(57)【要約】【課題】ディップ槽内において、対流を発生させることなく塗料中の粒子成分の沈降を適切に防止することで、均一な表層の形成を可能にし、これにより、高性能の部材の安定的な製造が可能な画像形成装置用部材の製造方法を提供する。【解決手段】部材本体と、部材本体の表面上に設けられ、粒子成分を含有する塗膜と、を含む画像形成装置用部材の製造方法である。部材本体を、粒子成分を含む塗料が充填されたディップ槽に浸漬することにより塗膜を形成するディップ工程を含む。ディップ工程の間、塗料を、上下方向に振動する振動板を備えた撹拌装置を用いて撹拌する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材本体と、該部材本体の表面上に設けられ、粒子成分を含有する塗膜と、を含む画像形成装置用部材の製造方法であって、前記部材本体を、前記粒子成分を含む塗料が充填されたディップ槽に浸漬することにより前記塗膜を形成するディップ工程を含む画像形成装置用部材の製造方法において、
前記ディップ工程の間、前記塗料を、上下方向に振動する振動板を備えた撹拌装置を用いて撹拌することを特徴とする画像形成装置用部材の製造方法。
【請求項２】
前記攪拌装置として、前記振動板を上下方向に複数枚備えたものを用いる請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記ディップ工程において、複数の前記部材本体を前記ディップ槽に同時に浸漬するに当たり、該複数の部材本体と前記攪拌装置とを、該攪拌装置が該複数の部材本体の中間に位置するよう配置する請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
前記部材本体を長手方向を垂直にして浸漬する請求項１〜３のうちいずれか一項記載の製造方法。
【請求項５】
前記振動板の水平面積を、前記ディップ槽の底面積のうち浸漬時に前記部材本体が占める面積を除いた部分の面積の２０〜９０％とする請求項１〜４のうちいずれか一項記載の製造方法。
【請求項６】
ローラ部材の製造に適用される請求項１〜５のうちいずれか一項記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置用部材（以下、単に「部材」とも称する）の製造方法（以下、単に「製造方法」とも称する）に関し、詳しくは、表面に粒子を含有する塗膜を有する画像形成装置用部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、電子写真プロセスにおける帯電や現像、転写等の各工程において、各種ローラ部材が使用されている。このようなローラ部材は、一般に、シャフトの外周に各種樹脂材料等を主体とする弾性層を担持させた構成を基本構造とし、要求特性に合わせて硬度やローラ抵抗、表面粗さ等を適宜調整することにより、種々の用途に用いられる。
【０００３】
近年、画像形成装置の分野では、装置の高速化や画像品質の向上等の要請がますます高まってきており、各種部材に対する要求性能も高くなってきている。具体的には、例えば、プリンタ等の高速化や要求される画像微細性レベルの向上、カラー画像化等に関する要求の高まりに伴い、従来のトナー担持体では対応しきれない問題が出てきている。また、不十分なトナー搬送性による画質不良や、高速化に伴うトナー帯電性の不良によるかぶり現象も顕著な問題となっている。
【０００４】
これら問題に対し、例えば、ローラ表面の改良によりトナー漏れの防止を図る手段が種々検討されている。そのうちの一つとして、所定の表面粗さを確保するために、ローラ表面に、特定の硬度および粒子径を有する微粒子を含有させた表層を形成する方法がある。このようなローラの表層は、一般に、ディッピング（浸漬法）により塗布形成される（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１３９９１２号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】
特開２００２−２２１８４７号公報（特許請求の範囲、段落［０００６］等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようにローラの表層をディッピングにて形成する場合には、時間の経過に伴ってディップ槽内で粒子成分が沈降してしまうため、塗料中の粒子成分の分散状態に偏りが生じて、安定して均一な塗膜を得ることができなくなる。