(57)【要約】【課題】円柱基材に形成されためっき皮膜の種類によらず、円柱基材とゴム層または、円柱基材と接着剤から剥離が発生しない高品質なゴムローラーを提供する。【解決手段】めっき皮膜が形成された円柱基材と前記めっき皮膜上にゴム層が形成されたゴムローラー、もしくは、前記めっき皮膜上に接着剤を介してゴム層が形成されたゴムローラーにおいて、前記円柱基材のめっき皮膜が、残存する気発生源が低減化されているものであることを特徴とするゴムローラー。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱基材と、該円柱基材の外周面に設けられためっき皮膜と、該めっき皮膜上に設けられたゴム層と、を有するゴムローラーにおいて、
前記ゴム層は、前記めっき皮膜上での熱架橋処理により得られた硬化ゴム層であり、
前記めっき皮膜は、前記円柱基材上に設けられた状態で、前記ゴム層に対する熱架橋処理時の温度で気体発生を生じさせる成分の低減化処理を経たものであり、該低減化処理を行っためっき皮膜に上に前記硬化ゴム層が形成されたものである
ことを特徴とするゴムローラー。
【請求項２】
前記めっき皮膜の前記加熱処理後における前記ゴム層に対する熱架橋処理時の温度での気体発生量が、１ｍｌ／cm2以下である請求項１に記載のゴムローラー。
【請求項３】
ゴムローラーの製造方法において、
円柱基材の周面にめっき皮膜を設ける工程と、
前記めっき皮膜を加熱処理する工程と、
前記加熱処理されためっき皮膜上にゴム層を形成する工程と、
前記ゴム層を熱架橋処理して硬化させる工程と、
を有し、
前記めっき皮膜の加熱処理を、前記ゴム層の熱架橋処理温度以上の温度で行い、前記熱架橋処理時における前記めっき皮膜からの気体発生量を低減する
ことを特徴とするゴムローラーの製造方法。
【請求項４】
前記気体発生量が１ｍｌ／cm2以下である請求項３に記載のゴム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、ゴムローラーに関するものである。特に、電子写真複写機等に用いられる帯電用ゴムローラー、現像用ゴムローラー、転写用ゴムローラー、定着用ゴムローラー、紙送り用ゴムローラー等に用いられるゴム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】
レーザープリンター、ファクシミリ等の電子写真装置には帯電ローラー、現像ローラー、転写ローラー等、多数のゴムローラーが用いられている。これらのゴムローラーは、一般的に、中心軸として機能する円柱形状を有する基材と、円柱基材の外周面上に形成されたゴム層とを備えて構成されている。そして、ゴムローラーには、非常に高い寸法精度を保ちつつ、しかも長期使用に対する防錆効果が要求されている。そこで、円柱基材の外周面にめっき皮膜を形成し、その上にゴム層を形成するのが一般的である。このめっき皮膜の形成方法としては、めっき皮膜の均一性や処理コストが低い、無電解ニッケルめっき皮膜を形成する方法が知られている（特許文献１）。特に、特許文献１には、円柱状の芯金の外周面上に無電解ニッケルメッキ皮膜を形成し、更にその上に加硫ゴム層を形成する工程を採用することで、接着剤を使用せずに芯金上に加硫ゴム層を固着でき点が開示されている。
【０００３】
また、化学的活性に富む無電解ニッケルメッキ皮膜を、クロム酸処理や熱処理等の不活性化処理することにより、無電解ニッケルめっき皮膜の変色と、円柱基材とゴム層との焼き付きを防止する方法が知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特公平７−７４０５７号公報
【特許文献２】特公平７−７４０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるゴムローラーの製造方法によれば、無電解ニッケルメッキ皮膜上に直接加硫ゴム層を形成するので、接着剤を用いてゴム層を芯金に接着する場合における接着剤の塗布工程を省略できる。しかしながら、特許文献１に記載されるように、芯金上に設けた無電解ニッケルめっき皮膜を介して加硫ゴム層を形成した構造では、ゴムローラーの種々の用途に対応して要求される芯金とゴムローラーとの密着性が十分に得られない場合がある。
【０００５】
