(57)【要約】【課題】弾性ローラの製造に必要な設備コストを大幅に削減する。【解決手段】弾性ローラ１０を構成するすべての層を、ディップ塗装により形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの周りに配設された弾性層を含む、複数の層よりなる弾性ローラを製造するにあたり、
これらの層のすべてをディップ塗装により形成する弾性ローラの製造方法。
【請求項２】
半径方向内側から各層を順次積層してそれぞれの層を形成し、少なくとも一組の相隣接する二層を積層するに際し、半径方向内側の層をディップ塗装したあとこの層を強制乾燥する工程を具える請求項１に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項３】
前記各層を、ディップ槽中の溶液に形成途中の弾性ローラを浸漬して形成し、複数のサイズの弾性ローラを製造するに際し、異なるサイズに対して、前記ディップ槽のうち少なくとも一つを兼用する請求項１もしくは２に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項４】
少なくとも一つの層を、長さ方向中央部が両端部より厚くなるよう厚さを変化させて形成する請求項１〜３のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項５】
弾性層を、長さ方向中央部が両端部より厚くなるよう厚さを変化させて形成する請求項４に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項６】
前記弾性層を、増粘剤を含む溶液に形成途中の弾性ローラを浸漬して形成する請求項１〜５のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項７】
前記弾性層を、ゴムよりなるものとする請求項１〜６のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項８】
前記弾性層を、ゴムラテックスを凝固させて形成する請求項７に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項９】
シャフトの周囲に、所定の厚さ凝固剤よりなる凝固剤層を形成する工程と、この凝固剤層の周囲にゴムラテックスをディップ塗装してゴムラテックスを凝固させる工程とを具え、凝固剤層を形成する前記工程において凝固剤の厚さを変えることにより、弾性層の厚さを調整する請求項８に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項１０】
凝固剤のシャフト長さ方向中央部の厚さを両端部より厚くすることにより、前記弾性層を断面クラウン状に仕上げる請求項９に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項１１】
ゴムラテックスを凝固させる工程のあとに、この工程で生成された塩、および、未反応のゴムラテックスよりなる付着物を弾性ローラ上から除去する洗浄工程を設け、前記付着物を除去したあとに所定の長さのシャフト端部表面が露出するよう、ゴムラテックスを凝固させる前に、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する請求項９もしくは１０に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項１２】
シャフトを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、シャフトの先端部に付着した凝固剤の所定長さ部分を拭き取ることにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する請求項１１に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項１３】
シャフトを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、シャフトの先端部に付着した凝固剤の所定長さ部分を洗浄して除去することにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する請求項１１に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項１４】
シャフトを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、この浸漬に先立ってシャフト先端部の所定長さ部分をマスキングテープでマスキングし、浸漬のあとマスキングテープをはがすことにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する請求項１１に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項１５】
シャフト表面に、凝固剤塗工液をロールコータで塗装することにより前記凝固剤層を形成し、ロールコータ塗装における塗装領域を調整することにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する請求項１１に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項１６】
前記弾性層を、ポリウレタンよりなるものとする請求項１〜６のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項１７】
