(57)【要約】【課題】クロスヘッドを用いた押出成形方法により弾性ローラを製造する際に、ウェルドの発生を抑え、硬度や抵抗ムラの少ない高精度なローラを安定的に製造する方法の提供。【解決手段】弾性層形成用の材料を、クロスヘッドを通過する芯金の外周に押出し成形して、該芯金の外周に円筒状の被覆層を形成する工程を有し、該ダイスは、その内周面から該クロスヘッドの外面に貫通する少なくとも１つの排出孔を設け、該排出孔より前記クロスヘッド内に生じるウェルドを排出しながら押出し成形を行う弾性ローラの製造方法。【選択図】図４
2013119192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層形成用の材料を、クロスヘッドを通過する芯金の外周に押出し成形して、該芯金の外周に円筒状の被覆層を形成する工程を有する弾性ローラの製造方法であって、
該ダイスは、その内周面から該クロスヘッドの外面に貫通する少なくとも１つの排出孔を設け、該排出孔より前記クロスヘッド内に生じるウェルドを排出しながら押出し成形を行うことを特徴とする弾性ローラの製造方法。
【請求項２】
前記クロスヘッドは、
前記吐出孔の中心軸に沿って伸び、前記吐出孔に前記芯金を通過させるため円孔を有するマンドレルと、
該マンドレルの外周面と前記クロスヘッドの内周面とで構成される前記弾性層形成用の材料の流路と、
該流路に前記押出し機から前記弾性層形成用の材料を供給する供給口と、
を有し、
前記排出孔として、前記ダイスの内周面側の開口が、前記吐出孔の中心軸を中心とした周方向において前記供給口に対して１８０°反対側に位置する排出孔を少なくとも１つ有する請求項１に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項３】
先端にダイスを備えたクロスヘッドと、該クロスヘッド内に弾性層形成用の材料を供給する押出し機と、を有し、弾性層形成用の材料を前記ダイスの有する吐出孔から該吐出孔を通過する芯金の外周に押出し成形して、該芯金の外周に円筒状の被覆層を形成するための弾性ローラの製造用の押出し成形装置において、
前記ダイスの吐出孔の内周面から前記クロスヘッドの外面に貫通する少なくとも１つの排出孔を備え、該排出孔により前記クロスヘッド内に生じるウェルドを排出可能とした
ことを特徴とする弾性ローラを製造するための押出成形装置。
【請求項４】
前記クロスヘッドは、
前記吐出孔の中心軸に沿って伸び、前記吐出孔に前記芯金を通過させるため円孔を有するマンドレルと、
該マンドレルの外周面と前記クロスヘッドの内周面とで構成される前記弾性層形成用の材料の流路と、
該流路に前記押出し機から前記弾性層形成用の材料を供給する供給口と、
を有し、
前記ダイスが、前記吐出孔の中心軸を中心とした周方向において前記供給口に対して１８０°反対側に設けられた排出孔を有する請求項２に記載の弾性ローラを製造するための押出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は芯金の周囲に弾性層を形成した弾性ローラ（帯電ローラ等）の製造方法およびそれに用いる押出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真装置の帯電・転写プロセスにおいて、接触帯電及び接触転写の手法が研究されている。図１は、接触帯電手段及び接触転写手段を有する電子写真装置の構成を模式的に示す図である。この電子写真装置は、感光体１、帯電部材２、現像手段４、転写部材５、定着手段７を有している。このような電子写真装置では、例えば、感光体１の表面は帯電部材２により帯電し、そこに画像に応じた露光光３が照射され、潜像が形成される。感光体１上に形成された潜像には現像手段からトナー９が供給されて可視化され、紙などの転写材６に転写部材５によって転写され、定着手段７によって定着処理される。感光体上に残された未転写トナーは、クリーニング部材によりクリーニングされる。
【０００３】
こうした電子写真装置における帯電手段２、転写部材５、現像手段４等としては、図２に示すように、少なくともその両端が回転可能に支持される芯金２２と、芯金２２の外周面上に設けられたゴムの弾性層とによって構成される弾性ローラ２１が用いられている。この弾性ローラ２１は、感光体、転写ベルトなどの像坦持体、更には紙などの転写材に対して、ローラ表面を密着させて安定した接触状態を確保することが求められる。この為、ゴムの弾性層は、ゴム、エラストマーなどの材料を用いてソリッド又は発泡体状に形成した低硬度な弾性体により構成されている。
【０００４】
これらの電子写真装置に用いられる弾性ローラは、外径において１００分の１のｍｍ単位の加工精度が必要とされている。この理由としては、弾性ローラの外径や振れ等の寸法精度が画像特性に影響を与えるためである。例えば、電子写真装置用の感光体に圧接させて用いる帯電ローラにおける外径や振れ等の寸法精度が悪かったり、その硬度や導電性にムラがあると、感光体に対する放電のムラが発生する場合がある。この結果、画像不良が発生して、トナーや外添剤などによる汚染の原因となる場合がある。
