(57)【要約】【課題】弾性層に、溝を簡便に、かつ精度高く設けることができる溝付きローラの製造方法を提供する。【解決手段】シャフト１２の表面に、シャフト１２の軸方向Ｙの一端から他端まで延在する第１の溝１３を形成する第１工程（ａ）と、第１の溝１３に、第１の溝１３の形状に対応する長手部材１４を嵌合させる第２工程（ｂ）と、長手部材１４を嵌合させた状態で、シャフト１２の外周に弾性層１５を形成する第３工程（ｃ）と、長手部材１４を軸方向Ｙに引き抜いた後、弾性層１５を研磨して外径を調整する第４工程（ｄ）と、弾性層１５の、第１の溝１３に対応する領域に第２の溝１６を形成する第５工程（ｅ）と、を有する製造方法とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの表面に、前記シャフトの軸方向の一端から他端まで延在する第１の溝を形成する第１工程と、
前記第１の溝に、該第１の溝の形状に対応する長手部材を嵌合させる第２工程と、
前記長手部材を嵌合させた状態で、前記シャフトの外周に弾性層を形成する第３工程と、
前記長手部材を前記軸方向に引き抜いた後、前記弾性層を研磨して外径を調整する第４工程と、
前記弾性層の、前記第１の溝に対応する領域に第２の溝を形成する第５工程と、
を有する溝付きローラの製造方法。
【請求項２】
前記長手部材が１５０℃以上の耐熱性を有する材料からなる請求項１記載の溝付きローラの製造方法。
【請求項３】
前記弾性層を、押出成形によって形成する請求項１又は２記載の溝付きローラの製造方法。
【請求項４】
前記第２工程において、前記長手部材の表面に、あらかじめ離型剤又はフッ素系テープを施す請求項１から３いずれか１項記載の溝付きローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溝付きローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置には、シャフトの外周面に形成された弾性層を有する各種ローラが装着されている。各種ローラとしては、例えば、クリーニングローラ、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、加圧ローラ、紙送り搬送ローラ、定着ローラ等が挙げられる。
【０００３】
このようなローラにおいては、機能の改善の点から種々の構造が提案されている。例えば、特許文献１には、シャフト部材と弾性層とを備え、弾性層を帯電ローラの外周面に当接して使用するクリーニングローラであって、シャフト部材の外周に、弾性層で取り除いた異物を収容する溝が形成されたものが提案されている。また、特許文献２には、弾性層の軸方向に溝が形成された定着ローラが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４７４７９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１３８５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなローラにおいては、シャフト及び／又は弾性層に精度高く、かつ簡便な方法で溝を形成する方法が求められる。しかしながら、弾性層は、通常研磨処理が行われるため、形状を損なわず、同時に弾性層に溝を形成することは困難である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、弾性層に、溝を簡便に、かつ精度高く設けることができる溝付きローラの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の溝付きローラの製造方法は、シャフトの表面に、シャフトの軸方向の一端から他端まで延在する第１の溝を形成する第１工程と、第１の溝に、第１の溝の形状に対応する長手部材を嵌合させる第２工程と、長手部材を嵌合させた状態で、シャフトの外周に弾性層を形成する第３工程と、長手部材を軸方向に引き抜いた後、弾性層を研磨して外径を調整する第４工程と、弾性層の、第１の溝に対応する領域に第２の溝を形成する第５工程と、を有する。
【０００７】
長手部材は、１５０℃以上の耐熱性を有する材料からなることが好ましい。
【０００８】
弾性層は、押出成形によって形成することが好ましい。
【０００９】
第２工程において、長手部材の表面に、あらかじめ離型剤又はフッ素系テープを施してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、弾性層に、溝を簡便に、かつ精度高く設けることができる溝付きローラを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の溝付きローラの製造過程を示す概略側面図である。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１（ｄ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１（ｅ）のＣ−Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明するが、以下の実施形態は例示の目的で提示するものであり、本発明は、以下に示す実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１３】
［溝付きローラの製造方法］
