JP4827322B2

JP4827322B2 - Method for manufacturing roller for image forming apparatus

Info

Publication number: JP4827322B2
Application number: JP2001169562A
Authority: JP
Inventors: 隆太田中
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-06-05
Also published as: JP2002364633A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置用ローラの製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、擬紡錘型弾性体層を有し、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などして用いられる画像形成装置用ローラを、通常の円柱型ローラの製造に用いられる端縁部垂直型の平形砥石を用いて効率よく製造する工業的に有利な方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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部品の部材として、高分子部材が注目されており、そして、一般に帯電ローラ、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などの弾性を有するローラの形態で用いられている。弾性ローラによる帯電や転写などのプロセスでは、この高分子部材は、従来のコロトロン帯電器などと比較し、より低い電源電圧で必要な画像形成体帯電電位やトナー転写量が得られるなどの利点がある。
これらの目的に使用される高分子部材には、通常ゴム又はポリウレタンなどの高分子エラストマーやフォームが用いられ、そして、これらには、低硬度であって、画像形成体や転写材などを汚染することがなく、かつ１０⁴〜１０¹⁰Ωという中抵抗領域で所定の抵抗値を有することが求められる場合が多い。
【０００３】
図１は、電子写真方式による画像形成装置の一例を示す概要図であって、トナー供給ローラ（トナー供給用部材）３と潜電潜像を保持した画像形成体（静電潜像担持体）１との間に現像ローラ２がその外周面を画像形成体１の表面に当接又は近接させた状態で配設され、かつ画像形成体１に紙などの転写材８を介して、転写ローラ５を当接させた構造を示している。トナー供給ローラ３、現像ローラ２及び画像形成体１を矢印方向に回転させることにより、トナーがトナー供給ローラ３により、現像ローラ２の表面に供給され、層規制ブレード４によって均一な薄層に整えられたのち、画像形成体１上の潜像に付着し、該潜像が可視化される。そして画像形成体１と転写ローラ５との間に電界を発生させることにより、画像形成体１上のトナー画像を転写材８に転写させる。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により、転写後に画像形成体１表面に残留するトナーが除去される。なお、７は帯電ローラである。
これらの各ローラは、通常対象部材に圧接して使用することが多く、この圧接する手段としては、一般に、該ローラの両端軸部をばねなどで対象物の方向に押圧する方法がとられている。しかしながら、このような圧接方法によると、ローラが円柱状である場合、対象物への圧接力が、該ローラの両端近傍部分と中央部分とで異なり、中央部分に比して両端部分が大きくなる。そして、該ローラが弾性材料で形成されているため、例えば転写ローラにおいては、ニップ幅（転写材の走行方向にみた長さ）も、両端部分が中央部分に比して２〜４倍程度大きくなりやすい。
【０００４】
したがって、このような状態で各ローラが作動すると、該ローラにおける圧接力やニップ幅が均一でないため、画像不良が発生するおそれがある。例えば、転写ローラの場合、転写材の中央部分ではニップ幅が少なく、その結果、転写材が十分に転写電界にさらされないので、これによる転写不良が発生するおそれがあり、また、転写圧が過大であると、文字画像に中抜けが発生することがある。
そこで、このような問題を解決するために、中央部を両端部に比して５％未満の範囲で大きくしてなるクラウン型の転写ローラが提案されている（特開平４−２２９８０号公報）。しかしながら、このような形状のものを、砥石による弾性素材の研削加工により製造する場合、円柱型ローラの製造に通常用いられている端縁部垂直型の平形砥石を用いることができず、端縁部Ｒ型の平形砥石が用いられるため、同じ製造ラインで円柱型ローラとクラウン型ローラを製造する場合、その都度砥石を取替えなければならず、作業がやっかいである。また、別ラインで製造する場合、新たな製造ラインを設けなければならず、製造コストが高くつくのを免れない。
【０００５】
図２は、端縁部垂直型の平形砥石を用い、弾性素材を研削加工して、擬紡錘型ローラを製造する手順の一例を示す側面説明図である。このローラは、回転中心軸１１の外周に擬紡錘型弾性体層１２が設けられており、そして該擬紡錘型弾性体層１２は、中央の円柱部１３と、その両端にそれぞれ接続する同一形状のテーパ状円錐台部１４，１４′と、円錐台部１４，１４′の両端にそれぞれ接続し、該中央の円柱部１３よりも径の小さな同一形状の円柱部１５，１５′とが一体化した構造を有している。本図で示すように、まず端縁部垂直型の平形砥石１６により、円柱部１５を研削加工したのち、砥石１６を（ａ）から（ｂ）へ移動させて、円錐台部１４を研削加工する。次いで砥石１６を（ｂ）から（ｃ）へ移動させて中央円柱部１３を研削加工したのち、砥石１６を（ｃ）から（ｄ）へ移動させ、円錐台部１４′を研削加工し、最後に円柱部１５′を研削加工する。なお、砥石１６のＰ部は被削材の弾性素材との接触部であり、この部分で研削加工が行われる。
上記の研削加工は、被削材の弾性素材を固定し、砥石を図２に示すｘ軸方向とｙ軸方向に移動させる方法であるが、これとは逆に、砥石を固定させ、被削材の弾性素材を回転軸方向に移動させて、研削加工することができる。
これらの研削加工は、砥石を高速回転させると共に、被削材を低速回転させながら、砥石又は被削材を、該被削材の回転軸方向に移動させることにより行われる。
しかしながら、このような研削加工においては、円錐台部１４及び円錐台部１４’に螺旋状の縞模様や、変色等が発生し易く、外観上問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、外観が良好で、ローラ全体にわたって、対象物に対する均一な圧接力とニップ幅が得られ、良好な画像を与える画像形成装置用ローラを、円柱型ローラの製造に通常用いられる端縁部垂直型の平形砥石を用い、効率よく製造する工業的に有利な方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、端縁部垂直型の平形砥石のトラバース速度の仕上げ研削時の取り代を適正化することにより、擬紡錘型弾性体層を有するローラを容易に製造しうることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、端縁部垂直型の平形砥石を用い、トラバース研磨機により弾性素材を研削加工し、回転中心軸の外周に擬紡錘型弾性体層を有するローラを製造する方法であって、研削取り代をａ（ｍｍ）、平型砥石をトラバースする速度をｂ（ｍｍ／分）としたときに、1.７≦ａ≦4.０かつ５００≦ｂ≦９００の条件で研削することを特徴とする画像形成装置用ローラの製造方法を提供するものである。また、本発明はこの製造方法によって製造したローラを具備する画像形成装置をも提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置用ローラの製造方法は、平形砥石を用い、弾性素材を研削加工することにより、回転中心軸の外周に擬紡錘型弾性体層を有するローラ（以下、擬紡錘型ローラと称することがある。）を製造する方法であって、図２にしめした方法において、研削取り代をａ（ｍｍ）、平型砥石をトラバースする速度をｂ（ｍｍ／分）としたときに、1.７≦ａ≦4.０かつ５００≦ｂ≦９００の条件で研削を行なうものである。取り代が1.７ｍｍ未満では、円錐台部に螺旋状の縞模様が発生し、外観上問題がある（図２に１４’で示す部分）。取り代が4.０ｍｍを超えると、研削による削り屑が多くなるため産業廃棄物が多くなる。また、砥石のトラバース速度が５００ｍｍ／分未満であると、研削に長時間を要することとなるため、ローラのコストが高くなり、砥石のトラバース速度が９００ｍｍ／分を超えると、ローラ全体にわたり、螺旋状の縞模様が発生し、外観上問題がある。
本発明の方法で製造するローラは、中央部と端部とで外径に差があるので、ｙ軸方向の砥石の移動量は、トラバース速度や取り代に基づいた研削プログラムにより調整する。
図３は、本発明の方法で得られる画像形成装置用ローラの一例の側面図であっる。各部の詳細については、図２において説明したものと同様であるので省略する。上記ローラにおいて、中央円柱部１２の外径は、両端円柱部１５，１５′の外径に対し、好ましくは０．１〜５％、より好ましくは０．３〜３％、特に好ましくは０．５〜２％の範囲で大きいのが、性能の面から望ましい。
【０００９】
また、該ローラの中央円柱部１３と両円錐台部１４，１４′と両端円柱部１５，１５′の長さの比は、好ましくは１：１．５〜５．０：０．８〜３．０の範囲にあるのが性能の面から望ましい。
