(57)【要約】【課題】  非破壊での膜厚測定が可能で、簡便かつ低コストの表面層の膜厚測定方法を提供する。【解決手段】  白色導電材、または、導電材および白色微粉末、を表面層中に含有する帯電器の当該表面層の膜厚を測定する方法であって、前記表面層に光を照射し、その反射濃度から前記膜厚を算出することを特徴とする表面層の膜厚測定方法である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面層が形成された帯電器の当該表面層の膜厚を測定する方法であって、
白色導電材、または、導電材および白色微粉末、を前記表面層中に含有させた状態で、前記表面層に光を照射し、その反射濃度から前記膜厚を算出することを特徴とする表面層の膜厚測定方法。
【請求項２】
前記白色導電材、または、前記導電材および前記白色微粉末、の濃度を一定として作成した前記表面層の膜厚と前記反射濃度との関係を示す検量線をもとに、前記膜厚を算出することを特徴とする請求項１に記載の表面層の膜厚測定方法。
【請求項３】
前記白色導電材が、酸化スズであることを特徴とする請求項１または２に記載の表面層の膜厚測定方法。
【請求項４】
前記導電材がカーボンであり、
前記白色微粉末がシリカ、酸化チタン、ＰＴＦＥおよびフッ化炭素からなる群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面層の膜厚測定方法。
【請求項５】
前記表面層中の白色微粉末または白色導電材の含有量が、１０〜４０質量％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面層の膜厚測定方法。
【請求項６】
前記表面層の膜厚が、２〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面層の膜厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール型帯電器を始めとする帯電器の表面層の膜厚を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーナレスシステムにおいて用いられる帯電器の表面層をコーティングする時には、膜厚を一定にコントロールする必要がある。従来、この膜厚の制御は、表面コート工程内で一定間隔で抜き取り、コート状態を破壊検査で実施していた。このため、測定したロールに関しては破棄せざるを得ず、無駄が発生していた。また、コート工程の初期段階では、コートが安定せず、ロールを無駄に消費する問題点があった。
【０００３】
具体的に説明すると、表面層を有する帯電ロールは例えば、以下のようにして作製される。まず、金属シャフトの周囲に弾性体層を設ける。その後、弾性体層上に表面層を形成するための表面コート工程に入り、スプレーコートや突き上げ法等により表面層が形成されて、上記帯電ロールが作製される。上記工程では、コート材料（表面層を形成するための塗布液）が作製されてからの時間で、コートされる膜厚に差が発生してしまう。そのため、所望のコート膜厚にするための突き上げ法では、コート開始時にコート液を希釈したり、突き上げスピードを増減させたりして管理している。初期状態での膜厚は管理しやすいが、工程内での管理は困難である。工程内で、膜厚の変化を調査した結果は、図２に示すように、２ロットまでは比較的安定した膜厚を維持しているが、３ロット目で膜厚が急激に低下していることが分かる。コート液を変更すると、４ロット目からは安定した状態を維持できる。３ロット目における膜厚の急激な低下を、非破壊で簡易に確認できれば、工程管理の効率化が図られ、コスト削減にもつながる。
【０００４】
非破壊で膜厚を測定する方法として、紫外線吸収剤を混入した透明な塗膜が形成された標準試験体の表面に照射した紫外線の反射率と、塗膜の膜厚とから膜厚の検量線図を予め作成しておき、標準試験体と同一組成の透明な塗料を基材表面に塗布して製造した被試験体の表面に紫外線を照射し、紫外線の反射率から先の検量線図を基にして被試験体の膜厚を測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、上記方法では、下地材料に紫外線を反射させる材料である必要があり、一般的なゴム材料が選択できないといった問題がある。また、帯電ロールの表面層のような１０μｍ程度以下の膜厚測定には、不向きである。
