説明

弾性ローラの製造方法

【課題】個々の塗工装置が持つ走り誤差を補正することで、塗工装置による機差が少なく、寸法精度、特には振れ(弾性層の厚み精度)が良い弾性ローラの製造方法を提供する。
【解決手段】軸芯体を上下軸方向に把持する把持工程;内側に開口した環状スリットを有する環状塗工ヘッドを鉛直方向に軸芯体に対して相対的に移動させながら、軸芯体外周面に該環状スリットから液状材料を吐出して液状材料を塗工し、液状材料層を形成する塗工工程;液状材料層を硬化させて弾性層を形成する硬化工程;環状塗工ヘッドを鉛直方向に軸芯体に対して相対的に移動させる機構の走り誤差をあらかじめ測定しておく走り誤差測定工程;および、塗工と同時に、該走り誤差を打ち消すように、該環状塗工ヘッドを水平方向に該軸芯体に対して相対的に移動させる走り誤差打ち消し工程を有する弾性ローラの製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリンター又は複写機の如き画像形成装置および電子写真プロセスカートリッジに用いられる弾性ローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真装置において、現像ローラの場合、感光ドラム及び現像剤規制部材に圧接された状態にあり、現像を行う際には現像ローラと感光ドラム、現像ローラと現像剤規制部材の間に現像剤が介在して圧接している。感光ドラムに転写されない現像剤は、現像剤塗布ローラによって剥ぎ取られ再度現像容器内に戻り、容器内で攪拌され再び現像剤塗布ローラによって現像ローラ上に搬送される。これらの工程を繰り返すうちに現像剤は大きなストレスを受けるという結果になる。そこで、現像剤へのストレスを軽減するという目的から現像ローラは適度な弾性を有する材料で形成されている。また、現像ローラや帯電ローラの場合、常に他部材と接触した状態で回転しているので、接触状態を安定に保つ必要があるためにローラとして高い寸法精度が必要とされる。接触状態を安定に保つことができないと現像剤の供給量がばらついたり、感光ドラムに対する圧力分布がばらつき、画像に影響を及ぼすことになる。
【0003】
また近年、電子写真のカラー化及び高画質化のニーズが高まり、電子写真用弾性ローラの外形寸法や振れ(厚み精度)の高精度化が厳しく要求されている。例えば、接触式現像方式において、現像ローラは上述したように、現像剤を介して感光ドラム表面を押圧している。このため、外形寸法や振れ(厚み精度)が正確でないと、感光ドラムとローラ間のニップ幅やニップ力に変動が生じ濃度ムラの如き画像欠陥が発生する場合がある。
【0004】
このような接触現像方式に用いられる現像ローラは、一般に、軸芯体の周囲に導電性の弾性層を設けた構成を有している。
このような、軸芯体の外周面に弾性層を備えたローラ(以降「弾性ローラ」ともいう)の製造方法として、鉛直に把持した軸芯体の外周面に、高粘度の液状材料を環状塗工ヘッドを用いて塗工して弾性層を形成する方法が知られている(特許文献1参照)。この方法によれば、塗工膜の厚みを厚くした場合にも、寸法精度の良好な塗膜形成物を得ることができる。
【特許文献1】特開2006−293015号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、本発明者らの検討の結果、上記特許文献1に記載の発明に係る方法を用いた場合であっても、弾性層の厚みの精度が必ずしも十分に得られないことがあった。これは、鉛直に把持した軸芯体と環状塗工ヘッドとを鉛直方向に相対的に移動させる機構の精度に起因する。即ち、環状塗工ヘッドを用いて、高粘度の弾性層材料を軸芯体に塗工する工程において、塗工装置の走り誤差が生じてしまうことは装置性能上避けがたい。ここで走り誤差とは、装置を上下移動させた時に生じてしまう機械的誤差で、装置自身の形状の曲がりが原因として挙げられる。通常、機械精度が良いものでも1μm〜10μm程度の走り誤差が生じてしまう。しかしながら、塗工装置の走り誤差が生じると、軸芯体上の弾性層は偏ってついてしまい、弾性層の振れ(弾性層の厚み精度)に悪影響を及ぼしてしまう。そのため、振れが良い弾性ローラを製造するためには、塗工装置の走り誤差を打ち消すような補正を行うことが望まれる。また、この走り誤差の大きさは個々の装置によって異なり、機差が生じてしまう場合もある。
【0006】
本発明の目的は、個々の塗工装置が持つ走り誤差を補正することで、塗工装置による機差が少なく、寸法精度、特には振れ(弾性層の厚み精度)が良い弾性ローラの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本願発明は以下の構成を有することを特徴とする。
すなわち、本発明に係る弾性ローラの製造方法は、
内側に開口した環状スリットを有する環状塗工ヘッドと、鉛直に把持された軸芯体とを鉛直方向に相対的に移動させて、該軸芯体の外周面に該環状スリットから液状材料を吐出して液状材料を塗工し、液状材料層を形成する塗工工程;および、
該液状材料層を硬化させて弾性層を形成する硬化工程
を有する、軸芯体の外周面に弾性層を有する弾性ローラの製造方法であって、
該塗工工程に先立って、該環状塗工ヘッドと鉛直に把持された軸芯体とを鉛直方向に相対的に移動させる機構の走り誤差をあらかじめ測定する走り誤差測定工程を更に有し、
該塗工工程が、該走り誤差測定工程により測定した走り誤差を打ち消すように、該環状塗工ヘッドを水平方向に該軸芯体に対して相対的に移動させつつ、該液状材料を塗工する工程を含む
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、個々の塗工装置が持つ走り誤差を補正することで、塗工装置による機差が少なく、寸法精度、特には振れ(弾性層の厚み精度)が良い弾性ローラの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明による弾性ローラの製造方法の形態について詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【0010】
本発明に係る弾性ローラの製造方法は、次の工程を有する。
(1)内側に開口した環状スリットを有する環状塗工ヘッドと、鉛直に把持された軸芯体とを鉛直方向に相対的に移動させて、該軸芯体の外周面に該環状スリットから液状材料を吐出して液状材料を塗工し、液状材料層を形成する塗工工程。
(2)該液状材料層を硬化させて弾性層を形成する硬化工程。
(3)上記工程(1)に先立って、該環状塗工ヘッドと鉛直に把持された軸芯体とを鉛直方向に相対的に移動させる機構の走り誤差をあらかじめ測定する走り誤差測定工程。
【0011】
そして、上記工程(1)は、該走り誤差測定工程により測定した走り誤差を打ち消すように、該環状塗工ヘッドを水平方向に該軸芯体に対して相対的に移動させつつ、該液状材料を塗工する工程を含む。
【0012】
〔軸芯体〕
軸芯体は、電極および支持部材として機能することができる。軸芯体には、鉄、アルミニウム、銅合金またはステンレス鋼の金属(合金を含む)を用いることができ、必要に応じてクロムもしくはニッケルで鍍金処理を施しても良い。また、合成樹脂の如き材質で構成されても良い。形状は、円柱形や中心部を空洞化した円筒形が好ましい。軸芯体の外径は適宜決めることができるが、通常、直径4.0mm以上20.0mm以下の範囲にする。
【0013】
〔塗工機〕
本発明の弾性ローラの製造方法に好適に用いることができる環状塗工ヘッドを有する塗工機の概略説明図を図1に示す。以下、この塗工機のことをリングコート機と呼ぶ。
【0014】
