CN102372917A

CN102372917A - 电子照相设备用导电性橡胶组合物及使用其的带电辊

Info

Publication number: CN102372917A
Application number: CN2011102094724A
Authority: CN
Inventors: 竹山可大; 齐藤武德; 笹木原直明; 池上庆一
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2012-03-14
Also published as: JP2012048198A; JP5687135B2; US8747701B2; US20120025143A1

Abstract

提供一种电子照相设备用导电性橡胶组合物及使用其的带电辊，其能降低体积电阻率，并且用于带电辊时能抑制通电耐久时体积电阻率的上升及离子导电剂的渗出。本发明的电子照相设备用导电性橡胶组合物包含：成分a，具有不饱和键或醚键的极性橡胶；成分b，包含从式(1)～式(2)所示的组中选择的1种或2种以上鏻盐的离子导电剂；成分c，交联剂。使用相对于100重量份成分a，成分b为0.1重量份～10重量份的导电性橡胶组合物，来形成带电辊(10)的基层(14)。其中，式(1)为[(H₉C₄)₃(C_nH_2n+1)P](CF₃SO₂)₂N，式(2)为[(H₉C₄)₃(C_nH_2n+1)P](CF₃SO₃)。

Description

电子照相设备用导电性橡胶组合物及使用其的带电辊

技术领域

本发明涉及一种适合作为形成电子照相设备用带电辊的介电层的导电性橡胶组合物的电子照相设备用导电性橡胶组合物、及使用该导电性橡胶组合物的电子照相设备用带电辊。

背景技术

近年来，采用电子照相方式的复印机、打印机、传真机等电子照相设备正在得到广泛使用。在电子照相设备的内部通常会装有感光鼓，并在感光鼓的周围配设带电辊、显影辊、转印辊、调色剂供给辊等各种导电性辊。

此种电子照相设备的复印或印字是通过以下方式来进行：在感光鼓上以静电潜像的形式形成原稿像，使调色剂附着于静电潜像而形成调色剂像，再将调色剂像转印到复印纸上。带电辊是为了形成该静电潜像而使感光鼓带电而使用的。使感光鼓带电的方式最近普遍采用使带电辊与感光鼓的表面直接接触来带电的接触带电方式。

带电辊例如具有以下结构：在由导电性轴等构成的轴体的外周具备橡胶弹性层(基层)，并在该基层的外周视需要形成电阻调整层(中间层)或表面保护层(表层)等。橡胶弹性层(基层)或电阻调整层(中间层)由导电性橡胶组合物形成。

对于橡胶弹性层(基层)或电阻调整层(中间层)所用的橡胶组合物，从能对调色剂或感光鼓高效且均匀地传送电荷等的观点来看，要求具有低电阻和电均匀性。另外，此种电子照相设备由于是设想在各种温度、湿度的环境下使用，因此期望具有不依赖环境变化的电稳定性。

对于橡胶组合物的电均匀性，较为有效的是调配能以分子水平分散于橡胶组合物中的离子导电剂。此种离子导电剂例如已知有离子液体、季铵盐、鏻盐(phosphonium salt)等。

例如专利文献1中公开了使用咪唑鎓(imidazolium)类或吡啶鎓 (pyridinium)类离子液体作为离子导电剂的橡胶组合物。例如专利文献2中公开了在导电性轴体的外周具有弹性层的导电性辊，该弹性层由使用季铵盐作为离子导电剂的橡胶组合物所构成。例如专利文献3中公开了使用四乙基鏻盐、三乙基苄基鏻盐、四甲基鏻盐作为离子导电剂的弹性体组合物。

专利文献1：日本专利第4392745号公报

专利文献2：日本特开2002-132020号公报

专利文献3：日本特开2001-279104号公报

发明内容

然而，根据专利文献1、专利文献2中的记载，咪唑鎓类、吡啶鎓类、或铵类离子导电剂在带电辊通电耐久时，这些离子导电剂会渗出(bleed)到辊表面。由于带电辊在使用时与感光鼓接触，因此感光鼓等可能被渗出到辊表面的离子导电剂污染，使图像变差。

另外，在使用专利文献3中所记载的鏻盐作为离子导电剂时，由于橡胶组合物的电阻未充分下降，因此无法获得带电辊所要求的水平的低电阻。另外，在带电辊的通电耐久前后电阻的变化较大。

本发明所要解决的问题在于提供一种电子照相设备用导电性橡胶组合物，其能降低体积电阻率，并且用于带电辊时能抑制通电耐久时体积电阻率的上升及离子导电剂的渗出(bloom)。另外，提供一种电子照相设备用带电辊，其通过使用该导电性橡胶组合物，能降低初始的体积电阻率，并且能抑制通电耐久时体积电阻率的上升及离子导电剂的渗出。

