JP4514116B2 - 導電性ゴムローラー - Google Patents

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、使用される導電性ゴムローラーに関し、特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ゴムローラーが用いられている。これらのゴムローラーに導電性を付与するのにカーボンブラックなどの導電性の充填材を加える方法、あるいは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等のイオン導電性のゴム材料を配合する方法が挙げられる。これらのローラーは各々ドラムに対して荷重が加えられた状態で接触して画像を形成する。また、これらのゴムローラーは用途の上で長時間、高い荷重をかけられ続けるものである。その結果、いずれのゴムにおいても圧縮によるゴムの変形からＣ．セットを起こしてしまう。このことから導電性ゴムローラーはそのＣ．セット性が比較的良好なウレタンゴム等を用いる手法がとられている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

しかし、長時間の通電耐久を行った場合の抵抗値の変動が大きいことや、製造方法の問題等から転写ローラーや帯電ローラーではアクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム等のゴム材料が広く使用されている。従来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を用いた配合では加圧により生じた歪が画像にスジとなって現れるという問題があり、Ｃ．セット性の改良が求められている。
特開平１０−１７１２１０号公報 特開２００２−０７０８３５公報

従って本発明では転写ローラーや帯電ローラー等の導電性ゴムローラーにおいて、Ｃ．セット性の良い導電性ゴムローラーを提供する。

上記問題を解決するために、電子写真装置に搭載される転写装置の転写ローラーであって、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において、該ゴム層のゴム材料がアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムで構成され、該ゴム材料の合計質量を１００部とした場合、該ゴム材料に対するテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（Ａ）とジベンゾチアジルジスルフィド（Ｂ）の合計が１．０質量部＜Ａ＋Ｂ＜５．０質量部、かつその質量比が１．０＜Ａ／Ｂ＜４．５となる条件で加硫して得られたことを特徴とする導電性ゴムローラーを発明した。

ゴム層のゴム材料の主成分としての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を用いた混合物に、チウラム系促進剤（Ａ）例えばテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィドと、チアゾール系促進剤（Ｂ）例えばジベンゾチアジルジスルフィドの合計が１．０質量部＜Ａ＋Ｂ＜５．０質量部であり、かつその質量比が１．０＜Ａ／Ｂ＜４．５となるように加えた場合、ローラーのＣ．セット跡とローラーのＣ．セット跡による画像の白スジに対して著しく低減できる導電性ゴムローラーが得られる。

従って上記導電性ゴムローラー用ゴム組成物を用いた導電性ゴムローラーは電子写真技術の画像形成に用いられる転写ローラーなどに好適に使用することができる。

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ゴムローラーを画像形成装置に使用した一例を示す。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ーであり、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支持体の外周面に、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５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。６１は転写ローラー６の導電性芯材（芯金）、６２はゴム層（弾性層）である。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８によって除去され、廃トナー容器９に収容される。

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。

本発明を実証する導電性ゴムローラー（図１）は以下のようにして作成した。

［導電性ゴムローラー］：ゴム組成物は、ゴム材料がアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムで構成され、カーボンブラック等の導電材や他の助剤、また硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、発泡剤を混合したものである。

加硫促進剤には各種あるが、チウラム系促進剤、チアゾール系促進剤を本発明では好ましく用いられる。

チウラム系促進剤としては、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド等があり、ここに挙げたものは使用条件を整えることで本発明に適用可能である。

また、チアゾール系促進剤としては、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド等があり、ここに挙げたものは使用条件を整えることで本発明に適用可能である。

なお、チウラム系促進剤の分子量が２００以上６５０以下である場合が望ましく、この範囲内とすることで、加硫速度が速くなり、充分に発泡した発泡体が得られないことや、架橋密度が低くなり、ローラーのＣ．セットによる白スジが画像上に発生することを防止し易い。

押出し機（不図示）を用いてゴム組成物を押出し、未加硫のチューブ状の導電性ゴム成形物を得た後、加硫缶にて１６０℃×３０分の加硫を行いチューブ状の導電性ゴム成形物を作成し、次いで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φ１４．５ｍｍ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。

なお、各実施例及び比較例で使用した材料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：ニポールＤＮ４０１ＬＬ 日本ゼオン（株）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）製］
チアゾール系促進剤：ジベンゾチアジルジスルフィド
［商品名：ノクセラーＤＭ−Ｐ 大内新興化学（株）製］
チウラムジスルフィド系促進剤(1)：テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド ［商品名：ノクセラーＴＯＴ−Ｎ 大内新興化学（株）製］
チウラムジスルフィド系促進剤(2)：テトラメチルチウラムジスルフィド
［商品名：ノクセラーＴＴ−Ｐ 大内新興化学（株）製］
硫黄 ［商品名：サルファックスＰＭＣ 鶴見化学（株）製］

