(57)【要約】【課題】極性ゴム材料を使用し，液状ゴム，フタル酸エステルやアジピン酸エステルなどの可塑剤をいずれも使用することなく，押出加工性，生産性が良好であると共にゴム肌も良好であり，しかも発泡やエアホールの不良のない半導電性ローラー並びにその製造方法を提供する。【解決手段】シャフトと半導電性ゴムからなる弾性層を備え，半導電性ゴムは極性ゴム材料及び可塑剤として植物油を含有する半導電性ローラーとする。極性ゴム材料はエピクロルヒドリンゴムとニトリルゴム（ＮＢＲ）からなり，エピクロルヒドリンゴム／ＮＢＲの配合比率は４０／６０〜９５／５（重量比）であることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと半導電性ゴムからなる弾性層を備えた半導電性ローラーであって，
前記半導電性ゴムは極性ゴム材料及び可塑剤として植物油を含有することを特徴とする半導電性ローラー。
【請求項２】
前記極性ゴム材料がエピクロルヒドリンゴムとニトリルゴム（ＮＢＲ）からなり，前記エピクロルヒドリンゴム／ＮＢＲの配合比率が４０／６０〜９５／５（重量比）である請求項１に記載の半導電性ローラー。
【請求項３】
さらにイオン性導電剤を前記極性ゴム材料１００重量部に対して３重量部以下含有する請求項１又は２に記載の半導電性ローラー。
【請求項４】
シャフトと半導電性ゴムからなる弾性層を備えた半導電性ローラーの製造方法であって，
少なくとも未加硫ゴム組成物を押出機により円筒状成形体に押し出す押出工程，前記円筒状成形体を加硫して前記半導電性ゴムからなる弾性層とする加硫工程を有し，
前記未加硫ゴム組成物は極性ゴム材料及び可塑剤として植物油を含有することを特徴とする半導電性ローラーの製造方法。
【請求項５】
前記未加硫ゴム組成物の加硫速度ｔ５０（レオメーター；１６０℃，６０分）が１．１分以下である請求項４に記載の半導電性ローラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の基本原理を使用した普通紙複写機，カラー複写機，レーザービームプリンター，ファクシミリ並びにこれらの複合された機能を有するＯＡ機器等の画像形成装置において使用される帯電ローラー，転写ローラー並びに現像ローラーとして使用可能な半導電性ローラー及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成装置において，帯電ローラー，転写ローラー並びに現像ローラーとして使用する半導電性ローラーとしてエピクロルヒドリンゴムを弾性層構成ゴム材料とする半導電性ローラーは公知であり，弾性層を押出成形工程とこれに続く加硫工程により形成し，接着剤を塗布したシャフトに挿入固定することによりローラーとする連続加硫成形技術が公知である（特許文献１）。またシャフトを押出機に供給してシャフトの外周に未加硫ゴム層を形成し，これを連続加硫して半導電性ゴムから成る弾性層を有する半導電性ローラーとする連続加硫成形技術も公知である。
【０００３】
上記の特許文献１等の連続押出加硫成形法は，加硫時に円筒状の成形体とされた未加硫ゴム組成物に圧力をかけずに加熱するために未加硫ゴム組成物の構成材料から発生する揮発性ガス成分により弾性層内部に気泡が発生し，弾性層が粗い発泡状態になる場合や，エアホールが形成される場合が多くなる。係る発泡ないしエアホールは弾性層の研磨仕上げにおいて弾性層表面の凹部ないし小孔の原因となり，画像形成装置に使用した場合に画像不良の原因となる。
【０００４】
弾性層中の気泡発生防止のために特許文献１においては，可塑剤などの低沸点の物質を配合剤から除外する方法が採用されているが，係る技術によれば，押出成形時のゴムの流動性が低下して押出加工性が低下し，連続加硫により形成された弾性層のゴム肌が不良（加硫後の弾性層の表面の凹凸が大きい）であり，仕上げ研磨に手間がかかる等の問題を有する。
【０００５】
特許文献１に記載の技術に代わる技術として，押出成形した未加硫ゴムを加硫缶や金型を使用して加圧加硫する方法（特許文献２，３），並びに押出工程において押出機のスクリューやシリンダーの温度を適正化する技術（特許文献４）が公知である。
