JP2008299100A - 弾性ローラの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸芯体外周面に環状塗工ヘッドを用いて液状材料を塗工した塗層を硬化させて弾性層を形成する弾性ローラの製造方法を繰り返して複数のローラを製造する方法において、軸芯体軸方向の相異なる2点の中心位置を測定しこの2点を結んだ直線を軸芯体中心軸としたとき、第一弾性ローラを製造するために1A)第一軸芯体中心軸位置を測定し、1B)第一軸芯体に塗層を形成し、1C)その硬化前に塗層の中心位置を測定し、工程1B後に第二弾性ローラを製造するために2A)第二軸芯体中心軸位置を測定し、2B)第二軸芯体中心軸位置と工程1Cで得た中心位置に基づいて第二軸芯体中心軸から半径25μmの範囲内に工程2Cで形成する塗層の中心位置が重なるようにヘッドの位置を調整し、2C)第二軸芯体に塗層を形成する。
【選択図】図4
Description
軸芯体の軸方向の相異なる2点の中心位置を測定し、該2点を結んだ直線を該軸芯体の中心軸としたとき、
第一の弾性ローラを製造するために、
1A)第一の軸芯体の中心軸の位置を測定する工程と、
1B)第一の軸芯体の外周面に環状塗工ヘッドを用いて液状材料を塗工して液状材料層を形成する工程と、
1C)工程1Bで形成した液状材料層が硬化する前に、液状材料層の中心位置を測定する工程と、
を有し、
工程1Bより後に、第二の弾性ローラを製造するために、
2A)第二の軸芯体の中心軸の位置を測定する工程と、
2B)第二の軸芯体の中心軸の位置と、工程1Cで求めた液状材料層の中心位置とに基づいて、第二の軸芯体の中心軸から半径25μmの範囲内に、工程2Cで形成する液状材料層の中心位置が重なるように、環状塗工ヘッドの位置を第二の軸芯体に対し相対的に調整する工程と、
2C)第二の軸芯体の外周面に環状塗工ヘッドを用いて液状材料を塗工して液状材料層を形成する工程と、
を有することを特徴とする弾性ローラの製造方法に関する。
弾性ローラを製造するにあたり、予め基準をどこにとっても良いが、基準に対する環状塗工ヘッド中心の水平面における相対的な位置座標(XY座標)を求めておく。例えば、軸芯体上保持軸あるいは軸芯体下保持軸を基準とし、環状塗工ヘッドの位置座標を接触式で求める方法や、環状塗工ヘッドに基準となるピンを立て、環状塗工ヘッドの位置座標を位置検出器によって非接触で求める方法などが挙げられる。
軸芯体101は、軸芯体上保持軸40および軸芯体下保持軸39によって上下軸方向に把持される。この時、軸芯体下保持軸39の上端は、環状塗工ヘッド38の中を通って環状塗工ヘッドより上方に位置している。位置検出器48によって、軸芯体下保持軸39の水平面における相対位置座標(XY座標)を測定する。
次に、上下軸方向に軸芯体101を把持した状態で、LMガイド34が下降する。この時、軸芯体の位置を位置検出器48によって測定する。軸芯体の軸方向の相異なる2点の中心位置、例えば、図3に示す101−1および101−2の二箇所の水平面における中心位置座標(XY座標)を位置検出器48−1および48−2によって測定する。この二箇所の水平面における中心位置座標を結んだ直線を軸芯体101の中心軸とする。
環状塗工ヘッド38から液状材料を吐出させながら、保持されている軸芯体101を垂直方向(軸芯体の中心軸方向)に上方へ移動させることで、軸芯体101の外周上に液状材料からなる円筒形状(ローラ形状)の層102が塗工される。
次の弾性ローラを製造するために、軸芯体を軸芯体上下保持軸に把持させ、軸芯体の中心軸の位置を求める。この工程は第一の弾性ローラの場合と同様に行うことができる。
図4に示すように、軸芯体の相異なる2点の中心座標が互いに水平方向で合致するように補正する工程を経ることで軸芯体中心軸の倒れを補正する。具体的には、工程2Aで求めた101−1の水平面における中心位置座標(XY座標)に、同様に求めた102−2の水平面における中心位置座標(XY座標)を一致させるように軸芯体位置補正XYステージ47により、軸芯体中心軸の倒れを補正する。
