JP2004233578A

JP2004233578A - ローラ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004233578A
Application number: JP2003021045A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yamamoto; 敏博山本
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】トナー供給ローラとして用いた際に、トナー供給能力等に優れ、現像ローラに適正な量のトナーを供給することができ、良好な画像を得ることのできるローラ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本ローラ１の製造方法は、芯材１１と、芯材１１を被覆し且つ芯材１１に接着されている弾性多孔質層１３とを備えるローラ基体における弾性多孔質層１３の表面に、発泡剤（例えば、アゾジカルボンアミド等）と高分子エマルジョン（例えば、エチレン酢酸ビニルエマルジョン等）とを含有する高分子エマルジョン組成物をスプレー塗布等により塗着する塗着工程と、塗着工程により形成された塗膜を加熱し、高分子エマルジョン組成物に含まれる重合体を発泡させて、最外層１４を形成する最外層形成工程とを備える。更に、上記最外層１４の表面を研磨し、最外層１４の表面の気泡を開口させる研磨工程を備える。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローラ及びその製造方法に関する。更に詳しくは、トナー供給ローラとして用いた際に、トナー供給能力等に優れ、現像ローラに適正な量のトナーを供給することができ、良好な画像を得ることができるローラ及びその製造方法に関する。
本発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等に適用される電子写真方式の画像形成装置などに幅広く利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上に静電潜像を形成し、それを現像剤であるトナーで現像してトナー像を形成し、そのトナー像を記録媒体に静電的に転写する方式のものが広く採用されている。
【０００３】
ところが、近年、この方式の画像形成装置に対する高画質化の要求が高まりつつあり、その一つの方法として、現像剤として用いられるトナーの小径化及び球形化が進められている。従来の比較的低密度で連泡性のシリコーンやポリウレタンで構成された弾性多孔体を備えるトナー供給ローラが適用された画像形成装置に、このような小径化、球形化されたトナーを適用すると、従来の場合以上に大きな速度で弾性多孔体の気泡内部に、トナーが入り込んで蓄積されていき、トナー供給ローラの内部にまでトナーが充填されて、弾性多孔体表面が固くなり、現像ローラへのトナー供給が行われなくなったり、トナーが現像ローラの表面に融着、いわゆるトナーフィルミングを起こしたりして、著しい画像欠陥を引き起こすことが分かった。
【０００４】
これらのことを解決するため、▲１▼ウレタンフォームの平均セル径を規定することで、トナーの侵入を抑制するもの（例えば、特許文献１及び２参照。）、▲２▼最外層に単泡性発泡体、内層に連泡性発泡体を用い、最外層においてトナーの侵入を抑制するもの（例えば、特許文献３参照。）、及び▲３▼連泡性発泡体を内層と外層との二層で構成し、その間にトナーの侵入をくい止めるバリア層を設けたもの（例えば、特許文献４及び５参照。）などが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−１５５５７５号公報
【特許文献２】
特開２００２−６６１８号公報
【特許文献３】
特開平５−１８１３５２号公報
【特許文献４】
特開平７−３６２７３号公報
【特許文献５】
特開２０００−１０４７２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平均セル径を小さくすることで、セル構造へのトナーの侵入を抑制するものである特許文献１及び２では、微細セルとする必要があり、その場合は、弾性多孔体の密度が大きくなる。しかし、密度が大きくなると、硬度が上昇してしまい、トナーが供給ローラと現像ローラとの間で高い応力を受けるようになるためトナー供給ローラや現像ローラ表面へのトナー固着が起こりやすくなり、画像の不具合をもたらす。
