(57)【要約】【課題】クロム酸処理等の不活性化処理を必要とせずに無電解ニッケルメッキ芯金へのゴム層の焼きつきや付着が生じず、しかも、製造の容易なゴムローラを提供する。【解決手段】芯金の外周面に無電解ニッケルメッキ皮膜が形成されおり、該無電解ニッケルメッキ皮膜上に少なくとも一層以上の加硫ゴム層を有するゴムローラにおいて、該ゴム組成物のゴム成分が非ハロゲン系ゴムであり、該ゴム成分を１００質量部としたときにハイドロタルサイト類及び酸化マグネシウムのうち少なくとも一つが２〜２０質量部含有される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の外周面に無電解ニッケルメッキ皮膜が形成されおり、該無電解ニッケルメッキ皮膜上に少なくとも一層以上の加硫ゴム層を有するゴムローラであって、かつ該加硫ゴム層が該無電解ニッケルメッキ皮膜上で加硫剤としてイオウ及びイオウ化合物のうち少なくとも一つを含有するゴム組成物から加硫工程を経て形成されてなるゴムローラにおいて、該ゴム組成物のゴム成分が非ハロゲン系ゴムであり、該ゴム成分を１００質量部としたときにハイドロタルサイト類及び酸化マグネシウムのうち少なくとも一つが２〜２０質量部含有されることを特徴とするゴムローラ。
【請求項２】
該ゴム組成物において該ゴム成分を１００質量部としたときに該ハイドロタルサイト類が４〜１５質量部含有されることを特徴とする請求項１に記載のゴムローラ。
【請求項３】
該ゴム組成物の主ゴム成分がエチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴムであることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴムローラ。
【請求項４】
連続的に外周面に無電解ニッケルメッキ皮膜を形成してなる芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させつつ、該クロスヘッドダイに未加硫のゴム組成物を押出して、該芯金の外周上に該未加硫のゴム組成物を配置せしめローラ形状にしたあと、加硫工程を経て製造されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のゴムローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴムローラに関し、さらに詳しくは、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリなどの電子写真装置や静電記録装置などに好適に使用される帯電ローラ、転写ローラ、紙搬送ローラなどのゴムローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置には帯電ローラ、転写ローラ、紙搬送ローラ等多数のゴムローラが用いられている。この種のゴムローラは、芯金の外周面にメッキ皮膜が形成され、そのメッキ皮膜上に少なくとも一層以上の加硫ゴム層を形成することにより構成されている。そして上記ゴムローラは、通常、芯金の左右両端に軸芯部を設け、この軸芯部を軸受部に嵌合することにより取付け固定される。特に、この種のゴムローラでは寸法に高い精度が要求されている。このため、上記メッキ皮膜としては、電気メッキではなく、無電解メッキによって形成されたニッケルメッキ皮膜が用いられている。上記無電解メッキは、化学メッキとも称されるものであって、電気メッキのように電気エネルギーを用いずに金属相互の化学的置換および還元作用を応用して金属をメッキするものであり、均一な膜厚のメッキを施すことができることから、上記のような高い精度が要求される電子写真装置用ゴムローラの芯金のメッキに用いられている。
【０００３】
従来このようなゴムローラとしては、例えば以下のようにして製造されている。ゴム組成物としてエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）等のゴムにイオウ及び又はイオウ化合物（イオウドナー）等の加硫剤、カーボンブラック等のフィラー類、加硫促進剤、加硫助剤、軟化剤、発泡剤等の添加剤を加えたものを混練りしたものをチューブ状に押出した後、加硫缶やマイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）、熱風炉（ＨＡＶ）等を用い加硫したゴムチューブを作製し、外周面に無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金（以後、無電解ニッケルメッキ芯金と記す場合がある）にあらかじめ必要部分（ゴム層と芯金を接着させる部分）に接着剤を塗布した芯金を圧入し、さらに接着加硫を行い所定のゴム長になるように芯金両端部のゴムを切り取る工程を経て製造されるゴムローラが知られる。