さらに、上記のように求められた軸芯体の中心軸に対する液状材料層中心の変位量を解消するために、環状塗工ヘッドの位置補正工程を経る。
環状塗工ヘッドから液状材料を吐出させ、保持されている軸芯体101を鉛直方向(軸芯体の中心軸方向)に上方へ移動させることで、軸芯体101の外周上に液状材料からなる円筒形状(ローラ形状)の層102が塗工される。そして、リングコート機から軸芯体を取り外すことで弾性ローラ(液状材料層は未硬化)が得られる。
・基準(この場合は軸芯体上保持軸)に対する環状塗工ヘッドの位置を予め測定する工程。
・軸芯体の相異なる2点それぞれの水平面における中心位置から中心軸を算出し決定する工程。
・軸芯体中心軸の倒れ補正工程。
・液状材料塗工後の液状材料層の水平面における中心位置の測定工程。
・液状材料層の水平面における中心位置座標(XY座標)を基にした環状塗工ヘッドの位置調整工程。
なお、液状材料層を硬化して得られた弾性層の層厚は0.5mm以上10.0mm以下の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、2.0mm以上6.0mm以下である。
弾性ローラとして好ましく使用できる振れは、弾性ローラを適用する装置のグレードや耐久性にもよるが、60μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましい。振れを上記範囲、特には30μm以下とすることにより、他部材に与える応力に偏りが生じてストレスが大きな部分の磨耗や劣化を早める原因となることを防止できる。また、電荷や現像剤の供給バランスがくずれることによる画像弊害、特には濃度ムラなどが生じる原因となることを防止できる。
降伏応力が20Pa以上600Pa以下である非ニュートン性液状材料を液状材料として用いることが、塗工厚みを100μm以上とした場合でも寸法精度の良好な塗膜形成物が得られるため、好ましい。
降伏応力が600Pa以下の場合には、塗工時における材料のレベリング作用効果が優れ、塗工後の表面にスジが発生したり凹凸ができたりすることを防止することが容易である。20Pa以上の場合には、重力に対して優れた降伏応力が得られ塗膜形成後の形状を保持することが容易で、加熱硬化後の弾性ロールの塗工厚みに対する外径寸法差が大きくなることを防止することが容易である。
次に、軸芯体の外周面に形成された未硬化の塗布液(液状材料層102)は、硬化され弾性層となり、弾性ローラが製造される。この際、円筒形状(ローラ形状)の未硬化の塗布液は、粘着性を有しているため、熱処理する方法としては非接触の熱処理方法で行うことが好ましい。
本発明により得られる弾性ローラは現像ローラとして使用することができる。その一例の概略図を図6に示す。図6(a)はこの現像ローラの長手方向に平行な断面を表したものであり、図6(b)は長手方向に垂直な断面を表したものである。
本発明によって得られる弾性ローラを現像ローラとして搭載することのできる電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置の一例を図7に模式図として示した。この図7により以下説明する。
電子写真プロセスカートリッジに、各例において作成したローラを各色それぞれについて現像ローラもしくは帯電ローラとして組み込んだ。このカートリッジは像担持体である感光体を一様に帯電させ、感光体への選択的な露光により潜像を形成し、潜像を現像剤であるトナーで顕在化し、トナー画像を記録媒体に転写し、転写後の感光体上の残トナーをクリーニングする各手段が一体化されたものである。その仕様は、公称寿命6000枚、A4サイズ、5%印字率、hp社製、商品名:プリントカートリッジ黒・プリントカートリッジシアン・プリントカートリッジマゼンタ・プリントカートリッジイエローである。
A:目視にて全画像において良好な場合。
B:ベタ、ハーフトーンにて濃度ムラが若干確認されるが、実用上問題ない場合。
C:全画像において濃度ムラが確認された場合。
