JP3601811B2

JP3601811B2 - 導電性ローラ

Info

Publication number: JP3601811B2
Application number: JP20651498A
Authority: JP
Inventors: 晴資永見
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP2000035032A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ローラに関し、特に、電子写真装置の帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ等として好適に用いられる導電性ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真装置は、表面に光導電体層を有する感光体を設け、作動する際には、感光体の外周面を一様に帯電し、ついで被複写体へ照射反射光や電子信号に応じたレーザー光で外周を露光することにより静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成した後、用紙等に転写させて定着させるものである。
【０００３】
このような過程においては、図３に示すように、感光体１１を一様に帯電させるための帯電ローラ４、トナーを搬送するためのトナー搬送ローラ８、トナーを感光体１１に付着させるための現像ローラ９、トナー像を感光体１１から用紙に転写するための転写ローラ１０等の種々のローラが用いられている。
【０００４】
このようなローラは、一般に、円柱状の芯金とこの芯金の周囲に同心円状に積層された加硫ゴム層とから構成されており、その用途に応じて導電性（電気抵抗、並びに、そのバラツキ及び環境安定性）、非汚染性、低硬度、寸法安定性等の性能が要求される。特に、接触帯電方式に用いられる「帯電ローラ」においては、交流重畳駆動時の振動音を防止するために低硬度化が要求される。
【０００５】
従来、電気抵抗の制御は、ゴム中に帯電付与剤（カーボンブラック、金属微粒子、金属酸化物微粒子等）を、混練、分散することでなされているが、分散のコントロールが難しく、また、成型、加硫時のゴム流動によって分散状態が変化し、電気抵抗がバラツキを生じるという問題点があった。
【０００６】
この問題を解決する方法として、ポリマー自体が導電性を有する材料として、エピクロルヒドリン系共重合体を用いる方法が提案されている。このポリマーを用いることで、導電付与剤なし、又は、少量の添加によって所望の電気抵抗値を得られ、かつ、電気抵抗のバラツキが小さくなることが知られている。しかし、加硫ゴムをローラに用い、直接、他部材と接触するような使用方法に適用すると、相手剤を汚染するという問題点がある。汚染の原因の一つとしては、ゴム中に配合される低分子量分、特に油状成分や可塑剤が表面にブリードアウトし、接触している他の部材に移行するという問題がある。
【０００７】
この問題を解決する方法としては、第一に油状成分や可塑剤を使用しないものが挙げられるが、このような配合であると、加工、成形に制限を受けたり、できあがったロールの硬度が大きくなってしまう問題点がある。
第二に油状成分や可塑剤の代わりに低分子量の液状ゴムを用いる方法が、特開昭５９−４６６６４に開示されており、液状ゴムとして、液状ブタジエンゴム、液状スチレンブタジエンゴム、液状ニトリルゴム及び液状クロロプレンゴムを用いる方法が示されている。しかし、このような液状ゴムをエピクロルヒドリン系の共重合体に配合した場合、エピクロルヒドリン系の共重合体に対して親和性が小さいと所望の可塑化及び低硬度化の効果が充分発揮されないばかりか、通常の油状成分や可塑剤と同様にブリードアウトして接触している他の部材に移行するという問題が生じる。
【０００８】
第三の方法として、表面を非汚染材料（ウレタン樹脂、アクリル樹脂等）で被覆する方法や、加硫ゴム中に反応性材料を添加し、表面近傍で非汚染物質の硬化膜を形成する方法が提案されている。しかし、成形、加硫したロールの表面を被覆すると、被覆層を設けるためにコストが高くなるという問題点があり、硬化膜の形成では膜厚制御が難しく、均一な品質を得ることができないことや表面状態の変化によってねらいの性能が得られないおそれがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、振動音防止効果、導電性及び非汚染性に優れ、加工及び成形の容易な導電性ローラを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、円柱上の芯金と、上記芯金の周囲に同心円状に積層された導電性を有するゴム層を設けた構造からなる導電性ローラであって、上記ゴム層は、少なくとも２層からなり、上記ゴム層のうち、外層のゴム層は、少なくともエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとを共重合して得られるエピクロルヒドリン系共重合体、及び、結合アクリロニトリル含有量が２０〜５０％の低分子量の液状ＮＢＲゴムからなるものであることを特徴とする導電性ローラである。
以下に本発明を詳述する。
【００１１】
本発明の導電性ローラは、円柱状の芯金の周囲に同心円状に積層された導電性を有するゴム層を設けた構造からなるものである。
上記芯金としては特に限定されず、例えば、中空円柱状や中実状の鉄製芯金、鋼性芯金等のローラ用の芯金として従来一般に用いられているもの等を挙げることができる。
【００１２】
上記ゴム層は、少なくとも２層からなるものである。上記ゴム層のうち、外層のゴム層を構成するゴム成分は、少なくともエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとを共重合して得られるエピクロルヒドリン系共重合体、及び、結合アクリロニトリル含有量が２０〜５０％の低分子量の液状ＮＢＲゴムのみである。上記外層は、無発泡ゴム層であることが好ましい。また、上記外層のゴム層は、複数層から構成されるものであっても良い。
【００１３】
上記外層のゴム層は、上記エピクロルヒドリン系共重合体及び上記液状ＮＢＲゴムを含有することにより、加工、成形を容易にし、かつ、ロール表面層の低硬度化を容易にすることができる。更に、配合物のブリードアウトによる汚染を防止することができる。
【００１４】
