JP2007011009A - 導電性ローラの製造方法 - 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において、表面平滑性に優れた導電性ローラを製造できる導電性ローラの製造方法を提供する。
【解決手段】導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上のエピクロルヒドリン系ゴム及び炭酸カルシウムを含有するゴム組成物からなる導電性ゴム弾性層を有する導電性ローラの製造方法において、該ゴム組成物が、混練用ゴム組成物を密閉型混練装置で混練する際に炭酸カルシウムを添加した後に、１〜１０分間無加圧状態でローダー回転数５〜６０ｒｐｍの混練を行った後、フローティングウェイトによる０．２〜１．０ＭＰａの加圧下で混練を行って得られたゴム組成物であることを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は導電性ローラの製造方法に関し、特に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の製造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。従って、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、導電体である所定の軸体（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、更に必要に応じて、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、更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。更には、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、更には、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添加剤を含有せしめてある。例えば、表面粗さを小さく、また、コスト削減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炭酸カルシウムを添加する方法がとられる場合がある。

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フローティングウェイトによる加圧しながらポリマー（原料ゴム）に各種添加剤を混合分散する方法がとられている。しかしながら、ポリマーとしてエピクロルヒドリン系ゴム、及び充填剤として炭酸カルシウムを含有するゴム組成物の場合、炭酸カルシウムの凝集物ができてしまい、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

本発明の課題は、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製造方法において、容易に導電性ローラを製造することが可能で、表面平滑性に優れた導電性ローラを製造できる導電性ローラの製造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層以上のエピクロルヒドリン系ゴム及び炭酸カルシウムを含有するゴム組成物からなる導電性ゴム弾性層を有する導電性ローラの製造方法において、該ゴム組成物が、混練用ゴム組成物を密閉型混練装置で混練する際に炭酸カルシウムを添加した後に、１〜１０分間無加圧状態でローダー回転数５〜６０ｒｐｍの混練を行った後、フローティングウェイトによる０．２〜１．０ＭＰａの加圧下で混練を行って得られたゴム組成物であることを特徴とする導電性ローラの製造方法。

（２）該ゴム組成物が、該混練用ゴム組成物を密閉型混練装置で混練する際に炭酸カルシウムを添加した後に、１〜２分間無加圧状態で混練を行った後、フローティングウェイトによる０．２〜１．０ＭＰａの加圧下で混練を行って得られたゴム組成物であることを特徴とする（１）の導電性ローラの製造方法。

（３）該導電性ゴム弾性層が未発泡であることを特徴とする請求項（１）または（２）の導電性ローラの製造方法。

本発明の導電性ローラの製造方法によれば、容易に導電性ローラを製造することが可能であり、製造された導電性ローラは、凝集物等がなく表面平滑性に優れている。

従って、製造された導電性ローラは、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として好適に使用できる。

本発明の導電性ローラの製造方法は、導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上のエピクロルヒドリン系ゴム及び炭酸カルシウムを含有するゴム組成物からなる導電性ゴム弾性層を有する導電性ローラの製造方法において、該ゴム組成物が、混練用ゴム組成物を密閉型混練装置で混練する際に炭酸カルシウムを添加した後に、１〜１０分間無加圧状態でローダー回転数５〜６０ｒｐｍの混練を行った後、フローティングウェイトによる０．２〜１．０ＭＰａの加圧下で混練を行って得られたゴム組成物であることを特徴とする。

一般に、エピクロルヒドリン系ゴムに添加剤として炭酸カルシウムを投入し混練を行う場合、炭酸カルシウムの添加後にフローティングウェイトを下げて加圧する。しかしながら、この方法では、投入した炭酸カルシウムの多くがフローティングウェイトによる加圧によって、ローターに押し付けられ、その後の混練でもうまく分散されずに、微小な凝集物を生成してしまうことがあり、前途の如く、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では、微小な炭酸カルシウムの凝集物があると画像に不具合が発生する場合がある。

これに対し、炭酸カルシウムを添加した後に、１〜１０分間フローティングウェイトによる加圧を行わず、その後フローティングウェイトによる加圧を行って混練をすることにより、加圧前にポリマーと炭酸カルシウムがプレミキシングされ、投入した炭酸カルシウムの多くがフローティングウェイトによる加圧によって、ローターに押し付けられることは無く、その後の混練でもうまく分散され凝集物とはならない。

