JP4340082B2

JP4340082B2 - Conductive rubber roller

Info

Publication number: JP4340082B2
Application number: JP2003054252A
Authority: JP
Inventors: 清隆奥田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP2004263059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ゴムローラに関し、画像形成装置において転写ロールとして好適に用いられるもので、特に、電気抵抗の環境依存性、電圧依存性、経時変化を改良すると共に、ローラの部位による電気抵抗ばらつきを低減することで、安定した良好な画像の形成を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザービームプリンター、電子写真複写機、ファクシミリ装置等の電子写真装置における感光体ドラムを一様に帯電させる帯電ローラ、トナーを搬送させるトナー供給ロール、トナーを感光体に付着させるための現像ロール、トナー像を感光体から用紙に転写させるための転写ロール等の導電性ゴムローラには、各種導電特性が要求される。
【０００３】
従来、この種の導電性ゴムローラに導電性を付与する方法として、ポリマー中に、金属酸化物の粉末やカーボンブラック等の導電性充填剤を配合した電子導電性ポリマー組成物を用いる方法と、ポリマー自身が導電性を有するエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）をアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ウレタンゴム等に配合したイオン導電性ポリマーを用いる方法がある。
【０００４】
電子導電性ポリマー組成物を用いた場合、特に、半導体の領域では、導電性充填剤の添加量のわずかな変化により電気抵抗が急激に変化する領域があるため、電気抵抗の制御が非常に困難になるという問題がある。その上、ポリマー組成物中で導電性充填剤が均一に分散し難いことから、部材の周方向や幅方向で電気抵抗値がばらつきを持つという問題もある。さらには、その電気抵抗値が印加電圧に依存し、一定の電気抵抗値を備えていない問題がある。
【０００５】
一方、イオン導電性ポリマー組成物を用いた場合、フリーイオンの移動により電流が流れるため、電子導電性ポリマー組成物を用いた場合に見られるような抵抗ムラや印加電圧による抵抗値変動は少ない。しかし、電気抵抗のばらつきはかなり改善されるものの、抵抗値の調整範囲に限界があり、またエピクロルヒドリンゴムが高価で製造コストもかかるという欠点があった。また、温度や湿度の環境に依存してイオンの移動速度が変化したり、電気抵抗値が変動する傾向もある。この変動幅が大きい場合には、環境変化による電気抵抗値変化をカバーするため、このような部材を使用する画像形成装置ではより大きな電源や複雑な制御が必要であり、多大な環境試験の繰り返しなど時間およびコストが増大するという問題もあった。さらには、イオン導電性ロールの導電特性を十分発揮させるためにはニップ幅を大きくする必要があるので低硬度化が必要であるが、一般的には可塑剤を使用することが多い。その場合には感光体汚染発生の可能性が非常に高いという問題がある。
【０００６】
このように、電子導電性ポリマー組成物を用いた場合は、電気抵抗値のばらつきが大きいという問題があり、イオン導電性ポリマー組成物を用いた場合は、電気抵抗値のばらつきについては改善されるものの、電気抵抗の環境依存性が大きいという問題があった。
【０００７】
また、近年、マシンの印刷速度向上に伴い、電圧印加初期のロール抵抗変化量も重要な電気特性であることが判明している。これら電圧印加時の全ての電気特性を高レベルで満足し、常に良好な画像を形成させることはかなり困難な問題である。このような電気特性を満足し、良好な画像を形成させるものとして、種々の提案がなされている。
【０００８】
例えば、特開平８−３３４９９５号では、ＮＢＲとＥＰＤＭの混合物に、特開平１０−２５４２１５号では、ＮＢＲとＥＰＤＭと第三のゴムとしてＣＲあるいはＳＢＲの混合物に、二種類以上のカーボンブラックを分散させて電気抵抗値のばらつきを小さく、広い範囲で環境変動や印加電圧に依存せず安定した抵抗値制御が可能な半導電性ロールが提案されている。
また、特開２００１−１７５０９８号では、ＮＢＲとＥＰＤＭの混合物にカーボンブラックを配合してなる発泡弾性体からなる第１層に、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン等からなる可撓性を有する合成樹脂よりなる第２層を被覆したゴムローラが提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−３３４９９５
【００１０】
【特許文献２】
特開平１０−２５４２１５
【００１１】
【特許文献３】
特開２００１−１７５０９８
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−３３４９９５号、特開平１０−２５４２１５号の半導電性ロールおよび特開２００１−１７５０９８号のゴムローラでは、ＮＢＲとＥＰＤＭにカーボンブラックを配合した電子導電性ポリマーより成形しているため、抵抗ムラを十分に低減できていない。
また、電圧印加初期の抵抗変化、いわゆるドリフト変化も重要視されつつあるが、環境に依存した電気抵抗変化とドリフト変化は相反する傾向にあるため、両者の特性を併せ持つ導電性ローラは得られていない。
【００１３】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、所望の電気抵抗値を維持しながら電気抵抗の環境変化を小さくすると共に、電圧による抵抗変化、部分的な抵抗ムラやドリフト変化を改善し、さらに塩素系ゴム材料使用量も低減することにより安定して良好な画像を形成でき、かつ環境にも優しい転写ロールからなる導電性ゴムローラを提供することを課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）にイオン導電性ゴムのエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）をＮＢＲ：ＥＣＯ＝９：１〜３：７の割合で混合してなるイオン導電性ゴム成分に対して、電子導電材のカーボンブラックを配合し、該カーボンブラックの配合量を上記エピクロルヒドリンゴムに対して０．２〜０．７倍とし、かつ、発泡剤を配合しているゴム組成物から成形し、トナー像を感光体から用紙に転写させる転写ロールとしていることを特徴とする導電性ゴムローラを提供している。
【００１５】
前記したように、抵抗ムラを少なくするためにイオン導電性ゴムのエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）を用いた場合、このＥＣＯの配合量を増加すると環境変化による抵抗変化が増加する問題がある。この環境変化を改善するために電子導電系のカーボンブラックとを併用した場合、カーボンブラックの配合量が増加すると抵抗ムラが増加し、かつ、電圧印加初期の抵抗変化（ドリフト変化）も悪化する。
