導電性ゴムローラの製造方法及び電子写真装置用ローラ
【課題】導電性ゴムローラのチューブの内外径の縦横比及びセル分布が均一で硬度が低く且つ、硬度、抵抗ムラの無い導電性ゴムローラの製造方法を提供する。
【解決手段】発泡体ゴム層のゴム材料として、主剤ゴムとしてエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム又はそれらの混合物を使用し、化学発泡剤と共に、該主剤ゴム１００質量部に対し、分子量が１０００以上２０００以下である液状ポリブタジエン０．１質量部以上１０質量部以下を配合し、チューブ状に成形されたゴム材料に、マイクロ波を照射区間長２ｍ以内、照射強度０．５ｋＷ以上２．５ｋＷ以下で照射して発泡加硫させる。
【解決手段】発泡体ゴム層のゴム材料として、主剤ゴムとしてエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム又はそれらの混合物を使用し、化学発泡剤と共に、該主剤ゴム１００質量部に対し、分子量が１０００以上２０００以下である液状ポリブタジエン０．１質量部以上１０質量部以下を配合し、チューブ状に成形されたゴム材料に、マイクロ波を照射区間長２ｍ以内、照射強度０．５ｋＷ以上２．５ｋＷ以下で照射して発泡加硫させる。
【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、プリンター、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ゴムローラの製造方法に関し、更には該導電性ゴムローラを転写ローラ等に用いた電子写真装置用ローラに関するものである。
【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（以下、電子写真装置）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。
【０００３】
従来、これらのゴムローラの製造は、芯材の周りに発泡体ゴム層を設けることが行われている。この発泡体ゴム層の形成はゴム原料を発泡ゴムチューブとし、その発泡ゴムチューブに芯材を圧入することによることが多い。そしてその製造法として、高圧蒸気による加硫缶加硫（特許文献１）、筒型等による金型加硫（特許文献２）、マイクロ波照射によるマイクロ波加硫（特許文献３）が挙げられる。
【０００４】
これらの方法は、例えば、加硫缶加硫は発泡体のセルが不均一で所望のセルを表面に出すために多量の研磨を行わなくてはならず、金型加硫においては段取りに時間が掛かり且つ、金型洗浄を行う必要があるので、量を数多く作るのには不向きであった。
【０００５】
また、マイクロ波加硫では段取りが良く、セルも均一となるが、ゴムが軟化した時にチューブが潰れてしまい、チューブ内外径の縦横比が不均一となってしまうことが挙げられる。更にこのチューブの不均一に起因して周方向の硬度、抵抗ムラの原因となっていた。発泡ゴムチューブの製造には主剤ゴムに化学発泡剤を配合するが、この化学発泡剤としてｐ，ｐ'‐オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）が分解温度、ガス発生量等から好ましく使用されている。しかし、発泡剤としてＯＢＳＨを使うと、その分解温度が低いため短時間で昇温した場合ガス抜けが起こり、小径のセルになってしまうことが知られている。このことが原因となり、セル壁が厚くなり、ローラ硬度が低いローラを作ることは困難であった。
【０００６】
このような現況下、これからの複写機、プリンター等に使用されるローラには、ローラ硬度が低く、周方向の硬度や抵抗のムラが無いものが求められている。そのため、発泡体ゴム層用の発泡ゴムチューブにおいて、発泡セルやチューブ内径、外径の縦横比が均一であり、ローラ硬度が低く、周方向の硬さや抵抗のムラが無く、更には段取り性や生産性の良い製造方法が求められている。
【特許文献１】特開平１１−１１４９７８号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１８５９号公報
【特許文献３】特開平１１−２０１１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち、本発明は、転写ローラ、帯電ローラ、現像ローラ等の電子写真装置用ローラとして用いる、発泡セル分布が均一で、ローラ硬度が低く、硬度や抵抗のムラの無い導電性ゴムローラを、段取り性や生産性よく製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討し、ゴム原料として、主剤ゴムをアクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）やエピクロルヒドリンゴム（ＣＨＲ）とし、さらに、特定分子量の液状ポリブタジエンを配合したならば、良好な生産性とローラ性能が得られることを見出し、ついに、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、導電性芯材上にゴム組成物からなる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、該ゴム組成物中の主剤ゴムが、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムまたはそれらの混合物であり、該ゴム組成物は、主剤ゴム１００質量部に対し、分子量１０００以上２０００以下の液状ポリブタジエン０．１質量部以上１０質量部以下を含有しており、さらに、化学発泡剤を含むものであり、該発泡体ゴム層を、ゴム組成物が円筒状に押し出された後、照射距離が２ｍ以内で、照射強度０．５ｋＷ以上２．５ｋＷ以下のマイクロ波を照射することにより成形す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。
【００１０】