【０００４】
また、工程を簡略化するために、あらかじめ必要部分に接着剤を塗布した無電解ニッケルメッキ芯金上に上記ゴム組成物を配置し芯金上で加硫と接着を同時に行い、所定のゴム長になるように芯金両端部のゴムを切り取る工程を経て製造されるゴムローラも知られる。
【０００５】
しかしながら、あらかじめ必要部分に接着剤を塗布した無電解ニッケルメッキ芯金上に上記のようなゴム組成物を配置し芯金上で加硫したものは、接着剤を塗布していない部分においてもゴム層がニッケルメッキ皮膜に焼きつき、芯金両端部のゴム層を切り取ることが出来なかったり、切り取ることが出来ても芯金上のゴムかすが付着したりするため、この付着したゴムかすを除去するため後加工が必要になるという問題を有している。
【０００６】
このような問題に対応するため、芯金上のゴムを切り取る部分に離型剤等を塗布し、あらかじめ必要部分に接着剤を塗布した芯金上に上記ゴム組成物を配置し芯金上で加硫することが行われている。ところが、このようにする場合には、離型剤を塗布した部分は芯金とゴム層が接着しないために極めて精度良く離型剤を塗布する必要があり、接着が必要な部分に離型剤が入り込んだ場合には接着不良が生じるという問題がある。
【０００７】
また、これらの問題に対する解決方法として、芯金の外周面に無電解ニッケルメッキを施した後、クロム酸溶液にこのニッケルメッキ芯金を浸漬し無電解ニッケルメッキを不活性化処理することによりゴムの焼きつきを防止する方法や１００〜３００℃で熱処理（表面酸化）を施し無電解ニッケルメッキを不活性化処理する方法も知られている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
しかしながら、これらの方法は、加工工程を増加させるためコストアップにつながる上、近年、環境問題が非常に重要視され、有害なクロム酸の使用を廃止することが望まれており、クロム酸処理による不活性化処理をなくす必要が生じている。また、１００〜３００℃で熱処理を行い表面酸化する方法においては、表面を酸化させるためには、無電解ニッケルメッキ芯金の１本１本を十分に空気（酸素）に触れさせる必要が生じ、１度に多数の処理を行うことが難しいという問題を有している。
【０００９】
一方、現像ローラ用導電性ゴム組成物として、ゴム成分にエチレンプロピレンゴムを用い正帯電性物質としてハイドロタルサイト類等を用いることによって、トナーのローラ表面からの脱落が抑制され、画像のかぶりや裏汚れのない現像ローラが提案されている（例えば、特許文献２）。このものでは、感光体汚染をなくすためには、加硫剤にイオウやイオウ化合物を用いるのは好ましくないとされており、加硫剤にイオウやイオウ化合物を用いたゴム組成物の無電解ニッケルメッキ芯金への焼きつきや付着については、なんら検討されていない。
【００１０】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【００１１】
【特許文献１】
特公平７−７４０５６号公報（２ページ  左４９〜右２８行）
【特許文献２】
特開平０９−０６２０８７号公報（２〜３ページ  ［０００４］〜［００１０］）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、クロム酸処理等の不活性化処理を必要とせずに無電解ニッケルメッキ芯金へのゴム層の焼きつきや付着が生じず、しかも、製造の容易なゴムローラを提供することをその目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明らは鋭意研究の結果、芯金の外周面に無電解ニッケルメッキ皮膜が形成されおり、該無電解ニッケルメッキ皮膜上に少なくとも一層以上の加硫ゴム層を有するゴムローラであって、かつ該加硫ゴム層が該無電解ニッケルメッキ皮膜上で加硫剤としてイオウ及びイオウ化合物のうち少なくとも一つを含有するゴム組成物から加硫工程を経て形成されてなるゴムローラにおいて、該ゴム組成物のゴム成分が非ハロゲン系ゴムであり、該ゴム成分を１００質量部としたときにハイドロタルサイト類及び酸化マグネシウムのうち少なくとも一つが２〜２０質量部含有されることで、無電解ニッケルメッキ皮膜上でゴム組成物が加硫工程を経てゴム層を形