JP4516069B2 - 導電性ローラ - Google Patents
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Description
本発明は、導電性ローラ、特に複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真複写装置に使用する導電性ローラに関するものである。
昨今、複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置においては、オゾンの発生を防止するために、コロナ放電方式に代わって接触方式が一般的になってきている。該接触方式の画像形成装置においては、現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ、給紙ローラ、クリーニングローラ、定着用の加圧ローラ等として、ロール形状の導電性部材、即ち導電性ローラが多用されている。
上記画像形成装置を用いて高品位の画像を得るためには、上記導電性ローラは、低硬度である必要があり、通常、シャフトと、該シャフトの外周に配設された弾性層とを具えている。ここで、該導電性ローラの弾性層には、天然ゴム（ＮＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等の固形のゴム成分を主成分とし、これに導電性を付与するためにカーボンブラック、金属酸化物、イオン導電剤等の導電性付与剤を添加し、更に低硬度化を図るために軟化剤等を多量に配合したゴム組成物が一般に用いられている（特開平５−１１７４３４号公報、国際公開第９１／１０９４２号パンフレット参照）。
しかしながら、軟化剤が多量に配合されたゴム組成物を導電性ローラの弾性層に使用した場合、導電性ローラの弾性層の圧縮永久歪みが大きくなり、ロール圧接時の変形により、画像ムラが発生するといった問題があった。また、軟化剤が導電性ローラの表面にブリードし、感光体を汚染するといった問題もあった。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、軟化剤がブリードすることなく、低硬度で圧縮永久歪みが小さく、且つローラ抵抗の低い導電性ローラを提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、シス-１,４-結合含量が高いポリブタジエンゴム及び／又はポリイソプレンゴムに対して導電剤及び過酸化物と共に軟化剤として液状ポリイソプレンゴムを配合したゴム組成物を導電性ローラの弾性層に用いることで、表面に軟化剤がブリードすることなく、低硬度で且つ圧縮永久歪みが小さく、更にはローラ抵抗の低い導電性ローラが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明の第１の導電性ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層とを具えた導電性ローラにおいて、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴムに対して、
（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、
（Ｃ）成分：導電剤と、
（Ｄ）成分：過酸化物と
を配合してなり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100／30〜100／100であり、前記（Ｃ）成分：導電剤がカーボンブラックであり、前記（Ｄ）成分：過酸化物が１,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン又は１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンであるゴム組成物を前記弾性層に用いたことを特徴とする。
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴムに対して、
（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、
（Ｃ）成分：導電剤と、
（Ｄ）成分：過酸化物と
を配合してなり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100／30〜100／100であり、前記（Ｃ）成分：導電剤がカーボンブラックであり、前記（Ｄ）成分：過酸化物が１,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン又は１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンであるゴム組成物を前記弾性層に用いたことを特徴とする。
本発明の第１の導電性ローラの好適例においては、前記弾性層用ゴム組成物における前記（Ｃ）成分：導電剤の含有率が10〜17質量％である。
本発明の第１の導電性ローラの他の好適例においては、前記弾性層用ゴム組成物における前記（Ｄ）成分：過酸化物の含有率が0.5〜1.5質量％である。
また、本発明の第２の導電性ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層とを具えた導電性ローラにおいて、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリイソプレンゴムに対して、
（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、
（Ｃ）成分：導電剤と、
（Ｄ）成分：過酸化物と
