられる。エピクロルヒドリンゴムは弾性層に導電性を付与することができるため好ましい。
【００２２】
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、エピクロルヒドリン−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四元共重合体やその誘導体などを挙げることができ、これらは単独で用いても、２種以上併用してもよい。また、エピクロルヒドリンゴムに適宜、他のゴム材料をブレンドしてもよい。ブレンドできるゴム基材としては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ポリウレタン、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）等を挙げることができる。
【００２３】
また、ポリウレタンとしては、好適には、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリカーボネート系ポリウレタンなどを挙げることができる。これらのポリウレタンとしては、注型タイプ、ミラブルタイプなどのポリウレタンを挙げることができるが、ウレタンポリオールとポリイソシアネートとを反応することにより得られるいわゆる注型タイプのポリウレタンが好適である。ポリオールと反応させるイソシアネートとしては、例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）チオホスフェート、ビシクロヘプタントリイソシアネートなどの３官能イソシアネート単体、ヘキサメチレンジイソシアネートのシアヌレート変性ポリイソシアネート（３量体：３官能、５量体：４官能）やポリメリックＭＤＩなどの混合物を用いることができる。また、これらの３官能以上のポリイソシアネートと、一般的な２官能イソシアネート化合物との混合物としても良い。２官能イソシアネート化合物の例として、２，４−トルエ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）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４´−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、及びこれらのイソシアネートを両末端に有するプレポリマー等の変性体や多量体などを挙げることができる。
【００２４】
また、導電性弾性層１２には導電性付与材が添加されている必要がある。すなわち、導電性弾性層１２は、ゴム基材に導電性付与材を添加したゴム組成物を加硫したものである。導電性付与材としては、電子導電性付与材である各種カーボンブラックが好ましいが、金属粉などの電子導電性付与材、イオン導電付与剤を用いてもよく、これらを混合して用いてもよい。イオン導電付与剤としては、有機塩類、無機塩類、金属錯体、イオン性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ジエチレングリコール−塩化第二鉄錯体などを挙げることができる。一方、イオン性液体は、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１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムトリフルオロメチルスルフォニル）イミドなどを挙げることができる。
【００２５】
ここで、導電性付与材は、必要以上に入れる必要はなく、所望の抵抗値が得られる最低量に近い量を用いるのが好ましい。必要以上に添加した場合、以下に示すように表面処理層を形成した後、所望の中抵抗、例えば、１０4〜１０7Ω程度の中抵抗が得られ難いからである。例えば、カーボンブラックの場合には、１０重量％以下、好ましくは７重量％以下程度用いるのがよい。
【００２６】
表面処理層１２ａは、導電性弾性層１２の表層部に表面処理液を含浸・硬化させることで導電性弾性層１２の表層部に一体的に設けられている。このような表面処理層１２ａは、少なくともイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含む表面処理液を含浸することにより形成されたものであり、イソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとの密度が表面から内部に向かって漸次疎になるように導電性弾性層１２と一体的に形成される。表面処理液を導電性弾性層１２の表層部に含浸させるとは、導電性弾性層１２を表面処理液に所定時間浸漬するか、表面処理液を導電性弾性層１２に塗布するか、又はスプレー塗布するなどの方法により表面処理液を導電性弾性層１２の表層部に浸透させることをいう。
【００２７】
なお、表面処理液は有機溶剤を含有し、有機溶剤は少なくともイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーを溶解することが好ましい。
【００２８】
ここで、イオン導電性ポリマーとは、極性基を有し、且つ１．０×１０４〜１．０×１０９Ω、好ましくは１．０×１０７〜１．０×１０９Ωの中抵抗の電気抵抗値を示す高分子を指す。
【００２９】
イオン導電性ポリマーは上述した有機溶剤に溶解するものであることが好ましく、さらには弾性を付与できるものが好ましい。表面処理層の柔軟性や強度が向上し、その結果、ロールの表面が磨耗したり、当接する感光体表面を傷つけたりする虞がなくなるためである。このようなイオン導電性ポリマーとしては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、アルキレンオキサイドを含むポリマー等が挙げられる。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、エピクロルヒドリン−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四元共重合体やその誘導体などを挙げることができる。アルキレンオキサイドを含むポリマーとしては、エチレンオキサイド単独重合体、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、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−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やその誘導体などを挙げることができる。なお、イオン導電性ポリマーは、単独で用いても併用してもよい。
【００３０】
導電性付与材として電子導電性付与材を用いた場合、表面処理液中の有機溶剤が導電性弾性層１２に浸透することにより、導電性弾性層１２はわずかに膨潤して微細な溝が発生し、連鎖構造（導電パス）が一旦切断されるが、この微細な溝に表面処理液中の少なくともイソシアネート成分及びイオン導電性ポリマーが充填される。有機溶剤除去後、イソシアネート成分は導電性弾性層１２の導電性付与材の連鎖構造が膨潤前の状態に戻るのを阻止する一方、イオン導電性ポリマーは切断された導電性付与材の連鎖構造を繋ぐ働きをする。すなわち、これらイソシアネート成分及びイオン導電性ポリマーが、切断された導電性付与材の連鎖構造中に介在することになるので、導電性ロール１０の表層部の導電パスはその途中にイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含む中抵抗部分が形成された状態となり、表面処理前とは異なる状態、つまり、多少抵抗が増大した状態に再構成される。
【００３１】
導電性付与材としてイオン導電性付与剤を用いた場合にも同様に、表面処理液中の有機溶剤が導電性弾性層１２に浸透することにより、導電性弾性層１２はわずかに膨潤して微細な溝が発生し、この微細な溝に表面処理液中の少なくともイソシアネート成分及びイオン導電性ポリマーが充填される。このとき、導電性弾性層１２には、電子導電性付与材による連鎖構造（導電パス）はないが、高抵抗を示すイソシアネート成分中にイオン導電性ポリマーが介在することになるので、抵抗を低く維持することができる。
