专利名称：导电性辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于复印机、打印机等电子照相装置、静电记录装置等图像形成装置的导电性辊，特别涉及降低了用于生产导电性辊的成本的技术。
背景技术：
在复印机、打印机等使用电子照相方式的图像形成装置中，使用各种导电性辊，例举有用于对感光鼓等潜像保持体赋予电荷的带电辊、为使潜像保持体上的潜像可视化而将非磁性显影剂(调色剂)供给到潜像保持体的显影辊、将该调色剂供给到显影辊的调色剂供给辊、用于将潜像保持体上的调色剂转印到纸张等记录介质上的转印辊、担任调色剂中介的中间转印辊、去除残留在潜像保持体上的调色剂的清洁辊、还有驱动或从动支承用于图像形成装置的导电性带使其可移动的带驱动辊等。
以往，作为这些导电性辊使用这样的导电性辊，在导电性轴部件的外周形成由通过配合导电剂赋予了导电性的导电性的橡胶或高分子弹性体、高分子泡沫等构成的导电性的弹性层，根据需要进一步在其外周形成表面层的涂膜。
弹性层通常使用具有-40℃以下的玻璃化转变点的材料，以使对感光鼓等弹性接触，另外，作为形成该弹性层的方法，由于要求高精度的周面尺寸，因此，通常使用在模具中注入材料后使其在模具内固化的成形法(例如，参照专利文献1)。
专利文献1日本特开2004-150610号公报
发明内容
然而，在使用模具的该方法中，要提高生产量的情况下，需要多个昂贵的模具，因此设备成本增大，成为降低产品成本时的障碍。
本发明是鉴于这样的问题而进行的，其目的在于提供一种不牺牲外周尺寸精度就可廉价地形成弹性层并大幅降低产品的成本的导电性辊。
用于解决问题的方法 <1>一种导电性辊，其具备以长度方向两端部被可旋转支承的方式安装的轴部件和配设在其半径方向外侧的一层以上弹性层，各弹性层具有-40℃以下的玻璃化转变点， 其中，所述弹性层的至少一层由含有导电剂和紫外线聚合引发剂的紫外线固化型树脂构成。
<2>根据<1>所述的导电性辊，所述导电剂由炭系导电剂、离子导电剂或金属氧化物形成，在含有炭系导电剂作为导电剂的情况下，所述紫外线聚合引发剂中含有紫外线吸收波段的最大波长为400nm以上的引发剂。
在此，“紫外线吸收波段”是指可得到引发剂断裂所需的充分的能量的波段，仅有微量吸收的波段不包含在吸收波段中。因此，例如，紫外线吸收波段的最大波长为400nm以上的情况是表示在400nm以上的波段，断裂也能充分地引发。并不仅仅表示在该区域能够吸收紫外线。
<3>根据<1>或<2>所述的导电性辊，在最外层的弹性层的外侧设有一层以上具有超过-40℃的玻璃化转变点的表面层，该表面层由含有导电剂和紫外线聚合引发剂的紫外线固化型树脂构成。
<4>一种导电性辊，其具备以长度方向两端部被可旋转支承的方式安装的轴部件和配设在其半径方向外侧的一层以上弹性层，各弹性层具有-40℃以下的玻璃化转变点， 其中，所述弹性层的至少一层由含有导电剂的电子射线固化型树脂构成。
<5>根据<4>所述的导电性辊，在最外层的弹性层的外侧设有一层以上具有超过-40℃的玻璃化转变点的表面层，该表面层由含有导电剂的电子射线固化型树脂构成。
<6>根据<3>或<5>所述的导电性辊，使弹性层中的紫外线固化型树脂或电子射线固化型树脂的交联密度比表面层中的小。
<7>根据<3>、<5>或<6>所述的导电性辊，其被用作将负载在外周面上的非磁性显影剂供给潜像保持体的显影辊，最外层的弹性层由分散有微粒的树脂构成。
<8>根据<7>所述的导电性辊，所述微粒的平均粒径为1～50μm。
<9>根据<7>或<8>所述的导电性辊，所述最外层的弹性层中的微粒的含量相对于100重量份树脂为0.1～100重量份。
<10>根据<1>～<9>任一项所述的导电性辊，所述轴部件由金属制管或含有导电剂的树脂制的空心圆筒体或实心圆柱体构成。
发明效果 根据<1>，弹性层的至少一层由含有导电剂和紫外线聚合引发剂的紫外线固化型树脂构成，因此可将含有这样的材料的涂料涂布到轴部件的周围后照射紫外线使其固化而形成弹性层，从而不需要会阻碍成本降低的模具，并且也不需要在使用不含紫外线固化树脂的涂料时所需要的干燥工序，可以对产品的成本降低起到很大贡献。
根据<2>，紫外线固化型树脂中含有的导电剂由离子导电剂或金属氧化物形成时，这些导电剂不会阻碍紫外线到达层深处，可稳定地提供所期望的导电性能，另外，在含有炭系导电剂作为导电剂的情况下，由于所述紫外线聚合引发剂中含有紫外线吸收波段的最大波长为400nm以上的引发剂，因此尽管炭系导电剂导致层深处的紫外线量减少，也可以在层深处进行紫外线固化反应，这种情况下，也可以赋予稳定的导电性能。
根据<3>，在最外层的弹性层的外侧设有具有超过-40℃的玻璃化转变点的表面层，因此可以将带电性能、附着性、污染性、耐磨耗性、摩擦力等表面特性最优化而不依赖于弹性层的弹性特性，进而该表面层由含有导电剂和紫外线聚合引发剂的紫外线固化型树脂构成，因此，由于使用与弹性层同样的装置进行表面层的固化，可以不需要设置新的设备并且可短时间有效地形成表面层。
根据<4>，弹性层的至少一层由含有导电剂的电子射线固化型树脂构成，因此可将含有这样的材料的涂料涂布到轴部件的周围后照射紫外线使其固化而形成弹性层，从而不需要会阻碍成本降低的模具，并且也不需要在使用不含电子射线固化树脂的涂料时所需要的干燥工序，可以对产品的成本降低起到很大贡献。
