JP2006064957A - 導電性スポンジゴムローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 フルカラー用画像形成装置の中間転写ベルトの内側に用いられる一次転写ローラにおいて、環境変動が小さく、且つ中間転写ベルトへの貼り付きが軽微な導電性スポンジゴムローラを提供することである。
【解決手段】 フルカラー用画像形成装置の中間転写ベルトの内側に使用する芯金上に発泡ゴムを同芯円状に形成した一次転写ローラの導電性スポンジゴムローラであって、該スポンジゴム層のゴム主成分がアクリロニトリルブタジエンゴム（Ａ）とエピクロルヒドリンゴム（Ｂ）であり、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体（Ｃ）との質量比が０．０５≦Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≦０．１０であり、かつ該導電性スポンジゴムローラのローラ抵抗値をＲとしたときＬｏｇ Ｒが２３．０℃／５５Ｆ％ＲＨ環境下で７．７〜８．２であることを特徴とする導電性スポンジゴムローラ。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真プロセスを利用したフルカラー用画像形成装置において使用する導電性スポンジゴムローラに関する。

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帯電方式を採用しており、中でも耐摩耗性や転写部での転写材搬送性に優れたローラ状の部材が主流となっている。ローラ状の部材は、弾性を有する材料が用いられ像担持体である中間転写ベルトに対して確実のニップの形成を可能としている。電気抵抗値と硬度を両立できる転写ローラとして、ステンレスや鉄等の芯金上にカーボン、イオン導電性フィラー等によりその抵抗を１×１０^６〜１×１０^１０［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。

しかし、このようにして得られた導電性ゴム材料は電気抵抗が印加電圧の変化に影響を受けるため、ゴム材料中の導電性フィラーの分散状況によって抵抗値にばらつきを生じ、安定した抵抗のゴム材料を得るのは困難であった。その問題を解決する方法として、ゴム主成分として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を用いることが知られており（例えば特許文献１）、カーボンブラック等の導電性充填剤を添加しなくても抵抗値が１×１０^６〜１×１０^１０［Ω］であるため、導電性充填剤を添加する必要がなく、加工条件等による抵抗値のばらつきや印加電圧に抵抗値の変動が極めて小さく、安定した抵抗値の導電性ゴムローラを容易に作ることができる。

しかしながら、フルカラー用画像形成装置の中間転写ベルトの内側の一次転写ローラとして用いられる抵抗値の領域は、モノクロ用画像形成装置よりもローラ抵抗値はやや低めであり、フルカラー用一次転写ローラとして用いられる抵抗値の範囲（１×１０^７．７〜１×１０^８．２）にローラ抵抗値を低下させようとすると、温度や湿度の環境変動により抵抗値の変動が大きく変化するため、使用環境により画像品質が変化するということが問題となっている。

また、フルカラー用一次転写ローラの使用領域まで抵抗値を低下させる方法としてハロゲン系第４級アンモニウム塩等の導電剤を添加する方法もあるが、多量に添加すると溶剤を用いた導電剤はローラへの通電により一次転写ローラ表面に染み出して中間転写ベルトとの粘着力が生じ、駆動トルクが大きくなったり、正常な動作が出来なくなったり、粘着性によってローラ自体のゴムが剥がれて蓄積し異常画像が発生するという問題があるため好ましくない。

この問題に対して、導電性ゴムローラ表面に離型性の良い材料をコーティングすることや、溶剤を使用していない粉状の導電剤を使用することも考えられるが、高離型性材料は一般的にコストが高く、また、粉状導電剤はローラの耐久性を低下させる知見もあり、解決策としては好ましくない。
特開２００２−２８７４５６号公報

本発明の目的は、フルカラー用画像形成装置の中間転写ベルトの内側に用いられる一次転写ローラにおいて、環境変動が小さく、且つ中間転写ベルトへの貼り付きが軽微な導電性スポンジゴムローラを提供することである。

