JP2005148467A - 導電性ローラおよびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブリードの発生を防止することができ、かつ、特に、転写ローラとして用いる際に通電抵抗の上昇を生ずることがない、導電性ローラおよびそれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 芯金１と、芯金１の外周に担持された発泡体層２とを少なくとも備える導電性ローラ１０である。発泡体層２が、基材として、ＥＣＯ、ＥＰＤＭおよびＮＢＲからなる主ゴム成分（Ａ）と、液状ゴムからなる副ゴム成分（Ｂ）とを含有し、副ゴム成分（Ｂ）の含有量が、主ゴム成分（Ａ）および副ゴム成分（Ｂ）の総量の５〜２０重量％であり、かつ、主ゴム成分（Ａ）のうち、ＥＣＯおよびＥＰＤＭからなる成分を（Ａ１）、ＮＢＲ成分を（Ａ２）としたとき、成分（Ａ１）が、成分（Ａ１）および成分（Ａ２）の総量の４０重量％以上である。この導電性ローラ１０を備えた画像形成装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は導電性ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）およびそれを用いた画像形成装置に関し、詳しくは、複写機、プリンタ等の画像形成装置において各種ローラ部材として使用される導電性ローラおよびそれを用いた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、帯電や現像、転写、搬送等の各工程において、各種ローラ部材が使用されている。かかるローラ部材は、一般に、芯金の外周に弾性体層を設けた構造を有しており、弾性体層の層構成や材料配合を適宜調整することにより、用途に応じた諸物性を満足するよう設計される。

ところで、弾性体層をゴム材料を主成分として形成する場合には、通常、ゴム成分とともに各種のゴム薬品が配合される。例えば、ゴムの加工性を向上し、硬度を低下させるために、オイル等の可塑剤や軟化剤を配合することが一般的に行われている。

しかし、弾性体層中にこれら可塑剤や軟化剤を配合した場合、環境条件の変動等に起因してゴムに対する溶解度が低下すると、過剰となった部分が表面にブリードアウトして、周囲を汚染したり、所期のローラ性能を損なうという問題があった。この問題に対し、例えば、特許文献１には、液状ゴムにより可塑剤等を代用させる技術として、導電性弾性体層を液状ポリブタジエンを含む所定の液状ゴム組成物からなるものとすることで、オイル等の可塑剤や軟化剤の添加を不要とし、ブリードアウトによる汚染の防止を図った帯電ローラに係る技術が記載されている。

ところが、上記特許文献１に記載の帯電ローラでは、液状ポリブタジエンを配合しているために、画像形成装置に組み込まれる導電部材として適用した場合、装置内部で発生するオゾンにより、弾性体層にクラックが発生してしまうという問題点があった。これに関して、特許文献２には、シャフトの外周に中間層と被覆膜とを設けた導電性ロールにおいて、中間層に液状ゴムを含むゴム組成物を用い、かつ、被覆膜にエピクロルヒドリン（ＥＣＯ）やアクリルゴム等を用いることにより、オゾン劣化の問題を生ずることなく、かつ、耐久性と帯電性能とを両立させた技術が記載されている。
特開平９−１２７７６０号公報（特許請求の範囲、発明の効果等） 特開２０００−６５０４１号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、上記特許文献２に記載の技術においては、上記当該発明の所期の効果については得られるものであるが、ブリードの問題については考慮されていない。そのため、ＥＣＯやアクリルゴム等により形成され、上記特許文献１に記載のローラにおけるように液状ゴムを含有しない被覆膜では、実質上ブリードを防止することができないという問題があった。また、特に、かかるローラを転写ローラとして用いた場合、転写ローラに対する重要な要求性能の１つである、納入前の通電抵抗の上昇を防ぐことができないという問題もあった。

そこで本発明の目的は、特に、弾性体層として、ゴム材料を主成分とする発泡体からなる層を適用した場合において、上記問題を解消して、ブリードの発生を防止することができ、かつ、特に、転写ローラとして用いる際に通電抵抗の上昇を生ずることがない、導電性ローラおよびそれを用いた画像形成装置を提供することにある。

