(57)【要約】【課題】感光ドラムとのギャップの均一性を向上させることができる現像ロールを提供する。【解決手段】芯金１の外周に沿ってベースゴム層２と表層３とが形成され、表層３の外周面が両端部から中央部に向かって徐々に小径になったつづみ形状に形成されている現像ロールＡが、現像ロールＡ自体の回転軸と感光ドラムの回転軸とを含む仮想平面によって上下に二分割される一方の空間で層形成ブレードによって圧接され、他方の空間でトナー供給ロールによって圧接されている。【選択図】図１
2004301931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光ドラムに対し一定の距離を保って配置され、その感光ドラムの回転軸とそれ自体の回転軸とを含む仮想平面によって上下に二分割される一方の空間で層形成ブレードが圧接し、他方の空間でトナー供給ロールが圧接する現像ロールであって、その外周面が、両端部から中央部に向かって徐々に小径になったつづみ形状に形成されていることを特徴とする現像ロール。
【請求項２】
現像ロールが、芯金の外周に沿って、少なくとも２層が形成され、そのうちの少なくとも最外層が導電層になっている請求項１記載の現像ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンター等の電子写真装置に用いられる現像ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非接触現像方式の電子写真装置では、現像ロールと感光ドラムとが非接触であるため、現像スピードを上げ易く、複写等の高速化に対応し易くなっている。そして、その現像の際には、トナーを現像ロール表面から感光ドラム表面まで飛翔させている。このため、画像の均一性を得るためには、トナーの飛翔性を均一にすることが必要であり、そのためには、現像ロールと感光ドラムとのギャップ（トナー飛翔部分における両者の表面と表面との間の距離）を軸方向に沿って均一にすることが必要である。
【０００３】
しかしながら、現像ロールには、通常、層形成ブレードおよびトナー供給ロールが圧接しているため、図４に示すように、現像ロールＢが撓み、感光ドラムＤとのギャップＧは、中央部で狭く、両端部にいくにつれて徐々に広がっている。なお、図４では、層形成ブレードおよびトナー供給ロールの図示を省略している。このように、現像ロールＢの撓みが上記ギャップＧを軸方向でばらつかせる要因になっている。
【０００４】
ところで、本願出願人は、磁性現像ロールとして、上記ギャップＧを軸方向に沿って均一にするものを提案しすでに出願している（例えば、特許文献１参照）。この磁性現像ロールＣは、図５に示すように、棒状磁石１１の外周に、一定の空間を保って円筒状の樹脂スリーブ１２を同軸的かつ回転自在に設けたものであり、その樹脂スリーブ１２の外周面には、層形成ブレードＳは圧接しているものの、トナー供給ロールは圧接していない（トナー供給ロールは不要）。そして、上記樹脂スリーブ１２を、両端部から中央部に向かって徐々に小径になったつづみ形状に形成することにより、上記層形成ブレードＳによる圧接で上記樹脂スリーブ１２が撓んだ状態で、上記ギャップＧ（図４参照）が軸方向に沿って均一になるように設定されている。
【０００５】
【特許文献１】
実開平２−８９４５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の磁性現像ロールＣには、層形成ブレードＳは圧接しているものの、トナー供給ロールは圧接していないため、磁性現像ロールＣの撓みは、一方向からの力（層形成ブレードＳからの圧接力ＦＳ  ）による撓みとなり、磁性現像ロールＣの回転軸と感光ドラムＤの回転軸とを含む仮想平面Ｐから大きく離れる撓みとなっていた（撓んだ状態の磁性現像ロールＣの中央部を図５に破線Ｃ１  で示す）。このため、上記ギャップＧの均一性は、いまだ不充分であり、改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、感光ドラムとのギャップの均一性を向上させることができる現像ロールの提供をその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の現像ロールは、感光ドラムに対し一定の距離を保って配置され、その感光ドラムの回転軸とそれ自体の回転軸とを含む仮想平面によって上下に二分割される一方の空間で層形成ブレードが圧接し、他方の空間でトナー供給ロールが圧接する現像ロールであって、その外周面が、両端部から中央部に向かって徐々に小径になったつづみ形状に形成されているという構成をとる。
【０００９】
