【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリンタ、ファクシミリ、複写機などの電子写真における画像形成装置において使用される導電性を有する、現像部材、帯電部材、転写部材、クリーニング部材、除電部材等の導電性部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非磁性一成分現像剤を担持した現像剤担持体を像担持体に接触させ現像剤を現像剤担持体から像担持体表面に転移させて、像担持体上の静電潜像を現像する接触現像法が知られている。このような接触現像法に用いられる現像剤担持体として、現像ローラが実用化されている。
【０００３】
現像ローラとしては、金属等の導電性芯金上に導電性を有する弾性体層と、さらにこの弾性体層の上に導電性皮膜を有する構成のものが広く用いられている。
【０００４】
前記導電性皮膜は、通常、現像ローラに、トナーを搬送するための適当な表面粗さと導電性等の表面特性を付与するために形成される。導電性皮膜は、ベース樹脂と導電剤、非導電性充填剤、架橋剤、触媒、分散促進剤等の各種添加剤とを含む塗工液を前記弾性体層の上に塗布し、乾燥し、所望の場合には、加熱して塗膜を架橋処理等して形成される。
【０００５】
塗工液の塗布方法としてはスプレーコート、ロールコート、バーコート、浸漬法など各種方法がある。現像ローラの基体のような円筒状の基体に均一に塗工液を塗布するには、浸漬法が好ましい。
【０００６】
このような浸漬法においては、通常、顔料や導電剤等を分散媒に分散させた分散系塗工液が用いられる。一般的に、顔料や導電剤は、比重が分散系塗工液の分散媒よりも大きくまた親和性も低い。このため顔料や導電剤等が沈降したり凝集し塗工液の濃度ムラや成分ムラが生じ易い。塗工液の濃度ムラや成分ムラが生じた分散系塗工液を用いて形成された導電性皮膜は欠陥を有するものとなり易い。このため分散系塗工液は、顔料や導電剤等が沈降しないよう常に撹拌し、分散手段を用いて分散し、連続的に循環しておくことが望ましい。
例えば、サンドミルまたは超音波分散方式の分散手段を用いて塗工液を連続的に均一に分散しながら塗布する方法が特許文献１および２に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３４９５４号公報、
【特許文献２】
特開平６−５１５４５号公報
【０００８】
上記従来技術は、分散系塗工液の顔料や導電剤等の凝集を解きほぐし均一分散をはかるには、有効な手段であるが、上記特許文献においては、実際にサンドミルなどのメディア分散手段または超音波分散方式の分散手段を使用する場合に発生する次に説明する実用上の問題点については触れられていない。
【０００９】
現像ローラ等の導電性部材の導電性皮膜の形成に使用される塗工液は、上述したように、一般に分散系塗工液であり分散媒である揮発性有機溶剤等と数種のベース樹脂を含み、また通常溶存空気を含む。このため、分散系塗工液をサンドミルなどのメディア分散手段または超音波分散方式の分散手段等を塗工のインライン中で使用すると、キャビテーションにより塗工液中に小さな泡が大量に発生し、粘性があると、この発生した泡がいつまでも消えずに残る。このような空気の小泡を含む塗工液で導電性基体を浸漬塗布すると気泡が付着し、または、導電性基体表面に気泡が流れた跡が残り、導電性皮膜にムラが生じるといった欠点があった。
【００１０】
一方塗工液中の気泡を除去する方法として、近年、気泡を含んだ液体を液体配管内で旋回流動させ、気泡を除去する方法が提案されている（例えば、特許文献３、４）。しかし、上記従来技術は、分散媒と気泡の質量差により液体と気泡を分離させるため、高い粘度を有する分散媒中に存在する気泡を分離するときは、旋回流の遠心力を高めるために大きな旋回速度とするか、分離に必要な処理時間を長くするかのどちらかの条件で分離を行わなくてはならない。このため、限られた装置大きさ、ポンプ能力のもとでは必要な旋回速度、処理時間とするのが困難であり十分な気泡の削減効果が得られていなかった。
今後塗工液の均一分散化のために高出力の超音波処理などを行う場合、高分散処理と気泡除去の問題を同時に解決する技術はますます重要である。
【００１１】
【特許文献３】
特許登録３２６１５０６号公報、
【特許文献４】
特公平７−８３８０７号公報、
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術の現状に鑑み、本発明は、分散系塗工液を導電性基体表面に塗布して導電性部材を作製する場合において、顔料や導電剤等の沈降、凝集を防ぐため連続的に塗工液中の顔料や導電剤等を均一分散し、しかも分散装置等で発生する塗工液中の気泡を取り除きながら浸漬塗布を行うことで凝集物の付着や塗工液の濃度ムラによる塗工ムラが発生せず、しかも分散装置等で発生する気泡に起因する外観不良などが生じない導電性部材の製造方法およびこの方法によって製造した導電性部材を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、少なくとも、浸漬塗工槽、攪拌槽および塗工液を該攪拌槽と該浸漬塗工槽との間に循環させる循環機構を備えた塗工装置により導電性基体表面に該塗工液を浸漬塗布して導電性部材を製造する導電性部材の製造方法において、
少なくとも前記浸漬塗工槽、前記攪拌槽または前記循環機構のいずれかに設けた分散手段で、前記塗工液を均一に分散し、かつ、
該攪拌槽の該塗工液を旋回流脱気装置で処理して気泡を取り除き、該循環機構により該浸漬塗工槽へ循環して、前記導電性基体表面に浸漬塗布することを特徴とする導電性部材の製造方法である。
【００１４】
また、上記本発明の製造方法は、前記攪拌槽が、前記旋回流脱気装置で処理して気泡を取り除いた前記塗工液の戻り側と、気泡を取り除いた該塗工液を前記浸漬塗工槽へ還流する側との間に、前記気泡の通過を防止し該塗工液を流通可能に仕切ることのできる、仕切り板を有することを特徴とする。
さらに、上記本発明の製造方法は、前記仕切り板が、液面下に流通孔が位置するように仕切った仕切り板または全面もしくは部分的に網目状に配置された流通孔を有する仕切り板であることを特徴とする。
さらに、上記本発明の製造方法は、前記分散手段が、超音波分散用発振子を有する分散手段であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の導電性部材は、上記いずれかの製造方法で製造された導電性部材である。
【００１６】
また、本発明のローラは、上記いずれかの製造方法で製造されたローラである。