本发明的发明人通过进行努力研究，结果推知咪唑鎓类、吡啶鎓类、或铵类离子导电剂在通电耐久时离子导电剂发生渗出是由以下方面影响所致：这些离子导电剂是具有氮原子为中心原子的阳离子的离子导电剂，该氮原子虽然与橡胶的极性基团配位，但在通电时该阳离子在橡胶组合物中朝着电极移动，使电极附近变成高浓度。并且，获得了以下的分子结构知识，从而完成了本发明：相对于此类氮原子，磷原子不仅能与极性基团配位，也能与不饱和基团配位，因此认为具有磷原子为中心原子的阳离子的离子导电剂的应用对通电耐久时的渗出较为有效，并且对低电阻化也有效。

即，本发明的电子照相设备用导电性橡胶组合物包含具有不饱和键或醚键的极性橡胶(成分a)、由从下述式(1)～式(2)所示的组中选择的1种或2种以上的鏻盐构成的离子导电剂(成分b)、交联剂(成分c)，相对于100重量份所述成分a，所述成分b为0.1重量份～10重量份，

[(H₉C₄)₃(C_nH_2n+1)P]⁺·(CF₃SO₂)₂N^- …(1)

式(1)中，n为8～16的整数；

[(H₉C₄)₃(C_nH_2n+1)P]⁺·(CF₃SO₃)^- …(2)

式(2)中，n为8～16的整数。

并且，本发明的电子照相设备用带电辊包括由所述导电性橡胶组合物的交联体形成的介电层。

这里，介电层的厚度优选0.1mm～10mm。

本发明的电子照相设备用导电性橡胶组合物由于包含特定量的：成分a，具有不饱和键或醚键的极性橡胶；成分b，由具有特定分子结构的鏻盐构成的离子导电剂；成分c，交联剂，因此能降低体积电阻率，并且用于带电辊时能抑制通电耐久时体积电阻率的上升及离子导电剂的渗出。

而且，根据本发明的电子照相设备用带电辊，由于介电层由上述导电性橡胶组合物的交联体形成，因此能降低初始的体积电阻率，并且能抑制通电耐久时体积电阻率的上升及离子导电剂的渗出。

此时，如果介电层的厚度为0.1mm～10mm，则能在维持抑制通电耐久时体积电阻率上升的效果的同时，能减小因环境变化所引起的电阻的变动。由此可以获得不依赖环境变化的电稳定性。

附图说明

图1是本发明的电子照相设备用带电辊的圆周方向剖面图。

图2是本发明的电子照相设备用带电辊的圆周方向剖面图。

图3是示意性示出实施例中带电辊的电阻值(辊电阻)的测定方法的说明图。

图4示出实施例1～11。

图5示出实施例12～19。

图6示出实施例20～27。

图7示出比较例(其中，“^*1”表示1-己基-3甲基咪唑鎓)。

具体实施方式

对本发明的电子照相设备用导电性橡胶组合物(以下有时称为本组合物)进行详细说明。

本组合物包含(a)特定的极性橡胶、(b)特定的离子导电剂、(c)交联剂。

(a)特定的极性橡胶是具有不饱和键的极性橡胶、或具有醚键的极性橡胶。极性橡胶是具有极性基团的橡胶，极性基团可以列举氯基、腈基、羧基、环氧基等。(a)特定的极性橡胶具体可以列举：表氯醇橡胶(hydrin rubber)、丁腈橡胶(NBR)、聚氨酯橡胶(U)、丙烯酸类橡胶(丙烯酸乙酯和2-氯乙基乙烯醚共聚物，ACM)、氯丁橡胶(CR)、环氧化天然橡胶(ENR)等。

(a)特定的极性橡胶中，从本组合物的体积电阻率特别容易降低等的观点来看，优选表氯醇橡胶、丁腈橡胶(NBR)。

表氯醇橡胶可以列举：表氯醇的均聚物(CO)、表氯醇-环氧乙烷二元共聚物(ECO)、表氯醇-烯丙基缩水甘油醚二元共聚物(GCO)、表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物(GECO)等。

聚氨酯橡胶可以列举：分子内具有醚键的聚醚型聚氨酯橡胶。聚醚型聚氨酯橡胶可以通过两末端具有羟基的聚醚与二异氰酸酯的反应而制造。聚醚并无特别限定，可以列举聚乙二醇、聚丙二醇等。二异氰酸酯并无特别限定，可以列举甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯等。

(b)特定的离子导电剂由从下述式(1)～式(2)所示的组中选择的1种或2种以上的鏻盐构成：

[(H₉C₄)₃(C_nH_2n+1)P]⁺·(CF₃SO₂)₂N^- …(1)

式(1)中，n为8～16的整数；

[(H₉C₄)₃(C_nH_2n+1)P]⁺·(CF₃SO₃)^- …(2)

