JP4259159B2 - 成形金型およびそれを用いた弾性ロールの製法ならびにそれによって得られた弾性ロール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、芯材の外周に沿って弾性層を成形するために用いられる成形金型およびそれを用いた弾性ロールの製法ならびにそれによって得られた弾性ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機，プリンター等の電子写真装置には、帯電ロール等の弾性ロールが用いられている。そして、その弾性ロールとして、例えば、芯材（中空または中実の芯金等からなる）の外周に沿ってスポンジ層，中間層，表層がこの順に積層された帯電ロールを作製する場合、つぎのようにして行われる。すなわち、成形型として円筒型を準備し、その円筒型の中空部に、中間層となる円筒状の弾性チューブを挿入した後、スポンジ層用のスポンジ材料をそれ自体の外周面に付着させた芯材を、上記弾性チューブの中空部に挿入し、その状態で、加熱成形してスポンジ材料を発泡させるとともに全体を一体化する。そして、脱型後、表層形成材料をコートし、上記帯電ロールを得ている。
【０００３】
ところで、上記成形に用いられる円筒型の内周面には、成形時のエア抜き用の通路を確保するために、低番手ショットブラスト処理が施されている。これにより、上記円筒型の内周面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が１．５〜２．５μｍの範囲内、最大高さ（Ｒmax ）が１５〜２５μｍの範囲内、十点平均粗さ（Ｒｚ）が１５〜２０μｍの範囲内の凹凸部に処理され、その凹凸部により、エア抜き用の通路が確保されるようになっている。すなわち、成形時には、弾性チューブの外周面は、成形時の膨張により、上記成形金型の内周面のうち上記凹凸部のうちの凸部には接触するものの、凹部の内側全体にわたっては侵入せず、凹部開口部で僅かに侵入する程度となる。そして、凹部のうち弾性チューブが侵入していない空間が連なって上記エア抜き用の通路となる。
【０００４】
このため、脱型後の弾性チューブ（中間層）の表面では、上記凹部に対応する部分が軽度に転写され、低突出量の突出部となる。そして、上記表層を形成しても、その突出部は表層の表面に現れ、得られた帯電ロールの表面は、僅かな凹凸部に形成されている。この帯電ロールの表面のＳＥＭ写真を図４に示す。
【０００５】
なお、円筒型の内周面に対するショットブラスト処理については、特許文献１に、転写面（スポンジゴムロールの表面）を凹凸面にすることを目的に施している旨が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２８５７０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記低番手ショットブラスト処理された円筒型を用いると、得られた帯電ロールの表面の凹凸部の凸部は、点在した状態になる。このため、感光ドラムとの接触度合が軸方向に沿って不均一となる。そして、カートリッジライフ中半以降、帯電ロールの表面の凹凸部の凹部にトナーが徐々に堆積するようになり、いわば堆積したトナーが点在した状態となって、帯電ロールの表面が不均一に汚れた状態になる。このような帯電ロールの表面の不均一な汚れは、画像に悪影響を及ぼす。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ表面が不均一に汚れ難い弾性ロールを作製するための成形金型およびそれを用いた弾性ロールの製法ならびにそれによって得られた弾性ロールの提供をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、芯材の外周にスポンジ層を介して弾性チューブからなる弾性層を成形するために用いられる円筒状の成形金型であって、上記成形時に上記弾性チューブの外周面が接触する上記円筒状の成形金型の内周面に、軸方向に延びる複数の条溝が周方向に所定のピッチで形成され、その条溝の幅が１５０〜２００μｍの範囲内、条溝の深さが５〜８０μｍの範囲内、条溝の形成ピッチが３５０〜４００μｍの範囲内に設定され、上記弾性チューブの外周面と上記条溝の内側面との間の空間が成形時のエア抜き用の通路となる成形金型を第１の要旨とする。
【００１０】
また、上記成形金型の中空部に、円筒状の弾性チューブを挿入した後、その弾性チューブの中空部に、それ自体の外周面にスポンジ材料を付着させた芯材を挿入し、その状態で加熱成形してスポンジ材料を発泡させることにより、上記芯材の外周面に上記スポンジ材料からなるスポンジ層を一体形成するとともに、このスポンジ層の外周面に上記弾性チューブからなる弾性層を、成形金型の内周面を型面として一体形成する際に、上記成形金型の内周面に形成された条溝に対応する上記弾性チューブの外周面部分は、上記条溝を埋めることなく条溝の底面との間に空間を残し、その空間をエア抜き用の通路とする弾性ロールの製法を第２の要旨とし、この製法によって得られ、成形金型の内周面に形成された条溝に対応する部分が、軸方向に延びる低突出量の突条となっており、その突条の表面が、平滑になっている弾性ロールを第３の要旨とする。
【００１１】
すなわち、本発明の成形金型は、内周面に、軸方向に延びる複数の条溝が周方向に所定のピッチで形成され、その条溝の幅が１５０〜２００μｍの範囲内、条溝の深さが５〜８０μｍの範囲内、条溝の形成ピッチが３５０〜４００μｍの範囲内に設定されている。そして、成形時に成形金型の内周面と弾性チューブからなる弾性層の間に存在するエアは、上記条溝を通って抜けるようになる。このため、成形時のエアを抜くための低番手ショットブラスト処理が不要となる。したがって、本発明の成形金型を用いて弾性ロールを作製すると、隣り合う上記条溝と条溝の間の部分に対応する弾性ロールの表面部分は、平滑になる。また、上記条溝に対応する弾性ロールの表面部分は、軸方向に延びる低突出量の突条となり、しかも、その表面は平滑になる。その結果、得られた弾性ロールは、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ、表面が平滑であるため、弾性ロール表面へのトナー付着が均一なものとなる。
【００１２】