このリングコート機は、架台31の上に略垂直にコラム32が取り付けられ、架台31とコラム32の上部に精密ボールネジ33が略垂直に取り付けられている。44はリニアガイドであり、精密ボールネジ33と平行にコラム32に該リニアガイド44は2本取り付けられている。Linear Motionガイド(以下LMガイド)34はリニアガイド44と精密ボールネジ33とを連結し、サーボモータ35よりプーリ36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32には環状塗工ヘッド固定テーブル45が取り付けられている。環状塗工ヘッド固定テーブル45には、環状塗工ヘッド位置補正XYステージ46が取り付けられており、環状塗工ヘッド位置補正XYステージ46上に環状塗工ヘッド38が取り付けられている。
【0015】
図2は環状塗工ヘッド位置補正XYステージ46周辺の機構を真上から見た図であり、図2における紙面上側が図1におけるLMガイド34側である。ここでのX方向とは、図2における紙面左右方向であり、Y方向とは、図2における紙面上下方向である。環状塗工ヘッド位置補正XYステージ46はXY両方向(水平方向)への駆動機構を備えており、ステッピングモータによって駆動される。また、環状塗工ヘッド固定テーブル45には、軸芯体の位置および塗工ヘッドの位置を検出するために、LED位置検出器48がXY方向にそれぞれ一組ずつ、計2組(48−1および48−2)が取り付けられている。なお、光学位置検出の光源として、レーザーを用いても良い。このように、測定物の位置検出の精度を上げるため、LED位置検出器48は2組以上取り付けられることが好ましい。また、LED位置検出器48は投光部と受光部との1対からなり、受光した光の輝度の差から測定物の位置を検出するものである。
【0016】
LMガイド34にはブラケット37が取り付けられる。ブラケット37には、軸芯体位置補正XYステージ47が取り付けられており、軸芯体位置補正XYステージ47上に軸芯体101を保持し固定する軸芯体下保持軸39が、略垂直に取り付けられている。また、ローラの軸芯体101の逆側を保持する軸芯体上保持軸40の中心軸がブラケット37の上部に取り付けられ、軸芯体上保持軸40は軸芯体下保持軸39に対向して略同心になるように配置して軸芯体を保持している。
【0017】
環状塗工ヘッド38の中心軸は、軸芯体下保持軸39と軸芯体上保持軸40の移動方向と平行となるようにそれぞれ支持されている。また、軸芯体下保持軸39及び軸芯体上保持軸40の昇降移動時において、環状塗工ヘッド38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、軸芯体下保持軸39及び軸芯体上保持軸40の中心軸が略同心になるように調節してある。
【0018】
液状材料の供給口41は、配管42を介して供給弁43に接続されている。材料供給弁43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、材料タンクを備え(いずれも不図示)、定量(単位時間当たりの量が一定)の液状材料を吐出可能としている。液状材料は材料タンクから、材料定量吐出装置により一定量計量され、混合ミキサーで混合される。その後、材料供給ポンプにより混合された液状材料は、材料供給弁43から配管42を経由して、供給口41に送られる。
【0019】
供給口41より送り込まれた液状材料は、環状塗工ヘッド38内の流路を通り、環状塗工ヘッド38のノズルから吐出する(図3)。
【0020】
なお、図3(A)及び図3(B)は、環状塗工ヘッド38の一般的な態様を示す概略断面図である。
【0021】
図3(A)及び図3(B)において、環状塗工ヘッドは、上部部品52及び下部部品53を有している。そして、上部部品52と下部部品53とによって形成された空間には、材料注入口54から液状材料が導入される。また、当該空間に導入された液状材料は、材料入口部55より環状スリット51内に導入され、材料出口部56より吐出される。
【0022】
液状材料の層厚を一定にさせるために、環状塗工ヘッドノズルからの吐出量と材料供給ポンプからの供給量を一定にして、保持されている軸芯体101を垂直方向(軸芯体の中心軸方向)に上方へ移動させる。こうすることで、軸芯体101は環状塗工ヘッド38に対して相対的に軸方向に移動し、軸芯体101の外周面に液状材料からなる円筒形状(ロール形状)の層102が形成される。
【0023】
〔弾性ローラの製造〕
上記環状塗工ヘッドを有するリングコート機を用いて、本発明によって弾性ローラを製造することができる。
【0024】
<軸芯体上保持軸に対する環状塗工ヘッドの中心位置座標を求める工程>
弾性ローラを製造するにあたり、まず軸芯体上保持軸が塗工ヘッドの中心になるよう塗工ヘッドの中心位置を調整する。図1で示したLMガイドを鉛直方向に移動させ、軸芯体上保持軸40の先端がLED位置検出器の測定範囲に入るように調整し、軸芯体上保持軸の中心の位置座標(水平面におけるXおよびY座標)を読み取る。続いて、環状塗工ヘッド38の位置を補正する。塗工ヘッドの位置を補正する手法としては、例えば環状塗工ヘッドの位置座標を接触式で求めて調整する方法や、環状塗工ヘッドに基準となるピンを立て、環状塗工ヘッドの位置座標をLED位置検出器によって非接触で求める方法などが挙げられる。
【0025】
その一例として、環状塗工ヘッドに基準となるピンを立て、環状塗工ヘッドの位置座標をLED位置検出器によって求める方法の概略説明図を図4に示す。図4に示すように、環状塗工ヘッド38上に、環状塗工ヘッド38の中心軸から等距離になるように、X軸とY軸にそれぞれ2本ずつ、計4本のピン49を立てる。まず、LED位置検出器48によって軸芯体上保持軸40と環状塗工ヘッドに立てたピンの間の距離を計測する。その時、図4に示すように、距離X1、X2、Y1、Y2がX1=X2、Y1=Y2となるように環状塗工ヘッド位置補正XYステージ46を駆動する。この工程を経ることにより、軸芯体上保持軸を基準とした環状塗工ヘッドの中心位置座標が相対的に求められる。
【0026】
<軸芯体上保持軸に対する軸芯体下保持軸の中心位置座標調整工程>
ここでは、軸芯体を把持する軸芯体上保持軸と軸芯体下保持軸の中心位置座標を一致させる補正を行う。まず、軸芯体下保持軸39の上端が、環状塗工ヘッド38の中を通って環状塗工ヘッドより上に位置している状態で、LED位置検出器48(48−1および48−2)によって、軸芯体下保持軸39の中心位置座標(XおよびY)を検出する(図8(A))。次に、予め求めておいた軸芯体上保持軸40の中心位置座標に対し、軸芯体下保持軸39の中心位置座標が水平方向において一致するように軸芯体下保持軸の中心位置座標を調整する。このように軸芯体上下保持軸の中心位置座標を合わせることで、軸芯体を把持したときの軸芯体の倒れを小さく抑えることができる。
【0027】
<走り誤差の測定およびそれを打ち消す位置補正>
弾性ローラを製造するにあたって、液状材料の軸芯体外周面への塗工に先立って、環状塗工ヘッドを鉛直方向に軸芯体に対して相対的に移動させる機構の走り誤差(XおよびY方向)をあらかじめ算出しておく。以後、この走り誤差のことを、「装置の走り誤差」もしくは単に「走り誤差」と記述する。液状材料を塗工する際、この装置の走り誤差に同期させ液状材料の厚みムラを打ち消す方向、つまりは水平方向に環状塗工ヘッドを動かし、環状塗工ヘッドの位置補正を行う。それにより、装置の走り誤差を打ち消しながら液状材料を塗工することができ、個々の塗工装置が持っている機械精度によらず、機差なく振れ精度の良い弾性ローラを製造することができる。なお、液状材料を塗工する際、環状塗工ヘッド位置を固定させ、軸芯体を装置の走り誤差に同期させて水平方向に動かす位置補正を行っても良い。
【0028】
