KR20110044916A - 대전 롤러의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 대전 롤러 - Google Patents

Abstract

저비용으로 보다 간단하게 정밀도가 높은 대전 롤러를 제조할 수 있는 대전 롤러의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 대전 롤러를 제공한다. 샤프트(1)와, 샤프트(1)의 외주에 형성된 탄성층(2)과, 탄성층(2)의 외주면에 형성된 표층(3)을 구비하는 대전 롤러(10, 20)의 제조 방법에 있어서, 샤프트(1)의 장축 방향이 자외선 경화형 수지를 포함하는 도료 용액(8)의 액면(8a)에 대하여 수직 방향이 되도록 하향으로 이동하여, 도료 용액(8)에 침지하는 침지 공정과, 침지 공정 후, 샤프트(1)를 수직 방향 상향으로 끌어올림과 함께, 끌어올려진 샤프트(1)의 장축 방향의 외주에 대하여, 자외선을 조사하여 탄성층(2)을 형성하는 자외선 조사 공정을 갖는 대전 롤러(10, 20)의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 대전 롤러(10, 20)이다.

Description

대전 롤러의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 대전 롤러 {METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRIFYING ROLLER AND ELECTRIFYING ROLLER MANUFACTURED BY THE METHOD}

본 발명은 대전 롤러의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 대전 롤러(이하, 간단히 「롤러」라고도 칭함)에 관한 것으로, 상세하게는 저비용으로 보다 간단하게 정밀도가 높은 대전 롤러를 제조할 수 있는 대전 롤러의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 대전 롤러에 관한 것이다.

일반적으로, 복사기나 프린터, 팩시밀리 등의 전자 사진 방식을 사용한 화상 형성 장치에 있어서는, 화상 형성의 각 공정에서, 전사 롤러, 현상 롤러, 토너 공급 롤러, 대전 롤러, 클리닝 롤러, 중간 전사 롤러, 벨트 구동 롤러 등의, 도전성을 부여한 롤러가 사용되고 있다.

이러한 도전성 롤러로서는, 금속 혹은 수지로 이루어지는 도전 샤프트에, 발포 혹은 비발포 고무로 이루어지는 탄성층을 설치하고, 그 위에 1층 이상의 스킨층을 설치하여 형성되는 대전 롤러 등이 알려져 있다. 이러한 도전성 롤러의 제조 방법으로서, 예를 들어 하기 특허문헌 1에는, 발포체를 형성하는 공정과, 원통 형상의 몰드에 압입하여 발포체를 경화시키는 공정과, 원통체의 표면에 도막을 형성하는 공정을 갖는 발포체 롤러의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 하기 특허문헌 2에는, 통 형상 내주면에 할선을 갖지 않는 원통 형상의 몰드의 내주면에 도장하여 도막을 형성하여 경화시키는 공정을 추가한 발포체 롤러의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 하기 특허문헌 3에는, 덮개 금형의 중심에 관통 구멍을 형성하고, 한쪽의 관통 구멍을 원료 주입 구멍으로 하고, 다른 쪽의 관통 구멍을 롤러의 축 삽입 관통 구멍으로 한 롤러용 발포체의 금형 장치가 개시되어 있다. 또한, 하기 특허문헌 4에는, 원통 형상 금형의 내측에 파이프를 설치한 탄성 롤러용 금형이 개시되어 있다.

또한, 하기 특허문헌 5에는, 코어 바아의 양단부에 탄성층의 재료의 주입구를 갖는 캡을 끼워 맞추고, 다음에 이 코어 바아를 성형용 금형 내에 장착하고, 이 주입구로부터 탄성층의 재료를 주입하여 롤러를 성형하고 탈형한 후, 또한 필요에 따라 이 탄성층의 표면에 도전성 막을 형성하고, 이 롤러로부터 캡을 제거하는 롤러의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 하기 특허문헌 6에는, 롤러의 탄성층의 재료인 발포체를 성형용 금형의 상단부로부터 성형용 금형의 내측에 형성되는 캐비티 내에 주입하고, 이 캐비티 내의 공기를 성형용 금형의 하단부로부터 배기하는 롤러의 제조 방법이 개시되어 있다.

또한, 하기 특허문헌 7에는, 도장 공정 직후에 연속하여 자외선 조사 수단에 의해 롤러의 도막층을 자외선 조사 처리하고, 이들 자외선 조사 수단과 롤러를 축 방향으로 상대 이동시켜 도막층의 표면을 경화하는 링 코터 도장 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 평5-35110호 공보 일본 특허 공개 평8-50411호 공보 일본 특허 공개 평5-329855호 공보 일본 특허 공개 평8-150672호 공보 일본 특허 공개 평8-207172호 공보 일본 특허 공개 평8-281832호 공보 일본 특허 공개 제2006-160771호 공보

그러나, 특허문헌 1 내지 6 기재의 방법은, 샤프트의 외주에 우레탄 발포체, 수계 우레탄 도료에 의한 접착층·중간층, 용제계 도료에 의한 상층을 갖는 대전 롤러이기 때문에, 하기의 과제를 갖는다.

