導電性ローラの製造方法、および導電性ローラ塗装装置、ならびに、この製造方法によって形成された導電性ローラ
【課題】 乾燥工程をなくしもしくは簡素化するため、無溶剤もしくは少量の溶剤の塗料をスプレーして導電性ローラの表面層を形成することのできる、導電性ローラの製造方法、および導電性ローラ塗装装置、ならびに、この製造方法によって形成された導電性ローラを提供する。
【解決手段】 この発明の導電性ローラの製造方法においては、塗料をスプレーして表面層を形成し、塗料のスプレーに先立って、塗料の粘度が1〜1000ｍPa・Sとなるよう、塗料を昇温することを特徴とする。
【解決手段】 この発明の導電性ローラの製造方法においては、塗料をスプレーして表面層を形成し、塗料のスプレーに先立って、塗料の粘度が1〜1000ｍPa・Sとなるよう、塗料を昇温することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置に用いられる導電性ローラの製造方法、および、この方法によって形成された導電性ローラに関し、特に、塗料を塗布して表面層を効率よく高精度に形成することができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置に装着され、感光ドラムの表面を帯電させる帯電ローラや、感光ドラム表面にトナーを移載する現像ローラ等の導電性ローラは、長さ方向両端部を軸支され、円柱状の基体部の半径方向外側に最外層となる薄膜の表面層が設けられる。
【０００３】
従来、このような導電性ローラの表面層を形成する方法として、ディッピング塗装やロールコータ塗装による方法の他、スプレー塗装によって塗膜を形成してこれを表面層とする方法も提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−１７９３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このスプレー塗装による方法は、導電性ローラを回転させながら、導電性ローラ長さ方向にスプレーガンを変位させ、その基体部の外側に塗料をスプレーして表面層を形成するものであり、他の方法に対比して、薄膜の層を高精度に形成することができ、また、大量の塗料を貯蔵する槽もしくは塗料タンクを必要とせず、そのため大ロットの生産を余儀なくされることもなく、他品種少量の生産形態に適するという特長をもっている。
【０００５】
しかしながら、この方法を用いて導電性ローラの表面層を形成しようとする場合、塗料を霧化するために塗料の粘度を下げておく必要があり、そのため、塗料として、通常、表面層形成材料を溶剤で希釈して低粘度化したものが用いられる。そして、表面層形成材料の粘度が高ければ高いほど溶剤の量を増やすことが行われている。一方、このように溶剤で希釈した塗料は、これを塗布したあと、溶剤を気化させるための乾燥工程を必要とし、このための乾燥ライン、このラインを設置するスペース、さらには、乾燥のための熱源が必要となり、特に、大量の溶剤で希釈された塗料を用いた場合には、そのためのコストとスペースとが膨大なものとなってしまうという問題があった。さらに、乾燥工程の長大化は、乾燥途中での塗膜の流動による表面層の厚さの不均一化をもたらすという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされてものであり、乾燥工程をなくしもしくは簡素化するため、無溶剤もしくは少量の溶剤の塗料をスプレーして導電性ローラの表面層を形成することのできる、導電性ローラの製造方法、および導電性ローラ塗装装置、ならびに、この製造方法によって形成された導電性ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
＜１＞は、長さ方向両端部で軸支される軸部の外側に設けられた円柱状の基体部の周面に塗料をスプレーして表面層を形成する導電性ローラの製造方法において、塗料のスプレーに先立って、塗料の粘度が1〜1000ｍPa・Sとなるよう、塗料を昇温することを特徴とする導電性ローラの製造方法である。
【０００８】
＜２＞は、＜１＞において、塗料として、紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂を含有するものを用いる導電性ローラの製造方法である。
【０００９】
＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞において、前記基体部を軸部の周りに回転させた状態で、塗料をスプレーするスプレーガンおよび前記基体部の少なくとも一方を、他方に対して基体部長さ方向に相対変位させながら、塗料をスプレーする導電性ローラの製造方法である。
【００１０】
＜４＞は、長さ方向両端部で軸支される軸部の外側に設けられた円柱状の基体部の周面に塗料をスプレーして表面層を形成する導電性ローラの製造方法に用いられる導電性ローラの塗装装置であって、
前記塗料をスプレーするスプレーガン、塗料を収容する塗料タンク、および、塗料を塗料タンクからスプレーガンまで輸送する塗料供給配管を具えるとともに、塗料タンクに収容された塗料を昇温するタンク加熱装置と、塗料供給配管を通過する塗料を昇温する管路加熱装置との少なくとも一方を設けてなる導電性ローラ塗装装置である。
【００１１】
＜５＞は、＜４＞において、塗料タンクから塗料供給配管を経て供給された塗料を、スプレーガンをバイパスして塗料タンクに戻す塗料戻り配管を設けてなる導電性ローラ塗装装置である。
【００１２】
＜６＞は、長さ方向両端部で軸支される軸部と、軸部の周囲に配設された基体部と、基体部の周面を被覆する表面層とからなり、この表面層は、＜１＞〜＜３＞のいずれかの導電性ローラの製造方法によって形成されてなる導電性ローラである。
【発明の効果】
【００１３】
＜１＞の発明によれば、塗料のスプレーに先立って、塗料の粘度が1〜1000ｍPa・Sとなるよう、塗料を昇温するので、無溶剤もしくは少量の溶剤の塗料であっても、塗料を良好な状態で霧化することができ、その結果、乾燥ラインを簡素化し、あるいは、これをなくして、これにかかっていたコストとスペースとを節約することができ、あわせて、乾燥工程中での塗料の流動による表面層厚さの不均一化の問題を解消することができる。
【００１４】
塗料の粘度が、1ｍPa・S未満の場合、塗料霧化における塗料粒子が細かくなりすぎて、塗着効率が悪化し、一方、これが、1000ｍPa・Sを超えると、塗料の霧化しにくくなり、塗膜の均一性が悪化してしまう。
【００１５】
＜２＞の発明によれば、塗料として、紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂を含有するものを用いるので、基体部が空隙セルを分散させた発泡体よりなるものである場合、表面層を塗布した塗料を電子線硬化もしくは紫外線硬化により瞬時に硬化させて、基体部表面に露出した空隙セルを表面層で埋めることなく表面層を滑らかな形成することができ、一方、基体部が空隙セルのない非発泡体よりなるものである場合にも、塗料を瞬時に硬化させることにより、塗装後の塗料の流動をなくし塗膜厚さが変化するのを防止することができる。
【００１６】
＜３＞の発明によれば、前記基体部を軸部の周りに回転させた状態で、塗料をスプレーするスプレーガンおよび前記基体部の少なくとも一方を、他方に対して基体部長さ方向に相対変位させながら、塗料をスプレーするので、基体部周面を導電性ローラの長さ方向にそって螺旋状に表面層を連続して形成してゆくことができ、塗料を無駄に消費されることがなく、しかも滑らかで均一な厚さの塗膜を形成することができる。
【００１７】
＜４＞の発明によれば、タンク加熱装置、および、管路加熱装置の一方もしくは両方が設けられているので、塗料を効率よく昇温することができる。
【００１８】
＜５＞の発明によれば、塗料タンクから塗料供給配管を経て供給された塗料を、スプレーガンをバイパスして塗料タンクに戻す塗料戻り配管を設けられているので、塗料を使用していない間でも、塗料タンクおよび塗料供給配管経路内の塗料を昇温した状態にしておくことができ、スプレー開始直後においても塗料を良好な霧化状態にすることができる。
【００１９】
＜６＞の発明によれば、長さ方向両端で軸支される軸部と、軸部の周囲に配設され前記基体部と、基体部を覆う前記表面層とからなり、この表面層は、上述の方法によって形成されているので、前述のとおり、乾燥工程を簡素化することによる低コスト化と省スペース化を実現し、あわせて、乾燥工程での膜厚変化を防止し、均一性の高い表面層を形成することができ、たとえば、導電性ローラが、現像ローラ、もしくは帯電ローラである場合には、これに、均一な現像性能、あるいは帯電性能を担持させて、画像形成装置の高画質化に資することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。図１は、本発明に係る導電性ローラを示す断面図であり、図１（ａ）はその第一態様を示し、導電性ローラ１は、長さ方向両端で軸支される軸部２と、軸部２の周囲に配設された基体部３と、基体部３の周面を被覆する表面層４とからなり、軸部２は、鉄やステンレス等の金属、あるいは、プラスチックよりなり、基体部３から長さ方向外側に突出して設けられ、突出した部分が、画像形成装置のローラ軸支手段に軸支されるよう構成される。
