(57)【要約】【課題】  高寸法精度の二層ロールを無研磨で製造することができる二層ロールの製造方法及び円筒金型の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】  芯金１１上に設けられた発泡弾性層１２と、この発泡弾性層１２上に設けられた弾性層１３とを具備し、前記発泡弾性層１２及び前記弾性層１３の長さが２００ｍｍ〜４００ｍｍであり、前記弾性層１３の外径が１６ｍｍ以下であるロールの製造方法において、中実部材を研削して製造して少なくとも内径誤差が±０．０２ｍｍ以下、軸方向の真直度が０．０２ｍｍ以下の規格である第１の円筒部材を外周面形成用に保持して形成した円筒金型を用いて前記弾性層１３を成形し、次いで、前記芯金１１上に前記発泡弾性層１２となる発泡前の下層１２ａをクロス押出成形し、前記規格と同様の規格を有する第２の円筒部材２０Ｂを発泡金型５０として当該発泡金型５０内に成形済み弾性層１３を設けると共に前記発泡前下層１２ａを設けた芯金１１をセットして当該発泡前下層１２ａを発泡させる。【選択図】        図５
2005047266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金上に設けられた発泡弾性層と、この発泡弾性層上に設けられた弾性層とを具備し、前記発泡弾性層及び前記弾性層の長さが２００ｍｍ〜４００ｍｍであり、前記弾性層の外径が１６ｍｍ以下であるロールの製造方法において、
中実部材を研削して製造して少なくとも内径誤差が±０．０２ｍｍ以下、軸方向の真直度が０．０２ｍｍ以下の規格を有する第１の円筒部材を外周面形成用に保持して形成した円筒金型を用いて前記弾性層を成形し、次いで、前記芯金上に前記発泡弾性層となる発泡前の下層をクロス押出成形し、前記規格と同様の規格を有する第２の円筒部材を発泡金型として当該発泡金型内に成形済み弾性層を設けると共に前記発泡前下層を設けた芯金をセットして当該発泡前下層を発泡させることを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記規格の内径誤差が±０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記第１及び第２の円筒部材は、前記中実部材をドリル加工して下孔を形成する工程と、前記下孔の中心を基準として外径を切削する工程と、少なくとも一方の端面を基準面として仕上げる工程と、前記基準面を基準として前記下孔の内周面をホーニング加工して仕上げ孔を形成する工程とを含む製造工程により製造されたものであることを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項４】
請求項３において、前記円筒部材は、前記端面を基準面として仕上げる前に焼き入れ加工することを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項５】
請求項４において、離型剤を用いることなく形成することを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項６】
請求項３〜５の何れかにおいて、前記円筒部材は、前記端面を基準面として仕上げる工程では、両端面を基準面として仕上げることを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項７】
請求項３〜６の何れかにおいて、前記発泡金型として用いる円筒部材は、前記仕上げ孔を形成する工程の後、さらに、前記仕上げ孔の中心を基準として外周面を仕上げ加工する工程を付加したものであることを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、前記弾性層の外周面には研磨されることなく、イソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層が形成されていることを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項９】
請求項８において、前記表面処理液がアクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも１種のポリマーと、導電性付与剤との少なくとも一方をさらに含有することを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は９において、前記表面処理が、前記発泡工程の前又は後に行われることを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかにおいて、前記発泡弾性層と前記弾性層との間に接着剤を設けないことを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかにおいて、前記弾性層の厚さは０．３〜１．２ｍｍであることを特徴とする二層ロールの製造方法。
【請求項１３】
成形長さが２００ｍｍ〜４００ｍｍであり、内径が１６ｍｍ以下の円筒部材の製造方法において、中実部材をドリル加工して下孔を形成する工程と、前記下孔の中心を基準として外径を切削する工程と、少なくとも一方の端面を基準面として仕上げる工程と、前記基準面を基準として前記下孔の内周面をホーニング加工して仕上げ孔を形成する工程とを含むことを特徴とする円筒部材の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記仕上げ孔を形成した工程の後、さらに、前記仕上げ孔の中心を基準として外周面を仕上げ加工する工程を有することを特徴とする円筒部材の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４において、前記端面を基準面として仕上げる前に焼き入れ加工する工程を具備することを特徴とする円筒部材の製造方法。
【請求項１６】
請求項１３〜１５の何れかにおいて、前記端面を基準面として仕上げる工程では、両端面を基準面として仕上げることを特徴とする円筒部材の製造方法。
【請求項１７】
請求項１３〜１６の何れかにおいて、前記仕上げ孔は長手方向中心部から両端へ向かって内径が漸小するクラウン形状であることを特徴とする円筒部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高寸法精度のロール、特に、電子写真式複写機及びプリンタ、またはトナージェット式複写機及びプリンタなどの画像形成装置に用いられる現像ロール、転写ロール、給紙、搬送ロールなどに用いられ、特に感光体等に一様な帯電を付与するために用いられて高い寸法精度が要求される帯電ロールの製造に好適に適用できる二層ロールの製造方法及び円筒部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式複写機及びプリンタなどの画像形成装置の帯電ロールには、感光体等への非汚染性の他、所定の導電性が要求される。そこで、従来、ポリウレタン、シリコーンゴム製のものが用いられていたが、感光体等への汚染性、帯電性等の理由から、各種弾性層表面に各種コーティング層、表面処理層又は被覆チューブを設けたものが提案されている（特許文献１〜特許文献４参照）。従来より、帯電部材は帯電特性を維持するために、外径の高寸法精度が求められ、弾性層を研磨加工した後、上述したように、コーティング層、表面処理層又は被覆チューブを設けるのが一般的であった。
【０００３】
しかしながら、近年、帯電ロールとしては、さらに安定した帯電特性が求められ、また、放電音軽減やコストダウンという要望もある。
【０００４】
そこで、低コストで高い帯電特性を維持するには、寸法精度を多少犠牲にしても、非常に低硬度で十分なニップ幅を確保できる帯電ロールを実現できればよいとの着想から、高導電性で低硬度の弾性層上にチューブ状の表層を設けることによりこれらの特性を全て満足した帯電ロールの実現を図った。
