導電性ロール
【課題】 発泡体のセルの微小化と低硬度を両立させ、転写効率に変化が少なく、かつ十分なニップ幅が得られる導電性ロールを提供する。
【解決手段】 芯金およびその外周面上に形成された導電性発泡体を備えた導電性ロールであって、前記導電性発泡体は、ゴム成分としてアクリロニトリル含有量が１０〜２０質量％であるアクリロニトリルブタジエンゴムを５０〜８５質量部、エチレンオキサイドが５０モル％以上占めるエピクロルヒドリンゴムを１５〜５０質量部含むゴム組成物からなり、最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上で、かつショアＥ硬度が２０〜５０であることを特徴とする。
【解決手段】 芯金およびその外周面上に形成された導電性発泡体を備えた導電性ロールであって、前記導電性発泡体は、ゴム成分としてアクリロニトリル含有量が１０〜２０質量％であるアクリロニトリルブタジエンゴムを５０〜８５質量部、エチレンオキサイドが５０モル％以上占めるエピクロルヒドリンゴムを１５〜５０質量部含むゴム組成物からなり、最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上で、かつショアＥ硬度が２０〜５０であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンター、複写機、ファクシミリ、ＡＴＭ等の電子写真装置の画像形成機構に使用される導電性ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンター、複写機またはファクシミリ等の電子写真装置の多くは、有害とされているオゾンの発生が非常に少ない接触帯電および接触転写方式を採用しており、中でも耐摩耗性や転写部の転写材搬送性に優れたロール状の部材が主流となっている。
このようなロール状の部材は、一般的に、ＳＵＳまたは鉄などからなる円柱状の芯金と、この芯金の外周面上に設けられた、カーボンまたはイオン導電剤等によりその抵抗値を１×１０５〜１×１０１０Ωに制御された導電層とから構成されている。
前記導電層は、通常少なくともその一部が弾性を有する材料で構成され、例えば、転写ロールとして用いたときに像担持体である感光体や中間転写体に対して確実にニップを形成することができるように形成されている。
【０００３】
確実なニップの形成を可能にするための手法として、従来の導電性弾性ロールにおいては発泡体を用いることが多い。通常、発泡体の硬度は発泡体を形成するセルの大きさに依存しており、低硬度の発泡体はセル径が大きく、高硬度の発泡体はセル径が小さい。プリンターまたは複写機等の電子写真装置に用いられる導電性弾性ロールでは、確実にニップ幅を得るためにセル径の大きい低硬度な発泡体を用いることが多い。
しかし、セル径の大きな発泡体を用いる場合、導電性弾性ロールが感光体や中間転写体と接触する際の接触開始時および接触終了時において以下のような問題が起こりえる。
即ち、最表面のセルは表面側と芯金側とでセル径分の距離の差を持つが、セル径の大きな発泡体ほど前記距離が大きいため、接触前後で最表面の微少な領域における変化率が大きくなり、その結果、転写効率に差が生じることが多い。
具体的には、本来転写されなければならないトナーが転写されずに感光体表面や中間転写体表面に残ることになる。これまでは比較的径の大きな粉砕トナーが広く用いられていたため、転写されなかったトナーはクリーニングブレードやクリーニングブラシで掻き落とすことができるが、近年使用されてきている重合トナーは直径数ミクロンという真球に近い微少な球体であるため、クリーニングブレードと感光体や中間転写体との間にトナーが入り込みやすく、残留トナーを掻き取ることが困難になってきている。
そこで、クリーニングレスの観点から転写効率に優れた導電性弾性ロールが求められている。しかしながら、単にセル径を小さくするだけでは硬度が大きくなってしまい、十分なニップ幅は得られない。
このように、セルの微小化と低硬度を両立させることは困難であった。
【０００４】
発泡体を用いた導電性弾性ロールにおいて、セル径と硬度の双方に着目した特許文献は少ない。
例えば、特開２００２−２８７４５６号公報（特許文献１）には、「導電性支持体上にゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、該ゴム層がエチレンオキサイドを４０モル％以上含有するエピクロルヒドリンゴム（Ａ）と、アクリロニトリル含有量が２０質量％以下であるアクリロニトリルブタジエンゴム（Ｂ）を特定の割合で含有する導電性ゴムローラ」において、発泡剤を添加剤として使用可能であることが記載されている（第（３）頁右欄第２６〜２８行）。
しかし、特許文献１では、発泡剤を使用してゴム層を発泡体としたときの硬度やセル径については全く記載されておらず、硬度とセル径とについての考慮がなされていない。
【０００５】
また、特許第３４６９１７０号（特許文献２）には「ＥＯ比率が５０モル％以上８０モル％以下のエピクロルヒドリン系重合体からなるポリマーあるいは該エピクロルヒドリン系重合体とアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）との混合物からなるポリマーに、特定の割合で化学発泡剤及び発泡助剤を配合して発泡させた導電性ロール」が記載されている。
上記導電性ロールにおいては従来品にない低硬度を実現できているが、発泡体のセル径については検討されておらず、セル径を微小化することにより転写効率を向上させる余地がある。
【０００６】
特開２００３−１０５１１９号公報（特許文献３）には「エピクロルヒドリンゴムに発泡剤として４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）および老化防止剤、ハイドロタルサイトが特定の割合で配合されている導電性発泡ゴム組成物からなり、ショアＥ硬度が２０〜５０以下であり、最大セル径が１００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上である導電性ロール」が記載されている。
しかし、前記導電性ロールにおいては加硫速度の遅いエピクロルヒドリンゴムを単独で使用していることから、発泡剤が４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）に限定されている。そのため、発泡剤に限定のない、少なくとも最も汎用されている発泡剤であるアゾジカルボンアミド（以下「ＡＤＣＡ」という）を使用できる、より利便性の高い技術を開発する余地がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２８７４５６号公報
【特許文献２】特許第３４６９１７０号
【特許文献３】特開２００３−１０５１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、発泡体において、セルの微小化と低硬度を両立させ、転写効率に変化が少なく、かつ十分なニップ幅が得られる導電性ロールを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、芯金およびその外周面上に形成された導電性発泡体を備えた導電性ロールにおいて、
前記導電性発泡体は、ゴム成分としてアクリロニトリル含有量が１０〜２０質量％であるアクリロニトリルブタジエンゴム（以下、ＮＢＲという。）を５０〜８５質量部、エチレンオキサイドが５０モル％以上占めるエピクロルヒドリンゴムを１５〜５０質量部含むゴム組成物から形成し、最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上で、かつショアＥ硬度が２０〜５０であることを特徴とする導電性ロールを提供している。
【００１０】
本発明における導電性発泡体を構成するゴム組成物は、ゴム成分全体を１００質量部とした場合にＮＢＲを５０〜８５質量部含むものである。
エピクロルヒドリンゴム単独では加硫速度の遅いため、ＮＢＲをブレンドすることにより加硫速度を速めることができる。その結果、発泡剤の種類が限定されることなく、最も汎用されているＡＤＣＡをはじめとする種々の化学発泡剤を使用できるようになる。
ＮＢＲの含有量が５０質量部以上であるのは、ＮＢＲの含有量が５０質量部未満であると、ＮＢＲによる加硫速度の促進効果が十分でなく、ブレンドゴムの加硫速度が遅くなるからである。
