押出成形装置および弾性体ローラの製造方法
【課題】弾性体ローラを振れ精度良く製造することのできる弾性体ローラの製造方法、振れ精度の良い弾性体ローラを製造するために好適な押出成形装置を提供する。
【解決手段】円筒体の周囲に被膜を形成する押出成形装置であって、円筒体を通過させるための円孔部を有するクロスヘッドと被膜を形成する材料をクロスヘッドに供給するための押出し機とを有し、クロスヘッド内の円孔部に円孔部の他の部分よりも内径が小さい絞り部を一つ以上有し、かつ絞り部の少なくとも一部が弾性を持つ。芯金の周囲に弾性層を有する弾性体ローラの製造方法であって、芯金を、弾性層の原料組成物が連続的に供給されるクロスヘッド内の円孔部を通過させて、芯金の周囲に該原料組成物の被膜を形成する工程を有し、この工程において、円孔部に絞り部を有し、絞り部の断面における内接円の直径が芯金の外直径よりも小さいクロスヘッドを用いる。
【解決手段】円筒体の周囲に被膜を形成する押出成形装置であって、円筒体を通過させるための円孔部を有するクロスヘッドと被膜を形成する材料をクロスヘッドに供給するための押出し機とを有し、クロスヘッド内の円孔部に円孔部の他の部分よりも内径が小さい絞り部を一つ以上有し、かつ絞り部の少なくとも一部が弾性を持つ。芯金の周囲に弾性層を有する弾性体ローラの製造方法であって、芯金を、弾性層の原料組成物が連続的に供給されるクロスヘッド内の円孔部を通過させて、芯金の周囲に該原料組成物の被膜を形成する工程を有し、この工程において、円孔部に絞り部を有し、絞り部の断面における内接円の直径が芯金の外直径よりも小さいクロスヘッドを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真プロセスを利用した画像形成装置において、紙送り、帯電、転写、現像などのために用いることのできる弾性体ローラに関する。また本発明は弾性体ローラを製造するための押出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真の帯電・転写プロセスにおいて、接触帯電・転写の手法が多く研究されている。図１は、接触帯電方式の転写手段を用いた電子写真装置の構成を模式的に示す図である。１は被帯電体としての像担持体であり、アルミニウムを用いた導電性の基体層とその外周面に形成した光導電層の二層からなるドラム型の電子写真プロセスに用いられる感光体である。２はこの感光体に接し、感光体面を所定の電位に一様に帯電させる帯電部材であり、本例ではローラ形状のものを示す。
【０００３】
この帯電ローラは、中心部の芯金と、その外周に形成した導電性弾性体の層から構成される。この帯電ローラは、バネ等の圧接手段で感光体１に所定の圧接力をもって圧接され、感光体１の回転にともない従動回転する。また、この帯電ローラの芯金部に直流＋交流（又は、直流のみ）バイアスを印加することで感光体１は所定の電位に接触帯電される。つまり、良好なコピー画像を得るためには、帯電ローラと感光体との均一な接触状態と、帯電ローラの均一な導電性が必要になる。帯電部材２で所定の電位に帯電された感光体１の表面において、レーザー、ＬＥＤ等の露光手段３によって画像情報を露光されることによって、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【０００４】
次いで、その潜像を現像手段４によってトナー画像９として可視像化する。転写手段６によって転写材５の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで感光体１の表面のトナー画像９が転写材５の表面側に転写される。トナー画像の転写を受けた転写材５は感光体１から分離され、トナー画像９は定着手段７によって熱、圧力で固着される。また、像転写後の感光体１の表面はクリーニング手段８で転写時における残留トナー等の付着物の除去を受けて清浄面化され、くり返し作像に供される。
【０００５】
上記帯電ローラのようなローラの製造には、チューブ状に原料組成物を押出した後に芯金に圧入する方法や、クロスヘッドを用いて芯金と同時に原料組成物を押出す事で原料組成物によって芯金を被覆する方法が行われる。クロスヘッドを用いる方法において、芯金が原料組成物で被覆されたローラの振れ精度が良いと、研磨等の後工程を簡略化或いは省略できるため好ましい。
【０００６】
しかし、従来は横方向に押出す際に芯金の自重によって中心がずれてしまったり、クロスヘッドから押出された物を引き取って個々の芯金に分離する際の外力などが精度に対して悪影響を及ぼす事などが課題となる場合があった。
【０００７】
これらの課題に対し、従来は押出し方向を下向きにしたり（参照：特許文献１）、クロスヘッドから出てくるローラを精度良く引き取ったりするなどが行われたりしてきた。しかし芯金の太さがばらつく場合や、芯金上に塗布する接着剤の膜厚がばらつく場合等には芯金を通す円孔部と芯金とのガタが大きくなってしまう事があるため、振れ精度がばらついて精度が悪いローラも発生してしまっていた。
【特許文献１】特開２００５−２２７７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、弾性体ローラを振れ精度良く製造することのできる弾性体ローラの製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、振れ精度の良い弾性体ローラを製造するために好適な、押出成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明により、円筒体の周囲に被膜を形成する押出成形装置であって、
該円筒体を通過させるための円孔部を有するクロスヘッドと、該被膜を形成する材料を該クロスヘッドに供給するための押出し機とを有し、
該クロスヘッド内の円孔部に、該円孔部の他の部分よりも内径が小さい絞り部を一つ以上有し、かつ該絞り部の少なくとも一部が弾性を持つことを特徴とする押出し成形装置が提供される。
【００１１】
本発明により、芯金の周囲に弾性層を有する弾性体ローラの製造方法であって、
芯金を、該弾性層の原料組成物が連続的に供給されるクロスヘッド内の円孔部を通過させて、該芯金の周囲に該原料組成物の被膜を形成する工程を有し、
該工程において、該円孔部に絞り部を有し、該絞り部の断面における内接円の直径が該芯金の外直径よりも小さいクロスヘッドを用いることを特徴とする弾性体ローラの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、弾性体ローラを振れ精度良く製造することのできる弾性体ローラの製造方法が提供される。
【００１３】
本発明により、振れ精度の良い弾性体ローラを製造するために好適な、押出成形装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の押出成形装置は、円筒体の周囲に被膜を形成する押出成形装置であって、円筒体を通過させるための円孔部を有するクロスヘッドと、被膜を形成する材料をクロスヘッドに供給するための押出し機とを有する。
【００１５】
円筒体として、クロスヘッドを用いた押出成形装置によって被膜を形成可能な公知の円筒体を採用でき、弾性体ローラの芯金を好適に用いることができる。以下の説明においては、押出成形装置によって弾性体ローラを製造する場合を例にする。従って円筒体として弾性体ローラの芯金を例にして説明する。
【００１６】
被膜は円筒体の周囲の少なくとも一部を覆うものであって、その厚さは限定されない。
【００１７】
本発明においては、クロスヘッド内の円孔部に、円孔部の他の部分よりも内径が小さい絞り部が一つ以上設けられる。そして、絞り部の少なくとも一部が弾性を持つ。
【００１８】
クロスヘッド内部の円孔部に弾性を有する絞り部を配置する事によって、所定の長さを有する芯金を連続的に円孔部に供給しても、円孔部における芯金の位置を安定させる事ができる。そのため、芯金の周囲に円筒状に成形する原料組成物（弾性体を形成するための材料）と芯金との同心度の安定性を向上させる事が可能となり、ローラとしての振れのばらつきを押さえる事ができる。
【００１９】
図２に本発明の押出成形装置の一形態の概要を示す。１０は押出し機であり、下向きクロスヘッド１１に接続され、クロスヘッドに成形用の材料を供給する。クロスヘッド１１は円筒体としての芯金を通過させるための円孔部を備え、芯金を挿入する円孔部の入り口には、連続的に所定の長さを有する芯金１２を供給できるようにクロスヘッドの入り口側に芯金供給ユニット１３を備える。芯金供給ユニット１３には、芯金ストッカーから芯金１２を取り出し、送りローラ１４に供給する機構が備わる。
【００２０】
