導電性ゴムローラ、その製造方法および電子写真装置
【課題】マイクロ波加硫による発泡ゴムチューブを用いた導電性ゴムローラの好適な製造方法を提供する。
【解決手段】主剤ゴムがアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムの混合物で構成された原料ゴム組成物が円筒状に押し出された後、マイクロ波加硫炉中にてマイクロ波照射により加硫発泡されて、発泡ゴムチューブとされ、次いで、該発泡ゴムチューブに導電性軸芯体を圧入して、加硫発泡ゴム層を導電性軸芯体上に形成する導電性ゴムローラの製造方法において、マイクロ波照射が照射強度１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下であり、かつ、マイクロ波照射中の発泡ゴムチューブ内部が１９０℃以上２４０℃以下にあり、該発泡ゴムチューブが厚み４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつ、ＪＩＳ引張強さが１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下であること。
【解決手段】主剤ゴムがアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムの混合物で構成された原料ゴム組成物が円筒状に押し出された後、マイクロ波加硫炉中にてマイクロ波照射により加硫発泡されて、発泡ゴムチューブとされ、次いで、該発泡ゴムチューブに導電性軸芯体を圧入して、加硫発泡ゴム層を導電性軸芯体上に形成する導電性ゴムローラの製造方法において、マイクロ波照射が照射強度１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下であり、かつ、マイクロ波照射中の発泡ゴムチューブ内部が１９０℃以上２４０℃以下にあり、該発泡ゴムチューブが厚み４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつ、ＪＩＳ引張強さが１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下であること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ゴムローラ、特に、複写機、プリンター、静電記録装置等の電子写真装置において使用される導電性ゴムローラに、さらにその製造方法に関する。また、該導電性ゴムローラを転写ローラとする電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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は、帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ等の導電性のゴムローラが用いられている。従来、これらのローラのゴム層に導電性を付与するのに、ゴム材料にカーボンブラックなどの導電性充填剤を加えたり、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のゴム材料を使用したりされている（例えば、特許文献１）。しかし、これらのゴムローラは画像形成装置内で使用される際に長時間、高い電圧を負荷される。その結果、いずれのゴムローラにおいても長期使用による通電耐久によるゴム層の変質があり、引いては電気抵抗値の変化を起こしてしまう。
【０００３】
このことから、導電性ゴムローラはその電気抵抗の耐久変化が比較的少ないイオン導電性のアクリロニトリルブタジエンゴムやエピクロルヒドリンゴムを主剤ゴムとして用いたり、導電性付与する材料としてイオン導電剤を配したゴム材料を用いたりしている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
しかし、現今、複写機、プリンターには高速化や長寿命化が要求され、導電性ゴムローラにはさらなる強い通電耐久力が求められている。
【０００５】
また、これらのゴム材料には加硫剤、発泡剤、充填剤などが加えられ混練された原料ゴム組成物が、金型、押出し機などで未加硫の円筒状成形体とされた後、この未加硫の円筒状成形体が加熱により加硫発泡されて、発泡ゴムチューブにされる。その後、発泡ゴムチューブには軸芯体が圧入され、必要により、外径が円筒研磨されてローラ形状にされ、導電性ゴムローラとされる。なお、この導電性ゴムローラは、使用目的により表面に機能性表面層が形成されていることもある。
【０００６】
発泡ゴムチューブの製造方法として、例えば、高圧蒸気による加硫缶加硫（特許文献３）、筒状金型等による金型内加硫（特許文献４）、マイクロ波照射による加硫（ＵＨＦ加硫）（特許文献５）等が知られている。しかしながら、これら加硫方法において、使用原料ゴム、配合される材料、厚み等に制限はあるものの、短時間でかつ確実に加硫発泡が可能なことから、ＵＨＦ加硫が好ましい方法である。
【０００７】
ところで、特許文献５においては、通電耐久の向上を目的としたゴム材料が検討されているが、その加硫発泡装置は全長４５ｍにも及ぶものである。すなわち、詳細な製造方法については十分検討されていないのが実情である。
【特許文献１】特開２００２−２８７４５６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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の課題は、ＵＨＦ加硫による発泡ゴムチューブを用いた導電性ゴムローラの好適な製造方法を提供すること、また、耐久性の高い電子写真装置の各種導電性ゴムローラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、主剤ゴムとして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、マイクロ波加硫炉中での発泡加硫中の未加硫円筒状成形体の芯温をコントロールすることにより上記課題が解決されることを見出し、さらに検討して、ついに本発明に至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、主剤ゴムがアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムの混合物で構成された原料ゴム組成物が円筒状に押し出された後、マイクロ波加硫炉中にてマイクロ波照射により加硫発泡されて、発泡ゴムチューブとされ、次いで、該発泡ゴムチューブに導電性軸芯体を圧入して、加硫発泡ゴム層を導電性軸芯体上に形成する導電性ゴムローラの製造方法において、マイクロ波照射が照射強度１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下であり、かつ、マイクロ波照射中の発泡ゴムチューブ内部が１９０℃以上２４０℃以下にあり、該発泡ゴムチューブの厚みが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつ、ＪＩＳ引張強さ（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３）が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下であることを特徴とする導電性ゴムローラの製造方法である。
【００１１】
