JP7100800B2 - ゴム組成物とそれを用いた導電性ローラ - Google Patents

ゴム組成物とそれを用いた導電性ローラ Download PDF

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Description

本発明は、ゴム組成物と、当該ゴム組成物を用いて形成したローラ本体を含む導電性ローラに関するものである。
たとえば、レーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機などの、電子写真法を利用した画像形成装置においては、帯電、現像、転写、クリーニング等の各工程において、導電性ローラが用いられる。
導電性ローラとしては、たとえば、導電性を付与したゴム組成物を筒状に成形し、架橋させて形成したローラ本体と、金属等からなり、ローラ本体の中心の通孔に挿通されて固定されたシャフトとを含むものが用いられる。
導電性ローラに安定した導電性を付与するため、ゴム組成物を形成するゴムとしては、たとえば、エピクロルヒドリンゴム等のイオン導電性ゴムが用いられる。
またゴムとしては、イオン導電性ゴムとともに、ジエン系ゴム等の他のゴムがブレンドされる場合がある。
これら他のゴムをブレンドすることで、イオン導電性ゴムの架橋時に生じる成分等による感光体の汚染を抑制したり、導電性ローラの用途ごとや、組み込む画像形成装置ごとに要求値が異なる、導電性ローラのローラ抵抗値を微調整したりすることができる。
また、ローラ本体の外周面にトナーが付着するフィルミングを抑制したり、ローラ本体に、ゴムとしての良好な特性を付与したりすることができる。
すなわち、ローラ本体の柔軟性を高めたり、圧縮永久ひずみを小さくしたりすることができる。
そして、圧縮永久ひずみを小さくすることで、たとえば、ローラ本体を感光体と接触させた状態で画像形成装置を一定期間に亘って停止させた際に、当該ローラ本体の、感光体と接触していた箇所が部分的にヘタリ（セット）を生じるのを抑制することができる。
しかし、イオン導電性ゴムと他のゴムとは、組み合わせによっては相溶性が低い場合がある。
そして、かかる相溶性の低いゴム同士を、ゴム組成物を調製するために、架橋成分その他の添加剤とともにロールミル等を用いて混練しても、ロールにゴムがうまく巻き付かないなどしてスムースに混練することができず、混練の作業性が低下する場合がある。
また調製したゴム組成物を、ローラ本体のもとになる筒状に押出成形した際に、押出成形された筒状体の押出肌、つまり筒状体の外周面や通孔の内周面に激しい凹凸を生じる場合もある。
しかし、電子写真プロセス上の制約によって、ブレンドするゴムの種類や比率を変更できない場合も多い。
その場合には、たとえば、ゴムの混練に寄与するフィラーを増量することで、ある程度の加工性を確保しているのが現状である。
ところが、導電性ローラのローラ本体は、現像ブレードやカートリッジのシール部などと摺接することから、これらの部材の摩耗等を抑制するべく、できるだけ柔軟であることが求められる場合が多い。
また、感光体等との接触時に適度のニップ幅を確保する上でも、ローラ本体はできるだけ柔軟であることが好ましい。
そのため、架橋後のローラ本体の柔軟性を低下させてしまうフィラーを増量する手法には限界がある。
しかも、画像形成装置の性能は近年、ますます高度化する傾向にあり、かかる高度化に伴って、相溶性の低いゴム同士の組み合わせでないと必要な性能を発揮できない場合が増加しつつある。
オイルなどの加工助剤を配合してゴムの加工性を改善する手法は、当該加工助剤が成形後のローラ本体の外周面にブリードして感光体の汚染の原因となるため、導電性ローラには適用することができない。
加工助剤の代わりに、室温で液状を呈する低分子量の液状ゴムを配合して、架橋前のゴム組成物の加工性を改善することが検討されている（特許文献１、２等参照）。
この手法によれば、液状ゴムは、ゴムとともに架橋して架橋物中に取り込まれるため、加工助剤のようにブリードしたり、感光体を汚染したりするのを抑制できると考えられる。
しかし、ゴムのブレンド系に対して適切な液状ゴムとその割合とを選定しないと、
・ 加工性を十分に改善することができない、
・ 液状ゴムを良好に架橋させることができず、比較的低分子量の液状ゴムがローラ本体の外周面にブリードして、感光体の汚染の原因となる場合がある、
といった課題がある。
特開２００７－２９１３３１号公報 特開２０１６－１９７２１７号公報
本発明の目的は、画像形成装置の高度化に対応し得るものの相溶性の低いゴム同士のブレンド系に対して適切な液状ゴムを組み合わせることにより、加工性に優れる上、感光体の汚染等を生じにくく、かつゴムとしての良好な特性を有する、導電性ローラのローラ本体を形成できるゴム組成物を提供することにある。
また本発明の目的は、上記ゴム組成物からなるローラ本体を含む導電性ローラを提供することにある。
本発明は、導電性ローラのローラ本体を形成するためのゴム組成物であって、ゴムとして、エピクロルヒドリンゴム、乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ－ＳＢＲ）、および液状ポリイソプレンゴム（ＬＩＲ）の３種のゴムのみ、または上記３種のゴムと、エチレンプロピレン系ゴムの４種のゴムのみを含み、かつこれらゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上、３０質量部以下のフィラーを含むとともに、上記ＬＩＲの割合は、ゴムの総量１００質量部中の３質量部以上、１５質量部以下であるゴム組成物である。
また、本発明は、上記ゴム組成物からなるローラ本体を含む導電性ローラである。
本発明によれば、画像形成装置の高度化に対応し得るものの相溶性の低い上記ゴム同士のブレンド系に対して適切な液状ゴムを組み合わせることにより、加工性に優れる上、感光体の汚染等を生じにくく、かつゴムとしての良好な特性を有する、導電性ローラのローラ本体を形成できるゴム組成物を提供することができる。
