JP2007293150A

JP2007293150A - 現像ローラの製造方法

Info

Publication number: JP2007293150A
Application number: JP2006123001A
Authority: JP
Inventors: Masaya Isonaga; 真哉磯永
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】紫外線照射による硬化時のアセトンなどの染み出しがなく、感光体への汚染を防止することができる現像ローラの製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂基体（２、３）に紫外線硬化型樹脂３ａを塗布し、紫外線を照射することにより硬化を行わせてなる現像ローラ１の製造方法において、紫外線照射による硬化の後、８０℃〜１００℃、２〜４時間の条件で熱処理を行う。好ましくは、紫外線硬化型樹脂を塗布するときに、雰囲気を窒素雰囲気とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、芯体の外周面に形成された弾性層の表面に紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線を照射することにより硬化を行わせてなる現像ローラの製造方法に関するものである。

従来、樹脂基体に紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線を照射することにより硬化を行わせてなる現像ローラの製造方法の一例として、シャフトの外周に弾性層を形成し、弾性層の外周に少なくとも１層の紫外線硬化型樹脂からなる塗工液を塗布し、紫外線照射により硬化させてなる現像ローラの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１９１６４０号公報

上述した従来の現像ローラの製造方法では、弾性層の外周に通常は良好な紫外線硬化型樹脂からなる表層を形成することができる。しかしながら、場合によっては、紫外線照射のみでは十分な効果が行われないせいか、紫外線照射による硬化の後も、未反応物等の低分子物質などの染み出しがみられ、感光体が汚染される問題があった。従来でも、樹脂材料や塗工面などを改良すべく様々なアプローチが試みられてきたが、改善されなかった。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、紫外線照射による硬化後に未反応物等の低分子物質などの染み出しがなく、感光体への汚染を防止することができる現像ローラの製造方法を提供しようとするものである。

本発明の現像ローラの製造方法は、芯体の外周面に形成された弾性層の表面に紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線を照射することにより硬化を行わせてなる現像ローラの製造方法において、紫外線照射による硬化の後、８０℃〜１００℃、２〜４時間の条件で熱処理を行うことを特徴とするものである。

また、本発明の現像ローラの製造方法の好適例としては、紫外線硬化型樹脂を塗布した後硬化するときに、雰囲気を窒素雰囲気とすることがある。

本発明によれば、紫外線照射による硬化の後、８０℃〜１００℃、２〜４時間の条件で熱処理を行うことで、紫外線照射による硬化時の未反応物等の低分子物質などの染み出しがなく、感光体への汚染を防止することができる現像ローラの製造方法を得ることができる。

本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図１は本発明の現像ローラの製造方法の対象となる現像ローラの一例を示す図である。図１に示す例において、本発明の対象となる現像ローラ１は、良導電性シャフト２の外周に半導電性の弾性層３を形成し、更に半導電性弾性層３上に半導電性の樹脂被覆層３ａを形成したたものである。なお、本例では、シャフト２の外周に弾性層３を直接形成したが、シャフト２と弾性層３との間に樹脂基体を設けることもでき、そのような例も本発明の対象となる。

シャフト２としては、良好な導電性を有するものであれば、いずれのものも使用し得るが、通常は鉄、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が用いられる。

このシャフト２の外周に形成する半導電性弾性層３は、エラストマー単体もしくはそれを発泡させたフォーム体にカーボンブラック等の電子導電剤や過塩素酸ナトリウム等のイオン導電剤を配合して抵抗値を調整した半導電性の弾性体により形成される。

上記エラストマーとしては、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、天然ゴム、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＥＶＡ、ポリウレタン、及びこれらの混合物等が挙げられるが、特にシリコーンゴム、ＥＰＤＭ、エピクロロヒドリンゴム、ポリウレタンが好ましく用いられる。また、これらエラストマーを発泡剤を用いて化学的にあるいは物理的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させたフォーム体としても用いることができる。本発明では、シャフト２と弾性層３との一体化を行うための成形工程において、反応射出成形（ＲＩ成形法）を用いてもよい。即ち、弾性層３の原料成分を構成する２種のモノマー成分を筒状型内に混合射出して、重合反応させて、シャフト２と弾性層３とを一体化する。これにより原料の注入から脱型までの所要時間６０秒程度で成形工程を行うことができるので、生産コストを大幅に削減することが可能となる。なお、半導電性弾性層３としては、上記の材料の他に、後述する樹脂被覆層３ａを構成する紫外線硬化型樹脂のいずれをも使用することができる。

