(57)【要約】【課題】ゴムチューブの内周面が凹凸面である場合でも、シャフトとゴムチューブとの間に空気層が存在せず、両者の密着性が良好であり、ローラ表面上に凹みが生じず、良好な画像が得られる導電性ローラを得る。【解決手段】金属製のシャフト２と、シャフト２の外周面２ａ上に配置され内周面３ａが中心線平均粗さＲａが２０μｍ以上１００μｍ以下の凹凸面であるゴムチューブ３からなる導電性弾性層とを備えた導電性ローラ１の製造方法において、ゴムチューブ３の内周面３ｂの凹部３ｄを含む全面に液状の接着剤４を塗布し、シャフト２をゴムチューブ３の中空部３ａに圧入し、接着剤４を加熱してゴムチューブ３の内周面３ｂとシャフト２の外周面２ａとを接着剤４により接着する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のシャフトと、該シャフトの外周面上に配置され内周面が中心線平均粗さＲａが２０μｍ以上１００μｍ以下の凹凸面であるゴムチューブからなる導電性弾性層とを備えた導電性ローラの製造方法であって、
上記ゴムチューブの内周面の凹部を含む全面に液状の接着剤を塗布し、
上記シャフトを上記ゴムチューブの中空部に圧入し、
上記接着剤を加熱して上記ゴムチューブの内周面と上記シャフトの外周面とを上記接着剤により接着することを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【請求項２】
上記ゴムチューブは押出成形された発泡ゴムチューブであり、上記圧入前のゴムチューブの内径は上記シャフトの外径の５０％〜９８％であると共に、上記シャフトの外周面の表面粗さＲｚは１０μｍ以下である請求項１に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項３】
上記接着剤の粘度が２００００ｃｐｓ以下である請求項１または請求項２に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項４】
上記ゴムチューブの軸線方向端部の内周面に上記接着剤を滴下し、
上記ゴムチューブを傾斜させる、あるいは／及び、周方向に回転させることにより、上記接着剤を上記ゴムチューブの内周面の凹部を含む全面に塗布している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の導電性ローラの製造方法により製造され、
電子写真装置の画像形成機構の転写ローラとして用いられることを特徴とする導電性ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ローラの製造方法及び導電性ローラに関し、詳しくは、レーザービームプリンタ、複写機、ファクシミリ、ＡＴＭなどのＯＡ機器等における電子写真方式または静電印刷方式にて画像形成を行う画像形成装置に使用される導電性ローラにおいて、内周面が凹凸面であるゴムチューブを用いた場合でも、シャフトとゴムチューブとの密着性を良好なものとし、転写ローラ等とした時に良好な画像を得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンター、電子写真複写機、ファクシミリ装置等の電子写真装置における画像形成機構においては、感光ドラムを一様に帯電させるための帯電ローラ、トナーを搬送させるためのトナー供給ローラ、トナーを感光体に付着させるための現像ローラ及びトナー像を感光体から用紙に転写するための転写ローラなどの種々の導電性ローラが用いられ、導電性ローラの表面を被帯電体と接触させることにより、帯電又は放電が行われている。
【０００３】
このような導電性ローラは、一般的に、円柱状の金属製のシャフト（芯金とも称する）とこのシャフトの周囲に同心円状に積層された加硫発泡ゴム層とから構成されており、特に導電性ローラの一用途である転写ローラに求められる性能の一つとして、良好な画像が得られることが挙げられる。
【０００４】
良好な画像を得るためには、導電性の均一なローラとすることが必要であり、このための種々の提案がなされている。
例えば、本出願人は、特開平１０−１５９８３４号公報で、良好な画像を得るために、低硬度で、永久歪みが小さい導電性ゴムローラを提案している。具体的には、発泡層の吸水率を１５〜１００％とし、発泡層において外周側スキン層の平均厚みが５〜３００μｍの範囲内としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１５９８３４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の様に導電性ローラの導電性を均一化するのみでは良好な画像が得られない場合がある。例えば、導電性ローラの表面に凹みが存在すれば、その凹み部分においては良好な画像が得られないという問題がある。この凹みの原因の一つとして、シャフトとゴムチューブとの密着性が不十分であることが挙げられる。