本発明に従って、フルカラー用画像形成装置の中間転写ベルトの内側に使用する芯金上に発泡ゴムを同芯円状に形成した一次転写ローラの導電性スポンジゴムローラであって、該スポンジゴム層のゴム主成分がアクリロニトリルブタジエンゴム（Ａ）とエピクロルヒドリンゴム（Ｂ）であり、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体（Ｃ）との質量比が０．０５≦Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≦０．１０であり、かつ該導電性スポンジゴムローラのローラ抵抗値をＲとしたときＬｏｇ Ｒが２３．０℃／５５Ｆ％ＲＨ環境下で７．７〜８．２であることを特徴とする導電性スポンジゴムローラが提供される。

本発明によって環境変動が小さく、且つ中間転写ベルトへの貼り付きが軽微な導電性スポンジゴムローラを提供することが可能となった。

本発明の導電性スポンジゴムローラの該スポンジゴム層において、ゴム主成分がアクリロニトリルブタジエンゴム（Ａ）とエピクロルヒドリンゴム（Ｂ）とエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体（Ｃ）の質量比が０．０５≦Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≦０．１であることが必須である。この範囲にすることにより環境変動が小さく、且つ中間転写ベルトへの貼り付きが軽微にすることができる。

また、導電性スポンジゴムローラのローラ抵抗値をＲとしたときＬｏｇ Ｒが２３．０℃／５５Ｆ％ＲＨ環境下で７．７〜８．２であることも必須である。この範囲外であるとトナーの転写性に問題が生じ、画像がうまく転写されなくなる。

導電性スポンジゴムローラのスポンジゴム層において使用するハロゲン系第四級アンモニウム塩は、ゴム主成分１００質量部に対して０．３質量部以下であることが好ましい。これにより環境変動が小さく、且つ中間転写ベルトへの貼り付きも軽微になる。一方、０．３質量部を超える時は、第四級アンモニウム塩に起因するのブリードが多くなり中間転写ベルトへの貼り付きが強くなる。

本発明にかかる導電性スポンジゴムローラは、以下に説明する画像形成装置により評価される。

図２は電子写真プロセスを利用したフルカラー画像形成装置（複写機あるいはレーザービームプリンター）である。

第１の画像担持体として繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下感光ドラムと記す）１は、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。

感光ドラム１は回転過程で、一次帯電器２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。３２は一次帯電器の電源であり、ここでは直流に交流を重畳して印加しているが、直流のみでもよい。次いで不図示の露光手段（フルカラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、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されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系等）による露光光３を受けることにより目的のフルカラー画像の第１の色成分像（例えばイエロー色成分像）に対応した静電潜像が形成される。

次いで、その静電潜像が第１の現像器（イエロー色現像器４１）により第１色であるイエロートナーＹにより現像される。この時、第２〜第４の現像器（マゼンタ色現像器４２、シアン色現像器４３、ブラック色現像器４４）の各現像器は、作動−オフになっていて感光ドラム１には作用せず、上記第１色のイエロートナー画像は上記第２〜第４の現像器による影響を受けない。

中間転写ベルト５は、矢印方向に感光ドラム１と同じ周速度をもって回転駆動されている。

感光ドラム１上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像が、感光ドラム１と中間転写ベルト５とのニップ部を通過する過程で、一次転写ローラ６から中間転写ベルト５に印加される一次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写ベルト５の外周面に順次一次転写されていく。

中間転写ベルト５に対応する第一色のイエロートナー画像の転写を終えた感光ドラム１の表面は、クリーニング装置１３により清掃される。

以下、同様にして第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像及び第４色のブラックトナー画像が順次中間転写ベルト５上に重ね合わせて転写され、目的のフルカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。

二次転写ローラ７は、二次転写対向ローラ８に対応し平行に軸受させて中間転写ベルト５の下面部に離間可能な状態に配設してある。

感光ドラム１から中間転写ベルト５への第１〜第４色のトナー画像の順次重畳転写のための一次転写バイアスは、トナーとは逆極性（＋）でバイアス電源３０から印加される。その印加電圧は、例えば＋１００Ｖ〜＋２ｋＶの範囲である。

