(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未加硫ゴムの加硫が進行してから発泡剤の分解が開始するように加硫剤及び発泡剤が配合された未加硫ゴム配合物に対し、該未加硫ゴム配合物の表面に加硫を遅延する処理、または発泡を促進する処理を行った後、加硫発泡するスポンジゴムの製造方法において、
前記加硫を遅延する処理が、加硫遅延剤を有機溶剤で希釈した溶液に浸漬することであり、
前記発泡を促進する処理が、発泡助剤を有機溶剤で希釈した溶液に浸漬することであることを特徴とするスポンジゴムの製造方法。
【請求項２】
該発泡剤がアゾジカルボンアミドであり、該アゾジカルボンアミドの含有量が未加硫ゴム配合物中の未加硫ゴム１００重量部に対して１５〜４０重量部である請求項１記載のスポンジゴムの製造方法。
【請求項３】
該未加硫ゴム配合物が加硫促進剤としてチウラム化合物及びカルバミン酸塩化合物の少なくとも一方を含有する請求項１または２に記載のスポンジゴムの製造方法。
【請求項４】
該加硫遅延剤がＮ−シクロヘキシルチオフタルイミド、無水フタル酸、またはＮ−ニトロソジフェニルアミンである請求項１記載のスポンジゴムの製造方法。
【請求項５】
該発泡助剤が尿素である請求項１記載のスポンジゴムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に用いる帯電、転写、紙搬送、現像及びクリーニング部材などに用いるスポンジゴムの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真装置において、感光体表面を均一に帯電するための帯電装置や、感光体表面に形成した可転写のトナー像を紙を主体とするシート状の転写材に静電的に転写するための転写装置としては、タングステンなどの細いワイヤーに高電圧を印加し、その結果発生するコロナ放電を利用したコロトロン帯電器などが一般的である。しかし、このコロナ放電を利用した方法では、高圧電源を必要とすることや、発生するオゾンによる強酸化作用のために感光体の劣化などの悪影響を招くなどの欠点が認められた。そのため、従来より数多くのオゾンレス帯電やオゾンレス転写の方式が提案されている。それらは主に、被帯電体である感光体に導電性の帯電部材あるいは転写部材から直接電荷を供給することにより、放電電流を極力減少させ、結果として放電に際してオゾンの発生量を減少させるものである。このような導電性の部材には、適度な導電性と感光体への均一な接触の確保のため低硬度が要求されており、導電性のスポンジゴムローラが多く用いられている。また、近年、特開平６−３９２１号公報及び特開平１１−６５２３１号公報などに開示されているように、接触帯電部材から被帯電体へ電荷を直接注入することにより、被帯電体表面を帯電する機構が提案されている。中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面と接触して、放電現象を介さずに、つまり放電機構を基本的に用いないで、被帯電体表面に直接電荷注入を行うものである。接触帯電部材として、スポンジローラのような多孔状のローラに、接触帯電性を向上させるための導電性粒子をコートしたものを用いることによって、接触帯電部材と被帯電体間の接触を密にすることが可能であり、帯電性を高める上で有効である。求められるスポンジローラとしては、特開２００１−１８８４０４に開示されているように、注入帯電における帯電部材としては、導電性粒子の保持性と接触効率の観点からセル径が適度に小さく、かつセル壁が薄いこと、同じく接触効率を向上させるためにニップ幅を大きくとれる低硬度な導電性スポンジゴムローラである。
【０００３】
低硬度かつローラ表面の発泡セルが微細であることを両立するためには、理想的にはローラ内部のセルが大きく、ローラ表面セル径が小さい発泡体で構成されていることが望ましい。内部のセルが大きいとローラ全体の硬度が低減し、被帯電体とのニップ幅が増加することができる。
【０００４】
