JP2005240948A - Conductive rubber roller - Google Patents
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Abstract
Description
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するものである。 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.
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(特許文献1)。上記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は電圧値による抵抗値の依存性や、ロットによる抵抗値のバラツキが大きいため、その抵抗値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)。 In many electrophotographic image forming apparatuses such as copying machines and printers, conductive rollers such as a charging roller, a transfer roller, and a developing roller are used. Conventionally, in order to impart conductivity to these rubber rollers, a method of adding a conductive filler such as carbon black or a method of blending an ion conductive rubber material such as acrylonitrile butadiene rubber or epichlorohydrin rubber can be cited (patent) Reference 1). The method of adding a conductive filler such as carbon black to impart conductivity to the roller is relatively stable because the resistance value depends on the voltage value and the resistance value varies greatly from lot to lot. Means using the latter ion-conductive acrylonitrile butadiene rubber, epichlorohydrin rubber, or a rubber material to which an ionic conductive agent is added have become mainstream (for example, Patent Document 2).
しかし、これらの材料は長時間通電を行うと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劣化により抵抗変動が大きくなってしまうことが問題となっている。特にエピクロルヒドリンゴムの場合、受酸剤として添加してある酸化亜鉛が架橋反応中に塩化亜鉛となり、これがエピクロルヒドリンゴム中のエーテル結合を切断し軟化劣化することが公知である(特許文献3)。このエーテル結合の切断により前述した抵抗変動や更には低分子量化したエピクロルヒドリンゴムがローラー表面へ移行し、感光ドラム等への張付きとなってしまうことが問題となっているため、これからの複写機やプリンターの高速化等の要求から、導電性ゴムローラーには更なるゴムの劣化による電気的特性の変化を少なくした特性、更には感光ドラム等への張付きを少なくした特性が求められている。
本発明の目的は、転写ローラーや帯電ローラーあるいは現像ローラー等の導電性ゴムローラーにおいて、長時間通電によって起こるヒドリンゴムの劣化に起因する抵抗変動を少なくし、更にローラー表面の張付き性を少なくした導電性ゴムローラー、特に発泡体からなる導電性ゴムローラーを提供することである。 The object of the present invention is to reduce the resistance fluctuation caused by the deterioration of the hydrin rubber caused by energization for a long time in a conductive rubber roller such as a transfer roller, a charging roller or a developing roller, and further reduce the sticking property of the roller surface. It is to provide a conductive rubber roller, particularly a conductive rubber roller made of a foam.
本発明に従って、導電性芯材上に発泡体からなる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中のポリマー分100質量部に対して酸化マグネシウムを1.0〜10.0質量部、活性酸化亜鉛を1.2〜3.0質量部、2−メルカプトベンゾイミダゾールを2.0〜5.0質量部含有し、且つ該ゴム層のゴム材料中のポリマー分100質量部中にエピクロルヒドリンゴムを5〜100質量部含有し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。 According to the present invention, in a conductive rubber roller in which a foam rubber layer is molded on a conductive core material, magnesium oxide is added in an amount of 1.0 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer content in the rubber material of the rubber layer. 10.0 parts by mass, 1.2 to 3.0 parts by mass of active zinc oxide, 2.0 to 5.0 parts by mass of 2-mercaptobenzimidazole, and a polymer content of 100 in the rubber material of the rubber layer There is provided a conductive rubber roller characterized by containing 5 to 100 parts by mass of epichlorohydrin rubber in a part by mass.
以上に示したように、本発明によって、抵抗変動量が小さくなり、耐熱老化性も向上し更には汚染性も向上した導電性ゴムローラーを提供することが可能となった。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a conductive rubber roller having a reduced resistance fluctuation amount, improved heat aging resistance, and further improved contamination.
従って、上記導電性ゴムローラー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できる。 Accordingly, the conductive roller using the conductive rubber roller can be suitably used as a transfer roller used for image formation in electrophotographic technology.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図2に、本発明に係る導電性ローラーを画像形成装置に利用した一例を示す。ここでは転写ローラーについての説明であるが、帯電ローラーあるいは現像ローラー等の他のローラータイプの部材に対しても適用可能である。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ープリンターであり、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。 FIG. 2 shows an example in which the conductive roller according to the present invention is used in an image forming apparatus. Although the transfer roller is described here, it can also be applied to other roller type members such as a charging roller or a developing roller. The image forming apparatus shown in the figure is a laser printer using an electrophotographic process cartridge, and the figure is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration thereof. Further, the image forming apparatus shown in the figure is equipped with a transfer device having a transfer roller.
