(57)【要約】【課題】  芯金上に設けられた弾性層の膨潤を防ぎ、かつ少量の溶剤系塗布液を塗布することにより、低コストで外径精度、表面粗さの均一性、薄膜厚の均一性に優れた薄膜層を有する弾性ローラを安定して製造する方法を提供する。【解決手段】  芯金上に設けられた弾性層上に薄膜を形成した弾性ローラの製造方法において、弾性層表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口を有するリング塗布ヘッドを使用し、かつ薄膜形成が溶剤系塗布液を該吐出口より吐出して弾性層上に塗布する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金上に設けられた弾性層上に薄膜を形成した弾性ローラの製造方法において、
弾性層表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口を有するリング塗布ヘッドを使用し、かつ薄膜形成が溶剤系塗布液を該吐出口より吐出して弾性層上に塗布することからなることを特徴とする弾性ローラの製造方法。
【請求項２】
弾性層に用いられる弾性材料と薄膜形成用溶剤系塗布液の溶剤の溶解度パラメーター（ＳＰ値）の差の絶対値が４．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項３】
薄膜形成用溶剤系塗布液中の溶剤量が、全塗布液中９０ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項４】
薄膜を形成する弾性層の表面粗さＲｚjis1994（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９９４）が３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項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】
溶剤系塗布液を弾性層上に塗布した後、該塗布面に対して紫外線を照射することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項６】
前記溶剤系塗布液が、平均粒子径０．１μｍ以上又は最大粒子径１μｍ以上の不溶性粒子を含むものであり、
前記リング塗布ヘッドは、該リング塗布ヘッドの吐出口へ塗布液を分配するための塗布液流路中での液絞り部及びリング塗布ヘッドの吐出口間隙が各々０．０５〜１ｍｍであり、上記不溶性粒子の平均粒子径の８倍以上かつ最大粒子径の２倍以上であるリング塗布ヘッドを使用する請求項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】
前記不溶性粒子が、平均粒子径０．１〜５０μｍであることを特徴とする請求項６に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法により製造された弾性ローラを帯電ローラ、現像ローラ、又は帯電ローラと現像ローラとして具備していることを特徴とする電子写真用プロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＢＰ（Ｌａｓｅｒ  Ｂｅａｍ  Ｐｒｉｎｔｅｒ）、複写機及びファクシミリ等のＯＡ機器において、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に用いる弾性ローラ（現像ローラ、帯電ローラ等）の製造方法及びその方法により製造された弾性ローラを組み込んでなる電子写真用プロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを利用した画像形成装置には種々の弾性ローラが使用されている。該弾性ローラとして、感光体ドラムを帯電するための帯電ローラ、感光体ドラム上に形成された静電画像へ現像剤（トナー）を供給する現像ローラがあるが、これらローラは弾性層の上に表面状態をコントロールするために少なくとも１層の薄膜が形成されている。また、近年の画像形成装置は高速化、高耐久化に伴い、画像形成装置に使用される弾性ローラ等の部品も、高精度、高耐久化が要求されている。
【０００３】
帯電ローラは、感光体ドラムの表面に所定の極性・電位で一様に帯電処理するものである。帯電ローラの外径精度や表面粗さ均一性が悪い場合には、感光体ドラムに接触している部分の圧力、接触面積が均一でなく、結果として、その接触部分の抵抗値が変化してしまい、感光体ドラム表面を均一に帯電することが難しくなるという問題がある。
【０００４】
また、帯電ローラの構成としては多層弾性ローラであることが多く、ローラの外径精度と共に、弾性層上に形成された薄膜層の膜厚均一性も重要になる。
【０００５】
帯電ローラを用いてハーフトーン画像による画像耐久試験を行った場合、画像耐久をしていくと共にトナー及びトナーに付着している外添剤等により帯電ローラ表面が汚れてくる。その結果、帯電ローラ表面のひどく汚れた部分を起点に白スジといった画像不良が生じる場合もある。これは帯電ローラ表面が汚れることにより感光体ドラムに均一な帯電処理ができなくなるからである。帯電ローラ表面が汚れる原因の一つとして、帯電ローラの表面粗さが比較的大きいことが考えられる。表面粗さが大きすぎる場合トナー及び外添剤に外力がかかり帯電ローラ表面に付着しやすくなる。したがって、帯電ローラの表面粗さをできるだけ下げることが非常に重要である。
【０００６】
更に、感光体ドラムと帯電ローラ表面との動摩擦係数（摩擦抵抗）が大きい場合、表面粗さと同様に、トナー及び外添剤に外力がかかりローラ表面に付着しやすくなるため、帯電ローラ表面の動摩擦係数を下げることも非常に重要である。
【０００７】
現像ローラに関しては、外径精度や表面粗さ均一性が悪い場合には、トナー供給ローラから供給されるトナーへの帯電特性（帯電量など）にバラツキを発生させ、供給されるトナーの量が安定しないという問題が生じることがある。そのために、感光体ドラムにトナーを安定して供給することが難しくなる。
【０００８】
また、現像ローラの構成としても多層弾性ローラであることが多く、ローラの外径精度と共に、弾性層上に形成された薄膜層の膜厚均一性も重要になる。
【０００９】
このような弾性層上への薄膜層の形成は、薄膜形成用塗布液を弾性ローラの外面上へ均一に塗布して乾燥あるいは硬化することが行なわれている。塗布液の弾性ローラの外面への塗布に関しては、浸漬塗布、スプレー塗布、ロール塗布、ブレード塗布等の方法がある。
【００１０】
浸漬塗布は比較的簡単な塗布方法であるが、ローラの浸漬に際しローラが浸漬液に浸る時間や浸漬液に生じる濃度勾配により、塗布の上部と下部とで膜厚（塗布量）に差ができてしまう。この膜厚差は、塗布液の粘度、ローラへの塗布量等により決定される。そして、膜厚精度を薄膜で均一にしようとするほど低速での塗布が余儀なくされるため、この浸漬塗布は量産性に劣る。さらに、浸漬槽上部の液面状態の安定化や浸漬槽内部の塗布液の流れ安定化のためにオーバーフロー機構、撹拌機構等が必要となり、揮発性の高い塗布液の場合、塗布液の濃度ムラが生じやすいことから、多量の塗布液粘度を安定維持させるための設備及び大量の希釈溶媒が必要となり、生産設備は大型化してしまう。また、ポットライフの短い塗布液を使用する場合、大量の塗布液が無駄になること等の欠点も有する。さらに、塗布液が有機溶剤系である場合、大量の塗布液を使用することは環境面から考えても問題である。
【００１１】
弾性ローラへの浸漬塗布では膜厚精度を高度にするためには塗布速度を非常に低速にしなければならないので、弾性ローラが塗布液に漬かっている時間が長くなり、塗布液の溶媒が種類によっては弾性層を膨潤させ、弾性ローラの外径精度に悪影響を及ぼし、高精度な弾性ローラを安定して製造することが困難となり、更に、弾性層を膨潤させた溶剤を揮発させる乾燥工程も長くなると考えられる。
【００１２】
弾性層が多層であるとき、塗布液を浸漬方法で塗布するに際し、塗布液を塗布する弾性層（第1弾性層）とそれ以下の弾性層の間に膨潤による歪が発生し、弾性層にゆがみを発生させたる。また、弾性ローラとして弾性層上に薄膜層を有するものを用いたときには、塗布液を浸漬方法で塗布するに際し、弾性層が膨潤して形成されている薄膜層を浮かせたり、薄膜層が塗布液の溶媒で膨潤あるいは部分溶解により荒れ、結果として形成した第２の薄膜層が均一な表面形状であるものが得られなかったりする問題がある。
【００１３】