【００１７】
また、本発明の現像剤担持体は、上記いずれかの製造方法で製造された現像剤担持体である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例を説明するための図であり、塗工装置の概略図である。
【００１９】
昇降装置７に取り付けられたアーム２２に懸架された導電性基体６を昇降装置の駆動により下降させ、塗工液８が満たされた浸漬塗工槽５に浸漬し、次いで一定速あるいは遂時変化する昇降装置の駆動により引き上げ、上記導電性基体上に塗膜を形成する。
【００２０】
浸漬塗工槽に所定量の塗工液が満たされると浸漬塗工槽から塗工液がオーバーフローする。オーバーフローした塗工液は、塗工液受け皿部から戻りパイプ２３を通り分散装置９に入り、この分散装置により塗工液に含まれる顔料や導電剤などの凝集物が粉砕され、均一に分散され、攪拌槽１に戻る。
【００２１】
攪拌槽は、仕切り板（邪魔板）１７で浸漬塗工槽から戻った塗工液を受け入れる側（戻り側と表すことがある）と脱気処理した塗工液を受け入れる脱気処理側との二つに区切られる。所望の場合には、さらに、脱気処理側を、脱気処理した塗工液を受け入れる脱気処理側と脱気処理した塗工液を浸漬塗工槽に送り出す、送り出し側の二つに区切ることもできる。
【００２２】
仕切り板は、塗工液中またはその表層の気泡２１の通過を防止することのできるものであれば特に限定されない。仕切り板は、目的に応じ、塗工液を全く通さないように設けてもよいし塗工液を通すように設けることもできる。気泡は、気泡自体の浮力により上昇し塗工液面付近に存在するので、例えば、流通孔のない部材を用いて、塗工液が流通できるように仕切る場合には、気泡が存在しなくなる深さまで仕切ることにより、または、この深さよりも深い位置に流通孔を設けた仕切り板を用いて仕切ることができる。また、全面にまたは一部に金網のように、網目状に配置された流通孔を有する部材を仕切り板とする場合には、塗工液中の微小な気泡が網目に付着し、凝集することで微小気泡の塊となりさらに脱気が行われることとなる。この場合、網目の目開きは塗工液の粘度、塗工液に含まれる充填材の大きさ等により適宜選択すればよい。
【００２３】
攪拌槽の戻り側に入った塗工液は、吸い上げ配管１０を介して、吸い上げポンプ１１の駆動により吸い上げられ、吸い上げポンプの吐出側に配した旋回流脱気装置１２に導入され脱気処理される。脱気処理された塗工液１５は戻り配管１６により攪拌槽の脱気処理側へ還流される。旋回流脱気装置には分離した気泡を排出するための気泡排気管１３が取り付けられており、これにより分離した気泡を多量に含む塗工液１４を、攪拌槽の戻り側に還流する。
【００２４】
脱気処理した塗工液は、攪拌槽の脱気処理側から浸漬塗工槽に送りだしてもよいし、前述したように、さらに、液面下に流通孔を有するように仕切った仕切り板または全面にもしくは一部に網目状に配置された流通孔を有する仕切り板を通し、送り出し側から送り出してもよい。
【００２５】
脱気し、仕切り板の流通孔を通った塗工液１８は、塗工液を循環させる循環機構により、攪拌槽の送出し側から浸漬塗工槽へ送り出される。
循環機構は、攪拌槽と浸漬塗工槽との間を循環させることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、浸漬塗工槽に塗工液を供給するための塗工液供給ポンプ２、エアーチャンバー３、顔料や導電剤等の凝集物等を除去するための塗工液フィルター４を少なくとも有する循環機構を用いることができる。
【００２６】
本発明で使用することのできる分散手段は特に限定されるものではないが、例えば、アトライター、サンドミル、ビスコミル等のメディア分散機、ホモミキサー、超音波振動子を有する分散装置などを利用することができる。分散効率が優れ、メンテナンスや切り替え、装置のＯＮ，ＯＦＦ等がし易いなどの点からインライン型の超音波振動子を利用した分散装置が好適に使用される。前記分散装置としては、例えば、周波数が１０〜５０ｋＨｚの超音波振動子を有する市販の超音波発振装置を備えた分散装置を好適に使用することができる。発振出力は１０Ｗ〜２ｋＷの範囲で選べばよい。
【００２７】
また気泡除去装置としては、旋回流を利用して脱気を行う装置（旋回流脱気装置と表すことがある）が使用される。旋回流脱気装置としては市販の装置、例えば、クイックトロン（新日本石油株式会社製；商品名）、ＢＵＢＢ−ＬＥＳＳ（株式会社オーパスシステム社製；商品名）等をそのまま利用することができる。本発明において、旋回流脱気装置は、塗工液を送るための専用のポンプを備える。これにより旋回流脱気装置へ流入させる塗工液の流量を循環機構の塗工液供給ポンプとは独立に自由にコントロールすることが可能となり、塗工液中の気泡を効率良く除去することができる。
【００２８】
以下本発明による現像剤担持体の製造方法を例にして詳細を説明するが、現像剤担持体以外の導電性部材、たとえば、現像ローラ等の現像部材、帯電ローラ等の帯電部材、転写ローラ等の転写部材、クリーニングローラ等のクリーニング部材、除電ローラ等の除電部材などの導電性部材においても、導電性基体表面に塗工液を浸漬塗布して製造する場合同様の考え方が適用される。
【００２９】
本発明の現像剤担持体は、芯金上に導電性を有する弾性体層と、さらにこの弾性体層の上に導電性皮膜を有する。
【００３０】
芯金としては、例えばアルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属または合金、クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄、合成樹脂などの導電性の材質で構成される。芯金の外径は通常５〜１０ｍｍの範囲にある。必要に応じて、防錆処理、導電処理等がなされる。
【００３１】
弾性体層は、現像剤担持体が適切なニップ圧で像担持体表面に接触押圧し、像担持体表面に現像剤を均一に供給できるよう、適切な硬度および電気抵抗値を有する。この弾性体層は、ゴム弾性を有する材料を用いて形成される。上記弾性体層を形成する原料ゴムとしては、現像剤担持体の製造に用いられている公知の種々の原料ゴムを用いることができる。具体的には、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ウレタンゴム等の原料ゴムを単独であるいは２種以上を混合して用いることができる。
【００３２】
これらの中では、特にシリコーンゴムが好ましい。これはシリコーンゴムが優れた反発弾性を有し、他のゴム材よりセット性能に優れた弾性体層を形成することができるからである。