式(2)中，n为8～16的整数。

式(1)中或式(2)中的烷基可以列举直链烷基或支链烷基。其中优选直链烷基。

(b)特定的离子导电剂的阳离子是磷原子为中心原子的阳离子。由于磷原子不仅能与极性基团配位，还能与不饱和基团或醚基配位，因此推知也能与(a)特定的极性橡胶的不仅极性基团而且不饱和键或醚键配位，从而具有抑制阳离子在该极性橡胶中移动的效果。由此推知：可以抑制通电耐久时阳离子在该极性橡胶中移动而使电极附近变成高浓度，从而抑制(b)特定的离子导电剂渗出的效果优异。

另外，(b)特定的离子导电剂的阳离子中，与磷原子键合的4个烷基并非全部相同，其中1个烷基与其他3个烷基(丁基)不同，鏻阳离子具有不对称的结构。因此推知，与对称结构的鏻盐相比，鏻盐的结晶性下降。由此推知，这些鏻盐在上述极性橡胶中容易解离成离子，有助于本组合物的低电阻化。

而且，(b)特定的离子导电剂的阳离子中，与磷原子键合的1个烷基的碳数为8～16的整数，其他3个烷基的碳数为4。通过该范围的碳数的阳离子，可以使本组合物实现低电阻(能实现低体积电阻率)，并且用于带电辊时，能抑制通电耐久后体积电阻率上升。如果1个烷基的碳数小于8，则用于带电辊时，通电耐久后体积电阻率上升。另一方面，如果1个烷基的碳数超过16，则无法降低本组合物的体积电阻率，并且用于带电辊时，通电耐久后体积电阻率上升。

(b)特定的离子导电剂的阴离子的(CF₃SO₂)₂N^-(以下简记为TFSI)及CF₃SO₃ ^-(以下简记为TF)在结构中含有许多氟基，因此阴离子本身的碱性较小，与阳离子形成相对较弱的离子键。因此推知，这些鏻盐在上述极性橡胶中容易解离成离子，有助于极性橡胶的低电阻化。

另外，(b)特定的离子导电剂的阴离子的TFSI、TF均为疏水性，因此即便在高湿度环境下吸湿性也较低。所以推知抑制因环境变化所引起的电阻变动的效果会提高。2种阴离子中，TFSI的疏水性更优异，因此TFSI抑制因环境变化所引起的电阻变动的效果更优异。

至于(b)特定的离子导电剂的配比，相对于(a)特定的极性橡胶100重量份，为0.1重量份～10重量份。如果配比小于0.1重量份，则使本组合物实现低体积电阻率的效果较差。另外，用于带电辊时，通电耐久后体积电阻率会上升。另一方面，如果配比超过10重量份，则用于带电辊时，通电耐久后离子导电剂会渗出。

相对于(a)特定的极性橡胶100重量份，(b)特定的离子导电剂的配比更优选0.5重量份～7重量份，尤其优选1重量份～5重量份。通过将配比设定为更优选的范围、或尤其优选的范围，会令使本组合物实现低体积电阻率的效果和抑制通电耐久后离子导电剂渗出的效果的平衡达到优异。

式(1)的鏻盐例如可以通过使用具有相对应的鏻阳离子的鏻卤化物与双(三氟甲基磺酰基)亚胺酸或其碱金属盐进行阴离子交换反应而制造。鏻卤化物可以使用市售品，也可以例如通过使三丁基膦与碳数为8～16的卤化烷反应而制造。式(2)的鏻盐也可以通过同样的方法而制造。

(c)交联剂如果是将(a)特定的极性橡胶交联的交联剂，则并无特别限定。(c)交联剂可以列举硫交联剂、过氧化物交联剂、脱氯交联剂。这些交联剂可以单独使用，也可以将2种以上组合使用。

硫交联剂可以列举：粉末硫、沉淀硫、胶体硫、表面处理硫、不溶性硫、氯化硫、秋兰姆类硫化促进剂、高分子多硫化物等迄今已知的硫交联剂。

过氧化物交联剂可以列举：过氧化缩酮、二烷基过氧化物、过氧化酯、过氧化酮、过氧化二碳酸酯、过氧化二酰、过氧化氢等迄今已知的过氧化物交联剂。

脱氯交联剂可以列举二硫代碳酸酯化合物。更具体而言，可以列举：喹喔啉-2，3-二硫代碳酸酯、6-甲基喹喔啉-2，3-二硫代碳酸酯、6-异丙基喹喔啉-2，3-二硫代碳酸酯、5，8-二甲基喹喔啉-2，3-二硫代碳酸酯等。

(c)交联剂的配比从离子导电剂不易渗出等的观点来看，相对于(a)特定的极性橡胶100重量份，优选0.1重量份～2重量份，更优选0.3重量份～1.8重量份，尤其优选0.5重量份～1.5重量份。

