JP4727829B2 - 半導電性ゴムローラ及び半導電性ゴムローラ用半導電性発泡性ゴム組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機やプリンター等の画像形成装置における帯電ローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式を利用した複写機やプリンター等の画像形成装置では、電子写真感光体（ドラム）を帯電し、露光を行って静電潜像を形成し、電子写真感光体上の潜像に応じてトナーを付着して現像し、次に電子写真感光体上のトナーを記録用紙等の記録媒体に転移させて転写し、その後、電子写真感光体上に残っているトナーを清掃し、次の記録に備えるようになっている。
【０００３】
近年では、電子写真方式を利用した複写機やプリンター等の画像形成装置における帯電装置には、接触帯電方式、特に半導電性ローラ（帯電ローラ）を用いた接触帯電方式が使用されている。この接触帯電方法は、半導電性ローラを電子写真感光体に所定の押圧力で当接させて、半導電性ローラの軸体に所定の電圧を印加することにより、電子写真感光体表面を所定の電位に帯電するものである。一般に、印加する電圧には、直流電圧に交流電圧を併用した重畳電圧が用いられる場合が多い。この帯電ローラを電子写真感光体に圧接した状態で電圧を印加すると、交流電界の作用で電子写真感光体と帯電ローラの間に力が働き電子写真感光体が振動し、騒音が発生するという問題があった。
【０００４】
この解決手段として帯電ローラのバネ定数を低下させる（低硬度化）方法が知られており、バネ定数を低下させるために発泡ゴムを使用することが検討されている。このような発泡ゴムを使用した半導電性ゴムローラの製造方法としては、予め半導電性発泡性の未加硫ゴム組成物を押出し機によりチューブ状に押出した後、加硫缶や連続加熱炉で加熱し加硫・発泡させて半導電性発泡ゴムチューブを作製した後、この半導電性発泡ゴムチューブに接着剤を塗布した導電性軸体を挿入して、更に加熱することにより、導電性軸体と半導電性発泡ゴムチューブを接着させた半導電性ゴムローラの製造する方法が知られている。しかしながら、この方法では工程数が多いため製造コストが高くなるという問題点を有していた。
【０００５】
この問題点に対する解決方法として、接着剤を塗布した導電性の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未発泡の半導電性発泡性ゴム材料を配置せしめたものを、加熱することによって、加硫と発泡操作を行うと共に、導電性軸体と半導電性発泡ゴムの接着を同時に行うことにより、工程数を削減する方法も知られている。しかしながら、この方法においては、半導電性発泡性ゴムの発泡により、導電性軸体から半導電性発泡ゴムが浮き上がり易くなるため、発泡倍率が上げられず、しいては充分に低硬度な発泡ゴムが得られないという問題点があった。
【０００６】
また、低硬度の発泡ゴムを得るための別の手法として、ゴム組成物中に多量の軟化剤を添加する方法も知られている。しかしながら、単に多量の軟化剤を添加することは、混練り加工中にスリップを起こして混練り加工が出来なかったり、スリップを起こさないように極少量づつ添加した場合には、混練りに多大な時間がかかりコストアップにつながるという問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、導電性軸体と半導電性発泡ゴムの接着性が充分であり、かつ、充分な低硬度を併せ持つ半導電性ゴムローラを提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、導電性軸体と半導電性発泡ゴムの接着性が充分であり、かつ、特殊な混練り方法を行うことなく充分な低硬度を併せ持つ半導電性ゴムローラ用半導電性発泡性ゴム組成物を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、導電性の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未発泡の半導電性発泡性ゴム材料を配置せしめたものを加熱して、加硫及び発泡操作を行うことによって製造される半導電性ゴムローラにおいて、該半導電性発泡性ゴム材料が、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴムを主原料とし、発泡剤を含有し、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム１００質量部あたりＤＢＰ吸油量３００（ｍｌ／１００ｇ）以上の導電性カーボンブラックを４〜１５質量部含み、かつ、該導電性カーボンブラック量の２倍以上の軟化剤を含有する半導電性発泡性ゴム組成物であって、該半導電性発泡性ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（１００℃）が１５〜３０であり、かつ、１４０℃で測定した時の発泡速度と加硫速度の関係が、発泡圧の最大値を１００％とした時、５０％に達した時の加硫％が４０％以下であるゴム組成物の発泡加硫物を有することを特徴とする半導電性ゴムローラ及び、該半導電性ゴムローラを形成する半導電性ゴムローラ用半導電性発泡性ゴム組成物が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