根据<5>，在最外层的弹性层的外侧设有具有超过-40℃的玻璃化转变点的表面层，因此如前所述，可以将带电性能、附着性、污染性、耐磨耗性、摩擦力等表面特性最优化而不依赖于弹性层的弹性特性，进而该表面层由含有导电剂的电子射线固化型树脂构成，因此，由于使用与弹性层同样的装置进行表面层的固化，可以不需要设置新的设备并且可短时间有效地形成表面层。
根据<6>，使弹性层中的紫外线固化型树脂或电子射线固化型树脂的交联密度比表面层中的小，因此不必使弹性层的主剂和表面层的主剂大幅地不同，就可以得到最适合各自的层的弹性特性，可进一步减少产品的成本。
根据<7>，导电性辊被用作将负载在外周面上的非磁性显影剂供给潜像保持体的显影辊，且最外层的弹性层由分散有微粒的树脂构成，因此通过从位于最外层的弹性层突出微粒，可以在由薄膜形成的表面层的外表面形成凹凸，结果，可赋予用于得到所期望的调色剂供给能力所需的充分的表面粗糙度，而且，最外层的弹性层的颗粒不与感光鼓等潜像保持体直接接触，因此可防止颗粒性状伴随长期使用而劣化。
根据<8>，所述微粒的平均粒径为1～50μm，微粒的平均粒径不足1μm时，得不到充分的表面粗糙度，结果调色剂输送力降低，导致图像浓度降低等印刷品质的降低，另外，微粒的平均粒径超过50μm时，表面粗糙度变得过大，调色剂输送力变得过多，不能确保适当的调色剂带电性。
<9>是最外层弹性层中的微粒的含量相对于100重量份树脂为0.1～100重量份，微粒的含量相对于100重量份树脂不足0.1重量份时，微粒在该弹性层的表面存在的比例变得过小，不能赋予导电性辊充分的表面粗糙度，相反，微粒的含量超过100重量份时，微粒相对于树脂的比例变得过大，有可能阻碍树脂功能的体现。
根据<10>，所述轴部件由金属制管或含有导电剂的树脂制的空心圆筒体或实心圆柱体构成，因此，在确保所需要的导电性的基础上，可将辊整体轻量化。
图1是表示本发明的实施形态的导电性辊的剖视图。
图2是表示另一实施形态的导电性辊的剖视图。
图3是表示再一实施形态的导电性辊的剖视图。
图4是表示再一实施形态的导电性辊的立体图。
图5是表示形成空心圆筒体的模具的剖视图。
图6是表示具有不同结构的端部的轴部件的侧视图。
图7是表示轴部、轴孔部、齿轮部的形状变形例的立体图。
图8是表示再一实施形态的导电性辊的立体图。
图9是表示图8所示的导电性辊的轴部件的立体图。
图10是表示圆筒部件的立体图和剖视图。
图11是表示图9示出的轴部件的变形例的立体图。
图12是表示图9示出的轴部件的其它变形例的立体图。
图13是例示圆筒部件的连接方法的立体图。
图14是表示通过金属型涂布法形成层时的形成途中的导电性辊的立体图。
图15是与其它形态的金属型涂布法对应的立体图。
图16是表示通过辊涂法形成层时的形成途中的导电性辊的主视图和剖视图。
符号说明 1导电性辊；2轴部件；3弹性层；4表面层；5实心圆柱体；6轴部；7齿轮部；8轴孔部；11导电性辊；12轴部件；13空心圆筒体；13a圆筒部；13b底部；14帽部件；14a盖部；21导电性辊；22轴部件；23空心圆筒体；23a圆筒部；23b底部；24帽部件；24a盖部；30模具；31筒模；32芯模；33流道模；34第二浇口；35型腔；36第一浇口；37流道；51导电性辊；52轴部件；53空心圆筒体；54圆筒部件；55增强用肋；56金属轴；57齿轮部；61A圆筒部件的一端部；61B圆筒部件的另一端部；62凸部；63旋转止动销；65凹部；66旋转止动孔；70、70A金属型涂料机；71、71A上部模头；72、72A下部模头；73、73A供给管；74歧管；75供给管；76、76A定量泵；77开口部；78紫外线照射装置或电子射线照射装置；80辊涂机；81涂装辊；82涂料罐；84辊驱动发动机；86刮墨刀；87开口部；78紫外线照射装置或电子射线照射装置
具体实施例方式 对本发明的实施形态进行更详细的说明。图1是表示本实施形态的导电性辊的剖视图。导电性辊1在轴部件2的外周上形成导电性的弹性层3，再在弹性层3上形成导电性的表面层4，但表面层4不是必需的结构。轴部件2可使用金属或树脂制的实心圆柱体、空心圆筒体，为了将导电性辊整体轻量化，轴部件为金属制的情况下优选将其制成空心圆筒体，为树脂制的情况下优选为空心圆筒体或实心圆柱体，其中，图1所示的是将其制成树脂制的实心圆柱体，轴部件2由树脂制的实心圆柱体5和分别形成在其两端的轴部6构成，这些轴部6在安装状态下旋转支承于未图示的电子照相装置的辊支承部上。
下面，首先对轴部件2进行说明。由于轴部件2是树脂制的，因此可以加大轴部件2的直径而不会导致重量大幅度地增加，另外，由于树脂含有导电剂，因此轴部件2具有良好的导电性，由此，可以对导电性辊1的表面赋予所期望的电位。
作为用于轴部件2的树脂材料，只要是具有适当的强度并能由注射成型等成型的材料即可，可以从通用树脂和工程塑料中适当选定，没有特别的限制。具体地讲，作为工程塑料，例如可以举出聚缩醛、聚酰胺树脂[例如聚酰胺6、聚酰胺6/6、聚酰胺12、聚酰胺4/6、聚酰胺6/10、聚酰胺6/12、聚酰胺11、聚酰胺MXD6(由间二甲苯二胺和己二酸得到的聚酰胺)等]、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯醚、聚亚苯醚、聚苯硫醚、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、液晶聚合物、聚四氟乙烯等。另外，作为通用树脂，可以举出聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、聚苯乙烯、聚乙烯等。另外，也可以使用密胺树脂、酚醛树脂、硅酮树脂等。它们可以单独使用1种，也可以组合2种以上使用。