本発明者は、イオン導電性と電子導電性とを適正比で配合して併用することにより、抵抗ムラが少なく、環境変化による抵抗変化を改善でき、かつ、ドリフト変化を低減することを目標とし、ＮＢＲとＥＣＯの配合比、ＥＣＯとカーボンブラックの配合比について鋭意研究実験を繰り返した。
この結果、上記ＮＢＲ：ＥＣＯ＝９：１〜３：７で混合し、かつ、カーボンブラックの配合量をＥＣＯに０．２〜０．７倍に設定すると上記目標が達成できることを知見した。
【００１６】
上記のように、ＮＢＲ：ＥＣＯ＝９：１〜３：７，カーボンブラックの配合量をＥＣＯに０．２〜０．７倍とすると、抵抗ムラの減少と環境変動による電気抵抗変化の減少とを両立でき、かつ、近年のマシン速度の高速化に伴う電圧印加時の初期抵抗変化（初期ドリフト変化）を最適点とすることができることを見出した。即ち、所望の電気抵抗値を維持しながら電気抵抗の環境変化を小さくできると共に、電圧による抵抗変化、部分的な抵抗ムラや電圧印加初期のドリフト変化を改善することができる。
【００１７】
ゴム成分はＮＢＲとイオン導電性ゴムのＥＣＯとを混合し、その比率を上記のように、ＮＢＲ：ＥＣＯ＝９：１〜３：７の範囲とすると、電気抵抗値がＮＢＲよりも電気抵抗値が低いＥＣＯの特性を利用して抵抗ムラを低減することができる。また、ＥＣＯに対するカーボンブラックの配合量を０．２〜０．７倍とすることにより、カーボンブラックを配合することによる抵抗ムラの増大を抑制でき、かつ、電気抵抗の環境変化を小さくできると共にドリフト変化量を小さくすることができる。
【００１８】
上記した配合とすることで、導電性ゴムローラが要求される１０⁶［Ω］から１０⁹［Ω］程度の抵抗値を持たすことが可能となる。
更に、ＮＢＲにＥＣＯを混合していることにより、ＥＣＯの加工性が悪さ、コスト高、廃却時に有毒ガスを発生するといった欠点をカバーすることができる。
【００１９】
より好ましくは、ＮＢＲ：ＥＣＯを４：１とし、ＥＣＯに対するカーボンブラックの配合量は０．３〜０．５倍とすることがより好ましい。また、ＮＢＲとＥＣＯのゴム成分１００重量部に対してカーボンブラックを１０〜２０重量部とすることが好ましい。
【００２０】
上記導電性ローラは、１０℃、相対湿度１５％の環境下で、定電圧２０００Ｖ印加時の６秒後の電気抵抗値が初期値に対して１００％以上１２０％以下としている。上記のようにドリフト変化量を設定すると、定電圧印加直後に起こる電気抵抗値の上昇が小さくなるので、実用上、安定した電気抵抗値が得られる導電性ゴムローラを実現できる。初期抵抗値と６秒後の電気抵抗値の変化が小さいと早く抵抗値が一定になるので、スイッチを入れるとすぐに印刷が可能となり優れたものとなるからである。抵抗は時間の経過で上昇するので１００％を下回ることはなく、１２０％を越えると希望の画像が得られないという問題がある。
なお、上記のように低温低湿環境下での測定値で規定しているのは、特にイオン導電性のゴムローラの場合、このような環境下では抵抗値が上昇しやすく、安定性を得にくい可能性があることに因る。
【００２１】
また、上記導電性ゴムローラは、アセトン抽出量が５％以下、ＪＩＳＫ６２６２の永久歪み試験方法で測定した圧縮永久歪みが３０％以下としている。
アセトン抽出量が５％を超えると、抽出分が多く添加されているためゴムローラに汚染が発生し、アセトン抽出量を５％以下とすると、感光体汚染を発生しないためである。圧縮永久歪みを３０％以下、好ましくは２０％以下としているのは、３０％を越えると、画像形成装置内での使用時に導電性ゴムローラは感光体に押し付けられた状態であることが多く、歪みの値が大きいとゴムローラの変形、画像不良が発生するためである。特に、発泡剤を添加して発泡体（スポンジにする）のゴムローラとする場合、発泡倍率や発泡形態によって幾分の差は生じるが、上記範囲であることが好ましい。
【００２２】
２３℃、相対湿度５５％の環境下で測定した印加電圧２０００Ｖでの電気抵抗値を１０⁴Ω以上１０⁹Ω以下とし、低電気抵抗を実現している。好ましくは１０⁵Ω以上１０^8.5Ω以下、さらに好ましくは１０^5.5Ω以上１０⁸Ω以下である。
上記範囲とすると、複写機あるいはプリンタ用の現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等として好適に用いることができる。
上記範囲としているのは、１０⁴Ω未満であると電流が流れすぎ、リーク等による画像不良が発生する可能性があるためである。一方、１０⁹Ωを越えると、転写や帯電、トナー供給等の効率が低下し実用に適しにくくなる、あるいは消費電力が大きくなるためである。
【００２３】
また、印加電圧２０００Ｖでのローラ周方向における電気抵抗の最大値と最小値の比率（最大値／最小値）の値を１．３以下として、電気抵抗値の周ムラを小さくしている。具体的には、後述する方法により、温度２３℃、湿度５５％雰囲気下で印加電圧２０００Ｖで、ロール周方向に１周内の電気抵抗の最大値と電気抵抗の最小値とを測定し、電気抵抗の最大値を電気抵抗の最小値で除した値（周方向における電気抵抗の最大値と最小値の比率（最大値／最小値））を周ムラとして評価している。
上記周ムラの値は１．０以上１．２以下がより好ましく、１．０以上１．１５以下であればさらに好ましい。さらには、１．０以上１．１０以下が最も好ましい。
【００２４】
さらに、１０℃相対湿度１５％、３２℃相対湿度９０％の条件下で、印加電圧２０００Ｖでの部材の電気抵抗値［Ω］を測定し、その比率（１０℃相対湿度１５％条件下での抵抗値／３２℃相対湿度９０％条件下での抵抗値）の値を５０以下、好ましくは４０以下、最も好ましくは３０以下とし、温度や湿度の影響を受けない導電性ゴム部材を実現している。
【００２５】
さらに、金属塩を含有している老化防止剤を添加するのがよい。該老化添加剤を含まない導電性ゴムローラでも良好な電気特性を発揮することができるが、金属塩を含む老化防止剤を添加すると電気特性、特に初期ドリフトや環境変動が改善する。金属塩を含む老化防止剤としてはノクラックＮＢＣ、ノクラックＭＢＺ、ノクラックＣＤ等があげられる。
【００２６】
また、上記導電性弾性体は、発泡体としている。発泡体とすることにより、導電性ゴムローラの導電特性を十分発揮するためのニップ幅を大きくすることができること、および感光体汚染に留意して可塑剤を使用しなくてもよいからである。
よって、ゴム組成物中に、全ゴム１００重量部に対し、発泡剤を２重量部以上１２重量部以下、好ましくは、６．５重量部以上８重量以下の割合で配合している。
上記範囲としているのは２重量部より少ないと発泡が不十分となり柔軟性が不足するためである。一方、１２重量部を越えると、発泡剤が加硫を阻害して加硫が不十分になり強度が不足するおそれがあるためである。なお、発泡助剤を１２重量部以下配合しても良い。
発泡剤としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ））、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）等を１種又は複数種用いることができる。
【００２７】
