JP3921914B2 - 導電性ロール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に用いられる、現像ロール，帯電ロール，転写ロール，除電ロール，定着ロール等の導電性ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機等の電子写真装置に用いられる現像ロール等の導電性ロールは、軸体の外周面に導電性材料からなる導電層が形成された構成である。このような導電性ロールにおいては、近年の電子写真装置の高画質化、高速化、高耐久化に伴い、微少部分抵抗の均一化、電気抵抗の電圧依存性の向上等の良好な電気特性、低硬度、低へたり性が要求される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導電性ロールは、カーボンブラックのみを導電性媒体として用いているため、シリカ、マイカ等の充填剤を配合することにより、電気特性の向上を試みているが、充填剤を多量に配合すると硬度が高くなるとともに、へたり性も悪化する問題がある。そこで、低硬度化のため、充填剤を用いずカーボンブラックのみの配合とすると、電気的特性が劣るとともに強度が弱くなり、金型から取り出す際に割れや欠けが生じる等の問題があった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低硬度、低へたり、高強度で、良好な電気特性を備えた導電性ロールの提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の導電性ロールは、軸体と、この軸体の外周面に形成される導電層とを備えた導電性ロールであって、上記導電層が、下記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分とともに（Ｃ）成分を含有する導電性組成物を用いて形成されているという構成をとる。
（Ａ）液状ゴム。
（Ｂ）シリカ処理済みカーボンブラック。
（Ｃ）カーボンブラック。
【０００６】
すなわち、本発明者らは、低硬度、低へたり、高強度で、良好な電気特性を備えた導電性ロールを得るため、導電層の形成材料を中心に鋭意研究を重ねた。そして、カーボンブラックの表面にシリカを化学吸着等により固定してなるシリカ処理済みカーボンブラックを用いると、１次粒子径が小さく、比表面積も大きく、ストラクチャーも発達しているため、良好な電気特性が得られるとともに、カーボンブラックとシリカの２相体構造であるため、通常のカーボンブラックよりも強度に優れることを突き止めた。このように、シリカ処理済みカーボンブラックを用いると、シリカ、マイカ等の充填剤を配合することなく、良好な電気特性と、優れた強度を得ることができるが、低抵抗化のためシリカ処理済みカーボンブラックの配合量を増量すると、硬度が高くなり、へたり性も悪化するという問題が生じる。そこで、この問題の解決を図るべくさらに研究開発を続けた結果、上記シリカ処理済みカーボンブラックと、シリカ処理されていない通常のカーボンブラックとを併用すると、シリカ処理済みカーボンブラックがカーボンブラックの電気特性面の不足や強度不足による金型成形時の脱型割れや欠け等の不具合を解消するとともに、通常のカーボンブラックがロールを低抵抗とすることにより、低硬度、低へたり、高強度で、良好な電気特性を備えた導電性ロールが得られることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
なお、本発明において、カーボンブラック（Ｃ成分）とは、シリカ処理されていないものを意味する。
【０００８】
そして、上記カーボンブラック（Ｃ成分）として、導電性カーボンブラックを用いると、少量の添加量で充分な導電性を得ることができる。
【０００９】
また、上記導電性組成物がＡ〜Ｃ成分とともに軟化剤を含有するものである場合は、導電層の硬度をさらに下げることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
本発明の導電性ロールの一例を図１に示す。この導電性ロールは、軸体１の外周面に沿って導電層２が形成され、上記導電層２の外周面に中間層３が形成され、さらに上記中間層３の外周面に表層４が形成されて構成されている。そして、本発明の導電性ロールは、上記導電層２が特殊な導電性組成物を用いて形成されていることが最大の特徴である。
【００１２】
上記軸体１は特に制限するものではなく、例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、その材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッキを施したもの等があげられる。なお、必要に応じて、上記軸体１上に接着剤、プライマー等を塗布してもよく、また上記接着剤、プライマー等は必要に応じて導電化してもよい。
【００１３】
上記軸体１の外周面に形成される導電層２は、特殊な導電性組成物を用いて形成されている。そして、この導電性組成物は、液状ゴム（Ａ成分）と、シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）と、カーボンブラック（Ｃ成分）とを用いて得ることができる。
【００１４】
上記液状ゴム（Ａ成分）としては、特に限定はないが、分子中に少なくとも２個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、ブタジエンおよびイソプレンの少なくとも一方から誘導され側鎖にアルケニル基をもつ構造単位（α）を分子中に有するもの、上記構造単位（α）とともにスチレンから誘導される構造単位（β）を分子中に有するもの、側鎖または両末端にアルケニル基を有する飽和炭化水素系ポリマー、ポリオキシアルキレン等が好適に用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、材料コストの点で、上記構造単位（α）を有するものが好ましい。
【００１５】
上記分子中に少なくとも２個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンにおけるアルケニル基としては、例えば、ビニル基、イソプロペニル基等があげられる。そして、上記アルケニル基は、オルガノポリシロキサン中の両末端にあっても、分子鎖中のいずれにあってもよい。上記特定のオルガノポリシロキサンの具体例としては、両末端にビニル基を有するポリジメチルシロキサン（アヅマックス社製、ＤＭＳ−Ｖ３１）等があげられる。
【００１６】
上記ブタジエンおよびイソプレンの少なくとも一方から誘導され、側鎖にアルケニル基をもつ構造単位（α）としては、特に限定はなく、例えば、下記の構造式（Ｉ）〜(III) で表される構造単位があげられる。そして、上記構造単位中の側鎖であるアルケニル基（ビニル基、イソプロペニル基）が架橋反応に供され３次元網目構造となり、ゴム状の弾性を示すようになる。
【００１７】
【化１】
【００１８】
そして、分子中に上記構造単位（α）を有する液状ゴム（Ａ成分）としては、具体的には、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ＩＲ−ＢＲ共重合ゴム等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１９】
また、上記特定の構造単位（β）を誘導するスチレンは、置換基を有していてもよい。上記置換基としては、アルキル基が好ましく、特に好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等の炭素数１〜５のアルキル基である。
【００２０】
そして、分子中に上記構造単位（α）とともに構造単位（β）を有する液状ゴム（Ａ成分）としては、具体的には、ＩＲとスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）との共重合体、ＢＲとＳＢＲとの共重合体、ＩＲとＢＲとＳＢＲとの共重合体等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。上記構造単位（α）とともに構造単位（β）を有する液状ゴム（Ａ成分）のなかでも、下記の一般式（IV）で表わされる繰り返し単位を有するものが好適に用いられる。
【００２１】
【化２】
【００２２】
