ローラの製造方法、現像ローラ及び画像形成装置
【課題】ローラ表面にシリコーンゴムカス由来の凸がない高精度なローラの製造方法を提供する。
【解決手段】円筒金型内に、芯金を配置し、該芯金に対し同心状に液状シリコーンゴムを射出成形し、硬化して成形するローラの製造方法であって、一次硬化処理後に脱型したローラを、二次硬化処理の前に、ローラ表面をエアーブローで、シリコーンゴムカスを除去する。
【解決手段】円筒金型内に、芯金を配置し、該芯金に対し同心状に液状シリコーンゴムを射出成形し、硬化して成形するローラの製造方法であって、一次硬化処理後に脱型したローラを、二次硬化処理の前に、ローラ表面をエアーブローで、シリコーンゴムカスを除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置における現像、帯電、転写、クリーニング、除電等に用いうるローラの製造方法、該製造方法で製造されたローラである現像ローラ及び該ローラを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を採用した各種画像形成装置には現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等のローラが組み込まれている。
【０００３】
このような目的で使用されるローラは、通常芯金の周りに導電性の弾性層が形成されている。この弾性層の形成は、研磨によって所望の形状を削り出す方式と、専用の金型に材料を注入し硬化させることで所望の形状とする方式の二つに分けられる。中でも、金型成形は、研磨などの後工程を必要とせず、高精度なローラが得られることから非常に多く用いられている。この金型成形においては、金型の内径形状が高精度に加工された円筒状のキャビティ内に芯金を配し、その後該キャビティ内に液状シリコーンゴム等のゴム原料を注入し、加熱硬化（一次硬化）させて、金型から取り出す（脱型）ことで、芯金の周りに弾性層を有したローラを形成することが可能である。一次硬化が終わり、脱型した後のシリコーンゴムは、まだ十分に硬化が進行していない。つまり、未硬化反応部位が残っていることがある。また、一次硬化後のシリコーンゴムは、ゴム原料由来の低分子量のシリコーンオイルを含有していることが多い。通常は脱型直後、一次硬化温度より高い温度で二次硬化し、硬化を完了させ、低分子量のシリコーンオイルを蒸発させて、本来のシリコーンゴム物性を発現させる。通常は脱型後、一次硬化温度より高い温度で二次硬化し、シリコーンゴム物性を発現させる。
【０００４】
ところで、金型成型した一次硬化後のシリコーンゴムローラの表面（弾性層表面）には、金型への注型で金型の繋ぎ目や摺り合わせ部にできたゴムバリがシリコーンゴムカスとしてローラ表面に付着していることが多い。二次硬化前のシリコーンゴムは十分に硬化が進行していないため、さらには、低分子量のシリコーンオイルがローラ表面にも存在するため、タック（粘着）性が大きい。このため、ローラ表面にシリコーンゴムカスが付着し易く、ローラ表面にシリコーンゴムカスが付着したまま二次硬化すると、ゴムカスとローラ表面の間で硬化が進行し、ゴムカスが除去し難くなる。
【０００５】
ここで、画像形成装置の各種ローラとして用いられるには、二次硬化後に必要により、表面加工されることが多い。表面加工する際に、ローラ表面（弾性層表面）に付着したシリコーンゴムカスを除去しないと、ローラ表面にシリコーンゴムカス由来の凸が形成され、これが原因で画像不具合の原因となる。そこで、ローラ表面のゴムバリを除去するために、弾性ローラの弾性層表面を高圧で水洗浄する装置が提案されている（特許文献１）。しかしながら、水洗浄では、表面加工するにあたって、乾燥工程が必要となり、生産装置としては煩雑となり、コスト高となる。
【０００６】
近年、画像形成装置に用いられるローラにおいては、高精度な画像を形成するために、ローラ表面上に極微小なゴムカスの撲滅も求められている。また一方で、生産装置のローコスト化が求められている。
【特許文献１】特開２００５−２３０６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、シリコーンゴムを硬化させてローラを製造する方法において、ローラ表面にシリコーンゴムカス由来の凸がない、高精度なローラの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は以下により達成される。
【０００９】
すなわち、本発明は、円筒金型内に、芯金を配置し、該芯金に対し同心状に液状シリコーンゴムを射出成形し、硬化して成形するローラの製造方法であって、
一次硬化処理後に脱型したローラを、二次硬化処理の前に、ローラ表面をエアーブローで、シリコーンゴムカスを除去することを特徴とするローラの製造方法である。
【００１０】
さらに、本発明は、潜像が形成された画像担持体に現像剤を付与する現像ローラであって、上記の製造方法により製造されたローラであることを特徴とする現像ローラである。
【００１１】
さらにまた、本発明は、潜像が形成された画像担持体に現像剤を付与する現像ローラを搭載した画像形成装置であって、該現像ローラが、上記の現像ローラであることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ローラ表面にシリコーンゴムカス由来の凸がない、高精度なローラの製造方法を提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
本発明のローラの製造方法は円筒金型内に、芯金を配置し、該芯金に対し同心状に液状シリコーンゴムを射出成形し、硬化して成形するローラの製造方法である。そして、一次硬化処理後に脱型したローラを、二次硬化処理の前に、ローラ表面をエアーブローで、シリコーンゴムカスを除去することを特徴とする。なお、エアーブローのエアー吐出圧は、１ＭＰａ以上、５ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明の導電性ローラの一例の断面図を図１に示す。なお、図１において、（ａ）は導電性ローラの軸芯体の中心線に沿った、また、（ｂ）は導電性ローラを芯金の中心線方向からみた図である。
【００１６】
導電性ローラ１は、導電性の芯金２と、該芯金２の外周上に同心円状に形成された導電性弾性層３と、該導電性弾性層３の外周上に形成された被覆層４を有する。
【００１７】
〔芯金〕
芯金２としては、例えば、炭素鋼合金表面に５μｍ厚さの化学ニッケルメッキを施した、導電性の、円柱状の形状を有するものが好ましい。芯金の材料として、例えば、鉄、アルミニウム、チタン、銅、ニッケル等の金属、これらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、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有する材料も使用できる。また、芯金２の形状としては、中心部分を空洞とした円筒形状とすることも可能である。
【００１８】
〔円筒金型〕
本発明で用いる円筒金型は、鋼鉄製で、少なくともキャビティ壁面を表面処理したものが好ましい。表面処理としては、化学ニッケルメッキ法、テフロンコーティング法、ガス窒化法、塩浴窒化法、ガス軟窒化法、プラズマ窒化法等の方法による表面処理が挙げられ、処理前の金型材質や形状により適宜選択することができる。
【００１９】
〔導電性弾性層〕
本発明における導電性ローラの導電性弾性層の材料として、公知の材料から適宜選ぶ。弾性の度合いは使用目的に応じて適宜決められる。導電性の度合いも使用目的に応じて適宜決められる。電子写真プロセスに用いる導電性弾性ローラでは、導電性弾性層を構成する材料として、液状ゴム原料、好ましくは液状付加反応架橋型シリコーンポリマーにカーボンブラック等の導電性フィラーを配合したものが好ましい。
【００２０】
〔液状シリコーンゴム原料〕
