(57)【要約】【課題】軸体の外周面にクラウン形状の弾性体が形成されたＯＡ機器用ロールにおいて、弾性体の左右両端面から軸受位置までの距離が左右で異なる場合でも、複写画像に不具合が発生しないＯＡ機器用ロールを提供する。【解決手段】軸体１と、この軸体１の外周面に同軸的に形成されたクラウン形状の弾性体２とを有するＯＡ機器用ロールであって、上記クラウン形状の弾性体２の最大径位置Ｒが両軸受位置Ｓ1 ，Ｓ2 の中央およびその近傍（両軸受位置Ｓ1 ，Ｓ2 間距離の±１０％内）に設定されている。【選択図】図１
2005170557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と、この軸体の外周面に同軸的に形成されその左右両端面から軸方向内側に向かうにつれて徐々に拡径しているクラウン形状の弾性体とを有するＯＡ機器用ロールであって、上記クラウン形状の弾性体の最大径位置が下記の式（１）〜（３）を満たすように設定されていることを特徴とするＯＡ機器用ロール。
【数１】
2005170557.tif 000006
【請求項２】
上記式（２）における（ａ＋Ａ）が、下記の式（４）を満たす請求項１記載のＯＡ機器用ロール。
【数２】
2005170557.tif 000007
【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ＯＡ（オフィス・オートメイション）機器に用いられるＯＡ機器用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ＯＡ機器において、例えば、現像装置が接触帯電式を採用するものは、感光ドラムに帯電ロールが当接されている。この帯電ロールは、通常、軸体の外周面に単層または複数層からなる円筒状の弾性体が同軸的に一体形成されており、上記当接は、帯電ロールの軸体の両端部を軸支する軸受部を、感光ドラムの方向に付勢することにより行われており、帯電ロールは感光ドラムに押し付けられた状態となっている。そして、一般に、帯電ロールの方が曲げ剛性が低く設定されているため、上記当接では、帯電ロールが反った状態になっている。このため、帯電ロールの弾性体の外径が、軸方向に均一であれば、感光ドラムと帯電ロールの弾性体との当接幅（ニップ幅）は、軸方向で不均一になる（両端部の方が中央部よりも大きくなる）。このような当接状態では、感光ドラムの帯電量が軸方向で不均一となり、画像に濃度むらが発生する。
【０００３】
そこで、帯電ロールの弾性体の外周面形状を、軸方向の両端部から中央部に向かうにつれて徐々に拡径しているクラウン形状にすることが提案されている（特許文献１，２参照）。これにより、感光ドラムと帯電ロールとが当接した状態において、両者の当接幅が軸方向で均一になるようにしている。上記クラウン形状は、弾性体の軸方向中央が最大径に形成され、通常、そこを中心とした対称形となっている。
【特許文献１】特開２０００−２０６７６２号公報
【特許文献２】特開平６−３９９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記クラウン形状の帯電ロールを実機に組み込む場合には、弾性体の左右両端面のうちの一端側の端面と軸受部との間にギアが設けられること等が多く行われる。この場合には、ギア取付スペースを設ける必要上、弾性体を、いわばギア取付側の反対方向に移動させた状態で設けることが行われる。その結果、弾性体の左右両端面から軸受位置（当接荷重作用点）までの距離が左右で異なるということが生じる。そして、このような実機を用いて複写画像を得ると、場合により、画像に濃度むら等の不具合が発生している。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、軸体の外周面にクラウン形状の弾性体が形成されたＯＡ機器用ロールにおいて、弾性体の左右両端面から軸受位置（当接荷重作用点）までの距離が左右で異なる場合でも、複写画像に不具合が発生しないＯＡ機器用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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明のＯＡ機器用ロールは、軸体と、この軸体の外周面に同軸的に形成されその左右両端面から軸方向内側に向かうにつれて徐々に拡径しているクラウン形状の弾性体とを有するＯＡ機器用ロールであって、上記クラウン形状の弾性体の最大径位置が下記の式（１）〜（３）を満たすように設定されているという構成をとる。
【０００７】
【数１】
2005170557.tif 000003
【０００８】
