JP2009151001A - 導電性ゴムローラ及びカラー用画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形が効率的に行われるとともに、ローラの抵抗値が均一で長時間にわたって安定しており、低抵抗でかつ低硬度であり、環境変動の小さい、カラー用画像形成装置等にも使用される導電性ゴムローラを提供する。
【解決手段】発泡弾性体層が、ゴム成分として、ＮＢＲ、エピクロルヒドリン系ゴム及びＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ３元共重合体を併用したものであり、発泡剤がＯＢＳＨのみであり、尿素系発泡助剤なしに、化学発泡により形成されており、かつ、該化学発泡が、マイクロ波照射及び熱風加熱によるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真複写装置、プリンター及び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ゴムローラに関し、該導電性ゴムローラを一次転写ローラとするカラー用画像形成装置に関する。

電子写真複写機、静電記録装置等の画像形成装置では、電圧印加した導電性ゴムローラを感光体表面に押し当て、帯電する接触帯電方式が主流となっており、画像形成の中心である感光体廻りに帯電、転写などの各工程別に導電性ゴムローラが用いられている。

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、さらに、耐摩耗性や転写部での転写材搬送性などから導電性ローラが用いられている。この導電性ローラは、通常導電性芯材上に導電性のゴムからなる弾性体層が形成されて、接触性等が図られている。そして、この弾性体層には、導電剤等が配され、使用目的に応じて適宜変わるが、通常抵抗が１０⁷Ω・ｃｍ乃至１０⁹Ω・ｃｍとされている。しかしながら、導電剤を用いると、弾性体層からブリードや、弾性体層内での導電剤の偏在等が発生することがあるので、自身が導電性を有するアクリルニトリル−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が用いられている。なお、この極性ゴムは、カーボンブラック等の導電性充填材を添加しなくても抵抗値が１０⁶Ω・ｃｍ乃至１０¹⁰Ω・ｃｍであるので、加工条件等による抵抗値のばらつきや印加電圧による抵抗値の変動が小さく、導電性ゴムローラ用に適している。

なお、極性ゴムのうち、ＮＢＲ単独では、加硫後の体積固有抵抗が２×１０⁹Ω・ｃｍ乃至１×１０¹⁰Ω・ｃｍであり、導電性が不十分であり、ＮＢＲは耐オゾン性に劣るため、十分な耐久性も得られない。そこで、加硫後の体積固有抵抗が１×１０⁷Ω・ｃｍ乃至３×１０⁹Ω・ｃｍとなるエピクロルヒドリン系ゴムを、ＮＢＲにブレンドして導電性を調整することが一般的に行われ、現状では好ましい結果が得られている（例えば、特許文献１）。

しかし、このようにして得られた導電性ゴムローラを転写ローラとすると、以下のような点に改善が必要とされている。

すなわち、近年、画像形成装置のカラー化がされ、ユニットとしては単色の画像形成装置を複数組み合わせてカラー化に対応している。このカラー画像形成装置は、それぞれの色のトナー画像を転写紙上に順次転写する方式、一旦中間転写ベルト、中間転写ローラ上に順次転写してカラートナー像を形成し、これを一括転写紙上へ転写する方式がある。中では、高画質化に対応するのに適していることから、中間転写ベルトを用いることが好ましい。しかし、中間転写ベルトにトナー像を転写するためにその内側に一次転写ローラが設けられているが、高画質化、高速化の要求に対して、より低抵抗で低硬度な導電性ゴムローラが求められている。

上記したように、低抵抗を実現するだけであれば、エピクロルヒドリン系ゴムを単独で用いたり、導電剤を使用したりすればよい。しかし、特にエピクロルヒドリン系ゴムは湿度の影響を受けやすく、抵抗値の環境変動が大きくなるとともに、さらには圧縮永久歪も大きくなるという問題も有しているため単独で使用するのは好ましくない。

また、導電剤を用いて低抵抗を実現する方法として、過塩素酸イオンや塩化物イオンを含む第４級アンモニウム塩など各種イオン導電剤を添加する方法がある（例えば特許文献２）。しかし、通電により各種イオン導電剤がローラ表面へ移行しやすい。すなわち、感光体に接触して用いる導電性ゴムローラにおいては、感光体を汚染する。また、一次転写ローラとして用いられた時には、中間転写ベルトに染み出して蓄積して、粘着力が生じ、駆動トルクが大きくなり、正常な動作が出来なくなったり、粘着してローラのゴム層が剥がれて蓄積したりして、異常画像が発生することがあった。

一方、弾性体層を有するゴムローラは、弾性体層を発泡ゴムチューブとして形成し、それに芯材を挿入する、芯材を収めた金型中に弾性体層原料を注入しそこで発泡加硫する、あるいは、芯材と弾性体層原料を同時に押し出し後発泡加硫する等で製造できる。

これらの製造方法では、発泡ゴムチューブによる方法が、精度よく、また、簡便であるので好ましい。この発泡ゴムチューブの製造は、従来から、チューブ状に押し出された原料組成物を高圧蒸気による加硫缶加硫する（特許文献３）、原料組成物を金型に注入し加硫する（特許文献４）あるいはマイクロ波照射によりＵＨＦ加硫する（特許文献５）などがある。