本発明における導電性弾性層を構成する材料は、耐熱、耐寒性にすぐれ、広い温度範囲で良好な圧縮復元性を示し、耐候性、耐オゾン性、耐コロナ性、電気特性、耐熱油性、耐薬品性、耐熱水性などにもすぐれる材料であることが好ましい。これらの特性は、本発明における導電性弾性層を構成する材料を得るための液状シリコーンゴム原料に配合されるシリコーンポリマー、充填剤、添加剤などの種類や、配合方法によって決めることができる。
【００２１】
上記シリコーンポリマーは、オルガノポリシロキサン、及びオルガノハイドロジエンポリシロキサンを含み、さらに無機質充填剤や白金系触媒、硬化反応遅延剤と適宜混合して液状ゴム原料として用いられる。
【００２２】
上記オルガノポリシロキサンは、線状構造又は分岐鎖状構造を有しており、液状シリコーンゴム原料のベースポリマーとして用いられる。本発明における導電性ローラの弾性層を形成するための液状ゴム原料は、オルガノポリシロキサンを含むものが好ましい。その分子量は特に限定されないが１０万以上１００万以下であるものが好ましく、重量平均分子量はおよそ５０万程度であるものが好ましい。さらに加工特性及び得られる液状ゴム原料の特性等の観点から、２５℃におけるオルガノポリシロキサンの粘度は、１０Ｐａ・ｓ以上が好ましく、５０Ｐａ・ｓ以上がより好ましい。また、加工性から３００Ｐａ・ｓ以下が好ましく、２５０Ｐａ・ｓ以下がより好ましい。オルガノポリシロキサンの粘度を１０Ｐａ・ｓ以上とすると、液状ゴム原料の流動性が小さく、漏れにくくなるため好ましい。また、オルガノポリシロキサンの粘度を３００Ｐａ・ｓ以下とすると、気泡をかみにくい液状ゴム原料が得られ好ましい。
【００２３】
上記オルガノポリシロキサンの分子末端基は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの活性水素と反応して架橋点を形成する部位である。分子末端基の種類は特に限定されないが、トリオルガノシリル基、例えば、トリメチルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、ジフェニルアリルシリル基、ジメチルビニルシリル基、メチルフェニルビニルシリル基等を例示することができる。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を含むトリオルガノシリル基であることが好ましく、ビニル基を含むトリオルガノシリル基であることが特に好ましい。
【００２４】
オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、１分子中にケイ素原子に直結した少なくとも２個の水素原子を有する。これは該水素原子と該オルガノポリシロキサン中のアルケニル基との付加反応によって架橋を形成し、これらを含む液状ゴム原料を硬化させるためにである。本発明における導電性ローラの弾性層を形成するための液状シリコーンゴム原料は、ポリオルガノハイドロジエンポリシロキサンを含むものが好ましい。ポリオルガノハイドロジエンポリシロキサンの分子量に特に制限はなく、１０００乃至１００００であるものが好ましい。液状ゴム原料の硬化反応を適切に行なわせるためには、比較的低分子量（１０００以上５０００以下）のポリオルガノハイドロジエンポリシロキサンが好ましい。
【００２５】
必要な充填剤等が配合されたシリコーンポリマーを含む液状シリコーンゴム原料の粘度は特に制限はないが、液状ゴム原料の流動性をある程度抑制して漏れを防止する観点から１０Ｐａ・ｓ以上であることが好ましい。また、形成された導電性弾性層に、注入ゲート間において、ウエルドが発生する等の成形加工性の問題を回避するための観点から、３００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００２６】
導電性弾性層は、軸芯を装着した円筒金型内のキャビティーに上記の液状シリコーンゴム原料を注入し、一次加熱硬化を行う。一般に、一次硬化条件としては、１００℃〜１５０℃の温度で３〜６０分間加熱・硬化する。この際の一次硬化とは、円筒金型内からその形状を著しく損なうことなく導電性弾性層を取り出すことができる程度にまで導電性弾性形成材料を硬化させ、さらには円筒金型内での硬化により弾性層の破壊を起こさない範囲でゴムを硬化させることを指す。この一次硬化処理後に、金型から芯金の周囲に導電性弾性層が形成されたローラが取り出され（脱型）、さらに、導電性弾性層の硬化及び物性の安定性を高めるために加熱処理（二次硬化処理）される。一般に、二次硬化処理条件としては、１８０℃〜２２０℃の温度で０．５〜６時間加熱・硬化する。本発明では、この二次硬化処理に先立ち、ローラ表面をエアーブローでシリコーンゴムカスの除去を行う。
【００２７】
〔シリコーンゴムカスの除去〕
本発明におけるシリコーンゴムカスの除去方法は、ローラ表面をエアーブローにより除去する方法である。
【００２８】
ローラ表面へのエアーブローは、例えばエアーノズルなどの一般的なノズルからのエアーの吐出で行われる。
【００２９】
エアーブローのエアーノズルヘッドは単数のノズルでもよいが、複数のノズルを設ければ、同時に広い範囲で効率よくシリコーンゴムカスを除去することができ、吐出エアーの入射角度に変化をもたせることができるので好ましい。また、効率的にローラ上のシリコーンゴムカスを除去するためには、ローラに対して、複数のノズルから洗浄液を異なる入射角で、直線状に噴射することが好ましい。また、複数個のノズルを設けると設備が煩雑になるので、スリットエアーノズルを用いても良い。
【００３０】
吐出エアーは、オイルミストフィルターなどにより、コンプレッサーからのオイルを除去したものが好ましい。また、除湿したドライエアーであることが好ましい。ローラ表面上に、エアーに含まれるオイルや湿気が付着すると、画像不具合を発生する場合があるからである。
【００３１】
エアーブローのエアー吐出圧は、０．１ＭＰａ以上、０．６ＭＰａ以下であることが好ましい。エアー吐出圧が０．１ＭＰａ以上であると、ローラ表面上のシリコーンゴムカスの付着力に勝り、ローラ表面上からシリコーンゴムカスを除去することができる。０．６ＭＰａ以下であると、導電性弾性層を凹ませたり、変形または破壊せずに、ローラ表面からシリコーンゴムカスを除去できる。
【００３２】
エアーブローのエアー吐出手段としては、ローラを水平軸周りに回転させながら、例えば、その上方に設けられたエアーノズルを、ローラの軸線方向に往復移動させつつ、エアーをローラ表面に吐出させる。このエアーブロー時において、エアーノズルの軸線は、ローラ中心より前方すなわち外周部側に偏位しており、また、ローラを反時計回りに回転させて、その上向き回転側に向かってエアーを吐出する。こうすると、シリコーンゴムカスの剥離効果が大であり、かつエアーがローラ表面に衝突する際の相対速度も大となり、シリコーンゴムカスの除去が効果的である。
ここで、エアーノズルは、必ずしもローラ上方に設けられる必要はなく、エアー吐出手段の吐出面とローラとが対向して配置されていればよい。その場合に、エアーノズルの軸線は、ローラ中心より外周部側に偏位して配置させ、エアーと接触する該外周部側をエアー吐出方向に向かって回転させることでエアーとローラ表面との相対速度を大きくすることができる。
【００３３】
ローラの水平軸周りに回転させる回転数としては、１ｒｐｍから３００ｒｐｍが適当である。１ｒｐｍより遅いとシリコーンゴムカスの除去はできるが、タクトタイムが大きくなり、生産に不向きである。また、３００ｒｐｍより速いとシリコーンゴムカスの除去が不十分な場合がある。
【００３４】
エアーノズルの送り速度は１０ｍｍ／ｓｅｃ乃至１００ｍｍ/ｓｅｃが好ましい。送り速度が１０ｍｍ/ｓｅｃより遅いとシリコーンゴムカスの除去はできるが、タクトタイムが大きくなり、生産に不向きである。また、１００ｍｍ／ｓｅｃより速いと、ローラ上のシリコーンゴムカスの残存が多くなる。
【００３５】
なお、除去したシリコーンゴムカスは、再付着を防止するために、ローラ下方に設置された集塵機等で適宜回収される。
【００３６】
〔被覆層〕
