(57)【要約】【課題】  研磨や切削等の表面仕上加工を行わなくても、芯振れの極めて少ない樹脂ローラを得ることができる成形金型を提供する。【解決手段】  樹脂ローラ成形用の金型の芯金挿入孔に挿入された芯金が、挿入孔の中央に位置するように、芯金挿入孔の周囲にスプリング式のプランジャーを配置するで、芯振れの極めて少ない樹脂ローラを得ることができることを目的とする樹脂ローラ成形用の金型。プランジャーは、芯金挿入の周辺に３個以上、等間隔に配置することが好ましい。【選択図】    図４
2006001107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部を除いて芯金の外周に長手方向にわたって樹脂層を被覆したローラを製造する金型であって、筒状の金型と、前記筒状金型の両端にそれぞれ配置されて芯金の端部を挿入して芯金を保持しつつ筒状金型の開口端を封止する部材で構成される樹脂ローラの成形金型において、前記芯金の挿入孔の周囲にスプリング式のプランジャーを配置することを特徴とする樹脂ローラの成形金型。
【請求項２】
芯金挿入孔の周囲にスプリング式のプランジャーを３個以上、等間隔に配置することを特徴とする請求項１記載の樹脂ローラの成形金型。
【請求項３】
芯金挿入孔の周囲に配置されるスプリング式のプランジャーの耐荷重が１ニュートン以上であることを特徴とする請求項１記載の樹脂ローラの成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンターや複写機、ファクシミリ装置などの電子写真方式を採用した各種装置に組み込まれる現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等の樹脂ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンターや複写機、ファクシミリ装置などの電子写真方式を採用した各種装置には現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等のローラが組み込まれている。ローラの使用方法について、現像工程に用いられる樹脂ローラを例として図７を参照して以下に説明する。電子写真方式の各種装置には、静電潜像を保持する感光体５０などの像担持体５１上に非磁性一成分現像剤５５を供給し、像担持体５１表面の静電潜像に該現像剤を付着させ、静電潜像を可視化する現像方法として、現像樹脂ローラ１０を像担持体５１と接触させる方式が知られている。上記樹脂ローラの代表的な形状を図１、及び図２に示す。樹脂ローラ１０は、芯金１１と、該芯金１１の周囲に形成される円筒状のゴム弾性体層１２と、該ゴム弾性体層１２周囲を被覆した表面層１３とを有する。この樹脂ローラ１０が非磁性一成分の現像剤を搬送する方法は、電気的吸引力による搬送方法で、現像ローラ表面への現像剤の堆積厚を規制する規制ブレード５２と現像剤表面との間で現像剤を摩擦帯電させるために、ゴム弾性体層１２を芯金１１に被覆した樹脂ローラ１０が用いられている。ゴム弾性体層１２は、そのまま表面露出させることもあるが、現像剤の帯電や搬送性を制御する目的で表面に薄い表面層１３を設けることが多い。次に、この樹脂ローラ１０の製造方法を説明する。まず、このような樹脂ローラ１０のゴム弾性体層１２を成形するための金型２０は、例えば、図６に示すように、筒状金型２２と、この筒状金型２２の両端に位置し、前記筒状金型２２に内挿された芯金１１を保持するとともに筒状金型２２の両端を封止する芯金保持部材２１、２６とを有する。（特許文献１）図２に示すように芯金１１に設けられたoリング溝にはoリング１６が装着されている。（特許文献２）芯金の両端部は芯金保持部材２１、２６に挿入される。芯金に装着されたoリング１６によって芯金１１と芯金保持部材２１，２６に設けられた芯金挿入孔との間隙が塞がれる。筒状金型２２と芯金保持部材２１、２６はヘルール式クランプ３８によって締結されて円錐状の接圧面で勘合される。そして一方の芯金保持部材２１には筒状金型２２内に形成されるローラ成形空間２５に熱硬化性液状樹脂を注入するための樹脂注入口２３が設けられている。（特許文献３）この樹脂注入口２３に続いて樹脂注入完了後にローラ成形空間２５に注入された液状樹脂を密閉するために弁体３４が設けられている。半球状のノズルタッチ部４５に成形機の樹脂注入ノズル４０を圧接し、ローラ成形空間２５に液状樹脂が注入される。そして、ローラ成形空間２５内に液状樹脂の注入が完了した後、弁体３４を閉じる。その後、加熱炉で加熱して、ローラ成形空間２５内の液状樹脂を加熱硬化させる。樹脂の硬化が完了した後、ヘルール式クランプ３８を外して、芯体保持部材２１、２６を筒状金型２２から、その軸方向に沿って抜き去る。次いで、筒状金型２２に対して芯金１１を押し出すなどして、筒状金型２２内に保持されている成形体を取り出す。該ローラ本体を金型から離型した後、上記成形法で得たローラ本体のゴム弾性体層の周囲表面に、樹脂材料で調合した塗布液を、スプレー法やディッピング法、ロールコータ法などで塗布し、乾燥させて表面層１３を形成する。