このような形状の擬紡錘型ローラは、前記のクラウン型ローラと同様に、対象物に対する均一な圧接力とニップ幅が得られ、画像形成装置用ローラ、具体的には帯電ローラ、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などとして用いられ、良好な画像を与えることができる。
【００１０】
本発明の擬紡錘型ローラは、上記の各ローラの中で、転写ローラとして適用するのが、特に有利である。また、本発明ローラを、上記の各ローラに適用する場合、弾性体層としては、通常導電性弾性体層が用いられる。
本発明の方法においては、前記の擬紡錘型ローラは、弾性素材を端縁部垂直型の平形砥石を用いて、研削加工することにより、製造される。
上記端縁部垂直型の平形砥石は、通常の円柱型ローラの製造に用いられる砥石であって、例えばビトリファイド結合剤を用いた通常砥石では、ＪＩＳで定められている形状が平形（又は１号）を有し、かつ端縁部がＡ形を有するものである。ちなみに、クラウン型ローラの製造に用いられる端縁部Ｒ型の平形砥石は、ＪＩＳで定められている形状が平形（又は１号）を有し、かつ端縁部がＦ形を有するものである。
【００１１】
上記弾性体層の材料としては特に制限はなく、画像形成装置用ローラとして公知のものの中から、適宜選択して用いることができる。このようなものとしては、例えばポリウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴムなどのエラストマー及びこれらのフォーム体を挙げることができる。
これらの中でポリウレタンフォームが好ましく、また、導電性弾性体層が求められる場合には、導電性ポリウレタンフォームが好ましく用いられる。このようなポリウレタンフォームは、例えばポリウレタン成形材料を、不活性ガスと機械的撹拌の併用により発砲硬化させることにより、作製することができる。
【００１２】
この方法においては、ポリウレタン成形材料として、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分と、所望により用いられる導電性付与剤、整泡剤及びウレタン反応触媒などを含むものが用いられる。
前記ポリウレタン成形材料に用いられるポリオール成分としては、例えば水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグリコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質としてエレチンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加重合したもの、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、アクリロニトリルやスチレンなどで変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミン付加したポリオール、アジピン酸等の酸成分とエチレングリコール等のグリコール成分を縮合して得られるポリエステルポリオール、ε−カプロラクタムを開環重合して得られるポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのトリオール類やそれらの誘導体が挙げられる。
【００１３】
これらのポリオール成分の中で、ポリエーテルポリオールが好ましく、特にアルキレンオキサイドの付加重合により得られたポリエーテルポリオール及びポリテトラメチレンエーテルグリコールが、不活性ガスの導入と機械的撹拌の併用によって発砲硬化させた場合にセル径が安定するので、好適である。上記のアルキレンオキサイドの付加重合により得られたポリエーテルポリオールとしては、例えば水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどを出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを好ましく挙げることができる。これらのポリオール成分は単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１４】
ポリウレタン成形材料に用いられるポリイソシアネート成分としては、例えばジフェニルメタンジイソシアネートやトリレンジイソシアネートなどの各種芳香族ポリイソシアネート化合物又はそれらの誘導体、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの各種脂肪族ポリイソシアネート化合物又はそれらの誘導体、イソホロンジイソシアネートなどの脂環族ポリイソシアネート化合物又はそれらの誘導体などが挙げられる。これらのポリイソシアネート化合物の中で、各種芳香族ポリイソシアネート化合物及びそれらの誘導体が、不活性ガスの導入と機械的撹拌の併用によって発泡硬化させた場合にセル径が安定するので、特に好ましい。またいずれのポリイソシアネート化合物も誘導体として用いることができ、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物などが用いられるが、ウレタン変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物が特に好ましい。これらのポリイソシアネート成分は単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
前記ポリオール成分とポリイソシアネート成分は、ＮＣＯ基／ＯＨ基モル比が、０．９〜１．５、好ましくは１．０〜１．２の範囲になるような割合で用いるのが有利である。
【００１５】
また、この導電性付与剤としては、カーボン導電剤やイオン導電剤などを用いることができる。カーボン導電剤としては、例えばケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのガスブラック、インクブラックを含むオイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ランプブラックなどが挙げられる。イオン導電剤としては、例えば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などのドデシ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などのオクタ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などの過塩素酸塩、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、スルホン酸塩などのアンモニウム塩：リチウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属又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、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。これらの中で、特にアルキル硫酸の第四級アンモニウム塩及び多塩基カルボン酸の第四級アンモニウム塩が、連続通電時の抵抗上昇が小さいので好適である。
【００１６】
これらの導電剤は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は特に制限はなく、各種状況に応じて適宜選定されるが、通常、ポリウレタンフォームを構成する高分子材料１００質量部に対し、０．１〜４０質量部、好ましくは０．３〜２０質量部の割合で配合される。
さらに整泡剤としては、例えばポリジメチルシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物からなるシリコーン系界面活性剤が、不活性ガスの導入と機械的撹拌の併用によって発砲硬化させた場合に、セル径が安定するので好適である。上記ポリジメチルシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物の分子構造は、通常分子量３５０〜１５，０００程度のポリジメチルシロキサン部分と分子量２００〜９，０００程度のポリオキシアルキレン部分からなり、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、またその末端がエチレンオキサイドであるものが好ましい。さらに、このシリコーン系界面活性剤と共に、カチオン性、アニオン性、両性等のイオン性界面活性剤や各種ポリエーテルやポリエステル等のノニオン性界面活性剤を併用してもよい。
【００１７】
このシリコーン系界面活性剤の配合量は、一般にポリオール成分１００質量部当たり、０．１〜１０質量部の範囲が好ましく、特に０．５〜５質量部の範囲が好ましい。
一方、ウレタン反応触媒としては、例えばモノアミン類、ジアミン類、トリアミン類、環状アミン類、アルコールアミン類、エーテルアミン類、有機金属化合物などの公知の触媒を単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中で不活性ガスの導入と機械的撹拌の併用によって発泡硬化させた場合に、セル径が安定する点から、特にスタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸塩等の有機金属化合物が好ましい。
【００１８】