なお、加硫缶加硫では比較的微細なセルを得ることは容易であるが、加硫発泡チューブの径方向で発泡体のセルが不均一であり、所望のセルを表面に出すために多量の研磨が必要になってしまうという問題がある。

また、金型加硫においては、用いる金型は通常二つ以上の金型を合わせたもの（割型）となっている。つまり、金型（割型）には合わせ目が存在する。化学発泡剤を含むゴム組成物をこのような金型を使用して加硫発泡を行った場合、この合わせ目の影響が加硫発泡チューブに影響が現れやすい。すなわち、合わせ目でのゴム組成物の漏れ（パーティングライン）、加硫状況の異方性等が発生し、電気抵抗、硬度、セル形状などに異常（不均質性）が生じやすい。したがって、これらの特性が均質であることが望まれる発泡ゴムローラにおいては、該特性の不均質化は大きな問題となる。さらに段取りに時間が掛かり、且つ金型洗浄を行う必要があるため量を数多く作るのには不向きであった。

ＵＨＦ加硫は、押し出し直後に連続してマイクロ波で加硫発泡を行うため、非常に効率の良い生産が可能である。さらにマイクロ波を用いて連続的に押し出し後の未加硫チューブを均質に加熱するため、均一な抵抗値、硬度、セル径を有する加硫チューブを得ることができる。特許文献５に従って、製造される導電性ローラは電気抵抗値のばらつきが抑制されており、優れている。この特許文献５では、実際に実施例、比較例として、エピクロルヒドリンゴムやアクリロニトリルブタジエンゴムなどのイオン導電性ポリマーを用い、発泡剤としてアゾジカルボンアミドを使用し、発泡助剤として尿素系発泡助剤を使用したものが開示されている。しかしながら、これらの発泡剤、発泡助剤はイオン導電性ポリマーを主成分とするゴム材料に使用した場合、ローラの抵抗値が経時で著しく上昇してしまうという問題が知られている。電子写真用の導電性ゴムローラにおいては、ローラの抵抗値が均一であり、かつ経時で変化しないことが要求されており、ローラ抵抗値が均一で長時間にわたって変化しない導電性ゴムローラの製造方法を確立することが望まれている。
特開２０００−１７１１８号公報 特開２００２−２１２４１３号広報 特開平１１−１１４９７８号公報 特開２００２−１１５７１４号公報 特開２００２−２２１８５９号公報

したがって、本発明は、成形が効率的に行われるとともに、ローラの抵抗値が均一で長時間にわたって安定しており、低抵抗でかつ低硬度であり環境変動の小さい、カラー用画像形成装置等に使用される導電性ゴムローラを提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討し、ついに本発明に至った。

すなわち、本発明は、導電性芯材上に発泡弾性体層が形成されている導電性ゴムローラであって、
該発泡弾性体層が、ゴム成分として、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エピクロルヒドリン系ゴム及び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３元共重合体を併用したものであり、発泡剤がｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）のみであり、ゴム成分１００質量部に対して０．８質量部以上５質量部以下であって、尿素系発泡助剤なしに、化学発泡により形成されており、かつ、該化学発泡が、マイクロ波照射及び熱風加熱によるものであることを特徴とする導電性ゴムローラである。

そして、前記エピクロルヒドリン系ゴムが、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイドＰＯ−アリルグリシジルエーテル３元共重合体ゴムであることが好ましい。

また、ゴム成分中の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３元共重合体の量が、ゴム成分１００質量部に対して１質量部以上１５質量部以下であることが好ましい。

導電性ゴムローラのローラ硬さが、アスカーＣ硬度で１５度以上２８度以下であることが好ましい。

また、本発明は、感光体と中間転写ベルトを介して相対に設置される一次転写ローラが、上記導電性ゴムローラであることを特徴とするカラー用画像形成装置である。

本発明の導電性ゴムローラは、モノクロ用電子写真装置の転写ローラ、又はカラー用電子写真装置の１次転写ローラとして利用することできるものである。本発明の導電性ゴムローラは、製造がマイクロ波を照射し短時間で加熱し、加硫発泡（化学発泡）にて効率的に行われ、そのローラの抵抗値が均一で長時間にわたって安定しており、低抵抗でかつ低硬度であり、環境変動が小さく、その利用価値は高い。

本発明は、上記したように、導電性芯材上に発泡弾性体層（以下、単に「発泡弾性体層」ということがある。）が形成されている導電性ゴムローラである。そして、該発泡弾性体層が、ゴム成分として、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エピクロルヒドリン系ゴム及び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３元共重合体を併用したものである。そして、該発泡弾性体層は、発泡剤がｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）のみであり、尿素系発泡助剤なしに、化学発泡により形成される。また、該化学発泡が、マイクロ波照射及び熱風加熱によるものである。

以下、本発明について、さらに、詳細に説明する。

本発明に係る導電性ゴムローラを用いた画像形成装置の一例の模式図を図２に示す。この画像形成装置は、電子写真感光体１を画像形成に必要な現像剤の数具備したもので、フルカラープリントに用いうるもの、すなわちカラー用画像形成装置である。