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、下記構成とすることにより上記目的を達成し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の導電性ローラは、芯金と、該芯金の外周に担持された発泡体層とを少なくとも備える導電性ローラにおいて、前記発泡体層が、基材として、エピクロルヒドリン、エチレンプロピレンジエン三元共重合体およびアクリロニトリル−ブタジエンゴムからなる主ゴム成分（Ａ）と、液状ゴムからなる副ゴム成分（Ｂ）とを含有し、
前記副ゴム成分（Ｂ）の含有量が、前記主ゴム成分（Ａ）および副ゴム成分（Ｂ）の総量の５〜２０重量％であり、かつ、
前記主ゴム成分（Ａ）のうち、前記エピクロルヒドリンおよびエチレンプロピレンジエン三元共重合体からなる成分を（Ａ１）、前記アクリロニトリル−ブタジエンゴム成分を（Ａ２）としたとき、前記成分（Ａ１）が、該成分（Ａ１）および成分（Ａ２）の総量の４０重量％以上であることを特徴とするものである。

本発明の導電性ローラにおいては、前記副ゴム成分（Ｂ）が、液状アクリロニトリル−ブタジエンゴム、液状イソプレンゴム、液状ブタジエンゴムおよび液状クロロプレンゴムからなる群から選択される１種または２種以上からなることが好ましい。また、本発明の導電性ローラは、感光ドラムに当接して、該感光ドラム上の現像剤を記録媒体上に転写させる、転写ローラとして好適に用いることができる。

また、本発明の画像形成装置は、上記本発明の導電性ローラを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、基材中に、主ゴム成分（Ａ）としての固形ゴムと、副ゴム成分（Ｂ）としての液状ゴムとを所定比率で適用したことで、ブリードの発生を適切に防止することができ、かつ、特に転写ローラとして用いる際に通電抵抗の上昇を生ずることがない、導電性ローラおよびそれを用いた画像形成装置を実現することが可能となる。

発明の実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の導電性ローラの一好適例の斜視図を示す。図示するように、本発明の導電性ローラ１０は、芯金１と、その外周に担持された発泡体層２とを備える。本発明においては、図示する発泡体層２の基材として、所定の主ゴム成分と副ゴム成分との組み合わせを用いる点が重要である。

具体的には、発泡体層２は、基材として、主ゴム成分（Ａ）としてのＥＣＯ、ＥＰＤＭおよびＮＢＲと、副ゴム成分（Ｂ）としての液状ゴムとを、副ゴム成分（Ｂ）の含有量が、主ゴム成分（Ａ）および副ゴム成分（Ｂ）の総量の５〜２０重量％となるよう含有する。かかる所定の比率にて、主ゴム成分（Ａ）としての固形ゴムに対し副ゴム成分（Ｂ）としての液状ゴムを配合した基材を発泡体層２に適用したことにより、可塑剤や軟化剤の配合を要せずに、ブリードの発生を確実に防止することができ、周囲を汚染することがなく、かつ、ローラ品質の安定した導電性ローラを得ることができる。副ゴム成分（Ｂ）の含有量が５重量％未満であると、ゴムがまとまらずに成形困難となり、一方、２０重量％を超えると、ブリードが発生してしまう。

また、本発明においては、主ゴム成分（Ａ）のうち、ＥＣＯおよびＥＰＤＭからなる成分を（Ａ１）、ＮＢＲ成分を（Ａ２）としたとき、成分（Ａ１）が、成分（Ａ１）および成分（Ａ２）の総量の４０重量％以上である。成分（Ａ１）と成分（Ａ２）との配合割合をこの範囲内とすることで、主ゴム成分（Ａ）中において、ＮＢＲがＥＣＯおよびＥＰＤＭの海に島状に存在する状態となり、結果として、通電抵抗の上昇を効果的に抑制することが可能となる。成分（Ａ１）が４０重量％未満であると、クラックが発生して、抵抗値の測定が不可能となる。

