JP2006227500A - 導電性ゴムローラ、導電性ゴムローラの製造方法及び転写ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真装置用導電性ゴムローラの形成が効率的に行われるとともに、微細なセルを有して、高画質で良好な画像を得ることのできる導電性ゴムローラおよびその導電性ゴムローラの製造方法を提供する。
【解決手段】導電性芯材上に発泡体ゴム層が成形されている導電性ゴムローラの製造方法において、該発泡体ゴム層のゴム材料がアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、又はその混合物を含み、さらに発泡剤としてアゾジカルボンアミドのみを含み、該ゴム材料として、発泡助剤により該発泡剤の分解温度を１７５℃以下としたゴム組成物から構成されたものを用いる。該ゴム材料は、マイクロ波照射下に行うマイクロ波加硫工程および熱風を吹き付けつつ行う熱風加硫工程を経て、加硫発泡させる。
【選択図】図１

Description

本発明は複写装置、プリンター、静電記録装置等の電子写真画像形成装置において使用される導電性ゴムローラおよび導電性ゴムローラの製造方法に関し、更には感光体等の像担持体に電子写真プロセス、静電記録プロセス等の作像手段で形成担持させたトナー像による可転写画像を紙等の記録媒体、転写材に転写させる転写装置の転写ローラ等の電子写真画像形成装置用ローラに関するものである。

複写機、プリンターなど、電子写真方式の画像形成装置の多くに帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ等の導電性ゴムローラが用いられている。これらのゴムローラは、装置の高速化、良画質化に応えるために、感光体との当接により一様なニップ幅を保つことが要求され、発泡セルの緻密性かつ均一性が望まれている。従来これらのゴムローラの製造方法として高圧蒸気による加硫缶加硫（特許文献１）、金型を用いた加硫方法（特許文献２）、マイクロ波照射によるＵＨＦ加硫（特許文献３）などが挙げられる。これらの方法は、例えば加硫缶加硫では比較的微細なセルを得ることは容易であるが、加硫チューブの径方向で発泡体のセルが不均一であり、所望のセルを表面に出すために多量の研磨が必要になってしまうという問題があった。また、金型加硫において、発泡ゴムローラを型内（割型）発泡法で作製する場合、二つの金型の合わせ目が存在する。化学発泡剤を含むゴム組成物をこのような割型を使用して加硫発泡を行った場合、この合わせ目から該ゴム組成物の漏れ（パーティングライン）が生じ、脱型後の発泡ゴムにはこの影響が現れ、例えば電気抵抗、硬度、セル形状などにおいて、この割型合わせ面で異常が発生しやすい。したがって、これらの特性が均質であることが望まれる発泡ゴムローラにおいては、該特性の不均質化は大きな問題となる。さらに段取りに時間が掛かり、且つ金型洗浄を行う必要があるため多量に作るのには不向きであった。また、ＵＨＦ加硫では、押し出し直後に連続してマイクロ波を用いて加硫発泡を行うため非常に効率の良い生産が可能である。さらにマイクロ波を用いて押し出し後の未加硫チューブを均質に加熱するため、径方向で均一なセル径を有する加硫チューブを得ることができる。上記特許文献３においては発明の詳細な説明の中で、バッチ式と比較して連続加硫の方が発泡セルをかなり微細にできるとの記載があるが、セル径の制御に関しては全く開示されていない。しかしながら、前記のように電子写真画像形成装置用の導電性ゴムローラにおいては、発泡状態が微細かつ均一であることが要求されており、均一な微細セルを有する導電性発泡ゴムローラの製造方法を確立することが望まれている。
特開平１１−１１４９７８号公報 特開２００２−１１５７１４号公報 特開２００２−２２１８５９号公報

