JP4652029B2 - 帯電ローラ用のクリーニングローラ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明の帯電ローラ用のクリーニングローラは、内周部にポリウレタン発泡体層が設けられ、その外周部にメラミン樹脂発泡体層が一体的に設けられて構成されている。このような積層構成においては、表面に位置するメラミン樹脂発泡体層がその微細なセル構造により帯電ローラ表面の異物に対する良好な研掃性と摩擦性とを発現する。しかも、そのメラミン樹脂発泡体層が内周部に位置する柔軟性及び弾力性のあるポリウレタン発泡体層に支持されていることから、メラミン樹脂発泡体のみの場合に比べて帯電ローラとの接触面積が大きくなるとともに、特に高温高湿下での歪み量が小さく安定しているものと推測される。従って、帯電ローラ表面に対する研掃性及び摩擦性が十分に発現され、帯電ローラの表面に付着しているトナー、その外添剤、紙粉等の異物が除去されるものと考えられる。その結果、帯電ローラ表面における異物の付着を抑制し、異物に晒される頻度の増大と部品交換までの印刷枚数の増大に十分に対応できる耐久性を発揮することができる。
まず、画像形成装置について説明する。図3に示すように、円筒状をなす電子写真感光体(以下、単に感光体ともいう)11は一定方向(図3では時計方向)に回転するように構成されている。感光体11の上方位置には帯電ローラ12を備えた帯電部13が設けられ、帯電ローラ12は一定圧力で感光体11に押圧された状態で回転するように構成され、感光体11の表面をコロナ放電により一定電位に帯電させるようになっている。感光体11の回転方向において、帯電部13の隣接位置には露光部14が設けられ、その露光部14において記録されるべき画像や文字に対応するパターンがレーザー発振器やLED(発光ダイオード)にて光照射されて静電潜像として形成されるように構成されている。
1)帯電ローラ12表面に付着されているトナー18、外添剤等の異物を連続的に除去して、ある程度の大きさ以上の塊に成長させない、十分な研掃性を持つこと。
2)帯電ローラ12表面には、帯電ローラ12全体の電気抵抗値を制御したり、帯電ローラ12を構成するゴム弾力性層中に含まれる可塑剤や加硫剤等の成分のブリードやブルームを抑制し、トナー18や外添剤が表面から容易に離れるようにするため、薄いコーティング層が形成されている場合が多い。このコーティング層を削らないような適度な摩擦性(摩擦力)を維持すること。
3)クリーニングローラ28から感光体11を汚染するような低分子成分を放出しないこと。
まず、ポリウレタン発泡体を製造する。例えばポリオール類としてポリエーテルポリオールを用い、それに発泡剤としての水、触媒としてのトリエチレンジアミン及びオクタン酸スズを加えて混合した後、ポリイソシアネート類としてのトリレンジイソシアネートを配合し、発泡させてポリウレタン発泡体を調製する。得られたポリウレタン発泡体を板状に裁断し、クリーニングローラ28の回転軸28aを挿入するための孔28bをあける。そして、その孔28bにクリーニングローラ28の回転軸28aを挿入して固着し、その外周面を研磨することにより円筒状のポリウレタン発泡体層29を作製する。続いて、そのポリウレタン発泡体層29の外周面にメラミン樹脂発泡体の原料配合液を塗布し、加熱して発泡させることによって、ポリウレタン発泡体層29上にメラミン樹脂発泡体層30が一定の厚みをもって形成される。メラミン樹脂発泡体の原料配合液の塗布方法としては、ロールコータ等によるコーティング法、浸漬法、スプレー法等のいずれも採用される。