ポリウレタンフォームの製造方法としては、例えば、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分及び所望により導電性付与剤、整泡剤、ウレタン反応触媒などを含むポリウレタン成形材料を、機械的撹拌しながら不活性ガスを導入して気泡を混入させ、このものを所定のモールド等に注型するか又はブロック状に自由に発泡させた後、加熱硬化させる方法、あるいはポリオール成分をあらかじめイソシアネート化しておき、エチレングリコールや１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなどの鎖延長剤を用いて、上記と同様に発泡硬化させるプレポリマー法を用いることができる。
本発明の方法において用いられる弾性素材の回転中心軸としては、例えばＡＢＳ、ＰＯＭ、ポリカーボネート、ナイロンなどのプラスチックや、硫黄快削鋼などの鋼材に亜鉛などのメッキを施した金属部材、アルミニウム、ステンレス鋼、マグネシウム合金などの金属部材が挙げられるが、導電性擬紡錘型ローラを製造する場合には、回転中心軸としては金属部材が好ましく用いられる。
【００１９】
この金属部材と前記ポリウレタンフォームの接合方法については特に制限はないが、金属部材をあらかじめ金型内部に配設しておきポリウレタン成形材料を注型硬化する方法や、ポリウレタンフォームを所定の形状に成形した後接着する方法などを用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて金属部材とポリウレタンフォームの間に接着層を設けることができ、この接着層としては、導電性塗料からなる接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。
このようにして得られた弾性素材を、端縁部垂直型の平形砥石を用い、前述のように擬紡錘型に研削加工することにより、本発明の画像形成装置用ロールが得られる。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
製造例１（被削材用弾性素材の作製）
グリセリンにプロピレンオキシドとエチレンオキシドをランダムに付加し、オキシエチレン単位の含有量が１６質量％、官能基数が実質上３、重量平均分子量５０００、ＯＨ価３４ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオールを製造した。
このポリエーテルポリオール６０質量部、重量平均分子量２０００でＯＨ価が５６ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール４０質量部、ジフェニルメタンジイソシアネートとウレタン変性ジフェニルメタンジイソシアネ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ネートの混合物でイソシアネート基含有率２６．３質量％の混合イソシアネート成分１５質量部、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ＯＨ価３２ｍｇＫＯＨ／ｇであるシリコーン系整泡剤４質量部、エチル硫酸ラウロイルイミノプロピルジメチルエチルアンモニウム１質量部、ジブチル錫ジラウレート０．００５質量部、黒色顔料をポリオールに分散させてなるＯＨ価５６ｍｇＫＯＨ／ｇの黒色着色料３質量部を、機械的撹拌により発砲させながら混合し、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金型に注型した後、１００℃で１０時間加熱硬化して、直径１９ｍｍで長さ２９０ｍｍのポリウレタンフォーム製弾性素材を作製した。フォーム部分の嵩密度は０．４０ｇ／ミリリットルで、アスカーＣ硬度３８°、平均セル径１００μｍ、最大セル径１６０μｍであった。
上記と全く同様にして、実質上同じ性状を有するポリウレタンフォーム製弾性素材を合計２０個作製した。
【００２１】
実施例及び比較例
製造例１で得られたポリウレタンフォーム製弾性素材２０個について、端縁部垂直型の平形砥石〔ｎｉｔｏｌｅｘ社製、商品名：ニューセラミック砥石ＮＸ８０Ｇ１１ＶＶ４Ａ〕を用い、研削加工して図３に示す形状を有し、中央円柱部の外径Ｂと、円柱部１５の外径Ａ及び円柱部１５′の外径Ｃとの差が０．２ｍｍのローラを作製した。中央円柱部の外径Ｂは１6.０ｍｍ、ポリウレタンフォームローラの長さは３２０ｍｍであった。
得られたポリウレタンフォームローラ２０個について、外観を観察し、下記の評価基準で評価した。結果を表１に示す。
◎：全く問題なし。
○：蛍光灯下において螺旋状の縞模様が僅かに確認できるレベル
△：蛍光灯下において螺旋状の縞模様が十分に確認できるレベル
×：螺旋状の縞模様がはっきりと確認できるレベル
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１において、符号＊を付したローラは、研削取り代とトラバース速度が本発明の範囲内のものであり、外観が良好であり、研削時間も短いものであるが、研削取り代及び／又はトラバース速度が本発明の範囲外であるものは、外観と研削時間の両方を満足するものではないことがわかる。
次に、研削取り代2.０ｍｍ、トラバース速度８００ｍｍ／分で製造したローラを、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。なお、転写ローラの両端には、直径６ｍｍの芯金が突出しており、該突出部はばねによる両端各４．９Ｎの押圧力によって画像形成体に押圧されている。この転写ローラの両端のニップ幅は２．０ｍｍ、中央のニップ幅は２．０ｍｍであった。また、温度、湿度がそれぞれ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ところ良好な画像が得られた。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、擬紡錘型弾性層を有し、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などして用いられる画像形成装置用ローラを、通常の円柱型ローラの製造に用いられる端縁部垂直型の平形砥石を用いて効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真方式による画像形成装置の一例を示す概要図である。
【図２】端縁部垂直型の平形砥石を用い、弾性素材を研削加工して、擬紡錘型ローラを製造する手順の一例を示す側面説明図である。
【図３】本発明の方法で得られる画像形成装置用ローラの一例の側面図である。
【符号の説明】
１画像形成体
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転写材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a roller for an image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to an image forming apparatus roller having a pseudo-spindle type elastic body layer and used as a charging roller, a developing roller, a transfer roller, a toner supply roller, a cleaning roller, etc. The present invention relates to an industrially advantageous method for producing efficiently using a flat grindstone of a vertical edge portion used in the production of the above.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the advancement of electrophotographic technology, image forming apparatuses such as dry electrophotographic apparatuses include polymer members as parts for parts used for charging, development, transfer, toner supply, cleaning, etc. In general, it is used in the form of a roller having elasticity such as a charging roller, a developing roller, a transfer roller, a toner supply roller, and a cleaning roller. In processes such as charging and transfer with an elastic roller, this polymer member has advantages such as obtaining the required charge potential of the image forming body and the amount of toner transfer with a lower power supply voltage compared to conventional corotron chargers. is there.