加硫系としては、低電気抵抗を実現できるので、硫黄加硫系が適している。（加硫）促進剤の種類としては、ジベンゾチアジルジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等を組み合わせていることが好ましい。なおジベンゾチアジルスルフィドのかわりに２−メルカプトベンゾチアゾール等を用いてもよい。また、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物を用いても良いし、硫黄加硫系と有機化酸化物を併用しても良い。加硫剤は０．３重量部以上３．０重量部以下が好ましく、加硫促進剤は１．０重量部以上３．０重量部以下が好ましい。
【００２８】
本発明の導電性ゴム部材の導電性弾性体は導電性弾性体１層のみとしても良いし、導電性弾性体以外に、部材の抵抗調整や、表面保護等のために２層、３層等の複層構造としても良く、要求性能に応じて各層の配合、積層順序、積層厚み等を適宜設定することができる。また、導電性弾性体は最内層であるのが良い。
【００２９】
上記導電性ゴムローラには芯金（シャフト）を装着しており、該芯金は、アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳ、鉄等の金属製が好ましい。導電性ゴムローラの表面に紫外線照射や各種コーティングを行い、鉄粉やトナーの付着を防止してもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態にかかる転写ロールとする導電性ゴムローラ１０を示し、円柱状のアルミニウム製の芯金１１を導電性ゴムローラ１０の中空部に圧入するか、あるいは両者を接着剤で接合して固定している。
【００３１】
導電性弾性体１０は、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を８０重量部とエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）を２０重量部とを配合したイオン導電性ポリマー組成物に、電子導電剤のカーボンブラックをＥＣＯの０．５倍である１０重量部および老化防止剤を１重量部等を配合している混練材より、円筒状に成形されている。
【００３２】
上記導電性ゴムローラ１０は、１０℃、相対湿度１５％の環境下、印加電圧２０００Ｖの低電圧印加瞬間時の電気抵抗値に対する低電圧印加から６秒後の電気抵抗値の比率を１１８％、２３℃、相対湿度５５％の環境下で測定した印加電圧２０００Ｖでの電気抵抗値を２．１×１０⁸Ωとし、印加電圧２０００Ｖでの部材周方向における電気抵抗の最大値と最小値の比率（最大値／最小値）の値を１．１０とし、１０℃相対湿度１５％、３２℃相対湿度９０％の条件下で、印加電圧２０００Ｖでの電気抵抗値を測定し、その比率（１０℃１５％環境下抵抗値／３２℃９０％環境下抵抗値）の値を３４．３としている。また、該導電性ゴムローラのアセトン抽出量を０．９８％とし、圧縮永久歪みを１５．２０％としている。
【００３３】
このように、導電性ゴムローラ１０は、イオン導電性ポリマー組成物と電子導電性ポリマー組成物を一定の割合で混合して成形し、電圧印加初期のドリフト変化量を低減し、電気特性改善を目的として金属塩を含む老化防止剤を混入しているため、低電気抵抗を維持しながら、電気抵抗の環境による変化や経時変化を小さくしている。よって、ローラの部位による電気抵抗のばらつきを低減し、安定して良好な画像を形成でき、環境に優しい導電性ゴムローラを得ることができる。その結果、転写ローラとして好適に用いられ、特に、高画質を要求される電子写真複製機、電子写真プリンターおよび静電記録装置等の画像形成装置用の転写ロールとして適している。
【００３４】
以下、本発明の導電性ゴムローラの実施例、比較例について詳述する。
実施例および比較例について、下記の表１に示す各配合材料を常法により混練、押出、加硫、成形加工、研磨してロール外径φ１６ｍｍ、長さ３０５ｍｍの導電性ゴムローラを作製した。
【００３５】
詳しくは、各配合材を密閉式混練機に投入し、８０℃で３〜５分程度混練りした後、ゴム組成物を得た。
このゴム組成物をゴム混練装置よりチューブ状に押し出して予備成形体を得た。
次いで、この予備成形体を加硫缶に投入して１６０℃、３０分加硫した後、接着剤を塗布した金属製（ＳＵＭ−２４Ｌ）のシャフト（径φ８ｍｍ）に上記加硫したチューブを圧入し、熱風オーブンで二次加硫を実施した。これを円筒状に研磨、カットして導電性ゴム部材を作製した。
【００３６】
（導電性弾性体の配合）
導電性ゴムローラの配合は、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ４０１ＬＬ：日本ゼオン（株）社製）８０重量部、エピクロルヒドリンゴム（ゼクロン３１０６：日本ゼオン（株）社製）２０重量部、カーボンブラック（シースト３：東海カーボン（株）社製）１０〜２０重量部、発泡剤（永和化成（株）社製）４重量部、発泡助剤（永和化成（株）社製）２．５〜４重量部、軟化剤（ダイアナプロセスＰＷ３８０：出光石油（株）社製）０〜１０重量部、老化防止剤０〜１重量部、ステアリン酸（日本油脂（株）社製）１重量部、酸化亜鉛５重量部、ノクセラーＤＭ１．５重量部、ノクセラーＴＳ０．５重量部、硫黄１．５重量部とした。
【００３７】
【表１】

【００３８】
（実施例１〜３）
導電性ゴムローラはイオン導電性ポリマー組成物からなるＮＢＲとＥＣＯを主成分とし、ＮＢＲ：ＥＣＯ＝４：１とし、電子導電性ポリマー組成物からなるカーボンブラックをＥＣＯの０．２倍〜０．７倍とした。また、１０℃、相対湿度１５％の環境下、印加電圧２０００Ｖの低電圧印加瞬間時の電気抵抗値に対する低電圧印加から６秒後の電気抵抗値の比率を１００％以上１２０％以下とした。
【００３９】
（比較例１、２）
導電性ゴムローラはイオン導電性ポリマー組成物からなるＮＢＲとＥＣＯを主成分とし、比較例１、２ともＮＢＲ：ＥＣＯ＝４：１とし、電子導電性ポリマー組成物からなるカーボンブラックをＥＣＯの０．２倍〜０．７倍の範囲外である０．７５倍、１倍とした。また、１０℃、相対湿度１５％の環境下、印加電圧２０００Ｖの低電圧印加瞬間時の電気抵抗値に対する低電圧印加から６秒後の電気抵抗値の比率を１００％以上１２０％以下の範囲外である１３０％、１３６％とした。
【００４０】
上記実施例および比較例の導電性ゴムローラについて、後述する方法により、各種評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】

【００４２】
（初期ドリフト「電気抵抗値の経時変動」の測定）
１０℃、相対湿度１５％の環境下、印加電圧２０００Ｖの定電圧印加瞬間時の電気抵抗値と、この定電圧印加開始から連続して電圧印加６秒後の電気抵抗値とを測定し、電圧印加瞬間時の電気抵抗値（Ｒ初期）に対する電圧印加から６秒後の電気抵抗値（Ｒ６秒後）の比率、すなわち（Ｒ６秒後／Ｒ初期）×１００の式で評価した。
【００４３】
（アセトン抽出の測定）
ソックスレ−抽出機を使用してアセトン抽出後のサンプル重量から初期重量に対する残留物の差の重量％を算出した。
