電子写真機器用導電性部材
【課題】長期に渡り通電を行ったときにも、相手部材に対する荷電性能の低下を抑制できる電子写真機器用導電性部材を提供すること。
【解決手段】電子写真機器用導電性部材１０、２０の導電性ゴム弾性層１４を、（ａ）極性ゴム、（ｂ）ジアリルジメチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、および、ジアリルジメチルアンモニウム・トリフルオロメタンスルホネートから選択された１種以上のイオン導電剤、（ｃ）架橋剤、を含有する導電性ゴム組成物の架橋体で形成し、架橋体の比誘電率を２３以上に設定する。
【解決手段】電子写真機器用導電性部材１０、２０の導電性ゴム弾性層１４を、（ａ）極性ゴム、（ｂ）ジアリルジメチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、および、ジアリルジメチルアンモニウム・トリフルオロメタンスルホネートから選択された１種以上のイオン導電剤、（ｃ）架橋剤、を含有する導電性ゴム組成物の架橋体で形成し、架橋体の比誘電率を２３以上に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器に用いられる現像ロール、帯電ロールなどの電子写真機器用導電性部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器が知られている。電子写真機器の内部には、通常、感光ドラムが組み込まれており、感光ドラムの周囲には、現像ロール、帯電ロール、転写ロール、トナー供給ロールなどの導電性ロールや転写ベルトなどの導電性ベルトといった導電性部材が配設されている。
【０００３】
導電性ロールとしては、例えば、芯金の外周にゴム弾性体よりなるベース層が形成されるとともにこのベース層を保護する表層がベース層の表面に形成された２層構成のものや、このベース層と表層との間に導電性ロールの抵抗を調整する抵抗調整層などがゴム弾性体により形成された３層構成のものなどが知られている。また、導電性ベルトとしては、例えば、ゴム弾性体よりなるベース層が形成されるとともにこのベース層を保護する表層がベース層の表面に形成された２層構成のものなどが知られている。
【０００４】
導電性部材のベース層や抵抗調整層などのゴム弾性体は、導電性ゴム組成物により形成されている。導電性ゴム組成物中には、導電性を付与する材料として、イオン導電剤が配合されることがある。
【０００５】
例えば特許文献１には、電子写真複写機などに用いられる導電性ロールの材料としてゴム組成物を用いる記載がある。このゴム組成物としては、エピハロヒドリン系ゴムと、イオン導電剤としてのジアリルジメチルアンモニウムクロライドなどの第四級アンモニウム塩と、を含有するものが挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６５９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この種の導電性部材においては、長期に渡り通電を行ったときに、感光ドラムやトナーなどの相手部材に対する荷電性能が低下するという問題があった。これは、長期に渡り通電を行ったときに、導電性部材のイオン導電剤が消費されて抵抗が上昇するためと推察される。
【０００８】
そして、この結果、相手部材が帯電不良となり、画像不具合が生じるおそれがあった。そのため、従来では、電子写真機器の本体側で印加する電圧を調整するなどして画像に影響が出ないようにしていたため、電子写真機器のコストが高くなっていた。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、長期に渡り通電を行ったときにも、相手部材に対する荷電性能の低下を抑制できる電子写真機器用導電性部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る電子写真機器用導電性部材は、導電性ゴム弾性層を有する電子写真機器用導電性部材であって、前記導電性ゴム弾性層は、（ａ）極性ゴム、（ｂ）ジアリルジメチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、および、ジアリルジメチルアンモニウム・トリフルオロメタンスルホネートから選択された１種以上のイオン導電剤、（ｃ）架橋剤、を含有する導電性ゴム組成物の架橋体よりなり、前記架橋体の比誘電率は２３以上に設定されていることを要旨とするものである。
【００１１】
この際、前記（ａ）成分としては、ヒドリンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、および、エポキシ化天然ゴムから選択された１種または２種以上の極性ゴムが好適である。
【００１２】
そして、前記（ｂ）成分の含有量は、前記（ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲内であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電子写真機器用導電性部材によれば、導電性ゴム弾性層が、極性ゴムと、特定のジアリルジメチルアンモニウム塩よりなるイオン導電剤と、架橋剤とを含有し、比誘電率が２３以上となる導電性ゴム組成物の架橋体により形成されていることから、長期に渡り通電を行ったときにも、相手部材に対する荷電性能の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子写真機器用導電性部材としての導電性ロールの層構成を示したものであり、周方向断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子写真機器用導電性部材としての導電性ベルトの層構成を示した一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る電子写真機器用導電性部材（以下、本導電性部材ということがある。）について詳細に説明する。
【００１６】
本導電性部材は、特定の導電性ゴム組成物の架橋体よりなる導電性ゴム弾性層を有するものである。本導電性部材としては、例えば、電子写真機器に用いられる現像ロール、帯電ロール、転写ロール、トナー供給ロールなどの導電性ロールや、電子写真機器に用いられる転写ベルトなどの導電性ベルトなどを挙げることができる。
【００１７】
導電性ロールの構成としては、図１（ａ）に示すように、軸体１２の外周に導電性ゴム弾性層１４と表層１６とがこの順で積層された２層構成の導電性ロール１０や、図１（ｂ）に示すように、軸体１２の外周に導電性ゴム弾性層１８、１４と表層１６とがこの順で積層された３層構成の導電性ロール２０などを挙げることができる。なお、導電性ロールの構成としては、図１（ａ）（ｂ）に示す構成以外の構成として、例えば、軸体１２の外周に導電性ゴム弾性層が３層以上積層されたものであっても良い。また、導電性ベルトの構成としては、図２に示すように、導電性ゴム弾性層３２と表層３４とがこの順で積層された２層構成の導電性ベルト３０などを挙げることができる。
【００１８】
図１（ｂ）に示す導電性ロール２０の内側の導電性ゴム弾性層１８は、導電性ロール２０の基層となる層であり、発泡体であっても良いし、非発泡体であっても良い。また、導電性ロール２０の外側の導電性ゴム弾性層１４は、導電性ロール２０の抵抗調整などの機能を備えた層である。導電性ロール２０の場合、導電性ゴム弾性層を２層有しており、外側の導電性ゴム弾性層１４のみが特定の導電性ゴム組成物で形成されていても良いし、内側と外側の両方の導電性ゴム弾性層１８、１４が特定の導電性ゴム組成物で形成されていても良い。
【００１９】
導電性ゴム弾性層１４を形成する特定の導電性ゴム組成物は、（ａ）極性ゴム、（ｂ）特定のイオン導電剤、（ｃ）架橋剤を少なくとも含有している。
【００２０】
（ａ）極性ゴムは、極性基を有するゴムであり、極性基としては、クロロ基、ニトリル基、カルボキシル基、エポキシ基などを挙げることができる。（ａ）極性ゴムとしては、具体的には、ヒドリンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、アクリルゴム（アクリル酸エステルと２−クロロエチルビニルエーテルとの共重合体、ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）などを挙げることができる。
【００２１】
（ａ）特定の極性ゴムのうちでは、導電性ゴム組成物の体積抵抗率が特に低くなりやすいなどの観点から、ヒドリンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）が好ましい。
【００２２】
ヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリンの単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド二元共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル二元共重合体（ＧＣＯ）、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（ＧＥＣＯ）などを挙げることができる。
【００２３】
ウレタンゴムとしては、分子内にエーテル結合を有するポリエーテル型のウレタンゴムなどを挙げることができる。ポリエーテル型のウレタンゴムは、両末端にヒドロキシル基を有するポリエーテルとジイソシアネートとの反応により製造できる。ポリエーテルとしては、特に限定されるものではないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを挙げることができる。ジイソシアネートとしては、特に限定されるものではないが、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなどを挙げることができる。
【００２４】
（ｂ）特定のイオン導電剤は、ジアリルジメチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＤＡＭ・ＴＦＳＩ）、ジアリルジメチルアンモニウム・トリフルオロメタンスルホネート（ＤＡＭ・ＴＦ）である。これらは、単独で用いても良いし、組み合わせて用いても良い。このＤＡＭ・ＴＦＳＩの構造式を式１に、ＤＡＭ・ＴＦの構造式を式２に示す。
【００２５】
【化１】
【００２６】
【化２】
【００２７】
ＤＡＭ・ＴＦＳＩおよびＤＡＭ・ＴＦのジアリルジメチルアンモニウム（ＤＡＭ）は、ゴム練り時に極性ゴム（ａ成分）内に分散した後、架橋時（加熱時）に、ラジカル存在下（架橋剤存在下）で、式３に示すように、ジアリルジメチルアンモニウム自体が高分子量化して極性ゴムに結合すると推測される。これにより、式３に示す構造で、極性ゴムの高分子骨格内に特定のイオン導電剤が取り込まれる。
【００２８】
【化３】
【００２９】
ここで、ジアリルジメチルアンモニウムが高分子量化するほど、導電性ゴム組成物の架橋体の比誘電率の値が大きくなると推測される。これにより、架橋体の荷電性能が高くなる。これは、ジアリルジメチルアンモニウムが高分子量化すると、Ｎ原子上の電荷密度が上昇するためと考えられる。
【００３０】
また、ジアリルジメチルアンモニウムが高分子化して極性ゴムに結合することにより、導電性部材の通電時に、導電性ゴム弾性層内でのイオン導電剤の移動が抑えられる。これにより、導電性部材の通電時にイオン導電剤が消費されにくくなるため、通電による荷電性能の低下が抑制できると推測される。
【００３１】
さらに、（ｂ）特定のイオン導電剤において、アニオンのＴＦＳＩおよびＴＦは、構造中にフッ素基を多く含んでいるため、アニオン自体の塩基性が小さく、カチオンと比較的弱いイオン結合を形成する。そのため、これらのアンモニウム塩は、上記極性ゴム中でイオンに解離しやすく、特に比誘電率の値を大きくできる。これにより、架橋体の荷電性能を高くできる。また、（ｂ）特定のイオン導電剤では、アニオンがＴＦＳＩやＴＦであるため、ジアリルジメチルアンモニウム自体が高分子量化すると推測される。仮にアニオンがＣｌアニオンであると、Ｃｌアニオンは塩基性が高いため、上記極性ゴム中でイオンに解離しにくく、塩の状態では分子自体の自由度が低くなり、ジアリルジメチルアンモニウムが高分子量化しにくくなるものと推測される。
【００３２】
（ｂ）特定のイオン導電剤の含有量は、（ａ）極性ゴム１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは０．３〜５質量部の範囲内、さらに好ましくは０．５〜３質量部の範囲内である。含有量が０．１質量部未満では、架橋体の荷電性能を高める効果が低下しやすい。一方、含有量が１０質量部を超えると、（ｂ）特定のイオン導電剤が架橋体からブリードしやすくなり、導電性部材に接触する相手部材への汚染の原因になりやすい。
【００３３】
（ｃ）架橋剤としては、（ａ）極性ゴムを架橋する架橋剤であれば特に限定されるものではない。（ｃ）架橋剤としては、硫黄架橋剤、過酸化物架橋剤、脱塩素架橋剤を挙げることができる。これらの架橋剤は、単独で用いても良いし、２種以上組み合わせて用いても良い。
【００３４】
硫黄架橋剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄、塩化硫黄、チウラム系加硫促進剤、高分子多硫化物などの従来より公知の硫黄架橋剤を挙げることができる。
【００３５】
過酸化物架橋剤としては、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ケトンパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ジアシルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイドなどの従来より公知の過酸化物架橋剤を挙げることができる。
【００３６】
脱塩素架橋剤としては、ジチオカーボネート化合物を挙げることができる。より具体的には、キノキサリン−２，３−ジチオカーボネート、６−メチルキノキサリン−２，３−ジチオカーボネート、６−イソプロピルキノキサリン−２，３−ジチオカーボネート、５，８−ジメチルキノキサリン−２，３−ジチオカーボネートなどを挙げることができる。
【００３７】
（ｃ）架橋剤の含有量としては、（ｃ）架橋剤がブリードしにくいなどの観点から、（ａ）極性ゴム１００質量部に対して、好ましくは０．１〜３質量部の範囲内、より好ましくは０．３〜２．５質量部の範囲内、さらに好ましくは０．５〜２．５質量部の範囲内である。
【００３８】
（ｃ）架橋剤として脱塩素架橋剤を用いる場合には、脱塩素架橋促進剤を併用しても良い。脱塩素架橋促進剤としては、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵと略称する。）もしくはその弱酸塩を挙げることができる。脱塩素架橋促進剤は、ＤＢＵの形態として用いても良いが、その取り扱い面から、その弱酸塩の形態として用いることが好ましい。ＤＢＵの弱酸塩としては、炭酸塩、ステアリン酸塩、２−エチルヘキシル酸塩、安息香酸塩、サリチル酸塩、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸塩、フェノール樹脂塩、２−メルカプトベンゾチアゾール塩、２−メルカプトベンズイミダゾール塩などを挙げることができる。
【００３９】
脱塩素架橋促進剤の含有量としては、ブリードしにくいなどの観点から、（ａ）極性ゴム１００質量部に対して、０．１〜２質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは０．３〜１．８質量部の範囲内、さらに好ましくは０．５〜１．５質量部の範囲内である。
【００４０】
特定の導電性ゴム組成物においては、必要に応じて、カーボンブラックなどの電子導電剤、滑剤、老化防止剤、光安定剤、粘度調整剤、加工助剤、難燃剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、分散剤、消泡剤、顔料、離型剤などの各種添加剤を１種または２種以上含有していても良い。
【００４１】
本導電性部材においては、上記構成の特定の導電性ゴム組成物よりなる架橋体の比誘電率が２３以上に設定されている。上記架橋体の比誘電率としては、より好ましくは４０以上、さらに好ましくは５０以上である。上記架橋体の比誘電率が２３未満では、導電性部材の荷電性能が満足されない。なお、架橋体の比誘電率は、例えば、（ａ）極性ゴムの種類、（ｂ）特定のイオン導電剤の種類、（ｂ）特定のイオン導電剤の含有量などにより調整できる。
【００４２】
特定の導電性ゴム組成物の架橋体から形成される導電性ゴム弾性層１４の厚さとしては、特に限定されるものではないが、導電性ロール１０、２０の場合には、好ましくは０．１〜１０ｍｍの範囲内、より好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲内、さらに好ましくは１〜３ｍｍの範囲内である。導電性ベルト３０の場合には、好ましくは３０〜３００μｍの範囲内、より好ましくは５０〜２００μｍの範囲内である。
【００４３】
特定の導電性ゴム組成物の架橋体から形成される導電性ゴム弾性層１４の体積抵抗率としては、特に限定されるものではないが、好ましくは１０２〜１０１０Ω・ｃｍ、より好ましくは１０３〜１０９Ω・ｃｍ、さらに好ましくは１０４〜１０８Ω・ｃｍの範囲内である。