【特許文献１】特開２００３−４４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上から、本発明は、上記従来の課題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、非破壊での膜厚測定が可能で、簡便かつ低コストな表面層の膜厚測定方法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】
上記目的は下記の本発明により達成される。
すなわち、本発明は、表面層が形成された帯電器の当該表面層の膜厚を測定する方法であって、「白色導電材」、または、「導電材および白色微粉末」、を前記表面層中に含有させた状態で、前記表面層に光を照射し、その反射濃度から前記膜厚を算出することを特徴とする表面層の膜厚測定方法である。
【０００８】
本発明の表面層の膜厚測定方法においては、下記第１〜５の態様のうちいずれか１以上の態様を適用することが好ましい。
（１）第１の態様は、前記白色導電材、または、前記導電材および前記白色微粉末、の濃度を一定として作成した前記表面層の膜厚と前記反射濃度との関係を示す検量線をもとに、前記膜厚を算出する態様である。
（２）第２の態様は、前記白色導電材が、酸化スズである態様である。
（３）第３の態様は、前記導電材がカーボンであり、前記白色微粉末がシリカ、酸化チタン、ＰＴＦＥおよびフッ化炭素からなる群から選択される少なくとも１つである態様である。
（４）第４の態様は、前記表面層中の白色微粉末または白色導電材の含有量が、１０〜４０質量％である態様である。
（５）第５の態様は、前記表面層の膜厚が、２〜１０μｍである態様である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、非破壊での膜厚測定が可能で、簡便かつ低コストな表面層の膜厚測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の膜厚測定方法は、表面層が形成された帯電器の当該表面層の膜厚を測定する方法である。測定方法としては、表面層に光を照射してその反射濃度を測定し、その測定値から膜厚を算出するものである。特に、表面層の厚さが２〜１０μｍの場合に好適である。
【００１１】
膜厚の具体的な測定方法としては、まず、各ロットごとに表面層を形成するための塗布液を作製する際に、塗布液中の「白色導電材」または「導電材および白色微粉末」の濃度を一定としておく。そして、この塗布液を使用して、少なくとも３通りの厚みの表面層を形成する。その後、反射濃度計によりそれぞれの反射濃度を測定する。
【００１２】
また、一方で、表面層の断面からマイクロスコープなどにより膜厚を測定して実際の膜厚を測定しておく。そして、上記それぞれの反射濃度および実際の膜厚から、表面層の膜厚と反射濃度との関係を示す検量線を作成する。この検量線をもとにして、上記塗布液をその後使用した場合に、反射濃度を測定するだけで、非破壊かつ非接触で表面層の膜厚を算出するができる。そのため、コストダウンを図ることができる。また、計測が非破壊で非接触なため容易であり、時間もかからないというメリットもある。
【００１３】
既述のように、表面層中には、「白色導電材」または「導電材および白色微粉末」を含有させる。これらを含有させることで、反射濃度の測定が可能となる。
【００１４】
白色導電材としては、導電処理した酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等を使用することができるが、なかでも、酸化スズを使用することが好ましい。酸化スズは、表面層中での分散性がよく、帯電ロールの表面層に含有させた場合に、良好な材料特性を発揮し得る点でも好適だからである。
【００１５】
また、白色導電材の代わりに、導電材および白色微粉末を使用することもできる。白色微粉末は反射濃度の測定に必要となり、導電材は帯電装置の帯電特性を得るために必要となる。
【００１６】
白色微粉末としては、シリカ、酸化チタン、ＰＴＦＥおよびフッ化炭素からなる群から選択される少なくとも１つを使用することが好ましく、高い分散性を得る観点から、シリカまたは酸化チタンを使用することがより好ましい。
【００１７】
