導電性ゴムローラーの製造方法、導電性ゴムローラー及び転写ローラー
【課題】 周方向のセル分布が均一で、硬度、抵抗ムラのないものとする、特に単層からなるゴム組成物のチューブの導電性ゴムローラーの製造方法、その製造方法により得られる導電性ゴムローラー及び転写ローラーを提供することである。
【解決手段】 導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法であって、該ゴム層はアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムとを含むものであり、該ゴム層のゴム材料の加硫発泡温度より低い温度の加熱空気雰囲気としたマイクロ波加硫炉中でマイクロ波を照射したときに該ゴム層の温度が２００℃〜２５０℃になる工程、により加硫発泡させることを特徴とする導電性ゴムローラーの製造方法、その製造方法により得られる導電性ゴムローラー及び転写ローラー。
【解決手段】 導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法であって、該ゴム層はアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムとを含むものであり、該ゴム層のゴム材料の加硫発泡温度より低い温度の加熱空気雰囲気としたマイクロ波加硫炉中でマイクロ波を照射したときに該ゴム層の温度が２００℃〜２５０℃になる工程、により加硫発泡させることを特徴とする導電性ゴムローラーの製造方法、その製造方法により得られる導電性ゴムローラー及び転写ローラー。
【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ー及びその製造方法に関し、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ーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター等、電子写真方式の画像形成装置の多くに帯電ローラー、転写ローラー及び現像ローラー等の導電性ゴムローラーが用いられている。これらのゴムローラーに導電性を付与するのにカーボンブラック等の導電性の充填材を加える方法、あるいは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等のイオン導電性のゴム材料を配合する方法が挙げられる。これらのローラーは各々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、これらのゴムローラーは用途の上で長時間通電される。そのため、抵抗値の変動が小さいゴム材料が望ましく、また、製造方法の問題等から転写ローラーや帯電ローラーではアクリロニトリルブタジエンゴムやエピクロロヒドリンゴム等のゴム材料が広く使用されている（特許文献１及び２）。
【０００３】
これらのローラーに用いるゴム材料は、加硫剤、発泡剤、充填剤等を混練した原料組成物を用い、金型や押し出し機等で未加硫の円筒状ゴム成形体とした後、この未加硫の成形体を加熱により加硫・発泡させて円筒状の発泡体に調製される。その後、円筒状の発泡体に芯金を圧入し、外径を円筒研磨してローラー形状にする手法が用いられている。
【０００４】
上記円筒状の発泡体の製造方法としては、例えば高圧蒸気による加硫缶加硫、筒型等による金型加硫、マイクロ波照射によるＵＨＦ加硫が知られている（例えば特許文献３〜６）。しかしながら、加硫缶加硫で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ため、量を数多く作るのには不向きであった。一方、ＵＨＦ加硫では段取りが良く、セルも均一となりうるが、ゴムチューブが炉内で軟化した時にコンベアやローラーとの接触面が増大し、セルの発泡ムラが増加することがあった。更に、ＵＨＦ炉の温度が高い場合では更にゴムが軟化し、チューブの内径が保持できず、チューブの製造が困難となる場合があった。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（特許文献５）。上記内外径の不均一に対して、複層構造のチューブを用いて内層のゴム組成物を選択的に加硫してチューブの内径を保持することが報告されている（特許文献６）。
【０００５】
しかし、単層からなるゴム組成物のチューブの製造方法については未だ改善されていない。
【特許文献１】特開平１０−１７１２１０号公報
【特許文献２】特開２００２−７０８３５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２００３−２４６４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決することであり、画像形成装置に用いられる導電性ゴムローラーの製造方法に関して、周方向のセル分布が均一で、硬度、抵抗ムラのないものとする、特に単層からなるゴム組成物のチューブの導電性ゴムローラーの製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、上記導電性ゴムローラーの製造方法の結果物としての導電性ゴムローラー及び、其の用途形態としての転写ローラーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従って、導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法であって、該ゴム層はアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムとを含むものであり、該ゴム層のゴム材料の加硫発泡温度より低い温度の加熱空気雰囲気としたマイクロ波加硫炉中でマイクロ波を照射したときに該ゴム層の温度が２００℃〜２５０℃になる工程、により加硫発泡させることを特徴とする導電性ゴムローラーの製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明に従って、画像形成装置に用いられる導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーが上記導電性ゴムローラーの製造方法により製造されたものであることを特徴とする導電性ゴムローラーが提供される。