従って本発明は、転写ローラや帯電ローラあるいは現像ローラ等の電子写真画像形成装置用の導電性ゴムローラに関して、マイクロ波を照射し短時間で加熱し加硫発泡を行う工程によってその成形が効率的に行われるとともに、微細なセルを有して、高画質で良好な画像の得られる導電性ゴムローラおよびその導電性ゴムローラの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の目的は、導電性芯材上に発泡体ゴム層が成形されている導電性ゴムローラの製造方法において、該発泡体ゴム層のゴム材料がアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、又はその混合物を含み、さらに発泡剤としてアゾジカルボンアミドのみを含み、該ゴム材料として、発泡助剤により該発泡剤の分解温度を１７５℃以下としたゴム組成物から構成されたものを用い、該ゴム材料の加硫発泡工程として、マイクロ波照射下に行うマイクロ波加硫工程および熱風を吹き付けつつ行う熱風加硫工程を含むことを特徴とする導電性ゴムローラの製造方法により達成される。

また、該発泡助剤として尿素系助剤を含むことを特徴とするものにより達成される。

また、電子写真画像形成装置に用いる導電性ゴムローラが、前記の導電性ゴムローラの製造方法で形成されたものにより達成される。

本発明では転写ローラや帯電ローラあるいは現像ローラ等の電子写真画像形成装置用の導電性ゴムローラに関して、マイクロ波を照射し短時間で加熱し加硫発泡を行う工程によってその成形が効率的に行われるとともに、微細なセルを有して、高画質で良好な画像の得られる導電性ゴムローラおよびその導電性ゴムローラの製造方法を提供することが可能になり、優れた画像を得る事が出来る。

本発明は、導電性芯材上に発泡体ゴム層が成形されている導電性ゴムローラの製造方法において、該発泡体ゴム層のゴム材料がアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、又はその混合物を含み、さらに発泡剤としてアゾジカルボンアミドのみを含み、該ゴム材料として、発泡助剤により該発泡剤の分解温度を１７５℃以下としたゴム組成物から構成されたものを用い、該ゴム材料の加硫発泡工程として、マイクロ波照射下に行うマイクロ波加硫工程および熱風を吹き付けつつ行う熱風加硫工程を含むことを特徴とする導電性ゴムローラの製造方法である。

以下、図を用いながら詳細に説明する。

図１は本発明に係る転写ローラの斜視図である。芯金は６１で示され、弾性層（発泡体ゴム層）は６２で示されている。

図２に、本発明に係る導電性ゴムローラを画像形成装置に利用した一例を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式のプロセスカートリッジを使用したレーザプリンタであり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。また、同図に示す画像形成装置には転写ローラを有する転写装置が装着されている。

同図に示す画像形成装置は、像担持体として、ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１は、接地された円筒アルミニウム基体の外周面に、有機光導電体（ＯＰＣ）からなる感光層を設けたものである。この感光ドラム１は、駆動手段（不図示）により、矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）、例えば５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。

感光ドラム１の表面は、接触帯電部材としての帯電ローラ２によって均一に帯電される。帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に接触配置されており、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２には、帯電バイアス印加電源（高圧電源）により振動電圧（交流電圧ＶＡＣ＋直流電圧ＶＤＣ）が印加され、これにより感光ドラム１の表面は、−６００Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に帯電処理される。帯電後の感光ドラム１の表面は、レーザスキャナから出力されてミラーによって反射されたレーザ光３、すなわち、目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザ光により走査露光を受ける。これにより、感光ドラム１の表面には、目的の画像情報に対応した静電潜像（明電部位Ｖｌ＝−１５０Ｖ）が形成される。

その静電潜像は、現像装置４の現像スリーブに印加された現像バイアスによって、負に帯電されたトナー５が付着され、トナー像として反転現像される。

一方、給紙部（不図示）から給搬送された紙等の転写材７が、転写ガイドにガイドされて、感光ドラム１と転写ローラ６との間の転写部（転写ニップ部）Ｔに、感光ドラム１上のトナー像とタイミングを合わせるようにして供給される。転写部Ｔに供給された転写材７は、転写バイアス印加電源により転写ローラ６に印加された転写バイアスによって、表面に感光ドラム１の上のトナー像が転写される。このとき、転写材７に転写されないで感光ドラム１の表面に残ったトナー（残留トナー）は、クリーニング装置９によって除去される。

