導電性ローラおよびその製造方法
【課題】弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保できる導電性ローラおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】シャフト１と、シャフト１の外周に形成された弾性層２と、弾性層２の外周面に形成された表層３と、を備える導電性ローラ１０である。弾性層２が、樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布後乾燥させ、加熱により樹脂製マイクロバルーンを膨張させて形成され、表層３が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成されてなる導電性ローラ１０およびその製造方法である。弾性層２の水系塗料は、架橋剤を含有することが好ましい。
【解決手段】シャフト１と、シャフト１の外周に形成された弾性層２と、弾性層２の外周面に形成された表層３と、を備える導電性ローラ１０である。弾性層２が、樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布後乾燥させ、加熱により樹脂製マイクロバルーンを膨張させて形成され、表層３が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成されてなる導電性ローラ１０およびその製造方法である。弾性層２の水系塗料は、架橋剤を含有することが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）およびその製造方法に関し、詳しくは、電子写真方式を用いた画像形成装置における現像、帯電、転写（トナー供給、クリーニング）等の各種用途に用いられるローラ部材、特には、現像ローラまたは帯電ローラとして好適な導電性ローラおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与したローラが用いられている。
【０００３】
従来、これら現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ（トナー供給、クリーニング）等として用いられるローラ部材としては、軸の外周に、導電剤を配合することにより導電性を付与した導電性のゴムや高分子エラストマー、高分子フォーム等からなる弾性層を形成した構造を基本構造として、所望の表面粗さや導電性、硬度などを得るために、その外周に一層または複数層の塗膜を設けたものが使用されている。
【０００４】
また、特許文献１には、気孔を利用することで周長の増大による色ずれを抑制することを目的として、芯金上に圧縮層を有し、該圧縮層に気孔を形成するためにマイクロバルーンを注入する技術が開示されている。さらに、特許文献２には、弾性に優れた種々の体積抵抗値のローラを得ることを目的として、表面近傍が低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体を含有する高分子材料からなり、その表面層の樹脂製球体の一部をカットしたローラが開示されている。さらにまた、特許文献３には、熱伝導率の安定した、硬度変化や外径変化が小さい高耐久性の定着器用ローラを提供することを目的として、芯金の周面に樹脂製マイクロバルーンを含有するシリコーンゴム弾性層を少なくとも１層設けた定着器用ローラが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５９８５２号公報（特許請求の範囲、段落［００１７］等）
【特許文献２】特許第３５４４８０２号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００２−２６８４３４号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３記載の技術は、いずれもシームレスチューブ、発泡体、シリコーンゴム等の固体の中に、気孔もしくは樹脂製マイクロバルーンを埋め込んだものであるため、ある程度以上の層の厚みが必要である。このため、特許文献１〜３記載の技術では弾性層等の厚みを薄くすることができず、近年、要望が強くなってきているプリンタの小型化に欠かせない「ローラの小型化」という課題が達成できない。
【０００７】
また、「ローラの小型化」のためには、ローラ径を小さくすること、特に弾性層の厚みを小さくすることが必須であり、その対策として、シームレスチューブ、発泡体、シリコーンゴム等の固体をシャフトに積層するのではなく、水系塗料をシャフトに塗布した後に乾燥させる手法が考えられる。しかしながら、塗料の塗布のみで弾性層の膜厚を確保するには、何回も塗装を繰り返さなければならないという問題がある。さらに、弾性層の膜厚が薄いとシャフトと感光ドラム間で放電が発生し、感光ドラムを破壊したり帯電不良を起こしたりするおそれがある。また、ローラを製造する際に、金型や研磨で形状作製を行うことが一般的に行われているが、金型を使用する場合は、形状変更するためには金型そのものを変更しなければならず、時間、手間、コストがかかる。さらに、研磨を行う場合は形状の変更は比較的容易にできるものの、研磨時間がかかるために量産時には多くの研磨機が必要になり、設備投資コストがかかるという問題がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、適正な弾性層の厚みを容易に確保できる導電性ローラおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を弾性層に使用することで、適正な弾性層の厚みを容易に確保できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の導電性ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える導電性ローラにおいて、
前記弾性層が、樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布後乾燥させ、加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させて形成され、
前記表層が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の導電性ローラは、前記弾性層の水系塗料が、架橋剤を含有することが好ましい。また、本発明においては、加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させる前の弾性層の厚みに対する、加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させた後の弾性層の厚みの比が、１．２以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明の導電性ローラの製造方法は、シャフトの外周に樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布する塗布工程（Ａ）と、
該塗布工程（Ａ）後、前記樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以下の温度で乾燥させる乾燥工程（Ｂ）と、
該乾燥工程後、前記樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以上の温度で加熱して前記樹脂製マイクロバルーンの膜を膨張させる膨張工程（Ｃ）と、
該膨張工程（Ｃ）後、水系塗料を塗布して乾燥する塗布乾燥工程（Ｄ）と、を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の導電性ローラの製造方法は、前記塗布工程（Ａ）の水系塗料が、架橋剤を含有し、前記膨張工程（Ｃ）と前記塗布乾燥工程（Ｄ）の間に、前記架橋剤の反応温度以上の温度に加熱して架橋する架橋工程（Ｅ）を有することが好ましい。また、本発明においては、前記塗布工程（Ａ）と、前記乾燥工程（Ｂ）とを繰り返し行うことが好ましい。さらに、本発明においては、前記膨張工程（Ｃ）前の弾性層の厚みに対する、前記膨張工程（Ｃ）後の弾性層の厚みの比は、１．２以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、適正な弾性層の厚みを容易に確保できる導電性ローラおよびその製造方法を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す断面図である。本発明の導電性ローラ１０は、シャフト１と、シャフト１の外周に形成された弾性層２と、弾性層２の外周面に形成された表層３と、を備える。
【００１７】