装置の走り誤差を測定するために、その形状が既知であるマスタを利用することができる。その例について具体的に説明する。装置の走り誤差を測定するために、図5に示したような2段階の外径を有する円筒型のステンレス製マスタ軸芯体50を用いることができる。このマスタ軸芯体は、直径12.0mm、長さ240.0mmの円筒体(大径部)の両端に、それぞれ直径6.0mm、長さは10.0mmの円筒体(小径部)が同心に接続された形となっている。マスタを利用して装置の走り誤差を測定するためには、このマスタ軸芯体の円筒度が装置の走り誤差に比べて十分小さいことが必要とされる。そこで、始めにこのマスタ軸芯体の円筒度の測定を行う。マスタ軸芯体の両端部2点(小径部における任意の点)を保持し、マスタ軸芯体の円筒度を真円度計で測定したところ、0.2μmであった。以上の結果、マスタ軸芯体の円筒度は十分に小さく、装置の走り誤差を測定するための基準とするのに適していることが確認できた。
【0029】
次に、マスタ軸芯体の倒れ補正を行う。マスタ軸芯体を軸芯体上保持軸40および軸芯体下保持軸39によって上下軸方向に把持して下降させる。この際、マスタ軸芯体の両端部2点(小径部における任意の点)の位置座標(マスタのエッジからLED位置検出器までの距離)をLED位置検出器によって検出する。その後、マスタ軸芯体上端部の位置座標を基準位置とし、マスタ軸芯体下端部の位置補正を行うことでマスタ軸芯体の倒れ補正を行う。
【0030】
次に、マスタ軸芯体を上昇させ、その間に随時マスタ軸芯体の長手方向における表面の位置座標(XおよびY)をLED位置検出器48によって検出する(図6(A)および(B))。つまり、図6はマスタ軸芯体の位置座標を示している。
【0031】
なお、マスタ軸芯体の位置座標を検出する間隔は適宜決めてよいが、1mmピッチ以下とすることが望ましい。長手方向におけるマスタ軸芯体の円筒度は0.2μmであり、装置の走り誤差1μm〜10μmと比較して十分小さく、無視できる。そのため、予め求めた基準位置と、LED位置検出器48によって検出したマスタの位置座標(X(図6−(A)およびY(図6−(B))とのずれが、装置の上下移動の際に生じてしまう装置の走り誤差の大きさを表している。
【0032】
本発明において、液状材料を塗工する際、図7(A)および(B)に例示したように、この装置の走り誤差(図6(A)および(B)に示す)に同期させ、装置の走り誤差量と同量だけ環状塗工ヘッドを水平方向に動かし、環状塗工ヘッドの位置補正を行う。つまり、図7は環状塗工ヘッドの移動量を示している。ここでは簡単な方法として、装置の可動範囲を3分割して各ポイントにおいて補正を行った例を示すが、この補正はもっと多数のポイントをとって行っても良いし、さらに多くのポイントに基づいて補正を行い、ほぼ曲線になるようにしても良い。例えば図7(A)の場合、区間Aでは+X方向に10μmだけ環状塗工ヘッドを水平に動かしながら液状材料の塗工を行う。その後区間Bではヘッドを水平に動かさず、区間Cにおいては−X方向に10μmだけ動かす。図7(B)のような場合にはその逆で、区間Aでは−Y方向に10μmだけ環状塗工ヘッドを水平に動かし、区間Bでは水平に動かさず、区間Cにおいては−Y方向に10μmだけ動かす。このような補正を行いつつマスタ軸芯体の位置を計測すれば、例えばX方向においては図7(C)に示したように、環状塗工ヘッドとマスタ軸芯体の距離が一定に保たれ、装置の走り誤差を打ち消すことができることがわかる。図は示していないが、Y方向についても同様である。
【0033】
以上説明した、軸芯体上保持軸の中心位置座標に対する環状塗工ヘッドの中心位置座標を求める工程と、走り誤差の測定工程とは、いわば個々の弾性ローラを製造するための前準備である。以下、個々の弾性ローラを製造する方法について説明する。
【0034】
<把持工程>
軸芯体101は、軸芯体上保持軸40および軸芯体下保持軸39によって上下軸方向に把持される。
【0035】
本発明において、軸芯体を上下軸方向に把持するとは、図8(A)に示すように軸芯体を鉛直方向になるよう軸芯体の端部を把持するものである。
【0036】
<軸芯体の中心位置座標を検出し軸芯体の倒れを補正する工程>
次に、上下軸方向に軸芯体101を把持した状態で、LMガイド(図8には不図示)が下降する。この時、図8(B)、(C)に示すように、LED位置検出器48によって、例えば軸芯体の軸方向(長手方向)位置101−1および101−2の二箇所の中心位置座標(水平面におけるXおよびY座標)を検出する。水平位置座標を検出する軸芯体の長手方向位置は、軸芯体の長さにもよるが、通常軸芯体両端からそれぞれ好ましくは80mm以内、より好ましくは50mm以内の二点を選ぶ。端部に近い方が精度の面で好ましい。
【0037】
次に、測定箇所101−2の中心位置座標を基準として、測定箇所101−1の中心位置が軸芯体測定箇所101−2の中心の真下にくるように、軸芯体位置補正XYステージ47を動かす(図8(D))。これにより、軸芯体の倒れを補正できる。
【0038】
<環状塗工ヘッドの位置座標が軸芯体の中心位置座標に水平方向において一致するように環状塗工ヘッドの位置を補正する工程>
さらに、予め求めておいた環状塗工ヘッドの中心位置座標から、測定箇所101−2の中心を環状塗工ヘッドの中心と水平方向で一致させる(図8(D))。これにより、液状材料を塗工したときの弾性層の偏りを補正できる。
【0039】
<液状材料層の形成>
次に、上記位置補正機構を用いつつ、軸芯体の外周面に液状材料層を形成する。環状塗工ヘッド38から液状材料を吐出させながら、保持されている軸芯体101を環状塗工ヘッドに対して相対的に垂直方向に上方へ移動させ、軸芯体の外周面に液状材料を塗工する。この最中に、予め求めておいた装置の走り誤差(XおよびY方向)に対して、環状塗工ヘッド位置補正XYステージ46により液状材料吐出中の環状塗工ヘッド位置を同期(XおよびY方向)させる(図9(A))。前述したように予めLED位置検出器48で検出したマスタの位置座標(XおよびY)から装置の走り誤差を算出し、それに同期させて環状塗工ヘッド38を駆動させ水平方向に動かすことで装置の走り誤差を打ち消し厚みが均一な液状材料層を設けることができる。またこの際、環状塗工ヘッドは固定(水平方向に)した状態で、装置の走り誤差に同期させて軸芯体を水平方向に動かしても良い。以上の工程を経て、軸芯体101の外周上に液状材料からなる円筒形状(ローラ形状)の層102が形成される(図9(B))。そして、軸芯体上保持軸を上昇させ、リングコート機から軸芯体を取り外し(図9(C))、加熱硬化させることで弾性ローラが製造される。
【0040】
これにより、塗工装置が持つ走り誤差を補正することができ、それによって個々の塗工装置による機差も抑え、振れの小さい弾性ローラを製造することができる。
【0041】
なお、弾性層の厚さは通常0.5mm以上10.0mm以下の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、2.0mm以上6.0mm以下である。弾性層の厚みが2.0mm以下である場合、横型のリングコート機でも有用である。しかしながら、電子写真方式の画像形成装置に用いられる弾性ローラでは弾性層の厚みが2.0mm以上必要である場合が多い。帯電ローラや現像ローラなどの弾性ローラは、感光体と接触した状態で回転しており、その接触状態を安定に保つ必要があるからである。弾性層の厚みが2.0mm以上となるように横型のリングコート機を用いて塗布すると、液状材料の自重により重力方向に垂れが生じ、弾性層の厚みのばらつきが大きくなり、振れが大きくなることが考慮される。したがって、電子写真方式の画像形成装置に用いられる弾性ローラを製造するためには、上記するような縦型のリングコート機を用いることが好ましい。
【0042】