【０００５】
ここで、本出願人が先に開発した、支持体上に設けられた導電性弾性発泡層と、この導電性弾性発泡層上に設けられた離型層とからなり、離型層は導電性樹脂で予め成形されたスリーブ部材である転写部材（特許文献５参照）に着目した。しかしながら、ここに開示されている樹脂チューブでは目標とする硬度は実現できず、また、弾性層を低硬度にしようとすると、研磨後樹脂チューブを被覆することはできないので、樹脂チューブ内で発泡しなければならないが、このチューブ内での発泡成形が低硬度なものは実現するのが困難だった。
【０００６】
また、二層ロールは、成形及び研磨加工により形成した発泡弾性層と、予備成形、発泡及び研磨加工した弾性層とを別途形成し、発泡弾性層に接着剤を塗布し、発泡弾性層の表面に弾性層を被覆して加熱処理することで形成していた。
【０００７】
このような二層ロールの製造方法では、発泡弾性層と弾性層とを別途成形及び研磨加工しなくてはならず、また、両者の接着工程も必要となるため、製造工程が煩雑であると共に、高コストになってしまうという問題がある。
【０００８】
また、分割金型のキャビティ内に保持された円筒形状を有するシームレスパイプと、シームレスパイプの一端側にシームレスパイプの内部に充填された未加硫ゴムの加硫成形時におけるキャビティの膨張内圧を吸収するばね吸収手段と、シームレスパイプの他端側に分割金型の型開き時にキャビティの膨張内圧とばね吸収手段のばね力との平衡圧力を徐々に減圧する減圧手段とを具備するパーティングラインレスローラの製造装置が提案されている（特許文献６参照）。
【０００９】
さらに、シリコーンスポンジ層を成形及び研磨加工により形成した後、軸方向に分割される円筒状の金型に設置し、金型に液状シリコーンを注型してシリコーンスポンジ層上に表面ゴム層を形成した後、表面ゴム層を研磨して二層ロールを形成する製造方法が提案されている（特許文献７参照）。
【００１０】
また、芯金をクラウン形状にすることで、芯金状に成形される弾性体の表面を研磨することなくクラウン形状にする帯電体の製造方法が提案されている（特許文献８参照）。
【００１１】
しかしながら、帯電ロールは高い寸法精度が要求され、一般的には、成形後研磨して要求寸法精度を満足するが、低硬度のものは研磨によるばらつきが出易く、一方、無研磨では軸方向の真直度が０．３〜０．５ｍｍとなってしまう。
【００１２】
また、このような製造方法によって形成した二層ロールは、回転軸に対して外径の中心が偏心してしまうと共に、軸方向の真直度が大きくなってしまい、軸の振れが生じてしまうという問題がある。
【００１３】
さらに、発泡弾性層を形成する際に用いられる発泡金型、弾性層を成形する際に用いられる円筒金型などに用いられる円筒部材は、筒状の構造用パイプを内径基準として外径切削を行い、その後、内径をホーニング加工することで形成される。しかしながら、構造用パイプは、予め軸方向の真直度が１ｍｍ程度まで許容されており、ホーニング加工してもこの真直度を低減することができないため、円筒部材の真直度を高精度に形成することができず、このような円筒部材を用いた各種金型では、寸法精度の悪いロールしか形成することができないという問題がある。
【００１４】
【特許文献１】特開平６−１７５４７０号公報（請求項等）
【特許文献２】特開平５−２８１８３１号公報（請求項等）
【特許文献３】特開２００２−０４０７６０号公報（請求項等）
【特許文献４】特開平４−２１４５７９号公報（請求項２、［００２２）等）
【特許文献５】特開２００２−２４４４５７号公報（請求項、［００１８］等）
【特許文献６】特開平８−６６９２９号公報（請求項等）
【特許文献７】特公平６−２４７３３号公報（第４〜５頁、第２〜３図）
【特許文献８】特開平６−２４２６５９号公報（第４〜５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑み、高寸法精度の二層ロールを無研磨で製造することができる二層ロールの製造方法及び円筒部材の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、芯金上に設けられた発泡弾性層と、この発泡弾性層上に設けられた弾性層とを具備し、前記発泡弾性層及び前記弾性層の長さが２００ｍｍ〜４００ｍｍであり、前記弾性層の外径が１６ｍｍ以下であるロールの製造方法において、中実部材を研削して製造して少なくとも内径誤差が±０．０２ｍｍ以下、軸方向の真直度が０．０２ｍｍ以下の規格を有する第１の円筒部材を外周形成用に保持して形成した円筒金型を用いて前記弾性層を成形し、次いで、前記芯金上に前記発泡弾性層となる発泡前の下層をクロス押出成形し、前記規格と同様の規格を有する第２の円筒部材を発泡金型として当該発泡金型内に成形済み弾性層を設けると共に前記発泡前下層を設けた芯金をセットして当該発泡前下層を発泡させることを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００１７】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記規格の内径誤差が±０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００１８】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記第１及び第２の円筒部材は、前記中実部材をドリル加工して下孔を形成する工程と、前記下孔の中心を基準として外径を切削する工程と、少なくとも一方の端面を基準面として仕上げる工程と、前記基準面を基準として前記下孔の内周面をホーニング加工して仕上げ孔を形成する工程とを含む製造工程により製造されたものであることを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００１９】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記円筒部材は、前記端面を基準面として仕上げる前に焼き入れ加工することを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、離型剤を用いることなく形成することを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００２１】
本発明の第６の態様は、第３〜５の何れかの態様において、前記円筒部材は、前記端面を基準面として仕上げる工程では、両端面を基準面として仕上げることを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００２２】
本発明の第７の態様は、第３〜６の何れかの態様において、前記発泡金型として用いる円筒部材は、前記仕上げ孔を形成する工程の後、さらに、前記仕上げ孔の中心を基準として外周面を仕上げ加工する工程を付加したものであることを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００２３】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記弾性層の外周面には研磨されることなく、イソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層が形成されていることを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００２４】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記表面処理液がアクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも１種のポリマーと、導電性付与剤との少なくとも一方をさらに含有することを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００２５】
