导电性辊的制作方法与工艺

文档序号:13085592阅读:186来源:国知局
导电性辊的制作方法与工艺
本发明涉及一种例如在激光打印机、静电式复印机、普通纸传真装置或它们的复合机等利用电子照相法的图像形成装置中,可适合作为带电辊等使用的导电性辊。

背景技术:
对于利用电子照相法的上述各种图像形成装置而言,为了应对印刷速度的高速化、高画质化、彩色化、小型化之类的要求进行了各种改进。其中为了使图像形成装置的印刷速度高速化,尽可能降低用于在与鼓状的感光体的表面接触的状态下使上述感光体带电的带电辊的电阻值是有效的。作为上述带电辊,普遍是具备至少包含其外周面的表层由导电性橡胶组合物的交联物构成的辊主体的导电性辊等。另外,作为上述导电性橡胶组合物,通常使用例如含有基础聚合物和交联剂成分的组合物,其中,上述基础聚合物含有表氯醇橡胶等离子导电性橡胶和二烯系橡胶,上述交联剂成分用于使上述基础聚合物交联。并且上述辊主体的外周面优选由保护膜覆盖。这是为了防止,在与感光体直接接触的状态下使用带电辊时,感光体被从形成上述辊主体的导电性橡胶组合物中起霜(bloom)或渗出(bleed)到外周面的成分污染而对形成图像产生影响。另外,还为了防止调色剂中含有的添加剂附着于辊主体的外周面而对形成图像产生影响。作为上述保护膜,优选使用对辊主体的外周面照射紫外线,使形成上述外周面的导电性橡胶组合物中含有的二烯系橡胶自身氧化而形成的氧化膜。对于该氧化膜,在其形成工序中不会混入尘埃等异物,并且通过紫外线的照射能够在辊主体的外周面同样进行上述氧化,所以具有没有不均等、厚度均匀的优点。为了使导电性辊整体的电阻值(辊电阻)降低,在上述导电性橡胶组合物中配合离子性的导电盐。作为上述导电盐,例如双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂等分子中具有氟基和磺酰基的阴离子的锂盐(以下有时简称为“锂盐”)以少量的配合仍然使导电性辊的辊电阻降低的效果很好,例如能够使上述辊电阻降低至105Ω左右,所以被广泛使用(例如参照专利文献1等)。专利文献1:日本特开2011-257723号公报

技术实现要素:
但是,锂盐的吸湿性、潮解性大,例如容易在用于制备导电性橡胶组合物的测量过程中由于吸湿易使质量大幅变化,或者潮解,所以难以量取正确的量。而且,特别是在环境条件(特别是湿度、温度)等影响下,配合上述锂盐来制备导电性橡胶组合物的各个批次中,由吸湿导致的质量变化的程度大多不恒定。因此,对于上述各批次,锂盐的实际配合比例发生变动,其结果,存在具备使用含有该锂盐的导电性橡胶组合物形成的辊主体的导电性辊的辊电阻在上述各批次中容易产生波动的问题。另外,对于具备含有上述锂盐的辊主体的导电性辊,制造后也受环境条件(特别是湿度)等影响,由于吸湿而辊电阻容易发生变化,并且其变化量大。因此,例如由于作为图像形成装置的带电辊使用时的环境条件等,有可能导致带电特性变化大,例如形成图像整体的图像浓度大幅变动。而且,对于上述导电性辊,例如作为带电辊使用而与感光体的表面直接接触的状态下,特别是在高温、高湿环境下使图像形成装置的运转停止后再开启时等,也有可能在形成图像中产生条纹状的图像不良。即,特别是在高温、高湿环境下导电性辊容易吸收大量的水分,该水分在图像形成装置停止时,污染感光体的表面的与上述带电辊接触的条纹状的区域,使该区域的电阻局部地降低,其结果,特别是在再次开启图像形成装置的运转的初期的数张左右的形成图像中,产生上述条纹状的图像不良。本发明的目的在于提供一种各批次的辊电阻的波动小,并且不易受环境条件等影响,辊电阻稳定,而且难以产生感光体的污染等的导电性辊。本发明为一种导电性辊,其特征在于,具备辊主体,上述辊主体的至少包含外周面的表层由导电性橡胶组合物的交联物构成,且上述外周面设有通过紫外线照射而形成的氧化膜,上述导电性橡胶组合物含有,(1)基础聚合物,其是表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=50/50~80/20的混合物,(2)用于使上述基础聚合物交联的交联剂成分,以及(3)分子中具有氟基和磺酰基的阴离子的钾盐(以下有时简称为“钾盐”)。根据本发明,作为离子性的导电盐,代替以往的锂盐而使用的上述(3)的钾盐在作为上述导电盐的功能方面与锂盐几乎相同,并且不具有像上述锂盐那样的强的吸湿性、潮解性,所以测量过程中不发生由吸湿导致的质量大幅变化,或者潮解,能够比较容易地称量正确的量。另外,也不易产生制备导电性橡胶组合物的各批次的吸湿量的波动。由此上述各批次能够几乎恒定地维持上述钾盐的实际的配合比例,所以能够防止具备使用含有该钾盐的导电性橡胶组合物而形成的辊主体的导电性辊的辊电阻在各批次中产生波动。另外,制造后的导电性辊的辊电阻不受环境条件等的影响,也不发生由吸湿导致的大幅变化。