また、上記成形金型を用いた弾性ロールの製法では、上記成形金型の中空部に、円筒状の弾性チューブを挿入した後、その弾性チューブの中空部に、それ自体の外周面に弾性材料を付着させた芯材を挿入した状態で加熱成形する。このため、弾性チューブの外周面は、成形時の膨張により、上記成形金型の内周面のうち隣り合う上記条溝と条溝の間の部分には接触するものの、条溝内全体にわたっては侵入せず、条溝開口部で僅かに侵入する程度となる。そして、条溝のうち弾性チューブが侵入していない空間がエア抜き用の通路となる。したがって、上述したように、得られた弾性ロールは、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ弾性ロール表面へのトナー付着が均一なものとなる。
【００１３】
そして、上記製法によって得られた弾性ロールは、上述したように、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ弾性ロール表面へのトナー付着が均一なものとなっている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００１５】
図１は、本発明の成形金型の一実施の形態を示している。この成形金型Ａは、芯材４（図２参照）の外周に沿って弾性層を成形するために用いられる円筒状の成形金型Ａであり、その成形金型Ａの内周面には、成形時に成形金型Ａの内周面と弾性層の間に存在するエアを抜くために、軸方向に延びる複数の条溝１が周方向に所定のピッチで形成されている。そして、上記条溝１は、幅が１５０〜２００μｍの範囲内、深さが５〜８０μｍの範囲内、ピッチが３５０〜４００μｍの範囲内に設定されている。また、上記条溝１の断面形状は、特に限定されるものではないが、通常、Ｖ字状またはＵ字状である（図では、Ｖ字状）。なお、図１では、理解を助けるために、上記条溝１を大きく図示するとともに、条溝１の全体の本数を少なく図示している。
【００１６】
より詳しく説明すると、上記成形金型Ａの形成材料としては、通常使用されているものであれば、特に限定されるものではなく、Ｓ５５Ｃ等の炭素鋼材，ＳＡＣＭ６４５等のアルミニウムクロムモリブデン鋼材，Ａ５０５６等のアルミニウム合金，アルミニウム等があげられる。
【００１７】
上記成形金型Ａの作製は、例えば、円柱材またはパイプ材を適切な長さに切断し、内周中空部を形成するためのドリルによる穿孔や旋盤による切削、内周面の平滑性を確保するための研磨やホーニング等の機械加工を施した後、上記条溝１の形成のために、ブローチ加工することが行われる。必要に応じて、耐摩耗性を高めるための焼入れ、離型性向上のために施すクロムめっき等のめっき加工等を施してもよい。
【００１８】
このように、上記成形金型Ａの内周面は、機械加工により形成され、粗面化処理が施されないため、その内周面の表面粗さは、小さくなっており、算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．５〜０．９μｍの範囲内、最大高さ（Ｒmax ）が、５〜９μｍの範囲内、十点平均粗さ（Ｒｚ）が、４〜８μｍの範囲内となっている。ここで、上記算術平均粗さ（Ｒａ），最大高さ（Ｒmax ）および十点平均粗さ（Ｒｚ）は、１９８２年ＪＩＳ Ｂ ０６０１によるものである。
【００１９】
そして、上記成形金型Ａは、従来と同様にして、弾性ロールを成形する際に用いられる。すなわち、前記従来の技術で説明したように、例えば、弾性ロールとして、芯材４（図２参照）の外周に沿ってスポンジ層，中間層，表層がこの順に積層された帯電ロールを作製する場合には、図２に示すように、上記成形金型Ａの中空部に、中間層となる円筒状の弾性チューブ２を挿入した後、スポンジ層のスポンジ材料３を外周に付着させた芯材４を、上記弾性チューブ２の中空部に挿入し、その状態で、加熱成形してスポンジ材料３を発泡させる。これにより、芯材４の外周面にスポンジ層が一体形成され、このスポンジ層の外周面に中間層（弾性チューブ２）が一体形成される。そして、脱型後、脱型したロール体の中間層（弾性チューブ２）の表面に表層形成材料をコートし、上記帯電ロールを得る。
【００２０】
上記加熱成形時には、弾性チューブ２の外周面は、成形時の膨張により、上記成形金型Ａの内周面のうち隣り合う上記条溝１と条溝１の間の部分１ａ（図２では、下半分に図示）には接触するものの、その弾性チューブ２は、液体のように流動性が高いものではないため、条溝１（図２では、上半分に図示）の内側全体にわたっては侵入せず、条溝１の開口部で僅かに侵入する程度となる。そして、条溝１のうち弾性チューブ２が侵入していない空間がエア抜き用の通路となる。
【００２１】
このため、上記脱型後は、中間層（弾性チューブ２）の表面では、上記条溝１に対応する部分が軽度に転写され、低突出量の突条となっている。そして、上記表層を形成しても、その突条は表層の表面に現れ、得られた帯電ロールの表面には、軸方向に延びる複数の突条が周方向に、上記条溝１と同様のピッチで形成されている。また、上記中間層（弾性チューブ２）の表面に形成された低突出量の突条の表面は、上記成形金型Ａの内周面の条溝１の内側面に接触していないため、平滑になっている。このため、その表面に形成される表層の表面も、平滑になっている。
【００２２】
さらに、上記加熱成形時に弾性チューブ２の外周面が接触する、成形金型Ａの内周面のうち隣り合う上記条溝１と条溝１の間の部分１ａは、表面が粗面化されていないため、平滑になっている。そして、その条溝１と条溝１の間の平滑部分は、脱型後の中間層（弾性チューブ２）の表面において、隣り合う上記突条と突条の間となるため、その突条間の部分も平滑になっている。このため、その表面に形成される表層の表面も、平滑になっている。
【００２３】
このように、得られた帯電ロールの表面には、上記低突出量の突条が軸方向に延びて形成され、しかも、その表面が平滑になっている。さらに、隣り合う上記突条と突条の間も平滑になっている。この帯電ロールの表面のＳＥＭ写真を図３に示す。このため、感光ドラムとの接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ、表面が平滑であるため、帯電ロール表面へのトナー等の付着が均一なものとなる。
【００２４】
