JP2008164757A

JP2008164757A - 導電性ゴムローラ及び転写ローラ

Info

Publication number: JP2008164757A
Application number: JP2006351927A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Urano; 竜太浦野; Hiroshi Imasaka; 浩今坂
Original assignee: Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Chemicals Inc
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-17
Also published as: CN101211145A; KR100949644B1; KR20080061299A; US20080159791A1; CN100589039C; US7976447B2

Abstract

【課題】転写ローラ等の導電性ゴムローラにおいて、通電や環境、印加電圧による抵抗変動や抵抗むらが小さく、感光体汚染を抑制した導電性ゴムローラを提供する。
【解決手段】導電性ゴムローラのゴム層が、少なくとも、ゴム主成分としてエピクロルヒドリン系ゴムを有し、該ゴム成分１００質量部に対し、少なくとも充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）２０ｍ^２／ｇ以上、４０ｍ^２／ｇ以下かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量８０ｍｌ／１００ｇ以上、１００ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラック（Ａ）１０質量部以上、３０質量部以下と、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）１５ｍ^２／ｇ以下かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量４０ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラック（Ｂ）２０質量部以上、６０質量部以下を含有するゴム組成物からなる導電性ゴムローラ。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真複写装置、プリンター及び静電記録装置等の画像形成装置において使用される導電性ゴムローラに関し、特には、電子写真感光体等の像担持体に電子写真プロセスや静電記録プロセス等の作像手段で形成担持させたトナー像による可転写画像を紙等の記録媒体や転写材に転写させる転写装置に用いられる転写ローラに関する。

電子写真複写機や静電記録装置等の画像形成装置においては、電圧印加した導電性ゴムローラを電子写真感光体表面に押し当て、帯電する接触帯電方式が主流となっており、画像形成の中心である電子写真感光体ドラム廻りに帯電、転写等の各工程別に導電性ゴムローラが用いられている。

近年、このような導電性ゴムローラのゴム成分には、アクリロニトリルブタジエンゴムやエピクロルヒドリン系ゴム等の極性ゴムが用いられている。極性ゴムはポリマー内に極性基が存在するため導電性（イオン導電性）を有し、電気抵抗のばらつき、電気抵抗の電圧依存性が小さいため導電性ゴムローラに適していることが知られている。

また、上記の導電性ゴムローラの弾性体層に求められる体積固有抵抗は２×１０^９Ω・ｃｍ以下の場合が多く、ゴム成分がアクリロニトリルブタジエンゴム単独の場合は、その加硫物の体積固有抵抗が２×１０^９〜１×１０^１０Ω・ｃｍ程度であり、導電性が不十分となってしまう。

そのため、加硫物の体積固有抵抗が１×１０^７〜３×１０^９Ω・ｃｍ程度であることが知られているエピクロルヒドリン系ゴムをアクリロニトリルブタジエンゴムにブレンドすることで所望の体積固有抵抗が得られるように調整する方法が一般的に用いられている（例えば、特許文献１）。

また近年ではカラー化・高画質化に対応するために、より低抵抗な導電性ゴムローラが求められており、エピクロルヒドリン系ゴムを単独で用いたり、過塩素酸イオンや塩化物イオンを含む第４級アンモニウム塩等の各種イオン導電剤を添加する方法も用いられている（例えば、特許文献２）。

しかしながら、一般的にこのようなゴム弾性体を用いた導電性ゴムローラの場合、温度や湿度により抵抗値が変化するため、使用環境により画像品質が変化するといった課題がある。また、アクリロニトリルブタジエンゴムは耐オゾン性が劣るため、十分な通電耐久性が得られないという課題がある。また、第４級アンモニウム塩等の各種イオン導電剤を添加する方法は表面移行による汚染や通電等により抵抗値の経時変化を生じる恐れがあるため、高速化や長寿命化に対応可能な通電耐久性が得られない場合がある。

