JP2006171644A - 導電性ゴムローラーの製造方法及び電子写真装置用ローラー - Google Patents

Abstract

【課題】加硫装置の小型化、省スペース化、更には該ゴム層のチューブ内外径の縦横比、及びセル分布が均一で且つ、硬度、抵抗ムラの無い導電性ゴムローラーを提供する。
【解決手段】本発明では導電性芯材上に発泡体ゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法において、該発泡体ゴム層の昇温加熱手段がマイクロ波であり、該マイクロ波を照射する装置が加熱炉に連接するトンネル炉に配置され、該発泡体ゴム層が、該トンネル炉でのマイクロ波を照射する距離１．８〜２．０ｍで且つ、マイクロ波発信機出力０．１〜１．５ｋＷで昇温加熱される事を特徴とする導電性ゴムローラーの製造方法を提供した。
【選択図】図３

Description

本発明は電子写真複写装置、プリンター、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の製造方法に関し、更には感光体等の像担持体に電子写真プロセス、静電記録プロセス等の作像手段で形成担持させたトナー像による可転写画像を紙等の記録媒体、転写材に転写させる転写装置の転写ローラー等の電子写真装置用ローラーに関するものである。

複写機、プリンターなど、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、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の製造方法として高圧蒸気による加硫缶加硫（特許文献１）、マイクロ波照射によるＵＨＦ加硫（特許文献２）、筒型等による金型加硫（特許文献３）、が挙げられる。これらの方法は、例えば加硫缶加硫は発泡体のセルが不均一で所望のセルを表面に出す為に多量の研磨を行わなくてはならず、金型加硫においては段取りに時間が掛かり且つ、金型洗浄を行う必要がある為、量を数多く作るのには不向きであった。またＵＨＦ加硫では段取りが良く、セルも均一となるが、ゴムが軟化した時にチューブが潰れてしまい、チューブ内外径の縦横比が不均一となってしまう事が挙げられる。更にこのチューブの不均一に起因して周方向の硬度、抵抗ムラの原因となっていた。しかし、これからの複写機、プリンターに使用されるローラーでは発泡体のセルやチューブ内外径の縦横比が均一で、周方向の硬度、抵抗ムラが無く、更には段取り性や生産性の良い製造方法が求められている。
特開平１１−１１４９７８号公報 特開２００２−２２１８５９号公報 特開平１１−２０１１４０号公報

従って本発明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電子写真装置用ローラーの製造方法において充分な解決策となっていなかった技術部分で、特にＵＨＦ加硫における問題を解決するものであり、加硫装置の小型化、省スペース化、更には該ゴム層のチューブ内外径の縦横比、及びセル分布が均一で且つ、硬度、抵抗ムラの無い導電性ゴムローラーを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明では導電性芯材上に発泡体ゴム層が昇温加熱により成形されている導電性ゴムローラーの製造方法において、該発泡体ゴム層材料の昇温加熱手段がマイクロ波であり、マイクロ波照射装置がトンネル炉方式で構成され、該発泡体ゴム層が、該トンネル炉長手方向のマイクロ波を照射する距離１．８〜２．０ｍで且つ、マイクロ波発信機１台あたりの出力０．１〜１．５ｋＷで昇温加熱されることにより形成されること特徴とする導電性ゴムローラーの製造方法を提供した。本発明では、このような製造方法で加硫（ＵＨＦ加硫）したチューブを用いた導電性ローラーを電子写真装置用ローラーとして利用することにより、この用途での有用性を増すものである。

以上に示したように、導電性芯材上に発泡体ゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法において、該発泡体ゴム層材料の昇温加熱手段がマイクロ波であり、該マイクロ波を照射する装置がトンネル炉方式で構成され、更に該マイクロ波照射装置中の長手方向（発泡体ゴム層材料を搬送する方向）のマイクロ波を照射する距離が１．８〜２．０ｍで且つ、マイクロ波発信機出力が０．１〜１．５ｋＷである該マイクロ波発信機を２台使用する事を特徴とする導電性ゴムローラーの製造方法により、加硫装置の小型化、省スペース化、更には該ゴム層のチューブ内外径の縦横比及び、セル分布が均一で且つ、硬度、抵抗ムラの無い導電性ゴムローラーを提供する事が可能となる。