また、図２は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す拡大断面図である。本発明においては、弾性層２が樹脂製マイクロバルーン４を含有する水系塗料を塗布後乾燥させ、加熱により樹脂製マイクロバルーン４を膨張させて形成され、表層３が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成されてなることが肝要である。シームレスチューブ、発泡体、シリコーンゴム等の固体をシャフトに積層して弾性層２を形成するのではなく、樹脂製マイクロバルーン４を混合した水系塗料を塗布後乾燥し、膨張させて弾性層２を形成することで、容易に適切な膜厚を確保できる。
【００１８】
また、本発明の導電性ローラは、弾性層２の形成に使用する水系塗料が、架橋剤を含有していることが好ましい。かかる水系塗料に架橋剤を入れることにより、圧縮永久歪が良好となる。ここで、圧縮永久歪とは、例えば、弾性層２に圧力を加え続けた後に力を解放することで、どの程度元の形に戻るかというものを示すものである。
【００１９】
次に、本発明の導電性ローラの製造方法について説明する。
本発明の導電性ローラの製造方法は、シャフトの外周に樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布する塗布工程（Ａ）と、塗布工程（Ａ）後、樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以下の温度で乾燥させる乾燥工程（Ｂ）と、乾燥工程（Ｂ）後、樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以上の温度で加熱して樹脂製マイクロバルーンの膜を膨張させる膨張工程（Ｃ）と、膨張工程（Ｃ）後、水系塗料を塗布して乾燥する塗布乾燥工程（Ｄ）と、を有するものである。水系塗料を使用することでシャフト１上に塗料を薄く塗ることができ、さらに樹脂製マイクロバルーンを膨張させることで、弾性層２の膜厚を容易に適切な厚みに確保することができる。
【００２０】
本発明の導電性ローラの製造方法においては、塗布工程（Ａ）の水系塗料が、架橋剤を含有し、膨張工程（Ｃ）と塗布乾燥工程（Ｄ）の間に、架橋剤の反応温度以上の温度に加熱して架橋する架橋工程（Ｅ）を有することが好ましい。架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも高温となるように架橋剤と樹脂製マイクロバルーンを選択することで、膨張と圧縮永久歪みを両立させることができる。具体的には、まず架橋剤反応温度未満樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以上の温度で加熱し、樹脂製マイクロバルーンを膨張させ、その後架橋剤反応温度に以上に加熱して架橋反応を進行させて、圧縮永久歪み性能を向上させる。なお、架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも高温となるように架橋剤と樹脂製マイクロバルーンを選択した場合、通常の昇温過程で上記条件を満たすことが可能であるが、架橋剤反応温度以上で樹脂製マイクロバルーンを膨張させようとすると架橋反応と樹脂製マイクロバルーンの膨張が同時進行するため、膨張率制御が難しくなるおそれがある。また、架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも低温となるように架橋剤と樹脂製マイクロバルーンを選択すると、架橋反応が先に進行し、膨張が進まないため好ましくない。
【００２１】
また、本発明の導電性ローラの製造方法は、塗布工程（Ａ）と、乾燥工程（Ｂ）と、を繰り返し行うことが好ましい。塗布工程（Ａ）〜膨張工程（Ｃ）を繰り返すこともできるが、塗布工程（Ａ）および乾燥工程（Ｂ）を繰り返して重ね塗りしてから膨張工程（Ｃ）で加熱膨張させる方法のほうがより良好な膨張率を得ることができる。また、塗布工程（Ａ）および乾燥工程（Ｂ）を数回繰り返し、ある程度の膜厚にしてから、樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以上の温度で加熱して樹脂製マイクロバルーンの膜を膨張させることで、初期対比１．１〜２倍の膜厚を確保することができる。
【００２２】
本発明においては、塗布工程（Ａ）および乾燥工程（Ｂ）の繰り返し回数としては、特に限定されないが、好ましくは、２〜９回、さらに好ましくは、３〜８回、さらにより好ましくは、４〜７回である。従来の水系塗料を重ね塗りする場合には膜厚１ｍｍを確保するために、１０回以上の塗装が必要であったが、本発明においては、例えば、樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を５〜６回繰り返すことで膜厚１ｍｍを確保できる。
【００２３】
本発明において、樹脂製マイクロバルーン４を含有する水系塗料に使用できる樹脂製マイクロバルーン４としては、コアに低沸点液体を内包し、シェル（外殻）は熱可塑性樹脂で構成されているものであれば特に限定されず、例えば、ＥＸＰＡＮＣＥＬ ４６１ＤＵ２０（ＡＫＺＯ ＮＯＢＥＬ社製、コア：イソブタン、シェル：ポリ塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合物）、ＥＸＰＡＮＣＥＬ ０３１ＷＵＦ４０（ＡＫＺＯ ＮＯＢＥＬ社製、コア：イソブタン、シェル：メタクリル酸−アクリロニトリル共重合物）、マツモトマイクロスフェアーＦ−３６（松本油脂製薬（株）製、コア：イソブタン、シェル：ポリ塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体）、マツモトマイクロスフェアーＦ−５０（松本油脂製薬（株）製、コア：イソブタン、シェル：メチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合物）等を挙げることができる。
【００２４】
従来発泡剤として熱分解型の発泡剤が知られているが、水系塗料に配合すると水分と反応して発泡機能・膨張機能を失ってしまう。これに対し、樹脂製マイクロバルーン４は水系塗料中で安定であるため、配合後に経時変化を起こすことがなく、加熱するまで膨張能力を維持できる。
【００２５】
また、樹脂製マイクロバルーン４を膨張させた場合、均一に膨張するため、塗装で作製した形状を維持したまま、弾性層を得ることができる。金型や研磨での形状制御と比較して、樹脂製マイクロバルーン４を含有する水系塗料でも同様に形状を制御できる。さらに、樹脂製マイクロバルーン４を含有する水系塗料を膨張させることで、材料費のコストダウンを図ることができ、例えば、２倍膨張で材料費は約１／２にすることができる。
【００２６】
本発明において、弾性層２で使用できる水系塗料と表層３で使用できる水系塗料の違いは、弾性層２で使用できる水系塗料が樹脂製マイクロバルーン４を含有する点で異なっているだけであり、以下の水系塗料をそれぞれ使用でき、弾性層２で使用できる水系塗料と表層３で使用できる水系塗料は全く同一の組成であっても、異なっていてもよい。なお、本発明では水系塗料を使用しているため、溶媒系と比較して環境に与える影響は極めて少なくできる。
【００２７】
本発明のローラに使用できる水系塗料としては、例えば、ゴム系、ウレタン系およびアクリル系からなる群から選択されるいずれか１種または２種以上を挙げることができる。ゴム系としては、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のラテックス、ウレタン系としては、エーテル系、エステル系等のエマルジョンやディスパージョン、アクリル系としては、アクリル、アクリルスチレン等のエマルジョンを好適に用いることができる。
【００２８】
本発明のローラに使用できる水系塗料としては、水系アクリル樹脂が好適である。水系アクリル樹脂としては、アクリロニトリルとｎ−ブチルアクリレートとを必須成分とし、任意にその他のモノマーを含むものが好ましい。その他のモノマーとしては、エチルアクリレート、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。アクリロニトリルおよびｎ−ブチルアクリレートを必須成分とするのは、これらが弾性（セット性）の向上に寄与するためであり、かかる観点からは、可能な限りｎ−ブチルアクリレート量を増量し、他の成分を減量するとともに、必須成分以外のその他のモノマー成分のモノマー比率を減らすことが好ましい。一方、アクリロニトリルの比率を高めすぎると、弾性層等が硬くなってしまうため好ましくない。したがって、必須成分であるアクリロニトリルとｎ−ブチルアクリレートとのモノマー比率は、モル比で１〜２５：９９〜７５、特には５〜２０：９５〜８０の範囲内とすることが好ましい。
【００２９】
また、上記水系アクリル樹脂は、分子中に活性水素を有する基を含んでいることが好ましい。活性水素を有する基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基等が挙げられるが、好適にはカルボキシル基である。本発明において、かかる活性水素を有する基を含むモノマーの比率は、全モノマー量の３〜６％の範囲内とすることが好ましい。本発明においては、活性水素を有する基を含むモノマーの比率をこの範囲内とすることで、表面酸価が１０ｍｇ／ｇ以上、例えば１０〜２０ｍｇ／ｇに調整された水系アクリル樹脂を好適に用いることができる。
