(57)【要約】 【課題】成形待機時に塗工ヘッドから塗料が漏れ出しても、形状精度の高い電子写真用弾性ローラを製造サイクルの中断なく、連続して製造することができる電子写真用弾性ローラの製造方法を提供する。【解決手段】軸芯体と、その外周面に塗膜を有する電子写真用弾性ローラの製造方法において、塗料を軸芯体に塗工後、下支持軸を更に鉛直上方に移動させて塗料が塗工された軸芯体及びリングシールを中心孔から離脱させる工程を、下支持軸とリングシール下面とを接触させることなく行なう。【選択図】図１
2011230030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯体と、その外周面に塗膜を有する電子写真用弾性ローラの製造方法であって、
（１）上支持軸と、該軸芯体の直径よりも大きな直径を有する下支持軸とで鉛直方向に沿って支持された軸芯体の外側に、中心孔の内周面に環状スリットを有している塗工ヘッドを、該軸芯体の周面と該環状スリットとの間に所定の間隙を有するように配置する工程と、
（２）該下支持軸の直径よりも小さな内径の孔を中心に有する円環状の第１リングシールを、該中心孔に上方から挿入し、該環状スリットの直下に位置させる工程と、
（３）該軸芯体を、該軸芯体の塗膜形成領域の上端が該第１リングシールの上面と同一、または該塗工ヘッドの上面を超えない範囲で該第１リングシールの上面よりも上方にあるように位置させる工程と、
（４）該環状スリットから塗料を該第１リングシールの上面に吐出させて、該軸芯体の周面と該環状スリットとの間隙を該塗料で充填しつつ、該下支持軸を鉛直上方に移動させて、該軸芯体を該環状スリットに対して上方に移動させることにより該軸芯体の周面に該塗料を塗工する工程と、
（５）該下支持軸を更に鉛直上方に移動させて、塗料が塗工された該軸芯体及び該第１リングシールを該中心孔から離脱させる工程、を有し、
該工程（５）における該下支持軸の鉛直上方への移動を、該下支持軸と該第１リングシール下面とを接触させることなく行なうことを特徴とする電子写真用弾性ローラの製造方法。
【請求項２】
該下支持軸が、該工程（３）においては該塗工ヘッドの下面より下方にあり、該工程（４）または（５）における該下支持軸の鉛直上方への移動により該中心孔に挿入されるような位置に第２リングシールを有し、
該工程（４）または（５）における該下支持軸が鉛直上方への移動で該第２リングシールを該中心孔に挿入させ、該第２リングシールと、該中心孔内壁と、該第１リングシールとで閉空間を形成させ、該第１リングシールを該閉空間の圧力を用いて該中心孔上方に移動させ、それにより、該工程（５）における該下支持軸の鉛直上方への移動を、該下支持軸と該第１リングシール下面とを接触させることなく行なう請求項１に記載の電子写真用弾性ローラの製造方法。
【請求項３】
該下支持軸が、該第２リングシールより鉛直上方の位置に圧縮気体を噴射する噴射手段を有し、
該工程（５）の該第１リングシールを該閉空間の圧力を用いて該中心孔上方に移動させる工程において、該噴射手段から該圧縮気体を噴射することにより、該工程（５）における該下支持軸の鉛直上方への移動を、該下支持軸と該第１リングシール下面とを接触させることなく行なう請求項２に記載の電子写真用弾性ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真用弾性ローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真のカラー化及び高画質化のニーズが高まり、電子写真用弾性ローラの外形寸法の高精度化、表面粗さの均一性が厳しく要求されている。例えば、接触式現像方式においては、現像ローラは感光ドラム表面に接触しているため、外形寸法が正確でないと、感光ドラムと現像ローラ間のニップ幅やニップ圧力に変動が生じ、濃度ムラ等の画像欠陥が発生する場合がある。
【０００３】
この高い形状精度の要求に応えるため、各種電子写真用弾性ローラの製造方法として金型を用いた成形や押し出しによる成形など様々な成形方法が検討がされている。また、軸芯体に塗料を塗工する方法として、スプレー塗工法、浸漬塗工法、ロール塗工法、ブレード塗工法等も検討されている。しかし、スプレー塗工法では塗料の粘度が高いと霧化することが困難となるため、塗料の粘度を低く抑える必要がある。また、ブレード塗工法やロール塗工法では、塗工終了時のブレードもしくはロールが後退する際に塗工液の粘性によって円筒体上の塗膜の一部に他の部分より厚い部分が生じる。特に、塗工液の粘度が高い場合にはこの影響が大きくなり易い。
【０００４】
