JP2003334820A

JP2003334820A - 筒型モールド及びその製造方法

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Publication number: JP2003334820A
Application number: JP2002147128A
Authority: JP
Inventors: Junji Sakata; 純二坂田; Hirotaka Yamazaki; 博貴山崎
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】微細なパターンが、精密かつ良好な寸法
精度で筒の内面に転写された筒型モールドを提供するこ
と。【解決手段】紫外線（ＵＶ）によるＵＶ硬化樹脂加
工、電子ビーム（ＥＢ）によるＥＢ硬化樹脂加工、光造
形加工、電子ビーム加工、プラズマ加工、プラズマエッ
チング加工、イオンビーム加工、レーザ加工、フォト・
エッチング加工、ウェット・エッチング加工及び機械加
工から選ばれる加工方法で、円形、楕円形、レーストラ
ック形、三角形、四角形、五角形、六角形もしくは八角
形に近似した形状の複数個の凹部又は凸部が配列した微
細なパターンなどの微細なパターンを、ローラの外径と
同一の外径を有する円柱状の母型の表面に形成し、この
母型を用いて電鋳法又はセラミックシェルモールド法に
より、上記母型に形成されたパターンが筒の内面に転写
されてなる筒型モールドである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
等で使用するＯＡ（オフィスオートメーション）ローラ
を製造するための筒型モールド及びその製造方法に関
し、詳しくは微細なパターンが、精密にかつ良好な寸法
精度で筒の内面に転写され、特に、トナー供給ローラ、
転写ローラ、帯電ローラなどの作製に好適な筒型モール
ド及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＯＡローラの作製方法としては、
大別すると二つの方法がある。一つは、目的とするロー
ラよりもサイズの大きいローラを作製し、このローラに
切削、研磨などの後加工を行うことにより、所定形状の
ローラを得る方法であり、もう一つは、目的とするロー
ラの外径及び長さを有する筒型モールドを用いてローラ
を作製することにより、所定形状のローラを得る方法で
ある。前者は後加工の工程を要する上、原料のロスが多
く、加工くずの廃棄物処理も必要になるなどのデメリッ
トを持つ。一方、筒型モールドを用いる方法は、後加工
を行う必要がないため、コスト面、環境面で優れてい
る。本発明者らは、筒型モールド内面に、円形、楕円
形、レーストラック形、三角形、四角形、五角形、六角
形、八角形などの一定形状の繰り返しパターンを持つモ
ールドを用いて作製したＯＡローラを使用することによ
り、性能良好なＯＡローラが得られることをすでに見出
し、特許を出願している。このような、筒の内面に規則
的なパターンを有するモールドを作製する場合、紫外線
（ＵＶ）によるＵＶ硬化樹脂加工、電子ビーム（ＥＢ）
によるＥＢ硬化樹脂加工、光造形加工、電子ビーム加
工、プラズマ加工、プラズマエッチング加工、イオンビ
ーム加工、レーザ加工、フォト・エッチング加工、ウェ
ット・エッチング加工、機械加工などの加工方法のみで
は、加工が困難であるか、加工することができても、形
成されたパターンは精密さの点で十分に満足できるもの
ではなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、微細なパターンが、精密かつ良
好な寸法精度で筒内面に転写された筒型モールド及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討を行った結果、特定の加工方
法で、所定の微細なパターンを、ローラの外径と同一の
外径を有する円柱状の母型の表面に形成し、この母型を
用いて電鋳法又はセラミックシェルモールド法により、
上記母型に形成されたパターンを筒の内面に転写して筒
型モールドを製造するか、あるいは特定の加工方法で、
所定の微細なパターンを、一辺がローラの外周とほぼ同
じ長さで、他の一辺がローラの長さとほぼ同じ長さであ
る平板の表面に形成し、該平板を、ローラの外径と同一
の内径を有する筒状に溶接又は接着して筒型モールドを
製造することにより、微細なパターンが、精密かつ良好
な寸法精度で筒内面に形成された筒型モールドを得るこ
とができることを見出した。本発明は、かかる知見に基
づいて完成したものである。

【０００５】すなわち、本発明は、ローラの製造に用い
る筒型モールドであって、紫外線（ＵＶ）によるＵＶ硬
化樹脂加工、電子ビーム（ＥＢ）によるＥＢ硬化樹脂加
工、光造形加工、電子ビーム加工、プラズマ加工、プラ
ズマエッチング加工、イオンビーム加工、レーザ加工、
フォト・エッチング加工、ウェット・エッチング加工及
び機械加工から選ばれる加工方法で、円形、楕円形、レ
ーストラック形、三角形、四角形、五角形、六角形もし
くは八角形に近似した形状の複数個の凹又は凸部が配列
した微細なパターン、平行する複数の溝形状の微細なパ
ターン又はスパイラルの溝形状の微細なパターンを、ロ
ーラの外径と同一の外径を有する円柱状の母型の表面に
形成し、この母型を用いて電鋳法又はセラミックシェル
モールド法により、上記母型に形成されたパターンが筒
の内面に転写されてなる筒型モールドを提供するもので
ある。また、本発明は、ローラの製造に用いる筒型モー
ルドであって、紫外線（ＵＶ）によるＵＶ硬化樹脂加
工、電子ビーム（ＥＢ）によるＥＢ硬化樹脂加工、光造
形加工、電子ビーム加工、プラズマ加工、プラズマエッ
チング加工、イオンビーム加工、レーザ加工、フォト・
エッチング加工、ウェット・エッチング加工及び機械加
工から選ばれる加工方法で、円形、楕円形、レーストラ
ック形、三角形、四角形、五角形、六角形もしくは八角
形に近似した形状の複数個の凹部又は凸部が配列した微
細なパターン、平行する複数の溝形状の微細なパターン
又はスパイラルの溝形状の微細なパターンを、一辺がロ
ーラの外周とほぼ同じ長さで、他の一辺がローラの長さ
とほぼ同じ長さである平板の表面に形成し、該平板を、
ローラの外径と同一の内径を有する筒状に溶接又は接着
してなる筒型モールドを提供するものである。