【００４４】
導電性ロール１０、２０において、軸体１２は、導電性を有するものであれば特に限定されない。具体的には、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属製の中実体、中空体からなる芯金などを例示することができる。軸体１２の表面には、必要に応じて、接着剤、プライマーなどを塗布しても良い。接着剤、プライマーなどには、必要に応じて導電化を行なっても良い。
【００４５】
導電性ロール１０、２０において、表層１６は、ロール表面の保護層などとして機能し得る。表層１６を形成する主材料としては、特に限定されるものではなく、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、アミド樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は、変性されたものであっても良い。変性基としては、例えば、Ｎ−メトキシメチル基、シリコーン基、フッ素基などを挙げることができる。
【００４６】
表層１６には、導電性付与のため、カーボンブラック、グラファイト、ｃ−ＴｉＯ２、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ２（ｃ−は、導電性を意味する。）、イオン導電剤（４級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤など）などの従来より公知の導電剤を適宜添加することができる。また、必要に応じて、各種添加剤を適宜添加しても良い。
【００４７】
表層１６の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは０．０１〜１００μｍの範囲内、より好ましくは０．１〜２０μｍの範囲内、さらに好ましくは０．３〜１０μｍの範囲内である。表層１６の体積抵抗率は、好ましくは、１０７〜１０１２Ω・ｃｍ、より好ましくは、１０８〜１０１１Ω・ｃｍ、さらに好ましくは、１０９〜１０１０Ω・ｃｍの範囲内である。
【００４８】
導電性ロール２０において、特定の導電性ゴム組成物で形成されない場合の内側の導電性ゴム弾性層１８を形成する主材料としては、例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上組み合わせて用いても良い。
【００４９】
この内側の導電性ゴム弾性層１８には、導電性付与のため、カーボンブラック、グラファイト、ｃ−ＴｉＯ２、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ２（ｃ−は、導電性を意味する。）、イオン導電剤（４級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤など）などの従来より公知の導電剤を適宜添加することができる。導電剤を配合することで、体積抵抗率が５×１０２〜１×１０５Ω・ｃｍの範囲内の導電性を得ることができる。
【００５０】
また、必要に応じて、各種添加剤を適宜添加しても良い。添加剤としては、増量剤、補強剤、加工助剤、硬化剤、加橋剤、架橋促進剤、発泡剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、シリコーンオイル、滑剤、助剤、界面活性剤などを挙げることができる。
【００５１】
この内側の導電性ゴム弾性層１８の厚さとしては、特に限定されるものではないが、好ましくは０．１〜１０ｍｍの範囲内、より好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲内、さらに好ましくは１〜３ｍｍの範囲内である。また、体積抵抗率としては、特に限定されるものではないが、好ましくは１０２〜１０１０Ω・ｃｍ、より好ましくは１０３〜１０９Ω・ｃｍ、さらに好ましくは１０４〜１０８Ω・ｃｍの範囲内である。
【００５２】
導電性ベルト３０において、表層３４は、導電性ロール１０、２０の表層１６と同様の構成であれば良い。
【００５３】
導電性ロール１０は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、軸体１２をロール成形金型の中空部に同軸的に設置し、上記特定の導電性ゴム組成物を注入して、加熱・硬化させた後、脱型するか、あるいは、軸体１２の表面に上記特定の導電性ゴム組成物を押出成形するなどにより、軸体１２の外周に導電性ゴム弾性層１４を形成する。次いで、形成した導電性ゴム弾性層１４の外周に表層形成用組成物を塗工し、必要に応じて紫外線照射や熱処理を行うことにより、表層１６を形成する。これにより、導電性ロール１０を製造できる。
【００５４】
表層形成用組成物は、上記主材料、導電剤、必要に応じて含有されるその他の添加剤を含有するものからなる。表層形成用組成物は、粘度を調整するなどの観点から、メチルエチルケトン、トルエン、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ＴＨＦ、ＤＭＦなどの有機溶剤や、メタノール、エタノールなどの水溶性溶剤などの溶剤を適宜含んでいても良い。塗工方法としては、ロールコーティング法や、ディッピング法、スプレーコート法などの各種コーティング法を適用することができる。
【００５５】
導電性ロール２０は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、軸体１２をロール成形金型の中空部に同軸的に設置し、上記内側の導電性ゴム弾性層１８を形成する材料を注入して、加熱・硬化させた後、脱型するか、あるいは、軸体１２の表面に上記内側の導電性ゴム弾性層１８を形成する材料を押出成形するなどにより、軸体１２の外周に内側の導電性ゴム弾性層１８を形成する。次いで、内側の導電性ゴム弾性層１８を形成した軸体１２をロール成形金型の中空部に同軸的に設置し、上記特定の導電性ゴム組成物を注入して、加熱・硬化させた後、脱型するか、あるいは、内側の導電性ゴム弾性層１８の表面に上記特定の導電性ゴム組成物を押出成形するなどにより、外側の導電性ゴム弾性層１４を形成する。次いで、外側の導電性ゴム弾性層１４の外周に表層形成用組成物を塗工し、必要に応じて紫外線照射や熱処理を行うことにより、表層１６を形成する。これにより、導電性ロール２０を製造できる。
【００５６】
また、導電性ベルト３０は、例えば次のようにして製造できる。まず、円筒形金型の表面に上記特定の導電性ゴム組成物をスプレーコーティングし、これを加熱・硬化させることにより、導電性ゴム弾性層３２を形成する。次いで、導電性ゴム弾性層３２の外周に表層形成用組成物をスプレーコーティングし、これを加熱・硬化させることにより、表層３４を形成する。次いで、導電性ゴム弾性層３２と円筒形金型との間にエアーを吹き付けて円筒形金型を抜き取ることにより、導電性ベルト３０が製造できる。なお、上記特定の導電性ゴム組成物は、スプレーコーティングする際には、溶剤を適宜含んでいても良い。
【００５７】
以上の構成の本導電性部材によれば、導電性ゴム弾性層が、極性ゴムと、特定のジアリルジメチルアンモニウム塩よりなるイオン導電剤と、架橋剤とを含有し、比誘電率が２３以上となる導電性ゴム組成物の架橋体により形成されていることから、長期に渡り通電を行ったときにも、相手部材に対する荷電性能の低下を抑制できる。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。なお、実施例は、軸体の外周に導電性ゴム弾性層と表層とがこの順に積層された２層構造の導電性ロールを例に挙げるものであるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【００５９】
（実施例１）
＜ＤＡＭ・ＴＦＳＩの調製＞
ジアリルジメチルアンモニウムクロリドとビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより、ジアリルジメチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＤＡＭ・ＴＦＳＩ）を調製した。
【００６０】
＜導電性ゴム組成物の調製＞
ヒドリンゴム（ＥＣＯ、日本ゼオン社製、「ＨｙｄｒｉｎＴ３１０６」）１００質量部に対し、イオン導電剤としてＤＡＭ・ＴＦＳＩを０．１質量部、架橋剤として硫黄（鶴見化学社製、「イオウ−ＰＴＣ」）を２質量部添加し、これらを攪拌機により撹拌、混合して、実施例１に係る導電性ゴム組成物を調製した。
【００６１】
＜導電性ロールの作製＞
（導電性ゴム弾性層の形成）