連続的に送りローラ１４によって供給される芯金１２は、その周囲に原料組成物が円筒状（原料組成物の断面は環状）に被覆されながらクロスヘッド１１から押出され、静止していた支持機構１７に途中で接触する。支持機構１７は押し出された芯金の進行方向に押されて移動する。支持機構１７が所定の位置に到達した時点で、半円状に切りかかれた一対の切断刃１６が、芯金の周囲に形成された円筒状の原料組成物を切断する。切断の後、支持機構１７と切断刃１６を芯金の押出し方向に芯金送り速度よりも速い速度で動かし、原料組成物を被覆した芯金（ここで未加硫ローラとする）に一本ずつに分離する。その後オートハンド１８によってトレイ１９に置かれ次工程に進む。
【００２１】
図３にはクロスヘッド１１内部の詳細構造の例を模式的に示す。クロスヘッド内部には芯金１２を通すための円孔部２３が設けられ、原料組成物と芯金が合わさる部分にニップル２０が備わる。また、ダイス２１を芯金の進行方向に対し、直交二軸の方向に動かせるようにクロスヘッドの周囲に９０度ピッチで配置された４本の調芯ボルト１５を備える。円筒状の原料組成物と芯金との同心の調整はこの調芯ボルトの調整で行うことができる。芯金を通過させるための円孔部２３の一部には、リング状部材２２を用いた絞り部２４が設けられている。絞り部２４では、芯金が通過していないときの内径は芯金径よりも小さなものとなっている。
【００２２】
なお、送りローラ１４の材質としては、芯金を傷つけることないように、ナイロン、テフロン、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）等の樹脂を用いることが好ましいが、その他に、アルミ、真鍮、銅などやあるいはその合金など、硬度が低い金属でも良い。
【００２３】
また、芯金の長さに相当する周期で規則的に芯金送り速度を変化させる事で、円筒状原料組成物の外径をクラウン形状、あるいは逆クラウン形状に仕上げても良い。
【００２４】
絞り部は一つでも効果はあるが、一つ以上あっても良く、芯金に傾きを発生させないようにするために二つ以上が特に好ましい。
【００２５】
絞り部の形態としては、例えば、円孔部の径を同心的に絞る形態や、円孔部の内側に向かって突出する突起物を設ける形態がある。
【００２６】
絞り部の少なくとも一部に弾性を持たせるということは、通過させる力で絞り部が芯金が傷つけないように変形できる事をさす。弾性を持たせるために、絞り部が弾性を持つ機構を備えたり、材料自身が弾性を持つゴムや樹脂などを絞り部に用いたりすることができる。
【００２７】
絞り部が弾性を持つために、絞り部がバネを有することができる。
【００２８】
例えば、弾性を有する絞り部の一つの形態として、板状バネによる押し付け機構（板状バネを内側に突出させて絞りを形成する）が挙げられる。板状バネによる押し付け機構では押し付け力をバネの材質や板厚を選択することで適宜調整する事が容易である。このため、種々の太さの芯金を用いて成型する際に、板状バネを容易に交換することができる。
【００２９】
図４に板状バネ２６が備えられたニップルを模式的に示した。図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。ニップル２５は中央部に芯金を通過させるための円孔部２３を設けた円錐形状をなしており、またに円錐形状の径の大きい側にはクロスヘッドに取り付けるためのネジ部４１が設けられている。ニップル２５の円孔部２３に板バネ２６を収容するための溝が形成してある。円孔部２３において板バネが内側に突出することで絞り部２４を形成している。板バネの最も内側に突出した部分（最突出部 ＢＢ断面）を含む円孔部断面（押出し方向に垂直な断面）における内接円２４ａの内径が、円孔部の他の部分の断面における内接円の内径より小さくなっている。
【００３０】
ニップル内に設ける溝部とバネの組み合わせは図４においては一組しか示されていないが複数組設けてもよい。例えば１２０度ピッチで円孔部の周方向に三カ所溝を設け、それぞれの溝に板バネを仕込むことによって、３方向から均等に芯金を押し付けることができる。
【００３１】
板バネの材質としては、芯金を傷付けないように芯金（芯金がメッキされている場合にはメッキ層）よりも硬度が低い金属が好ましい。例えば、鉄、ＳＵＳ、アルミニウム、真鍮などの金属類の中から選択する他、ナイロン、フッ素樹脂、ＰＯＭなどの樹脂などを用いてもよい。また、板バネの表面は芯金を傷つけないように樹脂、ゴムなどでコーティングしても良い。
【００３２】
また、板バネ以外でもコイルバネを用いても良いし、移動できる球形の部材などを介してバネなどで加圧しても良い（例えばボールプランジャー等の機構）。また、リング状に板バネを形成しても良いし、リング状の板バネに樹脂を被覆しても良い。
【００３３】
絞り部が弾性を持つために、絞り部がＪＩＳ Ａ硬度で７０〜９０のゴムや樹脂などの弾性材料からなるリング状部材を有することができる。
【００３４】
円周方向に対称のリング状部材を使う事で、芯金の位置を円孔部の中心に対してセンタリングする事が可能となるため、芯金径がばらついた場合でも中心を維持する事が容易となり、振れ精度の安定性を向上させる事が容易である。
【００３５】
リング状部材の材質としては、ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム等を用いる事ができる。
【００３６】
図５にリング状部材を用いるためのニップルを模式的に示した。ニップル２７の内部にリング状部材として断面が円のＯ−リング２８を円孔部と同軸に配置できるように溝を設け、上方にずれないようにバックアップ部材２９を備える。Ｏ−リングを備える事で絞り部２４を形成する。
【００３７】
Ｏ−リング２８はその最内径（ＢＢ断面上に存在する）が、円孔部２３の内径より小さくなっている（特に絞り部より芯金出口方向のニップル内径と比較して径が小さいと良い）。
【００３８】
リング状部材の硬度（ＪＩＳ Ａ硬度）は、芯金径のばらつきに対する追従性の観点から、例えば太い芯金でも容易に通過可能とする観点から、９０以下が好ましい。一方、センタリング力の観点から７０以上が好ましい。
【００３９】
ここで、ＪＩＳ Ａ硬度とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に示されるデュロメータ硬さ試験による硬度であり、タイプＡデュロメータ（Ａ型）を用いたものである。
【００４０】
前記リング状部材が、円孔部の中心軸と直角を成す平面を有することが好ましい。例えば、リング状部材の一部が平面形状であり、かつリング状部材のこの平面を円孔部中心軸と直角を成すように配置する事ができる。
【００４１】
リング状の部材の保持部が長方形の場合にリング状部材の断面形状が丸いと、芯金が通過する際の摩擦によるリング状部材の変形が大きく、磨耗やリング状部材の破断などが発生する場合がある。そこで、保持用の溝内の平面と安定して接触させ、リング状部材の変形を小さくするために、リング状部材を保持部に配置した際の円孔部の中心軸と直角を成す方向の平面を持つような形状のリング状部材が耐久性が高く、安定して効果を発揮する事を見出した。
【００４２】
例えば、図６（ｂ）のように平面Ｂ１を持つリング状部材の形状が好ましく、図７に示されるように円孔部中心軸３３に垂直な面（平面Ｂ２）をもつように、断面が長方形の溝３４で保持すると好ましい。
【００４３】
前述のリング状部材を用いる形態において、リング状部材の少なくとも内周面をリング状部材よりも硬度の高い弾性材料で被覆することができる。この場合被覆する前のリング状部材をリング状部材本体とし、被覆した高硬度弾性材料の部分を付加部材とする。リング状部材本体はＪＩＳ Ａ硬度７０〜９０が好ましい。被覆の仕方としては、被覆したい部分に樹脂を塗工しても良いし、別部材として薄い樹脂の部材を用意し、嵌め合わせても良い。ただし、リング状部材本体の弾性を損なわないためにも、リング状部材本体よりも厚みが薄い事が好ましい。
【００４４】
例えば、図６（ｃ）のように芯金が通過する際に接触する部分を覆うとよい。図６（ｃ）では、リング状部材の本体３１は断面が円で硬度がＪＩＳ Ａ硬度７０〜９０のものが用いられ、その内周面に内径が芯金よりも小さい径の高弾性材料からなる付加部材３２で被覆されているものが用いられる。
【００４５】
リング状部材の内周面を被覆する硬度の高い弾性材料としては、フッ素、シリコーンを含む樹脂の他、ＰＯＭ、ナイロンなどの低摩擦の材料が特に耐久性を向上させる事ができる観点から好ましい。リング状部材よりも硬度の高い弾性材料の硬度はＪＩＳ Ｋ ７２１５に示されるデュロメータＤ硬度で６０以上が好ましく、厚さは１ｍｍ以下が好ましい。なお、デュロメータＤ硬度で６０以上であると、ＪＩＳ Ａ硬度で７０〜９０の範囲のものよりは一般的に硬度が高いものである。
