JP2007268760A - 弾性ローラ成形用金型、弾性ローラ及び電子写真方式の画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾力性、寸法安定性、耐密着性、電気的等質性等の性能が優れ、長寿命の弾性ローラの製造に適し、生産性の向上及び原料である液状シリコーン混合物の無駄削減、製品歩留まりの向上を可能とする弾性ローラ成形用金型、これにより製造した弾性ローラ、現像ローラ、並びにこれを用いた画像形成装置の提供
【解決手段】キャビティを備えた円筒金型、前記円筒金型の端部に装着されたところの、スプルを備えた一端部金型、および前記円筒金型の他の端部に装着されたところの、ベントを備えた他端部金型を有し、前記スプルの形状がキャビティ側に向かって広がった円錐台状であることを特徴とする弾性ローラ成形用金型、この弾性ローラ成形用金型を用いて製造してなることを特徴とする弾性ローラ、弾性ローラに一層以上のコート層を設けた現像ローラ、及びこの現像ローラを備えてなることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は弾性ローラ成形用金型、弾性ローラ及び電子写真方式の画像形成装置に関し、詳しくは生産性が高く、成形時の原料の無駄の少ない弾性ローラ成形用金型、及びこの金型により製造した品質の安定した弾性ローラ、並びにこの弾性ローラを用いた電子写真方式の画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ装置などには、電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。電子写真方式を利用した画像形成装置の例としてモノクロプリンタの概要を図５に示した。その現像部分である図６を参照して説明すると、感光ドラム２４に形成された潜像に現像ローラ２２によりトナー２８を供給して現像とし、この現像化した感光ドラム２４上のトナー２９が、感光ドラム２４の下部で、フィードローラ３０により送られてきた印刷用紙３１に、転写ローラ２６により転写される。図５で示せば、図の中央部の感光ドラムからトナーを転写された印画用紙は図の左方に移動し、加圧ローラ及び定着ローラによってトナーが加熱圧着、固定化され、印画用紙上に画像や文字が完全に定着し紙面上へのプリントが完成する。

このように、電子写真方式の画像形成装置には現像ローラをはじめフィードローラ、転写ローラなど多くの弾性ローラが使用されている。そして、これらの弾性ローラは画像形成装置の各工程中で高温、押圧、高速回転、急停止などの負荷に耐えながら長期間安定したむらのない、精密な印刷画面を発現させる重要な部品である。そのため、電子写真方式の画像形成装置用の弾性ローラは、機械的強度、弾力性、寸法安定性、耐密着性、電気特性等が優れ、長期にわたってこれらの性能が安定しているものが求められている。そこで、このような弾性ローラについては、その性能の最適化や製造方法、製造金型などが各種検討されている。例えば、特許文献１及び３はローラ成形用の金型を改良して寸法安定性、均質性の優れた弾性ローラの提供を可能にしている。特許文献２は低硬度で、耐変形性、耐密着性、電気特性の優れた現像ローラを開示している。しかし、金型の生産性向上という面からは、熱可塑性樹脂の射出成形金型ほどには検討（特許文献４）がなされてこなかった。

特開２０００−２７１９３８号公報 特開２００３−８４５６１号公報 特開２００４−７４４３０号公報 特開２００３−１５４５５２号公報

上述のような弾性ローラは、シリコーン系の原料などから液体射出成形により製造されるものが高い評価を得ている。しかし、液体射出成形用の金型については成形原料が常温では液体ということもあって、生産性を向上する目的でスプルやベントの構造についての検討はあまりされていなかった。

本発明は、上述のような弾力性、寸法安定性、耐密着性、電気特性等の性能が優れており、長寿命の弾性ローラの製造に適している液体射出成形用の金型であって、さらに生産性の向上及びゴム原料の無駄削減、製品歩留まりの向上を可能とする金型、及びこの金型により製造した弾性ローラ、並びにこれを用いた電子写真方式の画像形成装置の提供を目的としている。

