JP2006010755A - Ｏａ機器用ロールおよびその再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の被覆層を、またはその任意の被覆層上に他の被覆層が積重されている場合には、他の被覆層ごと簡単に剥離することができ、その剥離跡に傷を生じさせないＯＡ機器用ロールおよびその再生方法を提供する。
【解決手段】芯金１の外周の任意の被覆層（中間層３）に、所定の温度以上で膨張する膨張粒体Ｅが未膨張の状態で分散含有されている。そして、再生する際には、そのＯＡ機器用ロールを上記所定の温度以上になるよう加熱して、膨張粒体Ｅを膨張させることにより、中間層３を、その外側の表層４とともに、その内側の弾性層２から剥離する。そして、その弾性層２の外周面に、新たに中間層３および表層４を再度形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機，プリンター等のＯＡ（オフィス・オートメーション）機器に用いられる現像ロール，帯電ロール，転写ロール等のＯＡ機器用ロールおよびその再生方法に関するものである。

複写機，プリンター等のＯＡ機器に用いられるＯＡ機器用ロールは、電子写真プロセスの繰り返しにより、寿命が到来する（表面にトナー，外添剤，紙粉等が付着して、ロール特性，物性が劣化する。他部材との接触により表面に磨耗，傷等が生じて、ロール表面の滑り性，平滑性等が損なわれる。等）と、通常、そのロール自体またはそのロールが取り付けられているカートリッジごと廃棄され、新しいものと交換される。

一方、最近では、省資源や環境保全の観点から、寿命が到来したＯＡ機器用ロールを再生して用いることが提案されている。例えば、芯金の外周に形成された１層またはそれ以上の被覆層における全層または外側の一部の層を切削，研磨等により除去し、その部分に再度、被覆層を形成する方法（特許文献１，２参照）。また、芯金と被覆層との間に、芯金よりも熱膨張係数が大きい金属層を設け、加熱により上記金属層を膨張させて被覆層を剥離させ、その部分に再度、金属層および被覆層を形成する方法（特許文献３参照）。さらに、被覆層を有機溶剤等により膨潤，溶解して剥離させ、その部分に再度、被覆層を形成する方法（特許文献４参照）。そして、ロール表面の付着物（トナー等）を洗浄除去して、その洗浄除去後のロールをそのまま再利用する方法（特許文献５参照）等があげられる。
特開平８−９１６１６号公報 特開平８−１７１２６４号公報 特開平９−４４０３２号公報 特開２００３−１３１４５１号公報 特開２００３−２５５６７７号公報

しかしながら、上記特許文献１，２の方法では、切削，研磨等の際に、芯金の表面または残された被覆層の表面に傷が生じ、被覆層を再度形成しても、その傷が被覆層の表面に現れ、画像不具合の原因となる。しかも、切削，研磨等の際に切削粉，研磨粉等が発生して表面に付着するため、洗浄工程が別途必要となる。また、特許文献３の方法では、芯金と被覆層との間に余分な金属層を設ける必要がある。しかも、被覆層の剥離は、芯金に直接接している金属層の膨張剥離によるため、芯金の表面からに限定され、任意の被覆層から剥離することはできない。さらに、特許文献４の方法では、有機溶剤等が引火性を有するため、取り扱いに注意が必要である。しかも、使用した有機溶剤等を処理する排水処理設備が別途必要となる。そして、特許文献５の方法では、ロール表面の付着物が除去されるだけであり、使用等により生じた、ロール表面の傷等は再生されないため、その傷等が画像不具合の原因となる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、任意の被覆層を、またはその任意の被覆層上に他の被覆層が積重されている場合には、他の被覆層ごと簡単に剥離することができ、その剥離跡に傷を生じさせないＯＡ機器用ロールおよびその再生方法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、芯金と、この芯金の外周に形成された少なくとも１層の被覆層とを備えたＯＡ機器用ロールであって、上記被覆層における任意の被覆層に、所定の温度以上で膨張する膨張粒体が未膨張の状態で分散含有されているＯＡ機器用ロールを第１の要旨とする。

また、本発明は、再生対象となる、所定の温度以上で膨張する膨張粒体が未膨張の状態で分散含有されている被覆層を芯金の外周に備えたＯＡ機器用ロールを準備する工程と、このＯＡ機器用ロールを上記所定の温度以上になるよう加熱して、上記膨張粒体を膨張させることにより、上記被覆層をその内側の基材から剥離する工程と、その基材の外周面に新たな被覆層を形成する工程とを備えているＯＡ機器用ロールの再生方法を第２の要旨とする。

