JP3639773B2 - 半導電性ゴム組成物、帯電部材、電子写真装置、プロセスカートリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気抵抗値の設定が容易で、その電気抵抗値が均質で安定しており、温度や湿度などの環境変動に影響されにくい半導電性ゴム組成物に関するものであり、詳しくは、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置において、帯電、現像、転写などのプロセスで、感光体に圧接して用いられる導電性部材の弾性体層に好適な半導電性ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機や光プリンタ等の電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置において、感光体や誘電体等の像担持体面を帯電処理する手段としては、従来よりコロナ放電装置が利用されてきた。
【０００３】
しかしながら、コロナ放電装置は像担持体などの被帯電体面を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効であるものの、高価な高圧電源を必要とするため装置が大型になる、放電の際にオゾンなどのコロナ生成物の発生が多い、異常放電により被帯電体面が破壊される等の不具合が発生する場合があった。
【０００４】
この様なコロナ放電装置に対して、近年では接触帯電方式が採用されつつある。接触帯電方式においては、電圧を印加した帯電する部材（帯電部材とも記載する）を、被帯電体面に近接または接触させて、被帯電体面を帯電処理するもので、コロナ放電式に対して、オゾンなどのコロナ生成物の発生が少ない、構造が簡単で低コスト化や装置の小型化が図れる、異常放電による被帯電体面の破壊が少ない等の利点がある。そして、一般的には、金属製芯金の軸上に半導電性の弾性体層が形成されたゴムローラ形の帯電部材が使用される。
【０００５】
接触帯電方式で用いられる帯電部材の弾性体層には、感光体等の被帯電体表面のピンホールや傷などにより生じるリークを防止するために、適度な導電性が必要である。また、被帯電体を均一に帯電させるためには、帯電部材の電気抵抗値が体積固有抵抗率で１×１０³〜１×１０⁹Ω・ｃｍ程度の均一な半導電性であることが重要である。そして、この様な電気特性を実現するために、従来、導電性カーボンブラック等の電子導電系の導電粒子が配合され半導電化された電子導電性ゴム材料を用いて、弾性体層を作製してきた。
【０００６】
しかしながら、この様な電子導電系ゴム材料は原料ゴムに配合する導電性カーボンブラック等の導電粒子の添加量によって、電気抵抗を調整することができるものの、体積固有抵抗率が１×１０³〜１×１０⁹Ω・ｃｍの半導電領域においては、導電粒子の配合量の僅かな変化により、電気抵抗が大きく変化する場合がある。この場合、半導電領域において均質な所望の電気抵抗値を示す弾性体層を作製することが困難となり、帯電部材内および帯電部材間で電気抵抗のバラツキが生じやすい。
【０００７】
また、電子導電性ゴム材料においては、電気伝導性が導電粒子間距離に大きく依存している。そのため、導電粒子間の電荷は印加電圧が大きいほど電場効果により伝わり易くなるので、電気抵抗値の電圧依存性が大きく、安定した電流値で均一な画像が得られにくい場合もある。
【０００８】
特許第２７０５７８０号公報には、導電性顔料および高分子弾性体を有する導電層を備えた接触帯電部材において、該導電層が、導電性顔料に対する親和性について、高分子弾性体Ａの方が高分子弾性体Ｂよりも大きい関係にある少なくとも２種類の高分子弾性体を１つの層中に有しているものであって、高分子弾性体Ａと高分子弾性体Ｂの各存在部に含有される導電性顔料の割合が、高分子弾性体Ａの存在部においてより多い関係にある接触帯電部材が開示されている。
【０００９】
このゴム材料は、導電性顔料との親和性の大きい高分子弾性体に導電性顔料を均一分散させることで、抵抗値は低いがムラの小さい高分子弾性体部を、他方、導電性顔料との親和性が低く、導電性顔料を含まないか、相対的に少なく含む高抵抗高分子弾性体部とを均一に共存させることで、全体として、中抵抗領域でムラの小さい帯電特性の安定した接触帯電部材を得ることが出来るものである。
【００１０】
しかし、導電性顔料が主として島部の高分子弾性体部に含有されている形態では、海部の高分子弾性体は高抵抗領域となっているため、島間における電気伝導度は印加電圧に依存し、帯電部材の抵抗値の電圧依存性が大きくなる傾向が生じる。
【００１１】
一方、電気抵抗が均一で、抵抗の電圧依存性が小さなゴム組成物を得る手法としては、エピクロルヒドリンゴム等のそれ自身が半導電性を有する極性ゴム；イオン導電剤が配合され半導電化されたゴム組成物等のイオン導電性ゴム材料により、弾性体層を構成することが知られているが、この場合、温度や湿度の環境変動により体積固有抵抗値が変動するため、電気特性が環境条件によって変化する場合がある。
【００１２】
更に、イオン導電性ゴム材料においては、イオン導電剤を多量に配合しても体積固有抵抗率を１×１０⁵Ω・ｃｍ以下とすることが困難であったり、イオン導電剤が感光体に移行し汚染を引起こして画像不良が発生する場合があった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明はポリマー粒子相が導電粒子を含有しているポリマー粒子相、即ち、電子導電性であるポリマー粒子相を含む半導電性ゴム組成物において、電気抵抗の印加電圧による変動が小さく、電気的特性が均一で、電気的特性が温度や湿度等の環境の変化に影響されず、電気的特性が経時的に安定であり、感光体等の被帯電部材の汚染が抑制された帯電部材を作製し得る、半導電性ゴム組成物を提供することを目的とする。
【００１４】
また、この様な帯電部材が配設された電子写真装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明によれば、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を有している半導電性ゴム組成物であって、
該イオン導電性ゴム材料は、体積固有抵抗率１×１０¹²Ω・ｃｍ以下の原料ゴムＡより主になり、
該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おり、
該原料ゴムＡは、エピクロルヒドリンホモポリマー、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、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、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体およびアクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水添物からなる群より選ばれる１種類以上の重合体であることを特徴とする半導電性ゴム組成物が提供される。
【００１６】
また、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に接触させることにより該被帯電体を帯電する帯電部材において、
該帯電部材が弾性体層を有し、該弾性体層が上記の半導電性ゴム組成物から形成されていることを特徴とする帯電部材が提供される。
【００１７】
更に、帯電部材および電子写真感光体を有する電子写真装置において、
該帯電部材は、上記の帯電部材であることを特徴とする電子写真装置が提供される。
【００１８】
加えて、電子写真感光体および帯電部材を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、
該帯電部材が上記の帯電部材であることを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２０】