また、本発明は、導電性軸芯体上に加硫発泡ゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、加硫発泡ゴム層が、主剤ゴム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からなり、原料ゴム組成物が円筒状に押し出され、次いで加硫発泡されて形成された発泡ゴムチューブからなるものであり、加硫発泡が、円筒状に押し出された原料ゴム組成物を、マイクロ波加硫炉中にて１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下の照射強度でマイクロ波照射し、マイクロ波照射中の発泡ゴムチューブの内部を１９０℃以上２４０℃以下に加熱したものであり、発泡ゴムチューブの厚みが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつそのＪＩＳ引張強さ（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３）が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下であることを特徴とする導電性ゴムローラである。
【００１２】
さらに、本発明は、転写ローラが、上記導電性ゴムローラであることを特徴とする電子写真装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、高い耐久性を有する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】
【００１４】
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。
【００１５】
図１において、1は導電性軸芯体であり、該導電性軸芯体１の外周に導電性の加硫発泡ゴム層２が形成されている。
【００１６】
導電性軸芯体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。
【００１７】
加硫発泡ゴム層は、本発明では、主剤ゴムが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、原料ゴム組成物とされ、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）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軸芯体が圧入されて、形成されたものである。なお、軸心体には予め接着剤が塗布されていても構わない。
【００１８】
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の強度および照射の際の円柱状に成形された原料ゴム組成物の温度を後記するようにコントロールすることである。さらに、加硫発泡ゴム層とされる発泡ゴムチューブのＪＩＳ引張強さ（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３）が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下であることが重要である。
【００１９】
なお、ＪＩＳ引張強さの測定は、マイクロ波照射して加硫発泡中の円筒状の原料ゴム組成物が到達する温度にて原料ゴム組成物を加圧プレスにて加硫して厚み２ｍｍのＪＩＳにて指定された標準試験片を作製する。また、円筒状の原料ゴム組成物の加硫発泡時の到着温度は、押出機から円筒状に押し出された原料ゴム組成物に測定点が表面より１ｍｍ以上中になるように蛍光式光ファイバー温度計「エイモスＦＬ−２０００」（商品名、安立計器株式会社製）のファイバーセンサー「ＦＳ４００−２０Ｍ」（商品名、安立計器株式会社製）を取り付け、円筒状原料ゴム組成物をマイクロ波加硫炉に搬送して加硫発泡させて、到達温度測定し、上記ＪＩＳ試験片の加圧プレスでの作製の際の温度とする。
【００２０】
本発明の加硫発泡ゴム層に使用される原料ゴムは、主剤ゴムが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、これらは所定量、通常、質量比９０／１０以下２０／８０以上、好ましくは８５／１５以下５０／５０以上で、混合して使用される。その他、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、樹脂を適量混合して用いることもできる。
【００２１】
本発明では、主剤ゴムとしてイオン導電性の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ているので、必ずしも必要でないが、導電性を安定して発揮させるために、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（商標）等の導電性カーボンブラック、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、ＬｉＣＩＯ4、ＮａＳＣＮ等のイオン導電剤などを適宜選択して添加することも可能である。導電剤として導電性カーボンブラックを使用する時は、原料ゴム１００質量部に対して、５質量部以上１００質量部以下、好ましくは１０質量部以上５０質量部以下が適当である。なお、導電剤の添加に代えて、上記原料ゴムとして、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）を有するものを使用してもよい。
【００２２】
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、カーボンブラック、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、原料ゴム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。
【００２３】
本発明では、加硫発泡ゴム層とするために、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フェニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）等の有機発泡剤を単独でまたは混合して用いることできる。その使用量としては、加硫発泡ゴム層の柔軟性、機械強度、使用する加硫剤等により適宜変わるが、通常、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４０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。
【００２４】
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。
【００２５】
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（ＢＭＴ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＢＭＴＳ）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（ＢＭＴＳ）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（ＴＯＴＤ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＰＴＴ）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（ＴＯＴＤ）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。
【００２６】
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。
【００２７】
以下、加硫発泡ゴム層用の発泡ゴムチューブの製造について説明する。
【００２８】
図２は、マイクロ波を用いた連続加硫による発泡ゴムチューブの製造装置を示す。
【００２９】