転写部Ｔを通った転写材７は、感光ドラム１から分離されて定着装置１０へ導入され、ここでトナー像の定着処理を受け、画像形成物（プリント）として画像形成装置本体（不図示）外部に排出される。以上が画像形成装置の動作概略である。

本発明を実証する導電性ゴムローラ（図１）は以下のようにして作製した。

［導電性ゴムローラ］
ゴム組成物は、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、又はその混合物を含み、発泡剤としてアゾジカルボンアミドのみを含み、発泡助剤により該発泡剤の分解温度を１７５℃以下としたことを特徴とするゴム組成物から構成されており、これに酸化亜鉛、ステアリン酸やカーボンブラック、炭酸カルシウム等の充填材や硫黄等の加硫剤、チウラム系、チアゾール系、グアニジン系、スルフェンアミド系、ジチオカルバミン酸塩系、チオウレア系、またはその数種の混合物に加硫促進剤を混合したものである。該ゴム材料の加硫発泡工程は、マイクロ波照射下に行うマイクロ波加硫工程および熱風を吹き付けつつ行う熱風加硫工程を含むことを特徴とするものである。

上記において、４，４‘−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）等のアゾジカルボンアミド以外の発泡剤を用いると、感光ドラムを汚染してしまう等の問題が生じてしまう。また発泡剤の分解温度が１７５℃以上になると発泡セルが大きくなりすぎてしまい、実用には適さないという問題が生じてしまう。

ゴム組成物中の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は、それぞれ単独で、あるいは組み合わせて用いることができ、ゴム組成物中のポリマー分１００質量部とした場合、アクリロニトリルブタジエンゴムを１００〜０質量部、エピクロルヒドリンゴム０〜１００質量部の範囲である。

発泡剤の配合割合は特に限定されるのもではないが、ゴム組成物中のポリマー分１００質量部に対して通常０．５〜２０質量部、好ましくは０．７〜１６質量部、より好ましくは１〜１０質量部の範囲である。

発泡助剤は一般的に発泡剤の分解温度を低下させる等の目的で使用される配合剤で、発泡剤に添加混合することにより、発泡剤の分解挙動を調整することが可能である。発泡助剤の配合割合も特に限定されるものではないが、ゴム組成物中のポリマー分１００質量部に対して通常０．３〜２０質量部、好ましくは０．５〜１６質量部、より好ましくは１〜１０質量部の範囲である。

加硫促進剤は一般的に加硫剤と併用して加硫時間の短縮等を目的とする配合剤である。加硫促進剤はそれぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いられる。加硫促進剤の配合割合は特に限定されるものではないが、ゴム組成物中のポリマー分１００質量部に対して通常０．１〜１５質量部、好ましくは０．３〜１２質量部、より好ましくは０．５〜１０質量部の範囲である。

図３に導電性ローラのマイクロ波を用いた連続加硫による製造装置を示す。本実験で使用した押出し加硫装置は全長１３ｍからなり、１１は押出機、１２はマイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）、１３は熱風加硫装置（ＨＡＶ）、１４は引取機、１５は定尺切断機で構成される。

バンバリーミキサー又はニーダー等の密閉式混練機を用い混練した後、オープンロールとリボン成形分出し機によりリボン状に成形したゴム組成物を、上記押出機１１に投入している。上記マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）１２は、テフロン（登録商標）でコーティングされたメッシュのベルト、又はテフロン（登録商標）樹脂を被覆したコロで上記押出機１１より押出されたゴムチューブを搬送し、熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３はテフロン（登録商標）樹脂を被覆したコロで搬送を行っている。マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）１２と熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３間は、テフロン（登録商標）樹脂を被覆したコロで連結されている。

