JP3724465B2

JP3724465B2 - Conductive rubber roller

Info

Publication number: JP3724465B2
Application number: JP2002242144A
Authority: JP
Inventors: 正幸橋本; 大介太野
Original assignee: Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Chemicals Inc
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: JP2004078127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機や静電記録装置等に用いられる帯電ローラ等の電子写真感光体に接触して用いられる導電性ゴムローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機や静電記録装置等は、均一に帯電された電子写真感光体を露光して得られた静電潜像に現像剤であるトナーを付着させ、そのトナーを紙等の転写媒体に転写することにより画像を形成している。また、電子写真感光体の帯電はコロナ放電による非接触の帯電方式や導電性のローラを使用する接触型の帯電方式があるが、近年、放電によるオゾン発生等の問題により、導電性ローラ方式が主流となっている。
【０００３】
上記導電部材は、その表面の粗さは小さく均一であることが要求されている。表面の凹凸は、トナーや添加剤等の微粒子が付着する原因となり、ローラ汚れに繋がる。ローラが汚れると帯電不良等で機能に支障が生じてしまうため、好ましくない。これは、ゴム弾性層のみで構成されるローラはもちろん、樹脂層等のコーティングを行う場合であってもゴム弾性層の粗さが大きいとコーティング後の粗さに影響してしまう。
【０００４】
前記ローラは所定の配合を混練して押出しし、加硫した後、導電性芯材を挿入し所定の大きさに研削して製造する方法が一般的である。しかし、混練り時や押出し時に入ったエアや加硫時に低沸点分が揮発する等の原因で、加硫物にボイドが存在し、それが研磨後の表面に現れていた。
【０００５】
表面に現れたボイドの内５０μｍ以上のものは異常放電等の原因となり、均一帯電を大きく妨げることになり、画像上では黒点として現れ、品質上大きな問題となる。また、異常放電により電子写真感光体が損傷するといった機械上の不具合も生じてしまう。
【０００６】
上記問題を解決するために、通常押出し機のシリンダーに入ったゴムを、シリンダーに設けた孔から減圧によりエアや揮発分を除去することができるベント式押出し機を使用するのが一般的である。しかし、ベント式押出し機ではある程度エア等が除去されボイドは改善されるものの、５０μｍといった小さなボイドが無くなるまでは除去されない。
【０００７】
一般的にゴム組成物に軟化材や可塑剤を添加し、粘度を低くするとエア等が除去され易く、ボイドとして現れ難い場合が多い。しかし、軟化材や可塑剤等の低分子量をゴム組成物中に多く含有させることは、ブリードアウトに繋がり、電子写真感光体を汚染してしまうため好ましくない。
【０００８】
また、特開２００１−２７０９６６号公報には、エア除去の方法として、ゴム成分にファクチスを添加するといった提案がなされている。しかし、植物油を架橋したファクチスには未架橋分や低架橋分が含まれており、ゴム成分に添加した場合、ブリードアウトしてしまい、電子写真感光体を汚染してしまうため好ましくない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、導電性芯材上に研削によって形状を形成されたソリッドゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、研削後のゴム表面に微小気泡の存在しない導電性ゴムローラを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、導電性芯材上に研削によって形状を形成されたソリッドゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、該ソリッドゴム層は、ゴム成分１００質量部に対しＢＥＴ法で測定した比表面積で３ｍ²／ｇ〜１３ｍ²／ｇの重質炭酸カルシウムを１０質量部〜１００質量部含有しており、且つ、該重質炭酸カルシウムのゴム組成物中における全フィラーに対する割合が５０質量％以上であるゴム組成物を含有し、更に該重質炭酸カルシウムが乾式粉砕により製造されたものであることを特徴とする導電性ゴムローラが提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
通常、ゴム成分に添加される炭酸カルシウムは、補強性を期待される軽質炭酸カルシウムで２０ｍ²／ｇ以上のものが、重質炭酸カルシウムのように単に充填によるコストダウン等の目的で使用されるものは３ｍ²／ｇより小さいものが一般的である。しかし、本発明者らは、ゴム成分に添加した場合、カーボンブラックのような補強性フィラーと比較してゴム粘度が上昇しない炭酸カルシウムがエアや揮発分の除去にも関係しているのではないかと考え、比表面積や粒子径といった点に着目し、鋭意研究した結果、本発明に至った。
