(57)【要約】【課題】高温高湿環境に放置した際の電気抵抗の変動を抑制して、製品信頼性を向上した転写ローラを提供する。【解決手段】軸と、その外周に担持された弾性発泡体層とを備える転写ローラである。弾性発泡体層が、ブチル系ゴムと、エピクロルヒドリンゴムとを含み、４級アンモニウム塩および過塩素酸ナトリウムが添加されてなる発泡ゴムからなる。ブチル系ゴムとしては、ブタジエンゴム、ニトリルゴムまたはスチレンブタジエンゴムが好適である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、該軸の外周に担持された弾性発泡体層とを備える転写ローラにおいて、
前記弾性発泡体層が、ブチル系ゴムと、エピクロルヒドリンゴムとを含み、４級アンモニウム塩および過塩素酸ナトリウムが添加されてなる発泡ゴムからなることを特徴とする転写ローラ。
【請求項２】
前記ブチル系ゴムが、ブタジエンゴム、ニトリルゴムまたはスチレンブタジエンゴムである請求項１記載の転写ローラ。
【請求項３】
前記ブチル系ゴムとエピクロルヒドリンゴムとの配合比率が、質量比で１０／９０〜９０／１０の範囲内である請求項１または２記載の転写ローラ。
【請求項４】
前記４級アンモニウム塩の添加量が、ゴム成分１００質量部に対し０．０５〜５質量部の範囲内である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の転写ローラ。
【請求項５】
前記過塩素酸ナトリウムの添加量が、ゴム成分１００質量部に対し０．３〜５質量部の範囲内である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の転写ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転写ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンタ等の各種画像形成装置における電子写真プロセスに使用される転写ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ、特にはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、帯電、現像、転写等の画像形成の各プロセスにおいて、導電性を付与したローラ部材が用いられている。このうち転写ローラは、一般に軸の外周に弾性発泡体層が担持された構造を有し、感光ドラム上に形成されたトナー画像を紙に転写する機能を有している。
【０００３】
転写ローラに要求される性能は、電気抵抗、硬度、圧縮永久歪みなど種々あるが、特に、電気抵抗はトナーの引っ張り性に重要な因子である。また、転写ローラに用いられるフォーム材料にはゴム材料とウレタン材料があり、ゴムフォームに用いられるゴム種としては、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）とニトリルゴム（ＮＢＲ）とのブレンドが一般的である。ＮＢＲは、機械的強度や永久圧縮歪み等の物性が良好である反面、オゾンに弱いという欠点を有している。また、ＥＣＯは、ゴム自体が高い導電性能を保持しているため抵抗を下げる観点からは有用である反面、高コストであるという難点を有する。そのため、これら２種のゴムをブレンドして、双方のメリットをバランスよく得ることが行われている。
【０００４】
ゴムを用いたローラに係る改良技術としては、例えば、特許文献１に、導電性シャフトと、その外周に設けられた導電性弾性層を有し、導電性シャフトが、所定の体積固有抵抗値を有する樹脂製中実体又は中空体からなり、かつ、導電性弾性層の体積固有抵抗値と導電性シャフトの体積固有抵抗値との比の対数値が所定値以上である導電ローラが開示されている。また、特許文献２には、未加硫ゴムをベント式押出機によって連続的に押出し、その後加熱処理による加硫成形を行うにあたり、未加硫ゴムを押出す押出条件を所定に既定したゴム成形体の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１９５６０１号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００７−９８８００号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、転写ローラには、トナーを引き寄せるために、感光ドラムとの間で電流を流す必要があり、他の部材との組合せで正常な転写ができる電気抵抗が決定される。この抵抗が高すぎても低すぎても、良好な転写画像は得られない。
