JP4462469B2 - 弾性ロール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置等において用いることのできる弾性ロールに関し、特に感光体に対し帯電処理や転写、現像などを行う導電性ロールに適したものである
【０００２】
【従来技術】
電子写真方式を利用した画像形成装置では、感光体表面に静電潜像を形成して、これにトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を複写機に転写することにより画像を形成する。かかる電子写真プロセスでは、感光体表面に静電潜像を形成するに当たり、予め感光体表面を帯電させる必要がある。そして、このように感光体表面を帯電させる方法として、従来より、コロナ放電方式または摩擦帯電方式が知られている。ここで、コロナ放電方式は高圧電源を必要とし、装置的に複雑になると共に高価であるので、高圧電源を必要とせずに装置的に簡便な摩擦帯電方式が注目されている。摩擦帯電方式は、例えば、バイアス電圧を印加した帯電ロールを感光体表面に摺接させて感光体表面を帯電させるというものである。
【０００３】
摩擦帯電方式に採用される帯電ロールのなかでも、良好な印字特性を与えるものとして、半導電性弾性層にエピクロルヒドリンゴムを用いたものが多数提案されている。例えば、特開平１０−４５９５３号公報には、エピクロルヒドリンゴム弾性ロール表面に加熱によって表面含浸ポリイソシアネート化合物を硬化反応させる方法が、また、特開平１１−１４９２０１号公報には、エピクロルヒドリンゴム弾性ロール表面に紫外線を照射する方法がそれぞれ開示されている。
【０００４】
更に、上記以外にも、印字面に接触痕として現れる帯電ロールの感光体表面に与えるダメージ防止として表面コーテイング、チューブ被覆等、様々な試みがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エピクロルヒドリンゴム弾性ロール表面に加熱によって表面含浸ポリイソシアネート化合物を硬化反応させる方法においては、処理液の安定性に問題があり、その取り扱いが煩雑なものとなっていた。
【０００６】
また、エピクロルヒドリンゴム弾性ロール表面に紫外線を照射するのみでは、印字特性に改善はみられるものの、充分なものではないという問題があった。
【０００７】
本発明は、煩雑な表面硬化処理工程を有することなく良好な高硬度表面処理層を有する弾性ロールを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、帯電ロールのエピクロルヒドリンゴム弾性体表面に感放射線性を有するアクリルモノマーを含浸させ、次いで紫外線又は電子線照射によってアクリルモノマーを重合し、表面近傍を硬化することで良好な表面処理層が形成でき、特に画像品質を与える帯電ロールに用いて有用であることを知見し本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、前記課題を解決する本発明の第１の態様は、芯金表面に、エピクロルヒドリンゴムを主体とする弾性層を有する弾性ロールであって、前記弾性層の表面に、感放射線性アクリルモノマーを含浸させた後紫外線または電子線を照射することにより形成した表面処理層を具備することを特徴とする弾性ロールにある。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記感放射線性アクリルモノマーが、分子内に２個以上のアクリロイル基を有することを特徴とする弾性ロールにある。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記ロールが、導電性を有していることを特徴とする弾性ロールにある。
【００１２】
かかる本発明の弾性ロールは、エピクロルヒドリンゴムを主体とする弾性層を直接芯金に設けた構造であるので、電気的特性が均一な導電性ロールとして有用である。このような導電性を有するエピクロルヒドリン弾性層には、必要に応じて、導電性カーボン、イオン化導電剤を添加し、さらに、本発明の効果を損ねない範囲で、適宜他の充填剤を添加することができる。
【００１３】
本発明では、エピクロルヒドリン弾性層に感放射線性アクリルモノマーを含浸させた後、紫外線又は電子線を照射し当該アクリルモノマーを重合硬化するという表面硬化処理を施すことにより、表面処理層を形成しているので、電気特性の環境依存性も低く、感光体への汚染やダメージの虞のない弾性ロールが提供できる。
【００１４】
本発明に使用可能なアクリルモノマーとしては、放射線、特に紫外線に対する感受性を有するものであれば特に限定はされず、例えば、アクリル酸エステル誘導体、メタアクリル酸エステル誘導体等を用いることができるが、なかでも好適な例として、分子内にアクリロイル基を２個以上、特に、好適には３〜５個以上有するものがあげられる。具体例としては、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等が挙げられる。
【００１５】
