JP2007256509A - 弾性ロールの製法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面が無電解ニッケルめっきされた軸体の外周に、ヒドロシリル架橋系ゴム組成物を材料として架橋ゴム層を形成した後、その架橋ゴム層の両端部を除去した際に、その除去跡にゴムが付着したまま残ることがないようにすることができる弾性ロールの製法を提供する。
【解決手段】めっき液として、硫黄系化合物からなる安定剤の濃度が０．０１ｍｇ／リットル未満に設定されているものを用い、軸体の表面に無電解ニッケルめっきを施す。ついで、その外周に、ヒドロシリル架橋系ゴム組成物からなるゴム層を密着形成した後、それを架橋し架橋ゴム層を形成する。そして、その架橋ゴム層の軸方向両端部を切除する。
【選択図】なし

Description

本発明は、複写機，プリンター等の電子写真機器に用いられる現像ロール，帯電ロール，給紙ロール，転写ロール等の弾性ロールの製法に関するものである。

複写機，プリンター等の電子写真機器では、現像ロール，帯電ロール，給紙ロール，転写ロール等の様々な種類の弾性ロールが用いられている。これら弾性ロールは、通常、軸体の外周面に架橋ゴム層が形成されている。そして、その製造工程では、表面が無電解ニッケルめっきされた軸体の外周面に、金型成形により架橋ゴム層が形成された後、その架橋ゴム層の軸方向長さを設計値にするために、その両端部が切除される（例えば、特許文献１参照）。この切除は、図１（ａ）に示すように、上記架橋ゴム層２の両端側にカッター等で切込みＣを入れた後、図１（ｂ）に示すように、各切込みＣよりも外側部分を軸方向外側に引っ張って除去することにより行われる。なお、図において、符号１は軸体である。
特開２００２−６６９７９号公報

しかしながら、上記架橋ゴム層２の両端部を除去した跡２ａの、軸体１の外周面には、架橋ゴム層２のゴムが付着したまま残ることがある。このように、軸体１の外周面において、除去されるべきゴムが除去されずに残っていると、その残留ゴムが後工程で取れ、それが異物となって架橋ゴム層２の外周面の画像領域部に付着することがあり、そのような弾性ロールを実機に組み込むと、画像不具合を引き起こす。また、上記残留ゴムにより、実機への組み付け精度が低下したり、実機での回転が適正に行われなかったりし、実機の作動不具合を引き起こすこともある。そこで、これら不具合を防止するために、上記残留ゴムを取り除く工程が必要となり、それがコストの上昇や生産性の悪化の原因となっている。しかも、上記残留ゴムは粘着性を有しており、完全な除去は困難となっている。

そこで、本発明者らは、軸体１の外周面に不要なゴムが残留する原因を追求すべく研究を重ねた結果、架橋ゴム層２の材料としてヒドロシリル架橋系ゴム組成物を用いた場合に、上記ゴムの残留が発生することを突き止めた。そして、さらに研究を重ねた結果、上記ゴム残留の原因は、軸体１の表面に施されている無電解ニッケルめっきにあることを突き止めた。すなわち、その無電解ニッケルめっき用のめっき液には安定剤として硫黄系化合物が含有されており、そのため、形成された無電解ニッケルめっき層のピンホール等には上記硫黄系化合物が残留することがあり、その硫黄系化合物がヒドロシリル架橋系ゴム組成物の架橋を阻害していることを突き止めた。この架橋阻害により、ゴムに粘着性が発現され、上記架橋ゴム層２の両端部を除去した後に、その粘着性を有するゴムが付着したまま残るのである。

本発明は、このような知見に鑑みなされたもので、表面が無電解ニッケルめっきされた軸体の外周に、ヒドロシリル架橋系ゴム組成物を材料として架橋ゴム層を形成した後、その架橋ゴム層の両端部を除去した際に、その除去跡にゴムが付着したまま残ることがないようにすることができる弾性ロールの製法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の弾性ロールの製法は、軸体の表面に、めっき安定剤を含有するめっき液を用い無電解ニッケルめっきを施す工程と、上記無電解ニッケルめっきした軸体の外周に、ヒドロシリル架橋系ゴム組成物からなるゴム層を密着形成する工程と、そのヒドロシリル架橋系ゴム組成物を架橋し架橋ゴム層を形成する工程と、軸方向長さを揃えるために上記架橋ゴム層の軸方向両端部を切除する工程とを備えた弾性ロールの製法であって、上記無電解ニッケルめっき用のめっき液として、硫黄系化合物からなる安定剤の濃度が０．０１ｍｇ／リットル未満に設定されているものを用いるという構成をとる。