(1) 우레탄 발포체의 성형에는 고정밀도 금형을 필요로 하기 때문에 많은 금액의 금형 비용이 들고, 정밀도를 유지하기 위한 금형의 품질 관리가 번거롭다. 또한, 성형 부재의 소모품이 필요하기 때문에 소모품 비용도 든다.

(2) 수계 우레탄 도료를 다층 도장하기 위하여 도장, 상온 건조, 열 건조를 반복하여 행해야 하므로, 생산에 매우 시간이 걸린다. 또한, 공정이 많기 때문에 도료의 품질 관리, 건조 조건의 관리 등 생산에 관한 체크 항목이 많다.

(3) 도료의 열 건조를 위하여, 에너지를 많이 사용한다.

또한, 특허문헌 7에 기재된 링 코터 도장 방법은, 드리핑을 유효하게 방지할 수 있어, 도막층의 도포 얼룩이나 불균일함을 해소할 수 있는 것이지만, 정밀도가 높은 대전 롤러를 제조하기 위해서는 장치의 엄격한 조정이 필요하며, 그로 인해 보다 간단하고, 보다 정밀도가 높은 대전 롤러의 제조 방법이 요망되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기 문제를 해소하여, 저비용으로 보다 간단하게 정밀도가 높은 대전 롤러를 제조할 수 있는 대전 롤러의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 대전 롤러를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 샤프트를 자외선 경화형 수지를 포함하는 도료 용액에 직접 침지하고, 끌어올림과 동시에 자외선(UV)을 조사하여 도료를 경화시킴으로써, 저비용으로 보다 간단하게 정밀도가 높은 대전 롤러를 제조할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 대전 롤러의 제조 방법은, 샤프트와, 상기 샤프트의 외주에 형성된 탄성층과, 상기 탄성층의 외주면에 형성된 표층을 구비하는 대전 롤러의 제조 방법에 있어서,

상기 샤프트를, 상기 샤프트의 장축 방향이 자외선 경화형 수지를 포함하는 도료 용액의 액면에 대하여 수직 방향이 되도록 하향으로 이동하여, 상기 도료 용액에 침지하는 침지 공정과,

침지 공정 후, 상기 샤프트를 수직 방향 상향으로 끌어올림과 함께,

끌어올려진 상기 샤프트의 장축 방향의 외주에 대하여, 자외선을 조사하여 상기 탄성층을 형성하는 자외선 조사 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 대전 롤러의 제조 방법에 있어서는, 상기 침지 공정과 상기 자외선 조사 공정을 복수회 행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 자외선 조사 공정에 있어서의 자외선 조사 강도를 0.1 내지 4W/㎠로 하고, 상기 자외선 조사 공정 후에, 상기 탄성층에 대하여, 자외선 조사 강도 120 내지 240W/㎠로 다시 자외선의 조사를 행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 대전 롤러의 제조 방법에 있어서는, 상기 침지 공정 후의, 상기 샤프트의 수직 방향 상향으로의 끌어올림 속도가 1.1mm/s 내지 20mm/s인 것이 바람직하고, 상기 도료 용액의 점도가 0.5 내지 10Pa·s인 것이 바람직하다.

본 발명의 대전 롤러는, 상기 대전 롤러의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 저비용으로 보다 간단하게 정밀도가 높은 대전 롤러를 제조할 수 있는 대전 롤러의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 대전 롤러를 제공하는 것이 가능하게 되었다.

도 1은 대전 롤러의 탄성층 제작 장치의 조작의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 자외선 조사기의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 자외선 조사기의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 자외선 조사기의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 적합한 실시 형태에 관한 대전 롤러의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 적합한 실시 형태에 관한 대전 롤러의 다른 일례를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은 대전 롤러의 탄성층 제작 장치의 조작의 일례를 도시하는 도면이다. 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 샤프트(1)는 승강기(4)의 샤프트 보유 지지 기구(5)로 보유 지지되고 있다. 샤프트 보유 지지 기구(5)의 보유 지지부(5a)에 의한 보유 지지 방법은, 샤프트(1)를 보유 지지할 수 있으면 그 방법은 한정되지 않고, 예를 들어 샤프트(1)를 끼워 보유 지지하거나, 샤프트(1)를 강력한 자석 등으로 보유 지지하고 있어도 좋다.

또한, 승강기(4)의 받침대(9) 상에는 자외선 경화형 수지를 포함하는 도료 용액(8)(이하, 「UV 도료」라고도 칭함)을 넣은 용액조가 설치되어 있다. 용액조의 크기는 샤프트(1) 전체를 침지할 수 있으면 되고, 큰 용액조의 경우에는 복수개의 샤프트(1)를 동시에 침지할 수 있어, 더욱 비용을 내릴 수 있어 바람직하다.