そのような状況下、高粘度の塗料を環状の塗工ヘッドを用いて軸芯体に塗工する方法が開示されている（特許文献１）。この方法では、軸芯体を塗工ヘッドの内側に同軸上に配置し、塗工ヘッドの内周面と軸芯体の間の隙間に塗料を吐出しながら軸芯体に対して塗工ヘッドを軸芯体の軸方向に相対移動させることで軸芯体の外周面に塗料を塗工している。この塗工方法では、塗料の粘度が高くても塗工ヘッドを通じて塗料が軸芯体の表面に押し付けられ、かつ塗料を一定の厚みにならしながら塗工が行われることとなる。これによって、より多種の塗料や塗膜の厚みなどの様々な塗工条件においても、塗料を直接、良好かつ均一に軸芯体の表面に安定して塗工することができる。
【０００５】
しかし、高粘度の塗料を塗工ヘッドで塗工する方法では塗料の吐出終了時の液切れが悪く、塗工ヘッドの内側に塗料が残ってしまうことがある。塗料の残存を防止する手段として、吐出終了時にリングシールで塗工ヘッドの内側の塗料を掻き取ったり（特許文献１）、吐出終了時に環状スリット内の液圧を負圧化して液切れを良くしたりする手段が開示されている（特許文献２）。
【０００６】
しかし、塗工ヘッドを用いて繰り返し電子写真用弾性ローラを成形しようとすると、塗工が終了したワークの取り出しや次成形に使う軸芯体を配置するために、塗工ヘッドからの塗料の吐出を一時止める（成形待機）する必要がある。この成形待機時間の間に吐出時に圧縮されていた塗料の膨張や、吐出終了後でも残留している塗料の流れによって、たとえ吐出終了時に塗工ヘッド内側の塗料を掻き取っても塗料が環状スリットから漏れ出すことがある。上記従来例には、吐出終了時の塗工ヘッド内の液切れを良くする手段が開示されているものの、電子写真用弾性ローラを繰り返し成形するときに生じる成形待機時の環状スリットからの塗料の漏れ出しに関する課題までは言及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１３０５８９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、軸芯体と、その外周面に塗膜を有する電子写真用弾性ローラの製造方法であって、成形待機時に塗工ヘッドから塗料が漏れ出しても、形状精度の高い電子写真用弾性ローラを製造サイクルの中断なく、連続して製造することができる電子写真用弾性ローラの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る、軸芯体と、その外周面に塗膜を有する電子写真用弾性ローラの製造方法は、
（１）上支持軸と、該軸芯体の直径よりも大きな直径を有する下支持軸とで鉛直方向に沿って支持された軸芯体の外側に、中心孔の内周面に環状スリットを有している塗工ヘッドを、該軸芯体の周面と該環状スリットとの間に所定の間隙を有するように配置する工程と、
（２）該下支持軸の直径よりも小さな内径の孔を中心に有する円環状の第１リングシールを、該中心孔に上方から挿入し、該環状スリットの直下に位置させる工程と、
（３）該軸芯体を、該軸芯体の塗膜形成領域の上端が該第１リングシールの上面と同一、または該塗工ヘッドの上面を超えない範囲で該第１リングシールの上面よりも上方にあるように位置させる工程と、
（４）該環状スリットから塗料を該第１リングシールの上面に吐出させて、該軸芯体の周面と該環状スリットとの間隙を該塗料で充填しつつ、該下支持軸を鉛直上方に移動させて、該軸芯体を該環状スリットに対して上方に移動させることにより該軸芯体の周面に該塗料を塗工する工程と、
（５）該下支持軸を更に鉛直上方に移動させて、塗料が塗工された該軸芯体及び該第１リングシールを該中心孔から離脱させる工程、を有し、
該工程（５）における該下支持軸の鉛直上方への移動を、該下支持軸と該第１リングシール下面とを接触させることなく行なうことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、製造サイクルを中断することなく、形状精度の高い電子写真用弾性ローラを繰り返し連続して製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る塗工装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に用いることのできる塗工ヘッドの一例を示す概略断面図である。
【図３】軸芯体の外周面に塗料を塗工する従来の工程を説明する図である。
【図４】下支持軸への塗料の付着により電子写真用弾性ローラの形状精度が悪化することの説明図である。
【図５】本発明において軸芯体の外周面に塗料を塗工する工程を説明する図である。
【図６】本発明の第２リングシールを使用したときの工程を説明する図である。
【図７】本発明に係る写真用弾性ローラを備えた画像形成装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
