導電性ローラおよびその製造方法
【課題】端面或いはテーパー面からのリークによる画像不良等がない高精度な導電性ローラと、それを低コストに製造する方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一つの導電性弾性体層を備え、最外層の導電性弾性体層のローラ端面或いはテーパー面の表面抵抗が、被当接部材に圧接して使用されるローラ面の表面抵抗に比べて高いことを特徴とする導電性ローラ、並びに、ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する工程と、該芯金上の未加硫ゴム組成物を圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程とを有する導電性ローラの製造方法において、該圧接部材が、ローラ長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることを特徴とする導電性ローラの製造方法である。
【解決手段】少なくとも一つの導電性弾性体層を備え、最外層の導電性弾性体層のローラ端面或いはテーパー面の表面抵抗が、被当接部材に圧接して使用されるローラ面の表面抵抗に比べて高いことを特徴とする導電性ローラ、並びに、ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する工程と、該芯金上の未加硫ゴム組成物を圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程とを有する導電性ローラの製造方法において、該圧接部材が、ローラ長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることを特徴とする導電性ローラの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に用いる帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ、或いは搬送ローラ、定着ローラ等の導電性ローラ、中間転写体等に用いる導電性ローラと、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真の帯電・転写プロセスにおいて、接触帯電および接触転写の手法が多く研究されている。図１は、接触帯電手段および接触転写手段を有する電子写真装置の構成を模式的に示す図である。１は被帯電体としての像担持体であり、アルミニウムなどの導電性の支持体とその外周面に少なくとも光導電層を有するドラム型の電子写真プロセスに用いられる感光体である。２はこの感光体に接し、感光体面を所定の電位に一様に帯電させる帯電部材であり、本例はローラ形状のもの（以下、帯電ローラとする）を示す。
【０００３】
この帯電ローラは、少なくとも中心部の芯金と、その外周面に弾性体の層を有する。この帯電ローラはバネ等の圧接手段（不図示）で感光体１に所定の圧接力をもって圧接され、感光体１の回転にともない従動回転する。また、この芯金部に直流＋交流（または、直流のみ）バイアスを印加することで感光体１を所定の電位に接触帯電する。つまり、良好なコピー画像を得るために、帯電部材２には、感光体１との均一な接触状態と、導電性が必要になる。帯電部材２で所定の電位に帯電された感光体１の表面が、レーザー、ＬＥＤ等の露光手段（不図示）から出力される露光光３によって画像情報を露光されることによって、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【０００４】
次いで、その潜像を現像手段４によってトナー画像として可視像化する。このトナー画像は、転写部材５によって転写材６の裏面側からトナーと逆極性の帯電を行うことで感光体１の表面のトナー画像が転写材６の表面側に転写される。トナー画像の転写を受けた転写材６は感光体１から分離され、定着部材７によって熱、圧力で固着される。また、像転写後の感光体１の表面はクリーニング部材８で転写時における残留トナー等の付着物の除去を受けて清浄面化され、くり返し作像に供される。図１中、９はトナー、１０は回転軸である。
【０００５】
こうした帯電、転写、現像部材等に用いられるローラは、少なくとも両端において回転可能に支持される芯金と、芯金の外周面に設けられた弾性体層によって構成される導電性ローラである。また、抵抗・表面性等を調整する目的で、上記弾性体層の上に表面層を設けて用いられることもある。
【０００６】
一つ以上の層を持つローラにおいて、芯金の上に設けられる導電性弾性体層は外周部に設けられる層に給電するために、低抵抗にすることが多く行われている。また、芯金の上に導電性弾性体層だけを設けて使用する場合には、表面性・抵抗などを調整するために、表面処理をすることが行われる。
【０００７】
ここで、導電性弾性体層を低抵抗とした場合に、端面が高抵抗層などで被覆されず、露出している場合などで、印加電圧によっては感光体などの被当接部材の表面へ端面から高抵抗層を通さずに直接放電（リーク）が発生し、画像不良となる場合がある。
【０００８】
特に、感光体に圧接して使用されるローラであると、使用している途中にローラ端部で感光体が削れ、低抵抗部ができてしまった場合などに特に顕著に端面からリークが生じる。
【０００９】
これに対し、端面を高抵抗層などで覆ったりすることが知られているが（例えば、特許文献１参照。）、抵抗層を設けるのにコストがかかったり、高抵抗層の製造法によっては端面に液溜まりなどが生じ好ましくない場合がある。
【００１０】
また、端面とローラ面の境界を面取り形状にし、高抵抗層で被覆することも知られており、面取り形状に端部を形成する場合には、型で成形する場合や、研磨での加工が行われている。
【００１１】
しかし、端面の形状を作成する場合、型などでは、ばりやパーティングラインが発生して画像に対して影響を及ぼす可能性があり、また研磨では表面粗さが粗い等の課題が発生する場合がある。
【特許文献１】特開平１−１７９９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は以上の課題を鑑み、端面或いはテーパー面からのリークによる画像不良等がない高精度な導電性ローラと、それを低コストで製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は以下の通りである。
【００１４】
１．少なくとも一つの導電性弾性体層を備え、最外層の導電性弾性体層のローラ端面或いはテーパー面の表面抵抗が、被当接部材に圧接して使用されるローラ面の表面抵抗に比べて高いことを特徴とする導電性ローラ。
【００１５】
２．前記最外層の導電性弾性体層の外周のうち前記被当接部材と接触する面が、少なくとも一層の表面層でさらに被覆されていることを特徴とする上記１の導電性ローラ。
【００１６】
３．前記表面層が、前記被当接部材と接触する面よりもローラ軸方向に幅広く、前記テーパー面の一部にまで被覆されていることを特徴とする上記２の導電性ローラ。
【００１７】
４．前記導電性弾性体層がイオン導電性を有するゴムを含有することを特徴とする上記１〜３のいずれかの導電性ローラ。
【００１８】
５．ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する工程と、該芯金上の未加硫ゴム組成物を圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程とを有する導電性ローラの製造方法において、該圧接部材が、ローラ長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【００１９】
６．前記圧接部材の前記形状変化率が１％以上である部分の表面の温度を、該圧接部材の他の圧接面の温度よりも、高くすることを特徴とする上記５の導電性ローラの製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、少なくとも一つの導電性弾性体層を備え、最外層の導電性弾性体層のローラ端面或いはテーパー面の表面抵抗が、被当接部材に圧接して使用されるローラ面の表面抵抗に比べて高くすることによって、端面或いはテーパー面からのリークに起因した画像不良の発生を抑えることができる。
【００２１】
また、ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する工程と、該芯金上の未加硫ゴム組成物を圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程とを有する導電性ローラの製造方法において、該圧接部材が、ローラ長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることによって、端部表面に欠陥等が無く、高精度な導電性ローラを、短時間に安定して得ることができるため、製造コストを削減するだけでなく、製品としての品質も高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２３】
