JP2740706B2 - 非直円柱形の弾性ローラ、該弾性ローラを用いたユニット、前記弾性ローラの製造方法および前記弾性ローラの成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、複写機やレー
ザビームプリンタに用いられる、定着ユニットの定着ロ
ーラや加圧ローラ、感光体用のクリーニングローラや帯
電ローラ、給紙ユニットの給紙ローラ、さらにはプリン
タやファクシミリ等に用いられるプラテンローラ等とし
て使用される、芯金部材の周面に弾性体が形成された非
直円柱形の弾性ローラ、該弾性ローラを用いたユニッ
ト、前記弾性ローラのの製造方法および前記弾性ローラ
の成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機やプリンタやファクシミリ
等、弾性ローラにより記録紙を高精度に搬送したり、弾
性ローラを均一なニップ幅で他の部材に圧接する必要の
ある装置では、記録紙の搬送性その他の要求により、弾
性ローラの周面の形状を、クラウン状や、逆クラウン状
というように、弾性ローラの軸方向に沿って外形を変化
させた非直円柱形のものが必要となってきている。たと
えばクラウン状の弾性ローラは、一般に対ローラとの圧
接力が高く、ローラの長さが長い場合に、ローラが撓ん
で中央部のニップ幅が両端部に比較して小さくなるのを
防ぐために用いられることが多く、一方、逆クラウン状
の弾性ローラは、記録紙の紙じわの防止対策として有効
であり、一般に、対ローラとの圧接力が小さく、ローラ
の長さが比較的短い場合に用いられる。

【０００３】このような非直円柱形の弾性ローラの製造
方法として次のようなものが知られている。

【０００４】（１）棒状の芯金部材の周面に弾性材料を
加硫接着して弾性層を形成し、その弾性層を非直円柱形
に研削して非直円柱形の弾性ローラを製造するというも
の。

【０００５】（２）金型にドリル等により貫通した孔を
あけ、その孔の内面を、切削およびホーニング加工して
非円柱形に仕上げる。仕上げた金型の孔に棒状の芯金部
材を挿入してその芯金部材の両端をそれぞれ蓋体により
金型に固定する。次いで、その金型と芯金部材との隙間
に弾性材料を充填して芯金部材の周面に弾性層を成形す
るというもの（特開平１−１７４４２３）。

【０００６】（３）金型にあけられた直円柱形（内径が
一定）の孔に棒状の芯金部材を挿入してその芯金部材の
両端をそれぞれ蓋体により金型に固定する。次いで、そ
の金型と芯金部材との隙間に弾性材料を充填して加硫す
る。その際、芯金部材の軸方向に沿って金型の温度分布
を変化させ、熱による加硫の促進を異なるようにして、
離型後、非直円柱形になる弾性層を形成するというもの
（特開昭６３−２１８９８２）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の（１）
〜（３）の非直円柱形の弾性ローラの製造方法において
は次のような問題点がある。

【０００８】（１）のものでは、弾性層の表面を非直円
柱形に研削してその表面を所望の表面粗さに仕上げるこ
とは困難である。

【０００９】（２）のものでは、（１）のもののよう
に、弾性層の表面を研削仕上げする必要はないが、金型
の内径に対して軸方向に長い孔の内面を、切削およびホ
ーニング加工して非直円柱形に高精度に仕上げることは
非常に困難である。

【００１０】（３）のものでは、（２）のもののよう
に、金型の孔を非直円柱形に仕上げる必要はないが、加
硫時の環境依存度が大きいために離型後の弾性層の形状
にばらつきが生じてしまい、さらに、低温で加硫する部
分もあるため成形の時間も長くなってしまう。

【００１１】そこで本発明の目的は、弾性層の表面の研
削を必要とせず、また、金型の孔の内面を非直円柱形に
仕上げる困難な加工も必要とせず、ばらつきの少ない一
定の形状の弾性層を有する、非直円柱形の弾性ローラ、
該弾性ローラを用いたユニット、前記弾性ローラの製造
方法および前記弾性ローラの成形装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の非直円柱形の弾性ローラは、芯金部材と、前記
芯金部材の周面に形成された非直円柱形の弾性層とを有
する非直円柱形の弾性ローラにおいて、前記弾性層は、
前記非直円柱形の外形を有する母型の表面に金型の材料
を付着させて金型を形成した後、前記金型から前記母型
を溶解除去して形成された孔に、弾性材料を注入するこ
とにより形成されたことを特徴とする。

【００１３】また、金型の材料を、電鋳法によって母型
の表面に付着させたものや、母型を、腐食液によって溶
解除去させたものでもよい。

【００１４】さらに、非直円柱形を逆クラウン形とし、
複写機やレーザビームプリンタの、転写部材を像坦持体
に搬送するための給紙ローラとして使用されたり、非直
円柱形をクラウン形とするとともに弾性層が導電製を有
する部材からなり、複写機やレーザビームプリンタの、
像坦持体を一様に帯電させるための帯電ローラとして使
用されたり、非直円柱形をクラウン形とし、複写機やレ
ーザビームプリンタの、像坦持体に残る未転写の残留ト
ナーを除去するためのクリーニングローラとして使用さ
れたり、非直円柱形を逆クラウン形とし、複写機やレー
ザビームプリンタの、像坦持体により転写部材に転写さ
れたトナーを前記転写部材に定着させるための定着ロー
ラとして使用されたり、非直円柱形を逆クラウン形と
し、複写機やレーザビームプリンタの、転写部材を転写
ローラに押圧するための加圧ローラとして使用された
り、非クラウン形を逆クラウン形とし、記録ヘッドによ
り記録部材に記録を行う記録装置の、前記記録ヘッドに
前記記録部材を挟んで対向配置されたプラテンローラと
して使用されたり、非直円柱形をクラウン形とし、ファ
クシミリの、原稿を読み取るためのセンサに前記原稿を
挟んで対向配置されたセンサ用プラテンローラとして使
用されるものであってもよい。