を配合してなり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100／30〜100／100であり、前記（Ｃ）成分：導電剤がカーボンブラックであり、前記（Ｄ）成分：過酸化物が１,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン又は１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンであるゴム組成物を前記弾性層に用いたことを特徴とする。
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリイソプレンゴムに対して、
（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、
（Ｃ）成分：導電剤と、
（Ｄ）成分：過酸化物と
を配合してなり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100／30〜100／100であり、前記（Ｃ）成分：導電剤がカーボンブラックであり、前記（Ｄ）成分：過酸化物が１,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン又は１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンであるゴム組成物を前記弾性層に用いたことを特徴とする。
本発明の第２の導電性ローラの好適例においては、前記弾性層用ゴム組成物における前記（Ｃ）成分：導電剤の含有率が10〜20質量％である。
本発明の第２の導電性ローラの他の好適例においては、前記弾性層用ゴム組成物における前記（Ｄ）成分：過酸化物の含有率が3.0〜6.0質量％である。
更に、本発明の第３の導電性ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層とを具えた導電性ローラにおいて、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して、
（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、
（Ｃ）成分：導電剤と、
（Ｄ）成分：過酸化物と
を配合してなり、前記（Ａ）成分中のポリブタジエンゴム（ＢＲ）とポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）が90／10〜60／40であり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100／10〜100／40であり、前記（Ｃ）成分：導電剤がカーボンブラックであり、前記（Ｄ）成分：過酸化物が１,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン又は１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンであるゴム組成物を前記弾性層に用いたことを特徴とする。
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して、
（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、
（Ｃ）成分：導電剤と、
（Ｄ）成分：過酸化物と
を配合してなり、前記（Ａ）成分中のポリブタジエンゴム（ＢＲ）とポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）が90／10〜60／40であり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100／10〜100／40であり、前記（Ｃ）成分：導電剤がカーボンブラックであり、前記（Ｄ）成分：過酸化物が１,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン又は１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンであるゴム組成物を前記弾性層に用いたことを特徴とする。
本発明の第３の導電性ローラの好適例においては、前記弾性層用ゴム組成物における前記（Ｄ）成分：過酸化物の含有率が0.5〜2.0質量％である。
本発明の第３の導電性ローラは、アスカーＣ硬度が45〜75°であり、円錐形状の圧子を用い荷重100Ｎの条件下においてフィッシャー硬度計で測定した押し込み深さＤ1と荷重を除いた後の変形深さＤ2とから算出したクリープ［（Ｄ2−Ｄ1）／Ｄ1×１００％］が-30〜0％であることが好ましい。
なお、本発明の導電性ローラにおいて、上記（Ａ）成分のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムのミクロ構造は、赤外線吸収スペクトル法によって求めることができる。また、上記（Ｂ）成分の液状ポリイソプレンゴムは、室温（25℃）において液状である。
本発明によれば、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層とを具えた導電性ローラにおいて、該弾性層にシス-１,４-結合含量が高いポリブタジエンゴム及び／又はポリイソプレンゴムに対して導電剤及び過酸化物と共に軟化剤として液状ポリイソプレンゴムを配合したゴム組成物を用いることで、表面に軟化剤がブリードすることなく、低硬度で且つ圧縮永久歪みが小さく、更にはローラ抵抗の低い導電性ローラを提供することができる。