被当接部材に当接して使用されるローラにおいて、端面或いはテーパー面が当接して使用されるローラ面と比較して抵抗が低い場合には、通電して使用される時に、リークが低抵抗である導電性弾性体層の端面或いはテーパー面から発生し、画像不良を引き起こすことがある。
【００２４】
従って、最外層の導電性弾性体層の端面或いはテーパー面がローラ面と比較して抵抗が高くなれば、リークが発生しにくくなる（ここでいうローラ面とは、回転時に被当接部材に接触する面を言う。）。
【００２５】
なお、テーパー形状とは、線形的に径を減少させても良いし、Ｒ面取りなどのように曲線的に径を減少させる部分を設けた形状でも良い。
【００２６】
そこで、端面或いはテーパー面を、ローラ面と比較して抵抗を高くするための手法としては、表面を高温で加熱する方法や、ＵＶ、ＥＢ、プラズマなどの表面処理などいずれの手法でも良く、ゴムの材質・形状に合わせて高抵抗化する手法を選択することができる。
【００２７】
また、同時にローラ面を表面処理し、表面処理の程度を端面或いはテーパー面とローラ面で変えることで抵抗差を設けても良い。
【００２８】
さらに、表面処理などによって端面或いはテーパー面を高抵抗化した状態で、ローラ面を高抵抗層で被覆しても、端面或いはテーパー面は被覆前に全く表面処理しない場合と比較して高抵抗なため、やはりリークの発生は抑えることができる。
【００２９】
なお、端面或いはテーパー面の表面抵抗は、ローラ面の表面抵抗と比較して、１．５倍以上が好ましく、２倍以上が特に好ましい。
【００３０】
端面或いはテーパー面を高抵抗層で覆う場合に関しては、導電性弾性体層の端面が芯金に対して鉛直をなす面をもつと、ディッピングなどの手段によって一度に端面まで液を塗工して表面層を設けると、端面に液溜まりが生じ、引き上げ時にローラ面に垂れたり、硬化時に発泡したり、硬度ムラを引き起こすなど好ましくない場合がある。
【００３１】
従って、高抵抗層で覆う面が、テーパー面の一部だけであり、かつテーパー面とローラ面にパーティングラインなどの突起物がなければ、液溜まりなどの発生がなく、容易に表面層を形成でき、かつ被当接部材との距離が近い部分は少なくとも被覆することができるため、端面からのリークも防ぐことができる。
【００３２】
図２に本発明において表面層を被覆した場合の導電性ローラの断面図を模式的に示す。
【００３３】
図２において、金属の芯金１１の周囲に端部にテーパー面を備える導電性弾性体層１２を設け、さらにテーパー面の一部とローラ面を表面層１３で被覆したものである。
【００３４】
ローラとして端部のテーパー面の形状変化率が１％以上で、大きく径が変化するようなローラを製造する際に、型成形でパーティングライン無しにローラを得ようとすると、型から抜くことが難しくなってしまう。
【００３５】
そこで、表面粗さが良好で、かつパーティングラインなどの突起部がないテーパー形状に端部を加工するための製造方法としては、ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する工程と、該芯金上の未加硫ゴム組成物を圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程とを有する導電性ローラの製造方法において、該圧接部材が、ローラ長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることで実現できる。
【００３６】
さらには、圧接部材の形状変化が大きい部分の表面を他の圧接面よりも温度を高くすることによって、成形と同時にテーパー面を高抵抗化することができる。
【００３７】
ここで、圧接部材のローラ長手方向の形状変化率とは、未加硫ローラを圧接させる時と同様にして芯金のみを圧接部材に圧接した場合に、芯金の中心軸から加圧方向の圧接部材までの距離を長手方向に測定し、長手方向の変化率を計算した値とした。従って、圧接部材の形状が略円筒形状の場合には、多くの場合、長手方向の半径変化率に相当する。なお、本発明における形状変化率は長手方向に０．５ｍｍピッチで芯金の中心軸との距離を測定して変化率を計算するものとする。
【００３８】
圧接部材の温度を高くした場合には、ローラ表面の材料の架橋等が進むため、接触している部分の表面を高抵抗化させることができる。圧接部材につける温度差としては、２０℃以上１００℃以下が好ましく、４０℃以上８０℃以下が特に好ましい。
【００３９】
また、イオン導電性を有するゴムを含有することで、表面処理によって短時間に高抵抗化させることができる。
【００４０】
イオン導電性を有するゴムとしては、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴムなどのゴムの他、イオン導電性を有さないゴムでもイオン導電剤を含有させることでイオン導電性を付与しても良い。
【００４１】
まず、ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する。この芯金上に被覆された未加硫ゴムに対して、圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程を行うことで導電性ローラを製造することができる。
【００４２】
図３は本発明に用いる押出し機の模式図を示す。
【００４３】
押出し機１４は、クロスヘッド１５を備える。クロスヘッド１５は芯金送りローラ１６によって送られた芯金１７を後ろ側から挿入でき、芯金１７と同時に円筒状の未加硫原料組成物を一体的に押し出すことができる。ここでは押し出し後に、未加硫原料組成物が芯金の周囲に円筒状に形成した後に（１８）、端部のゴムを定尺で切り取ったものを、未加硫ローラとした。
【００４４】
なお、押し出しの際、押出し機を定速回転させた状態で、芯金の送り速度を変化させて外径を変化させても良く、中央で太く、端部で細いクラウン形状を形成しても良い。
【００４５】
図４に本発明において圧接回転加熱工程に用いられる、円筒状の圧接部材を有する圧接加硫装置の、Ａは上面図、Ｂは側面図を示す。
【００４６】
モータ２５によって回転している円筒状の圧接部材２０と、芯金とともに押し出された未加硫ローラ１９の中心軸は平行に保持され、未加硫ローラ１９の両端部の芯金露出部を保持部材２４で軸がずれることないように保持している。円筒状の圧接部材２０は、未加硫ローラをもう一つの圧接部材２１とともに前後からバネ２２で加圧できるように配置され、円筒状の圧接部材２０の回転により、未加硫ローラ、もう一方の円筒状の圧接部材２１を従動で回転させる。また、加圧力はバネ２２の長さをかえることで調整可能である。なお、圧接部材２０の幅は、未加硫ローラのゴム長よりも幅広い方が好ましい。図４中、２３はスライダーである。
【００４７】
圧接部材２１は未加硫ローラの両端に相当する位置に、曲率変化が大きく、ローラとしての所望のテーパー形状に対応した形状を持つものである。
【００４８】
また、図示する圧接部材２０、２１は、中に空間を設けて、ヒータを内蔵したものであるが、中に空間がない圧接部材を用いて装置全体を恒温槽の中に構築するなどして全体を加硫温度に保っても良いし、両者を同時に行っても良い。圧接部材の形状は、円筒・円柱形状以外に、平面形状、ベルト形状などでも良く、平行に配した二つ以上の圧接部材で挟み込んでも良い。また、未加硫ローラの形状に合わせても良く、円筒形状の圧接部材の場合は逆クラウン形状やクラウン形状などにすることができる。
【００４９】
圧接部材に設けられる逆クラウン形状やクラウン形状の外径差は、ローラ長２３０ｍｍ前後に対し、外径差で０．０１〜１ｍｍ前後のものが用いられる。本発明において、未加硫ゴム組成物との圧接面における長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることは、クラウン形状あるいは逆クラウン形状などのローラ全体にわたる滑らかな外径変化をつける目的でなく、端部などに曲率変化が大きいテーパー面を設けるのが目的である。
【００５０】
また、未加硫ローラは多層同時押し出しなどにより、導電性弾性体層を複数層設けても良く、内側の層に発泡層を設けても良い。
【００５１】
なお、加硫を同時に進行させるために、圧接部材の加熱温度はゴムの加硫が進行しやすい１４０℃以上２４０℃以下が好ましく、１〜１２０分の間で押圧加硫を行うと良い。
【００５２】
図６は本発明に用いる表面処理装置を模式的に示した。
【００５３】
図６において、３４は芯金を保持し、回転させる保持部材であり、保持部材をモータ３５などで駆動することで、未加硫ローラ３３を回転させることができる。３７はＵＶランプであり、必要な部分にのみ当たるように遮光板３６を配置することができる。
【００５４】
なお、圧接回転加熱工程後に表面処理を行う以外に、圧接回転加熱工程中に同時に行っても良い。
【００５５】
図５に圧接回転加熱中に同時に表面処理を行う場合に用いる圧接回転加熱表面処理装置の、Ａは上面図、Ｂは側面図を模式的に示した。
【００５６】
