帯電ロールおよびその製造方法
【課題】小径で直線精度が高く小型の複写機やプリンタ等に用いることができ、長期間に亘って良好な複写画像を提供し得る帯電ロールを提供する。
【解決手段】帯電ロール１は、直径１１ｍｍの円柱状の芯金２の外周面に、ベース層３、抵抗調整層４、保護層５を被覆させたものである。ベース層３は、液状のシリコーンゴムを硬化させたものであり、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下となるように調整されており、約２．５ｍｍの厚みを有している。
【解決手段】帯電ロール１は、直径１１ｍｍの円柱状の芯金２の外周面に、ベース層３、抵抗調整層４、保護層５を被覆させたものである。ベース層３は、液状のシリコーンゴムを硬化させたものであり、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下となるように調整されており、約２．５ｍｍの厚みを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置において感光体ドラム等の像担持体を帯電させるために用いられる帯電ロール、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる帯電ロールは、像担持体である感光体ドラムに押し付けられた状態で一緒に回転しなければならないため、適度な弾性を有していることが必要とされる。また、感光体ドラムやトナーを帯電させなければならないため、適度な導電性を有していることも必要とされる。それゆえ、帯電ロールとしては、導電材料および可塑剤を充填したＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）やＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等をベース層として芯金の外周面に被覆させたものが広く用いられる。
【０００３】
また、上記した帯電ロールにおいては、通常、帯電ロールの体積抵抗値を精度良く調整するために、導電材料を充填したエラストマー等からなる抵抗調整層がベース層の上に積層される。さらに、ベース層や抵抗調整層中に充填された可塑剤や導電剤等のブリード（滲み出し）を防止する目的で、抵抗調整層の上に保護層が積層されたり、ベース層の上に軟化剤移行防止層が積層されたりする（特許文献１参照）。また、帯電音を低減させるべく低硬度化を図るために、ベース層に発泡体が用いられる。加えて、そのような帯電ロールの製造においては、製造効率およびコストの面から、射出成形によってベース層が芯金上に被覆されることが多い。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−３１１８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、複写機やプリンタの小型化に伴い、帯電ロールの小径化が要求されるようになってきており、それに伴って、芯金上の被覆物の厚みを薄くする必要が生じている。ところが、上記の如き射出成形を利用した帯電ロールの製造において、単純にベース層の厚みを低下させると、芯金と金型内壁との間隔の狭小化に伴ってゴムを金型内の隅々まで行き渡らせることが難しくなるため、製造の歩留まりが悪くなってしまう。かかる弊害を防止すべく、ゴムの注入圧力を増加させると、芯金が曲がってしまい、帯電ロールの直線精度が低下してしまう。また、保護層や軟化剤移行防止層の厚みを減少させると、ベース層や抵抗調整層中に充填された可塑剤や導電剤のブリードを十分に防止することができなくなる。一方、ベース層中に充填する可塑剤を少なくすると、金型内の隅々まで行き渡らせることができなくなる。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、小径で直線精度が高く小型の複写機やプリンタ等に用いることができる上、長期間に亘って良好な複写画像を提供し得る帯電ロールを提供することにある。また、そのような帯電ロールを安価で効率良く生産することが可能な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる本発明の構成は、円柱状の芯金の外周面に、導電性を有する弾性材料からなるベース層および抵抗調整層、および／または保護層を被覆してなる帯電ロールであって、直径が１４ｍｍ以下であるとともに、前記ベース層が、液状のシリコーンゴムを硬化させたものであり、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下となるように調整されており、３ｍｍ以下の厚みを有していることにある（請求項１）。
【０００８】
本発明の帯電ロールに用いる芯金としては、鉄、アルミニウム、ステンレス、真鍮、合金、高耐熱性の合成樹脂、セラミックス等によって長尺な円柱状に形成された芯金を好適に用いることができる。また、芯金の直径は、９ｍｍ以下である必要があり、８ｍｍ以下であると好ましい。反対に、芯金の直径が５ｍｍ以下であると、強度が不十分となるので好ましくない。また、本発明の帯電ロールの直径は、１４ｍｍ以下である必要がある。帯電ロールの直径が１４ｍｍを上回ると、小型の複写機やプリンタの用途に適さなくなるので好ましくない。
【０００９】
一方、ベース層を形成するためのシリコーンゴム材料としては、ポリジメチルシロキサンおよびその変性物等を好適に用いることができる。さらに、ベース層を形成する際には、シリコーンゴム材料中に、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン等の金属粉、第４級アンモニウム塩等の導電性材料を配合することにより、ベース層の体積抵抗率を所定の値に調整することができる。なお、ベース層の体積抵抗率は、１０1 〜１０６Ω・ｃｍ程度であると好ましい。
