(57)【要約】【課題】軸体と構成層との間に中空部を形成しても、感光ドラムとの間に隙間ができ難い接触式帯電ロールを提供する。【解決手段】軸体１の外周に、円筒状の外周壁２１とこの円筒状外周壁の左右開口を塞ぐ側壁２２とからなる弾性層２を有し、軸体１の外周面と弾性層２とで囲まれた中空部４が形成されている接触式帯電ロールであって、弾性層２の側壁２２の外周部側が横方向に突出してオーバーハング状になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と、この軸体の外周に形成され、円筒状の外周壁とこの円筒状外周壁の左右開口を塞ぐ側壁とからなる弾性層とを有し、上記軸体の外周面と上記弾性層とで囲まれた中空部が形成されている接触式帯電ロールであって、上記弾性層の側壁の外周部側が横方向に突出してオーバーハング状になっていることを特徴とする接触式帯電ロール。
【請求項２】
上記オーバーハング状態が、側壁の外周部側からオーバーハング面に沿って軸体に達する仮想線が軸体に対して６５°〜８５°の角度をなしている請求項１記載の接触式帯電ロール。
【請求項３】
上記弾性層の外周壁の外周面が、左右両端から中央部に向かうにつれて徐々に縮径している請求項１または２記載の接触式帯電ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機等の電子写真機器に用いられる接触式帯電ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機等の電子写真機器において、接触帯電では、感光ドラムに帯電ロールが接触し、感光ドラムを帯電させるようになっている。この種の帯電ロールは、通常、軸体（芯金）の外周面に、抵抗調整層や表層等の構成層が１層以上形成されている。
【０００３】
そして、感光ドラムの表面を帯電させる際には、帯電ロールに交流電圧が印加されるが、その交流電圧の印加時に、感光ドラムと帯電ロールとの間の固有振動により、帯電音が発生する。そこで、その帯電音を低減するために、図６に示すような帯電ロールβが提案されている。この帯電ロールβは、軸体１と、その外周面に形成される構成層６１の両端部との間に支持部材６２を配設し、その支持部材６２を介して軸体１の外周に上記構成層６１を形成することにより、軸体１と構成層６１と支持部材６２とで囲まれた中空部６４を形成し、その中空部６４により構成層６１による帯電音の低減を実現するというものである（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−４３７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の帯電ロールβでは、図７に示すように、その帯電ロールβを感光ドラムＤと接触させると、軸方向の中央部は、支持部材６２がないことにより、内側に撓む。その結果、その中央部と感光ドラムＤとの間に隙間Ｇが生じる。この隙間Ｇには、トナーが溜まり易く、それが帯電ロールβの汚れおよび帯電不良の原因となり、画像の悪化を招く。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、軸体と構成層との間に中空部を形成しても、感光ドラムとの間に隙間ができ難い接触式帯電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、本発明の接触式帯電ロールは、軸体と、この軸体の外周に形成され、円筒状の外周壁とこの円筒状外周壁の左右開口を塞ぐ側壁とからなる弾性層とを有し、上記軸体の外周面と上記弾性層とで囲まれた中空部が形成されている接触式帯電ロールであって、上記弾性層の側壁の外周部側が横方向に突出してオーバーハング状になっているという構成をとる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の接触式帯電ロールは、弾性層の側壁の外周部側が横方向に突出してオーバーハング状になっているため、感光ドラムと接触した際に、その接触したオーバーハング状部分が少し軸方向外側に向かった状態で軸体側に撓む。それにより、感光ドラムと接触する弾性層の外周壁部分が左右に引っ張られる。このため、上記弾性層は、全長にわたって、感光ドラムと接触し、感光ドラムとの間に隙間ができ難くなる。その結果、弾性層の表面には、トナーが溜まらず、汚れおよび帯電不良が防止され、適正な画像が得られる。
【０００８】
特に、上記オーバーハング状態が、側壁の外周部側からオーバーハング面に沿って軸体に達する仮想線が軸体に対して６５°〜８５°の角度をなしている場合には、感光ドラムと接触した際の、外周壁部分の引っ張り量や引っ張り力等が好適となり、感光ドラムとの接触性が向上する。
