ローラの製造方法、現像ローラ及び画像形成装置
【課題】表面に凹凸が無く、かつバリのない高精度なローラの製造方法を提供する。
【解決手段】金型内面に離型剤を塗布面した後、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、該離型剤が界面活性剤系であり、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上の離型剤及びバリを除去する。
【解決手段】金型内面に離型剤を塗布面した後、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、該離型剤が界面活性剤系であり、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上の離型剤及びバリを除去する。
【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、加熱硬化させて、弾性層を形成することが可能である。しかしながら、硬化したシリコーンゴムは熱膨張が大きいため、金型のキャビティ内壁面に強い力で押し付けられている状態となる。このため、加熱により熱硬化が終了した弾性ローラを金型から取り出す（脱型する）のは、冷却して、硬化したシリコーンゴムの熱膨張を除去してからでなければならなかった。冷却せずに脱型した場合、金型のキャビティ壁面とのストレスで弾性層が変形したり、変形に耐えられない場合には破壊が起きたりすることもあった。したがって、生産効率を上げるためには、金型キャビティ壁面と弾性層の接触面での摩擦力を低減させる必要がある。
【０００４】
このような問題に対して、金型キャビティ壁面のすべり性を向上させる手段として、界面活性剤系の離型剤を塗布する方法が提案されている。離型剤として界面活性剤を用いることで金型キャビティ壁面自体のすべり性は向上するが、界面活性剤は一般的に低分子のものが多く、耐熱性がない。金型内での加熱硬化（一次加硫）では弾性層の硬化は不十分であるので、通常は、金型から取り出した後、金型での硬化処理温度よりも高い温度で加熱して硬化を完了（二次加硫）させる。ところで、界面活性剤は、多くの場合、二次加硫温度よりも低い温度で分解し、酸性物質あるいはアルカリ性物質に変わってしまう。シリコーンゴムは酸やアルカリに弱いため、弾性層表面に離型剤が付着したまま二次加硫すると、表面が浸蝕され凹むという問題がある。この問題を克服するには、離型剤をできるだけ少なくすることが好ましいが、少なくすると離型性を確保したまま薄く均一に塗布することが難しい。
【０００５】
また、一次加硫が終わり、脱型した後のシリコーンゴムは、まだ表面が十分に硬化していないので、摩擦等の外部刺激に弱いので、通常は、脱型後直に二次加硫される。画像形成装置の各種ローラとして用いられるには、二次加硫後に必要により表面加工されることが多い。ところで、表面加工する際に、ローラ表面（弾性層表面）に付着するゴミ、バリが水洗等で除去される。しかしながら、二次加硫前のシリコーンゴムはタック（粘着）性が大きいため、金型への注型で金型の繋ぎ目や摺り合わせ部にできたバリがシリコーンゴムの表面に付着していることが多い。バリ自体が二次加硫で硬くなっていれば容易に除去できるが、一次加硫しただけでシリコーンゴム表面に付着したままで二次加硫に供されると、単純な水洗では除去することが困難となる。そこで、二次加硫後に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、表面にゴムバリが付いたまま二次加硫を行うと、ゴムバリが取りづらく、該バリは画像不具合の原因となる。
【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】
【０００６】
すなわち、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、表面に凹凸が無く、かつバリの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】
【０００７】
本発明の目的は以下により達成される。
【０００８】
すなわち、本発明は、金型内面に離型剤を塗布した後、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、該離型剤が界面活性剤系化合物であり、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上の離型剤及びバリを除去することを特徴とするローラの製造方法である。
【０００９】
また、本発明は、前記ローラ表面上の離型剤及びバリの除去が水又はアルコールによることを特徴とする上記の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、ローラの表面に付着している離型剤やゴムバリ等が除去され、ローラ表面に凹凸がなく、また、ゴムバリも無い高精度なローラが提供される。
【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、金型内面に界面活性剤タイプの離型剤の塗布面を形成し、該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ローラ状に射出成形し、硬化して成形するローラを製造する方法である。そして、成形時の一次硬化処理後に、脱型し、二次硬化処理の前に、該ローラ状表面の離型剤、バリ等の残留物を除去することを特徴とする。なお、離型剤としては界面活性剤系化合物が好ましい。
【００１５】
本発明が対照とする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）は導電性ローラの芯金の中心線に沿った、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】
〔金型〕
本発明で用いる金型は、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】
