(57)【要約】【課題】  弾性体の端部における芯金からの剥がれなどのない外径精度の良いローラを安定して製造する。【解決手段】  導電性ローラの製造方法であって、所定の長さの芯金を、該導電性弾性層の原料組成物の押出し機に接続されたクロスヘッドに連続的に供給して、該クロスヘッドを通過させると共に該導電性芯金の周囲に該原料組成物の被膜を形成し、次いで該クロスヘッドを通過した導電性芯金の周囲を被覆している該被膜を所定の長さに切断する工程を有し、被覆膜を切断する際に、原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金の中心軸周りに回転させる。【選択図】  図２
2007212864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の周囲に導電性弾性層を具備している導電性ローラの製造方法であって、所定の長さの芯金を、該導電性弾性層の原料組成物の押出し機に接続されたクロスヘッドに連続的に供給して、該クロスヘッドを通過させると共に該導電性芯金の周囲に該原料組成物の被膜を形成し、次いで該クロスヘッドを通過した導電性芯金の周囲を被覆している該被膜を所定の長さに切断する工程を有し、
前記工程において、該被覆膜を切断する工程が、該原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金の中心軸周りの回転運動を伴う事を特徴とする弾性体ローラの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金が押し出される方向が下向きである事を特徴とする弾性体ローラの製造方法。
【請求項３】
請求項１及び２において前記回転運動は、回転数90rpm以下で90度以上回転させる事を特徴とする弾性体ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真プロセスを利用した画像形成装置に用いられる弾性体ローラであって、詳しくは紙送り、帯電・転写ローラ、現像ローラなどに用いられる弾性体ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真の帯電・転写プロセスにおいて、接触帯電・転写の手法が多く研究されている。図１は、接触帯電方式で転写手段を用いた電子写真装置の構成を模式的に示す図である。１は被帯電体としての像担持体であり、アルミニウムを用いた導電性の基体層とその外周面に形成した光導電層の二層からなるドラム型の電子写真プロセスに用いられる感光体である。２はこの感光体に接し、感光体面を所定の電位に一様に帯電させる帯電部材であり、本例はローラ形状のものを示す。
【０００３】
この帯電ローラは、中心部の芯金と、その外周に形成した導電性弾性体の層から構成される。この帯電ローラは、バネ等の圧接手段で感光体１に所定の圧接力をもって圧接され、感光体１の回転にともない従動回転する。また、この芯金部に直流＋交流（又は、直流のみ）バイアスを印加することで感光体１は所定の電位に接触帯電される。つまり、良好なコピー画像を得るためには、均一な接触状態と、導電性が必要になる。帯電部材２で所定の電位に帯電された感光体１の表面において、レーザー、ＬＥＤ等の露光手段３によって画像情報を露光されることによって、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【０００４】
次いで、その潜像を現像手段４によってトナー画像として可視像化する。このトナー画像は、転写手段６によって転写材５の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで感光体１の表面のトナー画像９が転写材５の表面側に転写される。トナー画像の転写を受けた転写材５は感光体１から分離され、該トナー画像９は定着手段７によって熱、圧力で固着される。また、像転写後の感光体１の表面はクリーニング手段８で転写時における残留トナー等の付着物の除去を受けて清浄面化され、くり返し作像に供される。
【０００５】
こうしたローラの製造には、チューブ状に原料組成物を押出した後に芯金に圧入する方法や、クロスヘッドを用いて芯金と同時に押出す事で被覆する事が行われる。クロスヘッドを用いて原料組成物と同時に押出す方法において、材料や押出し速度によっては、押出した直後に原料組成物の収縮によって原料組成物が芯金の端部から剥がれ、芯金と原料組成物が密着している長手方向の長さが製品として必要な弾性体の長さに足りなくなってしまったり、端部の外形が跳ね上がって大きくなってしまう事が問題となる場合があった。
【０００６】
これらの課題に対し、従来は収縮が小さい材料を用いたり（参照：特許文献１）、押出し速度を下げる事で防止してきたが、前者はローラとしての性能が十分得られなくなる場合があり、後者はコストの面で課題が残っていた。また、分離するための刃の温度を制御する事で、分離時の糸引きは防止できる事は知られているが、切断後の剥がれまでは防止できなかった。（参照：特許文献2）
【特許文献１】特開2004-125823号公報