図において、１１は押出機、１２はマイクロ波加硫（ＵＨＦ）炉、１３は熱風加硫（ＨＡＶ）炉、１４は引取機、１５は定尺切断機である。
【００３０】
上記した加硫発泡ゴム層用の原料ゴム組成物は、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、押出機より原料ゴム組成物は、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。該円筒状成形体は、ＵＨＦ炉１２内の、テフロンでコーティングされたメッシュのベルト、またはテフロン樹脂を被服したコロ上に載置され、ＵＨＦ炉１２内へ搬送される。
【００３１】
ＵＦＨ炉１２内に搬入された円筒状成形体に１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下の照射強度のマイクロ波が照射され、該ＵＦＨ炉１２内で該円筒状成形体は１９０℃以上２４０℃以下に加熱されて加硫発泡する。この加硫発泡した円筒状成形体はさらにテフロン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。なお、得られる発泡ゴムチューブは厚みが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように加硫発泡を完了させることが肝要である。
【００３２】
本発明において、ＵＨＦ炉１２内でのマイクロ波の照射強度は１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下としている。照射強度をこの範囲とすることにより、ＪＩＳ引張強さが１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下となり、より高い耐久性を有するゴムチューブを提供することができる。
【００３３】
すなわち、マイクロ波の照射強度が１．０ｋＷ／ｍ2未満の場合、原料ゴム組成物の成形体の厚みに関わらず、円筒状に成形されている原料ゴム組成物の温度が１９０℃未満になってしまい、加硫発泡不足となり、得られる発泡ゴムチューブのＪＩＳ引張強さが１．５ＭＰａ未満となる。これはゴムチューブ内部の加硫による架橋率を低下させると考えられ、導電性ゴムローラとしての耐久性が低下する。一方、２．５ｋＷ／ｍ2より大きい場合においては、原料ゴム組成物内部が２４０℃超に加熱され、得られる発泡ゴムチューブのＪＩＳ引張強さが７．０ＭＰａより大きくなる。すなわち、基材であるゴムが過加硫となり、所望の硬度が得られなくなる。また、成形体厚みが薄い場合には、マイクロ波が照射表面に集中し、発火する可能性もある他、ＵＨＦ炉が小さい場合では電界強度が大きくなり、放電する場合もあるので、生産上も好ましくない。
【００３４】
また、本発明において、発泡後の発泡ゴムチューブの厚みを４ｍｍ以上１０ｍｍ以下としている。これは本発明でのＵＨＦ炉内で均一に加硫発泡が可能な範囲である。厚みが４ｍｍより薄い場合は、マイクロ波がゴム層表面に集中し、加硫発泡中に発火の可能性もあるため、好ましくない。一方、１０ｍｍより厚い場合では、ゴム層内部の温度と表面の温度にムラができやすく、得られた発泡ゴムチューブの発泡ムラ、硬度ムラ等が発生するため好ましくない。
【００３５】
なお、マイクロ波の照射強度とゴム層の厚みの両方が本発明に定義される範囲のときに、該ゴムチューブの内部温度が１９０℃以上２４０℃以下となる。この温度は、予め、所定の勝者強度で加熱処理されたときに、熱電対等の温度測定手段で測定し、本発明の加熱処理温度範囲の設定条件と対応取りをしておくことにより可能である。
【００３６】
ＨＡＶ炉１３に送り込まれたＵＨＦ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。
【００３７】
上記装置のＵＨＦ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、押出機を除く加硫発泡装置の全長がおよそ１３ｍとなり、大幅に短いものである。
【００３８】
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、加硫発泡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軸芯体が圧入されて、本発明の導電性ゴムローラとされる。なお、軸芯体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。
【００３９】
また、軸芯体が圧入された後、加硫発泡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、加硫発泡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、軸芯体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、研磨条件として回転速度２０００ｒｐｍ、送り速度５００ｍ／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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
次に本発明の評価方法について説明する。
【００５０】
（通電耐久）
導電性ゴムローラを、３０ｒｐｍで回転している外径３０ｍｍのアルミドラムに、軸芯体の露出端のそれぞれに４．９Ｎの荷重がかかるようにして圧接し、連れまわる状態で２３℃、５０％ＲＨの環境下で抵抗値Ｒ1を測定する。次いで、そのままの状態で５０℃、５０％ＲＨの環境下で、軸芯体とアルミドラムとの間に８μＡの定電流を２００時間印加し続けた後、２３℃、５０％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）環境に２４時間以上置く。その後、ローラ表面を目視で観察し、加硫発泡ゴム層に「裂け」が生じているか否かを確認する。次いで、表面に裂けの観察されないものについて、再び抵抗値Ｒ2を測定する。ここで得られたＲ1およびＲ2から、ｌｏｇ（Ｒ2／Ｒ1）の絶対値を求め、通電耐久の「変動」とする。なお、この値が小さいほど、導電性ゴムローラの通電耐久性が良いことを示し、２．２以下であることが好ましい。
【００５１】
（マイクロ波照射時の発泡ゴムチューブ内温度）
蛍光式光ファイバー温度計「エイモスＦＬ−２０００」（商品名、安立計器株式会社製）のファイバーセンサー「ＦＳ４００−２０Ｍ」（商品名、安立計器株式会社製）を、押出機より押し出された未加硫未発泡のゴムチューブ内部に差し込み、ＵＨＦ内にゴムチューブと共に搬送し、ＵＨＦ炉内におけるチューブ内温度を測定する。なお、該センサーの固定は、加硫発泡後の該ゴムチューブの表面より１ｍｍ以上内部に設置できれば、特に限定されず、耐熱テープ等で固定しても差支えない。
【００５２】
（加硫発泡ゴム層のＪＩＳ引張強さ）
加硫発泡ゴム層のＪＩＳ引張強さは、ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３に記載される方法にて測定した。なお、試験片は、上記にてマイクロ波照射時の発泡ゴムチューブ内温度で測定されたゴムチューブ内温度を試験片作製温度とし、通常用いられる加熱プレス機を用いて各１５分間加熱し、２ｍｍのゴムシートを得、ダンベル状３号形とする。この試験片に２０ｍｍの標線を付け、通常用いられる引張試験機にて引張試験を行う。試験数はＮ＝３とした。なお、各試験で得られた最大引張力を試験片の断面積で除した値を平均してその値をＪＩＳ引張強さ（ＭＰａ）とする。
【実施例】
【００５３】
以下に本発明について実施例を挙げて詳細に説明する。ただし、本発明はこの転写ローラのみに限定されるものではなく、帯電ローラ、現像ローラにも展開可能である。
【００５４】
なお、各実施例および比較例で使用したゴム材料は以下の通りである。