The polymer member used for these purposes is usually a polymer elastomer or foam such as rubber or polyurethane, and these are low in hardness and contaminate the image forming body or transfer material. In many cases, it is required to have a predetermined resistance value in a medium resistance region of 10 ⁴ to 10 ¹⁰ Ω.
[0003]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an electrophotographic image forming apparatus, which is a toner supply roller (toner supply member) 3 and an image forming body (electrostatic latent image carrier) holding a latent electrostatic latent image. The developing roller 2 is disposed between the image forming body 1 and the outer peripheral surface thereof in contact with or close to the surface of the image forming body 1, and the image forming body 1 is transferred to the image forming body 1 via a transfer material 8 such as paper. 5 shows a structure in which 5 is abutted. By rotating the toner supply roller 3, the developing roller 2, and the image forming body 1 in the direction of the arrow, the toner is supplied to the surface of the developing roller 2 by the toner supply roller 3, and a uniform thin layer is prepared by the layer regulating blade 4. After that, it adheres to the latent image on the image forming body 1 and the latent image is visualized. Then, by generating an electric field between the image forming body 1 and the transfer roller 5, the toner image on the image forming body 1 is transferred to the transfer material 8. A cleaning roller 6 removes toner remaining on the surface of the image forming body 1 after the transfer. Reference numeral 7 denotes a charging roller.
Each of these rollers is usually used in pressure contact with the target member. As a means for the pressure contact, generally, a method of pressing both end shaft portions of the roller in the direction of the target with a spring or the like is employed. Yes. However, according to such a pressure contact method, when the roller has a cylindrical shape, the pressure contact force to the object is different between the vicinity of both ends of the roller and the center portion, and both end portions are larger than the center portion. . Since the roller is formed of an elastic material, for example, in the transfer roller, the nip width (length in the running direction of the transfer material) is also about 2 to 4 times larger at both end portions than the center portion. Prone.
[0004]
Therefore, when each roller is operated in such a state, the press contact force and the nip width in the roller are not uniform, which may cause an image defect. For example, in the case of a transfer roller, the nip width is small at the central portion of the transfer material, and as a result, the transfer material is not sufficiently exposed to the transfer electric field, which may cause transfer failure and excessive transfer pressure. If this is the case, a void may occur in the character image.
Therefore, in order to solve such a problem, a crown type transfer roller has been proposed in which the central portion is made larger than the both end portions by less than 5% (JP-A-4-22980). . However, when manufacturing such a shape by grinding an elastic material with a grindstone, the edge type vertical grindstone normally used in the manufacture of cylindrical rollers cannot be used. Since a part-R type flat grindstone is used, when producing a cylindrical roller and a crown-type roller on the same production line, the grindstone must be replaced each time, which is troublesome. Moreover, when manufacturing by another line, a new manufacturing line must be provided, and it cannot avoid being expensive.
[0005]
FIG. 2 is an explanatory side view illustrating an example of a procedure for manufacturing a pseudo-spindle type roller by grinding an elastic material using a vertical edge grindstone. This roller is provided with a quasi-spindle elastic body layer 12 on the outer periphery of the rotation center shaft 11, and the quasi-spindle elastic body layer 12 has a central cylindrical portion 13 and the same shape connected to both ends thereof. Are connected to both ends of the truncated

