JP2005172991A

JP2005172991A - 導電性ローラ、転写装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2005172991A
Application number: JP2003410161A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sakakibara; 啓之榊原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】非ドラム汚染、低硬度化、微細発泡セルを達成しつつ、ゴム本来の弾力性を損なうことなく安定して紙搬送が行え、且つ、耐久性を備えた転写ローラを開発し、その改善された転写ローラを用いた転写装置及び該転写装置を画像定着手段として用いた複写機やプリンター等の画像形成装置を提供する。
【解決手段】芯金５２の外周に少なくとも、水を含有した吸水性ポリマーを含むゴム組成物の硬化物から成る弾性層５３を有し、該弾性層５３の圧縮量ｙが「ｙ≦１. １（ｍｍ）」なる関係を満たすことを特徴とする導電性ローラ。
【選択図】図３

Description

本発明は、帯電ローラ、転写ローラ等の導電性ローラ、該導電性ローラを用いた転写装置及び該転写装置を画像定着手段として用いた複写機やプリンター等の画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置の多くは、有害とされているオゾンの発生が非常に少ない接触転写方式を採用しており、中でも転写部での被記録材搬送性に優れたローラ転写方式が主流となっている。

ローラ転写方式は、弾性ゴムローラ層を有する転写ローラを像担持体である感光ドラムに圧接して転写ニップを形成し、前記転写ニップで被記録材を搬送しつつ、転写ローラに印加された転写バイアスの作用で感光ドラム上のトナー像を被記録材上へ転写するものである。

転写ローラは一般的に、ＳＵＳ、Ｆｅ等の芯金上にカーボン、イオン導電性フィラー、又はイオン導電特性を有するベースポリマー等によりその抵抗を１×１０^７
〜１・１０¹⁰［Ω］とした導電性スポンジ弾性体層を形成した硬度２０〜４０度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）の弾性スポンジローラが用いられている。

転写ローラの弾性層を形成するゴム内には、ベースポリマーの低分子成分、ベースポリマーに添加する加硫剤や軟化剤、可塑剤、発泡剤の残留物やその際に生成する副生成物の等の成分が含まれる。これらの成分は、感光ドラム表層と反応し易いものが多く、長時間転写ローラと感光ドラムを圧接した状態で放置すると、これらの成分が転写ローラより滲出して感光ドラムに付着し、反応して感光ドラム表面を改質してしまうという問題（以後「ドラム汚染」と称する）がある。

ここで、上記したドラム汚染に関して、ベースポリマーの低分子量成分を除去する、軟化剤、可塑剤を使用しないという対策を行うことで、ドラム汚染のレベルが良化することが検討実験により確認されている。

更には、加硫剤を増やす等の手段によってベースポリマーの加硫を充分に行うことでドラム汚染のレベルが更に良化することも確認されている。

しかしながら、これらの対策を講じてもドラム汚染を完全に防止することは難しく、特許文献１にあるような転写ローラの表面に後処理を施し、表面改質を行う、又は転写ローラ表面に含有成分が滲出するのを防止するバリア層となる物質をコーティングするといった対策を施さなければ完全にドラム汚染を防止できなかった。

その原因としては、次の２つが考えられる。

１つは、弾性層を発泡体とするために用いる化学発泡剤が、加熱分解する際に窒素ガスを発生するため、ゴムの加硫を阻害し、未加硫状態のゴム（低分子量成分）が存在すると考えられる。

もう１つは化学発泡剤の残留物であり、これら２つの要因によってドラム汚染を発生させていると考えられるが、発泡剤を無くすことは充分な低硬度化が達成できないことになるため不可能であり、発泡剤の残留物を無くすことも非常に困難であった。

そこで、発泡剤を用いずに弾性層に空隙部を設ける構成として、特許文献２〜４に開示されているように、ベースポリマーにマイクロバルーンを含有させる方法がある。

ベースポリマーにマイクロバルーンを含有させ、更に上記したようにドラム汚染に有効な対策を施すことが、ドラム汚染には非常に有効な手段であることが本出願人の検討によって得られた。

しかし、このマイクロバルーンによって成し得られる発泡体は、マイクロバルーンが存在することと、その空隙部が各々独立して存在する、所謂単泡となってしまうために製品硬度が高くなり易く、充分な低硬度化を成し得るのが困難であった。