・ＮＢＲ：アクリロニトリルブタジエンゴム「ニポール ＤＮ４０１ＬＬ」（商品名、日本ゼオン株式会社製）
・ＧＥＣＯ：エピクロルヒドリンゴム「ハイドリン Ｇ３１０６」（商品名、日本ゼオン株式会社製）
・ＤＭ：ジベンゾチアジルジスルフィド「ノクセラー ＤＭ−Ｐ」（商品名、チアゾール系加硫促進剤、大内新興化学工業株式会社製）
・ＴＯＴ：テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド「ノクセラー ＴＯＴ−Ｎ」（商品名、チウラムジスルフィド系加硫促進剤、大内新興化学工業株式会社製）
・硫黄「サルファックス ＰＭＣ」（商品名、鶴見化学工業株式会社製）
・ＡＤＣＡ：アゾジカルボンアミド「ビニホール ＡＣ」（商品名、永和化成工業株式会社製）
【００５５】
実施例１〜６
ＮＢＲ ８０質量部およびＧＥＣＯ ２０質量部に、加硫剤として硫黄 ２質量部、加硫促進剤としてＤＭ １質量部およびＴＯＴ ２質量部、発泡剤としてＡＤＣＡ ３質量部をバンバリーミキサーで混練した後、オープンロールでさらに混練した。次いでリボン成形分だし機によりリボン状に原料ゴム組成物を成形して、押出機に投入した。押出機より原料ゴム組成物を押し出し、円筒状に成形し、ＵＨＦ炉に導入した。該ＵＨＦ炉中でマイクロ波を照射して円筒状成形物を加硫発泡させた。なお、マイクロ波の照射強度は表１に示すように１．０ｋＷ／ｍ2から３．０ｋＷ／ｍ2の範囲とした。
【００５６】
次いで、ＵＨＦ炉で加硫発泡された円筒状成形物を、熱風を送り込んで２００℃に設定したＨＡＶ炉に搬送して、さらに加硫を完結させた。
【００５７】
なお、全工程の加硫発泡条件を加硫完了後の円筒状成形体（発泡ゴムチューブ）の内径が５ｍｍで、発泡層の厚みが表１に示すように４ｍｍから１０ｍｍの範囲になるよう設定した。
【００５８】
その後、加硫が完結した発泡ゴムチューブを引取機で２．５ｍ／ｍｉｎで引き取り、定尺切断機に搬送し、長さ２４ｃｍに切断した。次いで、この切断された円筒ゴムチューブに外径６ｍｍで長さ２６ｃｍの表面がニッケルメッキされ、さらに表面に接着剤を塗布した鉄製の軸芯体を圧入し、加硫発泡ゴム層の長さが２３ｃｍになるように両端を突き切り、軸芯体上に加硫発泡ゴム層が形成されたローラを得た。
【００５９】
この加硫発泡ゴム層を有するローラを、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機にセットし、回転速度２０００ｒｐｍ、送り速度５００ｍ／ｍｉｎで外径が１４ｍｍになるように研磨して、導電性ゴムローラを作成した。
【００６０】
一方、上記ＵＨＦ炉中での加硫発泡で円筒状成形体が到達した温度で、原料ゴム組成物を加圧プレスで加硫発泡させて、ＪＩＳ引張強さ測定用の試験片を作製し、ＪＩＳ引張強さを測定し、表１に示した。また、得られた導電性ゴムローラの通電耐久を調べ、表１に示した。
【００６１】
比較例１〜４
加硫発泡後の発泡ゴムチューブの厚みが１１ｍｍ（比較例１および２）または３．２ｍｍ（比較例３および４）になるように原料ゴム組成物の円筒状成形体を得るように押出機のダイスを設定する他は、実施例１または２と同様にして発泡ゴムチューブを得た。その後、発泡ゴムチューブを切断し、実施例１と同様に軸芯体を圧入し、加硫発泡ゴム層の両端を突き切り、加硫発泡ゴム層を有するローラを得た。
【００６２】
比較例１および２では実施例１と同様に加硫発泡ゴム層の表面を研磨して、外径１４ｍｍの導電性ゴムローラとした後、また、比較例３および４ではそのまま、通電耐久を調べた。結果を表１に示す。
【００６３】
一方、ＵＨＦ炉中で原料ゴム組成物の円筒状成形物が到達した温度で、上記と同様に試験片を作製し、ＪＩＳ引張強さを測定し、表１に示した。
【００６４】
比較例５、６
マイクロ波照射強度を０．５ｋＷ／ｍ2（比較例５）または３．５ｋＷ／ｍ2（比較例５）にする他は実施例３と同様にして発泡ゴムチューブを作製したが、比較例５では温度不足により加硫発泡が行えず、また、比較例６ではマイクロ波の照射強度が強すぎたために発泡ゴムチューブの一部にこげが発生し、到達温度を測ることができなかった。そのため、これら比較例では導電性ゴムローラの製造は行わなかった。
【００６５】
比較例５で原料ゴム組成物の円筒状成形物が到達した温度で作製した試験片でＪＩＳ引張強さを測定した結果も表１に示した。
【００６６】
【表１】
【００６７】
実施例１〜６で作製した導電性ゴムローラはＪＩＳ引張強さが本発明で規定した範囲内にあり、かつ通電耐久では加硫発泡ゴム層に裂けは発生していず、さらに、耐久通電の変動も十分に小さい。
【００６８】
一方、発泡ゴムチューブの厚みを１０ｍｍ超あるいは４ｍｍ未満である比較例１〜４では加硫発泡ゴム層のＪＩＳ引張強さが１．５ＭＰａ未満あるいは７．０ＭＰａ超となり、通電耐久で裂けが発生した。また、マイクロ波照射強度が１．０ｋＷ／ｍ2未満（比較例５）では加硫不足であり、また、３．０ｋｗ／ｍ2超（比較例６）では加硫過剰となり、いずれも不適当であった。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る導電性ゴムローラの一例の斜視図である。
【図２】本発明に係る加硫成形装置を説明する構成図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の模式的説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 軸芯体
２ 加硫発泡ゴム層
１１ 押出機
１２ マイクロ波加硫（ＵＨＦ）炉
１３ 熱風加硫（ＨＡＶ）炉
１４ 引取機
１５ 定尺切断機
２１ 感光ドラム
２２ 帯電ローラ
２３ 露光手段
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、導電性ゴムローラ、特に、複写機、プリンター、静電記録装置等の電子写真装置において使用される導電性ゴムローラに、さらにその製造方法に関する。また、該導電性ゴムローラを転写ローラとする電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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は、帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ等の導電性のゴムローラが用いられている。従来、これらのローラのゴム層に導電性を付与するのに、ゴム材料にカーボンブラックなどの導電性充填剤を加えたり、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のゴム材料を使用したりされている（例えば、特許文献１）。しかし、これらのゴムローラは画像形成装置内で使用される際に長時間、高い電圧を負荷される。その結果、いずれのゴムローラにおいても長期使用による通電耐久によるゴム層の変質があり、引いては電気抵抗値の変化を起こしてしまう。
【０００３】
このことから、導電性ゴムローラはその電気抵抗の耐久変化が比較的少ないイオン導電性のアクリロニトリルブタジエンゴムやエピクロルヒドリンゴムを主剤ゴムとして用いたり、導電性付与する材料としてイオン導電剤を配したゴム材料を用いたりしている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
しかし、現今、複写機、プリンターには高速化や長寿命化が要求され、導電性ゴムローラにはさらなる強い通電耐久力が求められている。
【０００５】
また、これらのゴム材料には加硫剤、発泡剤、充填剤などが加えられ混練された原料ゴム組成物が、金型、押出し機などで未加硫の円筒状成形体とされた後、この未加硫の円筒状成形体が加熱により加硫発泡されて、発泡ゴムチューブにされる。その後、発泡ゴムチューブには軸芯体が圧入され、必要により、外径が円筒研磨されてローラ形状にされ、導電性ゴムローラとされる。なお、この導電性ゴムローラは、使用目的により表面に機能性表面層が形成されていることもある。