【００４６】
本発明の弾性体ローラの製造方法は、芯金の周囲に弾性層を有する弾性体ローラの製造方法であって、
芯金を、弾性層の原料組成物が連続的に供給されるクロスヘッド内の円孔部を通過させて、芯金の周囲に原料組成物の被膜を形成する工程を有し、
この工程において、円孔部に絞り部を有し、絞り部の断面における内接円の直径が芯金の外直径よりも小さいクロスヘッドを用いることを特徴とする弾性体ローラの製造方法である。
【００４７】
芯金径は通常設けられた公差の範囲でばらついている事が通常である。例えばφ（外直径）６ｍｍに対して公差ｆ８を適用した場合には、φ６−０．０１ｍｍからφ６−０．０４６ｍｍの外径範囲となり、最大値と最小値とでは０．０３６ｍｍの差が存在する。一方、ニップルの内径は芯金が詰まらないように芯金径に対して、通常、芯金径＋０．０５ｍｍから芯金径＋０．１５ｍｍの内径のものを用いる。従って、φ５．９７ｍｍｆ８の芯金とφ６．０２ｍｍの内径のニップルを用いた場合、芯金外径とニップル内径との間に最大で０．０６６ｍｍのガタが存在することになり、ローラの振れとしてはそのガタに相当する程度でローラ径がばらつく可能性がある。
【００４８】
そこで本発明では、クロスヘッドの円孔部に絞り部を設け、絞り部の断面における内接円を芯金の外径よりも小さくすることで上記ばらつきを抑制する。例えば、実際にニップルに装着した時のリング状部材の内径を芯金の最小径よりも小さくすることによって、周方向均一に押し付け力を発揮してセンタリングさせ、芯金径がばらついても振れを安定化させる事ができる。
【００４９】
ここで絞り部の断面における内接円とは、絞り部の最も絞っている部分の断面（芯金送り方向に垂直な断面）を見た場合に形成される内接円を言う。
【００５０】
また、芯金を連続的に（芯金を順次互いに接触した状態で）クロスヘッドに供給し、クロスヘッドを通過した芯金を被覆している被覆膜を切断刃により切断し、個々の芯金に分離する場合には、特に本発明の効果が大きい。
【００５１】
被覆層をクロスヘッドから出た直後に切断刃を用いて切断することは、接触している次の芯金に対しては進行方向と直角の外力を発生させる。接触している次の芯金がニップルの中に一部が入っていればニップルの中でのニップルと芯金のガタ分だけ変位してしまう事が発生する可能性がある。
【００５２】
そこで、切断による外力が働く場合に、ニップル内にリング状部材など絞り部による押し付け力が好ましくは外力よりも大きく働いていれば外力の影響は小さくなり、振れ精度は絞り部が存在しない場合と比較してより良くなる。
【００５３】
個々の芯金に分離する手法は、切断刃による切断以外にも、ワークを回転させてねじ切ってもよく、また切断は押出し物を連続的に加硫した後に行っても良い。
【００５４】
なお、押出された後の未加硫組成物の加熱は、熱風炉、加硫缶、熱盤、遠・近赤外線、誘導加熱等いずれの手法で行ってもよい。例えば、加熱温度は１３０℃〜２５０℃で、加熱時間は５分間〜２４０分間、好ましくは１４０℃〜２２０℃で、１０分間〜６０分間で行われる。この後、必要に応じて２次加硫することもできる。さらに、必要に応じて、その後研磨による外径の調整や、表面処理などを行い弾性体ローラを得る事ができる。
【００５５】
弾性体ローラの弾性層の原料組成物としては、この用途に用いられる公知の材料から適宜選んで用いることができる。例えば、ポリマーに加硫剤やその他の充填物や添加物を加えたものを原料組成物として用いることができる。
【００５６】
上記原料組成物に用いるポリマーとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴム等、いずれでもよい。
【００５７】
加硫剤としては硫黄、金属酸化物、有機酸化物等、無機充填剤としてカーボンブラック、タルク、クレー等があげられ、その他公知の加硫促進剤、プロセスオイル等が適宜添加される。
【００５８】
また、前記ポリマー中に導電材として、導電性カーボン等のカーボン類、グラファイト、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の金属酸化物、ＳｎＯ2とＳｂ2Ｏ3の固溶体、ＺｎＯとＡｌ2Ｏ3の固溶体等の複酸化物、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉、導電性の繊維等の導電粉を分散させてもよい。これらは前記ポリマー１００質量部に対して例えば５〜２００質量部添加される。
【００５９】
以上説明したように、本発明によれば、クロスヘッドを備えた押出し装置によって、振れなどが高精度の弾性体ローラを安定的に得ることができる。
【００６０】
さらに、本発明により、ローラの接触均一性も向上するため、製品としての安定性・高画質化も実現する。
【実施例】
【００６１】
〔実施例１〕
原料組成物として、以下の成分をまず加圧式ニーダーで１５分間混練した。
【００６２】
・ＮＢＲ １００質量部
（商品名「Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２１９」：日本ゼオン（株）製）
・カーボンブラック１ １６質量部
（商品名「旭ＨＳ−５００」：旭カーボン製）
・カーボンブラック２ ４質量部
（商品名「ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ」：ライオン製）
・ステアリン酸亜鉛 １質量部
・酸化亜鉛 ５質量部
・液状エポキシ化ポリブタジエン １０質量部
（商品名「アデカザイザーＢＦ−１０００」：旭電化工業（株）製）
・炭酸カルシウム ２０質量部
（商品名「ナノックス＃３０」：丸尾カルシウム（株）製）
次に、以下の成分を加えて１５分間オープンロールで混練した。
【００６３】
・ジベンゾチアゾリルジスルフィド １質量部
（商品名「ノクセラーＤＭ−Ｐ」：大内新興化学（株）製）
・テトラベンジルチウラムジスルフィド ３質量部
（商品名「パーカシットＴＢｚＴＤ」：フレキシス（株）製）
・硫黄（加硫剤） １．２質量部
得られた原料組成物を芯金の周囲に成形するために、図２に示す構造を有する押出成形装置に内径（直径）が１０ｍｍであるダイスをセットし、あらかじめ押出し機とクロスヘッドを８０℃に温調した。
【００６４】
ニップルとしては、図４に示す構造を有する、鉄製の板バネを内部に配置したニップルを用いた（板バネの肉厚ｔ＝０．５ｍｍ、ヤング率（ＪＩＳ Ｚ ２２８０）＝２１０Ｍｐａ）。なお、円孔部の内径はφ（直径）６．０５ｍｍである（円孔部の内径はニップルの先端から１０ｍｍ中に入った断面における内接円の径で示した。）。板バネとニップル内面で構成される内接円２４ａは約φ（直径）４．５ｍｍであった。
【００６５】
次に全長が２５２ｍｍであり、あらかじめ両端からそれぞれ１０ｍｍ内側までを除いた領域に接着剤が塗布された芯金を用意した。上記押出成形装置を用い芯金の送り速度を約４０ｍｍ／ｓｅｃに設定した状態で原料組成物と同時に押出し、原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金を得た。接着剤は導電性があるホットメルトタイプのものを用い、膜厚は３μｍ程度とした。芯金径はφ（直径）５．９５、φ（直径）５．９７、φ（直径）５．９９ｍｍのものをそれぞれ１０本ずつ、計３０本について成形を行った。芯金の周囲に原料組成物を被覆した後に、両端からそれぞれ１０ｍｍ内側までの部分の原料組成物を切断、剥離させる事で未加硫ローラを得た。
【００６６】
なお、偏心の調整はクロスヘッドに備える調芯ネジを用い、押出し物の振れが３０μｍ以下に一本でも入るまで調整を行った。
【００６７】
得られた未加硫ローラ３０本に対し振れの測定を行った。外形測定機（Ｋｅｙｅｎｃｅ社製。商品名：ＬＳ−５０００）を用い、両端の芯金露出部をＶブロックで支持しながらローラを回転させる事で、長手方向中央部の振れ（エッジ測定モードでの最大値−最小値）を測定した。３０本の振れの平均値とばらつきσ（標準偏差）を表１に示した。
【００６８】
振れの値としては例えば帯電ローラなどに用いる場合には、接触状態の不安定さに起因する黒もや状の画像不良や、耐久時の汚れムラによる画像不良が発生しないようにするためには、０．０６ｍｍ以下に収まっている事が好ましい。従って、安定した振れを得るためには、ばらつきσは０．０１ｍｍ以下が好ましい。
【００６９】