在上述材料中，特别优选工程塑料，另外，聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚碳酸酯等是热塑性的且在成型性上优良，并且在机械强度上也优良，故优选。特别是聚酰胺6/6、聚酰胺MXD6、聚酰胺6/12或者它们的混合树脂是合适的。另外，使用热固性树脂也没问题，但若考虑到再循环性，则优选使用热塑性树脂。
作为导电剂，只要能均匀地分散到树脂材料中，就可以使用各种导电剂，但优选使用炭黑粉末、石墨粉末、碳纤维、铝、铜、镍等金属粉末、氧化锡、氧化钛、氧化锌等金属氧化物粉末、导电性玻璃粉末等粉末状导电剂。可以单独使用它们中的一种，也可以组合使用它们中的两种以上。该导电剂的配合量，可以根据所需导电辊的用途和状况选定，以便得到适当的电阻值，并没有特别的限制，通常，该导电剂的配合量相对于轴部件2的材料整体优选为5～40重量％、尤其为5～20重量％。
对于轴部件2的体积电阻率，如上所述，可以根据辊的用途等适当设定，通常为1×100～1×1012Ω·cm，优选为1×102～1×1010Ω·cm，更优选为1×105～1×1010Ω·cm。
在轴部件2的材料中，根据需要为了增加强度或增加重量等目的，可以配合各种导电性或非导电性的纤维状物、晶须、铁素体等。作为纤维状物，可以举出例如碳纤维、玻璃纤维等纤维，另外，作为晶须，可以举出钛酸钾等无机晶须。可以单独使用它们中的一种，也可以组合使用它们中的两种以上。可以根据所使用的纤维状物、晶须的长度和直径、成为主体的树脂材料的种类和作为目的的辊强度等适当选定它们的配合量，通常是材料整体的5～70重量％，尤其是10～20重量％。
轴部件2由于是构成导电性辊1的芯部的部件，因此，为了稳定发挥作为辊的良好性能，必须有足够的强度，通常，优选具有依据JIS K 7171的抗弯强度为80MPa以上的强度，尤其优选具有130MPa以上的强度，由此，可以长期可靠地发挥良好的性能。另外，对于抗弯强度的上限没有特别的限制，通常是500MPa以下程度。
在图1中，作为轴部件2，表示了由实心圆柱体5构成的部件，图2是表示使用由树脂制的空心圆筒体13构成的轴部件12来代替轴部件2的导电性辊11的剖视图。导电性辊11在轴部件12的外侧依次形成弹性层3、表面层4，在这一点上与导电性辊1相同。轴部件12通过用粘接等接合空心圆筒体13和帽部件14而形成，空心圆筒体13由圆筒部13a、底部13b和轴部6构成，而帽部件14由盖部14a和轴部6构成。双方的轴部6在安装状态下，旋转支承于未图示的电子照相装置的辊支承部。
通过使用空心的轴部件12代替轴部件2，可以将导电性辊11更进一步轻量化，尤其在导电性辊的外径超过12mm的情况下，优选为空心的结构。
图3是进一步表示使用轴部件22代替轴部件12的导电性辊21的剖视图，图4是其立体图。轴部件22通过用粘接等接合空心圆筒体23和帽部件24而形成，空心圆筒体23由圆筒部23a、底部23b、齿轮部7和轴孔部8构成，另一方面，帽部件24与导电性辊11相同，由盖部24a和轴部6构成。
轴部6和轴孔部8被未图示的电子照相装置的辊支承部旋转支承，另外，导电性辊的旋转驱动力通过齿轮部7被直接传达到轴部件22。具有这种齿轮部7的空心圆筒体23也由于轴部件22为树脂制，因此可将其通过注射成型等一体成型，与轴部件22由金属构成时必须将齿轮部制成单独的部件相比，可以减少轴部件22的成本。另外，齿轮部7无论是正齿轮还是斜齿轮，都可以一体成型。
另外，空心圆筒部13a或23a的壁厚只要强度足够，从轻量化方面出发优选薄的，例如，壁厚可以是0.3～3mm，但更优选为1～2mm。
作为使用由上述树脂材料和导电剂等组成的配合材料形成轴部件2、12、22的方法，没有特别限制，可根据树脂材料的种类等，从公知的成型法中适当选择，通常可适用使用模具的注射成型法。
图5是在关闭的状态下表示对空心圆筒体23进行成形的模具30的剖视图，模具30由筒模31、芯模32和流道模33构成，通过在筒模31的长度方向上使这些模具相互分离和接近，从而打开模具的和关闭模具。在关闭了模具30的状态下，从第一浇口36经流道37和第二浇口34向由筒模31和芯模32形成的型腔35内注入树脂，然后使其在模具30内冷却固化，由此可以形成空心圆筒体23。另外，通过使用热流道方法，也可以不浪费地使用流道37中的材料。
在此，由于筒模31、芯模32具有在圆周方向上不被分割的构造，因此可以将空心圆筒体23做成在圆周方向上均匀的部件。并且，也可以导入惰性气体，由该气体的压力形成空心部来代替使用芯模32。
图6是表示端部结构不同的轴部件的侧视图，图6(a)、图6(b)表示用轴部6构成两端部的例子，图6(c)表示用轴孔部8构成两端部的例子，图6(d)、图6(e)表示用轴部6构成两端部中的一端部，用轴孔部8构成另一端部的例子。另外，图6(b)～图6(e)的例子表示在一端部上设置齿轮部7。除此以外，也可以在端部的两侧设置齿轮部7，该情况下，轴部件担负中介动力传递的作用。无论在哪一种情况下，齿轮部7都可以与圆筒部或者圆柱部形成为一体。
在此，图6(a)所示的部件与轴部件2或者轴部件12对应，图6(d)所示的部件与轴部件22对应。