回転している円筒状の圧接部材２７と、芯金とともに押し出された未加硫ローラ２６の中心軸は平行に保持され、未加硫ローラ２６の両端部の芯金露出部を保持部材３０で軸がずれることないように保持している。円筒状の圧接部材２７に対し、ガイド上に配置された保持部材３０をバネ２８で加圧することで、未加硫ローラを円筒状の圧接部材２７に対し加圧することができる。図５中、２９はスライダーである。
【００５７】
また、端部のテーパー面を形成するための端部圧接部材３２を備え、円筒状の圧接部材をモータ３１で駆動することで、未加硫ローラと端部圧接部材３２を従動で回転させる。端部圧接部材３２は中にヒータを入れてあり、円筒状の圧接部材２７に対して高温に設定して用いることで、加熱表面処理と形状成形を同時に行うことが可能となる。
【００５８】
本発明で使用されるポリマー原料としては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴムなどのゴムがある。
【００５９】
さらには、熱可塑性の材料や、熱可塑性の材料とゴム材料と混合されたものでも良い。その場合、加硫の進行は関係ないため軟化点以上の温度で圧接回転させれば表面粗さと形状精度の良いローラを得ることができる。
【００６０】
押し出し時に同時に多層を成形した未加硫ローラを用いて、圧接回転させても良く、多層ローラを得ることもできる。また、加硫後の導電性ローラの最外層に未加硫ゴムを被覆したものを用いて、圧接回転させても良い。
【００６１】
また、ローラの原料組成物には、導電性フィラーを分散させる手法や、導電性ポリマー、イオン導電剤などを用いて導電性を付与しても良い。
【００６２】
前記ポリマー原料中に分散させる導電粉としてはカーボンブラック、導電性カーボン等のカーボン類、グラファイト、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどの金属酸化物、ＺｎＯとＡｌ2Ｏ3の固溶体などの複酸化物、Ｃｕ、Ａｇなどの金属粉等が挙げられ、前記ポリマー原料１００質量部に対して５〜２００質量部添加される。
【００６３】
加硫剤としては硫黄、金属酸化物、有機酸化物など、無機充填剤としてカーボンブラック、タルク、クレーなどが挙げられ、その他公知の加硫促進剤、プロセスオイルなどが適宜添加される。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例に従って本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中、「部」は質量部を示す。
【００６５】
［実施例１］
未加硫ゴム組成物としては、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体（ダイソー社製 ＣＧ１０２）１００部に対して、酸化亜鉛（正同化学社製 酸化亜鉛二種）５部、炭酸カルシウム（白石カルシウム社製 シルバーＷ）４５部、カーボンブラック（東海カーボン社製 シーストＳＯ）１０部、イオン導電剤としてテトラブチルアンモニウムパークロレート２部、加工助剤としてステアリン酸１部、可塑剤としてアジピン酸エステル（日本インキ化学工業社製 ポリサイザーＷ３０５ＥＬＳ）１０部、加硫剤として硫黄０．５部、架橋助剤としてジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（大内新興化学工業社製 ノクセラーＴＲＡ）２部をオープンロールにて混合した。得られた未加硫ゴム組成物を芯金の周囲に成形するために、図３に模式的に示す押出し機に内径がφ１１ｍｍであるダイをセットし、あらかじめヘッドを８０℃に温調した。次に、直径がφ６ｍｍ、長さ２５６ｍｍの芯金を用意してゴムととともに押し出すことで、芯金の周囲に円筒状の未加硫ゴム組成物を成形した。その後、未加硫ゴム組成物の長さを２２４ｍｍになるように端部の余分な未加硫ゴム組成物を切断、除去処理を行い、未加硫ローラを得た。
【００６６】
その後、あらかじめ１７０℃に熱した熱風炉の中で、６０分間加熱を行い、冷却後に研磨によって外径を整えた。なお、研磨時にはローラ長手方向中央でφ１０．１ｍｍ、端部でφ１０．０ｍｍのいわゆるクラウン形状に外径を整えている。
【００６７】
この導電性ローラの電気抵抗は約５×１０4［Ω］であった。
【００６８】
なお、導電性ローラのローラ抵抗は、ローラを円柱状のアルミドラムに当接させ、回転させた状態で、ドラムとの間に電源から直流１００Ｖの電圧を印加し、基準抵抗にかかる電圧を測定することにより計算した。
【００６９】
上記のようにして得られた導電性ローラを帯電ローラとして用いるために、表面の粘着性を減少させる目的で、波長２５０ｎｍ近傍のＵＶランプで３分間照射し、表面処理した上で、以下に示すような装置を用いて画像評価を行った。なお、紫外線の照射はローラをコンベアで回転した状態で送り、上下からローラと平行に設けたランプで行った。
【００７０】
さらに、端面にだけ紫外線が照射されるように遮光板を調整し、さらに回転させながら３分間照射を行い、導電性ローラを得た。
【００７１】
次に、このローラのローラ面と端面の表面抵抗測定を行った。
【００７２】
直径がφ１ｍｍの電極を端面とローラ面において３ｍｍの距離をおいて接触させて配設し、該電極間に１００Ｖの電圧を印加した。その結果求められる二つの表面抵抗Ｒ（端面）、Ｒ（ローラ面）から、比の値を表面抵抗Ｒ（端面）／表面抵抗Ｒ（ローラ面）で計算し、さらに同様の測定を３回繰り返した後に平均した値は１．５であった。端面における表面抵抗が高くなっていることが分かる。
【００７３】
さらに、帯電ローラとして実際に電子写真装置に入れて、耐久テストを行った。
【００７４】
本試験で使用した電子写真式レーザープリンターはＡ４縦出力用の装置で、記録メディアの出力スピードは、９４ｍｍ／ｓｅｃで画像解像度は６００ｄｐｉである。感光体はアルミシリンダーに膜厚１２μｍの感光層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。トナーは、ワックスを中心に電荷制御剤と色素等を含有するスチレンとブチルアクリレートのランダムコポリマーを重合させ、さらに表面にポリエステル薄層を重合させシリカ微粒子を外添した。このトナーはガラス転移温度が６３℃、体積平均粒子径が６μｍの重合トナーである。
【００７５】
通紙試験を連続１２０００枚まで行い、端面からのリークによる画像不良の発生があるかどうかを５００枚おきに確認した。なお、リークは８０００枚以上発生しないことが好ましい。
【００７６】
その結果、９０００枚までは連続通紙では端面からのリークに起因する画像不良の発生は無かった。
【００７７】
［実施例２］
本実施例ではイオン導電剤としてテトラブチルアンモニウムパークロレートを４部にした以外は実施例１と同様にして研磨まで行い、導電性ローラを作成した。
【００７８】
さらに、端面にだけ紫外線が当たるように遮光板・反射板等を調整した表面処理装置において、回転させながら３分間照射を行い、導電性ローラを得た。表面抵抗を測定した結果、その比は２．１であった。
【００７９】
次に、導電性ローラの外周面上に被覆層を設けるために、ディッピング用塗布液として、下記の材料を混合して混合溶液を調製した。
【００８０】
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液１００部、メチルイソブチルケトン２５０部、導電性酸化錫（体積抵抗率：１０3Ω・ｃｍ）１９０部、二酸化チタン（体積抵抗率：１０16Ω・ｃｍ）２４部、変性ジメチルシリコーンオイル０．０８部、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子（平均粒径：５．１μｍ、体積抵抗率１０16Ω・ｃｍ）６０部。この混合液を攪拌機で３０分間混合した後、ガラスビーズ（平均粒径：０．８ｍｍ）を分散メディアとして、上記分散メディアを８０％充填したビーズミル分散機を用い、この分散機中で１８時間分散した。分散溶液にヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）とイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）の各ブタノンオキシムブロック体１：１の混合物を、ＮＣＯ／ＯＨ＝１．０となるように添加し、１時間攪拌して、ディッピング用塗布液を調製した。
【００８１】
前記塗布液をディッピングにより、前記導電性ローラの表面に塗工した。ディッピングは、導電性弾性体層の端面と芯金露出部に塗布液が付着しないように樹脂製のキャップを上下に被せて行った。ディッピング後、３０分間風乾後、オーブンで１６０℃×１時間乾燥した。このとき膜厚は１５μｍであった。この導電性ローラの電気抵抗は約２×１０5［Ω］であった。
【００８２】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は９５００枚までは無かった。
【００８３】
［実施例３］
