JP2007298821A - 導電性ゴムローラ - Google Patents

Abstract

【課題】連続的に芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、芯金の外周上に未加硫のゴム組成物を配置後、加硫を行い成形される導電性ゴムローラにおいて、スコーチを起こすこともなく押出し後の形状不良もなく高速で押出しを行え、且つ、可塑剤の染み出しの問題も無く、またＣセット性の悪化の影響が小さい導電性ゴムローラを提供することにある。
【解決手段】押出し機を用いて未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、芯金の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめた後、加硫を行い成形される導電性ゴムローラにおいて、
該ゴム組成物のゴム成分が、エピクロロヒドリンゴム（Ａ）と、１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５以上３０以下であるゴム（Ｂ）を含有し、且つ、全ゴム成分に対する（Ｂ）の割合が３質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする導電性ゴムローラ。
【選択図】なし

Description

本発明は、導電性ゴムローラに関し、特には電子写真等の画像形成装置における帯電ローラ等の導電性ゴムローラに関する。

従来より、複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置では、電子写真感光体の表面を均一に帯電させ、この電子写真感光体に光学系から映像を投射して、光の当たった部分の帯電を消去することによって潜像を形成し、次いで、トナーの付着によるトナー像の形成（現像）、転写紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法がとられている。

前記電子写真感光体の表面を均一帯電するための手段としては、電圧を印加した帯電部材を電子写真感光体に所定の押圧力で当接させて電子写真感光体を所定の電位に帯電させる接触帯電方式が知られている。接触帯電方式の中でも帯電ローラは、接触帯電方式による均一帯電のための重要なポイントである電子写真感光体への一様な接触が、二つの回転円筒体同士によりなされるため、ブラシ帯電やブレード帯電等の他の接触帯電方式よりも実現容易であり、採用されている。

帯電ローラは電子写真感光体との接触帯電を行うものであるため、帯電ローラが電気的に不均一な場合、その電気的な不均一性を反映した帯電濃度ムラを生じる。従って、帯電ローラは所定の抵抗をもち、かつ電気的に均一であることが要求される。

そして、そのような帯電ローラとしては、例えば、導電体である所定の軸体（芯金）の外周面上に、低硬度の導電性ゴム弾性体層が設けられ、更に必要に応じて、導電性弾性体層の外周面上に塗工等により抵抗調整層や保護層が、順次積層形成されて、構成されてなる構造のものが、採用されており、電子写真感光体ドラム等に対する均一な接触性を確保するために、良好な表面平滑性や高い寸法精度が要求されている。

この低硬度の導電性ゴムを得るために、導電性ゴム組成物として、エチレン−プロピレンゴムやスチレン−ブタジエンゴム等のポリマーに、カーボンブラック等の導電性充填剤を添加し、更に低硬度を得るために軟化剤を添加したものが知られている。更には、より電気的に均一な導電性ゴムを得るために、ゴム自体がある程度の低抵抗性をもつ、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）やエピクロルヒドリン系ゴム等の極性ゴムを使用した導電性ゴム組成物を用いることにより、電気的均一性に優れた導電性ゴムが得られることが知られている。中でもエピクロルヒドリン系ゴムは、各種ゴムの中で抵抗値の低いポリマーであることが知られている。エピクロルヒドリン系ゴムとしては、エピクロルヒドリンホモポリマー、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、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共重合体が知られており（例えば特許文献１）、更には、エピクロルヒドリン系ゴム中のエチレンオキサイドの共重合割合により抵抗値をコントロールすることが可能であり、各種導電性ローラの弾性体として求められる抵抗値により各種エピクロルヒドリン系ゴムが用いられている。例えば、帯電ローラとしては回転軸と表面との間の望ましい抵抗値は１０^９〜１０^１１Ωであり、導電弾性層の体積固有抵抗は１０^５〜１０^７Ω・ｃｍである。

ところでこれらの導電性ローラの製造方法として、押出し機を用いて未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的に接着剤を塗布した芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、芯金の外周上に未加硫のゴム材料を配置せしめた後、電気炉等で加硫を行い、その後導電性ローラ形状をゴム層の研削工程により調整される製造方法が知られている。しかしながら、押出しの時に未加硫のゴム組成物がクロスヘッドダイを通過した時に、ゴム組成物の収縮によって導電性ローラの端部が芯金から浮いてしまいローラとして形状不良となってしまうという不具合がある。これを防ぐために押出し速度を遅くする方法が知られている。しかし押出し速度を遅くすると生産性が低下するうえ、押出し機中のゴムがスコーチを起こしてしまい加工ができなくなるといった課題がある。また、ゴム組成物に可塑剤等を入れることにより加工性を向上させる方法が知られている。しかし可塑剤の量が多いと加硫、研削後の導電性ゴムローラの表面から可塑剤が染み出してしまい、製品として不良になってしまう課題がある。また、ゴム組成物に液状ゴムを混合して加工性を改良と低硬度化する方法も知られている。しかしこの方法では、加硫後のゴム物性のＣセット性（圧縮永久歪）が著しく悪化してしまう課題がある（例えば特許文献２）。
特開平６−２６６２０６号公報 特許第３６４６７５４号公報