另外，如图7(a)中用立体图表示的那样，图6所示的轴部件2、12的轴部6做成最简单形状的圆柱形，也可使用以下这些来代替它，例如可以使用图7(b)所示的具有锥部的形状的轴部、图7(c)所示的实施了D形截面切削加工的形状的轴部、图7(d)所示的具有棱柱状的形状的轴部、图7(e)所示的具有尖头部的形状的轴部、图7(f)所示的具有环状槽的形状的轴部、图7(g)所示的具有台阶部的形状的轴部、图7(h)所示的在外周面形成有花键或者齿轮用外齿部的形状的轴部等，同样地，作为轴孔部8，除了在图7(i)中用立体图所示的单纯的圆孔形状的轴孔部之外，可以使用图7(j)所示的D形截面形状的轴孔部、图7(k)所示的椭圆形的截面形状的轴孔部、图7(l)所示的方孔形状的轴孔部、图7(m)所示的在内周面形成有花键或者齿轮用的内齿部的轴孔部、图7(n)所示的具有锥孔部的轴孔部，图7(o)所示的带键槽的圆孔的轴孔部等。
另外，也可以使用图7(p)所示的台阶部或者图7(q)所示的凸缘部等代替图7(r)中用立体图表示的齿轮部7。
图8表示用轴部件52代替图2所示的轴部件12的导电性辊51的立体图，图9表示轴部件52的立体图。轴部件52由空心圆筒体53和金属轴56构成，在空心圆筒体53设有从其外周面向半径方向内侧伸出的增强用肋55，并且，空心圆筒体53是在其长度方向上连结多个圆筒部件54而构成的。这样，由于将空心圆筒体53做成由多个圆筒部件54构成的部件，可以说是在长度方向上进行了分割，与以往的金属管或树脂一体成形件的情况相比，部件的长度变短，因此可以提高加工精度，并且各个部件的加工变得容易，因此，可以提高生产率。
在空心圆筒体53的半径方向中心配置穿入空心圆筒体的金属轴56，金属轴56的结构为支承这些增强肋55的半径方向内侧端，由该结构，可以提高辊的刚性，提高对弯曲的强度。
作为相互连接圆筒部件54的连接装置，没有特别的限制，例如，可以做成图10所示的结构，可以通过其端部相互配合进行结合。图示的圆筒部件54，在一端部61A侧具有凸部62和旋转止动销63(图中的(a))，在另一端部61B侧具有凹部65和旋转止动孔66(图中的(b))。图中的(c)是圆筒部件54的剖视图。通过使具有这样结构的圆筒部件54之间在使端部61A和端部61B相对的状态下一边使其旋转一边嵌合，可以分别使凸部62与凹部65、旋转止动销63与旋转止动孔66配合，可以相互牢固地结合。由于辊是使其旋转来使用的，因此，部件之间的连接装置优选具有旋转防止装置。另外，在图示的圆筒部件54中，在凸部62和凹部65上，实施定中心用的锥面加工。
在本发明中，对轴部件52自身的形状没有特别的限制，可以做成适当的所期望的形状。例如，在与长度方向端部接触的部件上形成齿轮部57(参照图11)或D形截面切削形状等适当形状的轴部等，或者仅使齿轮部的部件接合在辊主体形成后的端部上，从而可以使轴部件52的长度方向端部具有所希望的这些功能零件的形状。由此，可以不必再另外使用轴或者不必对轴进行复杂的加工，而且，也有容易进行功能零件的定中心的优点。
另外，轴部件52的外形不局限于图9等所示的圆筒形状，也可以做成图12所示那样的具有从长度方向两端部向中央部直径变大的凸面形状的外形。在以往的金属管或树脂一体成形件的情况下，辊主体的外形通常做成直的圆柱形状，难以做成中央部比两端部直径大的凸面形状等的外形，需要制作高额的模具进行成型和研磨弹性层3、涂敷(浸渍等)表面层4时控制膜厚等。在本实施形态中，通过在长度方向上分割空心圆筒体53，降低了各个部件的加工难度，因此，可以容易应对凸面形状等，也可以良好地确保加工精度。另外，在本实施形态中，对形成辊主体的部件的个数没有特别的限制，只要从强度和成本性方面考虑进行适当确定即可。
作为形成空心圆筒体53的材料，可以使用与之前对轴部件2说明的材料相同的材料，另外，例如可以使用在硫易切钢、铝、不锈钢等上实施了镀镍、镀锌等的材料而成的金属轴作为金属轴56。
空心圆筒体53和金属轴56之间的结合，通常可以由惯用的粘接剂等进行，没有特别的限制，但例如也可以使用如下的方法，在用炉子等加热了圆筒部件54的状态下穿入金属轴56，然后进行冷却，从而使圆筒部件54的树脂材料收缩来对金属轴56进行固定。另外，作为该结合方式，优选在金属轴56上设置槽或D形截面切削等(未图示)。这种情况的结合方式优选与上述的部件的情况一样具有旋转防止机构，由此，可以防止使用时的金属轴56空转。
本实施形态的导电性辊51可以这样进行制造，在通过在长度方向上结合多个圆筒部件54来形成轴部件52后，在其外周上设置弹性层3。在此，作为由本实施形态的圆筒部件54形成空心圆筒体53的顺序，没有特别的限制，例如，在图10所示的具有配合构造的圆筒部件54的情况下，可以直接相互结合部件来做成空心圆筒体53，另外，在没有配合构造的情况下，如图13(a)～(c)所示，可以使用在将金属轴56依次贯穿各个圆筒部件54之后，由粘接剂等相互固定来做成辊形状的方法。
轴部件制成金属制的情况下，从减轻重量方面出发，优选为如图2所示的空心圆筒体，作为此时的金属材料，可例示出选自铝、不锈钢和铁、以及包含这些中任意的合金的金属。
接着，对弹性层3进行说明。弹性层3具有-40℃以下的玻璃化转变点，并且，由含有导电剂和紫外线聚合引发剂的紫外线固化型树脂、或者含有导电剂的电子射线固化型树脂构成。