【００２１】
図１（ｂ）は、導電性ローラの第二態様を示す断面図であり、導電性ローラ１Ａは、軸部２Ａ、基体部３、および表面層４よりなり、軸部２の代わりに軸部２Ａを用いた点が第一態様と異なり、軸部２Ａは、鉄やステンレス等の金属、あるいは、プラスチックよりなる中空のパイプで構成され、基体部３を同じ外径にしたままでその断面積の小さくする場合、このような中空の軸部２Ａを好適に用いて、導電性ローラを軽量なものにすることができる。
【００２２】
また、軸部２Ａを基体部３の長さ方向外側に突出させて、軸部２と同様にその半径方向外側が支持されるよう構成することもできるが、図１（ｂ）に示すように、パイプの半径方向内側の面が軸支されるようにしてもよく、この場合、軸部２Ａを基体部３の長さ方向外側に突出させる必要はない。
【００２３】
基体部３としては、エラストマー単体又はそれを発泡させた発泡体に導電剤を添加して導電性を付与したものが用いられる。ここで使用し得るエラストマーには、特に制限はなく、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム等が例示され、これらを単独であるいは２種以上組み合わせて用いることができる。本発明においては、これらのうち、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムが好ましく用いられる。また、これらと他のゴム材料との混合物もまた好ましく用いられる。特に、本発明においては、ウレタン結合を有する樹脂が好ましく用いられる。
【００２４】
また、これらエラストマーを、発泡剤を用いて化学的に発泡させ、あるいは、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させた発泡体としたものも用いることができる。本発明では、軸部２と基体部３との一体化を行うための成形工程において、いわゆるＲＩＭ成形法を用いてもよい。即ち、基体部３の原料成分を構成する２種のモノマー成分を筒状型内に混合射出して、重合反応させて、軸部２と基体部３とを一体化する。この方法においては、原料の注入から脱型までの成形工程を所要時間６０秒程度で行うことができ、生産コストを大幅に削減することができる。
【００２５】
基体部３に添加される導電剤としては、種々のものを用いることができる。カーボン系導電剤は少量の添加で高い導電性を得ることができ、カーボン系導電剤としては、ケッチェンブラックやアセチレンブラックを用いるのが好ましいが、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、グラファイト等も用いることができる。
【００２６】
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，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を例示することができる。
【００２７】
カーボン系以外の電子導電剤も用いることができ、このような電子導電剤としては、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物の微粒子；、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属の酸化物；導電性酸化チタンウイスカー、導電性チタン酸バリウムウイスカーのような透明なウイスカー；などを例示することができる。
【００２８】
導電剤として、２種類以上のものを混合して用いてもよく、この場合、印加される電圧の変動や環境の変化に対しても安定して導電性を発現することができる。混合例としては、カーボン系導電剤に、カーボン系以外の電子導電剤やイオン導電剤を混合したものをあげることができる。
【００２９】
また、表面層４は、例えば、導電性ローラ１を帯電ローラとするような場合には、ナイロン、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等、目的に応じて適宜な樹脂で形成することができるが、特に帯電ローラの表面平滑性や感光体等との低密着性などの観点からフッ素樹脂が好ましく用いられる。
【００３０】
フッ素樹脂としては、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−ヘキサフルオロプロピレン−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、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド、クロロトリフルオロエチレン−ビニルエーテル系共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド系共重合体、クロロトリフルオロエチレン−ビニルエステル系共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系共重合体等が挙げられ、特にこれらの微粒子を水中に分散させたディスパージョンタイプの水系フッ素樹脂が好ましく用いられ、更に好ましくはポリテトラフルオロエチレンの微粒子を水中に分散させたディスパージョンタイプの水系フッ素樹脂が用いられる。また、用いられるフッ素樹脂微粒子の粒径は、特に制限されるものではないが、５μｍ以下、特に、０．０５〜１μｍであることが好ましい。
【００３１】
また、これらフッ素樹脂に、フッ素樹脂の効果を損なわない範囲で、その他の樹脂を混合して表面層４を形成することもできる。この場合、フッ素樹脂と混合されるその他の樹脂としては、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニリデン系共重合体、アクリル−ウレタン共重合体などが挙げられ、これらの１種または２種以上を上記フッ素樹脂と混合して表面層４を形成することができる。これらの樹脂のうちでも、フッ素樹脂の塗膜化および抵抗均一性の観点からポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニリデン系共重合体が好ましく、特にポリビニルアセタール樹脂が好ましく用いられる。
【００３２】
また、かかる表面層４において、その平滑性を確保したい場合には、水系樹脂が好ましく用いられる。水系樹脂としては、溶媒が水であれば、水溶性タイプ、エマルジョンタイプ、サスペンジョンタイプ等のいずれのタイプでもよいが、特にカルボキシル基、水酸基、アミノ基等の活性水素を持つアクリル系の温水可溶性樹脂が好ましい。アクリル樹脂は、従来、帯電ローラ用樹脂として一般的に用いられてきたウレタンやナイロン等に比べてかなり誘電率が小さいために静電容量も小さくなり、交流電圧印加による帯電ローラ／被帯電体間の電気的引力・反発力が低減化され、帯電音を低減化することができることから、特に好ましく用いられる。
【００３３】
更に、この表面層４には、必要に応じて増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の適宜な添加剤を必要に応じて適量添加することができ、この場合添加剤は無機系、有機系のいずれであってもよい。
【００３４】
また、導電性ローラ１を現像ローラとするような場合には、表面層４を構成する樹脂として、架橋性樹脂が好適に用いられる。架橋性樹脂とは、熱，触媒，空気（酸素），湿気（水），電子線などにより自己架橋する樹脂あるいは架橋剤や他の架橋性樹脂との反応により架橋する樹脂をいう。このような架橋性樹脂の例としては、水酸基，カルボキシル基，酸無水物基，アミノ基，イミノ基，イソシアネート基，メチロール基，アルコキシメチル基，アルデヒド基，メルカプト基，エポキシ基，不飽和基等の反応基を持つフッ素樹脂，ポリアミド樹脂，アクリルウレタン樹脂，アルキッド樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂，シリコーン樹脂，ウレタン樹脂，ポリエステル樹脂，ポリビニルアセタール樹脂，エポキシ樹脂，ポリエーテル樹脂，アミノ樹脂，アクリル樹脂，尿素樹脂等及びこれらの混合物を挙げることができる。これらの中で、フッ素樹脂，ポリアミド樹脂，アクリルウレタン樹脂，アルキッド樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂，シリコーン樹脂，ウレタン樹脂，ポリエステル樹脂，ポリビニルアセタール樹脂，エポキシ樹脂，及びそれらの混合物が好ましく、特にアルキッド樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂及びそれらの混合物が、現像剤の帯電能、現像剤に対する非汚染性、他の部材との摩擦力低減、画像形成体に対する非汚染性などの点から好適である。
【００３５】