そこで、上記のような課題を解決する方法として、アクリロニトリルブタジエンゴムとエチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）のブレンド系に、特性の異なる２種類のカーボンブラックとしてケッチェンブラックとサーマルブラックを配合する方法が提案されている（例えば、特許文献３）。

また、エピクロルヒドリンゴムにカーボンブラック等の導電性フィラーを添加する方法も提案されている（例えば、特許文献４）。

しかしながら、このような導電性ゴム材を用いた導電性ローラにおいては、環境依存性や通電耐久性に優れた導電性ゴムローラが得られるものの、使用するカーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量や窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）によっては、ゴム材料中のカーボンブラックの分散状態により抵抗値が変動し易く、材料ロットによって抵抗値にばらつきが生じるほか、導電性ローラ内においても微妙な分散状態の違いにより局所的抵抗のばらつきが生じる。また、押出し工程における押出し圧力等の微妙な条件のずれなどによっても抵抗値が変動し、均一で安定した抵抗値の導電性ローラを得ることが難しいといった問題がある。さらには、このような導電性ゴム材を用いた導電性ローラにおいては、抵抗値の印加電圧による依存性が大きく、一定の抵抗値を得るために精密な印加電圧制御装置が必要になるという問題もあった。
特許第３６５６９０４号公報特開２００２−１３２０２０号公報特許第３４０１９９５号公報特開２００５−４３７０３号公報

本発明の目的は、上記課題を解決することであり、転写ローラや帯電ローラあるいは現像ローラ等の導電性ゴムローラにおいて、通電耐久劣化や環境変化等によるローラ抵抗値の変動量が小さく、また、抵抗ばらつきや抵抗の電圧依存性が小さく、更に電子写真感光体汚染の発生を抑制した導電性ゴムローラを提供することである。又、特に転写ローラとして使用するものである。

すなわち本発明に従って、導電性芯材上にゴム層を有する導電性ゴムローラであって、該ゴム層が、少なくとも、ゴム主成分としてエピクロルヒドリン系ゴムを有し、該ゴム成分１００質量部に対し、少なくとも充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）２０ｍ^２／ｇ以上、４０ｍ^２／ｇ以下かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量８０ｍｌ／１００ｇ以上、１００ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラック（Ａ）１０質量部以上、３０質量部以下と、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）１５ｍ^２／ｇ以下かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量４０ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラック（Ｂ）２０質量部以上、６０質量部以下を含有するゴム組成物からなることを特徴とする導電性ゴムローラが提供される。

また、上記エピクロルヒドリン系ゴムが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３元共重合体(i)とエピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル２元共重合体(ii)のいずれか一方または両方を含む上記導電性ゴムローラが提供される。

また、上記ゴム組成物１００ｖｏｌ％に対し、上記カーボンブラック（Ａ）とカーボンブラック（Ｂ）の総和が３５ｖｏｌ％以下である上記導電性ゴムローラが提供される。

また本発明は、上記カーボンブラック（Ａ）が、ｐＨ５以下の酸性カーボンブラックである上記導電性ゴムローラが提供される。

また、上記ゴム成分１００質量部に対し、ビスフェノール系老化防止剤を０．１質量部以上、１質量部以下配合する上記導電性ゴムローラが提供される。

更に、電子写真感光体上の静電荷像を現像剤により現像する画像形成装置に用いられる転写ローラにおいて、該転写ローラが電子写真感光体上に相対して配置される上記導電性ゴムローラである転写ローラが提供される。

本発明の導電性ゴムローラは、通電耐久劣化や環境変化等によるローラ抵抗値の変動量が小さく、また、抵抗ばらつきや抵抗の電圧依存性が小さく、更に電子写真感光体汚染の発生を抑制した導電性ゴムローラである。そのため、本発明の導電性ゴムローラは、電子写真感光体等の像担持体に電子写真プロセスや静電記録プロセス等の作像手段で形成担持させたトナー像による可転写画像を紙等の記録媒体や転写材に転写させる転写装置の転写ローラに好適なものである。