【００１５】本発明の非直円柱形の弾性ローラを用いた
ユニットは、前記給紙ローラとして使用される非直円柱
形の弾性ローラと、多数枚の転写部材が積載されて、前
記転写部材のうち最上位置にある転写部材を前記弾性ロ
ーラに押圧させる積載部材と、前記積載部材に積載され
た転写部材のうち最上位置の転写部材を他の転写部材か
ら分離するための分離手段とを有し、複写機やレーザビ
ームプリンタの給紙ユニットとして使用されるものや、
複写機やレーザビームプリンタの像坦持体に圧接された
前記帯電ローラとして使用される非直円柱形の弾性ロー
ラと、前記弾性ローラに電圧を印加するための電源とを
有し、前記複写機やレーザビームプリンタの帯電ユニッ
トとして使用されるものや、複写機やレーザビームプリ
ンタの像坦持体に圧接されて、前記像坦持体上の残留ト
ナーを摺擦除去するための、前記クリーニングローラと
して使用される非直円柱形の弾性ローラと、前記摺擦除
去された残留トナーを蓄積するためのトナー貯留部とを
有し、前記複写機やレーザビームプリンタのクリーニン
グユニットとして使用されるものや、前記定着ローラと
して使用される非直円柱形の弾性ローラと、前記弾性ロ
ーラの内部に設けられたローラ加熱手段と、前記弾性ロ
ーラに圧接された、前記加圧ローラとして使用される非
直円柱形の弾性ローラとを有し、複写機やレーザビーム
プリンタの定着ユニットとして使用されるものがある。

【００１６】本発明の非直円柱形の弾性ローラの製造方
法は、製造すべき弾性ローラの周面と同一の形状である
非直円柱形の孔を有する金型を製作する工程と、前記金
型の前記孔に弾性材料を注入して、芯金部材の周面に弾
性層を形成する工程とを有する非直円柱形の弾性ローラ
の製造方法において、前記金型を製作する工程は、前記
非直円柱形の外形を有する母型を製作する工程と、前記
母型の非直円柱形の部分の表面に、該表面を被うよう
に、前記母型の材料を付着させて前記金型を形成する工
程と、前記形成された金型から前記母型を溶解除去する
工程とを有することを特徴とする。

【００１７】また、製造すべき弾性ローラの周面と同一
の形状である非直円柱形の孔を有する金型を製作する工
程と、前記金型の前記孔に芯金部材を挿入して前記金型
の前記孔の両側に前記芯金部材の両端をそれぞれ蓋体に
より固定する工程と、前記金型の前記孔に弾性材料を注
入して、芯金部材の周面に弾性層を形成する工程とを有
する非直円柱形の弾性ローラの製造方法において、前記
金型を製作する工程は、前記非直円柱形の外形を有する
母型を製作する工程と、前記母型の非直円柱形の部分の
両側の外周に環状の補強部材をそれぞれ固定させる工程
と、前記母型の非直円柱形の部分および前記各補強部材
の表面に、該表面を被うように、前記金型の材料を付着
させて前記金型を形成する工程と、前記形成された金型
から前記各補強部材を残して前記母型を溶解除去する工
程とを有することを特徴とするものもある。

【００１８】さらに、金型の材料の付着を、電鋳法によ
り堆積させて行ったり、母型の溶解除去を、腐食液によ
り行うものでもよい。

【００１９】そして本発明の非直円柱形の弾性ローラの
成形装置は、前記本発明の各非直円柱形の弾性ローラの
製造方法のいずれか一つの方法で製作された金型を包ん
で保持するとともに、加熱手段により温度が一定に維持
される保持手段と、前記金型に弾性材料を注入するため
の注入手段と、前記金型内のエアーを排気するための排
気手段とを有することを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明の非直円柱形の弾性ローラの製造方法で
は、金型は、母型の非直円柱形の部分の表面に、該表面
を被うように、金型の材料が付着して形成される。その
金型から母型が溶解除去されると、残った金型には母型
の外形と同一の非直円柱形の孔が現われる。

【００２１】母型の非直円柱形の部分の両側に環状の補
強部材をそれぞれ密着させる工程を有するものでは、母
型が溶解除去されて残った金型には、非直円柱形の孔の
両側にそれぞれ補強部材が金型と一体となって固着して
いる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２３】まず、本発明の非直円柱形の弾性ローラが
使用される装置の一例として、複写機を例に挙げ、図１
を参照して説明する。

【００２４】図１は、本発明の非直円柱形の弾性ローラ
が使用される複写機の一例の概略構成図である。図１に
示すように、複写機は、転写部材１００にトナー像を転
写するための転写部７０と、転写部７０に転写部材１０
０を供給するための給紙ユニット６０と、転写部材１０
０にトナー像を転写した後の感光体表面をクリーニング
するためのクリーニングユニット８０と、転写部材１０
０に転写されたトナー像を転写部材１００に定着させる
ための定着ユニット９０とで構成される。

【００２５】給紙ユニット６０は、図示矢印方向に回転
自在に軸支された給紙ローラ６４と、多数枚のシート状
の転写部材１００を積載する給紙カセット６１とを有
し、給紙カセット６１上に積載された転写部材１００の
図示右端部は、ばねにより上方に付勢される分離パッド
６２によって、給紙ローラ６４に押圧されている。ま
た、分離パッド６２の図示右方には、ばねにより給紙ロ
ーラ６４に押圧される分離パッド６３が設けられてお
り、給紙ローラ６４を回転させることで、分離パッド６
２との協働により転写部材１００のうち最上位置の転写
部材が他の転写部材から分離されて、転写部７０に１枚
ずつ給紙される。給紙ローラ６４は、このように転写部
材１００に圧接されて転写部材１００との摩擦により転
写部材１００を搬送するので、転写部材１００の紙しわ
を防止するために逆クラウン形に形成されたものであ
り、その弾性層はポリノルボルネンからなる。ポリノル
ボルネンの硬さは、ＳＲＩＳ（日本ゴム協会規格）に基
づくアスカーＣスケールで４０度である。