沈降を防止するためには、塗料を撹拌してディップ槽内における粒子成分の均一な分散状態を保持する必要があるが、従来の攪拌手段により攪拌を行うと、ディップ槽内に対流が生じて均一なディッピングの妨げとなり、結果としてローラの表層の微妙な寸法精度を確保することができなかった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、ディップ槽内において、対流を発生させることなく塗料中の粒子成分の沈降を適切に防止することで、均一な表層の形成を可能にし、これにより、高性能の部材の安定的な製造が可能な画像形成装置用部材の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、粒子成分の沈降を防ぐために、ディップ槽内を、特定の振動機構を備えた攪拌装置を用いて撹拌することにより、対流を発生させることなく、均一な表層の形成を安定的に行うことが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、上記課題を解決するために、本発明は、部材本体と、該部材本体の表面上に設けられ、粒子成分を含有する塗膜と、を含む画像形成装置用部材の製造方法であって、前記部材本体を、前記粒子成分を含む塗料が充填されたディップ槽に浸漬することにより前記塗膜を形成するディップ工程を含む画像形成装置用部材の製造方法において、前記ディップ工程の間、前記塗料を、上下方向に振動する振動板を備えた撹拌装置を用いて撹拌することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明において、前記攪拌装置としては、好適には、前記振動板を上下方向に複数枚備えたものを用いる。また、前記ディップ工程において、複数の前記部材本体を前記ディップ槽に同時に浸漬する場合には、該複数の部材本体と前記攪拌装置とを、該攪拌装置が該複数の部材本体の中間に位置するよう配置することが好ましい。さらに、前記部材本体は、好適には、長手方向を垂直にして浸漬する。さらにまた、前記振動板の水平面積は、好適には、前記ディップ槽の底面積のうち浸漬時に前記部材本体が占める面積を除いた部分の面積の２０〜９０％とする。本発明の製造方法は、ローラ部材の製造に好適に適用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、部材本体と、その表面上に設けられた表層とを含む画像形成装置用部材の製造方法であり、表層を、粒子成分を含有する塗膜として、ディッピングにより形成する際のディップ工程の改良に係る技術である。即ち、本発明においては、かかるディップ工程の間、ディップ槽内の塗料を、上下方向に振動する振動板を備えた撹拌装置を用いて撹拌する点が重要である。
【００１２】
上記攪拌装置を用いることにより、塗料中の粒子成分の沈降を防止して、粒子の分散状態を均一に保持することができる。また、攪拌機構として振動板を用いているので、従来の回転式の攪拌装置を用いた場合のように塗料の対流現象を起こすことがなく、均一な塗膜の形成を安定的に行うことが可能となる。
【００１３】
本発明に用いる攪拌装置としては、例えば、日本テクノ（株）製の通称α−攪拌機と呼ばれるものを挙げることができる。このα−攪拌機は、１５〜５０Ｈｚの低周波振動を利用した上下方向の攪拌機構を備えており、その振動により流体中に発生する高速三次元の乱流により攪拌を行う。この攪拌機は、回転式の場合のようなせん断力による攪拌ではなく、上下振動による攪拌を用いているので、エアーなどの巻き込みがなく、僅かに粒子成分の沈降が発生したような場合でも、固化が生じない等の利点がある。また、回転式の撹拌装置に比較して動力が約１／１０程度と少なくてすむので、より十分な均一攪拌が実現できる。さらに、装置自体が軽量であり、サイズや形状にも種々のものがあるので、設置箇所や使用方法の選択の幅が広く、いかなるディップ槽にも良好に適用可能な装置である。
【００１４】
上記α−攪拌機の攪拌羽根（振動板）は上下方向に複数枚にて設けられており、この攪拌羽根の形状、材質およびサイズを適宜選択することにより、適用すべき塗料およびディップ槽に適したものを用いることができる。本発明において、攪拌装置は、振動板を１枚備えていれば攪拌は可能であるが、α−攪拌機のように上下方向に複数枚備えていることが好ましく、これにより、より効率的に攪拌を行うことができる。また、攪拌装置は、振動板の水平面積が、適用するディップ槽の底面積のうち浸漬時に部材本体が占める面積を除いた部分の面積の２０〜９０％となるよう設置することが好ましい。この割合は、下記式（１）、
面積率（％）＝（振動板の水平面積／（ディップ槽底面積−部材本体水平面積））×１００              （１）
により表すことができる。即ち、ディップ槽の底面積から部材本体が占める面積を除いた、ディップ時におけるディップ槽の実質的な底面積に対して、振動板の水平面積が２０％未満の割合しかないと、粒子成分の沈降の抑制が不十分となる。一方、この割合が９０％を超えると、塗料の上下交換が不足してしまう。
【００１５】
また、特に、複数の部材本体をディップ槽に同時に浸漬する場合には、攪拌装置が複数の部材本体の中間に位置するよう、夫々を配置することが好ましい。これにより、複数の部材本体のディップ位置のすべてにおいて、攪拌装置による塗料中の粒子成分の分散均一化を均質に行うことができ、品質の安定した部材の製造に寄与できる。また、部材本体は、長手方向を垂直にして浸漬することが、均一な塗布を行うために好ましい。
【００１６】
本発明の製造方法においては、部材本体を、粒子成分を含む塗料を充填したディップ槽に浸漬することによりその表面に塗膜を形成するディップ工程の間、上記したような上下方向の振動板を備えた攪拌装置を用いるものであればよく、部材本体の成形やディップ後の乾燥等の他工程、適用する画像形成装置用部材の具体的な材質や形状、および、塗料の種類等については特に制限されるものではない。本発明は、特には、画像形成装置用部材としてのローラ部材の製造に好適に適用することができる。