本発明においては、図１に示す様に、原料ゴムＡより主になるイオン導電性ゴム材料から形成されるポリマー連続相１１と、原料ゴムＢに導電粒子を配合することにより導電性が付与された電子導電性ゴム材料から形成されるポリマー粒子相１２とを含んでなる海島構造を構築することにより、電気抵抗の電圧依存性やバラツキが小さく、電気抵抗の環境依存性が小さい半導電性のゴム組成物を作製することができる。
【００２１】
また、ポリマー連続相のイオン導電性ゴム材料は、体積固有抵抗率が１×１０¹²Ω・ｃｍ以下の原料ゴムＡから主になる。このため、イオン導電性ゴム材料に導電粒子を配合する必要はなく、仮に配合したとしても、配合された導電粒子はイオン導電性ゴム材料の導電性に殆ど寄与しない。この結果、半導電性ゴム組成物全体の電気抵抗の電圧依存性を小さくすることができる。
【００２２】
更に、ポリマー連続相を形成するイオン導電性ゴム材料と、ポリマー粒子相を形成する電子導電性ゴム材料とのブレンド比率を変化させ、ポリマー粒子相の存在比率を変化させることにより、半導電性ゴム組成物の電気抵抗を変化させることができる。このため、得られる半導電性ゴム組成物全体の電気抵抗を容易に所望の値とすることができる。
【００２３】
加えて、ポリマー連続層を形成するイオン導電性ゴム材料自体は、環境変動によって電気抵抗値が変動しやすい場合もあるが、ゴム組成物全体の中抵抗性は、低抵抗性であるポリマー粒子相の存在比率により決定される。このため、半導電性ゴム組成物全体の電気抵抗は、温度や湿度等の環境変動によっても変化し難い。
【００２４】
本発明におけるイオン導電性ゴム材料とは、エピクロルヒドリンゴム等のそれ自身が半導電性を有する極性ゴム；イオン導電剤が配合され半導電化されたゴム組成物等を意味している。
【００２５】
また、イオン導電性ゴム材料を主に構成する原料ゴムＡとは、導電粒子を含まない状態で、体積固有抵抗率が１×１０¹²Ω・ｃｍ以下であって、エピクロルヒドリンホモポリマー、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、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、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体およびアクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水添物からなる群より選ばれる１種類以上の重合体をいう。
【００２６】
更に、ポリマー連続相となるイオン導電性ゴム材料の体積固有抵抗率は、１×１０¹²Ω・ｃｍ以下とされ、１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下がより好ましい。海島構造の半導電性ゴム材料の体積固有抵抗率については、ポリマー連続相の電気特性が、ポリマー粒子相の電気特性と比較して、半導電性ゴム組成物全体の電気特性に大きく寄与する傾向にある。このため、ポリマー連続層の体積固有抵抗率が１×１０¹²Ω・ｃｍ以下であれば、中抵抗領域の半導電性ゴム組成物を容易に作製することができる。また、体積固有抵抗率が１×１０¹²Ω・ｃｍ以下であれば、電気抵抗を低下するために、ポリマー粒子相の比率を大きくする必要はない。
【００２７】
一般に、非相溶系のポリマーブレンドの場合、その海島構造は各々のポリマー粘度やブレンド条件にもよるが、組成比が大きなポリマーが連続相になる傾向がある。従って、上述の様に、体積固有抵抗率が１×１０¹²Ω・ｃｍ以下のイオン導電性ゴム材料を使用することにより、電子導電性ゴム材料のブレンド比率を小さくすることができ、ポリマー粒子相の比率を低下することができる。その結果、安定したポリマー粒子相の形成が可能となり、半導電性ゴム組成物全体の海島構造が安定する。
【００２８】
なお、１×１０¹²Ω・ｃｍ以下の体積固有抵抗率を有するイオン導電性ゴム材料は、絶縁性のゴムにイオン導電剤を配合することによって得ることもできるが、絶縁性のゴムの電気抵抗を低下させるためには、イオン導電剤を多量に配合する必要がある。この場合、絶縁性のゴムはイオン導電剤との相溶性に乏しいため、イオン導電剤がブリードアウトすることにより、感光体を汚染する場合があるため、好ましくない。
【００２９】
以上より、体積固有抵抗率が１×１０¹²Ω・ｃｍ以下のイオン導電性ゴム材料で使用される原料ゴムＡは、エピクロルヒドリンホモポリマー（ＣＨＣ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体（ＣＨＲ）、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（ＣＨＲ−ＡＧＥ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水添物（Ｈ−ＮＢＲ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類以上の重合体である。これらのゴム単体、又は、２種類以上のブレンド物は導電剤無配合でも、体積固有抵抗率が１×１０¹²Ω・ｃｍ以下のイオン導電性を示す。
【００３０】
なお、原料ゴムＡに、ブリードアウトしない程度にイオン導電剤を配合する場合もある。イオン導電剤としては、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム等の無機イオン物質；ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、トリオクチルプロピルアンモニウムブロミド、変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート等の陽イオン性界面活性剤；ラウリルベタイン、ステアリルべタイン、ジメチルアルキルラウリルベタイン等の両性イオン界面活性剤；過塩素酸テトラエチルアンモニウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、過塩素酸トリメチルオクタデシルアンモニウム等の第四級アンモニウム塩；トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等の有機酸リチウム塩を例示することができる。
【００３１】
上記の様なイオン導電剤の配合量は、原料ゴムＡの１００質量部に対して、一般に、０．５質量部以上５．０質量部以下とされる。
【００３２】
また、原料ゴムＡに、補強剤として、原料ゴムＡの導電性に影響がない程度に、即ち、原料ゴムＡの抵抗値が、ほとんど変動しない範囲の量で、補強性カーボンブラックを配合することも可能である。ここで使用する補強性カーボンブラックとしては、導電性が低い、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＭＴカーボン等を挙げることができる。
【００３３】
上記の様なカーボンブラックの配合量は、原料ゴムＡの１００質量部に対して、一般に、５質量部以上５０質量部以下とされる。
【００３４】
本発明における電子導電性ゴム材料とは、導電性カーボンブラック等の電子導電系の導電粒子が配合され半導電化されたゴム組成物等を意味する。
【００３５】
電子導電性ゴム材料で使用される原料ゴムＢは、原料ゴムＡと所定の比率でブレンドすることによりポリマー粒子相を形成し得るものであれば特に限定されないが、原料ゴムＢの溶解度定数（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：ＳＰ値）は１７．８（ＭＰａ）^1/2未満であることが好ましい。
【００３６】
また、原料ゴムＡは極性ゴムであり、原料ゴムＢは原料ゴムＡと非相溶であり、原料ゴムＢのＳｐ値は原料ゴムＡのＳｐ値のより小さいことが好ましい。
【００３７】
一般に、２種類のゴムをブレンドする場合、混合条件等にもよるが、それぞれのゴムのＳＰ値の差が大きいほど、非相溶性が強まり海島構造が安定して形成される。
【００３８】
従って、原料ゴムＡが極性ゴムで分子内に極性の官能基を有し、原料ゴムＡのＳＰ値が１７．８（ＭＰａ）^1/2以上の場合、原料ゴムＢは、ＳＰ値が１７．８（ＭＰａ）^1/2未満の非極性ゴムであることが好ましい。
