(57)【要約】【課題】被覆層の厚肉部分で偏摩耗が発生せず、しかも、相手部材との当接状態が、回転駆動側とその反対側とで略等しくなる弾性ロールを提供する。【解決手段】軸体１の外周面に弾性層２および被覆層３が順に形成されており、軸体１の一端部には、回転駆動用部品であるギアＧが設けられている。そして、弾性層２のうち、ギアＧと反対側のみに、空洞部Ｓ1 が形成されている。また、被覆層３のうち、上記空洞部Ｓ1 に略対応する部分は、厚肉に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と、この軸体の外周面に形成された弾性層と、この弾性層の外周面に形成された被覆層とを有し、回転駆動用のギア等の部品が上記軸体の一端部に設けられた弾性ロールであって、上記ギア等の設置箇所と反対側に位置する被覆層の端部がそれ以外の部分よりも厚肉に形成され、その厚肉部分に略対応する上記弾性層の部分のみに、外側に開口する空洞部が同軸的に形成されていることを特徴とする弾性ロール。
【請求項２】
上記空洞部が、上記軸体を中心とし外側に拡がる略円錐台状に形成されている請求項１記載の弾性ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機，プリンター等の電子写真機器類に用いられる現像ロール，帯電ロール，転写ロール等の弾性ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機，プリンター等の電子写真機器類では、感光ドラムとともに、現像ロール，帯電ロール，転写ロール等の弾性ロールが設けられている。これら弾性ロールは、図７に示すように、軸体１１の外周面にゴム等からなる弾性層１２が形成され、さらにその弾性層１２の外周面に抵抗調整層や保護層等の薄い被覆層１３が形成されている。
【０００３】
上記弾性ロールの形成は、通常、円筒状金型を用いて成形される。すなわち、まず、軸体１１の外周面に接着剤等を塗布し、これを円筒状金型の中空部に同軸的に設置し、両端部を蓋体で密封した後、弾性層１２の形成材料を注入する。ついで、オーブン加硫等により加硫し、上記弾性層１２を形成する。その後、脱型し、ロールコーティング法，スプレーコーティング法，ディッピング法等により、弾性層１２の表面に、被覆層１３形成用の液状材料を塗布等した後、乾燥や加熱処理等を行い、抵抗調整層や保護層等の被覆層１３を形成する。
【０００４】
そして、上記被覆層１３形成用の液状材料の塗布なしい乾燥は、通常、加硫成形を終えたロール体を、鉛直方向に立てた状態で行うため、その液状材料が下方に垂れ、弾性ロールの外周面の軸方向一端部に溜まる。このため、その溜まった一端部が厚肉になる。そこで、この一端部での厚肉化を低減するために、乾燥過程で弾性ロールを上下逆さにすることが行われる。しかし、これにより、他端部でも厚肉化し、その結果、被覆層１３は、軸方向両端部で厚肉化する。
【０００５】
このような弾性ロールを使用すると、その両端の厚肉部分１３ａでは、感光ドラム等の相手部材との当接圧が局部的に大きくなって応力が集中し、弾性ロール自体や相手部材に偏摩耗が発生する。
【０００６】
そこで、上記偏摩耗を防止するために、図８に示すように、弾性層１２の左右両端の円形端面に、溝Ｓ4 を軸体に沿って周設した半導電性ロールが提案されている（特許文献１参照）。また、上記両端部の当接圧を低減するために、図９に示すように、スポンジ弾性層２２の両端面に、軸体２１を中心とし両端方向に拡がる略円錐台状の空洞部Ｓ5 を形成したトナー供給ロールが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】実開平６−２８８６０号公報
【特許文献２】特開２００１−１０９２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、弾性ロールは、通常、モータ等により回転駆動させるために、ギア等の回転駆動部品が軸体１１の一端部に設けられている。そして、そのギア等が設けられている回転駆動側は、その反対側よりも、回転駆動力の影響が大きい。すなわち、上記弾性ロールが相手部材と当接している場合、回転駆動側は、その反対側よりも、回転駆動力が強く伝達される。
【０００８】