また、本発明の成形金型の他の実施の形態として、上記実施の形態における成形金型Ａの内周面に、高番手ショットブラスト処理を施してもよい。この場合、用いるショットの平均粒径は、０．１０５〜０．２１０ｍｍ（８０〜１２０番手）とする。これにより、成形金型Ａの内周面の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．９〜１．３μｍの範囲内、最大高さ（Ｒmax ）が、９〜１３μｍの範囲内、十点平均粗さ（Ｒｚ）が、８〜１３μｍの範囲内となっている。
【００２５】
この成形金型Ａを用いると、内周面の隣り合う上記条溝１と条溝１の間の部分１ａが、高番手ショットブラスト処理により、粗面化されるため、成形時のエア抜けが向上し、また、脱型性も向上する。しかしながら、得られる弾性ロールの表面の耐汚れ性は、少し劣化する。
【００２６】
なお、上記各実施の形態において、弾性ロールとして帯電ロールを作製する場合、各層の形成材料は、通常用いられているものであれば、特に限定されるものではない。すなわち、スポンジ層の形成材料としては、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）やウレタンゴム等があげられる。また、中間層（弾性チューブ２）の形成材料としては、例えば、スポンジ層の形成材料が上記ＥＰＤＭの場合には、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）が用いられたり、スポンジ層の形成材料が上記ウレタンゴムの場合には、ヒドリンゴムが用いられたりする。さらに、表層の形成材料としては、例えば、フッ素樹脂，アクリル樹脂，ナイロン樹脂，ウレタン樹脂等があげられる。
【００２７】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００２８】
【実施例１】
円筒状の成形金型の内周面に、軸方向に延びる複数の条溝を形成した。その成形金型の材料は、ＳＡＣＭ６４５とした。成形金型の大きさは、外径を２０ｍｍ、内径を１２ｍｍ、長さを２３０ｍｍとした。条溝の大きさは、幅を１５０μｍ、深さを５μｍ、ピッチを３５０μｍに設定した。隣り合う条溝と条溝の間の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．５０μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を５．００μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を４．００μｍにした。
【００２９】
【実施例２】
条溝の大きさは、幅を１７５μｍ、深さを４５μｍ、ピッチを３７５μｍに設定した。隣り合う条溝と条溝の間の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．７０μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を７．００μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を６．００μｍにした。それ以外は、実施例１と同様とした。
【００３０】
【実施例３】
条溝の大きさは、幅を２００μｍ、深さを８０μｍ、ピッチを４００μｍに設定した。隣り合う条溝と条溝の間の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．９０μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を９．００μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を８．００μｍにした。それ以外は、実施例１と同様とした。
【００３１】
【実施例４】
上記実施例３の成形金型の内周面に高番手ショットブラスト処理を施した。この処理に用いたショットは１２０番手（平均粒径０．１１５ｍｍ）であった。隣り合う条溝と条溝の間の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を１．３０μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を１３．００μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を１３．００μｍにした。それ以外は、実施例３と同様とした。
【００３２】
【比較例１】
円筒状の成形金型の内周面に、低番手ショットブラスト処理を施した。この処理に用いたショットは２４番手（平均粒径０．７７５ｍｍ）であった。内周面の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を１．９９μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を２３．６９μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を１５．００μｍにした。なお、成形金型の材料および大きさは、上記各実施例と同様とした。
【００３３】
【比較例２】
円筒状の成形金型の内周面に、高番手ショットブラスト処理を施した。この処理に用いたショットは１２０番手（平均粒径０．１１５ｍｍ）であった。内周面の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．８０μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を７．５０μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を５．９４μｍにした。それ以外は、比較例１と同様とした。
【００３４】
〔成形〕
このようにして得られた実施例１〜４および比較例１，２の各成形金型を用い、上記実施の形態と同様にして、帯電ロールを作製した。スポンジ層のスポンジ材料としてＥＰＤＭを用い、中間層となる弾性チューブの形成材料としてＮＢＲを用いた。成形は、オーブンにて、１８０℃×３５分行った。また、脱型後にコートする表層形成材料としてフッ素系アクリル樹脂を用いた。
【００３５】
