(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯体と、
前記芯体上に設けられ、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きく、幅方向の中央部の残留歪みが幅方向の両端部より小さい弾性層と、
を備え、
前記芯体の幅方向の中央部における動摩擦係数が幅方向の両端部より低い環状部材。
【請求項２】
前記芯体の幅方向の中央部における動摩擦係数の最低値が、０．１以上０．８以下である請求項１に記載の環状部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の環状部材を備えた帯電装置。
【請求項４】
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電装置と、
前記帯電装置によって帯電された前記像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
前記像保持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像装置と、
前記現像装置によって前記像保持体上に形成されたトナー像を被転写体へ転写する転写装置と、
を有し、
前記帯電装置、前記現像装置、及び前記転写装置の少なくとも１つが請求項１または請求項２に記載の環状部材を備えた画像形成装置。
【請求項５】
幅方向の中央部における動摩擦係数が幅方向の両端部より低い芯体上に、押出成形によって弾性層を設ける工程を備えた請求項１に記載の環状部材の製造方法。
【請求項６】
前記芯体の幅方向の中央部における動摩擦係数の最低値が、０．１以上０．８以下である請求項５に記載の環状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状部材、帯電装置、画像形成装置、及び環状部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、円筒状の部材内に、シャフトを同軸的に貫通させ、円筒状部材の両端部において、円筒状部材の内周面とシャフトとの外周面との間の空間または円筒状部材の外周に、筒状の固定具をはめこんだ構成の軸体が提案されている。
特許文献２には、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部より大きい芯金上に、ゴム層の設けられた電子写真複写機用ロールが提案されている。
【０００３】
特許文献３には、外形を太鼓形状（所謂、クラウン状）とされたゴムローラの製造方法として、未加硫ゴム材料の供給量を安定させた状態で、芯金の移動速度を芯金の幅方向の位置に応じて変化させることで、芯金上に形成されるゴム層の外径を変化させることが提案されている。
【０００４】
特許文献４には、外径を太鼓形状とされたゴムロールを押出成形によって製造し、この押出成形を行なう製造装置において、芯金にゴム材料を被覆させる領域に芯金ガイドを設けて、この芯金ガイドによって、ゴム材料が芯金に密着されるときの圧力や密着される区間を増減することで、押し出されるゴム層の外径を変動させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７８５９０号公報
【特許文献２】特開平９−２５８５８４号公報
【特許文献３】特開２００３−３００２３９号公報
【特許文献４】特開２００６−３０５７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きい形状とされた弾性層の幅方向の中央部の残留歪みが幅方向の両端部より小さくない場合に比べて、外周側から圧力を加えられた状態とされた後であっても、該圧力から開放されたときには弾性層の形状の保持性に優れる環状部材、帯電装置、画像形成装置、及び環状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】
【０００７】
請求項１に係る発明は、芯体と、前記芯体上に設けられ、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きく、幅方向の中央部の残留歪みが幅方向の両端部より小さい弾性層と、を備え、前記芯体の幅方向の中央部における動摩擦係数が幅方向の両端部より低い環状部材である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記芯体の幅方向の中央部における動摩擦係数の最低値が、０．１以上０．８以下である請求項１に記載の環状部材である。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の環状部材を備えた帯電装置である。
【００１１】
請求項４に係る発明は、像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電装置と、前記帯電装置によって帯電された前記像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、前記像保持体上の静電潜像をトナーによって現像する現像装置と、前記現像装置によって前記像保持体上に形成されたトナー像を被転写体へ転写する転写装置と、を有し、前記帯電装置、前記現像装置、及び前記転写装置の少なくとも１つが請求項１または請求項２に記載の環状部材を備えた画像形成装置である。
【００１２】
請求項５に係る発明は、幅方向の中央部における動摩擦係数が幅方向の両端部より低い芯体上に、押出成形によって弾性層を設ける工程を備えた請求項１に記載の環状部材の製造方法である。
【００１３】
