ゴムローラの製造方法、ゴムローラ、並びに、それを具備する電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置
【課題】抵抗ムラが小さく、各層の密着性が高いゴムローラを安定的に得る方法を提供し、かつ、そのゴムローラを具備する電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】軸芯体１５の外周を取り囲むリング形状の塗工ヘッド８を用いて、軸芯体１５の外周上に弾性層を構成する粘度１００〜１００００Ｐａ・ｓの未加硫の液状ゴムを塗布する工程と、塗布後の液状ゴムを半硬化する工程と、塗工ヘッド１５を用いて、半硬化した液状ゴムの外周面に樹脂層を構成するための樹脂液を塗布積層する工程と、半硬化した液状ゴム及び塗布積層後の樹脂液を硬化接着させる工程とを有するゴムローラの製造方法；並びに、そのゴムローラを少なくとも一つ以上具備する電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置。
【解決手段】軸芯体１５の外周を取り囲むリング形状の塗工ヘッド８を用いて、軸芯体１５の外周上に弾性層を構成する粘度１００〜１００００Ｐａ・ｓの未加硫の液状ゴムを塗布する工程と、塗布後の液状ゴムを半硬化する工程と、塗工ヘッド１５を用いて、半硬化した液状ゴムの外周面に樹脂層を構成するための樹脂液を塗布積層する工程と、半硬化した液状ゴム及び塗布積層後の樹脂液を硬化接着させる工程とを有するゴムローラの製造方法；並びに、そのゴムローラを少なくとも一つ以上具備する電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写装置、プリンター、静電記録装置等の画像形成装置に使用されるゴムローラの製造方法に関する。また、このゴムローラを用いた電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真記録装置では、その本体内部に画像形成部が設置され、画像はクリーニング、帯電、潜像形成、現像、転写、定着プロセスを経て形成される。画像形成部は電子写真感光体である感光ドラムを備えており、さらにクリーニング部、帯電部、潜像形成部、現像部及び転写部を備えている。この画像形成部で形成された感光ドラム上の画像は、転写部で記録材に転写され、搬送された後、定着部にて加熱、加圧され、定着された記録画像として排出される。
【０００３】
次に、クリーニング、帯電、潜像形成、現像、転写、定着のプロセスの内、帯電、潜像形成、現像、転写プロセスについて説明する。
【０００４】
帯電部では、帯電ローラにより感光ドラムの表面に対し、所定の極性で電位が一様になるように一次帯電処理を行う。帯電部で均一に帯電処理された後、目的画像情報の露光を受けることで、感光ドラムの表面に目的画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は現像部で現像ローラにより現像剤像として可視像化されていく。この可視像化された現像剤像は、転写部で転写ローラにより記録材の裏面から電圧を印加することにより記録材に転写される。その後、記録材は定着装置へ搬送され、像定着を受け、記録画像として出力される。
【０００５】
電子写真装置等の画像形成装置の現像工程においては、電圧印加により現像作用を生じせしめている。このような現像方式においては、現像ローラは通常半導電領域の電気抵抗値を有し、現像ローラの表面に現像剤を付着させ、現像剤の層厚を現像ブレードにより均一化して感光ドラムに現像ローラを接触させることにより感光ドラム表面に現像剤を付着させている。
【０００６】
帯電、転写、現像プロセスに使用される部材としては、一般にはローラ形状のゴムローラが近年盛んに使用され、その弾性層は液状ゴム、固形ゴム、発泡ゴム等の弾性材料を用いて形成されている。また、各ローラは、現像剤や感光ドラムなど他の部材と接触、或いは圧接しているので、表面の離型性など、部材によっては更なる表面の機能を要求されている。これらの機能を満足する為には、弾性層表面に樹脂層を形成することもある。
【０００７】
ゴムローラの製造方法は多種多様あり、それぞれ求められる特性に応じて適切な製造方法が用いられる。例えば特許文献１には、導電性ローラを安価に製造するために、積層された未加硫ゴム層を成形型内において同時加硫する製造方法が提案されている。しかしながら、このようにして製造された導電性ローラは、加硫時における成形型内の圧力分布によってローラに外径ムラや抵抗ムラが発生する傾向があり、画像形成装置の導電性ローラとして用いると画像上に濃度ムラが生じて問題となる場合がある。
【０００８】
また、特許文献２では、上層ゴムロールと下層ゴムロールを同時に加硫結合させることで層間剥離しにくいゴムロールを製造する方法が提案されている。しかしながら、そのままでは画像形成装置に使用できるだけの外径精度を有していないため、加硫後に円筒研削盤などにより表面を研磨することで所望の外径精度に仕上げ加工する必要がある。
【特許文献１】特開平１１−２３１６１６号公報
【特許文献２】特開２００２−３４７９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、画像形成装置の印字速度の高速化及び画像の高精細化さらにはカラー化に伴い、画像形成装置に使用されるゴムローラ等の部品も外径や抵抗について高精度化が要求されている。しかしながら、外径精度の良いゴムローラを安定して成形する事は難しい。
【００１０】
外径精度の良いローラを安定的に成形する為の方法の一つとして、例えば、保温した熱板に型を装着し、そこに材料を注型する方法がある。しかし、この熱板成形では、筒型と熱板の接触安定性に問題があり、型全体に毎回安定した熱を供給する事が容易ではない。そのため、型全体にいつでも一定の熱の供給ができないとその熱分布が原因で加硫するゴムローラの外径精度は安定しない。また、特に導電性のゴムローラでは、長手方向に注型する為、材料の注型時に熱の影響で長手方向、周方向に抵抗ムラができ、電子写真プロセスでは画像の濃度ムラ等の原因となる。
【００１１】
また例えば、押出し機で押出したゴムを芯金に挿入したり、芯金上に押出し機等で押出したゴムを型内で発泡成形したりする方法がある。しかし、型の周方向、長手方向の温度バラツキ、また繰り返し時の型の微小な温度変化が原因で発泡ムラが起り、その結果、ゴムローラの外径精度、抵抗ムラが悪くなる傾向にある。
【００１２】
特に高精度を要求する現像ローラでは、画像の高画質化の為、感光ドラム上の現像剤膜の薄層達成精度が上がり、現像ローラによる感光ドラムヘの当接圧力が低くなっている。その結果、現像ローラの低硬度化、高導電化に加え、従来の外径精度、抵抗精度では感光ドラム上に十分摩擦帯電した現像剤を薄層で且つ均一に形成する事が難しくなっている。つまり、その状態で複写機やレーザービームプリンタでプリントアウトすると、感光ドラム上で不均一な厚みや不均一な帯電量の現像剤が原因で、耐久枚数を増やすと共に画像に濃度ムラや白スジを出す問題となる。
【００１３】
本発明は、これら従来技術の課題に鑑みなされたものであり、抵抗ムラが小さく、各層の密着性が高いゴムローラを安定的に得る方法を提供し、かつ、そのゴムローラを具備する電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、軸芯体の外周上に弾性層を有し、かつ該弾性層の外周面に少なくとも一層以上の樹脂層を有するゴムローラの製造方法において、前記軸芯体の外周を取り囲むリング形状の塗工ヘッドを用いて、前記軸芯体の外周上に前記弾性層を構成するための粘度１００〜１００００Ｐａ・ｓの未加硫の液状ゴムを塗布する工程と、塗布後の前記液状ゴムを半硬化する工程と、前記リング形状の塗工ヘッドを用いて、前記半硬化した液状ゴムの外周面に前記樹脂層を構成するための樹脂液を塗布積層する工程と、半硬化した液状ゴム及び塗布積層後の樹脂液を硬化させると同時に、軸芯体と弾性層の接着及び弾性層と樹脂層の接着を図る硬化接着工程と、を有することを特徴とするゴムローラの製造方法である。
【００１５】
さらに本発明は、軸芯体の外周上に弾性層を有し、かつ該弾性層の外周面に少なくとも一層以上の樹脂層を有するゴムローラであって、本発明の方法で製造されたことを特徴とするゴムローラである。
【００１６】
さらに本発明は、現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該現像剤を供給することにより該感光ドラム表面に可視画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置において、前記現像ローラが本発明のゴムローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置である。
【００１７】
さらに本発明は、帯電ローラが装着されてなり、該帯電ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に電荷を供給する電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置において、前記帯電ローラが本発明のゴムローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置である。
【００１８】
さらに本発明は、本発明のゴムローラを少なくとも一つ以上具備することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、リング形状の塗工ヘッドを用いて液状ゴムと樹脂液を塗布積層し、硬化と同時に接着させることで、接着層を介在しなくても各層の密着性が高いゴムローラが得られ、また接着層の膜厚ムラによる抵抗ムラを防ぐこともできる。
【００２０】
本発明により得られる電子写真用弾性ローラを、現像ローラや帯電ローラとして用いることによって濃度ムラの少ない高精細な画像を得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を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明において、軸芯体の外周上に未加硫の液状ゴムを形成する工程と、半硬化した液状ゴムの外周面に塗布液を積層する工程には、例えば図１に示すような塗工装置を用いることができる。
【００２２】
図１に示す塗工装置においては、架台１の上に略垂直にコラム２が取り付けられ、さらに架台１とコラム２の上部に精密ボールネジ３が略垂直に取り付けられている。また、精密ボールネジ３と平行に２本のリニアガイド１４がコラム２に取り付けている。ＬＭガイド４はリニアガイド１４及び精密ボールネジ３と連結し、サーボモータ５よりプーリ６を介して回転運動が伝達され昇降できるようになっている。コラム２には、円筒状の軸芯体１５の外周面に塗布液を吐出するリング形状の塗工ヘッド８が取り付けられている。さらにＬＭガイド４上にブラケット７が取り付けられ、このブラケット７には軸芯体１５を保持し固定するワーク下保持具９が略垂直に取り付けられ、また逆側の軸芯体１５を保持するワーク上保持具１０の中心軸がブラケット７の上部に取り付けられ、ワーク上保持具はワーク下保持具９に対向して略同芯になるように配置して軸芯体１５を保持している。
【００２３】
リング形状の塗工ヘッド８の中心軸は、ワーク下保持具９とワーク上保持具１０の移動方向と平行となるように支持されている。また、ワーク下保持具９及びワーク上保持具１０が昇降移動時において、塗工ヘッド８の内側に開口した環状スリットになっている吐出口の中心軸と、ワーク下保持具９及びワーク上保持具１０の中心軸が略同芯になるように調節してある。このような構成により塗工ヘッド８の環状スリットになっている吐出口の中心軸を軸芯体１５の中心軸に略同芯に合わせることができ、リング形状の塗工ヘッドの内周面と軸芯体１５の外周面との間に均一な隙間が形成される。
【００２４】
また、塗布液の供給口１１は、塗布液搬送用の配管１２を介して材料供給弁１３に接続されている。材料供給弁１３は、その手前に混合ミキサー、材料供給ポンプ、材料定量吐出装置、材料タンク等を備え、定量（単位時間当たりの量が一定）の塗布液を吐出可能なものとしている。
【００２５】
軸芯体の外周上に形成された未加硫の液状ゴムを半硬化する工程と、半硬化した液状ゴム及び塗布積層後の樹脂液の硬化接着工程では、周方向の温度を一定に保つためにゴムローラを回転させながら加熱する方法を用いることが好ましい。熱源としては、ゴムローラに非接触で加熱できる遠赤外セラミックヒータ、近赤外線ヒータ、ランプ加熱ヒータ、ＵＶヒータ、マイクロヒータ等が望ましい。
【００２６】
これらの熱源は、ゴムローラの両端部から中央部に向かって連続的に加熱温度を変化させるために、ゴムローラの長手方向に一定間隔で複数配置される。熱源の数はゴムローラの長手方向における加熱温度の変化パターンに合わせて適宜に決定されることになるが、その数が多いほど、ゴムローラの長手方向における温度変化を微妙にかつ正確に制御することが可能となる。
【００２７】
ここで、ゴムローラの加熱時の材料圧力について述べる。電子写真プロセスで画像の濃度ムラ等の原因となる抵抗ムラは、加熱時の材料の不均一な圧力によって起こる。未硬化材料を円筒型内に注入して、その後加熱加硫することにより弾性層を軸芯体の周りに形成する方法においては、加熱開始後、ゴムの状態が液状で硬化が始まるまでの期間では、円筒型内端部の流動性のあるゴム材料は加熱と共に膨張して外に流れるので、圧力の増加は起きない。しかし、中央部のゴム材料は端部のゴム材料が存在するので十分に膨張できず圧力が増加し、その結果、ゴムローラの長手方向に材料圧力が不均一になる。
【００２８】
一方、本発明において、加熱時の材料圧力を常に一定にするために、リング塗工機による弾性層と樹脂層の形成と、同時加硫する際にゴムローラの中央部と端部で温度勾配を設けることにより、長手方向、周方向で抵抗ムラを更に低減させることが好ましい。
【００２９】
具体的には、加熱開始時にはゴムローラの長手方向中央部の加熱温度を端部より高く設定し、ある一定時間が経過したところで端部の加熱温度を中央部と等しくなるまで昇温する。端部の加熱温度を中央部より低くすることで端部のゴム材料の熱膨張を遅らせ、中央部のゴム材料が十分に熱膨張する時間を与えることができる。特に、中央部で硬化が始まる段階で端部の昇温を開始することが好ましい。