ＮＢＲの含有量が８５質量部以下であるのは、ＮＢＲの含有量が８５質量部を超えると、エピクロルヒドリンゴムの含有量が少なくなりすぎ、１×１０５〜１×１０１０Ω程度の電気抵抗を発揮できなくなるからである。
ゴム成分全体に対するＮＢＲの含有量は、好ましくは５０〜８０質量部、特に、６０〜８０質量部がより好ましい。
【００１１】
前記ＮＢＲとしては、アクリロニトリル含有量が１０〜２０質量％である低ニトリルＮＢＲを用いている。このような低ニトリルＮＢＲは、比較的電気抵抗値が低く、かつＴｇが低いため室温付近での粘弾性の温度依存性が小さいため、電気抵抗値の環境依存性を小さくすることができる。
より具体的には、アクリロニトリル含量が２０質量％よりも多い場合、電気抵抗値の環境依存性が高くなる。一方で、アクリロニトリル含量が１０質量％に満たない場合は、ＮＢＲの電気抵抗が高くなり易いため、導電性ロールの低抵抗化に支障が生じる。
【００１２】
本発明における導電性発泡体を構成するゴム組成物は、ゴム成分全体を１００質量部とした場合にエピクロルヒドリンゴムを１５〜５０質量部含んでいる。
エピクロルヒドリンゴムの含有量が１５質量部以上であるのは、エピクロルヒドリンゴムの含有量が１５質量部未満であると、１×１０５〜１×１０１０Ω程度の電気抵抗を発揮できなくなるからである。
エピクロルヒドリンゴムの含有量が５０質量部以下であるのは、エピクロルヒドリンゴムの含有量が５０質量部を超えると、加硫速度の遅いエピクロルヒドリンゴムの影響が大きくなり、ブレンドゴムの加硫速度が遅くなるからである。
ゴム成分全体に対するエピクロルヒドリンゴムの含有量は、好ましくは２０〜５０質量部、特に２０〜４０質量部が好ましい。
【００１３】
前記エピクロルヒドリンゴムとしては、種々のエピクロルヒドリン系重合体を用いることができる。エピクロルヒドリン系重合体としては、例えばエピクロルヒドリン（ＥＣＯ）単独重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド（ＥＯ）共重合体、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド（ＰＯ）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（ＡＧＥ）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共重合体、エピクロルヒドリン−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、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共重合体等が挙げられる。なかでも、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共重合体を用いることが好ましい。
【００１４】
本発明で用いるエピクロルヒドリンゴムにおいては、エチレンオキサイドが５０モル％以上を占める。エピクロルヒドリンゴムのＥＯ比率（エチレンオキサイドのエピクロルヒドリンゴムに対するモル％）の上限値は特に限定されないが、８０モル％が好ましく、６５モル％がより好ましい。
このＥＯ比率は、ＥＯ比率が５０モル％以上のエピクロルヒドリンゴムを用いる場合のほか、ＥＯ比率が違う複数のエピクロルヒドリンゴムをブレンドすることによって調整されたものでもよい。
【００１５】
前記エピクロルヒドリンゴムのＥＯ比率が５０モル％以上とされるのは、エチレンオキサイド含量が大きくなるにしたがってエピクロルヒドリンゴムの電気抵抗は低抵抗になるため、ＥＯ比率が５０モル％以下の場合には１×１０５〜１×１０１０Ω程度の電気抵抗を得るのにエピクロルヒドリンゴムの使用量が多くなり、コスト的に不利になるためである。また、エピクロルヒドリンゴムのＥＯ比率が８０モル％以下であることが好ましいのは、ＥＯ比率が８０モル％を超える場合は、エチレンオキサイドの結晶化が進み不活性となりイオン導電性が損なわれ、抵抗が高くなる場合があるという理由からである。
【００１６】
本発明の導電性発泡体においては、最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上であることを特徴としている。このように導電性発泡体におけるセル径を小さくすることにより、最表面のセルにおける表面側と芯金側の距離が小さくなるため、感光体等との接触前後で最表面の微少な領域における変化率を抑えることができ、その結果、転写効率に差が生じにくくなる。このように転写効率が向上する結果、転写されずに感光体表面や中間転写体表面に残る残留トナーの量が減り、近年導電性ロールに求められているクリーニングレスの要望に応えることができるようになる。
最小セル径を１０μｍ以上としたのは、最小セル径が１０μｍ以下であると、硬度が大きくなり確実なニップ幅が得られにくくなるか、または圧縮永久歪が大きくなりロール状にしたときの寸法変化が大きくなりすぎて実用に適さなくなる可能性が高いからである。 最大セル径は１８０μｍ以下であることがより好ましく、最小セル径は３０μｍ以上であることがより好ましい。
なお、最大セル径および最小セル径は、下記実施例に記載してあるとおり、導電性発泡体の表面画像より求める。
【００１７】
さらに、最大セル径と最小セル径との差が１５０μｍ以下であることが好ましい。セル径のばらつきが少ない方が硬度および電気抵抗のばらつきを抑えることができるからである。最大セル径と最小セル径との差は小さいほど好ましいが、通常は５０μｍ以上である。
【００１８】
本発明の導電性発泡体は、そのショアＥ硬度が２０〜５０であることを特徴としている。ショアＥ硬度を前記範囲としているのは、２０未満であると柔らかすぎて圧縮歪みが大きくなりすぎるためである。一方、５０を越えると硬すぎて剛直な感光体と接触した時の磨耗が大きく、かつ画像上の欠陥が発生し易いことによる。該ショアＥ硬度は好ましくは２５〜４５である。なお、ショアＥ硬度は下記実施例に記載の通りに測定する。
【００１９】
さらに、本発明の導電性発泡体は、圧縮永久歪が３０％以下であることが好ましい。圧縮永久歪の値が３０％を越える場合は、ロールになったときの寸法変化が大きくなりすぎて実用に適さなくなる可能性が高い。圧縮永久歪は小さい方がよいが、通常は１５％以上である。なお、圧縮永久歪は下記実施例に記載の通りに測定する。
【００２０】
本発明の導電性発泡体を作製する際には、化学発泡剤を用いて発泡させることが特に好ましい。すなわち、導電性発泡体を構成するゴム組成物に化学発泡剤を混入した後に加硫時の熱により前記化学発泡剤から分解ガスを発生させ、発泡させる手法が好ましい。
化学発泡剤としては、例えばＡＤＣＡ、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）または５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾール（ＢＨＴ）等が挙げられる。なかでも、ＡＤＣＡを用いることが好ましい。
さらに、発泡剤の種類に応じて発泡助剤を用いてもよい。例えば化学発泡剤としてＡＤＣＡを用いる場合、発泡助剤として尿素を用いることができる。
【００２１】
化学発泡剤の添加量は、本発明の導電性発泡体において最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上となり、かつショアＥ硬度が２０〜５０となるように適宜選択している。例えば、化学発泡剤の添加量はゴム成分１００質量部に対して２０質量部未満であることが好ましく、４質量部以上２０質量部未満であることがより好ましい。特に化学発泡剤としてＡＤＣＡを用いる場合、ゴム成分１００質量部に対するＡＤＣＡの含有量をＸ質量部とすると、Ｘ＜２０とし、４≦Ｘ＜２０であることが好ましく、８≦Ｘ≦１６であることがさらに好ましい。
【００２２】
発泡助剤を添加する場合、発泡助剤の添加量は発泡剤の添加量に応じて適宜選択している。例えば、化学発泡剤としてＡＤＣＡを用い、発泡助剤として尿素を用いる場合、ゴム成分１００質量部に対するＡＤＣＡの含有量をＸ質量部、尿素の含有量をＹ質量部としたとき、１≦Ｘ／Ｙ≦３とし、１≦Ｘ／Ｙ≦２であることが好ましく、１≦Ｘ／Ｙ≦１．５であることがより好ましい。
【００２３】
本発明の導電性ロールは、以下の方法で製造することができる。