【０００７】
即ち、シャフトをゴムチューブ内に挿入した後、シャフトとゴムチューブとの間に隙間（空気層）が存在して、ゴムチューブとシャフト間の密着性が不十分であると、ゴムローラを研磨して既定の寸法に仕上げる際、この密着性が不十分な部分は既定の寸法以上で研磨され、結果としてローラの表面に凹みが生じてしまうこととなる。これにより転写ローラ等として用いた場合に、凹み部分に画像ムラが生じ、良好な画像が得られないという問題がある。
【０００８】
通常、上記のような導電性ローラは、特許文献１にも記載されているように、接着剤が外周面に塗布されたシャフトを、ゴムチューブ内に挿入することにより製造している。しかし、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、押出成形等により成形されたゴムチューブ３の内周面３ｂが凹凸面である場合、金属製のシャフト２の平滑な外周面２ａに接着剤を塗布し、該シャフト２をゴムチューブ３内に挿入すると、ゴムチューブ３の内周面３ｂの凹部３ｄに接着剤４が行き渡らず、ゴムチューブ３とシャフト２の間に空気層Ａが生じることがある。このようにシャフト２とゴムチューブ３の間に空気層Ａが生じることによって、上述した凹みに起因する画像不良が発生するという問題がある。
【０００９】
ゴムチューブが発泡等されていたり内周面が特に粗い場合に、この問題はより顕著に表れ、平滑なシャフトの外周面に接着剤を塗布する方法では、ゴムチューブの内周面の中心線平均粗さＲａが１０〜２０μｍ程度までは良好な密着性が得られるものの、内周面の中心線平均粗さＲａが２０μｍ以上の凹凸面であるゴムチューブとは良好な密着性を得にくいという問題がある。
【００１０】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、ゴムチューブの内周面が凹凸面である場合でも、シャフトとゴムチューブとの間に空気層が存在せず、両者の密着性が良好であり、ローラ表面上に凹みが生じず、良好な画像が得られる導電性ローラ及びその製造方法の提供を課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、金属製のシャフトと、該シャフトの外周面上に配置され内周面が中心線平均粗さＲａが２０μｍ以上１００μｍ以下の凹凸面であるゴムチューブからなる導電性弾性層とを備えた導電性ローラの製造方法であって、
上記ゴムチューブの内周面の凹部を含む全面に液状の接着剤を塗布し、
上記シャフトを上記ゴムチューブの中空部に圧入し、
上記接着剤を加熱して上記ゴムチューブの内周面と上記シャフトの外周面とを上記接着剤により接着することを特徴とする導電性ローラの製造方法を提供している。
【００１２】
このように、内周面の中心線平均粗さＲａが２０μｍ以上１００μｍ以下の凹凸面であるゴムチューブの内周面の凹部を含む全面に接着剤を塗布しているため、表面が平滑な金属製のシャフトをゴムチューブの中空部内に圧入した時に、シャフトとゴムチューブとの間に空気層を生じることがなく、上述した凹みの発生を低減することができる。
【００１３】
即ち、予めゴムチューブの内周面に接着剤を塗布した後に、シャフトを圧入しているため、ゴムチューブの内周面がシャフトの外周面により押し付けられ、ゴムチューブの内周面の凹部に接着剤が行き渡った状態を保持したまま、平滑であるシャフトの外周面にも接着剤が行き渡ることとなる。このため、ゴムチューブの内周面が上記凹凸面であっても、ゴムチューブとシャフトの間に空気層が生じることがない。よって、ゴムチューブとシャフト間において接着面積が増大し、ゴムチューブとシャフトとの密着性を高めることができ、導電性ローラ表面上の凹みの発生を防止することができる。従って、特に、転写ローラとした場合に好適であり、画像ムラのない良好な画像が得られる導電性ローラを得ることができる。
【００１４】
本発明の製造方法は、ゴムチューブの内周面の中心線平均粗さＲａが２０μｍ以上１００μｍ以下である場合に好適であり、３０μｍ以上８０μｍ以下である場合に特に好適である。
これは、Ｒａが２０μｍより大きい凹凸面である場合に、本発明の効果が特に顕著に表れるためである。一方、１００μｍより大きい場合には、凹部に接着剤を行き渡らせにくく、良好な密着性を得難いためである。
【００１５】
圧入前のゴムチューブの内径は、シャフトの外径の５０％〜９８％とし、シャフトの外径より僅かに小さくしており圧入により良好な密着性を確保することができる。また、ゴムチューブの内径は種々のサイズに設定することができる。