振れの値は次のようにして求めることができる。図10に示すように、基準となる定盤201上に垂直に取り付けられた軸芯体支持部材202に、弾性ローラの軸芯体101の露出部分を把持させ、把持部分を支点としてローラを8rpmで回転させる。このときのローラの弾性層102と定盤間の距離の変動を、軸芯体と垂直に配置した非接触位置検出器(キーエンス社製。商品名:LS−5000)で測定する。弾性層と定盤間の距離の最大値と最小値の差を値として求める。弾性層の軸方向に1cmピッチで弾性層と定盤間の距離の最大値と最小値の差を求め、その差の値の中で最大の値を弾性層の振れの値とする。
粘弾性測定装置による液状材料の降伏応力測定法を以下に記す。
ローラの側面から垂直に鋭利な刃物を弾性層に投入して軸心体まで到達させて、断面観察できるような試料とする。図11(a)は弾性ローラにおける試料の採取位置を示した模式図である。図11(b)は採取した試料の切断面を模式的に示した図である。
弾性ローラを製造するにあたり、軸芯体としては外径6mmの丸棒状鉄製軸芯体にニッケルメッキを施し、さらに厚み約1μmのプライマーDY35−051(商品名:東レダウコーニング社製)を塗布後、温度150℃で30分間焼き付けしたものを用いた。
液状の付加反応架橋型分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=10万):80質量部。
カーボンブラック(電気化学工業製、商品名:デンカブラック粉状):7質量部。
シリカ(日本アエロジル製、商品名:AEROSIL50):13質量部。
図1に示した構成を有する、環状塗工ヘッドを有する縦型リングコート機を用いた。弾性ローラを製造するにあたり、軸芯体上保持軸40の絶対位置座標を基準とした環状塗工ヘッド38の水平面における中心位置座標(XY座標)を求めた。まず、軸芯体上保持軸40の水平面における絶対位置座標(XY座標)を位置検出器48により測定する。その後、軸芯体上保持軸40を環状塗工ヘッド38の上部に立てられているピンとの距離を測定できる位置に固定した。その後、非接触式LED位置検出器48(キーエンス社製、商品名:LS−7000)により軸芯体上保持軸とピンとの間隔を計測した。そして、図2に示すW1、W2、W1’およびW2’が、W1=W2、W1’=W2’となるように環状塗工ヘッド位置補正XYステージ46を調整した。これにより、軸芯体上保持軸を基準とした環状塗工ヘッドの水平面における中心位置座標(XY座標)を相対的に求めた。
軸芯体下保持軸39の上端を、環状塗工ヘッド38の中を通って環状塗工ヘッドより上に位置させた。この状態で、軸芯体下保持軸39にセットされた長さ280mm、外径6mmの鉄製軸芯体を、軸芯体上保持軸40を下降させることで、上下軸方向に把持した。その後、LMガイドで把持した軸芯体を下降させた。このときに、位置検出器48で、軸芯体上保持軸側の軸芯体端部からの長手方向距離14mmと266mmの2箇所それぞれの水平面における中心位置座標(XY座標)を検出した。なお、これら2箇所の間隔は軸芯体全長の90%である。これら2点の中心位置座標を結んだ直線を軸芯体の中心軸とした。
ポリウレタンポリオールプレポリマー「タケラックTE5060」(商品名、三井武田ケミカル株式会社製)100質量部。
イソシアネート「コロネート2521」(商品名、日本ポリウレタン株式会社製)77質量部。
カーボンブラック「MA100」(商品名、三菱化学株式会社製)24質量部。
作成した現像ローラNo.1(弾性層の振れ25μm)を現像ローラとして前記電子写真プロセスカートリッジに組み込み、画像出力して、評価した。結果を表2に示す。
軸芯体の中心軸位置算出のための軸芯体の相異なる2点の水平面における中心位置座標(XY座標)測定の際、測定個所を軸芯体上保持軸側の軸芯体端部からの距離70mmと210mm(2箇所の間隔は軸芯体全長の50%)の2箇所で行った。これ以外は実施例1と同様にして、弾性ローラを2本目以降の1000本を作製した。
軸芯体中心軸の水平面における中心位置座標(XY座標)と液状材料層の水平面における中心位置座標(XY座標)の距離を15μmとした以外は実施例1と同様にして、弾性ローラを1000本同様に作製した。