【０００５】
こうしたローラの製造には、型を用いて成形を行う方法や、チューブ状にゴムを押出して芯金に圧入する方法もあるが、クロスヘッドを用いて芯金と同時に押出すことで芯金の側面の周囲にゴムを被覆する方法が良く用いられる。
【０００６】
しかしながら、クロスヘッドを用いた押出しを行うと、導電性や硬度などが異なるウェルドを発生し、得られた弾性ローラに残存してしまうことが知られている。このウェルドは、押出し成形装置のヘッド内でゴムが合流する個所が必然的に生まれる事ととなり、この部分にヘッド内で滞留したゴムが集まってきたりするなどして、均質な混合状態が得られないために生じると考えられている。導電性や硬度などが異なる部分として得られたウェルドの発生が顕著な場合には、滞留によって加硫の進行したゴムが集まる事で、加硫後にも硬度ムラや表面粗さのムラなどが発生し、ローラの回転ムラに繋がったりすることがある。或いは、導電性ローラとして用いられるときには、ウェルド部において分散されたフィラーの分散度に差が生じたことで発生した抵抗ムラが、画像上に黒い線などとなって画像不良を発生させてしまう場合がある。また、材料や成型条件等によっても程度が異なるが、温度が高い場合や、速度を早い場合などの条件で、長時間押出しを行うと、押出し本数の経過と共に悪化する場合が多く、生産性を損なうため好ましく無い。
【０００７】
そこで、ウェルドの対策に関し、種々の研究がなされてきた。例えば、マンドレル或いはクロスヘッド内周面にウェルドを分散させるための溝や突起物を設けたり、ヘッド内でマンドレルを回転させるなどして（特許文献１参照）、合流部での物性差を攪拌することが行われてきた。これらの方法によれば、ウェルドはある程度分散するものの、螺旋状にウェルド跡がのこってしまったりする場合がある。また装置的にも非常に複雑で高価なものとなり好ましく無い場合もある。
【０００８】
また、マンドレル或いはクロスヘッド内周面に溝や突起物を設けたりする対策では、これらの形状を最適化していけばウェルドを目立たなくさせることは可能であるが、これらの形状の最適化のための検討が必要となる。
【０００９】
また、押出し成形などで芯金の周囲に弾性体を被覆した後は、加熱硬化処理を経たのちに、外径を調整するための研磨を行う場合もあるが、ウェルドは表面だけでなく内部にも存在し、研磨を行ってもウェルドを解決することが出来ない場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2002-234065号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前記で述べたような問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、クロスヘッドを用いた押出成形方法により弾性ローラを製造する際に、ウェルドの発生を抑え、硬度や抵抗ムラの少ない高精度なローラを安定的に製造する方法を提供することにある。本発明の更なる目的は、かかるクロスヘッドを用いた押出成形方法による弾性ローラの製造に用いる押出成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明者は上記課題を解決するため、鋭意検討した。その結果、クロスヘッドのダイスにウェルド排出用の孔を設けることで、ウェルドの少ない弾性ローラを安定的に製造することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
即ち、本発明にかかる弾性ローラの製造方法は、弾性層形成用の材料を、クロスヘッド先端に設けられたダイスの有する吐出孔から該吐出孔を通過する芯金の外周に押出し成形して、該芯金の外周に円筒状の被覆層を形成する工程を有する弾性ローラの製造方法において、
前記ダイスの内周面から前記クロスヘッドの外面に貫通する少なくとも１つの排出孔を設け、該排出孔より前記クロスヘッド内に生じるウェルドを排出しながら押出し成形を行う
ことを特徴とする弾性ローラの製造方法である。
【００１４】
また、本発明にかかる押出成形装置は、先端にダイスを備えたクロスヘッドと、該クロスヘッド内に弾性層形成用の材料を供給する押出し機と、を有し、弾性層形成用の材料を前記ダイスの有する吐出孔から該吐出孔を通過する芯金の外周に押出し成形して、該芯金の外周に円筒状の被覆層を形成するための弾性ローラの製造用の押出し成形装置において、
前記ダイスの内周面から前記クロスヘッドの外面に貫通する少なくとも１つの排出孔を備え、該排出孔により前記クロスヘッド内に生じるウェルドを排出可能とした