また、特許文献２には、芯金上に設けた無電解ニッケルメッキ皮膜をクロム酸処理または加熱処理（例えば１００〜３００℃）を行った後、加硫ゴム層を形成する点が開示されている。しかしながら、この特許文献２に開示の方法で得られたゴムローラーにおいても種々の用途に対応して要求される芯金とゴムローラーとの密着性が十分に得られない場合がある。
【０００６】
一方、円柱基材にメッキ皮膜を形成し、その上に接着剤を介して未加硫ゴム組成物を被覆し加硫した際にも、円柱基材のめっき表面と接着剤の密着性が良くなく接着剤から剥離するという問題に対して対応できていないのが現状である。
【０００７】
更に、特許文献１も２も無電解ニッケルめっき皮膜を形成した場合における課題に対応するものであり、電気ニッケルめっきや亜鉛めっき等の他のめっき方法やめっき用材料を用いた場合における加硫ゴム層の芯金に対する密着性に関する問題への対応方法についての開示はない。
【０００８】
円柱基材と、ゴム層や接着剤層との間に生じる剥離は、ゴムローラー製造工程後に例えば、ゴム表面を研削する際に芯金とゴム層とが空回りしてしまい、ゴムローラーの寸法精度が悪化するという問題や、帯電ローラーのようにゴムの上に離型層としてフッソ樹脂のチューブを装填する際に、ゴムがめくれてしまいフッ素樹脂チューブを形成できないという問題がある。
【０００９】
さらに、一用途例として、ゴムローラーが現像ローラー、トナー供給ローラー、帯電ローラーなどのような、外部から駆動されて摺擦や圧接により表面にトルクのかかるローラー（以下、駆動ローラーともいう）として使用される場合にも、同様に円柱基材とゴムとが空回りしてしまい、電子写真装置の性能に悪影響を及ぼすという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は、このような従来技術の問題点を解決し、円柱基材とゴム層との剥離が発生しない高品質なゴムローラー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】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明のゴムローラーは、
円柱基材と、該円柱基材の外周面に設けられためっき皮膜と、該めっき皮膜上に設けられたゴム層と、を有するゴムローラーにおいて、
前記ゴム層は、前記めっき皮膜上での熱架橋処理により得られた硬化ゴム層であり、
前記めっき皮膜は、前記円柱基材上に設けられた状態で、前記ゴム層に対する熱架橋処理時の温度で気体発生を生じさせる成分の低減化処理を経たものであり、該低減化処理を行っためっき皮膜に上に前記硬化ゴム層が形成されたものである
ことを特徴とするゴムローラーである。
【００１２】
本発明のゴムローラーの製造方法は、
円柱基材の周面にめっき皮膜を設ける工程と、
前記めっき皮膜を加熱処理する工程と、
前記加熱処理されためっき皮膜上にゴム層を形成する工程と、
前記ゴム層を熱架橋処理して硬化させる工程と、
を有し、
前記めっき皮膜の加熱処理を、前記ゴム層の熱架橋処理温度以上の温度で行い、前記熱架橋処理時における前記めっき皮膜からの気体発生量を低減する
ことを特徴とするゴムローラーの製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のゴムローラーの製造方法では、硬化ゴム層の形成のための熱架橋処理での加熱温度条件におけるガス発生が低減されているめっき皮膜が円柱基材上に形成され、必要に応じて接着剤層がその上に設けてから硬化ゴム層が形成される。そのために、接着剤層を用いずに硬化ゴム層を形成した場合、更には、接着剤層を介して硬化ゴム層を形成した場合のいずれの場合でも、円柱基材から硬化ゴム層の剥離を防止できるため、高品質なゴムローラーを提供できる。更に、本発明では、めっき皮膜からのガス発生量を低減させる際における基準を明確に設けているので、各種のめっき皮膜に対して適用可能な剥離防止のためのめっき皮膜の処理方法を提供することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のゴムローラーは、円柱基材と、その外周面に設けられためっき皮膜と、このめっき皮膜上に設けられた熱架橋処理による硬化ゴム層と、を少なくとも有している。このゴムローラーの好ましい態様におけるめっき皮膜は、円柱基材上に設けられた状態でゴム層に対する熱架橋処理時の温度での気体発生量が１ｍｌ／cm2以下であり、この気体発生量が抑えられためっき皮膜上で熱架橋処理により硬化ゴム層の形成が行なわれる。
【００１５】