【００３３】
シリコーンゴムは、室温または熱を加えることにより硬化し、ゴム状弾性を有する弾性体層を形成することのできるものであれば、その種類は特に限定されるものではない。
【００３４】
また機械的強度、導電性等の特性を付与するために、原料ゴムには適宜無機質充填材を混合することができる。このような充填材の具体例としては、例えば、焼成シリカ、ヒュームドシリカ、粉砕石英、珪藻土粉末、酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラック、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、銀、ニッケル等の各種微粉末を挙げることができる。これらの充填材は、そのままで、あるいは、予め有機ケイ素化合物等で表面処理してから原料ゴムに混合し使用することができる。
【００３５】
弾性体層の体積固有抵抗値は、通常、１００Ｖの直流電圧印加時で１０３〜１０１０Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましい。また、弾性体層の厚さは、一般に、１〜５ｍｍの範囲にあればよい。弾性体層の厚さを１ｍｍ以上とすると、均一なニップを確保するのが容易となり、一方、５ｍｍ以下とすると、成型コストを削減することができ好ましい。
【００３６】
また本発明に使用することのできる塗工液は、特に限定されるものではないが、成膜性、膜強度、トナー帯電性等の観点から、特にウレタン樹脂等のベース樹脂を含むものが好ましく用いられる。
【００３７】
ウレタン樹脂としては、例えば、主にポリオール成分とイソシアネート成分からなるウレタン樹脂を挙げることができる。
【００３８】
また、上記塗工液の調製に使用する分散媒の量は、使用する分散媒、ベース樹脂、添加剤等の性質に依存する。分散媒の使用量は、特に限定されないが、通常、塗工液のベース樹脂の固形分含有率を１０〜５０質量％となるようにすればよい。
【００３９】
本発明に使用することのできる塗工液には、更に導電剤、非導電性充填剤、架橋剤、触媒、分散促進剤等の各種添加剤が適宜配合される。
【００４０】
導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、酸化亜鉛、酸化錫、銅、ニッケル、銀、鉄等を挙げることができるが、カーボンブラックが一般的である。
【００４１】
本発明に使用することのできるカーボンブラックの種類には、特に制限はなく、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＭＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ、チャンネルブラック、ファーネスブラック等公知の種々のカーボンブラックを使用することができる
【００４２】
カーボンブラックの配合量は、使用するカーボンブラックの種類によって異なるために特に限定されないが、通常、ベース樹脂１００質量部に対して３〜９０質量部の範囲において、導電性皮膜に要求される導電性および硬度に応じて、適宜設定すればよい。
【００４３】
カーボンブラックの配合量をベース樹脂１００質量部に対し９０質量部以下とすると、現像材担持体の導電性皮膜の導電性および硬度が高くなりすぎることはない。さらに、形成された導電性皮膜内での分布の均一性も向上し、導電性の均一性も向上する。また、カーボンブラックの配合量を３質量部以上とすると、実用上充分なレベルの導電性を確保することができる。グラファイト、酸化亜鉛、酸化錫、銅、ニッケル、銀、鉄等のその他の導電剤を用いるとき、またはこれらの導電剤をカーボンブラックと併用するときは、それぞれの導電剤に適した配合量を定め適宜配合すればよい。
【００４４】
また使用される現像剤の帯電型により適宜塗工液を選択するのが望ましい。例えば、現像剤が負帯電型である場合は、電子供与性の高いアミノ基、ヒドロキシル基、エーテル基などを有する導電性皮膜を形成することのできる塗工液を、現像剤が正帯電性である場合は、電子受容性の高いニトロソ基、カルボニル基などを有する導電性皮膜を形成することのできる塗工液を選択するのが好ましい。
【００４５】
芯金上にシリコーンゴムを用いて導電性を有する弾性体層を形成し、弾性体層に紫外線を照射して作製した現像剤担持体の基体を導電性基体とし、これに以下の方法で塗工液を塗布し、乾燥し、必要に応じて導電性皮膜を焼成して架橋等することにより目的とする現像剤担持体を製造することができる。
【００４６】
シリコーンゴムを用いて形成した導電性を有する弾性体層に紫外線を照射するときは、芯金を中心軸として弾性体層を回転させながら弾性体表面に均一に照射すればよい。紫外線源としては、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を使用することができる。
【００４７】
紫外線の積算光量は３０ｍＪ／ｃｍ２〜３００ｍＪ／ｃｍ２の範囲が好ましい。紫外線積算光量を３０ｍＪ／ｃｍ２以上とすると活性効果が十分に発現され弾性体層と導電性皮膜との接着性が高くなり、紫外線積算光量を３００ｍＪ／ｃｍ２以下とすると弾性体層を構成するシリコーンゴム表面の酸化および架橋が適度に進行し、シリコーンゴムの劣化が生じることもなく、表面の粗さが粗くなることもない。また、塗工液をコーティングしたとき塗工ムラもなく外観が良好となり好ましい。
【００４８】
また照射する紫外線としては、中心波長１７２ｎｍ、半値幅２０ｎｍ以下の波長領域の紫外線が好ましい候補である。この領域の波長を有する紫外線であれば、波長が短く改質効果が高く短時間で表面処理を行うことができるので好ましい。
【００４９】
紫外線ランプとしては、上記波長分布を有する紫外線を発生する、特にキセノンガスが封入された、エキシマランプが有効である。エキシマランプは、低圧水銀ランプ等に比べて、発生する紫外線の波長域が短く改質効果が高いため短時間での表面処理を行うことができる。またエキシマランプの場合、赤外線の発生が殆ど無く、改質時間も短時間で済むところから、低圧水銀ランプなどに比べて、照射によるワーク温度の上昇が少なく、製造ラインを組む場合次工程へ与える影響が少なく好ましい。
【００５０】
以上説明したように、本発明により、塗工液中の凝集物や、泡に起因する塗膜欠陥のない現像剤担持体を提供することが出来る。
【００５１】
【実施例】
次に実施例に基づき、本発明を説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【００５２】