（ローラーのＣ．セット性の試験条件）
ローラーの通電耐久試験は、導電性ゴム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て外径３０ｍｍの感光ドラムに圧着した状態で、４０℃、９５％ＲＨの環境に４日間放置した。その後、ローラー表面を観察し、Ｃ．セット跡がない場合に○、Ｃ．セット跡が認められる場合に×として評価した。更にローラーをプリンター本体にセットし、ハーフトーン画像で画像出し評価を行い、画像にローラーのＣ．セット跡による白スジがない場合に○、白スジが認められる場合に×として評価を行った。

本発明の実施例、比較例は、転写ローラーとしての動作確認を主に行っているが、上記、Ｃ．セットの試験は、帯電ローラー、現像ローラー等に対しても有効であるが、更に、各々の機能部品としての要請事項に合わせるべく実験的に調整することを要するのは言うまでも無い。

（モジュラス）
（株）上島製作所のユニトロンＴＳ−３０１３を用いて測定し、Ｍ₁₀₀の値によって１００％モジュラスを判定した。ゴム材料の１００％モジュラスが０．４ＭＰａ以上が本発明の導電性ゴムローラーとしては有用であり、これよりモジュラスの小さい場合は、ローラーのＣ．セット跡による白スジが画像上に現れるという問題が生じ易い。

（加硫速度）
アルファテクノロジーズ（株）のレオメーターＭＤＲ２０００を用いて、１６０℃で２０ｍｉｎ測定し、Ｔ₁₀の時間（ｍｉｎ）によって加硫速度を判定した。

本発明に適合する加硫速度は、１．０〜２．０ｍｉｎであることが好ましく、１．０ｍｉｎ未満であると、充分に発泡した発泡体を得ることができないという問題が生じ易く、２．０ｍｉｎを超えると、充分な架橋密度が得られず、ローラーのＣ．セット跡による白スジが画像上に現れるという問題が生じ易い。

（実施例１〜５）
本発明のゴム材料の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を用いた混合物にテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ）：（ノクセラーＴＯＴ−Ｎ 大内新興化学（株）製）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）：（ノクセラーＤＭ−Ｐ 大内新興化学（株）製）を加えたものを実施例として、表１、２に記載した。

表１に記載事項により、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（Ａ）とジベンゾチアジルジスルフィド（Ｂ）の合計が１．０質量部＜Ａ＋Ｂ＜５．０質量部であり、かつその質量比が１．０＜Ａ／Ｂ＜４．５となる場合、ローラーにＣ．セット跡がなく、且つ良好な画像が得られることが分かる。

［比較例１〜６］
比較例としてはテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（Ａ）とジベンゾチアジルジスルフィド（Ｂ）の質量比がＡ／Ｂ≦１．０となる場合、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（Ａ）とジベンゾチアジルジスルフィド（Ｂ）の質量比がＡ／Ｂ≧４．５となる場合、およびテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（Ａ）とジベンゾチアジルジスルフィド（Ｂ）の合計が１．０部となる場合等を取り上げた。これらのときは、ローラーにセット跡が認められ、画像にも白スジが認められた。

注）比較例２のセット跡の評価は○と×の中間レベルであったため△とした。

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。

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
６１…芯金
６２…弾性層

Claims (4)

1. 電子写真装置に搭載される転写装置の転写ローラーであって、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において、該ゴム層のゴム材料がアクリロニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムで構成され、該ゴム材料の合計質量を１００部とした場合、該ゴム材料に対するテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（Ａ）とジベンゾチアジルジスルフィド（Ｂ）の合計が１．０質量部＜Ａ＋Ｂ＜５．０質量部、かつその質量比が１．０＜Ａ／Ｂ＜４．５となる条件で加硫して得られたことを特徴とする導電性ゴムローラー。
2. 該ゴム材料の１００％モジュラス（ＪＩＳ Ｋ ６２５１による）が０．４ＭＰａ以上である請求項１に記載の導電性ゴムローラー。
3. 該ゴム材料の加硫速度（Ｔ₁₀）が１．０〜２．０ｍｉｎである請求項１または２に記載の導電性ゴムローラー。
4. 該ゴム材料は質量比がアクリロニトリルゴム：エピクロルヒドリンゴム＝８０：２０である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の導電性ゴムローラー。

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