(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに少なくとも、スポンジ層、ソリッド層が同心円状に順次形成されているゴムローラにおいて、
チューブ状に形成した前記スポンジ層にシャフトが挿入され、前記スポンジ層にチューブ状に形成した前記ソリッド層が接着剤を介することなく嵌め込まれ、前記ソリッド層の厚さが、１．０ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下であることを特徴とするゴムローラ。
【請求項２】
前記スポンジ層の厚さが３．５ｍｍ以上、４．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のゴムローラ。
【請求項３】
シャフトに少なくとも、スポンジ層、ソリッド層を同心円状に順次形成するゴムローラの製造方法において、
前記スポンジ層を押出成形でチューブ状に形成し、前記ソリッド層を押出成形で厚さ１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下のチューブ状に形成し、チューブ状の前記スポンジ層に前記シャフトを圧入した後、前記スポンジ層にチューブ状の前記ソリッド層を接着剤を介することなく嵌め込むことを特徴とするゴムローラの製造方法。
【請求項４】
前記スポンジ層に前記シャフトを圧入した後、前記スポンジ層の外周を所定径に研磨し、前記ソリッド層を、研磨した前記スポンジ層の外径より小さな内径のチューブ状に押出成形し、チューブ状の前記ソリッド層を拡径させて前記スポンジ層に嵌め込むことを特徴とする請求項３に記載のゴムローラの製造方法。
【請求項５】
前記スポンジ層の外径から前記ソリッド層の内径を引いた値を、０ｍｍを超え、２．０ｍｍ以下の大きさに形成することを特徴とする請求項４に記載のゴムローラの製造方法。
【請求項６】
前記ソリッド層の外周にコート層を塗布、焼き付けして形成することを特徴とする請求項４又は５に記載のゴムローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写装置、プリンター、静電記録装置などの画像形成装置に使用されるゴムローラに係り、特にローラゴムのヨジレをなくしたゴムローラ及びゴムローラの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、図４に示すように回転する感光ドラム３０の表面に帯電ローラ３１で帯電させ、露光装置３２により画像信号に対応した光を感光ドラム３０に照射し、静電潜像を形成し、現像装置３３のトナーを、現像ローラ３４を介して感光ドラム３０の接触部に移動させ、感光ドラム３０の表面に形成された静電潜像部分にトナーを付着させ、これを、転写ローラ３５で感光ドラム３０に押圧された紙などの記録媒体３６に静電力により転写し、その後、定着装置３７にてトナーを熱や圧力により溶融・定着させるものである。また感光ドラム３０に残ったトナーはクリーニングブレード３８で掻き落として回収される。
【０００３】
この画像形成装置に使用される帯電ローラ３１，現像ローラ３４，転写ローラ３５は、特許文献１〜５に示されるように主に三層構造で形成される。
【０００４】
図５は、三層構造のゴムローラ４０を示したもので、シャフト４１に、発泡弾性体としてのスポンジ層４２が形成され、その外周に抵抗調整層としてのソリッド層４３が形成され、さらにその外周に保護層としてのコート層４４が形成されてゴムローラ４０とされる。
【０００５】
このゴムローラ４０を製造する際には、特許文献２に示されるように、スポンジ層４２を押出機にてチューブ状に押し出すと共に、これを加硫し、その後、シャフトに圧入し、そのスポンジ層４２の外周にソリッド層４３とコート層４４を塗工して製造したり、特許文献３に示されるようにスポンジ層４２とソリッド層４３を同時に押出で成形したり、或いは特許文献４，５に示されるように金型を用いてスポンジ層４２とソリッド層４３を成形することがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２３４５９５号公報
【特許文献２】特開２００９−２３７５３２号公報
【特許文献３】特開２００９−８０１７５号公報
【特許文献４】特開２００７−１７８７５２号公報
【特許文献５】特開２００７−２６４２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献４，５のように金型を用いてスポンジ層４２とソリッド層４３を成形したのでは、製造コストが高くなる問題がある。また特許文献３のようにスポンジ層４２とソリッド層４３を同時押出で形成したのでは、硬度ムラや抵抗値ムラが発生してしまう問題がある。
【０００８】
特許文献２は、スポンジ層４２をチューブ状に押し出し、加硫させてシャフトに圧入する点で、製造コストもかからずに簡便に製造できるメリットがあるが、ソリッド層４３を塗工で形成するには層厚を厚くすることは困難である。
【０００９】