ことを特徴とする弾性ローラを製造するための押出成形装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の弾性ローラの製造方法によれば、ウェルドを排出するための排出孔をダイスに設けるというクロスヘッドの構成によって、ウェルドをクロスヘッド内から除去することが可能となる。その結果、芯金周囲に設けた弾性層でのウェルドの発生を抑えることが可能となる。よって、硬度や抵抗にムラの少ない均一な物性の弾性ローラを得ることができる。また、製造時に長期に渡って連続で押出し成形を行ってもウェルドの悪化などの生産性を低下させることもなく、安定して低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電子写真装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明で得られた弾性ローラの一例を示す模式図である。
【図３】押出装置の一例を表す模式図である。
【図４】押出し機のクロスヘッドの一例を表す模式図（断面図）である。
【図５】排出孔が設けられたダイスの一例を表す模式図（上面図、断面図）である。
【図６】排出孔が設けられたダイスの一例を表す模式図（上面図、断面図）である。
【図７】弾性ローラのウェルドの一例を表した模式図（断面図）である。
【図８】弾性ローラの抵抗を測定する装置の例を表す模式図である。
【図９】マンドレルに溝が設けられた押出し機のクロスヘッドの一例を表す模式図（断面図、溝部詳細）である。
【図１０】アダプター部に排出孔が設けられた押出し機のクロスヘッドの一例を表す模式図（断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の弾性ローラの製造方法及びそれに用いる弾性ローラ製造用の押出成形装置について、更に詳細に説明する。
【００１８】
本発明における押出成形装置は、芯金の外周にゴム或いはエラストマーなどの弾性層形成用の材料による被覆層を形成するためのクロスヘッドと、クロスヘッドに弾性層形成用の材料を押出し供給する押出し機とを有して構成される。本発明における押出成形装置には、クロスヘッドに弾性ローラの芯金を供給する芯金供給ユニットを設けることができる。本発明における押出成形装置は、必要に応じて被覆された芯金を引取って次工程に流すための引き取りユニットや端部の被覆材切断ユニットなどと組み合わせて用いる事ができる。
【００１９】
押出し機は、温調可能なシリンダーとスクリューから構成することができ、水或いはオイルなどを用いて30〜110℃に予め温調して用いる。押出し機には内部に含まれる気泡を除去するためのベント孔と真空ポンプを備えたものが好ましい。押出し機と連結するクロスヘッドは、弾性ローラの芯金を送るための円孔（円孔部）を中心とし、ダイスの吐出孔に芯金を供給するためのマンドレルと、ゴム或いはエラストマーを含む弾性層形成用の材料を芯金の外周に被覆するためのダイスと、を有して構成されている。クロスヘッドの向きは横（水平）方向或いは縦（鉛直）方向に押出しを行うように設定することができる。精度などの面からは、鉛直方向においてダイスによって形成される弾性層形成用の材料の吐出孔が下向きとなる、すなわちダイスが下端に位置し、鉛直方向に芯金及び弾性層形成用の材料を押し出すように配置することが好ましい。
【００２０】
芯金供給ユニットとしては、対向する送りローラを複数対と該対向する送りローラを加圧する機構、送りローラを駆動する機構、さらに送りローラに弾性ローラの芯金を供給する装置から構成されたものを用いることができる。
【００２１】
図３に本発明の製造方法における押出成形装置の一例を正面と側面で示す。３０は押出し機であり、その先端に押出し機の材料の押出し方向に交差する下向き方向に設置されたクロスヘッド３１が装着されている。クロスヘッド３１には弾性ローラの芯金３２を通過させる円孔部を有するマンドレルを設け、連続的に所定の長さを有する芯金３２を供給、送りができるように芯金供給ユニット３４が更に備えられている。
【００２２】
芯金送りユニット３４は、芯金供給部３３を備え、芯金供給部３３には、芯金ストッカーから芯金３２を取り出し、芯金送り部に供給する機構が備えられている。芯金３２の端面間に隙間無く送りローラに供給される芯金３２は、ゴム或いはエラストマーを含む弾性層形成用の材料が円筒状に被覆されながらクロスヘッド３１から押出され、静止していた支持機構３７に途中で接触する。支持機構３７は押し出された芯金の進行方向に押されて移動する。支持機構３７が所定の位置に到達した時点で、半円状に切りかかれた一対の切断刃３６が芯金の周囲に形成された円筒状の弾性層形成用の材料を切断する。切断された後、支持機構３７と切断刃３６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、被覆層が形成された芯金（ここで未加硫ローラとする）を一本ずつに分離する。その後、被覆層が形成された芯金はオートハンド３８によってトレイ３９に置かれ次工程に進む。
【００２３】
図４に、本発明かかるクロスヘッド３１内部の詳細を模式的に示す。クロスヘッドの構成としては基本的なものであるが、本発明にかかるクロスヘッドは、ダイス４５の内周面に、その内部と外部とを連通する排出孔４９が設けられており、排出孔４９からクロスヘッド内で生じたウェルドを排出可能としている点に特徴を有する。
【００２４】
