(57)【要約】      （修正有）【課題】帯電ローラに代表される弾性ローラの製造に関し、凝固剤の層が形成された基体を、垂直な姿勢で、ゴムラテックス溶液中に浸漬してゴムラテックス層を形成するに際し、ゴムラテックス層の上端部の直径を、画像形成有効範囲端の直径より小さく維持して、満足した画像を確実に得ることのできる弾性ローラの製造方法を提供する。【解決手段】前記ゴムラテックス層の半径方向内側部分となる基体上に、軸方向両側の所定領域を残して凝固剤の層７を形成し、この基体を、垂直な姿勢で、ゴムラテックス溶液中６に、凝固剤層の上端Ｔ１が液中に没するまで浸漬して、ゴムラテックス層の上端部を先細り形状に仕上げる。【選択図】図６
2005331598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムラテックスを凝固させて形成された層を含む一層以上が、シャフトの周りに配設された弾性ローラを製造するに際し、
前記ゴムラテックス層の半径方向内側部分となる基体上に、軸方向両側の所定領域を残して凝固剤の層を形成し、この基体を、垂直な姿勢で、ゴムラテックス溶液中に、凝固剤層の上端が液中に没するまで浸漬して、ゴムラテックス層の上端部を先細り形状に仕上げる弾性ローラの製造方法。
【請求項２】
ゴムラテックス層が形成された前記基体をゴムラテックス溶液から引き上げたあと、ゴムラテックス層の、先細り形状をなす上端部を裁断して除去し、その裁断位置を、裁断時の内部応力の開放に起因して拡大する裁断面の外径が、前記弾性ローラの画像形成有効範囲端の外径より小さく維持される位置とする請求項１に記載の弾性ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等における静電潜像プロセスに用いられる帯電ローラ等の弾性ローラの製造方法に関し、特にゴムラテックスを凝固させて形成された層を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ等の電子写真装置では、まず、感光体の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して、光が当った部分の帯電を消去することによって潜像を形成する静電潜像プロセスにより静電潜像を得、次いで、トナーの付着により静電潜像をトナー像として顕像化し、紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法がとられている。
【０００３】
そして、感光体の表面を帯電するのに、感光体に弾性ローラを当接させ、これらを回転させながら弾性ローラに電圧を印加することにより、感光体表面を帯電させる接触帯電方式が広く実施されている。この接触帯電方式に使用される弾性ローラは帯電ローラと呼ばれ、例えば、ゴムやウレタンフォーム等の材料を、金型内に注入し、あるいは押出機から押し出してシャフトの周りに弾性層を形成し、この弾性層の半径方向外側に、ウレタン、アクリルウレタン、アクリルエステル、ナイロン等の樹脂やＮＢＲ等の合成ゴムに導電剤を添加して抵抗値を調整した溶液をディップ塗装して抵抗調整層を形成し、更にその外側にアクリル、ウレタン、ナイロン等の樹脂を有機溶剤や水に溶解した樹脂溶液を、同じくディップ塗装して表皮層を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような帯電ローラにおいて、弾性層についてもディップ塗装を施して形成することにより、全ての層の形成をディップ塗装によって行い、製造設備の投資コスト抑える試みが検討されており、その解決策として、出願人は、特願２００４−１３９８８にて、弾性層をゴムラテックス溶液中にディップして凝固させて形成する弾性ローラの製造方法を提案した。
【０００５】
一方、ディップ塗装により形成される抵抗調整層や、表皮層についても、これらの層厚さが厚い場合には、従来の方法では何度も重ね塗りする必要があり、そのための生産性の低下が問題となっており、その解決策として、出願人は、特願２００４−１４１７０にて、これらの層の少なくとも一つを、ゴムラテックスを凝固させて形成する弾性ローラの製造方法を提案した。
【０００６】