また、本発明は、ゴム組成物が、さらに、硫黄及び塩素を含有しないサブを、主剤ゴム１００質量部に対して、１０質量部以上５０質量部以下で添加されていることを特徴とする上記導電性ゴムローラの製造方法である。
【００１１】
そして、本発明は、化学発泡剤が、ｐ，ｐ’‐オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドであることを特徴とする上記導電性ゴムローラの製造方法である。
【００１２】
そして、また、本発明は、２３℃、５５％ＲＨ環境下で測定したローラの電気抵抗値が５×１０5Ω以上５×１０9Ω以下であることを特徴とする上記導電性ゴムローラの製造方法である。
【００１３】
さらに、本発明は、上記製造方法により製造された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用ローラである。
【００１４】
また、本発明は、さらに、発泡体ゴム層の表面に表面層が形成されていることを特徴とする上記電子写真装置用ローラである。
【００１５】
そして、本発明は、転写ローラであることを特徴とする上記電子写真装置用ローラである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の導電性ゴムローラの製造方法により、発泡体ゴム層のチューブ内径、外径の縦横比、及び発泡セル分布が均一で、ローラ硬度が低く、かつ、ローラ硬度や抵抗の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、該製造方法で製造される導電性ゴムローラは電子写真装置用ローラとして、特に、転写ローラとして好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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であって、該発泡体ゴム層は、主剤ゴムがエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム又はそれらの混合物であり、主剤ゴム１００質量部に対して、分子量１０００以上２０００以下の液状ポリブタジエン０．１質量部以上１０質量部以下が配され、かつ、化学発泡剤を含むゴム組成物を原料として、形成される。なお、発泡体ゴム層の形成は、ゴム組成物が円筒状にされた後、照射区間長が２ｍ以内であるマイクロ波加硫装置内で、照射強度０．５ｋＷから２．５ｋＷでマイクロ波が照射されることによることが特徴である。
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
図２に、本発明により製造される導電性ゴムローラを電子写真装置に利用した一例を示す。
【００２０】
図２に示す電子写真装置は、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している。なお、該装置には、転写ローラを有する転写装置が装着されている。
【００２１】
該装置は、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られたものである。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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が付着され、トナー像として反転現像される。
【００２４】
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。
【００２５】
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）として電子写真装置本体（不図示）外部に排出される。
【００２６】
なお、ここで、本発明の製造方法で製造された導電性ゴムローラは、必要により、表面層が設けられて、帯電ローラ２、現像スリーブ、転写ローラ６等として使用される。特に、転写ローラとして有用である。そして、該導電性ゴムローラは以下のようにして製造できる。
【００２７】
発泡体ゴム層用のゴム組成物は、主剤ゴムとしては、好ましくは、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およびそれらの混合物から選択され、これに分子量１０００から２０００の液状ポリブタジエンが配され、さらに、化学発泡剤等が配されたものである。なお、必要により、カーボンブラック等の導電材、炭酸カルシウム等の充填材、他の助剤や硫黄、有機過酸化物、トリアジン、ポリアミン等の加硫剤、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の加硫促進剤が混合されている。
【００２８】
主剤ゴムに配される液状ポリブタジエンは、分子量が１０００から２０００の間にあるものであり、その使用量は主剤ゴム１００質量部に対して０．１質量部から１０質量部である。分子量１０００未満や使用量０．１質量部未満では発泡体ゴム層が固くなりすぎ、また、分子量２０００超や１０質量部超では発泡体ゴム層が柔らくなり過ぎるため、いずれにしても好ましくない。
【００２９】
また、本発明で使用する化学発泡剤としては、発泡ゴムを製造する際に使用されるものならばいずれでも使用可能であるが、中では、ｐ，ｐ’‐オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）が好ましい。なお、化学発泡剤の使用量としては、必要とされる発泡倍率、発泡体ゴム層の硬さ等により適宜決められるが、通常、主剤ゴム１００質量部に対して１質量部から１０質量部とされる。
【００３０】