【０００６】さらに、本発明は、ローラの製造に用いる
筒型モールドの製造方法であって、紫外線（ＵＶ）によ
るＵＶ硬化樹脂加工、電子ビーム（ＥＢ）によるＥＢ硬
化樹脂加工、光造形加工、電子ビーム加工、プラズマ加
工、プラズマエッチング加工、イオンビーム加工、レー
ザ加工、フォト・エッチング加工、ウェット・エッチン
グ加工及び機械加工から選ばれる加工方法で、円形、楕
円形、レーストラック形、三角形、四角形、五角形、六
角形もしくは八角形に近似した形状の複数個の凹部又は
凸部が配列した微細なパターン、平行する複数の溝形状
の微細なパターン又はスパイラルの溝形状の微細なパタ
ーンを、ローラの外径と同一の外径を有する円柱状の母
型の表面に形成し、この母型を用いて電鋳法又はセラミ
ックシェルモールド法により、上記母型に形成されたパ
ターンを筒の内面に転写することを特徴とする筒型モー
ルドの製造方法を提供するものである。さらにまた、本
発明は、ローラの製造に用いる筒型モールドの製造方法
であって、紫外線（ＵＶ）によるＵＶ硬化樹脂加工、電
子ビーム（ＥＢ）によるＥＢ硬化樹脂加工、光造形加
工、電子ビーム加工、プラズマ加工、プラズマエッチン
グ加工、イオンビーム加工、レーザ加工、フォト・エッ
チング加工、ウェット・エッチング加工及び機械加工か
ら選ばれる加工方法で、円形、楕円形、レーストラック
形、三角形、四角形、五角形、六角形もしくは八角形に
近似した形状の複数個の凹部又は凸部が配列した微細な
パターン、平行する複数の溝形状の微細なパターン又は
スパイラルの溝形状の微細なパターンを、一辺がローラ
の外周とほぼ同じ長さで、他の一辺がローラの長さとほ
ぼ同じ長さである平板の表面に形成し、該平板を、ロー
ラの外径と同一の内径を有する筒状に溶接又は接着する
ことを特徴とする筒型モールドの製造方法を提供するも
のである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の筒型モールド（Ｉ）は、
筒の内面に所定の微細なパターンが形成されたものであ
り、筒型モールド（II）は、平板の表面に微細なパター
ンを形成し、これを筒状に溶接又は接着したものであ
る。筒型モールドの肉厚は、０．５〜５ｍｍが好まし
く、１〜３ｍｍがより好ましい。また、モールド内面の
みが筒型形状であって、外面が、直方体、四角柱、六角
注、八角柱であるモールドも好ましく用いられる。筒型
モールド（Ｉ）を製造するには、まず、紫外線（ＵＶ）
によるＵＶ硬化樹脂加工、電子ビーム（ＥＢ）によるＥ
Ｂ硬化樹脂加工、光造形加工、電子ビーム加工、プラズ
マ加工、プラズマエッチング加工、イオンビーム加工、
レーザ加工、フォト・エッチング加工、ウェット・エッ
チング加工及び機械加工から選ばれる加工方法で、所定
の微細なパターンを、ローラの外径と同一の外径を有す
る円柱状の母型の表面形成し、次に、形成されたパター
ンを、後述する電鋳法又はセラミックシェルモールド法
による精密鋳造により、筒の内面に転写する。また、筒
型モールド（II）を製造するには、筒型モールド（Ｉ）
と同様の加工方法で、所定の微細なパターンを、一辺が
ローラの外周とほぼ同じ長さで、他の一辺がローラの長
さとほぼ同じ長さである平板の表面に形成し、該平板
を、ローラの外径と同一の内径を有する筒状に溶接又は
接着する。筒型モールドを形成する材料としては、ニッ
ケル，アルミニウム等の金属、ポリエチレン，ポリプロ
ピレン，ポリエチレンテレフタレート，ポリ塩化ビニル
等の合成樹脂が挙げられる。

【０００８】紫外線（ＵＶ）によるＵＶ硬化樹脂加工、
電子ビーム（ＥＢ）によるＥＢ硬化樹脂加工、光造形加
工、電子ビーム加工、プラズマ加工、プラズマエッチン
グ加工、イオンビーム加工、レーザ加工、フォト・エッ
チング加工、ウェット・エッチング加工及び機械加工に
よる加工は、公知の方法により行なうことができる。筒
型モールド（Ｉ）の製造において、円柱状の母型の表面
に微細なパターンを形成するには、これらの加工法のう
ち紫外線（ＵＶ）によるＵＶ硬化樹脂加工及びフォト・
エッチング加工が、加工精度及び製造コスト低減の点か
ら好ましい。また、筒型モールド（II）の製造におい
て、平板の表面に微細なパターンを形成するには、これ
らの加工法のうち、フォト・エッチング加工が、加工精
度及び製造コスト低減の点から好ましい。