本発明は、ＤＢＰ吸油量が３００（ｍｌ／１００ｇ）以上と非常に高いカーボンブラックを用いることにより、混練りの初期段階において軟化剤を吸い込むため、多量の軟化剤を添加しても混練り中にスリップが生じず一般的な混練り方法が可能となる。
【００１２】
ＤＢＰ吸油量が３００（ｍｌ／１００ｇ）以上のカーボンブラックとしては、一般のゴム配合用のカーボンブラックではなく、多孔質なカーボンブラックが挙げられ、例えば、ケッチェンブラック等が挙げられる。低硬度化のためにカーボンブラック量の２倍以上の軟化剤を添加する。軟化剤としては、一般のゴム用軟化剤が使用でき、中でもＥＰＤＭとの相溶性の良さからパラフィン系オイルが好ましい。
【００１３】
ゴム組成物の粘度は、１００℃のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄）が１５〜３０である。ムーニー粘度が１５よりも小さいと混練り時にロールに粘着する等の混練り加工性が著しく悪化し、３０よりも大きいと発泡倍率を挙げることが難しくなるうえ押出し加工時の導電性軸体とゴム組成物の密着が劣り、発泡加硫時に接着性が低下してしまう。
【００１４】
また、該半導電性発泡ゴム組成物が１４０℃で測定した時の発泡速度と加硫速度の関係が、発泡圧の最大値を１００％とした時、５０％に達した時の加硫％（以下％Ｃｕｒｅ＠ＴＰ５０）が４０％以下であるゴム組成物の発泡加硫物からなる。すなわち、加硫速度に対して発泡速度が優勢な関係にある。％Ｃｕｒｅ＠ＴＰ５０が４０％よりも大きいと導電性軸体と発泡ゴムの接着性が低下する。この原因については、さだかではないが、発泡ガス発生反応の初期段階（最終発泡ガス発生反応量の５０％反応終了時まで）に加硫反応がある程度以上（最終加硫反応量の４０％よりも多く）進行する発泡ゴム組成物を用いた場合、ローラの外側からの加熱によってローラ表面の加硫が進行した後に多量の発泡ガスが発生するため、過剰に発生した発泡ガスが表面から外に放出されずに導電性軸体とゴムの間に溜まり易くなるためだと推測される。好ましくは、％Ｃｕｒｅ＠ＴＰ５０は２０％以下に設定する。％Ｃｕｒｅ＠ＴＰ５０を２０％以下に設定することで、発泡倍率が高い材料においても導電性軸体と発泡ゴムとの充分な密着が得られる。％Ｃｕｒｅ＠ＴＰ５０の調整は、加硫促進剤種や発泡剤種又は発泡助剤等によって調整することができる。
【００１５】
また、半導電性発泡性ゴム組成物の発泡前と発泡後の発泡倍率比は、２〜５に調整することが好ましい。発泡倍率比が２よりも小さいと充分に低硬度な発泡ゴムを得ることが難しく、発泡倍率比が５よりも大きいと全体に均一に発泡させることが難しく、ローラの部分的な硬さのばらつきが発生し易くなって好ましくない。発泡倍率比の調整は、一般的な発泡剤種や添加量、加硫速度又は加硫条件等によって調整される。また、加硫発泡後にゴム厚みを３ｍｍまで研磨した後の５００ｇ荷重時のアスカーＣローラ硬度が３３以下であることが好ましい。ここでいう充分に低硬度とは、３３以下を意味する。
【００１６】
また、本発明の半導電性ゴム組成物には、必要に応じて、他の導電性付与剤、補強剤、充填剤、老化防止剤及び加硫促進剤等の通常のゴム用配合剤を適宜混合することができる。
【００１７】
また、本発明の半導電性ゴムローラは、表面平滑性向上や抵抗調整や保護等を目的として、更に半導電性発泡ゴム層の外周上に１層以上の半導電性層を設けてもかまわない。半導電性発泡ゴム層の外周上に設ける半導電性層としては、薄肉の半導電性チューブの被覆や半導電性材料をコーティングすることで形成することができる。
【００１８】
薄肉の半導電性チューブを被覆した半導電性ローラにおいて、半導電性チューブを被覆する前のアスカーＣローラ硬度が３３以下の時に騒音レベルが低く、聴感による判断で良好な結果が得られた。
【００１９】
【実施例】
以下に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、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２０】
（実施例１）
主原料であるＥＰＤＭとしてエスプレン５０５（商品名 住友化学工業株式会社製）を１００質量部、導電性カーボンブラックとしてＤＢＰ吸油量が４９５（ｍｌ／１００ｇ）であるケッチェンブラック６００ＪＤを１０質量部、パラフィンオイルとしてダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０を７０質量部、酸化亜鉛２種を５質量部、ステアリン酸を１質量部、奪水剤として酸化カルシウムであるベスタＢＳを５質量部、加硫促進剤として２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）２質量部、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺＤＢＣ）１質量部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）２質量部、ジエチルジチオカルバミン酸テルル（ＴＤＥＣ）２質量部、加硫剤として硫黄２質量部、発泡剤としてｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼルスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）６．５質量部、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）５．５質量部を混練りして半導電性発泡性ゴムローラ用のゴム組成物を得た。