因此,能够抑制例如由作为图像形成装置的带电辊使用时的环境条件等导致的带电特性的变动,例如能够不断恒定地维持形成图像整体的图像浓度。进而,导电性辊即使在高温、高湿环境下也不吸收大量的水分,所以例如在高温、高湿环境下停止图像形成装置的运转后再开启时等,也不产生由上述水分导致的感光体的污染,形成图像中不产生条纹状的图像不良。此外,专利文献1的段落[0036]中,例示了钾的离子作为分子中具有氟基和磺酰基的阴离子以及构成离子性的导电盐的阳离子的一个例子。但是,在专利文献1中并没有记载上述阴离子的钾盐不具有该专利文献1中最优选的锂盐那样的吸湿性、潮解性而可起到上述说明的各种效果的内容。另外,在专利文献1中,实际验证了效果的仅为锂盐,对钾盐未做任何验证。因此,关于专利文献1的导电盐的记载并不说明或启示本发明。在本发明中,将作为基础聚合物的表氯醇橡胶E和二烯系橡胶N的质量比E/N限定在上述50/50~80/20的范围内基于下述的理由。即二烯系橡胶N如上所述通过紫外线照射而被氧化,作为在辊主体的外周面形成起到保护膜作用的氧化膜的形成材料而发挥功能,但该二烯系橡胶N的配合比例少于上述范围时,无法充分形成上述氧化膜。因此,例如将导电性辊作为带电辊装入图像形成装置中,使其与感光体直接接触时,得不到防止感光体被从形成辊主体的导电性橡胶组合物中起霜或渗出到外周面的成分污染而对形成图像产生影响的效果。另外,由于反复进行图像形成,辊主体的外周面发生变化,调色剂中含有的添加剂容易附着于上述外周面,所以得不到防止上述添加剂对形成图像产生影响的效果。另一方面,与上述范围相比,表氯醇橡胶E的配合比例小于上述范围时,得不到由该表氯醇橡胶E带来的赋予辊主体良好的导电性的效果,也无法将导电性辊的辊电阻调整为作为带电辊而优选的范围。另外,特别是将导电性辊作为带电辊装入图像形成装置反复进行图像形成时,也有上述辊电阻进一步上升,形成图像中产生图像不良的情况。与此相对,通过使作为基础聚合物的表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N在上述范围内,从而能够在辊主体的外周面形成可作为保护膜充分发挥功能的氧化膜,并且能够将导电性辊的辊电阻从其初期开始长时间维持在适于图像形成的范围。作为上述(3)的钾盐,可使用分子中具有氟基和磺酰基的阴离子和作为阳离子的钾的盐中的任一种,特别是由于阴离子部分的分子量小,所以配合等量的钾盐时需增加钾离子的总量,从而优选在等量的配合下能够进一步减小导电性辊的辊电阻的双(氟磺酰基)酰亚胺钾。另外作为(2)的交联剂成分,优选并用用于使表氯醇橡胶交联的硫脲系交联剂及其促进剂、和用于使二烯系橡胶交联的选自硫和含硫系交联剂中的至少1种交联剂及含硫系促进剂。另外,对于上述导电性橡胶组合物,除上述各成分之外,优选进一步含有交联助剂、吸酸剂、加工助剂、填充剂、抗老化剂、抗氧化剂、防焦剂、紫外线吸收剂、润滑剂、颜料、阻燃剂、中和剂以及防气泡剂中的至少1种添加剂。由此,能够提高配合各成分进行混炼来制备导电性橡胶组合物时、将上述导电性橡胶组合物成型为辊主体的形状时的加工性、成型性;能够提高成型后使基础聚合物交联而得到的辊主体的机械强度、耐久性等;或能够提高作为辊主体的橡胶的特性,即柔软且压缩永久变形小而不易产生弹力减弱的特性等。上述本发明的导电性辊优选如上所述那样在利用电子照相法的图像形成装置中作为用于在与感光体的表面接触的状态下使上述感光体带电的带电辊而使用。根据本发明,能够提供一种各批次的辊电阻的波动小,并且不易受环境条件等影响,辊电阻稳定,而且不易产生感光体的污染等的导电性辊。附图说明图1是表示本发明的导电性辊的实施方式的一个例子的立体图。图2是说明测定上述导电性辊的辊电阻的方法的图。符号说明F负荷V检测电压1导电性辊2辊主体3通孔4轴5外周面6氧化膜7铝鼓8外周面9直流电源10电阻11测量电路具体实施方式本发明为一种导电性辊,其特征在于,具备辊主体,上述辊主体的至少包含外周面的表层由导电性橡胶组合物的交联物构成,且在上述外周面设有通过紫外线照射而形成的氧化膜,上述导电性橡胶组合物含有:(1)基础聚合物,其是表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=50/50~80/20的混合物,(2)用于使上述基础聚合物交联的交联剂成分,以及(3)分子中具有氟基和磺酰基的阴离子的钾盐。《导电性橡胶组合物》〈基础聚合物〉在作为上述(1)的基础聚合物的表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的混合物中的两橡胶的配合比例被限定为上述质量比E/N=50/50~80/20的范围是基于下述理由。即二烯系橡胶N如上所述通过紫外线照射而被氧化,作为在辊主体的外周面形成起到保护膜作用的氧化膜的形成材料而发挥功能,但该二烯系橡胶N的配合比例小于上述范围时,无法充分地形成上述氧化膜。