〔離型剤〕
本発明においては、上記金型のキャビティ壁面に離型剤を塗布する。この離型剤としては、本発明では界面活性を有する化合物（界面活性剤系化合物ともいう）を用いる。なお、用いる離型剤は導電性弾性層の材料や金型のキャビティ壁面を構成する材料に応じて適宜決めることができる。本発明においては、特にアニオン系の界面活性を有する化合物が好ましい。具体的には、アニオン系界面活性剤としても用いることが可能である界面活性を有するアニオン系の有機化合物を挙げることができる。
【００２０】
本発明において離型剤として使用することのできるアニオン系の界面活性を有する化合物としては、以下のようなものが挙げられる。
（１）スルホン酸のＩＡ、ＩＩＡ又はＩＩＢ金属の塩であるスルホン酸塩系有機化合物。（２）硫酸とアルコールとのエステルのＩＡ、ＩＩＡ又はＩＩＢ金属の塩である硫酸エステル塩系有機化合物。
（３）リン酸エステルのＩＡ、ＩＩＡ又はＩＩＢ金属の塩であるリン酸エステル塩系有機化合物。
【００２１】
これらの中では、特に硫酸エステル塩系有機化合物が好ましい。なお、硫酸エステル塩系有機化合物を形成する硫酸とアルコールのエステルとしては、以下のようなものをあげることができる。
【００２２】
・オクチル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、セチル硫酸ナトリウム、ステアリル硫酸ナトリウム等が得られる炭素数８〜１８のアルキル基を有する高級アルコール硫酸エステル、
・オキソアルコールの硫酸エステル、エライジルアルコールの硫酸エステル、アビエチルアルコールの硫酸エステル、ナフテンアルコールの硫酸エステル、ステリンの硫酸エステル、
・４−オクチル−２−メチルシクロヘキサノール、水添ベンジルクレゾール、水添アミルフェノール、水添ビスフェノール等の脂環族アルコールの硫酸エステル、
・クロルヒドリン等のハロゲンアルコールの硫酸エステル、高級グリコールの硫酸エステル等のアルコールの硫酸エステル；
・１−ヘキサデセンの硫酸エステル、ヘプタデセンの硫酸エステル、
・石油オレフィンの硫酸エステル、パラフィンロウ熱分解オレフィンの硫酸エステル、重合オレフィン（炭素数８〜２０）の硫酸エステル、スクアレンの硫酸エステル、テルペンの硫酸エステル等のオレフィンの硫酸エステル；
【００２３】
・硫酸化モノグリセリド、リシノール酸モノグリセリド硫酸エステル、
・リシノール酸、オレイン酸のプロピル、ブチル、アミンエステル等から得られる脂肪酸エステルの硫酸エステル、
・アセチル化リシノール酸の硫酸化物、オレイルアルコールの硫酸化物、マッコウ鯨油の硫酸エステル、
・ナフテン酸エステルの硫酸化物、グリコールのナフテン酸エステルの硫酸化物、
・ヘキサンジオール脂肪酸エステルの硫酸エステル、オキシ酸エステルの硫酸エステル、ポリオキシカルボン酸の硫酸エステル、脂肪酸テトラヒドロフルフリルエステルの硫酸エステル、
【００２４】
・ホルムアルデヒド縮合エステル結合硫酸エステル、メタクリルアルコール脂肪酸エステルの硫酸化物、水添ロジンペンタエリトリットエステルの硫酸化物、多価アルコールモノエステルの硫酸化物等のエステル結合硫酸エステル、
・脂肪酸アミド硫酸エステル、脂肪酸アニリド硫酸エステル、脂肪酸エタノールアミド硫酸エステル、アシルアミノシクロヘキサノール硫酸エステル、脂肪酸アリルアミド硫酸化物、リンゴ酸アミド硫酸エステル、ウレタン結合硫酸エステル、アミド・スルホンアミド結合硫酸エステル等のアミド結合硫酸エステル、
・グリコールエーテル、ポリエチレングリコールエーテル、アルキルフェノールグリコールエーテル、アルキルフェノール・グリセリンエーテル、アルキルフェニルカルビノールグリセリンエーテル、アルコキシシクロヘキサノール、脂肪酸ポリオキシエチレンアミド、アルキルフェノールアリルエーテル、脂肪アルコールグリコシド、ヒドロキシチオエーテル、ヒドロキシスルホン、スルホニルアミノエタノール等の硫酸エステル。
【００２５】
本発明で使用する離型剤は、通常、有機溶剤又は水性媒体中に溶解又は分散させて使用する。有機溶剤又は水性媒体としては、例えば、以下のようなものが挙げられ、これらは単独で、あるいは２種以上を混合して用いられる。
・メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、
・アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、
・エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、
・酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、
・ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン等の炭化水素類、
・四塩化炭素、塩化メチレン、トリクロルエチレン、パークロルエチレン、トリクロルエタン、トリクロロフルオロメタン、テトラクロロジフルオロエタン、トリクロロトリフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素類、及び
・水。
【００２６】
離型剤の溶液又は分散液中の濃度は、金型キャビティ壁面への付着させる量により適宜選択すると良く、通常、０．０５質量％以上２０質量％以下、好ましくは０．５質量％以上５質量％以下が適当である。なお、離型剤の使用量が過度に少ないときは、離型性が改善されない。また、離型剤の使用量が過度に多いときは、ローラ上に離型剤が残ってしまうため、好ましくない。
【００２７】
金型のキャビティ壁面（金型内面ともいう）に離型剤を塗布するには、公知の方法を用いることができる。例えば、金型を離型剤の溶液又は分散液中に浸漬する方法、金型のキャビティ壁面に離型剤の溶液又は分散液を吹き付け又は刷毛塗りすること等により、又は布に浸み込ませて塗りつけることにより塗布し、その後、有機溶剤又は水を蒸発除去する方法等がある。
【００２８】