本発明者は、上記クラウン形状を有するＯＡ機器用ロール、例えば、帯電ロールについて、複写画像の不具合の発生原因について検討を重ねた結果、上記不具合は、弾性体の左右両端面から軸受位置までの距離が左右で異なり、弾性体にかかる荷重が、弾性体の軸方向中央を中心とした対称分布とならないため、上記対称形のクラウン形状の帯電ロールを用いると、感光ドラムと帯電ロールの弾性体との当接幅は、軸方向で不均一となることに基づくのではないかと想起し一連の研究を行った。そして、クラウン形状について種々検討し、その取付位置等について研究を重ねた結果、上記式（１）〜（３）を満足させるようにすると、所期の目的を達成できることを見出し本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明のＯＡ機器用ロールでは、上記式（１）で示すように、弾性体の左右両端面から軸受位置までの距離が左右で異なっていても、それに対応して、上記式（２）および（３）で示すように、クラウン形状の弾性体の最大径位置を特定の位置に設定している。これにより、そのＯＡ機器用ロールを他部材に当接させた場合、弾性体にかかる荷重が、弾性体の軸方向で略均一になって、弾性体と他部材との当接幅が軸方向で略均一になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＯＡ機器用ロールは、上記式（１）〜（３）を満たすように、クラウン形状の弾性体の最大径位置が特定の位置に設定されているため、弾性体の左右両端面から軸受位置までの距離が左右で異なっていても、そのＯＡ機器用ロールを他部材に当接させると、弾性体にかかる荷重を、弾性体の軸方向で略均一にすることができ、これにより、弾性体と他部材との当接幅を軸方向で略均一にすることができる。その結果、複写画像等の不具合の発生を防止することができるようになる。
【００１０】
上記式（２）における（ａ＋Ａ）が、下記の式（４）を満たす場合には、最大径位置の設定が好適であり、上記当接幅の均一性を向上させることができる。その結果、複写画像等の不具合の発生防止も向上させることができるようになる。
【００１１】
【数２】
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【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
つぎに、本発明を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００１３】
図１は、本発明のＯＡ機器用ロールの一実施の形態を示している。このＯＡ機器用ロールは、軸体１と、この軸体１の外周面に形成されたクラウン形状の弾性体２とからなっている。また、上記軸体１は、その両端部の軸受部で軸支されており、この実施の形態では、上記弾性体２の左右両端面から軸受位置（軸受部の中心）Ｓ1 ，Ｓ2 までの距離〔左側（一端側）：ａ，右側（他端側）：ｂ〕が、左右で異なっている〔前記式（１）〕。これに対応して、上記クラウン形状の弾性体２の最大径位置Ｒは、左側（一端側）の軸受位置Ｓ1 からの距離（ａ＋Ａ）が左右両軸受位置Ｓ1 ，Ｓ2 間の距離（Ｌ）の４０％〜６０％の範囲内に設定されている〔前記式（２）〕。好適には、５０％（両軸受位置Ｓ1 ，Ｓ2 間の中央）の位置である〔前記式（４）〕。このように最大径位置Ｒが特定の位置に設定されると、弾性体２の左端面（一端面）から軸体１の左側の軸受位置Ｓ1 までの距離（ａ）が既知であるため、弾性体２の左端面から最大径位置Ｒまでの距離（Ａ）が自動的に決まり、また、それと同時に、弾性体２の軸方向長さ（面長）〔Ａ＋Ｂ＝Ｌ−ａ−ｂ：前記式（４）〕も既知であるため、弾性体２の最大径位置Ｒから右端面（他端面）までの距離（Ｂ）が自動的に決まる。そして、弾性体２の外径は、その最大径位置Ｒから両端に向かうにつれて徐々に縮径し、左右両端面の外径は等しくなるように設定されている。
【００１４】
また、最大径位置Ｒから左右両端に向かうにつれて徐々に縮径する外径の変化率は、軸体１の縦弾性係数，軸体１の断面二次モーメント，弾性体２の硬度，弾性体２の厚み，各軸受位置Ｓ1 ，Ｓ2 にかかる荷重等により決められるが、最大径位置Ｒは、これらに依存しない。
【００１５】
そして、上記ＯＡ機器用ロールとしては、帯電ロール，現像ロール，転写ロール，定着ロール，トナー供給ロール，紙送りロール等があげられ、これら各ＯＡ機器用ロールが他部材と当接すると、弾性体２にかかる荷重が、弾性体２の軸方向で略均一になり、弾性体２と他部材との当接幅が軸方向で略均一になる。このため、つぎのような効果を奏する。すなわち、例えば、上記ＯＡ機器用ロールが帯電ロールであり、それと当接する他部材が感光ドラムである場合には、感光ドラムの帯電量が軸方向で略均一になって、帯電量不均一という不具合が防止され、画質が向上する。また、上記ＯＡ機器用ロールが現像ロールであり、それと当接する他部材が感光ドラムである場合には、感光ドラムへのトナー像形成が軸方向で略均一になって、トナー像の形成不均一という不具合が防止され、画質が向上する。