JP2008203832A - 再生弾性ローラの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸芯体、及び表面層としての弾性層を有する弾性ローラの表面に固着している現像剤由来の固着物を除去する工程を有する再生弾性ローラの製造方法である。そして、前記工程は、(1)該弾性ローラの表面の固着物に亀裂が生じるように、押圧ローラを該弾性ローラに押圧する工程(1)と、(2)該工程(1)により亀裂を生じさせた固着物を粘着ローラを用いて該弾性ローラ表面から除去する工程(2)とを含む。
【選択図】図1
Description
(1)該弾性ローラの表面の固着物に亀裂が生じるように、押圧ローラを該弾性ローラに押圧させ、該弾性ローラに圧力を負荷する工程(1)。
(2)該工程(1)により亀裂を生じさせた固着物を粘着ローラを用いて該弾性ローラ表面から除去する工程(2)。
本発明の再生弾性ローラの製造方法における再生の対象となる弾性ローラは、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に備えられている各種弾性ローラである。具体的には、現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、定着ローラ、クリーニングローラ等が挙げられる。かかる弾性ローラは、軸芯体と表面層としての弾性層を軸芯体の周囲に有する。
弾性ローラの軸芯体は、その外周に弾性層等を支持し、電子写真プロセスにおける負荷に十分に耐え得る強度を有するものである。円柱状、円筒状いずれの形状のものも用いることができる。軸芯体の材質としては、弾性ローラに導電性が求められる場合には、炭素鋼、合金鋼及び鋳鉄、導電性樹脂等を挙げることができる。合金鋼として、具体的に、ステンレス鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブテン鋼、クロム鋼、クロムモリブテン鋼、Al、Cr、Mo及びVを添加した窒化用鋼等を挙げることができる。
軸芯体周囲に設けられる弾性層としては、使用される装置において要求される弾性を弾性ローラに付与するために設けられる。具体的な構成としては、中実体、発泡体いずれであってもよく、また、単層であっても、複数の層で構成されていてもよい。例えば、現像ローラとしては、電子写真感光ドラム、現像ブレード、及び現像剤と常に圧接しているため、これらの部材間において相互に与えるダメージを低減し、低硬度、低圧縮永久歪みを満たすために弾性層が設けられる。
LiCF3SO3、NaClO4、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、NaSCN、KSCN、NaCl等の周期律表第I族金属などの塩;
NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3などのアンモニウム塩;
Ca(ClO4)2、Ba(ClO4)2などの周期律表第II族金属の塩;
これらの塩と1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等の多価アルコールやそれらの誘導体との錯体;
これらの塩とエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのモノオールとの錯体;
第4級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤;
脂肪族スルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩などの陰イオン性界面活性剤;
ベタインの両性界面活性剤。
カーボンブラック、グラファイト等の炭素系物質;
アルミニウム、銀、金、錫−鉛合金、銅−ニッケル合金の金属或いは合金;
酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化銀などの金属酸化物;
各種フィラーに銅、ニッケル又は銀で導電性金属めっきを施した物質。
上記弾性ローラは、要求される機能性を有するものとするため、弾性層上又は下に1種又は2種以上の機能層が設けられたものであってもよい。機能層は弾性ローラ表面を保護し、耐磨耗性を付与し、トナーの付着を抑制する表面層等であってもよい。このような表面層のバインダー樹脂として、例えば、以下のものを例示することができる。エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、珪素樹脂、ポリエステル樹脂、スチロール系樹脂、酢酸ビニル樹脂。フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、繊維素系樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリルウレタン樹脂、水系樹脂。これらは1種又は2種類以上を組み合わせて使用することもできる。これらのうち、ウレタン樹脂、アクリル系ウレタン樹脂等の含窒素樹脂が好ましい。これらの樹脂の表面層を有する現像ローラは、トナーを安定して帯電することができ、低タック性としてトナー等の付着を抑制し、またトナー等の剥離を容易にすることができる。