〔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。
【００２９】
〔液状ゴム原料〕
本発明における導電性弾性層を構成する材料は、耐熱性、耐寒性に優れ、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。
【００３０】
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ェ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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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ゴム原料は、ポリオルガノハイドロジェ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ェ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ェンポリシロキサンが好ましい。
【００３４】
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。
【００３５】
導電性弾性層は、上記したようにキャビティの壁面に離型剤を塗布し、軸芯を装着した金型に上記の原料を注入し、加熱硬化を行う。この一次硬化処理後に、金型から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形状安定性を高めるために加熱処理（二次硬化処理）される。本発明では、この二次硬化処理に先立ち、以下の洗浄処置を行う。なお、この洗浄処理によって、ローラ表面上に付着している離型剤と共にバリもここで除去する。
【００３６】
〔洗浄〕
本発明における離型剤の除去方法として、溶剤を噴射して圧力により除去させる方法や溶剤を含んだワイパーでローラ表面を拭く方法等が挙げられる。
【００３７】
離型剤の除去溶剤として、水又はアルコールを使用することが可能である。特に水が好ましい。アルコール類ではメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等を用いることも可能である。水としては、例えば、蒸留水、イオン交換水、水道水、電解水溶液等が挙げられる。また、水とアルコール類を混合して使うことも可能で、アルコール類は２種以上であってもよい。
【００３８】
洗浄液の噴射手段としては、ローラを水平軸周りに回転させながら、その上方に設けられた洗浄ガンを、ローラの軸線方向に往復移動させつつ、洗浄液をローラ表面に噴射させる。この洗浄時において、洗浄ガンの軸線は、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洗浄液を噴射する。こうすると、離型剤等残留物の剥離効果が大であり、かつ洗浄液が帯電ローラの表面に衝突する際の相対速度も大となり、離型剤等の残留物が効果的に除去される。
【００３９】
洗浄液のヘッドには単数の噴射ノズルでもよいが、複数の噴射ノズルを設ければ、同時に広い範囲で効率よく洗浄することができ、洗浄液の入射角度に変化をもたせることができるので、非常に好ましい。また、効率的にローラ上の離型剤等の残留物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。
【００４０】
洗浄液の噴射圧力は１ＭＰａ乃至５ＭＰａが適当である。洗浄液の噴射圧力が１ＭＰａよりも低いと、ローラ上に離型剤等の残留物が残ることが多くなり、また、５ＭＰａよりも高いとローラが凹んだり、変形もしくは破壊したりしてしまうことがある。
【００４１】
洗浄液でワイパー拭きするには、ローラを水平軸周りに回転させながら、ワイパーをローラの軸方向に往復移動させつつ、ローラ表面を拭く。
【００４２】
ワイパーの送り速度は１０ｍｍ／ｓｅｃ乃至１００ｍｍ/ｓｅｃが好ましい。ワイパーの送り速度が１０ｍｍ/ｓｅｃより遅いとローラ表面を傷つけてしまうことが多くなる。また、１００ｍｍ/ｓｅｃより速いと、ローラ上に離型剤等の残留物の拭き残りが多くなる。
【００４３】
また、洗浄液中にローラを浸漬して洗浄することも可能であり、液槽中を撹拌や超音波を加えることで洗浄力を向上させることもできる。
【００４４】
〔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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
〔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。
【００５４】
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。
【００５５】
プロセスカートリッジは、静電潜像（「潜像」ともいう）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。
【００５６】
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。
【００５７】
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は上記操作に繰り返し供される。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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】
【００６２】
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。
【００６３】
＜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。また、離型剤として、アニオン系界面活性剤「サンデット」（商品名、三洋化成工業株式会社）を用いた。