次に、感光体に作製した導電性ゴム部材を圧着して５０℃８０％環境下で７日間放置して、当該感光体を画像形成装置に組み込み、実際にハーフトーン画像印刷を行った。アセトン抽出量が多いと感光体を汚染し、画像不良を起こすので、感光体汚染が発生している場合には、汚染部分（部材圧着部分）が白く抜ける現象が発生した。これを画像評価として判定した。
【００４４】
（圧縮永久歪みの測定）
ＪＩＳＫ６２６２「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの永久歪み試験方法」の記載に従い、測定温度７０℃、測定時間２４時間、圧縮率２５％で測定した。ただし、サンプルは部材を１０ｍｍ幅で端面に平行にカットした。中空円筒状の試験片を用いた。
【００４５】
（環境変動の測定）
図２に示す装置を各測定環境に置き、印加電圧２０００Ｖのもとで、１０℃相対湿度１５％（ＬＬ条件）あるいは３２．５℃相対湿度９０％（ＨＨ条件）の条件下で部材の電気抵抗値Ｒ［Ω］を測定し、Ｒ（１０℃相対湿度１５％）／Ｒ（３２．５℃相対湿度９０％）の式に従い環境変動量を測定した。
【００４６】
（電気抵抗値の測定）
図２に示す装置を用い、温度２３℃相対湿度５５％の環境下で、印加電圧を２０００Ｖかけたときの導電性ゴム部材の電気抵抗を測定した。
なお、表２中にはＮＮ環境として値を記載している。
【００４７】
（電気抵抗の周ムラの測定）
温度２３℃、相対湿度５５％の雰囲気下で、図２に示すように、芯金２を通した導電性弾性体１をアルミドラム３上に当接搭載し、電源４の＋側に接続した内部抵抗ｒ（１００Ω〜１０ｋΩ）の導線の先端をアルミドラム３の一端面に接続すると共に電源４の−側に接続した導電の先端を導電性弾性体１の他端面に接続して通電を行った。なお、内部抵抗ｒの値は、ローラの抵抗値のレベルに合わせて測定値の有効数字が極力大きくなるように調節した。
上記電線の内部抵抗ｒにかかる電圧を検出し、検出電圧Ｖとした。
この装置において、印加電圧をＥとすると、ロール抵抗ＲはＲ＝ｒ×Ｅ／Ｖ−ｒとなるが、今回−ｒの項は微少とみなし、Ｒ＝ｒ×Ｅ／Ｖとした。
芯金２の両端に５００ｇずつの荷重Ｆをかけ、アルミドラム３を回転数３０ｒｐｍで回転させることで導電性ローラを回転させた状態で、印加電圧Ｅを２０００Ｖかけたとき、１周内の周ムラ（（周方向の電気抵抗の最大値／周方向の電気抵抗の最小値）の比率）を求めた。
【００４８】
表１及び表２に示すように、実施例１〜実施例３は、ＮＢＲ：ＥＣＯ＝４：１としたイオン導電性ポリマーからなる組成物とカーボンブラックからなる電子導電性ポリマーからなる組成物をＥＣＯの０．５倍という一定の比率で混練し、加硫物から成形された導電性ゴムローラの１０℃、相対湿度１５％の環境下、印加電圧２０００Ｖの定電圧印加瞬間時の電気抵抗値に対する、定電圧印加から６秒後の電気抵抗値の比率を１００％以上１２０％以下とした。
そのため、所望の電気抵抗値を維持しながら電気抵抗の環境変化を小さくすると共に、電圧による抵抗変化、部分的な抵抗ムラやドリフト変化を改善し、さらに塩素系ゴム材料使用量も低減することにより安定して良好な画像を形成でき、かつ環境にも優しい導電性ゴムローラとなった。
【００４９】
また、実施例２では実施例１と比較してアセトン抽出量が６．２１％と多く、永久歪みが３１．２０％と大きいため、環境変動は規定値内にあるものの、少し高めの値となった。このことから、アセトン抽出量および永久歪みは小さいほうがよいことが判明した。
【００５０】
さらに、実施例３では老化防止剤を添加していないので、実施例１と比較して環境変動、初期ドリフトが規定値内にあるものの、少し高めの値となった。このことから、老化防止剤を添加することにより、電気特性、特に初期ドリフト、環境変動について改善できることが判明した。
【００５１】
一方、比較例１、２はカーボンブラックをＥＣＯのそれぞれ０．７５倍、１倍の量を添加しており、１０℃、相対湿度１５％の環境下、印加電圧２０００Ｖの低電圧印加瞬間時の電気抵抗値に対する低電圧印加から６秒後の電気抵抗値の比率を１００％以上１２０％以下の範囲外の１３０％、１３６％としており、本発明の範囲外のものとなっている。そのため、抵抗値がなかなか安定せずウオームアップに時間がかかり、印刷に時間がかかるという問題点を生じた。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、イオン導電性ポリマー組成物であるアクリロニトリルブタジエンゴムとエピクロルヒドリンゴムを主成分としているため、電圧印加初期のドリフト変化量を低減することが可能となる。
かつ、上記ＥＣＯとＮＢＲに電子導電性充填剤のカーボンブラックを所定量混入することで、電気抵抗ばらつきを抑える一方、環境変化での抵抗値変動を低減することが可能となる。
【００５３】
さらに、イオン導電性ポリマー組成物に属するＮＢＲとＥＣＯを一定比率で混合することにより、環境にも優しく、コストも低減できる転写ロールとする導電性ゴムローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電ゴム性部材の概略図である。
【図２】導電性ゴム部材の電気抵抗の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
１０導電性ゴムローラ
１１芯金[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a conductive rubber roller, and is suitably used as a transfer roll in an image forming apparatus. In particular, the electrical resistance is improved in environmental dependency, voltage dependency, and change with time, and variation in electrical resistance due to the portion of the roller. By reducing this, stable and good image formation is realized.
[0002]
[Prior art]
A charging roller that uniformly charges a photosensitive drum in an electrophotographic apparatus such as a laser beam printer, an electrophotographic copying machine, and a facsimile machine, a toner supply roll that conveys toner, a developing roll that adheres toner to the photoreceptor, and toner Various conductive characteristics are required for a conductive rubber roller such as a transfer roll for transferring an image from a photoreceptor to a sheet.
