【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写装置、プリンター及び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ーに関し、詳しくは、感光体等の像担持体に電子写真プロセスや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可転写画像を紙等の記録媒体や転写材に転写させる転写装置の転写ローラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンター等、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ローラーが用いられている。従来、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（例えば特許文献１）。
【０００３】
これらの材料は、温度や湿度の環境変化による抵抗値変動が大きくなってしまうことが問題となっている。また、これらのゴムローラーは用途の上で長時間、高い電圧をかけられ続けるものである。その結果、いずれのゴムにおいても長期使用による通電耐久によるゴムの変質から電気抵抗値の変化を起こしてしまう。このことから導電性ローラーは、その抵抗の耐久変化が比較的安定した後者のイオン導電性の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や、イオン導電剤を付与したゴム材料を用いる手段が主流となっている（例えば特許文献２）。
【０００４】
しかし、これからの複写機やプリンターの高速化や長寿命化の要求から、導電性ゴムローラーにはさらなる強い通電耐久力が求められていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２８７５６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１６７５１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、転写ローラー、帯電ローラー及び現像ローラー等の、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等の極性ゴムとエチレンプロピレンジエンゴム等の非極性ゴムの混合物を用いた導電性ゴムローラーにおいて、通電劣化や環境変化等によるローラー抵抗値の変動量を小さくした導電性ゴムローラーを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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において、該ゴム層のゴム材料の主成分を極性ゴムと非極性ゴムの混合物とし、該主成分とプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体の混合物を１００質量部としたときに、非極性ゴムを５〜４０質量部、且つプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体が５〜２０質量部添加されていることを特徴とする導電性ゴムローラーが提供される。
【０００８】
本発明によれば、該プロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体３元共重合体が５〜１５質量部含有されていることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１０】
本発明では、上記のような導電性ローラーを転写ローラーとして利用することにより、この用途での有用性を増すものである。
【００１１】
図２に、本発明の導電性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ーであり、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。
【００１２】
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１（以下「感光ドラム」という）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。
【００１３】
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、レーザー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ー光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ー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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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（不図示）外部に排出される。
【００１７】
【実施例】
図１に示される本発明を実証する導電性ローラーは、以下のようにして作製した。
【００１８】
＜導電性ローラー＞
ゴム組成物は、ゴム主成分のうち、極性ゴム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、また非極性ゴムとしてエチレンプロピレンジエンゴムを採用し、両者の混合物とし、これにプロピレンオキサイド−ポリ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を所定量混合する。また、カーボンブラック等の導電材他の助剤や硫黄等の加硫剤、スルフィド系の加硫促進剤、発泡剤を混合したものである。
【００１９】
押出し機（不図示）を用いてゴム組成物を押出し、未加硫のチューブ状の導電性ゴム成形物を得た後、加硫缶にて１６０℃で３０分間の加硫を行ないチューブ状の導電性ゴム成形物を作製し、次いで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。
【００２０】
なお、各実施例及び比較例で使用した材料は以下の通りである。
【００２１】
アクリロニトリルブタジエンゴム（＊１）
［商品名：ＤＮ２１４、日本ゼオン（株）社製］
アクリロニトリルブタジエンゴム（＊２）
［商品名：ＤＮ２２３、日本ゼオン（株）社製］
エチレンプロピレンジエンゴム
［商品名：ＥＰＴ９０７０Ｅ、三井化学（株）社製］
エピクロルヒドリンゴム
［商品名：エピクロマーＨ、ダイソー（株）社製］
プロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル
［商品名：ゼオスパン８０３０、日本ゼオン（株）社製］
【００２２】
（ローラーの通電耐久試験方法）
ローラーの通電耐久試験は、導電性ローラーを５０℃の環境下に置き、軸体に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにして外径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２５時間、８０μＡの定電流を印加し続けた。その後、Ｎ／Ｎ（２３℃／５５％ＲＨ）環境に戻して２４時間以上放置した後で再びローラー抵抗を測定した。ここで、初期の抵抗値と耐久後の抵抗値の差を桁数で表現したものを通電耐久量とした。これが小さいほど、導電性ゴムローラーの通電耐久性が良いといえる。変動量は０．１桁未満が好ましい。
【００２３】
（ローラーの電気抵抗及び環境変動量の測定方法）
ローラー抵抗は、導電性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。この測定をＬ／Ｌ（１５℃／１０％ＲＨ）、Ｎ／Ｎ（２３℃／５５％ＲＨ）、Ｈ／Ｈ（３５℃／８５％ＲＨ）の各環境下にて４８時間の放置後に測定した。環境変動量はＬ／ＬとＨ／Ｈでの抵抗値の違いを桁で表した。変動量は１．６桁未満が好ましい。
【００２４】
（実施例１〜１０）
ゴム材料の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、エチレンプロピレンジエンゴムを用いた混合物に５〜２０質量部のプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテルの共重合物を加えたものを実施例として評価し、この結果を表１に示す。表１の結果から５〜２０質量部の間で環境変動量が小さくなることがわかる。また、５〜１５質量部の間では耐久変動量、環境変動量共に小さくなることが判る。
【００２５】
（比較例１、２）
比較例としては、プロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合物を加えなかったものと２０質量部以上添加したのを評価し、この結果を表２に示す。表２の結果から耐久変動量が実施例よりも大きくなることが判り、更に、これらのときは環境変動量が実施例よりも大きくなることが判る。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【発明の効果】