使用脱氯交联剂作为(c)交联剂时，也可以并用脱氯交联促进剂。脱氯交联促进剂可以列举：1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一碳烯-7(以下简称为DBU)或其弱酸盐。脱氯交联促进剂虽然能以DBU的形态使用，但从其操作面来看，优选以其弱酸盐的形态使用。DBU的弱酸盐可以列举：碳酸盐、硬脂酸盐、2-乙基己酸盐、苯甲酸盐、水杨酸盐、3-羟基-2-萘甲酸盐、酚醛树脂盐、2-巯基苯并噻唑盐、2-巯基苯并咪唑盐等。

脱氯交联促进剂的含量从离子导电剂不易渗出等的观点来看，相对于(a)离子导电性橡胶100重量份，优选0.1重量份～2重量份。更优选0.3重量份～1.8重量份，尤其优选0.5重量份～1.5重量份。

本组合物中，视需要可以含有1种或2种以上的如下各种添加剂：碳黑等电子导电剂、润滑剂、抗老化剂、光稳定剂、粘度调节剂、加工助剂、阻燃剂、塑化剂、发泡剂、填充剂、分散剂、消泡剂、颜料、脱模剂等。

以上构成的本组合物适合作为用于电子照相设备用带电辊的导电性橡胶组合物。更具体而言，适合作为形成带电辊的基层、电阻调整层等成为介电层的层的导电性橡胶组合物。另外，以上构成的本组合物除了用于电子照相设备用带电辊以外，还可以用作形成作为电子照相设备用导电性构件的显影辊、转印辊、转印带、调色剂供给辊等的弹性层的材料。

并且，本组合物如上所述是在(a)特定的极性橡胶中调配(b)特定的离子导电剂而成的组合物，因此通过使用本组合物形成带电辊的基层、电阻调整层等成为介电层的层，能降低这些层的体积电阻率，并且能抑制通电耐久时体积电阻率的上升及离子导电剂的渗出。而且能抑制因环境变化所引起的电阻变动。

由于能降低体积电阻率，因此能通过更少量的调配来降低到目标电阻值，所以也容易抑制离子导电剂的渗出。另外，由于能抑制通电耐久时体积电阻率的上升，因此带电辊能长期使用。而且，由于能抑制通电耐久时离子导电剂的渗出，因此带电辊能长期使用，并且能使带电辊的基层或电阻调整层的膜厚变薄而实现辊的小径化。另外，由于能抑制通电耐久时离子导电剂的渗出，因此也可以防止轴体与基层的剥离，或基层与电阻调整层的剥离。

接着，对本发明的电子照相设备用带电辊进行说明。

图1及图2示出本发明的电子照相设备用带电辊的一个例子。图1及图2是示出本发明的电子照相设备用带电辊的一个例子的圆周方向剖面图。

图1所示的带电辊10具有在轴体12的外周依次层积基层14及表层16而成的积层结构。图1所示的带电辊10是在基层14的外周不具有电阻调整层的结构，基层14是成为介电层的层。因此使用本组合物作为形成基层14的材料。

另一方面，图2所示的带电辊20具有在轴体22的外周依次层积基层24、电阻调整层28以及表层26而成的积层结构。该电阻调整层28是成为介电层的层。因此使用本组合物作为形成电阻调整层28的材料。

另外，带电辊的结构并不特别限定于图1及图2所示的结构。例如也可以是在基层与表层之间除了电阻调整层28外还具有1层以上中间层的构成。另外，代替表层，也可以通过对基层或电阻调整层等中间层实施表面改性，来与形成表层具有同等的表面特性。表面改性方法可以列举：照射紫外线(UV)或电子束的方法；使能与基层的不饱和键或卤素反应的表面改性剂、与具有例如异氰酸酯基、氢硅烷基、氨基、卤素基、硫醇基等反应活性基的化合物接触的方法等。

图1所示的带电辊10中，基层14可以通过以下方法形成：将轴体12与辊成型模具同轴地放置在辊成型模具的中空部，注入本组合物进行加热、硬化后，进行脱模的方法(注入法)；或者在轴体12的表面将本组合物进行挤压成型的方法(挤压法)等。

基层14的厚度优选0.1mm～10mm。如果厚度为该范围内，则能减小通电耐久前后体积电阻率的变化幅度(上升)，并且抑制因环境变化所引起的电阻变动的效果也优异。如果基层14的厚度小于0.1mm，则有通电耐久前后体积电阻率的变化幅度变大的倾向。另一方面，如果基层14的厚度超过10mm，则有因环境变化所引起的电阻的变动变大的倾向。

基层14的厚度更优选0.5mm～5mm、尤其优选1mm～3mm。通过使基层14的厚度为更优选的范围、或尤其优选的范围，使减小通电耐久前后体积电阻率变化幅度的效果、与抑制因环境变化所引起的电阻变动的效果的平衡更加优异。