因此,例如将导电性辊作为带电辊装入图像形成装置中,使其与感光体直接接触时,得不到防止感光体被从形成辊主体的导电性橡胶组合物中起霜或渗出到外周面的成分污染而对形成图像产生影响的效果。另外,由于反复进行图像形成,辊主体的外周面发生变化,调色剂中含有的添加剂容易附着于上述外周面,所以得不到防止上述添加剂对形成图像产生影响的效果。另一方面,与上述范围相比,表氯醇橡胶E的配合比例小于上述范围时,得不到由该表氯醇橡胶E带来的赋予辊主体良好的导电性的效果,也无法将导电性辊的辊电阻调整为作为带电辊而优选的范围。另外,特别是将导电性辊作为带电辊装入图像形成装置反复进行图像形成时,也有上述辊电阻进一步上升,形成图像中产生图像不良的情况。与此相对,通过使作为基础聚合物的表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N在上述范围内,从而能够在辊主体的外周面形成可作为保护膜充分发挥功能的氧化膜,并且能够将导电性辊的辊电阻从其初期开始长时间维持在适于图像形成的范围。(表氯醇橡胶E)作为表氯醇橡胶E,可使用含有表氯醇作为重复单元,并且具有离子导电性的各种聚合物。作为上述表氯醇橡胶E,例如可举出表氯醇均聚物、表氯醇-环氧乙烷二元共聚物、表氯醇-环氧丙烷二元共聚物、表氯醇-烯丙基缩水甘油醚二元共聚物、表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物、表氯醇-环氧丙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物、表氯醇-环氧乙烷-环氧丙烷-烯丙基缩水甘油醚四元共聚物等中的1种或2种以上。特别是作为表氯醇橡胶E,优选含有环氧乙烷的共聚物,该共聚物中的环氧乙烷含量为30~95mol%,其中优选为55~95mol%,特别优选为60~80mol%。环氧乙烷具有降低电阻值的作用,如果环氧乙烷含量低于上述范围,则该电阻值的减少效果小。另一方面,如果环氧乙烷含量超过上述范围,则引起环氧乙烷的结晶化,妨碍分子链的链段运动,所以相反电阻值有上升的趋势。另外,还有可能交联后辊主体的硬度上升,或者交联前导电性橡胶组合物的加热熔融时的粘度上升。作为上述表氯醇橡胶E,特别优选表氯醇-环氧乙烷二元共聚物(ECO)。上述ECO中的环氧乙烷含量优选为30~80mol%,特别优选为50~80mol%。另外表氯醇含量优选为20~70mol%,特别优选为20~50mol%。另外作为表氯醇橡胶E,可使用表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物(GECO)。上述GECO中的环氧乙烷含量优选为30~95mol%,特别优选为60~80mol%。另外表氯醇含量优选为4.5~65mol%,特别优选为15~40mol%。并且烯丙基缩水甘油醚含量优选为0.5~10mol%,特别优选为2~6mol%。此外,作为GECO,除了使上述3种单体共聚而成的狭义的共聚物之外,还已知有用烯丙基缩水甘油醚将ECO改性而成的改性物,在本发明中可使用任意的共聚物。(二烯系橡胶N)作为二烯系橡胶N,例如可举出天然橡胶、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)等中的1种或2种以上。其中优选单独使用NBR,或并用CR和NBR,特别优选并用CR和NBR。对于CR而言,除作为上述二烯系橡胶N的功能之外,由于分子中大量含有氯原子,所以特别是使用本发明的导电性辊作为带电辊时,还具有用于提高其带电特性的功能。另外对于NBR而言,作为上述二烯系橡胶N的功能,即通过紫外线照射而被氧化,在辊主体的外周面形成具有作为保护膜的优异的特性的氧化膜的功能特别优异。并且CR、NBR均为极性橡胶,所以还具有微调导电性辊的辊电阻的功能。上述中的CR为使氯丁二烯乳液聚合而合成的橡胶,所以根据合成时使用的分子量调节剂的种类,可分为硫改性型和非硫改性型。其中硫改性型的CR是通过用秋兰姆二硫化物等使将氯丁二烯和作为分子量调节剂的硫共聚而成的聚合物进行塑化,调整至规定的粘度而得到的。另外非硫改性型的CR例如可分为硫醇改性型、黄原酸改性型等。其中对于硫醇改性型的CR,例如除使用正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、辛基硫醇等烷基硫醇类作为分子量调节剂之外,可与上述硫改性型的CR同样地进行合成。另外对于黄原酸改性型的CR,除了使用烷基黄原酸化合物作为分子量调节剂之外,还可与硫改性型的CR同样地进行合成。另外对于CR,根据其结晶化速度,该结晶化速度可分为慢型、中等程度型和快型。在本发明中可使用任一类型的CR,其中优选非硫改性型且结晶化速度为慢型的CR。