成しても無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金へのゴム層の焼きつきが生じない事を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、芯金の外周面に無電解ニッケルメッキ皮膜が形成されおり、該無電解ニッケルメッキ皮膜上に少なくとも一層以上の加硫ゴム層を有するゴムローラであって、かつ該加硫ゴム層が該無電解ニッケルメッキ皮膜上で加硫剤としてイオウ及びイオウ化合物のうち少なくとも一つを含有するゴム組成物から加硫工程を経て形成されてなるゴムローラにおいて、該ゴム組成物のゴム成分が非ハロゲン系ゴムであり、該ゴム成分を１００質量部としたときにハイドロタルサイト類及び酸化マグネシウムのうち少なくとも一つが２〜２０質量部含有されることを特徴とするゴムローラである。
【００１５】
ゴムローラ用のゴム組成物としては、その加硫ゴムの物性上に優れること及び種々の加硫方法が採用できる等の理由から加硫剤にはイオウ及び／又はイオウドナーとなるイオウ化合物（イオウ及び／又はイオウドナーとなるイオウ化合物を以下イオウ系加硫剤と記す場合がある）が好適に用いられている。特に、非ハロゲン系ゴムの場合、イオウ系加硫剤を用いることが一般的である。
【００１６】
本発明者らは、このようなゴム組成物中にゴム成分を１００質量部としたときにハイドロタルサイト類及び／又は酸化マグネシウムを２〜２０質量部含有させることにより、無電解ニッケルメッキ皮膜上でゴム組成物が加硫工程を経てゴム層を形成してもニッケルメッキ芯金へのゴム層の焼きつきが生じず、容易に製造することが出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
イオウ系加硫剤を含有するゴム組成物中の非ハロゲン系ゴム成分を１００質量部としたときにハイドロタルサイト類及び／又は酸化マグネシウムを２〜２０質量部含有させることで、無電解ニッケルメッキ皮膜上でゴム組成物が加硫工程を経て加硫ゴム層を形成しても無電解ニッケルメッキ芯金への加硫ゴム層の焼きつきが生じない理由はさだかではないが、特許文献１に記載されているようなイオウないしはイオウドナーが直接的に無電解ニッケルメッキ皮膜と化学反応を起こしているからではなく、加硫反応中に発生した硫化水素等の酸性ガスが無電解ニッケルメッキ皮膜表面を腐食し加硫ゴム層が焼きつくと考えられる。
【００１８】
このため受酸剤として作用するハイドロタルサイト類や酸化マグネシウムを添加することにより焼きつきが防止できるものと考えられる。ここで、本発明に配合せしめられるハイドロタルサイト類は、ＭｇｘＡｌｙ（ＯＨ）２ｘ＋３ｙ−２ＣＯ３・ｗＨ２Ｏ  ［式中、ｘは１〜１０、ｙは１〜５、ｗは実数を表す。］等が挙げられ、より具体的には、Ｍｇ４．５Ａｌ２（ＯＨ）１３ＣＯ３・３．５Ｈ２Ｏ、Ｍｇ４．５Ａｌ２（ＯＨ）１３ＣＯ３、Ｍｇ４Ａｌ２（ＯＨ）１２ＣＯ３・３．５Ｈ２Ｏ、Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３・４Ｈ２Ｏ、Ｍｇ５Ａｌ２（ＯＨ）１４ＣＯ３・４Ｈ２Ｏ、Ｍｇ３Ａｌ２（ＯＨ）１０ＣＯ３・１．７Ｈ２Ｏ、Ｍｇ３ＺｎＡｌ２（ＯＨ）１２ＣＯ３・ｗＨ２Ｏ、Ｍｇ３ＺｎＡｌ２（ＯＨ）１２ＣＯ３等を挙げることができる。
【００１９】
また、非ハロゲン系ゴムを１００質量部としたときにハイドロタルサイト類及び／又は酸化マグネシウムの添加量については、２質量部よりも少ないと無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金上で、加硫工程を経てゴム組成物からゴム層を形成した場合、無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金へのゴム層の焼きつきの防止効果が少なく好ましくない。また、ハイドロタルサイト類及び／又は酸化マグネシウムの添加量が２０質量部よりも多い場合は、無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金へのゴム層の焼きつきの防止効果は良好であるが、必要以上の添加は加硫ゴムの物性低下が生じ好ましくない。
【００２０】
より好ましくは、非ハロゲン系ゴムを１００質量部としたときにハイドロタルサイト類を４〜１５質量部添加する。酸化マグネシウムよりもハイドロタルサイト類の方が無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金へのゴム層の焼きつき防止効果がより大きく好ましい。