本発明においては、ゴム組成物に、さらに、ゴム分野で使用されるサブ（「ファクチス」ともいう）を配しても良い。サブは、通常、硫黄や塩素を含むものが多いが、本発明では硫黄や塩素を含まないものを用いることが好ましい。なお、市販品として、レノプレンＥＰＳ（商品名、ラインケミー株式会社）がある。サブの使用量は、発泡体ゴム層の発泡性、発泡体ゴム層の硬さ等から、主剤ゴム１００質量部に対して、１０質量部から５０質量部とするのが適当である。
【００３１】
本発明では、上記ゴム組成物を、押出機よりチューブ状に押し出し、マイクロ波加硫炉中で発泡加硫させる。その装置の概要を図３に示す。
【００３２】
図３において、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は定尺切断機である。
【００３３】
上記ゴム組成物を、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、ついで、該押出機からチューブ状に押し出されたゴム組成物は、フッ素樹脂コーティングされたメッシュ状ベルト、又はフッ素樹脂被覆コロにてＵＨＦ１２に搬送され、発泡加硫される。その後、ＵＨＦ１２で加硫されたゴム組成物はフッ素樹脂被覆コロでＨＡＶ１３に搬送され、発泡加硫が完結される。なお、ＵＨＦ１２とＨＡＶ１３間は、フッ素樹脂被覆コロで連結されている。
【００３４】
なお、ＵＨＦ１２、ＨＡＶ１３および引取機１４の長さは、例えば、順に、４ｍ、６ｍ、１ｍとすることができる。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、通常、０．１ｍ以上１．０ｍ以下となるようにする。このような構成にすると、マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）から引取機までの距離を１３ｍ程度ときわめて短いものすることが可能となっている。
【００３５】
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よりチューブ状に成形され押出されたゴム組成物は、押し出された直後にマイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）１２内に搬送され、強度０．５ｋＷ以上２．５ｋＷ以下のマイクロ波が照射区間長２ｍ以内で、照射時間０．６ｍｉｎから３．６ｍｉｎの範囲で照射され、加硫、発泡し、つづいて、熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３に搬送されて、加硫が完結される。なお、熱風加硫炉（ＨＡＶ）１３中での加硫は、好ましくは、熱風中、４ｍｉｎから１０ｍｉｎの間、１５０℃から３００℃の間で行われる。
【００３６】
なお、マイクロ波は強度０．５ｋＷ以上２．５ｋＷ以下の出力で稼動される。０．５ｋＷより小さな出力では、このような短い装置構成では、加硫発泡が不十分となり、２．５ｋＷより大きいと、ゴム組成物のチューブが過剰加熱になり、本発明のような精細な短径のゴムローラを製造するには、制御が非常に困難となる。
【００３７】
加硫、発泡後に巻引取機１４より排出された直後に、定尺切断機１５により導電性ゴムローラとするのに必要な寸法に切断する。
【００３８】
この切断された発泡ゴムチューブに、必要により、歪みを除いた後に、ホットメルト接着剤又は加硫接着剤を所定の領域に塗布したφ４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の導電性芯材を内径部に圧入し、ローラ状の成形体とする。この成形体を、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機（不図示）にて、適当な研磨条件、例えば、砥石回転速度２０００ｒｐｍ、成形体送り速度５００ｍｍ／分で、例えば、外径がφ１７ｍｍになるように研磨し、導電性ゴムローラを作成する。
【００３９】
このようにして製造される導電性ゴムローラは、例えば、図１の斜視図に示すようなものである。図１において、６１は導電性芯材であり、その周りに発泡体ゴム層６２が形成されている。なお、本発明では、さらに、この発泡体ゴム層６２の表面が紫外線、電子線等のエネルギー線で処理されていても良く、また、表面に機能性の表面層が形成されていてもかまわない。また、該導電性ゴムローラとしては、ローラは２３℃×５５％ＲＨ環境下で測定した抵抗値が５×１０5Ω以上５×１０9Ω以下であることが、電子写真用ローラとして望ましい。
【００４０】
このようにして製造した導電性ゴムローラは、そのままで、また、表面処理後に、電子写真装置用ローラとして使用可能である。なお、転写ローラとして使用するには、表面層を設けておくことが好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００４２】
以下の実施例及び比較例で使用した資材は次の通りである。
【００４３】
１）主剤ゴム
アクリロニトリルブタジエンゴム「ニポールＤＮ４０１」(商品名）、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）、日本ゼオン株式会社製
【００４４】
２）液状ポリブタジエン
液状ポリブタジエン「ポリオイル」（商品名）、日本ゼオン株式会社製、分子量１０００、２０００および３０００のもの
【００４５】
３）化学発泡剤他
ｐ，ｐ'‐オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド「ネオセルボンＮ」（商品名）、永和化成工業株式会社製
サブ：ファクチス「レノプレンＥＰＳ」（商品名）、ラインケミー株式会社製
【００４６】
以下の実施例、比較例での各種測定、評価は下記のようにした。
【００４７】
（チューブ内外径の縦横比測定方法）
チューブを任意の場所で切断し、その断面を投影機「プロファイルプロジェクター Ｖ−１２Ｂ」（商品名、ニコン株式会社製）にて、内外径各々の最大部（ａ）と最小部（ｂ）を測定し、その比を測定した。このときａ／ｂがより１に近いことが好ましい。
【００４８】
（ローラ硬度およびローラ硬度ムラの測定方法）