本発明の課題を解決するための手段を以下に記す。
（１）キャビティを備えた円筒金型、前記円筒金型の端部に装着されたところの、スプルを備えた一端部金型、及び前記円筒金型の他の端部に装着されたところの、ベントを備えた他端部金型を有し、前記スプルの形状がキャビティ側に向かって広がった円錐台状であることを特徴とする弾性ローラ成形用金型。
（２）キャビティを備えた円筒金型、前記円筒金型の端部に装着されたところの、スプルを備えた一端部金型、及び前記円筒金型の他の端部に装着されたところの、ベントを備えた他端部金型を有し、前記ベントの形状がキャビティ側に向かって広がった円錐台状であることを特徴とする弾性ローラ成形用金型。
（３）前記スプル及び／又は前記ベントの円錐台状の開き角が１〜１０度である（１）又は（２）に記載の弾性ローラ成形用金型。
（４）前記スプルの円錐台状の開き角がベントの円錐台状の開き角以上である（３）に記載の弾性ローラ成形用金型。
（５）（１）〜（４）のいずれか一つに記載した弾性ローラ成形用金型を用いて製造してなることを特徴とする弾性ローラ。
(６)（５）に記載した弾性ローラに一層以上のコート層を設けた現像ローラ。
（７）(６)に記載の現像ローラを備えてなることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。

本発明の弾性ローラ成形用金型を使用して弾性ローラを製造すると、成形品を弾性ローラ成形用金型から脱型する際に、スプル及び／又はベントの途中でゴムが破断し、破断したゴムがスプル内及び／又はベント内に残って詰まることがなく、弾性ローラ用金型を清掃する時間が大幅に短縮できる。さらに、スプル及び／又はベントの開き角を所定範囲内にした弾性ローラ用金型を使用すれば、弾性ローラ用金型から取り出した成形品に付随しているところの、スプル及び／又はベントにより形成された余剰部分を除去する作業が容易であり、原料の無駄も少ない。また、スプルからキャビティ内への原料の流入がスムースでキャビティ内での原料の流動異常が起こり難く、仮に気泡等が生成してもベントから排出され易いので、成形された弾性ローラは、その均質性が高く、寸法精度及び導電性等の特性が優れている。このため、この弾性ローラを使用した画像形成装置は、弾性ローラの変形や導電性不均一によるトナー漏れ、プリントの汚れや印字不良が極めて少ない。

本発明の弾性ローラ成形用金型は、弾性ローラを成形するための液体射出成形用の金型の一種であって、キャビティを備えた円筒金型、前記円筒金型の一端に装着されたところの、スプルを備えた一端部金型、及び前記円筒金型の他端に装着されたところの、ベントを備えた他端部金型を有する。そして、一端部金型に付いているスプルの形状が、原料入口側からキャビティ側に向かって広がった円錐台状をしている。通常の円錐台はその軸線に直交する断面が円形であるが、この発明においては、スプルの内壁面を形成する形状が前記円錐台のみならず、例えば、軸線に直交する断面が楕円状であっても、スプルの内側面が凹状に湾曲していても良い。要するに、スプルの軸線に直交する断面形状がキャビティに向って徐々に拡大するように形成されてなることをもって、円錐台状と称される。さらに、スプルにおける円錐台状の開き角は、通常の場合１〜１０度、好ましくは２〜８度、さらに好ましくは３〜６度であることが望ましい。スプルの円錐台状の開き角とは、図２に示すように、スプル５の中心を通る一端部金型の断面図において、スプル５の円錐台状の両側面を表す直線の交わる角度１３をいう。また、スプルの原料入口側１１（最も径が小さい部分）の直径は１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜５ｍｍとすることが望ましい。なお、図２においては、説明を分かりやすくするためスプルを相対的に大き目に表現している。スプルをこのような円錐台状にすることにより、スプルを通して流体状原料をキャビティに導入する際、スプル５の原料入口側１１よりキャビティ側１２のほうが軸線に直交する断面積が大きいので、導入される液状シリコーンなどの流体状原料の流入線速度は、スプルの原料入口側１１に比べてスプルの原料出口側１２が遅くなる。このため、流体状原料はスプルからキャビティ内には静かに、滑らかに流入する。そして、流体状原料はキャビティ内の下部から徐々に静かに満たされていく。すなわち、キャビティ内の一部、例えばスプル近辺のみで流体状原料が異常に早く流動することがない。このように、キャビティ内に流体状原料を低流速で滑らかに導入することにより、キャビティ隅部に流体状原料の充填不足による空隙を生じたり、充填された流体状原料が静かに満たされないことによって気泡が発生すること、更には気泡を流体状原料中に巻き込んでしまったりすることがなくなる。

スプルの円錐台状の開き角や口径が小さすぎると、流体状原料の流入線速度は十分に遅くならず流体状原料はキャビティ内の下部から徐々に静かに満たされなくなりその結果、キャビティ内の流体状原料内に気泡が発生することがある。一方、流体状原料をキャビティ内に、より均一に充填するためにスプル全体の直径を大きくすると、その分液体状原料の無駄となる量が増える。また、スプルの円錐台状の開き角が大きすぎると、流体状原料のキャビティ内への流入線速度は遅くでき、またスプルの容積が大きくなり、その分流体状原料の無駄となる量が増える。