本発明では以上のようにして形成された導電性弾性層の外周上に被覆層を形成する。被覆層は、耐摩耗性やトナー帯電性、トナー搬送性等の要求に対応するため、例えば、フッ素樹脂、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂等を含む材料から構成することが好ましい。導電性ローラが現像ローラであるときは、圧縮永久歪の観点から、被覆層はポリウレタン樹脂を含む材料から構成されたものが好ましい。
【００３７】
ポリウレタン樹脂の原料としてのポリオール化合物として、公知のポリウレタン用ポリオールから適宜選択して使用できる。例えば、ポリエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ポリエチレンジアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリカーボネートポリオール、ポリプロピレングリコール等を挙げることができる。
【００３８】
また、一方の原料であるイソシアネート化合物としても、公知のポリウレタン用イソシアネート化合物から適宜選択して使用できる。具体的には、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等のジイソシアネートが挙げられる。また、それらのビュレット変性体、イソシアヌレート変性体、ウレタン変性体等も挙げることができる。特に好ましいものは、ＨＤＩ及びそのビュレット変性体、イソシアヌレート変性体、ウレタン変性体等である。イソシアネート化合物は、その分子鎖が長いほどより高い柔軟性を有するポリウレタン被覆層を生成することができる。
【００３９】
導電性ローラ全体の電気抵抗を調整する目的のため、被覆層を導電性もしくは半導電性にすることも可能である。導電性、半導電性とするためには、電子伝導機構を有する導電剤あるいはイオン導電性を有する導電剤を使用する。なお、電子伝導機構を有する導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等を挙げることができる。また、イオン導電性を有する導電剤としてはアルカリ金属塩やアンモニウム塩がある。所望の導電性を得るために、これら導電剤を２種以上併用してもよい。
【００４０】
被覆層は、被覆層形成用の塗料を導電性弾性層の外周上に塗布し、乾燥して、塗工層を形成し、さらにこれを加熱硬化して形成することが好ましい。被覆層形成用の塗料は、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等のビーズを利用した従来公知の分散装置を使用して原材料を分散させて調製することができる。また、被覆層形成用の塗料の塗布は、スプレー塗工法、ディッピング法等によることができる。
【００４１】
被覆層形成用塗料の調製に有機溶剤を用いてもよい。本発明において用いることのできる有機溶剤として、以下のようなものが挙げられる。
・メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン等のケトン類、
・キシレン、トルエン等の芳香族類、
・ｎ−酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、
・テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、テトラヒドロピラン等のエーテル類。
【００４２】
有機溶剤は、前工程で形成した導電性弾性層を溶解しないものが好ましい。なお、導電性弾性層を構成する材料が溶解する場合は、水、水を含む溶剤を用いてもよい。
【００４３】
被覆層の層厚は５μｍ乃至１００μｍ、特に１０μｍ乃至３０μｍであることが好ましい。層厚が薄すぎると基層の導電性弾性層中の低分子量成分が染み出して感光体等を汚染する恐れがある。また、厚すぎると導電性ローラが硬くなり、例えば、現像ローラとした場合、トナー融着の原因となるので好ましくない。
【００４４】
上記被覆層中に平均粒子径が１μｍ乃至２０μｍの微粒子を分散させることにより、導電性ローラを現像ローラとした場合、トナーの搬送を容易にすることができ、充分な量のトナーを現像領域に搬送することができる。このような目的に使用する微粒子としては、例えば、ポリメチル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、アミノ樹脂微粒子等の樹脂微粒子が挙げられる。特にポリメチルメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子及びポリウレタン微粒子が好ましい。これらの微粒子は、通常、前記被覆層を構成する材料の３質％乃至５０質量％の範囲で添加することが好ましい。
【００４５】
〔画像形成装置〕
次に、本発明の導電性ローラを現像ローラとして用いたプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置の一例について、図を用いて説明する。
【００４６】
図２は、本発明の導電性ローラを現像ローラとして用いたプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００４７】
プロセスカートリッジは、潜像を担持する画像担持体としての感光ドラム２１に対向して当接又は圧接した状態で現像剤２８を担持する現像剤担持部材としての現像ローラ２５を備えている。この現像ローラ２５が感光ドラム２１に現像剤としてのトナー２８を付与することにより潜像を現像剤像として可視化する。プロセスカートリッジは、感光ドラム２１、帯電装置２２、現像剤担持部材２５、現像ブレード２７、現像容器３４、クリーニングブレード３０を備えており、現像剤担持部材２５として本発明の導電性ローラを用いたものである。ここでは、感光ドラム２１が矢印Ａ方向に回転し、感光ドラム２１を帯電処理するための帯電装置２２によって一様に帯電され、感光ドラム２１に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光２３により、その表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、感光ドラム２１に対して近接配置され、画像形成装置本体に対し着脱可能な上記プロセスカートリッジに保持される現像装置２４によってトナー２８を付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。
【００４８】
現像は露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像を行っている。可視化された感光ドラム２１上のトナー像は、転写ローラ２９によって記録媒体である紙３３に転写される。トナー像が転写された紙３３は、定着装置３２に送られ、そこで定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。
【００４９】
一方、転写されずに感光ドラム２１上に残存した転写残トナーはクリーニングブレード３０により掻き取られ、廃トナー容器３１に収納され、クリーニングされた感光ドラム２１は上述作用に繰り返し供される。
【００５０】
現像装置２４は、一成分現像剤として非磁性トナー２８を収容した現像容器３４と、現像容器３４内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム２１と対向設置された本発明の導電性ローラを現像ローラとして備えている。この現像装置２４は、感光ドラム２１上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
【００５１】
なお、現像ローラ２５は感光ドラム２１と当接幅をもって接触し、矢印Ｂ方向に回転している。現像装置２４においては、供給ローラ２６が、現像容器３４内で、現像ブレード２７の現像ローラ２５表面との当接部に対し現像ローラ２５の回転方向上流側に当接され、かつ、回転可能に支持されている。