上述した低ニトリルＮＢＲおよびエピクロルヒドリンゴム等のゴム成分に、所望によりＡＤＣＡに代表される化学発泡剤、尿素などの発泡助剤等の他の成分を加え、混練する。得られたゴム組成物を公知の方法で予備成形し、予備成形体を加硫する。この加硫は少なくとも２段階の温度で行うことが好ましい。より具体的には、加硫に際して５分以上同じ温度を維持している状態が少なくとも２回存在することが好ましい。
【００２４】
加硫時の温度条件は、段階的に高い温度に設定することが好ましい。例えば、加硫時の温度設定を２段階とする場合は第１段階の温度＜第２段階の温度とすることが好ましく、加硫時の温度設定を３段階とする場合は第１段階の温度＜第２段階の温度＜第３段階の温度とすることが好ましい。このとき各段階の温度の差は５０℃以下であることが好ましく、１０℃以上４０℃以下であることが好ましい。
最終段階の温度がゴム組成物の加硫温度となるように、各段階の温度を設定することが好ましい。添加する加硫剤等の種類によって最適な温度を適宜選択すればよいが、例えば最終段階の温度を１２０〜２００℃、好ましくは１４０〜１８０℃の間に設定する。
加硫時間も一概には言えず、最適な加硫時間を適宜選択すればよいが、ひとつの温度を５分以上継続することが好ましい。また、全体の加硫時間が１０分以上１２０分以下であることが好ましく、１０分以上６０分以下であることがより好ましい。
【００２５】
ついで、加硫した成形体に芯金を挿入し、研磨、カットして、導電性ロールを作製する。本発明で用いる芯金は特に限定されてないが、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳもしくは鉄等の金属製またはセラミック製等の芯金を用いることができる。
【００２６】
本発明の導電性ロールはレーザービームプリンター、複写機、ファクシミリ、ＡＴＭなどのＯＡ機器における電子写真装置の画像形成機構等に好適に用いることができる。
具体的には、トナー像を感光体から転写ベルトや用紙に転写するための転写ロールとして特に好適に用いられる。その他、本発明の導電性ロールは、感光ドラムを一様に帯電させるための帯電ロール、トナーを感光体に付着させるための現像ロール、トナーを搬送させるためのトナー供給ロール、転写ベルトを内側から駆動するための駆動ロール等として用いることもできる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の導電性ロールは、最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上と、微小なセルを有している。その上、本発明の導電性ロールは、ショアＥ硬度が２０〜５０と低硬度である。このように本発明の導電性ロールにおいてはセルの微小化と低硬度が両立されているので、十分なニップ幅が得られるとともに、感光体等との接触開始時および終了時における転写効率の変化が少ない。その結果として、例えば転写されずに感光体表面や中間転写体表面に残るトナーの量が少なくなる。特に近年使用されてきている重合トナーは上述したようにクリーニングしにくいことから、重合トナーを用いる画像形成装置において本発明の導電性ロールを用いればより高画質の画像が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の導電性ロールについて詳述する。
図１に示すように、本発明の導電性ロール１０は、円筒状の導電性発泡体１の中空部に芯金２を圧入して取り付けている。芯金２としてはアルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳまたは鉄等の金属製の芯金が好ましい。
【００２９】
導電性発泡体１は、エピクロルヒドリンゴムおよびＮＢＲのゴム成分に、発泡剤、発泡助剤、加硫剤、加硫促進剤および充填剤が添加されたゴム組成物からなる。
前記エピクロルヒドリンゴムとしては、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共重合体を用いることが好ましい。エピクロルヒドリンゴムにおいては、ＥＯ比率が５０％以上６５％以下であることが好ましく、ＥＯ比率が５０％以上６０％以下であることがより好ましい。
前記エピクロルヒドリンゴムは、ゴム成分の総量を１００質量部とすると２５〜３５質量部含まれていることが好ましく、３０質量部含まれていることがより好ましい。
【００３０】
前記ＮＢＲとしては、アクリロニトリル含有量が１５〜２０質量％であるＮＢＲを用いることが好ましい。
前記ＮＢＲは、ゴム成分の総量を１００質量部とすると６５〜７５質量部含まれていることが好ましく、７０質量部含まれていることがより好ましい。
【００３１】
前記発泡剤としては、ＡＤＣＡを用いることが好ましい。発泡剤の添加量はゴム成分１００質量部に対して８質量部以上１６質量部以下が好ましい。
前記発泡助剤としては、尿素を使用することが好ましい。発泡助剤の添加量はゴム成分１００質量部に対して６質量部以上１２質量部以下が好ましい。
さらに、ゴム成分１００質量部に対する発泡剤の含有量をＸ質量部、発泡助剤の含有量をＹ質量部としたとき、１≦Ｘ／Ｙ≦１．５であることが好ましい。
【００３２】
前記加硫剤としては、特に低電気抵抗を実現でき、かつ加硫速度と発泡速度のバランスが良くなる点から硫黄が好ましい。その他、加硫剤としては有機含硫黄化合物や過酸化物なども使用可能であり、これらを併用することも、これらと硫黄を併用することもできる。有機含硫黄化合物としては、例えばテトラエチルチウラムジスルフィドまたはＮ，Ｎ−ジチオビスモルホリンなどが挙げられる。過酸化物としてはジクミルペルオキシドまたはベンゾイルペルオキシド等を挙げることができる。
加硫剤の添加量は、ゴム成分１００質量部に対して０．５質量部以上５質量部以下が好ましく、１質量部以上３質量部以下がより好ましい。
【００３３】
前記加硫促進剤としては、消石灰、マグネシア（ＭｇＯ）もしくはリサージ（ＰｂＯ）等の無機促進剤や以下に記す有機促進剤を用いることができる。有機促進剤としては、２−メルカプト・ベンゾチアゾールもしくはジベンゾチアジルジスルフィド等のチアゾール系；Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等のスルフェンアミド系；テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィドもしくはジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系；チオウレア系等が挙げられ、これらを単独でまたは適宜組み合わせて用いることができる。なお、加硫促進剤は加硫剤の種類等に応じて配合しなくても良い。
加硫促進剤の添加量は、ゴム成分１００質量部に対して０．５質量部以上５質量部以下が好ましく、１質量部以上４質量部以下がより好ましい。
【００３４】
さらに、加硫促進助剤を配合しても良く、加硫促進助剤としては亜鉛華等の金属酸化物；ステアリン酸、オレイン酸もしくは綿実脂肪酸等の脂肪酸；その他従来公知の加硫促進助剤が挙げられる。
【００３５】
前記充填剤としては、シリカ、カーボン、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムまたは水酸化アルミニウム等の粉体を挙げることができる。充填剤を配合することにより機械的強度等を向上させることができる。充填剤の添加量はゴム成分１００質量部に対し６０質量部以下とすることが好ましく、５０質量部以下とすることがより好ましい。
【００３６】
本発明の導電性発泡体には、前記成分の他に、本発明の目的に反しない限り、受酸剤、軟化剤、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、可塑剤、造核剤、気泡防止剤または架橋剤等の添加剤を適宜配合してもよい。
なかでも、導電性発泡体を構成するゴム組成物には、ゴム成分１００質量部に対し受酸剤を１質量部以上１０質量部以下、好ましくは３質量部程度の割合で配合するのが好ましい。加硫阻害および感光体汚染を防止する効果を有効に発揮させるため受酸剤の配合量は約１質量部以上であることが好ましく、硬度の上昇を防ぐため受酸剤の配合量は約１０質量部以下であることが好ましい。受酸剤としては、分散性にも優れることから特にハイドロタルサイト類またはマグサラットが好ましい。その他、受酸剤としては酸受容体として作用する種々の物質を用いることができる。