【００１０】
また、ベース層の厚みは、３．０ｍｍ以下である必要があり、ベース層の厚みが３．０ｍｍを上回ると、小型の複写機やプリンタに設置しにくくなるので好ましくない。
【００１１】
さらに、ベース層は、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下となるように調整されていることが必要であり、１５度以下に調整されていると好ましい。ベース層のＪＩＳ−Ａ硬度が２０度を上回ると、複写画像形成時に、トナーの残渣がドラム上にフィルミングして画像の悪化を誘発するようになるので好ましくない。
【００１２】
一方、ベース層の上側には、必要に応じて、ロールの表面抵抗値を調整するための抵抗調整層を設けたり、ベース層や抵抗調整層からの可塑剤のブリードを防止するための保護層や軟化剤移行防止層を設けたりすることも可能である。抵抗調整層を形成するための材料としては、ニトリルゴム、アクリルゴム、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のゴム材料あるいはそれらの変性物等を用いることができる。また、抵抗調整層を形成する際には、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン等の金属粉、第４級アンモニウム塩等の導電性材料や帯電防止剤等を配合することにより、抵抗調整層の体積抵抗率を所定の値に調整することが可能である。なお、抵抗調整層の体積抵抗率は、１０５ 〜１０11Ω・ｃｍ程度であると好ましい。
【００１３】
また、保護層や軟化剤移行防止層を形成するための材料としては、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、４フッ化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体、４フッ化エチレン−フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等の熱可塑性樹脂材料を用いることができる。また、保護層や軟化剤移行防止層を形成する際には、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン等の金属粉、第４級アンモニウム塩等の導電性材料や帯電防止剤等を配合することにより、保護層や軟化剤移行防止層の体積抵抗率を所定の値に調整することができる。
【００１４】
加えて、抵抗調整層、保護層や軟化剤移行防止層を設けるための方法としては、刷毛によるコーティング、ロールコート法によるコーティング、ディッピング法によるコーティングやスプレー法による吹き付け塗装等、公知の方法を適宜選択して用いることができる。
【００１５】
また、本発明の帯電ロールは、ベース層の厚みを３．０ｍｍ以下に調整し、芯金上の被覆物表面のアスカーＣ硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度）が８０度以下になるように調整するのが好ましい（請求項２）。芯金上の被覆物表面のアスカーＣ硬度が８０度を上回ると、帯電音が大きくなり、複写画像形成時に、トナーの残渣がドラム上にフィルミングして画像の悪化を誘発するようになるので好ましくない。
【００１６】
加えて、本発明の帯電ロールは、抵抗調整層の外側に、保護層が被覆されているとともに、抵抗調整層と保護層との総厚みが１００μｍ以下になるように調整されていることが好ましい（請求項３）。抵抗調整層と保護層との総厚みが１００μｍを上回ると、ベース層の低硬度化による効果が薄れて、複写画像形成時に、トナーの残渣がドラム上にフィルミングして画像の悪化を誘発するようになるので好ましくない。反対に、抵抗調整層の厚みや保護層の厚みが１０μｍ未満となると、抵抗調整層や保護層としての機能を十分に発現させることができなくなるので好ましくない。
【００１７】
また、本発明の構成は、円柱状の芯金の外周面に、少なくとも、導電性を有する弾性材料からなるベース層および抵抗調整層を被覆してなる帯電ロールの製造方法であって、前記ベース層の前記芯金の外周面への被覆が、芯金を設置した金型内に液状のシリコーンゴムを注入して加硫させることによって行われるとともに、そのベース層の被覆において、被覆後のベース層の厚みが３ｍｍ以下になるように調整され、被覆後のベース層のＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下になるように調整されることにある（請求項４）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の帯電ロールは、ベース層が可塑剤を含まないシリコーンゴムによって形成されており、ベース層からの可塑剤のブリードを防ぐための厚い保護層や軟化剤移行防止層が設けられていないので、ロール径が小さく、小型の複写機やプリンタ用の帯電ロールとして好適に使用することができる。また、ベース層を設ける際に芯金に高い圧力が加えられていないので、芯金の直線精度が非常に高い。さらに、ベース層の硬度が低く抑えられているため、ロール表面の硬度を低く設計することができ、トナーの残渣の感光体ドラム上へのフィルミングによる複写画像の悪化を効果的に防止し、帯電音を小さくすることが可能となる。
【００１９】