上記構造単位（α）の含有割合は、液状ゴム（Ａ成分）全体の０．５〜８０重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１．５〜２０重量％である。すなわち、上記構造単位（α）の含有割合が０．５重量％未満であると、架橋反応が不充分となって、得られる成形架橋体の安定性が悪くなるおそれがあり、逆に８０重量％を超えると、架橋による網目構造が密になりすぎて、得られる成形架橋体が固くなったり脆くなったりするおそれがあるからである。
【００２３】
また、上記構造単位（β）の含有割合は、液状ゴム（Ａ成分）全体の５〜３０重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１０〜１５重量％である。すなわち、構造単位（β）の含有割合が５重量％未満であると、スチレンの効果が充分に得られないおそれがあり、逆に３０重量％を超えると、液状ゴムが高粘度化し、成形性が悪化したり、圧縮永久歪み特性が悪化するおそれがあるからである。
【００２４】
そして、上記構造単位（α），構造単位（β）を有する液状ゴム（Ａ成分）は、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、モノマー成分として、ブタジエンおよびイソプレンの少なくとも一方、および必要に応じてスチレンを準備する。ついで、上記モノマー成分を用い、適宜の触媒（例えば、リチウム系触媒やチグラー系触媒）の存在下、アニオン重合等の各種の方法によって、単独重合あるいは共重合させることにより得ることができる。
【００２５】
上記液状ゴム（Ａ成分）の数平均分子量（Ｍｎ）は、７００〜２００，０００の範囲に設定されていることが好ましく、特に好ましくは２，０００〜１００，０００である。上記液状ゴム（Ａ成分）の数平均分子量（Ｍｎ）を上記範囲内に設定することにより、取り扱い性に優れ、架橋反応が良好に行えるようになる。なかでも、上記液状ゴム（Ａ成分）が、構造単位（α）のみを有する場合、その数平均分子量（Ｍｎ）は、７００〜６０，０００の範囲が好ましく、特に好ましくは２，０００〜５０，０００である。また、上記液状ゴム（Ａ成分）が、構造単位（α）および構造単位（β）を有する場合、その数平均分子量（Ｍｎ）は、１，０００〜１００，０００の範囲が好ましく、特に好ましくは１０，０００〜８０，０００である。
【００２６】
上記液状ゴム（Ａ成分）の粘度は、１００〜３００万（ｃｐｓ／２５℃）の範囲が好ましく、特に好ましくは１，０００〜５０万（ｃｐｓ／２５℃）である。
【００２７】
上記液状ゴム（Ａ成分）とともに用いられるシリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）は、カーボンブラックの表面にシリカが化学吸着等により固定されたものをいう。このシリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）は、１次粒子径が小さく、比表面積も大きく、ストラクチャーも発達しているため、良好な電気特性が得られるとともに、カーボンブラックとシリカの２相体構造であるため、通常のカーボンブラック（Ｃ成分）よりも強度に優れる。
【００２８】
そして、上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）は、ＷＯ ９６／３７５４７に示される気相中での方法により製造することができるが、例えば、つぎのようにして製造することもできる。すなわち、まず、カーボンブラックを水中に分散させ、分散剤（例えば、メタノール、各種界面活性剤）を添加して均一なスラリーとする。つぎに、このスラリーをｐＨ６以上、好ましくは１０〜１１に調節し、温度７０℃以上、好ましくは８５〜９５℃に保ちながら、けい酸ナトリウムを加水分解させ、カーボンブラック粒子表面上に無定形シリカを付着または沈着させることによって製造することができる。
【００２９】
上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）中のシリカ（ＳｉＯ2 ）含有量は、Ｂ成分全体の１〜２５重量％の範囲が好ましく、特に好ましくは３〜１０重量％である。すなわち、１重量％未満であると、シリカによる補強効果が小さくなり、逆に２５重量％を超えると、カーボンブラックの有する導電性への効果が減少するからである。
【００３０】
上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）の平均粒径は、０．０１〜０．３μｍの範囲が好ましく、特に好ましくは０．０２〜０．１μｍである。
【００３１】
上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられるカーボンブラック（Ｃ成分）としては、広義のカーボンブラックを意味し、ファーネス法や衝撃法によって製造される全てのものを含む趣旨であり、また、導電性カーボンブラックを含む意味である。上記カーボンブラック（Ｃ成分）としては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、デンカブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、オイルブラック等があげられる。これらのなかでも、導電性に優れる点で、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックが好適に用いられる。
【００３２】
上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）と、カーボンブラック（Ｃ成分）の配合比は、重合比で、Ｂ成分／Ｃ成分＝５／５〜９／１の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくはＢ成分／Ｃ成分＝６／４〜８／２である。すなわち、Ｂ成分の重量比が５未満であると、強度が弱く、充分な電気特性が得られないおそれがあり、逆にＢ成分の重量比が９を超えると、硬度が高くなり、ロール抵抗も高くなるおそれがあるからである。
【００３３】
また、上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）およびカーボンブラック（Ｃ成分）の合計含有量は、上記液状ゴム（Ａ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して、５〜３０部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは８〜２０部である。すなわち、５部未満であると、強度が弱く、金型等での成形が難しくなるおそれがあり、逆に３０部を超えると、硬度が高くなり、へたりが生じるおそれがあるからである。
【００３４】
なお、上記導電性組成物においては、前記Ａ〜Ｃ成分とともにヒドロシリル架橋剤を用いることが好ましい。上記ヒドロシリル架橋剤としては、特に限定はなく、分子中にヒドロシリル基を有するものがあげられる。なお、上記ヒドロシリル基とは、珪素原子の４つの結合手のうち少なくとも１つに水素原子が結合したものをいう。
【００３５】
上記ヒドロシリル架橋剤のなかでも、液状ゴム（Ａ成分）への相溶性とシリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）の分散性が良好である点で、下記の一般式（１）〜（３）で表されるヒドロシリル化合物が好適に用いられる。なお、各繰り返し単位ｍ，ｎ，ｐ，ｑ部分は、ランダム重合、ブロック重合等のいかなる重合形態であってもよい。
【００３６】
【化３】
【００３７】
【化４】
【００３８】
【化５】
【００３９】
そして、上記一般式（１）〜（３）で表されるヒドロシリル化合物は、例えば、下記の▲１▼〜▲４▼に示す方法によって製造することができる。上記方法のなかでも、比較的簡便に実施できる点で、▲３▼に示す方法が特に好適である。
【００４０】
▲１▼ 分子構造中にクロロシリル基（ＳｉＣｌ）を有する炭化水素系化合物を、還元剤（ＬｉＡｌＨ4 ，ＮａＢＨ4 等）を用いて処理することにより、クロロシリル基をヒドロシリル基に還元して製造する方法。
【００４１】
▲２▼ 官能基を有する炭化水素系化合物と、上記官能基と反応し得る官能基およびヒドロシリル基の双方を有する化合物とを反応させることにより製造する方法。
【００４２】
▲３▼ アルケニル基を有する炭化水素系化合物と、ポリヒドロシラン化合物とを、得られる反応物の分子構造中にヒドロシリル基が残存するように反応させることにより製造する方法。
【００４３】
▲４▼ ヒドロシリル基を有する環状シロキサンと、炭化水素基を有する環状シロキサンを反応させることにより製造する方法。