【００３７】
本発明の導電性ロールの製造方法について、以下に述べる。
エピクロルヒドリンゴムおよびＮＢＲのゴム成分に、発泡剤、発泡助剤、加硫剤、加硫促進剤、充填剤、所望によりその他の成分を添加し、例えばバンバリーミキサー、ニーダー、オープンロールなど公知の方法で混ぜ合わせる。混練温度および混練時間は適宜選択すればよいが、例えば８０〜１２０℃の温度下１〜６０分かけて行うことが好ましい。
得られたゴム組成物を公知の方法で予備成形し、予備成形体を加硫する。この加硫は２段階の温度で行うことが好ましい。具体的には、１３０℃以上１５０℃未満の温度で５〜２０分、ついで１５０℃以上１７０℃以下の温度で５〜４０分かけて加硫することが好ましい。第１段階の加硫温度と第２段階の加硫温度の差は１０〜３０℃であることが好ましい。特に、加硫は１４０℃で１０分、１６０℃で２０分行うことが好ましい。
ついで、加硫した成形体に芯金を挿入し、研磨、カットして、本発明の導電性ロールを作製する。
【００３８】
本発明の導電性発泡体においては、最大セル径が１８０μｍ以下、最小セル径が３０μｍ以上で、さらに最大セル径と最小セル径との差が１５０μｍ以下である。このようにセル径が小さいので転写効率に差が生じにくく、かつセル径のばらつきが少ないので硬度および電気抵抗のばらつきを抑えることができる。
本発明の導電性発泡体は、そのショアＥ硬度が２５〜４５である。このように低硬度であるため、十分なニップ幅を得ることができる。
【００３９】
さらに、本発明の導電性発泡体は圧縮永久歪が３０％以下である。圧縮永久歪の値が３０％を越える場合は、ロールになったときの寸法変化が大きくなりすぎて実用に適さなくなる可能性が高い。圧縮永久歪は小さい方がよいが、通常は１５％以上である。
本発明の導電性発泡体は、その電気抵抗値が１×１０５〜１×１０１０Ωであり、好ましくは１×１０７〜１×１０９Ωである。なお、電気抵抗値は下記実施例に記載の通りに測定する。
以上のような特徴を有する本発明の導電性ロールは、電子写真装置の転写ロールとして用いることが特に好ましい。
【００４０】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
表１に記載の配合をニーダーに投入し、１００℃で１〜２０分程度混練りした後、ゴム混練装置より押し出し、予備成形体を得た。次いで、実施例１〜５および比較例１，３については、予備成形体を、１４０℃で１０分、ついで１６０℃で２０分と２段階で加硫した。比較例２については、予備成形体を、１６０℃で３０分と１段階で加硫した。ついで、金属製のシャフト（φ６ｍｍ）を挿入し、研磨、カットして、シャフト径φ６ｍｍ、ロール外径φ１２ｍｍ、ゴム長さ２３０ｍｍの導電性ロールを作製した。
得られた導電性ロールについて、下記に示す試験を行った。
【００４１】
表１中の上段の各配合の数値単位は質量部である。電気抵抗値の数値は(ｌｏｇΩ（常用対数値）)であり、セル径の数値単位はμｍである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表中の各成分については下記製品を用いた。
・エピクロルヒドリンゴム；日本ゼオン（株）製「ｈｙｄｒｉｎ Ｔ３１０６」（エチレンオキサイド−エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル（ＡＧＥ）共重合体で、エチレンオキサイド（ＥＯ）の比率５６モル％）
・ＮＢＲ；日本ゼオン（株）製「ニッポール４０１ＬＬ」（アクリロニトリル含有量１８％）
・充填剤１；ＨＡＦカーボン（東海カーボン（株）製「シースト３」）
・充填剤２；軽質炭酸カルシウム（丸尾カルシウム（株）製）
・発泡剤；ＡＤＣＡ（永和化成工業（株）製「ビニホールＡＣ＃３」）
・発泡助剤；尿素（永和化成工業（株）製「セルペースト１０１」）
・加硫剤；粉末硫黄（鶴見化学工業（株）製）
・加硫促進剤１；大内新興化学工業（株）製「ノクセラ−ＤＭ」
・加硫促進剤２；大内新興化学工業（株）製「ノクセラ−ＴＳ」
【００４４】
（電気抵抗値の測定）
温度２３℃、相対湿度５５％の環境下で、図２に示すように芯金２を通した導電性発泡体１をアルミドラム３上に当接搭載し、電源４の＋側に接続した内部抵抗ｒ（１０ｋΩ）の導線の先端をアルミドラム３の一端面に接続すると共に電源４の−側に接続した導線の先端を導電性発泡体１の他端面に接続して通電を行った。芯金２の両端に５００ｇずつの荷重Ｆをかけ、芯金２とアルミドラム３の間に１ｋＶの電圧をかけながらアルミドラム３を回転させることで間接的に導電性発泡体１を回転させた。このとき１回転中に３６回抵抗測定を行い、その平均値を求めた。
【００４５】
（硬度の測定）
温度２３℃、相対湿度５５％の環境下で、ショアＥ硬度計を導電性ロールの中央部で垂直に固定し、左右の軸部に５００ｇの荷重をかけ、５秒後に示す値を読みとった。
【００４６】
（セル径の測定）
導電性発泡体の表面を１００倍の倍率で写真に撮り、１ｃｍ四方のセル径を観察し、最大セル径と最小セル径を求めた。
【００４７】
（圧縮永久歪の測定）
導電性発泡体を１０ｍｍ幅で端面に平行にカットした試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ ６２６２に記載の加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの永久ひずみ試験方法に従い、測定温度７０℃の温度下、圧縮率２５％で２２時間放置後の歪みを測定した。
【００４８】
（転写効率の測定）
市販のレーザープリンター（キャノン（株）製「ＬＢＰ５５００」）に、前記で作製した導電性ロールを転写ロールとして装着した。
温度２３℃、相対湿度５５％の環境下で、イエロー１００％の画出しを行い、その濃度を目視で判断した。画出しには「キャノンＰＢペーパー」を用いた。
従来品と比べて濃い場合を「○」とし、薄い場合を「×」とした。
【００４９】
（総合評価）
前記測定および試験結果から、従来よりも各種の面で優れていた場合を「○」と、従来と同等あるいは劣る場合は「×」と評価した。
【００５０】
実施例１〜５の導電性ロールにおいては、最大セル径が１８０μｍ以下、最小セル径が３０μｍ以上とセルが微小であるため、転写効率に優れていた。また、硬度が２６〜３８と低く、確実なニップの形成が可能となる。さらに、圧縮永久歪も３０％以下であり、寸法変化も少ない。
一方、比較例１および２の導電性ロールにおいては、最大セル径が２００μｍより大きく、転写効率において劣っていた。また、比較例３の導電性ロールにおいては、最小セル径が１０μｍ未満であり、かつ圧縮永久歪も３０％を超えており、実施例１〜５の導電性ロールに比して寸法安定性において劣ったものであった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の導電性ロールの概略図である。
【図２】導電性ロールの電気抵抗値の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 導電性発泡体
２ 芯金
１０ 導電性ロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンター、複写機、ファクシミリ、ＡＴＭ等の電子写真装置の画像形成機構に使用される導電性ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンター、複写機またはファクシミリ等の電子写真装置の多くは、有害とされているオゾンの発生が非常に少ない接触帯電および接触転写方式を採用しており、中でも耐摩耗性や転写部の転写材搬送性に優れたロール状の部材が主流となっている。
このようなロール状の部材は、一般的に、ＳＵＳまたは鉄などからなる円柱状の芯金と、この芯金の外周面上に設けられた、カーボンまたはイオン導電剤等によりその抵抗値を１×１０５〜１×１０１０Ωに制御された導電層とから構成されている。
前記導電層は、通常少なくともその一部が弾性を有する材料で構成され、例えば、転写ロールとして用いたときに像担持体である感光体や中間転写体に対して確実にニップを形成することができるように形成されている。
【０００３】
