導電ロールの製造方法、ならびに導電ロールを有する電子写真プロセスカートリッジおよび画像形成装置
【課題】 シリコーンゴムのように低分子のオリゴマーを揮発する場合、長期にわたりそのオリゴマーが付着して積層すると固化して被膜を形成することによって照射効率が著しく阻害されるなどの問題を生じる。
【解決手段】 芯金の周囲に未加硫状態のゴムを被覆させた状態のロールを加熱硬化させる方法において、前記ゴムロールの中心が、赤外線ヒータの重力方向にない位置に配置され、回転させた状態で赤外線照射し加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である。
【解決手段】 芯金の周囲に未加硫状態のゴムを被覆させた状態のロールを加熱硬化させる方法において、前記ゴムロールの中心が、赤外線ヒータの重力方向にない位置に配置され、回転させた状態で赤外線照射し加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真装置に使用される円筒体形状の導電ロールおよびその製造方法に関する。詳しくは、赤外線ランプを使用し弾性体を加熱硬化する製造方法であり、赤外線ランプを長期にわたり照射効率を落とすことなく効率的に使用するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いたプリンターにおいては、画像形成体である感光ドラムが帯電ロールにより均一に帯電され、レーザー等により静電潜像を形成する。次に、現像容器内の現像剤が現像剤塗布ロール及び現像剤規制部材により適正電荷で均一に現像ロール上に塗布され、感光ドラムと現像ロールとの接触部で現像剤の転写（現像）が行われる。その後感光ドラム上の現像剤は、転写ロールにより記録紙に転写され、熱と圧力（加圧ロールと定着ロール）により定着され、感光ドラム上に残留した現像剤はクリーニングブレードによって除かれ、一連のプロセスが完了する。
【０００３】
電子写真装置においては、種々の弾性ローラが使用されており、それらのローラは加硫ゴムにより構成されている。導電ゴムロールなどは、加硫によるゴム部の温度上昇や温度分布によって、ゴム部内における硬化速度や分布の均一性が大きく変化し、その物性に大きな影響がある。例えば、現像ロールは、その外周部の円周方向に均一な電気抵抗値が要求されており、硬化速度や硬化時における圧力分布の均一性がその物性に大きく作用していた。そのために、ゴムロールの加熱方法においては、電気抵抗値などの物性を均一にするなどの目的で従来より様々な工夫がされている。
【０００４】
例えば、特許文献１は、未加硫のゴムロールを移動させながら加熱槽内で加熱して、このゴムロールを加硫するゴムロールの加硫装置において、前記ゴムロールの軸方向と水平方向に、このゴムロールを搬送経路に沿って搬送するコンベヤを設け、前記搬送経路の上方及び下方から前記ゴムロールの前方及び後方に向けて、所定角度だけ傾斜させて遠赤外線を照射しゴムロールの外表面からゴム層をさらに加熱することにより加硫する加熱装置を設けたことを特徴とするゴムロールの加硫装置を紹介し、これによりゴムロールの周方向より均一に加熱することができる、としている。
【０００５】
しかし、加硫ゴムは加熱硬化するときに低分子成分を揮発し、発ガスするものも多くその種類によっては加熱装置の工夫を必要とする。たとえば、シリコーンゴムのように低分子のオリゴマーを揮発する場合、長期にわたりそのオリゴマーが付着して積層すると固化して被膜を形成するなどを生じる。その場合、熱源がハロゲンランプのようなものの場合揮発成分がランプ表面に直接被膜を形成したり、ランプカバーなど熱源と加硫物の間に位置するものに被膜を形成するによって照射効率が著しく阻害されるなどの問題を生じる。とくにコンベヤー型の加硫設備とした場合、ゴム加硫物がヒータの真下を通過することがあるために熱源の汚染は避けることができない。また、熱源を汚さないように吸気や排気により上昇気流を上下左右に乱す方法も取ることができるが、過剰に吸気や排気をおこなうことで熱効率が悪くなるなどの問題が生じる。
【特許文献１】特開２０００−２７１９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記の課題を解決するもので、本発明の目的は、低分子成分を揮発し発ガスするような種類のゴムを加硫した場合にも、熱発生源を汚すことが無く長期にわたり良好な状態で加硫を継続できる製造方法を提供することにあり、その製造方法によって得られる弾性ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は芯金の周囲に未加硫状態のゴムを被覆させた状態のロールを加熱硬化させる方法において、前記ゴムロールの中心が、赤外線ヒータの重力方向にない位置に配置され、回転させた状態で赤外線照射し加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である。
【０００８】
前記赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γが９０度以上２７０度以下である位置に設置され、加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である。
【０００９】
また、前記赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向が水平方向に設置され、かつ赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角θが１５度以上３４５度以下である位置に設置し、加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である。さらには、ゴムロールの中心が、排気ダクトの吸気部から重力方向に配置されていることを特徴とする導電ロールの加熱装置が好ましい。前記の加熱方法により、加熱硬化したことを特徴とする導電ロールである。現像ロールが装着されてなり、該現像ロールの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ロールを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体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、該現像ロールが、前記導電ロールを用いていることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジである。現像ロールが装着されてなり、該現像ロールの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ロールを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、該現像ロールが、前記導電ロールを用いることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法によれば、従来の技術である加硫設備のように、低分子成分を揮発し発ガスするような種類のゴムを加硫した場合にも、熱発生源を汚すことが無く長期にわたり良好な状態で加硫を継続する製造方法を実現する。これらにより、低コストで品質の良い導電ロールを成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
これまで加硫ゴムを加熱硬化するときには、低分子成分を揮発し、発ガスする種類のゴムの場合、加熱装置の吸気や排気を強化することで発生熱源や加熱炉を汚さないように加熱装置の工夫を必要としてきた。しかしながら、吸気や排気を強化することで熱効率が悪くなり、必要以上に電力を消費してしまいそれが直接コストに反映するなどの問題を含んでいた。
【００１２】
本発明者らは先述の目的を達成するために鋭意研究を行なった結果、未加硫状態のゴムを被覆させた状態のロールを加熱硬化させる方法において、加硫物と熱源である赤外線ヒータの位置関係を適切に配置することで、前述の諸問題を解決できることを見出した。
