JP2005321749A - 弾性ローラの製造方法、及び電子写真用プロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 芯金上に設けられた弾性層上に薄膜を形成した弾性ローラの製造方法において、弾性層表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口を有するリング塗布ヘッドを使用し、かつ薄膜形成が溶剤系塗布液を該吐出口より吐出して弾性層上に塗布する。
【選択図】 図3
Description
SP値=(E/V)1/2
薄膜層を形成した弾性ローラよりの薄膜層を含んだ弾性層を、長手方向(芯金と平行方向)に間隔50mm、周方向90°ごとに切取り、走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子株式会社製のJSM−5910)で膜厚を測定し、得られ測定値の平均値を薄膜層の厚さとした。また、ばらつきは、得られた測定値より算出した。
非接触のレーザー測長器(株式会社キーエンス製のLS−5040T)を用い、弾性ローラを10°ごとに回転させ、長手方向10mm間隔で外径を測定し、得られた測定値の平均値を外径とした。また、ばらつきは、得られた測定値より算出した。
表面粗さRzjis1994は、JIS B0601:1994に基づいて測定した。測定条件:カットオフ0.8mm、測定長さ:8mm、測定速度:0.5mm/s。なお、測定は長手方向3ヶ所、周方向180°2ヶ所合計6ヶ所であり、これらの測定値の平均値を弾性ローラの表面粗さRzjis1994とした。
弾性ローラを金属製ドラムに当接させ、芯金の両端露出部に500gの荷重をかけた状態で弾性ローラ及び金属製ドラムを回転させながら、芯金と金属製ドラム間に100Vの電圧を印加し、弾性ローラが一周する間の電気抵抗値の最大値と最小値を測定し、その比(最大値/最小値)を電気抵抗ムラとし、下記評価を行った。
◎:1.1倍未満、○:1.1〜1.2倍、△:1.3〜1.4倍、×:1.4倍超。
一端がロードセル又はテンションゲージに接続され、他端に一定荷重Wが与えられたシート状体(例えば、ステンレス等の金属フィルムやPET等のプラスチックフィルム)を、軸固定した弾性ローラの表面に所定の巻付け角度θで接触させておき、弾性ローラを一定速度で回転させて、シート状体を弾性ローラ表面で摺動させたときの張力Tを測定するようにしたローラ摩擦係数測定機を用い、張力Tを測定し、弾性ローラの動摩擦係数を下記オイラーの式(1)により動摩擦係数μを求めた。なお、シート状体としてプラスチックフィルム(厚み25μm、幅30mm)を用い、総荷重Wは100gとし、弾性ローラは115rpmとした。また、測定は、23.5℃/湿度60%の環境において行った。
μ=(1/θ)・ln(T/W) (1)
式(1)において、μは動摩擦係数であり、θは巻付け角(ラジアン)であり、W及びTはそれぞれ荷重(g)及び張力(g)である。
弾性ローラの薄膜層を目視により観察し、下記評価を行った。
◎:塗工スジ等の塗布欠陥が全くない、○:塗工スジ等の塗布欠陥が殆どない、△:塗工スジ等の塗布欠陥が数箇所にある、×:塗工スジ等の塗布欠陥が多数ある。
エピクロルヒドリン・エチレンオキサイド・アリルグリシジルエーテル三元共重合体(GECO)100質量部、酸化亜鉛5質量部、炭酸カルシウム25質量部、エステル系可塑剤15質量部、ステアリン酸1質量部、硫黄1質量部及び添加剤組成物(添加剤組成物:フタル酸ジブトキシエチル100質量部、過塩素酸ジメチル・オクチル・ヒドロキシエチルアンモニウム100質量部及びエポキシ化大豆油20質量部を均一に溶解したもの)2質量部を20℃に温調した加圧ニーダーで15分間混練した混練物に、50℃に温調した2本ロールを用い、加硫促進剤DM(ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド)2質量部及び加硫促進剤TS(テトラメチルチウラムモノスルフィド)0.5質量部を加えて、5分間混練して未加硫ゴム組成物を作製した。
エピクロルヒドリンゴム「エピクロマーCG102」(商品名、ダイソー(株)製)100質量部、MTカーボン「HTC#20」(商品名、新日化カーボン(株)製)5質量部、酸化亜鉛5質量部及びステアリン酸1質量部をオープンロールで30分間混練し、その中に加硫促進剤DM 1質量部、加硫促進剤TS 0.5質量部及び加硫剤としてイオウ1.2質量部を加えて、15分間オープンロールで混練して未加硫ゴム組成物を作製した。
シリコーン用接着剤を塗布した芯金(外径6mm、長さ275mm)を円筒金型(外径26mm、内径12mm、長さ262mm)に両端に駒を用いて組みこみ、この円筒金型の軸方向に平行に分割される加熱用熱盤で挟み込み150℃に加熱している円筒金型に、シリコーンゴム100質量部に対してカーボンブラック12質量部を配合した弾性層材料を注入し、150℃で15分間加熱してシリコーンゴムを硬化させ、次いで、型から取り外した後、更に200℃で4時間加熱して硬化を完了させ、厚み3mm、長さ240mmの導電性弾性層を有する原料弾性ローラ3を得た(導電性弾性層外径12mm)。また、原料弾性ローラの弾性層の表面粗さRzjis1994は1.0μmであった。ここで弾性層に用いた弾性材料、シリコーンゴムのSP値は7.4である。
薄膜層用塗布液:
ウレタン樹脂(ポリカプロラクトン系ポリオール、トリレンジイソシアネート(TDI))を固形分が約25%となるようにメチルイソブチルケトン(SP値:8.5)に溶解した溶液に、導電性酸化スズを、樹脂成分に対し20wt%添加し、十分に攪拌分散したものを塗布液とした。この塗布液の粘度は31mPa・s(B型粘度計で測定)であった。