［実施例１］
先ず直径φ８ｍｍの芯金上に付加反応型液状シリコーンゴム、ＤＹ３５−１２１８（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製；商品名）を円筒型キャビティーを有する成型金型にて１１０℃で５分加熱硬化させ導電性を有する弾性体層を形成する。その後脱型しギアオーブン中で２００℃×４時間二次加硫を行い、外径約１６ｍｍ、長さ２３５ｍｍの導電性シリコーンゴムローラ基体を作製した。
【００５３】
次いでエキシマランプ型紫外線照射装置を用いて積算光量２００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射してシリコーンゴムから構成された弾性体層の表面に改質層を形成した。ウレタン樹脂（三井武田ケミカル株式会社製、商品名；ＴＥ５０３６、ＴＥ５０４２を重量比１／２．１４で混合したものに、日本ポリウレタン工業株式会社製、商品名；コロネート２５２０をＮＣＯ／ＯＨの当量比が１．４７になるよう配合したポリウレタン樹脂溶液）を固形分３７質量％となるようにメチルエチルケトンを主溶剤とする混合溶剤に溶解して調製した溶液に、カーボンブラック、ＭＡ１００（三菱化学株式会社製；商品名）をウレタン樹脂固形分１００質量部に対し２０質量部、非導電性充填剤としてウレタン粒子、アートパールＣ−８００（根上工業株式会社製；商品名）をウレタン樹脂固形分１００質量部に対し２５質量部、添加し十分に攪拌して塗工液を調製した。
【００５４】
この塗工液をディップ液とし、図１に示すように分散装置（ユーシー・ジャパン株式会社製、トライアングル型超音波分散機）と旋回流脱気装置、クイックトロン（新日本石油株式会社製；商品名）を設け、攪拌槽の戻り側と脱気処理側との間をＳＵＳ板を用いて仕切り、更に、脱気処理側を金属メッシュ（目開き１５０μｍ）の仕切り板を用いて脱気処理側と送出し側との間を仕切り、送り出し側から浸漬塗工層へ塗工液を送り出すようにした浸漬塗工装置により、上記導電性シリコーンゴムローラ基体に上記塗工液を浸漬法によって塗布した。
【００５５】
塗工液を塗布した導電性シリコーンゴムローラ基体を常温で３０分乾燥し、ギアオーブンで１４０℃×２４０分加熱処理を行い、現像ローラを得た。この現像ローラをＥ１とした。
【００５６】
［実施例２］
脱気処理側と送出し側との間を更に仕切らずに、脱気処理側から浸漬塗工層へ塗工液を送り出すようにした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。この現像ローラをＥ２とした。
【００５７】
［比較例１］
上記分散装置を設けなかった以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。この現像ローラをＣ１とした
【００５８】
［比較例２］
上記旋回流脱気装置を設けなかった以外は実施例１と同様にして現像ローラを作製した。この現像ローラをＣ２とした。
【００５９】
［評価方法］
（導電性皮膜の外観）
上記、現像ローラの導電性皮膜の外観を目視で検査し下記の基準に基づき評価した。
○：ブツ、泡、泡スジ不良が認められない
△：ブツ、泡、泡スジ不良が極軽微に認められる
×：ブツ、泡、泡スジ不良が認められる
（画像）
上記現像ローラを、プロセスカートリッジに組み込み、キャノン株式会社製、ＬＡＳＥＲ−ＳＨＯＴ ＬＢＰ−２５１０（商品名）を用い、２３℃×５５％ＲＨの環境下で画像を作成した。作成した画像を目視で検査し下記の基準に基づき評価した。
○：全く画像不良が認められない
△：ブツ、泡、泡スジ画像が極軽微に認められるが、実用上、問題ない
×：ブツ、泡、泡スジ画像が認められる
得られた評価結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【発明の効果】
上述したように、本発明により、導電性皮膜にブツ、泡、泡スジ等の塗工ムラや外観不良のない導電性部材およびその製造方法を提供することができる。また、本発明の導電部材を備えた画像形成装置により、ブツ、泡、泡スジのような画像欠陥のない優れた画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 攪拌槽
２ 塗工液供給ポンプ
３ エアーチャンバ−
４ 塗工液フィルター
５ 浸漬塗工槽
６ 導電性基体
７ 昇降装置
８ 塗工液
９ 分散装置
１０ 吸上げ配管
１１ 吸上げポンプ
１２ 旋回流脱気装置
１３ 気泡排気管
１４ 気泡を大量に含んだ塗工液
１５ 脱気された塗工液
１６ 戻り配管
１７ 仕切り板
１８ 完全に脱気された塗工液
１９ 攪拌羽根
２０ 凝集物
２１ 気泡
２２ アーム
２３ 戻りパイプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a conductive member such as a developing member, a charging member, a transfer member, a cleaning member, and a static elimination member, which is used in an electrophotographic image forming apparatus such as a printer, a facsimile, and a copying machine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a developer carrier carrying a non-magnetic one-component developer is brought into contact with an image carrier and the developer is transferred from the developer carrier to the surface of the image carrier to develop an electrostatic latent image on the image carrier. A known contact developing method is known. A developing roller has been put to practical use as a developer carrier used in such a contact developing method.