本発明の目的は、押出し機を用いて未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、芯金の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめた後、加硫を行い成形される導電性ゴムローラにおいて、スコーチを起こすこともなく押出し後の形状不良もなく高速で押出しを行え、且つ、可塑剤の染み出しの問題も無く、またＣセット性（圧縮永久歪）の悪化の影響が小さい導電性ゴムローラを提供することにある。

本発明に従って、押出し機を用いて未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、芯金の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめた後、加硫を行い成形される導電性ゴムローラにおいて、
該ゴム組成物のゴム成分が、エピクロロヒドリンゴム（Ａ）と、１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５以上３０以下であるゴム（Ｂ）を含有し、且つ、全ゴム成分に対する（Ｂ）の割合が３質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする導電性ゴムローラが提供される。

本発明の導電性ゴムローラによれば、容易に押出し機を用いて未加硫のゴム組成物を高速で押出すと同時に、連続的に芯金を押出し機のクロスヘッドダイをスコーチを起こすこともなく通過させて、芯金の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめた後、電気炉やＵＨＦ（マイクロ波）炉等で加硫を行い成形される、形状不良が無く、圧縮永久歪み影響の小さい導電性ゴムローラを製造することが可能である。また、可塑剤を多量に用いないので、その染み出しの問題もない。

本発明の導電性ゴムローラは、ゴム組成物のゴム成分にエピクロロヒドリンゴム（Ａ）と、１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５以上３０以下であるゴム（Ｂ）を含有することにより、押出し後の収縮を小さくすることが可能で、押出しチューブで２．２ｍ／ｍｉｎと高速の押出しにおいてもゴム組成物収縮による形状不良（端部浮き）を抑えることができる。これは１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５以上３０以下であるゴム（Ｂ）をエピクロルヒドリン系ゴムに含有させることで押出し後のゴム組成物の収縮をより抑えることが可能だからである。エピクロルヒドリン系ゴムに含有するゴムのムーニー粘度が５より小さい場合、練りの作業性が非常に悪い等の問題がある。また、エピクロルヒドリン系ゴムに含有するエチレンプロピレンゴムのムーニー粘度が３０より大きいと、押出し後のゴム収縮性向上の効果が弱くなってしまう。

１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５以上３０以下であるゴム（Ｂ）含有量が３質量％より少ない場合、混合による押出し後のゴム収縮性向上の効果が無く、３０質量％より多い場合、エピクロロヒドリンゴムに比べて抵抗の高いゴムの割合が増えてしまうことにより抵抗が上昇し、適正なローラ抵抗が確保できなくなってしまう。好ましくは、全ゴム成分に対する１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５以上３０以下であるゴム（Ｂ）の割合は４質量％以上１０質量％以下である。

上記エピクロルヒドリン系ゴムとしては特に限定されるものではないが、エチレンオキサイドを共重合したゴムが好ましい。エチレンオキサイドを共重合したゴムは低抵抗であり、添加量を変化させることによる抵抗調整の幅が広がる。更に、好ましくはエチレンオキサイド含有量が６０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下であると帯電ローラの導電弾性層の適正体積固有抵抗１０^５Ω・ｃｍ以上１０^７Ω・ｃｍ以下である導電弾性層のローラを比較的容易に作製することが出来より効果的である。しかしエチレンオキサイドが６０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下含有されていると、押出し後のゴム収縮性が大きく、形状不良（端部浮き）を抑えることが難しくなるが、上記１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５以上３０以下であるゴム（Ｂ）を含有することによる押出し後の収縮を小さくする効果の方が大きいので、押出し後のゴム収縮性の影響は見られない。

上記１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５以上３０以下であるゴム（Ｂ）は特に限定されるものではなく、例えばエチレンプロピレンゴム、ブタジエンゴム及びスチレンブタジエンゴム等の非極性ゴムが好ましい。非極性ゴムとしてエチレンプロピレンゴムを使うと低抵抗化が図れより効果的である。また、エチレンプロピレンゴムはエチレン／プロピレン含量比、ジエン含量、ムーニー粘度が異なる種々のものが市販されており、各種要求品質や加工性を考慮して選択することが可能である。

また、エピクロロヒドリンゴム（Ａ）の１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が３０以上８０以下であるとより効果的である。これは、ムーニー粘度が３０以上８０以下であると練り加工性及び押出しが比較的容易にできるからである。エピクロロヒドリンゴム（Ａ）のムーニー粘度が３０より小さい場合、練りの作業性が低下し易くなる。また、エピクロロヒドリンゴム（Ａ）のムーニー粘度が８０より大きいと、押出し加工性が低下し易くなる。