以上に示したように、ゴム材料の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、エチレンプロピレンジエンゴムを用いた混合物に５〜２０質量部のプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテルの共重合物を加えた場合に抵抗値の環境変動量が小さくなるという効果が表れる。
【００２９】
更に、該混合物に５〜１５質量部のプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテルの共重合物を加えた場合に、抵抗値の耐久変動量と環境変動量が共に小さくなるという効果が表れる。
【００３０】
よって、ゴム材料の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、エチレンプロピレンジエンゴムを用いた混合物に５〜２０質量部のプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテルの共重合物を加えた場合に、本発明の課題とした通電劣化や環境変化等によるローラー抵抗値の変動量が小さくなるという効果が表れる。
【００３１】
従って、上記導電性ゴムローラー用ゴム組成物を用いた導電性ローラーは、電子写真技術の画像形成に用いられる転写ローラー等に好適に使用することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る転写ローラーの全体断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の全体断面図である。
【符号の説明】
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
７ 記録媒体
８ クリーニングブレード
９ クリーニング装置
１０ 定着装置
６１ 芯金
６２ 弾性層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a conductive roller used in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying apparatus, a printer and an electrostatic recording apparatus, and more particularly, to an electrophotographic process or an electrostatic recording process on an image carrier such as a photoconductor. The present invention relates to a transfer roller of a transfer device that transfers a transferable image formed by a toner image formed and supported by an image forming unit onto a recording medium such as paper or a transfer material.
[0002]
[Prior art]
Many electrophotographic image forming apparatuses such as copiers and printers use conductive rollers such as a charging roller, a transfer roller, and a developing roller. Conventionally, a method of adding a conductive filler such as carbon black to impart conductivity to these rubber rollers, or a method of compounding an ion conductive rubber material such as acrylonitrile butadiene rubber or epichlorohydrin rubber ( For example, Patent Document 1).
[0003]
These materials have a problem that resistance value fluctuations due to environmental changes in temperature and humidity increase. In addition, these rubber rollers are those that can be continuously applied with a high voltage for a long time in use. As a result, in any of the rubbers, the electrical resistance value changes due to the deterioration of the rubber due to the endurance of the electric current after long-term use. For this reason, the mainstream of the conductive roller is a means that uses the latter ionic conductive acrylonitrile butadiene rubber, epichlorohydrin rubber, or a rubber material provided with an ionic conductive agent, whose durability change in resistance is relatively stable ( For example, Patent Document 2).
[0004]
However, due to demands for higher speed and longer life of copiers and printers in the future, conductive rubber rollers have been required to have even higher energization durability.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-28756 A [Patent Document 2]
JP-A-2002-16751
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an electrically conductive rubber roller using a mixture of a polar rubber such as acrylonitrile butadiene rubber and epichlorohydrin rubber and a non-polar rubber such as ethylene propylene diene rubber, such as a transfer roller, a charging roller and a developing roller. An object of the present invention is to provide a conductive rubber roller in which the amount of change in the roller resistance value due to changes in the environment or the environment is reduced.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a conductive rubber roller in which a rubber layer is formed on a conductive core material, a main component of a rubber material of the rubber layer is a mixture of a polar rubber and a non-polar rubber, and the main component and propylene oxide are used. When the mixture of the polyethylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer was 100 parts by mass, the nonpolar rubber was 5 to 40 parts by mass, and the propylene oxide-polyethylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer was 5 to 5 parts by mass. There is provided a conductive rubber roller characterized by being added in an amount of 20 parts by mass.