【００１０】
更に、本発明に従って、画像形成装置の転写装置に搭載される転写ローラーが上記導電性ゴムローラーであることを特徴とする転写ローラーが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
上記製造方法により、特に単層からなるゴム組成物のチューブにおいて、周方向のセルムラが無く、硬度、抵抗ムラの無い導電性ゴムローラーを提供することが可能となる。
【００１２】
従って、上記製造方法による導電性ゴムローラーは画像形成装置用ローラーとして、特には転写ローラー等に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】
【００１３】
本発明は、導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法において、該ゴム層はアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムとを含むものであり、該ゴム層のゴム材料の加硫発泡温度より低い温度の加熱空気雰囲気としたマイクロ波加硫炉中でのマイクロ波を照射したときに該ゴム層の温度が２００℃〜２５０℃になる工程、により加硫発泡されことを特徴とした導電性ゴムローラー製造方法であり、該ゴム層はチウラム系促進剤とチアゾール系促進剤とを含み、該チウラム系促進剤の分子量が２００以上６５０以下であることが好ましい。また、其のようにして製造された導電性ゴムローラーであり、用途としての転写ローラーである。
【００１４】
以下に、本発明を更に詳しく、実施をするための最良の形態について説明する。
【００１５】
（画像形成装置）
図２に、本発明に係る導電性ゴムローラー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、転写ローラーを有する転写装置が装着されている。
【００１６】
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。
【００１７】
感光ドラム１表面は、接触帯電部材としての帯電ローラー２によって均一に帯電される。帯電ローラー２は、感光ドラム１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。帯電ローラー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。
【００１８】
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。
【００１９】
一方、給紙部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と転写ローラー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ー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。
【００２０】
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外部に排出される。
【００２１】
（導電性ゴムローラー）
本発明にかかる導電性ゴムローラーの製造方法について以下に説明する。
【００２２】
（ゴム材料）
本発明にかかる導電性ゴムローラーに使用される原料ゴムは、ゴム主成分として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、これを所定量混合する。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等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等の高分子材料等や、これらゴム、エラストマー、樹脂の混合物を用いることができる。
【００２３】
（導電材・充填材）
また、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、また、前記ゴムに導電性を付与するために添加される導電性物質は、公知の物質を用いることが可能である。例えば、導電性粒子として、導電性カーボンブラック、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２とＳｂＯ３の固溶体等の金属酸化物、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉末等、また、イオン導電剤として、ＬｉＣｌＯ４、ＮａＳＣＮ等が挙げられ、前記ゴムに単独で若しくは複数を添加し分散させることによって、所望の電気抵抗を得ることが可能である。また、ゴム主鎖中あるいは側鎖に極性を有する分子等を導入することにより導電化することもできる。
【００２４】
（発泡剤）
発泡剤としては、有機発泡剤、例えばＡ．Ｄ．Ｃ．Ａ（アゾジカルボンアミド）系、Ｄ．Ｐ．Ｔ（ジニトロソペンタメチレンテトラアミン）系、Ｔ．Ｓ．Ｈ（Ｐ．トルエンスルホニルヒドラジド）系、Ｏ．Ｂ．Ｓ．Ｈ（オキシビスベンゼンスルフェニルヒドラジド）系等を単独で若しくは混合して用いることが可能である。発泡剤の分解温度は、尿素樹脂や酸化亜鉛等の発泡助剤等を加えて低下させることもできる。