スポンジゴムの製造方法には、ゴムに熱分解性の化学発泡剤を配合し加熱することによって、ゴム中にガスを発生させることによりスポンジ化を行う手法として、フリー発泡法と金型内で行う型内発泡法がある。その他の方法としては特開２００１−９７５９４などのようにマイクロカプセルなどをゴム中に混合し、分散させる方法や、特開平１１−１９８２５０号公報などのようにゴム中に可溶性の材料を分散させた後、溶剤を用いて溶出することによってスポンジゴムを得る方法などがある。しかしながら、マイクロカプセル法はセル自身のサイズ及び形状は安定したものが得られるが、高充填が難しく、セル壁の薄いスポンジ体を得ることは困難であり、また化学発泡剤と比較して材料費が高価である。溶出法は化学発泡と比較して溶出時間が非常に長くかかってしまうため、低コストで生産することは非常に困難である。
【０００５】
また、型内発泡法では特開２００１−１９１３４９のように割り金型を用いた方法が提案されており、セルの密度が高い高発泡なスポンジゴムが得られるとされているが、仕込み量による硬度のばらつきや割り金型のパーテーション部における電気抵抗のばらつきが課題であり、金型を極めて高精度に加工する必要があるため、金型製造コストがかさむので低コストで生産することが困難である。
【０００６】
一方、フリー発泡法では、連続加硫装置などを使用することができるため生産性が高く、金型の取り回しや、金型製造コストなどが不必要なため、低コストで生産するのに有利である。しかし、高発泡なスポンジゴムを常圧下で発泡させるフリー発泡で製造することは容易ではない。特開平８−１６９９７４号公報などのように表面部のみ予備加硫することによって発泡剤の発泡により発生したガスが外部に逃げるのを防止することによりスポンジゴムの発泡倍率を高くすることはできるが、セル径が小さくかつセル壁の薄いスポンジゴムを得るにはかなり過度に表面部を加硫する必要がある。また、表面部を過度に加硫すると発泡時の膨張に表面部が追従できずに、表面にクラックなどの不良が発生する恐れがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、被帯電体を良好に帯電できる導電性ローラなどに用いるスポンジゴムの製造方法を提供すること、及び該導電性ローラなどに用いるスポンジゴムを高い生産性で製造できる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、未加硫ゴムの加硫が進行してから発泡剤の分解が開始するように加硫剤及び発泡剤が配合された未加硫ゴム配合物に対し、該未加硫ゴム配合物の表面に加硫を遅延する処理、または発泡を促進する処理を行った後、加硫発泡するスポンジゴムの製造方法において、
前記加硫を遅延する処理が、加硫遅延剤を有機溶剤で希釈した溶液に浸漬することであり、
前記発泡を促進する処理が、発泡助剤を有機溶剤で希釈した溶液に浸漬することであることを特徴とするスポンジゴムの製造方法である。
【０００９】
発泡剤の分解がある程度加硫が進行してから始まるように配合された未加硫ゴム配合物を加硫発泡させれば、発泡時にゴムの架橋がある程度進行しているためゴムの粘度が未加硫ゴムと比較して格段に上昇しているので、発泡剤の発泡ガスの抜けを低減させることができ、高発泡倍率のスポンジゴムを製造できる。このような加硫と発泡のバランスを保つためには、加硫促進効果の高いチウラム化合物または／及びカルバミン酸塩化合物を使用することと、市販されている熱分解性の発泡剤として比較して分解温度の高いアゾジカルボンアミド（以下ＡＤＣＡ）を組み合わせることが好ましく、さらに好ましくは加硫が進行した状態でも発泡するように一般的な配合量よりも過剰に配合しておく。また、分解温度の高い発泡剤を用いることで従来よりもゴムの加硫を進行させることができ、かつゴム表面はさらに加硫を進行させた状態で発泡させることができることから、スポンジゴム表面近傍の発泡セルが小さく、内部に向かって徐々に発泡セルが大きいスポンジゴムとすることが可能である。ただし、そのようなスポンジゴムが形成される一方、表面の加硫が過度に進行してしまっているため発泡が開始してゴムが膨張する過程で表面に亀裂等が入ってしまった。
【００１０】
そこで本発明者らは、成形時に亀裂を発生させないために表面に加硫を遅延させるまたは発泡剤の分解を早める処理を行うことで、安定して上記性質を有するスポンジゴムを製造することが可能となることを見出した。つまり、発泡によるゴムの膨張時にゴム表面のモジュラスを亀裂が入るほど増加しないようにすることが必要であり、モジュラスを増加させない方法として、ゴム表面の加硫が過度に進行しないようにする処理や、表面のみにスポンジ化を予め施すことによって、図２に示すようなスポンジゴム表面近傍と内部で発泡セルが傾斜して分布したスポンジゴムが安定して製造できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
