(57)【要約】【課題】  現像ローラは、物理的または電気的な刺激から弾性層を保護する為に、通常、表面層等で被覆される。この表面層は、スプレー、ディッピング、ロールコート方式等により形成されるが、これらの塗布方式は樹脂等を有機溶媒に希釈して用いることが一般的であり、塗布液の流動性と表面張力のために、ローラ端部の被覆は困難であった。また、これらの方法では、膜厚の制御も困難であった。  この為、他部材からの物理的または電気的な刺激により、端部から剥離が生じたり、弾性層が破壊される等の問題があった。【解決手段】  導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性層上に単または複数の表面層を積層して構成される現像ローラにおいて、ローラ端部で膜厚が１μｍ以上の表面層によって被覆された現像ローラを提供した。また、予めローラ表面を加熱し塗布することで、ローラ端部の被覆性を大幅に改善することを可能とした。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性層上に単または複数の表面層を積層して構成される現像ローラにおいて、ローラ端部で膜厚が１μｍ以上の表面層によって被覆された現像ローラ。
【請求項２】
前記表面層の膜厚が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記弾性層が予め加熱された後に表面層塗布液が塗布され、表面層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記弾性層が予め加熱される温度が６０℃〜１８０℃であることを特徴とする請求項３に記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記弾性層のアスカーＣ硬度が２０〜６０°であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の現像ローラ。
【請求項６】
前記表面層塗布液の塗布が、スプレーにより行われていることを特徴とする項１から５のいずれか一項に記載の現像ローラ。
【請求項７】
導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性層上に単または複数の表面層を積層して構成される現像ローラの製造方法において、該弾性層を予め６０〜１８０℃に加熱した後に、表面層塗布液をスプレーによって塗布し、ローラ端部の膜厚が１μｍ以上の表面層を形成することを特徴とする現像ローラの製造方法。
【請求項８】
表面層塗布液が、表面層を形成する樹脂等を有機溶媒で希釈して構成されていることを特徴とする、請求項７記載の現像ローラの製造方法。
【請求項９】
表面層塗布液の粘度が、５センチポイズ以上、１００センチポイズ以下であることを特徴とする、請求項７または８に記載の現像ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタあるいはファクシミリの受信装置など電子写真方式を採用した装置に組み込まれる現像ローラまたはその製造方法に関し、特に非磁性現像方式を採用した現像装置に用いる現像ローラまたはその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する装置において、現像ローラは感光体などの静電潜像担持体へトナーを搬送する機能を有するものである。図１は、非磁性１成分トナーを用いた非磁性現像方式で用いられる一般的な現像ローラ１０とその周辺構造を模式的に示した説明図である。現像ローラ１０は、ＳＵＳ製やアルミニウム合金製などの導電性シャフト１１の周りに弾性層１２を同心円状に積層し、この弾性層１２の上に表面層１３を被覆して構成される。トナー容器１４に貯蔵されたトナー１５は、供給ローラ１６によって確実に現像ローラ表面に担持され、トナー容器１４に取付けられた規制ブレードなどの規制部材１７によって押圧されて接触帯電・摩擦帯電してトナー薄層１８となった後、このトナー薄層１８が感光体１９の表面の静電潜像に付着することによって、トナー像２０が形成される。現像ローラ１０や供給ローラ１６、規制ブレード１７には、これら表面電位を調整すべく、直流電圧や交流電圧が印加されている場合が多い。なお、図示した現像ローラはその表面を感光体と接触しているが、その表面を感光体と非接触にしているものもある。
【０００３】
このような現像ローラには、ローラの物理的または電気的な刺激から弾性層を保護する為に、通常ローラ全体が表面層によって完全に被覆されていることが要求され、スプレー、ディッピング、ロールコート方式のような液体を用いた塗布など、さまざまな方法による表面層の作成方法がこれまでに報告されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、これらの塗布方式は樹脂等を有機溶媒に希釈して用いることが一般的であり、塗布液の流動性と表面張力のためにローラ端部の被覆は困難である。また、ディッピング、ロールコート方式での塗布は、膜厚の制御が困難であるなどの課題があった。その他の表面層の作成方法として押し出し成形による表面層チューブの形成が知られているが（例えば、特許文献２参照）、この方法では、製造のコストを下げることが困難であり、また表面層の膜厚を厚くする必要があるため、必然的にローラの硬度が高くなりやすい。
【特許文献１】特許第３３０９６２１号