特許文献３では、最外層が単泡であるため、また、特許文献４及び５では、バリア層を有しているため、内層の発泡体へのトナーの侵入や充填は起こらず、トナー詰まりによるトナー供給ローラの硬度の上昇は起こらない。しかし、二層構造の実現には煩雑な製造工程が必要である。更に、特許文献３では、連泡性ウレタンフォームによるローラ内層の外側に厚さ２ｍｍの単泡性シリコーンフォームからなる外層を設けたローラが実施例として開示されているが、具体的な製造方法の記載はない。また、特許文献５では、内層と外層の形状を与える２つの型を用いて２段で成形することにより、２層構造とこれら２層の間のスキン層とを形成しているが、２段階のモールド成形は煩雑である。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、トナー供給ローラとして用いた際に、トナー供給能力等に優れ、現像ローラに適正な量のトナーを供給することができ、良好な画像を得ることができるローラ及びその製造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】
本発明のローラの製造方法は、芯材と、該芯材を被覆し且つ該芯材に接着されている弾性多孔質層とを備えるローラ基体における該弾性多孔質層の表面に、発泡剤と高分子エマルジョンとを含有する高分子エマルジョン組成物を塗着する塗着工程と、該塗着工程により形成された塗膜を加熱し、上記高分子エマルジョン組成物に含まれる重合体を発泡させて、最外層を形成する最外層形成工程とを備えることを特徴とする。
また、更に上記最外層の表面を研磨し、該最外層の気泡を開口させる研磨工程を備えるローラの製造方法とすることができる。
更に、上記最外層形成工程において、上記塗膜を上記発泡剤が分解又は膨張する温度よりも低い温度で加熱し、その後、該発泡剤が分解又は膨張する温度以上で加熱して上記重合体を発泡させ、最外層を形成するローラの製造方法とすることができる。
また、上記塗着の方法はスプレー塗布であるローラの製造方法とすることができる。
更に、上記高分子エマルジョン組成物は、導電性フィラーを含有するローラの製造方法とすることができる。
また、上記高分子エマルジョンがエチレン酢酸ビニルエマルジョンであり、上記発泡剤がアゾジカルボンアミドであり、且つ上記導電性フィラーがカーボンブラックであるローラの製造方法とすることができる。
本発明のローラは、上記の方法により製造され、トナー供給ローラとして用いられることを特徴とする。
また、最外層の気泡が独立気泡であり、且つ研磨により形成された開口部の平均開口径が１０〜１００μｍであるローラとすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
上記「塗着工程」においては、芯材と、芯材を被覆し且つ芯材に接着されている弾性多孔質層とを備えるローラ基体における弾性多孔質層の表面に、発泡剤と高分子エマルジョンとを含有する高分子エマルジョン組成物を塗着する。
上記「ローラ基体」は、芯材と、芯材を被覆し且つこの芯材に接着されている弾性多孔質層とを備える。
上記「芯材」は、十分な機械的強度を有し、その表面に弾性多孔質層を支持できるものであればよく、その材質等は特に限定されない。この芯材としては、例えば、快削鋼等にめっきを施した芯材、アルミニウム合金及びステンレス鋼等からなる芯材、樹脂製の基体にめっきを施し、導電性を付与した芯材等を使用することができる。
また、芯材の径方向の断面形状は、特に限定されないが、通常、円形又は略円形であり、楕円形、四角形又は三角形等の形状であってもよい。更に、この芯材は中実体であっても、中空体であってもよい。
【００１０】
上記「弾性多孔質層」は、弾性多孔質体からなり、芯材の周面に形成されている。この弾性多孔質体としては、例えば、ウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、エチレンプロピレン非共役ジエンゴムスポンジフォーム、及びクロロプレンゴムスポンジフォーム等が挙げられる。なかでも、ウレタンフォームである場合、容易に低密度、且つ低硬度のフォームとすることができるため好ましい。更には、ウレタンフォームからなる弾性多孔質層の表面に最外層を形成した際、ウレタンフォームの表面近傍のセル内に、最外層の一部が入り込んだ形で形成され、弾性多孔質層へのトナーの侵入をより長期に渡って抑制できるため好ましい。尚、ウレタンフォームなどのようにセル膜を有しているものは、除膜処理されていても、除膜処理されていなくてもよい。また、弾性多孔質層には導電性が付与されていても、付与されていなくてもよい。特に、得られるローラをトナー供給ローラとして用いる際には、導電性が付与されていることが好ましい。
【００１１】
