JP3912698B2

JP3912698B2 - 現像ロールの製法

Info

Publication number: JP3912698B2
Application number: JP21778997A
Authority: JP
Inventors: 均吉川; 昭二有村; 明彦加地; 憲一大鍬; 和志山口
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JPH1165267A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンター等に用いられる現像ロールの製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真複写機による複写はつぎのようにして行われる。すなわち、軸中心に回転する感光ドラムに原稿像を静電潜像として形成し、これにトナーを付着させてトナー像を形成する。ついで、このトナー像を複写紙に転写することにより複写が行われる。この場合、上記感光ドラム表面に対して静電潜像を形成させるためには、予め感光ドラム表面を帯電させ、この帯電部分に対して原稿像を光学系を介して投射し、光の当たった部分の帯電を打ち消すことにより静電潜像をつくるということが行われている。そして、上記静電潜像の形成に先立って感光ドラム表面を帯電させる方式としては、最近では、帯電ロールを感光ドラム表面に直接接触させて感光ドラム表面を帯電させるロール帯電方式が採用されている。さらに、このようにして感光ドラム表面に形成された静電潜像にトナー像を形成させる方法としては、現像ロールを用いた方式（接触現像方式）が採られている。すなわち、摩擦帯電した現像ロール表面にトナーが付着し、このトナーが現像ロールから感光ドラム表面の静電潜像に向かって飛翔することにより、感光ドラム表面にトナー像が形成される。このトナー像が、複写紙上に定着されることにより複写が行われる。
【０００３】
このような現像ロールの製法としては、例えば芯金の外周面に弾性内層を形成した後、円筒研削機等によって弾性内層の表面に円筒研削処理を施し、弾性内層の表面を粗面に形成した後、その弾性内層の表面にさらに弾性外層形成材料を塗布して現像ロールを製造する方法が提案されている（特開平７−８４４４３号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平７−８４４４３号公報に記載の現像ロールの製法では、円筒研削機に用いる砥石の状態、あるいは弾性内層に用いる材料の種類または材料の冷凍温度等によって、弾性内層の表面粗さにばらつきが生じたり、弾性内層の表面に鋭く尖った部分ができる。そのため、弾性内層表面の尖った部分では、その尖りにより、弾性外層との間隔が狭くなってリークが発生したり、画像むらが生じたりしていた。また、トナーが現像ロール表面に付着してトナーフィルミングが発生する等の問題も生じていた。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、最内層（ベースゴム層）の表面粗さのばらつきを少なくすることにより、リーク等の発生を防止でき、良好な画像特性を長期間維持することができる現像ロールの製法の提供をその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の現像ロールの製法は、ベースゴム層形成用の金型と芯金を準備し，上記金型内に芯金を挿入した後，芯金と金型の間の空隙にベースゴム層形成材料を導入して上記芯金の外周面にベースゴム層を形成する工程と、上記ベースゴム層の外周に中間層形成材料であるコーティング液を塗工し，乾燥および加熱処理を行い，中間層を形成する工程と、上記中間層の外周に最外層形成材料であるコーティング液を塗工し，乾燥および加熱処理を行い，最外層を形成する工程とを備えた現像ロールの製法であって、上記ベースゴム層形成材料として導電性シリコーンゴムを用い、かつ、上記金型として、放電加工処理によって金型内面の表面粗さ（Ｒｚ）が１２〜５０μｍの粗面に形成されたものを用い、この金型内面の粗面をベースゴム層外周面に転写させ、さらに上記塗工により中間層および最外層を形成することにより、現像ロール外周面の表面粗さ（Ｒｚ）を１．５〜４０μｍの範囲に設定するという構成をとる。
【０００７】
