JP2005173338A - 導電性部材 - Google Patents

Abstract

【課題】低電圧時の抵抗値の上昇を小さくすることができるとともに、イオン導電の欠点である環境変動による抵抗値の変化を小さくすることができ、もって安定した画像が得られることを課題とする。
【解決手段】金属又は樹脂からなる基体２１上に導電性弾性層２２を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層２２は、ゴムコンパウンドに、導電剤として少なくとも、導電性ゴムコンパウンド又は導電性樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする導電性部材。
【選択図】 図２

Description

本発明は導電性部材に関し、特に複写機やプリンター、ファクシミリ−等の電子写真印刷装置の感光ドラム（像担持体）の周囲に配置される転写ロール、帯電ロール、現像ロール、クリーニングロール、転写ベルト、中間転写ベルト及び中間転写ドラムの少なくともいずれかに使用される導電性部材に関する。

周知の如く、複写機、プリンター、ファクシミリ−等の電子写真印刷装置としては、図１に示す構成のものが知られている。
図中の符号１は感光ドラムを示す。帯電ロール２、レーザビーム照射部３、現像部４、１次転写ロール５及びクリーニングロール６は、夫々前記感光ドラム１の周りに配置されている。複数の支持ロール７ａ，７ｂ，７ｃにより支持された中間転写ベルト８は、前記感光ドラム１と１次転写ロール５間を搬送するようになっている。中間転写ベルト８に残存したトナーを掃除するブレード９は、中間転写ベルト８に近接して配置されている。２次転写ロール１０は前記支持ロール７ｂと対向する位置に配置されて、両者間を用紙１１が通過するようになっている。トナーが転写された用紙１１は、定着装置１２により加熱圧着されて印刷物となる。

図１の電子写真印刷装置の動作は、次のとおりである。即ち、まず、帯電ロール２に電荷を掛けて帯電させ、レーザビーム照射部３で潜像を作った後、トナーを感光ドラム１に転移させる。次に、１次転写ロール５にバイアスを掛けて感光ドラム１に付着しているトナーを中間転写ベルト８に転移させる。つづいて、中間転写ベルト８に付着したトナーを２次転写ロール１０にバイアスを掛けて用紙１１に転写させる。この後、前記用紙１１を定着装置１２で加熱圧着して印刷物とする。

弾性ゴム又は樹脂を導電化した導電性部材は、前記帯電ロール２、１次転写ロール５、クリーニングロール６、中間転写ベルト８、２次転写ロール１０に使用されている。ところで、感光ドラム１の周りに配置されたこれらの導電性部材には、電気特性として、抵抗値のバラツキを小さくすること、環境依存性を小さくすること、及び電圧依存性を小さくすることが求められている。更に、前記導電性部材には、弾性を有すること特に低硬度であること、圧縮永久歪みの小さいことが望まれ、高分子弾性ゴムを導電化した材料が一般的に使用されている。

ところで、高分子弾性ゴムの導電化は、イオン導電剤で導電化するか電子導電剤を分散して導電化するかのいずれかの方法が採用される。しかし、イオン導電性と電子導電性の電気特性は、下記表１のように正反対の特性を有している。例えば、イオン導電剤を用いた導電性部材の場合、図６に示すように仮に導電性部材を常温常湿（ＮＮ）環境で適正抵抗値に設定しても、高温高湿（ＨＨ）環境では抵抗値が低くなって適正電流値がとれなくなり、画像障害の原因となる。また、低温低湿（ＬＬ）環境では、抵抗値が高くなって適正電流値がとれなくなり、画像障害の原因となる。

また、図７に示すように、電子導電剤を用いた導電性部材の場合は、低電圧で抵抗値が高くなる特性があり、低電圧での適正電流値がとれなくなる。更に、図８に示すように、中抵抗値領域で配合部数により急激な抵抗値の変化がある。更には、図９に示すように加工時の電子導電剤の分散性の影響で製品内、製品間の抵抗値のバラツキが大きくなる。また、最近では、イオン導電系材料と電子導電系材料を用いてハイブリッド（以下、イオン導電性及び電子導電性を有する複合導電性を、単にハイブリッドという）化することで、両導電の欠点を緩和することが試みられている。

一般に、イオン導電と電子導電のハイブリッド化は、イオン導電化したゴムコンパウンド又は樹脂に、電子導電剤例えば導電性カーボンブラック又は金属酸化物の粒子を混合して加硫または樹脂を熱硬化させて、抵抗値の電圧依存性が小さく、環境依存性の小さい導電部材を作ることで試みられている。

しかし、電子導電剤は分散性の問題が大きいとともに、中抵抗値領域の変動が大きいため、電子導電の抵抗値の微調整がとれず、ハイブリッド化によるイオン導電の特性の欠点及び電子導電の欠点を緩和することは難しかった。

図１０は、導電系の異なる導電剤を用いて作成した厚さ１．５ｍｍ×幅２００ｍｍ×長さ３００ｍｍプレスシートの面内抵抗バラツキを示すもので、印加電圧１００Ｖにおける導電の違いによる抵抗値（単位：ｌｏｇΩ・ｃｍ）のバラツキを比較したものである。具体的には、図１０（Ａ）は導電剤がイオン系材料の場合を示し、最大抵抗値：８．０５、最小抵抗値７．９４、抵抗範囲差０．１１で、抵抗値のバラツキが少ない。図１０（Ｂ）は導電剤が電子系材料の場合を示し、最大抵抗値：８．４９、最小抵抗値７．８１、抵抗範囲差０．６８で、抵抗値のバラツキは大きい。図１０（Ｃ）は導電剤がイオン系＋電子系材料により一般的な手法でハイブリッド化した場合を示し、最大抵抗値：７．４３、最小抵抗値６．８６、抵抗範囲差０．５７で、抵抗値のバラツキは小さくない。図１０（Ｄ）は本発明による導電性粉末によるハイブリッド化の場合を示し、最大抵抗値：７．８８、最小抵抗値７．７０、抵抗範囲差０．１８で、抵抗値のバラツキは小さい。