【００３０】
本発明のローラ用いることができる水系塗料としては、例えば、アクリロニトリル−アクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸−メタクリル酸グリシジル共重合物の水性エマルション（高圧ガス工業（株）製、架橋温度１３０℃）、ウレタンエマルション（第一工業製薬（株）製）、Ｌ２００１（ＳＢラテックス、旭化成ケミカルズ（株）製）、モビニール８０１（酢酸ビニルエマルション、日本合成化学工業（株）製）、モビニール１８６Ｅ（エチレン−酢酸ビニルエマルション、日本合成化学工業（株）製）、モビニール９３７Ｆ（アクリル酸−スチレンエマルション、日本合成化学工業（株）製）等を挙げることができる。
【００３１】
本発明において用いることができる架橋剤としては、架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも高温となるようなものであれば特に限定されないが、例えば、エポクロス（（株）日本触媒製、オキサゾリン基含有スチレン−アクリル共重合物）等のオキサゾリン系架橋剤を挙げることができる。
【００３２】
かかるオキサゾリン系架橋剤としては、水溶性のものであればいかなるものをも用いることができるが、２つ以上のオキサゾリン基を有するものが好ましく、特には、オキサゾリン基当量が３００〜１０００であって、Ｔｇ＝−５０℃〜５０℃のものを好適に用いることができる。オキサゾリン基当量が１０００を超えると分子量が大きくなるため室温での取扱いが困難となり、一方、３００未満であると、反応性が大きすぎてゲル化が生ずるため、いずれも好ましくない。かかるオキサゾリン系架橋剤の配合量は、水系アクリル樹脂１００質量部に対し、５〜５０質量部とすることができる。
【００３３】
また、上記水系塗料には、導電剤を適宜添加して導電性を付与することができる。かかる導電剤としては、イオン導電剤と電子導電剤とがあり、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ラウリ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、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリ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などの過塩素酸塩、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、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や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、スルホン酸塩などが挙げられる。また、電子導電剤の例としては、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；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；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、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、例えば、弾性層２と表層３を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１〜２０質量部とすることができる。
【００３４】
さらに、弾性層２と表層３の水系塗料には、所望に応じ、その他加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤などを適宜添加することが可能である。
【００３５】
本発明において、弾性層２と表層３を形成する塗布方法は、特に制限されるものではないが、通常は上記水系塗料を調製し、この水系塗料をディピング法、スプレー法、ロールコーター法、ダイコート法などにより上記シャフト１上に塗布して乾燥固化させる方法が採用され、特にディピング法が好ましく用いられる。シャフト１に直接水系塗料を塗布することで、製造工程の簡略化が可能となる。
【００３６】
また、本発明の導電性ローラ１０は、弾性層２の厚みが、０．８〜１．３ｍｍであることが好ましく、０．８３〜１．００ｍｍであることがさらに好ましく、０．８３〜０．９３ｍｍであることがさらにより好ましい。弾性層２の厚みをかかる範囲とすることで、スパーク放電を防止することができる。
【００３７】
さらに、本発明において、膨張工程（Ｃ）前の弾性層２の厚みに対する膨張工程（Ｃ）後の弾性層２の厚みの比（膨張率）が、１．２以上であることが好ましく、１．２８〜１．８８であることがさらに好ましい。膨張率をかかる範囲とすることで、弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保できるとともに、さらに塗布工程（Ａ）および乾燥工程（Ｂ）の繰り返し回数を少なくすることができる。
【００３８】
本発明において、シャフト１としては、金属製あるいはプラスチック製で、中空円筒体または中実円柱体のものを使用することができるが、好ましくは、金属製の中空円筒体または中実円柱体であり、より好ましくは、金属製の中空円筒体である。これにより、よりコストを下げることができる。
【００３９】
また、表層３の厚さは、導電性ローラ１０の形態等に応じて設定され、特に制限されるものではないが通常１〜３０μｍ、特に１０〜１５μｍ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、３０μｍ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。
【００４０】
図３は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。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あるため、導電性ローラ２０は、長さ方向中央部が端部よりも径が大きいクラウン形状を有している。
【００４１】
ローラ長さ方向断面において、長さ方向中央が端部より突出され、その突出の程度を表すクラウン量としては、５０〜３００μｍとすることが好ましく、このようにすることによって、通常の画像を一層良好なものにすることができる。クラウン量を５０μｍ未満とした場合には、ローラ長さ方向中央部の接触圧が低くなり、一方、これを、３００μｍを超えるものとした場合には、ローラ長さ方向中央部が強く接触しすぎ、いずれの場合も帯電量の不均一を招くおそれがある。なお、本発明の導電性ローラのクラウン量の測定は、ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて行うことができる。本測定機により、ローラ中央部及び中央部から端部へ向かう９０ｍｍの位置において外径を測定し、中央部の外径と両端部方向へ各９０ｍｍの位置における外径の平均値との差をローラクラウン量とする。例えばローラ長２５０ｍｍの導電性ローラにおいては、一方の端から３５ｍｍ、１２５ｍｍ、２１５ｍｍの３点において外径を測定する。その際、一方の端から３５ｍｍ位置における外径をＡ（ｍｍ）、１２５ｍｍ位置における外径をＢ（ｍｍ）、２１５ｍｍ位置における外径をＣ（ｍｍ）とすると、クラウン量（μｍ）は下記計算式（１）、
クラウン量（μｍ）＝｛Ｂ−（Ａ＋Ｃ）／２｝×１０００ （１）
で求めることができる。
【００４２】
また、本発明において、導電性ローラ１０、２０は、振れ（膜厚精度）をローラ長さ方向全領域において、７０μｍ以下とすることが好ましい。導電性ローラ１０、２０を帯電ローラと使用して感光体と接触しながら回転している場合、導電性ローラ１０、２０の振れが大きい時には、導電性ローラ１０、２０と感光体との間に空隙が生じてくる。更にその空隙距離も様々になってしまう。この場合、感光体上に残留しているトナー粒子及び外添剤が、その空隙に侵入しやすくなり、導電性ローラ１０、２０にムラとなって付着する。従って、ローラ表面は、まだらに汚れる結果となり、画像不良の原因となってしまう。なお、振れとは、外径をローラ長さ方向各５点について測定し、各点について測定した外径の最大値と最小値との差の平均値を意味し、本発明の導電性ローラ１０、２０の振れの測定は、ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて行うことができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１）