上記エピクロルヒドリン系共重合体は、エチレンオキサイドの共重合比率が５〜４０モル％のものであることが好ましい。５モル％未満であると、所望の半導電領域の電気抵抗が得られないことがあり、４０モル％を超えると、感光体等の相手部材を汚染することがある。より好ましくは、１０〜３０モル％である。
【００１５】
エチレンオキサイドが汚染に関与するメカニズムは明確ではないが、エチレンオキサイドの共重合比率が大きいと、分子中に存在するエーテル鎖に起因するフレキシブルな酸素原子が多くなり、これが感光体等に接触してこの表面を変質させるものと考えられる。また、エーテル鎖が多くなるとポリマー中に含まれる水分が多くなり、これが感光体汚染物質（内因、外因共に考えられる）を溶解させて感光体表面に付着させる役割を担っていることも考えられる。
【００１６】
上記エピクロルヒドリン系共重合体の組成は、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドの２種の化合物の共重合体でも良いし、上記２種の化合物以外の化合物を含有する３種以上の化合物の共重合体でも良い。
【００１７】
上記液状ＮＢＲゴムは、常温で液状のアクリロニトリルブタジエンゴムである。上記液状ＮＢＲゴムは低分子量のものである。ここで「低分子量」とは、Ｍｗが１０００〜２００００のことを意味する。好適には、３０００〜１００００である。
【００１８】
上記液状ＮＢＲゴムの結合アクリロニトリル含有量は、２０〜５０％である。上記結合アクリロニトリル含有量が、２０％未満ではエピクロルヒドリン系共重合体との親和性が悪く、ブリードアウトするおそれがあり、５０％を超えるとニトリル成分が多いために分子間凝集力が強まり、粘性が低下するために充分な可塑化硬化が得られなくなる。好ましくは、３０〜４５％である。
【００１９】
上記ＮＢＲゴムの配合量は特に限定されず、上記ＮＢＲゴムと上記エピクロルヒドリン系共重合体との相溶性が良いことから、ロールの硬度設計、加工方法、成形性等に応じて配合量を設定することができる。好ましくは、外層のゴム層を形成するゴム１００重量部に対して５〜３０ｐｈｒであり、より好ましくは、１０〜２０ｐｈｒである。
上記配合量が５ｐｈｒ未満では、所望の可塑化効果や低硬度が得られない場合があり、３０ｐｈｒを超えると、力学物性が低下したり、エピクロルヒドリン系共重合体が本来有する半導電性の特性を損なう場合がある。
【００２０】
上記ゴム層のうち、内層のゴム層を構成する成分は、低硬度化を達成できる点から、発泡ゴムが好ましい。
また、上記内層のゴム層は、複数層から構成されるものであっても良い。
【００２１】
上記発泡ゴムの組成物としては特に限定されず、例えば、エチレン、プロピレン及びエチリデンノルボルネンの共重合体等を挙げることができる。
上記発泡ゴムは、例えば、上記組成物に、アゾジカルボンアミド等の発泡剤、セルトンＮＰ（三協化成社製）等の発泡助剤をゴム組成物中に含有させることにより生成することができる。
【００２２】
上記内層及び外層を構成するゴム成分の、ゴムを形成させる際の加硫剤としては、例えば、オイルサルファー、６−メチルキノキサリン−２，３−ジチオカルバメート等を挙げることができる。
【００２３】
上記内層及び外層を構成するゴム成分の、ゴムを形成させる際の加硫促進剤としては、例えば、ジエチルジチオカルバミン酸テルル、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾル−スルフェンアミド、ジフェニルグアニジン、テトラメチルチウラムジスルフィド等を挙げることができる。
上記加硫促進剤は、単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００２４】
上記導電性ローラの製造方法は、円柱状の芯金の周囲に、同心円状に、内層及び外層の少なくとも２層からなる未加硫ゴム層を積層することにより導電性ローラ予備成形体を形成する工程、及び、その後、成形型内において上記未加硫ゴム層を加硫し、内層を発泡させる工程よりなる方法等を挙げることができる。
【００２５】
上記製造方法においては、まず、上記円柱状の芯金の周囲に、同心円状に、未加硫のゴム層からなる内層及び未加硫のゴム層からなる外層を積層することにより導電性ローラ予備成形体を形成する。上記未加硫ゴム層を積層する方法としては、例えば、クロスヘッド等を用いて同時押出する方法等を挙げることができる。上記クロスヘッドは、一般に針金の被覆に用いられている装置であり、押出機のシリンダーの吐出部に取り付けて使用されるものである。
【００２６】
成形型内において、上記未加硫ゴム層を加硫する方法としては、例えば、図４に示すように、未加硫の内層１３及び未加硫の外層１４からなる未加硫ゴム層が積層された導電性ローラ予備成形体を、フランジ１５を有する円筒状の成形型１６内に装着し、加熱する方法等を挙げることができる。更に、上記成形型内で内層のゴム層も発泡させることができる。
【００２７】
本発明の導電性ローラは、上述の構成よりなるので、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真装置の帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等の導電性ローラとして好適に用いることができる。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２９】
配合物１〜７の評価
表１に示した組成からなる配合物１〜７を用いて、プレス加硫によって作製した加硫物シートを市販の有機感光体表面に貼り付け、４０℃、湿度９０％の環境下に１４日放置し、その後加硫物シートを取り除いて感光体表面を目視にて観察した。結果を表３に示した。
表３に示したように、配合物１、２、３及び４は汚染が見られなかったが、配合物５、６及び７では表面のくもりが見られた。感光体表面を金属顕微鏡にて詳細に観察した結果、配合物１、２、３及び４では感光体表面は平滑であったが、配合物５では表面が平滑でなく、表面に凹凸が観察された。配合物６では感光体表面に粘稠な付着物が見られた。配合物７では明らかに油状分と思われる液体が顕著に付着していることが確認された。
【００３０】
また、電気抵抗値を測定したところ、表３に示したように、配合物１、２及び３は、半導電領域の電気抵抗値を示しており、配合物４は、電気抵抗値が高くなっていた。
更に、硬度を測定したところ、配合物１が高い値を示した。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
【表３】