このため、本発明者らの研究によれば、上記特許文献１，２のように、両端面に溝Ｓ4 や空洞部Ｓ5 が形成され左右対称になっていると、回転駆動側では、その反対側と比較して、回転駆動力により弾性層１２が捩じれ易く、変形量が多くなるため、相手部材との当接状態が、回転駆動側とその反対側とで異なり易くなる。その結果、画像不具合（画像ずれ，濃度むら等）が発生し易くなる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、被覆層の厚肉部分で偏摩耗が発生せず、しかも、相手部材との当接状態が、回転駆動側とその反対側とで略等しくなる弾性ロールの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の弾性ロールは、軸体と、この軸体の外周面に形成された弾性層と、この弾性層の外周面に形成された被覆層とを有し、回転駆動用のギア等の部材が上記軸体の一端部に設けられた弾性ロールであって、上記ギア等の設置箇所と反対側に位置する被覆層の端部がそれ以外の部分よりも厚肉に形成され、その厚肉部分に略対応する上記弾性層の部分のみに、外側に開口する空洞部が同軸的に形成されているという構成をとる。
【００１１】
すなわち、本発明の弾性ロールは、回転駆動用のギア等が設けられている回転駆動側には、空洞部が形成されておらず、その反対側には、空洞部が形成されている。そのため、本発明の弾性ロールを相手部材と当接させ回転駆動させると、回転駆動側には、空洞部が形成されていないため、回転駆動力が強く作用しても、弾性層の捩じれ等の変形量が少なくなる。一方、その反対側では、空洞部が形成されその外周の被覆層が厚肉に形成されていることから、この厚肉部分で相手部材と強く当接して捩じれの悪影響を減じ、かつ空洞部の作用により強い当接による偏摩耗を防ぐようになっている。これにより、相手部材との当接状態がその両端部で略等しくなり、画像不具合が防止される。
【００１２】
なお、本発明において、「（被覆層の厚肉部分に）略対応する」とは、被覆層の厚肉部分の軸方向長さと空洞部の軸方向長さとが、完全に一致する場合と、少し（最大でも１０ｍｍ程度）ずれる場合とを含む意味である。そして、この対応程度（空洞部の軸方向長さを、被覆層の厚肉部分の軸方向長さに対してどの程度に設定するか）は、被覆層の厚肉部分の形状等により適宜設定される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の弾性ロールは、その左右両端部ではなく、回転駆動側の反対側の弾性層のみに空洞部が形成され、その空洞部に略対応する位置の被覆層が厚肉に形成されている。このため、相手部材との当接状態で回転駆動力が作用すると、回転駆動力が強く作用する回転駆動側の被覆層に生じる捩じれが、左右両端部に空洞がある場合に比べて、軽減され、厚肉の被覆層の作用とも相俟って、相手部材との接触状態が両端部で略等しくなり、画像不具合を防止することができる。また、上記空洞部の存在による弾性層の撓みにより、上記厚肉部による偏摩耗を防止することができる。
【００１４】
特に、上記空洞部が、上記軸体を中心とし外側に拡がる略円錐台状に形成されている場合には、外側にいくに従って、弾性層の厚肉が徐々に薄くなっているため、外側にいくに従って徐々に撓み易くすることができ、より効果の向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、本発明の弾性ロールの一実施の形態を示している。この弾性ロールは、軸体１の外周面に弾性層２および被覆層３が順に形成されており、軸体１の一端部には、回転駆動用部品であるギアＧが外嵌されている。そして、弾性層２のうち、上記ギアＧが外嵌されている回転駆動側には、空洞部は形成されていないが、その反対側には、空洞部Ｓ1 が形成されている。この空洞部Ｓ1 は、この実施の形態では、軸体１を中心とし外側に拡がる略円錐台状になっている。そして、この空洞部Ｓ1 は、現像領域外の非現像領域に対応する部分に形成されている。また、被覆層３のうち、上記空洞部Ｓ1 に略対応する部分は、厚肉に形成されている。
【００１７】
このような弾性ロールを用いることにより、図２に示すように、感光ドラム等の相手部材Ｄと当接させ回転駆動すると、良好な接触状態を実現でき、良好な画像を形成することができる。すなわち、上記弾性ロールでは、空洞部Ｓ1 は、回転駆動側には形成されていない。このため、弾性層２のうち、回転駆動側では、回転駆動力を強く受けるが、回転駆動力による捩じれ等の変形量が少なくなる。一方、回転駆動側の反対側では、空洞部Ｓ1 が形成され、その外周の被覆層が厚肉に形成されていることから、相手部材Ｄと強く接し、捩じれ量の差にもとづく当接状態の差を小さくし、かつ空洞部Ｓ1 の作用により、強い当接による偏摩耗を防止する。この偏摩耗の防止は、相手部材Ｄとの強い当接により、被覆層３の厚肉部分３ａが、その下側の空洞部Ｓ1 の作用により、弾性層２の部分とともに、軸体１側に撓む。このため、その厚肉部分３ａと相手部材Ｄとの当接圧が局部的に大きくなることがなく、弾性ロール自体や相手部材Ｄの偏摩耗が生じないことによる。