成形金型に芯金（直径６ｍｍ）をセットし、上記導電性ゴム組成物を注入し、１７０℃で３０分加熱した後、冷却、脱型して、芯金の外周に、厚み１．５ｍｍの導電性ゴム弾性層を形成した。
【００６２】
（表層の形成）
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（ナガセケムテックス社製、「ＥＦ３０Ｔ」）１００質量部と、導電性酸化スズ（三菱マテリアル社製、「Ｓ−２０００」）６０質量部と、クエン酸１質量部と、メタノール３００質量部とを混合して、表層形成用組成物を調製した。次いで、導電性ゴム弾性層の表面に表層形成用組成物をロールコートし、１２０℃で５０分加熱して、導電性ゴム弾性層の外周に、厚み１０μｍの表層を形成した。これにより、実施例１に係る導電性ロールを作製した。
【００６３】
（実施例２〜３）
導電性ゴム組成物の調製において、ＤＡＭ・ＴＦＳＩの配合量を表１に記載の配合量とした点以外は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物の調製および導電性ロールの作製を行った。
【００６４】
（実施例４）
＜ＤＡＭ・ＴＦの調製＞
ジアリルジメチルアンモニウムクロリドとトリフルオロメタンスルホン酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより、ジアリルジメチルアンモニウム・トリフルオロメタンスルホネート（ＤＡＭ・ＴＦ）を調製した。
【００６５】
＜導電性ロールの作製＞
導電性ゴム組成物の調製において、ＤＡＭ・ＴＦＳＩに代えてＤＡＭ・ＴＦを用いた点以外は実施例１と同様にして、実施例４に係る導電性ゴム組成物の調製および導電性ロールの作製を行った。
【００６６】
（実施例５〜６）
導電性ゴム組成物の調製において、ＤＡＭ・ＴＦの配合量を表１に記載の配合量とした点以外は実施例４と同様にして、導電性ゴム組成物の調製および導電性ロールの作製を行った。
【００６７】
（実施例７〜８）
導電性ゴム組成物の調製において、ヒドリンゴムに代えて表１に記載の極性ゴムを用いた点以外は、実施例２と同様にして、導電性ゴム組成物の調製および導電性ロールの作製を行った。
【００６８】
（各種イオン導電剤の調製）
＜ＤＡＭ・Ｂｒの調製＞
Ｎ−メチルメタンアミンと臭化アリルとを反応させることにより、ジアリルジメチルアンモニウム・ブロミド（ＤＡＭ・Ｂｒ）を調製した。
＜ＴＢＡ・ＴＦＳＩの調製＞
テトラブチルアンモニウムクロリドとビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより調製した。
＜ＴＢＡ・ＴＦの調製＞
テトラブチルアンモニウムクロリドとトリフルオロメタンスルホン酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより調製した。
＜ＴＥＡ・ＴＦＳＩの調製＞
テトラエチルアンモニウムクロリドとビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより調製した。
＜ＴＥＡ・ＴＦの調製＞
テトラエチルアンモニウムクロリドとトリフルオロメタンスルホン酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより調製した。
【００６９】
（比較例１〜７）
導電性ゴム組成物の調製において、ＤＡＭ・ＴＦＳＩに代えて表２に記載のイオン導電剤を用い、表２に記載の配合量とした点以外は、実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物の調製および導電性ロールの作製を行った。
【００７０】
（使用材料）
ＮＢＲ：［日本ゼオン社製、ニポールＤＮ２１２］
Ｕ：［ＴＳＥインダストリ社製、ミラセンＣＭ］
ＤＡＭ・Ｃｌ：［東京化成工業社製、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド］
【００７１】
調製した各導電性ゴム組成物を用いてシート材の比誘電率を測定した。また、作製した各導電性ロールを用いて荷電性評価、ブリード性評価、画像評価を行った。測定方法および評価方法を以下に示す。
【００７２】
（シート材の比誘電率）
各導電性組成物を用いて１７０℃で３０分間プレス架橋成形を行い、厚さ２ｍｍのシート材を得た。得られたシート材における一方の表面上に銀ペーストを塗布することにより、１０×１０ｍｍの大きさの電極を設けた（ガード電極付き）。一方、電極を設けた面と反対側の面に対抗電極を設けた。ＬＣＺメーター（ＹＨＰ製４２７６Ａ）を用い、２５℃、５０％ＲＨ環境下、ＤＣ印加なし、ＡＣ印加電圧１Ｖ、周波数１ｋＨｚの条件で、静電容量Ｃ［Ｆ］を測定し、下記の式４によりシート材の比誘電率εを算出した。
【００７３】
（式４）
ε＝Ｃ×ｄ／ε０×Ｓ
【００７４】
ただし、式４中、ｄは電極間距離＝シート材の厚み（ｍ）を示し、ε０は真空の誘電率（＝８．８５５×１０−１２［Ｆ／ｍ］）を示し、Ｓは電極面積［ｍ２］を示す。
【００７５】
（荷電性）
各導電性ロールを帯電ロールとしてＣＡＮＯＮ製ＭＦＰ機（ｉＲ４５７０）のカートリッジに組み込み、２３℃×５３％ＲＨ環境にて、感光ドラムと帯電ロールとを接触させた状態で感光ドラム、帯電ロールともに６０ｒｐｍの速度で回転させながら、帯電ロールに１８００Ｈｚ、１．１ｋＶｐｐ、−６００Ｖの電圧を印加した。このとき、帯電ロールの位置から感光ドラムの周方向に９０°回った位置で、感光ドラムから２ｍｍ離した位置に表面電位計（トレックジャパン（株）製、「ＭＯＤＥＬ−３７０」）のプローブを配置し、暗所で感光ドラム中央部の表面電位（帯電量）を測定した。この際、２周目の波形の平均値が−５８０Ｖ以下の場合を良好「○」、−５８０Ｖ超〜−５７０Ｖ未満の場合をやや劣る「△」、−５７０Ｖ以上の場合を不良「×」とした。
【００７６】
（ブリード）
各導電性ロールを４０℃×９０％ＲＨ環境下で１ヶ月放置した後、ロールの表面状態を確認した。表面状態に変化がなかった場合を特に良好「○」、表面にわずかにシワ、浮きが見られた場合を良「△」、表面に顕著にシワ、浮きが見られた場合を不良「×」とした。
【００７７】
（画像評価）
各導電性ロールを帯電ロールとしてＣＡＮＯＮ製ＭＦＰ機（ｉＲ４５７０）のカートリッジに組み込み、１５℃×１０％ＲＨの環境下で、初期および６００００枚複写後（６０Ｋ後）のそれぞれについて、ハーフトーン画像出し（１枚）を行った。このハーフトーン画像で、濃度むらやスジ画像がなかったものを特に良好「○」、濃度むらやスジ画像がわずかに生じたものを良「△」、濃度むらやスジ画像が顕著に生じたものを不良「×」とした。
【００７８】
【表１】
【００７９】
【表２】
【００８０】
比較例は、イオン導電剤のカチオン種あるいはアニオン種が本願の特定する種類のものではない。比較例１、６、７のように、イオン導電剤としてＤＡＭ・ＣｌやＤＡＭ・Ｂｒを用いた場合では、アニオン自体の塩基性が大きすぎて極性ゴム中でイオン導電剤がイオン解離しにくい。また、ゴム架橋時に、ＤＡＭが高分子量化していない。さらに、ゴム練り時の分散も悪い。このため、シート材の比誘電率が低く、荷電性に劣っている。さらに、耐久時にイオン導電剤が消費され、耐久後の画像に不具合が生じている。比較例２〜５では、カチオン種が極性ゴムの骨格内に取り込まれるものではないため、耐久時にイオン導電剤が消費され、耐久後の画像に不具合が生じている。また、シート材の比誘電率が低く、荷電性にも劣っている。
【００８１】
これに対し、実施例によれば、シート材の比誘電率が高く、また、荷電性に優れていることが確認できた。さらに、耐久後の画像に不具合が生じるのを抑制できることが確認できた。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０、２０ 導電性ロール
１２ 軸体
１４ 導電性ゴム弾性層
１６ 表層
１８ 導電性ゴム弾性層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器に用いられる現像ロール、帯電ロールなどの電子写真機器用導電性部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器が知られている。電子写真機器の内部には、通常、感光ドラムが組み込まれており、感光ドラムの周囲には、現像ロール、帯電ロール、転写ロール、トナー供給ロールなどの導電性ロールや転写ベルトなどの導電性ベルトといった導電性部材が配設されている。
【０００３】
導電性ロールとしては、例えば、芯金の外周にゴム弾性体よりなるベース層が形成されるとともにこのベース層を保護する表層がベース層の表面に形成された２層構成のものや、このベース層と表層との間に導電性ロールの抵抗を調整する抵抗調整層などがゴム弾性体により形成された３層構成のものなどが知られている。また、導電性ベルトとしては、例えば、ゴム弾性体よりなるベース層が形成されるとともにこのベース層を保護する表層がベース層の表面に形成された２層構成のものなどが知られている。
