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導電性ローラ
説明

導電性ローラ

【課題】良好なイオン導電性を有するとともに、リサイクル等が容易な熱可塑性エラストマ組成物からなり、しかもヘタリ等を生じにくい上、環境に影響を及ぼしたり、感光体やトナーを汚染したりするおそれもない導電性ローラを提供する。
【解決手段】イオン導電性塩を含むイオン導電性エラストマを、相溶化剤の存在下、基材樹脂中に分散させた熱可塑性エラストマ組成物からなり、電子線照射処理した導電性ローラ1である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばレーザープリンタ等の画像形成装置において、帯電ローラ等の各種ローラとして用いることができる導電性ローラに関するものである。
【背景技術】
【0002】
レーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の、いわゆる電子写真法を利用した画像形成装置においては、感光体の表面を一様に帯電させた状態で露光して、前記表面に形成画像に対応する静電潜像を形成し(帯電工程→露光工程)、前記静電潜像を、あらかじめ帯電させたトナーを選択的に付着させることでトナー像に現像したのち(現像工程)、前記トナー像を紙(プラスチックフィルム等を含む、以下同様)の表面に転写し(転写工程)、さらに定着させる(定着工程)ことにより、前記紙の表面に画像が形成される。
【0003】
また前記転写工程においては、例えば感光体の表面に形成したトナー像を、転写ベルトの外周面に保持して搬送途上の紙の表面に転写したり、前記トナー像を一旦、中間転写ベルトの外周面に転写したのち紙の表面に再転写したりする場合がある。
かかる転写ベルトまたは中間転写ベルトを用いた転写工程は、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの各色のトナーからなるトナー像を重ねてフルカラー画像を形成するフルカラー対応の画像形成装置や、A4サイズの媒体の表面に毎分50枚以上といった高速で画像形成する高速対応の画像形成装置、あるいは液体を媒体としたトナーを用いる画像形成装置等において広く普及している。
【0004】
前記各工程のうち帯電工程、現像工程(そのうちトナーの帯電過程、および帯電させたトナーの静電潜像への付着過程)、転写工程、さらにはトナー像を紙の表面に転写後、感光体や中間転写ベルトの表面に残留したトナーを除去するクリーニング工程等において、導電性ないし半導電性を有するローラ(以下「導電性ローラ」と総称する場合がある)が広く用いられている。
【0005】
前記導電性ローラとして、従来は、架橋(加硫)性を有するゴム中に導電性カーボン等の電子導電性の充填剤を添加して電子導電性を付与したゴム組成物を調製し、前記ゴム組成物を成形したのちゴムを架橋させて製造されたものが用いられてきた。
しかし電子導電性の充填剤を用いた導電性ローラは、
* 前記充填剤の添加量の僅かな変化によって電気抵抗値が急激に変動する領域があり、電気抵抗値の制御が難しい、
* ゴム組成物中に充填剤を均一に分散させるのが難しく、導電性ローラの周方向や幅方向で電気抵抗値がばらつきやすい、
* 特に充填剤として導電性カーボンを用いた場合に、電気抵抗値が印加電圧に依存して変動しやすい、
* 前記導電性カーボン等の添加量が増加するほど、ゴム組成物の調製や成形の加工がしにくくなる、
といった問題があった。
【0006】
そこで近年では、ゴムそれ自体として、例えばウレタンゴム、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(CO、ECO)等のイオン導電性を有するゴムを用いるとともに、さらに必要に応じてイオン導電性塩を添加してイオン導電性を付与したゴム組成物を調製し、前記ゴム組成物を成形したのちゴムを架橋させて製造され、前記のような様々な問題を生じないイオン導電性の導電性ローラが主に用いられるようになってきている。
【0007】
例えば特許文献1では、ゴム分として2種のイオン導電性ゴムを少なくとも含み、かつイオン導電性塩を添加したゴム組成物を用いて、いわゆる海−島構造を呈する導電性ローラを形成することが提案されている。
前記導電性ローラは、2種のイオン導電性ゴムのうちの一方を含む連続相(海)と、前記連続相中に内包される、他方のイオン導電性ゴムを含む非連続相(島)とを含み、前記非連続相中にイオン導電性塩を偏在させて形成される。また非連続相に含まれるイオン導電性ゴムとしては、連続相に含まれるイオン導電性ゴムよりも、イオン導電性塩に対する親和性が高いものが選択して用いられる。
【0008】
これにより、例えば導電性ローラに電界をかけつづける等してもイオン導電性塩が表面に移動するのを抑制して、前記イオン導電性塩のブルーム、つまり析出により感光体やトナーが汚染されるのを防止できるという利点がある。
特にイオン導電性ゴムとしてエピクロルヒドリンゴムを用いた導電性ローラは抵抗値が低く、しかも良好な機械的特性を有している。
【0009】
しかし、架橋されたゴムからなる導電性ローラはリサイクルできる用途が限られている。例えば粉砕して、樹脂やゴム等の充填剤、増量剤等として使用する以外に適当な用途が見出せない。そのため近時、加熱により再溶融させて任意の形状に成形することが可能で、リサイクルできる用途が限られない熱可塑性エラストマ組成物を用いて導電性ローラを形成することが検討されている。
【0010】
例えば特許文献2には、スチレン系熱可塑性エラストマとオレフィン樹脂とを基材樹脂として用い、前記基材樹脂中に、分子中にポリエーテルを含むイオン導電性エラストマ、イオン導電性塩、およびジエン系ゴム等の架橋性のゴム分等を添加し、加熱下で混練するいわゆる動的架橋によって前記イオン導電性エラストマ、およびゴム分を架橋させるとともに架橋物を分散させて熱可塑性エラストマ組成物を調製し、前記熱可塑性エラストマ組成物を用いて導電性ローラを形成することが記載されている。
【0011】
しかし熱可塑性エラストマ組成物からなる導電性ローラは、全体が架橋されたゴムからなる従来の導電性ローラに比べて圧縮永久ひずみ特性が低いため、圧縮により変形した状態から前記圧縮を解除しても元の形状になかなか復元されない、いわゆるヘタリを生じやすいという問題がある。
例えば導電性ローラを感光体の表面に圧接させた状態で画像形成装置を組み立てた後、最初に画像形成をする際や、前記画像形成装置を停止させてしばらく静置したのち画像形成を再開した際等に、前記導電性ローラのうち停止時に感光体が圧接され続けていた箇所に、前記導電性ローラの外周面の母線に沿って直線状にヘタリが発生する。
【0012】
そして、例えば前記導電性ローラが帯電ローラである場合には、画像形成を開始または再開したのち直ちにヘタリが解消されないと、感光体のうち前記帯電ローラのヘタリが発生した箇所に対応する領域の帯電量が不足して、形成画像のうち前記帯電量が不足した領域に対応する領域の画像濃度が低下して前記形成画像に縞状の濃度のムラ、すなわち画像ムラを生じる。
【0013】
また、例えば前記エピクロルヒドリンゴムや、あるいは塩素系のイオン導電性熱可塑性エラストマ等を用いて形成した導電性ローラは、廃棄する時点で塩化水素等を発生する等して環境に影響を及ぼすおそれもある。
なお特許文献3には、オレフィン系熱可塑性エラストマに永久帯電防止剤を加えたシート状物が開示されており、発明者は、かかるシート状物のもとになる熱可塑性エラストマ組成物を用いて導電性ローラを形成することを検討した。
【0014】
しかし前記熱可塑性エラストマ組成物は、体積固有抵抗値を低減するのではなく、表面抵抗値を下げて帯電防止性能を付与するというものであって電気抵抗値が高い。また、市販の熱可塑性エラストマをそのまま用いているため圧縮永久ひずみが大きい。そのため前記の熱可塑性エラストマ組成物を用いた場合、導電性ローラとして良好な導電性および機械的特性を確保することはできない。