【００２６】転写部７０には、電荷を保持し、光照射を
受けた部位のみ電気が流れ電位がなくなるような光半導
電性を有する、像坦持体としての感光ドラム５１が回転
自在に軸支されており、不図示の電源に接続された導電
性の帯電ローラ７１が、感光ドラム５１の表面に圧接さ
れて設けられている。これら電源および帯電ローラ７１
で帯電ユニットが構成されており、電源により帯電ロー
ラ７１に所定の電圧を印加しつつ、感光ドラム５１を回
転させることで、感光ドラム５１の表面が一様に帯電さ
れる。このため帯電ローラ７１は、感光ドラム５１に均
一なニップ幅で接していることが望ましく、クラウン形
に形成されている。またその弾性層は、厚さが約３ｍｍ
のＥＰＤＭからなり、ＥＰＤＭの、ＪＩＳ Ｋ ６３０
１に基づく硬さは６０〜７０度の範囲である。さらに、
ＥＰＤＭの表面にはヒドリンゴムが約２００μｍの厚さ
でコーティングされるとともに、さらにその上に約１０
μｍの厚さでドレジンコーティングが施され、帯電ロー
ラ７１の導電性を維持しつつ、帯電ローラ７１の表面の
汚れを防止するとともに帯電ローラ７１の内部からの不
純物のしみ出しを防止している。表面が一様に帯電され
た感光ドラム５１には、光源５６の光が原稿台５８に反
射して照射される。このとき、感光ドラム５１の表面に
は、原稿台５８上に載置された不図示の原稿の文字や画
像パターンに合わせて光が照射されてその部位の電位が
なくなり、感光ドラム５１の表面に潜像が形成される。

【００２７】感光ドラム５１の、光源５６からの反射光
が照射された部位の、感光ドラム５１の回転方向に対し
て下流側には現像器７５が設けられており、潜像が形成
された感光ドラム５１の表面には、現像器７５によりト
ナーが付着され、トナー像が形成される。現像器７５に
は、感光ドラム５１と同極性に帯電されたトナーを有
し、トナーは、感光ドラム５１のうち、電位のない潜像
のところに付着する。トナー像が形成された感光ドラム
５１には、給紙ユニット６０により搬送された転写部材
１００が接触される。このとき、転写部材１００は転写
帯電器５２によりトナーと逆極性に帯電されており、感
光ドラム５１上のトナーは転写部材１００に吸引され、
転写部材１００にトナー像が転写される。トナー像が転
写された転写部材１００は、除電針５３により除電され
る。一方、転写部材１００へのトナー像の転写におい
て、転写部材１００への１００％の転写は難しく、感光
ドラム５１にはトナーの残像が残っている。このため、
クリーニングユニット８０によって、感光ドラム５１上
に残っている残像トナーを除去しなければならない。

【００２８】クリーニングユニット８０にはクリーニン
グブレード８１が、その自由端の一つのエッジが感光ド
ラム５１に圧接して設けられている。クリーニングブレ
ード８１の、感光ドラム５１の回転方向に対する上流側
には、クリーニングローラ８２が、感光ドラム５１に圧
接して設けられている。クリーニングユニット８０に到
達した感光ドラム５１の表面の残留トナーや紙紛等の異
物は、まずクリーニングローラ８２によって摺擦除去さ
れ、クリーニングローラ８２上に保持される。このため
クリーニングローラ８２は、感光ドラム５１に均一なニ
ップ幅で接する必要があるのでクラウン形に形成されて
おり、その弾性層は、アスカーＣスケールによる硬さが
３４±４度のシリコーンゴムからなる内層と、ウレタン
ゴムからなる外層とで構成される。クリーニングローラ
８２によって除去されなかったトナーは、クリーニング
ブレード８１によってかき落され、クリーニングローラ
８２上に保持される。そして、クリーニングローラ８２
上に保持された異物はスクレーパ８３によってかき落さ
れてトナー貯留部に蓄積され、搬送スクリュ８４によっ
てクリーニングユニット８０の外部に排出される。

【００２９】他方、トナー像が転写された転写部材１０
０は、搬送ベルト５４により定着ユニット９０に搬送さ
れる。定着ユニット９０には、内部にローラ加熱手段と
してのヒータ９２が設けられた定着ローラ９１が回転自
在に軸支されている。定着ローラ９１には加圧ローラ９
４が対向圧接されており、加圧ローラ９４は、定着ロー
ラ９１の回転に伴って従動される。定着ユニット９０に
搬送された転写部材１００は、紙ガイド９５により定着
ローラ９１および加圧ローラ９４間にガイドされ、両ロ
ーラ９１、９４に挟持される。このとき、定着ローラ９
１はヒータ９２によって加熱されているので、転写部材
１００に転写されたトナーは定着ローラ９１と加圧ロー
ラ９４との間で加圧融解され、転写部材１００に定着す
る。これら定着ローラ９１および加圧ローラ９４は、そ
れぞれ転写部材１００の紙しわを防止するために逆クラ
ウン形に形成されたものである。定着ローラ９１の構成
としては、中空部にヒータ９２が挿入されたアルミニウ
ム製の中空パイプ（芯金部材）に、２００〜３００μｍ
の厚さでＨＴＶ（高温硬化型）シリコーンゴム（ＪＩＳ
Ｋ ６３０１に基づく硬さが６０〜７０度の範囲）か
らなる弾性層を形成し、さらにその上にフッ素樹脂をコ
ーティングしたものである。加圧ローラ９４の構成とし
ては、芯金部材に、１〜１０μｍの厚さでＬＴＶ（低温
硬化型）シリコーンゴム（ＪＩＳ Ｋ ６３０１に基づ
く硬さが２０〜５０度の範囲）からなる弾性層を形成し
たものであり、その詳細については後述する。この定着
過程において、定着ローラ９１には転写部材１００に転
写されたトナーが付着する場合があるが、このトナー
は、定着ローラ９１に当接されたクリーニングパッド９
３によって定着ローラ９１から取り除かれ、定着ローラ
９１の表面はきれいな状態に保たれる。