上記塗布液を密閉容器に入れスターラーで攪拌しながら、密閉容器を液供給手段であるシリンジポンプにつなぎ、更にリング塗布ヘッドに具備された1箇所の液供給口につなぎ、リング塗布ヘッド内に適量の塗布液を供給した。塗布液は、リング塗布ヘッド内で合流し周方向に分配するための液分配室を有するリング塗布ヘッド内に充填された。
実施例1において、弾性層上への薄膜層形成をリング塗布に替えて下記の浸漬塗布で行なう以外は実施例1と同様にして弾性ローラを製造した。
薄膜用塗布液:
シリコーン変性ウレタン樹脂を固形分が約2%となるように酢酸エチルとトルエンの混合溶媒に溶解した溶液を十分に攪拌したものを塗布液とした。塗布液中の溶剤量は90wt%以上であった。また、混合溶媒のSP値は9.0であった。
上記の塗布液を密閉容器に入れ、密閉容器を液供給手段であるシリンジポンプにつなぎ、更にリング塗布ヘッドに具備された1箇所の液供給口につなぎ、リング塗布ヘッド内に適量の塗布液を供給した。塗布液は、リング塗布ヘッド内で合流し周方向に分配するための液分配室を有するリング塗布ヘッド内に充填された。
実施例2において、原料弾性ローラを参考例2で製造した原料弾性ローラ2を用い、リング塗布ヘッドの全周に開口されたスリット状の吐出口の開口幅を0.1mmとし、リング塗布ヘッドの移動速度を30mm/sとし、さらに塗布液の吐出速度を0.008ml/sとする他は実施例2と同様にして、弾性ローラを得た。
実施例2において、リング塗布ヘッドの全周に開口されたスリット状の吐出口の開口幅を0.1mmとし、リング塗布ヘッドの移動速度を30mm/sとし、さらに塗布液の吐出速度を0.008ml/sとし、溶媒乾燥後の加熱硬化に替えて、低圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング(株)製、254nmの波長の紫外線)による紫外線照射を10分間行う他は実施例3と同様にして弾性ローラを得た。この時の波長254nmの紫外線積算光量は約8000mJ/cm2であった(紫外線強度は14mW/cm2)。
薄膜用塗布液:
ウレタン樹脂(ポリカプロラクトン系ポリオール、トリレンジイソシアネート(TDI))を固形分が約27%となるようにメチルイソブチルケトンに溶解した溶液に、更に導電性酸化スズを樹脂成分に対し30wt%、アクリル系粒子を樹脂成分に対し50wt%添加し、十分に攪拌分散したものを塗布液とした。塗布液に含有される粒子の最大粒子径は45μm、平均粒子径は5μmであった。
上記の塗布液を塗布液貯蔵タンクに入れスターラーで攪拌しながら、塗布液貯蔵タンクを液供給手段であるシリンジポンプにつなぎ、更にリング塗布ヘッドに具備された1箇所の液供給口につなぎ、リング塗布ヘッド内に適量の塗布液を供給した。リング塗布ヘッド内に供給された塗布液を周配する円筒状の液分配室と液分配室の後に流路抵抗の大きな液絞り部を1箇所、有するリング塗布ヘッド内に充填された。
薄膜用塗布液:
ウレタン樹脂(ポリエーテル系ポリオール、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI))を固形分が約23%となるようにメチルエチルケトン(SP値9.3)に溶解した溶液に、カーボンブラックを樹脂成分に対し20wt%、アクリル系粒子を樹脂成分に対し15wt%添加し、十分に攪拌分散したものを塗布液とした。塗布液に含有される粒子の最大粒子径は16μm、平均粒子径は15μmであった。
原料弾性ローラとして参考例3で製造した原料弾性ローラ3を垂直状態に維持し、この原料弾性ローラ3の外径に対して0.6mmの間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口が来るようにリング塗布ヘッドを配置した。また、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ0.30mm(最大粒子径の18.8倍、平均粒子径の20倍)に調整し、弾性ローラ表面に乾燥前の膜厚で0.065mm程度になるように塗布液を0.07ml/sの吐出速度で全周均一に吐出を行い(総塗布量0.60ml)、塗布液層を形成した。その後、室温で30分程度風乾し、更に熱風循環乾燥機中、温度140℃で4時間乾燥し、材料を硬化させた。
実施例6において、塗布液に添加するアクリル系粒子の粒子径条件を変える以外は実施例6と同様な手法で塗布液を作製し、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ0.15mm(最大粒子径の2.7倍、平均粒子径の11.5倍)に調整した以外は、実施例6と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は55μm、平均粒子径は13μmであった。
実施例6において、塗布液に添加するアクリル系粒子の粒子径条件を変える以外は実施例6と同様な手法で塗布液を作製し、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ0.15mm(最大粒子径の7.5倍、平均粒子径の8.8倍)に調整した以外は、実施例6と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は20μm、平均粒子径は17μmであった。