スプレー塗布は生産量の大小に関わらず対応しやすい塗布方法である。しかし、スプレーガンより噴出した塗布液滴がローラの外面上に到達するまでに溶媒が蒸発し、塗布液滴の固形分濃度が上昇してしまい、液滴が着地面上で充分に広がらず、塗膜表面での平滑性が得られない。塗布液の構成によっては、噴出時に糸引きを起こしたり、低粘度の塗布液では均一な膜厚とするためにスプレーガンの噴出口が小径にされているので、揮発性の高い塗布液を用いた場合噴出口が閉塞したりする等の問題がある。また、均一な膜厚を得るためには、ローラとスプレーガン先端との距離を塗布液の液性に応じてある調製する必要があり、膜厚の均一性と塗布表面での粗さ増大を防ぎながら複数回塗布しなければならない。スプレー塗布では、平面への塗布では塗布液がほとんど被塗布面に付着させることが可能であるが、弾性ローラのような比較的小径のものに対してはスプレーガンから噴出される塗布液はかなりの無駄になり、たとえばローラへの付着割合（塗布効率）では一般的に５〜３０％程度と極めて低くなり、そのために大量の塗布液が必要となる。また、浸漬塗布と同様、塗布液が有機溶剤系の場合、大量の塗布液を使用することは環境面から考えても問題である。
【００１４】
ロール塗布、ブレード塗布に関しては、弾性ローラの長さ方向に塗布用ロール又は塗布用ブレードを配置し、弾性ローラを回転させて塗布を行い、弾性ローラを１回転させた後塗布用ロールや塗布用ブレードを後退させる。この場合、塗布用ロールや塗布用ブレードを後退させる際に、塗布液の濃度や粘度によっては塗布膜厚の一部に厚みムラが生じてしまい、均一な膜厚が得られない欠点を有する。
【００１５】
また、スライドホッパー型リング塗布方法（例えば、特許文献１参照）や円筒形基材への塗布方法（例えば、特許文献２参照）が開示されているが、いずれも弾性層上（弾性ローラ表面上）への溶剤系塗布液の塗布、粒子を含有する分散系塗布液の塗布に関しては記載されていない。
【００１６】
上記したように、弾性ローラを帯電ローラや現像ローラとして使用するときに、その弾性層が多層であることが多く、製品機能上ローラ表面層の粗さを制御するため、弾性ローラ最表面に、例えば、粒子径が数μｍ〜数十μｍである微粒子を塗布液に含有させて塗布することが行なわれる。すなわち、微粒子を塗布液に含有させて塗布することにより表面粗さが大きくなり、帯電ローラでは帯電均一性が良好になり、また、現像ローラではトナーの供給量が十分となり、画像濃度が良好になる。
【００１７】
この時の弾性ローラの製造方法として、浸漬塗布では塗布速度が速いと微粒子が流れてしまい表面粗さ精度が得られないと考えられ、スプレー塗布では塗布液が低粘度であると噴出口を小さくしなければ均一な塗布ができないが、この場合、塗布液に含んだ微粒子が噴出口につまってしまい、均一な塗布ができないと考えられる。
【特許文献１】特開昭６０−０９５４４０号公報
【特許文献２】特開昭６１−００８１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、本発明の課題は、芯金上に設けられた弾性層の膨潤を防ぎ、かつ少量の溶剤系塗布液を塗布することにより、低コストで外径精度、表面粗さ均一性、薄膜厚均一性に優れた薄膜層を有する弾性ローラを安定して製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討し、弾性ローラに対し、その弾性層の上にリング塗布ヘッドで溶剤系塗布液を塗布することにより、容易に均一な薄膜を形成することが可能であり、また、形成された塗膜も容易に乾燥できることを見出し、本発明を完成した。
【００２０】
すなわち、本発明は、芯金上に設けられた弾性層上に薄膜を形成した弾性ローラの製造方法において、弾性層表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口を有するリング塗布ヘッドを使用し、かつ薄膜形成が溶剤系塗布液を該吐出口より吐出して弾性層上に塗布することからなることを特徴とする弾性ローラの製造方法である。
【００２１】
なお、弾性層に用いられる弾性材料と薄膜形成用溶剤系塗布液の溶剤の溶解度パラメーター（ＳＰ値）の差の絶対値が４．０以下であること、薄膜形成用溶剤系塗布液中の溶剤量が全塗布液中９０ｗｔ％以上であることが好ましい。
【００２２】
また、薄膜を形成する弾性層の表面粗さＲｚjis1994（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９９４）が３．０μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
さらに、溶剤系塗布液を弾性層上に塗布した後、該塗布面に対して紫外線を照射することが好ましい。
【００２４】
また、前記溶剤系塗布液が、平均粒子径０．１μｍ以上又は最大粒子径１μｍ以上の不溶性粒子を含むものであり、前記リング塗布ヘッドは、該リング塗布ヘッドの吐出口へ塗布液を分配するための塗布液流路中での液絞り部及びリング塗布ヘッドの吐出口間隙が各々０．０５〜１ｍｍであり、上記不溶性粒子の平均粒子径の８倍以上かつ最大粒子径の２倍以上であるリング塗布ヘッドであることが好ましい。
【００２５】
ここで、不溶性粒子が平均粒子径０．１〜５０μｍであることが好ましい。
【００２６】
さらに、本発明は、上記の製造方法により製造された弾性ローラを帯電ローラ、現像ローラ又は帯電ローラと現像ローラとして具備することを特徴とする電子写真用プロセスカートリッジである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の弾性ローラの製造方法は、スリット状の吐出口から溶剤系塗布液を均一に適量のみ吐出して薄膜層を弾性層上に形成するので、少量の溶剤系塗工液で薄膜の形成が可能であり、環境に優しく、且つ芯金上に設けられた弾性層を溶剤系塗布液に浸さないので弾性層の膨潤を防ぐことができ、余計な溶剤が少ないため溶剤を揮発させる乾燥工程も短くなり、膜厚精度、外径精度に優れていて低コストで弾性ローラを安定して得られる。さらに、リング塗布ヘッド部に全周に開口された吐出口とリング塗布ヘッド内に供給された塗布液を周配する円筒状の液分配室と液分配室の後に流路抵抗の大きな液絞り部とを有するリング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅が０．０５〜１．００ｍｍで流路幅を塗布液に含有された不溶成分の最大径の２倍以上且つ平均径の８倍以上に調整する事により、リング塗布ヘッド内の流路において、塗布液中の比較的大きい粒子及び凝集物等の不溶成分による詰り現象、それにより引き起こされる塗工スジ等の塗布欠陥が発生しないため、高速且つ安定した状態で塗布する事ができ、粗さの均一性、薄膜厚の均一性に優れたローラを得ることができる。導電性の分散系塗布液を塗布した場合には、円周方向のローラ電気抵抗値の均一性に優れたローラを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明が対象とする弾性ローラの一例を断面図で示したものである。
【００３０】
図において、１は弾性ローラであり、該弾性ローラ１は芯金２、導電性を有する弾性層３及び表面性能を規定する薄膜層４からなる。該弾性層３は１層であっても２層以上の多層であってもかまわない。また、弾性層３の上に形成された薄膜層４も少なくとも１層必要であるが、必要な機能が種々あるときはそれぞれに応じた薄膜を多層に形成することもある。
【００３１】
なお、本発明では、弾性層３上への薄膜形成に、スリット状の吐出口から溶剤系塗布液を均一に適量のみ吐出して薄膜層４を弾性層３上に形成することが可能なリング塗布ヘッドを使用する点に特徴がある。
【００３２】
芯金２上に弾性層３が設けられただけの弾性ローラ（以下、「原料弾性ローラ」という）は、例えば、同心に軸状の芯金を２つの駒で保持する円筒金型に弾性材料を注入した後加熱することにより材料を硬化させて弾性ローラを成形する射出成形、弾性材料をチューブ状に押出し硬化させた弾性チューブへの芯金の挿入、弾性材料を芯金と一体に押出し硬化させ、芯金と弾性層を一体成形する押出成形、芯金に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口から弾性材料を吐出して芯金にコーティングするリングコート成形等により製造される。なお、その他の方法により製造されたもの、例えば、ブロック状弾性材料からローラ形状に削り出された弾性層へ芯金を挿入して製造したものなど、でもかまわない。さらに弾性層の表面としては表面粗さＲｚjis1994（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９９４）が３．０μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは２．０μｍ以下である。表面粗さＲｚjis1994が３．０μｍ以下の場合、特に弾性層の膨潤を最小限に押えることができ、塗布液の乾燥工程も短縮でき、膜厚精度、外径精度に特に優れた弾性ローラを得ることができる。表面粗さＲｚjis1994を３．０μｍ以下にする方法としては、硬化温度以上に加熱された鏡面状の金属ローラに未硬化の弾性層を有するローラを押し当てて硬化と同時に表面粗さを抑える方法、表面粗さが所定以下である金型表面を有する円筒金型を用いる方法、弾性材料をチューブ状に押出して芯金に被せ研磨する方法、あるいは芯金と弾性材料を一体に押出したのみで弾性ローラを成形するクロスヘッド押出成形、また芯金に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口から弾性材料を吐出して芯金にコーティングするリングコート成形等がある。