본 발명의 대전 롤러의 제조 방법에 있어서는, 샤프트(1)를, 도 1의 (a) 중의 화살표 A 방향, 즉 샤프트(1)의 장축 방향이 UV 도료(8)의 액면(8a)에 대하여 수직 방향이 되도록 하향으로 이동하여, UV 도료(8)에 침지한다(침지 공정). 이때, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 탄성층이 형성되는 샤프트(1)의 상단부가, 액면(8a)보다 아래로 되도록 UV 도료(8) 중에 완전하게 침지하는 것이 중요하다. 샤프트(1)의 이동은, 예를 들어 승강기(4)의 아암부(4a)를 상하 이동시킴으로써 행한다. 이렇게 액면(8a)에 대하여 샤프트(1)를 수직으로 유지함으로써, 막 두께를 균일하게 할 수 있어, 기존의 제법과 동등하거나 혹은 그 이상의 막 두께 정밀도(편차 정밀도)의 탄성 롤러를 제작할 수 있다.

또한, 본 발명의 대전 롤러의 제조 방법에 있어서는, 침지 공정 후, 샤프트(1)를, 도 1의 (c) 중의 화살표 B 방향, 즉 수직 방향 상향으로 끌어올림과 함께, 끌어올려진 샤프트(1)의 장축 방향의 외주에 대하여, 자외선(이하, 「UV」라고도 칭함)을 조사하여 탄성층을 형성한다(자외선 조사 공정). 샤프트(1)의 끌어올림은, 상기와 마찬가지로, 예를 들어 승강기(4)의 아암부(4a)를 상하 이동시킴으로써 행한다. 본 발명에 있어서는, UV 도료(8)를 샤프트(1)에 직접 침지하여 끌어올려, 자외선 조사기(7)에 샤프트(1)가 도달하는 동시에, 샤프트(1)에 UV 조사하여 경화시킴으로써, 매우 단시간에 탄성층을 제작할 수 있다. 또한, UV 도료(8)를 침지하는 디핑 제법이기 때문에, 금형·성형 덮개를 사용하지 않고 탄성층을 제작할 수 있어, 저비용으로 보다 간단하게 정밀도가 높은 대전 롤러를 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서, 자외선의 조사는 자외선 조사기(7)에 의해 행한다. 이러한 자외선 조사기(7)는, 워크(work)의 둘레 방향으로부터 균일하게 UV를 조사할 수 있는 링형이며, 이러한 링형의 중앙의 구멍 부분을 통하여 샤프트(1)를 상하 이동시킬 수 있다. 도 2는 자외선 조사기의 일례를 도시하는 도면이다. 자외선 조사기(7A)는, 자외선 투과 렌즈(7a)와 광섬유(7b)를 갖고, 자외선 발생 장치(수은 램프(7c))에 의해 발생한 자외선을, 광섬유(7b)를 통하여 자외선 투과 렌즈(7a)로부터 조사한다. 또한, 도 3은 자외선 조사기의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 자외선 조사기(7B)는, LED(7d)와 전원 케이블(7e)을 갖고, LED(7d)에 의해 자외선을 발광하여 자외선을 조사한다.

또한, 도 4는 자외선 조사기의 다른 일례를 도시하는 도면이며, 분할 가능한 링형의 자외선 조사기를 도시하는 도면이다. 도 4 중, 7f는 자외선 투과 렌즈, 7g는 광섬유이지만, 7f를 LED, 7g를 전원 케이블로 할 수도 있다. 자외선 조사기(7C)는, 승강기(4)의 아암부(4a)가 강하해 왔을 때에, 링(7h)을 분할하여 아암부(4a)와 충돌하지 않는 위치로 퇴피하고, 승강기(4)의 아암부(4a)가 상승하여 샤프트(1)의 상단부(워크)가 자외선 조사기(7)의 높이까지 도달했을 때에, 분할하고 있던 링(7h)이 합쳐져 자외선을 조사함으로써, 샤프트 보유 지지 기구(5)의 간략화와 링(7h)과 워크의 위치 정밀도의 완화를 행할 수 있다.

본 발명의 대전 롤러의 제조 방법은, 침지 공정과 자외선 조사 공정을 1회 또는 복수회 행하는 것이 바람직하고, 1 내지 3회 행하는 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 지금까지, 우레탄 발포체 성형 및 수계 도료의 다층 도장을 행하여 제작하고 있던 롤러를, UV 도료(8)를 1 내지 3층 도장함으로써 제작할 수 있어, 공정을 간략화할 수 있다.