【００５２】
供給ローラ２６の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ２５へのトナー供給及び未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施形態においては、芯金上にポリウレタンフォームを設けた直径１４ｍｍの供給ローラ２６が用いられている。
【００５３】
この供給ローラ２６の現像ローラ２５に対する当接幅としては、１ｍｍ乃至８ｍｍが適当である。また、現像ローラ２５に対してはその当接部において相対速度を持たせることが好ましく、本実施形態においては、当接幅を２ｍｍに設定し、駆動手段（図示せず）により所定タイミングで回転駆動させている。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００５５】
＜実施例１＞
金型として、ニッケルメッキ製のキャビティ壁面が窒化処理されている円筒型の金型を用いた。
【００５６】
円筒金型キャビティ内に、直径８ｍｍの軸芯体を同心となるように設置した。次に、液状導電性シリコーンゴム（東レダウコーニング社製、体積固有抵抗１０×１０7Ω・ｃｍ品）を金型の注入口から１０ｃｃ／ｓで注入し、１００℃の温度にて１０分加熱して一次硬化させ、硬化後冷却することなく脱型し弾性ローラを作製した。得られた弾性ローラは、軸体の外周面上に形成された導電性弾性層を有しており、該導電性弾性層が形成された部位の直径はおよそ１６ｍｍ、該導電性弾性層の形成された部位の長さは２４０ｍｍであった。
【００５７】
次に、エアーブローとして、フラットタイプのエアーノズル（スプレーイングシステムジャパン製、ＡＡＢ７２７−１／４−１５）を用い、エアー吐出圧０．３ＭＰａとした。このエアーノズルをローラの軸線方向に５０ｍｍ／ｓｅｃで移動させた。この時、ローラを水平軸周りに６０ｒｐｍで回転させた。このようにして、弾性ローラの表面上のシリコーンゴムカスを除去した。
【００５８】
その後、導電性弾性層の硬化後の物性を安定させ、シリコーンゴム弾性層中の反応残渣及び未反応低分子分を除去すること等を目的として、このローラをオーブンにて２００℃で４時間熱処理（二次硬化）を行った。
【００５９】
ウレタン塗料「ニッポランＮ５０３３」（商品名、日本ポリウレタン株式会社製）を固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈した。これに、カーボンブラック「＃７３６０ＳＢ」（商品名、東海カーボン株式会社製）をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し５０質量部添加し、十分に分散した。次いで、硬化剤「コロネートＬ」（商品名、日本ポリウレタン株式会社製）をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し１０質量部添加し、更にメチルエチルケトンを２００重量部で希釈し、撹拌して被覆層形成用塗料を調製した。
【００６０】
次に、二次硬化処理済のローラの導電性弾性層の外周面上に、上記塗料をディッピング塗布し、８０℃のオーブンで１５分乾燥後、１４０℃のオーブンで４時間硬化して、層厚およそ２０μｍの被覆層を形成し現像ローラを得た。
【００６１】
得られた現像ローラを目視で観察し、結果を表１に示す。
【００６２】
＜実施例２＞
エアー吐出圧を０．１ＭＰａとした以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
【００６３】
＜実施例３＞
エアー吐出圧を０．６ＭＰａとした以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
【００６４】
＜実施例４＞
エアーブローとして、ラウンドタイプのエアーノズル（スプレーイングシステムジャパン製、Ｙ７３７−５５−ＰＰ）を用い、エアー吐出圧０．３ＭＰａとした。このエアーノズルをローラの軸線方向に２０個を等間隔で設置した。この時、ローラを水平軸周りに６０ｒｐｍで回転させた。このようにして、弾性ローラの表面上のシリコーンゴムカスを除去した以外、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
【００６５】
＜実施例５＞
エアーブローとして、スリットノズル（スプレーイングシステムジャパン製、材質ＳＵＳ３０４、スリット長３００ｍｍ、スリット幅１．０ｍｍ）を用い、エアー吐出圧０．２ＭＰａとした。この時、ローラを水平軸周りに６０ｒｐｍで回転させた。このようにして、弾性ローラの表面上のシリコーンゴムカスを除去した以外、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
【００６６】
＜比較例１＞
実施例１において、一次硬化後にエアーブローによるシリコーンゴムカス除去を行わず、脱型後直ちに二次硬化処理して現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
【００６７】
＜比較例２＞
一次硬化後にエアーブローによるシリコーンゴムカス除去を行わず、脱型後直ちに二次硬化処理し、その後、エアーブローとして、フラットタイプのエアーノズル（スプレーイングシステムジャパン製、ＡＡＢ７２７−１／４−１５）を用い、エアー吐出圧０．３ＭＰａとした。このエアーノズルをローラの軸線方向に５０ｍｍ／ｓｅｃで移動させた。この時、ローラを水平軸周りに６０ｒｐｍで回転させた以外、実施例１と同様に、現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
〔ゴムカス凸評価法〕
それぞれの条件で、ローラを１０００本作製し、ゴムカス由来の凸の有無を目視より判断し、その本数を数えた。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１に示した結果から明らかなように、実施例１ないし５の現像ローラは、１次硬化後のエアーブローによるシリコーンゴムカスの除去で、ローラ上のゴムカス凸がきれいに除去され、精度の高いローラが得られた。これに対して、比較例１および２の現像ローラは、一次硬化後のエアーブローによるシリコーンゴムカスがなかったため、ローラ上にシリコーンゴムカスが残り、ゴムカス凸が多発した。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明が対象とする導電性ローラの一実施形態の断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 導電性ローラ
２ 軸芯体
３ 導電性弾性層
４ 被覆層
２１ 感光ドラム
２２ 帯電装置
２３ レーザー光
２４ 現像装置
２５ 現像ローラ
２６ 供給ローラ
２７ 現像ブレード
２８ トナー（現像剤）
２９ 転写ローラ
３０ クリーニングブレード
３１ 廃トナー容器
３２ 定着装置
３３ 紙
３４ 現像容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置における現像、帯電、転写、クリーニング、除電等に用いうるローラの製造方法、該製造方法で製造されたローラである現像ローラ及び該ローラを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を採用した各種画像形成装置には現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等のローラが組み込まれている。
【０００３】