【００３３】
以下の説明において、薄膜を多層に形成する場合は、原料弾性ローラには、予め薄膜が弾性層の上に形成されていて、さらに薄膜を形成するものも含む。また、単に弾性層と記載したときにも予め薄膜がその上に形成されていて、さらに薄膜が形成される場合も含む。
【００３４】
本発明で芯金２として、表面にニッケルメッキやクロムメッキしたＳＵＭ材等の鋼材を含むステンレススチール棒、リン青銅棒、アルミニウム棒、耐熱樹脂棒などが好ましく、その径としては通常４〜１４ｍｍのものが使用される。さらに、弾性層を芯金にしっかりと固定するための接着層が形成されていても構わない。
【００３５】
また、弾性層３は、好ましくは導電性の材料が用いられ、ポリマーとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴム、エピクロルヒドリンゴムなど、いずれでも良く、ポリマー中に分散させる導電粉としてはカーボンブラック、導電性カーボン等のカーボン類、及び金属粉、導電性の繊維、あるいは酸化スズなどの半導電性金属酸化物粉体、さらにこれらの混合物などいずれでも良い。
【００３６】
図２に本発明で弾性層上へ薄膜を形成するのに使用する塗布装置の一例の概要を、図３に該塗布装置のリング塗布ヘッドの切り欠き断面図を示す。
【００３７】
図２において、１１は原料弾性ローラ、１２はリング塗布ヘッド、１３は塗布液貯蔵タンクである。原料弾性ローラ１１は、原料弾性ローラ１１の外径に応じた開孔径を有するリング塗布ヘッド１２の開孔を通して、上下のローラ把持軸１４Ａ、１４Ｂにて垂直に設置され、該リング塗布ヘッド１２はブラケット１５に取り付けられている。ブラケット１５は塗布装置本体１６に設けられたスライドガイド１７にＬＭガイド１８で取り付けられている。一方、リング塗布ヘッド１２へ塗布液貯蔵タンク１３からは途中に定量ポンプ（本図ではシリンジポンプを示した）１９を介して接続されている。一方、塗装装置本体１６の架台部にはモータ２０が設けられ、ＬＭガイド１８をスライドガイド１７に沿って定速で移動させるためのプーリ２１があり、モータ２０の動力はベルト２２によりプーリ２１へ伝えられる。なお、本図ではリング塗布ヘッド１２を移動させる例を示したが、原料弾性ロール１１を上下させる構造としてもかまわない。さらに、塗布液の性状によっては本図のように垂直に原料弾性ローラ１１を保持するものではなくて、水平に保持できるものでも構わない。
【００３８】
また、図３において、２は芯金、３は弾性層であり、ローラの上部には塗布液が塗布されている（塗布液層５）。リング塗布ヘッド１２には、全周に開口された吐出口３１、該吐出口３１へ塗布液を供給する液分配室３２が接続しており、液分配室３２へは塗布液貯蔵タンクから塗布液が供給される液供給口３４が設けられている。なお、液供給口３４はリング塗布ヘッド１２の外周に複数設けられていてもよい。塗布液が液供給口３４から液分配室３２、吐出口３１への移送中に脈流にならないようにところどころに液絞り部３５が設けられている。なお、本図では液分配室３２内に液絞り部３５が一段ある例を示してある。また、リング塗布ヘッド１２と弾性層３表面との距離としては、０．０２５〜１ｍｍとするのが適当であり、好ましくは０．１〜０．６ｍｍとする。この範囲であれば、隙間より塗布液が垂れ下がりや塗布面への塗布液の筋の形成を抑えることができ、均一な薄膜を形成することができる。
【００３９】
リング塗布ヘッドは、塗布液が均一に塗布でき、かつ塗布液の溶媒に侵されない材質のものが好ましく、その材質として、通常、ステンレス、鉄、アルミニウム、銅、真鋳等の金属やフッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリスチレン等の樹脂を用いるが、加工精度が高いステンレス等の鋼材を用いることが好ましい。
【００４０】
弾性ローラ表面への塗布液の吐出量は、所望の塗布膜厚と塗布液の固形分の比率及びリング塗布ヘッドと原料弾性ローラの相対移動速度より適宜決定する。なお、塗布液の粘度（Ｂ型粘度計で測定）は０．１〜５００ｍＰａ・ｓとするのが好ましい。さらに、塗布液に不溶成分を含む（すなわち、分散系塗布液の）場合、塗布液貯蔵タンク内は液濃度が均一になるように攪拌しておくことが好ましい。塗布液に含まれる不溶成分の最大径及び平均径について、株式会社島津製作所製のレーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した時、相対成分量が９９％の時の径を最大径とし、相対成分量が５０％の時の径を平均径とする。
【００４１】
原料弾性ローラ１１を垂直又は水平状態に支持し、この原料弾性ローラ１１に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口された吐出口３４と、リング塗布ヘッド外部にある液供給手段により、リング塗布ヘッドに具備される供給口３４を１箇所以上、リング塗布ヘッド内に供給された塗布液を周配する円筒状の液分配室と液分配室の後に流路抵抗の大きな液絞り部を１箇所以上、有するリング塗布ヘッドの吐出口３２及び液絞り部３５の流路幅が０．０５〜１．００ｍｍ、好ましくは０．１〜０．３ｍｍである。また、最大径１μｍ以上の粒子等の不溶成分を含有する分散系塗布液を吐出する場合、流路幅を塗布液に含有された不溶成分の最大径の２倍以上且つ平均径の８倍以上に調整する。原料弾性ローラとリング塗布ヘッドとを所定の速度（１〜１００ｍｍ／ｓ程度）で相対移動させ、弾性ローラ表面に所望の塗布膜厚に応じて、溶剤系塗布液又は最大径１μｍ以上の粒子等の不溶成分を含有する分散系塗布液を全周均一に適量のみ供給して、弾性ローラ表面に吐出して薄膜層（好ましくは０．１〜１００μｍ）を１層以上形成する。そうすることにより、弾性層の膨潤を最小限に押えることができ、塗布液の乾燥工程も短縮でき、膜厚精度、外径精度に優れた弾性ローラを得ることができる。
【００４２】
更に、リング塗布ヘッド内の流路において塗布液中の比較的大きい粒子及び凝集物等の不溶成分による詰り現象、それにより引き起こされる塗工スジ等の塗布欠陥が発生しないため、高速且つ安定した状態で塗布することができ、粗さ均一性、薄膜厚均一性に優れた弾性ローラを得る事ができた。導電性の分散系塗布液を塗布した場合には、円周方向のローラ電気抵抗値の均一性に優れた弾性ローラを得ることができる。
【００４３】
弾性ローラの支持状態については、塗布液の粘度等により適宜選択される。特に粘度、固形分の比率が小さい塗布液の場合、弾性ローラを垂直状態に支持する方が好ましい。
【００４４】
リング塗布ヘッドの吐出口３２及び液絞り部３５の流路幅は０．０５〜１．００ｍｍの範囲内で調整する必要がある。ここで、流路幅が０．０５ｍｍより小さい場合、流路内部での液せん断速度が増大し、液の流れに乱れが生じやすくなる。また、流路幅が１．００ｍｍより大きい場合、液分配室内部の静圧が低くなり、円周方向において流路内部で動圧分布ムラが発生するため、円周方向において吐出ムラが発生する。
【００４５】
更に、本発明者らが検討を行った結果、平均径０．１μｍ以上または最大径１μｍ以上の粒子等の不溶成分を含有する分散系塗布液を吐出する場合、流路幅を塗布液に含有された不溶成分の最大径の２倍以上且つ平均径の８倍以上に調整することにより、リング塗布ヘッド内の流路において、塗布液中の比較的大きい粒子及び凝集物等の不溶成分による詰り現象、それにより引き起こされる塗工スジ等の塗布欠陥が発生しないことが明らかになった。
【００４６】
弾性ローラの芯金として使用する材質は、表面にニッケルメッキやクロムメッキしたＳＵＭ材等の鋼材を含むステンレススチール棒、リン青銅棒、アルミニウム棒、耐熱樹脂棒で径４〜１４ｍｍのものが好ましい。
【００４７】
また、芯金上に設けられた弾性層は導電性の材料が用いられ、ポリマーとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴムなど、いずれでも良い。