본 발명에 있어서, 자외선 조사에 있어서의 자외선 조사 강도는, 샤프트(1)의 외주 상에 도장된 UV 도료(8)를 경화시킬 수 있으면 한정되지 않지만, 바람직하게는 자외선 조사 강도 0.1 내지 4W/㎠이다. 또한, 본 발명에 있어서는, 자외선 조사 강도 0.1 내지 4W/㎠에 의한 자외선 조사 공정 후에, 탄성층에 대하여, 자외선 조사 강도 120 내지 240W/㎠로 다시 자외선의 조사를 행하는 것도 바람직하다. 자외선 조사 공정에 있어서 약한 자외선 조사 강도로 자외선 조사를 행하여, 탄성층을 어느 정도 경화시킨 후, 최종 공정으로서, 강한 자외선 조사 강도로 다시 자외선 조사를 행하여, 탄성층을 충분히 경화시키는 방법을 사용함으로써, 크라운 형상을 갖는 탄성층을 용이하게 제작할 수 있다.

본 발명에 있어서, 침지 공정 후에, 샤프트(1)를 도료에 침지한 상태로부터 끌어올릴 때의, 샤프트(1)의 수직 방향 상향으로의 끌어올림 속도에 대해서는, 샤프트(1)의 외주 상에 UV 도료(8)를 균일하게 도장할 수 있으면 한정되지 않고, 이 끌어올림 속도의 조정에 따라 막 두께를 자유롭게 변경할 수 있다. 또한, 끌어올림 속도로서는, 1.1mm/s 내지 20mm/s인 것이 바람직하고, 이러한 범위로 함으로써 보다 균일하게 도장할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, UV 도료(8)로서는, 후술하는 자외선 경화형 수지를 포함하고 있으면 되고, 다른 성분으로서, 통상 대전 롤러의 탄성층에 사용할 수 있는 것이면, 본 발명의 소기의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 배합할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, UV 도료(8)의 점도는, 샤프트(1)의 외주 상에 UV 도료(8)를 균일하게 도장할 수 있으면 한정되지 않지만, UV 도료(8)의 점도가 0.5 내지 10Pa·s인 것이 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써 보다 균일하게 도장할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, UV 도료(8)를 도장한 UV 도막 두께는 0.5 내지 2mm인 것이 바람직하고, 0.9 내지 1.3mm인 것이 보다 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 크라운 형상을 갖는 탄성층을 용이하게 제작할 수 있다.

본 발명의 대전 롤러의 제조 방법은, 침지 공정과 자외선 조사 공정에 의해 탄성층을 형성하는 것을 필수로 하는 것이다. 그로 인해, 탄성층 상에 형성되는 표층의 제작 방법은, 특별히 제한되는 것은 아니고, 통상은 상기 수지 성분 및 도전제 등을 분산 또는 용해시킨 도료 용액을 조정하고, 이 도료 용액을 디핑법, 스프레이법, 롤 코터법 등에 의해 도포한 후 열 경화시키는 방법이 일반적으로 사용되고, 종래의 수계 도료 용액 및 용제계 도료 용액 중 어느 것을 사용해도 좋다. 또한, 상기 도료 용액을 제조하기 위한 용매로서는, 수지 조성물을 구성하는 기재 수지의 종류 등에 따라 적절히 선정하면 되고, 예를 들어 기재 수지로서 불소 수지를 사용하는 경우에는, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 톨루엔, 크실렌 등이 적절하게 사용된다.

도 4는 본 발명의 적합한 실시 형태에 관한 대전 롤러의 일례를 도시하는 도면이다. 본 발명의 대전 롤러(10)는, 본 발명의 대전 롤러의 제조 방법에 의해 제조된 것이며, 샤프트(1)와, 상기 샤프트(1)의 외주에 형성된 탄성층(2)과, 상기 탄성층(2)의 외주면에 형성된 표층(3)을 구비하는 것이다.

본 발명에 있어서, 자외선 경화형 수지로서는, 본 발명의 소기의 효과를 얻을 수 있으면 한정되지 않지만, 하기 (1) 내지 (4),

(1) 샤프트(1)에 대한 밀착성이 좋음

(2) 체적 고유 저항이 10⁶ 내지 10⁸Ω·cm

(3) 유연성이 있고, 파단 강도가 큼

(4) 저분자 도전제의 블리드 아웃이 없음

의 특성을 갖는 자외선 경화형 수지인 것이 바람직하다. 이에 의해, 종래의 대전 롤러에 있어서의 발포체 탄성층과 솔리드 스킨층의 양쪽의 특성을 겸비할 수 있다.

상기 자외선 경화형 수지로서는, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 불소 수지, 에폭시 수지, 아미노 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 아크릴우레탄 수지, 우레탄 수지, 알키드 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 실리콘 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 비닐에테르계 수지, 비닐에스테르계 수지 및 이들 수지에 특정한 관능기를 도입한 변성 수지 등을 들 수 있고, 이들 수지는 1종 단독이어도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 상기 화합물에는, 후술하는 도전제 외에, 필요에 따라 반응성 희석제를 포함시킬 수 있다. 상기 화합물에는, 광중합 개시제, 광중합 촉진제를 포함시키는 것이 바람직하다. 그 외, 필요에 따라 공지의 첨가제를 포함하여도 좋다.