【００３２】
また、イソシアネート成分は導電性弾性層１２の表層部（表面処理層１２ａ）を硬くする傾向にあるが、イオン導電性ポリマーを併用することにより、表面処理層１２ａは弾性（柔軟性）を維持することができる。
【００３３】
また、イソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとは、表面から内部に向かって漸次疎となるように含浸されるので、抵抗の増大は表面側ほど大きくなり、表面処理層１２ａは抵抗傾斜層となる。
【００３４】
イオン導電性ポリマーを含有した表面処理液を導電性弾性層１２に含浸させて表面処理層１２ａを形成することで、簡便に所望の電気的特性を有する導電性ロール１０とすることができる。上述したように、イオン導電性ポリマーは、自身が中抵抗であり、カーボンブラックのように分散することで基材（導電性弾性層１２）の電気抵抗値を低下させて中抵抗の表面処理層１２ａを形成するものとは異なるものである。すなわち、カーボンブラックのように分散状態により電気抵抗値を変動させるものではない。また、イオン導電剤のようにロール表面や当接する感光体等を汚染する虞がない。さらに、イオン導電剤と比べて水分の影響を受けにくいものであるため、イオン導電性ポリマーを含有する表面処理液を用いた導電性ロール１０は環境依存性の小さいものとすることができる。
【００３５】
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）および前記記載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。
【００３６】
表面処理液は、上述した成分を含有するものであればよいが、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や、イオン導電剤を添加してさらに電気抵抗値を低下させるようにしてもよい。表面処理液は、イオン導電性ポリマーを含有していることにより、表面処理層１２ａに導電性を付与することができる。このため、カーボンブラックやイオン導電剤を添加する場合は、少量の添加で十分な効果が得られる。
【００３７】
表面処理液に用いられるカーボンブラックは、イソシアネート成分に対して０〜４０重量％であるのが好ましい。多すぎると脱落、抵抗値のばらつき等の問題が生じ好ましくないからである。
【００３８】
また、表面処理液には、特性を妨げない範囲で、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。
【００３９】
ここで、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、所定の有機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。
【００４０】
表面処理液に含有される有機溶剤は、イソシアネート成分、およびイオン導電性ポリマー、また必要に応じて含有されるこれらカーボンブラック、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ものであればよい。有機溶剤は特に限定されないが、例えば、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエンを挙げることができる。
【００４１】
本発明にかかる導電性ゴム部材は、例えば、導電性ロール、ブレード、ベルト等に用いて好適なものである。
【００４２】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、これら実施例の説明は例示であり、本発明の構成は以下の説明に限定されない。
【００４３】
（実施例１）
＜ロールの製造＞
エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ−１０２；ダイソー社製）１００重量部に、導電剤としてトリフルオロ酢酸ナトリウム０．５重量部、亜鉛華３重量部、ステアリン酸２重量部、加硫剤１．５重量部をそれぞれ添加してロールミキサーで混練りし、これを１６０℃×３０分の加硫条件で芯金の表面にプレス成型した後、外表面を所定の外径まで研磨加工して、芯金表面に弾性層が形成されたロール部材を得た。
【００４４】
＜表面処理液の調製＞
酢酸エチル１００重量部に、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）１５重量部とエピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)３重量部とを添加混合溶解させ、表面処理液を作製した。
【００４５】
＜ロールの表面処理＞
表面処理液を２３℃に保ったまま、前記ロール部材を６０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。
【００４６】
（実施例２）
実施例１において用いたロール部材に、酢酸エチル１００重量部、アセチレンブラック（電気化学社製）２重量部、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)３重量部とをボールミルで３時間分散混合した後、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）１５重量部を添加混合溶解させて作製した表面処理液を用いて表面処理層を形成し、実施例２の導電性ロールとした。
【００４７】
（実施例３）
実施例１において用いたロール部材に、トルエン１００重量部、アセチレンブラック（電気化学社製）２重量部、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体（ゼオスパン８０３０；日本ゼオン社製）８重量部、アクリルシリコーン系ポリマー（モデイバーＦＳ７００；日本油脂社製）１重量部、アクリルフッ素系ポリマー（ノバフッソ；大日本色材製）１重量部をボールミルで３時間分散混合した後、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）１０重量部とを添加混合溶解させて作製した表面処理液を用い、実施例１と同様にして表面処理層を形成し、実施例３の導電性ロールとした。
【００４８】
（実施例４）
＜ロールの製造＞
中高ニトリルタイプのアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）１００重量部に、トーカブラック＃５５００（東海カーボン社製）１０重量部、旭サーマル２５重量部、サンセラーＴＥＴ（三新化学工業社製）１．５重量部、サンセラーＣＺ（三新化学工業社製）１．５重量部、硫黄１．０重量部を、それぞれ添加してロールミキサーで混練りし、１６０℃×３０分の加硫条件で芯金の表面に押出成型した後、外表面を所定の外径まで研磨加工して、芯金表面に弾性層が形成されたロール部材を得た。
【００４９】
＜表面処理液の調製＞
トルエン１００重量部、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)２重量部と、中高ニトリルタイプのアクリロニトリルブタジエンゴム１重量部、アクリルフッ素系ポリマー（ノバフッソ；大日本色材製）１重量部をボールミルで３時間分散混合した後、イソシアネートプレポリマー（アジプレンＬ１００：ユニロイヤル社製）１０重量部とを添加混合溶解させて作製した。
【００５０】
前記表面処理液を用いて実施例１と同様にして表面処理層を形成し、実施例４の導電性ロールとした。
【００５１】
（実施例５）
３官能ポリエーテル系ポリオールであるＭＮ−３０５０（三井武田ケミカル社製）１００重量部に、ＶＡＬＣＡＮ ＸＣ（キャボット社製）７重量部を添加し、粒度が２０μｍ以下となる程度まで分散させ、８０℃に温調した後、減圧下にて脱泡、脱水操作を行ってＡ液を得た。一方、プレポリマーアジプレンＬ１００（ユニロイヤル社製）２５重量部に、コロネートＣ−ＨＸ（日本ポリウレタン社製）１１重量部を添加・混合し、８０℃に温調してＢ液を得た。このＡ液とＢ液とを混合し、１２０℃×１２０分の加硫条件で芯金の表面に注入成型した後、外表面を所定の外径まで研磨加工して、芯金表面に弾性層が形成されたロール部材を得た。