【００２１】
本発明に使用するゴム組成物の主ゴム成分としては、イオウ系加硫が可能な非ハロゲン系のゴムであれば特に限定するものではなく、例えば、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）等が挙げられるが、中でも耐オゾン性が優れる、耐熱性が優れる、安価であるという観点からエチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴムが好ましい。
【００２２】
本発明に使用される加硫剤としては、イオウ及び／又はイオウ化合物である。イオウ化合物とは、前述のようにイオウドナーとなり得る化合物であり、具体的にはテトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）、テトラエ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）、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴＤ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）、モルフォリンジスルフィド、２−（４’−モルフォリノジチオ）ベンゾチアゾール等が挙げられる。加硫剤としてイオウ及び／又はこれらイオウ化合物が単独若しくは２種以上が混合して用いられ、添加量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．３〜８質量部である。
【００２３】
本発明のゴムローラに使用されるゴム組成物には、上記成分の他にも各種添加剤を適宜配合することができる。添加剤としては、導電性カーボンブラック、ゴム用カーボンブラック等の導電性充填剤、ゴム用カーボンブラック等の補強剤、充填剤、加硫促進剤、加硫助剤、発泡剤、老化防止剤、加工助剤等があげられる。これらの添加剤を単独あるいは、２種以上を併用して用いられる。
【００２４】
本発明のゴムローラは、無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金上でゴム組成物が加硫工程を経て形成されるものであれば製造方法は特に限定されるものではないが、連続的に外周面に無電解ニッケルメッキ皮膜を形成してなる芯金を押出し機のクロスヘッドダイを通過させつつ、該クロスヘッドダイに未加硫のゴム組成物を押出して、該芯金の外周上に該未加硫の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方法は製造工程数が少なく好ましい。
【００２５】
上記製造工程は、押出し機を用いて無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金の外周上に未加硫のゴム組成物を配置せしめるため、無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金とゴム組成物がよりよく密着し、加硫後のゴム層が焼きつきやすいと言う問題があったが、本発明では、外周面に無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金への焼きつき防止が施されたゴム組成物を用いているため、製造工程数が少ない上記工程で製造することが可能となる。また、このとき、ゴム層と無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金の接着が必要な部分には、あらかじめ無電解ニッケルメッキ皮膜を形成した芯金（以下、単に無電解ニッケルメッキ芯金という。）の外周上に接着剤を塗布しておくことが好ましい。接着剤としては、公知のものが使用でき、例えば、加硫接着剤やホットメルト系の接着剤等が挙げられる。
【００２６】
なお、本発明のゴムローラは、抵抗調整や保護や表面平滑性の向上等を目的として前記加硫ゴム層の外周上に１層以上の層を設けてもかまわない。
【００２７】
【実施例】
次に、本発明を実施例にもとづいて詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００２８】
なお、実施例及び比較例に用いたゴム組成物の配合内容及び芯金へのゴム層の焼きつきの評価結果を表１に示す、また、実施例及び比較例のゴムローラの製造方法と芯金へのゴム層の焼きつきの評価は下記の通り実施した。
【００２９】