弾性多孔質層の硬度は特に限定されないが、アスカＣ硬度が０．５〜５０°であることが好ましく、より好ましくは０．５〜４０°、更に好ましくは０．５〜３０°である。このアスカＣ硬度が０．５〜５０°である場合、トナー供給ローラとして使用した際に、トナーがトナー供給ローラや現像ローラ表面に固着することがなく、トナーフィルミングの発生を十分に抑えることができ、より優れたトナー供給能力が得られる。
更に、弾性多孔質層のセル開口径は特に限定されないが、１００〜５００μｍであることが好ましい。この開口径が１００μｍ未満である場合、開口が細かくなりすぎ、弾性多孔質層の硬度が高くなりすぎることがある。一方、５００μｍを超える場合、塗着される高分子エマルジョン組成物が弾性多孔質層に深く浸透し、最外層が厚くなりすぎることがある。
また、得られるローラをトナー供給ローラとして使用した際、弾性多孔質層の圧縮永久歪が小さいほど、長期に渡って十分なニップ量で現像ローラに当接できるため好ましい。
【００１２】
ローラ基体の製造方法は、特に限定されず、例えば、円筒状の弾性多孔質体を形成し、その後、接着剤を塗布した芯材を挿入し、弾性多孔質体と芯材とを接着することにより得ることができる。また、弾性多孔質体ブロックを形成し、芯材を挿通させるための孔を開け、その後、接着剤を塗布した芯材を挿入し、弾性多孔質体ブロックと芯材とを接着し、次いで、ローラ形状となるように外面を研磨等することにより得ることもできる。更に、仮シャフトを用いたモールド成形等により得ることもできる。
【００１３】
上記「高分子エマルジョン組成物」は、高分子エマルジョンと、発泡剤とを含有する。
上記「高分子エマルジョン」に含まれる上記「重合体」は特に限定されず、樹脂であっても、ゴムであってもよい。
樹脂としては、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合体、エピハロヒドリン共重合体、アクリレート系重合体等のアクリル樹脂、ポリウレタン、シリコーン、ポリエチレンなどが挙げられる。なかでも、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合体、エピハロヒドリン共重合体、アクリレート系重合体等のアクリル樹脂などの樹脂が好ましい。
ゴムとしては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム等が挙げられる。なかでも、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。
特に、この高分子エマルジョンとしては、エチレン酢酸ビニルエマルジョンが好ましい。
【００１４】
上記「発泡剤」は特に限定されず、熱分解型発泡剤、熱膨張型発泡剤等の有機系発泡剤であっても、無機系発泡剤であってもよい。
熱分解型の有機系発泡剤としては、アゾ化合物、スルホニルヒドラジド化合物、ニトロソ化合物、テトラゾール化合物、アミン化合物及びアジド化合物等が挙げられる。アゾ化合物としては、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。スルホニルヒドラジド化合物としては、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド、４，４−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）等が挙げられる。ニトロソ化合物としては、１，３−ビス−ｏ−ビフェニリルトリアゼン、１−メチル−３−フェニルトリアゼン、トリヒドラジノトリアジン、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソ−Ｎ，Ｎ’−ジメチルテレフタルアミド等が挙げられる。テトラゾール化合物としては、５−フェニルテトラゾール、アゾビステトラゾールジグアニジン、アゾビステトラゾールアミノグアニジン等が挙げられる。アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等が挙げられる。アジド化合物としては、カルシウムアジド、４，４’−ジフェニルジスルフォニルアジド、ｐ−トルエンスルフォニルアジド等が挙げられる。これらは、１種のみ使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１５】
熱膨張型の有機系発泡剤としては、例えば、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂、及びゴム等の有機高分子材料などから形成された中空の球状微粒子が挙げられる。これらは、１種のみ使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