本発明のスポンジゴムの製造法においては、図１に示す工程に示すように、まず通常のニーダー、バンバリーミキサー及びオープンロールなどのゴム混錬装置により適宜混錬して未加硫ゴム配合物を得る。次に、所望の形状に成形するが、用いる装置としては特に制限されず、例えばチューブ形状で成形するならば押出し機を用いて押出せばよい。押出されたチューブをカッターなどで切断し、加硫遅延剤または発泡助剤を有機溶剤で希釈した溶液に含浸させた後、これを風乾などにより溶剤を揮発させた後、加熱炉を用いて加硫発泡を行う。その後、用途に応じて二次加硫などの処理を行うことができる。また、これらの工程を自動化して連続化しても何ら問題なく、押出したチューブを連続的にベルトコンベヤまたはローラコンベヤによって搬送して加硫遅延剤または発泡助剤の溶液槽を通過させ、乾燥装置、次いで連続加熱装置を経ることによって製造することができる。また、導電性スポンジローラを製造する場合には、導電性を付与した未加硫ゴム配合物を用い、前記工程により製造した図３に示すようなスポンジゴムチューブに、導電性の軸体、例えば既に接着剤を塗布してある芯金を圧入して接着処理をした後、研磨工程により所望の形状にすることにより製造することができる。また、研磨工程において研磨取りしろを調整することにより、スポンジゴム表面の大きいセルを除去し、図４に示すようにローラ表面は微細なセルを有し、軸体側に大きいセルを有するローラが製造できる。
【００１３】
スポンジローラを製造する方法としては前記工程に制限されず、チューブ状ではなく押出し機の押し出しヘッドにクロスヘッドダイを組み込むことにより導電性軸体と一体に形成することができる。
【００１４】
本発明のスポンジゴムの材料である未加硫ゴム配合物に用いられる未加硫ゴム（原料ポリマー）としては、目的とするローラの用途に応じて選択するが、例えばブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ：エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）及びニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などが挙げられる。本発明において、ある程度の加硫速度が得られることと未加硫ゴム配合物の粘度が高いほど発泡ガスが逃げにくいために高発泡なスポンジゴムを得る上で、好ましくはムーニー粘度（ＭＬ1+4）が４０以上の原料ポリマーを用いる。
【００１５】
未加硫ゴム配合物には加硫剤として、硫黄、あるいは、非硫黄加硫剤である、金属酸化物や有機過酸化物などから、加熱装置や加硫速度などの条件において適するものを添加する。本発明において硫黄を加硫剤として用いる場合には、高い加硫速度を得ることが重要であるため、チウラム化合物やはカルバミン酸塩化合物などの超促進剤を単独または組み合わせて用いると所望の加硫速度を得ることが可能である。
【００１６】
未加硫ゴム配合物には、発泡剤が添加されるが、加硫条件、その加硫温度などに応じて、所望の発泡倍率が得られる添加量及び発泡剤種類を選択する。本発明においては、発泡剤の分解が、ある程度加硫が進行してから開始するものが望ましいため、比較的分解温度の高い発泡剤が好ましい。例えば、有機発泡剤として、ＡＤＣＡ（アゾジカルボンアミド）系及びＤＰＴ（ジニトロソペンタメチレンテトラアミン）系が好適であり、着色性がなく分解ガスの臭気が少ないＡＤＣＡが特に好適である。分解温度が比較的低い無機発泡剤やＯＢＳＨ、ＴＳＨは発泡助剤の併用の有無に関らず一般的な加硫温度である１４０℃以上では加硫開始と同時に分解が開始してしまうため、セル径が緻密でセル壁が薄い高発泡なスポンジゴムを得ることは困難である。同じくＡＤＣＡ及びＤＰＴなどを用いる場合には、発泡助剤と組み合わせて分解温度を低くして使用するよりも単体で分解温度が高いまま用いる方が好ましい。また、本発明においては、発泡倍率が３〜１０倍の高発泡なスポンジゴムを製造することが好ましいため、比較的多量の発泡剤を添加する方が好ましく、所望の発泡倍率を得るには、未加硫ゴム１００重量部に対して１５〜４０重量部添加するのが好ましい。１５重量部よりも少ないと発生する発泡ガスの量が不十分なため発泡倍率が低くなり易く、４０重量部よりも多くなると発泡ガスの量が過剰なために発泡倍率が高くなり過ぎるために、発泡セルのサイズが大きくなり易い。