そこでソリッド層４３を押出機でチューブ状に成形し、これをシャフト４１に圧入したスポンジ層４２に被覆することが有望であるが、単に被覆しただけではソリッド層４３のヨジレを防止することはできない。またヨジレを防止するためにスポンジ層４２に接着剤を塗布してソリッド層４３を被覆すれば、スポンジ層４２とソリッド層４３とが接着剤で接合されるため、ヨジレを防止できるが、接着剤が介在するために抵抗値ムラが生じる問題が発生する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、押出成形で形成したスポンジ層とソリッド層をシャフトに順次挿入して製造するゴムローラにおいて、たとえ、接着剤を塗布しなくても、ソリッド層のヨジレを防止できるゴムローラ及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】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、シャフトに少なくとも、スポンジ層、ソリッド層が同心円状に順次形成されているゴムローラにおいて、チューブ状に形成した前記スポンジ層にシャフトが挿入され、前記スポンジ層にチューブ状に形成した前記ソリッド層が接着剤を介することなく嵌め込まれ、前記ソリッド層の厚さが、１．０ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下であることを特徴とするゴムローラである。
【００１３】
請求項２の発明は、前記スポンジ層の厚さが３．５ｍｍ以上、４．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のゴムローラである。
【００１４】
請求項３の発明は、シャフトに少なくとも、スポンジ層、ソリッド層を同心円状に順次形成するゴムローラの製造方法において、前記スポンジ層を押出成形でチューブ状に形成し、前記ソリッド層を押出成形で厚さ１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下のチューブ状に形成し、チューブ状の前記スポンジ層に前記シャフトを圧入した後、前記スポンジ層にチューブ状の前記ソリッド層を接着剤を介することなく嵌め込むことを特徴とするゴムローラの製造方法である。
【００１５】
請求項４の発明は、前記スポンジ層に前記シャフトを圧入した後、前記スポンジ層の外周を所定径に研磨し、前記ソリッド層を、研磨した前記スポンジ層の外径より小さな内径のチューブ状に押出成形し、チューブ状の前記ソリッド層を拡径させて前記スポンジ層に嵌め込むことを特徴とする請求項３に記載のゴムローラの製造方法である。
【００１６】
請求項５の発明は、前記スポンジ層の外径から前記ソリッド層の内径を引いた値を、０ｍｍを超え、２．０ｍｍ以下の大きさに形成することを特徴とする請求項４に記載のゴムローラの製造方法である。
【００１７】
請求項６の発明は、前記ソリッド層の外周にコート層を塗布、焼き付けして形成することを特徴とする請求項４又は５に記載のゴムローラの製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、たとえ、接着剤を塗布しなくても、ソリッド層のヨジレを防止できるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に一実施の形態を示すゴムローラの断面図である。
【図２】本発明のゴムローラの製造工程を示す図である。
【図３】本発明において、ソリッド層の厚さ（ｍｍ）とゴムローラのアスカーＣ硬度（°）の関係を示す図である。
【図４】ゴムローラが使用される画像形成装置の概略を示す図である。
【図５】従来のゴムローラの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図１は、本発明のゴムローラ１０の断面図を示したものである。
【００２２】
図１において、粘着性を持たせた発泡ゴムがチューブ状に押出成形されたスポンジ層１２にシャフト１１が圧入され、そのスポンジ層１２の外周が研磨され、そのスポンジ層１２の周囲に、粘着性を持たせたゴムがチューブ状に押出成形されたソリッド層１３が嵌め込まれ、そのソリッド層１３の外周にコート層１４が塗布、焼き付けしてゴムローラ１０が製造される。このときソリッド層１３は、押出成形した直後にスポンジ層１２に嵌め込んでもよいし、事前に押出成形しておいたものをスポンジ層１２に嵌め込んでもよい。
【００２３】
シャフト１１は、例えば外径Φ２５．０ｍｍのパイプからなる。
【００２４】
スポンジ層１２は、粘着性を持たせた発泡ゴム或いは非粘着性の発泡ゴムに導電性材料を添加した半導電性ゴムからなる。当該発泡ゴムとしては、発泡ＮＢＲ（ニトリルゴム）や発泡ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）などが使用できる。粘着性を持たせた発泡ゴムとしては、発泡ＮＢＲ（ニトリルゴム）や発泡ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）に、フェノール樹脂、クマロン樹脂、アセチレン樹脂、テルペンなどの粘着性付与剤を添加したものが使用できる。スポンジ層１２の厚さは、ソリッド層１３との全体の厚さを５．５ｍｍとしたとき、３．５〜４．５ｍｍに形成される。スポンジ層１２の抵抗値としては、５×１０6 Ω程度とする。
