JP4484614B2 - Method for producing elastic roller - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、プリンタ等における静電潜像プロセスに用いられる帯電ローラ等の弾性ローラの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an elastic roller such as a charging roller used in an electrostatic latent image process in a copying machine, a printer, or the like.
従来、複写機、プリンタ等の電子写真装置では、まず、感光体の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して、光を当てた部分の帯電を消去することによって潜像を形成する静電潜像プロセスにより静電潜像を得、次いで、トナーの付着により静電潜像をトナー像として顕像化し、紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法がとられている。 Conventionally, in an electrophotographic apparatus such as a copying machine or a printer, first, the surface of the photosensitive member is uniformly charged, and an image is projected onto the photosensitive member from the optical system to erase the charged portion. An electrostatic latent image is obtained by an electrostatic latent image process for forming a latent image, and then the electrostatic latent image is visualized as a toner image by adhesion of toner, and by transferring the toner image to a recording medium such as paper, The method of printing is taken.
そして、感光体の表面を帯電するのに、感光体に弾性ローラを当接させ、これらを回転させながら弾性ローラに電圧を印加することにより、感光体表面を帯電させる接触帯電方式が広く実施されている。この接触帯電方式で使用される弾性ローラは帯電ローラと呼ばれ、例えば、ゴムやウレタンフォーム等の材料を、金型内に注入し、あるいは押出機から押し出してシャフトの周りに弾性層を形成し、この弾性層の半径方向外側に、ウレタン、アクリルウレタン、アクリルエステル、ナイロン等の樹脂やNBR等の合成ゴムに導電剤を添加して抵抗値を調整した抵抗調整層を形成し、更にその外側にアクリル、ウレタン、ナイロン等の樹脂を有機溶剤や水に溶解した樹脂溶液をディッピング法により塗布して、表皮層を形成したものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 In order to charge the surface of the photosensitive member, a contact charging method for charging the surface of the photosensitive member by applying an elastic roller to the photosensitive member and applying a voltage to the elastic roller while rotating them is widely implemented. ing. The elastic roller used in this contact charging method is called a charging roller. For example, a material such as rubber or urethane foam is injected into a mold or extruded from an extruder to form an elastic layer around the shaft. A resistance adjustment layer is formed on the outer side of the elastic layer in the radial direction by adding a conductive agent to a resin such as urethane, acrylic urethane, acrylic ester, nylon, or a synthetic rubber such as NBR, and further adjusting the resistance. In addition, a resin layer in which a resin such as acrylic, urethane, or nylon is dissolved in an organic solvent or water is applied by a dipping method to form a skin layer (see, for example, Patent Document 1).
このような帯電ローラにおいて、抵抗調整層や、表皮層の層厚さが厚い場合には、これらの層を塗装により形成しようとすると何度も重ね塗りする必要があり、そのための生産性の低下が問題となっており、その対策が求められていた。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、帯電ローラに代表される弾性ローラの製造に関し、弾性層の外側に位置する層を形成するに当たり、厚肉の層を低コストで効率よく形成することのできる製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and relates to the manufacture of an elastic roller typified by a charging roller. In forming a layer positioned outside the elastic layer, the thick layer is reduced in cost. It is an object of the present invention to provide a production method that can be efficiently formed.
(1)は、シャフトの周囲に設けられた弾性層の外側に一以上の層が配置されてなる弾性ローラの製造方法において、
弾性層を、ディップ塗装によらない方法によって形成し、弾性層の外側に配置された層のうち、少なくとも一つの層を、ゴムラテックスを凝固させて形成し、
ゴムラテックスを凝固させて前記層を形成する工程は、所定厚さ凝固剤よりなる凝固剤層を形成する工程と、この凝固剤層の周囲にゴムラテックスをディップ塗装してゴムラテックスを凝固させる工程とを具え、凝固剤層を形成する前記工程において凝固剤の厚さを変えることにより、ゴムラテックスよりなる層の厚さを調整する弾性ローラの製造方法である。
(1) is a method of manufacturing an elastic roller in which one or more layers are arranged outside an elastic layer provided around the shaft.
The elastic layer is formed by a method that does not depend on dip coating, and at least one of the layers disposed outside the elastic layer is formed by coagulating rubber latex ,
The step of coagulating rubber latex to form the layer includes a step of forming a coagulant layer made of a coagulant having a predetermined thickness, and a step of dip-coating the rubber latex around the coagulant layer to coagulate the rubber latex. And in the step of forming the coagulant layer, the thickness of the coagulant is changed to adjust the thickness of the layer made of rubber latex .
(2)は、(1)において、凝固剤の、シャフト長さ方向中央部の厚さを、両端部より厚くすることにより、ゴムラテックスよりなる層を断面クラウン状に仕上げる弾性ローラの製造方法である。 ( 2 ) is a method for producing an elastic roller according to ( 1 ), in which the layer of rubber latex is finished in a cross-sectional crown shape by increasing the thickness of the central part of the coagulant in the shaft length direction from both ends. is there.