【００１２】
本発明の導電性ゴムローラは、少なくとも研削によって形状を形成されたソリッドゴム層を有する。研削以外ではパイプ型を用い、導電性芯材に内側が発泡ゴムである２層のチューブを被覆し、それをパイプ型に挿入した後、内側のゴムを発泡させ、外側のソリッド層を型に押し付けて成形する方法がある。しかし、この方法では、型の精度が要求される他、形状により専用の型を用意する必要があり工程も複雑となる。また、小型、軽量のローラを求められた場合、型への挿入が困難になる等の問題点もある。研削で製造する場合は、研削条件で様々な形状に対応できる他、工程も簡素で初期投資も抑えられる。
【００１３】
本発明に使用する重質炭酸カルシウムは、ＢＥＴ法により測定された比表面積で３．０ｍ²／ｇ〜１３ｍ²／ｇであり、好ましくは６ｍ²／ｇ〜１０ｍ²／ｇである。ＢＥＴ比表面積は粒子径の目安として用いられ、粒子表面に気体を吸着させ、気体の断面積より表面積を求めるものである。比表面積が大きいほど小粒子径であることを意味する。前述したように、ゴム中のエアや揮発分は押出し機に設けられた穴より減圧して除去する。１３．０ｍ²／ｇより大きいものを使用した場合、小粒子径のためゴムの粘度が上昇してしまい、エアや揮発分のゴム中からの移動が困難になり、除去できなくなる。よって、ボイドを解決するには１３．０ｍ²／ｇより小さいものを使用することが必須となる。しかし、３．０ｍ²／ｇより小さくなった場合は、研削性が劣ってしまい、研削後の平滑性が失われてしまう。比表面積が小さくなるということは、粒子径が大きくなる他に粒度分布も大きくなってしまうため、大粒子側に分布するフィラーが直接粗さに影響していること、大粒子フィラーが研削時に脱落するといった要因となると考えられる。平均粒子径は、「６／（比表面積×密度）」でおおよそ換算でき、３．０ｍ²／ｇの場合は約０．８μｍである。表面性としては、十点平均粗さで７μｍを超えるとトナー等の付着が多くなることからそれ以下が好ましく、５μｍ以下であればより好ましい。
【００１４】
重質炭酸カルシウムの添加量は、ゴム成分１０質量部〜１００質量部である。１０質量部より少ない場合、重質炭酸カルシウムの充填効果が得られず、加硫後にボイドが発生してしまう。また、ゴム成分が多くなるため、研削性が悪化し、平滑な表面性が得られないため好ましくない。一方、１００質量部より添加量が多い場合でも、ゴム組成物の粘度上昇により、逆にエアや揮発分の除去ができ難くなってしまい、加硫後にボイドが発生してしまう。
【００１５】
また、使用するＢＥＴ法により測定された比表面積で３．０ｍ²／ｇ〜１３ｍ²／ｇの重質炭酸カルシウムの全フィラーに対する割合は、５０質量％以上でなければならない。上記以外のフィラーが５０質量％より少ない場合は、ボイドへの影響は少ないが、５０質量％より多くなる場合、重質炭酸カルシウムの効果が小さくなり、ボイドの発生や平滑性が悪くなってしまう。尚、本発明でいうフィラーとは、炭酸カルシウム、クレー、シリカ及びカーボンブラックといった一般的に充填材若しくは補強材と呼ばれているものであり、硫黄、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛といった加硫系薬剤や老化防止剤といった化学反応させることを主目的として添加される薬剤は含まれない。フィラーとしては、前記フィラーをはじめとする公知のものが使用可能である。
【００１６】
また、本発明の重質炭酸カルシウムは、前述のＢＥＴ比表面積であれば制限されるものではない。重質炭酸カルシウムは、天然鉱石の炭酸カルシウムを乾式粉砕したもので、乾燥工程を経ていないので、粒子同士の凝集が少ない。更には、５μｍ以上の粒子を空気等で分級除去したものは、粒子の凝集塊が極めて少なく好ましいものである。本発明でフィラーとして含まれる軽質炭酸カルシウムは、水酸化カルシウムと二酸化炭素を反応させて製造するため、乾燥工程を通さなければならず、乾燥時に粒子の凝集を生じてしまう。粒子の凝集塊は、その周辺の表面性に変化を生じさせてしまい、均一帯電の障害となるため、なるべく少ないことが好ましい。
【００１７】
また、本発明において用いられるゴム成分は、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリン系ゴム（ＣＯ、ＥＣＯ及びＧＥＣＯ）等、通常のゴム材料として使用されているものであればよい。その中でも、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリン系ゴム及びウレタンゴム等の体積抵抗率が１０⁷〜１０¹⁰Ω・ｃｍの半導電性ゴムがより好ましい。これらゴム自体が導電性を持っているものは、導電性が要求されるローラを製造するに当たり、抵抗の調整が容易である。エピクロルヒドリン系ゴムは抵抗が低く、単独若しくは他のゴム成分とのブレンドすることにより抵抗調整が幅広く行え、好ましく使用できる。また、エピクロルヒドリン系ゴムは、エピクロルヒドリンゴムホモポリマーやエチレンオキサイドの共重合体も使用可能であるが、アリルグリシジルエーテルを含有する三元共重合体を使用することが好ましい。アリルグリシジルエーテルを共重合したタイプを使用することにより、硫黄架橋や過酸化物架橋等の架橋形態の自由度が増し、より多様な成形加工条件が選択可能である。エピクロルヒドリン系ゴムをブレンドする場合の添加量としては、ゴム成分１００質量部当たり、５質量部以上が好ましく、より好ましくは３０質量部以上である。上限は９５質量部以下が好ましい。