【特許文献２】特許第３４３７６２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現像ローラは他部材との接触による物理的な衝撃だけでなく、電気的な衝撃を受けやすい部材であり、その衝撃の為に弾性層材料まで破壊され、長期間使用すると端部表面層が剥離する現象が発生する可能性がある。このため、ローラにかかる負荷を表面層により和らげる必要があり、表面層によりローラ面からローラ端部まで被覆されることが望まれる。ここで言うローラ端部とは、ローラ角部よりローラ面、側面それぞれ２ｍｍの幅を持った部分のことを言う。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を進めた結果、ローラ端部の表面層剥離は、ローラ端部への表面層の被覆が不十分であることが原因で発生することをつきとめ、表面層を塗布する前にローラを予め加熱しておくことがローラ端部の被覆に有効であることを見出して、本発明の現像ローラに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性層上に単または複数の表面層を積層して構成される現像ローラにおいて、ローラ端部で膜厚が１μｍ以上の表面層によって被覆された現像ローラ（請求項１）、及び、前記表面層が、膜厚が３０μｍ以下であることを特徴とする現像ローラ（請求項２）、前記弾性層が予め加熱された後に、前記表面層塗布液が塗布され、表面層が形成される現像ローラ（請求項３）、前記弾性層が予め加熱される温度が６０℃〜１８０℃である現像ローラ（請求項４）、さらに
前記弾性層のアスカーＣ硬度が２０〜６０°であることを特徴とする現像ローラ（請求項５）、前記表面層塗布液の塗布が、スプレーにより行われていることを特徴とする現像ローラ（請求項６）、さらに、前記弾性層が予め６０〜１８０℃に加熱された後に、前記表面層塗布液がスプレーによって塗布されることで、ローラ端部に膜厚が１μｍ以上の表面層で被覆される現像ローラの製造方法（請求項７）、表面層塗布液が、表面層を形成する樹脂等を有機溶媒で希釈して構成されていることを特徴とする現像ローラの製造方法（請求項８）、表面層塗布液の粘度が、５センチポイズ以上、１００センチポイズ以下であることを特徴とする現像ローラの製造方法（請求項９）、からなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のローラ製造方法によりローラの耐久性が飛躍的に向上することが期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る現像ローラの実施の形態に関して詳細に説明する。
【０００９】
図２は、本発明に係る現像ローラ１の一例の断面説明図である。この現像ローラ1は、直径１ｍｍ〜２５ｍｍ程度のＳＵＳ（ステンレス鋼）、アルミニウム合金または導電性樹脂などからなる導電性シャフト２の周りに、弾性層３が設けられ、この弾性層３の上に表面層４が形成されたものである。なお、必要により、弾性層と表面層との間に、現像ローラの電気抵抗を調整するための抵抗調整層、弾性層と表面層との間の接着性を高めるプライマー層などを単層または複数層配置してもよい。
【００１０】
本発明に係る表面層の主成分は、溶剤に可溶で、塗布が可能であることが取り扱いのし易さから好ましく、特にポリオールとイソシアネートとを必要に応じて鎖伸長剤を加えて反応させて得たポリウレタン系樹脂であることが好ましく、更に（１）ポリオールと鎖伸長剤との一方または双方がポリシロキサン骨格を含んで得られるポリウレタン系樹脂、（２）前記鎖伸長剤にポリアミンなどを用いてウレア結合を導入されたポリウレタン系樹脂、または（３）ポリシロキサン骨格を含むポリオールとポリアミンなどを含む鎖伸長剤とを反応させて得るポリウレタン系樹脂が耐磨耗性やトナーの帯電の点から好ましい。
【００１１】
表面層を形成する際の表面層塗布液の粘度は、５センチポイズ以上、１００センチポイズ以下に調整されていることが好ましい。粘度が５センチポイズより低いと、付着して残る表面層形成樹脂の量が少なく、塗布の効率が悪い。また、１００センチポイズより高いと、均一に塗布することが難しく表面に凹凸を生じる可能性が高くなる。表面層を形成する樹脂の粘度が上記範囲より高い時は、溶剤で希釈し、粘度を調整して用いることが好ましい。
【００１２】
表面層の形成方法としては、例えば表面保護層を構成する樹脂成分の粘度などに応じて、ディッピング、スプレー、ロールコートまたは刷毛塗りなどが挙げられるが、弾性層表面に少量の塗布液を塗布することで溶剤が揮発し易い状態にすることが容易であるという点から、スプレー方式による塗布が好ましい。
【００１３】
本発明者は、ローラ端部（ローラ角部よりローラ面、側面それぞれ２ｍｍの幅を持った部分）の表面層の膜厚を１μｍ以上とすることにより、長期間使用した際に生じる端部表面層の剥離を防ぐことを可能とした。しかし、従来の表面層の形成方法では、塗布液の流動性と表面張力のために、ローラ端部の被覆は非常に難しかった（ローラ面と側面との間の角は表面層が非常に形成されにくい。）。特に表面層塗布液の粘度が低い程、より困難であった。これに対し、本発明者は、表面層塗布前の弾性層ローラの表面温度を６０〜１８０℃とすることで、ローラ端部への表面層の形成が容易となることを見いだした。６０℃以下で表面層が塗布された場合、塗布直後の塗布液溶剤の揮発が不十分になりやすく、端部の被覆が形成されにくい。また１８０℃以上では、塗布液中の溶剤が突沸し、ローラ表面に気泡等の欠陥が生じやすくなる為好ましくない。
【００１４】
弾性層ローラの加熱方法は、オーブンによる加熱や熱風発生器、焼き鏝による加熱などがあるが、本発明はこの方法を特に限定するものではない。