以下に、本発明の導電性ローラを図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の導電性ローラの一例の断面図である。図示例の導電性ローラ１は、シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３とを具える。本発明の導電性ローラにおいては、弾性層３に、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴムに対して、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤と、（Ｄ）成分：過酸化物とを配合してなり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100/30〜100/100である第１のゴム組成物、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリイソプレンゴムに対して、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤と、（Ｄ）成分：過酸化物とを配合してなり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100/30〜100/100である第２のゴム組成物、或いは、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤と、（Ｄ）成分：過酸化物とを配合してなり、前記（Ａ）成分中のポリブタジエンゴム（ＢＲ）とポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）が90／10〜60／40であり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100/10〜100/40である第３のゴム組成物を用いることを特徴とする。
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴムに対して、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤と、（Ｄ）成分：過酸化物とを配合してなり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100/30〜100/100である第１のゴム組成物、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリイソプレンゴムに対して、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤と、（Ｄ）成分：過酸化物とを配合してなり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100/30〜100/100である第２のゴム組成物、或いは、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤と、（Ｄ）成分：過酸化物とを配合してなり、前記（Ａ）成分中のポリブタジエンゴム（ＢＲ）とポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）が90／10〜60／40であり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100/10〜100/40である第３のゴム組成物を用いることを特徴とする。
本発明の導電性ローラに用いるゴム組成物は、通常の軟化剤に比べ分子量が大きい液状ポリイソプレンゴムを反応性軟化剤として含有するため、軟化剤として使用した場合のブリードアウトがない。
本発明の導電性ローラに用いるゴム組成物は、ゴム成分として（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴム及び／又はポリイソプレンゴムを含む。（Ａ）成分のポリブタジエンゴム又はポリイソプレンゴムのシス-１,４-結合含量が90％未満では、（Ｂ）成分の液状ポリイソプレンゴムと相溶するため、海島構造を形成できず、カーボンブラック等の導電剤が均一に分散されてしまい、その結果、カーボンブラック等の導電剤を少量添加しただけでは、導電パスが形成されずに高抵抗になると考えられる。また、特に限定されるものではないが、上記（Ａ）成分のポリブタジエンゴムは、ビニル結合含量が5％以下で、ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)が25〜60の範囲にあるのが好ましく、一方、上記（Ａ）成分のポリイソプレンゴムは、ビニル結合含量が5％以下で、ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)が70〜80の範囲にあるのが好ましい。（Ａ）成分のポリイソプレンゴムのムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)が70より小さいと、ゴム成分のブレンドに問題があり、また、80より高いと、練工程で導電剤のストラクチャーが破壊されてしまう。なお、上記ゴム組成物には、ゴム成分として上記ポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムを併用することができ、他のゴム成分を本発明の目的を害しない範囲で含んでもよい。
本発明の導電性ローラに用いるゴム組成物は、軟化剤として（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムを含有する。（Ｂ）成分のポリイソプレンゴムが固体の場合、混練り時にカーボンブラックのストラクチャー破壊が起き易く、良好な導電性が得られない。また、特に限定されるものではないが、上記（Ｂ）成分の液状ポリイソプレンゴムは、重量平均分子量（Ｍw）が20,000〜50,000であることが好ましい。