このように、電子導電系若しくはイオン導電系、又は一般的なイオン導電と電子導電のハイブリッド化では安定した抵抗値を確保できず、画像障害の原因となる。

従来、上記導電性部材の先行技術としては、下記特許文献１〜５が知られている。
特許文献１：
特許文献１には、未加硫シリコーンゴムに、加硫した導電性シリコーンゴムから得られる導電性ゴム粉を配合した導電性シリコーンゴムスポンジが開示されている。ここで、前記導電性ゴム粉には、導電性付与剤としてのカーボンブラックが含まれている。
一般に、未加硫シリコーンゴムにカーボンブラックを配合すると、加硫が遅れ、均一なスポンジが得られない。そこで、特許文献１は、カーボンブラックを含んだ導電性ゴム粉を配合することで、均一なスポンジを有する導電性シリコーンゴムスポンジを得ようとしたものである。しかし、特許文献１には、イオン導電性と電子導電性のハイブリッド化により、電気特性の安定化を図ることは記載されていない。

特許文献２：
特許文献２には、基材上に少なくとも表面層を有する中間転写体であって、前記表面層が、電子伝導性を付与する導電剤とイオン伝導性を付与する導電剤とを含有することを特徴とする中間転写体について開示されている。また、特許文献２には、電子伝導性を付与する導電剤として、表面をフッ化処理してなるカーボンブラックが記載され、イオン伝導性を付与する導電剤は、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両性界面活性剤及び非イオン活性剤のいずれかであることが記載されている。

特許文献３：
特許文献３には、ローラ芯金の周囲に弾性体ポリマーが設けてあり、該弾性体ポリマーがイオン導電機構による導電性物質を付与させた導電性材料に、電子導電機構による導電性物質を分散させた材料であり、前記弾性体の硬度が５乃至７０°（ＡｓｋｅｒＣ）であることを特徴とする導電性ローラについて開示されている。

上記特許文献２，３ともに、一般的に行われている電子導電とイオン導電のハイブリッド化である。しかし、これらの方法では、先に述べたように６〜９logΩ・ｃｍの中抵抗領域で抵抗値が変動しやすく、電子導電剤の分散性の影響や配合部数の誤差により、安定した抵抗値を得ることが困難である。

特許文献４：
特許文献４には、芯金上に設けられた第1の導電性弾性層と、この第1の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層と、この第２の導電性弾性層上に設けられた離型性コート層とからなり、前記第1の導電性弾性層及び第2の導電性弾性層が、電子導電、イオン導電又はこれらを併せたハイブリッド導電により導電性が付与されていることを特徴とする導電性転写ロールについて開示されている。また、特許文献４には、導電剤について、「導電性カーボンによる電子導電でも、過塩素酸リチウム等によるイオン導電でも、これらを併せたハイブリッド導電もよい」旨記載されている。

特許文献５：
特許文献５には、イオン導電性ゴム材料からなるポリマー連続相と、電子導電性ゴム材料からなるポリマー粒子相とを含んでなる海島構造のゴム組成物であって、前記イオン導電性ゴム材料は、体積固有抵抗率１×１０^１２Ω・ｃｎ以下の原料ゴムＡより主になり、前記電子導電性ゴム材料は、原料ゴムＢに導電粒子を配合することにより導電化されていることを特徴とする半導電性ゴム組成物について開示されている。

また、特許文献５には、「予め原料ゴムＢのみに導電性カーボンブラック等の導電性粒子を添加したマスターバッチを作製し、その後、得られたマスターバッチ及び原料ゴムＡをブレンドし、半導電性ゴム組成物を作成する」旨記載されている。また、特許文献５には、「原料ゴムＡは極性ゴムであり、原料ゴムＢは原料ゴムＡと非相溶である」旨記載されている。つまり、ポリマー粒子相を形成する原料ゴムＢを、未加硫の状態でポリマー連続相を形成する原料ゴムＡにブレンドし、その後加硫するものであり、ポリマー連続相と粒子相の海島構造は原料ゴムＡ及びＢの非相溶性を利用して形成される。

しかし、この方法では、海島構造とするために、原料ゴムＡ及びＢは極性が異なり、非相溶性であることが必要である。また、同構造とするために、原料ゴムＢのＳｐ値は原料ゴムＡのそれより小さいこと及びそれらの差が大きいことが求められている。従って、使用するポリマーの選択の幅が限られている。また、海島構造は未加硫の原料ゴムをブレンド後加硫して形成されるので、一定の海島構造を得るためには、原料ゴムＡ及びＢの粘度やブレンド比、練り時の温度や時間等の加工条件は大きく制約される。更には、特許文献５記載の方法によっても、若干の導電性粒子がポリマー連続層に移行する現象が生じることが記載されており、電気的特性の制御と安定化には不十分である。
特開平４−８５３４１号公報 特開２００１−２４２７２５号公報 特開２００２−１１６６３８号公報 特開２００２−２２９３５０号公報 特開２００２−３６５１号公報

本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、イオン導電と電子導電のハイブリッド化で電子導電剤の分散性を改良して抵抗値の微調整をすることにより、電子導電の欠点である低電圧時の抵抗値の上昇を小さくすることができるとともに、イオン導電の欠点である環境変動による抵抗値の変化を小さくすることができ、もって安定した画像が得られる導電性部材を提供することを目的とする。