【００３４】
評価方法
１．体積固有抵抗
２５０Ｖの印加電圧での抵抗値を測定した。
２．硬度
ＪＩＳＫ６２５３に準拠し、タイプＡデュロメータを用いて測定した。
３．目視観察
加硫物シートの感光体接触面を目視により観察し、以下の評価基準により評価した。
○＝感光体表面が平滑で、くもり等が観察されない。
×＝感光体表面が平滑でなく、くもりが顕著に観察される。
××＝感光体表面のくもりが顕著である。
４．金属顕微鏡観察
加硫物シートの感光体接触面を顕微鏡下で観察し、目視観察の評価基準と同様の基準を用いて評価した。
【００３５】
なお、表１及び表２中において、各配合成分は以下の通りである。
ポリマー１）：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（エチレンオキサイド２５ｍｏｌ％、アリルグリシジルエーテル４ｍｏｌ％）
ポリマー２）：エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体（エチレンオキサイド２５ｍｏｌ％）
ポリマー３）：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（エチレンオキサイド６０ｍｏｌ％、アリルグリシジルエーテル４ｍｏｌ％）
ポリマー４）：エチレン−プロピレン−エチリデンノルボルネン共重合体
【００３６】
液状ＮＢＲ１）：結合ニトリル量３２％
液状ＮＢＲ２）：結合ニトリル量１８％
可塑剤：ジオクチルアジペート
受酸剤：ハイドロタルサイド系化合物
加硫剤１）：オイルサルファー
加硫剤２）：６−メチルキノキサリン−２，３−ジチオカルバメート
加硫促進剤１）：ジエチルジチオカルバミン酸テルル
加硫促進剤２）：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾル−スルフェンアミド
カーボンブラック：ＳＲＦカーボン
軟化剤：パラフィン系プロセスオイル
発泡剤：アゾジカルボンアミド
発泡助剤：セルトンＮＰ（三協化成社製）
【００３７】
実施例１
内層及び外層に用いる配合物として、表４に示す組み合わせを用いて導電性ゴムローラを作製した。得られたローラは、感光体と接触させた状態で４０℃、湿度９０％の環境下に１４日間放置したときの感光体汚染性が良好であった。
このローラを帯電ローラとして図３に示す電子写真装置に適用し、反転現像にて複写画像を形成した結果、地肌かぶりや黒点汚れ、異常放電等による画像の乱れのない良好な画像が得られた。また、電子写真装置駆動時の発生音を測定した結果、導電性ゴムローラから発生する振動音は小さかった。
【００３８】
比較例１
表５に示す配合物の組み合わせに代えて導電性ゴムローラを作製したこと以外は、実施例１と同様に行った。
その結果、感光体表面にくもりによる汚染がみられた。
このローラを電子写真装置に適用したところ、地肌かぶりや異常放電等による画像の乱れは見られなかったが、所々画像が形成されない部分があり良好な画像は得られなかった。
【００３９】
比較例２
表５に示す配合物の組み合わせに代えて導電性ゴムローラを作製したこと以外は、実施例１と同様に行った。
その結果、感光体汚染性は良好であった。
このローラを電子写真装置に適用したところ、地肌かぶりや黒点汚れ、異常放電等による画像の乱れのない良好な画像が得られたが、電子写真装置駆動時の発生音を測定した結果、導電性ゴムローラから発生する振動音がやや大きく耳障りであった。
【００４０】
【表４】