本発明の導電性ローラの弾性層に用いる第１及び第２のゴム組成物においては、上記（Ａ）成分のポリブタジエンゴム又はポリイソプレンゴムと（Ｂ）成分の液状ポリイソプレンゴムとの質量比（Ａ／Ｂ）が100/30〜100/100の範囲にあり、即ち、（Ｂ）成分の液状ポリイソプレンゴムの配合量が（Ａ）成分のポリブタジエンゴム又はポリイソプレンゴム100質量部に対して30〜100質量部の範囲である。（Ｂ）成分の液状ポリイソプレンゴムの配合量が（Ａ）成分のポリブタジエンゴム又はポリイソプレンゴム100質量部に対して30質量部未満では、ゴム組成物のムーニー粘度が高くなり過ぎ、カーボンブラックのストラクチャー破壊が生じ、良好な導電性が得られなくなる。また、100質量部を超えると、ゴム組成物のムーニー粘度が低くなり過ぎ、ニーダー等での混練りが困難となる。
本発明の導電性ローラの弾性層に用いる第３のゴム組成物においては、上記（Ａ）成分と上記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100/10〜100/40の範囲にあり、即ち、上記（Ｂ）成分の配合量が上記（Ａ）成分100質量部に対して10〜40質量部の範囲である。（Ｂ）成分の液状ポリイソプレンゴムの配合量が（Ａ）成分のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムの合計100質量部に対して10質量部未満では、ゴム組成物のムーニー粘度が高くなり過ぎ、カーボンブラックのストラクチャー破壊が生じ、良好な導電性が得られなくなる。また、40質量部を超えると、ゴム組成物のムーニー粘度が低くなり過ぎ、ニーダー等での混練りが困難となる。
また、上記第３のゴム組成物の（Ａ）成分において、高シス-ポリブタジエンゴム（ＢＲ）と高シス-ポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）は、90／10〜60／40の範囲である。（Ａ）成分中の高シス-ＢＲの含有率が90質量％を超えると、ゴム組成物のニーダーでの混練りでゴムのまとまりが悪化したり、シーティング作業においてバギーやシートの穴開きが発生することがあり、一方、（Ａ）成分中の高シス-ＢＲの含有率が60質量％未満では、ニーダーでの混練りでゴム組成物がローターに密着したり、シーティング作業においてゴム組成物がロールに密着したりすることがある。
上記ゴム組成物は、更に（Ｃ）成分：導電剤を含有する。ゴム組成物に導電剤を配合することで、ゴム組成物の抵抗値を適宜調整することができ、該ゴム組成物を用いた導電性ローラのローラ抵抗を所望の範囲に調整することができる。ここで、本発明の導電性ローラは、特に限定されるものではないが、ローラ抵抗が103〜109Ωであるのが好ましい。
上記導電剤としては、カーボンブラックを用いる。ここで、該カーボンブラックとしては、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン等が挙げられる。これらカーボンブラックは、一種単独で用いても、二種以上を混合して用いてもよい。上記カーボンブラックは、特に限定されるものではないが、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が30〜250 m2/gで、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸収量が120〜250 mL/100gであるのが好ましい。
本発明の第１の導電性ローラにおいて、上記導電剤の含有率は、ゴム組成物の10〜17質量％であることが好ましい。導電剤の含有率がゴム組成物中10質量％未満では、ゴム組成物の導電性が低く、導電性ローラに所望の導電性を付与できないことがあり、17質量％を超えると、ローラの導電性が高くなり過ぎ、良好な画像が得られなくなることがある。
また、本発明の第２の導電性ローラにおいて、上記導電剤の含有率は、ゴム組成物の10〜20質量％であることが好ましい。導電剤の含有率がゴム組成物中10質量％未満では、ゴム組成物の導電性が低く、導電性ローラに所望の導電性を付与できないことがあり、20質量％を超えると、ローラの導電性が高くなり過ぎ、良好な画像が得られなくなることがある。
更に、本発明の第３の導電性ローラにおいて、上記導電剤の含有率は、ゴム組成物の12.4〜20.1質量％であることが好ましい。導電剤の含有率がゴム組成物中12.4質量％未満では、ゴム組成物の導電性が低く、導電性ローラに所望の導電性を付与できないことがあり、20.1質量％を超えると、ローラの導電性が高くなり過ぎ、良好な画像が得られなくなることがある。
上記ゴム組成物は、更に架橋剤として（Ｄ）成分：過酸化物を含有する。ゴム組成物を過酸化物で架橋することで、圧縮永久歪が小さくなる。
上記過酸化物としては、１,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン又は１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンを用いる。これら過酸化物としては、例えば、日本油脂(株)製パーヘキサＣ-４０、パーヘキサＴＭＨ等の市販品を利用することができる。
本発明の第１の導電性ローラにおいて、上記過酸化物の含有率は、ゴム組成物の0.5〜1.5質量％であることが好ましい。本発明の第１の導電性ローラにおいて、過酸化物の含有率がゴム組成物中0.5質量％未満では、ゴム組成物を充分に架橋することができず、圧縮永久歪みが増大し、1.5質量％を超えると、ゴム組成物の硬度が高くなりすぎ、所望の硬度の導電性ローラを得られなくなることがある。ここで、上記ゴム組成物を用いた本発明の第１の導電性ローラは、アスカーＣ硬度が45〜75度であるのが好ましく、圧縮永久歪みが5〜20％であるのが好ましい。