確実なニップの形成を可能にするための手法として、従来の導電性弾性ロールにおいては発泡体を用いることが多い。通常、発泡体の硬度は発泡体を形成するセルの大きさに依存しており、低硬度の発泡体はセル径が大きく、高硬度の発泡体はセル径が小さい。プリンターまたは複写機等の電子写真装置に用いられる導電性弾性ロールでは、確実にニップ幅を得るためにセル径の大きい低硬度な発泡体を用いることが多い。
しかし、セル径の大きな発泡体を用いる場合、導電性弾性ロールが感光体や中間転写体と接触する際の接触開始時および接触終了時において以下のような問題が起こりえる。
即ち、最表面のセルは表面側と芯金側とでセル径分の距離の差を持つが、セル径の大きな発泡体ほど前記距離が大きいため、接触前後で最表面の微少な領域における変化率が大きくなり、その結果、転写効率に差が生じることが多い。
具体的には、本来転写されなければならないトナーが転写されずに感光体表面や中間転写体表面に残ることになる。これまでは比較的径の大きな粉砕トナーが広く用いられていたため、転写されなかったトナーはクリーニングブレードやクリーニングブラシで掻き落とすことができるが、近年使用されてきている重合トナーは直径数ミクロンという真球に近い微少な球体であるため、クリーニングブレードと感光体や中間転写体との間にトナーが入り込みやすく、残留トナーを掻き取ることが困難になってきている。
そこで、クリーニングレスの観点から転写効率に優れた導電性弾性ロールが求められている。しかしながら、単にセル径を小さくするだけでは硬度が大きくなってしまい、十分なニップ幅は得られない。
このように、セルの微小化と低硬度を両立させることは困難であった。
【０００４】
発泡体を用いた導電性弾性ロールにおいて、セル径と硬度の双方に着目した特許文献は少ない。
例えば、特開２００２−２８７４５６号公報（特許文献１）には、「導電性支持体上にゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、該ゴム層がエチレンオキサイドを４０モル％以上含有するエピクロルヒドリンゴム（Ａ）と、アクリロニトリル含有量が２０質量％以下であるアクリロニトリルブタジエンゴム（Ｂ）を特定の割合で含有する導電性ゴムローラ」において、発泡剤を添加剤として使用可能であることが記載されている（第（３）頁右欄第２６〜２８行）。
しかし、特許文献１では、発泡剤を使用してゴム層を発泡体としたときの硬度やセル径については全く記載されておらず、硬度とセル径とについての考慮がなされていない。
【０００５】
また、特許第３４６９１７０号（特許文献２）には「ＥＯ比率が５０モル％以上８０モル％以下のエピクロルヒドリン系重合体からなるポリマーあるいは該エピクロルヒドリン系重合体とアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）との混合物からなるポリマーに、特定の割合で化学発泡剤及び発泡助剤を配合して発泡させた導電性ロール」が記載されている。
上記導電性ロールにおいては従来品にない低硬度を実現できているが、発泡体のセル径については検討されておらず、セル径を微小化することにより転写効率を向上させる余地がある。
【０００６】
特開２００３−１０５１１９号公報（特許文献３）には「エピクロルヒドリンゴムに発泡剤として４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）および老化防止剤、ハイドロタルサイトが特定の割合で配合されている導電性発泡ゴム組成物からなり、ショアＥ硬度が２０〜５０以下であり、最大セル径が１００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上である導電性ロール」が記載されている。
しかし、前記導電性ロールにおいては加硫速度の遅いエピクロルヒドリンゴムを単独で使用していることから、発泡剤が４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）に限定されている。そのため、発泡剤に限定のない、少なくとも最も汎用されている発泡剤であるアゾジカルボンアミド（以下「ＡＤＣＡ」という）を使用できる、より利便性の高い技術を開発する余地がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２８７４５６号公報
【特許文献２】特許第３４６９１７０号
【特許文献３】特開２００３−１０５１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、発泡体において、セルの微小化と低硬度を両立させ、転写効率に変化が少なく、かつ十分なニップ幅が得られる導電性ロールを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、芯金およびその外周面上に形成された導電性発泡体を備えた導電性ロールにおいて、
前記導電性発泡体は、ゴム成分としてアクリロニトリル含有量が１０〜２０質量％であるアクリロニトリルブタジエンゴム（以下、ＮＢＲという。）を５０〜８５質量部、エチレンオキサイドが５０モル％以上占めるエピクロルヒドリンゴムを１５〜５０質量部含むゴム組成物から形成し、最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上で、かつショアＥ硬度が２０〜５０であることを特徴とする導電性ロールを提供している。
【００１０】
本発明における導電性発泡体を構成するゴム組成物は、ゴム成分全体を１００質量部とした場合にＮＢＲを５０〜８５質量部含むものである。
エピクロルヒドリンゴム単独では加硫速度の遅いため、ＮＢＲをブレンドすることにより加硫速度を速めることができる。その結果、発泡剤の種類が限定されることなく、最も汎用されているＡＤＣＡをはじめとする種々の化学発泡剤を使用できるようになる。
ＮＢＲの含有量が５０質量部以上であるのは、ＮＢＲの含有量が５０質量部未満であると、ＮＢＲによる加硫速度の促進効果が十分でなく、ブレンドゴムの加硫速度が遅くなるからである。
ＮＢＲの含有量が８５質量部以下であるのは、ＮＢＲの含有量が８５質量部を超えると、エピクロルヒドリンゴムの含有量が少なくなりすぎ、１×１０５〜１×１０１０Ω程度の電気抵抗を発揮できなくなるからである。
ゴム成分全体に対するＮＢＲの含有量は、好ましくは５０〜８０質量部、特に、６０〜８０質量部がより好ましい。
【００１１】
前記ＮＢＲとしては、アクリロニトリル含有量が１０〜２０質量％である低ニトリルＮＢＲを用いている。このような低ニトリルＮＢＲは、比較的電気抵抗値が低く、かつＴｇが低いため室温付近での粘弾性の温度依存性が小さいため、電気抵抗値の環境依存性を小さくすることができる。
より具体的には、アクリロニトリル含量が２０質量％よりも多い場合、電気抵抗値の環境依存性が高くなる。一方で、アクリロニトリル含量が１０質量％に満たない場合は、ＮＢＲの電気抵抗が高くなり易いため、導電性ロールの低抵抗化に支障が生じる。
【００１２】
本発明における導電性発泡体を構成するゴム組成物は、ゴム成分全体を１００質量部とした場合にエピクロルヒドリンゴムを１５〜５０質量部含んでいる。
エピクロルヒドリンゴムの含有量が１５質量部以上であるのは、エピクロルヒドリンゴムの含有量が１５質量部未満であると、１×１０５〜１×１０１０Ω程度の電気抵抗を発揮できなくなるからである。
エピクロルヒドリンゴムの含有量が５０質量部以下であるのは、エピクロルヒドリンゴムの含有量が５０質量部を超えると、加硫速度の遅いエピクロルヒドリンゴムの影響が大きくなり、ブレンドゴムの加硫速度が遅くなるからである。
ゴム成分全体に対するエピクロルヒドリンゴムの含有量は、好ましくは２０〜５０質量部、特に２０〜４０質量部が好ましい。
【００１３】
前記エピクロルヒドリンゴムとしては、種々のエピクロルヒドリン系重合体を用いることができる。エピクロルヒドリン系重合体としては、例えばエピクロルヒドリン（ＥＣＯ）単独重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド（ＥＯ）共重合体、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド（ＰＯ）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（ＡＧＥ）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共重合体、エピクロルヒドリン−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、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共重合体等が挙げられる。なかでも、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共重合体を用いることが好ましい。
