JPH08110701A

JPH08110701A - 現像ローラの製造方法

Info

Publication number: JPH08110701A
Application number: JP24663994A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ota; 温太田; Takayuki Yoshii; 孝之吉井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】現像ローラの弾性層を加硫成形する際、弾性
層にストレス残存を生じ難くして、弾性層表面に凹凸を
生じ難くすることができ、均一なトナー薄層を形成して
画像濃度斑を生じ難くすることができる他、低コスト化
を実現することができる。【構成】少なくともエピクロルヒドリンゴムを含有す
る弾性層を有し、かつ非磁性１成分トナーを感光体上に
供給する現像ローラにおいて、前記エピクロルヒドリン
ゴムにアリルグリシジルエーテルを含有させるととも
に、前記エピクロルヒドリンゴムの加硫剤に硫黄及び有
機硫黄化合物のうち少なくとも１種を用いて加硫成形す
ることにより弾性層を形成する工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現像ローラの製造方法
に係り、詳しくは、非磁性１成分トナーを用いる接触現
像装置に適用することができ、特に、現像ローラの弾性
層を加硫成形する際、弾性層にストレス残存を生じ難く
して、弾性層表面に凹凸を生じ難くすることができ、均
一なトナー薄層を形成して画像濃度斑を生じ難くするこ
とができる他、低コスト化を実現することができる現像
ローラの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】非磁性１成分トナーを接触現像する画像
形成装置における現像ローラに求められる機能には、
感光体との接触幅（現像ニップ）を充分に得るためと、
接触回転トルクを軽減するために低硬度であること、
適切な現像特性、即ち、適度な画像濃度や地肌汚れがな
いことを得るために電気抵抗値が１０⁴〜１０¹⁰Ωｃｍ
程度の低〜中抵抗の範囲であること、トナー固着を生
じさせないために高い離型性を有すること、均一なト
ナー薄層を形成するために表面精度が高いこと等が挙げ
られる。

【０００３】これらの現像ローラの機能を実現するため
には、現像ローラを弾性層と表面層とを有する多層構成
にすることにより、現像ローラの機能を各々分離するこ
とが実施されてきている。特に、エピクロルヒドリンゴ
ムは、低硬度で適度な抵抗値等を示すため、現像ローラ
の弾性層を構成する構成材料として優れている。この現
像ローラの弾性層の構成材料に使用されるエピクロルヒ
ドリンゴムは、シリコンゴム，エチレンプロピレンゴ
ム，ブタジエンゴム，ウレタンゴム等のゴム材料に、液
状ゴムやプロセスオイル等の軟化剤や、カーボンブラッ
クや金属酸化物等の導電性付与剤を添加することによっ
て得られるゴム材料と較べエピクロルヒドリンゴム自体
単独で使用することができる。

【０００４】このため、軟化剤の染み出し（ブリード現
象）によるトナーの固着や表面層の剥離を生じ難くする
ことができるとともに、導電付与剤の分散状態に起因す
ると考えられる電気抵抗値のばらつきを生じ難くするこ
とができる。さて、エピクロルヒドリンゴム以外にエピ
クロルヒドリンゴムと同様軟化剤や導電性付与剤を添加
しないで単独で使用することができるゴム材料には、ニ
トリルゴムやクロロプレンゴム等が挙げられる。しかし
ながら、何れもエピクロルヒドリンゴムと比べて電気抵
抗値が１オーダー以上も高くなるため、充分な画像濃度
が得られないうえ、地肌汚れが発生するという傾向があ
る。

【０００５】以上のように、現像ローラの弾性層の構成
材料として優れた特性を有するエピクロルヒドリンゴム
を用いた静電潜像用現像部材については、例えば特開平
１−１２４８８１号公報で報告されたものがある。ここ
では、弾性層の構成材料にはエピクロルヒドリンゴムや
ニトリルゴムを用いており、前者のエピクロルヒドリン
ゴムにはエチレンオキサイドとエピクロルヒドリンとの
２元共重合体を選定している。