另外作为CR,可使用氯丁二烯与其他共聚成分的共聚物。作为上述其他共聚成分,例如可举出2,3-二氯-1,3-丁二烯、1-氯-1,3-丁二烯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、异戊二烯、丁二烯、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸以及甲基丙烯酸酯等中的1种或2种以上。作为NBR,可以使用丙烯腈含量为24%以下的低腈NBR、25~30%的中腈NBR、31~35%的中高腈NBR、36~42%的高腈NBR、43%以上的极高腈NBR中的任一种。并用CR和NBR这2种作为二烯系橡胶N时,如果考虑使各自的功能均良好地发挥,则上述两者的配合比例优选为质量比CR/NBR=15/85~35/65的范围内。〈钾盐〉作为与作为阳离子的钾离子一起构成上述(3)的钾盐的、分子中具有氟基和磺酰基的阴离子,例如可举出氟烷基磺酸离子、双(氟磺酰基)酰亚胺离子、双(氟烷基磺酰基)酰亚胺离子、三(氟烷基磺酰基)甲基化物离子等中的1种或2种以上。其中作为氟烷基磺酸离子,例如可举出CF3SO3-、C4F9SO3-等中的1种或2种以上。另外作为双(氟磺酰基)酰亚胺离子,可举出(FO2S)2N-。另外作为双(氟烷基磺酰基)酰亚胺离子,例如可举出(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(C4F9SO2)2N-、(C4F9SO2)(CF3SO2)N-、(FSO2C6F4)(CF3SO2)N-、(C8F17SO2)(CF3SO2)N-、(CF3CH2OSO2)2N-、(CF3CF2CH2OSO2)2N-、(HCF2CF2CH2OSO2)2N-、[(CF3)2CHOSO2]2N-等中的1种或者2种以上。另外作为三(氟烷基磺酰基)甲基化物离子,例如可举出(CF3SO2)3C-、(CF3CH2OSO2)3C-等中的1种或者2种以上。作为上述钾盐的具体的化合物,例如可举出双(氟磺酰基)酰亚胺钾〔(FO2S)2NK〕、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺钾〔(CF3SO2)2NK〕、双(九氟丁烷磺酰基)酰亚胺钾〔(C4F9SO2)2NK〕等中的1种或2种以上。其中,由于阴离子部分的分子量小,所以配合等量的钾盐时需增加钾离子的总量,从而优选在等量的配合下能够进一步减小导电性辊的辊电阻的双(氟磺酰基)酰亚胺钾。如果考虑提高导电性辊的导电性,则相对于构成导电性橡胶组合物的上述基础聚合物的总量100质量份,钾盐的配合比例优选超过1质量份的范围,特别优选为2质量份以上,优选为5质量份以下,特别优选为4质量份以下。〈交联剂成分〉作为交联剂成分,优选并用用于使表氯醇橡胶E交联的硫脲系交联剂及其促进剂、和用于使二烯系橡胶N交联的选自硫和含硫系交联剂中的至少1种交联剂及含硫系促进剂。(硫脲系交联剂和促进剂)作为硫脲系交联剂,可使用分子中具有硫脲基,并能够使表氯醇橡胶E交联的各种硫脲系交联剂。作为上述硫脲系交联剂,例如可举出四甲基硫脲、三甲基硫脲、亚乙基硫脲(别名:2-巯基咪唑啉)、由(CnH2n+1NH)2C=S〔式中,n表示1~10的整数。〕表示的硫脲等中的1种或2种以上。特别优选亚乙基硫脲。对于硫脲系交联剂的配合比例,如果考虑使表氯醇橡胶E良好地交联,赋予辊主体以作为橡胶的良好的特性,即柔软且压缩永久变形小,不易产生弹力减弱的特性等,则相对于基础聚合物的总量100质量份优选为0.3质量份~1质量份。另外,作为促进剂,例如可举出1,3-二苯基胍(D)、1,3-二-邻甲苯基胍(DT)、1-邻甲苯基双胍(BG)等胍系促进剂等中的1种或2种以上。对于上述促进剂的配合比例,如果考虑充分发挥促进表氯醇橡胶E的交联的效果,则相对于基础聚合物的总量100质量份优选为0.3质量份~1质量份。(硫、含硫系交联剂、含硫系促进剂)作为二烯系橡胶N的交联剂,如上所述可使用选自硫和含硫系交联剂中的至少1种。其中作为含硫系交联剂,可使用分子中含有硫,并能够使二烯系橡胶N交联的各种有机化合物。作为上述含硫系交联剂,例如可举出4,4’-二硫代二吗啉(R)等。作为交联剂,特别优选硫。如果考虑使二烯系橡胶N良好地交联,并赋予辊主体以作为橡胶的良好的特性,即柔软且压缩永久变形小,不易产生弹力减弱的特性等,则相对于基础聚合物的总量100质量份,硫的配合比例优选为1质量份~2质量份。另外,使用含硫系交联剂作为交联剂时,其配合比例优选以相对于基础聚合物的总量100质量份,分子中含有的硫的比例为上述范围内的方式调整。作为含硫系促进剂,例如可举出噻唑系促进剂、秋兰姆系促进剂、亚磺酰胺系促进剂、二硫代氨基甲酸盐系促进剂等中的1种或2种以上。