このような弾性ローラは、その表面粗さRaが0.05μm以上2.5μm以下であることが、固着物の除去を容易にすることから、好ましい。更に、現像ローラの場合、現像剤の搬送を容易にすることができる。表面粗さRaが0.05μm以上であれば現像剤の搬送力を確保して、充分な画像濃度によりゴーストや濃度ムラを抑制し高品質の画像を得ることができる。また、表面粗さRaが2.5μm以下であれば、粘着ローラとの接触面積を確保して、固着物の除去を容易とする。
弾性ローラの硬度としては、押圧ローラ、粘着ローラの硬度との関連において選択することができるが、アスカーC硬度が20度以上80度以下であることが好ましく、30度以上70度以下であることが、固着物の除去を容易とするため、好ましい。
[工程(1)]
本発明の再生弾性ローラの製造方法における工程(1)は、弾性ローラの表面の固着物に亀裂が生じるように、押圧ローラを弾性ローラに押圧する工程である。押圧ローラを弾性ローラに押圧することにより、弾性ローラに局所的な変形を生じさせ、この変形に追従できない高硬度の固着物に亀裂を生じさせる。これにより、弾性ローラと固着物の密着力を、粘着ローラによる固着物に対する粘着力よりも低減させることができる。
本発明の再生弾性ローラの製造方法における工程(2)は、表面に粘着層を有する粘着ローラを弾性ローラに接触させ、工程(1)により亀裂を生じた固着物を粘着ローラ上に付着させ、弾性ローラから固着物を除去する工程である。
テルペン系粘着付与樹脂(テルペンフェノール樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、液状テルペン樹脂等);
ピネン系樹脂(αーピネン樹脂、βーピネン樹脂等);
ロジン及びロジン誘導体;
石油樹脂。
これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTG1000SN;分子量Mn=1000、f=2(fは官能基数を表す);保土谷化学株式会社製)100質量部
イソシアネート(商品名:ミリオネートMT;MDI、f=2;日本ポリウレタン工業株式会社製)21.2質量部
次いで、窒素雰囲気下で、温度80℃にて6時間反応させ、分子量Mw=48000、水酸基価5.6、分子量分散度Mw/Mn=2.9、Mz/Mw=2.5の2官能のポリウレタンポリオールプレポリマーを得る。次に、上記ポリウレタンポリオールプレポリマー100質量部とイソシアネート(商品名:タケネートB830;TMP変性TDI、f(平均官能基数)=3相当;三井武田ケミカル株式会社製)7.2質量部とを混合して、NCO当量を1.2の原料液を調製する。この原料液の塗膜を、熱硬化させてシートを作製する。
このような工程(1)と工程(2)は、順次行うこともできるが、回転駆動させた弾性ローラに対し、上流側及び下流側で同時に施すことが、弾性ローラ上の固着物をより短時間で効率よく亀裂させ、除去することができるため、好ましい。
[弾性ローラ(A−1)の調製]
軸芯体として、SUS製の芯金の外周面に接着剤を塗布、焼き付けしたものを用いた。
両末端にビニル基が置換した粘度100Pa・sのジメチルポリシロキサン:100質量部
充填剤として石英粉末(Pennsylvania Glass Sand製Min−USil):7質量部
カーボンブラック(電気化学工業製デンカブラック、粉状品):8質量部
このベース材料を2つに分け、一方に、硬化触媒として白金化合物を微量配合した。他方には、オルガノハイドロジェンポリシロキサン3質量部を配合した。これらを質量比1:1で混合し、液状シリコーンゴムを調製した。
ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTG1000SN;分子量Mn=1000、f=2(fは官能基数を表す);保土谷化学株式会社製):100質量部
イソシアネート(商品名:ミリオネートMT;MDI、f=2;日本ポリウレタン工業株式会社製):21.2質量部
これを窒素雰囲気下で、温度80℃にて6時間反応させて、分子量Mw=48000、水酸基価5.6、分子量分散度Mw/Mn=2.9、Mz/Mw=2.5の2官能のポリウレタンポリオールプレポリマーを得た。