【特許文献１】特開平１１−３２０５６９
【特許文献２】特開２０００−３２６３５８
【特許文献３】特開２００２−０３６２９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の成形用の金型では、芯金を芯金挿入孔に挿入するために、芯金と芯金挿入孔の間に間隙を必要とする。芯金の外形のばらつきを考慮すると、芯金挿入孔に対して芯金の外形は平均で少なくとも３０μｍ小さく加工する必要があった。前記の金型においては、挿入された芯金が芯金挿入孔の中央に位置せず偏芯するので、成形された樹脂ローラに芯振れが発生する。芯振れの少ない高精度な樹脂ローラを得るためには、表面層を塗布する前に成形された樹脂ローラの表面を研磨または研削加工を行ったり、ローラの芯体の両端部を保持し、ローラの偏芯の量の大きい方向と反対の方向に、芯体の両端部に荷重をかけて（特にローラの軸方向中央部と芯体端部の距離を半径とする円の接戦方向に荷重をかけるのが有効）、フレの矯正量を１００μｍ以下程度（好ましくは１０〜４０μｍ程度）ローラを曲げて矯正し、フレ量を６０μｍ以下とする方法が取られる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題解決の手段を図３、図４、図５に示す。樹脂ローラ１０のゴム弾性体層１２を成形するための金型２０は、筒状金型２２と、この筒状金型２２の両端に位置し、前記筒状金型２２に内挿された芯金１１を保持するとともに筒状金型２２の両端を封止する芯金保持部材２１、２６とを有する。芯金挿入孔の周囲には図４示すように、その周囲に図５に示すスプリング式のプランジャー３５が配置されている。プランジャー３５は図５に示すように先端部に設けられたボール３６をスプリング３７で押し出す機能を有しており、外周に加工されたネジにて取りつける構造としている。芯金１１が挿入されるとボール３６が押し戻されてスプリングの反力で芯金１１を挿入孔の中心に向かって押す力が加わるよう配置されている。挿入された芯金１１は芯金挿入孔３２，３３の周囲に配置されたスプリング式プランジャーのボール３６に周囲から押されて前記芯金挿入孔の中央に位置する。芯金挿入孔３２，３３の周囲にプランジャー３５を配置することによって、芯金１１の外形と芯金挿入孔３２，３３の内径の間隙に起因する芯金の偏芯が発生しないので、成形後に樹脂ローラの表面を研磨または研削加工や曲げ加工をしなくても芯振れの少ない高精度な樹脂ローラが得られる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、芯金の外形を芯金挿入孔に対して挿入に支障が無いよう小さく加工しても、挿入された芯金は挿入孔の周囲に配置されたプランジャー先端部のボールに押されて挿入孔の中心に配置され、芯振れの少ない高精度な樹脂ローラが得られるので成形後に樹脂ローラ表面を研磨や切削仕上げ加工を行ったり、曲げ加工する必要が無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の成形金型を用いた樹脂ローラの製造方法の実施例を説明する。樹脂ローラ１０は、図３に示す金型２０を使用して製造することができる。金型２０は図３に示すように、筒状金型２２とその両端部に配置された芯金保持部材２１，２６がヘルール式クランプ３８により締結され円錐状の接圧面で勘合している。芯金１１の両端部は芯金挿入孔３２，３３に挿入され、図４に示すように芯金挿入孔３２，３３の周囲に等間隔に配置されたプランジャー３５に周囲から押されて芯金挿入孔の中央に配置される。
【０００７】
一方の芯金保持部材２１には注入弁３０が設けられ、注入弁３０に設けた半球状のノズルタッチ部４５に成形機の樹脂注入ノズル４０を接圧して樹脂注入口２３を通じて、ローラ成形空間２５内に熱硬化性液状樹脂が注入される。もう一方の芯金保持部材２６には樹脂排出口２４、出口弁３１が設けられている。
【０００８】
そして、ローラ成形空間２５内に樹脂の充填が完了した後、注入弁３０をスライド移動させて閉じて、ローラ成形空間２５に充填された液状樹脂を密閉する。
【０００９】
その後、金型全体を加熱炉で加熱し、ローラ成形空間２５内に充填された液状樹脂を硬化させる。
【００１０】
樹脂の硬化が完了した後、ヘルール式クランプを外して芯金保持部材２１、２６を筒状金型２２から抜き去る。次いで、筒状金型２２に対して芯金１１を押し出して、筒状金型２２内に保持されている成形体を取り出す。芯体１１の周囲に円筒状のゴム弾性体層１２が形成されている。その後、ゴム弾性体層の周囲に表面層１３が塗布される。
【００１１】