ゴムローラの加熱を開始してからの昇温速度が１.０℃／３０秒以下になったときの長手方向中央部の材料温度をＴｃ（℃）、端部の材料温度をＴｅ（℃）としたとき、Ｔｃ−Ｔｅは５〜１０℃が好ましい。Ｔｃ、Ｔｅに到達する時間はＴｃの方が速い方が好ましい。また、ゴム材料の誘導時間としては、キュラストメーターＶ型で測定したＴｃにおける誘導時間をＩＰｃ（秒）、Ｔｅにおける誘導時間をＩＰｅ（秒）としたとき、ＩＰｅ−ＩＰｃが１０〜４０（秒）であることが望ましい。Ｔｃ、Ｔｅに到達する時間はＴｃの方が速く、かつＴｃ−Ｔｅが５℃以上であること、またＩＰｅ−ＩＰｃが１０秒以上であることは、中央部のゴム材料の熱膨張が完了する前に端部のゴム材料が熱膨張し始めるのを防ぎ、中央部のゴム材料の圧力を十分に抜いて、圧力増加を防止する点等において意義がある。一方、Ｔｃ−Ｔｅが１０℃以下であること、またＩＰｅ−ＩＰｃが４０秒以下であることは、端部の昇温にあまり時間をかけずに、ゴムローラの中央部と端部で温度履歴の差を抑え、熱の影響による抵抗ムラを防止する点等において意義がある。なお、ここでいうゴム材料の誘導時間とは、キュラストメーターＶ型での測定開始から、ゴムの加硫が始まりその加硫曲線が上昇を開始するまでの時間をいう。
【００３０】
ゴムローラ端部の昇温時間は１０〜３０秒が好ましく、かつ液状ゴムを半硬化する工程での加熱時間と硬化接着工程での加熱時間の合計（以下、加熱開始から終了までの時間という）が、ゴムローラ端部の昇温時間の１０〜２５倍に設定されていることが好ましい。昇温時間が１０秒以上であることは、中央部のゴム材料の熱膨張が完了する前に端部のゴム材料が熱膨張し始めるのを防ぎ、中央部のゴム材料の圧力を十分に抜いて、圧力増加を防止する点等において意義がある。昇温時間が３０秒以下であること、また加熱開始から終了までの時間が昇温時間の１０倍以上であることは、ゴムローラの中央部と端部で温度履歴の差を抑え、熱の影響による抵抗ムラを防止する点等において意義がある。一方、加熱開始から終了までの時間が昇温時間の２５倍以下であることは、ゴムローラ製造時間の短縮化、生産性の点等において意義がある。
【００３１】
図２は本発明により得られるゴムローラの一例を示す概略断面図であり、図３は本発明により得られるゴムローラの一例を示す概略斜視図である。これらの図に示すゴムローラは、軸芯体１５と、その軸芯体１５の外周上に同芯円状に形成された弾性層１６と、さらに弾性層１６の外周上に表層として形成された樹脂層１７とからなる。
【００３２】
軸芯体１５は、例えば、炭素鋼合金表面に５μｍ厚さの工業ニッケルメッキを施した円柱である。軸芯体１５を構成する材料としては他にも、例えば鉄、鋼、アルミニウム、チタン、銅及びニッケル等の合金やこれらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金、さらにカーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料等の剛直で導電性を示す公知の材料を使用することも出来る。軸芯体１５の形状は、円柱状の他、中心部分を空洞とした円筒形状とすることもできる。
【００３３】
弾性層１６を形成する原料主成分の液状ゴムとしては、特に制限はなく、従来公知の材料を用いることができる。具体的には、ジエン系ゴム、シリコーンゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム等を単独または２種以上混合して用いることができる。特に、原料主成分のゴムとしては、加工性に優れ、硬化反応に伴う副生成物の発生がなく寸法安定性が良好である、硬化後の物性が安定している等の理由から、付加反応架橋型シリコーンゴムが好ましい。このシリコーンゴムは、例えば、下記式１で表されるオルガノポリシロキサン、及び下記式２で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含み、さらに触媒や他の添加物と適宜混合させて用いることができる。
【００３４】
【化１】
【００３５】
【化２】
【００３６】
オルガノポリシロキサンは、通常、シリコーンゴムのベースポリマーとなる。その分子量は特に限定されないが、１０万以上１００万以下が好ましい。オルガノポリシロキサンのアルケニル基は１分子中に少なくとも２個有ることが望ましい。アルケニル基の種類は特に限定されないが、活性水素との反応性が高い等の理由から、ビニル基及びアリル基の少なくとも一方であることが好ましく、ビニル基が特に好ましい。
【００３７】
オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、硬化工程における付加反応の架橋剤の働きをするものである。一分子中のケイ素原子結合水素原子の数は２個以上であり、硬化反応を最適に行わせるためには３個以上であることが好ましい。ポリオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子量は特に限定されないが、１０００以上１００００以下が好ましく、硬化反応を適切に行わせるためには比較的低分子量の１０００以上５０００以下が特に好ましい。
【００３８】
シリコーンゴムにおけるオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量に関しては、オルガノポリシロキサン中のアルケニル基の数に対するオルガノハイドロジェンポリシロキサン中のＳｉ−Ｈ基の数の割合、即ち（ケイ素原子に直結した水素原子の総数）／（オルガノポリシロキサンのアルケニル基の総数）が、０.５〜１.５の範囲内であることが好ましい。これが０.５以上であれば十分な網状構造をとり、硬化後の反発弾性率や硬度が良好になる。また、１.５以下であれば未反応のＳｉ−Ｈ基が少なくなり、水分などとの余剰の架橋反応が起こり難くなる。
【００３９】
シリコーンゴムの触媒としては、例えば、ヒドロシリル化反応において触媒作用を示す遷移金属化合物が使用できる。その具体例としては、Ｆｅ（ＣＯ）5Ｃｏ（ＣＯ）8、ＲｕＣｌ3、ＩｒＣｌ3、〔（オレフィン）ＰｔＣｌ2〕2、ビニル基含有ポリシロキサン−Ｐｔ錯体、Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏ、Ｌ2Ｎｉ（オレフィン）、Ｌ4Ｐｄ、Ｌ4Ｐｔ、Ｌ2ＮｉＣｌ2（但し、Ｌ＝ＰＰｈ3若しくはＰＲ'3、ここでＰはリン、Ｐｈはフェニル基、Ｒ'はアルキル基を示す）が挙げられる。中でも、白金、パラジウム又はロジウム系の遷移金属化合物が好ましい。
【００４０】
触媒の配合量に関しては、例えば白金系金属化合物触媒の場合、シリコーンゴム（各種配合物を含む）中、白金として１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下が好ましい。ただし、この範囲に限定されることはなく、目標とする可使時間、硬化時間、製品形状等により適宜選択される。
【００４１】
さらにシリコーンゴムは、硬化反応遅延剤として、１−エチニル−シクロヘキサノール、フェニルブチノール等の不飽和アルコール含むことができる。硬化反応遅延剤の配合量としては、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、例えば０.０５〜０.５質量部の範囲で適宜選択できる。
【００４２】
本発明では、目標とする誘導時間に調整するために、触媒や硬化反応遅延剤の種類と配合量を調整することが有効である。
【００４３】
更に、弾性層１６を形成する際、ローラの具体的な用途に応じて、弾性層自体に要求される機能に必要な成分、例えば、導電剤、非導電性充填剤など、また、ゴム成型体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を主成分に適宜配合することができる。
【００４４】
弾性層１６に導電性を付与する目的で添加する導電剤としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、パラジウム、銀、鉄、銅、錫、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化モリブデン、酸化錫−酸化アンチモン固溶体、酸化錫−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質等の微粉末などが挙げられる。またイオン導電剤、例えばＬｉＣｌＯ4、ＮａＣｌＯ4等の過塩素酸塩、４級アンモニウム塩等を用いることもできる。これらの内、カーボンブラックは比較的容易に入手でき、しかも主成分のゴム材料の種類に依らず良好な帯電性が得られるので好適に利用できる。
【００４５】
非導電性充填剤としては、例えば、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム、珪酸ジルコニウム、珪酸アルミニウム、タルク、アルミナ、酸化鉄等が挙げられる。
【００４６】
導電剤及び非導電性充填剤の配合量は、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して５〜５０質量部が好ましい。配合量が５質量部以上であればシリコーンゴムの補強性が十分になり、５０質量部以下であれば電子写真に使用するゴムローラとして好ましいゴム弾性が発現する。
【００４７】
弾性層の材料によっては、反応残渣や未反応低分子を除去するために、硬化接着工程が終了した後、さらに加熱して弾性層をポストキュアすることもできる。ポストキュアの条件は特に限定されず、弾性層や樹脂層を形成する材料の特性に応じて適切な条件を選択すればよい。
【００４８】
本発明では、液状ゴムの粘度を１００〜１００００Ｐａ・ｓに調整するために、例えばオルガノポリシロキサン、導電剤、非導電性充填剤などの配合量を調整することが有効である。液状ゴムの粘度が１００Ｐａ・ｓ未満の場合は、リング塗工機で軸芯体の外周上に未加硫の液状ゴムを円筒状に形成した際に重力に対して形状を保持することができないので、外径精度が悪化する。また、液状ゴムの粘度が１００００Ｐａ・ｓより大きい場合は、材料の構造破壊を起こすために必要な応力が大きすぎて、円筒状に形成した未加硫の液状ゴムの表面にスジや凹凸が発生する。
【００４９】
本発明では、以上のようにして形成された半硬化した液状ゴムの外周上に、同様のリング形状の塗工ヘッドを用いて、樹脂層を構成するための樹脂液を塗布積層する。樹脂層を構成するための樹脂材料としては、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、水素添加スチレン−ブチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、オレフィン樹脂、アクリル樹脂等の各種樹脂が挙げられる。
【００５０】
樹脂層の厚みとしては、低分子量成分がしみ出してきて感光体を汚染することを防止する観点から５μｍ以上が好ましく、現像ローラが硬くなり、融着が発生することを防止する観点から５００μｍ以下が好ましい。より好ましくは１０〜３０μｍである。
【００５１】
更に、ゴムローラの用途に応じて、樹脂層中に重量平均粒径１〜２０μｍの微粒子を分散させることができる。この微粒子としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子、ポリウレタン微粒子、ポリスチレン微粒子、アミノ樹脂微粒子、フェノール樹脂微粒子等のプラスチックピグメントが挙げられる。特に、ポリメチルメタクリル酸メチル微粒子及びシリコーンゴム微粒子が好ましい。この微粒子の含有量に関しては、この微粒子を除く樹脂層構成成分の総質量１００質量部に対して、微粒子を約２０〜２００質量部の範囲内で添加することが好ましい。
【００５２】
本発明では、軸芯体の外周上に形成した半硬化した液状ゴムの外周面に樹脂液を積層することで、樹脂液が半硬化した液状ゴムの極表面に含浸し、接着層を介在しなくても高い密着性を発揮することができる。樹脂液が半硬化した液状ゴムに含浸するためには弾性層の材料と樹脂層の材料の相溶性が重要である。両層の相溶性を良好にして十分な密着性を得るためには、使用する樹脂層の材料と弾性層との材料とのＳＰ値の差は、好ましくは３.５以下、より好ましくは３.０以下である。ＳＰ値の差が３.５以下であれば、２種類以上の材料を組み合わせることも容易になる。
【００５３】
ここで弾性層のＳＰ値とは、弾性層を構成しているベース弾性材料（導電剤、添加剤等を含まないベースの弾性材料のみ）のＳＰ値を指す。また、樹脂層のＳＰ値とは、樹脂層を構成しているベースの樹脂材料（導電剤、添加剤等を含まないベースの樹脂材料のみ）のＳＰ値を指す。
【００５４】
弾性層及び樹脂層を構成しているベース材料のＳＰ値は、次のようにして測定する。まず、材料を溶解する溶媒が存在する場合は、材料を溶解する溶媒のＳＰ値から推定する（ H. Burrell, Official Digest, 27 (369), 726 (1950)）。材料を溶解する溶媒が存在しない場合は、膨潤法或いは極限粘度法を用いる。膨潤法とは、膨潤度が最大となるような溶媒のＳＰ値から推定する方法である（同上）。極限粘度法とは、樹脂の極限粘度から求める方法であり、溶媒中における樹脂の極限粘度は樹脂のＳＰ値と溶媒のＳＰ値とが一致する時に最大値を示す。つまり、樹脂を各種のＳＰ値を有する溶媒に溶解させてそれぞれ極限粘度を測定し、極限粘度の最大値を与える溶媒のＳＰ値から樹脂のＳＰ値を算出する（H. Ahmed, M, Yassen, J. Coat. Technol., 50, 86 (1970)）。なお、弾性層及び樹脂層を構成するベース材料が複数材料から構成される場合には、それぞれの固有ＳＰ値に重量分率を掛けた値の合計をベース材料のＳＰ値とする。
【００５５】
図４は、本発明の電子写真用弾性ローラを有する接触現像方式の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【００５６】
まず、本発明の電子写真用弾性ローラを有する電子写真プロセスカートリッジを説明する。電子写真プロセスカートリッジには、帯電ローラ１９と、感光ドラム１８と、現像ローラ２２と、現像剤供給ローラ２３と、現像剤層厚規制部材である現像ブレード２４と、撹拌羽根（不図示）と、現像剤２５とが一つのカートリッジにまとめられ、画像形成装置の中で一体的に交換可能となっている。撹拌羽根で現像剤供給ローラ２３に送られた現像剤２５は、現像ブレード２４によって現像ローラ２２表面に均一にコートされ、感光ドラム１８表面へと運ばれ、現像される。紙等の記録材３０に現像剤２５が転写された後、感光ドラム１８表面は帯電ローラ１９で再び均一に帯電される。
【００５７】