【００１３】
本発明に従えば、芯金の周囲に未加硫状態のゴムを被覆させた状態のロールを加熱硬化させる方法において、前記ゴムロールの中心が、赤外線ヒータの重力方向にない位置に配置され、回転させた状態で赤外線照射し加熱硬化することで、熱発生源を汚すことが無く長期にわたり良好な状態で加硫を継続する製造方法を実現することを特徴としている。赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γが９０度以上２７０度以下である位置に設置され、加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である（加熱法１）。図１に、「ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γ」について図示する。赤外線ヒータの長手方向が水平方向になるようにし、赤外線照射面が重力方向に向くように配置する。赤外線ヒータの長手方向とゴムロールの長手方向が略平行であり、ゴムロールの中心が赤外線ヒータの重力方向に位置するときγ＝０°とする。ゴムロールの長手方向が水平線方向からずれた角度をγとする。γが９０度以上２７０度以下であるときに良好な加熱硬化条件を長時間にわたり維持することができる。γが９０度未満、または２７０度より大きいと未加硫ゴムからの揮発成分が上昇気流に流され、赤外線ヒータまたは赤外線ヒータカバーなどに付着するため照射効率が悪くなってしまう。このとき、赤外線ヒータと未加硫ゴムロール表面との距離は１０ｍｍから１５０ｍｍにセットして加硫をおこなう。未加硫ゴムロールの表面温度は５０℃から３００℃になるように調整し、必要であれば温度制御をしながら照射をおこなう。好ましくは１００℃から２５０℃である。赤外線ヒータと未加硫ゴムロールがともに垂直方向に平行に配置して照射する場合、未加硫ゴムロール表面の上下方向に温度むらが生じることがある。そこでゴムロール周囲の気流を制御することやハロゲンランプの設計で温度勾配を設けるなどの工夫が必要である。また、赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向が水平方向に設置され、かつ赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角θが１５度以上３４５度以下である位置に設置し、加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である（加熱法２）。図２に「赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角θ」について図示する。赤外線ヒータの長手方向が水平方向になるようにし、赤外線照射面が重力方向に向くように配置する。赤外線ヒータの長手方向とゴムロールの長手方向が略平行であり、ゴムロールの中心が赤外線ヒータの重力方向に位置するときθ＝０°とする。このときγ＝０°とθ＝０°は同じ状態である。赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角をθとしている。θが１５度以上３４５度以下であるときに良好な加熱硬化条件を長時間にわたり維持することができる。好ましくは、θが３０度以上３３０度以下のときである。θが１５度未満、または３４５度より大きいと未加硫ゴムからの揮発成分が上昇気流に流され、赤外線ヒータまたは赤外線ヒータカバーなどに付着するため照射効率が悪くなってしまう。上昇気流に巻き込まないようにするには少なくとも１５度以上３４５度以下の傾斜角が必要であり、好ましくは３０度以上３３０度以下である。このときゴムローラ表面と赤外線ヒータの距離によってその影響に差が出ることになるが、通常ワーク表面とヒータの距離は１０ｍｍから１５０ｍｍ、好ましくは３０ｍｍから８０ｍｍの距離であるので１５度以上の傾斜角度をつけることで、その距離の影響を極めて小さくすることができる。さらには、ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向に配置されていることを特徴とする導電ロールの加熱装置である。図２、図３に「ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向に配置されていること」の一例を図示する。ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向に配置されることで揮発成分の上昇気流が乱されることが無くそのまま排気ダクト内に到達する。そのために、最小限の吸気力で揮発成分の除去を行なうことができる。ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向以外の方向に配置されると、上昇気流を排気ダクト内に吸気するためには大きな吸気力を必要とし無駄な電力を費やすことになる。さらに、ゴムロールの周囲に対流が発生するために、ゴムロールの温度低下を促すことになる。尚図中では、赤外線ヒータとゴムロールが１対１の構成になっているが、かならずしもこれに限定されるものではなく、本発明の条件を満たすものであれば、赤外線ヒータを複数並べるなどを施した連続の加熱装置にも対応することができる。さらには前記の加熱方法により、加熱硬化したことを特徴とする導電ロールである。本発明の方法に係わる未加硫ゴム組成物は常温で液状のゴム材料を用いることができる。例えば、オレフィン系ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムが挙げられる。なかでも、液状のシリコーンゴム材料を好適に用いることができる。未加硫状態のゴム材料の降伏応力が５０Ｐａ以上６００Ｐａ以下であり、少なくともカーボンブラックを含むシリコーンゴムであることを特徴とする導電ロールの製造方法である。降伏応力のより好ましい範囲は、１００Ｐａ以上４００Ｐａ以下である。この範囲にある場合、前述の加硫方法で加熱硬化を行なうと寸法精度を維持し、良好な導電ロールを製造することができる。
【００１４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態である加熱法１が適用された装置を示す概略図である。「ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γ」を示している。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態である加熱法２が適用された装置を示す概略図である。「赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角θ」を示している。
【００１７】
図３は、本発明の実施形態が適用された装置を示す概略図である。ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γが９０度であり、ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向に配置されている状態の一例を示している。
【００１８】
図４に本発明の製造方法にて成形された表面層付き弾性ロールの構造の一例を模式図に図示する。本発明の製造方法により成形された弾性ロールは中心に軸芯体として、通常、金属などの導電性材料で形成される軸芯体１０１を有し、軸芯体１０１の外周面上に弾性層（基層）１０２が固定され、この弾性層１０２の外周面に導電性表面層（表面層）１０３を積層した構造に構成される。
【００１９】
図５に赤外線ヒータで加熱したときのローラ表面の昇温状態を示す。矢印は成形初期の昇温到達温度から1万本成形後における昇温到達温度の減衰率を表す。
【００２０】
図６は、本発明の実施形態の塗工方法が適用された装置を示す概略図である。
【００２１】
コラム１には円筒状の軸芯体101の外周面に塗布液を吐出するリング形状の塗工ヘッド４が取り付けられている。ワーク下保持軸2とワーク上保持軸3がローラの軸芯体101を直立に保持した状態で塗工ヘッド４の中心を上下動するのと同時に塗工ヘッド4から材料が供給され軸芯体上にゴム層5が形成される。図では上方に移動と同時にゴム層が形成されているが、必ずしもこの限りではない。
