JP2011053260A

JP2011053260A - 導電性ゴムロール、プロセスカートリッジおよび画像形成装置

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Publication number: JP2011053260A
Application number: JP2009199436A
Authority: JP
Inventors: Shogo Tomari; 泊　　省吾; Shoichi Morita; 章一森田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: JP5471179B2

Abstract

【課題】従来に比べ押出成型後の表面性が向上した導電性ゴムロールを提供する。
【解決手段】導電性ゴムロールは、芯金と芯金の外周に設けられた導電性弾性層と有し、導電性弾性層は、エピクロルヒドリンゴムとアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムとの混合物からなる原料ゴムと、原料ゴム１００質量部に対して２０〜６０質量部の平均粒径４０〜８０ｎｍの炭酸カルシウムを含有した未加硫ゴムを加硫化することで得られ、未加硫ゴムは、剪断速度が１０^-7〜１０³ｒａｄ／ｓｅｃで温度が７０〜１２０℃における動的粘弾性の貯蔵弾性率Ｇ’の曲線と損失弾性率Ｇ”の曲線との交点が２．０×１０³〜４．０×１０⁴Ｐａ、剪断速度が２．０×１０^-3〜１０^-1ｒａｄ／ｓｅｃで応力緩和試験のＭＳＲ値が０．４以上、加硫化後の導電性弾性層のゴム硬度が６０以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、導電性ゴムロール、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ及びファクシミリ等に代表される電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置に組み込まれる導電性ゴムロールは、予め定められた電気抵抗値を得るために、電子導電性タイプとイオン伝導性タイプのものがある。電子伝導性タイプの導電性ゴムロールは、カーボンブラックや金属酸化物等の導電性粒子をゴム材料等に配合・分散して所望の抵抗値を得るが、得られる抵抗値は導電性粒子の分散状態に大きく依存する。

上記の事情から、一般的にはイオン伝導性タイプのものが使用されていることがほとんどである。エチレンオキサイドとエピクロルヒドリンの共重合体やアクリロニトリル−ブタジエンゴム等の電気抵抗が低いポリマーからなるものがあるが、これらイオン伝導性タイプのものは抵抗のバラツキが小さく、所望の抵抗値を安定して得られる。このことから、原材料ゴムとしてエピクロルヒドリンゴムやアクリロニトリル−ブタジエンゴムを用いた導電性ゴムロールの開発が進められている。

上記導電性ゴムロールの製造方法は、注型や射出成形のように金型を用いる方法、チューブ状に押出した未加硫ゴムを加硫処理し、後に円筒状芯金を圧入する方法、又は押出し機にクロスヘッドを備えて、未加硫ゴムを芯金上に予め被覆してから加硫する方法などがあるが、近年加工費の低減に有利な押出し機を利用して円筒状のゴムを成形する、後者二つが主流となりつつある。

前記押出し機を用いる方法では、金型を用いる方法とは異なり、肉眼で確認できるようなパーティングラインは発生しない。型成形では成形後に研磨やトリムカットする工程が必要になるが、押出成形では予め定められた精度で円筒形状に押出すことが出来れば、成形後の処理が不要になり大きな経済性を生む。しかしながら、ゴム押出で後処理の不要な精度の高い円筒形状を得るためには、ゴムの持つ粘弾性特性が考慮される。

ところで、前記エピクロルヒドリン系のような極性の高いゴムは、分子の凝集力が高く、一般的な成形方法、特に押出成形に不向きである。そこで、成形性を改善させるためには分子の凝集力を低減、すなわち剪断変形後の残存応力を出来るだけ早く緩和させることが望まれ、一般的に、カーボン、クレー、無機系フィラー等、ゴム分子に補強性を与えるようなフィラーが添加される。

例えば、特許文献１には、エピクロルヒドリンと、エチレンオキサイド及び／又はアリルグリシジルエーテルとを共重合してなる導電性ゴム１００重量部、並びに、炭酸カルシウム３０〜１５０重量部からなる導電性ゴム材料であって、前記炭酸カルシウムは、前記導電性ゴム中に、最大粒径が３０μｍ以下であり、平均粒径が１〜８μｍであり、かつ、粒径１５μｍ以上の分散粒子の割合が１０％以下である状態で分散している導電性ゴム材料が提案されている。

特許文献２には、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の共重合比率が５０〜９５モル％／１〜４９モル％／１〜１０モル％であり、数平均分子量Ｍｎが１００００以上である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三元共重合体（Ａ）と、アクリロニトリルブタジエンゴム（Ｂ）とを、（Ａ）：（Ｂ）＝７０：３０〜５：９５の重量比で混合した導電性ポリマーを含み、上記導電性ポリマー１００重量部に対して、非ハロゲン系第４級アンモニウム塩を０．１重量部以上７．０重量部以下の割合で配合してなる導電性ゴム組成物が提案されている。