【０００９】
さらに、上記弾性層の外周壁の外周面が、左右両端から中央部に向かうにつれて徐々に縮径している場合には、感光ドラムと接触する際に、外周壁の両端部（オーバーハング状部分）が始めに接触するため、そのオーバーハング状部分が上記のように撓み易くなり、感光ドラムと接触する弾性層の外周壁部分が、より大きな力で左右に引っ張られる。このため、感光ドラムとの接触性がより向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１は、本発明の接触式帯電ロールの一実施の形態を示している。この実施の形態の接触式帯電ロールαは、複写機等の電子写真機器において、感光ドラムに接触して用いられる帯電ロールである。この接触式帯電ロールαは、軸体１の外周に、弾性を有する円筒状の外周壁２１と、この円筒状外周壁２１の軸方向両端開口（左右開口）を塞ぐ側壁２２と、上記外周壁２１の外周面に設けられた表層（保護層）３とを備えている。上記側壁２２は、上記外周壁２１と一体に形成されていて弾性を有しており、上記外周壁２１と共に弾性層２を構成する。なお、上記外周壁２１は、機能的には抵抗調整層として作用する。
【００１２】
この実施の形態では、このような構成により、上記軸体１の外周面と弾性層２（外周壁２１および側壁２２）との間に中空部４が形成されている。そして、本発明においては、上記弾性層２の側壁２２の外周部側が軸方向外側（横方向）に突出してオーバーハング状になっている。すなわち、上記側壁２２の外周部側からオーバーハング面２２ａに沿って軸体１に達する仮想線が、軸体１に対して９０°未満の角度θ〔この実施の形態（図１）では７０°〕をなしている。なお、上記軸体１と側壁２２との固定は、熱収縮チューブ５により行われている。また、上記中空部４内の圧力は、大気圧になっている。
【００１３】
このように弾性層２の側壁２２の外周部側が軸方向外側に突出してオーバーハング状になっていることにより、図２に示すように、上記接触式帯電ロールαを感光ドラムＤに接触させると、その接触圧により、上記側壁２２が軸体１側に撓む（倒れる）（少しの接触荷重で撓む）。しかも、その際、上記オーバーハング状のため、そのオーバーハング状部分が少し軸方向外側（図２の矢印Ａ方向）に向かった状態で撓む。これにより、感光ドラムＤと接触する弾性層２の外周壁２１部分、特にその軸方向の中央部が、軸方向外側に（左右に）引っ張られ、上記弾性層２が、全長にわたって、感光ドラムＤと接触するようになる。このため、感光ドラムＤとの間に隙間ができなくなる、ないしは小さくなる。その結果、弾性層２の表面には、トナーが溜まらず、汚れおよび帯電不良が防止され、適正な画像が得られるようになる。すなわち、上記接触式帯電ロールαは、感光ドラムＤに対して通常の接触圧で、弾性層２を、全長にわたって、感光ドラムＤに接触させることができる。
【００１４】
このように、感光ドラムＤとの接触性を向上させる観点からは、上記側壁２２のオーバーハング面２２ａ（上記仮想線）と軸体１とのなす角度θ（図１参照）が、６５°〜８５°の範囲内であることが好ましい。さらに、上記弾性層２の外周壁２１の外周面が、軸方向両端（左右両端）から中央部に向かうにつれて徐々に縮径している（逆クラウン形状になっている）ことが好ましい。この場合、中央部の外径は、軸方向両端の外径の９９．０〜９９．８％の範囲内であることが好ましい。
【００１５】
上記接触式帯電ロールαは、例えば、つぎのようにして製造することができる。
【００１６】
まず、図３（ａ）に示すように、押出成形により、弾性層２〔図４（ａ）参照〕となるエラストマー製等のチューブ２ａを形成する。このチューブ２ａの外径は、形成される弾性層２の外径よりも小さく、また、そのチューブ２ａの内径は、軸体１〔図３（ｂ）参照〕の外径よりも少し大きく設定される。
【００１７】
ついで、図３（ｂ）に示すように、上記チューブ２ａの中空部に、上記軸体１を挿入し、その後、図３（ｃ）に示すように、そのチューブ２ａの両端部を軸体１に固定する。その固定方法としては、例えば、上記チューブ２ａの両端部外周に熱収縮チューブ５を外嵌した後、その熱収縮チューブ５に熱を加えてその熱収縮チューブ５を、図３（ｃ）に示すように、収縮（縮径）させ固定する方法があげられる。または、上記チューブ２ａの両端部外周を紐等で縛って固定する方法（図示せず）等もあげられる。
【００１８】