弾性層の厚みが0.5mm以上であると、例えば現像ローラの場合、弾性層の弾性が優れたものになり、現像剤へのストレスを低減させることが容易である。また、弾性層の厚みが10.0mm以下であると、縦型リングコート機において液状材料の自重により重力方向に垂れが生じることを防止することが容易で、優れた外径寸法や振れを実現することが容易である。
【0043】
振れの値は次のようにして求めることができる。図11に示すように、基準となる定盤201上に垂直に取り付けられた軸芯体支持部材202に、弾性ローラの軸芯体101の露出部分を把持させ、把持部分を支点としてローラを回転させる。このときのローラと定盤間の距離の変動を、軸芯体と垂直に配置した非接触位置検出器(キーエンス社製、商品名:LS−5000)で測定し、弾性層と定盤間の距離の最大値と最小値の差を値として求める。弾性層の軸方向に1cmピッチで弾性層と定盤間の距離の最大値と最小値の差を求め、その差の値の中で最大の値を弾性層の振れの値とする。
【0044】
なお、弾性ローラとして好ましく使用できる振れは、弾性ローラを適用する装置のグレードや耐久性にもよるが、60μm以下が好ましく、特には50μm以下、さらには30μm以下がより好ましい。振れを上記範囲、特には30μm以下とすることにより、他部材に与える応力に偏りが生じてストレスが大きな部分の磨耗や劣化を早める原因となることを防止できる。また、電荷や現像剤の供給バランスがくずれることによる画像弊害、特には濃度ムラなどが生じる原因となることを防止できる。
【0045】
軸芯体の外周に環状塗工ヘッドで塗布する液状材料の降伏応力は、20Pa以上600Pa以下が好ましい。
【0046】
降伏応力(しばしば降伏点と呼ばれる)とは、それ以下では試料が固体として振舞う限界応力のことである。降伏応力を超えると、凝集フィラーによって形成されていた3次元網目構造の構造破壊が生じ、試料は流動を開始する。加えられた応力によって際限なく変形し続け、応力を除いてももとの形状に戻ることはない。つまり、塗膜の厚みが大きくなるにつれて材料の質量が増えるため、重力方向に材料が流れやすくなる。流れを生じさせないためには、自重に対抗するために充分な降伏応力を持つことが望まれる。塗膜の厚みに対して充分な降伏応力を持つことにより、形状が安定し寸法精度の良い成形物を得ることが出来る。
【0047】
降伏応力のより好ましい範囲は、100Pa以上400Pa以下である。降伏応力が20Pa以上600Pa以下の範囲にある場合、塗工厚みに対する寸法精度を維持し、塗工面の平滑さとのバランスを優れた状態で、両立することができる。
【0048】
降伏応力が600Pa以下の場合には、塗工時における材料のレベリング作用効果が優れ、塗工後の表面にスジが発生したり凹凸ができたりすることを防止することが容易である。20Pa以上の場合には、重力に対して優れた降伏応力が得られ塗膜形成後の形状を保持することが容易で、変形を容易に防止でき、弾性ロールの塗工厚みに対する外径寸法差が大きくなることを防止することが容易である。
【0049】
本発明で用いる液状材料とは、室温で少なくともある一定時間流動性を持つポリマーで、加熱または経時により硬化が進行するものである。具体的には、液状ジエンゴム(ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム等)、液状シリコーンゴム、液状ウレタンゴムが挙げられる。このようなゴムは、単独で用いてよく、又は二種以上を混合して用いてもよい。中でも、弾性層には、良好な変形回復力を持たせることが望まれるため、液状材料としては液状シリコーンゴム、液状ウレタンゴムを用いることが好ましい。特に加工性が良好で寸法精度の安定性が高く、硬化反応時に反応副生成物が発生しないなどの生産性に優れる理由から、付加反応架橋型液状シリコーンゴムを用いることが、より好ましい。
【0050】
液状シリコーンゴムは、例えばオルガノポリシロキサン(A液)およびオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B液)を含み、さらに触媒や他の添加物を適宜含む組成物である。
【0051】
<液状材料層の硬化および弾性ローラ>
軸芯体の外周に塗布された液状材料の層102を、赤外線加熱で熱処理するなどして硬化し、弾性ローラとする。液状材料の層の表面は、粘着性を有している。このため、熱処理する方法としては非接触で、装置が簡易で、軸芯体外周上の液状材料の層を長手方向に均一に熱処理できる赤外線加熱が好ましい。この時、赤外線加熱装置を固定し、液状材料からなる円筒形状(ローラ形状)の未硬化物層を設けた軸芯体を周方向に回転させることにより、周方向に均一に熱処理を行うことができる。塗布液表面の熱処理温度としては、使用する液状材料にもよるが、例えば付加反応架橋型液状シリコーンゴムの場合、シリコーンゴム硬化反応が開始する100℃以上250℃以下が好ましい。
【0052】
ここで、液状材料層を硬化して得られた弾性層の物性安定化、弾性層中の反応残渣及び未反応低分子分を除去する等を目的として、赤外線加熱後の弾性層に更に熱処理による二次硬化を行ってもよい。その後、弾性層の両端を突き切って弾性層を必要な長さにすると共に、弾性層形成に際して異常が発生しやすい、液状材料を軸芯体上に形成する際の始端及び終端を予め除去することも好ましい。
【0053】
以上のようにして形成された弾性層の外周側に耐磨耗性やトナーの摩擦帯電性、離形性の観点から、さらに表面層を設けることもできる。表面層を形成する材料の例としては、各種のポリアミド、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、オレフィン樹脂が挙げられる。これらの材料は、単独で用いてよく、又は二種以上を混合して用いてもよい。これらの材料には必要に応じて各種添加剤が添加される。
【0054】
例えば、これらの表面層を構成する材料は、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、ボールミルの如きビーズを利用した従来公知の分散装置を使用して、分散させる。得られた表層形成用の分散体は、スプレー塗工法又はディッピング法により弾性層の表面に塗布される。表面層の厚みとしては、5μm〜50μmが好ましい。低分子量成分がしみ出してきて感光ドラムを汚染することを防止する観点から5μm以上が好ましく、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50μm以下が好ましい。より好ましくは10〜30μmである。
【0055】
本発明の方法により製造された弾性ローラは、寸法精度、特には振れ(弾性層の厚み精度)の良い、ローコストなものである。また、塗工装置の走り誤差には、個々の塗工装置による機差が存在するが、本発明のように予め装置の走り誤差を算出しておき、液状材料の塗工時に、その動きに同期させて環状塗工ヘッドの位置補正を行うことで、塗工装置による機差もなくすことができる。
【0056】
本発明によって得られる弾性ローラは現像ローラとして使用することができる。現像ローラは、潜像を担持する潜像担持体としての感光ドラムに対向して、当接または圧接した状態で現像剤(トナー)を担持する。そして、現像ローラは、感光ドラムに現像剤としてのトナーを付与することにより潜像をトナー像として可視化する機能を持つ。このような現像ローラは、電子写真プロセスカートリッジもしくは画像形成装置に組み込んで用いることができる。
【0057】
〔電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置〕
本発明によって得られる弾性ローラを現像ローラとして搭載することのできるプロセスカートリッジおよび電子写真装置の一例を図12に模式図として示した。この図を用いて以下説明する。
【0058】