また、本発明の帯電ロールは、ベース層が、ＥＰＤＭ等の発泡体と異なり、変形回復速度の大きいシリコーンゴムによって形成されているため、感光ドラムと接触して回転する際に、感光ドラムとの接触点以外では感光ドラムの表面とロール表面とが速やかに離反するため、放電領域が狭く、放電による感光体ドラム表面の損傷（いわゆるドラム削れ）を効果的に防止することができる。
【００２０】
一方、本発明の帯電ロールの製造方法は、射出成形時に注入する材料が液状で低粘度であり、ベース厚みを小さくした場合でも、材料を金型の隅々までスムーズに行き渡らせることができるので、高い歩留まりで製造することができる。また、低い注入圧力で材料を金型の隅々まで行き渡らせることができ、注入時における芯金の変形を防止することができるので、直線精度の高い帯電ロールを得ることができる。さらに、ベース層の厚みを小さくすることによってベース層形成材料の量を低減できる上、ベース層や抵抗調整層の外側に厚い保護層や軟化剤移行防止層を設ける必要がないので、製造コストを低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の帯電ロールの一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
＜実施例１＞
［帯電ロールの製造］
ステンレス製で円柱状（直径約６ｍｍ）の芯金の外周面上に、接着剤をコーティングした後、その芯金を円筒形の金型にセットした。そして、その金型内に、シリコーン材料（信越化学社製 １３７８Ａ／Ｂ）を注入した後、その金型を加熱してシリコーン材料を加硫させることによって、芯金の外周にベース層を形成した。かかるベース層の形成に当たっては、架橋密度の調整等によりＪＩＳ−Ａ硬度が１０度となるように調整した。なお、ＪＩＳ−Ａ硬度は、高分子計器社製ＪＩＳ−Ａ型定圧荷重器を用いてＪＩＳ−Ｋ６３０１にしたがって２３℃×５３％ＲＨの条件下で測定した。
【００２３】
次に、そのベース層が形成されたロールを金型から取り外した後、ベース層の外側に合成ゴム製の塗料をコーティングすることによって、抵抗調整層を積層した。なお、抵抗調整層形成用の合成ゴム塗料は、１００重量部の水素添加ニトリルゴム 、５重量部の酸化亜鉛、および１重量部の硫黄を混合することによって調整した。
【００２４】
さらに、抵抗調整層の外側に、合成樹脂製の塗料をコーティングして保護層を積層することによって、実施例１の帯電ロールを得た。なお、保護層形成用の合成樹脂塗料は、１００重量部のＮ−メトキシメチル化ナイロン、６０重量部の導電性酸化スズ、および１重量部のクエン酸を混合することによって調整した。
【００２５】
図１は、得られた実施例１の帯電ロールの断面の様子を示したものである。帯電ロール１の芯金２の外側には、約３．０ｍｍの厚みのベース層３が設けられている。そして、そのベース層３の外側には、約７０μｍの厚みの抵抗調整層４が設けられており、その抵抗調整層４の外側には、約１０μｍの厚みの保護層５が設けられている。
【００２６】
［帯電ロールの評価］
上記の如く得られた帯電ロール１のアスカーＣ硬度を測定した。アスカーＣ硬度の測定は、帯電ロールを水平な金属板上に、転がらない程度に固定し、高分子計器社製のアスカーＣ硬度計を、鉛直方向から１ｋｇの荷重で帯電ロールの中心に押し当てたときの硬度の最大値を読み取ることによって行った。アスカーＣ硬度の評価結果を表１に示す。
【００２７】
［帯電ロールの評価］
上記の如く得られた実施例１の帯電ロールを、電子写真を利用した複写機内に、感光体ドラムと接触させるように組み込み、５，０００枚の複写実験を行い、複写画像に不具合（乱れ）が生じるか否かを調べた。また、複写実験後に、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無について調べた。さらに、実施例１の帯電ロールの表面を観察し、可塑剤や添加剤のブリードの有無について調べた。評価結果を表１に示す。
【００２８】
＜実施例２〜６＞
ベース層の厚みを、表１の如く、それぞれ、２．５ｍｍ、２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜６の帯電ロールを得た。また、実施例１と同様の方法により、得られた実施例２〜６の帯電ロールのアスカーＣ硬度を測定した。また、実施例２〜６の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表１に示す。
【００２９】
＜実施例７＞
ベース層の形成時に金型内に注入するシリコーンゴム材料を信越化学社製 １３７９Ａ／Ｂに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例７の帯電ロールを得た。また、芯金の外周にベース層を形成した後に、実施例１と同様の方法により、当該ベース層のＪＩＳ−Ａ硬度を測定したところ、２０度であった。
【００３０】
また、実施例１と同様の方法により、得られた実施例７の帯電ロール１のアスカーＣ硬度を測定した。また、実施例７の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表１に示す。
【００３１】
＜実施例８〜１２＞
ベース層の厚みを、表１の如く、それぞれ、２．５ｍｍ、２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍに変更した以外は、実施例７と同様にして、実施例８〜１２の帯電ロールを得た。また、実施例１と同様の方法により、得られた実施例８〜１２の帯電ロールのアスカーＣ硬度を測定した。また、実施例８〜１２の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表１に示す。
【００３２】
＜実施例１３〜１５＞