【００５２】
前記ロール部材に、実施例３において、アセチレンブラックを添加せずに過塩素酸リチウム０．５部重量部添加した表面処理液を用いて表面処理層を形成し、実施例５の導電性ロールとした。
【００５３】
（比較例１）
実施例２において、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)を添加せずに表面処理を行ったものを、比較例１の導電性ロールとした。
【００５４】
（比較例２）
実施例１において、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)を添加せずに過塩素酸アンモニウム１．０重量部を添加して表面処理を行ったものを、比較例２の導電性ロールとした。
【００５５】
（比較例３）
実施例１において、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）を添加せずにウレタン塗料（ネオレッツＲ−９４０；楠本化成社製）を添加して３０μｍのコーティング層を形成したものを、比較例３の導電性ロールとした。
【００５６】
（比較例４）
実施例４において、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)と中高ニトリルタイプのアクリロニトリルブタジエンゴムを添加せずに表面処理を行ったものを、比較例４の導電性ロールとした。
【００５７】
（比較例５）
実施例５において、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体(ゼオスパン８０３０；日本ゼオン社製)を添加せずに表面処理を行なったものを、比較例５の導電性ロールとした。
【００５８】
（試験例１）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２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、常温常湿環境（Ｎ／Ｎ：２０℃×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。
【００５９】
（試験例２）画像評価
実施例１〜４及び比較例１〜４の導電性ロールを帯電ロール、実施例５及び比較例５の導電性ロールを現像ロールとして、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％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○、画像がやや不良であった場合は△、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。この結果を下記表１及び表２に示す。
【００６０】
（試験例３）ＯＰＣ汚染試験
実施例１〜４及び各比較例１〜４の導電性ロールを帯電ロール、実施例５及び比較例５の導電性ロールを現像ロールとして、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、カートリッジごと５０℃、９０％ＲＨの環境に１４日間保持した後、カートリッジ及び各導電性ロールをプリンターに組付けて画像を出力した。このときの画像評価を行った。なお、画像が良好であった場合は○、画像がやや不良であった場合は△、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。また、当接させていたＯＰＣと導電性ロールの表面を顕微鏡観察した。この結果を下記表１及び表２に示す。
【００６１】
（試験例４）連続印刷試験
実施例１〜４及び比較例１〜４の導電性ロールを帯電ロール、実施例５及び比較例５の導電性ロールを現像ロールとして、市販のレーザプリンターに実装し、ＨＨ環境（３５℃、８５％ＲＨ）にて１００００枚連続印刷後、ＬＬ環境下で印刷を行い、その印刷物の画像評価を行った。この結果は、表１及び表２に示す。画像が良好なものを○、画像がやや不良であったものを△、画像が不良なものを×とした。なお、「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。
【００６２】
また、１００００枚連続印刷後の電気抵抗値を試験例１と同様の方法により測定した。この結果を下記表１及び表２に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
（結果のまとめ）
表１に示すように、エピクロルヒドリンゴムを表面処理液に溶解させた実施例１、カーボンを併用した実施例２、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体を用いた実施例３の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、それぞれの環境下で良好な評価が得られた。また、ＯＰＣ汚染試験において、ＯＰＣ表面も帯電ロール表面も表面状態が良好であり、印刷物の画像も良好であった。さらに、連続印刷試験の印刷物の画像は良好であり、連続印刷試験後の電気抵抗値は初期の電気抵抗値と比べて大きな変化はなかった。すなわち、実施例１〜３の導電性ロールは、電気抵抗値が安定したものであった。
【００６６】
これに対し、比較例１の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、ＮＮ、ＨＨ環境下で印刷した印刷物の画像は良好な評価が得られたが、ＬＬ環境下では、電気抵抗値のバラツキが原因と考えられる点状の濃淡が見られ、不良の評価が得られた。ＬＬ環境下では、帯電ロールの電気抵抗値が高くなり、カーボンブラックの分散状態に起因する電気抵抗値のバラツキが顕在したためと考えられる。また、ＯＰＣ汚染試験においては、ロール表面にわずかに圧接痕が見られ、印刷物の画像はやや不良の評価であった。また、連続印刷試験後の電気抵抗値が初期の電気抵抗値に比べて大きく上昇しており、印刷物の画像が悪化する結果となった。
【００６７】
一方、比較例２の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、ＮＮ環境下では良好な評価が得られたが、ＬＬ環境下ではやや不良、ＨＨ環境下では不良の評価が得られた。これは、ゴム基材ならびに表面処理液の双方にイオン導電剤を用いたことで、両環境下での水分の影響が顕著になったためと考えられる。また、ＯＰＣ汚染試験においては、ＯＰＣ表面及びロール表面はイオン導電剤によると思われる汚染が見られた上、ロール表面にはわずかな圧接痕が見られ、印刷物の画像は不良の評価であった。また、連続印刷試験においても、印刷物の画像は不良の評価であった。
【００６８】
また、イソシアネート化合物の代わりにウレタン樹脂を用い、エピクロルヒドリンゴムとの混合物でコーティング層を設けた比較例３の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、試験例２においてはそれぞれの環境下において良好な結果が得られたが、連続印刷試験後（試験例４）は不良の評価であった。連続印刷後、帯電ロール表面を観察したところ、ロール表面にシワが発生していることがわかった。これは、変位に対する追随性がコーティング層とゴム層とで異なるために、その界面に応力が集中したためと考えられる。これにより、表面処理層を設けることが重要であることが分かる。なお、ＯＰＣ汚染試験において、ＯＰＣ表面に汚染は見られなかったものの、帯電ロール表面には、若干の圧接痕が見られ、印刷物の画像は、やや不良の評価であった。
【００６９】
ゴム基材をＮＢＲとし、エピクロルヒドリンゴムとＮＢＲを表面処理液に溶解させた実施例４の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、試験例２においては、それぞれの環境下で良好な評価が得られた。また、ＯＰＣ汚染試験において、ＯＰＣ表面も、帯電ロール表面も表面状態が良好であり、印刷物の画像も良好であった。また、連続印刷試験の印刷物の画像も良好であった。
【００７０】