本発明者らは、弾性ロールの製法において、架橋ゴム層の軸方向両端部の除去跡にゴムが残留しないようにすべく、先の知見に基づき、めっき液を中心にさらに研究を重ねた。その結果、無電解ニッケルめっき用のめっき液には安定剤として硫黄系化合物以外にも重金属化合物が含有されており、無電解ニッケルめっきでは、上記残留ゴムの原因となる硫黄系化合物の濃度が低くても、めっき液の安定性が実用上問題ないことを突き止めた。そして、さらに研究を重ねた結果、めっき液中の硫黄系化合物の濃度を０．０１ｍｇ／リットル未満（０ｍｇ／リットルを含む）にすると、それを用いて形成された無電解ニッケルめっき層の表面では、ヒドロシリル架橋系ゴム組成物を材料として架橋ゴム層を形成した後、その架橋ゴム層の軸方向両端部を除去した際に、その除去跡にゴムが付着していないことを見出し、本発明に到達した。

本発明の弾性ロールの製法では、軸体の表面に施される無電解ニッケルめっきに、硫黄系化合物の濃度が０．０１ｍｇ／リットル未満のめっき液が用いられるため、形成される無電解ニッケルめっき層では、硫黄系化合物の残留量を０ないし極僅かとすることができる。これにより、その無電解ニッケルめっき層の表面にヒドロシリル架橋系ゴム組成物からなるゴム層を密着形成した後、それを架橋して架橋ゴム層を形成する際に、その架橋が阻害されることがない。このため、形成された架橋ゴム層の軸方向両端部を切除した除去跡には、ゴムが付着しないようにすることができる。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。但し、本発明は、これに限定されるわけではない。

本発明の弾性ロールの製法は、まず、弾性ロールを構成する軸体を準備し、その軸体を表面処理する。ここで、その軸体としては、特に限定されるものではなく、中実でも中空でもよく、その形成材料としては、例えば、鉄，鉄にめっきを施したもの，ステンレス，アルミニウム，銅等があげられる。また、上記軸体の寸法は、通常、外径５〜１５ｍｍの範囲内、長さ２５０〜５００ｍｍの範囲内に設定される。

上記軸体の表面処理としては、例えば、脱脂，酸洗，スマット除去等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上が順に行われる。そのうち、脱脂は、水酸化ナトリウム，炭酸ナトリウム，界面活性剤等の水溶液に浸漬することにより行われ、酸洗は、塩酸，硫酸，硝酸等の水溶液に浸漬することにより行われ、スマット除去は、水酸化ナトリウム，グルコン酸ナトリウム，エチレンジアミン四酢酸ナトリウム等の水溶液に浸漬することにより行われる。

上記表面処理後は、軸体の表面に、無電解ニッケルめっきを施すことにより、無電解ニッケルめっき層（厚み１〜１０μｍの範囲内）を形成する。このとき、めっき液には、めっき安定剤として重金属化合物を含有させるとともに、硫黄系化合物を含有させないか、または含有させたとしても０．０１ｍｇ／リットル未満とする。このように、めっき液中の硫黄系化合物からなる安定剤の濃度を低く設定することが、本願発明の特徴である。

上記重金属化合物からなる安定剤としては、硝酸鉛，酢酸鉛，硝酸ビスマス等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、その重金属化合物の濃度は、０．０１〜１００ｍｇ／リットルの範囲内に設定される。一方、上記硫黄系化合物からなる安定剤としては、チオ尿素，チオ硫酸塩，チオシアン酸塩，チオアルデヒド，チオケトン，チオール，スルフィド，アルキレンスルフィドおよびジスルフィドがあげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

上記めっき液には、上記安定剤以外にも、無電解ニッケルめっき層（通常、リン等との合金からなる）の成分の供給源として硫酸ニッケル（１〜５０ｇ／リットルの範囲内），次亜リン酸ナトリウム（１〜５０ｇ／リットルの範囲内）等が含有されている。さらに、酢酸等の錯化剤（１〜１００ｇ／リットルの範囲内）も含有されている。