また本発明によれば、上記ゴム組成物からなるローラ本体を含む導電性ローラを提供することができる。
本発明の導電性ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
《ゴム組成物》
上述したように、本発明のゴム組成物は、ゴムとして、エピクロルヒドリンゴム、Ｅ－ＳＢＲ、およびＬＩＲの３種のゴムのみ、または上記３種のゴムと、エチレンプロピレン系ゴムの４種のゴムのみを含み、かつこれらゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上、３０質量部以下のフィラーを含むとともに、上記ＬＩＲの割合は、ゴムの総量１００質量部中の３質量部以上、１５質量部以下であることを特徴とするものである。
エピクロルヒドリンゴムにＥ－ＳＢＲを組み合わせると、当該Ｅ－ＳＢＲは、先に説明した、感光体の汚染を抑制する効果などを有するため、画像形成装置の高度化に対応できるものと期待される。
しかし、上記２種のゴムは相溶性が低い上、ローラ本体にゴムとしての良好な特性を付与するためには、フィラーの割合を上記の範囲に制限しなければならないことから、ゴム組成物の加工性が低下して、先に説明したような様々な課題を生じる。
これに対し本発明によれば、上記２種のゴムと少量のフィラーとを含むブレンド系にさらにＬＩＲを上記所定の割合で配合することによって、当該ブレンド系とすることによる効果を維持しながら、ゴム組成物の加工性を現状よりも改善することができる。
そして、感光体の汚染等を生じにくい上、ゴムとしての良好な特性を有する、導電性ローラのローラ本体を形成することができる。
このことは、後述する実施例、比較例の結果からも明らかである。
〈エピクロルヒドリンゴム〉
エピクロルヒドリンゴムとしては、たとえば、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン－エチレンオキサイド二元共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリン－プロピレンオキサイド二元共重合体、エピクロルヒドリン－アリルグリシジルエーテル二元共重合体、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三元共重合体（ＧＥＣＯ）、エピクロルヒドリン－プロピレンオキサイド－アリルグリシジルエーテル三元共重合体、エピクロルヒドリン－エチレンオキサイド－プロピレンオキサイド－アリルグリシジルエーテル四元共重合体等が挙げられる。
中でも、エチレンオキサイドを含む共重合体、とくにＥＣＯおよび／またはＧＥＣＯが好ましい。
ＥＣＯおよび／またはＧＥＣＯにおけるエチレンオキサイド含量は、いずれも３０モル％以上、とくに５０モル％以上であるのが好ましく、８０モル％以下であるのが好ましい。
エチレンオキサイドは、導電性ローラのローラ抵抗値を下げる働きをする。
しかし、エチレンオキサイド含量がこの範囲未満では、かかる働きが十分に得られないため、導電性ローラのローラ抵抗値を十分に低下できない場合がある。
一方、エチレンオキサイド含量が上記の範囲を超える場合には、エチレンオキサイドの結晶化が起こり、分子鎖のセグメント運動が妨げられるため、却って導電性ローラのローラ抵抗値が上昇する傾向がある。
また、架橋後のローラ本体が硬くなりすぎたり、架橋前のゴム組成物の、加熱溶融時の粘度が上昇して、当該ゴム組成物の加工性が低下したりする場合もある。
ＥＣＯにおけるエピクロルヒドリン含量は、エチレンオキサイド含量の残量である。
すなわち、エピクロルヒドリン含量は２０モル％以上であるのが好ましく、７０モル％以下、とくに５０モル％以下であるのが好ましい。
また、ＧＥＣＯにおけるアリルグリシジルエーテル含量は０．５モル％以上、とくに２モル％以上であるのが好ましく、１０モル％以下、とくに５モル％以下であるのが好ましい。
アリルグリシジルエーテルは、それ自体が側鎖として、自由体積を確保するために機能することにより、エチレンオキサイドの結晶化を抑制して、導電性ローラのローラ抵抗値を低下させる働きをする。
しかし、アリルグリシジルエーテル含量がこの範囲未満では、かかる働きが十分に得られないため、導電性ローラのローラ抵抗値を十分に低下できない場合がある。
一方、アリルグリシジルエーテルは、ＧＥＣＯの架橋時に架橋点として機能する。
そのため、アリルグリシジルエーテル含量が上記の範囲を超える場合には、ＧＥＣＯの架橋密度が高くなりすぎることによって分子鎖のセグメント運動が妨げられて、却って導電性ローラのローラ抵抗値が上昇する傾向がある。
ＧＥＣＯにおけるエピクロルヒドリン含量は、エチレンオキサイド含量、およびアリルグリシジルエーテル含量の残量である。
すなわち、エピクロルヒドリン含量は１０モル％以上、とくに１９．５モル％以上であるのが好ましく、６９．５モル％以下、とくに６０モル％以下であるのが好ましい。
なおＧＥＣＯとしては、先に説明した３種の単量体を共重合させた狭義の意味での共重合体の他に、エピクロルヒドリン－エチレンオキサイド共重合体（ＥＣＯ）をアリルグリシジルエーテルで変性した変性物も知られている。
本発明では、このいずれのＧＥＣＯも使用可能である。
これらエピクロルヒドリンゴムの１種または２種以上を用いることができる。
〈Ｅ－ＳＢＲ〉
Ｅ－ＳＢＲとしては、スチレンと１，３－ブタジエンとを、乳化重合法によって共重合させて合成され、架橋前に室温で固形状を呈し、なおかつ架橋性を有する種々のＥ－ＳＢＲがいずれも使用可能である。
またＥ－ＳＢＲとしては、スチレン含量によって分類される高スチレンタイプ、中スチレンタイプ、および低スチレンタイプのＥ－ＳＢＲがあるが、このいずれも使用可能である。
さらにＥ－ＳＢＲとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと、加えない非油展タイプのものとがあるが、本発明では、感光体の汚染を防止するために、ブリード物質となりうる伸展油を含まない非油展タイプのＥ－ＳＢＲを用いるのが好ましい。