【００４４】
このようにして得られるヒドロシリル化合物のなかでも、下記の構造式（４）〜（８）で表わされるものが特に好ましい。なお、各繰り返し単位は、ランダム重合、ブロック重合等のいかなる重合形態であってもよい。
【００４５】
【化６】
【００４６】
【化７】
【００４７】
【化８】
【００４８】
【化９】
【００４９】
【化１０】
【００５０】
そして、上記構造式（４）で表されるヒドロシリル化合物は、例えば、下記に示す反応によって製造することができる。
【００５１】
【化１１】
【００５２】
上記ヒドロシリル架橋剤の配合割合は、上記液状ゴム（Ａ成分）１００部に対して、１〜１５部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは２〜８部である。すなわち、１部未満であると、架橋が充分に行われないため、強度や圧縮永久歪みが悪くなり、逆に１５部を超えると、架橋が進みすぎ、硬くて脆くなったり、ポットライフが短くなるからである。
【００５３】
また、上記導電性組成物においては、上記Ａ〜Ｃ成分とともに、ヒドロシリル化触媒を用いることが好ましい。上記ヒドロシリル化触媒としては、架橋反応に対し触媒機能を発揮できるものであれば特に限定はなく、例えば、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール，アルデヒド，ケトン等との錯体、白金／ビニルシロキサン錯体、白金／オレフィン錯体、白金／ホスファイト錯体、白金，アルミナ，シリカ，カーボンブラック等の担体に固体白金を担持させたもの等があげられる。また、白金化合物以外の触媒としては、パラジウム化合物、ロジウム化合物、イリジウム化合物、ルテニウム等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００５４】
さらに、上記導電性組成物には、軟化剤を配合させることが好ましく、導電層の硬度をさらに下げることができる。
【００５５】
上記軟化剤としては、特に限定はなく、例えば、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、ポリマー系オイル、変性系シリコーンオイル等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００５６】
上記軟化剤の配合割合は、前記液状ゴム（Ａ成分）１００部に対して、１０〜２００部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは３０〜１００部である。
【００５７】
なお、上記導電性組成物には、上記各成分に加えて、可塑剤、充填剤、架橋促進剤、架橋遅延剤、老化防止剤、酸化亜鉛や酸化チタン等の着色剤等を適宜配合してもよい。
【００５８】
上記導電性組成物は、例えば、つぎのようにして調製することができる。すなわち、まず、液状ゴム（Ａ成分）およびシリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）、好ましくは上記Ａ，Ｂ成分とともにヒドロシリル化触媒を適宜の割合で配合して液状主剤を調製するとともに、ヒドロシリル架橋剤を含む液状硬化剤を調製する。なお、必要に応じて、他の成分を、上記液状主剤中および液状硬化剤中にそれぞれ添加する。そして、使用に際し、液状主剤と液状硬化剤とを混合することにより調製することができる。このように上記導電性組成物は、貯蔵安定性の観点から、液状主剤と液状硬化剤を別々に保存し、使用の際に両液を混合して調製することが好ましい。
【００５９】
また、上記導電層２の外周面に形成される中間層３の形成材料としては、特に限定はなく、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ニトリルゴム）（以下「ＮＢＲ」と略す）、ポリウレタン系エラストマー、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ヒドリンゴム（ＥＣＯ，ＣＯ）、ポリアミド等があげられる。なかでも、接着性およびコーティング液の安定性の点から、ＮＢＲが好適に用いられる。
【００６０】
なお、上記中間層３形成材料には、必要に応じて、導電剤、架橋剤、架橋促進剤、ステアリン酸、ＺｎＯ（亜鉛華）、軟化剤等を配合することも可能である。上記導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ｃ−ＴｉＯ2 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−酸化インジウム、イオン導電剤（第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等）等があげられる。なお、上記「ｃ−」は、導電性を有するという意味である。
【００６１】
さらに、上記中間層３の外周面に形成される表層４の形成材料としては、特に限定はなく、例えば、ポリウレタン系エラストマー、アクリルポリマー、ポリアミド等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００６２】
なお、上記表層４形成材料には、必要に応じて、導電剤、硬化剤等を配合することも可能である。
【００６３】
そして、本発明の導電性ロールは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、前記導電層２形成材料となる導電性組成物（液状主剤および液状硬化剤）を、前記と同様の方法で調製する。また、前記中間層３形成材料用の各成分をロール等の混練機を用いて混練し、この混合物に有機溶剤を加えて混合、攪拌することにより、中間層３形成材料（コーティング液）を調製する。さらに、上記方法に従い、表層４形成材料（コーティング液）を調製する。
【００６４】
ついで、軸体となる芯金をセットした射出成形用金型内に、上記導電層形成材料（導電性組成物）となる液状主剤および液状硬化剤を充填し、所定の条件で加熱架橋を行う。その後、脱型して、軸体の外周面に沿って導電層が形成されたベースロールを製造する。ついで、上記導電層の外周面に、上記中間層形成材料（コーティング液）を塗布して中間層を形成する。さらに、上記中間層の外周面に、上記表層形成材料（コーティング液）を塗布して表層を形成する。このようにして、導電層の外周面に中間層が形成され、さらにその外周面に表層が形成された３層構造の導電性ロール（図１参照）を作製することができる。
【００６５】
なお、上記導電層２の成形方法は、射出成形法に限定されるものではなく、注型成形法やプレス成形後、研磨する方法により作製しても差し支えない。また、上記コーティング液の塗布方法は、特に制限するものではなく、従来公知のディッピング法、スプレーコーティング法、ロールコート法等があげられる。
【００６６】
本発明の導電性ロールは、現像ロールに好適であるが、必ずしも現像ロールに限定するものではなく、転写ロール、帯電ロール、除電ロール、定着ロール等にも適用することができる。なお、本発明の導電性ロールは、３層構造に限定されるものではなく、適宜の数の層が形成される。ただし、必ず導電層が上記特殊な導電性組成物によって形成されていなければならない。
【００６７】
本発明の導電性ロールにおいて、各層の厚みは、導電性ロールの用途に応じて適宜に決定される。例えば、現像ロールとして用いる場合、導電層の厚みは、０．５〜１０ｍｍの範囲に設定するのが好ましく、特に好ましくは３〜６ｍｍである。また、中間層の厚みは、通常、１〜９０μｍの範囲に設定され、好ましくは３〜３０μｍであり、表層の厚みは、通常、３〜１００μｍの範囲に設定され、好ましくは５〜５０μｍである。
【００６８】
本発明の導電性ロールの導電層２において、マイクロゴム高度計ＭＤ−１型（高分子計器社製）を用いて測定したＭＤ−１硬度は４０°以下が好ましく、特に好ましくは５°〜２５°であり、また、アスカーＣ硬度計（高分子計器社製）を用いて測定したアスカーＣ硬度は、６５°以下が好ましく、特に好ましくは２５°〜５０°である。
【００６９】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００７０】
【実施例１】
