(57)【要約】【課題】無電解ニッケルメッキ芯金上で加硫剤として硫黄若しくは硫黄供与体から選ばれた少なくとも１つが添加されているエピクロルヒドリン系ゴムを加硫した際において、ゴムと芯金とが固着しないゴム組成物を用いることにより低コストで不良の無い導電性ゴムローラを提供する。【解決手段】加硫剤として硫黄若しくは硫黄供与体から選ばれた少なくとも１つが添加されているエピクロルヒドリン系ゴムを主成分としたゴム組成物において、ゴム成分１００質量部に対しハイドロタルサイト化合物が０．５〜２０質量部含まれている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電解ニッケルメッキが施された芯金上に、加硫剤として硫黄若しくは硫黄供与体から選ばれた少なくとも１つが添加されているエピクロルヒドリン系ゴムを主成分としたゴム組成物を被覆した後、該ゴム組成物を加硫することにより形成されたゴム層が含まれる導電性ゴムローラであって、該ゴム組成物にゴム成分１００質量部に対しハイドロタルサイト化合物が０．５〜２０質量部含まれていることを特徴とする導電性ゴムローラ。
【請求項２】
前記ゴム組成物にゴム成分１００質量部に対しステアリン酸マグネシウムが０．２〜１０質量部添加されていることを特徴とする請求項１記載の導電性ゴムローラ。
【請求項３】
押出し機を用いて未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的に外周面に無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、該芯金の外周上に未加硫の該ゴム組成物を配置せしめローラ形状にした後、加硫工程を経て製造されることを特徴とする請求項１または２記載の導電性ゴムローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機やプリンター等に用いられる帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ等の導電性ゴムローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機等に用いられる前記導電性ゴムローラのゴム組成物には、目的とする導電性を実現するために、カーボンブラック等の導電性フィラーを添加分散する方法、またはゴム成分に導電性を有するポリマーを使用する方法がある。導電性フィラーを分散する方法は抵抗がその分散状態に影響を受け、混練りバッチ毎やバッチ内だけでなく、ローラ個々にまでばらつきを生じてしまう。しかし、導電性ゴムを使用する方法は、このようなばらつきが殆ど無く、安定して所定の抵抗に調整可能である為、近年は、製品の高性能化に伴い、導電性ゴムを使ってローラを製造する方法が増えてきている。
【０００３】
上記導電性ゴムは、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）やエピクロルヒドリン系ゴム（ＣＯ，ＥＣＯ，ＧＥＣＯ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）等のポリマーが上げられるが、その中でも、エピクロルヒドリンゴムは、エピクロルヒドリンゴムとエチレンオキサイドの組成比によって体積抵抗が調整できるといった特徴があり、導電性ローラとして好ましく使用できることが知られている。
【０００４】
また、前記電子写真複写機用の芯金には、鉄材に、無電解ニッケルメッキを施したものが使用される。無電解ニッケルメッキは化学メッキとも呼ばれ、電気を利用せずに、薬品の還元力によって金属表面にニッケル皮膜を還元析出させるものである。電気メッキに比べ均一に皮膜が出来る為、高い精度を必要とする導電性ゴムローラ用の芯金として適している。また、電気メッキに比べピンホール等の欠陥も少なく、耐食性にも優れている。
【０００５】
導電性ローラの加硫方法として、本発明のように前記無電解ニッケルメッキ芯金上にゴム組成物を被覆した後、加硫を行う方法がある。チューブ状に押出し加硫したゴム組成物を芯金に圧入する方法に比べ、芯金圧入工程が削減できるなどの利点があるため、導電性ゴムローラの製造方法として好ましい。しかし、加硫の際、上記エピクロルヒドリン系ゴムのゴム成分を主体としたゴム組成物を用いると、芯金とゴム組成物が固着してしまうという問題があった。上記導電性ローラの両端は、軸受け部分に固定し、回転させて使用される為、ゴム組成物を取り除いて芯金を露出させなければならず、ゴム組成物の固着は不良品となってしまう。その為、固着したゴム組成物は後工程で除去する必要があり、コストアップや品質のばらつきに繋がっている。また、ゴムが残っていた場合、組み付け不良や、取り付けられたとしても正常に回転せず帯電不良等の原因となる。
【０００６】
固着の原因は完全には解明されていないが、エピクロルヒドリン系ゴムの場合、加硫等の高温雰囲気下で塩素脱離が起こることにより発生した塩酸が、金属を腐食させ、これが固着に関係しているのではないかと考えられている。
【０００７】
上記問題を対策する為、無電解ニッケルメッキ皮膜上にクロム酸処理や熱処理等の不活性化処理を行うといった提案（例えば、特許文献１参照）や芯金上のゴム組成物が接着しない部分に離型剤を塗布するといった技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。しかし、処理のバラツキにより均一な効果が得られ難く、離型剤による製品部の接着不良も生じるという問題が生じている。また、芯金を処理するといった点で製造工程が長くなり、コストアップに繋がるといった問題もある。