【０００６】
【特許文献１】特許第４００２４０３号公報
【特許文献２】特開２００７−１７５９５号公報
【特許文献３】特開２００３−８０５３０号公報
【特許文献４】特開２００７−７４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２，３に開示の加硫缶や金型を使用する技術によれば，生産効率が低下してコスト低減の要請に対応することが困難であり，特許文献４に開示の押出機のスクリューやシリンダーの温度を適正化する技術によれば加工性と品質を両立させることが難しいことが判明した。
【０００８】
本発明は，上記の公知技術の問題点に鑑みて，極性ゴム材料を使用し，液状ゴム，フタル酸エステルやアジピン酸エステルなどの可塑剤をいずれも使用することなく，押出加工性，生産性が良好であると共にゴム肌も良好であり，しかも発泡やエアホールの不良のない半導電性ローラー並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導電性ローラーは，シャフトと半導電性ゴムからなる弾性層を備えたものであり，
前記半導電性ゴムは極性ゴム材料及び可塑剤として植物油を含有することを特徴とする。
【００１０】
上記構成の半導電性ローラーは，押出加工性，生産性が良好であると共にゴム肌も良好であり，しかも発泡やエアホールの不良のない半導電性ローラーである。また本発明の半導電性ローラーは，帯電ローラー，転写ローラー並びに現像ローラーとして要求される半導電性の範囲において所定の電気抵抗値に設定することができ，しかもその抵抗値のばらつきが小さく均一性の高いものである。
【００１１】
公知の可塑剤を配合した半導電性ローラーは，トナーの溶解付着を防止するために，一般的に表面に被覆層が形成されるが，本発明の半導電性ローラーは，該表面被覆層を設けることなく使用することができる。
【００１２】
本発明のシャフトと半導電性ゴムからなる弾性層を備えた半導電性ローラーの製造方法は，
少なくとも未加硫ゴム組成物を押出機により円筒状成形体に押し出す押出工程，前記円筒状成形体を加硫して前記半導電性ゴムからなる弾性層とする加硫工程を有し，
前記未加硫ゴム組成物は極性ゴム材料及び可塑剤として植物油を含有することを特徴とする。
【００１３】
上記構成の半導電性ローラーの製造方法は，押出加工性，生産性が良好であり，しかもゴム肌が良好であり，しかも発泡やエアホールの不良のない半導電性ローラーを製造することができる。
【００１４】
半導電性とは，一般的には体積抵抗率が１０３〜１０１２Ω・ｃｍであることをいう。また本発明の半導電性ローラーの弾性層の硬度は，特に限定されるものではないが，ＪＩＳ  Ａ（ＡＳＫＥＲ  Ａ硬度計）にて４０〜８０，好ましくは４５〜７５であることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の半導電性ローラーの弾性層構成材料である極性ゴム材料としては，エピクロルヒドリンゴム，ニトリルゴム（ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ）等を使用することができるが，エピクロルヒドリンゴムを主成分とするゴム材料の使用が好ましく，エピクロルヒドリンゴムとＮＢＲの併用が特に好ましい。エピクロルヒドリンゴムとしては，エピクロルヒドリン／アルキレンオキサイド／アリルグリシジルエーテルの三元共重合体の使用が好ましい。
【００１６】
エピクロルヒドリンゴム／ＮＢＲの配合比は，４０／６０〜９５／５（重量比）であることが好ましい。ＮＢＲの配合比率が高くなりすぎると弾性層の絶縁性が大きくなって半導電性にすることが困難となる。弾性層はエピクロルヒドリンゴムのみをゴム材料としてもよいが，ＮＢＲを併用した方が，加工性，生産性が良好となる。
【００１７】