cone portions

14 and 14 ′, respectively, and

cylindrical portions

15 and 15 ′ having the same shape with a smaller diameter than the central cylindrical portion 13 are integrated. It has the structure. As shown in the figure, first, the cylindrical portion 15 is ground by a flat edge grindstone 16 having a vertical edge, and then the grindstone 16 is moved from (a) to (b) to grind the truncated cone portion 14. To do. Next, after moving the grindstone 16 from (b) to (c) and grinding the central cylindrical portion 13, the grindstone 16 is moved from (c) to (d), and the truncated cone portion 14 'is ground. The cylindrical portion 15 'is ground. In addition, P part of the grindstone 16 is a contact part with the elastic raw material of a workpiece, and grinding is performed in this part.
The above grinding process is a method of fixing the elastic material of the work material and moving the grindstone in the x-axis direction and the y-axis direction shown in FIG. The elastic material can be ground and moved in the direction of the rotation axis.
These grinding processes are performed by rotating the grindstone at a high speed and moving the grindstone or the work material in the direction of the rotation axis of the work material while rotating the work material at a low speed.
However, in such a grinding process, spiral fringe patterns, discoloration, and the like are likely to occur in the truncated cone part 14 and the truncated cone part 14 ', which causes a problem in appearance.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present invention provides a roller for an image forming apparatus, which has a good appearance, a uniform pressure contact force and a nip width with respect to an object over the entire roller, and gives a good image. An object of the present invention is to provide an industrially advantageous method of efficiently producing using a vertical edge grindstone generally used for production.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have made a pseudo spindle type elastic body by optimizing the machining allowance during the finish grinding of the traverse speed of a flat grindstone with a vertical edge. It has been found that a roller having a layer can be easily produced. The present invention has been completed based on such findings.
That is, the present invention is a method of manufacturing a roller having a pseudo-spindle type elastic body layer on the outer periphery of a rotation center shaft by grinding an elastic material with a traverse polishing machine using a flat grindstone with a vertical edge. Grinding under conditions of 1.7 ≦ a ≦ 4.0 and 500 ≦ b ≦ 900, where a (mm) is the grinding allowance and b (mm / min) is the traversing speed of the flat grinding wheel. An image forming apparatus roller manufacturing method is provided. The present invention also provides an image forming apparatus including a roller manufactured by this manufacturing method.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method for manufacturing a roller for an image forming apparatus according to the present invention uses a flat grindstone and grinds an elastic material, whereby a roller having a pseudo-spindle elastic body layer on the outer periphery of the rotation center axis (hereinafter referred to as a pseudo-spindle roller) 2) in the method shown in FIG. 2, when the grinding allowance is a (mm) and the traversing speed of the flat grindstone is b (mm / min), Grinding is performed under the conditions of 1.7 ≦ a ≦ 4.0 and 500 ≦ b ≦ 900. If the machining allowance is less than 1.7 mm, a spiral stripe pattern is generated in the truncated cone part, and there is a problem in appearance (part indicated by 14 'in FIG. 2). When the machining allowance exceeds 4.0 mm, the amount of industrial waste increases due to an increase in shavings from grinding. Further, if the traverse speed of the grindstone is less than 500 mm / min, it takes a long time for grinding. Therefore, the cost of the roller increases, and if the traverse speed of the grindstone exceeds 900 mm / min, the entire roller is spiraled. A striped pattern is generated and there is a problem in appearance.
Since the roller manufactured by the method of the present invention has a difference in outer diameter between the central portion and the end portion, the movement amount of the grindstone in the y-axis direction is adjusted by a grinding program based on the traverse speed and the machining allowance.
FIG. 3 is a side view of an example of a roller for an image forming apparatus obtained by the method of the present invention. Details of each part are the same as those described in FIG. In the above roller, the outer diameter of the central cylindrical portion 12 is preferably 0.1 to 5%, more preferably 0.3 to 3%, particularly preferably 0. 0% with respect to the outer diameter of the cylindrical portions 15 and 15 'on both ends. A large value within the range of 5 to 2% is desirable from the viewpoint of performance.
[0009]
Further, the ratio of the lengths of the central cylindrical portion 13, both