【０００４】
導電性部材のベース層や抵抗調整層などのゴム弾性体は、導電性ゴム組成物により形成されている。導電性ゴム組成物中には、導電性を付与する材料として、イオン導電剤が配合されることがある。
【０００５】
例えば特許文献１には、電子写真複写機などに用いられる導電性ロールの材料としてゴム組成物を用いる記載がある。このゴム組成物としては、エピハロヒドリン系ゴムと、イオン導電剤としてのジアリルジメチルアンモニウムクロライドなどの第四級アンモニウム塩と、を含有するものが挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６５９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この種の導電性部材においては、長期に渡り通電を行ったときに、感光ドラムやトナーなどの相手部材に対する荷電性能が低下するという問題があった。これは、長期に渡り通電を行ったときに、導電性部材のイオン導電剤が消費されて抵抗が上昇するためと推察される。
【０００８】
そして、この結果、相手部材が帯電不良となり、画像不具合が生じるおそれがあった。そのため、従来では、電子写真機器の本体側で印加する電圧を調整するなどして画像に影響が出ないようにしていたため、電子写真機器のコストが高くなっていた。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、長期に渡り通電を行ったときにも、相手部材に対する荷電性能の低下を抑制できる電子写真機器用導電性部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る電子写真機器用導電性部材は、導電性ゴム弾性層を有する電子写真機器用導電性部材であって、前記導電性ゴム弾性層は、（ａ）極性ゴム、（ｂ）ジアリルジメチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、および、ジアリルジメチルアンモニウム・トリフルオロメタンスルホネートから選択された１種以上のイオン導電剤、（ｃ）架橋剤、を含有する導電性ゴム組成物の架橋体よりなり、前記架橋体の比誘電率は２３以上に設定されていることを要旨とするものである。
【００１１】
この際、前記（ａ）成分としては、ヒドリンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、および、エポキシ化天然ゴムから選択された１種または２種以上の極性ゴムが好適である。
【００１２】
そして、前記（ｂ）成分の含有量は、前記（ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲内であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電子写真機器用導電性部材によれば、導電性ゴム弾性層が、極性ゴムと、特定のジアリルジメチルアンモニウム塩よりなるイオン導電剤と、架橋剤とを含有し、比誘電率が２３以上となる導電性ゴム組成物の架橋体により形成されていることから、長期に渡り通電を行ったときにも、相手部材に対する荷電性能の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子写真機器用導電性部材としての導電性ロールの層構成を示したものであり、周方向断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子写真機器用導電性部材としての導電性ベルトの層構成を示した一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る電子写真機器用導電性部材（以下、本導電性部材ということがある。）について詳細に説明する。
【００１６】
本導電性部材は、特定の導電性ゴム組成物の架橋体よりなる導電性ゴム弾性層を有するものである。本導電性部材としては、例えば、電子写真機器に用いられる現像ロール、帯電ロール、転写ロール、トナー供給ロールなどの導電性ロールや、電子写真機器に用いられる転写ベルトなどの導電性ベルトなどを挙げることができる。
【００１７】
導電性ロールの構成としては、図１（ａ）に示すように、軸体１２の外周に導電性ゴム弾性層１４と表層１６とがこの順で積層された２層構成の導電性ロール１０や、図１（ｂ）に示すように、軸体１２の外周に導電性ゴム弾性層１８、１４と表層１６とがこの順で積層された３層構成の導電性ロール２０などを挙げることができる。なお、導電性ロールの構成としては、図１（ａ）（ｂ）に示す構成以外の構成として、例えば、軸体１２の外周に導電性ゴム弾性層が３層以上積層されたものであっても良い。また、導電性ベルトの構成としては、図２に示すように、導電性ゴム弾性層３２と表層３４とがこの順で積層された２層構成の導電性ベルト３０などを挙げることができる。
【００１８】
図１（ｂ）に示す導電性ロール２０の内側の導電性ゴム弾性層１８は、導電性ロール２０の基層となる層であり、発泡体であっても良いし、非発泡体であっても良い。また、導電性ロール２０の外側の導電性ゴム弾性層１４は、導電性ロール２０の抵抗調整などの機能を備えた層である。導電性ロール２０の場合、導電性ゴム弾性層を２層有しており、外側の導電性ゴム弾性層１４のみが特定の導電性ゴム組成物で形成されていても良いし、内側と外側の両方の導電性ゴム弾性層１８、１４が特定の導電性ゴム組成物で形成されていても良い。
【００１９】
導電性ゴム弾性層１４を形成する特定の導電性ゴム組成物は、（ａ）極性ゴム、（ｂ）特定のイオン導電剤、（ｃ）架橋剤を少なくとも含有している。
【００２０】
（ａ）極性ゴムは、極性基を有するゴムであり、極性基としては、クロロ基、ニトリル基、カルボキシル基、エポキシ基などを挙げることができる。（ａ）極性ゴムとしては、具体的には、ヒドリンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、アクリルゴム（アクリル酸エステルと２−クロロエチルビニルエーテルとの共重合体、ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）などを挙げることができる。
【００２１】
（ａ）特定の極性ゴムのうちでは、導電性ゴム組成物の体積抵抗率が特に低くなりやすいなどの観点から、ヒドリンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）が好ましい。
【００２２】
ヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリンの単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド二元共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル二元共重合体（ＧＣＯ）、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（ＧＥＣＯ）などを挙げることができる。
【００２３】
ウレタンゴムとしては、分子内にエーテル結合を有するポリエーテル型のウレタンゴムなどを挙げることができる。ポリエーテル型のウレタンゴムは、両末端にヒドロキシル基を有するポリエーテルとジイソシアネートとの反応により製造できる。ポリエーテルとしては、特に限定されるものではないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを挙げることができる。ジイソシアネートとしては、特に限定されるものではないが、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなどを挙げることができる。
【００２４】
（ｂ）特定のイオン導電剤は、ジアリルジメチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＤＡＭ・ＴＦＳＩ）、ジアリルジメチルアンモニウム・トリフルオロメタンスルホネート（ＤＡＭ・ＴＦ）である。これらは、単独で用いても良いし、組み合わせて用いても良い。このＤＡＭ・ＴＦＳＩの構造式を式１に、ＤＡＭ・ＴＦの構造式を式２に示す。
【００２５】
【化１】
【００２６】
【化２】
【００２７】