其中优选并用噻唑系促进剂和秋兰姆系促进剂。作为噻唑系促进剂,例如可举出2-巯基苯并噻唑(M)、二-2-二硫化苯并噻唑(DM)、2-巯基苯并噻唑的锌盐(MZ)、2-巯基苯并噻唑的环己胺盐(HM,M60-OT)、2-(N,N-二乙基硫代氨基甲酰硫)苯并噻唑(64)、2-(4’-吗啉代二硫)苯并噻唑(DS,MDB)等中的1种或2种以上。特别优选二-2-二硫化苯并噻唑(DM)。另外,作为秋兰姆系促进剂,例如可举出一硫化四甲基秋兰姆(TS)、二硫化四甲基秋兰姆(TT、TMT)、二硫化四乙基秋兰姆(TET)、二硫化四丁基秋兰姆(TBT)、二硫化四(2-乙基己基)秋兰姆(TOT-N)、四硫化双亚戊基秋兰姆(TRA)等中的1种或2种以上。特别优选一硫化四甲基秋兰姆(TS)。在上述2种含硫系促进剂的并用体系中,如果考虑充分发挥促进二烯系橡胶N的交联的效果,则相对于基础聚合物的总量100质量份,噻唑系促进剂的配合比例优选为1质量份~2质量份。同样地,另外相对于基础聚合物的总量100质量份,秋兰姆系促进剂的配合比例优选为0.3质量份~0.9质量份。〈其他成分〉在含有上述各成分的导电性橡胶组合物中,还可含有选自交联助剂、吸酸剂、加工助剂、填充剂、抗老化剂、抗氧化剂、防焦剂、紫外线吸收剂、润滑剂、颜料、阻燃剂、中和剂以及防气泡剂中的至少1种添加剂。由此,能够提高配合上述说明的各成分进行混炼来制备导电性橡胶组合物时、将上述导电性橡胶组合物成型为辊主体的形状时的加工性、成型性;能够提高成型后使基础聚合物交联而得到的辊主体的机械强度、耐久性等;或能够提高作为辊主体的橡胶的特性,即柔软且压缩永久变形小而不易产生弹力减弱的特性等。作为交联助剂,例如可举出氧化锌等金属氧化物,或硬质酸、油酸、棉籽油脂肪酸等脂肪酸等中的1种或2种以上。相对于基础聚合物的总量100质量份,上述交联助剂的配合比例优选为3质量份~7质量份。吸酸剂发挥防止导电性橡胶组合物在交联时由表氯醇橡胶E产生的氯系气体的残留和由上述氯系气体导致的感光鼓的污染的作用。作为上述吸酸剂,从对橡胶的分散性优异的观点出发优选水滑石类。相对于基础聚合物的总量100质量份,上述吸酸剂的配合比例优选为1质量份~5质量份。作为加工助剂,例如可举出油、增塑剂等。作为填充剂,可举出氧化锌、二氧化硅、碳黑、粘土、滑石、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铝、氧化铝等。其中作为碳黑,为了不产生同一辊主体中电阻值的波动,可举出绝缘性或弱导电性的碳黑。作为防焦剂,可举出N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺、邻苯二甲酸酐、N-亚硝基二苯胺、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯等。作为其他成分,可使用以往公知的任意化合物。上述导电性橡胶组合物能够与以往同样地制备。即,首先将表氯醇橡胶E和二烯系橡胶N以规定比例进行配合而捏和,接着加入除交联剂成分以外的添加剂,混炼后,最后加入交联剂成分进行混炼,由此制备导电性橡胶组合物。对于上述混炼,例如可使用捏合机、班伯里密炼机、挤出机等。《导电性辊》图1是表示本发明的导电性辊的实施方式的一个例子的立体图。参照图1,该例的导电性辊1包括由上述导电性橡胶组合物构成的圆筒状的辊主体2和插通于上述辊主体2的中心的通孔3的轴4。在辊主体2的外周面5上设有通过紫外线照射而形成的氧化膜6。轴4例如由铝、铝合金、不锈钢等金属一体形成。辊主体2与轴4例如通过具有导电性的粘接剂等电接合,并且机械固定,一体旋转。上述本发明的导电性辊能够很好地用作装入例如激光打印机等利用电子照相法的图像形成装置中而用于使感光体的表面同样带电的带电辊而使用。由此,能够构成与以往相比印刷速度快的图像形成装置。对于辊主体2的厚度而言,作为上述带电辊使用时,为了实现上述带电辊的小型化、轻量化,同时确保适度的夹持厚度,厚度为0.5mm以上,其中优选为1mm以上,特别优选为3mm以上,使厚度为15mm以下,其中优选为10mm以下,特别优选为7mm以下。上述辊主体2可使用含有上述说明的各成分的导电性橡胶组合物与以往同样地形成。即在一边使用挤出成型机对导电性橡胶组合物进行混炼一边进行加热使其熔融的状态下,通过与上述辊主体2的剖面形状、即圆环状对应的模具,挤出成型为长条的圆筒状,冷却并使其固化后,将交联用临时的轴插通于通孔3,在硫化罐内加热使其交联。接着,再安装在外周面涂布有导电性的粘接剂的轴4,上述粘接剂为热固性粘接剂时,通过加热使上述热固性粘接剂固化,将辊主体2与轴4电接合,并且机械固定。然后根据需要进一步研磨辊主体2的外周面5以形成规定的表面粗糙度后,照射紫外线,从而使构成上述外周面5的导电性橡胶组合物的交联物中的丁腈橡胶氧化,生成覆盖上述外周面5的氧化膜6。