【００４８】
ポリマー中に分散させる導電粉としてはカーボンブラック、導電性カーボン等のカーボン類、及び金属粉、導電性の繊維、あるいは酸化スズなどの半導電性金属酸化物粉体、さらにこれらの混合物などいずれでも良い。
【００４９】
弾性層の上に設ける薄膜層は、薄膜層の材料を溶剤で溶解させ塗布液とし、芯金上に設けられた弾性層にリング塗布ヘッドを用いて塗布を行い乾燥等によって溶剤を揮発・材料を硬化させ形成される。
【００５０】
ここで用いる溶剤は、薄膜層用樹脂材料の種類によって異なり、好ましくは弾性層を溶解しない種類から選択することが望ましい。
【００５１】
なお、薄膜層用樹脂材料としては、Ｎ−メチルメトキシ化ナイロン、ポリビニルブチラール、ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリエステル、シリコーン樹脂等が、さらには、エピクロルヒドリン、ウレタン、クロロプレン、アクリロニトリルブタジエン系のゴム等が、単独又は２種以上の混合物や共重合物として用いられ、これらに、抵抗の調節のために、カーボンブラックやカーボングラファイト、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性顔料を添加させてもよい。
【００５２】
溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、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類、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド等のアミド類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、あるいはキシレン等の芳香族化合物が用いられる。なお、溶媒は、上記した粘度になるように使用するのが好ましい。このときに、塗布液中の溶剤の使用量が多くなった（例えば、全塗布液に対し９０ｗｔ％以上）としても、本発明に係る弾性ローラの製造方法によれば、弾性層の膨潤を十分に押えることができ、結果として、塗布液の乾燥工程も短縮でき、膜厚精度、外径精度に優れた弾性ローラを得ることができる。
【００５３】
また、本発明の弾性ローラの製造方法では、薄膜層を形成する弾性層の最上部の層に用いられる材料とリング塗布ヘッドから吐出される溶剤系塗布液に用いられる溶剤のＳＰ値（溶解度パラメーター）の差の絶対値が小さい（通常、４．０以下）場合でも、弾性層の膨潤を十分に押えることができ、塗布液の乾燥工程も短縮でき、膜厚精度、外径精度に優れた弾性ローラを得ることができる。ここで、ＳＰ値とは溶解性・混合性の尺度となる特性値で、分子凝集エネルギーをＥ（ｃａｌ／ｍｏｌｅ）、分子容をＶ（ｃｍ3／ｍｏｌｅ）とすると、以下の式で与えられる。
ＳＰ値＝（Ｅ／Ｖ）1/2
【００５４】
ＳＰ値は物質の分子間力を表現する指標の一つであり、文献Ｊｏｕｒｎａｌ  Ａｐｐｌｙ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９，１１６３（１９７５）によると分散力、極性効果、水素結合のそれぞれの力（エネルギー）の総和として示される。ＳＰ値の単位は、（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2である。
【００５５】
更に、弾性ローラの表面層の粗さを制御するために塗布液中に粒子を含有させて塗布する場合があるが、本発明に係わる粒子としては最大粒子径、平均粒子径と塗布液中の含有量以外は特に規定はなく有機系、無機系のいずれでも構わない。特性維持の点でアクリル系粒子、ウレタン系粒子、炭化水素系粒子、ナイロン系粒子、前記粒子の混合系、共重合等での組成上の混合系等の有機系粒子が好ましい。なお、ここに用いる粒子の配合量としては、塗布液の樹脂成分に対し５〜５０ｗｔ％、好ましくは１５〜３５ｗｔ％である。また、該粒子の平均粒径は０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上が適当であり、５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下とする。さらに、該粒子の最大粒子径は１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上であり、５００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下とする。
【００５６】
本発明では、原料弾性ローラに塗布液がリング塗布により塗布された後に、溶剤が乾燥され、必要により硬化処理される。硬化処理としては、加熱による他、紫外線照射によってもよい。紫外線照射によると、薄膜層最良樹脂によっては表面硬度を上げることができるので好ましいことがある。
【００５７】
本発明の弾性ローラの製造方法により得られる弾性ローラは、ＬＢＰ（Ｌａｓｅｒ  Ｂｅａｍ  Ｐｒｉｎｔｅｒ）、複写機及びファクシミリ等の画像形成装置に用いる現像ローラや帯電ローラとして用いられる。
【００５８】
図４に弾性ローラを現像ローラ及び／又は帯電ローラとして組み込んでなる画像形成装置の概要を示す。
【００５９】
画像形成装置は、回転ドラム型・転写方式の電子写真装置であって、４１は像担持体としての電子写真感光体（感光ドラム）であり、時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。感光ドラム４１は、その回転過程で帯電手段としての電源Ｅ１から帯電バイアスを印加した帯電ローラ４２により周面が所定の極性・電位（本実施例では−６００Ｖ）に一様帯電処理され、次いで露光系４３により目的の画像情報に対応したネガ画像露光（原稿像のアナログ露光、デジタル走査露光）を受けて周面に目的画像情報の静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像がマイナストナーによる反転現像方式のトナー現像ローラ４４によりトナー画像として現像される。そしてそのトナー画像が感光ドラム４１と転写手段としての転写ローラ４５との間の転写部に不図示の給紙手段から所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、転写ローラ４５に対して電源Ｅ２から約＋２〜３ｋＶの転写バイアスが印加され、感光ドラム４１面の反転現像されたトナー像が転写材Ｐに対して順次転写されていく。トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、感光ドラム４１面から分離されて不図示の定着手段へ導入されて像定着処理を受ける。トナー画像転写後の感光ドラム４１面は、クリーニング手段４６で転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化されて繰り返して作像に供される。ここで、現像ローラ４４及び／又は帯電ローラ４２として、上記製造方法で製造された弾性ローラを使用する。なお、ここで現像ローラ４４は電源Ｅ３によりトナー帯電のため負に帯電されている。また、感光ドラム４１は内側がアースされている。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
【００６１】
まず、本発明の弾性ローラの評価方法を示す。
【００６２】
・薄膜層の膜厚の測定
薄膜層を形成した弾性ローラよりの薄膜層を含んだ弾性層を、長手方向（芯金と平行方向）に間隔５０ｍｍ、周方向９０°ごとに切取り、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日本電子株式会社製のＪＳＭ−５９１０）で膜厚を測定し、得られ測定値の平均値を薄膜層の厚さとした。また、ばらつきは、得られた測定値より算出した。
【００６３】
・弾性ローラの外径の測定
非接触のレーザー測長器（株式会社キーエンス製のＬＳ−５０４０Ｔ）を用い、弾性ローラを１０°ごとに回転させ、長手方向１０ｍｍ間隔で外径を測定し、得られた測定値の平均値を外径とした。また、ばらつきは、得られた測定値より算出した。
【００６４】
・表面粗さＲｚjis1994の測定
表面粗さＲｚjis1994は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９９４に基づいて測定した。測定条件：カットオフ０．８ｍｍ、測定長さ：８ｍｍ、測定速度：０．５ｍｍ／ｓ。なお、測定は長手方向３ヶ所、周方向１８０°２ヶ所合計６ヶ所であり、これらの測定値の平均値を弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994とした。
