JP3539682B2 - Method of manufacturing conductive roller - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタ(LBP)、複写機などの電子写真装置に用いる導電性ローラの製造方法に関し、特に現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、クリーニングローラなどに好適に用いられる導電性ローラの製造方法に関する。本願における導電性とは、103〜1012Ω・cm程度の半導電性領域を意味する。
【0002】
【従来の技術】
エピクロルヒドリンゴムは、103〜1012Ω・cmの半導電性領域において、106〜1010Ω・cm程度の体積固有抵抗を制御することが容易であり、ローラ中の電気抵抗のバラツキも小さくできるため、従来から現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラなどの抵抗調整層のベースポリマとして用いられている。具体的には導電性軸体の外周面上に導電弾性層を設け、該導電弾性層の外周面上にエピクロルヒドリンゴムから成る抵抗調整層を設け、さらに該抵抗調整層の外周面上に保護層を設けるという構成が採られている。
【0003】
しかしエピクロルヒドリンゴムは、体積固有抵抗値の環境安定性が悪く、低温低湿の環境下では体積固有抵抗値が上昇し、高温高湿の環境下では低下するという欠点を有している。
【0004】
抵抗調整層は、ローラの電気抵抗を制御する高抵抗層に設定されるが、抵抗調整層のベースポリマとしてエピクロルヒドリンゴムを用いた場合は、特に温湿度の影響を受け易く、電源の出力値を温湿度に合わせて調整することによって、エピクロルヒドリンゴムの欠点を補っている。そのため電源の出力を調整する装置などが必要となり、電子写真装置自体の原価を高くする問題があった。
【0005】
またエピクロルヒドリンゴムは、低分子成分や加硫反応残査等により感光体を汚染することがあり、通常その外側に保護層を設ける。
【0006】
しかしエピクロルヒドリンゴムは、有機溶媒に対して膨潤しやすいので、塗布液を用いて保護層を形成する際に、塗布液の溶媒の種類によっては、エピクロルヒドリン層の表面が溶媒によって膨潤し、気泡の発生など表面状態が悪化したり、エピクロルヒドリン層が破壊されたりする。特にメチルエチルケトン(略号MEK)、ジメチルホルムアミド(略号DMF)およびトルエンなどの有機溶媒に対しては、エピクロルヒドリンゴムは膨潤しやすい。
【0007】
保護層に導電性付与材などを分散させた樹脂を用いる場合、有機溶媒でエピクロルヒドリンゴムが膨潤すると、溶媒の乾燥速度にバラツキが生じ、体積固有抵抗値が安定しないという問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、導電弾性層のベースポリマにエピクロルヒドリンゴムを用いて、電気抵抗を半導電性領域内で、3桁以内に制御できる長所を生かし、温湿度などの環境変化に対しても安定した電気抵抗を有し、かつ泡などによる外観上の欠陥もない導電性ローラの製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電性軸体の外周面上に、エピクロルヒドリンゴムに導電性フィラを含有する配合剤を混練りしたゴム組成物を加硫して体積固有抵抗値106〜1010Ω・cmである導電弾性層を形成する工程と、
アルコール系または水系の溶媒に、N−メトキシメチル化ナイロンを溶解または分散させた塗工液を用いて導電弾性層の外周面上に抵抗調整層の層厚1μm以上20μm以下である内層を形成する工程と、
メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミドおよびトルエンからなる群から選択される少なくとも1種以上の溶媒に、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂およびシリコーンポリウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種以上の疎水性樹脂を溶解または分散させた塗工液を用いて、抵抗調整層の内層の外周面上に、抵抗調整層の層厚0.5μm以上100μm以下である外層を形成する工程とを含むことを特徴とする導電性ロ―ラの製造方法である。
また本発明は、導電性軸体の外周面上に、エピクロルヒドリンゴムに導電性フィラを含有する配合剤を混練りしたゴム組成物を加硫して体積固有抵抗値106〜1010Ω・cmである導電弾性層を形成する工程と、
アルコール系または水系の溶媒に、水系ウレタンアクリル樹脂を溶解または分散させた塗工液を用いて導電弾性層の外周面上に抵抗調整層の層厚1μm以上20μm以下である内層を形成する工程と、
メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミドおよびトルエンからなる群から選択される少なくとも1種以上の溶媒に、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂およびシリコーンポリウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種以上の疎水性樹脂を溶解または分散させた塗工液を用いて、抵抗調整層の内層の外周面上に、抵抗調整層の層厚0.5μm以上100μm以下である外層を形成する工程とを含むことを特徴とする導電性ロ―ラの製造方法である。
また本発明は、前記内層は、体積固有抵抗値1010Ω・cmであり、
前記外層は、体積固有抵抗値1011Ω・cmであることを特徴とする。
【0010】
本発明に従えば、エピクロルヒドリンゴムから成る導電弾性層の外周上に、親水性樹脂から成る内層と疎水性樹脂から成る外層との少なくとも2層構造で、しかも外層を内層および導電弾性層より電気抵抗の高い樹脂によって構成することで、表面の疎水性樹脂層により温湿度などの環境変化に対しても変化が小さく安定した電気抵抗を有する導電性ロ―ラを提供することができる。
【0011】
【0012】
本発明に従えば、抵抗調整層を少なくとも2層構造とし、内層は、水系またはアルコール系の溶媒に溶解させた親水性樹脂、なかでもN−メトキシメチル化ナイロンを用いて形成することによって、導電弾性層を構成するエピクロルヒドリンゴムの溶媒による膨潤を防止することができる。またN−メトキシメチル化ナイロンを用いて形成した内層は、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミドおよびトルエンなどの溶媒に溶解または分散させた疎水性樹脂を用いて外層を形成する際に、溶媒に対する封止層として働き、これらの溶媒によるエピクロルヒドリンゴムの膨潤を防止することができる。
【0013】
【0014】
導電弾性層に導電性フィラを含有させることによって、エピクロルヒドリンゴムを用いて電気抵抗を3桁の範囲に制御した状態で、温湿度の影響を小さくした導電性ローラを提供することができる。
【0015】
【0016】
本発明に従えば、前記抵抗調整層の内層の層厚を1μm以上20μm以下とすることによって、抵抗調整層の外層形成時において、内層が溶媒に対する封止層として機能し、導電弾性層のエピクロルヒドリンゴムが溶媒によって膨潤するのを防止するとともに、温湿度などの環境変化に対しても体積固有抵抗値が安定している導電性ローラを提供することができ、好ましい。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
本発明に従えば、高温高湿度から低温湿度までの環境変化に影響されにくく、安定した電気抵抗を有する導電性ロ―ラを製造することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子写真装置用の導電性ローラについて図面に基づいて説明する。図1は、導電性ローラ1の斜視図であり、図2は、図1の導電性ローラ1の軸線に直角な断面図である。導電性ローラ1は、導電性の軸体2と、該軸体2の外周面上に形成された導電弾性層3と、導電弾性層3の外周面上に積層された抵抗調整層4とを含む多層構造を有する。軸体2は、両端を軸支したり、駆動部品を嵌合するため両端を精密加工した細長い直円柱状であり、金属、たとえば鉄、アルミニウム合金、ステンレス鋼などが好適に用いられる。
【0022】
前記導電弾性層3は、エピクロルヒドリンゴムをベースゴムとし、それにカーボンブラック、加硫剤、加硫促進剤、劣化防止剤、軟化剤、充填剤などの配合剤をゴム練りロールやニーダで混練して、練りゴム組成物を得、軸体2の周囲に供給して、加熱加硫して形成される。エピクロルヒドリンゴムをベースゴムとするゴム組成物は、前述のように103〜1012Ω・cmの半導電性領域において、3桁以内の体積固有抵抗に制御することが容易に行えるという特徴を有する。導電弾性層3に導電性を付与する導電性フィラとしては、カーボンブラックや、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物粒子を用いることができる。ゴムに対する分散性が良く、補強性にも優れる点で、カーボンブラックが好ましく用いられる。
【0023】
本願の導電性ローラの導電弾性層3の体積固有抵抗値は、106〜1010Ω・cmのものが好ましい。
【0024】
しかしエピクロルヒドリンゴムは、有機溶媒によって膨潤し易く、また水酸基を有することに起因して、体積固有抵抗値の環境安定性が悪いという欠点を有している。これらの欠点を是正するため、導電弾性層3の外周面上に抵抗調整層4が設けられる。
【0025】
抵抗調整層4は、親水性樹脂から成る内層4aと、疎水性樹脂から成る外層4bとの少なくとも2層の積層構造に形成される。内層4aは、水系またはアルコール系の溶媒に親水性樹脂を溶解または分散させた塗工液を用いて形成する。エピクロルヒドリンゴムは、水系またはアルコール系の溶媒に対しては安定である。したがって内層4a形成時に、導電弾性層3のエピクロルヒドリンゴムが、これらの溶媒によって膨潤して導電性ローラ1の体積固有抵抗のバラツキを引き起こすことはない。