感光ドラム１から中間転写ベルト５への第１〜第３色のトナー画像の一次転写工程において、二次転写ローラ７は中間転写ベルト５から離間させることも可能である。

中間転写ベルト５上に転写された合成カラートナー画像を転写材Ｐへの転写は、二次転写ローラ７が中間転写ベルト５に当接されると共に、給紙ローラ１１から転写材ガイド１０を通って、中間転写ベルト５と二次転写ローラ７との当接ニップに所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、二次転写バイアスが電源３１から二次転写ローラ７に印加される。この二次転写バイアスにより中間転写ベルト５から第２の画像担持体である転写材Ｐへ合成カラートナー画像が二次転写される。この際に中間転写ベルト上の二次転写前のトナー画像の帯電を補助する装置は、本装置には付加されていない。トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、定着器１５へ導入され加熱定着される。

転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写ベルト５には離接自在に配置されたクリーニング用帯電部材９が当接され、感光ドラム１とは逆極性のバイアスを印加することにより、転写材Ｐに転写されずに中間転写ベルト５上に残留している転写残トナーに一次転写時と逆極性の電荷が付与される。３３はバイアス電源である。ここでは、直流に交流を重畳して印加している。一次転写時と逆極性に帯電された前記転写残トナーは、感光ドラム１とのニップ部及びその近傍において感光ドラム１に静電的に転写されることにより、中間転写体がクリーニングされる。この工程は、一次転写と同時に行うことができるためスループットの低下を生じない。

つづいて、中間転写ベルトと電子写真感光体が一体に支持されたプロセスカートリッジについて図３で説明する。プロセスカートリッジは、少なくとも中間転写ベルト５と電子写真感光体１及び一次転写手段６が一体に支持され装置本体から着脱自在に構成されていればよい。図３では更に中間転写ベルトクリーニング機構１３、電子写真感光体のクリーニング機構９も一体ユニットとして付属している。中間転写ベルトのクリーニングは、前述のように転写残トナーを一次転写と逆の極性に帯電させ、一次転写部で電子写真感光体に戻すために必要な機構であり、本図では中抵抗の弾性体からなるクリーニングローラ９を装備している。電子写真感光体のクリーニングは、ブレードクリーニングである。本カートリッジには廃トナー容器も一体となっており、中間転写ベルト−電子写真感光体双方の転写残トナーもカートリッジ交換時に同時に廃棄されるため、メンテナンス性の向上に貢献している。

また、中間転写ベルトは、駆動ローラ８とテンションローラ１２の２本のローラで張架され部品点数の削減と小型化を図っている。ここで、駆動ローラ８は同時にクリーニングローラの対向ローラとなっている。中間転写ベルトに従動して回転するテンションローラ１２は、スライドする機構を有しており、圧縮ばねにより矢印の方向に圧接され、中間転写ベルトに張力を与えている。そのスライド幅は１〜５ｍｍ程度で、ばねの圧力合計は５〜１００Ｎ程度である。また、電子写真感光体１と駆動ローラ８は不図示のカップリングを有し、本体から回転駆動力が伝達されるようになっている。

更に、別の画像形成装置の例を図４に示す。図４は電子写真感光体１を画像形成に必要な現像剤の数と同数具備したもので、フルカラープリントの印字スピードが飛躍的に向上する利点がある。

図４は中間転写ベルトを使用したもので、図２と同様に電子写真感光体１に形成された可視画像は中間転写ベルト５に順次転写され、重ね合わされた後、二次転写ローラ７でトナーと逆極性のバイアスを印加され、転写材Ｐの上に一括転写される。中間転写ベルトに残留した現像剤は、クリーニング装置１８で除去される。

図１に示される本発明にかかる導電性スポンジゴムローラのゴム層は以下のようにして作製した。

［ゴム層］；ゴム組成物は、ゴム主成分としてアクリロニトリルブタジエンゴムとエピクロルヒドリンゴムとの混合物である。また、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、カーボンブラック等の導電材、発泡剤、発泡助剤を混合したものである。