【００６５】
・弾性ローラの電気抵抗ムラの測定
弾性ローラを金属製ドラムに当接させ、芯金の両端露出部に５００ｇの荷重をかけた状態で弾性ローラ及び金属製ドラムを回転させながら、芯金と金属製ドラム間に１００Ｖの電圧を印加し、弾性ローラが一周する間の電気抵抗値の最大値と最小値を測定し、その比（最大値／最小値）を電気抵抗ムラとし、下記評価を行った。
◎：１．１倍未満、○：１．１〜１．２倍、△：１．３〜１．４倍、×：１．４倍超。
【００６６】
・動摩擦係数μの測定
一端がロードセル又はテンションゲージに接続され、他端に一定荷重Ｗが与えられたシート状体（例えば、ステンレス等の金属フィルムやＰＥＴ等のプラスチックフィルム）を、軸固定した弾性ローラの表面に所定の巻付け角度θで接触させておき、弾性ローラを一定速度で回転させて、シート状体を弾性ローラ表面で摺動させたときの張力Ｔを測定するようにしたローラ摩擦係数測定機を用い、張力Ｔを測定し、弾性ローラの動摩擦係数を下記オイラーの式（１）により動摩擦係数μを求めた。なお、シート状体としてプラスチックフィルム（厚み２５μｍ、幅３０ｍｍ）を用い、総荷重Ｗは１００ｇとし、弾性ローラは１１５ｒｐｍとした。また、測定は、２３．５℃／湿度６０％の環境において行った。
μ＝（１／θ）・ｌｎ（Ｔ／Ｗ）          （１）
式（１）において、μは動摩擦係数であり、θは巻付け角（ラジアン）であり、Ｗ及びＴはそれぞれ荷重（ｇ）及び張力（ｇ）である。
【００６７】
・薄膜層の欠陥
弾性ローラの薄膜層を目視により観察し、下記評価を行った。
◎：塗工スジ等の塗布欠陥が全くない、○：塗工スジ等の塗布欠陥が殆どない、△：塗工スジ等の塗布欠陥が数箇所にある、×：塗工スジ等の塗布欠陥が多数ある。
【００６８】
参考例１（原料弾性ローラ１の製造）
エピクロルヒドリン・エチレンオキサイド・アリルグリシジルエーテル三元共重合体（ＧＥＣＯ）１００質量部、酸化亜鉛５質量部、炭酸カルシウム２５質量部、エステル系可塑剤１５質量部、ステアリン酸１質量部、硫黄１質量部及び添加剤組成物（添加剤組成物：フタル酸ジブトキシエチル１００質量部、過塩素酸ジメチル・オクチル・ヒドロキシエチルアンモニウム１００質量部及びエポキシ化大豆油２０質量部を均一に溶解したもの）２質量部を２０℃に温調した加圧ニーダーで１５分間混練した混練物に、５０℃に温調した２本ロールを用い、加硫促進剤ＤＭ（ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド）２質量部及び加硫促進剤ＴＳ（テトラメチルチウラムモノスルフィド）０．５質量部を加えて、５分間混練して未加硫ゴム組成物を作製した。
【００６９】
次いで、外径６ｍｍ、長さ２５８ｍｍのステンレス棒を芯金とし、この外周に未加硫ゴム組成物を押出成形法により成形し、１７０℃で１５分間加熱加硫した。その後、回転砥石を用いた乾式研磨により、厚み３ｍｍ、長さ２３２ｍｍの導電性弾性層を有する原料弾性ローラ１を作製した（導電性弾性層外径１２ｍｍ）。
【００７０】
また、原料弾性ローラの弾性層の表面粗さＲｚjis1994は６．０μｍであった。ここで弾性層に用いた弾性材料、エピクロルヒドリン・エチレンオキサイド・アリルグリシジルエーテル三元共重合体（ＧＥＣＯ）のＳＰ値は９．１である。
【００７１】
参考例２  原料弾性ローラ２の製造
エピクロルヒドリンゴム「エピクロマーＣＧ１０２」（商品名、ダイソー（株）製）１００質量部、ＭＴカーボン「ＨＴＣ＃２０」（商品名、新日化カーボン（株）製）５質量部、酸化亜鉛５質量部及びステアリン酸１質量部をオープンロールで３０分間混練し、その中に加硫促進剤ＤＭ  １質量部、加硫促進剤ＴＳ  ０．５質量部及び加硫剤としてイオウ１．２質量部を加えて、１５分間オープンロールで混練して未加硫ゴム組成物を作製した。
【００７２】
次いで、クロスヘッド押出機を用いて上記未加硫ゴム組成物を外径６ｍｍ、長さ２５８ｍｍのステンレス棒の芯金と一体に押出して、芯金の周囲に円筒状の未加硫ゴム組成物を成形した。その後、未加硫ゴム組成物の長さが２３２ｍｍになるように端部を切断・除去して、未加硫ゴムローラを得た。この未加硫ゴムローラを、予め１６０℃に加熱した円筒状の加熱部材に５分間回転させながら押し当て加熱加硫を行い、導電性弾性層を有する原料弾性ローラ２を作製した（導電性弾性層の外径はφ８．５ｍｍ）。なお、芯金の両端に各１ｋｇの荷重をかけて加熱加硫を行なった。また、原料弾性ローラの弾性層の表面粗さＲｚjis1994は１．６μｍであった。ここで弾性層に用いた弾性材料、エピクロルヒドリンゴムのＳＰ値は９．１である。
【００７３】
参考例３  原料弾性ローラ３の製造
シリコーン用接着剤を塗布した芯金（外径６ｍｍ、長さ２７５ｍｍ）を円筒金型（外径２６ｍｍ、内径１２ｍｍ、長さ２６２ｍｍ）に両端に駒を用いて組みこみ、この円筒金型の軸方向に平行に分割される加熱用熱盤で挟み込み１５０℃に加熱している円筒金型に、シリコーンゴム１００質量部に対してカーボンブラック１２質量部を配合した弾性層材料を注入し、１５０℃で１５分間加熱してシリコーンゴムを硬化させ、次いで、型から取り外した後、更に２００℃で４時間加熱して硬化を完了させ、厚み３ｍｍ、長さ２４０ｍｍの導電性弾性層を有する原料弾性ローラ３を得た（導電性弾性層外径１２ｍｍ）。また、原料弾性ローラの弾性層の表面粗さＲｚjis1994は１．０μｍであった。ここで弾性層に用いた弾性材料、シリコーンゴムのＳＰ値は７．４である。
【００７４】
実施例１
薄膜層用塗布液：
ウレタン樹脂（ポリカプロラクトン系ポリオール、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ））を固形分が約２５％となるようにメチルイソブチルケトン（ＳＰ値：８．５）に溶解した溶液に、導電性酸化スズを、樹脂成分に対し２０ｗｔ％添加し、十分に攪拌分散したものを塗布液とした。この塗布液の粘度は３１ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計で測定）であった。
【００７５】
薄膜層の形成：
上記塗布液を密閉容器に入れスターラーで攪拌しながら、密閉容器を液供給手段であるシリンジポンプにつなぎ、更にリング塗布ヘッドに具備された１箇所の液供給口につなぎ、リング塗布ヘッド内に適量の塗布液を供給した。塗布液は、リング塗布ヘッド内で合流し周方向に分配するための液分配室を有するリング塗布ヘッド内に充填された。
【００７６】
参考例１で製造された原料弾性ローラ１を垂直状態に支持し、この原料弾性ローラ１の外径に対して０．６ｍｍの間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口がくるようにリング塗布ヘッドを配置した。また、リング塗布ヘッドの全周に開口されたスリット状の吐出口の開口幅（スリット幅）を０．２ｍｍとした。リング塗布ヘッドを弾性層上端部から下端部へ、１０ｍｍ／ｓの一定の速度で垂直移動と同時に、弾性ローラ表面に乾燥前の膜厚で０．０８ｍｍ程度になるように塗布液を０．０３ｍｌ／ｓの吐出速度で全周均一に吐出を行った。なお、塗布量の総量は約０．７ｍｌであり、少量の溶剤量で塗布が可能であった。その後、室温で３０分程度風乾し、更に熱風循環乾燥機中、温度１６０℃で１時間乾燥し、材料を硬化させた。室温で１５分風乾した時点で、溶剤の揮発（乾燥）はほぼ終了していた。乾燥後に膜厚をＳＥＭで測定した結果、平均膜厚は２１．２μｍであった。弾性層はほとんど膨潤することがなく、また、溶剤の揮発（乾燥）が短いため弾性ローラの長手方向への液ダレも少なく、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ以内であった。更に、非接触のレーザー測長器で弾性ローラの外径を測定した結果、外径差は±０．０５ｍｍ以内であった。これらの結果を表１に示す。
【００７７】
また、弾性層に用いた弾性材料と塗布液に用いた溶剤のＳＰ値の差の絶対値が４．０以下と小さく、均一な膜厚層を形成することができた（なお、本実施例ではＳＰ値の差の絶対値は０．６であった）。
【００７８】
この弾性ローラを帯電ローラとし、その芯金の両端に各５００ｇの荷重を負荷した状態で感光体ドラムに圧接した状態で組込み込んだ電子写真用カートリッジを用い、２３．５℃／湿度６０％の環境でハーフトーンの画像を出力し、目視により画像を評価した結果、良好な画像が得られたことから、本実施例の弾性ローラは帯電ローラとしてより使用可能であることがわかった。
【００７９】
比較例１
実施例１において、弾性層上への薄膜層形成をリング塗布に替えて下記の浸漬塗布で行なう以外は実施例１と同様にして弾性ローラを製造した。
【００８０】