ゴムラテックスを凝固させて層を形成するこれらの提案について、その概要を以下に説明する。図１は、この提案の製造方法によって形成される弾性ローラを、感光体表面を帯電させるのに用いられる帯電ローラを例として示す断面図である。帯電ローラ１０は、シャフト１、シャフト１の周りに配設された弾性層２、ローラ周面を形成する表皮層４、および、弾性層２と表皮層４との間に設けられた抵抗調整層３よりなる。ここで、シャフト１は、プリンタ等の電子写真装置に軸支される部分であり、金属あるいはプラスチック製のものが用いられる。
【０００７】
弾性層２、抵抗調整層３、および表皮層４の一つ以上を、ゴムラテックスを凝固させて形成することができるが、弾性層２を、ゴムラテックス凝固法を用いて形成する場合を例として、その際の工程について説明する。図２は、帯電ローラ１０を製造する工程の流れを示す工程図であり、この製造工程は、シャフト１を準備して供給するシャフト供給工程２１、シャフト１の廻りにゴムラテックスをディップ凝固させて弾性層２を形成する弾性層形成工程２２、弾性層２の半径方向外側に塗料をディップして抵抗調整層３を形成する抵抗調整層形成工程２４、抵抗調整層３の半径方向外側に、同じく塗料をディップして表皮層４を形成する表皮層形成工程２６、および、表皮層４を強制乾燥させる表皮層乾燥工程２７を具え、最後の表皮層乾燥工程２７を終えた帯電ローラ１０は、次の工程、例えば、検査工程に移される。
【０００８】
図３は、弾性層２をゴムラテックス凝固法により形成する工程の詳細を示す工程図であり、まず、ラテックス下塗り工程２２ａで、水に乳濁したゴムラテックスの液を収容するラテックスディップ槽に、基体となるシャフト１を浸漬して、シャフト１の周面に、ラテックスを下塗りしたあと、凝固剤ディップ塗装工程２２ｂで、凝固剤の溶液を収容する凝固液ディップ槽に、下塗り済のシャフト１を浸漬してシャフト１の外側に凝固剤をディップ塗装する。ここで、下塗り用ラテックスは、凝固剤をシャフト１に接着させるための接着剤として機能する。
【０００９】
凝固剤を塗装したシャフト１を、風をあてて常温乾燥させたあと、ラテックスディップ塗装工程２２ｃで、ディップ槽に収容されたゴムラテックス溶液中に浸漬する。このとき、酸性の凝固剤とアルカリ製のゴムラテックスとは酸アルカリ反応を起こすが、この反応に伴って、ゴムラテックスはゲル化して凝固される。
【００１０】
ラテックスディップ塗装工程２２ｃのあと、酸アルカリ反応で発生した水を除去するため、低温乾燥工程２２ｄで、形成途中のローラの温度を、例えば４０℃程度に保って乾燥させ、続いて、酸アルカリ反応で発生した塩を除去するため、洗浄工程２２ｅで、薄い塩濃度の水でこれを洗浄して塩を除去する。塩を除去する工程が必要なのは、もしこれを除去しない場合には、塩が異物としてローラ内に残り、使用中にローラ表面に析出して感光体を汚染する原因となるからである。その後、帯電ローラを高温乾燥工程２４ｆに移送して、例えば７０〜８０度程度の高温下で乾燥を行い、水分を蒸発させるとともにラテックスを加硫して弾性層２の形成を完了する。
【００１１】
図４は、以上の工程のうち、ラテックスディップ塗装工程２２ｃにおいて、凝固剤を塗装済のシャフト１をディップする際のディップ方法を示す概念図であり、凝固剤の層７が既に形成されているシャフト１の一端部をローラ把持部材８で把持し、シャフト１を垂直な姿勢に保持して、ディップ槽９に収容されたゴムラテックス溶液６の中に浸漬する。溶液６中に所定時間放置することにより、溶液のゴムラテックスと凝固剤とが反応しゴムラテックス層が形成される。
【００１２】
この工程において、シャフト１の浸漬深さとゴムラテックス層の外径との関係について調査したところ、次のことが分かった。図５は、このことを説明するための、シャフト１の上端部を示す側面図であり、図５（ａ）に示すように、シャフト１を最下点まで下降させたときの浸漬深さを、凝固剤層７の上端Ｔ１の位置が、ゴムラテックス溶液の液面Ｓよりαだけ上になるようにした場合、図５（ｂ）に示すように、シャフト１をゴムラテックス溶液６から引き上げたあとの状態において、ゴムラテックス層５の上端Ｔ２は、ゴムラテックス溶液の液面Ｓに対応する位置、すなわち、凝固剤層７の上端Ｔ１よりαだけ下の位置に形成されるが、ゴムラテックス層５の上端Ｔ２の外径Ｄ１は、弾性ローラ１０の画像形成有効範囲Ｆの端Ｌにおける直径Ｄ０より大きくなってしまう。