本発明者らは、種々研究を重ねたところ、イオン導電か電子導電、又はイオン導電と電子導電をハイブリッド化したいずれかの導電剤を、ゴム又は樹脂で粉末化し、この粉末とイオン導電、電子導電、又はイオン導電と電子導電をハイブリッド化したゴムコンパウンド又は樹脂に配合してハイブリッド化することで、製品の抵抗値のバラツキを小さくでき（前述の図１０（Ｄ)に該当）、中抵抗値領域での急激な変化をなくし、電子導電の特性の欠点である電圧依存性を小さくし、イオン導電の特性の欠点である環境依存性を小さくでき、両導電の欠点である特性を緩和することができることを究明するに至った。

本発明の第１の態様に係る導電性部材は、金属又は樹脂からなる基体上に導電性弾性層を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層は、ゴムコンパウンドに、導電剤として少なくとも、導電性ゴムコンパウンド又は導電性樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする。

本発明の第２の態様に係る導電性部材は、金属又は樹脂からなる基体上に導電性弾性層を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層は、イオン導電性ゴムコンパウンドに、電子導電性ゴムコンパウンド又は電子導電性樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記イオン導電性ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする。

本発明の第３の態様に係る導電性部材は、金属又は樹脂からなる基体上に導電性弾性層を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層は、電子導電性ゴムコンパウンドに、イオン導電性ゴムコンパウンド又はイオン導電性樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記電子導電性ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする。

本発明の第４の態様に係る導電性部材は、金属又は樹脂からなる基体上に導電性弾性層を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層は、電子導電性ゴムコンパウンド又はイオン導電性ゴムコンパウンドに、複合導電性ゴムコンパウンド又は複合導電性樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記電子導電性ゴムコンパウンド又はイオン導電性ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする。

本発明の第５の態様に係る導電性部材は、金属又は樹脂からなる基体上に導電性弾性層を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層は、複合導電性ゴムコンパウンドに、電子導電性、イオン導電性、複合導電性のいずれかの導電性を有するゴムコンパウンド又は電子導電性、イオン導電性、複合導電性のいずれかの導電性を有する樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記複合導電性ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする。

本発明によれば、電子導電の欠点である低電圧時の抵抗値の上昇を小さくすることができるとともに、イオン導電の欠点である環境変動による抵抗値の変化を小さくすることができ、もって安定した画像が得られる導電性部材を提供できる。

以下、本発明について更に詳しく説明する。

ゴム又は樹脂等の絶縁材を通電させる手法として、例えばイオン導電剤か電子導電剤を配合して通電させる方法が挙げられる。しかし、これらの導電剤は、上記表１に示すように電気特性に正反対の特性をもっており、ドラム周りの導電部材に使用する中抵抗値領域では非常に使いづらい面をもっている。

一般的には、イオン導電と電子導電のハイブリッド化でお互いの特性の緩和を試みることが行われている。しかし、電子導電剤の分散性の問題や中抵抗値領域での急激な変化があるため、なかなか特性の緩和に安定した効果が表れていない状況である。

そこで、本発明者らは、分散性の問題と中抵抗値領域での急激な変化に対応できる手法を提案した。即ち、イオン導電、あるいは電子導電、あるいは両導電のハイブリッド化したいずれかのゴム又は樹脂を硬化し粉末化して、導電化したゴム混合物（ゴムコンパウンド）又は樹脂混合物に配合することで、分散性と中抵抗領域での急激な変化をなくすことができ、イオン導電、電子導電の特性を緩和することができた。そして、今回提案された導電性粉末を多量配合することで、分散不良による抵抗値のバラツキが少なくなり、また導電性粉末を多量配合しても抵抗値の変動を少なく抑えられる。従って、環境依存性と電圧依存性のバランスが良くなり、温度、湿度の影響に左右されることなく、安定した画像を再現できるようになった。

本発明において、前記ゴム混合物に含まれるゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＲ）、シリコーンゴム（ＳＲ）及びそれらのアロイが挙げられる。

本発明において、前記樹脂混合物に含まれる樹脂としては、例えば塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、酢酸ビニル樹脂（ＰＶＡ）、ポリウレタン樹脂（ＵＲ）、熱可塑性ウレタン樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。

本発明において、ゴムの配合剤としては、例えば加硫剤、加硫促進剤、共架橋剤、老化防止剤、可塑剤、補強剤、充填剤が挙げられる。

前記加硫剤としては、例えばイオウ、有機含イオウ化合物、有機過酸化物が使用可能である。加硫剤のゴムに対する添加量は、通常ゴム１００重量部に対して０．１〜２０重量部が好ましく、更に好ましくは０．１〜１０重量部である。ここで、ゴムの添加量が０．１重量部未満の場合は加硫が不完全になる場合があり、２０重量部を越えるとゴム硬度が高くなり弾性が損われる場合がある。

前記加硫促進剤としては、例えばマグネシア（ＭｇＯ）、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチレンチウラムジスルフィド等のチウラム類、ジブチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカーバミン酸亜鉛等のジチオカーバメート類、２−メチルカプトンベンゾチアゾール、Ｎ−シクロヘキシルー２−ベンゾチアゾールフィンアミド等のチアゾール類、その他のチアウレア類が挙げられる。

前記加硫助剤としては、例えば亜鉛華、金属酸化物ステアリン酸、オレイン酸等の脂肪酸が公知として挙げられる。

前記共架橋剤としては、例えば有機化酸化物による共架橋剤としてのエチレングリコール・ジメタクリレート、トリメチロールプロパン、トリメタクリレート、多官能性メタクリレートモノマー、トリアリルイソシアネート、含金属モノマー等の従来から使用されているものが挙げられる。