[0003]
Conventionally, as a method of imparting conductivity to this type of conductive rubber roller, a method of using an electroconductive polymer composition in which a conductive filler such as metal oxide powder or carbon black is blended in a polymer, and a polymer There is a method of using an ion conductive polymer in which epichlorohydrin rubber (ECO) having conductivity itself is blended with acrylonitrile butadiene rubber (NBR), ethylene propylene diene rubber (EPDM), urethane rubber or the like.
[0004]
When using an electronically conductive polymer composition, especially in the semiconductor region, there is a region where the electrical resistance changes rapidly due to a slight change in the amount of conductive filler added, making it very difficult to control the electrical resistance. There is a problem of becoming. In addition, since the conductive filler is difficult to uniformly disperse in the polymer composition, there is a problem that the electric resistance value varies in the circumferential direction and the width direction of the member. Furthermore, there is a problem that the electric resistance value depends on the applied voltage and does not have a constant electric resistance value.
[0005]
On the other hand, when an ion conductive polymer composition is used, a current flows due to the movement of free ions. Therefore, resistance unevenness and resistance value fluctuations due to applied voltage are small as seen when using an electronic conductive polymer composition. However, although the variation in electric resistance is considerably improved, there is a limitation in that the adjustment range of the resistance value is limited, and epichlorohydrin rubber is expensive and expensive to manufacture. In addition, depending on the environment of temperature and humidity, there is a tendency that the moving speed of ions changes and the electric resistance value fluctuates. When the fluctuation range is large, the image forming apparatus using such a member needs a larger power source and complicated control to cover the change in the electric resistance value due to the environmental change. There was also a problem that time and cost increased. Furthermore, since it is necessary to increase the nip width in order to sufficiently exhibit the conductive characteristics of the ion conductive roll, it is necessary to reduce the hardness, but generally a plasticizer is often used. In that case, there is a problem that the possibility of contamination of the photoreceptor is very high.
[0006]
As described above, when the electron conductive polymer composition is used, there is a problem that the variation of the electric resistance value is large. When the ion conductive polymer composition is used, the variation of the electric resistance value is improved. However, there was a problem that the electrical resistance was highly dependent on the environment.
[0007]
In recent years, it has been found that the roll resistance change amount at the initial stage of voltage application is also an important electrical characteristic as the printing speed of the machine is improved. It is a very difficult problem to satisfy all the electric characteristics at the time of voltage application at a high level and to always form a good image. Various proposals have been made to satisfy such electrical characteristics and form a good image.
[0008]
For example, two or more types of carbon black are dispersed in a mixture of NBR and EPDM in Japanese Patent Laid-Open No. 8-334955 and in a mixture of CR or SBR as NBR, EPDM and third rubber in Japanese Patent Laid-Open No. 10-254215. Thus, a semiconductive roll has been proposed in which variation in electric resistance value is small and stable resistance value control is possible without depending on environmental fluctuations and applied voltage over a wide range.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-175098 is made of a flexible synthetic resin made of nylon, polyvinylidene fluoride, or the like, on a first layer made of a foamed elastic body obtained by blending carbon black with a mixture of NBR and EPDM. A rubber roller covering the second layer has been proposed.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-8-334995
[0010]
[Patent Document 2]
JP-A-10-254215
[0011]
[Patent Document 3]
JP 2001-175098 A
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the semiconductive rolls of JP-A-8-33495 and JP-A-10-254215 and the rubber roller of JP-A-2001-175098 are molded from an electronically conductive polymer in which carbon black is blended with NBR and EPDM. The resistance unevenness cannot be sufficiently reduced.
In addition, the resistance change at the initial stage of voltage application, so-called drift change, is becoming important, but since the electrical resistance change and drift change depending on the environment tend to conflict, a conductive roller having both characteristics has been obtained. Absent.
[0013]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and while reducing the environmental change of the electric resistance while maintaining a desired electric resistance value, the resistance change due to voltage, partial resistance unevenness and drift change are improved. Furthermore, another object of the present invention is to provide a conductive rubber roller composed of a transfer roll that can stably form a good image by reducing the amount of the chlorinated rubber material used and is also environmentally friendly.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an ionic conductivity obtained by mixing an acrylonitrile butadiene rubber (NBR) with an epichlorohydrin rubber (ECO) of an ionic conductive rubber in a ratio of NBR: ECO = 9: 1 to 3: 7. A rubber composition in which carbon black of an electronic conductive material is blended with a rubber component, the blending amount of the carbon black is 0.2 to 0.7 times that of the epichlorohydrin rubber , and a foaming agent is blended There is provided a conductive rubber roller that is formed from a product and used as a transfer roll for transferring a toner image from a photoreceptor to a sheet .
[0015]
As described above, when the ion conductive rubber epichlorohydrin rubber (ECO) is used in order to reduce resistance unevenness, there is a problem that the resistance change due to environmental changes increases when the amount of ECO is increased. When an electronic conductive carbon black is used in combination to improve this environmental change, the resistance unevenness increases as the amount of carbon black increases, and the resistance change (drift change) at the initial stage of voltage application also deteriorates.
The present inventor aims to reduce resistance variation due to environmental variations and to reduce drift variation by combining ion conductivity and electronic conductivity in an appropriate ratio and using them together. The diligent research experiment was repeated on the blending ratio of NBR and ECO and the blending ratio of ECO and carbon black.
As a result, it was found that the above-mentioned target can be achieved by mixing at the above NBR: ECO = 9: 1 to 3: 7 and setting the blending amount of carbon black to 0.2 to 0.7 times the ECO.
[0016]
As described above, when NBR: ECO = 9: 1 to 3: 7 and the blending amount of carbon black is 0.2 to 0.7 times that of ECO, the resistance unevenness decreases and the electrical resistance changes due to environmental fluctuations. It was found that the initial resistance change (initial drift change) during voltage application accompanying the recent increase in machine speed can be made the optimum point. That is, it is possible to reduce the environmental change of the electric resistance while maintaining a desired electric resistance value, and it is possible to improve the resistance change due to the voltage, partial resistance unevenness and drift change at the initial stage of voltage application.
[0017]
When the rubber component is a mixture of NBR and ECO of ion conductive rubber and the ratio is in the range of NBR: ECO = 9: 1 to 3: 7 as described above, the electric resistance value is higher than that of NBR. The resistance unevenness can be reduced by utilizing the low ECO characteristic. In addition, by increasing the amount of carbon black to ECO by 0.2 to 0.7, the increase in resistance unevenness due to the addition of carbon black can be suppressed, and the environmental change in electrical resistance can be reduced and drifted. The amount of change can be reduced.