無機系発泡剤としては、熱分解型発泡剤である重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、クエン酸、クエン酸ナトリウム等が挙げられる。これらは、１種のみ使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらの発泡剤のなかでも、熱分解型の有機系発泡剤が好ましく、特にアゾ化合物が好ましい。なかでも、アゾジカルボンアミドが好ましい。
【００１６】
高分子エマルジョン組成物には、更に導電性フィラーが含有されていてもよい。この導電性フィラーを含有している場合、得られるローラをトナー供給ローラとして用いた際に、電圧印加による静電気力をトナーに対して作用させることができ、トナーの帯電電位を必要なレベルに容易に調節することができるため好ましい。
この導電性フィラーとしては、例えば、炭素系導電性フィラー、導電性金属酸化物等が挙げられる。炭素系導電性フィラーとしては、カーボンブラック、炭素短繊維、グラファイト粒子等が挙げられる。導電性金属酸化物としては、酸化チタン、インジウム等の原子価の異なる元素をドープした酸化スズ、チタン酸カリウムウィスカー等の電気絶縁性酸化物の表面に導電性酸化スズをコートしてなる導電性チタン酸カリウムウィスカー等が挙げられる。なかでも、炭素系導電性フィラーが好ましく、特にカーボンブラックが好ましい。
カーボンブラックを用いる場合は、粉末や顆粒のまま使用することもできるが、操作性の観点から、水又は水と相溶性のある有機溶媒との混合液に分散させて用いることが好ましい。この有機溶媒としては、例えば、エタノール、イソプロパノール等の低級アルコール類、グリセリン、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール等のグリコール類、Ｎ−メチルピロリドン、２−ピロリドン等の含窒素系溶媒等が挙げられる。また、水や混合液には尿素等が配合されていてもよい。
【００１７】
特に本発明における高分子エマルジョン組成物においては、上記高分子エマルジョンがエチレン酢酸ビニルエマルジョンであり、上記発泡剤がアゾジカルボンアミドであり、且つ上記導電性フィラーがカーボンブラックであることが好ましい。この場合、トナー供給ローラとして用いた際に、トナー供給能力等に優れ、現像ローラに適正な量のトナーを供給することができ、より良好な画像を得ることができるローラを製造できる。
【００１８】
また、本発明における高分子エマルジョン組成物には、発泡剤の分解温度を調整するため、酸化亜鉛、尿素、エタノールアミン等の発泡助剤を含有してもよい。これらは１種のみ用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
更に、高分子エマルジョン組成物には、必要に応じて、酸化防止剤、難燃性フィラー、着色剤、固体潤滑剤、増粘剤、摩擦帯電時の極性を調整するための添加剤などを含有させることができる。
【００１９】
また、この塗着工程における、ローラ基体の弾性多孔質層表面への高分子エマルジョン組成物の塗着方法は特に限定されず、例えば、スプレー塗布、ダイコート、ロールコート、浸漬塗布等が挙げられる。なかでも、塗着量の制御が容易であり、高分子エマルジョン組成物の粘度が比較的高くても均一に塗着することができ、且つ塗着後の余剰の組成物を除去したりする必要のない、スプレー塗布、ダイコートが好ましい。特に、スプレー塗布により高分子エマルジョン組成物を塗着する場合には、弾性多孔質層の表面における開口部の凹凸の程度に関係なく、より均一に塗着することができ、弾性多孔質層の表面近傍のセル内に最外層の一部がより入り込んだ形で最外層が形成されるため、トナー供給ローラとして用いた場合に、弾性多孔質層へのトナーの侵入をより長期に渡って抑制できるため好ましい。
また、高分子エマルジョン組成物の塗着量は、この組成物を構成する成分等により適宜調整することができ、特に限定されるものではないが、弾性多孔質層表面１ｃｍ^２当たり０．０１〜０．１ｇであることが好ましい。
【００２０】
上記「最外層形成工程」においては、塗着工程により形成された塗膜を加熱し、高分子エマルジョン組成物に含まれる重合体を発泡させ、最外層を形成する。この際、最外層は、弾性多孔質層の表面近傍のセル内に入り込んだ形で形成されるため、得られるローラをトナー供給ローラとして用いた場合、弾性多孔質層へのトナーの侵入を長期に渡って抑制することができる。
上記「最外層」の気泡は、独立気泡であっても、連通気泡であってもよいが、本発明の方法により最外層を形成した場合には、通常、独立気泡となる。尚、独立気泡とは、発泡体を構成する気泡が完全に樹脂骨格及びセル膜で囲まれている気泡を意味する。
【００２１】