이러한 자외선 경화형 수지로서는, 특히, 우레탄 골격을 갖는 올리고머와 자외선 중합 개시제를 포함하는 우레탄아크릴레이트계 자외선 경화형 수지 조성물이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 탄성층(2)의 자외선 경화형 수지에 첨가할 수 있는 도전제로서는 적당한 것이 채용될 수 있지만, 카본계 도전제로서는, 케첸 블랙이나 아세틸렌 블랙이, 고무용 카본 블랙으로서는, SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, FT, MT 등이 사용되는 것 외에, 산화 카본 블랙 등의 잉크용 카본 블랙, 열분해 카본 블랙, 그래파이트 등도 사용할 수 있다.

또한, 도전제로서 고분자 이온 도전제를 첨가할 수 있는데, 이러한 고분자 이온 도전제로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평9-227717호 공보, 일본 특허 공개 평10-120924호 공보 및 일본 특허 공개 제2000-327922호 공보에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.

구체적으로는, (A) 유기 중합체 재료, (B) 이온 도전 가능한 중합체 또는 공중합체 및 (C) 무기 또는 저분자량 유기염을 포함하는 혼합물을 들 수 있고, 여기서, 성분 (A)는, 폴리아크릴산에스테르, 폴리메타크릴산에스테르, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 폴리아미드, 폴리우레탄 또는 폴리에스테르이며, 성분 (B)는, 올리고에톡시화 아크릴레이트 혹은 메타크릴레이트, 방향족 환에 대하여 올리고에톡시화된 스티렌, 폴리에테르우레탄, 폴리에테르요소, 폴리에테르아미드, 폴리에테르에스테르아미드 또는 폴리에테르에스테르이며, 또한 성분 (C)는, 무기 또는 저분자량 유기 프로톤산의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 아연 또는 암모늄염이며, 바람직하게는 LiClO₄, LiCF₃SO₃, NaClO₄, LiBF₄, NaBF₄, KBF₄, NaCF₄SO₃, KClO₄, KPF₆, KCF₃SO₃, KC₄F₉SO₃, Ca(ClO₄)₂, Ca(PF₆)₂, Mg(ClO₄)₂, Mg(CF₃SO₃)₂, Zn(ClO₄)₂, Zn(PF₆)₂ 또는 Ca(CF₃SO₃)₂ 등이다.

또한, 본 발명의 대전 롤러(10)는, 탄성층(2)의 두께가 0.9 내지 1.3mm인 것이 바람직하다. 탄성층(2)의 두께를 이러한 범위로 함으로써, 스파크 방전을 방지할 수 있다. 탄성층(2)의 두께가 0.9mm 미만이면 특히 중미 등으로 대표되는 고온 저습 지역에 있어서 코어 바아(샤프트)로부터 감광체에 스파크 방전이 발생할 우려가 있어, 바람직하지 않다. 한편, 탄성층(2)의 두께가 1.3mm를 초과하면, 디핑 도포 시에 있어서의 외경의 제어가 현저하게 곤란해져, 좌우차가 발생하기 쉬워지기 때문에, 바람직하지 않다. 또한, 롤러의 외경 좌우차가 지나치게 크면, 대전 롤러의 감광체에 대한 밀착성이 균일하지 않게 되고, 특히 외경이 가는 측에 있어서, 감광체에 대한 밀착이 충분하지 않게 되어 대전 능력을 충분히 발휘할 수 없어, 화상 평가에서 흑색 누락의 문제를 발생시킬 우려가 있다.

본 발명에 있어서, 샤프트(1)로서는, 금속제 혹은 플라스틱제이며, 중공 원통체 또는 중실 원기둥체의 것을 사용할 수 있지만, 바람직하게는 금속제의 중공 원통체 또는 중실 원기둥체이며, 보다 바람직하게는 금속제의 중공 원통체이다. 이에 의해, 더욱 비용을 내릴 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 표층(3)을 형성하는 수지로서는, 통상 대전 롤러에 사용되는 수지를 사용할 수 있고, 예를 들어 상기 자외선 경화 수지 및 열경화형 수지 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 표층(3)에 사용할 수 있는 열경화형 수지로서는, 대전 부재의 표층을 형성하는 경우에 사용되는 공지의 고무나 수지를 사용할 수 있고, 특별히 제한되는 것은 아니나, 우레탄 변성 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리아미드 수지 및 불소 수지 등이 예시되며, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서 대전 롤러 표면의 내토너부착성을 부여할 수 있다는 관점에서, 불소 수지가 바람직하게 사용된다.

이 불소 수지로서 구체적으로는, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-비닐리덴플루오라이드 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐플루오라이드 등이 예시된다.

또한, 이 표층(3)을 형성하는 수지 중에는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 도전제를 첨가하여 표층의 도전성(전기 저항)을 부여 또는 조정할 수 있다. 이 경우, 도전제로서는, 특별히 제한은 없고, 각종 전자 도전제나 각종 이온 도전제를 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 특히 카본을 사용하는 것이 바람직하다.