請求項６に係る発明は、前記芯体の幅方向の中央部における動摩擦係数の最低値が、０．１以上０．８以下である請求項５に記載の環状部材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きい形状とされた弾性層の幅方向の中央部の残留歪みが幅方向の両端部より小さくない場合に比べて、外周側から圧力を加えられた状態とされた後であっても、該圧力から開放されたときには弾性層の形状の保持性に優れる環状部材が提供される、という効果を奏する。
【００１５】
また、請求項１に係る発明によれば、芯体の幅方向の中央部における摩擦係数が幅方向の両端部以上である場合に比べて、弾性層の形状が更に良好に保持される、という効果を奏する。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、芯体の幅方向の中央部における摩擦係数の最低値が本願の範囲外である場合に比べて、弾性層の形状が更に良好に保持される、という効果を奏する。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、本発明の環状部材を備えない帯電装置に比べて、幅方向の残留歪みが幅方向の両端部より小さい弾性層を備えない環状部材を備えたときの不具合が抑制される、という効果を奏する。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、本発明の環状部材を備えない画像形成装置に比べて、幅方向の残留歪みが幅方向の両端部より小さい弾性層を備えない環状部材を備えたときの不具合が抑制される、という効果を奏する。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、芯体の幅方向の中央部における摩擦係数の本願の範囲外である場合に比べて、弾性層の形状が更に良好に保持された環状部材が作製される、という効果を奏する。
【００２０】
請求項６に係る発明によれば、芯体の幅方向の中央部における摩擦係数の最低値に対する、芯体の幅方向の両端部における摩擦係数の最高値の比が本願の範囲外である場合に比べて、弾性層の形状が更に良好に保持された環状部材が作製される、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態の環状部材を示す模式図であり、（Ａ）は幅方向に切断した断面図であり、（Ｂ）は、幅方向に交差する方向に切断した断面図である。
【図２】本実施の形態の環状部材における芯体を示す模式図である。
【図３】本実施の形態の環状部材の製造において用いられる押出成形装置の一例を示す模式図である。
【図４】本実施の形態の画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図５】本実施の形態のプロセスカートリッジの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（環状部材）
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、本実施の形態の環状部材１０は、芯体１２と、芯体１２の外側の面に設けられた弾性層１４と、を備えている。
弾性層１４は、図１（Ｂ）に示すように、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きい形状とされている。そして、この弾性層１４の幅方向の中央部の残留歪みは、幅方向の両端部より小さい。
なお、弾性層１４の形状（外形）は、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きい形状であればよく、幅方向の両端部から中央部に向かって段階的に外径の大きい形状であってもよいし、幅方向の両端部から中央部に向かって連続的に外径の大きい形状であってもよく、図１に示すような、幅方向の両端部から中央部に向かって連続的に外径の大きい形状（所謂、クラウン形状）に限られない。
【００２３】
ここで、環状部材１０は、芯体１２の幅方向の両端部を接触対象の部材に向かって押さえることで、弾性層１４の外周面を該接触対象の部材に接触させて用いられる場合がある。このときの芯体１２の撓みによって、弾性層１４の幅方向の両端部と中央部とでは、該接触対象の部材との単位長さ（幅方向に交差する方向の単位長さ）当たりの接触面積が異なる場合がある。このため、従来から、この接触面積を均一とするために、弾性層１４の形状を、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きい形状とすることが行なわれている。しかし、この環状部材１０の搭載された装置において、環状部材１０を回転させずに接触対象の部材に圧力をかけて接触した状態で保持されると、弾性層１４が変形し、該圧力から開放された後には、この形状（幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きい形状）が維持されない場合があった。
【００２４】
一方、本実施の形態の環状部材１０の弾性層１４は、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きく、且つ幅方向の中央部の残留歪みが、幅方向の両端部より小さい。その結果、理由は定かではないが幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きい形状の弾性層１４の幅方向の中央部の残留歪みが幅方向の両端部より小さくない場合に比べて、外周側から圧力を加えられた状態とされた後であっても、該圧力から開放されたときには弾性層１４の形状の保持性に優れる効果が発現した。
【００２５】
なお、本実施の形態において、「弾性層１４の幅方向の両端部」とは、弾性層１４の幅方向の両端面に連続する領域を含み且つ弾性層１４の中央部を含まない領域を示す。「弾性層１４の幅方向の中央部」とは、弾性層１４の幅方向の中心（両端面から弾性層１４の幅方向の長さの半分の位置）を含み且つ弾性層１４の両端部を含まない領域を示す。
【００２６】