非油展タイプのＥ－ＳＢＲとしては、たとえば、下記の各種Ｅ－ＳＢＲの１種または２種以上を用いることができる。
ＪＳＲ(株)製のＪＳＲ（登録商標）１５００〔結合スチレン量：２３．５％、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：５２〕、ＪＳＲ１５０２〔結合スチレン量：２３．５％、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：５２〕、ＪＳＲ１５０７〔結合スチレン量：２３．５％、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：３５〕、ＪＳＲ０２０２〔結合スチレン量：４６％、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：４５〕、ＪＳＲ１５０３〔結合スチレン量：２３．５％、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：５２〕。
日本ゼオン(株)製のＮｉｐｏｌ（登録商標）１５０２〔結合スチレン量：２３．５％、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：５２〕。
〈ＬＩＲ〉
ＬＩＲとしては、架橋前に室温で液状を呈し、かつ架橋性を有する各種のＬＩＲがいずれも使用可能である。
とくにＬＩＲとしては、数平均分子量Ｍｎが２８０００以上、５８０００以下であるものを用いるのが好ましい。
数平均分子量Ｍｎがこの範囲未満であるＬＩＲは粘度が低すぎて、エピクロルヒドリンゴムおよびＥ－ＳＢＲと混練しにくい傾向がある。
そのため、ＬＩＲを加工助剤として機能させてゴム組成物の加工性を改善する効果が十分に得られない場合がある。
また、架橋後も比較的低分子量の状態でローラ本体中に残留するＬＩＲの量が増加し、当該ＬＩＲがローラ本体の外周面にブリードして、感光体の汚染の原因となる場合もある。
一方、数平均分子量Ｍｎが上記の範囲を超えるものは粘度が高すぎて、室温ではもはや液状とは言い難い状態を呈するため、ＬＩＲを加工助剤として機能させてゴム組成物の加工性を改善する効果が十分に得られない場合がある。
これに対し、数平均分子量Ｍｎが上記の範囲にあるＬＩＲを選択して用いることによって、ブリードによる感光体の汚染を抑制しながら、ゴム組成物の加工性をさらに改善することができる。
上記数平均分子量Ｍｎの範囲を満足するＬＩＲとしては、たとえば、(株)クラレ製のクラプレン（登録商標）ＬＩＲ－３０〔数平均分子量Ｍｎ：２８０００〕、ＬＩＲ－５０〔数平均分子量Ｍｎ：５４０００〕等の少なくとも１種を用いることができる。
〈エチレンプロピレン系ゴム〉
本発明のゴム組成物には、上記３種のゴムを組み合わせることによる効果を阻害しない範囲で、さらにエチレンプロピレン系ゴムを配合してもよい。
エチレンプロピレン系ゴムを配合することで、ローラ本体の耐オゾン性や耐候性を向上することができる。
エチレンプロピレン系ゴムとしては、エチレンとプロピレンの共重合体であるエチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、およびエチレンとプロピレンとジエンの共重合体であるエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）が挙げられ、とくにＥＰＤＭが好ましい。
ＥＰＤＭとしては、エチレン、プロピレン、およびジエンを共重合させた種々の共重合体を用いることができる。
ジエンとしては、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）等が挙げられる。
またＥＰＤＭとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと、加えない非油展タイプのものとがあるが、本発明では、やはり感光体等の汚染を防止するために、ブリード物質となりうる伸展油を含まない非油展タイプのＥＰＤＭを用いるのが好ましい。
これらＥＰＤＭの１種または２種以上を用いることができる。
〈各ゴムの割合〉
（ＬＩＲ）
ＬＩＲの割合が、ゴムの総量１００質量部中の３質量部以上、１５質量部以下に限定されるのは、下記の理由による。
すなわち、ＬＩＲの割合がこの範囲未満では、当該ＬＩＲを配合することによる、ゴム組成物の加工性を改善する効果が得られない。
ＬＩＲの割合が上記の範囲未満でも、フィラーを、３０質量部を超えて多量に配合すれば加工性は改善できるものの、その場合にはローラ本体の柔軟性が低下したり、ゴムとしての良好な特性が得られず、ローラ本体の圧縮永久ひずみが大きくなったりする。
そして圧縮永久ひずみが大きくなると、当該ローラ本体の、感光体と接触していた箇所が部分的にヘタリを生じやすくなる場合がある。
一方、ＬＩＲの割合が上記の範囲を超える場合には、架橋後も比較的低分子量の状態でローラ本体中に残留するＬＩＲの量が増加し、当該ＬＩＲがローラ本体の外周面にブリードして、感光体の汚染の原因となる。
また、ローラ本体の圧縮永久ひずみが大きくなって、当該ローラ本体の、感光体と接触していた箇所が部分的にヘタリを生じやすくなる場合もある。
これに対し、ＬＩＲの割合を上記の範囲とすることにより、ブリードによる感光体の汚染やローラ本体のヘタリを抑制しながら、ゴム組成物の加工性をさらに改善することができる。
なお、かかる効果をより一層向上ずることを考慮すると、ＬＩＲの割合は、上記の範囲でも、ゴムの総量１００質量部中の５質量部以上であるのが好ましく、１０質量部以下であるのが好ましい。
ＬＩＲの割合は、当該ＬＩＲとして１種のみを用いる場合は、そのＬＩＲの割合であり、２種以上のＬＩＲを併用する場合は、その合計の割合である。
（エピクロルヒドリンゴム、Ｅ－ＳＢＲ）
エピクロルヒドリンゴムの割合は、ゴムの総量１００質量部中の５０質量部以上、とくに６０質量部以上であるのが好ましく、８０質量部以下、とくに７０質量部以下であるのが好ましい。