本発明の第１０の態様は、第８又は９の態様において、前記表面処理が、前記発泡工程の前又は後に行われることを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００２６】
本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何れかの態様において、前記発泡弾性層と前記弾性層との間に接着剤を設けないことを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００２７】
本発明の第１２の態様は、第１〜１１の何れかの態様において、前記弾性層の厚さは０．３〜１．２ｍｍであることを特徴とする二層ロールの製造方法にある。
【００２８】
本発明の第１３の態様は、成形長さが２００ｍｍ〜４００ｍｍであり、内径が１６ｍｍ以下の円筒部材の製造方法において、中実部材をドリル加工して下孔を形成する工程と、前記下孔の中心を基準として外径を切削する工程と、少なくとも一方の端面を基準面として仕上げる工程と、前記基準面を基準として前記下孔の内周面をホーニング加工して仕上げ孔を形成する工程とを含むことを特徴とする円筒部材の製造方法にある。
【００２９】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様において、前記仕上げ孔を形成した工程の後、さらに、前記仕上げ孔の中心を基準として外周面を仕上げ加工する工程を有することを特徴とする円筒部材の製造方法にある。
【００３０】
本発明の第１５の態様は、第１３又は１４の態様において、前記端面を基準面として仕上げる前に焼き入れ加工する工程を具備することを特徴とする円筒部材の製造方法にある。
【００３１】
本発明の第１６の態様は、第１３〜１５の何れかの態様において、前記端面を基準面として仕上げる工程では、両端面を基準面として仕上げることを特徴とする円筒部材の製造方法にある。
【００３２】
本発明の第１７の態様は、第１３〜１６の何れかの態様において、前記仕上げ孔は長手方向中心部から両端へ向かって内径が漸小するクラウン形状であることを特徴とする円筒部材の製造方法にある。
【００３３】
かかる本発明では、内外径精度及び軸方向の真直度が高寸法精度に規定された円筒部材を容易に且つ確実に形成することができると共に、このような円筒部材を用いた金型によって高精度寸法の二層ロールを容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、導電性、汚染性及び帯電特性に優れ放電音が小さく且つ少ない工程で精度よく製造できる二層ロールの製造方法及び円筒部材の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（実施形態１）
実施形態１では、二層ロールとして、例えば、電子写真式複写機、プリンタ、またはトナージェット複写機及びプリンタなどの画像形成装置の感光体等に一様な帯電を付与するために用いられる帯電ロールを例示して説明する。
【００３７】
図１は、帯電ロールの平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。
【００３８】
図１に示すように、帯電ロール１０は、芯金１１上に発泡弾性層１２と、発泡弾性層１２上に弾性層１３とを具備し、さらに弾性層１３は表面に表面処理層を有する。
【００３９】
本実施形態の帯電ロール１０の芯金１１上に設けられた発泡弾性層１２は、本実施形態では、例えば、ニトリル系ゴムと導電性カーボンブラックとニトリル系ゴム１００重量部に対して２８重量部以上の可塑剤とを含有すると共にＤＣ−１００Ｖ印加時の電気抵抗値が１．０×１０５Ω以下で且つゴム硬度がＡｓｋｅｒ  Ｃで４０°以下であるニトリル系ゴム発泡体を用いた。なお、ニトリル系ゴムは特に限定されないが、ニトリル量が３１％以上の中高ニトリル、高ニトリル又は極高ニトリル系ゴムであることが後述のガス透過性の観点等から好ましい。
【００４０】
また、発泡し易さの観点から、低ムーニー粘度のもの、例えば、ムーニー粘度がＭＬ１＋４（１００℃）で４５以下のものを用いるのが好ましい。なお、水添ＮＢＲを用いてもよいが、過酸化物架橋でへたりやすくなるため、水素化率は９５％以下が好ましい。
【００４１】
帯電ロール１０としての特性を満たすための発泡弾性層１２の電気抵抗値は１．０×１０５Ω以下が好ましく、導電性付与剤として導電性カーボンブラックを電気抵抗値１．０×１０５Ω以下となるように添加する。例えば、ニトリル系ゴム１００重量部に対して２５重量部以上添加すればよい。導電性カーボンブラックの種類は特に限定されず、例えば、ケッチェンブラック（ライオン社製）、トーカブラック＃５５００（東海カーボン社製）などが挙げられる。
【００４２】
また、帯電ロール１０として十分なニップを確保するために発泡弾性層１２は、ゴム硬度がＡｓｋｅｒ  Ｃで４０°以下が好ましい。このように低硬度とするとニップ幅を大きく設定できるため、好適にムラなく帯電できる。なお、Ａｓｋｅｒ  Ｃのゴム硬度は、１２ｍｍ厚以上のテストピースを用い、１０００ｇｆ定荷重で測定したものであり、発泡弾性層１２と同条件で作成したものである。ここで、製造した帯電ロール１０の弾性層１３を剥がして発泡弾性層１２を厚さ１２ｍｍ以上となるように重ねて測定した場合も、ほぼ同一の硬度を示す。
【００４３】
前述のように電気抵抗値が１．０×１０５Ω以下となる量の導電性カーボンブラックを添加すると硬度が高くなる。したがって、硬度を低くするためには可塑剤を添加する必要がある。
【００４４】
ここで、電気抵抗値が１．０×１０５Ω以下となる量のカーボンブラックを添加した場合には、通常、可塑剤を基材ゴム１００重量部に対して７０〜８０重量部程度添加する必要がある。しかしながら、本発明で用いるニトリル系ゴムはガス透過性が低く、高発泡とすると硬度を低くできるため、可塑剤の添加量は、例えば、ニトリル系ゴム１００重量部に対して２８〜４０重量部と低くてよい。このように可塑剤の添加量が低いため、可塑剤が帯電ロール１０の外表面に移行して、当接した感光体を汚染することはない。また、可塑剤の添加量が多いと混練りし難くなるが、本実施形態では、可塑剤含有量が低いため好適に混練りすることができる。なお、可塑剤は特に限定されないが、ジ−（２−エチルヘキシル）フタレート（ＤＯＰ）等の極性オイルを挙げることができる。ＤＯＰを可塑剤として用いると、エピクロルヒドリン系ゴムからなる弾性層１３に移行し難くなるためか、汚染性にすぐれた帯電ロール１０となる。
【００４５】
このような発泡弾性層１２に用いられる発泡体の発泡倍率は２．０〜４．０倍であることが好ましい。この発泡倍率は、詳しくは後述するが、発泡弾性層１２を芯金１１と予め成形された弾性層１３との間で発泡させて成形する場合、発泡弾性層１２となる発泡前の下層と弾性層１３との空間と、発泡前の下層の量の割合で決定されるものである。ここで、発泡前の下層は、拘束されない状態で発泡させた場合には２．０〜４．０倍より発泡するものを用いる必要がある。このようにすることにより二層を圧着して成形し、強固に接合することができる。
【００４６】
なお、この発泡条件は、発泡剤の種類や量によって未拘束条件下での発泡倍率を規定すると共に、発泡前の下層を芯金１１に設ける厚さを高精度で制御し、加熱条件等を適宜設定する。また、発泡体は、独立気泡でも連続気泡でもよい。ここで、本発明で用いるニトリル系ゴムはガス透過性が低いため、ガス透過防止剤等を添加しなくても上記のような高発泡倍率の導電性弾性層とすることができる。したがって、ガス透過防止剤等の添加により帯電ロール１０の特性が低下することがない。また、ニトリル系ゴム発泡体の平均セル径は１００〜３００μｍであることが好ましい。