ゴム硬さ計「アスカー硬度計Ｃ型」（商品名、高分子計器株式会社製）を用い、荷重４．９Ｎで、導電性ゴムローラの任意の場所を周方向に９０°毎に４箇所アスカーＣ硬さを測定した。その平均をローラ硬度とし、これらの測定値の最大値と最小値の差をローラの硬度ムラとした。なお、ローラ硬度は３０°以下であることが好ましく、ローラ硬度ムラは０°に近いほど、すなわち、０°が好ましい。
【００４９】
（ローラの電気抵抗ムラの測定方法）
製造後４８時間２３℃×５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ環境）に置いた導電性ゴムローラの芯材の両端部に各４．９Ｎの荷重をかけて、外径３０ｍｍのアルミニウム製ドラムに圧着し、アルミニウム製ドラムを３０ｒｐｍで回転させた。この状態で導電性ゴムローラ連れ回りさせ、回転が安定したところで、芯材とアルミニウム製ドラムとの間に２ｋＶの電圧を印加して、３秒間抵抗値を測定し、その平均を該導電性ゴムローラの抵抗値とした。また、この時の抵抗値の最大値と最小値の比（最大値／最小値）の対数をローラの抵抗ムラとした。なお、抵抗ムラは１．２未満であることが好ましい。
【００５０】
（セル径分布の確認方法）
チューブを任意の場所で切断し、その断面をビデオマイクロ「デジタルマイクロスコープＶＨ―８０００」（商品名、キーエンス株式会社製）にて確認し、外径側のセル径と内径側のセル径の大きさの違いを確認した。その結果を下記基準で評価した。
○：外径側のセル径と内径側のセル径に差が無い。
△：やや差がある。
×：差がある。
【００５１】
実施例１〜６
主剤ゴムとして、エピクロルヒドリンゴム１００質量部（実施例１〜５）またはアクリロニトリルブタジエンゴム１００質量部（実施例６）を用い、分子量１０００または２０００の液状ポリブタジエンおよびサブを表１に示す量を配合し、さらに発泡剤、加硫剤および加硫促進剤を含むゴム組成物を図３に示す装置にて、発泡体ゴム層用チューブを作成した。なお、押出し機より押出されたゴム組成物にはマイクロ波が照射距離約２ｍで、照射強度を表１に示すようにした。次いで、長さ２４０ｍｍに切断した該チューブに表面に化学ニッケルメッキを施した径６ｍｍ長さ２６０ｍｍの鉄製芯材を挿入し、表面を研磨して外径１７ｍｍのローラを得た。
【００５２】
なお、芯材挿入前に、チューブ切断面で、チューブ内外径の縦横比およびセル径分布を測定し、得られたローラでローラ硬度、同硬度ムラおよび周方向の抵抗ムラを測定した。得られた結果を表１に示した。
【００５３】
【表１】
【００５４】
本発明の条件にあった実施例では、チューブ内外径の縦横比が１に限りなく近く、またセル径分布が均一になっている。更にローラ硬度ムラも小さく、抵抗ムラも１．２以下と十分に小さいものである。
【００５５】
比較例１〜６
主剤ゴムとして、エピクロルヒドリンゴム１００質量部を用い、液状ポリブタジエンおよびサブを表２のようにし、マイクロ波照射出力を表２に記載のようにして、本発明の条件に合わない条件で、発泡体ゴム層用チューブを作成した。その後得られたチューブを用い、実施例１と同様にローラを作成し、評価も行った。結果を表２に示した。なお、比較例１、２では液状ポリブタジエンの使用量が多くて、上手く成形できなかった。
【００５６】
【表２】
【００５７】
これら比較例３〜６では、ローラ硬度が高く、チューブ内外径の縦横比、セル径分布、周方向の硬度ムラ、周方向の抵抗ムラがいずれも大きかった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る導電性ゴムゴムローラの斜視図である。
【図２】本発明に係る電子写真装置の説明図である。
【図３】本発明に用いる加硫成形装置の説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 感光ドラム
２ 帯電装置
３ 露光手段
４ 現像装置
５ トナー
６ 転写ローラ
７ 記録媒体
８ クリーニングブレード
９ 廃トナー容器
１０ 定着装置
１１ 押出し機
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 芯材
６２ 弾性層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写装置、プリンター、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ゴムローラの製造方法に関し、更には該導電性ゴムローラを転写ローラ等に用いた電子写真装置用ローラに関するものである。
【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（以下、電子写真装置）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。
【０００３】
従来、これらのゴムローラの製造は、芯材の周りに発泡体ゴム層を設けることが行われている。この発泡体ゴム層の形成はゴム原料を発泡ゴムチューブとし、その発泡ゴムチューブに芯材を圧入することによることが多い。そしてその製造法として、高圧蒸気による加硫缶加硫（特許文献１）、筒型等による金型加硫（特許文献２）、マイクロ波照射によるマイクロ波加硫（特許文献３）が挙げられる。
【０００４】
これらの方法は、例えば、加硫缶加硫は発泡体のセルが不均一で所望のセルを表面に出すために多量の研磨を行わなくてはならず、金型加硫においては段取りに時間が掛かり且つ、金型洗浄を行う必要があるので、量を数多く作るのには不向きであった。
【０００５】