そして、上記めっき液を用いて軸体の表面に無電解ニッケルめっきを施した後、無電解ニッケルめっき層の表面に接着剤を塗布する（厚み０．１〜５０μｍの範囲内）。この塗布範囲は、架橋ゴム層が最終的に設定される長さ部分（後で切除される両端部の間の部分）に対応する範囲であり、後で切除される両端部に対応する範囲には接着剤を塗布しない。また、塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、ディスペンサーにより液状接着剤を刷毛に滴下させ、軸体を回転させながら、刷毛塗りする方法が採用される。上記接着剤も、特に限定されないが、例えば、２液型シランカップリング系接着剤等が用いられる。

つぎに、上記接着剤が塗布された軸体を成形用金型の中空部に同軸的にセットし、密封した後、架橋ゴム層の形成材料であるヒドロシリル架橋系ゴム組成物を注入する。これにより、そのヒドロシリル架橋系ゴム組成物からなる未架橋のゴム層を上記無電解ニッケルめっき層の表面に密着形成する。そして、それをオーブン等により加熱（通常、１００〜１８０℃の範囲内）して架橋し、架橋ゴム層（厚み０．３〜６ｍｍの範囲内）を形成する。このとき、架橋ゴム層は、上記接着剤の塗布範囲よりも軸方向両側に少しはみ出して形成される。

上記ヒドロシリル架橋系ゴム組成物としては、下記の主材料にヒドロシリル架橋剤が含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではないが、シリコーンゴム，ブタジエンゴム，イソプレンゴム，イソブチレンゴム，エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ），水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ），エーテルゴム，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ゴム等があげられる。また、必要に応じて、導電剤，可塑剤，無機充填剤，触媒，滑剤，助剤等が適宜に添加される。

そして、脱型後、上記接着剤の塗布範囲の軸方向両端縁に対応する架橋ゴム層の部分に、カッター等を用いて全周にわたって切込みを入れる〔図１（ａ）参照〕。その後、各切込みよりも外側部分（接着剤が塗布されていない部分：軸方向の長さ各５〜５０ｍｍの範囲内）を、把持具等で把持し、軸方向外側に引っ張って除去する〔図１（ｂ）参照〕。この除去跡には、ゴムが付着していない。

その後、必要に応じて、上記架橋ゴム層の外周面に、弾性ロールの種類（現像ロール，帯電ロール，給紙ロール，転写ロール等）や機能等に応じた被覆層を１層以上形成する。例えば、上記被覆層が最外層となる場合の形成材料としては、下記の主材料に、必要に応じて下記の添加剤が適宜に添加されたものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではなく、アクリル樹脂，ウレタン樹脂，アルキッド樹脂，アミド樹脂，フェノール樹脂，フッ素樹脂，シリコーン樹脂，およびそれらが変性された樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、上記添加剤としては、導電剤，帯電防止剤，助剤等があげられる。

このようにして作製された弾性ロールは、複写機，プリンター等の電子写真機器において、現像ロール，帯電ロール，給紙ロール，転写ロール，除電ロール，クリーニングロール，定着ロール等に用いられる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔軸体〕
外径５ｍｍ、長さ２７０ｍｍの鉄製の中実円柱状の軸体を準備した。

〔軸体の表面処理〕
上記軸体を、５０ｇ／リットル水酸化ナトリウム水溶液（７０℃）に１０分間浸漬することにより脱脂した後、５％塩酸（２５℃）に２分間浸漬することにより酸洗した。つづいて、３０ｇ／リットル水酸化ナトリウムと３０ｇ／リットルグルコン酸ナトリウムとの混合水溶液（７０℃）に１０分間浸漬することによりスマット除去処理した。

〔無電解ニッケルめっき用のめっき液〕
硫酸ニッケル（無電解ニッケルめっき層成分の供給源）３０ｇ／リットル、次亜リン酸ナトリウム（無電解ニッケルめっき層成分の供給源）１０ｇ／リットル、酢酸（錯化剤）１０ｇ／リットル、硝酸鉛（重金属化合物：安定剤）１ｍｇ／リットルの割合で混合し、めっき液を調製した。すなわち、このめっき液には、安定剤として硫黄系化合物は含有していない。

