JP2006096853A - 導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上の導電性ゴム弾性層を有する導電性ローラの表面平滑性に優れた導電性ローラ用ゴム組成物の容易な混練方法を提供する。
【解決手段】導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上の導電性ゴム弾性層を有する導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法において、配合材料の一部を前記導電性弾性体に含有されるポリマーと同一のポリマーを含有する未加硫ゴム組成物シートとともに投入混練することを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法に係わり、特に電子写真等の画像形成装置における帯電ローラなどの導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法に関するものである。

従来より、複写機、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体の表面を均一に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して、光の当たった部分の帯電を消去することによって潜像を形成し、次いで、トナーの付着によるトナー像の形成（現像）、転写紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法がとられている。

前記感光体の表面を均一帯電するための手段としては、電圧を印加した帯電部材を感光体に所定の押圧力で当接させて感光体を所定の電位に帯電させる接触帯電方式が知られている。接触帯電方式の中でも帯電ローラは、接触帯電方式による均一帯電のための重要なポイントである感光体への一様な接触が、二つの回転円筒体同士によりなされるため、ブラシ帯電やブレード帯電などの他の接触帯電方式よりも実現容易であり、採用されている。

帯電ローラは感光体との接触帯電を行うものであるため、帯電ローラが電気的に不均一な場合、その電気的な不均一性を反映した帯電濃度ムラを生じる。したがって、帯電ローラは所定の抵抗をもち、かつ電気的に均一であることが要求される。

そして、そのような帯電ローラとしては、例えば、導電体たる所定の軸体（芯金）の外周面上に、低硬度の導電性ゴム弾性体層が設けられ、さらに必要に応じて、導電性弾性体層の外周面上に塗工などにより抵抗調整層や保護層が、順次積層形成されて、構成されてなる構造のものが、採用されており、感光体ドラム等に対する均一な接触性を確保するために、良好な表面平滑性や高い寸法精度が要求されている。

この低硬度の導電性ゴムを得るために、導電性ゴム組成物として、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム等のポリマーに、カーボンブラック等の導電性充填剤を添加し、さらに低硬度を得るために軟化剤を添加したものが知られている。さらには、より電気的に均一な導電性ゴムを得るために、ゴム自体がある程度の低抵抗性をもつ、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリン系ゴム等の極性ゴムを使用した導電性ゴム組成物を用いることにより、電気的均一性に優れた導電性ゴムが得られることが知られている。中でもエピクロルヒドリン系ゴムは、各種ゴムの中で抵抗値の低いポリマーであることが知られている。エピクロルヒドリン系ゴムとしては、エピクロルヒドリンホモポリマー、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリン−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が知られており、さらには、エピクロルヒドリン系ゴム中のエチレンオキサイドの共重合割合により抵抗値をコントロールすることが可能であり、各種導電性ローラの弾性体として求められる抵抗値により、各種エピクロルヒドリン系ゴムが単独若しくはブレンド、または、他ポリマーとのブレンドして用いられている。（例えば特許文献１参照）。これらエピクロルヒドリン系ゴムを用いて電気的均一性に優れた弾性体を得るにあたり、加工性や種々の特性をコントロールするために充填剤や可塑剤や種々の配合材料を含有せしめてある。例えば、低硬度化の要求に対して一般的には、エピクロルヒドリン系ゴムに可塑剤を添加する方法がとられるが、一般的なエピクロルヒドリン系ゴムに使用される可塑剤を用いた場合、長期間感光体と当接により導電性ローラから可塑剤の染み出した可塑剤が感光体を部分変質（感光体汚染）させ、画像に影響を及ぼし易くなるという問題がある。この可塑剤の染み出しを抑制または防止するために、可塑剤に水飴状の高分子量可塑剤や液状ゴムを用いる場合がある。（例えば特許文献２参照）
ところで、このような導電性ローラ用ゴム組成物を得るための混練方法としては、一般には密閉型のゴム用の混練機を用いてポリマー（原料ゴム）に各種配合材料を混合分散する方法がとられている。前記配合材料を密閉型混練機に投入するにあったては、ポリエチレンやＥＶＡなどのポリ袋に配合材料を計量しポリ袋ごと投入し混練を行う手法がとられている場合も多い。特に、前記高分子量可塑剤や液状ゴムの密閉型混練機への投入は、計量したポリ袋から全量を搾り出すことが困難なためポリ袋ごと投入されることがより多くなっている。