Ａ成分として液状イソプレンゴム（クラレ社製、クラプレンＬＩＲ−３１０）１００部と、Ｂ成分としてシリカ処理済みカーボンブラック（昭和キャボット社製、ＣＲＸ２００２、Ｓｉ含有量３．５％）１０部と、Ｃ成分として導電性カーボンブラック（ライオン・アクゾ社製、ケッチェンブラックＥＣ）６部と、前記式（５）で表されるヒドロシリル架橋剤４部と、ヒドロシリル化触媒（塩化白金酸）３０ｐｐｍとを用意した。そして、上記液状イソプレンゴムと、ヒドロシリル化触媒（塩化白金酸）と、シリカ処理済みカーボンブラックと、導電性カーボンブラックとを混合して液状主剤を調製するとともに、液状イソプレンゴムと、ヒドロシリル架橋剤と、シリカ処理済みカーボンブラックと、導電性カーボンブラックとを混合して液状架橋剤を調製した。ついで、軸体となる芯金（直径１０ｍｍ、ＳＵＳ３０４製）をセットした射出成形用金型内に、上記液状主剤と液状架橋剤を混合して充填した後、１６０℃×３０分の条件で加熱架橋を行った。その後、脱型して、軸体の外周面に沿って導電層（厚み４ｍｍ）が形成されたロール（外径１８ｍｍ）を製造した。
【００７１】
【実施例２】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、軟化剤（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）を均等に各４０部、合計８０部をさらに配合した以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７２】
【実施例３】
シリカ処理済みカーボンブラックの配合割合を１４部に増量する以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７３】
【実施例４】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、軟化剤（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）を均等に各４０部、合計８０部をさらに配合した以外は、実施例３と同様にしてロールを製造した。
【００７４】
【実施例５】
導電性カーボンブラックの配合割合を１０部に増量した以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７５】
【実施例６】
シリカ処理済みカーボンブラックの配合割合を１８部に変更するとともに、導電性カーボンブラックの配合割合を２部に変更した以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７６】
【比較例１】
導電性カーボンブラックを配合しないとともに、シリカ処理済みカーボンブラックの配合割合を２４部に増量する以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７７】
【比較例２】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、軟化剤（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）を均等に各２５部、合計５０部をさらに配合した以外は、比較例１と同様にしてロールを製造した。
【００７８】
【比較例３】
シリカ処理済みカーボンブラックを配合しない以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７９】
【比較例４】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、軟化剤（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）を均等に各２５部、合計５０部をさらに配合した以外は、比較例３と同様にしてロールを製造した。
【００８０】
【比較例５】
シリカ処理済みカーボンブラックおよび導電性カーボンブラックに代えて、カーボンブラック（電気化学工業社製、デンカブラック）１２部を配合した以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００８１】
【比較例６】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、軟化剤（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）を均等に各２５部、合計５０部をさらに配合した以外は、比較例５と同様にしてロールを製造した。
【００８２】
【比較例７】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、充填剤（富士シリシア化学社製、サイロホービック２００）を均等に各５部、合計１０部をさらに配合した以外は、比較例３と同様にしてロールを製造した。
【００８３】
このようにして得られた実施例品および比較例品のロールを用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表１〜表３に併せて示した。
【００８４】
〔ＭＤ−１硬度〕
マイクロゴム高度計ＭＤ−１型（高分子計器社製）を用いて、導電層の硬度を測定した。
【００８５】
〔アスカーＣ硬度〕
アスカーＣ硬度計（高分子計器社製）を用いて、導電層の硬度を測定した。
【００８６】
〔圧縮永久歪み〕
ＪＩＳ Ｋ ６３０１に準じ、温度７０℃、試験時間２２時間、圧縮率２５％の条件で、導電層の圧縮永久歪みを測定した。
【００８７】
〔ロール抵抗〕
ロール抵抗は、図２に示すような装置を用いて、金属ロール電極法により測定した。すなわち、ステンレス製の金属ロール２１上にロール２２を接触させ、ロール２２の両端を荷重１０００ｇで押圧し、この状態でロール２２の一端に１００Ｖの電圧を印加して電気抵抗を測定した。
【００８８】
〔金型取り出し性〕
ロール強度を金型取り出し性により評価した。すなわち、ロールを１０個作製し、これを金型から取り出す際に１個でも割れが生じた場合を×、１個でも欠けが生じた場合を△、割れや欠けが生じたものが１個もなかった場合を○として評価した。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
【表３】
【００９２】
上記表１〜表３の結果から、すべての実施例品は、低硬度で、圧縮永久歪みが小さく、ロール抵抗も低く、金型取り出し性に優れていることがわかる。
【００９３】
これに対して、比較例１，２品は、通常のカーボンブラックを配合しない代わりに、シリカ処理済みカーボンブラックを増量しているため、ロール抵抗が大きいことがわかる。さらに比較例２品は軟化剤を配合しているため、圧縮永久歪みも大きいことがわかる。比較例３〜６品は、シリカ処理済みカーボンブラックを配合していないため、強度が弱く、金型取り出し性に劣ることがわかる。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の導電性ロールは、液状ゴム（Ａ成分）を主成分とし、シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）とカーボンブラック（Ｃ成分）とを併用してなる導電性組成物を用いて導電層を形成している。そのため、シリカ、マイカ等の充填剤を用いなくても、上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）が、カーボンブラック（Ｃ成分）の電気特性面の不足や強度不足による金型成形時の脱型割れや欠け等の不具合を解消するとともに、上記カーボンブラック（Ｃ成分）がロールを低抵抗とすることにより、低硬度、低へたり、高強度で、良好な電気特性を備えるようになる。
【００９５】
そして、上記カーボンブラック（Ｃ成分）として、導電性カーボンブラックを用いると、少量の添加量で充分な導電性を得ることができる。
【００９６】
また、上記導電性組成物がＡ〜Ｃ成分とともに軟化剤を含有するものである場合は、導電層の硬度をさらに下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性ロールの一例を示す断面図である。
【図２】ロール抵抗の測定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 軸体
２ 導電層
３ 中間層
４ 表層