前記ポリウレタンを、一液硬化性のものとする請求項１６に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法を用いて形成されてなる帯電ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等における静電潜像プロセスに用いられる帯電ローラ等の弾性ローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ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、光を当て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、トナーの付着により静電潜像をトナー像として顕像化し、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。
【０００３】
そして、感光体の表面を帯電するのに、感光体に弾性ローラを当接させ、これらを回転させながら弾性ローラに電圧を印加することにより、感光体表面を帯電させる接触帯電方式が広く実施されている。この接触帯電方式で使用される弾性ローラは帯電ローラと呼ばれ、例えば、ゴムやウレタンフォーム等の材料を、金型内に注入し、あるいは押出機から押し出してシャフトの周りに弾性層を形成し、この弾性層の半径方向外側に、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、更にその外側にアクリル、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（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
上記に例示した帯電ローラに代表される、複数の層よりなる弾性ローラは、既に、複写機、プリンタ等の電子写真装置に広く用いられ、昨今の中心的な問題は、弾性ローラのコストを大幅に低減することであり、例えば、材料費の面からは、弾性ローラの径を小さくして材料費を削減する方策が検討され、また、加工費の面からは、新しい製造方法の開発による設備費や加工工数の低減等の検討が行われてきており、そのうち、弾性ローラの小径化に関しては、電子写真装置および弾性ローラの材料の面での改良により進展が見られるが、加工費の低減に関しては、従来の製造方法に代わる製造方法がなく問題となっている。
【特許文献１】特開２００３−１３１４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、設備費を削減することができ、特に、小さなローラ径のものにおいて大幅にコストを低減することのできる、弾性ローラの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明は、シャフトの周りに配設された弾性層を含む、複数の層よりなる弾性ローラを製造するにあたり、これらの層のすべてをディップ塗装により形成する弾性ローラの製造方法である。
【０００７】
（２）本発明は、（１）において、半径方向内側から各層を順次積層してそれぞれの層を形成し、少なくとも一組の相隣接する二層を積層するに際し、半径方向内側の層をディップ塗装したあとこの層を強制乾燥する工程を具える弾性ローラの製造方法である。
【０００８】
（３）本発明は、（１）もしくは（２）において、前記各層を、ディップ槽中の溶液に形成途中の弾性ローラを浸漬して形成し、複数のサイズの弾性ローラを製造するに際し、異なるサイズに対して、前記ディップ槽のうち少なくとも一つを兼用する弾性ローラの製造方法である。
【０００９】
（４）本発明は、（１）〜（３）のいずれかにおいて、少なくとも一つの層を、長さ方向中央部が両端部より厚くなるよう厚さを変化させて形成する請求項１〜３のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法である。
【００１０】
（５）本発明は、（４）において、弾性層を、長さ方向中央部が両端部より厚くなるよう厚さを変化させて形成する弾性ローラの製造方法である。
【００１１】
（６）本発明は、（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記弾性層を、増粘剤を含む溶液に形成途中の弾性ローラを浸漬して形成する弾性ローラの製造方法である。
【００１２】
（７）本発明は、（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記弾性層を、ゴムよりなるものとする弾性ローラの製造方法である。
【００１３】
（８）本発明は、（７）において、前記弾性層を、ゴムラテックスを凝固させて形成する弾性ローラの製造方法である。
【００１４】
（９）本発明は、（８）において、シャフトの周囲に、所定の厚さ凝固剤よりなる凝固剤層を形成する工程と、この凝固剤層の周囲にゴムラテックスをディップ塗装してゴムラテックスを凝固させる工程とを具え、凝固剤層を形成する前記工程において凝固剤の厚さを変えることにより、弾性層の厚さを調整する弾性ローラの製造方法である。
【００１５】
（１０）本発明は、（９）において、凝固剤のシャフト長さ方向中央部の厚さを両端部より厚くすることにより、前記弾性層を断面クラウン状に仕上げる請求項９に記載の弾性ローラの製造方法。
【００１６】
（１１）本発明は、（９）もしくは（１０）において、ゴムラテックスを凝固させる工程のあとに、この工程で生成された塩、および、未反応のゴムラテックスよりなる付着物を弾性ローラ上から除去する洗浄工程を設け、前記付着物を除去したあとに所定の長さのシャフト端部表面が露出するよう、ゴムラテックスを凝固させる前に、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する弾性ローラの製造方法である。
【００１７】