接触現像方式の画像形成装置においては、現像ローラ２２は、その表面に現像剤２５を保持して矢印の方向に回転しながら感光ドラム１８上に露光２０によって形成された潜像を現像し、現像に使用されずに現像ローラ２２表面に残った現像剤２５を表面に坦持したまま現像容器３１に戻す。
【００５８】
現像容器３１の内部では現像剤供給ローラ２３が現像ローラ２２表面に残った現像剤２５を現像ローラ２２表面から取り除くとともに、新しい現像剤２５を現像ローラ２２の表面に供給する。現像ローラ２２表面に供給された新しい現像剤２５は、現像ブレード２４にてコート厚さを均一に整えられ、現像領域に搬送されていく。この繰り返しによって現像ローラ２２は常に新しい現像剤２５を均一にコートして静電潜像を現像する。
【００５９】
現像された現像剤像は感光ドラム１８の回転によって転写領域に運ばれ、転写ローラ２６で記録材３０に転写される。その後未定着の現像剤像は定着ローラ２９と加圧ローラ２１の間を通り、圧力と熱で記録材に定着される。転写工程で転写されずに感光ドラム１８上に残った現像剤２５は、感光ドラム１８の回転に伴い清掃用のクリーニングブレード２７で感光ドラム１８から取り除かれる。表面が清掃された感光ドラム１８表面は帯電ローラ１９で帯電され、再び露光２０、現像される、という工程を繰り返す。また、廃現像剤は廃現像剤容器２８に貯留される。
【実施例】
【００６０】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。なお、以下の記載において「部」は「質量部」を意味する。実施例及び比較例におけるゴムローラの測定及び評価は以下の方法に従い実施した。
【００６１】
［液状ゴムの粘度測定］
液状ゴムの粘度は、回転式粘度計（東京計器社製Ｂ型粘度計）を用いて測定した。
【００６２】
［誘導時間の測定］
各加熱温度における誘導時間は、日本合成ゴム社製のキュラストメーターＶ型を使用して測定した。ゴムローラの長手方向中央部の加熱開始温度における誘導時間をＩＰｃ（秒）、端部の加熱開始温度における誘導時間をＩＰｅ（秒）とした。
【００６３】
［弾性層及び樹脂層の膜厚測定］
レーザー測長器（ＫＥＹＥＮＣＥ社製：コントローラＬＳ−５５００、センサーヘッドＬＳ５０４０Ｔ）で弾性層及び樹脂層の膜厚を測定した。具体的には、この測定器により、ゴムローラの長手方向中央部の膜厚とゴム層の端部から２０ｍｍ中央部側の位置における膜厚の３点の平均値をとって膜厚（μｍ）とした。
【００６４】
［抵抗ムラの測定］
図５に示すように、長手方向に３分割した直径３０ｍｍの金属製電極用ローラ３２に、片側５００ｇずつ合計１０００ｇの荷重でゴムローラを押し当て、電極ローラ３２を２８ｒｐｍで回転させてゴムローラを従動回転させた。この状態で、直流電流電源より５０Ｖの電圧をゴムローラ軸（軸芯体１５）と電極ローラ３２間に印加したときの抵抗値をローラ一周分にわたり測定した。具体的には、この測定器により、ゴムローラの長手方向中央部の抵抗と端部の抵抗の３点から求めた最大抵抗／最小抵抗を抵抗ムラとした。そして、抵抗ムラが１.５以下のレベルを「Ａ」、１.５より大きく１.８以下のレベルを「Ｂ」、１.８より大きく２.１以下のレベルを「Ｃ」、２.１より大きく２.５以下のレベルを「Ｄ」、２.５より大きいレベルを「Ｅ」とした。
【００６５】
［濃度ムラの評価］
まず、濃度ムラの評価の為に電子写真式レーザービームプリンタを用意した。このプリンタはＡ４版出力用のプリンタであり、記録メディアの出力スピードはＡ４縦１６枚／分、画像の解像度は６００ｄｐｉであり、感光ドラムはアルミシリンダーにＯＰＣ（有機光導電体）層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、その最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。
【００６６】
この電子写真式レーザービームプリンタに、本発明のゴムローラを現像ローラ、または帯電ローラとして取り付けたキヤノン製カートリッジ（ＬＢＰ−１３１）をセットし、感光ドラムの回転方向と垂直方向に幅１ドット、間隔２ドットの横線を描くような画像を出力した。そして、画像に濃度ムラが全くないレベルを「Ａ」、極わずかに濃度ムラが確認できるレベルを「Ｂ」、わずかに濃度ムラが確認できるレベルを「Ｃ」、濃度ムラがあるものの実用上問題ないレベルを「Ｄ」、濃度ムラが激しいレベルを「Ｅ」とした。
【００６７】
［密着性の評価］
１００００枚の連続耐久試験後に、現像ローラまたは帯電ローラの表面を目視により観察し、端部から画像領域まで樹脂層が浮いているのが観察されたまたは剥がれてしまったレベルを「Ｄ」、端部で樹脂層が浮いているのが観察されたまたは剥がれたが非画像領域のために実用上問題のないレベルを「Ｃ」、剥がれがないレベルを「Ｂ」、樹脂層が完全に弾性層と一体化しておりローラを破壊しても界面剥離しないレベルを「Ａ」とした。
【００６８】
＜実施例１＞
まず、直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＳＵＭ製軸芯体の表面に、シリコーンゴムとの接着性を向上させる目的で、プライマー処理を行った。
【００６９】
一方、両末端にビニル基が置換した重量平均分子量Ｍｗ＝１０万のジメチルポリシロキサン１００部に、充填剤として石英粉末（Pennsylvania Glass Sand製Min-USil）７部、カーボンブラック（電気化学工業製デンカブラック、粉状品）１０部を配合して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（Ｓｉ−Ｈ基含有量０.８質量％）３部及び微量の硬化遅延剤を配合したものを、質量比１：１で混合し、液状シリコーンゴムとした。この液状シリコーンゴムの粘度は６２０Ｐａ・ｓであった。
【００７０】
次に、前述の図１に記載のリング塗工装置を用いて、リング形状塗布手段の移動速度１５ｍｍ／ｓ、材料吐出量２１００ｍｍ3／ｓｅｃの条件で、軸芯体に未加硫の液状シリコーンゴムを塗布し、膜厚３ｍｍの液状シリコーンゴム層を形成した。
【００７１】
そして、ゴムローラの長手方向に一定間隔で５個並べた赤外線ランプで、Ｔｃが１１０℃、Ｔｅは１０３℃になるようにそれぞれの赤外線ランプの電圧を制御し、軸芯体に形成した未加硫の液状シリコーンゴム層を半硬化させた。このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９８秒であった。また、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を昇温させ、昇温開始から２０秒で１１０℃に到達させた。
【００７２】
これを冷却後、得られたシリコーンゴムの半硬化層の表面上に、ウレタン樹脂及び平均粒径１０μｍのウレタン微粒子を２０％分散させた樹脂液を、再び図１に記載のリング塗工装置を用いて塗布した。このときのリング形状塗布手段の移動速度は１５ｍｍ／ｓ、形成された膜厚は２０μｍであった。なお、ジメチルポリシロキサンとウレタン樹脂のＳＰ値の差は２.５であった。
【００７３】
各層を完全に硬化、接着させるために、赤外線ランプでさらに１１０℃、４分の熱処理した後、反応残渣及び未反応低分子を除去する目的で１５０℃、２時間の熱処理を行ってゴムローラを得た。
【００７４】
このゴムローラについて抵抗ムラを測定したところ、測定値は良好であった。また、これを現像ローラとしてレーザービームプリンタに組み込み、画像を出力したところ、濃度ムラの無い高精細な画像が得られ、各層の密着性も優れていた。これら評価結果を表１に示す。
【００７５】
＜実施例２＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を１０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、２.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００７６】
＜実施例３＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、４.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００７７】
＜実施例４＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、１０.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００７８】
＜実施例５＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１１０℃にし、Ｔｃに到達してから５５秒後に端部の加熱温度を１０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは５５秒、ＩＰｅは９５秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、３分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００７９】
＜実施例６＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１１０℃にし、Ｔｃに到達してから５５秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは５５秒、ＩＰｅは９５秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、６分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８０】
＜実施例７＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１１０℃にし、Ｔｃに到達してから５５秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは５５秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、１１分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８１】
＜実施例８＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから７３秒後に端部の加熱温度を１０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは７３秒、ＩＰｅは８３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、２.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８２】
＜実施例９＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから７３秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは７３秒、ＩＰｅは８３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、３.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８３】
＜実施例１０＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから７３秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは７３秒、ＩＰｅは８３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、１０.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８４】
＜実施例１１＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１００℃にし、Ｔｃに到達してから１１６秒後に端部の加熱温度を１０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは１１６秒、ＩＰｅは１５６秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、２分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８５】
＜実施例１２＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１００℃にし、Ｔｃに到達してから１１６秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは１１６秒、ＩＰｅは１５６秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、３分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８６】
＜実施例１３＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１００℃にし、Ｔｃに到達してから１１６秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは１１６秒、ＩＰｅは１５６秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、１０分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８７】
＜実施例１４＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０７℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を２０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは８５秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、３.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８８】