本発明で用いられる感放射線アクリルモノマーは、有機溶媒に溶解させて処理溶液として用いる。これらの化合物を溶解する有機溶媒としては、アクリルモノマーを溶解し、エピクロルヒドリンゴムに悪い影響を及ぼさないもので且つ含浸し易いものであれば特に限定されず、アセトン、酢酸エチル、メチルエチルケトン等を用いるのが好ましく、特に、アセトンあるいはこれらの混合物を用いるのが好ましい。これらの有機溶媒の量は、本発明の硬化処理を行う処理溶液の粘度が１００ｃ．ｐ．以下、好ましくは５０ｃ．ｐ．以下となるように調整されるのが好ましい。
【００１６】
本発明では、感放射線性アクリルモノマー処理液を含浸した後、エピクロルヒドリン弾性体表面近傍に紫外線または電子線を照射することにより、前記アクリルモノマーを重合硬化させ、前記エピクロルヒドリン弾性体表面近傍に重合マトリクスからなる表面処理層を形成する。
【００１７】
本発明において、照射する紫外線又は電子線に関しては、含浸させた感放射線アクリルモノマーを硬化させ且つ帯電ロールに使用するエピクロルヒドリンゴム弾性層に悪影響を与えない波長、照度、照射時間が設定される。
【００１８】
また、本発明の弾性ロールの製造では、紫外線または電子線をロール表面に一様に照射する必要があるが、そのための方法としては、例えば、紫外線光源または電子線源に対してロールを回転させるものや、ロールをコンベアで搬送しながら紫外線をロールの上下から照射する方式などが採用できる。
【００１９】
表面硬化処理前の弾性層の硬度は、ＪＩＳＡスケールで、３５〜４５°程度、また体積抵抗率の値は、５×１０5Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０5Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
なお、本発明の表面処理層は、弾性層の表面から数μｍ〜数十μｍ程度の厚みで形成される。
【００２１】
上述のようにして得られる表面処理層は高硬度であることが好ましく、例えば、硬度がＪＩＳＡスケールで７０°程度以上であると感光体汚染防止効果がより一層顕著となる。
【００２２】
このような本発明の弾性ロールの一例を図１に示す。図１に示すように、弾性ロール１は、芯金２及び弾性層３を有し、弾性層３の表面には、感放射性アクリルモノマーを含浸後、紫外線又は電子線照射により形成した表面処理層３ａを具備する。
【００２３】
このような表面処理層を有する本発明の弾性ロールは、帯電ロールとしての用途の他、転写ロール、現像ロールなど感光体のなかでも特に有機系感光体（ＯＰＣ）と密接に関連するロールに用いて有用である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
（実施例１）
金属軸外周にプレス加硫したエピクロルヒドリンゴムロールをＤＰＨＡ（６官能アクリルモノマー：東亜合成社製）溶液に浸漬しついで低圧水銀ランプ（４０ｍＷ：センエンジニアリング社製）を５分間照射し、ゴムロールを形成した。
【００２６】
（比較例１）
処理液としてＴＰＤＡ（３官能アクリルモノマー：東亜合成社製）溶液で処理した以外は実施例１と同様にゴムロールを形成した。
【００２７】
（比較例２）
ＤＰＨＡによるアクリルモノマー処理を行わない以外は実施例１と同様にゴムロールを形成した。
【００２８】
（試験例１）
実施例１、比較例１および２で形成したエピクロルヒドリンゴムロールをレーザービームプリンターに設置し、感光体に対して＋１３００Ｖの直流電圧を印可して印字を行うと同時に感光体表面電位を表面電位計（モンロー社製：Ｍｏｄｅｌ ２４４）で測定した。
【００２９】
得られたロールを感光体に５００ｇの荷重で接触させ５０℃、９０％の雰囲気下に２２時間放置しその感光体を用いて上記の条件で印字を行った。この結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１の結果から明らかなように実施例１の帯電ロールを用いた場合は、比較例１および２の帯電ロールと比較して感光体へ与えるダメージが非常に小さいことがわかる。摩擦係数が比較例と比べて低いことを考えると、表面硬度が最も高いものとなり感光体に対するタック性および帯電ロール内部からの低分子物質の感光体への移行が制御されたことが示唆される。更に、帯電電位は、比較例のロールと比べて低いものの、電位の変動幅が２５Ｖと小さく安定した帯電電位が得られるため、印字のカブリか少ない良好な画像が得られることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば煩雑な表面硬化処理工程を有することなく、高硬度の表面処理層を有する弾性ロールを提供でき、特に、感光体へのダメージのない良好な印字特性を有する帯電ロールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る帯電ロールの断面図である。
【符号の説明】
１ 弾性ロール
２ 芯金
３ 弾性層
３ａ 表面処理層
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置等において用いることのできる弾性ロールに関し、特に感光体に対し帯電処理や転写、現像などを行う導電性ロールに適したものである
【０００２】
【従来技術】
