(57)【要約】      （修正有）【課題】全体としての柔軟性と優れた表面状態とを兼ね備えた導電性ローラおよびその製造方法を提供する。【解決手段】シャフト１の外側に配置された導電性スポンジ層２と、導電性スポンジ層２の外側に配置された導電性ソリッド層４と、導電性ソリッド層４の表面に形成された塗膜５とを含む積層構造である導電性ローラの製造方法であって、シャフト１を円筒状の導電性スポンジ層２に嵌装し、ダミーシャフト１０を円筒状の導電性ソリッド層４に圧入した後、ダミーシャフト１０を取り除いて筒状の導電性ソリッド層４を形成し、シャフト１を嵌装した導電性スポンジ層２を筒状の導電性ソリッド層４に圧入し、導電性ソリッド層４の表面に塗膜５を形成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの外側に配置された導電性スポンジ層と、前記導電性スポンジ層の外側に配置された導電性ソリッド層と、前記導電性ソリッド層の表面に形成された塗膜とを含む積層構造である導電性ローラの製造方法であって、
前記シャフトを円筒状の前記導電性スポンジ層に嵌装し、
ダミーシャフトを円筒状の前記導電性ソリッド層に圧入した後、前記ダミーシャフトを取り除いてなる筒状の前記導電性ソリッド層を形成し、
前記シャフトを嵌装した導電性スポンジ層を前記筒状の導電性ソリッド層に圧入し、
前記導電性ソリッド層の表面に前記塗膜を形成した導電性ローラの製造方法。
【請求項２】
前記シャフトを嵌装した前記導電性スポンジ層の表面を研磨する、請求項１に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項３】
前記ダミーシャフトを圧入した前記導電性ソリッド層の外表面を研磨する、請求項１または２に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項４】
筒状の前記導電性ソリッド層の内表面に接着剤を塗布する、請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項５】
前記シャフトを嵌装した前記導電性スポンジ層の外径は、筒状の前記導電性ソリッド層の内径に対して、０．１〜１０％大きい請求項１〜４のいずれかに記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項６】
前記導電性スポンジ層は、体積抵抗値が１×１０4〜１×１０9Ωであり、
前記導電性ソリッド層は、表面抵抗値が１×１０2〜１×１０9Ωであり、厚さが０．１〜２ｍｍである請求項１〜５のいずれかに記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項７】
シャフトを被覆する導電性スポンジ層と、前記導電性スポンジ層を被覆する導電性ソリッド層と、前記導電性ソリッド層を被覆する塗膜とが積層する積層構造である導電性ローラであって、
前記導電性スポンジ層は、体積抵抗値が１×１０4〜１×１０9Ωで、
前記導電性ソリッド層は、表面抵抗値が１×１０2〜１×１０9Ωで、厚さが０．１ｍｍ〜２ｍｍであり、
前記導電性スポンジ層と前記導電性ソリッド層との間に、接着剤層を備える導電性ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタおよびファクシミリ等の画像形成装置に使用される導電性ローラの製造方法とそれにより製造される導電性ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真装置等の画像形成装置に利用される導電性ローラに要求される特性が高まってきている。
【０００３】
帯電装置における帯電処理の方法としては、コロナ放電が一般的に用いられてきた。コロナ放電は所望の帯電量を得るために高い印加電圧を必要とし、該帯電装置が大型になるだけでなく、オゾンが多量に発生するため、環境衛生上問題となっている。この問題に対する方策として、ローラ形状の電圧印加部材を感光体に接触させて帯電を行なう、いわゆる接触帯電方式が近年使用されるようになってきた。接触タイプの帯電ローラはコロナ放電タイプと比較して低い印加電圧での帯電が可能であるため、オゾンの発生量が極めて少ないという利点を有する。
【０００４】
同様に転写装置においてもコロナ放電を利用せずに、転写ローラを用い、電圧印加を行なうことでトナーを感光体や、転写ベルトから直接または転写ベルトを介して、印刷用紙などに移動させて行なう接触転写方式が提案されている。
【０００５】
一方、現像装置においても、感光体と現像ローラが互いに接触するように配置されている方式が近年使用されている。