(3)は、(1)もしくは(2)において、ゴムラテックスを凝固させる工程のあとに、この工程で生成された塩、および、未反応のゴムラテックスよりなる付着物を弾性ローラ上から除去する洗浄工程を設け、前記付着物を除去したあとに所定の長さのシャフト端部表面が露出するよう、ゴムラテックスを凝固させる前に、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する弾性ローラの製造方法である。 ( 3 ) removes deposits made of salt and unreacted rubber latex from the elastic roller after the step of coagulating rubber latex in ( 1 ) or ( 2 ) An elastic roller that sets a longitudinal end position of the coagulant layer before solidifying the rubber latex so that the surface of the end of the shaft having a predetermined length is exposed after the cleaning step is provided and the deposit is removed. It is a manufacturing method.
(4)は、(3)において、弾性ローラを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、シャフト先端部を含む弾性ローラ先端部に付着した凝固剤の所定長さ部分を拭き取ることにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する弾性ローラの製造方法である。 ( 4 ) In ( 3 ), the elastic roller is immersed in a dip tank containing a coagulant to form the coagulant layer, and the predetermined coagulant adhering to the elastic roller tip including the shaft tip It is a manufacturing method of the elastic roller which sets the length direction end part position of the above-mentioned coagulant layer by wiping off the length part.
(5)は、(3)において、弾性ローラを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、シャフト先端部を含む弾性ローラ先端部に付着した凝固剤の所定長さ部分を洗浄して除去することにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する弾性ローラの製造方法である。 ( 5 ) In ( 3 ), the elastic roller is immersed in a dip tank containing a coagulant to form the coagulant layer, and the predetermined coagulant adhering to the elastic roller tip including the shaft tip This is a method for manufacturing an elastic roller in which the lengthwise end position of the coagulant layer is set by washing and removing the length portion.
(6)は、(3)において、弾性ローラを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、この浸漬に先立ってシャフト先端部を含む弾性ローラ先端部の所定長さ部分をマスキングテープでマスキングし、浸漬のあとマスキングテープをはがすことにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する弾性ローラの製造方法である。 ( 6 ) In ( 3 ), the elastic roller is immersed in a dip tank that contains a coagulant to form the coagulant layer, and prior to this immersion, the elastic roller tip including the shaft tip is predetermined. This is a method for manufacturing an elastic roller in which the lengthwise end position of the coagulant layer is set by masking the length portion with a masking tape and removing the masking tape after immersion.
(7)は、(3)において、弾性ローラ表面に、凝固剤塗工液をロールコータで塗装することにより前記凝固剤層を形成し、ロールコータ塗装における塗装領域を調整することにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する弾性ローラの製造方法である。 ( 7 ), in ( 3 ), by forming a coagulant layer on the elastic roller surface by coating the coagulant coating liquid with a roll coater, and adjusting the coating area in the roll coater coating, It is the manufacturing method of the elastic roller which sets the length direction edge part position of a coagulant layer.
(1)の発明によれば、弾性層の外側に位置する層を形成するに当たり、少なくとも一つの層を、一回の操作で厚肉のゴム層を形成することのできるラテックス凝固法を用いて形成するので、従来何回もディップ塗装を繰り返して厚膜を形成していたのに対比して、ディップ槽に浸漬する回数を少なくして設備費を削減し生産性を向上させることができる。 According to the invention of (1), in forming the layer located outside the elastic layer, at least one layer is formed using a latex coagulation method capable of forming a thick rubber layer by a single operation. Since the thick film is formed by repeating the dip coating many times, it is possible to reduce the number of times of immersion in the dip tank and reduce the equipment cost and improve the productivity.
(1)の発明によれば、シャフトの周囲にディップ塗装された凝固剤と水分中に乳濁したゴムラテックスとを反応させてゴムラテックスを凝固させる際、形成されるゴムラテックスの層の厚さを決定する凝固剤の厚さを変えることによりゴムラテックスの厚さを調整するので、高精度にしかも簡易に、ゴムラテックスよりなる層の厚さを調整することができる。ゴムラテックスの厚さを調整する方法としては、ゴムラテックスの液に濃度分布を付けその濃度分布を制御したり、ゴムラテックスの液のpHに分布を設けそのpH分布を制御したりする方法もあるが、凝固剤の厚さを変える方法は、これらの方法に対比して高精度に層の厚さを制御することができる。 According to the invention of ( 1 ), the thickness of the layer of the rubber latex formed when the coagulant dip-coated around the shaft reacts with the rubber latex emulsified in water to coagulate the rubber latex. Since the thickness of the rubber latex is adjusted by changing the thickness of the coagulant that determines the thickness, the thickness of the layer made of the rubber latex can be easily adjusted with high accuracy. As a method of adjusting the thickness of the rubber latex, there is also a method in which a concentration distribution is added to the rubber latex solution and the concentration distribution is controlled, or the pH distribution of the rubber latex solution is provided to control the pH distribution. However, the method of changing the thickness of the coagulant can control the thickness of the layer with high accuracy as compared with these methods.