【００１６】
また、本発明の製造方法は、押出成形された発泡ゴムチューブを導電性弾性層とする場合に好適である。押出温度や押出速度等の押出条件を変更することにより、ゴムチューブの内周面の凹凸状態を適宜設定することができる。一般に、押出速度が遅いとゴムチューブの内周面の凹凸は小さくなる。また、ゴムチューブは、種々の組成のゴム組成物から形成することができ、従来公知の発泡剤を用いることにより発泡させることができる。
【００１７】
金属製のシャフトの材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳ、鉄等の種々の金属を用いることができる。また、シャフトの外周面は平滑とすることにより、ゴムチューブとの接触面の空隙を少なくすると共に、空隙をより小さくすることができる。なお、シャフトの外周面の表面粗さＲｚは１０μｍ以下であるのが好ましい。また、シャフトの外周面は研磨やその他の表面処理を施しても良い。
【００１８】
接着剤の粘度は２００００ｃｐｓ以下であり、できるだけ小さい方が好ましい。粘度がこれより大きいと流動性が悪くなりゴムチューブの内周面の凹部に接着剤が流れ込み難くなるためである。さらには１００００ｃｐｓ以下が好ましい。
【００１９】
具体的には、接着剤としては、加熱硬化型接着剤が好ましく、従来公知のものが使用でき、例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等が挙げられる。なお、接着剤はシャフトの外周面にも塗布してもよい。
【００２０】
ゴムチューブの軸線方向端部の内周面に上記接着剤を滴下して流し込み、ゴムチューブを傾斜させる、あるいは／及び、周方向に回転させることにより、接着剤をゴムチューブの内周面の凹部を含む全面に塗布することができる。
【００２１】
接着剤の加熱温度は使用する接着剤及びゴムチューブの種類等により適宜、適切な値を選択できるが、８０℃以上１７０℃以下、さらには１００℃以上１６０℃以下が好ましい。これは、上記範囲より低いと十分な接着を行いにくかったり、接着に時間を要するためである。一方、上記範囲より高いとゴムチューブが劣化しやすいためである。また、加熱時間は、５分以上１２０分以下、さらには２０分以上６０分以下が好ましい。なお、ゴムチューブを加硫後に接着剤により接着するのが好ましいが、接着後にゴムチューブを加硫しても良い。
【００２２】
ゴムチューブのゴム組成物に用いられるゴムとしては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム等のイオン導電性ゴムが好ましく、１種又は複数種のゴムを用いることができる。その他、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム、スチレンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、ポリイソブチレン、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、シリコーンゴム（Ｓｉ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム（ＣＨＣ）、塩素化ポリエチレン等を用いてもよい。
また、ゴム組成物には、必要に応じて、カーボンブラック等のイオン導電剤やオイル等の軟化剤等を配合してもよい。また、発泡剤として、化学反応型の有機系発泡剤であるアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）等を１種又は複数種用いても良い。
【００２３】
また、本発明は、本発明の導電性ローラの製造方法により製造され、電子写真装置の画像形成機構の転写ローラとして用いられることを特徴とする導電性ローラを提供している。
【００２４】
このように、本発明の導電性ローラでは、シャフトの外周面と、ゴムチューブの内周面との間の界面全体に渡って空間層が存在していないため、シャフトとゴムチューブとの密着性が良好であり、ローラの表面上に凹みが生じることもなく、安定して良好な画像を得ることができる。よって、被転写体の裏面側に配置し、あるいは被転写体の裏面に当接させ、被転写体を帯電することで、被転写体の表面にトナーあるいはインクを転移させる、電子写真装置の画像形成装置の転写ローラに特に好適である。
【００２５】
ゴムチューブの外周面側に、さらにローラの抵抗調整や、表面保護等のための層を設けて、２層、３層等の複層構造としても良く、要求性能に応じて各層の配合、積層順序、積層厚み等を適宜設定することができる。
【００２６】