【００３９】
特に、原料ゴムＡと原料ゴムＢのＳＰ値の差は１．０（ＭＰａ）^1/2以上が好ましい。ＳＰ値の差が１．０（ＭＰａ）^1/2以上のゴムを使用すれば、安定した海島構造が実現できる。
【００４０】
なお、本発明に於けるＳＰ値は文献値、或いは分子構造から分子を構成する原子団のモル吸引力より算出するＳｍａｌｌの計算法を用いても良いし、粘度法、膨潤法、ガスクロマトグラフィー法等により実験的に求めてもよい。
【００４１】
以上の様な原料ゴムＢの好ましい例としては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム等を挙げることができる。
【００４２】
以上の様な観点から、原料ゴムＡとしては、エピクロルヒドリンホモポリマー（ＣＨＣ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体（ＣＨＲ）、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（ＣＨＲ−ＡＧＥ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水添物（Ｈ−ＮＢＲ）と；原料ゴムＢとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）との組合わせが望ましい。
【００４３】
特に老化性と共加硫性に優れることから、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（ＣＨＲ−ＡＧＥ）と、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）との組合わせが最も好ましい。
【００４４】
原料ゴムＢに配合される導電粒子は電子導電性の導電剤であり、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン、酸化錫等の酸化物；Ｃｕ、Ａｇ等の金属；酸化物または金属が表面に被覆され導電化された粒子等を例示することができ、必要に応じて、これらの導電粒子の２種類以上を適宜量配合して使用する場合もある。
【００４５】
なお、原料ゴムＢとしては、一般に、体積固有抵抗率１×１０¹⁴Ω・ｃｍ以上のものが好ましい。
【００４６】
また、導電粒子の配合量は、原料ゴムＢの１００質量部に対して、一般に、１質量部以上２００質量部以下が好ましい。
【００４７】
以上の様な導電剤のうち、導電化効率が高い、ゴムとの親和性が大きい等の理由により、導電性カーボンブラックより主になる導電粒子が好ましい。
【００４８】
一般に、カーボンブラックは、平均粒径１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の一次粒子がアグリゲートした房状の高次構造を有している。この房状の高次構造はストラクチャーと呼ばれ、その程度はＤＢＰ吸油量（ｃｍ³／１００ｇ）で定量化される。なお、ＤＢＰ吸油量（ｃｍ³／１００ｇ）とは、１００ｇのカーボンブラックが吸着するジブチルフタレートの体積であり、ＪＩＳ Ｋ ６２１７に準じて測定される。ＤＢＰ吸油量が大きいほどストラクチャーが発達しており、導電化能が高い。また、カーボンブラックの平均粒径は ＡＳＴＭ Ｄ３８４９−８９に規定される、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた観察により、測定することが出来る。
【００４９】
本発明で使用される導電性カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、１１０ｃｍ³／１００ｇ以上が好ましく、１３０ｃｍ³／１００ｇ以上がより好ましく、１５０ｃｍ³／１００ｇがさらに好ましい。この様に、ＤＢＰ吸油量の高い導電性カーボンブラックは、ストラクチャーが高度に発達している為、顕微鏡観察等により、補強性カーボンブラック等の他の充填剤と区別することが出来る。なお、補強性カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、一般に１１０ｃｍ³／１００ｇ未満である。
【００５０】
以上の様な特性を有するカーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製）、デンカブラック（電気化学工業社製）、旭ＨＳ−５００（旭カーボン社製）、ＶａｌｃａｎＸＣ７２（キャボット社製）等を挙げることができ、中でも、少量にて導電性が得られるため弾性体層の硬度上昇を抑制できる等の理由により、ケッチェンブラックが好ましい。
【００５１】
なお、導電性カーボンブラックは、１００質量部の原料ゴムＢに対して、５質量部以上１００質量部以下と比較的多量に配合されることが好ましい。多量に配合し、電気抵抗を低下させることにより、ポリマー粒子相の導電性のバラツキと電圧依存性を低減することができる。また、ポリマー粒子相の比率によって抵抗調整を行うことから、ポリマー粒子相はポリマー連続相より、電気抵抗の低いゴムで構成される。各相の電気抵抗の測定としては、各相を構成するゴム材料の電気抵抗を測定する、又は、最終的に得られた半導電性組成物の超薄切片を作製し、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の電流同時測定法を用い、カンチレバーと電極間に流れる電流値を測定することによって、各ポリマー相の電気抵抗を測定することもできる。
【００５２】
本発明においては、実質的にポリマー粒子相のみが導電粒子により導電化されている必要があり、導電粒子はポリマー粒子相に偏在している必要がある。そのためには、原料ゴムＢとの親和性の大きい導電粒子を配合することが好ましい。
【００５３】
また、一般に、２種類のポリマーの混合物に導電性カーボンブラック等の導電粒子を配合した場合、各々のポリマー粘度や導電粒子との親和性にもよるが、通常、ＳＰ値の大きいポリマーに導電粒子が偏在する。よって、原料ゴムＡ及び原料ゴムＢをブレンドしたゴム組成物に導電粒子を混合する方法；原料ゴムＡ、原料ゴムＢおよび導電粒子を一括して混合する方法等を採用した場合、ＳＰ値の大きい原料ゴムＡに導電粒子が偏在し易くなる。
【００５４】
本発明では、ＳＰ値の小さい原料ゴムＢを含むポリマー粒子相に、導電性カーボンブラック等の導電粒子を偏在させる必要がある。
【００５５】
このためには、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製する方法が有効である。
【００５６】
即ち、原料ゴムＢに導電粒子を配合して電子導電性ゴム材料を作製し、得られた電子導電性ゴム材料と、イオン導電性ゴム材料とをブレンドすることにより、ポリマー粒子相に導電粒子が偏在された半導電性ゴム組成物を製造することができる。
【００５７】
なお、ブレンド方法としては、バンバリーミキサーや加圧式ニーダーといった密閉型混合機を使用した混合方法や、オープンロールの様な開放型の混合機を使用した混合方法等を例示することができる。
【００５８】
また、得られた半導電性ゴム組成物の海島構造、導電粒子の偏在の状態等は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて観察することができる。特に、導電性カーボンブラックは補強性カーボンブラックに比較してストラクチャーが高度に発達しており、補強性カーボンブラックや他の充填剤と区別することが可能である。
【００５９】
本発明においては、導電粒子はポリマー粒子相にのみ存在している状態が、最も好ましい。しかしながら、予めポリマー粒子相に含まれる原料ゴムＢのみに導電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と、ポリマー連続相を形成させる原料ゴムＡとをブレンドする手法を採った場合でも、若干の導電粒子がポリマー連続相に移行する現象が見られる。
【００６０】
