導電性ゴムローラ、その製造方法および画像形成装置
【課題】電子写真方式の画像形成装置に用いる導電性ゴムローラであって、セル分布が均一で、かつ硬度ムラのない導電性ゴムローラおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】ゴム層を形成するゴム材料は、少なくともゴム原料がアクリロニトリルゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むものであり、かつ、カーボンブラックが、ゴム原料１００質量部に対し、５質量部以上３０質量部以下で配合されており、ゴム層が２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波の照射および熱風にて加硫発泡されたものであり、該加硫発泡におけるに照射マイクロ波の照射量に対する反射量が３０％以下であること。
【解決手段】ゴム層を形成するゴム材料は、少なくともゴム原料がアクリロニトリルゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むものであり、かつ、カーボンブラックが、ゴム原料１００質量部に対し、５質量部以上３０質量部以下で配合されており、ゴム層が２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波の照射および熱風にて加硫発泡されたものであり、該加硫発泡におけるに照射マイクロ波の照射量に対する反射量が３０％以下であること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写装置、プリンタ、静電記録装置等の画像形成装置において、使用される導電性ローラ及びその製造方法に関し、該導電性ローラを転写ローラとする画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタなどの電子写真方式の画像形成装置には、帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ等として導電性のゴムローラが用いられている。これらのゴムローラの導電性は、ゴム層にカーボンブラックなどの導電性の充填剤を加える、あるい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等のイオン導電性を有するゴム材料で形成するなどの方法で付与されている。
【０００３】
これらのゴムローラは、感光ドラムに対して荷重が加えられた状態で接触しており、また、その用途から長時間荷電された状態に置かれている。そのため、ゴムローラとしては、荷重がかけられ、かつ長時間の荷電状態でも抵抗値の変動が小さいことが求められている。すなわち、ゴム層用ゴム材料も抵抗値の変動が小さいことが望ましく、また、製造方法の問題等から、転写ローラや帯電ローラに用いられる導電性ゴムローラのゴム層用ゴム材料として、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム等のイオン導電性を有するゴムをゴム原料としたものが広く使用されている。（例えば、特許文献１及び２）
【０００４】
また、これらのゴムローラは通常以下のようにして製造される。すなわち、上記ゴム原料に、加硫剤、発泡剤、充填剤等を混練したゴム材料を用い、金型、押出し機などで未加硫の円筒状の成形体とした後、この未加硫の成形体を加熱して加硫発泡させ、円筒状の発泡体を調製する。その後、該円筒状発泡体に導電性芯材を圧入し、必要により外径を円筒研磨して、ローラ形状を整える。なお、その後、使用目的によっては、さらに表面層が形成される。
【０００５】
上記加硫発泡として、例えば、高圧蒸気による加硫缶加硫（例えば、特許文献３）、筒型等による金型加硫（例えば、特許文献４）、マイクロ波照射による加硫（ＵＨＦ加硫）（例えば、特許文献５）等が知られている。
【０００６】
加硫缶加硫では、発泡体のセルが不均一であり、ローラ性能を得るために、所望のセルを表面に出すには多量の研磨が必要である。また、金型加硫においては、段取りに時間が掛かり、且つ、金型の再使用では金型洗浄を行う必要があり、円筒状発泡体を数多く作るのには不向きであった。
【０００７】
一方、ＵＨＦ加硫では段取りが良く、セルも均一となるが、未加硫のゴムチューブがマイクロ波加硫炉内で加熱される際に、ゴムが軟化し、搬送用のコンベアやローラとの接触面積が増え、局部的な発泡ムラが発生する。特にゴムが大きく軟化した場合には、ゴムチューブの内径が変形し、ゴムローラに用いうるゴムチューブの歩留まりが悪く、経済的に問題となっていた。更に、ゴムチューブで発生した発泡ムラが、周方向の硬さ、抵抗等のムラの原因となっていた。
【０００８】
上記紹介した事例ではいずれも発泡ムラに関する十分な分析はなされていないために、均一なセルを有した発泡ゴムをゴム層とするローラの製造には不十分であった。
【０００９】
なお、ゴム材料をマイクロ波で加熱する場合、ゴム材料のマイクロ波の吸収電力ロス量を変化させると、ゴム材料の加熱量を調整することができる（特許文献６および７）。ここでは、多層になっているゴム層をマイクロ波加熱するに際し、各層間のマイクロ波の吸収電力ロス量を合わせることが提案されている。このマイクロ波の吸収電力ロスはゴム材料の比誘電率（εｒ）及び誘電体力率（ｔａｎδ）との積εｒ・ｔａｎδで表される誘電損失係数によって見積もられる。そして、誘電損失係数は、その値の小さいゴム成分中に導電性カーボンブラックを添加配合して、調整することができるとされている。しかし、円筒状の発泡体の製造については、示されていない。
【特許文献１】特開平１１−０６５２６９号公報
【特許文献２】特開２００３−０６４２２４号公報
【特許文献３】特開平１１−１１４９７８号公報
【特許文献４】特開平１１−２０１１４０号公報
【特許文献５】特開２００２−２２１８５９号公報
【特許文献６】特開平０６−３４４５１０号公報
【特許文献７】特開平１０−３０９７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の課題は、電子写真方式の画像形成装置に用いる導電性ゴムローラであって、セル分布が均一で、かつ硬度ムラのない導電性ゴムローラおよびその製造方法を提供すること、また、該導電性ゴムローラを転写ローラとする画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した。その結果、円筒状のゴム材料にマイクロ波を照射した時に、ゴム材料の組成が特定であること、マイクロ波の波長が特定であることおよび該マイクロ波の反射率がある範囲を超えないことが、きわめてセル分布が均一な円筒状の成形体を得られることを見出した。また、この円筒状発泡体に導電性芯材を圧入して製造した導電性ゴムローラは硬度ムラがなく、画像形成装置の各種ゴムローラとして有用であることを見出した。
【００１２】
すなわち、本発明は、導電性芯材上にゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、ゴム層を形成するゴム材料は、少なくともゴム原料がアクリロニトリルゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むものであり、かつ、カーボンブラックが、ゴム原料１００質量部に対し、５質量部以上３０質量部以下で配合されており、ゴム層が２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波の照射および熱風にて加硫発泡されたものであり、該加硫発泡におけるに照射マイクロ波の照射量に対する反射量が３０％以下であること特徴とする導電性ゴムローラである。
【００１３】