【0015】
また導電性の可塑剤を用い、前記可塑剤を導電性ローラの表面にブリード、つまり染み出させて導電性を付与することも知られている。しかし、かかる可塑剤を用いたブリード型のものは、前記可塑剤のブリードに伴って機械的特性が損なわれ、圧縮永久ひずみが大きくなってヘタリ等を生じやすくなる上、ブリードした可塑剤が感光体やトナーを汚染するおそれもあるため、電子写真法を利用した画像形成装置には使用できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0016】
【特許文献1】特許第3989000号公報
【特許文献2】特許第4121797号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
本発明の目的は、良好なイオン導電性を有するとともに、リサイクル等が容易な熱可塑性エラストマ組成物からなり、しかもヘタリ等を生じにくい上、環境に影響を及ぼしたり、感光体やトナーを汚染したりするおそれもない導電性ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明は、熱可塑性エラストマ組成物からなる導電性ローラであって、
前記熱可塑性エラストマ組成物は、
(1) 熱可塑性エラストマ、および熱可塑性樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種の基材樹脂、
(2) エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、および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共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種のイオン導電性エラストマ、
(3) イオン導電性塩、および
(4) エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種の相溶化剤、
を含み、前記導電性ローラは、前記熱可塑性エラストマ組成物を成形後に電子線照射処理されていることを特徴とする。
【0019】
前記本発明の導電性ローラは、分子中にポリエーテルを含みイオン導電性を有する前記(2)のイオン導電性エラストマを、(4)の相溶化剤の機能によって(1)の基材樹脂中に微細に分散させるとともに、(3)のイオン導電性塩を、前記(2)のイオン導電性エラストマとの良好な親和性に基づいて前記イオン導電性エラストマ中に偏在させた状態で(1)の基材樹脂中に微細に分散させることでイオン導電性が付与された熱可塑性エラストマ組成物からなる。
【0020】
そのため本発明の導電性ローラは、先に説明した電子導電性の導電性ローラのような様々な問題を生じることがない。また(4)の相溶化剤を配合しない場合には、(2)のイオン導電性エラストマが(1)の基材樹脂中に微細に分散されず、例えば押出成形時に、導電性ローラの表層部において押出方向に沿って筋状に分離したりするおそれがあるが、前記本発明の導電性ローラはかかる分離等の問題を生じることもない。
【0021】
また本発明では、電子線照射処理によって導電性ローラが架橋されている。そのため導電性ローラの機械的特性を向上し、圧縮永久ひずみを小さくしてヘタリを良好に抑制できる。したがって本発明の導電性ローラを、例えば電子写真法を利用した画像形成装置の帯電ローラ等として用いた場合には、形成画像に画像ムラが生じるのを抑制できる。
しかも導電性ローラの成形過程等、電子線照射前に発生する余剰分の熱可塑性エラストマはリサイクル等が容易である。
【0022】
また本発明の導電性ローラは電子線照射処理によって架橋されていること、イオン導電性塩が、イオン導電性エラストマとの良好な親和性に基づいて前記イオン導電性エラストマ中に偏在されて、前記導電性ローラの表面にブルームしたりブリードしたりするのが防止されていること、前記イオン導電性塩以外には、先に説明した導電性の可塑剤等の、表面にブリードあるいはブルームして感光体やトナーを汚染する成分を含まないことが相まって、感光体やトナーを汚染したりするおそれもない。
【0023】
しかも本発明の導電性ローラを構成する前記各成分は基本的に塩素等を含まないため、廃棄する時点で環境に影響を及ぼすおそれもない。
前記(3)のイオン導電性塩は、あらかじめ前記(2)のイオン導電性エラストマ中に分散させた状態で、前記熱可塑性エラストマ組成物を構成する他の成分と配合されているのが好ましい。これにより前記イオン導電性塩を、イオン導電性エラストマ中により一層良好に偏在させた状態で(1)の基材樹脂中に微細に分散させることができる。
【0024】
そのため導電性ローラのイオン導電性をさらに向上できる上、例えば導電性ローラに電界をかけつづける等してもイオン導電性塩が表面に移動するのを抑制して、前記イオン導電性塩のブルームにより感光体やトナーが汚染されるのを防止できる。
前記(1)の基材樹脂としては、水素添加スチレン系熱可塑性エラストマとオレフィン樹脂との混合樹脂を用いるのが好ましい。
【0025】
前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマは、水素添加によって二重結合が飽和されているため低硬度で柔軟性に優れる上、耐久性にも優れている。そのため前記ヘタリ等が生じるのをより一層有効に抑制でき、導電性ローラの耐久性を向上できる。
また、前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマは二重結合を含まないため、後述するゴム分を動的架橋させる際に前記架橋を阻害するおそれがない上、自身は架橋されないため、動的架橋後の熱可塑性エラストマ組成物に所望の可塑性と柔軟性とを付与できる。
【0026】
またオレフィン樹脂は、前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマとの併用系において、熱可塑性エラストマ組成物の、成形時等の加工性を向上する働きをする。
前記熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(5) ポリエステル系熱可塑性エラストマ、
を含んでいるのが好ましい。
【0027】
前記ポリエステル系熱可塑性エラストマは、導電性ローラの電気抵抗値を調整しやすくする働きをする。しかもポリエステル系熱可塑性エラストマは、ゴム分を動的架橋させる際に前記架橋を阻害するおそれがない。
また前記熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(6) ゴム分、
を含み、前記ゴム分は、前記基材樹脂中で動的架橋されているのが好ましい。
【0028】
一般に、イオン導電性エラストマは一応の耐オゾン性や機械的特性等を有するものの、通常のゴムと比べてこれらの特性が十分でない場合がある。これに対し、前記のように(6)のゴム分としてかかる特性に優れたものを選択して用いることにより、前記特性に優れた導電性ローラを形成できる。また前記ゴム分を、基材樹脂中に非連続に分散させた状態で動的架橋させているため、導電性ローラのイオン導電性が低下するおそれもない。
【0029】
前記熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(7) 樹脂架橋剤、
を含み、前記ゴム分は前記樹脂架橋剤によって動的架橋されているのが好ましい。
樹脂架橋剤は、加熱等によってゴム分に架橋反応を起こさせることができる合成樹脂であり、通常の硫黄架橋系(硫黄と加硫促進剤等との併用系)のようにブルームを生じない上、架橋後のゴム分の圧縮永久ひずみや機械的特性の低下を小さくでき、耐久性を向上できるといった利点を有している。
【0030】