【０００９】筒型モールド（Ｉ）の製造において、円柱
状の母型の表面に形成された微細なパターンは、電鋳法
又はセラミックシェルモールド法による精密鋳造によ
り、筒の内面に転写される。以下、電鋳法及びセラミッ
クシェルモールド法による精密鋳造について説明する。
電鋳は、剥離皮膜を表面につけた母型に、金属を金属
塩から電着させた後に析出金属を母型から剥離して母型
の表面の凹凸と反対の製品を得るか、その製品上に剥
離皮膜をつけた後、その上に金属を電着させて母型と同
じ凹凸のある製品を作る方法であり、これらのうち、本
発明においてはの方法を用いる。電鋳には、永久型及
び消耗型のいずれの母型も用いることができる。永久型
としては、ステンレス鋼、鋼，銅あるいは黄銅にニッケ
ル又はクロムのフラッシュメッキを施した電気メッキ金
属、銅や黄銅、ニッケル、エポキシ樹脂やビニル樹脂等
の合成樹脂からなるものが挙げられる。消耗型として
は、ビスマス，鉛，スズ及びカドミウム等の低融点金
属、合成樹脂、アルミニウム合金等の溶融金属、ワック
ス、石膏や木材からなるものが挙げられる。本発明にお
いては、これらのうち、消耗型の母型が好ましい。

【００１０】電鋳の母型を非導電性材料で作製した場合
には、物理的方法又は化学的方法により導電性を与え
る。石膏などのように耐水性に劣る非導電性材料で母型
を作製した場合は、導電性を与える前に、パラフィンな
どに数時間浸漬することにより耐水性のものとする。物
理的方法としては、黒鉛塗抹法、金属粉末（銅，銀等）
塗抹法、陰極スパッタリング法、真空蒸着法などがあ
り、化学的方法としては、金属還元（無電解メッキ）法
がある。電鋳では、電着金属を母型から剥離するために
母型の表面に剥離層を設けることを要するが、非導電性
材料で母型を作製した場合には導電性皮膜が剥離層とな
るので剥離層を設ける必要はない。低融点合金や溶融金
属を用いた場合も同様である。母型が金属で作製された
永久型である場合、有機物、無機物又は低融点合金から
なる皮膜を、剥離層として設ける。有機物の皮膜を形成
する材料としては、ペイント、ワニス、ラッカー、合
成ゴム、ろう、グリース、コロイド状黒鉛（粒径
０．０５μｍ以下）などが挙げられる。これらは、母型
がいかなる金属で作製されたものであっても用いること
ができる。皮膜の形成は、上記の場合は、ブラッシュ
塗布、浸漬又はスプレー塗布の方法により行なうことが
できる。上記の場合は、ブラッシュ塗布、溶融体に浸
漬又は溶液に浸漬する方法により行なうことができる。
上記の場合は、ブラッシュ塗布し、過剰分を流水で流
す方法により行なうことができる。

【００１１】無機物の皮膜を形成する材料としては、酸
化物、クロム酸塩、硫化物、ヨウ化物などが挙げられ
る。酸化物の皮膜は、銅、ニッケル、クロム又はこれら
の合金で作製された母型に適用される。この場合、皮膜
は、例えば、電解脱脂液あるいは１０％ＮａＯＨ溶液中
で電圧６Ｖ、５〜６０秒の条件で電解処理することによ
り、形成することができる。クロム酸塩の皮膜は、クロ
ム、ニッケル、銀、銅又は鉛で作製された母型に適用さ
れる。この場合、皮膜は、例えば、クロム塩又は重クロ
ム酸の０．８〜１２ｇ／リットルの水溶液中に常温で浸
漬することにより、形成することができる。硫化物の皮
膜は、ニッケル、鉛、銀、銅又はビスマスで作製された
母型に適用される。この場合、硫化ナトリウム又はイオ
ウ８ｇ／リットル（ニッケルのときは１６ｇ／リット
ル）溶液に常温で浸漬することにより、形成することが
できる。ヨウ化物の皮膜は、銀又は置換銀で作製された
母型に適用される。この場合、皮膜は、例えば、（ＫＩ
＋Ｉ₂）の希薄アルコール溶液に常温で１０〜３０秒間
浸漬することにより、形成することができる。低融点合
金の皮膜を形成する材料としては、スズ、鉛、カドミウ
ム、ビスマスなどの合金が挙げられる。これらは、母型
がいかなる金属で作製されたものであっても用いること
ができる。皮膜は、電着により厚さ０．２〜５０μｍに
形成することができる。

【００１２】セラミックシェルモールド法は、精密鋳造
法の一つであり、ろう模型や樹脂模型を耐火物層で殻状
に包んで鋳型を作製する方法である。なお、精密鋳造法
には、セラミックシェルモールド法の他に、石膏鋳型法
やセラミックモールド法がある。ろう模型や樹脂模型
は、アルミニウム合金や炭素鋼からなる金型を用いて射
出成形することにより作製することができる。これらの
ろう模型や樹脂模型が、本発明で用いる母型に相当する
ものである。本発明の筒型モールドは中空構造を有する
ものであるので、模型の製造には中子を使用する。筒型
モールドは中空部が単純構造であるので、金属製の中子
を用いることができる。なお、中空部が複雑形状である
場合は、水溶性のろう（ｓｏｌｕｂｌｅｗａｘ）中子
を用いる。模型を耐火物でコーティングすることにより
筒型モールドを作製する。コーティングは、鋳型材料で
あるスラリーへの浸漬、液切り、粗粒耐火物のまぶし、
乾燥を５〜２０回繰り返すことにより行なう。乾燥は、
温度２２℃、湿度５０〜６０％の恒温恒湿の循環気流中
で行なうことが好ましい。スラリーとしては、３２５メ
ッシュ以下の溶融石英，ジルコン、ムライト，アルミナ
などの耐火物微粉、シリカゲルゾルやエチルシリケート
の加水分解液などの耐火性粘結剤、湿潤剤、消泡剤など
からなるものを用いることができる。ろう模型の場合
は、オートクレーブに入れ、０．６〜１．０ＭＰａの水
蒸気を送り込み、６００〜９００秒間保持することによ
り、脱ろうする。樹脂模型の場合は、ショックヒート法
により燃焼させ、樹脂を除去する。ろう又は樹脂の除去
により、目的とする筒型モールド（Ｉ）を得ることがで
きる。