[0008]
According to the present invention, it is preferable that the propylene oxide-polyethylene oxide-allyl glycidyl ether terpolymer is contained in an amount of 5 to 15 parts by mass.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0010]
In the present invention, by using the above-described conductive roller as a transfer roller, the usefulness in this application is increased.
[0011]
FIG. 2 shows an example in which the conductive roller of the present invention is used in an image forming apparatus. The image forming apparatus shown in FIG. 1 is a laser printer using an electrophotographic process cartridge, and FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration thereof. Further, a transfer device having a transfer roller is mounted on the image forming apparatus shown in FIG.
[0012]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a drum-type electrophotographic photosensitive member 1 (hereinafter, referred to as a “photosensitive drum”) as an image carrier. The photosensitive drum 1 is provided with a photosensitive layer made of an organic photoconductor (OPC) on the outer peripheral surface of a grounded cylindrical aluminum substrate. The photosensitive drum 1 is driven to rotate at a predetermined process speed (peripheral speed), for example, 50 mm / sec, in the direction of arrow R1 by a driving unit (not shown).
[0013]
The surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by a charging roller 2 as a contact charging member. The charging roller 2 is arranged in contact with the surface of the photosensitive drum 1 and is driven to rotate in the direction of the arrow R2 with the rotation of the photosensitive drum 1 in the direction of the arrow R1. An oscillating voltage (AC voltage VDC + DC voltage VDC) is applied to the charging roller 2 by a charging bias application power supply (high voltage power supply), whereby the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to −600 V (dark portion potential Vd). Is done. The surface of the charged photosensitive drum 1 is scanned and exposed by a laser beam 3 output from a laser scanner and reflected by a mirror, that is, a laser beam modulated in accordance with a time-series electric digital image signal of target image information. receive. As a result, an electrostatic latent image (lightening portion Vl = −150 V) corresponding to the target image information is formed on the surface of the photosensitive drum 1.
[0014]
A negatively charged toner is attached to the electrostatic latent image by a developing bias applied to a developing sleeve of the developing device 4 and is reversely developed as a toner image.
[0015]
On the other hand, a transfer material 7 such as paper fed from a paper feed unit (not shown) is guided by a transfer guide, and is transferred to a transfer unit (transfer nip portion) T between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 6. The toner is supplied so as to match the timing with the toner image on the photosensitive drum 1. The toner image on the photosensitive drum 1 is transferred to the surface of the transfer material 7 supplied to the transfer unit T by the transfer bias applied to the transfer roller 6 by the transfer bias application power supply. At this time, the toner (residual toner) remaining on the surface of the photosensitive drum 1 without being transferred to the transfer material 7 is removed by the cleaning device 9.
[0016]
The transfer material 7 that has passed through the transfer unit T is separated from the photosensitive drum 1 and introduced into the fixing device 10, where it is subjected to a fixing process of a toner image, and as an image formed product (print), an image forming apparatus main body (not shown). It is discharged outside.
[0017]
【Example】
The conductive roller for demonstrating the present invention shown in FIG. 1 was produced as follows.
[0018]
<Conductive roller>
The rubber composition employs acrylonitrile butadiene rubber and epichlorohydrin rubber as polar rubbers and ethylene propylene diene rubber as non-polar rubbers as a rubber main component, and a mixture of both, and propylene oxide-polyethylene oxide-allyl glycidyl ether is used. A predetermined amount of the copolymer is mixed. It is also a mixture of a conductive material such as carbon black and other auxiliaries, a vulcanizing agent such as sulfur, a sulfide-based vulcanizing accelerator, and a foaming agent.
[0019]
The rubber composition was extruded using an extruder (not shown) to obtain an unvulcanized tube-shaped conductive rubber molded product, which was then vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes in a vulcanizer to form a tube. A conductive rubber molded product was prepared, and then a conductive core material having a diameter of 4 to 10 mm was press-fitted into the inner diameter of the tubular conductive rubber molded product to obtain a roller-shaped molded product. The formed body was set on a polishing machine (not shown) equipped with a polishing grindstone GC80, and polished so that the outer diameter became 17 mm at a rotation speed of 2000 RPM and a feed speed of 500 m / min. Was prepared.
[0020]
The materials used in the examples and comparative examples are as follows.