【００２２】
図７は、本発明の弾性ロールを現像ロールとして用いた現像装置として用いた画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００２３】
この画像形成装置では、潜像担持体としての感光ドラム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ロール22によってそこを通過した感光ドラム21の領域が一様に帯電され、更にこの帯電領域において、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現像装置35によって現像剤たるトナー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（顕在化）される。
【００２４】
現像には、露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像などの方式が利用できる。可視化された感光ドラム21上のトナー像（画像）は、転写ロール29によって紙などの転写材33に転写される。トナー像を転写された転写材33は、定着ロール32と加圧ロール36により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。転写ロール29は、感光ドラム21のトナー像を保持する領域に、転写材33をその裏面から押当てて、トナー像を転写紙の表面に転写させるもので、感光ドラムのトナー像を保持する領域と逆に帯電していることで、トナー像の転写が促進される。転写材33の感光ドラム21の表面への押し当ては、感光ドラム21と転写ロール29とが接触している部分に、これらの回転に伴って、転写材33が自動的に挿入されることにより達成される。
【００２５】
一方、転写されずに感光ドラム上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に対して上記のプロセスを繰り返すことで、同一画像のコピーや、新たな画像の転写を行なうことができる。
【００２６】
図示した例では、現像装置35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と対向設置された現像剤担持体としての現像ロール25とを備え、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。
【００２７】
尚、現像ロール25は感光ドラム21と当接幅をもって接触している。現像装置35においては、弾性を有する現像剤供給ロール26が、現像容器34内で、弾性ブレード27の現像ロール25表面との当接部に対し現像ロール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。現像剤供給ロール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、現像ロール25へのトナー28供給およ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16ｍｍの現像剤供給ロール26を用いた。
【００２８】
この現像剤供給ロール26の現像ロール25に対する当接幅としては、１〜８ｍｍが有効であり、また、現像ロール25に対してその当接部において相対速度をもたせることが好ましく、本実施形態においては、当接幅を３ｍｍに設定し、現像剤供給ロール26の周速として現像動作時に５０ｍｍ／ｓ（現像ロール25との相対速度は１３０ｍｍ／ｓ）となるように駆動手段（図示せず）により所定タイミングで回転駆動させている。
【００２９】
通常、現像容器34と現像ロール25、現像剤供給ロール26、トナー28、弾性ブレード27などが一体となったプロセスカートリッジとして使用され、部品交換等はプロセスカートリッジの状態でおこなわれる。さらに、感光ドラム21、廃トナー容器31、帯電ロール22を含んだ現像装置35のようなプロセスカートリッジも用いられる。
【００３０】
＜各種測定方法＞
＜未加硫ゴムローラ表面温度測定法＞
回転したゴムロールの長手方向中央部に放射温度計（ジャパンセンサー社製：焦点距離１００ｍｍ、スポット径φ１）の焦点スポットが当たるようにセッティングし、温度上昇カーブを測定した
＜降伏応力測定法＞
粘弾性測定装置による液状ゴム材料の降伏応力測定法を以下に記す。
【００３１】
粘弾性測定装置にはHaake社製RheoStress600を用いた。
【００３２】
材料約１ｇを採取し試料台の上にのせ、コーンプレートを徐々に近づけて、試料台から約５０μｍの位置で測定ギャップを設定した（コーンプレートにはφ３５ｍｍ、傾斜角度１°のモノを用いた）。そのとき、まわりに押し出された材料を奇麗に除去し測定に影響の出ないようにした。
【００３３】
材料温度が２５℃になるようにプレート台の温度は設定され、試料をセットしてから１０分間放置後、測定を開始した。
【００３４】
試料にかける応力は０．００Paからスタートし５００００Paまでの範囲（周波数は１Hz）を、１８０秒かけて変動させ、そのときのG'貯蔵弾性率、G"損失弾性率、位相差tanδの変化を３２ポイント測定した。G'ははじめ線形粘弾性領域で一定の値となり、その後G'貯蔵弾性率とG"損失弾性率が交差する点の応力値を読み取り、降伏応力とした。
【実施例１】
【００３５】
〔弾性層ゴム材料〕
弾性層の形成には液状のシリコーンゴムを用いた。
【００３６】
液状シリコーンゴム材料（ＤＹ３５−１２６５） １００質量部
カーボンブラック （三菱化学製ＭＡ１１） １０質量部
上記の配合物を自公転型ミキサーを用いて５分間混合脱泡し成形に用いた。このときの材料の降伏応力を測定したところ３００Paであった。
【００３７】
〔製造方法〕
軸芯体には鉄表面に化学ニッケルメッキを施したものを使用し、表面にプライマーを塗布（DY３９−０５１：東レダウコーニングシリコーン社製）し、電気炉で１５０度、３０分の熱処理を行った。プライマー処理後の軸芯体（ワーク）の周囲にリング塗工機を用いて被覆厚み３ｍｍ、長さ２５０ｍｍの液状ゴム材料層を形成した。
【００３８】
未加硫ゴム層を形成後、ゴムロールの軸芯長手方向と水平方向の傾斜角γが９０度なるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。
【００３９】
同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。
【００４０】
さらに、成形したローラを電気炉で２００℃×２時間の加硫を行ない画像評価用のローラとした。
【００４１】
〔表面層の形成〕
ポリオール １００質量部
（商品名：タケラック（登録商標）ＴＥ５０６０；三井武田ケミカル社製）
イソシアネート ７７質量部
（商品名：コロネート（登録商標）２５２１；日本ポリウレタン株式会社製）
カーボンブラック ２４質量部
（商品名：ＭＡ１００；三菱化学社製）
ウレタン粒子 ２４質量部
（商品名：Ｃ４００；根上工業社製）
上記原料混合液にＭＥＫを加えサンドミルで1時間分散した。分散後さらにＭＥＫを加え固形分２０％〜３０％の範囲で（膜厚が２０μｍとなるように）調整したものを導電性表面層の原料液とした。この導電性表面層の原料液中に弾性ロールを浸漬して、導電性弾性層の外表面をコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性表面層の原料の硬化を行ない、導電性表面層を導電性弾性層の外周面上に積層させて、９点平均の表面粗さ（Ｒｚ）９．２μｍの導電性表面層を形成したのち、ゴムの両端部から１０ｍｍをカットして現像ロールとし、画像形成装置に組み込み画像評価をおこなった。
【実施例２】
【００４２】
実施例１と同様にして未加硫ゴム層を形成後、ゴムローラの中心位置と赤外線ヒータの重力方向のなす角θが３０°になるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例３】