また、本発明は、導電性芯材上にゴム層を有する導電性ゴムローラの製造方法において、アクリロニトリルゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むゴム原料に、該ゴム原料１００質量部に対し、カーボンブラック５質量部以上３０質量部以下を配合して、ゴム層を形成するゴム材料を調製する工程、ゴム原料を円筒状に押し出す工程、該円筒状ゴム原料を、マイクロ波加硫炉に導入し、２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波を反射率３０％以下である条件で照射してマイクロ波加硫発泡する工程、および、次いで熱風により加硫発泡を完結させる工程を少なくとも含むこと特徴とする導電性ゴムローラの製造方法である。
【００１４】
転写ローラが、上記の導電性ゴムローラであることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、周方向のセルムラが無く、硬度ムラの無い導電性ゴムローラを提供することが可能となった。また、本発明の導電性ゴムローラは電子写真装置用の各種導電性ゴムローラ、特に転写ローラとして、好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明で製造される導電性ゴムローラの一例の斜視図を図１に示す。
【００１７】
図１において、1は導電性芯材であり、該導電性芯材１の外周に導電性のゴム層２が形成されている。
【００１８】
導電性芯材１は、通常、鉄、鋼、真鍮、不錆鋼等の中実棒あるいは中空棒であり、その表面にはニッケル等のメッキがされたものが使用される。そして、本発明では、外径が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
ゴム層は、本発明では、ゴム原料として、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が混合して使用され、それに、発泡剤、加硫剤、加硫促進剤、安定剤、導電剤等の必要な副資材が配合混練されて、ゴム材料とされ、次いで押出機より円筒状に押し出され、マイクロ波加硫（ＵＨＦ加硫）炉中で加硫発泡され、さらに熱風加熱（ＨＡＶ）炉で加硫されて、発泡ゴムチューブとなったものが所定の長さに切断され、該切断発泡ゴムチューブに上記導電性芯材が圧入されて、形成されたものである。なお、芯材には予め接着剤が塗布されていても構わない。
【００２０】
ここで重要なのは、加硫発泡に際して照射されるマイクロ波が、２４５０±５０ＭＨｚであり、かつ、その反射率が３０％以下であることである。
【００２１】
ゴム層形成に使用されるゴム原料は、イオン導電性を有するアクリロニトリルブタジエンゴムおよびエピクロルヒドリンゴムであり、これらは混合して使用される。なお、ポリスチレン系高分子材料、ポリオレフィン系高分子材料、ポリエステル系高分子材料、ポリウレタン系高分子材料、ＲＶＣなどの熱可塑性エラストマー、アクリル系樹脂、スチレン酢酸ビニル共重合体、ブタジエンアクリロニトリル共重合体などの高分子材料等や、その他のゴム、エラストマー、樹脂が適量混合されていてもよい。また、本発明では、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の使用量比は、ローラの抵抗値、硬さ等を勘案して適宜決めればよく、９９／１から１／９９、好ましくは９５／５から２０／８０が適当である。特に、本発明では、アクリロニトリルブタジエンゴム及びエピクロルヒドリンゴムは、通常、単独使用は行われない。アクリロニトリルブタジエンゴムのみでは、通常必要とされるローラ抵抗値に合わせることが困難な場合が多い。一方、エピクロルヒドリンゴムのみの場合では、硫黄による加硫では加硫しづらく、また、ローラ硬度も合わせることが困難な場合もある。
【００２２】
本発明では、上記ゴム原料１００質量部に対し、カーボンブラックを５質量部以上３０質量部以下が配合されていることが必要である。５質量部未満では、ゴム材料がマイクロ波を吸収しづらくなり、かつ、その反射率も高くなるので、円筒状のゴム材料の加硫発泡のための発熱量が不十分で、好ましくない。一方、３０質量部超ではマイクロ波の反射は小さく、ゴムの発熱量も高くなるが、発熱しすぎて熱劣化してしまう場合やカーボンブラックがうまく分散されづらくなり、加熱ムラや抵抗ムラになったりしやすい。なお、カーボンブラックの種類については特に限定されないが、平均粒子径が７０ｎｍから１００ｎｍのものが賞用される。
【００２３】
本発明では、ゴム原料としてイオン導電性を有するアクリロニトリルブタジエンゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを使用し、カーボンブラックを配合しているので、必ずしも必要でないが、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2／ＳｂＯ3固溶体等の金属酸化物、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉末等の電子導電性導電剤、ＬｉＣｌＯ4、ＮａＳＣＮ等のイオン導電剤などを適宜選択して添加して、導電性を調整することも可能である。また、ゴム原料に、主鎖中あるいは側鎖にイオン導電性を示す極性構造、例えば、アミド結合、エステル結合、カルボキシル基、アンモニウム基（結合）を組み込んでもよい。
【００２４】
また、本発明では、加硫発泡ゴム層の柔軟性、機械強度等を調整するために、炭酸カルシウム、ＳｉＯ2等の充填剤を使用することもできる。なお、充填剤の使用量は、ゴム原料１００質量部に対し１００質量部以下、好ましくは５質量部以上５０質量部以下とするのが適当である。
【００２５】
本発明では、ゴム材料を円筒状発泡体とするために、通常、発泡剤を使用する。発泡剤として、例えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラアミン（ＤＰＴ）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド（ＴＳＨ）、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）等の有機発泡剤を単独でまたは混合して用いる。その使用量としては、ゴム層の柔軟性、機械強度、使用する加硫剤等により適宜変わるが、通常、ゴム原料１００質量部に対し、１質量部以上２０質量部以下、好ましくは２質量部以上１０質量部以下が適当である。なお、発泡剤の分解温度は、尿素、尿素樹脂等の尿素系化合物、酸化亜鉛、酸化鉛等の金属酸化物、サリチル酸、ステアリン酸等を主成分とする化合物などの発泡助剤などを加えて低下させることもできる。
【００２６】
本発明に用いられる加硫剤は、硫黄、過酸化物、金属酸化物などが挙げられ、好ましくは、硫黄である。これら加硫剤は、通常、加硫促進剤と共に使用される。なお、加硫剤として硫黄を使用したときは、原料ゴム、発泡剤、加硫発泡ゴム層の強度等により異なるが、通常、原料ゴム１００質量部に対し、１質量部以上５０質量部以下、好ましくは２質量部以上１０質量部以下とするのが適当である。
【００２７】
加硫促進剤としては、従来公知のものから適宜選択して使用可能である。なお、チアゾール系加硫促進剤およびチウラム系加硫促進剤の併用はＣセット性に効果があることが一般的に知られているので、チアゾール系加硫促進剤およびチウラム系加硫促進剤を併用することが好ましい。チアゾール系促進剤として、具体的に２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）等を挙げることができ、スコーチ性が少なく、チウラム系加硫促進剤との併用に賞用されるジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）が好ましい。また、チウラム系加硫促進剤として、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＭＴＭ）、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴＤ）、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）等が挙げられ、スコーチ性に優れたテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ）が好ましい。なお、その他のチアゾール系加硫促進剤およびチウラム加硫促進剤も使用条件を整えることで使用可能である。