【０００６】
これらの接触タイプの導電性ローラである帯電、転写および現像ローラにおいては、所定の電気抵抗値が要求され、電気抵抗値の安定化のために感光体表面や転写ベルトと均一な接触を確保することが必要となり、幅広いニップ幅を持たせるように柔軟性（低硬度）が要求される。さらには、帯電、転写および現像ローラと感光体や転写ベルトとの間の振動に伴なって発生する振動音を抑制するためにも、柔軟性が要求されている。
【０００７】
このような所定の抵抗値を持ち、かつ柔軟性のための手段として、軟化剤、可塑剤を多量に配合した例、発泡剤を使用した例などが提案されており、好適に用いられてきた。
【０００８】
たとえば、引用文献１は、発泡体を用いたローラでありながら電気抵抗が安定しており、感光体と軸間固定で必要な接触幅をとって取付けても回転むらや駆動ギアの損傷を引き起こさず、しかもトナーを担持するのに必要な表面粗さを有する現像ローラについて開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１３２８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
画像形成装置の高速化、高画質化が進むことで、上述の導電性ローラには、所定の抵抗値や柔軟性だけでなく、良好な表面性（トナー離型性）が求められており、上記の例ではトナー離型性などに対して良好な表面状態とはいえない。
【００１０】
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたものであり、全体としての柔軟性と優れた表面状態とを兼ね備えた導電性ローラおよびその製造方法を提供することをその目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、シャフトの外側に配置された導電性スポンジ層と、導電性スポンジ層の外側に配置された導電性ソリッド層と、導電性ソリッド層の表面に形成された塗膜とを含む積層構造である導電性ローラの製造方法であって、シャフトを円筒状の導電性スポンジ層に嵌装し、ダミーシャフトを円筒状の導電性ソリッド層に圧入した後、ダミーシャフトを取り除いてなる筒状の導電性ソリッド層を形成し、シャフトを嵌装した導電性スポンジ層を筒状の導電性ソリッド層に圧入し、導電性ソリッド層の表面に塗膜を形成した導電性ローラの製造方法に関する。
【００１２】
また、本発明の導電性ローラの製造方法において、シャフトを嵌装した導電性スポンジ層の表面を研磨することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の導電性ローラの製造方法において、ダミーシャフトを嵌装した導電性ソリッド層の外表面を研磨することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の導電性ローラの製造方法において、筒状の導電性ソリッド層の内表面に接着剤を塗布することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の導電性ローラの製造方法において、シャフトを嵌装した導電性スポンジ層の外径は、筒状の導電性ソリッド層の内径に対して、０．１〜１０％大きいことが好ましい。
【００１６】
また、本発明の導電性ローラの製造方法において、導電性スポンジ層は、体積抵抗値が１×１０4〜１×１０9Ωであり、導電性ソリッド層は、表面抵抗値が１×１０2〜１×１０9Ωであり、厚さが０．１〜２ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、シャフトを被覆する導電性スポンジ層と、導電性スポンジ層を被覆する導電性ソリッド層と、導電性ソリッド層を被覆する塗膜とが積層する積層構造である導電性ローラであって、導電性スポンジ層は、体積抵抗値が１×１０4〜１×１０9Ωで、導電性ソリッド層は、表面抵抗値が１×１０2〜１×１０9Ωで、厚さが０．１ｍｍ〜２ｍｍであり、導電性スポンジ層と導電性ソリッド層との間に、接着剤層を備える導電性ローラに関する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の導電性ローラの製造方法は、全体としての柔軟性と優れた表面状態とを有する導電性ソリッド層を使用した導電性ローラを作製することができる。
【００１９】
また、本発明の導電性ローラの製造方法は、導電性ソリッド層の外表面の研磨を、導電性ローラとしての製品となる前に行なわれるため、導電性ローラの外径寸法の精度をより高度にすることができる。
【００２０】