この画像形成装置は、４つの画像形成部４１〜４４があり、それぞれは同じ構成をとっている。すなわち、該画像形成部４１〜４４は電子写真感光体１、帯電ローラ２、画像情報書込みビーム３、現像装置４、感光体１上の各色トナー像を中間転写ベルト５に転写するための一次転写ローラ６からなる。さらに、感光体１上の各色トナー像を転写した後に感光体１に残留するトナーを除去するために、感光体１に当接して、クリーニング部材７が設けられている。そして、必要に応じて、感光体１の帯電を除くために除電部材（不図示）が設けられていることもある。なお、ここで、各画像形成部において共通する構成には、簡便のため、同一の符号を付してある。また、本画像形成装置は、トナーとして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｒ）を使用したものである。さらに繊細な色構成とするために、画像形成部を増やして、色構成を増すことも可能である。さらに、本例では、感光体１、帯電ローラ２、現像装置４及びクリーニング部材７を一体として組み合わせ、プロセスカートリッジとすることも可能である。なお、これらは適宜の組合せで、カートリッジとすることも可能である。

本画像形成装置は、中間転写ベルト５を使用したものであり、該中間転写ベルト５は、電子写真感光体１と一次転写ローラ６に挟持され、さらに駆動ローラ８、テンションローラ９及び従動ローラ１０に掛け回されたエンドレスベルトとなっている。

テンションローラ９に対峙し、かつ、中間転写ベルト５を挟持して、中間転写ベルト５に同期して挿入される転写材Ｐに中間転写ベルト５上のフルカラートナー像を転写するための二次転写ローラ１１が設けられている。さらに、中間転写ベルト５に残留するトナーを除去するために、中間転写ベルト５に当接して、従動ローラ１０に対峙するように中間転写ベルト用クリーニング装置１２が設けられている。

一方、転写材Ｐ上に転写されたフルカラートナー像を転写材Ｐに定着するために、内部に加熱装置を備えたローラ対からなる定着装置１３が、転写材Ｐの搬送下手に設けられている。なお、図において、１４は転写材Ｐを二次転写部に送る送りローラ対であり、１５は転写材Ｐを二次転写部に送るために設けられたガイドである。

さらに、帯電ローラ２、一次転写ローラ６及び二次転写ローラ１１には、それぞれに電荷を調整するための電源が設けられている。なお、図２において、２ａが帯電ローラ用電源であり、６ａが１次転写ローラ用電源であり、１１ａが二次転写ローラ用電源である。また、本例では、帯電ローラ２、一次転写ローラ６及び二次転写ローラ１１は、いずれも導電性ローラ形式のものを示したが、少なくとも、一次転写ローラ６が本発明の導電性ゴムローラであれば、他は放電形式のものであっても構わない。

なお、本例では、現像装置４には、感光体１に対峙して現像ローラ（「現像スリーブ」ともいう）があり、この現像ローラに当接して、感光体１で使われず戻ってきたトナーを掻き取り、新しいトナーを現像ローラへ供給するトナー供給ローラが設けられている。また、トナーを均一に帯電し、現像ローラ上のトナーの担持量を均すために、現像ブレードが設けられている。なお、トナーは、非磁性一成分トナーが用いられている。なお、トナーのカラーにより現像ローラ、現像ブレード等の仕様は異なり、また、現像ローラから感光体へトナーを飛ばし、現像するために現像ローラに対して印加する電圧も最適のものとされている。さらに、現像装置４内には、感光体から戻ったトナーを均一に新規トナーと混合し、装置でのトナーの帯電を均一に保つために、撹拌翼（不図示）が設けられている。

このカラー用画像形成装置による画像形成について説明する。

まず、感光体１上の矢印の方向に所定の速度で回転している感光体１は、帯電ローラ２により、帯電される。なお、この帯電は直流電圧の印加のみでもよいし、さらに交番電圧を重畳して印加してもよい。帯電された感光体１は回転して、画像情報書込みビーム３の照射位置で、それぞれの色に応じて形成された画像情報が付与された画像情報書込みビームが照射され、画像情報に応じた静電潜像が感光体１表面に形成される。次いで、感光体１の回転に伴いこの静電潜像は現像装置４の位置に来、その位置で、現像装置４からカラートナーが供給されて、感光体１表面上でトナー像（可視画像）となる。

感光体１表面に形成されたトナー像は、感光体１と一次転写ローラ６の位置に来たときに、感光体１表面から中間転写ベルト５の表面に転写される。一方、トナー像を転写した後の感光体１はさらに回転して、必要により除電された後、除電前にクリーニング部材７により表面上に残るトナーやごみくずが除去され、次の画像形成に供される。

各画像形成部は、プロセススピードにあわせて稼動し、中間転写ベルト５上に、各画像形成部で形成されたトナー像は順次転写され、重ね合わされ、カラートナー像が形成される。その後、カラートナー像を担持した中間転写ベルト５は矢印方向に移動し、二次転写ローラ７で、カラートナー像の移動と同期して供給された転写材Ｐの上に一括転写される。中間転写ベルト５上に残留したトナー及びごみくずは、クリーニング装置１８で除去され、中間転写ベルト５は画像形成部に戻り、再び、トナー像の重ね合わせに供される。