この最外層における気泡のセル径は、１０〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは２０〜１００μｍ、更に好ましくは３０〜１００μｍである。このセル径が１０〜１００μｍである場合、得られるローラをトナー供給ローラとして用いた際に、弾性多孔質層への直径５〜１０μｍのトナーの侵入を抑制することができる。
また、最外層の発泡倍率は、１．５〜１０倍であることが好ましく、より好ましくは２〜１０倍、更に好ましくは２．５〜１０倍である。この発泡倍率が１．５倍未満の場合、最外層の硬度が高くなりすぎ、得られるローラをトナー供給ローラとして用いた際に、トナーを押し潰してしまったりして、供給能力が低下することがある。一方、１０倍を超える場合、強度が低下し、摩耗されやすくなってしまうことがある。
更に、最外層の厚みは、弾性多孔質層の厚みの１〜１０％であることが好ましく、より好ましくは２〜１０％である。この最外層の厚みが弾性多孔質層の厚みの１％未満の場合、最外層が均一に形成されないことがある。一方、１０％を超える場合、性能の向上は見られず、経済的に不利となる。
【００２２】
この最外層形成工程における塗膜の加熱条件は、最外層が形成される限り限定されないが、特に、塗膜を発泡剤が分解又は膨張する温度よりも低い温度で加熱し、その後、発泡剤が分解又は膨張する温度以上で加熱して高分子エマルジョンに含まれる重合体を発泡させ、最外層を形成することが好ましい。この場合、塗膜を、発泡剤が分解又は膨張する温度よりも低い温度で加熱することにより、塗膜に含まれる水分が蒸発し、粘度が上昇するため、重合体が発泡する際にガス抜け等が生じず、良好な最外層が形成される。
この発泡剤を分解又は膨張させる前の加熱温度及び加熱時間は、発泡剤の分解等が開始されなければ特に限定されず、高分子エマルジョン及び発泡剤の各々の種類等により適宜調整できる。通常、この加熱温度は、５０〜１５０℃であり、好ましくは８０〜１２０℃である。また、加熱時間は、通常、１〜１０分であり、好ましくは３〜１０分である。
更に、発泡剤を分解又は膨張させるため加熱する際の発泡温度及び発泡時間は、特に限定されず、高分子エマルジョン及び発泡剤の各々の種類等により適宜調整できる。通常、この発泡温度は、１００〜２００℃であり、好ましくは１２０〜１８０℃、より好ましくは１３０〜１７０℃である。また、発泡時間は、通常、０．５〜５分である。
【００２３】
本発明のローラの製造方法では、最外層の形成後、通常、ローラの寸法等を調整するために外面の仕上げ研磨が行われるが、この仕上げ研磨工程の前に、最外層の表面を研磨し、最外層の気泡を開口させる研磨工程を備えていてもよい。
このように最外層の表面を研磨し、気泡を開口させた場合には、得られるローラをトナー供給ローラとして用いた際に、現像ローラ表面に現像されずに残ったトナーを小さな凝集単位のまま、効率よく掻き取ることができ、良好な画像を得ることができる。尚、最外層の気泡を開口させる研磨工程では、仕上げ研磨も同時に行うことができる。
この研磨工程により形成される気泡の開口部の平均開口径は、１０〜１００μｍであることが好ましい。
また、研磨により開口された気泡の開口面の形状は、特に限定されないが、開口された気泡の最外層の厚み方向における気泡の寸法は、セル径の３０〜７０％、より好ましくは３０〜５０％が最外層表面側から研磨されたものが好ましい。この場合、得られるローラをトナー供給ローラとして用いた場合に、現像ローラ表面に現像されずに残ったトナーを、より効率よく掻き取ることができ、良好な画像を得ることができる。
【００２４】
本発明により得られるローラは、事務機器用ローラとすることができる。この事務機器用ローラとしては、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置などに組み込まれているトナー供給ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ、カール取りローラ等が挙げられる。特に、本発明のローラは、トナー供給ローラとして用いることができる。
本発明のローラをトナー供給ローラとして用いる場合には、最外層の気泡が独立気泡であり、研磨により表面近傍の気泡が開口されており、且つこの開口された気泡の平均開口径が、１０〜１００μｍとなっていることが好ましい。この場合、現像ローラにトナーを良好に供給でき、更には現像ローラ表面に現像されずに残ったトナーを小さな凝集単位のまま、ローラ表面を傷付けることなく掻き取ることができ、良好な画像を得ることができる。
研磨により開口された気泡の開口面の形状は、特に限定されないが、開口された気泡の最外層の厚み方向における気泡の寸法は、セル径の３０〜７０％、より好ましくは３０〜５０％が最外層表面側から研磨されたものが好ましい。
【００２５】