【００１８】
その他のゴム成分の中で、エチレンプロピレンゴム等の体積抵抗率が１０¹⁰Ω・ｃｍより高いものは、所定の抵抗に合わせるために導電性フィラーを充填するのが一般的である。しかし、導電性フィラーを充填する方法は、その分散状態によって抵抗のばらつきを生じ易い等の欠点がある。本発明において導電性フィラーを充填する場合は、全フィラーに対する特定の比表面積の重質炭酸カルシウムの割合が５０質量％より少なくならないように注意しなければならない。
【００１９】
本発明における導電性ゴム材料は、上記例示のゴム成分に添加剤を混練り分散し、それを架橋することによって得られる。上記添加剤としては、加硫剤、加硫促進剤、充填材、可塑剤、導電剤等、従来公知のものが使用可能である。
【００２０】
本発明に使用する加硫剤としては、硫黄又は有機系硫黄化合物の他、従来公知の架橋剤が使用可能である。加硫系の薬品としてメルカプトベンゾチアゾール等のチアゾール類、テトラメチルチウラムジスルフィド等の加硫促進剤、酸化亜鉛等の加硫促進助剤等が用いられる。配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、０．１〜１０質量部が好ましく、より好ましくは１〜５質量部である。
【００２１】
本発明の導電性ゴムローラの製法は、研削により形状を形成するという目的が達成されれば特に限定されるものではない。一般的には所定の配合を混練して押出しし、加硫した後、導電性芯部材を挿入し所定の大きさに研削する方法が考えられる。その他、導電性芯材にゴムを被覆した後に加硫し、研削するといった方法もある。加硫方法も蒸気缶加硫、ＨＡＶ（熱空気加硫）及びプレス加硫等の公知の方法が使用可能である。また、研削の方法も特に制限されない。円筒研削砥石を使用して研削するトラバース研削機、プランジ研削機が一般的であるが、その他、テープによる研削等も用いることができる。
【００２２】
本発明の導電性ゴムローラは、研削後、表面抵抗や研削では得られない表面性を達成するために、ゴム層の上にディッピングやスプレー等により樹脂層を設け複数層とすることも可能である。
【００２３】
【実施例】
以下、より具体的な構成を示し、本発明を説明するが、例示する範囲にとどまらない。
【００２４】
＜ゴム材料及び試験片の作製＞
ローラの作製…表１及び表２に示す通りの各実施例、比較例について混練したゴム材料をダイス１０．０ｍｍ、ニップル３．０ｍｍを装着したベント式押出し機でチューブ状に押出し、１６０℃で３０分間蒸気加硫して得られた成形体に導電性芯材を圧入した後、砥石ＧＣ８０、回転速度２０００ｒｐｍ、送り速度５０ｃｍ／分の条件で、外径１２ｍｍに研削した。また、ゴム長さは両端部を切断することにより長さ２５０ｍｍに調整した。
【００２５】
ボイド…導電性芯材を圧入する前のチューブ状の加硫物を切断し、合計１０断面の拡大観察を行った。５０μｍ以上のボイド存在の有無を表示した。
【００２６】
十点平均粗さ…上記条件で得られたローラの十点平均粗さを測定し、５μｍ以下を表面性良としてＡで示し、５μｍより大きく７μｍ以下を表面性可としてＢで示し、７μｍを超えるものを表面性不良としてＣと示した。前述のように、トナー付着の観点から評価はＢ以上であることが望まれる。
【００２７】
凝集塊…上記条件で得られた１０本のローラ表面を拡大観察し、５０μｍ以上の凝集塊の数を数え、１本当たり凝集塊数を算出した。凝集塊はなるべく少ないものが好ましく、０〜５個を凝集塊少として〇、６〜１０個を凝集塊中として△、１０個を超えるものを凝集塊多として×で表示した。
【００２８】
ローラ抵抗…ローラを毎分３０回転でＳＵＳドラムと接触させながら印加電圧２００Ｖでローラの最大抵抗と最小抵抗を測定し、最大抵抗と最大抵抗の平均をローラ抵抗とした。測定は２３℃／５０％ＲＨの環境に２４時間放置後、測定した。
【００２９】
画像評価…得られた帯電ローラをレーザープリンター（ヒューレットパッカード製、レーザージェット４０００）に用いられているカートリッジの一次帯電器に取り付け取り付け、−１１５０Ｖの直流電圧を外部電源より印加し、低温低湿（１５℃／１０％ＲＨ）の環境下においてハーフトーン画像を印刷した。得られた画像を目視で観察して評価を行った。ボイドや大きな凝集塊が存在するローラはその個所が帯電不良となり、黒点となって現れるため、黒点の存在するものを×、無いものを〇で表示した。
【００３０】
トナー付着評価…画像評価と同様の方法で１０００枚画像を印刷した後、ローラを目視観察してトナー付着の有無を表示した。
【００３１】
上記実施例において、エピクロルヒドリンゴムには日本ゼオン株式会社製のゼクロン３１０６（エチレンオキサイド含量５６モル％）を、アクリロニトリルブタジエンゴムは日本ゼオン株式会社製のニポールＤＮ４０１Ｌを使用した。炭酸カルシウムＡ〜Ｆには白石工業株式会社製の表３に示される各フィラーを用いた。また、その他に、酸化亜鉛にはハクスイテック株式会社製酸化亜鉛２種を、ステアリン酸には花王株式会社製のステアリン酸Ｓを、カーボンブラックには東海カーボン株式会社製のシーストＳを、ＭＢＴＳ、ＴＭＴＭは大内振興化学株式会社製のノクセラーＤＭ、ノクセラーＴＳを、硫黄には鶴見化学株式会社製のサルファックス２００Ｓを使用した。実施例及び比較例についての評価結果を表１及び表２に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