また、ニップルの耐久テストとしては、上記と同様に縦型クロスヘッドの装置を用いて、ただし原料組成物を被覆せずに芯金だけをクロスヘッドに供給した。この際に、ニップルの絞り部による拘束力が芯金の自重による力よりも勝った状態が何本目まで維持できるかどうか（芯金落下の有無）を１０００本おきに確認した。なお、自重による落下のテストは最も径が細いφ（直径）５．９５ｍｍの芯金を用いて行った。ニップルの内径よりも小さい芯金を用いているので、落下が発生しないという事は絞り部が芯金を拘束していることを表しており、絞り部の径が明らかにニップル内径よりも小さい状態を維持している事を示している。
【００７０】
実施例１では、後述の比較例と比べてばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは一万本まで落下は発生しなかったが、一部の芯金表面に軽い傷が確認された。
【００７１】
〔実施例２〕
図４に示した構造のニップルに替えて、図５に示す構造のニップルを用いた。ニップル２５には、リング状部材として、図６（ａ）に示すＯ−リング２８を装着した。バックアップ部材２９によりＯ−リングを押さえた。Ｏ−リングとしては、材質がＮＢＲ、ＪＩＳ−Ａ硬度は６０のものを用いた。Ｏ−リングの寸法としては内径が約φ（直径）６ｍｍ、外径約φ（直径）９．３ｍｍであり断面形状は約φ（直径）１．５ｍｍ円状のものを用いた。なお、リング状部材を装着する部分のニップル内径はφ（直径）９ｍｍであった。
【００７２】
なお、リング状部材をニップル内に装着する事で外径が規制され、内径が小さくなる。本実施例でリング状部材をニップル内に装着した時点での内径は約φ（直径）５．６ｍｍであり、円孔部の内径φ（直径）６．０５よりも細い絞り部を形成しているものである。
【００７３】
これ以外は実施例１と同様にしてローラを製作、測定を行った。
【００７４】
その結果、表１に示す様に後述の比較例と比べてばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは３０００本までは落下が発生しなかった。
【００７５】
〔実施例３〕
材質がＮＢＲで、ＪＩＳ−Ａ硬度が７０のＯ−リングを用いたこと以外は実施例２と同様にしてローラを製作、測定を行った。ニップル内に装着した後の絞り部の内径は、約φ（直径）５．６ｍｍであった。
【００７６】
その結果、表１に示す様に後述の比較例及び実施例２と比較してばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは４０００本までは落下が発生しなかった。
【００７７】
〔実施例４〕
材質がフッ素ゴム、ＪＩＳ−Ａ硬度が９０のＯ−リングを用いたこと以外は実施例２と同様にしてローラを製作、測定を行った。ニップル内に装着した後の絞り部の内径は、約φ（直径）５．６ｍｍであった。
【００７８】
その結果、表１に示す様に後述の比較例及び実施例２と比較してばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは６０００本までは落下が発生しなかった。
【００７９】
〔実施例５〕
材質がウレタンゴム、ＪＩＳ−Ａ硬度が９４のＯ−リングを用いたこと以外は実施例２と同様にしてローラを製作し、測定を行った。ニップル内に装着した後の絞り部の内径は、約φ（直径）５．６ｍｍであった。
【００８０】
その結果、表１に示す様に後述の比較例と比較してばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは２０００本までは落下が発生しなかった。
【００８１】
〔実施例６〕
リング状部材として、図６（ｂ）に示す様に、芯金の移動方向に直角な面を持つペンタシール（商品名。株式会社阪上製作所製）３０を用いた。その材質はＮＢＲであり、ＪＩＳ−Ａ硬度は８６であった。内径はφ（直径）６ｍｍ、外径はφ（直径）９ｍｍである。
【００８２】
これ以外は、実施例２と同様にしてローラを製作、測定を行った。ニップル内に装着した後の絞り部の内径は、約φ（直径）５．５ｍｍであった。
【００８３】
その結果、表１に示す様に後述の比較例及び実施例１〜５と比べてばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは９０００本までは落下が発生しなかった。
【００８４】
〔実施例７〕
リング状部材として、図６（ｃ）に示すような、Ｏ−リング３１の内面にフッ素樹脂の薄板３２を被覆した部材であるロッドシールパッキン（商品名。ＮＯＫ株式会社製）を用いた。なお、ロッドシールパッキンのＯ−リング部の材質はＮＢＲであり、ＪＩＳ−Ａ硬度は８０であった。また、内面のフッ素樹脂の薄板はデュロメータＤ硬度で６５である四フッ化エチレン樹脂からなり、リング状のＮＢＲよりも硬度が高いものであった。なお、内径としては約φ（直径）６ｍｍ、外径としては約φ（直径）９．３ｍｍである。ニップル内に装着した後の絞り部の内径は、約φ（直径）５．５ｍｍであった。
【００８５】
これ以外は、実施例２と同様にしてローラを製作、測定を行った。
【００８６】
その結果、表１に示す様に後述の比較例と比べてばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは１万本まで落下が発生しなく、耐久性の面では実施例２〜６と比較しても良好であった。
【００８７】
〔比較例〕
ニップル内に板バネを設けずに、内径がφ（直径）６．０５ｍｍで一定のニップル用いた以外は実施例１と同様にしてローラを製作、測定を行った。
【００８８】
表１に示す様に振れのばらつきが大きく、振れが好ましい範囲（０．０６ｍｍ以下）を超えたものが多く発生していた。
【００８９】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】接触帯電方式を用いた電子写真装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の押出成形装置の一例を模式的に表したものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の押出成形装置に用いることのできるクロスヘッドの一例を模式的に表した断面図である。
【図４】本発明の押出成形装置に用いることのできるクロスヘッドにおけるニップルの一例を模式的に示したものであり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図である。
【図５】本発明の押出成形装置に用いることのできるクロスヘッドにおけるニップルの別の例を模式的に表した断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の押出成形装置に用いることのできるリング状部材の例を模式的に表した図である。
【図７】円孔部の中心軸と直角をなす平面を有するリング状部材を円後部に取り付けた例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 像担持体としての電子写真装置に用いられる感光体
２ 帯電部材
３ 露光手段
４ 現像手段
５ 転写材
６ 転写手段
７ 定着手段
８ クリーニング手段
９ トナー画像
１０ 押し出し機
１１ クロスヘッド
１２ 芯金
１３ 芯金供給ユニット
１４ 送りローラ
１５ 調芯ボルト
１６ 切断刃
１７ 支持機構
１８ 反転用オートハンド
１９ トレイ
２０ ニップル
２１ ダイス
２２ リング状部材
２３ 円孔部
２４ 絞り部
２５ 板バネ内蔵用ニップル
２６ 板バネ
２７ リング状部材内蔵用ニップル
２８ Ｏ−リング
２９ バックアップ部材
３０ ペンタシール
３１ Ｏ−リング
３２ 樹脂リング
３３ 円孔部中心軸
３４ リング状部材保持用の溝
４１ ネジ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真プロセスを利用した画像形成装置において、紙送り、帯電、転写、現像などのために用いることのできる弾性体ローラに関する。また本発明は弾性体ローラを製造するための押出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真の帯電・転写プロセスにおいて、接触帯電・転写の手法が多く研究されている。図１は、接触帯電方式の転写手段を用いた電子写真装置の構成を模式的に示す図である。１は被帯電体としての像担持体であり、アルミニウムを用いた導電性の基体層とその外周面に形成した光導電層の二層からなるドラム型の電子写真プロセスに用いられる感光体である。２はこの感光体に接し、感光体面を所定の電位に一様に帯電させる帯電部材であり、本例ではローラ形状のものを示す。
【０００３】