すなわち、本発明のＯＡ機器用ロールは、芯金の外周の任意の被覆層に、所定の温度以上で膨張する膨張粒体が未膨張の状態で分散含有されている。そして、そのＯＡ機器用ロールを本発明の再生方法により再生するには、まず、上記ＯＡ機器用ロールを上記所定の温度以上になるよう加熱する。これにより、上記膨張粒体が膨張し、上記被覆層の周長さが長くなる。その結果、上記被覆層がその内側の基材（芯金ないし内側の被覆層）から剥離する。このとき、上記被覆層の外側にも被覆層があればその外側の被覆層とともに剥離する。そして、剥離した被覆層を取り除いた後、上記被覆層が剥離した跡の剥離面である、上記基材の外周面に、新たな被覆層を形成する。このようにして、本発明のＯＡ機器用ロールが再生される。

本発明のＯＡ機器用ロールは、芯金の外周に形成された被覆層における任意の被覆層に、所定の温度以上で膨張する膨張粒体が未膨張の状態で分散しているため、寿命が到来した際には、そのＯＡ機器用ロールを上記所定の温度以上になるよう加熱して、上記膨張粒体を膨張させることにより、上記被覆層を、その外側に被覆層があればその外側の被覆層とともに、その内側の基材から剥離することができる。そして、その基材の外周面に、新たな被覆層を形成することにより、ＯＡ機器用ロールを再生することができる。

また、本発明のＯＡ機器用ロールの再生方法によると、本発明のＯＡ機器用ロールに対して、上記所定の温度以上になるよう加熱して、上記膨張粒体を膨張させることにより、上記被覆層をその内側の基材から剥離するため、その剥離を簡単に行うことができ、さらに、その剥離跡に傷を生じさせないようにすることができる。

特に、上記新たな被覆層における任意の被覆層に、所定の温度以上で膨張する膨張粒体を未膨張の状態で分散含有させる場合には、再度その被覆層を利用して再生することができるようになる。

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。

図１は、本発明のＯＡ機器用ロールの一実施の形態を示している。このＯＡ機器用ロール、例えば現像ロールは、芯金１の外周に、弾性層２，中間層３および表層４等の被覆層が順に形成されている。そして、これら３層の被覆層のうちの中間層３には、所定の温度以上で膨張する膨張粒体Ｅが未膨張の状態で分散含有されている。

上記膨張粒体Ｅとしては、例えば、日本フィライト社製のエクスパンセルや岩瀬コスファ社製の熱膨張マイクロカプセル等が用いられる。これらは、外殻と、この外殻に内包された膨張剤とで構成されたものとなっており、その外殻は、上記所定の温度以上で軟化する下記の材料からなっており、上記膨張剤は、上記所定の温度以上で膨張する下記の材料からなっている。そして、上記所定の温度以上になると、上記膨張粒体Ｅの外殻が軟化するとともに膨張剤が膨張するようになっている。また、上記所定の温度および膨張率は、上記エクスパンセルや熱膨張マイクロカプセル等の種類によって、様々な値をとるものが設定されており、上記中間層３に分散含有されるものは、その中から適宜に選択することができる。

上記外殻の形成材料は、例えば、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ），メタクリル酸（ＭＡ），メタクリロニトリル（ＭＡＮ），ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）等からなっており、上記膨張剤は、液化炭化水素等からなっている。

そして、中間層３における膨張粒体Ｅの含有率は、特に限定されるものではないが、ＯＡ機器用ロールとしての機能を損なわないように考慮する必要があり、通常、０．１〜６０重量％の範囲内に設定される。また、膨張粒体Ｅの粒径も、特に限定されるものではないが、中間層３の厚み等にもより、通常、５〜２００μｍの範囲のものが選択される。また、膨張率も、特に限定されるものではないが、中間層３への含有率にもより、通常、２〜１００倍の範囲のものが選択される。

また、上記芯金１は、中実でも中空でもよく、その形成材料としては、例えば、鉄，ステンレス，アルミニウム等があげられる。そして、上記芯金１の外周面には、必要に応じて、接着剤やプライマー等を塗布してもよい。さらに、上記接着剤やプライマー等は、必要に応じて、導電化してもよい。