作为形成弹性层3的紫外线固化型树脂或电子射线固化型树脂，可列举出聚酯树脂、聚醚树脂、氟树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸聚氨酯树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、密胺树脂、尿素树脂、硅酮树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙烯基醚系树脂、乙烯基酯系树脂等，可以将这些中的1种或2种以上混合使用。
进而，可以使用在这些树脂中导入特定的官能团的改性树脂。另外，为了改善树脂层4的力学强度、耐环境特性，优选导入具有交联结构的官能团。
在上述的紫外线固化型树脂或电子射线固化型树脂中，尤其合适的是由包含(甲基)丙烯酸酯低聚物的(甲基)丙烯酸酯系的物质形成的组合物。
作为这样的(甲基)丙烯酸酯低聚物，可列举出例如，聚氨酯系(甲基)丙烯酸酯低聚物、环氧系(甲基)丙烯酸酯低聚物、醚系(甲基)丙烯酸酯低聚物、酯系(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚碳酸酯系(甲基)丙烯酸酯低聚物等、以及氟系、硅酮系的(甲基)丙烯酸酯低聚物等。
上述(甲基)丙烯酸酯低聚物可通过聚乙二醇、聚氧丙二醇、聚四亚甲基醚二醇、双酚A型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、多元醇和ε-己内酯的加成物等化合物与(甲基)丙烯酸的反应来合成，或者通过将聚异氰酸酯化合物和具有羟基的(甲基)丙烯酸酯化合物进行聚氨酯化来合成。
聚氨酯系(甲基)丙烯酸酯低聚物通过将多元醇、异氰酸酯化合物和具有羟基的(甲基)丙烯酸酯化合物进行聚氨酯化来获得。
作为环氧系(甲基)丙烯酸酯低聚物的例子，只要是具有缩水甘油基的化合物与(甲基)丙烯酸的反应产物即可，其中优选具有苯环、萘环、螺环、二环戊二烯、三环癸烷等环状结构、并且具有缩水甘油基的化合物与(甲基)丙烯酸的反应产物。
进而，醚系(甲基)丙烯酸酯低聚物、酯系(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚碳酸酯系(甲基)丙烯酸酯低聚物可通过各自对应的多元醇(聚醚多元醇、聚酯多元醇以及聚碳酸酯多元醇)与(甲基)丙烯酸的反应而获得。
紫外线固化型或电子射线固化型的树脂组合物中，根据需要配合用于调整粘度的具有可聚合双键的反应性稀释剂。作为这种反应稀释剂，可使用在氨基酸或含有羟基的化合物上以酯化反应和酰胺反应结合上(甲基)丙烯酸的结构的、例如单官能团、二官能团或多官能团的可聚合的化合物等。相对于100重量份(甲基)丙烯酸酯低聚物，这些稀释剂通常优选使用10～200重量份。
为了控制弹性层3的导电性，弹性层3中的紫外线固化型或电子射线固化型树脂中可含有导电剂。作为导电剂，可使用电子导电剂和离子导电剂的任一种，含有电子导电剂时，从以少量添加可得到高的导电性的观点出发，优选炭系导电剂。作为炭系导电剂，优选使用科琴黑、乙炔黑，也可以使用SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT、MT等橡胶用炭黑、氧化炭黑等墨用炭黑、热解炭黑、石墨等。
作为炭系以外的电子导电剂，可例示出ITO、氧化锡、氧化钛、氧化锌等金属氧化物的微粒；镍、铜、银、锗等金属的氧化物；导电性氧化钛晶须、导电性钛酸钡晶须这样的透明的晶须；等。
作为离子导电剂，可例示出四乙铵、四丁铵、月桂基三甲基铵等十二烷基三甲基铵，六癸基三甲基铵、硬脂基三甲基铵等十八烷基三甲基铵，苄基三甲基铵，改性脂肪族二甲基乙基铵等铵的高氯酸盐、氯酸盐、盐酸盐、溴酸盐、碘酸盐、氢氟硼酸盐、硫酸盐、烷基硫酸盐、羧酸盐、磺酸盐等有机离子导电剂；锂、钠、钙、镁等碱金属或碱土金属的高氯酸盐、氯酸盐、盐酸盐、溴酸盐、碘酸盐、氢氟硼酸盐、三氟甲基硫酸盐、磺酸盐等无机离子导电剂。
作为导电剂，可将2种以上导电剂混合使用，此时，即使对于所施加的电压的改变、环境的变化也能稳定地体现导电性。作为混合例，可列举出在炭系导电剂中混合炭系以外的电子导电剂、离子导电剂。
使用紫外线固化型树脂作为构成弹性层3的树脂时，在其形成过程中，可以使紫外线固化型树脂含有用于促进树脂的固化反应的开始的紫外线聚合引发剂。
使用炭系导电剂作为控制弹性层3的导电性的导电剂时，为了固化而照射的紫外线有可能被该导电剂阻挡而不能到达层深处，成为紫外线聚合引发剂不能充分发挥其功能、固化反应不能充分进行的原因。
为了改善这点，为了吸收能进入到层的深处的长波长的紫外线，作为紫外线聚合引发剂，优选使用紫外线吸收波段的最大波长为400nm以上的紫外线聚合引发剂，作为这种紫外线聚合引发剂，可使用α-氨基苯乙酮、酰基膦氧化物、噻吨酮胺等，作为这些更具体的例子，可列举出双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基膦氧化物或2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮。
另外，作为紫外线聚合引发剂，优选在包含紫外线吸收波段的最大波长为400nm以上的长波长的紫外线聚合引发剂的基础上还包含紫外线吸收波段的最大波长不足400nm的短波长的紫外线聚合引发剂，由此，使用炭系导电剂时，不光是层深处，层表面附近也能良好地进行固化反应。