なお、通常の熱可塑性樹脂の射出成形金型などでは、特許文献４の図面からも分かるように、一般にスプルの形状は円錐台形をしているが、これは熱可塑性樹脂の冷却固化の効果と離型効果とを考慮して適用されているのであって、本発明の対象としている弾性ローラ成形用金型における目的とは異なり、しかも異なる技術的効果を奏する。

もうひとつの本発明の弾性ローラ成形用金型は、弾性ローラを成形するための液体射出成形金型の一種であって、キャビティを備えた円筒金型、この円筒金型の一端に装着されるところの、スプルを備えた一端部金型、及び前記円筒金型の一端に装着されるところの、ベントを備えた他端部金型を有する。そして、他端部金型に付いているベントの形状が、原料流出側からキャビティ側に向かって広がった円錐台状をしている。このベントの円錐台状は、前記スプルの円錐台状と同様である。さらに、ベントにおける円錐台状の開き角は、通常の場合１〜１０度、好ましくは２〜８度、さらに好ましくは３〜６度であることが望ましい。ベントの円錐台状の開き角とは、図３に示すように、他端部金型のベント６の中心を通る他端部金型の断面図において、ベント６の円錐台状の両側面を表す直線の交わる角度１６をいう。また、ベントの液溜り側１４（最も径が小さい部分）の口径は１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜５ｍｍとすることが望ましい。ベント６をこのような構造とすることで、キャビティに充満した流体状原料がベント６へ流入し、さらにベント６上部の液溜り部７に流出する際、キャビティ内の流体状原料の流動に乱れを起こし難くキャビティ内の原料の均質性が保たれ易い。さらに、気泡などがベントから排出され易い。また、ベント出口側の口径が小さいので、流体状原料がキャビティ内に充満してからベントに到達し、次いでベント６の出口側の口径が小さい部分、すなわち液溜り側１４に来ると、流体状原料の流動抵抗が大きくなるので、弾性ローラ成形用金型内全体に一度圧力が加わる状態となり弾性ローラ成形用金型のキャビティ内に存在する流体状原料の全体が均質な状態になりやすい。これにより、ウェルドなどの成形不良を抑えられる。さらに、流体状原料の流動抵抗が大きくなり、流体状原料の注入量が減ったところで流体状原料の注入を停止することもできるので、余剰の流体状原料が大量に液溜り部に流出する前に流体状原料の注入を停止することができる。

液体射出成形においては、流体状原料の加熱硬化時に金型と流体状原料との熱膨張率の違いなどにより、ベント中の原料の一部がキャビティ内へ逆戻りする場合もありえる。このため、ベント中には余剰の流体状原料が残っていることが望ましい。ベントが本発明のような円錐台状をしていると、ベントの内容積をある程度大きくしてベントからの流体状原料の流出孔は小さくできるので、この戻り量を確保する際好都合である。すなわち、ベント内に原料を充満させておけば液溜り部にまで原料を流出させなくとも加熱硬化時における流体状原料の不足は発生しない。このため、図３に示す他端部金型の液溜り部７は必ずしも必要ではないが、実際の成形作業上はあると便利である。また、ベントの円錐台状の開き角が小さすぎると、キャビティ内で発生した気泡が排出し難くなり、上記加熱硬化時の成形体の収縮によって流体状原料の量が足りなくなることがある。このような不都合を避けるため、ベントの口径を全体的に大きくしすぎれば、その分流体状原料の無駄となる。また、ベントの円錐台状の開き角が大きすぎても流体状原料の無駄となる量が増える。

なお、スプルとベントとの両方を円錐台状とすることが好ましいが、この場合、スプルの開き角よりもベントの開き角を小さくすることが好ましい。これにより弾性ローラ成形用金型のキャビティ内への注入終了時に、より弾性ローラ成形用金型の内圧を発生させやすくなりウェルドなどの成形不良を抑えるのに効果的である。

スプルやベントの形状が、キャビティ側に広がった円錐台状となっている効果として、成形体である弾性ローラを弾性ローラ成形用金型から取り外す際、スプルやベントに残ったまま硬化した余剰の部分は、成形体と一体になって弾性ローラ成形用金型から外れ易く、弾性ローラ成形用金型内に詰まってしまうことがないことが挙げられる。このため弾性ローラ成形用金型の清掃時間が大幅に短縮できる。