【００１８】
つぎに、上記弾性ロールの製造方法について説明する。まず、成形金型を準備する。この成形金型は、図３に示すように、円筒状型４と、この円筒状型４の左右両端開口を蓋する２個のキャップ型５，６とからなっている。上記キャップ型５，６は、上記円筒状型４に取り付けた状態で上記円筒状型４の端部開口を蓋する円板状の蓋部５ａ，６ａと、上記円筒状型４の端部開口内に嵌挿する略円柱状の嵌合部５ｂ，６ｂとを有している。そして、この嵌合部５ｂ，６ｂの内側端面に、軸体１を同軸的に支持するため、軸体１の端部を嵌合する軸体支持穴部５ｃ，６ｃが形成されている。キャップ型５，６のうち、空洞部Ｓ1 が形成される側に対応するキャップ型６は、その空洞部Ｓ1 形状に対応するように、上記嵌合部６ｂが山形状に突出形成されている。
【００１９】
このような成形金型を準備した後の工程は、従来と同様にして行われる。すなわち、図４に示すように、まず、上記円筒状型４に軸体１を挿入し、その円筒状型４の左右両端開口をそれぞれ上記キャップ型５，６で閉塞する。このとき、軸体１の左右両端部はそれぞれキャップ型５，６に形成された軸体支持穴部５ｃ，６ｃに嵌合し、軸体１が同軸的に位置決めされる。ついで、弾性層２の形成材料を、キャップ型５，６の一方に形成された貫通孔（図示せず）から成形キャビティ内に充填する。
【００２０】
そして、その状態で全体をオーブン内に入れて加熱成形した後、キャップ型５，６を外し、軸体１の外周に弾性層２が形成されたロール体を円筒状型４から取り出す。ついで、そのロール体の弾性層２の外周面に、ロールコーティング法，スプレーコーティング法，ディッピング法等により、被覆層３の液体材料を塗工する。そして、空洞部Ｓ1 が形成されている側を下にして乾燥させる。このとき、液だれにより、下端部が自然に厚肉に形成される。このようにして、図１に示す弾性ロールを製造することができる。
【００２１】
なお、上記弾性ロールの製法では、弾性層２の空洞部Ｓ1 の形成を、キャップ型６による成形により行ったが、切削により行ってもよい。すなわち、空洞部Ｓ1 が形成されていないロール体を成形し、脱型後、切削により空洞部Ｓ1 を形成してもよい。
【００２２】
図５および図６は、上記空洞部Ｓ1 の変形例を示している。すなわち、図５に示す空洞部Ｓ2 は、軸体１の外周面に接するように周設された溝となっている。また、図６に示す空洞部Ｓ3 は、軸体１の外周面から距離をおいて周設された溝となっている。これらの作用効果は、上記の実施の形態のものと略同様である（厳密には、前記実施の形態のものが僅かに優れる）。
【００２３】
つぎに、本発明の弾性ロールの形成材料について説明する。
【００２４】
上記軸体１，弾性層２および被覆層３としては、通常に用いられているものが用いられ、特に限定されるものではない。
【００２５】
すなわち、上記軸体１は、中実でも中空でもよく、その形成材料としては、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。そして、上記軸体１の外周面には、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。
【００２６】
上記弾性層２の形成材料としては、下記の主材料に、カーボンブラックや金属粉等の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、ポリウレタン系エラストマー，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），シリコーンゴム，アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ），水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ）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。また、必要に応じて、シリコーンオイル，加硫剤，加硫促進剤，滑剤，助剤等を適宜に添加してもよい。そして、上記弾性層２の厚みは、特に限定されないが、通常、０．５〜５ｍｍ程度に設定される。
【００２７】
上記被覆層３の液状材料としては、下記の主材料に前記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。そして、上記被覆層３は、単層でもよいし、材料が異なるようにして複数層からなるものにしてもよく、各層の厚みは、特に限定されないが、通常、３〜５０μｍ程度に設定される。
【００２８】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【実施例】