この装置では、押出し機とクロスヘッドを繋ぐアダプター部４３を介し、クロスヘッドが押出し機に固定される。クロスヘッドは、クロスヘッド本体４２と、その先端部に設けられたダイス４５と、内部に設けられたマンドレル４１とを有している。クロスヘッドの内部に設けられたマンドレル４１の先端にはニップル４１３が備えられている。マンドレル４１の内部には芯金４４を通すための円孔部４１５が設けられる。クロスヘッドの出口には、断面積を絞り込んだ絞り部分と、この絞り部分に連通する吐出孔４８を備えるダイス４５が設けられ、ダイス４５の絞り部分は弾性層形成用の材料の径を所望の外径まで絞って調整する機能を有する。ダイスの内周面には、上述した絞り部分及び吐出孔部分の内周面が含まれる。
【００２５】
ダイス４５は自由に取り替え或いは回転させられるようにダイスホルダー４１４に勘合されて用いられることが多い。さらに、ダイス４５及びダイスホルダー４１４は芯金の進行方向に対して直行二軸の方向に動かせるようにクロスヘッドの周囲に９０度ピッチで配置された４本の調芯ボルト４７を備え、円筒状の被覆層と芯金との中心を調整することができる。
【００２６】
例示したクロスヘッド内の弾性層形成用の材料の流路は、マンドレルの外周面とクロスヘッドの内周面の間に形成された円筒状の部分を有する。クロスヘッド内へ流入する弾性層形成用の材料の流路の中心軸４１１と、芯金を通す円孔の中心軸（押出し方向）４１０の二つの軸を通る平面に対して、流路の形状が対称になっている（図４（ｃ）、Ｂ−Ｂ断面参照）。また、マンドレルの周囲を回り込む際に流れの滞留が発生しないように、円筒を斜めに切断したような整流部材４１６が設けられていてもよい。
【００２７】
さらにクロスヘッド内の弾性層形成用の材料の流れを詳しく説明する。押出し機３０のスクリューによってフィードされた弾性層形成用の材料は、押出し機３０とクロスヘッド本体４２をつなぐアダプター部４３を通ってクロスヘッド本体４２内に流入する。クロスヘッド本体４２内に流入した弾性層形成用の材料は中心を通るマンドレル４１の周囲を２分割されて回り込み、１８０度反対側である線分４１２の位置で再び合流して円筒形状をなす（図４（ｃ）、Ｂ−Ｂ断面参照）。この合流部にウェルドが発生し易い。
【００２８】
ウェルドとは、二つの樹脂等の流れが完全に融合しないと時に生じる結合ムラである。弾性層形成用の材料のクロスヘッドを用いた押出成形におけるウェルドが発生する原因としては、熱やせん断履歴の異なる原料組成物が再結合することが考えられる。一般的に流路を流れる樹脂やゴムなどは壁面で流速が遅く、中心部分で流速が早くなることが知られている。従って、壁面近傍と中心部分では熱やせん断履歴が異なる。一方、合流部においては、壁面近傍を流れ続け、高いせん断力を受けつづけた二つの流れが線状に合わさるため、大きな結合ムラが発生する。また、角のある流路同士を流れてきたゴムを合せるため角部の流速がさらに遅くなり、熱履歴も異なってしまう。従って、図７の７３に模式的に示すように芯金７１の周囲に設けられた弾性層７２の外周面側において、より大きな領域のウェルドが発生する場合がある。
【００２９】
なお、排出孔４９を設ける角度とは、芯金を通す円孔４１５の中心軸４１０のクロスヘッド本体４２への芯金投入側からみて、芯金を通す円孔の中心を原点、弾性層形成用の材料の流入方向４１１を０度とする極座標上での角度を言う。（今後、この極座標をクロスヘッド極座標と呼ぶ。）
弾性層形成用の材料の流入方向とは、流入する流路の中心軸の方向を指す。また、流入する流路の形状、すなわちアダプター部４３内の流路の形状が図４に図示するような円錐形状でない場合には、押出し機と連結する開口面の重心位置とクロスヘッドと連結する供給口を形成する開口面の重心位置を結んだ軸の方向を指す。
【００３０】
合流部で発生したウェルドは、マンドレル４１の外周面或いはクロスヘッド本体４２の内周面にマンドレルの周方向の流れを形成する凹凸が形成されていなければ、発生した箇所から押出し吐出方向へ、クロスヘッド極座標上での角度が変わらずに直進して押出される。その後、ダイス部で所望の外径まで絞られ、芯金に被覆されていく。
【００３１】
従って、図４に示す４９のようにクロスヘッド内の流路において、合流部とクロスヘッド極座標上で同じ角度で、合流部より下流側に穴を設けておけば、ウェルドを排出する事が可能である事を見出した。特に、ウェルドの領域が大きいクロスヘッド内周面側に穴を設けると良い。さらには、流路断面積を絞るために円錐状の流路を形成するダイス部の、に排出孔のダイス側の開口を設ければ、圧力が高いため効率的にウェルドを排出孔から排出する事が可能である事を見出した。この排出孔は芯金の周囲に円筒状の弾性層を形成する吐出孔４８とは別であって、吐出孔よりも径が小さいものを設けることが好ましい。
【００３２】
従って、本発明においては、ダイスの吐出孔の中心軸と同軸をなす内周面に、内周面からダイスの外面に貫通する少なくとも１つの排出孔を設け、排出孔より前記クロスヘッド内に生じるウェルドを排出しながら押出し成形を行う。更に、ダイスが、吐出孔の中心軸を中心とした周方向において供給口に対して１８０°反対側の位置に排出孔を少なくとも有することが好ましい。