以下、本発明について実施例及び比較例を挙げて、より具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
・エピクロルヒドリン系ゴム［商品名 エピオンＯＮ３０１ ダイソー（株）製（エチレンオキサイド７６ｍｏｌ％）（ムーニー粘度６４（１００℃（ＭＬ１＋４）］９５質量部
・エチレンプロピレンゴム系ゴム［商品名 ＥＰＴ４０２１ 三井化学（株）製（ムーニー粘度２４（１００℃（ＭＬ１＋４）））］５質量部
・酸化亜鉛［商品名 亜鉛華２種 白水テック（株）製］５質量部
・ステアリン酸［商品名 ステアリン酸Ｓ 花王（株）製］１質量部
・炭酸カルシウム［商品名 シルバーＷ 白石工業（株）製］９０質量部
・ＦＥＦ級カーボンブラック［商品名 旭＃６０ 旭カーボン（株）製］５質量部
・イオン導電材 ［商品名 ＬＶ−７０ 旭電化工業（株）製］ ２質量部
・ポリエステル可塑剤 ［商品名 ＰＮ−３５０ アデカ・アーガス（株）製］ ５質量部
・ジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）［商品名 ノクセラーＤＭ 大内振興化学工業（株）製］１質量部
・テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＭＴＭ）［商品名 ノクセラーＴＳ 大内振興化学工業（株）製］１質量部
・イオウ［商品名 サルファックスＰＭＣ 鶴見化学工業（株）製］０．８質量部
を混錬りし、未加硫の導電性ゴム組成物を作製した。

次に、未加硫ゴム組成物をφ７０ｍｍクロスヘッドダイ付き押出し機を用いて予め接着剤を塗布した芯金と共に外径が略φ１３ｍｍになるように押出し、芯金外周上に未加硫ゴム組成物を被覆した。このとき芯金は、外径φ６ｍｍのＳＵＭ（硫黄複合快削鋼鋼材）材にＫＮメッキを施したものを用い、ゴムの押出し速度はスクリュー回転数が１４ｒｐｍ、芯金送り速度を２．５ｍ／分の一定速度で供給し続けた。この成形体１７０℃で１時間電気炉で加硫し、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機にセットし、研削条件として回転速度２０００ＲＰＭ、送り速度５００ｍ／分で外径φ１２ｍｍになるように研削し、導電性ゴムローラを作製した。

（実施例２）
ゴム材料として
エピクロルヒドリン系ゴム９５質量部
エチレンプロピレンゴム系ゴム［商品名 ＥＰＴ４０１０ 三井化学（株）製（ムーニー粘度８（１００℃（ＭＬ１＋４）））］ ５質量部
とした以外は、実施例１と同様にして成形を行い導電性ゴムローラを作製した。

（実施例３）
ゴム材料として
エピクロルヒドリン系ゴム９０質量部
エチレンプロピレンゴム系ゴム［商品名 ＥＰＴ４０２１ 三井化学（株）製（ムーニー粘度２４（１００℃（ＭＬ１＋４）））］１０質量部
とした以外は、実施例１と同様にして成形を行い導電性ゴムローラを作製した。

（実施例４）
ゴム材料として
エピクロルヒドリン系ゴム８０質量部
エチレンプロピレンゴム系ゴム［商品名 ＥＰＴ４０２１ 三井化学（株）製（ムーニー粘度２４（１００℃（ＭＬ１＋４）））］２０質量部
とした以外は、実施例１と同様にして成形を行い導電性ゴムローラを作製した。

（実施例５）
ゴム材料として
エピクロルヒドリン系ゴム９５質量部
アクリロニトリル・ブタジエン系ゴム［商品名 Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２１９ 日本ゼオン（株）製（ムーニー粘度２７（１００℃（ＭＬ１＋４）））］５質量部
とした以外は、実施例１と同様に成形を行い導電性ゴムローラを作製した。

（比較例１）
ゴム材料として
エピクロルヒドリン系ゴム１００質量部
とした以外は、実施例１と同様にして成形を行い導電性ゴムローラを作製した。

（比較例２）
ゴム材料として
エピクロルヒドリン系ゴム９８質量部
エチレンプロピレンゴム系ゴム［商品名 ＥＰＴ４０２１ 三井化学（株）製（ムーニー粘度２４（１００℃（ＭＬ１＋４）））］２質量部
とした以外は、実施例１と同様にして成形を行い導電性ゴムローラを作製した。