【００１３】本発明の筒型モールドは、上述したよう
に、筒の内面に、円形、楕円形、レーストラック形（陸
上競技場のトラックの形状で、２個の円がその両方に接
する２本の直線で結ばれた形状）、三角形、四角形、五
角形、六角形もしくは八角形に近似した形状の複数個の
凹部が配列した微細なパターン、平行する複数の溝形状
の微細なパターン又はスパイラルの溝形状の微細なパタ
ーンが形成されたものである。複数個の凹部は規則的に
配列されていることが好ましく、規則的な配列として
は、複数個の凹部が、各々の中心点が正方形、長方形、
正三角形又は二等辺三角形の頂点の位置になるような配
列を挙げることができる。スパイラルの溝形状とは、筒
の一端から他端にかけて等間隔でスパイラルの凹部が形
成されたものである。

【００１４】本発明の筒型モールドは、モールドの内面
の凹部又は凸部の形状の円相当径の平均値が５０〜５０
０μｍ、隣り合った２つの形状の中心から中心までの平
均距離が５０〜６００μｍ、凹部の深さが５〜５００μ
ｍ、凹部の面積のモールド内面の全面積に占める比率が
５０〜９５％であることが好ましい。このような筒型モ
ールドを用いことにより、開口部の円相当径の平均値が
５０〜５００μｍ、隣り合った２つの開口部の中心間の
平均距離が５０〜６００μｍ、開口部総面積の全表面積
に占める比率（開口率）が５０〜１００％のローラを得
ることができる。なお、円相当径とは、１つの凹部又は
凸部の面積と同じ面積を有する円の直径を意味し、その
平均値とは、複数の凹部又は凸部の円相当径の平均を意
味する。また、隣り合った２つの凹部又は凸部の中心間
の平均距離とは、隣り合った２つの凹部又は凸部の中心
間の距離が２種以上異なってある場合はその平均を意味
するのであって、例えば、各々の中心点が長方形の頂点
の位置になるように配列されている場合は、長方形の長
軸と短軸との長さの平均値を意味し、各々の中心点が二
等辺三角形の頂点の位置になるように配列されている場
合は、二等辺三角形の長さの異なる２種の辺の長さの平
均値を意味する。

【００１５】円相当径の平均値が５０μｍ未満である
と、筒型モールドを用いて製造したローラを画像形成装
置に装着して使用した場合に、目づまりやトナー供給不
足により画像不良となる恐れがあり、５００μｍを超え
るとトナーが不均一に現像ローラに供給されて画像不良
となる恐れがある。隣り合った２つの凹部又は凸部の中
心間の平均距離が５０μｍ未満であると目づまりやトナ
ー供給不足により画像不良となる恐れがあり、６００μ
ｍを超えるとトナーが不均一に現像ローラに供給されて
画像不良となる恐れがある。凹部総面積の全表面積に占
める比率が５０％未満であるとトナーが不均一に現像ロ
ーラに供給されて画像不良となる恐れがある。筒型モー
ルド内面に形成する、平行する複数の溝形状の微細なパ
ターン又はスパイラルの溝形状の微細なパターンは、溝
形状の凹部の幅が５０〜５００μｍ、隣合う溝形状の凹
部の間隔が１〜５０μｍ、溝形状の凹部の深さが５〜５
００μｍ、凹部の面積のモールド内面の全面積に占める
比率が５０〜９５％であることが好ましい。溝形状の凹
部がこれらの範囲外のものであると、上記と同様の不都
合が生じる恐れがある。

【００１６】図１〜１１は、本発明の円形モールドの凹
部の形状及び配列の例を示す。図１に示す例では、複数
の円形の凹部が、各々の中心点が正三角形の頂点の位置
になるように配列されている。円形の直径は５０〜５０
０μｍ、深さは５〜５００μｍ、隣り合う円形の間隔
（図中に符号ａで示す）は１〜１００μｍとすることが
より好ましい。例えば、円形の直径を２５０μｍ、深さ
を２００μｍ、隣り合う円形の間隔を５０μｍとするこ
とができる。また、凹部は、円形以外の部分であっても
よい。すなわち、図１における複数の円形が凸部となっ
ていてもよい。図２に示す例では、複数の正方形の凹部
が、各々の中心点が正三角形の頂点の位置になるように
配列されている。この正方形の一辺は４４〜４４３μ
ｍ、深さは５〜５００μｍ、隣り合う正方形の間隔は１
〜１００μｍとすることがより好ましい。例えば、正方
形の一辺を２５０μｍ、深さを２００μｍ、隣り合正方
形の間隔を５０μｍとすることができる。また、図１の
場合と同様に、凹部は、正方形以外の部分であってもよ
い。図３に示す例では、複数のレーストラック形の凹部
が、各々の中心点が二等辺三角形の頂点の位置になるよ
うに配列されている。レーストラック型の長径は６６〜
６６３μｍ、短径は３３〜３３２μｍ、深さは５〜５０
０μｍ、隣り合うレーストラック型の間隔は１〜１００
μｍとすることがより好ましい。例えば、レーストラッ
ク型の長径を６００μｍ、短径を２５０μｍ、深さを２
００μｍ、隣り合うレーストラック型の間隔を５０μｍ
とすることができる。また、図１の場合と同様に、凹部
は、レーストラック形以外の部分であってもよい。