又、マイクロバルーンは比重が非常に小さので作業性が悪く扱いづらいため充分な低硬度化を図るために多量に含有させることは更に困難となる。

そこで、化学発泡剤を用いないで発泡体を形成し、その空隙部が各々連鎖的に繋がって存在する、所謂連泡である発泡弾性層を成し得る方法が特許文献５に開示されている。

これは、水を含有させた吸水性ポリマーをベースゴム材料に混合させ、加硫時に水を蒸発させて発泡体を形成する手法（以後、「水分蒸発発泡法」と称す）であり、水を含有させていることで吸水性ポリマーの比重が軽くないこと、蒸発するのが水であるといったことから作業性や安全性に優れ、且つ、ドラム汚染にも良好となる。

又、ベースゴムの加硫時にゴム内部から外部へと水が蒸発することにより、非常に高い連泡状態を成し得ることができるため、マイクロバルーンを使用したときのような低硬度化に対しての問題も生じない。

特開平１１−１０９７７０号公報特開平１１−２６１４６２号公報特開平１１−３６５４３２号公報特開２０００−６４６１８号公報特開２００２−１１４８６０号公報

上記したように水分蒸発発泡法にて成形された転写ローラは、吸水性ポリマーの配合量にもよるが、低硬度を成し得ようとした場合、非情に高い連泡率を示す。

そして、更に低硬度化を図るために発泡倍率を上げると、発泡セル壁が薄くなることと、その高い連泡率を示すが故に、ゴム本来の反発弾性を損なってしまうという機能低下が生じる。

ここで、転写部材として、弾性層の反発弾性が低下した転写ローラと、像担持体とを圧接させて転写ニップ部を形成させた転写装置を用いた画像形成装置では以下のような問題が発生する。

（１）紙搬送性不良
（２）転写ローラゴム削れ、それに伴う画像不良
ここで（１）の紙搬送不良とは具体的に、
１）記録材である紙が斜めに搬送され、結果として画像が斜めに印字されてしまう、所謂斜行画像
２）搬送方向に紙を送る力が減少したことに起因する、印字倍率不良
が挙げられる。

又、発泡倍率、連泡率が共に高い状態では、発泡体セル壁の厚さが薄い状態となるため、発泡ゴムとしての強度が低下し、結果として（２）の通紙耐久による転写ローラの部分的なゴム塊の欠落に繋がってしまう。ここで、ゴム塊の欠落部においては、抵抗値が極度に高くなるため、像担持体から記録剤である紙へのトナーの転写が良好に行えないといった画像不良も発生する。

従って、本発明の目的は、ドラム汚染防止、低硬度化、微細発泡セルを達成しつつ、ゴム本来の弾力性を損なわずに安定して紙搬送を行える転写ローラを提供することである。

そして、その改善された転写ローラを用いた転写装置及び該転写装置を画像転写手段として用いた複写機やプリンター等の画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明は下記の構成を特徴とする転写ローラ及び転写装置及び画像形成装置である。

（１）芯金の外周に少なくとも、水を含有した吸水性ポリマーを含むゴム組成物の硬化物からなる弾性層を有し、該弾性層の圧縮量ｙが
ｙ≦１. １（ｍｍ）
なる関係を満たすことを特徴とする導電性ローラ。

（２）弾性層は水を含有した吸水性ポリマーを含むゴム組成物を熱硬化してなる発泡体層であることを特徴とする（１）に記載の導電性ローラ。

（３）該発泡体層の平均セル径が１〜５００μｍであることを特徴とする（１）又は（２）記載の導電性ローラ。

（４）表面硬度がアスカーＣにて４０度以下であることを特徴とする（１）〜（３）の何れかに記載の導電性ローラ。

（５）像担持体と転写部材との圧接ニップ部で被転写材を挟持搬送して現像剤を転写する転写装置において、転写部材として、（１）〜（４）の何れかに記載の導電性ローラを用いることを特徴とする転写装置。

（６）像担持体上にジャンピング方式或は直接方式で静電潜像を記録剤により顕在化させる作像手段と、像担持体上の記録剤を被転写材上に転写させる転写手段と、被転写材上の未定着画像を永久固着させる定着手段を有する画像形成装置であり、転写手段として、（５）に記載の転写装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

