帯電部材用被覆チューブ製造装置、帯電部材、電子写真装置用カートリッジ及び電子写真装置
【課題】 弾性体層に被覆するシームレスチューブ長手形状を真直に近いものとし、更には外径むらを抑制した帯電部材、またその製造過程での切断機構によって発生する振動を抑えた帯電部材用被覆チューブ製造装置を提供すること。
【解決手段】 重力方向にチューブを押出しする機構、空冷機構、水冷サイジング機構、チューブ引き取り機構、チューブ切断機構を有する、芯金上の弾性体にシームレスチューブを被覆する帯電部材用被覆チューブ製造装置において、
該水冷サイジング機構以降に、１つ以上の該チューブと接触する接触型切断振動抑え機構を有することにより、該被覆チューブの真直度が１ｍｍ以下、かつ長手方向の５箇所以上の外径測定位置での周方向３箇所以上の外径平均値の最大値と最小値の差異Δが、全外径測定値の平均値Ｄａとの１００分率値（Δ／Ｄａ×１００）で０．２％以下とした帯電部材用被覆チューブ製造装置、これにより得られる帯電部材。
【解決手段】 重力方向にチューブを押出しする機構、空冷機構、水冷サイジング機構、チューブ引き取り機構、チューブ切断機構を有する、芯金上の弾性体にシームレスチューブを被覆する帯電部材用被覆チューブ製造装置において、
該水冷サイジング機構以降に、１つ以上の該チューブと接触する接触型切断振動抑え機構を有することにより、該被覆チューブの真直度が１ｍｍ以下、かつ長手方向の５箇所以上の外径測定位置での周方向３箇所以上の外径平均値の最大値と最小値の差異Δが、全外径測定値の平均値Ｄａとの１００分率値（Δ／Ｄａ×１００）で０．２％以下とした帯電部材用被覆チューブ製造装置、これにより得られる帯電部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被帯電体に接触配置され、電圧を印加されることにより該被帯電体を帯電する帯電部材及びその被覆チューブ製造方法に関する。また、該帯電部材を有する電子写真装置用カートリッジ及び電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置に用いられる帯電手段として、接触帯電方式の帯電手段の採用が進められている。接触帯電は、被帯電体に接触配置された帯電部材に電圧を印加することによって被帯電体を所定の極性及び電位に帯電させるものであり、電源の電圧を低くすることができる、オゾン等のコロナ生成物の発生を少なくすることができる、及び構造が簡単で低コスト化を図ることができる等の利点がある。
【０００３】
帯電部材に印加する電圧は直流のみを印加する方式（ＤＣ印加方式）の他に、直流電圧を接触帯電部材に印加したときの被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動電界（時間と共に電圧値が周期的に変化する電界）を接触帯電部材と被帯電体との間に形成して被帯電体面を帯電処理する手法（ＡＣ印加方式）があり、この方がより均一な帯電をすることが可能である。
【０００４】
また、接触帯電装置は、被帯電体に接触させる帯電部材の形状や形態から、帯電部材をローラ状部材（帯電ローラ）としたローラ型帯電器、ブレード状部材（帯電ブレード）としたブレード型帯電器及びブラシ状部材（帯電ブラシ）としたブラシ型帯電器等に大別される（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００５】
帯電ローラは回転自由に軸受支持されて被帯電体に所定の圧力で圧接され、被帯電体の移動に伴い回転する。
【０００６】
上記帯電ローラは通常、基体として中心に設けた芯金と、該芯金の外周にローラ状に設けた導電性の弾性層と、更にその外周に設けた表面層等を有する多層構造体である。
【０００７】
上記各層のうち、芯金（金属層）はローラの形状を維持するための剛体であると共に、給電電極としての役割を有している。
【０００８】
また、上記弾性層は通常、１０４〜１０９Ω・ｃｍの体積固有抵抗を有すること、及び弾性変形することにより被帯電体との均一な接触を確保する機能が要求されるため、通常、導電性が付与されたゴム硬度（ＪＩＳ Ａ）７０度以下の柔軟性を有する加硫ゴムが使用される。そして、従来の帯電ローラには、弾性層としてゴム発泡体（又はスポンジ状ゴム）を使用した発泡タイプとゴム発泡体を使用しないソリッドタイプがあった。また、上記表面層は被帯電体の帯電均一性を向上させ、被帯電体表面のピンホール等に起因するリークの発生を防止すると共に、トナー粒子や紙粉等の固着を防止する機能、更には弾性層の硬度を低下させるために用いられるオイルや可塑剤等の軟化剤のブリードを防止する機能等も有している。表面層の体積固有抵抗は通常、１０５〜１０１３Ω・ｃｍであり、従来、導電性塗料を塗布すること、あるいはシームレスチューブを被覆すること等により形成されていた（例えば、特許文献５参照）。
【０００９】
シームレスチューブ製造装置は、押出しする機構により該シームレスチューブが押し出され、空冷機構、水冷サイジング機構、チューブ引き取り機構、チューブ切断機構の順序で該シームレスチューブを製造するが、チューブを切断する際の振動が水冷サイジング前のチューブに伝わり、チューブが曲がってしまったり、チューブ外径に微妙な差異が生じたりする（脈動が生じる）問題があった。
【００１０】
該チューブ引き取り機構をベルト型からローラ型に変更すると、引き取り精度が向上するということが分かっている（例えば、特許文献６参照）。しかし、ローラ型の引き取り機にするとチューブとの接点が減るため、振動はより伝わり易くなってしまうという懸念点があった。
【００１１】
また、チューブが薄肉の場合、径が大きくなるほどその振動は伝わり易くなり、よりチューブの真直度を悪くする傾向がある。
【００１２】
該シームレスチューブの使用長での、曲がりや外径の微妙な大小は、被覆後の帯電ローラの性能に影響する。即ち、主に抵抗むらを生じ、結果として画像むらとして認知される。
【００１３】
被覆するシームレスチューブの長手方向での外径が微妙に異なることは、厚みむらになっていることを示唆する。これを被覆すると該シームレスチューブの厚みむらがその下層の柔らかい発泡弾性体層の場合には緊縛度の差異となって影響する。
【００１４】
また、曲がって引き取られたシームレスチューブを被覆すると、ローラはその曲がりに応じて影響する。
【００１５】
このような被覆後のローラ形状が該シームレスチューブの真直度の低さを呈することとなり、使用するプロセス条件下で認識されるレベルとなったため起こったものと考えられた。
【特許文献１】特開昭５６−９１２５３号公報
【特許文献２】特開昭６４−２４２６４号公報
【特許文献３】特開昭５６−１９４３４９号公報
【特許文献４】特開昭６４−２４２６４号公報
【特許文献５】特開平１１−１２５９５２号公報
【特許文献６】特開２００３−７１９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、弾性体層に被覆するシームレスチューブ長手形状を真直に近いものとし、更には外径むらを抑制した帯電部材を提供し、またその被覆チューブ製造過程での切断機構によって発生する振動を抑えることにより該シームレスチューブの真直度における課題を解決した帯電部材用被覆チューブ製造装置を提供し、これを搭載した電子写真装置用カートリッジ及び電子写真装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に従って、重力方向にチューブを押出しする機構、空冷機構、水冷サイジング機構、チューブ引き取り機構、チューブ切断機構とを有する、芯金外周上の弾性体に複数層のシームレスなチューブを被覆し帯電部材とする帯電部材用被覆チューブ製造装置において、
該水冷サイジング機構以降に、少なくとも１つの該チューブと接触する接触型切断振動抑え機構を有することにより、該帯電部材用被覆チューブの真直度が１ｍｍ以下で、かつ長手方向の少なくとも５箇所の外径測定位置での少なくとも周方向３箇所の外径平均値の最大値と最小値の差異Δが、全外径測定値の平均値Ｄａとの１００分率値（Δ／Ｄａ×１００）で、０．２％以下としたことを特徴とする帯電部材用被覆チューブ製造装置が提供される。
【００１８】
