(57)【要約】【課題】  電子写真装置や静電記録装置の部材に用いた場合に画像不良を引き起こすアンモニアの発生が抑制された発泡ゴムローラを製造する方法を提供する。【解決手段】  原料ゴム組成物として発泡剤がカルボンアミド系発泡剤であり、発泡助剤として尿素を含有するものを用いる発泡ゴムローラの製造において、芯金の外周上に形成されたゴム組成物を発泡加硫した後に得られた発泡ゴムローラを水に曝し加熱乾燥する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の外周上に発泡ゴム層を形成した発泡ゴムローラの製造方法において、原料ゴム組成物が少なくともカルボンアミド系発泡剤と尿素を含有し、芯金の外周上に該ゴム組成物を成型し発泡加硫した後、得られた発泡ゴムローラを水に曝し、その後加熱乾燥することを特徴とする発泡ゴムローラの製造方法。
【請求項２】
発泡ゴムローラを水に曝すのが、該発泡ゴムの表面を研削した後に行われることを特徴とする請求項１に記載の発泡ゴムローラの製造方法。
【請求項３】
発泡ゴムローラを水に曝す際に、発泡ゴム中に含まれる空気を脱気することを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡ゴムローラの製造方法。
【請求項４】
発泡ゴムローラを水に曝す際の水の温度が３０〜１００℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発泡ゴムローラの製造方法。
【請求項５】
発泡ゴムローラを水に曝した後の加熱乾燥を１００〜３５０℃で行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発泡ゴムローラの製造方法。
【請求項６】
芯金上に形成されたゴム組成物を発泡加硫して発泡ゴムにする際の発泡加硫が熱風炉またはマイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）を用いてなされることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発泡ゴムローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡ゴムローラの製造方法に関し、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の画像形成装置用の部材として好適に使用される発泡ゴムローラの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真に用いる帯電ローラ、転写ローラ等のゴムローラは、近年の装置の高速化、良画質化に応えるために、感光体との当接により一様なニップ幅を保つことが要求されることから、芯金の外周上に設けられた弾性体として発泡ゴムを用いた発泡ゴムローラが使用されている。
【０００３】
従来このような発泡ゴムローラは、例えば以下のようにして製造されている。原料ゴム組成物として、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等の各種原料ゴムに発泡剤、発泡助剤（例えば、尿素）、カーボンブラック等のフィラー類、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤等を加え、混練りしたものを用い、これを所定の形状に押出した後、熱風炉やマイクロ波加硫装置（ＵＨＦ）を用いて発泡加硫して製造される発泡ゴムを用いた発泡ゴムローラや金型を用いて発泡加硫して製造される発泡ゴムを用いた発泡ゴムローラが製造されている。
【０００４】
ここで使用される発泡剤としては、カルボンアミド系発泡剤、ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（以下、「ＯＢＳＨ」と略する場合がある）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンヒドラジド（以下、「ＤＰＴ」と略する場合がある）等の発泡剤が知られている。
【０００５】
これらのうちＤＰＴは、安価であり発泡ガス量が多く、発泡ゴムに適したものであるが、易燃性であり発火の危険性がある上、発泡時に毒性のあるホルムアルデヒドが発生すること及びそのもの自体が変異原性となる可能性を疑われているものであり、人体への安全性に劣るという欠点をもっている。
【０００６】
また、ＯＢＳＨは高価な化合物であり、発生ガス量も少ないため経済性に劣る上、分解時に発生する酸性物質が加硫阻害を起こすことがあるため、高発泡のゴムが得にくいという欠点をもっている。
【０００７】