特許第３５４１３６９号特許第３５４０２７８号

本発明の目的は、従来に比べ、押出成型後の表面性が向上した導電性ゴムロールを提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下に示す本発明に至った。

（１）芯金と、芯金の外周に設けられた導電性弾性層とを有する導電性ゴムロールであり、前記導電性弾性層は、エピクロルヒドリンゴム(Ａ)とアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｂ）との混合物からなる原料ゴムと、原料ゴム１００質量部に対して２０質量部以上６０質量部以下の平均粒径４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の炭酸カルシウムとを含有した未加硫ゴムを加硫化することで得られ、前記未加硫ゴムは、剪断速度が１０^-7ｒａｄ／ｓｅｃ以上１０³ｒａｄ／ｓｅｃ以下で温度が７０℃以上１２０℃以下における、動的粘弾性の貯蔵弾性率Ｇ’の曲線と損失弾性率Ｇ”の曲線との交点Ｇ’＝Ｇ”が、２．０×１０³Ｐａ以上４．０×１０⁴Ｐａ以下であり、剪断速度が２．０×１０^-3ｒａｄ／ｓｅｃ以上１０^-1ｒａｄ／ｓｅｃ以下におけるＡＳＴＭＤ１６４６に準拠した応力緩和試験のＭＳＲ（machine stress rating）値が０．４以上であり、かつ、加硫化して得られた導電性弾性層のゴム硬度が６０以下である導電性ゴムロールである。

（２）前記炭酸カルシウムは、表面処理剤により表面処理された表面処理炭酸カルシウムであり、前記表面処理剤が脂肪酸である上記（１）に記載の導電性ゴムロールである。

（３）前記導電性ゴムロールが、帯電ロールまたは転写ロールである上記（１）または（２）に記載の導電性ゴムロールである。

（４）芯金の外周に設けられる導電性弾性層の成形が、押出し成形である上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の導電性ゴムロールである。

（５）潜像保持体と、前記潜像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記潜像保持体を露光して前記潜像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、静電荷像現像用現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記潜像保持体から被転写体に転写する転写手段と、前記像保持体の表面に残存したトナーを除去するためのクリーニング手段からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を含み、前記帯電手段に用いる帯電ロールが上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の導電性ゴムロールであるか、または、前記転写手段における転写ロールが上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の導電性ゴムロールであるか、または、前記帯電ロールおよび転写ロールが上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の導電性ゴムロールであるプロセスカートリッジである。

（６）潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を静電荷像現像用現像剤を用いて現像する現像手段と、現像されたトナー画像を中間転写体を介してまたは介さずに被転写体上に転写する転写手段と、前記被転写体上のトナー画像を定着する定着手段と、を含む画像形成装置であり、前記潜像形成手段に用いる帯電ロールが上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の導電性ゴムロールであるか、または、前記転写手段における転写ロールが上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の導電性ゴムロールであるか、または、前記帯電ロールおよび転写ロールが上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の導電性ゴムロールである画像形成装置である。

本願請求項１に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、押出成形であっても、真円形状に近似し、かつ表面性が向上し、後処理の不要な精度の高い円筒形状の導電性ゴムロールが得られる。

本願請求項２に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、押出成形であっても、真円形状に近似し、かつ表面性が向上し、後処理の不要な精度の高い円筒形状の導電性ゴムロールが得られる。

本願請求項３に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、押出成形であっても、真円形状に近似し、かつ表面性が向上し、後処理の不要な精度の高い円筒形状の帯電ロールまたは転写ロール導電性ゴムロールが得られる。

本願請求項４に記載の発明によれば、金型を用いる場合に比べ、加工費の低減が図れ、また形成後の研磨やトリムカットが不要になるため、大きな経済効果が生まれる。

本願請求項５に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、プロセスカートリッジが真円形状に近似しかつ表面性に優れた帯電ロールまたは転写ロール導電性ゴムロールを有し、従来に比べ高画質が得られる。

請求項６に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、画像形成装置が真円形状に近似しかつ表面性に優れた帯電ロールまたは転写ロール導電性ゴムロールを有し、従来に比べ高画質が得られる。

本発明における画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。本発明の導電性ゴムロールを成形に用いる未加硫ゴムの粘弾性特性値の説明図である。未加硫ゴムを加硫化した際の応力緩和のメカニズムの一例を説明する模式図である。

