JP4898974B1

JP4898974B1 - 再生弾性ローラの製造方法

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Publication number: JP4898974B1
Application number: JP2011212648A
Authority: JP
Inventors: 邦正河村; 隆草場; 聖平漆原
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Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-03-21
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Abstract

【課題】使用に伴って弾性層に圧縮永久歪みを生じた弾性ローラの当該圧縮永久歪みを十分に緩和し、高品位な電子写真画像の形成に再び用いることのできる再生弾性ローラの製造方法の提供。
【解決手段】導電性軸芯体および弾性層を有し、かつ、該弾性層に圧縮永久歪みが生じている弾性ローラを円筒金型内で加熱して該弾性層を熱膨張させて、該弾性ローラの表面を該円筒金型の内壁に接触させる工程を有することを特徴とする再生弾性ローラの製造方法。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は電子写真画像形成装置に使用される再生弾性ローラの製造方法に関する。

電子写真画像形成装置には、現像ローラや帯電ローラとして導電性の芯金の周囲にゴム等を含む弾性層が形成された弾性ローラが用いられている。このような弾性ローラは、電子写真画像形成装置内においては、他の部材と当接した状態に置かれていることが多い。そのため、長期の使用により、弾性ローラの弾性層には容易に回復しない変形、所謂、圧縮永久歪みが生じることがある。このような弾性ローラは、当該変形部分が、現像や帯電に影響を与え、ひいては電子写真画像の品位にまで影響を与えることがある。

近年、環境負荷軽減の観点から、かかる圧縮永久歪みが生じた弾性ローラを再利用すべく、弾性層の圧縮永久歪みを緩和させ、高品位な電子写真画像の形成に使用可能なように再生させるための技術の開発が求められてきている。そして、特許文献１には、ローラ表面を加熱して弾性ローラの圧縮永久歪みを緩和する工程を有する再生弾性ローラの製造方法が開示されている。

特開２００８−１９７６４１号公報

しかしながら、本発明者らの検討によれば、上記特許文献１に係る方法では弾性ローラの圧縮永久歪みを十分に緩和できない場合があった。

そこで、本発明の目的は、使用に伴って弾性層に圧縮永久歪みを生じた弾性ローラの当該圧縮永久歪みを十分に緩和し、高品位な電子写真画像の形成に再び用いることのできる再生弾性ローラの製造方法の提供にある。

本発明に係る再生弾性ローラの製造方法は、導電性軸芯体、及び弾性層を有し、該弾性層に圧縮永久歪みが生じている弾性ローラを円筒金型内で加熱して該弾性層を熱膨張させて、該弾性ローラの表面を該円筒金型内壁に接触させる工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、高品位な電子写真画像を与える再生弾性ローラを得ることができる。

本発明の電子写真用ローラの一例を示す概略断面図である。本発明の電子写真用ローラの一例を示す概略断面図である。本発明に係わる圧縮永久歪み緩和装置の一例を示す概略構成図である。本発明に係わる圧縮永久歪み緩和装置の円筒金型の一例を示す概略構成図である。

本発明者らは、上述のとおり、弾性層に圧縮永久歪みが生じている弾性ローラを円筒金型内で加熱して該弾性層を熱膨張させて弾性ローラの表面が円筒金型内壁に接触させることで、当該圧縮永久歪みが緩和できることを見出し、本発明を為すに至った。

本発明者らは、本発明により圧縮永久歪みを緩和できる理由を以下のように推察している。すなわち、本発明者等は、ゴムを含む弾性層には圧縮永久歪みが、以下の２つの現象に起因していると推定している。

第１に、弾性層が粘弾性特性を示す理由は、当該弾性層を構成しているポリマーが、巨大分子の集合体であることに起因する。ポリマーに力が加えられると当該ポリマーの分子内の原子間距離、結合角などが変形し、当該ポリマーに歪が生じることが知られている。そのため、ポリマーにこのような現象を生じさせる力が長時間に亘って継続して加わった場合、ポリマー分子同士が絡まりあい、その結果として、当該ポリマーは弾性変形をしにくくなる。ゴムを含む弾性層の一部に長時間に亘って力が継続して加えられた場合、当該部分には、上記のような現象が生じ、そのために圧縮永久歪みが生じるものと考えられる。
第２に、ゴム中には低分子成分が存在することが知られている。そのため、弾性層の一部に継続的に力が加わると、低分子成分が、相対的に圧力の低い部分に移動しているものと考えられる。すなわち、低分子成分が、加圧されていた部分の周囲に押出され、非加圧部分もしくは相対的に加圧力の低い部分に偏在した状態となっているものと考えられる。そして、圧力が解放された後にも、この状態が維持される結果、加圧部分では、変形が容易には回復しにくくなっており、これが圧縮永久歪みの一因であると考えられる。
これらの現象に起因して圧縮永久ひずみが生じている弾性層を有する弾性ローラを円筒金型内で加熱した場合、まず、ポリマーの分子運動が活発化し、ポリマー鎖の絡まりあいが解れてくる。