도전제의 첨가량은, 원하는 저항이 얻어지도록 적절히 조정할 수 있다. 이 경우, 표층(3)의 체적 고유 저항은 1×10⁴ 내지 1×10¹²Ω·cm, 특히 1×10⁶ 내지 1×10⁸Ω·cm로 하는 것이 바람직하고, 이러한 체적 고유 저항을 달성하도록 도전제의 첨가량을 조정할 수 있는데, 도전제로서 카본을 사용한 경우의 첨가량은, 통상 기재 수지에 대하여 1 내지 100phr, 특히 10 내지 70phr 정도로 된다.

또한, 이 표층(3)을 형성하는 수지 조성물에는, 가교제, 증점제, 틱소트로피성 부여제, 구조 점성 부여제 등의 첨가제를 필요에 따라 첨가할 수 있다.

또한, 표층(3)의 두께는 대전 롤러(10)의 형태 등에 따라서 설정되고, 특별히 제한되는 것은 아니나 통상 1 내지 30㎛, 특히 1 내지 20㎛로 할 수 있고, 1㎛ 미만이면 롤러의 내구성이 떨어지는 경우가 있고, 한편 20㎛를 초과하면 대전 특성에 악영향을 주거나, 표면에 주름을 발생시키거나 하는 등, 양호한 표면성을 얻지 못하는 경우가 있다.

도 5는 본 발명의 적합한 실시 형태에 관한 대전 롤러의 다른 일례를 도시하는 도면이다. 감광 드럼에 가압될 때 길이 방향으로 균일한 접촉면을 형성하는 것이 중요하기 때문에, 대전 롤러(20)는, 길이 방향 중앙부가 단부보다 직경이 큰 크라운 형상을 갖고 있다. 본 발명에 있어서는, UV 도료(8)를 침지하여 도포함으로써 크라운 형상을 갖는 탄성층을 제작할 수 있다. 구체적으로는, 샤프트의 끌어올림 속도를 조정하여, 롤러 축 방향에 있어서의 탄성층의 두께를 적절히 변경함으로써, 원하는 크라운 형상을 갖는 탄성층을 형성할 수 있다.

롤러 길이 방향 단면에 있어서, 길이 방향 중앙이 단부보다 돌출되고, 그 돌출의 정도를 나타내는 크라운량으로서는, 50 내지 300㎛로 하는 것이 바람직하고, 이와 같이 함으로써, 통상의 화상을 한층 양호한 것으로 할 수 있다. 크라운량을 50㎛ 미만으로 한 경우에는, 롤러 길이 방향 중앙부의 접촉압이 낮아지고, 한편 이를 300㎛를 초과하는 것으로 한 경우에는, 롤러 길이 방향 중앙부가 너무 강하게 접촉되어, 어떤 경우든 대전량의 불균일을 초래할 우려가 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 대전 롤러의 크라운량의 측정은, 미쯔토요(주)제 고정밀도 레이저 측정기 LSM-430v를 사용하여 행했다. 본 측정기에 의해, 롤러 중앙부 및 중앙부로부터 단부를 향하는 90mm의 위치에서의 외경을 측정하여, 중앙부의 외경과 양단부 방향으로 각 90mm의 위치에서의 외경의 평균값의 차를 롤러 크라운량으로 한다. 예를 들어 롤러 길이 250mm의 대전 롤러에 있어서는, 한쪽의 단부로부터 35mm, 125mm, 215mm의 3점에서 외경을 측정한다. 그 때, 한쪽의 단부로부터 35mm 위치에서의 외경을 A(mm), 125mm 위치에서의 외경을 B(mm), 215mm 위치에서의 외경을 C(mm)로 하면, 크라운량(㎛)은 하기 수학식 1,

로 구할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 대전 롤러(10, 20)는, 편차(막 두께 정밀도)를 롤러 길이 방향 전체 영역에 있어서 70㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 대전 롤러(10, 20)와 감광체는 접촉하면서 회전하고 있지만, 대전 롤러(10, 20)의 편차가 큰 경우에는, 대전 롤러(10, 20)와 감광체 사이에 공극이 발생한다. 또한, 그 공극 거리도 다양하게 되어 버린다. 이 경우, 감광체 상에 잔류하고 있는 토너 입자 및 외첨제가, 그 공극에 침입하기 쉬워져, 대전 롤러(10, 20)에 얼룩이 되어 부착된다. 따라서, 롤러 표면은 얼룩으로 오염되는 결과로 되어, 화상 불량의 원인이 되어 버린다. 또한, 본 발명에 있어서의 대전 롤러(10, 20)의 편차의 측정은, 미쯔토요(주)제 고정밀도 레이저 측정기 LSM-430v를 사용하여 행했다. 본 측정기에 의해, 외경을 롤러 길이 방향 각 5점에 대하여 측정하고, 각 점에 대하여 측정한 외경의 최댓값과 최솟값의 차의 평균값을 편차로 했다.

