(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディップ塗装法によりローラ表面に樹脂被覆層を形成する画像形成装置用ローラの製造方法において、ディップタンクとして、胴部と底部とを有し、該胴部が断面形状が四角形の形状を有し且つ該底部が逆角錐形の形状を有し、該底部の下端に塗工液供給口が結合され、且つ複数の整流板が該底部の下方から上方に向かって、逆角錐形の形状に合わせて互いの間隔を均等に保ちながら徐々に広がって行くように配設されることにより、ディップタンク内における塗工液の流向及び流速が均一化されているタンクを使用することを特徴とする画像形成装置用ローラの製造方法。
【請求項２】
複数の整流板が、それらの上端が櫛状又は格子状を形成するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置用ローラの製造方法。
【請求項３】
ローラ表面に樹脂被覆層を有する画像形成装置用ローラを製造するに際して使用され、ディップタンク内の塗工液にローラを浸漬してローラ表面に塗膜を形成させるようにしたディップ塗装装置であって、ディップタンクは胴部と底部とを有し、該胴部が断面形状が四角形の形状を有し且つ該底部が逆角錐形の形状を有し、該底部の下端に塗工液供給口が結合され、且つ複数の整流板が該底部の下方から上方に向かって、逆角錐形の形状に合わせて互いの間隔を均等に保ちながら徐々に広がって行くように配設されていることにより、ディップタンク内における塗工液の流向及び流速が均一化されているようになっていることを特徴とするディップ塗装装置。
【請求項４】
複数の整流板が、それらの上端が櫛状又は格子状を形成するように配設されていることを特徴とする請求項３に記載のディップ塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置、静電記録装置及びトナー飛翔記録装置等の画像形成装置などにおいて使用される、ローラ表面に樹脂被覆層を有する画像形成装置用ローラの製造方法及び該製造方法に使用されるディップ塗装装置並びにその製造方法により製造された画像形成装置用ローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機，プリンターなどの電子写真方式の画像形成装置等において、静電潜像を保持した感光体などの画像形成体に、一成分トナーを供給し、このトナーを該潜像に付着させて可視化する画像形成方法として、加圧現像方式が知られている（米国特許第３１５２０１２号明細書、同第３７３１１４６号明細書）。
この加圧現像方式においては、現像ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ等の各種のローラが使用されている。
【０００３】
図３の概略断面図に示すように、これらの画像形成装置用ローラ２０は、金属などからなるシャフト２２の外周に、シリコーンゴム，ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム），ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム），ポリウレタンゴムなどの弾性ゴムやフォームなどに、必要に応じて導電剤を配合して導電性を付与した弾性体からなる弾性層２３を形成してローラ２１が構成され、さらに、トナーに対する帯電性や付着性の制御のために、あるいは画像形成体及び成層ブレードとの摩擦力制御や、弾性体による感光体の汚損防止のために、必要に応じて樹脂などからなる被覆層２４が導電性弾性層２３の表面に設けられる。
【０００４】
このような樹脂被覆層２４は、樹脂等を溶媒に溶解した塗工液を、ディップ塗装法，ロールコーター法，ドクターブレード法，スプレー法などにより、導電性弾性層２３上に塗布したのち、乾燥・硬化させて形成する。これらの方法のうち、ディップ塗装法により樹脂被覆層２４を形成する場合、図４に示すようなディップ塗装装置１１が使用される。このディップ塗装装置１１のディップタンク１２内にはポンプ１５を介して供給口１３から塗工液１７が供給されると共に排出口１４からポンプ１６を介して排出されるようになっている。
【０００５】
ところが、従来のディップ塗装装置にあっては、ディップタンク１２内に塗工液１７を供給するとディップタンク１２内で矢示の方向に流れて流向及び流速がが不均一になるため、ディップタンク１２内に塗工液の滞留部分１７ａが生じてしまう。特に、増粘傾向のある帯電ローラ用の塗工液の場合には、流速が遅くなるため滞留部分発生の現象が著しい。
【０００６】