上記架橋性樹脂には、必要に応じて触媒、架橋剤が用いられるが、触媒としては、例えば過酸化物やアゾ化合物などのラジカル触媒，酸触媒，塩基性触媒などが挙げられる。また、架橋剤は水酸基，カルボキシル基，酸無水物基，アミノ基，イミノ基，イソシアネート基，メチロール基，アルコキシメチル基，アルデヒド基，メルカプト基，エポキシ基，不飽和基等の反応基を１分子中に２個以上もつ化合物、例えば、ポリオール化合物，ポリイソシアナート化合物，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等が挙げられる。この架橋性樹脂には、さらなる現像剤への帯電能の向上、他の部材との摩擦力低減、導電性付与などの目的で、所望により、荷電制御剤，滑剤，導電剤，その他の樹脂など、種々の添加剤を含有させることができる。
【００３６】
上述の樹脂のうち、表面層４を塗布したあと乾燥工程が要らないという点において、電子線硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂を含有するものが好ましく、これらの樹脂は、電子線を照射し、もしくは、紫外線重合開始剤の存在下で紫外線を照射することにより硬化させることができる。さらに、これらの樹脂よりなる塗料を用いた場合には、塗装完了後、これに紫外線もしくは電子線を照射することで瞬時に表面層を固化させることができ、流動状態下で同じ姿勢で放置される場合に対比して、表面層の膜厚変化を抑えることができる。
【００３７】
電子線硬化型樹脂もしくは紫外線硬化型樹脂としてはポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられ、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る。
【００３８】
さらに、これらの樹脂に特定の官能基を導入した変性樹脂を用いることもできる。また、樹脂層４の力学的強度、耐環境特性を改善するため、架橋構造を有するものを導入することが好ましい。
【００３９】
上記の電子線硬化型樹脂もしくは紫外線硬化型樹脂のうち、特に、（メタ）アクリレートオリゴマーを含む（メタ）アクリレート系紫外線硬化型樹脂より形成された組成物が好適である。
【００４０】
このような（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ウレタン系（メタ）アクリレートオリゴマー、エポキシ系（メタ）アクリレートオリゴマー、エーテル系（メタ）アクリレートオリゴマー、エステル系（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリカーボネート系（メタ）アクリレートオリゴマー等、また、フッ素系、シリコーン系の（メタ）アクリルオリゴマーなどを挙げることができる。
【００４１】
上記（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、多価アルコールとε−カプロラクトンの付加物等の化合物と、（メタ）アクリル酸との反応により、あるいはポリイソシアネート化合物及び水酸基を有する（メタ）アクリレート化合物をウレタン化することにより合成することができる。
【００４２】
ウレタン系（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリオール、イソシアネート化合物と水酸基を有する（メタ）アクリレート化合物とをウレタン化することによって得ることができる。
【００４３】
エポキシ系（メタ）アクリレートオリゴマーの例としては、グリシジル基を有する化合物と（メタ）アクリル酸との反応生成物であればいずれでもよいが、中でもベンゼン環、ナフタレン環、スピロ環、ジシクロペンタジエン、トリシクロデカン等の環状構造を有し、かつグリシジル基を有する化合物と（メタ）アクリル酸の反応生成物が好ましい。
【００４４】
更に、エーテル系（メタ）アクリレートオリゴマー、エステル系（メタ）アクリレートオリゴマー及びポリカーボネート系（メタ）アクリレートオリゴマーは、各々に対するポリオール（ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール）と（メタ）アクリル酸との反応によって得ることができる。
【００４５】
電子線硬化型もしくは紫外線硬化型の樹脂組成物には、必要に応じて粘度調整のために重合性二重結合を有する反応性希釈剤を配合する。このような反応性希釈剤としては、アミノ酸や水酸基を含む化合物に（メタ）アクリル酸がエステル化反応及びアミド化反応で結合した構造の、例えば、単官能、２官能または多官能の重合性化合物等を使用することができる。これらの希釈剤は、（メタ）アクリレートオリゴマー１００重量部当たり、通常１０〜２００重量部用いることが好ましい。
【００４６】
表面層４を構成する樹脂には、その導電性を制御する目的で導電剤が配合され、この導電材としては、先に述べたような、基材部３に含有させる導電剤と同じものを用いることができる。
【００４７】
次に、基体部３の外側に、塗料を塗布して、上述のような表面層４を形成する方法について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、塗料をスプレーして表面層４を形成する塗装装置を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ矢視に対応する断面を示す断面図であり、塗装装置１０は、長さ方向両端をそれぞれ支持部材２３によって軸支された導電性ローラ１を回転させるローラ回転駆動手段２４と、導電性ローラ１に塗料をスプレーするスプレーガン１１と、導電性ローラ１の回転と同期してスプレーガン１１を導電性ローラ１長さ方向に変位させるガン横行装置２０と、スプレーガン１１に塗料を供給する塗料供給装置３０とよりなり、ローラ回転駆動手段２４は、例えば、減速機付サーボモータで構成することができ、また、ガン横行装置２０は、図示のように、スプレーガン１１を取り付ける取り付けブロック１５と、ブロック１５を、ボールねじ１２を介して横行させる減速機付サーボモータ１４と、ブロック１５の直線走行をガイドするリニアガイド１３とを具えて構成することができる。なお、図中、２５は、ローラ回転駆動手段２４、支持部材２３、ガン横行装置２０を共通に支持するコモンベースであり、２６は、塗装スペースを他の部分から隔離して塗着されなかった塗料が拡散しないようにするための塗装ブースである。
【００４８】
なお、導電性ローラ１は、片方の支持部材２３に対して、それぞれ、図示しない手段によって着脱可能に構成されていて、表面層４の形成された導電性ローラ１を支持部材２３から取り出すとともに、表面層４が未形成の導電性ローラ１を支持部材２３に装着することができる。
【００４９】
図３は、塗料供給装置３０の構成例を示す配管系統図であり、塗料供給装置３０は、塗料を収容する塗料タンク３１、塗料タンク３１から塗料を吸引してスプレーガン１１に圧送する塗料ポンプ３２、および、塗料を塗料タンク３１からスプレーガン１１まで導く塗料供給配管３４を具え、また、スプレーガン１１において、塗料を霧化するための霧化エア供給配管４２が設けられる。
【００５０】
また、塗料供給配管３４の途中には、塗料の圧力を調整する塗料圧調整弁４５が、霧化エア配管４２の途中には、霧化エアの圧力を調整するエア圧調整弁４３が、それぞれ配設され、例えば、導電性ローラ１の種類に応じてスプレー条件を手動もしくは自動で変更できるよう構成されている。
【００５１】
本発明は、塗料をスプレーガン１１からスプレーするのに先立って、塗料を昇温しておく点に特徴があり、そのため、塗装装置１０は、塗料タンク３１内の塗料を所定の温度にまで昇温したあとその温度に保持するタンク加熱装置３３と、塗料供給配管３４を通過する塗料を所定温度まで加熱する管路加熱装置３６とを具えるともに、塗料がスプレーガン１１からスプレーされていない時でも、塗料が塗料供給配管３４に停滞して冷却されないよう、塗料を循環させておくための塗料戻り配管３５が設けられる。
【００５２】
このことに合わせて、流路切替弁４１が設けられ、スプレーガン１１から塗料を導電性ローラ基体部３にスプレーするときは、スプレーガン１１側への出口を開放し、スプレーをしないときには、塗料戻り配管３５への出口を開放して塗料を循環できるよう構成されている。さらい、好ましくは、塗料タンク３１には、塗料の温度を一層均一にするための攪拌器４３が設けられる。
【００５３】
なお、スプレーガン１１は変位しながら塗料をスプレーするので、塗料供給配管３４および塗料戻り配管３５とスプレーガン１１との接続は、フレキシブルホース３７ａ、３７ｂを介するよう構成されている。
【００５４】
ここで、タンク加熱装置３３は、例えば、タンク胴体の内側もしくは外側を一周するよう取り付けられた温調ジャケットで構成することができ、この温調ジャケットは、内部にスチームや温水を通過させることにより、もしくは電熱ヒータを用いることによりこれをその熱源とすることができる。また、管路加熱装置３６についても、塗料供給配管３４の半径方向外側を取囲む同様の温調ジャケットで構成することができる。また、塗料供給配管３４や塗料戻り配管３は、塗料温度の一層の安定化と、エネルギーの節約のため、できるだけ広い範囲を保温するのが好ましい。