【００１３】
この現象は、ゴムラテックス溶液６の液面においては、水分の蒸発が発生していて、このため、液面におけるゴムラテックスの濃度が、液中の濃度より高くなり、その分、液面での凝固反応が速く進行して、外径が大きくなってしまうからである。
【００１４】
このような形状のゴムラテックス層５で弾性層２が形成された弾性ローラ１０を、感光体表面に当接させた場合、ゴムラテックス層５の上端Ｔ２が感光体表面にあたってしまうため、弾性ローラの画像形成有効範囲Ｆの端Ｌを正常に感度ドラムに当接させることができず、このため、満足した画像が得られない可能性があり、その改良が望まれていた。
【特許文献１】特開２００３−１３１４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このように、画像形成有効範囲の端Ｌより軸方向外側の位置までシャフト１を浸漬したとしても、凝固剤の端Ｔ１より下方の位置までしか浸漬しなかった場合には、ゴムラテックス層５の軸方向端Ｔ２の径Ｄ１が、画像形成有効範囲Ｆの端Ｌにおける径Ｄ０よりも大きくなり問題となっていた。
【００１６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、帯電ローラに代表される弾性ローラの製造に関し、凝固剤の層が形成された基体を、垂直な姿勢で、ゴムラテックス溶液中に浸漬してゴムラテックス層を形成するに際し、ゴムラテックス層の上端部の直径を、画像形成有効範囲端の直径より小さく維持して、満足した画像を確実に得ることのできる弾性ローラの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（１）本発明は、ゴムラテックスを凝固させて形成された層を含む一層以上が、シャフトの周りに配設された弾性ローラを製造するに際し、
前記ゴムラテックス層の半径方向内側部分となる基体上に、軸方向両側の所定領域を残して凝固剤の層を形成し、この基体を、垂直な姿勢で、ゴムラテックス溶液中に、凝固剤層の上端が液中に没するまで浸漬して、ゴムラテックス層の上端部を先細り形状に仕上げる弾性ローラの製造方法である。
【００１８】
（２）本発明は、（１）において、ゴムラテックス層が形成された前記基体をゴムラテックス溶液から引き上げたあと、ゴムラテックス層の、先細り形状をなす上端部を裁断して除去し、その裁断位置を、裁断時の内部応力の開放に起因して拡大する裁断面の外径が、前記弾性ローラの画像形成有効範囲端の外径より小さく維持される位置とする弾性ローラの製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
（１）の発明によれば、ゴムラテックス層の半径方向内側部分となる基体上に、軸方向両側の所定領域を残して凝固剤の層を形成し、この基体を、垂直な姿勢で、ゴムラテックス溶液中に、基体に形成された凝固剤層の上端がゴムラテックス液中に没するまで浸漬するので、ゴムラテックス溶液の液面を凝固剤の層が形成されていない部分に対応させることにより、液面部分のラテックス凝固反応を抑えることができ、その結果、上端部を先細り形状に仕上げることが可能となり、このことにより、画像形成範囲より軸方向外側の領域を、画像形成範囲端より半径方向外側に突出させることなく、良好な画像を形成することのできる弾性ローラを製造することができる。
【００２０】
（２）の発明によれば、ゴムラテックス層が形成された前記基体をゴムラテックス溶液から引き上げたあと、ゴムラテックス層の、先細り形状をなす上端部を裁断して除去するので、画像形成有効範囲端から軸方向外側の画像形成に寄与しない部分をできるだけ短くすることができ、しかも、その裁断位置を、裁断時の内部応力の開放に起因して拡大する裁断面の外径が、前記弾性ローラの画像形成有効範囲端の外径より小さく維持される位置としたので、裁断部を、画像形成範囲端より半径方向外側に突出させることなく、良好な画像を形成することのできる弾性ローラを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。