下記表１記載の配合処方に従い、水系塗料１（アクリロニトリル−アクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸−メタクリル酸グリシジル共重合物の水性エマルション）に、ＥＸＰＡＮＣＥＬ ４６１ＤＵ２０（未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：ポリ塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合物））、エポクロス（オキザゾリン基含有スチレン−アクリル共重合物のエマルション）、水分散カーボン、ファインシールＸ−１２（親水性シリカ）、ＳＮデフォーマー７７７（消泡剤）、ＳＮウェット９７０（湿潤剤）、ＵＨ４２０（増粘剤）を配合し、撹拌機で撹拌した。各成分を配合した水系塗料１をメッシュでろ過し、凝集物を取り除いた。得られた水系塗料１をディッピングにより金属製シャフトに塗装し、室温で１０分間、７０℃で１０分間乾燥した。その後再び、ディッピング塗装を行い、塗装−乾燥を５回繰り返した。次いで、１２０℃で１０分間加熱して未膨張バルーンを膨張させ、１４０℃で１０分間加熱して、架橋反応を行った。さらに、下記表１記載の配合処方からＥＸＰＡＮＣＥＬ ４６１ＤＵ２０（未膨張バルーン）を除いた水系塗料を塗装し、室温で１０分間、７０℃で１０分間乾燥して表層１５μｍを形成した。シャフト端部のマスキング部材を取り除き、図１記載の導電性ローラを得た。なお、下記表１〜４において、増粘剤配合量は質量％で示す。
【００４４】
（実施例２〜１１）
下記表１〜３記載の配合処方に従った以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを得た。
【００４５】
（実施例１２）
下記表１記載の実施例１の配合処方に従い、７０℃から１４０℃に昇温して２０分間加熱して未膨張バルーンを膨張させ、架橋反応を行った以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを得た。
【００４６】
（比較例１）
下記表４記載の配合処方に従い、膜厚を実施例３と同等とするために塗装−乾燥を１１回繰り返し、１２０℃で２０分間架橋反応を行った以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを得た。
【００４７】
（比較例２）
下記表４記載の配合処方に従ったこと以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを得た。
【００４８】
（比較例３）
下記表４記載の配合処方に従い、１４５℃で２０分加熱して未膨張バルーンを膨張させ、架橋反応を行った以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを得た。架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも低温である。
【００４９】
（膨張率）
膨張工程（Ｃ）前の弾性層の膜厚および膨張工程（Ｃ）後の弾性層の膜厚を測定し、膨張工程（Ｃ）前の弾性層の膜厚に対する膨張工程（Ｃ）後の弾性層の膜厚の比（膨張率）を求めた。結果を下記表１〜４に併記する。
【００５０】
【表１】
*１：アクリロニトリル−アクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸−メタクリル酸グリシジル共重合物の水性エマルション（高圧ガス工業（株）製、架橋温度１３０℃）
*２：ウレタンエマルション（第一工業製薬（株）製）
*３：未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：ポリ塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合物、ＡＫＺＯ ＮＯＢＥＬ社製、膨張温度１０６℃）
*４：オキザゾリン基含有スチレン−アクリル共重合物のエマルション（日本触媒（株）製）
*５：水分散カーボン（御国色素（株）製）
*６：親水性シリカ（（株）トクヤマ製）
*７：消泡剤（サンノプコ（株）製）
*８：潤滑剤（サンノプコ（株）製）
*９：増粘剤（（株）ＡＤＥＫＡ製）
【００５１】
【表２】
*１０：Ｌ２００１（ＳＢラテックス、旭化成ケミカルズ（株）製）
*１１：モビニール８０１（酢酸ビニルエマルション、日本合成化学工業（株）製）
*１２：モビニール１８６Ｅ（エチレン−酢酸ビニルエマルション、日本合成化学工業（株）製）
*１３：モビニール９３７Ｆ（アクリル酸−スチレンエマルション、日本合成化学工業（株）製）
【００５２】
【表３】
*１４：未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：メタクリル酸−アクリロニトリル共重合物、ＡＫＺＯ ＮＯＢＥＬ社製、膨張温度８５℃）
*１５：未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：ポリ塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合物、松本油脂製薬（株）製、膨張温度８０℃）
*１６：未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：メチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合物、松本油脂製薬（株）製、膨張温度１０５℃）
【００５３】
【表４】
*１７：発泡剤（ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、三協化成（株）製）
*１８：未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：メチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合物、松本油脂製薬（株）製、膨張温度１４０℃）
【００５４】
実施例１〜１２の導電性ローラは、弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保できた。また、比較例１の導電性ローラは、樹脂製マイクロバルーンを含有していないため、塗装−乾燥を１１回繰り返す必要があり、弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保でなかった。さらに、比較例２の導電性ローラは、樹脂製マイクロバルーンの代りに発泡剤を含有しているため十分に膨張せず、弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保でなかった。さらにまた、比較例３の導電性ローラは、架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも低温であるため、樹脂製マイクロバルーンが十分に膨張せず、弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保でなかった。
【符号の説明】
【００５５】
１ シャフト
２ 弾性層
３ 表層
４ 樹脂製マイクロバルーン
１０、２０ 導電性ローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）およびその製造方法に関し、詳しくは、電子写真方式を用いた画像形成装置における現像、帯電、転写（トナー供給、クリーニング）等の各種用途に用いられるローラ部材、特には、現像ローラまたは帯電ローラとして好適な導電性ローラおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与したローラが用いられている。
【０００３】
従来、これら現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ（トナー供給、クリーニング）等として用いられるローラ部材としては、軸の外周に、導電剤を配合することにより導電性を付与した導電性のゴムや高分子エラストマー、高分子フォーム等からなる弾性層を形成した構造を基本構造として、所望の表面粗さや導電性、硬度などを得るために、その外周に一層または複数層の塗膜を設けたものが使用されている。
【０００４】
また、特許文献１には、気孔を利用することで周長の増大による色ずれを抑制することを目的として、芯金上に圧縮層を有し、該圧縮層に気孔を形成するためにマイクロバルーンを注入する技術が開示されている。さらに、特許文献２には、弾性に優れた種々の体積抵抗値のローラを得ることを目的として、表面近傍が低沸点炭化水素を内包した樹脂製球体を含有する高分子材料からなり、その表面層の樹脂製球体の一部をカットしたローラが開示されている。さらにまた、特許文献３には、熱伝導率の安定した、硬度変化や外径変化が小さい高耐久性の定着器用ローラを提供することを目的として、芯金の周面に樹脂製マイクロバルーンを含有するシリコーンゴム弾性層を少なくとも１層設けた定着器用ローラが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５９８５２号公報（特許請求の範囲、段落［００１７］等）