また、本発明の第２の導電性ローラにおいて、上記過酸化物の含有率は、ゴム組成物の3.0〜6.0質量％であることが好ましい。本発明の第２の導電性ローラにおいて、過酸化物の含有率がゴム組成物中3.0質量％未満では、ゴム組成物を充分に架橋することができず、圧縮永久歪みが増大し、6.0質量％を超えると、ゴム組成物の硬度が高くなりすぎ、所望の硬度の導電性ローラを得られなくなることがある。ここで、上記ゴム組成物を用いた本発明の第２の導電性ローラは、アスカーＣ硬度が45〜75度であるのが好ましく、圧縮永久歪みが5〜20％であるのが好ましい。
更に、本発明の第３の導電性ローラにおいて、上記過酸化物の含有率は、ゴム組成物の0.5〜2.0質量％であることが好ましい。本発明の第３の導電性ローラにおいて、過酸化物の含有率がゴム組成物中0.5質量％未満では、ゴム組成物を充分に架橋することができず、圧縮永久歪みが増大し、2.0質量％を超えると、ゴム組成物の硬度が高くなりすぎ、所望の硬度の導電性ローラを得られなくなることがある。ここで、上記ゴム組成物を用いた本発明の第３の導電性ローラは、アスカーＣ硬度が45〜75°であることが好ましく、円錐形状の圧子を用い荷重100Ｎの条件下においてフィッシャー硬度計で測定した押し込み深さＤ1と荷重を除いた後の変形深さＤ2とから算出したクリープ［（Ｄ2−Ｄ1）／Ｄ1×１００％］が-30〜0％であることが好ましい。導電性ローラのアスカーＣ硬度が45°未満では、導電性ローラとして十分な硬度を確保することができないことがあり、アスカーＣ硬度が75°を超えると、感光ドラム及びトナーにダメージを与えてしまうと共に、導電性ローラの耐久性も低下してしまうことがある。また、導電性ローラのクリープが-30％未満では、残留歪が大きすぎ、導電性ローラを圧接状態（即ち、トナーカートリッジに組み込んだ状態）で長期間放置及び高温放置した場合、画像に導電性ローラに起因する横筋を発生させてしまうことがある。
本発明の第３の導電性ローラは、トナー径が3〜13μmのトナーを搬送するのに特に好ましい。横筋は、トナーがブレード押付け跡に入り込むことにより発生する。従って、このトナー径よりも小さい押付け跡であれば、横筋の発生を効果的に防止することができる。本発明の第３の導電性ローラは、押付け跡が2μm以下となるため、3μm以上のトナーの搬送に適している。
上記ゴム組成物には、上記（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分の他に、ゴム工業界で通常使用される各種配合剤、例えば、充填剤、亜鉛華、ステアリン酸等を、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択して配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。なお、上記ゴム組成物は、（Ａ）成分：ポリブタジンゴム及び／又はポリイソプレンゴムに、（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、（Ｃ）成分：導電剤と、（Ｄ）成分：過酸化物と、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合して、公知の方法で製造することができる。
本発明の導電性ローラのシャフトとしては、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトを用いることができる。
本発明の導電性ローラは、画像形成装置の現像ローラ及びトナー供給ローラ等として使用することができる。該導電性ローラの製造方法は、特に制限されるものではないが、例えば、中心部に金属製のシャフトを配置した所望の形状の金型内に、上記ゴム組成物を射出し、架橋させて製造することができる。
＜実施例＞
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
表１及び表２に示す配合処方のゴム組成物を調製し、得られたゴム組成物を予め外径6mmの芯金が装着された金型に射出し、160℃で30分間加熱してゴム組成物を架橋させ、外径16mmで長さ240mmのゴム製ローラを作製した。得られたローラの両端を約5mmづつ切断して、全長230mmの評価用ローラを作製した。得られた評価用ローラを室温で14日間放置し、ブリードの有無を確認した。また、該評価用ローラに対して、下記の方法で硬度、圧縮永久歪み及びローラ抵抗を測定した。結果を表１及び２に示す。
（１）硬度
アスカーＣ硬度計［高分子計器(株)製］を用い、ローラのアスカーＣ硬度を測定した。
アスカーＣ硬度計［高分子計器(株)製］を用い、ローラのアスカーＣ硬度を測定した。
（２）圧縮永久歪み
ＪＩＳ Ｋ-６３０１に準拠し、直径29mmで高さ12.7mmの試験片を高さ方向に25％圧縮して70℃のオーブン内に22時間放置した後、試験片をオーブンから取り出し、取り出し後30分での残留歪みを求めた。
ＪＩＳ Ｋ-６３０１に準拠し、直径29mmで高さ12.7mmの試験片を高さ方向に25％圧縮して70℃のオーブン内に22時間放置した後、試験片をオーブンから取り出し、取り出し後30分での残留歪みを求めた。
（３）ローラ抵抗
ローラの両端に各500gfの荷重をかけ、抵抗測定器Ｒ８３４０［アドバンテスト(株)製］を用い、印加電圧10Ｖ、室温25℃、湿度50％の条件下でローラ抵抗を測定した。
ローラの両端に各500gfの荷重をかけ、抵抗測定器Ｒ８３４０［アドバンテスト(株)製］を用い、印加電圧10Ｖ、室温25℃、湿度50％の条件下でローラ抵抗を測定した。
*1 ＪＳＲ社製高シスＢＲ, ＢＲ０２ＬＬ, シス-１,４-結合含量＝94％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝28.