【００３０】定着が終了した転写部材１００は、排紙ロ
ーラ５５によって複写機の外部に排出され、排紙トレイ
上に積載される。

【００３１】次に、上述した複写機に用いられる、クラ
ウン形または逆クラウン形に作られた各ローラのうち、
加圧ローラ９４の製造工程について説明する。

【００３２】まず、製造すべき弾性ローラの周面と同一
の形状である非直円柱形の外形を有する母型を製作する
工程について、図２および図３を参照して説明する。図
２は、本発明の非直円柱形の弾性ローラの製造方法の一
実施例によって製作された、非直円柱形の外形を有する
母型の断面図であり、図３は、図２に示した母型の非直
円柱形の部分の両側の外周に、それぞれ補強部材を固定
したものの断面図である。

【００３３】図２に示すように、快削鋼であるＢｓＢＭ
材からなる棒状の母型１のローラ部１ａは、製造すべき
弾性ローラ（加圧ローラ９４）の周面と同一の形状であ
る非直円柱形の外形に形成されている。すなわち、本実
施例のローラ部１ａは、中央から両端に向うにしたがっ
て外形が徐々に大きくなる逆クラウン形に形成されてい
る。ローラ部１ａの両側には、それぞれテーパ部１ｂ、
１ｃが、ローラ部１ａの表面と滑らかに連続して形成さ
れており、また、母型１の図示左側の端面にはねじ穴１
ｄが形成されている。母型１は切削および研磨加工等に
より図示する外形に形成されたものであり、特にローラ
部１ａの表面は、最大高さで表わされる表面粗さが０．
８μｍＲ_max 以下となるように鏡面仕上げが施されてい
る。

【００３４】そして図３に示すように、母型１の外周面
の、各テーパ部１ｃ、１ｂの外側に、それぞれ環状の補
強部材２、３を嵌め込み、接着剤により密着して固定さ
せる。各補強部材２、３は、それぞれ強度を増すために
焼入れされた鋼材からなり、各補強部材２、３の外周に
は、それぞれ全周にわたる溝２ａ、３ａが、各補強部材
２、３の最外周より内側となるように形成されている。

【００３５】次に、母型１の非直円柱形の部分および各
補強部材２、３の表面に、その表面を被うように、金型
の材料を付着させて形成する工程について、図４を参照
して説明する。図４は、図３に示した母型の非直円柱形
の部分および各補強部材の表面に、その表面を被うよう
に、金型の材料を付着させる様子を示す図である。

【００３６】図４に示すように、母型１のねじ穴１ｄに
取付けねじ１２を取り付け、取付けねじ１２を保持して
母型１を吊り下げるようにして、電着槽５に満たされた
電解液５ａの中に母型１を漬ける。電解液５ａはスルフ
ァミン酸ニッケル浴であり、その組成が、スルファミン
酸ニッケルが３００〜４５０ｇ／ｌ、塩化ニッケルが０
〜３０ｇ／ｌ、ホウ酸が３０〜４５ｇ／ｌのものであ
る。そして、電鋳法により、母型１の表面にニッケル合
金を堆積させる。このときの作業条件を表１に示す。

【００３７】

【表１】 表１に示した作業条件で約１週間母型１を電解液５ａ中
に漬けておくと、母型１の非直円柱の部分（ローラ部１
ａ）、各テーパ部１ｂ、１ｃ、および各補強部材２、３
の表面に、その表面を被うように、ニッケル合金が堆積
して金型４が形成される。このとき、ローラ部１ａには
約６ｍｍのニッケル合金が堆積する。なお、図４に示し
たように、母型１のその他の表面にニッケル合金が堆積
してもかまわない。

【００３８】上述のようにして形成した金型４を電着槽
５から取り出した後、図５に示すように、金型４の各補
強部材２、３より外側の端部をそれぞれ切断して除去
し、また、金型４の外周面を切削などにより、各補強部
材２、３の最外周と同じ径の円柱形に形成する。さら
に、母型１には、後述する溶解除去の際に腐食液の循環
をよくするために、母型１の軸方向に沿って貫通する溶
解除去孔１ｅを形成しておく。

【００３９】次に、上述のようにして形成した金型４か
ら母型１を溶解除去する工程について、図６を参照して
説明する。図６は、図５に示した金型から、補強部材を
残して母型を溶解除去する様子を示す図である。