【００１４】
本発明で用いるエピクロルヒドリンゴムにおいては、エチレンオキサイドが５０モル％以上を占める。エピクロルヒドリンゴムのＥＯ比率（エチレンオキサイドのエピクロルヒドリンゴムに対するモル％）の上限値は特に限定されないが、８０モル％が好ましく、６５モル％がより好ましい。
このＥＯ比率は、ＥＯ比率が５０モル％以上のエピクロルヒドリンゴムを用いる場合のほか、ＥＯ比率が違う複数のエピクロルヒドリンゴムをブレンドすることによって調整されたものでもよい。
【００１５】
前記エピクロルヒドリンゴムのＥＯ比率が５０モル％以上とされるのは、エチレンオキサイド含量が大きくなるにしたがってエピクロルヒドリンゴムの電気抵抗は低抵抗になるため、ＥＯ比率が５０モル％以下の場合には１×１０５〜１×１０１０Ω程度の電気抵抗を得るのにエピクロルヒドリンゴムの使用量が多くなり、コスト的に不利になるためである。また、エピクロルヒドリンゴムのＥＯ比率が８０モル％以下であることが好ましいのは、ＥＯ比率が８０モル％を超える場合は、エチレンオキサイドの結晶化が進み不活性となりイオン導電性が損なわれ、抵抗が高くなる場合があるという理由からである。
【００１６】
本発明の導電性発泡体においては、最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上であることを特徴としている。このように導電性発泡体におけるセル径を小さくすることにより、最表面のセルにおける表面側と芯金側の距離が小さくなるため、感光体等との接触前後で最表面の微少な領域における変化率を抑えることができ、その結果、転写効率に差が生じにくくなる。このように転写効率が向上する結果、転写されずに感光体表面や中間転写体表面に残る残留トナーの量が減り、近年導電性ロールに求められているクリーニングレスの要望に応えることができるようになる。
最小セル径を１０μｍ以上としたのは、最小セル径が１０μｍ以下であると、硬度が大きくなり確実なニップ幅が得られにくくなるか、または圧縮永久歪が大きくなりロール状にしたときの寸法変化が大きくなりすぎて実用に適さなくなる可能性が高いからである。 最大セル径は１８０μｍ以下であることがより好ましく、最小セル径は３０μｍ以上であることがより好ましい。
なお、最大セル径および最小セル径は、下記実施例に記載してあるとおり、導電性発泡体の表面画像より求める。
【００１７】
さらに、最大セル径と最小セル径との差が１５０μｍ以下であることが好ましい。セル径のばらつきが少ない方が硬度および電気抵抗のばらつきを抑えることができるからである。最大セル径と最小セル径との差は小さいほど好ましいが、通常は５０μｍ以上である。
【００１８】
本発明の導電性発泡体は、そのショアＥ硬度が２０〜５０であることを特徴としている。ショアＥ硬度を前記範囲としているのは、２０未満であると柔らかすぎて圧縮歪みが大きくなりすぎるためである。一方、５０を越えると硬すぎて剛直な感光体と接触した時の磨耗が大きく、かつ画像上の欠陥が発生し易いことによる。該ショアＥ硬度は好ましくは２５〜４５である。なお、ショアＥ硬度は下記実施例に記載の通りに測定する。
【００１９】
さらに、本発明の導電性発泡体は、圧縮永久歪が３０％以下であることが好ましい。圧縮永久歪の値が３０％を越える場合は、ロールになったときの寸法変化が大きくなりすぎて実用に適さなくなる可能性が高い。圧縮永久歪は小さい方がよいが、通常は１５％以上である。なお、圧縮永久歪は下記実施例に記載の通りに測定する。
【００２０】
本発明の導電性発泡体を作製する際には、化学発泡剤を用いて発泡させることが特に好ましい。すなわち、導電性発泡体を構成するゴム組成物に化学発泡剤を混入した後に加硫時の熱により前記化学発泡剤から分解ガスを発生させ、発泡させる手法が好ましい。
化学発泡剤としては、例えばＡＤＣＡ、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）または５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾール（ＢＨＴ）等が挙げられる。なかでも、ＡＤＣＡを用いることが好ましい。
さらに、発泡剤の種類に応じて発泡助剤を用いてもよい。例えば化学発泡剤としてＡＤＣＡを用いる場合、発泡助剤として尿素を用いることができる。
【００２１】
化学発泡剤の添加量は、本発明の導電性発泡体において最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上となり、かつショアＥ硬度が２０〜５０となるように適宜選択している。例えば、化学発泡剤の添加量はゴム成分１００質量部に対して２０質量部未満であることが好ましく、４質量部以上２０質量部未満であることがより好ましい。特に化学発泡剤としてＡＤＣＡを用いる場合、ゴム成分１００質量部に対するＡＤＣＡの含有量をＸ質量部とすると、Ｘ＜２０とし、４≦Ｘ＜２０であることが好ましく、８≦Ｘ≦１６であることがさらに好ましい。
【００２２】
発泡助剤を添加する場合、発泡助剤の添加量は発泡剤の添加量に応じて適宜選択している。例えば、化学発泡剤としてＡＤＣＡを用い、発泡助剤として尿素を用いる場合、ゴム成分１００質量部に対するＡＤＣＡの含有量をＸ質量部、尿素の含有量をＹ質量部としたとき、１≦Ｘ／Ｙ≦３とし、１≦Ｘ／Ｙ≦２であることが好ましく、１≦Ｘ／Ｙ≦１．５であることがより好ましい。
【００２３】
本発明の導電性ロールは、以下の方法で製造することができる。
上述した低ニトリルＮＢＲおよびエピクロルヒドリンゴム等のゴム成分に、所望によりＡＤＣＡに代表される化学発泡剤、尿素などの発泡助剤等の他の成分を加え、混練する。得られたゴム組成物を公知の方法で予備成形し、予備成形体を加硫する。この加硫は少なくとも２段階の温度で行うことが好ましい。より具体的には、加硫に際して５分以上同じ温度を維持している状態が少なくとも２回存在することが好ましい。
【００２４】
加硫時の温度条件は、段階的に高い温度に設定することが好ましい。例えば、加硫時の温度設定を２段階とする場合は第１段階の温度＜第２段階の温度とすることが好ましく、加硫時の温度設定を３段階とする場合は第１段階の温度＜第２段階の温度＜第３段階の温度とすることが好ましい。このとき各段階の温度の差は５０℃以下であることが好ましく、１０℃以上４０℃以下であることが好ましい。
最終段階の温度がゴム組成物の加硫温度となるように、各段階の温度を設定することが好ましい。添加する加硫剤等の種類によって最適な温度を適宜選択すればよいが、例えば最終段階の温度を１２０〜２００℃、好ましくは１４０〜１８０℃の間に設定する。
加硫時間も一概には言えず、最適な加硫時間を適宜選択すればよいが、ひとつの温度を５分以上継続することが好ましい。また、全体の加硫時間が１０分以上１２０分以下であることが好ましく、１０分以上６０分以下であることがより好ましい。
【００２５】
ついで、加硫した成形体に芯金を挿入し、研磨、カットして、導電性ロールを作製する。本発明で用いる芯金は特に限定されてないが、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳもしくは鉄等の金属製またはセラミック製等の芯金を用いることができる。
【００２６】
本発明の導電性ロールはレーザービームプリンター、複写機、ファクシミリ、ＡＴＭなどのＯＡ機器における電子写真装置の画像形成機構等に好適に用いることができる。