一方、エピクロルヒドリンゴムとＮＢＲを表面処理液に溶解させなかった比較例４の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、試験例２のそれぞれの環境下では良好な評価が得られたものの、連続印刷試験においては電気抵抗値が上昇しており、やや不良の評価であった。これは、ロール表層部の変形の繰り返しにより、表層部の導電パスにバラつきが生じたためと思われる。なお、ＯＰＣ汚染試験においては、ＯＰＣ表面も、帯電ロール表面も表面状態が良好であり、印刷物の画像も良好であった。
【００７１】
ゴム基材をウレタンとし、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体を表面処理液に溶解させた実施例５の導電性ロールを現像ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、それぞれの環境下で良好な評価が得られた。また、ＯＰＣ汚染試験において、ＯＰＣ表面も帯電ロール表面も表面状態が良好であり、印刷物の画像も良好であった。また、連続印刷試験の印刷物の画像も良好であった。
【００７２】
一方、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体を表面処理液に溶解させなかった比較例５の導電性ロールを現像ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、試験例２のそれぞれの環境下で良好な評価が得られたものの、連続印刷試験においては電気抵抗値が上昇しており、やや不良の評価であった。比較例４の導電性ロールと同様、ロール表層部の変形の繰り返しにより、表層部の導電パスにバラつきが生じたためと思われる。なお、ＯＰＣ汚染試験においては、汚染は見られなかったものの、ロール表面には若干の圧接痕が見られ、印刷物の画像はやや不良の評価であった。
【００７３】
以上より、本発明の導電性ゴム部材は、イソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを表面処理液に配合することにより、環境依存性が小さく、また、ロール表層部の変形を繰り返しても電気抵抗値が安定した導電性ゴム部材となることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の導電性ゴム部材の一例を用いた導電性ロールの断面図である。
【図２】試験例１の測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 導電性ロール
１１ 芯金
１２ 弾性層
１２ａ 表面処理層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式複写機及びプリンター、また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好適に使用される導電性ゴム部材に関し、導電性ロール、ブレード、ベルト等に特に好適な導電性ゴム部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式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は、感光体等への非汚染性、導電性等が要求される。そこで、従来、ポリウレタン、シリコーンゴム製のものが用いられていたが、さらに、各種弾性層表面に各種コーティング層、表面処理層又は被覆チューブを設けたものが提案されている（例えば特許文献１〜特許文献４等参照）。
【０００３】
このうち特許文献４には、低コストで、良好な特性を長期間に亘って維持することができる帯電部材として本出願人が出願した、エピクロルヒドリン系ゴム基材からなる弾性層を有する帯電部材であって、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少なくとも一種のポリマーと、導電性付与材と、イソシアネート成分とを含有する表面処理液で表面処理することにより形成された表面処理層を有する帯電部材が開示されている。
【０００４】
この特許文献４の導電性ロールは、導電性を付与するために表面処理液にカーボンブラック等の導電性付与材を配合しているが、ロール全体の電気抵抗値がカーボンブラックの分散状態の影響を受けやすいという問題があった。
【０００５】
また、他の導電剤を用いた場合には、環境依存性が大きく、安定した画像形成を行うことができないという問題があった。
【０００６】
一方、本出願人は、表層領域を、イオン導電付与剤および熱硬化性化合物を溶剤に溶解させた表面処理液を含浸させて熱硬化させてなる表面処理層とした導電性ゴム部材を開示している（特許文献５参照）。この導電性ゴム部材は、環境依存性が小さく、電気抵抗値が安定したものであるが、より厳しい条件下においては、電気抵抗値が大きく変化してしまうことがあった。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１７５４７０号公報（請求項等）
【特許文献２】特開平５−２８１８３１号公報（請求項等）
【特許文献３】特開平４−２１４５７９号公報（請求項２、［００２２］等）
【特許文献４】特開２００２−０４０７６０号公報（請求項等）
【特許文献５】特開２００７−３１７０３号（請求項等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、環境依存性が小さく、電気抵抗値が安定した導電性ゴム部材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】
【０００９】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、導電性付与材により導電性を付与した導電性弾性層からなり、前記導電性弾性層の表層部にはイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含有する表面処理液を含浸することにより表面処理層が形成されてい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、前記表面処理液は有機溶剤を含有し、前記有機溶剤は前記イソシアネート成分と前記イオン導電性ポリマーとを溶解してい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、前記イオン導電性ポリマーがアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、及びアルキレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様に記載の導電性ゴム部材において、前記表面処理液がカーボンブラックを含有することを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか一つの態様に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性弾性層がエピクロルヒドリンゴムを含むゴム基材からなることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか一つの態様に記載の導電性ゴム部材がロール形状、ブレード形状、又はベルト形状であることを特徴とする導電性ゴム部材にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、イソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含む表面処理液を用いることで、環境依存性が小さく、電気抵抗値が安定した導電性ゴム部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の導電性ゴム部材の一例としての導電性ロールを例示しながら本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図１に本発明の導電性ゴム部材の一例を用いた導電性ロールの断面図を示す。
【００１８】