【０００６】
また、印刷画像品質を向上するため電子導電（カーボンブラック導電）よりもイオン導電を用いることが転写ローラに要求されている背景から、使用環境における電気抵抗値が重要となっている。イオンの動きは温度・湿度により鋭敏に変化することから、高温高湿条件（Ｈ／Ｈ）と低温低湿条件（Ｌ／Ｌ）との環境変動にともなう抵抗値の差が小さいことが要求される。ＬＢＰを設計する上で、Ｈ／ＨとＬ／Ｌとの使用環境の違いによるある程度の抵抗変動は許容できるが、それを超えてしまうと正常な転写ができなくなる。また、製品信頼性を保障するためにも、高温高湿環境での抵抗変動を抑制することが必要となる。
【０００７】
しかしながら、発泡ゴムを用いた転写ローラにおいて、高温高湿環境に放置するなどの製品の保管状態によっては、その前後で電気抵抗が大幅に変動して、正常な転写ができなくなる場合があり、改良が求められていた。
【０００８】
そこで本発明の目的は、特に、高温高湿環境に放置した際の電気抵抗の変動を抑制して、製品信頼性を向上した転写ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）とニトリルゴム（ＮＢＲ）とを用いた発泡ゴムを使用した転写ローラにおいて、高温高湿環境放置時に電気抵抗が変動する原因について鋭意検討した結果、以下のような知見に至った。
【００１０】
前述したように、従来より、転写ローラとして所望の電気抵抗を得るために、転写ローラのゴム材料としてＮＢＲとともにＥＣＯを用いているが、ＮＢＲに対するＥＣＯの配合量のみで抵抗値を調整しようとするとローラとしての物性が低下するため、通常は、４級アンモニウム塩等のイオン導電剤を添加して抵抗値を最適化している。しかし、この４級アンモニウム塩は、ゴム成分のうちブチル系ゴムであるＮＢＲに馴染み易く、ＮＢＲ内に偏在してしまうため、高温高湿環境放置後にＥＣＯが変質してＥＣＯ自体の導電性能が劣化すると、ローラ抵抗値が上昇するものと考えられる。
【００１１】
かかる観点から本発明者らはさらに検討した結果、このＥＣＯの変質による導電性能の低下を補うために、ＮＢＲよりもＥＣＯに対して馴染みの良い新たな導電剤を添加することで、電気抵抗の変動を抑制することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の転写ローラは、軸と、該軸の外周に担持された弾性発泡体層とを備える転写ローラにおいて、
前記弾性発泡体層が、ブチル系ゴムと、エピクロルヒドリンゴムとを含み、４級アンモニウム塩および過塩素酸ナトリウムが添加されてなる発泡ゴムからなることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明において、前記ブチル系ゴムとしては、ブタジエンゴム、ニトリルゴムまたはスチレンブタジエンゴムを用いることが好ましい。また、前記ブチル系ゴムとエピクロルヒドリンゴムとの配合比率は、好適には、質量比で１０／９０〜９０／１０の範囲内である。さらに、前記４級アンモニウム塩の添加量は、ゴム成分１００質量部に対し０．０５〜５質量部の範囲内であることが好ましく、前記過塩素酸ナトリウムの添加量は、ゴム成分１００質量部に対し０．３〜５質量部の範囲内であることが好ましい。
【００１４】
なお、本発明に係る弾性発泡体層を構成する発泡ゴムの各配合成分については、前記特許文献１，２中にそれぞれ開示されているが、特許文献１，２はいずれも、本発明に係る、高温高湿環境下におけるＥＣＯの劣化にともなう抵抗変動幅の増大の問題、および、ＥＣＯとの馴染みの良いイオン導電剤についての検討に関しては、何ら示唆するものではない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記構成としたことにより、高温高湿環境に放置した際の電気抵抗の変動を抑制して、製品信頼性を向上した転写ローラを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適実施形態について詳細に説明する。