本実施例ではダイスの内径をφ１０ｍｍにした以外は実施例１と同様にして未加硫ローラを作成した。
【００８４】
次に、図５に模式的に示す圧接加硫装置を用いて、加硫を行った。圧接加硫装置において、円筒状の圧接部材として内部に入ったヒータによって１６０℃に加熱したものを用い、２０分の圧接加硫を行った。なお、圧接加硫装置においては、片側１ｋｇの荷重になるようにバネを調整した。さらにその後、１８０℃にあらかじめ熱せられた熱風炉中で３０分間の二次加硫を行い、端部がＲ面付きの導電性ローラを得た。なお、円筒状の圧接部材はいわゆる逆クラウン形状をなしており、ローラゴム部の端部に相当する部分と中央に相当する部分で、０．１ｍｍの外径差を設けているものである。
【００８５】
図５の圧接加硫装置により、円筒状の圧接部材による圧接加硫と同時に、端部に押し付ける圧接部材（端部圧接部材）により圧接を行った。端部に押し付ける圧接部材の凹部の形状はＲ＝１．５ｍｍの円弧状の形状をなしているものを用いた。従って、圧接部材の形状が１．５ｍｍ幅で半径が１．５ｍｍ変化しているため、形状変化率としては、最大で約２２３．６％となる。端部に押し付ける圧接部材の温度は円筒状の圧接部材よりも高い１８０℃とした。
【００８６】
さらに、ローラ面にだけ紫外線が当たるように遮光板・反射板等を調整した表面処理装置において、回転させながら３分間照射を行い、導電性ローラを得た。表面抵抗を測定した結果、その比は１．６であった。
【００８７】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は９５００枚までは無かった。
【００８８】
［実施例４］
本実施例では、端部に押し付ける圧接部材の温度を２００℃とした以外は実施例３と同様にして導電性弾性体層を形成した。
【００８９】
表面抵抗を測定した結果、その比は２．０であった。
【００９０】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は１１０００枚までは無かった。
【００９１】
［実施例５］
本実施例では、導電性弾性体層に用いる材料を実施例２と同じ物を用い、端部に押し付ける圧接部材の温度を２２０℃とした以外は実施例３と同様にして導電性弾性体層を形成した。
【００９２】
表面抵抗の比を測定した結果、３．４であった。
【００９３】
その後、塗布液は実施例２と同じものを用い、塗工を行った。なお、芯金露出部、テーパー面には塗布液が付着しないように樹脂製のキャップを被せて塗工を行った。
【００９４】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は１１５００枚まで無かった。
【００９５】
［実施例６］
本実施例では、弾性体層に用いる未加硫ゴム組成物を以下のものに変更し、圧接加硫の時間を４０分に変更した以外は、実施例５と同様にして、弾性体層を形成した。
【００９６】
本実施例では未加硫ゴム組成物として、エチレンープロピレンージエン三元共重合体（三井石油化学社製 ＥＰＴ４０４５）１００部に対して、導電剤としてケッチェンブラック（三菱化学社製 ケッチェンブラックＥＣ）６部、ＳＲＦカーボンブラック（旭カーボン社製 旭＃３５）５０部、軟化剤としてパラフィンオイルを４０部、加硫促進助剤として、酸化亜鉛５部、ステアリン酸１部、架橋剤として硫黄２部、加硫促進剤としてメルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）２部、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＢＤＣ）１部、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）１部をオープンロールを用いて混合したものを用いた。
【００９７】
表面抵抗の比を測定した結果、１．５であった。
【００９８】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は８５００枚まで無かった。
【００９９】
［実施例７］
本実施例では、実施例５と同様にして、弾性体層を形成した。その後、塗工時に上側のテーパー面の途中までローラを浸漬し、引き上げを行った。なお、下部のテーパー面には、図７に模式的に示すようにテーパー面の途中まで被さる樹脂製のキャップ４０を付けて塗工を行った。図７中、３８は芯金、３９は導電性弾性体層である。
【０１００】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は１２０００枚まで無かった。
【０１０１】
［比較例１］
本比較例では、端面の表面処理を除いては実施例１と同様にして、導電性ローラを作成した。この導電性ローラの表面抵抗を測定した結果、その比の値は、０．７であった。
【０１０２】
本比較例のローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行ったところ、７０００枚通紙時点でリークによる画像不良の発生が確認された。
【０１０３】
［比較例２］
本比較例では、圧接部材に温度差を設けない状態（円筒状の圧接部材、端部に押し付ける圧接部材ともに１６０℃）で成形した以外は、実施例５と同様にして、導電性ローラを作成した。この導電性ローラの表面抵抗を測定した結果、その比の値は、約１であった。
【０１０４】
本比較例のローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行ったところ、６５００枚通紙時点でリークによる画像不良の発生が確認された。
【０１０５】
［比較例３］
本比較例では、図８に模式的に示す円筒型を用いて、注型によって導電性ローラを作成した。図８において、４２は円筒型であり両端に芯金４１を保持し端面のテーパー面を形作る形状を持つ駒４３を備える。駒４３には注型用の孔４４が開いており、円筒型の中のキャビティに材料を注入することができる。
【０１０６】
円筒型を用いて作成したローラには、円筒型と芯金を支持する駒の隙間にばりが発生してしまった。この導電性ローラの表面抵抗を比の値は、約１であった。
【０１０７】
その後、塗工を行ったが、ばりにより塗布液が均一に塗工できない塗工不良が発生した。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】接触帯電部材、接触転写部材を用いた電子写真装置の模式図である。
【図２】本発明の導電性ローラの一例の断面図である。
【図３】本発明を実施するための押出し機の一例の模式図である。
【図４】本発明を実施するための円筒状の圧接部材と、端部に局率変化のある円筒状の圧接部材とを有する圧接加硫装置の、Ａは正面図、Ｂは側面図である。
【図５】本発明を実施するための円筒状の圧接部材と、端部圧接部材とを有する圧接回転加熱表面処理装置の、Ａは上面図、Ｂは側面図である。
【図６】本発明を実施するための表面処理装置の、Ａは正面図、Ｂは側面図である。
【図７】本発明を実施するための、ディッピング時のキャップを示したものである。
【図８】比較例を実施するための、円筒型の断面図を模式的に示したものである。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 感光体
２ 帯電部材
３ 露光光
４ 現像部材
５ 転写部材
６ 転写材
７ 定着部材
８ クリーニング部材
９ トナー
１０ 回転軸
１１，１７、３８ 芯金
１２、３９ 導電性弾性体層
１３ 表面層
１４ 押出し機
１５ クロスヘッド
１６ 芯金送りローラ
１８、１９、２６、３３ 未加硫ローラ
２０、２７ 圧接部材
２１ 圧接部材（端部に曲率変化あり）
２２、２８ 加圧用バネ
２３、２９ スライダー
２４、３０、３４ 保持部材
２５、３１、３５ モータ
３２ 端部圧接部材
３６ 遮光部材
３７ ＵＶランプ
４０ キャップ
４１ 芯金
４２ 円筒型
４３ 駒
４４ 注型孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に用いる帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ、或いは搬送ローラ、定着ローラ等の導電性ローラ、中間転写体等に用いる導電性ローラと、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真の帯電・転写プロセスにおいて、接触帯電および接触転写の手法が多く研究されている。図１は、接触帯電手段および接触転写手段を有する電子写真装置の構成を模式的に示す図である。１は被帯電体としての像担持体であり、アルミニウムなどの導電性の支持体とその外周面に少なくとも光導電層を有するドラム型の電子写真プロセスに用いられる感光体である。２はこの感光体に接し、感光体面を所定の電位に一様に帯電させる帯電部材であり、本例はローラ形状のもの（以下、帯電ローラとする）を示す。
【０００３】