【0026】
内層4aを構成する親水性樹脂としては、たとえばN−メトキシ化ナイロン樹脂、水系ウレタンアクリル樹脂を用いることができ、なかでもN−メトキシメチル化ナイロンがエピクロルヒドリンとの親和性を有し、強度が大である点で好ましい。これらの親水性樹脂を用いて内層4aを形成すると、内層4aは有機溶媒に対する封止層としての働きをするので、外層4bを形成する際に、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミドおよびトルエンなどの有機溶媒を用いても、導電弾性層3のエピクロルヒドリンゴムは膨潤することはない。
【0027】
内層4aの層厚は、1μm以上20μm以下が好ましい。1μmより薄くなるにつれ、前述の有機溶媒に対する封止性が弱く不充分となり、20μmより厚くなると、電気抵抗が温湿度などの環境変化の影響を受けやすくなるので、上記範囲とされる。より好ましくは、2〜10μmである。
【0028】
抵抗調整層4の外層4bは、疎水性樹脂によって構成される。疎水性樹脂を用いることによって、ローラとして温湿度などの環境の変化による電気抵抗の変動を小さく(1桁程度)することができる。外層4bの層厚としては、前記目的を達するためには0.5μm以上100μm以下程度が好ましい。
【0029】
外層4bを構成する疎水性樹脂としては、たとえば熱可塑性のポリエステルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、シリコーンポリウレタン樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は、1種単独で、または2種以上組合わせて使用してもよい。
【0030】
また図1の導電性ローラ1から抵抗調整層4を取り除いたローラの電気抵抗をR1とし、導電性ローラ1の電気抵抗をR2とするとき、R1が106〜108Ωの範囲であって、かつ抵抗比R2/R1が10以上、好ましくは101.5以上となるように、導電弾性層3と抵抗調整層4との間に抵抗差が設けることが好ましい。これにより高温高湿度から低温低湿度までの環境の変化が、導電弾性層3の電気抵抗に変化をもたらしても、ローラとしての電気抵抗に対して影響が小さくなり、ローラ抵抗の環境変動を小さくすることができる。
【0031】
また図1の抵抗調整層4は、2層構造を有しているが、本発明の他の実施形態として多層構造としてもよい。さらに導電性ローラの保護および汚染防止などを目的として、抵抗調整層の外周面上に保護層を設けてもよい。保護層としては、フッ素樹脂、フッ素系高分子、シリコーン樹脂、シリコーン系高分子およびそれらに添加剤を含有させた樹脂組成物などを使用することができる。
【0032】
前記導電性ローラ1の製造方法は、エピクロルヒドリンゴムに導電性フィラおよび加硫剤などを混練した練りゴム組成物を接着処理した軸体を、軸中心を合わせて保持したローラ成型用金型に充填し、加熱して加硫することにより導電弾性層3を軸体2に一体に形成したローラ成形体を得る。また形成された導電弾性層3の外周をさらに研磨により表面性状を整えてもよい。次いで、導電弾性層3上に、抵抗調整層4を浸漬塗工法または塗布ローラによる塗工法などにより形成する。浸漬塗工法による場合は、ローラ成形体を、アルコール系または水系の溶媒に親水性樹脂および添加剤を溶解または分散させた塗工液中に浸漬した後、乾燥して抵抗調整層4の内層4aを形成する。同様にして、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミドおよびトルエンの溶媒に疎水性樹脂および添加剤を溶解または分散させた塗工液を用いて、内層4aの外周面上に外層4bを形成する。塗工液に用いる溶媒は、前記溶媒を1種単独で用いても、また混合溶媒であってもよい。
【0033】
図3は、図1の導電性ローラ1を備える電子写真装置であるレーザプリンタ5の一部を示す断面図である。直円柱状ドラムである感光体6は、帯電ローラ7によって、たとえば負の電荷がその表面に均一に付与される。電荷が付与された感光体6は、矢符8の方向に回転駆動されて、露光領域9に至り、露光手段11からのレーザー光によって画像が露光され、露光部分の電荷が中和されて静電潜像が形成される。
【0034】
感光体6は、さらに回転駆動されて、現像装置12で現像ローラ13によってトナー14が供給される。このトナー14は、現像装置12において攪拌手段15などによって相互に摩擦接触して負に帯電している。帯電トナー14は、現像ローラ13から、感光体6の露光されて電荷が中和された露光部分に静電吸引力によって付着され、静電潜像が顕像化され、トナー像16として現像される。このトナー像16は、感光体6の回転に従い、転写ローラ17の働きによって、記録紙18上に静電力によって転写され、こうして記録紙18上には、トナー像19が転写される。トナー像19は、記録紙18に、加熱または圧力などの作用によって定着される。