【００２５】
ソリッド層１３は、粘着性を持たせたゴム或いは非粘着性のゴムに導電性材料を添加した半導電性ゴムからなる。当該ゴムとしては、ＮＢＲ（ニトリルゴム）やＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）などが使用できる。粘着性を持たせたゴムとしては、ＮＢＲ（ニトリルゴム）やＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）に、フェノール樹脂、クマロン樹脂、アセチレン樹脂、テルペン樹脂などの粘着性付与剤を添加したものが使用できる。ソリッド層１３としては、脂肪族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂などの樹脂も使用できる。
【００２６】
また、ソリッド層１３は、スポンジ層１２と接する内面に粘着性があればよく、内面の表面粗さ、溝、シボ加工したり、或いはスポンジ層の表面形状を粗くするなどして摩擦力をもたせるようにしてもよい。このソリッド層１３の厚さは、１．０ｍｍ以上であればヨジレに対して効果があり、転写ローラとして用いる場合には、その機能（転写ニップの確保）の関係上１．０〜２．０ｍｍが好ましい。ソリッド層１３の抵抗値は、１×１０7 Ω程度とする。
【００２７】
スポンジ層１２とソリッド層１３の静摩擦係数は３．０以上がよい。
【００２８】
コート層１４は、トナー、紙粉のクリーニング性向上のためとソリッド層１３の保護のために被覆され、フッ素樹脂含有ウレタン樹脂に適宜導電性材を加え、これを厚さ５〜９μｍに塗布、焼き付けして形成される。コート層１４の抵抗値としては、１×１０8 Ω程度とする。
【００２９】
次に、本発明のゴムローラ１０の製造方法を説明する。
【００３０】
スポンジ層１２は、所定の径のマンドレル（金属シャフト）の外周にスポンジ層１２のゴム組成物を同時押出し、所定の長さのきりたんぽ状に成形する。この成形品を蒸気釜に入れて発泡すると共に加硫を行う（当該加硫に代えて、マイクロ波による加熱を行ってもよいし、金型を用いたプレス成形（金型成形）を行ってもよい）。次に、マンドレルを抜き取り、チューブ状とし、これをローラ寸法に合った長さにカットして発泡スポンジチューブとする。この発泡スポンジチューブをシャフト１１に圧入する。この際、発泡スポンジチューブの内径は、シャフト１１の外径に対して７０〜９０％になるようにマンドレルの径を設定しておき、シャフト１１に装着したときに、その収縮力により発泡スポンジチューブが保持される。この発泡スポンジチューブを仕上げ研磨加工し、所定の外径のスポンジ層１２とする。
【００３１】
ソリッド層１３は、所定の外径のマンドレル（金属シャフト）の外周にソリッド層１３のゴム組成物を同時押出し、所定の長さのきりたんぽ状に成形する。この成形品を蒸気釜に入れて加硫を行う（当該加硫に代えて、マイクロ波による加熱を行ってもよいし、金型を用いたプレス成形（金型成形）を行ってもよい）。次に、マンドレルを抜き取り、チューブ状とし、これをローラ寸法に合った長さにカットしてソリッドチューブとする。
【００３２】
図２は、シャフト１１に挿入し、所定径に研磨加工したスポンジ層１２にソリッドチューブ１３ａを嵌めてゴムローラ１０を製造する工程を示したものである。
【００３３】
先ず図２（ａ）に示すように、シャフト１１にスポンジ層１２を圧入（挿入）した状態で、ソリッドチューブ１３ａを嵌め込むようにセットする。その状態で、図２（ｂ）に示すようにソリッドチューブ１３ａの上端にキャップ１５を被せ、ソリッドチューブ１３ａの下端から図示の矢印のようにエアーを注入することで、ソリッドチューブ１３ａを拡径させながらスポンジ層１２に嵌め込む。
【００３４】
その後、ソリッドチューブ１３ａの表面を仕上げ研磨して、外径Φ３８．２ｍｍのソリッド層１３を形成する（図２（ｃ））。これにより外径Φ２５．４ｍｍのシャフト１１に厚さ４．５ｍｍのスポンジ層１２が被覆され、そのスポンジ層１２に、例えば厚さ１．９ｍｍのソリッド層１３が形成される。
【００３５】
コート層１４は、ソリッド層１３の仕上げ研磨の際に付着したゴムカスやホコリを除去した後、その表面にウレタン系塗料を５〜９μｍ厚で塗布し、これを高温で焼き付けて形成する。
【００３６】
その後、最終寸法となるように、スポンジ層１２、ソリッド層１３、コート層１４の両端末をカットしてゴムローラ１０とする。
【００３７】
さて図３は、ソリッド層の厚さ（ｍｍ）とゴムローラのアスカーＣ硬度（°）の関係を示したものである。
【００３８】
一般に転写ローラの硬度規格は、３５°以上、４５°以下であり、ソリッド層１３の厚さが厚くなるとその硬度が高く、硬度規格３５°以上、４５°以下の範囲での厚さは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲となる。
【００３９】