一方、カルボンアミド系発泡剤は安価で発生ガス量も多く、自己消化性であり、安全性に優れた化合物であるため広く使用されている。カルボンアミド系発泡剤として、ヒドラゾカルボンアミド、アゾジカルボンアミド（以下、「ＡＤＣＡ」と略す場合がある）等が知られている。特にＡＤＣＡは他のカルボンアミド系発泡剤と比較して、分解温度が低いこと、発生ガス量が多いこと、化学的安定性が優れることなど利点が多いことから、カルボンアミド系発泡剤を代表するものであり、特殊な場合を除いて、ＡＤＣＡ以外のカルボンアミド系発泡剤が使用されることはまれである。また、ＡＤＣＡの分解に起因して発生するアンモニアが感光体を汚染して画像不良を引き起こす場合があるという問題がある。
【０００８】
さらに、ＡＤＣＡは分解温度が低いとは云え、それでも約２００℃と比較的高いためゴム発泡では単独で発泡剤として使用することは少なく、一般的には尿素を発泡助剤として併用して分解温度を低下させて使用される。その場合も、尿素はＡＤＣＡと同様に分解にともないアンモニアを発生するため、尿素を用いた発泡ゴムは、ＡＤＣＡ単独使用の場合よりアンモニアを多く発生し、さらに感光体を汚染し易くなるという問題点がある。
【０００９】
発泡助剤としてベンゼンスルフィン酸金属塩を用いることで尿素の使用を回避し、同時にゼオライトを添加することでＡＤＣＡの分解に基づいて発生するアンモニアをトラップする技術が知れている（例えば、特許文献１）。しかしながら、尿素と比較すると、ベンゼンスルフィン酸金属塩は高価な化合物であるため経済性に劣り、発泡した気泡（発泡セル）が不均一になりやすく、尿素使用品と比較すると品質、コストにおいて劣るという問題がある。また、ゼオライト添加によるアンモニアのトラップも尿素の使用回避が前提であり、尿素を含有する場合にはアンモニアの発生を抑制することはできないばかりでなく、発生したアンモニアを十分トラップすることはできないという問題がある。
【００１０】
発泡ゴムローラの製造方法において、発泡加硫を完了した後に、発泡ゴムローラの抵抗値を安定させるために加湿工程を組み込むことが開示されている（例えば、特許文献２）。しかしながら、抵抗値を安定させるために加湿したのであり、その後に加熱乾燥をするとどのようになるかについては何ら検討されていない。また、製造された発泡ゴムローラから発生するアンモニアの抑制についても何ら検討されていない。
【特許文献１】特開２００１−１５１９２３号公報、特に段００１２〜００１５。
【特許文献２】特開平６-２５６５５２号公報、特に段００１５〜００１７。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、画像不良を引き起こすアンモニアの遊離が少ない発泡ゴムローラの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した課題を達成するため、本発明者らは鋭意研究した結果、原料ゴム組成物として発泡剤がカルボンアミド系発泡剤であり、発泡助剤として尿素を含有するものを用いる発泡ゴムローラの製造において、発泡加硫後に得られた発泡ゴムローラを水に曝し加熱乾燥するだけで、アンモニアによる電子写真画像への不良発生が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
即ち、本発明は、芯金の外周上に発泡ゴム層を形成した発泡ゴムローラの製造方法において、原料ゴム組成物が少なくともカルボンアミド系発泡剤と尿素を含有し、芯金の外周上に該ゴム組成物を成型し発泡加硫した後、得られた発泡ゴムローラを水に曝し、その後加熱乾燥することを特徴とする発泡ゴムローラの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発泡ゴムローラの製造方法では、水に曝した後加熱乾燥するだけで、得られる発泡ゴムローラから遊離するアンモニアが少なくなるため、アンモニアよる感光体への汚染が発生せず、画像不良を引き起こすこともなくなり、電子写真装置に用いる帯電用、転写用等のローラに使用すれば、良画質化が可能となり、工業的価値は非常に高い
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明で製造される発泡ゴムローラの断面図を図１に示す。
【００１６】
図１において、１はステンレス、銅、鉄等でできた芯金であり、必要によりメッキ処理されている。芯金１の外周上には発泡ゴム層２が形成されており、この上にさらなる導電性層や保護層が形成されていることもある。なお、本発明ではこの発泡ゴム層を水に曝した後加熱乾燥することを特徴とする。
【００１７】
本発明の発泡ゴムローラに使用する原料ゴム組成物は、少なくともカルボンアミド系発泡剤と尿素を含有するゴム組成物を用いること以外特に限定するものではない。
【００１８】
なお、カルボンアミド系発泡剤は、原料ゴム組成物を１００質量部としたとき、１〜４０質量部、好ましくは４〜２０質量部使用される。