（７）芯金の外周に少なくとも、水を含有した吸水性ポリマー及び微小中空球を含むゴム組成物の硬化物から成る弾性層を有することを特徴とする導電性ローラ。

（８）該弾性層の圧縮量ｙ（ｍｍ）が
ｙ≦１. １
なる関係を満たすことを特徴とする（７）記載の導電性ローラ。

（９）弾性層は水を含有した吸水性ポリマー及び中空フィラーを含むゴム組成物を熱硬化してなる発泡体層であることを特徴とする（７）又は（８）記載の導電性ローラ。

（１０）該微小中空球は樹脂マイクロバルーンであることを特徴とする（７）〜（９）の何れかに記載の導電性ローラ。

（１１）中空フィラーの平均粒子径が５００μｍ以下であることを特徴とする（７）〜（１０）の何れかに記載の導電性ローラ。

（１２）表面硬度がアスカーＣにて４０度以下であることを特徴とする（７）〜（１１）の何れかに記載の導電性ローラ。

（１３）像担持体と転写部材との圧接ニップ部で被転写材を挟持搬送して現像剤を転写する転写装置において、転写部材として、（７）〜（１２）の何れかに記載の導電性ローラを用いることを特徴とする転写装置。

（１４）像担持体上にジャンピング方式或は直接方式で静電潜像を記録剤により顕在化させる作像手段と、像担持体上の記録剤を被転写材上に転写させる転写手段と、被転写材上の未定着画像を永久固着させる定着手段を有する画像形成装置であり、転写手段として、（１３）に記載の転写装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、低硬度化、微細発泡セルを達成しつつ、ゴム本来の弾性力を損なうことなく安定した紙搬送、耐久性を備え、良好な画像を得ることができる転写ローラを得ることができる。

そして、その改善された転写ローラを用いた転写装置及び該転写装置を画像定着手段として用いた複写機やプリンター等の画像形成装置を得ることができる。

（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターである。

１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印ａの時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動される。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケル等のシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。

感光ドラム１は、その回転過程で帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。その回転感光ドラム１の一様帯電面に対してレーザービームスキャナ３から出力される、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームによる走査露光Ｌがなされることにより、回転感光ドラム面に目的の画像情報の静電潜像が形成される。

その形成潜像が現像装置４でトナーＴにより現像されて可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法等が用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。

一方、給紙ローラ８の駆動により給紙カセット９内に収容の記録材としての転写材Ｐが１枚宛繰り出されて、ガイド１０・レジストローラ１１を有するシートパスを通って感光ドラム１と転写ローラ５の圧接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送され、その給送転写材Ｐの面に感光ドラム１面側のトナー画像が順次に転写されていく。

転写ニップ部を出た転写材は、回転感光ドラム１の面から順次に分離されて、搬送装置１２で加熱装置としての加熱定着装置６に導入されてトナー画像の熱定着処理を受ける。

加熱定着装置６を出た転写材Ｐは、搬送ローラ１３・ガイド１４・排紙ローラ１５を有するシートパスを通って、排紙トレイ１６にプリントアウトされる。

又、転写材分離後の回転感光ドラム面はクリーニング装置７により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。

（２）転写装置５０
図２は本例で用いた転写装置５０の概略構成模型図である。本例の転写装置５０は、後述する転写ローラ５及び転写高圧印加回路５１から成る。転写装置５０は特開平２−１２３３８５号公報に開示されているＡＴＶＣ制御（Active Transfer Voltage Control）の制御回路をも含み、転写ローラ５の抵抗値に応じて適宜適正な電圧を印加できるようになっている。

（３）転写ローラ５
上記転写装置５０における転写ローラ５について、それを構成する材料、成型方法等を以下に詳細に説明する。

１）転写ローラ５の構成
図３は転写ローラ５の構成模型図である。

この転写ローラ５は、芯金５２の外周に少なくとも、水を含有した吸水性ポリマーを含むゴム組成物の硬化物から成る弾性層５３を有し、該弾性層５３の圧縮量ｙが、ｙ≦１. １（ｍｍ）なる関係を満たすことを特徴とする転写ローラである。

転写ローラ５に用いられる弾性層５３の厚さは所望の幅の圧接ニップ部を形成することができる厚さであれば特に限定されないが、２〜１０ｍｍであることが好ましい。

本例においては、弾性層５３は水を含有した吸水性ポリマーを含むゴム組成物を熱硬化させた発泡体であり、転写ローラの抵抗値が１０^７Ω〜１０¹⁰Ωの範囲となるものであれば転写ローラを構成するゴム材料の詳細は特に限定されない。