基层14的体积电阻率优选10²Ω·cm～10¹⁰Ω·cm，更优选10³Ω·cm～10⁹Ω·cm，尤其优选10⁴Ω·cm～10⁸Ω·cm。通过使用本组合物作为形成基层14的材料，可以将基层14的体积电阻率调整到这些优选的范围内。

轴体12只要具有导电性，则并无特别限定。具体可以例如：由铁、不锈钢、铝等金属制中间实心体、中空体所形成的金属芯等。轴体12的表面视需要可以涂布粘着剂、底涂剂等。粘着剂、底涂剂等视需要可以进行导电化。

表层16能起到辊表面的保护层等的功能。形成表层16的主材料并无特别限定，可以列举：聚酰胺(尼龙)类、丙烯酸类、氨基甲酸酯类、硅酮类、氟类的聚合物。这些聚合物可以经过改质。改质基例如可以列举N-甲氧基甲基、硅酮基、氟基等。

表层16中可以适当添加用来赋予导电性的碳黑、石墨、c-TiO₂、c-ZnO、c-SnO₂(c-表示导电性)、离子导电剂(季铵盐、硼酸盐、界面活性剂等)等迄今已知的导电剂。另外，视需要也可以适当添加各种添加剂。

形成表层16时，使用表层形成用组合物。表层形成用组合物由含有上述主材料、导电剂、视需要而含有的其他添加剂的物质形成。添加剂可以列举：润滑剂、硫化促进剂、抗老化剂、光稳定剂、粘度调节剂、加工助剂、阻燃剂、塑化剂、发泡剂、填充剂、分散剂、消泡剂、颜料、脱模剂等。

表层形成用组合物从调节粘度等的观点来看，可以适当含有：甲基乙基酮、甲苯、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基异丁基酮(MIBK)、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)等有机溶剂，或甲醇、乙醇等水溶性溶剂等溶剂。

表层16可以通过在基层14的外周涂布表层形成用组合物等的方法而形成。涂布方法可以应用：辊涂法、或浸渍法、喷涂法等各种涂布方法。经涂布的表层16视需要可以进行紫外线照射或热处理。

表层16的厚度并无特别限定，优选0.01μm～100μm，更优选0.1μm～20μm，尤其优选0.3μm～10μm。表层16的体积电阻率优选10⁴Ω·cm～10⁹Ω·cm，更优选10⁵Ω·cm～10⁸Ω·cm，尤其优选10⁶Ω·cm～10⁷Ω·cm。

图2所示的带电辊20中，形成基层24的主材料例如可以列举：乙烯-丙烯橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)、硅酮橡胶、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)、丙烯酸类橡胶(ACM)、氯丁橡胶(CR)、聚氨酯橡胶(U)、氟橡胶、表氯醇橡胶(CO、ECO、GCO、GECO)、天然橡胶(NR)、环氧化天然橡胶(ENR)等各种橡胶材料。这些橡胶材料可以单独使用，也可以将2种以上组合使用。

基层24中可以适当添加用来赋予导电性的碳黑、石墨、c-TiO₂、c-ZnO、c-SnO₂(c-表示导电性)、离子导电剂(季铵盐、硼酸盐、界面活性剂等)等迄今已知的导电剂。通过调配导电剂，可以获得体积电阻率为5×10²Ω·cm～1×10⁵Ω·cm范围内的导电性。

另外，视需要还可以适当添加各种添加剂。添加剂可以列举：膨胀剂、强化剂、加工助剂、硬化剂、交联剂、交联促进剂、发泡剂、抗氧化剂、塑化剂、紫外线吸收剂、硅油、润滑剂、助剂、界面活性剂等。

图2所示的基层24可以通过与图1所示的基层14相同的方法而形成。基层24的厚度优选0.1mm～10mm，更优选0.5mm～5mm，尤其优选1mm～3mm。

电阻调整层28可以通过以下方法形成：将形成了基层24的轴体22与辊成型模具同轴地放置在辊成型模具的中空部，注入本组合物进行加热、硬化后，再进行脱模的方法(注入法)；或者在基层24的表面将本组合物挤压成型的方法(挤压法)等。

电阻调整层28的厚度优选0.1mm～10mm。如果电阻调整层28的厚度为该范围内，则可以减小通电耐久前后体积电阻率的变化幅度，并且抑制因环境变化所引起的电阻变动的效果也优异。如果电阻调整层28的厚度小于0.1mm，则有通电耐久前后体积电阻率的变化幅度变大的倾向。另一方面，如果电阻调整层28的厚度超过10mm，则有因环境变化所引起的电阻的变动变大的倾向。

电阻调整层28的厚度更优选0.5mm～5mm，尤其优选1mm～3mm。通过将电阻调整层28的厚度设定为更优选的范围、或尤其优选的范围，可以使减小通电耐久前后体积电阻率的变化幅度的效果、与抑制因环境变化所引起的电阻变动的效果的平衡更加优异。