副ゴム成分（Ｂ）として用いる液状ゴムとしては、特に制限されるものではないが、平均分子量１万以上であって、主鎖に二重結合を有するものが好ましい。この程度の分子量の液状ゴムであると、その大部分が加硫時に固形ゴムである主ゴム成分（Ａ）と反応して結合するので、その後溶け出すことがない。液状ゴムの種類にも特に制限はなく、液状ＮＢＲ、液状イソプレンゴム（ＩＲ）、液状ブタジエンゴム（ＢＲ）、液状クロロプレンゴム（ＣＲ）等、各種のものを適宜選択して用いることができる。

本発明においては、ローラ１０の発泡体層２に用いる基材に関して上記条件に従うものであれば、発泡体層２のその他の配合材料や、芯金１の材質等については特に制限されるものではない。例えば、以下に述べるように構成することができる。

芯金１としては、特に限定されず、樹脂、金属等の材料が使用でき、その形状としては、中実でも中空でもよい。

発泡体層２に配合する導電剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、イオン導電剤としては、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクタドデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウム塩の過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等のハロゲン化ベンジル塩等の第四級アンモニウム塩等の陽イオン性界面活性剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤、各種ベタイン等の両性イオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤等の帯電防止剤、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＮａＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ等のＬｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｋ⁺等の周期律表第１族の金属の金属塩、あるいはＮＨ⁴⁺の塩等の電解質、また、Ｃａ（ＣｌＯ₄）₂等のＣａ⁺⁺、Ｂａ⁺⁺等の周期律表第２族の金属塩、およびこれらの帯電防止剤が、少なくとも１個以上の水酸基、カルボキシル基、一級ないし二級アミン基等のイソシアネートと反応する活性水素を有する基を持ったものなどを挙げることができる。さらに、それら等と１，４ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコールとその誘導体等の錯体、またはエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のモノオールとの錯体が挙げられる。特に、ＮＢＲ系ゴムとの相溶性の点からは、第四級アンモニウム塩が好ましい。

また、上記以外の導電剤として、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理を施したカラー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属および金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等を用いることもできる。

これら導電剤の配合量としては、基材１００重量部に対して０．０１〜２０重量部、より好ましくは０．１〜１０重量部とすることができ、これにより発泡体層２の体積抵抗値を１０⁵〜１０¹¹Ω・ｃｍに調整することができる。

また、上記カーボンは発泡体層２の加工性等を向上させるために配合することもでき、その場合の配合量としては、例えば、基材１００重量部に対して５〜５０重量部とすることができる。

さらに、発泡体層２には、密着防止等のためにシリカを添加することができ、その場合の配合量としては、基材１００重量部に対して好適には０〜４０重量部である。その他、発泡剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤等の、公知のゴム薬品を適宜配合して、発泡体層を形成することができる。

図２に、本発明の画像形成装置の一例としての一般的な電子写真複写装置の概略図を示す。図示する装置における電子写真プロセスは、以下のように行われる。まず、帯電ローラ１２により感光ドラム１１の表面を均一に帯電させて、露光光１３を照射することにより、感光ドラム１１上に静電潜像を形成する。次いで、この静電潜像に対し、現像装置１５の現像ローラ１４を用いて現像剤を付着させ、その後、転写ローラ１６で、同じ極性の電荷により現像剤を紙等の記録媒体１７上に転写する。さらに、クリーニング装置１９のクリーニングローラ１８により感光ドラム１１上に残留した現像剤を除去して、プロセスが終了する。

本発明の導電性ローラは、図２に例示するような画像形成装置において、各種ローラ部材として用いることができるものであるが、特に、感光ドラム１１に当接して感光ドラム１１上の現像剤を記録媒体１７上に転写させる、転写ローラ１６として好適に用いることができ、この場合において、前述した通電抵抗上昇の抑制効果を有効に得ることができる。また、図示はしないが、本発明の導電性ローラは、感光ドラムにシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各現像装置を有する小型複写装置で形成されたトナー像を転写する、中間転写ローラにも好適に適用可能であり、この場合には、中間転写ローラ上にトナー像を形成するために、その表面粗さをＪＩＳ１０点法平均粗さで１５μｍ以下とすることが好ましい。