【００５５】
このような加熱装置を用いて昇温したときの、霧化直前の塗料の温度としては、好ましくは30〜100℃、より好ましくは、40〜70℃とするのがよい。30℃は、塗料の粘度を低く保つのに必要な最低限の温度であり、また、100℃以下としたのは、これを超えると、塗料成分の気化やゲル化が生じ安定的な塗工が難しくなってしまうからである。
【００５６】
なお、上記の例においては、タンク加熱装置３３と、管路加熱装置３６との両方を設けたが、塗料の種類や塗装条件に応じていずれか一方だけとすることもできる。また、塗着効率を向上させるため、導電性ローラ１の基体部４周面と、スプレーガン１１との間に高電圧を印加して静電力の助けを借りる静電塗装方式によって、塗料をスプレーすることもできる。
【００５７】
図３に示した形態は、霧化エアを用いて塗料を霧化する方式であり、スプレーガン１１としてはエア霧化方式対応のものが用いられ、この場合、霧化直前における塗料圧力を100〜1000kPa、霧化エアの圧力を50〜1000kPaとするのが好ましく、このことにより、良好な霧化状態を得ることができる。
【００５８】
また、霧化エアによらないエアレス方式によっても塗料を霧化することができ、塗料の圧力を極めて高くし、スプレーガンのノズルにおける塗料の流速を所定の値以上とすることにより霧化するものであり、この場合の配管系統図を、図４に示す。図４を図３と対比して分かるように、エアレス方式の場合の機器の構成としては、図３に示したものと異なる部分は、霧化エア配管４２がない点、およびスプレーガンとして、エアレス方式のスプレーガン１１Ａを用いる点だけであり、したがって詳細の説明は省略する。エアレス方式の場合、塗料を高圧にすることによって霧化するのでその圧力は、0.5〜10MPaとするのが好ましい。
【００５９】
以上のように構成された塗装装置１０を用いて、導電性ローラ１の基体部３を塗装して表面層４を形成するには、基体部２を支持部材２３に装着したあと、ローラ回転駆動手段２４をなすモータを駆動して基体部３を矢印Ａの向きに回転させながら、減速機付サーボモータ１４を駆動して、スプレーガン１１を矢印Ｂの向きに、基体部３の回転と同期させて移動させ、このとき、基体部３が1周回転する間に、スプレーガン１１を、基体部３の幅よりも短く、かつ、塗料の広がり幅よりも狭いピッチだけ移動させることにより、基体部３の一方の端から他方の端に向かって、図２（ａ）に示すような螺旋状の、連続して延びる塗膜で、表面層４を形成することができる。
【００６０】
このあと、このようにして表面層４が形成された導電性ローラ１を支持部材２３から取り出し、図示しない、乾燥工程において、もしくは紫外線硬化装置あるいは電子線硬化装置を用いて表面層４を硬化させ、導電性ローラ１の製造を完了する。
【実施例】
【００６１】
塗布装置１を用い、塗料の種類、スプレー時の塗料温度条件を変化させ、それぞれの条件で塗料をスプレーして表面層４を形成する実験を行い、塗工の可否を調べるともに、形成された塗膜の表面粗さ、塗膜厚さを測定した。そして、この結果を表１にまとめた。表１中の塗料A、および塗料Bについては、これらの配合を、表２に示した。これらの塗料は、いずれも紫外線硬化型の塗料である。なお、表２中の、溶媒量（*）は、塗料全量に対する溶媒の質量割合を％で表したものである。
【００６２】
また、上記の実験に用いる塗料について、温度を変化させたときの粘度を測定し、塗料粘度の温度依存性カーブを求め、測定したスプレー時の塗料温度と、この塗料粘度の温度依存性カーブとから、スプレー時の塗料粘度を推定し、これも「粘度」として表１に示した。
【００６３】
表１において、「塗工可否」は、塗料を安定してスプレーできたものを「○」、塗料のスプレーは可能だがスプレーが不安定なものを「△」、そして、塗料の霧化が不可能なものを「×」で表し、さらに、「合否判定」は、塗工可否が「○」で、かつ、塗膜の表面粗さRaが2.0μm以下のものを「合格」、それ以外のものを「不合格」として表した。
【００６４】
表１中の、「塗料温度」は、スプレーガンの塗料経路内に熱電対の接点を配置して熱電対で検出したその点でのスプレー時温度を表したものである。
【００６５】
また、前記温度依存性カーブを求める際の測定器は、ThermoHaake社製のレオメータ（型式：ReoStress300+TC81）を用いて行った。この測定は、コーンとプレートとの間に測定液を挟みコーンを一定の周波数で回転往復運動させたときのコーンに作用するトルクより粘度を求めたものであるが、この測定に用いたコーンの型番はc20/1（同社製、直径20mm、プレートに対するコーンの錐面傾斜角度1度）であり、コーンの回転往復運動の周波数は1Hzであった。
【００６６】
試作した導電性ローラは、現像ローラであり、そのサイズは、外形18mm、軸部の直径8mm、基体部の長さ250mmであった。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】
表１から明らかなように、実施例の導電性ローラは、比較例のものに対していずれも、霧化の状態が良好で、塗膜の表面性状に優れ、また、膜厚も、より均一に保たれていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係る現像ローラは、普通紙複写機、普通紙ファクシミリ機、レーザビームプリンタ、カラーレーザビームプリンタ、トナージェットプリンタなどの画像形成装置に帯電ローラ，現像ローラ，転写ローラ，給紙ローラ、トナー供給ローラ等として装着して好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る導電性ローラを示す断面図である。
【図２】導電性ローラの表面層を形成する塗装装置を示す平面図および断面図である。
【図３】塗装装置の塗料供給装置を示す配管系統図である。
【図４】塗料供給装置の他の実施態様を示す配管系統図である。
【符号の説明】
【００７２】
１、１A 導電性ローラ
２、２A 軸部
３、３A 基体部
４、４A 表面層
１０ 塗装装置
１１、１１A スプレーガン
１２ ボールねじ
１３ リニアガイド
１４ 減速機付サーボモータ
１５ 取り付けブロック
２０ ガン横行装置
２３ 支持部材
２４ ローラ回転駆動手段
２５ コモンベース
２６ 塗装ブース
３０ 塗料供給装置
３１ 塗料タンク
３２ 塗料ポンプ
３３ タンク加熱装置
３４ 塗料供給配管
３５ 塗料戻り配管
３６ 管路加熱装置
３７ａ、３６ｂ フレキシブルホース
４１ 流路切替弁
４２ 霧化エア供給配管
４３ エア圧調整弁
４５ 塗料圧調整弁
４８ 攪拌器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置に用いられる導電性ローラの製造方法、および、この方法によって形成された導電性ローラに関し、特に、塗料を塗布して表面層を効率よく高精度に形成することができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置に装着され、感光ドラムの表面を帯電させる帯電ローラや、感光ドラム表面にトナーを移載する現像ローラ等の導電性ローラは、長さ方向両端部を軸支され、円柱状の基体部の半径方向外側に最外層となる薄膜の表面層が設けられる。
【０００３】
従来、このような導電性ローラの表面層を形成する方法として、ディッピング塗装やロールコータ塗装による方法の他、スプレー塗装によって塗膜を形成してこれを表面層とする方法も提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−１７９３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このスプレー塗装による方法は、導電性ローラを回転させながら、導電性ローラ長さ方向にスプレーガンを変位させ、その基体部の外側に塗料をスプレーして表面層を形成するものであり、他の方法に対比して、薄膜の層を高精度に形成することができ、また、大量の塗料を貯蔵する槽もしくは塗料タンクを必要とせず、そのため大ロットの生産を余儀なくされることもなく、他品種少量の生産形態に適するという特長をもっている。
【０００５】