従って上記導電性ゴムローラー用製造方法を用いた導電性ローラーは電子写真装置用ローラーとして用いられ、特には転写ローラーなどに好適に使用することができる。

本発明は、導電性芯材上に発泡体ゴム層が成形されている導電性ゴムローラーの製造方法において、該発泡体ゴム層のゴム材料がエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、又はこれら（エピクロルヒドリンゴムとアクリロニトリルブタジエンゴム）の混合物を含み、これに更にアゾジカルボンアミドを含むゴム組成物から構成され、発泡体ゴム層の昇温加熱手段がマイクロ波であり、該マイクロ波を照射する装置がトンネル炉方式で構成され、更に該マイクロ波照射装置中のマイクロ波を照射する距離が１．８〜２．０ｍで且つ、マイクロ波発信機出力が０．１〜１．５ｋＷである該マイクロ波発信機を２台使用する事を特徴とする導電性ゴムローラーのであり、このときの該トンネル炉の製品（発泡体ゴム層材料）通過用の開口部が幅８０〜１１０ｍｍ，高さ６０〜７０ｍｍである事を特徴とするものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

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。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プリンタであり、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。

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。

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。

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が付着され、トナー像として反転現像される。

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。

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。

上記導電性ローラーにおける該発泡体ゴム層のゴム材料がエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、又はこれらの混合物を含み、これに更にアゾジカルボンアミドを含むゴム組成物から構成される。該発泡体ゴム層のゴム材料を押出機から押し出した後に、マイクロ波発信機出力が０．１〜１．５ｋＷである該マイクロ波発信機を２台使用し、マイクロ波を照射する距離が１．８〜２．０ｍで且つ、製品通過開口部が幅８０〜１１０ｍｍ，高さ６０〜７０ｍｍであるトンネル炉方式で構成される炉内を通過加硫し、その時のマイクロ波発信機合計出力が０．２〜３．０ｋＷとなるように照射し加熱することにより製造している。マイクロ波発信機の合計出力は１．０〜３．０ｋＷであることが好ましい。また、マイクロ波を照射する距離は１．８〜２．０ｍの必要があり、１．９〜２．０ｍであることが好ましい。マイクロ波発信機の合計出力及び照射距離がこれらの範囲内にあることによって、短時間で均一且つ効果的に加硫を行うことが可能となる。

図３は導電性ローラーのマイクロ波を用いた連続加硫による製造装置の一例を示し、本実験で使用した押出し加硫装置は全長１３ｍからなり、１１は押出機、１２はマイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）、１３は熱風加硫装置（ＨＡＶ）、１４は引取機、１５は定尺切断機で構成される。

バンバリーミキサー又はニーダー等の密閉式混練機を用い混練した後、オープンロールとリボン成形分出し機によりリボン状に成形したゴム組成物を、上記押出機１１に投入している。上記マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）１２は、テフロンでコーティングされたメッシュのベルト、又はテフロン樹脂を被覆したコロ（ベルトコンベヤー）で上記押出機１１より押出されたゴムチューブを搬送し、熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３はテフロン樹脂を被覆したコロで搬送を行っている。マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）１２と熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３間は、テフロン樹脂を被覆したコロで連結されている。

各装置１２，１３，１４の長さは図示の通りで、本実施形態では、順に、４ｍ、６ｍ、１ｍとなっている。マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）１２と熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３間、及び熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３と引取機１４間は０．１〜１．０ｍとなるように設定されている。

