(57)【要約】【課題】低コストかつ短時間で加工が可能であって、所望の表面凹凸形状を有するローラを容易に製造することのできるローラ製造用金型およびその製造方法を提供する。【解決手段】表面に担持したトナーを画像形成体に搬送することにより可視画像を形成する現像ローラに当接して、この現像ローラにトナーを供給するトナー搬送ローラの製造に用いられる円筒状のローラ製造用金型である。内周面に、転造加工により形成された溝状の凹部を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に担持したトナーを画像形成体に搬送することにより可視画像を形成する現像ローラに当接して、該現像ローラにトナーを供給するトナー搬送ローラの製造に用いられる円筒状のローラ製造用金型において、
内周面に、転造加工により形成された溝状の凹部を有することを特徴とするローラ製造用金型。
【請求項２】
肉厚が１〜１０ｍｍの範囲内である請求項１記載のローラ製造用金型。
【請求項３】
前記溝状凹部の最大幅が２００〜１０００μｍの範囲内である請求項１または２記載のローラ製造用金型。
【請求項４】
前記溝状凹部の深さが１０〜５００μｍの範囲内である請求項１〜３のうちいずれか一項記載のローラ製造用金型。
【請求項５】
前記溝状凹部の断面形状が略三角形状である請求項１〜４のうちいずれか一項記載のローラ製造用金型。
【請求項６】
表面に担持したトナーを画像形成体に搬送することにより可視画像を形成する現像ローラに当接して、該現像ローラにトナーを供給するトナー搬送ローラの製造に用いられる円筒状のローラ製造用金型の製造方法であって、内周面に溝状の凹部が形成されてなるローラ製造用金型の製造方法において、
前記凹部を、転造加工により形成することを特徴とするローラ製造用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はローラ製造用金型（以下、単に「金型」とも称する）およびその製造方法に関し、詳しくは、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光体や紙等の画像形成体にトナーを搬送してその表面に可視画像を形成する現像ローラに対し、トナーを供給するために用いられるトナー搬送ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）の製造に用いられるローラ製造用金型およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置等における現像部には、静電潜像を保持する画像形成体と、この画像形成体に当接して表面に担持したトナーを付着させることにより静電潜像を可視画像化する現像ローラと、この現像ローラにトナーを供給するトナー搬送ローラ（トナー供給ローラ、および、不要トナーの剥ぎ取りのためのクリーニングローラを含む）とが設けられており、トナーを、トナー収容部からトナー搬送ローラおよび現像ローラを介して画像形成体まで搬送する一連のプロセスにより、画像形成が行われる。  
【０００３】
この現像機構において良好な画像形成を行うには、トナーの薄層が現像ローラ表面にムラなく均一に形成され、担持されていることが必要である。従って、かかる現像機構においては、現像ローラ自体のトナー保持性能等に加え、トナー搬送ローラの性能、特には表面性能が重要となる。即ち、トナー搬送ローラには、現像ローラに当接して、摩擦帯電、トナーの供給および掻き取りを行うことにより、現像ローラ表面上に均一なトナー層を形成することが要求される。
【０００４】
上記要請を満足できる良好な表面性能を備えたトナー搬送ローラを得るために、従来より、様々な検討が重ねられてきている。かかるトナー搬送ローラとしては、一般に、ポリオール、イソシアネート、水および触媒等を攪拌混合して発泡させてなるウレタンフォームをローラ材料として用いたウレタンローラが使用されており、例えば、最終ロール形状を与える成形キャビティ内での発泡成形により、芯金の周りに軟質ポリウレタンスポンジ層を一体的に形成するトナー供給ロールの製造方法が公知である（特許文献１）。
【０００５】