一括転写されたカラートナー像を担持した転写材Pは、中間転写ベルト５から離れ、定着装置１３に送られ、そこで加熱されたカラートナー像は転写材Ｐにカラー画像として定着される。その後、転写材Ｐはカラー用画像形成装置本体から画像形成物（コピー）として取り出される。

上記は、タンデム形式のカラー用画像形成装置について示したが、本発明の導電性ゴムローラはモノクロ画像形成装置の導電性ローラ、特に、転写ローラとして有用である。該モノクロ画像形成装置の一例の模式図を図３に示す。

図３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る。なお、上記カラー用画像形成装置と共通する部材には、同一の符号を付した。

像担持体として、ドラム型の電子写真感光体１を備えている。感光体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。この感光体１は、駆動手段（不図示）により、矢印方向に所定のプロセススピード、例えば５０ｍｍ／秒で回転駆動されている。感光体１表面は、帯電ローラ２によって均一に帯電される。帯電ローラ２は、感光体１表面に接触配置されており、感光体１の回転に伴って従動回転する。帯電ローラ２には、帯電バイアス印加電源（高圧電源）２ａにより振動電圧（交流電圧ＶＡＣ＋直流電圧ＶＤＣ）が印加され、これにより感光体１表面は、−６００Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に帯電処理される。帯電後の感光体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（書き込みビーム)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、感光体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Ｐが、転写ガイドにガイドされて、感光体１と転写ローラ６との間の転写部（転写ニップ部）Ｔに、感光体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Ｐは、転写バイアス印加電源６ａにより転写ローラ６に印加された転写バイアスによって、表面に感光体１上のトナー像が転写される。このとき、転写材Ｐに転写されないで感光体１表面に残ったトナー（残留トナー）は、クリーニング装置７によって除去される。

転写部Ｔを通った転写材Ｐは、感光体１から分離されて定着装置１３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。

本発明の導電性ゴムローラは、上記したように、導電性芯材上に発泡弾性体層が形成されているものである。転写ローラとして有用な導電性ゴムローラについて、その斜視図を図１に示す。

図１において、本発明にかかる導電性ゴムローラである転写ローラ６は、導電性芯材６１上に発泡弾性体層６２が形成されている。

導電性芯材６１は、表面が導電性であれば特に限定されないが、鉄、銅、真鍮、ＳＵＳ等の金属、導電性カーボンブラック等の導電性材料を含む樹脂等の導電性樹脂、樹脂製の棒あるいはパイプの表面に金属で導電性を付与したもの等が使用可能である。なお、金属製の棒、パイプが好ましく、表面をニッケル等でメッキしたものがより好ましい。また、導電性芯材６１の外径としては、導電性ゴムローラの使用目的により適宜変えられるが、画像形成装置の転写ローラに使用する場合、通常、２ｍｍから６ｍｍの範囲とするのが適当である。

発泡弾性体層６２は、ゴム成分が、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及びエチレンオキサイド（ＥＯ）−プロピレンオキサイド（ＰＯ）−アリルグリシジルエーテル（ＡＧＥ）３元共重合体の併用である。そして、発泡剤としてＯＢＳＨのみを使用し、尿素系発泡助剤なしに、化学発泡により形成されている。かつ、その化学発泡が、マイクロ波照射及び熱風加熱によるものである。

なお、ＮＢＲとしては、平均アクリロニトリル含量が１５質量％乃至３５質量％である低乃至中高ニトリルであり、Ｍｗが１００００以上であるものが好ましい。液状ＮＢＲのように低分子量成分が多いものは染み出しの原因となり、転写ベルトの裏面に蓄積し画像不良の原因となるため好ましくない。また、平均アクリロニトリル含量が１５質量％未満では、所定の抵抗値を得ることが難しく、３５質量％を超えると抵抗の環境依存性が大きくなる傾向にあるため、本発明では、上記範囲の平均アクリル含量のものが好ましい。

アクリロニトリル−ブタジエンゴムと共に、エピクロルヒドリン系ゴム及びＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ３元共重合体ゴムを用いるのは、それ自体の導電性が高いので、好ましい。なお、エピクロルヒドリン系ゴム及びＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ３元共重合体ゴムを併用するのは、以下の理由による。

エピクロルヒドリン系ゴムには、エピクロルヒドリン（ＥＣＨ）単独重合体（ＣＯ）、ＥＣＨ−ＥＯ共重合体（ＥＣＯ）及びＥＣＨ−ＥＯ−ＡＧＥ３元共重合体（ＧＥＣＯ）がある。ＣＯやＥＣＯは、ＧＥＣＯ中のＡＧＥ単位のように架橋可能な側鎖を持っていないため、単独の使用では圧縮永久歪が悪くなってしまう等の問題がある。それに対し、ＧＥＣＯはＥＯ単位と共にＡＧＥ単位を有しているため体積固有抵抗がより低くなり、硫黄加硫が可能なとなり、感光体汚染も防止できるので、その使用は好ましいものである。

また、本発明で使用するＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ３元共重合体は、多量に配合すると染み出しが発生するため、全ゴム成分１００質量部に対して１質量部以上１５質量部以下とするのが好ましい。