また、トナー供給ローラとして用いる際の、芯材とローラ表面との間の抵抗値は、ローラが組み込まれる電子写真方式の画像形成装置等に応じて、適宜調整することができる。
更に、最外層の端部に皮膜を形成することで、ローラ全体の抵抗値を制御することもできる。この皮膜は、アクリル系エマルジョン等のエマルジョンと、導電性フィラーとを含む導電性エマルジョン組成物を、スプレー塗布等により塗着し、乾燥することで形成できる。この際、エマルジョン組成物の材料の選択により抵抗値を制御することができる。
また、トナー供給ローラとして用いる際の最外層の体積固有抵抗率は、１０^０〜１０^１０Ω・ｃｍであることが好ましく、より好ましくは１０^２〜１０^８Ω・ｃｍである。尚、この体積固有抵抗率は、下記実施例と同様の方法で測定した値である。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。
［１］トナー供給ローラの製造
実施例１
図２を用いて、実施例１のトナー供給ローラ１の製造方法を説明する。
（１）ローラ基体の製造
芯材１１（直径；６ｍｍ、長さ；２５０ｍｍ、材質；ＳＵＭ２２）の表面に、厚さ２０μｍ程度となるようにエチレン酢酸ビニル系ホットメルト接着剤（乾燥後、接着層１２となる。）を塗布し、予めこの芯材１１を挿通させるための孔が設けられた弾性多孔質体（軟質ウレタンフォーム、株式会社イノアックコーポレーション製、アスカＣ硬度；０．５°、セル数；７０個／２５ｍｍ、密度；５０ｋｇ／ｍ^３、セル開口径３００〜５００μｍ）に、この芯材１１を挿通し、加熱して接着させた。その後、外面を研磨し、弾性多孔質層（長さ；２２０ｍｍ）１３を備えるローラ基体（直径；１３ｍｍ）を製造した。
【００２７】
（２）高分子エマルジョン組成物の調製
エチレン酢酸ビニルエマルジョン（永和化成工業株式会社製、商品名「エマーセル」、固形分；４７％）１００質量部に、発泡剤（アゾジカルボンアミド、永和化成工業株式会社製、商品名「エマーセルＢＡ」）５質量部、導電性フィラー（水系カーボンブラック分散液、御国色素株式会社製、商品名「ＨＦＣブラック１２８０２」、固形分；３５％）３０質量部、純水１０質量部を配合し、ラボミキサーにより、６００ｒｐｍで３０分間攪拌し、高分子エマルジョン組成物を調製した。
【００２８】
（３）最外層の形成
（１）で得られた弾性多孔質層１３を備えるローラ基体を略水平状態にして両端を固定し、ローラ基体を電動モータにより６０ｒｐｍで回転させながら、ギヤポンプを用いた精密スプレー装置（ランズバーグ・インダストリー株式会社製、型式「ＲＩＦ−０．５−０２」）により弾性多孔質層１３の表面に、（２）で得られた高分子エマルジョン組成物を略均一の厚さとなるように塗着した（塗着量；０．０４４ｇ／ｃｍ^２）。その際、弾性多孔質層の両端面にも塗着した。その後、ローラ基体を取り外し、アルミニウム合金製のトレイに載せ、１２０℃に保たれた熱風循環式乾燥炉中で３分間乾燥した。次いで、１８０℃に保たれた熱風循環式乾燥炉中に移して２分間加熱して発泡させ、最外層１４（気泡；独立気泡）を形成した。その後、室温にて十分に放冷した。次いで、研磨機により最外層１４の気泡が開口するように、更にはローラの外径が１４ｍｍとなるように研磨し、最外層の平均セル開口径が２０〜１００μｍであるトナー供給ローラを作製した。
【００２９】
尚、トナー供給ローラの芯材の両端に各々２００ｇのおもりを取り付け、１００Ｖの電圧を１５秒間印加して、芯材とローラ表面との間の抵抗値を測定したところ、５．１×１０^５Ωであった。
また、（２）の高分子エマルジョン組成物を真鍮板（２００×２００ｍｍ）の上に１０ｇ塗着し、トナー供給ローラの加工と同様に、１２０℃で１０分間乾燥し、１８０℃で２分間加熱して発泡させたところ、厚さが約０．５ｍｍとなり、約５倍の発泡倍率であった。更に、ＪＩＳＫ６９１１に基づく体積固有抵抗率は、１．６×１０^６Ω・ｃｍ（１００Ｖ）であった。
【００３０】
実施例２
実施例１の（２）のエチレン酢酸ビニルエマルジョンを５０質量部、発泡剤を３質量部とし、更にポリウレタン水分散液（第一工業製薬株式会社製、商品名「スーパーフレックスＥ４７００」、固形分；４５％）５０質量部を加えた以外は、実施例１と同様にして高分子エマルジョン組成物を調製し、この高分子エマルジョン組成物を用いたこと以外は実施例１と同様にして、最外層（気泡；独立気泡）を形成し、ローラの外径が１４ｍｍ、最外層の平均セル開口径が３０〜１００μｍであるトナー供給ローラを作製した。
尚、実施例１と同様にして、芯材とローラ表面との間の抵抗値を測定したところ、３．５×１０^５Ωであった。また、実施例２で調製した高分子エマルジョン組成物を、実施例１と同様にして、真鍮板上に塗着し、発泡させたところ、厚さが約０．５ｍｍとなり、約５倍の発泡倍率であった。更に、ＪＩＳＫ６９１１に基づく体積固有抵抗率は、１．６×１０^６Ω・ｃｍ（１００Ｖ）であった。