表１に記載の配合からなる各材料を密閉型混練機及び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。
【００３０】
また、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。
【００３１】
上記未加硫のゴム組成物及び接着剤塗布無電解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、２００℃で２０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。
【００３２】
更に、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、芯金端部上のゴム層を切り取った。
【００３３】
このゴム層を切り取った部分の無電解ニッケルメッキ芯金を観察し、ゴム層の焼きつきがあって容易には取り除けないものを×、ゴム層の焼きつき及びゴム層の付着が全くないものを○、ゴム層の焼きつきはないが、エアなどで容易に取り除けることができるゴムかすが付着しているものを△とし、芯金へのゴム層の焼きつきの評価とした。
【００３４】
なお、実施例及び比較例に用いた資材は以下の通りである。
エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム［ＥＰＤＭ；商品名  ＥＰＴ４０７０  三井化学（株）社製］
酸化亜鉛［商品名  亜鉛華２種  白水テック（株）社製］
ステアリン酸［商品名  ステアリン酸Ｓ  花王（株）社製］
ＦＴ級カーボンブラック［商品名  旭＃１５  旭カーボン（株）社製］
導電性カーボンブラック［商品名  ケッチェンブラック６００ＪＤ  ケッチェンブラックインターナショナル（株）社製］
パラフィンオイル［商品名  ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０  出光興産（株）社製］
ハイドロタルサイト［商品名  ＤＨＴ−４Ａ  協和化学工業（株）社製］
酸化マグネシウム［商品名  協和マグ＃１５０  協和化学工業（株）社製］
イオウ系加硫剤テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）［商品名  ノクセラーＴＴ  大内振興化学工業（株）社製］
イオウ系加硫剤ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）［商品名  ノクセラーＴＲＡ  大内振興化学工業（株）社製］
イオウ系加硫剤ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＤＰＴＴ）［商品名  ノクセラーＴＲＡ  大内振興化学工業（株）社製］
イオウ系加硫剤テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴＤ）［商品名  ノクセラーＴＥＴ  大内振興化学工業（株）社製］
イオウ［商品名  サルファックスＰＭＣ  鶴見化学工業（株）社製］
発泡剤アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）［商品名  ビニホールＡＣ＃ＬＱ  永和化成工業（株）社製］
尿素系発泡助剤［商品名  セルペースト１０１  永和化成工業（株）社製］
このようにして得られたゴムローラにおいて、ゴム成分を１００質量部としたときにハイドロタルサイト類及び／又は酸化マグネシウムをゴム組成物中に２〜２０質量部含有させることにより、無電解ニッケルメッキ皮膜上でゴム組成物が加硫工程を経てゴム層を形成しても無電解ニッケルメッキ芯金へのゴム層の焼きつきが生じることはなく、製造が容易であった。一方、ハイドロタルサイト類及び／又は酸化マグネシウムを用いない比較例は、無電解ニッケルメッキ芯金へのゴム層の焼きつきが生じ、無電解ニッケルメッキ皮膜上に付着したゴムを除去する工程が必須となり、製造がより困難なものとなった。
【００３５】
【表１】
2004341306.tif 000002
【００３６】
【発明の効果】
本発明のゴムローラは、以上のように無電解ニッケルメッキ皮膜上でゴム組成物が加硫工程を経て形成されてもゴム層が焼きついていない。したがって、後工程で無電解ニッケルメッキ皮膜上に付着したゴムの除去等を必要とせず、外観および寸法精度の優れた状態となる。また、無電解ニッケルメッキ皮膜上の必要部分に接着剤を塗布することにより、ゴム層を強固に芯金に接着することも可能となる。