JP2006163115A

JP2006163115A - 画像形成装置用部材の再生方法

Info

Publication number: JP2006163115A
Application number: JP2004356503A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nakajima; 正中島
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】煩雑な操作や処理を要することなく比較的簡単に良好な性能を再生することができる画像形成装置用部材の再生方法を提供することを目的とする。
【解決手段】表面が電解質の添加により導電性を付与した導電性樹脂組成物で形成された画像形成装置用部材の最表面の所定範囲を研削加工により除去することを特徴とする画像形成装置用部材の再生方法を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真装置、静電記録装置及びトナー飛翔記録装置等の画像形成装置において使用される各種ローラ等の画像形成装置用部を再利用するための再生方法に関し、さらに詳しくは、使用済みの画像形成装置用カートリッジやプリンタ等の画像形成装置から回収した導電性高分子組成物を用いて構成された画像形成装置用部品の再利用方法に関する。

従来から、電子写真技術の進歩に伴い乾式電子写真装置等の画像形成装置には、帯電用、現像用、転写用、トナー供給用、クリーニング用などに供される画像形成装置用部材として導電性樹脂組成物を用いた部材が用いられており、その導電性樹脂組成物が帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラ、クリーニンクローラ等の導電性ローラやトナー層規制ブレード、クリーニングブレード等の導電性ブレード等の形態で用いられている。これら画像形成装置用部材に用いられる導電性樹脂組成物には、高分子エラストマーや高分子フォームが主材料として用いられており、低硬度であり、感光体や転写材を汚染することなく、トナーと融着しないことが求められる。

ここで、高分子エラストマーや高分子フォームを構成する材料は、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、練りこみ型ポリウレタンゴム等の固形ゴム加硫物や、ポリオール等の液状原料をイソシアナートにより硬化させる２液硬化型ポリウレタン等が用いられている。これらの高分子エラストマーや高分子フォームに導電性を付与する方法は、カーボンブラック、導電性金属酸化物等の導電材を混合したり、イオン導電性を持つエピクロルヒドリンゴムを用いたり、ポリウレタン等の極性高分子材料に電解質を添加してイオン導電性を付与する方法があり、所定の電気抵抗値に調整される。

また、部材を構成する導電性樹脂組成物は、低硬度化や表面の摩擦係数調整などの必要に応じて、上述のようにフォーム体とすることも行われ、固形ゴムでは炭酸塩、ＯＢＳＨ、ＡＤＣＡ等の発泡剤による方法や、２液硬化型ポリウレタンでは水を発泡剤とする方法や機械的撹拌による発泡方法が利用されている。

ここで、導電剤として電解質を用いたイオン導電性の部材は、プロセスによる依存が比較的少なく、電気抵抗値に良好に調整することができ、電解質の使用は、所定の電気抵抗値を材料設計により保証することができる点で優れているものの、電解質の分極による電気抵抗の上昇で耐久性に課題を有していたが、電解質の選択や諸物性値の調整により、長時間の連続通電によっても抵抗変動を抑制することが可能となり、耐久性に優れた帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ等の画像形成装置用部材を得ることが可能となった（特許文献１：特許第３０１８９０６号公報、特許文献２：特許第３３３１９３６号公報）。

特許第３０１８９０６号公報特許第３３３１９３６号公報

これらの画像形成装置用部材は、トナーカートリッジなどに組み込まれており、使用済みの部材はトナーカートリッジと共に回収されるが、産業廃棄物の削減ならびに環境保護と資源の有効利用の観点から、これら部材の再利用が望まれる。