truncated cone portions

14, 14 ′, and both end

cylindrical portions

15, 15 ′ of the roller is preferably 1: 1.5 to 5.0: 0.8 to 3 It is desirable from the viewpoint of performance to be in the range of 0.0.
The pseudo-spindle type roller having such a shape can obtain a uniform pressure contact force and a nip width with respect to an object, like the crown type roller, and is a roller for an image forming apparatus, specifically, a charging roller, a developing roller, It can be used as a transfer roller, a toner supply roller, a cleaning roller, etc., and can give a good image.
[0010]
The pseudo-spindle type roller of the present invention is particularly advantageous when applied as a transfer roller among the above-mentioned rollers. In addition, when the roller of the present invention is applied to each of the above rollers, a conductive elastic layer is usually used as the elastic layer.
In the method of the present invention, the pseudo-spindle type roller is manufactured by grinding an elastic material using a flat grindstone with a vertical edge.
The edge type vertical type grindstone is a grindstone used in the production of a normal cylindrical roller. For example, in a normal grindstone using a vitrified binder, the shape defined by JIS is flat (or No. 1). ) And the edge has an A shape. By the way, the edge type R-type flat grinding wheel used for the production of the crown type roller has a flat shape (or No. 1) as defined by JIS, and the edge portion has an F shape. .
[0011]
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said elastic body layer, It can select from the well-known thing as a roller for image forming apparatuses, and can use it suitably. Examples of such materials include polyurethane, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), ethylene-propylene rubber (EPR), natural rubber, butyl rubber, nitrile rubber, polyisoprene rubber, polybutadiene rubber, silicone rubber, styrene-butadiene rubber, Mention may be made of elastomers such as chloroprene rubber and acrylic rubber and foams thereof.
Among these, polyurethane foam is preferable, and when a conductive elastic body layer is required, conductive polyurethane foam is preferably used. Such a polyurethane foam can be produced by, for example, subjecting a polyurethane molding material to foaming and curing using a combination of an inert gas and mechanical stirring.
[0012]
In this method, a polyurethane molding material containing a polyol component, a polyisocyanate component, a conductivity imparting agent, a foam stabilizer, a urethane reaction catalyst, and the like that are used as desired is used.
Examples of the polyol component used in the polyurethane molding material include water, propylene glycol, ethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, triethanolamine, diglycerin, pentaerythritol, ethylenediamine, methylglycogit, aromatic diamine, Addition polymerization of alkylene oxides such as eletin oxide and propylene oxide starting from sorbitol, sucrose, phosphoric acid, etc., polymer polyol modified with polytetramethylene ether glycol, acrylonitrile, styrene, etc., polyol with melamine addition to polyol Polyester polyol obtained by condensing an acid component such as adipic acid and a glycol component such as ethylene glycol, ε-caprolacta Polyester polyols obtained by ring-opening polymerization, polycarbonate diols, diols such as butanediol, triols and their derivatives such as trimethylolpropane.
[0013]
Of these polyol components, polyether polyols are preferred, and polyether polyols and polytetramethylene ether glycols obtained by addition polymerization of alkylene oxides are particularly cured and cured by the combined use of introduction of inert gas and mechanical stirring. In this case, the cell diameter is stable, which is preferable. Examples of the polyether polyol obtained by addition polymerization of the above alkylene oxide include, for example, a polyether obtained by adding ethylene oxide and propylene oxide using water, propylene glycol, ethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, or the like as a starting material. A polyol can be preferably mentioned. These polyol components may be used alone or in combination of two or more.
[0014]
Examples of the polyisocyanate component used in the polyurethane molding material include various aromatic polyisocyanate compounds such as diphenylmethane diisocyanate and tolylene diisocyanate or derivatives thereof, various aliphatic polyisocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate or derivatives thereof, and isophorone diisocyanate. And alicyclic polyisocyanate compounds or derivatives thereof. Among these polyisocyanate compounds, various aromatic polyisocyanate compounds and derivatives thereof are particularly preferable because the cell diameter is stabilized when foamed and cured by the combined use of introduction of an inert gas and mechanical stirring. Any of the polyisocyanate compounds can be used as a derivative, such as a urethane-modified product modified with a polyol, a dimer formed by uretidione, an isocyanurate-modified product, a carbodiimide / uretonimine-modified product, an allophanate-modified product, a urea-modified product, and a burette. Modified products and the like are used, and urethane modified products and carbodiimide / uretonimine modified products are particularly preferable. These polyisocyanate components may be used alone or in combination of two or more.
The polyol component and the polyisocyanate component are advantageously used in such a ratio that the NCO group / OH group molar ratio is in the range of 0.9 to 1.5, preferably 1.0 to 1.2.
[0015]
In addition, as the conductivity imparting agent, a carbon conductive agent, an ionic conductive agent, or the like can be used. Examples of the carbon conductive agent include gas black such as ketjen black and acetylene black, oil furnace black including ink black, thermal black, channel black, and lamp black. Examples of ionic conductive agents include dodecyltrimethylammonium such as tetraethylammonium, tetrabutylammonium, and lauryltrimethylammonium, octadecyltrimethylammonium such as stearyltrimethylammonium, hexadecyltrimethylammonium, benzyltrimethylammonium, and modified aliphatic dimethylethylammonium. Ammonium salts such as chlorate, chlorate, hydrochloride, bromate, iodate, borofluoride, sulfate, alkyl sulfate, carboxylate, sulfonate: lithium, sodium, calcium, Perchlorate, chlorate, hydrochloride, bromate, iodate, borofluoride, trifluoromethyl sulfate, sulfo of alkali metal or alkaline earth metal such as magnesium Such as salts, and the like. Among these, quaternary ammonium salts of alkylsulfuric acid and quaternary ammonium salts of polybasic carboxylic acids are particularly preferable because of a small increase in resistance during continuous energization.
[0016]