【０００８】
また、エピクロルヒドリン系ゴムは、加硫剤としてトリアジンチオールや２，３−ジメチルキノキサリン等を用いることが一般的である。前記加硫剤では加硫時の塩素脱離により塩酸が発生し加硫阻害を起こす為、その影響を少なくする為、酸化マグネシウムやハイドロタルサイト化合物等の受酸剤を添加するといったことが一般的に行われている。しかし、本発明のように加硫反応中に塩素水素が発生しない硫黄加硫においては、受酸剤は必要ないものとされ、そのような検討は何らなされていないが、実際には硫黄加硫においても固着の問題は発生していた。
【０００９】
【特許文献１】
特公平７−７４０５６公報
【特許文献２】
特許第２９４７４２９号公報（第１頁）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決する為になされたもので、無電解ニッケルメッキ上で加硫剤として硫黄若しくは硫黄供与体から選ばれた少なくとも１つが添加されているエピクロルヒドリン系ゴムを加硫させた場合においても、芯金への固着の無い導電性ゴムローラが提供される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、エピクロルヒドリンゴム系のゴム組成物について鋭意研究した結果、無電解ニッケルメッキが施されたで芯金上にゴム組成物を被覆した後、加硫剤として硫黄若しくは硫黄供与体から選ばれた少なくとも１つが添加されているエピクロルヒドリン系ゴムを主成分としたゴム組成物を被覆した後、該ゴム組成物を加硫することにより形成されたゴム層が含まれる導電性ゴムローラであって、該ゴム組成物にゴム成分１００質量部に対しハイドロタルサイト化合物が０．５〜２０質量部含まれていることを特徴とする導電性ゴムローラにより解決することが出来ることを見出した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に付いて詳細に説明する。本発明のエピクロルヒドリン系ゴムは、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリクグリシジルエーテル３元共重合体の少なくとも１種を主成分とするものである。特に、３元共重合体はエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドの共重合比によって電気抵抗の調整が可能になることからより好ましく使用出来る。
【００１３】
本発明で用いられるエピクロルヒドリン系ゴムの加硫は硫黄を用いて行う。エピクロルヒドリン系ゴムの加硫系には、硫黄のほか、有機過酸化物加硫、トリアジンチオール加硫、２，３−ジメチルキノキサリン加硫等が挙げられるが、有機過酸化物加硫は酸素存在下での加硫が困難であり、加硫工程が限定され、トリアジン、キノキサリン加硫はスコーチが早く貯蔵安定性に劣るなどの問題がある。硫黄加硫はゴム加硫方法として最も一般的であり、組成物も安価でどのような加硫工程でも製造可能で好ましい。
【００１４】
また、硫黄で加硫されていれば、直接硫黄を用いた方法のほか、硫黄供与体を用いた方法でも使用可能である。硫黄供与体としては、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴＤ）、テトラブチルチウラムジスルフィド（ＴＢＴＤ）、ジペンタメチレンチウラムジスルフィド（ＴＲＡ）、２−（４’−モルホリノジチオ）ベンゾチアゾール（ＭＤＢ）、４−４’−ジチオジモルホリン等が挙げられる。添加量としては導電性ローラの特性を満足するものであれば特に制限されないが、通常、ゴム成分１００質量部当たり、０．１〜５．０質量部の間で好ましく用いられる。
【００１５】
本発明に用いられるハイドロタルサイト化合物は、一般式（１）で示されるものである。
【００１６】
【化１】
2004341305.tif 000002
【００１７】
例えば、Ｍｇ４．５Ａｌ２（ＯＨ）１３ＣＯ３・３．５Ｈ２Ｏ、Ｍｇ５Ａｌ２（ＯＨ）１４ＣＯ３・４Ｈ２Ｏ、Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３・４Ｈ２Ｏ等が挙げられる。
【００１８】
本発明で用いるハイドロタルサイト化合物は、塩酸などの酸を吸着し安定化する。エピクロルヒドリン系ゴムを硫黄若しくは硫黄供与体で加硫する場合に、反応時は硫化水素が発生する。また、通常、硫黄加硫においては加硫活性剤として酸化亜鉛が添加されるが、亜鉛はエピクロルヒドリン系ゴムの脱塩酸反応を促進する物質であることから、高温雰囲気下では硫黄加硫であっても少なからず脱塩酸が起こっていることが考えられる。これら発生した硫化水素や塩酸が無電解ニッケルメッキを汚染することで、固着に関与していると考えられる。ハイドロタルサイト化合物を添加することによって、こうした酸によるメッキ面の汚染が起こりにくくなり、固着を防止するものと考えられる。
【００１９】
ハイドロタルサイト化合物の添加量は、ゴム成分１００質量部当たり、０．５〜２０質量部が好ましい。０．５質量部より少ない場合は、ハイドロタルサイト化合物添加の効果が少ない。本発明では発生する塩酸などの酸を吸着することが目的の為、２０質量部より多く添加した場合でも固着への効果は変わらない。