【００２８】
加硫促進剤の使用量は、原料ゴム１００質量部に対し、1質量部以上１０質量部、好ましくは２質量部以上５質量部以下が適当である。
【００２９】
以下、ゴム層用の円筒状の成形体（発泡ゴムチューブ）の製造について説明する。
【００３０】
図２は、マイクロ波を用いた連続加硫による製造装置を示す。
【００３１】
図において、１１は押出機、１２はマイクロ波加硫（ＵＨＦ加硫）炉、１３は熱風加硫（ＨＡＶ）炉、１４は引取機、１５は定尺切断機である。
【００３２】
上記したゴム層用のゴム材料は、バンバリーミキサーまた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て、押出機１１に投入される。次いで、押出機よりゴム材料は、通常、内径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、外径４ｍｍ以上１６ｍｍ以下で円筒状に押し出される。該円筒状のゴム材料は、ＵＨＦ加硫炉１２内の、フッ素樹脂でコーティングされたメッシュのベルト、またはフッ素樹脂を被覆したコロ上に載置され、ＵＨＦ加硫炉１２内へ搬送される。
【００３３】
ＵＦＨ加硫炉１２内に搬入された円筒状ゴム材料に２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波が照射され、加硫発泡する。このマイクロ波照射に際して、マイクロ波がゴム材料で反射されるが、この反射率が３０％以下であることが必要である。マイクロ波は通常２４５０±５０ＭＨｚの周波数帯が使用されるが、本周波数に対して、反射率が３０％を超えるとマイクロ波による加熱がしづらくなり、より高強度のマイクロ波を必要となって経済的にも好ましくない。
【００３４】
この加硫発泡した円筒状成形体はさらにフッ素樹脂を被覆したコロでＨＡＶ炉１３に搬送され、さらに加硫発泡が完結される。
【００３５】
ＨＡＶ炉１３に送り込まれたＵＨＦ加硫炉１２で加硫発泡した円筒状成形体は、通常１８０℃以上２３０℃以下の範囲の熱風でさらに加硫が完結され発泡ゴムチューブとされ、ＨＡＶ炉１３中で加硫が完結した発泡ゴムチューブは、引取機１４で引き取られ、次いで定尺切断機１５に送られ、所定長さに切断される。
【００３６】
上記装置のＵＨＦ加硫炉１２、ＨＡＶ炉１３および引取機１４の長さは、特に限定されないが、本発明では、それぞれ４ｍ、６ｍ、１ｍとすることができる。また、各装置の間は０．１ｍ以上１．０ｍ以下とする。こうすると、押出機を除く製造装置の全長がおよそ１３ｍとなり、大幅に短いものである。
【００３７】
引取機１４より送り込まれた発泡ゴムチューブは定尺切断機１５により所定の寸法に切断され、ゴム層用の発泡ゴムチューブとされる。その後、発泡ゴムチューブには導電性芯材が圧入されて、本発明の導電性ゴムローラとされる。なお、芯材が発泡ゴムチューブの内径より十分に大きい外径を有する場合は必ずしも接着剤は必要ないが、軸芯体の材質、外径により接着剤を塗布しておくことが好ましい。接着剤としては、種々使用可能であるが、ホットメルト接着剤が適当である。
【００３８】
また、芯材が圧入された後、ゴム層の両端を製品の長さに突き切り、調整することもできる。さらに、ゴム層の表面を円筒研磨して、製品の太さにすることも可能である。なお、この円筒研磨として、芯材を圧入したゴムローラを、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機にセットし、研磨条件として砥石の回転速度２０００ｒｐｍ、送り速度５００ｍｍ／分で外径が所定の大きさ、例えば、１４ｍｍになるように研磨することが挙げられる。
【００３９】
上記により製造された導電性ゴムローラは、必要により表面層が形成されて、電子写真装置の各種導電性ゴムローラ、特に転写ローラとして有用である。
【００４０】
図３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例の説明図を示す。
【００４１】
図３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、その概略構成を示す。
【００４２】
この画像形成装置は、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）２１を備えている。感光ドラム２１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２１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。
【００４３】
感光ドラム２１表面は、帯電ローラ２２によって均一に帯電される。帯電ローラ２２は感光ドラム２１表面に接触配置されており、感光ドラム２１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２２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２１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２１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２３、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２１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。
【００４４】
その静電潜像は、現像装置２４の現像ローラ２４ａ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が付着され、トナー像として反転現像される。
【００４５】
一方、給紙部から給搬送された紙等の転写材２７が、転写ガイドにガイドされて、感光ドラム２１と転写ローラ２６との間の転写部（転写ニップ部）Ｔに、感光ドラム２１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２７の表面に、転写バイアス印加電源により転写ローラ２６に印加された転写バイアスによって、感光ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写材２７に転写されないで感光ドラム２１表面に残ったトナー（残留トナー）は、クリーニングブレード２８によって除去され、廃トナー容器２９内へ収容される。
【００４６】
一方、転写部Ｔを通った転写材２７は、感光ドラム２１から分離されて定着装置３０へ搬送され、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の外部に排出される。
【００４７】
上記画像形成装置において、本発明の導電性ゴムローラは、帯電ローラ、現像スリーブおよび転写ローラとして使用可能であり、特に転写ローラとして好ましい。また、感光ドラム２１、現像装置２４およびクリーニング装置（クリーニングブレード２８および廃トナー容器２９）が一体となったプロセスカートリッジを示したが、これらは個別に組み込まれた画像形成装置であってもよく、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各色のプロセスカートリッジとするカラー画像形成装置であっても構わない。なお、カラー画像形成装置にあっては、各色トナー画像を転写材上に順次積層して後定着するものであっても、各色トナー画像を転写ドラム上あるいは転写ベルト上に積層し、カラートナー画像として一括転写材に転写し、定着するものであってもよい。
【００４８】
次に本発明の評価方法について説明する。
【００４９】
（マイクロ波の反射率）