由此制备图1所示的导电性辊1。上述氧化膜6使由含有上述说明的各成分的导电性橡胶组合物的交联物构成的辊主体2的外周面5氧化而形成,所以作为保护膜的特性优异,该保护膜可防止感光体被从上述导电性橡胶组合物中起霜或渗出到外周面5的成分污染、或者在调色剂中添加的二氧化硅等添加剂在辊主体2的外周面5蓄积而对形成图像产生影响。即,在温度50℃、相对湿度90%的环境下、使辊主体2的外周面5与感光体的表面接触的状态下静置30天后,实施对使用上述感光体形成图像时是否会对形成图像产生影响进行调查的耐污染性试验,此时能够防止对形成图像产生影响。此外,辊主体2可以形成为外周面5侧的外层和轴4侧的内层的双层结构。此时,只要至少外层由上述导电性橡胶组合物形成即可。上述本发明的导电性辊1的外加电压500V时的辊电阻低于105Ω,该辊电阻是在温度23℃、相对湿度55%的常温、常湿环境下测定的。由此,例如使用上述导电性辊1作为带电辊,能够构成与以往相比印刷速度快的图像形成装置。此外,导电性辊1的辊电阻为在外周面5形成有氧化膜6的状态下的测定值。《辊电阻的测定方法》图2是说明测定导电性辊1的辊电阻的方法的图。参照图1、图2,在本发明中用下述方法测定的值表示上述辊电阻。即准备能够以恒定的旋转速度旋转的铝鼓7,使上述铝鼓7的外周面8从其上方与测定辊电阻的导电性辊1的辊主体2的形成有氧化膜6的外周面5抵接。另外在上述导电性辊1的轴4与铝鼓7之间串联连接直流电源9和电阻10,构成测量电路11。将直流电源9的(-)侧与轴4连接、(+)侧与电阻10连接。设电阻10的电阻值r为100Ω。接着在轴4的两端部分别施加450g的负荷F,使辊主体2压接于铝鼓7的状态下,一边使上述铝鼓7旋转(转速:40rpm),一边由直流电源9在上述两者之间施加直流200V的外加电压E时,测量电阻10所负担的检测电压V。根据上述检测电压V和外加电压E(=200V),导电性辊1的辊电阻R基本上由式(1’)求出:R=r×E/(V-r)(1’)。其中,式(1’)中的分母中的-r项可视为微小,所以在本发明中,将由式(1)求出的值作为导电性辊1的辊电阻;R=r×E/V(1)。如上所述,测定条件为温度23℃、相对湿度55%。另外辊主体2能够根据导电性辊1的用途等进行调整,以便具有任意硬度、压缩永久变形。为了调整上述硬度、压缩永久变形及辊电阻等,例如只要将表氯醇橡胶E与丁腈橡胶N的质量比E/N调整在上述说明的范围内,或者只要调整作为交联成分的硫脲系交联成分,以及硫系硫化成分的种类和量即可。除上述带电辊之外,本发明的导电性辊还能够作为例如显影辊、转印辊、清洁辊等,在激光打印机、静电式复印机、普通纸传真装置或它们的复合机等利用电子照相法的图像形成装置中使用。实施例除特殊说明之外均在温度23℃、相对湿度55%的环境下实施以下实施例、比较例中的导电性辊的制备和试验。〈实施例1〉将60质量份的作为表氯醇橡胶E的ECO〔DAISO(株)制的EPICHLOMER(注册商标)D,环氧乙烷含量61mol%〕、10质量份的作为二烯系橡胶N的CR〔昭和电工(株)制的Shoprene(注册商标)WRT〕、以及30质量份的NBR〔JSR(株)制的JSRN250SL,低腈NBR,丙烯腈含量:20%〕作为基础聚合物,一边使用9L捏合机捏和,一边加入2.5质量份的作为钾盐的双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺钾〔(CF3SO2)2NK,MitsubishiMaterialsElectronicChemicals(株)制的EF-N112、K-TFSI〕和下述表1所示的各成分,然后进行混炼,制备导电性橡胶组合物。表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=60/40。表1表1成分质量份硫脲系交联剂0.6促进剂DT0.54粉末硫1.5促进剂DM1.5促进剂TS0.5氧化锌2种5吸酸剂5此外,表1中的各成分如下所述。硫脲系交联剂:乙烯硫脲〔川口化学工业(株)制的ACCEL(注册商标)22-S〕促进剂DT:1,3-二-邻甲苯基胍〔胍系促进剂,大内新兴化学工业(株)制的NoccelerDT〕粉末硫:硫化剂〔鹤见化学工业(株)制〕促进剂DM:二-2-二硫化苯并噻唑〔噻唑系促进剂,大内新兴化学工业(株)制的Nocceler(注册商标)DM〕促进剂TS:一硫化四甲基秋兰姆〔秋兰姆系促进剂,大内新兴化学工业(株)制的NoccelerTS〕氧化锌2种:交联助剂〔三井金属矿业(株)制〕吸酸剂:水滑石类〔协和化学工业(株)制的DHT-4A(注册商标)-2〕表中的质量份为相对于上述基础聚合物的总量100质量份的质量份。将上述导电性橡胶组合物供给至φ60的挤出成型机,挤出成型为外径φ13.0mm、内径φ5.5mm的圆筒状后,插通于外径φ3mm的交联用临时的轴,在硫化罐内交联160℃×30分钟。