本発明者らは、ベースゴム層の表面粗さのばらつきを少なくすることによりリーク等の発生を防止でき、良好な画像特性を長期間維持することができる現像ロールを得るべくその製法について鋭意研究を重ねた。そして、ベースゴム層表面を円筒研削する従来の方法に代わる方法について開発研究を続けた結果、ベースゴム層を形成するために用いる金型に着目し、その金型の内面を粗面にして、この粗面をベースゴム層表面に転写することを着想した。この着想に基づき、金型内面の粗面化方法について一連の研究を重ねた結果、放電加工によって所定の表面粗さに粗面化すると、生成した粗面の全体が均一な粗面化度になることを見いだした。そして、上記金型を鋳型として導電性シリコーンゴムによりベースゴム層を形成すると、ベースゴム層に導電性が付与されるとともに、金型内面に形成された均一な粗面がベースゴム層表面に精密に転写され、ベースゴム層表面に表面粗さのばらつきの少ない粗面を形成でき、しかも、その転写により形成されたベースゴム層の粗面上に、コーティング液の塗工によって中間層および最外層を形成することから、所望の表面粗さを有する現像ロールを得ることができ、所期の目的を達成することができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
本発明の現像ロールの製法について、図１に示す現像ロールを例に具体的に説明する。この現像ロールは、芯金１の外周面に沿ってベースゴム層２が形成され、その外周面に中間層３が形成され、さらにその外周面に最外層４が形成されて構成されている。
【００１０】
まず、上記現像ロールのベースゴム層２、中間層３および最外層４の形成材料をつぎのようにして調製する。すなわち、上記ベースゴム層２形成材料用の各成分をニーダー等の混練機を用いて混練し、コンパウンド状のベースゴム層２形成材料を調製する。また、上記中間層３形成材料用の各成分をボールミル、ロール等の混練機を用いて混練し、この混合物に有機溶剤を加えて混合、攪拌することにより、中間層３形成材料（コーティング液）を調製する。さらに、上記最外層４形成材料用の各成分をボールミル、ロール等の混練機を用いて混練し、この混合物に有機溶剤を加えて混合、攪拌することにより、最外層４形成材料（コーティング液）を調製する。上記有機溶剤としては、例えばテトラヒドロフラン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１１】
一方、図２に示すように、ベースゴム層２形成用の円筒状金型２１、および表面を研磨した円柱状の銅電極２２をそれぞれ準備し、上記円筒状金型２１の筒内に上記銅電極２２を挿入する。つぎに、上記銅電極２２に電流を流し、これを矢印方向に自転させて円筒状金型２１の内面に放電加工処理を施して、図３に示すように、金型内面が均一な粗面２３に形成された円筒状金型２１を作製する。このような放電加工処理により、金型内面に表面粗さのばらつきの少ない均一な粗面２３を形成することができる。
【００１２】
つぎに、図４に示すように、芯金１を準備し、その外周面に必要に応じて接着剤、プライマー等を塗布した後、下蓋２４を外嵌した円筒状金型２１の筒内に上記芯金１をセットする。そして、上記芯金１と円筒状金型２１の間の空隙に前記コンパウンド状のベースゴム層２形成材料を注型等した後、上記円筒状金型２１に上蓋２５を外嵌する。ついで、下蓋２４および上蓋２５を外嵌した円筒状金型２１全体を加熱してコンパウンド状のベースゴム層２形成材料をオーブン加硫し（１７０℃×１５分）、芯金１の外周面にベースゴム層２を形成する。なお、必要に応じて二次加硫を行う。その後、上記ベースゴム層２が形成された芯金１を円筒状金型２１から脱型する。このように上記特殊な円筒状金型２１を鋳型としてベースゴム層２を形成すると、円筒状金型２１の内面に形成した均一な粗面２３（図３参照）がベースゴム層２表面に転写されるため、図５に示すように、ベースゴム層２表面を表面粗さのばらつきの少ない均一な粗面２ａに形成することができる。
【００１３】
そして、上記ベースゴム層２の外周面に前記中間層３形成材料（コーティング液）を塗工した後、乾燥および加熱処理を行い、ベースゴム層２の外周面に中間層３を形成する。さらに、上記中間層３の外周面に最外層４形成材料（コーティング液）を塗工した後、乾燥および加熱処理を行い、中間層３の外周に最外層４を形成する。なお、上記塗工法は、特に制限するものではなく、ディッピング法、スプレーコーティング法、ロールコート法等の従来公知の方法が適用できる。このようにして、図１に示したような、芯金１の外周面に沿ってベースゴム層２が形成され、その外周面に中間層３が形成され、さらにその外周面に最外層４が形成された現像ロールが得られる。この現像ロールは、ベースゴム層２表面に形成された粗面２ａの表面粗さのばらつきが少ないため、このベースゴム層２上に形成される中間層３および最外層４の厚みも略均一となり、リーク等の発生がなく、良好な画像特性を長期間維持することができる。
【００１４】
このような本発明の現像ロールの製法において、用いる円筒状金型２１の材質は特に限定はなく、例えばＳＣＭ４３５、Ｓ４５Ｃ、ＳＨＣＭ６４５等があげられ、好ましくはＳＣＭ４３５が用いられる。