【００６４】
金型内面に、上記の離型剤を塗布し、該金型キャビティ内に直径８ｍｍの芯金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。
【００６５】
次にイオン交換水を５ＭＰａの圧力で噴射して、弾性ローラの表面を水洗浄した。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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
得られた現像ローラを目視で観察し、結果を表１に示す。
【００６９】
＜実施例２＞
イオン交換水の噴射に代えて、弾性ローラの表面をワイパーで拭いた以外は、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。
【００７０】
＜比較例１＞
実施例１において、一次硬化後に洗浄を行わず、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。
【００７１】
〔凹み評価法〕
それぞれの条件で、ローラを１０００本作製し、凹みの有無を目視より判断し、その本数を数えた。
【００７２】
〔バリ凸評価法〕
それぞれの条件で、ローラを１０００本作製し、バリ凸の有無を目視より判断し、その本数を数えた。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１に示した結果から明らかなように、実施例１及び２の現像ローラは、１次硬化後の洗浄で、ローラ上の離型剤等の残留物がきれいに除去され、凹みが生ぜずに、精度の高いローラが得られた。これに対して、比較例１の現像ローラは、一次硬化後の洗浄がなかったため、ローラ上に離型剤等の残留物が残り、二次硬化で、残っていた離型剤が分解して凹みが発生してしまった。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【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】
【００７６】
１ 導電性ローラ
２ 芯金
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、加熱硬化させて、弾性層を形成することが可能である。しかしながら、硬化したシリコーンゴムは熱膨張が大きいため、金型のキャビティ内壁面に強い力で押し付けられている状態となる。このため、加熱により熱硬化が終了した弾性ローラを金型から取り出す（脱型する）のは、冷却して、硬化したシリコーンゴムの熱膨張を除去してからでなければならなかった。冷却せずに脱型した場合、金型のキャビティ壁面とのストレスで弾性層が変形したり、変形に耐えられない場合には破壊が起きたりすることもあった。したがって、生産効率を上げるためには、金型キャビティ壁面と弾性層の接触面での摩擦力を低減させる必要がある。
【０００４】
このような問題に対して、金型キャビティ壁面のすべり性を向上させる手段として、界面活性剤系の離型剤を塗布する方法が提案されている。離型剤として界面活性剤を用いることで金型キャビティ壁面自体のすべり性は向上するが、界面活性剤は一般的に低分子のものが多く、耐熱性がない。金型内での加熱硬化（一次加硫）では弾性層の硬化は不十分であるので、通常は、金型から取り出した後、金型での硬化処理温度よりも高い温度で加熱して硬化を完了（二次加硫）させる。ところで、界面活性剤は、多くの場合、二次加硫温度よりも低い温度で分解し、酸性物質あるいはアルカリ性物質に変わってしまう。シリコーンゴムは酸やアルカリに弱いため、弾性層表面に離型剤が付着したまま二次加硫すると、表面が浸蝕され凹むという問題がある。この問題を克服するには、離型剤をできるだけ少なくすることが好ましいが、少なくすると離型性を確保したまま薄く均一に塗布することが難しい。
【０００５】
また、一次加硫が終わり、脱型した後のシリコーンゴムは、まだ表面が十分に硬化していないので、摩擦等の外部刺激に弱いので、通常は、脱型後直に二次加硫される。画像形成装置の各種ローラとして用いられるには、二次加硫後に必要により表面加工されることが多い。ところで、表面加工する際に、ローラ表面（弾性層表面）に付着するゴミ、バリが水洗等で除去される。しかしながら、二次加硫前のシリコーンゴムはタック（粘着）性が大きいため、金型への注型で金型の繋ぎ目や摺り合わせ部にできたバリがシリコーンゴムの表面に付着していることが多い。バリ自体が二次加硫で硬くなっていれば容易に除去できるが、一次加硫しただけでシリコーンゴム表面に付着したままで二次加硫に供されると、単純な水洗では除去することが困難となる。そこで、二次加硫後に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、表面にゴムバリが付いたまま二次加硫を行うと、ゴムバリが取りづらく、該バリは画像不具合の原因となる。
【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】
【０００６】
すなわち、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、表面に凹凸が無く、かつバリの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】
【０００７】
本発明の目的は以下により達成される。
【０００８】
すなわち、本発明は、金型内面に離型剤を塗布した後、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、該離型剤が界面活性剤系化合物であり、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上の離型剤及びバリを除去することを特徴とするローラの製造方法である。
【０００９】