本発明において、導電粒子は導電性に寄与しない程度であれば、ポリマー連続相に存在しても構わない。ポリマー連続相に導電性に寄与しない程度の導電粒子の存在量としては、ポリマー粒子相の単位体積当りにおける導電粒子の存在量が、ポリマー連続相の単位体積当りにおける導電粒子の存在量の２倍以上が好ましく、５倍以上がより好ましい。
【００６１】
なお、原料ゴムＡを含むポリマー連続相と、原料ゴムＢを含むポリマー粒子相とからなる海島構造を安定して出現させるためには、原料ゴムＡ及びＢのゴム粘度、原料ゴムＡ及びＢのブレンド比等が重要となる。一般的に非相溶系の２種のポリマーを混合する場合、容積比率の大きい方のポリマーが連続層になりやすく、材料粘度が低い方のポリマーが連続層になりやすい傾向にある。
【００６２】
本発明においては、原料ゴムＡ及びＢのブレンドに先立ち、導電粒子を原料ゴムＢに予め配合することにより、電子導電性ゴム材料を作製する。このため、電子導電性ゴム材料の粘度は、原料ゴムＢの粘度よりも高く、この結果、電子導電性ゴム材料はポリマー粒子相を形成し易くなる。特に、電子導電性ゴム材料のブレンド比率が多い場合に、電子導電性ゴム材料の粘度は、原料ゴムＡ又はイオン導電性ゴム材料の粘度より高いことが好ましい。
【００６３】
更に、原料ゴムＡ及びＢのブレンド比、即ち、原料ゴムＡ／原料ゴムＢ（質量比）は９５／５から４０／６０の範囲が好ましく、安定した海島構造を出現させる為には、両者の粘度差はムーニー粘度計を用いた１００℃でのＭＬ１＋４の値において５ポイント以上６０ポイント以下の粘度差であることがさらに好ましい。
【００６４】
以上に説明した様に、本発明によれば、電気的特性が均一で、電気的特性が温度や湿度等の環境の変化に影響されず、電気的特性が経時的に安定であり、感光体等の被帯電部材の汚染が抑制された半導電性ゴム組成物が提供されるため、電子写真装置等における、現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等の導電性部材の弾性体層として好適に使用できる。
【００６５】
なお、帯電部材の弾性体層は、被帯電体を均一に帯電させるために、均一な半導電性を有することに加え、感光体への均一な接触を確保するために、低硬度であることが望ましい。
【００６６】
一般に、低硬度な弾性体層を得るために可塑剤を配合する手法がとられるが、可塑剤を多量配合した場合、弾性体層の表面に、これらの可塑剤がブルームすることによって感光体を汚染する場合がある。特に、ポリマー連続相の原料ゴムＡは耐油性の高いポリマーであり、オイル膨潤性が低いことから可塑剤のブルームが生じやすい。しかしながら、本発明においては、ポリマー粒子相を形成する原料ゴムＢに可塑剤を多量に配合することができる。そして、ポリマー粒子相に配合された可塑剤の弾性体層表面へのブルームは、耐油性の高いポリマー連続相のオイルバリアー効果によって、抑制される。
【００６７】
従って、本発明においては、可塑剤を多量に配合して低硬度化した場合においても、感光体の汚染等が抑制されるため好ましい。なお、可塑剤としては、パラフィンオイル、ナフテンオイル、アロマオイル等を例示することができ、これらの可塑剤を、原料ゴムＢの１００質量部に対して、５質量部以上２００質量部以下の範囲で配合することができる。
【００６８】
以上の様にして、弾性体層のＪＩＳ−Ａ硬度を、６０°以下とすることが好ましい。
【００６９】
加えて、各ポリマー相には、必要に応じてゴムの配合剤として一般に用いられている充填剤、加工助剤、架橋助剤、架橋促進剤、架橋促進助剤、架橋遅延剤、粘着付与剤、分散剤、発泡剤等を添加することができる。
【００７０】
図２には、本発明における導電性部材の例として、帯電ローラ２０の構成を示しており、金属製の芯金２１の外周に、弾性体層２２及び表面被覆層２３が積層されている。
【００７１】
弾性体層の形成方法としては、未加硫の半導電性ゴム組成物を押出機によりチューブ状に押出成形し、これを加硫缶で加硫成形したものに芯金を圧入後、表面を研磨して所望の外径とする方法；加硫後の半導電性ゴム組成物をクロスヘッドを装着した押出機により、芯金を中心に円筒形に共押出し、所望の外径の金型内部に固定、加熱し、成形体を得る方法等を挙げることができる。
【００７２】
図４には、帯電ローラの電気抵抗測定装置の概略図を示した。帯電ローラ２０は芯金２１の両端部を不図示の押圧手段で円柱状のアルミドラム４１に圧接され、アルミドラム４１の回転駆動に伴い従動回転する。この状態で、帯電ローラ２０の芯金部分２１に直流電圧を外部電源４２を用いて印加し、４１のアルミドラムに直列に接続した基準抵抗４３にかかる電圧から、帯電ローラの電気抵抗値を測定できる。
【００７３】
帯電ローラの弾性体層の１５℃、１０％Ｒ．Ｈ．（Ｌ／Ｌとも記載する）環境下で電圧１００Ｖ印加時の電気抵抗値は、帯電バイアス電圧を感光体に印加することができるよう、１×１０³Ω以上１×１０⁹Ω以下が好ましい。
【００７４】
また、弾性体層の電気的特性の均一性は、帯電ローラを１回転させ、その間の電気抵抗値の最大値および最小値を測定し、最大値／最小値より計算される周ムラを指標とすることができる。周ムラは１．５以下が好ましい。
【００７５】
更に、環境の変化にる弾性体層の電気的特性の変化は、弾性体層の３２．５℃、８０％Ｒ．Ｈ．（Ｈ／Ｈとも記載する）環境下で電圧１００Ｖ印加時の電気抵抗値を測定し、Ｌ／Ｌ及びＨ／Ｈ環境下での電気抵抗値のそれぞれの常用対数値をとり、その差より計算される環境変動を指標とすることができる。環境変動は、１．０以下が好ましい。
【００７６】
加えて、電圧の変化にる弾性体層の電気的特性の変化は、弾性体層のＬ／Ｌ環境下で電圧２５Ｖ印加時の電気抵抗値を測定し、１００Ｖ及び２５Ｖでの電気抵抗値のそれぞれの常用対数値をとり、その差より計算される電圧変動を指標とすることができる。電圧変動は、０．５以下が好ましい。
【００７７】
以上の様な特性を有する弾性体層の表面には、表面被覆層が形成されていることが好ましい。
【００７８】
表面被覆層は、感光体上にピンホール等の欠陥が生じた場合に、ここに帯電電流が集中して、帯電部材、感光体が破損することを防止するためのものであり、電気抵抗値としては１×１０⁶〜１×１０¹⁰Ω程度が要求され、一般的には、アクリル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、シリコーン等のバインダー高分子に、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン、酸化錫等の酸化物；Ｃｕ、Ａｇ等の金属、酸化物や金属を粒子表面に被覆して導電化した導電粒子；ＬｉＣｌＯ₄、ＫＳＣＮ、ＮａＳＣＮ、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃等のイオン性電解質等を適宜量分散させることにより、所望の電気抵抗値としたものが用いられる。
【００７９】
表面被覆層の形成方法としては、上記の様なバインダー高分子を溶剤に溶解または分散し、これに導電フィラーを分散させた液を、ディッピング、ビーム塗工、ロールコーター等の塗工法によって、弾性体層表面にコーティングする方法；、バインダー高分子中に導電フィラーを練り込み、それを押出機などによって円筒形状に成形したものを弾性体層に被覆する方法等を挙げることができる。
【００８０】
なお、本発明における帯電ローラには、必要に応じて、弾性体層や表面被覆層以外に、接着層、拡散防止層、下地層、プライマー層等の機能層を設けることもできる。
【００８１】
図３に本発明の帯電部材を有する電子写真装置の概略構成を示した。３１は被帯電体としての像担持体（感光体）であり、本例のものはアルミニウム等の導電性支持体３１ｂとその外周面に形成した感光層３１ａを基本構成層とするドラム型の電子写真感光体である。支軸３１ｃを中心に図面上時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。
【００８２】