[0003]
As the developing roller, those having a configuration in which an elastic layer having conductivity is provided on a conductive core metal such as metal and a conductive film is further provided on the elastic layer are widely used.
[0004]
The conductive film is usually formed to give the developing roller an appropriate surface roughness for conveying the toner and surface characteristics such as conductivity. The conductive film is coated with a coating liquid containing a base resin and various additives such as a conductive agent, a non-conductive filler, a cross-linking agent, a catalyst and a dispersion accelerator, on the elastic layer, and dried. If desired, the coating is formed by heating and crosslinking the coating.
[0005]
As a method of applying the coating liquid, there are various methods such as spray coating, roll coating, bar coating, and dipping. In order to uniformly apply the coating liquid to a cylindrical substrate such as the substrate of the developing roller, a dipping method is preferable.
[0006]
In such an immersion method, a dispersion coating liquid in which a pigment, a conductive agent, and the like are dispersed in a dispersion medium is usually used. Generally, pigments and conductive agents have a higher specific gravity and a lower affinity than the dispersion medium of the dispersion-based coating liquid. For this reason, pigments, conductive agents, and the like settle or agglomerate, and the concentration unevenness and component unevenness of the coating liquid are likely to occur. A conductive film formed using a dispersion-based coating liquid in which the concentration unevenness or component unevenness of the coating liquid has occurred tends to have defects. For this reason, it is desirable that the dispersion coating liquid is constantly stirred so that the pigment, the conductive agent and the like do not settle, is dispersed using a dispersing means, and is continuously circulated.
For example, Patent Literatures 1 and 2 disclose methods of applying a coating liquid while continuously and uniformly dispersing the coating liquid using a sand mill or an ultrasonic dispersion type dispersing means.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-34954,
[Patent Document 2]
JP-A-6-51545
The above prior art is an effective means to disperse and uniformly disperse the pigments and conductive agents in the dispersion coating liquid, but in the above-mentioned patent document, a media dispersion means such as a sand mill or an ultra There is no mention of the practical problem described below that occurs when using the dispersion means of the acoustic dispersion method.
[0009]
As described above, a coating liquid used for forming a conductive film of a conductive member such as a developing roller is generally a dispersion coating liquid, and a volatile organic solvent or the like which is a dispersion medium and several kinds of base resins. And usually contains dissolved air. For this reason, when a dispersion-type coating liquid is used in the coating in-line using a medium dispersing means such as a sand mill or an ultrasonic dispersing method, a large amount of small bubbles are generated in the coating liquid due to cavitation, and If there is, this generated foam will remain forever. When a conductive substrate is immersed and coated with a coating liquid containing such small air bubbles, air bubbles adhere, or traces of air bubbles remaining on the surface of the conductive substrate remain, resulting in a defect that the conductive film becomes uneven. there were.
[0010]
On the other hand, as a method of removing air bubbles in a coating liquid, a method of swirling and flowing a liquid containing air bubbles in a liquid pipe to remove air bubbles has been proposed in recent years (for example, Patent Documents 3 and 4). However, the above-described conventional technology separates the liquid and the bubbles by the mass difference between the dispersion medium and the bubbles.When separating the bubbles existing in the dispersion medium having a high viscosity, it is necessary to increase the centrifugal force of the swirling flow. Separation must be performed under the conditions of either a turning speed or a longer processing time required for the separation. For this reason, it is difficult to achieve the required swirling speed and processing time under the limited device size and pump capacity, and a sufficient bubble reduction effect has not been obtained.
In the future, when performing high-power sonication or the like for uniform dispersion of a coating liquid, a technique for simultaneously solving the problems of the high-dispersion processing and the removal of bubbles is increasingly important.
[0011]
[Patent Document 3]
Patent Registration No. 3261506,
[Patent Document 4]
Japanese Patent Publication No. 7-83807,
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the current state of the prior art described above, the present invention provides a method for preparing a conductive member by applying a dispersion coating solution to the surface of a conductive substrate. Pigment or conductive agent in the coating liquid is uniformly dispersed in the coating liquid, and dip coating is performed while removing bubbles in the coating liquid generated by a dispersing device. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a conductive member that does not cause coating unevenness and that does not cause poor appearance due to bubbles generated by a dispersing device or the like, and a conductive member manufactured by the method. is there.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above-mentioned problem, at least, a dip coating tank, a stirring tank and a conductive device by a coating apparatus having a circulation mechanism for circulating a coating liquid between the stirring tank and the dip coating tank. In a method for producing a conductive member for producing a conductive member by dip coating the coating liquid on the surface of the conductive substrate,
At least the dip coating tank, the dispersing means provided in any of the stirring tank or the circulation mechanism, uniformly disperse the coating liquid, and,
The coating liquid in the stirring tank is treated by a swirling flow deaerator to remove bubbles, circulated to the dip coating tank by the circulation mechanism, and dipped and applied to the conductive substrate surface. This is a method for manufacturing a conductive member.