ＤＡＭ・ＴＦＳＩおよびＤＡＭ・ＴＦのジアリルジメチルアンモニウム（ＤＡＭ）は、ゴム練り時に極性ゴム（ａ成分）内に分散した後、架橋時（加熱時）に、ラジカル存在下（架橋剤存在下）で、式３に示すように、ジアリルジメチルアンモニウム自体が高分子量化して極性ゴムに結合すると推測される。これにより、式３に示す構造で、極性ゴムの高分子骨格内に特定のイオン導電剤が取り込まれる。
【００２８】
【化３】
【００２９】
ここで、ジアリルジメチルアンモニウムが高分子量化するほど、導電性ゴム組成物の架橋体の比誘電率の値が大きくなると推測される。これにより、架橋体の荷電性能が高くなる。これは、ジアリルジメチルアンモニウムが高分子量化すると、Ｎ原子上の電荷密度が上昇するためと考えられる。
【００３０】
また、ジアリルジメチルアンモニウムが高分子化して極性ゴムに結合することにより、導電性部材の通電時に、導電性ゴム弾性層内でのイオン導電剤の移動が抑えられる。これにより、導電性部材の通電時にイオン導電剤が消費されにくくなるため、通電による荷電性能の低下が抑制できると推測される。
【００３１】
さらに、（ｂ）特定のイオン導電剤において、アニオンのＴＦＳＩおよびＴＦは、構造中にフッ素基を多く含んでいるため、アニオン自体の塩基性が小さく、カチオンと比較的弱いイオン結合を形成する。そのため、これらのアンモニウム塩は、上記極性ゴム中でイオンに解離しやすく、特に比誘電率の値を大きくできる。これにより、架橋体の荷電性能を高くできる。また、（ｂ）特定のイオン導電剤では、アニオンがＴＦＳＩやＴＦであるため、ジアリルジメチルアンモニウム自体が高分子量化すると推測される。仮にアニオンがＣｌアニオンであると、Ｃｌアニオンは塩基性が高いため、上記極性ゴム中でイオンに解離しにくく、塩の状態では分子自体の自由度が低くなり、ジアリルジメチルアンモニウムが高分子量化しにくくなるものと推測される。
【００３２】
（ｂ）特定のイオン導電剤の含有量は、（ａ）極性ゴム１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは０．３〜５質量部の範囲内、さらに好ましくは０．５〜３質量部の範囲内である。含有量が０．１質量部未満では、架橋体の荷電性能を高める効果が低下しやすい。一方、含有量が１０質量部を超えると、（ｂ）特定のイオン導電剤が架橋体からブリードしやすくなり、導電性部材に接触する相手部材への汚染の原因になりやすい。
【００３３】
（ｃ）架橋剤としては、（ａ）極性ゴムを架橋する架橋剤であれば特に限定されるものではない。（ｃ）架橋剤としては、硫黄架橋剤、過酸化物架橋剤、脱塩素架橋剤を挙げることができる。これらの架橋剤は、単独で用いても良いし、２種以上組み合わせて用いても良い。
【００３４】
硫黄架橋剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄、塩化硫黄、チウラム系加硫促進剤、高分子多硫化物などの従来より公知の硫黄架橋剤を挙げることができる。
【００３５】
過酸化物架橋剤としては、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ケトンパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ジアシルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイドなどの従来より公知の過酸化物架橋剤を挙げることができる。
【００３６】
脱塩素架橋剤としては、ジチオカーボネート化合物を挙げることができる。より具体的には、キノキサリン−２，３−ジチオカーボネート、６−メチルキノキサリン−２，３−ジチオカーボネート、６−イソプロピルキノキサリン−２，３−ジチオカーボネート、５，８−ジメチルキノキサリン−２，３−ジチオカーボネートなどを挙げることができる。
【００３７】
（ｃ）架橋剤の含有量としては、（ｃ）架橋剤がブリードしにくいなどの観点から、（ａ）極性ゴム１００質量部に対して、好ましくは０．１〜３質量部の範囲内、より好ましくは０．３〜２．５質量部の範囲内、さらに好ましくは０．５〜２．５質量部の範囲内である。
【００３８】
（ｃ）架橋剤として脱塩素架橋剤を用いる場合には、脱塩素架橋促進剤を併用しても良い。脱塩素架橋促進剤としては、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵと略称する。）もしくはその弱酸塩を挙げることができる。脱塩素架橋促進剤は、ＤＢＵの形態として用いても良いが、その取り扱い面から、その弱酸塩の形態として用いることが好ましい。ＤＢＵの弱酸塩としては、炭酸塩、ステアリン酸塩、２−エチルヘキシル酸塩、安息香酸塩、サリチル酸塩、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸塩、フェノール樹脂塩、２−メルカプトベンゾチアゾール塩、２−メルカプトベンズイミダゾール塩などを挙げることができる。
【００３９】
脱塩素架橋促進剤の含有量としては、ブリードしにくいなどの観点から、（ａ）極性ゴム１００質量部に対して、０．１〜２質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは０．３〜１．８質量部の範囲内、さらに好ましくは０．５〜１．５質量部の範囲内である。
【００４０】
特定の導電性ゴム組成物においては、必要に応じて、カーボンブラックなどの電子導電剤、滑剤、老化防止剤、光安定剤、粘度調整剤、加工助剤、難燃剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、分散剤、消泡剤、顔料、離型剤などの各種添加剤を１種または２種以上含有していても良い。
【００４１】
本導電性部材においては、上記構成の特定の導電性ゴム組成物よりなる架橋体の比誘電率が２３以上に設定されている。上記架橋体の比誘電率としては、より好ましくは４０以上、さらに好ましくは５０以上である。上記架橋体の比誘電率が２３未満では、導電性部材の荷電性能が満足されない。なお、架橋体の比誘電率は、例えば、（ａ）極性ゴムの種類、（ｂ）特定のイオン導電剤の種類、（ｂ）特定のイオン導電剤の含有量などにより調整できる。
【００４２】
特定の導電性ゴム組成物の架橋体から形成される導電性ゴム弾性層１４の厚さとしては、特に限定されるものではないが、導電性ロール１０、２０の場合には、好ましくは０．１〜１０ｍｍの範囲内、より好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲内、さらに好ましくは１〜３ｍｍの範囲内である。導電性ベルト３０の場合には、好ましくは３０〜３００μｍの範囲内、より好ましくは５０〜２００μｍの範囲内である。
【００４３】
特定の導電性ゴム組成物の架橋体から形成される導電性ゴム弾性層１４の体積抵抗率としては、特に限定されるものではないが、好ましくは１０２〜１０１０Ω・ｃｍ、より好ましくは１０３〜１０９Ω・ｃｍ、さらに好ましくは１０４〜１０８Ω・ｃｍの範囲内である。
【００４４】
導電性ロール１０、２０において、軸体１２は、導電性を有するものであれば特に限定されない。具体的には、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属製の中実体、中空体からなる芯金などを例示することができる。軸体１２の表面には、必要に応じて、接着剤、プライマーなどを塗布しても良い。接着剤、プライマーなどには、必要に応じて導電化を行なっても良い。
【００４５】
導電性ロール１０、２０において、表層１６は、ロール表面の保護層などとして機能し得る。表層１６を形成する主材料としては、特に限定されるものではなく、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、アミド樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は、変性されたものであっても良い。変性基としては、例えば、Ｎ−メトキシメチル基、シリコーン基、フッ素基などを挙げることができる。
【００４６】
表層１６には、導電性付与のため、カーボンブラック、グラファイト、ｃ−ＴｉＯ２、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ２（ｃ−は、導電性を意味する。）、イオン導電剤（４級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤など）などの従来より公知の導電剤を適宜添加することができる。また、必要に応じて、各種添加剤を適宜添加しても良い。
【００４７】
表層１６の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは０．０１〜１００μｍの範囲内、より好ましくは０．１〜２０μｍの範囲内、さらに好ましくは０．３〜１０μｍの範囲内である。表層１６の体積抵抗率は、好ましくは、１０７〜１０１２Ω・ｃｍ、より好ましくは、１０８〜１０１１Ω・ｃｍ、さらに好ましくは、１０９〜１０１０Ω・ｃｍの範囲内である。