【００４０】図６に示すように、溶解除去槽６には、母
型１のみを腐食させる腐食液６ａが満たされており、こ
の腐食液６ａの中に金型４を漬ける。腐食液６ａとして
は、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃ ）を５００ｇ／ｌの割合で
含む水溶液を用いる。金型４を腐食液６ａに漬けること
で、腐食液６ａは母型１の溶解除去孔１ｅ内に侵入し、
母型１を腐食させて溶解する。金型４を、室温で約２日
間腐食液６ａに漬けておくと、母型１が完全に金型４か
ら溶解除去されて、残った金型４には、母型１のローラ
部１ａおよび各テーパ部１ｂ、１ｃと同一形状の孔４ａ
（図７参照）、すなわち、中央が製造すべき弾性ローラ
（加圧ローラ９４）の周面と同一の逆クラウン形となっ
た孔４ａが現われる。またその孔４ａの内面の表面粗さ
は、母型１のローラ部１ａの表面粗さが転写されて鏡面
状となっている。孔４ａの両側には、それぞれ補強部材
２、３が金型４と一体となって固着されており、各補強
部材２、３の内周面は露出している。各補強部材２、３
と金型４との固着は、ニッケル合金が各補強部材２、３
の溝２ａ、３ａの全周を被って堆積することでなされて
いるので、各補強部材２、３が容易に離脱しない強固な
ものとなっている。金型４から母型１を溶解除去したら
金型４を洗浄し、その後、図７に示すように、各補強部
材２、３の内周面を研削等により、それぞれ孔４ａの内
面の両端部のテーパ形状と連続するようにテーパ加工す
る。テーパ加工が施された各補強部材２、３の内周面に
は、必要に応じてハードクロムメッキなどの表面処理を
施してもよい。

【００４１】次に、以上のようにして製作した金型を用
いた弾性ローラの製造工程について、図８および図９を
参照して説明する。図８は、図７に示した金型に、芯金
部材、各蓋体および各蓋体カバーを組み立てたものの断
面図であり、図９は、本発明の弾性ローラの成形装置の
一実施例の概略構成図である。

【００４２】図８に示すように、棒状の芯金部材７の両
端部７ｂ、７ｃをそれぞれ固定するための２個の蓋体
８、９には、それぞれ芯金部材７の両端部７ｂ、７ｃが
それぞれ挿入されて嵌合する支持穴８ａ、８ｂがあけら
れている。各支持穴８ａ、８ｂの周囲には、成形時に、
後述する弾性材料またはエアーが通過するための複数の
ランナ８ｂ、９ｂが穿孔されている。また、各蓋体８、
９の一端部である挿入部８ｃ、９ｃの外形は、前述し
た、金型４の孔４ａの両端部および各補強部材２、３の
一連のテーパ形状と密接するように、それぞれテーパ形
状に形成されている。２個の蓋体カバー１０、１１に
は、それぞれ各蓋体８、９の他端部が嵌合する凹部が形
成されている。各蓋体カバー１０、１１のうち、一方の
蓋体カバー１１には、弾性材料が注入される注入口１１
ａ、およびその注入口１１ａと蓋体９の各ランナ９ｂと
を連通する空間部１１ｂ形成されており、他方の蓋体カ
バー１０には、蓋体８の各ランナ８と不図示の排出口と
を連通する空間部１０ｂが形成されている。

【００４３】次に、芯金部材７に弾性層を成形する手順
について説明する。まず、芯金部材７の周面７ａに接着
剤を塗布して芯金部材７を金型４の孔４ａ内に挿入し、
芯金部材７ｂ、７ｃがそれぞれ各蓋体８、９の支持穴８
ａ、９ａに挿入されるように、各蓋体８、９の挿入部８
ｃ、９ｃを金型４の孔４ａの両端部および各補強部材
２、３の内周面２ｂ、３ｂとそれぞれ密接するまで挿入
する。これにより、金型４の孔４ａの両端部および各補
強部材２、３に、芯金部材７の両端部７ｂ、７ｃが固定
される。また、このとき、芯金部材７の中心軸線と金型
４の孔４ａの中心軸線とが一致する。次いで、各蓋体
８、９にそれぞれ各蓋体カバー１０、１１に嵌合させ、
これを図９に示す成形装置に装着する。

【００４４】成形装置は、図９に示すように、金型４を
包み込んで保持する保持手段としての下側熱盤２１ａと
上側熱盤２１ｂ、弾性材料を金型４に注入するための注
入手段としての、注入ノズル２２が接続された注型機２
５、および金型４内のエアーを排気するための排気手段
としての排気ノズル２３を有する。

【００４５】下側熱盤２１ａおよび上側熱盤２１ｂは、
それぞれ内部にシーズヒータ等の加熱手段が設けられ、
これら加熱手段により金型４の温度が一定に保たれる。
一方、注型機２５は、先端部が一方の蓋体カバー１１の
注入口１１ａに当接して接続可能となるように図示矢印
方向に移動自在に設けられた注入ノズル２２が接続さ
れ、注入ノズル２２に弾性材料を供給するものである
が、本実施例では弾性材料として、低粘度ゴム材料であ
る２液混合タイプのＬＴＶ（低温硬化型）シリコーンゴ
ムを使用するので、注型機２５はこの２つの液を計量混
合して注入ノズル２２に供給できる構成となっている。
すなわち、注型機２５には、弾性材料の一方の原料であ
るＡ液を収納するＡ液タンク２６と、弾性材料の他方の
原料であるＢ液を収納するＢ液タンク２７とを有し、Ａ
液およびＢ液はそれぞれ、モータ３０により駆動される
Ａ液用歯車ポンプ２８およびＢ液用歯車ポンプ２９によ
り正確に計量される。そして、Ａ液用歯車ポンプ２８お
よびＢ液用歯車ポンプ２９により計量されたＡ液および
Ｂ液は、スタチックミキサ３１で混合されるとともに脱
気され、注入ノズル２２に供給される。弾性材料は、具
体的には東レダウコーニング（株）製のＤＹ３５−５６
１等が使用される。

