(57)【要約】【課題】均一かつ良好な導電性を有する導電ローラと、その導電ローラを容易に得られる製造方法を提供する。【解決手段】導電性のシャフト１１の外周面１１ａに、高分子弾性体からなる筒状の弾性層２１を形成する工程、前記弾性層２１の外周面にチューブ３１を装着する工程、前記弾性層２１及び前記チューブ３１の端部を切断除去する工程、前記弾性層２１及び前記チューブ３１の切断端面に導電性塗料を塗布して、前記弾性層２１の切断端面及び前記チューブ３１の切断端面を覆い前記シャフト１１の外周面１１ａと接する導電性の端面被膜４１を形成する工程とにより、導電ローラを製造する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のシャフトと、前記シャフトの外周面に設けられた高分子弾性体からなる筒状の弾性層と、前記弾性層の外周面に装着されたチューブと、前記弾性層の端面及び前記チューブの端面を覆い前記シャフトの外周面と接するように設けられた導電性の端面被膜とよりなる導電ローラ。
【請求項２】
前記高分子弾性体が、密度１０〜５００ｋｇ／ｍ３、セル数２５〜５０００／２５ｍｍの多孔体からなることを特徴とする請求項１に記載の導電ローラ。
【請求項３】
導電性のシャフトの外周面に、高分子弾性体からなる筒状の弾性層を形成する工程、
前記弾性層の外周面にチューブを装着する工程、
前記弾性層及び前記チューブの端部を切断除去する工程、
前記弾性層の切断端面及び前記チューブの切断端面に導電性塗料を塗布して、前記弾性層の切断端面及び前記チューブの切断端面を覆い前記シャフトの外周面と接する導電性の端面被膜を形成する工程、
とからなる導電ローラの製造方法。
【請求項４】
前記高分子弾性体が、密度１０〜５００ｋｇ／ｍ３、セル数２５〜５０００／２５ｍｍの多孔体からなることを特徴とする請求項３に記載の導電ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、導電ローラ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザープリンタや複写機などに多用されている導電ローラとして、図３に示すように、導電性のシャフト５１の外周面にゴムや樹脂にカーボン等の電子伝導性導電フィラーを分散させた導電層５２を設け、前記導電層５２の外周面にチューブ５３を接着したものが提案されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２２８１５６号公報
【０００４】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記チューブを表面に有する導電ローラにあっては、前記シャフト５１から前記導電層５２を経て前記チューブ５３の表面に至る導通路が形成されるため、前記導通路の大部分を占める導電層５２の状態によって導電性が大きく影響を受けることになる。
【０００６】
しかし、前記導電層５２は、ゴムや樹脂と電子伝導性導電フィラーの密度の相違等により、電子伝導性導電フィラーをゴムや樹脂に均一に分散させるのが難しく、抵抗値がバラツキ易い。特に、ゴムや樹脂の多孔体に電子伝導性導電フィラーを分散させる場合には、多孔体のセルの大きさ、形状、セルを塞ぐように存在するセル膜の残留度合いなどが一定し難く、前記電子伝導性導電フィラーの分散が不均一になり易い。そのため、従来のチューブを表面に有する導電ローラにあっては、一定の導電性を得るのが難しい問題がある。
【０００７】
この発明は、前記の点に鑑みなされたもので、均一かつ良好な導電性を有する導電ローラと、その導電ローラを容易に得られる製造方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する導電ローラの発明は、導電性のシャフトと、前記シャフトの外周面に設けられた高分子弾性体からなる筒状の弾性層と、前記弾性層の外周面に装着されたチューブと、前記高分子弾性層の端面及び前記チューブの端面を覆い前記シャフトの外周面と接するように設けられた導電性の端面被膜とよりなる導電ローラに係る。
【０００９】
また、前記導電ローラの製造方法の発明は、導電性のシャフトの外周面に、高分子弾性体からなる筒状の弾性層を形成する工程と、前記弾性層の外周面にチューブを装着する工程と、前記弾性層及び前記チューブの端部を切断除去する工程と、前記弾性層の切断端面及び前記チューブの切断端面に導電性塗料を塗布して、前記弾性層の切断端面及び前記チューブの切断端面を覆い前記シャフトの外周面と接する導電性の端面被膜を形成する工程とからなる導電ローラの製造方法に係る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。図１に示すこの発明の一実施例に係る導電ローラ１０は、導電性のシャフト１１と、前記シャフト１１の外周面に設けられた弾性層２１と、前記弾性層２１の外周面に設けられたチューブ３１と、前記弾性層２１の端面２２及び前記チューブ３１の端面３２に形成された導電性の端面被膜４１とからなり、レーザープリンタや複写機等に使用される。