【００２５】
（発泡助剤）
発泡助剤としては、尿素系化合物、酸化亜鉛及び酸化鉛等の金属酸化物、サリチル酸やステアリン酸等を主成分とする化合物等が挙げられ、発泡剤に対応して添加することができる。
【００２６】
（加硫剤・加硫促進剤）
本発明に用いられる加硫剤は、硫黄や金属酸化物等が挙げられ、加硫促進剤は各種知られているが、チアゾール系促進剤及びチウラム系促進剤を使用している。チアゾール系促進剤及びチウラム系促進剤の併用はＣセット性に効果があることが一般的に知られている。具体的なチアゾール系促進剤としては、２−メルカプトベンゾチアゾール及びジベンゾチアジルジスルフィド等があるが、本発明ではスコーチ性が少なく、チウラム系促進剤との併用に使用されるジベンゾチアジルジスルフィドが好ましい。また、チウラム系促進剤としては、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド、及びジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等が知られている。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を適用している。なお、その他のチアゾール系促進剤及びチウラム促進剤においても使用条件を整えることで本発明に適用可能である。
【００２７】
本発明におけるチウラム系促進剤（Ａ）の分子量は２００以上６５０以下である場合が好ましく、分子量が２００未満であると、加硫速度が速くなりＵＨＦ加硫において充分な発泡が得られ難くなる。一方、６５０を超えると架橋密度が低くなるので、ローラーのＣセットによる白スジが画像上に発生するという問題が生ずる。
【００２８】
次に、本発明を実証する導電性ゴムローラー（図１）は以下のようにして作製した。
【００２９】
（製造方法）
図３は導電性ゴムローラーのマイクロ波を用いた連続加硫による製造装置を示し、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（以下、ＵＨＦとする）、１３は熱風加硫装置（以下、ＨＡＶとする）、１４は引取機、１５は定尺切断機で構成される。
【００３０】
上記ゴム材料は、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、上記押出機１１に投入している。上記ＵＨＦ１２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂でコーティングされたメッシュのベルト、又はＰＴＦＥ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、ＨＡＶ１３はＰＴＦＥ樹脂を被覆したコロで搬送を行っている。ＵＨＦ１２とＨＡＶ１３との間は、ＰＴＦＥ樹脂を被覆したコロで連結されている。
【００３１】
上記装置１２、１３及び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。ＵＨＦ１２とＨＡＶ１３との間、及びＨＡＶ１３と引取機１４との間は、０．１〜１．０ｍとなるように設定されている。
【００３２】
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チューブは、該押出機１１より押し出された直後にＵＨＦ１２内に搬送され、該ゴムチューブにマイクロ波を照射させて、該ゴムチューブの温度を２００℃〜２５０℃に加熱させて加硫発泡し、つづいて、ＨＡＶ１３に搬送し、加硫を完了させている。
【００３３】
上記ＵＨＦ炉において炉の加熱空気雰囲気の設定は、該ゴムチューブの加硫発泡温度以下としている。この温度にすることにより該ゴムチューブの軟化によるコンベア、搬送ローラーとの接触面の増大を最小限に防ぎ、周方向のセルムラを無くしている。
【００３４】
即ち、このときに炉の加熱空気雰囲気の設定を該ゴムチューブの加硫発泡温度より高くとすると、加硫及び発泡が早くなり、加硫と発泡とのコントロールが困難となる。特に、加硫速度の加速が著しくなると該ゴムチューブの外側からも加硫が始まるため、発泡時の膨張が抑制されて小径化、内径側の変形が起る。なお、加硫発泡温度以下の場合でも、製造条件の管理を行う上では、季節変動の影響を防ぐために室温以上でかつ該ゴムチューブの粘度低下が少ない温度条件が好ましい。なお、本発明の実施例に用いたゴム配合においては加硫発泡温度が約１６０℃であるため、ＵＨＦ炉の温度は６０℃〜１００℃に設定している。
【００３５】
更に、マイクロ波を照射し、該ゴムチューブの温度を２００℃〜２５０℃とすることで均一な発泡を実現している。ゴムチューブの温度を上記範囲にすることで、発泡反応をより早く進行させ、発泡セルをゴムチューブの骨格として形成させ、ゴムの軟化を伴ってもチューブ形状の保持を実現している。なお、該ゴムチューブの温度が２００℃未満となると、加硫、発泡共に不十分となり、本発明で提供する導電性ゴムローラーは得られない。一方、２５０℃を超える加熱をした場合、過加硫となる場合があり、更には発火の危険性もあり、品質だけではなく生産面においても問題が生ずる。
【００３６】
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、ローラー状の成形体を得た。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φ１７ｍｍになるように研磨し、導電性発泡ゴムローラーを作製した。
【００３７】
次に、本発明の評価方法について説明する。
【００３８】
（マイクロ波照射時のゴム温度の測定方法）