【０００６】このような飽和型のポリマーは、一般には
金属酸化物加硫と言われる加硫形態や、有機過酸化物加
硫と言われる加硫形態を取ることによって加硫成形され
る。また、例えば特開平２−３１１８７１号公報で報告
されたロールにおいても、前述のようなエピクロルヒド
リンゴムや、更にアリルグリシジルエーテルを第３の共
重合ユニットとした３元共重合体を選定し、これを鉛丹
（Ｐｂ₃Ｏ₄）によって金属酸化物加硫を行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような金属酸化物加硫や有機過酸化物加硫等の従来の
加硫形態では、最適加硫温度下で架橋反応の開始が比較
的速く生じるため、成形後の製品中に加硫時のストレス
が残存し易くなり、現像ローラの弾性層表面に歪み（３
〜３０μｍ程度の凹凸）や割れが生じ易くなる。このよ
うに、現像ローラの弾性層表面に凹凸が発生した場合
は、凹凸が発生した表面層を埋め尽くしてやればよい
が、一般に表面層厚みは１０〜１００μｍ程度と薄くし
てあるため、現像ローラ表面に凹凸が発生し易い。この
ような現像ローラは均一なトナー薄層を形成することが
できないため、画像濃度斑が発生し易いという問題があ
った。なお、表面層厚みを１０〜１００μｍよりも厚く
すると、可撓性が低下して表面層が割れ易くなる。

【０００８】そこで、このような現像ローラの弾性層表
面への歪みを取り除く従来手段としては、所謂２次加硫
のような加硫成形後に再び熱処理すればよいことが知ら
れている。しかしながら、この加硫成形後に再度熱処理
する従来の方法では、完全に歪みを除去することはでき
ない他、再熱処理分コストが増加するという問題があっ
た。

【０００９】また、予め歪みを発生させないようにする
ために、加硫時の温度を最適加硫温度以下の温度から徐
々に温度を上昇させる方法も考えられるが、この方法で
は、複雑な温度制御装置を設けなければならないため、
加硫設備が複雑になるうえ、最適加硫温度から徐々に温
度を上昇させなければならないため、その分加工時間が
長くなり、大幅にコストが増加するという問題があっ
た。

【００１０】そこで、本発明は、現像ローラの弾性層を
加硫成形する際、弾性層にストレス残存を生じ難くし
て、弾性層表面に凹凸を生じ難くすることができ、均一
なトナー薄層を形成して画像濃度斑を生じ難くすること
ができる他、低コスト化を実現することができる現像ロ
ーラを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
少なくともエピクロルヒドリンゴムを含有する弾性層を
有し、かつ非磁性１成分トナーを感光体上に供給する現
像ローラにおいて、前記エピクロルヒドリンゴムにアリ
ルグリシジルエーテルを含有させるとともに、前記エピ
クロルヒドリンゴムの加硫剤に硫黄及び有機硫黄化合物
のうち少なくとも１種を用いることを特徴とするもので
ある。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明では、エピクロルヒドリン
ゴムにアリルグリシジルエーテルを含有させるととも
に、エピクロルヒドリンゴムの加硫剤に硫黄及び有機硫
黄化合物のうち少なくとも１種を用いて加硫成形するこ
とにより弾性層を形成するように構成する。

【００１３】このため、エピクロルヒドリンゴムにアリ
ルグリシジルエーテルを含有させているので、そのアリ
ルグリシジルエーテルを構成する２重結合により硫黄加
硫を行うことができる。そして、エピクロルヒドリンゴ
ムを硫黄加硫剤により硫黄加硫を行うことができるの
で、後述する実施例の図３に示す如く、誘導反応を長く
することができる。