また、円筒金型内で加熱して弾性層を熱膨張させて弾性ローラの表面を金型内壁に接触させる過程においては、圧縮永久歪みの非発生部位が内壁に接する一方で、圧縮永久歪み発生部位が金型内壁には未だ接していない状態が生じる。すなわち、弾性層の非変形部には内壁からの圧力が加わり、弾性層の変形部には金型内壁からの圧力は加わっていない状態が生じる。すなわち、圧縮永久歪みを生じさせる状態とは逆の相対的な圧力差が変形部と非変形部とに生じることとなる。そうすると、非変形部に偏在していたゴムの低分子成分が、上記相対的な圧力差（圧力勾配）に従って、非変形部から変形部に向けて移動していき、ゴムの低分子成分の偏在が緩和されていく。その結果として、圧縮永久歪が緩和されていくものと考えられる。

［弾性ローラ］
本発明に係る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用いられている各種の弾性ローラである。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、図１Aと図１Bに示したように、導電性の軸芯体１１と、軸芯体１１の周囲に形成された弾性層１２と、表面層１３とを有する。

（軸芯体）
軸芯体１１としては、炭素鋼、合金鋼、鋳鉄、導電性樹脂からなるものを用いることができる。

（弾性層）
弾性層１２としては中実体、発泡体のいずれであってもよい。弾性層はゴムを含む。具体的なゴム材料の例を以下に挙げる。天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等。これらのゴム材料は１種又は２種以上組み合わせて使用することができる。弾性層１２には、低硬度及び低圧縮永久歪みの特性を阻害しない範囲内で、充填剤を添加しても良い。

弾性層１２の電気抵抗を調整するために、弾性層１２に含有させる導電剤としては、イオン導電剤や電子導電剤が挙げられる。

イオン導電剤としては以下のものが挙げられる。ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＮａＣｌＯ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌの周期律表第１族金属の塩、ＮＨ_４Ｃｌ、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４、ＮＨ_４ＮＯ_３のアンモニウム塩、Ｃａ（ＣｌＯ_４）_２、Ｂａ（ＣｌＯ_４）_２の周期律表第２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のモノオールとの錯体、第４級アンモニウム塩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の陰イオン性界面活性剤、ベタインの両性界面活性剤。

電子導電剤としては以下のものが挙げられる。カーボンブラック、グラファイトの炭素系物質、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、酸化銀の金属酸化物、各種フィラーに銅、ニッケル、銀の導電性金属めっきを施した物質。これらイオン導電機構、電子導電機構による導電付与剤は粉末状や繊維状の形態で、単独または２種類以上を混合して使用することが出来る。この中でも、カーボンブラックは導電性の制御が容易であり、また経済的であるといった観点から好適に用いられる。

弾性層１２は、ポリシロキサンを含むシリコーンゴムを含有することがより好ましい。これは、弾性ローラを円筒金型内で加熱処理しても物性変化が生じにくいためである。シリコーンゴムは単独で用いても良いし、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムから選択される一種または複数種を、シリコーンゴムに組み合わせて用いても良い。

シリコーンゴムとしては、以下のものが挙げられる。ポリジメチルシロキサン，ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン，ポリメチルビニルシロキサン，ポリトリフルオロプロピルビニルシロキサン，ポリメチルフェニルシロキサン，ポリフェニルビニルシロキサン、これら複数のポリシロキサンの共重合体。