なお、スプルとベントの数については、一端部金型及び他端部金型それぞれに複数設計する事も可能である。

本発明の弾性ローラを製造するために採用される流体状原料及び弾性ローラの製造方法につき説明する。本発明の弾性ローラは、上述の本発明の弾性ローラ成形用金型を用いる以外は、従来の弾性ローラの材料及び液体射出成形による製造方法に従えばよい。

弾性ローラはその軸線に沿う軸体とその軸体の周囲に形成された円筒状の弾性体層とを有する。前記軸体は良好な導電特性を有する素材である限り各種の素材を使用しうる。前記軸体としては、鉄製の芯体、鉄製の軸の表面に無電解ニッケルなどのメッキを施して成る芯体、並びにアルミニウム、ＳＵＳ、又は真鍮などで棒状に形成した所謂「芯金」等を挙げることができる。また、前記軸体として、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂等の絶縁性棒状体にメッキを施して導電化した芯体、又は熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂などに導電性付与剤としてカーボンブラック、或いは金属粉体などの導電性粉体を配合してなる導電性樹脂組成物で形成されて成る芯体を挙げることができる。導電性を有する軸体はその一端を接地し、又はバイアス電圧を印加することにより、感光ドラムの電圧、トナーへの電荷の注入、感光ドラムからのトナーの搬送による潜像の現像などの機能を発揮する。

前記弾性体層は、その材質、硬度、強度等に関して特に制限されるものではないが、一般にゴム材質に導電性材料等を分散して成る弾性体で形成される。ゴム材質としては、シリコーン或いはシリコーン変性ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（エチレンプロピレンジエンゴムを含む。）、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられ、これら一種又は二種以上の混合ゴム又は変性ゴムを用いることができる。また、上記したゴム材質は、ミラブルタイプ又は液状タイプの材質を任意に選択する事が可能である。

また、弾性ローラの弾性体層は、その抵抗値が１０^２〜１０^９Ωの範囲にあることが好ましく、このような弾性ローラの弾性体層には、一般に導電性付与剤が含有される。導電性付与剤としては、導電性粉末及びイオン導電性物質等を挙げることができる。導電性粉末としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボンの他に、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、及びＭＴ等のゴム用カーボン、また酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、及びゲルマニウム等の金属、更にはこれら金属の酸化物としての金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、及びポリアセチレン等の導電性ポリマー等を挙げることができる。イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、及び塩化リチウム等の無機イオン性導電物質等を挙げることができる。導電性粉末は、上記抵抗値を示す範囲で適宜添加することができると同時に２種類以上を混合して用いることもできる。

好適な弾性層を形成することのできる好適な流体状原料として、例えば（Ａ）一分子中に少なくとも２個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン １００質量部と、（Ｂ）一分子中に少なくとも２個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン ０．１〜３０質量部と、（Ｃ）平均粒径が１〜３０μｍで、嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ^３である無機質充填材 ５〜１００質量部と、（Ｄ）硬化後の体積抵抗率を１０ｋΩ・ｍ以下とする量で含有される導電性付与剤と、（Ｅ）付加反応触媒とを含有する液状シリコーン混合物を挙げることができる。

前記（Ａ）オルガノポリシロキサンとしては、下記平均組成式（１）で示される化合物が好適である
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （１）
ここで、前記平均組成式（１）におけるＲ¹は互いに同一又は異種の炭素数１〜１０、好ましくは１〜８の非置換又は置換一価炭化水素基であり、ａは１．５〜２．８、好ましくは１．８〜２．５、より好ましくは１．９５〜２．０２の範囲の正数である。

前記（Ａ）オルガノポリシロキサンの重合度については、室温（２５℃）で液状（例えば、２５℃での粘度が１００〜１，０００，０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは２００〜１００，０００ｍＰａ・ｓ程度）であればよく、平均重合度が１００〜８００であることが好ましく、更に好ましくは１５０〜６００である。

前記（Ｂ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、下記平均組成式（２）で示され、１分子中に少なくとも２個、好ましくは３個以上（通常、３〜２００個）、より好ましくは３〜１００個のケイ素原子結合水素原子を有するものが好適に用いられる。
Ｒ² _bＨ_cＳｉＯ_(4-b-c)/2 （２）
但し、式（２）において、Ｒ²は炭素数１〜１０の置換又は非置換の一価炭化水素基である。また、ｂは０．７〜２．１、ｃは０．００１〜１．０で、かつｂ＋ｃは０．８〜３．０を満足する正数である。