本発明の成形方法に使用可能な樹脂材料としては、公知の熱硬化性液状樹脂が用いられる。例えば、ポリウレタン、エチレン・プロピレン・ジエン・メチレン共重合体（ＥＰＤＭ）、シリコーンなどが使用できるが、ゴム弾性体層が、（Ａ）分子中に少なくとも１個のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を有するオキシプロピレン系重合体、（Ｂ）分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を有する化合物、（Ｃ）ヒドロシリル化触媒、及び（Ｄ）導電性付与剤、を必須成分として含有する硬化性組成物を硬化させて得られることが好ましい。
【００１２】
また本発明においては、前記（Ａ）成分の有機重合体中のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基が該重合体の末端に存在すること、前記（Ｂ）成分が、平均して１分子中に少なくとも２個以上のヒドロシリル基を含有するポリオルガノハイドロジェンシロキサンであること、前記（Ｄ）成分がカーボンブラックであることが好ましい。
【００１３】
ここで、上記（Ａ）成分におけるアルケニル基とは、ヒドロシリル化反応に対して活性のある炭素−炭素２重結合を含む基であれば特に制限されるものではなく、アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、メチルビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等の脂肪族不飽和炭化水素基、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の環式不飽和炭化水素基、メタクリル基等が挙げられる。
【００１４】
オキシプロピレン系重合体のアルケニル基の数は、硬化剤である（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応するために少なくとも１個必要であるが、良好なゴム弾性を得る観点からは、直鎖上分子の場合は、分子の両末端に２個のアルケニル基を有し、分岐のある分子の場合は、分子末端に２個以上のアルケニル基を有することが好ましい。
【００１５】
本発明における（Ａ）成分は、上記ヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を重合体末端に有するものであることが望ましい。  前記（Ａ）成分のオキシプロピレン系重合体とは、主鎖を構成する繰り返し単位のうち５０％を超える単位がオキシプロピレン単位からなる重合体をいい、オキシプロピレン単位以外に含有される単位としては、重合体製造時の出発物質として使用される、活性水素を２個以上有する化合物、たとえば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ビスフェノール系化合物、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどからの単位やエチレンオキシド、ブチレンオキシドなどからなる共重合性単位であってもよい。
【００１６】
本発明における（Ｂ）成分は、硬化剤として使用されるものであり、ポリオルガノハイドロジェンシロキサンが好ましいものの一つとして挙げられる。ここで言うポリオルガノハイドロジェンシロキサンとは、ケイ素原子上に炭化水素基あるいは水素原子を有するシロキサン化合物を指す。
【００１７】
本発明の（Ｃ）成分であるヒドロシリル化触媒については、特に制限はなく、任意のものが使用できる。具体的に例示すれば、塩化白金酸、白金の単体、アルミナ、シリカ、カ−ボンブラック等の担体に固体白金を担持させたもの；白金ービニルシロキサン錯体｛例えば、Ｐｔn（ＶｉＭｅ2ＳｉＯＳｉＭｅ2Ｖｉ）n、Ｐｔ〔（ＭｅＶｉＳｉＯ）4〕m｝；白金ーホスフィン錯体｛例えば、Ｐｔ（ＰＰｈ3）4、Ｐｔ（ＰＢｕ3）4｝；白金ーホスファイト錯体｛例えば、Ｐｔ〔Ｐ（ＯＰｈ）3〕4、Ｐｔ〔Ｐ（ＯＢｕ）3〕4｝（式中、Ｍｅはメチル基、Ｂｕはブチル基、Ｖｉはビニル基、Ｐｈはフェニル基を表し、ｎ、ｍは整数を表す）、Ｐｔ（ａｃａｃ）2、また、Ａｓｈｂｙらの米国特許第３１５９６０１及び３１５９６６２号明細書中に記載された白金−炭化水素複合体、並びにＬａｍｏｒｅａｕｘらの米国特許第３２２０９７２号明細書中に記載された白金アルコラ−ト触媒も挙げられる。
【００１８】
本発明の（Ｄ）成分の導電性付与剤としては、カーボンブラックや金属酸化物、金属微粉末、さらには、第４級アンモニウム塩、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基などを有する有機化合物もしくは重合体、エーテルエステルイミド、もしくはエーテルイミド重合体、エチレンオキサイド−エピハロヒドリン共重合体、メトキシポリエチレングリコールアクリレートなどで代表される導電性ユニットを有する化合物、または高分子化合物などの帯電防止剤といった化合物などがあげられる。本発明における（Ｄ）成分は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記カーボンブラックの例としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、オイルブラックなどがあげられる。これらカーボンブラックの種類、粒径等に制限はない。