（１２）本発明は、（１１）において、シャフトを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、シャフトの先端部に付着した凝固剤の所定長さ部分を拭き取ることにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する弾性ローラの製造方法である。
【００１８】
（１３）本発明は、（１１）において、シャフトを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、シャフトの先端部に付着した凝固剤の所定長さ部分を洗浄して除去することにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する弾性ローラの製造方法である。
【００１９】
（１４）本発明は、（１１）において、シャフトを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、この浸漬に先立ってシャフト先端部の所定長さ部分をマスキングテープでマスキングし、浸漬のあとマスキングテープをはがすことにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する弾性ローラの製造方法である。
【００２０】
（１５）本発明は、（１１）において、シャフト表面に、凝固剤塗工液をロールコータで塗装することにより前記凝固剤層を形成し、ロールコータ塗装における塗装領域を調整することにより、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定する弾性ローラの製造方法である。
【００２１】
（１６）本発明は、（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記弾性層を、ポリウレタンよりなるものとする弾性ローラの製造方法である。
【００２２】
（１７）本発明は、（１６）において、前記ポリウレタンを、一液硬化性のものとする弾性ローラの製造方法である。
【００２３】
（１８）本発明は、（１）〜（１７）のいずれかの弾性ローラの製造方法を用いて形成されてなる帯電ローラである。
【発明の効果】
【００２４】
（１）の発明によれば、すべての層をディップ塗装により形成するので、従来は、表皮層等の形成のためのディップ塗装設備の他に、押出成形もしくは金型成形によって弾性層を形成する際の押出機や金型が必要であったのに対し、ディップ塗装設備だけで済ませることができ、弾性ローラの製造に必要な設備コストを大幅に削減することができる。特に、ローラ径の小さなローラの場合、少ない層数で弾性ローラを形成することができ、一層有利なものとなる。
【００２５】
（２）の発明によれば、半径方向内側から各層を順次積層してそれぞれの層を形成するので効率よく積層することができる。また、二層の積層に際しては先に形成した層を十分乾燥したあと積層する必要があるが、この製造法によれば、その乾燥を乾燥設備等を用いて強制乾燥するので、乾燥のための時間を短縮して、生産性を向上させ、あるいは、スペースの節約に寄与させることができる。
【００２６】
（３）の発明によれば、異なるサイズで少なくとも一つのディップ槽を兼用するので、少ない数のディップ槽で多くのサイズを製造することができ、設備コスト、スペースをさらに削減することができる。
【００２７】
（４）の発明によれば、少なくとも一つの層を、長さ方向中央部が両端部より厚くなるよう厚さを変化させて形成するので、弾性ローラを長さ方向中央部で凸となるクラウン形状にすることができ、このことは、クラウン形状のない弾性ローラが感光ドラム等に押圧されて用いられる場合に発生する当たり面の長さ方向の不均一を解消することができ、この弾性ローラが担持すべき性能、例えば帯電性能等の電気的性能を、長さ方向に均一なものとすることができる。
【００２８】
（５）の発明によれば、厚肉の弾性層をクラウン形状に形成するので、同じクラウン形状の弾性ローラに仕上げるに際し、薄肉の表皮層や抵抗調整層を長さ方向中央部で厚く端部で薄くして行った場合に比して、中央部と両端部との厚さの違いによる電気的特性変化への影響を軽減することができ、この弾性ローラが担持すべき性能を、なお一層、長さ方向に均一なものとすることができる。
【００２９】
（６）の発明によれば、弾性層はその弾性効果を発現するためには、所要の厚さが必要とされるが、この弾性ローラの製造方法によれば、増粘剤を含む溶液のディップ槽に形成途中の弾性ローラを浸漬する工程を具えるので、増粘剤の効果により一回の浸漬で厚肉の層を形成することができ、同じ厚さの層を形成するのにディップ槽に浸漬する回数を少なくして設備費を削減し、生産性を向上させることができる。
【００３０】
（７）の発明によれば、この弾性ローラの製造方法によれば、弾性層をゴムよりなるものとする弾性ローラを安価なものとすることができる。
【００３１】
（８）の発明によれば、ゴム手袋等を製造するのに用いられるラテックスを凝固させる方法は、一回の操作で厚肉のゴム層を形成することができるので有利であることが知られているが、この弾性ローラの製造方法によれば、このラテックス凝固法を用いてゴム弾性層を形成するので、弾性層を形成する際、ディップ槽に浸漬する回数を少なくして設備費を削減し生産性を向上させることができる。
【００３２】
（９）の発明によれば、シャフトの周囲にディップ塗装された凝固剤と水分中に乳濁したゴムラテックスとを反応させてゴムラテックスを凝固させる際、形成されるゴムラテックスの層の厚さを決定する凝固剤の厚さを変えることによりゴムラテックスの厚さを調整するので、高精度にしかも簡易にゴムラテックスよりなる弾性層の厚さを調整することができる。ゴムラテックスの厚さを調整する方法とて、ゴムラテックスの液に濃度分布を付けその濃度分布を制御したり、ゴムラテックスの液のｐＨに分布を設けそのｐＨ分布を制御したりする方法もあるが、凝固剤の厚さを変える方法は、これらの方法に対比して高精度に弾性層の厚さを制御することができる。