また「芯体１２の幅方向の両端部」とは、芯体１２の幅方向の、芯体１２上に形成される弾性層１４（または形成された弾性層１４）の幅方向の両端面に連続する位置を含み、且つ芯体１２の中央部を含まない領域を示す。「芯体１２の幅方向の中央部」とは、芯体１２の幅方向の中心（両端面から芯体１２の幅方向の長さの半分の位置）を含み且つ芯体１２の両端部を含まない領域を示す。
【００２７】
なお、環状部材１０の弾性層１４の幅方向における外径の大きさに変化の生じる中央部と両端部との境界と、弾性層１４の幅方向における残留歪みに変化の生じる中央部と両端部との境界と、の位置は、完全に一致していてもよいし、ずれていてもよい。
また、作製された環状部材１０において、芯体１２における動摩擦係数の変化の生じる境界と、弾性層１４の外径や残留歪みに変化の生じる境界とは、完全に一致していてもよいし、ずれていてもよい。
【００２８】
なお、弾性層１４の残留歪みは、作製されたゴムロールの初期形状を予めレーザー外径測定器（アサカ理研製）で軸方向に表面真直度を測定し、残留ひずみを測定する箇所の弾性層を切除した後、芯体側に残った弾性層の同一部位を再度軸方向に真直度測定し、切除した端面の弾性層のはねる度合い（拘束解除による外径成長）を測定して求められる。
【００２９】
以下、各層構成について詳細に説明する。
【００３０】
（芯体）
芯体１２は、環状部材１０の電極及び支持部材として機能する円柱状の部材である。芯体１２の構成材料としては、例えば、鉄（快削鋼等），ステンレススチール，アルミニウム，銅，真鍮，ニッケル等の金属が挙げられる。また、芯体１２としては、外側の面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂や、セラミック部材）、導電剤の分散された部材（例えば樹脂や、セラミック部材）等も挙げられる。芯体１２は、中空状の部材（筒状部材）であってもよし、非中空状の部材であってもよい。
【００３１】
この芯体１２の幅方向の中央部（図２中、領域１２Ａ参照）の動摩擦係数は、幅方向の両端部（図２中、領域１２Ｂ参照）より小さいことがよい。芯体１２の幅方向の中央部の動摩擦係数が、幅方向の両端部より小さい構成とされていることで、後述する環状部材１０の製造工程において、簡易な構成で容易に芯体１２に、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きい形状の弾性層１４が形成されると考えられる（詳細は後述する製造工程の記載欄にて説明する）。
【００３２】
この芯体１２の幅方向の中央部における動摩擦係数の最低値は、０．１以上０．８以下であることがよい。但し、押出成形時に芯体とゴムとが完全に分離して抜け落ちてしまわない程度の摩擦係数を維持する必要がある。  芯体１２の幅方向の中央部における動摩擦係数の最低値が上記範囲内であることで、後述する環状部材１０の製造工程において、弾性層１４が容易に、軸方向に収縮でき、中央部の外径を端部より大きくしやすくする。
【００３３】
なお、本実施の形態において、芯体１２の動摩擦係数とは、芯体１２の外周面と弾性層１４との動摩擦係数を示している。
この芯体１２と弾性層１４との動摩擦係数の測定は、新東科学（株）製の表面動摩擦係数測定機  ＨＥＩＤＯＮ（１４）を用いて測定される。
【００３４】
詳細には、芯体１２と弾性層１４との動摩擦係数は、弾性層１４と同一配合のゴムコンパウンドを加硫プレスと金型を用いて１８０℃３０分の加硫処理によってゴムシートを成形し、そのシートより試験片（５０ｍｍ×５０ｍｍ，厚み２．０ｍｍ）を用意し、上記動摩擦係数測定機を用いて、芯体１２の表面と該試験片とを面接触させて、試験片を固定し、芯体１２を移動させ、温度２２℃、湿度５５％ＲＨ、移動スピード５ｍｍ／ｓｅｃ、荷重５００ｇの条件で測定した。
【００３５】
この芯体１２の外周面の動摩擦係数は、公知の方法で調整すればよく、芯体１２の外周面に機械的な加工を加えたり、芯体１２の外周面に塗布液を塗布したり、めっき等の表面処理をする方法が挙げられる。例えば、この芯体１２の外周面の動摩擦係数の調整方法としては、具体的には、例えば、芯体１２の表面にショットブラスト処理などの表面を粗面化させる加工を部分的施す方法や、カーボンなどの粉末を含んだ塗工液を部分的に塗布する方法が挙げられる。
【００３６】
（弾性層）
弾性層１４は、ゴム原料を主成分とするゴム材料から構成されている。なお、「主成分とする」とは、ゴム材料中のゴム原料の含有量が８０質量％以上であることを示している。
【００３７】
このゴム原料としては、例えば、ニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレンープロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、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共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム等、及びこれらの混合ゴムが挙げられる。これらのゴム原料は、発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。
【００３８】
環状部材１０を、電子写真方式の画像形成装置における後述する帯電装置や転写装置等の電界を形成するための部材として用いる場合には、弾性層１４を構成するゴム材料には、導電剤が添加される。
【００３９】
この導電剤としては、例えば、電子導電剤やイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属又は合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの粉末が挙げられる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；が挙げられる。これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４０】