本発明の実施の形態における導電性ゴムロール、プロセスカートリッジおよび画像形成装置について、以下に説明する。

［導電性ゴムロール］
本実施の形態における導電性ゴムロールは、芯金と、芯金の外周に設けられた導電性弾性層とを有する導電性ゴムロールであり、前記導電性弾性層は、エピクロルヒドリンゴム(Ａ)とアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｂ）との混合物からなる原料ゴムと、原料ゴム１００質量部に対して２０質量部以上６０質量部以下の平均粒径４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の炭酸カルシウムとを含有した未加硫ゴムを加硫化することで得られ、前記未加硫ゴムは、剪断速度が１０^-7ｒａｄ／ｓｅｃ以上１０³ｒａｄ／ｓｅｃ以下で温度が７０℃以上１２０℃以下における、動的粘弾性の貯蔵弾性率Ｇ’の曲線と損失弾性率Ｇ”の曲線との交点Ｇ’＝Ｇ”が、２．０×１０³Ｐａ以上４．０×１０⁴Ｐａ以下であり、剪断速度が２．０×１０^-3ｒａｄ／ｓｅｃ以上１０^-1ｒａｄ／ｓｅｃ以下におけるＡＳＴＭＤ１６４６に準拠した応力緩和試験のＭＳＲ（machine stress rating）値が０．４以上であり、かつ、加硫化して得られた導電性弾性層のゴム硬度が６０以下である。

一般に、エピクロルヒドリン系のような極性の高いゴムは、分子の凝集力が高く一般的な成形方法、特には押出成形には不向きである。したがって、成形性を改善させるためには、分子の凝集力を低減させる、すなわち剪断変形後の残存応力を出来るだけ早く緩和させる必要があり、図２に示すように、粘弾性特性において、動的粘弾性の貯蔵弾性率Ｇ’の曲線（図２中、一点鎖線の曲線で表す）と損失弾性率Ｇ”の曲線（図２中、破線の曲線で表す）との交点Ｇ’＝Ｇ”が、２．０×１０³Ｐａ以上４．０×１０⁴Ｐａ以下であって、また図示しないが、剪断速度が２．０×１０^-3ｒａｄ／ｓｅｃ以上１０^-1ｒａｄ／ｓｅｃ以下であり、ＡＳＴＭＤ１６４６に準拠した応力緩和試験において、ＭＳＲ（machine stress rating）値が０．４以上で、押出成形であっても、真円形状に近似し、かつ表面性が向上し、後処理の不要な精度の高い円筒形状の導電性弾性層が得られる。

ここで、簡単に言えば、変形時、歪みに対して発生する応力の関係における弾性率の弾性応答成分が上述した貯蔵弾性率Ｇ’であって、この時の変形仕事に対するエネルギーは貯蔵される。前記弾性率の粘性応答成分が損失弾性率Ｇ”であって、この時の変形仕事に対するエネルギーは熱となって損失される。

本実施の形態における粘弾性特性値は、回転平板型レオメータ（レオメトリックス社製：ＲＤＡ２、ＲＨＩＯＳシステムｖｅｒ．４．３）を用いて直径８ｍｍのパラレルプレートを用いて、周波数１ｒａｄ／ｓｅｃ、２０％以下の歪みをかけ、約４０℃から１５０℃の間を昇温速度１℃／ｍｉｎ、試料重量約０．３ｇで昇温測定を行い、測定された値である。

次に、本実施の形態における導電性ゴムロールについて、さらに詳細に説明する。

芯金としては、一般には鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等は用いられる。また、ＪＩＳＧ４８０４に示されているような快削鋼にクロム、ニッケル等でメッキ処理を施した材質でも良い。メッキは電解メッキあるいは無電解メッキのどちらでもよい。また、導電性芯金１０は、ロール形状のほかに、中空のパイプ形状が用いられる。

導電性弾性層は、上述したように、エピクロルヒドリンゴム(Ａ)とアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｂ）との混合物からなる原料ゴムと、原料ゴム１００質量部に対して２０質量部以上６０質量部以下の平均粒径４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の炭酸カルシウムとを含有し未加硫ゴムを加硫化することにより得られる。

本実施の形態における原料ゴムに用いるエピクロルヒドリンゴムは、例えば、エピクロルヒドリン及びエチレンオキサイドからなる２元共重合体、エピクロルヒドリン及びアリルグリシジルエーテルからなる２元共重合体、エピクロルヒドリン、エチレンオキサイド及びアリルグリシジルエーテルからなる３元共重合体が挙げられる。なかでも、エピクロルヒドリン、エチレンオキサイド及びアリルグリシジルエーテルからなる３元共重合体が好ましい。

本実施の形態における原料ゴムに用いるアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムは、例えば、アクリロニトリル量に応じてグレード分けられている、中ニトリル（例えば「Ｎｉｐｏｌ１０４３」）、中高ニトリル（例えば「Ｎｉｐｏｌ１０４２」）、高ニトリル（例えば「Ｎｉｐｏｌ１０４１」）、極高ニトリル（例えば「ＮｉｐｏｌＤＮ００３」）が挙げられる。