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。
The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive drum”) 1 as an image carrier. In the
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。
The surface of the
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5が付着され、トナー像として反転現像される。
The electrostatic latent image is reversely developed as a toner image by the negatively
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。
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 unit) T between the
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。
The transfer material 7 that has passed through the transfer portion T is separated from the
本発明を実証する導電性ローラー(図1)は、以下のようにして作製した。 A conductive roller (FIG. 1) demonstrating the present invention was made as follows.
[導電性ローラー]
ゴム組成物は、ゴム主成分のポリマー分100質量部に対して酸化マグネシウムを1.0〜10.0質量部、活性酸化亜鉛を1.2〜3.0質量部、2−メルカプトベンゾイミダゾールを2.0〜5.0質量部含有し、且つ該ゴム層のゴム材料中のポリマー分100質量部中にエピクロルヒドリンゴムを5〜100質量部含有したものの混合物とし、これにカーボンブラック等の導電材や他の助剤、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。
[Conductive roller]
The rubber composition contains 1.0 to 10.0 parts by mass of magnesium oxide, 1.2 to 3.0 parts by mass of active zinc oxide, and 2-mercaptobenzoimidazole with respect to 100 parts by mass of the polymer component of the rubber main component. A mixture of 2.0 to 5.0 parts by mass and 100 parts by mass of the polymer content in the rubber material of the rubber layer containing 5 to 100 parts by mass of epichlorohydrin rubber, and a conductive material such as carbon black. And other auxiliaries, a vulcanizing agent such as sulfur, a sulfide-based vulcanization accelerator, and a foaming agent.
上記において、酸化マグネシウムが1.0質量部未満であると、加硫促進助剤として作用する以前に発泡助剤として働いてしまい、加硫促進助剤としての効果が薄れ加硫しなくなり、10.0質量部を超えると、加硫促進助剤としての効果が現れ過ぎ発泡する以前に加硫してしまい発泡体にならないという問題が懸念される。また、活性酸化亜鉛が1.2質量部未満であると、加硫促進助剤として働かず発泡助剤として働いてしまい未加硫になってしまうことが懸念され、3.0質量部を超えると、酸化マグネシウムと同様に加硫促進助剤としての効果が現れ過ぎ発泡する以前に加硫してしまい発泡体にならないという問題が生じる可能性が高くなる。 In the above, when magnesium oxide is less than 1.0 part by mass, it acts as a foaming aid before acting as a vulcanization accelerating aid, and the effect as a vulcanization accelerating aid is diminished and vulcanization does not occur. If the amount exceeds 0.0 parts by mass, the effect as a vulcanization accelerating aid appears too much, and there is a concern about the problem of vulcanizing before foaming and not forming a foam. Further, if the active zinc oxide is less than 1.2 parts by mass, there is a concern that the active zinc oxide does not work as a vulcanization accelerating agent but works as a foaming aid and becomes unvulcanized, exceeding 3.0 parts by mass. And the effect as a vulcanization | cure acceleration | stimulation adjuvant appears like magnesium oxide, and possibility that the problem that it vulcanizes before foaming and does not become a foam will become high.
酸化亜鉛の粒子径を小さくすることにより比表面積を大きくし活性度を上げた活性酸化亜鉛の粒子径が0.05μm未満であると、活性度が上がり過ぎ逆にヒドリンゴムのエーテル結合を切断してしまう問題があり、0.2μmを超えると、活性度が低下し加硫促進助剤の役割を果たさなくなってしまう問題がある。 If the particle size of the activated zinc oxide, which increases the specific surface area and increases the activity by reducing the particle size of the zinc oxide, is less than 0.05 μm, the activity increases too much and conversely the ether bond of the hydrin rubber is cleaved. If the thickness exceeds 0.2 μm, there is a problem that the activity is lowered and the role of the vulcanization accelerating agent cannot be fulfilled.