【００４１】
【発明の効果】
本発明の導電性ローラは、上述の構成からなるので、振動音防止効果、導電性及び非汚染性に優れ、加工及び成形の容易な導電性ローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性ローラの横断面模式図である。
【図２】本発明の導電性ローラの縦断面模式図である。
【図３】電子写真装置の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の導電性ローラの製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１芯金
２内層
３外層
４帯電ローラ
５トナー規制ブレード
６トナー攪拌プロペラ
７現像機
８トナー搬送ローラ
９現像ローラ
１０転写ローラ
１１感光体
１２クリーニングブレード
１３未加硫の内層
１４未加硫の外層
１５フランジ
１６成形型

Claims

円柱上の芯金と、前記芯金の周囲に同心円状に積層された導電性を有するゴム層を設けた構造からなる導電性ローラであって、前記ゴム層は、少なくとも２層からなり、前記ゴム層のうち、外層のゴム層は、ゴム成分として、少なくともエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとを共重合して得られるエピクロルヒドリン系共重合体、及び、結合アクリロニトリル含有量が２０〜５０％のＭｗ１０００〜２００００の液状ＮＢＲゴムのみを含有するものであることを特徴とする導電性ローラ。
エピクロルヒドリン系共重合体は、エチレンオキサイドの共重合比率が５〜４０モル％である請求項１記載の導電性ローラ。
請求項１又は２記載の導電性ローラを製造する方法であって、円柱上の芯金の周囲に、同心円状に、少なくとも２層からなる未加硫の導電性ゴム層を、内層のゴム層は発泡ゴム層であり、外層のゴム層は、ゴム成分として、エピクロルヒドリン系共重合体、及び、結合アクリロニトリル含有量が２０〜５０％のＭｗ１０００〜２００００の液状ＮＢＲゴムのみを含有する無発泡ゴム層となるように積層することにより導電性ローラ予備成形体を作成する工程、及び、その後、成形型内において、前記導電性ローラ予備成形体を加硫、発泡する工程よりなることを特徴とする導電性ローラの製造方法。