前記老化防止剤としては、例えば２−メルカプトベンゾイミダゾール等のイミダゾール類、フェニル−α−ナフチルアミン、ＮＮ−ジ−β−ナフチル−ｐ−フィニレンジアミン類、スチレン化フェノール等のフェノール類が挙げられる。

前記軟化剤としては、例えばステアリン酸等の脂肪酸、パラフィンワックス、サブ類が挙げられる。

前記補強剤としては、例えばカーボンブラック、ホワイトカーボンが挙げられる。

本発明において、導電性部材は基本的にはソリッド単層でも問題ないが、低硬度を求める場合は発泡剤等によりスポンジにすることが望ましい。また、ソリッド層とスポンジ層を任意に組み合せて複数層にすることもできる。ここで、発泡剤としては、例えば重炭酸ナトリウム、ニトロソ化合物系のＤＰＴ（商品名：セルラーＤ、永和化成製）、アゾ化合物系のアジジカルボンアミド（商品名：ビニホール、ＡＣ＃３、永和化成製）、スルホニル・ヒドラジド系のベンゼンスルホニル・ヒドラジド（商品名：ネオセルボンＮ＃１０００Ｓ、永和化成製）等の化学発泡剤が代表的なものとして使用されている。

本発明においては、導電性部材の表面にトナー離型層を設けることが好ましい。この理由は、トナー離型層を設けないと、例えばゴム表面だけではトナーが付着して画像形成に障害が及ぶからである。前記トナー離型層は、例えばトナー離型材料を吹き付け法で塗布することにより形成できるが、これに限定されない。前記トナー離型層の材料としては、例えばＦＥＵＡ変性フッ素樹脂塗料（旭硝子製）、含フッ素ポリオール変性フッ素樹脂塗料（住友精化製）、ＰＵＤＦ変性フッ素樹脂塗料（関西ペイント製）、ポリウレタン変性フッ素樹脂塗料（日本ミラクトン製、日本ビーケミカル製）、アクリル変性フッ素樹脂塗料（日本アチソン製）、フェノール変性フッ素樹脂塗料（日本アチソン製）、アルキット変性フッ素シリコーン塗料（信越化学製）、アクリル変性シリコーン塗料（信越化学製）、水溶性ナイロン（帝国化学製、日本ビーケミカル製）、Ｎメチルメトキシ化ナイロン（帝国化学製、日本ビーケミカル製）が挙げられる。

本発明の導電性部材は、金属又は樹脂からなる基体上に導電性ゴム層を設けた構成であるが、前記基体としては、ロールとして用いる場合は鉄、アルミ等の円筒状部材を用い、ベルトとして用いる場合は樹脂ベルト等公知のものを用いることができる。

本発明において、導電性部材に使用される導電剤は、電子導電剤とイオン導電剤に分類される。

前記電子導電剤には、導電性のカーボンブラックと金属酸化物の粉末及びこれらの導電粉末を表面処理したものが挙げられる。また、イオン導電化については、エチレンオキサイドを結合させたエピクロルヒドリンゴムがある。添加によってイオン導電化させるイオン導電剤としては、テトラシアノエチレンとその誘導体、ベンゾキノンとのその誘導体、フェロセンとその誘導体、ジクロロシアノベンゾキノンとその誘導体等の電荷移動物質、過塩素酸カルシウム等の無機イオン物質、その他陽イオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤等が挙げられる。

本発明において、電子導電性ゴムコンパウンドとは、上記の電子導電剤を混入したゴムコンパウンドである。電子導電性ゴムとは、前記電子導電性ゴムコンパウンドを加硫してなるゴムである。イオン導電性ゴムコンパウンドとは、上記イオン導電剤を混入したゴムコンパウンド若しくはエピクドロヒドリンゴム等それ自体がイオン導電性を有するゴムのコンパウンドである。イオン導電性ゴムとは、前記イオン導電性コンパウンドを加硫してなるゴムである。複合導電性ゴムコンパウンドとは、イオン導電性を有するゴムに電子導電剤を混入するか、あるいは電子導電剤及びイオン導電剤を混入することで、電子導電とイオン導電の両導電性を併せ持たせたゴムコンパウンドである。複合導電性ゴムとは、前記複合導電性ゴムコンパウンドを加硫してなるゴムである。本発明におけるゴム弾性体は、これらのゴムからなる。

本発明における導電性粉末は、前記の導電剤を配合したゴムコンパウンド若しくは樹脂混合物、又は前記エピクドルヒドリンゴム等イオン導電性を有するゴムのコンパウンドを、通常の方法で加硫、硬化させて粉末化して製造する。導電性粉末にするゴム、樹脂及びこれらに混入する配合剤は、前記ゴム混合物及び樹脂混合物のゴム及び樹脂、前記各種配合剤と同様である。電子導電性粉末を製造する場合は電子導電剤を用い、イオン導電性粉末を製造する場合はイオン導電剤あるいはイオン導電性を有するゴムを用いる。更に、両者をともに用いることで電子導電性及びイオン導電性を有する複合導電性（ハイブリッド）粉末を得ることができる。

粉末化の方法は、硬化させたゴム又は樹脂をグラインダーで研磨するか、粉砕機で粉砕する方法が挙げられるが、これに限らない。前記導電性粉末の粒径は０．１μｍ以上であることが望ましい。また、前記導電性粉末は、体積抵抗値で１０^９Ω・ｃｍ以下、望ましくは１０^５Ω・ｃｍ以下に導電化したゴム又は樹脂を粉末化したものが望ましい。前記導電性粉末の配合量は、本発明の効果を得るためには導電性粉末を混入するポリマー１００重量部に対して６０重量部以上配合することが望ましい。