실시예

이하, 본 발명을, 실시예를 사용하여 보다 상세하게 설명한다.

(실시예 1 내지 5)

(탄성층의 제작)

(1) 중공 원통체 형상의 샤프트(1)(재질: 알루미늄 A6063, 길이: 230mm, 두께: 0.7mm, 외경: φ18mm)를 침지할 수 있는 깊이를 갖는 탱크, 탱크 상방에 설치된 링형의 자외선 조사기(7) 및 샤프트(1)를 액면에 대하여 수직으로 보유 지지할 수 있는 승강기(4)를 갖는 장치를 사용했다(도 1 참조).

(2) 탱크에 점도 5.100Pa·s의 하기 표 1에 기재된 배합 처방의 UV 도료(8)를 채우고, 샤프트(1)를 승강기(4)에 설치했다.

(3) 승강기(4)로 샤프트(1)를 상기 탱크 중에 침지(도장)시키고, 그 후 하기 표 2에 기재된 소정의 시간(분)에 끌어올렸다. 끌어올림 속도는 모두 4mm/s로 했다.

(4) 자외선 조사기(7)에 샤프트(1)가 도달했을 때에 UV를 조사하여, 하기 표 2, 3에 기재된 소정의 시간(초)에 UV 도료를 경화시켰다.

(5) 샤프트(1) 전체가 자외선 조사기(7)를 통과할 때까지 끌어올렸다.

(6) 실시예 1 내지 4에 대해서는, 필요한 막 두께나 크라운 형상을 얻기 위하여 상기 (1) 내지 (5)의 조작을 합계 2회 반복했다.

(7) UV 경화를 완료시키기 위해, 최종 공정에서는, FUSION제 UV 램프로 워크를 회전시키면서 150W/㎠의 UV를 조사했다.

(표층의 제작)

(1) 실시예 1, 5에 대해서는, 하기 표 1에 기재된 배합의 용제계 도료를 침지에 의해 도장하고, 풍건 30분 후, 가열로에서 105℃, 210분의 조건에서 가열 건조시켜, 경화시켰다. 또한, 실시예 2, 4에 대해서는, 각각 하기 표 1에 기재된 배합 처방의 용제 희석 UV 도료 및 에멀전화시킨 수계 UV 도료를 침지에 의해 도장하고, 풍건 30분(수계 도료에 대해서는 60분) 후, UV 조사를 행하여, 경화시켰다. 또한, 실시예 3에 대해서는, 하기 표 1에 기재된 배합 처방의 단량체 희석 UV 도료를, 상기 탄성층의 제작과 마찬가지로, 승강기(4)를 갖는 장치(도 1 참조)를 사용하여 침지 도장하고, 끌어올림과 동시에 UV 경화시키고, 그 후 재차 UV 경화시켰다.

(2) 단부 재단

소정의 위치에서 탄성층 및 표층을 재단하여 제거하여, 샤프트(1)가 노출되는 부분을 제작하고, 도 5에 도시한 대전 롤러를 제작했다.

※1) 상품명: GX-8454L, 다이이찌 고교 세야꾸 가부시끼가이샤제

※2) 상품명: 산코놀, 산코 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제

※3) 상품명: 이르가큐어 184, 시바 스페셜티 케미컬즈사제

※4) 누레이트 변성 HDI(헥사메틸렌디이소시아네이트)

※5) 상품명: UV3200B, 닛본 고세 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제

※6) 상품명: 버녹 101-40, DIC 가부시끼가이샤제

※7) 상품명: UF8001, 교에샤 가가꾸 가부시끼가이샤제

※8) 상품명: AMO, 신나까무라 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제

※9) 상품명: IBXA, 교에샤 가가꾸 가부시끼가이샤제

※10) 상품명: R5002, 다이이찌 고교 세야꾸 가부시끼가이샤제

※11) 상품명: 이르가큐어 1173, 시바 스페셜티 케미컬즈사제

제작된 대전 롤러에 대해서, 각 층의 막 두께, 편차, 크라운량 및 외경 좌우차를 측정하여, 결과를 하기 표 2에 병기했다.

(편차의 측정)

미쯔토요(주)제 고정밀도 레이저 측정기 LSM-430v를 사용하여, 외경을 롤러 길이 방향 각 5점에 대하여 측정하고, 각 점에 대하여 측정한 외경의 최댓값과 최솟값의 차의 평균값을 편차(mm)로 했다.

(크라운량의 측정)

미쯔토요(주)제 고정밀도 레이저 측정기 LSM-430v를 사용하여, 롤러 중앙부 및 중앙부로부터 단부를 향하는 90mm의 위치에서의 외경을 측정하여, 중앙부의 외경과 양단부 방향으로 각 90mm의 위치에서의 외경의 평균값의 차를 롤러 크라운량(㎛)으로 했다.