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に用いられる、現像ロール，帯電ロール，転写ロール，除電ロール，定着ロール等の導電性ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機等の電子写真装置に用いられる現像ロール等の導電性ロールは、軸体の外周面に導電性材料からなる導電層が形成された構成である。このような導電性ロールにおいては、近年の電子写真装置の高画質化、高速化、高耐久化に伴い、微少部分抵抗の均一化、電気抵抗の電圧依存性の向上等の良好な電気特性、低硬度、低へたり性が要求される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導電性ロールは、カーボンブラックのみを導電性媒体として用いているため、シリカ、マイカ等の充填剤を配合することにより、電気特性の向上を試みているが、充填剤を多量に配合すると硬度が高くなるとともに、へたり性も悪化する問題がある。そこで、低硬度化のため、充填剤を用いずカーボンブラックのみの配合とすると、電気的特性が劣るとともに強度が弱くなり、金型から取り出す際に割れや欠けが生じる等の問題があった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低硬度、低へたり、高強度で、良好な電気特性を備えた導電性ロールの提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の導電性ロールは、軸体と、この軸体の外周面に形成される導電層とを備えた導電性ロールであって、上記導電層が、下記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分とともに（Ｃ）成分を含有する導電性組成物を用いて形成されているという構成をとる。
（Ａ）液状ゴム。
（Ｂ）シリカ処理済みカーボンブラック。
（Ｃ）カーボンブラック。
【０００６】
すなわち、本発明者らは、低硬度、低へたり、高強度で、良好な電気特性を備えた導電性ロールを得るため、導電層の形成材料を中心に鋭意研究を重ねた。そして、カーボンブラックの表面にシリカを化学吸着等により固定してなるシリカ処理済みカーボンブラックを用いると、１次粒子径が小さく、比表面積も大きく、ストラクチャーも発達しているため、良好な電気特性が得られるとともに、カーボンブラックとシリカの２相体構造であるため、通常のカーボンブラックよりも強度に優れることを突き止めた。このように、シリカ処理済みカーボンブラックを用いると、シリカ、マイカ等の充填剤を配合することなく、良好な電気特性と、優れた強度を得ることができるが、低抵抗化のためシリカ処理済みカーボンブラックの配合量を増量すると、硬度が高くなり、へたり性も悪化するという問題が生じる。そこで、この問題の解決を図るべくさらに研究開発を続けた結果、上記シリカ処理済みカーボンブラックと、シリカ処理されていない通常のカーボンブラックとを併用すると、シリカ処理済みカーボンブラックがカーボンブラックの電気特性面の不足や強度不足による金型成形時の脱型割れや欠け等の不具合を解消するとともに、通常のカーボンブラックがロールを低抵抗とすることにより、低硬度、低へたり、高強度で、良好な電気特性を備えた導電性ロールが得られることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
なお、本発明において、カーボンブラック（Ｃ成分）とは、シリカ処理されていないものを意味する。
【０００８】
そして、上記カーボンブラック（Ｃ成分）として、導電性カーボンブラックを用いると、少量の添加量で充分な導電性を得ることができる。
【０００９】
また、上記導電性組成物がＡ〜Ｃ成分とともに軟化剤を含有するものである場合は、導電層の硬度をさらに下げることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
本発明の導電性ロールの一例を図１に示す。この導電性ロールは、軸体１の外周面に沿って導電層２が形成され、上記導電層２の外周面に中間層３が形成され、さらに上記中間層３の外周面に表層４が形成されて構成されている。そして、本発明の導電性ロールは、上記導電層２が特殊な導電性組成物を用いて形成されていることが最大の特徴である。
【００１２】
上記軸体１は特に制限するものではなく、例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、その材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッキを施したもの等があげられる。なお、必要に応じて、上記軸体１上に接着剤、プライマー等を塗布してもよく、また上記接着剤、プライマー等は必要に応じて導電化してもよい。
【００１３】
上記軸体１の外周面に形成される導電層２は、特殊な導電性組成物を用いて形成されている。そして、この導電性組成物は、液状ゴム（Ａ成分）と、シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）と、カーボンブラック（Ｃ成分）とを用いて得ることができる。
【００１４】
上記液状ゴム（Ａ成分）としては、特に限定はないが、分子中に少なくとも２個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、ブタジエンおよびイソプレンの少なくとも一方から誘導され側鎖にアルケニル基をもつ構造単位（α）を分子中に有するもの、上記構造単位（α）とともにスチレンから誘導される構造単位（β）を分子中に有するもの、側鎖または両末端にアルケニル基を有する飽和炭化水素系ポリマー、ポリオキシアルキレン等が好適に用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、材料コストの点で、上記構造単位（α）を有するものが好ましい。
【００１５】
上記分子中に少なくとも２個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンにおけるアルケニル基としては、例えば、ビニル基、イソプロペニル基等があげられる。そして、上記アルケニル基は、オルガノポリシロキサン中の両末端にあっても、分子鎖中のいずれにあってもよい。上記特定のオルガノポリシロキサンの具体例としては、両末端にビニル基を有するポリジメチルシロキサン（アヅマックス社製、ＤＭＳ−Ｖ３１）等があげられる。
【００１６】
上記ブタジエンおよびイソプレンの少なくとも一方から誘導され、側鎖にアルケニル基をもつ構造単位（α）としては、特に限定はなく、例えば、下記の構造式（Ｉ）〜(III) で表される構造単位があげられる。そして、上記構造単位中の側鎖であるアルケニル基（ビニル基、イソプロペニル基）が架橋反応に供され３次元網目構造となり、ゴム状の弾性を示すようになる。
【００１７】
【化１】
そして、分子中に上記構造単位（α）を有する液状ゴム（Ａ成分）としては、具体的には、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ＩＲ−ＢＲ共重合ゴム等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１９】
また、上記特定の構造単位（β）を誘導するスチレンは、置換基を有していてもよい。上記置換基としては、アルキル基が好ましく、特に好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等の炭素数１〜５のアルキル基である。
【００２０】
そして、分子中に上記構造単位（α）とともに構造単位（β）を有する液状ゴム（Ａ成分）としては、具体的には、ＩＲとスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）との共重合体、ＢＲとＳＢＲとの共重合体、ＩＲとＢＲとＳＢＲとの共重合体等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。上記構造単位（α）とともに構造単位（β）を有する液状ゴム（Ａ成分）のなかでも、下記の一般式（IV）で表わされる繰り返し単位を有するものが好適に用いられる。
【００２１】
【化２】
上記構造単位（α）の含有割合は、液状ゴム（Ａ成分）全体の０．５〜８０重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１．５〜２０重量％である。すなわち、上記構造単位（α）の含有割合が０．５重量％未満であると、架橋反応が不充分となって、得られる成形架橋体の安定性が悪くなるおそれがあり、逆に８０重量％を超えると、架橋による網目構造が密になりすぎて、得られる成形架橋体が固くなったり脆くなったりするおそれがあるからである。
【００２３】