吸収性ポリマーには、ポリアクリル酸とそのアルカリ金属塩、その架橋体及びデンプン・アクリル酸グラフト共重合体とそのアルカリ金属塩が好ましく、ポリアクリル酸の部分ナトリウム塩の架橋体及びデンプン・アクリル酸グラフト共重合体の部分ナトリウム塩が特に好ましい。

ここで、吸水性ポリマーは粉末状のものを使用し水を含ませるが、後述する加熱硬化時において水を蒸発させて発泡弾性層とするため、吸水性ポリマーの平均粒子径は弾性層（発泡体）の発泡セル径を決める重要な項目となる。微細なセルを得るために２５０μｍ以下が良好であり、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下が更に好ましい。

ここで、水を含有した吸水性ポリマーから水分を蒸発させセルを形成させていく上で、硬度をかなり低く狙う場合には発泡径を大きく、発泡密度を高くするため、セル壁が薄くなりゴム弾性（反発弾性力）が低下してしまう場合がある。

そのような場合は硬質バルーンを混合して配合させることによってゴム弾性（反発弾性）が向上することが実験の結果得られている。これは混入させた硬質バルーンが核となり、その周りのゴムのゴム弾性（反発弾性力）を上げていると思われる。

そこで、中空バルーンには、無機バルーンや有機樹脂バルーン等、種類が豊富であるが、水を含有した吸水性ポリマーと混合させて用いる場合、無機バルーンや表面に無機フィラー等を付着させ強度を上げた樹脂バルーンを単独或は２種以上の混合物として用いるのが好適である。

ここで、無機硬質バルーンとしてはシリカバルーン、ガラスバルーン、カーボンバルーン、アルミナバルーン、シラスバルーンのようなもが挙げられるが、ここに示すものに何ら限定されるものではなく、同様の効果を得られるのものであれば何でも好適に用いられる。

又、無機フィラー等を付着させ強度を上げた樹脂バルーンも表面に付着させる物質は炭酸カルシウム、タルク、チタン等、強度を上げる目的をなすものであれば、何ら限定されるものではなく、同様の効果を得られるのものであれば何でも好適に用いられる。

ここで、熱可塑性樹脂バルーンとしては、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルの重合物或はこれらのうちの２種以上の共重合物等から成るものが好適である。

尚、ここで吸水性ポリマーを利用した発泡と中空フィラーを併用する理由としては、先述した通り無機中空フィラーのみであると弾性層の硬度が高くなり過ぎるためである。

弾性層中に水性物質を含有した吸水性ポリマーや水性物質を含有した吸水性ポリマー及び中空フィラーを混入させる基材としては、従来の転写ローラの弾性層として公知のものを用いることができるが、ＮＢＲゴム、ヒドリンゴムに代表されるイオン導電性ゴム、或は導電性物質としてカーボン等を混ぜて使用するＥＰＤＭゴム等の電子導電性ゴムを好適に用いることができる。

尚、弾性層の硬度が上記範囲であれば、水を含有した吸水性ポリマーの配合量や、水を含有した吸水性ポリマー及び中空フィラーの弾性層中の配合量は特に限定されないが、例えば吸水性ポリマーの含有量を変化させたときの弾性層の硬度をそれぞれ測定し、好ましい硬度が得られるときの含有量を吸水性ポリマーの好ましい含有量として選択することができる。同様に吸水性ポリマーに含有させる水の量、中空フィラーの配合量も好ましい配合量として選択することができる。

水を含有した吸水性ポリマーや水を含有した吸水性ポリマー及び中空フィラーを熱硬化して成る発泡弾性層を他の発泡体から成る層上に形成したものを本発明における弾性層としても良い。

２）転写ローラ５の製造方法
次に上記したような転写ローラ５の製造方法について説明する。

１．本発明において、先ず、半導電性弾性層５３を形成するベースポリマーとしては、例えばＥＰＤＭ、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、ＳＢＲ、ＣＲ、ＮＢＲ、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴムや、ＲＢ（ブタジエン樹脂）、ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレンエラストマー）等のポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ＲＶＣ等の熱可塑性エラストマーやポリウレタン、ポリスチレン、ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣ、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を用いることができる。