このような滞留部分では塗工液粘度の不均一化が生じ、ローラ表面に形成される塗膜の膜圧が不均一となって、塗工液成分や塗工液粘度の不均一化に伴う電流値のバラツキなどが発生しやすくなる欠点があった。また、塗工液の均一な流れが維持されないことから、経時的に粘度が上昇するような塗工液を塗布する場合、ディップタンク１２内に粘度上昇を起こした塗工液と粘度上昇を起こしていない塗工液とが混在することとなり、特に長時間生産を続ける上ではディップタンク１２内の塗工液の粘度が著しく不均一となって、作業性の悪化と歩留まりの低下を惹起していた。
【０００７】
そこで、本発明者は、前記のような滞留部分の発生を解消するために、ポンプ１５の流量を増量して流速を速くすることにより滞留気味であった部分の塗工液を流動させる試みをしたが、この方法では流速の速い部分がより速くなるだけで、流速の遅い部分には殆ど効果がないことが判明した。
次に、ディップタンク１２の底部１２ａを、図５に示すように、逆角錐形に形成すると共にその下端に供給口１３を設けて滞留発生の解消を試みた。この構造のものにおいては図４に示すものよりも多少の効果が認められ、滞留部分１７ｂとして示すように、滞留部分が多少小さくなることが確認されたが、未だ不十分なものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような従来の欠点を解消し、ディップ塗装法でローラ表面に樹脂被覆層を形成した場合に、厚さが均一で、かつ成分等を均質に形成することができる画像形成装置用ローラの製造方法と、その製造方法の実施に使用されるディップ塗装装置と、その方法で製造された画像形成装置用ローラを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ディップ塗装法によりローラ表面に樹脂被覆層を形成して画像形成装置用ローラを製造するに際し、ディップタンク内の塗工液供給口側に整流板を配設して供給される塗工液の流向・流速を均一化し、この塗工液にローラを浸漬してローラ表面に塗膜を形成して乾燥・硬化させることにより、均一な樹脂被覆層が形成された画像形成装置用ローラが得られることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【００１０】
すなわち、本発明の画像形成装置用ローラの製造方法は、ディップ塗装法によりローラ表面に樹脂被覆層を形成する画像形成装置用ローラの製造方法において、ディップタンクの塗工液供給口側に整流板を配設することにより、ディップタンク内における塗工液の流向及び流速を均一化することを特徴とする。
【００１１】
本発明のディップ塗装装置は、ローラ表面に樹脂被覆層を有する画像形成装置用ローラを製造するに際して使用され、ディップタンク内の塗工液にローラを浸漬してローラ表面に塗膜を形成させるようにしたディップ塗装装置であって、ディップタンクは塗工液の供給口と排出口を備えると共に供給口側に整流板が配設され、ディップタンク内における塗工液の流向及び流速が均一化されるようになっていることを特徴とする。
この場合、ディップタンクは四角形であって且つ底部が逆角錐形の形状を有し、該底部の下端に塗工液供給口が結合され、且つ複数の整流板が該底部の下方から上方に向かって、逆角錐形の形状に合わせて互いの間隔を均等に保ちながら徐々に広がって行くように配設されているものが有効であり、また、複数の整流板が、それらの上端が櫛状又は格子状を形成するように配設されているものが有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、図３に基づいて説明したローラ２１の表面に樹脂被覆層２４を有する画像形成装置用ローラ２０を製造するに際し、ディップ塗装法によってローラ表面に塗膜被覆層２４を形成するためのディップ塗装装置１の斜視図であり、ディップタンク２内の塗工液１０にローラ２１を浸漬してローラ表面に塗膜を形成させるようにしたものである。
【００１３】
塗工液が貯留されるディップタンク２は塗工液の供給口３と排出口４を備え、供給口３から供給された塗工液１０がオーバーフローすると排出口４から排出されるようになっている。このディップタンク２には供給口３側に整流板５が配設され、ディップタンク２内における塗工液１０の流向及び流速が均一化されるようになっている。
【００１４】
ディップタンク２の底面２ａは逆角錐形に形成され、供給口３はその頂部（下端市）に配置されている。整流板５は、下方から上方に向かって、逆角錐形の形状に合わせて、互いの間隔を均等に保ちながら徐々に広がって行くようにするのが好ましい。