【００１９】
（Ｄ）成分の添加量は、所望の導電特性に応じて調整して添加され、（Ａ）成分の重合体１００重量部に対し、０．０１〜１００重量部、さらには０．１〜５０重量部用いることが好ましい。
【００２０】
また、本発明における熱硬化性樹脂には、各種充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料などを適宜添加してよい。
【００２１】
また、粘度や硬度を調整する目的で軟化剤、可塑剤を添加してもよい。また、本発明における熱硬化性樹脂には、貯蔵安定性を改良する目的で、貯蔵安定性改良剤を使用することができる。この貯蔵安定性改良剤としては、
本発明の（Ｂ）成分の保存安定剤として知られている通常の安定剤であり、所期の目的を達成するものであればよく、特に限定されるものではない。具体的には、脂肪族不飽和結合を含有する化合物、有機リン化合物、有機硫黄化合物、窒素含有化合物、スズ系化合物、有機過酸化物等を好適に用いることができる。さらに具体的には、２−ベンゾチアゾリルサルファイド、ベンゾチアゾール、チアゾール、ジメチルアセチレンダイカルボキシレート、ジエチルアセチレンダイカルボキシレート、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、ビタミンＥ、２−（４−モルフォジニルジチオ）ベンゾチアゾール、３−メチル−１−ブテン−３−オール、アセチレン性不飽和基含有オルガノシロキサン、エチレン性不飽和基含有オルガノシロキサン、アセチレンアルコール、３−メチル−１−ブチル−３−オール、ジアリルフマレート、ジアリルマレエート、ジエチルフマレート、ジエチルマレエート、ジメチルマレート、２−ペンテンニトリル、２，３−ジクロロプロペン等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００２２】
前記熱硬化性樹脂には、その他の各種添加剤を添加することができる。例えば、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤、硬化遅延剤などの、熱硬化反応を調整する材料が添加される。また、必要に応じて、有機または無機の充填剤を添加できる。更に、必要に応じて有機または無機の各種顔料、増粘剤、離型剤などを添加することができる。前記成形方法で得たローラ本体のゴム弾性体層１２周囲に表面層１３を塗布して樹脂ローラ１０を製造する。表面層１３を形成する材料には特に制限はないが、導電特性と耐摩耗性の観点からはウレタン結合を含有し、また柔軟性等の観点からはポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート骨格を有する樹脂を主な組成とするウレタン樹脂組成物からなっていればよく、ウレタン樹脂と、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネートとのブレンド樹脂、１分子中にウレタン結合とポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリシロキサンからなる群において選ばれる少なくとも１つの骨格を含有するウレタン樹脂組成物であってもよい。
【００２３】
また、表面層を構成する樹脂組成物には抵抗調整、表面形状の調整あるいは導電性弾性層に対する接着性等の観点から、導電性付与剤、各種フィラー等の各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。表面層の形成方法としては特に制限はないが、プライマーによって表面処理されたゴム弾性体層の上から、表面層を構成する樹脂組成物をスプレー塗布、ディップ塗布、ロールコート等の方法を用いて所定の厚みに塗布し、所定の温度で乾燥、硬化させることにより、表面層を形成することができる。具体的には、上記の表面層として使用される樹脂を溶剤に溶かして固形分を５〜２０％にしてスプレーあるいはディッピング塗布する方法が簡便である。使用する溶剤としては用いる表面層の主成分である樹脂が相溶すれば特に制限はなく、具体的には、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、酢酸エチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、トルエン等が例示される。
【実施例】
【００２４】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００２５】
（実施例１）
