(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成装置にセットされてトナーの付着により可視像を得る現像ロールであって、
導電性の軸体と、この軸体に形成される円筒形で半導電性の弾性体と、この弾性体の表面に塗工して製膜されるウレタン系樹脂からなる表面コーティング層と、この表面コーティング層の表面にスプレー法により積層コートされるシランカップリング剤層とを備え、表面コーティング層がシリコーン変性ウレタン樹脂からなるとともに、シランカップリング剤層がアミノシランカップリング剤からなることを特徴とする現像ロール。
【請求項２】
導電性の軸体と、この軸体に形成される円筒形の弾性体と、この弾性体の表面に設けられるウレタン系樹脂からなる表面コーティング層と、この表面コーティング層の表面に積層されるシランカップリング剤層とを備え、表面コーティング層がシリコーン変性ウレタン樹脂からなるとともに、シランカップリング剤層がアミノシランカップリング剤からなり、電子写真方式の画像形成装置にセットされてトナーの付着により可視像を得る現像ロールの製造方法であって、
軸体にシリコーン系のプライマーを塗布して焼き付け処理を施し、シリコーン生ゴム、カーボンブラック、煙霧質シリカ系充填材、及び有機過酸化物系加硫剤を混合して弾性体用の組成物を調製し、この組成物を軸体の外周に圧縮成形金型を使用して加硫接着成形するとともに、これら軸体と組成物とに、ギヤーオーブンによる二次加硫を施して研磨することにより軸体の外周に半導電性の弾性体を被覆形成し、この弾性体の表面にシリコーン変性ウレタン樹脂をスプレー法により塗工して表面コーティング層を製膜し、その後、表面コーティング層の表面にアミノシランカップリング剤をスプレー法により積層コートして乾燥硬化させることでシランカップリング剤層を形成することを特徴とする現像ロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンタ、又はファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像ロール及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導電性ロールは軸体の外周に弾性体層が被覆形成されることで構成され、様々な用途に供されるが、その用途の一つとして電子写真方式のプリンタ等の画像形成装置があげられる。
この種の画像形成装置は、図２に示すように、感光ドラム２０を備え、この感光ドラム２０の周囲に一定電位に帯電する帯電ロール１８、潜像を形成する露光機であるＬＥＤアレイ１６、トナーを付着させて可視像を得る現像ロール１１、感光体のトナー像を記録紙１３に写し取る転写ロール２１、及びクリーニングロール１９等が配設されるとともに、これらの近傍にはトナー搬送ロール１２、摩擦帯電ブレード１５、及びトナー用の撹拌機１４等が配設されている。
【０００３】
一般に、現像ロール１１は良導電金属シャフトの外周上に半導電性弾性体を被覆した構成であり、半導電性弾性体としてウレタンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭゴム、シリコーンゴム等の材料に電子伝導性物質やイオン伝導性物質等の導電性付与材を添加・配合することにより形成される。
【０００４】
このような現像ロール１１において、画像の高品位化のためには、トナー帯電量、画像濃度、耐フィルミング性、グレイニネス、耐久性、保存性等が要求される。その為の手法として特性を付与できる薄膜を表面にコートすることがしばしば用いられる。
【０００５】
特にウレタン系樹脂皮膜は耐摩耗性に優れ、基材弾性体からの画像品位阻害成分の染み出し防止としても有効であることから使用されてきたが、安定した帯電性を得ることが困難であった。また、基材が弾性体なので硬いウレタン系樹脂皮膜では長期使用でクラックを生じるため塗膜硬度に限りがある。反対に柔らかい皮膜では摩擦係数が大きくなり駆動トルクを大きくしたりトナー搬送ロール１２へのダメージも大きく問題である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みなされたもので、ウレタン系皮膜を有するロールであって、耐久性に優れた柔軟性と低摩擦係数を両立させることができ、かつ優れた帯電特性により高品位の画像を得ることのできる現像ロール及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、ウレタン系樹脂皮膜の最外層にシランカップリング剤を積層コートすれば、上記課題を達成することができるのを見出した。
そこで、本発明においては上記課題を解決するため、電子写真方式の画像形成装置にセットされてトナーの付着により可視像を得るものであって、
導電性の軸体と、この軸体に形成される円筒形で半導電性の弾性体と、この弾性体の表面に塗工して製膜されるウレタン系樹脂からなる表面コーティング層と、この表面コーティング層の表面にスプレー法により積層コートされるシランカップリング剤層とを備え、表面コーティング層がシリコーン変性ウレタン樹脂からなるとともに、シランカップリング剤層がアミノシランカップリング剤からなることを特徴としている。