この帯電ローラは、少なくとも中心部の芯金と、その外周面に弾性体の層を有する。この帯電ローラはバネ等の圧接手段（不図示）で感光体１に所定の圧接力をもって圧接され、感光体１の回転にともない従動回転する。また、この芯金部に直流＋交流（または、直流のみ）バイアスを印加することで感光体１を所定の電位に接触帯電する。つまり、良好なコピー画像を得るために、帯電部材２には、感光体１との均一な接触状態と、導電性が必要になる。帯電部材２で所定の電位に帯電された感光体１の表面が、レーザー、ＬＥＤ等の露光手段（不図示）から出力される露光光３によって画像情報を露光されることによって、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【０００４】
次いで、その潜像を現像手段４によってトナー画像として可視像化する。このトナー画像は、転写部材５によって転写材６の裏面側からトナーと逆極性の帯電を行うことで感光体１の表面のトナー画像が転写材６の表面側に転写される。トナー画像の転写を受けた転写材６は感光体１から分離され、定着部材７によって熱、圧力で固着される。また、像転写後の感光体１の表面はクリーニング部材８で転写時における残留トナー等の付着物の除去を受けて清浄面化され、くり返し作像に供される。図１中、９はトナー、１０は回転軸である。
【０００５】
こうした帯電、転写、現像部材等に用いられるローラは、少なくとも両端において回転可能に支持される芯金と、芯金の外周面に設けられた弾性体層によって構成される導電性ローラである。また、抵抗・表面性等を調整する目的で、上記弾性体層の上に表面層を設けて用いられることもある。
【０００６】
一つ以上の層を持つローラにおいて、芯金の上に設けられる導電性弾性体層は外周部に設けられる層に給電するために、低抵抗にすることが多く行われている。また、芯金の上に導電性弾性体層だけを設けて使用する場合には、表面性・抵抗などを調整するために、表面処理をすることが行われる。
【０００７】
ここで、導電性弾性体層を低抵抗とした場合に、端面が高抵抗層などで被覆されず、露出している場合などで、印加電圧によっては感光体などの被当接部材の表面へ端面から高抵抗層を通さずに直接放電（リーク）が発生し、画像不良となる場合がある。
【０００８】
特に、感光体に圧接して使用されるローラであると、使用している途中にローラ端部で感光体が削れ、低抵抗部ができてしまった場合などに特に顕著に端面からリークが生じる。
【０００９】
これに対し、端面を高抵抗層などで覆ったりすることが知られているが（例えば、特許文献１参照。）、抵抗層を設けるのにコストがかかったり、高抵抗層の製造法によっては端面に液溜まりなどが生じ好ましくない場合がある。
【００１０】
また、端面とローラ面の境界を面取り形状にし、高抵抗層で被覆することも知られており、面取り形状に端部を形成する場合には、型で成形する場合や、研磨での加工が行われている。
【００１１】
しかし、端面の形状を作成する場合、型などでは、ばりやパーティングラインが発生して画像に対して影響を及ぼす可能性があり、また研磨では表面粗さが粗い等の課題が発生する場合がある。
【特許文献１】特開平１−１７９９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は以上の課題を鑑み、端面或いはテーパー面からのリークによる画像不良等がない高精度な導電性ローラと、それを低コストで製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は以下の通りである。
【００１４】
１．少なくとも一つの導電性弾性体層を備え、最外層の導電性弾性体層のローラ端面或いはテーパー面の表面抵抗が、被当接部材に圧接して使用されるローラ面の表面抵抗に比べて高いことを特徴とする導電性ローラ。
【００１５】
２．前記最外層の導電性弾性体層の外周のうち前記被当接部材と接触する面が、少なくとも一層の表面層でさらに被覆されていることを特徴とする上記１の導電性ローラ。
【００１６】
３．前記表面層が、前記被当接部材と接触する面よりもローラ軸方向に幅広く、前記テーパー面の一部にまで被覆されていることを特徴とする上記２の導電性ローラ。
【００１７】
４．前記導電性弾性体層がイオン導電性を有するゴムを含有することを特徴とする上記１〜３のいずれかの導電性ローラ。
【００１８】
５．ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する工程と、該芯金上の未加硫ゴム組成物を圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程とを有する導電性ローラの製造方法において、該圧接部材が、ローラ長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【００１９】
６．前記圧接部材の前記形状変化率が１％以上である部分の表面の温度を、該圧接部材の他の圧接面の温度よりも、高くすることを特徴とする上記５の導電性ローラの製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、少なくとも一つの導電性弾性体層を備え、最外層の導電性弾性体層のローラ端面或いはテーパー面の表面抵抗が、被当接部材に圧接して使用されるローラ面の表面抵抗に比べて高くすることによって、端面或いはテーパー面からのリークに起因した画像不良の発生を抑えることができる。
【００２１】
また、ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する工程と、該芯金上の未加硫ゴム組成物を圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程とを有する導電性ローラの製造方法において、該圧接部材が、ローラ長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることによって、端部表面に欠陥等が無く、高精度な導電性ローラを、短時間に安定して得ることができるため、製造コストを削減するだけでなく、製品としての品質も高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２３】
被当接部材に当接して使用されるローラにおいて、端面或いはテーパー面が当接して使用されるローラ面と比較して抵抗が低い場合には、通電して使用される時に、リークが低抵抗である導電性弾性体層の端面或いはテーパー面から発生し、画像不良を引き起こすことがある。
【００２４】
従って、最外層の導電性弾性体層の端面或いはテーパー面がローラ面と比較して抵抗が高くなれば、リークが発生しにくくなる（ここでいうローラ面とは、回転時に被当接部材に接触する面を言う。）。
【００２５】
なお、テーパー形状とは、線形的に径を減少させても良いし、Ｒ面取りなどのように曲線的に径を減少させる部分を設けた形状でも良い。
【００２６】
そこで、端面或いはテーパー面を、ローラ面と比較して抵抗を高くするための手法としては、表面を高温で加熱する方法や、ＵＶ、ＥＢ、プラズマなどの表面処理などいずれの手法でも良く、ゴムの材質・形状に合わせて高抵抗化する手法を選択することができる。
【００２７】
また、同時にローラ面を表面処理し、表面処理の程度を端面或いはテーパー面とローラ面で変えることで抵抗差を設けても良い。
【００２８】
さらに、表面処理などによって端面或いはテーパー面を高抵抗化した状態で、ローラ面を高抵抗層で被覆しても、端面或いはテーパー面は被覆前に全く表面処理しない場合と比較して高抵抗なため、やはりリークの発生は抑えることができる。
【００２９】
なお、端面或いはテーパー面の表面抵抗は、ローラ面の表面抵抗と比較して、１．５倍以上が好ましく、２倍以上が特に好ましい。
【００３０】
端面或いはテーパー面を高抵抗層で覆う場合に関しては、導電性弾性体層の端面が芯金に対して鉛直をなす面をもつと、ディッピングなどの手段によって一度に端面まで液を塗工して表面層を設けると、端面に液溜まりが生じ、引き上げ時にローラ面に垂れたり、硬化時に発泡したり、硬度ムラを引き起こすなど好ましくない場合がある。
【００３１】
従って、高抵抗層で覆う面が、テーパー面の一部だけであり、かつテーパー面とローラ面にパーティングラインなどの突起物がなければ、液溜まりなどの発生がなく、容易に表面層を形成でき、かつ被当接部材との距離が近い部分は少なくとも被覆することができるため、端面からのリークも防ぐことができる。
【００３２】
図２に本発明において表面層を被覆した場合の導電性ローラの断面図を模式的に示す。
【００３３】
図２において、金属の芯金１１の周囲に端部にテーパー面を備える導電性弾性体層１２を設け、さらにテーパー面の一部とローラ面を表面層１３で被覆したものである。
【００３４】
ローラとして端部のテーパー面の形状変化率が１％以上で、大きく径が変化するようなローラを製造する際に、型成形でパーティングライン無しにローラを得ようとすると、型から抜くことが難しくなってしまう。
【００３５】