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分間加硫を行い、チューブ状の導電性ゴム成形物を作製し、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、ローラ状の成形体を得た。この成形体を、研磨砥石を取り付けた研磨機（不図示）により外径がφ１４ｍｍになるように研磨し、導電性スポンジゴムローラを作製した。

なお、各実施例及び比較例で使用した資材は以下の通りである。
・アクリロニトリルブタジエンゴム
［ニポールＤＮ４０１ＬＬ 日本ゼオン（株）社製］
・エピクロルヒドリンゴム
［ゼクロン３１０６ 日本ゼオン（株）社製］
・エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体
［Ｚｅｏｓｐａｎ８０３０ 日本ゼオン（株）社製］
・加硫促進剤
［２−メルカプトベンゾチアゾール；商品名 Ｒｈｅｎｏｇｒａｎ ＭＢＴ−８０ バイエル（株）社製］
［ジベンゾチアジルジスルフィド；商品名 Ｒｈｅｎｏｇｒａｎ ＭＢＴＳ−７５Ｃ バイエル（株）社製］
［テトラエチルチウラムジスルフィド；商品名 Ｒｈｅｎｏｇｒａｎ ＴＥＴＤ−７５ バイエル（株）社製］
・加硫剤
［硫黄；商品名 Ｒｈｅｎｏｇｒａｎ Ｓ−８０ バイエル（株）社製］
・発泡剤
［ＯＢＳＨ（オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド）；商品名 ＥＨ−８０ 永和化成（株）社製］
［ＡＤＣＡ（アゾジカルボンアミド）；商品名 ＨＭ−８０Ａ 永和化成工業（株）社製］
・発泡助剤
［尿素；商品名 ＨＭ−５０Ｕ 永和化成工業（株）社製］
・その他の資材
［炭酸カルシウム；商品名 スーパーＳＳ 丸尾カルシウム（株）社製］
［カーボン；商品名 ＦＴ旭１５ 旭カーボン（株）社製］
［酸化亜鉛；商品名 亜鉛華２種 ハクスイテック（株）社製］
［ステアリン酸；商品名 ルナックＳ 花王（株）社製］
［導電剤（第四級アンモニウム塩；商品名 アデカサイザーＬＶ−７０ 旭電化工業（株）社製）

また、転写ベルトへの貼りつき性に関する特性は以下の方法により測定した。

＜ローラ抵抗値＞
ローラ抵抗値Ｒは、２３℃／５５Ｆ％ＲＨの環境（Ｊ／Ｊ環境）下で導電性スポンジゴムローラの軸体に片側４．９Ｎの荷重が両軸にかかるようにし、外径φ３０ｍｍ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５００ｋＶの電圧を印加して測定した。

＜環境変動＞
ローラ形状に作製したローラをＬ／Ｌ環境（１５℃／１０％ＲＨ）、Ｈ／Ｈ環境（３２．５℃／８０％ＲＨ）の各環境に２４時間放置した後、上記のローラ抵抗値と同様にして測定し、Ｌ／Ｌ環境とＨ／Ｈ環境でのローラ抵抗値の変動桁を算出した。

このとき、環境変動がＬ／Ｌ→Ｈ／Ｈで、１．４５以下の場合を良好とした。また、この数値を超える環境変動の場合は、不良とした。

＜ベルト貼り付き性＞
φ１４ｍｍ、長さ２３０ｍｍに成形、研磨した導電性スポンジゴムローラをカラーレーザープリンター（カラーレーザージェット ３５００Ｎ ヒューレット・パッカード社製）を使用し、中間転写ベルト（ＩＴＢ）ユニットに転写ローラをセットし、Ｊ／Ｊ環境下で転写ローラに３．５ｋＶの電圧を印加しながら７２時間の本体連続通電空回転を行った。その後、２４時間の間欠空回転（１時間ごとにＯＮ→ＯＦＦの繰り返し）を行った。終了後、２４時間放置した後にＩＴＢユニットを解体してベルトと転写ローラの貼り付きレベルを観察した。