２０はこの感光体３１面に接して感光体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電処理する帯電部材であり、本例はローラタイプのものである。帯電ローラ２０は中心芯金２１と、その外周に形成した下層の弾性体層２２と、更にその外周に形成した上層の表面被覆層２３から成り、芯金２１の両端部を不図示の押圧手段で感光体３１の回転駆動に伴い従動回転する。
【００８３】
而して、電源３３で摺擦電源３３ａにより、芯金２１の所定の直流（ＤＣ）バイアス、あるいは直流＋交流（ＤＣ＋ＡＣ）バイアスが印加されることで回転感光体３１の周面が所定の極性・電位に接触帯電される。帯電部材２０で均一に帯電処理を受けた感光体３１面は次いで露光手段３４により目的画像情報の露光（レーザービーム走査露光、原稿画像のスリット露光等）を受けることで、その周面に目的の画像情報に対した静電潜像が形成される。
【００８４】
なお、光像露光は、電子写真装置を複写機プリンタとして使用する場合には、原稿からの反射光や透過光、あるいは、原稿を読み取り信号化し、この信号に基づいてレーザービームを走査したり、ＬＥＤアレイを駆動したり、または液晶シャッターアレイを駆動したりすること等により行われる。
【００８５】
次いで、得られた潜像は現像手段３５によりトナー画像として順次に可視像化されていく。このトナー画像は次いで転写手段３６により不図示の給紙手段部から感光体３１の回転と同期取りされて適正なタイミングをもって感光体３１と転写手段３６との間の転写部へ搬送された転写材３７面に順次転写されていく。本例の転写手段３６は転写ローラであり、転写材３７の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで感光体３１面側のトナー画像が転写材３７の表面側に転写されていく。
【００８６】
トナー画像の転写を受けた転写材３７は感光体３１面から分離されて不図示の像定着手段へ搬送されて像定着を受け、画像形成物として出力される。あるいは、裏面にも像形成するものでは転写部への再搬送手段へ搬送される。
【００８７】
像転写後の感光体３１面はクリーニング手段３８で転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて洗浄面化されて繰り返して作像に供される。
【００８８】
なお、図３に示した様な帯電ローラ２０以外にも、像担持体３１の帯電処理手段として、ブレード状タイプ、ブロック状タイプ、ベルト状タイプ等の帯電部材を使用することもできる。
【００８９】
また、帯電ローラ２０は、面移動駆動される感光体３１に従動駆動させてもよいし、非回転のものとさせてもよいし、感光体３１の面移動方向に順方向または逆方向に所定の周速度をもって積極的に回転駆動させるようにしてもよい。
【００９０】
そして、帯電ローラ２０の様な、電子写真感光体を帯電する帯電部材として、本発明の帯電部材を採用することにより、高い性能を有する電子写真装置を製造することができる。
【００９１】
また、転写手段３６の様な、転写用帯電部材として本発明の帯電部材を採用することにより、高い性能を有する電子写真装置を製造することができる。
【００９２】
更に、本発明の帯電部材は、転写用、１次帯電用、除電用の他、給紙用ローラなどの搬送用として用いることもできる。
【００９３】
本発明の帯電部材を使用しうる電子写真装置としては、複写機、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ、あるいは、電子写真製版システムなどの電子写真応用装置などが挙げられる。
【００９４】
本発明においては、図３に示されるように、感光体、帯電部材、現像手段及びクリーニング手段のような電子写真装置の複数の要素がプロセスカートリッジに一体的に組み込まれることもできる。そうすることで、プロセスカートリッジは装置本体に対して着脱可能とすることができる。例えば、本発明の帯電部材及び必要に応じて現像手段及びクリーニング手段の少なくとも１つを感光体とともにプロセスカートリッジに一体的に組み込み、装置本体のレールなどの案内手段を用いて着脱自在に構成にできる。
【００９５】
【実施例】
以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下特に明記しない限り、「部」は「質量部」を意味しており、試薬等は特に指定のないものは市販の高純度品を用いた。
【００９６】
（実施例１）ゴムローラ１、帯電ローラ１
原料ゴムＢとしてエチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体（ＥＰＴ４０４５ 三井石油化学（株）製）１００部、導電粒子としてケッチェンブラック（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ ケッチェンブラックインターナショナル社製）１０部、軟化剤としてパラフィンオイル（ＰＷ−３８０ 出光興産社製）３０部、加工助剤としてステアリン酸１部を加圧ニーダーで混練し、マスターバッチ１を得た。
【００９７】
なお、ケッチェンブラックのＤＢＰ吸油量は４９５ｃｍ³／１００ｇ、原料ゴムＢの体積固有抵抗率は１．０×１０¹⁶Ω・ｃｍ、原料ゴムＢのＳｐ値は１６．４（ＭＰａ）^1/2であった。
【００９８】
次に、原料ゴムＡとして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（エピクロマーＣＧ ダイソー社製）７５部、加工助剤としてステアリン酸１部、マスターバッチ１を３５．２５部、加硫剤として２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン（パーヘキサ２５Ｂ−４０ 日本油脂社製）２．５部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ−Ｍ６０ 日本化成社製）１．５部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【００９９】
なお、原料ゴムＡの体積固有抵抗率は３．０×１０⁸Ω・ｃｍ、原料ゴムＡのＳｐ値は１８．５（ＭＰａ）^1/2であった。
【０１００】
得られた未加硫ゴム組成物をクロスヘッドを用いた押出成形によって、芯金（直径６ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）を中心として、同軸状に円筒形に同時に押出し、端部を切断して、仕込形状を作製した。得られた仕込形状を有する材料と、芯金の一体化したものを成形金型（内径１５ｍｍ）内部に固定し、１８０℃で１５分のプレス加硫を行った。脱型後、更に電気炉によって２次加硫を１８０℃、３０分行った。その後、表面を研磨し、肉厚３ｍｍの弾性体層が形成されたゴムローラ１を得た。ゴムローラ１の弾性体層のＪＩＳ−Ａ硬度は５２゜であった。
【０１０１】
以上の様にして得られたゴムローラ１の弾性体層から約０．１μｍ厚の超薄切片を作製し、ポリマーの分散状態と導電粒子の分散状態をＴＥＭにて観察した。この結果、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元共重合体がポリマー連続相を、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体がポリマー粒子相を、それぞれ形成し、ケッチェンブラックはポリマー粒子相にのみ存在していることが確認された。
【０１０２】
次に、ゴムローラ１の電気的特性を測定した。その結果、Ｌ／Ｌでの電気抵抗は２５Ｖ印加で１．８×１０⁵Ω、１００Ｖ印加で９．０×１０⁴Ω、周ムラは１．３倍、Ｈ／Ｈでの電気抵抗は３．５×１０⁴Ω、環境変動は０．４、電圧変動は０．３であった。
【０１０３】
次に、ゴムローラ１をシランカップリング剤で処理した。そして、水中に分散させたポリウレタン溶液に、ｐＨ５．５に調整した水中にその界面の電気的反発力で分散させた導電性酸化錫スラリーを固形分比で４０質量％相当分散して塗料を調製し、この塗料をゴムローラ１の弾性体層上にディッピングによってコーティングして、６０μｍの膜厚を形成した。これを電気炉にて１２０℃で３０分加熱乾燥し、両端部を切断してゴム長２２４ｍｍの帯電ローラ１を得た。
【０１０４】