蛍光温度計（安立計器（株）製、蛍光式光ファイバー温度計ＦＬ−２０００）を使い、押出機より押し出された未加硫のゴムチューブ内部に蛍光温度計の検知部を差し込み、ＵＨＦ内に未加硫のゴムチューブと共に搬送し、その時の温度を測定した。
【００３９】
（硬度ムラの測定方法）
硬度計（アスカーＣ型、４．９Ｎ荷重）を使い、導電性ゴムローラーにしたチューブの任意の場所を周方向に９０°毎４箇所測定し、その最大値と最小値の差を硬度ムラと表した。硬度差は０か、０に近いほど好ましい。
【００４０】
（ローラーの電気抵抗ムラの測定方法）
ローラー抵抗は、Ｎ／Ｎ（２３℃／５５％ＲＨ）環境下において４８時間の放置後、導電性ゴムローラーの軸体に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにし、外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着し、回転させた状態で、軸体とアルミドラムとの間に２ｋＶの電圧を印加して測定した。この時の抵抗値の最大と最小の差を桁で表した。差は１．２桁未満が好ましい。
【００４１】
（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（キーエンス デジタルマイクロスコープＶＨ−８０００）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。このとき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く、差がないものを○、差があるものを×、やや差があるものを△とした。
【実施例】
【００４２】
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ーのみに限定されるものではなく、帯電ローラー、現像ローラーにも展開可能である。
【００４３】
なお、各実施例及び比較例で使用したゴム配合及び質量部は以下の通りである。このゴム配合において加硫発泡温度は約１６０℃である。
・アクリロニトリルブタジエンゴム［商品名：ＤＮ４０１ＬＬ 日本ゼオン（株）社製］ ８４質量部
・エピクロルヒドリンゴム［商品名：ゼクロン３１０６ 日本ゼオン（株）社製］１６質量部
・導電性カーボンブラック[商品名：旭＃３５ 旭カーボン（株）社製] １０質量部
・酸化亜鉛[商品名：亜鉛華２種 ハクスイテック(株)社製] ５質量部
・ステアリン酸[商品名：ルナックＳ 花王(株)社製] １質量部
・チアゾール系促進剤：ジベンゾチアジルジスルフィド ［商品名：ノクセラーＤＭ−Ｐ 大内新興化学（株）社製］ ２質量部
・チウラムジスルフィド系促進剤：テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスィド ［商品名：ノクセラーＴＯＴ−Ｎ（分子量６３３．１８） 大内新興化学（株）社製］ ２.５質量部
・硫黄［商品名：サルファックスＰＭＣ 鶴見化学（株）社製］ ２質量部
・アゾジカルボンアミド［商品名：セルマルクＭ２５７ 三協化成(株)社製］ ４質量部
・尿素[商品名：セルマルクＭ２５８ 三協化成(株)社製] ２質量部
（実施例）
本発明で提供しているゴム材料としてアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムで構成された該ゴム層の温度を２００℃〜２５０℃に加熱させた際の条件を複数設定し、実施例とした。結果を表１に示す。
【００４４】
この結果より、セルが均一で硬度ムラも小さく、抵抗ムラも１．２桁以下になることがわかる。
【００４５】
（比較例）
本発明の定義外の事例を複数設定し、比較例とした。ゴム温度が本発明の範囲に達しない例では加硫、発泡が不十分となり適切なゴムチューブが得られず、ローラーとして作製できなかった。また、ゴム温度が本発明の範囲内であっても、ＵＨＦ炉の温度が加硫発泡温度に達している場合では、周方向のセルムラが生じ、そのため硬度ムラ、抵抗ムラが悪くなった。更に、ゴム温度が本発明の範囲よりも高い、あるいはＵＨＦ炉の温度が加硫発泡温度より高い場合では、加硫が早く進行してしまい、チューブ内径が潰れてしまった。結果を表２に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る導電性ゴムローラーの製造方法により得られた転写ローラーの全体断面図である。
【図２】本発明に係る導電性ゴムローラーを具備する画像形成装置の全体断面図である。
【図３】本発明に係る導電性ゴムローラーの製造方法で用いられる加硫成形装置の全体断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
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 転写ローラー
６１ 芯金
６２ 弾性層
７ 転写材
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
【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ー及びその製造方法に関し、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ーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター等、電子写真方式の画像形成装置の多くに帯電ローラー、転写ローラー及び現像ローラー等の導電性ゴムローラーが用いられている。これらのゴムローラーに導電性を付与するのにカーボンブラック等の導電性の充填材を加える方法、あるいは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等のイオン導電性のゴム材料を配合する方法が挙げられる。これらのローラーは各々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、これらのゴムローラーは用途の上で長時間通電される。そのため、抵抗値の変動が小さいゴム材料が望ましく、また、製造方法の問題等から転写ローラーや帯電ローラーではアクリロニトリルブタジエンゴムやエピクロロヒドリンゴム等のゴム材料が広く使用されている（特許文献１及び２）。