この導電剤の添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、弾性層１４を構成するゴム材料１００質量部に対して、１質量部以上８０質量部以下の範囲や、１５質量部以上８０質量部以下の範囲が挙げられる。一方、上記イオン導電剤の場合は、弾性層１４を構成するゴム材料１００質量部に対して、０．１質量部以上５．０質量部以下や、０．５質量部以上３．０質量部以下の範囲が挙げられる。
【００４１】
さらに、この弾性層１４を構成するゴム材料には、その他の添加剤を配合してもよい。このその他の添加剤としては、無機フィラー、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤等の通常ゴム層に添加される材料が挙げられる。
【００４２】
加硫剤としては、硫黄または２，４，６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、６−メチルキノキサリン−２，３−ジチオカルバメート等のハロゲン基を引き抜いて加硫する加硫剤が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用しても良い。
【００４３】
加硫促進剤としては、チアゾール系、スルフェンアミド系、チウラム系、ジカルバミン酸塩系、キサントゲン酸塩等が挙げられる。これらは、単独もしくは、２種以上が併用されても良い。その他、酸化亜鉛、ステアリン酸などの公知のゴム配合材料を加えることが出来る。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用しても良い。
【００４４】
また、この弾性層１４の硬度は、環状部材１０を適用する装置によっても異なるが、環状部材１０を後述する電子写真方式の画像形成装置の帯電装置に用いる場合には、アスカーＣ硬度で１５°以上９０°以下、または１５°以上７０°以下の範囲が挙げられる。
なお、アスカーＣ硬度の測定は、３ｍｍ厚の測定シート表面にアスカーＣ型硬度計（高分子計器社製）の測定針を押圧し、１０００ｇ荷重の条件で行ったものである。
【００４５】
また、この弾性層１４の体積抵抗率は、環状部材１０を適用する装置によって異なるが、環状部材１０を後述する電子写真方式の画像形成装置の帯電装置に用いる場合には、例えば、１０３Ωｃｍ以上１０１４Ωｃｍ以下が挙げられる。
【００４６】
なお、体積抵抗率の測定は、シート状の測定サンプルに対し、測定治具（Ｒ１２７０２Ａ／Ｂレジスティビティ・チェンバ：アドバンテスト社製）と高抵抗測定器（Ｒ８３４０Ａデジタル高抵抗／微小電流計：アドバンテスト社製）とを用い、電場（印加電圧／組成物シート厚）が１０００Ｖ／ｃｍになるよう調節した電圧を３０秒印加後の電流値より、下記式（１）を用いて算出する。
【００４７】
体積抵抗率（Ω・ｃｍ）＝（１９．６３×印加電圧（Ｖ））／（電流値（Ａ）×測定サンプルシート厚（ｃｍ））  ・・・  式（１）
【００４８】
（環状部材の製造方法）
次に、本実施の形態の環状部材１０の製造方法について説明する。
【００４９】
本実施の形態の環状部材１０は、上述のように動摩擦係数の調整された芯体１２の外周面に、押出成形によって弾性層１４を形成することで製造される。この環状部材１０の製造に用いられる芯体１２は、上述のように、芯体１２の幅方向の中央部の動摩擦係数が、幅方向の両端部より小さい構成とされている。
【００５０】
図３には、本実施の形態の環状部材１０を作製するために用いられる押出成形装置の一例（押出成形装置５０）を示した。
【００５１】
図３に示す押出成形装置５０は、押出機６６と、クロスヘッドダイ６８と、を含んで構成された、一軸ゴム用押出機とされている。押出機６６には、クロスヘッドダイ６８が連結されており、押出機６６の押出方向に対して交差する方向へ、未加硫のゴム材料１５Ａを流入させるようにしている。ここでは、投入部（ホッパ）６７Ａに充填された未加硫のゴム材料１５Ａを水平方向に沿って設けられたシリンダ６７内のスクリュー６９によって可塑化し、押出機６６から押し出した後、可塑化された未加硫のゴム材料１５Ａが鉛直方向へ落下するようにクロスヘッドダイ６８が配置されている。
【００５２】
このスクリュー径としては、３０ｍｍ以上９０ｍｍ以下が挙げられる。
【００５３】
クロスヘッドダイ６８の内部は、下方を頂部側とする略円錐状を成しており、周面には押出機６６の出口部７２と繋がる流入孔７４が形成されている。また、クロスヘッドダイ６８の中央部には、芯体１２の外周面を保持する円筒状の芯金ホルダ７６が設けられている。
【００５４】
芯金ホルダ７６の外側には、ガイド筒７８が設けられている。このガイド筒７８が、流入孔７４から流入する未加硫のゴム材料１５Ａを案内する。
【００５５】
また、クロスヘッドダイ６８の出口側には、ダイス８０が設けられている。このダイス８０によって、芯体１２と未加硫のゴム材料１５Ａの圧着及び外径寸法制御が行われて、未加硫のゴム層１５とされる。
【００５６】
上記構成の押出成形装置５０では、シリンダ６７の内に設けられた押出機６６を用いて未加硫のゴム材料１５Ａを押出すと共に、芯体１２をクロスヘッドダイ６８へ供給し、クロスヘッドダイ６８を通過させる。これによって、芯体１２の外周面に未加硫のゴム材料１５Ａによる未加硫のゴム層１５が形成される。
【００５７】
本実施の芯体１２の製造においては、押出成形に用いられる芯体１２は、上述のように、芯体１２の幅方向の中央部の動摩擦係数が、幅方向の両端部より小さい構成とされている。このため、押出成形装置５０によって。芯体１２の表面にゴム材料が押し出されると共に、動摩擦係数を上述のように調整された芯体１２がクロスヘッドダイ６８を連続的または断続的に通過することで、芯体１２の表面に押出されるゴム材料の貯蔵弾性による収縮度合いが芯体１２の幅方向で変化し、押出成形装置５０から放出されたときには、該幅方向への収縮度合いと反比例関係にある断面方向の径、すなわち環状部材１０の外径が、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きい形状とされる。