【特許文献２】特許第３５４４８０２号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００２−２６８４３４号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３記載の技術は、いずれもシームレスチューブ、発泡体、シリコーンゴム等の固体の中に、気孔もしくは樹脂製マイクロバルーンを埋め込んだものであるため、ある程度以上の層の厚みが必要である。このため、特許文献１〜３記載の技術では弾性層等の厚みを薄くすることができず、近年、要望が強くなってきているプリンタの小型化に欠かせない「ローラの小型化」という課題が達成できない。
【０００７】
また、「ローラの小型化」のためには、ローラ径を小さくすること、特に弾性層の厚みを小さくすることが必須であり、その対策として、シームレスチューブ、発泡体、シリコーンゴム等の固体をシャフトに積層するのではなく、水系塗料をシャフトに塗布した後に乾燥させる手法が考えられる。しかしながら、塗料の塗布のみで弾性層の膜厚を確保するには、何回も塗装を繰り返さなければならないという問題がある。さらに、弾性層の膜厚が薄いとシャフトと感光ドラム間で放電が発生し、感光ドラムを破壊したり帯電不良を起こしたりするおそれがある。また、ローラを製造する際に、金型や研磨で形状作製を行うことが一般的に行われているが、金型を使用する場合は、形状変更するためには金型そのものを変更しなければならず、時間、手間、コストがかかる。さらに、研磨を行う場合は形状の変更は比較的容易にできるものの、研磨時間がかかるために量産時には多くの研磨機が必要になり、設備投資コストがかかるという問題がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、適正な弾性層の厚みを容易に確保できる導電性ローラおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を弾性層に使用することで、適正な弾性層の厚みを容易に確保できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の導電性ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える導電性ローラにおいて、
前記弾性層が、樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布後乾燥させ、加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させて形成され、
前記表層が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の導電性ローラは、前記弾性層の水系塗料が、架橋剤を含有することが好ましい。また、本発明においては、加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させる前の弾性層の厚みに対する、加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させた後の弾性層の厚みの比が、１．２以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明の導電性ローラの製造方法は、シャフトの外周に樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布する塗布工程（Ａ）と、
該塗布工程（Ａ）後、前記樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以下の温度で乾燥させる乾燥工程（Ｂ）と、
該乾燥工程後、前記樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以上の温度で加熱して前記樹脂製マイクロバルーンの膜を膨張させる膨張工程（Ｃ）と、
該膨張工程（Ｃ）後、水系塗料を塗布して乾燥する塗布乾燥工程（Ｄ）と、を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の導電性ローラの製造方法は、前記塗布工程（Ａ）の水系塗料が、架橋剤を含有し、前記膨張工程（Ｃ）と前記塗布乾燥工程（Ｄ）の間に、前記架橋剤の反応温度以上の温度に加熱して架橋する架橋工程（Ｅ）を有することが好ましい。また、本発明においては、前記塗布工程（Ａ）と、前記乾燥工程（Ｂ）とを繰り返し行うことが好ましい。さらに、本発明においては、前記膨張工程（Ｃ）前の弾性層の厚みに対する、前記膨張工程（Ｃ）後の弾性層の厚みの比は、１．２以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、適正な弾性層の厚みを容易に確保できる導電性ローラおよびその製造方法を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す断面図である。本発明の導電性ローラ１０は、シャフト１と、シャフト１の外周に形成された弾性層２と、弾性層２の外周面に形成された表層３と、を備える。
【００１７】
また、図２は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す拡大断面図である。本発明においては、弾性層２が樹脂製マイクロバルーン４を含有する水系塗料を塗布後乾燥させ、加熱により樹脂製マイクロバルーン４を膨張させて形成され、表層３が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成されてなることが肝要である。シームレスチューブ、発泡体、シリコーンゴム等の固体をシャフトに積層して弾性層２を形成するのではなく、樹脂製マイクロバルーン４を混合した水系塗料を塗布後乾燥し、膨張させて弾性層２を形成することで、容易に適切な膜厚を確保できる。
【００１８】
また、本発明の導電性ローラは、弾性層２の形成に使用する水系塗料が、架橋剤を含有していることが好ましい。かかる水系塗料に架橋剤を入れることにより、圧縮永久歪が良好となる。ここで、圧縮永久歪とは、例えば、弾性層２に圧力を加え続けた後に力を解放することで、どの程度元の形に戻るかというものを示すものである。
【００１９】
次に、本発明の導電性ローラの製造方法について説明する。
本発明の導電性ローラの製造方法は、シャフトの外周に樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布する塗布工程（Ａ）と、塗布工程（Ａ）後、樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以下の温度で乾燥させる乾燥工程（Ｂ）と、乾燥工程（Ｂ）後、樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以上の温度で加熱して樹脂製マイクロバルーンの膜を膨張させる膨張工程（Ｃ）と、膨張工程（Ｃ）後、水系塗料を塗布して乾燥する塗布乾燥工程（Ｄ）と、を有するものである。水系塗料を使用することでシャフト１上に塗料を薄く塗ることができ、さらに樹脂製マイクロバルーンを膨張させることで、弾性層２の膜厚を容易に適切な厚みに確保することができる。
【００２０】
本発明の導電性ローラの製造方法においては、塗布工程（Ａ）の水系塗料が、架橋剤を含有し、膨張工程（Ｃ）と塗布乾燥工程（Ｄ）の間に、架橋剤の反応温度以上の温度に加熱して架橋する架橋工程（Ｅ）を有することが好ましい。架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも高温となるように架橋剤と樹脂製マイクロバルーンを選択することで、膨張と圧縮永久歪みを両立させることができる。具体的には、まず架橋剤反応温度未満樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以上の温度で加熱し、樹脂製マイクロバルーンを膨張させ、その後架橋剤反応温度に以上に加熱して架橋反応を進行させて、圧縮永久歪み性能を向上させる。なお、架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも高温となるように架橋剤と樹脂製マイクロバルーンを選択した場合、通常の昇温過程で上記条件を満たすことが可能であるが、架橋剤反応温度以上で樹脂製マイクロバルーンを膨張させようとすると架橋反応と樹脂製マイクロバルーンの膨張が同時進行するため、膨張率制御が難しくなるおそれがある。また、架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも低温となるように架橋剤と樹脂製マイクロバルーンを選択すると、架橋反応が先に進行し、膨張が進まないため好ましくない。
【００２１】
また、本発明の導電性ローラの製造方法は、塗布工程（Ａ）と、乾燥工程（Ｂ）と、を繰り返し行うことが好ましい。塗布工程（Ａ）〜膨張工程（Ｃ）を繰り返すこともできるが、塗布工程（Ａ）および乾燥工程（Ｂ）を繰り返して重ね塗りしてから膨張工程（Ｃ）で加熱膨張させる方法のほうがより良好な膨張率を得ることができる。また、塗布工程（Ａ）および乾燥工程（Ｂ）を数回繰り返し、ある程度の膜厚にしてから、樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以上の温度で加熱して樹脂製マイクロバルーンの膜を膨張させることで、初期対比１．１〜２倍の膜厚を確保することができる。