しかしながら、トナーカートリッジやプリンタから回収した帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ等の部材は、抵抗値の上昇などによりそのままでは再利用することは困難であり、低コストで良好な性能を有する部材に再生する方法の提案が望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、使用済みの帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ等の画像形成装置用部材につき、煩雑な操作や処理を要することなく比較的簡単に良好な性能を再生することができる画像形成装置用部材の再生方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、表面が電解質の添加により導電性を付与した導電性樹脂組成物で形成された画像形成装置用部材であれば、その最表面の所定範囲を研削加工して除去することにより、初期の性能を再生させることができることを見い出した。
即ち、導電剤として電解質を用いた画像形成装置部品を使用済みカートリッジや使用中のプリンタから回収し、その電気抵抗を測定したところ、利用履歴から推定される以上に電気抵抗が上昇しており、そのまま使用するには不適切であった。実際に、回収した転写ローラをレーザプリンタに組み込んで画像評価したところ、低温低湿環境で画像濃度が低下するという不具合が発生した。そこで、この回収部材の電気抵抗の上昇について検討を行ったところ、利用履歴から推定される以上に導電性高分子部材の電気抵抗が上昇している理由は、（１）最表面の汚れと（２）最表面の劣化が主な理由であり、導電性高分子基材自身の劣化や電解質の分極による電気抵抗上昇は、再利用可能な範囲であることを知見した。そして、回収した部材の最表面を研削加工して、上記の（１）最表面の汚れと（２）劣化した最表面層を除去することにより、新たな抵抗調整や皮膜形成などの煩雑な操作を要することなく、比較的簡単に初期の性能を再生させることができること見出し、本発明を完成したものである。

従って、本発明は、表面が電解質の添加により導電性を付与した導電性樹脂組成物で形成された画像形成装置用部材の最表面の所定範囲を研削加工により除去することを特徴とする画像形成装置用部材の再生方法を提供するものである。

本発明の画像形成装置用部材の再生方法によれば、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラ等のローラや、トナー層規制ブレード、クリーニングブレード等のブレード類など、使用済みの画像形成装置用部材につき、抵抗調整や皮膜形成などの煩雑な操作を要することなく、比較的簡単に初期の性能を再生させることができる。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明は、使用され回収された帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ等の画像形成装置用部材を初期の性能に再生させて再利用するものであり、上記のように、表面が電解質の添加により導電性を付与した導電性樹脂組成物で形成された画像形成装置用部材につき、その最表面の所定範囲を研削加工により除去するものである。

再生に供される画像形成装置用部材は、上記のように、その表面が電解質の添加により導電性を付与した導電性樹脂組成物で形成されたものである。この場合、この導電性樹脂組成物を構成する基材樹脂としては、特に制限されるものではないが、ポリウレタン、エピクロルピドリンゴム、エピクロルヒドリンゴムとアクリロニトリルブタジエンゴムの混合物、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられるが、中でもポリウレタン、特にポリウレタンフォームが好適であり、これら基材樹脂に電解質を添加して導電性を付与した導電性樹脂組成物からなる表面層を研削して、最表面の汚れ除去や最表面の劣化個所除去することにより、初期の性能を再生することができる。

また、導電剤して添加される電解質としては、テトラエチルアンモニウム，テトラブチルアンモニウム，ラウリルトリメチルアンモニウム，ステアリルトリメチルアンモニウム，オクタデシルトリメチルアンモニウム，ドデシルトリメチルアンモニウム，ヘキサデシルトリメチルアンモニウム，ベンジルトリメチルアンモニウム，変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム，ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウム等の第４級アンモニウム、アルカリ金属或いはアルカリ土類金属の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩，アルキル硫酸塩，カルボン酸塩，スルフォン酸塩，トリフルオロメチル硫酸塩などが挙げられ、これらの１種又は２種以上を併用することができる。これらの中で、アルキル硫酸の第４級アンモニウム塩や多塩基カルボン酸の第４級アンモニウム塩が好ましい。