【００４６】上述した成形装置に、各蓋体８、９および
各蓋体カバー１０、１１が取り付けられた金型４を装着
したら、注入ノズル２２を一方の蓋体カバー１１の注入
口１１ａに接続させるとともに、排気ノズル２３を他方
の蓋体カバー１０の排気口に接続させ、注入ノズル２２
により一方の蓋体カバー１１の注入口１１ａから弾性材
料を適当な圧力で注入する。注入された弾性材料は、蓋
体９の各ランナ９ｂを通過して金型４の孔４ａと芯金部
材７との隙間を満たし、また、その隙間を占めていたエ
アーは、蓋体８の各ランナ８ｂから蓋体カバー１０の空
間部１０ｂを経て他方の蓋体カバー１０の排気口から排
出される。金型４の孔４ａと芯金部材７との隙間に満た
された弾性材料が硬化したら、注入ノズル２２および排
気ノズル２３を、それぞれ各蓋体カバー１０、１１から
離す。そして、他方の蓋体カバー１０および蓋体８を一
体に金型４から取り外し、同様に、一方の蓋体カバー１
１および蓋体９を一体に金型４から取り外す。最後に、
金型４の孔４ａから、弾性材料からなる弾性層が周面７
ａに形成された芯金部材７を抜き出して、逆クラウン形
の弾性ローラ（加圧ローラ９４）が完成する。

【００４７】本実施例での弾性層の成形条件を表２に示
す。

【００４８】

【表２】 表２においてタッチ時間とは、弾性材料の注入終了後
に、注入ノズル２２および排気ノズル２３をそれぞれ各
蓋体カバー１０、１１に当接させている時間である。

【００４９】このようにして製造された弾性ローラ（加
圧ローラ１０）には、さらに、未定着のトナーを付着し
にくくする目的で、弾性層の上層にフッ素樹脂をコーテ
ィングしたり、予め金型４の孔４ａに２０〜１００μｍ
の厚さのフッ素樹脂製チューブを挿入しておき、そのチ
ューブの内部に弾性材料を注入して弾性層をチューブで
被覆する構成としてもよい。

【００５０】以上説明したように本実施例においては、
逆クラウン形の加工は、母型１の外形を加工するという
容易な加工によって行われるので、従来のように金型の
孔の内面を加工するという困難な加工に比較して、容易
に所望の逆クラウン形の孔４ａを金型４に形成すること
ができる。母型１には、切削、研削加工などが容易な快
削鋼を使用しているので、母型１を高精度に加工するこ
とはさらに容易となっている。

【００５１】また、母型１のローラ部１ａの表面粗さが
金型４の孔４ａの内面の表面粗さとなるので、従来の、
金型の孔の内面を所望の表面粗さに仕上げるという加工
に比較して、母型１のローラ部１ａの表面を所望の表面
粗さに仕上げるという容易な加工により、金型４の孔４
ａの内面を所望の表面粗さに形成することができ、ひい
ては弾性ローラの周面も、容易に所望の表面粗さに形成
することができる。

【００５２】さらに、母型１への金型の材料の付着は、
電鋳法によりニッケル合金を堆積させることによって行
われるので、金型４の材料であるニッケル合金の組成を
容易に所望のものにすることができるし、母型１の表面
の表面粗さも金型４の孔４ａの内面に良好に転写するこ
とができる。

【００５３】加えて、母型１の溶解除去は、金型の材料
が付着した母型１を腐食液６ａに漬けることで行われる
ので、金型４の孔４ａの内面に母型１が残ることなく、
また、孔４ａの内面の形状を損なうことなく、母型１を
良好に除去できる。また、母型１を溶解除去する前に、
母型１には予め溶解除去孔１ｅをあけているので、母型
１と腐食液６ａとの接触面積が増え、母型１の溶解除去
の時間を短くすることができる。

【００５４】そして、各補強部材２、３は、芯金部材７
を固定するに際して、金型４に最も負担がかかる部分、
すなわち、各蓋体８、９の挿入部８ｃ、９ｃの外周面と
接触する部分に、金型４と一体となって固着しているの
で、金型４の耐久性を向上させることができる。

【００５５】以上説明した本実施例では、母型１の材料
として快削鋼であるＢｓＢＭ材を使用したが、これに限
らず、他の快削鋼や快削鋼以外の材料を使用してもよ
い。また、金型４の材料としてニッケル合金を示したが
これに限る必要はないし、母型１への金型の材料の付着
についても、電鋳法により堆積させる例の他に、溶融ま
たはそれに近い状態の金型４の材料を母型１の表面に吹
き付けるという溶射等の方法により行ってもよい。

【００５６】また、金型４から母型１を溶解除去する手
段として、腐食液６ａにより溶解除去する例を示した
が、これに限らず、電解液により溶解除去する手段や、
母型１と金型４との溶融温度の差を利用して溶解除去す
る手段でもよい。

【００５７】さらに、弾性層の形成に際して、弾性材料
を適当な圧力で金型４の孔４ａ内に注入する例を示した
が、これに限らず、金型４の孔４ａ内を真空圧にするこ
とにより、弾性材料を吸引して弾性層を形成する等の手
段でもよい。また、芯金部材７は、内部が中空であるも
のやパイプ状のものであってもよい。

【００５８】以上、図１に示した複写機に使用される加
圧ローラ９４の製造工程について説明したが、同様にし
て、逆クラウン形の弾性ローラである給紙ローラ６４や
定着ローラ９１を製造することもできる。また、母型１
の外形をクラウン形のものとすることで、帯電ローラ７
１やクリーニングローラ８２といったクラウン形の弾性
ローラを製造することもできる。これらの各ローラおよ
び前記各ローラを用いた各ユニットは、複写機に限らず
レーザビームプリンタにおいても同様の構成のものが使
用できる。