つぎに、図３（ｄ）に示すように、上記チューブ２ａを固定した軸体１を、円筒状金型１１の中空部に同軸的にセットし、その円筒状金型１１の両端開口を蓋金型１２で密封する。上記円筒状金型１１の内周面は、弾性層２の外周壁２１を形成するための型面に形成されており、上記蓋金型１２の、成形空間Ｓに面する部分は、弾性層２の側壁２２のオーバーハング状〔図４（ａ）参照〕を形成するための型面に形成されている。
【００１９】
ついで、それを、図４（ａ）に示すように、オーブン等により加熱処理（１３０〜２００℃×１０〜９０分間程度）することにより、上記チューブ２ａ〔図３（ｄ）参照〕を膨張させて上記型面に密着させ、その後、その状態で冷却固化させる。これにより、円筒状の外周壁２１とオーバーハング状の側壁２２とが一体に形成された弾性層２が形成される。この工程において、上記チューブ２ａの形成材料が非発泡材料の場合は、チューブ２ａと型面との間を、減圧ポンプ等（図示せず）で減圧し、チューブ２ａ自体の熱膨張と併せてチューブ２ａを型面に密着させる。上記チューブ２ａの形成材料が発泡材料の場合は、上記チューブ２ａは発泡しながら膨張し型面に密着するため、上記減圧は不要である。
【００２０】
その後、脱型し、図４（ｂ）に示すように、弾性層２の外周面に、表層３形成用のコーティング液を塗工する。この塗工方法としては、例えば、ディッピング法，スプレー法，ロールコート法等があげられる。そして、乾燥（４０℃×３０分間程度）および加熱処理（１００〜２００℃×２０〜９０分間程度）を行い、表層３を形成する。このようにして、上記接触式帯電ロールαを製造することができる。
【００２１】
上記接触式帯電ロールαを構成する軸体１，弾性層２，熱収縮チューブ５，表層３の形成材料等について説明する。
【００２２】
上記軸体１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，銅等があげられる。そして、上記軸体１の表面には、通常、接着剤やプライマー等が塗布される。また、軸体１は、中実でも中空でもよく、その寸法は、通常、外径６〜１０ｍｍの範囲内、長さ２５０〜３８０ｍｍの範囲内に設定される。
【００２３】
上記弾性層２（チューブ２ａ）の形成材料は、熱膨張し、膨張状態を維持できるものであれば、非発泡体材料でも発泡材料でもよい。非発泡体材料は、下記の主材料（形成材料中の主成分となるもので、その全体の過半を占める材料）に導電剤等を混合させたものであり、発泡材料は、それに発泡剤を混合させたものである。すなわち、その主材料としては、ポリウレタン系エラストマー，ヒドリンゴム（ＥＣＯ等），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），ポリノルボルネンゴム，エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ），水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ），ブタジエンゴム（ＢＲ），イソプレンゴム（ＩＲ），天然ゴム（ＮＲ），シリコーンゴム等があげられ、これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。また、上記導電剤としては、カーボンブラック，グラファイト，チタン酸カリウム，酸化鉄，ｃ−ＴｉＯ，ｃ−ＺｎＯ，ｃ−ＳｎＯ2 ，イオン導電剤（トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート，ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド等の４級アンモニウム塩、ホウ酸塩，過塩素酸リチウム，過塩素酸カリウム等の構造電荷特異性陰イオン、界面活性剤等）等があげられ、上記主材料１００重量部に対して５〜１００重量部混合される。そして、上記発泡剤としては、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド、４，４−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、ＮａＨＣＯ3 等があげられ、上記主材料１００重量部に対して１〜２０重量部混合される。さらに、必要に応じて、可塑剤，架橋剤（硫黄等），架橋助剤（酸化亜鉛），架橋促進剤，滑剤，無機充填剤，整泡剤，オイル等が適宜に添加される。そして、形成される弾性層２の寸法は、通常、外径９〜１６ｍｍの範囲内、長さ２２４〜３３０ｍｍの範囲内、外周壁２１の厚みおよび側壁２２の厚み０．５〜１．０ｍｍの範囲内に設定される。
【００２４】
また、上記弾性層２（チューブ２ａ）の両端を軸体に固定する上記熱収縮チューブ５の形成材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ），ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ），６ナイロン等があげられる。