【００１１】
前記導電性のシャフト１１は、前記導電ローラ１０の回転軸となるもので、金属等の導電性を有する材質からなり、用途に応じたサイズとされる。前記導電性のシャフト１１は前記導電ローラ１０の軸中心に位置し、接着剤により前記弾性層２１と一体化されている。接着剤は、公知のものが用いられる。
【００１２】
前記弾性層２１は、高分子弾性体からなり、多孔体（発泡体）でも非多孔体（無発泡体）でもよいが、特には、前記導電ローラ１０を低硬度にできることなどから、多孔体を用いるのが好ましい。多孔体を用いる場合には、密度１０〜５００ｋｇ／ｍ３、セル数２５〜５０００／２５ｍｍ（ＪＩＳ  Ｋ  ６４０１：１９９７規格準拠）のものが好ましい。この密度範囲及びセル数範囲の多孔体からなる高分子弾性体を用いることにより、後述する導電性端面被膜４１の形成時に導電性端面被膜形成用導電性塗料の浸透を少なくでき、前記導電性端面被膜４１を確実に形成できるようになる。前記多孔体としては、ウレタンフォームやゴムスポンジ等を挙げることができる。さらに、前記ウレタンフォームの場合、公知の溶解処理等によってセル膜除去が施されたものであってもよい。それに対し前記非多孔体としては、無発泡ゴム等を挙げることができる。なお、前記弾性層２１は、前記導電ローラ１０の用途に応じた寸法の円筒形からなり、軸中心に前記導電性のシャフト１１が挿通されている。
【００１３】
前記チューブ３１は、高分子樹脂からなるものが用いられる。高分子樹脂としては、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂等を挙げることができる。図示の例では、前記チューブ３１は、導電性付与層２５を介して前記弾性層２１の外周面に装着されている。前記導電性付与層２５は、液状高分子組成物の塗膜からなるものを挙げることができる。
【００１４】
前記液状高分子組成物は、高分子弾性体の膨潤を防止して変形を防ぐため、水性のものが好ましい。前記液状高分子組成物としては、水溶性高分子を主成分とするものや、高分子の微粒子をこれに含まれる親水性官能基や添加した界面活性剤により安定化させた、いわゆるラテックスを主成分とするものが好適である。前記ラテックスとしては、天然ゴムラテックス、ブタジエンゴムラテックス、スチレン−ブタジエンゴムラテックス、アクリロニトリル−ブタジエンゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス、アクリルゴムラテックス、ポリウレタンゴムラテックス、ポリエステルゴムラテックス、フッ素ゴムラテックス、シリコーンゴムラテックスなどが利用できる。
【００１５】
さらに、前記導電性付与層２５のための液状高分子組成物は、電子伝導性導電フィラーを含有させたものが好ましい。このような導電性の液状高分子組成物を用いれば、前記チューブ３１が導電性付与層２５によって裏打ちされた状態になり、前記導電ローラ１０における導電性の安定度が向上する。前記電子伝導性導電フィラーとしては、カーボンブラックやグラファイトなどの炭素質粒子、銀やニッケルなどの金属粉、酸化スズや酸化チタンあるいは酸化亜鉛などの導電性金属酸化物の単体、あるいは硫酸バリウムなどの絶縁性粒子を芯体にして前記導電性金属酸化物を湿式的に被覆したもの、導電性金属炭化物、導電性金属窒化物、導電性金属ホウ化物などから選ばれる１種又は複数種類の組合せで用いられる。特にコスト面からはカーボンブラックが好ましく、他方導電性制御のし易さからは導電性金属酸化物が好ましい。カーボンブラックと導電性金属酸化物の併用がコストと導電性制御の容易さを両立できるため、より好ましい。
【００１６】
前記電子伝導性導電フィラーとラテックスの割合は、電子伝導性導電フィラーの粒径や体積固有抵抗により異なるが、ラテックスの固形分１００重量部に対して電子伝導性導電フィラーが５〜８０重量部となるようにするのが好ましい。なお、前記電子伝導性導電フィラーを含む液状高分子組成物には、粘度調整等のために適量の水が添加されることもある。その他、必要に応じて架橋剤や界面活性剤などの助剤が添加される。
【００１７】