接着,再安装于外周面涂布有导电性的热固性粘接剂(聚酰胺系)的外径φ6mm的轴上,在烘箱中加热150℃×60分钟,粘接后切割两端,使用宽幅研磨机研磨外周面至外径为φ12.0mm。用乙醇擦拭研磨后的外周面后,将从UV光源到外周面的距离设为50mm,安装在UV处理装置中,一边以30rpm旋转,一边照射紫外线15分钟,由此在上述外周面形成氧化膜,制成导电性辊。〈实施例2〉配合2.5质量份的双(氟磺酰基)酰亚胺钾〔(FO2S)2NK,MitsubishiMaterialsElectronicChemicals(株)制的K-FSI〕作为钾盐,除此之外,与实施例1同样地制备导电性橡胶组合物,制成导电性辊。表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=60/40。〈实施例3、4〉在基础聚合物中不配合CR作为二烯系橡胶N,使NBR的配合比例为40质量份,除此之外,与实施例1、2同样地制备导电性橡胶组合物,制成导电性辊。表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=60/40。〈比较例1〉配合2.5质量份的作为锂盐的双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂〔(CF3SO2)2NLi,森田化学工业(株)制,Li-TFSI〕代替钾盐,除此之外,与实施例1同样地制备导电性橡胶组合物,制成导电性辊。表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=60/40。〈比较例2〉配合2.5质量份的作为锂盐的双(九氟丁烷磺酰基)酰亚胺锂〔(C4F9SO2)2NK,MitsubishiMaterialsElectronicChemicals(株)制的EF-N445,Li-NFSI〕代替钾盐,除此之外,与实施例1同样地制备导电性橡胶组合物,制成导电性辊。表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=60/40。〈辊电阻的测定〉在温度23℃、相对湿度55%的常温、常湿环境下,利用上述说明的测定方法测定由实施例、比较例制成的导电性辊的辊电阻。辊电阻为105.5Ω以下时评价为良好,超过105.5Ω时评价为不良。此外,在表2~表4中,用logR值表示辊电阻。〈根据批次的辊电阻的波动的有无〉分5批次实施实施例、比较例中的导电性橡胶组合物的制备,测定使用各批次中制备的导电性橡胶组合物制成的导电性辊的辊电阻,求出其最大值与最小值之差。上述差用logR值表示,0.4以下时评价为良好,超过0.4时评价为差。〈实机试验〉代替内置有感光鼓和与该感光鼓的表面经常接触而配设的带电辊的激光打印机用色调剂卡盒〔OkiData制的ImageDrumID-C4DC,青色〕的上述带电辊,而装入由实施例、比较例中制成的导电性辊作为带电辊。然后在温度23℃、相对湿度55%的常温、常湿环境下,将上述色调剂卡盒装填在彩色激光打印机〔OkiData制的C5900dn〕中,之后立即印刷半色调图像、实心图像,作为初期图像进行评价。另外,在上述常温、常湿环境下,实施7天2000张/天的走纸后再次印刷半色调图像、实心图像,作为走纸后图像进行评价。评价以目视进行,观察到图像有任何异常时为“×”,未观察到异常时为“○”。然后将上述色调剂卡盒在温度50℃、相对湿度90%的高温、高湿环境下静置30天后,装填在上述彩色激光打印机中印刷半色调图像、实心图像。而且,在上述感光鼓的静置时与导电性辊接触的位置,由于污染而条纹状地产生图像不良,即使进行连续20张以上的图像形成,该现象也不消除,将这样情况评价为“×”(由从导电性橡胶组合物中起霜或渗出到外周面的成分导致的污染),将最初的数张产生图像不良,但其后消除的情况评价为“△”(由吸收的水分导致的污染),将从第1张就完全观察不到图像不良的情况评价为“○”。将以上结果在表2中示出。表2表2由表2的比较例1、2的结果可判断,使用锂盐作为离子性的导电盐时,由于该锂盐的吸湿性、潮解性,导致各批次的辊电阻值的差变大,产生由在高温、高湿环境下吸收的水分导致的感光体的污染。与此相对,由实施例1~4的结果可判断,使用钾盐代替上述锂盐时,该钾盐不具有像锂盐那样的吸湿性、潮解性,所以能够减小各批次的辊电阻值的差,不产生感光体的污染。另外,如果比较实施例1~4,则可判断使用分子量更小的双(氟磺酰基)酰亚胺钾的实施例2、4,与实施例1、3相比,能够以等量的配合进一步减小导电性辊的辊电阻。〈实施例5〉使基础聚合物中作为表氯醇橡胶E的ECO的配合比例为50质量份,作为二烯系橡胶N的CR的配合比例为10质量份,NBR的配合比例为40质量份,除此之外,与实施例1同样地制备导电性橡胶组合物,制成导电性辊。