【００３３】
ダイス部とは、クロスヘッド吐出孔近傍に設ける流路において、円錐状の内面形状をなし、所望のダイス径まで径を絞る部分を指すが、この部分を吐出孔のサイズを所望のサイズに変更しやすいように、ダイスホルダ４１４とダイス４５に分けてもよい。なお、ダイス部の有するテーパ状の流路の形状や流路断面積の絞り込み率は、目的とするローラの形状に応じて選択することができる。
【００３４】
一方で、ウェルド対策として、マンドレルの外周面やクロスヘッド本体の内周面にネジ状の溝を設けたり、突起物を設けるなどして、マンドレルの周方向に弾性層形成用の材料の流れを形成させる場合もある。その場合には、ウェルドは流入方向から１８０度反対側には発生しない。さらに、弾性層形成用の材料の配合などによって流れ方が異なるため、ウェルドの流出位置、即ち排出孔の位置は、ウェルドの発生位置に応じて選択するとよい。ウェルドの発生位置の変動等に対応する上で、排出孔を複数設けてもよい。従って、排出孔を設けたダイスを回転可能な構造で保持し、色違いのゴムを順次流すなどして、ウェルドの発生位置に排出孔の位置を合せて調整可能な構成とすることもできる。ダイスにはクロスヘッド外側からダイスを回転させ、ダイス内の排出孔の位置を調整可能とするための出っ張り部などを設けると良い。
【００３５】
なお、ウェルドの排出孔は、ウェルドが発生するクロスヘッド本体内の合流部よりも上流側の流路に設けても効果は発揮されない。また、複数個の吐出孔を設け、複数の製品を一度に成形する場合や、複数個の吐出孔から出た押出し物を一体化せしめて製品を得るような場合とは本発明は異なり、排出孔から出た弾性体形成用材料は製品の成形に用いないものである。本発明においては、吐出孔４８はクロスヘッドに芯金を挿入する円孔部４１５とほぼ同心に設けられる必要があり、排出孔４９は芯金を通すための円孔部４１５とは同心でないものとして区別する事ができる。
【００３６】
排出孔の形状としては、例えばダイスの内周面側の開口部形状が円、楕円、くさび、扇等の形状の穴が挙げられる。ダイスの内周面からクロスヘッドの外面（好ましくはダイスの外周面）に通じていれば良いため、穴の形状は上記以外でも良い。ウェルドの形状がダイス内周面に近いほど大きくなる場合が多いため、くさび形状や扇形状が良い場合もある。また、排出孔のダイスの内周面での開口面積よりも、クロスヘッドの外面（好ましくはダイスの外周面）における開口面積を大きくしても良い。排出孔の出口としては、吐出孔の存在する端面に設けてもよいが、その際、押出成形された弾性層形成用の材料の層に付着しないように、排出ゴム溜めやカバーなどを設けると良い。
【００３７】
排出孔の大きさは、押出成形された弾性層形成用の材料の層の径（外径）や、弾性層形成用の材料の流動性等に応じて適宜調整される。排出孔の大きさは、円孔の大きさに換算してΦ１ｍｍ~Φ４ｍｍ程度が好ましい。円以外の他の形状でも断面積が、円孔と同等程度であることが好ましい。
【００３８】
先に述べたように、マンドレルの外周面或いはクロスヘッド本体の内周面に凹凸が形成されていない構成においては、弾性層形成用の材料の２つの流れがその供給口の反対側で合流する。このような場合は、排出孔の位置に関してはクロスヘッド極座標において弾性層形成用の材料の流入位置に対して１８０°反対側が良いが、排出孔の一部が１８０度反対側の線分４１２（図４（Ｃ）参照）と重なっていればよい。排出孔の大きさによって設けても良い位置は異なるが、概ね排出孔の中心位置が、クロスヘッド極座標において弾性層形成用の材料の流入位置に対して１８０度±１０度程度であれば十分効果は発揮される。
【００３９】
排出孔の伸びる方向は、目的とするウェルド排出効果が得られるように設定することができる。なかでも、図４〜６及び９に示すとおり、芯金供給用の円孔の中心軸とほぼ同軸のダイス内流路の中心軸に沿って排出孔が直線状に伸びており、吐出孔と交差しない位置に出口が開口するように設定することが好ましい。
【００４０】
あるいは、排出孔のダイス内流路から伸び、途中で角度を変更しても良く、ダイス側面あるいはクロスヘッド外周部に排出孔を伸ばしても良い。ただし、排出孔の長さが長くなると圧力が高まり、ゴムの排出性能が落ちるため、中でも短距離で排出できる流路とすることが好ましい。
【００４１】
また、排出孔を設ける位置としては、クロスヘッド合流部から吐出出口までの距離に対して、１０％〜９５％進んだ位置に排出孔の流路内への開口を設けると良い。合流部からの距離が少なすぎる個所に設けると、圧が高すぎて排出量が増えすぎるため好ましくなく、合流部からの距離が大きすぎると、吐出孔に近すぎるため、弾性ローラ外周に跡が出る可能性があり、好ましくない。
【００４２】
弾性ローラが導電性ローラである場合について、その製造時に導電性の弾性層形成用の材料を用いる場合は、特にウェルドの影響が大きい。それは、硬度等の物性ムラに加えて、導電性のムラが大きく発生するからである。さらに導電性の弾性層形成用の材料の中でも、カーボンボラック等の導電性のフィラーを分散させた所謂電子導電性材料において特に顕著に発生する。ウェルドに集まる弾性層形成用の材料はクロスヘッド壁面近傍を流れてきているものが多いため、非ウェルド部と比較して高いせん断力をうけ続けている。高いせん断力をうけ続けると、導電性フィラーの分散状態が変化してしまうため、抵抗ムラが顕著に発生する。