【００２５】
上記表層３の形成材料は、下記の主材料に上記導電剤を混合させたものが用いられる。すなわち、その主材料としては、例えば、アクリルフッ素系樹脂，シリコーン変性アクリル系樹脂，フッ素化オレフィン系樹脂があげられ、これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。また、必要に応じて、充填剤，安定剤，紫外線吸収剤，帯電防止剤，補強剤，離型剤，染料，顔料，難燃剤，オイル等が適宜に添加される。そして、上記表層３の形成材料は、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の溶剤に溶解させることによりコーティング液として用いられる。形成される表層３の厚みは、通常、３〜２０μｍの範囲内に設定される。
【００２６】
なお、上記実施の形態では、弾性層２の側壁２２の外周部側が弾性層２の両端縁よりも軸方向内側に位置決め形成されることにより、オーバーハング状態になっているが、そのオーバーハング状態は、それ以外でもよい。例えば、図５に示すように、側壁２２の外周部側は、弾性層２の両端縁と同じ位置にあり（側壁２２の外周部側の面と軸体１とは直角）、側壁２２の内周部側が弾性層２の両端縁よりも軸方向内側に位置決め形成されることにより、オーバーハング状態になっていてもよい。
【００２７】
また、上記実施の形態では、弾性層２の外周壁２１と側壁２２とは一体に形成したが、側壁２２自体が弾性を有していれば、外周壁２１はさほど弾性を有していなくてもよい。したがって、外周壁２１と側壁２２とは別部材で構成されていてもよい。
【００２８】
また、上記実施の形態では、弾性層２の外周面に表層３を形成したが、場合により、表層３を形成しなくてもよいし、弾性層２と表層３との間に他の層を１層以上形成してもよい。
【００２９】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。
【実施例】
【００３０】
〔実施例１〜４および比較例１，２〕
〔軸体〕
外径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの鉄製の中実円柱状の軸体を準備した。
【００３１】
〔弾性層の形成材料〕
ＥＣＯ（ダイソー社製、エピクロマーＣＧ１０５）７０重量部と、ＥＣＯ（ダイソー社製、エピクロマーＣＧ１０９）１０重量部と、ＥＣＯ（日本ゼオン社製、ハイドリンＴ３１０２）２０重量部とからなるポリマーを用意した。ついで、このポリマーに、ステアリン酸（花王社製、ルナックＳ−３０）０．７重量部と、促進助剤（酸化亜鉛）５．０重量部と、加工助剤０．５重量部と、受酸剤（協和化学工業社製、ＤＨＴ４Ａ）８．０重量部と、シリカ（日本シリカ、ニプシールＶＮ３）５５．０重量部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＤＭ）０．５重量部と、加硫促進剤（大内新興化学工業社製、ノクセラーＴＲＡ）０．５重量部と、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート０．５重量部とを混合した。
【００３２】
〔表層の形成材料〕
アクリルフッ素系樹脂（大日本インキ社製、ディフェンサＴＲ２３０Ｋ）５００重量部と、カーボンブラック５重量部とを混合し、これをＭＥＫで希釈して粘度を０．０７Ｐａ・ｓに設定し、表層の形成材料を調製した。
【００３３】
〔帯電ロールの作製〕
上記弾性層の形成材料を押出成形し、チューブ（外径１０ｍｍ、長さ２２０ｍｍ、厚み５００μｍ）を形成した。ついで、そのチューブの中空部に、上記軸体を挿入した後、チューブの両端部外周に熱収縮チューブを挿通させた。そして、その熱収縮チューブに、熱風（１００℃）を当ててその熱収縮チューブを収縮（縮径）させ、チューブを軸体に固定した。それを成形用金型（円筒状金型と蓋金型とからなる）の円筒状金型の中空部に同軸的にセットし、その円筒状金型の両端開口を蓋金型で密封した。上記円筒状金型の内周面は、弾性層の外周壁を形成するための型面に形成されており、下記の表１に示すクラウン量（下記に説明する方法で算出）に対応する形状のものを用いた。上記蓋金型の、成形空間に面する部分は、弾性層の側壁を形成するための型面に形成されており、下記の表１に示す、軸体に対する側壁（オーバーハング面等）の角度（９０°未満は側壁がオーバーハング状に形成されていることを示す）に対応する形状のものを用いた。そして、上記チューブと型面との間を減圧ポンプで減圧した状態で、上記成形用金型をオーブンで加熱（１８０℃×３０分間）し、弾性層（軸方向両端部の外径１２ｍｍ）を形成した。脱型後、弾性層の外周面に、上記表層の形成材料をロールコートにより塗布した後、乾燥（４０℃×３０分間）および加熱（１２０℃×３０分間）することにより硬化させ、一定厚みの表層（厚み５μｍ）を形成した。このようにして、帯電ロールを作製した。