また、本発明に従って、電子写真装置の帯電機構に用いる帯電部材が、上記帯電部材用被覆チューブ製造装置により得られる帯電部材用被覆チューブを、芯金上に形成された弾性体に被覆して形成されたことを特徴とする帯電部材が提供される。
【００１９】
更に、本発明に従って、上記帯電部材を搭載した電子写真装置用カートリッジ及び電子写真装置が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、弾性体層に被覆するシームレスチューブ長手形状を真直に近いものとし、更には外径むらを抑制した帯電ローラを提供し、またその被覆チューブ製造過程での切断機構によって発生する振動を抑えることにより該シームレスチューブの真直度における課題を解決した帯電部材用被覆チューブ製造装置を提供し、これを搭載した電子写真装置用カートリッジ及び電子写真装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態につき更に詳しく説明する。
【００２２】
図１は本発明にかかる帯電部材１’である帯電ローラの一例を示すもので、電子写真装置の帯電器として使用するものである。この帯電ローラは、ステンレススチール、めっき処理した鉄、黄銅及び導電性プラスチック等の良導電性材料からなる芯金１の外周に導電性の弾性材料からなる発泡弾性体層２を設け、更にこの発泡弾性体層２の外周にチューブ状の機能性複層膜３（以後、機能性複数層チューブ）を被覆したものである。図１の場合、機能性複数層チューブは内部層３（ｉ）と外部層３（ｏ）からなる。
【００２３】
本発明における芯金（金属層）としては、例えばアルミニウム、銅、鉄、又はこれらを含む合金等の良導体が好適に用いられる。本発明に用いられる芯金は、０．１〜１．５ｍｍ程度の厚さを有する金属管であっても、また棒状であってもよい。
【００２４】
上記発泡弾性体層２を構成する導電性を有する弾性材料としては、導電材を配合した発泡導電性ゴム組成物あるいは導電性ポリウレタンフォームを用いることができる。
【００２５】
この場合、発泡導電性ゴム組成物を構成するゴム成分としては、特に制限されるものではないが、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレン、クロロスルホン化ポリエチレン等に導電材を配合したものの発泡体、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムの発泡体、又はエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムに導電材を配合したものの発泡体を好適に使用することができる。
【００２６】
これらゴム組成物に配合する導電材としては、カーボンブラック、黒鉛、金属及び導電性の各種金属酸化物（酸化錫及び酸化チタン等）等の導電性粉体や、カーボンファイバー及び金属酸化物の短繊維等の各種導電性繊維を用いることができる。その配合量は、全ゴム成分１００質量部に対して好ましくは３〜１００質量部、特に好ましくは５〜５０質量部であり、これにより発泡弾性体層２の体積抵抗を１０１〜１０９Ω・ｃｍ程度に調整することが好ましい。なお、この発泡弾性体層２の形成は、公知の加硫成形法により行うことができ、その厚さは帯電ローラの用途等に応じて適宜設定されるが、通常１〜２０ｍｍが好ましい。
【００２７】
本発明においては、この発泡弾性体層２上に機能性複層膜（機能性複数層チューブ）３をチューブの形態で被覆する。この場合、この機能性複数層チューブ３を構成する熱可塑性樹脂、エラストマーとしては、押し出し成形可能な熱可塑性樹脂、エラストマーであればいずれのものでもよく、具体的には、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル、エチレンエチルアクリレート、エチレンアクリル酸メチル、スチレンブタジエンゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２及びその他の共重合ナイロン等のポリアミド、スチレンエチレンブチル、エチレンブチル、ニトリルブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、多硫化ゴム、塩素化ポリエチレン、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエン、イソプレンゴム及びポリノルボルネンゴム等の通常のゴム、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）及びスチレン−ブタジエン−スチレンの水添加物（ＳＥＢＳ）等の熱可塑性ゴムを使用することができ、特に制限されるものではない。
【００２８】
あるいは、上記の各樹脂や共重合体よりなるエラストマー及び変性体等のエラストマーと、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリウレタン、ポリフェニレンオキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の飽和ポリエステル；ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−エチレン／プロピレンゴム−スチレン樹脂（ＡＥＳ）及びアクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン樹脂（ＡＡＳ）等のスチレン系樹脂及びアクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂等の各樹脂及び共重合体からなる材料の組み合わせが好ましい。
【００２９】
更に、上記ゴム、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂から選ばれた２種以上の重合体からなるポリマーアロイ又はポリマーブレンドも使用できる。
【００３０】
該機能性複数層チューブに使用される樹脂、エラストマー及び共重合体等は前記したものであり、導電材等を適宜配合することにより、所望の特性を有するチューブ構成が得られる。
【００３１】
上記導電材としては、公知の素材が使用でき、例えば、カーボンブラック及びグラファイト等の炭素微粒子；ニッケル、銀、アルミニウム及び銅等の金属微粒子；酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム及びシリカ等を主成分とし、これに原子価の異なる不純物イオンをドーピングした導電性金属酸化物微粒子；炭素繊維等の導電性繊維；ステンレス繊維等の金属繊維；炭素ウィスカやチタン酸カリウムウィスカの表面を金属酸化物や炭素等により導電化処理した導電性チタン酸カリウムウィスカ等の導電性ウィスカ；及びポリアニリンやポリピロール等の導電性重合体微粒子等が挙げられる。
【００３２】
本発明に用いられる機能性複数層チューブは、上記各種重合体と、上記導電材及び必要ならばその他の添加剤からなる導電性重合体組成物を押し出し成形法で形成する。
【００３３】
更に、形成するチューブの各薄膜層の膜厚均一性、また導電材等の分散性がより均一であるものを得るために、本発明では図２に示されるような縦型のチューブ押し出し機を使用する。
【００３４】
本発明に用いられる機能性複数層チューブは単に成形するならば、押し出し成形法、射出成形法又はブロー成形法等によりチューブ状に成膜することにより得ることができる。また、例えばより優れた耐久性や耐環境性等を得ることを目的として、上記各種成形法により得られたシームレスチューブを更に架橋させて導電性架橋重合体とすることもできる。チューブ状に成膜された導電性重合体を架橋させる方法としては、重合体の種類に応じて硫黄、有機過酸化物及びアミン類等の架橋剤を予め添加しておき、高温下に架橋結合を生成させる化学的架橋法や、電子線やγ線等の放射線を照射することにより架橋させる放射線架橋法等が有効である。上記各種架橋法のうちでは電子線架橋法が架橋剤又はその分解生成物の移行による被帯電体の汚染の恐れがなく、更に、高温処理の必要がない点及び安全性の点で好ましい。
【００３５】
本発明に用いられる機能性複数層チューブの体積抵抗値は、１０４〜１０１０Ω・ｃｍであることが好ましく、特には１０５〜１０９Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００３６】