弾性層１２を構成するシリコーンゴム中には、環状シロキサンが含まれていることが、圧縮永久歪みをより一層緩和する上で好ましい。一般にシリコーンゴム中には環状シロキサンが含まれているが、反応性を持たない環状シロキサンを予め配合することで、含有量を制御しても良い。弾性層中に含まれる環状シロキサンの含有量は、５質量％以上２０質量％以下が好ましい。５質量％以上にすることで圧縮永久歪みの緩和を促進し、２０質量％以下にすることで処理前後での弾性ローラの外径の減少を抑制することができる。

弾性層中に含まれる環状シロキサンの含有量は、シリコーンゴム弾性層を適当な大きさに切り出して、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）に２４時間浸漬させて環状シロキサンを抽出させた前後の重量変化より求めることができる。

（表面層）
表面層１３として用いられる材料としては、以下のものが挙げられる。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。また、これらを２種類以上組み合わせて使用することも可能である。現像ローラや帯電ローラにおいては、特に含窒素化合物であるウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂を用いることがトナーの帯電性を制御する上で好ましく、中でもイソシアネート化合物とポリオールを反応させて得られるウレタン樹脂からなることがより好ましい。

イソシアネート化合物としては、以下のものが挙げられる。ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、３，３’−ジメチルビフェニル−４，４’−ジイソシアネート、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、カルボジイミド変性ＭＤＩ、キシリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート。また、これらの混合物を用いることもでき、その混合割合はいかなる割合でもよい。

また、ここで用いるポリオールとしては、以下のものが挙げられる。２価のポリオール（ジオール）として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール、トリエチレングリコール、３価以上のポリオールとして、１，１，１−トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール。さらに、ジオール、トリオールに、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを付加した高分子量のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイド‐プロピレンオキサイドブロックグリコールといったポリオールも使用可能である。また、これらの混合物を用いることもでき、その混合割合はいかなる割合でもよい。

表面層１３は、弾性ローラの電気抵抗を調整するため、導電剤を含有するものであってもよい。含有する導電剤としては、具体的には、上記弾性層に用いる導電剤として例示したものと同様のものを例示することができる。

表面層１３の厚さは、１．０μｍ以上５００．０μｍ以下が好ましい。さらには、１．０μｍ以上５０．０μｍ以下であることがより好ましい。表面層１３を１．０μｍ以上にすることで、耐久性を与えることができる。また、５００．０μｍ以下、さらに好ましくは５０．０μｍ以下にすることで、ＭＤ−１硬度を低くでき、感光ドラムの摩耗を抑制することができる。本発明における表面層１３の厚さとは、キーエンス株式会社製のデジタルマイクロスコープＶＨＸ−６００を用いて表面層の厚み方向の断面を観察し、表面層と弾性層の界面から表面層表面の平坦部までの距離の任意の５点の相加平均値をいう。

弾性ローラ１０のＭＤ−１硬度は、２５．０°以上４０．０°以下が好ましい。２５．０°以上にすることで、当接部材による変形を抑制することができる。また、４０．０°以下にすることで、感光ドラムの摩耗を抑制することができる。ここで、ＭＤ−１硬度は、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計ＭＤ−１型を用いて、温度２３℃、湿度５０％ＲＨに制御した室内で測定したマイクロゴム硬度の値をいう。

弾性ローラ１０の表面粗さはとくに限定はされないが、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目的で、適宜調整して用いることができる。

表面粗さを制御する手段としては、表面層１３に所望の粒径の粒子を含有させることが有効である。また、表面層形成前後に、適宜研磨処理を施すことにより所望の表面粗さに形成することも可能である。その場合、弾性層を複数層形成する場合には、複数層を形成した後に研磨処理を施せば良い。また、弾性層と表面層を形成する場合には、弾性層を形成した後に研磨処理を施した後に表面層を形成しても、表面層を形成した後に研磨処理を施しても良い。

表面層１３に含有させる粒子としては、粒径０．１μｍ以上３０．０μｍ以下の金属粒子及び樹脂粒子を用いることができる。中でも、柔軟性に富み、比較的比重が小さくて塗料の安定性が得やすい樹脂粒子がより好ましい。樹脂粒子としては、ウレタン粒子、ナイロン粒子、アクリル粒子、シリコーン粒子を挙げることができる。これらの樹脂粒子は単独、又は複数種を混合して使用することができる。表面層を複数層形成する場合には、複数層全てに粒子を含有させても良いし、複数層のうちの少なくとも一層に粒子を含有させても良い。