*2 ＪＳＲ社製高シスＢＲ, ＢＲ７３０, シス-１,４-結合含量＝97％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝55.
*3 日本ゼオン社製低シスＢＲ, ＢＲ１２４１, シス-１,４-結合含量＝35％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝35.
*4 クラレ社製液状ポリイソプレンゴム, ＬＩＲ−３０, 重量平均分子量（Ｍw）＝29,000.
*5 日本曹達製液状ポリブタジエンオリゴマー, Ｂ−２０００.
*6 東海カーボン社製トーカブラック, ＴＢ＃５５００, Ｎ2ＳＡ＝225m2/g, ＤＢＰ吸油量＝155mL/100g.
*7 日本油脂社製, パーヘキサＣ−４０, １,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン.
*8 練りゴムがローターに密着し、ニーダーから排出できなかった.
*2 ＪＳＲ社製高シスＢＲ, ＢＲ７３０, シス-１,４-結合含量＝97％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝55.
*3 日本ゼオン社製低シスＢＲ, ＢＲ１２４１, シス-１,４-結合含量＝35％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝35.
*4 クラレ社製液状ポリイソプレンゴム, ＬＩＲ−３０, 重量平均分子量（Ｍw）＝29,000.
*5 日本曹達製液状ポリブタジエンオリゴマー, Ｂ−２０００.
*6 東海カーボン社製トーカブラック, ＴＢ＃５５００, Ｎ2ＳＡ＝225m2/g, ＤＢＰ吸油量＝155mL/100g.
*7 日本油脂社製, パーヘキサＣ−４０, １,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン.
*8 練りゴムがローターに密着し、ニーダーから排出できなかった.
*4、*6、*7は表１に同じ.
*9 日本ゼオン社製高シスポリイソプレンゴム, Ｎｉｐｏｌ ＩＲ２２００Ｌ, シス-１,４-結合含量＝98％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝70.
*9 日本ゼオン社製高シスポリイソプレンゴム, Ｎｉｐｏｌ ＩＲ２２００Ｌ, シス-１,４-結合含量＝98％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝70.