そこで、表面粗さが良好で、かつパーティングラインなどの突起部がないテーパー形状に端部を加工するための製造方法としては、ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する工程と、該芯金上の未加硫ゴム組成物を圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程とを有する導電性ローラの製造方法において、該圧接部材が、ローラ長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることで実現できる。
【００３６】
さらには、圧接部材の形状変化が大きい部分の表面を他の圧接面よりも温度を高くすることによって、成形と同時にテーパー面を高抵抗化することができる。
【００３７】
ここで、圧接部材のローラ長手方向の形状変化率とは、未加硫ローラを圧接させる時と同様にして芯金のみを圧接部材に圧接した場合に、芯金の中心軸から加圧方向の圧接部材までの距離を長手方向に測定し、長手方向の変化率を計算した値とした。従って、圧接部材の形状が略円筒形状の場合には、多くの場合、長手方向の半径変化率に相当する。なお、本発明における形状変化率は長手方向に０．５ｍｍピッチで芯金の中心軸との距離を測定して変化率を計算するものとする。
【００３８】
圧接部材の温度を高くした場合には、ローラ表面の材料の架橋等が進むため、接触している部分の表面を高抵抗化させることができる。圧接部材につける温度差としては、２０℃以上１００℃以下が好ましく、４０℃以上８０℃以下が特に好ましい。
【００３９】
また、イオン導電性を有するゴムを含有することで、表面処理によって短時間に高抵抗化させることができる。
【００４０】
イオン導電性を有するゴムとしては、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴムなどのゴムの他、イオン導電性を有さないゴムでもイオン導電剤を含有させることでイオン導電性を付与しても良い。
【００４１】
まず、ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する。この芯金上に被覆された未加硫ゴムに対して、圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程を行うことで導電性ローラを製造することができる。
【００４２】
図３は本発明に用いる押出し機の模式図を示す。
【００４３】
押出し機１４は、クロスヘッド１５を備える。クロスヘッド１５は芯金送りローラ１６によって送られた芯金１７を後ろ側から挿入でき、芯金１７と同時に円筒状の未加硫原料組成物を一体的に押し出すことができる。ここでは押し出し後に、未加硫原料組成物が芯金の周囲に円筒状に形成した後に（１８）、端部のゴムを定尺で切り取ったものを、未加硫ローラとした。
【００４４】
なお、押し出しの際、押出し機を定速回転させた状態で、芯金の送り速度を変化させて外径を変化させても良く、中央で太く、端部で細いクラウン形状を形成しても良い。
【００４５】
図４に本発明において圧接回転加熱工程に用いられる、円筒状の圧接部材を有する圧接加硫装置の、Ａは上面図、Ｂは側面図を示す。
【００４６】
モータ２５によって回転している円筒状の圧接部材２０と、芯金とともに押し出された未加硫ローラ１９の中心軸は平行に保持され、未加硫ローラ１９の両端部の芯金露出部を保持部材２４で軸がずれることないように保持している。円筒状の圧接部材２０は、未加硫ローラをもう一つの圧接部材２１とともに前後からバネ２２で加圧できるように配置され、円筒状の圧接部材２０の回転により、未加硫ローラ、もう一方の円筒状の圧接部材２１を従動で回転させる。また、加圧力はバネ２２の長さをかえることで調整可能である。なお、圧接部材２０の幅は、未加硫ローラのゴム長よりも幅広い方が好ましい。図４中、２３はスライダーである。
【００４７】
圧接部材２１は未加硫ローラの両端に相当する位置に、曲率変化が大きく、ローラとしての所望のテーパー形状に対応した形状を持つものである。
【００４８】
また、図示する圧接部材２０、２１は、中に空間を設けて、ヒータを内蔵したものであるが、中に空間がない圧接部材を用いて装置全体を恒温槽の中に構築するなどして全体を加硫温度に保っても良いし、両者を同時に行っても良い。圧接部材の形状は、円筒・円柱形状以外に、平面形状、ベルト形状などでも良く、平行に配した二つ以上の圧接部材で挟み込んでも良い。また、未加硫ローラの形状に合わせても良く、円筒形状の圧接部材の場合は逆クラウン形状やクラウン形状などにすることができる。
【００４９】
圧接部材に設けられる逆クラウン形状やクラウン形状の外径差は、ローラ長２３０ｍｍ前後に対し、外径差で０．０１〜１ｍｍ前後のものが用いられる。本発明において、未加硫ゴム組成物との圧接面における長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることは、クラウン形状あるいは逆クラウン形状などのローラ全体にわたる滑らかな外径変化をつける目的でなく、端部などに曲率変化が大きいテーパー面を設けるのが目的である。
【００５０】
また、未加硫ローラは多層同時押し出しなどにより、導電性弾性体層を複数層設けても良く、内側の層に発泡層を設けても良い。
【００５１】
なお、加硫を同時に進行させるために、圧接部材の加熱温度はゴムの加硫が進行しやすい１４０℃以上２４０℃以下が好ましく、１〜１２０分の間で押圧加硫を行うと良い。
【００５２】
図６は本発明に用いる表面処理装置を模式的に示した。
【００５３】
図６において、３４は芯金を保持し、回転させる保持部材であり、保持部材をモータ３５などで駆動することで、未加硫ローラ３３を回転させることができる。３７はＵＶランプであり、必要な部分にのみ当たるように遮光板３６を配置することができる。
【００５４】
なお、圧接回転加熱工程後に表面処理を行う以外に、圧接回転加熱工程中に同時に行っても良い。
【００５５】
図５に圧接回転加熱中に同時に表面処理を行う場合に用いる圧接回転加熱表面処理装置の、Ａは上面図、Ｂは側面図を模式的に示した。
【００５６】
回転している円筒状の圧接部材２７と、芯金とともに押し出された未加硫ローラ２６の中心軸は平行に保持され、未加硫ローラ２６の両端部の芯金露出部を保持部材３０で軸がずれることないように保持している。円筒状の圧接部材２７に対し、ガイド上に配置された保持部材３０をバネ２８で加圧することで、未加硫ローラを円筒状の圧接部材２７に対し加圧することができる。図５中、２９はスライダーである。
【００５７】
また、端部のテーパー面を形成するための端部圧接部材３２を備え、円筒状の圧接部材をモータ３１で駆動することで、未加硫ローラと端部圧接部材３２を従動で回転させる。端部圧接部材３２は中にヒータを入れてあり、円筒状の圧接部材２７に対して高温に設定して用いることで、加熱表面処理と形状成形を同時に行うことが可能となる。
【００５８】
本発明で使用されるポリマー原料としては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴムなどのゴムがある。
【００５９】
さらには、熱可塑性の材料や、熱可塑性の材料とゴム材料と混合されたものでも良い。その場合、加硫の進行は関係ないため軟化点以上の温度で圧接回転させれば表面粗さと形状精度の良いローラを得ることができる。
【００６０】
押し出し時に同時に多層を成形した未加硫ローラを用いて、圧接回転させても良く、多層ローラを得ることもできる。また、加硫後の導電性ローラの最外層に未加硫ゴムを被覆したものを用いて、圧接回転させても良い。
【００６１】
また、ローラの原料組成物には、導電性フィラーを分散させる手法や、導電性ポリマー、イオン導電剤などを用いて導電性を付与しても良い。
【００６２】
前記ポリマー原料中に分散させる導電粉としてはカーボンブラック、導電性カーボン等のカーボン類、グラファイト、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどの金属酸化物、ＺｎＯとＡｌ2Ｏ3の固溶体などの複酸化物、Ｃｕ、Ａｇなどの金属粉等が挙げられ、前記ポリマー原料１００質量部に対して５〜２００質量部添加される。
【００６３】
加硫剤としては硫黄、金属酸化物、有機酸化物など、無機充填剤としてカーボンブラック、タルク、クレーなどが挙げられ、その他公知の加硫促進剤、プロセスオイルなどが適宜添加される。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例に従って本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中、「部」は質量部を示す。
【００６５】
［実施例１］