＜再生弾性ローラの製造方法＞
次に、使用に伴って弾性層に圧縮永久歪みの生じた弾性ローラの当該圧縮永久歪みを緩和させて再生弾性ローラを製造する方法について詳述する。
当該方法は、円筒金型内に、再生対象となる弾性層に圧縮永久歪みの生じた弾性ローラを入れて該弾性ローラを加熱し、弾性層を熱膨張させることにより、該弾性ローラの表面を円筒金型の内壁に接触させる工程を有する。

＜本発明に係わる圧縮永久歪み緩和装置＞
図２は、本発明の再生弾性ローラの製造方法に係わる、圧縮永久歪み緩和装置の一例を示す概略構成図である。図２において、圧縮永久歪み緩和装置２０は、円筒金型２１、下側熱板２２および上側熱板２３により構成される。下側熱板および上側熱板は、内部に不図示のヒーターが設置され、下側熱板および上側熱板の間に設置した円筒金型の温度を任意に調整することができる。円筒金型２１は、図３に示すように、円筒状パイプ２４と、パイプの両端に配設された弾性ローラ１０の導電性軸芯体１１を保持するための第１の駒２５、第２の駒２６とで構成される。円筒金型２１に設置した導電性軸芯体１１には、導電性軸芯体１１を所望の温度に制御できるような不図示のヒーターを設置しても良い。

円筒状パイプ２４の内径は、常温下で弾性ローラ１０を円筒状パイプ２４内に弾性ローラを傷付けることなく挿入できることが求められる。また、円筒金型内で弾性ローラを所望の温度に加熱して弾性ローラの弾性層を熱膨張させた際に、弾性ローラ表面が円筒金型内壁に接触するように、円筒金型の内径を適切に制御することが求められる。

円筒状パイプ２４の内壁は、円筒金型内で弾性ローラを所望の温度に加熱して弾性ローラの弾性層を熱膨張させた際に、弾性ローラ表面が充分接触するように、適度に平滑に形成されていることが好ましい。

次に、圧縮永久歪み緩和装置の動作について説明する。まず、圧縮永久歪みを緩和する弾性ローラ１０を、常温下で円筒状パイプ２４に挿入する。次に、弾性ローラ１０の導電性軸芯体１１を保持するように、パイプの両端に第１の駒２５、第２の駒２６を設置して、円筒金型２１を構成する。次に、下側熱板２２に弾性ローラ１０を保持した円筒金型２１を設置し、その上に上側熱板２３を設置する。その後、下側熱板２２、上側熱板２３の内部に設置したヒーター、及び必要に応じて導電性軸芯体１１に接続したヒーターを加熱して、弾性ローラ１０を所望の温度に調整して処理を開始する。所望の処理時間が経過したら、ヒーターの加熱を停止し、円筒金型２１を冷却後に弾性ローラ１０を取り出して圧縮永久歪みの緩和処理を完了する。

圧縮永久歪みの緩和処理の温度は、所望の圧縮永久歪みの緩和量を達成するために適宜選択すれば良い。具体的には、処理温度は１２０℃以上３００℃以下が好ましい。１２０℃以上にすることで、弾性層を構成する樹脂材料の結合に熱運動を与えて、結合の歪みを充分に緩和できるため好ましい。また、３００℃以下にすることで、加熱による弾性層の硬度変化を抑制でき、また、圧縮永久歪みの緩和処理前後での外径の変動を抑制できるため好ましい。
また、さらに、円筒金型と導電性軸芯体との双方を加熱しても良い。この場合、上記処理温度の範囲内で、導電性軸芯体の温度が円筒金型の温度よりも高くなるように制御することが好ましい。圧縮永久歪みの緩和処理の時間は所望の圧縮永久歪みの緩和量を達成するために適宜選択すれば良い。以上のような圧縮永久歪み緩和装置を用いれば、弾性層の圧縮永久歪みの緩和を達成することが可能となる。

＜本発明に係わる圧縮永久歪みの量の測定装置＞
弾性ローラ１０の圧縮永久歪みの量は、レーザ変位センサ（ＬＴ−９５００Ｖ（商品名）、キーエンス社製）を用いて測定できる。
弾性ローラ１０の表面に対して垂直方向にレーザ変位センサを設置し、弾性ローラ１０を任意の回転数で回転駆動して弾性ローラ１０表面の周方向の変位を読み取り、圧縮永久歪みを生じている部分の圧縮永久歪みの量を測定した。圧縮永久歪みの量は、長手方向に４３ｍｍピッチの５点で測定を行い、５点の平均値とした。