【０００３】
これらのローラーに用いるゴム材料は、加硫剤、発泡剤、充填剤等を混練した原料組成物を用い、金型や押し出し機等で未加硫の円筒状ゴム成形体とした後、この未加硫の成形体を加熱により加硫・発泡させて円筒状の発泡体に調製される。その後、円筒状の発泡体に芯金を圧入し、外径を円筒研磨してローラー形状にする手法が用いられている。
【０００４】
上記円筒状の発泡体の製造方法としては、例えば高圧蒸気による加硫缶加硫、筒型等による金型加硫、マイクロ波照射によるＵＨＦ加硫が知られている（例えば特許文献３〜６）。しかしながら、加硫缶加硫で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ため、量を数多く作るのには不向きであった。一方、ＵＨＦ加硫では段取りが良く、セルも均一となりうるが、ゴムチューブが炉内で軟化した時にコンベアやローラーとの接触面が増大し、セルの発泡ムラが増加することがあった。更に、ＵＨＦ炉の温度が高い場合では更にゴムが軟化し、チューブの内径が保持できず、チューブの製造が困難となる場合があった。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（特許文献５）。上記内外径の不均一に対して、複層構造のチューブを用いて内層のゴム組成物を選択的に加硫してチューブの内径を保持することが報告されている（特許文献６）。
【０００５】
しかし、単層からなるゴム組成物のチューブの製造方法については未だ改善されていない。
【特許文献１】特開平１０−１７１２１０号公報
【特許文献２】特開２００２−７０８３５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２００３−２４６４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決することであり、画像形成装置に用いられる導電性ゴムローラーの製造方法に関して、周方向のセル分布が均一で、硬度、抵抗ムラのないものとする、特に単層からなるゴム組成物のチューブの導電性ゴムローラーの製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、上記導電性ゴムローラーの製造方法の結果物としての導電性ゴムローラー及び、其の用途形態としての転写ローラーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従って、導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法であって、該ゴム層はアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムとを含むものであり、該ゴム層のゴム材料の加硫発泡温度より低い温度の加熱空気雰囲気としたマイクロ波加硫炉中でマイクロ波を照射したときに該ゴム層の温度が２００℃〜２５０℃になる工程、により加硫発泡させることを特徴とする導電性ゴムローラーの製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明に従って、画像形成装置に用いられる導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーが上記導電性ゴムローラーの製造方法により製造されたものであることを特徴とする導電性ゴムローラーが提供される。
【００１０】
更に、本発明に従って、画像形成装置の転写装置に搭載される転写ローラーが上記導電性ゴムローラーであることを特徴とする転写ローラーが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
上記製造方法により、特に単層からなるゴム組成物のチューブにおいて、周方向のセルムラが無く、硬度、抵抗ムラの無い導電性ゴムローラーを提供することが可能となる。
【００１２】
従って、上記製造方法による導電性ゴムローラーは画像形成装置用ローラーとして、特には転写ローラー等に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】
【００１３】
本発明は、導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法において、該ゴム層はアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムとを含むものであり、該ゴム層のゴム材料の加硫発泡温度より低い温度の加熱空気雰囲気としたマイクロ波加硫炉中でのマイクロ波を照射したときに該ゴム層の温度が２００℃〜２５０℃になる工程、により加硫発泡されことを特徴とした導電性ゴムローラー製造方法であり、該ゴム層はチウラム系促進剤とチアゾール系促進剤とを含み、該チウラム系促進剤の分子量が２００以上６５０以下であることが好ましい。また、其のようにして製造された導電性ゴムローラーであり、用途としての転写ローラーである。
【００１４】
以下に、本発明を更に詳しく、実施をするための最良の形態について説明する。
【００１５】
（画像形成装置）
図２に、本発明に係る導電性ゴムローラー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、転写ローラーを有する転写装置が装着されている。