塗工ヘッドを有する塗工装置の構成の概略を図１に示す。図１に示す塗工装置においては、架台１の上に略垂直にコラム２が取り付けられ、さらにコラム２には精密ボールネジ３が略垂直に取り付けられている。また、精密ボールネジ３とステージ５はガイド４及び精密ボールネジ３と連結し、サーボモータ６よりプーリ７を介して回転運動が伝達され昇降できるようになっている。コラム２には、円筒状の軸芯体８の外周面に塗料を吐出する環状の塗工ヘッド９が取り付けられている。さらにステージ５にブラケット１０が取り付けられ、このブラケット１０には軸芯体８を保持する上支持軸１１と、軸芯体の直径よりも大きな直径を有する下支持軸１２が取り付けられている。
【００１３】
塗工ヘッド９の中心孔の中心と、軸芯体８、上支持軸１１及び下支持軸１２の軸中心は鉛直方向に沿って略同心になるように調節してある。塗料の供給口１３は、塗料搬送用の配管１４を介して塗料供給弁１５に接続されている。塗料供給弁１５は、その手前に混合ミキサー、塗料供給ポンプ、塗料定量吐出装置、塗料タンク等を備え、定量の塗料を吐出できるようになっている。塗料は塗料タンクから、塗料定量吐出装置により一定量計量され、混合ミキサーで混合される。その後、塗料は塗料供給ポンプにより、塗料供給弁１５から配管１４を経由して、塗工ヘッド９に送られる。
【００１４】
図２は、塗工ヘッドの一例の概略断面図である。塗工ヘッドは、中心孔１６の内周面に環状スリット１８を有し、環状スリット１８の開口部１９から塗料が吐出される。環状スリット１８の開口部１９の幅は、通常は０．５以上２．０ｍｍ以下に設定される。環状スリットの開口部の直下から塗工ヘッド下面までの長さ１７は本発明において重要なポイントであり、詳細については後述する。
【００１５】
次に、塗工ヘッドを用いて軸芯体の外周面に塗料を塗工する従来の工程を図３を使って説明する。成形待機時においては、下支持軸が塗工ヘッドの鉛直上方から出ている状態で待機している（図３の（ａ））。下支持軸の直径よりも小さな内径の孔を中心に有する円環状の第１リングシール２０の中心孔に軸芯体を通し、その軸芯体を上支持軸と下支持軸で鉛直方向に沿って保持した後（図３の（ｂ））、軸芯体と上支持軸と下支持軸を鉛直下方に移動させる。そして、上支持軸で第１リングシール２０を塗工ヘッドに押し込み、環状スリットの直下の位置に第１リングシール２０を装着する（図３の（ｃ））。
【００１６】
なお、第１リングシールの外径は、その外周面が塗工ヘッドの内周面に接触可能であるように塗工ヘッドの中心孔の直径と同径にすることが好ましい。これにより、環状スリットから吐出された塗料の吐出圧力によって第１リングシールが動くこともなくなり、第１リングシールを環状スリットの直下の位置に強固に保持することができる。塗料の吐出圧力が非常に大きく、塗料の吐出中に第１リングシールが動いてしまう場合は、環状スリットより下方にある塗工ヘッドの中心孔の直径を小さくし、第１リングシールを下から支えるようにしても良い。
【００１７】
軸芯体を、軸芯体の塗膜形成領域の上端が第１リングシールの上面と同一、または塗工ヘッドの上面を超えない範囲で第１リングシールの上面よりも上方にあるように移動させる（図３の（ｄ））。環状スリットから塗料を第１リングシールの上面に吐出して軸芯体の周面と環状スリットとの間隙を塗料で充填しつつ、軸芯体を鉛直上方に移動させることにより軸芯体の周面に塗料を塗工する（図３の（ｅ））。塗料の厚みを一定にするために、環状スリットからの吐出量と塗料供給ポンプからの供給量は一定にする。塗料の吐出中は軸芯体だけが移動し、第１リングシールは環状スリットの直下の位置に保持されているため、吐出された塗料が塗工ヘッドの鉛直下方から漏洩することを防止できる。
【００１８】
下支持軸を更に鉛直上方に移動させて、塗料が塗工された軸芯体と第１リングシールを塗工ヘッドの中心孔から離脱させる。（図３の（ｆ））。この際、第１リングシールの外径は塗工ヘッドの中心孔の直径と同径であるため、塗工ヘッド内周面の塗料は掻き取られる。
【００１９】
塗工ヘッドの鉛直上方に押し出された、塗料が塗工された軸芯体と第１リングシールは上支持軸と下支持軸から取り外され、塗料の塗膜２１を熱処理で硬化させて弾性層とする。一方、塗工装置は次の成形に使う軸芯体と第１リングシールが新たに上支持軸と下支持軸に保持されるまで下支持軸が塗工ヘッドの鉛直上方から出ている状態で待機している（図３の（ａ））。
【００２０】
しかし、電子写真用弾性ローラを複数本成形するような通常の製造では、この待機の間に吐出時に圧縮されていた塗料の膨張や、吐出終了後でも残留している塗料の流れによって環状スリットから塗料が漏れ出すことがある。環状スリットから塗料が漏れ出すと、上支持軸、下支持軸や軸芯体に塗料が付着し、次に成形した電子写真用弾性ローラの形状精度が悪化する問題が起きる。下支持軸に塗料が付着することによって電子写真用弾性ローラの形状精度が悪化する機構について図４を用いて説明する。
【００２１】