前記導電性の端面被膜４１は、前記弾性層２１の端面及び前記チューブ３１の端面を覆い、前記シャフト１１の外周面１１ａと接触するように形成されている。これによって前記シャフト１１から前記端面被膜４１を経て前記チューブ３１に至る一連の導通路が形成され、前記弾性層２１の影響が少ない導通路を確保することができる。前記端面被膜４１は、前記液状高分子組成物に前記電子伝導性導電フィラーを含有させた導電性塗料を、前記シャフト１１と前記弾性層２１の端面との境界部分Ｋ、前記弾性層２１の端面及び前記チューブ３１の端面に塗布し硬化させることにより、容易に形成することができる。また、前記端面被膜４１が形成される前記弾性層２１の端面及び前記チューブ３１の端面は、前記端面被膜４１との良好な接着性及び密着性並びに前記シャフト１１から前記チューブ３１に至る良好な導通路確保のため、切断により面一とされている。
【００１８】
次にこの発明の導電ローラ製造方法について、その実施形態を説明する。前記導電ローラの製造方法は、弾性層形成工程、チューブ装着工程、切断工程、端面被膜形成工程からなる。
【００１９】
弾性層形成工程では、前記導電性のシャフト１１の外周面１１ａに、筒状の前記弾性層２１を、最終寸法よりも長く形成する。前記弾性層２１を形成する方法としては、前記シャフト１１をインサートとして金型にセットし、前記金型内に弾性層形成原料を注入して前記シャフト１１の外周面１１ａに前記弾性層２１をモールド成形する方法や、予めシャフト挿通孔を有する弾性体を形成し、接着剤の塗布されたシャフト１１を前記弾性体のシャフト挿通孔に挿入して前記シャフト１１と弾性体を接着した後、前記弾性体の外周面を円筒状に切削あるいは研磨等して前記弾性層２１を形成する方法などが挙げられる。図２の（Ａ）は、後者の方法によって前記シャフト１１の外周面１１に弾性体２１ａを接着した状態、図２の（Ｂ）は、前記弾性体２１ａの外周面を円筒状に切削あるいは研磨等して前記弾性層２１を形成した状態を示す。
【００２０】
チューブ装着工程では、図２の（Ｃ）に示すように、前記弾性層２１の外周面に前記導電性成付与層２５を形成するための液状高分子組成物２５ａを塗布し、前記液状高分子組成物２５ａ塗布後の前記弾性層２１の表面に前記チューブ３１を装着する。前記チューブ３１は、その内径が前記弾性層２１の外径よりも僅か小径とされて押出成形等により形成されており、前記弾性層２１の径を縮めながら前記弾性層２１の表面に被せることにより装着される。前記液状高分子組成物２５ａは、前記電子伝導性導電フィラーを含有させたものが好ましい。
【００２１】
切断工程では、図２の（Ｄ）に示すように、前記弾性層２１及び前記チューブ３１が所要長さとなるように、前記弾性層２１及び前記チューブ３１の端部を切断除去する。これによって、前記弾性層２１及び前記チューブ３１の端面が面一となる。符号２２は前記弾性層２１の切断端面、３２は前記チューブ３１の切断端面を示す。
【００２２】
端面被膜形成工程では、前記切断面２２，３２及び前記弾性層２１の切断端面２２と前記シャフト１１との境界部Ｋに前記導電性塗料を塗布し、硬化させることにより、前記導電性の端面被膜４１を図２の（Ｅ）のように形成する。これにより、図１に示した前記導電ローラ１０が得られる。前記導電性塗料の塗布は、スプレー塗布等、適宜の塗布方法によって行うことができる。特に、図２の（Ｅ）に示す環状弾性多孔体からなる塗布具５１を用いれば、前記導電性の端面被膜４１を均一にかつ容易に前記切断端面２２，３２に形成することができる。前記環状弾性多孔体からなる塗布具５１は、少なくとも一端面が平らな塗布面５２とされ、かつシャフト用孔５３が貫通形成されたウレタンフォーム等の弾性多孔体からなる。前記塗布具５１を用いる場合、前記塗布具５１に前記導電性塗料を含浸させ、前記塗布具５１のシャフト用孔５３に前記シャフト１１を挿入して、前記塗布具５１の塗布面５２を前記切断端面２２，３２に当接させ、その当接状態で前記塗布具５１を回転させることにより、導電性塗料の塗布を行う。
【００２３】
【実施例】
以下、この発明の実施例について、具体的に示す。
ニッケルメッキが施された鉄製シャフト（外径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍ）の外周面に、ホットメルト接着剤を厚さ２０μｍ程度で塗布する。また、溶解処理の施されたポリエステル系ウレタンフォーム（密度３０ｋｇ／ｍ３、セル数５０個／２５ｍｍ、商品名：ＭＦ−５０、イノアックコーポレーション社製）を厚さ１８ｍｍ、幅１８ｍｍ、長さ２４０ｍｍに加工し、このものに直径５ｍｍの貫通孔を形成し、前記貫通孔に前記導電性のシャフトを挿通して接着させ、その後、前記ポリエステル系ウレタンフォームを研削して外径１０．１５ｍｍ、ローラ面長２４０ｍｍの弾性層を前記シャフトの外周面に形成した。