また、熱可塑性樹脂からなる導電性粉末を用いる場合は、当該導電性粉末を混入するゴムコンパウンドの加硫温度が前記熱可塑性樹脂の可塑化温度を上まわらない必要がある。

本発明におけるハイブリッド化については、導電性粉末及びそれを混入するポリマー（ゴム又は樹脂）の導電性の様々な組み合せが考えられる。ポリマーがイオン導電性の場合、導電性粉末としては電子導電性、電子導電及びイオン導電の複合導電性のものが使用できる。ポリマーが電子導電性の場合、導電性粉末としてはイオン導電性、複合導電性のものが使用できる。ポリマーが複合導電性の場合、導電性粉末としては電子導電性、イオン導電性、複合導電性のものが使用できる。更に、ポリマーが非導電性の場合、導電性粉末に複合導電性のものが使用できる。

また、本発明の導電性粉末は、イオン導電性、電子導電性及び複合導電性粉末ともにゴム又は樹脂からなる粉末を用いることができ、導電性粉末を混入するポリマーは弾性体若しくはスポンジ体の単層又は複数層とすることができる。これらの組合せから、電子導電性とイオン導電性のハイブリッド化をなす種々のタイプの導電性部材を提供できる。

本発明において、電子写真印刷装置の感光ドラムの周りに設けられる導電性部材に要求される電気特性としては、第１に環境依存性が小さいことが挙げられる。ここで、環境依存性が小さいとは、ＬＬ環境とＨＨ環境の抵抗値の差が小さいことを意味し、具体的には抵抗値の差が１．０logΩ・ｃｍ以下であることが望ましい。これを満たせば、環境の温湿度にかかわらず画像が安定する。第２に電圧依存性が小さいことが挙げられる。具体的には、電圧１０Ｖ印加時の抵抗値と電圧２５０Ｖ印加時の抵抗値の差が０．５logΩ・ｃｍ以下であることが望ましい。これにより、電圧の大小にかかわらず画像が安定する。また、環境依存性の抵抗値の差と電圧依存性の抵抗値の差の和が小さいこと、具体的にはその和が１．５logΩ・ｃｍ以下であることが望ましい。更に、以上の電気特性が実現されたとしても、導電部材内の抵抗値のバラツキの小さいこと、具体的には抵抗値の最大値と最小値の差が０．５logΩ・ｃｍ以下であることが望ましい。

これらの要求を満たすための手法として、一般的に行われているのはイオン導電化したコンパウンドに電子導電剤を分散してハイブリッド化して両導電の欠点を緩和する手法が挙げられる。下記の表２は、該表２に示す配合を用いて、プレス１５０℃、加硫時間３０分で作成したシート（厚さ１．５ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ３００ｍｍ）の体積抵抗値等の測定値を示したものである。表２のＮｏ１に示すように、イオン導電ゴム材である商品名：ゼクロン３１０６（日本ゼオン社製）、商品名：ゼクロン１１００（日本ゼオン社製）をブレンドして体積抵抗値をＮＮ値で８．３６logΩ・ｃｍに設定した。この配合Ｎｏ１にカーボンブラック（商品名：シースト３、東海カーボン社製）を変量してＮｏ２〜Ｎｏ６まで上記で述べた一般的手法でハイブリッド化して加硫ゴムシートを作成し、表２の各データを作成した。なお、抵抗値の測定には三菱化学社製の商品名：ハイレスターＵＰを用いた。

Ｎｏ１〜Ｎｏ３までは抵抗値の変動が少なくかつ電圧依存性は小さいが、環境依存性は大きい値を示している。また、抵抗値のバラツキも小さい。Ｎｏ１〜Ｎｏ３は図１１の変動の少ない領域Ａ_１に相当する。ここで、図１１は、ゴムコンパウンドに対する導電剤（シースト３）の配合量と体積抵抗値の関係（曲線（ａ））及び本発明に係る導電性ゴム粉末の配合量と体積抵抗値の関係（曲線（ｂ））を表している。

一方、Ｎｏ４〜Ｎｏ６では、シースト３の添加量が増え、急激な体積抵抗値の変化がある。そして、電圧依存性は大きくなり、環境依存性は小さくなってくる。また、抵抗値のバラツキも大きくなって、電圧依存性の傾向がある。Ｎｏ４〜Ｎｏ６は図１１の変動の急激な領域Ａ_２に相当する。

また、抵抗値のバラツキは、図９に示すとおりである。図９からカーボンの配合量を増量すると、１０重量部位から体積抵抗値が急激に低下する一方、抵抗値のバラツキ差も大きくなってくることが明らかである。これにより中抵抗領域での抵抗値の制御が難しいことが理解できる。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
なお、以下に示す各実施例及び比較例においては、抵抗値の変動の少ない配合Ｎｏ３（シースト３の配合割合：１０重量部）を比較例１とした。また、前記Ｎｏ３に、抵抗値を４logΩ・ｃｍ以下に導電化した導電性ゴム粉末をＮｏ７〜Ｎｏ９のように変量して比較例２及び実施例１〜２とした。更に、Ｎｏ９に前記導電性ゴム粉末に代えて、４logΩ・ｃｍ以下に導電化した導電性樹脂粉末を配合して実施例３とした。

（実施例１）
上記表２のＮｏ８を、次に示す通常のゴムロール成型法で外径１５φ、面長３２０ｍｍの帯電ロールを作成した。原料ゴムは、日本ゼオン社製のイオン導電ゴム原料、商品名：ゼクロン１１００及び商品名：ゼクロン３１００を使用した。また、電子導電剤としては、カーボンブラック（商品名：シースト３、東海カーボン社製）を用いた。その他の配合剤は、表２に示すように一般的なゴム配合剤を使用した。