本発明の溝付きローラ１０の製造方法は、図１（ａ）に示すように、シャフト１２の表面に、シャフト１２の軸方向Ｙの一端から他端まで延在する第１の溝１３を形成する第１工程と、図１（ｂ）に示すように、第１の溝１３に、第１の溝１３の形状に対応する長手部材１４を嵌合させる第２工程と、図１（ｃ）に示すように、長手部材１４を嵌合させた状態で、シャフト１２の外周に弾性層１５を形成する第３工程と、図１（ｄ）に示すように、長手部材１４を軸方向Ｙに引き抜いた後、弾性層１５を研磨して外径を調整する第４工程と、図１（ｅ）に示すように、弾性層１５の第１の溝１３に対応する領域に第２の溝１６を形成する第５工程と、を有する。
以下、各工程について説明する。
【００１４】
（第１工程）
第１工程は、図１（ａ）に示すように、シャフト１２の表面に、シャフト１２の軸方向Ｙの一端から他端まで延在する第１の溝１３を形成する工程である。
シャフト１２の両端には、ジャーナル１１が取り付けられており、ジャーナル１１は、軸受け（不図示）によって回転可能に支持される。シャフト１２は、中実でも中空であってもよく、中空の場合は、後述する第１の溝１３が形成できる外壁厚を有していればよい。
【００１５】
シャフト１２は、その軸方向Ｙの一端から他端まで均一な外径を有していればよい。シャフト１２の外径ｄ１２（図２参照）は、例えば、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度に調整され、好ましくは１０ｍｍ以上９０ｍｍ以下程度に調整される。シャフト１２が上記範囲の外径を有し、さらに、シャフト１２が中空の場合は、シャフト１２の外壁厚を、例えば、２ｍｍ以上２５ｍｍ以下程度、好ましくは５ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度に調整することによって強度を大きく低下させることがない。
また、図３に示されるように、シャフト１２の外表面には、後述する弾性層１５が形成される。
【００１６】
シャフト１２は、所望の強度を有する材料で形成されればよく、材料としては、例えば、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂等が挙げられる。これらの中でも、軽量化を図ることができると共に所望の強度と導電性とを有する点で、金属が好ましく、アルミニウム又はステンレス鋼が特に好ましい。
【００１７】
なお、シャフト１２に導電性が要求される場合には、上記金属を用いればよい。また、樹脂で形成した絶縁性芯体にメッキを施してもよく、樹脂に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した材料を用いてもよい。
なお、ジャーナル１１とシャフト１２とは、同一の材料で形成されても、異なる材料で形成されてもよい。
【００１８】
シャフト１２は、第１の溝１３に対応した凸部を有する金型によって作製することができる。また、中実又は中空のシャフト１２の表面を切削することによって、第１の溝１３を形成してシャフト１２を作製してもよい。
本実施形態では、第１の溝１３は、図２に示すように、断面において、矩形であるが、矩形に限らず、台形、半円形、又は半楕円形であってもよい。
図２に示すように、第１の溝１３の幅Ｗ１３は、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、第１の溝１３の深さＤ１３は、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００１９】
（第２工程）
第２工程は、図１（ｂ）に示すように、第１の溝１３に、第１の溝１３の形状に対応する長手部材１４を嵌合させる工程である。
長手部材１４の形状は、第１の溝１３に嵌合することを考慮すると、シャフト１２よりも若干小さく形成されていることが好ましい。
シャフト１２の外周面に露出する部分は、シャフト１２の外周面と連続するような形状、すなわち円弧状に作製されていることが好ましい。シャフト１２の形状を、このようにすることによって、後述の弾性層１５を押出成形によって形成することができる。
長手部材１４の長さは、第４工程で、引き抜くことを考慮して把持し易いように、シャフト１２の軸方向Ｙの長さＬ（図１（ｅ）参照）よりも、長いものが好ましい。
【００２０】
長手部材１４の材料は、シャフト１２と同様、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂等が挙げられる。長手部材１４の材料は、第１の溝１３に嵌合する観点、及び弾性層を加熱硬化して形成する観点から、剛性が高く、かつ、１５０℃以上の耐熱性を有する材料であることが好ましく、鉄又はステンレス鋼であることが好ましい。
長手部材１４の表面に、あらかじめ離型剤又はフッ素系テープを施してもよい。離型剤及びフッ素系テープは、市販品を用いることが可能である。長手部材１４の表面に離型剤又はフッ素系テープを施すことによって、弾性層１５を形成した後、長手部材１４を引き抜く際に引き抜きやすいという利点がある。
【００２１】
なお、本発明において、シャフト１２の第１の溝１３に長手部材１４を嵌合する前に、シャフト１２の第１の溝１３以外の表面にプライマー処理を行ってもよい。プライマー層としては、エステル基を有するウレタン樹脂からなるプライマー層が挙げられる。
【００２２】
（第３工程）
第３工程は、図１（ｃ）に示すように、長手部材１４を嵌合させた状態で、シャフト１２の外周に弾性層１５を形成する工程である。
弾性層１５は、押出成形によって形成することができる。本発明においては、長手部材１４を、上記のように、シャフト１２の外周面と連続した形状とすることにより、第１の溝１３を有しないシャフト１２を用いた場合と同様、押出成形を容易に行うことが可能である。