円柱基材は特に制限されるものではなく、中空状あるいは中実状であっても問題なく使用できる。また材質についても特に制限されるものではなく、鉄製あるいは鋼製等、ゴムローラー製造用として従来公知のものが使用できる。
【００１６】
円柱基材上に設けられるめっき皮膜は、上記構成のゴムローラー用としての機能を満足するめっき皮膜であれば良く特に限定されない。例えば、安価な無電解ニッケルめっきでも、電気ニッケルめっきや電気ニッケル−リン合金めっきでも、円柱基材に必要な機能を付与できる従来公知のめっきから伝導ローラーの用途に適合してものを選択すればよい。また、円柱基材の端面の硬さが特に必要な場合には、ハードクロムめっき、ニッケル−タングステン合金めっき、ニッケル−モリブデン合金めっき、ニッケル−鉄合金めっき、ニッケル−コバルト−リン合金めっき、コバルト−リン合金めっき、コバルト−タングステン合金めっき、コバルト−モリブデン合金めっき、クロム−モリブデン合金めっき、等の電気めっきにより、めっき皮膜を形成することができる。
【００１７】
めっき皮膜を形成する際に使用するめっき浴の組成は、所望のめっき皮膜が形成されるように適宜選択する。例えば、無電解ニッケルめっきを行う場合、硫酸ニッケル六水和物を１〜５０ｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウム一水和物を１〜５０ｇ／Ｌ、錯化剤を１〜５０ｇ／Ｌ、の濃度で含有する水溶液を基本浴として用いることができる。錯化剤としては、カルボン酸類（酢酸、プロピオン酸、コハク酸など）、アミノ酸類（グリシン、アスパラギン酸など）、ヒドロキシカルボン酸（乳酸、グリコール酸、リンゴ酸、クエン酸など）等の有機酸を、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。そして、上記基本浴には、安定剤として、硝酸鉛又は鉛フリーに対応可能な硝酸ビスマスを０．１〜１０ｍｇ／Ｌ程度添加することができる。また、めっき浴のＰＨはめっき処理中に変化するため、その調整のための水酸化ナトリウムをめっき浴に適量添加することもできる。
【００１８】
本発明者らは、めっき皮膜を形成した円柱基材に未加硫ゴム組成物をダイレクトに被覆し加硫した後、または、円柱基材上の必要部分に接着剤を形成した上に上記未加硫のゴム組成物を被覆し加硫した後に、円柱基材の表面から接着剤やゴムが剥離するという問題に初めて着目し、この剥離のメカニズムを解明した結果、めっき皮膜を形成した円柱基材の表面から発生するガスに剥離を発生させる原因があることを発見した。
【００１９】
そして、例えば、無電解ニッケルめっき皮膜を円柱基材に形成する場合、めっき後に、めっき液の回収、水洗浄、加熱し洗浄水を蒸発させるのが一般的であるが、最後の工程である加熱温度の条件を最適化することが重要であることがわかった。
【００２０】
円柱基材に形成されためっき皮膜の表面やピンホールには、めっき液の成分や洗浄水が残りやすい。めっき液及び洗浄水中には、ガス発生の原因となる成分が存在し、ゴムの加硫温度まで加熱する際にめっき皮膜の表面やピンホールに存在するこれらの成分が原因となってガス発生が生じることがわかった。
【００２１】
例えば、無電解ニッケルめっき浴には、水溶性のニッケル塩や各種の有機化合物が含まれているが、これらの成分、あるいはこれらの成分が反応したのちに得られる副産物などがめっき皮膜形成後のめっき液や洗浄液中に残存する。そしてこれらのめっき液や洗浄液がめっき皮膜中に残されると、この皮膜を加熱した際に、これらの成分に由来する気体、例えばこれらの有機成分そのものがガス化して生じる気体やこれらの成分が反応あるいは分解して気体が発生する。発生した気体の量は、質量分析により得られたデータに基づいて算出することができる。
【００２２】
無電解ニッケルメッキ皮膜に関らず、ゴムローラのめっき皮膜形成用として利用できるめっき皮膜では、硬化ゴム層の形成のための温度条件（例えば、１８０〜２３０℃）下で、気体発生量が１ｍｌ／ｃｍ2を超えているものが多い。本発明は、このようなめっき皮膜に対して極めて好適に適用し得るものである。
【００２３】
めっき皮膜から発生する気体の量は、Ｈ2、ＣＯ2、Ｎ2及びＣＯの合計容量として求めることが好ましい（Ｈ2、ＣＯ2、Ｎ2またはＣＯが検出されない場合も含む）。すなわち、めっき皮膜から除去すべき気体発生源としては、Ｈ2、ＣＯ2、Ｎ2及びＣＯの少なくとも１種を発生させる主成分を挙げることができ、これらのガスの少なくとも１種を発生させる成分を除去すれば、めっき皮膜におけるゴム層や接着剤層の剥離防止に十分な気体発生源含有量の低減効果を得ることができる。