【００２２】
本発明においては、塗布工程（Ａ）および乾燥工程（Ｂ）の繰り返し回数としては、特に限定されないが、好ましくは、２〜９回、さらに好ましくは、３〜８回、さらにより好ましくは、４〜７回である。従来の水系塗料を重ね塗りする場合には膜厚１ｍｍを確保するために、１０回以上の塗装が必要であったが、本発明においては、例えば、樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を５〜６回繰り返すことで膜厚１ｍｍを確保できる。
【００２３】
本発明において、樹脂製マイクロバルーン４を含有する水系塗料に使用できる樹脂製マイクロバルーン４としては、コアに低沸点液体を内包し、シェル（外殻）は熱可塑性樹脂で構成されているものであれば特に限定されず、例えば、ＥＸＰＡＮＣＥＬ ４６１ＤＵ２０（ＡＫＺＯ ＮＯＢＥＬ社製、コア：イソブタン、シェル：ポリ塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合物）、ＥＸＰＡＮＣＥＬ ０３１ＷＵＦ４０（ＡＫＺＯ ＮＯＢＥＬ社製、コア：イソブタン、シェル：メタクリル酸−アクリロニトリル共重合物）、マツモトマイクロスフェアーＦ−３６（松本油脂製薬（株）製、コア：イソブタン、シェル：ポリ塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体）、マツモトマイクロスフェアーＦ−５０（松本油脂製薬（株）製、コア：イソブタン、シェル：メチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合物）等を挙げることができる。
【００２４】
従来発泡剤として熱分解型の発泡剤が知られているが、水系塗料に配合すると水分と反応して発泡機能・膨張機能を失ってしまう。これに対し、樹脂製マイクロバルーン４は水系塗料中で安定であるため、配合後に経時変化を起こすことがなく、加熱するまで膨張能力を維持できる。
【００２５】
また、樹脂製マイクロバルーン４を膨張させた場合、均一に膨張するため、塗装で作製した形状を維持したまま、弾性層を得ることができる。金型や研磨での形状制御と比較して、樹脂製マイクロバルーン４を含有する水系塗料でも同様に形状を制御できる。さらに、樹脂製マイクロバルーン４を含有する水系塗料を膨張させることで、材料費のコストダウンを図ることができ、例えば、２倍膨張で材料費は約１／２にすることができる。
【００２６】
本発明において、弾性層２で使用できる水系塗料と表層３で使用できる水系塗料の違いは、弾性層２で使用できる水系塗料が樹脂製マイクロバルーン４を含有する点で異なっているだけであり、以下の水系塗料をそれぞれ使用でき、弾性層２で使用できる水系塗料と表層３で使用できる水系塗料は全く同一の組成であっても、異なっていてもよい。なお、本発明では水系塗料を使用しているため、溶媒系と比較して環境に与える影響は極めて少なくできる。
【００２７】
本発明のローラに使用できる水系塗料としては、例えば、ゴム系、ウレタン系およびアクリル系からなる群から選択されるいずれか１種または２種以上を挙げることができる。ゴム系としては、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のラテックス、ウレタン系としては、エーテル系、エステル系等のエマルジョンやディスパージョン、アクリル系としては、アクリル、アクリルスチレン等のエマルジョンを好適に用いることができる。
【００２８】
本発明のローラに使用できる水系塗料としては、水系アクリル樹脂が好適である。水系アクリル樹脂としては、アクリロニトリルとｎ−ブチルアクリレートとを必須成分とし、任意にその他のモノマーを含むものが好ましい。その他のモノマーとしては、エチルアクリレート、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。アクリロニトリルおよびｎ−ブチルアクリレートを必須成分とするのは、これらが弾性（セット性）の向上に寄与するためであり、かかる観点からは、可能な限りｎ−ブチルアクリレート量を増量し、他の成分を減量するとともに、必須成分以外のその他のモノマー成分のモノマー比率を減らすことが好ましい。一方、アクリロニトリルの比率を高めすぎると、弾性層等が硬くなってしまうため好ましくない。したがって、必須成分であるアクリロニトリルとｎ−ブチルアクリレートとのモノマー比率は、モル比で１〜２５：９９〜７５、特には５〜２０：９５〜８０の範囲内とすることが好ましい。
【００２９】
また、上記水系アクリル樹脂は、分子中に活性水素を有する基を含んでいることが好ましい。活性水素を有する基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基等が挙げられるが、好適にはカルボキシル基である。本発明において、かかる活性水素を有する基を含むモノマーの比率は、全モノマー量の３〜６％の範囲内とすることが好ましい。本発明においては、活性水素を有する基を含むモノマーの比率をこの範囲内とすることで、表面酸価が１０ｍｇ／ｇ以上、例えば１０〜２０ｍｇ／ｇに調整された水系アクリル樹脂を好適に用いることができる。
【００３０】
本発明のローラ用いることができる水系塗料としては、例えば、アクリロニトリル−アクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸−メタクリル酸グリシジル共重合物の水性エマルション（高圧ガス工業（株）製、架橋温度１３０℃）、ウレタンエマルション（第一工業製薬（株）製）、Ｌ２００１（ＳＢラテックス、旭化成ケミカルズ（株）製）、モビニール８０１（酢酸ビニルエマルション、日本合成化学工業（株）製）、モビニール１８６Ｅ（エチレン−酢酸ビニルエマルション、日本合成化学工業（株）製）、モビニール９３７Ｆ（アクリル酸−スチレンエマルション、日本合成化学工業（株）製）等を挙げることができる。
【００３１】
本発明において用いることができる架橋剤としては、架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも高温となるようなものであれば特に限定されないが、例えば、エポクロス（（株）日本触媒製、オキサゾリン基含有スチレン−アクリル共重合物）等のオキサゾリン系架橋剤を挙げることができる。
【００３２】
かかるオキサゾリン系架橋剤としては、水溶性のものであればいかなるものをも用いることができるが、２つ以上のオキサゾリン基を有するものが好ましく、特には、オキサゾリン基当量が３００〜１０００であって、Ｔｇ＝−５０℃〜５０℃のものを好適に用いることができる。オキサゾリン基当量が１０００を超えると分子量が大きくなるため室温での取扱いが困難となり、一方、３００未満であると、反応性が大きすぎてゲル化が生ずるため、いずれも好ましくない。かかるオキサゾリン系架橋剤の配合量は、水系アクリル樹脂１００質量部に対し、５〜５０質量部とすることができる。
【００３３】
また、上記水系塗料には、導電剤を適宜添加して導電性を付与することができる。かかる導電剤としては、イオン導電剤と電子導電剤とがあり、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ラウリ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、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリ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などの過塩素酸塩、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、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や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、スルホン酸塩などが挙げられる。また、電子導電剤の例としては、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；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；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、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、例えば、弾性層２と表層３を構成する樹脂成分１００質量部に対し、１〜２０質量部とすることができる。
【００３４】