＜実施例１５＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１８℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから７０秒後に端部の加熱温度を２０秒で１１８℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは７０秒、ＩＰｅは８３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１８℃、３.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８９】
＜実施例１６＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１１０℃にし、Ｔｃに到達してから７３秒後に端部の加熱温度を２０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは７３秒、ＩＰｅは７８秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、３.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９０】
＜実施例１７＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１０５℃、Ｔｅを９５℃にし、Ｔｃに到達してから１４９秒後に端部の加熱温度を２０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは１４９秒、ＩＰｅは１９５秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１０５℃、２.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９１】
＜実施例１８＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を４０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９２】
＜実施例１９＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、２分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９３】
＜実施例２０＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を２０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、１２分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９４】
＜実施例２１＞
液状シリコーンゴムの半硬化層の表面上に、アクリルポリオールをイソシアネート架橋したウレタン樹脂の塗布液を図１に記載のリング塗工装置を使って積層させた以外は実施例１同様にしてゴムローラを作製した。
【００９５】
得られたゴムローラについて、上記方法で抵抗ムラを測定したところ、測定値は表１に示すような値を示した。また、得られたゴムローラを帯電ローラとしてレーザービームプリンタに組み込み、画像を出力したところ、濃度ムラのない高精細な画像が得られ、各層の密着性も優れていた。
【００９６】
＜実施例２２＞
シリコーンゴムとして両末端がビニル基で置換した分子量 Ｍｗ＝１０万のジメチルポリシロキサン１００部に充填剤として石英粉末（Pennsylvania Glass Sand製Min-USil）２５部、カーボンブラック（電気化学工業製デンカブラック粉状）１０部を配合したベース材料に、硬化触媒として白金化合物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（Ｓｉ−Ｈ基含有量０.８質量％）３部、さらに微量の硬化遅延剤を配合したものを重量比１：１で混合した。混合後の粘度が９９００Ｐａ・ｓであった以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９７】
＜実施例２３＞
シリコーンゴムとして両末端がビニル基で置換した分子量 Ｍｗ＝１０万のジメチルポリシロキサン１００部に充填剤として石英粉末（Pennsylvania Glass Sand製Min-USil）３部、カーボンブラック（電気化学工業製デンカブラック粉状）１０部を配合したベース材料に、硬化触媒として白金化合物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（Ｓｉ−Ｈ基含有量０.８質量％）３部、さらに微量の硬化遅延剤を配合したものを重量比１：１で混合した。混合後の粘度が１０２Ｐａ・ｓであった以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９８】
＜実施例２４＞
得られた液状シリコーンゴムの半硬化層の表面上に、アクリル樹脂及び平均粒径１０μｍのウレタン微粒子を２０％分散させた液を図１に記載のリング塗工装置を使って積層させた以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。なお、ジメチルポリシロキサンとアクリル樹脂のＳＰ値の差は２.０であった。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９９】
＜実施例２５＞
得られた液状シリコーンゴムの半硬化層の表面上に、フェノール樹脂及び平均粒径１０μｍのウレタン微粒子を２０％分散させた液を図１に記載のリング塗工装置を使って積層させた以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。なお、ジメチルポリシロキサンとフェノール樹脂のＳＰ値の差は３.８であった。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【０１００】
＜実施例２６＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向に対して均一に１１０℃、１.５分間加熱を行った。半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、４分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを製造した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【０１０１】
＜実施例２７＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１００℃にし、Ｔｃに到達してから６０秒後に端部の加熱温度を４０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは６９秒、ＩＰｅは１６２秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、４.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【０１０２】
＜比較例１＞
石英粉末の量を３５部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、混合後の粘度２２０００Ｐａ・ｓの液状シリコーンゴムを調製した。これを実施例１と同様にして、図１に記載のリング塗工装置を使って軸芯体に塗工したが、表面に凹凸ができ、ゴムローラとしての抵抗ムラや現像ローラとしての濃度ムラ、密着性を評価することができなかった。
【０１０３】
＜比較例２＞
石英粉末の量を１部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、混合後の粘度６０Ｐａ・ｓの液状シリコーンゴムを調製した。これを実施例１と同様にして、図１に記載のリング塗工装置を使って軸芯体に塗工したが、未加硫の液状シリコーンゴムが重力に対して円筒形状を保持することができず、ゴムローラとしての抵抗ムラや現像ローラとしての濃度ムラ、密着性を評価することができなかった。
【０１０４】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明に用いる塗工装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明により得られるゴムローラの一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明により得られるゴムローラの一例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図５】実施例におけるゴムローラの抵抗ムラ測定方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１：架台
２：コラム
３：精密ボールネジ
４：ＬＭガイド
５：サーボモータ
６：プーリ
７：ブラケット
８：リング形状の塗工ヘッド
９：ワーク下保持具
１０：ワーク上保持具
１１：供給口
１２：配管
１３：材料供給弁
１４：リニアガイド
１５：軸芯体
１６：弾性層
１７：樹脂層
１８：感光ドラム
１９：帯電ローラ
２０：露光
２１：加圧ローラ
２２：現像ローラ
２３：現像剤供給ローラ
２４：現像ブレード
２５：現像剤
２６：転写ローラ
２７：クリーニングブレード
２８：廃現像剤容器
２９：定着ローラ
３０：記録材
３１：現像容器
３２：金属製電極用ローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写装置、プリンター、静電記録装置等の画像形成装置に使用されるゴムローラの製造方法に関する。また、このゴムローラを用いた電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真記録装置では、その本体内部に画像形成部が設置され、画像はクリーニング、帯電、潜像形成、現像、転写、定着プロセスを経て形成される。画像形成部は電子写真感光体である感光ドラムを備えており、さらにクリーニング部、帯電部、潜像形成部、現像部及び転写部を備えている。この画像形成部で形成された感光ドラム上の画像は、転写部で記録材に転写され、搬送された後、定着部にて加熱、加圧され、定着された記録画像として排出される。
【０００３】
次に、クリーニング、帯電、潜像形成、現像、転写、定着のプロセスの内、帯電、潜像形成、現像、転写プロセスについて説明する。
【０００４】
帯電部では、帯電ローラにより感光ドラムの表面に対し、所定の極性で電位が一様になるように一次帯電処理を行う。帯電部で均一に帯電処理された後、目的画像情報の露光を受けることで、感光ドラムの表面に目的画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は現像部で現像ローラにより現像剤像として可視像化されていく。この可視像化された現像剤像は、転写部で転写ローラにより記録材の裏面から電圧を印加することにより記録材に転写される。その後、記録材は定着装置へ搬送され、像定着を受け、記録画像として出力される。
【０００５】
電子写真装置等の画像形成装置の現像工程においては、電圧印加により現像作用を生じせしめている。このような現像方式においては、現像ローラは通常半導電領域の電気抵抗値を有し、現像ローラの表面に現像剤を付着させ、現像剤の層厚を現像ブレードにより均一化して感光ドラムに現像ローラを接触させることにより感光ドラム表面に現像剤を付着させている。
【０００６】
帯電、転写、現像プロセスに使用される部材としては、一般にはローラ形状のゴムローラが近年盛んに使用され、その弾性層は液状ゴム、固形ゴム、発泡ゴム等の弾性材料を用いて形成されている。また、各ローラは、現像剤や感光ドラムなど他の部材と接触、或いは圧接しているので、表面の離型性など、部材によっては更なる表面の機能を要求されている。これらの機能を満足する為には、弾性層表面に樹脂層を形成することもある。
【０００７】
ゴムローラの製造方法は多種多様あり、それぞれ求められる特性に応じて適切な製造方法が用いられる。例えば特許文献１には、導電性ローラを安価に製造するために、積層された未加硫ゴム層を成形型内において同時加硫する製造方法が提案されている。しかしながら、このようにして製造された導電性ローラは、加硫時における成形型内の圧力分布によってローラに外径ムラや抵抗ムラが発生する傾向があり、画像形成装置の導電性ローラとして用いると画像上に濃度ムラが生じて問題となる場合がある。
【０００８】
また、特許文献２では、上層ゴムロールと下層ゴムロールを同時に加硫結合させることで層間剥離しにくいゴムロールを製造する方法が提案されている。しかしながら、そのままでは画像形成装置に使用できるだけの外径精度を有していないため、加硫後に円筒研削盤などにより表面を研磨することで所望の外径精度に仕上げ加工する必要がある。
【特許文献１】特開平１１−２３１６１６号公報
【特許文献２】特開２００２−３４７９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、画像形成装置の印字速度の高速化及び画像の高精細化さらにはカラー化に伴い、画像形成装置に使用されるゴムローラ等の部品も外径や抵抗について高精度化が要求されている。しかしながら、外径精度の良いゴムローラを安定して成形する事は難しい。
【００１０】
外径精度の良いローラを安定的に成形する為の方法の一つとして、例えば、保温した熱板に型を装着し、そこに材料を注型する方法がある。しかし、この熱板成形では、筒型と熱板の接触安定性に問題があり、型全体に毎回安定した熱を供給する事が容易ではない。そのため、型全体にいつでも一定の熱の供給ができないとその熱分布が原因で加硫するゴムローラの外径精度は安定しない。また、特に導電性のゴムローラでは、長手方向に注型する為、材料の注型時に熱の影響で長手方向、周方向に抵抗ムラができ、電子写真プロセスでは画像の濃度ムラ等の原因となる。
【００１１】
また例えば、押出し機で押出したゴムを芯金に挿入したり、芯金上に押出し機等で押出したゴムを型内で発泡成形したりする方法がある。しかし、型の周方向、長手方向の温度バラツキ、また繰り返し時の型の微小な温度変化が原因で発泡ムラが起り、その結果、ゴムローラの外径精度、抵抗ムラが悪くなる傾向にある。
【００１２】