（比較例３）
ゴム材料として
エピクロルヒドリン系ゴム６５質量部
エチレンプロピレンゴム系ゴム［商品名 ＥＰＴ４０２１ 三井化学（株）製（ムーニー粘度２４（１００℃（ＭＬ１＋４）））］３５質量部
とした以外は、実施例１と同様にして成形を行い導電性ゴムローラを作製した。

（比較例４）
ゴム材料として
エピクロルヒドリン系ゴム９５質量部
アクリロニトリル・ブタジエン系ゴム［商品名 Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２２５ 日本ゼオン（株）製（ムーニー粘度３２（１００℃（ＭＬ１＋４）））］５質量部
とした以外は、実施例１と同様にして成形を行い導電性ゴムローラを作製した。

（比較例５）
ゴム材料として
エピクロルヒドリン系ゴム９５質量部
アクリロニトリル・ブタジエン系ゴム［商品名 Ｎｉｐｏｌ １０４２ 日本ゼオン（株）製（ムーニー粘度７７．５（１００℃（ＭＬ１＋４）））］５質量部
とした以外は、実施例１と同様にして成形を行い導電性ゴムローラを作製した。

（比較例６）
ゴム材料として
エピクロルヒドリン系ゴム９５質量部
アクリロニトリル・ブタジエン系ゴム［商品名 Ｎｉｐｏｌ １３１２ 日本ゼオン（株）製（液状ＮＢＲ）］］５質量部
とした以外は、実施例１と同様にして成形を行い導電性ゴムローラを作製した。

評価
＜形状＞
実施例及び比較例のゴム組成物を用いて得られた各５０本の導電性ゴムローラの端部の形状を目視により観察し、端部のゴム組成物が芯金から浮いている本数を調べた。

＜ローラ体積固有抵抗の測定＞
ローラを毎分３０回転でスレンレスドラムと接触させながら印加電圧２００Ｖでローラの最大体積固有抵抗と最小体積固有抵抗を測定し、最大抵抗と最小抵抗の平均をローラ体積固有抵抗とした。
＜Ｃセット性の測定＞
圧縮永久歪は１６０℃３０分の加硫条件でテストピースを作製し、加硫ゴム物理試験方法（ＪＩＳ Ｋ６３０１）圧縮永久歪試験に基づき測定した。なお、圧縮の割合は試験片の厚みの２５％とし、熱処理温度、熱処理時間はそれぞれ７０℃，２２時間とした。

上記結果から明らかなように、エピクロルヒドリン系ゴムに１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５〜３０であるゴム（Ｂ）を含有することにより、容易に高速で押出し機を用いて未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、芯金の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめた後、電気炉等で加硫を行い成形される導電性ゴムローラを製造することが可能である。

これに対してエピクロルヒドリン系ゴム単独処方である比較例１は、ゴム組成物と芯金端部に浮きが生じてしまう。また比較例２では、エチレンプロピレンゴム系ゴムの混合量が少ないため押出し後のゴム収縮性向上の効果が少なく、形状不良（端部浮き）が完全には無くならなかった。また比較例３は、エチレンプロピレンゴム系ゴムの混合量が多いため抵抗上昇が大きくなってしまった。また、比較例４及び５は、混合したゴムのムーニー粘度が高いため形状不良（端部浮き）が完全には無くならなかった。また比較例６は、液状ＮＢＲを混合して形状不良（端部浮き）は発生しなかったが、著しくＣセット性（圧縮永久歪）が悪化してしまった。

従って、本発明の導電性ゴムローラは、電子写真等の画像形成装置における接触帯電による帯電ローラ等に有効である。

Claims (6)

1. 押出し機を用いて未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的に芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、芯金の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめた後、加硫を行い成形される導電性ゴムローラにおいて、
   該ゴム組成物のゴム成分が、エピクロロヒドリンゴム（Ａ）と、１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５以上３０以下であるゴム（Ｂ）を含有し、且つ、全ゴム成分に対する（Ｂ）の割合が３質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする導電性ゴムローラ。
2. 前記エピクロロヒドリンゴム（Ａ）にエチレンオキサイドが６０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下含有されている請求項１に記載の導電性ゴムローラ。
3. 前記エピクロロヒドリンゴム（Ａ）の１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が３０以上８０以下である請求項１又は２に記載の導電性ゴムローラ。
4. 前記１００℃（ＭＬ１＋４）でのムーニー粘度が５以上３０以下であるゴム（Ｂ）が、非極性ゴムである請求項１乃至３のいずれかに記載の導電性ゴムローラ。
5. 前記非極性ゴムが、エチレンプロピレンゴムである請求項１乃至４のいずれかに記載の導電性ゴムローラ。
6. 電子写真感光体に接触して帯電させる画像形成装置に用いられる導電性ゴムローラにおいて、該導電性ゴムローラが電子写真感光体上に相対して配置される帯電ローラである請求項１乃至５のいずれかに記載の導電性ゴムローラ。