【００１６】
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。
【００１７】
感光ドラム１表面は、接触帯電部材としての帯電ローラー２によって均一に帯電される。帯電ローラー２は、感光ドラム１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。帯電ローラー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。
【００１８】
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。
【００１９】
一方、給紙部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と転写ローラー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ー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。
【００２０】
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外部に排出される。
【００２１】
（導電性ゴムローラー）
本発明にかかる導電性ゴムローラーの製造方法について以下に説明する。
【００２２】
（ゴム材料）
本発明にかかる導電性ゴムローラーに使用される原料ゴムは、ゴム主成分として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、これを所定量混合する。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等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等の高分子材料等や、これらゴム、エラストマー、樹脂の混合物を用いることができる。
【００２３】
（導電材・充填材）
また、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、また、前記ゴムに導電性を付与するために添加される導電性物質は、公知の物質を用いることが可能である。例えば、導電性粒子として、導電性カーボンブラック、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２とＳｂＯ３の固溶体等の金属酸化物、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉末等、また、イオン導電剤として、ＬｉＣｌＯ４、ＮａＳＣＮ等が挙げられ、前記ゴムに単独で若しくは複数を添加し分散させることによって、所望の電気抵抗を得ることが可能である。また、ゴム主鎖中あるいは側鎖に極性を有する分子等を導入することにより導電化することもできる。
【００２４】
（発泡剤）
発泡剤としては、有機発泡剤、例えばＡ．Ｄ．Ｃ．Ａ（アゾジカルボンアミド）系、Ｄ．Ｐ．Ｔ（ジニトロソペンタメチレンテトラアミン）系、Ｔ．Ｓ．Ｈ（Ｐ．トルエンスルホニルヒドラジド）系、Ｏ．Ｂ．Ｓ．Ｈ（オキシビスベンゼンスルフェニルヒドラジド）系等を単独で若しくは混合して用いることが可能である。発泡剤の分解温度は、尿素樹脂や酸化亜鉛等の発泡助剤等を加えて低下させることもできる。
【００２５】
（発泡助剤）
発泡助剤としては、尿素系化合物、酸化亜鉛及び酸化鉛等の金属酸化物、サリチル酸やステアリン酸等を主成分とする化合物等が挙げられ、発泡剤に対応して添加することができる。
【００２６】
（加硫剤・加硫促進剤）
本発明に用いられる加硫剤は、硫黄や金属酸化物等が挙げられ、加硫促進剤は各種知られているが、チアゾール系促進剤及びチウラム系促進剤を使用している。チアゾール系促進剤及びチウラム系促進剤の併用はＣセット性に効果があることが一般的に知られている。具体的なチアゾール系促進剤としては、２−メルカプトベンゾチアゾール及びジベンゾチアジルジスルフィド等があるが、本発明ではスコーチ性が少なく、チウラム系促進剤との併用に使用されるジベンゾチアジルジスルフィドが好ましい。また、チウラム系促進剤としては、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド、及びジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等が知られている。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を適用している。なお、その他のチアゾール系促進剤及びチウラム促進剤においても使用条件を整えることで本発明に適用可能である。
【００２７】
本発明におけるチウラム系促進剤（Ａ）の分子量は２００以上６５０以下である場合が好ましく、分子量が２００未満であると、加硫速度が速くなりＵＨＦ加硫において充分な発泡が得られ難くなる。一方、６５０を超えると架橋密度が低くなるので、ローラーのＣセットによる白スジが画像上に発生するという問題が生ずる。
【００２８】
次に、本発明を実証する導電性ゴムローラー（図１）は以下のようにして作製した。
【００２９】
（製造方法）
図３は導電性ゴムローラーのマイクロ波を用いた連続加硫による製造装置を示し、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（以下、ＵＨＦとする）、１３は熱風加硫装置（以下、ＨＡＶとする）、１４は引取機、１５は定尺切断機で構成される。
【００３０】