上記マイクロ波を用いた連続加硫による製造装置において、押出機１１よりチューブ状に成形され押出されたゴムチューブは、該押出機１１より押し出された直後にマイクロ波発信機出力が０．１〜１．５ｋＷである該マイクロ波発信機を２台使用し、マイクロ波を照射する距離が１．８〜２．０ｍで且つ、製品通過開口部が幅８０〜１１０ｍｍ，高さ６０〜７０ｍｍであるマイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）１２内に搬送され、マイクロ波発信機合計出力が０．２〜３．０ｋＷとなるように照射し加熱され、加硫、発泡し、つづいて、熱風加硫装置（ＨＡＶ）１３搬送し、加硫を完了させている。

加硫、発泡後に巻引取機１４より排出された直後に、定尺切断機１５により所望の寸法に切断し、チューブ状の導電性ゴム成形物を作成した。次いでホットメルト接着剤、又は加硫接着剤を所望の領域に塗布した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φ１７ｍｍになるように研磨し、導電性発泡ゴムローラーを作成した。

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成した。

［導電性ローラー］：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、エピクロルヒドリンゴム、又はこれらの混合物を含み、これを所定量混合する。また、カーボンブラック等の導電材、炭酸カルシウム等の充填材、他の助剤や硫黄、有機過酸化物、トリアジン、ポリアミン等の加硫剤、チウラム系、チアゾール系、グアニジン系、スルフェンアミド系、ジチオカルバミン酸塩系、チオウレア系、またはその数種の混合物の加硫促進剤、アゾジカルボンアミド系の発泡剤を混合したものである。

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［商品名：ＤＮ４０１ 日本ゼオン(株)社製］
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］
アゾジカルボンアミド ［商品名：ビニホールＡＣ 永和化成工業(株)社製］
（マイクロ波照射時ゴム温度の測定方法）
蛍光温度計（アンリツ 蛍光式光ファイバー温度計ＦＬ−２０００）を使い、押出機より押し出された未加硫のゴムチューブ内部に蛍光温度計の検知部を差し込み、マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）内に未加硫のゴムチューブと共に搬送し、その時の温度を測定する。

（チューブ内外径の縦横比測定方法）
チューブを任意の場所で切断し、その断面を投影機（ニコン プロファイルプロジェクターＶ−１２Ｂ）にて、内外径各々の最大部（ａ）と最小部（ｂ）を測定し、その比を測定した。このときｂ／ａがより１に近いことが好ましい。

（硬度ムラの測定方法）
硬度計（アスカーＣ型、４．９Ｎ荷重）を使い、導電性ローラーにしたチューブの任意の場所を周方向に９０°毎４箇所測定し、その最大値と最小値の差を表した。差は０が好ましい。

（ローラーの電気抵抗ムラの測定方法）
ローラー抵抗は、Ｎ／Ｎ（２３℃×５５％ＲＨ）環境下において４８時間の放置後、導電性ローラーの軸体に片側４．９Ｎの荷重が両方に掛かるようにし、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、軸体とアルミドラムとの間に２ｋＶの電圧を印加して測定した。この時の抵抗値の最大と最小の差を桁（測定値を対数関数で表したもの）で表した。差は１．２桁未満が好ましい。

（セル径分布の確認方法）
チューブを任意の場所で切断し、その断面をビデオマイクロ（キーエンス デジタルマイクロスコープＶＨ―８０００）にて確認し、外径側のセル径と内径側のセル径の大きさの違いを確認した。このとき外径側（断面中心から半径７．０ｍｍの位置）のセル径と内径側のセル径（断面中止から半径３．５ｍｍの位置）に差が無いことが好ましく、差がないものを○、差があるものを×、やや差があるものを△とした。