【００１４】このため、現像ローラの弾性層を加硫成形
する際、ゴムコンパウンドの内部ゴムと外部ゴムとの温
度差を略均一にすることができるので、内部ゴムの熱膨
張によるストレスを架橋によって封じ込めるようなこと
を生じ難くすることができる。従って、弾性層にストレ
ス残存を生じ難くすることができるため、弾性層表面に
凹凸を生じ難くすることができるため、均一なトナー薄
膜を形成して画像濃度斑を生じ難くすることができる。
しかも、従来のような２次加硫や加硫温度の特殊な制御
を行わないで加硫成形することができるため、現像ロー
ラを低コストで、かつ容易に形成することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明に係る一実施例の現像ローラを構成
する弾性層の配合例を示す図である。本実施例の弾性層
は、ゴム材料にはエピクロルヒドリンゴムを用い、その
配合量を１００とし、充填剤には炭酸カルシウムを用
い、その配合量を３０とし、加硫促進助剤には酸化亜鉛
とステアリン酸を用い、その配合量を各々５（酸化亜
鉛）、０．５（ステアリン酸）とし、加硫剤にはモルホ
リン・ジスルフィド（大内新興化学工業社製、商品名；
バルノックＲ）と硫黄を用い、その配合量を各々１（モ
ルホリン・ジスルフィド）、０．３（硫黄）とし、加硫
促進剤にはテトラメチルチウラム・ジスルフィド（大内
新興化学工業社製、商品名；ノクセラーＴＴ）とジベン
ゾチアジル・ジスルフィド（大内新興化学工業社製、商
品名；ノクセラーＤＭ）を用い、その配合量を各々１
（テトラメチルチウラム・ジスルフィド）、１．５（ジ
ベンゾチアジル・ジスルフィド）とする。

【００１６】弾性層を構成するゴム材料には、前述の如
く、エピクロルヒドリンゴムを用いたが、このエピクロ
ルヒドリンゴムには、図２に示す如く、エチレンオキサ
イド，エピクロルヒドリン及びアリルグリシジルエーテ
ルを含有する３元共重合タイプのエピクロルヒドリンゴ
ム（ダイソー社製、商品名；エピクロマーＣＧ）を選定
する。ここで、エピクロルヒドリンゴムにアリルグリシ
ジルエーテルを含有させているのは、２重結合がないと
硫黄加硫を行うことができないが、アリルグリシジルエ
ーテルは２重結合を含み、これにより硫黄加硫を行うこ
とができるからである。

【００１７】また、ここで３元共重合タイプのエピクロ
ルヒドリンゴムを用いているのは、図２に示すアリルグ
リシジルエーテルユニットの不飽和部分を利用して、硫
黄による橋架け反応を実施するためである。仮に、飽和
ポリマーを選定した場合、加硫形態は塩素を攻撃するこ
とで加硫させることができるＰｂＯ，Ｐｂ₃Ｏ₄，Ｍｇ
Ｏ等の金属酸化物加硫か、全てのポリマーを架橋させる
ことができる有機過酸化物加硫となる。

【００１８】そこで、加硫剤として選定したのは、少量
の硫黄と、モルホリンジスルフィドである。この後者の
モルホリンジスルフィドは、硫黄に替わる機能を有し、
加硫温度で分解し活性硫黄を放出して加硫する。このた
め、硫黄量を低減することができるが、これによって未
加硫ゴムコンパウンド及び加硫物の表面に硫黄が析出し
てくること（サルファーブルーム）を防ぐことができ
る。本実施例で硫黄加硫を行っているのは、図３に示す
如く、−Ｓ₈−及び−Ｓ_n−（ｎ＝１〜８）がポリマー
を繋ぐという誘導反応を長くすることができるからであ
る。

【００１９】次に、図４は本発明の図１によるゴムコン
パウンドの加硫曲線と、過酸化物加硫や金属酸化物加硫
によるモデル的な加硫曲線とを示す図である。加硫曲線
は、キュラストメータを使用し、測定温度を１５０℃に
している。図４の横軸は、温度をかけ始めてからの経過
時間であり、縦軸は、加硫反応の進行に伴って上昇する
トルク値を相対的に表している。

【００２０】比較例の過酸化物加硫や金属酸化物加硫に
よる加硫曲線では、トルクは温度をかけ始めてからの経
過時間の進行に伴って上昇するが、本発明では、トルク
を上昇させるまでに４分〜５分程度の誘導期（インダク
ションタイム）が存在している。このトルクを上昇させ
るまでの誘導期は、硫黄加硫特有のものである。この硫
黄加硫によってトルクを上昇させるまでに誘導期が生じ
ることから、硫黄の分解反応が律速反応となっているこ
とが判る。この誘導期の間にゴムコンパウンドの内部ゴ
ムと外部ゴムとの温度差が比較的均一となるため、内部
ゴムの熱膨張によるストレスを架橋によって封じ込める
ようなことは生じない。