上記（Ｂ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位とから成る共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位と（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＯ_3/2単位とから成る共重合体などが挙げられる。

（Ｃ）無機質充填材は、弾性層が低圧縮永久歪で体積抵抗率が経時で安定し、かつ十分なロール耐久性を得るのに重要な成分である。無機質充填材は、平均粒径が１〜３０μｍ、好ましくは２〜２０μｍ、嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ³、好ましくは０．１５〜０．４５ｇ／ｃｍ³である。平均粒径が１μｍより小さいと経時で電気抵抗が変化してしまい、３０μｍより大きいとロールとしての耐久性が低下してしまうことがある。また、嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ³より小さいと圧縮永久歪が悪化してしまうと共に経時での体積抵抗率が変化してしまうという問題が生じてしまい、０．５ｇ／ｃｍ³より大きいとゴム強度が不十分でロール耐久性が低下してしまうことがある。なお、平均粒径は、例えばレーザー光回折法などによる粒度分布測定装置を用いて、重量平均値（又はメジアン径）等として求めることができ、嵩密度は、ＪＩＳ Ｋ ６２２３の見掛比重の測定方法に基づいて求めることができる。

このような充填材としては、珪藻土、パーライト、マイカ、炭酸カルシウム、ガラスフレーク、中空フィラーなどが挙げられるが、中でも珪藻土、パーライト及び発泡パーライトの粉砕物が好適である。

前記（Ｄ）導電性付与剤については既に説明した通りである。
（Ｅ）付加反応触媒としては、白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と１価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などが挙げられる。なお、この付加反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、白金族金属として（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の合計量に対し、０．５〜１，０００ｐｐｍ、特に１〜５００ｐｐｍ程度である。

本発明の液状シリコーンゴム混合物には、更に低分子シロキサンエステル、シラノール
、例えばジフェニルシランジオール等の分散剤、酸化鉄、酸化セリウム、オクチル酸鉄等の耐熱性向上剤、接着性や成形加工性を向上させるための各種カーボンファンクショナルシラン、難燃性を付与させるハロゲン化合物、エチニルシクロヘキサノール等の反応制御剤等を本発明の目的を損なわない範囲で添加混合してもよい。

前記（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有する液状シリコーン混合物は通常その粘度が、２５℃において、５〜５００Ｐａ・ｓであり、特に好ましくは１０〜２００Ｐａ・ｓである。
前記前記（Ａ）〜（Ｅ）成分を含有する液状シリコーン混合物は特開２００５−８２６１７号公報に開示されたシリコーンゴム組成物と同様である。この発明に係る弾性ローラ成形用金型は、前記液状シリコーン混合物を注入して弾性ローラを製造すると、一段とこの発明の目的を良く達成することができる。

また、本発明の上記弾性ローラにおける弾性体層の外周面にコート層を形成することにより、現像ローラを得ることができる。コート層の材質としては、特に制限するものではないが圧接部が存在するため永久変形の極めて小さいものが好ましく、例えばアルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミドイミド系樹脂及びこれらの混合物を挙げることができる。コート層を形成するこれら各種の材質の中でも、イソシアネート基から誘導される熱硬化型ウレタン樹脂が好ましい。前記熱硬化性ウレタン樹脂としては、イソシアネート基と種々の活性水素化合物と反応してウレタン結合、ウレア結合、アミド結合等を生成する樹脂を挙げることができる。化学架橋点としてはアロハナート基、ビウレット基、アシルウレタン基等が挙げられる。また、これらは他の成分との変性若しくはブレンド物でも良い。更に、コート層には弾性層と同様に導電性付与剤を適宜配合すると良い。また、コート層は必要に応じて複数設ける事も可能である。

この発明に係る弾性ローラは、この発明に係る弾性ローラ成形用金型を使用した液体射出成形法により製造することができる。例えば図１を参照にして説明すると、中央の円筒金型２の一端に一端部金型３を、また他端に他端部金型４を装着し、円筒金型２の中央に配置されるように一端部金型３と他端部金型４との間に軸体９を固定し、ポンプ又は射出機等により液状シリコーンなどの流体状原料を下部のノズル１０からスプル５を通じてキャビティ８内に注入した後に加熱硬化させて成形することにより、弾性ローラを製造することができる。また注入した後にスプル５の入口を閉じてから加熱硬化させて弾性ローラを成形することもできる。多くの場合、円筒金型２を縦に設置して一端部金型３側からスプル５を通じて液状シリコーン等の流体状原料を注入する。注入する流体状原料の量は成形品に未充填が発生しないようにコントロールするのが好ましい。