また、本発明においては、適切に機能分離した極薄層のチューブが一体的に同時に形成されているので、各層を必要以上に厚い膜とすることもなく、全体構成の中で、発泡弾性体層の柔軟性を効果的に引き出すことが可能となっている。
【００３７】
本発明に用いられる機能性複数層チューブは種々の方法で成膜することができるが、前記のように押し出し法が好適である。即ち、予め重合体と導電材及び必要に応じて、架橋剤、安定剤及びその他の添加剤を混合したコンパウンドを製造し、該コンパウンドを押し出し機によりリング状スリットを有するダイスより押し出し、冷却することによって連続的にシームレスチューブを製造することができる（図２）。冷却の途中で又は冷却後再加熱して空気加圧等の手段を用いてチューブ径を拡大すれば熱収縮チューブが得られ、拡大処理をしなければ非熱収縮チューブが得られる。
【００３８】
本発明に用いられる機能性複数層チューブは、非熱収縮性と熱収縮性のいずれであってもよいが、実施例では非熱収縮性のものを採用している。
【００３９】
非熱収縮チューブである場合、発泡弾性体層と機能性複数層チューブの密着性を確保するためにはチューブ内径は、発泡弾性体層外径以下であることが必要である。圧縮空気を吹き込むことによりチューブ径を拡大させた状態で芯金を有する発泡弾性体層を挿入し、空気圧を解除すれば外嵌処理が完了する。
【００４０】
一方、熱収縮チューブの場合、チューブ内径は発泡弾性体層外径より大きいことが好ましく、芯金を有する発泡弾性体層を挿入した後、恒温槽の中で所定時間加熱する等の方法で発泡弾性体層に密着するようチューブを熱収縮させることにより外嵌処理が完了する。しかし、熱収縮チューブの場合、収縮後の膜厚が最終的な機能性複層膜の膜厚となるため、不測因子が入り易く、膜厚や分散剤の均一性が得難い。従って、これらの点を配慮して、例えばより分散条件を厳しくするとか、収縮前後の膜厚を反映した条件下での適用を行うことになる。
【００４１】
本発明は、重力方向にチューブを押出しする機構、空冷機構、水冷サイジング機構、チューブ引き取り機構、チューブ切断機構を有する、芯金外周上の弾性体に複数層のシームレスな小径薄肉チューブを被覆し帯電部材とする帯電部材用被覆チューブ製造装置において、該水冷サイジング機構以降に、少なくとも１つの切断振動抑え機構を有する帯電部材用被覆チューブ製造装置である。
【００４２】
次に、本発明に用いられる縦型押し出し装置を図２により説明する。成形に用いるダイス４には、空気導入用の中央通孔５の周囲に内外二重の環状の押し出し流路６、７が設けられており、成形に際しては内側流路６に第１押し出し機８から機能性複数層チューブを構成する内部層用エラストマーを、また外側流路７に第２押し出し機９から機能性複数層チューブを構成する外部層用エラストマーをそれぞれ加圧注入し、内部層３（ｉ）と外部層３（ｏ）を重ね合わせ一体化して押し出して得られた機能性複数層チューブ３の外周に設けた水冷リング１０にて冷却し、これをチューブ引き取り装置２１により送られ、振動抑え装置２２を通過して、所定長さに順次切断し、帯電ローラ用の機能性複数層チューブとして、次工程にて、芯金１を有する発泡弾性体層に被覆する。図２の押し出し装置における振動抑え装置２２は、本発明にて用いられる装置の一例を示している。
【００４３】
ここで、本発明の技術の要点について、更に詳細に説明を行う。振動抑え装置２２は、この他にも図３（ａ）、（ｂ）に示すようなものでもよい。図３（ａ）は２点接触の円筒状回転体で、図３（ｂ）は３点接触の円筒状回転体である。チューブと少なくとも２点で接触する手段であることにより、図４に示すように、切断による振動を抑える効果が得られる。
【００４４】
また、回転手段は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、球状回転体や複数個の円筒状回転体により駆動されるベルト体であってもよい。回転手段は少なくとも１対あればよい。なお、この場合の回転手段の回転軸は、該帯電ローラ用の機能性複数層チューブの押出し方向に対して、直交することが好ましい。例えば、該回転軸がチューブの押し出し方向と平行ならば、該回転手段の回転によって、チューブの押出しの望ましい位置関係からずれていく力がかかり、チューブにいびつな形状が生ずる恐れがある。
【００４５】
チューブ外径むらの測定方法は、図６に示すようにチューブ径より若干小さめの径を持つステンレス棒にチューブを通し、該チューブ長手方向の５箇所の外径測定位置で、回転しながら周方向３箇所の外径平均値の最大値と最小値の差異Δの、全外径測定値の平均値Ｄａとの１００分率値（Δ／Ｄａ×１００）を求めた。チューブの真直度の測定法は、図７に示すようにチューブの端部の直径Ｘａと、その端部の切断面と直行する最大チューブ曲がり幅Ｘｂを測定した。チューブの真直度をΔＸとすると、ΔＸ＝Ｘｂ−Ｘａである。
【００４６】
チューブ外経むらが大きいことは、厚みむらになっていることを示唆し、これを被覆すると該シームレスチューブの厚みむらがその下層の柔らかい発泡弾性体層の場合には緊縛度の差異となって抵抗むらを生じ、結果として画像むらとして認知される。
【００４７】
また、曲がって引き取られたシームレスチューブを被覆すると、ローラはその曲がりに応じて影響する。つまり、被覆後のローラ形状が該シームレスチューブの真直度の低さを呈することとなり、使用するプロセス条件下で画像むらとして認知されるレベルとなる。
【００４８】
チューブの真直度が１ｍｍ以下で、かつ長手方向の少なくとも５箇所の外径測定位置での少なくとも周方向３箇所の外径平均値の最大値と最小値の差異Δが、全外径測定値の平均値Ｄａとの１００分率値（Δ／Ｄａ×１００）で、０．２％以下のチューブを画像評価すると、現在適用している構成より、格段に良いレベルのむらのない画像が得られる。
【００４９】
図８に本発明の帯電ローラを有するプロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成を示す。
【００５０】
図８において、１２は電子写真感光体であり、矢印方向に所定の周速度で回転駆動され、回転過程において、本発明にかかる帯電部材１’によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の露光手段（不図示）からの露光光１３を受ける。こうして感光体１２の周面に静電潜像が順次形成されていく。
【００５１】
形成された静電潜像は、次いで現像手段１４によりトナー現像され、現像されたトナー現像像は、不図示の給紙部から感光体１２と転写手段１５との間に感光体１２の回転と同期取りされて給紙された転写材１６に、転写手段１５により順次転写されていく。
【００５２】
像転写を受けた転写材１６は、感光体面から分離されて定着手段１７へ導入されて像定着を受けることにより複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。
【００５３】
像転写後の感光体１２の表面は、クリーニング手段１８によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返し像形成に使用される。
【００５４】
本発明においては、上述の電子写真感光体１２、帯電部材１’、現像手段１４及びクリーニング手段１８等の構成要素のうち複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やレーザービームプリンター等の電子写真装置本体に対して着脱自在に構成可能である。例えば、現像手段１４及びクリーニング手段１８を感光体１２及び帯電部材１’と共に一体に支持してカートリッジ化して、装置本体のレール１９等の案内手段を用いて装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ２０とすることができる。
【００５５】
また、露光光１３は、電子写真装置が複写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光や透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化し、この信号に従って行われるレーザービームの走査、ＬＥＤアレイの駆動及び液晶シャッターアレイの駆動等により照射される光である。