この帯電ローラは、中心部の芯金と、その外周に形成した導電性弾性体の層から構成される。この帯電ローラは、バネ等の圧接手段で感光体１に所定の圧接力をもって圧接され、感光体１の回転にともない従動回転する。また、この帯電ローラの芯金部に直流＋交流（又は、直流のみ）バイアスを印加することで感光体１は所定の電位に接触帯電される。つまり、良好なコピー画像を得るためには、帯電ローラと感光体との均一な接触状態と、帯電ローラの均一な導電性が必要になる。帯電部材２で所定の電位に帯電された感光体１の表面において、レーザー、ＬＥＤ等の露光手段３によって画像情報を露光されることによって、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【０００４】
次いで、その潜像を現像手段４によってトナー画像９として可視像化する。転写手段６によって転写材５の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで感光体１の表面のトナー画像９が転写材５の表面側に転写される。トナー画像の転写を受けた転写材５は感光体１から分離され、トナー画像９は定着手段７によって熱、圧力で固着される。また、像転写後の感光体１の表面はクリーニング手段８で転写時における残留トナー等の付着物の除去を受けて清浄面化され、くり返し作像に供される。
【０００５】
上記帯電ローラのようなローラの製造には、チューブ状に原料組成物を押出した後に芯金に圧入する方法や、クロスヘッドを用いて芯金と同時に原料組成物を押出す事で原料組成物によって芯金を被覆する方法が行われる。クロスヘッドを用いる方法において、芯金が原料組成物で被覆されたローラの振れ精度が良いと、研磨等の後工程を簡略化或いは省略できるため好ましい。
【０００６】
しかし、従来は横方向に押出す際に芯金の自重によって中心がずれてしまったり、クロスヘッドから押出された物を引き取って個々の芯金に分離する際の外力などが精度に対して悪影響を及ぼす事などが課題となる場合があった。
【０００７】
これらの課題に対し、従来は押出し方向を下向きにしたり（参照：特許文献１）、クロスヘッドから出てくるローラを精度良く引き取ったりするなどが行われたりしてきた。しかし芯金の太さがばらつく場合や、芯金上に塗布する接着剤の膜厚がばらつく場合等には芯金を通す円孔部と芯金とのガタが大きくなってしまう事があるため、振れ精度がばらついて精度が悪いローラも発生してしまっていた。
【特許文献１】特開２００５−２２７７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、弾性体ローラを振れ精度良く製造することのできる弾性体ローラの製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、振れ精度の良い弾性体ローラを製造するために好適な、押出成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明により、円筒体の周囲に被膜を形成する押出成形装置であって、
該円筒体を通過させるための円孔部を有するクロスヘッドと、該被膜を形成する材料を該クロスヘッドに供給するための押出し機とを有し、
該クロスヘッド内の円孔部に、該円孔部の他の部分よりも内径が小さい絞り部を一つ以上有し、かつ該絞り部の少なくとも一部が弾性を持つことを特徴とする押出し成形装置が提供される。
【００１１】
本発明により、芯金の周囲に弾性層を有する弾性体ローラの製造方法であって、
芯金を、該弾性層の原料組成物が連続的に供給されるクロスヘッド内の円孔部を通過させて、該芯金の周囲に該原料組成物の被膜を形成する工程を有し、
該工程において、該円孔部に絞り部を有し、該絞り部の断面における内接円の直径が該芯金の外直径よりも小さいクロスヘッドを用いることを特徴とする弾性体ローラの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、弾性体ローラを振れ精度良く製造することのできる弾性体ローラの製造方法が提供される。
【００１３】
本発明により、振れ精度の良い弾性体ローラを製造するために好適な、押出成形装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の押出成形装置は、円筒体の周囲に被膜を形成する押出成形装置であって、円筒体を通過させるための円孔部を有するクロスヘッドと、被膜を形成する材料をクロスヘッドに供給するための押出し機とを有する。
【００１５】
円筒体として、クロスヘッドを用いた押出成形装置によって被膜を形成可能な公知の円筒体を採用でき、弾性体ローラの芯金を好適に用いることができる。以下の説明においては、押出成形装置によって弾性体ローラを製造する場合を例にする。従って円筒体として弾性体ローラの芯金を例にして説明する。
【００１６】
被膜は円筒体の周囲の少なくとも一部を覆うものであって、その厚さは限定されない。
【００１７】
本発明においては、クロスヘッド内の円孔部に、円孔部の他の部分よりも内径が小さい絞り部が一つ以上設けられる。そして、絞り部の少なくとも一部が弾性を持つ。
【００１８】
クロスヘッド内部の円孔部に弾性を有する絞り部を配置する事によって、所定の長さを有する芯金を連続的に円孔部に供給しても、円孔部における芯金の位置を安定させる事ができる。そのため、芯金の周囲に円筒状に成形する原料組成物（弾性体を形成するための材料）と芯金との同心度の安定性を向上させる事が可能となり、ローラとしての振れのばらつきを押さえる事ができる。
【００１９】
図２に本発明の押出成形装置の一形態の概要を示す。１０は押出し機であり、下向きクロスヘッド１１に接続され、クロスヘッドに成形用の材料を供給する。クロスヘッド１１は円筒体としての芯金を通過させるための円孔部を備え、芯金を挿入する円孔部の入り口には、連続的に所定の長さを有する芯金１２を供給できるようにクロスヘッドの入り口側に芯金供給ユニット１３を備える。芯金供給ユニット１３には、芯金ストッカーから芯金１２を取り出し、送りローラ１４に供給する機構が備わる。
【００２０】
連続的に送りローラ１４によって供給される芯金１２は、その周囲に原料組成物が円筒状（原料組成物の断面は環状）に被覆されながらクロスヘッド１１から押出され、静止していた支持機構１７に途中で接触する。支持機構１７は押し出された芯金の進行方向に押されて移動する。支持機構１７が所定の位置に到達した時点で、半円状に切りかかれた一対の切断刃１６が、芯金の周囲に形成された円筒状の原料組成物を切断する。切断の後、支持機構１７と切断刃１６を芯金の押出し方向に芯金送り速度よりも速い速度で動かし、原料組成物を被覆した芯金（ここで未加硫ローラとする）に一本ずつに分離する。その後オートハンド１８によってトレイ１９に置かれ次工程に進む。
【００２１】
図３にはクロスヘッド１１内部の詳細構造の例を模式的に示す。クロスヘッド内部には芯金１２を通すための円孔部２３が設けられ、原料組成物と芯金が合わさる部分にニップル２０が備わる。また、ダイス２１を芯金の進行方向に対し、直交二軸の方向に動かせるようにクロスヘッドの周囲に９０度ピッチで配置された４本の調芯ボルト１５を備える。円筒状の原料組成物と芯金との同心の調整はこの調芯ボルトの調整で行うことができる。芯金を通過させるための円孔部２３の一部には、リング状部材２２を用いた絞り部２４が設けられている。絞り部２４では、芯金が通過していないときの内径は芯金径よりも小さなものとなっている。
【００２２】
なお、送りローラ１４の材質としては、芯金を傷つけることないように、ナイロン、テフロン、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）等の樹脂を用いることが好ましいが、その他に、アルミ、真鍮、銅などやあるいはその合金など、硬度が低い金属でも良い。
【００２３】
また、芯金の長さに相当する周期で規則的に芯金送り速度を変化させる事で、円筒状原料組成物の外径をクラウン形状、あるいは逆クラウン形状に仕上げても良い。
【００２４】
絞り部は一つでも効果はあるが、一つ以上あっても良く、芯金に傾きを発生させないようにするために二つ以上が特に好ましい。
【００２５】
絞り部の形態としては、例えば、円孔部の径を同心的に絞る形態や、円孔部の内側に向かって突出する突起物を設ける形態がある。
【００２６】
絞り部の少なくとも一部に弾性を持たせるということは、通過させる力で絞り部が芯金が傷つけないように変形できる事をさす。弾性を持たせるために、絞り部が弾性を持つ機構を備えたり、材料自身が弾性を持つゴムや樹脂などを絞り部に用いたりすることができる。
【００２７】
絞り部が弾性を持つために、絞り部がバネを有することができる。
【００２８】