本発明では、上記ゴム成分に対して、発泡剤としてＯＢＳＨのみを使用する。そして、一般に発泡をコントロールするために併用する発泡助剤は使用しない。なお、発泡剤としてアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）を用いると、その分解生成物としてアンモニアやシアン酸等の物質が生成する。これらの分解生成物が材料中でイオン導電剤として作用したり、材料中の極性を変化させたりすることにより経時でローラ抵抗値が上昇してしまうという問題が生じる。特に高温高湿環境（例えば、３２．５℃／８０％ＲＨ）におけるローラ抵抗値の上昇が大きくなるという問題がある。また、尿素系発泡助剤を用いた場合もアンモニア等が生成し、ＡＤＣＡを用いた場合と同様に経時でローラ抵抗値が大きく上昇してしまい実用には適さないという問題が生じてしまう。

その他の発泡剤として、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）や炭酸水素ナトリウムがあるが、特に、ＤＰＴは分解時に有害なホルムアルデヒドが発生し、そのもの自体も変異原性の疑いがあり、人体への安全性に劣るという欠点がある。炭酸水素ナトリウムは均一な発泡を得難く、ローラ抵抗値の環境変動を悪化させるという欠点がある。

本発明では、ゴム成分中のＯＢＳＨはゴム成分１００質量部に対して、０．８質量部以上５質量部以下を配合する。ＯＢＳＨの配合量が、０．８質量部より少ないと発泡ガス量が少なすぎるため良好な発泡状態を得ることができず、５質量部より多いとＯＢＳＨ自体による加硫阻害により、汚染性等の問題が生じることがある。

本発明では、ＯＢＳＨと共に、ＮＢＲやエピクロルヒドリン系ゴムの加硫に用いられる一般の加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤等の加硫系薬品が用いられる。この加硫系薬品としては、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、又はその数種の混合物の加硫促進剤から選択される。

本発明では、ゴム成分が、イオン導電性ゴムであるＮＢＲ、エピクロルヒドリン系ゴムを使用しているので、必ずしも必要でないが、導電性を安定化させるため、また、導電性を調整するために、発泡性を阻害しない範囲で、導電剤を適宜配合することもできる。なお、導電剤としては、導電性カーボンブラック、グラファイト、金属粉、カーボン繊維、金属繊維、導電性金属酸化物、樹脂粉末の表面を導電化したもの、イオン導電性化合物等が使用可能である。

また、本発明では、発泡弾性体層の硬さを調整するためや加工性を改良するために、カーボンブラック、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ等の充填剤を使用しても構わない。なお、発泡弾性体層の硬さ、すなわち、導電性ゴムローラのローラ硬さは、通常、アスカーＣ硬度で１５度以上２８度以下であることが好ましい。

本発明では、上記したように、導電性芯材上の発泡弾性体層は、発泡剤がＯＢＳＨのみで、尿素系発泡助剤なしに、マイクロ波照射及び熱風加熱による化学発泡で形成されている。

本発明の導電性ゴムローラは、通常、以下のようにして製造される。すなわち、上記ゴム原料が混練された後、押出機でチューブ状に押出され、次いでマイクロ波加硫炉でマイクロ波照射が行われ、次いで熱風加熱されて、加硫発泡が完結され、発泡ゴムチューブとされる。なお、マイクロ波照射と熱風加熱は通常この順で行うが、同時に行われても良い。この発泡ゴムチューブは、目的とする導電性ゴムローラの発泡弾性体層として必要な長さに切断され、その後、導電性芯材が挿入され、発泡弾性体層を有する導電性ゴムローラとなる。なお、導電性芯材を挿入した後に発泡弾性体層の厚みを調整するため、或いは発泡弾性体層の表面を目的の表面状態にするために、さらに研磨されることがある。また、その後に、導電剤、表面粗し剤等を含む樹脂層が表面機能を整えるため表面上に表面層として形成されることもある。

図４に、この加硫発泡に適したマイクロ波照射、熱風加熱を用いる連続発泡ゴムチューブ製造装置の説明図を示す。

この連続発泡ゴムチューブ製造装置は、押出機５１、マイクロ波照射（ＵＨＦ加硫）装置５２、熱風加熱（ＨＡＶ加硫）装置５３、引取機５４及び定尺切断機５５からなる。例えば、ＵＨＦ加硫装置５２から引取機５４まで、それぞれ、順に４ｍ、６ｍ、１ｍとすることができ、各装置間は、０．１ｍ乃至１．０ｍと調節することができる。さらに、装置内、装置間に、フッ素樹脂をコーティングしたメッシュ状ベルト、又はフッ素樹脂を被服したコロが備えることで、押出機５１より押出されたゴム原料組成物が搬送されるようになっている。