【００４３】
さらに、クロスヘッドの構造によってはクロスヘッド内で滞留（吐出されるまでの時間が他の原料組成物よりも極めて長い原料組成物がある状態）が発生する場合がある。その場合、せん断履歴の差に加えて、熱履歴の差の影響も受けることになる。長く高温にさらされていると導電性フィラーの分散状態は、分散が悪くなるため、抵抗のムラがさらに大きくなり、問題が大きくなる。従って、導電性フィラーを分散させたゴムを用いてクロスヘッド押出しを行っている場合には、本発明の効果は特に大きい。
【００４４】
弾性層形成用の材料としては、以下のものが挙げられる。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。これらの材料は単体で、又は複数種を混合して用いることができる。
【００４５】
また、弾性層形成用の材料としては、加硫の必要がない熱可塑樹脂、熱可塑エラストマー等を用いる事も出来る。
【００４６】
更に、弾性層形成用の材料を、これらのゴム材料に、目的とする弾性層の特性に応じた各種の添加剤等を配合した組成物として用いてもよい。なお、加硫処理により目的とする硬度に硬化させて利用する弾性層形成用の材料を用いる場合には、加硫処理を行っていない未加硫状態のゴム材料を配合し、被覆層の押出成形後に加硫処理を行い弾性層とすればよい。
【００４７】
弾性層に導電性を付与するために、弾性層形成用の材料中には導電性粒子を分散させても良い。この導電性粒子としては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック、ゴム用カーボン、酸化処理を施したカラー（インク）用カーボン、熱分解カーボンなどの導電性カーボンを用いることができる。ゴム用カーボンとしては具体的には、以下のものを挙げることができる。Ｓｕｐｅｒ  Ａｂｒａｓｉｏｎ  Ｆｕｒｎａｃｅ（ＳＡＦ：超耐摩耗性）；Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｓｕｐｅｒ  Ａｂｒａｓｉｏｎ  Ｆｕｒｎａｃｅ（ＩＳＡＦ：準超耐摩耗性）；Ｈｉｇｈ  Ａｂｒａｓｉｏｎ  Ｆｕｒｎａｃｅ（ＨＡＦ：高耐摩耗性）；Ｆａｓｔ  Ｅｘｔｒｕｄｉｎｇ  Ｆｕｒｎａｃｅ（ＦＥＦ：良押し出し性）；Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｆｕｒｎａｃｅ（ＧＰＦ：汎用性）；Ｓｅｍｉ  Ｒｅｉｎ  Ｆｏｒｃｉｎｇ  Ｆｕｒｎａｃｅ（ＳＲＦ：中補強性）；Ｆｉｎｅ  Ｔｈｅｒｍａｌ（ＦＴ：微粒熱分解）およびＭｅｄｉｕｍ  Ｔｈｅｒｍａｌ（ＭＴ：中粒熱分解）など。
【００４８】
また、天然グラファイトや人造グラファイトなどのグラファイト、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどの金酸化物、ＳｎＯ2とＳｂ2Ｏ3の固溶体、ＺｎＯとＡｌ2Ｏ3の固溶体などの複酸化物、Ｃｕ、Ａｇなどの金属粉等、各種の導電性粒子を使用することができる。これらの導電性粒子は単体で、又は複数種を混合して使用しても良い。更に、導電性粒子に、導電性ポリマー、イオン導電剤などを併用することにより、弾性層に導電性を付与しても良い。
【００４９】
弾性層形成用の材料には、加硫剤、加硫促進剤、導電剤、帯電制御剤、可塑剤、老化防止剤等を適宜、添加することもできる。また、帯電防止剤、紫外線吸収剤、補強剤、充填剤、滑剤、離型剤、顔料、染料、難燃剤等を必要に応じて適宜、添加することもできる。
【００５０】
弾性ローラの芯金としては、長さ200〜400mm前後、Φ4〜10mm程度のものを用いることができる。材質としては、一般的に用いられる鋼材やステンレス鋼、ニッケルの他にマグネシウム合金、アルミ合金などの合金類などのいずれを用いても良い。また、ニッケルやクロム等のメッキやチッ化処理などの表面処理を施しても良い。
【００５１】
上述した押出し成形により得られた弾性層の表面を更に研磨して、所望の寸法精度とすることができる。研磨後の弾性ローラに対して、抵抗調整層や汚れ防止層等をさらにその外周に設けたり、紫外線や電子線などで表面を処理することにより、様々な電子写真用ローラとして使用することができる。特に弾性層に導電性を付与した導電性弾性ローラは、帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ等の電子写真用ローラとして用いられる。
【００５２】
本発明で得られた弾性ローラを帯電ローラとして用いる場合には、形状精度が高精度で安定しているだけでなく、粗さや抵抗の特異的なムラも無いため、安定的に画像を得る事ができる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
〔実施例１〕