作为这样的具有短波长吸收带的紫外线聚合引发剂，可列举出2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙烷-1-酮、1-羟基-环己基-苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮等。
另外，不使用炭系导电剂作为导电剂时，可以不依赖于紫外线吸收波段的最大波长来选择紫外线聚合引发剂，例如可选择上述列举的引发剂。
配合紫外线聚合引发剂时，其配合量优选例如每]100重量份(甲基)丙烯酸酯低聚物为0.1～10重量份。
在本发明中，除了上述成分以外，根据需要，为了促进上述聚合引发剂的聚合反应，可以在紫外线固化型树脂中添加三乙胺、三乙醇胺等叔胺、三苯基膦等烷基膦系光聚合促进剂、对硫二甘醇等硫醚系光聚合促进剂等。添加这些化合物时，其添加量通常优选每100重量份(甲基)丙烯酸酯低聚物为0.01～10重量份的范围。
上述紫外线固化型树脂或电子射线固化型树脂中除了导电剂以外，根据需要可以含有反应稀释剂。
在本发明中，弹性层3的前提是具有-40℃以下的玻璃化转变点，进而该玻璃化转变点可以是-70℃～-50℃，尤其是将导电性辊1用作显影辊时，玻璃化转变点不在-40℃以下时，可能会不能体现将施加给导电性辊、调色剂的应力缓和这样的弹性层本来的功能，例如，导电性辊与潜像保持体的接触面积变小，有可能不能进行良好地显影。进而，带来调色剂损伤并产生调色剂粘着到层化刮板等而易变成图像不良。相反，使弹性层3的玻璃化转变点过低时，变得硬度过低，与感光体、层化刮板的摩擦力变大，可能产生图像跳动等图像不良。
该弹性层3是与感光体、层化刮板等相抵接而使用的，因此即使将硬度设为低硬度的情况下，也优选尽量减小压缩永久变形，具体地优选为20％以下。
为了控制上述由紫外线固化型树脂或电子射线固化型树脂形成的弹性层的硬度，可以改变这些树脂的交联密度，通过降低交联密度，可得到低硬度的弹性层。
如上所述，弹性层3由紫外线固化型树脂或电子射线固化型树脂构成，这样构成是出于如下目的，即，为了通过涂布涂料来形成弹性层3而不用模具、且此时不需要干燥工序而降低设备成本，因此需要使用无溶剂或低溶剂的涂料，仅照射紫外线或电子射线就能固化，此时的涂料一定是高粘度。
因此，作为形成弹性层3的方法，需要使用即使是这种高粘度的涂料也能精度好地涂布的方法，作为详细的方法，可列举出金属型涂布法、辊涂法和环涂法。经常被用作涂布方法的、通过喷射形成弹性层3的方法难以将这种高粘度的涂料雾化，另一方面，在容纳于浸渍槽的涂料中浸渍轴部件的浸涂法由于粘度过高而膜厚变得非常厚，因此难以使用这些方法。
图14是表示利用金属型涂布法形成弹性层3时的形成途中的导电性辊1的立体图，金属型涂料机70由被分割的上部模头71和下部模头72构成，在它们之间形成有形成弹性层3的涂料供给通路，该通路的顶端设有开口成狭缝状的开口部77。金属型涂料机70以其开口部77向着轴部件2的轴线方向的形态被固定。在被这样配置的金属型涂料机70中，涂料从定量泵76通过供给管73进入到上下的模头71、72间的供给通路，从开口部77注射到轴部件2的周面。
另外，与金属型涂料机70并行设置地设有紫外线照射装置或电子射线照射装置78。
为了形成弹性层3，以在规定位置固定金属型涂料机70的状态，通过未图示的装置将导电性辊1的轴部件2的两端旋转支承，并通过发动机等驱动装置将这些端的一方以规定的旋转速度旋转(箭头B)，且将轴部件2整体在轴方向(箭头A)移动，螺旋状地涂布涂料而在轴部件2的周面整体上形成涂膜，并在涂布后直接通过照射装置78使该涂膜连续固化即可，像这样，可以使用金属型涂布法以不需要空间的装置简单地形成弹性层3。
轴部件2和金属型涂料机70只要沿轴方向相对移动即可，在图示的例子中，轴部件2在轴方向移动。代替此，或者除此之外，还可以使金属型涂料机70沿轴方向移动，只要使轴部件2与金属型涂料机70沿轴方向相对移动即可。
在图14所示的方法中，金属型涂料机70的开口部77做成比弹性层3的长度短，通过将轴部件2相对于金属型涂料机70在轴方向相对移动，从而对轴部件2的整个全长上进行涂布，代替该方法，如图15的立体图所示，也可使用具有与弹性层3的长度同样的开口长度的金属型涂料机70A，不将轴部件2相对于金属型涂料机70A在轴方向相对移动，仅旋转1次来形成弹性层3。
此时，金属型涂料机70A由分割的上部模头71A和下部模头72A构成，它们之间形成有形成弹性层3的涂料供给通路，该通路的顶端设有以与弹性层3同样的长度开口的狭缝状的开口部77A。金属型涂料机70A以其开口部87向着轴部件2的轴线方向的形态被固定。涂料从定量泵76A依次经过供给管75、歧管74、供给管73A而进入到上下的模头71、72间的供给通路，从开口部77A注射到轴部件2的周面。
为了将使用这样的金属型涂料机70A形成在轴部件2的周面的涂膜固化，可以边旋转轴部件2，边使未图示的照射紫外线或电子射线的照射装置与轴部件同时旋转。
图16(a)是表示通过辊涂法形成弹性层3时的形成途中的导电性辊1的立体图，图16(b)是对应于图16(a)中的b-b箭头的剖视图。辊涂机80由被浸渍在贮藏于涂料罐82内的涂料中而配设的涂装辊81和使涂装辊81旋转(方向E)的辊驱动发动机84构成，另一方面，导电性辊1的轴部件2如下构成，即，被未图示的装置旋转支撑其两端，并且被用于驱动它们一端的发动机等装置以规定的旋转速度旋转(箭头D)，且轴部件2整体在轴方向(箭头F)移动。进而，与辊涂机80并列设置地设有紫外线照射装置或电子射线照射装置88。