以上の様にして得られた帯電ローラ１をプロセスカートリッジ（ローラ両端５Ｎ荷重でφ３０ｍｍの感光体に同軸上で圧接）に接着し、４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．の環境下で３０日間放置後、電子写真装置（キャノン株式会社製 レーザーショットＬＢＰ−３２０）に組込み、画像形成を行った。その結果、帯電ローラ１から感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【０１０５】
（実施例２）ゴムローラ２、帯電ローラ２
原料ゴムＡとして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（Ｇｅｒｃｈｒｏｎ ３１０６ 日本ゼオン社製）９０部、液状ＮＢＲ（Ｎ２８０ ＪＳＲ社製）１０部、補強剤としてＳＲＦカーボンブラック（旭＃３５ 旭カーボン社製）２０部、加工助剤としてステアリン酸１部を加圧ニーダーで混練しマスターバッチ２を得た。
【０１０６】
なお、原料ゴムＡの体積固有抵抗率は９．０×１０⁷Ω・ｃｍ、原料ゴムＡのＳｐ値は１８．６（ＭＰａ）^1/2であった。
【０１０７】
次に、マスターバッチ１を２８．２部、マスターバッチ２を９６．８部、加硫剤として２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン（パーヘキサ２５Ｂ−４０ 日本油脂社製）２．５部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ−Ｍ６０ 日本化成社製）１．５部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【０１０８】
この未加硫ゴム組成物を使用し、ゴムローラ１の場合と同様にしてゴムローラ２を作製し、ポリマーの分散状態と導電粒子の分散状態をＴＥＭにて観察した。この結果、エピクロリヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体と液状ＮＢＲのブレンド物がポリマー連続相を、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体がポリマー粒子相を、それぞれ形成していることが確認された。尚、導電粒子として配合したケッチェンブラックと補強剤として配合したＳＲＦカーボンは、ＴＥＭ観察において、その形状の違いから区別が可能であり、導電粒子であるケッチェンブラックはポリマー粒子相にのみ存在していることが確認された。
【０１０９】
また、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ２の弾性体層の硬度および電気特性を測定した。その結果、ＪＩＳ−Ａ硬度は４９゜、Ｌ／Ｌでの電気抵抗値は２５Ｖ印加で１．２×１０⁵Ω、１００Ｖ印加で６．０×１０⁴Ω、周ムラは１．２倍、Ｈ／Ｈでの電気抵抗値は２．５×１０⁴Ωで、環境変動は０．４、電圧変動は０．３であった。
【０１１０】
また、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ２の弾性体層の表面をコーティングし、帯電ローラ２を作製した。この帯電ローラ２をプロセスカートリッジに装着し、４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．下で３０日間放置し、その後、電子写真装置に組込み画像形成を行った。その結果、帯電ローラ２から感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【０１１１】
（実施例３）ゴムローラ３、帯電ローラ３
マスターバッチ１を４９．３５部、マスターバッチ２を７８．６５部、加硫剤として２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン（パーヘキサ２５Ｂ−４０ 日本油脂社製）５部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ−Ｍ６０ 日本化成社製）３部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【０１１２】
この未加硫ゴム組成物を使用し、ゴムローラ１の場合と同様にしてゴムローラ３を作製し、ポリマーの分散状態と導電粒子の分散状態をＴＥＭにて観察した。この結果、エピクロリヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体と液状ＮＢＲのブレンド物がポリマー連続相を、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体がポリマー粒子相を、それぞれ形成し、ケッチェンブラックはポリマー粒子相にのみ存在していることが確認された。
【０１１３】
また、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ３の弾性体層の硬度および電気特性を測定した。この結果、ＪＩＳ−Ａ硬度は５１゜、Ｌ／Ｌでの電気抵抗値は２５Ｖ印加で２．０×１０⁵Ω、１００Ｖ印加で８．０×１０⁴Ω、周ムラは１．２倍、Ｈ／Ｈでの電気抵抗値は４．０×１０⁴Ω、環境変動は０．３、電圧変動は０．４であった。
【０１１４】
また、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ３の弾性体層の表面をコーティングし、帯電ローラ３を作製した。得られた帯電ローラ３をプロセスカートリッジに装着し、４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．下で３０日間放置し、その後、電子写真装置に組込み画像形成を行った。その結果、帯電ローラ３から感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【０１１５】
（実施例４）ゴムローラ４、帯電ローラ４
原料ゴムＢとしてエチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体（ＥＰＴ４０４５ 三井石油化学（株）製）１００部、導電粒子としてケッチェンブラック（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ ケッチェンブラックインターナショナル社製）１２部、軟化剤としてパラフィンオイル（ＰＷ−３８０ 出光興産社製）３０部、加工助剤としてステアリン酸１部、酸化亜鉛５部を加圧ニーダーで混練し、マスターバッチ３を得た。
【０１１６】
次に、原料ゴムＡとしてアクリロニトリル−ブタジエン共重合体（Ｎ２３０ＳＶ ＪＳＲ社製）６５部、加工助剤としてステアリン酸１部、酸化亜鉛３部、イオン導電剤として過塩素酸リチウム０．５部、マスターバッチ３を５１．８０部、加硫剤として硫黄０．５部、加硫助剤としてテトラメチルチウラムジスルフィド（ノクセラーＴＴ 大内新興化学工業社製）１．５部、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ノクセラーＣＺ 大内新興化学工業社製）２．０部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【０１１７】
なお、原料ゴムＡの体積固有抵抗率は７．０×１０¹⁰Ω・ｃｍ、原料ゴムＡのＳｐ値は２０．３（ＭＰａ）^1/2であった。
【０１１８】
この未加硫ゴム組成物を使用し、ゴムローラ１の場合と同様にしてゴムローラ４を作製し、ポリマーの分散状態と導電粒子の分散状態をＴＥＭにて観察した。この結果、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体がポリマー連続相を、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体がポリマー粒子相を、それぞれ形成し、ケッチェンブラックはポリマー粒子相にのみ存在していることが確認された。
【０１１９】