【００１９】
本発明では、発泡剤としてカルボンアミド系発泡剤以外の発泡剤を併用してもよく、例えばＯＢＳＨ等を併用してもかまわない。
【００２０】
発泡助剤である尿素はアンモニアの発生の原因物質であることから多量の添加は避けることが望ましく、尿素の添加量は原料ゴム組成物を１００質量部としたとき、１０質量部以下、より好ましくは４質量部以下とすることが望ましい。なお、尿素はカルボンアミド系発泡剤の分解温度をさげるためには０．１質量部以上、好ましくは０．５質量部以上使用する。
【００２１】
本発明で使用する原料ゴム組成物用の原料ゴムとしては特に限定するもではなく、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エピクロルヒドリン系ゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）等の各種原料ゴムが使用できる。
【００２２】
また、本発明で使用するゴム組成物には、導電性、補強性あるいは加工性等や増量充填の目的から、ケッチェンブラック（商品名）等の導電性カーボンブラック、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＭＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、クレー類、炭酸マグネシウム、シリカ、珪酸マグネシウム、タルク等のフィラー類を添加できる。フィラー類の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して５〜１００質量部、好ましくは１０〜７０質量部が適当である。
【００２３】
また、加硫剤としては、種々ものを用いることができるが、ゴム組成物の発泡及び加硫の制御を容易に行うことができる点から、イオウ系加硫剤が好ましい。ここで、イオウ系加硫剤とは、イオウと加硫促進剤との組み合わせ、あるいは含イオウ有機化合物をいう。加硫促進剤としては、チアゾール類、スルフェンアミド類、チオウレア類、チウラム類、ジチオカルバミン酸塩類、グアニジン類、アルデヒドアミン類、アルデヒドアンモニア類が挙げられ、これらの一種を単独で又は二種以上を混合して用いることができる。含イオウ有機化合物としては、例えば、モルホリンジスルフィド，テトラアルキルチウラムジスルフィド，ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等が挙げられる。加硫剤の添加量は、原料ゴム１００質量部に対して０．５〜５質量部が好ましい。
【００２４】
本発明に係る原料ゴム組成物には、上記の添加剤以外に、亜鉛華，ステアリン酸等の加硫促進助剤、パラフィン系プロセスオイル等の軟化剤、スコーチ防止剤、粘着付与剤、その他ゴム用添加剤を、本発明の効果を損なわない範囲で適宜添加することができる。
【００２５】
本発明では、成型されたゴム組成物を発泡加硫して得られた発泡ゴムローラを水に曝し、その後加熱乾燥することを特徴とする。上述したように、発泡ゴムローラの製造方法において、加熱加硫の後に発泡ゴムローラを加湿することで、水分を吸着させ、発泡ゴムローラの抵抗値を安定させることが知られている（特許文献２参照）。この特許文献２には、本発明のように、水に曝した後に加熱乾燥をする工程については何ら検討されてなく、また、発泡ゴムローラが含むアンモニアからの問題についても何ら検討をされていない。
【００２６】
まず、芯金上に上記した原料ゴム組成物が形成された発泡前のゴムローラ（以下、「原料ゴムローラ」ということがある）の製造について、図２を参照して説明する。
【００２７】
図２において、１１は上記原料ゴム組成物を芯金１を被覆するように押出す押出し機であり、クロスヘッド１２にて共に押出される芯金１上に未発泡未加硫のゴム組成物層２ａが形成された原料ゴムローラ１３が製造される。なお、芯金１には必要により接着剤が塗布されていてもよい。また、ゴム組成物層は所定の長さに形成されても、成型したものの両端を切除して所定の長さにしてもよい。なお、両端を切除するのは原料ゴムローラの時ばかりでなく、発泡加硫後、表面研磨後、水で曝した後、さらに加熱乾燥後等の何れであってもよい。なお、１４は原料ゴム組成物を押出し機に投入するホッパーである。
【００２８】
次に、具体的な一例として、水に曝す手段が、水へ発泡ゴムを浸漬する浸漬手段について述べる。
【００２９】
水に曝す手段の一手段として発泡ゴムを水に浸漬した後、加熱乾燥することにより発泡ゴムからのアンモニアの発生が抑制される。この理由は定かではないが、発泡ゴム中に存在するアンモニアを発生する原因物質が水と接触した後、加熱することにより取り除かれるものと考えられる。
【００３０】