図１（ａ）に示すように導電性ロール１０は、芯金１１上に導電性弾性層１２を有するものであり、導電性弾性層１２の表層部は表面処理層１２ａとなっている。表面処理層１２ａは、導電性弾性層１２の表層部に表面処理液を含浸・硬化させることにより、導電性弾性層１２と一体的に設けられている。
【００１９】
また、図１（ｂ）に示すように、導電性ロール１０は、芯金１１と導電性弾性層１２との間に、例えば任意に設けられる層１３を有していてもよい。ここで、導電性弾性層１２と芯金１１の間に任意に設けられる層は、発泡層でも無発泡層でもよく、さらに１層以上の構造であってもよい。この場合には、最上層が下記の条件を満たす導電性弾性層であればよい。
【００２０】
なお、導電性弾性層１２は、ソリッド（無発泡）でもスポンジ（発泡体）でもよいことはいうまでもない。さらに、導電性弾性層１２は、外表面が研磨されていても研磨されていなくてもよい。
【００２１】
本実施形態の導電性ロール１０の導電性弾性層１２に用いるゴム基材は、特に限定されないが、例えば、エピクロルヒドリンゴム、ポリウレタン、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）等を含むものが挙げられ、好適にはエピクロルヒドリンゴムが用いられる。エピクロルヒドリンゴムは弾性層に導電性を付与することができるため好ましい。
【００２２】
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、エピクロルヒドリン−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四元共重合体やその誘導体などを挙げることができ、これらは単独で用いても、２種以上併用してもよい。また、エピクロルヒドリンゴムに適宜、他のゴム材料をブレンドしてもよい。ブレンドできるゴム基材としては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ポリウレタン、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）等を挙げることができる。
【００２３】
また、ポリウレタンとしては、好適には、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリカーボネート系ポリウレタンなどを挙げることができる。これらのポリウレタンとしては、注型タイプ、ミラブルタイプなどのポリウレタンを挙げることができるが、ウレタンポリオールとポリイソシアネートとを反応することにより得られるいわゆる注型タイプのポリウレタンが好適である。ポリオールと反応させるイソシアネートとしては、例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）チオホスフェート、ビシクロヘプタントリイソシアネートなどの３官能イソシアネート単体、ヘキサメチレンジイソシアネートのシアヌレート変性ポリイソシアネート（３量体：３官能、５量体：４官能）やポリメリックＭＤＩなどの混合物を用いることができる。また、これらの３官能以上のポリイソシアネートと、一般的な２官能イソシアネート化合物との混合物としても良い。２官能イソシアネート化合物の例として、２，４−トルエ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）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４´−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、及びこれらのイソシアネートを両末端に有するプレポリマー等の変性体や多量体などを挙げることができる。
【００２４】
また、導電性弾性層１２には導電性付与材が添加されている必要がある。すなわち、導電性弾性層１２は、ゴム基材に導電性付与材を添加したゴム組成物を加硫したものである。導電性付与材としては、電子導電性付与材である各種カーボンブラックが好ましいが、金属粉などの電子導電性付与材、イオン導電付与剤を用いてもよく、これらを混合して用いてもよい。イオン導電付与剤としては、有機塩類、無機塩類、金属錯体、イオン性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ジエチレングリコール−塩化第二鉄錯体などを挙げることができる。一方、イオン性液体は、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１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムトリフルオロメチルスルフォニル）イミドなどを挙げることができる。
【００２５】
ここで、導電性付与材は、必要以上に入れる必要はなく、所望の抵抗値が得られる最低量に近い量を用いるのが好ましい。必要以上に添加した場合、以下に示すように表面処理層を形成した後、所望の中抵抗、例えば、１０4〜１０7Ω程度の中抵抗が得られ難いからである。例えば、カーボンブラックの場合には、１０重量％以下、好ましくは７重量％以下程度用いるのがよい。
【００２６】
表面処理層１２ａは、導電性弾性層１２の表層部に表面処理液を含浸・硬化させることで導電性弾性層１２の表層部に一体的に設けられている。このような表面処理層１２ａは、少なくともイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含む表面処理液を含浸することにより形成されたものであり、イソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとの密度が表面から内部に向かって漸次疎になるように導電性弾性層１２と一体的に形成される。表面処理液を導電性弾性層１２の表層部に含浸させるとは、導電性弾性層１２を表面処理液に所定時間浸漬するか、表面処理液を導電性弾性層１２に塗布するか、又はスプレー塗布するなどの方法により表面処理液を導電性弾性層１２の表層部に浸透させることをいう。
【００２７】
なお、表面処理液は有機溶剤を含有し、有機溶剤は少なくともイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーを溶解することが好ましい。
【００２８】
ここで、イオン導電性ポリマーとは、極性基を有し、且つ１．０×１０４〜１．０×１０９Ω、好ましくは１．０×１０７〜１．０×１０９Ωの中抵抗の電気抵抗値を示す高分子を指す。
【００２９】
イオン導電性ポリマーは上述した有機溶剤に溶解するものであることが好ましく、さらには弾性を付与できるものが好ましい。表面処理層の柔軟性や強度が向上し、その結果、ロールの表面が磨耗したり、当接する感光体表面を傷つけたりする虞がなくなるためである。このようなイオン導電性ポリマーとしては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、アルキレンオキサイドを含むポリマー等が挙げられる。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、エピクロルヒドリン−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四元共重合体やその誘導体などを挙げることができる。アルキレンオキサイドを含むポリマーとしては、エチレンオキサイド単独重合体、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、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−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やその誘導体などを挙げることができる。なお、イオン導電性ポリマーは、単独で用いても併用してもよい。
【００３０】