电阻调整层28的体积电阻率优选10²Ω·cm～10¹⁰Ω·cm，更优选10³Ω·cm～10⁹Ω·cm，尤其优选10⁴Ω·cm～10⁸Ω·cm。通过使用本组合物作为形成电阻调整层28的材料，可以将电阻调整层28的体积电阻率调整到这些优选的范围内。

图2所示的带电辊20的轴体22及表层26的构成可以为与图1所示的带电辊10的轴体12及表层16相同的构成。表层26可以通过在电阻调整层28的外周涂布表层形成用组合物等的方法而形成。

以上构成的本发明的带电辊适合于在以一定负荷压接于感光鼓等的状态下使用的所谓接触带电方式所使用的带电辊。

[实施例]

以下，使用实施例对本发明进行详细说明。另外，实施例以具有在轴体的外周依次层积基层与表层而成的积层结构的带电辊为例，但本发明并不限定于该构成。

(实施例1)

<鏻盐的合成>

在二氯甲烷∶离子交换水(1∶1)混合液中添加十二烷基三正丁基溴化鏻及双(三氟甲基磺酰基)亚胺酸，在室温下搅拌4小时后，从有机层获得双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺十二烷基三正丁基鏻。将该鏻盐的阳离子简记为“(C₄)₃(C₁₂)P”。另外，将该鏻盐的阴离子简记为“TFSI”。

<导电性橡胶组合物的制备>

相对于表氯醇橡胶(ECO、日本ゼオン社制造、“HydrinT3106”)100重量份，添加上述鏻盐3重量份、作为交联剂的硫磺(鶴見化学社制造、“イオウ-PTC”)2重量份，利用搅拌机对它们进行搅拌、混合，从而制备实施例1的导电性橡胶组合物。

<带电辊的制作>

(基层的形成)

在成型模具中放置金属芯(直径6mm)，注入上述导电性橡胶组合物，以170℃加热30分钟后，进行冷却、脱模，在金属芯的外周形成厚度1.5mm的基层(介电层)。

(表层的形成)

混合N-甲氧基甲基化尼龙(ナガセケムテツクス社制造、“EF30T”)100重量份、导电性氧化锡(三菱マテリアル社制造、“S-2000”)60重量份、柠檬酸1重量份、甲醇300重量份，从而制备表层形成用组合物。接着，在基层的表面辊涂表层形成用组合物，以120℃加热50分钟，从而在基层的外周形成厚度10μm的表层。由此制作实施例1的带电辊。

(实施例2～实施例3、比较例10～比较例11)

在实施例1的导电性橡胶组合物的制备中，将上述鏻盐的添加量设为图4或图7所记载的添加量，除此以外，以与实施例1相同的方式制备导电性橡胶组合物。另外，使用所制备的导电性橡胶组合物，以与实施例1相同的方式制作带电辊。

(实施例4～实施例6)

以与实施例1相同的方式制备导电性橡胶组合物。使用所制备的导电性橡胶组合物，在形成带电辊的基层时，将基层的厚度设为0.1mm、10mm或11mm，除此以外，以与实施例1相同的方式制作带电辊。

(实施例7～实施例11)

在实施例1的导电性橡胶组合物的制备中，使用图4所记载的各极性橡胶代替表氯醇橡胶，除此以外，以与实施例1相同的方式制备导电性橡胶组合物。另外，使用所制备的导电性橡胶组合物，以与实施例1相同的方式制作带电辊。以下示出所用的各极性橡胶的详细内容。

·丁腈橡胶(NBR)：日本ゼオン社製制造“Nipol DN302”

·聚氨酯橡胶(U)：TSEインダストリ一ズ社制造“ミラセンE-34”

·丙烯酸类橡胶(ACM)：日本ゼオン社制造“Nipol AR31”

·氯丁橡胶(CR)：東ソ一社制造“スカイプレンB-30”

·环氧化天然橡胶(ENR)：MMG社制造“EPOXYPRENE50”

(实施例12)

在实施例1的鏻盐的合成中，使用三氟甲磺酸锂代替双(三氟甲基磺酰基)亚胺酸，除此以外，以与实施例1相同的方式获得三氟甲磺酸十二烷基三正丁基鏻盐。将该鏻盐的阳离子简记为“(C₄)₃(C₁₂)P”。另外，将该鏻盐的阴离子简记为“TF”。接着，在实施例1的导电性橡胶组合物的制备中，使用所合成的鏻盐代替实施例1的鏻盐，除此以外，以与实施例1相同的方式制备导电性橡胶组合物。另外，使用所制备的导电性橡胶组合物，以与实施例1相同的方式制作带电辊。

(实施例13～实施例14、比较例12～比较例13)

在实施例12的导电性橡胶组合物的制备中，将上述鏻盐的添加量设为图5或图7所记载的添加量，除此以外，以与实施例12相同的方式制备导电性橡胶组合物。另外，使用所制备的导电性橡胶组合物，以与实施例12相同的方式制作带电辊。