【実施例】
【００５６】
より具体的には、実施例・比較例をもって以下に説明する。
【００５７】
「機能性複数層チューブの構成を抵抗調整層／導電性制御層とした場合」
抵抗調整層は材料そのものが適切な抵抗値を有する樹脂を用いてもよく、又はカーボンを混合して抵抗値を調整した樹脂でもよい。この例の各層材料を同時押し出しにより一体となった複層の機能性チューブを形成することができる。本発明においては、縦型押し出し装置を用いてチューブの形成を行う。横型の押し出し装置では、押し出されたチューブの流れ方向が重力に対して直交した配置であるために、チューブ円周方向に重力の影響が働き、特に押し出された直後の熱い状態でその影響を受けるため、本発明で用いる電子写真用途には、精細性に欠けるものと考えられた。
【００５８】
＜芯金＞
芯金は、鉄材を押し出し成形により、直径約５ｍｍの棒材に押し出し、長さ２６０ｍｍに切断後、これに化学メッキを厚さ約３μｍ施したものを用意した。
【００５９】
＜発泡弾性体層の形成＞
エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）に、加硫剤と発泡剤を配合し、混合したものを押し出し成形機により内径４．５ｍｍ、外径１１．５ｍｍのホース状に成形し、加硫缶内で発泡させた発泡弾性体層を長さ２２５ｍｍに切り、その中心孔に、上記の直径５ｍｍ、長さ２６０ｍｍの芯金を挿入した。
【００６０】
＜機能性複数層チューブの形成＞
機能性複数層チューブの外部層の材料として、スチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂、商品名：ダイナロン、ＪＳＲ社製、融点１００℃）１００質量部（６１．３質量％）、ポリエチレン２０質量部（１２．３質量％）、カーボンブラックとして商品名：ケッチェンブラックＥＣ（ライオンアクゾ社製）１２質量部（７．４質量％）及び商品名：Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ２５０（デグザ社製）２０質量部（１２．３質量％）、酸化マグネシウム１０質量部（６．１質量％）、ステアリン酸カルシウム１質量部（０．６質量％）をＶ型ブレンダーで数分間混合した。これを更に加圧式ニーダーを用いて１９０℃で１０分間溶融混練した。更に、冷却後、粉砕機で粉砕し、単軸押し出し機でペレット化した。
【００６１】
内部層の材料として、ポリウレタンエラストマー（融点１２０℃）１００質量部（７６．３質量％）、カーボンブラック（商品名：ケッチェンブラックＥＣ）２０質量部（１５．３質量％）、酸化マグネシウム１０質量部（７．６質量％）及びステアリン酸カルシウム１質量部（０．８質量％）を、外部層の材料と同様の工程でペレット化した。
【００６２】
（実施例１）
縦型押し出し機（プラ技研社製の特注品、図２参照）を用いて、これら内部層・外部層の材料を１つのクロスヘッドで２重層となるように合流させ、ダイス４が温度１５５℃で適温の冷水１０中に押し出し、更に冷却した後、チューブ引き取り装置にて引き取った。図３（ａ）に示すような従動式２点接触の１対の円筒状回転体に通した後、回転歯による切断機でチューブを切断した。このようにして、内径約１２．０ｍｍの機能性複数層チューブを得た。
【００６３】
（実施例２）
実施例１と同様の手順でチューブを引き取った後、図３（ｂ）に示すような従動式の３点接触の円筒状回転体に通した後、回転歯による切断機でチューブを切断した。このようにして、内径約１２．０ｍｍの機能性複数層チューブを得た。
【００６４】
（比較例１）
実施例１と同様の手順でチューブを引き取った後、接触型切断振動抑え機構を用いずに回転歯による切断機でチューブを切断した。このようにして、内径約１２．０ｍｍの機能性複数層チューブを得た。
【００６５】
得られた機能性複数層チューブの外径むら（Δ／Ｄａ×１００）と真直度（ΔＸ）を測定した。結果を表１に示す。
【００６６】
＜帯電ローラの作製＞
上記方法により得られた発泡弾性体層チューブに、チューブ被覆装置（不図示）により発泡弾性体層外周を嵌め込み、圧密着させた。
【００６７】
この帯電ローラをＬＢＰ（レーザービームプリンター；ヒューレットパッカード社製レーザージェット２−Ｐ）の一次帯電器に用いて画像形成を行った結果、機能性複数層チューブ３と発泡弾性体層２の間に隙間が発生することなく、機能性複数層チューブ３に皺が寄ることもなく、画像むら等のない良好な画像が得られた。
【００６８】
【表１】
【００６９】
このように、実施例１、２及び比較例１の帯電部材が組み込まれたプロセスカートリッジを用いた電子写真装置による評価も行っている。但し、本発明にかかる事例は、現在適用している構成より、格段に良いとして◎とし、現状の事例は、不適合とまではいかないので○としている。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の帯電部材の一例の縦断正面図である。
【図２】本発明に用いる機能性複数層チューブの縦型押し出し機の一例の縦断正面図である。
【図３】本発明に用いる多点接触の円筒状回転体を用いた振動抑え機構図である。
【図４】本発明の接触型切断振動抑え機構がある場合とない場合の切断振動模式図である。
【図５】本発明に用いる球状回転体や複数個の円筒状回転体により駆動されるベルト体を用いた振動抑え機構図である。
【図６】本発明に用いるチューブの外径むらの測定方法の解説図である。
【図７】本発明に用いるチューブの真直度の測定方法の解説図である。
【図８】本発明の帯電ローラを有するプロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 芯金（金属層）
１’ 帯電部材
２ 発泡弾性体層
３ 機能性複層チューブ
３（ｉ） 内部層
３（ｏ） 外部層
４ ダイス
５ 中央通孔
６ 押し出し流路
７ 押し出し流路
８ 第１押し出機
９ 第２押し出機
１０ 水冷リング
１１ 電源
１２ 感光体
１３ 露光光
１４ 現像手段
１５ 転写手段
１６ 転写材
１７ 定着手段
１８ クリーニング手段
１９ レール
２０ プロセスカートリッジ
２１ 引き取り機構
２２ 振動抑え機構
２３ 切断機構
２４ ステンレス棒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被帯電体に接触配置され、電圧を印加されることにより該被帯電体を帯電する帯電部材及びその被覆チューブ製造方法に関する。また、該帯電部材を有する電子写真装置用カートリッジ及び電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置に用いられる帯電手段として、接触帯電方式の帯電手段の採用が進められている。接触帯電は、被帯電体に接触配置された帯電部材に電圧を印加することによって被帯電体を所定の極性及び電位に帯電させるものであり、電源の電圧を低くすることができる、オゾン等のコロナ生成物の発生を少なくすることができる、及び構造が簡単で低コスト化を図ることができる等の利点がある。
【０００３】
帯電部材に印加する電圧は直流のみを印加する方式（ＤＣ印加方式）の他に、直流電圧を接触帯電部材に印加したときの被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動電界（時間と共に電圧値が周期的に変化する電界）を接触帯電部材と被帯電体との間に形成して被帯電体面を帯電処理する手法（ＡＣ印加方式）があり、この方がより均一な帯電をすることが可能である。
【０００４】
また、接触帯電装置は、被帯電体に接触させる帯電部材の形状や形態から、帯電部材をローラ状部材（帯電ローラ）としたローラ型帯電器、ブレード状部材（帯電ブレード）としたブレード型帯電器及びブラシ状部材（帯電ブラシ）としたブラシ型帯電器等に大別される（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００５】
帯電ローラは回転自由に軸受支持されて被帯電体に所定の圧力で圧接され、被帯電体の移動に伴い回転する。
【０００６】
上記帯電ローラは通常、基体として中心に設けた芯金と、該芯金の外周にローラ状に設けた導電性の弾性層と、更にその外周に設けた表面層等を有する多層構造体である。