そして、得られた各帯電ロールについて、下記のようにして、成形性，耐久汚れをそれぞれ評価した。そして、これらの結果を、下記の表１に併せて示した。なお、比較例２の成形金型（高番手ショットブラスト処理）については、成形時のエア抜けが不完全となり、作製された帯電ロールが品質基準を満たすものではなかったため、上記耐久汚れについては評価していない。
【００３６】
〔成形性〕
成形時におけるエア抜けの程度を評価した。この評価は、脱型後の弾性チューブ（中間層）の表面におけるエア溜まりの跡の有無により評価した。すなわち、成形時におけるエア抜けが完全に行われ、エア溜まりの跡が全くないものを◎、成形時にエア抜けが略完全に行われ、エア溜まりの跡が僅かに存在するが、実用上、問題がないものを○、成形時のエア抜けが不完全であり、エア溜まりの跡が多数存在し、実用できないものを×として評価した。
【００３７】
〔耐久汚れ〕
得られた各帯電ロールをレーザービームプリンタ（キャノン社製、ＬＪ４０５０）に組み込み、トナーがなくなるまで（１００００枚）画像出しを行った。その後、各帯電ロールを上記複写機から取り出し、その表面のトナーによる汚れを、目視により判定した。その結果、トナーの不均一な堆積が確認できないものを◎、トナーの不均一な堆積が僅かに確認できるが、画像に濃度むらがなかったものを○、トナーの堆積部分が点在し、画像に僅かの濃度むらが認められるものを△として評価した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
この表１の結果から、実施例１〜４の成形金型（条溝形成）を用いると、作製される帯電ロールは、表面が不均一に汚れ難く、画像の濃度むらを防止できることがわかる。また、実施例４（条溝形成＋高番手ショットブラスト処理）と比較例２（高番手ショットブラスト処理）とを比較すると、高番手ショットブラスト処理のみでは、エア抜けが不完全となるため、成形金型として使用できなかったが、条溝形成と組み合わせると、エア抜けが完全となり、高番手ショットブラスト処理しても成形金型として使用できることがわかる。さらに、実施例１〜３（条溝形成）と実施例４（条溝形成＋高番手ショットブラスト処理）とを比較すると、高番手ショットブラスト処理を組み合わせることにより、エア抜けが向上することがわかる。また、この場合、脱型性も向上した。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の成形金型によれば、内周面に形成した、軸方向に延びる複数の条溝により、成形時のエアが抜けるため、そのエアを抜くための低番手ショットブラスト処理が不要となる。このため、本発明の成形金型を用いて弾性ロールを作製すると、隣り合う上記条溝と条溝の間の部分に対応する弾性ロールの表面部分は、平滑になる。また、上記条溝に対応する弾性ロールの表面部分は、軸方向に延びる低突出量の突条となり、しかも、その表面は平滑になる。その結果、得られた弾性ロールは、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ表面が不均一に汚れ難いものとなる。
【００４１】
特に、上記円筒状の成形金型の内周面が、高番手ショットブラスト処理されている場合には、成形時のエア抜けが向上し、また、脱型性も向上する。
【００４２】
そして、隣り合う上記条溝と条溝の間の表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）０．５０〜１．３０μｍの範囲内、最大高さ（Ｒmax ）５．００〜１３．００μｍの範囲内、十点平均粗さ（Ｒｚ）４．００〜１３．００μｍの範囲内に設定されている場合には、その部分に対応する弾性ロールの表面部分が平滑になる。
【００４３】
また、上記成形金型を用いた弾性ロールの製法では、上記成形金型の中空部に、円筒状の弾性チューブを挿入した後、その弾性チューブの中空部に、それ自体の外周面にスポンジ材料を付着させた芯材を挿入した状態で加熱成形する。このため、弾性チューブの外周面は、成形時の膨張により、上記成形金型の内周面のうち隣り合う上記条溝と条溝の間の部分には接触するものの、条溝内全体にわたっては侵入せず、条溝開口部で僅かに侵入する程度となる。そして、条溝のうち弾性チューブが侵入していない空間がエア抜き用の通路となる。したがって、上述したように、得られた弾性ロールは、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ表面が不均一に汚れ難いものとなる。
【００４４】
そして、上記製法によって得られた弾性ロールは、上述したように、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ表面が不均一に汚れ難いものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形金型の一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】上記成形金型を用いた弾性ロール製法を示す説明図である。
【図３】上記製法により得られた弾性ロールの表面を示すＳＥＭ写真である。
【図４】従来の成形金型を用いて得られた弾性ロールの表面を示すＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
Ａ 成形金型
１ 条溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、芯材の外周に沿って弾性層を成形するために用いられる成形金型およびそれを用いた弾性ロールの製法ならびにそれによって得られた弾性ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機，プリンター等の電子写真装置には、帯電ロール等の弾性ロールが用いられている。そして、その弾性ロールとして、例えば、芯材（中空または中実の芯金等からなる）の外周に沿ってスポンジ層，中間層，表層がこの順に積層された帯電ロールを作製する場合、つぎのようにして行われる。すなわち、成形型として円筒型を準備し、その円筒型の中空部に、中間層となる円筒状の弾性チューブを挿入した後、スポンジ層用のスポンジ材料をそれ自体の外周面に付着させた芯材を、上記弾性チューブの中空部に挿入し、その状態で、加熱成形してスポンジ材料を発泡させるとともに全体を一体化する。そして、脱型後、表層形成材料をコートし、上記帯電ロールを得ている。