【００４７】
一方、発泡弾性層１２上に設けられた弾性層１３は、本実施形態では、例えば、エピクロルヒドリン系ゴムを用いた。
【００４８】
エピクロルヒドリン系ゴムとしては、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体等を挙げることができる。
【００４９】
また、弾性層１３の表面には、イソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層が設けられている。この表面処理層は、発泡弾性層１２を設ける前に予め形成してもよいし、発泡弾性層１２を設けた後に形成してもよい。
【００５０】
表面処理層はイソシアネートを含む表面処理液を含浸させて形成する。この表面処理液としてはイソシアネート化合物を有機溶剤に溶解させたもの、さらには、これにカーボンブラックを添加したものを用いることができるが、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも１種のポリマーと、導電性付与剤との少なくとも一方をイソシアネート成分と共に含有する表面処理液を用いるのが好ましい。
【００５１】
ここで、イソシアネート化合物としては、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４′−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）および前記記載の多量体および変性体などを挙げることができる。
【００５２】
また、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、所定の溶剤に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものである。アクリルフッ素系ポリマーは、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。これらのポリマーは一種又は二種以上混合して用いることができる。表面処理液中のポリマーは、イソシアネート成分に対して２〜３０重量％とするのが好ましい。少ないとカーボンブラックを表面処理層中に保持する効果が小さくなり、多すぎると相対的にイソシアネート成分が少なくなって有効な表面処理層が形成できない。
【００５３】
また、表面処理液には導電性付与剤としてカーボンブラックを用いることが好ましい。カーボンブラックの種類は特に限定されず、上記と同様である。表面処理液中のカーボンブラックは、イソシアネート成分に対して１０〜４０重量％であるのが好ましい。これより少ないと有効な帯電特性が発揮できず、多すぎると脱落等の問題が生じ好ましくないからである。
【００５４】
さらに、表面処理液は、これらアクリルフッ素系ポリマー又はアクリルシリコーン系ポリマー及びイソシアネート化合物を溶解する溶剤を含有する。溶剤としては特に限定されないが、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン等の有機溶剤を用いればよい。
【００５５】
帯電ロール１０に表層として表面処理層を設けることにより、発泡弾性層１２に添加した可塑剤の帯電ロール１０の表面へのブリードを防ぐことができるため、感光体への汚染性に優れた帯電ロール１０となる。
【００５６】
弾性層１３のゴム硬度はＪＩＳ  Ａで３５〜７５°であることが好ましく、さらに好ましくは４５〜７０°である。上記範囲より低いと帯電ロールとしての耐久性を満足せず、また、上記範囲より高いと製品硬度が高くなってしまうからである。
【００５７】
弾性層１３の表面粗さＲａは８μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは６μｍ以下、最も好ましくは２．５μｍ以下である。表面粗さＲａを８μｍ以下とすると、トナー成分が付着しにくい帯電ロール１０とすることができる。但し、８μｍより大きくても１２μｍ以下であれば、トナーによっては使用することができる。
【００５８】
なお、弾性層１３の厚さは０．３〜１．２ｍｍであることが好ましい。ここで、帯電ロール１０全体及び芯金１１の直径は特に限定されないが、通常使用される帯電ロール１０は、外径が１６ｍｍ以下、芯金１１の外径は６〜８ｍｍ程度であるため、弾性層１３の肉厚も好ましい範囲は決まることとなる。また、通常使用される帯電ロール１０の長さは、２００ｍｍ〜４００ｍｍである。
【００５９】
本発明の帯電ロール１０はＤＣ−１００Ｖ印加時の電気抵抗値は、低温低湿環境下（１０℃、３０％ＲＨ）〜高温高湿環境下（４０℃、８０％ＲＨ）で、１０４〜１０７Ωとすることができる。
【００６０】
また、本発明の帯電ロール１０は、発泡弾性層１２をこのような高発泡で低硬度なニトリル系ゴム発泡体とし、弾性層１３をエピクロルヒドリン系ゴムとしたため、使用時の放電音を軽減することができる。
【００６１】
ここで、このような帯電ロール１０の製造方法及び帯電ロール１０の製造時に使用される金型に用いられる円筒部材の製造方法について、図２〜図５を参照して説明する。なお、図２及び図３は、本発明の実施形態１に係る円筒部材の製造方法を示す断面図であり、図４及び図５は、帯電ロールの製造方法を示す断面図である。
【００６２】
まず、金型に用いられる円筒部材の基本的な製造方法について説明する。
【００６３】
図２（ａ）に示すように、円柱状の中実部材２００の一端部側からドリル刃２０１を用いたドリル加工を行うことで、軸方向に亘って貫通した下孔１２１を形成して図２（ｂ）に示すような下孔１２１を有するパイプ部材１２０を形成する。中実部材２００として、例えば、炭素工具鋼鋼材（ＳＫ材）等の金属を挙げることができる。本実施形態では、中実部材２００として、ＳＫ１０５（ＪＩＳ  Ｇ４４０１）を用いた。
【００６４】
次に、図２（ｂ）に示すように、パイプ部材１２０の下孔１２１の中心を基準として外径を切削する。本実施形態では、円錐形状を有する１対の回転保持部材２０２でパイプ部材１２０の下孔１２１が開口する両端部を挟持し、回転保持部材２０２を回転させることで、パイプ部材１２０の下孔１２１の中心を基準として回転させる。そして、回転させたパイプ部材１２０の外周面にバイト２０３を当接することで外径の切削を行う。この下孔１２１の中心を基準とした外径の切削により、パイプ部材１２０の外径の中心は、下孔１２１の中心と同芯状態となる。
【００６５】
このように、外径切削を行った後、パイプ部材１２０の焼き入れを行う。パイプ部材１２０の焼き入れは、後の工程で端面を基準面１２２として仕上げる際などにパイプ部材１２０が変形しないようにするために行うものであり、焼き入れによりパイプ部材１２０のＨＲＣ硬度を４５°以上、好ましくは５５°以上とするのが好適である。このような焼き入れは、例えば、塩化ナトリウムや塩化バリウムなどを用いた塩浴焼き入れにより行うことができる。なお、パイプ部材１２０の焼き入れを行うことにより、パイプ部材１２０のＨＲＣ硬度を５５°より高硬度としてもよいが、パイプ部材１２０の硬度が高すぎると、後の端面及び内周面等の加工に時間がかかると共に加工が困難になるため、焼き入れによるパイプ部材１２０のＨＲＣ硬度は、約５５°が好適である。また、中実部材２００として、ＨＲＣ硬度が約５５°のものを用いるようにしてもよいが、下孔１２１の形成や外径切削などに時間がかかると共に加工が困難になるため、中実部材２００としてＨＲＣ硬度が５５°よりも低硬度のものを用いるのが好ましい。本実施形態では、パイプ部材１２０を焼き入れすることにより、ＨＲＣ硬度を５５°とした。
【００６６】