また樹脂架橋剤によれば、硫黄架橋系に比べて架橋時間を短くできる。そのため、例えばゴム分を含む各成分を押出機内で加熱しながら混練して前記ゴム分を動的架橋させる際に、前記押出機内に滞留している短い時間内で動的架橋を十分に進行させることができる。
前記熱可塑性エラストマ組成物の具体例としては、実質的に
(1) 熱可塑性エラストマ、および熱可塑性樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種の基材樹脂、
(2) エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、および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共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種のイオン導電性エラストマ、
(3) イオン導電性塩、
(4) エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種の相溶化剤、
(6) ゴム分、
(7) 樹脂架橋剤、
(8) 軟化剤、および
(9) 充填剤、
のみからなり、前記ゴム分は前記樹脂架橋剤によって動的架橋されているものが挙げられる。
【0031】
また前記熱可塑性エラストマ組成物の具体例としては、実質的に
(1) 熱可塑性エラストマ、および熱可塑性樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種の基材樹脂、
(2) エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、および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共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種のイオン導電性エラストマ、
(3) イオン導電性塩、
(4) エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種の相溶化剤、
(5) ポリエステル系熱可塑性エラストマ、
(6) ゴム分、
(7) 樹脂架橋剤、
(8) 軟化剤、および
(9) 充填剤、
のみからなり、前記ゴム分は前記樹脂架橋剤によって動的架橋されているものも挙げられる。
【0032】
電子線照射処理後の外周面は、コーティング層で被覆されているのが好ましい。
前記コーティング層で被覆することにより、導電性ローラの外周面の表面エネルギーをコントロールして、前記外周面に紙粉が付着したりトナーが固着したりするのを抑制したり、あるいは摩擦係数や表面抵抗を調整したりできる。
【発明の効果】
【0033】
本発明によれば、良好なイオン導電性を有するとともに、リサイクル等が容易な熱可塑性エラストマ組成物からなり、しかもヘタリ等を生じにくい導電性ローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の導電性ローラの、実施の形態の一例の全体を示すとともにその一部を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
〈熱可塑性エラストマ組成物〉
本発明の導電性ローラのもとになる熱可塑性エラストマ組成物は、
(1) 熱可塑性エラストマ、および熱可塑性樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種の基材樹脂、
(2) エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、および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共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種のイオン導電性エラストマ、
(3) イオン導電性塩、および
(4) エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種の相溶化剤、
を含んでいる。
【0036】
前記(1)の基材樹脂のうち熱可塑性エラストマとしてはスチレン系熱可塑性エラストマが好ましい。またスチレン系熱可塑性エラストマとしては、水素添加スチレン系熱可塑性エラストマが好ましい。
前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマは、水素添加によって二重結合が飽和されているため低硬度で柔軟性に優れる上、耐久性にも優れている。そのため前記ヘタリ等が生じるのをより一層有効に抑制でき、導電性ローラの耐久性を向上できる。
【0037】
また、前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマは二重結合を含まないため、後述するゴム分を動的架橋させる際に前記架橋を阻害するおそれがない上、自身は架橋されないため、動的架橋後の熱可塑性エラストマ組成物に所望の可塑性と柔軟性とを付与できる。
前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマとしては、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体(SIS)、スチレン−エチレン/プロピレン共重合体(SEP)、スチレン−エチレン/プロピレン−スチレン共重合体(SEPS)、スチレン−エチレン/ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)、およびスチレン−エチレン−エチレン/プロピレン−スチレン共重合体(SEEPS)からなる群より選ばれた少なくとも1種のスチレン系熱可塑性エラストマの水素添加物が好ましい。特にSEEPSの水素添加物が好ましい。
【0038】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−エチルアクリレート樹脂、エチレン−ビニルアセテート樹脂、エチレン−メタクリル酸樹脂、アイオノマー樹脂、塩素化ポリエチレン等のオレフィン系樹脂、およびポリエステル系樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種が好ましい。
中でもオレフィン樹脂は、特に前記水素添加スチレン系熱可塑性エラストマとの併用系において、熱可塑性エラストマ組成物の成形時等の加工性を向上する働きをするため好ましく、特に(2)の導電性エラストマや(4)の相溶化剤等と相溶化しやすい点でポリプロピレンが好ましい。
【0039】
(2)のイオン導電性エラストマとしては、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体(以下「EO−PO共重合体」と略記する場合がある)、および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共重合体(以下「EO−PO−AGE共重合体」と略記する場合がある)からなる群より選ばれた少なくとも1種が用いられる。
【0040】
前記2種の共重合体は、それぞれその分子中に含まれるエチレンオキサイド(EO)単位やプロピレンオキサイド(PO)単位、特にEO単位の機能によって(3)のイオン導電性塩由来のイオンを安定化させて導電性ローラの電気抵抗値を低減させる働きをする。
前記EO−PO共重合体は、EO単位の含有率が55モル%以上、95モル%以下、特に65モル%以上、92モル%以下であるのが好ましい。
【0041】
EO単位の含有率が前記範囲未満では、先に説明した、EO単位の機能によってイオン導電性塩由来のイオンを安定化させる効果が十分に得られないおそれがある。また含有率が前記範囲を超える場合にはEO単位が結晶化して、やはりイオン導電性塩由来のイオンを安定化させる効果が十分に得られないおそれがある。