以下に説明する実施形態の製造方法は、感光体表面を帯電させるのに用いられる帯電ローラの弾性層を、ゴムラテックスを凝固させて形成する例であり、この実施形態の製造方法においては、先述の通り、図１に示した帯電ローラ１０を、図２および図３に示した工程によって形成するが、図３に示した工程のうち、ラテックスディップ塗装工程２２ｃにおいて、図４の概念図に示すように、凝固剤の層７が形成されたシャフト１を、ゴムラテックス溶液６を収容するディップ槽９に浸漬して、ゴムラテックス層５を形成する際、凝固剤層７の上端がゴムラテックス溶液６の液中に没するまで浸漬させるところに特徴があり、図６は、この場合の、シャフト１の上端部を示す側面図である。
【００２２】
図６（ａ）に示すように、ローラ把持部材８で把持したシャフト１を最下点まで下降させて、凝固剤層７の上端Ｔ１が、ゴムラテックス溶液６の液面Ｓよりβ１だけ下に位置する深さまで浸漬する。その後、シャフト１をその位置に所定時間保持したあと、シャフト１をゴムラテックス溶液６から引き上げる。図６（ｂ）は、ゴムラテックス層５が形成されたシャフト１を引き上げた状態で示すものであるが、ゴムラテックス層５の上端Ｔ２は、ゴムラテックス溶液の液面Ｓに対応する位置、すなわち、凝固剤層７の上端Ｔ１よりβ１だけ軸方向外側に位置し、図中、Ｅの軸方向領域で先細り形状に形成される。
【００２３】
軸方向領域Ｅで先細り形状となるのは、凝固剤層７がその端Ｔ１までしか形成されていないため、凝固剤層７の端Ｔ１近傍より軸方向外側の領域では、ゴムラテックスと凝固剤との接触確率が軸方向外側に向かうほど小さくなるからである。
【００２４】
そして、このように形成されたゴムラテックス層５において、画像形成有効範囲Ｆの端Ｌより軸方向外側の外径は、画像形成有効範囲端Ｌでの外径Ｄ０より小さくすることができ、画像形成有効範囲Ｆで確実に感光ドラムに当接させて、良好な画像をえることができる。
【００２５】
ここで、シャフト１が露出する部分の長さγは、帯電ローラ１０を電子写真装置に取付けて用いる際に必要な寸法に設定されるが、画像形成有効範囲Ｆの軸方向外側領域の長さδ１から長さγを除く長さは無効な長さでありこの部分をできるだけ短くすることが好ましく、先細りとなる領域Ｅの一部を裁断してシャフト１を露出させることにより、長さδ１を短くすることが考えられる。
【００２６】
図７は、領域Ｅの一部のゴムラテックス層５を裁断して形成されたシャフト１の端部分を示す側面図であり、ゴムラテックス層５の上端部を裁断して、凝固剤層７の端Ｔ１より軸方向外側の長さをβ１からβ２に減少させ、このことにより、シャフト１が露出する部分の長さγをそのままに維持したとして、画像形成有効範囲Ｆの軸方向外側領域の長さを、δ１からδ２に減少させることができる。
【００２７】
この裁断に際し、裁断された、ゴムラテックス層の上端Ｔ２における外径は、裁断される前の外径より拡大してＤ２となる。これは、裁断前には、ゴムラテックス層の内部応力により収縮していた外径が、裁断によって内部応力が開放されることにより、非収縮状態に戻るからである。
【００２８】
裁断する際の軸方向位置は、このことを考慮して設定する必要があり、β２を短くしすぎると、端部Ｔ２での外径Ｄ２が、画像形成有効範囲端Ｌでの外径Ｄ０より大きくなってしまい、好ましくないので、裁断後の外径Ｄ２を予測して、Ｄ２がＤ０より小さく維持される位置に裁断位置を設定することが重要である。
【００２９】
帯電ローラは、感光体表面に押圧される際長さ方向に均一な当たり面を形成することが重要で、そのため、長さ方向中央部が端部よりも径の大きいクラウン形状をなすのが好ましいが、図８は、ゴムラテックスを凝固させてクラウン形状に仕上げられた弾性層２を示す正面図であり、図に示すように、弾性層２の長さ方向中央部での外径をＤｍとして、Ｄｍを、画像形成有効範囲Ｆの端での外径Ｄ０より大きくなるよう形成するのが好ましく、この場合でも、ゴムラテックス層５の、画像形成有効範囲Ｆより外側領域の外径は、先述の通り、端部を裁断しない態様、および、端部を裁断する態様のいずれにおいても、外径Ｄ０より小さいので、帯電ローラ１０を、画像形成有効範囲Ｆで均一に感光ドラムに当接させることができ、画像を良好に形成することができる。