この半導電性弾性層３に配合される導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が用いられる。

電子導電剤を例示すれば、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、酸化処理等を施したカラ−（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー、カーボンウィスカー、黒鉛ウィスカー、炭化チタンウィスカー、導電性チタン酸カリウムウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー、導電性酸化チタンウィスカー、導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。これら電子導電剤の配合量は、通常上記エラストマー１００重量部に対して０．５〜５０重量部、特に１．０〜４０重量部の範囲で好適に用いられる。

また、イオン導電剤を例示すれば、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウ弗化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウ弗化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。これらイオン導電剤の配合量は、通常上記エラストマー１００重量部に対して０．０１〜１０重量部、特に０．０５〜５重量部の範囲で好適に用いられる。

なお、上記導電剤は、１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよく、この場合電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせることも可能である。

この半導電性弾性層３は、特に制限されるものではないが、上記導電剤の配合により、その抵抗値を１０^３〜１０^１０Ωｃｍ、特に１０^４〜１０^８Ωｃｍとすることが好ましい。抵抗値が１０^３Ωｃｍ未満であると電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧により現像ローラ自身が破壊したりする場合があり、一方１０^１０Ωｃｍを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。

この半導電性弾性層３には、必要に応じて上記エラストマーをゴム状物質とするために架橋剤、加硫剤を添加することができる。この場合、有機過酸化物架橋及び硫黄架橋のいずれの場合でも加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を用いることができる。更にまた、上記以外にもゴムの配合剤として一般に用いられているしゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等を添加することができる。

ポリウレタン又はＥＰＤＭを基材として弾性層３を形成する場合には、例えば現像ローラとして使用する際の表面上のトナー帯電量をコントロールする目的でニグロシン、トリアミノフェニルメタン、カチオン染料などの各種荷電制御剤、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、ナイロンなどの微粉体を添加することができる。この場合、これら添加剤の添加量は、上記ポリウレタン又はＥＰＤＭ１００重量部に対して、上記荷電制御剤は１〜５重量部、上記微粉体は１〜１０重量部とすることが好ましい。

半導電性弾性層３の硬度は、特に制限されるものではないが、アスカーＣ硬度で８０度以下、特に４０〜７０度とすることが好ましい。この場合、硬度が８０度を超えると、現像ローラと感光ドラム等との接触面積が小さくなり、良好な現像が行えなくなるおそれがある。更に、トナーに損傷を与え感光体や成層ブレードへのトナー固着などが発生して画像不良となりやすい。逆に、あまり低硬度にすると感光体や成層ブレードとの摩擦力が大きくなり、ジッターなどの画像不良が発生する虞がある。

この半導電性弾性層３は、感光体や成層ブレードなどに当接して使用されるため、硬度を低硬度に設定する場合でも、圧縮永久歪をなるべく小さくすることが好ましく、具体的には２０％以下とすることが好ましい。

半導電性弾性層３の表面粗さは、特に制限されるものではないが、ＪＩＳ１０点平均粗さで１５μｍＲｚ以下、特に１〜１０μｍＲｚとすることが好ましい。表面粗さが１５μｍＲｚを超えると一成分現像剤（トナー）のトナー層の層厚や帯電の均一性が損なわれる場合があるが、１５μｍＲｚ以下とすることにより、トナーの付着性を向上させることができると共に、長期使用時でのローラの摩耗による画像劣化をより確実に防止し得る。適切な表面粗さを得るために、ローラ表面を研摩してもよいが、研摩工程を設けるとローラの生産性が悪くなり、製造コストが上昇する。そこで、弾性体の成形用のモールド表面を適度に粗面化し、成形される弾性体の表面にモールド表面の粗面を転写させて上記の表面粗さとすることが好ましい。この場合、脱型された成形体表面（弾性層３の外周面）にそのまま表面被覆層３ａが形成される。