上記ゴム材料は、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、上記押出機１１に投入している。上記ＵＨＦ１２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂でコーティングされたメッシュのベルト、又はＰＴＦＥ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、ＨＡＶ１３はＰＴＦＥ樹脂を被覆したコロで搬送を行っている。ＵＨＦ１２とＨＡＶ１３との間は、ＰＴＦＥ樹脂を被覆したコロで連結されている。
【００３１】
上記装置１２、１３及び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。ＵＨＦ１２とＨＡＶ１３との間、及びＨＡＶ１３と引取機１４との間は、０．１〜１．０ｍとなるように設定されている。
【００３２】
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チューブは、該押出機１１より押し出された直後にＵＨＦ１２内に搬送され、該ゴムチューブにマイクロ波を照射させて、該ゴムチューブの温度を２００℃〜２５０℃に加熱させて加硫発泡し、つづいて、ＨＡＶ１３に搬送し、加硫を完了させている。
【００３３】
上記ＵＨＦ炉において炉の加熱空気雰囲気の設定は、該ゴムチューブの加硫発泡温度以下としている。この温度にすることにより該ゴムチューブの軟化によるコンベア、搬送ローラーとの接触面の増大を最小限に防ぎ、周方向のセルムラを無くしている。
【００３４】
即ち、このときに炉の加熱空気雰囲気の設定を該ゴムチューブの加硫発泡温度より高くとすると、加硫及び発泡が早くなり、加硫と発泡とのコントロールが困難となる。特に、加硫速度の加速が著しくなると該ゴムチューブの外側からも加硫が始まるため、発泡時の膨張が抑制されて小径化、内径側の変形が起る。なお、加硫発泡温度以下の場合でも、製造条件の管理を行う上では、季節変動の影響を防ぐために室温以上でかつ該ゴムチューブの粘度低下が少ない温度条件が好ましい。なお、本発明の実施例に用いたゴム配合においては加硫発泡温度が約１６０℃であるため、ＵＨＦ炉の温度は６０℃〜１００℃に設定している。
【００３５】
更に、マイクロ波を照射し、該ゴムチューブの温度を２００℃〜２５０℃とすることで均一な発泡を実現している。ゴムチューブの温度を上記範囲にすることで、発泡反応をより早く進行させ、発泡セルをゴムチューブの骨格として形成させ、ゴムの軟化を伴ってもチューブ形状の保持を実現している。なお、該ゴムチューブの温度が２００℃未満となると、加硫、発泡共に不十分となり、本発明で提供する導電性ゴムローラーは得られない。一方、２５０℃を超える加熱をした場合、過加硫となる場合があり、更には発火の危険性もあり、品質だけではなく生産面においても問題が生ずる。
【００３６】
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、ローラー状の成形体を得た。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φ１７ｍｍになるように研磨し、導電性発泡ゴムローラーを作製した。
【００３７】
次に、本発明の評価方法について説明する。
【００３８】
（マイクロ波照射時のゴム温度の測定方法）
蛍光温度計（安立計器（株）製、蛍光式光ファイバー温度計ＦＬ−２０００）を使い、押出機より押し出された未加硫のゴムチューブ内部に蛍光温度計の検知部を差し込み、ＵＨＦ内に未加硫のゴムチューブと共に搬送し、その時の温度を測定した。
【００３９】
（硬度ムラの測定方法）
硬度計（アスカーＣ型、４．９Ｎ荷重）を使い、導電性ゴムローラーにしたチューブの任意の場所を周方向に９０°毎４箇所測定し、その最大値と最小値の差を硬度ムラと表した。硬度差は０か、０に近いほど好ましい。
【００４０】
（ローラーの電気抵抗ムラの測定方法）
ローラー抵抗は、Ｎ／Ｎ（２３℃／５５％ＲＨ）環境下において４８時間の放置後、導電性ゴムローラーの軸体に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにし、外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラムに圧着し、回転させた状態で、軸体とアルミドラムとの間に２ｋＶの電圧を印加して測定した。この時の抵抗値の最大と最小の差を桁で表した。差は１．２桁未満が好ましい。
【００４１】
（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（キーエンス デジタルマイクロスコープＶＨ−８０００）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。このとき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く、差がないものを○、差があるものを×、やや差があるものを△とした。
【実施例】
【００４２】
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ーのみに限定されるものではなく、帯電ローラー、現像ローラーにも展開可能である。
【００４３】
なお、各実施例及び比較例で使用したゴム配合及び質量部は以下の通りである。このゴム配合において加硫発泡温度は約１６０℃である。
・アクリロニトリルブタジエンゴム［商品名：ＤＮ４０１ＬＬ 日本ゼオン（株）社製］ ８４質量部
・エピクロルヒドリンゴム［商品名：ゼクロン３１０６ 日本ゼオン（株）社製］１６質量部
・導電性カーボンブラック[商品名：旭＃３５ 旭カーボン（株）社製] １０質量部
・酸化亜鉛[商品名：亜鉛華２種 ハクスイテック(株)社製] ５質量部