しかしながら、この方法を用いて導電性ローラの表面層を形成しようとする場合、塗料を霧化するために塗料の粘度を下げておく必要があり、そのため、塗料として、通常、表面層形成材料を溶剤で希釈して低粘度化したものが用いられる。そして、表面層形成材料の粘度が高ければ高いほど溶剤の量を増やすことが行われている。一方、このように溶剤で希釈した塗料は、これを塗布したあと、溶剤を気化させるための乾燥工程を必要とし、このための乾燥ライン、このラインを設置するスペース、さらには、乾燥のための熱源が必要となり、特に、大量の溶剤で希釈された塗料を用いた場合には、そのためのコストとスペースとが膨大なものとなってしまうという問題があった。さらに、乾燥工程の長大化は、乾燥途中での塗膜の流動による表面層の厚さの不均一化をもたらすという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされてものであり、乾燥工程をなくしもしくは簡素化するため、無溶剤もしくは少量の溶剤の塗料をスプレーして導電性ローラの表面層を形成することのできる、導電性ローラの製造方法、および導電性ローラ塗装装置、ならびに、この製造方法によって形成された導電性ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
＜１＞は、長さ方向両端部で軸支される軸部の外側に設けられた円柱状の基体部の周面に塗料をスプレーして表面層を形成する導電性ローラの製造方法において、塗料のスプレーに先立って、塗料の粘度が1〜1000ｍPa・Sとなるよう、塗料を昇温することを特徴とする導電性ローラの製造方法である。
【０００８】
＜２＞は、＜１＞において、塗料として、紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂を含有するものを用いる導電性ローラの製造方法である。
【０００９】
＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞において、前記基体部を軸部の周りに回転させた状態で、塗料をスプレーするスプレーガンおよび前記基体部の少なくとも一方を、他方に対して基体部長さ方向に相対変位させながら、塗料をスプレーする導電性ローラの製造方法である。
【００１０】
＜４＞は、長さ方向両端部で軸支される軸部の外側に設けられた円柱状の基体部の周面に塗料をスプレーして表面層を形成する導電性ローラの製造方法に用いられる導電性ローラの塗装装置であって、
前記塗料をスプレーするスプレーガン、塗料を収容する塗料タンク、および、塗料を塗料タンクからスプレーガンまで輸送する塗料供給配管を具えるとともに、塗料タンクに収容された塗料を昇温するタンク加熱装置と、塗料供給配管を通過する塗料を昇温する管路加熱装置との少なくとも一方を設けてなる導電性ローラ塗装装置である。
【００１１】
＜５＞は、＜４＞において、塗料タンクから塗料供給配管を経て供給された塗料を、スプレーガンをバイパスして塗料タンクに戻す塗料戻り配管を設けてなる導電性ローラ塗装装置である。
【００１２】
＜６＞は、長さ方向両端部で軸支される軸部と、軸部の周囲に配設された基体部と、基体部の周面を被覆する表面層とからなり、この表面層は、＜１＞〜＜３＞のいずれかの導電性ローラの製造方法によって形成されてなる導電性ローラである。
【発明の効果】
【００１３】
＜１＞の発明によれば、塗料のスプレーに先立って、塗料の粘度が1〜1000ｍPa・Sとなるよう、塗料を昇温するので、無溶剤もしくは少量の溶剤の塗料であっても、塗料を良好な状態で霧化することができ、その結果、乾燥ラインを簡素化し、あるいは、これをなくして、これにかかっていたコストとスペースとを節約することができ、あわせて、乾燥工程中での塗料の流動による表面層厚さの不均一化の問題を解消することができる。
【００１４】
塗料の粘度が、1ｍPa・S未満の場合、塗料霧化における塗料粒子が細かくなりすぎて、塗着効率が悪化し、一方、これが、1000ｍPa・Sを超えると、塗料の霧化しにくくなり、塗膜の均一性が悪化してしまう。
【００１５】
＜２＞の発明によれば、塗料として、紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂を含有するものを用いるので、基体部が空隙セルを分散させた発泡体よりなるものである場合、表面層を塗布した塗料を電子線硬化もしくは紫外線硬化により瞬時に硬化させて、基体部表面に露出した空隙セルを表面層で埋めることなく表面層を滑らかな形成することができ、一方、基体部が空隙セルのない非発泡体よりなるものである場合にも、塗料を瞬時に硬化させることにより、塗装後の塗料の流動をなくし塗膜厚さが変化するのを防止することができる。
【００１６】
＜３＞の発明によれば、前記基体部を軸部の周りに回転させた状態で、塗料をスプレーするスプレーガンおよび前記基体部の少なくとも一方を、他方に対して基体部長さ方向に相対変位させながら、塗料をスプレーするので、基体部周面を導電性ローラの長さ方向にそって螺旋状に表面層を連続して形成してゆくことができ、塗料を無駄に消費されることがなく、しかも滑らかで均一な厚さの塗膜を形成することができる。
【００１７】
＜４＞の発明によれば、タンク加熱装置、および、管路加熱装置の一方もしくは両方が設けられているので、塗料を効率よく昇温することができる。
【００１８】
＜５＞の発明によれば、塗料タンクから塗料供給配管を経て供給された塗料を、スプレーガンをバイパスして塗料タンクに戻す塗料戻り配管を設けられているので、塗料を使用していない間でも、塗料タンクおよび塗料供給配管経路内の塗料を昇温した状態にしておくことができ、スプレー開始直後においても塗料を良好な霧化状態にすることができる。
【００１９】
＜６＞の発明によれば、長さ方向両端で軸支される軸部と、軸部の周囲に配設され前記基体部と、基体部を覆う前記表面層とからなり、この表面層は、上述の方法によって形成されているので、前述のとおり、乾燥工程を簡素化することによる低コスト化と省スペース化を実現し、あわせて、乾燥工程での膜厚変化を防止し、均一性の高い表面層を形成することができ、たとえば、導電性ローラが、現像ローラ、もしくは帯電ローラである場合には、これに、均一な現像性能、あるいは帯電性能を担持させて、画像形成装置の高画質化に資することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。図１は、本発明に係る導電性ローラを示す断面図であり、図１（ａ）はその第一態様を示し、導電性ローラ１は、長さ方向両端で軸支される軸部２と、軸部２の周囲に配設された基体部３と、基体部３の周面を被覆する表面層４とからなり、軸部２は、鉄やステンレス等の金属、あるいは、プラスチックよりなり、基体部３から長さ方向外側に突出して設けられ、突出した部分が、画像形成装置のローラ軸支手段に軸支されるよう構成される。
【００２１】
図１（ｂ）は、導電性ローラの第二態様を示す断面図であり、導電性ローラ１Ａは、軸部２Ａ、基体部３、および表面層４よりなり、軸部２の代わりに軸部２Ａを用いた点が第一態様と異なり、軸部２Ａは、鉄やステンレス等の金属、あるいは、プラスチックよりなる中空のパイプで構成され、基体部３を同じ外径にしたままでその断面積の小さくする場合、このような中空の軸部２Ａを好適に用いて、導電性ローラを軽量なものにすることができる。
【００２２】
また、軸部２Ａを基体部３の長さ方向外側に突出させて、軸部２と同様にその半径方向外側が支持されるよう構成することもできるが、図１（ｂ）に示すように、パイプの半径方向内側の面が軸支されるようにしてもよく、この場合、軸部２Ａを基体部３の長さ方向外側に突出させる必要はない。
【００２３】
基体部３としては、エラストマー単体又はそれを発泡させた発泡体に導電剤を添加して導電性を付与したものが用いられる。ここで使用し得るエラストマーには、特に制限はなく、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム等が例示され、これらを単独であるいは２種以上組み合わせて用いることができる。本発明においては、これらのうち、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムが好ましく用いられる。また、これらと他のゴム材料との混合物もまた好ましく用いられる。特に、本発明においては、ウレタン結合を有する樹脂が好ましく用いられる。
【００２４】
また、これらエラストマーを、発泡剤を用いて化学的に発泡させ、あるいは、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させた発泡体としたものも用いることができる。本発明では、軸部２と基体部３との一体化を行うための成形工程において、いわゆるＲＩＭ成形法を用いてもよい。即ち、基体部３の原料成分を構成する２種のモノマー成分を筒状型内に混合射出して、重合反応させて、軸部２と基体部３とを一体化する。この方法においては、原料の注入から脱型までの成形工程を所要時間６０秒程度で行うことができ、生産コストを大幅に削減することができる。
【００２５】
基体部３に添加される導電剤としては、種々のものを用いることができる。カーボン系導電剤は少量の添加で高い導電性を得ることができ、カーボン系導電剤としては、ケッチェンブラックやアセチレンブラックを用いるのが好ましいが、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、グラファイト等も用いることができる。
【００２６】
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，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を例示することができる。