【０００７】
上記各層のうち、芯金（金属層）はローラの形状を維持するための剛体であると共に、給電電極としての役割を有している。
【０００８】
また、上記弾性層は通常、１０４〜１０９Ω・ｃｍの体積固有抵抗を有すること、及び弾性変形することにより被帯電体との均一な接触を確保する機能が要求されるため、通常、導電性が付与されたゴム硬度（ＪＩＳ Ａ）７０度以下の柔軟性を有する加硫ゴムが使用される。そして、従来の帯電ローラには、弾性層としてゴム発泡体（又はスポンジ状ゴム）を使用した発泡タイプとゴム発泡体を使用しないソリッドタイプがあった。また、上記表面層は被帯電体の帯電均一性を向上させ、被帯電体表面のピンホール等に起因するリークの発生を防止すると共に、トナー粒子や紙粉等の固着を防止する機能、更には弾性層の硬度を低下させるために用いられるオイルや可塑剤等の軟化剤のブリードを防止する機能等も有している。表面層の体積固有抵抗は通常、１０５〜１０１３Ω・ｃｍであり、従来、導電性塗料を塗布すること、あるいはシームレスチューブを被覆すること等により形成されていた（例えば、特許文献５参照）。
【０００９】
シームレスチューブ製造装置は、押出しする機構により該シームレスチューブが押し出され、空冷機構、水冷サイジング機構、チューブ引き取り機構、チューブ切断機構の順序で該シームレスチューブを製造するが、チューブを切断する際の振動が水冷サイジング前のチューブに伝わり、チューブが曲がってしまったり、チューブ外径に微妙な差異が生じたりする（脈動が生じる）問題があった。
【００１０】
該チューブ引き取り機構をベルト型からローラ型に変更すると、引き取り精度が向上するということが分かっている（例えば、特許文献６参照）。しかし、ローラ型の引き取り機にするとチューブとの接点が減るため、振動はより伝わり易くなってしまうという懸念点があった。
【００１１】
また、チューブが薄肉の場合、径が大きくなるほどその振動は伝わり易くなり、よりチューブの真直度を悪くする傾向がある。
【００１２】
該シームレスチューブの使用長での、曲がりや外径の微妙な大小は、被覆後の帯電ローラの性能に影響する。即ち、主に抵抗むらを生じ、結果として画像むらとして認知される。
【００１３】
被覆するシームレスチューブの長手方向での外径が微妙に異なることは、厚みむらになっていることを示唆する。これを被覆すると該シームレスチューブの厚みむらがその下層の柔らかい発泡弾性体層の場合には緊縛度の差異となって影響する。
【００１４】
また、曲がって引き取られたシームレスチューブを被覆すると、ローラはその曲がりに応じて影響する。
【００１５】
このような被覆後のローラ形状が該シームレスチューブの真直度の低さを呈することとなり、使用するプロセス条件下で認識されるレベルとなったため起こったものと考えられた。
【特許文献１】特開昭５６−９１２５３号公報
【特許文献２】特開昭６４−２４２６４号公報
【特許文献３】特開昭５６−１９４３４９号公報
【特許文献４】特開昭６４−２４２６４号公報
【特許文献５】特開平１１−１２５９５２号公報
【特許文献６】特開２００３−７１９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、弾性体層に被覆するシームレスチューブ長手形状を真直に近いものとし、更には外径むらを抑制した帯電部材を提供し、またその被覆チューブ製造過程での切断機構によって発生する振動を抑えることにより該シームレスチューブの真直度における課題を解決した帯電部材用被覆チューブ製造装置を提供し、これを搭載した電子写真装置用カートリッジ及び電子写真装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に従って、重力方向にチューブを押出しする機構、空冷機構、水冷サイジング機構、チューブ引き取り機構、チューブ切断機構とを有する、芯金外周上の弾性体に複数層のシームレスなチューブを被覆し帯電部材とする帯電部材用被覆チューブ製造装置において、
該水冷サイジング機構以降に、少なくとも１つの該チューブと接触する接触型切断振動抑え機構を有することにより、該帯電部材用被覆チューブの真直度が１ｍｍ以下で、かつ長手方向の少なくとも５箇所の外径測定位置での少なくとも周方向３箇所の外径平均値の最大値と最小値の差異Δが、全外径測定値の平均値Ｄａとの１００分率値（Δ／Ｄａ×１００）で、０．２％以下としたことを特徴とする帯電部材用被覆チューブ製造装置が提供される。
【００１８】
また、本発明に従って、電子写真装置の帯電機構に用いる帯電部材が、上記帯電部材用被覆チューブ製造装置により得られる帯電部材用被覆チューブを、芯金上に形成された弾性体に被覆して形成されたことを特徴とする帯電部材が提供される。
【００１９】
更に、本発明に従って、上記帯電部材を搭載した電子写真装置用カートリッジ及び電子写真装置が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、弾性体層に被覆するシームレスチューブ長手形状を真直に近いものとし、更には外径むらを抑制した帯電ローラを提供し、またその被覆チューブ製造過程での切断機構によって発生する振動を抑えることにより該シームレスチューブの真直度における課題を解決した帯電部材用被覆チューブ製造装置を提供し、これを搭載した電子写真装置用カートリッジ及び電子写真装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態につき更に詳しく説明する。
【００２２】
図１は本発明にかかる帯電部材１’である帯電ローラの一例を示すもので、電子写真装置の帯電器として使用するものである。この帯電ローラは、ステンレススチール、めっき処理した鉄、黄銅及び導電性プラスチック等の良導電性材料からなる芯金１の外周に導電性の弾性材料からなる発泡弾性体層２を設け、更にこの発泡弾性体層２の外周にチューブ状の機能性複層膜３（以後、機能性複数層チューブ）を被覆したものである。図１の場合、機能性複数層チューブは内部層３（ｉ）と外部層３（ｏ）からなる。
【００２３】
本発明における芯金（金属層）としては、例えばアルミニウム、銅、鉄、又はこれらを含む合金等の良導体が好適に用いられる。本発明に用いられる芯金は、０．１〜１．５ｍｍ程度の厚さを有する金属管であっても、また棒状であってもよい。
【００２４】
上記発泡弾性体層２を構成する導電性を有する弾性材料としては、導電材を配合した発泡導電性ゴム組成物あるいは導電性ポリウレタンフォームを用いることができる。
【００２５】
この場合、発泡導電性ゴム組成物を構成するゴム成分としては、特に制限されるものではないが、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレン、クロロスルホン化ポリエチレン等に導電材を配合したものの発泡体、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムの発泡体、又はエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムに導電材を配合したものの発泡体を好適に使用することができる。
【００２６】
これらゴム組成物に配合する導電材としては、カーボンブラック、黒鉛、金属及び導電性の各種金属酸化物（酸化錫及び酸化チタン等）等の導電性粉体や、カーボンファイバー及び金属酸化物の短繊維等の各種導電性繊維を用いることができる。その配合量は、全ゴム成分１００質量部に対して好ましくは３〜１００質量部、特に好ましくは５〜５０質量部であり、これにより発泡弾性体層２の体積抵抗を１０１〜１０９Ω・ｃｍ程度に調整することが好ましい。なお、この発泡弾性体層２の形成は、公知の加硫成形法により行うことができ、その厚さは帯電ローラの用途等に応じて適宜設定されるが、通常１〜２０ｍｍが好ましい。
【００２７】