これらの中でもゴム自身に半導電性を有するＮＢＲ、エピクロルヒドリンゴムの単体、或はそれらの混合材が好適に用いられる。

又、その他の材料を用いて半導電化するには、カーボンブラック、ＹｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＺｕＯ等の金属酸化物、ＳｎｎＯ₂とＳｂ₂Ｏ₃の固容体、ＺｕＯとＡｌ₂Ｏ₃の固容体、Ｃｕ、Ａｇ等の金属紛又はこれらを粒子表面に被覆して導電化した粒子等から成る導電粒子を弾性体中に適宜量分散させることにより行うことができ、所望の抵抗値に調整することができる。

更に、ゴム組成物には加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、加硫遅延剤、充填剤等が適宜配合さる。加硫剤としては、例えば、硫黄や、Ｎ，Ｎ−ジチオビスモルホリン等の有機含硫黄化合物や、べンゾイルペルオキシド等の有機過酸化物を用いることができる。加硫促進剤としては、例えば、消石灰、マグネシア（ＭｇＯ）、リサージ（ＰｂＯ）等の無機促進剤や、以下に記す有機促進剤を使用することができる。

有機促進剤としては、例えば、２−メルカプトベンゾチアゾール、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェン等のチアゾール系加硫促進剤や、Ｎ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、プロピルアミン等の脂肪族第１アミンと２−メルカプトベンゾチアゾールとの酸化縮合物、ジシクロヘキシルアミン、ピロリジン、ピペリジン等の脂肪族第２アミンと２−メルカプトベンゾチアゾールとの酸化縮合物、脂環式第１アミンと２−メルカプトベンゾチアゾールとの酸化縮合物、モリフォリン系化合物と２−メルカプトベンゾチアゾールとの酸化縮合物等のスルフェンアミド系加硫促進剤や、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＭＴＭ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）、テトラエチルチウラムジモノスルフィド（ＴＥＴＤ）、テトラブチルチウラムジモノスルフィド（ＴＢＴＤ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）等のチウラム系加硫促進剤や、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＭＤＣ）、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＥＤＣ）、ジ−Ｎ−ブチルカルバミン酸亜鉛（ＺｎＢＤＣ）等のジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤等を使用することができる。これらの加硫促進剤は１種又は２種以上の物質を混合して使用することができる。加硫促進助剤としては、例えば、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ベヘニン酸等の脂肪酸系加硫促進助剤を挙げることができ、これらを１種又は２種以上用いることができる。

その他の添加剤として補強剤が通常用いられるが、導電付与剤としてカーボンブラックを配合した場合には補強剤としても作用する。更に、必要に応じて、老化防止剤、ワックス等を配合することができる。老化防止剤としては、例えば、２−メルカプトベンゾイミダゾール等のイミダゾール類、フェニル−α−ナフチルアミン，Ｎ，Ｎ’−ジ−６−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン類、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、スチレン化フェノール等のフェノール類等が挙げられる。

２．吸水性ポリマーはポリアクリル酸とそのアルカリ金属塩、その架橋体及びデンプン・アクリル酸グラフト共重合体とそのアルカリ金属塩、ポリアクリル酸の部分ナトリウム塩の架橋体及びデンプン・アクリル酸グラフト共重合体の部分ナトリウム塩が例示されており、三洋化成工業株式会社の“サンフレッシュ”シリーズ等容易に市場から入手できるものである。これらの市場から入手できる吸水性ポリマーはその中心粒度が１０〜８００μｍと幅広く選択できる。しかし、ここでは２５０μｍ以下で良好であり、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下が更に好ましい。

吸水性ポリマーの配合量は、ベースゴム材１００重量部に対して０．０５〜１０重量部が好ましい。０．０５重量部以下では転写ローラに要求される充分な低硬度が得られず、１０重量部を超えると機械的強度が低下する。