Ｅ－ＳＢＲの割合は、ＬＩＲおよびエピクロルヒドリンゴムの残量である。
すなわち、ＬＩＲおよびエピクロルヒドリンゴムの割合を上記範囲内の所定値に設定した際にゴムの総量が１００質量部となるように、Ｅ－ＳＢＲの割合を設定すればよい。
エピクロルヒドリンゴムの割合が上記の範囲未満、または上記の範囲を超える場合には、このいずれにおいても、導電性ローラのローラ抵抗値を、画像形成装置に組み込んで任意の工程に使用するのに適した範囲に調整できない場合がある。
また、相対的に、Ｅ－ＳＢＲの割合が少なくなって、ローラ本体に、ゴムとしての良好な特性を付与できない場合もある。
これに対し、エピクロルヒドリンゴムの割合を上記の範囲とすることにより、導電性ローラのローラ抵抗値を、画像形成装置に組み込んで任意の工程に用いるのに適した範囲に調整することができる。
またローラ本体に、ゴムとしての良好な特性を付与することもできる。
エピクロルヒドリンゴムの割合は、やはりエピクロルヒドリンゴムとして１種のみを用いる場合は、そのエピクロルヒドリンゴムの割合であり、２種以上のエピクロルヒドリンゴムを併用する場合は、その合計の割合である。
同様にＥ－ＳＢＲの割合は、当該Ｅ－ＳＢＲとして１種のみを用いる場合は、そのＥ－ＳＢＲの割合であり、２種以上のＥ－ＳＢＲを併用する場合は、その合計の割合である。
（ＥＰＤＭ）
ＥＰＤＭを配合する場合、その割合は、ゴムの総量１００質量部中の３質量部以上であるのが好ましく、１２質量部以下であるのが好ましい。
ＥＰＤＭの割合がこの範囲未満では、当該ＥＰＤＭを配合することによる、ローラ本体の耐オゾン性や耐候性を向上する効果が十分に得られない場合がある。
一方、ＥＰＤＭの割合が上記の範囲を超える場合には、相対的に、エピクロルヒドリンゴム、Ｅ－ＳＢＲ、またはＬＩＲの割合が少なくなって、これらのゴムを併用することによる前述した各種の効果が得られない場合がある。
これに対し、ＥＰＤＭの割合を上記の範囲とすることにより、エピクロルヒドリンゴム、Ｅ－ＳＢＲ、およびＬＩＲを併用することによる各種の効果を維持しながら、ローラ本体の耐オゾン性や耐候性を向上することができる。
ＥＰＤＭの割合は、やはりＥＰＤＭとして１種のみを用いる場合は、そのＥＰＤＭの割合であり、２種以上のＥＰＤＭを併用する場合は、その合計の割合である。
〈フィラー〉
フィラーとしては、たとえば、
・ 補強剤、充填剤等として機能するカーボンブラック、炭酸カルシウム、シリカ、クレー、タルク、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン等や、
・ ゴムの架橋促進助剤として機能する酸化亜鉛、あるいは
・ 架橋時にエピクロルヒドリンゴム等から発生した塩素系ガスがローラ本体内に残留したり、それによって架橋阻害や感光体の汚染が生じたりするのを抑制する受酸剤として機能するハイドロタルサイト類
等の１種または２種以上を用いることができる。
とくにフィラーとしては、少なくとも酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種を併用するのが好ましく、さらにカーボンブラックを含む３種を併用するのが好ましい。
このうちハイドロタルサイト類としては、当該ハイドロタルサイト類を酸化マグネシウムや酸化カリウムと併用したもの等を用いることもできる。
またカーボンブラックとしては、導電性カーボンブラックを用いることもできる。
導電性カーボンブラックを用いることで、ローラ本体に電子導電性を付与することができる。
導電性カーボンブラックとしては、たとえば、アセチレンブラック等が挙げられる。
上記２種または３種を少なくとも含むフィラーの割合（総量）が、ゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上、３０質量部以下に限定されるのは、下記の理由による。
すなわち、ゴムの混練に寄与するフィラーの総量がこの範囲未満では、ゴム組成物の加工性が低下する。
また、それぞれのフィラーを配合することによる各種の機能が不十分になる。
具体的には、酸化亜鉛による架橋促進助剤としての機能、ハイドロタルサイト類による受酸剤としての機能、カーボンブラックによる補強剤としての機能や、導電性カーボンブラックによる電子導電性を付与する機能が、それぞれ十分に得られなくなる。
一方、フィラーの総量が上記の範囲を超える場合には、ローラ本体の柔軟性が低下して、現像ブレードやカートリッジのシール部などの部材を摩耗させやすくなる。
また、感光体等との接触時に適度のニップ幅を十分に確保できなくなる場合もある。
さらに、ローラ本体の圧縮永久ひずみが大きくなって、当該ローラ本体の、感光体と接触していた箇所が部分的にヘタリを生じやすくなる場合もある。
これに対し、フィラーの総量を上記の範囲とすることにより、ローラ本体の柔軟性が低下したり、圧縮永久ひずみが大きくなったりするのを抑止しながら、それぞれのフィラーの機能を、いずれも良好に発現させることができる。
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、フィラーの総量は、上記の範囲でも、ゴムの総量１００質量部あたり８質量部以上であるのが好ましい。
また、フィラーのうち酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種のフィラーの合計の割合は、ゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上であるのが好ましく、１５質量部以下であるのが好ましい。
上記２種のフィラーの合計の割合がこの範囲未満では、酸化亜鉛による架橋促進助剤としての機能、およびハイドロタルサイト類による受酸剤としての機能が十分に得られなくなる場合がある。
一方、２種のフィラーの合計の割合が上記の範囲を超える場合には、たとえば、カーボンブラックを併用する系では、当該カーボンブラックの割合が少なくなって、カーボンブラックによる補強剤としての機能が十分に得られなくなる場合がある。