また、上記ＯＡ機器用ロールが転写ロールであり、それと当接する他部材が紙である場合には、紙へのトナー像転写が軸方向で略均一になって、トナー像の転写不均一という不具合が防止され、画質が向上する。また、上記ＯＡ機器用ロールが定着ロールであり、それと当接する他部材が紙である場合には、紙に転写されたトナー像の定着が軸方向で略均一になって、トナー像の定着不均一という不具合が防止され、画質が向上する。また、上記ＯＡ機器用ロールがトナー供給ロールであり、それと当接する他部材が現像ロール（弾性体２の外径は軸方向で均一）である場合には、現像ロールへのトナー供給量が軸方向で略均一になって、トナー供給量の不均一という不具合が防止され、画質が向上する。また、上記ＯＡ機器用ロールが紙送りロールである場合には、紙送りが軸方向で略均一になって、紙送り不均一という不具合が防止され、画質が向上する。
【００１６】
上記ＯＡ機器用ロールの製法は、そのＯＡ機器用ロールの種類に応じて、通常に採用されている製法が採用される。例えば、下記のようにして作製される。
【００１７】
すなわち、上記弾性体２の形状を上記クラウン形状に形成する方法としては、特に限定されないが、つぎのような方法があげられる。例えば、上記弾性体２が単層のものである場合には、その弾性体２自体を上記クラウン形状に形成する。上記弾性体２が複数層からなるものである場合には、最内層を上記のようにクラウン形状に形成し、それよりも外側の層を軸方向に均一の厚みになるように形成してもよい。また、内側の層を軸方向に均一の厚みになるように形成し、最外層の厚みを軸方向で徐々に変化させてもよい。また、中間層を設け、その中間層の厚みを軸方向で徐々に変化させ、それよりも内側の層および外側の層を軸方向に均一の厚みになるように形成してもよい。
【００１８】
上記弾性体２の形成方法において、上記弾性体２が単層でありそれ自体を上記クラウン形状に形成する方法または上記弾性体２が複層であり最内層を上記クラウン形状に形成する方法としては、成形型の型面をその目的の形状に形成しその成形型を用いて成形する方法や、押し出し成形において軸体１への材料の付着量を制御して目的の形状にする方法があげられる。その制御としては、軸体１への材料の供給量を一定にし、外径を大きくするにしたがって軸体１の移動速度を遅くする方法や、軸体１の移動速度を一定にし、外径を大きくするにしたがって軸体１への材料の供給量を増加する方法があげられる。
【００１９】
また、上記弾性体２が複層であり最外層または中間層の厚みを軸方向で徐々に変化させるようにする方法としては、最外層または中間層をコーティングにより形成し、コーティング液の付着量を制御して厚みを変化させる方法があげられる。その制御としては、コーティング液の供給量を一定にし、外径を大きくするにしたがってロール体と塗布部との相対速度を遅くして厚みを厚くする方法や、上記相対速度を一定にし、外径を大きくするにしたがってコーティング液の供給量を増加して厚みを厚くする方法があげられる。
【００２０】
つぎに、上記ＯＡ機器用ロールの形成材料について説明すると、上記軸体１としては、上記ＯＡ機器用ロールの種類に応じて、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く、例えば、鉄，ステンレス，アルミニウム等があげられる。また、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。なお、上記軸体１は、中実でも中空でもよい。
【００２１】
上記弾性体２も、上記ＯＡ機器用ロールの種類に応じて、通常に用いられているものが用いられ、単層からなるものまたは複数層からなるものがあげられる。また、その各層の材料も、上記ＯＡ機器用ロールの種類に応じて、ゴム材や樹脂材等が適宜に用いられ、必要に応じて、導電剤，架橋剤，加硫剤，発泡剤，可塑剤，軟化剤，粘着付与剤，離型剤等が適宜に添加される。
【００２２】
例えば、上記ＯＡ機器用ロールが帯電ロールである場合には、弾性体２は複数層からなっており、軸体１の外周面に形成されるベース層、そのベース層の外周面に形成されるコート層、必要に応じてそのコート層の外周面に形成される保護層からなっている。
【００２３】
上記ベース層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、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），エチレン−プロピレンゴム，スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），ニトリルゴム（ＮＢＲ），ブタジエンゴム（ＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ），アクリルゴム（ＡＣＭ），ポリノルボルネンゴム，シリコーンゴム，ウレタンゴム，天然ゴム等があげられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。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、導電剤を含有させることにより、体積抵抗率は通常１０6 Ω・ｃｍ以下に設定される。また、ベース層の硬度は、上記形成材料にプロセスオイルや液状ポリマー等の軟化剤を配合させることにより、ＪＩＳ−Ａ硬度を通常１０〜４０度程度に設定される。ベースの厚みは、通常０．５〜５ｍｍ程度に設定される。