この装置を用いた発泡ゴムチューブの製造について、以下、説明する。

上記ゴム成分に、炭酸カルシウムやカーボン等の充填剤、その他の助剤等の資材を加え、バンバリーミキサー又はニーダー等の密閉式混練機とオープンロールを用い混練し、その後、さらに加硫系薬品及び発泡剤を加え、オープンロールを用いて混練する。得られたゴム原料組成物をさらにリボン成形分出し機によりリボン状に成形し、押出機５１に連続投入する。押出機１１からゴム原料組成物が外径８ｍｍから１５ｍｍで、内径２ｍｍから８ｍｍでるチューブ状に成形され押出され、ＵＨＦ加硫装置１２に搬送される。チューブ状に成形されたゴム原料組成物はＵＨＦ加硫装置１２内で０．５ｋＷから３．０ｋＷの範囲でマイクロ波が照射され、加硫発泡される。通常、このＵＨＦ加硫装置内は１６０℃乃至２３０℃の範囲の発泡を阻害しない温度とされている。なお、ＵＨＦ加硫装置１２内ではフッ素樹脂でコートされたメッシュ状ベルトあるいはフッ素樹脂で被覆されたコロが設けられており、チューブ状に成形されたゴム原料組成物はこのベルト（コロ）上で加硫発泡される。

ＵＨＦ加硫装置５２内で発泡加硫された発泡ゴムチューブはさらにＨＡＶ加硫装置５３に搬送され、さらに１６０℃乃至２３０℃で発泡加硫が完結される。なお、この発泡加硫の温度は、ゴム原料組成物の組成により、搬送速度により、適宜最適の温度に調整される。なお、搬送速度としては、通常、０．５ｍ／ｍｉｎから５．０ｍ／ｍｉｎの範囲が適当である。

発泡加硫後に巻引取機５４により引き取られ、ＨＡＶ加硫装置から取り出される。その後、定尺切断機５５により所望の寸法に切断され、導電性ゴムローラの発泡弾性体層として必要な長さを有する発泡チューブとされる。

次いで、この発泡チューブに、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径４ｍｍ乃至１０ｍｍの導電性芯材が圧入され、導電性ゴムローラとされる。この後、必要により、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機にて、通常、回転速度２０００ＲＰＭ、送り速度５００ｍｍ／分で研磨され、例えば、外径１５ｍｍになるように研磨される。

上記して示したような製造方法で得られた導電性ゴムローラは、必要によりさらに表面層が設けられた後、電子写真画像形成装置の帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ等の感光体に当接して用いられる、柔軟性と共に導電性が必要なローラとして用いられうる。特に、カラー用画像形成装置における、感光体と中間転写ベルトを介して相対に設置される一次転写ローラとして有用である。もちろん、中間転写ベルト上のカラートナー像を転写材への転写に用いる二次転写ローラとしても用いうる。

以下、実施例により、本発明を詳細に説明する。

なお、本発明の実施例及び比較例で使用した資材は以下の通りである。

・ゴム成分
ＤＮ４０１ＬＬ：アクリロニトリル−ブタジエンゴム「Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ」（商品名、日本ゼオン株式会社製）、（アクリロニトリル量 １８質量％）
ＥＰＩＯＮ３０１：エピクロルヒドリン系ゴム「ＥＰＩＯＮ ３０１」（商品名、ダイソー株式会社製）、ＥＯ含量 ７３．５ｍｏｌ％
Ｃ２０００：エピクロルヒドリン系ゴム「Ｈｙｄｒｉｎ Ｃ２０００Ｌ」（商品名、日本ゼオン株式会社製）
Ｚｅｏｓｐａｎ：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３元共重合体「Ｚｅｏｓｐａｎ８０１０」（商品名、日本ゼオン株式会社製）、ＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合比率（ｍｏｌ％）＝８７：１：１２、数平均分子量 ６万

・発泡剤等
ＣＢ：カーボンブラック「旭＃３５」（商品名、旭カーボン株式会社製）
イオウ：イオウ（Ｓ）「レノグランＳ−８０」（商品名、ラインケミー株式会社製）
ＤＭ：ジベンゾチアジルジスルフィド「ノクセラーＤＭ」（商品名、大内新興化学工業株式会社製
ＴＥＴ：テトラエチルチウラムジスルフィド「ノクセラーＴＥＴ」（商品名、大内新興化学工業株式会社製）
酸化亜鉛：酸化亜鉛２種（ハクスイテック株式会社製）
ステアリン酸：ステアリン酸「ルナックＳ」（商品名、花王株式会社製）
ＯＢＳＨ：ｐ,ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）「ＥＨ−８０」（商品名、永和化成株式会社製）
ＡＤＣＡ：アゾジカルボンアミド「ビニホールＡＣ＃ＬＱ」（商品名、永和化成株式会社製）
発泡助剤：尿素「セルペーストＡ」（商品名、永和化成株式会社製）

［導電性ゴムローラの作成法］
連続ゴムチューブ製造装置において、押出機１１に上記原料をバンバリーミキサー等で混練して得た発泡弾性体層用原料組成物を供給し、外径８ｍｍ乃至１５ｍｍ、内径２ｍｍ乃至８ｍｍのチューブ状に押出す。なお、この外径、内径は発泡倍率等により変わり、発泡完了後に内径約６ｍｍ、外径約１８ｍｍの発泡ゴムチューブとなるように設定する。押し出されたゴムチューブは、マイクロ波強度０．５ｋＷ乃至３．０ｋＷ、炉内温度１６０℃乃至２３０℃に設定されたＵＨＦ加硫装置１２内に、搬送速度０．５ｍ／ｍｉｎ乃至３．０ｍ／ｍｉｎで搬送され、マイクロ波照射による発泡加硫を行う。続いて１６０℃乃至２３０℃に設定したＨＡＶ加硫装置１３に搬送し、発泡加硫を完了させる。なお、マイクロ波強度、雰囲気温度についても、原料組成により適宜最適の条件に変更する。