表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=50/50。〈实施例6〉使基础聚合物中作为表氯醇橡胶E的ECO的配合比例为80质量份,作为二烯系橡胶N的CR的配合比例为5质量份,NBR的配合比例为15质量份,除此之外,与实施例1同样地制备导电性橡胶组合物,制成导电性辊。表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=80/20。〈比较例3〉使基础聚合物中作为表氯醇橡胶E的ECO的配合比例为40质量份,作为二烯系橡胶N的CR的配合比例为10质量份,NBR的配合比例为50质量份,除此之外,与实施例1同样地制备导电性橡胶组合物,制成导电性辊。表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=40/60。〈比较例4〉使基础聚合物中作为表氯醇橡胶E的ECO的配合比例为85质量份,作为二烯系橡胶N的CR的配合比例为5质量份,NBR的配合比例为10质量份,除此之外,与实施例1同样地制备导电性橡胶组合物,制成导电性辊。表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=85/15。对于上述各实施例、比较例,实施上述的各试验来评价其特性。将结果与实施例1的结果一并在表3中示出。表3表3由表3的比较例3的结果可判断,表氯醇橡胶E少于表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=50/50时,无法将导电性辊的辊电阻调整为作为带电辊优选的范围,并且将上述导电性辊作为带电辊装入图像形成装置中反复进行图像形成时辊电阻进一步上升,形成图像中产生图像不良。另外由比较例4的结果可知,二烯系橡胶N少于上述质量比E/N=80/20时,无法在辊主体的外周面形成可作为保护膜而充分发挥功能的氧化膜,所以将上述导电性辊作为带电辊装入图像形成装置中,使其与感光体直接接触时,感光体被从形成辊主体的导电性橡胶组合物中起霜或渗出到外周面的成分污染,对形成图像产生影响。另外还可判断,由于反复进行图像形成,辊主体的外周面发生变化,调色剂中含有的添加剂变得容易附着于上述外周面,上述添加剂对形成图像产生影响,形成图像中产生图像不良。与此相对,由实施例1、5、6的结果可判断,通过使上述质量比E/N为50/50~80/20的范围内,从而能够在辊主体的外周面形成可作为保护膜而充分发挥功能的氧化膜,并且将导电性辊的辊电阻从其初期长时间维持在适于图像形成的范围,能够防止产生各种图像不良,或者防止产生感光体的污染。〈实施例7、8,比较例5、6〉配合2.5质量份的双(氟磺酰基)酰亚胺钾〔(FO2S)2NK,MitsubishiMaterialsElectronicChemicals(株)制的K-FSI〕作为钾盐,除此之外,与实施例5、6,比较例3、4同样地制备导电性橡胶组合物,制成导电性辊。对于上述各实施例、比较例,实施以上的各试验,评价其特性。将结果与实施例2的结果一并在表4中示出。表4表4由表4的结果可判断,即使是使用双(氟磺酰基)酰亚胺钾作为钾盐的体系,也可得到与上表3中示出的、使用双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺钾作为上述钾盐的体系相同的结果。即由表4的比较例5的结果可判断,表氯醇橡胶E少于表氯醇橡胶E与二烯系橡胶N的质量比E/N=50/50时,无法将导电性辊的辊电阻调整为作为带电辊合适的范围,并且将上述导电性辊作为带电辊装入图像形成装置中反复进行图像形成时,辊电阻进一步上升,形成图像中产生图像不良。另外由比较例6的结果可判断,二烯系橡胶N少于上述质量比E/N=80/20时,无法在辊主体的外周面形成可作为保护膜而充分发挥功能的氧化膜,所以将上述导电性辊作为带电辊装入图像形成装置中,使其与感光体直接接触时,感光体被从形成辊主体的导电性橡胶组合物中起霜或渗出到外周面的成分污染,对形成图像产生影响。另外还可判断,由于反复进行图像形成,辊主体的外周面发生变化,调色剂中含有的添加剂变得容易附着于上述外周面,上述添加剂对形成图像产生影响,形成图像中产生图像不良。与此相对,由实施例2、7、8的结果可判断,通过使上述质量比E/N为50/50~80/20的范围内,从而能够在辊主体的外周面形成可作为保护膜而充分发挥功能的氧化膜,并且将导电性辊的辊电阻从其初期长时间维持在适于图像形成的范围,能够防止产生各种图像不良,或者能够防止产生感光体的污染。
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