また、本発明においては上記課題を解決するため、導電性の軸体と、この軸体に形成される円筒形の弾性体と、この弾性体の表面に設けられるウレタン系樹脂からなる表面コーティング層と、この表面コーティング層の表面に積層されるシランカップリング剤層とを備え、表面コーティング層がシリコーン変性ウレタン樹脂からなるとともに、シランカップリング剤層がアミノシランカップリング剤からなり、電子写真方式の画像形成装置にセットされてトナーの付着により可視像を得るものの製造方法であって、
軸体にシリコーン系のプライマーを塗布して焼き付け処理を施し、シリコーン生ゴム、カーボンブラック、煙霧質シリカ系充填材、及び有機過酸化物系加硫剤を混合して弾性体用の組成物を調製し、この組成物を軸体の外周に圧縮成形金型を使用して加硫接着成形するとともに、これら軸体と組成物とに、ギヤーオーブンによる二次加硫を施して研磨することにより軸体の外周に半導電性の弾性体を被覆形成し、この弾性体の表面にシリコーン変性ウレタン樹脂をスプレー法により塗工して表面コーティング層を製膜し、その後、表面コーティング層の表面にアミノシランカップリング剤をスプレー法により積層コートして乾燥硬化させることでシランカップリング剤層を形成することを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における現像ロール１１は、図１に示すように、導電性の軸体１と、この軸体１の外周に被覆形成される円筒形で半導電性の弾性体２とを備え、この弾性体２の外周に、ウレタン系樹脂からなる表面コーティング層３とシランカップリング剤層４とが順次積層コートされる。
【０００９】
軸体１としては、良好な導電性を有するものであれば、何れをも使用し得るが、通常は鉄、アルミニウム、ＳＵＳ、真鍮等で構成された「芯金」の他、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体の表面にメッキを施して導電化したもの、又は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック、金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成されたものが用いられる。これらの軸体１は、その一端を接地するか、バイアス電圧を印加することにより、潜像担持体の電圧、トナーへの電荷の注入、潜像担持体からのトナーの搬送による静電潜像の現像等の機能を発揮する。
【００１０】
弾性体２は、その材質、硬度、強度が特に制限されるものではなく、ゴム材質に導電剤等が添加されたものである。ゴム材質のゴム材料としては、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（エチレンプロピレンジエンゴムを含む）、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプロピレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム等があげられ、これら一種又は二種以上の混合ゴムを用いることができる。
【００１１】
表面コーティング層３のウレタン系樹脂は、イソシアネート基から誘導される化合物であり、イソシアネート基と種々の活性水素化合物と反応し、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合等を生成する。化学架橋点としては、アロハナート基、ビウレット基、アシルウレア基等があげられる。他成分との変性又はブレンド物もこれに含まれ、特に摩擦係数の低減と積層コートされるシランカップリング剤層４との親和性から、シリコーン基を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂が好ましい。また、圧接部の永久変形のない熱硬化型ウレタン系樹脂が好ましい。
さらに、他機能を付与するため、導電剤や充填剤、荷電制御剤等の各種配合物を配合することができる。被覆膜厚は、特に制限されるものではないが、１〜１００ミクロン程度が好ましい。
【００１２】
積層コートされるシランカップリング剤層４は、Ｒ13Ｓｉ−Ｒ2の化合物であり、Ｒ1はアルコキシ基、アルキル基等があげられ、特にメトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基を１官能から３官能含むことが好ましい。Ｒ2はビニル基、エポキシ基、メタクリロシキ基、アミノ基、ハロゲン基、メルカプト基等の官能基を１種類以上含むものであり、特に帯電性の点で１級、２級、３級アミノ基を含むものが好ましい。これらのシランカップリング剤には、導電材を添加することも可能である。
一般に、シランカップリング剤は、イソシアネート化合物との反応性が高く、ウレタン系樹脂と混合することができないことから、積層コートが有効である。
【００１３】
シランカップリング剤層４は、ウレタン系樹脂を塗布した後にオーバーコートすれば良い。また、シランカップリング剤層４は、一度熱硬化処理や表面処理を施した後にシランカップリング剤を積層コートすることも可能であるが、生産性やシランカップリング剤との反応性から、ウレタン樹脂コートの硬化前に積層塗布することが好ましい。
【００１４】