整流板５は、図１に示す構成例では、上面開口部５ａが櫛状をなすように、図２に示す構成例では、上面開口部５ａが格子状をなすように、各整流片５ｂが設けられ、供給口３から供給された塗工液１０がディップタンク２の内部に満遍なく供給されるようになっている。
【００１５】
整流板を配設する間隔は、均一化の為には小さい方が好ましいが、構造的な制約もあるので、ディップタンクの大きさ、塗工液の特性（粘度、増粘傾向等）、流速等により、適宜選択するのが好ましい。例えば、櫛状に整流板を配設する場合は、間隔を５〜１００ｍｍ程度とするのが好ましく、正方形の格子状に整流板っを配設する場合は、一辺が５〜１００ｍｍ程度とするのが好ましい。
整流板の高さ（流れ方向の長さ）についても特に制約はないが、３０ｍｍ程度以上であるのが好ましく、その下端が供給口の近傍に位置する高さであるのが特に好ましい。
【００１６】
前記のようなディップ塗装装置１においては、供給口３から供給された塗工液１０は流向及び流速が均一化されてディップタンク２内に供給され、滞留部分は生じない。このようにして均一にディップタンク２内に供給された塗工液１０内にローラ２１を浸漬してローラ表面に塗膜を形成した後、該ローラを引き上げて乾燥させ、塗膜を硬化させることにより、ローラ２１の表面に層厚の均一な樹脂被覆層２４を有する画像形成装置用ローラ２０を得ることができる。
【００１７】
このようにして製造される画像形成装置用ローラ２０は、特に、帯電ローラやクリーニングローラなどとして好適なものである。
画像形成装置用ローラ２０は、図３に基づいて説明したように、金属等からなるシャフト２２の外側に弾性層２３を形成し、さらにその表面に樹脂被覆層２４を形成した構造を有するものである。
弾性層を形成するゴム状弾性体については特に制限はなく、従来画像形成装置用ローラにおいて慣用されているものの中から任意に選択して用いることができるが、ソリッド状のゴム又はウレタンゴムであることが、画像形成上好ましい。
弾性層を導電性のものとする場合、前記ゴム用弾性体に導電剤を添加する。導電剤としては、イオン導電剤や電子導電剤が用いられる。
【００１８】
発泡体を原料としてローラーを製造するには、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。
メカルカルフロスにより発泡体ローラーを製造するには、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，乾燥空気等のボリイソシアネートと反応しない気体が挙げられる。
【００１９】
樹脂被覆層２４の厚さは、５〜５００μｍの範囲とすることが好ましく、特に１００〜３００μｍが好ましい。この被覆層の厚さが５μｍ未満では塗膜の形成状態として不十分のため、画像形成装置による繰り返し印字で被覆膜が損失してしまうおそれがある。
【００２０】
前記樹脂被覆層を構成する樹脂としては、架橋性樹脂が好適であり、この架橋性樹脂とは、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。
【００２１】
前記架橋性樹脂には、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個以上もつ分子量１０００以下の化合物、好ましくは分子量５００以下の化合物であり、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。
本発明において樹脂被覆層２４は、架橋性樹脂，架橋剤及び各種添加剤を溶解又は分散させてなる塗工液１０をディップ塗装装置１を用いてディップ塗装法によりローラ２１の表面に塗布した後、好ましくは常温より高い温度で乾燥し、架橋硬化させて形成する。
【００２２】
塗工液１０の調製に用いられる溶媒としては、例えばメタノール，エタノール，イソプロパノール，ブタノール等のアルコール系溶媒、アセトン，メチルエチルケトン，シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、トルエン，キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、イソプロピルエーテル，テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、クロロホルム，シクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、アクリル塗料等の水系塗料及びこれらの混合溶媒などが挙げられる。
本発明の画像形成装置用ローラを装着しうる画像形成装置の種類については特に制限はない。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
《ディップ塗装装置の構成》