尚、本画像形成装置には、それぞれイエロー、シアン、マゼンダおよびブラックのトナー画像を形成する画像形成ユニット10a〜10d(合計4個)が、タンデム方式で設けられている。これら4個の画像形成ユニット10a〜10dは感光体(感光ドラム)11、帯電装置12、画像露光装置、現像装置14、クリーニング装置15、画像転写装置16の仕様が各色トナー特性に応じて少し調整に差異があるものの、基本的構成においては同じである。なお、図には画像転写装置として転写ローラが示され、また画像露光装置からの書き込みビーム13が示される。また、感光体11、帯電装置12、現像装置14およびクリーニング装置15が一体となり、着脱可能なプロセスカートリッジを形成している。なお、プロセスカートリッジとしては、現像装置14からなる現像カートリッジタイプなどがある。
【0059】
現像装置14は、一成分系トナー5を収容した現像容器6と、現像容器6内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム11と対向設置された現像ローラ1とを備え、感光ドラム11上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。さらに、現像ローラ1に一成分トナー5を供給すると共に現像に使用されずに現像ローラ1に担持されている一成分トナー5を現像ローラ1から掻き取るトナー供給ローラ7が設けられている。また現像ローラ1上の一成分トナー5の担持量を規制すると共に摩擦帯電する現像ブレード8が設けられている。
【0060】
感光ドラム11の表面が帯電装置12により所定の極性・電位に一様に帯電され、画像情報が加増露光装置からビーム13として、帯電された感光ドラム11の表面に照射され、静電潜像が形成される。次いで、形成された静電潜像上に、本発明によって得られる弾性ローラを現像ローラ1とする現像装置14から一成分系トナーが供給され、感光ドラム11表面にトナー像が形成される。このトナー像は感光ドラム11の回転に伴って、画像転写装置16と対向する場所に来たときにその回転と同期して供給されてきた紙等の転写材25に転写される。
【0061】
なお、ここでは4つの画像形成ユニット10a〜10dが一連に連動して所定の色画像を1つの転写材25上に重ねて形成されている。したがって、転写材25をそれぞれの画像形成ユニットの画像形成と同期させる、つまり、画像形成が転写材25の挿入と同期している。そのために、転写材25を輸送するための転写搬送ベルト17が感光ドラム11と画像転写装置16との間に挟まれるように、転写搬送ベルト17の駆動ローラ18、テンションローラ19及び従動ローラ20に架けまわされる。そして、転写材25は転写搬送ベルト17に吸着ローラ21の働きにより静電的に吸着された形で搬送されている。なお、22は転写材25を供給するための供給ローラである。
【0062】
画像が形成された転写材25は、転写搬送ベルト17から剥離装置23の働きにより剥がされ、定着装置24に送られ、トナー像は転写材25に定着されて、印画が完了する。一方、トナー像の転写材25への転写が終わった感光ドラム11はさらに回転して、クリーニング装置15により表面がクリーニングされ、必要により除電装置(不図示)によって除電される。その後感光ドラム11は次の画像形成に供される。なお、26、27はそれぞれ画像転写装置16、吸着ローラ21へのバイアス電源を示す。
【0063】
なお、ここでは、タンデム型の転写材上へ直接各色のトナー画像を転写する装置で説明した。しかし、現像ローラとして本発明によって得られる弾性ローラを使用できる装置はこの限りではない。例えば、白黒の単色画像形成装置、転写ローラや転写ベルトに一旦各色のトナー像を重ねてカラー画像を形成し、それを転写部材へ一括して転写する画像形成装置が挙げられる。また、各色の現像ユニットがロータ上に配置されたり、感光ドラムに並列して配置されたりした画像形成装置等が挙げられる。また、プロセスカートリッジではなく、感光ドラム、帯電装置、現像装置等が直接画像形成装置に組み込まれていても構わない。
【0064】
本発明によって得られる弾性ローラは、上記した現像ローラとしてばかりでなく、その弾性層の均一性が良好であることから、帯電ローラ又は転写ローラの如き導電性が必要なローラの用途にも使用可能である。
【実施例】
【0065】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、これらは本発明を何ら制限するものではない。
【0066】
〔弾性層の厚み測定〕
ローラの側面から垂直に鋭利な刃物を弾性層に投入して軸心体まで到達させ、断面観察できるような試料を作成する。図10に示すように、ローラ長手方向のゴム部を4等分する3箇所1101、1102および1103に鋭利な刃物を投入し、3個の断面観察用資料を切り出した。次に、それら3個の弾性層の厚みをビデオマイクロ(キーエンス社製、商品名:VHX100)を用いて計測し、3個のデータの平均値を用いて弾性層の厚みとした。
【0067】
〔振れ:弾性層の厚みムラ測定〕
振れは、図11に示すように、基準となる定盤201上に垂直に取り付けられた軸芯体支持部材202に、弾性ローラの軸芯体101の露出部分を把持させ、把持部分を支点としてローラを8rpmで回転させる。このときのローラの弾性層102と定盤間の距離の変動を、軸芯体と垂直に配置した非接触位置検出器(キーエンス社製。商品名:LS−5000)で測定する。弾性層と定盤間の距離の最大値と最小値の差を値として求める。弾性層の軸方向に1cmピッチで弾性層と定盤間の距離の最大値と最小値の差を求め、その差の値の中で最大の値を弾性層の振れの値とする。
【0068】
なお、図において、未硬化の弾性層(液状材料層)と弾性層(液状材料層が硬化したもの)の両者を含めて符号102で表す。
【0069】
〔液状材料の降伏応力測定〕
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。
【0070】
粘弾性測定装置にはHaake社製RheoStress600(商品名)を用いた。
【0071】
液状材料約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直径35mm、傾斜角度1°のものを用いた)。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。
【0072】
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。
【0073】
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、そのときの貯蔵弾性率G’、損失弾性率G”、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、その後貯蔵弾性率G’と損失弾性率G”が交差する点の応力値を読み取り、降伏応力とした。
【0074】
〔実施例1〕
<弾性層形成用の液状材料(シリコーンゴム材料)の調製>
液状の付加反応架橋型分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=10万):80質量部。
カーボンブラック(電気化学工業製、商品名:デンカブラック粉状):7質量部。
シリカ(日本アエロジル製。商品名:AEROSIL50):13質量部。
【0075】