【0035】
帯電ローラ7の軸体23には、電源25によって−1500Vの電位V1が印加される。帯電ローラ7は、感光体6の表面の感光層を、たとえば−600Vに一様に帯電させる。電荷付与のための導電性ローラ1の軸体2には、電源26が、帯電ローラ7の軸体24との間に接続される。この電源26の電位V2は、たとえば−1000Vである。こうして電荷付与のための導電性ローラ1の軸体2には、接地電位に対してV3(=V1+V2=−2500V)の電位が印加された状態となっている。こうして帯電ロ―ラ7に与えられる電位V1(=−1500V)は、現像装置12におけるトナー14の現像時の正規の摩擦帯電極性と同一極性、すなわちこの実施例では負極性の電位が印加される。電荷付与のための導電性ローラ1に印加される電位V3(=V1+V2)は、現像装置12におけるトナー14の現像時の摩擦帯電極性と同一極性、すなわち負極性であって、その電位V3の絶対値|V3|は、帯電ローラ7に与えられる電位の絶対値|V1|を超える値である。
【0036】
感光体6の表面には、転写後、残留トナー21が残留して付着している。この残留トナー21は、転写ローラ17による転写後、現像時の摩擦帯電極性とは逆極性である正極性に帯電しているものがある。正極性に帯電した残留トナー21は、感光体6の表面から帯電ローラ7表面に移動し、参照符28で示されるように、帯電ローラ7の表面から導電性ローラ1に接触し、摺擦される。帯電付与の導電性ローラ1の働きによって、残留トナー21、28は、現像装置12における現像時の帯電極性、すなわち負極性に帯電され、参照符31で示されるように帯電ローラ7から感光体6上に参照符32で示されるように移り、これによって現像装置12でトナー32が回収される。したがって残留トナー21によって感光体6の表面および帯電ロ―ラの表面がクリーナレス方式で清掃処理されることになる。
【0037】
図1の導電性ローラ1は、図3の導電性ローラ1以外にも、図3の帯電ローラ7、現像ローラ13、転写ローラ17およびクリーニングローラなどとして好適に用いることができる。
【0038】
以下、本発明の電子写真装置用の導電性ローラを、実施例により具体的に説明する。なお、以下において、各成分を示す部は全て重量部を表す。
【0039】
(実施例1)
エピクロルヒドリンゴム(ゼクロンG3100、日本ゼオン社製)100部に液状NBR27部、カーボンブラック25部、炭酸カルシウム100部、酸化亜鉛5部、表面処理硫黄1部および加硫促進剤、架橋助剤をオープンロールで混練して、練りゴム組成物を調製した。
【0040】
次いで、図4(1)に示すように、練りゴム組成物をチューブ(円筒状ロール素材)3’に成形し、軸体2を通した後、図4(2)に示すように下金型39に直円筒状中金型37を組込んだ金型に、上金型38を取り除いた状態で軸体2の一方端を下金型36の中心に設けた凹所39に挿入した。軸体2の他方端は、上金型38の中心に設けた凹所40に軸体の他方端が入るようにして、上金型38を中金型37に取付けた。中金型の内径は約8mmφ、長さは約250mmである。また、軸体2は、外径5mmφ、長さ250mmの鋼棒(材質:SUS301)である。図4(2)の状態では、軸体2と、中金型37の内周面の軸線は一致している。
【0041】
次いで、下金型36、中金型37および上金型38を組立てた金型は、150℃で0.5時間加熱し、加硫させた。その後、脱型してローラ成形体を得、さらに研削盤で外周面を外径7mmφに研削して軸体2に厚さ1mmの導電弾性層3を形成した。
【0042】
こうして形成された導電弾性層3の外周面上に、図5に示すようにして、抵抗調整層4を形成する。まず、図5(1)に示すように、N−メトキシメチル化ナイロン(トレジンF30K、帝国化学産業(株)製)を、メタノールと水との5:1(容積比)の混合溶媒に固形分が10重量%になるように溶解して、乾燥時の体積固有抵抗が1010Ω・cmになる内層用塗布液42を調製し、容器41内で導電弾性層3を浸漬した。その後、軸体2とともに、導電弾性層3を引上げ、図5(2)に示すように、風乾して、導電弾性層3上に厚み約2μmの内層4aを形成した。
【0043】
次に、図5(3)に示すように、ポリカーボネートポリウレタン(ME−8200LP、大日精化工業(株)製)をDMF/トルエンの80/20(容積比)の混合溶媒に固形分30%になるよう溶解したもの100部に、メチルエチルケトン中に固形分20%になるよう分散したカーボンブラック(MHI5732M、三菱化学(株)製)7部、シリコングラフト共重合ポリマのトルエン溶液(固形分20%)0.2部、フッ素系樹脂のDMF/酢酸エチル溶液1部および添加剤としてDMF75部とMEK75部を添加して攪拌分散させ、乾燥時の体積固有抵抗が1011Ω・cmに調整した外層用塗布液44を調製し、容器43内で、内層4aを形成した導電弾性層3を浸漬した。その後、軸体2とともに、導電弾性層3を引上げ、図5(4)に示すように、熱風乾燥して、内層4a上に厚み50μmの外層4bを形成し、本発明の導電性ローラ1を得た。