(2)の発明によれば、凝固剤のシャフト長さ方向の厚さに分布をつけて、ゴムラテックスよりなる層の断面形状を決定するので、この層を精度よくクラウン状に仕上げることができる。
According to the invention of ( 2 ), since the cross-sectional shape of the layer made of rubber latex is determined by distributing the thickness of the coagulant in the shaft length direction, this layer can be accurately finished in a crown shape. .
(3)の発明によれば、ゴムラテックスを凝固させる工程のあとに、この工程で生成された塩、および、未反応のゴムラテックスよりなる付着物を弾性ローラ上から除去する洗浄工程を設け、前記付着物を除去したあとに所定の長さのシャフト端部表面が露出するよう、ゴムラテックスを凝固させる前に、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定するので、ゴムラテックスをシャフトの端まで凝固させたあと、先端部の凝固済ゴムラテックスを除去する方法に対比して、きわめて簡易にシャフトを露出させることができる。 According to the invention of ( 3 ), after the step of coagulating the rubber latex, there is provided a washing step for removing the salt produced in this step and the deposit made of unreacted rubber latex from the elastic roller, Before the rubber latex is solidified so that the surface of the end of the shaft having a predetermined length is exposed after the deposit is removed, the end position in the longitudinal direction of the coagulant layer is set. Compared with the method of removing the solidified rubber latex at the tip after solidifying to the end, the shaft can be exposed very easily.
(4)の発明によれば、弾性ローラを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、シャフト先端部を含む弾性ローラ先端部に付着した凝固剤の所定長さ部分を拭き取るので、簡単に、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定することができる。 According to the invention of ( 4 ), the elastic roller is immersed in a dip tank containing the coagulant to form the coagulant layer, and a predetermined length of the coagulant adhered to the elastic roller tip including the shaft tip. Since the thickness portion is wiped off, the position of the end portion in the length direction of the coagulant layer can be easily set.
(5)の発明によれば、弾性ローラを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、シャフト先端部を含む弾性ローラ先端部に付着した凝固剤の所定長さ部分を洗浄して除去するので、これも簡単に、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定することができる。 According to the invention of ( 5 ), the elastic roller is immersed in a dip tank containing the coagulant to form the coagulant layer, and the predetermined length of the coagulant adhered to the elastic roller tip including the shaft tip. Since this portion is removed by washing, the position of the end portion in the longitudinal direction of the coagulant layer can also be set easily.
(6)の発明によれば、弾性ローラを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、この浸漬に先立ってシャフト先端部を含む弾性ローラ先端部の所定長さ部分をマスキングテープでマスキングし、浸漬のあとマスキングテープをはがすことにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定することができる。 According to the invention of ( 6 ), the elastic roller is immersed in a dip tank containing a coagulant to form the coagulant layer, and prior to this immersion, the predetermined length of the elastic roller tip including the shaft tip The position of the end portion in the length direction of the coagulant layer can be set by masking the portion with a masking tape and removing the masking tape after immersion.
なお、シャフトをマスキングする道具として、マスキングキャップではなく、厚さのほとんどないマスキングテープを用いる理由は、もし、シャフトの両端部のそれぞれを、厚肉のマスキングキャップでマスキングした場合には、マスキングキャップの軸方向中央側に隣接する、弾性層の広い範囲が、軸方向中央側厚さより厚くなってしまうところ、マスキングキャップの代わりに厚さがほとんどないマスキングテープを用いることにより、軸方向全長にわたって均一な厚さの弾性層を形成することができるからである。 The reason for using a masking tape with almost no thickness instead of a masking cap as a tool for masking the shaft is that if each end of the shaft is masked with a thick masking cap, the masking cap A wide range of the elastic layer adjacent to the axial center side of the film becomes thicker than the axial center side thickness. By using a masking tape that has almost no thickness instead of the masking cap, it is uniform over the entire axial length. This is because an elastic layer with a sufficient thickness can be formed.