[0021]
Acrylonitrile butadiene rubber (* 1)
[Product name: DN214, manufactured by Zeon Corporation]
Acrylonitrile butadiene rubber (* 2)
[Product name: DN223, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.]
Ethylene propylene diene rubber [trade name: EPT9070E, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.]
Epichlorohydrin rubber [trade name: Epichromer H, manufactured by Daiso Corporation]
Propylene oxide-polyethylene oxide-allyl glycidyl ether [trade name: Zeospan 8030, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.]
[0022]
(Roller current durability test method)
In the current-carrying durability test of the roller, the conductive roller was placed in an environment of 50 ° C., and the shaft was pressed against an aluminum drum having an outer diameter of 30 mm and rotated so that a load of 4.9 N was applied to both sides of the shaft. In this state, a constant current of 80 μA was continuously applied between the shaft body and the aluminum drum for 25 hours. Then, after returning to the N / N (23 ° C./55% RH) environment for 24 hours or more, the roller resistance was measured again. Here, the difference between the initial resistance value and the resistance value after endurance expressed by the number of digits was defined as the energization endurance amount. It can be said that the smaller this is, the better the conduction durability of the conductive rubber roller is. The variation is preferably less than 0.1 digits.
[0023]
(Measurement method of electric resistance and environmental fluctuation of roller)
The roller resistance is such that a load of 4.9 N is applied to both sides of the shaft of the conductive roller, and the shaft is pressed against an aluminum drum having an outer diameter of 30 mm and rotated between the shaft and the aluminum drum. Was applied with a voltage of 2 kV for measurement. This measurement was performed after standing for 48 hours in each environment of L / L (15 ° C./10% RH), N / N (23 ° C./55% RH), and H / H (35 ° C./85% RH). did. The amount of environmental fluctuation is represented by the difference in resistance between L / L and H / H. The variation is preferably less than 1.6 digits.
[0024]
(Examples 1 to 10)
A mixture of acrylonitrile butadiene rubber, epichlorohydrin rubber, and ethylene propylene diene rubber as a main component of a rubber material and a copolymer of 5 to 20 parts by mass of propylene oxide-polyethylene oxide-allyl glycidyl ether were evaluated as an example. The results are shown in Table 1. It can be seen from the results in Table 1 that the amount of environmental change is reduced between 5 and 20 parts by mass. Further, it can be seen that between 5 and 15 parts by mass, both the amount of fluctuation in durability and the amount of fluctuation in environment are small.
[0025]
(Comparative Examples 1 and 2)
As comparative examples, those without the propylene oxide-polyethylene oxide-allyl glycidyl ether copolymer and those with 20 parts by mass or more were evaluated. The results are shown in Table 2. From the results in Table 2, it can be seen that the endurance fluctuation amount is larger than that of the embodiment, and furthermore, in these cases, the environmental fluctuation amount is larger than that of the embodiment.
[0026]
[Table 1]
[0027]
[Table 2]
[0028]
【The invention's effect】
As described above, acrylonitrile butadiene rubber, epichlorohydrin rubber, and a mixture of ethylene propylene diene rubber as main components of a rubber material are added with a copolymer of 5 to 20 parts by mass of propylene oxide-polyethylene oxide-allyl glycidyl ether. In this case, the effect of reducing the environmental fluctuation amount of the resistance value is obtained.
[0029]
Furthermore, when 5 to 15 parts by mass of a copolymer of propylene oxide-polyethylene oxide-allyl glycidyl ether is added to the mixture, the effect of reducing both the durability fluctuation amount of the resistance value and the environmental fluctuation amount is obtained.
[0030]
Therefore, when a copolymer of propylene oxide-polyethylene oxide-allyl glycidyl ether of 5 to 20 parts by mass is added to a mixture using acrylonitrile butadiene rubber, epichlorohydrin rubber, and ethylene propylene diene rubber as main components of the rubber material, The effect of reducing the fluctuation amount of the roller resistance value due to the deterioration of energization or environmental change, which is the subject of the invention, appears.
[0031]
Therefore, the conductive roller using the rubber composition for a conductive rubber roller can be suitably used for a transfer roller or the like used for image formation in electrophotography.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall sectional view of a transfer roller according to the present invention.
FIG. 2 is an overall sectional view of the image forming apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 photosensitive drum 2 charging device 3 exposure means 4 developing device 5 toner 6 transfer roller 7 recording medium 8 cleaning blade 9 cleaning device 10 fixing device 61 core metal 62 elastic layer