前記帯電ロールの成型工程は、次の１）〜７）のように行った。
１）まず、Ｎｏ８を配合、混合練りした後、リボン状に分出しした。
２）次に、上記１）で分出ししたコンパウンドを押出機（三葉製作所製）で６φのマンドレル上にゴム外径１７φに押出しし、ゴム層を形成した。
３）次いで、上記２）で所定のゴム外径に押出ししたゴム層を、マンドレルごとオーブン中で１６０℃、６０分加硫した。
４）加硫後、マンドレルよりゴム層を抜き取り、製品用の６φの軸芯金に挿入した。この時、軸芯金には接着剤を塗布しておいた。
５）更に、研磨機で前記ゴム層を外径１５φに研磨し、ゴム両端をカットして所定の３２０ｍｍ幅とした。
６）この後、前記ゴム層にポリウレタン変性フッ素樹脂（日本ビーケミカル社製）を吹き付法で１５μｍの厚さに塗布した。
７）最後に、樹脂を塗布したゴム層をオーブン中で１６０℃、１５分焼き付けて、帯電ロールを作成した。

次に、本実施例に使用するイオン導電及び電子導電の複合導電性（ハイブリッド）ゴム粉末の作成方法に説明する。

１）まず、下記表３の配合Ａを混練した後、分出し、コンパウンドとした。
２）次に、上記１）で得られたコンパウンドを準備した芯金にロール捲きしてゴム層を形成した後、このゴム層の上にリボン状の布をスパイラル捲きした。
３）次いで、上記２）で布によりスパイラル捲きして覆ったゴム層を、芯金ごと５．５ｋｇ／ｃｍ^２のスチール缶に１２０分入れて加硫を行った。
４）加硫後、スパイラル捲きした布を解いだ。
５）更に、加硫後のゴム層を研磨して、平均粒径５μｍの導電性ゴム粉末を作成し、表２のＮｏ７，８で使用する導電性ゴム粉末とした。

実施例１の帯電ロールは、図２に示すように、芯金（基体）２１上にゴム層（導電性弾性層）２２、トナー離型層２３を順次設け、前記ゴム層２２はイオン導電及び電子導電の複合導電性（ハイブリッド）ゴムに複合導電性ゴム粉末を混入した構成となっている。

実施例１の帯電ロールの硬度は６１°、体積抵抗値（ＮＮ値）は８．１５logΩ・ｃｍ、環境依存性（ＬＬ値とＨＨ値の差）は０．９３logΩ・ｃｍ、電圧依存性（１０Ｖ値と２５０Ｖ値の差）０．１７logΩ・ｃｍであった。また、ロール内の抵抗値の最大値と最小値の差は０．３６logΩ・ｃｍであった。

次に、前記帯電ロールを図１の電子写真印刷装置の符番２の帯電ロールとして設置して１０００Ｖの印加電圧を掛けて印刷テストを行った。その結果、帯電が均一に行われ、良好な画像が再現された。また、ＬＬ環境、ＨＨ環境においても良好な画像が再現できることを確認できた。

（実施例２）
実施例１と同様の方法で、複合導電性ゴム粉末の配合量のみを変更した上記表２のＮｏ９の配合で帯電ロールを作成した。実施例２の帯電ロールの硬度は６４°、体積抵抗値（ＮＮ値）は８．１１logΩ・ｃｍ、環境依存性（ＬＬ値とＨＨ値の差）は０．４３logΩ・ｃｍ、電圧依存性（１０Ｖ値と２５０Ｖ値の差）０．３８logΩ・ｃｍであった。また、ロール内の抵抗値の最大値と最小値の差は０．３８logΩ・ｃｍであった。

次に、実施例２の帯電ロールを実施例１と同様、図１の電子写真印刷装置の符番２の帯電ロールとして設置して１０００Ｖの印加電圧を掛けて印刷テストを行った。その結果、帯電が均一に行われ、良好な画像が再現された。また、ＬＬ環境、ＨＨ環境においても良好な画像が再現できることを確認できた。

（実施例３）
上記表２のＮｏ９を、実施例２で使用した複合導電性ゴム粉末に代えて、電子導電性樹脂粉末を使用して帯電ロールを作成した。ここで、前記導電性樹脂粉末の作成工程は下記のとおりである。
１）上記表３の配合Ｂの塩化ビニール（商品名：ゼストＰ−２１、日本ゼオン社製）をステアリン酸マグネシウム、シースト３と半量のＤＯＰを品川式攪拌機に入れて、混練りを行った。

２）次に、１）で十分混練りしたところへ、ＤＯＰの半量を少量ずつ入れてペーストを作成した。

３）つづいて、上記ペーストを芯金を入れた型に注入し、１６０℃、１８０分の条件下で加熱硬化させた。

４）更に、冷却後脱型して、導電性樹脂ロールを作成した。

５）この後、前記ロールを研磨して平均粒径５μｍの導電性樹脂粉末を作成した。

この導電性樹脂粉末を実施例２と同様にＮｏ９の配合剤として導電性ゴム粉末の代わりに使用した。実施例３の帯電ロールの硬度は６２°、体積抵抗値（ＮＮ値）は８．２３logΩ・ｃｍ、環境依存性（ＬＬ値とＨＨ値の差）は０．５３logΩ・ｃｍ、電圧依存性（１０Ｖ値と２５０Ｖ値の差）０．４４logΩ・ｃｍであった。また、抵抗値の最大値と最小値の差は０．３６logΩ・ｃｍであった。