また、本発明の画像形成装置は、本発明の上記導電性ローラを備えたものであればよく、それ以外の各部の構造等については特に制限されるものではなく、常法に従い適宜構成することができる。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
直径６ｍｍ、長さ２５４ｍｍの芯金１の外周に、下記の表１〜３に夫々示す配合にて混練したゴムに対し芯材を押し出す押出成形により発泡体層２を形成し、ローラ部分の外径１２ｍｍ、長さ２２０ｍｍである導電性ローラを製造した。表中の配合量は全て重量部を表す。

得られた各実施例および比較例のローラについて、図３に示すようにして通電前後の抵抗上昇測定を行った。具体的には、図示するように、回転数３０ｒｐｍで回転する外径３０ｍｍのステンレスドラム２０にローラ１０を当接させて、印加電圧３ｋＶ、通電時間２４時間にて通電を行う前後の抵抗値を夫々測定し、その差より抵抗上昇を算出した。また、ローラ表面におけるブリード発生の有無および通電後のオゾンクラック発生の有無について評価を行った。これらの結果を、下記の表１〜３中に併せて示す。

１）ＴＢＴＵ：商品名ノクラックＴＢＴＵ（大内新興化学工業（株）製）
２）ＣＤ：商品名ノクラックＣＤ（大内新興化学工業（株）製）
３）３００：商品名ノクラック３００（大内新興化学工業（株）製）
４）ＴＯＴ−Ｎ：商品名ノクセラーＴＯＴ−Ｎ（大内新興化学工業（株）製）
５）ＯＢＳＨ：ｐ，ｐ’−オキシ−ビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）
６）ＡＤＣＡ：アゾジカルボンアミド

本発明の一好適例の導電性ローラを示す斜視図である。 本発明の一例の画像形成装置を示す概略説明図である。 実施例における通電抵抗上昇測定を示す概略説明図である。

符号の説明

１ 芯金
２ 発泡体層
１０ 導電性ローラ
１１ 感光ドラム
１２ 帯電ローラ
１３ 露光光
１４ 現像ローラ
１５ 現像装置
１６ 転写ローラ
１７ 記録媒体
１８ クリーニングローラ
１９ クリーニング装置
２０ ステンレスドラム

Claims (4)

1. 芯金と、該芯金の外周に担持された発泡体層とを少なくとも備える導電性ローラにおいて、前記発泡体層が、基材として、エピクロルヒドリン、エチレンプロピレンジエン三元共重合体およびアクリロニトリル−ブタジエンゴムからなる主ゴム成分（Ａ）と、液状ゴムからなる副ゴム成分（Ｂ）とを含有し、
   前記副ゴム成分（Ｂ）の含有量が、前記主ゴム成分（Ａ）および副ゴム成分（Ｂ）の総量の５〜２０重量％であり、かつ、
   前記主ゴム成分（Ａ）のうち、前記エピクロルヒドリンおよびエチレンプロピレンジエン三元共重合体からなる成分を（Ａ１）、前記アクリロニトリル−ブタジエンゴム成分を（Ａ２）としたとき、前記成分（Ａ１）が、該成分（Ａ１）および成分（Ａ２）の総量の４０重量％以上であることを特徴とする導電性ローラ。
2. 前記副ゴム成分（Ｂ）が、液状アクリロニトリル−ブタジエンゴム、液状イソプレンゴム、液状ブタジエンゴムおよび液状クロロプレンゴムからなる群から選択される１種または２種以上からなる請求項１記載の導電性ローラ。
3. 感光ドラムに当接して、該感光ドラム上の現像剤を記録媒体上に転写させる、転写ローラとして用いられる請求項１または２記載の導電性ローラ。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の導電性ローラを備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

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