【0044】
導電性ローラ1の電気抵抗値は、図6に示すように、金属(SUS)平板50上で、導電性ローラ1の両端の軸体2に各々F1,F2=500gの荷重をかけて圧接し、軸体2より1000Vの電圧を印加して、10秒後に金属平板に流れ込む電流値よりローラの電気抵抗値を算出した。測定は、常態(20℃、湿度30%)で、長さ方向中央と中央から左右に50mm離れた3点で行い、平均値を測定値とした。
【0045】
得られた導電性ローラ1の外観には、泡などによる欠陥はなく、電気抵抗は、1.0×108Ωであった。また、導電性ローラ1の回転方向における電気抵抗のバラツキは、0.3桁以内であった。さらに導電性ローラ1を10本作製し、電気抵抗のバラツキを評価(常態:23℃、湿度50%)したが、バラツキは0.1桁以内であった。
【0046】
また、導電性ローラ1の電気抵抗を、温度15℃、湿度10%(低温低湿)、および温度33℃、湿度85%(高温高湿)の条件下(各条件下に2〜5時間放置後)で測定したところ、それぞれ3.0×108Ωおよび6.0×107Ωで、電気抵抗の変動は0.7桁であった。
【0047】
(実施例2)
抵抗調整内層4aを、N−メトキシメチル化ナイロンの代りに水系ウレタンアクリル樹脂(KWP1000、川上塗料(株)製)を用いて形成した以外は、実施例1と同様にして行った。
【0048】
得られた導電性ローラ1は、表面に泡などの凹凸がなく、電気抵抗は8.0×107Ω、周方向の電気抵抗のばらつきは0.3桁、10本中の電気抵抗のばらつきは0.2桁、低温低湿と高温高湿時の電気抵抗は、それぞれ2.0×108Ωおよび5.0×107Ωで、変動は0.7桁であった。
【0049】
(比較例)
抵抗調整層4を、ポリカーボネートポリウレタン樹脂をMEK/DMF混合溶媒(重量混合比50/50)400重量部に溶解し、カーボンブラック3重量部添加し、攪拌分散した塗布液で単層で50μmの厚さに形成した以外は、実施例1と同様にして行った。
【0050】
得られた導電性ローラ1は、外周面に泡の発生が認められ、導電弾性層3が、溶媒によって膨潤したことがうかがえる。また導電性ローラ1の常態における電気抵抗は、1.5×108Ω、周方向のバラツキは、1.5桁、10本中の電気抵抗は1.0×107Ω〜5.0×108Ωとバラツキが1桁より大きくなり、実使用上問題であった。
【0051】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エピクロルヒドリンゴムを基材とする導電弾性層の外周面上に抵抗調整層を設け、かつ抵抗調整層は、少なくとも親水性樹脂から成る内層と疎水性樹脂から成る外層との多層構造として導電性ローラを構成することによって、電気抵抗が106〜108Ωの範囲にバラツキが小さく制御でき、また温湿度などの環境変化に対しても電気抵抗の変動が小さく、しかも泡などによる外観上の欠陥もない電子写真装置用の導電性ローラおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である導電性ローラ1の斜視図でる。
【図2】図1の導電性ローラ1の軸線に直角な断面図である。
【図3】図1の導電性ローラ1を備える電子写真装置であるレーザプリンタ5の一部を示す断面図である。
【図4】導電性ローラ1の導電弾性層3を形成する工程を説明するための断面図である。
【図5】導電性ローラ1の導電弾性層3上に抵抗調整層4を形成する工程を説明するための断面図である。
【図6】導電性ローラ1の電気抵抗値の測定方法を示す概念図である。
【符号の説明】
1 導電性ロール、帯電ロール
2 軸体
3 導電弾性層
4 抵抗調整層
4a 内層
4b 外層
5 レーザプリンタ
6 感光体
7 帯電ローラ
12 現像装置
13 現像ローラ
17 転写ローラ
21,28 残留トナー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a conductive roller used for an electrophotographic apparatus such as a laser beam printer (LBP) and a copying machine, and more particularly to a method for manufacturing a conductive roller suitably used for a developing roller, a charging roller, a transfer roller, a cleaning roller, and the like. It relates to a manufacturing method. The conductivity in the present application means a semiconductive region of about 10 3 to 10 12 Ω · cm.