また、エピクロルヒドリンゴムが5質量部未満であると、ヒドリンの劣化よりも他のポリマーの劣化の効果が大きくなり効果が発揮されなくなる。 Moreover, when the epichlorohydrin rubber is less than 5 parts by mass, the effect of deterioration of other polymers becomes larger than that of hydrin, and the effect is not exhibited.
更に、2−メルカプトベンゾイミダゾールが2.0質量部未満であると、劣化に対する効果が少なくなり、5.0質量部を超えると、ブルームが発生し逆に汚染性が増してしまうことが懸念される。 Further, if the amount of 2-mercaptobenzimidazole is less than 2.0 parts by mass, the effect on deterioration is reduced, and if it exceeds 5.0 parts by mass, bloom is generated and the contamination may be increased. The
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φ14mm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。 After extruding the rubber composition using an extruder (not shown) to obtain an unvulcanized tube-shaped conductive rubber molded product, vulcanization is carried out at 160 ° C. for 30 minutes in a vulcanizing can. 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 portion of the tube-shaped conductive rubber molded product to obtain a roller-shaped molded product. This molded body is set in a polishing machine (not shown) to which a grinding wheel GC80 is attached, and is polished so that the outer diameter is 14 mm at a rotation speed of 2000 RPM and a feed speed of 500 m / min as polishing conditions. Was made.
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。 In addition, the material used by each Example and the comparative example is as follows.
更に、実施例及び比較例では結合アクリロニトニル量が25%以下である低ニトリルのアクリロニトリルブタジエンゴムを記載したが、本発明はこれに限られるものではない。
・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]
・アクリロニトリルブタジエンゴム[商品名:DN401 日本ゼオン(株)社製]
・酸化マグネシウム[商品名:キョーワマグ150 協和化学工業(株)]
・活性酸化亜鉛[商品名:AZO 正同化学工業(株)]
・2−メルカプトベンゾイミダゾール[商品名:ノクラックMB 大内新興化学工業(株)社製]
Further, in the examples and comparative examples, a low nitrile acrylonitrile butadiene rubber having a bound acrylonitrile level of 25% or less is described, but the present invention is not limited to this.
・ Epichlorohydrin rubber [trade name: Zeklon 3106, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.]
・ Acrylonitrile butadiene rubber [trade name: DN401, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.]
・ Magnesium oxide [Product name: Kyowa Mag 150 Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.]
・ Activated zinc oxide [trade name: AZO Shodo Chemical Industry Co., Ltd.]
・ 2-Mercaptobenzimidazole [Brand name: NOCRACK MB Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.]
[実施例1〜6]
ゴム材料中のポリマー分100質量部に対して酸化マグネシウムを1.0〜10.0質量部含有し、且つゴム層のゴム材料中のポリマー分100質量部に対して活性酸化亜鉛を1.2〜3.0質量部含有していることを特徴とし、更に該ゴム層のゴム材料中のポリマー分100質量部中にエピクロルヒドリンゴムが5〜100質量部含有し、該ゴム材料中の該活性酸化亜鉛の粒子径が0.05〜0.2μmであり、該ゴム層のゴム材料中のポリマー分100質量部に対して2−メルカプトベンゾイミダゾールが2.0〜5.0質量部含有したものを実施例1〜6とし、下記のように評価を行った。結果を表1に示す。
[Examples 1 to 6]
Magnesium oxide is contained in an amount of 1.0 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer in the rubber material, and 1.2% of active zinc oxide is added to 100 parts by mass of the polymer in the rubber material of the rubber layer. It is characterized by containing -3.0 parts by mass, and further comprising 5-100 parts by mass of epichlorohydrin rubber in 100 parts by mass of the polymer in the rubber material of the rubber layer, and the active oxidation in the rubber material The zinc particle size is 0.05 to 0.2 μm, and 2-mercaptobenzimidazole is contained in an amount of 2.0 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer in the rubber material of the rubber layer. It was set as Examples 1-6, and evaluation was performed as follows. The results are shown in Table 1.