軸芯体中心軸の水平面における中心位置と液状材料層の水平面における中心位置の距離を25μmとした。それ以外は実施例1と同様にして、弾性ローラを1000本同様に作製した。
環状塗工ヘッド38の位置補正工程を行わず未硬化のローラを5本製造した。環状塗工ヘッド38の位置補正量を、前記5本の未硬化のローラの液状材料層の中心位置の平均を用いて算出した。その後、環状塗工ヘッド38の位置補正量を元に6本目以降の5本の未硬化のローラを製造した。これ以降、環状塗工ヘッド38の位置補正工程を5本ごとに行った。上記工程を繰り返し、6本目以降の弾性ローラを1000本作製した。
軸芯体の相異なる2点の中心位置座標(XY座標)が互いに水平方向で合致するようにする工程(軸芯体の倒れ補正)を行わなかった。それ以外は実施例1と同様にして、弾性ローラを1000本同様に作製した。
環状塗工ヘッド38の位置補正を行わず未硬化のローラを100本製造した。その後、101本目のローラを製造するために用いる環状塗工ヘッド38の位置補正量をそれまでの100本の液状材料層の水平面における中心位置座標(XY座標)の平均を用いて算出し、101本目のローラを製造した。102本目は2本目から101本目までの100本の液状材料層の水平面における中心位置座標(XY座標)の平均から算出するように、1本ずつ移動平均して位置補正量を決定した。これ以外は実施例1と同様にして、弾性ローラを101本目以降の1000本を作製した。
環状塗工ヘッドの内側に開口した環状スリットから、シリコーンゴム材料を2.98ml/secで吐出し、軸芯体の外周上に層厚2.0mmのシリコーン層を有する弾性ローラを得たこと以外は実施例1と同様にして、弾性ローラを1000本同様に作製した。
液状の付加反応架橋型分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=10万):80質量部。
カーボンブラック(電気化学工業製、商品名:デンカブラック粉状):5質量部。
石英(Pennsilvania Glass Sand製:商品名:Min−Usil):15質量部。
液状の付加反応分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=10万):60質量部。
液状の付加反応分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=50万):30質量部。
カーボンブラック(三菱化学製、商品名:MA11):5質量部。
シリカ(日本アエロジル製、商品名:AEROSIL380):5質量部。
液状の付加反応架橋型分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=10万):75質量部。
カーボンブラック(電気化学工業製、商品名:デンカブラック粉状):5質量部。
シリカ(日本シリカ工業製、商品名:Nipsil SS50):7質量部。
石英(Pennsilvania Glass Sand製、商品名:Min−Usil):13質量部。
液状の付加反応架橋型分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=50万):60質量部。
カーボンブラック(ケッチェンインターナショナル製、商品名:ケッチェンEC):20質量部。
シリカ(日本アエロジル製、商品名:AEROSIL380):20質量部。
実施例1と同様に弾性ローラを1本目の弾性ローラから数えて1000本作製した。この弾性ローラ1000本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下が100%で、振れ20μm以下が72.3%であった。1本目のローラであっても振れは良かった。さらに2本目以降は軸芯体の中心軸に沿った塗工を行えた。また、軸芯体中心軸の水平面における中心位置と液状材料層の水平面における中心位置の距離が小さかった。また軸芯体中心軸と振れ測定機におけるローラの回転軸とのずれが小さかった。そのため、繰返し再現性も良く、安定して弾性ローラを製造できた。
軸芯体の中心軸を垂直にする工程を行わなかったことと、軸芯体中心軸と液状材料層の中心位置の距離を30μmとした以外は実施例1と同様にして、弾性ローラを1000本同様に作製した。