〔無電解ニッケルめっき処理〕
上記表面処理した軸体を、上記めっき液（９０℃）に２０分間浸漬した。これにより、上記軸体の表面に、無電解ニッケルめっき層（厚み５μｍ）を形成した。

上記実施例１において、めっき液に０．００９ｍｇ／リットルのチオ尿素（硫黄系化合物：安定剤）を混合し、それを用いて無電解ニッケルめっき層を形成した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。

〔比較例１〕
上記実施例１において、めっき液に０．０５０ｍｇ／リットルのチオ尿素（硫黄系化合物：安定剤）を混合し、それを用いて無電解ニッケルめっき層を形成した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。

〔比較例２〕
上記実施例１において、めっき液に０．１００ｍｇ／リットルのチオ尿素（硫黄系化合物：安定剤）を混合し、それを用いて無電解ニッケルめっき層を形成した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。

〔接着剤塗布〕
上記実施例１，２および比較例１，２の各軸体の無電解ニッケルめっき層表面のうち、軸方向中央の長さ２４０ｍｍの範囲に、全周にわたって、２液型シランカップリング系接着剤（プライマーＮＯ．１０１Ａ／Ｂ、信越化学工業社製）を塗布した。この塗布方法は、ディスペンサーにより上記接着剤を幅５ｍｍの刷毛に滴下させ、軸体を３００ｒｐｍの回転数で回転させながら、刷毛塗りした。

そして、架橋ゴム層を形成するために、下記の６種類のヒドロシリル架橋系ゴム組成物１〜６を準備した。

〔ヒドロシリル架橋系ゴム組成物１〕
ヒドロシリル架橋剤含有液状シリコーンゴム（Ｘ−３４−２６４Ａ／Ｂ、信越化学工業社製）のＡ液５０重量部とＢ液５０重量部とをスタティックミキサーにて混合した。

〔ヒドロシリル架橋系ゴム組成物２〕
固形シリコーンゴム（ＴＣＭ５４０６Ｕ、ＧＥ東芝シリコーン社製）１００重量部に対して、触媒含有固形シリコーンゴム（ＴＣ−２３Ａ、ＧＥ東芝シリコーン社製）０．５重量部、ヒドロシリル架橋剤含有固形シリコーンゴム（ＴＣ−２３Ｂ、ＧＥ東芝シリコーン社製）１．２重量部をニーダーにて混練した。

〔ヒドロシリル架橋系ゴム組成物３〕
ブタジエンゴム（クラプレンＬＩＲ−３００、クラレ社製）１００重量部に対して、ヒドロシリル架橋剤（ＴＳＦ４８４、ＧＥ東芝シリコーン社製）６．２重量部、触媒（ＳＩＰ６８２９．０、アヅマックス社製）０．０１重量部、可塑剤（ＰＷ−１５０、出光興産社製）１５重量部、カーボンブラック（デンカブラック、電気化学工業社製）１０重量部をエアー攪拌機にて混合した。

〔ヒドロシリル架橋系ゴム組成物４〕
イソプレンゴム（クラプレンＬＩＲ−３０、クラレ社製）１００重量部に対して、下記の一般式（１）で表されるヒドロシリル架橋剤６．２重量部、触媒（ＳＩＰ６８２９．０、アヅマックス社製）０．０１重量部、可塑剤（ＰＷ−１５０、出光興産社製）３０重量部、カーボンブラック（デンカブラック、電気化学工業社製）１０重量部をエアー攪拌機にて混合した。

〔ヒドロシリル架橋系ゴム組成物５〕
イソブチレンゴム（ＥＰＩＯＮ６００Ａ、鐘淵化学社製）１００重量部に対して、ヒドロシリル架橋剤（ＣＲ−１００、鐘淵化学社製）５重量部、触媒（ＳＩＰ６８２９．０、アヅマックス社製）０．０１重量部、可塑剤（ダイアナプロセスＰＳ−３２、出光興産社製）３０重量部、カーボンブラック（デンカブラック、電気化学工業社製）１０重量部をエアー攪拌機にて混合した。