(7)の発明によれば、弾性ローラ表面に、凝固剤塗工液をロールコータで塗装することにより前記凝固剤層を形成するので、これも正確に、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定することができる。 According to the invention of ( 7 ), since the coagulant layer is formed on the surface of the elastic roller by coating the coagulant coating liquid with a roll coater, this is also precisely the length direction of the coagulant layer. The end position can be set.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。この実施形態は、弾性ローラを、感光体表面を帯電させるのに用いられる帯電ローラとした例であり、図1は、帯電ローラの断面図であり、図2はこの帯電ローラを製造する工程の流れを示す工程図である。帯電ローラ10は、シャフト1、シャフト1の周りに配設された弾性層2、ローラ周面を形成する表皮層4、および、弾性層2と表皮層4との間に設けられた抵抗調整層3よりなる。ここで、シャフト1は、プリンタ等の電子写真装置に軸支される部分であり、金属あるいはプラスチック製のものが用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the elastic roller is an example of a charging roller used for charging the surface of the photosensitive member, FIG. 1 is a cross-sectional view of the charging roller, and FIG. 2 is a process of manufacturing the charging roller. It is process drawing which shows a flow. The
弾性層2を構成する弾性体は、感光体等の被帯電体との良好な接触状態を得ることができる弾性体であればよく、公知のゴム或いは樹脂、又はこれらの発泡体(以下、「フォーム」という)で形成することができる。具体的には、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、天然ゴム等を基材ゴムとするゴム組成物、あるいはポリウレタンが例示される。フォームの場合、ゴムもしくはポリウレタンフォームの発泡倍率は、特に制限されるものではないが、1.2〜50倍、特に1.5〜10倍程度が好ましく、フォーム密度は、0.1〜0.8g/cm3程度が適当である。フォーム密度が0.1g/cm3より小さい場合、圧縮永久ひずみが大きくなり、これが0.8g/cm3より大きいと、同じ外力に対しても形状が変化しにくくなる。フォーム密度を、0.4〜0.6g/cm3とすると、より一層好ましい。
The elastic body constituting the
上記弾性層2には、導電剤を添加することにより、導電性を付与又は調整して所定の抵抗値とすることができる。その導電剤としては、特に限定されず、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルメチルアンモニウム、オクタ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、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等のハロゲン化ベンジル塩等の第四級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩などの陰イオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤、NaClO4、LiAsF6、LiBF4、NaSCN、KSCN、NaCl等のLi+、Na+、K+等の周期律表第1族の金属塩、あるいはNH4 +の塩などの電解質、また、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、酸化処理を施したカラー(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等が挙げられる。この場合、これら導電剤の配合量は、組成物の種類に応じて適宜選定され、通常弾性層の体積抵抗率が100〜108Ω・cm、好ましくは102〜106Ω・cmとなるように調整される。
By adding a conductive agent to the
また、この弾性層2には、上記導電剤の他にも、一度の浸漬で形成される塗膜を厚くするための増粘剤を添加する。また、必要に応じて、消泡剤、レベリング剤、分散剤、チクソトロピー性付与剤、湿潤剤、ブロッキング防止剤、架橋剤、成膜助剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。
In addition to the conductive agent, a thickening agent is added to the
なお、この弾性層2の厚さは、ローラの形態や大きさ、層構成等に応じて適宜設定され、特に制限されるものではないが、通常、0.3〜10mm、特に0.2〜3mm程度とすることが好ましい。
The thickness of the
この弾性層2の半径方向外側に配設された抵抗調整層3は、体積抵抗率が1×104〜1×1010Ω・cmの低抵抗樹脂基材に導電剤を添加した樹脂組成物により形成される。この樹脂組成物を構成する低抵抗樹脂基材は、上記体積抵抗率を有するものであればいずれのものでもよく、特に制限されるものではないが、具体的には、ゴム、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を混合して用いることができ、特にウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂等の水系樹脂が好ましく用いられる。なお、この低抵抗樹脂基材のより好ましい抵抗値は1×105〜1×108Ω・cmである。
The
この低抵抗樹脂基材に添加される導電剤としては、分子量30〜800、好ましくは分子量100〜500のイオン導電物質が用いられる。このイオン導電物質としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の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、ステアリルトリメチルアンモニウム等のオクタ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、ベンジルトリエチルアンモニウム、ベンジルトリブチルアンモニウム、変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム等のアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、アルキル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などの有機イオン導電物質;リチウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属又は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、ヨウ酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などの無機イオン導電性物質などが例示され、これらの1種又は2種以上を用いることができる。これらの中では、特に制限されるものではないが、4級アンモニウムの過塩素酸塩の1種又は2種以上が特に好ましく用いられる。 As a conductive agent added to the low-resistance resin base material, an ion conductive material having a molecular weight of 30 to 800, preferably a molecular weight of 100 to 500 is used. As this ionic conductive material, tetradecammonium, tetrabutylammonium, dodecyltrimethylammonium such as lauryltrimethylammonium, octadecyltrimethylammonium such as hexadecyltrimethylammonium, stearyltrimethylammonium, benzyltrimethylammonium, benzyltriethylammonium, benzyltributylammonium, modified Ammonium perchlorate such as aliphatic dimethylethyl ammonium, chlorate, hydrochloride, bromate, iodide, borofluoride, sulfate, alkyl sulfate, carboxylate, sulfonate, etc. Organic ionic conductive materials: lithium, sodium, calcium, magnesium and other alkali metal or alkaline earth metal perchlorates, chlorates, hydrochlorides, odors Salt, iodine salt, fluoroboric acid salts, trifluoromethyl sulfate, and inorganic ion-conductive material such as a sulfonic acid salt can be exemplified, it can be used alone or in combination of two or more thereof. Among these, although not particularly limited, one or more quaternary ammonium perchlorates are particularly preferably used.