各装置１２，１３，１４の長さは図示の通りで、本実施形態では、順に、４ｍ、６ｍ、１ｍとなっている。マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）１２と熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３間、及び熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３と引取機１４間は０．１〜１．０ｍとなるように設定されている。

上記マイクロ波を用いた連続加硫による製造装置において、押出機１１より外径φ８〜φ１５ｍｍ、内径φ２〜８ｍｍのチューブ状に成形され押出されたゴムチューブは、該押出機１１より押し出された直後にマイクロ波強度０．５〜３．０ｋＷ、炉内温度１６０〜２３０℃、搬送速度０．５〜３．０ｍ／ｍｉｎに設定したマイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）１２内に搬送され加硫発泡し、つづいて１６０〜２３０℃に設定した熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３に搬送され、加硫発泡を完了させている。

加硫発泡後に引取機１４より排出された直後に、定尺切断機１５により所望の寸法に切断し、チューブ状の導電性ゴム成形物を作製した。次いでホットメルト接着剤、又は加硫接着剤を所望の領域に塗布したφ４〜１０ｍｍの導電性芯材を前記チューブ状の導電性ゴム成形物の内径部に圧入し、ローラ状の成形体を得た。この成形体を、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機（不図示）にセットし、研磨条件として回転速度２０００ＲＰＭ、送り速度５００ｍ／分で外径がφ１５ｍｍになるように研磨し、導電性発泡ゴムローラを作製した。

なお、各実施例及び比較例で使用した資材は以下の通りである。

アクリロニトリルブタジエンゴム
［商品名：ニポールＤＮ４０１ＬＬ 日本ゼオン（株）］
エピクロルヒドリンゴム ［商品名：ゼクロンＧ３１０６ 日本ゼオン（株）］
アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）：発泡剤
［商品名：ビニホールＡＣ 永和化成工業（株）］
尿素：発泡助剤
［商品名：セルペーストＫ５ 永和化成工業（株）］
ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）
［商品名：ノクセラーＤＭ−Ｐ 大内新興化学（株）］
テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ）
［商品名：ノクセラーＴＯＴ−Ｎ 大内新興化学（株）］
テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴ）
［商品名：ノクセラーＴＥＴ−Ｇ 大内新興化学（株）］
ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）
［商品名：ノクセラーＴＲＡ 大内新興化学（株）］
硫黄（Ｓ）
［商品名：サルファックスＰＭＣ 鶴見化学（株）］
（発泡剤分解温度の測定方法）
ガストレーサー（永和化成工業 ガストレーサー２５０）を使い、使用する未加硫ゴムを任意の量秤量して試験管内に入れ、試験管ごとオイルバス中に浸漬する。オイルバスの温度を８０℃付近から２２０℃付近まで２℃／分の速度で昇温してガスの発生する温度を読み取ることにより、発泡剤の分解温度を測定した。

（セル径分布の確認方法）
ローラ表面をビデオマイクロ（キーエンス デジタルマイクロスコープＶＨ―８０００）にて確認し、平均セル径を算出した。平均セル径は１５０μｍ以下が好ましい。

実施例
表１に示したように、実施例１〜実施例７は該発泡体ゴム層のゴム材料がアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、又はその混合物を含み、さらに発泡剤としてアゾジカルボンアミドのみを含み、発泡助剤により発泡剤の分解温度を１７５℃以下としたことを特徴とするゴム組成物から構成されており、該ゴム材料の加硫発泡工程は、マイクロ波照射下に行うマイクロ波加硫工程および熱風を吹き付けつつ行う熱風加硫工程を含むことを特徴とする。

実施例１は発泡剤の分解温度が１５０℃と低く、平均セル径も９０μｍと良好な結果を得ることができた。

実施例２〜実施例４では発泡助剤である尿素の添加量が徐々に減少すると同時に発泡剤の分解温度は高くなっている。しかしながら発泡剤の分解温度が１７５℃以下であるため微細なセル径を有する良好な導電性ゴムローラを得ることができた。