また、本発明は、前記ローラ表面上の離型剤及びバリの除去が水又はアルコールによることを特徴とする上記の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、ローラの表面に付着している離型剤やゴムバリ等が除去され、ローラ表面に凹凸がなく、また、ゴムバリも無い高精度なローラが提供される。
【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、金型内面に界面活性剤タイプの離型剤の塗布面を形成し、該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ローラ状に射出成形し、硬化して成形するローラを製造する方法である。そして、成形時の一次硬化処理後に、脱型し、二次硬化処理の前に、該ローラ状表面の離型剤、バリ等の残留物を除去することを特徴とする。なお、離型剤としては界面活性剤系化合物が好ましい。
【００１５】
本発明が対照とする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）は導電性ローラの芯金の中心線に沿った、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】
〔金型〕
本発明で用いる金型は、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】
〔離型剤〕
本発明においては、上記金型のキャビティ壁面に離型剤を塗布する。この離型剤としては、本発明では界面活性を有する化合物（界面活性剤系化合物ともいう）を用いる。なお、用いる離型剤は導電性弾性層の材料や金型のキャビティ壁面を構成する材料に応じて適宜決めることができる。本発明においては、特にアニオン系の界面活性を有する化合物が好ましい。具体的には、アニオン系界面活性剤としても用いることが可能である界面活性を有するアニオン系の有機化合物を挙げることができる。
【００２０】
本発明において離型剤として使用することのできるアニオン系の界面活性を有する化合物としては、以下のようなものが挙げられる。
（１）スルホン酸のＩＡ、ＩＩＡ又はＩＩＢ金属の塩であるスルホン酸塩系有機化合物。（２）硫酸とアルコールとのエステルのＩＡ、ＩＩＡ又はＩＩＢ金属の塩である硫酸エステル塩系有機化合物。
（３）リン酸エステルのＩＡ、ＩＩＡ又はＩＩＢ金属の塩であるリン酸エステル塩系有機化合物。
【００２１】
これらの中では、特に硫酸エステル塩系有機化合物が好ましい。なお、硫酸エステル塩系有機化合物を形成する硫酸とアルコールのエステルとしては、以下のようなものをあげることができる。
【００２２】
・オクチル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、セチル硫酸ナトリウム、ステアリル硫酸ナトリウム等が得られる炭素数８〜１８のアルキル基を有する高級アルコール硫酸エステル、
・オキソアルコールの硫酸エステル、エライジルアルコールの硫酸エステル、アビエチルアルコールの硫酸エステル、ナフテンアルコールの硫酸エステル、ステリンの硫酸エステル、
・４−オクチル−２−メチルシクロヘキサノール、水添ベンジルクレゾール、水添アミルフェノール、水添ビスフェノール等の脂環族アルコールの硫酸エステル、
・クロルヒドリン等のハロゲンアルコールの硫酸エステル、高級グリコールの硫酸エステル等のアルコールの硫酸エステル；
・１−ヘキサデセンの硫酸エステル、ヘプタデセンの硫酸エステル、
・石油オレフィンの硫酸エステル、パラフィンロウ熱分解オレフィンの硫酸エステル、重合オレフィン（炭素数８〜２０）の硫酸エステル、スクアレンの硫酸エステル、テルペンの硫酸エステル等のオレフィンの硫酸エステル；
【００２３】
・硫酸化モノグリセリド、リシノール酸モノグリセリド硫酸エステル、
・リシノール酸、オレイン酸のプロピル、ブチル、アミンエステル等から得られる脂肪酸エステルの硫酸エステル、
・アセチル化リシノール酸の硫酸化物、オレイルアルコールの硫酸化物、マッコウ鯨油の硫酸エステル、
・ナフテン酸エステルの硫酸化物、グリコールのナフテン酸エステルの硫酸化物、
・ヘキサンジオール脂肪酸エステルの硫酸エステル、オキシ酸エステルの硫酸エステル、ポリオキシカルボン酸の硫酸エステル、脂肪酸テトラヒドロフルフリルエステルの硫酸エステル、
【００２４】
・ホルムアルデヒド縮合エステル結合硫酸エステル、メタクリルアルコール脂肪酸エステルの硫酸化物、水添ロジンペンタエリトリットエステルの硫酸化物、多価アルコールモノエステルの硫酸化物等のエステル結合硫酸エステル、
・脂肪酸アミド硫酸エステル、脂肪酸アニリド硫酸エステル、脂肪酸エタノールアミド硫酸エステル、アシルアミノシクロヘキサノール硫酸エステル、脂肪酸アリルアミド硫酸化物、リンゴ酸アミド硫酸エステル、ウレタン結合硫酸エステル、アミド・スルホンアミド結合硫酸エステル等のアミド結合硫酸エステル、
・グリコールエーテル、ポリエチレングリコールエーテル、アルキルフェノールグリコールエーテル、アルキルフェノール・グリセリンエーテル、アルキルフェニルカルビノールグリセリンエーテル、アルコキシシクロヘキサノール、脂肪酸ポリオキシエチレンアミド、アルキルフェノールアリルエーテル、脂肪アルコールグリコシド、ヒドロキシチオエーテル、ヒドロキシスルホン、スルホニルアミノエタノール等の硫酸エステル。
【００２５】
本発明で使用する離型剤は、通常、有機溶剤又は水性媒体中に溶解又は分散させて使用する。有機溶剤又は水性媒体としては、例えば、以下のようなものが挙げられ、これらは単独で、あるいは２種以上を混合して用いられる。
・メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、
・アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、
・エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、
・酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、
・ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン等の炭化水素類、
・四塩化炭素、塩化メチレン、トリクロルエチレン、パークロルエチレン、トリクロルエタン、トリクロロフルオロメタン、テトラクロロジフルオロエタン、トリクロロトリフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素類、及び
・水。
【００２６】
離型剤の溶液又は分散液中の濃度は、金型キャビティ壁面への付着させる量により適宜選択すると良く、通常、０．０５質量％以上２０質量％以下、好ましくは０．５質量％以上５質量％以下が適当である。なお、離型剤の使用量が過度に少ないときは、離型性が改善されない。また、離型剤の使用量が過度に多いときは、ローラ上に離型剤が残ってしまうため、好ましくない。
【００２７】
金型のキャビティ壁面（金型内面ともいう）に離型剤を塗布するには、公知の方法を用いることができる。例えば、金型を離型剤の溶液又は分散液中に浸漬する方法、金型のキャビティ壁面に離型剤の溶液又は分散液を吹き付け又は刷毛塗りすること等により、又は布に浸み込ませて塗りつけることにより塗布し、その後、有機溶剤又は水を蒸発除去する方法等がある。
【００２８】
〔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。
【００２９】
〔液状ゴム原料〕
本発明における導電性弾性層を構成する材料は、耐熱性、耐寒性に優れ、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。
【００３０】
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ェ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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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ゴム原料は、ポリオルガノハイドロジェ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ェ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ェンポリシロキサンが好ましい。
【００３４】
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。
【００３５】
導電性弾性層は、上記したようにキャビティの壁面に離型剤を塗布し、軸芯を装着した金型に上記の原料を注入し、加熱硬化を行う。この一次硬化処理後に、金型から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形状安定性を高めるために加熱処理（二次硬化処理）される。本発明では、この二次硬化処理に先立ち、以下の洗浄処置を行う。なお、この洗浄処理によって、ローラ表面上に付着している離型剤と共にバリもここで除去する。
【００３６】
〔洗浄〕
本発明における離型剤の除去方法として、溶剤を噴射して圧力により除去させる方法や溶剤を含んだワイパーでローラ表面を拭く方法等が挙げられる。
【００３７】
離型剤の除去溶剤として、水又はアルコールを使用することが可能である。特に水が好ましい。アルコール類ではメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等を用いることも可能である。水としては、例えば、蒸留水、イオン交換水、水道水、電解水溶液等が挙げられる。また、水とアルコール類を混合して使うことも可能で、アルコール類は２種以上であってもよい。
【００３８】
洗浄液の噴射手段としては、ローラを水平軸周りに回転させながら、その上方に設けられた洗浄ガンを、ローラの軸線方向に往復移動させつつ、洗浄液をローラ表面に噴射させる。この洗浄時において、洗浄ガンの軸線は、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洗浄液を噴射する。こうすると、離型剤等残留物の剥離効果が大であり、かつ洗浄液が帯電ローラの表面に衝突する際の相対速度も大となり、離型剤等の残留物が効果的に除去される。
【００３９】
洗浄液のヘッドには単数の噴射ノズルでもよいが、複数の噴射ノズルを設ければ、同時に広い範囲で効率よく洗浄することができ、洗浄液の入射角度に変化をもたせることができるので、非常に好ましい。また、効率的にローラ上の離型剤等の残留物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。
【００４０】
洗浄液の噴射圧力は１ＭＰａ乃至５ＭＰａが適当である。洗浄液の噴射圧力が１ＭＰａよりも低いと、ローラ上に離型剤等の残留物が残ることが多くなり、また、５ＭＰａよりも高いとローラが凹んだり、変形もしくは破壊したりしてしまうことがある。
【００４１】
洗浄液でワイパー拭きするには、ローラを水平軸周りに回転させながら、ワイパーをローラの軸方向に往復移動させつつ、ローラ表面を拭く。
【００４２】
ワイパーの送り速度は１０ｍｍ／ｓｅｃ乃至１００ｍｍ/ｓｅｃが好ましい。ワイパーの送り速度が１０ｍｍ/ｓｅｃより遅いとローラ表面を傷つけてしまうことが多くなる。また、１００ｍｍ/ｓｅｃより速いと、ローラ上に離型剤等の残留物の拭き残りが多くなる。
【００４３】
また、洗浄液中にローラを浸漬して洗浄することも可能であり、液槽中を撹拌や超音波を加えることで洗浄力を向上させることもできる。
【００４４】
〔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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
〔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。