【００４３】
実施例1と同様にして未加硫ゴム層を形成後、ゴムローラの中心位置と赤外線ヒータの重力方向のなす角θが１５°になるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例４】
【００４４】
実施例1と同様にして未加硫ゴム層を形成後、ゴムローラの中心位置と赤外線ヒータの重力方向のなす角θが９０°になるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例５】
【００４５】
実施例1と同様にして未加硫ゴム層を形成後、ゴムローラの中心位置と赤外線ヒータの重力方向のなす角θが１８０°になるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例６】
【００４６】
弾性層の形成には以下の材料を用いた。
【００４７】
液状シリコーンゴム材料（ＤＹ３５−１２６５） １００質量部
カーボンブラック （三菱化学製ＭＡ１１） １６質量部
上記の配合物を自公転型ミキサーを用いて５分間混合脱泡し成形に用いた。このときの材料の降伏応力を測定したところ６００Paであった。
【００４８】
実施例1と同様の成形方法で未加硫ゴム層を形成後、ゴムロールの軸芯長手方向と水平方向の傾斜角γが９０度なるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例７】
【００４９】
弾性層の形成には以下の材料を用いた。
【００５０】
液状シリコーンゴム材料（ＤＹ３５−１２６５） １００質量部
このときの材料の降伏応力を測定したところ１０Paであった。
【００５１】
実施例1と同様の成形方法で未加硫ゴム層を形成後、ゴムロールの軸芯長手方向と水平方向の傾斜角γが９０度なるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例８】
【００５２】
弾性層の形成には以下の材料を用いた。
【００５３】
液状シリコーンゴム材料（ＤＹ３５−１２６５） １００質量部
カーボンブラック （三菱化学製ＭＡ１１） ５質量部
上記の配合物を自公転型ミキサーを用いて５分間混合脱泡し成形に用いた。このときの材料の降伏応力を測定したところ５０Paであった。
【００５４】
実施例1と同様の成形方法で未加硫ゴム層を形成後、ゴムロールの軸芯長手方向と水平方向の傾斜角γが９０度なるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【００５５】
（比較例１）
未加硫ゴム層を形成後、赤外線ヒータから重力方向にむかう直線からなす角０°に配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。このとき到達温度の減衰率は１６％であった。画像評価においては、ローラ表面に弾性層からの染み出しと思われる個所にトナーが付着し、画像上にがさつきがみられた。
【００５６】
（比較例２）
未加硫ゴム層を形成後、赤外線ヒータと平行になるようにして、ゴムロールの軸芯長手方向と水平方向の傾斜角γが４０度なるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。このとき到達温度の減衰率は１２％であった。画像評価においては、比較例１と同様にローラ表面上にトナーが付着し、画像上にがさつきがみられた。
【００５７】
＜実施例及び評価結果＞
実施例１〜４、ならびに比較例１〜２における１万本成形後の昇温カーブ到達温度における減衰率を評価した。結果を表１に示す。
【００５８】
Ａ：到達温度の減衰率は１％未満であるもの
Ｂ：到達温度の減衰率は１％以上３％未満のもの
Ｃ：到達温度の減衰率は３％を超えるもの
＜画像評価方法・評価結果＞
得られた現像ローラの画像評価は、現像カートリッジに現像ローラとして組み込み、ＨＰ社製 Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ３７００を用いて評価用画像を出力し、画像評価に用いた。
【００５９】
なお、評価用画像には、ベタ画像、ハーフトーン画像を使用し、以下の内容で評価した。
【００６０】
○：画像上全く問題の無いもの
×：画像にがさつきが見られ問題となるもの
【００６１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施形態の加熱方法１が適用された装置を示す概略図である。
【図２】実施形態の加熱方法２が適用された装置を示す概略図である。
【図３】比較例２で用いた加熱方法を適用した装置を示す概略図である。
【図４】実施形態の製造方法における現像ロールの２層構造を模式的に表す図である。
【図５】実施形態の加熱方法における昇温状態を示す概略図である。
【図６】実施形態の成形法方を適用した装置を示す概略図である。
【図７】本発明の現像装置および本発明のプロセスカートリッジを用いた画像形成装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
1 コラム
2 ワーク下保持軸
3 ワーク上保持軸
4 リング形状の塗工ヘッド
5 ゴム層
101 軸芯体
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真装置に使用される円筒体形状の導電ロールおよびその製造方法に関する。詳しくは、赤外線ランプを使用し弾性体を加熱硬化する製造方法であり、赤外線ランプを長期にわたり照射効率を落とすことなく効率的に使用するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いたプリンターにおいては、画像形成体である感光ドラムが帯電ロールにより均一に帯電され、レーザー等により静電潜像を形成する。次に、現像容器内の現像剤が現像剤塗布ロール及び現像剤規制部材により適正電荷で均一に現像ロール上に塗布され、感光ドラムと現像ロールとの接触部で現像剤の転写（現像）が行われる。その後感光ドラム上の現像剤は、転写ロールにより記録紙に転写され、熱と圧力（加圧ロールと定着ロール）により定着され、感光ドラム上に残留した現像剤はクリーニングブレードによって除かれ、一連のプロセスが完了する。
【０００３】
電子写真装置においては、種々の弾性ローラが使用されており、それらのローラは加硫ゴムにより構成されている。導電ゴムロールなどは、加硫によるゴム部の温度上昇や温度分布によって、ゴム部内における硬化速度や分布の均一性が大きく変化し、その物性に大きな影響がある。例えば、現像ロールは、その外周部の円周方向に均一な電気抵抗値が要求されており、硬化速度や硬化時における圧力分布の均一性がその物性に大きく作用していた。そのために、ゴムロールの加熱方法においては、電気抵抗値などの物性を均一にするなどの目的で従来より様々な工夫がされている。
【０００４】
例えば、特許文献１は、未加硫のゴムロールを移動させながら加熱槽内で加熱して、このゴムロールを加硫するゴムロールの加硫装置において、前記ゴムロールの軸方向と水平方向に、このゴムロールを搬送経路に沿って搬送するコンベヤを設け、前記搬送経路の上方及び下方から前記ゴムロールの前方及び後方に向けて、所定角度だけ傾斜させて遠赤外線を照射しゴムロールの外表面からゴム層をさらに加熱することにより加硫する加熱装置を設けたことを特徴とするゴムロールの加硫装置を紹介し、これによりゴムロールの周方向より均一に加熱することができる、としている。
【０００５】
しかし、加硫ゴムは加熱硬化するときに低分子成分を揮発し、発ガスするものも多くその種類によっては加熱装置の工夫を必要とする。たとえば、シリコーンゴムのように低分子のオリゴマーを揮発する場合、長期にわたりそのオリゴマーが付着して積層すると固化して被膜を形成するなどを生じる。その場合、熱源がハロゲンランプのようなものの場合揮発成分がランプ表面に直接被膜を形成したり、ランプカバーなど熱源と加硫物の間に位置するものに被膜を形成するによって照射効率が著しく阻害されるなどの問題を生じる。とくにコンベヤー型の加硫設備とした場合、ゴム加硫物がヒータの真下を通過することがあるために熱源の汚染は避けることができない。また、熱源を汚さないように吸気や排気により上昇気流を上下左右に乱す方法も取ることができるが、過剰に吸気や排気をおこなうことで熱効率が悪くなるなどの問題が生じる。