このような目的で使用されるローラは、通常芯金の周りに導電性の弾性層が形成されている。この弾性層の形成は、研磨によって所望の形状を削り出す方式と、専用の金型に材料を注入し硬化させることで所望の形状とする方式の二つに分けられる。中でも、金型成形は、研磨などの後工程を必要とせず、高精度なローラが得られることから非常に多く用いられている。この金型成形においては、金型の内径形状が高精度に加工された円筒状のキャビティ内に芯金を配し、その後該キャビティ内に液状シリコーンゴム等のゴム原料を注入し、加熱硬化（一次硬化）させて、金型から取り出す（脱型）ことで、芯金の周りに弾性層を有したローラを形成することが可能である。一次硬化が終わり、脱型した後のシリコーンゴムは、まだ十分に硬化が進行していない。つまり、未硬化反応部位が残っていることがある。また、一次硬化後のシリコーンゴムは、ゴム原料由来の低分子量のシリコーンオイルを含有していることが多い。通常は脱型直後、一次硬化温度より高い温度で二次硬化し、硬化を完了させ、低分子量のシリコーンオイルを蒸発させて、本来のシリコーンゴム物性を発現させる。通常は脱型後、一次硬化温度より高い温度で二次硬化し、シリコーンゴム物性を発現させる。
【０００４】
ところで、金型成型した一次硬化後のシリコーンゴムローラの表面（弾性層表面）には、金型への注型で金型の繋ぎ目や摺り合わせ部にできたゴムバリがシリコーンゴムカスとしてローラ表面に付着していることが多い。二次硬化前のシリコーンゴムは十分に硬化が進行していないため、さらには、低分子量のシリコーンオイルがローラ表面にも存在するため、タック（粘着）性が大きい。このため、ローラ表面にシリコーンゴムカスが付着し易く、ローラ表面にシリコーンゴムカスが付着したまま二次硬化すると、ゴムカスとローラ表面の間で硬化が進行し、ゴムカスが除去し難くなる。
【０００５】
ここで、画像形成装置の各種ローラとして用いられるには、二次硬化後に必要により、表面加工されることが多い。表面加工する際に、ローラ表面（弾性層表面）に付着したシリコーンゴムカスを除去しないと、ローラ表面にシリコーンゴムカス由来の凸が形成され、これが原因で画像不具合の原因となる。そこで、ローラ表面のゴムバリを除去するために、弾性ローラの弾性層表面を高圧で水洗浄する装置が提案されている（特許文献１）。しかしながら、水洗浄では、表面加工するにあたって、乾燥工程が必要となり、生産装置としては煩雑となり、コスト高となる。
【０００６】
近年、画像形成装置に用いられるローラにおいては、高精度な画像を形成するために、ローラ表面上に極微小なゴムカスの撲滅も求められている。また一方で、生産装置のローコスト化が求められている。
【特許文献１】特開２００５−２３０６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、シリコーンゴムを硬化させてローラを製造する方法において、ローラ表面にシリコーンゴムカス由来の凸がない、高精度なローラの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は以下により達成される。
【０００９】
すなわち、本発明は、円筒金型内に、芯金を配置し、該芯金に対し同心状に液状シリコーンゴムを射出成形し、硬化して成形するローラの製造方法であって、
一次硬化処理後に脱型したローラを、二次硬化処理の前に、ローラ表面をエアーブローで、シリコーンゴムカスを除去することを特徴とするローラの製造方法である。
【００１０】
さらに、本発明は、潜像が形成された画像担持体に現像剤を付与する現像ローラであって、上記の製造方法により製造されたローラであることを特徴とする現像ローラである。
【００１１】
さらにまた、本発明は、潜像が形成された画像担持体に現像剤を付与する現像ローラを搭載した画像形成装置であって、該現像ローラが、上記の現像ローラであることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ローラ表面にシリコーンゴムカス由来の凸がない、高精度なローラの製造方法を提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
本発明のローラの製造方法は円筒金型内に、芯金を配置し、該芯金に対し同心状に液状シリコーンゴムを射出成形し、硬化して成形するローラの製造方法である。そして、一次硬化処理後に脱型したローラを、二次硬化処理の前に、ローラ表面をエアーブローで、シリコーンゴムカスを除去することを特徴とする。なお、エアーブローのエアー吐出圧は、１ＭＰａ以上、５ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明の導電性ローラの一例の断面図を図１に示す。なお、図１において、（ａ）は導電性ローラの軸芯体の中心線に沿った、また、（ｂ）は導電性ローラを芯金の中心線方向からみた図である。
【００１６】
導電性ローラ１は、導電性の芯金２と、該芯金２の外周上に同心円状に形成された導電性弾性層３と、該導電性弾性層３の外周上に形成された被覆層４を有する。
【００１７】
〔芯金〕
芯金２としては、例えば、炭素鋼合金表面に５μｍ厚さの化学ニッケルメッキを施した、導電性の、円柱状の形状を有するものが好ましい。芯金の材料として、例えば、鉄、アルミニウム、チタン、銅、ニッケル等の金属、これらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、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有する材料も使用できる。また、芯金２の形状としては、中心部分を空洞とした円筒形状とすることも可能である。
【００１８】
〔円筒金型〕
本発明で用いる円筒金型は、鋼鉄製で、少なくともキャビティ壁面を表面処理したものが好ましい。表面処理としては、化学ニッケルメッキ法、テフロンコーティング法、ガス窒化法、塩浴窒化法、ガス軟窒化法、プラズマ窒化法等の方法による表面処理が挙げられ、処理前の金型材質や形状により適宜選択することができる。
【００１９】
〔導電性弾性層〕
本発明における導電性ローラの導電性弾性層の材料として、公知の材料から適宜選ぶ。弾性の度合いは使用目的に応じて適宜決められる。導電性の度合いも使用目的に応じて適宜決められる。電子写真プロセスに用いる導電性弾性ローラでは、導電性弾性層を構成する材料として、液状ゴム原料、好ましくは液状付加反応架橋型シリコーンポリマーにカーボンブラック等の導電性フィラーを配合したものが好ましい。
【００２０】
〔液状シリコーンゴム原料〕
本発明における導電性弾性層を構成する材料は、耐熱、耐寒性にすぐれ、広い温度範囲で良好な圧縮復元性を示し、耐候性、耐オゾン性、耐コロナ性、電気特性、耐熱油性、耐薬品性、耐熱水性などにもすぐれる材料であることが好ましい。これらの特性は、本発明における導電性弾性層を構成する材料を得るための液状シリコーンゴム原料に配合されるシリコーンポリマー、充填剤、添加剤などの種類や、配合方法によって決めることができる。
【００２１】
上記シリコーンポリマーは、オルガノポリシロキサン、及びオルガノハイドロジエンポリシロキサンを含み、さらに無機質充填剤や白金系触媒、硬化反応遅延剤と適宜混合して液状ゴム原料として用いられる。
【００２２】
上記オルガノポリシロキサンは、線状構造又は分岐鎖状構造を有しており、液状シリコーンゴム原料のベースポリマーとして用いられる。本発明における導電性ローラの弾性層を形成するための液状ゴム原料は、オルガノポリシロキサンを含むものが好ましい。その分子量は特に限定されないが１０万以上１００万以下であるものが好ましく、重量平均分子量はおよそ５０万程度であるものが好ましい。さらに加工特性及び得られる液状ゴム原料の特性等の観点から、２５℃におけるオルガノポリシロキサンの粘度は、１０Ｐａ・ｓ以上が好ましく、５０Ｐａ・ｓ以上がより好ましい。また、加工性から３００Ｐａ・ｓ以下が好ましく、２５０Ｐａ・ｓ以下がより好ましい。オルガノポリシロキサンの粘度を１０Ｐａ・ｓ以上とすると、液状ゴム原料の流動性が小さく、漏れにくくなるため好ましい。また、オルガノポリシロキサンの粘度を３００Ｐａ・ｓ以下とすると、気泡をかみにくい液状ゴム原料が得られ好ましい。
【００２３】