【００３３】
（１０）の発明によれば、凝固剤のシャフト長さ方向の厚さに分布をつけて、前記弾性層の断面形状を決定するので、弾性層を精度よくクラウン状に仕上げることができる。
【００３４】
（１１）の発明によれば、ゴムラテックス凝固工程で生成された塩、および、未反応のゴムラテックスよりなる付着物を弾性ローラ上から除去する洗浄工程において、前記付着物を除去したあとに所定の長さのシャフト端部表面が露出するよう、ゴムラテックスを凝固させる前に、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定するので、ゴムラテックスをシャフトの端まで凝固させたあと、先端部のゴムラテックスを除去する方法に対比して、きわめて簡易にシャフトを露出させることができる。
【００３５】
（１２）の発明によれば、シャフトを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、シャフトの先端部に付着した凝固剤の所定長さ部分を拭き取るので、簡単に、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定することができる。
【００３６】
（１３）の発明によれば、シャフトを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、シャフトの先端部に付着した凝固剤の所定長さ部分を洗浄して除去するので、これも簡単に、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定することができる。
【００３７】
（１４）の発明によれば、シャフトを、凝固剤を収容するディップ槽に浸漬することにより前記凝固剤層を形成し、この浸漬に先立ってシャフト先端部の所定長さ部分をマスキングテープでマスキングし、浸漬のあとマスキングテープをはがすので、正確に、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定することができる。
【００３８】
なお、シャフトをマスキングする道具として、マスキングキャップではなく、厚さのほとんどないマスキングテープを用いる理由は、もし、シャフトの両端部のそれぞれを、厚肉のマスキングキャップでマスキングした場合には、マスキングキャップの軸方向中央側に隣接する、弾性層の広い範囲が、軸方向中央側厚さより厚くなってしまうところ、マスキングキャップの代わりに厚さがほとんどないマスキングテープを用いることにより、軸方向全長にわたって均一な厚さの弾性層を形成することができるからである。
【００３９】
（１５）の発明によれば、シャフト表面に、凝固剤塗工液をロールコータで塗装することにより前記凝固剤層を形成するので、これも正確に、前記、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定することができる。
【００４０】
（１６）の発明によれば、弾性層がポリウレタンよりなるので、ゴムと異なり、要求に合わせた材料設計をすることができ、分子設計をしやすくすることができ、また、所定強度を得るための架橋温度が低くて済むので、これを安価に形成することができる。
【００４１】
（１７）の発明によれば、ポリウレタンを一液硬化性のものとするので、塗料のポットライフを延長して、ディップ塗装によるポリウレタンの層の形成を可能にすることができる。
【００４２】
（１８）の発明によれば、前述の、弾性ローラの製造方法により形成されるので、押出機や金型を不要にすることができ、コスト低減等の点で有利なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。この実施形態は、弾性ローラを、感光体表面を帯電させるのに用いられる帯電ローラとした例であり、図１は、その帯電ローラの断面図であり、図２はこの帯電ローラを製造する工程の流れを示す工程図である。帯電ローラ１０は、シャフト１、シャフト１の周りに配設された弾性層２、ローラ周面を形成する表皮層４、および、弾性層２と表皮層４との間に設けられた抵抗調整層３よりなる。ここで、シャフト１は、プリンタ等の電子写真装置に軸支される部分であり、金属あるいはプラスチック製のものが用いられる。
【００４４】
弾性層２を構成する弾性体は、感光体等の被帯電体との良好な接触状態を得ることができる弾性体であればよく、公知のゴム或いは樹脂、又はこれらの発泡体（以下、「フォーム」という）で形成することができる。具体的には、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、天然ゴム等を基材ゴムとするゴム組成物、あるいはポリウレタンが例示される。フォームの場合、ゴムもしくはポリウレタンフォームの発泡倍率は、特に制限されるものではないが、１．２〜５０倍、特に１．５〜１０倍程度が好ましく、フォーム密度は、０．１〜０．８ｇ／ｃｍ3程度が適当である。フォーム密度が０．１ｇ／ｃｍ３より小さい場合、圧縮永久ひずみが大きくなり、これが０．８ｇ／ｃｍ３より大きいと、同じ外力に対しても形状が変化しにくくなる。フォーム密度を、０．４〜０．６ｇ／ｃｍ３とすると、より一層好ましい。
【００４５】