本発明においては、この発泡弾性体層２上に機能性複層膜（機能性複数層チューブ）３をチューブの形態で被覆する。この場合、この機能性複数層チューブ３を構成する熱可塑性樹脂、エラストマーとしては、押し出し成形可能な熱可塑性樹脂、エラストマーであればいずれのものでもよく、具体的には、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル、エチレンエチルアクリレート、エチレンアクリル酸メチル、スチレンブタジエンゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２及びその他の共重合ナイロン等のポリアミド、スチレンエチレンブチル、エチレンブチル、ニトリルブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、多硫化ゴム、塩素化ポリエチレン、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエン、イソプレンゴム及びポリノルボルネンゴム等の通常のゴム、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）及びスチレン−ブタジエン−スチレンの水添加物（ＳＥＢＳ）等の熱可塑性ゴムを使用することができ、特に制限されるものではない。
【００２８】
あるいは、上記の各樹脂や共重合体よりなるエラストマー及び変性体等のエラストマーと、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリウレタン、ポリフェニレンオキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の飽和ポリエステル；ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−エチレン／プロピレンゴム−スチレン樹脂（ＡＥＳ）及びアクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン樹脂（ＡＡＳ）等のスチレン系樹脂及びアクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂等の各樹脂及び共重合体からなる材料の組み合わせが好ましい。
【００２９】
更に、上記ゴム、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂から選ばれた２種以上の重合体からなるポリマーアロイ又はポリマーブレンドも使用できる。
【００３０】
該機能性複数層チューブに使用される樹脂、エラストマー及び共重合体等は前記したものであり、導電材等を適宜配合することにより、所望の特性を有するチューブ構成が得られる。
【００３１】
上記導電材としては、公知の素材が使用でき、例えば、カーボンブラック及びグラファイト等の炭素微粒子；ニッケル、銀、アルミニウム及び銅等の金属微粒子；酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム及びシリカ等を主成分とし、これに原子価の異なる不純物イオンをドーピングした導電性金属酸化物微粒子；炭素繊維等の導電性繊維；ステンレス繊維等の金属繊維；炭素ウィスカやチタン酸カリウムウィスカの表面を金属酸化物や炭素等により導電化処理した導電性チタン酸カリウムウィスカ等の導電性ウィスカ；及びポリアニリンやポリピロール等の導電性重合体微粒子等が挙げられる。
【００３２】
本発明に用いられる機能性複数層チューブは、上記各種重合体と、上記導電材及び必要ならばその他の添加剤からなる導電性重合体組成物を押し出し成形法で形成する。
【００３３】
更に、形成するチューブの各薄膜層の膜厚均一性、また導電材等の分散性がより均一であるものを得るために、本発明では図２に示されるような縦型のチューブ押し出し機を使用する。
【００３４】
本発明に用いられる機能性複数層チューブは単に成形するならば、押し出し成形法、射出成形法又はブロー成形法等によりチューブ状に成膜することにより得ることができる。また、例えばより優れた耐久性や耐環境性等を得ることを目的として、上記各種成形法により得られたシームレスチューブを更に架橋させて導電性架橋重合体とすることもできる。チューブ状に成膜された導電性重合体を架橋させる方法としては、重合体の種類に応じて硫黄、有機過酸化物及びアミン類等の架橋剤を予め添加しておき、高温下に架橋結合を生成させる化学的架橋法や、電子線やγ線等の放射線を照射することにより架橋させる放射線架橋法等が有効である。上記各種架橋法のうちでは電子線架橋法が架橋剤又はその分解生成物の移行による被帯電体の汚染の恐れがなく、更に、高温処理の必要がない点及び安全性の点で好ましい。
【００３５】
本発明に用いられる機能性複数層チューブの体積抵抗値は、１０４〜１０１０Ω・ｃｍであることが好ましく、特には１０５〜１０９Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００３６】
また、本発明においては、適切に機能分離した極薄層のチューブが一体的に同時に形成されているので、各層を必要以上に厚い膜とすることもなく、全体構成の中で、発泡弾性体層の柔軟性を効果的に引き出すことが可能となっている。
【００３７】
本発明に用いられる機能性複数層チューブは種々の方法で成膜することができるが、前記のように押し出し法が好適である。即ち、予め重合体と導電材及び必要に応じて、架橋剤、安定剤及びその他の添加剤を混合したコンパウンドを製造し、該コンパウンドを押し出し機によりリング状スリットを有するダイスより押し出し、冷却することによって連続的にシームレスチューブを製造することができる（図２）。冷却の途中で又は冷却後再加熱して空気加圧等の手段を用いてチューブ径を拡大すれば熱収縮チューブが得られ、拡大処理をしなければ非熱収縮チューブが得られる。
【００３８】
本発明に用いられる機能性複数層チューブは、非熱収縮性と熱収縮性のいずれであってもよいが、実施例では非熱収縮性のものを採用している。
【００３９】
非熱収縮チューブである場合、発泡弾性体層と機能性複数層チューブの密着性を確保するためにはチューブ内径は、発泡弾性体層外径以下であることが必要である。圧縮空気を吹き込むことによりチューブ径を拡大させた状態で芯金を有する発泡弾性体層を挿入し、空気圧を解除すれば外嵌処理が完了する。
【００４０】
一方、熱収縮チューブの場合、チューブ内径は発泡弾性体層外径より大きいことが好ましく、芯金を有する発泡弾性体層を挿入した後、恒温槽の中で所定時間加熱する等の方法で発泡弾性体層に密着するようチューブを熱収縮させることにより外嵌処理が完了する。しかし、熱収縮チューブの場合、収縮後の膜厚が最終的な機能性複層膜の膜厚となるため、不測因子が入り易く、膜厚や分散剤の均一性が得難い。従って、これらの点を配慮して、例えばより分散条件を厳しくするとか、収縮前後の膜厚を反映した条件下での適用を行うことになる。
【００４１】
本発明は、重力方向にチューブを押出しする機構、空冷機構、水冷サイジング機構、チューブ引き取り機構、チューブ切断機構を有する、芯金外周上の弾性体に複数層のシームレスな小径薄肉チューブを被覆し帯電部材とする帯電部材用被覆チューブ製造装置において、該水冷サイジング機構以降に、少なくとも１つの切断振動抑え機構を有する帯電部材用被覆チューブ製造装置である。
【００４２】
次に、本発明に用いられる縦型押し出し装置を図２により説明する。成形に用いるダイス４には、空気導入用の中央通孔５の周囲に内外二重の環状の押し出し流路６、７が設けられており、成形に際しては内側流路６に第１押し出し機８から機能性複数層チューブを構成する内部層用エラストマーを、また外側流路７に第２押し出し機９から機能性複数層チューブを構成する外部層用エラストマーをそれぞれ加圧注入し、内部層３（ｉ）と外部層３（ｏ）を重ね合わせ一体化して押し出して得られた機能性複数層チューブ３の外周に設けた水冷リング１０にて冷却し、これをチューブ引き取り装置２１により送られ、振動抑え装置２２を通過して、所定長さに順次切断し、帯電ローラ用の機能性複数層チューブとして、次工程にて、芯金１を有する発泡弾性体層に被覆する。図２の押し出し装置における振動抑え装置２２は、本発明にて用いられる装置の一例を示している。
【００４３】
ここで、本発明の技術の要点について、更に詳細に説明を行う。振動抑え装置２２は、この他にも図３（ａ）、（ｂ）に示すようなものでもよい。図３（ａ）は２点接触の円筒状回転体で、図３（ｂ）は３点接触の円筒状回転体である。チューブと少なくとも２点で接触する手段であることにより、図４に示すように、切断による振動を抑える効果が得られる。
【００４４】