さらに、弾性層２と表層３の水系塗料には、所望に応じ、その他加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤などを適宜添加することが可能である。
【００３５】
本発明において、弾性層２と表層３を形成する塗布方法は、特に制限されるものではないが、通常は上記水系塗料を調製し、この水系塗料をディピング法、スプレー法、ロールコーター法、ダイコート法などにより上記シャフト１上に塗布して乾燥固化させる方法が採用され、特にディピング法が好ましく用いられる。シャフト１に直接水系塗料を塗布することで、製造工程の簡略化が可能となる。
【００３６】
また、本発明の導電性ローラ１０は、弾性層２の厚みが、０．８〜１．３ｍｍであることが好ましく、０．８３〜１．００ｍｍであることがさらに好ましく、０．８３〜０．９３ｍｍであることがさらにより好ましい。弾性層２の厚みをかかる範囲とすることで、スパーク放電を防止することができる。
【００３７】
さらに、本発明において、膨張工程（Ｃ）前の弾性層２の厚みに対する膨張工程（Ｃ）後の弾性層２の厚みの比（膨張率）が、１．２以上であることが好ましく、１．２８〜１．８８であることがさらに好ましい。膨張率をかかる範囲とすることで、弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保できるとともに、さらに塗布工程（Ａ）および乾燥工程（Ｂ）の繰り返し回数を少なくすることができる。
【００３８】
本発明において、シャフト１としては、金属製あるいはプラスチック製で、中空円筒体または中実円柱体のものを使用することができるが、好ましくは、金属製の中空円筒体または中実円柱体であり、より好ましくは、金属製の中空円筒体である。これにより、よりコストを下げることができる。
【００３９】
また、表層３の厚さは、導電性ローラ１０の形態等に応じて設定され、特に制限されるものではないが通常１〜３０μｍ、特に１０〜１５μｍ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、３０μｍ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。
【００４０】
図３は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。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あるため、導電性ローラ２０は、長さ方向中央部が端部よりも径が大きいクラウン形状を有している。
【００４１】
ローラ長さ方向断面において、長さ方向中央が端部より突出され、その突出の程度を表すクラウン量としては、５０〜３００μｍとすることが好ましく、このようにすることによって、通常の画像を一層良好なものにすることができる。クラウン量を５０μｍ未満とした場合には、ローラ長さ方向中央部の接触圧が低くなり、一方、これを、３００μｍを超えるものとした場合には、ローラ長さ方向中央部が強く接触しすぎ、いずれの場合も帯電量の不均一を招くおそれがある。なお、本発明の導電性ローラのクラウン量の測定は、ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて行うことができる。本測定機により、ローラ中央部及び中央部から端部へ向かう９０ｍｍの位置において外径を測定し、中央部の外径と両端部方向へ各９０ｍｍの位置における外径の平均値との差をローラクラウン量とする。例えばローラ長２５０ｍｍの導電性ローラにおいては、一方の端から３５ｍｍ、１２５ｍｍ、２１５ｍｍの３点において外径を測定する。その際、一方の端から３５ｍｍ位置における外径をＡ（ｍｍ）、１２５ｍｍ位置における外径をＢ（ｍｍ）、２１５ｍｍ位置における外径をＣ（ｍｍ）とすると、クラウン量（μｍ）は下記計算式（１）、
クラウン量（μｍ）＝｛Ｂ−（Ａ＋Ｃ）／２｝×１０００ （１）
で求めることができる。
【００４２】
また、本発明において、導電性ローラ１０、２０は、振れ（膜厚精度）をローラ長さ方向全領域において、７０μｍ以下とすることが好ましい。導電性ローラ１０、２０を帯電ローラと使用して感光体と接触しながら回転している場合、導電性ローラ１０、２０の振れが大きい時には、導電性ローラ１０、２０と感光体との間に空隙が生じてくる。更にその空隙距離も様々になってしまう。この場合、感光体上に残留しているトナー粒子及び外添剤が、その空隙に侵入しやすくなり、導電性ローラ１０、２０にムラとなって付着する。従って、ローラ表面は、まだらに汚れる結果となり、画像不良の原因となってしまう。なお、振れとは、外径をローラ長さ方向各５点について測定し、各点について測定した外径の最大値と最小値との差の平均値を意味し、本発明の導電性ローラ１０、２０の振れの測定は、ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて行うことができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１）
下記表１記載の配合処方に従い、水系塗料１（アクリロニトリル−アクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸−メタクリル酸グリシジル共重合物の水性エマルション）に、ＥＸＰＡＮＣＥＬ ４６１ＤＵ２０（未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：ポリ塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合物））、エポクロス（オキザゾリン基含有スチレン−アクリル共重合物のエマルション）、水分散カーボン、ファインシールＸ−１２（親水性シリカ）、ＳＮデフォーマー７７７（消泡剤）、ＳＮウェット９７０（湿潤剤）、ＵＨ４２０（増粘剤）を配合し、撹拌機で撹拌した。各成分を配合した水系塗料１をメッシュでろ過し、凝集物を取り除いた。得られた水系塗料１をディッピングにより金属製シャフトに塗装し、室温で１０分間、７０℃で１０分間乾燥した。その後再び、ディッピング塗装を行い、塗装−乾燥を５回繰り返した。次いで、１２０℃で１０分間加熱して未膨張バルーンを膨張させ、１４０℃で１０分間加熱して、架橋反応を行った。さらに、下記表１記載の配合処方からＥＸＰＡＮＣＥＬ ４６１ＤＵ２０（未膨張バルーン）を除いた水系塗料を塗装し、室温で１０分間、７０℃で１０分間乾燥して表層１５μｍを形成した。シャフト端部のマスキング部材を取り除き、図１記載の導電性ローラを得た。なお、下記表１〜４において、増粘剤配合量は質量％で示す。
【００４４】
（実施例２〜１１）
下記表１〜３記載の配合処方に従った以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを得た。
【００４５】
（実施例１２）
下記表１記載の実施例１の配合処方に従い、７０℃から１４０℃に昇温して２０分間加熱して未膨張バルーンを膨張させ、架橋反応を行った以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを得た。
【００４６】
（比較例１）
下記表４記載の配合処方に従い、膜厚を実施例３と同等とするために塗装−乾燥を１１回繰り返し、１２０℃で２０分間架橋反応を行った以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを得た。
【００４７】
（比較例２）
下記表４記載の配合処方に従ったこと以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを得た。
【００４８】
（比較例３）
下記表４記載の配合処方に従い、１４５℃で２０分加熱して未膨張バルーンを膨張させ、架橋反応を行った以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを得た。架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも低温である。
【００４９】
（膨張率）
膨張工程（Ｃ）前の弾性層の膜厚および膨張工程（Ｃ）後の弾性層の膜厚を測定し、膨張工程（Ｃ）前の弾性層の膜厚に対する膨張工程（Ｃ）後の弾性層の膜厚の比（膨張率）を求めた。結果を下記表１〜４に併記する。
【００５０】
【表１】
*１：アクリロニトリル−アクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸−メタクリル酸グリシジル共重合物の水性エマルション（高圧ガス工業（株）製、架橋温度１３０℃）
*２：ウレタンエマルション（第一工業製薬（株）製）
*３：未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：ポリ塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合物、ＡＫＺＯ ＮＯＢＥＬ社製、膨張温度１０６℃）
*４：オキザゾリン基含有スチレン−アクリル共重合物のエマルション（日本触媒（株）製）
*５：水分散カーボン（御国色素（株）製）