本発明の転写ローラは、複写機やプリンタ等の画像形成装置において用いられ、軸と、その外周に担持された弾性発泡体層とを備えるものである。
【００１７】
本発明の転写ローラにおいては、弾性発泡体層が、ゴム成分としてブチル系ゴムとエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）とを含み、イオン導電剤としての、４級アンモニウム塩および過塩素酸ナトリウムが添加されてなる発泡ゴムからなる。ブチル系ゴムとＥＣＯとの２種のゴムを組み合わせた発泡ゴム中に、ブチル系ゴムに対し馴染みの良いイオン導電剤である４級アンモニウム塩と、ＥＣＯに対し馴染みの良いイオン導電剤である過塩素酸Ｎａとを組合せて添加したことで、高温高湿環境放置時におけるＥＣＯの劣化にともなう抵抗変動幅の増大を抑制することができ、これにより、環境変化による抵抗のバラツキを解消して、安定した性能を得ることが可能な製品信頼性に優れた転写ローラとすることが可能となった。
【００１８】
本発明に用いるブチル系ゴムとしては、通常ローラ材料として用いられるものであればいかなるものであってもよいが、好適には、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、塩素化ブチルゴム（ＣＬ−ＩＩＲ）等が挙げられる。中でも、ＮＢＲが最も好適である。
【００１９】
また、本発明におけるブチル系ゴムとＥＣＯとの配合比率は、好適には、質量比で１０／９０〜９０／１０の範囲内とする。ブチル系ゴムの配合量が少なすぎると高コストとなり、一方、ＥＣＯの配合量が少なすぎると、ローラ抵抗を所望の値まで低くすることができないことに加えてオゾン劣化が生ずるおそれがあり、いずれも好ましくない。
【００２０】
本発明に用いる発泡ゴム中には、ブチル系ゴムおよびＥＣＯ以外のゴム成分として、液状ゴムを配合することもできる。配合可能な液状ゴムとしては、例えば、液状ＮＢＲ、液状イソプレンゴム（ＩＲ）、液状ＢＲ、液状クロロプレンゴム（ＣＲ）等が挙げられ、中でも好適には、液状ＮＢＲを用いる。発泡ゴム中に液状ゴムを配合することで、練りや成形時の加工性が向上するというメリットが得られる。液状ゴムの配合量は、例えば、ブチル系ゴムおよびＥＣＯの総量１００質量部に対して、３〜１５質量部の範囲内である。
【００２１】
また、４級アンモニウム塩の添加量は、好適には、ゴム成分１００質量部に対し０．０５〜５質量部の範囲内とする。４級アンモニウム塩の添加量がこの範囲よりも少ないと、導電性付与の効果が十分発現しないおそれがあり、この範囲よりも多いとブリードアウトが生ずるおそれがあり、いずれも好ましくない。
【００２２】
さらに、過塩素酸ナトリウムの添加量は、好適には、ゴム成分１００質量部に対し０．３〜５質量部の範囲内とする。過塩素酸ナトリウムの添加量がこの範囲よりも少ないと、導電性付与の効果が十分発現しないおそれがあり、この範囲よりも多いと芯金にサビが生ずるおそれがあり、いずれも好ましくない。
【００２３】
本発明のローラにおいては、弾性発泡体層を構成する発泡ゴムとして、上記２種のゴム成分および２種のイオン導電剤の組み合わせからなるものを用いた点のみが重要であり、これにより本発明の所期の効果が得られるものであって、それ以外のローラ構成の詳細については常法に従い適宜選定することができ、特に制限されるものではない。
【００２４】
例えば、軸としては、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフト、良導電性のプラスチック製シャフト等を用いることができる。
【００２５】
発泡ゴムの原料としては、上記ゴム成分およびイオン導電剤の他、発泡剤、加硫剤、加硫促進剤、オイル、可塑剤、亜鉛華、ステアリン酸等の通常用いられるゴム薬品を、所望に応じ適宜選択して用いることができる。なお、上記２種のイオン導電剤以外の導電剤として、荷電制御剤、イミドリチウム等を併用することも可能である。
【００２６】