【００２４】
次に、アクリレート系ラテックス（商品名：Ｎｉｐｏｌ  ＬＸ８５１、日本ゼオン社製）１００重量部にカーボンブラック分散液（商品名：エマコール、山陽色素社製）５０重量部と、純水５０重量部を配合した電子伝導性導電フィラー含有液状高分子組成物を、付着量が２．０ｇになるようにギヤポンプ（ＲＩＦ−０．５−０２、ランズバーグ・インダストリー社製）を用いた精密スプレー塗布装置で、前記弾性層の外周面に塗布し、その後７０℃で１時間熱風循環乾燥炉により乾燥させた。
【００２５】
その後、内径９．９ｍｍ、肉厚１２５μｍ、長さ２４０ｍｍのポリアミド１２からなるチューブに、前記弾性層とシャフトの一体品を挿入して、前記弾性層の外周面に前記チューブを装着した。続いて、前記チューブと弾性層及びシャフトの一体品を、前記シャフトを回転軸にして回転させながら、押し刃を前記チューブの端部に当てて前記チューブ及び弾性層の両端部を切断除去し、前記チューブ及び弾性層の長さを２２５ｍｍにした。
【００２６】
次に、前記チューブの装着時に用いた電子伝導性導電フィラー含有液状高分子組成物を導電性塗料として用い、前記導電性塗料を、図２の（Ｅ）に示した環状弾性多孔体（ウレタンフォーム製）からなる塗布具５１に含浸させ、前記含浸後の塗布具５１を回転させながら前記弾性層の切断端面とチューブの切断端面及び前記シャフトと前記弾性層の切断端面との境界部に押し当てることにより、前記弾性層の切断端面及び前記チューブの切断端面を覆い前記シャフトの外周面と接する導電性塗膜を塗布形成した。その後、前記シャフトに付着した余剰の導電性塗料を除去し、前記切断端面の導電性塗膜を、７０℃で１時間、熱風循環乾燥炉で乾燥させることにより、前記弾性層の切断端面及び前記チューブの切断端面を覆い前記シャフトの外周面と接する導電性の端面被膜を形成し、図１に示した導電ローラを得た。
【００２７】
・比較例
前記実施例における切断工程までを実施例と同様に行い、前記導電性塗料の塗布以降を省略して比較例の導電ローラを製造した。
【００２８】
前記実施例及び比較例の導電ローラに対して、シャフトの両端に５０ｇずつの荷重をかけ、軸方向に５ｍｍ幅の金属電極を等間隔に９カ所配置してチューブ外面に当接させ、前記シャフトと金属電極の間に１００Ｖの電圧を印加して前記シャフトと電極間の電気抵抗値を測定した。その際、シャフトを２０°ピッチで回転させて電極に当接する位置を変えながら、合計（９×３６０°／２０°＝）１６２点で部分抵抗値の測定を行い、その平均抵抗値を計算した。測定環境は、２３℃、５５ＲＨである。その結果、実施例の導電ローラは平均抵抗値（ｌｏｇΩ）が５．９１、標準偏差（ｌｏｇΩ）が０．０６であったのに対し、比較例の導電ローラは平均抵抗値（ｌｏｇΩ）が６．８４、標準偏差（ｌｏｇΩ）が０．１０であった。また、実施例の導電ローラ及び比較例の導電ローラ各１０本に対して前記と同様の方法で平均抵抗値及び標準偏差を測定したところ、実施例の導電ローラでは平均抵抗値（ｌｏｇΩ）が６．１５、標準偏差（ｌｏｇΩ）が０．０５であったのに対し、比較例の導電ローラは平均抵抗値（ｌｏｇΩ）が７．２３、標準偏差（ｌｏｇΩ）が０．１８であった。
【００２９】
前記測定結果から、比較例の導電ローラは、部分抵抗に関して導電ローラ１本内のバラツキと、１０本の平均抵抗値のバラツキが、実施例の導電ローラよりも大きいことがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明の導電ローラによれば、均一かつ良好な導電性が得られる効果がある。またこの発明の製造方法によれば、均一かつ良好な導電性を有する導電ローラを簡単に製造することができる効果がある。さらに、前記導電ローラの弾性層を、密度１０〜５００ｋｇ／ｍ３、セル数２５〜５０００／２５ｍｍの多孔体からなる高分子弾性体とすれば、前記導電ローラにおける弾性層の端面及びチューブの端面を覆いシャフトの外周面と接する導電性の端面被膜を、より確実に形成することができ、導電性の均一性及び安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る導電ローラの断面図である。
【図２】この発明における導電ローラの製造工程を示す概略図である。
【図３】従来の導電ローラの断面図である。
【符号の説明】
１０  導電ローラ
１１  シャフト
１１ａ  シャフトの外周面
２１  弾性層
３１  チューブ
４１  端面被膜
【図１】
2005010322.tif 000003
【図２】
2005010322.tif 000004
【図３】
2005010322.tif 000005