これに対し、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種のフィラーの合計の割合を上記の範囲とすることにより、それぞれのフィラーの機能を、いずれも良好に発現させることができる。
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種のフィラーの合計の割合は、上記の範囲でも、ゴムの総量１００質量部あたり６質量部以上であるのが好ましく、１０質量部以下であるのが好ましい。
〈架橋成分〉
ゴム組成物には、従来同様に架橋成分を配合する。
架橋成分としては、ゴムを架橋させるための架橋剤と、当該架橋剤によるゴムの架橋を促進するための架橋促進剤とを併用するのが好ましい。
このうち架橋剤としては、たとえば、硫黄系架橋剤、チオウレア系架橋剤、トリアジン誘導体系架橋剤、過酸化物系架橋剤、各種モノマー等が挙げられ、とくに硫黄系架橋剤が好ましい。
（硫黄系架橋剤）
硫黄系架橋剤としては、たとえば、粉末硫黄、オイル処理粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、分散性硫黄等の硫黄や、あるいはテトラメチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ－ジチオビスモルホリン等の有機含硫黄化合物などが挙げられ、とくに硫黄が好ましい。
硫黄の割合は、ローラ本体にゴムとしての良好な特性を付与すること等を考慮すると、ゴムの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、２質量部以下であるのが好ましい。
なお、たとえば、硫黄としてオイル処理粉末硫黄、分散性硫黄等を使用する場合、上記割合は、それぞれの中に含まれる有効成分としての硫黄自体の割合とする。
また、架橋剤として有機含硫黄化合物を使用する場合、その割合は、分子中に含まれる硫黄の、ゴムの総量１００質量部あたりの割合が上記の範囲となるように調整するのが好ましい。
（架橋促進剤）
ゴムの架橋を促進するための架橋促進剤としては、たとえば、チウラム系促進剤、チアゾール系促進剤、チオウレア系促進剤、グアニジン系促進剤、スルフェンアミド系促進剤、ジチオカルバミン酸塩系促進剤等の１種または２種以上が挙げられる。
このうちチウラム系促進剤、チアゾール系促進剤、チオウレア系促進剤、およびグアニジン系促進剤を併用するのが好ましい。
チウラム系促進剤としては、たとえば、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等の１種または２種以上が挙げられ、とくにテトラメチルチウラムモノスルフィドが好ましい。
チアゾール系促進剤としては、たとえば、２－メルカプトベンゾチアゾール、ジ－２－ベンゾチアゾリルジスルフィド、２－メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩、２－メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、２－（４′－モルホリノジチオ）ベンゾチアゾール等の１種または２種以上が挙げられ、とくにジ－２－ベンゾチアゾリルジスルフィドが好ましい。
チオウレア系促進剤としては、分子中にチオウレア構造を有する種々のチオウレア化合物が使用可能である。
チオウレア系促進剤としては、たとえば、エチレンチオウレア、Ｎ,Ｎ′－ジフェニルチオウレア、トリメチルチオウレア、式(1)：
（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ）２Ｃ＝Ｓ (1)
〔式中、ｎは１～１２の整数を示す。〕で表されるチオウレア、テトラメチルチオウレア等の１種または２種以上が挙げられ、とくにエチレンチオウレアが好ましい。
グアニジン系促進剤としては、たとえば、１,３－ジフェニルグアニジン、１，３－ジ－ｏ－トリルグアニジン、１－ｏ－トリルビグアニド等の１種または２種以上が挙げられ、とくに１，３－ジ－ｏ－トリルグアニジンが好ましい。
上記４種の併用系において、ゴムの架橋を促進する効果を十分に発現させることを考慮すると、チウラム系促進剤の割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．３質量部以上、１質量部以下であるのが好ましい。
また、チアゾール系促進剤の割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．３質量部以上、２質量部以下であるのが好ましい。
チオウレア系促進剤の割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．３質量部以上、１質量部以下であるのが好ましい。
さらに、グアニジン系促進剤の割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．２質量部以上、１質量部以下であるのが好ましい。
チオウレア系促進剤は、硫黄架橋性を有しないＥＣＯの架橋剤、グアニジン系促進剤は、チオウレア系促進剤によるＥＣＯの架橋の促進剤としても機能する。
〈その他〉
ゴム組成物には、さらに必要に応じて、各種の添加剤を配合してもよい。
添加剤としては、たとえば、劣化防止剤、スコーチ防止剤、可塑剤、滑剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤、中和剤、造核剤、共架橋剤等の各種添加剤を、任意の割合で配合することができる。
《導電性ローラ》
図１は、本発明の導電性ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
図１を参照して、この例の導電性ローラ１は、上記各成分を含むゴム組成物からなる、非多孔質でかつ単層の筒状に形成されたローラ本体２を備えるとともに、当該ローラ本体２の中心の通孔３にシャフト４が挿通されて固定されたものである。