例えば、弾性を有する絞り部の一つの形態として、板状バネによる押し付け機構（板状バネを内側に突出させて絞りを形成する）が挙げられる。板状バネによる押し付け機構では押し付け力をバネの材質や板厚を選択することで適宜調整する事が容易である。このため、種々の太さの芯金を用いて成型する際に、板状バネを容易に交換することができる。
【００２９】
図４に板状バネ２６が備えられたニップルを模式的に示した。図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。ニップル２５は中央部に芯金を通過させるための円孔部２３を設けた円錐形状をなしており、またに円錐形状の径の大きい側にはクロスヘッドに取り付けるためのネジ部４１が設けられている。ニップル２５の円孔部２３に板バネ２６を収容するための溝が形成してある。円孔部２３において板バネが内側に突出することで絞り部２４を形成している。板バネの最も内側に突出した部分（最突出部 ＢＢ断面）を含む円孔部断面（押出し方向に垂直な断面）における内接円２４ａの内径が、円孔部の他の部分の断面における内接円の内径より小さくなっている。
【００３０】
ニップル内に設ける溝部とバネの組み合わせは図４においては一組しか示されていないが複数組設けてもよい。例えば１２０度ピッチで円孔部の周方向に三カ所溝を設け、それぞれの溝に板バネを仕込むことによって、３方向から均等に芯金を押し付けることができる。
【００３１】
板バネの材質としては、芯金を傷付けないように芯金（芯金がメッキされている場合にはメッキ層）よりも硬度が低い金属が好ましい。例えば、鉄、ＳＵＳ、アルミニウム、真鍮などの金属類の中から選択する他、ナイロン、フッ素樹脂、ＰＯＭなどの樹脂などを用いてもよい。また、板バネの表面は芯金を傷つけないように樹脂、ゴムなどでコーティングしても良い。
【００３２】
また、板バネ以外でもコイルバネを用いても良いし、移動できる球形の部材などを介してバネなどで加圧しても良い（例えばボールプランジャー等の機構）。また、リング状に板バネを形成しても良いし、リング状の板バネに樹脂を被覆しても良い。
【００３３】
絞り部が弾性を持つために、絞り部がＪＩＳ Ａ硬度で７０〜９０のゴムや樹脂などの弾性材料からなるリング状部材を有することができる。
【００３４】
円周方向に対称のリング状部材を使う事で、芯金の位置を円孔部の中心に対してセンタリングする事が可能となるため、芯金径がばらついた場合でも中心を維持する事が容易となり、振れ精度の安定性を向上させる事が容易である。
【００３５】
リング状部材の材質としては、ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム等を用いる事ができる。
【００３６】
図５にリング状部材を用いるためのニップルを模式的に示した。ニップル２７の内部にリング状部材として断面が円のＯ−リング２８を円孔部と同軸に配置できるように溝を設け、上方にずれないようにバックアップ部材２９を備える。Ｏ−リングを備える事で絞り部２４を形成する。
【００３７】
Ｏ−リング２８はその最内径（ＢＢ断面上に存在する）が、円孔部２３の内径より小さくなっている（特に絞り部より芯金出口方向のニップル内径と比較して径が小さいと良い）。
【００３８】
リング状部材の硬度（ＪＩＳ Ａ硬度）は、芯金径のばらつきに対する追従性の観点から、例えば太い芯金でも容易に通過可能とする観点から、９０以下が好ましい。一方、センタリング力の観点から７０以上が好ましい。
【００３９】
ここで、ＪＩＳ Ａ硬度とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に示されるデュロメータ硬さ試験による硬度であり、タイプＡデュロメータ（Ａ型）を用いたものである。
【００４０】
前記リング状部材が、円孔部の中心軸と直角を成す平面を有することが好ましい。例えば、リング状部材の一部が平面形状であり、かつリング状部材のこの平面を円孔部中心軸と直角を成すように配置する事ができる。
【００４１】
リング状の部材の保持部が長方形の場合にリング状部材の断面形状が丸いと、芯金が通過する際の摩擦によるリング状部材の変形が大きく、磨耗やリング状部材の破断などが発生する場合がある。そこで、保持用の溝内の平面と安定して接触させ、リング状部材の変形を小さくするために、リング状部材を保持部に配置した際の円孔部の中心軸と直角を成す方向の平面を持つような形状のリング状部材が耐久性が高く、安定して効果を発揮する事を見出した。
【００４２】
例えば、図６（ｂ）のように平面Ｂ１を持つリング状部材の形状が好ましく、図７に示されるように円孔部中心軸３３に垂直な面（平面Ｂ２）をもつように、断面が長方形の溝３４で保持すると好ましい。
【００４３】
前述のリング状部材を用いる形態において、リング状部材の少なくとも内周面をリング状部材よりも硬度の高い弾性材料で被覆することができる。この場合被覆する前のリング状部材をリング状部材本体とし、被覆した高硬度弾性材料の部分を付加部材とする。リング状部材本体はＪＩＳ Ａ硬度７０〜９０が好ましい。被覆の仕方としては、被覆したい部分に樹脂を塗工しても良いし、別部材として薄い樹脂の部材を用意し、嵌め合わせても良い。ただし、リング状部材本体の弾性を損なわないためにも、リング状部材本体よりも厚みが薄い事が好ましい。
【００４４】
例えば、図６（ｃ）のように芯金が通過する際に接触する部分を覆うとよい。図６（ｃ）では、リング状部材の本体３１は断面が円で硬度がＪＩＳ Ａ硬度７０〜９０のものが用いられ、その内周面に内径が芯金よりも小さい径の高弾性材料からなる付加部材３２で被覆されているものが用いられる。
【００４５】
リング状部材の内周面を被覆する硬度の高い弾性材料としては、フッ素、シリコーンを含む樹脂の他、ＰＯＭ、ナイロンなどの低摩擦の材料が特に耐久性を向上させる事ができる観点から好ましい。リング状部材よりも硬度の高い弾性材料の硬度はＪＩＳ Ｋ ７２１５に示されるデュロメータＤ硬度で６０以上が好ましく、厚さは１ｍｍ以下が好ましい。なお、デュロメータＤ硬度で６０以上であると、ＪＩＳ Ａ硬度で７０〜９０の範囲のものよりは一般的に硬度が高いものである。
【００４６】
本発明の弾性体ローラの製造方法は、芯金の周囲に弾性層を有する弾性体ローラの製造方法であって、
芯金を、弾性層の原料組成物が連続的に供給されるクロスヘッド内の円孔部を通過させて、芯金の周囲に原料組成物の被膜を形成する工程を有し、
この工程において、円孔部に絞り部を有し、絞り部の断面における内接円の直径が芯金の外直径よりも小さいクロスヘッドを用いることを特徴とする弾性体ローラの製造方法である。
【００４７】
芯金径は通常設けられた公差の範囲でばらついている事が通常である。例えばφ（外直径）６ｍｍに対して公差ｆ８を適用した場合には、φ６−０．０１ｍｍからφ６−０．０４６ｍｍの外径範囲となり、最大値と最小値とでは０．０３６ｍｍの差が存在する。一方、ニップルの内径は芯金が詰まらないように芯金径に対して、通常、芯金径＋０．０５ｍｍから芯金径＋０．１５ｍｍの内径のものを用いる。従って、φ５．９７ｍｍｆ８の芯金とφ６．０２ｍｍの内径のニップルを用いた場合、芯金外径とニップル内径との間に最大で０．０６６ｍｍのガタが存在することになり、ローラの振れとしてはそのガタに相当する程度でローラ径がばらつく可能性がある。
【００４８】
そこで本発明では、クロスヘッドの円孔部に絞り部を設け、絞り部の断面における内接円を芯金の外径よりも小さくすることで上記ばらつきを抑制する。例えば、実際にニップルに装着した時のリング状部材の内径を芯金の最小径よりも小さくすることによって、周方向均一に押し付け力を発揮してセンタリングさせ、芯金径がばらついても振れを安定化させる事ができる。
【００４９】
ここで絞り部の断面における内接円とは、絞り部の最も絞っている部分の断面（芯金送り方向に垂直な断面）を見た場合に形成される内接円を言う。
【００５０】
また、芯金を連続的に（芯金を順次互いに接触した状態で）クロスヘッドに供給し、クロスヘッドを通過した芯金を被覆している被覆膜を切断刃により切断し、個々の芯金に分離する場合には、特に本発明の効果が大きい。
【００５１】
被覆層をクロスヘッドから出た直後に切断刃を用いて切断することは、接触している次の芯金に対しては進行方向と直角の外力を発生させる。接触している次の芯金がニップルの中に一部が入っていればニップルの中でのニップルと芯金のガタ分だけ変位してしまう事が発生する可能性がある。
【００５２】
そこで、切断による外力が働く場合に、ニップル内にリング状部材など絞り部による押し付け力が好ましくは外力よりも大きく働いていれば外力の影響は小さくなり、振れ精度は絞り部が存在しない場合と比較してより良くなる。
【００５３】