しかし、ソリッド層１３の厚さが０．５ｍｍ、０．８ｍｍではヨジレが発生することが確かめられた。よって、本発明においては、ソリッド層１３の厚さは１．０ｍｍ以上とすることで、ヨジレが発生しないゴムローラとすることができる。
【実施例】
【００４０】
次に本発明の実施例１〜３を表１〜３に基づいて、比較例１〜４を表４に基づいて説明する。
【００４１】
【表１】
0005706638.tif 000002
【００４２】
【表２】
0005706638.tif 000003
【００４３】
【表３】
0005706638.tif 000004
【００４４】
【表４】
0005706638.tif 000005
【００４５】
表において、実施例１〜３は、スポンジ押出→シャフト挿入→スポンジ外周研磨→ソリッドチューブ被覆→ソリッドチューブ外周研磨→コート層塗布焼き付けで製造し、比較例１は、スポンジ押出→シャフト挿入→スポンジ外周研磨後のローラを金型にセットし、その金型にソリッド材を注入してソリッド層を製造したものであり、比較例２はスポンジ層とソリッド層を同時押出で製造したものであり、比較例３、４は、スポンジ押出、シャフト挿入、スポンジ外周研磨後にそのスポンジの外周に接着剤を塗布し、そのスポンジの外周にソリッドチューブを嵌め込んで接着被覆し、そのソリッドチューブの外周を仕上げ研磨して製造したものである。
【００４６】
実施例１〜３は、スポンジ層とソリッド層の全体の厚さが５．５ｍｍとなるようにスポンジ層とソリッド層の厚さを変え、比較例１〜４はスポンジ層の厚さを４．０ｍｍ、ソリッド層の厚さを１．５ｍｍとした。
【００４７】
この結果、比較例１、２は、スポンジ層とソリッド層が金型成形や押出しで一体にされたものでヨジレやズレの問題は生じないものの硬度ムラ、抵抗値ムラがあり、比較例３、４は、硬度ムラは生じないものの、抵抗値が高くなり、また抵抗値ムラが発生している。
【００４８】
これに対して、実施例１〜３は、硬度ムラ、抵抗値、抵抗値ムラがなく良好である。
【００４９】
なお、表１〜４においては、「硬度」の項目では、ゴムローラの硬度が転写ローラの硬度規格内（アスカーＣ硬度が３５°以上４５°以下）であるものに○、転写ローラの硬度規格外であるものに×を付した。○または×の隣の括弧内の数字はアスカーＣ硬度（°）の値である。また、「硬度ムラ」の項目では、ゴムローラの硬度の最高値と最低値の間の幅が４°未満であるものに○、４°以上であるものに×を付した。また、「抵抗値」の項目では、ゴムローラの抵抗値が一般的な転写ローラの抵抗値規格内（１．６×１０7Ω以上４．０×１０7Ω以下）であるものに○、一般的な転写ローラの抵抗値規格外であるものに×を付した。また、「抵抗値ムラ」の項目では、ゴムローラの抵抗値の最高値と最低値の割合（最高値／最低値）が１．２未満であるものに○、１．２以上であるものに×を付した。
【００５０】
次に、ゴムローラを実機に適用してソリッド層のヨジレについて、一般的なコピー用紙である、大きさがＡ４判（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）、厚さ（秤量）が６７ｇ／ｍ2のコピー用紙を用いて検討した。その結果、実施例１−４、２−４、３−４は、ソリッド層の厚さが１．０ｍｍであり、ソリッド層のヨジレがないことが確かめられたが、実施例１−５、２−５、３−５は、ソリッド層の厚さが０．８ｍｍと薄くヨジレが発生した。また実施例１−１、２−１、３−１は、ソリッド層の厚さが２．５ｍｍと厚く、ヨジレが発生しないものの、硬度が、５０°となり硬度規格の上限の４５°を超えたため好ましくないことがわかった。
【００５１】
よってソリッド層のヨジレについては、ソリッド層の厚さが１．０ｍｍ以上あればよいこと、また厚さの上限値は２．０ｍｍがよいことがわかった。
【００５２】
次に、ゴムローラを実機に適用して初期画像評価を行った。初期画像評価の際には、一般的なコピー用紙である、大きさがＡ４判（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）、厚さ（坪量）が６７ｇ／ｍ2のコピー用紙を用いて行った。その結果、実施例１〜３では良好であったが、比較例１〜４では不良であった。
【００５３】
なお、表１〜４においては、「ソリッド層 ヨジレ」の項目では、上記のようにゴムローラを実機に適用してソリッド層のヨジレについて確認した結果、ヨジレが目視で確認されなかったものに○、確認されたものに×を付した。また、「初期画像評価」の項目では、上記のようにゴムローラを実機に適用して初期画像評価（目視にて確認）を行った結果、良好であったものに○、不良であったものに×を付した。
【符号の説明】
【００５４】
１０  ゴムローラ
１１  シャフト
１２  スポンジ層
１３  ソリッド層
１４  コート層
【図１】
0005706638.tif 000006
【図２】
0005706638.tif 000007
【図３】
0005706638.tif 000008
【図４】
0005706638.tif 000009
【図５】
0005706638.tif 000010