また、導電材としては、カーボンを使用することが好ましく、表面層中に１０〜３０質量％含有させることが好ましい。カーボンには、ケッチェンブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、黒鉛等が使用可能である。ケッチェンブラックは、給油性が高く導電性に優れた特性を有しており、サーマルブラックは給油性が小さくゴム補強性が強い特性を有している。これらの導電性カーボンは、単独でも使用可能であるが、特にケッチェンブラックとサーマルブラックとを併用すると、半導電性領域での抵抗値の急激な変化を抑えることができ、比較的少量の使用で半導電性領域でのバラツキの少ない導電性化が可能である。
【００１８】
表面層中の白色微粉末または白色導電材の含有量は、１０〜４０質量％であることが好ましく、２０〜３０質量％であることがより好ましい。
【００１９】
本発明者らの実験によると、上記範囲とすることで、特に高い測定精度が得られることが確認された。すなわち、白色導電材として酸化スズを使用し、表面層中の含有量を質量部で５部から６０部として表面コート条件を振って膜厚を変更し、反射濃度と膜厚との検量線を作成したところ、５重量部の場合、白色導電材が少なく、所望の膜厚２μｍから８μｍの膜厚で計測可能ではあるが、反射濃度の濃いところでの測定になるため測定精度に多少のバラツキが見られることがあった。また、６０部の場合では、２μｍから３μｍの膜厚で、反射濃度と膜厚との検量線が得られたが、３μｍを超える膜厚では、濃度がばらついてしまうことがあった。一方で、２μｍから１０μｍの膜厚で特に精度よく計測可能だったのは、１０〜４０質量部（質量％）の範囲であった。
【００２０】
白色微粉末または白色導電材の体積平均粒径は、０．０１〜３μｍとすることが好ましく、０．０１〜０．０３とすることが好ましい。０．０１〜３μｍとすることで、均一な分散が出来き、同じ膜厚でも反射濃度が均一になるため、測定の精度が向上するといった利点が得られる。
【００２１】
反射濃度を測定する際に照射する光は、ハロゲンランプから発生されるような白色光を使用することができる。また、市販の光学濃度計（例えば、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製のＸ−Ｒｉｔｅ  ４０４）を使用して、反射濃度を測定することができる。
【実施例】
【００２２】
本発明を以下の実施例により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２３】
［検量線の作成］
帯電器として、以下のような帯電ロールを作製した。まず、エピクロロヒドリンゴムを金属シャフト（ステンレス製）に被覆しロール状に研磨して、金属シャフトの外周に弾性体層を形成した。
【００２４】
ナイロン樹脂に白色導電材（酸化スズ：体積平均粒径０．０２μｍ）を２０質量％混合した塗布液を調製した。この塗布液を、膜厚が１．５μｍとなるように弾性体上に、突き上げ法により塗布した。１４０℃、１５分から２０分乾燥させて表面層を形成し、帯電ロールを製造した。
【００２５】
この帯電ロールの反射濃度をＸ−Ｒｉｔｅ社製の「Ｘ−Ｒｉｔｅ  ４０４」（センサ部分の開口は、φ３．４ｍｍ）により測定したところ、１．３であった。また、この帯電ロールの表面層部分を含む一部を切り取り、マイクロスコープにより表面層の厚みを測定したところ、１．５μｍであった。
【００２６】
表面層の膜厚を４μｍ，５μｍ，８μｍとし、それぞれの反射濃度を上記と同じようにして測定したところ、反射濃度と膜厚との間で線形関係が見られ、図１のような検量線が得られた。
【００２７】
［実際のラインでの評価］
検量線を作成する際に使用した塗布液を使用し、種々の膜厚（２〜１０μｍの範囲）の表面層を形成し、帯電ロールを作製した。それぞれの帯電ロールの表面層について、上記検量線の作成と同様に反射濃度を測定し、その測定値から膜厚を算出したところ、図１に示すように、当該測定値が検量線上にほぼ正確にのっていることが確認できた。
【００２８】
以上から、予め、膜厚と反射濃度との関係を示す検量線を作成しておき、その検量線に基づいて、反射濃度を測定することで、非破壊かつ非接触で、容易に膜厚の測定が可能となることが確認できた。これにより、表面層を形成するための工程管理が低コストかつ容易になるいえる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】表面層の膜厚と反射濃度との関係を示す図である。
【図２】各ロットと膜厚との関係を示す図である。
【図１】
2006091559.tif 000002
【図２】
2006091559.tif 000003