軸体には、必要に応じてあらかじめプライマを塗布しておくとよい。プライマとしては特に制限はないが、アミノ基及び／又は水酸基を有するものが好適である。好適なプライマとしては、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂等及びこれらの混合物が挙げられる。また、それらの樹脂を硬化・加硫するために架橋剤を添加するが、その架橋剤としては、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、及びハイドロジェンシロキサン化合物等の架橋剤が用いられる。

本発明の弾性ローラ成形用金型を用いた本発明の弾性ローラの製造方法は、生産性が高く、液状原料の無駄が少なく、製品の不良率も少なく、均質な弾性ローラを提供できる。そして、このようにして得られた弾性ローラは、電子写真方式の画像形成装置に装着して好適に使用することが出来る。画像形成装置には、静電潜像が形成される回転可能な像担持体例えば感光ドラムの表面に形成された静電潜像に付着させる現像剤例えばトナーを供給する現像ローラ、像担持体の表面に形成された現像を記録体例えば記録紙に転写させる転写ローラ、記録体に転写されたトナー画像を記録体に定着させる定着ローラ等が装備されている。本発明の弾性ローラはこれら現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ等に好適に使用されることができる。本発明の弾性ローラで形成された現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ等は、その均質性が高く、寸法精度及び導電性等の特性が優れているので、これら弾性ローラを装備する画像形成装置は、弾性ローラの変形や導電性不均一によるトナー漏れ、プリントの汚れや印字不良が極めて少ない。したがって、本発明の画像形成装置は、レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ装置など多くの機器に容易に利用できる。

（実施例１）
本発明の弾性ローラ成形用金型を作製して、弾性ローラを製造した具体的な例を以下に示す。

以下のようにして液状シリコーン混合物を調製した。両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン（重合度３００）１００質量部、ＢＥＴ比表面積が１１０ｍ^２／ｇである疎水化処理されたヒュームドシリカ（Ｒ−９７２、日本アエロジル株式会社製）１質量部、平均粒径６μｍ、嵩密度が０．２５ｇ／ｃｍ^３である珪藻土（オプライトＷ−３００５Ｓ、北秋珪藻土株式会社製）４０質量部、及びアセチレンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業株式会社製）５質量部をプラネタリーミキサーに入れ３０分撹拌を続けた後、３本ロールに１回通した。これをプラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）２．１質量部、反応制御剤として、エチニルシクロヘキサノール０．１質量部、及び白金触媒（Ｐｔ濃度１％）０．１質量部を添加し、１５分撹拌した。得られた組成物が、液体状原料として使用した液状シリコーン混合物であった。なお、この液状シリコーン混合物の２５℃における粘度は、８２Ｐａ・ｓであった。

図１に示すような内径２０．８ｍｍ及び長さ２３７ｍｍのキャビティを持つ、外径３５ｍｍの円筒金型２、この円筒金型２の下端開口部に装着された一端部金型３、及び前記円筒金型２の上端開口部に装着された他端部金型４からなる弾性ローラ成形用金型１を作製した。一端部金型３及び他端部金型４の肉厚はそれぞれ約１５ｍｍで、それぞれの内側中心部には直径７．５ｍｍの軸体９を設置する取付孔９ａを設けた。図２に示すように、一端部金型には中心軸から１６．５ｍｍの位置に中心軸を持つ円錐台状のスプル５が設けてあり、スプル５の原料入口１１側の口径が２．５ｍｍ、キャビティ側出口１２の口径が３．０ｍｍ（円錐台状の開き角は約６度）であった。同様に図３に示すように、他端部金型４の中心軸から１６．５ｍｍの位置に中心を持つ円錐台状のベント６及びその上に液溜り部７が設けてあり、液溜り部７の深さは５ｍｍ、ベント６は長さ５ｍｍ、液溜り部７側に開口する開口部の口径が２．５ｍｍ、キャビティ側出口１５の口径が３．０ｍｍ（円錐台状の開き角は約６度）であった。なお、図面にはスプル５及びベント６の数がそれぞれ１個しか示されていないが、実際にはスプル５とベント６との数はそれぞれ８個ずつで均等に配置されていた。