【００２１】
この得られた組成物をＪＩＳＫ−６３００に準拠して１００℃にてムーニー粘度を測定した。また、発泡圧測定機能付き加硫試験機ＭＤＲ−２００Ｐ（アルファーテクノロジーズ社製）を用い１４０℃にて％Ｃｕｒｅ＠ＴＰ５０を測定した。
【００２２】
次に、この半導電性発泡性のゴム組成物と接着剤を塗布した外径がφ６ｍｍ、全長２４０ｍｍの導電性軸体を同時にクロスヘッドダイ押出し機により導電性軸体の外周上に未加硫の半導電性未発泡ゴム層を形成した。次に、これを２００℃の連続熱風炉に投入して加硫発泡を行ない半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００２３】
（実施例２）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ５．０質量部、ＡＤＣＡ４．０質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００２４】
（実施例３）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ４．０質量部、ＡＤＣＡ３．５質量部に変更し、尿素系発泡助剤３．５質量部加えた以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００２５】
（実施例４）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ０質量部、ＡＤＣＡ５．５質量部に変更し、尿素系発泡助剤５．５質量部加えた以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００２６】
（実施例５）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ０質量部、ＡＤＣＡ５．５質量部に変更し、尿素系発泡助剤１．５質量部加えた以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００２７】
（実施例６）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ０質量部、ＡＤＣＡ１１質量部に変更し、尿素系発泡助剤５．５質量部加えた以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００２８】
（実施例７）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ５．０質量部、ＡＤＣＡ０質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００２９】
（比較例１）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ６．５質量部、ＡＤＣＡ０質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００３０】
（比較例２）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ１０質量部、ＡＤＣＡ０質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００３１】
（比較例３）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ０質量部、ＡＤＣＡ１１質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００３２】
（比較例４）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ０質量部、ＡＤＣＡ５．５質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００３３】
（実施例８）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ２．５質量部、ＡＤＣＡ２．０質量部に変更し、尿素系発泡助剤２．０質量部加えた以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００３４】
（実施例９）
実施例１の発泡剤をＯＢＳＨ１２質量部、ＡＤＣＡ０質量部に変更し、尿素系発泡助剤１２質量部加えた以外は、実施例１と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００３５】
（実施例１０）
実施例５にＤＢＰ吸油量４１（ｍｌ／１００ｇ）のＦＴ級カーボンブラックを２０質量部加えた以外は、実施例５と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００３６】
（比較例５）
実施例５のＥＰＤＭを三井ＥＰＴ４０２１に変更した以外は、実施例５と同様の配合割合で混練りを実施したがムーニー粘度が低すぎて混練り（ロール加工）ができずに混練り過程で中止した。
【００３７】
（比較例６）
実施例５のカーボンブラックをＤＢＰ吸油量１１５（ｍｌ／１００ｇ）のＩＳＡＦ級カーボンブラック５０質量部にパラフィンオイルを１１０質量部に変更した以外は、実施例５と同様の配合割合で混練りを実施した混練り中にスリップが生じて混練りができなかった。