尚、吸水性ポリマーに含ませる水の量は、ベースゴム材１００重量部に対して１０〜３００重量部が好ましい。

続いて、水を加えゲル状にした吸水性ポリマーはベースゴム材に混合／攪拌分散される。

３．次に上記ゴム組成物は、ゴム成分、水を含有した吸水性ポリマー及びその他の所要の成分を混練した後、押出機で円筒状に押出して予備成形し、これを所定寸法に裁断して予備成形体を得えている。この予備成形体を加硫缶に投入し、吸水性ポリマーに含まれる水が蒸発して空隙を形成すると共に、ゴム成分が架橋する温度で加硫している。加硫処理の条件は、ゴム成分、架橋剤等の添加剤の種類や配合比によって異なり、適宜調整される。この加硫成形された円筒形状の導電性ローラの中空に金属製のシャフトから成る芯金（φ６）を挿入し、研磨すると共にカットして仕上げている。

上記導電性ローラは、上記吸水性ポリマーに含まれる水が蒸発した空隙（発泡セル）を備え、該発泡セル径は３０〜５００μｍであり、発泡セルはローラ中に均一に分布する。

（４）評価項目
次に、製造された転写ローラ５を、前記の画像形成装置（図１）に組み込まれている前記転写装置５０（図２）における転写ローラ５として使用して評価するものとし、その場合の評価項目、評価法について説明する。

１．先ず、転写ローラの圧縮量ｙは以下のように測定する。

圧縮量ｙ・図４に示すように、転写ローラ５を、その両端芯金部分にて支持し、５０ｍｍ（幅）・５０ｍｍ（奥）・７ｍｍ（厚）の板状押圧部材Ａを有する治具１００にて、１００μｍ／ｓｅｃの速度で押圧した時に、ロードセルプローブが荷重を検知し始めてから１．４ｋｇの荷重を検知するまでに板状押圧部材Ａの移動量を圧縮量（ｍｍ）とする。

２．画像評価項目
・「ドラム汚染」について
高温高湿環境下（４０℃／９０％ＲＨ）において感光ドラムと転写ローラが圧接されている状態で１週間維持し、その後にドラム汚染を判別し易いハーフトーン画像の画出し評価を行う。

・「斜行評価」について
Ａ４普通紙（６４ｇ／ｍｍ）に上下左右の余白を５ｍｍ取り、１０ｍｍ・１０ｍｍの格子パターンイメージ（縦２８０ｍｍ相当）を印字する。そのときの上側画像書き出し位置（本実施形態では左側）と画像書き出し位置側の後端のずれ量を斜行量ｘ（図５）とする。２００枚の連続通紙を行い、平均値を求める。

上記評価結果は以下のようにそれぞれ簡略表記する。

◎：非常に良い（ｘ＜０．２ｍｍ）
○：良い（０．２ｍｍ≦ｘ＜０．４ｍｍ）
△：普通（０．４ｍｍ≦ｘ＜０．６ｍｍ）
・：悪い（０．６≦ｘ）
・「印字倍率評価」について
前記の「斜行評価」と同様のパターンイメージ（縦２８０ｍｍ相当）を印字し、紙中央部の先端から後端までの距離を求め、パターンイメージ２８０ｍｍを１００％とした場合の比率を求めた。上記評価結果は以下のようにそれぞれ簡略表記する。

◎：非常に良い（９９．８％以上）
○：良い（９９．６％以上〜９９．８％未満）
△：普通（９９．４％以上〜９９．６％未満）
・：悪い（９９．４％未満）
・「転写ローラゴム削れ、それに伴う画像不良」について
２０万枚の通紙耐久を行い、耐久後の転写ローラの目視評価及び転写ローラゴム削れによる画像不良が顕著に表れる、ハーフトーン画像の画出し評価を行う。

上記評価結果は以下のようにそれぞれ簡略表記する。

○：良い
・：悪い
３．又、その他の物性評価として、以下の測定器或は手順にて測定した。

・平均発泡セル径・無作為の１０個の発泡部を（長径＋短径）／２として計算した平均値を指す。

・表面硬度硬度測定・アスカーＣ硬度計（５００ｇ荷重）

実施例１では、ベースゴム材としてＮＢＲゴム材とエピクロルヒドリンを８：２の割合で配合させたもの使用した。ベースゴムを１００重量部とすると、吸水性ポリマーは粒径が２０〜５０μｍのものを使用し５部とした。吸水性ポリマーに含ませる水としては、吸水性ポリマーが常温で吸水可能な量を１００％とした場合において、本実施例では８０％含有させた。加硫材としては硫黄を２重量部、補強材及び色付け、電気安定性のためにカーボンを５重量部配合させた。