[0014]
Further, in the manufacturing method of the present invention, the stirring tank may be treated by the swirling flow deaerator to remove the bubbles from the coating liquid, and the dip coating may be performed by removing the bubbles from the coating liquid. It is characterized by having a partition plate that can prevent the passage of the air bubbles and partition the coating liquid so that the coating liquid can flow therethrough, between it and the side that returns to the work tank.
Further, in the production method of the present invention, the partition plate may be a partition plate having a flow hole positioned below a liquid level or a partition plate having a flow hole arranged in an entire or partial mesh. It is characterized by the following.
Further, in the above-mentioned manufacturing method of the present invention, the dispersing means is a dispersing means having an oscillator for ultrasonic dispersion.
[0015]
Further, the conductive member of the present invention is a conductive member manufactured by any of the above manufacturing methods.
[0016]
Further, the roller of the present invention is a roller manufactured by any of the above manufacturing methods.
[0017]
Further, the developer carrier of the present invention is a developer carrier produced by any one of the above production methods.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view for explaining an example of an embodiment of the present invention, and is a schematic view of a coating apparatus.
[0019]
The conductive substrate 6 suspended on the arm 22 attached to the elevating device 7 is lowered by driving the elevating device, is immersed in the dip coating tank 5 filled with the coating liquid 8, and then changes at a constant speed or at a constant rate. The lifting device is lifted up to form a coating film on the conductive substrate.
[0020]
When the dip coating tank is filled with a predetermined amount of the coating liquid, the coating liquid overflows from the dip coating tank. The overflowing coating liquid enters the dispersing device 9 from the coating liquid receiving pan through the return pipe 23, and the dispersing device pulverizes aggregates such as pigments and conductive agents contained in the coating liquid and uniformly disperses them. Return to the stirring tank 1.
[0021]
The stirring tank includes a partition plate (baffle plate) 17 for receiving the coating liquid returned from the dip coating tank (sometimes referred to as a return side) and a deaeration processing side for receiving the deaerated coating liquid. Divided into two. If desired, the degassing side is further divided into two, a degassing side for receiving the degassed coating solution and a degassing side for sending the degassed coating solution to the dip coating tank. You can also.
[0022]
The partition plate is not particularly limited as long as the partition plate can prevent the passage of bubbles 21 in the coating liquid or the surface layer thereof. Depending on the purpose, the partition plate may be provided so as not to pass the coating liquid at all, or may be provided so as to let the coating liquid pass. Since the bubbles rise near the coating liquid surface due to the buoyancy of the bubbles themselves, for example, by using a member without a flow hole, when partitioning so that the coating liquid can flow, the depth at which the bubbles do not exist is It is possible to perform partitioning by partitioning or using a partition plate provided with a flow hole at a position deeper than this depth. In addition, when a member having flow holes arranged in a mesh shape is used as a partition plate, such as a wire mesh on the entire surface or a part thereof, fine bubbles in the coating liquid may adhere to the mesh and aggregate. Thus, the air bubbles are formed into clumps of fine bubbles, and further deaeration is performed. In this case, the mesh size may be appropriately selected depending on the viscosity of the coating solution, the size of the filler contained in the coating solution, and the like.
[0023]
The coating liquid that has entered the return side of the stirring tank is sucked up by a suction pump 11 via a suction pipe 10, introduced into a swirling flow deaerator 12 disposed on the discharge side of the suction pump, and degassed. You. The degassed coating liquid 15 is returned to the degassing side of the stirring tank by the return pipe 16. The swirling flow deaerator is provided with a bubble exhaust pipe 13 for discharging the separated bubbles, whereby the coating liquid 14 containing a large amount of the separated bubbles is returned to the return side of the stirring tank.
[0024]
The degassed coating liquid may be sent from the degassing side of the stirring tank to the dip coating tank, or, as described above, a partition plate or a partition plate having a flow hole below the liquid level. The whole surface or a part thereof may be passed through a partition plate having distribution holes arranged in a mesh form, and may be sent out from the sending side.
[0025]
The coating liquid 18 that has been degassed and passed through the flow holes of the partition plate is sent out from the delivery side of the stirring tank to the dip coating tank by a circulation mechanism that circulates the coating liquid.
The circulation mechanism is not particularly limited as long as it can circulate between the stirring tank and the dip coating tank. For example, a coating mechanism for supplying a coating liquid to the dip coating tank is used. A circulation mechanism having at least a liquid supply pump 2, an air chamber 3, and a coating liquid filter 4 for removing aggregates such as pigments and conductive agents can be used.
[0026]
The dispersing means that can be used in the present invention is not particularly limited. For example, it is possible to use a media dispersing machine such as an attritor, a sand mill, a biscomil, a homomixer, and a dispersing device having an ultrasonic vibrator. Can be. A dispersing apparatus using an in-line ultrasonic vibrator is preferably used in terms of excellent dispersion efficiency, easy maintenance, switching, and ON / OFF of the apparatus. As the dispersing device, for example, a dispersing device including a commercially available ultrasonic oscillator having an ultrasonic oscillator having a frequency of 10 to 50 kHz can be suitably used. The oscillation output may be selected in the range of 10 W to 2 kW.
[0027]
As the bubble removing device, a device for performing deaeration using a swirling flow (sometimes referred to as a swirling flow deaerator) is used. As the swirling flow deaerator, a commercially available device, for example, Quicktron (manufactured by Nippon Oil Co., Ltd .; trade name), BUBB-LESS (manufactured by Opus System Co., Ltd .; trade name) or the like can be used as it is. In the present invention, the swirling flow deaerator is provided with a dedicated pump for sending the coating liquid. This makes it possible to freely control the flow rate of the coating liquid flowing into the swirling flow deaerator independently of the coating liquid supply pump of the circulation mechanism, and to efficiently remove bubbles in the coating liquid. it can.