【００２７】
カーボン系以外の電子導電剤も用いることができ、このような電子導電剤としては、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物の微粒子；、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属の酸化物；導電性酸化チタンウイスカー、導電性チタン酸バリウムウイスカーのような透明なウイスカー；などを例示することができる。
【００２８】
導電剤として、２種類以上のものを混合して用いてもよく、この場合、印加される電圧の変動や環境の変化に対しても安定して導電性を発現することができる。混合例としては、カーボン系導電剤に、カーボン系以外の電子導電剤やイオン導電剤を混合したものをあげることができる。
【００２９】
また、表面層４は、例えば、導電性ローラ１を帯電ローラとするような場合には、ナイロン、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等、目的に応じて適宜な樹脂で形成することができるが、特に帯電ローラの表面平滑性や感光体等との低密着性などの観点からフッ素樹脂が好ましく用いられる。
【００３０】
フッ素樹脂としては、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−ヘキサフルオロプロピレン−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、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド、クロロトリフルオロエチレン−ビニルエーテル系共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド系共重合体、クロロトリフルオロエチレン−ビニルエステル系共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド系共重合体等が挙げられ、特にこれらの微粒子を水中に分散させたディスパージョンタイプの水系フッ素樹脂が好ましく用いられ、更に好ましくはポリテトラフルオロエチレンの微粒子を水中に分散させたディスパージョンタイプの水系フッ素樹脂が用いられる。また、用いられるフッ素樹脂微粒子の粒径は、特に制限されるものではないが、５μｍ以下、特に、０．０５〜１μｍであることが好ましい。
【００３１】
また、これらフッ素樹脂に、フッ素樹脂の効果を損なわない範囲で、その他の樹脂を混合して表面層４を形成することもできる。この場合、フッ素樹脂と混合されるその他の樹脂としては、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニリデン系共重合体、アクリル−ウレタン共重合体などが挙げられ、これらの１種または２種以上を上記フッ素樹脂と混合して表面層４を形成することができる。これらの樹脂のうちでも、フッ素樹脂の塗膜化および抵抗均一性の観点からポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニリデン系共重合体が好ましく、特にポリビニルアセタール樹脂が好ましく用いられる。
【００３２】
また、かかる表面層４において、その平滑性を確保したい場合には、水系樹脂が好ましく用いられる。水系樹脂としては、溶媒が水であれば、水溶性タイプ、エマルジョンタイプ、サスペンジョンタイプ等のいずれのタイプでもよいが、特にカルボキシル基、水酸基、アミノ基等の活性水素を持つアクリル系の温水可溶性樹脂が好ましい。アクリル樹脂は、従来、帯電ローラ用樹脂として一般的に用いられてきたウレタンやナイロン等に比べてかなり誘電率が小さいために静電容量も小さくなり、交流電圧印加による帯電ローラ／被帯電体間の電気的引力・反発力が低減化され、帯電音を低減化することができることから、特に好ましく用いられる。
【００３３】
更に、この表面層４には、必要に応じて増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の適宜な添加剤を必要に応じて適量添加することができ、この場合添加剤は無機系、有機系のいずれであってもよい。
【００３４】
また、導電性ローラ１を現像ローラとするような場合には、表面層４を構成する樹脂として、架橋性樹脂が好適に用いられる。架橋性樹脂とは、熱，触媒，空気（酸素），湿気（水），電子線などにより自己架橋する樹脂あるいは架橋剤や他の架橋性樹脂との反応により架橋する樹脂をいう。このような架橋性樹脂の例としては、水酸基，カルボキシル基，酸無水物基，アミノ基，イミノ基，イソシアネート基，メチロール基，アルコキシメチル基，アルデヒド基，メルカプト基，エポキシ基，不飽和基等の反応基を持つフッ素樹脂，ポリアミド樹脂，アクリルウレタン樹脂，アルキッド樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂，シリコーン樹脂，ウレタン樹脂，ポリエステル樹脂，ポリビニルアセタール樹脂，エポキシ樹脂，ポリエーテル樹脂，アミノ樹脂，アクリル樹脂，尿素樹脂等及びこれらの混合物を挙げることができる。これらの中で、フッ素樹脂，ポリアミド樹脂，アクリルウレタン樹脂，アルキッド樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂，シリコーン樹脂，ウレタン樹脂，ポリエステル樹脂，ポリビニルアセタール樹脂，エポキシ樹脂，及びそれらの混合物が好ましく、特にアルキッド樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂及びそれらの混合物が、現像剤の帯電能、現像剤に対する非汚染性、他の部材との摩擦力低減、画像形成体に対する非汚染性などの点から好適である。
【００３５】
上記架橋性樹脂には、必要に応じて触媒、架橋剤が用いられるが、触媒としては、例えば過酸化物やアゾ化合物などのラジカル触媒，酸触媒，塩基性触媒などが挙げられる。また、架橋剤は水酸基，カルボキシル基，酸無水物基，アミノ基，イミノ基，イソシアネート基，メチロール基，アルコキシメチル基，アルデヒド基，メルカプト基，エポキシ基，不飽和基等の反応基を１分子中に２個以上もつ化合物、例えば、ポリオール化合物，ポリイソシアナート化合物，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等が挙げられる。この架橋性樹脂には、さらなる現像剤への帯電能の向上、他の部材との摩擦力低減、導電性付与などの目的で、所望により、荷電制御剤，滑剤，導電剤，その他の樹脂など、種々の添加剤を含有させることができる。
【００３６】
上述の樹脂のうち、表面層４を塗布したあと乾燥工程が要らないという点において、電子線硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂を含有するものが好ましく、これらの樹脂は、電子線を照射し、もしくは、紫外線重合開始剤の存在下で紫外線を照射することにより硬化させることができる。さらに、これらの樹脂よりなる塗料を用いた場合には、塗装完了後、これに紫外線もしくは電子線を照射することで瞬時に表面層を固化させることができ、流動状態下で同じ姿勢で放置される場合に対比して、表面層の膜厚変化を抑えることができる。
【００３７】
電子線硬化型樹脂もしくは紫外線硬化型樹脂としてはポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられ、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る。
【００３８】
さらに、これらの樹脂に特定の官能基を導入した変性樹脂を用いることもできる。また、樹脂層４の力学的強度、耐環境特性を改善するため、架橋構造を有するものを導入することが好ましい。
【００３９】
上記の電子線硬化型樹脂もしくは紫外線硬化型樹脂のうち、特に、（メタ）アクリレートオリゴマーを含む（メタ）アクリレート系紫外線硬化型樹脂より形成された組成物が好適である。
【００４０】
このような（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ウレタン系（メタ）アクリレートオリゴマー、エポキシ系（メタ）アクリレートオリゴマー、エーテル系（メタ）アクリレートオリゴマー、エステル系（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリカーボネート系（メタ）アクリレートオリゴマー等、また、フッ素系、シリコーン系の（メタ）アクリルオリゴマーなどを挙げることができる。
【００４１】
上記（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、多価アルコールとε−カプロラクトンの付加物等の化合物と、（メタ）アクリル酸との反応により、あるいはポリイソシアネート化合物及び水酸基を有する（メタ）アクリレート化合物をウレタン化することにより合成することができる。