また、上記構造単位（β）の含有割合は、液状ゴム（Ａ成分）全体の５〜３０重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１０〜１５重量％である。すなわち、構造単位（β）の含有割合が５重量％未満であると、スチレンの効果が充分に得られないおそれがあり、逆に３０重量％を超えると、液状ゴムが高粘度化し、成形性が悪化したり、圧縮永久歪み特性が悪化するおそれがあるからである。
【００２４】
そして、上記構造単位（α），構造単位（β）を有する液状ゴム（Ａ成分）は、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、モノマー成分として、ブタジエンおよびイソプレンの少なくとも一方、および必要に応じてスチレンを準備する。ついで、上記モノマー成分を用い、適宜の触媒（例えば、リチウム系触媒やチグラー系触媒）の存在下、アニオン重合等の各種の方法によって、単独重合あるいは共重合させることにより得ることができる。
【００２５】
上記液状ゴム（Ａ成分）の数平均分子量（Ｍｎ）は、７００〜２００，０００の範囲に設定されていることが好ましく、特に好ましくは２，０００〜１００，０００である。上記液状ゴム（Ａ成分）の数平均分子量（Ｍｎ）を上記範囲内に設定することにより、取り扱い性に優れ、架橋反応が良好に行えるようになる。なかでも、上記液状ゴム（Ａ成分）が、構造単位（α）のみを有する場合、その数平均分子量（Ｍｎ）は、７００〜６０，０００の範囲が好ましく、特に好ましくは２，０００〜５０，０００である。また、上記液状ゴム（Ａ成分）が、構造単位（α）および構造単位（β）を有する場合、その数平均分子量（Ｍｎ）は、１，０００〜１００，０００の範囲が好ましく、特に好ましくは１０，０００〜８０，０００である。
【００２６】
上記液状ゴム（Ａ成分）の粘度は、１００〜３００万（ｃｐｓ／２５℃）の範囲が好ましく、特に好ましくは１，０００〜５０万（ｃｐｓ／２５℃）である。
【００２７】
上記液状ゴム（Ａ成分）とともに用いられるシリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）は、カーボンブラックの表面にシリカが化学吸着等により固定されたものをいう。このシリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）は、１次粒子径が小さく、比表面積も大きく、ストラクチャーも発達しているため、良好な電気特性が得られるとともに、カーボンブラックとシリカの２相体構造であるため、通常のカーボンブラック（Ｃ成分）よりも強度に優れる。
【００２８】
そして、上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）は、ＷＯ ９６／３７５４７に示される気相中での方法により製造することができるが、例えば、つぎのようにして製造することもできる。すなわち、まず、カーボンブラックを水中に分散させ、分散剤（例えば、メタノール、各種界面活性剤）を添加して均一なスラリーとする。つぎに、このスラリーをｐＨ６以上、好ましくは１０〜１１に調節し、温度７０℃以上、好ましくは８５〜９５℃に保ちながら、けい酸ナトリウムを加水分解させ、カーボンブラック粒子表面上に無定形シリカを付着または沈着させることによって製造することができる。
【００２９】
上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）中のシリカ（ＳｉＯ2 ）含有量は、Ｂ成分全体の１〜２５重量％の範囲が好ましく、特に好ましくは３〜１０重量％である。すなわち、１重量％未満であると、シリカによる補強効果が小さくなり、逆に２５重量％を超えると、カーボンブラックの有する導電性への効果が減少するからである。
【００３０】
上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）の平均粒径は、０．０１〜０．３μｍの範囲が好ましく、特に好ましくは０．０２〜０．１μｍである。
【００３１】
上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられるカーボンブラック（Ｃ成分）としては、広義のカーボンブラックを意味し、ファーネス法や衝撃法によって製造される全てのものを含む趣旨であり、また、導電性カーボンブラックを含む意味である。上記カーボンブラック（Ｃ成分）としては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、デンカブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、オイルブラック等があげられる。これらのなかでも、導電性に優れる点で、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックが好適に用いられる。
【００３２】
上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）と、カーボンブラック（Ｃ成分）の配合比は、重合比で、Ｂ成分／Ｃ成分＝５／５〜９／１の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくはＢ成分／Ｃ成分＝６／４〜８／２である。すなわち、Ｂ成分の重量比が５未満であると、強度が弱く、充分な電気特性が得られないおそれがあり、逆にＢ成分の重量比が９を超えると、硬度が高くなり、ロール抵抗も高くなるおそれがあるからである。
【００３３】
また、上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）およびカーボンブラック（Ｃ成分）の合計含有量は、上記液状ゴム（Ａ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して、５〜３０部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは８〜２０部である。すなわち、５部未満であると、強度が弱く、金型等での成形が難しくなるおそれがあり、逆に３０部を超えると、硬度が高くなり、へたりが生じるおそれがあるからである。
【００３４】
なお、上記導電性組成物においては、前記Ａ〜Ｃ成分とともにヒドロシリル架橋剤を用いることが好ましい。上記ヒドロシリル架橋剤としては、特に限定はなく、分子中にヒドロシリル基を有するものがあげられる。なお、上記ヒドロシリル基とは、珪素原子の４つの結合手のうち少なくとも１つに水素原子が結合したものをいう。
【００３５】
上記ヒドロシリル架橋剤のなかでも、液状ゴム（Ａ成分）への相溶性とシリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）の分散性が良好である点で、下記の一般式（１）〜（３）で表されるヒドロシリル化合物が好適に用いられる。なお、各繰り返し単位ｍ，ｎ，ｐ，ｑ部分は、ランダム重合、ブロック重合等のいかなる重合形態であってもよい。
【００３６】
【化３】
【化４】
【化５】
そして、上記一般式（１）〜（３）で表されるヒドロシリル化合物は、例えば、下記の▲１▼〜▲４▼に示す方法によって製造することができる。上記方法のなかでも、比較的簡便に実施できる点で、▲３▼に示す方法が特に好適である。
【００４０】
▲１▼ 分子構造中にクロロシリル基（ＳｉＣｌ）を有する炭化水素系化合物を、還元剤（ＬｉＡｌＨ4 ，ＮａＢＨ4 等）を用いて処理することにより、クロロシリル基をヒドロシリル基に還元して製造する方法。
【００４１】
▲２▼ 官能基を有する炭化水素系化合物と、上記官能基と反応し得る官能基およびヒドロシリル基の双方を有する化合物とを反応させることにより製造する方法。
【００４２】
▲３▼ アルケニル基を有する炭化水素系化合物と、ポリヒドロシラン化合物とを、得られる反応物の分子構造中にヒドロシリル基が残存するように反応させることにより製造する方法。
【００４３】
▲４▼ ヒドロシリル基を有する環状シロキサンと、炭化水素基を有する環状シロキサンを反応させることにより製造する方法。
【００４４】
このようにして得られるヒドロシリル化合物のなかでも、下記の構造式（４）〜（８）で表わされるものが特に好ましい。なお、各繰り返し単位は、ランダム重合、ブロック重合等のいかなる重合形態であってもよい。
【００４５】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
そして、上記構造式（４）で表されるヒドロシリル化合物は、例えば、下記に示す反応によって製造することができる。
【００５１】
【化１１】