【特許文献２】特開2002-355901号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、本発明はローラ端部の原料組成物に剥がれ、跳ね上がり等の外径不良等のない高精度の電子写真装置等に用いる弾性体ローラの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本出願に関る第１の発明は、芯金の周囲に導電性弾性層を具備している導電性ローラの製造方法であって、所定の長さの芯金を、該導電性弾性層の原料組成物の押出し機に接続されたクロスヘッドに連続的に供給して、該クロスヘッドを通過させると共に該導電性芯金の周囲に該原料組成物の被膜を形成し、次いで該クロスヘッドを通過した導電性芯金の周囲を被覆している該被膜を所定の長さに切断する工程を有し、該被覆膜を切断する工程が、該原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金の中心軸周りの回転運動を伴う事を特徴とする弾性体ローラの製造方法である。
【０００９】
原料組成物は押出し機内で圧縮の圧力を受けているため、ダイスを出た瞬間に歪みが開放されて収縮が生じ、端部から剥がれが生じやすい。
【００１０】
従来は、半円状に切り欠いた一対の刃を対向させて閉める事で芯金上に被覆した原料組成物のみを切断し、原料組成物の被膜が周囲に形成された個々の芯金に分離していたため、原料組成物が刃に粘着するなどして分離時に原料組成物を引っ張ってしまい、押出し後の原料組成物の収縮による剥がれをより大きくしていた。また、半円状の刃を対向させて合わせてできる円状の切り欠きと芯金とは、芯金を傷つけないように円状の切り欠きの径がわずかに大きくされている点も、切断できなかった部分が分離時に次の芯金上の原料組成物を引っ張るため剥がれを大きくしている原因であった。
【００１１】
図２（a)に模式的に剥がれが発生したローラの断面形状を模式的に示した。図２（a)は、芯金１０の周囲に原料組成物１１の被膜が形成されているものであり、剥がれが発生すると共に原料組成物の外径は両端部において大きく跳ね上がってしまっているものである。従って、加硫後に図２（ｂ)に模式的に示すようにローラの弾性体として必要な幅に切断加工したとしても、端部の部分は芯金と接着していないため研磨等の追加工時に外径の精度が大きく低下するだけでなく、追加工なくローラとして使用する場合においては跳ね上がりによる外形不良、浮きによるニップ接触圧力低下などローラとしての機能を満足しないものとなる可能性がある。特に、弾性体に導電性を付与し、帯電ローラなどの導電性ローラとして用いる場合などには、画像のローラ端部に相当する位置で敏感に画像不良が発生してしまう場合があった。
【００１２】
そこで、本発明においては芯金の周囲に形成された原料組成物の被膜を刃による切断でなく、回転によってねじり切る事によって、原料組成物の切断残りもほとんど無く、刃による粘着もないため、分離時に原料組成物に引っ張り方向の力が掛からず、切断・分離後の剥がれが発生しずらくする事を見出した。
【００１３】
図３に本提案による押出し装置の概要を示す。１３は押出し機であり、横向きクロスヘッド１４を備える。クロスヘッド１４の芯金挿入部には、連続的に所定の長さを有する芯金１６を供給できるようにクロスヘッドの芯金挿入孔側に芯金供給ユニット１７を備える。芯金供給ユニット１７には、芯金ストッカー１５から芯金１６を取り出し、送りローラ１８に供給する機構が備わる。
【００１４】
連続的に送りローラ１８によって供給される芯金は、原料組成物が円筒状に被覆されながらクロスヘッド１４から押出され、静止していた回転支持機構２０に途中で接触する。接触して回転支持機構を押し始めたと同時に保持爪２３を閉めることで端部を保持し、その状態で回転支持機構と速度を同調させながら芯金全体が押出される。さらに、原料組成物の被膜が芯金全体の周囲に形成された未加硫ローラは、回転用モータ２４によって保持爪２３と共に未加硫ローラを回転させ原料組成物の切断を行う。
【００１５】
切断された後、回転支持機構２０を芯金の押出し方向に芯金送り速度よりも早い速度で動かし、原料組成物を被覆した芯金（ここで未加硫ローラとする）に一本づつに分離する。なお、送りローラ１５は、芯金を傷つけることないように、ナイロン、テフロン（登録商標）、ＰＯＭ等の樹脂の他に、アルミ、真鍮、銅など、あるいはその合金でも良い。また、芯金の長さに相当する周期で規則的に送り速度を変化させる事で、外径をクラウン形状、あるいは逆クラウン形状に仕上げても良い。
【００１６】
図４に本提案による押出し装置の中の回転機構について拡大して概要を示す。原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金先端は支持部材２５に当たった後、保持爪２３によって両側から保持される。次に、保持爪２３が原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金先端を保持した状態で保持爪を回転させるための回転用のモータ２４を回転させる。その際、保持された原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金は保持爪と共に回転するが、その次に押出される原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金はまだダイスの中に一部が残留しているために回転する事ができない。その結果、芯金と芯金の継ぎ目の部分の外周部に相当する原料組成物が捻られ、切断されるものである。
【００１７】