【００１５】
上記円筒状金型２１の内面に放電加工処理を施す方法としては、前記銅電極２２を用いる方法に限定されるものではなく、放電加工機（例えば、ジャパックスＤＰ−８５）を用いる方法が好ましい。なお、上記銅電極２２は、表面を研磨したものを用いたが、これは表面を研磨しないものを用いると、円筒状金型２１内面に形成される粗面の表面粗さのばらつきが大きくなるおそれがあるからであり、表面研磨したものを用いることが好ましい。
【００１６】
上記放電加工処理は、円筒状金型２１内面の表面粗さ（Ｒｚ）が１２〜５０μｍの範囲になるよう行う必要があり、好ましくは３０〜４０μｍの範囲である。なお、上記表面粗さの設定は、例えば銅電極２２に流す電流量を制御することにより行うことができる。一方、上記円筒状金型２１を鋳型として形成されたベースゴム層２の表面粗さ（Ｒｚ）は、２０〜３０μｍの範囲に設定することが好ましい。また、現像ロールの表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚ）が１．５〜４０μｍの範囲になるよう設定する必要があり、好ましくは２〜２０μｍの範囲である。また、現像ロールの算術平均粗さ（Ｒａ）は０．２〜４．０μｍの範囲になるよう設定することが好ましく、特に好ましくは０．２〜１．５μｍの範囲である。なお、上記表面粗さはＪＩＳＢ０６０１に記載の方法に準拠して測定した値である。
【００１７】
なお、本発明の現像ロールの製法は、図１に示した３層構造の現像ロールの製法に限定されるものではなく、３層構造以外の現像ロールを製造することも勿論可能である。また、上記現像ロールの各層の形成材料等についても特に限定はないが、つぎに示す材料を用いることが好ましい。
【００１８】
前記芯金１としては、例えば金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、その材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッキを施したもの等があげられる。
【００１９】
上記芯金１の外周面に形成されるベースゴム層２形成材料としては、低硬度でへたりが少ないという点から、導電性シリコーンゴムが用いられる。上記導電性シリコーンゴムに用いられる導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ｃ−ＴｉＯ₂、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ₂、イオン導電剤（四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等）等の従来公知のものが用いられる。なお、上記「ｃ−」は、導電性を有するという意味である。
【００２０】
上記ベースゴム層２の外周面に形成される中間層３の形成材料としては、例えばアクリロニトリル−ブタジエンゴム（ニトリルゴム）（以下「ＮＢＲ」と略す）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（水素化ニトリルゴム）（以下「Ｈ−ＮＢＲ」と略す）、ポリウレタン系エラストマー、クロロプレンゴム（ＣＲ）等があげられるが、接着性およびコーティング液の安定性からＨ−ＮＢＲが好ましい。上記材料には、さらに導電剤、加硫剤、加硫促進剤、滑剤、助剤等を適宜に添加してもよい。上記導電剤としては、前記と同様のものがあげられ、加硫剤としては硫黄等があげられ、加硫促進剤としてはテトラメチルチウラムジスルフィド（ＣＺ）、オルト−トリル−ビグアニジン（ＢＺ）等があげられ、滑剤としてはステアリン酸等があげられ、助剤としては亜鉛華（ＺｎＯ）等があげられる。
【００２１】
上記中間層３の外周面に形成される最外層４の形成材料としては、例えばフッ素ゴム、フッ素樹脂、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物、シリコーン樹脂、シリコーングラフトアクリルポリマー、アクリルグラフトシリコーンポリマー、反応性シリコーンオイル、非反応性シリコーンオイル等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２２】
そして、上記最外層４形成材料には、導電剤、帯電制御剤等を適宜に添加することもできる。上記帯電制御剤としては、従来から用いられている四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、アジン系（ニグロシン系）化合物、アゾ化合物、オキシナフトエ酸金属錯体、界面活性剤（アニオン系、カチオン系、ノニオン系）等があげられる。また、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、補強剤、滑剤、離型剤、染料、顔料、難燃剤等を必要に応じて適宜に添加することも可能である。