【００１７】図４に示す例では、複数の正方形の凹部
が、各々の中心点が正方形の頂点の位置になるように配
列されている。正方形の大きさ、溝の深さ、隣合う正方
形の間隔は、図２に示すものと同様とすることができ
る。また、図１の場合と同様に、凹部は、正方形以外の
部分であってもよい。図５に示す例では、複数の長方形
の凹部が、各々の中心点が長方形の頂点の位置になるよ
うに配列されている。長方形の長辺は６３〜６２６μ
ｍ、短辺は３１〜３１３μｍ、深さは５〜５００μｍ、
隣り合う長方形の間隔は１〜１００μｍとすることがよ
り好ましい。例えば、長方形の長辺を５００μｍ、短辺
を２５０μｍ、深さを２００μｍ、隣り合う長方形の間
隔を５０μｍとすることができる。また、図１の場合と
同様に、凹部は、長方形以外の部分であってもよい。図
６に示す例では、複数の長方形凹部が、各々の中心点が
二等辺三角形の頂点の位置になるように配列されてい
る。長方形の大きさ、溝の深さ、隣合う長方形の間隔
は、図５に示すものと同様とすることができる。また、
図１の場合と同様に、凹部は、長方形以外の部分であっ
てもよい。

【００１８】図７に示す例では、複数の円形の凹部が、
各々の中心点が正方形の頂点の位置になるように配列さ
れている。円形の大きさ、溝の深さ、隣合う円形の間隔
は、図１に示すものと同様とすることができる。また、
図１の場合と同様に、凹部は、円形以外の部分であって
もよい。図８に示す例では、複数の楕円形の凹部が、各
々の中心点が長方形の頂点の位置になるように配列され
ている。楕円長径は７１〜７０７μｍ、短径は３５〜７
１μｍ、深さは５〜５００μｍ、隣り合う楕円形の間隔
（図中に符号ｂで示す）は１〜１００μｍとすることが
より好ましい。例えば、楕円形の長径を５００μｍ、短
径を２５０μｍ、深さを２００μｍ、隣り合う楕円形の
間隔を１００μｍとすることができる。また、図１の場
合と同様に、凹部は、楕円形以外の部分であってもよ
い。

【００１９】図９に示す例では、複数の楕円形の凹部
が、各々の中心点が二等辺三角形の頂点の位置になるよ
うに配列されている。楕円形の大きさ、溝の深さ、隣合
う円形の間隔（図中に符号ｂで示す）は、図８に示すも
のと同様とすることができる。また、図１の場合と同様
に、凹部は、楕円形以外の部分であってもよい。図１０
に示す例では、複数の楕円形の凹部が、各々の中心点が
二等辺三角形の頂点の位置になるように配列されてい
る。楕円形の大きさ、溝の深さは、図８に示すものと同
様とすることができる。図１１に示す例では、複数の溝
状の凹部が、筒の軸と平行に、かつ複数の溝状の凹部同
士が平行になるように配置されている。溝形状の凹部の
幅（図中に符号ｃで示す）は５０〜５００μｍ、隣合う
溝形状の凹部の間隔は１〜１００μｍ、溝形状の凹部の
深さは５〜５００μｍであることがより好ましい。例え
ば、溝形状の凹部の幅を２００μｍ、深さを２００μ
ｍ、隣り合う溝形状の凹部の間隔を１００μｍとするこ
とができる。

【００２０】このような筒型モールドを用い、モールド
内発泡でウレタンフォーム原料を発泡させることによ
り、筒型モールドの内面に形成された凹部の形状に対応
した形状の開口を有するローラを得ることができるので
あり、筒型モールドの内面の凹部の形状に類似する形状
の開口部が、該凹部に位置に対応する位置に形成され
る。すなわち、筒型モールド内面おける凹部は、ローラ
表面における開口部となる。従って、モールドの内面の
凹部の形状及び配列を調節することにより、ウレタンフ
ォーム表面の開口部の形状および開口部の配列を制御す
ることができるのである。ウレタンフォーム製ローラ
は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、触媒、
整泡剤、および必要とすればその他の配合剤、添加剤な
どを攪拌混合した後、上記のような筒型モールドに注入
し、発泡成形することにより得られる。ポリオールとし
てはエチレンオキサイドを２〜２５％付加させた末端１
級ＯＨ％が５０〜１００％である分子量２０００〜１０
０００の２〜４官能ポリオールが好ましく用いられる
が、このようなポリオールと他の種類のポリオールをブ
レンドして使用することも可能である。