*６：親水性シリカ（（株）トクヤマ製）
*７：消泡剤（サンノプコ（株）製）
*８：潤滑剤（サンノプコ（株）製）
*９：増粘剤（（株）ＡＤＥＫＡ製）
【００５１】
【表２】
*１０：Ｌ２００１（ＳＢラテックス、旭化成ケミカルズ（株）製）
*１１：モビニール８０１（酢酸ビニルエマルション、日本合成化学工業（株）製）
*１２：モビニール１８６Ｅ（エチレン−酢酸ビニルエマルション、日本合成化学工業（株）製）
*１３：モビニール９３７Ｆ（アクリル酸−スチレンエマルション、日本合成化学工業（株）製）
【００５２】
【表３】
*１４：未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：メタクリル酸−アクリロニトリル共重合物、ＡＫＺＯ ＮＯＢＥＬ社製、膨張温度８５℃）
*１５：未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：ポリ塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合物、松本油脂製薬（株）製、膨張温度８０℃）
*１６：未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：メチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合物、松本油脂製薬（株）製、膨張温度１０５℃）
【００５３】
【表４】
*１７：発泡剤（ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、三協化成（株）製）
*１８：未膨張バルーン（コア：イソブタン、シェル：メチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合物、松本油脂製薬（株）製、膨張温度１４０℃）
【００５４】
実施例１〜１２の導電性ローラは、弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保できた。また、比較例１の導電性ローラは、樹脂製マイクロバルーンを含有していないため、塗装−乾燥を１１回繰り返す必要があり、弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保でなかった。さらに、比較例２の導電性ローラは、樹脂製マイクロバルーンの代りに発泡剤を含有しているため十分に膨張せず、弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保でなかった。さらにまた、比較例３の導電性ローラは、架橋剤の反応温度が樹脂製マイクロバルーンの膨張温度よりも低温であるため、樹脂製マイクロバルーンが十分に膨張せず、弾性層の膜厚を容易に適切な厚みに確保でなかった。
【符号の説明】
【００５５】
１ シャフト
２ 弾性層
３ 表層
４ 樹脂製マイクロバルーン
１０、２０ 導電性ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える導電性ローラにおいて、
前記弾性層が、樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布後乾燥させ、加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させて形成され、
前記表層が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成されてなることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記弾性層の水系塗料が、架橋剤を含有する請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項３】
加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させる前の弾性層の厚みに対する、加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させた後の弾性層の厚みの比が、１．２以上である請求項１または２記載の導電性ローラ。
【請求項４】
シャフトの外周に樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布する塗布工程（Ａ）と、
該塗布工程（Ａ）後、前記樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以下の温度で乾燥させる乾燥工程（Ｂ）と、
該乾燥工程（Ｂ）後、前記樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以上の温度で加熱して前記樹脂製マイクロバルーンの膜を膨張させる膨張工程（Ｃ）と、
該膨張工程（Ｃ）後、水系塗料を塗布して乾燥する塗布乾燥工程（Ｄ）と、を有することを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【請求項５】
前記塗布工程（Ａ）の水系塗料が、架橋剤を含有し、
前記膨張工程（Ｃ）と前記塗布乾燥工程（Ｄ）の間に、前記架橋剤の反応温度以上の温度に加熱して架橋する架橋工程（Ｅ）を有する請求項４記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項６】
前記塗布工程（Ａ）と、前記乾燥工程（Ｂ）とを繰り返し行う請求項４または５記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項７】
前記膨張工程（Ｃ）前の弾性層の厚みに対する、前記膨張工程（Ｃ）後の弾性層の厚みの比が、１．２以上である請求項４〜６のうちいずれか一項記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項１】
シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える導電性ローラにおいて、
前記弾性層が、樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布後乾燥させ、加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させて形成され、
前記表層が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成されてなることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記弾性層の水系塗料が、架橋剤を含有する請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項３】
加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させる前の弾性層の厚みに対する、加熱により前記樹脂製マイクロバルーンを膨張させた後の弾性層の厚みの比が、１．２以上である請求項１または２記載の導電性ローラ。
【請求項４】
シャフトの外周に樹脂製マイクロバルーンを含有する水系塗料を塗布する塗布工程（Ａ）と、
該塗布工程（Ａ）後、前記樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以下の温度で乾燥させる乾燥工程（Ｂ）と、
該乾燥工程（Ｂ）後、前記樹脂製マイクロバルーンの膨張温度以上の温度で加熱して前記樹脂製マイクロバルーンの膜を膨張させる膨張工程（Ｃ）と、
該膨張工程（Ｃ）後、水系塗料を塗布して乾燥する塗布乾燥工程（Ｄ）と、を有することを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【請求項５】
前記塗布工程（Ａ）の水系塗料が、架橋剤を含有し、
前記膨張工程（Ｃ）と前記塗布乾燥工程（Ｄ）の間に、前記架橋剤の反応温度以上の温度に加熱して架橋する架橋工程（Ｅ）を有する請求項４記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項６】
前記塗布工程（Ａ）と、前記乾燥工程（Ｂ）とを繰り返し行う請求項４または５記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項７】
前記膨張工程（Ｃ）前の弾性層の厚みに対する、前記膨張工程（Ｃ）後の弾性層の厚みの比が、１．２以上である請求項４〜６のうちいずれか一項記載の導電性ローラの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１６３９２１（Ｐ２０１２−１６３９２１Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２８７（Ｐ２０１１−２６２８７）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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