また、回転手段は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、球状回転体や複数個の円筒状回転体により駆動されるベルト体であってもよい。回転手段は少なくとも１対あればよい。なお、この場合の回転手段の回転軸は、該帯電ローラ用の機能性複数層チューブの押出し方向に対して、直交することが好ましい。例えば、該回転軸がチューブの押し出し方向と平行ならば、該回転手段の回転によって、チューブの押出しの望ましい位置関係からずれていく力がかかり、チューブにいびつな形状が生ずる恐れがある。
【００４５】
チューブ外径むらの測定方法は、図６に示すようにチューブ径より若干小さめの径を持つステンレス棒にチューブを通し、該チューブ長手方向の５箇所の外径測定位置で、回転しながら周方向３箇所の外径平均値の最大値と最小値の差異Δの、全外径測定値の平均値Ｄａとの１００分率値（Δ／Ｄａ×１００）を求めた。チューブの真直度の測定法は、図７に示すようにチューブの端部の直径Ｘａと、その端部の切断面と直行する最大チューブ曲がり幅Ｘｂを測定した。チューブの真直度をΔＸとすると、ΔＸ＝Ｘｂ−Ｘａである。
【００４６】
チューブ外経むらが大きいことは、厚みむらになっていることを示唆し、これを被覆すると該シームレスチューブの厚みむらがその下層の柔らかい発泡弾性体層の場合には緊縛度の差異となって抵抗むらを生じ、結果として画像むらとして認知される。
【００４７】
また、曲がって引き取られたシームレスチューブを被覆すると、ローラはその曲がりに応じて影響する。つまり、被覆後のローラ形状が該シームレスチューブの真直度の低さを呈することとなり、使用するプロセス条件下で画像むらとして認知されるレベルとなる。
【００４８】
チューブの真直度が１ｍｍ以下で、かつ長手方向の少なくとも５箇所の外径測定位置での少なくとも周方向３箇所の外径平均値の最大値と最小値の差異Δが、全外径測定値の平均値Ｄａとの１００分率値（Δ／Ｄａ×１００）で、０．２％以下のチューブを画像評価すると、現在適用している構成より、格段に良いレベルのむらのない画像が得られる。
【００４９】
図８に本発明の帯電ローラを有するプロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成を示す。
【００５０】
図８において、１２は電子写真感光体であり、矢印方向に所定の周速度で回転駆動され、回転過程において、本発明にかかる帯電部材１’によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の露光手段（不図示）からの露光光１３を受ける。こうして感光体１２の周面に静電潜像が順次形成されていく。
【００５１】
形成された静電潜像は、次いで現像手段１４によりトナー現像され、現像されたトナー現像像は、不図示の給紙部から感光体１２と転写手段１５との間に感光体１２の回転と同期取りされて給紙された転写材１６に、転写手段１５により順次転写されていく。
【００５２】
像転写を受けた転写材１６は、感光体面から分離されて定着手段１７へ導入されて像定着を受けることにより複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。
【００５３】
像転写後の感光体１２の表面は、クリーニング手段１８によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返し像形成に使用される。
【００５４】
本発明においては、上述の電子写真感光体１２、帯電部材１’、現像手段１４及びクリーニング手段１８等の構成要素のうち複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やレーザービームプリンター等の電子写真装置本体に対して着脱自在に構成可能である。例えば、現像手段１４及びクリーニング手段１８を感光体１２及び帯電部材１’と共に一体に支持してカートリッジ化して、装置本体のレール１９等の案内手段を用いて装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ２０とすることができる。
【００５５】
また、露光光１３は、電子写真装置が複写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光や透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化し、この信号に従って行われるレーザービームの走査、ＬＥＤアレイの駆動及び液晶シャッターアレイの駆動等により照射される光である。
【実施例】
【００５６】
より具体的には、実施例・比較例をもって以下に説明する。
【００５７】
「機能性複数層チューブの構成を抵抗調整層／導電性制御層とした場合」
抵抗調整層は材料そのものが適切な抵抗値を有する樹脂を用いてもよく、又はカーボンを混合して抵抗値を調整した樹脂でもよい。この例の各層材料を同時押し出しにより一体となった複層の機能性チューブを形成することができる。本発明においては、縦型押し出し装置を用いてチューブの形成を行う。横型の押し出し装置では、押し出されたチューブの流れ方向が重力に対して直交した配置であるために、チューブ円周方向に重力の影響が働き、特に押し出された直後の熱い状態でその影響を受けるため、本発明で用いる電子写真用途には、精細性に欠けるものと考えられた。
【００５８】
＜芯金＞
芯金は、鉄材を押し出し成形により、直径約５ｍｍの棒材に押し出し、長さ２６０ｍｍに切断後、これに化学メッキを厚さ約３μｍ施したものを用意した。
【００５９】
＜発泡弾性体層の形成＞
エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）に、加硫剤と発泡剤を配合し、混合したものを押し出し成形機により内径４．５ｍｍ、外径１１．５ｍｍのホース状に成形し、加硫缶内で発泡させた発泡弾性体層を長さ２２５ｍｍに切り、その中心孔に、上記の直径５ｍｍ、長さ２６０ｍｍの芯金を挿入した。
【００６０】
＜機能性複数層チューブの形成＞
機能性複数層チューブの外部層の材料として、スチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂、商品名：ダイナロン、ＪＳＲ社製、融点１００℃）１００質量部（６１．３質量％）、ポリエチレン２０質量部（１２．３質量％）、カーボンブラックとして商品名：ケッチェンブラックＥＣ（ライオンアクゾ社製）１２質量部（７．４質量％）及び商品名：Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ２５０（デグザ社製）２０質量部（１２．３質量％）、酸化マグネシウム１０質量部（６．１質量％）、ステアリン酸カルシウム１質量部（０．６質量％）をＶ型ブレンダーで数分間混合した。これを更に加圧式ニーダーを用いて１９０℃で１０分間溶融混練した。更に、冷却後、粉砕機で粉砕し、単軸押し出し機でペレット化した。
【００６１】
内部層の材料として、ポリウレタンエラストマー（融点１２０℃）１００質量部（７６．３質量％）、カーボンブラック（商品名：ケッチェンブラックＥＣ）２０質量部（１５．３質量％）、酸化マグネシウム１０質量部（７．６質量％）及びステアリン酸カルシウム１質量部（０．８質量％）を、外部層の材料と同様の工程でペレット化した。
【００６２】
（実施例１）
縦型押し出し機（プラ技研社製の特注品、図２参照）を用いて、これら内部層・外部層の材料を１つのクロスヘッドで２重層となるように合流させ、ダイス４が温度１５５℃で適温の冷水１０中に押し出し、更に冷却した後、チューブ引き取り装置にて引き取った。図３（ａ）に示すような従動式２点接触の１対の円筒状回転体に通した後、回転歯による切断機でチューブを切断した。このようにして、内径約１２．０ｍｍの機能性複数層チューブを得た。
【００６３】
（実施例２）
実施例１と同様の手順でチューブを引き取った後、図３（ｂ）に示すような従動式の３点接触の円筒状回転体に通した後、回転歯による切断機でチューブを切断した。このようにして、内径約１２．０ｍｍの機能性複数層チューブを得た。
【００６４】
（比較例１）
実施例１と同様の手順でチューブを引き取った後、接触型切断振動抑え機構を用いずに回転歯による切断機でチューブを切断した。このようにして、内径約１２．０ｍｍの機能性複数層チューブを得た。