なお、コーティングの手法は、制限されるものではなく、スプレー法やディッピング法等により必要に応じた塗布量で被覆すれば良い。また、弾性体２とウレタン系樹脂からなる表面コーティング層３との接着性を増すため、プライマーをアンカー材として設けることも可能である。
【００１５】
（基材ロール）
導電性軸体として、ＳＵＳ２２に無電解ニッケルメッキした直径１２ｍｍ長さ２５０ｍｍのシャフトを用い、これにシリコーン系プライマーＮｏ．１６（信越化学工業社製、商品名）を塗布し、ギヤーオーブン中で１５０℃、１０分焼き付け処理を施した。
一方、半導電性弾性体層用の組成物として、シリコーン生ゴム・ＫＥ−７８ＶＢＳ（信越化学工業社製、商品名）１００重量部に、カーボンブラック・サーマルブラック（旭カーボン社製、商品名）１０重量部、煙霧質シリカ系充填材・アエロジエル２００（日本アエロジエル社製、商品名）２５重量部、有機過酸化物系加硫剤・Ｃ−８（信越化学工業社製、商品名）２重量部を添加してミキシングロールで混し、円筒形キャビティーからなる圧縮成型金型にて、１７５℃、１０分間、前記軸体外周上へ加硫接着成型した。その後、ギヤーオーブンで２００℃、７時間、二次加硫を行い、円筒研削盤で研磨し、直径２０ｍｍ、平均抵抗値１Ｅ＋０４Ωの半導電性ロールを得た。
【００１６】
（実施例１〜４）
表１に示す２液タイプのウレタン系塗料のプレポリマー液にカーボンブラックを５重量部添加し、ビーズミルにて分散後、イソシアネート液：ダイプラコートＥＮ（大日精化工業社製、商品名）１０重量部と混合し、スプレー法で基材ロールへ膜厚１０μｍで塗工し、１０分室温にて風乾後、表１に示すシランカップリング剤をスプレー法で積層コートし、ギアオーブン中で２００℃、３０分乾燥、硬化させて半導電性ロールを得た。
【００１７】
（比較例１，２）
表１に示す２液タイプのウレタン系塗料のプレポリマー液にカーボンブラックを５重量部添加し、ビーズミルにて分散後、イソシアネート液：ダイプラコートＥＮ（大日精化工業社製、商品名）１０重量部と混合し、スプレー法で基材ロールへ膜厚１０μｍで塗工し、１０分室温にて風乾後、ギアオーブン中で２００℃、３０分乾燥、硬化させて半導電性ロールを得た。
【００１８】
上記で得られた半導電性ロールを、市販の負帯電トナーを用いた電子写真式プリンターの現像ロールとして装着し、温度２５℃、湿度６０％ＲＨの条件下、下記項目にて測定を行った。これらの結果を表１に示す。
【００１９】
（試験項目）
画像評価は、各ロールを組み込み後、下記項目の評価用画像パターンを印字し、初期の評価データとした。更に耐久試験として５％デューティー画像を２０，０００枚印字し、その後同様に評価用画像パターンを印字し、耐久後のデータとした。
・ ロール抵抗
各半導電性ロールを、ゴムの全長よりも５ｍｍ長い金メッキ電極の上に置き、ロールの両端にそれぞれ５００ｇの分銅をかけ、１００Ｖの電圧を１秒印加してロールのシャフトとゴム表面の間の電気抵抗値を測定した。
・ 印字濃度
黒ベタ印字のマクベス濃度を、マクベス濃度計を用いて測定した。初期、耐久後ともに、１．３以上を合格、１．３未満を不合格とする。
・ カブリ（帯電性）
黒ベタ・網点・５％デューティー・白地印字などを繰り返し、５％デューティーの白地部のマクベス濃度を、マクベス濃度計にて測定した。初期、耐久後ともに、０．０１５未満を合格、０．０１５以上を不合格とする。
・ トナー搬送ムラ（摩擦係数）
耐久試験後の黒ベタ・網点印字においてトナー搬送ロール：スポンジロールのセル目変形によるトナー搬送ムラを目視判定した。
・ 表面クラックによる画像ムラ
耐久試験後の黒ベタ・網点印字において表面コーティング層のクラックによる画像ムラを目視判定した。
【００２０】
【表１】
0003910031.tif 000002
ウレタン系樹脂塗料
Ａ：ポリエステル系ウレタン塗料（ダイプラコートＳＯ、大日精化工業社製）
Ｂ：ポリカーボネート系シリコーン変性ウレタン塗料（Ｘ−２２、信越化学工業社製）
Ｃ：イソシアネート（ダイプラコートＥＮ、大日精化工業社製）
シランカップリング剤
Ｄ：アミノシランカップリング剤（ＫＢＭ９０３、信越化学工業社製）
Ｅ：エポキシシランカップリング剤（ＫＢＭ４０３、信越化学工業社製）
【００２１】
【発明の効果】
以上のように発明によれば、弾性体の表面に塗工して製膜されるウレタン系樹脂からなる表面コーティング層と、この表面コーティング層の表面にスプレー法により積層コートされるシランカップリング剤層とを備え、表面コーティング層をシリコーン変性ウレタン樹脂製とするとともに、シランカップリング剤層をアミノシランカップリング剤製とするので、耐久性と低摩擦係数とを両立させながらも優れた帯電特性を安定して得ることができるという効果がある。また、これにより、高品位の画像を得る現像ロールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像ロール及びその製造方法の実施形態における現像ロールを示す図である。
【図２】従来の画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
１        軸体
２        弾性体
３        表面コーティング層
４        シランカップリング剤層
１１      現像ロール
【図１】
0003910031.tif 000003
【図２】
0003910031.tif 000004