【００５９】さらに、上述した製造工程で製造される弾
性ローラとしては、タイプライタやプリンタに使用され
る逆クラウン形のプラテンローラや、ファクシミリにお
いて原稿のデータを読み込むためのラインセンサに密着
配置される、クラウン形のラインセンサ用プラテンロー
ラや、同じくファクシミリにおいてデータ出力用の印字
ヘッドに密着配置される、クラウン形の印字ヘッド用プ
ラテンローラ等がある。また、母型１の外形をクラウン
形や逆クラウン形以外の他の非直円柱形に加工すること
で、クラウン形や逆クラウン形以外の他の非直円柱形の
弾性ローラを製造することもできる。

【００６０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおり構成され
ているので、以下に記載する効果を奏する。

【００６１】本発明の非直円柱形の弾性ローラおよびそ
の製造方法では、金型から母型が溶解除去されると、残
った金型には母型の外形と同一の非直円柱形の孔が現わ
れるので、従来のような金型の孔の内面を加工するとい
う困難な加工に比較して、母型の外形を加工するという
容易な加工により、所望の高精度の非直円柱形の孔を金
型に容易に形成することができる。その結果、このよう
にして製造された弾性ローラは、金型が容易に製作され
ることに伴って低コストのものとすることができるし、
ばらつきの少ない一定の形状の弾性層が形成されたもの
となる。

【００６２】また、母型の非直円柱形の部分の両側の外
周に、それぞれ補強部材を固定する工程を有する製造方
法では、上述した効果に加えて、製作した金型の非直円
柱形の孔の両側に、すなわち各蓋体がそれぞれ固定され
る部分に、各補強部材が金型と一体となって固着される
ことになるので、金型の耐久性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非直円柱形の弾性ローラが使用される
複写機の一例の概略構成図である。

【図２】本発明の非直円柱形の弾性ローラの製造方法の
一実施例によって製作された、非直円柱形の外形を有す
る母型の断面図である。

【図３】図２に示した母型の非直円柱形の部分の両側に
それぞれ補強部材を固定したものの断面図である。

【図４】図３に示した母型の非直円柱形の部分および各
補強部材の表面に、その表面を被うように、金型の材料
を付着させる様子を示す図である。

【図５】図４に示した母型に金型が形成されたものを円
柱形に形成して溶解除去孔をあけたものの断面図であ
る。

【図６】図５に示した金型から補強部材を残して母型を
溶解除去する様子を示す図である。

【図７】図６に示した金型から母型を溶解除去して各補
強部材の内周面を加工したものの断面図である。

【図８】図７に示した金型に、芯金部材、各蓋体および
各蓋体カバーを組み立てたものの断面図である。

【図９】本発明の弾性ローラの成形装置の一実施例の概
略構成図である。

【符号の説明】

１ 母型 １ａ ローラ部 １ｂ、１ｃ テーパ部 １ｄ ねじ穴 １ｅ 溶解除去孔 ２、３ 補強部材 ２ａ、３ａ 溝 ２ｂ、３ｂ 内周面 ４ 金型 ４ａ 孔 ５ 電解槽 ５ａ 電解液 ６ 溶解除去槽 ６ａ 腐食液 ７ 芯金部材 ７ａ 周面 ７ｂ、７ｃ 端部 ８、９ 蓋体 ８ａ、８ｂ 支持穴 ８ｂ、９ｂ ランナ ８ｃ、９ｃ 挿入部 １０、１１ 蓋体カバー １０ｂ、１１ｂ 空間部 １１ａ 注入口 １２ 取付けねじ ２１ａ 下側熱盤 ２１ｂ 上側熱盤 ２２ 注入ノズル ２３ 排気ノズル ２５ 注型機 ２６ Ａ液タンク ２７ Ｂ液タンク ２８ Ａ液用歯車ポンプ ２９ Ｂ液用歯車ポンプ ３０ モータ ３１ スタチックミキサ ５１ 感光ドラム ５２ 転写帯電器 ５３ 除電針 ５４ 搬送ベルト ５５ 排紙ローラ ５６ 光源 ５８ 原稿台 ５９ 排紙トレイ ６０ 給紙ユニット ６１ 給紙カセット ６２、６３ 分離パッド ６４ 給紙ローラ ７０ 転写部 ７１ 帯電ローラ ７５ 現像器 ８０ クリーニングユニット ８１ クリーニングブレード ８２ クリーニングローラ ８３ スクレーパ ８４ スクリュ ９０ 定着ユニット ９１ 定着ローラ ９２ ヒータ ９３ クリーニングパッド ９４ 加圧ローラ １００ 転写部材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１ 15/16 15/16 15/20 １０３ 15/20 １０３ // Ｂ２９Ｌ 23:00 31:32