(외경 좌우차의 측정)

미쯔토요(주)제 고정밀도 레이저 측정기 LSM-430v를 사용하여, 롤러 중앙부로부터 단부를 향하는 90mm의 위치에서의 외경을 측정하고, 양단부 방향으로 각 90mm의 위치에서의 외경의 차를 구하여, 외경 좌우차(㎛)로 했다.

실시예 1 내지 4에 있어서는, 저비용으로 보다 간단하게 대전 롤러를 제조할 수 있었다. 또한, 편차가 작고 크라운량도 적절한, 정밀도가 높은 대전 롤러를 제조할 수 있었다. 또한, 실시예 5의 롤러에서는, 1회의 침지 및 자외선 조사 공정에서 필요한 수지량을 샤프트에 부착시키기 때문에, 도료의 양이 많아져, 끌어올림 시에 샤프트 축을 따르는 하측 방향으로 약간의 드리핑이 발생해 버려, 결과적으로 편차나 외경의 좌우차가 약간 큰 것으로 되었다.

(참고예 1 내지 9)

이어서, 침지 공정 및 자외선 조사 공정에 있어서의 조건을 바꾸었을 때의 탄성층의 형성 상태를 확인하기 위해, 하기 표 4에 나타내는 용제계 도료의 배합 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 탄성층의 형성을 행했다. 얻어진 탄성층에 대해, 실시예 1 등과 마찬가지로 하여 막 두께, 크라운량 및 외경 좌우차를 측정했다. 그 결과를, 탄성층 표면의 끈적임의 유무와 함께, 하기 표 5, 표 6 중에 나타낸다.

상기 표 5 중에 나타낸 바와 같이, 최종 공정에 있어서의 자외선 조사 강도를 작게 한 참고예 4에서는, 탄성층 표면의 끈적임이 약간 발생했다.

상기 표 6 중에 나타낸 바와 같이, 도료 점도가 동일하면, 끌어올림 속도가 빠를수록 탄성층 막 두께는 두꺼워지고, 끌어올림 속도가 느릴수록 탄성층 막 두께는 얇아진다(참고예 5, 8). 한편, 끌어올림 속도가 동일하면, 도료 점도가 높을수록 탄성층 막 두께는 두꺼워지고, 도료 점도가 낮을수록 탄성층 막 두께는 얇아진다(참고예 7, 9). 따라서, 얻어지는 탄성층 막 두께는 끌어올림 속도 및 도료 점도 양쪽에 의존하지만, 막 두께를 너무 두껍게 하면 경화가 불충분해지기 쉬우므로, 적절한 막 두께가 얻어지도록 끌어올림 속도와 도료 점도 양쪽을 설정하는 것이 중요한 것을 알았다. 또한, 참고예 8, 9의 탄성층을 사용한 대전 롤러에서는, 탄성층 막 두께가 얇기 때문에, 대전 롤러의 샤프트와 감광 드럼 사이에서 방전이 발생해 버렸다.

1: 샤프트
2: 탄성층
3: 표층
4: 승강기
4a: 아암부
5: 샤프트 보유 지지 기구
5a: 보유 지지부
7, 7A, 7B, 7C: 자외선 조사기
7a, 7f: 자외선 투과 렌즈
7b, 7g: 광섬유
7c: 수은 램프
7d: LED
7e: 전원 케이블
7h: 링
8: 자외선 경화형 수지를 포함하는 도료 용액(UV 도료)
8a: 액면
9: 승강기의 받침대
10, 20: 대전 롤러

Claims (6)

1. 샤프트와, 상기 샤프트의 외주에 형성된 탄성층과, 상기 탄성층의 외주면에 형성된 표층을 구비하는 대전 롤러의 제조 방법에 있어서,
   상기 샤프트를 상기 샤프트의 장축 방향이 자외선 경화형 수지를 포함하는 도료 용액의 액면에 대하여 수직 방향이 되도록 하향으로 이동하여, 상기 도료 용액에 침지하는 침지 공정과,
   침지 공정 후, 상기 샤프트를, 수직 방향 상향으로 끌어올림과 함께,
   끌어올려진 상기 샤프트의 장축 방향의 외주에 대하여, 자외선을 조사하여 상기 탄성층을 형성하는 자외선 조사 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 대전 롤러의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 침지 공정과 상기 자외선 조사 공정을 복수회 행하는 대전 롤러의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 자외선 조사 공정에 있어서의 자외선 조사 강도를 0.1 내지 4W/㎠로 하고, 상기 자외선 조사 공정 후에, 상기 탄성층에 대하여, 자외선 조사 강도 120 내지 240W/㎠로 다시 자외선의 조사를 행하는 대전 롤러의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 침지 공정 후의, 상기 샤프트의 수직 방향 상향으로의 끌어올림 속도가 1.1mm/s 내지 20mm/s인 대전 롤러의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 도료 용액의 점도가 0.5 내지 10Pa·s인 대전 롤러의 제조 방법.
6. 제1항에 기재된 대전 롤러의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 대전 롤러.

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