【００４８】
導電性ロール２０において、特定の導電性ゴム組成物で形成されない場合の内側の導電性ゴム弾性層１８を形成する主材料としては、例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上組み合わせて用いても良い。
【００４９】
この内側の導電性ゴム弾性層１８には、導電性付与のため、カーボンブラック、グラファイト、ｃ−ＴｉＯ２、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ２（ｃ−は、導電性を意味する。）、イオン導電剤（４級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤など）などの従来より公知の導電剤を適宜添加することができる。導電剤を配合することで、体積抵抗率が５×１０２〜１×１０５Ω・ｃｍの範囲内の導電性を得ることができる。
【００５０】
また、必要に応じて、各種添加剤を適宜添加しても良い。添加剤としては、増量剤、補強剤、加工助剤、硬化剤、加橋剤、架橋促進剤、発泡剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、シリコーンオイル、滑剤、助剤、界面活性剤などを挙げることができる。
【００５１】
この内側の導電性ゴム弾性層１８の厚さとしては、特に限定されるものではないが、好ましくは０．１〜１０ｍｍの範囲内、より好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲内、さらに好ましくは１〜３ｍｍの範囲内である。また、体積抵抗率としては、特に限定されるものではないが、好ましくは１０２〜１０１０Ω・ｃｍ、より好ましくは１０３〜１０９Ω・ｃｍ、さらに好ましくは１０４〜１０８Ω・ｃｍの範囲内である。
【００５２】
導電性ベルト３０において、表層３４は、導電性ロール１０、２０の表層１６と同様の構成であれば良い。
【００５３】
導電性ロール１０は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、軸体１２をロール成形金型の中空部に同軸的に設置し、上記特定の導電性ゴム組成物を注入して、加熱・硬化させた後、脱型するか、あるいは、軸体１２の表面に上記特定の導電性ゴム組成物を押出成形するなどにより、軸体１２の外周に導電性ゴム弾性層１４を形成する。次いで、形成した導電性ゴム弾性層１４の外周に表層形成用組成物を塗工し、必要に応じて紫外線照射や熱処理を行うことにより、表層１６を形成する。これにより、導電性ロール１０を製造できる。
【００５４】
表層形成用組成物は、上記主材料、導電剤、必要に応じて含有されるその他の添加剤を含有するものからなる。表層形成用組成物は、粘度を調整するなどの観点から、メチルエチルケトン、トルエン、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ＴＨＦ、ＤＭＦなどの有機溶剤や、メタノール、エタノールなどの水溶性溶剤などの溶剤を適宜含んでいても良い。塗工方法としては、ロールコーティング法や、ディッピング法、スプレーコート法などの各種コーティング法を適用することができる。
【００５５】
導電性ロール２０は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、軸体１２をロール成形金型の中空部に同軸的に設置し、上記内側の導電性ゴム弾性層１８を形成する材料を注入して、加熱・硬化させた後、脱型するか、あるいは、軸体１２の表面に上記内側の導電性ゴム弾性層１８を形成する材料を押出成形するなどにより、軸体１２の外周に内側の導電性ゴム弾性層１８を形成する。次いで、内側の導電性ゴム弾性層１８を形成した軸体１２をロール成形金型の中空部に同軸的に設置し、上記特定の導電性ゴム組成物を注入して、加熱・硬化させた後、脱型するか、あるいは、内側の導電性ゴム弾性層１８の表面に上記特定の導電性ゴム組成物を押出成形するなどにより、外側の導電性ゴム弾性層１４を形成する。次いで、外側の導電性ゴム弾性層１４の外周に表層形成用組成物を塗工し、必要に応じて紫外線照射や熱処理を行うことにより、表層１６を形成する。これにより、導電性ロール２０を製造できる。
【００５６】
また、導電性ベルト３０は、例えば次のようにして製造できる。まず、円筒形金型の表面に上記特定の導電性ゴム組成物をスプレーコーティングし、これを加熱・硬化させることにより、導電性ゴム弾性層３２を形成する。次いで、導電性ゴム弾性層３２の外周に表層形成用組成物をスプレーコーティングし、これを加熱・硬化させることにより、表層３４を形成する。次いで、導電性ゴム弾性層３２と円筒形金型との間にエアーを吹き付けて円筒形金型を抜き取ることにより、導電性ベルト３０が製造できる。なお、上記特定の導電性ゴム組成物は、スプレーコーティングする際には、溶剤を適宜含んでいても良い。
【００５７】
以上の構成の本導電性部材によれば、導電性ゴム弾性層が、極性ゴムと、特定のジアリルジメチルアンモニウム塩よりなるイオン導電剤と、架橋剤とを含有し、比誘電率が２３以上となる導電性ゴム組成物の架橋体により形成されていることから、長期に渡り通電を行ったときにも、相手部材に対する荷電性能の低下を抑制できる。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。なお、実施例は、軸体の外周に導電性ゴム弾性層と表層とがこの順に積層された２層構造の導電性ロールを例に挙げるものであるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【００５９】
（実施例１）
＜ＤＡＭ・ＴＦＳＩの調製＞
ジアリルジメチルアンモニウムクロリドとビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより、ジアリルジメチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＤＡＭ・ＴＦＳＩ）を調製した。
【００６０】
＜導電性ゴム組成物の調製＞
ヒドリンゴム（ＥＣＯ、日本ゼオン社製、「ＨｙｄｒｉｎＴ３１０６」）１００質量部に対し、イオン導電剤としてＤＡＭ・ＴＦＳＩを０．１質量部、架橋剤として硫黄（鶴見化学社製、「イオウ−ＰＴＣ」）を２質量部添加し、これらを攪拌機により撹拌、混合して、実施例１に係る導電性ゴム組成物を調製した。
【００６１】
＜導電性ロールの作製＞
（導電性ゴム弾性層の形成）
成形金型に芯金（直径６ｍｍ）をセットし、上記導電性ゴム組成物を注入し、１７０℃で３０分加熱した後、冷却、脱型して、芯金の外周に、厚み１．５ｍｍの導電性ゴム弾性層を形成した。
【００６２】
（表層の形成）
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（ナガセケムテックス社製、「ＥＦ３０Ｔ」）１００質量部と、導電性酸化スズ（三菱マテリアル社製、「Ｓ−２０００」）６０質量部と、クエン酸１質量部と、メタノール３００質量部とを混合して、表層形成用組成物を調製した。次いで、導電性ゴム弾性層の表面に表層形成用組成物をロールコートし、１２０℃で５０分加熱して、導電性ゴム弾性層の外周に、厚み１０μｍの表層を形成した。これにより、実施例１に係る導電性ロールを作製した。
【００６３】
（実施例２〜３）
導電性ゴム組成物の調製において、ＤＡＭ・ＴＦＳＩの配合量を表１に記載の配合量とした点以外は実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物の調製および導電性ロールの作製を行った。
【００６４】
（実施例４）
＜ＤＡＭ・ＴＦの調製＞
ジアリルジメチルアンモニウムクロリドとトリフルオロメタンスルホン酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより、ジアリルジメチルアンモニウム・トリフルオロメタンスルホネート（ＤＡＭ・ＴＦ）を調製した。
【００６５】
＜導電性ロールの作製＞
導電性ゴム組成物の調製において、ＤＡＭ・ＴＦＳＩに代えてＤＡＭ・ＴＦを用いた点以外は実施例１と同様にして、実施例４に係る導電性ゴム組成物の調製および導電性ロールの作製を行った。
【００６６】
（実施例５〜６）
導電性ゴム組成物の調製において、ＤＡＭ・ＴＦの配合量を表１に記載の配合量とした点以外は実施例４と同様にして、導電性ゴム組成物の調製および導電性ロールの作製を行った。
【００６７】
（実施例７〜８）