【０００６】
発泡ゴムチューブの製造方法として、例えば、高圧蒸気による加硫缶加硫（特許文献３）、筒状金型等による金型内加硫（特許文献４）、マイクロ波照射による加硫（ＵＨＦ加硫）（特許文献５）等が知られている。しかしながら、これら加硫方法において、使用原料ゴム、配合される材料、厚み等に制限はあるものの、短時間でかつ確実に加硫発泡が可能なことから、ＵＨＦ加硫が好ましい方法である。
【０００７】
ところで、特許文献５においては、通電耐久の向上を目的としたゴム材料が検討されているが、その加硫発泡装置は全長４５ｍにも及ぶものである。すなわち、詳細な製造方法については十分検討されていないのが実情である。
【特許文献１】特開２００２−２８７４５６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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の課題は、ＵＨＦ加硫による発泡ゴムチューブを用いた導電性ゴムローラの好適な製造方法を提供すること、また、耐久性の高い電子写真装置の各種導電性ゴムローラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、主剤ゴムとして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、マイクロ波加硫炉中での発泡加硫中の未加硫円筒状成形体の芯温をコントロールすることにより上記課題が解決されることを見出し、さらに検討して、ついに本発明に至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、主剤ゴムがアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムの混合物で構成された原料ゴム組成物が円筒状に押し出された後、マイクロ波加硫炉中にてマイクロ波照射により加硫発泡されて、発泡ゴムチューブとされ、次いで、該発泡ゴムチューブに導電性軸芯体を圧入して、加硫発泡ゴム層を導電性軸芯体上に形成する導電性ゴムローラの製造方法において、マイクロ波照射が照射強度１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下であり、かつ、マイクロ波照射中の発泡ゴムチューブ内部が１９０℃以上２４０℃以下にあり、該発泡ゴムチューブの厚みが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつ、ＪＩＳ引張強さ（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３）が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下であることを特徴とする導電性ゴムローラの製造方法である。
【００１１】
また、本発明は、導電性軸芯体上に加硫発泡ゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、加硫発泡ゴム層が、主剤ゴム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からなり、原料ゴム組成物が円筒状に押し出され、次いで加硫発泡されて形成された発泡ゴムチューブからなるものであり、加硫発泡が、円筒状に押し出された原料ゴム組成物を、マイクロ波加硫炉中にて１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下の照射強度でマイクロ波照射し、マイクロ波照射中の発泡ゴムチューブの内部を１９０℃以上２４０℃以下に加熱したものであり、発泡ゴムチューブの厚みが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつそのＪＩＳ引張強さ（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３）が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下であることを特徴とする導電性ゴムローラである。
【００１２】
さらに、本発明は、転写ローラが、上記導電性ゴムローラであることを特徴とする電子写真装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、高い耐久性を有する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】
【００１４】
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。
【００１５】
図１において、1は導電性軸芯体であり、該導電性軸芯体１の外周に導電性の加硫発泡ゴム層２が形成されている。
【００１６】
導電性軸芯体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。
【００１７】
加硫発泡ゴム層は、本発明では、主剤ゴムが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、原料ゴム組成物とされ、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）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軸芯体が圧入されて、形成されたものである。なお、軸心体には予め接着剤が塗布されていても構わない。
【００１８】
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の強度および照射の際の円柱状に成形された原料ゴム組成物の温度を後記するようにコントロールすることである。さらに、加硫発泡ゴム層とされる発泡ゴムチューブのＪＩＳ引張強さ（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３）が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下であることが重要である。
【００１９】
なお、ＪＩＳ引張強さの測定は、マイクロ波照射して加硫発泡中の円筒状の原料ゴム組成物が到達する温度にて原料ゴム組成物を加圧プレスにて加硫して厚み２ｍｍのＪＩＳにて指定された標準試験片を作製する。また、円筒状の原料ゴム組成物の加硫発泡時の到着温度は、押出機から円筒状に押し出された原料ゴム組成物に測定点が表面より１ｍｍ以上中になるように蛍光式光ファイバー温度計「エイモスＦＬ−２０００」（商品名、安立計器株式会社製）のファイバーセンサー「ＦＳ４００−２０Ｍ」（商品名、安立計器株式会社製）を取り付け、円筒状原料ゴム組成物をマイクロ波加硫炉に搬送して加硫発泡させて、到達温度測定し、上記ＪＩＳ試験片の加圧プレスでの作製の際の温度とする。
【００２０】
本発明の加硫発泡ゴム層に使用される原料ゴムは、主剤ゴムが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、これらは所定量、通常、質量比９０／１０以下２０／８０以上、好ましくは８５／１５以下５０／５０以上で、混合して使用される。その他、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、樹脂を適量混合して用いることもできる。
【００２１】