弾性層を構成する極性ゴム材料に添加する可塑剤としての植物油としては，公知の植物油を限定なく使用することができる。具体的には，菜種油，大豆油，ハイオレインサフラワー油，ハイリノールサフラワー油，オリーブ油，パーム油，コーン油，ひまわり油，亜麻仁油等を例示することができる。植物油を極性ゴム材料，とりわけエピクロルヒドリンゴムとＮＢＲを併用したゴム材料の可塑剤として使用すると，押出加工性が改善され，かつトナーとの接触においてこれを可塑化させるなどの攻撃性を有しないためにローラーへのトナーの固着を防止することができる。また植物油の使用により液状ゴム，フタル酸エステルやアジピン酸エステルなどの可塑剤を使用した場合と比較して発泡やエアホールの不良のない半導電性ローラーを製造することができる。
【００１８】
極性ゴム材料に対する植物油の添加量は，３〜１５重量部であることが好ましく，５〜１０重量部であることがより好ましい。添加量が少なすぎる場合には加工性が低下し，添加量が多すぎると表面にブリードアウトして感光体表面を汚染する場合がある。
【００１９】
可塑剤に代えて液状ゴムを使用する技術も考えられるが，液状ゴムも低沸点成分を含むために発泡やエアホールの不良のない半導電性ローラーを製造することが難しく，極性ゴムに一般的に使用されるプロセスオイルであるアロマ系ないしナフテン系のプロセスオイルを使用するとローラー表面に強くブリードアウトする。
【００２０】
弾性層は，上記の極性ゴム材料にイオン性導電剤を添加することが好ましい。添加しなくても要求される電気抵抗値が得られる場合もあるが，イオン性導電剤の添加により弾性層を，用途に応じて求められる任意の半導電性に調整することができる。イオン性導電剤としては，チオシアン酸アンモニウム，過塩素酸リチウム，過塩素酸アンモニウム等を例示することができる。イオン性導電剤は添加しなくてもよいが，添加する場合，その添加量は極性ゴム材料に対して３重量部以下であることが好ましい。添加量を多くしても電気抵抗値（体積抵抗率）は低下しなくなる一方で抵抗値の湿度依存性が大きくなる。
【００２１】
弾性層を構成する半導電性ゴムは，補強性を有するカーボンブラック，並びに無機充填剤を含有することが好ましい。カーボンブラックや無機充填剤の添加により，耐へたり性（圧縮永久歪）が小さくなるなどの弾性層の物理特性の改善が可能である。カーボンブラックの添加量は極性ゴム材料１００重量部に対して２〜５重量部であることが好ましい。カーボンブラックの添加量が少なすぎるとその効果が明確でなくなり，多すぎると電気抵抗のばらつきが大きくなったり，弾性層の硬度が高くなる場合があり，好ましくない。
【００２２】
無機充填剤としては，炭酸カルシウム，酸化アルミニウム，水酸化アルミニウム等を例示することができるが，炭酸カルシウムの使用が，多く添加しても硬度を高めることなく物理特性の改善に有効であり，発泡やエアホール発生の抑制効果もあり，特に好ましい。炭酸カルシウムの添加量は，極性ゴム材料１００重量部に対して５０〜１００重量部であることが好ましく，６０〜９０重量部であることがより好ましい。炭酸カルシウムの添加量が少なすぎるとその効果が明確でなくなり，多すぎると圧縮永久歪が増加し，ローラーの特性上好ましくない。
【００２３】
弾性層を構成する半導電性ゴムは，酸化カルシウムを含有することが好ましい。酸化カルシウムの添加により連続押出加硫法による弾性層の形成において発泡ないしエアホールの発生がより効果的に抑制される。酸化カルシウムの添加量は極性ゴム材料１００重量部に対して３〜１０重量部であることが好ましい。添加量が少ないと発泡ないしエアホールの発生防止効果が十分ではない場合があり，多すぎると弾性層の物理特性が低下する場合がある。
【００２４】
弾性層を構成する半導電性ゴムは架橋剤にて架橋する。架橋は、イオウ加硫、過酸化物加硫等が可能であるが，高速加硫を行うことができ，該高速加硫も発泡ないしエアホールの発生防止に有効であることからイオウ加硫であることが好ましい。使用する加硫促進剤としては，超促進剤に分類される加硫促進剤の使用が好ましく，チウラム系加硫促進剤の使用が特に好ましい。チウラム系加硫促進剤と他の準超促進剤との併用も好ましい。チウラム系加硫促進剤の添加量は，極性ゴム材料１００重量部に対して１重量部以上であることが好ましく，１．２重量部以上であることがより好ましく，１．３重量部以上であることがさらに好ましい。