実施例１で使用したと同様に塗布液を調製し、ガラス容器（径４０ｍｍ、深さ３５０ｍｍ）に塗布液約３００ｍｌを入れ、ガラス容器のほぼ中央にくるように弾性ローラを配置し、弾性ローラの弾性層部分が塗布液中に浸る位置まで弾性ローラを移動させ、数分間保持した後、弾性ローラを１０ｍｍ／ｓの一定の速度で引き上げた（浸漬塗布）。この時、多量の溶剤を使用した。その後、室温で３０分程度風乾し、更に熱風循環乾燥機中、温度１６０℃で１時間乾燥し、材料を硬化させた。室温で１５分風乾した時点では、溶剤の揮発（乾燥）は終了していなかった。乾燥後の膜厚をＳＥＭで測定した結果、平均膜厚４０．５μｍであった。また、弾性層が膨潤してしまったためか、溶剤の揮発（乾燥）が長く、弾性ローラの長手方向で液ダレが大きく、長手方向での膜厚差は±２μ超であった。浸漬塗布において、膜厚精度を上げるためには塗布液の粘度、引き上げ速度等の調整が必要と考えられる。更に、非接触のレーザー測長器で弾性ローラの外径を数箇所測定した結果、外径差は±０．１ｍｍであった。結果を表１に示す。
【００８１】
また、実施例１におけると同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、画像評価を行った結果、画像濃度に僅かではあるがムラが発生していた。すなわち、本比較例の弾性ローラは帯電ローラとして問題があることがわかった。
【００８２】
【表１】
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【００８３】
実施例２
薄膜用塗布液：
シリコーン変性ウレタン樹脂を固形分が約２％となるように酢酸エチルとトルエンの混合溶媒に溶解した溶液を十分に攪拌したものを塗布液とした。塗布液中の溶剤量は９０ｗｔ％以上であった。また、混合溶媒のＳＰ値は９．０であった。
【００８４】
薄膜層形成：
上記の塗布液を密閉容器に入れ、密閉容器を液供給手段であるシリンジポンプにつなぎ、更にリング塗布ヘッドに具備された１箇所の液供給口につなぎ、リング塗布ヘッド内に適量の塗布液を供給した。塗布液は、リング塗布ヘッド内で合流し周方向に分配するための液分配室を有するリング塗布ヘッド内に充填された。
【００８５】
外径を８．５ｍｍとした以外は、参考例１と同様の方法で製造した弾性ローラを垂直状態に支持し、この弾性ローラの外径に対して０．５ｍｍの間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口がくるようにリング塗布ヘッドを配置した。リング塗布ヘッドの全周に開口されたスリット状の吐出口の開口幅（スリット幅）は０．１ｍｍとした。リング塗布ヘッドを弾性ローラの弾性層上端部から下端部へ、５０ｍｍ／ｓの一定の速度で垂直移動と同時に、弾性ローラ表面に乾燥前の膜厚で１０μｍ程度になるように塗布液を０．０１３ｍ１／ｓの吐出速度で全周均一に吐出を行った。なお、塗布量の総量は約０．７ｍｌであり、少量の溶剤量で塗布が可能であった。その後、室温で１０分程度風乾し、更に熱風循環乾燥機中、温度１６０℃で１時間乾燥し、材料を硬化させた。室温で数分風乾した時点で、溶剤の揮発（乾燥）は完全に終了していた。
【００８６】
乾燥後の膜厚をＳＥＭで測定した結果、平均膜厚０．２μｍであった。また、弾性層の膨潤を押えることができ、溶剤の揮発（乾燥）が短いため弾性ローラの長手方向での液ダレも少なく、長手方向、周方向とも均一な膜厚であった。更に、レーザー測長器での外径測定結果では、外径差は±０．０５ｍｍ以内であった。
【００８７】
塗布液中の溶剤の使用量が９０ｗｔ％以上である場合は、特に芯金上の弾性層を膨潤させやすいが、このように溶媒量が過剰な塗布液であっても、本発明の製造方法であると弾性層の膨潤を押えることができ、かつ均一な膜厚層を形成することができた。
【００８８】
また、実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行ったところ、実施例１と同様に良好な結果が得られた。
【００８９】
実施例３
実施例２において、原料弾性ローラを参考例２で製造した原料弾性ローラ２を用い、リング塗布ヘッドの全周に開口されたスリット状の吐出口の開口幅を０．１ｍｍとし、リング塗布ヘッドの移動速度を３０ｍｍ／ｓとし、さらに塗布液の吐出速度を０．００８ｍｌ／ｓとする他は実施例２と同様にして、弾性ローラを得た。
【００９０】
なお、塗布液を塗布後に室温で数分風乾した時点で、溶剤の揮発（乾燥）は完全に終了していた。また、平均膜厚０．２μｍであった。また、弾性層の膨潤も殆どなく、長手方向での液ダレも少なく、長手方向、周方向ともに均一な膜厚であった。更に、外径差は±０．０３ｍｍ以内と特に良好であった。薄膜層形成後の弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994は１．５μｍで、原料弾性ローラの弾性層表面の表面粗さＲｚjis1994とほとんど変わらず十分に小さい値であった。
【００９１】
実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、実施例１と同様に良好な画像が得られた。更に、２３．５℃／６０％の環境でハーフトーン画像による連続６０００枚の耐久画像評価においても、本実施例の弾性ローラ（帯電ローラ）はローラ表面上の汚れによる不良画像もなく、良好な画像を得ることができ、弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994が３．０μｍ以下の場合には、特にローラ表面上の汚れに対して効果的であることがわかった。
【００９２】
実施例４
実施例２において、リング塗布ヘッドの全周に開口されたスリット状の吐出口の開口幅を０．１ｍｍとし、リング塗布ヘッドの移動速度を３０ｍｍ／ｓとし、さらに塗布液の吐出速度を０．００８ｍｌ／ｓとし、溶媒乾燥後の加熱硬化に替えて、低圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライティング（株）製、２５４ｎｍの波長の紫外線）による紫外線照射を１０分間行う他は実施例３と同様にして弾性ローラを得た。この時の波長２５４ｎｍの紫外線積算光量は約８０００ｍＪ／ｃｍ2であった（紫外線強度は１４ｍＷ／ｃｍ2）。
【００９３】
この弾性ローラの薄膜層の平均膜厚０．２μｍであった。外径差も±０．０５ｍｍ以内と良好であった。さらに、弾性ローラの動摩擦係数を上記により測定した結果、０．２２と小さい値であった。これは弾性ローラの表面に紫外線を照射することにより表面が改質され弾性ローラの動摩擦係数が低下したことを示している。
【００９４】
実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、実施例１と同様に良好な画像が得られた。更に、２３．５℃／６０％の環境でハーフトーン画像による連続６０００枚の耐久画像評価においても、本実施例の弾性ローラ（帯電ローラ）はローラ表面上の汚れによる不良画像もなく、良好な画像を得ることができた。弾性ローラの動摩擦係数が小さくなることもローラ表面上の汚れに対して効果的であることがわかった。
【００９５】
実施例５
薄膜用塗布液：
ウレタン樹脂（ポリカプロラクトン系ポリオール、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ））を固形分が約２７％となるようにメチルイソブチルケトンに溶解した溶液に、更に導電性酸化スズを樹脂成分に対し３０ｗｔ％、アクリル系粒子を樹脂成分に対し５０ｗｔ％添加し、十分に攪拌分散したものを塗布液とした。塗布液に含有される粒子の最大粒子径は４５μｍ、平均粒子径は５μｍであった。
【００９６】
薄膜形成：
上記の塗布液を塗布液貯蔵タンクに入れスターラーで攪拌しながら、塗布液貯蔵タンクを液供給手段であるシリンジポンプにつなぎ、更にリング塗布ヘッドに具備された１箇所の液供給口につなぎ、リング塗布ヘッド内に適量の塗布液を供給した。リング塗布ヘッド内に供給された塗布液を周配する円筒状の液分配室と液分配室の後に流路抵抗の大きな液絞り部を１箇所、有するリング塗布ヘッド内に充填された。
【００９７】
外径を８．５ｍｍとした以外は、参考例１と同様の方法で製造した原料弾性ローラ１を垂直状態に支持し、この弾性ローラの外径に対して０．６ｍｍの間隔をなす距離に全周に開口された吐出口がくるようにリング塗布ヘッドを配置した。この時、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅を０．１０ｍｍ（最大粒子径の２．２倍、平均粒子径の２０倍）に調整した。リング塗布ヘッドを弾性ローラの弾性層上端部から下端部へ、３０ｍｍ／ｓの一定の速度で垂直移動と同時に、弾性ローラ表面に乾燥前の膜厚で０．０８ｍｍ程度になるように塗布液を０．０６ｍｌ／ｓの吐出速度で全周均一に吐出を行った。なお、塗布量の総量は０．４５ｍｌであった。その後、室温で３０分程度風乾し、更に熱風循環乾燥機中、温度１６０℃で１時間乾燥し、材料を硬化させた。