塗料が塗工された軸芯体と第１リングシールを上支持軸と下支持軸から取り外して次の成形が始まるまでの待機時間、環状スリットの塗料が上記の要因で環状スリットから漏れ出す（図４の（ａ））。上支持軸で第１リングシールを塗工ヘッドに押し込み、環状スリットの直下の位置に第１リングシールを装着する際に、第１リングシールが環状スリットから漏れ出した塗料を掻き取る（図４の（ｂ））。下支持軸を鉛直上方に移動させて、塗料が塗工された軸芯体と第１リングシールを塗工ヘッドの中心孔から離脱させるときに、図４の（ｂ）の工程で第１リングシールが掻き取った塗料を介して第１リングシールと下支持軸が密着する（図４の（ｃ））。この状態で塗料が塗工された軸芯体と第１リングシールを下支持軸から取り外そうとすると、第１リングシールと下支持軸が塗料によって密着しているため、第１リングシール付近の塗料が下方に引っ張られてしまい、形状が悪化する（図４の（ｄ））。
【００２２】
本発明では、上記の課題を解決するために、塗料が塗工された軸芯体と第１リングシールを環状ヘッドの中心孔から鉛直上方に離脱させる際に、下支持軸と第１リングシール下面とを接触させないようにする。
【００２３】
以下、好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００２４】
本発明の一連の工程を図５を使って詳細に説明する。
【００２５】
第１リングシールを環状スリットの直下の位置に装着する際に、第１リングシールが環状スリットから漏れ出した塗料を掻き取ってしまう工程（図５の（ａ）から（ｃ））までは図４の（ａ）から（ｂ）と同様である。従来、塗料の吐出終了後、下支持軸を第１リングシールに接触させて押し出していたが（図４の（ｃ））、本発明では下支持軸と第１リングシールが接することなく、塗料が塗工された軸芯体とリングシールを塗工ヘッドの中心孔から離脱させる（図５の（ｅ）から（ｆ））。これは、磁石の反発力や気体の圧力を利用して第１リングシールを鉛直上方に浮き上がらせることで達成される。特に気体の圧力を利用して第１リングシールを塗工ヘッドの中心孔から離脱させるのが、塗工装置の構成も簡易となることから好ましい。
【００２６】
本発明では、下支持軸と第１リングシールが接しないので、第１リングシールが掻き取った塗料を介して第１リングシールと下支持軸が密着することがなくなる。そのため、塗料が塗工された軸芯体と第１リングシールを下支持軸からきれいに取り外すことができるようになる（図５の（ｇ））。
【００２７】
気体の圧力を利用して第１リングシールを鉛直上方に浮き上がらせるためには、第１リングシールの下面に圧力を加える必要があるが、その手段の一つとして下支持軸の直径を塗工ヘッドの中心孔の直径をほぼ同じにすることが挙げられる。そうすることで、塗料の吐出終了後、下支持軸を鉛直上方に移動させる過程において、第１リングシール、塗工ヘッドの中心孔内壁と、下支持軸の上面とで閉空間を形成することができる（図５の（ｅ））。下支持軸を更に鉛直上方に移動させると、その閉空間内の圧力が高まり、第１リングシールを鉛直上方に浮き上がらせることができる（図５の（ｆ））。
【００２８】
閉空間内の圧力の調整は、環状スリットの開口部の直下から塗工ヘッド下面までの長さ１７を調整することによって行なうことができる。例えば、閉空間内の圧力が足りずに第１リングシールを浮き上がらせることができなかった場合は、環状スリットの開口部の直下から塗工ヘッド下面までの長さを伸ばせば良い。そうすることで、下支持軸の上面が塗工ヘッドの中心孔に入ったときに形成される閉空間の容積が大きくなるため、更に下支持軸が鉛直上方に移動したときの気体の圧縮率が高くなり、閉空間内の圧力が高められる。逆に閉空間内の圧力が高すぎる場合は、環状スリットの開口部の直下から塗工ヘッド下面までの長さ１７を短くすれば、気体の圧縮率は低くなり、閉空間内の圧力を弱めることができる。
【００２９】
環状スリットの開口部の直下から塗工ヘッド下面までの長さをいくらにすれば良いかは、次のような計算で簡単な予測は立てることができる。まず、下支持軸が鉛直上方に移動して下支持軸の上面と塗工ヘッドの下面が同一になったときに、下支持軸の上面、中心孔内壁と第１リングシールで形成される閉空間の体積Ｖ１を計算する。また、そのときの閉空間の圧力（常圧）をＰ１とする。次に、塗工ヘッドの中心孔に装着した第１リングシールが動き始めるのに必要な力を測定し、その力と第１リングシール下面の面積から第１リングシールを浮き上がらせるのに必要な圧力Ｐ２を計算する。Ｐ１、Ｖ１、Ｐ２が求められたら、ボイルの法則Ｐ１・Ｖ１＝Ｐ２・Ｖ２からＰ２になるときの閉空間の体積Ｖ２を計算することができる。求められたＶ２から、Ｖ２になる塗工ヘッドの中心孔内における下支持軸の上面の位置が計算できるので、この値を参考にして環状スリットの開口部の直下から塗工ヘッド下面までの長さを設定すれば良い。
【００３０】