これに対し、例えば、特許文献２には、ポリウレタンフォーム層の外周面が、ロール軸方向にスパイラル状に延びるように設けられた、ロール周方向に歯車形状の断面をもって延びる複数の凸条によって、凹凸表面構造とされているトナー供給ロールが開示されている。また、この特許文献２には、ポリウレタンフォーム層外周面のスパイラル状の凸条を成形型内面に設けた螺旋状凹溝の転写により形成すること、および、この螺旋状凹溝が、型内面のエッチング加工、放電加工（ワイヤカット）、ヘリカルブローチ加工等による螺旋溝入れ切削加工や、電鋳めっきや鋳造による形状転写により形成されうることについても開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、ウレタンフォーム層が、表面に高さ１０〜２００μｍの突起部を有し、かつ、この突起部が、金軸およびウレタンフォーム層を一体成形する型内にて形成されてなるトナー供給ローラが開示されており、かかるトナー供給ローラが、内壁表面に突起部に対応する凹部を設けた成形型を用いて一体成形時に形成されること、また、この凹部が、放電加工等により直接、またはフィルム等にあらかじめ所望の凹みをつけたものを型内に密着もしくは貼り付ける等の方法により形成されることについても開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献４には、スポンジ弾性層の外周面に、平均開口径が１０００〜３０００μｍの粗大開口凹部を点在した状態で形成するとともに、上記点在する粗大開口凹部の間に、平均開口径が１５０〜３００μｍの微細開口凹部を多数分布形成したトナー供給ロールが開示されており、かかるトナー供給ロールが、内周面に、上記粗大開口凹部を賦形するための凸部が所定間隔で突設された円筒型を用いて得られることについても開示されている。さらにまた、特許文献５には、ＵＶ硬化樹脂加工、ＥＢ硬化樹脂加工、光造形加工、電子ビーム加工、プラズマ加工、プラズマエッチング加工、イオンビーム加工、レーザ加工、フォト・エッチング加工、ウェット・エッチング加工及び機械加工から選ばれる加工方法で、円形、楕円形、レーストラック形、三角形、四角形、五角形、六角形もしくは八角形に近似した形状の複数個の凹部又は凸部が配列した微細なパターン、平行する複数の溝形状の微細なパターン又はスパイラルの溝形状の微細なパターンを、ローラの外径と同一の外径を有する円柱状の母型の表面に形成し、この母型を用いて電鋳法又はセラミックシェルモールド法により、上記母型に形成されたパターンが筒の内面に転写されてなる筒型モールドが開示されている。
【特許文献１】特許第３８８１７１９号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２０００−５６５５６号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００２−２３６４１６号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献４】特開２００７−１２１６９８号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献５】特開２００３−３３４８２０号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、内周面を加工した成形型を用いて表面に所定の凹凸構造を有するトナー搬送ローラを得ることについては、従来より種々行われている。しかしながら、従来の溝状やランダムな突起状、半球状凹部などの凹凸構造よりも、より微細で規則的な表面凹凸構造をローラ表面に形成しようとする場合には、従来用いられている加工方法では十分なものではなかった。
【０００９】
例えば、ブローチ加工を用いた加工では、溝状の凹凸しか形成できず、また、放電加工による成形金型の加工は、高コストであって、深い凹部を設ける場合には加工時間がかかるため、実用的ではなかった。また、凹みをつけたフィルムを金型内に貼り付ける方法では、フィルムの継ぎ目箇所が必ず発生するために、この継ぎ目部分が表面に転写されたローラとなり、画像形成装置に組み付けて使用した際に、この継ぎ目跡が画像に反映されてしまうという問題があった。またこの場合、金型を繰り返し用いると、フィルムの剥離や劣化、破損などが生ずるという問題も有していた。さらに、エッチング加工についても、放電加工と同様にコスト高となるとともに、開口部のエッヂ部分がダレてしまうため、掻き取り性能が低下してしまうという難点があった。
【００１０】
上記のように、従来の金型加工方法は、いずれも十分なものではなく、より低コストかつ短時間で加工が可能であって、所望の表面凹凸形状を容易にローラ表面に形成することのできる技術の確立が求められていた。
【００１１】
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、従来に比し低コストかつ短時間で加工が可能であって、所望の表面凹凸形状を有するローラを容易に製造することのできるローラ製造用金型およびそ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】
【００１２】