【表３】

【００３５】
実施例１から実施例２及び比較例１、比較例２は、重質炭酸カルシウムの平均粒子径を変更したものである。これにより、使用する重質炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は３ｍ²／ｇ〜１３ｍ²／ｇが良好であることがわかる。１３ｍ²／ｇより大きい比較例１はボイドが多く、３ｍ²／ｇより小さい比較例２は表面粗さが大きくトナー付着を生じてしまう他、凝集塊の数も多くなってしまい、好ましくない。
【００３６】
実施例１、実施例３、実施例４及び比較例３、４は、ＢＥＴ比表面積５．８ｍ²／ｇの重質炭酸カルシウム添加量を変えたものである。これにより、重質炭酸カルシウムの添加量は１０質量部〜１００質量部が良好であることがわかる。５質量部の比較例３は重質炭酸カルシウムの効果が無くボイドが存在する他、研削性が悪く表面粗さが大きいためトナー付着も生じてしまう。また、比較例４は添加量が多く粘度が高いためエア等が除去できなかったと考えられる。
【００３７】
実施例５及び比較例５、比較例６は、重質炭酸カルシウムの全フィラーに対する割合を変えたものである。これにより、ボイド等に対して効果の無いフィラーが添加されている場合においても、本発明で使用する特定の比表面積の重質炭酸カルシウムの割合が５０質量％より少なくならない限り、殆ど影響はなく、良好に使用できることがわかる。比較例５及び比較例６は５０質量％より少なくなった場合である。比表面積が１３ｍ²／ｇを超えている重質炭酸カルシウムの添加量が多い比較例５はボイドが存在し、比表面積が３ｍ²／ｇより小さい重質炭酸カルシウムが多い比較例６は粗さが大きくなってしまい好ましくない。
【００３８】
実施例６は、ＢＥＴ比表面積３．４ｍ²／ｇの炭酸カルシウムから５μｍ以上の粒子を空気分級機により除去したものである。研削後の表面に現れる凝集塊が極めて少なく、実施例１から実施例２と比較することにより、より好ましく使用できることがわかる。
【００３９】
実施例１、実施例７及び実施例８は、ゴム成分である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ゴムの割合を変更したものである。これにより、エピクロルヒドリンゴムの割合を変更することにより、広い範囲で抵抗調整が可能であることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
前述の通り、本発明によれば、研削後のゴム表面に微小気泡の存在しない導電性ゴムローラが提供することが可能となった。また、その導電性ゴムローラは、特に電子写真複写機や静電記録装置等に用いられる帯電ローラとして好適である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a conductive rubber roller used in contact with an electrophotographic photosensitive member such as a charging roller used in an electrophotographic copying machine or an electrostatic recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
An electrophotographic copying machine, an electrostatic recording apparatus, or the like attaches toner as a developer to an electrostatic latent image obtained by exposing a uniformly charged electrophotographic photosensitive member, and transfers the toner to a transfer medium such as paper. An image is formed by transferring to Electrophotographic photosensitive members can be charged by a non-contact charging method using corona discharge or a contact charging method using a conductive roller. However, in recent years, a conductive roller method has been used due to problems such as ozone generation due to discharge. It has become mainstream.