＜本発明に係わる弾性ローラの外径測定装置＞
弾性ローラ１０の外径は、デジタル寸法測定器（ＬＳ−７０００（商品名）、キーエンス社製）を用いて測定できる。弾性ローラ１０の表面に対して垂直方向にデジタル寸法測定器を設置し、弾性ローラ１０を任意の回転数で回転駆動して弾性ローラ１０の周方向の外径を測定した。弾性ローラ１０の外径は、長手方向に４３ｍｍピッチの５点で測定を行い、５点の平均値とした。

以下、本発明を実施例及び比較例に基づき詳細に説明する。

〔実施例１〕
＜弾性ローラの作製＞
以下の手順により、円柱状の導電性軸芯体の周囲に、被覆層として、弾性層と表面層としての樹脂層を１層ずつ設けた弾性ローラを作製した。導電性軸芯体として、直径６ｍｍ、長さ２７９ｍｍのＳＵＳ３０４製の芯金を用いた。

弾性層の材料として、以下の方法で液状シリコーンゴムを準備した。まず、下記表１に記載の材料を混合し液状シリコーンゴムのベース材料とした。

このベース材料に、硬化触媒として白金化合物（東レダウコーニング社製、Ｐｔ濃度１％）を微量配合したものと、オルガノハイドロジェンポリシロキサン（東レダウコーニング社製、重量平均分子量５００）３質量部を配合したものを質量比１：１で混合し、液状シリコーンゴムとした。

内径１２ｍｍの円筒型金型内の中心部に導電性軸芯体を配置し、円筒型金型内に注入口からこの液状シリコーンゴムを注入し、温度１２０℃で５分間加熱硬化させ、室温まで冷却後、導電性軸芯体と一体となった弾性層を脱型した。さらに温度１５０℃で４時間加熱して硬化反応を完了させ、厚さ３ｍｍのシリコーンゴムを主成分とする弾性層を導電性軸芯体の外周面上に設けた。

その後、以下の条件で、弾性層表面のエキシマ処理を行った。すなわち、弾性層表面を、導電性軸芯体を回転軸として３０ｒｐｍで回転させながら、波長１７２ｎｍの紫外線を照射可能な細管エキシマランプ（ハリソン東芝ライティング製）により、積算光量が１２０ｍＪ／ｃｍ^２となるように照射して処理を行った。照射時の弾性層表面とエキシマランプの距離は２ｍｍとした。

次に、以下の方法で弾性層の表面を樹脂層で被覆した。
下記表２に記載の材料を、メチルエチルケトン溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下、温度８０℃にて６時間反応させ、重量平均分子量Ｍｗ＝１００００、水酸基価２０．０（mg・KOH/g）、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プレポリマーを得た。

このポリウレタンプレポリマー１００．０質量部にイソシアネート（商品名：コロネート２５２１、日本ポリウレタン工業株式会社製）３５.０質量部を加えて、ＮＣＯ当量を１．４となるようにした。なお、ＮＣＯ当量は、イソシアネート化合物中のイソシアネート基のモル数とポリオール成分中の水酸基のモル数との比（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］）を示すものである。

さらに、カーボンブラック（商品名：＃１０００、ｐＨ３．０、三菱化学社製）を２０．０質量部添加した。この原料混合液に有機溶剤を加え、１２μｍ前後の膜厚が得られるように固形分２０質量％乃至３０質量％の範囲で適宜調整した。さらに、ウレタン樹脂粒子（商品名：Ｃ４００透明、直径１４μｍ、根上工業株式会社製）を３５．０質量部加え、均一分散、混合したものを樹脂層の原料液とした。

この樹脂層の原料液中に、上記の弾性層を形成した導電性軸芯体を浸漬した後、引上げて自然乾燥させた。次いで、温度１４０℃にて６０分間の加熱処理を行い、樹脂層の原料液を硬化させて、平均１２．０μｍの膜厚の樹脂層を得て表面層とした。さらに、被覆層の両端部を導電性軸芯体に垂直に切取って除去し、被覆層の長さを２３５ｍｍに調整した。