These conductive agents may be used alone or in combination of two or more. The blending amount is not particularly limited and is appropriately selected according to various situations. Usually, it is 0.1 to 40 parts by weight, preferably 0.1 to 100 parts by weight of the polymer material constituting the polyurethane foam. It mix | blends in the ratio of 3-20 mass parts.
Furthermore, as a foam stabilizer, for example, when a silicone surfactant made of a polydimethylsiloxane-polyoxyalkylene copolymer is foamed and cured by the combined use of inert gas and mechanical stirring, the cell diameter is stable. Therefore, it is preferable. The molecular structure of the polydimethylsiloxane-polyoxyalkylene copolymer is usually composed of a polydimethylsiloxane portion having a molecular weight of about 350 to 15,000 and a polyoxyalkylene portion having a molecular weight of about 200 to 9,000. The molecular structure is preferably an addition polymer of ethylene oxide or a co-addition polymer of ethylene oxide and propylene oxide, and its terminal is preferably ethylene oxide. Further, in addition to this silicone surfactant, an ionic surfactant such as cationic, anionic or amphoteric, or a nonionic surfactant such as various polyethers or polyesters may be used in combination.
[0017]
In general, the blending amount of the silicone surfactant is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by mass, particularly preferably in the range of 0.5 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the polyol component.
On the other hand, as the urethane reaction catalyst, for example, known catalysts such as monoamines, diamines, triamines, cyclic amines, alcohol amines, ether amines, organometallic compounds are used alone or in combination of two or more. be able to. Among these, when foam-cured by combined use of inert gas and mechanical stirring, cell diameter is stabilized, in particular stannous octoate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin marker peptide, Organometallic compounds such as dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin dimaleate, dioctyltin marker peptide, dioctyltin thiocarboxylate, phenylmercury propionate, octenoate are preferred.
[0018]
As a method for producing polyurethane foam, for example, an inert gas is introduced while mechanically stirring a polyurethane molding material containing a polyol component, a polyisocyanate component and optionally a conductivity imparting agent, a foam stabilizer, a urethane reaction catalyst, and the like. Then, bubbles are mixed, and this is poured into a predetermined mold or the like, or is freely foamed into a block shape, and then heat-cured, or the polyol component is pre-isocyanated, and ethylene glycol or 1,4 -A prepolymer method in which foam curing is performed in the same manner as described above using a chain extender such as butanediol or trimethylolpropane can be used.
Examples of the rotation center axis of the elastic material used in the method of the present invention include plastics such as ABS, POM, polycarbonate, and nylon, metal members obtained by plating steel such as sulfur free-cutting steel with zinc, aluminum, and stainless steel. Although metal members, such as steel and a magnesium alloy, are mentioned, When manufacturing a conductive pseudo spindle type roller, a metal member is preferably used as a rotation center axis.
[0019]
There are no particular restrictions on the method for joining the metal member and the polyurethane foam, but a method in which the metal member is placed in the mold in advance and the polyurethane molding material is cast and cured, or the polyurethane foam is molded into a predetermined shape. Then, a method of adhering can be used. In either method, an adhesive layer can be provided between the metal member and the polyurethane foam as required, and a known material such as an adhesive made of a conductive paint or a hot melt sheet is used as the adhesive layer. Can do.
The roll for an image forming apparatus of the present invention is obtained by grinding the elastic material thus obtained into a pseudo-spindle type as described above using a flat grindstone of a vertical edge.
[0020]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Production Example 1 (Production of elastic material for work material)
Propylene oxide and ethylene oxide were randomly added to glycerin to produce a polyether polyol having an oxyethylene unit content of 16% by mass, a functional group number of substantially 3, a weight average molecular weight of 5000, and an OH value of 34 mgKOH / g.
60 parts by mass of this polyether polyol, 40 parts by mass of polytetramethylene ether glycol having a weight average molecular weight of 2000 and an OH value of 56 mgKOH / g, a mixture of diphenylmethane diisocyanate, urethane-modified diphenylmethane diisocyanate and carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate 3 parts by weight of a mixed isocyanate component of 15% by weight, 4 parts by weight of a silicone foam stabilizer having an OH number of 32 mg KOH / g in a dimethylpolysiloxane-polyoxyalkylene copolymer, 1 part by weight of lauroyliminopropyldimethylethylammonium sulfate Mechanical stirring of 0.005 parts by mass of dibutyltin dilaurate and 3 parts by mass of a black colorant having an OH value of 56 mgKOH / g obtained by dispersing a black pigment in a polyol Mixing while firing, cast the mixture into a metal mold centered on a 6 mm diameter metal shaft, then heat and cure at 100 ° C. for 10 hours, 19 mm diameter and 290 mm long polyurethane foam An elastic material was produced. The foam portion had a bulk density of 0.40 g / ml, an Asker C hardness of 38 °, an average cell diameter of 100 μm, and a maximum cell diameter of 160 μm.
In the same manner as described above, a total of 20 polyurethane foam elastic materials having substantially the same properties were produced.
[0021]
Examples and Comparative Examples About 20 polyurethane foam elastic materials obtained in Production Example 1, a vertical grinding wheel (product name: New Ceramic Grinding Wheel NX80G11VV4A, manufactured by Nitolex Co., Ltd.) with a vertical edge is ground and illustrated. 3, a roller having a difference between the outer diameter B of the central cylindrical portion, the outer diameter A of the cylindrical portion 15 and the outer diameter C of the cylindrical portion 15 ′ was 0.2 mm. The outer diameter B of the central cylindrical portion was 16.0 mm, and the length of the polyurethane foam roller was 320 mm.
About 20 obtained polyurethane foam rollers, the external appearance was observed and the following evaluation criteria evaluated. The results are shown in Table 1.
A: No problem at all.
○: Level at which a spiral striped pattern can be slightly confirmed under a fluorescent lamp Δ: Level at which a spiral striped pattern can be sufficiently confirmed under a fluorescent lamp ×: Level at which a spiral striped pattern can be clearly confirmed
[Table 1]