（実施例１〜５）
本発明に用いた、ゴム材料がエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、又はこれらの混合物を含み、更にアゾジカルボンアミドを含むゴム組成物から構成され、該発泡体ゴム層のゴム材料を押出機から押し出した後に、マイクロ波発信機出力が０．１〜１．５ｋＷである該マイクロ波発信機を２台使用し、マイクロ波を照射する距離が１．８〜２．０ｍで且つ、製品通過開口部が幅８０〜１１０ｍｍ，高さ６０〜７０ｍｍであるトンネル炉方式で構成される装置を使用し、その時のマイクロ波発信機合計出力（２台使用）が０．２〜３．０ｋＷとなる各種事例を複数設定し実施例とした。このようにして成形した発泡体ゴム層を導電性芯材上に成形して導電性ゴムローラーとした。この結果からチューブ内外径の縦横比が１に限りなく近く、またセル径分布が均一になることがわかる。更に周方向の硬度ムラも小さく、周方向の抵抗ムラも１．２桁以下になることがわかる。結果を表１に記載する。

（比較例、参考例）
本発明の定義にそぐわない事例を複数設定し比較例とした。比較例としてはマイクロ波発信機出力が０．１〜１．５ｋＷである該マイクロ波発信機を２台使用し、マイクロ波を照射する距離が１．８〜２．０ｍで且つ、製品通過開口部が幅８０〜１１０ｍｍ，高さ６０〜７０ｍｍであるトンネル炉方式で構成される装置を使用し、その時のマイクロ波発信機合計出力が０．１，３．５ｋＷのものと、マイクロ波発信機出力が０．１〜１．５ｋＷである該マイクロ波発信機を２台使用し、マイクロ波を照射する距離が４．０ｍの装置でマイクロ波発信機合計出力が０．２，３．０ｋＷ照射した場合を挙げた。これらのときはチューブ内外径の縦横比、セル径分布、周方向の硬度ムラ、周方向の抵抗ムラが実施例よりも大きくなる。結果を表２に記載する。

本発明に係る転写ローラーの全体断面図。 本発明に係る画像形成装置の全体断面図 本発明に係る加硫成形装置の全体断面図

符号の説明

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
１１ 押出機
１２ マイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）
１３ 熱風加硫装置（ＨＡＶ）
１４ 引取機
１５ 定尺切断機
６１ 芯金
６２ 弾性層

Claims (6)

1. 導電性芯材上に発泡体ゴム層が昇温加熱により成形されている導電性ゴムローラーの製造方法において、発泡体ゴム層材料の昇温加熱手段がマイクロ波であり、マイクロ波照射装置がトンネル炉方式で構成され、該発泡体ゴム層が、該トンネル炉長手方向のマイクロ波を照射する距離１．８〜２．０ｍで且つ、マイクロ波発信機１台あたりの出力０．１〜１．５ｋＷで昇温加熱されることにより形成されること特徴とする導電性ゴムローラーの製造方法。
2. 前記マイクロ波照射装置は、前記マイクロ波発信機を２台使用し、マイクロ波発信機合計出力が０．２〜３．０ｋＷである事を特徴とする請求項１に記載の導電性ゴムローラーの製造方法。
3. 前記マイクロ波照射装置は、前記トンネル炉の製品通過用の開口部が幅８０〜１１０ｍｍ，高さ６０〜７０ｍｍである事を特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ゴムローラーの製造方法。
4. 前記マイクロ波照射装置が、前記トンネル炉内の製品搬送にテフロンでコーティングされたメッシュのベルトを使用した事を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導電性ゴムローラーの製造方法。
5. 導電性芯材上に発泡体ゴム層が形成されている電子写真装置用ローラーであって、該発泡体ゴム層のゴム材料がエピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、又はこれらの混合物を含み、これに更にアゾジカルボンアミドを含むゴム組成物から構成され、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導電性ゴムローラーの製造方法により形成された事を特徴とする電子写真装置用ローラー。
6. 前記電子写真装置用ローラーが、電子写真装置の転写装置部に用いる転写ローラーである事を特徴とする請求項５に記載の電子写真装置用ローラー。

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