【００５４】
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。
【００５５】
プロセスカートリッジは、静電潜像（「潜像」ともいう）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。
【００５６】
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。
【００５７】
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は上記操作に繰り返し供される。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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】
【００６２】
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。
【００６３】
＜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。また、離型剤として、アニオン系界面活性剤「サンデット」（商品名、三洋化成工業株式会社）を用いた。
【００６４】
金型内面に、上記の離型剤を塗布し、該金型キャビティ内に直径８ｍｍの芯金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。
【００６５】
次にイオン交換水を５ＭＰａの圧力で噴射して、弾性ローラの表面を水洗浄した。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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
得られた現像ローラを目視で観察し、結果を表１に示す。
【００６９】
＜実施例２＞
イオン交換水の噴射に代えて、弾性ローラの表面をワイパーで拭いた以外は、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。
【００７０】
＜比較例１＞
実施例１において、一次硬化後に洗浄を行わず、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。
【００７１】
〔凹み評価法〕
それぞれの条件で、ローラを１０００本作製し、凹みの有無を目視より判断し、その本数を数えた。
【００７２】
〔バリ凸評価法〕
それぞれの条件で、ローラを１０００本作製し、バリ凸の有無を目視より判断し、その本数を数えた。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１に示した結果から明らかなように、実施例１及び２の現像ローラは、１次硬化後の洗浄で、ローラ上の離型剤等の残留物がきれいに除去され、凹みが生ぜずに、精度の高いローラが得られた。これに対して、比較例１の現像ローラは、一次硬化後の洗浄がなかったため、ローラ上に離型剤等の残留物が残り、二次硬化で、残っていた離型剤が分解して凹みが発生してしまった。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【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】
【００７６】
１ 導電性ローラ
２ 芯金
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】
金型内面に離型剤を塗布した後、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、
該離型剤が界面活性剤系化合物であり、
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上の離型剤及びバリ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】
前記ローラ表面上の離型剤及びバリの除去が水又はアルコールによることを特徴とする請求項１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４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】
金型内面に離型剤を塗布した後、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、
該離型剤が界面活性剤系化合物であり、
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上の離型剤及びバリ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】
前記ローラ表面上の離型剤及びバリの除去が水又はアルコールによることを特徴とする請求項１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４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２００９−６９５１８（Ｐ２００９−６９５１８Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３８３７０（Ｐ２００７−２３８３７０）
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【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４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【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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