上記弾性層２の形成材料としては、下記の主材料に、必要に応じて下記の添加剤が適宜に添加されたものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、シリコーンゴム，エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ），水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ），ポリノルボルネンゴム，ポリウレタン系エラストマー等があげられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、上記添加剤としては、カーボンブラック等の導電剤，シリコーンオイル，加硫剤，加硫促進剤，滑剤，助剤等があげられる。

上記中間層３の形成材料としては、下記の主材料に、前記膨張粒体Ｅおよび必要に応じて下記の添加剤が適宜に添加されたものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ニトリル−ブタジエンゴム，クロロプレンゴム（ＣＲ），ニトリルゴム（ＮＢＲ），アクリルゴム（ＡＣＭ），エピクロルヒドリンゴム，エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム，ウレタン樹脂，シリコーン樹脂，Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等があげられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、上記添加剤としては、カーボンブラック等の導電剤，シリコーンオイル，加硫剤，加硫促進剤，受酸剤，帯電防止剤，滑剤，助剤等があげられる。

上記表層４の形成材料としては、下記の主材料に、必要に応じて下記の添加剤が適宜に添加されたものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ウレタン樹脂，ポリアミド樹脂，アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ブチラール樹脂（ＰＶＢ），アルキッド樹脂，ポリエステル樹脂，フッ素ゴム，フッ素樹脂，フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物，シリコーン樹脂，シリコーングラフトアクリルポリマー，アクリルグラフトシリコーンポリマー，ニトリルゴム，ウレタンゴム，Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、上記添加剤としては、カーボンブラック等の導電剤，帯電防止剤，助剤等があげられる。

本発明のＯＡ機器用ロールとしては、前記現像ロール以外に、帯電ロール，転写ロール，トナー供給ロール，除電ロール，給紙ロール，搬送ロール，クリーニングロール等があげられる。

そして、このようなＯＡ機器用ロールが長期にわたって使用されると、表面にトナー，外添剤，紙粉等が付着して、ロール特性，物性が劣化したり、他部材との接触により表面に磨耗，傷等が生じて、ロール表面の滑り性，平滑性等が損なわれたりする。このような状態になると、ＯＡ機器用ロールは寿命が到来したのであり、従来では、そのＯＡ機器用ロールを廃棄して新しいものと交換していた。しかし、本発明のＯＡ機器用ロールでは、中間層３に上記膨張粒体Ｅを分散含有させているため、下記に詳述するように、中間層３とその外側の表層４のみを廃棄し、その後、弾性層２の外周面に、新たに中間層３および表層４を形成して、ＯＡ機器用ロールを再生することができる。

すなわち、その再生は、まず、寿命が到来したＯＡ機器用ロールをＯＡ機器から取り外し、上記膨張粒体Ｅが膨張する所定の温度以上にそのＯＡ機器用ロールを加熱する。これにより、図２に示すように、膨張粒体Ｅが膨張し、その膨張粒体Ｅが分散含有されている中間層３の周長さが長くなる。その結果、中間層３が、しわしわの状態になり、その内側の弾性層２から浮いた剥離状態になる。ついで、そのＯＡ機器用ロールを粘着テープ上で転がしたり、弾性層２と中間層３との隙間（浮いた空間）にエアーを吹きつけたり、手指で剥いだり等することにより、中間層３および表層４を、芯金１と弾性層２とからなる基材から、簡単に分離して回収することができる。その後、上記基材の弾性層２の外周面に、新たに中間層３および表層４を形成することにより、ＯＡ機器用ロールを再生することができる。

このような再生方法によると、加熱により中間層３を浮かせて剥離状態にするため、中間層３の剥離が簡単にできるだけでなく、その剥離跡となる弾性層２の外周面に傷を付けることがない。また、被覆層（中間層３）に上記膨張粒体Ｅを分散含有させるだけでよいため、剥離させる被覆層を任意に選択することができる。さらに、廃棄されるものが中間層３と表層４のみとなるため、廃棄物の処理費用を削減することができるとともに、廃棄量の削減による環境保全にも寄与することができる。そして、再度形成されるものも中間層３と表層４のみとなるため、低コストおよび省資源にも寄与することができる。