【００９８】
得られた弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994は６μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ以内であった。また、薄膜層の平均膜厚は２０．４μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ以内であった。周方向のローラ電気抵抗ムラは１．１倍より小さかった。更に、塗工スジ等の塗布欠陥も全く見られなかった。結果を表２に示す。
【００９９】
実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、良好な画像を得ることができた。
【０１００】
実施例６
薄膜用塗布液：
ウレタン樹脂（ポリエーテル系ポリオール、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ））を固形分が約２３％となるようにメチルエチルケトン（ＳＰ値９．３）に溶解した溶液に、カーボンブラックを樹脂成分に対し２０ｗｔ％、アクリル系粒子を樹脂成分に対し１５ｗｔ％添加し、十分に攪拌分散したものを塗布液とした。塗布液に含有される粒子の最大粒子径は１６μｍ、平均粒子径は１５μｍであった。
【０１０１】
薄膜形成：
原料弾性ローラとして参考例３で製造した原料弾性ローラ３を垂直状態に維持し、この原料弾性ローラ３の外径に対して０．６ｍｍの間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口が来るようにリング塗布ヘッドを配置した。また、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ０．３０ｍｍ（最大粒子径の１８．８倍、平均粒子径の２０倍）に調整し、弾性ローラ表面に乾燥前の膜厚で０．０６５ｍｍ程度になるように塗布液を０．０７ｍｌ／ｓの吐出速度で全周均一に吐出を行い（総塗布量０．６０ｍｌ）、塗布液層を形成した。その後、室温で３０分程度風乾し、更に熱風循環乾燥機中、温度１４０℃で４時間乾燥し、材料を硬化させた。
【０１０２】
得られた弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994は７．５μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ以内であった。また、薄膜層の平均膜厚は１５．２μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ以内であった。周方向のローラ電気抵抗ムラは１．１倍より小さかった。更に、塗工スジ等の塗布欠陥も全く見られなかった。結果を表２に示す。
【０１０３】
この弾性ローラを現像ローラとして、感光ドラムに進入量が６０μｍになる状態で圧接した状態で電子写真用カートリッジに組込み、２３．５℃／６０％の環境でハーフトーンによる画像出力をし、得られた画像を目視により評価したところ、良好な画像であると評価でき、本実施例の弾性ローラは現像ローラとして良好であることがわかった。
【０１０４】
実施例７
実施例６において、塗布液に添加するアクリル系粒子の粒子径条件を変える以外は実施例６と同様な手法で塗布液を作製し、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ０．１５ｍｍ（最大粒子径の２．７倍、平均粒子径の１１．５倍）に調整した以外は、実施例６と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は５５μｍ、平均粒子径は１３μｍであった。
【０１０５】
得られた弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994は１４μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ以内であった。また、薄膜層の平均膜厚は１８．９μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ以内であった。周方向のローラ電気抵抗ムラは１．２倍であった。更に、塗工スジ等の塗布欠陥も全く見られなかった。結果を表２に示す。実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、良好な画像を得ることができた。
【０１０６】
実施例８
実施例６において、塗布液に添加するアクリル系粒子の粒子径条件を変える以外は実施例６と同様な手法で塗布液を作製し、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ０．１５ｍｍ（最大粒子径の７．５倍、平均粒子径の８．８倍）に調整した以外は、実施例６と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は２０μｍ、平均粒子径は１７μｍであった。
【０１０７】
得られた弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994は１５μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ以内であった。また、薄膜層の平均膜厚は２３．９μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ以内であった。周方向のローラ電気抵抗ムラは１．２倍であった。更に、塗工スジ等の塗布欠陥も全く見られなかった。結果を表２に示す。実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、良好な画像を得ることができた。
【０１０８】
実施例９
実施例６において、塗布液に添加するアクリル系粒子の粒子径条件を変える以外は実施例６と同様な手法で塗布液を作製し、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ０．０５ｍｍ（最大粒子径の８．３倍、平均粒子径の１0倍）に調整した以外は、実施例６と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は６μｍ、平均粒子径は５μｍであった。
【０１０９】
得られた弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994は５μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ以内であった。また、薄膜層の平均膜厚は１９．６μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ以内であった。周方向のローラ電気抵抗ムラは１．２倍であった。更に、塗工スジ等の塗布欠陥も全く見られなかった。結果を表２に示す。実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、良好な画像を得ることができた。
【０１１０】
実施例１０
実施例６において、塗布液に添加するアクリル系粒子の粒子径条件を変える以外は実施例６と同様な手法で塗布液を作製し、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ０．９０ｍｍ（最大粒子径の１８０倍、平均粒子径の３００倍）に調整した以外は、実施例６と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は５μｍ、平均粒子径は３μｍであった。
【０１１１】
得られた弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994は４μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ以内であった。また、薄膜層の平均膜厚は１４．８μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ以内であった。周方向のローラ電気抵抗ムラは約１．１倍であった。更に、塗工スジ等の塗布欠陥も全く見られなかった。結果を表２に示す。実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、良好な画像を得ることができた。
【０１１２】
実施例１１