【００２４】
上記のような気体発生があると、気体がめっき皮膜と接する接着剤やゴムを剥離させる方向に力が発生するため剥離することがわかった。
【００２５】
すなわち、本発明においては、円柱基材にめっき皮膜を形成した後にゴム層を硬化させるための熱架橋温度以上で、円柱基材を加熱することが必須になる。めっき皮膜の熱架橋温度以上での加熱は、めっき後のめっき液の回収、水洗浄後に行なっても良いし、また、水洗浄後に例えば５０℃〜１００℃程度でめっき皮膜を乾燥させた後に行っても良い。
【００２６】
めっき皮膜の加熱は、ゴム層の熱架橋温度以上で行えば良い。高い温度で加熱しても効果はあるが、めっき皮膜の変色、加熱エネルギーの無駄を考えるとむやみに高い温度で加熱する必要はない。また、加熱の時間であるが、円柱基材がゴムの加硫温度以上に達すれば良いため短時間で良い。
【００２７】
いずれにせよ、ゴム層を硬化させる際の熱架橋温度以下で、めっき皮膜の単位面積あたりの気体発生量を、１ml／cm2以下におさえることが重要である。これより多く発生すると接着剤やゴムが剥離しやすい。
【００２８】
加熱源としては、一般的な熱風炉、ハロゲン、赤外線、誘導加熱、高周波およびレーザー等などの従来公知の方法を使用することができる。また、加熱の際の雰囲気は、大気中、窒素雰囲気中、真空中のいずれでも良い。加熱雰囲気に左右されない。
【００２９】
また、本発明では、ゴム層の熱架橋温度以上にめっき皮膜を加熱することがポイントなのでめっき皮膜の種類によらず、硬化ゴム層や接着剤層の剥離防止硬化を得ることができる。
無電解めっきでも電解めっきでもローラーの機能、コストに合わせためっき方法、材質が選択できる。
【００３０】
また、めっき皮膜からの気体発生源としての化合物の除去は、加熱のみならず例えば、オゾン洗浄、アッシングといったドライ洗浄、プラズマエッチング、スパッタエッチング、イオンビームエッチングといったドライエッチング、真空処理などの物理的、化学的な方法でも良い。ゴム層の熱架橋温度以下でめっき皮膜から発生する気体量が１ml／cm2以下であることを確認できる条件で処理すれば良い。
【００３１】
硬化ゴム層を形成するための未硬化ゴム組成物としては、熱架橋により硬化させることができるもので、ゴムローラー用として使用できるものからゴムローラーの用途に応じて選択して用いることができる。例えば、熱架橋を加硫により行うゴム組成物としては、硫黄若しくは分子構造に硫黄原子が含まれる加硫剤を含むゴム組成物であれば特に制限されるものではなく利用できる。ゴム組成物のゴム成分としては、例えばエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリン系ゴム（ＣＯ、ＥＣＯ、ＧＥＣＯ）およびアクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム等を挙げることができる。
【００３２】
ゴム組成物に含有させる加硫剤としては硫黄原子が含まれるものであれば特に制限されるものではなく従来公知のものが使用される。直接硫黄を添加するほか、硫黄供与体やトリアジンチオールおよび２，３ジメチルキノキサリンでも差し支えない。硫黄供与体としては例えば、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。添加量はゴムローラーに要求される特性を満たしていれば特に制限されるものではない。
【００３３】
円柱基材に接着剤を形成する場合の接着剤は、めっき皮膜及び硬化ゴム層との密着性の良い従来公知の接着剤を用いればよい。
【００３４】
円柱基材上に未硬化ゴム層を配置させる手段としては特に制限はなく、また加硫方法などの熱架橋方法についても特に制限されるものではない。熱風炉加硫、遠赤外線加硫等、従来公知の方法で行えばよい。
【実施例】
【００３５】
次に本発明について実施例より詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
＜ゴムローラ−の作製＞
直径６ｍｍ、長さ２４０ｍｍの鋼製円柱基材の外周面に、無電解ニッケルめっきを次に説明する工程により形成した。
【００３７】