本発明は上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、導電性芯材上にゴム層が設けられている導電性ゴムローラであって、該ゴム層が、特定のゴム成分に、所定の範囲の窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）とジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量を有するカーボンブラックを所定量含有することによって、通電耐久劣化や環境変化等によるローラ抵抗値の変動量が小さく、また、抵抗ばらつきや抵抗の電圧依存性が小さく、更に電子写真感光体汚染の発生を抑制した導電性ゴムローラが得られることを見出したのである。

以下、本発明の導電性ゴムローラについて詳述する。

本発明に使用するゴム層は、少なくとも、ゴム主成分としてエピクロルヒドリン系ゴムを有し、該ゴム成分１００質量部に対し、少なくとも充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）２０ｍ^２／ｇ以上、４０ｍ^２／ｇ以下かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量８０ｍｌ／１００ｇ以上、１００ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラック（Ａ）１０質量部以上、３０質量部以下と、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）１５ｍ^２／ｇ以下かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量４０ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラック（Ｂ）２０質量部以上、６０質量部以下を含有してなる。

本発明のゴム成分はエピクロルヒドリン系ゴムを主成分とする。ゴム成分としてエチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）やイソプレンゴム（ＩＲ）等の非極性ゴムを主成分とした場合、上述のカーボンブラックを用いても、材料ロットによりで抵抗値にばらつきが生じるほか、導電性ローラ内においても局所的抵抗のばらつきが生じ、均一で安定した抵抗値の導電性ローラを得ることが難しいほか、イオン導電性を有さない為、導電性ゴムローラの弾性体層に求められる体積固有抵抗２×１０^９Ω・ｃｍ以下とすることが困難である。また、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）をゴム主成分とし、上記カーボンブラックを用いた場合、体積固有抵抗２×１０^９Ω・ｃｍ以下とすることは可能であり、環境依存性の良好な導電性ゴムローラが得られるものの、アクリロニトリルブタジエンゴムは耐オゾン性に劣る為、通電により抵抗値が上昇する問題（通電劣化）を生じてしまう。

なお、エピクロルヒドリン系ゴムの含有量としては、通電耐久性を考慮すると、ゴム成分の総和を１００質量部とした場合、７０質量部以上が好ましく、より好ましくは８５質量部以上である。

なお、本発明に使用するエピクロルヒドリン系ゴムは、従来公知のエピクロルヒドリン単量体（ＥＣＨ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド２元共重合体（ＥＣＨ−ＥＯ）、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル２元共重合体（ＥＣＨ−ＡＧＥ）、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３元共重合体（ＥＣＨ−ＥＯ−ＡＧＥ）などが使用可能であり、抵抗値など所望する特性にあわせて数種ブレンドすることも可能であるが、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３元共重合体とエピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル２元共重合体のいずれか一方または両方を含む方が好ましい。

アリルグリシジルエーテルが共重合された不飽和タイプのエピクロルヒドリン系ゴムは、エピクロルヒドリン単量体やエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド２元共重合体よりも耐熱性、耐オゾン性に優れており、より通電耐久性に優れた導電性ゴムローラを得ることが可能となる。さらに、不飽和結合を有するアリルグリシジルエーテルを介して硫黄加硫することが可能である。なお、硫黄加硫はゴム加硫方法として最も一般的であり、組成物も安価でどのような加硫工程でも製造可能で好ましい。

また、このような特定のゴムに配合されるカーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）２０ｍ^２／ｇ以上、４０ｍ^２／ｇ以下かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量８０ｍｌ／１００ｇ以上、１００ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラック（Ａ）と窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）１５ｍ^２／ｇ以下かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量４０ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラック（Ｂ）を用い、ゴム成分１００質量部に対し、上記カーボンブラック（Ａ）を１０質量部以上、３０質量部以下含有し、カーボンブラック（Ｂ）を２０質量部以上、６０質量部以下含有する。