更に、この導電性樹脂組成物中には、部材の用途や形態、基材樹脂の種類や性状などに応じて、上記電解質以外にも適宜な成分を添加配合することができる。例えば、フォーム材のセルを安定させるため、ポリウレタンに各種界面活性剤やシリコーン整泡剤を配合することができる。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分からなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共付加重合物が好ましく用いられ、その末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。各種界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等のイオン性界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。
各種界面活性剤やシリコーン整泡剤の配合量は、ポリウレタン材料１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．５〜５重量部とすることが更に好ましい。また、各種界面活性剤やシリコーン整泡剤が活性水酸基を有する場合は、ポリオール成分の水酸基価の計算に含めることが適当である。

本発明の再生方法に供される画像形成装置用部材は、その表面が上記導電性樹脂組成物で形成されたものであればよく、該導電性樹脂組成物の単層構造であっても、他の材料からなる芯材や内層、中間層を有するものであってもよい。例えば、シャフトの外周に直接、あるいは１層又は２層以上の内層や中間層を介して上記導電性樹脂組成物からなる導電性弾性層を形成したローラ状部材や、適宜な芯材の表面に直接又は中間層を介して上記導電性樹脂組成物からなる表面層を形成したブレード状の部材、あるいは上記導電性樹脂組成物のみからなるブレード状部材などが挙げられる。

この画像形成装置用部材としてより具体的には、例えば図１に示した画像形成装置に用いられているローラ状やブレード状の部材が例示される。即ち、図１は、画像形成装置の一例を示す概略図である。この画像形成装置では、トナー供給用ローラ３と静電潜像を保持した画像担持体１との問に現像ローラ２がその外周面を接触又は近接させた状態で配置されており、トナー供給用ローラ３からトナーが現像ローラ２の表面へと供給され、そのトナーが層規制ブレード４によって均一な薄層に成層され、画像担持体１表面の静電潜像にトナーが付着して現像され、そのトナー像が転写ローラ５によって紙等の記録媒体８へと転写されるようになっている。なお、７は帯電ローラであり、この帯電ローラ７で画像担持体１表面を均一な電位に帯電させ露光によってその帯電を消去することにより画像担持体１表面に静電潜像を形成するようになっている。また、６はクリーニングローラであり、このクリーニングローラ６で記録媒体８に転写されずに残留したトナーを画像担持体１の表面から除去するようになっている。
そして、本発明の再生方法は、これら帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給用ローラ、転写ローラ、層規制ブレード等に好ましく用いられる。

本発明の再生方法は、使用済みで回収した上記画像形成装置用部材の表面を研削加工することにより部材の最表面を除去して、部材表面の汚れや劣化部分を除去するものである。この場合、研削除去の方法としては、特に制限されるものではないが、ピーリング等の研削による方法や、研磨による研削方法が好適であり、特に砥石による研磨で最表面を除去する方法が、面粗度等の表面仕上げ精度の点で好適である。なお、部材最表面の汚れはトナーや細粉の付着によるもので、吸引やエアーブローによる清掃では十分に除去できず、部材最表面の劣化は高電圧放電やオゾンによる劣化が主なものである。

研削加工により除去する範囲（厚さ）は、部材の用途や表面の材質等に応じて適宜設定され、特に制限されるものではないが、通常は５０μｍ以上の除去、より好ましくは１００μｍ以上の除去が好ましい。一方、２０００μｍ以上の除去は、部材の底着きによる見かけ硬度上昇や部材に含まれる電解質総量が低下して連続通電時の抵抗変動を増大させるため不適切であり、より好ましくは１８００μｍ未満に研削除去する範囲を制限することが好ましい。したがって、好適な研削除去範囲は５０〜２０００μｍ、より好ましくは１００〜１８００μｍである。

研削加工の具体的方法は、再生する部材の形状等に応じて適宜選定すればよい。例えばローラ状やブレード状の部材であれば、軸一体のまま砥石を備える研磨装置や刃物によるピーリングで最表面を研削除去でき、特にローラ状の部材は極めて操作性よく研削加工を施すことができ、本発明方法の対象物として特に好適である。また、表面を研削除去した部材は、清掃してから再利用することが好ましく、清掃方法としては負圧による吸引、エアーブローによる除去、粘着物質による清掃などが可能である。なお、本発明の再生方法は、部材の最表面が上記導電性樹脂組成物で形成された部材を対象としているが、場合によっては塗装等の方法により表面をコーティングした部材にも適用可能であり、この場合は研削除去後に塗装など再加工を施せばよい。