表１から明らかなように、シス-１,４-結合含量が高いポリブタジエンゴム又はポリイソプレンゴム（Ａ）と液状ポリイソプレンゴム（Ｂ）と導電剤とを含むゴム組成物を用いた実施例の導電性ローラは、ブリードがなく、硬度が低く且つ圧縮永久歪みが小さく、更に、ローラ抵抗が充分に低かった。
一方、比較例５及び６のローラは、ブリードがなく、硬度が低く且つ圧縮永久歪みが小さいものの、ポリブタジエンゴムと軟化剤が相溶し、カーボンブラックが均一に分散されたため、導電パスが形成されずに、ローラ抵抗が高くなった。
また、比較例７及び８のローラにおいては、カーボンブラックのストラクチャー破壊が生じ良好な導電性が得られず、比較例９及び１０のローラにおいては、ゴム組成物のムーニー粘度が低くなり過ぎ、混練りが困難であった。
次に、表３に示す配合処方のゴム組成物を調製し、得られたゴム組成物を予め外径8mmの芯金が装着された金型に射出し、155℃で30分間加熱してゴム組成物を架橋させ、外径21mmのゴム製現像ローラを作製した。得られた現像ローラに対して、上記の方法でアスカーＣ硬度計を測定し、更に、下記の方法でクリープ及び研削性を測定・評価した。また、該現像ローラをプリンターに組み込み、下記の方法で横筋の発生の有無を調べた。これらの結果を表３に示す。
（４）クリープ
フィッシャー（Fischer）硬度計を用い、円錐形状の圧子を用い荷重100Ｎの条件下において押し込み深さＤ1を測定し、次に、荷重を除いた後の変形深さＤ2を測定し、下記式：
式：クリープ＝（Ｄ2−Ｄ1）／Ｄ1×１００（％）
から、クリープを算出した。
フィッシャー（Fischer）硬度計を用い、円錐形状の圧子を用い荷重100Ｎの条件下において押し込み深さＤ1を測定し、次に、荷重を除いた後の変形深さＤ2を測定し、下記式：
式：クリープ＝（Ｄ2−Ｄ1）／Ｄ1×１００（％）
から、クリープを算出した。
（５）研削性
ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して、現像ローラの表面粗さ（Ｒｋ）を形状測定機「サーフコム」［東京精密社製］を用いて測定した。ここで、表面粗さ（Ｒｋ）が6〜10μmの範囲にある場合を良好とした。また、現像ローラ表面のビビリ跡及び研削目を目視観察し、現像ローラの表面性を評価した。表３中、◎はビビリ跡及び削目が全くないことを示し、○はビビリ跡がやや存在するものの画像に影響しないことを示し、×はビビリ跡が明白に確認でき、画像も悪いことを示す。
ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して、現像ローラの表面粗さ（Ｒｋ）を形状測定機「サーフコム」［東京精密社製］を用いて測定した。ここで、表面粗さ（Ｒｋ）が6〜10μmの範囲にある場合を良好とした。また、現像ローラ表面のビビリ跡及び研削目を目視観察し、現像ローラの表面性を評価した。表３中、◎はビビリ跡及び削目が全くないことを示し、○はビビリ跡がやや存在するものの画像に影響しないことを示し、×はビビリ跡が明白に確認でき、画像も悪いことを示す。
（６）横筋の発生性
供試現像ローラをプリンターに組み込み、50℃で5日間放置した後、ハーフトーン印刷を行い、現像ローラに由来する横筋の発生の有無を評価した。10枚印刷するまでに横筋が消えた場合を○とし、それ以外を×とした。
供試現像ローラをプリンターに組み込み、50℃で5日間放置した後、ハーフトーン印刷を行い、現像ローラに由来する横筋の発生の有無を評価した。10枚印刷するまでに横筋が消えた場合を○とし、それ以外を×とした。
*4、*6、*7、*9は表１及び表２に同じ.
*10 日本ゼオン社製高シスポリブタジエンゴム, ＢＲ１２２０Ｌ, シス-１,４-結合含量＝97％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝29.
*11 日本油脂社製有機化酸化物, パーヘキサＴＭＨ, １,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサン.
*12 日東粉化工業社製, 「ノーベライトＡ」.
*10 日本ゼオン社製高シスポリブタジエンゴム, ＢＲ１２２０Ｌ, シス-１,４-結合含量＝97％, ムーニー粘度ＭＬ1+4(100℃)＝29.
*11 日本油脂社製有機化酸化物, パーヘキサＴＭＨ, １,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサン.
*12 日東粉化工業社製, 「ノーベライトＡ」.