抵抗調整層3は、帯電ローラ10の電気抵抗値を調整するものであり、該抵抗調整層3の抵抗値は上記弾性層2の抵抗値やローラに求められる抵抗値に応じて適宜設定されるが、通常は1×103〜1×108Ω・cm、特に1×105〜1×107Ω・cmとされる。この場合、上記導電剤としてのイオン導電性物質の配合量は、この抵抗値が達成される適量とされるが、通常は上記低抵抗樹脂基材100重量部に対して、0.1〜20重量部、特に1〜10重量部とすることが好ましく、本発明では、抵抗調整層3の基材樹脂として上記低抵抗樹脂基材を用いるため、このような比較的少ない配合量で上記適正な抵抗値の抵抗調整層3を容易に得ることができる。
The
この抵抗調整層3には、上記イオン導電物質の他に適宜な添加剤を配合することができ、例えば、オキサゾリン系,エポキシ系,メラミン系,グアナミン系,イソシアネート系,フェノール系等の架橋剤を用いる低抵抗樹脂基材に応じて適量配合することができ、また抵抗調整層3の目的を逸脱しない範囲で、造膜助剤、分散剤、増粘剤、レベリング剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。
In addition to the ionic conductive material, an appropriate additive can be added to the
抵抗調整層3の厚さは、弾性層2の厚さや帯電ローラ10の形態などに応じて適宜選定され、特に制限されるものではないが、通常は10〜500μm、特に50〜300μmとすることが好ましく、50μm未満であると、十分な抵抗値の調整を行うことが困難になる場合があり、一方300μmを超えると、相対的に弾性層の厚みが薄くなってローラ硬度が高くなってしまったり、必要以上にコストが高くなったりする場合がある。
The thickness of the
次に、表皮層4を形成する材料としては、公知のゴムや樹脂を用いることができ、特に制限されるものではないが、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、及びフッ素樹脂等が例示され、これらの1種又は2種以上を混合して用いることができる。これらの中では、フッ素樹脂が特に好ましく用いられ、フッ素樹脂を用いることにより、良好な低摩擦性及びトナー付着性(非付着性)を達成することができる。 Next, as a material for forming the skin layer 4, a known rubber or resin can be used, and is not particularly limited, but is a urethane-modified acrylic resin, polyurethane resin, acrylic resin, polyamide resin, and fluorine resin. Etc., and one or more of these may be used in combination. Among these, a fluororesin is particularly preferably used. By using the fluororesin, good low friction property and toner adhesion (non-adhesion) can be achieved.
このフッ素樹脂として具体的には、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン-エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等が例示される。 Specific examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer. And tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer, polyvinylidene fluoride, and polyvinyl fluoride.
また、この表皮層4を形成する樹脂中には、特に制限されるものではないが、導電剤を添加して表皮層の導電性(電気抵抗)を付与又は調整することができる。この場合、導電剤としては、特に制限はないが、各種電子導電剤や各種イオン導電剤やカーボンを用いることが好ましい。 Further, the resin forming the skin layer 4 is not particularly limited, but the conductivity (electric resistance) of the skin layer can be imparted or adjusted by adding a conductive agent. In this case, the conductive agent is not particularly limited, but various electronic conductive agents, various ionic conductive agents, and carbon are preferably used.
導電剤の添加量は、所望とする抵抗が得られるように適宜調整することができる。この場合、表皮層4の抵抗は、体積抵抗率1×104〜1×1012Ω・cm、特に1×106〜1×108Ω・cmとすることが好ましく、このような体積抵抗率を達成するように導電剤の添加量を調整することができ、導電剤としてカーボンを用いた場合の添加量は、通常、基材樹脂に対して1〜100phr、特に10〜70phr程度とされる。 The addition amount of the conductive agent can be appropriately adjusted so that a desired resistance is obtained. In this case, the resistance of the skin layer 4 is preferably 1 × 10 4 to 1 × 10 12 Ω · cm, particularly 1 × 10 6 to 1 × 10 8 Ω · cm. The addition amount of the conductive agent can be adjusted so as to achieve the rate, and the addition amount when carbon is used as the conductive agent is usually about 1 to 100 phr, particularly about 10 to 70 phr with respect to the base resin. The
なお、表皮層4を形成する樹脂組成物には、架橋剤、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の添加剤を必要に応じて添加することができる。 In addition, additives, such as a crosslinking agent, a thickener, a thixotropy imparting agent, and a structural viscosity imparting agent, can be added to the resin composition forming the skin layer 4 as necessary.
この表皮層4の厚さは、特に制限されるものではないが、通常1〜30μm、特に1〜20μmとすることができ、1μm未満であると、ローラの耐久性に劣る場合があり、一方20μmを超えると帯電特性に悪影響を与えたり表面にしわを生じたりするなど、良好な表面性が得られない場合がある。 The thickness of the skin layer 4 is not particularly limited, but is usually 1 to 30 μm, particularly 1 to 20 μm, and if it is less than 1 μm, the durability of the roller may be inferior, If it exceeds 20 μm, good surface properties may not be obtained, for example, the charging characteristics may be adversely affected or the surface may be wrinkled.