【００２４】
上記コート層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、ニトリル−ブタジエンゴム，クロロプレンゴム（ＣＲ），ニトリルゴム（ＮＢＲ），アクリルゴム（ＡＣＭ），エピクロルヒドリンゴム，エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム等があげられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、必要に応じて、帯電防止剤等を適宜に添加してもよい。そして、導電剤を含有させることにより、体積抵抗率は通常１０7 〜１０10Ω・ｃｍ程度に設定される。また、上記コート層は、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、各層の厚みは通常３〜２００μｍ程度に設定される。
【００２５】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【実施例】
【００２６】
〔実施例１〕
弾性体がクラウン形状の帯電ロールを作製した。この帯電ロールは、弾性体の左端面から軸体の左側の軸受位置までの距離（ａ）が３２ｍｍ、弾性体の右端面から軸体の右側の軸受位置までの距離（ｂ）が２５ｍｍ、左右両軸受位置間の距離（Ｌ）が２８７ｍｍで使用されるものとした。そして、左側の軸受位置から最大径位置までの距離（ａ＋Ａ）は、前記式（４）〔ａ＋Ａ＝０．５Ｌ〕を満たすよう、１４３．５ｍｍに設定した。この設定により、弾性体の左端面から最大径位置までの距離（Ａ）を１１１．５ｍｍに設定し、さらに前記式（３）より、弾性体の最大径位置から右端面までの距離（Ｂ）を１１８．５ｍｍに設定した。
【００２７】
上記帯電ロールは、つぎのようにして作製された。すなわち、まず、軸体（軟鉄製の中実円柱状，直径５ｍｍ，長さ２９９．５ｍｍ）、最大径位置が上記になるよう型面がクラウン形状に形成された成形型、および下記のベース層，第１コート層，第２コート層の各形成材料を準備した。そして、上記軸体の外周面に導電性接着剤を塗布した後、その軸体を上記成形型にセットし、ベース層の形成材料を注入し、加熱加硫することにより、上記軸体の外周面にクラウン形状のベース層を形成した。このベース層は、軸方向長さ（面長：Ａ＋Ｂ）２３０ｍｍ、最大径７．７ｍｍ（ベース層の厚み１．３５ｍｍ）、左右両端面での外径７．６ｍｍとし、その外周面は軸方向に滑らかな曲面とした。
【００２８】
つぎに、上記ベース層の表面に第１コート層の形成材料をディッピング法によりコーティングした後、加熱架橋した。これにより、均一厚み（１４０μｍ）の第１コート層を形成した。そして、上記第１コート層の表面に第２コート層の形成材料をディッピング法によりコーティングした後、加熱架橋した。これにより、均一厚み（１０μｍ）の第２コート層を形成した。このようにして、弾性体の最大径が８ｍｍ（＝７．７ｍｍ＋１４０μｍ×２＋１０μｍ×２）の上記帯電ロールを作製した。
【００２９】
〔ベース層の形成材料〕
スチレン−ブタジエンゴム１００重量部に対して、カーボンブラック２５重量部、酸化亜鉛５重量部、ステアリン酸１重量部、プロセスオイル１３０重量部、硫黄０．３重量部、ジベンゾチアゾールジスルフィド（加硫促進剤）１．５重量部、テトラメチルチウラムモノサルファイド（加硫促進剤）０．６重量部をニーダーを用いて混練することにより、ベース層の形成材料を調製した。
【００３０】
〔第１コート層の形成材料〕
エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム１００重量部に対して、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート０．２重量部、ステアリン酸１重量部、クレー３０重量部、鉛丹５重量部、エチレンチオウレア１．５重量部をニーダー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、第１コート層の形成材料を調製した。
【００３１】
〔第２コート層の形成材料〕
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン１００重量部に対して、導電性酸化すず６０重量部、クエン酸１重量部、メタノール４００重量部をボールミルを用いて分散することにより、第２コート層の形成材料を調製した。