このようにして、外径が約１２ｍｍ、被覆層の長さ２３５ｍｍ、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１：１９９４表面粗さの規格における中心線平均粗さＲａが１．７μｍの弾性ローラを作製した。弾性層中の環状シロキサンの含有量は１０質量％であった。

＜弾性ローラへの圧縮永久歪みの形成＞
得られた弾性ローラを電子写真画像形成装置（商品名：ＣｏｌｏｒＬａｓｅｒＪｅｔ３６００、ＨＰ社製）用の黒色用プロセスカートリッジに現像ローラとして装着し、当該弾性ローラを電子写真感光体ドラムに当接させた状態で温度４０℃、湿度９５％ＲＨの環境に３０日間静置した。
その後、当該電子写真プロセスカートリッジから弾性ローラを取り出し、温度２５℃の環境下で、弾性ローラの電子写真感光体ドラムが当接していた部分の圧縮永久歪み量を測定した。この値を、初期の圧縮永久歪み量とする。初期の圧縮永久歪み量は、１０．５μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径を前述の外径測定装置により測定した結果、１１．９４ｍｍであった。

＜弾性ローラに生じた圧縮永久歪みの緩和処理＞
次に、前述の圧縮永久歪み緩和装置２０の円筒状パイプ内に、上記で圧縮永久歪みを生じさせた弾性ローラを入れ、弾性ローラの圧縮永久歪みの緩和処理を行った。
円筒状パイプ２４は、温度２５℃の環境下で測定したときの内径が１２．００ｍｍのものを用いた。緩和処理の条件としては、円筒金型の温度が１５０℃になるように加熱し、また、弾性ローラの導電性軸芯体の温度が１７０℃になるように加熱した。また、緩和処理の時間は６０秒とした。

ここで、弾性ローラを円筒状パイプ内に入れることなく、回転させながら、赤外線ランプを用いて表面が均一に１５０℃になるように加熱し、さらに導電性軸芯体の温度を１７０℃になるように加熱したときの弾性ローラの外径は、１２．４６ｍｍであった。一方、円筒金型の温度を１５０℃に加熱した際の円筒状パイプ２４の内径は１２．０３ｍｍであった。上記圧縮永久歪みの緩和処理工程においては、弾性ローラの表面は、円筒金型の内壁に接触しているものと考えられる。

圧縮永久歪みの緩和処理工程の終了後、円筒状パイプから弾性ローラを取り出し温度２５℃の環境に静置し、弾性ローラの温度を環境温度にまで冷却した。こうして得た弾性ローラを再生弾性ローラと称する。再生弾性ローラの圧縮永久歪み量、および、外径を測定した。各々を緩和処理後の圧縮永久歪み量、および緩和処理後の外径とする。その結果、緩和処理後の圧縮永久歪み量は３．５μｍ、緩和処理後の外径は１１．９３ｍｍであった。

ここで、緩和後の圧縮永久歪み量を初期の圧縮永久歪み量で除した値を算出した。この値を圧縮永久歪み残留率とする。本実施例に係る再生弾性ローラの圧縮永久歪みの残留率は、３３％であった。さらに、弾性ローラの処理前の外径に対する処理前後の外径の減少量の割合を外径減少率として求めた。このときの外径減少率は０．０８４％であった。

＜画像評価＞
再生弾性ローラを再び上記電子写真画像形成装置用の電子写真プロセスカートリッジに現像ローラとして装着した。次いで、この電子写真プロセスカートリッジを上記電子写真画像形成装置に装填し、温度２５℃、相対湿度５０％の環境において、１枚のハーフトーン画像を出力した。ここでハーフトーン画像とは、電子写真感光体ドラムの回転方向と垂直方向とに幅１ドット、間隔２ドットの横線を描くような画像である。
出力した３枚のハーフトーン画像について、現像ローラの圧縮永久歪みに起因するスジ等の発生状況を目視で確認し、下記表３に記載の基準にて評価した。

〔比較例１〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪み形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．３μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。次に、圧縮永久歪みの緩和処理を実施しなかった以外は、実施例１と同じ時間を経過した後に評価を行った。この場合の実施例１の緩和後の圧縮永久歪み量に対応する圧縮永久歪み量は９．２μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。