[0028]
Hereinafter, a method for manufacturing a developer carrier according to the present invention will be described in detail by way of example. Conductive members other than the developer carrier, for example, a developing member such as a developing roller, a charging member such as a charging roller, a transfer roller, and the like The same concept is applied to conductive members such as a transfer member, a cleaning member such as a cleaning roller, and a static elimination member such as a static elimination roller when the coating liquid is applied onto the surface of the conductive substrate by dip coating.
[0029]
The developer carrier of the present invention has an elastic layer having conductivity on a cored bar, and further has a conductive film on the elastic layer.
[0030]
The core is made of, for example, a metal or alloy such as aluminum, copper alloy, and stainless steel, or a conductive material such as iron or synthetic resin plated with chromium, nickel, or the like. The outer diameter of the core is usually in the range of 5 to 10 mm. Rust prevention treatment, conductive treatment, and the like are performed as necessary.
[0031]
The elastic layer has appropriate hardness and electric resistance so that the developer carrier can contact and press the surface of the image carrier with an appropriate nip pressure and uniformly supply the developer to the surface of the image carrier. This elastic layer is formed using a material having rubber elasticity. As the raw material rubber for forming the elastic layer, various known raw material rubbers used for manufacturing the developer carrier can be used. Specifically, ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), natural rubber (NR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR ), Raw material rubbers such as fluorine rubber, silicone rubber, epichlorohydrin rubber and urethane rubber can be used alone or in combination of two or more.
[0032]
Among these, silicone rubber is particularly preferred. This is because silicone rubber has excellent rebound resilience and can form an elastic layer having better set performance than other rubber materials.
[0033]
The type of the silicone rubber is not particularly limited as long as it can be cured at room temperature or by applying heat to form an elastic layer having rubber-like elasticity.
[0034]
In order to impart properties such as mechanical strength and conductivity, an inorganic filler can be appropriately mixed into the raw rubber. Specific examples of such a filler include, for example, various fine powders such as calcined silica, fumed silica, crushed quartz, diatomaceous earth powder, titanium oxide, iron oxide, carbon black, zinc oxide, calcium carbonate, silver, and nickel. Can be mentioned. These fillers can be used as they are or after being surface-treated with an organosilicon compound or the like in advance and mixed with the raw rubber.
[0035]
Preferably, the volume resistivity of the elastic layer is usually in the range of 10 3 to 10 10 Ω · cm when a DC voltage of 100 V is applied. In addition, the thickness of the elastic layer may generally be in the range of 1 to 5 mm. When the thickness of the elastic layer is 1 mm or more, it is easy to secure a uniform nip. On the other hand, when the thickness is 5 mm or less, the molding cost can be reduced, which is preferable.
[0036]
Further, the coating liquid that can be used in the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of film-forming properties, film strength, toner charging properties, and the like, those containing a base resin such as a urethane resin are particularly preferable. Used.
[0037]
Examples of the urethane resin include, for example, a urethane resin mainly composed of a polyol component and an isocyanate component.
[0038]
The amount of the dispersion medium used for preparing the coating liquid depends on the properties of the dispersion medium, the base resin, the additives, and the like used. The use amount of the dispersion medium is not particularly limited, but usually, the solid content of the base resin in the coating liquid may be adjusted to 10 to 50% by mass.
[0039]
Various additives such as a conductive agent, a non-conductive filler, a cross-linking agent, a catalyst, and a dispersion accelerator are appropriately blended into the coating liquid that can be used in the present invention.
[0040]
Examples of the conductive agent include carbon black, graphite, zinc oxide, tin oxide, copper, nickel, silver, iron and the like, and carbon black is generally used.
[0041]
The type of carbon black that can be used in the present invention is not particularly limited, and various known carbon blacks such as SAF, ISAF, HAF, MAF, FEF, GPF, SRF, channel black, and furnace black may be used. Can be done [0042]
The amount of the carbon black is not particularly limited because it varies depending on the type of the carbon black to be used. What is necessary is just to set suitably according to and hardness.
[0043]
When the compounding amount of carbon black is 90 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the base resin, the conductivity and hardness of the conductive film of the developer carrying member do not become too high. Further, the uniformity of distribution in the formed conductive film is improved, and the uniformity of conductivity is also improved. When the compounding amount of carbon black is 3 parts by mass or more, a practically sufficient level of conductivity can be secured. When using other conductive agents such as graphite, zinc oxide, tin oxide, copper, nickel, silver, and iron, or when using these conductive agents in combination with carbon black, determine the appropriate blending amount for each conductive agent. What is necessary is just to mix suitably.
[0044]
It is desirable to select an appropriate coating liquid depending on the charging type of the developer used. For example, when the developer is a negative charge type, a coating liquid capable of forming a conductive film having a high electron donating amino group, a hydroxyl group, an ether group, or the like is used. In some cases, it is preferable to select a coating solution that can form a conductive film having a highly electron-accepting nitroso group, carbonyl group, or the like.
[0045]
An elastic body layer having conductivity is formed on a metal core using silicone rubber, and the base of the developer carrying member produced by irradiating the elastic body layer with ultraviolet rays is used as a conductive base. A target developer carrier can be manufactured by applying a working liquid, drying and, if necessary, baking and crosslinking the conductive film.
[0046]
When irradiating the conductive elastic layer formed of silicone rubber with ultraviolet rays, the surface of the elastic body may be uniformly irradiated while rotating the elastic layer around the cored bar. As the ultraviolet light source, a low-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like can be used.