また、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ４の弾性体層の硬度および電気特性を測定した。この結果、ＪＩＳ−Ａ硬度は５３゜、Ｌ／Ｌでの電気抵抗は２５Ｖ印加で１．５×１０⁶Ω、１００Ｖ印加で６．０×１０⁵Ω、周ムラは１．３倍、Ｈ／Ｈでの電気抵抗は３．０×１０⁵Ω、環境変動は０．３、電圧変動は０．４であった。
【０１２０】
また、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ４の弾性体層の表面をコーティングし、帯電ローラ４を作製した。得られた帯電ローラ４をプロセスカートリッジに装着し、４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．下で３０日間放置し、その後、電子写真装置に組込み画像形成を行った。その結果、帯電ローラ４から感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【０１２１】
（比較例１）ゴムローラ５
原料ゴムＢとしてエチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体（ＥＰＴ４０４５ 三井石油化学（株）製）１００部、導電粒子としてケッチェンブラック（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ ケッチェンブラックインターナショナル社製）７部、補強剤としてＳＲＦカーボンブラック（旭＃３５ 旭カーボン社製）４０部、軟化剤としてパラフィンオイル（ＰＷ−３８０ 出光興産社製）５０部、加工助剤としてステアリン酸１部を加圧ニーダーで混練してマスターバッチ４を得た。
【０１２２】
次に、マスターバッチ３を１９８部、加硫剤として２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン（パーヘキサ２５Ｂ−４０ 日本油脂社製）７．５部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ−Ｍ６０日本化成社製）５部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【０１２３】
この未加硫ゴム組成物を使用し、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ５を作製し、硬度および電気特性を測定した。この結果、ＪＩＳ−Ａ硬度は４７゜、Ｌ／Ｌでの電気抵抗は２５Ｖ印加で７．０×１０⁵Ω、１００Ｖ印加で１．０×１０⁵Ω、周ムラは１．８倍、Ｈ／Ｈでの電気抵抗は７．０×１０⁴Ω、環境変動は０．２、電圧変動は０．８であった。
【０１２４】
以上より、ゴムローラ５の場合、原料ゴムＡを使用していないため、環境変動は小さいにも関わらず、周ムラ・電圧変動が大きいことが分かった。
【０１２５】
（比較例２）ゴムローラ６
原料ゴムＡとして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−テル３元共重合体（エピクロマーＣＧ−１０２ ダイソー社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進剤としてエチレンチオウレア（アクセル２２Ｓ 川口化学社製）１部、架橋剤として硫黄０．１部、受酸剤として酸化マグネシウム３部、イオン導電剤として過塩素酸リチウム３部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【０１２６】
この未加硫ゴム組成物を使用し、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ６を作製し、硬度および電気特性を測定した。この結果、ＪＩＳ−Ａ硬度は４７゜、Ｌ／Ｌでの電気抵抗は２５Ｖ印加で５．３×１０⁵Ω、１００Ｖ印加で４．０×１０⁵Ω、周ムラは１．１倍、Ｈ／Ｈでの電気抵抗は３．０×１０⁴Ω、環境変動は１．１、電圧変動は０．１であった。
【０１２７】
また、帯電ローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ６の表面をコーティングし、得られた帯電ローラをプロセスカートリッジに装着し、４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．下で３０日間放置し、その後、電子写真装置に組込み画像形成を行った。その結果、帯電ローラから感光体への汚染物質の移行による画像不良が確認された。
【０１２８】
以上より、ゴムローラ６の場合、原料ゴムＢを使用せず、また、イオン導電剤を使用しているため、環境変動が大きいことが分かった。また、ゴムローラ６より作製された帯電ローラを用いた場合、感光体が汚染され、画像不良が発生する場合があることが分かった。
【０１２９】
（比較例３）ゴムローラ７
原料ゴムＡとして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（エピクロマーＣＧ ダイソー社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、導電粒子としてケッチェンブラック（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ ケッチェンブラックインターナショナル社製）４部、加硫剤として２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン（パーヘキサ２５Ｂ−４０ 日本油脂社製）２．５部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ−Ｍ６０ 日本化成社製）１．５部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【０１３０】
この未加硫ゴム組成物を使用し、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ７を作製し、硬度および電気特性を測定した。この結果、ＪＩＳ−Ａ硬度は５０゜、Ｌ／Ｌでの電気抵抗は２５Ｖ印加で２．１×１０⁵Ω、１００Ｖ印加で７．０×１０⁴Ω、周ムラは１．７倍、Ｈ／Ｈでの電気抵抗は５．０×１０⁴Ωで、環境変動は０．１、電圧変動は０．５であった。
【０１３１】
以上より、ゴムローラ７の場合、原料ゴムＢを使用していないため、環境変動は小さいにも関わらず、周ムラが大きいことが分かった。
【０１３２】
（比較例４）ゴムローラ８
原料ゴムＢとしてポリノルボルネンゴム（ノーソレックス ＮＳＸ２０ＮＢ 日本ゼオン（株）製）２００部、導電粒子としてケッチェンブラック（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ ケッチェンブラックインターナショナル社製）１２部、加工助剤としてステアリン酸１部、酸化亜鉛５部を加圧ニーダーで混練し、マスターバッチ５を得た。
【０１３３】
次に、原料ゴムＡとしてエチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体（ＥＰＴ４０４５ 三井石油化学（株）製）１００部、補強剤としてＳＲＦカーボンブラック（旭＃３５ 旭カーボン社製）６０部、軟化剤としてパラフィンオイル（ＰＷ−３８０ 出光興産社製）５０部、加工助剤としてステアリン酸１部、酸化亜鉛５部を加圧ニーダーで混練し、マスターバッチ６を得た。
【０１３４】
マスターバッチ５を６４．４０部、マスターバッチ６を１５１．２０部、加硫剤として硫黄１．５部、加硫助剤として２−メルカプトベンゾチアゾール（ノクセラーＭ 大内新興化学工業社製）１．０部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ノクセラーＴＲＡ 大内新興化学工業社製）１．０部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【０１３５】