つぎに、上記ＯＡ機器用ロールの製造方法について説明する。ここで、ＯＡ機器用ロールの製造は、従来と殆ど同様にして行われるが、上記中間層３および表層４の形成は、上記膨張粒体Ｅが膨張し始める温度よりも低い温度で行われる。

すなわち、例えば、まず、円筒状金型に芯金１を挿入した後、その円筒状金型の両端開口をキャップ型で閉塞し、芯金１を同軸的に位置決めする。ついで、弾性層２の形成材料を、キャップ型等に形成された注入孔から成形キャビティ内に充填する。そして、その状態で全体をオーブン内に入れて加熱成形した後、キャップ型を外し、芯金１の外周に弾性層２が形成された基材を円筒状金型から取り出す。つぎに、その基材の弾性層２の外周面に、他の円筒状金型を用いて上記と同様の加熱成形により、中間層３を形成する。この加熱成形の温度は、上記膨張粒体Ｅが膨張し始める所定の温度よりも低い温度にする。そして、その中間層３の外周面に、ロールコーティング法，スプレーコーティング法，ディッピング法等により、表層４の形成材料を塗工した後、乾燥させ、表層４を形成する。この塗工の温度も、上記所定の温度よりも低い温度にする。このようにして、上記ＯＡ機器用ロールが製造される。

そして、ＯＡ機器用ロールを再生する際において、剥離後、中間層３および表層４を再度形成することは、上記ＯＡ機器用ロールの製造方法における中間層３および表層４の形成と同様にして行われる。

なお、上記実施の形態では、中間層３に膨張粒体Ｅを分散含有させたが、表層４のみを剥離させる場合には、表層４に膨張粒体Ｅを分散含有させればよく、弾性層２，中間層３および表層４の３層とも剥離させる場合には、弾性層２に膨張粒体Ｅを分散含有させればよい。また、上記実施の形態では、芯金１の外周に形成される被覆層を上記３層としたが、その層数は、特に限定されるものでなく、１層以上あればよい。そして、そのうちの任意の被覆層に上記膨張粒体Ｅを分散含有させることにより、その被覆層を、その外側に被覆層があればその外側の被覆層とともに、その内側の基材から剥離することができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〕
ＯＡ機器用ロールとして、帯電ロールを作製した。この帯電ロールは、芯金の外周に導電性ゴム層，電極層，抵抗調整層，保護層の４層の被覆層が形成されているものとした。その作製に際し、芯金および各被覆層の形成材料としてそれぞれ下記のものを準備した。

〔芯金〕
ＳＵＳ２２材からなる中実丸棒の表面に厚み５μｍの無電解ニッケルめっき層が形成された直径６ｍｍの芯金を準備した。

〔導電性ゴム層の形成材料〕
ポリノルボルネンゴム（日本ゼオン社製、ノーソレックス）１００重量部に対して、ケッチェンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル社製、ケッチェンブラックＥＣ）５０重量部，ナフテン系オイル（日本サン石油社製、サンセン４１０オイル）４００重量部をプラネタリーミキサーを用いて混練することにより、導電性ゴム層の形成材料を調製した。

〔電極層の形成材料〕
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（帝国化学社製、トレジンＥＦ３０Ｔ）１００重量部に対して、カーボンブラック（電気化学工業社製、ＨＳ−１００）１５重量部，膨張粒体（日本フィライト社製、エクスパンセル０９２−４０）４０重量部をボールミルを用いて混練することにより、電極層の形成材料を調製した。なお、上記膨張粒体は、１４０℃で膨張し始め、１７０℃で膨張体積が最大になり、その膨張率が４倍（膨張径が４倍）になるタイプのものであり、未膨張状態での粒径は、１０〜１６μｍの範囲内にある。

〔抵抗調整層の形成材料〕
エピクロルヒドリンゴム（ダイソー社製、エピクロマーＣＧ１０５）１００重量部に対して、クレー（高木クレー社製、サムソンクレー）３０重量部，テトラメチルチウラムジスルフィド（大内新興化学社製）１重量部，エチレンチオウレア（大内新興化学社製）１重量部，受酸剤（協和化学社製、ハイドロタルサイトＤＨＴ−４Ａ）１．５重量部をプラネタリーミキサーを用いて混練することにより、抵抗調整層の形成材料を調製した。