しかしながら、このポリ袋が微小な異物となり前記導電性ローラの表面平滑性を悪化させている要因になっている場合があった。
特開２００２−２８７４５６号公報 特開平９−３０９９７５号公報

本発明は、このような事情を背景になされたものであって、その解決課題とするところは、導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上の導電性ゴム弾性層を有する導電性ローラの表面平滑性に優れた導電性ローラ用ゴム組成物の容易な混練方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は以下の構成をとる。

（１）導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上の導電性ゴム弾性層を有する導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法において、配合材料の一部を前記導電性弾性体に含有されるポリマーと同一のポリマーを含有する未加硫ゴム組成物シートとともに投入混練することを特徴とする導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法である。

（２）該ポリマーがエピクロルヒドリン系ゴムであることを特徴とする（１）記載の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法である。

（３）該未加硫ゴム組成物シートが混練ゴム組成物と同一のゴム組成物であることを特徴とする（１）または（２）記載の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法である。

（４）該配合添加剤の一部を未加硫ゴム組成物シート上で計量し、そのままゴム練り機中に投入することを特徴とする（１）、（２）または（３）記載の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法である。

（５）前記未加硫ゴムシートとともに投入する配合材料が水飴状の粘性液体または液状ゴムを含有することを特徴とする（１）、（２）、（３）または（４）記載の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法である。

本発明の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法によれば、容易に混練することが可能であり、この混練方法を用いて得られたゴム組成物を使用した導電性ゴムローラは、異物等がなく表面平滑性に優れた導電性ゴムローラを得ることできる。

従って、本発明の導電性ゴムローラ用ゴム組成物の混練方法は、電子写真等の画像形成装置に用いられる帯電ローラなどの導電性ローラに好適に使用できる。

本発明の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法は、導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上の導電性ゴム弾性層を有する導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法において、配合材料の一部を前記導電性弾性体に含有されるポリマーと同一のポリマーを含有する未加硫ゴム組成物シートとともに投入混練することを特徴とする導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法である。

前述の如く、配合材料の一部をポリエチレンやＥＶＡなどのポリ袋に計量しポリ袋ごと投入し混練を行う手法がとられている場合と比較し、配合材料の一部を前記導電性弾性体に含有されるポリマー（ゴム）と同一のポリマーを含有する未加硫ゴム組成物シートとともに投入することにより、同一ポリマーであることから非常によく相溶するため異物とならない。投入方法としては、配合材料の一部を未加硫ゴム組成物シートに包んで投入しても未加硫ゴム組成物シート上に載せて投入してもさしつかえない。

特に、前記ポリマーがエピクロルヒドリン系ゴムである場合より効果的な混練方法である。最近の電子写真等の画像形成装置に用いられる導電性ローラ電気的に均一なものが求められ、さらに表面平滑性もより高精度なものが求められている。このためポリマーがエピクロルヒドリン系ゴムを用い前記未加硫ゴム組成物シートにもエピクロルヒドリン系ゴムを用いる。また、導電性ゴム弾性層に使用されているポリマーがエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）の場合ポリ袋としてポリエチレン製の袋を用いても相溶性は比較的良いため異物とはならない場合も多い。

さらには、該未加硫ゴム組成物シートが混練ゴム組成物と同一のゴム組成物であることが好ましい。

導電性ゴム弾性層に使用する導電性ローラ用ゴム組成物と配合材料の一部と一緒に投入する未加硫ゴム組成物シートが同一のゴム組成物であれば配合組成に変化がなく、未加硫ゴム組成物シートの厳密な重量管理等が不要である。