実施例6において、塗布液に添加するアクリル系粒子の粒子径条件を変える以外は実施例6と同様な手法で塗布液を作製し、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ0.05mm(最大粒子径の8.3倍、平均粒子径の10倍)に調整した以外は、実施例6と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は6μm、平均粒子径は5μmであった。
実施例6において、塗布液に添加するアクリル系粒子の粒子径条件を変える以外は実施例6と同様な手法で塗布液を作製し、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ0.90mm(最大粒子径の180倍、平均粒子径の300倍)に調整した以外は、実施例6と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は5μm、平均粒子径は3μmであった。
実施例5において、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ0.05mm(最大粒子径の1.1倍、平均粒子径の10倍)に調整した以外は、実施例5と同様な手法で弾性ローラを製造した。
実施例6において、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ0.10mm(最大粒子径の6.3倍、平均粒子径の6.7倍)に調整した以外は、実施例6と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は16μm、平均粒子径は15μmであった。
実施例6において、塗布液に添加するアクリル系粒子の粒子径条件を変える以外は実施例6と同様な手法で塗布液を作製し、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ0.10mm(最大粒子径の1.5倍、平均粒子径の5.3倍)に調整した以外は、実施例6と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は67μm、平均粒子径は19μmであった。
実施例9において、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ0.03mm(最大粒子径の5倍、平均粒子径の6倍)に調整した以外は、実施例9と同様な手法で弾性ローラを製造した。
実施例10において、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ1.20mm(最大粒子径の240倍、平均粒子径の400倍)に調整した以外は、実施例10と同様な手法で弾性ローラを製造した。
2 芯金
3 弾性層
4 薄膜層
5 塗膜層
11 原料弾性ローラ
12 リング塗布ヘッド
13 塗布液貯蔵タンク
14A ローラ把持軸(上)
14B ローラ把持軸(下)
15 ブラケット
16 リング塗布装置本体
17 スライドガイド
18 LMガイド
19 シリンジポンプ
20 モータ
21 プーリ
22 ベルト
31 全周に開口された吐出口
32 液分配室
34 液供給口
35 液絞り部
41 電子写真感光体(感光ドラム)
42 帯電ローラ(帯電手段)
43 露光系
44 現像ローラ(現像手段)
45 転写ローラ(転写手段)
46 クリーニング手段
E1〜3 バイアス印加用電源
Claims (8)
- 芯金上に設けられた弾性層上に薄膜を形成した弾性ローラの製造方法において、
弾性層表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口を有するリング塗布ヘッドを使用し、かつ薄膜形成が溶剤系塗布液を該吐出口より吐出して弾性層上に塗布することからなることを特徴とする弾性ローラの製造方法。 - 弾性層に用いられる弾性材料と薄膜形成用溶剤系塗布液の溶剤の溶解度パラメーター(SP値)の差の絶対値が4.0以下であることを特徴とする請求項1に記載の弾性ローラの製造方法。
- 薄膜形成用溶剤系塗布液中の溶剤量が、全塗布液中90wt%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の弾性ローラの製造方法。
- 薄膜を形成する弾性層の表面粗さRzjis1994(JIS B0601:1994)が3.0μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法。
- 溶剤系塗布液を弾性層上に塗布した後、該塗布面に対して紫外線を照射することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法。
- 前記溶剤系塗布液が、平均粒子径0.1μm以上又は最大粒子径1μm以上の不溶性粒子を含むものであり、
前記リング塗布ヘッドは、該リング塗布ヘッドの吐出口へ塗布液を分配するための塗布液流路中での液絞り部及びリング塗布ヘッドの吐出口間隙が各々0.05〜1mmであり、上記不溶性粒子の平均粒子径の8倍以上かつ最大粒子径の2倍以上であるリング塗布ヘッドを使用する請求項1〜5のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法。 - 前記不溶性粒子が、平均粒子径0.1〜50μmであることを特徴とする請求項6に記載の弾性ローラの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法により製造された弾性ローラを帯電ローラ、現像ローラ、又は帯電ローラと現像ローラとして具備していることを特徴とする電子写真用プロセスカートリッジ。
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