涂装辊81的表面通过规定的缝隙d与导电性辊1的轴部件2的周面接近，可以将涂装辊81的周面吸附上的涂料迁移到轴部件2的周面而在轴部件2的周面形成弹性层3。在此，涂装辊81的轴线和轴部件2的轴线被配置成仅倾斜角度θ，通过该配置，在旋转轴部件2的同时，在轴方向移动，从而螺旋状地涂布涂料而在轴部件2的全体周面形成涂膜，并且涂布后立刻利用照射装置78可将所涂布的涂料连续地固化，此时，可使用于形成弹性层3的设备简单、省空间并且廉价。
在此，通过使涂装辊81的轴线和轴部件2的轴线以角度θ倾斜，可防止在将它们平行配置的情况的使它们相互隔离时所形成的脱离线的产生。另外，辊涂机80设有规定涂装辊81吸附上的涂料的量的刮墨刀86，由此可对形成在轴部件2上的弹性层3的厚度进行高精度地控制，进而，通过在涂料辊81的周面设有凹版状的凹凸，可确保吸附上的涂料的量，并且高精度地控制迁移到轴部件2的涂料的量。
接着，对在上述那样形成的弹性层3的外侧设有具有超过-40℃的玻璃化转变点的表面层4的情况进行说明。
表面层4可由各种树脂构成，但出于可减少设备成本的观点，表面层4由含有导电剂和紫外线聚合引发剂的紫外线固化型树脂或含有导电剂的电子射线固化型树脂形成，并且作为形成表面层4的方法，优选将由上述树脂形成的涂料涂布到已形成弹性层3的轴部件2的周面上而形成表面层，由此，可以不需要用于形成表面层4的模具、干燥装置。
进而，在设备成本方面，优选使用固化弹性层3的照射装置也可固化表面层4的树脂，即，构成弹性层3的树脂为紫外线固化型树脂时，用于表面层4的树脂也是紫外线固化型，构成弹性层3的树脂为电子射线固化型树脂时，用于表面层4的树脂也是电子射线固化型。
由含有导电剂和紫外线聚合引发剂的紫外线固化型树脂或者含有导电剂的电子射线固化型树脂形成表面层4时，对于树脂、导电剂以及紫外线聚合引发剂的形态可以使用与说明弹性层3时同样的形态。
另外，如上所述构成表面层4时，关于形成方法，也可以使用与先前说明的弹性层3的形成方法同样的方法，即，金属型涂布法或辊涂法形成，此时，可以将弹性层3的先前说明中的“在轴部件2的周面上形成涂膜”等表述替换成“在已形成在轴部件2上的弹性层3的周面上涂布涂料”。
在此，当在显影辊中得到所期望的表面性状，如确保负载在外周面的调色剂到潜像保持体的输送力等时，通过在任意层分散微粒，可以在导电性辊1的周面设置凹凸。但是，将微粒分散在最外层时，由于微粒与感光鼓等直接接触，因而有可能微粒磨损或者微粒的性状改变，因此微粒优选设在与最外层的内侧相邻的层上，因此，在具有一层的表面层4的导电性辊1中可以设在最外层的弹性层3上。
进而，弹性层的总厚度大时，弹性层分割为多个层，优选仅在其最外层配置微粒，从而可以抑制微粒的分散带来的对弹性层本来的特性的不良影响。
作为上述微粒，合适的是橡胶或合成树脂的微粒、炭微粒，具体而言，合适的是硅酮橡胶、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、丙烯酸/苯乙烯共聚物、氟树脂、聚氨酯弹性体、聚氨酯丙烯酸酯、密胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂、硅石中的1种或2种以上。
微粒的添加量相对于100重量份树脂为0.1～100重量份、尤其合适为5～80重量份。
该微粒的平均粒径a为1～50μm、尤其合适为3～20μm。另外，分散有微粒的层的厚度b优选为1～50μm。
实施例 关于辊的各层的成分(质量份)、形成方法、固化方法、固化时间、玻璃化转变点、膜厚、以及安装了各个导电性辊的打印机的图像评价结果整理在表1中。试制的也在表1中示出。
下面，对试制的各个导电性辊的形成方法进行说明。
(实施例1) 在由金属管形成的轴部件上利用金属型涂布法形成表1所示的弹性层，然后，在氮气氛围下照射累积光量5000mJ/cm2的紫外线。接着，利用辊涂法形成表1所示的表面层之后，在氮气氛围下照射累积光量5000mJ/cm2的紫外线，得到金属管上具备弹性层和表面层的φ16mm的导电性辊。将所得到的辊作为显影辊放入处理盒中进行图像评价。
(实施例2) 在由导电性树脂空心圆筒体形成的轴部件上利用金属型涂布法形成表1所示的弹性层，然后，在氮气氛围下照射累积光量5000mJ/cm2的紫外线。弹性层的涂布按照最外层膜厚为10μm的量进行涂布，从而对弹性层表面赋予颗粒带来的凹凸。接着，利用辊涂法形成表1所示的表面层之后，在氮气氛围下照射累积光量5000mJ/cm2的紫外线，得到具备弹性层和表面层的φ16mm的导电性辊。将所得到的辊作为显影辊放入处理盒中进行图像评价。
(实施例3) 在由金属管形成的轴部件上利用金属型涂布法形成表1所示的弹性层，然后，在氮气氛围下照射200kGy的电子射线。弹性层的涂布按照最外层膜厚为10μm的量进行涂布，从而对弹性层表面赋予颗粒带来的凹凸。接着，利用金属型涂布法形成表1所示的表面层之后，在氮气氛围下照射200kGy的电子射线，得到具备弹性层和表面层的φ16mm的导电性辊。将所得到的辊作为显影辊放入处理盒中进行图像评价。弹性层、表面层、制备条件、材料特性和图像评价结果在表1中示出。