【００２１】ポリイソシアネートとしては、イソシアネ
ート成分としてトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、
ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）；粗製ジ
フェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）；
イソホロンジイソシアネート；水素添加ジフェニルメタ
ンジイソシアネート，水素添加トリレンジイソシアナー
ト，ヘキサメチレンジイソシアネート等の不飽和結合を
持たないポリイソシアネート類やそれらのイソシアヌレ
ート；カルボジイミド；グリコール等の変性物等が好ま
しく用いられる。特に好ましくは２，４−トルエンジイ
ソシアネートと２，６−トルエンジイソシアネートの比
率が８０／２０の混合物であるＴＤＩ−８０あるいはＴ
ＤＩ−８０と粗製ジフェニルメタンジイソシアネート
（クルードＭＤＩ）の比率が８０／２０であるブレンド
イソシアネート（例えば日本ポリウレタン製コロネート
１０２１）が用いられる。また、ポリイソシアネートは
ポリオールとワンショット法で反応させても、あらかじ
めポリオールと反応させウレタンプレポリマーとした
後、蟻酸、水、鎖延長剤等と反応させても、低硬度かつ
微細セルのフォームを得ることができる。

【００２２】ローラは、非導電性部材および導電性部材
の何れでもよく、非導電性部材では導電剤を添加する必
要がなく、導電性部材の場合にはカーボン導電剤、イオ
ン導電剤が好ましく用いられる。カーボン・ブラックの
種類としては、例えば電化ブラック、ケッチェンブラッ
ク、アセチレンブラックなどのガスブラック、インクブ
ラックを含むオイルファーネスブラック、サーマルブラ
ック、チャンネルブラック、ランプブラック等が挙げら
れる。カーボンによる原料粘度の上昇による攪拌混合の
不足を回避するために水分散カーボンも好ましく用いら
れる。また、イオン導電剤としては、例えば過塩素酸リ
チウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウムの如
き無機塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、オ
クタデシル・トリメチル・アンモニウム・クロライド、
ドデシル・トリメチル・アンモニウム・クロライド、ヘ
キサデシル・トリメチル・アンモニウム・クロライド、
変成脂肪族・ジメチル・エチルアンモニウム・エトサル
フェート、過塩素酸テトラエチルアンモニウム、過塩素
酸テトラブチルアンモニウム、ホウフッ化テトラブチル
アンモニウム、ホウフッ化テトラエチルアンモニウム、
塩化テトラブチルアンモニウムの如き第４級アンモニウ
ム塩等が好ましく用いられる。また、金属酸化物粉末、
金属粉末などを導電剤として用いることもできる。

【００２３】本発明に係るローラは種々用途に利用でき
るが、画像形成装置のトナー供給ローラとして、特に好
ましく用いられる。以下、実施例、比較例を示して本発
明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限さ
れるものではない。

【００２４】実施例１フォト・エッチング加工にて円柱状母型を作製し、次い
で電鋳加工により母型に形成されてパターンを転写する
ことにより筒型モールドを作製した。外径１６ｍｍ、長
さ３２０ｍｍのアルミニウム製の円柱の両末端の円の中
心部分に、直径約２ｍｍ、深さ約２ｍｍの円錐状の切込
みを設けた円柱体を作製し、フォト・エッチング加工に
て図１に示すような規則的で連続な微細な凸部形状（円
形の直径２５０μｍ、高さ２００μｍ、隣り合う円形の
間隔５０μｍ）の加工をこのアルミニウム円柱体に施し
た。次いで、このアルミニウム円柱体を母型としてニッ
ケル電鋳にてアルミニウム円柱体の表面にニッケルを鋳
造し、アルミニウム円柱体の外周に厚さ約４ｍｍのニッ
ケル層を形成した。得られた鋳造体を旋盤に取り付け、
アルミニウム円柱体の両末端の円の中心部分を中心にし
て回転させ、機械加工によりニッケル部分を外径が２０
ｍｍの円柱状に切削加工した後、両端部を切削、研磨
し、中心部がアルミニウム棒、外周部がニッケルからな
る円柱体を得た。これを温度約８００℃で加熱してアル
ミニウムの部分を溶融除去し、外径２０ｍｍ、内径１６
ｍｍ、長さ３００ｍｍのニッケル製筒型モールドを得
た。このモールドは、規則的で連続な微細な凹部を有す
るものであった

【００２５】得られたニッケル製筒型モールドを用い、
ウレタンフォーム製ＯＡローラを作製した。グリセリン
にエチレンオキサイド１３重量％とプロピレンオキサイ
ド８７重量％を付加した分子量５，０００である官能基
数が３で末端１級ＯＨ％が８０％であるポリエーテルポ
リオール１００．００重量部、水１．８０重量部、ジエ
タノールアミン１．００重量部、トリエチレンジアミン
３３％ＤＰＧ（ジプロピレングリコール）溶液０．６５
重量部、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジ
アミン０．２８重量部、エーテル変性シリコーンオイル
（ＳＦ２９６５、トーレダウコーニングシリコーン株式
会社製）２．００重量部をあらかじめ攪拌混合し、これ
をＡ成分とする。一方ポリイソシアネートとしてＴＤＩ
−８０が８０重量％とクルードＭＤＩが２０重量％から
なるブレンドイソシアネート（日本ポリウレタン工業株
式会社製コロネート１０２１）をＢ成分とする。Ａ成分
とＢ成分をそれぞれ小型発泡機のタンクに仕込み、Ａ成
分とＢ成分の単位時間当たりの吐出量の重量比率がＡ成
分／Ｂ成分＝１０５．７０／２６．７７になるように流
量を合わせ、中心部分に芯金を配置したモールドに、イ
ンペラー回転数約３０００ｒｐｍにて攪拌混合したＡ成
分とＢ成分の混合液を吐出ノズルより注入し、注入した
ウレタン原料が発泡してパイプの端部から漏れ出す前に
端部に蓋をした。