本実施の形態における未加硫ゴムの原料ゴムは、エピクロルヒドリンゴム（Ａ）とアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｂ）のブレンドであり、上記アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｂ）は、液状アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムを含有していることが好ましい。液状アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムは、押出成形時にゴムに流動性を与え押出し成形性を良くし精度の高い円筒形状を得やすくする。ブレンド比率は（Ａ）：（Ｂ）＝７０：３０〜９５：５であることが好ましい。

本実施の形態における未加硫ゴムに添加される炭酸カルシウムは、クレーのような絶縁性の高いものやカーボンのような導電性の高いものに比べ、エピクロルヒドリンゴムが本来持つ良好な電気特性を維持したまま押出成形性が向上する。

また、本実施の形態における炭酸カルシウムの平均粒径は、上述したように、４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、さらに５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下がより好ましい。炭酸カルシウムの平均粒径が４０ｎｍ未満の場合、混合時の分散性が悪くなり、未加硫ゴムの動的粘弾性の貯蔵弾性率が大きく、応力緩和特性が悪いため押出成形時に精度の高い円筒形状が得られず後処理を必要としない導電性ゴムロールは得られない。一方、炭酸カルシウムの平均粒径が８０ｎｍを超える場合、混合の分散性は問題ないが、応力緩和の効果が小さくなり、形状精度が出なくなるのと加硫後の導電性弾性層のゴム硬度にばらつきが生じてしまう。

また、本実施の形態における炭酸カルシウムは、表面処理されていることが好ましく、その表面処理剤として脂肪酸、樹脂酸、シランカップリング剤などが挙げられるが中でも脂肪酸が最適である。脂肪酸処理をした炭酸カルシウムは、未加硫ゴム中においてはゴム分子間に存在し押出機での剪断時には流動性を与え、静置状態においては炭酸カルシウムの表面に化学結合された表面処理剤が炭酸カルシウム粒子間のバインダーとなりネットワークを形成することにより、無処理炭酸カルシウムより早くゴムの応力を緩和し形状を安定化させる。

図３を用いてさらに具体的に説明すると、炭酸カルシウムは立方体形状を有し、さらに炭酸カルシウムを脂肪酸で表面処理することで、炭酸カルシウムの表面に脂肪酸の炭素鎖がひげ状で存在することになる。さらに、脂肪酸により表面処理された炭酸カルシウムの１次凝集体２２が未加硫ゴム１０内で、押出機による剪断時に流動性を有し、未加硫ゴムは伸展するが、ある時点で１次凝集体２２同士が凝集して２次凝集体２４が形成され、流動性が一部制限され、未加硫ゴムの伸展が従来に比べ抑制される。一方、炭酸カルシウムの表面の脂肪酸由来の炭素鎖が、他の炭酸カルシウム表面の脂肪酸由来の炭素鎖と絡み合い、炭酸カルシウム粒子間のバインダーとなりネットワークが形成され、静置状態における未加硫ゴムの伸展引き戻す役目を果たす。これにより、従来に比べ、押出成形における応力の緩和性が高くなり、その結果、加硫化後において、真円形状に近似しかつ表面性が向上した、後処理の不要な精度の高い円筒形状の導電性ゴムロールが得られる。

前記脂肪酸としては、例えばカプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エルカ酸等が挙げられる。さらに、脂肪酸のみならず脂肪酸の金属塩を表面処理剤として用いてもよく、例えば、脂肪酸のナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。また、脂肪酸エステル化物を表面処理剤として用いてもよく、脂肪酸エステル化物としては、例えば、ステアリン酸ステアリル、ステアリン酸ラウリル、パルミチン酸ステアリル、パルミチン酸ラウリル等が挙げられる。また、前記脂肪酸、脂肪酸の金属塩および脂肪酸エステル化物は、１種又は２種以上で添加されている。これらの中でも、炭素数６〜３１の脂肪酸及びその誘導体が好適に添加される。

炭酸カルシウムの添加量は、できるだけ多い方が好ましいが、原料ゴム１００質量部に対して２０質量部以上６０質量部以下、さらには、２０質量部以上４０質量部以下にすることが好ましい。原料ゴム１００質量部に対して炭酸カルシウムの添加量が２０質量部未満では、押出成形における応力緩和効果が低く、一方、原料ゴム１００質量部に対して炭酸カルシウムの添加量が６０質量部を超える場合、加硫後のゴム硬度が上昇し、導電性ゴムロールを帯電ロールに用いた場合に感光体への予め定められた帯電量に必要な接触面積が得られなくなる。