(实施例15～实施例19)

在实施例12的导电性橡胶组合物的制备中，使用图5所记载的各极性橡胶代替表氯醇橡胶，除此以外，以与实施例12相同的方式制备导电性橡胶组合物。另外，使用所制备的导电性橡胶组合物，以与实施例12相同的方式制作带电辊。

(实施例20～实施例27、比较例8～比较例9)

在实施例1的鏻盐的合成中，使用烷基三正丁基溴化鏻(其中烷基为C7～C11、C13～C17的直链烷基)代替十二烷基三正丁基溴化鏻，除此以外，以与实施例1相同的方式获得三氟甲磺酸烷基三正丁基鏻盐。将该鏻盐的阳离子简记为“(C₄)₃(C_m)P”。其中，m为7～11、13～17中的任意整数。接着，在实施例1的导电性橡胶组合物的制备中，使用所合成的鏻盐代替实施例1的鏻盐，除此以外，以与实施例1相同的方式制备导电性橡胶组合物。另外，使用所制备的导电性橡胶组合物，以与实施例1相同的方式制作带电辊。

(比较例1～比较例7)

在实施例1的导电性橡胶组合物的制备中，使用下述鏻盐代替实施例1的鏻盐，除此以外，以与实施例1相同的方式制备导电性橡胶组合物。另外，使用所制备的导电性橡胶组合物，以与实施例1相同的方式制作带电辊。另外，下述鏻盐是使用市售品，或者使用依据实施例1的鏻盐的合成方法而合成的鏻盐。

(比较例1～比较例7的鏻盐)

·三氟甲磺酸1-己基-3-甲基咪唑鎓盐

·四正丁基氯化铵(简记为(C₄)₄NCl)

·四甲基氯化鏻(简记为(C₁)₄PCl)

·双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺四正丁基鏻(简记为(C₄)₄P＝TFSI)

·四正丁基氯化鏻(简记为(C₄)₄PCl)

·对甲苯磺酸十二烷基三正丁基鏻盐(简记为(C₄)₃(C₁₂)P＝PTS)

·十二烷基三正丁基溴化鏻(简记为(C₄)₃(C₁₂)PBr)

使用所制备的各导电性橡胶组合物，以180℃进行20分钟的加压交联成型，从而制作厚度为2mm的片状样品(其中实施例4～实施例6中，分别将厚度设为0.1mm、10mm、11mm)。使用所制作的片状样品，进行材料特性评价。以下表示测定方法及评价方法。

(初始体积电阻率)

通过在片状样品中的一个表面上涂布银膏，设置10mm×10mm大小的电极(保护电极)。另一方面，在与设置了电极的面相反侧的面设置对向电极，依据JIS K 6911测定施加电压为100V的条件下的两电极间的电阻。此时，将体积电阻率小于1×10⁷Ω·cm的情况设为良好。

(通电耐久前后体积电阻率的变化幅度)

通过连续施加DC(直流)200μA的恒定电流，进行60分钟的通电耐久试验。然后，依据初始体积电阻率的测定方法，测定通电耐久后的体积电阻率，算出初始体积电阻率与通电耐久后的体积电阻率的LOG(对数)的差作为变化幅度(通电耐久变化幅度)。此时，将变化幅度小于0.100的情况设为良好。

(通电耐久后的渗出)

将Φ40mm的铝制电极设为负侧，将铝制金属板设为正侧，在这些正负侧之间夹持片状样品，在电极间实施1000V、600分钟的通电。通电后，对片状样品与铝制电极的接触面进行放大观察(调查有无渗出物)。此时，将无渗出物的情况设为“○”，将有渗出物的情况设为“×”，将虽然看不到渗出物、但橡胶表面残留有些许电极痕迹的情况设为“△”。

(因环境变化所引起的体积电阻率的变化幅度)

分别在15℃×10％RH(相对湿度)条件下及32.5℃×85％RH条件下，依据初始体积电阻率的测定方法，测定体积电阻率。接着，算出各条件下的体积电阻率的LOG的差作为变化幅度(环境变化幅度)。此时，将变化幅度小于0.50的情况设为良好。

另外，使用所制作的各带电辊进行产品特性评价。以下示出测定方法及评价方法。

(电阻)

如图3所示，在将所制作的带电辊1的两端以预定负荷按压在金属辊2(直径：30mm)的状态下，使该金属辊2以预定转速沿着图中的箭头方向旋转，由此带动带电辊1旋转。一边保持该状态(使金属辊2及带电辊1一起旋转)，一边在带电辊1与金属辊2的端部间施加300V的电压，测定所流通的电流值，并求出电阻值(辊电阻：Ω)。

(通电耐久前后体积电阻率的变化幅度)