[比較例1〜3]
比較例としては酸化マグネシウムが1.0質量部未満含有の場合と、活性酸化亜鉛が1.2質量部未満、3.0質量部を超えて含有したものを比較例1〜3とし、下記のように評価を行った。結果を表2に示す。
[Comparative Examples 1-3]
As a comparative example, when magnesium oxide is contained in an amount of less than 1.0 part by mass, and active zinc oxide is contained in an amount of less than 1.2 parts by mass and more than 3.0 parts by mass as comparative examples 1 to 3, Evaluation was performed as follows. The results are shown in Table 2.
<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、軸体とアルミニウムドラムとの間に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。
<Roller energization durability test method>
In the roller energization durability test, the conductive roller was placed in an environment of 50 ° C., and the shaft was pressure-bonded to an aluminum drum having an outer diameter of 30 mm and rotated so that a load of 4.9 N on one side was applied to both. 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 N / N environment and leaving it to stand for 24 hours or more, roller resistance was measured again. Here, a value representing the difference between the initial resistance value and the resistance value after durability in terms of the number of digits was defined as the energization durability. It can be said that the smaller this is, the better the current-carrying durability of the conductive rubber roller. The fluctuation amount is preferably less than 0.1 digit.
<耐熱老化試験方法>
JIS K−6257に準拠し測定した。
<Method of heat aging test>
It measured based on JIS K-6257.
<貼り付き性>
φ15mm、長さ250mmに成形、研磨した導電性ローラーをレーザープリンター(レーザージェット4000N HP社製)に使用される感光体に接触させ、両端に1000gの荷重を加え、40℃/95%RHの環境下に1ヶ月放置した。放置後荷重を外し、感光体に貼り付かなかったものをA、貼り付いたがローラーの自重で感光体から外れた物をB、ローラーの自重で外れなかった物をCと評価した(評価装置図は不図示)。
<Adhesiveness>
A conductive roller molded and polished to 15 mm in diameter and 250 mm in length is brought into contact with a photoreceptor used in a laser printer (Laser Jet 4000N HP), a load of 1000 g is applied to both ends, and the environment is 40 ° C./95% RH. I left it for a month. After leaving, the load was removed, and the one that was not attached to the photoconductor was evaluated as A, the one that was attached but removed from the photoconductor due to the weight of the roller was evaluated as B, and the one that did not come off due to the weight of the roller was evaluated as C (evaluation device) (The figure is not shown).
<汚染性>
貼り付き性評価を行った感光体を前記レーザープリンターのカートリッジに組み込み、ベタ黒で30枚印字し、画像に接触跡の白すじが無かったものをA、初期に白すじがあるが途中で無くなるものをB、最後まで白すじが消えない物をCと評価した。
<Contamination>
The photoconductor that has been evaluated for stickiness is incorporated into the cartridge of the laser printer, and 30 sheets of solid black are printed. The image has no white traces of contact traces. An object was evaluated as B, and an object in which white streaks did not disappear until the end was evaluated as C.
この結果からゴム材料中のポリマー分100質量部に対して酸化マグネシウムを1.0〜10.0質量部、活性酸化亜鉛を1.2〜3.0質量部、2−メルカプトベンゾイミダゾールを2.0〜5.0質量部含有し、且つ該ゴム層のゴム材料中のポリマー分100質量部中にエピクロルヒドリンゴムを5〜100質量部含有する、本発明の範囲内では抵抗変動量が小さくなり、耐熱老化性も向上し更には張付き性、汚染性も向上することがわかる。また、本発明の範囲を外れた場合には抵抗変動量が大きくなり、耐熱老化性も悪化し更には張付き性、汚染性も悪化する。 From these results, 1.0 to 10.0 parts by mass of magnesium oxide, 1.2 to 3.0 parts by mass of active zinc oxide, and 2.mercaptobenzimidazole to 2.100 parts by mass of the polymer content in the rubber material. 0 to 5.0 parts by mass, and 5 to 100 parts by mass of epichlorohydrin rubber in 100 parts by mass of the polymer in the rubber material of the rubber layer. It can be seen that the heat aging resistance is improved and the sticking property and the contamination property are also improved. Further, when the value is out of the range of the present invention, the resistance fluctuation amount becomes large, the heat aging resistance is deteriorated, and the sticking property and the contamination property are also deteriorated.
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 廃トナー容器
10 定着装置
61 芯金
62 弾性層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
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