この未加硫ゴム組成物を使用し、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ８を作製し、ポリマーの分散状態と導電粒子の分散状態をＴＥＭにて観察した。この結果、ポリノルボルネンゴムがポリマー連続相を、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体がポリマー粒子相を、それぞれ形成していることが確認された。尚、導電粒子として配合したケッチェンブラックと補強剤として配合したＳＲＦカーボンは、ＴＥＭ観察において、その形状の違いから区別が可能であり、導電粒子であるケッチェンブラックはポリマー粒子相にのみ存在していることが確認された。
【０１３６】
また、ゴムローラ１の場合と同様にして、ゴムローラ８の弾性体層の硬度および電気特性を測定した。この結果、ＪＩＳ−Ａ硬度は４８゜、Ｌ／Ｌでの電気抵抗は２５Ｖ印加で２．５×１０⁶Ω、１００Ｖ印加で５．０×１０⁵Ω、周ムラは１．３倍、Ｈ／Ｈでの電気抵抗は３．０×１０⁵Ωで、環境変動は０．２、電圧変動は０．７であった。
【０１３７】
以上より、ゴムローラ８の場合、原料ゴムＡがイオン導電性ゴム材料を使用していないため、環境変動および周ムラは小さいにも関わらず、電圧変動が大きいことが分かった。
【０１３８】
以上に述べた評価結果を表１にまとめた。
【０１３９】
【表１】

なお、表中の総合評価については、ゴムローラの弾性層の電気抵抗の周ムラが１．５倍以下で、かつ、環境変動が１．０以下、電圧変動が０．５以下の場合を○；それ以外の場合を×とした。
【０１４０】
表から明らかなように、本発明におけるゴムローラについては、弾性層の電気抵抗の周ムラは１．３倍以下、環境変動は０．４以下、電圧変動は０．４以下であることが分かった。この結果、帯電ローラから感光体への汚染物質の移行による画像不良も確認されなかった。
【０１４１】
【発明の効果】
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、イオン導電性ゴム材料は、体積固有抵抗率１×１０¹²Ω・ｃｍ以下の原料ゴムＡより主になり、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おり、該原料ゴムＡは、エピクロルヒドリンホモポリマー、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、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、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体およびアクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水添物からなる群より選ばれる１種類以上の重合体である半導電性ゴム組成物を用いて弾性体層を作製することにより、電気的特性が均一で電気抵抗の電圧依存性が小さく、電気的特性が温度や湿度等の環境の変化に影響されず経時的に安定であり、感光体等の被帯電部材の汚染が抑制された帯電部材を作製し得る半導電性ゴム組成物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における海島構造を説明するための模式図である。
【図２】本発明における帯電ローラの例を説明するための模式的断面図である。
【図３】本発明における電子写真装置の例を説明するための模式的断面図である。
【図４】体積固有抵抗率を測定する装置を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１１ ポリマー連続相
１２ ポリマー粒子相
２０ 帯電ローラ
２１ 芯金
２２ 弾性体層
２３ 表面被覆層
３１ 像担持体（感光体）
３１ａ 感光層
３１ｂ 導電性支持体
３１ｃ 支軸
３３ 電源
３３ａ 摺擦電源
３４ 露光手段
３５ 現像手段
３６ 転写手段
３７ 転写材
３８ クリーニング手段
４１ アルミドラム
４２ 外部電源
４３ 基準抵抗

Claims (15)

1. 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を有している半導電性ゴム組成物であって、
   該イオン導電性ゴム材料は、体積固有抵抗率１×１０¹²Ω・ｃｍ以下の原料ゴムＡより主になり、
   該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おり、
   該原料ゴムＡは、エピクロルヒドリンホモポリマー、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、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、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体およびアクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水添物からなる群より選ばれる１種類以上の重合体であることを特徴とする半導電性ゴム組成物。
2. 前記導電粒子は、導電性カーボンブラックであることを特徴とする請求項１記載の半導電性ゴム組成物。
3. 前記導電性カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、１１０ｃｍ³／１００ｇ以上であることを特徴とする請求項２記載の半導電性ゴム組成物。
4. 前記原料ゴムＡは極性ゴムであり、前記原料ゴムＢは原料ゴムＡと非相溶であり、原料ゴムＢのＳｐ値は原料ゴムＡのＳｐ値のより小さいことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の半導電性ゴム組成物。
5. 前記原料ゴムＢの体積固有抵抗率は、１×１０¹⁴Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の半導電性ゴム組成物。
6. 原料ゴムＢは、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体ゴム及びシリコーンゴムからなる群より選ばれる１種類以上の重合体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導電性ゴム組成物。
7. 前記原料ゴムＢに前記導電粒子を配合して前記電子導電性ゴム材料を作製し、
   得られた電子導電性ゴム材料と、前記イオン導電性ゴム材料とをブレンドすることにより得られる請求項１乃至６のいずれかに記載の半導電性ゴム組成物。
8. 電圧を印加した帯電部材を被帯電体に接触させることにより該被帯電体を帯電する帯電部材において、
   該帯電部材が弾性体層を有し、該弾性体層が請求項１乃至７のいずれかに記載の半導電性ゴム組成物から形成されていることを特徴とする帯電部材。
9. 前記弾性体層の１５℃、１０％Ｒ．Ｈ．環境下で電圧１００Ｖ印加時の電気抵抗値は、１×１０³Ω以上１×１０⁹Ω以下である請求項８記載の帯電部材。
10. 前記弾性体層の表面に表面被覆層が形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の帯電部材。
11. 前記表面被覆層は、バインダー高分子中に導電粒子を含有してなるものである請求項１０記載の帯電部材。
12. 帯電部材および電子写真感光体を有する電子写真装置において、
    該帯電部材は、請求項８乃至１１のいずれかに記載の帯電部材であることを特徴とする電子写真装置。
13. 前記帯電部材は、転写用帯電部材である請求項１２記載の電子写真装置。
14. 前記帯電部材は、電子写真感光体を帯電する帯電部材である請求項１２記載の電子写真装置。
15. 電子写真感光体および帯電部材を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、該帯電部材が請求項８乃至１１のいずれかに記載の帯電部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。

Images