本発明では、主剤ゴムとしてイオン導電性の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ているので、必ずしも必要でないが、導電性を安定して発揮させるために、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（商標）等の導電性カーボンブラック、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、ＬｉＣＩＯ4、ＮａＳＣＮ等のイオン導電剤などを適宜選択して添加することも可能である。導電剤として導電性カーボンブラックを使用する時は、原料ゴム１００質量部に対して、５質量部以上１００質量部以下、好ましくは１０質量部以上５０質量部以下が適当である。なお、導電剤の添加に代えて、上記原料ゴムとして、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）を有するものを使用してもよい。
【００２２】
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、カーボンブラック、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、原料ゴム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。
【００２３】
本発明では、加硫発泡ゴム層とするために、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フェニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）等の有機発泡剤を単独でまたは混合して用いることできる。その使用量としては、加硫発泡ゴム層の柔軟性、機械強度、使用する加硫剤等により適宜変わるが、通常、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４０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。
【００２４】
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。
【００２５】
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（ＢＭＴ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＢＭＴＳ）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（ＢＭＴＳ）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（ＴＯＴＤ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＰＴＴ）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（ＴＯＴＤ）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。
【００２６】
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。
【００２７】
以下、加硫発泡ゴム層用の発泡ゴムチューブの製造について説明する。
【００２８】
図２は、マイクロ波を用いた連続加硫による発泡ゴムチューブの製造装置を示す。
【００２９】
図において、１１は押出機、１２はマイクロ波加硫（ＵＨＦ）炉、１３は熱風加硫（ＨＡＶ）炉、１４は引取機、１５は定尺切断機である。
【００３０】
上記した加硫発泡ゴム層用の原料ゴム組成物は、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、押出機より原料ゴム組成物は、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。該円筒状成形体は、ＵＨＦ炉１２内の、テフロンでコーティングされたメッシュのベルト、またはテフロン樹脂を被服したコロ上に載置され、ＵＨＦ炉１２内へ搬送される。
【００３１】
ＵＦＨ炉１２内に搬入された円筒状成形体に１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下の照射強度のマイクロ波が照射され、該ＵＦＨ炉１２内で該円筒状成形体は１９０℃以上２４０℃以下に加熱されて加硫発泡する。この加硫発泡した円筒状成形体はさらにテフロン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。なお、得られる発泡ゴムチューブは厚みが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように加硫発泡を完了させることが肝要である。
【００３２】
本発明において、ＵＨＦ炉１２内でのマイクロ波の照射強度は１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下としている。照射強度をこの範囲とすることにより、ＪＩＳ引張強さが１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下となり、より高い耐久性を有するゴムチューブを提供することができる。
【００３３】
すなわち、マイクロ波の照射強度が１．０ｋＷ／ｍ2未満の場合、原料ゴム組成物の成形体の厚みに関わらず、円筒状に成形されている原料ゴム組成物の温度が１９０℃未満になってしまい、加硫発泡不足となり、得られる発泡ゴムチューブのＪＩＳ引張強さが１．５ＭＰａ未満となる。これはゴムチューブ内部の加硫による架橋率を低下させると考えられ、導電性ゴムローラとしての耐久性が低下する。一方、２．５ｋＷ／ｍ2より大きい場合においては、原料ゴム組成物内部が２４０℃超に加熱され、得られる発泡ゴムチューブのＪＩＳ引張強さが７．０ＭＰａより大きくなる。すなわち、基材であるゴムが過加硫となり、所望の硬度が得られなくなる。また、成形体厚みが薄い場合には、マイクロ波が照射表面に集中し、発火する可能性もある他、ＵＨＦ炉が小さい場合では電界強度が大きくなり、放電する場合もあるので、生産上も好ましくない。
【００３４】
また、本発明において、発泡後の発泡ゴムチューブの厚みを４ｍｍ以上１０ｍｍ以下としている。これは本発明でのＵＨＦ炉内で均一に加硫発泡が可能な範囲である。厚みが４ｍｍより薄い場合は、マイクロ波がゴム層表面に集中し、加硫発泡中に発火の可能性もあるため、好ましくない。一方、１０ｍｍより厚い場合では、ゴム層内部の温度と表面の温度にムラができやすく、得られた発泡ゴムチューブの発泡ムラ、硬度ムラ等が発生するため好ましくない。
【００３５】
なお、マイクロ波の照射強度とゴム層の厚みの両方が本発明に定義される範囲のときに、該ゴムチューブの内部温度が１９０℃以上２４０℃以下となる。この温度は、予め、所定の勝者強度で加熱処理されたときに、熱電対等の温度測定手段で測定し、本発明の加熱処理温度範囲の設定条件と対応取りをしておくことにより可能である。
【００３６】
ＨＡＶ炉１３に送り込まれたＵＨＦ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。
【００３７】
上記装置のＵＨＦ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、押出機を除く加硫発泡装置の全長がおよそ１３ｍとなり、大幅に短いものである。
【００３８】
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、加硫発泡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軸芯体が圧入されて、本発明の導電性ゴムローラとされる。なお、軸芯体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。