熱硬化性液状樹脂材料として、下記表１示す（Ａ）アリル基末端オキシプロピレン系重合体に（Ｂ）ポリシロキサン系硬化剤、（Ｃ）白金錯体触媒、（Ｄ）カーボンブラックを配合した樹脂原料を使用した。液状樹脂用射出成形機を用いて、図３示す金型２０を使い、芯金外径がφ１０ｍｍ、ゴム弾性体層１２の外径がφ１８ｍｍ、長さが３３０ｍｍの樹脂ローラを成形した。図５に示すプランジャー３個を図４に示すように芯金挿入孔の周囲に等間隔に配置し、芯金１１を挿入したとき、プランジャー先端部のボール３６が各々３ニュートンの力で芯金１１を挿入孔の中心に向かって押すようにプランジャーの取付け位置を調整した。
【００２６】
芯金１１を挿入して組み立てた金型２０を筒状金型２２の長手方向を水平に固定し、芯金保持部材２１に組み込まれた注入弁３０に設けた半球状のノズルタッチ部４５に注入ノズル４０を接圧して液状樹脂を注入した。注入完了後、直ちにノズルを引き離して注入弁３０をスライド移動させてローラ成形空間２５に注入された液状樹脂を密閉し、１４０℃に調整された加熱炉に水平にして入れて、１５分間加熱後に加熱炉から取り出した。
【００２７】
ヘルール式クランプ３８を外して、芯体保持部材２１、２６を取り外して金型を分解し、筒状金型を１分間水槽に浸して冷却した後、筒状金型２２を保持して芯体１１を押し下げて離型し、成形体を得た。成形体のゴム弾性体層表面にプライマーを塗布し、下記表２に示す配合物をＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）で１０％に希釈した溶液を作り、該表面層形成用の樹脂を該ローラのゴム弾性体層周囲にスプレー塗布し乾燥して表面層を形成した。芯金の外形は芯金挿入孔に対して３０μｍ小さく加工した。芯振れの測定はキーエンス（株）製レーザー寸法測定器ＬＳ５０００を使用した。
【００２８】
測定方法はロールの芯金の両端を支持し、ローラを一回転させた時の振れを軸方向にゴム弾性体層の両端部及び中央部の３箇所測定しその最大値をローラの振れ幅とした。前記の条件にて樹脂ローラ１０本を成形し芯振れを測定した。その結果を表３に示す。振れ幅は２２μｍ〜３３μｍ、平均２８μｍの結果を得た。良否の判断基準は振れ幅で５０μｍとされているので得られた結果は良好なものと判断される。
【００２９】
【表１】
2006001107.tif 000003
【００３０】
【表２】
2006001107.tif 000004
【００３１】
【表３】
2006001107.tif 000005
（実施例２）
芯金の外形を芯金挿入孔に対して５０μｍ小さく加工し、実施例１と同じ条件で樹脂ローラ１０本を成形し芯振れを測定した。その結果を表４に示す。振れ幅は２６μｍ〜４０μｍ、平均３４μｍと良好な結果を得た。
【００３２】
【表４】
2006001107.tif 000006
（比較例１）
芯金挿入孔の周囲に取りつけたプランジャーを全て取り外し、実施例１と同じく芯金の外形を芯金挿入孔に対して３０μｍ小さく加工し、実施例１と同様の方法で樹脂ローラ１０本を成形し芯振れを測定した。その結果を表５に示す。振れ幅は５３μｍ〜７４μｍ、平均６５μｍと実施例１、実施例２に較べ劣る結果が得られた。良否の判断基準とされる振れ幅５０μｍ以下を満足するローラは得られなかった。
【００３３】
【表５】
2006001107.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】樹脂ローラの外観図
【図２】樹脂ローラの断面図
【図３】本発明の実施態様における金型断面図
【図４】プランジャー取付け部の断面図
【図５】本発明の実施態様におけるプランジャーの断面図
【図６】従来の金型断面図
【図７】電子写真装置の要部断面図
【符号の説明】
【００３５】
１０    樹脂ローラ
１１    芯金
１２    ゴム弾性体層
１３    表面層
１６    oリング
２０    金型
２１    芯金保持部材
２２    筒状金型
２３    樹脂注入口
２４    樹脂排出口
２５    ローラ成形空間
２６    芯金保持部材
３０    注入弁
３１    出口弁
３２    芯金挿入孔
３３    芯金挿入孔
３４    弁体
３５    プランジャー
３６    ボール
３７    スプリング
３８    ヘルール式クランプ
４０    樹脂注入ノズル
４５    ノズルタッチ部
５０    感光体
５１    像担持体
５２    規制ブレード
５５    非磁性一成分現像剤
【図１】
2006001107.tif 000008
【図２】
2006001107.tif 000009
【図３】
2006001107.tif 000010
【図４】
2006001107.tif 000011
【図５】
2006001107.tif 000012
【図６】
2006001107.tif 000013
【図７】
2006001107.tif 000014