上記オルガノポリシロキサンの分子末端基は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの活性水素と反応して架橋点を形成する部位である。分子末端基の種類は特に限定されないが、トリオルガノシリル基、例えば、トリメチルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、ジフェニルアリルシリル基、ジメチルビニルシリル基、メチルフェニルビニルシリル基等を例示することができる。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を含むトリオルガノシリル基であることが好ましく、ビニル基を含むトリオルガノシリル基であることが特に好ましい。
【００２４】
オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、１分子中にケイ素原子に直結した少なくとも２個の水素原子を有する。これは該水素原子と該オルガノポリシロキサン中のアルケニル基との付加反応によって架橋を形成し、これらを含む液状ゴム原料を硬化させるためにである。本発明における導電性ローラの弾性層を形成するための液状シリコーンゴム原料は、ポリオルガノハイドロジエンポリシロキサンを含むものが好ましい。ポリオルガノハイドロジエンポリシロキサンの分子量に特に制限はなく、１０００乃至１００００であるものが好ましい。液状ゴム原料の硬化反応を適切に行なわせるためには、比較的低分子量（１０００以上５０００以下）のポリオルガノハイドロジエンポリシロキサンが好ましい。
【００２５】
必要な充填剤等が配合されたシリコーンポリマーを含む液状シリコーンゴム原料の粘度は特に制限はないが、液状ゴム原料の流動性をある程度抑制して漏れを防止する観点から１０Ｐａ・ｓ以上であることが好ましい。また、形成された導電性弾性層に、注入ゲート間において、ウエルドが発生する等の成形加工性の問題を回避するための観点から、３００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００２６】
導電性弾性層は、軸芯を装着した円筒金型内のキャビティーに上記の液状シリコーンゴム原料を注入し、一次加熱硬化を行う。一般に、一次硬化条件としては、１００℃〜１５０℃の温度で３〜６０分間加熱・硬化する。この際の一次硬化とは、円筒金型内からその形状を著しく損なうことなく導電性弾性層を取り出すことができる程度にまで導電性弾性形成材料を硬化させ、さらには円筒金型内での硬化により弾性層の破壊を起こさない範囲でゴムを硬化させることを指す。この一次硬化処理後に、金型から芯金の周囲に導電性弾性層が形成されたローラが取り出され（脱型）、さらに、導電性弾性層の硬化及び物性の安定性を高めるために加熱処理（二次硬化処理）される。一般に、二次硬化処理条件としては、１８０℃〜２２０℃の温度で０．５〜６時間加熱・硬化する。本発明では、この二次硬化処理に先立ち、ローラ表面をエアーブローでシリコーンゴムカスの除去を行う。
【００２７】
〔シリコーンゴムカスの除去〕
本発明におけるシリコーンゴムカスの除去方法は、ローラ表面をエアーブローにより除去する方法である。
【００２８】
ローラ表面へのエアーブローは、例えばエアーノズルなどの一般的なノズルからのエアーの吐出で行われる。
【００２９】
エアーブローのエアーノズルヘッドは単数のノズルでもよいが、複数のノズルを設ければ、同時に広い範囲で効率よくシリコーンゴムカスを除去することができ、吐出エアーの入射角度に変化をもたせることができるので好ましい。また、効率的にローラ上のシリコーンゴムカスを除去するためには、ローラに対して、複数のノズルから洗浄液を異なる入射角で、直線状に噴射することが好ましい。また、複数個のノズルを設けると設備が煩雑になるので、スリットエアーノズルを用いても良い。
【００３０】
吐出エアーは、オイルミストフィルターなどにより、コンプレッサーからのオイルを除去したものが好ましい。また、除湿したドライエアーであることが好ましい。ローラ表面上に、エアーに含まれるオイルや湿気が付着すると、画像不具合を発生する場合があるからである。
【００３１】
エアーブローのエアー吐出圧は、０．１ＭＰａ以上、０．６ＭＰａ以下であることが好ましい。エアー吐出圧が０．１ＭＰａ以上であると、ローラ表面上のシリコーンゴムカスの付着力に勝り、ローラ表面上からシリコーンゴムカスを除去することができる。０．６ＭＰａ以下であると、導電性弾性層を凹ませたり、変形または破壊せずに、ローラ表面からシリコーンゴムカスを除去できる。
【００３２】
エアーブローのエアー吐出手段としては、ローラを水平軸周りに回転させながら、例えば、その上方に設けられたエアーノズルを、ローラの軸線方向に往復移動させつつ、エアーをローラ表面に吐出させる。このエアーブロー時において、エアーノズルの軸線は、ローラ中心より前方すなわち外周部側に偏位しており、また、ローラを反時計回りに回転させて、その上向き回転側に向かってエアーを吐出する。こうすると、シリコーンゴムカスの剥離効果が大であり、かつエアーがローラ表面に衝突する際の相対速度も大となり、シリコーンゴムカスの除去が効果的である。
ここで、エアーノズルは、必ずしもローラ上方に設けられる必要はなく、エアー吐出手段の吐出面とローラとが対向して配置されていればよい。その場合に、エアーノズルの軸線は、ローラ中心より外周部側に偏位して配置させ、エアーと接触する該外周部側をエアー吐出方向に向かって回転させることでエアーとローラ表面との相対速度を大きくすることができる。
【００３３】
ローラの水平軸周りに回転させる回転数としては、１ｒｐｍから３００ｒｐｍが適当である。１ｒｐｍより遅いとシリコーンゴムカスの除去はできるが、タクトタイムが大きくなり、生産に不向きである。また、３００ｒｐｍより速いとシリコーンゴムカスの除去が不十分な場合がある。
【００３４】
エアーノズルの送り速度は１０ｍｍ／ｓｅｃ乃至１００ｍｍ/ｓｅｃが好ましい。送り速度が１０ｍｍ/ｓｅｃより遅いとシリコーンゴムカスの除去はできるが、タクトタイムが大きくなり、生産に不向きである。また、１００ｍｍ／ｓｅｃより速いと、ローラ上のシリコーンゴムカスの残存が多くなる。
【００３５】
なお、除去したシリコーンゴムカスは、再付着を防止するために、ローラ下方に設置された集塵機等で適宜回収される。
【００３６】
〔被覆層〕
本発明では以上のようにして形成された導電性弾性層の外周上に被覆層を形成する。被覆層は、耐摩耗性やトナー帯電性、トナー搬送性等の要求に対応するため、例えば、フッ素樹脂、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂等を含む材料から構成することが好ましい。導電性ローラが現像ローラであるときは、圧縮永久歪の観点から、被覆層はポリウレタン樹脂を含む材料から構成されたものが好ましい。
【００３７】
ポリウレタン樹脂の原料としてのポリオール化合物として、公知のポリウレタン用ポリオールから適宜選択して使用できる。例えば、ポリエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ポリエチレンジアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリカーボネートポリオール、ポリプロピレングリコール等を挙げることができる。
【００３８】
また、一方の原料であるイソシアネート化合物としても、公知のポリウレタン用イソシアネート化合物から適宜選択して使用できる。具体的には、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等のジイソシアネートが挙げられる。また、それらのビュレット変性体、イソシアヌレート変性体、ウレタン変性体等も挙げることができる。特に好ましいものは、ＨＤＩ及びそのビュレット変性体、イソシアヌレート変性体、ウレタン変性体等である。イソシアネート化合物は、その分子鎖が長いほどより高い柔軟性を有するポリウレタン被覆層を生成することができる。
【００３９】