この弾性ローラ成形用金型１の内側表面に離型剤（ダイキン工業株式会社製 「ダイフリー」 商品名）を塗布して、図１のようにキャビティ８の中央には、ステンレス鋼ＳＵＭ２２に厚み５μｍの無電解ニッケルメッキを施して表面をトルエンで洗浄した後、シリコーン系プライマ〔信越化学工業株式会社製：商品名プライマＮｏ．１６〕を塗布し、ギヤオーブン中で１５０℃、１０分の条件で焼付処理を施した直径７．５ｍｍ、長さ２８１．５ｍｍの軸体９を取付けて組み立て、一端部金型３のスプル５から下記の要領で調製したところの、流体状原料である液状シリコーン混合物を注入した。液状シリコーン混合物の注入は、この液状シリコーン混合物がベント６から液溜り部７に流出しはじめた時点で停止した。液状シリコーン混合物の注入が終わったら、弾性ローラ成形用金型の外部からその内部を加熱して１６０℃で７分間液状シリコーン混合物を反応させた。反応が終わったら、弾性ローラ成形用金型を放冷した後、成形品を弾性ローラ成形用金型から取り出した。この弾性ローラ成形用金型から脱型したままの成形品にはスプル５及びベント６に充填されて形成された余剰硬化体が付着しているので、これを切断除去して粗弾性ローラを得た。続いて、この粗弾性ローラを加熱炉で２００℃、４時間加熱処理することにより弾性ローラを得た。

このようにして弾性ローラを２０本製作した結果、成形品の脱型後、一端部金型のスプル５に液状シリコーン混合物の固化物が残留した例はなかった。また、他端部金型４のベント６及び液溜り部７に液状シリコーン混合物の固化物が残留した例が５本あった。これら５本のいずれの弾性ローラについても、液溜り部７側付近で液状シリコーン混合物の固化物が切断されているので、他端部金型４に付着した液状シリコーン混合物の固化物は液溜り部７側から簡単に除去することが出来た。なお、液状シリコーン混合物の固化物としては、液状シリコーン混合物の注入時に液溜り部７に液状シリコーン混合物が多量に溜まっていて、これが硬化してなる余剰物を挙げることができる。ベントに液状シリコーン混合物が十分流入してこない段階で液状シリコーン混合物の注入を停止して加熱してしまったため、成形品である弾性ローラのベント部にへこみが生じたものが１本あった。この１本を除いた１９本は弾性ローラの直径のばらつきが５μｍ以下であった。

次に、上記弾性ローラの弾性体層外周面に低圧水銀灯による紫外線・オゾン処理を施した。その後、その処理層の上にアミノシラン系カップリング剤（信越化学工業株式会社製：商品名ＫＢＭ６０３）を塗布してプライマ層を形成した。

続いて、ウレタン系塗料（三井武田ケミカル株式会社製：商品名タケラックＥ−５５３（不揮発分５０％））１００質量部に、充填材として煙霧質シリカ系充填材（日本アエロジル株式会社製：商品名ＡＥＲＯＳＩＬ２００）１５質量部、導電性付与剤としてカーボンブラック（旭カーボン株式会社製：商品名アサヒサーマル）１０質量部を添加し、ポットミルで８時間攪拌・分散した後、ポリイソシアネート系架橋剤（三井武田ケミカル株式会社製、商品名タケラックＤ１４０Ｎ）２０質量部を添加したコート剤を、外周面にプライマ層を形成した弾性体層上に厚さ１５μｍのスプレーコーティングした後、温度１５０℃で３０分間加熱硬化させ、現像ローラを得た。

この現像ローラをプリンタ（ＨＬ−１８５０ ブラザー工業（株）製）に取り付け、このプリンタで印字試験をしたところ、弾性ローラに起因すると考えられる印刷不良や印刷用紙の汚れは見られなかった。

（実施例２）
スプル及びベントの形状を円錐台状とし、スプルの原料入口側の直径を２．５ｍｍ、円錐台状の開き角を約１５度、ベントの液溜り部側の直径を２．５ｍｍ、円錐台状の開き角を約１５度、とした以外は実施例１における弾性ローラと同じ弾性ローラを２０本製作した。脱型時にスプル切断が起こったものはなく、ベント切断が起こったものは２本、液状シリコーン混合物の注入量不足でベント部付近の形が異常になったものはなかった。この２０本の弾性ローラの直径のばらつきは５μｍ以下であった。但し、液状シリコーン混合物の注入量は実施例１より多く必要であった。実施例１と同様にしてこの弾性ローラの弾性体層の外周面にプライマ層、コート層を設けることにより現像ローラを作製した。この現像ローラを装備する前記実施例１におけるのと同様のプリンタを使用して印字試験をしたところ、現像ローラに起因すると考えられる印刷不良や印刷用紙の汚れは見られなかった。