〔比較例２〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．２μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。次に、実施例１の圧縮永久歪みの緩和処理の代わりに、赤外線ランプを用いて弾性ローラ表面の加熱を行った。このとき、弾性ローラを回転駆動し、赤外線ランプを用いて表面が均一に１５０℃になるように加熱し、さらに導電性軸芯体の温度を１７０℃になるように６０秒間加熱処理を行った。その後、実施例１と同様に評価を行った。この場合の実施例１の緩和後の圧縮永久歪み量に対応する圧縮永久歪み量は７．５μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。

〔実施例２〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．３μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。次に、導電性軸芯体の加熱温度を１００℃に変更した以外は、実施例１と同様に圧縮永久歪みの緩和処理後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は４．５μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９２ｍｍであった。

〔実施例３〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪みの量は１０．６μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９５ｍｍであった。次に、導電性軸芯体の加熱温度を１５０℃に変更した以外は、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は４．０μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。

〔実施例４〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．４μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。次に、導電性軸芯体の加熱温度を１６０℃に変更した以外は、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は３．１μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９３ｍｍであった。

〔実施例５〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．３μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。次に、導電性軸芯体の加熱温度を２００℃に変更した以外は、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は２．７μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９２ｍｍであった。

〔実施例６〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．４μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９３ｍｍであった。次に、円筒金型の温度を１３０℃、導電性軸芯体の加熱温度を１００℃に変更した以外は、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は５．２μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９３ｍｍであった。

〔実施例７〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．１μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。次に、円筒金型の温度を１３０℃、導電性軸芯体の加熱温度を１３０℃に変更した以外は、実施例１と同様に圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は４．２μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。

〔実施例８〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．２μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９５ｍｍであった。次に、円筒金型の温度を１３０℃、導電性軸芯体の加熱温度を１５０℃に変更した以外は、実施例１と同様に圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は３．０μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。

〔実施例９〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪みの量は１０．４μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。次に、円筒金型の温度を１７０℃、導電性軸芯体の加熱温度を１００℃に変更した以外は、実施例１と同様に圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は４．０μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９３ｍｍであった。

〔実施例１０〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．６μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。次に、円筒金型の温度を１７０℃、導電性軸芯体の加熱温度を１７０℃に変更した以外は、実施例１と同様に圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は３．３μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９２ｍｍであった。

〔実施例１１〕
実施例１と同様にして、弾性ローラを作製した後、圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．４μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９５ｍｍであった。次に、円筒金型の温度を１７０℃、導電性軸芯体の加熱温度を２００℃に変更した以外は、実施例１と同様に圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は２．５μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９３ｍｍであった。

〔実施例１２〕
弾性ローラの作製時に環状ポリシロキサンの添加量を５質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層中の環状シロキサンの含有量は３質量％であった。その後、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は９．８μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。
次に、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は３．５μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。

〔実施例１３〕
弾性ローラの作製時に環状ポリシロキサンの添加量を１０質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層中の環状シロキサンの含有量は５質量％であった。その後、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．１μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。
次に、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は３．０μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９４ｍｍであった。

〔実施例１４〕
弾性ローラの作製時に環状ポリシロキサンの添加量を２５質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層中の環状シロキサンの含有量は２０質量％であった。その後、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．７μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９５ｍｍであった。次に、実施例１と同様に圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は２．３μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９３ｍｍであった。

〔実施例１５〕
弾性ローラの作製時に環状ポリシロキサンの添加量を３０質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層中の環状シロキサンの含有量は２５質量％であった。その後、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの形成を行った。初期の圧縮永久歪み量は１０．８μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９３ｍｍであった。次に、実施例１と同様にして圧縮永久歪みの緩和処理を行った後、評価を行った。緩和後の圧縮永久歪み量は２．２μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は１１．９０ｍｍであった。
実施例１〜１５について、緩和処理前後の圧縮永久歪み量、圧縮永久歪み残留率、緩和処理前後の外径寸法、外径減少量および外径減少率、および再生弾性ローラを現像ローラとして用いたときの画像評価の結果を表４に示す。
また、比較例１〜２について、実施例に係る緩和処理に相当する処理（放置も含む）の前後の圧縮永久歪み量、圧縮永久歪み残留率、実施例に係る緩和処理に相当する処理（放置も含む）の前後の外径寸法、外径減少量および外径減少率、および、実施例に係る緩和処理に相当する処理（放置も含む）後の弾性ローラを現像ローラに用いたときの画像評価の結果を表５に示す。