本発明では、下支持軸の直径を塗工ヘッドの中心孔の直径とほぼ同じにする代わりに、下支持軸に第２リングシール２２を取り付けることができる。第２リングシール２２は、塗料を吐出する前においては塗工ヘッドの下面より下方にあるが、吐出中または吐出終了後の下支持軸の鉛直上方への移動により塗工ヘッドの中心孔に挿入されるような位置に取り付けられている。塗料の吐出終了後、下支持軸が鉛直上方へ移動したときに第２リングシール２２が塗工ヘッドの中心孔に挿入され、第２リングシール２２、中心孔内壁、及び第１リングシールとで閉空間が形成される。その閉空間の圧力を用いて第１リングシールを中心孔上方に移動させることで、下支持軸と第１リングシール下面とを接触させることなく第１リングシールを鉛直上方に浮き上がらせることができる（図６）。
【００３１】
第２リングシールの材質は特に限定されないが、特に第２リングシールの直径が塗工ヘッドの中心孔の直径より大きい場合は塗工ヘッドを傷付けないように弾性を有するゴムや合成樹脂が好ましい。ゴムとしては、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＢＲ、ＳＢＲ、フッ素ゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴムが挙げられる。また、弾性を有する合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリカーボネイト、ポリイミド、フッ素樹脂が挙げられる。
【００３２】
第２リングシールの直径は、良好な閉空間を形成させるために、塗工ヘッドの中心孔に挿入されたときに８％乃至３０％のつぶし代になるようにするのが好ましい。つぶし代を上記の範囲にすることで閉空間を形成する上で最低限必要な応力が得られ、かつ第２リングシールの応力亀裂を防ぐことができる。
【００３３】
また、本発明では、下支持軸に、第２リングシールより鉛直上方の位置に圧縮気体を噴射する噴射手段を設けることができる。閉空間の圧力を用いて第１リングシールを塗工ヘッドの中心孔上方に移動させる工程において、下支持軸に設けられた噴射手段から圧縮気体を噴射することにより、閉空間内の圧力を調整することができる。第１リングシールを浮き上がらせるのに非常に大きな圧力が必要な場合や、環状スリットの直下から塗工ヘッド下面までの長さを変えられない場合などに有用である。圧縮気体の噴射は、下支持軸の上面が塗工ヘッドの中心孔に入ったときに始め、第１リングシールが塗工ヘッドの鉛直上方へ押し出されたときに停めるのが良い。圧縮気体の噴射圧力としては、第１リングシールを浮き上がらせるのに必要な圧力より高ければ良いが、高すぎると必要以上に第１リングシールを浮き上がらせることになり、塗膜下端の形状が崩れて形状精度が悪化することがある。
【００３４】
軸芯体の外周面に塗工された塗料は、硬化させることで弾性層となる。塗工された塗料は粘着性を有しているため、熱処理する方法としては非接触の熱処理方法で行なうことが好ましい。非接触の熱処理方法としては、赤外線加熱方法、熱風加熱方法、ニクロム熱加熱方法、誘導加熱方法が挙げられる。特に、装置が簡易で塗膜を軸方向に均一に熱処理できる赤外線加熱が好ましい。塗膜表面の熱処理温度は使用する塗料によるが、赤外線加熱を行なう場合には、その熱処理温度に応じて赤外線加熱装置の出力や塗膜との距離を調整すれば良い。また、熱風加熱を行なう場合には熱風の温度や向きを調節すれば良い。さらに、弾性層の硬化後の物性安定化、弾性層中の反応残渣および未反応低分子分を除去する目的で弾性層を更に熱処理して二次硬化させても良い。
【００３５】
軸芯体を構成する材料としては以下の材料が挙げられる。鉄、鋼、アルミニウム、チタン、銅及びニッケルの合金やこれらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅の合金、さらにカーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料の剛直で導電性を示す公知の材料。また、形状としては円柱状でも中心部分を空洞とした円筒状でもよい。
【００３６】
塗料を形成するゴム成分としては特に限定はされないが、以下の理由から付加反応型のシリコーンゴムを使用するのが好ましい。
・他の汎用ゴムに比べて低硬度ながら低圧縮永久歪である。
・加工性に優れている。
・硬化反応に伴う副生成物の発生がないため寸法安定性が良好である。
・硬化後の物性が安定している。
付加反応型液状シリコーンゴムは、アルケニル基を含有するポリシロキサンとヒドロシリル基を含有するハイドロジェンポリシロキサンが白金触媒の存在下、付加反応して架橋することで硬化する。
【００３７】