発泡加硫後に、引取機１４により発泡ゴムチューブは引き取られ、定尺切断機１５に供給され、そこで切断され、導電性ゴムローラの発泡弾性体層用発泡ゴムチューブとされる。次いで、ホットメルト接着剤又は加硫接着剤を必要な領域に塗布した径６ｍｍの導電性芯材を前記チューブに圧入し、ローラ状の成形体を得る。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５００ｍｍ／分で研磨し、外径１５ｍｍの導電性ゴムローラを作成する。

上記の様にして作成した導電性ゴムローラのローラ硬さ、ローラ抵抗及びローラ抵抗の径時変化並びに環境依存性の測定、及び該導電性ゴムローラをカラー用画像成形装置の一次転写ローラとして用いた時の画像評価を、以下により行った。

＜ローラ硬さ＞
製造後１週間２３℃／５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）環境に置いた導電性ゴムローラを回転しないように架台に固定し、アスカーＣ硬度計にて、荷重４．９Ｎ（５００ｇｆ）、５秒後の値を読み取った。測定を５箇所で行い、その平均値を当該ローラのローラ硬さとした。

＜ローラ抵抗測定＞
製造後１週間Ｎ／Ｎ環境に置いた導電性ゴムローラをφ３０ｍｍのステンレススチール製ドラムに当て、導電性ゴムローラの両端に片側荷重４．９Ｎをかけ、ステンレススチール製ドラムを３０ｒｐｍで回転させ、連れ回りさせた。その状態で、導電性芯材とステンレススチール製ドラムとの間に内部抵抗１ｋΩで１ｋＶの電圧を印加し、1分間電圧値を測定し、その平均値を求め、その値からオームの法則により抵抗値を算出した。なお、電圧の測定は、それぞれの測定項目に応じて、Ｎ／Ｎ環境、１０℃／１５％ＲＨ（Ｌ／Ｌ）環境及び３２．５℃／８０％ＲＨ（Ｈ／Ｈ）環境で行った。また、Ｌ／Ｌ環境及びＨ／Ｈ環境での測定は、被測定試料を予め当該環境に半日以上置いたものを測定試料とした。

・ローラ抵抗
上記により、Ｎ／Ｎ環境で測定した抵抗値が、当該導電性ゴムローラのローラ抵抗である。

・ローラ抵抗の径時変化
上記により、Ｈ／Ｈ環境でまず抵抗値（初期抵抗値：Ｒ^B）を測定し、このＨ／Ｈ環境に６００時間置いた後、再び抵抗値（経時後抵抗値：Ｒ^A）を測定した。これらの抵抗値の比（Ｒ^A／Ｒ^B）の対数の絶対値を、当該導電性ゴムローラのローラ抵抗の径時変化とする。なお、この値が小さいほど、導電性ゴムローラが経時的に抵抗が安定性していると判断できる。なお、この値は０．１５以下であることが好ましい。

・ローラ抵抗の環境依存性
Ｌ／Ｌ環境で測定した抵抗値をＨ／Ｈ環境で測定した抵抗値で除し、その値を対数変換したものを、当該導電性ゴムローラのローラ抵抗の環境依存性とした。なお、ローラ抵抗の環境依存性は、下記基準で評価した。
○：１．４以下（環境依存性小）
×：１．４超（環境依存性大）

＜画像判定＞
導電性ゴムローラを、カラーレーザープリンター「カラーレーザージェット ３５００Ｎ」（商品名、ＨＰ社製）のＩＴＢユニットの一次転写ローラとして組み込み、Ｎ／Ｎ環境下で各色ベタ画像を印刷した。得られた出力画像を目視により観察し、下記基準で評価した。
○：転写ローラピッチで、白抜け等の画像不良がない。
×：転写ローラピッチで、白抜け等の画像不良が発生した。

実施例１
発泡弾性体層用原料組成物として、下記組成のものを用意し、上記導電性ゴムローラの作成法に従い、導電性ゴムローラを作成した。なお、発泡加硫条件は、マイクロ波出力１．５ｋＷ、ＵＨＦ加硫装置内温度２００℃及びＨＡＶ加硫装置内温度２３０℃とした。
ＤＮ４０１ＬＬ ３０質量部
ＥＰＩＯＮ３０１ ６０質量部
Ｚｅｏｓｐａｎ １０質量部
ＣＢ ３０質量部
イオウ ２．０質量部
ＤＭ １．５質量部
ＴＥＴ １．５質量部
酸化亜鉛 ５質量部
ステアリン酸 １質量部
ＯＢＳＨ １質量部
ＡＤＣＡ 不使用
尿素 不使用