[0003]
The conductive member is required to have a small and uniform surface roughness. The irregularities on the surface cause fine particles such as toner and additives to adhere, leading to roller contamination. If the roller is dirty, the function is hindered due to poor charging or the like, which is not preferable. This affects the roughness after coating if the roughness of the rubber elastic layer is large even in the case of coating a resin layer or the like as well as a roller composed only of the rubber elastic layer.
[0004]
In general, the roller is manufactured by kneading a predetermined composition, extruding, vulcanizing, inserting a conductive core material, and grinding to a predetermined size. However, voids existed in the vulcanizate due to air that entered during kneading or extrusion, or low boiling point components volatilized during vulcanization, which appeared on the polished surface.
[0005]
Of the voids appearing on the surface, those having a diameter of 50 μm or more cause abnormal discharge or the like, which greatly hinders uniform charging, appears as black spots on the image, and is a serious quality problem. In addition, mechanical problems such as damage to the electrophotographic photosensitive member due to abnormal discharge may occur.
[0006]
In order to solve the above-mentioned problem, it is common to use a vent type extruder that can remove air and volatile matter from a hole provided in the cylinder by decompression, usually in a cylinder of the extruder. . However, in a vent type extruder, air or the like is removed to some extent and the void is improved, but it is not removed until there is no small void of 50 μm.
[0007]
Generally, when a softening material or a plasticizer is added to a rubber composition and the viscosity is lowered, air or the like is easily removed, and it is often difficult to appear as a void. However, it is not preferable to contain a large amount of low molecular weight such as a softening material or a plasticizer in the rubber composition because it leads to bleeding out and contaminates the electrophotographic photosensitive member.
[0008]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-270966 proposes adding factice to a rubber component as a method of removing air. However, the factis obtained by crosslinking vegetable oil contains uncrosslinked components and low-crosslinked components, and when added to a rubber component, it is undesirably bleeded out and contaminates the electrophotographic photosensitive member.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a conductive rubber roller having a solid rubber layer formed by grinding on a conductive core material, in which no fine bubbles are present on the ground rubber surface. It is to be.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a conductive rubber roller having a solid rubber layer formed by grinding on a conductive core material, the solid rubber layer has a specific surface area of 3 m ² measured by the BET method with respect to 100 parts by mass of the rubber component. / g~13m ² / g and heavy calcium carbonate containing 100 parts by 10 parts by weight of, and, the rubber relative to the total filler in the rubber composition of the ground calcium carbonate is 50 wt% or more There is provided a conductive rubber roller comprising the composition and further characterized in that the heavy calcium carbonate is produced by dry pulverization .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Usually, the calcium carbonate added to the rubber component is a light calcium carbonate of 20 m ² / g or more which is expected to have a reinforcing property, and is used for the purpose of cost reduction by simply filling, like heavy calcium carbonate. Generally, the material is smaller than 3 m ² / g. However, the present inventors do not relate to the removal of air and volatile matter when calcium carbonate, which is added to the rubber component, does not increase the viscosity of the rubber as compared with a reinforcing filler such as carbon black. As a result, the inventors have intensively studied focusing on the specific surface area and the particle diameter, and as a result, have arrived at the present invention.
[0012]
The conductive rubber roller of the present invention has at least a solid rubber layer formed by grinding. Except for grinding, a pipe mold is used, and the conductive core material is covered with a two-layer tube with foam rubber inside. After inserting it into the pipe mold, the inner rubber is foamed and the outer solid layer is made into a mold. There is a method of molding by pressing. However, this method requires mold accuracy, and a dedicated mold must be prepared depending on the shape, which complicates the process. Further, when a small and lightweight roller is required, there is a problem that it is difficult to insert the roller into a mold. When manufacturing by grinding, it is possible to cope with various shapes under grinding conditions, and the process is simple and the initial investment can be suppressed.