また、図５に模式的に示すように、原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金先端を保持して回転させている間、芯金後端部に相当する部分が重力によって垂れ下がったりなどして中心が大きくずれないように、位置を規制するサポート部材１９を設ける事ができる。サポート部材１９は個々の芯金に分離するときに同調して動かすことで安定したハンドリングが実現できる。
【００１８】
なお、芯金を端面同士が接触するように連続して流している場合には、端面がゴムで被覆されていないためさらに剥がれが大きくなるため、本発明による効果が大きいが、端面同士を接触しないように単発的に芯金をクロスヘッドに送り込んでも良い。
【００１９】
本出願に関る第２の発明は、本出願における第１の発明に関わり、原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金が押し出される方向が下向きである事を特徴とする弾性体ローラの製造方法である。
【００２０】
図６に本提案による押出し装置の概要を示す。下向きクロスヘッド１４を備えた押出し装置であり、概ね横向きの押出し装置を縦にしたものであるが、サポート部材１９が省いてあるものである。下向きに押出した場合には自重による芯金後端の垂れ下がりがないため、サポート部材がなくても回転した場合の中心を保持する事ができる。
【００２１】
従って、装置コストも安くなる上に、サポート部材の接触による凹みなどの発生がない高精度なローラを得る事ができる。
【００２２】
本出願に関る第３の発明は、本出願における第１及び第２の発明に関わり、前記回転運動は、回転数90rpm以下で90度以上回転させる事を特徴とする弾性体ローラの製造方法である。
【００２３】
回転による切断を行う場合には、回転量と回転数に好ましい範囲がある事を見出した。
【００２４】
回転数は早すぎると回転による剥がれが発生するため好ましくなく、回転量が少なすぎると回転による切断が十分進まないため好ましくない。従って、回転数90rpm以下で90度以上回転させる事で効果を発揮でき、より好ましくは180度以上720度以下回転させる事で十分に効果を発揮できる。ただし、押出し速度によっては回転数を下げすぎると90度以上回転させるための時間がとれずに次の芯金が規定の位置まできてしまうため、押出し速度に合わせて回転数の下限は決められる。
【００２５】
なお、押出された後の未加硫組成物の加熱は、熱風炉、加硫缶、熱盤、遠・近赤外線、誘導加熱等いずれの手法でもよく、加熱温度は１３０℃〜２５０℃で、加熱時間は５分間〜２４０分間、好ましくは１４０℃〜２２０℃で、１０分間〜６０分間で行われる。この後、必要に応じて２次加硫することもできる。さらに、その後研磨による外径の調整や、表面処理などを行い弾性体ローラを得る事ができる。
【００２６】
弾性体ローラの原料組成物に用いるポリマーとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴム等、いずれでもよい。
【００２７】
加硫剤としては硫黄、金属酸化物、有機酸化物等、無機充填剤としてカーボンブラック、タルク、クレー等があげられ、その他公知の加硫促進剤、プロセスオイル等が適宜添加される。
【００２８】
また、前記ポリマー中には、はカーボンブラック、導電性カーボン等のカーボン類、グラファイト、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の金属酸化物、ＳｎＯ２とＳｂ２Ｏ３の固溶体、ＺｎＯとＡｌ２Ｏ３の固溶体等の複酸化物、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉、導電性の繊維等の導電粉を分散させてもよく、前記ポリマー原料１００質量部に対して５〜２００質量部添加される。
【００２９】
なお、本発明による回転による切断に加え、半円状に切り欠いた切断刃等による切断を併用しても良い。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明を用いれば、クロスヘッドを備えた押出し成形によって、端部の弾性体の剥がれや跳ね上がりなどのない外径精度が良い弾性体ローラを安定的に得ることができる。
【００３１】
さらに、本発明により、ローラの接触均一性も向上するため、製品としての安定性・高画質化も実現した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に実施例を説明する。
【００３３】
（実施例１）
原料組成物としては、エピクロルヒドリンーエチレンオキサイドーアリルグリシジルエーテル３元共重合体（ダイソー  エピオン３０１（エピオンは商標です））１００部に対して、酸化亜鉛（酸化亜鉛二種  正同化学）５部、イオン導電剤としてテトラブチルアンモニウムパークロレート１部、炭カル（白石カルシウム  シルバーＷ）５０部、カーボンブラック（東海カーボン  シーストＳＯ（シーストは商標です））１０部、加工助剤としてステアリン酸２部、可塑剤としてアジピン酸エステル（日本インキ化学工業  ポリサイザーＷ３０５ＥＬＳ（ポリサイザーは登録商標です））５部、加硫剤として硫黄０．５部、架橋助剤としてジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（大内新興化学工業  ノクセラーＴＲＡ（ノクセラーは登録商標です））２部をオープンロールにて混合した。