また、マイクロ波加硫では段取りが良く、セルも均一となるが、ゴムが軟化した時にチューブが潰れてしまい、チューブ内外径の縦横比が不均一となってしまうことが挙げられる。更にこのチューブの不均一に起因して周方向の硬度、抵抗ムラの原因となっていた。発泡ゴムチューブの製造には主剤ゴムに化学発泡剤を配合するが、この化学発泡剤としてｐ，ｐ'‐オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）が分解温度、ガス発生量等から好ましく使用されている。しかし、発泡剤としてＯＢＳＨを使うと、その分解温度が低いため短時間で昇温した場合ガス抜けが起こり、小径のセルになってしまうことが知られている。このことが原因となり、セル壁が厚くなり、ローラ硬度が低いローラを作ることは困難であった。
【０００６】
このような現況下、これからの複写機、プリンター等に使用されるローラには、ローラ硬度が低く、周方向の硬度や抵抗のムラが無いものが求められている。そのため、発泡体ゴム層用の発泡ゴムチューブにおいて、発泡セルやチューブ内径、外径の縦横比が均一であり、ローラ硬度が低く、周方向の硬さや抵抗のムラが無く、更には段取り性や生産性の良い製造方法が求められている。
【特許文献１】特開平１１−１１４９７８号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１８５９号公報
【特許文献３】特開平１１−２０１１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち、本発明は、転写ローラ、帯電ローラ、現像ローラ等の電子写真装置用ローラとして用いる、発泡セル分布が均一で、ローラ硬度が低く、硬度や抵抗のムラの無い導電性ゴムローラを、段取り性や生産性よく製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討し、ゴム原料として、主剤ゴムをアクリルニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）やエピクロルヒドリンゴム（ＣＨＲ）とし、さらに、特定分子量の液状ポリブタジエンを配合したならば、良好な生産性とローラ性能が得られることを見出し、ついに、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、導電性芯材上にゴム組成物からなる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、該ゴム組成物中の主剤ゴムが、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムまたはそれらの混合物であり、該ゴム組成物は、主剤ゴム１００質量部に対し、分子量１０００以上２０００以下の液状ポリブタジエン０．１質量部以上１０質量部以下を含有しており、さらに、化学発泡剤を含むものであり、該発泡体ゴム層を、ゴム組成物が円筒状に押し出された後、照射距離が２ｍ以内で、照射強度０．５ｋＷ以上２．５ｋＷ以下のマイクロ波を照射することにより成形す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。
【００１０】
また、本発明は、ゴム組成物が、さらに、硫黄及び塩素を含有しないサブを、主剤ゴム１００質量部に対して、１０質量部以上５０質量部以下で添加されていることを特徴とする上記導電性ゴムローラの製造方法である。
【００１１】
そして、本発明は、化学発泡剤が、ｐ，ｐ’‐オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドであることを特徴とする上記導電性ゴムローラの製造方法である。
【００１２】
そして、また、本発明は、２３℃、５５％ＲＨ環境下で測定したローラの電気抵抗値が５×１０5Ω以上５×１０9Ω以下であることを特徴とする上記導電性ゴムローラの製造方法である。
【００１３】
さらに、本発明は、上記製造方法により製造された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用ローラである。
【００１４】
また、本発明は、さらに、発泡体ゴム層の表面に表面層が形成されていることを特徴とする上記電子写真装置用ローラである。
【００１５】
そして、本発明は、転写ローラであることを特徴とする上記電子写真装置用ローラである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の導電性ゴムローラの製造方法により、発泡体ゴム層のチューブ内径、外径の縦横比、及び発泡セル分布が均一で、ローラ硬度が低く、かつ、ローラ硬度や抵抗の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、該製造方法で製造される導電性ゴムローラは電子写真装置用ローラとして、特に、転写ローラとして好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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であって、該発泡体ゴム層は、主剤ゴムがエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム又はそれらの混合物であり、主剤ゴム１００質量部に対して、分子量１０００以上２０００以下の液状ポリブタジエン０．１質量部以上１０質量部以下が配され、かつ、化学発泡剤を含むゴム組成物を原料として、形成される。なお、発泡体ゴム層の形成は、ゴム組成物が円筒状にされた後、照射区間長が２ｍ以内であるマイクロ波加硫装置内で、照射強度０．５ｋＷから２．５ｋＷでマイクロ波が照射されることによることが特徴である。
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
図２に、本発明により製造される導電性ゴムローラを電子写真装置に利用した一例を示す。
【００２０】
図２に示す電子写真装置は、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している。なお、該装置には、転写ローラを有する転写装置が装着されている。
【００２１】