また、本発明の導電性ローラは、導電性スポンジ層と導電性ソリッド層との間に、接着剤層を有するために、導電性スポンジ層の材料と導電性ソリッド層の材料とにおける親和性が低い場合においても、従来とは異なり、導電性スポンジ層と導電性ソリッド層とを接着することができる。また、導電性ローラの動作中において、導電性ソリッド層が導電性スポンジ層から浮上ることや、導電性ソリッド層が導電性スポンジ層から剥離することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。また、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表してはいない。
【００２２】
＜導電性ローラの製造方法＞
以下、本発明における導電性ローラの製造方法について、転写ローラの製造方法を例に説明する。
【００２３】
図１（ａ）は、本発明の導電性ローラの一実施形態としての転写ローラの側面図であり、図１（ｂ）は、該転写ローラの正面図である。図２は、転写ローラの製造方法のフローチャートである。図３は、転写ローラの製造方法の各製造工程を示す模式図である。以下、図１、図２および図３に基づいて説明する。
【００２４】
まず、本発明の一実施形態として作製される転写ローラの構造について簡単に説明する。図１に示すように該転写ローラは、シャフト１の外側に配置された導電性スポンジ層２と、導電性スポンジ層２の外側に配置された導電性ソリッド層４と、導電性ソリッド層４の表面に形成された塗膜５とを含む積層構造を基本形態として備える。そして、導電性スポンジ層２と導電性ソリッド層４との間には、接着剤層３が形成されている。
【００２５】
なお、転写ローラにおける、導電性スポンジ層２、導電性ソリッド層４および塗膜５の厚さは、所定の許容範囲に入っている。
【００２６】
次に、図２および図３に基づいて、該転写ローラの製造方法の概略について説明する。なお、図２中、括弧書きされた工程は省略できることを示す。
【００２７】
本実施形態の製造方法においては、シャフト１が嵌装した導電性スポンジ層２と、筒状の導電性ソリッド層４とを作製する。そして、筒状の導電性ソリッド層４に、シャフト１が嵌装した導電性スポンジ層２を圧入して、該導電性ソリッド層４の表面に塗膜５を形成することによって、転写ローラが完成する。以下、本発明の製造方法の詳細について説明する。
【００２８】
≪シャフトが嵌装した導電性スポンジ層の作製≫
図３（ｄ）に示すような、シャフト１が嵌装した導電性スポンジ層２は、シャフト１を円筒状の導電性スポンジ層２に圧入することで作製される。また、適宜必要に応じて図３（ｅ）に示すように、適宜シャフト１が嵌装した導電性スポンジ層２の表面を研磨する。
【００２９】
まず、導電性スポンジ層２の材料を混練してから、従来の方法で押出成形、射出成形またはプレス成形等することで図３（ａ）のように、細長い円筒状に形成する。該材料を混練する際には、化学発泡剤を添加する。そして図２に示すように、形成した該材料を加熱して加硫を行なう。該加硫は、１次加硫および２次加硫と分けて行なっても良い。該加硫の後、図３（ｂ）のように所望の長さに切断することにより、円筒状の導電性スポンジ層２を準備する。円筒状の導電性スポンジ層２とは、長手方向に垂直の断面が円形であって中空になっているものをいう。なお、本発明において、押出成形、射出成形またはプレス成形では、公知の装置を用いることが可能である。
【００３０】
円筒状の導電性スポンジ層２の材料としては、導電性を有する高分子材料を用いることができる。具体的に、該導電性スポンジ層２の材料には、導電性を有するゴムや、熱可塑性エラストマーまたは熱可塑性樹脂にカーボンブラックまたは金属粉等を混ぜ込んで導電性を備えた高分子組成物の発泡体を用いることができる。
【００３１】
また、転写ローラにおける導電性スポンジ層２の導電性については、本製造方法で作成される転写ローラの体積抵抗値が１×１０4Ω〜１×１０9Ωとなるよう適宜調節することが好ましい。図４は、本発明における体積抵抗値の測定方法について説明する模式図である。直径３０ｍｍの金属ロール３１に、導電性ローラ３２を両端０．５ｋｇ、計１．０ｋｇで圧接し、抵抗計３３である抵抗値測定機（トレック社製）により、金属ロール３１を回転させながら該金属ロール３１に１０００Ｖの電圧を印加し、５秒後の電流値を読み取ることで、体積抵抗値を算出できる。
【００３２】
そして、円筒状の導電性スポンジ層２は、この実施の形態では、発泡ゴムである。発泡ゴムとは、内部に複数の気泡を含んだ、見かけ密度の小さいゴムをいう。本発明の該導電性スポンジ層２は、独立気泡を有するものであっても、連続気泡を有するものであっても良い。
【００３３】