【００２３】
弾性層１５は、シリコーンゴム組成物をシャフト１２の外周面に塗布し、加熱硬化して形成される。
弾性層１５の厚さは、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以上７０ｍｍ以下であることがより好ましい。
弾性層１５を形成するためのゴム組成物は、シリコーンゴムと、導電性付与剤と、所望により各種添加剤と、を含有するのが好ましい。シリコーンゴム組成物としては、例えば、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物が挙げられる。
【００２４】
付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、例えば、（Ａ）下記平均組成式（１）で示されるオルガノポリシロキサン、（Ｂ）充填材、（Ｃ）導電性付与剤を含有するものであってよい。
Ｒ１ｎＳｉＯ（４−ｎ）／２    …（１）
式（１）中、ｎは１．９５以上２．０５以下の正数を示す。また、Ｒ１は、同一又は異なってもよい、置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは１以上１２以下であり、より好ましくは１以上８以下である。
【００２５】
Ｒ１としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基及びドデシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基及びヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基及びトリル基等のアリール基、β−フェニルプロピル基等のアラルキル基などが挙げられる。また、Ｒ１は、これらの炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基であってもよい。置換基は、例えばハロゲン原子、シアノ基等であってよい。置換基を有する炭化水素基としては、例えば、クロロメチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。
【００２６】
（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子鎖末端が、トリメチルシリル基等のトリアルキルシリル基、ジメチルビニルシリル基等のジアルキルアラルキルシリル基、ジメチルヒドロキシシリル基等のジアルキルヒドロキシシリル基、トリビニルシリル基等のトリアラルキルシリル基などで封鎖されていることが好ましい。
【００２７】
（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子中に２つ以上のアルケニル基を有することが好ましい。（Ａ）オルガノポリシロキサンは、Ｒ１のうち０．００１モル％以上５モル％以下（より好ましくは０．０１モル％以上０．５モル％以下）のアルケニル基を有することが好ましい。（Ａ）オルガノポリシロキサンが有するアルケニル基としてはビニル基が特に好ましい。
【００２８】
（Ａ）オルガノポリシロキサンは、例えば、オルガノハロシランの１種若しくは２種以上を共加水分解縮合することによって、又は、シロキサンの３量体若しくは４量体等の環状ポリシロキサンを開環重合することによって得ることができる。（Ａ）オルガノポリシロキサンは、基本的には直鎖状のジオルガノポリシロキサンであってよく、一部分岐していてもよい。また、（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子構造の異なる２種又はそれ以上の混合物であってもよい。
【００２９】
（Ａ）オルガノポリシロキサンは、２５℃における動粘度が１００ｃＳｔ以上であることが好ましく、１０００００ｃＳｔ以上１０００００００ｃＳｔ以下であることがより好ましい。また、（Ａ）オルガノポリシロキサンの重合度は、例えば１００以上であることが好ましく、３０００以上１００００以下であることがより好ましい。
【００３０】
（Ｂ）充填材としては、例えばシリカ系充填材が挙げられる。シリカ系充填材としては、例えば、煙霧質シリカ、沈降性シリカ等が挙げられる。
【００３１】
シリカ系充填材としては、Ｒ２Ｓｉ（ＯＲ３）３で示されるシランカップリング剤で表面処理された、表面処理シリカ系充填材を好適に用いることができる。ここで、Ｒ２は、ビニル基又はアミノ基を有する基であってよく、例えば、グリシジル基、ビニル基、アミノプロピル基、メタクリロキシ基、Ｎ−フェニルアミノプロピル基、メルカプト基等であってよい。Ｒ３はアルキル基であってよく、例えばメチル基、エチル基等であってよい。シランカップリング剤は、例えば信越化学工業株式会社製の商品名「ＫＢＭ１００３」、「ＫＢＥ４０２」等として、容易に入手できる。表面処理シリカ系充填材は、定法に従って、シリカ系充填材の表面をシランカップリング剤で処理することにより得ることができる。表面処理シリカ系充填材としては、市販品を用いてもよく、例えば、Ｊ．Ｍ．ＨＵＢＥＲ株式会社製の商品名「Ｚｅｏｔｈｉｘ  ９５」等が挙げられる。
【００３２】
シリカ系充填材の配合量は、（Ａ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して１１質量部以上３９質量部以下であることが好ましく、１５質量部以上３５質量部以下であることがより好ましい。また、シリカ系充填材の平均粒子径は、１μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上４０μｍ以下であることがより好ましい。なお、シリカ系充填材の平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置を用いて、メジアン径として測定できる。