上記ヒドロシリル架橋剤の配合割合は、上記液状ゴム（Ａ成分）１００部に対して、１〜１５部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは２〜８部である。すなわち、１部未満であると、架橋が充分に行われないため、強度や圧縮永久歪みが悪くなり、逆に１５部を超えると、架橋が進みすぎ、硬くて脆くなったり、ポットライフが短くなるからである。
【００５３】
また、上記導電性組成物においては、上記Ａ〜Ｃ成分とともに、ヒドロシリル化触媒を用いることが好ましい。上記ヒドロシリル化触媒としては、架橋反応に対し触媒機能を発揮できるものであれば特に限定はなく、例えば、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール，アルデヒド，ケトン等との錯体、白金／ビニルシロキサン錯体、白金／オレフィン錯体、白金／ホスファイト錯体、白金，アルミナ，シリカ，カーボンブラック等の担体に固体白金を担持させたもの等があげられる。また、白金化合物以外の触媒としては、パラジウム化合物、ロジウム化合物、イリジウム化合物、ルテニウム等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００５４】
さらに、上記導電性組成物には、軟化剤を配合させることが好ましく、導電層の硬度をさらに下げることができる。
【００５５】
上記軟化剤としては、特に限定はなく、例えば、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、ポリマー系オイル、変性系シリコーンオイル等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００５６】
上記軟化剤の配合割合は、前記液状ゴム（Ａ成分）１００部に対して、１０〜２００部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは３０〜１００部である。
【００５７】
なお、上記導電性組成物には、上記各成分に加えて、可塑剤、充填剤、架橋促進剤、架橋遅延剤、老化防止剤、酸化亜鉛や酸化チタン等の着色剤等を適宜配合してもよい。
【００５８】
上記導電性組成物は、例えば、つぎのようにして調製することができる。すなわち、まず、液状ゴム（Ａ成分）およびシリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）、好ましくは上記Ａ，Ｂ成分とともにヒドロシリル化触媒を適宜の割合で配合して液状主剤を調製するとともに、ヒドロシリル架橋剤を含む液状硬化剤を調製する。なお、必要に応じて、他の成分を、上記液状主剤中および液状硬化剤中にそれぞれ添加する。そして、使用に際し、液状主剤と液状硬化剤とを混合することにより調製することができる。このように上記導電性組成物は、貯蔵安定性の観点から、液状主剤と液状硬化剤を別々に保存し、使用の際に両液を混合して調製することが好ましい。
【００５９】
また、上記導電層２の外周面に形成される中間層３の形成材料としては、特に限定はなく、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ニトリルゴム）（以下「ＮＢＲ」と略す）、ポリウレタン系エラストマー、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ヒドリンゴム（ＥＣＯ，ＣＯ）、ポリアミド等があげられる。なかでも、接着性およびコーティング液の安定性の点から、ＮＢＲが好適に用いられる。
【００６０】
なお、上記中間層３形成材料には、必要に応じて、導電剤、架橋剤、架橋促進剤、ステアリン酸、ＺｎＯ（亜鉛華）、軟化剤等を配合することも可能である。上記導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ｃ−ＴｉＯ2 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−酸化インジウム、イオン導電剤（第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等）等があげられる。なお、上記「ｃ−」は、導電性を有するという意味である。
【００６１】
さらに、上記中間層３の外周面に形成される表層４の形成材料としては、特に限定はなく、例えば、ポリウレタン系エラストマー、アクリルポリマー、ポリアミド等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００６２】
なお、上記表層４形成材料には、必要に応じて、導電剤、硬化剤等を配合することも可能である。
【００６３】
そして、本発明の導電性ロールは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、前記導電層２形成材料となる導電性組成物（液状主剤および液状硬化剤）を、前記と同様の方法で調製する。また、前記中間層３形成材料用の各成分をロール等の混練機を用いて混練し、この混合物に有機溶剤を加えて混合、攪拌することにより、中間層３形成材料（コーティング液）を調製する。さらに、上記方法に従い、表層４形成材料（コーティング液）を調製する。
【００６４】
ついで、軸体となる芯金をセットした射出成形用金型内に、上記導電層形成材料（導電性組成物）となる液状主剤および液状硬化剤を充填し、所定の条件で加熱架橋を行う。その後、脱型して、軸体の外周面に沿って導電層が形成されたベースロールを製造する。ついで、上記導電層の外周面に、上記中間層形成材料（コーティング液）を塗布して中間層を形成する。さらに、上記中間層の外周面に、上記表層形成材料（コーティング液）を塗布して表層を形成する。このようにして、導電層の外周面に中間層が形成され、さらにその外周面に表層が形成された３層構造の導電性ロール（図１参照）を作製することができる。
【００６５】
なお、上記導電層２の成形方法は、射出成形法に限定されるものではなく、注型成形法やプレス成形後、研磨する方法により作製しても差し支えない。また、上記コーティング液の塗布方法は、特に制限するものではなく、従来公知のディッピング法、スプレーコーティング法、ロールコート法等があげられる。
【００６６】
本発明の導電性ロールは、現像ロールに好適であるが、必ずしも現像ロールに限定するものではなく、転写ロール、帯電ロール、除電ロール、定着ロール等にも適用することができる。なお、本発明の導電性ロールは、３層構造に限定されるものではなく、適宜の数の層が形成される。ただし、必ず導電層が上記特殊な導電性組成物によって形成されていなければならない。
【００６７】
本発明の導電性ロールにおいて、各層の厚みは、導電性ロールの用途に応じて適宜に決定される。例えば、現像ロールとして用いる場合、導電層の厚みは、０．５〜１０ｍｍの範囲に設定するのが好ましく、特に好ましくは３〜６ｍｍである。また、中間層の厚みは、通常、１〜９０μｍの範囲に設定され、好ましくは３〜３０μｍであり、表層の厚みは、通常、３〜１００μｍの範囲に設定され、好ましくは５〜５０μｍである。
【００６８】
本発明の導電性ロールの導電層２において、マイクロゴム高度計ＭＤ−１型（高分子計器社製）を用いて測定したＭＤ−１硬度は４０°以下が好ましく、特に好ましくは５°〜２５°であり、また、アスカーＣ硬度計（高分子計器社製）を用いて測定したアスカーＣ硬度は、６５°以下が好ましく、特に好ましくは２５°〜５０°である。
【００６９】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００７０】
【実施例１】
Ａ成分として液状イソプレンゴム（クラレ社製、クラプレンＬＩＲ−３１０）１００部と、Ｂ成分としてシリカ処理済みカーボンブラック（昭和キャボット社製、ＣＲＸ２００２、Ｓｉ含有量３．５％）１０部と、Ｃ成分として導電性カーボンブラック（ライオン・アクゾ社製、ケッチェンブラックＥＣ）６部と、前記式（５）で表されるヒドロシリル架橋剤４部と、ヒドロシリル化触媒（塩化白金酸）３０ｐｐｍとを用意した。そして、上記液状イソプレンゴムと、ヒドロシリル化触媒（塩化白金酸）と、シリカ処理済みカーボンブラックと、導電性カーボンブラックとを混合して液状主剤を調製するとともに、液状イソプレンゴムと、ヒドロシリル架橋剤と、シリカ処理済みカーボンブラックと、導電性カーボンブラックとを混合して液状架橋剤を調製した。ついで、軸体となる芯金（直径１０ｍｍ、ＳＵＳ３０４製）をセットした射出成形用金型内に、上記液状主剤と液状架橋剤を混合して充填した後、１６０℃×３０分の条件で加熱架橋を行った。その後、脱型して、軸体の外周面に沿って導電層（厚み４ｍｍ）が形成されたロール（外径１８ｍｍ）を製造した。