またEO−PO−AGE共重合体は、EO単位の含有率が55モル%以上、95モル%以下、特に65モル%以上、92モル%以下であるのが好ましい。
【0042】
EO単位の含有率が前記範囲未満では、先に説明した、EO単位の機能によってイオン導電性塩由来のイオンを安定化させる効果が十分に得られないおそれがある。また含有率が前記範囲を超える場合にはEO単位が結晶化して、やはりイオン導電性塩由来のイオンを安定化させる効果が十分に得られないおそれがある。
EO−PO共重合体、EO−PO−AGE共重合体の数平均分子量Mnは、いずれも10000以上、特に50000以上であるのが好ましい。数平均分子量Mnが前記範囲未満では、前記共重合体が導電性ゴム層の表面にブリードしたりブルームしたり、前記ブリードやブルームに伴ってイオン導電性塩が導電性ゴム層の表面にブルームしたりブリードしたりしやすくなり、感光体やトナー等を汚染するおそれがある。
【0043】
(3)のイオン導電性塩としては、フルオロ基およびスルホニル基を有する陰イオンと、陽イオンとの塩が好ましい。前記塩は、先に説明したようにイオン導電性ゴムによるイオン導電性をさらに向上して、導電性ゴム層の電気抵抗値を低減する効果に優れている。
イオン導電性塩を構成する、フルオロ基およびスルホニル基を有する陰イオンとしては、例えばフルオロアルキルスルホン酸イオン、ビス(フルオロアルキルスルホニル)イミドイオン、トリス(フルオロアルキルスルホニル)メチドイオン等が挙げられる。
【0044】
また前記陰イオンとともにイオン導電性塩を構成する陽イオンとしてはナトリウム、リチウム、カリウム等のアルカリ金属のイオンや、あるいはベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の第2族元素のイオン、遷移元素のイオン、両性元素の陽イオン、第4級アンモニウムイオン、イミダゾリウム陽イオン等が挙げられる。特にリチウムイオンと組み合わせたリチウム塩が好ましい。
【0045】
リチウム塩としては、CFSOLi、CSOLi、(CFSONLi、(CSONLi、(CSO)(CFSO)NLi、(FSO)(CFSO)NLi、(C17SO)(CFSO)NLi、(CFCHOSONLi、(CFCFCHOSONLi、(HCFCFCHOSONLi、〔(CFCHOSONLi、(CFSOCLi、および(CFCHOSOCLiからなる群より選ばれた少なくとも1種が好ましい。
【0046】
中でも前記効果の点で、CFSOLi(トリフルオロメタンスルホン酸リチウム)、(CFSONLi〔ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム〕が好ましく、特にトリフルオロメタンスルホン酸リチウムが好ましい。
(3)のイオン導電性塩は、あらかじめ前記(2)のイオン導電性エラストマ中に分散させた状態で、前記熱可塑性エラストマ組成物を構成する他の成分と配合されるのが好ましい。これにより前記イオン導電性塩を、イオン導電性エラストマ中により一層良好に偏在させた状態で(1)の基材樹脂中に微細に分散させることができる。
【0047】
そのため導電性ローラのイオン導電性をさらに向上できる上、例えば導電性ローラに電界をかけつづける等してもイオン導電性塩が表面に移動するのを抑制して、前記イオン導電性塩のブルームにより感光体やトナーが汚染されるのを防止できる。
(4)の相溶化剤は、前記(2)のイオン導電性エラストマを(1)の基材樹脂中に微細に分散させるとともに、(3)のイオン導電性塩を、前記(2)のイオン導電性エラストマとの良好な親和性に基づいて前記イオン導電性エラストマ中に偏在させた状態で(1)の基材樹脂中に微細に分散させる働きをする。
【0048】
前記相溶化剤としては、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種が挙げられる。
前記エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、および/またはエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体は、アクリル酸エステル単位の含有率が0.1質量%以上、30質量%以下、中でも1質量%以上、20質量%以下、特に3質量%以上、15質量%以下であるのが好ましい。無水マレイン酸単位の含有率は0.05質量%以上、20質量%以下、中でも0.1質量%以上、15質量%以下、特に1質量%以上、10質量%以下であるのが好ましい。またグリシジルメタクリレート単位の含有率は0.05質量%以上、20質量%以下、中でも0.1質量%以上、15質量%以下、特に1質量%以上、10質量%以下であるのが好ましい。
【0049】
アクリル酸エステルとしては、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等の1種または2種以上が挙げられる。
前記熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(5) ポリエステル系熱可塑性エラストマ、
を含んでいるのが好ましい。
【0050】
前記ポリエステル系熱可塑性エラストマは、導電性ローラの電気抵抗値を調整しやすくする働きをする。しかもポリエステル系熱可塑性エラストマは、ゴム分を動的架橋させる際に前記架橋を阻害するおそれがない。
前記ポリエステル系熱可塑性エラストマとしては、硬度、弾性率、成形性などによって分類される適当なグレードのものを使用することができる。例えば、ポリエステルポリエーテル系熱可塑性エラストマまたはポリエステルポリエステル系熱可塑性エラストマ等が挙げられ、複数種を混合しても良い。
【0051】
中でもポリエステル系熱可塑性エラストマとしては、高融点ポリエステル構成成分と低融点ソフトセグメント構成成分とからなる熱可塑性エラストマが好ましい。より具体的には、高融点ポリエステル構成成分だけで重合体を形成した場合の融点が150℃以上であり、低融点ソフトセグメント構成成分のみで測定した場合の融点ないし軟化点が80℃以下であるポリエステル系熱可塑性エラストマが好ましい。
【0052】
特にポリエステル系熱可塑性エラストマとしては、芳香環を有するポリエステルからなるハードセグメントとポリエーテルおよび/またはポリエステルからなるソフトセグメントとから構成される共重合体が好ましい。
芳香環を有するポリエステルからなるハードセグメントの構成成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸またはそのエステル等の賛成成分と、炭素数が1〜25のグリコールまたはそのエステル形成性誘導体とが挙げられる。
【0053】
前記酸性成分としてはテレフタル酸が好ましい。特にテレフタル酸を単独で用いるのがより好ましいが、その他の酸成分と必要に応じて組み合わせることもできる。テレフタル酸とその他の酸成分を組み合わせて用いる場合、テレフタル酸が全酸成分の70モル%以上、好ましくは75モル%以上を占めることが好適である。
炭素数が1〜25のグリコールとしてはエチレングリコール、1,4−ブタンジオール等が挙げられる。
【0054】
中でも、芳香環を有するポリエステルからなるハードセグメントの構成成分としてはポリブチレンテレフタレートが好ましい。
またポリエーテルからなるソフトセグメントとしては、例えばポリ(エチレンオキサイド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキサイド)グリコール等のポリアルキレンエーテルグリコールが挙げられる。アルキレン部分の炭素数は、前記例示化合物における2および4に限らず2〜20、特に2〜10であるのが好ましい。
【0055】
ポリエステルポリエーテル系熱可塑性エラストマーにおいて、ポリエーテルからなるソフトセグメントは全質量の15質量%以上、75質量%以下であるのが好ましい。