アルケニル基を含有するポリシロキサンの分子量としては特に限定されないが、１万以上５０万以下が好ましい。ポリシロキサンのアルケニル基は１分子中に少なくとも２個有ることが望ましい。アルケニル基の種類は特に限定されないが、活性水素との反応性が高い等の理由から、ビニル基及びアリル基の少なくとも一方であることが好ましく、ビニル基が特に好ましい。
【００３８】
なお、本発明での分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定したときの重量平均分子量である。すなわち、４０℃のヒートチャンバー内で安定化させたカラムに溶媒としてトルエンを毎分０．５ｍｌの流速で流し、０．１〜０．３質量％に調整した試料溶液を５０〜２００μｌ注入した。そして、数種の単分散ポリスチレン標準試料で作成した検量線から試料の重量平均分子量を算出した。
【００３９】
ヒドロシリル基を含有するハイドロジェンポリシロキサンは、硬化工程における付加反応の架橋剤として働く。一分子中のケイ素原子結合水素原子の数は２個以上であり、硬化反応を最適に行わせるためには３個以上であることが好ましい。ハイドロジェンポリシロキサンの分子量は特に限定されないが、１０００以上１００００以下が好ましく、硬化反応を適切に行わせるためには比較的低分子量の１０００以上５０００以下が特に好ましい。
【００４０】
本発明における付加反応型液状シリコーンゴムのハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、ポリシロキサン中のアルケニル基数に対してハイドロジェンポリシロキサン中のヒドロシリル基数が、１．０倍以上３．０倍以下の範囲内であることが好ましい。１．０倍未満だとシリコーンゴムの架橋が少なくなり、圧縮永久歪が悪化することがある。一方、３．０倍より大きくなると化学的に不安定なヒドロシリル基が過剰に残ることになるので経時的に電子写真用弾性ローラの硬度や電流が変化することがあり、好ましくない。
【００４１】
付加反応型液状シリコーンゴムの触媒としては、ポリシロキサンとハイドロジェンポリシロキサンの付加反応において触媒作用を示す白金触媒が使用できる。その具体例としては、塩化白金酸、白金オレフィン錯体、白金ビニルシロキサン錯体、白金トリフェニルホスフィン錯体が挙げられる。
【００４２】
触媒の配合量に関しては、ポリシロキサン１００質量部に対し、白金元素量として１ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下が好ましい。ただし、この範囲に限定されることはなく、目標とする可使時間、硬化時間、製品形状等により適宜選択される。
【００４３】
弾性層に導電性を付与する目的で添加する導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、またはイオン導電剤であるアルカリ金属塩、及びアンモニウム塩の微粒子を用いることもできる。これらの内、カーボンブラックは比較的容易に入手できるので好適に利用できる。
【００４４】
更に、電子写真用弾性ローラの具体的な用途に応じて、弾性層自体に要求される機能に必要な成分として非導電性充填剤を適宜配合することができる。非導電性充填剤としては、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム、珪酸ジルコニウム、珪酸アルミニウム、タルク、アルミナ、酸化鉄が挙げられる。
【００４５】
本発明では上記のようにして形成された弾性層の外周上に用途に応じた樹脂層を設けることもできる。樹脂層を形成する材料としては、各種のポリアミド、フッ素樹脂、水素添加スチレン−ブチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、またはオレフィン樹脂が挙げられる。
【００４６】
樹脂層には、個別的な用途に合わせて体積平均粒子径が１〜２０μｍの微粒子を分散させることもできる。このような微粒子としては、ポリメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子、ポリウレタン微粒子、ポリスチレン微粒子、アミノ樹脂微粒子、またはフェノール樹脂微粒子が挙げられる。
【００４７】
樹脂層は、電子写真用弾性ローラ全体の電気抵抗を調整するために導電剤を配合することができる。導電剤としては、各種電子伝導機構を有する導電剤であるカーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、またはイオン導電剤であるアルカリ金属塩、及びアンモニウム塩の微粒子を用いることができる。
【００４８】
これらの樹脂層を構成する材料は、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、またはパールミルのビーズを利用した従来公知の分散装置を使用して分散させることができる。得られた分散液を塗工する方法は特に限定されないが、操作が簡便なことからスプレー塗工法やディッピング法が好適である。