該装置は、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られたものである。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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が付着され、トナー像として反転現像される。
【００２４】
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。
【００２５】
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）として電子写真装置本体（不図示）外部に排出される。
【００２６】
なお、ここで、本発明の製造方法で製造された導電性ゴムローラは、必要により、表面層が設けられて、帯電ローラ２、現像スリーブ、転写ローラ６等として使用される。特に、転写ローラとして有用である。そして、該導電性ゴムローラは以下のようにして製造できる。
【００２７】
発泡体ゴム層用のゴム組成物は、主剤ゴムとしては、好ましくは、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およびそれらの混合物から選択され、これに分子量１０００から２０００の液状ポリブタジエンが配され、さらに、化学発泡剤等が配されたものである。なお、必要により、カーボンブラック等の導電材、炭酸カルシウム等の充填材、他の助剤や硫黄、有機過酸化物、トリアジン、ポリアミン等の加硫剤、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の加硫促進剤が混合されている。
【００２８】
主剤ゴムに配される液状ポリブタジエンは、分子量が１０００から２０００の間にあるものであり、その使用量は主剤ゴム１００質量部に対して０．１質量部から１０質量部である。分子量１０００未満や使用量０．１質量部未満では発泡体ゴム層が固くなりすぎ、また、分子量２０００超や１０質量部超では発泡体ゴム層が柔らくなり過ぎるため、いずれにしても好ましくない。
【００２９】
また、本発明で使用する化学発泡剤としては、発泡ゴムを製造する際に使用されるものならばいずれでも使用可能であるが、中では、ｐ，ｐ’‐オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）が好ましい。なお、化学発泡剤の使用量としては、必要とされる発泡倍率、発泡体ゴム層の硬さ等により適宜決められるが、通常、主剤ゴム１００質量部に対して１質量部から１０質量部とされる。
【００３０】
本発明においては、ゴム組成物に、さらに、ゴム分野で使用されるサブ（「ファクチス」ともいう）を配しても良い。サブは、通常、硫黄や塩素を含むものが多いが、本発明では硫黄や塩素を含まないものを用いることが好ましい。なお、市販品として、レノプレンＥＰＳ（商品名、ラインケミー株式会社）がある。サブの使用量は、発泡体ゴム層の発泡性、発泡体ゴム層の硬さ等から、主剤ゴム１００質量部に対して、１０質量部から５０質量部とするのが適当である。
【００３１】
本発明では、上記ゴム組成物を、押出機よりチューブ状に押し出し、マイクロ波加硫炉中で発泡加硫させる。その装置の概要を図３に示す。
【００３２】
図３において、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は定尺切断機である。
【００３３】
上記ゴム組成物を、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、ついで、該押出機からチューブ状に押し出されたゴム組成物は、フッ素樹脂コーティングされたメッシュ状ベルト、又はフッ素樹脂被覆コロにてＵＨＦ１２に搬送され、発泡加硫される。その後、ＵＨＦ１２で加硫されたゴム組成物はフッ素樹脂被覆コロでＨＡＶ１３に搬送され、発泡加硫が完結される。なお、ＵＨＦ１２とＨＡＶ１３間は、フッ素樹脂被覆コロで連結されている。
【００３４】
なお、ＵＨＦ１２、ＨＡＶ１３および引取機１４の長さは、例えば、順に、４ｍ、６ｍ、１ｍとすることができる。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、通常、０．１ｍ以上１．０ｍ以下となるようにする。このような構成にすると、マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）から引取機までの距離を１３ｍ程度ときわめて短いものすることが可能となっている。
【００３５】
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よりチューブ状に成形され押出されたゴム組成物は、押し出された直後にマイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）１２内に搬送され、強度０．５ｋＷ以上２．５ｋＷ以下のマイクロ波が照射区間長２ｍ以内で、照射時間０．６ｍｉｎから３．６ｍｉｎの範囲で照射され、加硫、発泡し、つづいて、熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３に搬送されて、加硫が完結される。なお、熱風加硫炉（ＨＡＶ）１３中での加硫は、好ましくは、熱風中、４ｍｉｎから１０ｍｉｎの間、１５０℃から３００℃の間で行われる。
【００３６】
なお、マイクロ波は強度０．５ｋＷ以上２．５ｋＷ以下の出力で稼動される。０．５ｋＷより小さな出力では、このような短い装置構成では、加硫発泡が不十分となり、２．５ｋＷより大きいと、ゴム組成物のチューブが過剰加熱になり、本発明のような精細な短径のゴムローラを製造するには、制御が非常に困難となる。
【００３７】
加硫、発泡後に巻引取機１４より排出された直後に、定尺切断機１５により導電性ゴムローラとするのに必要な寸法に切断する。