本実施の形態において、加硫化して得られた導電性弾性層のゴム硬度は、マイクロゴム硬度計（ＭＤ−１硬度計タイプＡ型：高分子計器社製）を用いて、６０以下であり、さらには５０以下が好ましい。このゴム硬度値を得るためには、表面処理炭酸カルシウムの添加量を原料ゴム１００質量部に対して２０質量以上６０質量部以下であり、さらには、２０質量部以上４０質量部以下にすることが好ましい。

ゴム硬度計は、ＪＩＳタイプＡデュロメータ硬さ、ＪＩＳＣ等挙げられるが導電性ゴムロールにおけるゴムの硬度を測定するには円筒状芯金の影響があり不向きである。一方、上述したマイクロゴム硬度計は、導電性ゴムロールの表面層（本実施の形態では「導電性弾性層」）の硬度が測定でき、芯金の影響がほとんどないため感光体への接触面積の指標になる。

上述したゴム材料の加硫剤としては、例えば、硫黄または２，４，６−トリメルカプト−s−トリアジン、６−メチルキノキサリン−２，３−ジチオカルバメート等のハロゲン基を引き抜いて加硫する加硫剤が挙げられる。加硫促進剤に関してはチアゾール系、スルフェンアミド系、チウラム系、ジカルバミン酸塩系、キサントゲン酸塩等挙げられる。これらは、単独もしくは、２種以上が併用されても良い。その他、酸化亜鉛、ステアリン酸などの公知のゴム配合材料を加えることが出来る。

さらに、本実施の形態における導電性弾性層には、以下のものが添加されてもよい。

有機イオン導電性物質として、例えば、四級アンモニウム塩（例えばラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクタドデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、ハロゲン化ベンジル塩（臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等）等）、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩、各種ベタイン、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル、等が挙げられる。

さらに、有機イオン導電性物質として、多価アルコール（１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等）およびその誘導体と金属塩との錯体、モノオール（エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等）と金属塩の錯体も挙げられる。金属塩としては、例えばＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＮａＣｌＯ₄、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ等の周期律表第１族の金属塩；ＮＨ⁴⁺の塩等の電解質；Ｃａ（ＣｌＯ₄）₂、Ｂａ（ＣｌＯ₄）₂等の周期律表第２族の金属塩；これらに、少なくとも１個以上の水酸基、カルボキシル基、一級ないし二級アミン基等イソシアネートと反応する活性水素を有する基を持ったもの；等が挙げられる。このような錯体として具体的には、ＰＥＬ（ＬｉＣｌＯ₄とポリエチレングリコールとの錯体）等が挙げられる。

前記導電性弾性層は、１．０ｍｍ以上４．５ｍｍ以下程度とすることが望ましく、１．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下程度とすることがより望ましい。そして、弾性層の体積抵抗率は１０³Ωｃｍ以上１０¹⁴Ωｃｍ以下が望ましい。

表面層は、樹脂と、必要に応じて、導電剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。

樹脂としては、アクリル樹脂，セルロース樹脂，ポリアミド樹脂，共重合ナイロン，ポリウレタン樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリエステル樹脂，ポリエチレン樹脂，ポリビニル樹脂，ポリアリレート樹脂，スチレンブタジエン樹脂，メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂（例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等）、尿素樹脂等が挙げられる。ここで、共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、の内のいずれか１種又は複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、６ナイロン、６６ナイロン等が挙げられる。また、樹脂としては、前記、導電性弾性層に配合される弾性材料を適用してもよい。

その他添加剤としては、例えば、導電剤、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤等の通常表面層に添加され得る材料が挙げられる。

表面層は、７μｍ以上２５μｍ以下が望ましい。そして、表面層の体積抵抗率は１０³Ωｃｍ以上１０¹⁴Ωｃｍ以下が望ましい。

表面層の形成方法は、例えば、シャフト３０の外周面に、例えば、ブレード塗布法，マイヤーバー塗布法，スプレー塗布法，浸漬塗布法，ビード塗布法，エアーナイフ塗布法，カーテン塗布法等を利用して、導電性弾性層に形成することで製造される。

本実施の形態における導電性ゴムロールの製造方法の一例は、上述した原料ゴムと炭酸カルシウムまたは脂肪族表面処理炭酸カルシウムを予め定められた量添加したものに、加硫化後のゴム硬度などに応じて適量の加硫剤が添加された未硫化ゴムを、１軸ゴム押出し機を用いてスクリュー回転させ押出すとともに、同時に芯金を連続的に通過させることにより、芯金上に未加硫ゴムを被覆する工程と、押出形成後、予め定められた温度であらか締め定められた時間加硫を行う工程とを有する。