【００３８】
（比較例７）
実施例５のカーボンブラックをＤＢＰ吸油量１０１（ｍｌ／１００ｇ）のＨＡＦ級カーボンブラック６０質量部にパラフィンオイルを５０質量部に変更した以外は、実施例５と同様にして半導電性発泡ゴムローラを作製した。
【００３９】
次に、実施例１〜１０と比較例１〜７の半導電性発泡ゴムローラの導電性軸体と発泡ゴムの接着性について、導電性軸体からの発泡ゴムの浮き上がりがないかを目視により確認し、浮き上がりのないものを接着性○、浮き上がりのあるものを接着性×とした。また、接着性が○である半導電性発泡ゴムローラについて発泡加硫前後のローラの外径を測定することにより、ゴムの断面積の変化から発泡倍率比を求めた。
【００４０】
次に、実施例１〜１０及び比較例１〜７の半導電性発泡性ゴムローラの外径をφ１２ｍｍ（ゴム厚み３ｍｍ）になるように研磨した後、アスカーＣ硬度計を用い５００ｇ荷重時のローラ硬度を測定した。前記各実施例と比較例のゴム組成物配合と評価結果を表１〜表３に示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
【表３】

【００４４】
表１〜表３に示す評価結果から、実施例１〜実施例６及び実施例１０の半導電性ゴムローラは、低硬度でありかつ接着性も良いことが判明した。１４０℃における％Ｃｕｒｅ＠ＴＰ５０が４０％よりも大きい材料を用いた比較例１〜比較例４では、発泡加硫によって導電性軸体から発泡ゴムが浮き上がり接着性が悪かった。また、ムーニー粘度が１５よりも低い比較例５では混練り加工性が悪くローラにすることができず、ＤＢＰ吸油量が３００（ｍｌ／１００ｇ）未満のカーボンブラックのみを用い、カーボンブラック量の２倍以上の軟化剤を添加した比較例６では混練り中にスリップが生じて混練りができなかった。また、ＤＢＰ吸油量が３００（ｍｌ／１００ｇ）未満のカーボンブラックのみを用い、カーボンブラック量の２倍以上の軟化剤を添加しなかった比較例７ではムーニー粘度は高くローラ硬度も高いものとなった。また、実施例７、実施例８及び実施例９は、接着性や加工性は良好であったが、発泡倍率比が２より小さく、比較的低硬度（ローラー硬度３７以下）であったが充分な低硬度ではなかった。
【００４５】
【発明の効果】
上述してきたように、本発明によれば、導電性軸体と半導電性発泡ゴムの接着性が充分であり、かつ充分な低硬度を併せ持つ半導電性ゴムローラを提供でき、なおかつ特殊な混練り方法を行うことのない該半導電性ゴムローラ用半導電性発泡性ゴム組成物を提供することが可能となった。

Claims (3)

1. 導電性の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未発泡の半導電性発泡性ゴム材料を配置せしめたものを加熱して、加硫及び発泡操作を行うことによって製造される半導電性ゴムローラにおいて、
   該半導電性発泡性ゴム材料が、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴムを主原料とし、発泡剤を含有し、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム１００質量部あたりＤＢＰ吸油量３００（ｍｌ／１００ｇ）以上の導電性カーボンブラックを４〜１５質量部含み、かつ、該導電性カーボンブラック量の２倍以上の軟化剤を含有する半導電性発泡性ゴム組成物であって、
   該半導電性発泡性ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（１００℃）が１５〜３０であり、かつ、１４０℃で測定した時の発泡速度と加硫速度の関係が、発泡圧の最大値を１００％とした時、５０％に達した時の加硫％が４０％以下であるゴム組成物の発泡加硫物を有することを特徴とする半導電性ゴムローラ。
2. 前記半導電性ゴムローラが、半導電性発泡性ゴム組成物の発泡前と発泡後の発泡倍率比が２〜５であり、かつ、加硫発泡後にゴム厚を３ｍｍまで研磨した後の５００ｇ荷重時のアスカーＣローラ硬度が３３以下である請求項１に記載の半導電性ゴムローラ。
3. 導電性の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未発泡の半導電性発泡性ゴム材料を配置せしめたものを加熱して、加硫及び発泡操作を行うことによって製造される半導電性ゴムローラ用半導電性発泡性ゴム組成物において、
   該半導電性発泡性ゴム材料が、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴムを主原料とし、発泡剤を含有し、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム１００質量部あたりＤＢＰ吸油量３００（ｍｌ／１００ｇ）以上の導電性カーボンブラックを４〜１５質量部含み、かつ、該導電性カーボンブラック量の２倍以上の軟化剤を含有する半導電性発泡性ゴム組成物であって、
   該半導電性発泡性ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（１００℃）が１５〜３０であり、かつ、１４０℃で測定した時の発泡速度と加硫速度の関係が、発泡圧の最大値を１００％とした時５０％に達した時の加硫％が４０％以下であることを特徴とする半導電性ゴムローラ用半導電性発泡性ゴム組成物。