【００２３】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００２４】
【実施例１〜３】
まず、後記の表１に示す各成分を同表に示す割合で配合し、先に述べた方法に従い、各層の形成材料を調製した。一方、図２に示したように、ベースゴム層２形成用の円筒状金型２１、および表面を研磨した円柱状の銅電極２２をそれぞれ準備し、上記円筒状金型２１の筒内に上記銅電極２２を挿入した。つぎに、上記銅電極２２に電流を流し、これを矢印方向に自転させて円筒状金型２１の内面に放電加工処理を施して、図３に示したように、金型内面が均一な粗面２３に形成された円筒状金型２１を作製した。つぎに、図４に示したように、芯金１の外周面に接着剤等を塗布した後、下蓋２４を外嵌した円筒状金型２１の筒内に上記芯金１をセットした。そして、上記芯金１と円筒状金型２１の間の空隙に前記コンパウンド状のベースゴム層２形成材料を注型した後、上記円筒状金型２１に上蓋２５を外嵌した。ついで、下蓋２４および上蓋２５を外嵌した円筒状金型２１全体を加熱してコンパウンド状のベースゴム層２形成材料をオーブン加硫し（１７０℃×１５分）、芯金１の外周面にベースゴム層２を形成した。その後、上記ベースゴム層２が形成された芯金１を円筒状金型２１から脱型した。そして、上記ベースゴム層２の外周面に前記中間層３形成材料（コーティング液）を塗工した後、乾燥および加熱処理を行い、ベースゴム層２の外周面に中間層３を形成した。さらに、上記中間層３の外周面に最外層４形成材料（コーティング液）を塗工した後、乾燥および加熱処理を行い、中間層３の外周に最外層４を形成した。このようにして、図１に示したような、芯金１の外周面に沿ってベースゴム層２が形成され、その外周に中間層３が形成され、さらにその外周に最外層４が形成された現像ロールを作製した。
【００２５】
なお、現像ロールの各層の電気抵抗と厚み、ベースゴム層および中間層の硬度についても、下記の表１に併せて示した。また、各層の厚みは平均の厚みを示した。
【００２６】
【比較例１】
内面に放電加工処理を施した円筒状金型２１に代えて、内面に鏡面仕上げを施した円筒状金型を用いた。そして、この円筒状金型を用いて実施例と同様にして、芯金の外周面にベースゴム層を形成した。つぎに、上記ベースゴム層の表面を円筒研削法により研削し、ベースゴム層表面を粗面に形成した。それ以外は、実施例と同様にして、上記ベースゴム層の外周に中間層を形成し、さらにその外周に最外層を形成して現像ロールを作製した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【実施例４〜６、比較例２】
上記表１に示した各成分に代えて、下記の表２に示す各成分を用いた。すなわち、ベースゴム層形成材料である導電性シリコーンゴムを下記表２に示すものに代え、かつ、最外層の厚みを薄くした。それ以外は、実施例１〜３および比較例１と同様にして現像ロールを作製した。
【００２９】
【表２】

【００３０】
このようにして得られた実施例品および比較例品の現像ロールについて、下記の基準に従い、複写画質、リークおよび耐久複写画質について比較評価を行った。これらの結果を、後記の表３および表４に併せて示した。また、金型内面の表面粗さ（Ｒｚ）、ベースゴム層の表面粗さ（Ｒｚ）および現像ロールの表面粗さ（Ｒｚ、Ｒａ）についても併せて示した。なお、表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１に記載の方法に準拠して測定し、Ｒｚは十点平均粗さ、Ｒａは算術平均粗さを示している。
【００３１】
〔複写画質〕
現像ロールを実際に複写機（沖電気社製のマイクロライン４００）に組み込んで複写を行った。そして、ドット再現性が良好なものを○、ややつぶれているものを△、完全につぶれているものを×として表示した。
【００３２】
〔リーク〕
図６に示すような方法で現像ロール６１に流れる電流値を測定し、電流印加時の最大電流値が１ｍＡを超える箇所が１ケ所でも存在する場合をリーク発生とした。そして、リークが発生しなかったものを○、リークが発生したものを×として表示した。なお、図において、６２は芯金、６３は金属ロール、６４は電流計であり、荷重は両端７００ｇである。
【００３３】
〔耐久複写画質〕
現像ロールを実際に複写機（沖電気社製のマイクロライン４００）に組み込んで繰り返し複写を行った。そして、５０００〜１００００枚複写する間にドット再現性の不良が発生したものを△、１００００枚以上複写してもドット再現性が良好なものを○として表示した。