未加硫ゴム組成物としては、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体（ダイソー社製 ＣＧ１０２）１００部に対して、酸化亜鉛（正同化学社製 酸化亜鉛二種）５部、炭酸カルシウム（白石カルシウム社製 シルバーＷ）４５部、カーボンブラック（東海カーボン社製 シーストＳＯ）１０部、イオン導電剤としてテトラブチルアンモニウムパークロレート２部、加工助剤としてステアリン酸１部、可塑剤としてアジピン酸エステル（日本インキ化学工業社製 ポリサイザーＷ３０５ＥＬＳ）１０部、加硫剤として硫黄０．５部、架橋助剤としてジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（大内新興化学工業社製 ノクセラーＴＲＡ）２部をオープンロールにて混合した。得られた未加硫ゴム組成物を芯金の周囲に成形するために、図３に模式的に示す押出し機に内径がφ１１ｍｍであるダイをセットし、あらかじめヘッドを８０℃に温調した。次に、直径がφ６ｍｍ、長さ２５６ｍｍの芯金を用意してゴムととともに押し出すことで、芯金の周囲に円筒状の未加硫ゴム組成物を成形した。その後、未加硫ゴム組成物の長さを２２４ｍｍになるように端部の余分な未加硫ゴム組成物を切断、除去処理を行い、未加硫ローラを得た。
【００６６】
その後、あらかじめ１７０℃に熱した熱風炉の中で、６０分間加熱を行い、冷却後に研磨によって外径を整えた。なお、研磨時にはローラ長手方向中央でφ１０．１ｍｍ、端部でφ１０．０ｍｍのいわゆるクラウン形状に外径を整えている。
【００６７】
この導電性ローラの電気抵抗は約５×１０4［Ω］であった。
【００６８】
なお、導電性ローラのローラ抵抗は、ローラを円柱状のアルミドラムに当接させ、回転させた状態で、ドラムとの間に電源から直流１００Ｖの電圧を印加し、基準抵抗にかかる電圧を測定することにより計算した。
【００６９】
上記のようにして得られた導電性ローラを帯電ローラとして用いるために、表面の粘着性を減少させる目的で、波長２５０ｎｍ近傍のＵＶランプで３分間照射し、表面処理した上で、以下に示すような装置を用いて画像評価を行った。なお、紫外線の照射はローラをコンベアで回転した状態で送り、上下からローラと平行に設けたランプで行った。
【００７０】
さらに、端面にだけ紫外線が照射されるように遮光板を調整し、さらに回転させながら３分間照射を行い、導電性ローラを得た。
【００７１】
次に、このローラのローラ面と端面の表面抵抗測定を行った。
【００７２】
直径がφ１ｍｍの電極を端面とローラ面において３ｍｍの距離をおいて接触させて配設し、該電極間に１００Ｖの電圧を印加した。その結果求められる二つの表面抵抗Ｒ（端面）、Ｒ（ローラ面）から、比の値を表面抵抗Ｒ（端面）／表面抵抗Ｒ（ローラ面）で計算し、さらに同様の測定を３回繰り返した後に平均した値は１．５であった。端面における表面抵抗が高くなっていることが分かる。
【００７３】
さらに、帯電ローラとして実際に電子写真装置に入れて、耐久テストを行った。
【００７４】
本試験で使用した電子写真式レーザープリンターはＡ４縦出力用の装置で、記録メディアの出力スピードは、９４ｍｍ／ｓｅｃで画像解像度は６００ｄｐｉである。感光体はアルミシリンダーに膜厚１２μｍの感光層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。トナーは、ワックスを中心に電荷制御剤と色素等を含有するスチレンとブチルアクリレートのランダムコポリマーを重合させ、さらに表面にポリエステル薄層を重合させシリカ微粒子を外添した。このトナーはガラス転移温度が６３℃、体積平均粒子径が６μｍの重合トナーである。
【００７５】
通紙試験を連続１２０００枚まで行い、端面からのリークによる画像不良の発生があるかどうかを５００枚おきに確認した。なお、リークは８０００枚以上発生しないことが好ましい。
【００７６】
その結果、９０００枚までは連続通紙では端面からのリークに起因する画像不良の発生は無かった。
【００７７】
［実施例２］
本実施例ではイオン導電剤としてテトラブチルアンモニウムパークロレートを４部にした以外は実施例１と同様にして研磨まで行い、導電性ローラを作成した。
【００７８】
さらに、端面にだけ紫外線が当たるように遮光板・反射板等を調整した表面処理装置において、回転させながら３分間照射を行い、導電性ローラを得た。表面抵抗を測定した結果、その比は２．１であった。
【００７９】
次に、導電性ローラの外周面上に被覆層を設けるために、ディッピング用塗布液として、下記の材料を混合して混合溶液を調製した。
【００８０】
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液１００部、メチルイソブチルケトン２５０部、導電性酸化錫（体積抵抗率：１０3Ω・ｃｍ）１９０部、二酸化チタン（体積抵抗率：１０16Ω・ｃｍ）２４部、変性ジメチルシリコーンオイル０．０８部、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子（平均粒径：５．１μｍ、体積抵抗率１０16Ω・ｃｍ）６０部。この混合液を攪拌機で３０分間混合した後、ガラスビーズ（平均粒径：０．８ｍｍ）を分散メディアとして、上記分散メディアを８０％充填したビーズミル分散機を用い、この分散機中で１８時間分散した。分散溶液にヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）とイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）の各ブタノンオキシムブロック体１：１の混合物を、ＮＣＯ／ＯＨ＝１．０となるように添加し、１時間攪拌して、ディッピング用塗布液を調製した。
【００８１】
前記塗布液をディッピングにより、前記導電性ローラの表面に塗工した。ディッピングは、導電性弾性体層の端面と芯金露出部に塗布液が付着しないように樹脂製のキャップを上下に被せて行った。ディッピング後、３０分間風乾後、オーブンで１６０℃×１時間乾燥した。このとき膜厚は１５μｍであった。この導電性ローラの電気抵抗は約２×１０5［Ω］であった。
【００８２】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は９５００枚までは無かった。
【００８３】
［実施例３］
本実施例ではダイスの内径をφ１０ｍｍにした以外は実施例１と同様にして未加硫ローラを作成した。
【００８４】
次に、図５に模式的に示す圧接加硫装置を用いて、加硫を行った。圧接加硫装置において、円筒状の圧接部材として内部に入ったヒータによって１６０℃に加熱したものを用い、２０分の圧接加硫を行った。なお、圧接加硫装置においては、片側１ｋｇの荷重になるようにバネを調整した。さらにその後、１８０℃にあらかじめ熱せられた熱風炉中で３０分間の二次加硫を行い、端部がＲ面付きの導電性ローラを得た。なお、円筒状の圧接部材はいわゆる逆クラウン形状をなしており、ローラゴム部の端部に相当する部分と中央に相当する部分で、０．１ｍｍの外径差を設けているものである。
【００８５】
図５の圧接加硫装置により、円筒状の圧接部材による圧接加硫と同時に、端部に押し付ける圧接部材（端部圧接部材）により圧接を行った。端部に押し付ける圧接部材の凹部の形状はＲ＝１．５ｍｍの円弧状の形状をなしているものを用いた。従って、圧接部材の形状が１．５ｍｍ幅で半径が１．５ｍｍ変化しているため、形状変化率としては、最大で約２２３．６％となる。端部に押し付ける圧接部材の温度は円筒状の圧接部材よりも高い１８０℃とした。
【００８６】
さらに、ローラ面にだけ紫外線が当たるように遮光板・反射板等を調整した表面処理装置において、回転させながら３分間照射を行い、導電性ローラを得た。表面抵抗を測定した結果、その比は１．６であった。
【００８７】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は９５００枚までは無かった。
【００８８】
［実施例４］
本実施例では、端部に押し付ける圧接部材の温度を２００℃とした以外は実施例３と同様にして導電性弾性体層を形成した。
【００８９】
表面抵抗を測定した結果、その比は２．０であった。
【００９０】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は１１０００枚までは無かった。
【００９１】
［実施例５］
本実施例では、導電性弾性体層に用いる材料を実施例２と同じ物を用い、端部に押し付ける圧接部材の温度を２２０℃とした以外は実施例３と同様にして導電性弾性体層を形成した。
【００９２】
表面抵抗の比を測定した結果、３．４であった。
【００９３】
その後、塗布液は実施例２と同じものを用い、塗工を行った。なお、芯金露出部、テーパー面には塗布液が付着しないように樹脂製のキャップを被せて塗工を行った。
【００９４】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は１１５００枚まで無かった。
【００９５】
［実施例６］
本実施例では、弾性体層に用いる未加硫ゴム組成物を以下のものに変更し、圧接加硫の時間を４０分に変更した以外は、実施例５と同様にして、弾性体層を形成した。
【００９６】