ここで、本発明方法により再生された画像形成装置用部材は、特に制限されるものではないが、再利用前に検査を行うことが好ましく、寸法、硬度、面粗度、電気抵抗などの項目を検査すればよいが、とりわけ再利用部品の品質保証の観点から、電気抵抗の検査が重要である。即ち、上記導電性樹脂組成物からなる部材を再利用する場合、完全にその部材の使用履歴を把握することは困難であるが、通常起こりえる劣化は最表面の高電圧ないしオゾンによる劣化であり、その劣化による絶縁層が形成されて電気抵抗の変化が生じるのであり、本発明はこの部分を除去することにより電気抵抗を回復させるものであるが、まれに異常な高電圧が連続印加された場合や、塩素系漂白剤を大量に含む紙粉により基材樹脂まで劣化してしまった部材もあり、このような再利用に不適当となった部品を電気抵抗の検査により規格外品として、分別することが可能である。

その際、電解質添加によるイオン導電性の樹脂組成物は、もともと０．１〜０．２ｌｏｇΩの精度で電気抵抗を制御できるので、再利用する部材の電気抵抗も同様の精度で検査することができ、カーボンブラック等を添加しで導電性を付与した電子導電性と称する樹脂材料からなる部材より、より的確に品質保証が可能である。つまり、イオン導電性の樹脂組成物からなる部材は新品時の電気抵抗を０．１〜０．２ｌｏｇΩの精度で制御しており、新品時の検査基準と同基準、ないし新品時の基準に電解質の分極による抵抗上昇を考慮して０．１〜０．３ｌｏｇΩを加えた規格値を検査基準とすれば、再利用部品に十分な耐久性を保証することが可能である。一方、カーボンブラック等の導電材を添加した電子導電性の樹脂材料からなる部材は新品時の電気抵抗を１．０〜２．０ｌｏｇΩの精度で制御しているので、まったく同じ規格値を再利用部品に適用したとしても、新品時に規格下限の製品が再利用時に規格上限で規格適合品と判定した場合ｌ．０〜２．０ｌｏｇΩも抵抗が上昇している可能性を排除できず、品質保証の点で不利である。

以下、実施例，比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。

［実施例］
新品転写ローラの作成
グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドをランダムに付加した分子量５，０００であるポリエーテルポリオール（ＯＨ価は３４．０）、分子量１，０００であるポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＯＨ価は１１３．０）、ジメチルポリシロキサン‐ポリオキシアルキレン共重合物であるシリコーン整泡剤（ＯＨ価は４５．０）、黒色顔料をポリオールに分散させてなる黒色着色料（ＯＨ価は５６．０）、エチル硫酸変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム電解質、ジブチル錫ジラウレート触媒を、重量比で各々６０．０：４０．０：４．０：２．５：０．４：０．０１の比率で混合し、ポリオール成分とした。ジフェニルメタンジイソシアナートとグリコール変性ジフェニルメタンジイソシアナートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアナートの混合物（イソシアナート含有率は３４．０％）、をポリイソシアナート成分とした。ポリイソシアナート成分とポリオール成分との配合比率を、重量比で１７．６９：１０６．６５とし、機械的撹拌により発泡させながら混合し、その混合物を直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に配設したモールドに注型した後、１００℃で１０時間キュアし、研削、裁断加工により直径１６．５５ｍｍ、長さ２１５ｍｍのウレタンフォーム製ローラを作製した。