(实施例4～9) 在由导电性树脂空心圆筒体形成的轴部件上利用金属型涂布法形成表1所示的弹性层，然后，在氮气氛围下照射累积光量5000mJ/cm2的紫外线。接着，利用辊涂法形成表1所示的表面层之后，在氮气氛围下照射累积光量5000mJ/cm2的紫外线，得到具备弹性层和表面层的φ16mm的导电性辊。将所得到的辊作为显影辊放入处理盒中进行图像评价。弹性层、表面层、制备条件、材料特性和图像评价结果在表1中示出。
(比较例1) 与实施例2同样地在由导电性树脂空心圆筒体形成的轴部件上形成表1所示的弹性层、表面层，进行评价。
(比较例2) 对甘油加成环氧丙烷得到3官能团、分子量9000的聚醚多元醇，对于100重量份该聚醚多元醇加入1.6份导电性炭和0.15份二月桂酸二丁基锡充分搅拌混合后，边在减压下搅拌边脱泡20分钟，将其作为多元醇成分。多元醇成分的羟值为19mgKOH/g。另一方面，将NCO含有率为11％的聚丙二醇改性聚合MDI作为异氰酸酯成分，边在减压下搅拌边脱泡20分钟，将其作为异氰酸酯成分。按照多元醇成分与异氰酸酯成分的比例为101.75/13.70(异氰酸酯指数103)的比例通过2成分注型机将多元醇和异氰酸酯以3000rpm高速搅拌混合，将混合后的聚氨酯原液注入到放入了外径尺寸为φ8mm的芯棒的筒形状的模型模具中，利用热风循环炉在90℃加热固化60分钟。从圆筒形状的模型中取出带芯棒的聚氨酯辊，得到辊。
利用浸涂法在上述辊主体的外周面形成表1所示的表面层，然后在100℃加热固化120分钟，得到具备弹性层和表面层的φ16mm的导电性辊。将所得到的辊作为显影辊放入处理盒中进行图像评价。弹性层、表面层、制备条件、材料特性和图像评价结果在表1中示出。
利用浸涂法在上述辊主体的外周面形成表1所示的表面层，然后在100℃加热固化120分钟，得到具备弹性层和表面层的φ16mm的导电性辊。将所得到的辊作为显影辊放入处理盒中进行图像评价。
关于表1的“形成方法”项目，“金属型涂布”是指利用金属型涂布法的涂布，“辊涂布”是指利用辊涂法的涂布，另外，“浸渍涂布”是指利用浸涂法的涂布。
另外，关于表1的“固化方法”项目，“UV”是指紫外线固化，“EB”是指“电子射线固化”，另外，“热”是指热固化。
玻璃化转变点的测定使用差示扫描量热计(样式2920M-DSC(TA Instruments公司生产))进行，测定时，升温速度为10℃/分钟以下，试样量为8mg。
另外，在图像评价时，使用惠普公司生产的打印机Colorlaser jet 4600进行评价，安装显影辊的处理盒使用“黑色”用的处理盒。另外，各项目的图像评价通过目视判定所印刷的纸来进行。
表1(1) 表1(2) 表1(3) 表1(4) 工业上的可利用性 本发明的导电性辊可适合作为带电辊、导电性辊、转印辊、导电性辊、中间转印辊、调色剂供给辊、清洁辊、带驱动辊、供纸辊等而安装在普通纸复印机、普通纸传真机、激光打印机、彩色激光打印机、调色剂喷射打印机等图像形成装置中使用。
权利要求
1.一种导电性辊，其具备以长度方向两端部被可旋转支承的方式安装的轴部件和配设在其半径方向外侧的一层以上弹性层，各弹性层具有-40℃以下的玻璃化转变点，
其中，所述弹性层的至少一层由含有导电剂和紫外线聚合引发剂的紫外线固化型树脂构成。
2.根据权利要求1所述的导电性辊，所述导电剂由炭系导电剂、离子导电剂或金属氧化物形成，在含有炭系导电剂作为导电剂的情况下，所述紫外线聚合引发剂中含有紫外线吸收波段的最大波长为400nm以上的引发剂。
3.根据权利要求1或2所述的导电性辊，在最外层的弹性层的外侧设有一层以上具有超过-40℃的玻璃化转变点的表面层，该表面层由含有导电剂和紫外线聚合引发剂的紫外线固化型树脂构成。
4.一种导电性辊，其具备以长度方向两端部被可旋转支承的方式安装的轴部件和配设在其半径方向外侧的一层以上弹性层，各弹性层具有-40℃以下的玻璃化转变点，
所述弹性层的至少一层由含有导电剂的电子射线固化型树脂构成。
5.根据权利要求4所述的导电性辊，在最外层的弹性层的外侧设有一层以上具有超过-40℃的玻璃化转变点的表面层，该表面层由含有导电剂的电子射线固化型树脂构成。
6.根据权利要求3或5所述的导电性辊，使弹性层中的紫外线固化型树脂或电子射线固化型树脂的交联密度比表面层中的小。
7.根据权利要求3、5或6所述的导电性辊，其被用作将负载在外周面上的非磁性显影剂供给潜像保持体的显影辊，最外层的弹性层由分散有微粒的树脂构成。
8.根据权利要求7所述的导电性辊，所述微粒的平均粒径为1～50μm。
9.根据权利要求7或8所述的导电性辊，所述最外层的弹性层中的微粒的含量相对于100重量份树脂为0.1～100重量份。
10.根据权利要求1～9任一项所述的导电性辊，所述轴部件由金属制管或含有导电剂的树脂制的空心圆筒体或实心圆柱体构成。
全文摘要
本发明提供一种不牺牲外周尺寸精度就可廉价地形成弹性层并大幅降低产品的成本的导电性辊。该导电性辊1具备以长度方向两端部被可旋转支承的方式安装的轴部件2和配设在其半径方向外侧的一层以上弹性层3，各弹性层具有-40℃以下的玻璃化转变点，弹性层3的至少一层由含有导电剂和紫外线聚合引发剂的紫外线固化型树脂构成。
文档编号G03G15/08GK101156112SQ20068001129
公开日2008年4月2日 申请日期2006年3月28日 优先权日2005年4月7日
发明者赤间秀洋, 安西弘行, 高木光治 申请人:株式会社普利司通