【００４２】
ウレタン系（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリオール、イソシアネート化合物と水酸基を有する（メタ）アクリレート化合物とをウレタン化することによって得ることができる。
【００４３】
エポキシ系（メタ）アクリレートオリゴマーの例としては、グリシジル基を有する化合物と（メタ）アクリル酸との反応生成物であればいずれでもよいが、中でもベンゼン環、ナフタレン環、スピロ環、ジシクロペンタジエン、トリシクロデカン等の環状構造を有し、かつグリシジル基を有する化合物と（メタ）アクリル酸の反応生成物が好ましい。
【００４４】
更に、エーテル系（メタ）アクリレートオリゴマー、エステル系（メタ）アクリレートオリゴマー及びポリカーボネート系（メタ）アクリレートオリゴマーは、各々に対するポリオール（ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール）と（メタ）アクリル酸との反応によって得ることができる。
【００４５】
電子線硬化型もしくは紫外線硬化型の樹脂組成物には、必要に応じて粘度調整のために重合性二重結合を有する反応性希釈剤を配合する。このような反応性希釈剤としては、アミノ酸や水酸基を含む化合物に（メタ）アクリル酸がエステル化反応及びアミド化反応で結合した構造の、例えば、単官能、２官能または多官能の重合性化合物等を使用することができる。これらの希釈剤は、（メタ）アクリレートオリゴマー１００重量部当たり、通常１０〜２００重量部用いることが好ましい。
【００４６】
表面層４を構成する樹脂には、その導電性を制御する目的で導電剤が配合され、この導電材としては、先に述べたような、基材部３に含有させる導電剤と同じものを用いることができる。
【００４７】
次に、基体部３の外側に、塗料を塗布して、上述のような表面層４を形成する方法について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、塗料をスプレーして表面層４を形成する塗装装置を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ矢視に対応する断面を示す断面図であり、塗装装置１０は、長さ方向両端をそれぞれ支持部材２３によって軸支された導電性ローラ１を回転させるローラ回転駆動手段２４と、導電性ローラ１に塗料をスプレーするスプレーガン１１と、導電性ローラ１の回転と同期してスプレーガン１１を導電性ローラ１長さ方向に変位させるガン横行装置２０と、スプレーガン１１に塗料を供給する塗料供給装置３０とよりなり、ローラ回転駆動手段２４は、例えば、減速機付サーボモータで構成することができ、また、ガン横行装置２０は、図示のように、スプレーガン１１を取り付ける取り付けブロック１５と、ブロック１５を、ボールねじ１２を介して横行させる減速機付サーボモータ１４と、ブロック１５の直線走行をガイドするリニアガイド１３とを具えて構成することができる。なお、図中、２５は、ローラ回転駆動手段２４、支持部材２３、ガン横行装置２０を共通に支持するコモンベースであり、２６は、塗装スペースを他の部分から隔離して塗着されなかった塗料が拡散しないようにするための塗装ブースである。
【００４８】
なお、導電性ローラ１は、片方の支持部材２３に対して、それぞれ、図示しない手段によって着脱可能に構成されていて、表面層４の形成された導電性ローラ１を支持部材２３から取り出すとともに、表面層４が未形成の導電性ローラ１を支持部材２３に装着することができる。
【００４９】
図３は、塗料供給装置３０の構成例を示す配管系統図であり、塗料供給装置３０は、塗料を収容する塗料タンク３１、塗料タンク３１から塗料を吸引してスプレーガン１１に圧送する塗料ポンプ３２、および、塗料を塗料タンク３１からスプレーガン１１まで導く塗料供給配管３４を具え、また、スプレーガン１１において、塗料を霧化するための霧化エア供給配管４２が設けられる。
【００５０】
また、塗料供給配管３４の途中には、塗料の圧力を調整する塗料圧調整弁４５が、霧化エア配管４２の途中には、霧化エアの圧力を調整するエア圧調整弁４３が、それぞれ配設され、例えば、導電性ローラ１の種類に応じてスプレー条件を手動もしくは自動で変更できるよう構成されている。
【００５１】
本発明は、塗料をスプレーガン１１からスプレーするのに先立って、塗料を昇温しておく点に特徴があり、そのため、塗装装置１０は、塗料タンク３１内の塗料を所定の温度にまで昇温したあとその温度に保持するタンク加熱装置３３と、塗料供給配管３４を通過する塗料を所定温度まで加熱する管路加熱装置３６とを具えるともに、塗料がスプレーガン１１からスプレーされていない時でも、塗料が塗料供給配管３４に停滞して冷却されないよう、塗料を循環させておくための塗料戻り配管３５が設けられる。
【００５２】
このことに合わせて、流路切替弁４１が設けられ、スプレーガン１１から塗料を導電性ローラ基体部３にスプレーするときは、スプレーガン１１側への出口を開放し、スプレーをしないときには、塗料戻り配管３５への出口を開放して塗料を循環できるよう構成されている。さらい、好ましくは、塗料タンク３１には、塗料の温度を一層均一にするための攪拌器４３が設けられる。
【００５３】
なお、スプレーガン１１は変位しながら塗料をスプレーするので、塗料供給配管３４および塗料戻り配管３５とスプレーガン１１との接続は、フレキシブルホース３７ａ、３７ｂを介するよう構成されている。
【００５４】
ここで、タンク加熱装置３３は、例えば、タンク胴体の内側もしくは外側を一周するよう取り付けられた温調ジャケットで構成することができ、この温調ジャケットは、内部にスチームや温水を通過させることにより、もしくは電熱ヒータを用いることによりこれをその熱源とすることができる。また、管路加熱装置３６についても、塗料供給配管３４の半径方向外側を取囲む同様の温調ジャケットで構成することができる。また、塗料供給配管３４や塗料戻り配管３は、塗料温度の一層の安定化と、エネルギーの節約のため、できるだけ広い範囲を保温するのが好ましい。
【００５５】
このような加熱装置を用いて昇温したときの、霧化直前の塗料の温度としては、好ましくは30〜100℃、より好ましくは、40〜70℃とするのがよい。30℃は、塗料の粘度を低く保つのに必要な最低限の温度であり、また、100℃以下としたのは、これを超えると、塗料成分の気化やゲル化が生じ安定的な塗工が難しくなってしまうからである。
【００５６】
なお、上記の例においては、タンク加熱装置３３と、管路加熱装置３６との両方を設けたが、塗料の種類や塗装条件に応じていずれか一方だけとすることもできる。また、塗着効率を向上させるため、導電性ローラ１の基体部４周面と、スプレーガン１１との間に高電圧を印加して静電力の助けを借りる静電塗装方式によって、塗料をスプレーすることもできる。
【００５７】
図３に示した形態は、霧化エアを用いて塗料を霧化する方式であり、スプレーガン１１としてはエア霧化方式対応のものが用いられ、この場合、霧化直前における塗料圧力を100〜1000kPa、霧化エアの圧力を50〜1000kPaとするのが好ましく、このことにより、良好な霧化状態を得ることができる。
【００５８】
また、霧化エアによらないエアレス方式によっても塗料を霧化することができ、塗料の圧力を極めて高くし、スプレーガンのノズルにおける塗料の流速を所定の値以上とすることにより霧化するものであり、この場合の配管系統図を、図４に示す。図４を図３と対比して分かるように、エアレス方式の場合の機器の構成としては、図３に示したものと異なる部分は、霧化エア配管４２がない点、およびスプレーガンとして、エアレス方式のスプレーガン１１Ａを用いる点だけであり、したがって詳細の説明は省略する。エアレス方式の場合、塗料を高圧にすることによって霧化するのでその圧力は、0.5〜10MPaとするのが好ましい。
【００５９】
以上のように構成された塗装装置１０を用いて、導電性ローラ１の基体部３を塗装して表面層４を形成するには、基体部２を支持部材２３に装着したあと、ローラ回転駆動手段２４をなすモータを駆動して基体部３を矢印Ａの向きに回転させながら、減速機付サーボモータ１４を駆動して、スプレーガン１１を矢印Ｂの向きに、基体部３の回転と同期させて移動させ、このとき、基体部３が1周回転する間に、スプレーガン１１を、基体部３の幅よりも短く、かつ、塗料の広がり幅よりも狭いピッチだけ移動させることにより、基体部３の一方の端から他方の端に向かって、図２（ａ）に示すような螺旋状の、連続して延びる塗膜で、表面層４を形成することができる。
【００６０】
このあと、このようにして表面層４が形成された導電性ローラ１を支持部材２３から取り出し、図示しない、乾燥工程において、もしくは紫外線硬化装置あるいは電子線硬化装置を用いて表面層４を硬化させ、導電性ローラ１の製造を完了する。
【実施例】
【００６１】