ここで、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、カーボンブラックの粒子径の指標となるものであり、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２０ｍ^２／ｇ以上、４０ｍ^２／ｇ以下の範疇であることは、比較的小粒子径のカーボンブラックであることを意味する。また、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量はストラクチャー（カーボンブラック粒子のつながり）の大きさの指標となるものであり、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量８０ｍｌ／１００ｇ以上、１００ｍｌ／１００ｇ未満であることは、ある程度ストラクチャーを有することを意味する。また、カーボンブラック（Ｂ）における、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）１５ｍ^２／ｇ以下の場合は、大粒径のカーボンブラックであり、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量４０ｍｌ／１００ｇ以下であることは、ほとんどストラクチャーをもたないことを意味する。

本発明においては、上記のような比較的導電性を発現しやすいカーボンブラック（Ａ）と導電性を発現し難いカーボンブラック（Ｂ）を併用することで、カーボンブラックによる導電性付与効果を調整し、抵抗バラツキや電圧依存性などの電子導電の欠点を抑えたままエピクロルヒドリン系ゴムの環境依存性が改善された導電性ゴムローラを可能とする。

なお、上記カーボンブラック（Ａ）の窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が４０ｍ^２／ｇよりも大きい、あるいは、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が１００ｍｌ／１００ｇよりも大きい場合、添加量により抵抗の電圧依存性が発生し易くなる。また、窒素吸着比表面積が２０ｍ^２／ｇ未満、あるいは、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が８０ｍｌ／１００ｇ未満の場合、所定の抵抗値にするために多量のカーボンブラックの添加が必要となり、弾性体の硬さが高くなりすぎてしまう。

なお、上記カーボンブラック（Ａ）の添加量は、ゴム成分１００質量部に対し１０質量部以上、３０質量部未満の範囲で添加する。添加量が１０質量部未満では、抵抗の環境依存性の改善効果が得られず、添加量が３０質量部を超えるとカーボンブラック（Ａ）による導電性付与効果が高すぎて抵抗ばらつきや抵抗の電圧依存性が大きくなったり、硬さが高くなり過ぎてしまう。

また、上記カーボンブラック（Ｂ）の窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１０ｍ^２／ｇよりも大きい、あるいは、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が４０ｍｌ／１００ｇよりも大きい場合、導電性付与効果が高すぎてしまい、抵抗の電圧依存性が発生し易くなる。なお、上記カーボンブラック（Ｂ）の添加量は、ゴム成分１００質量部に対し２０質量部以上、６０質量部未満の範囲で添加する。添加量が２０質量部未満では、抵抗の環境依存性の改善効果が得られず、添加量が６０質量部を超えるとカーボンブラック（Ｂ）による導電性付与効果が高すぎて抵抗ばらつきや抵抗の電圧依存性が大きくなったり、硬さが高くなり過ぎてしまう。

また、カーボンブラック（Ａ）とカーボンブラック（Ｂ）の含有量は、ゴム組成物１００ｖｏｌ％に対し、３５ｖｏｌ％以下であることが好ましい。カーボンブラック（Ａ）とカーボンブラック（Ｂ）の総和が３５ｖｏｌ％を超えると、抵抗の電圧依存性が大きくなる傾向にある。この理由は、定かではないが、ゴム組成物に占めるカーボンブラックの体積比率が大きい場合、カーボンブラック間の距離が近く、π電子の移動が容易になるためだと考えられる。

また、上記カーボンブラック（Ａ）は、ｐＨ５．０以下の酸性カーボンブラックであることが好ましい。酸性カーボンブラックは表面に酸性官能基を有する為、ラジカルをトラップすることが可能であり、導電性ゴムローラ中のゴム成分が劣化する際に生じるポリマーラジカルをトラップすることで劣化反応を抑制し、導電性ゴムローラの耐久性を向上させる働きがあると考えられる。