個々の芯金に分離する手法は、切断刃による切断以外にも、ワークを回転させてねじ切ってもよく、また切断は押出し物を連続的に加硫した後に行っても良い。
【００５４】
なお、押出された後の未加硫組成物の加熱は、熱風炉、加硫缶、熱盤、遠・近赤外線、誘導加熱等いずれの手法で行ってもよい。例えば、加熱温度は１３０℃〜２５０℃で、加熱時間は５分間〜２４０分間、好ましくは１４０℃〜２２０℃で、１０分間〜６０分間で行われる。この後、必要に応じて２次加硫することもできる。さらに、必要に応じて、その後研磨による外径の調整や、表面処理などを行い弾性体ローラを得る事ができる。
【００５５】
弾性体ローラの弾性層の原料組成物としては、この用途に用いられる公知の材料から適宜選んで用いることができる。例えば、ポリマーに加硫剤やその他の充填物や添加物を加えたものを原料組成物として用いることができる。
【００５６】
上記原料組成物に用いるポリマーとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴム等、いずれでもよい。
【００５７】
加硫剤としては硫黄、金属酸化物、有機酸化物等、無機充填剤としてカーボンブラック、タルク、クレー等があげられ、その他公知の加硫促進剤、プロセスオイル等が適宜添加される。
【００５８】
また、前記ポリマー中に導電材として、導電性カーボン等のカーボン類、グラファイト、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の金属酸化物、ＳｎＯ2とＳｂ2Ｏ3の固溶体、ＺｎＯとＡｌ2Ｏ3の固溶体等の複酸化物、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉、導電性の繊維等の導電粉を分散させてもよい。これらは前記ポリマー１００質量部に対して例えば５〜２００質量部添加される。
【００５９】
以上説明したように、本発明によれば、クロスヘッドを備えた押出し装置によって、振れなどが高精度の弾性体ローラを安定的に得ることができる。
【００６０】
さらに、本発明により、ローラの接触均一性も向上するため、製品としての安定性・高画質化も実現する。
【実施例】
【００６１】
〔実施例１〕
原料組成物として、以下の成分をまず加圧式ニーダーで１５分間混練した。
【００６２】
・ＮＢＲ １００質量部
（商品名「Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２１９」：日本ゼオン（株）製）
・カーボンブラック１ １６質量部
（商品名「旭ＨＳ−５００」：旭カーボン製）
・カーボンブラック２ ４質量部
（商品名「ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ」：ライオン製）
・ステアリン酸亜鉛 １質量部
・酸化亜鉛 ５質量部
・液状エポキシ化ポリブタジエン １０質量部
（商品名「アデカザイザーＢＦ−１０００」：旭電化工業（株）製）
・炭酸カルシウム ２０質量部
（商品名「ナノックス＃３０」：丸尾カルシウム（株）製）
次に、以下の成分を加えて１５分間オープンロールで混練した。
【００６３】
・ジベンゾチアゾリルジスルフィド １質量部
（商品名「ノクセラーＤＭ−Ｐ」：大内新興化学（株）製）
・テトラベンジルチウラムジスルフィド ３質量部
（商品名「パーカシットＴＢｚＴＤ」：フレキシス（株）製）
・硫黄（加硫剤） １．２質量部
得られた原料組成物を芯金の周囲に成形するために、図２に示す構造を有する押出成形装置に内径（直径）が１０ｍｍであるダイスをセットし、あらかじめ押出し機とクロスヘッドを８０℃に温調した。
【００６４】
ニップルとしては、図４に示す構造を有する、鉄製の板バネを内部に配置したニップルを用いた（板バネの肉厚ｔ＝０．５ｍｍ、ヤング率（ＪＩＳ Ｚ ２２８０）＝２１０Ｍｐａ）。なお、円孔部の内径はφ（直径）６．０５ｍｍである（円孔部の内径はニップルの先端から１０ｍｍ中に入った断面における内接円の径で示した。）。板バネとニップル内面で構成される内接円２４ａは約φ（直径）４．５ｍｍであった。
【００６５】
次に全長が２５２ｍｍであり、あらかじめ両端からそれぞれ１０ｍｍ内側までを除いた領域に接着剤が塗布された芯金を用意した。上記押出成形装置を用い芯金の送り速度を約４０ｍｍ／ｓｅｃに設定した状態で原料組成物と同時に押出し、原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金を得た。接着剤は導電性があるホットメルトタイプのものを用い、膜厚は３μｍ程度とした。芯金径はφ（直径）５．９５、φ（直径）５．９７、φ（直径）５．９９ｍｍのものをそれぞれ１０本ずつ、計３０本について成形を行った。芯金の周囲に原料組成物を被覆した後に、両端からそれぞれ１０ｍｍ内側までの部分の原料組成物を切断、剥離させる事で未加硫ローラを得た。
【００６６】
なお、偏心の調整はクロスヘッドに備える調芯ネジを用い、押出し物の振れが３０μｍ以下に一本でも入るまで調整を行った。
【００６７】
得られた未加硫ローラ３０本に対し振れの測定を行った。外形測定機（Ｋｅｙｅｎｃｅ社製。商品名：ＬＳ−５０００）を用い、両端の芯金露出部をＶブロックで支持しながらローラを回転させる事で、長手方向中央部の振れ（エッジ測定モードでの最大値−最小値）を測定した。３０本の振れの平均値とばらつきσ（標準偏差）を表１に示した。
【００６８】
振れの値としては例えば帯電ローラなどに用いる場合には、接触状態の不安定さに起因する黒もや状の画像不良や、耐久時の汚れムラによる画像不良が発生しないようにするためには、０．０６ｍｍ以下に収まっている事が好ましい。従って、安定した振れを得るためには、ばらつきσは０．０１ｍｍ以下が好ましい。
【００６９】
また、ニップルの耐久テストとしては、上記と同様に縦型クロスヘッドの装置を用いて、ただし原料組成物を被覆せずに芯金だけをクロスヘッドに供給した。この際に、ニップルの絞り部による拘束力が芯金の自重による力よりも勝った状態が何本目まで維持できるかどうか（芯金落下の有無）を１０００本おきに確認した。なお、自重による落下のテストは最も径が細いφ（直径）５．９５ｍｍの芯金を用いて行った。ニップルの内径よりも小さい芯金を用いているので、落下が発生しないという事は絞り部が芯金を拘束していることを表しており、絞り部の径が明らかにニップル内径よりも小さい状態を維持している事を示している。
【００７０】
実施例１では、後述の比較例と比べてばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは一万本まで落下は発生しなかったが、一部の芯金表面に軽い傷が確認された。
【００７１】
〔実施例２〕
図４に示した構造のニップルに替えて、図５に示す構造のニップルを用いた。ニップル２５には、リング状部材として、図６（ａ）に示すＯ−リング２８を装着した。バックアップ部材２９によりＯ−リングを押さえた。Ｏ−リングとしては、材質がＮＢＲ、ＪＩＳ−Ａ硬度は６０のものを用いた。Ｏ−リングの寸法としては内径が約φ（直径）６ｍｍ、外径約φ（直径）９．３ｍｍであり断面形状は約φ（直径）１．５ｍｍ円状のものを用いた。なお、リング状部材を装着する部分のニップル内径はφ（直径）９ｍｍであった。
【００７２】
なお、リング状部材をニップル内に装着する事で外径が規制され、内径が小さくなる。本実施例でリング状部材をニップル内に装着した時点での内径は約φ（直径）５．６ｍｍであり、円孔部の内径φ（直径）６．０５よりも細い絞り部を形成しているものである。
【００７３】
これ以外は実施例１と同様にしてローラを製作、測定を行った。
【００７４】
その結果、表１に示す様に後述の比較例と比べてばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは３０００本までは落下が発生しなかった。
【００７５】
〔実施例３〕
材質がＮＢＲで、ＪＩＳ−Ａ硬度が７０のＯ−リングを用いたこと以外は実施例２と同様にしてローラを製作、測定を行った。ニップル内に装着した後の絞り部の内径は、約φ（直径）５．６ｍｍであった。
【００７６】
その結果、表１に示す様に後述の比較例及び実施例２と比較してばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは４０００本までは落下が発生しなかった。
【００７７】
〔実施例４〕
材質がフッ素ゴム、ＪＩＳ−Ａ硬度が９０のＯ−リングを用いたこと以外は実施例２と同様にしてローラを製作、測定を行った。ニップル内に装着した後の絞り部の内径は、約φ（直径）５．６ｍｍであった。
【００７８】
その結果、表１に示す様に後述の比較例及び実施例２と比較してばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは６０００本までは落下が発生しなかった。