【００３０】
このラテックスディップ塗装工程２２ｃの塗料の調整例を以下に例示する。
（塗料調整例Ａ）
ゴムラテックス（ＪＳＲ０５６１：ＪＳＲ（株）製）：１００質量部、カーボンブラック（ＭＡ１００：三菱化学（株）製）：１０質量部、コロイド硫黄（コロイド硫黄：細井化学工業（株）製）：２質量部、および、増粘剤（ＳＮシックナーＡ−８１５：サンノプコ（株）製）：１質量部、を攪拌羽根により混合する。
【００３１】
（塗料調整例Ｂ）
ゴムラテックス（ＪＳＲ０５６１：ＪＳＲ（株）製）：１００質量部、カーボンブラック（ＭＡ１００：三菱化学（株）製）：１０質量部、コロイド硫黄（コロイド硫黄：細井化学工業（株）製）：２質量部、および、起泡剤（ＦＲ２５：花王（株）製）：０．５質量部、を高速高速泡立て攪拌機により混合、フォーム密度０．４ｇ/ｃｍ３のフォーム塗料を調整する。
【００３２】
上記の（塗料調整例Ａ）および（塗料調整例Ｂ）のいずれについても、凝固剤ディップ塗装工程２４ｂにおける凝固液として、凝固剤（硝酸カルシウム４水和物：大塚化学（株）製）：５０質量部、およびメタノール：５０質量部、を攪拌羽根により混合して凝固液を調整したものを、例として用いることができる。なお、以上の配合例において、導電剤としてカーボンブラックを用いたがこの代わりにイオン導電剤を用いても何ら支障はない。
【００３３】
以上、帯電ローラ１０の弾性層２を例にとってゴムラテックス層の形成方法について説明したが、帯電ローラ１０の弾性層２以外の層や、これ以外の弾性ローラのゴムラテックス層についても、同様の方法で形成することができ、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
この弾性ローラの製造方法は、帯電ローラの他、電子写真装置に用いられる弾性ローラに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る実施形態の製造方法によって形成される弾性ローラの代表例となる帯電ローラの断面図である。
【図２】帯電ローラを製造する工程の流れを示す工程図である。
【図３】ラテックス凝固法により弾性層を形成する際の部分工程図である。
【図４】ラテックスディップ塗装工程において、凝固剤を塗装済のシャフトをディップする際のディップ方法を示す概念図である。
【図５】従来の方法によりゴムラテックス層を形成する際のシャフトの上端部を示す側面図である。
【図６】本発明に係る実施形態の製造方法によってゴムラテックス層を形成する際のシャフトの上端部を示す側面図である。
【図７】本発明に係る実施形態の他の方法によってゴムラテックス層を形成する際のシャフトの上端部を示す側面図である。
【図８】ゴムラテックスを凝固させてクラウン形状に仕上げられた弾性層を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    シャフト
２    弾性層
３    抵抗調整層
４    表皮層
５    ゴムラテックス層
６    ゴムラテックス溶液
７    凝固剤の層
８    ローラ把持部材
９    ディップ層
１０    帯電ローラ
２１    シャフト供給工程
２２    弾性層形成工程
２２ａ    ラテックス下塗り工程
２２ｂ    凝固剤ディップ塗装工程
２２ｃ    ラテックスディップ塗装工程
２２ｄ    低温乾燥工程
２２ｅ    洗浄工程
２２ｆ    低温乾燥工程
２４    抵抗調整層形成工程
２６    表皮層形成工程
２７    表皮層乾燥工程
Ｆ  画像形成有効範囲
Ｓ  ゴムラテックス溶液の液面
Ｄ１    凝固剤層の上端
Ｄ２    ゴムラテックス層の上端
【図１】
2005331598.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005331598.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005331598.tif 000009
【図８】
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