【００１７】
スポンジゴムを体積抵抗１０3〜１０12Ω・ｃｍ程度の電気抵抗を有する導電性とする際には、未加硫ゴム配合物中に導電性粉末を分散させる。例えば、多用される導電性粉末としては、カーボンブラックや導電性カーボンなどのカーボン類、グラファイト、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2やＺｎＯなどの導電性金属酸化物、ＳｎＯ2とＳｂ2Ｏ3の固溶体やＺｎＯとＡｌ2Ｏ3の固溶体などの前記金属酸化物との複合酸化物、ＣｕやＡｇなどの金属などが挙げられ、また導電性繊維なども用いることができる。所望の導電率に応じ、また、用いる導電性粉末の比重に応じて、未加硫ゴム１００重量部に対して導電性粉末を５〜２００重量部添加することが好ましい。また、四級アンモニウム塩のようなイオン導電性を有する材料を添加してもよい。
【００１８】
その他、未加硫ゴム配合物には、無機充填剤、例えば、カーボンブラック、タルク及びクレーなどを添加することもあり、また、未加硫ゴム配合物の混練や、その後の押し出しによる円筒形状の形成などに利する、プロセスオイルや軟化剤などを必要に応じて、適宜添加する。
【００１９】
本発明の加硫の遅延する処理に用いる材料としては市販のスコーチ防止剤でよく、具体的にはＮ−シクロヘキシルチオフタルイミドや無水フタル酸、Ｎ−ニトロソジフェニルアミンなどが挙げられる。発泡を促進する処理に用いる材料も市販の発泡助剤でよく尿素などが挙げられる。これらの化合物が可溶である有機溶剤に溶解したものを用いればよく、濃度は適宜調整すればよい。
【００２０】
加硫条件は、使用する未加硫ゴム配合物に添加されているゴムの発泡剤の分解する温度と加硫促進剤や加硫剤の種類によって変化するが、発泡剤の分解する温度は発泡剤の選定により制御が可能であるため、ゴムの加硫が進行するに十分な温度でかつ発泡剤が加熱開始より一定時間後に分解を開始する温度であればよく、ゴムの加硫温度として一般的である１４０〜２００℃程度の範囲から適宜選択する。加硫速度は速い方がより好ましいので、加硫温度としては１６０℃〜２００℃であることがより好ましい。
【００２１】
加熱手段としては、連続加熱装置として従来から用いられている熱風で加熱するＨＡＶ法、低融点の金属塩を溶融させた浴内で加熱するＬＣＭ法、微小なガラスビーズを熱風により加熱して熱媒体として用いるＰＣＭ法、その他にＵＨＦや遠赤外線などを用いた加熱手段を用いることができる。
【００２２】
このような条件下で製造されたスポンジゴムは、発泡倍率が３〜１０倍、セル径が２０〜２００μｍといったセル径が緻密で低硬度であり、かつ加硫発泡成形時に亀裂などの不良が発生せず、安定して製造することができる。
【００２３】
スポンジゴムの発泡倍率は以下に示すように発泡前と発泡後の比重（ｇ／ｃｍ3）を用いた式によって算出する。
【００２４】
発泡倍率＝（加硫発泡前の比重）／（加硫発泡後の比重）
セル径の測定は以下のように測定した。
【００２５】
スポンジゴムの任意断面に可視光（ハロゲンランプ）を照射して、光学顕微鏡（ライカマイクロシステム株式会社製ＤＭＲ  ＨＣ金属顕微鏡）により倍率２００倍にて観測し、得られたセル及びセル壁で構成されるスポンジ構造を二値化し各セルの面積から、各セルを真円相当径に換算したその平均をセル径とする。ただし、１０μｍ以下のセルは除いてセル径を算出する。
【００２６】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。
【００２７】
〔実施例１〕
以下に示す材料を用いて図１に示す製造方法によりスポンジゴムを作成した。
【００２８】
＜未加硫ゴム配合物＞
エチレンプロピレンジエンゴム                        １００重量部
〔商品名：ＥＰＴ８０７５Ｅ、三井化学（株）製〕
亜鉛華                                                  ５重量部