本実施例では未加硫ゴム組成物として、エチレンープロピレンージエン三元共重合体（三井石油化学社製 ＥＰＴ４０４５）１００部に対して、導電剤としてケッチェンブラック（三菱化学社製 ケッチェンブラックＥＣ）６部、ＳＲＦカーボンブラック（旭カーボン社製 旭＃３５）５０部、軟化剤としてパラフィンオイルを４０部、加硫促進助剤として、酸化亜鉛５部、ステアリン酸１部、架橋剤として硫黄２部、加硫促進剤としてメルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）２部、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＢＤＣ）１部、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）１部をオープンロールを用いて混合したものを用いた。
【００９７】
表面抵抗の比を測定した結果、１．５であった。
【００９８】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は８５００枚まで無かった。
【００９９】
［実施例７］
本実施例では、実施例５と同様にして、弾性体層を形成した。その後、塗工時に上側のテーパー面の途中までローラを浸漬し、引き上げを行った。なお、下部のテーパー面には、図７に模式的に示すようにテーパー面の途中まで被さる樹脂製のキャップ４０を付けて塗工を行った。図７中、３８は芯金、３９は導電性弾性体層である。
【０１００】
本導電性ローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行った結果、リークに起因する画像不良の発生は１２０００枚まで無かった。
【０１０１】
［比較例１］
本比較例では、端面の表面処理を除いては実施例１と同様にして、導電性ローラを作成した。この導電性ローラの表面抵抗を測定した結果、その比の値は、０．７であった。
【０１０２】
本比較例のローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行ったところ、７０００枚通紙時点でリークによる画像不良の発生が確認された。
【０１０３】
［比較例２］
本比較例では、圧接部材に温度差を設けない状態（円筒状の圧接部材、端部に押し付ける圧接部材ともに１６０℃）で成形した以外は、実施例５と同様にして、導電性ローラを作成した。この導電性ローラの表面抵抗を測定した結果、その比の値は、約１であった。
【０１０４】
本比較例のローラを帯電ローラとして用いて連続通紙試験を行ったところ、６５００枚通紙時点でリークによる画像不良の発生が確認された。
【０１０５】
［比較例３］
本比較例では、図８に模式的に示す円筒型を用いて、注型によって導電性ローラを作成した。図８において、４２は円筒型であり両端に芯金４１を保持し端面のテーパー面を形作る形状を持つ駒４３を備える。駒４３には注型用の孔４４が開いており、円筒型の中のキャビティに材料を注入することができる。
【０１０６】
円筒型を用いて作成したローラには、円筒型と芯金を支持する駒の隙間にばりが発生してしまった。この導電性ローラの表面抵抗を比の値は、約１であった。
【０１０７】
その後、塗工を行ったが、ばりにより塗布液が均一に塗工できない塗工不良が発生した。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】接触帯電部材、接触転写部材を用いた電子写真装置の模式図である。
【図２】本発明の導電性ローラの一例の断面図である。
【図３】本発明を実施するための押出し機の一例の模式図である。
【図４】本発明を実施するための円筒状の圧接部材と、端部に局率変化のある円筒状の圧接部材とを有する圧接加硫装置の、Ａは正面図、Ｂは側面図である。
【図５】本発明を実施するための円筒状の圧接部材と、端部圧接部材とを有する圧接回転加熱表面処理装置の、Ａは上面図、Ｂは側面図である。
【図６】本発明を実施するための表面処理装置の、Ａは正面図、Ｂは側面図である。
【図７】本発明を実施するための、ディッピング時のキャップを示したものである。
【図８】比較例を実施するための、円筒型の断面図を模式的に示したものである。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 感光体
２ 帯電部材
３ 露光光
４ 現像部材
５ 転写部材
６ 転写材
７ 定着部材
８ クリーニング部材
９ トナー
１０ 回転軸
１１，１７、３８ 芯金
１２、３９ 導電性弾性体層
１３ 表面層
１４ 押出し機
１５ クロスヘッド
１６ 芯金送りローラ
１８、１９、２６、３３ 未加硫ローラ
２０、２７ 圧接部材
２１ 圧接部材（端部に曲率変化あり）
２２、２８ 加圧用バネ
２３、２９ スライダー
２４、３０、３４ 保持部材
２５、３１、３５ モータ
３２ 端部圧接部材
３６ 遮光部材
３７ ＵＶランプ
４０ キャップ
４１ 芯金
４２ 円筒型
４３ 駒
４４ 注型孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの導電性弾性体層を備え、最外層の導電性弾性体層のローラ端面或いはテーパー面の表面抵抗が、被当接部材に圧接して使用されるローラ面の表面抵抗に比べて高いことを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記最外層の導電性弾性体層の外周のうち前記被当接部材と接触する面が、少なくとも一層の表面層でさらに被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記表面層が、前記被当接部材と接触する面よりもローラ軸方向に幅広く、前記テーパー面の一部にまで被覆されていることを特徴とする請求項２に記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記導電性弾性体層がイオン導電性を有するゴムを含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ローラ。
【請求項５】
ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する工程と、該芯金上の未加硫ゴム組成物を圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程とを有する導電性ローラの製造方法において、該圧接部材が、ローラ長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【請求項６】
前記圧接部材の前記形状変化率が１％以上である部分の表面の温度を、該圧接部材の他の圧接面の温度よりも、高くすることを特徴とする請求項５に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項１】
少なくとも一つの導電性弾性体層を備え、最外層の導電性弾性体層のローラ端面或いはテーパー面の表面抵抗が、被当接部材に圧接して使用されるローラ面の表面抵抗に比べて高いことを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記最外層の導電性弾性体層の外周のうち前記被当接部材と接触する面が、少なくとも一層の表面層でさらに被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記表面層が、前記被当接部材と接触する面よりもローラ軸方向に幅広く、前記テーパー面の一部にまで被覆されていることを特徴とする請求項２に記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記導電性弾性体層がイオン導電性を有するゴムを含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ローラ。
【請求項５】
ポリマー原料と添加剤を配合し混練された未加硫ゴム組成物を、芯金とともに押し出すことで芯金上に未加硫ゴム組成物を被覆する工程と、該芯金上の未加硫ゴム組成物を圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う圧接回転加熱工程とを有する導電性ローラの製造方法において、該圧接部材が、ローラ長手方向の形状変化率が１％以上である部分を備えることを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【請求項６】
前記圧接部材の前記形状変化率が１％以上である部分の表面の温度を、該圧接部材の他の圧接面の温度よりも、高くすることを特徴とする請求項５に記載の導電性ローラの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２５８９３３（Ｐ２００６−２５８９３３Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７３２５２（Ｐ２００５−７３２５２）
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]