[0018]
By setting it as the above-mentioned composition, it becomes possible to have a resistance value of about 10 ⁶ [Ω] to 10 ⁹ [Ω] required for the conductive rubber roller.
Further, by mixing ECO with NBR, it is possible to cover the disadvantages of poor ECO processability, high cost, and generation of toxic gas at the time of disposal.
[0019]
More preferably, NBR: ECO is 4: 1, and the blending amount of carbon black with respect to ECO is more preferably 0.3 to 0.5 times. Moreover, it is preferable to make carbon black into 10-20 weight part with respect to 100 weight part of rubber components of NBR and ECO.
[0020]
The conductive roller has an electrical resistance value of 100% or more and 120% or less with respect to an initial value in an environment of 10 ° C. and a relative humidity of 15% after application of a constant voltage of 2000 V after 6 seconds. When the drift change amount is set as described above, the increase in the electric resistance value that occurs immediately after application of the constant voltage is reduced, so that a conductive rubber roller that can obtain a practically stable electric resistance value can be realized. This is because when the change in the initial resistance value and the electrical resistance value after 6 seconds is small, the resistance value becomes constant quickly, so that printing can be performed immediately when the switch is turned on, which is excellent. Since the resistance increases with the passage of time, it does not fall below 100%. If the resistance exceeds 120%, a desired image cannot be obtained.
Note that the measured values in the low temperature and low humidity environment are specified as described above, particularly in the case of an ion conductive rubber roller, the resistance value is likely to increase in such an environment, and stability may be difficult to obtain. Due to having sex.
[0021]
The conductive rubber roller has an acetone extraction amount of 5% or less, and a compression set measured by the permanent strain test method of JIS K6262 is 30% or less.
This is because when the amount of acetone extracted exceeds 5%, a large amount of extract is added, so that the rubber roller is contaminated. When the amount of acetone extracted is 5% or less, the photoreceptor is not contaminated. The compression set is set to 30% or less, preferably 20% or less. If the compression set exceeds 30%, the conductive rubber roller is often pressed against the photoconductor when used in the image forming apparatus. This is because, when the value of is large, deformation of the rubber roller and image defects occur. In particular, when a foaming agent is added to obtain a foamed (sponge) rubber roller, although there are some differences depending on the foaming ratio and foaming form, the above range is preferred.
[0022]
The electrical resistance value at an applied voltage of 2000 V measured in an environment of 23 ° C. and a relative humidity of 55% is set to 10 ⁴ Ω to 10 ⁹ Ω, thereby realizing low electrical resistance. Preferably, it is 10 ⁵ Ω or more and 10 ^8.5 Ω or less, more preferably 10 ^5.5 Ω or more and 10 ⁸ Ω or less.
Within the above range, it can be suitably used as a developing roller, a charging roller, a transfer roller or the like for a copying machine or a printer.
The above range is because if it is less than 10 ⁴ Ω, the current flows too much and image defects may occur due to leakage or the like. On the other hand, if it exceeds 10 ⁹ Ω, the efficiency of transfer, charging, toner supply, etc. is lowered and it becomes difficult to be practically used, or the power consumption increases.
[0023]
Further, the ratio of the maximum value and minimum value (maximum value / minimum value) of the electrical resistance in the roller circumferential direction at an applied voltage of 2000 V is set to 1.3 or less to reduce the circumferential unevenness of the electrical resistance value. Specifically, the maximum value of electrical resistance and the minimum value of electrical resistance within one circumference are measured in the roll circumferential direction at a temperature of 23 ° C. and a humidity of 55% atmosphere at an applied voltage of 2000 V by the method described later. A value obtained by dividing the maximum value of resistance by the minimum value of electrical resistance (ratio of the maximum value and minimum value of electrical resistance in the circumferential direction (maximum value / minimum value)) is evaluated as circumferential unevenness.
The value of the circumferential unevenness is more preferably 1.0 or more and 1.2 or less, and further preferably 1.0 or more and 1.15 or less. Furthermore, 1.0 or more and 1.10 or less are most preferable.
[0024]
Furthermore, the electrical resistance value [Ω] of the member at an applied voltage of 2000 V was measured under conditions of 10 ° C. relative humidity 15% and 32 ° C. relative humidity 90%, and the ratio (under 10 ° C. relative humidity 15% condition). Resistance value / resistance value at 90 ° C. relative humidity of 90%) is 50 or less, preferably 40 or less, and most preferably 30 or less to realize a conductive rubber member that is not affected by temperature and humidity. Yes.
[0025]
Furthermore, it is preferable to add an anti-aging agent containing a metal salt. A conductive rubber roller that does not contain the aging additive can also exhibit good electrical characteristics. However, when an anti-aging agent containing a metal salt is added, electrical characteristics, particularly initial drift and environmental fluctuations, are improved. Anti-aging agents containing metal salts include nocrack NBC, nocrack MBZ, nocrack CD and the like.
[0026]
The conductive elastic body is a foam . This is because, by using a foam, it is possible to increase the nip width for sufficiently exhibiting the conductive characteristics of the conductive rubber roller, and it is not necessary to use a plasticizer in consideration of contamination of the photoreceptor.
Therefore, in the rubber composition, the total 100 parts by weight of rubber, a foaming agent and 2 parts by weight or more and 12 parts by weight or less, preferably, are mixed in a proportion of 8 wt inclusive 6.5 parts by weight.
If the amount is less than 2 parts by weight, foaming is insufficient and flexibility is insufficient. On the other hand, when the amount exceeds 12 parts by weight, the foaming agent inhibits vulcanization, resulting in insufficient vulcanization and insufficient strength. In addition, you may mix | blend 12 weight part or less of foaming adjuvant.
As the foaming agent, azodicarbonamide (ADCA), 4,4′-oxybis (benzenesulfonyl hydrazide (OBSH)), N, N-dinitrosopentamethylenetetramine (DPT), or the like can be used. .
[0027]
As the vulcanization system, a low electrical resistance can be realized, so the sulfur vulcanization system is suitable. As the kind of (vulcanization) accelerator, it is preferable to combine dibenzothiazyl disulfide, tetramethylthiuram monosulfide and the like. Note that 2-mercaptobenzothiazole or the like may be used instead of dibenzothiazyl sulfide. An organic peroxide such as dicumyl peroxide may be used, or a sulfur vulcanization system and an organic oxide may be used in combination. The vulcanizing agent is preferably 0.3 to 3.0 parts by weight, and the vulcanization accelerator is preferably 1.0 to 3.0 parts by weight.
[0028]
The conductive elastic member of the conductive rubber member of the present invention may have only one layer of the conductive elastic member. In addition to the conductive elastic member, the conductive elastic member may have two or three layers for adjusting the resistance of the member or protecting the surface. A multi-layer structure may be used, and the composition of each layer, the stacking order, the stacking thickness, and the like can be appropriately set according to the required performance. The conductive elastic body is preferably the innermost layer.