〈ゴムローラの作製〉
以下の原料を加圧式ニーダーで１５分間混練した。
・アクリルニトリルブタジエンゴム（商品名「ＮＩＰＯＬ  Ｎ２３０ＳＶ」：ＪＳＲ（株）製）１００質量部に対して以下の各成分を配合して弾性層形成用の材料としての原料組成物を得た。
・カーボンブラック（商品名「トーカブラック＃７３６０ＳＢ」：東海カーボン製、ＤＢＰ吸油量８７）  ４８質量部
・ステアリン酸亜鉛１質量部
・酸化亜鉛（酸化亜鉛二種  正同化学）5質量部
・炭酸カルシウム（商品名「ナノックス＃３０」：丸尾カルシウム（株）製）３０質量部
・ジベンゾチアゾリルジスルフィド（商品名「ノクセラーＤＭ−Ｐ」：大内新興化学（株）製）  １質量部
・テトラベンジルチウラムジスルフィド（商品名「ノクセラーＴＢＺＴＤ」：大内新興化学（株）製）  ４．５質量部
・硫黄（加硫剤）１．２質量部
この原料組成物を、１５分間オープンロールで混練して未加硫ゴム組成物を作製した。次いで、外径φ６ｍｍ、長さ２５２ｍｍの芯金（材質：SUM-23L、表面処理：ニッケルメッキ）を用意し、弾性層を被覆したい長さ２３２ｍｍの部分に接着剤を塗布した。
【００５４】
次に図４に示すような押出装置を予め９０℃に温調し、排出孔を設けたダイスを装着した上で、上記芯金と未加硫ゴム組成物とを一体に押出して外径Φ８.８ｍｍのゴムローラを１０００本成形した。その後１６０℃、１時間の加熱加硫を行い、さらにローラ両端の芯金部１０ｍｍずつを露出させるために弾性層の切断、除去作業を行った。
【００５５】
用いたダイスの詳細を次に示す。図５に示すように、芯金の周囲に円筒状の未加硫ゴムを被覆するための吐出孔５２とウェルドを排出するための排出孔５３を備える。ダイスをクロスヘッドに装着した場合には、吐出孔５２の中心は芯金を通す円孔部４１５と概ね同心に設けられる。（実際には調芯ボルト４７で位置を調整する。）排出孔の中心位置は吐出孔の中心からＬ＝８ｍｍ離れた所に設けられ、吐出孔の直径はΦ９．０ｍｍであり、排出孔の直径は表１に示した。なお、表１における排出孔径の単位はｍｍであり、排出孔角度はクロスヘッド極座標における角度である。
【００５６】
図５のダイスの端面方向からの側面面において、押出し機からクロスヘッドに材料が流入してくる方向（図４における４１１）を示した。排出孔の位置は吐出孔中心を原点に取り流入方向を０度とした場合にクロスヘッド極座標で方向、位置を示した。排出孔の中心位置は断面形状が円の場合には円の中心を意味し、断面形状が異形の場合には、その重心位置とする。
【００５７】
また、排出孔の流路内への開口を設ける位置としては、クロスヘッド合流部から吐出出口までの距離に対して、９０％進んだ位置とした。
【００５８】
得られた弾性ローラを１０００本のうち、最後に押出した１０本を研磨し、中央部で外径Φ８．５ｍｍ、両端部でΦ８.３ｍｍであるクラウン形状のゴムローラを得た。次に、同様にして得られたゴムローラ１０本に対し、抵抗周方向のムラの測定を確認した。
【００５９】
周ムラの測定は以下に示す方法で行った。図８は、導電性ローラの電気抵抗測定装置の概略図を示す図である。導電性ローラ８１は芯金８３の両端部を不図示の押圧手段で円柱状のアルミドラム８２に圧接され、アルミドラム８２の回転駆動に伴い従動回転する。この状態で、導電性ローラ８１の芯金部分に直流電圧２００Vを外部電源８４にて印加し、アルミドラムに直列に接続した基準抵抗（１ｋΩ）８５にかかる電圧の、最大値／最小値から周方向の抵抗ムラを算出した。なお、両端に加圧する加圧力は５００ｇとした。以上の測定を作成した１０本のローラに対して測定を行い、得られた抵抗周方向ムラを平均したものを表１に示した。周方向の抵抗ムラの値に関しては、大きすぎると画像上にムラが発生するため、最大値／最小値は３以下がよく、特に好ましくは２以下が良い。
【００６０】
弾性ローラの抵抗値としては、平均値で約２×１０5Ωのローラが得られた。
【００６１】
さらに、得られた弾性ローラに対し、紫外線照射を以下に示すような条件で行った。紫外線照射は低圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライティング製）を用い、弾性ローラを回転させながらランプと並行に配置して５分間行った。紫外線ランプからの距離は約30mmであり、回転速度は30rpmとした。低圧水銀ランプに関しては、主に２５４ｎｍの波長を代表とする紫外線で、この時の紫外線積算光量は約１００００ｍＪ／ｃｍ2であった（紫外線強度は３５ｍＷ／ｃｍ2）。
【００６２】
紫外線照射後の弾性ローラを帯電ローラとして用い、画像評価を行った。画像評価は、電子写真装置（ＬＢＰ-５０５０  キヤノン社製）の黒色カートリッジに組込み、２３℃／５０％の環境でハーフトーン画像による１０枚出力し、画像上に帯電ローラのウェルドに起因する横黒筋等が発生するかどうか確認した。比較例のように画像上のムラ等は発生しなかった。（〇レベル）
〔実施例２~４〕
排出孔の大きさとして表１に示したものを用いる以外は、実施例１と同様の手順で弾性ローラを製作した。その結果、周ムラは比較例よりは全て良好であった。周ムラに関しては、孔径が小さい実施例３よりも、孔径が大きい実施例４の方がより効果的であった。