以下の工程を行わなかった以外は、実施例1と同様にして弾性ローラを1000本作製した。
・軸芯体の中心軸算出のための軸芯体の測定工程。
・軸芯体の中心軸を鉛直方向に沿うようにする工程。
・液状材料層の中心位置算出のための測定工程。及び
・環状塗工ヘッドの位置補正工程。
5 非磁性一成分トナー
6 現像容器
7 トナー供給ローラ
8 現像ブレード
10a〜d 画像形成ユニット
11 感光体
12 帯電装置(帯電ローラ)
13 画像露光装置からの書き込みビーム
14 現像装置
15 クリーニング装置
16 画像転写装置(転写ローラ)
17 転写搬送ベルト
18 駆動ローラ
19 テンションローラ
20 従動ローラ
21 吸着ローラ
22 供給ローラ
23 剥離装置
24 定着装置
25 転写材
26 バイアス電源(画像転写装置(転写ローラ)16用)
27 バイアス電源(吸着ローラ21用)
31 架台
32 コラム
33 ボールネジ
34 LMガイド
35 サーボモータ
36 プーリ
37 ブラケット
38 塗工ヘッド
39 軸芯体下保持軸
40 軸芯体上保持軸
41 供給口
42 配管
43 材料供給弁
44 リニアガイド
45 環状塗工ヘッド固定テーブル
46 環状塗工ヘッド位置補正XYステージ
47 軸芯体位置補正XYステージ
48 位置検出器
48−1 X方向位置検出器
48−2 Y方向位置検出器
49 ピン
50 プランジャー
51 電磁石
52 切欠き形状を有する電磁石ヨーク
101 軸芯体
102 弾性層
103 表面層
201 定盤
202 軸芯体支持部材
1101、1102、1103 弾性層厚さ測定個所
Claims (5)
- 軸芯体の外周面に環状塗工ヘッドを用いて液状材料を塗工して液状材料層を形成する工程と該液状材料層を硬化させて弾性層を形成する硬化工程とを有する弾性ローラの製造方法を繰り返すことにより複数の弾性ローラを製造する弾性ローラの製造方法であって、
軸芯体の軸方向の相異なる2点の中心位置を測定し、該2点を結んだ直線を該軸芯体の中心軸としたとき、
第一の弾性ローラを製造するために、
1A)第一の軸芯体の中心軸の位置を測定する工程と、
1B)第一の軸芯体の外周面に環状塗工ヘッドを用いて液状材料を塗工して液状材料層を形成する工程と、
1C)工程1Bで形成した液状材料層が硬化する前に、液状材料層の中心位置を測定する工程と、
を有し、
工程1Bより後に、第二の弾性ローラを製造するために、
2A)第二の軸芯体の中心軸の位置を測定する工程と、
2B)第二の軸芯体の中心軸の位置と、工程1Cで求めた液状材料層の中心位置とに基づいて、第二の軸芯体の中心軸から半径25μmの範囲内に、工程2Cで形成する液状材料層の中心位置が重なるように、環状塗工ヘッドの位置を第二の軸芯体に対し相対的に調整する工程と、
2C)第二の軸芯体の外周面に環状塗工ヘッドを用いて液状材料を塗工して液状材料層を形成する工程と、
を有することを特徴とする弾性ローラの製造方法。 - 複数の第一の弾性ローラを製造するために工程1A、1Bおよび1Cを複数回繰り返し、
工程2Bにおいて、工程1Cで求めた液状材料層の中心位置として、複数回の工程1Cで求めた液状材料層の中心位置の平均値を用いる請求項1に記載の方法。 - 前記軸芯体の軸方向の相異なる2点が、該軸芯体全長の50%以上の間隔を持つ請求項1または2に記載の方法。
- 工程2Aの後、工程2Bの前に、
第二の軸芯体の相異なる2点の中心位置座標が互いに水平方向で合致するように第二の軸芯体の位置を調整する工程を有する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記液状材料の降伏応力が20Pa以上600Pa以下であり、前記弾性層の層厚が0.5mm以上10.0mm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の弾性ローラの製造方法。
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