次に、前記帯電ロールを実施例１と同様、図１の電子写真印刷装置の符番２の帯電ロールとして設置して１０００Ｖの印加電圧を掛けて印刷テストを行った。その結果、帯電が均一に行われ、良好な画像が再現された。また、ＬＬ環境、ＨＨ環境においても良好な画像が再現できることを確認できた。

（比較例１）
一般的な手法で行われている、ハイブリッドによるイオン導電と電子導電の電気特性の緩和方法により帯電ロールを作製して比較した。

上記表２のＮｏ３を実施例１と同様の成型工程で、外径１５φ、面長３２０ｍｍの帯電ロールを作成した。トナー離型層の成型も実施例１と同様に行った。

比較例１の帯電ロールの硬度は５８°、体積抵抗値（ＮＮ値）は８．２９logΩ・ｃｍ、環境依存性（ＬＬ値とＨＨ値の差）は１．８５logΩ・ｃｍ、電圧依存性（１０Ｖ値と２５０Ｖ値の差）０．１３logΩ・ｃｍであった。また、抵抗値の最大値と最小値の差は０．４３logΩ・ｃｍであった。

次に、前記帯電ロールを実施例１と同様、図１の電子写真印刷装置の符番２の帯電ロールとして設置して１０００Ｖの印加電圧を掛けて印刷テストを行った。その結果、ＮＮ環境では良好な画像再現ができたが、ＬＬ環境では抵抗値が高くなり、ＨＨ環境においては抵抗値が低くなり、満足な画像再現ができなかった。

（比較例２）
上記表２のＮｏ７を用いて、通常のゴムロール成型方法である実施例１の帯電ロールの成型工程と同様の方法により、外径１５φ、面長３２０ｍｍの帯電ロールを作成した。前記帯電ロールの硬度は６１°、体積抵抗値（ＮＮ値）は８．２３logΩ・ｃｍ、環境依存性（ＬＬ値とＨＨ値の差）１．３７logΩ・ｃｍ、電圧依存性（１０Ｖ値と２５０Ｖ値の差）０．３０logΩ・ｃｍであった。また、抵抗値の最大値と最小値の差は、０．３４logΩ・ｃｍであった。

次に、前記帯電ロールを実施例１と同様、図１の電子写真印刷装置の符番２の帯電ロールとして設置して１０００Ｖの印加電圧を掛けて印刷テストを行った。その結果は、比較例１と同様であった。

以下、表２のＮｏ１〜Ｎｏ９について考察する。Ｎｏ１〜Ｎｏ６は一般的に行われているハイブリッド化の手法で、配合のＮｏ１〜Ｎｏ３までは電圧依存性は小さいが、環境依存性が１．０logΩ・ｃｍ以上となり、画像の評価が良くなかった。Ｎｏ４〜Ｎｏ６は、環境依存性、電圧依存性共に悪く、またロール内抵抗値のバラツキも大きくなり、画像評価が悪かった。Ｎｏ７〜Ｎｏ９は、本発明によるイオン導電と電子導電の電気特性を緩和する手法で導電性ゴム又は樹脂粉末を配合してハイブリッド化する手法である。Ｎｏ７は導電性ゴム粉末の添加量が少ないため、電気特性の改良が不十分であった。Ｎｏ８，Ｎｏ９は、環境、電圧依存性及び抵抗値のバラツキも改良され、安定した画像が再現された。

（実施例４）
下記表４に示す実施例４の配合で上記実施例１と同様の工程でロールを作製した。表４における導電性粉末Ａ〜Ｃは、表３の導電性粉末配合Ａ〜Ｃのゴムコンパウンド又は樹脂混合物を硬化し粉末化して作成した導電性粉末である。得られたロールは、軸芯金上に導電性弾性層とトナー離型層を順次設け、前記導電性弾性層は、イオン導電性ゴム粉末を混入した電子導電及びイオン導電の複合導電性（ハイブリッド）ゴムスポンジからなり、ロール硬度は１０（ＪＩＳ−Ａ）であった。
実施例４によるロールを図１の符番５の転写ロールとして使用したところ、電圧、環境の変化に関わらず、転写が均一に行われ良好な画像が印刷された。

（実施例５）
下記表４に示す実施例５の配合で上記実施例１と同様の工程でロールを作製した。得られたロールは、軸芯金上に導電性弾性層とトナー離型層を順次設け、前記導電性弾性層は、電子導電性樹脂粉末を混入したイオン導電性ゴムスポンジからなり、ロール硬度は５（ＪＩＳ−Ａ）であった。
実施例５によるロールを図１の符番５の転写ロールとして使用したところ、実施例４と同様な効果が得られた。

（実施例６）
まず、上記表４の実施例６の配合で混練りしたゴムコンパウンドをトルエンに溶かしてゴム溶液を準備した。次に、このゴム溶液を、表面に接着剤を塗布した外径２４．８ｍｍ、厚さ５０μｍのポリイミド樹脂からなるベルト状基体上にコーティングした。つづいて、トルエンを飛ばした後、１２０℃、３０分間で加熱硬化させて、樹脂ベルト基体上に、電子導電及びイオン導電の複合導電性（ハイブリッド）ゴム粉末を混入したイオン導電性ゴム層を設けた転写ベルトを作製した。
実施例６に係る転写ベルトは、図３に示すように、ポリイミド樹脂からなる樹脂ベルト層（基体）２４上にゴム層（導電性弾性層）２２を設け、前記ゴム層２２はイオン導電性ゴムにイオン導電及び電子導電の複合導電性（ハイブリッド）ゴム粉末を混入した構成となっている。