特に高精度を要求する現像ローラでは、画像の高画質化の為、感光ドラム上の現像剤膜の薄層達成精度が上がり、現像ローラによる感光ドラムヘの当接圧力が低くなっている。その結果、現像ローラの低硬度化、高導電化に加え、従来の外径精度、抵抗精度では感光ドラム上に十分摩擦帯電した現像剤を薄層で且つ均一に形成する事が難しくなっている。つまり、その状態で複写機やレーザービームプリンタでプリントアウトすると、感光ドラム上で不均一な厚みや不均一な帯電量の現像剤が原因で、耐久枚数を増やすと共に画像に濃度ムラや白スジを出す問題となる。
【００１３】
本発明は、これら従来技術の課題に鑑みなされたものであり、抵抗ムラが小さく、各層の密着性が高いゴムローラを安定的に得る方法を提供し、かつ、そのゴムローラを具備する電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、軸芯体の外周上に弾性層を有し、かつ該弾性層の外周面に少なくとも一層以上の樹脂層を有するゴムローラの製造方法において、前記軸芯体の外周を取り囲むリング形状の塗工ヘッドを用いて、前記軸芯体の外周上に前記弾性層を構成するための粘度１００〜１００００Ｐａ・ｓの未加硫の液状ゴムを塗布する工程と、塗布後の前記液状ゴムを半硬化する工程と、前記リング形状の塗工ヘッドを用いて、前記半硬化した液状ゴムの外周面に前記樹脂層を構成するための樹脂液を塗布積層する工程と、半硬化した液状ゴム及び塗布積層後の樹脂液を硬化させると同時に、軸芯体と弾性層の接着及び弾性層と樹脂層の接着を図る硬化接着工程と、を有することを特徴とするゴムローラの製造方法である。
【００１５】
さらに本発明は、軸芯体の外周上に弾性層を有し、かつ該弾性層の外周面に少なくとも一層以上の樹脂層を有するゴムローラであって、本発明の方法で製造されたことを特徴とするゴムローラである。
【００１６】
さらに本発明は、現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該現像剤を供給することにより該感光ドラム表面に可視画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置において、前記現像ローラが本発明のゴムローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置である。
【００１７】
さらに本発明は、帯電ローラが装着されてなり、該帯電ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に電荷を供給する電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置において、前記帯電ローラが本発明のゴムローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置である。
【００１８】
さらに本発明は、本発明のゴムローラを少なくとも一つ以上具備することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、リング形状の塗工ヘッドを用いて液状ゴムと樹脂液を塗布積層し、硬化と同時に接着させることで、接着層を介在しなくても各層の密着性が高いゴムローラが得られ、また接着層の膜厚ムラによる抵抗ムラを防ぐこともできる。
【００２０】
本発明により得られる電子写真用弾性ローラを、現像ローラや帯電ローラとして用いることによって濃度ムラの少ない高精細な画像を得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を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明において、軸芯体の外周上に未加硫の液状ゴムを形成する工程と、半硬化した液状ゴムの外周面に塗布液を積層する工程には、例えば図１に示すような塗工装置を用いることができる。
【００２２】
図１に示す塗工装置においては、架台１の上に略垂直にコラム２が取り付けられ、さらに架台１とコラム２の上部に精密ボールネジ３が略垂直に取り付けられている。また、精密ボールネジ３と平行に２本のリニアガイド１４がコラム２に取り付けている。ＬＭガイド４はリニアガイド１４及び精密ボールネジ３と連結し、サーボモータ５よりプーリ６を介して回転運動が伝達され昇降できるようになっている。コラム２には、円筒状の軸芯体１５の外周面に塗布液を吐出するリング形状の塗工ヘッド８が取り付けられている。さらにＬＭガイド４上にブラケット７が取り付けられ、このブラケット７には軸芯体１５を保持し固定するワーク下保持具９が略垂直に取り付けられ、また逆側の軸芯体１５を保持するワーク上保持具１０の中心軸がブラケット７の上部に取り付けられ、ワーク上保持具はワーク下保持具９に対向して略同芯になるように配置して軸芯体１５を保持している。
【００２３】
リング形状の塗工ヘッド８の中心軸は、ワーク下保持具９とワーク上保持具１０の移動方向と平行となるように支持されている。また、ワーク下保持具９及びワーク上保持具１０が昇降移動時において、塗工ヘッド８の内側に開口した環状スリットになっている吐出口の中心軸と、ワーク下保持具９及びワーク上保持具１０の中心軸が略同芯になるように調節してある。このような構成により塗工ヘッド８の環状スリットになっている吐出口の中心軸を軸芯体１５の中心軸に略同芯に合わせることができ、リング形状の塗工ヘッドの内周面と軸芯体１５の外周面との間に均一な隙間が形成される。
【００２４】
また、塗布液の供給口１１は、塗布液搬送用の配管１２を介して材料供給弁１３に接続されている。材料供給弁１３は、その手前に混合ミキサー、材料供給ポンプ、材料定量吐出装置、材料タンク等を備え、定量（単位時間当たりの量が一定）の塗布液を吐出可能なものとしている。
【００２５】
軸芯体の外周上に形成された未加硫の液状ゴムを半硬化する工程と、半硬化した液状ゴム及び塗布積層後の樹脂液の硬化接着工程では、周方向の温度を一定に保つためにゴムローラを回転させながら加熱する方法を用いることが好ましい。熱源としては、ゴムローラに非接触で加熱できる遠赤外セラミックヒータ、近赤外線ヒータ、ランプ加熱ヒータ、ＵＶヒータ、マイクロヒータ等が望ましい。
【００２６】
これらの熱源は、ゴムローラの両端部から中央部に向かって連続的に加熱温度を変化させるために、ゴムローラの長手方向に一定間隔で複数配置される。熱源の数はゴムローラの長手方向における加熱温度の変化パターンに合わせて適宜に決定されることになるが、その数が多いほど、ゴムローラの長手方向における温度変化を微妙にかつ正確に制御することが可能となる。
【００２７】
ここで、ゴムローラの加熱時の材料圧力について述べる。電子写真プロセスで画像の濃度ムラ等の原因となる抵抗ムラは、加熱時の材料の不均一な圧力によって起こる。未硬化材料を円筒型内に注入して、その後加熱加硫することにより弾性層を軸芯体の周りに形成する方法においては、加熱開始後、ゴムの状態が液状で硬化が始まるまでの期間では、円筒型内端部の流動性のあるゴム材料は加熱と共に膨張して外に流れるので、圧力の増加は起きない。しかし、中央部のゴム材料は端部のゴム材料が存在するので十分に膨張できず圧力が増加し、その結果、ゴムローラの長手方向に材料圧力が不均一になる。
【００２８】
一方、本発明において、加熱時の材料圧力を常に一定にするために、リング塗工機による弾性層と樹脂層の形成と、同時加硫する際にゴムローラの中央部と端部で温度勾配を設けることにより、長手方向、周方向で抵抗ムラを更に低減させることが好ましい。
【００２９】
具体的には、加熱開始時にはゴムローラの長手方向中央部の加熱温度を端部より高く設定し、ある一定時間が経過したところで端部の加熱温度を中央部と等しくなるまで昇温する。端部の加熱温度を中央部より低くすることで端部のゴム材料の熱膨張を遅らせ、中央部のゴム材料が十分に熱膨張する時間を与えることができる。特に、中央部で硬化が始まる段階で端部の昇温を開始することが好ましい。
ゴムローラの加熱を開始してからの昇温速度が１.０℃／３０秒以下になったときの長手方向中央部の材料温度をＴｃ（℃）、端部の材料温度をＴｅ（℃）としたとき、Ｔｃ−Ｔｅは５〜１０℃が好ましい。Ｔｃ、Ｔｅに到達する時間はＴｃの方が速い方が好ましい。また、ゴム材料の誘導時間としては、キュラストメーターＶ型で測定したＴｃにおける誘導時間をＩＰｃ（秒）、Ｔｅにおける誘導時間をＩＰｅ（秒）としたとき、ＩＰｅ−ＩＰｃが１０〜４０（秒）であることが望ましい。Ｔｃ、Ｔｅに到達する時間はＴｃの方が速く、かつＴｃ−Ｔｅが５℃以上であること、またＩＰｅ−ＩＰｃが１０秒以上であることは、中央部のゴム材料の熱膨張が完了する前に端部のゴム材料が熱膨張し始めるのを防ぎ、中央部のゴム材料の圧力を十分に抜いて、圧力増加を防止する点等において意義がある。一方、Ｔｃ−Ｔｅが１０℃以下であること、またＩＰｅ−ＩＰｃが４０秒以下であることは、端部の昇温にあまり時間をかけずに、ゴムローラの中央部と端部で温度履歴の差を抑え、熱の影響による抵抗ムラを防止する点等において意義がある。なお、ここでいうゴム材料の誘導時間とは、キュラストメーターＶ型での測定開始から、ゴムの加硫が始まりその加硫曲線が上昇を開始するまでの時間をいう。
【００３０】
ゴムローラ端部の昇温時間は１０〜３０秒が好ましく、かつ液状ゴムを半硬化する工程での加熱時間と硬化接着工程での加熱時間の合計（以下、加熱開始から終了までの時間という）が、ゴムローラ端部の昇温時間の１０〜２５倍に設定されていることが好ましい。昇温時間が１０秒以上であることは、中央部のゴム材料の熱膨張が完了する前に端部のゴム材料が熱膨張し始めるのを防ぎ、中央部のゴム材料の圧力を十分に抜いて、圧力増加を防止する点等において意義がある。昇温時間が３０秒以下であること、また加熱開始から終了までの時間が昇温時間の１０倍以上であることは、ゴムローラの中央部と端部で温度履歴の差を抑え、熱の影響による抵抗ムラを防止する点等において意義がある。一方、加熱開始から終了までの時間が昇温時間の２５倍以下であることは、ゴムローラ製造時間の短縮化、生産性の点等において意義がある。
【００３１】
図２は本発明により得られるゴムローラの一例を示す概略断面図であり、図３は本発明により得られるゴムローラの一例を示す概略斜視図である。これらの図に示すゴムローラは、軸芯体１５と、その軸芯体１５の外周上に同芯円状に形成された弾性層１６と、さらに弾性層１６の外周上に表層として形成された樹脂層１７とからなる。
【００３２】
軸芯体１５は、例えば、炭素鋼合金表面に５μｍ厚さの工業ニッケルメッキを施した円柱である。軸芯体１５を構成する材料としては他にも、例えば鉄、鋼、アルミニウム、チタン、銅及びニッケル等の合金やこれらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金、さらにカーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料等の剛直で導電性を示す公知の材料を使用することも出来る。軸芯体１５の形状は、円柱状の他、中心部分を空洞とした円筒形状とすることもできる。
【００３３】
弾性層１６を形成する原料主成分の液状ゴムとしては、特に制限はなく、従来公知の材料を用いることができる。具体的には、ジエン系ゴム、シリコーンゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム等を単独または２種以上混合して用いることができる。特に、原料主成分のゴムとしては、加工性に優れ、硬化反応に伴う副生成物の発生がなく寸法安定性が良好である、硬化後の物性が安定している等の理由から、付加反応架橋型シリコーンゴムが好ましい。このシリコーンゴムは、例えば、下記式１で表されるオルガノポリシロキサン、及び下記式２で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含み、さらに触媒や他の添加物と適宜混合させて用いることができる。
【００３４】
【化１】
【００３５】
【化２】
【００３６】
オルガノポリシロキサンは、通常、シリコーンゴムのベースポリマーとなる。その分子量は特に限定されないが、１０万以上１００万以下が好ましい。オルガノポリシロキサンのアルケニル基は１分子中に少なくとも２個有ることが望ましい。アルケニル基の種類は特に限定されないが、活性水素との反応性が高い等の理由から、ビニル基及びアリル基の少なくとも一方であることが好ましく、ビニル基が特に好ましい。
【００３７】
オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、硬化工程における付加反応の架橋剤の働きをするものである。一分子中のケイ素原子結合水素原子の数は２個以上であり、硬化反応を最適に行わせるためには３個以上であることが好ましい。ポリオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子量は特に限定されないが、１０００以上１００００以下が好ましく、硬化反応を適切に行わせるためには比較的低分子量の１０００以上５０００以下が特に好ましい。
【００３８】
シリコーンゴムにおけるオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量に関しては、オルガノポリシロキサン中のアルケニル基の数に対するオルガノハイドロジェンポリシロキサン中のＳｉ−Ｈ基の数の割合、即ち（ケイ素原子に直結した水素原子の総数）／（オルガノポリシロキサンのアルケニル基の総数）が、０.５〜１.５の範囲内であることが好ましい。これが０.５以上であれば十分な網状構造をとり、硬化後の反発弾性率や硬度が良好になる。また、１.５以下であれば未反応のＳｉ−Ｈ基が少なくなり、水分などとの余剰の架橋反応が起こり難くなる。
【００３９】
シリコーンゴムの触媒としては、例えば、ヒドロシリル化反応において触媒作用を示す遷移金属化合物が使用できる。その具体例としては、Ｆｅ（ＣＯ）5Ｃｏ（ＣＯ）8、ＲｕＣｌ3、ＩｒＣｌ3、〔（オレフィン）ＰｔＣｌ2〕2、ビニル基含有ポリシロキサン−Ｐｔ錯体、Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏ、Ｌ2Ｎｉ（オレフィン）、Ｌ4Ｐｄ、Ｌ4Ｐｔ、Ｌ2ＮｉＣｌ2（但し、Ｌ＝ＰＰｈ3若しくはＰＲ'3、ここでＰはリン、Ｐｈはフェニル基、Ｒ'はアルキル基を示す）が挙げられる。中でも、白金、パラジウム又はロジウム系の遷移金属化合物が好ましい。
【００４０】
触媒の配合量に関しては、例えば白金系金属化合物触媒の場合、シリコーンゴム（各種配合物を含む）中、白金として１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下が好ましい。ただし、この範囲に限定されることはなく、目標とする可使時間、硬化時間、製品形状等により適宜選択される。