導電性付与材として電子導電性付与材を用いた場合、表面処理液中の有機溶剤が導電性弾性層１２に浸透することにより、導電性弾性層１２はわずかに膨潤して微細な溝が発生し、連鎖構造（導電パス）が一旦切断されるが、この微細な溝に表面処理液中の少なくともイソシアネート成分及びイオン導電性ポリマーが充填される。有機溶剤除去後、イソシアネート成分は導電性弾性層１２の導電性付与材の連鎖構造が膨潤前の状態に戻るのを阻止する一方、イオン導電性ポリマーは切断された導電性付与材の連鎖構造を繋ぐ働きをする。すなわち、これらイソシアネート成分及びイオン導電性ポリマーが、切断された導電性付与材の連鎖構造中に介在することになるので、導電性ロール１０の表層部の導電パスはその途中にイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含む中抵抗部分が形成された状態となり、表面処理前とは異なる状態、つまり、多少抵抗が増大した状態に再構成される。
【００３１】
導電性付与材としてイオン導電性付与剤を用いた場合にも同様に、表面処理液中の有機溶剤が導電性弾性層１２に浸透することにより、導電性弾性層１２はわずかに膨潤して微細な溝が発生し、この微細な溝に表面処理液中の少なくともイソシアネート成分及びイオン導電性ポリマーが充填される。このとき、導電性弾性層１２には、電子導電性付与材による連鎖構造（導電パス）はないが、高抵抗を示すイソシアネート成分中にイオン導電性ポリマーが介在することになるので、抵抗を低く維持することができる。
【００３２】
また、イソシアネート成分は導電性弾性層１２の表層部（表面処理層１２ａ）を硬くする傾向にあるが、イオン導電性ポリマーを併用することにより、表面処理層１２ａは弾性（柔軟性）を維持することができる。
【００３３】
また、イソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとは、表面から内部に向かって漸次疎となるように含浸されるので、抵抗の増大は表面側ほど大きくなり、表面処理層１２ａは抵抗傾斜層となる。
【００３４】
イオン導電性ポリマーを含有した表面処理液を導電性弾性層１２に含浸させて表面処理層１２ａを形成することで、簡便に所望の電気的特性を有する導電性ロール１０とすることができる。上述したように、イオン導電性ポリマーは、自身が中抵抗であり、カーボンブラックのように分散することで基材（導電性弾性層１２）の電気抵抗値を低下させて中抵抗の表面処理層１２ａを形成するものとは異なるものである。すなわち、カーボンブラックのように分散状態により電気抵抗値を変動させるものではない。また、イオン導電剤のようにロール表面や当接する感光体等を汚染する虞がない。さらに、イオン導電剤と比べて水分の影響を受けにくいものであるため、イオン導電性ポリマーを含有する表面処理液を用いた導電性ロール１０は環境依存性の小さいものとすることができる。
【００３５】
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）および前記記載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。
【００３６】
表面処理液は、上述した成分を含有するものであればよいが、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や、イオン導電剤を添加してさらに電気抵抗値を低下させるようにしてもよい。表面処理液は、イオン導電性ポリマーを含有していることにより、表面処理層１２ａに導電性を付与することができる。このため、カーボンブラックやイオン導電剤を添加する場合は、少量の添加で十分な効果が得られる。
【００３７】
表面処理液に用いられるカーボンブラックは、イソシアネート成分に対して０〜４０重量％であるのが好ましい。多すぎると脱落、抵抗値のばらつき等の問題が生じ好ましくないからである。
【００３８】
また、表面処理液には、特性を妨げない範囲で、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。
【００３９】
ここで、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、所定の有機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。
【００４０】
表面処理液に含有される有機溶剤は、イソシアネート成分、およびイオン導電性ポリマー、また必要に応じて含有されるこれらカーボンブラック、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ものであればよい。有機溶剤は特に限定されないが、例えば、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエンを挙げることができる。
【００４１】
本発明にかかる導電性ゴム部材は、例えば、導電性ロール、ブレード、ベルト等に用いて好適なものである。
【００４２】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、これら実施例の説明は例示であり、本発明の構成は以下の説明に限定されない。
【００４３】
（実施例１）
＜ロールの製造＞
エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ−１０２；ダイソー社製）１００重量部に、導電剤としてトリフルオロ酢酸ナトリウム０．５重量部、亜鉛華３重量部、ステアリン酸２重量部、加硫剤１．５重量部をそれぞれ添加してロールミキサーで混練りし、これを１６０℃×３０分の加硫条件で芯金の表面にプレス成型した後、外表面を所定の外径まで研磨加工して、芯金表面に弾性層が形成されたロール部材を得た。
【００４４】
＜表面処理液の調製＞
酢酸エチル１００重量部に、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）１５重量部とエピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)３重量部とを添加混合溶解させ、表面処理液を作製した。
【００４５】
＜ロールの表面処理＞
表面処理液を２３℃に保ったまま、前記ロール部材を６０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。
【００４６】
（実施例２）
実施例１において用いたロール部材に、酢酸エチル１００重量部、アセチレンブラック（電気化学社製）２重量部、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)３重量部とをボールミルで３時間分散混合した後、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）１５重量部を添加混合溶解させて作製した表面処理液を用いて表面処理層を形成し、実施例２の導電性ロールとした。
【００４７】
（実施例３）
実施例１において用いたロール部材に、トルエン１００重量部、アセチレンブラック（電気化学社製）２重量部、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体（ゼオスパン８０３０；日本ゼオン社製）８重量部、アクリルシリコーン系ポリマー（モデイバーＦＳ７００；日本油脂社製）１重量部、アクリルフッ素系ポリマー（ノバフッソ；大日本色材製）１重量部をボールミルで３時間分散混合した後、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）１０重量部とを添加混合溶解させて作製した表面処理液を用い、実施例１と同様にして表面処理層を形成し、実施例３の導電性ロールとした。
【００４８】
（実施例４）
＜ロールの製造＞
中高ニトリルタイプのアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）１００重量部に、トーカブラック＃５５００（東海カーボン社製）１０重量部、旭サーマル２５重量部、サンセラーＴＥＴ（三新化学工業社製）１．５重量部、サンセラーＣＺ（三新化学工業社製）１．５重量部、硫黄１．０重量部を、それぞれ添加してロールミキサーで混練りし、１６０℃×３０分の加硫条件で芯金の表面に押出成型した後、外表面を所定の外径まで研磨加工して、芯金表面に弾性層が形成されたロール部材を得た。