次に、図２（ｃ）に示すように、パイプ部材１２０の軸方向の両端面をバイト２０３により切削することにより、両端面を基準面１２２として仕上げる。なお、本実施形態では、パイプ部材１２０の両端面を切削することで、両端面を基準面１２２として仕上げたが、この基準面１２２は、後の工程で下孔１２１をホーニング加工する際に基準として用いられるものであり、ホーニング加工では一方の基準面１２２を基準として行われるため、少なくとも一端面が基準面１２２となっていればよいが、パイプ部材１２０の両端面を基準面１２２として仕上げることで、取り扱い時に基準面を間違えることがない。
【００６７】
次に、図３（ａ）に示すように、パイプ部材１２０の一方の基準面１２２を基準として、パイプ部材１２０の下孔１２１の内周面をホーニング加工することで仕上げ孔２１を形成する。
【００６８】
仕上げ孔２１を形成するホーニング加工は、例えば、図３（ａ）に示すようなホーニングヘッド３００を用いて行うことができる。ホーニングヘッド３００は、外周面の円周方向に亘って複数の砥石３０１が固定されると共に円周方向に複数に分割されたホルダ３０２と、ホルダ３０２内に挿通されてホルダ３０２の軸方向に移動自在に設けられたピストンロッド３０３とを具備する。ホルダ３０２の内面には、ピストンロッド３０３の先端部に設けられた傾斜面３０３ａと当接する当接面３０２ａが設けられており、ピストンロッド３０３を図示しない油圧ピストン等の駆動により先端部側に移動することで、傾斜面３０３ａを当接面３０２ａに摺接させてホルダ３０２の内径を押し広げ、ホルダ３０２の外周面に設けられた砥石３０１を下孔１２１の内周面に所定の圧力で当接させるようになっている。そして、このような状態で、ホルダ３０２を図示しない駆動モータ等の駆動手段により回転させることで、下孔１２１を研削することができる。
【００６９】
次に、図３（ｂ）に示すように、仕上げ孔２１の中心を基準としてパイプ部材１２０の外径を研削することで、後述する円筒金型又は発泡金型に用いられる円筒部材２０とする。
【００７０】
本実施形態では、パイプ部材１２０の外径切削を、図２（ｂ）で上述した工程と同様に、回転保持部材２０２及びバイト２０３を用いて行った。
【００７１】
このように円筒金型及び発泡金型となる円筒部材２０を製造することで、パイプ部材１２０を焼き入れする工程で、内外径精度、すなわち外径の中心と下孔１２１の中心とが偏心したり、軸方向の真直度が悪化しても、ホーニング加工及び外径の研削加工により、高精度な円筒部材２０を製造することができる。また、このように製造された円筒部材２０は、内外径誤差を±０．０２ｍｍ以下、軸方向の真直度を０．０２ｍｍ以下の規格とすることができる。なお、本実施形態では、パイプ部材１２０をＳＫ１０５からなる材料で形成し、且つパイプ部材１２０を焼き入れすることによってＨＲＣ硬度を５５°としたため、ホーニング加工することにより円筒部材２０を内径誤差が±０．０１ｍｍ以下で形成することができる。すなわち、円筒部材２０の内径誤差は±０．０２ｍｍ以下、好ましくは±０．０１ｍｍ以下とするのが好適である。また、本実施形態では、仕上げ孔２１の中心を基準としてパイプ部材１２０の外径を切削することで、外径誤差も±０．０２ｍｍ以下となるようにしたが、円筒部材２０は、詳しくは後述する円筒金型及び発泡金型に用いられた際に、内径が精度良く形成されていればよいため、少なくとも内径誤差が±０．０２ｍｍ以下、好ましくは±０．０１ｍｍ以下で形成されていればよい。すなわち、上述した図３（ｂ）に示す仕上げ孔２１の中心を基準としたパイプ部材１２０の外径の切削を省いて製造工程を低減して製造コストを低減するようにしてもよい。
【００７２】
次に、上述した製造方法により形成した円筒部材２０を用いた円筒金型及び発泡金型による帯電ロールの製造方法について説明する。
【００７３】
まず、図４（ａ）に示すように、上述した製造方法により形成した第１の円筒部材２０Ａを外周面成形用に保持して形成した円筒金型３０を用いて弾性層１３を成形する。
【００７４】
円筒金型３０は、上述した製造方法により内外径誤差が±０．０２ｍｍ以下、好ましくは±０．０１ｍｍ以下で、軸方向の真直度が０．０２ｍｍ以下に規格された第１の円筒部材２０Ａと、第１の円筒部材２０Ａの内径よりも小さい外径を有する円柱部材３１と、第１の円筒部材２０Ａの内部に円柱部材３１が挿通した状態で両端を保持するコマ３２とを具備し、第１の円筒部材２０Ａと円柱部材３１とは、同芯状態となるように両端部に設けられた割型である押さえ金型３３により保持されるようになっている。
【００７５】
また、コマ３２及び押さえ金型３３には、第１の円筒部材２０Ａの内面と円柱部材３１の外面との間に連通して、軟化した弾性部材を送り込む流入孔３４と、ガス抜きを行うガス抜き孔３５とが設けられている。
【００７６】
このような円筒金型３０を用いて弾性層１３は、例えば、トランスファー成形やインジェクション成形により形成することができる。
【００７７】
すなわち、弾性層１３となる弾性部材をシリンダ内で加圧及び加熱することで軟化し、これを円筒金型の第１の円筒部材２０Ａの内面と円柱部材３１の外面との間に流入孔３４を介して圧入し、軟化した弾性部材を円筒金型３０内で硬化させることで形成することができる。
【００７８】
このように成形された弾性層１３は、長さが２００ｍｍ〜４００ｍｍ、外径が１６ｍｍ以下であり、且つ肉厚が０．３〜１．２ｍｍである。
【００７９】
本実施形態では、第１の円筒部材２０Ａの長さを３３０ｍｍ、外径を２２ｍｍ、内径を１４ｍｍとすると共に、円柱部材３１の長さを３５０ｍｍ、外径を１２．８ｍｍとすることで、第１の円筒部材２０Ａの内面と円柱部材３１の外面との間に、長さが３３０ｍｍ、外径が１４ｍｍ、厚さが０．６ｍｍの弾性層１３を形成した。
【００８０】
なお、円筒金型３０により成形する弾性層１３の内径精度は、外径精度に比べて高精度にする必要がないため、円柱部材３１は市販されているものでよいが、必要に応じて外径精度を高精度にしたものとしてもよい。また、円柱部材３１に代わって真直度が著しく劣っていなければ、一般の円筒部材でもよく、また、上述した製造方法により製造した円筒部材２０を用いるようにしてもよい。
【００８１】
なお、円柱部材３１は、低硬度だと弾性層１３を成形する際に歪みが生じてしまい、弾性層１３の内径が歪んで成形されてしまう。このため、円柱部材３１は、弾性層１３を成形する際に歪まない程度の硬度とするのが好ましく、ＨＲＣ硬度を４５°以上とするのが好適である。また、円柱部材３１を第１の円筒部材２０Ａの硬度以上の硬度にすると、円柱部材３１と第１の円筒部材２０Ａとがハンドリング時などに接触することによって、第１の円筒部材２０Ａの内面に傷が付いてしまう。このように第１の円筒部材２０Ａの内面に傷が付くと、弾性層１３を成形した際に傷が弾性層１３の表面に転写されてしまい、不良品が成形されてしまう。このため、円柱部材３１は第１の円筒部材２０Ａよりも低硬度とするのが好ましい。本実施形態では、第１の円筒部材２０ＡのＨＲＣ硬度を５５°としたため、円柱部材３１はＨＲＣ硬度が４５°以上で、且つ５５°よりも小さくするのが好ましい。
【００８２】
また、円柱部材３１は、第１の円筒部材２０Ａと同様に焼き入れすることによって、上述した所定の硬度にするのが好ましい。このように円柱部材３１を焼き入れすることによって、円柱部材３１の表面が緻密化され、成形時に出る副生成物が円柱部材３１に移行し難く、複生成物による酸化力に対して強くなると共に、内部活性剤と第１及び第２の円筒部材２０Ａ、２０Ｂとの濡れ性が向上し、離型剤を使用することなく脱型することができる。これにより、離型剤を塗布する工程が不要となり製造工程を簡略化することができると共に、製造コストを低減することができる。本実施形態では、円柱部材３１として、炭素工具鋼鋼材（ＳＫ１０５；ＪＩＳ  Ｇ４４０１）を焼き入れすることにより、ＨＲＣ硬度を４５°とした。
【００８３】