シャフト４は、良導電性の材料、たとえば、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属などによって一体に形成されている。
シャフト４は、たとえば、導電性を有する接着剤を介してローラ本体２と電気的に接合され、かつ機械的に固定されるか、あるいは通孔３の内径よりも外径の大きいものを通孔３に圧入することで、ローラ本体２と電気的に接合され、かつ機械的に固定される。
また、この両法を併用して、シャフト４を、ローラ本体２と電気的に接合し、かつ機械的に固定してもよい。
導電性ローラ１のローラ抵抗値Ｒ（Ω）は、当該導電性ローラの用途に応じて、その用途に適した範囲に設定することができる。
〈導電性ローラの製造〉
本発明の導電性ローラ１を製造するには、まず、前述した各成分からなるゴム組成物を、押出成形機を用いて筒状に押出成形し、次いで所定の長さにカットして、加硫缶内で加圧水蒸気によって加圧、加熱して架橋させる。
次いで、架橋させた筒状体を、オーブン等を用いて加熱して二次架橋させたのち冷却し、さらに所定の外径となるように研磨してローラ本体２を形成する。
シャフト４は、筒状体のカット後から研磨後までの任意の時点で通孔３に挿通して固定できる。
ただし、カット後、まず通孔３にシャフト４を挿通した状態で、二次架橋および研磨をするのが好ましい。
これにより、二次架橋時の膨張収縮による筒状体の反りや変形等を抑制できる。
また、シャフト４を中心として回転させながら研磨することで当該研磨の作業性を向上し、なおかつ外周面５のフレを抑制できる。
シャフト４は、先に説明したように、導電性を有する接着剤、特に導電性の熱硬化性接着剤を介して二次架橋前の筒状体の通孔３に挿通したのち二次架橋させるか、あるいは通孔３の内径より外径の大きいものを通孔３に圧入すればよい。
前者の場合は、オーブン中での加熱によって筒状体が二次架橋されるのと同時に熱硬化性接着剤が硬化して、当該シャフト４がローラ本体２に電気的に接合されるとともに機械的に固定される。
また後者の場合は、圧入と同時に電気的な接合と機械的な固定が完了する。
また、前述したように、この両法を併用して、シャフト４を、ローラ本体２と電気的に接合し、かつ機械的に固定してもよい。
本発明の導電性ローラ１は、たとえば、レーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置において、たとえば、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等として用いることができる。
以下に、本発明を、実施例、比較例、従来例に基づいてさらに説明するが、本発明の構成は、必ずしもこれらの実施例、比較例に限定されるものではない。
〈実施例１〉
（ゴム組成物）
ゴムとしては、ＧＥＣＯ〔(株)大阪ソーダ製のエピクロマー（登録商標）ＣＧ－１０２〕６５質量部、Ｅ－ＳＢＲ〔日本ゼオン(株)製のＮｉｐｏｌ １５０２、結合スチレン量：２３．５％、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：５２〕２７．５質量部、およびＬＩＲ〔(株)クラレ製のクラプレンＬＩＲ－５０、数平均分子量Ｍｎ：５４０００〕７．５質量部を配合した。
そして上記ゴムの総量１００質量部を、ニーダーを用いて素練りしながら、まず下記の３種のフィラーを加えて混練した。
Figure 0007100800000001
表１中の各成分は下記のとおり。なお表１中の質量部は、ゴムの総量１００質量部あたりの質量部である。
導電性カーボンブラック：補強剤〔電気化学工業(株)製のデンカブラック（登録商標）、アセチレンブラック、粒状〕
酸化亜鉛：架橋促進助剤〔三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛二種〕
ハイドロタルサイト類：受酸剤〔協和化学工業(株)製のＤＨＴ－４Ａ（登録商標）－２〕
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
次いで、下記の架橋成分を加え、ロールミルを用いてさらに混練してゴム組成物を調製した。
Figure 0007100800000002
表２中の各成分は下記のとおり。また表中の質量部は、ゴムの総量１００質量部あたりの質量部である。
硫黄：架橋剤〔鶴見化学工業(株)製の５％オイル入り硫黄〕
促進剤ＴＳ：テトラメチルチウラムモノスルフィド〔三新化学工業(株)製のサンセラー（登録商標）ＴＳ、チウラム系促進剤〕
促進剤ＤＭ：ジ－２－ベンゾチアジルジスルフィド〔Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｓｈａｎｘｉａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ． Ｌｔｄ．製の商品名ＳＵＮＳＩＮＥ ＭＢＴＳ〕
促進剤２２：エチレンチオウレア〔川口化学工業(株)製のアクセル（登録商標）２２－Ｓ、２－メルカプトイミダゾリン〕
促進剤ＤＴ：１，３－ジ－ｏ－トリルグアニジン〔三新化学工業(株)製のサンセラーＤＴ、グアニジン系促進剤〕
（導電性ローラ）
調製したゴム組成物を押出成形機に供給して外径φ１４ｍｍ、内径φ５ｍｍの筒状に押出成形した後、所定の長さにカットして、加硫缶内で、加圧水蒸気によって１４５℃×１８０分間の加圧、加熱をしてゴムを架橋させた。
次いで、架橋させた筒状体を、外周面に導電性の熱硬化性接着剤を塗布した外径φ６ｍｍのシャフト４に装着して、オーブン中で二次架橋させるとともに、熱硬化性接着剤を硬化させてシャフト４と電気的に接合し、かつ機械的に固定した。
そして筒状体の両端を整形したのち、その外周面５を、円筒研削盤を用いてトラバース研削してローラ本体２を形成し、導電性ローラ１を製造した。
〈実施例２〉
Ｅ－ＳＢＲの量を２０質量部、ＬＩＲの量を１５質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈実施例３〉