本発明の現像ロールは、最外層の外周面が両端部から中央部に向かって徐々に小径になったつづみ形状に形成されているため、層形成ブレードおよびトナー供給ロールにより圧接されて撓んでも、現像ロールと感光ドラムとのギャップを軸方向に沿って均一にすることができる。すなわち、本発明では、層形成ブレードおよびトナー供給ロールによる各圧接位置は、この現像ロール自体の回転軸と感光ドラムの回転軸とを含む仮想平面によって上下に二分割されるそれぞれの空間に位置するようになっている。そのため、上記各圧接力の、上記仮想平面に垂直な成分は、互いに打ち消し合う方向（逆方向）に働く。これにより、上記両圧接による撓みは、トナー供給ロールが圧接していない状態（従来の磁性現像ロールの場合）と比較すると、上記仮想平面に近づいた状態の撓みまたはその仮想平面に沿う撓みとなる。したがって、上記ギャップの均一性が、電子写真装置の高機能化に充分対応できる程度に向上する。しかも、本発明の現像ロールは、撓んでも上記ギャップを軸方向に沿って均一にできるため、その撓み防止のために芯金を大径化したりそれを中空構造にしたりする必要がない。このため、芯金として、小径化した中実のもの等を使用できる。したがって、市販の小径芯金材をそのまままたは殆ど加工することなく利用することが可能となるため、コストを低減することができる。
【００１０】
なお、上記「つづみ形状」には、両端からつづみ形状が始まるもののみならず、左右両端部の一定の範囲内はその外径が軸方向に一定で、その左右両端部から中央に向かってつづみ形状が始まるものや、全体のつづみ形状のうち、中央部の一定の範囲内のみその外径が軸方向に一定のものも含まれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００１２】
図１は、本発明の現像ロールの一実施の形態を示している。この現像ロールＡは、芯金１と、この芯金１の外周面に形成されたベースゴム層２と、このベースゴム層２の外周面に形成された表層（最外層）３とから構成されており、そのベースゴム層２の外周面は、両端部から中央部に向かって徐々に小径になったつづみ形状に形成され、表層３が一定の厚みで形成されている。また、上記現像ロールＡは、図２に示すように、非接触現像方式の電子写真装置に用いられるものであり、感光ドラムＤとは非接触状態で配置されている。また、上記現像ロールＡには、層形成ブレードＳおよびトナー供給ロールＴが圧接しているが、これら層形成ブレードＳとトナー供給ロールＴとは、現像ロールＡの回転軸と感光ドラムＤの回転軸とを含む仮想平面Ｐによって上下に二分割されるそれぞれの空間に位置決めされている。そして、上記現像ロールＡにおけるつづみ形状により、現像ロールＡが層形成ブレードＳによる圧接力ＦＳ  およびトナー供給ロールＴによる圧接力ＦＴ  によって撓んでも、現像ロールＡと感光ドラムＤとのギャップＧを軸方向に沿って均一にすることができる。
【００１３】
すなわち、上記つづみ形状は、層形成ブレードＳおよびトナー供給ロールＴによる圧接条件（圧接力ＦＳ  ，  ＦＴ  の大きさ，圧接位置および圧接方向）により適宜設定される。その設定方法としては、例えば、上記現像ロールＡにおいて、まず、ベースゴム層２の外周面の形状を、両端部の外径に揃えたストレート状とし、その外周面に一定厚みで表層３を形成したロール体を準備し、そのロール体に、上記層形成ブレードＳおよびトナー供給ロールＴの圧接条件と同様の圧接を加える。つぎに、その圧接によって撓んだ状態のロール体を回転させ、その回転状態で、上記層形成ブレードＳおよびトナー供給ロールＴに対する仮想の感光ドラムＤを想定し、上記回転状態のロール体の外周面のうち、その仮想の感光ドラムＤに対向する部分（トナー飛翔部分）を、感光ドラムＤとのギャップＧが軸方向に沿って均一になるよう、感光ドラムＤの回転軸と平行に研磨する。そして、研磨終了後、上記ロール体に対する圧接を解除し、上記ロール体を元の状態に戻すと、表層３の外周面がつづみ形状になる。このようにして、所望のつづみ形状を設定できる。
【００１４】
そして、上記現像ロールＡは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、円筒状金型の内周面を、上記のようにして設定されたつづみ形状に合わせて形成する。ついで、その円筒状金型の中空部に上記芯金１を同軸的に設置し、その芯金１と円筒状金型との間の空隙に、ベースゴム層２の形成材料を充填した後、オーブン加硫等により加硫し、芯金１の外周面に上記つづみ形状のベースゴム層２を形成する。そして、脱型後、ベースゴム層２の外周面に、ロールコート法により、表層３の形成材料を一定厚みで塗布等した後、乾燥や加熱処理等を行い、表層３を形成する。このようにして、上記現像ロールＡを作製することができる。
【００１５】