本実施形態により製造される帯電ローラ10は、上記弾性層2上に上記抵抗調整層3及び表皮層4を形成したものであるが、必要に応じて弾性層2と抵抗調整層3との間や抵抗調整層3と表皮層4との間に他の層を介在させることもできる。例えば、上記弾性層2と抵抗調整層3との間に両層を強固に接着させるために厚さ1〜50μm程度の接着層を設けることができる。この場合、接着層は、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂材料を含有する塗料をディピング法などにより弾性層2上に塗布することにより形成することができ、必要に応じて導電剤や他の添加剤を添加することもできる。
The charging
ラテックスを凝固させて層を形成する帯電ローラの製造方法の例として、抵抗調整層3にラテックス凝固法を適用した例を以下に説明する。図2は、この方法を用いて、帯電ローラ10を製造する工程を示す工程図であり、この製造工程は、シャフト1を準備して供給するシャフト供給工程21、シャフト1をインサートした金型にゴムもしくはウレタンフォームを注入して弾性層2を形成する弾性層成型工程22、弾性層2の半径方向外側にゴムラテックスをディップ凝固させて抵抗調整層3を形成する抵抗調整層形成工程24、抵抗調整層3の半径方向外側に塗料をディップして表皮層4を形成する表皮層形成工程26、および、表皮層を強制乾燥させる表皮層乾燥工程27を具え、最後の表皮層乾燥工程27を終えた帯電ローラ10は、次の工程、例えば、検査工程に移される。
As an example of a method for manufacturing a charging roller for coagulating latex to form a layer, an example in which the latex coagulation method is applied to the
抵抗調整層形成工程24は、図3に示す六つの工程よりなる。すなわち、まず、ラテックス下塗り工程24aで、水に乳濁したラテックスの液を収容するラテックスディップ槽に、シャフト1上に弾性層2が形成された帯電ローラを浸漬して、弾性層2の周面に、ラテックスを下塗りしたあと、凝固剤ディップ塗装工程24bで、凝固剤の溶液を収容する凝固液ディップ槽に、シャフト先端部および弾性層先端部よりなる帯電ローラ先端部がマスキングテープでマスキングされた弾性ローラを浸漬して、下塗り済の帯電ローラを浸漬して弾性層2の外側に凝固剤をディップ塗装して凝固剤層を形成する。ここで、下塗り用ラテックスは、凝固剤を弾性層2に接着させるための接着剤として機能する。ここで、ラテックス下塗り工程24aを設けずに、弾性層2の周面に直接、凝固剤をディップ塗装してもよく、ラテックス下塗り工程24aの要否は、ラテックス凝固法によって形成する層とその内側に隣接する層との接着性の良否によって決めることができる。
The resistance adjustment
凝固剤層の形成された帯電ローラに風をあてて常温乾燥させたあと、マスキングテープを剥がして帯電ローラ先端部を露出させ、次に、ラテックスディップ塗装工程24cで、これをラテックスのディップ槽に浸漬する。このとき、酸性の凝固剤とアルカリ製のラテックスとが酸アルカリ反応を起こすが、この酸アルカリ反応に伴ってラテックスはゲル化して凝固される。このように、このラテックス凝固法においては、凝固剤との反応によって抵抗調整層3が形成されるので、シャフト1の周りに形成する凝固剤層の断面形状を高精度に形成することが、高精度な抵抗調整層3を形成する上で重要であり、逆に、凝固剤層の厚さや断面寸法を変えることにより、抵抗調整層3の寸法を調整することができる。そして、凝固剤層の厚さや断面寸法を変えるには、凝固剤の濃度を変化させたり、ディップ槽からローラを引き上げる際の引き上げ速度などのディッピング条件を変えたりすればよい。
Air is applied to the charging roller on which the coagulant layer is formed and dried at room temperature, and then the masking tape is peeled off to expose the tip of the charging roller. Next, in the latex
ラテックスディップ塗装工程24cのあと、酸アルカリ反応で発生した水を除去するため、低温乾燥工程24dで、形成途中のローラの温度を、例えば40℃程度に保って乾燥させ、続いて、酸アルカリ反応で発生した塩を除去するため、洗浄工程24eで、薄い塩濃度の水でこれを洗浄する。この塩は、もしこれを除去しない場合には、異物として帯電ローラ内に残り、使用中に帯電ローラ表面に析出して感光体を汚染する原因となる。
After the latex
図4は、洗浄工程24eの前後における、帯電ローラの先端部を示す断面図であり、図4(a)は洗浄前、図4(b)は洗浄後のものを示す。この洗浄工程24eでは、塩のほか、未反応のラテックスも除去されるが、洗浄前の、帯電ローラ10Aの先端部では、弾性層2の周囲に延在する凝固剤層15の外側に、凝固反応済のラテックス層16が、図4(a)に示すように形成され、このラテックス層16は、凝固剤層15の半径方向外側だけではなく、凝固剤層15の端から軸方向外側にも張り出して形成されおり、さらにその外側に、凝固反応済のラテックス層16とシャフト1とを覆うように、塩や未反応のラテックス17が付着している。
4A and 4B are cross-sectional views showing the leading end of the charging roller before and after the cleaning step 24e. FIG. 4A shows a state before cleaning, and FIG. In this washing step 24e, unreacted latex is also removed in addition to salt, but the