[0002]
[Prior art]
Epichlorohydrin rubber can easily control a volume resistivity of about 10 6 to 10 10 Ω · cm in a semiconductive region of 10 3 to 10 12 Ω · cm, and has a small variation in electric resistance in the roller. For this reason, it has been conventionally used as a base polymer of a resistance adjusting layer such as a developing roller, a charging roller, and a transfer roller. Specifically, a conductive elastic layer is provided on the outer peripheral surface of the conductive shaft, a resistance adjusting layer made of epichlorohydrin rubber is provided on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer, and a protective layer is further provided on the outer peripheral surface of the resistance adjusting layer. Is provided.
[0003]
However, epichlorohydrin rubber has a disadvantage that the environmental stability of the volume resistivity is poor, and the volume resistivity increases in a low-temperature and low-humidity environment and decreases in a high-temperature and high-humidity environment.
[0004]
The resistance adjustment layer is set as a high resistance layer that controls the electrical resistance of the roller.However, when epichlorohydrin rubber is used as the base polymer of the resistance adjustment layer, it is particularly susceptible to the effects of temperature and humidity, and the output value of the power supply is reduced. By adjusting to temperature and humidity, the disadvantage of epichlorohydrin rubber is compensated. Therefore, a device or the like for adjusting the output of the power supply is required, and there has been a problem that the cost of the electrophotographic apparatus itself is increased.
[0005]
In addition, epichlorohydrin rubber may contaminate the photoreceptor due to low molecular weight components, vulcanization reaction residue, and the like, and a protective layer is usually provided on the outside thereof.
[0006]
However, epichlorohydrin rubber easily swells in organic solvents, so when forming a protective layer using a coating solution, the surface of the epichlorohydrin layer swells due to the solvent, depending on the type of solvent in the coating solution, and bubbles are generated. For example, the surface state deteriorates, and the epichlorohydrin layer is destroyed. In particular, epichlorohydrin rubber easily swells with organic solvents such as methyl ethyl ketone (abbreviation MEK), dimethylformamide (abbreviation DMF), and toluene.
[0007]
When using a resin in which a conductivity-imparting material or the like is dispersed in the protective layer, if the epichlorohydrin rubber swells with an organic solvent, there is a problem in that the drying speed of the solvent varies, and the volume resistivity is not stable.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to use epichlorohydrin rubber as a base polymer of a conductive elastic layer, to take advantage of an advantage that electric resistance can be controlled within three digits within a semiconductive region, and to be stable against environmental changes such as temperature and humidity. An object of the present invention is to provide a method for producing a conductive roller having a reduced electric resistance and having no defects in appearance due to bubbles or the like.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a rubber composition obtained by kneading a compounding agent containing a conductive filler with epichlorohydrin rubber on the outer peripheral surface of a conductive shaft is vulcanized to have a volume resistivity of 10 6 to 10 10 Ω · cm. Forming a conductive elastic layer,
An inner layer having a thickness of 1 μm or more and 20 μm or less of a resistance adjusting layer is formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer using a coating liquid in which N-methoxymethylated nylon is dissolved or dispersed in an alcohol or aqueous solvent. Process and
In at least one or more solvents selected from the group consisting of methyl ethyl ketone, dimethylformamide and toluene, at least one or more hydrophobic resins selected from the group consisting of polyester polyurethane resins, polycarbonate polyurethane resins and silicone polyurethane resins are dissolved or Forming an outer layer having a thickness of 0.5 μm or more and 100 μm or less on the outer peripheral surface of the inner layer of the resistance adjusting layer by using the dispersed coating liquid. Roller manufacturing method.
The present invention also provides a vulcanized rubber composition obtained by kneading a compounding agent containing a conductive filler with epichlorohydrin rubber on the outer peripheral surface of a conductive shaft body, and vulcanizing the rubber composition to obtain a volume resistivity value of 10 6 to 10 10 Ω · cm. Forming a conductive elastic layer that is
Forming an inner layer having a thickness of 1 μm or more and 20 μm or less on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer using a coating liquid in which an aqueous urethane acrylic resin is dissolved or dispersed in an alcohol-based or aqueous solvent; ,
In at least one or more solvents selected from the group consisting of methyl ethyl ketone, dimethylformamide and toluene, at least one or more hydrophobic resins selected from the group consisting of polyester polyurethane resins, polycarbonate polyurethane resins and silicone polyurethane resins are dissolved or Forming an outer layer having a thickness of 0.5 μm or more and 100 μm or less on the outer peripheral surface of the inner layer of the resistance adjusting layer by using the dispersed coating liquid. Roller manufacturing method.