【００４９】
次に、本発明の電子写真用弾性ローラを有する画像形成装置の一例を図７を用いて説明する。
【００５０】
図７に示す画像形成装置は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの画像を形成する電子写真カートリッジ２３が各々1個あり、タンデム方式で設けられている。
【００５１】
現像装置２４は、感光ドラム２５と対向設置された現像ローラ２６と現像剤２７を収容した現像容器２８を備えている。さらに、現像ローラ２６に現像剤２７を供給すると共に現像に使用されずに現像ローラ２６に残っている現像剤２７を掻き取る現像剤供給ローラ２９及び現像ローラ２６上の現像剤２７の担持量を規制すると共に摩擦帯電する現像ブレード３０が設けられている。
【００５２】
感光ドラム２５は、帯電ローラ３１により所定の極性、電位に一様に帯電される。画像情報に従ってビーム３２として帯電された感光ドラム２５の表面に照射され、静電潜像が形成される。次いで、形成された静電潜像上に現像ブレード３０に印加されたバイアスにより均一に現像ローラ２６上にコートされた現像剤２７が現像ローラ２６から供給され、感光ドラム２５表面に現像剤像が形成される。ここで、現像ブレード３０に印加されるバイアスは、現像ローラ２６のバイアスより数百Ｖ高い電圧が一般的である。
【００５３】
画像転写装置は、転写搬送ベルト３３が駆動ローラ３４、テンションローラ３５及び従動ローラ３６に張架され、転写搬送ベルト３３の内側には感光ドラム２５と対向した位置に転写ローラ３７が設置されている。そして、静電吸着ローラ３８にバイアスを印加することで転写搬送ベルト３３の外周面に転写材３９を静電吸着させて搬送する。転写材３９が転写位置まで搬送されたら、転写ローラ３７に感光ドラム２５表面の現像剤像とは逆極性のバイアスを印加する。これによって、転写材３９に現像剤像が転写される。
【００５４】
現像剤像が転写された転写材３９は、転写搬送ベルト３３から定着装置４０に送られ、現像剤像が転写材３９に定着されて、印画が完了する。一方、現像剤像の転写材３９への転写が終わった感光ドラム２５はさらに回転し、クリーニング装置４１により感光ドラム２５表面がクリーニングされる。
【００５５】
本発明の電子写真用弾性ローラは、上記の現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、定着ローラ、加圧ローラ、駆動ローラに使うことができる。また、上記の画像形成装置以外に、中間転写方式の画像成形装置にも使うことができる。
【実施例】
【００５６】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【００５７】
［電子写真用弾性ローラの成形］
付加型液状シリコーンゴム：「ＸＥ１５−６４５」（商品名、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）Ａ液１００質量部にカーボンブラック：「Ｒａｖｅｎ８９０」（商品名、Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製）１０質量部を配合した。同様に、付加型液状シリコーンゴム：「ＸＥ１５−６４５」（商品名、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）Ｂ液１００質量部にもカーボンブラック：「Ｒａｖｅｎ８９０」（商品名、Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製）１０質量部を配合した。Ａ液およびＢ液を、塗工装置に付随した塗料タンクにセットし、塗料供給ポンプを使用してスタティックミキサーに送り、質量比１：１で混合した。これを塗料とした。
【００５８】
弾性層の成形には図１に示す塗工装置を用いた。塗工ヘッドの中心孔１６の直径は１２．６ｍｍ、環状スリットの開口部１９の幅は１．５ｍｍ、環状スリットの開口部の直下から塗工ヘッド下面までの長さ１７は３０．０ｍｍとした。また、上支持軸の直径を１０．０ｍｍ、下支持軸の直径を１２．５ｍｍとした。
【００５９】
直径が６．０ｍｍ、長さが２５０．０ｍｍのＳＵＳ３０４の軸芯体を、内径が６．２ｍｍ、外径が１２．６ｍｍ、厚みが１．０ｍｍ、材質がポリテトラフルオロエチレンである円環状の第１リングシールに通し、上支持軸と下支持軸で保持した。次に、軸芯体と上支持軸と下支持軸を鉛直下方に移動させ、上支持軸を使って環状スリットの開口部の下面と第１リングシールの上面が合うように第１リングシールを装着した。なお、第１リングシールを浮き上がらせるのに必要なゲージ圧力は０．１ＭＰａであった。
【００６０】