【００２６】これを７０℃の熱風循環式オーブンの中に
入れ１０分間加熱キュアーした後、芯金とウレタンフォ
ームからなるローラをパイプから取り出し、更に１２０
℃の熱風循環式オーブンの中に入れ１５分間加熱キュア
ーし非導電性ウレタンフォーム製ローラを作製した。作
製したウレタンフォーム製ローラの表面には、モールド
の内面の凹部に対応して、円形の開口部が規則正しく配
列されていた。ローラ表面の開口部のセル径（直径）は
２５０μｍ、ローラ表面の開口部の面積率（開口率）は
６３％であった。このＯＡローラを電子写真装置のトナ
ー供給ローラとして使用し、黒、グレー、白の画像を印
刷したところ、色むらのない良好な画像が得られた。

【００２７】実施例２平板をフォト・エッチング加工し、これを丸めて溶接す
ることにより、筒型モールドを作製した。幅５０．２４
ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミニウム板の
表面をエッチング加工にて図１に示すような規則的で連
続な微細な凹部形状の加工をこのアルミニウム板に施し
た。次に、このアルミニウム板をエッチング加工面が内
側になるように丸めて溶接加工し、外径２０ｍｍ、内径
１６ｍｍ、長さ３００ｍｍのアルミニウム製筒型モール
ドを得た。得られたアルミニウム製筒型モールドは規則
的凹凸形状を有するものあった。得られたアルミニウム
製筒型モールドを用い、ウレタンフォーム製ＯＡローラ
を作製した。この筒モールドを用い、実施例１と同様に
してウレタンフォーム製ＯＡローラを得た。作製したウ
レタンフォーム製ローラの表面には、モールドの内面の
凹部に対応して、円形の開口部が規則正しく配列されて
いた。ローラ表面の開口部のセル径（直径）は２５０μ
ｍ、ローラ表面の開口部の面積率（開口率）は６３％で
あった。このＯＡローラを電子写真装置のトナー供給ロ
ーラとして使用し、黒、グレー、白の画像を印刷したと
ころ、良好な画像が得られた。

【００２８】比較例１内面に微細凹凸加工を施していない平滑な面を有する筒
型のモールドを用いた以外は、実施例１と同様な方法で
非導電性ウレタンフォーム製ローラを作製した。作製し
たウレタンフォーム製ローラはローラ表面の開口部の形
状が不均一で、開口部の配列も不規則な外観であった。
ローラ表面の開口部のセル径は２８０μｍ、ローラ表面
の開口部の面積率（開口率）は２３％であった。このＯ
Ａローラを電子写真装置のトナー供給ローラとして使用
し、黒、グレー、白の画像を印刷したところ、画像の濃
度のむらが多かった。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、微細なパターンが、精
密かつ良好な寸法精度で筒の内面に転写された筒型モー
ルドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数の円形の凹部が、各々の中心点が正三角形の頂
点の位置になるように配列されている。

【図２】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数の正方形の凹部が、各々の中心点が正三角形の
頂点の位置になるように配列されている。

【図３】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数のレーストラック形の凹部が、各々の中心点が
二等辺三角形の頂点の位置になるように配列されてい
る。

【図４】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数の正方形の凹部が、各々の中心点が正方形の頂
点の位置になるように配列されている。

【図５】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数の長方形の凹部が、各々の中心点が長方形の頂
点の位置になるように配列されている。

【図６】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数の長方形の凹部が、各々の中心点が二等辺三角
形の頂点の位置になるように配列されている。

【図７】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数の円形の凹部が、各々の中心点が正方形の頂点
の位置になるように配列されている。

【図８】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数の楕円形の凹部が、各々の中心点が長方形の頂
点の位置になるように配列されている。

【図９】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数の楕円形の凹部が、各々の中心点が二等辺三角
形の頂点の位置になるように配列されている。

【図１０】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数の楕円形の凹部が、各々の中心点が二等辺三角
形の頂点の位置になるように配列されている。