貼り付きのレベルとしては、転写ベルトに全く貼り付かなかったものをＡＡ、軽微な粘着性があったものをＡ、貼り付いていたがローラの自重で転写ベルトから外れたものをＢ、強固の貼り付きを示したものをＣとした。製品への適用可能なレベルは、ＡＡ、Ａ、Ｂ、であり、Ｃのレベルは、不良である。

以上のように評価し、環境変動と張り付きレベルのともに良い場合を、製品適合が良いとした。

以下に本発明について実施例及び比較例を挙げて、より具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

（実施例）
実施例１〜４は、該導電性スポンジゴムローラの該スポンジゴム層におけるゴム主成分がアクリロニトリルブタジエンゴム（Ａ）とエピクロルヒドリンゴム（Ｂ）とエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体（Ｃ）の質量比が０．０５≦Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≦０．１の範囲内にあり、且つ添加するハロゲン系第四級アンモニウム塩はゴム主成分１００質量部に対して０．３質量部以下であれば、環境変動が小さく、且つ中間転写ベルトへの貼り付きも軽微であることを示す事例である。結果を表１に示す。

（比較例）
それに対し比較例１〜３は、該導電性スポンジゴムローラの該スポンジゴム層におけるゴム主成分がアクリロニトリルブタジエンゴム（Ａ）とエピクロルヒドリンゴム（Ｂ）とエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体（Ｃ）の質量比がＣ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）＜０．０５及び０．１＜Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の範囲である場合は環境変動は大きくなり、更に、比較例１−４については０．１＜Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の場合にエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体の低分子量成分のブリードが多くなり中間転写ベルトへの貼り付きが強くなってしまうことを示す事例である。また、比較例４〜５は添加するハロゲン系第四級アンモニウム塩がゴム主成分１００質量部に対して０．３質量部を超える時、第四級アンモニウム塩に起因するのブリードが多くなり中間転写ベルトへの貼り付きが強くなることを示す事例である。結果を表２に示す。

また、Ｌｏｇ Ｒが７．７〜８．２の範囲外について比較例には示していないが、前記範囲外であるとトナーの転写性に問題が生じ、画像がうまく転写されない。

本発明に係る導電性スポンジローラの全体断面図である。 本発明に係る導電性スポンジゴムローラを用いたフルカラー画像形成装置の概略構成図である。 本発明に係る導電性スポンジゴムローラを有するプロセスカートリッジの概略構成図である。 本発明に係る導電性スポンジゴムローラを用いた別のフルカラー画像形成装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 一次帯電器
３ 露光光
５ 中間転写ベルト
６ 一次転写ローラ
７ 二次転写ローラ
８ 二次転写対向ローラ
９ クリーニング用帯電部材
１０ 転写材ガイド
１１ 給紙ローラ
１２ テンションローラ
１３ クリーニング装置
１５ 定着器
１８ クリーニング装置
３０、３１、３３ バイアス電源
３２ 一次帯電器電源
４１ イエロー色現像装置
４２ マゼンタ色現像装置
４３ シアン色現像装置
４４ ブラック色現像装置
６１ 芯金
６２ 弾性層
Ｐ 転写材

Claims (2)

1. フルカラー用画像形成装置の中間転写ベルトの内側に使用する芯金上に発泡ゴムを同芯円状に形成した一次転写ローラの導電性スポンジゴムローラであって、該スポンジゴム層のゴム主成分がアクリロニトリルブタジエンゴム（Ａ）とエピクロルヒドリンゴム（Ｂ）であり、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド／アリルグリシジルエーテル三元共重合体（Ｃ）との質量比が０．０５≦Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≦０．１０であり、かつ該導電性スポンジゴムローラのローラ抵抗値をＲとしたときＬｏｇ Ｒが２３．０℃／５５Ｆ％ＲＨ環境下で７．７〜８．２であることを特徴とする導電性スポンジゴムローラ。
2. 前記導電性スポンジゴムローラの前記スポンジゴム層において使用するハロゲン系第四級アンモニウム塩は、ゴム主成分１００質量部に対して０．３質量部以下である請求項１に記載の導電性スポンジゴムローラ。

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