【特許文献１】特開２０００−２７１９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記の課題を解決するもので、本発明の目的は、低分子成分を揮発し発ガスするような種類のゴムを加硫した場合にも、熱発生源を汚すことが無く長期にわたり良好な状態で加硫を継続できる製造方法を提供することにあり、その製造方法によって得られる弾性ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は芯金の周囲に未加硫状態のゴムを被覆させた状態のロールを加熱硬化させる方法において、前記ゴムロールの中心が、赤外線ヒータの重力方向にない位置に配置され、回転させた状態で赤外線照射し加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である。
【０００８】
前記赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γが９０度以上２７０度以下である位置に設置され、加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である。
【０００９】
また、前記赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向が水平方向に設置され、かつ赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角θが１５度以上３４５度以下である位置に設置し、加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である。さらには、ゴムロールの中心が、排気ダクトの吸気部から重力方向に配置されていることを特徴とする導電ロールの加熱装置が好ましい。前記の加熱方法により、加熱硬化したことを特徴とする導電ロールである。現像ロールが装着されてなり、該現像ロールの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ロールを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体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、該現像ロールが、前記導電ロールを用いていることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジである。現像ロールが装着されてなり、該現像ロールの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ロールを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、該現像ロールが、前記導電ロールを用いることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法によれば、従来の技術である加硫設備のように、低分子成分を揮発し発ガスするような種類のゴムを加硫した場合にも、熱発生源を汚すことが無く長期にわたり良好な状態で加硫を継続する製造方法を実現する。これらにより、低コストで品質の良い導電ロールを成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
これまで加硫ゴムを加熱硬化するときには、低分子成分を揮発し、発ガスする種類のゴムの場合、加熱装置の吸気や排気を強化することで発生熱源や加熱炉を汚さないように加熱装置の工夫を必要としてきた。しかしながら、吸気や排気を強化することで熱効率が悪くなり、必要以上に電力を消費してしまいそれが直接コストに反映するなどの問題を含んでいた。
【００１２】
本発明者らは先述の目的を達成するために鋭意研究を行なった結果、未加硫状態のゴムを被覆させた状態のロールを加熱硬化させる方法において、加硫物と熱源である赤外線ヒータの位置関係を適切に配置することで、前述の諸問題を解決できることを見出した。
【００１３】
本発明に従えば、芯金の周囲に未加硫状態のゴムを被覆させた状態のロールを加熱硬化させる方法において、前記ゴムロールの中心が、赤外線ヒータの重力方向にない位置に配置され、回転させた状態で赤外線照射し加熱硬化することで、熱発生源を汚すことが無く長期にわたり良好な状態で加硫を継続する製造方法を実現することを特徴としている。赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γが９０度以上２７０度以下である位置に設置され、加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である（加熱法１）。図１に、「ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γ」について図示する。赤外線ヒータの長手方向が水平方向になるようにし、赤外線照射面が重力方向に向くように配置する。赤外線ヒータの長手方向とゴムロールの長手方向が略平行であり、ゴムロールの中心が赤外線ヒータの重力方向に位置するときγ＝０°とする。ゴムロールの長手方向が水平線方向からずれた角度をγとする。γが９０度以上２７０度以下であるときに良好な加熱硬化条件を長時間にわたり維持することができる。γが９０度未満、または２７０度より大きいと未加硫ゴムからの揮発成分が上昇気流に流され、赤外線ヒータまたは赤外線ヒータカバーなどに付着するため照射効率が悪くなってしまう。このとき、赤外線ヒータと未加硫ゴムロール表面との距離は１０ｍｍから１５０ｍｍにセットして加硫をおこなう。未加硫ゴムロールの表面温度は５０℃から３００℃になるように調整し、必要であれば温度制御をしながら照射をおこなう。好ましくは１００℃から２５０℃である。赤外線ヒータと未加硫ゴムロールがともに垂直方向に平行に配置して照射する場合、未加硫ゴムロール表面の上下方向に温度むらが生じることがある。そこでゴムロール周囲の気流を制御することやハロゲンランプの設計で温度勾配を設けるなどの工夫が必要である。また、赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向が水平方向に設置され、かつ赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角θが１５度以上３４５度以下である位置に設置し、加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法である（加熱法２）。図２に「赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角θ」について図示する。赤外線ヒータの長手方向が水平方向になるようにし、赤外線照射面が重力方向に向くように配置する。赤外線ヒータの長手方向とゴムロールの長手方向が略平行であり、ゴムロールの中心が赤外線ヒータの重力方向に位置するときθ＝０°とする。このときγ＝０°とθ＝０°は同じ状態である。赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角をθとしている。θが１５度以上３４５度以下であるときに良好な加熱硬化条件を長時間にわたり維持することができる。好ましくは、θが３０度以上３３０度以下のときである。θが１５度未満、または３４５度より大きいと未加硫ゴムからの揮発成分が上昇気流に流され、赤外線ヒータまたは赤外線ヒータカバーなどに付着するため照射効率が悪くなってしまう。上昇気流に巻き込まないようにするには少なくとも１５度以上３４５度以下の傾斜角が必要であり、好ましくは３０度以上３３０度以下である。