【００６５】
得られた機能性複数層チューブの外径むら（Δ／Ｄａ×１００）と真直度（ΔＸ）を測定した。結果を表１に示す。
【００６６】
＜帯電ローラの作製＞
上記方法により得られた発泡弾性体層チューブに、チューブ被覆装置（不図示）により発泡弾性体層外周を嵌め込み、圧密着させた。
【００６７】
この帯電ローラをＬＢＰ（レーザービームプリンター；ヒューレットパッカード社製レーザージェット２−Ｐ）の一次帯電器に用いて画像形成を行った結果、機能性複数層チューブ３と発泡弾性体層２の間に隙間が発生することなく、機能性複数層チューブ３に皺が寄ることもなく、画像むら等のない良好な画像が得られた。
【００６８】
【表１】
【００６９】
このように、実施例１、２及び比較例１の帯電部材が組み込まれたプロセスカートリッジを用いた電子写真装置による評価も行っている。但し、本発明にかかる事例は、現在適用している構成より、格段に良いとして◎とし、現状の事例は、不適合とまではいかないので○としている。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の帯電部材の一例の縦断正面図である。
【図２】本発明に用いる機能性複数層チューブの縦型押し出し機の一例の縦断正面図である。
【図３】本発明に用いる多点接触の円筒状回転体を用いた振動抑え機構図である。
【図４】本発明の接触型切断振動抑え機構がある場合とない場合の切断振動模式図である。
【図５】本発明に用いる球状回転体や複数個の円筒状回転体により駆動されるベルト体を用いた振動抑え機構図である。
【図６】本発明に用いるチューブの外径むらの測定方法の解説図である。
【図７】本発明に用いるチューブの真直度の測定方法の解説図である。
【図８】本発明の帯電ローラを有するプロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 芯金（金属層）
１’ 帯電部材
２ 発泡弾性体層
３ 機能性複層チューブ
３（ｉ） 内部層
３（ｏ） 外部層
４ ダイス
５ 中央通孔
６ 押し出し流路
７ 押し出し流路
８ 第１押し出機
９ 第２押し出機
１０ 水冷リング
１１ 電源
１２ 感光体
１３ 露光光
１４ 現像手段
１５ 転写手段
１６ 転写材
１７ 定着手段
１８ クリーニング手段
１９ レール
２０ プロセスカートリッジ
２１ 引き取り機構
２２ 振動抑え機構
２３ 切断機構
２４ ステンレス棒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重力方向にチューブを押出しする機構、空冷機構、水冷サイジング機構、チューブ引き取り機構、チューブ切断機構とを有する、芯金外周上の弾性体に複数層のシームレスなチューブを被覆し帯電部材とする帯電部材用被覆チューブ製造装置において、
該水冷サイジング機構以降に、少なくとも１つの該チューブと接触する接触型切断振動抑え機構を有することにより、該帯電部材用被覆チューブの真直度が１ｍｍ以下で、かつ長手方向の少なくとも５箇所の外径測定位置での少なくとも周方向３箇所の外径平均値の最大値と最小値の差異Δが、全外径測定値の平均値Ｄａとの１００分率値（Δ／Ｄａ×１００）で、０．２％以下としたことを特徴とする帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項２】
前記接触型振動抑え機構は、該チューブと少なくとも２点で接触する手段である請求項１に記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項３】
前記チューブ接触手段は、回転軸がチューブを押出す方向に直交する、少なくとも１対の回転手段である請求項２に記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項４】
前記回転手段は円筒状回転体である請求項３に記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項５】
前記回転手段は、複数個の円筒状回転体により駆動されるベルト体である請求項１〜４のいずれかに記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項６】
前記回転手段は球状回転体である請求項３に記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項７】
電子写真装置の帯電機構に用いる帯電部材が、請求項１〜６のいずれかに記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置により得られる帯電部材用被覆チューブを、芯金上に形成された弾性体に被覆して形成されたことを特徴とする帯電部材。
【請求項８】
電子写真装置の着脱自在な電子写真装置用カートリッジが、請求項７に記載の帯電部材を搭載することを特徴とする電子写真装置用カートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載の電子写真装置用カートリッジを搭載することを特徴とする電子写真装置。
【請求項１】
重力方向にチューブを押出しする機構、空冷機構、水冷サイジング機構、チューブ引き取り機構、チューブ切断機構とを有する、芯金外周上の弾性体に複数層のシームレスなチューブを被覆し帯電部材とする帯電部材用被覆チューブ製造装置において、
該水冷サイジング機構以降に、少なくとも１つの該チューブと接触する接触型切断振動抑え機構を有することにより、該帯電部材用被覆チューブの真直度が１ｍｍ以下で、かつ長手方向の少なくとも５箇所の外径測定位置での少なくとも周方向３箇所の外径平均値の最大値と最小値の差異Δが、全外径測定値の平均値Ｄａとの１００分率値（Δ／Ｄａ×１００）で、０．２％以下としたことを特徴とする帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項２】
前記接触型振動抑え機構は、該チューブと少なくとも２点で接触する手段である請求項１に記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項３】
前記チューブ接触手段は、回転軸がチューブを押出す方向に直交する、少なくとも１対の回転手段である請求項２に記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項４】
前記回転手段は円筒状回転体である請求項３に記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項５】
前記回転手段は、複数個の円筒状回転体により駆動されるベルト体である請求項１〜４のいずれかに記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項６】
前記回転手段は球状回転体である請求項３に記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置。
【請求項７】
電子写真装置の帯電機構に用いる帯電部材が、請求項１〜６のいずれかに記載の帯電部材用被覆チューブ製造装置により得られる帯電部材用被覆チューブを、芯金上に形成された弾性体に被覆して形成されたことを特徴とする帯電部材。
【請求項８】
電子写真装置の着脱自在な電子写真装置用カートリッジが、請求項７に記載の帯電部材を搭載することを特徴とする電子写真装置用カートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載の電子写真装置用カートリッジを搭載することを特徴とする電子写真装置。
【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２００６−８２４９５（Ｐ２００６−８２４９５Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７１８１０（Ｐ２００４−２７１８１０）
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
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