また、該配合材料の一部を未加硫ゴム組成物シート上で計量し、そのままゴム練り機中に投入することが好ましい。未加硫ゴム組成物シートと同時に投入する配合材料は、そのシート上で計量することにより移し変え等による計量値と添加量の誤差がなくなる。

また、前記未加硫ゴムシートとともに投入する配合材料が水飴状の粘性液体または液状ゴムであるときより効果的な混練方法となる。前述の如くこれらの高粘度の液体は、水飴状でありポリ袋等に計量した場合には、計量精度を高めても混練機への投入時に精度よく搾り出すことは不可能に近い。この混練方法を用いることにより高精度な添加が可能となる。

なお、本発明の混練方法に使用するゴム組成物には、上記成分の他にも公知の各種添加剤（配合材料）を配合するものにも適用できる。

以下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、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

実施例及び比較例に用いた導電性ゴムローラの製造方法を以下に示す。

実施例及び比較例で得られた混練物１８０．５質量部に対し、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）［商品名 ノクセラーＤＭ 大内振興化学工業（株）製］１質量部、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＭＴＭ）［商品名 ノクセラーＴＳ 大内振興化学工業（株）製］ ０．８質量部、イオウ［商品名 サルファックスＰＭＣ 鶴見化学工業（株）製］１．５質量部を混錬りし未加硫の導電性ゴム組成物を作成した。次に、φ４０ｍｍのクロスヘッド押出し機を用いて得られた各未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的にホットメルト接着剤を塗布したφ６ｍｍの導電性軸体を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、導電性軸体の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめローラ形状にした後、１６０℃で６０分間熱風炉に投入して加硫を行ない導電性軸体上に加硫ゴム層を形成した未研磨のローラ状成形体を作成した。この成形体を研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機にセットし、研磨条件として回転速度２０００ＲＰＭ、送り速度５００ｍ／分で外径がφ１２ｍｍになるように研磨し、導電性ローラを作成した。

実施例及び比較例の加硫促進剤と加硫剤を除く混練方法を示す。

（比較例−１）
エピクロルヒドリン系ゴム［商品名 ＣＧ１０２ ダイソー（株）製］１００質量部
酸化亜鉛［商品名 亜鉛華２種 白水テック（株）製］５質量部
ステアリン酸［商品名 ステアリン酸Ｓ 花王（株）製］０．５質量部
炭酸カルシウム［商品名 シルバーＷ 白石工業（株）製］６０質量部
ＦＥＦ級カーボンブラック［商品名 旭＃６０ 旭カーボン（株）製］５質量部
液状ＮＢＲ[商品名 Nipol 1312 日本ゼオン（株）製]１５質量部
上記材料を個別に計量した。

次に、エピクロルヒドリン系ゴム１００質量部、酸化亜鉛５質量部、ステアリン酸０．５質量部、炭酸カルシウム６０質量部、ＦＥＦ級カーボンブラック５質量部を密閉型混練機であるバンバリーミキサーに投入し５分間混練を行った。さらにロール機を用い液状ＮＢＲを残量を計量しながら添加量が１０質量部になるまで少量づつ添加し混練を行った。

液状ＮＢＲを精度よく投入するために投入時間に約３０分を要した。

（実施例−１）
エピクロルヒドリン系ゴム[商品名 ＣＧ１０２ ダイソー（株）製]１００質量部
酸化亜鉛[商品名 亜鉛華２種 白水テック（株）製]５質量部
ステアリン酸[商品名 ステアリン酸Ｓ 花王（株）製］０．５質量部
炭酸カルシウム[商品名 シルバーW 白石工業（株）製]６０質量部
ＦＥＦ級カーボンブラック[商品名 旭＃６０ 旭カーボン（株）製]５質量部
上記材料を計量するとともに、比較例−１で得られた未加硫ゴムをロール機を通してで薄い（厚さ約2ｍｍ）シート状にし、その上で液状ＮＢＲ[商品名 Nipol 1312 日本ゼオン（株）製]１０質量部を計量した。これらの計量物を未加硫ゴムシートとともに密閉型混練機であるバンバリーミキサーに投入し５分間混練を行った。