【００２０】
ゴム組成物は、加硫活性剤や滑剤等の目的で、脂肪酸あるいは脂肪酸金属塩を添加することが一般的である。しかし、ステアリン酸やオレイン酸などの脂肪酸を用いた場合はブルームによる感光体汚染の可能性がある。また、酸化亜鉛と反応して亜鉛塩となるが、脂肪酸の亜鉛塩は脱塩酸促進物質であり、更に脱塩酸反応を促進すると考えられる。その中で、ステアリン酸マグネシウムは脱塩酸促進作用も少ないため、より好ましく使用できる。
【００２１】
本発明で添加するステアリン酸マグネシウムの量は、ゴム成分１００質量部当たり、０．２質量部から１０質量部が好ましい。０．２質量部より少ない場合は効果が得られ難く、１０質量部を超えて使用しても、効果が増大することは無い。
【００２２】
本発明における導電性ゴム組成物は、上記例示のゴム成分に添加剤を混練り分散し、それを架橋することによって得られる。上記添加剤としては、充填材、補強材、可塑剤、導電剤など、従来公知のものが使用可能であり、混練り方法としても、オープンロール、バンバリーミキサー、インターミックスミキサー等、公知のものが使用可能である。
【００２３】
本発明における導電性ゴムローラは、芯金上にゴム組成物を被覆した後、芯金上で加硫して成形される。芯金上にゴムを被覆する方法は、特に制限されるものではないが、芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、芯金の外周上に未加硫のゴム組成物を被覆する方式は、装置も小型で低コスト連続生産に適していることから、より好ましい。また、加硫方法においても、熱風炉加硫のほか、遠赤外線加硫、水蒸気加硫等、今まで公知の方法が使用可能である。また、被覆したゴムは、被覆したままで加硫も行えるが、金型で加硫することも可能である。その他、研磨や表面処理、表面層の形成等、導電性ローラの性能達成上必要と考えられる製法や構成も自由に選択できる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明におけるより具体的な構成を示し説明するが、例示する範囲にとどまらない。
【００２５】
［ゴム組成物の作成］
表に示した各実施例及び比較例について、密閉型混練機及びオープンロール機を用いて混練を行い各未加硫のゴム組成物を得た。また、実施例及び比較例のゴムローラの製造方法と評価は下記の通り実施した。
【００２６】
［芯金の作成］
直径６ｍｍで長さ２４０ｍｍの外周面に無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金を用い両端から１０ｍｍを除く芯金外周面にホットメルト接着剤を塗布した。
【００２７】
［導電性ゴムローラの作成］
上記未加硫のゴム組成物及び接着剤塗布ニッケルメッキ芯金を用い、押出し機を用いて該未加硫のゴム組成物を押出すと同時に、連続的に該接着剤塗布無電解ニッケルメッキ芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させて、無電解ニッケルメッキ芯金の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめローラ形状にした後、１８０℃で６０分間熱風炉に投入して加硫を行い芯金上に加硫ゴム層を形成した。さらに、このローラを回転させながら芯金の両端部から１０ｍｍの位置でゴム層の表面から芯金表面までカッター刃を入れた後、芯金端部上のゴムを切り取った。
【００２８】
［評価］
上記導電性ゴムローラを切り取った部分のニッケルメッキ芯金を観察し、ゴムの焼きつきがあるものを×、ゴムの焼きつきが全くないものを○とした。
【００２９】
尚、エピクロルヒドリンゴムにはエピクロマーＣＧ−１０２（ダイソー株式会社製）を、酸化亜鉛には酸化亜鉛２種（ハクスイテック株式会社製）、ステアリン酸マグネシウムにはＳＭ−１０００（堺化学工業株式会社）、炭酸カルシウムにはシルバーＷ（白石工業株式会社）、ハイドロタルサイト化合物にはキョーワード１０００（協和化学工業株式会社）、ＭＢＴＳにはノクセラーＤＭ（大内新興化学株式会社）、ＴＭＴＭにはノクセラーＴＳ（大内新興化学株式会社）、硫黄にはサルファックス２００Ｓ（鶴見化学株式会社）を使用した。
【００３０】
【表１】
2004341305.tif 000003
【００３１】
実施例１〜実施例４はハイドロタルサイト化合物の添加量を変化させたものである。実施例５〜７はステアリン酸マグネシウムの量を変化させたものである。また、比較例１はハイドロタルサイト化合物を添加しなかったもの、比較例２はハイドロタルサイト化合物を０．２質量部添加したものである。各実施例及び比較例から明らかであるように、ハイドロタルサイト化合物を添加しないもの若しくは０．２質量部添加したものは芯金とゴムが固着をしていたが、添加量を増やした実施例に関しては全く固着が無かった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の導電性ゴムローラは、上記の構成からなるため、無電解ニッケルメッキ芯金上でゴム組成物を加硫した場合においても、固着の無いゴム組成物が得られる。従って、離型処理や不活性化などの芯金処理や後工程でのゴム除去を行う必要がなく低コストで製造出来るほか、離型剤による製品部の接着不良の問題も解消できる。