図１は、本実施の形態における画像形成装置の一例を示す全体構成図である。

次に、本実施の形態の画像形成装置の一例について説明する。

図１は、上述の実施の形態の弾性ロールを帯電ロールとして用いた画像形成装置の構成例を示す概略図である。図示した画像形成装置２００は、ハウジング４００内において４つの電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄが中間転写ベルト４０９に沿って相互に並列に配置されている。電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄは、例えば、電子写真感光体４０１ａがイエロー、電子写真感光体４０１ｂがマゼンタ、電子写真感光体４０１ｃがシアン、電子写真感光体４０１ｄがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成することが可能である。

電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれは所定の方向（紙面上は反時計回り）に回転可能であり、その回転方向に沿って弾性ロールである帯電ロール４０２ａ〜４０２ｄ、現像装置４０４ａ〜４０４ｄ、１次転写ロール４１０ａ〜４１０ｄ、クリーニングブレード４１５ａ〜４１５ｄが配置されている。現像装置４０４ａ〜４０４ｄのそれぞれにはトナーカートリッジ４０５ａ〜４０５ｄに収容されたブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色のトナーが供給可能であり、また、１次転写ロール４１０ａ〜４１０ｄはそれぞれ中間転写ベルト４０９を介して電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄに当接している。

さらに、ハウジング４００内の所定の位置には露光装置４０３が配置されており、露光装置４０３から出射された光ビームを帯電後の電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄの表面に照射することが可能となっている。これにより、電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄの回転工程において帯電、露光、現像、１次転写、クリーニングの各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト４０９上に重ねて転写される。

ここで、帯電ロール４０２ａ〜４０２ｄは、電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄの表面に接触させて感光体に電圧を均一に印加し、感光体表面を所定の電位に帯電させるものである（帯電工程）。上記帯電ロール４０２ａ〜４０２ｄとして、上述した実施の形態における弾性ロール１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０が用いられる。

露光装置４０３としては、電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄの表面に、半導体レーザー、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ）、液晶シャッター等の光源を所望の像様に露光できる光学系装置等を用いることができる。これらの中でも、非干渉光を露光可能な露光装置を用いると、電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄの導電性基体と感光層との間での干渉縞を防止することができる。

現像装置４０４ａ〜４０４ｄには、上述の二成分静電荷像現像剤を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置を用いて行うことができる（現像工程）。そのような現像装置としては、二成分静電荷像現像用現像剤を用いる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜公知のものを選択することができる。一次転写工程では、１次転写ロール４１０ａ〜４１０ｄに、像担持体に担持されたトナーと逆極性の１次転写バイアスが印加されることで、像担持体から中間転写ベルト４０９へ各色のトナーが順次１次転写される。

クリーニングブレード４１５ａ〜４１５ｄは、転写工程後の電子写真感光体の表面に付着した残存トナーを除去するためのもので、これにより清浄面化された電子写真感光体は上記の画像形成プロセスに繰り返し供される。クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。

中間転写ベルト４０９は駆動ロール４０６、背面ロール４０８及び張力付与ロール４０７により所定の張力をもって支持されており、これらのロールの回転によりたわみを生じることなく回転可能となっている。また、２次転写ロール４１３は、中間転写ベルト４０９を介して背面ロール４０８と当接するように配置されている。

２次転写ロール４１３に、中間転写体上のトナーと逆極性の２次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルトから記録媒体へトナーが２次転写される。背面ロール４０８と２次転写ロール４１３との間を通った中間転写ベルト４０９は、例えば駆動ロール４０６の近傍に配置されたクリーニングブレード４１６或いは、除電器（不図示）により清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。また、ハウジング４００内の所定の位置には給紙装置（被転写媒体容器）４１１が設けられており、給紙装置４１１内の紙などの被転写媒体５００が移送ロール４１２により中間転写ベルト４０９と２次転写ロール４１３との間、さらには相互に当接する２個の定着ロール４１４の間に順次移送された後、ハウジング４００の外部に排紙される。上記１次転写ロール４１０ａ〜４１０ｄ、２次転写ロール４１３には、上述した実施の形態における弾性ロール１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０を用いることができる。