（比較例−２）
エピクロルヒドリン系ゴム[商品名 ＣＧ１０２ ダイソー（株）製]１００質量部
酸化亜鉛[商品名 亜鉛華２種 白水テック（株）製]５質量部
ステアリン酸[商品名 ステアリン酸Ｓ 花王（株）製]０．５質量部
炭酸カルシウム[商品名 シルバーW 白石工業（株）製]６０質量部
ＦＥＦ級カーボンブラック[商品名 旭＃６０ 旭カーボン（株）製]５質量部
とポリエチレン製のポリ袋中に液状ＮＢＲ[商品名 Nipol 日本ゼオン（株）製]１０質量部
上記材料を計量した。これらの計量物をポリ袋とともに密閉型混練機であるバンバリーミキサーに投入し５分間混練を行った。

（比較例−３）
エピクロルヒドリン系ゴム[商品名 ＣＧ１０２ ダイソー（株）製]１００質量部
酸化亜鉛[商品名 亜鉛華２種 白水テック（株）製]５質量部
ステアリン酸[商品名 ステアリン酸Ｓ 花王（株）製]０．５質量部
炭酸カルシウム[商品名 シルバーW 白石工業（株）製]６０質量部
ＦＥＦ級カーボンブラック[商品名 旭＃６０ 旭カーボン（株）製]５質量部
ＥＶＡ製のポリ袋中に液状ＮＢＲ[商品名 Nipol 1312 日本ゼオン（株）製]１０質量部
上記材料を計量した。これらの計量物をポリ袋とともに密閉型混練機であるバンバリーミキサーに投入し５分間混練を行った。

評価
実施例及び比較例のゴム組成物を用いて得られた各３本導電性ローラの導電性ゴム弾性層の表面を光学顕微鏡を用い１００倍に拡大して観察し１０μｍ以上の白色状異物の数を数え１本あたりの異物の数を平均した。
評価結果（異物の数）
実施例−１ ０個
比較例−１ ０個
比較例−２ ２２個
比較例−３ １６個

上記結果から明らかなようにポリ袋を用いて混練を行った比較例−２及び比較例−３は、混練物中に分散されずに微小な凝集物（異物）として確認された。また、比較例−１の混練方法では、異物は無かったものの混練に多大の時間がかかり、特に多量の混練を行うには実用性がないものであった。
これに対し実施例−１では、凝集物等の異物が確認されずに、第一回目の未加硫ゴムシートの作成には時間がかかるものの第２回目以降はそのゴム組成物を少量残すことにより容易に混練が行える。

従って、本発明の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法は、電子写真等の画像形成装置における帯電ローラなどの導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法にとして有効である。

Claims (5)

1. 導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上の導電性ゴム弾性層を有する導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法において、配合材料の一部を前記導電性弾性体に含有されるポリマーと同一のポリマーを含有する未加硫ゴム組成物シートとともに投入混練することを特徴とする導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法。
2. 該ポリマーがエピクロルヒドリン系ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法。
3. 該未加硫ゴム組成物シートが混練ゴム組成物と同一のゴム組成物であることを特徴とする請求項２に記載の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法。
4. 該配合材料の一部を未加硫ゴム組成物シート上で計量し、そのままゴム練り機中に投入することを特徴とする請求項１、２または３に記載の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法。
5. 前記未加硫ゴムシートとともに投入する配合材料が水飴状の粘性液体または液状ゴムを含有することを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の導電性ローラ用ゴム組成物の混練方法。