弾性層３の外周に形成する被覆層３ａには紫外線硬化型の樹脂を用いる。紫外線硬化が樹脂としては、（メタ）アクリレートオリゴマーを含む（メタ）アクリレート系樹脂組成物が好適である。

かかる（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ウレタン系（メタ）アクリレートオリゴマー、エポキシ系（メタ）アクリレートオリゴマー、エーテル系（メタ）アクリレートオリゴマー、エステル系（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリカーボネート系（メタ）アクリレートオリゴマー等、また、フッ素系、シリコーン系のアクリルオリゴマーなどを挙げることができる。

上記（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、多価アルコールとε−カプロラクトンの付加物等の化合物と、（メタ）アクリル酸との反応により、あるいはポリイソシアネート化合物及び水酸基を有する（メタ）アクリレート化合物をウレタン化することにより合成することができる。

ウレタン系（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリオール、イソシアネート化合物と水酸基を有する（メタ）アクリレート化合物とをウレタン化することによって得られる。

エポキシ系（メタ）アクリレートオリゴマーの例としては、グリシジル基を有する化合物と（メタ）アクリル酸との反応生成物であればいずれでもよいが、中でもベンゼン環、ナフタレン環、スピロ環、ジシクロペンタジエン、トリシクロデカン等の環状構造を有し、かつグリシジル基を有する化合物と（メタ）アクリル酸の反応生成物が好ましい。

更に、エーテル系（メタ）アクリレートオリゴマー、エステル系（メタ）アクリレートオリゴマー及びポリカーボネート系（メタ）アクリレートオリゴマーは、各々に対するポリオール（ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール）と（メタ）アクリル酸との反応によって得ることができる。

樹脂組成物には、必要に応じて粘度調整のために重合性二重結合を有する反応性希釈剤を配合する。このような反応性希釈剤としては、アミノ酸や水酸基を含む化合物に（メタ）アクリル酸がエステル化反応及びアミド化反応で結合した構造の、例えば、単官能、２官能または多官能の重合性化合物等を使用することができる。これらの希釈剤は、（メタ）アクリレートオリゴマー１００重量部当たり、通常１０〜２００重量部用いることが好ましい。

この樹脂被覆層３ａには、その導電性を制御する目的で導電剤を配合することができ、導電剤としては、上記半導電性弾性層３に用いられる導電剤として例示したものと同様のものを例示することができる。樹脂被覆層を形成するための樹脂が紫外線硬化型樹脂である場合、樹脂に配合する導電剤はイオン導電剤又は透明導電剤であることが好ましい。

このイオン導電剤の配合量は樹脂１００重量部に対し２０重量部以下、特に０．０１〜２０重量部、とりわけ１〜１０重量部であることが好ましい。

この透明導電剤としては、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化物の微粒子；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属の微粒子；導電性酸化チタンウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー等の導電性ウィスカー；などが例示される。この透明導電剤の配合量は、樹脂１００重量部に対し１００重量部以下、特に１〜８０重量部、とりわけ１０〜５０重量部が好適である。

図２は上述した構成の現像ローラを用いる画像形成装置の一例を示す図である。図２に示す例において、画像形成装置は、トナーを供給するためのトナー塗布用ローラ４と静電潜像を保持した感光ドラム（画像形成体）５との間に、上記現像ローラ１が配設され、これら現像ローラ１、感光ドラム５及びトナー塗布用ローラ４がそれぞれ図中矢印方向に回転することにより、トナー６がトナー塗布用ローラ４により現像ローラ１の表面に供給され、このトナーが成層ブレード７により均一な薄層に整えられ、この状態で現像ローラ１が感光ドラム５と接触しながら回転することにより、薄層に形成されたトナーが現像ローラ１から感光ドラム５の潜像に付着して、潜像が可視化するようになっている。なお、図中８は転写部であり、ここで紙等の記録媒体にトナー画像を転写するようになっている。また９はクリーニング部であり、そのクリーニングブレード１０により転写後に感光ドラム５表面に残留するトナーを除去するようになっている。