【００３４】
【表３】

【００３５】
【表４】

【００３６】
上記表３および表４の結果から、実施例品の現像ロールは、複写画質および耐久複写画質に優れ、しかもリークが発生しないことがわかる。
【００３７】
これに対して、比較例１品の現像ロールは、ベースゴム層の表面粗さのばらつきが大きいため、複写画質に劣り、しかもリークが発生することがわかる。これは、ベースゴム層形成材料として用いた導電性シリコーンの硬度が小さく強度が弱いため、ベースゴム層表面を円筒研削法により研磨すると、図７に示すように、ベースゴム層７１表面に研磨により引きちぎられた部分７１ａができ、複写画質が劣ったり、リークが発生するためである。なお、図において、７２は中間層、７３は最外層である。
【００３８】
また、比較例２品の現像ロールは、比較例１品の現像ロールと比べて、ベースゴム層の表面粗さのばらつきが少なく、複写画質および耐久複写画質については問題はないが、つぎの理由によりリークが発生することがわかる。すなわち、ベースゴム層形成材料として用いた導電性シリコーンの硬度が大きいため、円筒研削法によってベースゴム層表面を研磨すると、図８に示すように、ベースゴム層８１表面に鋭く尖った部分８１ａができる。そして、ベースゴム層８１表面の鋭く尖った部分８１ａでは、その尖りにより、最外層８３との間隔が狭くなってリークが発生するからである。また、最外層８３の厚みが比較例１品に比べて薄すぎるため、より一層リークが発生しやすくなっている。なお、図において、８２は中間層である。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の現像ロールの製法は、金型内に芯金を挿入した後、上記芯金と金型の間の空隙にベースゴム層形成材料である導電性シリコーンゴムを導入して上記芯金の外周面にベースゴム層を形成する際に、上記金型として、金型内面が放電加工処理によって所定の表面粗さを示す粗面に形成されたものを用いる方法である。そのため、上記金型を鋳型として形成されたベースゴム層は、金型内面に形成した均一な粗面がベースゴム層表面に転写され、ベースゴム層表面を、表面粗さのばらつきの少ない均一な粗面に形成できる。このように均一な粗面に形成されたベースゴム層表面上に、コーティング液の塗工により中間層および最外層を形成し、現像ロールを製造すると、中間層および最外層の厚みが略均一になり、所望の表面粗さを有する現像ロールを得ることができるため、リーク等の発生を防止でき、良好な画像特性を長期間維持することができるようになる。そして、このような現像ロールを、本発明の製法により容易に製造することができる。
【００４０】
また、本発明の現像ロールの製法によれば、ベースゴム層表面に円筒研削処理を施す等の煩雑な工程を省略できるため、製造コストを下げることができるとともに、円筒研削処理による削り粉等も生じないため、ベースゴム層形成材料の節約を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像ロールの製法により得られた現像ロールの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の現像ロールの製法に用いる金型内面への放電加工処理を示す説明図である。
【図３】本発明の現像ロールの製法に用いる金型を示す一部切欠断面斜視図である。
【図４】本発明の現像ロールの製法工程を示す説明図である。
【図５】本発明の製法により得られるベースゴム層の表面状態を示す模式図である。
【図６】現像ロールのリークを測定するための説明図である。
【図７】比較例１品の現像ロールを示す模式図である。
【図８】比較例２品の現像ロールを示す模式図である。
【符号の説明】
２１円筒状金型
２３粗面

Claims

ベースゴム層形成用の金型と芯金を準備し，上記金型内に芯金を挿入した後，芯金と金型の間の空隙にベースゴム層形成材料を導入して上記芯金の外周面にベースゴム層を形成する工程と、上記ベースゴム層の外周に中間層形成材料であるコーティング液を塗工し，乾燥および加熱処理を行い，中間層を形成する工程と、上記中間層の外周に最外層形成材料であるコーティング液を塗工し，乾燥および加熱処理を行い，最外層を形成する工程とを備えた現像ロールの製法であって、上記ベースゴム層形成材料として導電性シリコーンゴムを用い、かつ、上記金型として、放電加工処理によって金型内面の表面粗さ（Ｒｚ）が１２〜５０μｍの粗面に形成されたものを用い、この金型内面の粗面をベースゴム層外周面に転写させ、さらに上記塗工によって中間層および最外層を形成することにより、現像ロール外周面の表面粗さ（Ｒｚ）を１．５〜４０μｍの範囲に設定することを特徴とする現像ロールの製法。