【００６３】
また、実施例１と同様に紫外線処理を行い、画像評価を行った。実施例３では、画像端部にわずかに黒筋が見える（〇△レベル）ものの、比較例よりは良好であり、許容範囲内であった。また、他の実施例においては、画像不良の発生は無かった（○レベル）。
【００６４】
〔実施例５〕
排出孔の形状を図６に示す断面が二等辺三角形の形状のものを用いた以外は、実施例１と同様の手順で弾性ローラを製作した。具体的には、排出孔の断面の形状は、二つの等しい辺からなる狭角は３０°とし、二つの等しい辺の長さは２.５ｍｍであるものを用いた。中心位置は二等辺三角形の重心位置であり、吐出孔の中心から８ｍｍとした。その結果、周ムラは比較例よりも良好であった。また、実施例１と同様に紫外線処理を行い、画像評価を行ったが、画像不良の発生は無かった。
【００６５】
〔実施例６〕
本実施例ではマンドレルを図９（A）に模式的に示すような形状のものを用いた。マンドレルの外周にネジ状の溝９１を設けたものである。ネジ状の溝の断面形状の詳細を図９（B）に示した。この溝と押出し吐出方向となす角度は約３０°である。ダイスに設けた排出孔の角度Ｈの調整は、事前に色違いのゴムを流してウェルドの位置を確認し、その位置で固定した。（例えば、最初に黒色のゴムを押出し、その後白色のゴムを押出すとウェルド部分がはっきり黒く示される。）それ以外は、実施例１と同様の手順で弾性ローラを製作した。その結果、周ムラは比較例よりも良好であった。また、実施例１と同様に紫外線処理を行い、画像評価を行ったが、画像不良の発生は無かった。
【００６６】
〔実施例７及び８〕
排出孔の位置（流入方向に対する角度）を表１に示したものを用いる以外は、実施例１と同様の手順で弾性ローラを製作した。その結果、周ムラは比較例よりも良好であった。また、実施例１と同様に紫外線処理を行い、画像評価を行ったが、画像不良の発生は無かった。
【００６７】
〔比較例１〕
ダイス部に排出孔を設けなかった以外は、実施例１と同様の手順で弾性ローラを製作した。その結果、周ムラは好ましくない範囲となってしまった。また、実施例１と同様に紫外線処理を行い、画像評価を行ったが、画像に帯電ローラのピッチでウェルド部が高抵抗であることに起因する黒筋の画像不良の発生が発生した。（×レベル）
〔比較例２〕
ダイス部に排出孔を設けなかった以外は、実施例６と同様の手順で弾性ローラを製作した。その結果、周ムラは好ましくない範囲となってしまった。また、実施例１と同様に紫外線処理を行い、画像評価を行ったが、画像に帯電ローラのピッチでウェルド部が高抵抗であることに起因する黒筋の画像不良の発生が発生した。
【００６８】
〔比較例３〕
本実施例では排出孔をダイス部ではなく、押出し機とクロスヘッドを繋ぐアダプター部に設けた以外は、実施例１と同様の手順で弾性ローラを製作した。なお、ダイスとしては排出孔を設けていないものを用いている。アダプター部の排出孔の位置を図１０に示す。また、排出孔の大きさは表１に示した。その結果、周ムラは好ましくない範囲となってしまった。また、実施例１と同様に紫外線処理を行い、画像評価を行ったが、画像に帯電ローラのピッチでウェルド部が高抵抗であることに起因する黒筋の画像不良の発生が発生した。ダイス部に排出孔を設けないと効果は無い事が明らかとされた。
【００６９】
【表１】
2013119192.tif 000003
【符号の説明】
【００７０】
１  感光体
２  帯電部材
３  露光光
４  現像手段
５  転写部材
６  転写材
７  定着手段
８  クリーニング部材
９  トナー
１０  回転軸
２１  弾性ローラ
２２、４４  芯金
３０  押出機
３１  クロスヘッド
３２、７１  芯金
３３  芯金供給部
３４  芯金送りユニット
３６、４７  調芯ボルト
３７  支持機構
３８  オートハンド
３９  トレイ
４１  マンドレル
４２  クロスヘッド本体
４３  アダプター
４５、５１、６１  ダイス
４６  ダイスホルダー
４８、５２、６２  吐出孔
４９、５３、６３、１０１  排出孔
４１０  芯金を通す円孔の中心軸
４１１  流路の中心軸
４１２  合流位置を表す線分
４１３  ニップル
４１４  ダイスホルダー
４１５  芯金を通す円孔
４１６  整流部材
７２  弾性層
７３  ウェルド
８１  弾性ローラ
８２  アルミドラム
８３  芯金
８４  直流電源
８５  基準抵抗
９１  溝付きマンドレル
【図１】
2013119192.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】
2013119192.tif 000009
【図７】
2013119192.tif 000010
【図８】
2013119192.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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