ポリエステルポリエーテル系熱可塑性エラストマは、ソフトセグメントである分子鎖の弾性率が低温低湿状態と高温高湿状態との間で変化しにくく安定しているため、熱可塑性エラストマ組成物における抵抗値の環境依存性をより小さくできる。
【0056】
ポリエステルからなるソフトセグメントとしてはラクトン類を用いることが好ましい。ラクトン類のなかでもカプロラクトンが最も好ましいが、その他としてエナンラクトンまたはカプリロテクトン等も使用することができ、これらラクトン類の2種以上を併用することもできる。
ポリエステルポリエステル系熱可塑性エラストマにおいて、芳香族ポリエステルとラクトン類との共重合割合は用途に応じて選定され得るが、標準的な比率としては質量比で芳香族ポリエステル/ラクトン類が97/3〜5/95、より一般的には95/5〜30/70の範囲であるのが好ましい。
【0057】
前記熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(6) ゴム分、
を含み、前記ゴム分は、前記基材樹脂中で動的架橋されているのが好ましい。
一般に、イオン導電性ゴムは一応の耐オゾン性や機械的特性等を有するものの、通常のゴムと比べてこれらの特性が十分でない場合がある。これに対し、前記のように(6)のゴム分としてかかる特性に優れたものを選択して用いることにより、前記特性に優れた導電性ローラを形成できる。また前記ゴム分を、基材樹脂中に非連続に分散させた状態で動的架橋させているため、導電性ローラのイオン導電性が低下するおそれもない。
【0058】
ゴム分としてはエチレン−プロピレン共重合ゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、アクリルゴム(ACM)、イソブチレンとp−メチルスチレンとの共重合体を臭素化したゴム(BIMS)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、SIS、SBS、およびスチレン−ビニルイソプレン−スチレン共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種が好ましい。
【0059】
特にEPDMが好ましい。EPDMは、主鎖が飽和炭化水素からなり二重結合を含まないため、高濃度オゾン雰囲気、紫外線を含む光照射等の環境下に長時間曝されても主鎖の切断が起こりにくい。そのため導電性ローラの耐オゾン性、耐紫外線性、耐熱性等を向上できる。
前記熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(7) 樹脂架橋剤、
を含み、前記ゴム分は前記樹脂架橋剤によって動的架橋されているのが好ましい。
【0060】
樹脂架橋剤は、加熱等によってゴム分に架橋反応を起こさせることができる合成樹脂であり、通常の硫黄架橋系(硫黄と加硫促進剤等との併用系)のようにブルームを生じない上、架橋後のゴム分の圧縮永久ひずみや機械的特性の低下を小さくでき、耐久性を向上できるといった利点を有している。
また樹脂架橋剤によれば、硫黄架橋系に比べて架橋時間を短くできる。そのため、例えばゴム分を含む各成分を押出機内で加熱しながら混練して前記ゴム分を動的架橋させる際に、前記押出機内に滞留している短い時間内で動的架橋を十分に進行させることができる。
【0061】
樹脂架橋剤としては、フェノール樹脂、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂、トリアジン・ホルムアルデヒド縮合物、およびヘキサメトキシメチル・メラミン樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種が好ましく、特にフェノール樹脂が好ましい。
またフェノール樹脂としては、フェノール、アルキルフェノール、クレゾール、キシレノールもしくはレゾルシン等のフェノール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドもしくはフルフラール等のアルデヒド類との反応により合成される各種フェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂のアルデヒドユニットに少なくとも一個のハロゲン原子が結合したハロゲン化フェノール樹脂を用いることもできる。
【0062】
特にベンゼンのオルト位またはパラ位にアルキル基が結合したアルキルフェノールとホルムアルデヒドとの反応によって得られるアルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂が、ゴム分との相溶性に優れるとともに反応性に富み、架橋反応の開始時間を比較的早くできるため好ましい。
アルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂のアルキル基としては炭素数が1〜10のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基が好ましい。またアルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂のハロゲン化物も好適に用いられる。
【0063】
さらに硫化−p−tert−ブチルフェノールとアルデヒド類とを付加縮合させた変性アルキルフェノール樹脂や、アルキルフェノール・スルフィド樹脂も樹脂架橋剤として使用可能である。
熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(8) 軟化剤、
を含んでいてもよい。
【0064】
軟化剤は、(6)のゴム分を動的架橋させる際に混合物を混練しやすくして、前記ゴム分の架橋物をより微細かつ均一に分散させるために機能する。また導電性ローラの硬度を調整して柔軟性を高めるためにも機能する。
前記軟化剤としてはオイルや可塑剤が好ましい。このうちオイルとしては、パラフィン系、ナフテン系、芳香族系等の鉱物油、炭化水素系オリゴマーからなる合成油、およびプロセスオイルからなる群より選ばれた少なくとも1種が好ましい。また合成油としては、例えばα−オレフィンとのオリゴマー、ブテンのオリゴマー、およびエチレンとα−オレフィンとの非晶質オリゴマーからなる群より選ばれた少なくとも1種が好ましい。
【0065】
また可塑剤としては、例えばジオクチルフタレート(DOP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルセパケート、およびジオクチルアジペートからなる群より選ばれた少なくとも1種が好ましい。
特にパラフィン系オイルが好ましい。パラフィン系オイルとしては、鉱物油(原油)から精製され、基油がパラフィン系であるパラフィン系オイルが好ましい。
【0066】
熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(9) 充填剤、
を含んでいてもよい。
充填剤は、導電性ローラの機械的強度を高めるために機能する。
前記充填剤としては、シリカ、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、二塩基性亜リン酸塩(DLP)、塩基性炭酸マグネシウム、およびアルミナからなる群より選ばれた少なくとも1種、炭酸カルシウムおよび/またはカーボンブラックが好ましい。
【0067】
また熱可塑性エラストマ組成物は、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤、中和剤、造核剤、および気泡防止剤からなる群より選ばれた少なくとも1種の添加剤を含んでいてもよい。
前記各成分の配合割合は任意に設定できる。
例えば熱可塑性エラストマ組成物が(6)のゴム分を含む系では、(1)の基材樹脂の配合割合は、前記ゴム分100質量部あたり10質量部以上、100質量部以下、特に20質量部以上、50質量部以下であるのが好ましい。
【0068】