マイクロ波の反射率は、マイクロ波を円筒状のゴム材料に照射した際のマイクロ波の強度を、ミクロ電子株式会社製のＰＭ５０００パワーモニター（商品名）にて、測定した。なお、ゴム材料にマイクロ波を照射する際、炉内に向かって進むマイクロ波が入射波であり、逆に炉より戻ってくるマイクロ波が反射波である。そして、反射波の強度を入射波の強度を除したものが反射率である。なお、入射波及び反射波の測定は、マイクロ波の測定に通常用いられる機器であれば、上記装置に特に限定されないが、該ＵＨＦ炉の装置内に組み込めるものが特に好ましい。本発明では、ＵＨＦ加硫炉内のマイクロ波導波管内の入射波及び反射波を測定し、反射率を求めた。
【００５０】
（硬さ、硬さの差）
アスカーＣ型の硬さ計（４．９Ｎ荷重）を使い、導電性ゴムローラの任意の場所を周方向に９０°毎４箇所、アスカーＣ硬さを測定した。そして、平均値を硬さ、更にその最大値と最小値の差を硬さの差とした。硬度差は０か、０に近いほど好ましい。
【００５１】
（発泡ムラ）
加硫発泡後の円筒状ゴム材料を任意の場所で切断し、その断面を株式会社キーエンス製のデジタルマイクロスコープ「ＶＨ−８０００」（商品名）にて観察し、発泡ムラを下記基準にて評価した。なお、観察箇所の全域において、発泡ムラがない、特に、外径側のセル径と内径側のセル径に差が無いことが好ましい。
○：外径側のセル径と内径側のセル径に差が無い。
△：外径側のセル径と内径側のセル径にやや差がある。
×：外径側のセル径と内径側のセル径に差がある。
【００５２】
以下に本発明について実施例を挙げて詳細に説明する。
【００５３】
まず、以下の実施例、比較例で用いた主要な原材料を説明する。
ＤＮ４０１ＬＬ：日本ゼオン株式会社製、アクリルニトリルブタジエンゴム「ニッポールＤＮ４０１ＬＬ」（商品名）。
Ｔ３１０６：日本ゼオン株式会社製、エピクロルヒドリンゴム「ハイドリンＴ３１０６」（商品名）。
旭＃３５：旭カーボン株式会社製、導電性カーボンブラック「旭＃３５」（商品名）。
なお、これら以外の原材料として、通常の発泡ゴム製造に使用される、上記したような加硫剤、加硫促進剤、発泡剤および発泡助剤を使用した。
【００５４】
実施例１〜３、比較例１〜３
原料ゴムとして、ＤＮ４０１ＬＬ ８０質量部及びＴ３１０６ ２０質量部を用い、これに、カーボンブラックとして旭＃３５を表１に示す量と、通常に使用される量で加硫剤、加硫促進剤、発泡剤および発泡助剤をバンバリーミキサーにて混練した後、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てゴム層用ゴム材料を得た。
【００５５】
次いで、図２に示すような製造装置を用い、このゴム層用ゴム材料を押出機に投入し、円筒状に押し出した。この円筒状ゴム材料をフッ素樹脂がコートされたメッシュ状ベルトに載せ、２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波を照射できるＵＨＦ加硫炉に導入し、加硫発泡した。なお、このときのマイクロ波の照射強度（入射波強度）は１．５ｋＷとした。そして、反射波の強度は表１に示すとおりであった。なお、円筒状ゴム材料のＵＨＦ加硫炉中への導入速度は２．５ｍ／ｍｉｎであった。また、マイクロ波が当てられている距離（照射有効区間）は１．８ｍであった。
【００５６】
ＵＨＦ加硫炉で加硫発泡した円筒状ゴム材料を、さらに、フッ素樹脂をコートしたコロで搬送し、熱風にて温度１８０℃に保たれたＨＡＶ炉に導入して、加硫を完結させた。なお、ＨＡＶ炉の長さは６ｍであった。次いで、ＨＡＶ炉を出た円筒状ゴム材料（発泡ゴムチューブ）を引取機にて引き取り、さらに、切断機にて、長さ２５０ｍｍに切断して、発泡ゴム層用長さの発泡ゴムチューブとした。なお、押出機のダイスを適宜変更して加硫発泡後の内径が約５ｍｍ、外径が約２０ｍｍとなるようにした（発泡ゴムチューブの厚み約７．５ｍｍ）。
【００５７】
切断した発泡ゴムチューブに、表面に無電解ニッケルメッキ層を有する径６ｍｍの鉄製の芯材を圧入し、ついで、表面を研磨し、次いで両端を突っ切り、外径１５ｍｍの導電性ゴムローラを作製した。得られた導電性ゴムローラの硬さおよびその差、発泡ムラを測定した。得られた結果を表１に示す。
【００５８】
なお、カーボンブラックを９０質量部配した比較例２ではＵＨＦ加硫炉中で過加熱が発生し、操作を中止した。また、カーボンブラックを添加していない比較例３では、ＵＨＦ加硫炉内では発泡温度までゴム材料が昇温せずに、加硫発泡が進行しなかった。そのまま未加硫未発泡の円筒状ゴム材料をＨＡＶ炉へ搬送したところ、ＨＡＶ炉内で加硫発泡が生じたが、得られた発泡ゴムチューブには周方向に発泡ムラがあった。
【００５９】
比較例４、５
原料ゴムとして、ＤＮ４０１ＬＬ（アクリルニトリルブタジエンゴム）またはＴ３１０６（エピクロルヒドリンゴム）を１００質量部使用する外は、実施例１と同様にして、発泡ゴムチューブを製造した。アクリルニトリルブタジエンゴムのみではマイクロ波の吸収がうまく行われなかったために途中で製造を中止した（比較例４）。また、エピクロルヒドリンゴムのみでは発泡ゴムチューブを製造可能であったが、この発泡ゴムチューブを用いて実施例１と同様にして作製した導電性ゴムローラはローラ硬さおよび硬さの差が大きくなった（比較例５）。
【００６０】
【表１】
【００６１】
実施例１〜３に見られるように、マイクロ波の反射率が適正な範囲にあり、発泡ムラが観察されず、また、硬さの差も小さい。一方、比較例１に見られるように、カーボンブラックの量が多いと発泡ムラもあり、硬さの差が大きい。さらに、カーボンブラックが多くなるとマイクロ波加硫炉内で過加熱が生じる。カーボンブラックが添加されていない比較例３では、マイクロ波の照射下でゴム材料が十分加熱されず、加硫発泡に問題が生じている。比較例３のようなカーボンブラック量がゼロのレベルから、徐々にカーボンブラック量を増加していくと、上記の比較例３での問題が緩和され、ゴム原料１００質量部に対し、５質量部近辺から良好な結果が得られるようになった。また、比較例４、５のようにゴム成分がいずれか一方では、良好な弾性ゴムローラが得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る導電性ゴムローラの斜視図である。
【図２】加硫発泡の使用する製造装置の模式説明図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 芯材
２ 弾性層
１１ 押出し機
１２ マイクロ波加硫（ＵＨＦ加硫）装置
１３ 熱風加硫（ＨＡＶ）装置
１４ 引取機
１５ 定尺切断機
２１ 電子写真感光体（感光ドラム）
２２ 帯電ローラ
２３ 露光手段(レーザ光）
２４ 現像装置
２４ａ 現像ローラ
２５ トナー
２６ 転写ローラ
２７ 転写材
２８ クリーニングブレード
２９ 廃トナー容器
３０ 定着装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写装置、プリンタ、静電記録装置等の画像形成装置において、使用される導電性ローラ及びその製造方法に関し、該導電性ローラを転写ローラとする画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタなどの電子写真方式の画像形成装置には、帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ等として導電性のゴムローラが用いられている。これらのゴムローラの導電性は、ゴム層にカーボンブラックなどの導電性の充填剤を加える、あるい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等のイオン導電性を有するゴム材料で形成するなどの方法で付与されている。
【０００３】
これらのゴムローラは、感光ドラムに対して荷重が加えられた状態で接触しており、また、その用途から長時間荷電された状態に置かれている。そのため、ゴムローラとしては、荷重がかけられ、かつ長時間の荷電状態でも抵抗値の変動が小さいことが求められている。すなわち、ゴム層用ゴム材料も抵抗値の変動が小さいことが望ましく、また、製造方法の問題等から、転写ローラや帯電ローラに用いられる導電性ゴムローラのゴム層用ゴム材料として、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム等のイオン導電性を有するゴムをゴム原料としたものが広く使用されている。（例えば、特許文献１及び２）