Ｅ－ＳＢＲの量を３２質量部、ＬＩＲの量を３質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈実施例４～６〉
カーボンブラックの量を２０質量部、酸化亜鉛の量を５質量部、ハイドロタルサイト類の量を５質量部としたこと以外は実施例１～３と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は３０質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は１０質量部であった。
〈実施例７〉
Ｅ－ＳＢＲの量を１７．５質量部として、さらにＥＰＤＭ〔住友化学(株)製のエスプレン（登録商標）３０１〕１０質量部を配合するとともに、ハイドロタルサイト類の量を４質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は９質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は７質量部であった。
〈実施例８～１１〉
ＬＩＲとして、数平均分子量Ｍｎが２８０００である、(株)クラレ製のクラプレンＬＩＲ－３０を同量配合したこと以外は実施例１～４と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
実施例８～１０は、ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量が８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合が６質量部であった。
また実施例１１は、ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量が３０質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合が１０質量部であった。
〈実施例１２〉
ＧＥＣＯに代えてＥＣＯ〔日本ゼオン(株)製のＨＹＤＲＩＮ（登録商標）Ｈ１１００〕を同量配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈実施例１３〉
ＧＥＣＯの量を３２．５質量部として、さらにＥＣＯ〔日本ゼオン(株)製のＨＹＤＲＩＮ（登録商標）Ｈ１１００〕３２．５質量部を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈比較例１、２〉
Ｅ－ＳＢＲの量を３５質量部としてＬＩＲを配合しなかったこと以外は実施例１、４と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
比較例１は、ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量が８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合が６質量部であった。
また比較例２は、ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量が３０質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合が１０質量部であった。
〈比較例３〉
カーボンブラックの量を３０質量部としたこと以外は比較例２と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は４０質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は１０質量部であった。
〈比較例４〉
Ｅ－ＳＢＲの量を２５質量部として、さらにＥＰＤＭ〔住友化学(株)製のエスプレン（登録商標）３０１〕１０質量部を配合するとともに、ハイドロタルサイト類の量を４質量部としたこと以外は比較例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は９質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は７質量部であった。
〈比較例５〉
Ｅ－ＳＢＲの量を３４質量部、ＬＩＲの量を１質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈比較例６〉
Ｅ－ＳＢＲの量を１５質量部、ＬＩＲの量を２０質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈比較例７〉
Ｅ－ＳＢＲの量を３４質量部、ＬＩＲの量を１質量部としたこと以外は実施例８と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈比較例８〉
Ｅ－ＳＢＲの量を１５質量部、ＬＩＲの量を２０質量部としたこと以外は実施例８と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈比較例９〉
ＬＩＲに代えて、数平均分子量Ｍｎが２６０００である液状ポリブタジエンゴム〔ＬＢＲ、(株)クラレ製のクラプレンＬＢＲ－３０５〕を同量配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈比較例１０〉
ＬＩＲに代えて、数平均分子量Ｍｎが８０００であるＬＢＲ〔(株)クラレ製のクラプレンＬＢＲ－３０７〕を同量配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈比較例１１〉
ＬＩＲに代えて、数平均分子量Ｍｎが８５００である液状スチレンブタジエンゴム〔ＬＳＢＲ、(株)クラレ製のクラプレンＬ－ＳＢＲ－８２０〕を同量配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、導電性ローラ１を製造した。