また、全体の混練時間を考えると、炭酸カルシウムを添加した後に、１〜２分間フローティングウェイトによる加圧を行わず、その後フローティングウェイトによる加圧を行って混練することが好ましい。

また、前記導電性ゴム弾性層が未発泡であるときより効果的な混練方法となる。これは導電性ゴム弾性層が未発泡の方が表面平滑性の要求が厳しく、炭酸カルシウムの凝集物による悪影響を受けやすいためである。

なお、本発明の導電性ローラの製造方法における混練後のゴム組成物には、上記成分の他にも公知の各種添加剤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。

実施例及び比較例の加硫促進剤と加硫剤を除く混練方法を示す。

（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
を計量し、エピクロルヒドリン系ゴム１００質量部を密閉型混練機である３号バンバリーミキサーに投入しローダー回転数を５０ｒｐｍに固定し、１分間混練を行った（素練り）後に、残りの添加剤を投入し、１分間フローティングウェイトによる加圧を行わずに、その後フローティングウェイトにより０．５ＭＰａの加圧を行って５分間混練を行った。

（実施例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
を計量し、エピクロルヒドリン系ゴム１００質量部を密閉型混練機である３号バンバリーミキサーに投入しローダー回転数を５０ｒｐｍに固定し、１分間混練を行った（素練り）後に、残りの添加剤を投入し、５分間フローティングウェイトによる加圧を行わずに、その後フローティングウェイトにより０．５ＭＰａの加圧を行って５分間混練を行った。

（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
を計量し、エピクロルヒドリン系ゴム１００質量部を密閉型混練機である３号バンバリーミキサーに投入しローダー回転数を５０ｒｐｍに固定し、１分間混練を行った（素練り）後に、残りの添加剤を投入し、フローティングウェイトにより０．５ＭＰａの加圧を行って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
を計量し、エピクロルヒドリン系ゴム１００質量部を密閉型混練機である３号バンバリーミキサーに投入しローダー回転数を５０ｒｐｍに固定し、１分間混練を行った（素練り）後に、残りの添加剤を投入し、フローティングウェイトにより０．５ＭＰａの加圧を行って１０分間混練を行った。

実施例及び比較例に用いた導電性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１７０．５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。

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本の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５０μｍ以上の白色凝集物の数を数え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
実施例２ ０個
比較例１ １３個
比較例２ １２個

上記結果から明らかなように、炭酸カルシウム添加後に１分間または５分間フローティングウェイトによる加圧を行わず、その後フローティングウェイトによる加圧を行って混練を行った実施例１、実施例２は凝集物等の異物が確認されなかったので、表面平滑性に優れた導電性ローラを得ることができた。これに対し、炭酸カルシウム添加後、すぐにフローティングウェイトによる加圧を行って混練を行った比較例１、比較例２は、混練物中に分散されずに微小な凝集物として確認された。

従って、本発明の導電性ローラの製造方法は、電子写真等の画像形成装置における帯電ローラなどの製造に有効である。

Claims (3)

1. 導電性軸体の外周上に少なくとも１層以上のエピクロルヒドリン系ゴム及び炭酸カルシウムを含有するゴム組成物からなる導電性ゴム弾性層を有する導電性ローラの製造方法において、該ゴム組成物が、混練用ゴム組成物を密閉型混練装置で混練する際に炭酸カルシウムを添加した後に、１〜１０分間無加圧状態でローダー回転数５〜６０ｒｐｍの混練を行った後、フローティングウェイトによる０．２〜１．０ＭＰａの加圧下で混練を行って得られたゴム組成物であることを特徴とする導電性ローラの製造方法。
2. 該ゴム組成物が、該混練用ゴム組成物を密閉型混練装置で混練する際に炭酸カルシウムを添加した後に、１〜２分間無加圧状態で混練を行った後、フローティングウェイトによる０．２〜１．０ＭＰａの加圧下で混練を行って得られたゴム組成物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の製造方法。
3. 該導電性ゴム弾性層が未発泡であることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性ローラの製造方法。