【０００４】
また、これらのゴムローラは通常以下のようにして製造される。すなわち、上記ゴム原料に、加硫剤、発泡剤、充填剤等を混練したゴム材料を用い、金型、押出し機などで未加硫の円筒状の成形体とした後、この未加硫の成形体を加熱して加硫発泡させ、円筒状の発泡体を調製する。その後、該円筒状発泡体に導電性芯材を圧入し、必要により外径を円筒研磨して、ローラ形状を整える。なお、その後、使用目的によっては、さらに表面層が形成される。
【０００５】
上記加硫発泡として、例えば、高圧蒸気による加硫缶加硫（例えば、特許文献３）、筒型等による金型加硫（例えば、特許文献４）、マイクロ波照射による加硫（ＵＨＦ加硫）（例えば、特許文献５）等が知られている。
【０００６】
加硫缶加硫では、発泡体のセルが不均一であり、ローラ性能を得るために、所望のセルを表面に出すには多量の研磨が必要である。また、金型加硫においては、段取りに時間が掛かり、且つ、金型の再使用では金型洗浄を行う必要があり、円筒状発泡体を数多く作るのには不向きであった。
【０００７】
一方、ＵＨＦ加硫では段取りが良く、セルも均一となるが、未加硫のゴムチューブがマイクロ波加硫炉内で加熱される際に、ゴムが軟化し、搬送用のコンベアやローラとの接触面積が増え、局部的な発泡ムラが発生する。特にゴムが大きく軟化した場合には、ゴムチューブの内径が変形し、ゴムローラに用いうるゴムチューブの歩留まりが悪く、経済的に問題となっていた。更に、ゴムチューブで発生した発泡ムラが、周方向の硬さ、抵抗等のムラの原因となっていた。
【０００８】
上記紹介した事例ではいずれも発泡ムラに関する十分な分析はなされていないために、均一なセルを有した発泡ゴムをゴム層とするローラの製造には不十分であった。
【０００９】
なお、ゴム材料をマイクロ波で加熱する場合、ゴム材料のマイクロ波の吸収電力ロス量を変化させると、ゴム材料の加熱量を調整することができる（特許文献６および７）。ここでは、多層になっているゴム層をマイクロ波加熱するに際し、各層間のマイクロ波の吸収電力ロス量を合わせることが提案されている。このマイクロ波の吸収電力ロスはゴム材料の比誘電率（εｒ）及び誘電体力率（ｔａｎδ）との積εｒ・ｔａｎδで表される誘電損失係数によって見積もられる。そして、誘電損失係数は、その値の小さいゴム成分中に導電性カーボンブラックを添加配合して、調整することができるとされている。しかし、円筒状の発泡体の製造については、示されていない。
【特許文献１】特開平１１−０６５２６９号公報
【特許文献２】特開２００３−０６４２２４号公報
【特許文献３】特開平１１−１１４９７８号公報
【特許文献４】特開平１１−２０１１４０号公報
【特許文献５】特開２００２−２２１８５９号公報
【特許文献６】特開平０６−３４４５１０号公報
【特許文献７】特開平１０−３０９７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の課題は、電子写真方式の画像形成装置に用いる導電性ゴムローラであって、セル分布が均一で、かつ硬度ムラのない導電性ゴムローラおよびその製造方法を提供すること、また、該導電性ゴムローラを転写ローラとする画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した。その結果、円筒状のゴム材料にマイクロ波を照射した時に、ゴム材料の組成が特定であること、マイクロ波の波長が特定であることおよび該マイクロ波の反射率がある範囲を超えないことが、きわめてセル分布が均一な円筒状の成形体を得られることを見出した。また、この円筒状発泡体に導電性芯材を圧入して製造した導電性ゴムローラは硬度ムラがなく、画像形成装置の各種ゴムローラとして有用であることを見出した。
【００１２】
すなわち、本発明は、導電性芯材上にゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、ゴム層を形成するゴム材料は、少なくともゴム原料がアクリロニトリルゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むものであり、かつ、カーボンブラックが、ゴム原料１００質量部に対し、５質量部以上３０質量部以下で配合されており、ゴム層が２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波の照射および熱風にて加硫発泡されたものであり、該加硫発泡におけるに照射マイクロ波の照射量に対する反射量が３０％以下であること特徴とする導電性ゴムローラである。
【００１３】
また、本発明は、導電性芯材上にゴム層を有する導電性ゴムローラの製造方法において、アクリロニトリルゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むゴム原料に、該ゴム原料１００質量部に対し、カーボンブラック５質量部以上３０質量部以下を配合して、ゴム層を形成するゴム材料を調製する工程、ゴム原料を円筒状に押し出す工程、該円筒状ゴム原料を、マイクロ波加硫炉に導入し、２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波を反射率３０％以下である条件で照射してマイクロ波加硫発泡する工程、および、次いで熱風により加硫発泡を完結させる工程を少なくとも含むこと特徴とする導電性ゴムローラの製造方法である。
【００１４】
転写ローラが、上記の導電性ゴムローラであることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、周方向のセルムラが無く、硬度ムラの無い導電性ゴムローラを提供することが可能となった。また、本発明の導電性ゴムローラは電子写真装置用の各種導電性ゴムローラ、特に転写ローラとして、好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明で製造される導電性ゴムローラの一例の斜視図を図１に示す。
【００１７】
図１において、1は導電性芯材であり、該導電性芯材１の外周に導電性のゴム層２が形成されている。
【００１８】
導電性芯材１は、通常、鉄、鋼、真鍮、不錆鋼等の中実棒あるいは中空棒であり、その表面にはニッケル等のメッキがされたものが使用される。そして、本発明では、外径が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
ゴム層は、本発明では、ゴム原料として、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が混合して使用され、それに、発泡剤、加硫剤、加硫促進剤、安定剤、導電剤等の必要な副資材が配合混練されて、ゴム材料とされ、次いで押出機より円筒状に押し出され、マイクロ波加硫（ＵＨＦ加硫）炉中で加硫発泡され、さらに熱風加熱（ＨＡＶ）炉で加硫されて、発泡ゴムチューブとなったものが所定の長さに切断され、該切断発泡ゴムチューブに上記導電性芯材が圧入されて、形成されたものである。なお、芯材には予め接着剤が塗布されていても構わない。
【００２０】
ここで重要なのは、加硫発泡に際して照射されるマイクロ波が、２４５０±５０ＭＨｚであり、かつ、その反射率が３０％以下であることである。
【００２１】
ゴム層形成に使用されるゴム原料は、イオン導電性を有するアクリロニトリルブタジエンゴムおよびエピクロルヒドリンゴムであり、これらは混合して使用される。なお、ポリスチレン系高分子材料、ポリオレフィン系高分子材料、ポリエステル系高分子材料、ポリウレタン系高分子材料、ＲＶＣなどの熱可塑性エラストマー、アクリル系樹脂、スチレン酢酸ビニル共重合体、ブタジエンアクリロニトリル共重合体などの高分子材料等や、その他のゴム、エラストマー、樹脂が適量混合されていてもよい。また、本発明では、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の使用量比は、ローラの抵抗値、硬さ等を勘案して適宜決めればよく、９９／１から１／９９、好ましくは９５／５から２０／８０が適当である。特に、本発明では、アクリロニトリルブタジエンゴム及びエピクロルヒドリンゴムは、通常、単独使用は行われない。アクリロニトリルブタジエンゴムのみでは、通常必要とされるローラ抵抗値に合わせることが困難な場合が多い。一方、エピクロルヒドリンゴムのみの場合では、硫黄による加硫では加硫しづらく、また、ローラ硬度も合わせることが困難な場合もある。