実施例２〜４
ＯＢＳＨの使用量をそれぞれ、２質量部、４質量部、６質量部と増やす以外は、実施例１と同様にして、導電性ゴムローラを作成した。

実施例５、６
ゴム成分を、表１に示すように変更する以外は、実施例２と同様にして、導電性ゴムローラを作成した。

実施例７
ＥＰＩＯＮ３０１に替えて、Ｃ２０００ ６０質量部用いる以外は、実施例２と同様にして、導電性ゴムローラを作成した。

比較例１、２
ＯＢＳＨの使用量をそれぞれ、０．７質量部、８質量部とする以外は、実施例１と同様にして、導電性ゴムローラを作成した。

比較例３
Ｚｅｏｓｐａｎを使用せず、ＥＰＩＯＮ３０１を７０質量部に増やす以外は、実施例２と同様にして、導電性ゴムローラを作成した。

比較例４
ＯＢＳＨに替えて、ＡＤＣＡ２質量部を使用する以外は、実施例２と同様にして、導電性ゴムローラを作成した。

比較例５
ＯＢＳＨに替えて、ＡＤＣＡ４質量部と尿素２質量部を使用する以外は、実施例５と同様にして、導電性ゴムローラを作成した。

以上で作成した導電性ゴムローラについて、各種評価を行い、得られた結果を表１にまとめた。

上記表１に見られるように、ゴム成分がＮＢＲ、エピクロルヒドリン系ゴム及びＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ３元共重合体からなり、発泡剤がＯＢＳＨのみである原料組成物から構成されたものを用いた実施例１〜７では、いずれの評価結果も問題が無かった。なお、エピクロルヒドリン系ゴムとして、ＡＧＥが含まれないもの（Ｃ２０００）を用いた実施例７では若干抵抗値が大きくなる傾向にあった。

一方、比較例１では、ＯＢＳＨの配合量が０．７質量部と少なすぎて、ローラ硬さが１２度となり、中間転写ベルトとのニップ領域が広すぎ、電界の影響を受けてしまい画像不良となってしった。また、比較例２では、ＯＢＳＨの配合量が８質量部と多すぎ、結果としてローラ硬さが３５度と硬くなってしまい、中間転写ベルトに対してうまくニップがとれず、部分的に転写白抜けの画像不良となってしまった。

比較例３では、ＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ３元共重合体を使用しなかったので、エピクロルヒドリン系ゴムを増やしたが、そのために、環境依存性が１．４２と大きくなってしまい、Ｌ／Ｌ環境やＨ／Ｈ環境での画像不良が発生してしまうおそれがある。

比較例４、５では、発泡剤としてＡＤＣＡを使用しているので、加熱発泡する際にアンモニアやシアン酸が生成し、ローラ抵抗値変動量がそれぞれ０．５７、０．６３と大きすぎる値となってしまった。

以上より、導電性芯材上に導電性弾性体層が設けられた導電性ゴムローラであって、該導電性弾性体層のゴム成分が、ＮＢＲ、エピクロルヒドリン系ゴム及びＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ３元共重合体であり、発泡剤がＯＢＳＨのみであることが有用であることがわかる。なお、ＯＢＳＨの使用量がゴム成分１００質量部に対して０.８質量部以上６質量部以下であること、マイクロ波照射／加熱加硫で加硫発泡を行うこと等によって、成形が効率的に行われることもわかる。さらに、製造された導電性ゴムローラは、ローラ硬さがアスカーＣ硬度で１５度以上２８度以下であること、ローラの抵抗値が均一で長時間にわたって安定している。

本発明に係る導電性ゴムローラの斜視図である。 カラー用画像形成装置の説明のための模式図である。 モノクロ用画像形成装置の説明のための模式図である。 マイクロ波照射による連続発泡ゴムチューブ製造装置の説明図である。

符号の説明

１ 電子写真感光体（感光体)
２ 帯電ローラ
２ａ 電源〔帯電ローラ用〕
３ 書き込みビーム（レーザ光）
４ 現像装置
５ 中間転写ベルト
６ 一次転写ローラ（転写ローラ）
６ａ 電源〔一次転写ローラ（転写ローラ）用〕
７ クリーニング部材
８ 駆動ローラ
９ テンションローラ
１０ 従動ローラ
１１ 二次転写ローラ
１１ａ 電源〔二次転写ローラ用〕
４１〜４４ 画像形成部
５１ 押出機
５２ マイクロ波照射（ＵＨＦ加硫）装置
５３ 熱風加熱（ＨＡＶ加硫）装置
５４ 引取機
５５ 定尺切断機
６１ 導電性芯材
６２ 導電性弾性体層
Ｐ 転写材

Claims (5)

1. 導電性芯材上に発泡弾性体層が形成されている導電性ゴムローラであって、
   該発泡弾性体層が、ゴム成分として、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エピクロルヒドリン系ゴム及び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３元共重合体を併用したものであり、発泡剤がｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）のみであり、ゴム成分１００質量部に対して０．８質量部以上５質量部以下であって、尿素系発泡助剤なしに、化学発泡により形成されており、かつ、該化学発泡が、マイクロ波照射及び熱風加熱によるものであることを特徴とする導電性ゴムローラ。
2. 前記エピクロルヒドリン系ゴムが、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３元共重合体であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ゴムローラ。
3. ゴム成分中の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３元共重合体の量が、ゴム成分１００質量部に対して１質量部以上１５質量部以下であること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。
4. ローラ硬さが、アスカーＣ硬度で１５度以上２８度以下であること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。
5. 感光体と中間転写ベルトを介して相対に設置される一次転写ローラが、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であることを特徴とするカラー用画像形成装置。

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