【００３４】
得られた原料組成物を芯金の周囲に成形するために、図３に模式的に示す押出し装置に内径がФ１０ｍｍであるダイスをセットし、あらかじめ押出し機とクロスヘッドを７０度に温調した。次に径がΦ６ｍｍ、全長が２５２ｍｍであり、あらかじめ両端部１０ｍｍを除いた領域に接着剤が塗布された芯金を用意し、芯金の送り速度を約40mm/secに設定した状態でゴムと同時に押出し、原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金を得た。接着剤は導電性があるホットメルトタイプのものを用いた。
【００３５】
なお、分離する工程は、ダイス面から押出し方向に１００mm離れたところで芯金先端を保持爪を閉めることで保持する。さらに芯金後端がダイスから２０ｍｍの所まで押出されたときにサポート部材を閉めた後、保持ユニットの回転を開始し、３０ｒｐｍの速度で３６０度回転を行った。対になったサポート部材を閉め合わせた場合の内径はΦ11mmのものを用いた。
【００３６】
その後、押出した１０本のローラを押出してから１０分間放置し室温まで冷却した後、原料組成物の剥がれ長さの測定を行った。図２に模式的に示すように、芯金両端部において周方向で一番大きく芯金から浮いている部分の長さ１２を測定し、１０本のローラの平均結果を表１に示した。結果は比較例よりも小さな剥がれ長さになっており、最終的に必要な弾性体の幅２３２ｍｍ（芯金両端１０ｍｍが弾性体非被覆部）に対して切断して不要部分を除去できる余裕がある長さが得られた。このローラはその後１８０度の熱風炉で１時間加硫を行った後、研磨によって外径を調整し、不要な弾性体を切除したが、弾性体幅２３２ｍｍの有効幅において精度の良いローラが得られた。
【００３７】
（実施例２）
本実施例では図６に模式的に示す押出し装置を用いた以外は、実施例１と同様にしてローラを製作した。なお、サポート部材は用いない装置とした。
【００３８】
結果は表１に示すように、比較例よりも小さな剥がれ長さになっており、加硫後にも最終的に必要な弾性体の幅に対して余裕がある長さが得られた。
【００３９】
（実施例３〜６）
実施例３〜６においては、切断速度と回転量を表1に示すような値のものを用いた以外は実施例２と同様にしてローラの製作、評価を行い、結果を併せて表1に示した。
【００４０】
回転数90rpm以下で90度以上回転させた場合には、安定して10ｍｍ以下のはがれ長さになっており比較例と比較しても良化している事がわかるが、回転数が90ｒｐｍ以上、或いは回転量90度以下の場合には比較例よりも小さいものの剥がれ長さが10mm以上となり十分でない結果となった。
【００４１】
（比較例）
本比較例では図3に模式的に示す押出し装置において、回転ユニットの代わりに逆センター形状の固定された支持部材を設け、またサポート部材の代わりに、閉めた場合の内径がΦ６．１である対になった半円状の切り欠きを持つ切断刃を使用して回転させずに切断・分離を行った以外は、実施例１と同様にしてローラを製作した。
【００４２】
結果は表1に示すように剥がれ長さが１０ｍｍよりも大きくなってしまったため、非剥がれ部の長さが２３２ｍｍよりも小さくなってしまった。このローラはその後１８０度の熱風炉で１時間加硫を行った後、研磨によって外径を調整したが、弾性体幅２３２ｍｍの有効幅を得られなかった。
【００４３】
【表１】
2007212864.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】接触帯電方式を用いた電子写真装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】（ａ）本発明を説明するための押出し後の原料組成物の被膜が芯金周囲に形成し、剥がれが発生した芯金の一例を模式的にあらわした図であり、断面図を表す。
【００４５】
（ｂ）本発明を説明するための加硫後に端部の不要部を切断除去した後の弾性体ローラをあらわした図であり、断面図を表す。
【図３】本発明を実施するための押出し装置の一例を模式的に表した図である。
【図４】本発明を実施するための押出し装置における回転機構部を模式的に表した図である。
【図５】本発明を実施するためのサポート部材の一例を模式的に表した図である。
【図６】本発明を実施するための押出し装置の一例を模式的に表した図であり、正面図および側面図を表す。
【符号の説明】
【００４６】
１  像担持体としての電子写真装置に用いられる感光体
２  帯電部材
３  露光手段
４  現像手段
５  転写材
６  転写手段
７  定着手段
８  クリーニング手段
９  トナー画像
１０  芯金
１１  原料組成物
１２  剥がれ長さ
１３  押し出し機
１４  クロスヘッド
１５  芯金ストッカー
１６  芯金
１７  芯金供給ユニット
１８  送りローラ
１９  サポート部材
２０  回転支持機構
２１  調芯ボルト
２２  原料組成物の被膜が周囲に形成された芯金
２３  保持爪
２４  回転用モータ
２５  支持部材
２６  反転用オートハンド
２７  パレット
【図１】
2007212864.tif 000004
【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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