【００２２】
本発明では、上記ゴム原料１００質量部に対し、カーボンブラックを５質量部以上３０質量部以下が配合されていることが必要である。５質量部未満では、ゴム材料がマイクロ波を吸収しづらくなり、かつ、その反射率も高くなるので、円筒状のゴム材料の加硫発泡のための発熱量が不十分で、好ましくない。一方、３０質量部超ではマイクロ波の反射は小さく、ゴムの発熱量も高くなるが、発熱しすぎて熱劣化してしまう場合やカーボンブラックがうまく分散されづらくなり、加熱ムラや抵抗ムラになったりしやすい。なお、カーボンブラックの種類については特に限定されないが、平均粒子径が７０ｎｍから１００ｎｍのものが賞用される。
【００２３】
本発明では、ゴム原料としてイオン導電性を有するアクリロニトリルブタジエンゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを使用し、カーボンブラックを配合しているので、必ずしも必要でないが、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2／ＳｂＯ3固溶体等の金属酸化物、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉末等の電子導電性導電剤、ＬｉＣｌＯ4、ＮａＳＣＮ等のイオン導電剤などを適宜選択して添加して、導電性を調整することも可能である。また、ゴム原料に、主鎖中あるいは側鎖にイオン導電性を示す極性構造、例えば、アミド結合、エステル結合、カルボキシル基、アンモニウム基（結合）を組み込んでもよい。
【００２４】
また、本発明では、加硫発泡ゴム層の柔軟性、機械強度等を調整するために、炭酸カルシウム、ＳｉＯ2等の充填剤を使用することもできる。なお、充填剤の使用量は、ゴム原料１００質量部に対し１００質量部以下、好ましくは５質量部以上５０質量部以下とするのが適当である。
【００２５】
本発明では、ゴム材料を円筒状発泡体とするために、通常、発泡剤を使用する。発泡剤として、例えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラアミン（ＤＰＴ）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド（ＴＳＨ）、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）等の有機発泡剤を単独でまたは混合して用いる。その使用量としては、ゴム層の柔軟性、機械強度、使用する加硫剤等により適宜変わるが、通常、ゴム原料１００質量部に対し、１質量部以上２０質量部以下、好ましくは２質量部以上１０質量部以下が適当である。なお、発泡剤の分解温度は、尿素、尿素樹脂等の尿素系化合物、酸化亜鉛、酸化鉛等の金属酸化物、サリチル酸、ステアリン酸等を主成分とする化合物などの発泡助剤などを加えて低下させることもできる。
【００２６】
本発明に用いられる加硫剤は、硫黄、過酸化物、金属酸化物などが挙げられ、好ましくは、硫黄である。これら加硫剤は、通常、加硫促進剤と共に使用される。なお、加硫剤として硫黄を使用したときは、原料ゴム、発泡剤、加硫発泡ゴム層の強度等により異なるが、通常、原料ゴム１００質量部に対し、１質量部以上５０質量部以下、好ましくは２質量部以上１０質量部以下とするのが適当である。
【００２７】
加硫促進剤としては、従来公知のものから適宜選択して使用可能である。なお、チアゾール系加硫促進剤およびチウラム系加硫促進剤の併用はＣセット性に効果があることが一般的に知られているので、チアゾール系加硫促進剤およびチウラム系加硫促進剤を併用することが好ましい。チアゾール系促進剤として、具体的に２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）等を挙げることができ、スコーチ性が少なく、チウラム系加硫促進剤との併用に賞用されるジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）が好ましい。また、チウラム系加硫促進剤として、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＭＴＭ）、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴＤ）、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）等が挙げられ、スコーチ性に優れたテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ）が好ましい。なお、その他のチアゾール系加硫促進剤およびチウラム加硫促進剤も使用条件を整えることで使用可能である。
【００２８】
加硫促進剤の使用量は、原料ゴム１００質量部に対し、1質量部以上１０質量部、好ましくは２質量部以上５質量部以下が適当である。
【００２９】
以下、ゴム層用の円筒状の成形体（発泡ゴムチューブ）の製造について説明する。
【００３０】
図２は、マイクロ波を用いた連続加硫による製造装置を示す。
【００３１】
図において、１１は押出機、１２はマイクロ波加硫（ＵＨＦ加硫）炉、１３は熱風加硫（ＨＡＶ）炉、１４は引取機、１５は定尺切断機である。
【００３２】
上記したゴム層用のゴム材料は、バンバリーミキサーまた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て、押出機１１に投入される。次いで、押出機よりゴム材料は、通常、内径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、外径４ｍｍ以上１６ｍｍ以下で円筒状に押し出される。該円筒状のゴム材料は、ＵＨＦ加硫炉１２内の、フッ素樹脂でコーティングされたメッシュのベルト、またはフッ素樹脂を被覆したコロ上に載置され、ＵＨＦ加硫炉１２内へ搬送される。
【００３３】
ＵＦＨ加硫炉１２内に搬入された円筒状ゴム材料に２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波が照射され、加硫発泡する。このマイクロ波照射に際して、マイクロ波がゴム材料で反射されるが、この反射率が３０％以下であることが必要である。マイクロ波は通常２４５０±５０ＭＨｚの周波数帯が使用されるが、本周波数に対して、反射率が３０％を超えるとマイクロ波による加熱がしづらくなり、より高強度のマイクロ波を必要となって経済的にも好ましくない。
【００３４】
この加硫発泡した円筒状成形体はさらにフッ素樹脂を被覆したコロでＨＡＶ炉１３に搬送され、さらに加硫発泡が完結される。
【００３５】
ＨＡＶ炉１３に送り込まれたＵＨＦ加硫炉１２で加硫発泡した円筒状成形体は、通常１８０℃以上２３０℃以下の範囲の熱風でさらに加硫が完結され発泡ゴムチューブとされ、ＨＡＶ炉１３中で加硫が完結した発泡ゴムチューブは、引取機１４で引き取られ、次いで定尺切断機１５に送られ、所定長さに切断される。
【００３６】
上記装置のＵＨＦ加硫炉１２、ＨＡＶ炉１３および引取機１４の長さは、特に限定されないが、本発明では、それぞれ４ｍ、６ｍ、１ｍとすることができる。また、各装置の間は０．１ｍ以上１．０ｍ以下とする。こうすると、押出機を除く製造装置の全長がおよそ１３ｍとなり、大幅に短いものである。
【００３７】