上記弾性層２には、導電剤を添加することにより、導電性を付与又は調整して所定の抵抗値とすることができる。その導電剤としては、特に限定されず、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルメチルアンモニウム、オクタ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、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等のハロゲン化ベンジル塩等の第四級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩などの陰イオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤、ＮａＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢＦ4、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ等のＬｉ+、Ｎａ+、Ｋ+等の周期律表第１族の金属塩、あるいはＮＨ4+の塩などの電解質、また、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、酸化処理を施したカラー（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、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。この場合、これら導電剤の配合量は、組成物の種類に応じて適宜選定され、通常弾性層の体積抵抗率が１０0〜１０8Ω・ｃｍ、好ましくは１０2〜１０6Ω・ｃｍとなるように調整される。
【００４６】
また、この弾性層２には、上記導電剤の他にも、一度の浸漬で形成される塗膜を厚くするための増粘剤を添加する。また、必要に応じて、消泡剤、レベリング剤、分散剤、チクソトロピー性付与剤、湿潤剤、ブロッキング防止剤、架橋剤、成膜助剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。
【００４７】
なお、この弾性層２の厚さは、ローラの形態や大きさ、層構成等に応じて適宜設定され、特に制限されるものではないが、通常、０．３〜１０ｍｍ、特に０．２〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００４８】
この弾性層２の半径方向外側に配設された抵抗調整層３は、体積抵抗率が１×１０4〜１×１０10Ω・ｃｍの低抵抗樹脂基材に導電剤を添加した樹脂組成物により形成される。この樹脂組成物を構成する低抵抗樹脂基材は、上記体積抵抗率を有するものであればいずれのものでもよく、特に制限されるものではないが、具体的には、ゴム、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられ、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、特にウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂等の水系樹脂が好ましく用いられる。なお、この低抵抗樹脂基材のより好ましい抵抗値は１×１０5〜１×１０8Ω・ｃｍである。
【００４９】
この低抵抗樹脂基材に添加される導電剤としては、分子量３０〜８００、好ましくは分子量１００〜５００のイオン導電物質が用いられる。このイオン導電物質としては、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モ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、ベンジルトリエチルアンモニウム、ベンジルトリブチルアンモニウム、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物質；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性物質などが例示され、これらの１種又は２種以上を用いることができる。これらの中では、特に制限されるものではないが、４級アンモニウムの過塩素酸塩の１種又は２種以上が特に好ましく用いられる。
【００５０】
抵抗調整層３は、帯電ローラ１０の電気抵抗値を調整するものであり、該抵抗調整層３の抵抗値は上記弾性層２の抵抗値やローラに求められる抵抗値に応じて適宜設定されるが、通常は１×１０3〜１×１０8Ω・ｃｍ、特に１×１０5〜１×１０7Ω・ｃｍとされる。この場合、上記導電剤としてのイオン導電性物質の配合量は、この抵抗値が達成される適量とされるが、通常は上記低抵抗樹脂基材１００重量部に対して、０．１〜２０重量部、特に１〜１０重量部とすることが好ましく、本発明では、抵抗調整層３の基材樹脂として上記低抵抗樹脂基材を用いるため、このような比較的少ない配合量で上記適正な抵抗値の抵抗調整層３を容易に得ることができる。
【００５１】
この抵抗調整層３には、上記イオン導電物質の他に適宜な添加剤を配合することができ、例えば、オキサゾリン系，エポキシ系，メラミン系，グアナミン系，イソシアネート系，フェノール系等の架橋剤を用いる低抵抗樹脂基材に応じて適量配合することができ、また抵抗調整層３の目的を逸脱しない範囲で、造膜助剤、分散剤、増粘剤、レベリング剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。
【００５２】
抵抗調整層３の厚さは、弾性層２の厚さや帯電ローラ１０の形態などに応じて適宜選定され、特に制限されるものではないが、通常は１０〜５００μｍ、特に５０〜３００μｍとすることが好ましく、５０μｍ未満であると、十分な抵抗値の調整を行うことが困難になる場合があり、一方３００μｍを超えると、相対的に弾性層の厚みが薄くなってローラ硬度が高くなってしまったり、必要以上にコストが高くなったりする場合がある。
【００５３】