このときゴムローラ表面と赤外線ヒータの距離によってその影響に差が出ることになるが、通常ワーク表面とヒータの距離は１０ｍｍから１５０ｍｍ、好ましくは３０ｍｍから８０ｍｍの距離であるので１５度以上の傾斜角度をつけることで、その距離の影響を極めて小さくすることができる。さらには、ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向に配置されていることを特徴とする導電ロールの加熱装置である。図２、図３に「ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向に配置されていること」の一例を図示する。ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向に配置されることで揮発成分の上昇気流が乱されることが無くそのまま排気ダクト内に到達する。そのために、最小限の吸気力で揮発成分の除去を行なうことができる。ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向以外の方向に配置されると、上昇気流を排気ダクト内に吸気するためには大きな吸気力を必要とし無駄な電力を費やすことになる。さらに、ゴムロールの周囲に対流が発生するために、ゴムロールの温度低下を促すことになる。尚図中では、赤外線ヒータとゴムロールが１対１の構成になっているが、かならずしもこれに限定されるものではなく、本発明の条件を満たすものであれば、赤外線ヒータを複数並べるなどを施した連続の加熱装置にも対応することができる。さらには前記の加熱方法により、加熱硬化したことを特徴とする導電ロールである。本発明の方法に係わる未加硫ゴム組成物は常温で液状のゴム材料を用いることができる。例えば、オレフィン系ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムが挙げられる。なかでも、液状のシリコーンゴム材料を好適に用いることができる。未加硫状態のゴム材料の降伏応力が５０Ｐａ以上６００Ｐａ以下であり、少なくともカーボンブラックを含むシリコーンゴムであることを特徴とする導電ロールの製造方法である。降伏応力のより好ましい範囲は、１００Ｐａ以上４００Ｐａ以下である。この範囲にある場合、前述の加硫方法で加熱硬化を行なうと寸法精度を維持し、良好な導電ロールを製造することができる。
【００１４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態である加熱法１が適用された装置を示す概略図である。「ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γ」を示している。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態である加熱法２が適用された装置を示す概略図である。「赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角θ」を示している。
【００１７】
図３は、本発明の実施形態が適用された装置を示す概略図である。ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γが９０度であり、ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向に配置されている状態の一例を示している。
【００１８】
図４に本発明の製造方法にて成形された表面層付き弾性ロールの構造の一例を模式図に図示する。本発明の製造方法により成形された弾性ロールは中心に軸芯体として、通常、金属などの導電性材料で形成される軸芯体１０１を有し、軸芯体１０１の外周面上に弾性層（基層）１０２が固定され、この弾性層１０２の外周面に導電性表面層（表面層）１０３を積層した構造に構成される。
【００１９】
図５に赤外線ヒータで加熱したときのローラ表面の昇温状態を示す。矢印は成形初期の昇温到達温度から1万本成形後における昇温到達温度の減衰率を表す。
【００２０】
図６は、本発明の実施形態の塗工方法が適用された装置を示す概略図である。
【００２１】
コラム１には円筒状の軸芯体101の外周面に塗布液を吐出するリング形状の塗工ヘッド４が取り付けられている。ワーク下保持軸2とワーク上保持軸3がローラの軸芯体101を直立に保持した状態で塗工ヘッド４の中心を上下動するのと同時に塗工ヘッド4から材料が供給され軸芯体上にゴム層5が形成される。図では上方に移動と同時にゴム層が形成されているが、必ずしもこの限りではない。
【００２２】
図７は、本発明の弾性ロールを現像ロールとして用いた現像装置として用いた画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００２３】
この画像形成装置では、潜像担持体としての感光ドラム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ロール22によってそこを通過した感光ドラム21の領域が一様に帯電され、更にこの帯電領域において、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現像装置35によって現像剤たるトナー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（顕在化）される。
【００２４】
現像には、露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像などの方式が利用できる。可視化された感光ドラム21上のトナー像（画像）は、転写ロール29によって紙などの転写材33に転写される。トナー像を転写された転写材33は、定着ロール32と加圧ロール36により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。転写ロール29は、感光ドラム21のトナー像を保持する領域に、転写材33をその裏面から押当てて、トナー像を転写紙の表面に転写させるもので、感光ドラムのトナー像を保持する領域と逆に帯電していることで、トナー像の転写が促進される。転写材33の感光ドラム21の表面への押し当ては、感光ドラム21と転写ロール29とが接触している部分に、これらの回転に伴って、転写材33が自動的に挿入されることにより達成される。
【００２５】
一方、転写されずに感光ドラム上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に対して上記のプロセスを繰り返すことで、同一画像のコピーや、新たな画像の転写を行なうことができる。
【００２６】
図示した例では、現像装置35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と対向設置された現像剤担持体としての現像ロール25とを備え、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。
【００２７】
尚、現像ロール25は感光ドラム21と当接幅をもって接触している。現像装置35においては、弾性を有する現像剤供給ロール26が、現像容器34内で、弾性ブレード27の現像ロール25表面との当接部に対し現像ロール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。現像剤供給ロール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、現像ロール25へのトナー28供給およ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16ｍｍの現像剤供給ロール26を用いた。
【００２８】
この現像剤供給ロール26の現像ロール25に対する当接幅としては、１〜８ｍｍが有効であり、また、現像ロール25に対してその当接部において相対速度をもたせることが好ましく、本実施形態においては、当接幅を３ｍｍに設定し、現像剤供給ロール26の周速として現像動作時に５０ｍｍ／ｓ（現像ロール25との相対速度は１３０ｍｍ／ｓ）となるように駆動手段（図示せず）により所定タイミングで回転駆動させている。