具体的には、トナー像を感光体から転写ベルトや用紙に転写するための転写ロールとして特に好適に用いられる。その他、本発明の導電性ロールは、感光ドラムを一様に帯電させるための帯電ロール、トナーを感光体に付着させるための現像ロール、トナーを搬送させるためのトナー供給ロール、転写ベルトを内側から駆動するための駆動ロール等として用いることもできる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の導電性ロールは、最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上と、微小なセルを有している。その上、本発明の導電性ロールは、ショアＥ硬度が２０〜５０と低硬度である。このように本発明の導電性ロールにおいてはセルの微小化と低硬度が両立されているので、十分なニップ幅が得られるとともに、感光体等との接触開始時および終了時における転写効率の変化が少ない。その結果として、例えば転写されずに感光体表面や中間転写体表面に残るトナーの量が少なくなる。特に近年使用されてきている重合トナーは上述したようにクリーニングしにくいことから、重合トナーを用いる画像形成装置において本発明の導電性ロールを用いればより高画質の画像が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の導電性ロールについて詳述する。
図１に示すように、本発明の導電性ロール１０は、円筒状の導電性発泡体１の中空部に芯金２を圧入して取り付けている。芯金２としてはアルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳまたは鉄等の金属製の芯金が好ましい。
【００２９】
導電性発泡体１は、エピクロルヒドリンゴムおよびＮＢＲのゴム成分に、発泡剤、発泡助剤、加硫剤、加硫促進剤および充填剤が添加されたゴム組成物からなる。
前記エピクロルヒドリンゴムとしては、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共重合体を用いることが好ましい。エピクロルヒドリンゴムにおいては、ＥＯ比率が５０％以上６５％以下であることが好ましく、ＥＯ比率が５０％以上６０％以下であることがより好ましい。
前記エピクロルヒドリンゴムは、ゴム成分の総量を１００質量部とすると２５〜３５質量部含まれていることが好ましく、３０質量部含まれていることがより好ましい。
【００３０】
前記ＮＢＲとしては、アクリロニトリル含有量が１５〜２０質量％であるＮＢＲを用いることが好ましい。
前記ＮＢＲは、ゴム成分の総量を１００質量部とすると６５〜７５質量部含まれていることが好ましく、７０質量部含まれていることがより好ましい。
【００３１】
前記発泡剤としては、ＡＤＣＡを用いることが好ましい。発泡剤の添加量はゴム成分１００質量部に対して８質量部以上１６質量部以下が好ましい。
前記発泡助剤としては、尿素を使用することが好ましい。発泡助剤の添加量はゴム成分１００質量部に対して６質量部以上１２質量部以下が好ましい。
さらに、ゴム成分１００質量部に対する発泡剤の含有量をＸ質量部、発泡助剤の含有量をＹ質量部としたとき、１≦Ｘ／Ｙ≦１．５であることが好ましい。
【００３２】
前記加硫剤としては、特に低電気抵抗を実現でき、かつ加硫速度と発泡速度のバランスが良くなる点から硫黄が好ましい。その他、加硫剤としては有機含硫黄化合物や過酸化物なども使用可能であり、これらを併用することも、これらと硫黄を併用することもできる。有機含硫黄化合物としては、例えばテトラエチルチウラムジスルフィドまたはＮ，Ｎ−ジチオビスモルホリンなどが挙げられる。過酸化物としてはジクミルペルオキシドまたはベンゾイルペルオキシド等を挙げることができる。
加硫剤の添加量は、ゴム成分１００質量部に対して０．５質量部以上５質量部以下が好ましく、１質量部以上３質量部以下がより好ましい。
【００３３】
前記加硫促進剤としては、消石灰、マグネシア（ＭｇＯ）もしくはリサージ（ＰｂＯ）等の無機促進剤や以下に記す有機促進剤を用いることができる。有機促進剤としては、２−メルカプト・ベンゾチアゾールもしくはジベンゾチアジルジスルフィド等のチアゾール系；Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等のスルフェンアミド系；テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィドもしくはジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系；チオウレア系等が挙げられ、これらを単独でまたは適宜組み合わせて用いることができる。なお、加硫促進剤は加硫剤の種類等に応じて配合しなくても良い。
加硫促進剤の添加量は、ゴム成分１００質量部に対して０．５質量部以上５質量部以下が好ましく、１質量部以上４質量部以下がより好ましい。
【００３４】
さらに、加硫促進助剤を配合しても良く、加硫促進助剤としては亜鉛華等の金属酸化物；ステアリン酸、オレイン酸もしくは綿実脂肪酸等の脂肪酸；その他従来公知の加硫促進助剤が挙げられる。
【００３５】
前記充填剤としては、シリカ、カーボン、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムまたは水酸化アルミニウム等の粉体を挙げることができる。充填剤を配合することにより機械的強度等を向上させることができる。充填剤の添加量はゴム成分１００質量部に対し６０質量部以下とすることが好ましく、５０質量部以下とすることがより好ましい。
【００３６】
本発明の導電性発泡体には、前記成分の他に、本発明の目的に反しない限り、受酸剤、軟化剤、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、可塑剤、造核剤、気泡防止剤または架橋剤等の添加剤を適宜配合してもよい。
なかでも、導電性発泡体を構成するゴム組成物には、ゴム成分１００質量部に対し受酸剤を１質量部以上１０質量部以下、好ましくは３質量部程度の割合で配合するのが好ましい。加硫阻害および感光体汚染を防止する効果を有効に発揮させるため受酸剤の配合量は約１質量部以上であることが好ましく、硬度の上昇を防ぐため受酸剤の配合量は約１０質量部以下であることが好ましい。受酸剤としては、分散性にも優れることから特にハイドロタルサイト類またはマグサラットが好ましい。その他、受酸剤としては酸受容体として作用する種々の物質を用いることができる。
【００３７】
本発明の導電性ロールの製造方法について、以下に述べる。
エピクロルヒドリンゴムおよびＮＢＲのゴム成分に、発泡剤、発泡助剤、加硫剤、加硫促進剤、充填剤、所望によりその他の成分を添加し、例えばバンバリーミキサー、ニーダー、オープンロールなど公知の方法で混ぜ合わせる。混練温度および混練時間は適宜選択すればよいが、例えば８０〜１２０℃の温度下１〜６０分かけて行うことが好ましい。
得られたゴム組成物を公知の方法で予備成形し、予備成形体を加硫する。この加硫は２段階の温度で行うことが好ましい。具体的には、１３０℃以上１５０℃未満の温度で５〜２０分、ついで１５０℃以上１７０℃以下の温度で５〜４０分かけて加硫することが好ましい。第１段階の加硫温度と第２段階の加硫温度の差は１０〜３０℃であることが好ましい。特に、加硫は１４０℃で１０分、１６０℃で２０分行うことが好ましい。
ついで、加硫した成形体に芯金を挿入し、研磨、カットして、本発明の導電性ロールを作製する。
【００３８】
本発明の導電性発泡体においては、最大セル径が１８０μｍ以下、最小セル径が３０μｍ以上で、さらに最大セル径と最小セル径との差が１５０μｍ以下である。このようにセル径が小さいので転写効率に差が生じにくく、かつセル径のばらつきが少ないので硬度および電気抵抗のばらつきを抑えることができる。
本発明の導電性発泡体は、そのショアＥ硬度が２５〜４５である。このように低硬度であるため、十分なニップ幅を得ることができる。
【００３９】
さらに、本発明の導電性発泡体は圧縮永久歪が３０％以下である。圧縮永久歪の値が３０％を越える場合は、ロールになったときの寸法変化が大きくなりすぎて実用に適さなくなる可能性が高い。圧縮永久歪は小さい方がよいが、通常は１５％以上である。
本発明の導電性発泡体は、その電気抵抗値が１×１０５〜１×１０１０Ωであり、好ましくは１×１０７〜１×１０９Ωである。なお、電気抵抗値は下記実施例に記載の通りに測定する。
以上のような特徴を有する本発明の導電性ロールは、電子写真装置の転写ロールとして用いることが特に好ましい。
【００４０】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
表１に記載の配合をニーダーに投入し、１００℃で１〜２０分程度混練りした後、ゴム混練装置より押し出し、予備成形体を得た。次いで、実施例１〜５および比較例１，３については、予備成形体を、１４０℃で１０分、ついで１６０℃で２０分と２段階で加硫した。比較例２については、予備成形体を、１６０℃で３０分と１段階で加硫した。ついで、金属製のシャフト（φ６ｍｍ）を挿入し、研磨、カットして、シャフト径φ６ｍｍ、ロール外径φ１２ｍｍ、ゴム長さ２３０ｍｍの導電性ロールを作製した。