そして、図３（ｃ）のように、準備したシャフト１を円筒状の導電性スポンジ層２に圧入する。このとき図１（ａ）に示すように側面から見た場合に、シャフト１が導電性スポンジ層２の中心となるようにシャフト１と円筒状の導電性スポンジ層２とが平行となるように圧入する。導電性スポンジ層２は、シャフト１が圧入されることによって、導電性スポンジ層２は伸張する。該導電性スポンジ層２は、伸張すると、その逆の力である収縮しようとする力によって、シャフト１と密着する。必要ならば、シャフト１とスポンジ層２とは接着しても良い。このようにして、導電性スポンジ層２は、シャフト１の外側に配置するように固定される。そして、図３（ｄ）に示すようなシャフト１を嵌装した導電性スポンジ層２が形成される。
【００３４】
また、図３（ｅ）に示すようにシャフト１が嵌装した導電性スポンジ層２の表面を研磨するが、予め所定の精度内に入っている場合は、研磨しなくても良い。該研磨は、寸法を適宜そろえるために行なわれる。研磨は、公知の方法で行なうことが可能である。
【００３５】
≪筒状の導電性ソリッド層の作製≫
筒状の導電性ソリッド層４は、円筒状の導電性ソリッド層４にダミーシャフトを圧入して、ダミーシャフトを嵌装した導電性ソリッド層４を作製し、ダミーシャフトを導電性ソリッド層４から取り除くことで作製される。
【００３６】
まず、導電性ソリッド層４の材料を混練してから、従来の方法で押出成形、射出成形またはプレス成形等することで図３（ｆ）のように、細長い円筒状に形成する。そして図２に示すように、形成した該材料を加熱して加硫を行なう。該加硫は、１次加硫および２次加硫と分けて行なっても良い。該加硫の後、図３（ｇ）に示すように所望の長さに切断することにより、円筒状の導電性スポンジ層２を準備する。円筒状の導電性ソリッド層４とは、長手方向に垂直の断面が円形であって中空になっているものをいう。
【００３７】
円筒状の導電性ソリッド層４の材料としては、導電性を有する高分子材料を用いることができる。具体的には、該導電性ソリッド層４の材料は、導電性を有するゴムや、熱可塑性エラストマーまたは熱可塑性樹脂にカーボンブラックまたは金属粉等を混ぜ込んで導電性を備えた高分子組成物を用いることができる。なお、上述した導電性スポンジ層２の材料と導電性ソリッド層４の材料とは、異なるものであっても良い。また、導電性ソリッド層４は、本製造方法で作製される転写ローラにおける表面抵抗値が１×１０2〜１×１０9Ωであり、厚さが０．１〜２ｍｍとなるよう適宜調整することが好ましい。図５は、本発明における表面抵抗値の測定方法について説明する模式図である。金属シャフト４１の上に、導電性ローラ３２を自重で設置し、抵抗計３３である抵抗値測定機（Ｒ８３４０：アドバンテスト社製）により、導電性ローラ３２を設置した金属シャフト４１に１０００Ｖの電圧を印加し、５秒後の抵抗値を表面抵抗値とする。
【００３８】
そして、図３（ｈ）のように準備したダミーシャフト１０を円筒状の導電性ソリッド層４に圧入する。このとき図１（ａ）に示すように側面から見た場合に、ダミーシャフト１０が導電性ソリッド層４の中心となるようにダミーシャフト１０と円筒状の導電性ソリッド層４とが平行となるように圧入する。導電性ソリッド層４は、収縮性のある材料でできたものあり、ダミーシャフト１０が圧入されることによって、導電性ソリッド層４は伸張する。そして、導電性ソリッド層４は、ダミーシャフト１０の外径と略同じ内径が形成される。上述のようにして、図３（ｉ）のようなダミーシャフト１０を嵌装した導電性ソリッド層４が形成される。
【００３９】
次に、図３（ｊ）に示すように、適宜ダミーシャフト１０を嵌装した導電性ソリッド層４の表面は、研磨される。該研磨は、厚みの均一化および表面の平滑化のために行なわれる。研磨は、公知の方法で行なうことが可能である。ただし、所定の精度、表面状態にあるものは研磨しなくてもよい。
【００４０】
そして、図３（ｋ）に示すように、ダミーシャフト１０を嵌装した導電性ソリッド層４からダミーシャフト１０を取り除く。取り除く際には、たとえば、導電性ソリッド層４からダミーシャフト１０を引き抜けばよい。これによって、筒状の導電性ソリッド層４が形成される。ここで、円筒状の導電性ソリッド層４からダミーシャフト１０を取り除いてなるものを本明細書中においては、「筒状の導電性ソリッド層４」とする。
【００４１】
そして、図３（ｌ）に示すように、該筒状の導電性ソリッド層４の内表面には、接着剤層３となる接着剤２０を塗布する。接着剤２０を塗布することによって、導電性スポンジ層２の材料と導電性ソリッド層４の材料とにおける親和性が低い場合においても、従来とは異なり、導電性スポンジ層２と導電性ソリッド層４とを接着することができる。また、導電性ローラの動作中において、導電性ソリッド層４が導電性スポンジ層２から浮上ることや、導電性ソリッド層４が導電性スポンジ層２から剥離することを防止することができるためである。該接着剤２０は、導電性を有する材料であることが好ましい。