【００３８】
この切断された発泡ゴムチューブに、必要により、歪みを除いた後に、ホットメルト接着剤又は加硫接着剤を所定の領域に塗布したφ４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の導電性芯材を内径部に圧入し、ローラ状の成形体とする。この成形体を、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機（不図示）にて、適当な研磨条件、例えば、砥石回転速度２０００ｒｐｍ、成形体送り速度５００ｍｍ／分で、例えば、外径がφ１７ｍｍになるように研磨し、導電性ゴムローラを作成する。
【００３９】
このようにして製造される導電性ゴムローラは、例えば、図１の斜視図に示すようなものである。図１において、６１は導電性芯材であり、その周りに発泡体ゴム層６２が形成されている。なお、本発明では、さらに、この発泡体ゴム層６２の表面が紫外線、電子線等のエネルギー線で処理されていても良く、また、表面に機能性の表面層が形成されていてもかまわない。また、該導電性ゴムローラとしては、ローラは２３℃×５５％ＲＨ環境下で測定した抵抗値が５×１０5Ω以上５×１０9Ω以下であることが、電子写真用ローラとして望ましい。
【００４０】
このようにして製造した導電性ゴムローラは、そのままで、また、表面処理後に、電子写真装置用ローラとして使用可能である。なお、転写ローラとして使用するには、表面層を設けておくことが好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００４２】
以下の実施例及び比較例で使用した資材は次の通りである。
【００４３】
１）主剤ゴム
アクリロニトリルブタジエンゴム「ニポールＤＮ４０１」(商品名）、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）、日本ゼオン株式会社製
【００４４】
２）液状ポリブタジエン
液状ポリブタジエン「ポリオイル」（商品名）、日本ゼオン株式会社製、分子量１０００、２０００および３０００のもの
【００４５】
３）化学発泡剤他
ｐ，ｐ'‐オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド「ネオセルボンＮ」（商品名）、永和化成工業株式会社製
サブ：ファクチス「レノプレンＥＰＳ」（商品名）、ラインケミー株式会社製
【００４６】
以下の実施例、比較例での各種測定、評価は下記のようにした。
【００４７】
（チューブ内外径の縦横比測定方法）
チューブを任意の場所で切断し、その断面を投影機「プロファイルプロジェクター Ｖ−１２Ｂ」（商品名、ニコン株式会社製）にて、内外径各々の最大部（ａ）と最小部（ｂ）を測定し、その比を測定した。このときａ／ｂがより１に近いことが好ましい。
【００４８】
（ローラ硬度およびローラ硬度ムラの測定方法）
ゴム硬さ計「アスカー硬度計Ｃ型」（商品名、高分子計器株式会社製）を用い、荷重４．９Ｎで、導電性ゴムローラの任意の場所を周方向に９０°毎に４箇所アスカーＣ硬さを測定した。その平均をローラ硬度とし、これらの測定値の最大値と最小値の差をローラの硬度ムラとした。なお、ローラ硬度は３０°以下であることが好ましく、ローラ硬度ムラは０°に近いほど、すなわち、０°が好ましい。
【００４９】
（ローラの電気抵抗ムラの測定方法）
製造後４８時間２３℃×５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ環境）に置いた導電性ゴムローラの芯材の両端部に各４．９Ｎの荷重をかけて、外径３０ｍｍのアルミニウム製ドラムに圧着し、アルミニウム製ドラムを３０ｒｐｍで回転させた。この状態で導電性ゴムローラ連れ回りさせ、回転が安定したところで、芯材とアルミニウム製ドラムとの間に２ｋＶの電圧を印加して、３秒間抵抗値を測定し、その平均を該導電性ゴムローラの抵抗値とした。また、この時の抵抗値の最大値と最小値の比（最大値／最小値）の対数をローラの抵抗ムラとした。なお、抵抗ムラは１．２未満であることが好ましい。
【００５０】
（セル径分布の確認方法）
チューブを任意の場所で切断し、その断面をビデオマイクロ「デジタルマイクロスコープＶＨ―８０００」（商品名、キーエンス株式会社製）にて確認し、外径側のセル径と内径側のセル径の大きさの違いを確認した。その結果を下記基準で評価した。
○：外径側のセル径と内径側のセル径に差が無い。
△：やや差がある。
×：差がある。
【００５１】
実施例１〜６
主剤ゴムとして、エピクロルヒドリンゴム１００質量部（実施例１〜５）またはアクリロニトリルブタジエンゴム１００質量部（実施例６）を用い、分子量１０００または２０００の液状ポリブタジエンおよびサブを表１に示す量を配合し、さらに発泡剤、加硫剤および加硫促進剤を含むゴム組成物を図３に示す装置にて、発泡体ゴム層用チューブを作成した。なお、押出し機より押出されたゴム組成物にはマイクロ波が照射距離約２ｍで、照射強度を表１に示すようにした。次いで、長さ２４０ｍｍに切断した該チューブに表面に化学ニッケルメッキを施した径６ｍｍ長さ２６０ｍｍの鉄製芯材を挿入し、表面を研磨して外径１７ｍｍのローラを得た。
【００５２】
なお、芯材挿入前に、チューブ切断面で、チューブ内外径の縦横比およびセル径分布を測定し、得られたローラでローラ硬度、同硬度ムラおよび周方向の抵抗ムラを測定した。得られた結果を表１に示した。
【００５３】
【表１】
【００５４】
本発明の条件にあった実施例では、チューブ内外径の縦横比が１に限りなく近く、またセル径分布が均一になっている。更にローラ硬度ムラも小さく、抵抗ムラも１．２以下と十分に小さいものである。
【００５５】
比較例１〜６
主剤ゴムとして、エピクロルヒドリンゴム１００質量部を用い、液状ポリブタジエンおよびサブを表２のようにし、マイクロ波照射出力を表２に記載のようにして、本発明の条件に合わない条件で、発泡体ゴム層用チューブを作成した。その後得られたチューブを用い、実施例１と同様にローラを作成し、評価も行った。結果を表２に示した。なお、比較例１、２では液状ポリブタジエンの使用量が多くて、上手く成形できなかった。