本実施の形態におけるプロセスカートリッジは、図１に示すように、上述の実施の形態の弾性ロールを帯電ロールとして用いたもので、弾性ロールである帯電ロール４０２ａ、電子写真感光体４０１ａ、クリーニングブレード４１５ａおよび現像装置４０４ａが、一体化されて、例えばブラック用のプロセスカートリッジが構成されている。同様に、弾性ロールである帯電ロール４０２ｂ、電子写真感光体４０１ｂ、クリーニングブレード４１５ｂおよび現像装置４０４ｂが、一体化されてイエロー用のプロセスカートリッジが構成され、弾性ロールである帯電ロール４０２ｃ、電子写真感光体４０１ｃ、クリーニングブレード４１５ｃおよび現像装置４０４ｃが、一体化されてマゼンタ用のプロセスカートリッジが構成され、弾性ロールである帯電ロール４０２ｄ、電子写真感光体４０１ｄ、クリーニングブレード４１５ｄおよび現像装置４０４ｄが、一体化されてシアン用のプロセスカートリッジが構成される。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に制限されるものではない。なお、以下の製造例、実施例、比較例において記載した評価は、以下の方法により実施した。

表１，２に示す実施例１から実施例５、比較例１から比較例６の組成を有する未加硫ゴムおよび加硫後の導電性ゴムロールを、以下のように作製した。

［芯金の作成］
導電性ゴムロールの芯金は、引き抜き加工にて直径８ｍｍの円筒状棒を長さ３３０ｍｍに切断後に、厚み８μｍの無電解ニッケルメッキを施したものを用いた。

［ゴム材料の作製］
表１，２に示した実施例１〜５及び比較例１〜６からなるゴム配合物に対して、接線式加圧ニーダー((株)モリヤマ製：実容量７５Ｌ)を用いて混練を行い、２２吋オープンロールにおいてシート状の未加硫ゴム材料を得た。

［動的粘弾性の測定］
前記未加硫ゴム材料を、回転平板型レオメータ（レオメトリックス社製：ＲＤＡ２、ＲＨＩＯＳシステムｖｅｒ．４．３）を用いて直径８ｍｍのパラレルプレートを用いて、周波数１ｒａｄ／ｓｅｃ、２０％以下の歪みをかけ、約３０℃から１５０℃の間を昇温速度１℃／ｍｉｎ、試料重量約０．３ｇで昇温測定を行った。

［応力緩和試験］
前記未加硫ゴム材料をムーニビスコメータＡＭ−３型(東洋精機株式会社製)を用いてＭＳＲを測定した。７０℃、１１０℃の各温度において測定した。

［導電性ロールの作成］
シリンダー内径（Ｄ）６０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２０（ただしＬはシリンダー長さ（ｍｍ）を示す）の１軸ゴム押出し機を用いてスクリュー回転２５ｒｐｍで前記未加硫ゴム材料を押出すとともに、同時に前記芯金を連続的にクロスヘッドを通過させることにより、芯金上に未加硫ゴムを被覆した。押出し機の温度条件設定は、シリンダー部、スクリュー部、ヘッド部、ダイ部のいずれとも８０℃とした。

［加硫条件］
押出成形後、１８０℃で３０分加硫した。

［表面層の形成]
下記表層分散液配合材料をビーズミルにて分散し得られた分散液を、メタノールで希釈し、表面層塗布液を得た。この塗布液を粘度調整した後、浸漬塗布槽へ注入した。その後、前記押出成形で得られた弾性層つき心金を先に準備した塗布液入り浸漬塗布槽に浸漬し、塗布液を塗布して１５０℃で１０分間乾燥して、溶剤を除去し、表面層を得た。表層分散液配合は表１の通りである。

［硬度の測定］
前記導電性ゴムロールをマイクロゴム硬度計(ＭＤ−１硬度計タイプＡ型：高分子計器社製)を用いてゴム硬度を測定した。長さ方向１０点測定し、その平均値とした。

［ゴムロール形状測定］
前記導電性ゴムロールを真円度測定装置(ＲＯＮＤＣＯＭ６０Ａ：東京精密計測社製)を用いて真円度を、粗さ測定装置(ＳＵＲＦＣＯＭ１５００ＤＸ−１２：東京精密計測社)を用いて表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）を周方向測定しその平均値とした。なお、表面の粗さＲｚは、上記測定装置を用い、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に従って、ロールの軸方向について、測定長４．０ｍｍ、カットオフ値０．８、測定速度０．３０ｍｍ／ｓｅｃの条件で、導電性ロールの両端部から５ｍｍの位置、および、両端部５ｍｍの位置を基準に３等分した軸方向中央部分の３箇所について測定し、その平均値とした。