また、本発明においては、老化防止剤としてビスフェノール系老化防止剤を配合することが好ましく、エピクロルヒドリン系ゴムの劣化を抑制することが可能となり、耐久性に優れた導電性ゴムローラを得ることが可能となる。なお、多量に添加した場合は、ブルームして感光体を汚染する可能性があり、添加量は０．１質量部以上、１質量部以下が好ましい。

また、本発明の導電性ローラに使用されるゴム組成物には、一般のゴムに使用されるその他の成分を必要に応じて通常使用される量を含有させることが出来る。例えば、硫黄や有機含硫黄化合物等の加硫剤、各種加硫促進剤、炭酸カルシウムやクレー，シリカ，タルク等の各種充填剤、各種滑剤やサブ等の加工助剤、ｐ−ｐ’オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）やアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）等の各種発泡剤、尿素等の各種発泡助剤、酸化亜鉛やステアリン酸等の加硫助剤などがローラの用途に応じて必要量含有される。

また、本発明の導電性ローラは、製造方法として、未加硫の導電性ゴム組成物を押出し機によりチューブ状に２ｍ／分〜１０ｍ／分の速度で押出し、加硫缶や連続加硫炉で１４０℃〜１６０℃、２０〜５０分間加熱し導電性のゴム（弾性体）チューブを作成した後、この導電性ゴムチューブに接着剤を塗布した導電性芯材を挿入して、更に１５０℃〜２００℃で、１０〜６０分間加熱することにより導電性芯材と導電性ゴムチューブを接着した後、研磨砥石ＧＣ＃６０〜１２０を取り付けた研磨機にセットし、研磨条件として回転速度１５００〜２０００ＲＰＭ、送り速度３００〜７００ｍｍ／分で研磨することにより得られるが、未加硫の導電性ゴム組成物と接着剤を塗布した導電性芯材との同時押出しや押出した導電性ゴム組成物を金型に装填して加硫する等の従来公知の各種製造方法が適用可能である。また、本発明の導電性ローラには、必要に応じて弾性体層の外周上に樹脂等の層を設けることも出来る。

本発明の導電性ゴムローラは、電子写真感光体上の静電荷像を現像剤により現像する画像形成装置に用いられ、該導電性ゴムローラが電子写真感光体上に相対して配置される転写ローラであることが好ましい。

以下に実施例及び比較例を用いて、本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜６、比較例１〜８）
各実施例、比較例に用いたゴム組成物の配合割合及び試験結果は表１〜３の通りである。なお、配合量の単位は質量部である。