このようにして得られた現像ロールＡを実機に組み込むと、図３に示すように、層形成ブレードＳ（図２参照）およびトナー供給ロールＴ（図２参照）により圧接され撓むが、感光ドラムＤとのギャップＧは、軸方向に沿って均一になる。すなわち、図２に示すように、それら各圧接位置が、この現像ロールＡ自体の回転軸と感光ドラムＤの回転軸とを含む仮想平面Ｐによって二分割されるそれぞれの空間に位置しているため、上記各圧接力ＦＳ  ，  ＦＴ  の、上記仮想平面Ｐに垂直な成分は、互いに打ち消し合う方向（逆方向）に働く。このため、上記両圧接力ＦＳ  ，  ＦＴ  による撓みは、上記仮想平面Ｐに近づいた状態の撓みまたはその仮想平面Ｐに沿う撓みとなる（撓んだ状態の現像ロールＡの中央部を図２に破線Ａ１  で示す）。したがって、現像ロールＡと感光ドラムＤとのギャップＧが軸方向に均一になり、上記実機の高機能化に充分対応できるようになる。
【００１６】
このように、現像ロールＡが撓んでも上記ギャップＧを軸方向に沿って均一にできるため、その撓み防止のために芯金１を大径化したりそれを中空構造にしたりする必要がない。このため、芯金１として、小径化（外径８〜１０ｍｍ程度）した中実の市販品を使用することができ、溶接等の加工が不要になる分、コストを低減することができる。
【００１７】
より詳しく説明すると、上記芯金１の材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、鉄，鉄にめっきを施したもの，ステンレス，アルミニウム等があげられる。また、上記芯金１の表面には、必要に応じて、接着剤やプライマー等を塗布してもよい。さらに、上記接着剤やプライマー等は、必要に応じて、導電化してもよい。
【００１８】
上記ベースゴム層２の形成材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、シリコーンゴム，エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），ブタジエンゴム（ＢＲ），イソプレンゴム（ＩＲ），アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ），ポリウレタン系エラストマー等があげられる。なかでも、低硬度でへたりが少ないという点から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。
【００１９】
上記ベースゴム層２の形成材料には、架橋剤，加硫剤，発泡剤，可塑剤，軟化剤，粘着付与剤，離型剤，導電剤等を必要に応じて適宜に添加してもよい。
【００２０】
上記表層３の形成材料としては、下記の主材料に導電剤が含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（水素化ニトリルゴム：Ｈ−ＮＢＲ），アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ニトリルゴム：ＮＢＲ），ポリウレタン系エラストマー，クロロプレンゴム（ＣＲ），天然ゴム，ブタジエンゴム（ＢＲ），アクリルゴム（ＡＣＭ），イソプレンゴム（ＩＲ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），ヒドリンゴム（ＥＣＯ，ＣＯ），ウレタンゴム，フッ素ゴム等があげられる。なかでも、接着性およびコーティング液の安定性の点から、Ｈ−ＮＢＲが特に好ましい。
【００２１】
上記導電剤としては、イオン導電剤および電子導電剤があげられるが、これらは、表層３の表面電位を均一にし易い点で、併用することが好ましい。上記イオン導電剤としては、例えば、トリメチルオクタデシルアンモニウムクロライド等の四級アンモニウム化合物およびこれら四級アンモニウム化合物の過塩素酸塩、安息香酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、水酸塩等があげられる。また、上記電子導電剤としては、例えば、カーボンブラック，グラファイト，チタン酸カリウム，酸化鉄，ｃ−ＴｉＯ２  ，ｃ−ＺｎＯ，ｃ−ＳｎＯ２  等があげられる。なお、上記「ｃ−」は、導電性を有するという意味である。
【００２２】
上記表層３の形成材料には、上記導電剤以外にも、安定剤，紫外線吸収剤，帯電防止剤，補強剤，帯電制御剤，滑剤，離型剤，染料，顔料，難燃剤，オイル等を必要に応じて適宜に添加してもよい。
【００２３】
なお、上記実施の形態において、場合により、芯金１の外周面に、表層３のみを形成してもよい。また、ベースゴム層２と表層３の間には、中間層を形成してもよい。この中間層の形成材料としては、上記表層３と同様のものが使用できる。
【００２４】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００２５】
【実施例１】
現像ロールとして、芯金の外周面につづみ形状のベースゴム層が形成され、このベースゴム層の外周面に一定厚み（０．０３ｍｍ）の表層が形成されたものを作製した。ベースゴム層および表層の軸方向の長さを２４０ｍｍとした。また、表層の外径は、両端縁を１６．００ｍｍ、両端縁から６０ｍｍ中央側の位置を１５．９７ｍｍ、両端縁から１２０ｍｍ中央側の位置（中央）を１５．９６ｍｍに設定することにより、上記つづみ形状を形成した。上記芯金としては、直径１０ｍｍの鉄製の中実円柱状のものを用いた。