【００７１】
【実施例２】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、軟化剤（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）を均等に各４０部、合計８０部をさらに配合した以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７２】
【実施例３】
シリカ処理済みカーボンブラックの配合割合を１４部に増量する以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７３】
【実施例４】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、軟化剤（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）を均等に各４０部、合計８０部をさらに配合した以外は、実施例３と同様にしてロールを製造した。
【００７４】
【実施例５】
導電性カーボンブラックの配合割合を１０部に増量した以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７５】
【実施例６】
シリカ処理済みカーボンブラックの配合割合を１８部に変更するとともに、導電性カーボンブラックの配合割合を２部に変更した以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７６】
【比較例１】
導電性カーボンブラックを配合しないとともに、シリカ処理済みカーボンブラックの配合割合を２４部に増量する以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７７】
【比較例２】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、軟化剤（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）を均等に各２５部、合計５０部をさらに配合した以外は、比較例１と同様にしてロールを製造した。
【００７８】
【比較例３】
シリカ処理済みカーボンブラックを配合しない以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００７９】
【比較例４】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、軟化剤（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）を均等に各２５部、合計５０部をさらに配合した以外は、比較例３と同様にしてロールを製造した。
【００８０】
【比較例５】
シリカ処理済みカーボンブラックおよび導電性カーボンブラックに代えて、カーボンブラック（電気化学工業社製、デンカブラック）１２部を配合した以外は、実施例１と同様にしてロールを製造した。
【００８１】
【比較例６】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、軟化剤（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）を均等に各２５部、合計５０部をさらに配合した以外は、比較例５と同様にしてロールを製造した。
【００８２】
【比較例７】
上記液状主剤中と液状架橋剤中に、充填剤（富士シリシア化学社製、サイロホービック２００）を均等に各５部、合計１０部をさらに配合した以外は、比較例３と同様にしてロールを製造した。
【００８３】
このようにして得られた実施例品および比較例品のロールを用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表１〜表３に併せて示した。
【００８４】
〔ＭＤ−１硬度〕
マイクロゴム高度計ＭＤ−１型（高分子計器社製）を用いて、導電層の硬度を測定した。
【００８５】
〔アスカーＣ硬度〕
アスカーＣ硬度計（高分子計器社製）を用いて、導電層の硬度を測定した。
【００８６】
〔圧縮永久歪み〕
ＪＩＳ Ｋ ６３０１に準じ、温度７０℃、試験時間２２時間、圧縮率２５％の条件で、導電層の圧縮永久歪みを測定した。
【００８７】
〔ロール抵抗〕
ロール抵抗は、図２に示すような装置を用いて、金属ロール電極法により測定した。すなわち、ステンレス製の金属ロール２１上にロール２２を接触させ、ロール２２の両端を荷重１０００ｇで押圧し、この状態でロール２２の一端に１００Ｖの電圧を印加して電気抵抗を測定した。
【００８８】
〔金型取り出し性〕
ロール強度を金型取り出し性により評価した。すなわち、ロールを１０個作製し、これを金型から取り出す際に１個でも割れが生じた場合を×、１個でも欠けが生じた場合を△、割れや欠けが生じたものが１個もなかった場合を○として評価した。
【００８９】
【表１】
【表２】
【表３】
上記表１〜表３の結果から、すべての実施例品は、低硬度で、圧縮永久歪みが小さく、ロール抵抗も低く、金型取り出し性に優れていることがわかる。
【００９３】
これに対して、比較例１，２品は、通常のカーボンブラックを配合しない代わりに、シリカ処理済みカーボンブラックを増量しているため、ロール抵抗が大きいことがわかる。さらに比較例２品は軟化剤を配合しているため、圧縮永久歪みも大きいことがわかる。比較例３〜６品は、シリカ処理済みカーボンブラックを配合していないため、強度が弱く、金型取り出し性に劣ることがわかる。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の導電性ロールは、液状ゴム（Ａ成分）を主成分とし、シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）とカーボンブラック（Ｃ成分）とを併用してなる導電性組成物を用いて導電層を形成している。そのため、シリカ、マイカ等の充填剤を用いなくても、上記シリカ処理済みカーボンブラック（Ｂ成分）が、カーボンブラック（Ｃ成分）の電気特性面の不足や強度不足による金型成形時の脱型割れや欠け等の不具合を解消するとともに、上記カーボンブラック（Ｃ成分）がロールを低抵抗とすることにより、低硬度、低へたり、高強度で、良好な電気特性を備えるようになる。
【００９５】
そして、上記カーボンブラック（Ｃ成分）として、導電性カーボンブラックを用いると、少量の添加量で充分な導電性を得ることができる。
【００９６】
また、上記導電性組成物がＡ〜Ｃ成分とともに軟化剤を含有するものである場合は、導電層の硬度をさらに下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性ロールの一例を示す断面図である。
【図２】ロール抵抗の測定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 軸体
２ 導電層
３ 中間層
４ 表層
Claims (5)
- 軸体と、この軸体の外周面に形成される導電層とを備えた導電性ロールであって、上記導電層が、下記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分とともに（Ｃ）成分を含有する導電性組成物を用いて形成されていることを特徴とする導電性ロール。
（Ａ）液状ゴム。
（Ｂ）シリカ処理済みカーボンブラック。
（Ｃ）カーボンブラック。 - （Ｃ）成分であるカーボンブラックが、導電性カーボンブラックである請求項１記載の導電性ロール。
- （Ｂ）成分であるシリカ処理済みカーボンブラックと、（Ｃ）成分であるカーボンブラックの配合比が、重量比で、（Ｂ）成分／（Ｃ）成分＝５／５〜９／１の範囲に設定されている請求項１または２記載の導電性ロール。
- （Ｂ）成分と（Ｃ）成分の合計含有量が、（Ａ）成分１００重量部に対して５〜３０重量部の範囲に設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電性ロール。
- 導電性組成物が、（Ａ）〜（Ｃ）成分に加えて軟化剤を含有するものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電性ロール。
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