【００２５】
本発明の半導電性ローラーの弾性層を構成する半導電性ゴムには，他の公知の添加剤として，老化防止剤，酸化亜鉛やステアリン酸，ステアリン酸金属塩などの加工助剤を添加することは好ましい態様である。本発明はソリッドの弾性層を有するローラーであるので，発泡剤は使用しない。
【００２６】
本発明の半導電性ローラーの製造方法は，少なくとも未加硫ゴム組成物を押出機により円筒状成形体に押し出す押出工程，前記円筒状成形体を加硫して前記半導電性ゴムからなる弾性層とする加硫工程を有するものであればよく，シャフトの装着は，いずれの段階で行ってもよい。即ち，押出工程において，シャフトを押出機のダイスないしヘッドに供給し，シャフトの外周に円筒状成形体を直接形成して加硫し，シャフトと弾性層を一体化したローラーとする方法，押出工程においては円筒状成形体を押し出し，これを所定長さに裁断してシャフトを挿入・装着した後に加熱，加硫し，シャフトと弾性層を一体化したローラーとする方法，押出工程においては円筒状成形体を押し出し，これを連続加硫して弾性層を製造した後にシャフトを挿入・装着する方法等のいずれであってもよい。
【００２７】
上述の半導電性ローラーの製造方法においては，使用する未加硫ゴム組成物の加硫特性は，レオメーターを使用して測定した加硫速度ｔ５０（１６０℃，６０分）が１．１分以下であることが好ましい。ｔ５０は１．０分以下であることが好ましく，０．９分以下であることがより好ましい。ｔ５０は，レオメーターによる未加硫ゴム組成物の加硫挙動測定試験において，トルクの最大値をＭＨ，最小値をＭＬとしたときにトルクが（ＭＨ−ＭＬ）の５０％になるまでの測定開始からの時間である。ｔ５０を係る範囲にすることにより，弾性層の発泡ないしエアホールの発生を抑制する効果が得られる。上記のチウラム系超促進剤を極性ゴム材料１００重量部に対して１重量部以上使用することによりｔ５０を１．１分以下に調整することができる。
【実施例】
【００２８】
（製造例１〜１０）
弾性層を構成する半導電性ゴムの極性ゴム材料としてエピクロルヒドリンゴム（Ｈｙｄｒｉｎ  Ｔ３１０６；三元系エピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン））とＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ  ＤＮ４０１ＬＬ（日本ゼオン））を使用し，表１に示した配合比にて使用した。可塑剤としては，植物油として菜種油，大豆油，コーン油，パーム油を使用し，比較例となるべき可塑剤としてＤＯＡ（三建化工）と液状ゴム（Ｎｉｐｏｌ  １３１２（液状ＮＢＲ；日本ゼオン））を使用した。原料ゴム，可塑剤以外の成分として，炭酸カルシウム（ノーベライトＴＴ；日東粉化工業），酸化カルシウム（ＣＭＬ  ＃３１；井上石灰），カーボンブラック（ＨＴＣ＃２０；新日鉄化学），過塩素酸アンモニウム，ステアリン酸，酸化亜鉛を使用した。ゴム材料１００重量部に対する配合量は，酸化亜鉛が４重量部，ステアリン酸が１．５重量部，カーボンブラックは３．５重量部であり，その他の成分の配合量は表１に示した。
【００２９】
加硫剤としてはイオウを使用し，加硫促進剤としては超促進剤としてチウラム系促進剤サンセラーＴＳ（三新化学）を，また準超促進剤としてチアゾール系促進剤サンセラーＭ，ＤＭ（三新化学）を使用した。イオウの配合量はゴム材料１００重量部に対して１．５重量部とし，加硫促進剤の配合量は表１に示した。
【００３０】
上記並びに表１に示した配合により，定法によって未加硫ゴム組成物を調製し，７５ｍｍベント押出機を使用して円筒状成形体（内径６．６ｍｍ，外径１０．３ｍｍ）を押出成形し，１８０〜２２０℃に設定したオーブン中で連続加硫して弾性層を製造した。得られた連続した弾性層を長さ２５０ｍｍに切断し，外径８ｍｍのステンレススチール製のシャフトを挿入固定し，外周面を研磨仕上げして半導電性ローラーを製造し，評価を行った。評価結果は表１の下段に示した。