【００５８】
そして、外周面に未加硫のゴム層１５の形成された芯体１２は、ダイス８０を介して放出され、切断される。そして、ダイス８０を介して放出された芯体１２上に形成された未加硫のゴム層１５は、オーブンや、マイクロ波加硫や、熱風加硫などの図示を省略する加熱装置によって加熱されることで加硫される。これによって、芯体１２上には、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きく、且つ、幅方向の中央部の残留歪みが幅両端部より小さい弾性層１４の設けられた環状部材１０が作製される。
【００５９】
なお、本実施の形態の押出成形装置５０において、芯体１２の供給については、複雑な速度制御等の必要はなく、等速度で供給されてもよいし、重力やゴム材料の吐出圧力に応じた速度で供給されてもよい。
【００６０】
ここで、ゴム材料は、粘弾性特性を有する物質である為、変形応力を受けてもその応力の一部が損失弾性として熱エネルギーに置換されて変形を受け入れ、残りの応力が貯蔵弾性として（可逆の形状復元のエネルギーとして）内部に蓄えられる。この貯蔵弾性の作用により、押出成形装置５０によって芯体１２の表面に形成されたゴム材料が、ダイス８０及び芯体１２による拘束力から開放された後（すなわち、押出成形装置５０から放出された後）には、ある程度、ダイス８０と芯体１２によって成形される前の形状に回復する。この現象は、一般的にシュリンクと称される。
このシュリンクと呼ばれる現象によって、押出成形装置５０によって芯体１２上に形成された弾性層１４は、芯体１２の幅方向（弾性層１４の幅方向）に縮み、厚み方向に膨張すると共に、この幅方向に縮んだ分は、そのまま厚み方向への膨張に置き換えられると考えられる。また、このシュリンクの度合いは、拘束された時間が短いほど大きいと考えられる。これは、ゴム材料の応力緩和物性に起因する現象であり、時間以外にもゴム材料の違いによっても左右されるが、ダイス８０及び芯体１２によるゴム材料の拘束時間が短いほどシュリンクが大きいことは配合に関わらず普遍的な性質であると考えられる。
【００６１】
本発明者らは、本実施の形態の環状部材１０において、このシュリンクのメカニズムを利用して、弾性層１４の外径を大きくしたい領域（弾性層１４の幅方向の中央部）の芯体１２の動摩擦係数を低くすることで、押出成形時におけるゴム材料の芯体１２の幅方向への移動を許容させ、ダイス８０及び芯体１２によるゴム材料の拘束時間の短縮化を図り、弾性層１４の幅方向の中央部の外径を大きくしたものである。また、弾性層１４の外径を小さくしたい領域（弾性層１４の幅方向の両端部）の芯体１２の動摩擦係数を高くすることで、押出成形時におけるゴム材料の芯体１２の幅方向への移動を制限し、ダイス８０及び芯体１２によるゴム材料の拘束時間の増大を図り、弾性層１４の幅方向の両端部の外径を小さくしたものである。
【００６２】
なお、本実施の形態では、ダイス８０と加熱装置５２とを別体として設けた場合を説明したが、これらを一体的に設けた構成であってもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、クロスヘッドダイ６８を押出機６６に対して交差させ、芯体１２がクロスヘッドダイ６８へ案内される方向と交差する方向へ押出機６６から未加硫のゴム材料１５Ａが流入されるようにしたが、クロスヘッドダイ６８は押出機６６に対して交差する方向に限るものではなく、押出機６６と同じ方向に沿って配置しても良い。
【００６４】
（画像形成装置、プロセスカートリッジ）
以下、本実施の形態の環状部材１０を画像形成装置及びプロセスカートリッジの帯電装置に搭載した場合を説明する。
図４は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図５は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
【００６５】
本実施形態に係る画像形成装置１００は、図４に示すように、像保持体１３を備え、その周囲に、像保持体１３を帯電する帯電装置１９と、帯電装置１９により帯電された像保持体１３を露光して潜像を形成する潜像形成装置１７と、潜像形成装置１７により形成した静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１６と、現像装置１６により形成したトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写装置１８と、転写後の像保持体１３の表面の残留トナーを除去する清掃装置２０と、を備えている。また、転写装置１８により記録媒体Ｐに転写されたトナー像を定着する定着装置２２を備えている。
【００６６】
そして、本実施の形態における画像形成装置１００では、帯電装置１９が、本実施の形態の環状部材１０を備えた構成とされている。この環状部材１０は、像保持体１３の表面に接触配置され、図示を省略する電力供給装置から電力を供給されることで、像保持体１３を帯電させる。
【００６７】
なお、本実施形態の画像形成装置１００は、帯電装置１９に設けられた環状部材１０以外の構成については、従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成が適用される。以下、各構成の一例につき説明する。
【００６８】
像保持体１３は、特に制限なく、公知の感光体が適用されるが、電荷発生層と電荷輸送層を分離した、いわゆる機能分離型と呼ばれる構造の有機感光体が好適に適用される。また、像保持体１３は、その表面層が電荷輸送性を有し架橋構造を有する保護層で被覆されているものも好適に適用される。この保護層の架橋成分としてシロキサン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、アクリル樹脂で構成された感光体も好適に適用される。