[0029]
A cored bar (shaft) is attached to the conductive rubber roller, and the cored bar is preferably made of a metal such as aluminum, aluminum alloy, SUS, or iron. The surface of the conductive rubber roller may be irradiated with ultraviolet rays or various coatings to prevent adhesion of iron powder or toner.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a conductive rubber roller 10 as a transfer roll according to an embodiment of the present invention, in which a cylindrical aluminum core 11 is press-fitted into a hollow portion of the conductive rubber roller 10, or both are bonded with an adhesive. And fixed.
[0031]
The conductive elastic body 10 is composed of an ionic conductive polymer composition in which 80 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber (NBR) and 20 parts by weight of epichlorohydrin rubber (ECO) are blended, and carbon black as an electronic conductive agent is added to a 0.1% ECO. It is formed into a cylindrical shape from a kneaded material in which 10 parts by weight, which is 5 times, and 1 part by weight of an anti-aging agent are blended.
[0032]
In the conductive rubber roller 10, the ratio of the electrical resistance value 6 seconds after the low voltage application to the electrical resistance value at the low voltage application instant of the applied voltage 2000V in an environment of 10 ° C. and a relative humidity of 15% is 118%, 23 The electrical resistance value at an applied voltage of 2000 V measured in an environment of ° C and a relative humidity of 55% is 2.1 × 10 ⁸ Ω, and the ratio of the maximum value and the minimum value of the electrical resistance in the circumferential direction of the member at an applied voltage of 2000 V ( The electrical resistance value at an applied voltage of 2000 V was measured under the conditions of 10 ° C. relative humidity of 15% and 32 ° C. relative humidity of 90%, assuming that the value of the maximum value / minimum value was 1.10, and the ratio (10 ° C. 15 % Environment resistance value / 32 ° C. 90% environment resistance value) is 34.3. Further, the acetone extraction amount of the conductive rubber roller is 0.98%, and the compression set is 15.20%.
[0033]
As described above, the conductive rubber roller 10 is formed by mixing the ion conductive polymer composition and the electronic conductive polymer composition at a certain ratio and molding, reducing the drift change amount in the initial period of voltage application, and improving the electrical characteristics. Since an anti-aging agent containing a metal salt is mixed as such, changes in the electrical resistance due to the environment and changes over time are reduced while maintaining low electrical resistance. Therefore, variation in electric resistance due to the roller portion can be reduced, a good image can be stably formed, and an environmentally friendly conductive rubber roller can be obtained. As a result, suitably used as a transcription roller, in particular, electrophotographic duplicators which require high image quality and is suitable as a transfer roll for an image forming apparatus such as an electrophotographic printer and electrostatic recording apparatus.
[0034]
Hereinafter, examples and comparative examples of the conductive rubber roller of the present invention will be described in detail.
About the Example and the comparative example, each compounding material shown in the following Table 1 was kneaded, extruded, vulcanized, molded and polished by a conventional method to produce a conductive rubber roller having a roll outer diameter of 16 mm and a length of 305 mm.
[0035]
Specifically, each compounding material was put into a closed kneader and kneaded at 80 ° C. for about 3 to 5 minutes, to obtain a rubber composition.
This rubber composition was extruded into a tube shape from a rubber kneader to obtain a preform.
Next, this preformed body was put into a vulcanizing can and vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes, and then the vulcanized tube was press-fitted into a metal (SUM-24L) shaft (diameter: 8 mm) coated with an adhesive. Then, secondary vulcanization was carried out in a hot air oven. This was polished and cut into a cylindrical shape to produce a conductive rubber member.
[0036]
(Composition of conductive elastic body)
The conductive rubber roller was compounded by 80 parts by weight of acrylonitrile butadiene rubber (NBR401LL: manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), 20 parts by weight of epichlorohydrin rubber (Zeklon 3106: manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), carbon black (Seast 3: Tokai 10-20 parts by weight of Carbon Co., Ltd., 4 parts by weight of foaming agent (manufactured by Eiwa Kasei Co., Ltd.), 2.5-4 parts by weight of foaming aid (manufactured by Eiwa Kasei Co., Ltd.), softener (Diana Process PW380: manufactured by Idemitsu Oil Co., Ltd.) 0 to 10 parts by weight, anti-aging agent 0 to 1 part by weight, stearic acid (manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) 1 part by weight, zinc oxide 5 parts by weight, Noxeller DM 1.5 parts by weight, Noxeller TS 0.5 parts by weight, sulfur 1.5 parts by weight.
[0037]
[Table 1]

[0038]
(Examples 1-3)
The conductive rubber roller is mainly composed of NBR and ECO made of an ion conductive polymer composition, NBR: ECO = 4: 1, and carbon black made of an electronic conductive polymer composition is 0.2 to 0.7 times ECO. Doubled. Further, in an environment of 10 ° C. and a relative humidity of 15%, the ratio of the electrical resistance value 6 seconds after the low voltage application to the electrical resistance value at the moment of low voltage application at an applied voltage of 2000 V was set to 100% or more and 120% or less.
[0039]
(Comparative Examples 1 and 2)
The conductive rubber roller is mainly composed of NBR and ECO made of an ion conductive polymer composition, NBR: ECO = 4: 1 in both Comparative Examples 1 and 2, and carbon black made of an electron conductive polymer composition was adjusted to an ECO value of 0. 0.75 times and 1 time outside the range of 2 to 0.7 times were set. Also, in an environment of 10 ° C. and relative humidity of 15%, the ratio of the electrical resistance value 6 seconds after the low voltage application to the electrical resistance value at the moment of low voltage application at an applied voltage of 2000 V is out of the range of 100% to 120%. 130% and 136%.
[0040]
Various evaluations were performed on the conductive rubber rollers of the above Examples and Comparative Examples by the methods described below. The evaluation results are shown in Table 2.
[0041]
[Table 2]

[0042]
(Measurement of initial drift “electrical resistance value over time”)
In an environment of 10 ° C. and a relative humidity of 15%, the electrical resistance value at the time of applying a constant voltage of 2000 V and the electrical resistance value after 6 seconds of voltage application continuously from the start of applying the constant voltage are measured. The ratio of the electrical resistance value (after R6 seconds) after 6 seconds from the voltage application to the electrical resistance value (R initial) at the moment of application, ie, (R6 seconds after / R initial) × 100 was evaluated.
[0043]
(Measurement of acetone extraction)
Using a Soxhlet extractor, the weight% of the difference in residue relative to the initial weight was calculated from the sample weight after acetone extraction.