本発明の導電性ローラにおいて、１０００Ｖの電圧印加時のローラ電気抵抗値は１０３Ω以上１０１２Ω以下、好ましくは１０４Ω以上１０１０Ω以下であるのが良い。これは、上記範囲より小さいと異常画像の原因となるためであり、上記範囲より大きいと、十分な導電性が得られず実用に適さなくなるという問題があるためである。なお、ゴムチューブの厚み（シャフト圧入状態）は１ｍｍ〜２０ｍｍであるのが良い。これにより、適当なニップ幅を得ることができる。なお、導電性ローラの表面は適宜研磨されていても良い。
【００２７】
なお、本発明の導電性ローラは、転写ローラ以外にも、感光ドラムを一様に帯電させるための帯電ローラ、トナーを搬送させるためのトナー供給ローラ、トナーを感光体に付着させるための現像ローラ等に用いることもできる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の導電性ローラ１を示す。導電性ローラ１は、電子写真装置の画像形成機構の転写ローラとして用いられるものであり、円柱状でＳＵＳ製のシャフト２と、このシャフト２の外周面２ａ上に配置されるゴムチューブ３からなる一層のチューブ状の導電性弾性層を備えている。
【００２９】
導電性ローラ１は、ゴムチューブ３の断面が略円形状の中空部３ａ内にシャフト２が圧入されてなり、シャフト２の外周面２ａとゴムチューブ３の内周面３ｂとが接着剤を用いて接着されている。ゴムチューブ３は、押出成形された発泡ゴムチューブであり、内周面３ｂの中心線平均粗さＲａが３２．３μｍの凹凸面である。
【００３０】
以下、本発明の導電性ローラ１の製造方法について詳述する。
まず、ＳＵＳ製のシャフト２と、押出成形により得られたイオン導電性ゴムを主成分とする発泡加硫ゴム組成物からなるゴムチューブ３を準備する。
【００３１】
ゴムチューブ３の内周面３ｂの中心線平均粗さＲａは３２．３μｍであり、ゴムチューブ３のアスカーＣ硬度は４０度であり、シャフト２を圧入できる程度の柔軟性を有している。ゴムチューブ３の内径Ｄ１は５．６ｍｍであり、シャフト２の外径Ｄ２は６．０ｍｍであり、圧入前のゴムチューブ３の内径Ｄ１はシャフト２の外径Ｄ２の約９３％である。シャフト２の外周面２ａは平滑とされ、その表面粗さＲｚは６μｍである。
【００３２】
次に、ゴムチューブ３の内周面３ｂに液状の接着剤４として加熱硬化型接着剤を流し込む。接着剤４の粘度は１０００ｃｐｓである。
【００３３】
具体的には、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ゴムチューブ３の軸線方向端部３ｃの内周面３ｂに、周方向に均等に接着剤４をスポイト５により滴下し、ゴムチューブ３を傾斜させると共に、周方向に回転させることにより、ゴムチューブ３の内周面３ｂの凹部３ｄを含む全面に接着剤が行き渡るように塗布している。場合によっては、ゴムチューブ３の軸線方向の両端部からスポイト５で滴下しても良い。
【００３４】
次いで、シャフト２を上記のように内周面３ｂに接着剤が塗布されたゴムチューブ３の中空部３ａに圧入する。具体的には、図２（Ｃ）（Ｄ）に示すように、シャフト２の先端２ｂをゴムチューブ３の一端側から中空部３ａ内に圧入し、弾性層であるゴムチューブ３を圧縮しながらシャフト２を徐々に中空部３ａの軸線方向に向かって押し込んでいく、所定の位置まで圧入する。
【００３５】
図２（Ｅ）に示すように、ゴムチューブ３の内周面３ｂはシャフト２の外周面２ａにより押し付けられ、ゴムチューブ３の内周面３ｂの凹部３ｄに接着剤４が行き渡った状態を保持したまま、平滑であるシャフト２の外周面２ａにも接着剤４が行き渡っている。よって、ゴムチューブ３とシャフト２の界面には空気層が存在しておらず、シャフト２とゴムチューブ３とは、凹部３ｄを含む全面に渡って接着剤４を介して密着している。
【００３６】
この状態で、接着剤４を加熱してゴムチューブ３の内周面３ｂとシャフト２の外周面２ａとを接着剤４により接着する。加熱温度は接着剤４の接着に適切な温度であって、かつゴムチューブ３が劣化しない温度である１３０℃としている。接着剤４を用いて加熱接着した後、ゴムチューブ３の外周面３ｅを研磨して既定の寸法に仕上げて、導電性ローラ１を製造している。１０００Ｖの電圧印加時のローラ電気抵抗値が１×１０７Ωである導電性ローラを得ている。
【００３７】
なお、上記実施形態では、ゴムチューブ３の内周面３ｂのみに接着剤４を塗布しているが、これと共にシャフト２の外周面２ａにも接着剤４を塗布しても良い。また、抵抗調整層や表面保護層等を発泡層の外周面側に設けた複層構造の導電性ローラとしても良く、転写ローラ以外の各種導電性ローラとして用いることもできる。
【００３８】
以下、本発明の導電性ローラの実施例および比較例について詳述する。
【００３９】
（ゴムチューブＡ，Ｂ，Ｃの作製）