図１に示した如き、縦１７ｃｍ、横３２ｃｍ、高さ３０ｃｍの四角形の下に深さ（供給口３までの深さ）９ｃｍの逆角錐形の底面を有するディップタンクであり、円形の供給口の口径は２．５ｃｍである。高さ１２ｃｍの整流板５ｂが、上方に向かって徐々に広がり、上面開口部５ａで間隔が３０ｍｍの櫛状になるよう配設されている。逆角錐形の底面を含めた内容積は２５リットルである。
【００２４】
《樹脂層形成用ローラの製作》
分子量２５００のポリエーテルポリオール１００重量部にアセチレンブラック2.８５重量部を配合し、混合機を用いて混合してポリオール組成物を調製した。このポリオール組成物を減圧下に攪拌して脱泡した後、クルードＭＤＩ（粗メタキシリレンジイソシアネート）を１３．３３重量部を加えて２分間攪拌し、ジブチルチンジラウレート０．００１重量部を加え、３分間攪拌した。次に、これを、金属シャフトを配置し予め９０゜Ｃに加熱した金型に注型し、９０゜ｃで１２時間硬化させて金属シャフトの外周に導電性弾性層２３を形成してローラ２１を得た。得られたローラ２１の表面を研磨して、表面をＪＩＳ１０点平均粗さ８μｍＲz 程度に、導電性弾性層の肉厚を３ｍｍに調整した。前記ローラ２１における導電性弾性層のアスカーＣ硬度は６５°であった。
【００２５】
《樹脂層の形成》
次に、エマルジョンタイプの水系ウレタン樹脂に、樹脂成分１００重量部に対し１０重量部のカーボンブラックを添加し分散させてなる塗工液１０を、ディップタンク２の供給口３から毎分６リットルの速度（流速２０ｃｍ／秒）で供給した。
このディップタンク２にローラ２１を浸漬して該ローラ２１の表面に塗膜を形成し、ローラの長手方向が鉛直に位置するように保持して引き上げ、これを１００℃にて５時間加熱し、架橋硬化した樹脂被覆層２４を有する画像形成装置用ローラ１を作製した。
ローラ表面の樹脂被覆層２４は厚さが均一なものであった。
この画像形成装置用ローラを使用して画像出しを行ったところ、画像ムラが全く認められなかった。
【００２６】
実施例２
《ディップ塗装装置の構成》
図２に示した如き、縦１７ｃｍ、横３２ｃｍ、高さ３０ｃｍの四角形の下に深さ（供給口３までの深さ）９ｃｍの逆角錐形の底面を有するディップタンクであり、円形の供給口の口径は２．５ｃｍである。高さ１２ｃｍの整流板５ｂが、上方に向かって徐々に広がり、上面開口部５ａで一辺が３０ｍｍの正方形の格子状になるよう配設されている。逆角錐形の底面を含めた内容積は２５リットルである。
【００２７】
この、ディップ塗装装置を使用した以外は、実施例１と全く同様に実施して、画像形成装置用ローラ１を作製した。
ローラ表面の樹脂被覆層２４は厚さが均一なものであった。
この画像形成装置用ローラを使用して画像出しを行ったところ、画像ムラが全く認められなかった。
【００２８】
比較例１
実施例１において、ディップタンク２内に整流板５を配設しない以外は、実施例１と同様にして画像形成装置用ローラ２０を作製した。ローラ表面の樹脂被覆層２４は厚さが不均一なものであった。
この画像形成装置用ローラを使用して画像出しを行ったところ、画像ムラが認められ、実施例１と比較して画質が劣るものであった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ローラ表面にディップ塗装法により塗膜を形成して、乾燥・硬化させることによりローラ表面に樹脂被覆層を形成するに際し、ディップタンクに供給される塗工液の流向、流速が均一化されていて、その塗工液にローラを浸漬して塗膜を形成するものであるから、厚さが均一な樹脂被覆層を有する画像形成装置用ローラを製造することができる。また、得られた画像形成装置用ローラは特性的に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディップ塗装装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るディップ塗装装置の他の例を示す斜視図である。
【図３】画像形成装置用ローラの概略を示す断面図である。
【図４】従来のディップタンクを示す斜視図である。
【図５】改良を試みたディップタンクを示す斜視図である。
【符号の説明】
１：ディップ塗装装置
２：ディップタンク
３：供給口
４：排出口
５：整流板
２０：画像形成装置用ローラ
２１：ローラ
２２：シャフト
２３：導電性弾性層
２４：樹脂被覆層
【図１】
0004845302.tif 000002
【図２】
0004845302.tif 000003
【図３】
0004845302.tif 000004
【図４】
0004845302.tif 000005
【図５】
0004845302.tif 000006