発泡ゴムの水への浸漬時間は特に限定するものではないが、発泡ゴムの内部まで水が浸透しやすくするため、３０秒以上浸漬することが好ましい。発泡ゴムの水への浸漬は、発泡加硫後であれば特に限定するものではないが、発泡ゴムの表面を研削後に行うことが好ましい。発泡ゴムの表面を研削後に行うことで、発泡ゴムの表面のスキン層が除去され発泡ゴムの表面にセルが開口するため、水に浸漬した際に発泡ゴム内部に水がより浸透しやすくなるためである。また、発泡ゴムを水に浸漬した際には、発泡ゴムを押しつぶす等の圧力をかけ、発泡ゴム中のガスを脱気することで発泡ゴム中に水が浸透しやすくなりより好ましい。
【００３１】
浸漬する際の水の温度は、３０〜１００℃であることが好ましい。水の温度が３０℃よりも低く設定すると水を除去するための加熱乾燥工程が長くなり、１００℃を超えると加圧が必要となり装置が大掛かりになり装置コストが高くなる。より好ましくは、４０〜７０℃とする。
【００３２】
以上のような水に浸漬する手段の例で推察されるように、発泡ゴム表面に水分が付着し，浸透して水分が作用し、所定時間経過後に乾燥せしめると良質の発泡ゴム素材が得られるというものであるから、水に曝す手段としては、浸漬手段の他、シャワー手段、加圧水手段、蒸気手段等が考えられ、いずれにしても、温度条件・圧力条件を付加することでよりよい条件設定にすることができる。
【００３３】
また、発泡ゴムローラを水に曝した後の加熱乾燥の温度は１００〜３００℃であることが好ましい。１００℃よりも低い温度では、乾燥時間が長くなり、また、３００℃を超えるとゴムの劣化が起こり易い上、ゴムが燃焼する可能性が高まり好ましくない。
【００３４】
また、加熱乾燥方法は、連続式の熱風炉や電気炉等で行うことができ、加熱乾燥の時間は加熱乾燥の温度により変化するため特に限定するものではないが通常１０分〜２４時間程度である。
【００３５】
発泡加硫は、特に限定するものではないが、熱風炉またはＵＨＦを用いてなされることが好ましい。熱風炉やＵＨＦは、押出し機と連結して連続生産することが可能であり、金型等を用いて生産する場合に比べて装置及び金型コスト上でも有利になる。
【００３６】
なお、本発明で製造される発泡ゴムローラは、さらなる表面平滑性の向上や抵抗調整や保護を目的として弾性体層の発泡ゴム外周上に１層以上の導電性層あるいは保護層を設けてもかまわない。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例により、なんら限定されるものではない。
【００３８】
なお、発泡ゴムローラからのアンモニア発生量の測定は、以下の方法に従って測定した。
【００３９】
〔発泡ゴムローラからのアンモニア発生量測定方法〕
発泡ゴムローラから発泡ゴム５０ｍｇを切り取り、蒸留水３ｍｌを入れたふた無しのガラス瓶と共に５０ｍｌのふた付きガラス瓶の中に入れ、ガラス瓶内に密閉する。この密閉したガラス瓶を４０℃、湿度９５％の環境に設定された恒温恒湿槽に２４時間投入した後、恒温恒湿槽から密閉したガラス瓶を取り出し、室温下に３０分間放置する。その後ガラス瓶のふたを開けると同時に、あらかじめアンモニア検知管［商品名「アンモニア３Ｌ」、ガステック（株）製］をセットした気体採取器［商品名「ＧＶ−１００Ｓ」、ガステック（株）製］を使用して、ガラス瓶の内の気体を採取し、標準検量線よりガラス瓶内のアンモニア量（ｐｐｍ）を測定する。
【００４０】
実施例１
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）製］１００質量部、酸化亜鉛［商品名「亜鉛華２種」、白水テック（株）製］５質量部、ステアリン酸［商品名「ステアリン酸Ｓ」花王（株）製］１質量部、導電性カーボン［商品名「ケッチェンブラックＥＣ」、ケッチェンブラックインターナショナル（株）製］１１質量部、ＦＥＦ級カーボンブラック［商品名「旭＃６０」旭カーボン（株）製］３０質量部、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）製］５０質量部、２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）［商品名「ノクセラーＭ」、大内振興化学工業（株）製］２質量部、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）製］１質量部、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺＤＢＣ）［商品名「ノクセラーＢＺ」、大内振興化学工業（株）製］１質量部、イオウ［商品名「サルファックスＰＭＣ」、鶴見化学工業（株）製］１質量部、カルボンアミド系発泡剤（アゾジカルボンアミド）［商品名「ビニホールＡＣ＃ＬＱ」、永和化成工業（株）製］８質量部および尿素系発泡助剤［商品名「セルトンＮＰ」、三協化成（株）製］３質量部を混錬りし、原料ゴム組成物を作成した。