【０００３】
ところで、上記成形に用いられる円筒型の内周面には、成形時のエア抜き用の通路を確保するために、低番手ショットブラスト処理が施されている。これにより、上記円筒型の内周面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が１．５〜２．５μｍの範囲内、最大高さ（Ｒmax ）が１５〜２５μｍの範囲内、十点平均粗さ（Ｒｚ）が１５〜２０μｍの範囲内の凹凸部に処理され、その凹凸部により、エア抜き用の通路が確保されるようになっている。すなわち、成形時には、弾性チューブの外周面は、成形時の膨張により、上記成形金型の内周面のうち上記凹凸部のうちの凸部には接触するものの、凹部の内側全体にわたっては侵入せず、凹部開口部で僅かに侵入する程度となる。そして、凹部のうち弾性チューブが侵入していない空間が連なって上記エア抜き用の通路となる。
【０００４】
このため、脱型後の弾性チューブ（中間層）の表面では、上記凹部に対応する部分が軽度に転写され、低突出量の突出部となる。そして、上記表層を形成しても、その突出部は表層の表面に現れ、得られた帯電ロールの表面は、僅かな凹凸部に形成されている。この帯電ロールの表面のＳＥＭ写真を図４に示す。
【０００５】
なお、円筒型の内周面に対するショットブラスト処理については、特許文献１に、転写面（スポンジゴムロールの表面）を凹凸面にすることを目的に施している旨が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２８５７０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記低番手ショットブラスト処理された円筒型を用いると、得られた帯電ロールの表面の凹凸部の凸部は、点在した状態になる。このため、感光ドラムとの接触度合が軸方向に沿って不均一となる。そして、カートリッジライフ中半以降、帯電ロールの表面の凹凸部の凹部にトナーが徐々に堆積するようになり、いわば堆積したトナーが点在した状態となって、帯電ロールの表面が不均一に汚れた状態になる。このような帯電ロールの表面の不均一な汚れは、画像に悪影響を及ぼす。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ表面が不均一に汚れ難い弾性ロールを作製するための成形金型およびそれを用いた弾性ロールの製法ならびにそれによって得られた弾性ロールの提供をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、芯材の外周にスポンジ層を介して弾性チューブからなる弾性層を成形するために用いられる円筒状の成形金型であって、上記成形時に上記弾性チューブの外周面が接触する上記円筒状の成形金型の内周面に、軸方向に延びる複数の条溝が周方向に所定のピッチで形成され、その条溝の幅が１５０〜２００μｍの範囲内、条溝の深さが５〜８０μｍの範囲内、条溝の形成ピッチが３５０〜４００μｍの範囲内に設定され、上記弾性チューブの外周面と上記条溝の内側面との間の空間が成形時のエア抜き用の通路となる成形金型を第１の要旨とする。
【００１０】
また、上記成形金型の中空部に、円筒状の弾性チューブを挿入した後、その弾性チューブの中空部に、それ自体の外周面にスポンジ材料を付着させた芯材を挿入し、その状態で加熱成形してスポンジ材料を発泡させることにより、上記芯材の外周面に上記スポンジ材料からなるスポンジ層を一体形成するとともに、このスポンジ層の外周面に上記弾性チューブからなる弾性層を、成形金型の内周面を型面として一体形成する際に、上記成形金型の内周面に形成された条溝に対応する上記弾性チューブの外周面部分は、上記条溝を埋めることなく条溝の底面との間に空間を残し、その空間をエア抜き用の通路とする弾性ロールの製法を第２の要旨とし、この製法によって得られ、成形金型の内周面に形成された条溝に対応する部分が、軸方向に延びる低突出量の突条となっており、その突条の表面が、平滑になっている弾性ロールを第３の要旨とする。
【００１１】
すなわち、本発明の成形金型は、内周面に、軸方向に延びる複数の条溝が周方向に所定のピッチで形成され、その条溝の幅が１５０〜２００μｍの範囲内、条溝の深さが５〜８０μｍの範囲内、条溝の形成ピッチが３５０〜４００μｍの範囲内に設定されている。そして、成形時に成形金型の内周面と弾性チューブからなる弾性層の間に存在するエアは、上記条溝を通って抜けるようになる。このため、成形時のエアを抜くための低番手ショットブラスト処理が不要となる。したがって、本発明の成形金型を用いて弾性ロールを作製すると、隣り合う上記条溝と条溝の間の部分に対応する弾性ロールの表面部分は、平滑になる。また、上記条溝に対応する弾性ロールの表面部分は、軸方向に延びる低突出量の突条となり、しかも、その表面は平滑になる。その結果、得られた弾性ロールは、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ、表面が平滑であるため、弾性ロール表面へのトナー付着が均一なものとなる。
【００１２】
また、上記成形金型を用いた弾性ロールの製法では、上記成形金型の中空部に、円筒状の弾性チューブを挿入した後、その弾性チューブの中空部に、それ自体の外周面に弾性材料を付着させた芯材を挿入した状態で加熱成形する。このため、弾性チューブの外周面は、成形時の膨張により、上記成形金型の内周面のうち隣り合う上記条溝と条溝の間の部分には接触するものの、条溝内全体にわたっては侵入せず、条溝開口部で僅かに侵入する程度となる。そして、条溝のうち弾性チューブが侵入していない空間がエア抜き用の通路となる。したがって、上述したように、得られた弾性ロールは、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ弾性ロール表面へのトナー付着が均一なものとなる。
【００１３】
そして、上記製法によって得られた弾性ロールは、上述したように、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ弾性ロール表面へのトナー付着が均一なものとなっている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００１５】