上記したゴム組成物を混練した後、押し出し機で円筒状に押し出して予備成形した後、所定寸法に裁断して予備成形体を得た。この予備成形体を加硫缶に投入し、先ず、８５℃で３時間加熱した。この１次加硫では、水の急激な蒸発を抑えつつ、ゴムの架橋を進行させることでゴムの破壊を防いでいる。次に、最終的なゴムの架橋と水の蒸発による空隙セル形成を行うために、１６０℃で３０分間加熱した。加硫された円筒状の導電性ロールに金属製のシャフト（φ６）を挿入し、研磨カットして、外径φ１５ｍｍ、軸方向の長さを２２０ｍｍに仕上げた。

ここで成形された転写ローラ５の硬度は３０度、平均発泡セル径は１５０μｍ、圧縮量は１.０２ｍｍであった。

尚、ここでベースゴムの硬度、吸水性ポリマーの配合量や、粒径等を変更し圧縮量が異なるサンプルを数種類作製し、搬送性評価、転写ローラゴム削れ及び画像評価を行った結果を表１に示す。ドラム汚染においてはどのサンプルにおいても画像上問題の発生は見られなかった。

表１に示す通り圧縮量を１.１ｍｍ以下に設定することにおいて良好な結果が得られることが分かる。更に好ましくは、１. ０５ｍｍ以下に設定することである。

一般的に転写ローラの表面硬度が高ければ圧縮量は小さくなるが、肉厚が薄い場合やゴムが柔らかい場合には、触感で感じることのできる反発弾性の差を一般の硬度計では検出することができないため、本件のような圧縮量を求めることが有効である。

尚、このように水分蒸発法によって製造される転写ローラにおいては、平均発泡セル径を５００μｍ以下になるよう配合及び加熱条件を適宜調整し適性化を図らなければ、転写ローラの部分的な抵抗値にムラが生じ、画像不良が発生する。

又、転写ローラ表面硬度を４０度以下になるよう配合及び加熱条件を適宜調整し適性化を図らなければ、充分な転写ニップを確保することができなくなって転写不良が発生する。

本実施例にて提示した吸水性ポリマーの配合量、そこに含まれる水の量、加熱条件は何ら限定されるものではなく、上述している範囲で発泡セル径、硬度、圧縮量を適宜調節すれば良い。

吸水性ポリマーに含有させる水の量は実施例１と同様として配合量は４部とした。更に、硬質中空フィラーとして中心粒径が１００μｍのガラスバルーンを１部ベースゴム組成物に混入させた。

ここで成形された転写ローラ５は、硬度は３０．５度、平均発泡セル径は１５０μｍ（ガラスバルーンは除く）、圧縮量は０. ９３ｍｍであった。

水分蒸発発泡法による発泡とガラスバルーンを加えることで、実施例１と同等の硬度、平均発泡セル径でありながら圧縮量を低減することが可能、つまりゴムの反発弾性を高めることが可能となった。

前述した通り水分蒸発発泡法においては高い連泡率を示すため、その空隙を一部ガラスバルーンが埋めることにより、今までセル壁が薄くて、ゴム弾性が得られなかった部位において、本来のゴム弾性が得られたことによると推測する。

実施例２の評価結果を表２に記す。

ここに示すように、本実施例の構成にすることでその他の物性値を損なうことなく、圧縮量を低減させることが可能となり、紙搬送性、転写ローラゴム削れ及び画像ともに良好な結果が得られた。又、本実施例のサンプルにおいてもドラム汚染による画像上問題の発生は見られなかった。

尚、実施例１と同様に平均発泡セル径、硬度を上述する範囲に設定することで、転写不良による画像不良を防止することができる。

本実施例にて提示した、吸水性ポリマーの配合量、そこに含まれる水の量、加熱条件は何ら限定されるものではなく、上述している範囲で発泡セル径、硬度、圧縮量を適宜調節すれば良い。

吸水性ポリマーに含有させる水の量及び配合量は実施例２と同様とした。

更に、硬質中空フィラーとして中心粒径が１００μｍの熱可塑性樹脂バルーンの表面を炭酸カルシウムにてコーティングしたものを１部ベースゴム組成物に混入させた。ここで、熱可塑性樹脂バルーンとしてはアクリルニトリルを用いた。