＜評価基準＞
以下に示す基準で評価を行った。なお、評価は、押出成形、加硫後の真円度試験、粗さ試験で評価した。

［真円度］
○：真円度が１０μｍ未満、
△：真円度が１０μｍ以上１５μｍ未満、
×：真円度が１５μｍ以上２０μｍ未満、
××：真円度が２００μｍを超える。

［粗さ］
○：粗さＲｚが１０μｍ未満、
△：粗さＲｚが１０μｍ以上１５μｍ未満、
×：粗さＲｚが１５μｍ以上２０μｍ未満、
××：粗さＲｚが２００μｍを超える。

−実機評価−
上述の方法で作製された実施例および比較例の導電性ロールを帯電ロールとして図１に示すカラー複写機ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ４００ＣＰ：富士ゼロックス社製に装着し、カラー複写機ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ４００ＣＰ用のカラートナー（シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナー、黒トナー）を用い、Ａ４用紙５０，０００枚印字テスト（１０℃、１５％ＲＨ環境下で２５，０００枚印刷後、２８℃、８５％ＲＨ環境下で２５，０００枚印字）を行った。なお、途中で大きな問題が発生した場合には、その時点で印字を中止した。

画質評価は、初期及び５０，０００枚走行後の画像について、目視によってハーフトーン画像中での濃度ムラの有無により以下の基準で判定した。なお、初期の濃度ムラについては、表２に全振れによる濃度ムラとして記載し、５０，０００枚走行後の濃度ムラについては、表２のフィルミングによる経時濃度ムラとして記載した。
◎：濃度ムラ等の欠陥無し。
○：極軽微な濃度ムラ発生。
△：軽微な濃度ムラ発生。
×：実使用不可の濃度ムラ発生。

本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置への適用がある。

１０加硫化過程の未加硫ゴム、２０，２２表面処理炭酸カルシウム、２００画像形成装置、４００ハウジング、４０１，４０１ａ〜４０１ｄ電子写真感光体、４０２，４０２ａ〜４０２ｄ帯電ロール、４０３露光装置、４０４，４０４ａ〜４０４ｄ現像装置、４０５ａ〜４０５ｄトナーカートリッジ、４０６駆動ロール、４０７張力付与ロール、４０８背面ロール、４０９中間転写ベルト、４１０，４１０ａ〜４１０ｄ１次転写ロール、４１１トレイ（被転写媒体トレイ）、４１２移送ロール、４１３２次転写ロール、４１４定着ロール、４１５ａ〜４１５ｄ、４１６クリーニングブレード、５００被転写媒体。

Claims

芯金と、芯金の外周に設けられた導電性弾性層とを有する導電性ゴムロールであり、
前記導電性弾性層は、エピクロルヒドリンゴム(Ａ)とアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｂ）との混合物からなる原料ゴムと、原料ゴム１００質量部に対して２０質量部以上６０質量部以下の平均粒径４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の炭酸カルシウムとを含有した未加硫ゴムを加硫化することで得られ、
前記未加硫ゴムは、剪断速度が１０^-7ｒａｄ／ｓｅｃ以上１０³ｒａｄ／ｓｅｃ以下で温度が７０℃以上１２０℃以下における、動的粘弾性の貯蔵弾性率Ｇ’の曲線と損失弾性率Ｇ”の曲線との交点Ｇ’＝Ｇ”が、２．０×１０³Ｐａ以上４．０×１０⁴Ｐａ以下であり、剪断速度が２．０×１０^-3ｒａｄ／ｓｅｃ以上１０^-1ｒａｄ／ｓｅｃ以下におけるＡＳＴＭＤ１６４６に準拠した応力緩和試験のＭＳＲ（machine stress rating）値が０．４以上であり、かつ、加硫化して得られた導電性弾性層のゴム硬度が６０以下であることを特徴とする導電性ゴムロール。
前記炭酸カルシウムは、表面処理剤により表面処理された表面処理炭酸カルシウムであり、
前記表面処理剤が脂肪酸であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ゴムロール。
前記導電性ゴムロールが、帯電ロールまたは転写ロールであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導電性ゴムロール。
芯金の外周に設けられる導電性弾性層の成形が、押出し成形であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導電性ゴムロール。
潜像保持体と、
前記潜像保持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記潜像保持体を露光して前記潜像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、
静電荷像現像用現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、
前記トナー像を前記潜像保持体から被転写体に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面に残存したトナーを除去するためのクリーニング手段からなる群より選ばれる少なくとも一種と、
を含み、
前記帯電手段に用いる帯電ロールが請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導電性ゴムロールであるか、または、前記転写手段における転写ロールが請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導電性ゴムロールであるか、または、前記帯電ロールおよび転写ロールが請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導電性ゴムロールであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を静電荷像現像用現像剤を用いて現像する現像手段と、現像されたトナー画像を中間転写体を介してまたは介さずに被転写体上に転写する転写手段と、前記被転写体上のトナー画像を定着する定着手段と、を含む画像形成装置であり、
前記潜像形成手段に用いる帯電ロールが請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導電性ゴムロールであるか、または、前記転写手段における転写ロールが請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導電性ゴムロールであるか、または、前記帯電ロールおよび転写ロールが請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導電性ゴムロールであることを特徴とする画像形成装置。