【００４２】
≪転写ローラの仕上げ≫
図３（ｍ）に示すように、上述の操作で作製された筒状の導電性ソリッド層４に、シャフト１を嵌装した導電性スポンジ層２を圧入する。このとき、シャフト１を嵌装した導電性スポンジ層２の外径は、筒状の導電性ソリッド層４の内径に対して、０．１〜１０％大きいことが好ましい。
【００４３】
また、筒状の導電性ソリッド層４の内表面に接着剤２０が塗布されているため、圧入後、加熱することで、該導電性ソリッド層４と該導電性スポンジ層２とを接着させる。上述の工程により、図３（ｎ）に示すような、シャフト１を嵌装した導電性ソリッド層２を嵌装した導電性スポンジ層４が形成される。
【００４４】
そして、最後に、図３（ｏ）に示すように、該導電性ソリッド層４の表面に、塗膜５を形成する。塗膜５は、導電性塗料を表面に塗布することによって形成することが可能である。該導電性塗料としては、たとえば、イソプレン系樹脂とフッ素系樹脂との混合樹脂に、導電性フィラーを含有させたものを挙げることができる。
【００４５】
以上の工程によって、転写ローラが作製される。
本実施形態の製造方法においては、ダミーシャフト１０を嵌装した導電性ソリッド層４の外表面を研磨する工程を備えることができる。該工程は、転写ローラにおける優れた表面状態を形成するための工程であり、従来の該表面状態を整える工程よりも簡易的に行なうことが可能である。また、好ましい導電性ソリッド層４を使用した転写ローラを提供できる。
【００４６】
本実施形態による転写ローラの製造方法は、全体としての柔軟性と優れた表面状態とを有する転写ローラを作製することができる。
【００４７】
＜導電性ローラ＞
本発明の導電性ローラの一実施形態としての転写ローラについて以下、図１に基づいて説明する。該転写ローラの構造については、上述したとおりである。
【００４８】
そして、該転写ローラは、導電性スポンジ層２は、体積抵抗値が１×１０4〜１×１０9Ωで、導電性ソリッド層４は、表面抵抗値が１×１０2〜１×１０9Ωで、厚さが０．１ｍｍ〜２ｍｍであり、導電性スポンジ層２と導電性ソリッド層４との間に、接着剤層３を備える。
【００４９】
導電性スポンジ層２、導電性ソリッド層４および塗膜５の材料は、上述したものと同様のものを適宜用いることができる。
【００５０】
導電性スポンジ層２と導電性ソリッド層４との間には接着剤層３を介して接着している。したがって、導電性スポンジ層２と導電性ソリッド層４とは、互いが溶融することで一体化している箇所は無く、導電性スポンジ層２と導電性ソリッド層４とが接着剤層３と接している。本構造によって導電性スポンジ層２の材料と導電性ソリッド層４の材料とにおける親和性が低い場合においても、従来とは異なり、導電性スポンジ層２と導電性ソリッド層４とを接着することができる。また、導電性ローラの動作中において、導電性ソリッド層４が導電性スポンジ層から浮上ることや、導電性ソリッド層４が導電性スポンジ層２から剥離することを防止することができる。
【００５１】
以上の実施形態では、転写ローラにつき説明したが、帯電ローラや現像ローラにも適用できることは言うまでもない。
【００５２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態である転写ローラの側面図であり、（ｂ）は該転写ローラの正面図である。
【図２】本発明の一実施形態である転写ローラの製造方法のフローチャートを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態である転写ローラの製造方法の各製造工程を示す模式図である。
【図４】本発明における体積抵抗値の測定方法について説明する模式図である。
【図５】本発明における表面抵抗値の測定方法について説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  シャフト、２  導電性スポンジ層、３  接着剤層、４  導電性ソリッド層、５  塗膜、１０  ダミーシャフト、２０  接着剤、３１  金属ロール、３２  導電性ローラ、３３  抵抗計、４１  金属シャフト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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