軸芯体の塗膜形成領域の上端を第１リングシールの上面より５．０ｍｍ上方に移動させた後、塗料を環状スリットから第１リングシールの上面に８４０ｍｍ3／ｓｅｃの流量で吐出した。塗料の吐出と同時に、軸芯体を鉛直上方に１０ｍｍ/ｓｅｃで上昇させ、軸芯体の外周面に塗料を塗工した。
【００６１】
塗料の吐出終了後も上支持軸と下支持軸を鉛直上方に移動させ、塗料が塗工された軸芯体と第１リングシールを塗工ヘッドの上まで押し出した。なお、押し出された第１リングシール下面に塗料が付着していたものの、下支持軸と第１リングシールは直接または塗料を介して接触していなかった。塗工ヘッドから押し出された塗料が塗工された軸芯体と第１リングシールを、上支持軸と下支持軸から取り外し、熱処理をして硬化させた。
【００６２】
熱処理は、赤外線加熱ランプ：「ＨＹＬ２５」（商品名、ハイベック社製）を塗料表面の温度が１３０℃（出力７８０Ｗ、ランプと塗料表面との距離６０ｍｍ）となるように配置し、軸芯体を周方向に６０ｒｐｍで回転させながら５分間加熱した。
【００６３】
その後、再び軸芯体と第１リングシールを上支持軸と下支持軸で保持し、上記の工程を繰り返し、合計で５００本の電子写真用弾性ローラを成形した。
【００６４】
［電子写真用弾性ローラの形状精度］
電子写真用弾性ローラの形状精度を評価するために、電子写真用弾性ローラの長手方向の外径差を測定した。軸芯体の中心軸を回転軸として電子写真用弾性ローラを回転させ、回転軸と垂直に配置した非接触レーザー測長器：「ＬＳ−５０００」（商品名、キーエンス社製）で電子写真用弾性ローラの長手方向中央部と第１リングシールと接した端部から１ｃｍ内側の２点の外径を測定する。測定した２点の外径差を電子写真用弾性ローラの長手方向の外径差とし、以下のように評価した。
Ａ：成形した５００本の電子写真用弾性ローラ全てが長手方向の外径差が５０μｍ未満
Ｂ：成形した５００本の電子写真用弾性ローラのうち、長手方向の外径差が５０μｍ以上のものが２本以内
Ｃ：成形した５００本の電子写真用弾性ローラのうち、長手方向の外径差が５０μｍ以上のものが３本以上
その結果を表１に示す。
【００６５】
［下支持軸に第１リングシールが貼り付いた回数］
製造サイクルの中断回数は、塗料が塗工された軸芯体と第１リングシールを下支持軸から取り外す際に、第１リングシール下面に付着した塗料のために下支持軸に貼り付いてしまった回数とした。第１リングシールが下支持軸に貼り付いた回数から、以下のように評価した。
Ａ：電子写真用弾性ローラを５００本成形したうち、第１リングシールが下支持軸に貼り付いた回数が０回
Ｂ：電子写真用弾性ローラを５００本成形したうち、第１リングシールが下支持軸に貼り付いた回数が１から２回
Ｃ：電子写真用弾性ローラを５００本成形したうち、第１リングシールが下支持軸に貼り付いた回数が３回以上１０回以下
Ｄ：電子写真用弾性ローラを５００本成形したうち、第１リングシールが下支持軸に貼り付いた回数が１１回以上
その結果を表１に示す。
【００６６】
〔実施例２〕
下支持軸の直径を１２．０ｍｍにした。下支持軸の上面から２．０ｍｍ下方に深さ２．０ｍｍ、幅３．０ｍｍの溝を作り、その溝に内径７．８ｍｍ、外径１３．０ｍｍの、材質がシリコーンゴムであるＯリングを第２リングシールとして取り付けた。下支持軸に取り付けたときの第２リングシールの直径は１３．０ｍｍであった。第２リングシールを下支持軸に取り付けた以外は実施例１と同様にして電子写真用弾性ローラを作製し、評価した。その結果を表１に示す。
【００６７】
〔実施例３〕
下支持軸を中空にして圧縮空気を送るチューブを接続し、第２リングシールを下支持軸の上面から１０．０ｍｍ下方の位置に取り付けた。また、圧縮空気が出るように下支持軸の上面から２．０ｍｍ下方に直径１．０ｍｍの孔を１つ開けた以外は実施例２と同様にして電子写真用弾性ローラを作製し、評価した。その結果を表１に示す。なお、圧縮空気の圧力はゲージ圧で０．２ＭＰａで、下支持軸の上面が塗工ヘッドの中心孔に入ったときに噴射を始め、第１リングシールが塗工ヘッドの鉛直上方へ押し出されたときに停めた。
【００６８】
〔実施例４〕
圧縮空気の圧力をゲージ圧で０．５ＭＰａにした以外は実施例３と同様にして電子写真用弾性ローラを作製し、評価した。その結果を表１に示す。
【００６９】
〔実施例５〕
下支持軸の上面から２．０ｍｍ下方に直径１２．５ｍｍ、厚み１．０ｍｍの第２リングシールが下支持軸と一体化している以外は実施例２と同様にして電子写真用弾性ローラを作製し、評価した。その結果を表１に示す。
【００７０】
〔比較例１〕
下支持軸の直径を８．０ｍｍにした以外は実施例１と同様にして電子写真用弾性ローラを作製し、評価した。その結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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