【００１７】
図１に、画像形成装置用部材の一例としてのローラ部材の一構成例の斜視図を示す。図示するローラ部材１０は、シャフト３の外周にローラ本体１を担持させ、その表面に塗膜からなる表層２を形成した構造を有する。このローラ部材１０において、本発明は、表層２を塗布形成する際のディップ工程に適用される。本発明の製造方法によれば、ローラ本体１の表面に均一な粒子含有塗膜を安定的に形成することができるので、所望の表面特性を備えたローラ部材を歩留良く製造することが可能となる。
【００１８】
表層を形成するための塗料は、水系塗料や油系塗料等、いずれの種類のものであってもよく、その原料成分としても、通常これら塗料に用いられている各種樹脂成分、顔料、硬化剤その他添加剤を適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。水系塗料としては、例えば、ウレタン系、アクリル系、エマルジョン系などを用いることができる。また、油系塗料の場合には、その調製に用いる溶媒として、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、酢酸エチルなどのエステル系溶媒、イソプロピルエーテルなどのエーテル系溶媒、およびこれらの混合物などを挙げることができる。
【００１９】
塗料の樹脂成分としては、架橋性樹脂を好適に用いることができる。ここで、架橋性樹脂とは、熱や触媒、空気、湿気、電子線などにより自己架橋する樹脂、または、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。これら架橋性樹脂には、必要に応じて、触媒や架橋剤が添加される。触媒としては、過酸化物などのラジカル触媒、塩基触媒、酸触媒などが挙げられる。また、架橋剤としては、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、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などが挙げられる。特に、ブロックイソシアン化合物が好ましい。
【００２０】
また、塗料中に分散する粒子成分としては、通常この用途に用いられる樹脂粉体や後述する電子導電剤を適宜適用することができ、特に制限されるものではないが、例えば、ポリウレタン、ポリウレア、ウレタンアクリル等の各種ポリウレタン系樹脂、ポリエチレン、ポリフッ化エチレン等のオレフィン系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂およびアクリル系樹脂の粉体、並びに、シリカ等の無機系粉体などが挙げられる。これら粒子成分としての各種粉体は、例えば、ＪＩＳ  Ａ硬度が２０〜９９程度、平均粒径２〜３０μｍ程度の範囲内のものを適宜選択して用いることができる。
【００２１】
本発明の適用されるローラ部材１０としては、ローラ本体１として、ソリッド状のゴム、特にはポリウレタンゴム、またはポリウレタンフォーム等の発泡体からなる弾性層を具備したものであることが、画像形成上好ましい。図示する例ではこのローラ本体１上に１層の表層２が設けられているが、所望に応じて複数層にて表層２を形成することもできる。
【００２２】
ローラ部材１０を導電性を有するものとする場合には、上記弾性層の原料や塗膜を形成する塗料の原料に導電剤を添加することができる。かかる導電剤としては、イオン導電剤および電子導電剤がある。イオン導電剤としては、例えば、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タ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また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などが挙げられる。
【００２３】
また、電子導電剤としては、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ブラック；ＳＡＦ、ｌＳＡＦ、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；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅等の金属；カーボンウィスカー、黒鉛ウィスカー、炭化チタンウィスカー、導電性チタン酸カリウムウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー、導電性酸化チタンウィスカー、導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカーなどが挙げられる。
【００２４】
ローラ本体１としてポリウレタン等からなる発泡体を用いる場合には、その原料中には、上記導電剤の他に、無機炭酸塩等の充填材、シリコーン整泡剤や各種界面活性剤等の整泡剤、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを添加することができる。
【００２５】
シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好適である。この場合、ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物であることが好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。
【００２６】
界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤などが挙げられる。
【００２７】
また、発泡体原料よりローラ本体１を製造するに際しては、メカニカルフロス法や水発泡法、発泡剤フロス法などの手法を用いることができるが、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。メカニカルフロス法によりローラ部材を製造するには、あらかじめ金属製等のシャフトを配置して予熱を行った、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て、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には、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、乾燥空気等のポリイソシアネートと反応しない気体が挙げられる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実験例１
画像形成装置用部材としての、図１に示すローラ部材１０を、以下に示すようにして作製した。
【００２９】
2005000772.tif 000002
【００３０】
上記基材ポリマー成分を混合した後、硬化剤としてのウレタン変成ＭＤＩ（住化バイエルウレタン（株）製、商品名：スミジュールＰＦ）１７．５重量部を添加して、シャフト（φ１０ｍｍ）を配した金型内に注型した。その後、９０℃で８時間硬化させて、脱型し、表面を研磨して、ＪＩＳ１０点平均粗さ８μｍ（Ｒｚ）となるよう調整した。得られたローラ部材本体のゴム部分（ローラ本体１部分）の長さは２３０ｍｍであり、その径はφ２２ｍｍであった。
【００３１】
このローラ部材本体を、下記表１中に示す、粒子成分を含有する配合からなる塗料中に長手方向を垂直にしてディップして、１００℃×４時間で硬化させて、表面に塗膜からなる表層を形成し、ローラ部材を作製した。なお、各塗料について、溶媒は、トルエンとイソプロピルアルコールとの５０：５０混合溶媒を用い、表中の所定の粘度になるよう調整して用いた。ディッピングに際しては、塗料を充填したディップ槽内に撹拌装置（日本テクノ（株）製）を設置して、ディップ工程の間、攪拌を行った。この攪拌装置の、前記式（１）で規定される面積率、振動数、振動幅および振動板の枚数を、下記の表１中に併せて示す。なお、前記式（１）中、部材本体の水平面積とは、実質的にローラ部材本体のローラ本体１部分の断面積を表す。
【００３２】
実験例２〜６
塗料配合および攪拌装置の仕様を下記表１中に示すように変えた以外は実験例１と同様にして、ローラ部材を作製した。
【００３３】
得られた各実験例のローラ部材につき、塗液状態およびローラ特性の評価を行った。塗液状態については、塗液の揺れ（目視判断）および粒子成分の分散状態につき評価し、ローラ特性については、ローラ抵抗ＬｏｇΩ（１００Ｖ）、外観性（塗りムラ（色のムラ）や気泡跡等の外観状態）（目視判断）および印字画質（ハーフトーン画像の均一性）（目視判断）につき評価した。ローラ抵抗は、ローラ部材を平板電極２０上にのせ、４．９Ｎの荷重を印加した状態で、軸（シャフト）３とローラ部材１０の表面との間に１００Ｖ  ＤＣ（直流電圧）を印加した際の電流値から抵抗を計算することにより得て、結果を対数表示した（図２参照）。これらの結果を下記の表１中に併せて示す。なお、下記表１中の配合量は塗料の主剤ポリマーを１００重量部とした場合の配合比率である。
【００３４】
【表１】
2005000772.tif 000003
１）三洋化成（株）製  商品名：ＬＱ３５１０
２）日本ポリウレタン（株）製、ポリイソシアネート化合物  商品名：コロネートＨＬ
３）三菱（登録商標）カーボンブラック  商品名：２４００Ｂ
４）日本シリカ工業（株）製  商品名：ＳＳ２０
５）大日精化（株）製、ポリウレタン樹脂粉体  商品名：ＲＨＵ５０７０（平均粒径６〜９μｍ）
【００３５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、ディップ槽内において、対流を発生させることなく塗料中の粒子成分の沈降を防止することができ、これにより、高性能の画像形成装置用部材を安定的に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置用部材としてのローラ部材を表す斜視図である。
【図２】実施例におけるローラ抵抗の測定方法の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ローラ本体
２  表層
３  シャフト
１０  ローラ部材
２０  平板電極
【図１】
2005000772.tif 000004
【図２】
2005000772.tif 000005