弾性ローラ(A−1)を現像ローラとして、電子写真画像形成装置(商品名:Color Laser Jet4700dn:Hewlett−Packard社製)用の電子写真プロセスカートリッジに組み込んだ。これを温度15℃、湿度10%RHの環境に24時間放置した。その後、この電子写真プロセスカートリッジを、電子写真画像形成装置の本体に装填し、同環境において印字率が1%の画像を、現像剤残量が20gになるまで出力し、現像ローラ表面に現像剤由来の固着層を固着させた。
SUS製の芯金の表面にニッケル・メッキを施し、さらにその外周面に接着剤を塗布した軸芯体を用意した。
ブチルゴム:100質量部
充填剤として石英粉末(Pennsylvania Glass Sand製Min−USil):5質量部
テルペンフェノール樹脂(YSポリスターU:ヤスハラケミカル株式会社製):20質量部。
このチューブ状成型体に、先に用意した軸芯体を圧入して接着した。更に、円筒研磨機で表面を研磨し、直径50mm、アスカーC硬度が30度の粘着ローラを作製した。この粘着ローラの粘着力は5N/cmであった。粘着ローラの表面は有機溶剤で適宜清掃を行い、粘着力を回復させて使用した。
SUS製の芯金の表面にニッケル・メッキを施し、さらにその外周面に接着剤を塗布した軸芯体を用意した。
ブチルゴム(Butyl065:日本ブチル社製):100質量部
充填剤として石英粉末(Pennsylvania Glass Sand製Min−USil):15質量部
このチューブ状成型体に、先に用意した軸芯体を圧入し接着した。さらに、円筒研磨機で表面を研磨し、表面粗さRaが0.1μm、直径が8mm、アスカーC硬度が60度の押圧ローラを作製した。
この再生弾性ローラについて、以下のようにして画像形成に供して再生弾性ローラとしての品質の評価を行った。
[ゴースト評価]
電子写真画像形成装置(商品名:Color Laser Jet4700dn;HP社製)用の電子写真プロセスカートリッジの現像ローラとして、得られた再生弾性ローラを組み込んだ。この電子写真プロセスカートリッジを、温度15℃、湿度10%RHの環境に24時間放置した。その後、この電子写真プロセスカートリッジを、電子写真画像形成装置本体に装填した。温度15℃、湿度10%RHの環境において、画像上部に15mm×15mmのベタ黒が15mm間隔で横一列に、さらにその下部領域にハーフトーンが印刷される画像をゴースト評価用画像として出力した。
A:目視でまったく確認できない
B:わずかにゴーストが確認される
C:角まではっきりと見えるゴーストが確認される
D:さらに現像ローラピッチで何周にも亘ってゴーストが発生している。
ゴースト評価後、さらにベタ白画像を出力し、かぶりの程度(かぶり値)を以下の方法で測定した。かぶり値は、反射濃度計(商品名:TC−6DS/A:東京電色技術センター社製)を用いて、画像形成前の転写紙の反射濃度と、ベタ白画像の画像形成を行った後の転写紙の反射濃度を測定し、その差分を現像ローラのかぶり値とした。反射濃度の測定は、転写紙の画像印刷領域の全域をスキャンして反射濃度を測定し、最小値をその転写紙の反射濃度とした。
A:1.0より小さい
B:1.0以上かつ3.0より小さい
C:3.0以上かつ5.0より小さい
D:5.0以上。
固着層を形成した弾性ローラ(A−1)を再生処理を施すことなしに、そのまま現像ローラとして、実施例1の画像形成及び画像形成評価に供した。結果を表1に示す。
押圧ローラ(B−1)を設置しなかった以外は、実施例1と同様にして固着物を形成した弾性ローラ(A−1)を再生処理した。得られた再生弾性ローラの表面を、上記走査型電子顕微鏡を用いて同様にして観察した。その結果、固着物は確認できなかった。次に、この再生弾性ローラを実施例1の画像形成及び画像評価に供した。結果を表1に示す。
弾性ローラ:弾性層に充填剤として含有する石英粉末の配合量を、2質量部、20質量部とした以外は、実施例1の弾性ローラと同様にして、2種の弾性ローラ(A−2−1、A−2−2)を作製した。各弾性ローラのアスカーC硬度は、30度、70度であった。
直径が12mmとなるように弾性層の厚さを変更した以外は、実施例1の弾性ローラと同様にして弾性ローラ(A−3−1)を製造した。
A:固着物全体に亀裂が入り細かく分断されている。
B:固着物全体に亀裂が入り部分的に細かく分断されている。
押圧ローラの弾性ローラに対する押圧力(引き抜圧)を表4に示すように変化させた以外は、実施例1と同様にして30本の再生弾性ローラを製造した。30本の弾性ローラについて、押圧ローラを用いて押圧したことによる傷の発生の有無を目視にて観察した。また、総ての再生弾性ローラについて、実施例1と同様にして現像ローラとして用いて画像形成を行い、評価した。結果を表4に示す。