【００６９】
潜像形成装置１７としては、例えば、レーザー光学系やＬＥＤアレイ等が適用される。
【００７０】
現像装置１６は、例えば、現像剤層を表面に形成させた現像剤保持体を像保持体１３に接触若しくは近接させて、像保持体１３の表面の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。現像装置１６の現像方式は、既知の方式として二成分現像剤による現像方式が好適に適用される。この二成分現像剤による現像方式には、例えば、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。
【００７１】
転写装置１８としては、例えば、コロトロン等の非接触転写方式、記録媒体Ｐを介して導電性の転写ロールを像保持体１３に接触させ記録媒体Ｐにトナー像を転写する接触転写方式のいずれを適応してもよい。
【００７２】
清掃装置２０は、例えば、板状部材を像保持体１３の表面に直接接触させて表面に付着しているトナー、紙粉、ゴミなどを除去する部材である。清掃装置２０としては、板状部材以外にブラシ状の部材や、ロール状の部材等を適用してもよい。
【００７３】
定着装置２２としては、加熱定着装置が挙げられる。加熱定着装置は、例えば、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ローラと、この定着ローラに対し特定の接触圧で接触して配置され、円筒状芯金の外周面あるいはベルト状基材表面に耐熱弾性体層を形成した加圧ローラ又は加圧ベルトと、で構成される。未定着のトナー像の定着プロセスは、例えば、定着ローラと加圧ローラ又は加圧ベルトとの間に未定着のトナー像が転写された記録媒体Ｐを挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。
【００７４】
なお、本実施形態に係る画像形成装置１００は、上記構成に限られず、例えば、中間転写体を利用した中間転写方式の画像形成装置、各色のトナー像を形成する画像形成ユニットを並列配置させた所謂タンデム方式の画像形成装置であってもよい。
【００７５】
一方、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、図５に示すように、上記図４に示す画像形成装置１００において、露光のための開口部２４Ａ、除電露光のための開口部２４Ｂ及び取り付けレール２４Ｃが備えられた筐体２４により、像保持体１３と、像保持体１３を帯電する帯電装置１９と、潜像形成装置１７により形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１６と、転写後の像保持体１３表面の残留トナーを除去する清掃装置２０と、を一体的に組み合わせて保持して構成したプロセスカートリッジ１０２である。そして、プロセスカートリッジ１０２は、上記図４に示す画像形成装置１００に脱着自在に装着されている。
【実施例】
【００７６】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。なお、特に断りがない限り、「部」は、「質量部」を意味する。
【００７７】
＜実施例１＞
（環状部材Ａ１の作製）
―芯体の調整―
快削鋼（Ｐｂフリー快削鋼材：ＳＵＭ材）を用い、引き抜き加工にて直径８ｍｍの円筒状部材を調整し、長さ３３０ｍｍに切断した。これに、無電解ニッケルメッキを８μｍの厚さでめっき処理した。さらに、幅方向の両端部（図２中、領域１２Ｂ参照）に相当する領域として、幅方向の両端面から中央部に向かって各々１００ｍｍの領域には下記塗料Ａを平均７μｍの厚みに塗布した。幅方向の中央部（図２中、領域１２Ａ参照）に相当する領域として、幅方向の一端面側から中央部に向かって１００ｍｍの位置から、他端面側から中央部に向かって１００ｍｍの位置までには、下記塗料Ａを塗らなかった。これによって、図２に示す芯体１２としての芯体Ａ１を調整した。
【００７８】
塗料Ａ：
・ＬＯＡＤ社製：商品名  ケムロック２０４・・・・・・・９０質量％
・ＬＯＡＤ社製：商品名  ケッチェンブラックＥＣ・・・・  ２質量％
・ライオン社製：キシレン                                ８質量％
上記材料を攪拌、分散して塗料Ａとした。
【００７９】
―未加硫のゴム材料の調整―
下記組成の混合物を、密閉型混合機及びオープンロールを用いて混練することにより、未加硫のゴム材料Ａ１を調整した。
【００８０】
−組成−
・ゴム原料                              ・・・・・・・・・１００質量部
（エピクロロヒドリンゴム（商品名：ゼクロンＧ−３１０６，日本ゼオン（株）社製）９５質量部、液体アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）（商品名：Ｎ２８０，ＪＳＲ社製品）５質量部）
・酸化亜鉛                                          ・・・・・５質量部
(酸化亜鉛２種：ハクスイテック株式会社製)
・ステアリン酸                                      ・・・・・１質量部
（ステアリン酸Ｓ：花王社製）
・イオン導電剤                                      ・・・・・２質量部
（４級アンモニウム塩，商品名：ＫＳ−５５５，花王下株式会社製）
・無機フィラー
・カーボンブラック                              ・・・・・５質量部
（商品名：３０３０Ｂ，三菱化学社製）
・炭酸カルシウム                                ・・・・２０質量部
（ホワイトンＳＳＢ，白石工業株式会社製）