【００２１】これに対し、比較例の過酸化物加硫や金属
酸化物加硫による加硫曲線では、内部にゴムの熱が伝わ
り熱膨張が始まった時、外部ゴムは既に架橋が始まって
いるために、内部ゴムの熱膨張によるストレスが残存し
てしまうことになる。次に、図５はキャラストカーブ
（加硫曲線）のトルク値の最低値ＭＬと最高値ＭＨの差
をＭＥとして１０％ＭＥ，９０％ＭＥの各々に到達する
時間をｔ₁₀，ｔ ₉₀した時の本発明と比較例におけるキャ
ラスト測定温度結果を示す図である。

【００２２】図５において、インダクション時間は、０
％ＭＥの時間を意味するが、読み取り誤差が大きいの
で、物性値としてはｔ₁₀を用いる。ｔ₁₀は、長い方が良
く、このようにｔ₁₀を長くすることができれば、少なく
ともゴム内部への熱伝達が略終了し、ゴムの熱膨張が略
終了しているレベルにすることができるため、加硫後に
ストレスを残さないようにすることがきる。ｔ₉₀は、短
い方が良く、このようにｔ₉₀を短くすることができれ
ば、加硫反応を速く終わらせることができるので、加工
コストを低減することができる。

【００２３】ｔ₁₀を長くするためには、加硫温度を低く
すれば良いが、この場合、ｔ₉₀も長くなってしまうの
で、加硫時間を長くする必要がある。このように、加硫
時間を長くすると、得られる加硫ゴムの物性値が悪くな
り、現像ローラとして必要な物性の中では、圧縮永久歪
が大きくなってしまうという傾向がある。ｔ₁₀を長くす
るためには、同一加硫系で加硫剤や加硫促進剤の量を減
らせばよいことも考えられるが、同一加硫系で加硫剤や
加硫促進剤の量を減らすと、加硫温度を低くした時以上
に副作用（その内容は加硫温度低下時と同様）が大きく
なる。

【００２４】これに対し、ｔ₉₀を短くするには、加硫温
度を高くすれば良いが、加硫温度を高くすると、ｔ₁₀が
短くなってしまうため、加硫後に成型物に割れが発生し
て歩留まりが低下したり、割れないまでも、成型後にス
トレスが歪となって残留してしまう。これが、研磨した
後微小な表面うねりとして現れただけで現像ローラとし
て欠陥品となってしまう。

【００２５】このような現象は、成型物の厚さや熱伝達
能、即ちゴム材料の熱伝導率や比熱，芯金の熱容量にも
よる。薄いものは、比較的熱の伝達が速く終了するの
で、ストレスが残り難いが、材料（配合）の特性（割れ
やうねりの発生に対する余裕度）としては、普遍のもの
であるので、厚さについては除外して考える。ゴム材料
の熱伝導率については、同等のｔ₁₀ならば、熱伝導率が
大きい程良好と考えられるが、実際に金属粉末や金属酸
化物粉末を投入することで熱伝導率は上昇するが、加硫
曲線そのものの変化、得られる加硫ゴムの物性値の変化
を考えると、これを利用して改善することができる効果
は極めて小さい。

【００２６】即ち、未加硫・加硫ゴム物性に影響を与え
ない不活性な材料（例えば炭酸カルシウム）を影響を与
えない範囲で投入するということになれば、本実施例の
ように、炭酸カルシウム３０重量部程度までの投入しか
できないので、これでは投入後の熱伝導率は大きく変化
しないと思われる。要するに、これ以上の充填剤を用い
ると、柔らかくて圧縮永久歪の小さいヒドリンゴムを配
合することができないので、現像ローラとしては使用す
ることができない。

【００２７】以上より、良好な現像ローラを如何に加硫
成型するかは、まず、配合剤の選定を行い、その量の最
適化という点にあり、次に最適な加硫温度を設定するこ
とが望ましい。ｔ₁₀は、成型物のゴム厚みが７ｍｍ程度
の時、割れないためには、熱伝導と加硫反応と残留歪を
考慮すると、経験的に少なくとも３分以上が好ましく、
更に好ましくは５分以上である。ｔ₉₀は、量産性を考慮
すると、３０分以内が好ましい。