【００４９】
＜表面処理液の調製＞
トルエン１００重量部、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)２重量部と、中高ニトリルタイプのアクリロニトリルブタジエンゴム１重量部、アクリルフッ素系ポリマー（ノバフッソ；大日本色材製）１重量部をボールミルで３時間分散混合した後、イソシアネートプレポリマー（アジプレンＬ１００：ユニロイヤル社製）１０重量部とを添加混合溶解させて作製した。
【００５０】
前記表面処理液を用いて実施例１と同様にして表面処理層を形成し、実施例４の導電性ロールとした。
【００５１】
（実施例５）
３官能ポリエーテル系ポリオールであるＭＮ−３０５０（三井武田ケミカル社製）１００重量部に、ＶＡＬＣＡＮ ＸＣ（キャボット社製）７重量部を添加し、粒度が２０μｍ以下となる程度まで分散させ、８０℃に温調した後、減圧下にて脱泡、脱水操作を行ってＡ液を得た。一方、プレポリマーアジプレンＬ１００（ユニロイヤル社製）２５重量部に、コロネートＣ−ＨＸ（日本ポリウレタン社製）１１重量部を添加・混合し、８０℃に温調してＢ液を得た。このＡ液とＢ液とを混合し、１２０℃×１２０分の加硫条件で芯金の表面に注入成型した後、外表面を所定の外径まで研磨加工して、芯金表面に弾性層が形成されたロール部材を得た。
【００５２】
前記ロール部材に、実施例３において、アセチレンブラックを添加せずに過塩素酸リチウム０．５部重量部添加した表面処理液を用いて表面処理層を形成し、実施例５の導電性ロールとした。
【００５３】
（比較例１）
実施例２において、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)を添加せずに表面処理を行ったものを、比較例１の導電性ロールとした。
【００５４】
（比較例２）
実施例１において、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)を添加せずに過塩素酸アンモニウム１．０重量部を添加して表面処理を行ったものを、比較例２の導電性ロールとした。
【００５５】
（比較例３）
実施例１において、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）を添加せずにウレタン塗料（ネオレッツＲ−９４０；楠本化成社製）を添加して３０μｍのコーティング層を形成したものを、比較例３の導電性ロールとした。
【００５６】
（比較例４）
実施例４において、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーＣ；ダイソー社製)と中高ニトリルタイプのアクリロニトリルブタジエンゴムを添加せずに表面処理を行ったものを、比較例４の導電性ロールとした。
【００５７】
（比較例５）
実施例５において、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体(ゼオスパン８０３０；日本ゼオン社製)を添加せずに表面処理を行なったものを、比較例５の導電性ロールとした。
【００５８】
（試験例１）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２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、常温常湿環境（Ｎ／Ｎ：２０℃×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。
【００５９】
（試験例２）画像評価
実施例１〜４及び比較例１〜４の導電性ロールを帯電ロール、実施例５及び比較例５の導電性ロールを現像ロールとして、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％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○、画像がやや不良であった場合は△、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。この結果を下記表１及び表２に示す。
【００６０】
（試験例３）ＯＰＣ汚染試験
実施例１〜４及び各比較例１〜４の導電性ロールを帯電ロール、実施例５及び比較例５の導電性ロールを現像ロールとして、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、カートリッジごと５０℃、９０％ＲＨの環境に１４日間保持した後、カートリッジ及び各導電性ロールをプリンターに組付けて画像を出力した。このときの画像評価を行った。なお、画像が良好であった場合は○、画像がやや不良であった場合は△、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。また、当接させていたＯＰＣと導電性ロールの表面を顕微鏡観察した。この結果を下記表１及び表２に示す。
【００６１】
（試験例４）連続印刷試験
実施例１〜４及び比較例１〜４の導電性ロールを帯電ロール、実施例５及び比較例５の導電性ロールを現像ロールとして、市販のレーザプリンターに実装し、ＨＨ環境（３５℃、８５％ＲＨ）にて１００００枚連続印刷後、ＬＬ環境下で印刷を行い、その印刷物の画像評価を行った。この結果は、表１及び表２に示す。画像が良好なものを○、画像がやや不良であったものを△、画像が不良なものを×とした。なお、「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。
【００６２】
また、１００００枚連続印刷後の電気抵抗値を試験例１と同様の方法により測定した。この結果を下記表１及び表２に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
（結果のまとめ）
表１に示すように、エピクロルヒドリンゴムを表面処理液に溶解させた実施例１、カーボンを併用した実施例２、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体を用いた実施例３の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、それぞれの環境下で良好な評価が得られた。また、ＯＰＣ汚染試験において、ＯＰＣ表面も帯電ロール表面も表面状態が良好であり、印刷物の画像も良好であった。さらに、連続印刷試験の印刷物の画像は良好であり、連続印刷試験後の電気抵抗値は初期の電気抵抗値と比べて大きな変化はなかった。すなわち、実施例１〜３の導電性ロールは、電気抵抗値が安定したものであった。
【００６６】
これに対し、比較例１の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、ＮＮ、ＨＨ環境下で印刷した印刷物の画像は良好な評価が得られたが、ＬＬ環境下では、電気抵抗値のバラツキが原因と考えられる点状の濃淡が見られ、不良の評価が得られた。ＬＬ環境下では、帯電ロールの電気抵抗値が高くなり、カーボンブラックの分散状態に起因する電気抵抗値のバラツキが顕在したためと考えられる。また、ＯＰＣ汚染試験においては、ロール表面にわずかに圧接痕が見られ、印刷物の画像はやや不良の評価であった。また、連続印刷試験後の電気抵抗値が初期の電気抵抗値に比べて大きく上昇しており、印刷物の画像が悪化する結果となった。
【００６７】
一方、比較例２の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、ＮＮ環境下では良好な評価が得られたが、ＬＬ環境下ではやや不良、ＨＨ環境下では不良の評価が得られた。これは、ゴム基材ならびに表面処理液の双方にイオン導電剤を用いたことで、両環境下での水分の影響が顕著になったためと考えられる。また、ＯＰＣ汚染試験においては、ＯＰＣ表面及びロール表面はイオン導電剤によると思われる汚染が見られた上、ロール表面にはわずかな圧接痕が見られ、印刷物の画像は不良の評価であった。また、連続印刷試験においても、印刷物の画像は不良の評価であった。
【００６８】