次に、表皮層４を形成する材料としては、公知のゴムや樹脂を用いることができ、特に制限されるものではないが、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、及びフッ素樹脂等が例示され、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。これらの中では、フッ素樹脂が特に好ましく用いられ、フッ素樹脂を用いることにより、良好な低摩擦性及びトナー付着性（非付着性）を達成することができる。
【００５４】
このフッ素樹脂として具体的には、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−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、テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等が例示される。
【００５５】
また、この表皮層４を形成する樹脂中には、特に制限されるものではないが、導電剤を添加して表皮層の導電性（電気抵抗）を付与又は調整することができる。この場合、導電剤としては、特に制限はないが、各種電子導電剤や各種イオン導電剤やカーボンを用いることが好ましい。
【００５６】
導電剤の添加量は、所望とする抵抗が得られるように適宜調整することができる。この場合、表皮層４の抵抗は、体積抵抗率１×１０4〜１×１０12Ω・ｃｍ、特に１×１０6〜１×１０8Ω・ｃｍとすることが好ましく、このような体積抵抗率を達成するように導電剤の添加量を調整することができ、導電剤としてカーボンを用いた場合の添加量は、通常、基材樹脂に対して１〜１００ｐｈｒ、特に１０〜７０ｐｈｒ程度とされる。
【００５７】
なお、表皮層４を形成する樹脂組成物には、架橋剤、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の添加剤を必要に応じて添加することができる。
【００５８】
この表皮層４の厚さは、特に制限されるものではないが、通常１〜３０μｍ、特に１〜２０μｍ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２０μｍ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。
【００５９】
本実施形態により製造される帯電ローラは、上記弾性層２上に上記抵抗調整層３及び表皮層４を形成したものであるが、必要に応じて弾性層２と抵抗調整層３との間や抵抗調整層３と表皮層４との間に他の層を介在させることもできる。例えば、上記弾性層２と抵抗調整層３との間に両層を強固に接着させるために厚さ１〜５０μｍ程度の接着層を設けることができる。この場合、接着層は、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂材料を含有する塗料をディピング法などにより弾性層２上に塗布することにより形成することができ、必要に応じて導電剤や他の添加剤を添加することもできる。
【００６０】
図２は、このような構成の帯電ローラ１０を製造する工程を示す工程図であり、図２に基づいて、帯電ローラ１０の製造方法について説明する。この製造工程は、シャフト１を準備しこれを供給するシャフト供給工程２１、シャフト１上に弾性層２をディップ塗装する弾性層ディップ塗装工程２２、弾性層２を強制乾燥させる弾性層乾燥工程２３、弾性層２の半径方向外側に抵抗調整層３をディップ塗装する抵抗調整層ディップ塗装工程２４、抵抗調整層３を強制乾燥させる抵抗調整層乾燥工程２５、抵抗調整層３の半径方向外側に表皮層４をディップ塗装する表皮層ディップ塗装工程２６、および、表皮層４を強制乾燥させる表皮層乾燥工程２７を具え、最後の表皮層乾燥工程２７を終えた帯電ローラ１０は、次の工程、例えば、検査工程に移される。
【００６１】
弾性層２と抵抗調整層３との間や抵抗調整層３と表皮層４との間に他の層を介在させる場合には、弾性層乾燥工程２３と抵抗調整層ディップ塗装工程２５との間や、抵抗調整層乾燥工程２５と表皮層ディップ塗装工程２６との間に、この他の層をディップ塗装する工程とその後に続くディップ塗装された層を乾燥させる工程とを設ければよく、半径方向内側の層から順に、ディップ塗装と乾燥とを繰り返すことにより帯電ローラ１０を形成することができる。
【００６２】
それらの層をディップ塗装して形成するには、通常、工業的には、３０本以上の複数本のローラをハンガーに垂直に吊るし、複数本のローラを同時に、各層を構成する材料の溶液に浸漬して引き上げ、送風により乾燥させる方法がとられるが、この場合、塗料塗布時における塗料や塗布されるローラの温度管理、及び乾燥のための送風条件を厳格に行うことが、良好な層を得るために重要である。
【００６３】
また、上記の工程を実現するための設備としては、それぞれの層をディップ塗装する溶液を満たしたディップ槽、ディップされた層を乾燥させるための送風機、それぞれの工程で形成途中のローラの温度を制御するための温度調節槽、および、ローラを搬送するための搬送コンベアが必要となる。複数のサイズの帯電ローラ１０を、順に、切り替えながら生産する場合は、ディップ槽等の上記設備を、異なるサイズで兼用するのが、設備コストを抑制するうえで好ましい。
【００６４】
そして、上記溶液を調製するための溶媒としては、各層を構成する材料の種類などに応じて適宜選定すればよく、例えば、表皮層４の基材樹脂としてフッ素樹脂を用いる場合には、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン、キシレン等が好適に用いられる。
【００６５】
ここで、弾性層ディップ塗装工程２２においてディップする溶液に溶かす塗料の調整方法について以下に例示する。
（Ａ）ポリウレタン（ソリッド系）の例