さらに、押さえ金型３３は、例えば、プリハードン鋼であるＰＳＬ材（日立金属株式会社製）等の耐食性ステンレスを用いることができる。
【００８４】
次に、図４（ｃ）に示すように、弾性層１３の外表面に表面処理層を形成する。
【００８５】
本実施形態では、円柱部材３１の外周に設けられた弾性層１３を表面処理液に浸漬することで、弾性層１３の表面に表面処理液を塗布し、その後加熱することにより弾性層１３の外表面に表面処理層を形成した。なお、弾性層１３を円柱部材３１から脱型後、他の円柱又は円筒の部材に弾性層１３を被覆させて表面処理層を形成するようにしてもよい。
【００８６】
次に、図５（ａ）に示すように、クロスヘッドダイス４０を用いて、発泡弾性層１２となる発泡前の下層１２ａを芯金１１上に押出成形する。
【００８７】
詳しくは、クロスヘッドダイス４０は、内部に芯金１１が芯金ガイド４１によって位置決め固定されており、このようなクロスヘッドダイス４０に図示しない注入孔から、下層１２ａとなる未発泡未加硫ゴムを注入しながら芯金１１を前進させ、芯金１１上に下層１２ａを押出成形する。その後、所望の長さに芯金１１及び下層１２ａを切断する。
【００８８】
本実施形態では、弾性層１３の外径が１４ｍｍ、厚さが０．６ｍｍであるため、外径が８ｍｍの芯金１１上に、肉厚が２．３±０．１ｍｍ、厚さのばらつきが０．１ｍｍ以下の下層１２ａを形成した。
【００８９】
次に、上述した製造方法により形成した第２の円筒部材２０Ｂ、すなわち、第１の円筒部材２０Ａの規格と同一規格である内外径誤差が±０．０２ｍｍ以下、好ましくは±０．０１ｍｍ以下で、且つ軸方向の真直度が０．０２ｍｍ以下のものを用いた発泡金型により帯電ロール１０を形成する。この第２の円筒部材２０Ｂも、第１の円筒部材２０Ａと同様に焼き入れすることによってＨＲＣ硬度が５５°のＳＫ１０５炭素工具鋼鋼材（ＳＫ１０５；ＪＩＳ  Ｇ４４０１）である。
【００９０】
ここで、発泡金型５０は、図５（ｂ）に示すように、上述した工程で形成された弾性層１３が挿入される第２の円筒部材２０Ｂと、芯金１１の両端を保持する発泡用コマ５１とを具備し、第２の円筒部材２０Ｂと発泡用コマ５１とは同芯状態となるように両端部に設けられた割型である発泡用押さえ金型５２により保持されるようになっている。
【００９１】
発泡用コマ５１の芯金１１の嵌合孔５１ａの周りには凹部５１ｂが設けられ、且つ凹部５１ｂに連通するようにガス抜き孔５１ｃが設けられている。また、第２の円筒部材２０Ｂの両端部と発泡用コマ５１とは単に当接状態となるようになっており、凹部５１ｂが第２の円筒部材２０Ｂの両端部と発泡用コマ５１との間の隙間５３に連通するようになっている。よって、成形後において、弾性層１２と発泡用コマ５１との間の凹部５１ｂに空間部が残留するようになり、且つ空間部はガス抜き孔５１ｃ及び隙間５３と連通するようになっている。
【００９２】
このような発泡金型５０を用いて下層１２ａを発泡させて帯電ロール１０とするには、まず、図５（ｂ）に示すように、芯金１１の両端部を発泡用コマ５１の嵌合孔５１ａに挿入すると共に、発泡用コマ５１及び第２の円筒部材２０Ｂを発泡用押さえ金型５２で保持する。
【００９３】
次に、図５（ｃ）に示すように、発泡金型５０を加熱することにより、下層１２ａを発泡させると共に加硫して発泡弾性層１２を形成する。
【００９４】
発泡金型５０の加熱は、例えば、熱風循環炉による空気加熱や、発泡金型５０内に加熱ヒータを設け、加熱ヒータにより直接加熱するようにしてもよい。
【００９５】
なお、加熱による熱分布を均一化するために、発泡金型５０内にヒートパイプを埋め込むようにしてもよい。また、下層１２ａのガス抜き孔５１ｃ近傍の発泡を遅らせて、ガス抜きが確実に行われるように、発泡用コマ５１を低熱伝導材料で形成してもよく、また、発泡金型５０の両端部を冷却装置等により冷却するようにしてもよい。
【００９６】
このように、予め成形された弾性層１３と芯金１１との間で、下層１２ａを発泡させて発泡弾性層１２を製造することで、発泡弾性層１２は弾性層１３の内面により規制された寸法の発泡体となる。よって結果として、発泡弾性層１２の研磨加工する工程は不要となる。
【００９７】
このように形成された帯電ロール１０は、外径を１４±０．１ｍｍ、すなわち、外径のバラツキを０．１ｍｍ以下とすることができると共に、軸方向の真直度を０．２ｍｍ以下とすることができる。また、このように形成された弾性層１３の表面粗さＲａを１．０μｍ以下とすることができる。これにより、弾性層１３の表面を研磨加工する工程も不要となる。
【００９８】
また、本実施形態では、弾性層１３がエピクロルヒドリン系ゴムであると共に、発泡弾性層１２がニトリル系ゴムであるため、両者を接着剤を介さずに接合しても帯電ロール１０の使用の際に問題ない強度で接着できる。
【００９９】
このような発泡成形により、発泡弾性層１２は芯金１１と強固に接合されると共に弾性層１３とも強固に接合される。さらに、特に高温高湿環境下においては、通常の帯電ロールの弾性層と芯金との間に錆びが発生するという問題が生じる場合があるが、本発明においてはニトリル系ゴムを用いることにより錆の発生を軽減させることができる。また、発泡前の下層１２ａの厚さが高精度に規定されると共に、発泡後の発泡弾性層１２の寸法も高精度の内径を有する第２の円筒部材２０Ｂ内に成形された弾性層１３により規定されるので、発泡条件が高精度に規定されることになり、発泡倍率、発泡状態などを高精度に制御することができる。勿論、このような発泡成形を実現できたのは、ニトリル系ゴム材料を用いたためである。
【０１００】
また、円筒金型３０及び発泡金型５０として、上述した製造方法により形成された内外径精度及び軸方向の真直度が高精度に規定された第１及び第２の円筒部材２０Ａ、２０Ｂを用いたため、弾性層１３の外径精度を高品位に維持できると共に、発泡成形後の寸法精度も高品位に維持でき、また、パーティングラインのない弾性層１３とすることができる。
【０１０１】
さらに、表面処理層を形成した弾性層１３は、第２の円筒部材２０Ｂの内周面に押圧された状態で加熱処理されるので、表面の表面粗さがなだらかになり、トナーのフィルミングがさらに生じ難いものとなる。
【０１０２】
また、円筒金型３０及び発泡金型５０の第１及び第２の円筒部材２０Ａ、２０Ｂや円柱部材３１は、焼き入れすることによって表面が緻密化され、成形時に出る副生成物が各金型に移行し難く、複生成物による酸化力に対して強くなると共に、内部活性剤と第１及び第２の円筒部材２０Ａ、２０Ｂとの濡れ性が向上し、離型剤を使用することなく脱型することができる。これにより、離型剤を塗布する工程が不要となり製造工程を簡略化することができると共に、製造コストを低減することができる。
【０１０３】
さらに、円柱部材３１を焼き入れして所定硬度にすることによって、弾性層１３の成型時に円柱部材３１が歪み変形することがなく、高精度な弾性層１３を成形することができる。また、円柱部材３１を第１の円筒部材２０Ａよりも低硬度とすることで、ハンドリング時などに両者が接触しても、第１の円筒部材２０Ａの内面に傷が付くことがなく、円筒金型３０を長期間に亘って使用することができると共に製造コストを低減することができる。
【０１０４】
なお、上述した金型３０、５０では、第１及び第２の円筒部材２０Ａ、２０Ｂの内面にフッ素系樹脂スリーブ又はシリコーン系樹脂スリーブなどを挿入し、成形品の表面性向上や脱型性向上のために用いてもよい。勿論、樹脂スリーブは、上述した製造方法により形成された金属からなる円筒部材によって成形により形成すればよい。
【実施例】
【０１０５】
（実施例１）
エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）１００重量部に、導電材としてトーカブラック♯４５００を２０重量部及び三フッ化酢酸ナトリウムを０．５重量部、亜鉛華５重量部、ステアリン酸２重量部、加硫剤を１．５重量部、それぞれ添加してロールミキサーで混練りし、これを上述した実施形態１の製造方法にて、インジェクション成形後、１５０℃×１ｈで蒸気加硫を行い、外径１４ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの弾性層を形成した。次にこの弾性層を、酢酸エチル１００重量部、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）２０重量部、アセチレンブラック（電気化学社製）４重量部、及びアクリルシリコーンポリマー（モディパーＦＳ７００；日本油脂社製）２重量部をボールミルで３時間分散混合した表面処理液を用いて表面処理を行い、表面処理層を有する弾性層とした。すなわち、表面処理液を２３℃に保ったまま弾性層を６０秒浸漬し、その後１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱することにより表面処理層を形成した。
【０１０６】
次いで、ニトリル量３３％の中高ニトリル系ゴム（ムーニー粘度：ＭＬ１＋４（１００℃）３０）１００重量部に、亜鉛華５重量部、ステアリン酸１重量部、トーカブラック♯５５００を２５重量部、ＤＯＰ３０重量部、加硫剤（硫黄）１重量部、加硫助剤３．５重量部、発泡剤ＡＤＣＡ５重量部、発泡助剤３重量部、無機系発泡剤３重量部をそれぞれ添加してロールミキサーで混練りしたゴム（下層）を、上述した実施形態１と同様の製造方法により、φ８ｍｍの芯金上に肉厚が２．３ｍｍ、厚さのバラツキが０．１ｍｍ以下となるように成形し、１５７℃で３０分間加熱して下層を発泡させ、発泡弾性層を弾性層と一体成形して、帯電ロールを製造した。
【０１０７】
（比較例１）
上述した実施例と同様の材料を用いて、押出成形及び加硫成形し、外周面を研磨加工した後、表面処理を施して弾性層を形成した。
【０１０８】
一方、上述した実施例と同様の材料の下層を芯金上にクロス押出成形により形成した後、加熱して下層を発泡させて発泡弾性層を形成し、外周面を研磨加工した。
【０１０９】
そして、芯金上に形成された発泡弾性層の外周面に接着剤を塗布し、発泡弾性層上に弾性層を被覆した後、加熱することで発泡弾性層と弾性層とを接着剤を介して接着して、帯電ロールを製造した。
【０１１０】
（試験例１）
上記実施例及び比較例の帯電ロールについて、例えば、マイクロゲージ、真直度計及び表面粗さ測定器等によって外径、軸方向の真直度及び表面粗さを測定した。この結果を下記表１に示す。
【０１１１】
【表１】
2005047266.tif 000003
【０１１２】
測定結果から分かるように、本発明の製造方法により形成した実施例１の帯電ロールは、比較例１の帯電ロールに比べて外径及び真直度を高精度に製造することができる。また、実施例１の帯電ロールの表面粗さＲａが１．０μｍ以下の鏡面仕上げに形成できるのに対し、比較例１では、研磨加工しているため表面粗さＲａが５．０μｍ以下となってしまう。
【０１１３】
（試験例２）
市販のレーザープリンタ（ＥＰＳＯＮ社製ＬＰ−８６００ＦＸ）の帯電部分に、上記実施例及び比較例のそれぞれの帯電ロールを取り付けて画像を出力した。
【０１１４】
この結果、比較例１では、ベタ画像ムラ発生、フィルミング発生及び軸方向の真直度が悪いことでロールニップ不均一による帯電ムラ発生が観られたが、実施例１ではこういった現象が観られなかった。
【０１１５】
（実施例２）
下記表２に示すように、炭素工具鋼鋼材（ＳＫ１０５；ＪＩＳ  Ｇ４４０１）からなる中実部材を、上述した実施形態１と同様の製造工程によって形成することにより、ＨＲＣ硬度が５５°の第１の円筒部材を形成した。また、円柱部材として、焼き入れすることによりＨＲＣ硬度が５５°のＳＫ１０５を用いた。さらに、押さえ金型として、プリハードン鋼であるＰＳＬ材（日立金属株式会社製）からなる耐食性ステンレスを用いた。そして、これら第１の円筒部材、円柱部材及び押さえ金型によって構成される円筒金型を実施例２とした。
【０１１６】
（実施例３）
下記表２に示すように、ＳＫ１０５からなる中実部材を、上述した実施形態１と同様の製造工程によって形成することにより、ＨＲＣ硬度が５５°の第１の円筒部材を形成した。また、円柱部材として、焼き入れすることによりＨＲＣ硬度が４５°のＳＫ１０５を用いた。さらに、押さえ金型として、プリハードン鋼であるＰＳＬ材（日立金属株式会社製）からなる耐食性ステンレスを用いた。そして、これら第１の円筒部材、円柱部材及び押さえ金型によって構成される円筒金型を実施例３とした。
【０１１７】
（実施例４）
下記表２に示すように、ＳＫ１０５からなる中実部材を、上述した実施形態１と同様の製造工程によって焼き入れすることにより、ＨＲＣ硬度が４５°となる第１の円筒部材を形成した。また、円柱部材として、焼き入れすることによりＨＲＣ硬度が４５°のＳＫ１０５を用いた。さらに、押さえ金型として、プリハードン鋼であるＰＳＬ材（日立金属株式会社製）からなる耐食性ステンレスを用いた。そして、これら第１の円筒部材、円柱部材及び押さえ金型によって構成される円筒金型を実施例４とした。
【０１１８】
（比較例２）
比較のため、下記表２に示すように、第１の円筒部材として、機械構造用炭素鋼鋼材（Ｓ４５Ｃ；ＪＩＳ  Ｇ４０５１）を用いた。この第１の円筒部材は、内径を基準として外径研削を行った後、内径をホーニング加工することで形成した。このような第１の円筒部材は焼き入れしておらず、ＨＲＣ硬度が１５°である。また、円柱部材として、ＨＲＣ硬度が１６°のＳ４５Ｃを焼き入れせずに用いた。この円柱部材には、表面にカニゼンメッキ（無電解ニッケルメッキ）が施されているものである。さらに、押さえ金型として、表面にカニゼンメッキ（無電解ニッケルメッキ）が施されたＳ４５Ｃを用いた。そして、これら第１の円筒部材、円柱部材及び押さえ金型から構成される円筒金型を比較例２とした。
【０１１９】
（比較例３）
比較のため、下記表２に示すように、Ｓ４５Ｃの中実部材を上述した実施形態１と同様の製造工程によって形成することにより、ＨＲＣ硬度が４０°の第１の円筒部材を形成した。また、円柱部材として、ＨＲＣ硬度が１６°のＳ４５Ｃを焼き入れせずに用いた。この円柱部材には、表面にカニゼンメッキ（無電解ニッケルメッキ）が施されているものである。さらに、押さえ金型として、表面にカニゼンメッキ（無電解ニッケルメッキ）が施されたＳ４５Ｃを用いた。そして、これら第１の円筒部材、円柱部材及び押さえ金型から構成される円筒金型を比較例３とした。
【０１２０】
（試験例３）
上述した実施例２〜４の円筒金型と、比較例２及び３の円筒金型との各第１の円筒部材の内径精度及び軸方向の内径真直度を、例えば、マイクロゲージ及び真直度計によって測定した。また、実施例２〜４の円筒金型と比較例２及び３の円筒金型とを用いて、上述した実施例１と同様の材料及び製造方法によって帯電ロールを形成し、各帯電ロールの外径精度及び軸方向の外径真直度を、例えば、マイクロゲージ及び真直度計によって測定した。さらに、各円筒金型から弾性層を脱型する際に、脱型が容易か否かによって離型剤の要・不要について検討した。また、各円筒金型を繰り返し使用した際の金型耐久性及び耐用ショット数について試験した。これらの結果を下記表２に示す。
【０１２１】
【表２】
2005047266.tif 000004
【０１２２】