基材樹脂の配合割合が前記範囲未満では、熱可塑性成分としての前記基材樹脂の量が少なすぎるため、熱可塑性エラストマ組成物に良好な熱可塑性を付与できないおそれがある。また(2)のイオン導電性エラストマや、あるいは動的架橋によって架橋させた(6)のゴム分を基材樹脂中に良好に分散できないおそれもある。一方、基材樹脂の配合割合が前記範囲を超える場合には、相対的に(2)のイオン導電性エラストマや(3)のイオン導電性塩の量が少なくなるため、導電性ローラに良好なイオン導電性を付与できないおそれがある。また相対的に(6)のゴム分の量が少なくなるため、導電性ローラに良好なゴム弾性を付与できないおそれもある。
【0069】
基材樹脂の配合割合は、前記基材樹脂として水素添加スチレン系熱可塑性エラストマとオレフィン樹脂とを併用する場合は、両者の合計の配合割合である。
また前記併用系では、水素添加スチレン系熱可塑性エラストマ100質量部あたりのオレフィン樹脂の配合割合は10質量部以上、100質量部以下、特に30質量部以上、50質量部以下であるのが好ましい。
【0070】
オレフィン樹脂の配合割合が前記範囲未満では、前記オレフィン樹脂を配合したことによる、先に説明した熱可塑性エラストマ組成物の、押出成形時の加工性を向上する効果が十分に得られないおそれがある。またオレフィン樹脂の配合割合が前記範囲を超える場合には、相対的に水素添加スチレン系熱可塑性エラストマの量が少なくなるため、導電性ローラの柔軟性が低下するおそれがある。
【0071】
(2)のイオン導電性エラストマの配合割合は、ゴム分100質量部あたり50質量部以上、150質量部以下、特に70質量部以上、120質量部以下であるのが好ましい。
イオン導電性エラストマの配合割合が前記範囲未満では、前記イオン導電性エラストマによる、先に説明したイオン導電性塩由来のイオンを安定化させる効果が十分に得られず、熱可塑性エラストマ組成物に良好なイオン導電性を付与できないおそれがある。また前記範囲を超えてもそれ以上の添加効果が得られないおそれがある。
【0072】
(3)のイオン導電性塩の配合割合は、ゴム分100質量部あたり0.1質量部以上、10質量部以下、特に1質量部以上、5質量部以下であるのが好ましい。
イオン導電性塩の配合割合が前記範囲未満では、熱可塑性エラストマ組成物に良好なイオン導電性を付与できないおそれがある。また前記範囲を超えてもそれ以上の添加効果が得られないだけでなく、過剰のイオン導電性塩が導電性ローラの表面にブルームまたはブリードして、感光体や像担持体の表面を汚染するおそれがある。
【0073】
(4)の相溶化剤の配合割合は、ゴム分100質量部あたり1質量部以上、20質量部以下、特に5質量部以上、10質量部以下であるのが好ましい。
配合割合が前記範囲未満では相溶化剤の機能が不足して、(2)のイオン導電性エラストマが(1)の基材樹脂中に微細に分散されず、押出成形時に、導電性ローラの表層部において押出方向に沿って筋状に分離したりするおそれがある。
【0074】
一方、配合割合が前記範囲を超えてもそれ以上の添加効果が得られないだけでなく、逆に導電性ローラの強度が低下したり硬度が上昇したりするおそれがある。
熱可塑性エラストマ組成物が(5)のポリエステル系熱可塑性エラストマを含む場合、前記ポリエステル系熱可塑性エラストマの配合割合は、ゴム分100質量部あたり1質量部以上、100質量部以下、特に10質量部以上、50質量部以下であるのが好ましい。
【0075】
ポリエステル系熱可塑性エラストマの配合割合が前記範囲未満では、前記ポリエステル系熱可塑性エラストマを配合したことによる先に説明した効果が十分に得られないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、導電性ローラの強度が低下したり硬度が上昇したりするおそれがある。
(7)の樹脂架橋剤の配合割合は、ゴム分100質量部あたり2質量部以上、20質量部以下、特に5質量部以上、15質量部以下であるのが好ましい。
【0076】
樹脂架橋剤の配合割合が前記範囲未満ではゴム分の架橋が不十分となるため、導電性ローラに良好な機械的特性、耐久性を付与できないおそれがある。一方、樹脂架橋剤の配合割合が前記範囲を超える場合にはゴム分が硬くなりすぎるため、導電性ローラの柔軟性が低下するおそれがある。
(8)の軟化剤の配合割合は、ゴム分100質量部あたり100質量部以上、250質量部以下、特に150質量部以上、200質量部以下であるのが好ましい。
【0077】
軟化剤の配合割合が前記範囲未満では、前記軟化剤を配合したことによる先に説明した効果が十分に得られないおそれがある。また配合割合が前記範囲を超えてもそれ以上の効果が得られないだけでなく、過剰の軟化剤が導電性ローラの表面にブリードして、感光体やトナーを汚染したり、紙を汚したりするおそれがある。
(9)の充填剤の配合割合は、ゴム分100質量部あたり10質量部以上、100質量部以下、特に20質量部以上、50質量部以下であるのが好ましい。
【0078】
充填剤の配合割合が前記範囲未満では、前記充填剤を配合したことによる先に説明した効果が十分に得られないおそれがある。また配合割合が前記範囲を超える場合には、導電性ローラの柔軟性が低下するおそれがある。
前記配合割合は、充填剤として2種以上の充填剤を併用する場合は、その合計の配合割合である。
【0079】
前記ゴム分を含む熱可塑性エラストマ組成物を調製するには、まず基材樹脂、ゴム分、軟化剤、樹脂架橋剤等を含む混合物を加熱しながら混練して前記ゴム分を基材樹脂中に微細に分散させながら動的架橋させて混練物を調製する。
混練には押出機、バンバリミキサ、ニーダ等を用いることができ、特に押出機が好ましい。押出機を用いる場合、前記押出機のスクリュー部内で、混合物を連続的に加熱しながら混練してゴム分を動的架橋させて混練物を調製でき、前記混練物をノズル先端から順次押し出して連続的に次工程(例えばペレット化の工程等)に送ることができるため、前記混練物の生産性を向上できる。
【0080】
ゴム分はハロゲンの存在下で動的架橋させるのが好ましい。そのためには、ハロゲン化された樹脂架橋剤を用いればよい。また塩化第二スズ、塩化第二鉄、塩化第二銅等のハロゲン供与性物質を添加してもよい。
次に、あらかじめイオン導電性塩を練りこんで分散させたイオン導電性エラストマと、前記混練物と、相溶化剤、ポリエステル系熱可塑性エラストマ、および充填剤等とを含む混合物を加熱しながら混練して前記イオン導電性エラストマを基材樹脂中に微細に分散させて熱可塑性エラストマ組成物を調製する。
【0081】
この混練にも押出機、バンバリミキサ、ニーダ等を用いることができ、特に押出機が好ましい。押出機を用いる場合、前記押出機のスクリュー部内で、混合物を連続的に加熱しながら混練して熱可塑性エラストマ組成物を調製でき、前記熱可塑性エラストマ組成物をノズル先端から順次押し出して連続的に次工程(例えばペレット化の工程等)に送ることができるため、前記熱可塑性エラストマ組成物の生産性を向上できる。
【0082】
熱可塑性エラストマ組成物の具体例としては、実質的に
(1) 熱可塑性エラストマ、および熱可塑性樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種の基材樹脂、
(2) エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、および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共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種のイオン導電性エラストマ、
(3) イオン導電性塩、
(4) エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種の相溶化剤、
(6) ゴム分、
(7) 樹脂架橋剤、
(8) 軟化剤、および
(9) 充填剤、
のみからなり、前記ゴム分は前記樹脂架橋剤によって動的架橋されているものが挙げられる。