[0013]
Heavy calcium carbonate used in the present invention is 3.0m ^² / g~13m ² / g in specific surface area measured by the BET method, preferably 6m ^² / g~10m ² / g. The BET specific surface area is used as a measure of the particle diameter. Gas is adsorbed on the particle surface, and the surface area is obtained from the cross-sectional area of the gas. A larger specific surface area means a smaller particle size. As described above, air and volatile components in the rubber are removed under reduced pressure from the holes provided in the extruder. When a material larger than 13.0 m ² / g is used, the viscosity of the rubber increases due to the small particle size, and it becomes difficult to remove air and volatile components from the rubber and cannot be removed. Therefore, in order to solve the void, it is essential to use a material smaller than 13.0 m ² / g. However, when it is smaller than 3.0 m ² / g, the grindability is inferior and the smoothness after grinding is lost. The smaller specific surface area means that the particle size becomes larger in addition to the larger particle size, so that the filler distributed on the large particle side directly affects the roughness, and the large particle filler falls off during grinding. This is considered to be a factor such as The average particle diameter can be roughly converted by “6 / (specific surface area × density)”, and in the case of 3.0 m ² / g, it is about 0.8 μm. The surface property is preferably less than 5 μm because the adhesion of toner and the like increases when the average roughness of 10 points exceeds 7 μm, and more preferably 5 μm or less.
[0014]
The amount of heavy calcium carbonate added is 10 to 100 parts by mass of the rubber component. When the amount is less than 10 parts by mass, the effect of filling heavy calcium carbonate cannot be obtained, and voids are generated after vulcanization. Moreover, since the rubber component increases, the grindability deteriorates and a smooth surface property cannot be obtained. On the other hand, even when the addition amount is larger than 100 parts by mass, the increase in the viscosity of the rubber composition makes it difficult to remove air and volatile components, and voids are generated after vulcanization.
[0015]
Further, percentage of the total filler of heavy calcium carbonate with a specific surface area measured by BET method using 3.0m ^² / g~13m ² / g should be at least 50 mass%. When the amount of filler other than the above is less than 50% by mass, the influence on the void is small, but when it exceeds 50% by mass, the effect of heavy calcium carbonate is reduced and the generation of voids and smoothness are deteriorated. . The filler referred to in the present invention is generally called a filler or reinforcing material such as calcium carbonate, clay, silica and carbon black, and is a vulcanizing agent such as sulfur, zinc oxide or zinc stearate. Drugs added mainly for chemical reaction such as anti-aging agents and anti-aging agents are not included. As the filler, known ones including the filler can be used.
[0016]
Also, heavy calcium carbonate of the present invention, have name intended to be limited as long as it is a BET specific surface area described above. Heavy calcium carbonate is obtained by dry pulverization of calcium carbonate, a natural ore, and has not undergone a drying step, so there is little aggregation between particles. Furthermore, particles obtained by classifying and removing particles having a size of 5 μm or more with air or the like are preferable because there are very few aggregates of particles. Since the light calcium carbonate contained as a filler in the present invention is produced by reacting calcium hydroxide and carbon dioxide, the light calcium carbonate must be passed through a drying step, which causes aggregation of particles during drying. It is preferable that the aggregate size of the particles is as small as possible because it causes a change in the surface properties around the particles and hinders uniform charging.
[0017]
The rubber component used in the present invention is an ordinary rubber material such as ethylene propylene diene rubber (EPDM), styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), epichlorohydrin rubber (CO, ECO and GECO). Anything used may be used. Among these, semiconductive rubber having a volume resistivity of 10 ⁷ to 10 ¹⁰ Ω · cm, such as acrylonitrile butadiene rubber, epichlorohydrin rubber, and urethane rubber, is more preferable. When these rubbers themselves have conductivity, the resistance can be easily adjusted when manufacturing a roller requiring conductivity. Epichlorohydrin rubbers have low resistance, and can be used preferably because resistance can be adjusted widely by blending alone or with other rubber components. The epichlorohydrin rubber can be an epichlorohydrin rubber homopolymer or a copolymer of ethylene oxide, but it is preferable to use a terpolymer containing allyl glycidyl ether. By using a type in which allyl glycidyl ether is copolymerized, the degree of freedom of crosslinking forms such as sulfur crosslinking and peroxide crosslinking increases, and more various molding process conditions can be selected. The amount of addition when epichlorohydrin rubber is blended is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 30 parts by mass or more per 100 parts by mass of the rubber component. The upper limit is preferably 95 parts by mass or less.