【００４１】
さらにシリコーンゴムは、硬化反応遅延剤として、１−エチニル−シクロヘキサノール、フェニルブチノール等の不飽和アルコール含むことができる。硬化反応遅延剤の配合量としては、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、例えば０.０５〜０.５質量部の範囲で適宜選択できる。
【００４２】
本発明では、目標とする誘導時間に調整するために、触媒や硬化反応遅延剤の種類と配合量を調整することが有効である。
【００４３】
更に、弾性層１６を形成する際、ローラの具体的な用途に応じて、弾性層自体に要求される機能に必要な成分、例えば、導電剤、非導電性充填剤など、また、ゴム成型体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を主成分に適宜配合することができる。
【００４４】
弾性層１６に導電性を付与する目的で添加する導電剤としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、パラジウム、銀、鉄、銅、錫、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化モリブデン、酸化錫−酸化アンチモン固溶体、酸化錫−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質等の微粉末などが挙げられる。またイオン導電剤、例えばＬｉＣｌＯ4、ＮａＣｌＯ4等の過塩素酸塩、４級アンモニウム塩等を用いることもできる。これらの内、カーボンブラックは比較的容易に入手でき、しかも主成分のゴム材料の種類に依らず良好な帯電性が得られるので好適に利用できる。
【００４５】
非導電性充填剤としては、例えば、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム、珪酸ジルコニウム、珪酸アルミニウム、タルク、アルミナ、酸化鉄等が挙げられる。
【００４６】
導電剤及び非導電性充填剤の配合量は、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して５〜５０質量部が好ましい。配合量が５質量部以上であればシリコーンゴムの補強性が十分になり、５０質量部以下であれば電子写真に使用するゴムローラとして好ましいゴム弾性が発現する。
【００４７】
弾性層の材料によっては、反応残渣や未反応低分子を除去するために、硬化接着工程が終了した後、さらに加熱して弾性層をポストキュアすることもできる。ポストキュアの条件は特に限定されず、弾性層や樹脂層を形成する材料の特性に応じて適切な条件を選択すればよい。
【００４８】
本発明では、液状ゴムの粘度を１００〜１００００Ｐａ・ｓに調整するために、例えばオルガノポリシロキサン、導電剤、非導電性充填剤などの配合量を調整することが有効である。液状ゴムの粘度が１００Ｐａ・ｓ未満の場合は、リング塗工機で軸芯体の外周上に未加硫の液状ゴムを円筒状に形成した際に重力に対して形状を保持することができないので、外径精度が悪化する。また、液状ゴムの粘度が１００００Ｐａ・ｓより大きい場合は、材料の構造破壊を起こすために必要な応力が大きすぎて、円筒状に形成した未加硫の液状ゴムの表面にスジや凹凸が発生する。
【００４９】
本発明では、以上のようにして形成された半硬化した液状ゴムの外周上に、同様のリング形状の塗工ヘッドを用いて、樹脂層を構成するための樹脂液を塗布積層する。樹脂層を構成するための樹脂材料としては、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、水素添加スチレン−ブチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、オレフィン樹脂、アクリル樹脂等の各種樹脂が挙げられる。
【００５０】
樹脂層の厚みとしては、低分子量成分がしみ出してきて感光体を汚染することを防止する観点から５μｍ以上が好ましく、現像ローラが硬くなり、融着が発生することを防止する観点から５００μｍ以下が好ましい。より好ましくは１０〜３０μｍである。
【００５１】
更に、ゴムローラの用途に応じて、樹脂層中に重量平均粒径１〜２０μｍの微粒子を分散させることができる。この微粒子としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子、ポリウレタン微粒子、ポリスチレン微粒子、アミノ樹脂微粒子、フェノール樹脂微粒子等のプラスチックピグメントが挙げられる。特に、ポリメチルメタクリル酸メチル微粒子及びシリコーンゴム微粒子が好ましい。この微粒子の含有量に関しては、この微粒子を除く樹脂層構成成分の総質量１００質量部に対して、微粒子を約２０〜２００質量部の範囲内で添加することが好ましい。
【００５２】
本発明では、軸芯体の外周上に形成した半硬化した液状ゴムの外周面に樹脂液を積層することで、樹脂液が半硬化した液状ゴムの極表面に含浸し、接着層を介在しなくても高い密着性を発揮することができる。樹脂液が半硬化した液状ゴムに含浸するためには弾性層の材料と樹脂層の材料の相溶性が重要である。両層の相溶性を良好にして十分な密着性を得るためには、使用する樹脂層の材料と弾性層との材料とのＳＰ値の差は、好ましくは３.５以下、より好ましくは３.０以下である。ＳＰ値の差が３.５以下であれば、２種類以上の材料を組み合わせることも容易になる。
【００５３】
ここで弾性層のＳＰ値とは、弾性層を構成しているベース弾性材料（導電剤、添加剤等を含まないベースの弾性材料のみ）のＳＰ値を指す。また、樹脂層のＳＰ値とは、樹脂層を構成しているベースの樹脂材料（導電剤、添加剤等を含まないベースの樹脂材料のみ）のＳＰ値を指す。
【００５４】
弾性層及び樹脂層を構成しているベース材料のＳＰ値は、次のようにして測定する。まず、材料を溶解する溶媒が存在する場合は、材料を溶解する溶媒のＳＰ値から推定する（ H. Burrell, Official Digest, 27 (369), 726 (1950)）。材料を溶解する溶媒が存在しない場合は、膨潤法或いは極限粘度法を用いる。膨潤法とは、膨潤度が最大となるような溶媒のＳＰ値から推定する方法である（同上）。極限粘度法とは、樹脂の極限粘度から求める方法であり、溶媒中における樹脂の極限粘度は樹脂のＳＰ値と溶媒のＳＰ値とが一致する時に最大値を示す。つまり、樹脂を各種のＳＰ値を有する溶媒に溶解させてそれぞれ極限粘度を測定し、極限粘度の最大値を与える溶媒のＳＰ値から樹脂のＳＰ値を算出する（H. Ahmed, M, Yassen, J. Coat. Technol., 50, 86 (1970)）。なお、弾性層及び樹脂層を構成するベース材料が複数材料から構成される場合には、それぞれの固有ＳＰ値に重量分率を掛けた値の合計をベース材料のＳＰ値とする。
【００５５】
図４は、本発明の電子写真用弾性ローラを有する接触現像方式の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【００５６】
まず、本発明の電子写真用弾性ローラを有する電子写真プロセスカートリッジを説明する。電子写真プロセスカートリッジには、帯電ローラ１９と、感光ドラム１８と、現像ローラ２２と、現像剤供給ローラ２３と、現像剤層厚規制部材である現像ブレード２４と、撹拌羽根（不図示）と、現像剤２５とが一つのカートリッジにまとめられ、画像形成装置の中で一体的に交換可能となっている。撹拌羽根で現像剤供給ローラ２３に送られた現像剤２５は、現像ブレード２４によって現像ローラ２２表面に均一にコートされ、感光ドラム１８表面へと運ばれ、現像される。紙等の記録材３０に現像剤２５が転写された後、感光ドラム１８表面は帯電ローラ１９で再び均一に帯電される。
【００５７】
接触現像方式の画像形成装置においては、現像ローラ２２は、その表面に現像剤２５を保持して矢印の方向に回転しながら感光ドラム１８上に露光２０によって形成された潜像を現像し、現像に使用されずに現像ローラ２２表面に残った現像剤２５を表面に坦持したまま現像容器３１に戻す。
【００５８】
現像容器３１の内部では現像剤供給ローラ２３が現像ローラ２２表面に残った現像剤２５を現像ローラ２２表面から取り除くとともに、新しい現像剤２５を現像ローラ２２の表面に供給する。現像ローラ２２表面に供給された新しい現像剤２５は、現像ブレード２４にてコート厚さを均一に整えられ、現像領域に搬送されていく。この繰り返しによって現像ローラ２２は常に新しい現像剤２５を均一にコートして静電潜像を現像する。
【００５９】
現像された現像剤像は感光ドラム１８の回転によって転写領域に運ばれ、転写ローラ２６で記録材３０に転写される。その後未定着の現像剤像は定着ローラ２９と加圧ローラ２１の間を通り、圧力と熱で記録材に定着される。転写工程で転写されずに感光ドラム１８上に残った現像剤２５は、感光ドラム１８の回転に伴い清掃用のクリーニングブレード２７で感光ドラム１８から取り除かれる。表面が清掃された感光ドラム１８表面は帯電ローラ１９で帯電され、再び露光２０、現像される、という工程を繰り返す。また、廃現像剤は廃現像剤容器２８に貯留される。
【実施例】
【００６０】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。なお、以下の記載において「部」は「質量部」を意味する。実施例及び比較例におけるゴムローラの測定及び評価は以下の方法に従い実施した。
【００６１】
［液状ゴムの粘度測定］
液状ゴムの粘度は、回転式粘度計（東京計器社製Ｂ型粘度計）を用いて測定した。
【００６２】
［誘導時間の測定］
各加熱温度における誘導時間は、日本合成ゴム社製のキュラストメーターＶ型を使用して測定した。ゴムローラの長手方向中央部の加熱開始温度における誘導時間をＩＰｃ（秒）、端部の加熱開始温度における誘導時間をＩＰｅ（秒）とした。
【００６３】
［弾性層及び樹脂層の膜厚測定］
レーザー測長器（ＫＥＹＥＮＣＥ社製：コントローラＬＳ−５５００、センサーヘッドＬＳ５０４０Ｔ）で弾性層及び樹脂層の膜厚を測定した。具体的には、この測定器により、ゴムローラの長手方向中央部の膜厚とゴム層の端部から２０ｍｍ中央部側の位置における膜厚の３点の平均値をとって膜厚（μｍ）とした。
【００６４】
［抵抗ムラの測定］
図５に示すように、長手方向に３分割した直径３０ｍｍの金属製電極用ローラ３２に、片側５００ｇずつ合計１０００ｇの荷重でゴムローラを押し当て、電極ローラ３２を２８ｒｐｍで回転させてゴムローラを従動回転させた。この状態で、直流電流電源より５０Ｖの電圧をゴムローラ軸（軸芯体１５）と電極ローラ３２間に印加したときの抵抗値をローラ一周分にわたり測定した。具体的には、この測定器により、ゴムローラの長手方向中央部の抵抗と端部の抵抗の３点から求めた最大抵抗／最小抵抗を抵抗ムラとした。そして、抵抗ムラが１.５以下のレベルを「Ａ」、１.５より大きく１.８以下のレベルを「Ｂ」、１.８より大きく２.１以下のレベルを「Ｃ」、２.１より大きく２.５以下のレベルを「Ｄ」、２.５より大きいレベルを「Ｅ」とした。
【００６５】
［濃度ムラの評価］
まず、濃度ムラの評価の為に電子写真式レーザービームプリンタを用意した。このプリンタはＡ４版出力用のプリンタであり、記録メディアの出力スピードはＡ４縦１６枚／分、画像の解像度は６００ｄｐｉであり、感光ドラムはアルミシリンダーにＯＰＣ（有機光導電体）層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、その最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。
【００６６】
この電子写真式レーザービームプリンタに、本発明のゴムローラを現像ローラ、または帯電ローラとして取り付けたキヤノン製カートリッジ（ＬＢＰ−１３１）をセットし、感光ドラムの回転方向と垂直方向に幅１ドット、間隔２ドットの横線を描くような画像を出力した。そして、画像に濃度ムラが全くないレベルを「Ａ」、極わずかに濃度ムラが確認できるレベルを「Ｂ」、わずかに濃度ムラが確認できるレベルを「Ｃ」、濃度ムラがあるものの実用上問題ないレベルを「Ｄ」、濃度ムラが激しいレベルを「Ｅ」とした。
【００６７】
［密着性の評価］
１００００枚の連続耐久試験後に、現像ローラまたは帯電ローラの表面を目視により観察し、端部から画像領域まで樹脂層が浮いているのが観察されたまたは剥がれてしまったレベルを「Ｄ」、端部で樹脂層が浮いているのが観察されたまたは剥がれたが非画像領域のために実用上問題のないレベルを「Ｃ」、剥がれがないレベルを「Ｂ」、樹脂層が完全に弾性層と一体化しておりローラを破壊しても界面剥離しないレベルを「Ａ」とした。
【００６８】
＜実施例１＞
まず、直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＳＵＭ製軸芯体の表面に、シリコーンゴムとの接着性を向上させる目的で、プライマー処理を行った。
【００６９】
一方、両末端にビニル基が置換した重量平均分子量Ｍｗ＝１０万のジメチルポリシロキサン１００部に、充填剤として石英粉末（Pennsylvania Glass Sand製Min-USil）７部、カーボンブラック（電気化学工業製デンカブラック、粉状品）１０部を配合して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（Ｓｉ−Ｈ基含有量０.８質量％）３部及び微量の硬化遅延剤を配合したものを、質量比１：１で混合し、液状シリコーンゴムとした。この液状シリコーンゴムの粘度は６２０Ｐａ・ｓであった。
【００７０】
次に、前述の図１に記載のリング塗工装置を用いて、リング形状塗布手段の移動速度１５ｍｍ／ｓ、材料吐出量２１００ｍｍ3／ｓｅｃの条件で、軸芯体に未加硫の液状シリコーンゴムを塗布し、膜厚３ｍｍの液状シリコーンゴム層を形成した。
【００７１】
そして、ゴムローラの長手方向に一定間隔で５個並べた赤外線ランプで、Ｔｃが１１０℃、Ｔｅは１０３℃になるようにそれぞれの赤外線ランプの電圧を制御し、軸芯体に形成した未加硫の液状シリコーンゴム層を半硬化させた。このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９８秒であった。また、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を昇温させ、昇温開始から２０秒で１１０℃に到達させた。
【００７２】