実施例５において、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ０．０５ｍｍ（最大粒子径の１．１倍、平均粒子径の１０倍）に調整した以外は、実施例５と同様な手法で弾性ローラを製造した。
【０１１３】
得られた弾性ローラの薄膜層の平均膜厚は１９．２μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ以内であったが。表面粗さＲｚjis1994は６．５μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ超であった。また、周方向のローラ電気抵抗ムラは約１．４倍であり、塗工スジ等の塗布欠陥も数箇所に見られた。結果を表２に示す。実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、実施例５〜１０に較べると若干落ちるものの、ほぼ良好な画像を得ることができた。
【０１１４】
実施例１２
実施例６において、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ０．１０ｍｍ（最大粒子径の６．３倍、平均粒子径の６．７倍）に調整した以外は、実施例６と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は１６μｍ、平均粒子径は１５μｍであった。
【０１１５】
得られた弾性ローラの薄膜層の平均膜厚は１６．１μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ以内であったが、表面粗さＲｚjis1994は７μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ超であった。また、周方向のローラ電気抵抗ムラは約１．３倍であり、塗工スジ等の塗布欠陥も見られた。結果を表２に示す。実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、実施例５〜１０に較べると落ちるものの、ほぼ良好な画像を得ることができた。
【０１１６】
実施例１３
実施例６において、塗布液に添加するアクリル系粒子の粒子径条件を変える以外は実施例６と同様な手法で塗布液を作製し、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ０．１０ｍｍ（最大粒子径の１．５倍、平均粒子径の５．３倍）に調整した以外は、実施例６と同様な手法で弾性ローラを製造した。なお、塗布液に含有される粒子の最大粒子径は６７μｍ、平均粒子径は１９μｍであった。
【０１１７】
得られた弾性ローラの薄膜層の平均膜厚は２１．５μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ以内であったが、表面粗さＲｚjis1994は１７μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ超であった。また、周方向のローラ電気抵抗ムラは約１．４倍であり塗工スジ等の塗布欠陥も見られた。結果を表２に示す。実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、実施例５〜１０に較べると落ちるものの、ほぼ良好な画像を得ることができた。
【０１１８】
比較例２
実施例９において、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ０．０３ｍｍ（最大粒子径の５倍、平均粒子径の６倍）に調整した以外は、実施例９と同様な手法で弾性ローラを製造した。
【０１１９】
得られた弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994は５．５μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ超であり、薄膜層の平均膜厚は１８．８μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ超であった。また、周方向のローラ電気抵抗ムラは１．４倍より大きかった。更に、塗工スジ等の塗布欠陥もやや見られた。結果を表２に示す。また、実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、画像濃度にムラが発生していた。すなわち、本比較例の弾性ローラは帯電ローラとして問題があることがわかった。
【０１２０】
比較例３
実施例１0において、リング塗布ヘッドの吐出口及び液絞り部の流路幅をそれぞれ１．２０ｍｍ（最大粒子径の２４０倍、平均粒子径の４００倍）に調整した以外は、実施例１０と同様な手法で弾性ローラを製造した。
【０１２１】
得られた弾性ローラの表面粗さＲｚjis1994は４μｍであり、長手方向、周方向でのばらつきはいずれも±１μｍ以内であり、塗工スジ等の塗布欠陥も殆ど見られなかった。しかし、薄膜層の平均膜厚は１５．７μｍであり、長手方向、周方向での膜厚差はいずれも±２μｍ超であった。さらに、周方向のローラ電気抵抗ムラは１．４倍より大きかった。結果を表２に示す。また、なお、実施例１と同様に、この弾性ローラを帯電ローラとして電子写真用カートリッジに組込み、ハーフトーンによる画像評価を行った結果、画像濃度にムラが発生していた。すなわち、本比較例の弾性ローラは帯電ローラとして問題があることがわかった。
【０１２２】
【表２】
2005321749.tif 000004
【０１２３】
原料弾性ローラとリング塗布ヘッドとを所定の速度で相対移動させ、弾性層表面に所望の塗布膜厚に応じて、弾性層表面に対して所定の間隔をなす距離に全周に開口されたスリット状の吐出口から溶剤系塗布液を均一に吐出して薄膜層を形成することで、弾性層の膨潤を殆ど押えることができ、且つ少量の溶剤系塗布液だけで塗布することが可能であり、環境に対する負荷も少なくてすみ、また、弾性層表面に形成される塗布膜及び乾燥後の薄膜層の膜厚精度に優れ、かつ弾性ローラの外径精度も良好である弾性ローラを製造することができた。
【０１２４】
更に、平均径０．１μm以上または最大径１μm以上の不溶成分を含有する分散系塗布液を塗布する場合、分散系塗布液に含有された不溶成分の最大径、平均径を考慮してリング塗布ヘッド内の塗布液が通過する吐出口及び液絞り部の流路幅を調整して塗布する事により、リング塗布ヘッド内において、塗布液中の比較的大きい粒子及び凝集物等の不溶成分による詰り現象、それにより引き起こされる塗工スジ等の塗布欠陥が発生しないため、表面粗さＲｚjis1994及び薄膜厚の均一性に優れた弾性ローラを製造することができる。
【０１２５】
本発明により製造される弾性ローラは、画像形成装置の帯電ローラ、現像ローラのいずれのローラとしても、接触状態の安定性、帯電の均一性が良好となり、極めて良好な画像が得られる。
【０１２６】
また、この弾性ローラの製造方法及び弾性ローラを用いることによって製品としての安定性、信頼性を実現した。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の弾性ローラの一例の断面図である。
【図２】塗布装置の一例の概要を表す図である。
【図３】図２の塗布装置のリング塗布ヘッドの切り欠き断面図である
【図４】画像形成装置の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１        弾性ローラ
２        芯金
３        弾性層
４        薄膜層
５        塗膜層
１１      原料弾性ローラ
１２      リング塗布ヘッド
１３      塗布液貯蔵タンク
１４Ａ    ローラ把持軸（上）
１４Ｂ    ローラ把持軸（下）
１５      ブラケット
１６      リング塗布装置本体
１７      スライドガイド
１８      ＬＭガイド
１９      シリンジポンプ
２０      モータ
２１      プーリ
２２      ベルト
３１      全周に開口された吐出口
３２      液分配室
３４      液供給口
３５      液絞り部
４１      電子写真感光体（感光ドラム）
４２      帯電ローラ（帯電手段）
４３      露光系
４４      現像ローラ（現像手段）
４５      転写ローラ（転写手段）
４６      クリーニング手段
Ｅ１〜３  バイアス印加用電源
【図１】
2005321749.tif 000005
【図２】
2005321749.tif 000006
【図３】
2005321749.tif 000007
【図４】
2005321749.tif 000008