[0018]
Among other rubber components, those having a volume resistivity higher than 10 ¹⁰ Ω · cm, such as ethylene propylene rubber, are generally filled with a conductive filler in order to match a predetermined resistance. However, the method of filling the conductive filler has drawbacks such as resistance variation easily depending on the dispersion state. When filling the conductive filler in the present invention, care must be taken so that the ratio of heavy calcium carbonate having a specific surface area to the total filler does not become less than 50% by mass.
[0019]
The conductive rubber material in the present invention can be obtained by kneading and dispersing an additive in the rubber component exemplified above and crosslinking it. As said additive, conventionally well-known things, such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a filler, a plasticizer, a electrically conductive agent, can be used.
[0020]
As the vulcanizing agent used in the present invention, conventionally known crosslinking agents can be used in addition to sulfur or organic sulfur compounds. Examples of vulcanizing chemicals include thiazoles such as mercaptobenzothiazole, vulcanization accelerators such as tetramethylthiuram disulfide, and vulcanization accelerators such as zinc oxide. 0.1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of rubber components, and, as for a compounding quantity, More preferably, it is 1-5 mass parts.
[0021]
The method for producing the conductive rubber roller of the present invention is not particularly limited as long as the object of forming the shape by grinding is achieved. In general, a method is conceivable in which a predetermined compound is kneaded, extruded, vulcanized, a conductive core member is inserted and ground to a predetermined size. In addition, there is a method in which a conductive core material is coated with rubber and then vulcanized and ground. As the vulcanization method, known methods such as steam can vulcanization, HAV (hot air vulcanization) and press vulcanization can be used. Further, the grinding method is not particularly limited. A traverse grinder and a plunge grinder that grind using a cylindrical grinding wheel are common, but in addition, grinding with a tape or the like can also be used.
[0022]
The conductive rubber roller of the present invention can be made into a plurality of layers by providing a resin layer on the rubber layer by dipping or spraying in order to achieve surface resistance or surface properties that cannot be obtained by grinding after grinding. .
[0023]
【Example】
Hereinafter, although a more specific structure is shown and this invention is demonstrated, it does not stop in the range to illustrate.
[0024]
<Production of rubber material and test piece>
Production of Rollers: Rubber materials kneaded for each Example and Comparative Example as shown in Table 1 and Table 2 were extruded into a tube shape with a vent type extruder equipped with a die 10.0 mm and a nipple 3.0 mm at 160 ° C. A conductive core material was press-fitted into a molded body obtained by steam vulcanization for 30 minutes, and then ground to an outer diameter of 12 mm under the conditions of a grindstone GC80, a rotational speed of 2000 rpm, and a feed speed of 50 cm / min. The rubber length was adjusted to 250 mm by cutting both ends.
[0025]
Void: A tube-like vulcanizate before press-fitting the conductive core material was cut, and a total of 10 cross sections were observed for enlargement. The presence or absence of voids of 50 μm or more was displayed.
[0026]
Ten-point average roughness: The ten-point average roughness of the roller obtained under the above conditions is measured, A is 5 μm or less as good surface property, A is greater than 5 μm and 7 μm or less is represented by B as good surface property, and 7 μm The excess was indicated as C as a poor surface property. As described above, the evaluation is desirably B or more from the viewpoint of toner adhesion.
[0027]
Agglomerates: The surface of the 10 rollers obtained under the above conditions was magnified, the number of aggregates of 50 μm or more was counted, and the number of aggregates per one was calculated. The number of aggregates is preferably as small as possible, 0 to 5 is the minimum aggregate, 6 to 10 are in the aggregate, Δ is more than 10 and is indicated as x.
[0028]
Roller resistance: The maximum resistance and the minimum resistance of the roller were measured at an applied voltage of 200 V while the roller was in contact with the SUS drum at 30 revolutions per minute, and the average of the maximum resistance and the maximum resistance was defined as the roller resistance. The measurement was performed after being left for 24 hours in an environment of 23 ° C./50% RH.
[0029]
Image evaluation: The obtained charging roller is attached to and attached to a primary charger of a cartridge used in a laser printer (manufactured by Hewlett-Packard, Laserjet 4000), a DC voltage of -1150 V is applied from an external power source, and low temperature and low humidity (15 A halftone image was printed in an environment of (° C./10% RH). The obtained image was visually observed and evaluated. Rollers with voids or large agglomerates are poorly charged at that point and appear as black spots.