依据上述电阻值的测定方法，在15℃×10％RH环境下，在通电耐久试验前事先测定带电辊的电阻值。然后，在相同环境下，将各带电辊分别以轴平行的状态与30mmΦ的镜面金属辊(金属鼓)接触，在带电辊的两端对轴体部分施加每一端500gf的负荷，在对金属鼓进行施压的状态下，一边使该金属鼓以30rpm旋转(带电辊由金属鼓带动旋转)，一边连续施加DC200μA的恒定电流，由此进行3小时通电耐久试验。接着，依据上述电阻值的测定方法，在15℃×10％RH环境下，测定耐久试验后的带电辊的电阻值，根据通电耐久前后的带电辊的电阻值求出电阻变化。此时，将变化幅度小于0.100的情况设为良好。

(通电耐久后的渗出)

目视确认上述通电耐久后的带电辊表面(调查有无渗出物)。此时，将无渗出物的情况设为“○”，将有渗出物的情况设为“×”，将虽然看不到渗出物、但辊表面残留有些许电极痕迹的情况设为“△”。

比较例1～比较例2中，使用咪唑鎓类离子导电剂、或铵类离子导电剂作为离子导电剂，存在通电耐久后离子导电剂渗出的问题。另外，比较例2中，离子导电剂的阴离子为氯化物离子，还存在在低电阻化方面无法满足，且通电耐久前后的电阻的变化较大的问题。另外，因环境变化所引起的电阻的变动也相对较大。

比较例3～比较例5中，与离子导电剂的阳离子的磷原子键合的烷基全部相同，在低电阻化方面无法满足。另外存在通电耐久前后的电阻的变化较大的问题。另外，比较例3、比较例5中，离子导电剂的阴离子为氯化物离子，还存在因环境变化所引起的电阻的变动较大的问题。

比较例6～比较例7中，离子导电剂的阴离子为对甲苯磺酸盐离子或溴化物离子，在低电阻化方面无法满足。另外比较例7中，离子导电剂的阴离子为溴化物离子，还存在因环境变化所引起的电阻的变动较大的问题。

比较例8中离子导电剂的阳离子的碳数较少，存在通电耐久前后的电阻的变化较大的问题。比较例9中，离子导电剂的阳离子的碳数较多，在低电阻化方面无法满足。

比较例10、比较例12中，离子导电剂的添加量较少，在低电阻化方面无法满足。比较例11、比较例13中，离子导电剂的添加量较多，存在在通电耐久后离子导电剂渗出的问题。

与此相对，根据实施例可确认，体积电阻率低，并且在通电耐久后也可以抑制体积电阻率上升及离子导电剂渗出。如实施例那样，通过使先前通电耐久前后体积电阻率的变化幅度0.2变为0.1，使带电辊的使用寿命延长到2倍左右，因此，根据实施例可知，能比先前更加长时间地使用带电辊。另外，可以比先前更能抑制离子导电剂的渗出，因此根据实施例可知，能比先前更加长时间地使用带电辊，并且能使带电辊的基层(介电层)的膜厚变薄而实现辊的小径化。

在实施例彼此的比较中，在实施例3、实施例14中，由于特定的离子导电剂的添加量稍多为10phr，因此与其他实施例相比，有离子导电剂的渗出抑制效果稍稍降低的倾向。

另外，实施例4～实施例6中，片状样品的厚度彼此不同，并且带电辊的基层的厚度也彼此不同。根据实施例4～实施例6可以确认，虽然随着这些厚度变厚而有通电耐久前后的电阻的变化幅度变小的倾向，但也有因环境变化所引起的电阻的变化幅度变大的倾向。

另外，将实施例1～实施例3、实施例7～实施例11、与实施例12～实施例19相比可以确认，2种阴离子中，TFSI抑制因环境变化所引起的电阻变动的效果更优异。

以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明并不受上述实施例的任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种改变。

附图标记说明：

10、20电子照相设备用带电辊

12、22轴体

14、24基层

16、26表层

28电阻调整层。

Claims

1.一种电子照相设备用导电性橡胶组合物，包含：

成分a：具有不饱和键或醚键的极性橡胶，

成分b：由从下述式(1)～式(2)所示的组中选择的1种或2种以上的鏻盐构成的离子导电剂，

成分c：交联剂，

相对于100重量份所述成分a，所述成分b为0.1重量份～10重量份，

[(H₉C₄)₃(C_nH_2n+1)P]⁺·(CF₃SO₂)₂N^- …(1)

式(1)中，n为8～16的整数，

[(H₉C₄)₃(C_nH_2n+1)P]⁺·(CF₃SO₃)^- …(2)

式(2)中，n为8～16的整数。

2.一种电子照相设备用带电辊(10)，包括由根据权利要求1所述的导电性橡胶组合物的交联体形成的介电层(14)。

3.根据权利要求2所述的电子照相设备用带电辊，其特征在于：所述介电层的厚度为0.1mm～10mm。