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金部材と、前記芯金部材の周面に形成
   された非直円柱形の弾性層とを有する非直円柱形の弾性
   ローラにおいて、 前記弾性層は、前記非直円柱形の外形を有する母型の表
   面に金型の材料を付着させて金型を形成した後、前記金
   型から前記母型を溶解除去して形成された孔に、弾性材
   料を注入することにより形成されたことを特徴とする、
   非直円柱形の弾性ローラ。
2. 【請求項２】 金型の材料は、電鋳法によって母型の表
   面に付着される請求項１に記載の非直円柱形の弾性ロー
   ラ。
3. 【請求項３】 母型は、腐食液によって溶解除去される
   請求項１または２に記載の非直円柱形の弾性ローラ。
4. 【請求項４】 非直円柱形を逆クラウン形とし、複写機
   やレーザビームプリンタの、転写部材を像坦持体に搬送
   するための給紙ローラとして使用される請求項１、２ま
   たは３に記載の非直円柱形の弾性ローラ。
5. 【請求項５】 非直円柱形をクラウン形とするとともに
   弾性層が導電製を有する部材からなり、複写機やレーザ
   ビームプリンタの、像坦持体を一様に帯電させるための
   帯電ローラとして使用される請求項１、２または３に記
   載の非直円柱形の弾性ローラ。
6. 【請求項６】 非直円柱形をクラウン形とし、複写機や
   レーザビームプリンタの、像坦持体に残る未転写の残留
   トナーを除去するためのクリーニングローラとして使用
   される請求項１、２または３に記載の非直円柱形の弾性
   ローラ。
7. 【請求項７】 非直円柱形を逆クラウン形とし、複写機
   やレーザビームプリンタの、像坦持体により転写部材に
   転写されたトナーを前記転写部材に定着させるための定
   着ローラとして使用される請求項１、２または３に記載
   の非直円柱形の弾性ローラ。
8. 【請求項８】 非直円柱形を逆クラウン形とし、複写機
   やレーザビームプリンタの、転写部材を転写ローラに押
   圧するための加圧ローラとして使用される請求項１、２
   または３に記載の非直円柱形の弾性ローラ。
9. 【請求項９】 非クラウン形を逆クラウン形とし、記録
   ヘッドにより記録部材に記録を行う記録装置の、前記記
   録ヘッドに前記記録部材を挟んで対向配置されたプラテ
   ンローラとして使用される請求項１、２または３に記載
   の非直円柱形の弾性ローラ。
10. 【請求項１０】 非直円柱形をクラウン形とし、ファク
    シミリの、原稿を読み取るためのセンサに前記原稿を挟
    んで対向配置されたセンサ用プラテンローラとして使用
    される請求項１、２または３に記載の非直円柱形弾性ロ
    ーラ。
11. 【請求項１１】 請求項４に記載の非直円柱形の弾性ロ
    ーラと、多数枚の転写部材が積載されて、前記転写部材
    のうち最上位置にある転写部材を前記弾性ローラに押圧
    させる積載部材と、 前記積載部材に積載された転写部材のうち最上位置の転
    写部材を他の転写部材から分離するための分離手段とを
    有し、 複写機やレーザビームプリンタの給紙ユニットとして使
    用される、非直円柱形の弾性ローラを用いたユニット。
12. 【請求項１２】 複写機やレーザビームプリンタの像坦
    持体に圧接された請求項５に記載の非直円柱形の弾性ロ
    ーラと、 前記弾性ローラに電圧を印加するための電源とを有し、 前記複写機やレーザビームプリンタの帯電ユニットとし
    て使用される、非直円柱形の弾性ローラを用いたユニッ
    ト。
13. 【請求項１３】 複写機やレーザビームプリンタの像坦
    持体に圧接されて、前記像坦持体上の残留トナーを摺擦
    除去するための、請求項６に記載の非直円柱形の弾性ロ
    ーラと、 前記摺擦除去された残留トナーを蓄積するためのトナー
    貯留部とを有し、 前記複写機やレーザビームプリンタのクリーニングユニ
    ットとして使用される、非直円柱形の弾性ローラを用い
    たユニット。
14. 【請求項１４】 請求項７に記載の非直円柱形の弾性ロ
    ーラと、 前記弾性ローラの内部に設けられたローラ加熱手段と、 前記弾性ローラに圧接された、請求項８に記載の非直円
    柱形の弾性ローラとを有し、 複写機やレーザビームプリンタの定着ユニットとして使
    用される、非直円柱形の弾性ローラを用いたユニット。
    定着ユニット
15. 【請求項１５】 製造すべき弾性ローラの周面と同一の
    形状である非直円柱形の孔を有する金型を製作する工程
    と、 前記金型の前記孔に弾性材料を注入して、芯金部材の周
    面に弾性層を形成する工程とを有する非直円柱形の弾性
    ローラの製造方法において、 前記金型を製作する工程は、 前記非直円柱形の外形を有する母型を製作する工程と、 前記母型の非直円柱形の部分の表面に、該表面を被うよ
    うに、前記母型の材料を付着させて前記金型を形成する
    工程と、 前記形成された金型から前記母型を溶解除去する工程と
    を有することを特徴とする、非直円柱形の弾性ローラの
    製造方法。
16. 【請求項１６】 製造すべき弾性ローラの周面と同一の
    形状である非直円柱形の孔を有する金型を製作する工程
    と、 前記金型の前記孔に芯金部材を挿入して前記金型の前記
    孔の両側に前記芯金部材の両端をそれぞれ蓋体により固
    定する工程と、 前記金型の前記孔に弾性材料を注入して、芯金部材の周
    面に弾性層を形成する工程とを有する非直円柱形の弾性
    ローラの製造方法において、 前記金型を製作する工程は、 前記非直円柱形の外形を有する母型を製作する工程と、 前記母型の非直円柱形の部分の両側の外周に環状の補強
    部材をそれぞれ固定させる工程と、 前記母型の非直円柱形の部分および前記各補強部材の表
    面に、該表面を被うように、前記金型の材料を付着させ
    て前記金型を形成する工程と、 前記形成された金型から前記各補強部材を残して前記母
    型を溶解除去する工程とを有することを特徴とする、非
    直円柱形の弾性ローラの製造方法。
17. 【請求項１７】 金型の材料の付着は、電鋳法により堆
    積させて行う請求項１５または１６に記載の非直円柱形
    の弾性ローラの製造方法。
18. 【請求項１８】 母型の溶解除去は、腐食液により行う
    請求項１５、１６または１７に記載の非直円柱形の弾性
    ローラの製造方法。
19. 【請求項１９】 請求項１５乃至１８のいずれか１項に
    に記載された工程で製作された金型を包んで保持すると
    ともに、加熱手段により温度が一定に維持される保持手
    段と、 前記金型に弾性材料を注入するための注入手段と、 前記金型内のエアーを排気するための排気手段とを有す
    ることを特徴とする、非直円柱形の弾性ローラの成形装
    置。