JP4553156B2 - 帯電ローラの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター等における静電潜像プロセスで、感光体等の被帯電体を帯電させる場合に好適に用いられる帯電ローラの製造方法に関する。

従来、複写機、プリンター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、光の当たっ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、トナーの付着によるトナー像の形成、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。

この場合、最初の感光体を帯電させる操作は、コロナ放電方式が一般的に採用されてきた。しかしながら、このコロナ放電方式は６〜１０ｋＶもの高電圧印加が必要とされるため、機械の安全保守の観点から好ましくないものである。また、コロナ放電中にオゾン、ＮＯ_x等の有害物質が発生するため、環境上の問題もある。

このため、コロナ放電に比べて低い印加電圧で帯電を行うことができ、かつ、オゾン等の有害物質の発生を抑制することができる帯電方式への取り組みがなされており、新たな帯電方式として、電圧を印加した帯電用部材を感光体等の被帯電体に所定の圧力で接触させることにより、被帯電体を帯電させる接触方式による方法が提案されている。

この場合、この接触帯電方式で使用される帯電部材としては、例えばゴムやウレタンフォーム等の弾性層の表面に、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、更にその上にアクリル、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。

上記抵抗調整層や表皮層は、通常、これらの層を形成する樹脂を溶解した塗料にローラを浸漬して乾燥させるディッピング法により形成されるが、均一な高画質を得るためには、これらディッピングによる塗料の塗布が均一に行われることが重要であり、そのためにはディッピング処理時の温度や送風条件の管理など、処理条件の適正化が重要である。

ところで、帯電ローラの表面に塗料を塗布するディップ工程においては、塗布された塗膜を乾燥させる必要がある。しかし、従来、その乾燥は、自然乾燥にまかせられるか、塗料塗布後のローラを、ハンガーに吊り下げた状態で、横方向から風をあてることが一般的であった、しかし、その風のあたり方は、すべてのハンガーもしくはローラに対して均一ではなく、風上側と風下側とではローラの乾燥時間に差があった。しかも横方向から風をあてる場合、１本のローラに関しても風上側と風下側とで乾燥時間に差が生じ、塗膜が不均一になる原因となる。

この場合、塗膜の厚さがローラの全表面で均一となり、かつ塗料が均一に乾燥しないと、画像上の問題が生じる。塗料の乾燥が遅い場合には、塗料ダレを生じ、垂直となっているローラの風下側の下端縁に厚肉の液だまりが生じ、製品として使用することができなくなる。

上記のように、１つのハンガーに多数のローラを吊し、一度に多数のローラに対してディッピング処理を施し、これに送風して乾燥を行う場合には、これらすべてのローラに、一定の風速で空気流を当てることが、品質上、また生産性の上できわめて重要である。

従って、複数のローラを一度にディップした後、送風して乾燥を行う場合に、全ローラに均一に空気流を供給して、乾燥条件のバラツキによる性能低下、或いは生産性の低下を確実に防止する方策が望まれる。

なお、本発明に関連する先行技術文献としては下記のものが挙げられる。
特開２０００−０５６５３９号公報 特開平０５−２５３５２０号公報 特開平１０−２４２６１８号公報 特開平０４−０２７４６３号公報 特開昭５８−０１７８７４号公報 特開昭５２−１２８９３３号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ディッピング法により塗膜を形成する際のローラについての乾燥条件の問題による帯電ローラの性能低下や生産性の低下を解消して、良好な性能を有する帯電ローラを生産性よく得ることができる帯電ローラの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、塗料塗布後の乾燥条件について、ディッピング処理によって表面に塗膜を形成させた複数のローラを、ほぼ垂直方向に向けて吊支して送風することにより塗膜の乾燥を行う場合に、これらローラの下方から上方に向けて送風を行って塗膜を乾燥させることにより、均一な塗膜を確実に得ることができ、高品質な帯電ローラが確実に得られることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明は、ローラを塗料ヘディップさせることによって、ローラ表面に塗膜を形成させる工程を含む帯電ローラの製造方法において、上記ディッピング処理によって表面に塗膜を形成させた複数のローラを、ほぼ垂直方向に向けて吊支し、かつそれらの下方から上方に向けて送風して、塗膜を乾燥させることを特徴とする帯電ローラの製造方法を提供する。

本発明の製造方法は、ローラを塗料ヘディップさせることによって、ローラ表面に塗膜を形成する際に、塗膜乾燥時の送風条件を適正管理するものである。そして、本発明の製造方法によれば、塗料の液だれや膜厚の不均一のような、製造上の不良を生じることなく、高品質な帯電ローラを確実かつ安定的に得ることができるものである。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明にかかる帯電ローラの製造方法は、ローラを塗料ヘディップさせることによって、ローラ表面に塗膜を形成させる工程を含むものであり、ディッピング処理によって表面に塗膜を形成させた複数のローラに送風して塗膜の乾燥を行う場合に、その送風条件を適正管理するものである。