導電性ローラ全体の電気抵抗を調整する目的のため、被覆層を導電性もしくは半導電性にすることも可能である。導電性、半導電性とするためには、電子伝導機構を有する導電剤あるいはイオン導電性を有する導電剤を使用する。なお、電子伝導機構を有する導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等を挙げることができる。また、イオン導電性を有する導電剤としてはアルカリ金属塩やアンモニウム塩がある。所望の導電性を得るために、これら導電剤を２種以上併用してもよい。
【００４０】
被覆層は、被覆層形成用の塗料を導電性弾性層の外周上に塗布し、乾燥して、塗工層を形成し、さらにこれを加熱硬化して形成することが好ましい。被覆層形成用の塗料は、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等のビーズを利用した従来公知の分散装置を使用して原材料を分散させて調製することができる。また、被覆層形成用の塗料の塗布は、スプレー塗工法、ディッピング法等によることができる。
【００４１】
被覆層形成用塗料の調製に有機溶剤を用いてもよい。本発明において用いることのできる有機溶剤として、以下のようなものが挙げられる。
・メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン等のケトン類、
・キシレン、トルエン等の芳香族類、
・ｎ−酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、
・テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、テトラヒドロピラン等のエーテル類。
【００４２】
有機溶剤は、前工程で形成した導電性弾性層を溶解しないものが好ましい。なお、導電性弾性層を構成する材料が溶解する場合は、水、水を含む溶剤を用いてもよい。
【００４３】
被覆層の層厚は５μｍ乃至１００μｍ、特に１０μｍ乃至３０μｍであることが好ましい。層厚が薄すぎると基層の導電性弾性層中の低分子量成分が染み出して感光体等を汚染する恐れがある。また、厚すぎると導電性ローラが硬くなり、例えば、現像ローラとした場合、トナー融着の原因となるので好ましくない。
【００４４】
上記被覆層中に平均粒子径が１μｍ乃至２０μｍの微粒子を分散させることにより、導電性ローラを現像ローラとした場合、トナーの搬送を容易にすることができ、充分な量のトナーを現像領域に搬送することができる。このような目的に使用する微粒子としては、例えば、ポリメチル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、アミノ樹脂微粒子等の樹脂微粒子が挙げられる。特にポリメチルメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子及びポリウレタン微粒子が好ましい。これらの微粒子は、通常、前記被覆層を構成する材料の３質％乃至５０質量％の範囲で添加することが好ましい。
【００４５】
〔画像形成装置〕
次に、本発明の導電性ローラを現像ローラとして用いたプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置の一例について、図を用いて説明する。
【００４６】
図２は、本発明の導電性ローラを現像ローラとして用いたプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００４７】
プロセスカートリッジは、潜像を担持する画像担持体としての感光ドラム２１に対向して当接又は圧接した状態で現像剤２８を担持する現像剤担持部材としての現像ローラ２５を備えている。この現像ローラ２５が感光ドラム２１に現像剤としてのトナー２８を付与することにより潜像を現像剤像として可視化する。プロセスカートリッジは、感光ドラム２１、帯電装置２２、現像剤担持部材２５、現像ブレード２７、現像容器３４、クリーニングブレード３０を備えており、現像剤担持部材２５として本発明の導電性ローラを用いたものである。ここでは、感光ドラム２１が矢印Ａ方向に回転し、感光ドラム２１を帯電処理するための帯電装置２２によって一様に帯電され、感光ドラム２１に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光２３により、その表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、感光ドラム２１に対して近接配置され、画像形成装置本体に対し着脱可能な上記プロセスカートリッジに保持される現像装置２４によってトナー２８を付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。
【００４８】
現像は露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像を行っている。可視化された感光ドラム２１上のトナー像は、転写ローラ２９によって記録媒体である紙３３に転写される。トナー像が転写された紙３３は、定着装置３２に送られ、そこで定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。
【００４９】
一方、転写されずに感光ドラム２１上に残存した転写残トナーはクリーニングブレード３０により掻き取られ、廃トナー容器３１に収納され、クリーニングされた感光ドラム２１は上述作用に繰り返し供される。
【００５０】
現像装置２４は、一成分現像剤として非磁性トナー２８を収容した現像容器３４と、現像容器３４内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム２１と対向設置された本発明の導電性ローラを現像ローラとして備えている。この現像装置２４は、感光ドラム２１上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
【００５１】
なお、現像ローラ２５は感光ドラム２１と当接幅をもって接触し、矢印Ｂ方向に回転している。現像装置２４においては、供給ローラ２６が、現像容器３４内で、現像ブレード２７の現像ローラ２５表面との当接部に対し現像ローラ２５の回転方向上流側に当接され、かつ、回転可能に支持されている。
【００５２】
供給ローラ２６の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ２５へのトナー供給及び未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施形態においては、芯金上にポリウレタンフォームを設けた直径１４ｍｍの供給ローラ２６が用いられている。
【００５３】
この供給ローラ２６の現像ローラ２５に対する当接幅としては、１ｍｍ乃至８ｍｍが適当である。また、現像ローラ２５に対してはその当接部において相対速度を持たせることが好ましく、本実施形態においては、当接幅を２ｍｍに設定し、駆動手段（図示せず）により所定タイミングで回転駆動させている。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００５５】
＜実施例１＞
金型として、ニッケルメッキ製のキャビティ壁面が窒化処理されている円筒型の金型を用いた。
【００５６】
円筒金型キャビティ内に、直径８ｍｍの軸芯体を同心となるように設置した。次に、液状導電性シリコーンゴム（東レダウコーニング社製、体積固有抵抗１０×１０7Ω・ｃｍ品）を金型の注入口から１０ｃｃ／ｓで注入し、１００℃の温度にて１０分加熱して一次硬化させ、硬化後冷却することなく脱型し弾性ローラを作製した。得られた弾性ローラは、軸体の外周面上に形成された導電性弾性層を有しており、該導電性弾性層が形成された部位の直径はおよそ１６ｍｍ、該導電性弾性層の形成された部位の長さは２４０ｍｍであった。
【００５７】