ステアリン酸                                            ２重量部
カーボンブラック                                      ５０重量部
炭酸カルシウム                                        ２０重量部
パラフィン系オイル                                    ５０重量部
〔商品名：ＰＷ−３８０、出光興産（株）製〕
メルカプトベンゾチアゾール（加硫促進剤）                ２重量部
ジブチルカルバミン酸亜鉛（加硫促進剤）                  １重量部
ジエチルチウラムジスルフィド（加硫促進剤）              ２重量部
硫黄（加硫剤）                                          ２重量部
ＡＤＣＡ（発泡剤）                                    ２５重量部
〔商品名：ビニホールＡＣ♯３、永和化成（株）製〕
【００２９】
＜加硫遅延処理溶液＞
Ｎ−シクロヘキシルチオフタルイミド  １０重量％溶液（溶媒  トルエン）
〔商品名：リターダーＣＴＰ  大内新興化学工業（株）製〕
加熱装置としてはＨＡＶ（加熱空気を用いる加熱装置）を用い、加熱炉の温度は１７０℃、加熱時間は３０分とした。
【００３０】
得られたスポンジゴムの亀裂の有無と前記方法により発泡倍率、セル径を測定した結果を表１に示す。
【００３１】
〔実施例２〕
発泡促進処理溶液で処理した以外は実施例１と同じ材料、同じ加熱条件を用いてスポンジゴムを作成した。実施例１と同様結果を表１に示す。
【００３２】
＜発泡促進処理溶液＞
尿素  １０重量％溶液（溶媒  酢酸エチル）
〔商品名：セルトンＮＰ  三協化成（株）製〕
【００３３】
〔実施例３〕
発泡剤の配合量（重量部）を１５重量部としたこと以外は実施例１と同じ条件で製造した。実施例１と同様結果を表１に示す。
【００３４】
〔実施例４〕
発泡剤の配合量（重量部）を３０重量部としたこと以外は実施例１と同じ条件で製造した。実施例１と同様結果を表１に示す。
【００３５】
〔比較例１〕
実施例１と同じ材料を用いてスポンジゴムを作成した。ただし、加硫遅延処理、発泡促進処理いずれも行わなかった。実施例１と同様結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
0003992274.tif 000002
【００３７】
表１の結果より、未加硫ゴム配合物の表面に加硫を遅延する処理、または発泡を促進する処理を行った後、加硫発泡することによって、セル径が微細でかつ発泡倍率の高い導電性スポンジゴムを安定に不良なく製造することができる。一方、前記処理を行なわなかった場合は発泡倍率とセル径に関しては問題ないが亀裂が発生してしまい良好な結果は得られない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、少なくとも未加硫ゴムの加硫開始後に発泡剤の分解が開始するように配合された未加硫ゴムを前記未加硫ゴムの表面に加硫を遅延する処理、もしくは発泡を促進させる処理を行なった後、加硫発泡することによりセル径が微細でかつスポンジゴム表面近傍から内部にかけて発泡セルのサイズが傾斜している高発泡な低硬度のスポンジゴムを安定して製造できる。本発明は電子写真装置に使用する低硬度な導電性スポンジ部材、例えば注入帯電用帯電ローラのような導電性スポンジゴムローラを簡便にかつ低いコストで生産することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法における工程の概略チャートである。
【図２】本発明のスポンジゴム中の発泡セルのイメージ図である。
【図３】本発明のスポンジゴムチューブのイメージ図である。
【図４】本発明の導電性部材のイメージ図である。
【図１】
0003992274.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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