水分散ウレタン樹脂（アイゼラックスＳ−４０４０Ｎ：保土ヶ谷化学工業（株）製）：１００質量部、カーボンブラック（ＭＡ１００：三菱化学（株）製）：１０質量部、および、増粘剤（ＳＮシックナーＡ−８１５：サンノプコ（株）製）：１質量部、を攪拌羽根により混合し塗料を調整する。
【００６６】
（Ｂ）ポリウレタン（フォーム系）の例
水分散ウレタン樹脂（アイゼラックスＳ−４０４０Ｎ：保土ヶ谷化学工業（株）製）：１００質量部、カーボンブラック（ＭＡ１００：三菱化学（株）製）：１０質量部、および、整泡剤（ＦＲ１４：花王（株）製）：３質量部、を高速泡立て攪拌機により混合、フォーム密度０．４ｇ/ｃｍ３のフォーム塗料を調整する。
【００６７】
（Ｃ）ゴム（ソリッド系）の例
ゴムラテックス（ＪＳＲ０５６１：ＪＳＲ（株）製）：１００質量部、カーボンブラック（ＭＡ１００：三菱化学（株）製）：１０質量部、コロイド硫黄（コロイド硫黄：細井化学工業（株）製）：２質量部、および、増粘剤（ＳＮシックナーＡ−８１５：サンノプコ（株）製）：１質量部、を攪拌羽根により混合する。
【００６８】
（Ｄ）ゴム（フォーム系）の例
ゴムラテックス（ＪＳＲ０５６１：ＪＳＲ（株）製）：１００質量部、カーボンブラック（ＭＡ１００：三菱化学（株）製）：１０質量部、コロイド硫黄（コロイド硫黄：細井化学工業（株）製）：２質量部、および、起泡剤（ＦＲ２５：花王（株）製）：０．５質量部、を高速泡立て攪拌機により混合し、フォーム密度０．４ｇ/ｃｍ３のフォーム塗料を調整する。
【００６９】
さらに、次は、より容易に厚肉の層を形成するためラテックス凝固液を用いる場合の例であり、この場合、図２に示す弾性層ディップ塗装工程２２を、図３に示す五つの工程に置き換えて弾性層２を形成する。すなわち、まず、ラテックス下塗り工程２２ａで、水に乳濁したラテックスの液を収容するラテックスディップ槽に、両端がマスキングテープでマスキングされたシャフト１を浸漬して、シャフト１の周面に、ラテックスを下塗りしたあと、凝固剤ディップ塗装工程２２ｂで、凝固剤の溶液を収容する凝固液ディップ槽に、下塗り済のシャフト１を浸漬して凝固剤をディップ塗装して凝固剤層を形成する。ここで、下塗り用ラテックスは、凝固液をシャフト１に接着させるための接着剤として機能する。
【００７０】
凝固剤層の形成されたシャフト１に風をあてて常温乾燥させたあと、マスキングテープをシャフト１から剥がしてシャフト１の先端部を露出させ、次に、ラテックスディップ塗装工程２２ｃで、これをラテックスのディップ槽に浸漬する。このとき、酸性の凝固剤とアルカリ製のラテックスとが酸アルカリ反応を起こすが、この酸アルカリ反応に伴ってラテックスはゲル化して凝固される。このように、このラテックス凝固法においては、凝固剤との反応によって弾性層２が形成されるので、シャフト１の周りに形成する凝固剤層の断面形状を高精度に形成することが、高精度な弾性層を形成する上で重要であり、逆に、凝固剤層の厚さや断面寸法を変えることにより、弾性層の寸法を調整することができる。そして、凝固剤層の厚さや断面寸法を変えるには、凝固剤の濃度を変化させたり、ディップ槽からローラを引き上げる際の引き上げ速度などのディッピング条件を変えたりすることにより行うことができる。
【００７１】
ラテックスディップ塗装工程２２ｃのあと、酸アルカリ反応で発生した水を除去するため、低温乾燥工程２２ｄで、形成途中のローラの温度を、例えば４０℃程度に保って乾燥させ、続いて、酸アルカリ反応で発生した塩を除去するため、洗浄工程２２ｅで、薄い塩濃度の水でこれを洗浄する。この塩は、もしこれを除去しない場合には、異物としてローラ内に残り、使用中にローラ表面に析出して感光体を汚染する原因となる。
【００７２】
図４は、洗浄工程２２ｅの前後における、シャフト１の先端部を示す断面図であり、図４（ａ）は洗浄前、図４（ｂ）は洗浄後のものを示す。この洗浄工程２２ｅでは、塩のほか、未反応のラテックスも除去されるが、洗浄前の、シャフト１の先端部では、シャフト１の周囲に延在する凝固剤層１５の外側に、凝固反応済のラテックス層１６が、図４（ａ）に示すように形成され、このラテックス層は、凝固剤層１５の半径方向外側だけではなく、凝固剤層１５の端から軸方向外側にも張り出して形成されおり、さらにその外側に、凝固反応済のラテックス層１６およびシャフト１の表面を覆うように、塩や未反応のラテックス１７が付着している。
【００７３】
洗浄工程２２ｅでは、この塩や未反応のラテックス１７を除去することにより、図４（ｂ）に示すように、凝固反応済のラテックス層１６だけを残して、シャフト１の先端部を露出させることができる。このシャフト部分の露出長さＤａは、凝固剤層の長さ方向端部位置を、例えば、シャフト１の端からＤｂの位置というように設定することによって決めることができ、上記に説明した方法の場合は、マスキングテープの貼り付け位置によって設定する例である。
【００７４】
凝固剤層の長さ方向端部位置の設定方法としては、マスキングテープによる方法にほか、マスキングテープを貼らずに凝固剤をディップ塗装し、塗装したあと、シャフト１の先端部の所定長さ部分を洗浄したり、拭き取ったりすることにより行うこともできる。
【００７５】
さらに、凝固剤層の長さ方向端部位置の設定方法の他の例として、シャフト１の先端部が必然的に塗装されてしまうディップ塗装に代えて、ロールコータで凝固剤を溶かした塗工液をシャフト表面にコーティングする方法を用いることもでき、この場合、長さ方向両端に塗装領域を設定することにより、凝固剤層の長さ方向端部位置を設定することができる。
【００７６】
洗浄工程２２ｅのあと、このローラを弾性層乾燥工程２３に移送して弾性層２を形成するが、弾性層乾燥工程２３では、水分を蒸発させること以外に、ラテックスを加硫することが行われ、そのため、例えば７０〜８０度程度の高温下で乾燥を行う。
【００７７】