【００７９】
〔実施例５〕
材質がウレタンゴム、ＪＩＳ−Ａ硬度が９４のＯ−リングを用いたこと以外は実施例２と同様にしてローラを製作し、測定を行った。ニップル内に装着した後の絞り部の内径は、約φ（直径）５．６ｍｍであった。
【００８０】
その結果、表１に示す様に後述の比較例と比較してばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは２０００本までは落下が発生しなかった。
【００８１】
〔実施例６〕
リング状部材として、図６（ｂ）に示す様に、芯金の移動方向に直角な面を持つペンタシール（商品名。株式会社阪上製作所製）３０を用いた。その材質はＮＢＲであり、ＪＩＳ−Ａ硬度は８６であった。内径はφ（直径）６ｍｍ、外径はφ（直径）９ｍｍである。
【００８２】
これ以外は、実施例２と同様にしてローラを製作、測定を行った。ニップル内に装着した後の絞り部の内径は、約φ（直径）５．５ｍｍであった。
【００８３】
その結果、表１に示す様に後述の比較例及び実施例１〜５と比べてばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは９０００本までは落下が発生しなかった。
【００８４】
〔実施例７〕
リング状部材として、図６（ｃ）に示すような、Ｏ−リング３１の内面にフッ素樹脂の薄板３２を被覆した部材であるロッドシールパッキン（商品名。ＮＯＫ株式会社製）を用いた。なお、ロッドシールパッキンのＯ−リング部の材質はＮＢＲであり、ＪＩＳ−Ａ硬度は８０であった。また、内面のフッ素樹脂の薄板はデュロメータＤ硬度で６５である四フッ化エチレン樹脂からなり、リング状のＮＢＲよりも硬度が高いものであった。なお、内径としては約φ（直径）６ｍｍ、外径としては約φ（直径）９．３ｍｍである。ニップル内に装着した後の絞り部の内径は、約φ（直径）５．５ｍｍであった。
【００８５】
これ以外は、実施例２と同様にしてローラを製作、測定を行った。
【００８６】
その結果、表１に示す様に後述の比較例と比べてばらつきが小さくなっている事がわかる。ニップルの耐久テストでは１万本まで落下が発生しなく、耐久性の面では実施例２〜６と比較しても良好であった。
【００８７】
〔比較例〕
ニップル内に板バネを設けずに、内径がφ（直径）６．０５ｍｍで一定のニップル用いた以外は実施例１と同様にしてローラを製作、測定を行った。
【００８８】
表１に示す様に振れのばらつきが大きく、振れが好ましい範囲（０．０６ｍｍ以下）を超えたものが多く発生していた。
【００８９】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】接触帯電方式を用いた電子写真装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の押出成形装置の一例を模式的に表したものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の押出成形装置に用いることのできるクロスヘッドの一例を模式的に表した断面図である。
【図４】本発明の押出成形装置に用いることのできるクロスヘッドにおけるニップルの一例を模式的に示したものであり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図である。
【図５】本発明の押出成形装置に用いることのできるクロスヘッドにおけるニップルの別の例を模式的に表した断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の押出成形装置に用いることのできるリング状部材の例を模式的に表した図である。
【図７】円孔部の中心軸と直角をなす平面を有するリング状部材を円後部に取り付けた例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 像担持体としての電子写真装置に用いられる感光体
２ 帯電部材
３ 露光手段
４ 現像手段
５ 転写材
６ 転写手段
７ 定着手段
８ クリーニング手段
９ トナー画像
１０ 押し出し機
１１ クロスヘッド
１２ 芯金
１３ 芯金供給ユニット
１４ 送りローラ
１５ 調芯ボルト
１６ 切断刃
１７ 支持機構
１８ 反転用オートハンド
１９ トレイ
２０ ニップル
２１ ダイス
２２ リング状部材
２３ 円孔部
２４ 絞り部
２５ 板バネ内蔵用ニップル
２６ 板バネ
２７ リング状部材内蔵用ニップル
２８ Ｏ−リング
２９ バックアップ部材
３０ ペンタシール
３１ Ｏ−リング
３２ 樹脂リング
３３ 円孔部中心軸
３４ リング状部材保持用の溝
４１ ネジ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒体の周囲に被膜を形成する押出成形装置であって、
該円筒体を通過させるための円孔部を有するクロスヘッドと、該被膜を形成する材料を該クロスヘッドに供給するための押出し機とを有し、
該クロスヘッド内の円孔部に、該円孔部の他の部分よりも内径が小さい絞り部を一つ以上有し、かつ該絞り部の少なくとも一部が弾性を持つことを特徴とする押出し成形装置。
【請求項２】
前記絞り部がバネを有する請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記絞り部が、ＪＩＳ Ａ硬度で７０〜９０の弾性材料からなるリング状部材を有する請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記リング状部材が、前記円孔部の中心軸と直角を成す平面を有する請求項３記載の装置。
【請求項５】
リング状部材の少なくとも内周面が、該リング状部材よりも硬度の高い弾性材料で被覆された請求項３記載の装置。
【請求項６】
芯金の周囲に弾性層を有する弾性体ローラの製造方法であって、
芯金を、該弾性層の原料組成物が連続的に供給されるクロスヘッド内の円孔部を通過させて、該芯金の周囲に該原料組成物の被膜を形成する工程を有し、
該工程において、該円孔部に絞り部を有し、該絞り部の断面における内接円の直径が該芯金の外直径よりも小さいクロスヘッドを用いることを特徴とする弾性体ローラの製造方法。
【請求項１】
円筒体の周囲に被膜を形成する押出成形装置であって、
該円筒体を通過させるための円孔部を有するクロスヘッドと、該被膜を形成する材料を該クロスヘッドに供給するための押出し機とを有し、
該クロスヘッド内の円孔部に、該円孔部の他の部分よりも内径が小さい絞り部を一つ以上有し、かつ該絞り部の少なくとも一部が弾性を持つことを特徴とする押出し成形装置。
【請求項２】
前記絞り部がバネを有する請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記絞り部が、ＪＩＳ Ａ硬度で７０〜９０の弾性材料からなるリング状部材を有する請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記リング状部材が、前記円孔部の中心軸と直角を成す平面を有する請求項３記載の装置。
【請求項５】
リング状部材の少なくとも内周面が、該リング状部材よりも硬度の高い弾性材料で被覆された請求項３記載の装置。
【請求項６】
芯金の周囲に弾性層を有する弾性体ローラの製造方法であって、
芯金を、該弾性層の原料組成物が連続的に供給されるクロスヘッド内の円孔部を通過させて、該芯金の周囲に該原料組成物の被膜を形成する工程を有し、
該工程において、該円孔部に絞り部を有し、該絞り部の断面における内接円の直径が該芯金の外直径よりも小さいクロスヘッドを用いることを特徴とする弾性体ローラの製造方法。
【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２００８−３２１４（Ｐ２００８−３２１４Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７１２５１（Ｐ２００６−１７１２５１）
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【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】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【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】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]