電子写真方式を利用した画像形成装置では、感光体表面に静電潜像を形成して、これにトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を複写機に転写することにより画像を形成する。かかる電子写真プロセスでは、感光体表面に静電潜像を形成するに当たり、予め感光体表面を帯電させる必要がある。そして、このように感光体表面を帯電させる方法として、従来より、コロナ放電方式または摩擦帯電方式が知られている。ここで、コロナ放電方式は高圧電源を必要とし、装置的に複雑になると共に高価であるので、高圧電源を必要とせずに装置的に簡便な摩擦帯電方式が注目されている。摩擦帯電方式は、例えば、バイアス電圧を印加した帯電ロールを感光体表面に摺接させて感光体表面を帯電させるというものである。
【０００３】
摩擦帯電方式に採用される帯電ロールのなかでも、良好な印字特性を与えるものとして、半導電性弾性層にエピクロルヒドリンゴムを用いたものが多数提案されている。例えば、特開平１０−４５９５３号公報には、エピクロルヒドリンゴム弾性ロール表面に加熱によって表面含浸ポリイソシアネート化合物を硬化反応させる方法が、また、特開平１１−１４９２０１号公報には、エピクロルヒドリンゴム弾性ロール表面に紫外線を照射する方法がそれぞれ開示されている。
【０００４】
更に、上記以外にも、印字面に接触痕として現れる帯電ロールの感光体表面に与えるダメージ防止として表面コーテイング、チューブ被覆等、様々な試みがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エピクロルヒドリンゴム弾性ロール表面に加熱によって表面含浸ポリイソシアネート化合物を硬化反応させる方法においては、処理液の安定性に問題があり、その取り扱いが煩雑なものとなっていた。
【０００６】
また、エピクロルヒドリンゴム弾性ロール表面に紫外線を照射するのみでは、印字特性に改善はみられるものの、充分なものではないという問題があった。
【０００７】
本発明は、煩雑な表面硬化処理工程を有することなく良好な高硬度表面処理層を有する弾性ロールを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、帯電ロールのエピクロルヒドリンゴム弾性体表面に感放射線性を有するアクリルモノマーを含浸させ、次いで紫外線又は電子線照射によってアクリルモノマーを重合し、表面近傍を硬化することで良好な表面処理層が形成でき、特に画像品質を与える帯電ロールに用いて有用であることを知見し本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、前記課題を解決する本発明の第１の態様は、芯金表面に、エピクロルヒドリンゴムを主体とする弾性層を有する弾性ロールであって、前記弾性層の表面に、感放射線性アクリルモノマーを含浸させた後紫外線または電子線を照射することにより形成した表面処理層を具備することを特徴とする弾性ロールにある。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記感放射線性アクリルモノマーが、分子内に２個以上のアクリロイル基を有することを特徴とする弾性ロールにある。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記ロールが、導電性を有していることを特徴とする弾性ロールにある。
【００１２】
かかる本発明の弾性ロールは、エピクロルヒドリンゴムを主体とする弾性層を直接芯金に設けた構造であるので、電気的特性が均一な導電性ロールとして有用である。このような導電性を有するエピクロルヒドリン弾性層には、必要に応じて、導電性カーボン、イオン化導電剤を添加し、さらに、本発明の効果を損ねない範囲で、適宜他の充填剤を添加することができる。
【００１３】
本発明では、エピクロルヒドリン弾性層に感放射線性アクリルモノマーを含浸させた後、紫外線又は電子線を照射し当該アクリルモノマーを重合硬化するという表面硬化処理を施すことにより、表面処理層を形成しているので、電気特性の環境依存性も低く、感光体への汚染やダメージの虞のない弾性ロールが提供できる。
【００１４】
本発明に使用可能なアクリルモノマーとしては、放射線、特に紫外線に対する感受性を有するものであれば特に限定はされず、例えば、アクリル酸エステル誘導体、メタアクリル酸エステル誘導体等を用いることができるが、なかでも好適な例として、分子内にアクリロイル基を２個以上、特に、好適には３〜５個以上有するものがあげられる。具体例としては、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等が挙げられる。
【００１５】
本発明で用いられる感放射線アクリルモノマーは、有機溶媒に溶解させて処理溶液として用いる。これらの化合物を溶解する有機溶媒としては、アクリルモノマーを溶解し、エピクロルヒドリンゴムに悪い影響を及ぼさないもので且つ含浸し易いものであれば特に限定されず、アセトン、酢酸エチル、メチルエチルケトン等を用いるのが好ましく、特に、アセトンあるいはこれらの混合物を用いるのが好ましい。これらの有機溶媒の量は、本発明の硬化処理を行う処理溶液の粘度が１００ｃ．ｐ．以下、好ましくは５０ｃ．ｐ．以下となるように調整されるのが好ましい。
【００１６】
本発明では、感放射線性アクリルモノマー処理液を含浸した後、エピクロルヒドリン弾性体表面近傍に紫外線または電子線を照射することにより、前記アクリルモノマーを重合硬化させ、前記エピクロルヒドリン弾性体表面近傍に重合マトリクスからなる表面処理層を形成する。