【0083】
また熱可塑性エラストマ組成物の具体例としては、実質的に
(1) 熱可塑性エラストマ、および熱可塑性樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種の基材樹脂、
(2) エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、および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共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種のイオン導電性エラストマ、
(3) イオン導電性塩、
(4) エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種の相溶化剤、
(5) ポリエステル系熱可塑性エラストマ、
(6) ゴム分、
(7) 樹脂架橋剤、
(8) 軟化剤、および
(9) 充填剤、
のみからなり、前記ゴム分は前記樹脂架橋剤によって動的架橋されているものも挙げられる。
【0084】
これらの熱可塑性エラストマ組成物を用いて形成した導電性ローラは、前記各成分の相乗効果により、良好なイオン導電性を有するとともに、リサイクル等が容易で、しかもヘタリ等を生じにくい上、環境に影響を及ぼしたり、感光体やトナーを汚染したりするおそれがないという優れた特性を有している。
なお「実質的に・・・のみからなり」とは、前記(1)〜(9)の成分以外には他の成分を含有しないか、含有するとしても発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤、中和剤、造核剤、および気泡防止剤からなる群より選ばれた少なくとも1種の添加剤を所定量含んでいるだけであることを意味している。
【0085】
また熱可塑性エラストマ組成物は、イオン導電性エラストマを動的架橋させるための過酸化物架橋剤を含有せず、前記イオン導電性エラストマは過酸化物架橋剤によって動的架橋されない。
〈導電性ローラ〉
図1は、本発明の導電性ローラの、実施の形態の一例の全体を示すとともにその一部を拡大して示す斜視図である。
【0086】
図1を参照して、この例の導電性ローラ1は、前記熱可塑性エラストマ組成物からなる円筒状のローラ本体2と、前記ローラ本体2の中心の通孔3に挿通されたシャフト4とを含んでいる。
前記ローラ本体2は、前記熱可塑性エラストマ組成物を、押出成形機を用いて加熱しながら混練して溶融させた状態で、前記ローラ本体2の断面形状、すなわち円環状に対応するダイを通して長尺の円筒状に押出成形し、冷却して固化させたのち所定の長さにカットして製造される。
【0087】
押出成形の条件は任意に設定できる。
前記ローラ本体2には、前記熱可塑性エラストマ組成物を円筒状に押出成形して所定のローラ本体2の長さにカットする前から、前記カットをして得たローラ本体2の通孔3にシャフト4を挿通した後までの間の任意の時点で電子線照射処理を施す。特に処理の効率を考慮すると、熱可塑性エラストマ組成物を円筒状に押出成形して所定のローラ本体2の長さにカットする前の時点で電子線照射処理をするのが好ましい。
【0088】
電子線照射処理の条件は、ローラ本体2に含まれる基材樹脂等の種類や、前記ローラ本体2に求める機械的特性、直径等の様々な条件を考慮して任意に設定できる。
ローラ本体2またはその前駆体である筒状体の外周面5は、電子線照射処理に先立って研磨処理等をして所定の表面粗さ、および外径に調整してもよい。
シャフト4は、導電性ローラ1を構成するために導電性とされる。前記導電性のシャフト4としては、例えばアルミニウムやその合金、ステンレス鋼等の金属によって一体に形成されたものが好ましい。またセラミックや硬質樹脂等によって形成し、その外周面に、ローラ本体2と電気的に接続される導電膜等を設けた複合構造のシャフト4も好ましい。
【0089】
電子線照射処理後のローラ本体2の外周面5は、コーティング層で被覆してもよい。前記コーティング層は、例えばウレタン樹脂、アクリル樹脂等のエマルションや溶液、あるいはゴムラテックス等にフッ素樹脂の粉末等を分散させたコーティング剤を塗布し、乾燥し、さらに必要に応じて焼きつけて形成できる。前記コーティング層で被覆することにより、外周面5の表面エネルギーをコントロールして、前記外周面5に紙粉が付着したりトナーが固着したりするのを抑制したり、摩擦係数や表面抵抗を調整したりすることができる。
【0090】
前記本発明の導電性ローラは、電子写真法を利用した画像形成装置のうち帯電工程で感光体の表面を帯電させる帯電ローラ、現像工程のうちトナーの帯電過程でトナーをかく拌しながら帯電させる帯電ローラ、静電潜像への付着過程で帯電させたトナーを感光体表面の静電潜像に選択的に付着させてトナー像に現像する現像ローラ、転写工程で前記トナー像を紙または像担持体の表面に転写させる転写ローラ、あるいはクリーニング工程で残留したトナーを除去するクリーニングローラ等に使用できる。
【実施例】
【0091】
〈実施例1〉
(熱可塑性エラストマ組成物の調製)
ゴム分としてのEPDM〔住友化学(株)製のエスプレン(登録商標)EPDM670F〕のペレット、熱可塑性エラストマとしての水素添加スチレン系熱可塑性エラストマ〔SEEPSの水素添加物、(株)クラレ製のセプトン(登録商標)4077〕、熱可塑性樹脂としてのポリプロピレン〔日本ポリプロ(株)製のノバテック(登録商標)PP〕、軟化剤としてのパラフィン系オイル〔出光興産(株)製のダイアナ(登録商標)プロセスオイルPW−380〕、および樹脂架橋剤〔臭素化アルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂、田岡化学工業(株)製のタッキロール(登録商標)250−III〕を、タンブラーを用いて混合した。
【0092】
次いで前記混合物を、2軸押出機〔(株)アイペック製のHTM38〕のスクリュー部内で、回転数200rpm、設定温度200℃で加熱しながら混練してゴム分を動的架橋させながらノズル先端から押し出し、連続的に所定の長さにカットしてペレット化した。
次に、イオン導電性塩としてのトリフルオロメタンスルホン酸リチウムをあらかじめ練りこんで分散させたイオン導電性エラストマとしてのEO−PO−AGE共重合体〔日本ゼオン(株)製のゼオスパン(登録商標)8030〕と、前記ペレットと、相溶化剤としてのエチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体〔アルケマ社製のボンダイン(登録商標)LX4110〕と、充填剤としての重質炭酸カルシウム〔白石カルシウム(株)製のBF300〕およびカーボンブラック〔東海カーボン(株)製の商品名シースト3〕とを、タンブラーを用いて混合した。
【0093】
次いで前記混合物を、2軸押出機〔(株)アイペック製のHTM38〕のスクリュー部内で、回転数200rpm、設定温度200℃で加熱しながら混練してノズル先端から押し出し、連続的に所定の長さにカットしてペレット化した熱可塑性エラストマ組成物を調製した。
前記熱可塑性エラストマ組成物を構成する各成分の配合割合は、表1に示すとおりとした。
【0094】
【表1】

【0095】
次に前記ペレットを、単軸押出成形機〔(株)サンエヌティー製、φ50〕のスクリュー部内で、回転数20rpm、ノズル先端部の設定温度200℃で加熱しながら混練して溶融させた状態で、前記スクリュー部の先端に接続した代の口金を通して筒状に押出成形して、ローラ本体のもとになる筒状体を作製した。筒状体の外径は12mm、内径は5.5mmであった。
【0096】
次に、前記筒状体を冷却したのち、電子線照射処理した。電子線の照射線量は240kGyであった。処理は、トレーに載せた筒状体に1回あたり30kGyの電子線を照射する処理を8回繰り返し行い、それによってトータルの照射線量を240kGyとした。