〔ヒドロシリル架橋系ゴム組成物６〕
エーテルゴム（サイリルＡＣＸ００４Ａ、鐘淵化学社製）１００重量部に対して、ヒドロシリル架橋剤（ＣＲ−１００、鐘淵化学社製）５重量部、触媒（ＳＩＰ６８２９．０、アヅマックス社製）０．０１重量部、可塑剤（ダイアナプロセスＰＳ−３２、出光興産社製）３０重量部、カーボンブラック（デンカブラック、電気化学工業社製）１０重量部をエアー攪拌機にて混合した。

〔架橋ゴム層の形成〕
上記接着剤が塗布された、上記実施例１，２および比較例１，２の各軸体を成形用金型の中空部に同軸的にセットし、密封した後、上記各ヒドロシリル架橋系ゴム組成物を注入した。そして、それをオーブンにより加熱（１６０℃×３０分間）して架橋し、上記架橋ゴム層（厚み４ｍｍ）を形成した。このとき、架橋ゴム層は、上記接着剤の塗布範囲（２４０ｍｍ）よりも軸方向両側にそれぞれ１ｍｍずつはみ出して形成された。

〔架橋ゴム層の両端部の切除〕
上記接着剤の塗布範囲の軸方向両端縁に対応する架橋ゴム層の部分に、カッターを用いて全周にわたって切込みを入れた後、各切込みよりも外側部分を把持し、軸方向外側に引っ張って除去した。そして、その除去跡を目視にて確認した。その結果、その除去跡にゴムが付着していないものを○、一部にゴムが付着しているものを△、全周にわたってゴムが付着しているものを×と評価し、下記の表１に併せて表記した。

〔現像ロールの作製および画像不具合の有無〕
その後、上記各架橋ゴム層の外周面に、下記の最外層の形成材料をロールコーティング法により塗工した後、乾燥（硬化）させ、最外層（厚み３０μｍ）を形成した。それを現像ロールとして、市販の実機（ＬＢＰ５０００，キャノン社製）に組み込み、その印刷後の画像について、色むらやすじ等の画像不具合の有無を目視にて確認した。その結果、試験本数１００本中全てにおいて画像不具合が確認できないものを○、試験本数１００本中色むらおよびすじの少なくともいずれか一方が確認できるものが１本以上あるものを×と評価し、下記の表１に併せて表記した。なお、画像不具合は、上記除去跡に付着していたゴムがとれ、それが他のロール表面に付着することにより発生してした。また、上記除去跡にゴムが付着していても、画像不具合が発生しないものもあった。

〔最外層の形成材料〕
ポリカーボネートジオール系ウレタン樹脂（ニッポラン５１９６、日本ポリウレタン社製）１００重量部に対して、カーボンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業社製）４０重量部の割合で用い、ボールミルにより混練した後、ＭＥＫ４００重量部を加えて混合，攪拌して最外層の形成材料を調製した。

上記表１の結果から、軸体の表面を無電解ニッケルめっきする際に用いるめっき液中の硫黄系化合物の濃度を０．０１ｍｇ／リットル未満とすると、架橋ゴム層の除去跡にゴムが付着しないことがわかる。そして、それを基にして作製した現像ロールを実機に使用すると、良好な画像を印刷できることがわかる。

（ａ），（ｂ）は、弾性ロールの製法の一工程を示す説明図である。

Claims (2)

1. 軸体の表面に、めっき安定剤を含有するめっき液を用い無電解ニッケルめっきを施す工程と、上記無電解ニッケルめっきした軸体の外周に、ヒドロシリル架橋系ゴム組成物からなるゴム層を密着形成する工程と、そのヒドロシリル架橋系ゴム組成物を架橋し架橋ゴム層を形成する工程と、軸方向長さを揃えるために上記架橋ゴム層の軸方向両端部を切除する工程とを備えた弾性ロールの製法であって、上記無電解ニッケルめっき用のめっき液として、硫黄系化合物からなる安定剤の濃度が０．０１ｍｇ／リットル未満に設定されているものを用いることを特徴とする弾性ロールの製法。
2. 上記硫黄系化合物が、チオ尿素，チオ硫酸塩，チオシアン酸塩，チオアルデヒド，チオケトン，チオール，スルフィド，アルキレンスルフィドおよびジスルフィドからなる群から選ばれた少なくとも一つである請求項１記載の弾性ロールの製法。

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