【００１５】
ローラ端部の表面層膜厚は１μｍ以上が、ローラ端部の耐久性の点から好ましい。一方、ローラ面、ローラ端部を含め、表面層の膜厚は、ローラ硬度が高くなることを防止する点で、３０μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る現像ローラは、硬化性組成物、その他、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰ系ゴムなどの弾性材料を、たとえば、中心にＳＵＳ製などの金属シャフトなどからなる導電性シャフトを設置した金型に注型、射出、押出成形などをし、適当な温度、時間で加熱硬化させることによって、シャフトのまわりに弾性層を形成することができる（特開平１１−２１２３５４参照）。この場合、半硬化後、後硬化させてもよい。この弾性層の上から、表面層を構成する樹脂を所定の厚みに塗布し、所定の温度で乾燥、硬化させることにより、本発明の現像ローラが得られる。
【００１７】
尚、弾性層は感光体等の周囲の部品を傷めないために、アスカーＣ硬度が２０〜６０°であることが好ましい。また、弾性層に導電性を付与する目的で、各種導電性付与剤を混合することが可能である。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明に係る現像ローラの具体的な実施例１と比較例１〜２とを示す。なお、これら実施例は、何ら本発明を限定するものではない。
【００１９】
弾性層は、末端アリル化ポリオキシプロピレン系重合体  ＡＣＸ００３（鐘淵化学工業社製）にポリシロキサン系硬化剤と導電性付与剤（カーボンブラック  ３０３０Ｂ（三菱化学社製）を混練したものを使用した。
【００２０】
実施例１および比較例１〜２に係る現像ローラは、直径８ｍｍのＳＵＳ製のシャフトの周りに厚さ４ｍｍの上記弾性層材料を熱硬化させることで弾性層を設け、この弾性層の外周に表面層を被覆して構成した。
【００２１】
上記ローラの加熱は、１４０℃に設定したオーブンに弾性層ローラを入れ、その後ローラを取り出し、所定の温度まで下がったことを表面温度計で確認してから、表面層を塗布した。
【００２２】
表面層の塗布はホットエアレススプレーシステム（ノードソン社製）を用いて、軸方向水平に設置したローラを回転させ、４ＭＰａの液圧で塗布液を吹き付けることで行った。塗布液の乾燥は、１２０℃に設定したオーブンで３分間回転乾燥を行った。その後１６０℃，９０分間溶剤飛ばしの為の加熱処理を行うことで表面層膜を形成した。
【００２３】
ローラ端部の被覆状態の観察や膜厚測定には、走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ社製、ＪＳＭ−Ｔ１００）を使用した。測定サンプルは、ローラの端部を幅５ｍｍ程度切り取り、銅を蒸着させることで作成した。表面層膜厚は、撮影画像から目視で計測した。
【００２４】
（実施例１）
ウレタン樹脂溶液「ハイムレン  Ｙ−２５８」（大日精化社製）５００ｇに、「Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド」１５００ｇを加え、樹脂が溶解するまで十分攪拌した。このウレタン樹脂希釈溶液に、「カーボンブラック  ３０３０Ｂ」６０ｇに「メチルエチルケトン」５００ｇを加え充分撹拌した懸濁液を加え、十分攪拌することで表面層塗布液を作成した。
【００２５】
予め６０，８０，１００，１２０℃に加熱した弾性層ローラに、この表面層塗布液をスプレーより塗布した。
【００２６】
（比較例１）
予備加熱していない弾性層ローラに対し、スプレーにより実施例１の表面層塗布液を塗布した。
【００２７】
（比較例２）
予め１００℃に加熱した弾性層ローラを実施例１の表面層塗布液にディッピングして塗布を行った。
【００２８】
【表１】
2005189558.tif 000002
【００２９】
実施例は、全てローラ軸方向における表面層の膜厚は１０μｍ以上であった。表１より、ローラを予備加熱することで端部の被覆性を向上することが確認できる。また、ディッピング塗布では弾性層ローラの表面温度が１００℃でも端部の被覆は確認できなかったが、スプレー塗布することで７μｍ程度の膜厚を示した。ローラ端部の膜厚を形成する方法としては、スプレー法が好ましいことが確認される。
【００３０】
【表２】
2005189558.tif 000003
【００３１】
耐久試験は、市販のトナーカートリッジ（キャノン社製、ＥＰ−８５カートリッジ）に実施例および比較例のローラを取り付け、３００００枚相当の印刷を行った後でローラの様子を目視・顕微鏡にて観察した。
【００３２】
実施例１のローラについては、耐久試験によるローラの損傷は見られなかった。一方比較例１〜２のローラは、ローラ端部に亀裂等の傷が見られた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】現像ローラとその周辺構造を示す模式図である。
【図２】本発明に係る現像ローラの断面説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  現像ローラ
２  導電性シャフト
３  弾性層
４  表面層
１０  現像ローラ
１１  導電性シャフト
１２  弾性層
１３  表面層
１４  トナー容器
１５  非磁性トナー
１６  供給ローラ
１７  規制部材
１８  トナー薄層
１９  感光体
２０  トナー像
【図１】
2005189558.tif 000004
【図２】
2005189558.tif 000005