洗浄工程24eでは、この塩や未反応のラテックス17を除去することにより、図4(b)に示すように、凝固反応済のラテックス層16だけを残して、シャフト1の先端部を露出させることができる。このシャフト部分の露出長さDaは、凝固剤層の長さ方向端部位置を、例えば、シャフト1の端からDbの位置というように設定することによって決めることができ、上記に説明した方法の場合は、マスキングテープの貼り付け位置によってこれを設定した例である。
In the cleaning step 24e, the salt and
凝固剤層15の長さ方向端部位置の設定方法としては、マスキングテープによる方法にほか、マスキングテープを貼らずに凝固剤をディップ塗装し、塗装後、帯電ローラ10Aの先端部の所定長さ部分を洗浄したり、拭き取ったりすることにより行うこともできる。
As a setting method of the position of the end portion in the length direction of the
さらに、凝固剤層の長さ方向端部位置の設定方法の他の例として、帯電ローラ10Aの先端部が必然的に塗装されてしまうディップ塗装に代えて、ロールコータで凝固剤を溶かした塗工液をシャフト表面にコーティングする方法を用いることもでき、この場合、長さ方向両端に塗装領域を設定することにより、凝固剤層15の長さ方向端部位置を設定することができる。
Furthermore, as another example of the method for setting the position of the end portion in the longitudinal direction of the coagulant layer, instead of dip coating in which the tip end portion of the charging roller 10A is inevitably painted, a coating in which the coagulant is melted with a roll coater. It is also possible to use a method of coating the surface of the shaft with the working fluid. In this case, the position of the end in the length direction of the
洗浄工程24eのあと、帯電ローラ10Aを高温乾燥工程24fに移送して抵抗調整層3の形成を完了するが、この工程では、水分を蒸発させること以外に、ラテックスを加硫することが行われ、そのため、例えば70〜80度程度の高温下で乾燥を行う。
After the cleaning step 24e, the charging roller 10A is transferred to the high temperature drying step 24f to complete the formation of the
このラテックスディップ塗装工程24cの塗料の調整例として、下記(塗料調整例A)および(塗料調整例B)に示したものを例示することができ、この場合、凝固剤ディップ塗装工程24bにおけるラテックス凝固液の例は、凝固剤(コールラテックス93:川口化学工業(株)製):50質量部、およびメタノール:50質量部、を攪拌羽根により混合して凝固液を調整したものをあげることができる。
Examples of the adjustment of the coating material in the latex
(塗料調整例A)
ゴムラテックス(JSR0561:JSR(株)製):100質量部、カーボンブラック(MA100:三菱化学(株)製):10質量部、コロイド硫黄(コロイド硫黄:細井化学工業(株)製):2質量部、および、増粘剤(SNシックナーA−815:サンノプコ(株)製):1質量部、を攪拌羽根により混合する。
(Paint adjustment example A)
Rubber latex (JSR0561: manufactured by JSR Corporation): 100 parts by mass, carbon black (MA100: manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.): 10 parts by mass, colloidal sulfur (colloidal sulfur: manufactured by Hosoi Chemical Co., Ltd.): 2 parts by mass Part and a thickener (SN thickener A-815: manufactured by San Nopco Co., Ltd.): 1 part by mass are mixed with a stirring blade.
(塗料調整例B)
ゴムラテックス(JSR0561:JSR(株)製):100質量部、カーボンブラック(MA100:三菱化学(株)製):10質量部、コロイド硫黄(コロイド硫黄:細井化学工業(株)製):2質量部、および、起泡剤(FR25:花王(株)製):0.5質量部、を高速泡立て攪拌機により混合、フォーム密度0.4g/cm3のフォーム塗料を調整する。
(Paint adjustment example B)
Rubber latex (JSR0561: manufactured by JSR Corporation): 100 parts by mass, carbon black (MA100: manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.): 10 parts by mass, colloidal sulfur (colloidal sulfur: manufactured by Hosoi Chemical Co., Ltd.): 2 parts by mass parts, and, foaming agents (FR25: manufactured by Kao Corp.): 0.5 part by mass, mixing the high Hayaawa freshly stirrer, to adjust the form paint foam density 0.4 g / cm @ 3.