【００３３】
（Ｃ）導電性付与剤の配合量は、（Ａ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、０．５質量部以上であることが好ましく、１質量部以上であることがより好ましい。また、（Ｃ）導電性付与剤の配合量は、（Ａ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、１５質量部以下であることが好ましく、１０質量部以下であることがより好ましい。
【００３４】
シリコーンゴム組成物を硬化させる際の加熱温度は、１００℃以上５００℃以下が好ましく、１２０℃以上３００℃以下がより好ましい。加熱時間は数秒以上１時間以下が好ましく、１０秒以上３５分以下がより好ましい。また、必要に応じ、二次加硫してもよい。付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物の場合は、例えば、１００℃以上２５０℃以下で１時間以上２０時間以下程度の硬化条件が選択される。ゴム組成物は既知の方法で発泡硬化させることにより、気泡を有するスポンジ状弾性層を容易に形成することもできる。
【００３５】
付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、（Ａ）から（Ｃ）以外の添加剤を更に含有していてよい。添加剤としては、例えば、助剤（鎖延長剤、架橋剤等）、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。
【００３６】
添加剤の具体例としては、（Ａ）オルガノポリシロキサンより重合度の低いジメチルシロキサンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、シラノール、ジフェニルシランジオール及びα，ω−ジメチルシロキサンジオール等の両末端シラノール基封止低分子シロキサン、シラン等の分散剤が挙げられる。また、添加剤の具体例としては、オクチル酸鉄、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱性向上剤が挙げられる。また、添加剤としては、接着性、成形加工性等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、各種オレフィン系エラストマー等を用いてもよい。
【００３７】
（第４工程）
第４工程は、図１（ｄ）に示すように、長手部材１４を軸方向Ｙに引き抜いた後、弾性層１５を研磨して外径を調整する工程である。弾性層１５の研磨は公知の方法で行うことができる。図３に示すように、弾性層１５が形成された断面においては、第１の溝１３に嵌合されていた長手部材１４が引き抜かれているため、第１の溝１３の部分が空洞となり、弾性層１５は一様に同じ厚さで形成されている。このため、研磨工程においても、回転の軸ブレがなく、所望の外径に良好に研磨することができる。
【００３８】
（第５工程）
第５工程は、図１（ｄ）に示すように、弾性層１５の、第１の溝１３に対応する領域に第２の溝１６を形成する工程である。
図４に示すように、第２の溝１６は、第１の溝１３に沿って、弾性層１５を切除することによって形成することができる。弾性層１５の切除箇所は、予めジャーナル１１に第１の溝１３の形成位置を示す印をつけておくことによって認識することができる。これにより、第１の溝１３と第２の溝１６の位置ずれを防止することができ、第１の溝１３と第２の溝１６が精度良く連通して形成される。
第４工程において、弾性層１５を研磨した後に、第２の溝１６を形成することで、第２の溝１６の角部が、研磨によって丸みを帯びることなく、また、第２の溝１６の形状が歪むことなく、良好に形成することができる。
【００３９】
本発明の製造方法によれば、シャフト１２に第１の溝１３を有する部材を用いて、第１の溝１３の形状に対応した長手部材１４を第１の溝１３に嵌合させることにより、弾性層を従来通りに押出成形法を用いて形成することができ、工程の大幅な変更がなく、溝付きローラ１０を得ることができる。
本発明の溝付きローラ１０は、画像形成装置のクリーニングローラ、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、加圧ローラ、紙送り搬送ローラ、定着ローラ等として好適に用いることができる。
【００４０】
以上、本発明を、実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の実施形態に記載の発明の範囲には限定されないことは言うまでもなく、上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた発明も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  溝付きローラ
１１  ジャーナル
１２  シャフト
１３  第１の溝
１４  長手部材
１５  弾性層
１６  第２の溝
【図１】
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【図２】
2020187268.tif 000004
【図３】
2020187268.tif 000005
【図４】
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