次に、エアーブローとして、フラットタイプのエアーノズル（スプレーイングシステムジャパン製、ＡＡＢ７２７−１／４−１５）を用い、エアー吐出圧０．３ＭＰａとした。このエアーノズルをローラの軸線方向に５０ｍｍ／ｓｅｃで移動させた。この時、ローラを水平軸周りに６０ｒｐｍで回転させた。このようにして、弾性ローラの表面上のシリコーンゴムカスを除去した。
【００５８】
その後、導電性弾性層の硬化後の物性を安定させ、シリコーンゴム弾性層中の反応残渣及び未反応低分子分を除去すること等を目的として、このローラをオーブンにて２００℃で４時間熱処理（二次硬化）を行った。
【００５９】
ウレタン塗料「ニッポランＮ５０３３」（商品名、日本ポリウレタン株式会社製）を固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈した。これに、カーボンブラック「＃７３６０ＳＢ」（商品名、東海カーボン株式会社製）をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し５０質量部添加し、十分に分散した。次いで、硬化剤「コロネートＬ」（商品名、日本ポリウレタン株式会社製）をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し１０質量部添加し、更にメチルエチルケトンを２００重量部で希釈し、撹拌して被覆層形成用塗料を調製した。
【００６０】
次に、二次硬化処理済のローラの導電性弾性層の外周面上に、上記塗料をディッピング塗布し、８０℃のオーブンで１５分乾燥後、１４０℃のオーブンで４時間硬化して、層厚およそ２０μｍの被覆層を形成し現像ローラを得た。
【００６１】
得られた現像ローラを目視で観察し、結果を表１に示す。
【００６２】
＜実施例２＞
エアー吐出圧を０．１ＭＰａとした以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
【００６３】
＜実施例３＞
エアー吐出圧を０．６ＭＰａとした以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
【００６４】
＜実施例４＞
エアーブローとして、ラウンドタイプのエアーノズル（スプレーイングシステムジャパン製、Ｙ７３７−５５−ＰＰ）を用い、エアー吐出圧０．３ＭＰａとした。このエアーノズルをローラの軸線方向に２０個を等間隔で設置した。この時、ローラを水平軸周りに６０ｒｐｍで回転させた。このようにして、弾性ローラの表面上のシリコーンゴムカスを除去した以外、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
【００６５】
＜実施例５＞
エアーブローとして、スリットノズル（スプレーイングシステムジャパン製、材質ＳＵＳ３０４、スリット長３００ｍｍ、スリット幅１．０ｍｍ）を用い、エアー吐出圧０．２ＭＰａとした。この時、ローラを水平軸周りに６０ｒｐｍで回転させた。このようにして、弾性ローラの表面上のシリコーンゴムカスを除去した以外、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
【００６６】
＜比較例１＞
実施例１において、一次硬化後にエアーブローによるシリコーンゴムカス除去を行わず、脱型後直ちに二次硬化処理して現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
【００６７】
＜比較例２＞
一次硬化後にエアーブローによるシリコーンゴムカス除去を行わず、脱型後直ちに二次硬化処理し、その後、エアーブローとして、フラットタイプのエアーノズル（スプレーイングシステムジャパン製、ＡＡＢ７２７−１／４−１５）を用い、エアー吐出圧０．３ＭＰａとした。このエアーノズルをローラの軸線方向に５０ｍｍ／ｓｅｃで移動させた。この時、ローラを水平軸周りに６０ｒｐｍで回転させた以外、実施例１と同様に、現像ローラを作製した。得られた結果を表１に示す。
〔ゴムカス凸評価法〕
それぞれの条件で、ローラを１０００本作製し、ゴムカス由来の凸の有無を目視より判断し、その本数を数えた。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１に示した結果から明らかなように、実施例１ないし５の現像ローラは、１次硬化後のエアーブローによるシリコーンゴムカスの除去で、ローラ上のゴムカス凸がきれいに除去され、精度の高いローラが得られた。これに対して、比較例１および２の現像ローラは、一次硬化後のエアーブローによるシリコーンゴムカスがなかったため、ローラ上にシリコーンゴムカスが残り、ゴムカス凸が多発した。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明が対象とする導電性ローラの一実施形態の断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 導電性ローラ
２ 軸芯体
３ 導電性弾性層
４ 被覆層
２１ 感光ドラム
２２ 帯電装置
２３ レーザー光
２４ 現像装置
２５ 現像ローラ
２６ 供給ローラ
２７ 現像ブレード
２８ トナー（現像剤）
２９ 転写ローラ
３０ クリーニングブレード
３１ 廃トナー容器
３２ 定着装置
３３ 紙
３４ 現像容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒金型内に、芯金を配置し、該芯金に対し同心状に液状シリコーンゴムを射出成形し、硬化して成形するローラの製造方法であって、
一次硬化処理後に脱型したローラを、二次硬化処理の前に、ローラ表面をエアーブローで、シリコーンゴムカスを除去することを特徴とするローラの製造方法。
【請求項２】
前記エアーブローのエアー吐出圧が、０．１ＭＰａ以上、０．６ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載のローラの製造方法。
【請求項３】
潜像が形成された画像担持体に現像剤を付与する現像ローラであって、請求項１又は２に記載の製造方法により製造されたローラであることを特徴とする現像ローラ。
【請求項４】
潜像が形成された画像担持体に現像剤を付与する現像ローラを搭載した画像形成装置であって、該現像ローラが、請求項３に記載の現像ローラであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
円筒金型内に、芯金を配置し、該芯金に対し同心状に液状シリコーンゴムを射出成形し、硬化して成形するローラの製造方法であって、
一次硬化処理後に脱型したローラを、二次硬化処理の前に、ローラ表面をエアーブローで、シリコーンゴムカスを除去することを特徴とするローラの製造方法。
【請求項２】
前記エアーブローのエアー吐出圧が、０．１ＭＰａ以上、０．６ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載のローラの製造方法。
【請求項３】
潜像が形成された画像担持体に現像剤を付与する現像ローラであって、請求項１又は２に記載の製造方法により製造されたローラであることを特徴とする現像ローラ。
【請求項４】
潜像が形成された画像担持体に現像剤を付与する現像ローラを搭載した画像形成装置であって、該現像ローラが、請求項３に記載の現像ローラであることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１８６５８４（Ｐ２００９−１８６５８４Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４０６０（Ｐ２００８−２４０６０）
【出願日】平成２０年２月４日（２００８．２．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月４日（２００８．２．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
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