【００３２】
〔実施例２〕
上記実施例１において、左側の軸受位置から最大径位置までの距離（ａ＋Ａ）を、前記式（２）の下限値〔ａ＋Ａ＝０．４Ｌ〕を満たすよう、１１４．８ｍｍに設定した。これにより、弾性体の左端面から最大径位置までの距離（Ａ）を８２．８ｍｍに設定し、さらに前記式（３）より、弾性体の最大径位置から右端面までの距離（Ｂ）を１４７．２ｍｍに設定した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００３３】
〔実施例３〕
上記実施例１において、左側の軸受位置から最大径位置までの距離（ａ＋Ａ）を、前記式（２）の上限値〔ａ＋Ａ＝０．６Ｌ〕を満たすよう、１７２．２ｍｍに設定した。これにより、弾性体の左端面から最大径位置までの距離（Ａ）を１４０．２ｍｍに設定し、さらに前記式（３）より、弾性体の最大径位置から右端面までの距離（Ｂ）を８９．８ｍｍに設定した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００３４】
〔比較例１〕
弾性体が軸方向に均一外径の帯電ロールを作製した。すなわち、軸体の外周面に均一径のベース層を形成し、第１コート層および第２コート層も均一厚みに形成した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００３５】
〔比較例２〕
上記実施例１において、左側の軸受位置から最大径位置までの距離（ａ＋Ａ）を、前記式（２）を満たさない〔ａ＋Ａ＝０．６２Ｌ〕、１７７．９ｍｍに設定した。これにより、弾性体の左端面から最大径位置までの距離（Ａ）を１４５．９ｍｍに設定し、さらに前記式（３）より、弾性体の最大径位置から右端面までの距離（Ｂ）を８４．１ｍｍに設定した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００３６】
〔比較例３〕
上記実施例１において、左側の軸受位置から最大径位置までの距離（ａ＋Ａ）を、前記式（２）を満たさない〔ａ＋Ａ＝０．７Ｌ〕、２００．９ｍｍに設定した。これにより、弾性体の左端面から最大径位置までの距離（Ａ）を１６８．９ｍｍに設定し、さらに前記式（３）より、弾性体の最大径位置から右端面までの距離（Ｂ）を６１．１ｍｍに設定した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００３７】
〔比較例４〕
上記実施例１において、左側の軸受位置から最大径位置までの距離（ａ＋Ａ）を、前記式（２）を満たさない〔ａ＋Ａ＝０．３８Ｌ〕、１０９．１ｍｍに設定した。これにより、弾性体の左端面から最大径位置までの距離（Ａ）を７７．１ｍｍに設定し、さらに前記式（３）より、弾性体の最大径位置から右端面までの距離（Ｂ）を１５２．９ｍｍに設定した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００３８】
〔比較例５〕
上記実施例１において、左側の軸受位置から最大径位置までの距離（ａ＋Ａ）を、前記式（２）を満たさない〔ａ＋Ａ＝０．３Ｌ〕、８６．１ｍｍに設定した。これにより、弾性体の左端面から最大径位置までの距離（Ａ）を５４．１ｍｍに設定し、さらに前記式（３）より、弾性体の最大径位置から右端面までの距離（Ｂ）を１７５．９ｍｍに設定した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００３９】
このようにして得られた実施例１〜３および比較例１〜５の各帯電ロールを、レーザープリンター（富士ゼロックス社製、ＤｏｃｕＰｒｉｎｔＣ１６１６）に取り付け、ハーフトーン画像をプリントアウトした。そして、目視により、濃度むらを判定した。その結果、画像に濃度むらが全くないものを◎、濃度むらが殆どないものを○、濃度むらが少しあるが目立たないものを△、濃度むらが顕著なものを×として、下記の表１に併せて表記した。
【００４０】
【表１】
2005170557.tif 000005
【００４１】
上記表１の結果より、最大径位置が特定の範囲内にある実施例１〜３の帯電ロールを用いると、良好な画質を得ることができ、なかでも、最大径位置が両軸受位置の中央に位置する実施例１の帯電ロールが、優れていることがわかる。これに対して、最大径位置が上記特定の範囲を外れる比較例２〜５では、濃度むら発生し、上記特定の範囲から外れるほど、濃度むらが顕著になることがわかる。また、弾性体の外径が均一の比較例１でも、濃度むらが顕著になることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のＯＡ機器用ロールの一実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  軸体
２  弾性体
Ｒ  最大径位置
Ｓ1 ，Ｓ2   軸受位置
【図１】
2005170557.tif 000008