【００４１】
次に、図２に示すφ４０ｍｍのクロスヘッド押出し機１１を用いて原料ゴム組成物を押出すと同時に、連続的にホットメルト接着剤を塗布した芯金１を押出し機のクロスヘッドダイ１２を通過させて、芯金１の外周上にゴム組成物を成型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発泡加硫を行い、芯金上に発泡ゴム層を形成した発泡ゴムローラを作成した。この得られた発泡ゴムローラを、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研削機にセットし、研削条件として回転速度２０００ＲＰＭ、送り速度５００ｍ／分で発泡ゴムローラ表面の発泡ゴム層を０．５ｍｍ研削し、この発泡ゴムが研削された発泡ゴムローラを５０℃の水に３分間浸漬し、取り出した直後に１５０℃の電気炉にて２０分加熱乾燥し、発泡ゴムローラを作成した。得られた発泡ゴムローラのアンモニア発生量を上記により測定し、得られた結果を表１に示した。
【００４２】
実施例２
実施例１において、発泡ゴム層の研削を５０℃の水に３分間浸漬し、１５０℃の電気炉にて２０分加熱乾燥した後に実施する以外は実施例１と同様にして発泡ゴムローラを作成した。得られた発泡ゴムローラのアンモニア発生量を上記により測定し、得られた結果を表１に示した。
【００４３】
実施例３
実施例１において、５０℃の水に３分間浸漬する前に金属板を発泡ゴムローラ面に接触させて発泡ゴムローラを転がしながら圧力をかけて発泡ゴム中の空気を脱気し、浸漬中も水槽底に押し付け転がしながら圧力をかけ続ける以外は実施例１と同様にして発泡ゴムローラを作成した。得られた発泡ゴムローラのアンモニア発生量を上記により測定し、得られた結果を表１に示した。
【００４４】
比較例１
実施例１において、５０℃の水への浸漬及び１５０℃の電気炉での２０分の加熱乾燥を行わなかった以外は実施例１と同様にして発泡ゴムローラを作成した。得られた発泡ゴムローラのアンモニア発生量を上記により測定し、得られた結果を表１に示した。
【００４５】
比較例２
実施例１において、５０℃の水への浸漬を行わなかった以外は実施例１と同様にして発泡ゴムローラを作成した。得られた発泡ゴムローラのアンモニア発生量を上記により測定し、得られた結果を表１に示した。
【００４６】
比較例３
実施例１において、５０℃の水への浸漬を行わず、また、１５０℃の電気炉よる加熱乾燥を１２時間にした以外は実施例１と同様にして発泡ゴムローラを作成した。得られた発泡ゴムローラのアンモニア発生量を上記により測定し、得られた結果を表１に示した。
【００４７】
比較例４
比較例１で得られた発泡ゴムローラを３０℃、湿度８５％の条件に２４時間放置したもののアンモニア発生量を測定した。結果を表１に示した。
【００４８】
これら実施例、比較例で得られた発泡ゴムローラを使用し、その表面に抵抗調整層を設けた導電性ローラを、電子写真方式のプリンターの画像形成装置における帯電ローラとして組み込み、４０℃、９５％湿度環境で１月間保存したのち、白黒の標準パターンを出力し、画出し確認を行い、下記基準で評価した。結果を表１に示した。
○：画像不良が全く見られなかった。
×：アンモニアによる感光体汚染と見られる画像不良が見られた。
【００４９】
【表１】
2005219383.tif 000003
【００５０】
実施例１〜３は比較例に比べ、発泡ゴムローラからのアンモニア発生量が格段に小さいことが解かる。また、４０℃、９５％湿度で１月間保管したものでは発生したアンモニアの影響で電子写真装置に組み込んで使用したところ、本発明の発泡ゴムローラでは何ら問題がなかったが、比較例のものでは画像に不良が発生した。つまり、芯金の外周上に少なくともカルボンアミド系発泡剤と尿素が含有するゴム組成物を用いて得られた発泡ゴムからなる発泡ゴムローラの製造方法において、該発泡ゴムを水に曝した後、加熱乾燥することにより、得られる発泡ゴムローラからのアンモニアの発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の発泡ゴムローラの断面図である。
【図２】本発明の発泡ゴムローラを製造する際に使用する押出し機の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１        芯金
２        発泡ゴム層
２ａ      未発泡未加硫ゴム層
１１      押出し機
１２      クロスヘッド
１３      原料ゴムローラ
１４      ホッパー
【図１】
2005219383.tif 000004
【図２】
2005219383.tif 000005