【図１１】凹部の形状及び配列の例を示す平面図であ
り、複数の溝形状の凹部が、平行に配列されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/16 １０３Ｇ０３Ｇ 15/16 １０３ // Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｂ２９Ｌ 31:32 Ｂ２９Ｌ 31:32 Ｆターム(参考） 2H077 AA15 AC04 FA12 FA21 2H171 FA07 FA30 GA15 JA04 JA07 JA08 PA04 PA14 QB03 QC03 VA05 XA02 XA12 2H200 FA13 HA02 HB12 HB47 JA02 JA27 LC03 LC05 LC06 MA03 MA04 MA08 MC06 4F202 AA42 AG05 AG20 AH04 CA01 CB01 CD02 CD24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ローラの製造に用いる筒型モールドであ
って、紫外線（ＵＶ）によるＵＶ硬化樹脂加工、電子ビ
ーム（ＥＢ）によるＥＢ硬化樹脂加工、光造形加工、電
子ビーム加工、プラズマ加工、プラズマエッチング加
工、イオンビーム加工、レーザ加工、フォト・エッチン
グ加工、ウェット・エッチング加工及び機械加工から選
ばれる加工方法で、円形、楕円形、レーストラック形、
三角形、四角形、五角形、六角形もしくは八角形に近似
した形状の複数個の凹部又は凸部が配列した微細なパタ
ーン、平行する複数の溝形状の微細なパターン又はスパ
イラルの溝形状の微細なパターンを、ローラの外径と同
一の外径を有する円柱状の母型の表面に形成し、この母
型を用いて電鋳法又はセラミックシェルモールド法によ
り、上記母型に形成されたパターンが筒の内面に転写さ
れてなる筒型モールド。
【請求項２】筒型モールドの内面の凹部又は凸部の形
状の円相当径の平均値が５０〜５００μｍ、隣り合った
２つの形状の中心から中心までの平均距離が５０〜６０
０μｍ、凹部の深さが５〜５００μｍ、凹部の面積のモ
ールド内面の全面積に占める比率が５０〜９５％である
請求項１に記載の筒型モールド。
【請求項３】筒型モールドの内面の溝形状の凹部の幅
が５０〜５００μｍ、隣り合った溝形状の凹部の間隔が
１〜１００μｍ、溝形状の凹部の深さが５〜５００μ
ｍ、凹部の面積のモールド内面の全面積に占める比率が
５０〜９５％である請求項１に記載の筒型モールド。
【請求項４】筒型モールドが、ＯＡローラを製造する
ための注型用モールドあるいは発泡成形用モールドであ
る請求項１〜３のいずれかに記載の筒型モールド。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の筒型モ
ールドを用いて製造されたローラを装着してなる画像形
成装置。
【請求項６】ローラの製造に用いる筒型モールドであ
って、紫外線（ＵＶ）によるＵＶ硬化樹脂加工、電子ビ
ーム（ＥＢ）によるＥＢ硬化樹脂加工、光造形加工、電
子ビーム加工、プラズマ加工、プラズマエッチング加
工、イオンビーム加工、レーザ加工、フォト・エッチン
グ加工、ウェット・エッチング加工及び機械加工から選
ばれる加工方法で、円形、楕円形、レーストラック形、
三角形、四角形、五角形、六角形もしくは八角形に近似
した形状の複数個の凹部又は凸部が配列した微細なパタ
ーン、平行する複数の溝形状の微細なパターン又はスパ
イラルの溝形状の微細なパターンを、一辺がローラの外
周とほぼ同じ長さで、他の一辺がローラの長さとほぼ同
じ長さである平板の表面に形成し、該平板を、ローラの
外径と同一の内径を有する筒状に溶接又は接着してなる
筒型モールド。
【請求項７】筒型モールドの内面の凹部又は凸部の形
状の円相当径の平均値が５０〜５００μｍ、隣り合った
２つの形状の中心から中心までの平均距離が５０〜６０
０μｍ、凹部の深さが５〜５００μｍ、凹部の面積のモ
ールド内面の全面積に占める比率が５０〜９５％である
請求項６に記載の筒型モールド。
【請求項８】筒型モールドの内面の溝形状の凹部の幅
が５０〜５００μｍ、隣り合った溝形状の凹部の間隔が
１〜１００μｍ、溝形状の凹部の深さが５〜５００μ
ｍ、凹部の面積のモールド内面の全面積に占める比率が
５０〜９５％である請求項６に記載の筒型モールド。
【請求項９】筒型モールドが、ＯＡローラを製造する
ための注型用モールドあるいは発泡成形用モールドであ
る請求項６〜８のいずれかに記載の筒型モールド。
【請求項１０】請求項６〜９のいずれかに記載の筒型
モールドを用いて製造されたローラを装着してなる画像
形成装置。
【請求項１１】ローラの製造に用いる筒型モールドの
製造方法であって、紫外線（ＵＶ）によるＵＶ硬化樹脂
加工、電子ビーム（ＥＢ）によるＥＢ硬化樹脂加工、光
造形加工、電子ビーム加工、プラズマ加工、プラズマエ
ッチング加工、イオンビーム加工、レーザ加工、フォト
・エッチング加工、ウェット・エッチング加工及び機械
加工から選ばれる加工方法で、円形、楕円形、レースト
ラック形、三角形、四角形、五角形、六角形もしくは八
角形に近似した形状の複数個の凹部又は凸部が配列した
微細なパターン、平行する複数の溝形状の微細なパター
ン又はスパイラルの溝形状の微細なパターンを、ローラ
の外径と同一の外径を有する円柱状の母型の表面に形成
し、この母型を用いて電鋳法又はセラミックシェルモー
ルド法により、上記母型に形成されたパターンを筒の内
面に転写することを特徴とする筒型モールドの製造方
法。
【請求項１２】ローラの製造に用いる筒型モールドの
製造方法であって、紫外線（ＵＶ）によるＵＶ硬化樹脂
加工、電子ビーム（ＥＢ）によるＥＢ硬化樹脂加工、光
造形加工、電子ビーム加工、プラズマ加工、プラズマエ
ッチング加工、イオンビーム加工、レーザ加工、フォト
・エッチング加工、ウェット・エッチング加工及び機械
加工から選ばれる加工方法で、円形、楕円形、レースト
ラック形、三角形、四角形、五角形、六角形もしくは八
角形に近似した形状の複数個の凹部又は凸部が配列した
微細なパターン、平行する複数の溝形状の微細なパター
ン又はスパイラルの溝形状の微細なパターンを、一辺が
ローラの外周とほぼ同じ長さで、他の一辺がローラの長
さとほぼ同じ長さである平板の表面に形成し、該平板
を、ローラの外径と同一の内径を有する筒状に溶接又は
接着することを特徴とする筒型モールドの製造方法。