ここで成形された転写ローラ５は、硬度は３０度、平均発泡セル径は１５０μｍ（樹脂バルーンは除く）、圧縮量は０. ９５ｍｍであった。

本実施例において同様の評価を行った結果を表３に記す。

本実施例においても、実施例２と同様に良好な結果が得られ、且つ、本実施例のサンプルにおいてもドラム汚染による画像上問題の発生は見られなかった。尚、本構成以外においても無機硬質バルーンと樹脂バルーンの表面を無機フィラーでコーティングしたものを混合させて、水分蒸発法による発泡セルと組み合わせても良好な結果が得られるのは言うまでもない。

又、同じ硬度、平均発泡セルを得ることを条件とした場合、圧縮量としては概略以下の順で小さくすることができる。

１．水分蒸発法による発泡＋無機硬質バルーン
２．水分蒸発法による発泡＋無機フィラーコーティング樹脂バルーン
３．水分蒸発法による発泡のみ

本発明は、低硬度化、微細発泡セルを達成しつつ、ゴム本来の弾力性を損なうことなく安定した紙搬送、耐久性を備えた転写ローラとこれを備えた転写装置及び該転写装置を画像定着手段として用いた複写機やプリンター等の画像形成装置に対して適用可能である。

画像形成装置の一例の概略構成図である。転写装置の概略構成図である。転写ローラの構成模型図である。転写ローラの圧縮量測定装置の略図である。斜行量の説明図である。

符号の説明

１感光ドラム
２帯電ローラ
３レーザービームスキャナー
４現像装置
５転写ローラ
６加熱定着装置
７クリーニング装置
８給紙ローラ
９給紙カセット
１０ガイド
１１レジストローラ
１２搬送装置
１３搬送ローラ
１４ガイド
１５排紙ローラ
１６排紙トレイ
５０転写装置
５１高圧電源
５２芯金
５２弾性層

Claims

芯金の外周に少なくとも、水を含有した吸水性ポリマーを含むゴム組成物の硬化物から成る弾性層を有し、該弾性層の圧縮量ｙが
ｙ≦１. １（ｍｍ）
なる関係を満たすことを特徴とする導電性ローラ。
前記弾性層は水を含有した吸水性ポリマーを含むゴム組成物を熱硬化して成る発泡体層であることを特徴とする請求項１記載の導電性ローラ。
前記発泡体層の平均セル径が１〜５００μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の導電性ローラ。
表面硬度がアスカーＣにて４０度以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の導電性ローラ。
像担持体と転写部材との圧接ニップ部で被転写材を挟持搬送して現像剤を転写する転写装置において、転写部材として、請求項１〜４の何れかに記載の導電性ローラを用いることを特徴とする転写装置。
像担持体上にジャンピング方式或は直接方式で静電潜像を記録剤により顕在化させる作像手段と、像担持体上の記録剤を被転写材上に転写させる転写手段と、被転写材上の未定着画像を永久固着させる定着手段を有する画像形成装置であり、転写手段として、請求項５記載の転写装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
芯金の外周に少なくとも、水を含有した吸水性ポリマー及び微小中空球を含むゴム組成物の硬化物から成る弾性層を有することを特徴とする導電性ローラ。
前記弾性層の圧縮量ｙ（ｍｍ）が
ｙ≦１. １
なる関係を満たすことを特徴とする請求項７記載の導電性ローラ。
弾性層は水を含有した吸水性ポリマー及び微小中空球を含むゴム組成物を熱硬化して成る発泡体層であることを特徴とする請求項７又は８記載の導電性ローラ。
前記微小中空球は樹脂マイクロバルーンであることを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載の導電性ローラ。
中空フィラーの平均粒子径が５００μｍ以下であることを特徴とする請求項７〜１０の何れかに記載の導電性ローラ。
表面硬度がアスカーＣにて４０度以下であることを特徴とする請求項７〜１１の何れかに記載の導電性ローラ。
像担持体と転写部材との圧接ニップ部で被転写材を挟持搬送して現像剤を転写する転写装置において、転写部材として、請求項７〜１２の何れかに記載の導電性ローラを用いることを特徴とする転写装置。
像担持体上にジャンピング方式或は直接方式で静電潜像を記録剤により顕在化させる作像手段と、像担持体上の記録剤を被転写材上に転写させる転写手段と、被転写材上の未定着画像を永久固着させる定着手段を有する画像形成装置であり、転写手段として、請求項１３記載の転写装置を用いることを特徴とする画像形成装置。