【００２８】比較例１，２の金属酸化物加硫（比較例
１，２共にポリマーはアリルグリシジルエーテルの含有
しないタイプ）は、ｔ₁₀を長くしようとすると、ｔ₉₀も
極端に長くなってしまう。ｔ₁₀自体１４０℃では、それ
程満足のいく数値ではないので、更に低温にすればよい
と考えられるが、更に低温で行うと、増々ｔ₉₀が長くな
ってしまう。

【００２９】これに対し、本発明では、金属酸化物加硫
による比較例１，２と較べて、キュラスト測定温度が１
５０℃において、ｔ₁₀を著しく長くすることができ、か
つｔ ₉₀を著しく短くすることができる。これから、本発
明では、ゴムの熱膨張を略終了しているレベルにするこ
とにより、加硫後のストレスを残し難くすることができ
るとともに、加硫反応を速く終わらせることにより、加
工コストを低減することができる。

【００３０】次に、図６は本発明に係る一実施例の現像
ローラの構造を示す断面図である。図６において、１は
ＳＵＳ，Ａｌ等の芯金であり、２は芯金１周囲に形成さ
れたゴム，スポンジ等の弾性層であり、３は弾性層２周
囲に形成されたウレタン樹脂，フッ素樹脂ポリアミド樹
脂等の表面層である。本実施例では、図１のゴムコンパ
ウンドの配合に従って、オープンロールによって混練す
ることで得たゴムコンパウンドを、押出し機によってチ
ューブ状に予備成形し、このチューブ状の予備成形品に
ＳＵＳ又はＡｌ等の芯金１を挿入した後、プレス加硫機
によって加硫成形して、芯金１周囲に弾性層２を形成す
る。

【００３１】この時、加硫温度は１５０℃で加硫時間は
３０分とする。押出し機は、クロスヘッドにより芯金１
と同時に押出すように構成してもよい。次に、弾性層２
を加硫成形した後、研磨することでゴムローラを得た
が、この弾性層２表面には３μｍを越える凹凸を生じな
いようにすることができる。そして、弾性層２周囲にウ
レタン樹脂またはフッ素系樹脂若しくはポリアミド樹脂
をスプレーコートして表面層３を形成することにより図
６に示すような現像ローラを得ることができる。

【００３２】このように得られた現像ローラは、画像濃
度斑もなく、６００ｄｐｉという高解像度に対しても、
まったく問題のない高画像品質を得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、現像ローラの弾性層を
加硫成形する際、弾性層にストレス残存を生じ難くし
て、弾性層表面に凹凸を生じ難くすることができ、均一
なトナー薄層を形成して画像濃度斑を生じ難くすること
ができる他、低コスト化を実現することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の現像ローラを構成する
弾性層の配合例を示す図である。

【図２】エピクロルヒドリンゴムの化学構造式を示す図
である。

【図３】硫黄加硫を用いた理由を示す図である。

【図４】本発明の図１によるゴムコンパウンドの加硫曲
線と比較例の過酸化物加硫や金属酸化物加硫によるモデ
ル的な加硫曲線とを示す図である。

【図５】キュラストカーブのトルク値の最低値と最高値
の差をＭＥとして１０％ＭＥ、９０％ＭＥの各々に到達
する時間をｔ₁₀，ｔ₉₀とした時の本発明と比較例におけ
るキュラスト測定温度結果を示す図である。

【図６】本発明に係る一実施例の現像ローラの構造を示
す断面図である。

【符号の説明】

１芯金２弾性層３表面層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともエピクロルヒドリンゴムを含有
する弾性層を有し、かつ非磁性１成分トナーを感光体上
に供給する現像ローラにおいて、前記エピクロルヒドリ
ンゴムにアリルグリシジルエーテルを含有させるととも
に、前記エピクロルヒドリンゴムの加硫剤に硫黄及び有
機硫黄化合物のうち少なくとも１種を用いて加硫成形す
ることにより弾性層を形成する工程を含むことを特徴と
する現像ローラの製造方法。