表２に示すように、実施例２〜４の第１の円筒部材は、高い内径精度（内径誤差が±０．０１ｍｍ以下）で、高精度の軸方向の内径真直度（０．０２ｍｍ以下）であり、このような第１の円筒金型を用いて成形した帯電ロールは、高い外径精度（外径誤差が±０．１０ｍｍ以下）で、高精度の軸方向の外径真直度（０．０１ｍｍ以下）にすることができた。これに対して、比較例２及び３の第１の円筒部材は、内径精度及び内径真直度が実施例２〜４の第１の円筒金型よりも悪く、比較例２及び３の円筒金型を用いて成形した帯電ロールは、外径精度及び外径真直度の精度が悪いものができることが分かった。また、比較例３のように、Ｓ４５Ｃからなる中実部材を焼き入れすることでＨＲＣ硬度が４０°の第１の円筒部材を用いた場合には、第１の円筒部材を実施例２〜４と同じ製造方法で形成したとしても、第１の円筒部材の内径誤差を±０．０２ｍｍ以下とすることができるものの、軸方向の内径真直度が０．０３ｍｍ以下と悪くなってしまった。そして、比較例３の円筒金型を用いて帯電ロールを成形しても、外径精度及び軸方向の外径真直度の精度が悪い帯電ロールが成形されることが分かった。このため、第１の円筒部材の材料は、ＳＫ１０５が好ましく、且つ焼き入れすることによりＨＲＣ硬度を４５°以上とするのが好ましいことが分かった。
【０１２３】
また、実施例２〜４及び比較例３の円筒金型では、円筒金型から弾性層を容易に脱型することができたため、離型剤を使用しないで弾性層を形成することができた。これは、第１の円筒部材に焼き入れを行うことで表面が緻密化され、弾性層の成形時に出る副生成物が金型に移行し難く、複生成物による酸化力に対して強くなると共に、内部活性剤と第１の円筒部材との濡れ性が向上するからである。これに対し、比較例２の円筒金型では、円筒金型から弾性層を容易に脱型することができず、離型剤が必要であった。
【０１２４】
また、実施例２〜４の円筒金型と、比較例２及び３の円筒金型とを繰り返し使用して金型耐久性を試験した結果、実施例２〜４の円筒金型には変色がなかったのに対し、比較例２及び３の円筒金型は数回使用しただけで黒色化してしまった。
【０１２５】
また、実施例２〜４の円筒金型と、比較例２及び３の円筒金型とを繰り返し複数回使用した後、１週間放置したところ、実施例２〜４の円筒金型には錆びが発生しなかったのに対し、比較例２及び３の円筒金型には錆びが発生してしまった。
【０１２６】
さらに、実施例３及び比較例３の円筒金型は、繰り返し使用しても第１の円筒部材の内面に傷が付かなかった。これは、実施例３及び比較例３の第１の円筒部材は、円柱部材に比べて高硬度のため、ハンドリング時などに第１の円筒部材と円柱部材とが接触しても、高硬度の第１の円筒部材の内面には傷が付かず、低硬度の円柱部材の表面にのみ傷が付くからである。そして、第１の円筒部材の内面に傷が付くと、弾性層を成形した際に傷が弾性層の表面に転写されてしまい不良品となってしまうが、円柱部材の外面に傷が付いて弾性層の内面に傷が転写されても、帯電ロールとしては特に問題がなかった。
【０１２７】
また、比較例３の円筒金型のように、円柱部材の硬度が低すぎると、成形時に円柱部材に歪みが生じ、弾性層の内面が歪んで成形されてしまう。このようなことから、円柱部材は、実施例３のように、第１の円筒部材より低硬度で且つ成形時に歪みが生じない程度の硬度、好ましくはＨＲＣ硬度が４５°程度の円柱部材を用いるのが好適であることが分かった。
【０１２８】
さらに、実施例２〜４の円筒金型と、比較例２及び３の円筒金型とによって帯電ロールを繰り返し成形した結果、実施例２〜４の円筒金型では、１０００ショット以上の帯電ロールを問題なく成形することができたのに対し、比較例２及び３の円筒金型では、帯電ロールを５００ショット以上成形すると、表面にクラックの転写が発生するようになった。このクラックは、円筒金型を繰り返し使用することによって第１の円筒部材の内面が黒色化して、黒色化したものが積層し、この積層が酸によって破壊されることで生じることが分かった。
【０１２９】
以上、説明した試験結果から分かるように、実施例２〜４の第１の円筒部材は、内径誤差を±０．０１ｍｍ以下で軸方向の内径真直度が０．０２ｍｍ以下という高精度に形成することができると共に、このような第１の円筒部材を用いた円筒金型で成形した帯電ロールは、外径誤差が±０．０１以下で、且つ軸方向の外径真直度が０．１０以下という極めて高精度とすることができる。
【０１３０】
また、実施例２〜４の焼き入れした円筒金型を用いることで、離型剤が不要なため、円筒金型に離型剤を塗布する作業が不要となり、製造工程を簡略化することができると共に製造コストを低減することができる。
【０１３１】
さらに、実施例２〜４の円筒金型は、繰り返し使用しても変色及び錆びの発生を防止することができると共に、耐久ショット数を１０００ショット以上と長期間に亘って使用することができる。特に、実施例３の円筒金型、すなわち、第１の円筒部材よりも低硬度の円柱部材を用いた円筒金型では、繰り返し使用しても第１の円筒部材の内面に傷が付かず、傷による成形不良が生じることがなく、円筒金型を長期間に亘って使用することができると共に、製造コストを低減することができる。
【０１３２】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。
【０１３３】
例えば、上述した実施形態１では、帯電ロール１０の発泡弾性層１２として、ニトリル系ゴムを用いたが、特にこれに限定されず、例えば、シリコーン系ゴム、ポリウレタン、ＥＰＤＭ又はエピクロルヒドリン系ゴム等の発泡体を用いてもよい。
【０１３４】
また、上述した実施形態１では、帯電ロール１０の弾性層１３として、エピクロルヒドリン系ゴムを用いたが、特にこれに限定されず、例えば、シリコーン系ゴム、ポリウレタン、ＥＰＤＭ又はニトリル系ゴム等を用いてもよい。
【０１３５】
なお、上述した実施形態１では、発泡弾性層１２及び弾性層１３の材質を定義することにより、予め成形した発泡金型５０にセットする弾性層１３には、接着剤を設けなくても、発泡弾性層１２の発泡により相互に接合させることができるが、必要に応じて接着剤を塗布してもよい。また、相互に導通を図る必要がある場合には、導電性接着剤を用いればよい。
【０１３６】
さらに、上述した実施形態１では、ロールとして帯電ロールを例示したが、本発明によれば、帯電ロールの他、高寸法精度の二層ロールを製造でき、用途は特に限定されず、例えば、現像ロール、転写ロール、搬送ロール等の各種ロールを製造することができる。
【０１３７】
また、例えば、上述した実施形態１では、円筒部材２０の製造時にホーニング加工により仕上げ孔を軸方向に内径が同一となるように形成したが、特にこれに限定されず、例えば、長手方向中心部から両端へ向かって内径が漸小するクラウン形状としてもよい。このようなクラウン形状は、ホーニングヘッドの砥石に傾斜面を設け、砥石を下孔に当接する圧力を変動させることで容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の実施形態１に係る帯電ロールの概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る円筒部材の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る円筒部材の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る帯電ロールの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る帯電ロールの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１０  帯電ロール
１１  芯金
１２  発泡弾性層
１３  弾性層
２０  円筒部材
２１  仕上げ孔
２０Ａ  第１の円筒部材
２０Ｂ  第２の円筒部材
３０  円筒金型
４０  クロスヘッドダイス
５０  発泡金型
１２０  パイプ部材
１２１  下孔
２００  中実部材
【図１】
2005047266.tif 000005
【図２】
2005047266.tif 000006
【図３】
2005047266.tif 000007
【図４】
2005047266.tif 000008
【図５】
2005047266.tif 000009