抵抗層の厚みを１００μｍに変更するとともに保護層の厚みを１０μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例１３の帯電ロールを得た。また、抵抗層の厚みを５μｍに変更するとともに保護層の厚みを４μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例１４の帯電ロールを得た。さらに、抵抗層の厚みを５０μｍに変更するとともに保護層の厚みを２０μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例１５の帯電ロールを得た。また、実施例１と同様の方法により、得られた実施例１３〜１５の帯電ロールのアスカーＣ硬度を測定した。また、実施例１３〜１５の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表１に示す。
【００３３】
＜比較例１＞
［帯電ロールの製造］
ステンレス製で円柱状（直径約６ｍｍ）の芯金の外周面上に、接着剤をコーティングした後、その芯金を円筒形の金型にセットした。そして、その金型内に、カーボンブラックを含有したＳＢＲを注入した後、その金型を加熱してＳＢＲを加硫させることによって、芯金の外周に約２．５ｍｍの厚みのベース層を形成した。そして、ベース層を形成した後に、実施例１と同様の方法により、当該ベース層のＪＩＳ−Ａ硬度を測定したところ、４０度であった。
【００３４】
さらに、そのベース層が形成されたロールを金型から取り外した後、実施例１と同様の方法で、ベース層の外側に抵抗調整層および保護層を形成することによって、比較例１の帯電ロールを得た。なお、かかる製造を繰り返すことにより比較例１の帯電ロールを１０本製造したところ、製造された５本の帯電ロールにおいて、ＳＢＲの注入不足による窪みが見られた。
【００３５】
また、実施例１と同様の方法により、得られた比較例１の帯電ロールのアスカーＣ硬度を測定した。また、比較例１の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表２に示す。
【００３６】
＜比較例２，３＞
ベース層の形成時に金型内に注入するシリコーンゴム材料を信越化学社製 Ｘ−３４２７０Ａ／Ｂに変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例２の帯電ロールを得た。一方、ベース層の形成時に金型内に注入するシリコーンゴム材料を信越化学社製 Ｘ−３４２７０Ａ／Ｂに変更した以外は、実施例１４と同様にして、比較例３の帯電ロールを得た。また、比較例２，３の帯電ロールの製造の際に、芯金の外周にベース層を形成した後に、実施例１と同様の方法により、各ベース層のＪＩＳ−Ａ硬度を測定したところ、いずれも３０度であった。また、実施例１と同様の方法により、得られた比較例２，３の帯電ロールのアスカーＣ硬度を測定した。また、比較例２，３の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表２に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
［実施例の帯電ロールの効果］
表１、表２から、実施例１〜１５の帯電ロールを用いた場合には、５０００枚複写に供した後であっても複写画像が良好であり、複写後に、感光体ドラムへのフィルミングがほとんど起こらないことが分かる。これに対して、比較例１〜３の帯電ロールを用いた場合には、複写を繰り返すと良好な画像が得られなくなるばかりでなく、感光体ドラムへのフィルミングが顕著になることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る帯電ロールは、上記の如く優れた効果を有するものであるから、複写機やプリンタの現像ロールや転写ロール等として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】帯電ロールの断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・帯電ロール、２・・芯金、３・・ベース層、４・・抵抗調整層、５・・保護層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置において感光体ドラム等の像担持体を帯電させるために用いられる帯電ロール、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる帯電ロールは、像担持体である感光体ドラムに押し付けられた状態で一緒に回転しなければならないため、適度な弾性を有していることが必要とされる。また、感光体ドラムやトナーを帯電させなければならないため、適度な導電性を有していることも必要とされる。それゆえ、帯電ロールとしては、導電材料および可塑剤を充填したＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）やＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等をベース層として芯金の外周面に被覆させたものが広く用いられる。
【０００３】