[0047]
The integrated amount of ultraviolet light is preferably in the range of 30 mJ / cm 2 to 300 mJ / cm 2 . When the integrated ultraviolet light amount is 30 mJ / cm 2 or more, the activation effect is sufficiently exhibited, and the adhesion between the elastic layer and the conductive film is increased. When the integrated ultraviolet light amount is 300 mJ / cm 2 or less, the elastic layer is formed. Oxidation and cross-linking of the silicone rubber surface proceed appropriately, so that the silicone rubber does not deteriorate and the surface roughness does not become rough. Further, when the coating liquid is coated, the appearance is good without coating unevenness, which is preferable.
[0048]
As the ultraviolet rays to be irradiated, ultraviolet rays in a wavelength region having a center wavelength of 172 nm and a half width of 20 nm or less are preferable candidates. Ultraviolet light having a wavelength in this range is preferable because the wavelength is short, the modifying effect is high, and the surface treatment can be performed in a short time.
[0049]
As an ultraviolet lamp, an excimer lamp which generates ultraviolet light having the above-mentioned wavelength distribution, particularly, in which xenon gas is sealed, is effective. Excimer lamps can perform surface treatment in a short time because the wavelength range of generated ultraviolet rays is short and the reforming effect is high as compared with low-pressure mercury lamps and the like. In the case of excimer lamps, since there is almost no generation of infrared rays and the reforming time is short, the rise in work temperature due to irradiation is less than that of low-pressure mercury lamps. The influence is small and preferable.
[0050]
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a developer carrier having no coating film defects caused by aggregates or bubbles in a coating solution.
[0051]
【Example】
Next, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0052]
[Example 1]
First, an addition reaction type liquid silicone rubber, DY35-1218 (manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd .; trade name) is heated on a core metal having a diameter of φ8 mm at 110 ° C. for 5 minutes in a molding die having a cylindrical cavity. It is cured to form a conductive elastic layer. Thereafter, the mold was removed and subjected to secondary vulcanization in a gear oven at 200 ° C. for 4 hours to prepare a conductive silicone rubber roller base having an outer diameter of about 16 mm and a length of 235 mm.
[0053]
Next, a modified layer was formed on the surface of the elastic layer composed of silicone rubber by irradiating ultraviolet rays with an integrated light amount of 200 mJ / cm 2 using an excimer lamp type ultraviolet irradiation apparatus. Urethane resin (manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd .; trade name; TE5036, TE5042 mixed at a weight ratio of 1 / 2.14; manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd .; trade name: Coronate 2520 having an equivalent ratio of NCO / OH) Carbon black, MA100 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) in a solution prepared by dissolving a polyurethane resin solution mixed to give 1.47) in a mixed solvent containing methyl ethyl ketone as a main solvent so as to have a solid content of 37% by mass. 20 parts by mass based on 100 parts by mass of the urethane resin solid content, urethane particles as a non-conductive filler, Artpearl C-800 (manufactured by Negami Industry Co., Ltd .; trade name) at 100 parts by mass of the urethane resin solids. On the other hand, 25 parts by mass were added and sufficiently stirred to prepare a coating liquid.
[0054]
This coating liquid was used as a dip liquid, and as shown in FIG. 1, a dispersing device (triangle ultrasonic disperser manufactured by UCC Japan), a swirling flow deaerator, and a quicktron (manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.) Name), a partition between the return side of the stirring tank and the deaeration side is made using a SUS plate, and the deaeration side is made using a metal mesh (aperture 150 μm) partition plate. The coating liquid was applied to the conductive silicone rubber roller base by a dip coating method using a dip coating apparatus configured to partition between the coating layer and the discharge side and to feed the coating liquid from the discharge side to the dip coating layer.
[0055]
The conductive silicone rubber roller substrate coated with the coating liquid was dried at room temperature for 30 minutes and subjected to a heat treatment at 140 ° C. × 240 minutes in a gear oven to obtain a developing roller. This developing roller was designated as E1.
[0056]
[Example 2]
A developing roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid was sent from the deaeration side to the dip coating layer without further partitioning between the deaeration side and the delivery side. This developing roller was designated as E2.
[0057]
[Comparative Example 1]
A developing roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that the dispersing device was not provided. This developing roller was designated as C1.
[Comparative Example 2]
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned swirling flow deaerator was not provided. This developing roller was designated as C2.
[0059]
[Evaluation method]
(Appearance of conductive film)
The appearance of the conductive film of the developing roller was visually inspected and evaluated based on the following criteria.
：: No defects in bubbles, bubbles and foam streaks are observed. Δ: Very poor defects in bubbles, bubbles and foam streaks are observed. X: Poor defects in buttocks, foam and foam lines are observed (image).
The developing roller was incorporated into a process cartridge, and an image was created under an environment of 23 ° C. × 55% RH using LASER-SHOT LBP-2510 (trade name) manufactured by Canon Inc. The prepared image was visually inspected and evaluated based on the following criteria.
：: No image defect was observed at all. Δ: Minutes, bubbles, and foam lines were slightly observed, but there was no problem in practical use. X: Grains, bubbles, and bubbles were observed. 1 is shown.
[0060]
[Table 1]
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a conductive member having no coating unevenness such as bumps, bubbles, and foam streaks on a conductive film and a defective appearance, and a method for manufacturing the same. Further, with the image forming apparatus provided with the conductive member of the present invention, it is possible to obtain an excellent image free from image defects such as bumps, bubbles, and foam streaks.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 stirring tank 2 coating liquid supply pump 3 air chamber
Reference Signs List 4 coating liquid filter 5 dip coating tank 6 conductive substrate 7 elevating device 8 coating liquid 9 dispersing device 10 suction pipe 11 suction pump 12 swirling flow deaerator 13 bubble exhaust pipe 14 coating containing a large amount of bubbles Working liquid 15 Degassed coating liquid 16 Return pipe 17 Partition plate 18 Completely degassed coating liquid 19 Stirrer 20 Aggregates 21 Bubbles 22 Arm 23 Return pipe