[0023]
In Table 1, a roller marked with a symbol * has a grinding allowance and a traverse speed within the scope of the present invention, has a good appearance, and has a short grinding time. It can be seen that the traverse speed outside the range of the present invention does not satisfy both the appearance and the grinding time.
Next, a roller manufactured with a grinding allowance of 2.0 mm and a traverse speed of 800 mm / min was incorporated as a transfer roller in the image forming apparatus shown in FIG. A core bar having a diameter of 6 mm protrudes from both ends of the transfer roller, and the protruding portion is pressed against the image forming body by a pressing force of 4.9 N at both ends by a spring. The nip width at both ends of this transfer roller was 2.0 mm, and the nip width at the center was 2.0 mm. Further, when images of gray scale, solid black, and solid white were printed in an environment where the temperature and humidity were 15 ° C. and 10%, good images were obtained.
[0024]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, an image forming apparatus roller having a pseudo-spindle type elastic layer and used as a charging roller, a developing roller, a transfer roller, a toner supply roller, a cleaning roller, etc. It can manufacture efficiently using the edge type perpendicular | vertical type flat grindstone used for manufacture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an image forming apparatus using an electrophotographic method.
FIG. 2 is a side explanatory view showing an example of a procedure for manufacturing a pseudo-spindle type roller by grinding an elastic material using a vertical edge grindstone of an edge portion vertical type.
FIG. 3 is a side view of an example of a roller for an image forming apparatus obtained by the method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming body 2 Developing roller 3 Toner supply roller 4 Layer control blade 5 Transfer roller 6 Cleaning roller 7 Charging roller 8 Transfer material

Claims

A method of manufacturing a roller having a pseudo-spindle type elastic body layer on the outer periphery of a rotation center shaft by grinding an elastic material with a traverse polishing machine using a vertical edge grindstone, and a grinding allowance a (Mm), where b (mm / min) is the traversing speed of the flat grinding wheel, and grinding is performed under the conditions of 2.0 ≦ a ≦ 2.5 and 500 ≦ b ≦ 600. Manufacturing method of apparatus roller.

The pseudo-spindle-type elastic body layer is connected to the central cylindrical portion, the tapered truncated cone portions having the same shape respectively connected to both ends thereof, and to both ends of each circular truncated cone portion, and has a diameter larger than that of the central cylindrical portion. The manufacturing method according to claim 1, which has a structure in which a cylindrical portion having the same shape is integrated.

The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein an outer diameter of a central cylindrical portion of the roller is 0.5 to 5% larger than an outer diameter of both end cylindrical portions.

The ratio of the length of the center cylindrical part of the roller, both truncated cone parts, and both end cylindrical parts is 1: 1.5 to 5.0: 0.8 to 3.0. Production method.

The manufacturing method according to claim 1, wherein the pseudo-spindle elastic body layer is a conductive elastic body layer.

The manufacturing method according to claim 1, wherein the image forming apparatus roller is a charging roller, a developing roller, a transfer roller, a toner supply roller, or a cleaning roller.

The manufacturing method according to claim 6, wherein the image forming apparatus roller is a transfer roller.

An image forming apparatus comprising a roller manufactured by the manufacturing method according to claim 1.