Further, in the present invention, the inner layer has a volume resistivity value of 10 10 Ω · cm,
The outer layer has a volume resistivity of 10 11 Ω · cm.
[0010]
According to the present invention, at least a two-layer structure of an inner layer made of a hydrophilic resin and an outer layer made of a hydrophobic resin is provided on the outer periphery of the conductive elastic layer made of epichlorohydrin rubber, and the outer layer is more electrically resistant than the inner layer and the conductive elastic layer. By using a high-resin resin, it is possible to provide a conductive roller having a stable electric resistance that has a small change with respect to environmental changes such as temperature and humidity due to the hydrophobic resin layer on the surface.
[0011]
[0012]
According to the present invention, the resistance adjusting layer has at least a two-layer structure, and the inner layer is formed of a hydrophilic resin dissolved in an aqueous or alcoholic solvent, in particular, by using N-methoxymethylated nylon, thereby forming a conductive layer. The swelling of the epichlorohydrin rubber constituting the elastic layer due to the solvent can be prevented. The inner layer formed using N-methoxymethylated nylon acts as a sealing layer for the solvent when the outer layer is formed using a hydrophobic resin dissolved or dispersed in a solvent such as methyl ethyl ketone, dimethylformamide and toluene. In addition, the swelling of epichlorohydrin rubber by these solvents can be prevented.
[0013]
[0014]
By including the conductive filler in the conductive elastic layer, it is possible to provide a conductive roller in which the influence of temperature and humidity is reduced while controlling the electric resistance within a range of three digits using epichlorohydrin rubber.
[0015]
[0016]
According to the present invention, by setting the thickness of the inner layer of the resistance adjusting layer to 1 μm or more and 20 μm or less, the inner layer functions as a sealing layer for a solvent when the outer layer of the resistance adjusting layer is formed, and the epichlorohydrin of the conductive elastic layer is formed. It is preferable because it is possible to provide a conductive roller that prevents the rubber from swelling due to the solvent and has a stable volume specific resistance value against environmental changes such as temperature and humidity.
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
According to the present invention, it is possible to manufacture a conductive roller which is hardly affected by environmental changes from high temperature and high humidity to low temperature and has stable electric resistance.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a conductive roller for an electrophotographic apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of the
[0022]
The conductive
[0023]
The volume resistivity of the conductive
[0024]
However, epichlorohydrin rubber has drawbacks that it is easily swelled by an organic solvent and has poor environmental stability of volume resistivity due to having a hydroxyl group. In order to correct these drawbacks, a
[0025]
The
[0026]
As the hydrophilic resin constituting the
[0027]
The thickness of the
[0028]
The
[0029]
Examples of the hydrophobic resin constituting the
[0030]
When the electric resistance of the roller obtained by removing the
[0031]
Although the
[0032]
The method of manufacturing the
[0033]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of a laser printer 5 which is an electrophotographic apparatus including the
[0034]
The photoreceptor 6 is further rotated and supplied with
[0035]
A
[0036]
After the transfer, the
[0037]
The
[0038]
Hereinafter, the conductive roller for an electrophotographic apparatus of the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, in the following, all parts indicating each component represent parts by weight.
[0039]
(Example 1)
Open roll with 100 parts of epichlorohydrin rubber (Zeklon G3100, manufactured by Zeon Corporation) and 27 parts of liquid NBR, 25 parts of carbon black, 100 parts of calcium carbonate, 5 parts of zinc oxide, 1 part of surface-treated sulfur, a vulcanization accelerator and a crosslinking assistant To prepare a kneaded rubber composition.