ゴムの総量１００質量部あたりの、３種のフィラーの総量は８質量部、酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の２種の合計の割合は６質量部であった。
〈加工性評価〉
（混練の作業性）
実施例、比較例において、ロールミルを用いて各成分を混練してゴム組成物を調製する際の状態を観察して、下記の基準で混練の作業性を評価した。
○：ロールにゴムがうまく巻き付いて、短時間でスムースに混練された。
△：ロールへのゴムの巻き付きが僅かに悪かったものの、作業自体は「○」とほぼ同等に進めることができた。
×：ロールにゴムがうまく巻き付かず、混練に時間を要した。
（押出成形性）
実施例、比較例で調製したゴム組成物を押出成形して作製した筒状体の押出肌、つまり押出成形後、研磨前の筒状体の外周面や通孔の内周面を観察して、下記の基準で押出成形性を評価した。
○：押出肌には凹凸は見られなかった。
△：押出肌に若干の凹凸が見られたものの、実用レベルであった。
×：押出肌に激しい凹凸が見られた。
〈実機試験〉
トナー容器、感光体、当該感光体と接触させた帯電ローラ、現像ローラを備え、レーザープリンタに着脱自在とされた新品のカートリッジの、純正の帯電ローラに代えて、実施例、比較例で製造した導電性ローラを組み込んだ。
次いで、導電性ローラを組み込んだトナーカートリッジを、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で２週間、静置したのち、レーザープリンタに装填して画像形成した。
そして、形成画像を観察して、下記の２種の画像不良の有無によって形成画像を評価した。
（感光体の汚染）
静置時に、感光体の外周面のうち、帯電ローラのローラ本体が接触していた領域が、当該ローラ本体の外周面にブリードした成分によって汚染されて発生する画像不良を観察。
当該画像不良は、形成画像に、感光体の回転周期で発生する。
○：なし。
△：ごく薄く見られたが、実用レベル。
×：あり。
（ヘタリ）
静置時に、帯電ローラのローラ本体の外周面のうち、感光体が接触していた領域が、部分的にヘタリを生じて発生する画像不良を観察。
当該画像不良は、形成画像に、帯電ローラの回転周期で発生する。
○：なし。
△：ごく薄く見られたが、実用レベル。
×：あり。
以上の結果を表３～表６に示す。なお表中、数平均分子量Ｍｎの欄では、数平均分子量Ｍｎを、たとえば、５４０００の場合は５４Ｋ等と記載する。
Figure 0007100800000003
Figure 0007100800000004
Figure 0007100800000005
Figure 0007100800000006
表３～表６の実施例１～１３、比較例１～４、比較例９～１１の結果より、エピクロルヒドリンゴムとＥ－ＳＢＲとの併用系に、液状ゴムとしてＬＩＲを配合することにより、ゴム組成物の加工性を改善できる上、感光体の汚染等を生じにくく、かつゴムとしての良好な特性を有する、導電性ローラのローラ本体を形成できることが判った。
ただし、実施例１～１３、比較例５～８の結果より、かかる効果を得るためには、ＬＩＲの割合が、ゴムの総量１００質量部中の３質量部以上、１５質量部以下である必要があること、フィラーの総量が、ゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上、３０質量部以下である必要があることが判った。
また、実施例１～６、実施例８～１１の結果より、ＬＩＲの割合は、上記の範囲でも、ゴムの総量１００質量部中の５質量部以上であるのが好ましく、１０質量部以下であるのが好ましいこと、フィラーのうち酸化亜鉛とハイドロタルサイト類の合計の割合は、ゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上、１５質量部以下であるのが好ましいことが判った。
実施例１～４、実施例８～１１の結果より、ＬＩＲは、数平均分子量Ｍｎが２８０００以上、５８０００以下であるのが好ましいことが判った。
さらに実施例１、７の結果より、ゴムとしては、さらにＥＰＤＭを配合してもよいことが判った。
１ 導電性ローラ
２ ローラ本体
３ 通孔
４ シャフト
５ 外周面

Claims (6)

  1. 導電性ローラのローラ本体を形成するためのゴム組成物であって、ゴムとして、
    エピクロルヒドリンゴム、乳化重合スチレンブタジエンゴム、および液状ポリイソプレンゴムの３種のゴムのみ、または
    前記３種のゴムと、エチレンプロピレン系ゴムの４種のゴムのみ、
    を含み、かつ前記ゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上、３０質量部以下のフィラーを含むとともに、前記液状ポリイソプレンゴムの割合は、前記ゴムの総量１００質量部中の３質量部以上、１５質量部以下であるゴム組成物。
  2. 前記液状ポリイソプレンゴムは、数平均分子量Ｍｎが２８０００以上、５８０００以下である請求項１に記載のゴム組成物。
  3. 前記エピクロルヒドリンゴムの割合は、前記ゴムの総量１００質量部中の５０質量部以上、８０質量部以下である請求項１または２に記載のゴム組成物。
  4. 前記エチレンプロピレン系ゴムはエチレンプロピレンジエンゴムであり、前記エチレンプロピレンジエンゴムの割合は、前記ゴムの総量１００質量部中の３質量部以上、１２質量部以下である請求項１ないし３のいずれか1項に記載のゴム組成物。
  5. 前記フィラーは、酸化亜鉛、およびハイドロタルサイト類を含み、かつ前記酸化亜鉛と前記ハイドロタルサイト類の合計の割合は、前記ゴムの総量１００質量部あたり３質量部以上、１５質量部以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のゴム組成物。
  6. 前記請求項１ないし５のいずれか１項に記載のゴム組成物からなるローラ本体を含む導電性ローラ。
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