得られた転写ベルトを、中間転写ベルトのない複写機の転写ベルトとして使用したところ、電圧、環境の変化に関わらず、良好な画像が得られた。

（実施例７）
まず、上記表４の実施例７の配合で、実施例６と同様の工程を行った。この後、ベルト表面にＦＥＵＡ変性フッ素樹脂塗料（旭硝子製）を吹き付け法で１０μｍの厚さに塗布して中間転写ベルトを作製した。
得られた中間転写ベルトは、樹脂ベルト基体上に、イオン導電性ゴム粉末を混入した電子導電性ゴム層を設け、その上にトナー離型層を設けた構成である。この中間転写ベルトを、図１の符番８の位置に取り付けて印刷テストをしたところ、電圧、環境の変化に関わらず、良好な画像が得られた。

（実施例８）
上記表４の実施例８の配合で混練りしたゴムコンパウンドを上層として、ＥＰＤＭに公知の加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤等を配合した絶縁性ゴムコンパウンドを下層として、２層同時に押出ししてロールを作製した。但し、押出を２層同時に行う他は実施例１と同様の作製工程とした。
得られたロールは、軸芯金上にゴム層を２層とトナー離型層を順次設け、前記ゴム層の上層は、電子導電及びイオン導電の複合導電性（ハイブリッド）ゴム粉末を混入した電子導電性ゴムスポンジからなる構成である。

得られたロールを、図１の符番１０の転写ロールとして使用したところ、電圧、環境の変化に関わらず、良好な画像が印刷された。

（実施例９）
上記表４の実施例９の配合で混練りしたゴムコンパウンドを上層として、実施例４と同様の配合のゴムコンパウンドを下層として、２層同時に押出ししてロールを作製した。但し、押出を２層同時に行う他は実施例１と同様の作製工程とした。
得られたロールは、軸芯金上にゴム層を２層とトナー離型層を順次設け、前記ゴム層の上層には電子導電及びイオン導電の複合導電性（ハイブリッド）ゴム粉末が混入され、下層はイオン導電性ゴム粉末を混入した電子導電及びイオン導電の複合導電性（ハイブリッド）ゴムスポンジ層からなる構成である。

得られたロールを、図１の符番１０の転写ロールとして使用したところ、電圧、環境の変化に関わらず、良好な画像が印刷された。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

電子写真印刷装置の説明図。 本発明の実施例１〜５に係る帯電ロールの断面図。 本発明の実施例６に係る転写ベルトの断面図。 本発明の実施例７に係る転写ベルトの断面図。 本発明の実施例８，９に係る転写ロールの断面図。 環境（ＬＬ、ＮＮ，ＨＨ）と体積抵抗値との関係を示す特性図。 電圧と体積抵抗値との関係を示す特性図。 カーボンブラックの配合部数と体積抵抗値との関係を示す特性図。 カーボンブラックの配合部数と体積抵抗値、バラツキ差との関係を示す特性図。 導電の違いによる抵抗値のバラツキ比較を示す特性図。 コンパウンド領域、導電性ゴム配合領域と体積抵抗値との関係を示す特性図。

符号の説明

１…感光ドラム、 ２…帯電ロール、 ３…レーザビーム照射部、
４…現像部、 ５…１次転写ロール、 ６…クリーニングロール、
７ａ，７ｂ，７ｃ…支持ロール、 ８…中間転写ベルト、 ９…ブレード、
１０…２次転写ロール、 １１…用紙、 １２……定着装置、
２１…芯金、 ２２，２２ａ，２２ｂ…ゴム層、 ２３…トナー離型層、
２４…樹脂ベルト層。

Claims (10)

1. 金属又は樹脂からなる基体上に導電性弾性層を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層は、ゴムコンパウンドに、導電剤として少なくとも、導電性ゴムコンパウンド又は導電性樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする導電性部材。
2. 金属又は樹脂からなる基体上に導電性弾性層を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層は、イオン導電性ゴムコンパウンドに、電子導電性ゴムコンパウンド又は電子導電性樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記イオン導電性ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする導電性部材。
3. 金属又は樹脂からなる基体上に導電性弾性層を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層は、電子導電性ゴムコンパウンドに、イオン導電性ゴムコンパウンド又はイオン導電性樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記電子導電性ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする導電性部材。
4. 金属又は樹脂からなる基体上に導電性弾性層を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層は、電子導電性ゴムコンパウンド又はイオン導電性ゴムコンパウンドに、複合導電性ゴムコンパウンド又は複合導電性樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記電子導電性ゴムコンパウンド又はイオン導電性ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする導電性部材。
5. 金属又は樹脂からなる基体上に導電性弾性層を設けた導電性部材において、前記導電性弾性層は、複合導電性ゴムコンパウンドに、電子導電性、イオン導電性、複合導電性のいずれかの導電性を有するゴムコンパウンド又は電子導電性、イオン導電性、複合導電性のいずれかの導電性を有する樹脂混合物を硬化して粉末化した導電性粉末を混入し、前記複合導電性ゴムコンパウンドを加硫したゴム弾性体からなることを特徴とする導電性部材。
6. 前記導電性弾性層は、スポンジ層であることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか記載の導電性部材。
7. 前記導電性粉末は、体積抵抗値が１０^９Ω・ｃｍ以下で、粒径が０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項６いずれか記載の導電性部材。
8. 金属又は樹脂からなる基体上に複数の層を設けた導電性部材において、前記複数の層の全部又は一部が請求項１乃至請求項６いずれかに記載の導電性弾性層であることを特徴とする導電性部材。
9. 前記導電性部材の最表層にトナー離型層を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項８いずれか記載の導電性部材。
10. 転写ロール、帯電ロール、現像ロール、クリーニングロール、転写ベルト、中間転写ベルト及び中間転写ドラムの少なくともいずれか一つとして用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項９いずれか記載の導電性部材。

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