引取機１４より送り込まれた発泡ゴムチューブは定尺切断機１５により所定の寸法に切断され、ゴム層用の発泡ゴムチューブとされる。その後、発泡ゴムチューブには導電性芯材が圧入されて、本発明の導電性ゴムローラとされる。なお、芯材が発泡ゴムチューブの内径より十分に大きい外径を有する場合は必ずしも接着剤は必要ないが、軸芯体の材質、外径により接着剤を塗布しておくことが好ましい。接着剤としては、種々使用可能であるが、ホットメルト接着剤が適当である。
【００３８】
また、芯材が圧入された後、ゴム層の両端を製品の長さに突き切り、調整することもできる。さらに、ゴム層の表面を円筒研磨して、製品の太さにすることも可能である。なお、この円筒研磨として、芯材を圧入したゴムローラを、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機にセットし、研磨条件として砥石の回転速度２０００ｒｐｍ、送り速度５００ｍｍ／分で外径が所定の大きさ、例えば、１４ｍｍになるように研磨することが挙げられる。
【００３９】
上記により製造された導電性ゴムローラは、必要により表面層が形成されて、電子写真装置の各種導電性ゴムローラ、特に転写ローラとして有用である。
【００４０】
図３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例の説明図を示す。
【００４１】
図３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、その概略構成を示す。
【００４２】
この画像形成装置は、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）２１を備えている。感光ドラム２１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２１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。
【００４３】
感光ドラム２１表面は、帯電ローラ２２によって均一に帯電される。帯電ローラ２２は感光ドラム２１表面に接触配置されており、感光ドラム２１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２２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２１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２１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２３、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２１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。
【００４４】
その静電潜像は、現像装置２４の現像ローラ２４ａ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が付着され、トナー像として反転現像される。
【００４５】
一方、給紙部から給搬送された紙等の転写材２７が、転写ガイドにガイドされて、感光ドラム２１と転写ローラ２６との間の転写部（転写ニップ部）Ｔに、感光ドラム２１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２７の表面に、転写バイアス印加電源により転写ローラ２６に印加された転写バイアスによって、感光ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写材２７に転写されないで感光ドラム２１表面に残ったトナー（残留トナー）は、クリーニングブレード２８によって除去され、廃トナー容器２９内へ収容される。
【００４６】
一方、転写部Ｔを通った転写材２７は、感光ドラム２１から分離されて定着装置３０へ搬送され、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の外部に排出される。
【００４７】
上記画像形成装置において、本発明の導電性ゴムローラは、帯電ローラ、現像スリーブおよび転写ローラとして使用可能であり、特に転写ローラとして好ましい。また、感光ドラム２１、現像装置２４およびクリーニング装置（クリーニングブレード２８および廃トナー容器２９）が一体となったプロセスカートリッジを示したが、これらは個別に組み込まれた画像形成装置であってもよく、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各色のプロセスカートリッジとするカラー画像形成装置であっても構わない。なお、カラー画像形成装置にあっては、各色トナー画像を転写材上に順次積層して後定着するものであっても、各色トナー画像を転写ドラム上あるいは転写ベルト上に積層し、カラートナー画像として一括転写材に転写し、定着するものであってもよい。
【００４８】
次に本発明の評価方法について説明する。
【００４９】
（マイクロ波の反射率）
マイクロ波の反射率は、マイクロ波を円筒状のゴム材料に照射した際のマイクロ波の強度を、ミクロ電子株式会社製のＰＭ５０００パワーモニター（商品名）にて、測定した。なお、ゴム材料にマイクロ波を照射する際、炉内に向かって進むマイクロ波が入射波であり、逆に炉より戻ってくるマイクロ波が反射波である。そして、反射波の強度を入射波の強度を除したものが反射率である。なお、入射波及び反射波の測定は、マイクロ波の測定に通常用いられる機器であれば、上記装置に特に限定されないが、該ＵＨＦ炉の装置内に組み込めるものが特に好ましい。本発明では、ＵＨＦ加硫炉内のマイクロ波導波管内の入射波及び反射波を測定し、反射率を求めた。
【００５０】
（硬さ、硬さの差）
アスカーＣ型の硬さ計（４．９Ｎ荷重）を使い、導電性ゴムローラの任意の場所を周方向に９０°毎４箇所、アスカーＣ硬さを測定した。そして、平均値を硬さ、更にその最大値と最小値の差を硬さの差とした。硬度差は０か、０に近いほど好ましい。
【００５１】
（発泡ムラ）
加硫発泡後の円筒状ゴム材料を任意の場所で切断し、その断面を株式会社キーエンス製のデジタルマイクロスコープ「ＶＨ−８０００」（商品名）にて観察し、発泡ムラを下記基準にて評価した。なお、観察箇所の全域において、発泡ムラがない、特に、外径側のセル径と内径側のセル径に差が無いことが好ましい。
○：外径側のセル径と内径側のセル径に差が無い。
△：外径側のセル径と内径側のセル径にやや差がある。
×：外径側のセル径と内径側のセル径に差がある。
【００５２】
以下に本発明について実施例を挙げて詳細に説明する。
【００５３】
まず、以下の実施例、比較例で用いた主要な原材料を説明する。
ＤＮ４０１ＬＬ：日本ゼオン株式会社製、アクリルニトリルブタジエンゴム「ニッポールＤＮ４０１ＬＬ」（商品名）。
Ｔ３１０６：日本ゼオン株式会社製、エピクロルヒドリンゴム「ハイドリンＴ３１０６」（商品名）。
旭＃３５：旭カーボン株式会社製、導電性カーボンブラック「旭＃３５」（商品名）。
なお、これら以外の原材料として、通常の発泡ゴム製造に使用される、上記したような加硫剤、加硫促進剤、発泡剤および発泡助剤を使用した。
【００５４】
実施例１〜３、比較例１〜３
原料ゴムとして、ＤＮ４０１ＬＬ ８０質量部及びＴ３１０６ ２０質量部を用い、これに、カーボンブラックとして旭＃３５を表１に示す量と、通常に使用される量で加硫剤、加硫促進剤、発泡剤および発泡助剤をバンバリーミキサーにて混練した後、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てゴム層用ゴム材料を得た。
【００５５】
次いで、図２に示すような製造装置を用い、このゴム層用ゴム材料を押出機に投入し、円筒状に押し出した。この円筒状ゴム材料をフッ素樹脂がコートされたメッシュ状ベルトに載せ、２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波を照射できるＵＨＦ加硫炉に導入し、加硫発泡した。なお、このときのマイクロ波の照射強度（入射波強度）は１．５ｋＷとした。そして、反射波の強度は表１に示すとおりであった。なお、円筒状ゴム材料のＵＨＦ加硫炉中への導入速度は２．５ｍ／ｍｉｎであった。また、マイクロ波が当てられている距離（照射有効区間）は１．８ｍであった。