発泡剤としては、特に制限はなく、公知の無機発泡剤および有機発泡剤のうちから適宜選択して用いることができる。ここで、無機発泡剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、水素化ホウ酸ナトリウムなどが挙げられ、有機発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、アゾビスイソブチロニトリル、バリウムアゾジカルボキシレート、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド（ＴＳＨ）などが挙げられる。これらの化学発泡剤は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも特に、ＡＤＣＡおよびＯＢＳＨが、緻密で均一な発泡セルが得られることから好適である。これら発泡剤の使用量は、ゴム成分１００質量部に対し、通常０．５〜２０質量部、好ましくは１〜１５質量部の範囲である。
【００２７】
加硫剤としては、ゴム材料の種類に応じて、公知の加硫剤、例えば、硫黄や過酸化物などの中から適宜選択して用いることができる。その使用量は、通常、ゴム成分１００質量部に対し、１〜１０質量部の割合で配合される。また、加硫促進剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）等のチアゾール系、あるいはジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）等のグアジニン系の加硫促進剤等を挙げることができる。
【００２８】
また、発泡ゴム中には、加工性等を向上させるために、カーボンブラックを配合することもできる。かかるカーボンブラックとしては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理を施したカラー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト等を挙げることができる。かかるカーボンブラックの配合量としては、例えば、基材１００重量部に対して５〜５０重量部とすることができる。
【００２９】
本発明の転写ローラは、上記配合からなる発泡ゴム原料を用いて、常法に従い製造することができ、その製造方法については、特に制限されるものではない。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
弾性発泡体層に用いる発泡ゴム配合を下記表１〜３中に示すようにそれぞれ変えて、各実施例および比較例の転写ローラを作製した。軸としては、ステンレス製の芯金（φ６ｍｍ）を用いた。
【００３１】
得られた各供試ローラにつき、６５℃９５％ＲＨの高温高湿条件に４８時間放置した前後におけるＬ／Ｌ環境（１５℃１５％ＲＨ）、Ｎ／Ｎ環境（２２℃５５％ＲＨ）、Ｈ／Ｈ環境（２８℃８５％ＲＨ）での抵抗値を、それぞれ測定した。また、Ｌ／Ｌ環境での抵抗値とＨ／Ｈ環境での抵抗値との差を、環境変動の値として求めた。ローラ抵抗の測定は、各環境条件下で、各供試ローラの両端にそれぞれ４．９Ｎの荷重をかけて、各供試ローラを金属ドラムに圧接させ、各供試ローラと金属ドラムとを所定速度で回転させた状態で、両者間に１０００Ｖの電圧を印加して測定を行い、その平均値をローラ抵抗とした。また、芯金におけるサビの発生の有無を目視にて確認して評価した。これらの結果を、下記の表４〜６中に併せて示す。
【００３２】
【表１】
2009157100.tif 000002
＊１）エレガン２６４ｗａｘ、日本油脂（株）製
＊２）ＭＰ−１００、昭島化学（株）製
【００３３】
【表２】
2009157100.tif 000003
【００３４】
【表３】
2009157100.tif 000004
【００３５】
【表４】
2009157100.tif 000005
【００３６】
【表５】
2009157100.tif 000006
【００３７】
【表６】
2009157100.tif 000007
【００３８】
上記表中に示すように、結果として、弾性発泡体層に、ゴム成分としてのブチル系ゴムおよびエピクロルヒドリンゴムに対し、イオン導電剤としての４級アンモニウム塩および過塩素酸ナトリウムを配合した実施例のローラにおいては、４級アンモニウム塩のみを配合した比較例に比し、抵抗値の各環境における変動および環境変動を抑制できることが確かめられた。この傾向は、エピクロルヒドリンゴムと組み合わせるブチル系ゴムの種類を変えた場合も同様であった。