[0040]
Next, as shown in FIG. 4 (1), the kneaded rubber composition is formed into a tube (cylindrical roll material) 3 ′, and after passing through the
[0041]
Next, the mold assembled with the
[0042]
On the outer peripheral surface of the conductive
[0043]
Next, as shown in FIG. 5 (3), a polycarbonate polyurethane (ME-8200LP, manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) was added to a mixed solvent of DMF / toluene 80/20 (volume ratio) to a solid content of 30%. 7 parts of carbon black (MHI5732M, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) dispersed in methyl ethyl ketone to a solid content of 20% in 100 parts of a solution obtained as described above, a toluene solution of a silicon graft copolymer (solid content: 20%) 0.2 part, 1 part of a DMF / ethyl acetate solution of a fluororesin and 75 parts of DMF and MEK as additives are added and dispersed by stirring, and the volume resistivity when dried is adjusted to 10 11 Ω · cm for the outer layer. The
[0044]
As shown in FIG. 6, the electric resistance value of the
[0045]
The appearance of the obtained
[0046]
Further, the electric resistance of the
[0047]
(Example 2)
The resistance adjusting
[0048]
The obtained
[0049]
(Comparative example)
The
[0050]
In the obtained
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a resistance adjustment layer is provided on the outer peripheral surface of a conductive elastic layer based on epichlorohydrin rubber, and the resistance adjustment layer is formed of at least an inner layer made of a hydrophilic resin and a hydrophobic resin. By forming the conductive roller as a multilayer structure with the outer layer, the electric resistance can be controlled to have a small variation in the range of 10 6 to 10 8 Ω, and the fluctuation of the electric resistance is small even with environmental changes such as temperature and humidity. In addition, it is possible to provide a conductive roller for an electrophotographic apparatus free from defects in appearance due to bubbles and the like, and a method for manufacturing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a
FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of a laser printer 5 which is an electrophotographic apparatus including the
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a step of forming a conductive
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a step of forming a
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a method for measuring the electric resistance value of the
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (3)
アルコール系または水系の溶媒に、N−メトキシメチル化ナイロンを溶解または分散させた塗工液を用いて導電弾性層の外周面上に抵抗調整層の層厚1μm以上20μm以下である内層を形成する工程と、
メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミドおよびトルエンからなる群から選択される少なくとも1種以上の溶媒に、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂およびシリコーンポリウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種以上の疎水性樹脂を溶解または分散させた塗工液を用いて、抵抗調整層の内層の外周面上に、抵抗調整層の層厚0.5μm以上100μm以下である外層を形成する工程とを含むことを特徴とする導電性ロ―ラの製造方法。A conductive elastic layer having a volume resistivity of 10 6 to 10 10 Ω · cm by vulcanizing a rubber composition obtained by kneading a compounding agent containing a conductive filler with epichlorohydrin rubber on the outer peripheral surface of the conductive shaft. Forming a;
An inner layer having a thickness of 1 μm or more and 20 μm or less of a resistance adjusting layer is formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer using a coating liquid in which N-methoxymethylated nylon is dissolved or dispersed in an alcohol or aqueous solvent. Process and
In at least one or more solvents selected from the group consisting of methyl ethyl ketone, dimethylformamide and toluene, at least one or more hydrophobic resins selected from the group consisting of polyester polyurethane resins, polycarbonate polyurethane resins and silicone polyurethane resins are dissolved or Forming an outer layer having a thickness of 0.5 μm or more and 100 μm or less on the outer peripheral surface of the inner layer of the resistance adjusting layer using the dispersed coating liquid. Roller manufacturing method.
アルコール系または水系の溶媒に、水系ウレタンアクリル樹脂を溶解または分散させた塗工液を用いて導電弾性層の外周面上に抵抗調整層の層厚1μm以上20μm以下である内層を形成する工程と、
メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミドおよびトルエンからなる群から選択される少なくとも1種以上の溶媒に、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂およびシリコーンポリウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種以上の疎水性樹脂を溶解または分散させた塗工液を用いて、抵抗調整層の内層の外周面上に、抵抗調整層の層厚0.5μm以上100μm以下である外層を形成する工程とを含むことを特徴とする導電性ロ―ラの製造方法。A conductive elastic layer having a volume resistivity of 10 6 to 10 10 Ω · cm by vulcanizing a rubber composition obtained by kneading a compounding agent containing a conductive filler with epichlorohydrin rubber on the outer peripheral surface of the conductive shaft. Forming a;
Forming an inner layer having a thickness of 1 μm or more and 20 μm or less on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer using a coating liquid in which an aqueous urethane acrylic resin is dissolved or dispersed in an alcohol-based or aqueous solvent; ,
In at least one or more solvents selected from the group consisting of methyl ethyl ketone, dimethylformamide and toluene, at least one or more hydrophobic resins selected from the group consisting of polyester polyurethane resins, polycarbonate polyurethane resins and silicone polyurethane resins are dissolved or Forming an outer layer having a thickness of 0.5 μm or more and 100 μm or less on the outer peripheral surface of the inner layer of the resistance adjusting layer by using the dispersed coating liquid. Roller manufacturing method.
前記外層は、体積固有抵抗値1011Ω・cmであることを特徴とする請求項1または2記載の導電性ロ―ラの製造方法。The inner layer has a volume specific resistance value of 10 10 Ω · cm,
The method according to claim 1, wherein the outer layer has a volume resistivity of 10 11 Ω · cm.
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