【００１７】
本発明において、照射する紫外線又は電子線に関しては、含浸させた感放射線アクリルモノマーを硬化させ且つ帯電ロールに使用するエピクロルヒドリンゴム弾性層に悪影響を与えない波長、照度、照射時間が設定される。
【００１８】
また、本発明の弾性ロールの製造では、紫外線または電子線をロール表面に一様に照射する必要があるが、そのための方法としては、例えば、紫外線光源または電子線源に対してロールを回転させるものや、ロールをコンベアで搬送しながら紫外線をロールの上下から照射する方式などが採用できる。
【００１９】
表面硬化処理前の弾性層の硬度は、ＪＩＳＡスケールで、３５〜４５°程度、また体積抵抗率の値は、５×１０5Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０5Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
なお、本発明の表面処理層は、弾性層の表面から数μｍ〜数十μｍ程度の厚みで形成される。
【００２１】
上述のようにして得られる表面処理層は高硬度であることが好ましく、例えば、硬度がＪＩＳＡスケールで７０°程度以上であると感光体汚染防止効果がより一層顕著となる。
【００２２】
このような本発明の弾性ロールの一例を図１に示す。図１に示すように、弾性ロール１は、芯金２及び弾性層３を有し、弾性層３の表面には、感放射性アクリルモノマーを含浸後、紫外線又は電子線照射により形成した表面処理層３ａを具備する。
【００２３】
このような表面処理層を有する本発明の弾性ロールは、帯電ロールとしての用途の他、転写ロール、現像ロールなど感光体のなかでも特に有機系感光体（ＯＰＣ）と密接に関連するロールに用いて有用である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
（実施例１）
金属軸外周にプレス加硫したエピクロルヒドリンゴムロールをＤＰＨＡ（６官能アクリルモノマー：東亜合成社製）溶液に浸漬しついで低圧水銀ランプ（４０ｍＷ：センエンジニアリング社製）を５分間照射し、ゴムロールを形成した。
【００２６】
（比較例１）
処理液としてＴＰＤＡ（３官能アクリルモノマー：東亜合成社製）溶液で処理した以外は実施例１と同様にゴムロールを形成した。
【００２７】
（比較例２）
ＤＰＨＡによるアクリルモノマー処理を行わない以外は実施例１と同様にゴムロールを形成した。
【００２８】
（試験例１）
実施例１、比較例１および２で形成したエピクロルヒドリンゴムロールをレーザービームプリンターに設置し、感光体に対して＋１３００Ｖの直流電圧を印可して印字を行うと同時に感光体表面電位を表面電位計（モンロー社製：Ｍｏｄｅｌ ２４４）で測定した。
【００２９】
得られたロールを感光体に５００ｇの荷重で接触させ５０℃、９０％の雰囲気下に２２時間放置しその感光体を用いて上記の条件で印字を行った。この結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
表１の結果から明らかなように実施例１の帯電ロールを用いた場合は、比較例１および２の帯電ロールと比較して感光体へ与えるダメージが非常に小さいことがわかる。摩擦係数が比較例と比べて低いことを考えると、表面硬度が最も高いものとなり感光体に対するタック性および帯電ロール内部からの低分子物質の感光体への移行が制御されたことが示唆される。更に、帯電電位は、比較例のロールと比べて低いものの、電位の変動幅が２５Ｖと小さく安定した帯電電位が得られるため、印字のカブリか少ない良好な画像が得られることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば煩雑な表面硬化処理工程を有することなく、高硬度の表面処理層を有する弾性ロールを提供でき、特に、感光体へのダメージのない良好な印字特性を有する帯電ロールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る帯電ロールの断面図である。
【符号の説明】
１ 弾性ロール
２ 芯金
３ 弾性層
３ａ 表面処理層
Claims (3)
- 芯金表面に、エピクロルヒドリンゴムを主体とする弾性層を有する弾性ロールであって、前記弾性層の表面に、感放射線性アクリルモノマーを含浸させた後紫外線または電子線を照射することにより形成した表面処理層を具備することを特徴とする弾性ロール。
- 請求項１において、前記感放射線性アクリルモノマーが、分子内に２個以上のアクリロイル基を有することを特徴とする弾性ロール。
- 請求項１又は２において、前記ロールが、導電性を有していることを特徴とする弾性ロール。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
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- 2000-09-05 JP JP2000269156A patent/JP4462469B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002082514A (ja) | 2002-03-22 |
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