これを冷却後、得られたシリコーンゴムの半硬化層の表面上に、ウレタン樹脂及び平均粒径１０μｍのウレタン微粒子を２０％分散させた樹脂液を、再び図１に記載のリング塗工装置を用いて塗布した。このときのリング形状塗布手段の移動速度は１５ｍｍ／ｓ、形成された膜厚は２０μｍであった。なお、ジメチルポリシロキサンとウレタン樹脂のＳＰ値の差は２.５であった。
【００７３】
各層を完全に硬化、接着させるために、赤外線ランプでさらに１１０℃、４分の熱処理した後、反応残渣及び未反応低分子を除去する目的で１５０℃、２時間の熱処理を行ってゴムローラを得た。
【００７４】
このゴムローラについて抵抗ムラを測定したところ、測定値は良好であった。また、これを現像ローラとしてレーザービームプリンタに組み込み、画像を出力したところ、濃度ムラの無い高精細な画像が得られ、各層の密着性も優れていた。これら評価結果を表１に示す。
【００７５】
＜実施例２＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を１０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、２.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００７６】
＜実施例３＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、４.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００７７】
＜実施例４＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、１０.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００７８】
＜実施例５＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１１０℃にし、Ｔｃに到達してから５５秒後に端部の加熱温度を１０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは５５秒、ＩＰｅは９５秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、３分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００７９】
＜実施例６＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１１０℃にし、Ｔｃに到達してから５５秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは５５秒、ＩＰｅは９５秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、６分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８０】
＜実施例７＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１１０℃にし、Ｔｃに到達してから５５秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは５５秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、１１分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８１】
＜実施例８＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから７３秒後に端部の加熱温度を１０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは７３秒、ＩＰｅは８３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、２.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８２】
＜実施例９＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから７３秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは７３秒、ＩＰｅは８３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、３.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８３】
＜実施例１０＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから７３秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは７３秒、ＩＰｅは８３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、１０.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８４】
＜実施例１１＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１００℃にし、Ｔｃに到達してから１１６秒後に端部の加熱温度を１０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは１１６秒、ＩＰｅは１５６秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、２分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８５】
＜実施例１２＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１００℃にし、Ｔｃに到達してから１１６秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは１１６秒、ＩＰｅは１５６秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、３分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８６】
＜実施例１３＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１００℃にし、Ｔｃに到達してから１１６秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは１１６秒、ＩＰｅは１５６秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、１０分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８７】
＜実施例１４＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０７℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を２０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは８５秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、３.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８８】
＜実施例１５＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１８℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから７０秒後に端部の加熱温度を２０秒で１１８℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは７０秒、ＩＰｅは８３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１８℃、３.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００８９】
＜実施例１６＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１１０℃にし、Ｔｃに到達してから７３秒後に端部の加熱温度を２０秒で１１５℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは７３秒、ＩＰｅは７８秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１５℃、３.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９０】
＜実施例１７＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１０５℃、Ｔｅを９５℃にし、Ｔｃに到達してから１４９秒後に端部の加熱温度を２０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは１４９秒、ＩＰｅは１９５秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１０５℃、２.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９１】
＜実施例１８＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を４０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９２】
＜実施例１９＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を３０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、２分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９３】
＜実施例２０＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１０℃、Ｔｅを１０５℃にし、Ｔｃに到達してから８３秒後に端部の加熱温度を２０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは８３秒、ＩＰｅは９３秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、１２分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９４】
＜実施例２１＞
液状シリコーンゴムの半硬化層の表面上に、アクリルポリオールをイソシアネート架橋したウレタン樹脂の塗布液を図１に記載のリング塗工装置を使って積層させた以外は実施例１同様にしてゴムローラを作製した。
【００９５】
得られたゴムローラについて、上記方法で抵抗ムラを測定したところ、測定値は表１に示すような値を示した。また、得られたゴムローラを帯電ローラとしてレーザービームプリンタに組み込み、画像を出力したところ、濃度ムラのない高精細な画像が得られ、各層の密着性も優れていた。
【００９６】
＜実施例２２＞
シリコーンゴムとして両末端がビニル基で置換した分子量 Ｍｗ＝１０万のジメチルポリシロキサン１００部に充填剤として石英粉末（Pennsylvania Glass Sand製Min-USil）２５部、カーボンブラック（電気化学工業製デンカブラック粉状）１０部を配合したベース材料に、硬化触媒として白金化合物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（Ｓｉ−Ｈ基含有量０.８質量％）３部、さらに微量の硬化遅延剤を配合したものを重量比１：１で混合した。混合後の粘度が９９００Ｐａ・ｓであった以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９７】
＜実施例２３＞
シリコーンゴムとして両末端がビニル基で置換した分子量 Ｍｗ＝１０万のジメチルポリシロキサン１００部に充填剤として石英粉末（Pennsylvania Glass Sand製Min-USil）３部、カーボンブラック（電気化学工業製デンカブラック粉状）１０部を配合したベース材料に、硬化触媒として白金化合物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（Ｓｉ−Ｈ基含有量０.８質量％）３部、さらに微量の硬化遅延剤を配合したものを重量比１：１で混合した。混合後の粘度が１０２Ｐａ・ｓであった以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９８】
＜実施例２４＞
得られた液状シリコーンゴムの半硬化層の表面上に、アクリル樹脂及び平均粒径１０μｍのウレタン微粒子を２０％分散させた液を図１に記載のリング塗工装置を使って積層させた以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。なお、ジメチルポリシロキサンとアクリル樹脂のＳＰ値の差は２.０であった。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【００９９】
＜実施例２５＞
得られた液状シリコーンゴムの半硬化層の表面上に、フェノール樹脂及び平均粒径１０μｍのウレタン微粒子を２０％分散させた液を図１に記載のリング塗工装置を使って積層させた以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。なお、ジメチルポリシロキサンとフェノール樹脂のＳＰ値の差は３.８であった。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【０１００】