〔保護層の形成材料〕
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（帝国化学社製、トレジンＥＦ３０Ｔ）１００重量部に対して、カーボンブラック（電気化学工業社製、ＨＳ−１００）５重量部をボールミルを用いて混練することにより、保護層の形成材料を調製した。

そして、上記形成材料を用いて、つぎのようにしてＯＡ機器用ロールを作製した。

〔帯電ロールの作製〕
円筒状金型を用いて加熱成形（１５０℃×４０分間）し、芯金の外周面に導電性ゴム層（厚み３ｍｍ）を形成した。ついで、その導電性ゴム層の外周面に、ディッピング法により、電極層の形成材料を塗工した後、乾燥（１３０℃×６０分間）させ、電極層（厚み２０μｍ）を形成した。つぎに、その電極層の外周面に、ディッピング法により、抵抗調整層の形成材料を塗工した後、加硫（１３０℃×８０分間）し、抵抗調整層（厚み１００μｍ）を形成した。そして、その抵抗調整層の外周面に、ディッピング法により、保護層の形成材料を塗工した後、乾燥（１３０℃×６０分間）させ、保護層（厚み７μｍ）を形成した。

〔比較例１〕
上記実施例１において、電極層に膨張粒体を分散含有させないものを比較例１とした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。

〔電極層の剥離性〕
上記実施例１および比較例１の各帯電ロールをレーザービーム・プリンター（ヒューレットパッカード社製、レーザージェット４プラス）に組み込み、２３℃，５３ＲＨ％の環境下で、画像を５万枚連続してプリントアウトした。その後、各帯電ロールを上記レーザービーム・プリンターから取り外し、オーブンに入れて各帯電ロールを１７０℃に加熱した。そして、各帯電ロールにおいて、電極層の剥離の有無を目視にて確認した。その結果、実施例１の帯電ロールでは、電極層がしわしわの状態になって、その内側の導電性ゴム層から浮いて剥離状態になっていたが、比較例１の帯電ロールでは、変化がなかった。その後、各帯電ロールを粘着テープ上で転がすと、実施例１の帯電ロールでは、電極層が導電性ゴム層から剥離し、抵抗調整層および保護層とともに、粘着テープに貼着したが、比較例１の帯電ロールでは、剥離は起こらなかった。

〔帯電ロールの再生〕
実施例１の帯電ロールにおいて、上記剥離後に、導電性ゴム層の外周に、上記帯電ロールの作製方法と同様にして、電極層，抵抗調整層および保護層を順に形成すると、実施例１の帯電ロールを再生することができた。なお、比較例１の帯電ロールは、剥離が起こらなかったため、再生することができなかった。

〔再生した帯電ロールの評価〕
上記再生した実施例１の帯電ロールを、上記レーザービーム・プリンターに組み込み、プリントアウトした。その結果、画質は良好であった。

本発明のＯＡ機器用ロールの一実施の形態を模式的に示す断面図である。 上記ＯＡ機器用ロールにおける中間層の剥離を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 芯金
２ 弾性層
３ 中間層
４ 表層
Ｅ 膨張粒体

Claims (4)

1. 芯金と、この芯金の外周に形成された少なくとも１層の被覆層とを備えたＯＡ機器用ロールであって、上記被覆層における任意の被覆層に、所定の温度以上で膨張する膨張粒体が未膨張の状態で分散含有されていることを特徴とするＯＡ機器用ロール。
2. 上記膨張粒体が、上記所定の温度以上で軟化する外殻と、この外殻に内包され上記所定の温度以上で膨張する膨張剤とで構成されている請求項１記載のＯＡ機器用ロール。
3. 再生対象となる、所定の温度以上で膨張する膨張粒体が未膨張の状態で分散含有されている被覆層を芯金の外周に備えたＯＡ機器用ロールを準備する工程と、このＯＡ機器用ロールを上記所定の温度以上になるよう加熱して、上記膨張粒体を膨張させることにより、上記被覆層をその内側の基材から剥離する工程と、その基材の外周面に新たな被覆層を形成する工程とを備えていることを特徴とするＯＡ機器用ロールの再生方法。
4. 上記新たな被覆層における任意の被覆層に、所定の温度以上で膨張する膨張粒体を未膨張の状態で分散含有させる請求項３記載のＯＡ機器用ロールの再生方法。