上記材料を、プラネタリーミキサーを用いて30分間混合脱泡しシリコーンゴムベース材料を得た。さらにこのベース材料100質量部に対して、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金含有量3質量%)0.02質量部を加えて混合し混合物Aとした。また混合物Aに、混合物A中の上記ベース材料100質量部に対して1.5質量部の、粘度10cps(0.01Pa・s)のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(SiH含有量1質量%)を加えて混合し混合物Bとした。混合物Aと混合物Bをそれぞれ、原料タンクにセットし、圧送ポンプを使用してスタチックミキサーに送り出し混合物Aと混合物Bを1:1の質量比率で混合した。このようにして得られたシリコーンゴム材料を弾性層形成用の液状材料とした。弾性層形成用の液状材料の降伏応力は210Paだった。
【0076】
<弾性ローラの作成の前準備>
図1に示した構成を有する、環状塗工ヘッドを有する縦型リングコート機を用いた。弾性ローラを製造するにあたり、環状塗工ヘッドに基準となるピン49を立て、環状塗工ヘッドの中心位置座標をLED位置検出器(キーエンス社製、商品名:LS−7000)によって検出した(図4を用いて既に説明したように)。まず、軸芯体上保持軸40を環状塗工ヘッド38の内側に固定する。その後、LED位置検出器48(XおよびY方向にそれぞれ一組使用)によって軸芯体上保持軸と環状塗工ヘッドに立てたピンの間の距離を測定し、環状塗工ヘッドの中心位置座標(XおよびY)を算出した。
【0077】
また、弾性ローラを製造するにあたり、図6および図7を用いて既に説明したように予め装置の走り誤差を算出した。その結果、装置の走り誤差はX、Y方向ともに10μm存在した。さらに、装置の走り誤差に同期させて環状塗工ヘッドを水平方向に動かすような、2点補正制御プログラムを作成した。
【0078】
<弾性ローラの作成>
軸芯体下保持軸39の上端を、環状塗工ヘッド38の中を通って環状塗工ヘッドより上に位置させた。この状態で、軸芯体下保持軸39にセットされた長さ280.0mm、外径6.0mmの鉄製軸芯体を、軸芯体上保持軸40を下降させることで、略垂直方向に把持した。
【0079】
LED位置検出器48(キーエンス製、商品名:LS−7000)によって、この時の軸芯体下保持軸39の位置座標(XおよびY)を検出した。
【0080】
その後、LMガイド34で把持した軸芯体を下降させるときに、LED位置検出器48によって、軸芯体の端部からの長手方向距離14.0mmと266.0mmの2箇所の座標(XおよびY)を検出した。これら2点の座標から軸芯体の中心軸位置座標を算出した。
【0081】
そして、LED位置検出器48によって、軸芯体上保持軸40の下端の位置座標(XおよびY)を検出し、LMガイドを停止させた。
【0082】
軸芯体上保持軸40の位置座標を基準とし、軸芯体の中心軸が垂直になるように軸芯体下保持軸39の位置座標を軸芯体位置補正XYステージ47により、補正した。これによって軸芯体の倒れを補正することができる。
【0083】
また、予め求めておいた軸芯体上101−2の中心位置座標と予め求めておいた塗工ヘッドの位置座標が水平方向において一致するように、環状塗工ヘッド位置補正XYステージ46によって環状塗工ヘッド38の位置を補正した。このとき、軸芯体上保持軸に対する軸芯体下保持軸39の位置補正および環状塗工ヘッド38の位置補正を並列処理で行い、同時に行った。
【0084】
その後、速度60mm/sで軸芯体上保持軸および下保持軸を垂直方向に上昇させて軸芯体を移動させた。その際、環状塗工ヘッド位置補正XYステージ46を用い、予め求めておいた塗工装置の走り誤差量と同距離だけ、環状塗工ヘッド38を同時に水平方向に動かした(図7(A)および(B)を用いて既に説明したように)。このように環状塗工ヘッドの位置補正を行いながら、環状塗工ヘッドの内側に開口した環状スリットから、上記シリコーンゴム材料を5.04ml/secで吐出し、軸芯体の外周面にシリコーンゴム材料からなる円筒形状(ロール形状)に液状材料層を形成した。
【0085】
リングコート機から軸芯体を取り外し、未硬化の成形物層(液状材料層)を有するローラ(以下、未硬化のローラという)を作成した。
【0086】
この未硬化のローラを、軸芯体を中心として60rpmで回転させ、その未硬化の成形物層表面に、株式会社ハイベック製の赤外線加熱ランプ「HYL25」(商品名)で赤外線(出力1000W)を4分間照射し、硬化させた。なお、赤外線照射時の成形物層表面とランプの距離は60mmであり、成形物層表面の温度は200℃であった。その後、硬化したシリコーンゴムの弾性層の物性を安定させ、シリコーンゴムの弾性層中の反応残渣および未反応低分子分を除去する等を目的として、電気炉で200℃、4時間の二次硬化を行った。このようにして、軸芯体の外周上に外径12.0mm、層厚3.0mm、長手方向長さが240.0mmのシリコーン層(弾性層)を有する弾性ローラを得た。
【0087】
このようにして、弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。表2には、表2に示される各振れ範囲に該当する弾性ローラの本数を示してある。弾性ローラの振れ30μm以下が100%、20μm以下が85%で、装置の走り誤差を解消し、振れの良い弾性ローラを繰り返し安定して製造できた。
【0088】
〔実施例2〕
液状材料を塗工する際、速度60mm/sで軸芯体保持軸を垂直方向に上昇させ、同時に環状塗工ヘッドを垂直方向に下降させた。その際、予め求めておいた塗工装置の走り誤差に同期させ、環状塗工ヘッドおよび軸芯体を同時に水平方向にも動かした(図7(A)および(B))。このように、液状材料の塗工時において、軸芯体と環状塗工ヘッドの両方が垂直方向に移動し、環状塗工ヘッドの位置補正を行いながら、同時に軸芯体も水平方向に動かして位置補正を行った以外、実施例1と同様に弾性ローラを製造した。
【0089】
このようにして、弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下が100%、20μm以下が80%で、繰返し再現性も良く、安定して弾性ローラを製造できた。
【0090】
〔実施例3〕
環状塗工ヘッドの内側に開口した環状スリットから、シリコーンゴム材料を2.98ml/secで吐出し、吐出塗工されたシリコーンゴム材料を実施例1と同様に硬化させ、軸芯体の外周上に層厚2.0mmのシリコーン層を有する弾性ローラを得た。これ以外は実施例1と同様に弾性ローラを製造した。このようにして、弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下が100%、20μm以下が65%で、繰返し再現性も良く、安定して弾性ローラを製造できた。
【0091】
〔実施例4〕
環状塗工ヘッドの内側に開口した環状スリットから、シリコーンゴム材料を13.44ml/secで吐出し、吐出塗工されたシリコーンゴム材料を実施例1と同様に硬化させ、軸芯体の外周上に層厚6.0mmのシリコーン層を有する弾性ローラを得た。これ以外は実施例1と同様に弾性ローラを製造した。このようにして、弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下が100%、20μm以下が59%で、繰返し再現性も良く、安定して弾性ローラを製造できた。
【0092】
〔実施例5〕
液状の付加反応架橋型分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=10万):80質量部。
カーボンブラック(電気化学工業製、商品名:デンカブラック粉状):5質量部。
石英(Pennsilvania Glass Sand製。商品名:Min−Usil):15質量部。
【0093】