Next, the conductive rubber member produced on the photoconductor was pressure-bonded and left in an environment of 50 ° C. and 80% for 7 days to incorporate the photoconductor into an image forming apparatus and actually perform halftone image printing. When the amount of acetone extracted is large, the photoconductor is contaminated and an image defect occurs. Therefore, when the photoconductor is contaminated, a phenomenon that the contaminated portion (member press-bonded portion) is whitened occurs. This was determined as image evaluation.
[0044]
(Measurement of compression set)
According to the description of JIS K6262 “Permanent strain test method for vulcanized rubber and thermoplastic rubber”, measurement was performed at a measurement temperature of 70 ° C., a measurement time of 24 hours, and a compression rate of 25%. However, the sample cut the member in parallel with the end face with a width of 10 mm. A hollow cylindrical specimen was used.
[0045]
(Measurement of environmental fluctuations)
The apparatus shown in FIG. 2 is placed in each measurement environment, and under the condition of an applied voltage of 2000 V, the electrical properties of the members under conditions of 10 ° C. relative humidity 15% (LL condition) or 32.5 ° C. relative humidity 90% (HH condition). The resistance value R [Ω] was measured, and the amount of environmental fluctuation was measured according to the equation R (10 ° C. relative humidity 15%) / R (32.5 ° C. relative humidity 90%).
[0046]
(Measurement of electrical resistance)
Using the apparatus shown in FIG. 2, the electrical resistance of the conductive rubber member was measured when an applied voltage of 2000 V was applied in an environment of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 55%.
In Table 2, values are described as the NN environment.
[0047]
(Measurement of uneven electrical resistance)
As shown in FIG. 2, the conductive elastic body 1 through the cored bar 2 is mounted on the aluminum drum 3 and connected to the positive side of the power source 4 in an atmosphere of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 55%. Conduction is conducted by connecting the tip of the lead wire of internal resistance r (100Ω to 10 kΩ) to one end surface of the aluminum drum 3 and connecting the conductive tip connected to the negative side of the power source 4 to the other end surface of the conductive elastic body 1. It was. The value of the internal resistance r was adjusted so that the effective number of the measured value was as large as possible according to the level of the resistance value of the roller.
The voltage applied to the internal resistance r of the wire was detected and used as the detection voltage V.
In this apparatus, when the applied voltage is E, the roll resistance R is R = r × E / V−r, but the term of −r is regarded as very small at this time, and R = r × E / V.
When an applied voltage E of 2000 V is applied in a state where the conductive roller is rotated by applying a load F of 500 g to both ends of the core metal 2 and rotating the aluminum drum 3 at a rotation speed of 30 rpm, Unevenness (ratio of (maximum value of electrical resistance in the circumferential direction / minimum value of electrical resistance in the circumferential direction)) was determined.
[0048]
As shown in Table 1 and Table 2, Examples 1 to 3 are compositions comprising an ion conductive polymer composed of NBR: ECO = 4: 1 and an electron conductive polymer composed of carbon black. A conductive rubber roller kneaded at a constant ratio of 0.5 times ECO and molded into a vulcanizate in an environment of 10 ° C and a relative humidity of 15%. The ratio of the electrical resistance value after 6 seconds from applying the constant voltage was set to 100% to 120%.
Therefore, by reducing the environmental change of electrical resistance while maintaining the desired electrical resistance value, improving the resistance change due to voltage, partial resistance unevenness and drift change, and also reducing the amount of chlorinated rubber material used A conductive rubber roller that can stably form a good image and is environmentally friendly is obtained.
[0049]
Further, in Example 2, the amount of acetone extracted was as large as 6.21% and the permanent strain was as large as 31.20% as compared with Example 1. Therefore, although the environmental fluctuation was within the specified value, became. From this, it was found that the acetone extraction amount and the permanent set should be small.
[0050]
Furthermore, in Example 3, since no anti-aging agent was added, the environmental fluctuation and the initial drift were within the specified values compared to Example 1, but the values were slightly higher. From this, it was found that the addition of an anti-aging agent can improve the electrical characteristics, particularly the initial drift and environmental fluctuation.
[0051]
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, carbon black was added in amounts of 0.75 times and 1 time of ECO, respectively, in an environment of 10 ° C. and a relative humidity of 15% at the time of applying a low voltage of 2000 V. The ratio of the electrical resistance value 6 seconds after application of the low voltage to the electrical resistance value is 130% and 136% outside the range of 100% to 120%, which is outside the scope of the present invention. As a result, the resistance value is not stable, and it takes time to warm up, and printing takes time.
[0052]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, since the main components are acrylonitrile butadiene rubber and epichlorohydrin rubber which are ion conductive polymer compositions, it is possible to reduce the amount of drift change at the initial stage of voltage application. Become.
In addition, by mixing a predetermined amount of carbon black, which is an electronically conductive filler, into the ECO and NBR, it is possible to suppress variations in electrical resistance while reducing resistance fluctuations due to environmental changes.
[0053]
Furthermore, by mixing NBR and ECO belonging to the ion conductive polymer composition at a constant ratio, it is possible to provide a conductive rubber roller as a transfer roll that is environmentally friendly and can reduce costs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a conductive rubber member of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a method for measuring electric resistance of a conductive rubber member.
[Explanation of symbols]
10 Conductive rubber roller 11 Core

Claims

For the ion conductive rubber component obtained by mixing acrylonitrile butadiene rubber (NBR) with the ion conductive rubber epichlorohydrin rubber (ECO) in a ratio of NBR: ECO = 9: 1 to 3: 7, the carbon of the electronic conductive material blended black, the amount of the carbon black and 0.2 to 0.7 times with respect to the epichlorohydrin rubber, and molded rubber compositions blended with the foaming agent, the toner image from the photosensitive member A conductive rubber roller characterized by being a transfer roll for transfer onto a sheet .

The NBR: ECO is 4: 1, and 10 to 20 parts by weight of the carbon black and 2 to 12 parts by weight of the blowing agent are blended with respect to 100 parts by weight of the rubber component of the NBR and ECO. The conductive rubber roller according to 1.

The rubber composition further comprises an anti-aging material containing a metal salt, sulfur, a vulcanization accelerator, stearic acid and zinc oxide as a vulcanizing agent, but no plasticizer. 2. The conductive rubber roller according to 2.

When a constant voltage of 2000 V is applied in an environment of 10 ° C. and a relative humidity of 15%, the electrical resistance value after 6 seconds is 100% to 120% with respect to the initial value, and the maximum value of the electrical resistance in the roller circumferential direction And the ratio of the minimum value (maximum value / minimum value) is 1.3 or less,
The conductive rubber roller according to any one of claims 1 to 3, wherein an acetone extraction amount is 5% or less, and a compression set measured by a JIS K6262 permanent strain test method is 30% or less .