このラテックスディップ塗装工程２２ｃに用いる塗料の調整例として、前記（Ｃ）および（Ｄ）に示したものと同じものを例示することができ、この場合、凝固剤ディップ塗装工程２２ｂにおけるラテックス凝固剤溶液の例は、凝固剤（コールラテックス９３：川口化学工業（株）製）：５０質量部、およびメタノール：５０質量部、を攪拌羽根により混合して凝固液を調整したものをあげることができる。
【００７８】
なお、以上の配合例において、導電剤としてカーボンブラックを用いたがこのかわりにイオン導電剤を用いても何ら支障はない。
【００７９】
厚肉の弾性層を形成するに際し、一回のディップ塗装でできるだけ厚い付着量を得られるのが生産性の点で好ましいが、そのためには、例えば、塗料中にセルロースを分散させた増粘剤を混合しこの塗料を溶かした溶液にシャフト１を浸漬して形成し、あるいは、弾性層がゴムよりなるものである場合には、前述の例に示すとおり、ラテックスを凝固させて形成することにより、厚い付着量を得ることができる。
【００８０】
塗料温度の管理については、ディップ槽にヒータ及び温度センサーを設け、塗布時の塗料温度を２５〜３５℃の範囲でほぼ一定に保持することが好ましく、より具体的には塗料を上記温度範囲で±１℃の範囲に維持した状態でディッピングによる塗料塗布を行うことが好ましい。また、ローラの温度管理については、塗料に浸漬する直前の全てのローラをヒータや温風によりほぼ均一の温度に調整することが好ましく、より具体的には３０℃以上の温度にローラを加熱し、各ローラの温度のばらつきを全ローラの平均温度の±１℃とすることが好ましい。更に、送風条件については、ハンガーに吊るした複数本のローラに対して、下方から上方へと向けて送風することにより乾燥を行うことが好ましく、更には全ローラの表面各所における空気流の速度のばらつきを±０．１ｍ／ｓ以内とすることか好ましい。そして、これら塗料温度管理、ローラ温度管理及び送風条件管理を行うことにより、塗料の液ダレや膜張り、或いは気泡の発生などを生じることなく、良好に上記抵抗調整層３、表皮層４、接着剤層などを形成することができる。
【００８１】
図５は、溶液中からシャフト１を引き上げて弾性層を形成する途中の状態を示すディップ槽の側面図であり、図６は、クラウン形状を有する帯電ローラ２０を示す断面図である。帯電ローラ２０は、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、そのため、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なすのが好ましいが、図５に示すように、ハンガー８に吊るされたシャフト１を、ディップ槽９の溶液６から引き上げる時の引き上げ速度を引き上げ位置に応じて変化させることにより、弾性層１２の長さ方向中央部で厚く端部で薄くなるよう形成途中の弾性層７の付着量を制御して、クラウン形状の弾性ローラ２０を形成することができる。この場合、抵抗調整層１３および表皮層１４の厚さを長さ方向に変化させる必要がなく、もし、抵抗調整層１３、もしくは表皮層１４の厚さ長さ方向中央部で厚く端部で薄くしてクラウン形状の弾性ローラ２０を形成した場合に、これらの層１３、１４が薄肉の層であるがゆえに発生する可能性のある、電気的特性の長さ方向のバラツキを防止することができる。
【００８２】
ラテックス凝固法により弾性層１２を形成する場合には、前述の通り、凝固剤の断面形状により弾性層の断面形状が決定されるので、凝固剤の断面をクラウン状に形成する必要があり、そのため、凝固剤をディップする際、その引き上げ速度を上述のように変化させる。
【００８３】
以上、帯電ローラ１０、２０を例にとって弾性ローラの製造方法について説明したが、これ以外の弾性ローラについても、すべての層をディップ塗装で形成する方法を用いることができ、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
この弾性ローラの製造方法は、帯電ローラの他、電子写真装置に用いられる、複数の層よりなる高精度のゴムもしくは樹脂製のローラに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る実施形態の製造方法によって形成される弾性ローラの代表例となる帯電ローラの断面図である。
【図２】帯電ローラを製造する工程の流れを示す工程図である。
【図３】ラテックス凝固法により弾性層を形成する際の部分工程図である。
【図４】洗浄工程前後のシャフト先端部の断面図である。
【図５】溶液中からシャフトを引き上げて弾性層を形成する途中の状態を示すディップ槽の側面図である。
【図６】クラウン形状を有する帯電ローラを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１    シャフト
２、１２    弾性層
３、１３    抵抗調整層
４、１４    表皮層
６    溶液
７    形成途中の弾性層
８    ハンガー
９    ディップ層
１０    帯電ローラ
１５    凝固剤層
１６    凝固反応済のラテックス層
１７    未反応のラテックス
２０    帯電ローラ
２１    シャフト供給工程
２２    弾性層ディップ塗装工程
２２ａ    ラテックス下塗り工程
２２ｂ    凝固剤ディップ塗装工程
２２ｃ    ラテックスディップ塗装工程
２２ｄ    低温乾燥工程
２２ｅ    洗浄工程
２３    弾性層乾燥工程
２４    抵抗調整層ディップ塗装工程
２５    抵抗調整層乾燥工程
２６    表皮層ディップ塗装工程
２７    表皮層乾燥工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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