本発明者らは鋭意検討した結果、金型内周面の凹凸形成を、転造加工を用いて行うことで、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明のローラ製造用金型は、表面に担持したトナーを画像形成体に搬送することにより可視画像を形成する現像ローラに当接して、該現像ローラにトナーを供給するトナー搬送ローラの製造に用いられる円筒状のローラ製造用金型において、
内周面に、転造加工により形成された溝状の凹部を有することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の金型は、肉厚が１〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。また、本発明の金型においては、前記溝状凹部の最大幅が２００〜１０００μｍの範囲内であることが好ましく、前記溝状凹部の深さが１０〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。さらに、前記溝状凹部の断面形状は、好適には略三角形状である。
【００１５】
また、本発明のローラ製造用金型の製造方法は、表面に担持したトナーを画像形成体に搬送することにより可視画像を形成する現像ローラに当接して、該現像ローラにトナーを供給するトナー搬送ローラの製造に用いられる円筒状のローラ製造用金型の製造方法であって、内周面に溝状の凹部が形成されてなるローラ製造用金型の製造方法において、
前記凹部を、転造加工により形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上記構成としたことにより、従来に比し低コストかつ短時間で加工が可能であって、所望の表面凹凸形状を有するローラを容易に製造することのできるローラ製造用金型およびその製造方法を実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適実施形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１（ａ）に、本発明のローラ製造用金型の一例の斜視図を示す。本発明のローラ製造用金型２０は、表面に担持したトナーを画像形成体に搬送することにより可視画像を形成する現像ローラに当接して、この現像ローラにトナーを供給するトナー搬送ローラの製造に用いられる円筒状金型である。
【００１８】
本発明の金型２０においては、内周面Ａに、転造加工により形成された溝状の凹部を有する点が重要である。転造加工を用いることで、凹凸の表面形状に継ぎ目がなく、かつ、ローラに要求される深い凹凸形状を与えることができるとともに、繰り返し使用にも耐え得る成形金型を、安価にかつ短時間で作製することが可能となった。また、凹凸形状の角部をシャープに形成することができるので、掻き取り性能をより向上することができる。特に、転造加工は規則的な連続凹凸を形成するのに適しているため、本発明の金型を用いることで、所望の規則的な表面凹凸形状を有するトナー搬送ローラを容易に得ることが可能となる（図１（ｂ））。
【００１９】
本発明は特に、高低差が大きい凹凸を形成する際に有用であり、例えば、深さが１０〜５００μｍである溝状凹部についても、角部のダレを生ずることなく形成することができる点でメリットが大きい。このような深い溝状凹部を有する金型とすることで、得られるトナー搬送ローラのトナー搬送量を向上するとともに、掻き取り性能をより向上することができる。なお、溝状凹部の深さが５００μｍを超えると、掻き取り性能が低下するおそれがあり、一方、１０μｍ未満であると搬送性が低下するおそれがある。
【００２０】
図２に、本発明の金型内周面Ａに形成された溝状凹部の一例を示す。図示する例では、溝状凹部を組合せて、規則的な格子状パターンの凹部を内周面Ａに形成している。内周面Ａにこのような格子状パターンの凹部を有する金型を用いることで、図３に示すような格子状の凸部を表面に有するトナー搬送ローラを容易に得ることができ、これにより、凹凸の高低差とあいまって、搬送量の向上と掻き取り性能の向上とを、効果的に実現することが可能である。また、現像ローラに押し付けられた際のトナーの流動が低減できるため、この点からもトナーの搬送効率を向上することができる。かかる規則的な格子状パターンの凹凸は、凹凸のピッチを内周面Ａの円周に合わせることで、転造加工により容易に形成することが可能である。
【００２１】
なお、各図中、矢印はローラの軸方向を示しており、特に限定はされないが、本発明において溝状凹部は、図示するように、ローラ軸方向に対し傾斜させて設けることが好ましい。これにより、トナーの掻き取りムラを低減することができる。具体的には例えば、ローラ軸方向に対し２０〜７０°をなすように設けることができる。特に、図示する格子状パターンの場合には、その格子の対角線の方向がローラ軸方向およびそれに直交する方向と略一致するよう設けることが好ましい。
【００２２】