上述した現像ローラ及び画像形成装置の構成は、従来のそれらの構成と同じである。本発明の現像ローラの製造方法は、紫外線照射による硬化の後、別の工程として、８０℃〜１００℃、２〜４時間の条件で熱処理を行うことを特徴とする。

以下、実施例、比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。

図１に示す構成の現像ローラ１を、シャフト２の外周に弾性層３を形成し、弾性層３の外周に紫外線硬化型樹脂を塗工後紫外線照射により硬化させて被覆層３ａを形成した。その後、形成した現像ローラ１に対し、以下の表１に示す温度及び時間の条件で熱処理を行い（実験Ｎｏ．１、２については熱処理を行わなかった）、最終的な現像ローラ１を得た。紫外線硬化型樹脂材料については、ウレタンアクリレートオリゴマー、光重合開始剤及び導電剤と共特定構造のアクリレートモノマーを任意の割合で配合して得た同一の紫外線硬化型樹脂材料を全てのケースにおいて使用した。また、一部のケースでは、紫外線硬化型樹脂材料からなる塗工液を弾性層３の外周に塗布した後硬化するときに、雰囲気を窒素雰囲気とするＮ_２パージを行った。

そして、得られた現像ローラに対し、アセトン抽出率調査を行った。アセトン抽出率調査は、まず、サンプルＷｇを切り出し、熱アセトンで３ｈｒソックスレー還流を行った。その後アセトンを蒸発させた後、残分ｗｇから、抽出率（％）＝（ｗ／Ｗ）×１００で求めた。さらに、総合評価として画像評価と表面ベトツキ評価とを行い、それぞれ良品を○、不良品を×として、良品と不良品との中間のものを△として、さらに表面ベトツキ評価では表面ベトツキの程度がより悪かったものを××、総合評価を行った。結果を表１に示す。

表１の結果から、Ｎ_２パージの有無にかかわらず、熱処理条件において温度が８０〜１００℃で２〜４時間の実験Ｎｏ．３〜６は、熱処理を行わなかった実験Ｎｏ．１、２および温度の点で上記範囲を満たしていない実験Ｎｏ．７に比べて、抽出率が小さく総合評価も概ね良好となることがわかる。また、実験Ｎｏ．３〜６のなかでも、Ｎ_２パージを行った実験Ｎｏ．３、４、５は、Ｎ_２パージを行わなかった実験Ｎｏ．６と比べて、いずれも抽出率が小さく、Ｎ_２パージの効果があることがわかる。

本発明の製造方法で製造された現像ローラは、普通紙複写機、普通紙ファクシミリ機、レーザビームプリンタ、カラーレーザビームプリンタ、トナージェットプリンタなどの画像形成装置に帯電ローラ，現像ローラ，転写ローラ，給紙ローラ、トナー供給ローラ等として装着して好適に使用される。

本発明の現像ローラの製造方法の対象となる現像ローラの一例を示す図である。本発明の対象となる現像ローラを用いる画像形成装置の一例を示す図である。

符号の説明

１現像ローラ
２シャフト
３弾性層
３ａ樹脂被覆層
４トナー塗布用ローラ
５感光ドラム
６トナー
７成層ブレード
８転写部
９クリーニング部
１０クリーニングブレード

Claims

芯体の外周面に形成された弾性層の表面に紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線を照射することにより硬化を行わせてなる現像ローラの製造方法において、紫外線照射による硬化の後、８０℃〜１００℃、２〜４時間の条件で熱処理を行うことを特徴とする現像ローラの製造方法。
前記紫外線硬化型樹脂を塗布した後、硬化する硬化雰囲気を窒素雰囲気とすることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラの製造方法。