【００５６】
【表２】
【００５７】
これら比較例３〜６では、ローラ硬度が高く、チューブ内外径の縦横比、セル径分布、周方向の硬度ムラ、周方向の抵抗ムラがいずれも大きかった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る導電性ゴムゴムローラの斜視図である。
【図２】本発明に係る電子写真装置の説明図である。
【図３】本発明に用いる加硫成形装置の説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 感光ドラム
２ 帯電装置
３ 露光手段
４ 現像装置
５ トナー
６ 転写ローラ
７ 記録媒体
８ クリーニングブレード
９ 廃トナー容器
１０ 定着装置
１１ 押出し機
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 芯材
６２ 弾性層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性芯材上にゴム組成物からなる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、
該ゴム組成物中の主剤ゴムが、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムまたはそれらの混合物であり、
該ゴム組成物は、主剤ゴム１００質量部に対して、分子量１０００以上２０００以下の液状ポリブタジエン０．１質量部以上１０質量部以下を含有しており、さらに、化学発泡剤を含むものであり、
該発泡体ゴム層を、ゴム組成物が円筒状に押し出された後、照射区間長２ｍ以内で、照射強度０．５kＷ以上２．５ｋＷ以下のマイクロ波を照射することにより成形する
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】
ゴム組成物が、さらに、硫黄及び塩素を含有しないサブを、主剤ゴム１００質量部に対して、１０質量部以上５０質量部以下で添加されている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。
【請求項３】
化学発泡剤が、ｐ，ｐ'‐オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項４】
２３℃、５５％ＲＨ環境下で測定したローラの電気抵抗値が５×１０5Ω以上５×１０9Ω以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法により製造された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用ローラ。
【請求項６】
さらに、発泡体ゴム層の表面に表面層が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電子写真装置用ローラ。
【請求項７】
転写ローラであることを特徴とする請求項５又は６に記載の電子写真装置用ローラ。
【請求項１】
導電性芯材上にゴム組成物からなる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、
該ゴム組成物中の主剤ゴムが、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムまたはそれらの混合物であり、
該ゴム組成物は、主剤ゴム１００質量部に対して、分子量１０００以上２０００以下の液状ポリブタジエン０．１質量部以上１０質量部以下を含有しており、さらに、化学発泡剤を含むものであり、
該発泡体ゴム層を、ゴム組成物が円筒状に押し出された後、照射区間長２ｍ以内で、照射強度０．５kＷ以上２．５ｋＷ以下のマイクロ波を照射することにより成形する
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】
ゴム組成物が、さらに、硫黄及び塩素を含有しないサブを、主剤ゴム１００質量部に対して、１０質量部以上５０質量部以下で添加されている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。
【請求項３】
化学発泡剤が、ｐ，ｐ'‐オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項４】
２３℃、５５％ＲＨ環境下で測定したローラの電気抵抗値が５×１０5Ω以上５×１０9Ω以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法により製造された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用ローラ。
【請求項６】
さらに、発泡体ゴム層の表面に表面層が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電子写真装置用ローラ。
【請求項７】
転写ローラであることを特徴とする請求項５又は６に記載の電子写真装置用ローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１７６０２７（Ｐ２００８−１７６０２７Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９０９０（Ｐ２００７−９０９０）
【出願日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【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２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]