まず、円柱基材に対して、アルカリ脱脂→水洗→酸洗い→水洗という処理をこの順序で施した後、無電解ニッケルめっき皮膜で円柱基材の外周面を被覆した。無電解ニッケルめっき浴は、市販されている日本カニゼン（株）製のシューマーＳ７５１（商品名、硫酸ニッケル六水和物、次亜リン酸ナトリウム一水和物、錯化剤、安定剤として硝酸鉛が適量含まれている）１０Ｌと純水４０Ｌとを混合して建浴した。このめっき浴が入れられためっき浴槽の浴中温度を９０℃に保持した状態で、ステンレス製の籠の中に円柱基材を配置してめっき浴槽中に浸漬させることで、無電解ニッケルめっき皮膜を形成した。浸漬時間は１５分とし、めっき皮膜の厚みは５μｍであった。その後、めっき液回収→水洗→乾燥（80℃×15分）を行なった。このようにして無電解ニッケルめっき皮膜を形成した後に表１に示す加熱条件で、大気雰囲気中の熱風炉で加熱を行なった。
【００３８】
めっきを形成した円柱基材の両端面から１０ｍｍを除く外周面に合成ゴム系の接着剤を厚み５μｍ均一に形成した。そして、１２０℃１０分乾燥した後に、押出し機を用いて未加硫EPDMイオウ加硫系組成物を円柱状に押出すと同時に、円柱基材を連続的にクロスヘッドダイを通過させることにより円柱基材の外周上に未加硫ゴムを円柱基材の前面に被覆した。その後、加硫（条件：温度１９０℃，時間３０分）を施し未加硫ゴム層を加硫ゴム層化した。外径は、Φ１１ｍｍとした。
【００３９】
さらにこのローラーを回転させながら両端部から１０ｍｍの位置でカッター刃を入れ、接着剤層を形成していない円柱基材の両端部のゴム層を除去した。ゴムローラーの断面図を図１に示す。
【００４０】
＜ゴム剥離の評価方法＞
上記方法で得られたゴムローラーの加硫ゴム層を指でむしるように円柱基材から剥離させる力を加え、接着剤層から剥離しないものについては○、接着剤から剥離したものについては、その程度に関わらず×とした。
【００４１】
＜めっき後の加熱温度とゴム加硫温度以下で発生するガスの質量測定＞
めっき皮膜形成後に加熱しためっき皮膜（未加硫ゴム層を載せていない状態）の未加硫ゴム層の加硫温度以下で発生するガスの容量は、TDS（昇温脱離スペクトル）を用いて測定した表１に示す各ガスの質量から求められる容量の合計として算出した。
【００４２】
表１に結果を示す。
【００４３】
＜実施例１〜３＞
実施例１〜３は、無電解ニッケルめっきを形成した上記の円柱基材を円柱基材の表面温度で１９０℃、２５０℃、３００℃で５分、大気中加熱した結果である。ガスは、水素、炭素、窒素、酸素からなるもので室温からゴムの加硫温度、本実施例の場合、１９０℃まで昇温させた際に発生したガスの量は、１ml／cm2以下であった。円柱基材とゴム層の間にある接着剤は、円柱基材からまったく剥離しなかった。また、このローラーを回転させながら両端部から１０ｍｍの位置でカッター刃を入れ、接着剤を形成していない円柱基材の両端部のゴム層を除去する前に実施例１〜３のゴムの剥離を確認したところ剥離はなかった。
【００４４】
＜比較例１〜３＞
比較例１〜３は、無電解ニッケルめっきを形成した円柱基材を大気中で加熱しないもの、すなわちめっき後に８０℃１０分乾燥品、また、円柱基材の表面温度で１５０℃、１８０℃で５分、大気中加熱した結果である。
【００４５】
ガスは、水素、炭素、窒素、酸素からなるもので室温からゴムの加硫温度、本実施例の場合、１９０℃まで昇温させた際に発生したガスの量は、１ml／cm2を越えていた。円柱基材とゴム層の間にある接着剤から剥離する部位があった。また、このローラーを回転させながら両端部から１０ｍｍの位置でカッター刃を入れ、接着剤を形成していない円柱基材の両端部のゴム層を除去する前に比較例１〜３のゴムの剥離を確認したところ剥離する部位があった。
【００４６】
【表１】
2007106550.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明のゴムローラーは、円柱基材に形成されためっき皮膜の種類によらず、円柱基材とゴム層または、円柱基材と接着剤から剥離が発生しないため、高品質なゴムローラーを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のゴムローラーの断面に関する図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  鋼製円柱基材
２  めっき皮膜
３  接着剤
４  ゴム層
【図１】
2007106550.tif 000003