なお、以上の配合例において、導電剤としてカーボンブラックを用いたがこの代わりにイオン導電剤を用いても何ら支障はない。 In the above formulation examples, carbon black is used as the conductive agent, but there is no problem even if an ionic conductive agent is used instead.
抵抗調整層3の厚さが例えば300μmの場合、従来のディップ塗装では、塗料をディップする工程とこれを乾燥させる工程とをそれぞれ5〜10回程度ずつ繰り返す必要があったが、以上のように、ゴムラテックスを凝固させて抵抗調整層3を形成することにより、これを一回のディップ操作で済ませることができ、生産性を大幅に向上させることができる。
When the thickness of the
帯電ローラは、感光ドラムに押圧される際長さ方向に均一な当たり面を形成することが重要で、そのため、長さ方向中央部が端部よりも径の大きいクラウン形状をなすのが好ましいが、図5は、抵抗調整層13の長さ方向中央部を両端部より厚くすることにより、断面をクラウン状に形成した帯電ローラ20を示す断面図であり、図において、シャフト1の周りに形成された弾性層12、および、表皮層14の厚さは長さ方向にわたって均一に形成される。
It is important for the charging roller to form a uniform contact surface in the length direction when pressed against the photosensitive drum. Therefore, it is preferable that the center portion in the length direction has a crown shape having a diameter larger than that of the end portion. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the charging
図6は、凝固剤の溶液中からシャフト1を引き上げて抵抗調整層13を形成する途中の状態を示す凝固剤ディップ槽9の側面図であり、ハンガー8に吊るされた、弾性層12を形成済のシャフト1を凝固剤溶液6から引き上げる時の引き上げ速度を、引き上げ位置に応じて変化させることにより、抵抗調整層13となる凝固剤溶液の付着量を、長さ方向中央部で厚く両端部で薄くなるよう制御して、凝固剤の断面形状をクラウン状に形成し、その後、クラウン状に凝固剤が付着したローラをラテックスに浸漬して、抵抗調整層13を断面クラウン状に仕上げることができる。この場合、表皮層14の厚さを長さ方向に変化させる必要がなく、もし、表皮層14の厚さを、長さ方向中央部で厚く端部で薄くしてクラウン形状の弾性ローラ20を形成した場合に、表皮層14が薄肉の層であるがゆえに発生する可能性のある、電気的特性の長さ方向にバラツキを防止することができる。
FIG. 6 is a side view of the coagulant dip tank 9 showing a state in the middle of forming the
以上、帯電ローラ10、20を例にとって帯電ローラの製造方法について説明したが、これ以外の弾性ローラについても、その所要の層を、ゴムラテックスを凝固させて形成することができ、同様の効果を得ることができる。
As described above, the charging roller manufacturing method has been described by taking the charging
この弾性ローラの製造方法は、帯電ローラの他、電子写真装置に用いられる、複数の層よりなる高精度のゴムもしくは樹脂製のローラに適用することができる。 This elastic roller manufacturing method can be applied to a roller made of a plurality of layers and made of high-precision rubber or resin used in an electrophotographic apparatus, in addition to a charging roller.
1 シャフト
2、12 弾性層
3、13 抵抗調整層
4、14 表皮層
6 溶液
7 形成途中の弾性層
8 ハンガー
9 凝固剤ディップ層
10、10A 帯電ローラ
15 凝固剤層
16 凝固反応済のラテックス層
17 未反応のラテックス 21 シャフト供給工程
20 帯電ローラ
22 弾性層成型工程
24 抵抗調整層ディップ塗装工程
24a ラテックス下塗り工程
24b 凝固剤ディップ塗装工程
24c ラテックスディップ塗装工程
24d 低温乾燥工程
24e 洗浄工程
24f 低温乾燥工程
26 表皮層ディップ塗装工程
27 表皮層乾燥工程
DESCRIPTION OF
Claims (7)
弾性層の外側に配置された層のうち、少なくとも一つの層を、ゴムラテックスを凝固させて形成し、
ゴムラテックスを凝固させて前記層を形成する工程は、所定厚さ凝固剤よりなる凝固剤層を形成する工程と、この凝固剤層の周囲にゴムラテックスをディップ塗装してゴムラテックスを凝固させる工程とを具え、凝固剤層を形成する前記工程において凝固剤の厚さを変えることにより、ゴムラテックスよりなる層の厚さを調整する弾性ローラの製造方法。 In the method for producing an elastic roller in which one or more layers are arranged outside the elastic layer provided around the shaft,
Of the layers arranged outside the elastic layer, at least one layer is formed by coagulating rubber latex ,
The step of coagulating rubber latex to form the layer includes a step of forming a coagulant layer made of a coagulant having a predetermined thickness, and a step of dip-coating the rubber latex around the coagulant layer to coagulate the rubber latex. A method of manufacturing an elastic roller, wherein the thickness of the layer made of rubber latex is adjusted by changing the thickness of the coagulant in the step of forming the coagulant layer.
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