はじめに、以下に示す原材料をオープンロールで混練を行い各実施例及び比較例のゴム組成物を作製した。なお、各実施例及び比較例で使用した資材は以下の通りである。

・エピクロルヒドリン系ゴム
［エピクロルヒドリンゴム１：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比率（ｍｏｌ％）＝９３：０：７；商品名：ゼクロン１１００日本ゼオン（株）製］
［エピクロルヒドリンゴム２：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比率（ｍｏｌ％）＝６７：２５：８；商品名：ゼクロン３１００日本ゼオン（株）製］
［エピクロルヒドリンゴム３：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比率（ｍｏｌ％）＝４０：５６：４；商品名：ゼクロン３１０６日本ゼオン（株）製］
・アクリロニトリルブタジエンゴム
［アクリロニトリル含量１８質量％；商品名：ＮｉｐｏｌＤＮ４０１Ｌ日本ゼオン（株）製］
・イオン導電剤
［第４級アンモニウム塩（ＥＯ付加型第４級アンモニウム塩）；商品名：ＫＳ−５５５花王（株）製］
・カーボンブラック
［カーボンブラック１：窒素吸着比表面積３１ｍ^２／ｇＤＢＰ吸油量９１ｍｌ／１００ｇｐＨ３．０；商品名：ＭＡ−２２０三菱化学（株）製］
［カーボンブラック２：窒素吸着比表面積８５ｍ^２／ｇＤＢＰ吸油量１１３ｍｌ／１００ｇｐＨ３．０；商品名：ＭＡ−２３０三菱化学（株）製］
［カーボンブラック３窒素吸着比表面積３６ｍ^２／ｇＤＢＰ吸油量９１ｍｌ／１００ｇｐＨ６．６；商品名：ニテロン＃５５Ｕ新日化カーボン（株）製］
［カーボンブラック４窒素吸着比表面積９ｍ^２／ｇＤＢＰ吸油量３７ｍｌ／１００ｇｐＨ７．３；商品名：サーマックスＭＴＣａｎｃａｒｂ（株）製］
［カーボンブラック５窒素吸着比表面積２４ｍ^２／ｇＤＢＰ吸油量２８ｍｌ／１００ｇｐＨ８．０；商品名：アサヒサーマル旭カーボン（株）製］
・老化防止剤
［ビスフェノール系老化防止剤；商品名：ノクラック３００大内新興化学工業（株）製］
・加硫剤
［イオウ（Ｓ）；商品名：サルファックスＰＭＣ鶴見化学工業（株）製］
・加硫促進剤
［ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）；商品名：ノクセラーＤＭ大内新興化学工業（株）製］
［テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴ）；商品名：ノクセラーＴＥＴ大内新興化学工業（株）製］
・加硫促進助剤
［酸化亜鉛；商品名：酸化亜鉛２種ハクスイテック（株）製］
［ステアリン酸；商品名：ルナックＳ２０花王（株）製］
・発泡剤
［アゾジカルボンアミド；商品名：ビニホールＡＣ＃ＬＱ永和化成（株）製］
・発泡助剤
［尿素；商品名：セルペーストＡ永和化成（株）製］

実施例及び比較例の導電性ゴムローラは押出し機を用いてチューブ状にゴム組成物を押出した後、加硫缶にて１６０℃で３０分間加硫を行いチューブ状のゴム加硫物を作製し、次いでφ６ｍｍの導電性芯材を前記チューブ状のゴム加硫物の内径部に挿入しローラ状の成形体を得た。この成形体を外径がφ１４ｍｍになるように研磨し、作製した。

＜ローラ抵抗測定（環境依存性）＞
作製した導電性ゴムローラの導電性芯材の両側に芯材に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにして、導電性ゴムローラを外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着し、０．５Ｈｚで回転させた状態で、導電性芯材とアルミニウムドラムとの間に１０００Ｖの電圧を印加して１０℃／１５％ＲＨ（Ｌ／Ｌ）、２３℃／５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）及び３５℃／９５％ＲＨ（Ｈ／Ｈ）の環境下で電流値を測定し、オームの法則により抵抗値を算出したものを対数変換し、ローラ抵抗ＬｏｇＲとした。また、測定したＬ／Ｌの抵抗値ＬｏｇＲからＨ／Ｈの抵抗値ＬｏｇＲを差し引いたものを環境変動桁とした。本実施例及び比較例においては、抵抗値の環境変動桁は以下の評価基準に基づき評価した。

◎：環境変動桁≦０．５（環境依存性極小）
○：０．５＜環境変動桁≦１．０（環境依存性小）
×：１．０＜環境変動桁（環境依存性大）

＜ローラ通電耐久試験＞
はじめに、上記ローラ抵抗測定方法により、２３℃／５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）環境下における導電性ゴムローラの電流値を測定し、オームの法則により抵抗値を算出したものを対数変換し、耐久試験前ローラ抵抗ＬｏｇＲとした。つぎに、導電性ゴムローラを５０℃の環境下に置き、導電性芯材に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにして外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着し、０．２Ｈｚで回転させた状態で、導電性芯材とアルミニウムドラムとの間に２５時間、８０μＡの定電流を印加し続けた。その後、２３℃／５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）環境下で再び電流値を測定し、オームの法則により抵抗値を算出したものを対数変換し、耐久試験後ローラ抵抗ＬｏｇＲを求めた。ここで耐久試験後抵抗値ＬｏｇＲから耐久試験前抵抗値ＬｏｇＲを差し引いたものを耐久変動桁とした。これが小さいほど、導電性ゴムローラの通電耐久性が良いといえる。本実施例及び比較例においては、通電耐久性は以下の評価基準に基づき評価した。