・ステアリン酸[商品名：ルナックＳ 花王(株)社製] １質量部
・チアゾール系促進剤：ジベンゾチアジルジスルフィド ［商品名：ノクセラーＤＭ−Ｐ 大内新興化学（株）社製］ ２質量部
・チウラムジスルフィド系促進剤：テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスィド ［商品名：ノクセラーＴＯＴ−Ｎ（分子量６３３．１８） 大内新興化学（株）社製］ ２.５質量部
・硫黄［商品名：サルファックスＰＭＣ 鶴見化学（株）社製］ ２質量部
・アゾジカルボンアミド［商品名：セルマルクＭ２５７ 三協化成(株)社製］ ４質量部
・尿素[商品名：セルマルクＭ２５８ 三協化成(株)社製] ２質量部
（実施例）
本発明で提供しているゴム材料としてアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムで構成された該ゴム層の温度を２００℃〜２５０℃に加熱させた際の条件を複数設定し、実施例とした。結果を表１に示す。
【００４４】
この結果より、セルが均一で硬度ムラも小さく、抵抗ムラも１．２桁以下になることがわかる。
【００４５】
（比較例）
本発明の定義外の事例を複数設定し、比較例とした。ゴム温度が本発明の範囲に達しない例では加硫、発泡が不十分となり適切なゴムチューブが得られず、ローラーとして作製できなかった。また、ゴム温度が本発明の範囲内であっても、ＵＨＦ炉の温度が加硫発泡温度に達している場合では、周方向のセルムラが生じ、そのため硬度ムラ、抵抗ムラが悪くなった。更に、ゴム温度が本発明の範囲よりも高い、あるいはＵＨＦ炉の温度が加硫発泡温度より高い場合では、加硫が早く進行してしまい、チューブ内径が潰れてしまった。結果を表２に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る導電性ゴムローラーの製造方法により得られた転写ローラーの全体断面図である。
【図２】本発明に係る導電性ゴムローラーを具備する画像形成装置の全体断面図である。
【図３】本発明に係る導電性ゴムローラーの製造方法で用いられる加硫成形装置の全体断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
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 転写ローラー
６１ 芯金
６２ 弾性層
７ 転写材
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法であって、該ゴム層はアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムとを含むものであり、該ゴム層のゴム材料の加硫発泡温度より低い温度の加熱空気雰囲気としたマイクロ波加硫炉中でマイクロ波を照射したときに該ゴム層の温度が２００℃〜２５０℃になる工程、により加硫発泡させることを特徴とする導電性ゴムローラーの製造方法。
【請求項２】
前記ゴム層はチウラム系促進剤とチアゾール系促進剤とを含み、該チウラム系促進剤の分子量が２００以上６５０以下である請求項１に記載の導電性ゴムローラーの製造方法。
【請求項３】
画像形成装置に用いられる導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーが請求項１又は２に記載の導電性ゴムローラーの製造方法により製造されたものであることを特徴とする導電性ゴムローラー。
【請求項４】
画像形成装置の転写装置に搭載される転写ローラーが請求項３に記載の導電性ゴムローラーであることを特徴とする転写ローラー。
【請求項１】
導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法であって、該ゴム層はアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムとを含むものであり、該ゴム層のゴム材料の加硫発泡温度より低い温度の加熱空気雰囲気としたマイクロ波加硫炉中でマイクロ波を照射したときに該ゴム層の温度が２００℃〜２５０℃になる工程、により加硫発泡させることを特徴とする導電性ゴムローラーの製造方法。
【請求項２】
前記ゴム層はチウラム系促進剤とチアゾール系促進剤とを含み、該チウラム系促進剤の分子量が２００以上６５０以下である請求項１に記載の導電性ゴムローラーの製造方法。
【請求項３】
画像形成装置に用いられる導電性芯材上にゴム層が成形されている導電性ゴムローラーが請求項１又は２に記載の導電性ゴムローラーの製造方法により製造されたものであることを特徴とする導電性ゴムローラー。
【請求項４】
画像形成装置の転写装置に搭載される転写ローラーが請求項３に記載の導電性ゴムローラーであることを特徴とする転写ローラー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−５８５３８（Ｐ２００６−５８５３８Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３９５２０（Ｐ２００４−２３９５２０）
【出願日】平成１６年８月１９日（２００４．８．１９）
【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１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１９日（２００４．８．１９）
【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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