図１は、本発明の成形金型の一実施の形態を示している。この成形金型Ａは、芯材４（図２参照）の外周に沿って弾性層を成形するために用いられる円筒状の成形金型Ａであり、その成形金型Ａの内周面には、成形時に成形金型Ａの内周面と弾性層の間に存在するエアを抜くために、軸方向に延びる複数の条溝１が周方向に所定のピッチで形成されている。そして、上記条溝１は、幅が１５０〜２００μｍの範囲内、深さが５〜８０μｍの範囲内、ピッチが３５０〜４００μｍの範囲内に設定されている。また、上記条溝１の断面形状は、特に限定されるものではないが、通常、Ｖ字状またはＵ字状である（図では、Ｖ字状）。なお、図１では、理解を助けるために、上記条溝１を大きく図示するとともに、条溝１の全体の本数を少なく図示している。
【００１６】
より詳しく説明すると、上記成形金型Ａの形成材料としては、通常使用されているものであれば、特に限定されるものではなく、Ｓ５５Ｃ等の炭素鋼材，ＳＡＣＭ６４５等のアルミニウムクロムモリブデン鋼材，Ａ５０５６等のアルミニウム合金，アルミニウム等があげられる。
【００１７】
上記成形金型Ａの作製は、例えば、円柱材またはパイプ材を適切な長さに切断し、内周中空部を形成するためのドリルによる穿孔や旋盤による切削、内周面の平滑性を確保するための研磨やホーニング等の機械加工を施した後、上記条溝１の形成のために、ブローチ加工することが行われる。必要に応じて、耐摩耗性を高めるための焼入れ、離型性向上のために施すクロムめっき等のめっき加工等を施してもよい。
【００１８】
このように、上記成形金型Ａの内周面は、機械加工により形成され、粗面化処理が施されないため、その内周面の表面粗さは、小さくなっており、算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．５〜０．９μｍの範囲内、最大高さ（Ｒmax ）が、５〜９μｍの範囲内、十点平均粗さ（Ｒｚ）が、４〜８μｍの範囲内となっている。ここで、上記算術平均粗さ（Ｒａ），最大高さ（Ｒmax ）および十点平均粗さ（Ｒｚ）は、１９８２年ＪＩＳ Ｂ ０６０１によるものである。
【００１９】
そして、上記成形金型Ａは、従来と同様にして、弾性ロールを成形する際に用いられる。すなわち、前記従来の技術で説明したように、例えば、弾性ロールとして、芯材４（図２参照）の外周に沿ってスポンジ層，中間層，表層がこの順に積層された帯電ロールを作製する場合には、図２に示すように、上記成形金型Ａの中空部に、中間層となる円筒状の弾性チューブ２を挿入した後、スポンジ層のスポンジ材料３を外周に付着させた芯材４を、上記弾性チューブ２の中空部に挿入し、その状態で、加熱成形してスポンジ材料３を発泡させる。これにより、芯材４の外周面にスポンジ層が一体形成され、このスポンジ層の外周面に中間層（弾性チューブ２）が一体形成される。そして、脱型後、脱型したロール体の中間層（弾性チューブ２）の表面に表層形成材料をコートし、上記帯電ロールを得る。
【００２０】
上記加熱成形時には、弾性チューブ２の外周面は、成形時の膨張により、上記成形金型Ａの内周面のうち隣り合う上記条溝１と条溝１の間の部分１ａ（図２では、下半分に図示）には接触するものの、その弾性チューブ２は、液体のように流動性が高いものではないため、条溝１（図２では、上半分に図示）の内側全体にわたっては侵入せず、条溝１の開口部で僅かに侵入する程度となる。そして、条溝１のうち弾性チューブ２が侵入していない空間がエア抜き用の通路となる。
【００２１】
このため、上記脱型後は、中間層（弾性チューブ２）の表面では、上記条溝１に対応する部分が軽度に転写され、低突出量の突条となっている。そして、上記表層を形成しても、その突条は表層の表面に現れ、得られた帯電ロールの表面には、軸方向に延びる複数の突条が周方向に、上記条溝１と同様のピッチで形成されている。また、上記中間層（弾性チューブ２）の表面に形成された低突出量の突条の表面は、上記成形金型Ａの内周面の条溝１の内側面に接触していないため、平滑になっている。このため、その表面に形成される表層の表面も、平滑になっている。
【００２２】
さらに、上記加熱成形時に弾性チューブ２の外周面が接触する、成形金型Ａの内周面のうち隣り合う上記条溝１と条溝１の間の部分１ａは、表面が粗面化されていないため、平滑になっている。そして、その条溝１と条溝１の間の平滑部分は、脱型後の中間層（弾性チューブ２）の表面において、隣り合う上記突条と突条の間となるため、その突条間の部分も平滑になっている。このため、その表面に形成される表層の表面も、平滑になっている。
【００２３】
このように、得られた帯電ロールの表面には、上記低突出量の突条が軸方向に延びて形成され、しかも、その表面が平滑になっている。さらに、隣り合う上記突条と突条の間も平滑になっている。この帯電ロールの表面のＳＥＭ写真を図３に示す。このため、感光ドラムとの接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ、表面が平滑であるため、帯電ロール表面へのトナー等の付着が均一なものとなる。
【００２４】
また、本発明の成形金型の他の実施の形態として、上記実施の形態における成形金型Ａの内周面に、高番手ショットブラスト処理を施してもよい。この場合、用いるショットの平均粒径は、０．１０５〜０．２１０ｍｍ（８０〜１２０番手）とする。これにより、成形金型Ａの内周面の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．９〜１．３μｍの範囲内、最大高さ（Ｒmax ）が、９〜１３μｍの範囲内、十点平均粗さ（Ｒｚ）が、８〜１３μｍの範囲内となっている。
【００２５】
この成形金型Ａを用いると、内周面の隣り合う上記条溝１と条溝１の間の部分１ａが、高番手ショットブラスト処理により、粗面化されるため、成形時のエア抜けが向上し、また、脱型性も向上する。しかしながら、得られる弾性ロールの表面の耐汚れ性は、少し劣化する。
【００２６】