【００３９】
また、軸芯体が圧入された後、加硫発泡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、加硫発泡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、軸芯体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、研磨条件として回転速度２０００ｒｐｍ、送り速度５００ｍ／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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
次に本発明の評価方法について説明する。
【００５０】
（通電耐久）
導電性ゴムローラを、３０ｒｐｍで回転している外径３０ｍｍのアルミドラムに、軸芯体の露出端のそれぞれに４．９Ｎの荷重がかかるようにして圧接し、連れまわる状態で２３℃、５０％ＲＨの環境下で抵抗値Ｒ1を測定する。次いで、そのままの状態で５０℃、５０％ＲＨの環境下で、軸芯体とアルミドラムとの間に８μＡの定電流を２００時間印加し続けた後、２３℃、５０％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）環境に２４時間以上置く。その後、ローラ表面を目視で観察し、加硫発泡ゴム層に「裂け」が生じているか否かを確認する。次いで、表面に裂けの観察されないものについて、再び抵抗値Ｒ2を測定する。ここで得られたＲ1およびＲ2から、ｌｏｇ（Ｒ2／Ｒ1）の絶対値を求め、通電耐久の「変動」とする。なお、この値が小さいほど、導電性ゴムローラの通電耐久性が良いことを示し、２．２以下であることが好ましい。
【００５１】
（マイクロ波照射時の発泡ゴムチューブ内温度）
蛍光式光ファイバー温度計「エイモスＦＬ−２０００」（商品名、安立計器株式会社製）のファイバーセンサー「ＦＳ４００−２０Ｍ」（商品名、安立計器株式会社製）を、押出機より押し出された未加硫未発泡のゴムチューブ内部に差し込み、ＵＨＦ内にゴムチューブと共に搬送し、ＵＨＦ炉内におけるチューブ内温度を測定する。なお、該センサーの固定は、加硫発泡後の該ゴムチューブの表面より１ｍｍ以上内部に設置できれば、特に限定されず、耐熱テープ等で固定しても差支えない。
【００５２】
（加硫発泡ゴム層のＪＩＳ引張強さ）
加硫発泡ゴム層のＪＩＳ引張強さは、ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３に記載される方法にて測定した。なお、試験片は、上記にてマイクロ波照射時の発泡ゴムチューブ内温度で測定されたゴムチューブ内温度を試験片作製温度とし、通常用いられる加熱プレス機を用いて各１５分間加熱し、２ｍｍのゴムシートを得、ダンベル状３号形とする。この試験片に２０ｍｍの標線を付け、通常用いられる引張試験機にて引張試験を行う。試験数はＮ＝３とした。なお、各試験で得られた最大引張力を試験片の断面積で除した値を平均してその値をＪＩＳ引張強さ（ＭＰａ）とする。
【実施例】
【００５３】
以下に本発明について実施例を挙げて詳細に説明する。ただし、本発明はこの転写ローラのみに限定されるものではなく、帯電ローラ、現像ローラにも展開可能である。
【００５４】
なお、各実施例および比較例で使用したゴム材料は以下の通りである。
・ＮＢＲ：アクリロニトリルブタジエンゴム「ニポール ＤＮ４０１ＬＬ」（商品名、日本ゼオン株式会社製）
・ＧＥＣＯ：エピクロルヒドリンゴム「ハイドリン Ｇ３１０６」（商品名、日本ゼオン株式会社製）
・ＤＭ：ジベンゾチアジルジスルフィド「ノクセラー ＤＭ−Ｐ」（商品名、チアゾール系加硫促進剤、大内新興化学工業株式会社製）
・ＴＯＴ：テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド「ノクセラー ＴＯＴ−Ｎ」（商品名、チウラムジスルフィド系加硫促進剤、大内新興化学工業株式会社製）
・硫黄「サルファックス ＰＭＣ」（商品名、鶴見化学工業株式会社製）
・ＡＤＣＡ：アゾジカルボンアミド「ビニホール ＡＣ」（商品名、永和化成工業株式会社製）
【００５５】
実施例１〜６
ＮＢＲ ８０質量部およびＧＥＣＯ ２０質量部に、加硫剤として硫黄 ２質量部、加硫促進剤としてＤＭ １質量部およびＴＯＴ ２質量部、発泡剤としてＡＤＣＡ ３質量部をバンバリーミキサーで混練した後、オープンロールでさらに混練した。次いでリボン成形分だし機によりリボン状に原料ゴム組成物を成形して、押出機に投入した。押出機より原料ゴム組成物を押し出し、円筒状に成形し、ＵＨＦ炉に導入した。該ＵＨＦ炉中でマイクロ波を照射して円筒状成形物を加硫発泡させた。なお、マイクロ波の照射強度は表１に示すように１．０ｋＷ／ｍ2から３．０ｋＷ／ｍ2の範囲とした。
【００５６】
次いで、ＵＨＦ炉で加硫発泡された円筒状成形物を、熱風を送り込んで２００℃に設定したＨＡＶ炉に搬送して、さらに加硫を完結させた。
【００５７】
なお、全工程の加硫発泡条件を加硫完了後の円筒状成形体（発泡ゴムチューブ）の内径が５ｍｍで、発泡層の厚みが表１に示すように４ｍｍから１０ｍｍの範囲になるよう設定した。
【００５８】
その後、加硫が完結した発泡ゴムチューブを引取機で２．５ｍ／ｍｉｎで引き取り、定尺切断機に搬送し、長さ２４ｃｍに切断した。次いで、この切断された円筒ゴムチューブに外径６ｍｍで長さ２６ｃｍの表面がニッケルメッキされ、さらに表面に接着剤を塗布した鉄製の軸芯体を圧入し、加硫発泡ゴム層の長さが２３ｃｍになるように両端を突き切り、軸芯体上に加硫発泡ゴム層が形成されたローラを得た。
【００５９】
この加硫発泡ゴム層を有するローラを、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機にセットし、回転速度２０００ｒｐｍ、送り速度５００ｍ／ｍｉｎで外径が１４ｍｍになるように研磨して、導電性ゴムローラを作成した。
【００６０】
一方、上記ＵＨＦ炉中での加硫発泡で円筒状成形体が到達した温度で、原料ゴム組成物を加圧プレスで加硫発泡させて、ＪＩＳ引張強さ測定用の試験片を作製し、ＪＩＳ引張強さを測定し、表１に示した。また、得られた導電性ゴムローラの通電耐久を調べ、表１に示した。
【００６１】
比較例１〜４
加硫発泡後の発泡ゴムチューブの厚みが１１ｍｍ（比較例１および２）または３．２ｍｍ（比較例３および４）になるように原料ゴム組成物の円筒状成形体を得るように押出機のダイスを設定する他は、実施例１または２と同様にして発泡ゴムチューブを得た。その後、発泡ゴムチューブを切断し、実施例１と同様に軸芯体を圧入し、加硫発泡ゴム層の両端を突き切り、加硫発泡ゴム層を有するローラを得た。
【００６２】
比較例１および２では実施例１と同様に加硫発泡ゴム層の表面を研磨して、外径１４ｍｍの導電性ゴムローラとした後、また、比較例３および４ではそのまま、通電耐久を調べた。結果を表１に示す。
【００６３】
一方、ＵＨＦ炉中で原料ゴム組成物の円筒状成形物が到達した温度で、上記と同様に試験片を作製し、ＪＩＳ引張強さを測定し、表１に示した。
【００６４】
比較例５、６
マイクロ波照射強度を０．５ｋＷ／ｍ2（比較例５）または３．５ｋＷ／ｍ2（比較例５）にする他は実施例３と同様にして発泡ゴムチューブを作製したが、比較例５では温度不足により加硫発泡が行えず、また、比較例６ではマイクロ波の照射強度が強すぎたために発泡ゴムチューブの一部にこげが発生し、到達温度を測ることができなかった。そのため、これら比較例では導電性ゴムローラの製造は行わなかった。
【００６５】
比較例５で原料ゴム組成物の円筒状成形物が到達した温度で作製した試験片でＪＩＳ引張強さを測定した結果も表１に示した。
【００６６】