・ 本実施形態における帯電ローラ12用のクリーニングローラ28は、ポリウレタン発泡体層29の外周部にメラミン樹脂発泡体層30が一体的に設けられて構成されている。このような積層構成においては、表面に位置するメラミン樹脂発泡体層30がその微細なセル構造により帯電ローラ12表面の異物に対する良好な研掃性と摩擦性とを発現する。さらに、そのメラミン樹脂発泡体層30は、内周部に位置する柔軟性及び弾力性のあるポリウレタン発泡体層29に支持されていることから、帯電ローラ12表面に対する研掃性及び摩擦性が十分に発現され、帯電ローラ12表面に付着している異物が除去されるものと考えられる。このように、メラミン樹脂発泡体層30とポリウレタン発泡体層29との相乗効果により、帯電ローラ12表面における異物の付着を抑制し、異物に晒される頻度の増大と部品交換までの印刷枚数の増大に十分に対応できる耐久性を発揮することができる。
(実施例1)
ポリエーテル系のポリウレタン発泡体(JIS K6400に基づく密度が50kg/m3及び平均セル数が50個/25mm)に、クリーニングローラ28の回転軸28aを挿入するための孔28bとして直径4mmの孔28bをあけた。一方、無電解ニッケルメッキ処理が施された鋼鉄(SUM23L)製の回転軸28aを用意し、その表面にエチレン−酢酸ビニル(EVA)共重合体よりなるホットメルト接着剤を塗布した。この回転軸28aを前記ポリウレタン発泡体の孔に挿入し、誘導加熱後冷却し、回転軸28aをポリウレタン発泡体内に固定した。そして、ポリウレタン発泡体の外表面を研磨し、外径10mm、長さ315mmのポリウレタン発泡体層29よりなるローラを作製した。ポリウレタン発泡体層29の厚みは2mmであった。
(メラミン樹脂発泡体の原料配合液の組成)
メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物 100質量部、水 10質量部、カーボンブラックの水分散液(山陽色素(株)製、EMACOL BLACK) 15質量部、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(関東化学(株)製) 20質量部、蟻酸(関東化学(株)製) 5質量部、発泡剤としてハイドロフルオロエーテル(住友スリーエム(株)製) 5質量部。
(比較例1)
メラミン樹脂発泡体(BASF社製)をクリーニングローラに加工したものを使用した。
(比較例2)
実施例1において、ポリウレタン発泡体層29の表面にメラミン樹脂発泡体層30を形成することなく、ポリウレタン発泡体層29のみを用いてクリーニングローラを製作した。
(実施例2)
スラブ成形法によるポリエーテル系のポリウレタン発泡体(JIS K6400に基づく密度が70kg/m3及び平均粒セル数が70個/25mm)に実施例1と同様に、直径4mmの孔28bをあけた。その孔28bに、予めエチレン−酢酸ビニル(EVA)共重合体よりなるホットメルト接着剤を塗布した直径5mmの鋼鉄製(SUM23Lに無電解ニッケルメッキを5μmの厚みで施したもの)の回転軸28aを挿入した。そして、回転軸28aを加熱、冷却することで接着し、外径を研磨して直径10.5mmのローラに加工した。
(実施例3)
メラミン樹脂発泡体の原料配合液の塗布厚みを湿潤状態の厚み約500μmとする以外は実施例2と同様に実施してクリーニングローラ28を作製した。得られたクリーニングローラ28には、メラミン樹脂発泡体層30がクリーニングローラ28の外周面からおよそ500μmの厚みで形成されていた(ポリウレタン発泡体層29の厚みに対して1/4)。
(実施例4)
スラブ成形法によるポリエーテル系のポリウレタン発泡体を、JIS K6400に基づく密度が30kg/m3及び平均粒セル数が35個/25mmのものに代え、メラミン樹脂発泡体の原料配合液の塗布厚みを湿潤状態の厚みで約200μmとする以外は実施例2と同様に実施してクリーニングローラ28を作製した。得られたクリーニングローラ28には、メラミン樹脂発泡体層30がクリーニングローラ28の外周面からおよそ100μmの厚みで形成されていた(ポリウレタン発泡体層29の厚みに対して1/20)。
(実施例5)