ブチルゴム100質量部に対して、粘着付与樹脂として加えるテルペンフェノール樹脂を、5質量部、10質量部、30質量部、50質量部とした。これ以外は、実施例1の粘着ローラと同様にして粘着ローラ(C−5−1、C−5−2、C−5−3、C−5−4)を製造した。これらの粘着ローラを用いた以外は、実施例1と同様にして30本の再生弾性ローラを製造した。30本の弾性ローラについて、表面の傷の発生の有無を目視にて観察した。また、総ての再生弾性ローラについて、実施例1と同様にして現像ローラとして用いて画像形成を行い、評価した。結果を表5に示す。尚、実施例1の粘着ローラを用いた場合についても、表中、実施例5−3として合わせて示す。
図4に示す再生弾性ローラの製造装置において、粘着ローラ30を弾性ローラ20から離間させ、押圧ローラ40のみを実施例1と同一の条件にて弾性ローラ20に押圧し、弾性ローラを60rpmで15秒間回転させた。次いで、弾性ローラ20から押圧ローラ40を離間させ、粘着ローラ30のみを実施例1と同一の条件となるよう弾性ローラに接触させ、弾性ローラを60rpmで15秒間回転させた。こうして得られた再生弾性ローラについて、実施例1と同様にして現像ローラとして用いて画像形成を行い、評価した。結果を表6に示す。
工程(1)に先立って、固着物が生じた弾性ローラを表7に示す温度に保持された恒温槽内に1時間放置した。粘着力が0.1N/cmの粘着ローラを用いた以外は実施例1と同様にして、恒温槽から取り出した弾性ローラを直ちに常温環境で再生弾性ローラを製造した。得られた再生弾性ローラを実施例1と同様にして現像ローラとして用いて画像形成を行い、評価した。結果を表7に示す。
粘着ローラとして、ゴム材料が非極性のシリコーンゴムである粘着ローラ(商品名:NU粘着シリコン;テクノロール株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして10本の再生弾性ローラを製造した。そして、10本目に製造された再生弾性ローラについて、実施例1と同様にして評価した。その結果、ゴースト及びかぶりは、いずれも評価「A」であった。
実施例8と同様に作製した粘着ローラを用いて、100本の再生弾性ローラを製造した。100本目に製造された再生弾性ローラについて、実施例1と同様にして評価した。その結果、ゴースト及びかぶりは、いずれも評価「B」であった。実施例1の粘着ローラを用いて製造した100本目の再生弾性ローラと比較すると、粘着ローラのゴム材料としてブチルゴムを用いた実施例1の方が、シリコーンゴムを用いた実施例9より、長期に亘って、高品位な再生現像ローラを製造できることが分った。
弾性ローラを表8に示すNCO当量になるようにポリウレタンプレポリマーとイソシアネートルとの使用量を変更した以外は、実施例1と同様にして弾性ローラ(A−10−1、A−10−2、A−10−3)を製造した。これらの弾性ローラについて実施例1と同様に固着物を形成した。これらの弾性ローラ及び実施例1の弾性ローラ(A−1)について、固着物を除去する処理を5回繰り返した。5回の再生処理を行った各再生弾性ローラについて、弾性層表面の傷の有無を目視で確認した。次いで、各再生弾性ローラを現像ローラとして用いて、実施例1と同条件にて画像形成を行い、評価した。結果を表8に示す。
弾性ローラーの表面層を調製する原料液中のウレタン樹脂粒子(C400透明;直径14μm;根上工業社製)の含有量を変化させ、表9に示すように表面粗さRaを変化させた弾性ローラ(A−11−1、A−11−2、A−11−3、A−11−4)を用いた。これらの弾性ローラを用いた以外は、実施例1と同様にして再生弾性ローラを製造し、現像ローラとして用いて画像形成を行い、評価した。結果を表9に示す。
円筒研磨機で研磨する時間を調整して、押圧ローラ表面の表面粗さRaを変化させ、表10に示す表面粗さRaの押圧ローラ(B−12−1、B−12−2、B−12−3)を作製した。これらの押圧ローラ及び実施例1の押圧ローラ(C−1)を用いて、実施例1と同様にして30本の再生弾性ローラを製造した。30本目の再生弾性ローラを現像ローラとして用いて、実施例1と同様にして画像形成を行い、評価し、表面の損傷を目視で確認た。結果を表10に示す。
弾性ローラ(A−13)の調製
下記の材料をオープンロールにて混合して未加硫ゴム組成物を得た。
エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル3元共重合体(商品名:エピクロマーCG102;ダイソー(株)社製):100質量部、