また、上記した帯電ロールにおいては、通常、帯電ロールの体積抵抗値を精度良く調整するために、導電材料を充填したエラストマー等からなる抵抗調整層がベース層の上に積層される。さらに、ベース層や抵抗調整層中に充填された可塑剤や導電剤等のブリード（滲み出し）を防止する目的で、抵抗調整層の上に保護層が積層されたり、ベース層の上に軟化剤移行防止層が積層されたりする（特許文献１参照）。また、帯電音を低減させるべく低硬度化を図るために、ベース層に発泡体が用いられる。加えて、そのような帯電ロールの製造においては、製造効率およびコストの面から、射出成形によってベース層が芯金上に被覆されることが多い。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−３１１８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、複写機やプリンタの小型化に伴い、帯電ロールの小径化が要求されるようになってきており、それに伴って、芯金上の被覆物の厚みを薄くする必要が生じている。ところが、上記の如き射出成形を利用した帯電ロールの製造において、単純にベース層の厚みを低下させると、芯金と金型内壁との間隔の狭小化に伴ってゴムを金型内の隅々まで行き渡らせることが難しくなるため、製造の歩留まりが悪くなってしまう。かかる弊害を防止すべく、ゴムの注入圧力を増加させると、芯金が曲がってしまい、帯電ロールの直線精度が低下してしまう。また、保護層や軟化剤移行防止層の厚みを減少させると、ベース層や抵抗調整層中に充填された可塑剤や導電剤のブリードを十分に防止することができなくなる。一方、ベース層中に充填する可塑剤を少なくすると、金型内の隅々まで行き渡らせることができなくなる。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、小径で直線精度が高く小型の複写機やプリンタ等に用いることができる上、長期間に亘って良好な複写画像を提供し得る帯電ロールを提供することにある。また、そのような帯電ロールを安価で効率良く生産することが可能な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる本発明の構成は、円柱状の芯金の外周面に、導電性を有する弾性材料からなるベース層および抵抗調整層、および／または保護層を被覆してなる帯電ロールであって、直径が１４ｍｍ以下であるとともに、前記ベース層が、液状のシリコーンゴムを硬化させたものであり、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下となるように調整されており、３ｍｍ以下の厚みを有していることにある（請求項１）。
【０００８】
本発明の帯電ロールに用いる芯金としては、鉄、アルミニウム、ステンレス、真鍮、合金、高耐熱性の合成樹脂、セラミックス等によって長尺な円柱状に形成された芯金を好適に用いることができる。また、芯金の直径は、９ｍｍ以下である必要があり、８ｍｍ以下であると好ましい。反対に、芯金の直径が５ｍｍ以下であると、強度が不十分となるので好ましくない。また、本発明の帯電ロールの直径は、１４ｍｍ以下である必要がある。帯電ロールの直径が１４ｍｍを上回ると、小型の複写機やプリンタの用途に適さなくなるので好ましくない。
【０００９】
一方、ベース層を形成するためのシリコーンゴム材料としては、ポリジメチルシロキサンおよびその変性物等を好適に用いることができる。さらに、ベース層を形成する際には、シリコーンゴム材料中に、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン等の金属粉、第４級アンモニウム塩等の導電性材料を配合することにより、ベース層の体積抵抗率を所定の値に調整することができる。なお、ベース層の体積抵抗率は、１０1 〜１０６Ω・ｃｍ程度であると好ましい。
【００１０】
また、ベース層の厚みは、３．０ｍｍ以下である必要があり、ベース層の厚みが３．０ｍｍを上回ると、小型の複写機やプリンタに設置しにくくなるので好ましくない。
【００１１】
さらに、ベース層は、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下となるように調整されていることが必要であり、１５度以下に調整されていると好ましい。ベース層のＪＩＳ−Ａ硬度が２０度を上回ると、複写画像形成時に、トナーの残渣がドラム上にフィルミングして画像の悪化を誘発するようになるので好ましくない。
【００１２】
一方、ベース層の上側には、必要に応じて、ロールの表面抵抗値を調整するための抵抗調整層を設けたり、ベース層や抵抗調整層からの可塑剤のブリードを防止するための保護層や軟化剤移行防止層を設けたりすることも可能である。抵抗調整層を形成するための材料としては、ニトリルゴム、アクリルゴム、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のゴム材料あるいはそれらの変性物等を用いることができる。また、抵抗調整層を形成する際には、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン等の金属粉、第４級アンモニウム塩等の導電性材料や帯電防止剤等を配合することにより、抵抗調整層の体積抵抗率を所定の値に調整することが可能である。なお、抵抗調整層の体積抵抗率は、１０５ 〜１０11Ω・ｃｍ程度であると好ましい。
【００１３】
また、保護層や軟化剤移行防止層を形成するための材料としては、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、４フッ化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体、４フッ化エチレン−フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等の熱可塑性樹脂材料を用いることができる。また、保護層や軟化剤移行防止層を形成する際には、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン等の金属粉、第４級アンモニウム塩等の導電性材料や帯電防止剤等を配合することにより、保護層や軟化剤移行防止層の体積抵抗率を所定の値に調整することができる。