上記材料をプラネタリーミキサーを用いて30分間混合脱泡しシリコーンゴムベース材料を得た。さらにこのベース材料100質量部に対して、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金含有量3質量%)0.02質量部を加えて混合し混合物Aとした。また混合物Aに、混合物A中の上記ベース材料100質量部に対して1.5質量部の、粘度10cps(0.01Pa・s)のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(SiH含有量1質量%)を加えて混合し混合物Bとした。混合物Aと混合物Bをそれぞれ、原料タンクにセットし、圧送ポンプを使用してスタチックミキサーに送り出し混合物Aと混合物Bを1:1の質量比率で混合した。このようにして得られたシリコーンゴム材料を弾性層形成用の液状材料とした。弾性層形成用の液状材料の降伏応力は20〔Pa〕であった。
【0094】
環状塗工ヘッドの内側に開口した環状スリットから、上記シリコーンゴム材料を0.60ml/secで吐出し、吐出塗工されたシリコーンゴム材料を実施例1と同様に硬化させ、軸芯体の外周上に層厚0.5mmのシリコーン層を有する弾性ローラを得た。これ以外は実施例1と同様に弾性ローラを製造した。このようにして、弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下が100%、20μm以下が58%で、繰返し再現性も良く、安定して弾性ローラを製造できた。
【0095】
〔実施例6〕
液状の付加反応架橋型分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=10万):60質量部。
液状の分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=50万):30質量部。
カーボンブラック(三菱化学製。商品名:MA11):5質量部。
シリカ(日本アエロジル製。商品名:AEROSIL380):5質量部。
【0096】
上記材料をプラネタリーミキサーを用いて30分間混合脱泡し液状のシリコーンゴムベース材料を得た。さらにこのベース材料100質量部に対して、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金含有量3質量%)0.02質量部を加えて混合し混合物Aとした。また混合物Aに、混合物A中の上記ベース材料100質量部に対して1.5質量部の、粘度10cps(0.01Pa・s)のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(SiH含有量1質量%)を加えて混合し混合物Bとした。混合物Aと混合物Bをそれぞれ、原料タンクにセットし、圧送ポンプを使用してスタチックミキサーに送り出し混合物Aと混合物Bを1:1の質量比率で混合した。このようにして得られたシリコーンゴム材料を弾性層形成用の液状材料とした。弾性層形成用の液状材料の降伏応力は600Paだった。
【0097】
環状塗工ヘッドの内側に開口した環状スリットから、このシリコーンゴム材料を29.86ml/secで吐出し、吐出塗工されたシリコーンゴム材料を実施例1と同様に硬化させ、軸芯体の外周上に層厚10.0mmのシリコーン層を有する弾性ローラを得た。これ以外は実施例1と同様に弾性ローラを製造した。このようにして、弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下が100%、振れ20μm以下が48%であった。
【0098】
〔実施例7〕
以下の工程を省いた以外は、実施例1と同様にして弾性ローラを製造した。
・軸芯体の倒れ補正(軸芯体位置補正XYステージ47による軸芯体下保持軸39の位置補正);および
・環状塗工ヘッドの位置を軸芯体の中心と水平方向において一致させる工程(環状塗工ヘッド位置補正XYステージ46による環状塗工ヘッド38の中心位置補正)。
なお、弾性ローラを300本作成するにあたり、最初の1本目は、基準とした軸芯体上保持軸40の中心位置座標に対して、軸芯体下保持軸39の中心位置座標が水平方向において一致するように位置補正してある。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下が100%、20μm以下が59%であった。
【0099】
〔実施例8〕
実施例1〜7で用いた環状塗工ヘッドを有する縦型リングコート機と全く同じ仕様のリングコート機をもう1台用意して用いた以外、実施例1と同様に弾性ローラを製造した。このようにして、弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下が100%、20μm以下が84%で、実施例1とほぼ同程度の振れ収率を得た。
【0100】
〔実施例9〕
環状塗工ヘッドの内側に開口した環状スリットから、シリコーンゴム材料を0.18ml/secで吐出し、吐出塗工されたシリコーンゴム材料を実施例1と同様に硬化させ、軸芯体の外周上に層厚0.3mmのシリコーン層を有する弾性ローラを得た。これ以外は実施例1と同様に弾性ローラを製造した。このようにして、弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下が100%、振れ20μm以下が48%であった。
【0101】
〔実施例10〕
<混合物Aの調製>
液状の付加反応架橋型分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=50万):60質量部。
カーボンブラック(ケッチェンインターナショナル製、商品名:ケッチェンEC):20質量部。
シリカ(日本アエロジル製、商品名:AEROSIL380):20質量部。
【0102】
上記材料をプラネタリーミキサーを用いて30分間混合脱泡し液状のシリコーンゴムベース材料を得た。
【0103】
このシリコーンゴムベース材料100質量部に対して、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金含有量3質量%)0.02質量部を加えて混合し混合物Aを調製した。

<混合物Bの調製>
上記のシリコーンゴムベース材料100質量部に対して、以下の材料を加えて混合物Bを調製した。
・塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金含有量3質量%)0.02質量部;
・粘度10cps(0.01Pa・s)のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(SiH含有量1質量%)1.5質量部。
【0104】
上記混合物Aと混合物Bをそれぞれ、原料タンクにセットし、圧送ポンプを使用してスタチックミキサーに送り出し混合物Aと混合物Bを1:1の質量比率で混合した。
【0105】
このようにして降伏応力が800Paの弾性層形成用の液状材料を得た。
【0106】
上記の弾性層形成用の液状材料を用いた以外は実施例1と同様に弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下が100%、振れ20μm以下が47%であった。
【0107】
〔比較例1〕
液状の付加反応架橋型分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン(分子量Mw=10万):80質量部。
カーボンブラック(電気化学工業製、商品名:デンカブラック粉状):5質量部。
石英(Pennsilvania Glass Sand製、商品名:Min−Usil):15質量部。
【0108】