＜実施例２６＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向に対して均一に１１０℃、１.５分間加熱を行った。半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、４分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを製造した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【０１０１】
＜実施例２７＞
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Ｔｃを１１５℃、Ｔｅを１００℃にし、Ｔｃに到達してから６０秒後に端部の加熱温度を４０秒で１１０℃に昇温させた。なお、このときのＩＰｃは６９秒、ＩＰｅは１６２秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、１１０℃、４.５分の熱処理をした以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例１と同様に測定、評価を行い、その結果を表１にまとめた。
【０１０２】
＜比較例１＞
石英粉末の量を３５部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、混合後の粘度２２０００Ｐａ・ｓの液状シリコーンゴムを調製した。これを実施例１と同様にして、図１に記載のリング塗工装置を使って軸芯体に塗工したが、表面に凹凸ができ、ゴムローラとしての抵抗ムラや現像ローラとしての濃度ムラ、密着性を評価することができなかった。
【０１０３】
＜比較例２＞
石英粉末の量を１部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、混合後の粘度６０Ｐａ・ｓの液状シリコーンゴムを調製した。これを実施例１と同様にして、図１に記載のリング塗工装置を使って軸芯体に塗工したが、未加硫の液状シリコーンゴムが重力に対して円筒形状を保持することができず、ゴムローラとしての抵抗ムラや現像ローラとしての濃度ムラ、密着性を評価することができなかった。
【０１０４】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明に用いる塗工装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明により得られるゴムローラの一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明により得られるゴムローラの一例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図５】実施例におけるゴムローラの抵抗ムラ測定方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１：架台
２：コラム
３：精密ボールネジ
４：ＬＭガイド
５：サーボモータ
６：プーリ
７：ブラケット
８：リング形状の塗工ヘッド
９：ワーク下保持具
１０：ワーク上保持具
１１：供給口
１２：配管
１３：材料供給弁
１４：リニアガイド
１５：軸芯体
１６：弾性層
１７：樹脂層
１８：感光ドラム
１９：帯電ローラ
２０：露光
２１：加圧ローラ
２２：現像ローラ
２３：現像剤供給ローラ
２４：現像ブレード
２５：現像剤
２６：転写ローラ
２７：クリーニングブレード
２８：廃現像剤容器
２９：定着ローラ
３０：記録材
３１：現像容器
３２：金属製電極用ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯体の外周上に弾性層を有し、かつ該弾性層の外周面に少なくとも一層以上の樹脂層を有するゴムローラの製造方法において、
前記軸芯体の外周を取り囲むリング形状の塗工ヘッドを用いて、前記軸芯体の外周上に前記弾性層を構成するための粘度１００〜１００００Ｐａ・ｓの未加硫の液状ゴムを塗布する工程と、
塗布後の前記液状ゴムを半硬化する工程と、
前記リング形状の塗工ヘッドを用いて、前記半硬化した液状ゴムの外周面に前記樹脂層を構成するための樹脂液を塗布積層する工程と、
半硬化した液状ゴム及び塗布積層後の樹脂液を硬化させると同時に、軸芯体と弾性層の接着及び弾性層と樹脂層の接着を図る硬化接着工程と、
を有することを特徴とするゴムローラの製造方法。
【請求項２】
液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向中央部の加熱温度を加熱開始時は端部より高く設定し、その後中央部の温度は一定のままに端部の温度を中央部と等しくなるまで昇温させる請求項１記載のゴムローラの製造方法。
【請求項３】
液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向中央部で硬化が始まる段階で端部の昇温を開始する請求項２記載のゴムローラの製造方法。
【請求項４】
液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの加熱を開始してからの昇温速度が１.０℃／３０秒以下になったときの長手方向中央部の材料温度をＴｃ（℃）、端部の材料温度をＴｅ（℃）としたとき、５℃≦Ｔｃ−Ｔｅ≦１０℃であり、かつＴｃ、Ｔｅに到達する時間はＴｃの方が速く、かつキュラストメーターＶ型で測定したＴｃにおける誘導時間をＩＰｃ（秒）、Ｔｅにおける誘導時間をＩＰｅ（秒）としたとき、１０秒≦ＩＰｅ−ＩＰｃ≦４０秒である液状ゴムを用いる請求項２または３記載のゴムローラの製造方法。
【請求項５】
液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向端部の昇温時間は１０〜３０秒であり、かつ液状ゴムを半硬化する工程での加熱時間と硬化接着工程での加熱時間の合計が、前記ゴムローラの長手方向端部の昇温時間の１０〜２５倍である請求項２〜４の何れか一項記載のゴムローラの製造方法。
【請求項６】
液状ゴムを半硬化する工程及び硬化接着工程における加熱は、ゴムローラの長手方向に並べられた複数の非接触の熱源を用いて行う請求項１〜５の何れか一項記載のゴムローラの製造方法。
【請求項７】
樹脂層を構成する樹脂材料のＳＰ値と、弾性層を構成する弾性材料のＳＰ値の差が、３.５以下である請求項１〜６の何れか一項記載のゴムローラの製造方法。
【請求項８】
軸芯体の外周上に弾性層を有し、かつ該弾性層の外周面に少なくとも一層以上の樹脂層を有するゴムローラであって、請求項１〜７の何れか一項記載の方法で製造されたことを特徴とするゴムローラ。
【請求項９】
電子写真用弾性ローラである請求項８記載のゴムローラ。
【請求項１０】
電子写真用の現像ローラ又は帯電ローラである請求項９記載のゴムローラ。
【請求項１１】
現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該現像剤を供給することにより該感光ドラム表面に可視画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジにおいて、
前記現像ローラが請求項１０記載のゴムローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
【請求項１２】
帯電ローラが装着されてなり、該帯電ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に電荷を供給する電子写真プロセスカートリッジにおいて、
前記帯電ローラが請求項１０記載のゴムローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
【請求項１３】
現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該現像剤を供給することにより該感光ドラム表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、
前記現像ローラが、請求項１０記載のゴムローラであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
帯電ローラが装着されてなり、該帯電ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に電荷を供給する画像形成装置において、
前記帯電ローラが請求項１０記載のゴムローラであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項８〜１０の何れか一項記載のゴムローラを少なくとも一つ以上具備することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
【請求項１６】
請求項８〜１０の何れか一項記載のゴムローラを少なくとも一つ以上具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
軸芯体の外周上に弾性層を有し、かつ該弾性層の外周面に少なくとも一層以上の樹脂層を有するゴムローラの製造方法において、
前記軸芯体の外周を取り囲むリング形状の塗工ヘッドを用いて、前記軸芯体の外周上に前記弾性層を構成するための粘度１００〜１００００Ｐａ・ｓの未加硫の液状ゴムを塗布する工程と、
塗布後の前記液状ゴムを半硬化する工程と、
前記リング形状の塗工ヘッドを用いて、前記半硬化した液状ゴムの外周面に前記樹脂層を構成するための樹脂液を塗布積層する工程と、
半硬化した液状ゴム及び塗布積層後の樹脂液を硬化させると同時に、軸芯体と弾性層の接着及び弾性層と樹脂層の接着を図る硬化接着工程と、
を有することを特徴とするゴムローラの製造方法。
【請求項２】
液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向中央部の加熱温度を加熱開始時は端部より高く設定し、その後中央部の温度は一定のままに端部の温度を中央部と等しくなるまで昇温させる請求項１記載のゴムローラの製造方法。
【請求項３】
液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向中央部で硬化が始まる段階で端部の昇温を開始する請求項２記載のゴムローラの製造方法。
【請求項４】
液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの加熱を開始してからの昇温速度が１.０℃／３０秒以下になったときの長手方向中央部の材料温度をＴｃ（℃）、端部の材料温度をＴｅ（℃）としたとき、５℃≦Ｔｃ−Ｔｅ≦１０℃であり、かつＴｃ、Ｔｅに到達する時間はＴｃの方が速く、かつキュラストメーターＶ型で測定したＴｃにおける誘導時間をＩＰｃ（秒）、Ｔｅにおける誘導時間をＩＰｅ（秒）としたとき、１０秒≦ＩＰｅ−ＩＰｃ≦４０秒である液状ゴムを用いる請求項２または３記載のゴムローラの製造方法。
【請求項５】
液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向端部の昇温時間は１０〜３０秒であり、かつ液状ゴムを半硬化する工程での加熱時間と硬化接着工程での加熱時間の合計が、前記ゴムローラの長手方向端部の昇温時間の１０〜２５倍である請求項２〜４の何れか一項記載のゴムローラの製造方法。
【請求項６】
液状ゴムを半硬化する工程及び硬化接着工程における加熱は、ゴムローラの長手方向に並べられた複数の非接触の熱源を用いて行う請求項１〜５の何れか一項記載のゴムローラの製造方法。
【請求項７】
樹脂層を構成する樹脂材料のＳＰ値と、弾性層を構成する弾性材料のＳＰ値の差が、３.５以下である請求項１〜６の何れか一項記載のゴムローラの製造方法。
【請求項８】
軸芯体の外周上に弾性層を有し、かつ該弾性層の外周面に少なくとも一層以上の樹脂層を有するゴムローラであって、請求項１〜７の何れか一項記載の方法で製造されたことを特徴とするゴムローラ。
【請求項９】
電子写真用弾性ローラである請求項８記載のゴムローラ。
【請求項１０】
電子写真用の現像ローラ又は帯電ローラである請求項９記載のゴムローラ。
【請求項１１】
現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該現像剤を供給することにより該感光ドラム表面に可視画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジにおいて、
前記現像ローラが請求項１０記載のゴムローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
【請求項１２】
帯電ローラが装着されてなり、該帯電ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に電荷を供給する電子写真プロセスカートリッジにおいて、
前記帯電ローラが請求項１０記載のゴムローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
【請求項１３】
現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該現像剤を供給することにより該感光ドラム表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、
前記現像ローラが、請求項１０記載のゴムローラであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
帯電ローラが装着されてなり、該帯電ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に電荷を供給する画像形成装置において、
前記帯電ローラが請求項１０記載のゴムローラであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項８〜１０の何れか一項記載のゴムローラを少なくとも一つ以上具備することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
【請求項１６】
請求項８〜１０の何れか一項記載のゴムローラを少なくとも一つ以上具備することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３３７７３８（Ｐ２００６−３３７７３８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６２６１９（Ｐ２００５−１６２６１９）
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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