【００１４】
加えて、抵抗調整層、保護層や軟化剤移行防止層を設けるための方法としては、刷毛によるコーティング、ロールコート法によるコーティング、ディッピング法によるコーティングやスプレー法による吹き付け塗装等、公知の方法を適宜選択して用いることができる。
【００１５】
また、本発明の帯電ロールは、ベース層の厚みを３．０ｍｍ以下に調整し、芯金上の被覆物表面のアスカーＣ硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度）が８０度以下になるように調整するのが好ましい（請求項２）。芯金上の被覆物表面のアスカーＣ硬度が８０度を上回ると、帯電音が大きくなり、複写画像形成時に、トナーの残渣がドラム上にフィルミングして画像の悪化を誘発するようになるので好ましくない。
【００１６】
加えて、本発明の帯電ロールは、抵抗調整層の外側に、保護層が被覆されているとともに、抵抗調整層と保護層との総厚みが１００μｍ以下になるように調整されていることが好ましい（請求項３）。抵抗調整層と保護層との総厚みが１００μｍを上回ると、ベース層の低硬度化による効果が薄れて、複写画像形成時に、トナーの残渣がドラム上にフィルミングして画像の悪化を誘発するようになるので好ましくない。反対に、抵抗調整層の厚みや保護層の厚みが１０μｍ未満となると、抵抗調整層や保護層としての機能を十分に発現させることができなくなるので好ましくない。
【００１７】
また、本発明の構成は、円柱状の芯金の外周面に、少なくとも、導電性を有する弾性材料からなるベース層および抵抗調整層を被覆してなる帯電ロールの製造方法であって、前記ベース層の前記芯金の外周面への被覆が、芯金を設置した金型内に液状のシリコーンゴムを注入して加硫させることによって行われるとともに、そのベース層の被覆において、被覆後のベース層の厚みが３ｍｍ以下になるように調整され、被覆後のベース層のＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下になるように調整されることにある（請求項４）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の帯電ロールは、ベース層が可塑剤を含まないシリコーンゴムによって形成されており、ベース層からの可塑剤のブリードを防ぐための厚い保護層や軟化剤移行防止層が設けられていないので、ロール径が小さく、小型の複写機やプリンタ用の帯電ロールとして好適に使用することができる。また、ベース層を設ける際に芯金に高い圧力が加えられていないので、芯金の直線精度が非常に高い。さらに、ベース層の硬度が低く抑えられているため、ロール表面の硬度を低く設計することができ、トナーの残渣の感光体ドラム上へのフィルミングによる複写画像の悪化を効果的に防止し、帯電音を小さくすることが可能となる。
【００１９】
また、本発明の帯電ロールは、ベース層が、ＥＰＤＭ等の発泡体と異なり、変形回復速度の大きいシリコーンゴムによって形成されているため、感光ドラムと接触して回転する際に、感光ドラムとの接触点以外では感光ドラムの表面とロール表面とが速やかに離反するため、放電領域が狭く、放電による感光体ドラム表面の損傷（いわゆるドラム削れ）を効果的に防止することができる。
【００２０】
一方、本発明の帯電ロールの製造方法は、射出成形時に注入する材料が液状で低粘度であり、ベース厚みを小さくした場合でも、材料を金型の隅々までスムーズに行き渡らせることができるので、高い歩留まりで製造することができる。また、低い注入圧力で材料を金型の隅々まで行き渡らせることができ、注入時における芯金の変形を防止することができるので、直線精度の高い帯電ロールを得ることができる。さらに、ベース層の厚みを小さくすることによってベース層形成材料の量を低減できる上、ベース層や抵抗調整層の外側に厚い保護層や軟化剤移行防止層を設ける必要がないので、製造コストを低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の帯電ロールの一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
＜実施例１＞
［帯電ロールの製造］
ステンレス製で円柱状（直径約６ｍｍ）の芯金の外周面上に、接着剤をコーティングした後、その芯金を円筒形の金型にセットした。そして、その金型内に、シリコーン材料（信越化学社製 １３７８Ａ／Ｂ）を注入した後、その金型を加熱してシリコーン材料を加硫させることによって、芯金の外周にベース層を形成した。かかるベース層の形成に当たっては、架橋密度の調整等によりＪＩＳ−Ａ硬度が１０度となるように調整した。なお、ＪＩＳ−Ａ硬度は、高分子計器社製ＪＩＳ−Ａ型定圧荷重器を用いてＪＩＳ−Ｋ６３０１にしたがって２３℃×５３％ＲＨの条件下で測定した。
【００２３】
次に、そのベース層が形成されたロールを金型から取り外した後、ベース層の外側に合成ゴム製の塗料をコーティングすることによって、抵抗調整層を積層した。なお、抵抗調整層形成用の合成ゴム塗料は、１００重量部の水素添加ニトリルゴム 、５重量部の酸化亜鉛、および１重量部の硫黄を混合することによって調整した。
【００２４】
さらに、抵抗調整層の外側に、合成樹脂製の塗料をコーティングして保護層を積層することによって、実施例１の帯電ロールを得た。なお、保護層形成用の合成樹脂塗料は、１００重量部のＮ−メトキシメチル化ナイロン、６０重量部の導電性酸化スズ、および１重量部のクエン酸を混合することによって調整した。
【００２５】