【表１】
【００６７】
実施例１〜６で作製した導電性ゴムローラはＪＩＳ引張強さが本発明で規定した範囲内にあり、かつ通電耐久では加硫発泡ゴム層に裂けは発生していず、さらに、耐久通電の変動も十分に小さい。
【００６８】
一方、発泡ゴムチューブの厚みを１０ｍｍ超あるいは４ｍｍ未満である比較例１〜４では加硫発泡ゴム層のＪＩＳ引張強さが１．５ＭＰａ未満あるいは７．０ＭＰａ超となり、通電耐久で裂けが発生した。また、マイクロ波照射強度が１．０ｋＷ／ｍ2未満（比較例５）では加硫不足であり、また、３．０ｋｗ／ｍ2超（比較例６）では加硫過剰となり、いずれも不適当であった。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る導電性ゴムローラの一例の斜視図である。
【図２】本発明に係る加硫成形装置を説明する構成図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の模式的説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 軸芯体
２ 加硫発泡ゴム層
１１ 押出機
１２ マイクロ波加硫（ＵＨＦ）炉
１３ 熱風加硫（ＨＡＶ）炉
１４ 引取機
１５ 定尺切断機
２１ 感光ドラム
２２ 帯電ローラ
２３ 露光手段
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】
主剤ゴムがアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムの混合物で構成された原料ゴム組成物が円筒状に押し出された後、マイクロ波加硫炉中にてマイクロ波照射により加硫発泡されて、発泡ゴムチューブとされ、次いで、該発泡ゴムチューブに導電性軸芯体を圧入して、加硫発泡ゴム層を導電性軸芯体上に形成する導電性ゴムローラの製造方法において、
マイクロ波照射が照射強度１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下であり、かつ、マイクロ波照射中の発泡ゴムチューブ内部が１９０℃以上２４０℃以下にあり、該発泡ゴムチューブの厚みが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつ、ＪＩＳ引張強さ（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３）が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下である
ことを特徴とする導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項２】
導電性軸芯体上に加硫発泡ゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、
加硫発泡ゴム層が、主剤ゴム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からなり、原料ゴム組成物が円筒状に押し出され、次いで加硫発泡されて形成された発泡ゴムチューブからなるものであり、
加硫発泡が、円筒状に押し出された原料ゴム組成物を、マイクロ波加硫炉中にて１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下の照射強度でマイクロ波照射し、マイクロ波照射中の発泡ゴムチューブの内部を１９０℃以上２４０℃以下に加熱したものであり、
発泡ゴムチューブの厚みが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつそのＪＩＳ引張強さ（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３）が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下である
ことを特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項３】
転写ローラが、請求項２に記載の導電性ゴムローラであることを特徴とする電子写真装置。
【請求項１】
主剤ゴムがアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムの混合物で構成された原料ゴム組成物が円筒状に押し出された後、マイクロ波加硫炉中にてマイクロ波照射により加硫発泡されて、発泡ゴムチューブとされ、次いで、該発泡ゴムチューブに導電性軸芯体を圧入して、加硫発泡ゴム層を導電性軸芯体上に形成する導電性ゴムローラの製造方法において、
マイクロ波照射が照射強度１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下であり、かつ、マイクロ波照射中の発泡ゴムチューブ内部が１９０℃以上２４０℃以下にあり、該発泡ゴムチューブの厚みが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつ、ＪＩＳ引張強さ（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３）が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下である
ことを特徴とする導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項２】
導電性軸芯体上に加硫発泡ゴム層を有する導電性ゴムローラにおいて、
加硫発泡ゴム層が、主剤ゴム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からなり、原料ゴム組成物が円筒状に押し出され、次いで加硫発泡されて形成された発泡ゴムチューブからなるものであり、
加硫発泡が、円筒状に押し出された原料ゴム組成物を、マイクロ波加硫炉中にて１．０ｋＷ／ｍ2以上３．０ｋＷ／ｍ2以下の照射強度でマイクロ波照射し、マイクロ波照射中の発泡ゴムチューブの内部を１９０℃以上２４０℃以下に加熱したものであり、
発泡ゴムチューブの厚みが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつそのＪＩＳ引張強さ（ＪＩＳ Ｋ６２５１−１９９３）が１．５ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下である
ことを特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項３】
転写ローラが、請求項２に記載の導電性ゴムローラであることを特徴とする電子写真装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−２７６１５２（Ｐ２００７−２７６１５２Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０２０４０（Ｐ２００６−１０２０４０）
【出願日】平成１８年４月３日（２００６．４．３）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【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１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月３日（２００６．４．３）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【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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