【００２９】
通常、現像容器34と現像ロール25、現像剤供給ロール26、トナー28、弾性ブレード27などが一体となったプロセスカートリッジとして使用され、部品交換等はプロセスカートリッジの状態でおこなわれる。さらに、感光ドラム21、廃トナー容器31、帯電ロール22を含んだ現像装置35のようなプロセスカートリッジも用いられる。
【００３０】
＜各種測定方法＞
＜未加硫ゴムローラ表面温度測定法＞
回転したゴムロールの長手方向中央部に放射温度計（ジャパンセンサー社製：焦点距離１００ｍｍ、スポット径φ１）の焦点スポットが当たるようにセッティングし、温度上昇カーブを測定した
＜降伏応力測定法＞
粘弾性測定装置による液状ゴム材料の降伏応力測定法を以下に記す。
【００３１】
粘弾性測定装置にはHaake社製RheoStress600を用いた。
【００３２】
材料約１ｇを採取し試料台の上にのせ、コーンプレートを徐々に近づけて、試料台から約５０μｍの位置で測定ギャップを設定した（コーンプレートにはφ３５ｍｍ、傾斜角度１°のモノを用いた）。そのとき、まわりに押し出された材料を奇麗に除去し測定に影響の出ないようにした。
【００３３】
材料温度が２５℃になるようにプレート台の温度は設定され、試料をセットしてから１０分間放置後、測定を開始した。
【００３４】
試料にかける応力は０．００Paからスタートし５００００Paまでの範囲（周波数は１Hz）を、１８０秒かけて変動させ、そのときのG'貯蔵弾性率、G"損失弾性率、位相差tanδの変化を３２ポイント測定した。G'ははじめ線形粘弾性領域で一定の値となり、その後G'貯蔵弾性率とG"損失弾性率が交差する点の応力値を読み取り、降伏応力とした。
【実施例１】
【００３５】
〔弾性層ゴム材料〕
弾性層の形成には液状のシリコーンゴムを用いた。
【００３６】
液状シリコーンゴム材料（ＤＹ３５−１２６５） １００質量部
カーボンブラック （三菱化学製ＭＡ１１） １０質量部
上記の配合物を自公転型ミキサーを用いて５分間混合脱泡し成形に用いた。このときの材料の降伏応力を測定したところ３００Paであった。
【００３７】
〔製造方法〕
軸芯体には鉄表面に化学ニッケルメッキを施したものを使用し、表面にプライマーを塗布（DY３９−０５１：東レダウコーニングシリコーン社製）し、電気炉で１５０度、３０分の熱処理を行った。プライマー処理後の軸芯体（ワーク）の周囲にリング塗工機を用いて被覆厚み３ｍｍ、長さ２５０ｍｍの液状ゴム材料層を形成した。
【００３８】
未加硫ゴム層を形成後、ゴムロールの軸芯長手方向と水平方向の傾斜角γが９０度なるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。
【００３９】
同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。
【００４０】
さらに、成形したローラを電気炉で２００℃×２時間の加硫を行ない画像評価用のローラとした。
【００４１】
〔表面層の形成〕
ポリオール １００質量部
（商品名：タケラック（登録商標）ＴＥ５０６０；三井武田ケミカル社製）
イソシアネート ７７質量部
（商品名：コロネート（登録商標）２５２１；日本ポリウレタン株式会社製）
カーボンブラック ２４質量部
（商品名：ＭＡ１００；三菱化学社製）
ウレタン粒子 ２４質量部
（商品名：Ｃ４００；根上工業社製）
上記原料混合液にＭＥＫを加えサンドミルで1時間分散した。分散後さらにＭＥＫを加え固形分２０％〜３０％の範囲で（膜厚が２０μｍとなるように）調整したものを導電性表面層の原料液とした。この導電性表面層の原料液中に弾性ロールを浸漬して、導電性弾性層の外表面をコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性表面層の原料の硬化を行ない、導電性表面層を導電性弾性層の外周面上に積層させて、９点平均の表面粗さ（Ｒｚ）９．２μｍの導電性表面層を形成したのち、ゴムの両端部から１０ｍｍをカットして現像ロールとし、画像形成装置に組み込み画像評価をおこなった。
【実施例２】
【００４２】
実施例１と同様にして未加硫ゴム層を形成後、ゴムローラの中心位置と赤外線ヒータの重力方向のなす角θが３０°になるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例３】
【００４３】
実施例1と同様にして未加硫ゴム層を形成後、ゴムローラの中心位置と赤外線ヒータの重力方向のなす角θが１５°になるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例４】
【００４４】
実施例1と同様にして未加硫ゴム層を形成後、ゴムローラの中心位置と赤外線ヒータの重力方向のなす角θが９０°になるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例５】
【００４５】
実施例1と同様にして未加硫ゴム層を形成後、ゴムローラの中心位置と赤外線ヒータの重力方向のなす角θが１８０°になるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例６】
【００４６】
弾性層の形成には以下の材料を用いた。
【００４７】
液状シリコーンゴム材料（ＤＹ３５−１２６５） １００質量部
カーボンブラック （三菱化学製ＭＡ１１） １６質量部
上記の配合物を自公転型ミキサーを用いて５分間混合脱泡し成形に用いた。このときの材料の降伏応力を測定したところ６００Paであった。
【００４８】
実施例1と同様の成形方法で未加硫ゴム層を形成後、ゴムロールの軸芯長手方向と水平方向の傾斜角γが９０度なるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例７】
【００４９】
弾性層の形成には以下の材料を用いた。
【００５０】
液状シリコーンゴム材料（ＤＹ３５−１２６５） １００質量部
このときの材料の降伏応力を測定したところ１０Paであった。
【００５１】
実施例1と同様の成形方法で未加硫ゴム層を形成後、ゴムロールの軸芯長手方向と水平方向の傾斜角γが９０度なるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【実施例８】
【００５２】
弾性層の形成には以下の材料を用いた。
【００５３】
液状シリコーンゴム材料（ＤＹ３５−１２６５） １００質量部
カーボンブラック （三菱化学製ＭＡ１１） ５質量部
上記の配合物を自公転型ミキサーを用いて５分間混合脱泡し成形に用いた。このときの材料の降伏応力を測定したところ５０Paであった。
【００５４】
実施例1と同様の成形方法で未加硫ゴム層を形成後、ゴムロールの軸芯長手方向と水平方向の傾斜角γが９０度なるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。
【００５５】
（比較例１）
未加硫ゴム層を形成後、赤外線ヒータから重力方向にむかう直線からなす角０°に配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。このとき到達温度の減衰率は１６％であった。画像評価においては、ローラ表面に弾性層からの染み出しと思われる個所にトナーが付着し、画像上にがさつきがみられた。
【００５６】
（比較例２）
未加硫ゴム層を形成後、赤外線ヒータと平行になるようにして、ゴムロールの軸芯長手方向と水平方向の傾斜角γが４０度なるように配置して３０ｒｐｍで回転させ、赤外線ヒータ（ハイベック社製HYL２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０W）で４分間加熱硬化させて肉厚３ｍｍの導電性弾性層を形成した。同様にして１万本の成形を繰り返し、昇温効率の評価をおこなった。1万本成形後のローラを実施例１と同様にして表面層を形成し画像評価をおこなった。このとき到達温度の減衰率は１２％であった。画像評価においては、比較例１と同様にローラ表面上にトナーが付着し、画像上にがさつきがみられた。
【００５７】