また、格子状パターンの場合の各格子の形状は、矩形のみならずひし形、平行四辺形などでもよく、その寸法は例えば、各格子を形成する凸部間の間隔Ｘ，Ｙについて、０．５〜３ｍｍとすることができる。
【００２３】
さらに、溝状凹部の断面形状は、ローラ表面における開口部（凹部）の容積を大きく確保する観点からは、例えば、図示するように略三角形状とすることができ、ローラ表面の凸部の最大幅ｗに対応する溝状凹部の最大幅は、例えば、２００〜１０００μｍとすることができる。この最大幅を薄くすることで、さらに搬送量を向上することができる一方、最大幅が薄すぎると、脱型時や使用時に千切れやすくなってしまう。
【００２４】
図４（ａ），（ｂ）および図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ、金型内周面に形成された溝状凹部の他の例を示しており、溝状凹部を、前者は綾目状に配置した場合、後者は千鳥状に配置した場合を示す。これらの凹凸パターンを有する金型を用いることで、それぞれ綾目状または千鳥状の凸部を表面に有するトナー搬送ローラを容易に得ることができる。このように、溝状凹部を互いに接触させずに配置した場合には、得られるローラの表面に形成される開口凹部が互いに連通することとなるため、これにより、凹部内のトナー密度をある程度確保しつつ、凹部の底付近にトナーが滞留した場合でも、各凹部間でトナーを流動させることができ、循環性を向上させることが可能となる。この場合の各部の好適寸法は、溝状凹部間の距離Ａ，Ａ１，Ａ２が０．５〜３ｍｍ、溝状凹部のローラ軸方向（図中の矢印方向）に対しなす角βが２０〜７０°である。なお、本発明において、溝状凹部の配置パターンは、これらに制限されないことはいうまでもない。
【００２５】
なお、本発明においては、転造加工前の金型として、肉厚が１〜１０ｍｍのものを用いることが好ましい。加工前の金型の肉厚が薄すぎると、加工時に金型が変形して、ローラ形状に歪を生ずる場合がある。かかる厚肉の金型に転造加工を施すことで、肉厚が１〜１０ｍｍの範囲内の金型２０を得ることができる。ここで、転造加工は、金型の内側から行うことが好適であるが、外側から行ってもよく、この場合には、金型の肉厚を小さくしておくことが好ましい。例えば、加工前の金型の肉厚を０．５〜２ｍｍとすればよい。
【００２６】
本発明においては、金型の内周面に、転造加工により上記溝状凹部を設けるものであれば、それ以外の金型の材質や具体的構造、転造加工以外の金型の製造工程の詳細等については、常法に従い実施することができ、特に制限されるものではない。
【００２７】
また、本発明の金型を用いてローラを製造する際の具体的な方法についても特に制限はなく、常法に従い行うことができ、例えば、金型２０の内周面に所望に応じシリコーン系等の離型剤を塗布した後、軸１を、図１（ａ）に示すようにセットして、ウレタンフォーム原料に適宜添加剤を加えた混合液を注入、発泡させることにより、軸１の外周にウレタンフォーム２を担持してなり、その表面に凹凸が形成されてなるローラ１０を得ることができる（同図（ｂ））。
【００２８】
なお、本発明の金型を用いてトナー搬送ローラを製造するにあたっては、金型内周面の幅が狭く深さの深い溝状凹部により、幅が狭く高さの高い凸部をローラ表面に形成することになるため、脱型時にこの凸部が金型内周面の凹凸に引っ掛かったり、千切れたり、毛羽立ったりすることなく、スムーズに脱型することができることが重要である。かかる観点から、ローラ材料としては、伸び性に優れ、かつ、強度の高い軟質ウレタンフォームを用いることが好ましい。好適には、伸び率１００％以上のウレタンフォームを用いる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）は、本発明のローラ製造用金型の一例を示す概略斜視図であり、（ｂ）はこれにより得られるトナー搬送ローラの一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明のローラ製造用金型の内周面に形成された格子状の溝状凹部の一例を示す概略斜視図である。
【図３】トナー搬送ローラの表面に形成された格子状の凸部を示す概略斜視図である。
【図４】金型内周面に綾目状に形成された溝状凹部の一例を示す説明図である。
【図５】金型内周面に千鳥状に形成された溝状凹部の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  軸
２  ウレタンフォーム
１０  トナー搬送ローラ
２０  ローラ製造用金型
【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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