【００３１】
実施例３
実施例１の（１）と同様の弾性多孔質層を備えるローラ基体を用い、そのローラ基体を略水平状態にして両端を固定し、芯材と、弾性多孔質層の両端部近傍（端から５ｍｍ）とを、ＰＥＴフィルム（厚み；５０μｍ）を筒状にして被せることによりマスキングし、実施例１の（２）と同様の高分子エマルジョン組成物を、弾性多孔質層のマスキングされていない部分に、実施例１と同様の方法で略均一に塗着した（塗着量；０．０４４ｇ／ｃｍ^２）。
その後、ＰＥＴフィルムを取り外し、マスキングされていた弾性多孔質層の両端部及びその近傍に、アクリル系エマルジョン（日本ゼオン株式会社、商品名「ニポールＬＸ８５２」、不揮発分；約４５％）１００質量部に、導電性酸化スズ分散液（不揮発分約３０％）５０質量部、純水２５質量部を配合してなる導電性エマルジョン組成物を、同様の精密スプレー塗布装置により塗着した（塗着量；各０．２５ｇ）。この際、高分子エマルジョン組成物が塗着された部分とは、５ｍｍ程度重なるように塗着した。
そして、この導電性エマルジョン組成物が塗着された後、１２０℃での乾燥時間を１０分間としたこと以外は、実施例１と同様に発泡等を行い、最外層（気泡；独立気泡）を形成し、ローラの外径が１４ｍｍ、最外層の平均セル開口径が３０〜１００μｍであるトナー供給ローラを作製した。
尚、実施例１と同様にして、芯材とローラ表面との間の抵抗値を測定したところ、１．２×１０^６Ωであった。また、導電性エマルジョン組成物を、乾燥後の厚さが約１００μｍとなるように塗着し、実施例３のトナー供給ローラの加熱条件と同様にして乾燥して得られた皮膜のＪＩＳＫ６９１１に基づく体積固有抵抗率は、６．８×１０^７Ω・ｃｍ（１００Ｖ）であった。
【００３２】
比較例１（最外層を有していないトナー供給ローラ）
実施例１の（１）で用いた軟質ウレタンフォームに代えて、導電性軟質ウレタンフォーム（株式会社イノアックコーポレーション製、アスカＣ硬度；０．５°、セル数；７０個／２５ｍｍ、密度；５０ｋｇ／ｍ^３、体積抵抗率；１０^６Ω・ｃｍ、平均セル開口径２００〜５００μｍ）を用いた以外は、実施例１の（１）と同様にして、弾性多孔質層を備えるローラ（外径；１４ｍｍ）を作製し、これを比較例１のトナー供給ローラとした。
尚、実施例１と同様にして、芯材とローラ表面との間の抵抗値を測定したところ、ローラの抵抗値は、２．１×１０^５Ωであった。
【００３３】
［２］トナー供給ローラの性能評価
実施例１〜３及び比較例１のトナー供給ローラを用い、市販のモノクロＡ４レーザープリンタのトナー供給ローラと取り替えて、温度１０℃、湿度１５％の条件下、及び温度２８℃、湿度８５％の条件下において、トナーを補給しながら、テストパターンの印刷を３００００枚連続で行い、１００００枚、２００００枚及び３００００枚の各枚数の印刷時における出力画像の評価（印刷画像の汚れ、にじみ、擦れ、ぼけ等の有無）を目視により行った。その結果を表１に示す。尚、この評価は、実施例１〜３及び比較例１のローラをそれぞれ３本ずつ用いて行った。
（評価基準）
「○」は、３本全てにおいて、汚れ、にじみ、擦れ及びぼけ等の画像不良がなかったことを示す。
「△」は、３本のうち１〜２本において、汚れ、にじみ、擦れ及びぼけ等の画像不良があったことを示す。
「×」は、３本全てにおいて、汚れ、にじみ、擦れ及びぼけ等の画像不良があったことを示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
［３］実施例の効果
表１によれば、最外層を有していない比較例１のトナー供給ローラでは、温度１０℃、湿度１５％の条件下においては、１００００枚の評価は「○」であったが、２００００枚及び３００００枚の評価が共に「×」であった。また、温度２８℃、湿度８５％の条件下においては、１００００枚の評価は「○」であったが、２００００枚の評価が「△」（画像不良は３本のうち２本）であり、３００００枚の評価が「×」であった。このように、比較例１のトナー供給ローラでは、印刷を繰り返した際に、現像ローラへのトナー供給能力、及び現像ローラに残ったトナーの掻き取り能力が低下し、良好な印刷画像を安定して得ることができなかった。
【００３６】
これに対して、実施例１〜３のトナー供給ローラは、温度１０℃、湿度１５％の条件下、及び温度２８℃、湿度８５％の条件下において、１００００〜３００００枚の評価が全て「○」であった。このように、実施例１〜３のトナー供給ローラでは、トナー供給能力及びトナー掻き取り能力に優れ、印刷を繰り返してもこれらの能力は低下せず、良好な印刷画像を安定して得ることができた。