ローラ物性評価
フォーム部分の嵩密度は０．４０ｇ／ｍｌで、ＡｓｋｅｒＣ硬度４０°だった。上記ローラを厚さ５ｍｍのアルミニウム板の上に載せ、ローラの両端に各々５００ｇの荷重をかけて上記アルミニウム板に圧接させながら芯金とアルミニウム板との間の電気抵抗を測定した。測定時の温度、湿度は各々２３℃、５０％で、電気抵抗は印加電圧が１０００Ｖの時１０^7.88［Ω］であった。

初期画像評価
このローラを、図１に示した画像形成装置に転写ローラ５として組み込んだ。温度、湿度が各々１５℃、１０％の環境でグレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。

画像耐久試験
上記転写ローラを組み込んだまま、必要に応じてトナーを補給し、感光体（画像担持体）、帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラを交換しながら、温度、湿度は各々２３℃、５０％で４％グレー画像を２００００枚印刷した後、転写ローラを取り外した。転写ローラの表面は紙粉とトナーが付着していた。

研削による転写ローラの再生・寸法検査
画像形成装置から取り外し回収した上記転写ローラにつき、軸部の汚れを不織布で除去し、高分子部材最表面を研削除去して直径１６．５０ｍｍの転写ローラを得た。なおローラ表面は、研削後、吸引及びエアーブローで清掃した。

再生した転写ローラの電気抵抗検査
ローラを厚さ５ｍｍのアルミニウム板の上に載せ、ローラの両端に各々５００ｇの荷重をかけて上記アルミニウム板に圧接させながら芯金とアルミニウム板との間の電気抵抗を測定した。測定時の温度、湿度は各々２３℃、５０％で、電気抵抗は印加電圧が１０００Ｖの時１０^7.92［Ω］であった。
再生した転写ローラの画像評価
上記再生ローラを、図１に示した画像形成装置に転写ローラ５として組み込み、温度、湿度が各々１５℃、１０％の環境でグレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。

［比較例］
清掃による転写ローラの再生
実施例と同様に作成した転写ローラで、２３℃、５０％における電気抵抗が印加電圧が１０００Ｖの時１０^7.88［Ω］、外径１６．５５ｍｍの転写ローラを、実施例と同条件で画像耐久試験した。次いで、このローラを吸引及びエアーブローで清掃することにより、再生処理を施した。

再生した転写ローラの電気抵抗・寸法検査
上記の転写ローラを、実施例と同条件で測定したところ、電気抵抗は１０^8.10［Ω］、外径１６．５６ｍｍであった。ローラ表面通紙部は白色がかっており、紙粉が完全には除去できていなかった。

再生した転写ローラの画像評価
上記転写ローラを、図１に示す画像形成装置に転写ローラとして組み込んだ。温度、湿度が各々１５℃、１０％の環境でグレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。グレースケール、白ベタは良好な画像が得られたが、黒べた画像は濃度が低下していた。

画像形成装置の一例を示す該略図である。

符号の説明

１画像担持体（感光ドラム）
２現像ローラ
３トナー供給ローラ
４層規制ブレード
５転写ローラ
６クリーニングローラ
７帯電ローラ
８記録媒体

Claims

表面が電解質の添加により導電性を付与した導電性樹脂組成物で形成された画像形成装置用部材の最表面の所定範囲を研削加工により除去することを特徴とする画像形成装置用部材の再生方法。
研削加工により除去する最表面の厚さが、５０〜２０００μｍである請求項１に記載の画像形成装置用部材の再生方法。
画像形成装置用部材がローラ形状の部材である請求項１又は２記載の画像形成装置用部材の再生方法。
画像形成装置用部材の表面を形成する導電性樹脂組成物中に添加された電解質が、第４級アンモニウム、アルカリ金属或いはアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、アルキル硫酸塩、カルボン酸塩、スルフォン酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩から選ばれる１種又は２種以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置用部材の再生方法。
画像形成装置用部材の表面を形成する導電性樹脂組成物がポリウレタンを基材樹脂とするエラストマー又はフォーム体である請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成用部材の再生方法。