導電性ゴム組成物の調製において、ヒドリンゴムに代えて表１に記載の極性ゴムを用いた点以外は、実施例２と同様にして、導電性ゴム組成物の調製および導電性ロールの作製を行った。
【００６８】
（各種イオン導電剤の調製）
＜ＤＡＭ・Ｂｒの調製＞
Ｎ−メチルメタンアミンと臭化アリルとを反応させることにより、ジアリルジメチルアンモニウム・ブロミド（ＤＡＭ・Ｂｒ）を調製した。
＜ＴＢＡ・ＴＦＳＩの調製＞
テトラブチルアンモニウムクロリドとビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより調製した。
＜ＴＢＡ・ＴＦの調製＞
テトラブチルアンモニウムクロリドとトリフルオロメタンスルホン酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより調製した。
＜ＴＥＡ・ＴＦＳＩの調製＞
テトラエチルアンモニウムクロリドとビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより調製した。
＜ＴＥＡ・ＴＦの調製＞
テトラエチルアンモニウムクロリドとトリフルオロメタンスルホン酸リチウムとを水系溶媒に添加し、室温で４時間攪拌することにより調製した。
【００６９】
（比較例１〜７）
導電性ゴム組成物の調製において、ＤＡＭ・ＴＦＳＩに代えて表２に記載のイオン導電剤を用い、表２に記載の配合量とした点以外は、実施例１と同様にして、導電性ゴム組成物の調製および導電性ロールの作製を行った。
【００７０】
（使用材料）
ＮＢＲ：［日本ゼオン社製、ニポールＤＮ２１２］
Ｕ：［ＴＳＥインダストリ社製、ミラセンＣＭ］
ＤＡＭ・Ｃｌ：［東京化成工業社製、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド］
【００７１】
調製した各導電性ゴム組成物を用いてシート材の比誘電率を測定した。また、作製した各導電性ロールを用いて荷電性評価、ブリード性評価、画像評価を行った。測定方法および評価方法を以下に示す。
【００７２】
（シート材の比誘電率）
各導電性組成物を用いて１７０℃で３０分間プレス架橋成形を行い、厚さ２ｍｍのシート材を得た。得られたシート材における一方の表面上に銀ペーストを塗布することにより、１０×１０ｍｍの大きさの電極を設けた（ガード電極付き）。一方、電極を設けた面と反対側の面に対抗電極を設けた。ＬＣＺメーター（ＹＨＰ製４２７６Ａ）を用い、２５℃、５０％ＲＨ環境下、ＤＣ印加なし、ＡＣ印加電圧１Ｖ、周波数１ｋＨｚの条件で、静電容量Ｃ［Ｆ］を測定し、下記の式４によりシート材の比誘電率εを算出した。
【００７３】
（式４）
ε＝Ｃ×ｄ／ε０×Ｓ
【００７４】
ただし、式４中、ｄは電極間距離＝シート材の厚み（ｍ）を示し、ε０は真空の誘電率（＝８．８５５×１０−１２［Ｆ／ｍ］）を示し、Ｓは電極面積［ｍ２］を示す。
【００７５】
（荷電性）
各導電性ロールを帯電ロールとしてＣＡＮＯＮ製ＭＦＰ機（ｉＲ４５７０）のカートリッジに組み込み、２３℃×５３％ＲＨ環境にて、感光ドラムと帯電ロールとを接触させた状態で感光ドラム、帯電ロールともに６０ｒｐｍの速度で回転させながら、帯電ロールに１８００Ｈｚ、１．１ｋＶｐｐ、−６００Ｖの電圧を印加した。このとき、帯電ロールの位置から感光ドラムの周方向に９０°回った位置で、感光ドラムから２ｍｍ離した位置に表面電位計（トレックジャパン（株）製、「ＭＯＤＥＬ−３７０」）のプローブを配置し、暗所で感光ドラム中央部の表面電位（帯電量）を測定した。この際、２周目の波形の平均値が−５８０Ｖ以下の場合を良好「○」、−５８０Ｖ超〜−５７０Ｖ未満の場合をやや劣る「△」、−５７０Ｖ以上の場合を不良「×」とした。
【００７６】
（ブリード）
各導電性ロールを４０℃×９０％ＲＨ環境下で１ヶ月放置した後、ロールの表面状態を確認した。表面状態に変化がなかった場合を特に良好「○」、表面にわずかにシワ、浮きが見られた場合を良「△」、表面に顕著にシワ、浮きが見られた場合を不良「×」とした。
【００７７】
（画像評価）
各導電性ロールを帯電ロールとしてＣＡＮＯＮ製ＭＦＰ機（ｉＲ４５７０）のカートリッジに組み込み、１５℃×１０％ＲＨの環境下で、初期および６００００枚複写後（６０Ｋ後）のそれぞれについて、ハーフトーン画像出し（１枚）を行った。このハーフトーン画像で、濃度むらやスジ画像がなかったものを特に良好「○」、濃度むらやスジ画像がわずかに生じたものを良「△」、濃度むらやスジ画像が顕著に生じたものを不良「×」とした。
【００７８】
【表１】
【００７９】
【表２】
【００８０】
比較例は、イオン導電剤のカチオン種あるいはアニオン種が本願の特定する種類のものではない。比較例１、６、７のように、イオン導電剤としてＤＡＭ・ＣｌやＤＡＭ・Ｂｒを用いた場合では、アニオン自体の塩基性が大きすぎて極性ゴム中でイオン導電剤がイオン解離しにくい。また、ゴム架橋時に、ＤＡＭが高分子量化していない。さらに、ゴム練り時の分散も悪い。このため、シート材の比誘電率が低く、荷電性に劣っている。さらに、耐久時にイオン導電剤が消費され、耐久後の画像に不具合が生じている。比較例２〜５では、カチオン種が極性ゴムの骨格内に取り込まれるものではないため、耐久時にイオン導電剤が消費され、耐久後の画像に不具合が生じている。また、シート材の比誘電率が低く、荷電性にも劣っている。
【００８１】
これに対し、実施例によれば、シート材の比誘電率が高く、また、荷電性に優れていることが確認できた。さらに、耐久後の画像に不具合が生じるのを抑制できることが確認できた。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０、２０ 導電性ロール
１２ 軸体
１４ 導電性ゴム弾性層
１６ 表層
１８ 導電性ゴム弾性層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ゴム弾性層を有する電子写真機器用導電性部材であって、
前記導電性ゴム弾性層は、
（ａ）極性ゴム、
（ｂ）ジアリルジメチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、および、ジアリルジメチルアンモニウム・トリフルオロメタンスルホネートから選択された１種以上のイオン導電剤、
（ｃ）架橋剤、
を含有する導電性ゴム組成物の架橋体よりなり、
前記架橋体の比誘電率は２３以上に設定されていることを特徴とする電子写真機器用導電性部材。
【請求項２】
前記（ａ）成分は、ヒドリンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、および、エポキシ化天然ゴムから選択された１種または２種以上の極性ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の電子写真機器用導電性部材。
【請求項３】
前記（ｂ）成分の含有量は、前記（ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真機器用導電性部材。
【請求項１】
導電性ゴム弾性層を有する電子写真機器用導電性部材であって、
前記導電性ゴム弾性層は、
（ａ）極性ゴム、
（ｂ）ジアリルジメチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、および、ジアリルジメチルアンモニウム・トリフルオロメタンスルホネートから選択された１種以上のイオン導電剤、
（ｃ）架橋剤、
を含有する導電性ゴム組成物の架橋体よりなり、
前記架橋体の比誘電率は２３以上に設定されていることを特徴とする電子写真機器用導電性部材。
【請求項２】
前記（ａ）成分は、ヒドリンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、および、エポキシ化天然ゴムから選択された１種または２種以上の極性ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の電子写真機器用導電性部材。
【請求項３】
前記（ｂ）成分の含有量は、前記（ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真機器用導電性部材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−４７８７１（Ｐ２０１２−４７８７１Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８１４１（Ｐ２０１０−１８８１４１）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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