[0030]
Toner adhesion evaluation: After printing 1000 images in the same manner as the image evaluation, the roller was visually observed to indicate the presence or absence of toner adhesion.
[0031]
In the above examples, Zecron 3106 (ethylene oxide content: 56 mol%) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. was used as the epichlorohydrin rubber, and Nipol DN401L manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. was used as the acrylonitrile butadiene rubber. Each filler shown in Table 3 made by Shiroishi Kogyo Co., Ltd. was used for calcium carbonates A to F. In addition, two types of zinc oxide manufactured by Hakusuitec Co., Ltd. are used for zinc oxide, stearic acid S manufactured by Kao Co., Ltd. for stearic acid, and seast S manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. for MBblack, TMTM. Used Noxeller DM and Noxeller TS manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd., and Sulfax 200S manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd. was used for sulfur. Tables 1 and 2 show the evaluation results for Examples and Comparative Examples.
[0032]
[Table 1]

[0033]
[Table 2]

[0034]
[Table 3]

[0035]
In Examples 1 to 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, the average particle diameter of heavy calcium carbonate is changed. Thus, BET specific surface area of the calcium carbonate to be used it can be seen that 3m ^² / g~13m ² / g is good. Comparative Example 1 larger than 13 m ² / g has many voids, and Comparative Example 2 smaller than 3 m ² / g is not preferable because the surface roughness is large and toner adhesion occurs, and the number of aggregates increases.
[0036]
Example 1 , Example 3 , Example 4, and Comparative Examples 3 and 4 are obtained by changing the amount of heavy calcium carbonate added with a BET specific surface area of 5.8 m ² / g. Thereby, it turns out that 10 mass parts-100 mass parts are favorable for the addition amount of heavy calcium carbonate. In Comparative Example 3 of 5 parts by mass, the effect of heavy calcium carbonate is not present and voids are present. In addition, the grindability is poor and the surface roughness is large, so that toner adhesion occurs. In Comparative Example 4, it is considered that air and the like could not be removed because the amount added was high and the viscosity was high.
[0037]
Example 5 and Comparative Example 5, Comparative Example 6 is obtained by changing the ratio of the total filler calcium carbonate. Thereby, even when a filler having no effect on voids is added, there is almost no influence unless the ratio of heavy calcium carbonate having a specific specific surface area used in the present invention is less than 50% by mass. It can be seen that it can be used well. Comparative Example 5 and Comparative Example 6 are cases where the amount is less than 50% by mass. Comparative Examples amount of heavy calcium carbonate having a specific surface area exceeds 13m ² / g is large 5 there is a void, a specific surface area of 3m ² / g less than heavy calcium carbonate often Comparative Example 6 roughness Is undesirably large.
[0038]
In Example 6 , particles of 5 μm or more were removed from calcium carbonate having a BET specific surface area of 3.4 m ² / g by an air classifier. It can be seen that the agglomerates appearing on the surface after grinding are extremely small, and can be used more preferably by comparing with Examples 1 and 2 .
[0039]
Example 1 , Example 7, and Example 8 change the ratio of the epichlorohydrin rubber and acrylonitrile butadiene rubber which are rubber components. Thereby, it turns out that resistance adjustment is possible in a wide range by changing the ratio of epichlorohydrin rubber.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a conductive rubber roller in which fine bubbles are not present on the ground rubber surface. The conductive rubber roller is particularly suitable as a charging roller used in an electrophotographic copying machine, an electrostatic recording apparatus, and the like.

Claims

In a conductive rubber roller having a solid rubber layer formed by grinding on a conductive core material, the solid rubber layer has a specific surface area of 3 m ² / g to 13 m measured by the BET method with respect to 100 parts by mass of the rubber component. heavy calcium carbonate ² / g and is contained 100 parts by 10 parts by weight, and the content of the rubber composition percentage of total filler in the heavy rubber composition of the calcium carbonate is not less than 50 wt% Further , the conductive rubber roller , wherein the heavy calcium carbonate is produced by dry pulverization .

The conductive rubber roller according to claim 1 , wherein the heavy calcium carbonate produced by the dry pulverization is obtained by classifying and removing particles having a size of 5 µm or more.

The conductive rubber roller according to claim 1 or 2 , wherein the rubber component of the rubber composition contains 5 to 95 mass% of epichlorohydrin rubber.

2. A conductive rubber roller used in an image forming apparatus for developing an electrostatic charge image on an electrophotographic photosensitive member with a developer, wherein the conductive rubber roller is a charging roller disposed in contact with the electrophotographic photosensitive member. The conductive rubber roller according to any one of to 3 .