図１は、得られた実施例１の帯電ロールの断面の様子を示したものである。帯電ロール１の芯金２の外側には、約３．０ｍｍの厚みのベース層３が設けられている。そして、そのベース層３の外側には、約７０μｍの厚みの抵抗調整層４が設けられており、その抵抗調整層４の外側には、約１０μｍの厚みの保護層５が設けられている。
【００２６】
［帯電ロールの評価］
上記の如く得られた帯電ロール１のアスカーＣ硬度を測定した。アスカーＣ硬度の測定は、帯電ロールを水平な金属板上に、転がらない程度に固定し、高分子計器社製のアスカーＣ硬度計を、鉛直方向から１ｋｇの荷重で帯電ロールの中心に押し当てたときの硬度の最大値を読み取ることによって行った。アスカーＣ硬度の評価結果を表１に示す。
【００２７】
［帯電ロールの評価］
上記の如く得られた実施例１の帯電ロールを、電子写真を利用した複写機内に、感光体ドラムと接触させるように組み込み、５，０００枚の複写実験を行い、複写画像に不具合（乱れ）が生じるか否かを調べた。また、複写実験後に、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無について調べた。さらに、実施例１の帯電ロールの表面を観察し、可塑剤や添加剤のブリードの有無について調べた。評価結果を表１に示す。
【００２８】
＜実施例２〜６＞
ベース層の厚みを、表１の如く、それぞれ、２．５ｍｍ、２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜６の帯電ロールを得た。また、実施例１と同様の方法により、得られた実施例２〜６の帯電ロールのアスカーＣ硬度を測定した。また、実施例２〜６の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表１に示す。
【００２９】
＜実施例７＞
ベース層の形成時に金型内に注入するシリコーンゴム材料を信越化学社製 １３７９Ａ／Ｂに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例７の帯電ロールを得た。また、芯金の外周にベース層を形成した後に、実施例１と同様の方法により、当該ベース層のＪＩＳ−Ａ硬度を測定したところ、２０度であった。
【００３０】
また、実施例１と同様の方法により、得られた実施例７の帯電ロール１のアスカーＣ硬度を測定した。また、実施例７の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表１に示す。
【００３１】
＜実施例８〜１２＞
ベース層の厚みを、表１の如く、それぞれ、２．５ｍｍ、２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍに変更した以外は、実施例７と同様にして、実施例８〜１２の帯電ロールを得た。また、実施例１と同様の方法により、得られた実施例８〜１２の帯電ロールのアスカーＣ硬度を測定した。また、実施例８〜１２の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表１に示す。
【００３２】
＜実施例１３〜１５＞
抵抗層の厚みを１００μｍに変更するとともに保護層の厚みを１０μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例１３の帯電ロールを得た。また、抵抗層の厚みを５μｍに変更するとともに保護層の厚みを４μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例１４の帯電ロールを得た。さらに、抵抗層の厚みを５０μｍに変更するとともに保護層の厚みを２０μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例１５の帯電ロールを得た。また、実施例１と同様の方法により、得られた実施例１３〜１５の帯電ロールのアスカーＣ硬度を測定した。また、実施例１３〜１５の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表１に示す。
【００３３】
＜比較例１＞
［帯電ロールの製造］
ステンレス製で円柱状（直径約６ｍｍ）の芯金の外周面上に、接着剤をコーティングした後、その芯金を円筒形の金型にセットした。そして、その金型内に、カーボンブラックを含有したＳＢＲを注入した後、その金型を加熱してＳＢＲを加硫させることによって、芯金の外周に約２．５ｍｍの厚みのベース層を形成した。そして、ベース層を形成した後に、実施例１と同様の方法により、当該ベース層のＪＩＳ−Ａ硬度を測定したところ、４０度であった。
【００３４】
さらに、そのベース層が形成されたロールを金型から取り外した後、実施例１と同様の方法で、ベース層の外側に抵抗調整層および保護層を形成することによって、比較例１の帯電ロールを得た。なお、かかる製造を繰り返すことにより比較例１の帯電ロールを１０本製造したところ、製造された５本の帯電ロールにおいて、ＳＢＲの注入不足による窪みが見られた。
【００３５】
また、実施例１と同様の方法により、得られた比較例１の帯電ロールのアスカーＣ硬度を測定した。また、比較例１の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表２に示す。
【００３６】
＜比較例２，３＞