◎：耐久変動桁≦０．２（通電耐久性最良）
○：０．２＜耐久変動桁≦０．３（通電耐久性良好）
×：０．３＜耐久変動桁（通電耐久性劣）

＜ローラ抵抗電圧依存性＞
上記ローラ抵抗測定方法により、２３℃／５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）環境下において導電性ゴムローラの導電性芯材の両側に芯材に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにして、導電性ゴムローラを外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着し、０．５Ｈｚで回転させた状態で、導電性芯材とアルミニウムドラムとの間に１００Ｖ、１０００Ｖの電圧を印加して電流値を測定し、オームの法則により抵抗値を算出したものを対数変換した後、１００Ｖ印加時のローラ抵抗ＬｏｇＲを１０００Ｖ印加時のローラ抵抗ＬｏｇＲで除したものを電圧依存性評価の指標とした。これが小さいほど、導電性ゴムローラの電圧依存性が良いといえる。本実施例及び比較例においては、以下の評価基準に基づき評価した。

◎：電圧依存性≦１．１（電圧依存性極小）
○：１．１＜電圧依存性≦１．２（電圧依存性小）
△：１．２＜電圧依存性≦１．３（電圧依存性中）
×：１．３＜電圧依存性（電圧依存性大）

＜ローラ抵抗むら＞
上記ローラ抵抗測定方法により、２３℃／５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）環境下において導電性ゴムローラの導電性芯材の両側に芯材に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにして、導電性ゴムローラを外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着し、０．５Ｈｚで回転させた状態で、導電性芯材とアルミニウムドラムとの間に１０００Ｖの電圧を印加して抵抗値の最大値と最小値を求め、最大値を最小値で除した値を抵抗むら（抵抗ばらつき）の指標とした。また、以下の評価基準に基づき評価した。

○：測定値＜１．２（抵抗むら小）
×：１．２≦測定値（抵抗むら大）

＜電子写真感光体（感光ドラム）汚染性＞
ゴムローラをヒューレットパッカード製のレーザープリンターレーザージェット４０００Ｎに使用される電子写真感光体に接触させ、導電性芯材の両端に１０００ｇの荷重を加え、４０℃で９５％ＲＨの環境下に一日放置した。放置後、荷重を外し、顕微鏡により電子写真感光体の付着物を調べた後、使用した電子写真感光体を該カートリッジに組み込み、ベタ黒で３０枚印字し、得られた画像を目視にて評価した。電子写真感光体に付着物が無く、得られた画像も良好なものを○、電子写真感光体に僅かではあるが付着物があるが、得られた画像が実用可能なものを△とした。電子写真感光体に付着物があり、得られた画像が実用不可のものを×とした。

（実施例１及び比較例１〜６の結果の比較）
実施例１及び比較例１〜２より、カーボンブラック（Ａ）及びカーボンブラック（Ｂ）は、本発明の要件の範囲内が適していることがわかる。すなわち、カーボンブラック（Ａ）の窒素吸着比表面積が本発明の範囲より大きい比較例１は、環境依存性、通電耐久性に優れた導電性ゴムローラが得られるものの、カーボンブラックによる導電性付与効果が高く、電圧依存性、抵抗むらが大きい。また、カーボンブラック（Ｂ）の窒素吸着比表面積が本発明の範囲より大きい比較例２も環境依存性、通電耐久性に優れた導電性ゴムローラが得られるものの、カーボンブラックによる導電性付与効果が高く、電圧依存性、抵抗むらが大きい。