【００３１】
（評価）
＜１＞加硫速度（レオメーター）
表１に示した配合により調製した未加硫ゴム組成物についてレオメーターを使用して１６０℃にて６０分の加硫試験を行ない，トルクの最大値ＭＨと最小値ＭＬの（ＭＨ−ＭＬ）５０％になるまでの測定開始からの時間をｔ５０とした。
＜２＞ローラー電気抵抗値
裏面が絶縁された金属製平板電極の上にローラーサンプルを載置し，上から１ｋｇの荷重をかけ，シャフトと平板電極間に１００Ｖの電圧を３０秒間印可した後，シャフトと平板電極間の抵抗値を測定した。測定は温度２３±３℃，湿度５５±５％ＲＨの環境条件で行ない，測定装置としては，デジタル超高抵抗／微小電流計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト）を使用した。
＜３＞押出加工性
押出機から円筒状成形体が押し出される際の脈動の有無を目視にて評価した。評価結果は，脈動がない場合を○，脈動がある場合を×として示した。
＜４＞ゴム肌
押出機から押し出した円筒状成形体の表面を目視により評価した。評価結果は，表面が平滑であるものを○，凹凸が明確に認められるものを×とした。
＜５＞発泡・エアホール
研磨仕上げ後のローラーの表面を目視観察により評価し，発泡ないしエアホールが認められないものを○，認められるものを×として示した。
＜６＞トナー攻撃性（１）
ローラー表面に市販の粉砕黒色トナーを付着させ，４０℃にて４８時間加熱放置した後にトナーが容易に拭き取りによりクリーニングできるか否かを評価し，結果は容易にクリーニングできるものを○，トナーが付着して残存するものを×として示した。
＜７＞トナー攻撃性（２）
市販の粉砕トナーを使用して可塑剤のトナー攻撃性を評価した。試験管中の可塑剤５gに粉砕トナー０．１ｇを入れ，５０℃にて４８時間保持した後にトナーの顕微鏡写真を撮り，１００個のトナー粒子について粒子の最大長さ(ｘ)と該最大長さ方向に直行する方向の幅（ｙ）をノギスにて測定した。ｘの平均値Xとｙの平均値Yを求め，X/Y比を計算した。結果を表２に示した。
【００３２】
【表１】
2010085851.tif 000002
【００３３】
【表２】
2010085851.tif 000003
【００３４】
表１の結果において，ローラーはいずれも電気抵抗値が半導電性の範囲内であった。ローラーの製造例１〜６はエピクロルヒドリンゴム／ＮＢＲの配合比が，５０／５０，７０／３０，９０／１０であって可塑剤として植物油を使用しており，押出加工性が良く，成形品たる弾性層も表面状態（ゴム肌）が良好であって研磨仕上げによっても発泡，エアホールが発生しないものであった。製造例７はエピクロルヒドリンゴム／ＮＢＲの配合比は５０／５０であるが可塑剤を配合しない比較例であり，押出加工性と弾性層の表面状態（ゴム肌）が満足できるものではなかった。製造例８は，可塑剤としてＤＯＡを，また製造例９は可塑剤として液状ＮＢＲを使用した例であり，製造例８は加硫時の発泡とトナー攻撃性の点で満足できるものではなく，製造例９は加硫時の発泡において満足できるものではなかった。製造例１０は実施例１と比較して加硫促進剤の配合を変更してチアゾール系の準超促進剤を使用したものであって，加硫速度の指標であるｔ５０が２．０分以上であり，その結果，他の特性は十分であって実用可能であるが発泡抑制が実施例１には及ばないものであった。
【００３５】
表２の結果によれば，菜種油，大豆油，パーム油，コーン油等の植物油は，Ｘ／Ｙ比が可塑剤浸漬前のトナーと比較してほとんど変化せず変化率が３％以下であるのに対してＤＯＰ，ＤＯＳ，ＤＯＡ等の可塑剤はいずれもＸ／Ｙ比が１０％以上低下している。これは，ＤＯＰ，ＤＯＳ，ＤＯＡ等の可塑剤は攻撃性が大きく，トナーが膨潤して球状に近くなることを示している。従って，このような可塑剤を使用すると，半導電性ローラーの表面に付着したトナーはクリーニングによって除去が困難となり，用紙の裏汚れ，ローラーの性能低下などの問題の原因となる。