また、イソシアネート化合物の代わりにウレタン樹脂を用い、エピクロルヒドリンゴムとの混合物でコーティング層を設けた比較例３の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、試験例２においてはそれぞれの環境下において良好な結果が得られたが、連続印刷試験後（試験例４）は不良の評価であった。連続印刷後、帯電ロール表面を観察したところ、ロール表面にシワが発生していることがわかった。これは、変位に対する追随性がコーティング層とゴム層とで異なるために、その界面に応力が集中したためと考えられる。これにより、表面処理層を設けることが重要であることが分かる。なお、ＯＰＣ汚染試験において、ＯＰＣ表面に汚染は見られなかったものの、帯電ロール表面には、若干の圧接痕が見られ、印刷物の画像は、やや不良の評価であった。
【００６９】
ゴム基材をＮＢＲとし、エピクロルヒドリンゴムとＮＢＲを表面処理液に溶解させた実施例４の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、試験例２においては、それぞれの環境下で良好な評価が得られた。また、ＯＰＣ汚染試験において、ＯＰＣ表面も、帯電ロール表面も表面状態が良好であり、印刷物の画像も良好であった。また、連続印刷試験の印刷物の画像も良好であった。
【００７０】
一方、エピクロルヒドリンゴムとＮＢＲを表面処理液に溶解させなかった比較例４の導電性ロールを帯電ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、試験例２のそれぞれの環境下では良好な評価が得られたものの、連続印刷試験においては電気抵抗値が上昇しており、やや不良の評価であった。これは、ロール表層部の変形の繰り返しにより、表層部の導電パスにバラつきが生じたためと思われる。なお、ＯＰＣ汚染試験においては、ＯＰＣ表面も、帯電ロール表面も表面状態が良好であり、印刷物の画像も良好であった。
【００７１】
ゴム基材をウレタンとし、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体を表面処理液に溶解させた実施例５の導電性ロールを現像ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、それぞれの環境下で良好な評価が得られた。また、ＯＰＣ汚染試験において、ＯＰＣ表面も帯電ロール表面も表面状態が良好であり、印刷物の画像も良好であった。また、連続印刷試験の印刷物の画像も良好であった。
【００７２】
一方、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体を表面処理液に溶解させなかった比較例５の導電性ロールを現像ロールとして用いて印刷した印刷物の画像は、試験例２のそれぞれの環境下で良好な評価が得られたものの、連続印刷試験においては電気抵抗値が上昇しており、やや不良の評価であった。比較例４の導電性ロールと同様、ロール表層部の変形の繰り返しにより、表層部の導電パスにバラつきが生じたためと思われる。なお、ＯＰＣ汚染試験においては、汚染は見られなかったものの、ロール表面には若干の圧接痕が見られ、印刷物の画像はやや不良の評価であった。
【００７３】
以上より、本発明の導電性ゴム部材は、イソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを表面処理液に配合することにより、環境依存性が小さく、また、ロール表層部の変形を繰り返しても電気抵抗値が安定した導電性ゴム部材となることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の導電性ゴム部材の一例を用いた導電性ロールの断面図である。
【図２】試験例１の測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 導電性ロール
１１ 芯金
１２ 弾性層
１２ａ 表面処理層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性付与材により導電性を付与した導電性弾性層からなり、前記導電性弾性層の表層部にはイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含有する表面処理液を含浸することにより表面処理層が形成され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、前記表面処理液は有機溶剤を含有し、前記有機溶剤は前記イソシアネート成分と前記イオン導電性ポリマーとを溶解してい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、前記イオン導電性ポリマーがアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、及びアルキレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の導電性ゴム部材において、前記表面処理液がカーボンブラックを含有す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の何れか一項に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性弾性層がエピクロルヒドリンゴムを含むゴム基材からな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の何れか一項に記載の導電性ゴム部材がロール形状、ブレード形状、又はベルト形状であることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項１】
導電性付与材により導電性を付与した導電性弾性層からなり、前記導電性弾性層の表層部にはイソシアネート成分とイオン導電性ポリマーとを含有する表面処理液を含浸することにより表面処理層が形成され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、前記表面処理液は有機溶剤を含有し、前記有機溶剤は前記イソシアネート成分と前記イオン導電性ポリマーとを溶解してい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、前記イオン導電性ポリマーがアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、及びアルキレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする導電性ゴム部材。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の導電性ゴム部材において、前記表面処理液がカーボンブラックを含有す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の何れか一項に記載の導電性ゴム部材において、前記導電性弾性層がエピクロルヒドリンゴムを含むゴム基材からな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の何れか一項に記載の導電性ゴム部材がロール形状、ブレード形状、又はベルト形状であることを特徴とする導電性ゴム部材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２７４２６２（Ｐ２００８−２７４２６２Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９５７２４（Ｐ２００８−９５７２４）
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【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２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【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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