本発明の製造方法において、ローラの表面に形成される塗膜を構成する樹脂としては、架橋性樹脂が好適である。ここで、架橋性樹脂とは、熱や触媒、空気、湿気、電子線などにより自己架橋する樹脂、あるいは架橋材や他の架橋性樹脂との反応により架橋する樹脂をいう。

上記架橋性樹脂には、必要に応じて、触媒や架橋材が加えられる。触媒としては、過酸化物などのラジカル触媒、塩基触媒、酸触媒などが挙げられる。また、架橋材としては、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、ポリアルデヒド化合物、ポリアミン化合物、ポリエポキシ化合物などが挙げられる。

本発明の製造方法において、ディッピング処理に用いられる塗料は、特に制限されず、形成する塗膜の種類に応じて適宜選択され、上記架橋性樹脂等を溶媒に溶解した塗料が用いられるが、特に水系塗料を用いた場合に発明の効果が顕著である。これは、水系塗料の場合、ローラをディッピング処理する際に、塗料の液だれが問題となりやすく、本発明の製造方法を用いる意義が大であるからである。なお、油系塗料のように乾燥性に優れた塗料は、水系塗料を用いた場合ほど液だれを生じることはないが、本発明の製造方法を用いる意義は十分にある。

上記水系塗料としては、特に制限されるものではないが、ウレタン系、アクリル系、エマルジョン系のいずれかのものを使用することが好ましく、これら水系塗料を用いた場合に、本発明の方法を実施したときの効果が大きい。

なお、油系塗料を用いる場合、その塗料の調製に用いられる溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、酢酸エチルなどのエステル系溶媒、イソプロピルエーテルなどのエーテル系溶媒、及びこれらの混合物などが挙げられる。

上記塗料を塗布するローラは、ソリッド状のゴム又はウレタンゴム、あるいはウレタンフォーム等の発泡体からなる弾性層を具備したものであることが、画像形成上好ましく、この弾性層上に本発明により１層又は複数層の塗膜層を形成することができる。

帯電ローラを導電性を有するものとする場合には、上記弾性層や塗膜を形成する塗料に導電剤を添加することができる。

上記導電剤には、イオン導電剤と電子導電剤とがある。イオン導電剤としては、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ミニウム等のオタ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、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、ヨウ素酸塩、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剤；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、ヨウ素酸塩、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剤などが挙げられる。

また、電子導電剤としては、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ブラック；ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボンブラック；酸化カーボンブラック等のインク用カーボンブラック；熱分解カーボンブラック；グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅等の金属；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などが挙げられる。

ローラの弾性層として発泡体を用い、その発泡体原料がポリウレタン等の場合には、上記導電剤の他に、無機炭酸塩等の充填材、シリコーン整泡剤や各種界面活性剤等の整泡剤、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを添加することができる。

上記シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分からなるものが特に好ましい。この場合、ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。

上記界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。

発泡体を原料として帯電ローラの弾性層を製造するには、メカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法などがあるが、本発明においては、メカニカルフロス法を用いることが好ましい。

メカニカルフロスにより発泡体ローラを製造するには、あらかじめ金属製等のシャフトを配置し、予熱した内面が円筒状の金型に、機械的攪拌により発泡させた発泡体原料を注入し、反応硬化させるか、あるいは金型に発泡体原料を注入し、不活性ガスを混入しながら、かつ機械的攪拌を加えながら反応硬化させればよい。
ここで、メカニカルフロス法において用いられる不活性ガスは、例えばポリウレタン反応の場合、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のポリイソシアネートと反応しない気体が挙げられる。

本発明にかかる帯電ローラの製造方法は、上記弾性層を具備したローラを上記塗料にディップして表面に塗料を塗布し、これを乾燥する場合に、上記ディッピング処理によって表面に塗膜を形成させた複数のローラを、ほぼ垂直方向に向けて吊支し、かつそれらの下方から上方に向けて送風して、塗膜を乾燥させるものである。

垂直に吊支した複数のローラに下方から送風する方法としては、複数のローラをハンガーに吊支し、その下方に、均一速度の空気流を送るための送風チャンバーを配置して、下方から上方へと送風する方法が好適に採用される。

より具体的には、例えば図１及び図２に示したように、複数（図では４０本）のローラ１１を、前後左右に並べたハンガー１２のそれぞれに、前後左右に等間隔をもって並ぶようにして垂直に吊り下げ、これらローラ１１の下方に多数の送気口（図示せず）を有する送風チャンバー２３を配設し、送風チャンバー２３から噴出される空気流を、全ローラ１１の下方から、可及的に均一に吹き当てて、ローラ１１表面の塗料を乾燥させればよい。

ここで、上記送風チャンバー２３は、例えば単なる扇風機型の上向きの送風機の上部に、整流板やフィルターを設けたものを用いることができ、また送風機を小型として多数設けたりすることによって、送風口から均一な風を送りうるものとすることができる。この場合、図１及び２に示したように、複数のセンサー２４などを使用して、風速の測定と、その調整を行うようにするのが望ましい。