また、実施例３のトナー供給ローラによれば、最外層の端部に最外層よりも抵抗値の高い皮膜を形成することにより、ローラ全体の抵抗値をより高く制御することができた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のローラの製造方法によれば、弾性多孔質層上に最外層が形成されたローラを容易に製造することができる。更にはトナー供給ローラとして用いた際に、トナー供給能力等に優れ、現像ローラに適正な量のトナーを供給することができ、良好な画像を得ることができるローラを容易に製造することができる。
また、最外層の表面を研磨し、最外層の気泡を開口させる研磨工程を備える場合は、トナー供給ローラとして用いた際に、現像ローラにトナーを良好に供給でき、更には現像ローラ表面に現像されずに残ったトナーを小さな凝集単位のまま、ローラ表面を傷付けることなく掻き取ることができ、良好な画像を得ることができるローラを容易に製造できる。
更に、塗着工程により形成された塗膜を、発泡剤が分解又は膨張する温度よりも低い温度で加熱し、その後、発泡剤が分解又は膨張する温度以上で加熱して重合体を発泡させ、最外層を形成した場合は、発泡前に塗膜に含まれる水分が蒸発し、粘度が上昇するため、重合体が発泡する際にガス抜け等が生じず、良好な最外層を形成できる。
また、高分子エマルジョン組成物の塗着方法がスプレー塗布である場合は、弾性多孔質層の表面における開口部の凹凸の程度に関係なく、より均一に塗着することができ、弾性多孔質層の表面近傍のセル内に最外層の一部がより入り込んだ形で最外層が形成されるため、トナー供給ローラとして用いた場合に、弾性多孔質層へのトナーの侵入をより長期に渡って抑制できる。
更に、高分子エマルジョンをエチレン酢酸ビニルエマルジョン、発泡剤をアゾジカルボンアミド、且つ導電性フィラーをカーボンブラックとした場合は、トナー供給ローラとして用いた際に、トナー供給能力等に優れ、現像ローラに適正な量のトナーを供給することができ、より良好な画像を得ることができるローラを製造できる。
本発明の方法により製造されるローラをトナー供給ローラとして用いた場合は、トナー供給能力等に優れ、現像ローラに適正な量のトナーを供給することができ、良好な画像を得ることができる。
また、最外層の気泡が独立気泡であり、且つ研磨により形成された開口部が特定の平均孔径である場合、現像ローラにトナーを良好に供給でき、更には現像ローラ表面に現像されずに残ったトナーを小さな凝集単位のまま、ローラ表面を傷付けることなく掻き取ることができ、良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トナー供給ローラの外観を示す斜視図である。
【図２】トナー供給ローラの端部における長さ方向の断面を説明する模式図である。
【符号の説明】
１；トナー供給ローラ、１１；芯材、１２；接着層、１３；弾性多孔質層、１４；最外層。

Claims

芯材と、該芯材を被覆し且つ該芯材に接着されている弾性多孔質層とを備えるローラ基体における該弾性多孔質層の表面に、発泡剤と高分子エマルジョンとを含有する高分子エマルジョン組成物を塗着する塗着工程と、該塗着工程により形成された塗膜を加熱し、上記高分子エマルジョン組成物に含まれる重合体を発泡させて、最外層を形成する最外層形成工程とを備えることを特徴とするローラの製造方法。
更に、上記最外層の表面を研磨し、該最外層の気泡を開口させる研磨工程を備える請求項１に記載のローラの製造方法。
上記最外層形成工程において、上記塗膜を上記発泡剤が分解又は膨張する温度よりも低い温度で加熱し、その後、該発泡剤が分解又は膨張する温度以上で加熱して上記重合体を発泡させ、最外層を形成する請求項１又は２に記載のローラの製造方法。
上記塗着の方法はスプレー塗布である請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載のローラの製造方法。
上記高分子エマルジョン組成物は、更に導電性フィラーを含有する請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載のローラの製造方法。
上記高分子エマルジョンがエチレン酢酸ビニルエマルジョンであり、上記発泡剤がアゾジカルボンアミドであり、且つ上記導電性フィラーがカーボンブラックである請求項５に記載のローラの製造方法。
請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の方法により製造され、トナー供給ローラとして用いられることを特徴とするローラ。
最外層の気泡が独立気泡であり、且つ研磨により形成された開口部の平均開口径が１０〜１００μｍである請求項７に記載のローラ。