ベース層の形成時に金型内に注入するシリコーンゴム材料を信越化学社製 Ｘ−３４２７０Ａ／Ｂに変更した以外は、実施例１と同様にして、比較例２の帯電ロールを得た。一方、ベース層の形成時に金型内に注入するシリコーンゴム材料を信越化学社製 Ｘ−３４２７０Ａ／Ｂに変更した以外は、実施例１４と同様にして、比較例３の帯電ロールを得た。また、比較例２，３の帯電ロールの製造の際に、芯金の外周にベース層を形成した後に、実施例１と同様の方法により、各ベース層のＪＩＳ−Ａ硬度を測定したところ、いずれも３０度であった。また、実施例１と同様の方法により、得られた比較例２，３の帯電ロールのアスカーＣ硬度を測定した。また、比較例２，３の帯電ロールを用いて、実施例１と同様の方法により複写実験を行った。さらに、実施例１と同様の方法により、トナーの残渣の感光体ドラムへのフィルミングの有無、およびロール表面への可塑剤や添加剤のブリードの有無を調べた。アスカーＣ硬度の測定結果、複写実験の評価結果、感光体ドラムへのフィルミングの評価結果、および可塑剤等のブリードの評価結果を表２に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
［実施例の帯電ロールの効果］
表１、表２から、実施例１〜１５の帯電ロールを用いた場合には、５０００枚複写に供した後であっても複写画像が良好であり、複写後に、感光体ドラムへのフィルミングがほとんど起こらないことが分かる。これに対して、比較例１〜３の帯電ロールを用いた場合には、複写を繰り返すと良好な画像が得られなくなるばかりでなく、感光体ドラムへのフィルミングが顕著になることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る帯電ロールは、上記の如く優れた効果を有するものであるから、複写機やプリンタの現像ロールや転写ロール等として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】帯電ロールの断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・帯電ロール、２・・芯金、３・・ベース層、４・・抵抗調整層、５・・保護層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の芯金の外周面に、導電性を有する弾性材料からなるベース層および抵抗調整層、および／または保護層を被覆してなる帯電ロールであって、
直径が１４ｍｍ以下であるとともに、
前記ベース層が、液状のシリコーンゴムを硬化させたものであり、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下となるように調整されており、３ｍｍ以下の厚みを有していることを特徴とする帯電ロール。
【請求項２】
前記ベース層の厚みが３．０ｍｍ以下であるとともに、芯金上の被覆物表面のアスカーＣ硬度が８０度以下に調整されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電ロール。
【請求項３】
前記抵抗調整層と前記保護層との総厚みが１００μｍ以下になるように調整されていることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の帯電ロール。
【請求項４】
円柱状の芯金の外周面に、導電性を有する弾性材料からなるベース層および抵抗調整層、および／または保護層を被覆してなる帯電ロールの製造方法であって、
前記ベース層の前記芯金の外周面への被覆が、芯金を設置した金型内に液状のシリコーンゴムを注入して加硫させることによって行われるとともに、そのベース層の被覆において、被覆後のベース層の厚みが３ｍｍ以下になるように調整され、被覆後のベース層のＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下になるように調整されることを特徴とする帯電ロールの製造方法。
【請求項１】
円柱状の芯金の外周面に、導電性を有する弾性材料からなるベース層および抵抗調整層、および／または保護層を被覆してなる帯電ロールであって、
直径が１４ｍｍ以下であるとともに、
前記ベース層が、液状のシリコーンゴムを硬化させたものであり、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下となるように調整されており、３ｍｍ以下の厚みを有していることを特徴とする帯電ロール。
【請求項２】
前記ベース層の厚みが３．０ｍｍ以下であるとともに、芯金上の被覆物表面のアスカーＣ硬度が８０度以下に調整されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電ロール。
【請求項３】
前記抵抗調整層と前記保護層との総厚みが１００μｍ以下になるように調整されていることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の帯電ロール。
【請求項４】
円柱状の芯金の外周面に、導電性を有する弾性材料からなるベース層および抵抗調整層、および／または保護層を被覆してなる帯電ロールの製造方法であって、
前記ベース層の前記芯金の外周面への被覆が、芯金を設置した金型内に液状のシリコーンゴムを注入して加硫させることによって行われるとともに、そのベース層の被覆において、被覆後のベース層の厚みが３ｍｍ以下になるように調整され、被覆後のベース層のＪＩＳ−Ａ硬度が２０度以下になるように調整されることを特徴とする帯電ロールの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２６７２５３（Ｐ２００６−２６７２５３Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８２３４７（Ｐ２００５−８２３４７）
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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