・加硫剤（硫黄：サルファックス２００Ｓ：鶴見化学社製）・・・・１質量部
・加硫促進剤                                        ・・・・・１質量部
（ジベンゾチアジルサルファイド，商品名：ノクセラーＤＭ，大内新興化学株式会社製）
・加硫促進剤                                        ・・・・・・１質量部
（テトラメチルチウラムモノスルフィド，商品名：ノクセラーＴＳ，大内新興化学株式会社製）
【００８１】
―環状部材Ａ１の作製―
図３に示す構成の押出成形装置において、図３に示すシリンダ６７の内側に設けられたスクリューの内径（Ｄ）６０ｍｍ、スクリューの長さ（Ｌ）１２００ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２０の１軸ゴム押出機６６を用いて、スクリュー６９の回転１０ｒｐｍで、上記に調整した未加硫のゴム材料Ａ１を押し出すとともに、上記に調整した芯体Ａ１をクロスヘッドダイ６８へ連続的に供給してクロスヘッドダイ６８を通過させた。これによって、芯体Ａ１上に、未加硫のゴム組成物Ａ１による未加硫のゴム層１５を形成した。
【００８２】
なお、押出機６６の温度条件設定は、シリンダ６７、スクリュー６９は、クロスヘッドダイ６８、ダイス８０、ともに、８０℃とした。なお、押出機６６に用いるダイス８０は円の直径（ｄ）１２．５ｍｍのものを用いた。
【００８３】
そしてさらに、芯体Ａ１上に形成された未加硫のゴム組成物Ａ１による未加硫のゴム層１５を、ギアオーブン（エスペック社製パーフェクトオーブン）にて１８０℃で３０分間加硫した。これによって、環状部材Ａ１を作製した。
【００８４】
（実施例２）
上記実施例１において用いた芯体Ａ１にかえて、下記芯体Ａ２を用いた以外は、実施例１と同じゴム材料及び押出条件で、環状部材Ａ２を作製した。
【００８５】
―芯体の調整―
快削鋼（Ｐｂフリー快削鋼材：ＳＵＭ材）を用い、引き抜き加工にて直径８ｍｍの円筒状部材を調整し、長さ３３０ｍｍに切断した。
これに、無電解ニッケルメッキを８μｍの厚さでめっき処理した。さらに、幅方向の両端部（図２中、領域１２Ｂ参照）に相当する領域として、幅方向の両端面から中央部に向かって各々１００ｍｍの領域には実施例１で用いた塗料Ａを塗らず、サンドブラスト処理を行なった。このサンドブラスト処理の処理条件としては、粒径０．１ｍｍの研削剤（アルミナ）を用いて行なった。
【００８６】
そして、このめっき処理された円筒状部材の幅方向の中央部（図２中、領域１２Ａ参照）に相当する領域として、幅方向の一端面側から中央部に向かって１００ｍｍの位置から、幅方向の他端面側から中央部に向かって１００ｍｍの位置までには、実施例１で用いた塗料Ａを平均７μｍの厚みに塗布した。これによって、図２に示す芯体１２としての芯体Ａ２を調整した。
【００８７】
（実施例３）
上記実施例１において用いた芯体Ａ１にかえて、下記芯体Ａ３を用いた以外は、実施例１と同じゴム材料及び押出条件で、環状部材Ａ３を作製した。
【００８８】
―芯体の調整―
快削鋼（Ｐｂフリー快削鋼材：ＳＵＭ材）を用い、引き抜き加工にて直径８ｍｍの円筒状部材を調整し、長さ３３０ｍｍに切断した。
これに、無電解ニッケルメッキを８μｍの厚さでめっき処理した。さらに、幅方向の両端部（図２中、領域１２Ｂ参照）に相当する領域として、幅方向の両端面から中央部に向かって各々１００ｍｍの領域には塗料Ａを平均７μｍの厚みに塗布した。そして、このめっき処理された円筒状部材の幅方向の中央部（図２中、領域１２Ａ参照）に相当する領域として、幅方向の一端面側から中央部に向かって１００ｍｍの位置から、幅方向の他端面から中央部に向かって１００ｍｍの位置までには、シリコーンオイル（信越シリコーン社製，商品名  ＫＦ９６）を平均１μｍの厚みに塗布した。これによって、図２に示す芯体１２としての芯体Ａ３を調整した。
【００８９】
（比較例１）
上記実施例１において用いた芯体Ａ１にかえて、下記芯体Ｂ１を用いた以外は、実施例１と同じゴム材料及び押出条件で、環状部材Ｂ１を作製した。
【００９０】
―芯体の調整―
快削鋼（Ｐｂフリー快削鋼材：ＳＵＭ材）を用い、引き抜き加工にて直径８ｍｍの円筒状部材を調整し、長さ３３０ｍｍに切断した。
これに、無電解ニッケルメッキを８μｍの厚さでめっき処理した。そして、このめっき処理された円筒状部材何も塗料を塗布しなかった。
【００９１】
（比較例２）
上記実施例１において用いた芯体Ａ１にかえて、下記芯体Ｂ２を用いた以外は、実施例１と同じゴム材料及び押出条件で、環状部材Ｂ２を作製した。
【００９２】
―芯体の調整―
快削鋼（Ｐｂフリー快削鋼材：ＳＵＭ材）を用い、引き抜き加工にて直径８ｍｍの円筒状部材を調整し、長さ３３０ｍｍに切断した。
これに、無電解ニッケルメッキを８μｍの厚さでめっき処理した。そして、このめっき処理された円筒状部材の幅方向の両端面から中央部に向かって各々１０ｍｍの領域には、弾性層１４の形成されない領域として何も塗料を塗布しなかった。そして、このめっき処理された円筒状部材の幅方向の両端面の各々から中央部に向かって１０ｍｍの位置から、さらに中央部に向かって１００ｍｍの領域には、何も塗布しなかった。そして、幅方向の一端面側から中央部に向かって１００ｍｍの位置から、他端面側から中央部に向かって１００ｍｍの位置までの領域には、実施例１で調整した塗料Ａを平均７μｍの厚みに塗布した。これによって芯体Ｂ２を調整した。
【００９３】
＜評価＞
〔芯体の動摩擦係数の測定〕
実施例及び比較例で作製した各々の環状部材における芯体について、新東科学（株）製の表面動摩擦係数測定機  ＨＥＩＤＯＮ（１４）を用いて、実施例及び比較例の各々で作製した芯体の幅方向の両端面側から中央部へ向かって１０ｍｍの位置から１００ｍｍの位置までの領域を、「芯体の幅方向の両端部」に相当する領域とし、この領域の平均動摩擦係数を測定した。測定結果を表１に示した。
【００９４】