そして、前記筒状体を所定の長さにカットしてローラ本体を作製し、前記ローラ本体の通孔に外径φ6の金属シャフトを挿通した後、ローラ本体の外周面にコーティング剤〔旧日本アチソン(株)製のJLY−009〕をスプレー塗布し、乾燥させたのち135℃で30分間焼き付けて導電性ローラを製造した。
【0097】
〈比較例1〉
筒状体を電子線照射処理しなかったこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラを製造した。
〈実施例2〉
熱可塑性エラストマ組成物のもとになる混合物に、下記表2に示すように、さらにEPDM100質量部あたり30質量部のポリエステル系熱可塑性エラストマ〔東レ・デュポン(株)製のハイトレル(登録商標)3078〕を加えたこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラを製造した。
【0098】
【表2】

【0099】
〈比較例2〉
筒状体を電子線照射処理しなかったこと以外は実施例2と同様にして導電性ローラを製造した。
〈ヘタリ評価〉
市販のカラーレーザープリンタ〔(株)沖データ製のC5900dn〕用の、感光体と帯電ローラと現像ローラとが組み込まれたシアントナー用のカートリッジの帯電ローラを、前記各実施例、比較例で製造した導電性ローラと交換し、前記カートリッジを温度50℃、相対湿度55%の環境下で4週間静置したのち前記カラーレーザープリンタに装着して連続して画像を形成し、形成画像を観察して、前記帯電ローラのヘタリによる画像ムラの有無を下記の基準で評価した。
【0100】
×:1枚目の形成画像から画像ムラが見られ、10枚連続して画像形成しても画像ムラは消えなかった。帯電ローラのヘタリあり。
○:1枚目の形成画像から画像ムラは見られなかった。帯電ローラのヘタリなし。
結果を表3に示す。
【0101】
【表3】

【0102】
表3より、熱可塑性エラストマ組成物からなる導電性ローラを電子線照射処理することで、前記導電性ローラがヘタリ等を生じるのを防止できることが確認された。
【符号の説明】
【0103】
1 導電性ローラ
2 ローラ本体
3 通孔
4 シャフト
5 外周面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性エラストマ組成物からなる導電性ローラであって、
前記熱可塑性エラストマ組成物は、
(1) 熱可塑性エラストマ、および熱可塑性樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種の基材樹脂、
(2) エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、および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共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種のイオン導電性エラストマ、
(3) イオン導電性塩、および
(4) エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種の相溶化剤、
を含み、前記導電性ローラは、前記熱可塑性エラストマ組成物を成形後に電子線照射処理されていることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項2】
前記(3)のイオン導電性塩は、あらかじめ前記(2)のイオン導電性エラストマ中に分散させた状態で、前記熱可塑性エラストマ組成物を構成する他の成分と配合されている請求項1に記載の導電性ローラ。
【請求項3】
前記(1)の基材樹脂は、水素添加スチレン系熱可塑性エラストマとオレフィン樹脂との混合樹脂である請求項1または2に記載の導電性ローラ。
【請求項4】
前記熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(5) ポリエステル系熱可塑性エラストマ、
を含んでいる請求項1ないし3のいずれか1項に記載の導電性ローラ。
【請求項5】
前記熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(6) ゴム分、
を含み、前記ゴム分は、前記基材樹脂中で動的架橋されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載の導電性ローラ。
【請求項6】
前記熱可塑性エラストマ組成物は、さらに
(7) 樹脂架橋剤、
を含み、前記ゴム分は前記樹脂架橋剤によって動的架橋されている請求項5に記載の導電性ローラ。
【請求項7】
前記熱可塑性エラストマ組成物は、実質的に
(1) 熱可塑性エラストマ、および熱可塑性樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種の基材樹脂、
(2) エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、および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共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種のイオン導電性エラストマ、
(3) イオン導電性塩、
(4) エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種の相溶化剤、
(6) ゴム分、
(7) 樹脂架橋剤、
(8) 軟化剤、および
(9) 充填剤、
のみからなり、前記ゴム分は前記樹脂架橋剤によって動的架橋されている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の導電性ローラ。
【請求項8】
前記熱可塑性エラストマ組成物は、実質的に
(1) 熱可塑性エラストマ、および熱可塑性樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種の基材樹脂、
(2) エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、および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共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種のイオン導電性エラストマ、
(3) イオン導電性塩、
(4) エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、およびエチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレート共重合体からなる群より選ばれた少なくとも1種の相溶化剤、
(5) ポリエステル系熱可塑性エラストマ、
(6) ゴム分、
(7) 樹脂架橋剤、
(8) 軟化剤、および
(9) 充填剤、
のみからなり、前記ゴム分は前記樹脂架橋剤によって動的架橋されている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の導電性ローラ。
【請求項9】
電子線照射処理後の外周面は、コーティング層で被覆されている請求項1ないし8のいずれか1項に記載の導電性ローラ。

【図1】
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【公開番号】特開2011−17935(P2011−17935A)
【公開日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−163003(P2009−163003)
【出願日】平成21年7月9日(2009.7.9)
【出願人】(000183233)住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Fターム(参考)】