また、カーボンブラック（Ａ）またはカーボンブラック（Ｂ）の添加量が本発明範囲より少ない比較例３、５は環境依存性が大きく、逆に、本発明範囲より多い比較例４、６は電圧依存性、抵抗むらが大きい。

（実施例１及び比較例７、８の結果の比較）
実施例１及び比較例７〜８より、本発明の要件に示したとおりゴム主成分としてエピクロルヒドリン系ゴムを用いることが適していることがわかる。すなわち、アクリロニトリルブタジエンゴムが主成分である比較例７は通電耐久性に劣る。また、比較例７をベースにイオン導電剤の添加により通電耐久性を改善した比較例８は感光体汚染性があり適さない。

（実施例２、３の結果の比較）
実施例２、３より、ゴム組成物１００ｖｏｌ％に対し、カーボンブラック（Ａ）とカーボンブラック（Ｂ）の総和は３５ｖｏｌ％以下である方が好ましいことがわかる。すなわち、カーボンブラック（Ａ）とカーボンブラック（Ｂ）のゴム組成物に対する割合が３５ｖｏｌ％を超える実施例３は電圧依存性が大きくなることがわかる。

（実施例１、４の結果の比較）
実施例１、４より、本発明に用いるカーボンブラック（Ａ）は、ｐＨ５．０以下の酸性カーボンブラックである方がより好ましいことがわかる。すなわち、カーボンブラック（Ａ）のｐＨが６．６である実施例４は、実施例１と比べて通電耐久性が大きいことがわかる。

（実施例１、５、６の結果の比較）
実施例１、５より、ビスフェノール系老化防止剤を０．１質量部以上、１質量部未満添加する方がより好ましいことがわかる。すなわち、ビスフェノール系老化防止剤無添加である実施例５は、０．５質量部添加した実施例１よりも通電耐久性が低く、逆に、１．５質量部添加した実施例６は優れた通電耐久性を有するものの感光体への影響が大きくなる。

以上に示したように、本発明の導電性ゴムローラは通電耐久劣化や環境変化等によるローラ抵抗値の変動量が小さく、また、抵抗ばらつきや抵抗の電圧依存性が小さく、更に電子写真感光体汚染の発生を抑制した導電性ゴムローラであることがわかる。

Claims

導電性芯材上にゴム層を有する導電性ゴムローラであって、該ゴム層が、少なくとも、ゴム主成分としてエピクロルヒドリン系ゴムを有し、該ゴム成分１００質量部に対し、少なくとも充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）２０ｍ^２／ｇ以上、４０ｍ^２／ｇ以下かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量８０ｍｌ／１００ｇ以上、１００ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラック（Ａ）１０質量部以上、３０質量部以下と、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）１５ｍ^２／ｇ以下かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量４０ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラック（Ｂ）２０質量部以上、６０質量部以下を含有するゴム組成物からなることを特徴とする導電性ゴムローラ。
前記エピクロルヒドリン系ゴムが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３元共重合体(i)とエピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル２元共重合体(ii)のいずれか一方または両方を含む請求項１に記載の導電性ゴムローラ。
前記ゴム組成物１００ｖｏｌ％に対し、前記カーボンブラック（Ａ）とカーボンブラック（Ｂ）の総和が３５ｖｏｌ％以下である請求項１または２に記載の導電性ゴムローラ。
前記カーボンブラック（Ａ）が、ｐＨ５以下の酸性カーボンブラックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ゴムローラ。
前記ゴム成分１００質量部に対し、ビスフェノール系老化防止剤を０．１質量部以上、１質量部以下含有する請求項１〜４のいずれかに記載の導電性ゴムローラ。
電子写真感光体上の静電荷像を現像剤により現像する画像形成装置に用いられる転写ローラにおいて、該転写ローラが電子写真感光体上に相対して配置される請求項１〜５のいずれかに記載の導電性ゴムローラであることを特徴とする転写ローラ。