実施例５、６では比較的加硫促進効果の弱いテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィドを用いているが、発泡剤の分解温度が１７５℃以下であるため良好な平均セル径の値を得ることができた。

実施例７、８では比較的加硫促進効果の高いジペンタメチレンチウラムテトラスルフィドを用いているが、発泡剤の分解温度が１７５℃以下であるため良好な平均セル径の値を得ることができた。

実施例９ではエピクロルヒドリンゴムの含有量が８０質量部と多いが、発泡剤の分解温度が１４９℃と低い為に平均セル径も８８μｍと小さくなっている。

比較例
比較例も同様に表２に示す。

比較例としては、発泡剤の分解温度が１７５℃以上のものを数点選択し、比較例とした。

比較例１では発泡助剤である尿素の含有量が少なすぎるために発泡剤の分解温度がそれ１７７℃と高く、平均セル径も１９０μｍと大きすぎる値となってしまった。

同様に比較例２でも発泡助剤の含有量が少ない為に発泡剤の分解温度が高く、セル径も大きい。

比較例３、４では発泡助剤を含んでいないために発泡剤の分解温度が高く、セル径も大きくなった。

比較例５、６では比較的加硫促進効果の弱いテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィドを用いているが、発泡助剤の含有量が少ない、または含有していないため発泡剤の分解温度が高く、平均セル径の値も大きくなった。

比較例７、８では加硫促進効果の高いジペンタメチレンチウラムテトラスルフィドを用いているが、発泡助剤の含有量が少ないかまたは含有していないため発泡剤の分解温度が高く、平均セル径の値も大きくなった。

この結果から導電性芯材上に発泡体ゴム層が成形されている導電性ゴムローラにおいて、該発泡体ゴム層のゴム材料がアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、又はその混合物を含み、さらに発泡剤としてアゾジカルボンアミドのみを含み、発泡助剤により発泡剤の分解温度を１７５℃以下としたことを特徴とするゴム組成物から構成されており、該ゴム材料の加硫発泡工程はマイクロ波照射及び加熱空気によるマイクロ波加硫炉を用いた工程によって行われる場合、微細なセル径を有する導電性ゴムローラを得ることができることがわかる。結果を表１に示す。

また、比較例の範囲の場合にはセル径が大きくなってしまうことがわかる。結果を表２に示す。

本発明は上記のとおりの効果を有するものであり、電子写真画像形成装置用の導電性ゴムローラとしての利用が期待される。

本発明に係る転写ローラの斜視図である。 本発明に係る画像形成装置の全体断面図である。 本発明に係る加硫成形装置の全体断面図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザ光
４ 現像装置
５ トナー
６ 転写ローラ
７ 転写材
８ クリーニングブレード
９ クリーニング装置
１０ 定着装置
１１ 押出機
１２ マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）
１３ 熱風加硫装置（ＨＡＶ）
１４ 引取機
１５ 定尺切断機
６１ 芯金
６２ 弾性層

Claims (4)

1. 導電性芯材上に発泡体ゴム層が成形されている導電性ゴムローラの製造方法において、該発泡体ゴム層のゴム材料がアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、又はその混合物を含み、さらに発泡剤としてアゾジカルボンアミドのみを含み、該ゴム材料として、発泡助剤により該発泡剤の分解温度を１７５℃以下としたゴム組成物から構成されたものを用い、該ゴム材料の加硫発泡工程として、マイクロ波照射下に行うマイクロ波加硫工程および熱風を吹き付けつつ行う熱風加硫工程を含むことを特徴とする導電性ゴムローラの製造方法。
2. 前記発泡助剤として尿素系助剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の導電性ゴムローラの製造方法。
3. 電子写真画像形成装置に用いる導電性ゴムローラが、請求項１乃至２のいずれかに記載の導電性ゴムローラの製造方法で形成されたものであることを特徴とする導電性ゴムローラ。
4. 電子写真画像形成装置に用いる転写ローラが、請求項３に記載の導電性ゴムローラであることを特徴とする転写ローラ。
   
   

Images