【００２９】
〔実施例１〕
図１に示す弾性ロールを、図３に示す成形金型を用いて作製した。すなわち、軸体として直径１２ｍｍの鉄製の中実円柱状のものを準備した。弾性層は、中央部分の厚み４ｍｍ、軸方向の長さ２３０ｍｍに形成し、その形成材料として下記のものを準備した。そして、弾性層に形成する空洞部は、略円錐台状とし、その小径面（軸方向内側の面）の直径を１２ｍｍ、大径面（軸方向外側の面）の直径を２０ｍｍ、高さ（軸方向の長さ）を４ｍｍに形成した。被覆層は、厚み１０μｍに形成し、その液状材料として下記のものを準備した。被覆層の厚肉部分の軸方向の長さは、３ｍｍであった。
【００３０】
〔弾性層の形成材料〕
導電剤配合の液状シリコーンゴム（信越化学工業社製、Ｘ−３４−２６４Ａ／Ｂ）を弾性層の形成材料に用いた。
【００３１】
〔被覆層の液状材料〕
Ｈ−ＮＢＲ（ゼットポール００２０、日本ゼオン社製）１００重量部に対して、ステアリン酸０．５重量部，亜鉛華（ＺｎＯ）５重量部，カーボンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業社製）１５重量部，加硫促進剤（ＢＺ）１重量部，加硫促進剤（ＣＺ）２重量部，硫黄１重量部をボールミルを用いて混練した後、ＭＥＫ４００重量部を加えて混合，攪拌することにより、被覆層の液状材料を調製した。
【００３２】
〔ロール体の作製〕
上記実施の形態と同様にして、上記成形金型を用いて成形することにより、軸体の外周面に、空洞部が形成された弾性層を形成し、両端近傍の跳ね上がった部分を切除した。このようにして、軸体と弾性層とからなるロール体を作製した。なお、成形は１９０℃×３０分間とした。
【００３３】
〔被覆層の形成〕
上記ロール体の外周面に、被覆層の液状材料をロールコーティング法により塗工した後、空洞部を下にして乾燥させ、被覆層を形成した。これにより、図１に示す弾性ロールを得た。
【００３４】
〔比較例１〕
弾性層の両端部に空洞部が形成されている弾性ロールを作製した。その作製には、上記実施例１において、成形金型として、両端のキャップ型に、空洞部を形成するための突出部を形成したものを用いた。また、被覆層を形成する際に、乾燥過程で弾性ロールを上下逆さにし、軸方向両端部が厚肉に形成された。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００３５】
〔画像〕
このようにして得られた実施例１および比較例１の弾性ロールを現像ロールとして、レーザービームプリンタ（沖データ社製、ＭＩＣＲＯＬＩＮＥ７３００）に組み込み、実際に画像出しを行った。そして、画像出し１００００枚後の画像について、目視により、画像ずれおよび濃度むらを判定した。
【００３６】
その結果、実施例１の弾性ロールを用いた場合には、画像に濃度むらがなく、比較例１の弾性ロールを用いた場合には、画像ずれおよび濃度むらが少し見られた。
【００３７】
〔偏摩耗〕
また、上記画像出し後、上記レーザービームプリンタにおいて、現像ロール（実施例１および比較例１の弾性ロール）および感光ドラムの表面の偏摩耗を目視にて調べた。
【００３８】
その結果、いずれの弾性ロールを用いた場合でも、それ自体および感光ドラムに偏摩耗は確認できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の弾性ロールの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】上記弾性ロールと相手部材との当接状態を示す要部説明図である。
【図３】上記弾性ロールの弾性層の成形に用いる金型を示す説明図
【図４】上記弾性ロールの製法を示す説明図である。
【図５】上記弾性ロールの空洞部の変形例を示す断面図である。
【図６】上記空洞部の他の変形例を示す断面図である。
【図７】従来の弾性ロールを示す断面図である。
【図８】従来の半導電性ロールを示す断面図である。
【図９】従来のトナー供給ロールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  軸体
２  弾性層
３  被覆層
Ｇ  ギア
Ｓ1   空洞部
【図１】
2005233223.tif 000003
【図２】
2005233223.tif 000004
【図３】
2005233223.tif 000005
【図４】
2005233223.tif 000006
【図５】
2005233223.tif 000007
【図６】
2005233223.tif 000008
【図７】
2005233223.tif 000009
【図８】
2005233223.tif 000010
【図９】
2005233223.tif 000011