上記材料をプラネタリーミキサーを用いて30分間混合脱泡し液状のシリコーンゴムベース材料を得た。さらにこのベース材料100質量部に対して、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金含有量3質量%)0.02質量部を加えて混合し混合物Aとした。また混合物Aに、混合物A中の上記ベース材料100質量部に対して1.5質量部の、粘度10cps(0.01Pa・s)のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(SiH含有量1質量%)を加えて混合し混合物Bとした。混合物Aと混合物Bをそれぞれ、原料タンクにセットし、圧送ポンプを使用してスタチックミキサーに送り出し混合物Aと混合物Bを1:1の質量比率で混合した。このようにして得られたシリコーンゴム材料を弾性層形成用の液状材料とした。弾性層形成用の液状材料の降伏応力は20〔Pa〕であった。
【0109】
環状塗工ヘッドの内側に開口した環状スリットから、上記シリコーンゴム材料を2.98ml/secで吐出し、吐出塗工されたシリコーンゴム材料を実施例1と同様に硬化させ、軸芯体の外周上に層厚2.0mmのシリコーン層を有する弾性ローラを得た。塗工装置の走り誤差の測定、装置の走り誤差を打ち消すように環状塗工ヘッドを駆動させるための位置制御プログラムの作成、および液状材料塗工時にそれに同期させた環状塗工ヘッド38の位置補正を行わなかった以外、実施例1と同様に弾性ローラを製造した。このようにして、弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下は100%であったが、振れ20μm以下は45%であった。実施例1と比較すると、弾性ローラの振れ20μm以下の収率は低かった。
【0110】
〔比較例2〕
実施例8で用いた環状塗工ヘッドを有する縦型リングコート機を用いた以外、比較例1と同様に弾性ローラを製造した。このようにして、弾性ローラを300本同様に作製した。この弾性ローラ300本の振れの分布を表2に示す。弾性ローラの振れ30μm以下は100%であったが、振れ20μm以下は40%であり、比較例1の結果と比較すると、振れ20μm以下の収率は5%程度低かった。これは塗工装置の機差によるものと考えられる。
【0111】
上記実施例、比較例の各条件をまとめた表を表1に示す。なお、表1において、「○」は各位置補正を行うことを意味し、「−」は各位置補正を行わないことを意味する。
【0112】
【表1】

【0113】
【表2】

【図面の簡単な説明】
【0114】
【図1】本発明で用いることのできるリングコート機の概略を表す模式図である。
【図2】本発明で用いることのできる光学式位置検出器の概略説明図である。
【図3】本発明で用いることのできるリング塗工ヘッドを表す模式図であり、(a)は断面図、(b)は一部を切り欠いた斜視図である。
【図4】基準に対する環状塗工ヘッド位置座標の求め方の一例の概略説明図である。
【図5】マスタ軸芯体の概略を表す模式図である。
【図6】塗工装置の走り誤差補正方法を説明するためのグラフであり、マスタ軸芯体を用いて測定したX方向の走り誤差を(A)に、Y方向の走り誤差を(B)に示す。
【図7】塗工装置の走り誤差補正方法を説明するための模式図であり、X方向およびY方向の塗工ヘッドの移動量をそれぞれ(A)および(B)に示し、補正を行った場合にマスタ軸芯体を用いて測定した走り誤差を(C)に示す。
【図8】本発明の弾性ローラの製造方法例を説明するための模式図であり、(A)〜(D)はそれぞれ、液状材料層を形成する前の、各種位置計測および補正をする工程を示す。
【図9】本発明の弾性ローラの製造方法例を説明するための模式図であり、(A)〜(C)はそれぞれ、液状材料層形成の途中および終了時点、ならびにローラを取り外す工程を示す。
【図10】弾性層の厚さ測定法を説明するための模式図であり、(A)は側面図、(B)は切り取った試料の切断面を示す。
【図11】振れ測定装置の概略説明図である。
【図12】画像形成装置の概略を表す模式図である。
【符号の説明】
【0115】
5 非磁性一成分トナー
6 現像容器
7 トナー供給ローラ
8 現像ブレード
10a〜d 画像形成ユニット
11 感光ドラム
12 帯電装置(帯電ローラ)
13 画像露光装置からの書き込みビーム
14 現像装置
15 クリーニング装置
16 画像転写装置(転写ローラ)
17 転写材搬送ベルト
18 駆動ローラ
19 テンションローラ
20 従動ローラ
21 吸着ローラ
22 供給ローラ
23 剥離装置
24 定着装置
25 転写材
26 バイアス電源(画像転写装置(転写ローラ)16用)
27 バイアス電源(吸着ローラ21用)
31 架台
32 コラム
33 ボールネジ
34 LMガイド
35 サーボモータ
36 プーリ
37 ブラケット
38 塗工ヘッド
39 軸芯体下保持軸
40 軸芯体上保持軸
41 供給口
42 配管
43 材料供給弁
44 リニアガイド
45 環状塗工ヘッド固定テーブル
46 環状塗工ヘッド位置補正XYステージ
47 軸芯体位置補正XYステージ
48 位置検出器
48−1 X方向位置検出器
48−2 Y方向位置検出器
49 ピン
50 マスタ軸芯体
51 環状スリット
52 上部部品
53 下部部品
54 材料注入口
55 材料入口部
56 材料出口部
101 軸芯体
102 弾性層
201 定盤
202 軸芯体支持部材
1101、1102、1103 弾性層厚さ測定個所

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内側に開口した環状スリットを有する環状塗工ヘッドと、鉛直に把持された軸芯体とを鉛直方向に相対的に移動させて、該軸芯体の外周面に該環状スリットから液状材料を吐出して液状材料を塗工し、液状材料層を形成する塗工工程;および、
該液状材料層を硬化させて弾性層を形成する硬化工程
を有する、軸芯体の外周面に弾性層を有する弾性ローラの製造方法であって、
該塗工工程に先立って、該環状塗工ヘッドと鉛直に把持された軸芯体とを鉛直方向に相対的に移動させる機構の走り誤差をあらかじめ測定する走り誤差測定工程を更に有し、
該塗工工程が、該走り誤差測定工程により測定した走り誤差を打ち消すように、該環状塗工ヘッドを水平方向に該軸芯体に対して相対的に移動させつつ、該液状材料を塗工する工程を含む
ことを特徴とする弾性ローラの製造方法。
【請求項2】
前記塗工工程が、前記軸芯体を該環状塗工ヘッドに対して鉛直方向に上昇させながら該液状材料を塗工する工程を含む請求項1記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項3】
前記塗工工程における、走り誤差を打ち消すように、環状塗工ヘッドを水平方向に該軸芯体に対して相対的に移動させつつ、該液状材料を塗工する工程が、
鉛直に把持された該軸芯体の位置と、該環状塗工ヘッドの位置とを検出し、該環状塗工ヘッドの中心と該軸芯体の中心とを水平方向において一致するように該環状塗工ヘッド及び該軸芯体の相対的な位置を調整する工程
を含む請求項1または2に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項4】
前記液状材料の降伏応力が20Pa以上600Pa以下であり、
前記弾性層の厚みが0.5mm以上10.0mm以下である
請求項1から3のいずれか一項に記載の弾性ローラの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【公開番号】特開2008−299101(P2008−299101A)
【公開日】平成20年12月11日(2008.12.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−145245(P2007−145245)
【出願日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】