＜実施例及び評価結果＞
実施例１〜４、ならびに比較例１〜２における１万本成形後の昇温カーブ到達温度における減衰率を評価した。結果を表１に示す。
【００５８】
Ａ：到達温度の減衰率は１％未満であるもの
Ｂ：到達温度の減衰率は１％以上３％未満のもの
Ｃ：到達温度の減衰率は３％を超えるもの
＜画像評価方法・評価結果＞
得られた現像ローラの画像評価は、現像カートリッジに現像ローラとして組み込み、ＨＰ社製 Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ３７００を用いて評価用画像を出力し、画像評価に用いた。
【００５９】
なお、評価用画像には、ベタ画像、ハーフトーン画像を使用し、以下の内容で評価した。
【００６０】
○：画像上全く問題の無いもの
×：画像にがさつきが見られ問題となるもの
【００６１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施形態の加熱方法１が適用された装置を示す概略図である。
【図２】実施形態の加熱方法２が適用された装置を示す概略図である。
【図３】比較例２で用いた加熱方法を適用した装置を示す概略図である。
【図４】実施形態の製造方法における現像ロールの２層構造を模式的に表す図である。
【図５】実施形態の加熱方法における昇温状態を示す概略図である。
【図６】実施形態の成形法方を適用した装置を示す概略図である。
【図７】本発明の現像装置および本発明のプロセスカートリッジを用いた画像形成装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
1 コラム
2 ワーク下保持軸
3 ワーク上保持軸
4 リング形状の塗工ヘッド
5 ゴム層
101 軸芯体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の周囲にゴム材料を被覆させた状態のロールを加熱硬化させる方法において、前記ゴムロールの軸中心が、赤外線ヒータの重力方向に投影した範囲からはずれた位置に配置され、回転させた状態で赤外線照射し加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法。
【請求項２】
ゴム材料の降伏応力が５０Ｐａ以上６００Ｐａ以下であり、少なくともカーボンブラックを含むシリコーンゴムであることを特徴とする請求項１記載の導電ロールの製造方法。
【請求項３】
前記赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γが９０度以上２７０度以下である位置に設置され、加熱硬化することを特徴とする請求項１記載の導電ロールの製造方法。
【請求項４】
前記赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向が水平方向に設置され、かつ赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角θが１５度以上３４５度以下である位置に設置し、加熱硬化することを特徴とする請求項１記載の導電ロールの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４記載の加熱方法において、前記ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向に配置されていることを特徴とする導電ロールの加熱装置。
【請求項６】
請求項１〜５記載の加熱方法により、加熱硬化したことを特徴とする導電ロール。
【請求項７】
現像ロールが装着されてなり、該現像ロールの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ロールを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体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、該現像ロールが、請求項６に記載の導電ロールを用いてい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８】
現像ロールが装着されてなり、該現像ロールの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ロールを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、該現像ロールが、請求項６に記載の導電ロールを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
芯金の周囲にゴム材料を被覆させた状態のロールを加熱硬化させる方法において、前記ゴムロールの軸中心が、赤外線ヒータの重力方向に投影した範囲からはずれた位置に配置され、回転させた状態で赤外線照射し加熱硬化することを特徴とする導電ロールの製造方法。
【請求項２】
ゴム材料の降伏応力が５０Ｐａ以上６００Ｐａ以下であり、少なくともカーボンブラックを含むシリコーンゴムであることを特徴とする請求項１記載の導電ロールの製造方法。
【請求項３】
前記赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向と水平線方向のなす角γが９０度以上２７０度以下である位置に設置され、加熱硬化することを特徴とする請求項１記載の導電ロールの製造方法。
【請求項４】
前記赤外線ヒータと未加硫ゴムロールを略平行に配置し、ゴムロールの軸芯長手方向が水平方向に設置され、かつ赤外線ヒータからゴムローラの中心位置を結ぶ線と赤外線ヒータから重力方向のなす角θが１５度以上３４５度以下である位置に設置し、加熱硬化することを特徴とする請求項１記載の導電ロールの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４記載の加熱方法において、前記ゴムロールの中心が、排気ダクトから重力方向に配置されていることを特徴とする導電ロールの加熱装置。
【請求項６】
請求項１〜５記載の加熱方法により、加熱硬化したことを特徴とする導電ロール。
【請求項７】
現像ロールが装着されてなり、該現像ロールの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ロールを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体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、該現像ロールが、請求項６に記載の導電ロールを用いてい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８】
現像ロールが装着されてなり、該現像ロールの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像ロールを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、該現像ロールが、請求項６に記載の導電ロールを用い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６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−３３４０２９（Ｐ２００７−３３４０２９Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６６０７１（Ｐ２００６−１６６０７１）
【出願日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【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１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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