また、ハンガー１２に吊されたすべてのローラ１１に均一に空気流を当てる必要があるので、送風チャンバー２３はできるだけ大型のものであることが好ましく、又は小型の送風チャンバーを多数設けることが好ましい。小型の送風チャンバーを多数設ける場合には、ローラの大きさなどにもよるが、少なくともローラ５本に対して、１つ以上の送風チャンバーを用いることが好ましい。このようにすると、ローラ１１各部に対する空気流の吹き付けがほぼ均一となり、乾燥に要する時間、及びローラ各部の乾燥の度合いを、ほぼ一定とすることができる。

ここで、本発明の製造方法では、ハンガー等に吊り下げられて垂直に配置されたローラの下方から送風を行って、乾燥を行うものであるが、この場合、空気流をローラ全面に均等に当てることが重要であり、具体的には、風速１．５ｍ／ｓ以下の所定流速でローラの各部に当たる空気流の速度のばらつきを、±０．１ｍ／ｓの範囲（または±１０％の範囲）とすることが好ましく、より具体的にはローラの各部に当たる空気流の風速を０．９〜１．１ｍ／ｓの範囲に保つようにすることが好ましい。この場合、空気流の速度が大きすぎると、乾燥が急速に進みすぎ、塗料の表面だけに膜が張った生乾きの状態になってしまい、また空気流の速度が小さいと、乾燥が遅すぎて、垂直状態のローラの下部に塗料がたれて溜まり、いわゆる液だれの状態となる場合がある。

以下、実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
ソリッドゴムからなる帯電ローラに、水系塗料であるアクリル塗料をディッピング処理した。

この場合、図１及び図２に示すように、４０本のローラ１１を、前後左右に並ぶ４個のハンガー１２のそれぞれに、５本ずつを前後２列とした１０本を１ユニットとし、垂直状態として、かつ前後左右に等間隔をもって並ぶようにして吊り下げた。ローラ１１の下方には、多数の送気口（図示せず）を有する送風チャンバー２３が配設され、この送風チャンバー２３から噴出する空気流を、全ローラ１１の下方から、風速１．０ｍ／ｓで可及的に均一に吹き当てて、ローラ１１の表面の塗料を乾燥させた。またこのとき、前後に並ぶローラ１１の列の間に、ほぼ等間隔として、９箇所の測定ポイントＡ〜Ｉを設け、各測定ポイントＡ〜Ｉに配設した風速計２４で垂直状態のローラの下部に当たる気流の速度を測定した。更にその際、ローラ１１の一部に塗料のだれが生じたか否か、またローラ１１表面の塗膜の膜厚に差が生じたか否かを観測した。

上記９箇所の測定ポイント（Ａ）〜（Ｉ）において、測定された風速、及び図２におけるＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ，ＲＥ，ＲＦ，ＲＧ，ＲＨ，ＲＩの各ローラについて、液だれ及び円周方向膜厚差の有無を表１に示す。

表１の結果から、次のようなことが判明した。空気流の速度が、０．８ｍ／ｓ以下（ばらつき−０．２ｍ／ｓ）のときには、各ローラ１１の上部に空気流が十分にあたらないため、乾燥が遅く、液だれが生じた。空気流の速度が、１．２ｍ／ｓ以上（ばらつき＋０．２ｍ／ｓ）になると、塗膜の表面は、急速に乾燥したが、塗膜の内部までは十分に乾燥せず、表面だけが乾いた生乾きの状態となったり、ローラの上部の風が乱流を生じ、横風の場合と同様に、個々のローラの上部に乾燥むら、それに伴う膜厚の変動のあるローラが得られる場合があった。

本発明にかかる製造方法の乾燥時の状況を示す乾燥装置の正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１１ ローラ
１２ ハンガー
２３ 送風チャンバー
２４ 測定ポイント（風速計）

Claims (5)

1. ローラを塗料ヘディップさせることによって、ローラ表面に塗膜を形成させる工程を含む帯電ローラの製造方法において、上記ディップ操作によって表面に塗膜を形成させた複数のローラを、垂直方向に向けて吊支し、かつそれらの下方から上方に向けて送風して、塗膜を乾燥させることを特徴とする帯電ローラの製造方法。
2. 各ローラにあたる風の風速が、均一になるように送風する請求項１記載の帯電ローラの製造方法。
3. 個々のローラにおける軸方向任意個所で、ローラの外周面に沿って流れる風の風速が、ローラの円周上のどの位置においても均一となるように送風する請求項１又は２記載の帯電ローラの製造方法。
4. 風速の変動値を、±０．１ｍ／ｓ以内とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の帯電ローラの製造方法。
5. 風速を、１．５ｍ／ｓ以下の所定速度で、一定とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の帯電ローラの製造方法。

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