なお、上記各実施の形態において、弾性ロールとして帯電ロールを作製する場合、各層の形成材料は、通常用いられているものであれば、特に限定されるものではない。すなわち、スポンジ層の形成材料としては、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）やウレタンゴム等があげられる。また、中間層（弾性チューブ２）の形成材料としては、例えば、スポンジ層の形成材料が上記ＥＰＤＭの場合には、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）が用いられたり、スポンジ層の形成材料が上記ウレタンゴムの場合には、ヒドリンゴムが用いられたりする。さらに、表層の形成材料としては、例えば、フッ素樹脂，アクリル樹脂，ナイロン樹脂，ウレタン樹脂等があげられる。
【００２７】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００２８】
【実施例１】
円筒状の成形金型の内周面に、軸方向に延びる複数の条溝を形成した。その成形金型の材料は、ＳＡＣＭ６４５とした。成形金型の大きさは、外径を２０ｍｍ、内径を１２ｍｍ、長さを２３０ｍｍとした。条溝の大きさは、幅を１５０μｍ、深さを５μｍ、ピッチを３５０μｍに設定した。隣り合う条溝と条溝の間の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．５０μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を５．００μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を４．００μｍにした。
【００２９】
【実施例２】
条溝の大きさは、幅を１７５μｍ、深さを４５μｍ、ピッチを３７５μｍに設定した。隣り合う条溝と条溝の間の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．７０μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を７．００μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を６．００μｍにした。それ以外は、実施例１と同様とした。
【００３０】
【実施例３】
条溝の大きさは、幅を２００μｍ、深さを８０μｍ、ピッチを４００μｍに設定した。隣り合う条溝と条溝の間の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．９０μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を９．００μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を８．００μｍにした。それ以外は、実施例１と同様とした。
【００３１】
【実施例４】
上記実施例３の成形金型の内周面に高番手ショットブラスト処理を施した。この処理に用いたショットは１２０番手（平均粒径０．１１５ｍｍ）であった。隣り合う条溝と条溝の間の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を１．３０μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を１３．００μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を１３．００μｍにした。それ以外は、実施例３と同様とした。
【００３２】
【比較例１】
円筒状の成形金型の内周面に、低番手ショットブラスト処理を施した。この処理に用いたショットは２４番手（平均粒径０．７７５ｍｍ）であった。内周面の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を１．９９μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を２３．６９μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を１５．００μｍにした。なお、成形金型の材料および大きさは、上記各実施例と同様とした。
【００３３】
【比較例２】
円筒状の成形金型の内周面に、高番手ショットブラスト処理を施した。この処理に用いたショットは１２０番手（平均粒径０．１１５ｍｍ）であった。内周面の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．８０μｍ、最大高さ（Ｒmax ）を７．５０μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）を５．９４μｍにした。それ以外は、比較例１と同様とした。
【００３４】
〔成形〕
このようにして得られた実施例１〜４および比較例１，２の各成形金型を用い、上記実施の形態と同様にして、帯電ロールを作製した。スポンジ層のスポンジ材料としてＥＰＤＭを用い、中間層となる弾性チューブの形成材料としてＮＢＲを用いた。成形は、オーブンにて、１８０℃×３５分行った。また、脱型後にコートする表層形成材料としてフッ素系アクリル樹脂を用いた。
【００３５】
そして、得られた各帯電ロールについて、下記のようにして、成形性，耐久汚れをそれぞれ評価した。そして、これらの結果を、下記の表１に併せて示した。なお、比較例２の成形金型（高番手ショットブラスト処理）については、成形時のエア抜けが不完全となり、作製された帯電ロールが品質基準を満たすものではなかったため、上記耐久汚れについては評価していない。
【００３６】
〔成形性〕
成形時におけるエア抜けの程度を評価した。この評価は、脱型後の弾性チューブ（中間層）の表面におけるエア溜まりの跡の有無により評価した。すなわち、成形時におけるエア抜けが完全に行われ、エア溜まりの跡が全くないものを◎、成形時にエア抜けが略完全に行われ、エア溜まりの跡が僅かに存在するが、実用上、問題がないものを○、成形時のエア抜けが不完全であり、エア溜まりの跡が多数存在し、実用できないものを×として評価した。
【００３７】
〔耐久汚れ〕
得られた各帯電ロールをレーザービームプリンタ（キャノン社製、ＬＪ４０５０）に組み込み、トナーがなくなるまで（１００００枚）画像出しを行った。その後、各帯電ロールを上記複写機から取り出し、その表面のトナーによる汚れを、目視により判定した。その結果、トナーの不均一な堆積が確認できないものを◎、トナーの不均一な堆積が僅かに確認できるが、画像に濃度むらがなかったものを○、トナーの堆積部分が点在し、画像に僅かの濃度むらが認められるものを△として評価した。