表３から明らかなように、高シス-ポリブタジエンゴム、高シス-ポリイソプレンゴム及液状ポリイソプレンゴムが特定の割合で配合されたゴム組成物を弾性層に用いた実施例の現像ローラは、アスカーＣ硬度が所定の範囲にあり、クリープの絶対値が小さい（残留歪が小さい）ため、該現像ローラをプリンターに用いることで、現像ローラに起因する横筋の発生を防止できた。
次に、森山製作所製の３Ｌニーダーを用いて、表４に示す配合処方のゴム組成物を混練し、未加硫ゴム組成物を得た。該未加硫ゴム組成物を予めシャフトが装着された金型に所定量射出し、170℃に加熱されたオーブン中で30分間加熱してゴム組成物を架橋させた。次に、架橋させたローラを金型から取り出し、冷却した後、水口製作所製研磨機を使用して、所定のローラ径まで研磨した。得られた導電性ローラを室温で14日間放置し、ブリードの有無を確認した。また、該導電性ローラに対して、上記の方法で硬度、圧縮永久歪み及び静止ローラ抵抗を測定した。結果を表４に示す。
*4、*6、*9、*10、*11は表１〜表３に同じ.
表４から明らかなように、（Ａ）成分中のＢＲ／ＩＲ比を90／10〜60／40の範囲にすることで、ゴム組成物の作業性を改善できると共に、ローラの硬度及び圧縮永久歪みを十分に小さくすることができ、一方、この範囲を外れると、作業性が悪化した。
Claims (9)
- シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層とを具えた導電性ローラにおいて、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴムに対して、
（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、
（Ｃ）成分：導電剤と、
（Ｄ）成分：過酸化物と
を配合してなり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100／30〜100／100であり、前記（Ｃ）成分：導電剤がカーボンブラックであり、前記（Ｄ）成分：過酸化物が１,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン又は１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンであるゴム組成物を前記弾性層に用いることを特徴とする導電性ローラ。 - シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層とを具えた導電性ローラにおいて、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリイソプレンゴムに対して、
（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、
（Ｃ）成分：導電剤と、
（Ｄ）成分：過酸化物と
を配合してなり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100／30〜100／100であり、前記（Ｃ）成分：導電剤がカーボンブラックであり、前記（Ｄ）成分：過酸化物が１,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン又は１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンであるゴム組成物を前記弾性層に用いることを特徴とする導電性ローラ。 - シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層とを具えた導電性ローラにおいて、
（Ａ）成分：シス-１,４-結合含量が90％以上のポリブタジエンゴム及びポリイソプレンゴムに対して、
（Ｂ）成分：液状ポリイソプレンゴムと、
（Ｃ）成分：導電剤と、
（Ｄ）成分：過酸化物と
を配合してなり、前記（Ａ）成分中のポリブタジエンゴム（ＢＲ）とポリイソプレンゴム（ＩＲ）との質量比（ＢＲ／ＩＲ）が90／10〜60／40であり、前記（Ａ）成分と前記（Ｂ）成分との質量比（Ａ／Ｂ）が100／10〜100／40であり、前記（Ｃ）成分：導電剤がカーボンブラックであり、前記（Ｄ）成分：過酸化物が１,１-ジ(ｔ-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン又は１,１-ジ(ｔ-ヘキシルパーオキシ)-３,３,５-トリメチルシクロヘキサンであるゴム組成物を前記弾性層に用いることを特徴とする導電性ローラ。 - 前記ゴム組成物において、前記（Ｃ）成分：導電剤の含有率が10〜17質量％であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
- 前記ゴム組成物において、前記（Ｃ）成分：導電剤の含有率が10〜20質量％であることを特徴とする請求項２に記載の導電性ローラ。
- 前記ゴム組成物において、前記（Ｄ）成分：過酸化物の含有率が0.5〜1.5質量％であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
- 前記ゴム組成物において、前記（Ｄ）成分：過酸化物の含有率が3.0〜6.0質量％であることを特徴とする請求項２に記載の導電性ローラ。
- 前記ゴム組成物において、前記（Ｄ）成分：過酸化物の含有率が0.5〜2.0質量％であることを特徴とする請求項３に記載の導電性ローラ。
- アスカーＣ硬度が45〜75°であり、
円錐形状の圧子を用い荷重100Ｎの条件下においてフィッシャー硬度計で測定した押し込み深さＤ1と荷重を除いた後の変形深さＤ2とから算出したクリープ［（Ｄ2−Ｄ1）／Ｄ1×１００％］が-30〜0％であることを特徴とする請求項３に記載の導電性ローラ。
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