得られた導電性ロールについて、下記に示す試験を行った。
【００４１】
表１中の上段の各配合の数値単位は質量部である。電気抵抗値の数値は(ｌｏｇΩ（常用対数値）)であり、セル径の数値単位はμｍである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表中の各成分については下記製品を用いた。
・エピクロルヒドリンゴム；日本ゼオン（株）製「ｈｙｄｒｉｎ Ｔ３１０６」（エチレンオキサイド−エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル（ＡＧＥ）共重合体で、エチレンオキサイド（ＥＯ）の比率５６モル％）
・ＮＢＲ；日本ゼオン（株）製「ニッポール４０１ＬＬ」（アクリロニトリル含有量１８％）
・充填剤１；ＨＡＦカーボン（東海カーボン（株）製「シースト３」）
・充填剤２；軽質炭酸カルシウム（丸尾カルシウム（株）製）
・発泡剤；ＡＤＣＡ（永和化成工業（株）製「ビニホールＡＣ＃３」）
・発泡助剤；尿素（永和化成工業（株）製「セルペースト１０１」）
・加硫剤；粉末硫黄（鶴見化学工業（株）製）
・加硫促進剤１；大内新興化学工業（株）製「ノクセラ−ＤＭ」
・加硫促進剤２；大内新興化学工業（株）製「ノクセラ−ＴＳ」
【００４４】
（電気抵抗値の測定）
温度２３℃、相対湿度５５％の環境下で、図２に示すように芯金２を通した導電性発泡体１をアルミドラム３上に当接搭載し、電源４の＋側に接続した内部抵抗ｒ（１０ｋΩ）の導線の先端をアルミドラム３の一端面に接続すると共に電源４の−側に接続した導線の先端を導電性発泡体１の他端面に接続して通電を行った。芯金２の両端に５００ｇずつの荷重Ｆをかけ、芯金２とアルミドラム３の間に１ｋＶの電圧をかけながらアルミドラム３を回転させることで間接的に導電性発泡体１を回転させた。このとき１回転中に３６回抵抗測定を行い、その平均値を求めた。
【００４５】
（硬度の測定）
温度２３℃、相対湿度５５％の環境下で、ショアＥ硬度計を導電性ロールの中央部で垂直に固定し、左右の軸部に５００ｇの荷重をかけ、５秒後に示す値を読みとった。
【００４６】
（セル径の測定）
導電性発泡体の表面を１００倍の倍率で写真に撮り、１ｃｍ四方のセル径を観察し、最大セル径と最小セル径を求めた。
【００４７】
（圧縮永久歪の測定）
導電性発泡体を１０ｍｍ幅で端面に平行にカットした試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ ６２６２に記載の加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの永久ひずみ試験方法に従い、測定温度７０℃の温度下、圧縮率２５％で２２時間放置後の歪みを測定した。
【００４８】
（転写効率の測定）
市販のレーザープリンター（キャノン（株）製「ＬＢＰ５５００」）に、前記で作製した導電性ロールを転写ロールとして装着した。
温度２３℃、相対湿度５５％の環境下で、イエロー１００％の画出しを行い、その濃度を目視で判断した。画出しには「キャノンＰＢペーパー」を用いた。
従来品と比べて濃い場合を「○」とし、薄い場合を「×」とした。
【００４９】
（総合評価）
前記測定および試験結果から、従来よりも各種の面で優れていた場合を「○」と、従来と同等あるいは劣る場合は「×」と評価した。
【００５０】
実施例１〜５の導電性ロールにおいては、最大セル径が１８０μｍ以下、最小セル径が３０μｍ以上とセルが微小であるため、転写効率に優れていた。また、硬度が２６〜３８と低く、確実なニップの形成が可能となる。さらに、圧縮永久歪も３０％以下であり、寸法変化も少ない。
一方、比較例１および２の導電性ロールにおいては、最大セル径が２００μｍより大きく、転写効率において劣っていた。また、比較例３の導電性ロールにおいては、最小セル径が１０μｍ未満であり、かつ圧縮永久歪も３０％を超えており、実施例１〜５の導電性ロールに比して寸法安定性において劣ったものであった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の導電性ロールの概略図である。
【図２】導電性ロールの電気抵抗値の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 導電性発泡体
２ 芯金
１０ 導電性ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金およびその外周面上に形成された導電性発泡体を備えた導電性ロールにおいて、
前記導電性発泡体は、ゴム成分としてアクリロニトリル含有量が１０〜２０質量％であるアクリロニトリルブタジエンゴム（以下、ＮＢＲという。）を５０〜８５質量部、エチレンオキサイドが５０モル％以上占めるエピクロルヒドリンゴムを１５〜５０質量部含むゴム組成物から形成し、最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上で、かつショアＥ硬度が２０〜５０であることを特徴とする導電性ロール。
【請求項２】
前記導電性発泡体を構成するゴム組成物に、化学発泡剤としてアゾジカルボンアミドが、発泡助剤として尿素がさらに含まれ、ゴム成分１００質量部に対するアゾジカルボンアミドの含有量をＸ質量部、尿素の含有量をＹ質量部としたとき、１≦Ｘ／Ｙ≦３で、かつＸ＜２０である請求項１に記載の導電性ロール。
【請求項３】
前記導電性発泡体が、前記ゴム組成物を少なくとも２段階の温度で加硫することにより得られる請求項１または請求項２に記載の導電性ロール。
【請求項４】
前記導電性発泡体の圧縮永久歪が３０％以下である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導電性ロール。
【請求項５】
転写ロールとして用いられる請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の導電性ロール。
【請求項１】
芯金およびその外周面上に形成された導電性発泡体を備えた導電性ロールにおいて、
前記導電性発泡体は、ゴム成分としてアクリロニトリル含有量が１０〜２０質量％であるアクリロニトリルブタジエンゴム（以下、ＮＢＲという。）を５０〜８５質量部、エチレンオキサイドが５０モル％以上占めるエピクロルヒドリンゴムを１５〜５０質量部含むゴム組成物から形成し、最大セル径が２００μｍ以下、最小セル径が１０μｍ以上で、かつショアＥ硬度が２０〜５０であることを特徴とする導電性ロール。
【請求項２】
前記導電性発泡体を構成するゴム組成物に、化学発泡剤としてアゾジカルボンアミドが、発泡助剤として尿素がさらに含まれ、ゴム成分１００質量部に対するアゾジカルボンアミドの含有量をＸ質量部、尿素の含有量をＹ質量部としたとき、１≦Ｘ／Ｙ≦３で、かつＸ＜２０である請求項１に記載の導電性ロール。
【請求項３】
前記導電性発泡体が、前記ゴム組成物を少なくとも２段階の温度で加硫することにより得られる請求項１または請求項２に記載の導電性ロール。
【請求項４】
前記導電性発泡体の圧縮永久歪が３０％以下である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導電性ロール。
【請求項５】
転写ロールとして用いられる請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の導電性ロール。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２５９１３１（Ｐ２００６−２５９１３１Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７５４０７（Ｐ２００５−７５４０７）
【出願日】平成１７年３月１６日（２００５．３．１６）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１６日（２００５．３．１６）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
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