【００２６】
〔ベースゴム層の形成材料の調製〕
導電性シリコーンゴム（ＫＥ１３５７  Ａ／Ｂ、信越化学工業社製）をニーダーを用いて混練することにより、ベースゴム層の形成材料（コンパウンド）を調製した。
【００２７】
〔表層の形成材料の調製〕
Ｈ−ＮＢＲ（ゼットポール００２０、日本ゼオン社製）１００部と、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（Ａ１８９、日本ユニカー社製）０．０１部と、ステアリン酸０．５部と、亜鉛華（ＺｎＯ）５部と、ケッチェンブラック３０部と、加硫促進剤（テトラメチルチウラムジスルフィド）０．５部と、加硫促進剤（オルト−トリル−ビグアニジン）１部と、加硫剤（硫黄）０．５部とを混合分散させて、表層の形成材料（コーティング液）を調製した。
【００２８】
【比較例１】
現像ロールとして、表層の外径（１６．００ｍｍ）が軸方向に一定のストレート状のものを作製した。また、芯金は、中空構造とし、撓み防止のために外径を１４ｍｍと大径化にした。この芯金は、外径１４ｍｍ、厚み１ｍｍの円筒状部材の両端部に軸端部材を抵抗溶接して作製した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００２９】
このようにして得られた実施例１および比較例１の現像ロールについて、下記のように、コストを比較した。また、上記各現像ロールをレーザービームプリンタ（エプソン社製、ＬＰ−３０００）に組み込み、層形成ブレードおよびトナー供給ロールを圧接させ、撓みを測定した。
【００３０】
〔コスト比較〕
実施例１の現像ロールでは、芯金に対する溶接加工が不要であったのに対し、比較例１の現像ロールでは、芯金に対して溶接加工が必要であった。そして、その溶接により、両端の軸端部材で軸ずれが発生したため、芯出し作業を行った。このため、比較例１の現像ロールは、実施例１の現像ロールよりも、芯金に対する溶接および芯出しの分のコストがかかった。
【００３１】
〔撓みを測定〕
また、上記各現像ロールを上記複写機に組み込んだ状態で、感光ドラム表面とのギャップを、軸方向に沿って表層の一端縁から他端縁まで測定した。その結果、実施例１の現像ロールでは、上記ギャップは、軸方向に沿って均一となり、そのばらつきも８μｍであった。これに対し、比較例１の現像ロールでは、上記ギャップは、両端部で大きく、中央部に向かって徐々に小さくなっており、そのばらつきは１００μｍであった。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の現像ロールによれば、外周面が両端部から中央部に向かって徐々に小径になったつづみ形状に形成されているため、層形成ブレードおよびトナー供給ロールにより圧接されて撓んでも、現像ロールと感光ドラムとのギャップを軸方向に沿って均一にすることができる。すなわち、層形成ブレードおよびトナー供給ロールによる各圧接位置は、この現像ロール自体の回転軸と感光ドラムの回転軸とを含む仮想平面によって上下に二分割されるそれぞれの空間に位置決めされている。そのため、上記各圧接力の、上記仮想平面に垂直な成分は、互いに打ち消し合う方向（逆方向）に作用することから、現像ロールと感光ドラムとのギャップを軸方向に沿って均一にすることが可能となる。その結果、電子写真装置の高機能化に充分対応できるようになる。
【００３３】
また、本発明の現像ロールにおいて、芯金の外周に沿って、少なくとも２層を形成し、そのうちの少なくとも最外層を導電層にした場合には、最外層の表面電位を均一にすることができ、トナーの飛翔性を安定させることができる。しかも、最外層の下の層で撓み防止作用等を期待でき、上記ギャップの均一性のより向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像ロールの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】上記現像ロールを実機に組み込んだ状態を示す説明図である。
【図３】上記現像ロールを実機に組み込んだ状態を示す説明図である。
【図４】従来の現像ロールを実機に組み込んだ状態を示す説明図である。
【図５】従来の磁性現像ロールを実機に組み込んだ状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ  現像ロール
１  芯金
２  ベースゴム
３  表層
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004301931.tif 000005
【図４】
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【図５】
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