〔実施例１６〕
実施例１において、弾性層の形成工程における円筒型金型として、内径が８．５ｍｍのものを用いた以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作成した。
この弾性ローラを、電子写真画像形成装置（商品名：ＣｏｌｏｒＬａｓｅｒＪｅｔ３６００、ＨＰ社製）の黒色用の電子写真プロセスカートリッジに帯電ローラとして装着した。そして、電子写真感光体ドラムに対して当該弾性ローラを当接させた状態で、この電子写真プロセスカートリッジを温度４０℃、湿度９５％ＲＨの環境に３０日間静置した。その後、当該電子写真プロセスカートリッジから弾性ローラを取り出して圧縮永久歪み量および外径を測定した。圧縮永久歪み量は７．３μｍ、外径は８．４４ｍｍであった。

次に、温度２５℃の環境下で測定した内径が８．５０ｍｍの円筒状パイプ２４を用いた以外は実施例１と同様にして、圧縮永久歪み緩和処理を行って再生弾性ローラを得た。この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、緩和処理後の圧縮永久歪み量は３．２μｍであった。また、緩和処理後の外径は８．４４ｍｍであった。従って、このときの圧縮永久歪み残留率は４４％、外径減少率は０．０００％であった。
次いで、この再生弾性ローラを、上記電子写真プロセスカートリッジに帯電ローラとして装着し、この電子写真プロセスカートリッジを上記電子写真画像形成装置の本体に装填して、実施例１と同様にして３枚のハーフトーン画像を出力した。
帯電ローラに大きな圧縮永久歪みが生じている場合には、圧縮永久歪みが生じている部分において電子写真感光体ドラムの電位が乱れ、その結果として、電子写真画像に帯電ローラの回転周期で、当該圧縮永久歪みに起因するスジが発生する。
しかし、本実施例において出力したハーフトーン画像には、目視による観察では、帯電ローラの圧縮永久歪みに起因するスジ等の欠陥は認められなかった。

〔比較例３〕
実施例１６と同様にして、帯電ローラに圧縮永久歪みを形成した。初期の圧縮永久歪み量は７．１μｍであった。また、このときの外径は８．４５ｍｍであった。次に、圧縮永久歪みの緩和処理を実施しなかった以外は、実施例１と同じ時間を経過した後に評価を行った。この場合の実施例１の緩和後の圧縮永久歪み量に対応する圧縮永久歪み量は６．８μｍであった。また、このときの弾性ローラの外径は８．４５ｍｍであった。
従って、このときの圧縮永久歪み残留率は９６％、外径減少率は０．０００％であった。
次いで、本比較例に係る帯電ローラを用いた以外は実施例１６と同様にしてハーフトーン画像を出力した。その結果、目視で圧縮永久歪みに起因するスジが画像上に認められた。

この出願は２０１０年９月３０日に出願された日本国特許出願第２０１０−２２１４２１からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。

１０‥‥弾性ローラ
１１‥‥導電性軸芯体
１２‥‥弾性層
１３‥‥表面層
２０‥‥圧縮永久歪み緩和装置
２１‥‥円筒金型
２２‥‥下側熱板
２３‥‥上側熱板
２４‥‥円筒状パイプ
２５‥‥第１の駒
２６‥‥第２の駒

Claims

導電性軸芯体および弾性層を有し、かつ、該弾性層に圧縮永久歪みが生じている弾性ローラを円筒金型内で加熱して該弾性層を熱膨張させて、該弾性ローラの表面を該円筒金型の内壁に接触させる工程を有することを特徴とする再生弾性ローラの製造方法。
前記工程が、前記導電性軸芯体の温度が前記円筒金型の温度よりも高くなるように制御しつつ該導電性軸芯体と該円筒金型との双方を加熱する工程を含む請求項１に記載の再生弾性ローラの製造方法。
前記弾性層がシリコーンゴムを含む請求項１または２に記載の再生弾性ローラの製造方法。
前記弾性層を被覆する表面層を更に有している請求項１乃至３のいずれか一項に記載の再生弾性ローラの製造方法。