【００３８】
【表１】
この表１の結果から、実施例１〜４の成形金型（条溝形成）を用いると、作製される帯電ロールは、表面が不均一に汚れ難く、画像の濃度むらを防止できることがわかる。また、実施例４（条溝形成＋高番手ショットブラスト処理）と比較例２（高番手ショットブラスト処理）とを比較すると、高番手ショットブラスト処理のみでは、エア抜けが不完全となるため、成形金型として使用できなかったが、条溝形成と組み合わせると、エア抜けが完全となり、高番手ショットブラスト処理しても成形金型として使用できることがわかる。さらに、実施例１〜３（条溝形成）と実施例４（条溝形成＋高番手ショットブラスト処理）とを比較すると、高番手ショットブラスト処理を組み合わせることにより、エア抜けが向上することがわかる。また、この場合、脱型性も向上した。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の成形金型によれば、内周面に形成した、軸方向に延びる複数の条溝により、成形時のエアが抜けるため、そのエアを抜くための低番手ショットブラスト処理が不要となる。このため、本発明の成形金型を用いて弾性ロールを作製すると、隣り合う上記条溝と条溝の間の部分に対応する弾性ロールの表面部分は、平滑になる。また、上記条溝に対応する弾性ロールの表面部分は、軸方向に延びる低突出量の突条となり、しかも、その表面は平滑になる。その結果、得られた弾性ロールは、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ表面が不均一に汚れ難いものとなる。
【００４１】
特に、上記円筒状の成形金型の内周面が、高番手ショットブラスト処理されている場合には、成形時のエア抜けが向上し、また、脱型性も向上する。
【００４２】
そして、隣り合う上記条溝と条溝の間の表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）０．５０〜１．３０μｍの範囲内、最大高さ（Ｒmax ）５．００〜１３．００μｍの範囲内、十点平均粗さ（Ｒｚ）４．００〜１３．００μｍの範囲内に設定されている場合には、その部分に対応する弾性ロールの表面部分が平滑になる。
【００４３】
また、上記成形金型を用いた弾性ロールの製法では、上記成形金型の中空部に、円筒状の弾性チューブを挿入した後、その弾性チューブの中空部に、それ自体の外周面にスポンジ材料を付着させた芯材を挿入した状態で加熱成形する。このため、弾性チューブの外周面は、成形時の膨張により、上記成形金型の内周面のうち隣り合う上記条溝と条溝の間の部分には接触するものの、条溝内全体にわたっては侵入せず、条溝開口部で僅かに侵入する程度となる。そして、条溝のうち弾性チューブが侵入していない空間がエア抜き用の通路となる。したがって、上述したように、得られた弾性ロールは、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ表面が不均一に汚れ難いものとなる。
【００４４】
そして、上記製法によって得られた弾性ロールは、上述したように、感光ドラム等の被接触体との接触度合が軸方向に沿って均一になり、かつ表面が不均一に汚れ難いものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形金型の一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】上記成形金型を用いた弾性ロール製法を示す説明図である。
【図３】上記製法により得られた弾性ロールの表面を示すＳＥＭ写真である。
【図４】従来の成形金型を用いて得られた弾性ロールの表面を示すＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
Ａ 成形金型
１ 条溝
Claims (5)
- 芯材の外周にスポンジ層を介して弾性チューブからなる弾性層を成形するために用いられる円筒状の成形金型であって、上記成形時に上記弾性チューブの外周面が接触する上記円筒状の成形金型の内周面に、軸方向に延びる複数の条溝が周方向に所定のピッチで形成され、その条溝の幅が１５０〜２００μｍの範囲内、条溝の深さが５〜８０μｍの範囲内、条溝の形成ピッチが３５０〜４００μｍの範囲内に設定され、上記弾性チューブの外周面と上記条溝の内側面との間の空間が成形時のエア抜き用の通路となることを特徴とする成形金型。
- 上記円筒状の成形金型の内周面が、高番手ショットブラスト処理（用いるショットの平均粒径が０．１０５〜０．２１０ｍｍ）されている請求項１記載の成形金型。
- 隣り合う上記条溝と条溝の間の表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）０．５０〜１．３０μｍの範囲内、最大高さ（Ｒmax ）５．００〜１３．００μｍの範囲内、十点平均粗さ（Ｒｚ）４．００〜１３．００μｍの範囲内に設定されている請求項１または２記載の成形金型。
- 請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形金型の中空部に、円筒状の弾性チューブを挿入した後、その弾性チューブの中空部に、それ自体の外周面にスポンジ材料を付着させた芯材を挿入し、その状態で加熱成形してスポンジ材料を発泡させることにより、上記芯材の外周面に上記スポンジ材料からなるスポンジ層を一体形成するとともに、このスポンジ層の外周面に上記弾性チューブからなる弾性層を、成形金型の内周面を型面として一体形成する際に、上記成形金型の内周面に形成された条溝に対応する上記弾性チューブの外周面部分は、上記条溝を埋めることなく条溝の底面との間に空間を残し、その空間をエア抜き用の通路とすることを特徴とする弾性ロールの製法。
- 請求項４に記載の製法によって得られ、成形金型の内周面に形成された条溝に対応する部分が、軸方向に延びる低突出量の突条となっており、その突条の表面が、平滑になっていることを特徴とする弾性ロール。
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