加工助剤としてのステアリン酸亜鉛:1質量部
加硫促進助剤として酸化亜鉛:5質量部
充填剤としてMTカーボンブラック(商品名:サーマックッスフローフォームN990;CANCAB社製):30質量部
加硫剤としてジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(商品名:ノクセラーTRA;大内振興化学工業(株)製):2質量部
次いで、ベント式ゴム押出機(直径50mmのベント式押出機 L/D=16;EM技研社製)を用いて上記未加硫ゴム組成物のチューブを押出成形した。次いで、当該チューブを加硫缶に入れ、加圧水蒸気で温度160℃、30分間一次加硫を行って、外径15mm、内径5.5mm、長さ250mmのゴムチューブを得た。
固形分70%で水酸基価90%のラクトン変性アクリルポリオール(商品名:プラクセルDC2009;ダイセル化学工業(株)社製):150質量部
メチルイソブチルケトン:500質量部
レベルング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH28PA;東レ・ダウシリコーン(株)社製):0.05質量部
導電性粒子として導電性酸化スズ粉体(商品名:SN−100P;石原産業(株)社製):30質量部
弾性粒子として非架橋アクリル粒子(商品名:M−200;松本油脂製薬(株)社製):30質量部。
上記分散液:370質量部
イソホロンジイソシアネートのシアヌレートタイプ(商品名:ベスタナートB1370;デグサ・ヒュルス社製):25質量部
・ヘキサメチレンジイソシアネートのシアヌレートタイプ(商品名:デュラネートTPA−B80E;旭化成工業(株)製):16質量部。
A:帯電スジについて、目視でまったく確認できない
B:わずかにスジが確認される
C:はっきりスジが確認される
D:さらに長手方向にスジが多数発生している。
その結果を表11に示す。
固着物を形成した帯電ローラを再生処理を施さない以外は、実施例13と同様にして画像形成を行い、画像形成評価を行った。結果を表13に示す。
押圧ローラを設置しない以外は、実施例13と同様にして再生処理を施し、画像形成を行い、評価を行った。結果を表11に示す。
20 弾性ローラ
30 粘着ローラ
40 押圧ローラ
21 弾性ローラの軸芯体
22 弾性ローラの弾性層
23 弾性ローラの樹脂層
31 粘着ローラの軸芯体
32 粘着ローラの弾性層
41 押圧ローラの軸芯体
42 押圧ローラの弾性層
50 シート部材
60 清掃ローラ
701 感光ドラム
702 帯電ローラ
703 露光
704 現像ローラ
705 現像剤
706 給紙ローラ
707 記録材
708 転写ローラ
709 定着ローラ
710 加圧ローラ
711 クリーニングブレード
712 容器
713 現像剤供給ローラ
714 現像剤貯槽
715 現像ブレード
Claims (6)
- 軸芯体、及び表面層としての弾性層を有する弾性ローラの表面に固着している現像剤由来の固着物を除去する工程を有する再生弾性ローラの製造方法であって、
前記工程は、
(1)該弾性ローラの表面の固着物に亀裂が生じるように、押圧ローラを該弾性ローラに押圧する工程(1)と、
(2)該工程(1)により亀裂を生じさせた固着物を粘着ローラを用いて該弾性ローラ表面から除去する工程(2)とを含むことを特徴とする再生弾性ローラの製造方法。 - 前記弾性ローラ、前記押圧ローラ及び前記粘着ローラの各々のアスカーC硬度をそれぞれHa、Hb、Hcとしたときに、Hc<Ha<Hbの関係にある請求項1記載の再生弾性ローラの製造方法。
- 前記工程(1)及び前記工程(2)に先立ち、該固着物を−10℃以上10℃以下の温度にする工程を更に有する請求項1又は2に記載の再生弾性ローラの製造方法。
- 請求項1から3のいずれかに記載の再生弾性ローラの製造方法により製造されたことを特徴とする再生弾性ローラ。
- 静電潜像が形成される感光体と、該感光体を帯電する帯電部材と、感光体上の静電潜像を現像する現像部材とを具備し、電子写真画像形成装置の本体に脱着可能な電子写真プロセスカートリッジにおいて、帯電部材及び現像部材の少なくとも一方が、請求項4に記載の再生弾性ローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
- 静電潜像が形成される感光体と、該感光体を帯電する帯電部材と、感光体上の静電潜像を現像する現像部材とを具備する電子写真画像形成装置において、該帯電部材及び該現像部材の少なくとも一方が、請求項4に記載の再生弾性ローラであることを特徴とする電子写真画像形成装置。
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