なお、この芯体の幅方向の両端部の平均動摩擦係数は、該芯体の両端部に相当する領域について、幅方向に２０ｍｍ毎の合計３箇所の各々について動摩擦係数を測定し、これらの平均値を求めることによって得た。
【００９５】
また、実施例及び比較例の各々で作製した芯体の幅方向の一端面側から中央部へ向かって１００ｍｍの位置から、幅方向の他端面側から中央部へ向かって１６５ｍｍの位置までの領域を、「芯体の幅方向の中央部」に相当する領域として、この領域の動摩擦係数を測定した。測定結果を表１に示した。
【００９６】
なお、この芯体の幅方向の中央部の平均動摩擦係数は、該芯体の中央部に相当する領域について、幅方向に２０ｍｍ毎の合計３箇所の各々について動摩擦係数を測定し、これらの平均値を求めることによって得た。
【００９７】
なお、各測定位置における動摩擦係数の測定は、詳細には、実施例及び比較例の各々で各芯体上に形成された弾性層の試験片（５０ｍｍ×５０ｍｍ，厚み２ｍｍ）を用意し、上記動摩擦係数測定機を用いて、芯体の表面と該試験片とを面接触させて、試験片を固定し、芯体を移動させ、温度２２℃、湿度５５％ＲＨ、移動スピード５ｍｍ／ｓｅｃ、荷重５００ｇの条件で測定した。
【００９８】
弾性層の試験片には、弾性層１４と同一配合のゴムコンパウンドを加硫プレスと金型を用いて１８０℃、３０分の加硫処理によってゴムシートを成形し、そこから切り取って使用した。。
【００９９】
〔芯体の幅方向の中央部における動摩擦係数の最低値の測定〕
上記の芯体の動摩擦係数の測定によって得られた、実施例及び比較例の各々で作製された芯体の幅方向の中央部に相当する領域における動摩擦係数の測定結果のうちの、最低値を求めることによって得た。結果を表１に示した。
【０１００】
〔芯体の幅方向の両端部における動摩擦係数の最高値の測定〕
上記の芯体の動摩擦係数の測定によって得られた、実施例及び比較例の各々で作製された芯体の幅方向の両端部に相当する領域における動摩擦係数の測定結果のうちの、最高値を求めることによって得た。結果を表１に示した。
【０１０１】
〔芯体の幅方向の中央部における摩擦係数の最低値に対する、芯体の幅方向の両端部における摩擦係数の最高値の比の測定〕
上記の、芯体の幅方向の中央部における動摩擦係数の最低値の測定によって得られた最低値に対する、上記の芯体の方向の両端部における動摩擦係数の最高値の測定によって得られた最高値の比を算出することによって得た。結果を表１に示した。
【０１０２】
〔弾性層の幅方向の中央部の外径の測定〕
上記の実施例及び比較例で作製した環状部材の各々について、幅方向の丁度中央の位置（弾性層の幅方向の長さの半分の位置）を、「弾性層の幅方向の中央部」として、外径をレーザー外径測定器（アサカ理研）を用いて測定した。
【０１０３】
〔弾性層の幅方向の両端部の外径の測定〕
上記の実施例及び比較例で作製した環状部材の各々について、弾性層の幅方向の両端面側から中央部へ向かって３０ｍｍの位置を、「弾性層の幅方向の両端部」として外径をレーザー外径測定器（アサカ理研）を用いて測定した。
【０１０４】
〔弾性層の形状の確認〕
上記の実施例及び比較例で作製した環状部材の弾性層の形状を目視で確認した。評価結果を表１に示した。
なお、表１中、「クラウン形状」とは、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より大きい形状を示す。また、表１中、「逆クラウン形状」とは、幅方向の中央部の外径が幅方向の両端部の外径より小さい形状を示す。また、表１中、「円柱状」とは、幅方向の中央部の外径に対する幅方向の両端部の外径の比が０．９９５以上１．００５以下である形状を示す。
【０１０５】
〔弾性層の幅方向の中央部の残留歪みと、幅方向の両端部における残留歪みと、の大小関係の確認〕
作製されたゴムロールの初期形状を予めレーザー外径測定器（アサカ理研製）で軸方向に表面真直度を測定し、残留ひずみを測定する箇所の弾性層を切除した後、芯体側に残った弾性層の同一部位を再度軸方向に真直度測定し、切除した端面の弾性層のはねる度合い（拘束解除による外径成長）を測定して求められる。測定環境は温度２２℃、湿度５５％ＲＨで行った。測定結果を表１に示した。
【０１０６】
〔弾性層の形状の保持性の評価〕
上記実施例及び比較例で作製した環状部材の各々の外周面に、ステンレスの材質の円筒状部材（Φ３８ｍｍ×長さ３５０ｍｍ）を１０Ｎのセット荷重で押しつけた状態で、温度４０℃、湿度９５％ＲＨの環境下に７２時間放置した。そして、この圧力から解法した後に、弾性層の幅方向の中央部、弾性層の幅方向の両端部それぞれの位置の断面形状を測定し、ニップ荷重付与前の形状に対する変形量の残存度合いの確認を行った。そして、下記の評価基準で、弾性層のクラウン形状の保持性を評価した。評価結果を表１に示した。
【０１０７】
―評価基準―
○：弾性層幅方向中央部と両端部の各々の残存変形が共に１５μｍ以下である。
△：弾性層幅方向中央部と両端部のどちらかの残存変形１５μｍ以下であり、他方は２０μｍ以下である。
×：弾性層幅方向中央部と両端部の各々の残存変形が共に１５μｍ以上であるか、一方が２０μｍを超える。
【０１０８】
【表１】
0005509877.tif 000002
【０１０９】
表１に示すように、実施例で作製された環状部材は、比較例で作製された環状部材に比べて、外周側から圧力を加えられた状態とされた後であっても、該圧力から開放されたときには弾性層の形状の保持性に優れる、という結果が得られた。
【符号の説明】
【０１１０】
１０   環状部材，１２       芯体，１３    像保持体，１４       弾性層，１９  帯電装置，１００     画像形成装置
【図１】
0005509877.tif 000003
【図２】
0005509877.tif 000004
【図３】
0005509877.tif 000005
【図４】
0005509877.tif 000006
【図５】
0005509877.tif 000007