【００５６】
ＵＨＦ加硫炉で加硫発泡した円筒状ゴム材料を、さらに、フッ素樹脂をコートしたコロで搬送し、熱風にて温度１８０℃に保たれたＨＡＶ炉に導入して、加硫を完結させた。なお、ＨＡＶ炉の長さは６ｍであった。次いで、ＨＡＶ炉を出た円筒状ゴム材料（発泡ゴムチューブ）を引取機にて引き取り、さらに、切断機にて、長さ２５０ｍｍに切断して、発泡ゴム層用長さの発泡ゴムチューブとした。なお、押出機のダイスを適宜変更して加硫発泡後の内径が約５ｍｍ、外径が約２０ｍｍとなるようにした（発泡ゴムチューブの厚み約７．５ｍｍ）。
【００５７】
切断した発泡ゴムチューブに、表面に無電解ニッケルメッキ層を有する径６ｍｍの鉄製の芯材を圧入し、ついで、表面を研磨し、次いで両端を突っ切り、外径１５ｍｍの導電性ゴムローラを作製した。得られた導電性ゴムローラの硬さおよびその差、発泡ムラを測定した。得られた結果を表１に示す。
【００５８】
なお、カーボンブラックを９０質量部配した比較例２ではＵＨＦ加硫炉中で過加熱が発生し、操作を中止した。また、カーボンブラックを添加していない比較例３では、ＵＨＦ加硫炉内では発泡温度までゴム材料が昇温せずに、加硫発泡が進行しなかった。そのまま未加硫未発泡の円筒状ゴム材料をＨＡＶ炉へ搬送したところ、ＨＡＶ炉内で加硫発泡が生じたが、得られた発泡ゴムチューブには周方向に発泡ムラがあった。
【００５９】
比較例４、５
原料ゴムとして、ＤＮ４０１ＬＬ（アクリルニトリルブタジエンゴム）またはＴ３１０６（エピクロルヒドリンゴム）を１００質量部使用する外は、実施例１と同様にして、発泡ゴムチューブを製造した。アクリルニトリルブタジエンゴムのみではマイクロ波の吸収がうまく行われなかったために途中で製造を中止した（比較例４）。また、エピクロルヒドリンゴムのみでは発泡ゴムチューブを製造可能であったが、この発泡ゴムチューブを用いて実施例１と同様にして作製した導電性ゴムローラはローラ硬さおよび硬さの差が大きくなった（比較例５）。
【００６０】
【表１】
【００６１】
実施例１〜３に見られるように、マイクロ波の反射率が適正な範囲にあり、発泡ムラが観察されず、また、硬さの差も小さい。一方、比較例１に見られるように、カーボンブラックの量が多いと発泡ムラもあり、硬さの差が大きい。さらに、カーボンブラックが多くなるとマイクロ波加硫炉内で過加熱が生じる。カーボンブラックが添加されていない比較例３では、マイクロ波の照射下でゴム材料が十分加熱されず、加硫発泡に問題が生じている。比較例３のようなカーボンブラック量がゼロのレベルから、徐々にカーボンブラック量を増加していくと、上記の比較例３での問題が緩和され、ゴム原料１００質量部に対し、５質量部近辺から良好な結果が得られるようになった。また、比較例４、５のようにゴム成分がいずれか一方では、良好な弾性ゴムローラが得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る導電性ゴムローラの斜視図である。
【図２】加硫発泡の使用する製造装置の模式説明図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 芯材
２ 弾性層
１１ 押出し機
１２ マイクロ波加硫（ＵＨＦ加硫）装置
１３ 熱風加硫（ＨＡＶ）装置
１４ 引取機
１５ 定尺切断機
２１ 電子写真感光体（感光ドラム）
２２ 帯電ローラ
２３ 露光手段(レーザ光）
２４ 現像装置
２４ａ 現像ローラ
２５ トナー
２６ 転写ローラ
２７ 転写材
２８ クリーニングブレード
２９ 廃トナー容器
３０ 定着装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性芯材上にゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、
ゴム層を形成するゴム材料は、少なくともゴム原料がアクリロニトリルゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むものであり、かつ、カーボンブラックが、ゴム原料１００質量部に対し、５質量部以上３０質量部以下で配合されており、
ゴム層が２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波の照射および熱風にて加硫発泡されたものであり、
該加硫発泡におけるにマイクロ波の反射率が３０％以下である
こと特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項２】
導電性芯材上にゴム層を有する導電性ゴムローラの製造方法において、
アクリロニトリルゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むゴム原料に、該ゴム原料１００質量部に対し、カーボンブラック５質量部以上３０質量部以下を配合して、ゴム層を形成するゴム材料を調製する工程、
ゴム原料を円筒状に押し出す工程、
該円筒状ゴム原料を、マイクロ波加硫炉に導入し、２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波を反射率３０％以下である条件で照射してマイクロ波加硫発泡する工程、および、
次いで熱風により加硫発泡を完結させる工程
を少なくとも含むこと特徴とする導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項３】
転写ローラが、請求項１に記載の導電性ゴムローラであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
導電性芯材上にゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、
ゴム層を形成するゴム材料は、少なくともゴム原料がアクリロニトリルゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むものであり、かつ、カーボンブラックが、ゴム原料１００質量部に対し、５質量部以上３０質量部以下で配合されており、
ゴム層が２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波の照射および熱風にて加硫発泡されたものであり、
該加硫発泡におけるにマイクロ波の反射率が３０％以下である
こと特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項２】
導電性芯材上にゴム層を有する導電性ゴムローラの製造方法において、
アクリロニトリルゴムおよびエピクロルヒドリンゴムを含むゴム原料に、該ゴム原料１００質量部に対し、カーボンブラック５質量部以上３０質量部以下を配合して、ゴム層を形成するゴム材料を調製する工程、
ゴム原料を円筒状に押し出す工程、
該円筒状ゴム原料を、マイクロ波加硫炉に導入し、２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波を反射率３０％以下である条件で照射してマイクロ波加硫発泡する工程、および、
次いで熱風により加硫発泡を完結させる工程
を少なくとも含むこと特徴とする導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項３】
転写ローラが、請求項１に記載の導電性ゴムローラであることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−３１６２２７（Ｐ２００７−３１６２２７Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４４１６１（Ｐ２００６−１４４１６１）
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
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