メラミン樹脂発泡体の原料配合液の塗布厚みを湿潤状態の厚みで約500μmとする以外は実施例4と同様に実施してクリーニングローラ28を作製した。得られたクリーニングローラ28には、メラミン樹脂発泡体層30がクリーニングローラ28の外周面からおよそ500μmの厚みで形成されていた(ポリウレタン発泡体層29の厚みに対して1/4)。
(実施例6)
物理的発泡剤を用いて得られたポリウレタン発泡体(株式会社 イノアックコーポレーション製、商品名ENDUR、JIS K6400に基づく密度が250kg/m3及び平均粒セル数が200個/25mm)を用いて直径10mm、ローラ部の長さ315mmのローラを作製した。得られたローラの表面に、実施例1のメラミン樹脂発泡体の原料配合液を湿潤状態の厚みが約50μmとなるようにロールコータで塗布した。そして、誘導加熱装置に140秒入れて発泡させ、メラミン樹脂発泡体層30を形成した。その後、もう一度外周面を軽く研磨し、直径10mmのクリーニングローラ28を得た。メラミン樹脂発泡体層30はクリーニングローラ28の外周面から平均して約70μmの厚みで形成されていた(ポリウレタン発泡体層29の厚みに対して1/28.6)。
<評価方法>
市販のプリンタ〔IPSiO9000、(株)リコー製〕のドラムカートリッジ(耐久寿命6万枚)に、実施例1〜6及び比較例1、2のクリーニングローラを組み込み、40℃、95%RH(相対湿度)の環境下に7日保管後、10℃、15%RHの環境において、被覆率(印字濃度)5%の文字パターンを連続して印刷した。そして、印刷枚数5千枚ごとに帯電ローラ12の表面状態を観察し、マゼンタ25%ベタ濃度のテストパターンを印刷し、最終的にはこのカートリッジの設計寿命である6万枚までの帯電ローラ12の表面状態と、画像の状態とを観察した。それらの結果を表1に示した。
・ メラミン樹脂発泡体層30を、例えば表面硬度が異なる複数のメラミン樹脂発泡体を用いて複数層で構成することも可能である。
・ メラミン樹脂発泡体層30に、トナー18の帯電性及び流動性を調整する外添剤、例えばシリカ、アルミナ等を含有させ、帯電ローラ12表面の異物に対して親和性を持たせてその異物を除去するように構成することもできる。
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
Claims (4)
- 回転する電子写真感光体に接触する帯電ローラにより電子写真感光体の表面を帯電させた後、露光部で露光して静電潜像を形成し、その静電潜像に現像部よりトナーを供給し現像してトナー像を形成し、そのトナー像を記録用紙に転写するように構成した画像形成装置の前記帯電ローラに接触し、トナーを含む異物を除去するためのクリーニングローラにおいて、
内周部にポリウレタン発泡体層が設けられ、その外周部にメラミン樹脂発泡体層が一体的に設けられていることを特徴とする帯電ローラ用のクリーニングローラ。 - 前記メラミン樹脂発泡体層を構成するメラミン樹脂発泡体は、JIS K6400に基づく平均セル径が5〜100μmのものであることを特徴とする請求項1に記載の帯電ローラ用のクリーニングローラ。
- 請求項1又は請求項2に記載の帯電ローラ用のクリーニングローラの製造方法であって、ポリウレタン発泡体を筒状に成形した後、その外周面にメラミン樹脂発泡体の原料配合物を付着させて発泡させ、ポリウレタン発泡体層の外周部にメラミン樹脂発泡体層を一体的に設けることを特徴とする帯電ローラ用のクリーニングローラの製造方法。
- 前記メラミン樹脂発泡体の原料配合物は水を含む分散液であり、ポリウレタン発泡体層の外周面に前記分散液を塗布した後、100℃以上に加熱して水を気化させて発泡させることを特徴とする請求項3に記載の帯電ローラ用のクリーニングローラの製造方法。
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