塗布装置１を用い、塗料の種類、スプレー時の塗料温度条件を変化させ、それぞれの条件で塗料をスプレーして表面層４を形成する実験を行い、塗工の可否を調べるともに、形成された塗膜の表面粗さ、塗膜厚さを測定した。そして、この結果を表１にまとめた。表１中の塗料A、および塗料Bについては、これらの配合を、表２に示した。これらの塗料は、いずれも紫外線硬化型の塗料である。なお、表２中の、溶媒量（*）は、塗料全量に対する溶媒の質量割合を％で表したものである。
【００６２】
また、上記の実験に用いる塗料について、温度を変化させたときの粘度を測定し、塗料粘度の温度依存性カーブを求め、測定したスプレー時の塗料温度と、この塗料粘度の温度依存性カーブとから、スプレー時の塗料粘度を推定し、これも「粘度」として表１に示した。
【００６３】
表１において、「塗工可否」は、塗料を安定してスプレーできたものを「○」、塗料のスプレーは可能だがスプレーが不安定なものを「△」、そして、塗料の霧化が不可能なものを「×」で表し、さらに、「合否判定」は、塗工可否が「○」で、かつ、塗膜の表面粗さRaが2.0μm以下のものを「合格」、それ以外のものを「不合格」として表した。
【００６４】
表１中の、「塗料温度」は、スプレーガンの塗料経路内に熱電対の接点を配置して熱電対で検出したその点でのスプレー時温度を表したものである。
【００６５】
また、前記温度依存性カーブを求める際の測定器は、ThermoHaake社製のレオメータ（型式：ReoStress300+TC81）を用いて行った。この測定は、コーンとプレートとの間に測定液を挟みコーンを一定の周波数で回転往復運動させたときのコーンに作用するトルクより粘度を求めたものであるが、この測定に用いたコーンの型番はc20/1（同社製、直径20mm、プレートに対するコーンの錐面傾斜角度1度）であり、コーンの回転往復運動の周波数は1Hzであった。
【００６６】
試作した導電性ローラは、現像ローラであり、そのサイズは、外形18mm、軸部の直径8mm、基体部の長さ250mmであった。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】
表１から明らかなように、実施例の導電性ローラは、比較例のものに対していずれも、霧化の状態が良好で、塗膜の表面性状に優れ、また、膜厚も、より均一に保たれていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係る現像ローラは、普通紙複写機、普通紙ファクシミリ機、レーザビームプリンタ、カラーレーザビームプリンタ、トナージェットプリンタなどの画像形成装置に帯電ローラ，現像ローラ，転写ローラ，給紙ローラ、トナー供給ローラ等として装着して好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る導電性ローラを示す断面図である。
【図２】導電性ローラの表面層を形成する塗装装置を示す平面図および断面図である。
【図３】塗装装置の塗料供給装置を示す配管系統図である。
【図４】塗料供給装置の他の実施態様を示す配管系統図である。
【符号の説明】
【００７２】
１、１A 導電性ローラ
２、２A 軸部
３、３A 基体部
４、４A 表面層
１０ 塗装装置
１１、１１A スプレーガン
１２ ボールねじ
１３ リニアガイド
１４ 減速機付サーボモータ
１５ 取り付けブロック
２０ ガン横行装置
２３ 支持部材
２４ ローラ回転駆動手段
２５ コモンベース
２６ 塗装ブース
３０ 塗料供給装置
３１ 塗料タンク
３２ 塗料ポンプ
３３ タンク加熱装置
３４ 塗料供給配管
３５ 塗料戻り配管
３６ 管路加熱装置
３７ａ、３６ｂ フレキシブルホース
４１ 流路切替弁
４２ 霧化エア供給配管
４３ エア圧調整弁
４５ 塗料圧調整弁
４８ 攪拌器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向両端部で軸支される軸部の外側に設けられた円柱状の基体部の周面に塗料をスプレーして表面層を形成する導電性ローラの製造方法において、
塗料のスプレーに先立って、塗料の粘度が1〜1000ｍPa・Sとなるよう、塗料を昇温することを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【請求項２】
塗料として、紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂を含有するものを用いる請求項１に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項３】
前記基体部を軸部の周りに回転させた状態で、塗料をスプレーするスプレーガンおよび前記基体部の少なくとも一方を、他方に対して基体部長さ方向に相対変位させながら、塗料をスプレーする請求項１もしくは２に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項４】
長さ方向両端部で軸支される軸部の外側に設けられた円柱状の基体部の周面に塗料をスプレーして表面層を形成する導電性ローラの製造方法に用いられる導電性ローラの塗装装置であって、
前記塗料をスプレーするスプレーガン、塗料を収容する塗料タンク、および、塗料を塗料タンクからスプレーガンまで輸送する塗料供給配管を具えるとともに、塗料タンクに収容された塗料を昇温するタンク加熱装置と、塗料供給配管を通過する塗料を昇温する管路加熱装置との少なくとも一方を設けてなる導電性ローラ塗装装置。
【請求項５】
塗料タンクから塗料供給配管を経て供給された塗料を、スプレーガンをバイパスして塗料タンクに戻す塗料戻り配管を設けてなる請求項４に記載の導電性ローラ塗装装置。
【請求項６】
長さ方向両端部で軸支される軸部と、軸部の周囲に配設された基体部と、基体部の周面を被覆する表面層とからなり、この表面層は、請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ローラの製造方法によって形成されてなる導電性ローラ。
【請求項１】
長さ方向両端部で軸支される軸部の外側に設けられた円柱状の基体部の周面に塗料をスプレーして表面層を形成する導電性ローラの製造方法において、
塗料のスプレーに先立って、塗料の粘度が1〜1000ｍPa・Sとなるよう、塗料を昇温することを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【請求項２】
塗料として、紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂を含有するものを用いる請求項１に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項３】
前記基体部を軸部の周りに回転させた状態で、塗料をスプレーするスプレーガンおよび前記基体部の少なくとも一方を、他方に対して基体部長さ方向に相対変位させながら、塗料をスプレーする請求項１もしくは２に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項４】
長さ方向両端部で軸支される軸部の外側に設けられた円柱状の基体部の周面に塗料をスプレーして表面層を形成する導電性ローラの製造方法に用いられる導電性ローラの塗装装置であって、
前記塗料をスプレーするスプレーガン、塗料を収容する塗料タンク、および、塗料を塗料タンクからスプレーガンまで輸送する塗料供給配管を具えるとともに、塗料タンクに収容された塗料を昇温するタンク加熱装置と、塗料供給配管を通過する塗料を昇温する管路加熱装置との少なくとも一方を設けてなる導電性ローラ塗装装置。
【請求項５】
塗料タンクから塗料供給配管を経て供給された塗料を、スプレーガンをバイパスして塗料タンクに戻す塗料戻り配管を設けてなる請求項４に記載の導電性ローラ塗装装置。
【請求項６】
長さ方向両端部で軸支される軸部と、軸部の周囲に配設された基体部と、基体部の周面を被覆する表面層とからなり、この表面層は、請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ローラの製造方法によって形成されてなる導電性ローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２６７５５１（Ｐ２００６−２６７５５１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８５６４４（Ｐ２００５−８５６４４）
【出願日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【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１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【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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