【００３４】
〔クラウン量〕
軸方向中央の外径（Ｂ）と、軸方向中央から両側９０ｍｍの位置での外径（Ａ，Ｃ）を測定し、Ｂ−（Ａ＋Ｃ）／２により算出した。クラウン量がマイナス（−）のものは軸方向中央部の外径が小さくなっていることを示す。
【００３５】
〔隙間量〕
上記各帯電ロールを、市販の実機（ＬＢＰ５４００，キャノン社製）に組み込み、感光ドラムに接触させた。そのときの押し当て力（接触荷重）を、帯電ロールの軸体の両側において、片側２．９４Ｎずつとした。そして、帯電ロールと感光ドラムとの隙間を、非接触レーザ変位計を用いて測定した。この測定は、帯電ロールを３０ｒｐｍで回転させながら、測定位置を軸方向に１ｍｍ／ｓで移動させ、帯電ロールの回転１５°ピッチで行った。そして、その測定値の最大値を隙間量として下記の表１に併せて表記した。
【００３６】
〔画像〕
上記実機により、ハーフトーンで印刷し、その画像を目視にて確認した。その結果、帯電ロールの回転周期に対応する濃度むらがないものを○、帯電ロールの回転周期に対応する濃度むらがあるものを×と評価し、下記の表１に併せて表記した。
【００３７】
〔帯電音〕
上記実機において、感光ドラムの表面を帯電させる際に、帯電ロールに交流電圧５００Ｖを印加した。その際、交流の周波数を２０００Ｈｚと３０００Ｈｚとの２種類とした。そして、各周波数における音圧レベルを測定した。その結果を下記の表１に併せて表記した。
【００３８】
〔電気抵抗ばらつき〕
上記実機により、１％印字にて２００００枚印刷した後、帯電ロールを取り出し、その帯電ロールの電気抵抗ばらつきを測定した。この電気抵抗ばらつきが小さい程、汚れの程度が小さいといえる。この測定は、金属ロール測定法により行った。すなわち、帯電ロールの両端を荷重４．９Ｎで直径３０ｍｍの金属ロールに押圧した状態で、上記金属ロールを回転数３０ｒｐｍで回転させ、上記帯電ロールを連れ回りにより回転させた。この状態で、その帯電ロールの一端に−２００Ｖの電圧を印加し、軸方向に沿って電流値を測定した。この測定結果から、軸方向に沿う電気抵抗値を算出した。そして、その電気抵抗値の最大値と最小値とからｌｏｇ（最大値／最小値）を算出し、その値（桁）を電気抵抗ばらつきとした。その結果を下記の表１に併せて表記した。
【００３９】
【表１】
2009139711.tif 000003
【００４０】
上記表１の結果から、実施例１〜４の帯電ロールは、比較例１，２の帯電ロールよりも、感光ドラムとの隙間が小さいことがわかる。このため、印刷される画像も優れ、帯電音も小さく、汚れも少なくなっている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の帯電ロールの一実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図２】上記帯電ロールと感光ドラムとの接触状態を模式的に示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、上記帯電ロールの製法を模式的に示す説明図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、上記帯電ロールの製法を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の帯電ロールの他の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図６】従来の帯電ロールを模式的に示す断面図である。
【図７】従来の帯電ロールと感光ドラムとの接触状態を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  軸体
２  弾性層
４  中空部
２１  外周壁
２２  側壁
【図１】
2009139711.tif 000004
【図２】
2009139711.tif 000005
【図３】
2009139711.tif 000006
【図４】
2009139711.tif 000007
【図５】
2009139711.tif 000008
【図６】
2009139711.tif 000009
【図７】
2009139711.tif 000010