（実施例３）
スプルの形状を、開き角約１０度の円錐台状とした以外は、実施例１における弾性ローラ成形用金型１と同じ弾性用ローラ整形用金型を用いて弾性ローラを２０本製作した。成形品を脱型した後の一端部金型のスプル５に液状シリコーン混合物の固化物が残留した例はなかった。また、他端部金型４のベント６及び液溜り部７に液状シリコーン混合物の固化物が残留した例が３本あった。これら３本のいずれの弾性ローラについても、液溜り部７側付近で液状シリコーン混合物の固化物が切断されているので、他端部金型４に付着した液状シリコーン混合物の固化物は液溜り部７側から簡単に除去することが出来た。弾性ローラ２０本の直径のばらつきは５μｍ以下であった。実施例１と同様にしてこの弾性ローラの弾性体層の外周面にプライマ層、コート層を設けることにより現像ローラを作製した。この現像ローラを装備する前記実施例１におけるのと同様のプリンタを使用して印字試験をしたところ、現像ローラに起因すると考えられる印刷不良や印刷用紙の汚れは見られなかった。

（比較例１）
スプル及びベントの形状を直径２．５ｍｍの円筒形とした以外は実施例１における弾性ローラ成形用金型と同じ弾性ローラ成形用金型を使用して弾性ローラを２０本製作した。脱型時にスプル切断が起こったもの５本、ベント切断が起こったもの１５本、液状シリコーン混合物の不足でベント部付近の形が異常になったものは１２本であった。さらに１２本のうち８本にはローラの弾性層に気泡が残っていた。このような気泡が残留する理由は、液状シリコーン混合物の注入時に流動異常でキャビティ内に気泡が残ったり、液状シリコーン混合物の充填不足により弾性ローラの表面に微小な凹凸が発生したためと考えられる。気泡が残っていた弾性ローラにおける弾性体層の外周面に、実施例１におけるのと同様にして、プライマ層、コート層を設けることにより現像ローラを作製した。この現像ローラを装備する前記実施例１におけるのと同様のプリンタを使用して印字試験をしたところ気泡相当部に印字むらが認められた。

図１は本発明の金型の一例を示す組み立て断面図である。 図２は本発明の金型の一端部金型の一例を示す断面図である。 図３本発明の金型の他端部金型の一例を示す断面図である。 図４は本発明の弾性ローラの一例を示す斜視図である。 図５は本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。 図６は画像形成装置の説明図である。

符号の説明

１：弾性ローラ成形用金型
２：円筒金型
３：一端部金型
４：他端部金型
５：スプル
６：ベント
７：液溜り部
８：キャビティ
９：軸体
１０：原料注入ノズル
１１：原料入口側
１２：キャビティ側出口
１３：円錐台状の開き角
１４：液溜り側出口
１５：キャビティ側入り口
１６：円錐台状の開き角
１７：弾性ローラ
１８：ゴム層
１９：スプル切断跡
２０：現像部
２１：トナー供給ローラ
２２：現像ローラ
２３：現像ブレード
２４：感光ドラム
２５：帯電ローラ
２６：転写ローラ
２７，２８，２９：トナー
３０：フィードローラ
３１：印刷用紙

Claims (7)

1. キャビティを備えた円筒金型、前記円筒金型の端部に装着されたところの、スプルを備えた一端部金型、および前記円筒金型の他の端部に装着されたところの、ベントを備えた他端部金型を有し、前記スプルの形状がキャビティ側に向かって広がった円錐台状であることを特徴とする弾性ローラ成形用金型。
2. キャビティを備えた円筒金型、前記円筒金型の端部に装着されたところの、スプルを備えた一端部金型、および前記円筒金型の他の端部に装着されたところの、ベントを備えた他端部金型を有し、前記ベントの形状がキャビティ側に向かって広がった円錐台状であることを特徴とする弾性ローラ成形用金型。
3. 前記スプルおよび／又は前記ベントの円錐台状の開き角が１〜１０度である請求項１または２に記載の弾性ローラ成形用金型。
4. 前記スプルの円錐台状の開き角が前記ベントの円錐台状の開き角以上である請求項３に記載の弾性ローラ成形用金型。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性ローラ成形用金型を用いて製造してなることを特徴とする弾性ローラ。
6. 請求項５に記載の弾性ローラに一層以上のコート層を設けた現像ローラ。
7. 請求項６に記載の現像ローラを備えてなることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。
   

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