表１に記載の配合を常法を用いて混練した後、押出成形し、加硫缶に入れて１５０℃で２時間加硫し、更に熱風オーブンにて１５０℃で４時間、２次加硫して、導電性弾性層とした各ゴムチューブを得た。ゴムチューブの発泡倍率は１７０％、発泡セル径は２５０μｍとした。
【００４０】
【表１】
2004237618.tif 000003
【００４１】
（ゴムチューブＤの作製）
表２に記載の配合を常法を用いて混練した後、押出成形し、加硫缶に入れて１４０℃で２時間加硫し、更に熱風オーブンにて１５０℃で４時間、２次加硫して、導電性弾性層としたゴムチューブを得た。ゴムチューブの発泡倍率は１３０％、発泡セル径は１８０μｍとした。
【００４２】
【表２】
2004237618.tif 000004
【００４３】
また、表３に示すように、各ゴムチューブＡ〜Ｄの内径と中心線平均粗さを設定した。ゴムチューブＡ，Ｂ，Ｃの配合材料は同じであるが、各ゴムチューブの押出成形時の押出速度を変更することでゴムチューブＡ，Ｂ，Ｃの内周面の凹凸状態を異ならせた。押出速度は、ゴムチューブＡは４ｍ／分、ゴムチューブＢは８ｍ／分、ゴムチューブＣは１０ｍ／分とした。シャフト外周面及びゴムチューブ内周面の表面処理はなしとした。
【００４４】
【表３】
2004237618.tif 000005
【００４５】
（実施例１〜５）
これら各ゴムチューブの内周面の全面に渡って、上記実施形態と同様にスポイトを用いて接着剤（商品名：ケムロック２５２Ｘ  ロード・ファー・イースト社製、接着加熱温度が１２１℃〜１７７℃）を塗布した。
内周面に接着剤を塗布したゴムチューブに直径φ６ｍｍの金属製シャフトを圧入し、その後、１３０℃で加熱し、表４に記載の各条件で各々接着処理を行った。ローラ外径φ１６ｍｍに研磨して、転写ローラとして各１０本ずつ仕上げた。画像評価について以下の様に評価した。
【００４６】
【表４】
2004237618.tif 000006
【００４７】
（比較例１）
ゴムチューブの内周面には接着剤を塗布せず、シャフトの外周面に接着剤を塗布した。その他は実施例１と同様とした。
（比較例２）
ゴムチューブの内周面とシャフトの外周面のいずれにも接着剤を塗布しなかった。その他は実施例１と同様とした。
【００４８】
（画像評価）
各々の転写ローラを（株）リコー製の複写機「イマジオＭＦ２７３０」に組み込み、各実施例及び比較例のローラをそれぞれ１０本ずつ用意し、画像の確認を行った。ローラの凹みによると思われる画像不良が発生したローラの本数で評価した。
【００４９】
表４に示される様に、実施例１〜５の導電性ローラは、画像評価の結果、ＮＧ数が０〜１であり、良好な結果であった。実施例１〜４はＮＧ数が０であり、特に優れていた。一方、シャフトの外周面にのみ接着剤を塗布した比較例１は、ゴムチューブの内周面に接着剤が行き渡らなかったため、密着性が良くなく、画像結果が悪かった。比較例２は、接着剤を用いなかったため、さらに結果が悪かった。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、内周面の中心線平均粗さＲａが２０μｍ以上１００μｍ以下の凹凸面であるゴムチューブの内周面の凹部を含む全面に接着剤をムラなく塗布している。このため、表面が平滑な金属製のシャフトをゴムチューブの中空部内に圧入した時に、ゴムチューブの内周面が上記凹凸面であっても、ゴムチューブとシャフトの間に空気層が生じることがない。よって、ローラの表面研磨時において、空気層に起因する導電性ローラ表面の凹みの発生を防止することができ、導電性ローラの寸法精度も高めることができる。
【００５１】
従って、本発明の導電性ローラは、特に、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ＡＴＭなどのＯＡ機器等における電子写真装置の画像形成機構に用いられる転写ローラとした場合に好適であり、画像ムラのない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）（Ｂ）は、本発明の導電性ローラの概略図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は、本発明の導電性ローラの製造方法の説明図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、ゴムチューブとシャフトとの圧入状態の従来図である。
【符号の説明】
１  導電性ローラ
２  シャフト
２ａ  外周面
３  ゴムチューブ
３ａ  中空部
３ｂ  内周面
３ｄ  凹部
４接着剤
【図１】
2004237618.tif 000007
【図２】
2004237618.tif 000008
【図３】
2004237618.tif 000009