【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真装置に用いられる帯電ローラに関し、詳しくは電子写真装置の感光ドラムに接触して感光ドラムの表面を帯電する帯電ローラ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のプリンタや複写機等の電子写真装置に一般的に用いられている帯電ローラは、導電性の軸の周りに導電性ゴムや導電性発泡体等からなる円筒状のスポンジ筒を嵌入又は接着し、更にその外周面に帯電層を一体的に設けたものである。帯電層はスポンジ筒の外周面にディッピング法、その他のコーティング法により薄層に設けるか、熱収縮性のシームレス帯電チューブをスポンジ筒の外周面にタイトに被せる等の方法により設けられる。
【０００３】
このような帯電ローラは感光ドラムに接触して用いられるため、摺擦により帯電ローラの表面（帯電層の表面）に現像剤（トナー）が固着したり削れを生ずる。現像剤の固着が軽微な場合はアルコール類、ケトン類等の有機溶剤を含ませた布で清拭して再使用できるが、現像剤の固着が強固で除去できない場合や傷が生じたり表面が放電により劣化した場合は再使用できず、帯電ローラをそのまま廃棄している。
【０００４】
そこで、導電性の軸を再使用できるようにした帯電ローラが知られている（例えば特許文献１）。この帯電ローラ５０は、図６に示すように、導電性の軸５１の外径より内径が大きなスポンジ筒５２を軸５１に遊嵌してある。また、スポンジ筒５２の外周面には、帯電層５３がコーティングしてある。
【０００５】
プリンタ内に用いられている帯電ローラ５０の帯電層５３が汚れたり傷ついた場合には、係員が旧い帯電ローラ５０を別の新しい帯電ローラ５０に交換する。旧い帯電ローラ５０は、メーカーに回収されてから、リサイクル工程に搬送される。軸５１は、スポンジ筒５２から容易に抜き取ることができるから、そのまま再使用される。旧いスポンジ筒５２は、廃棄されるか、溶融して再資源化される。旧いスポンジ筒５２を取り外した後の軸５１は、帯電ローラ５０の組立工程に送られ、新しいスポンジ筒５２が遊嵌される。
【０００６】
ところで、スポンジ筒５２は、実際に使用される直径（例えば１２ミリ）より大きな直径（例えば１３〜１４ミリ）に発泡成形しておき、実際の直径になるまで周面を研磨してから帯電層５３をコーティングしている。ところが、スポンジ筒５２の研磨工程が帯電ローラ５０のコスト の原因になるとともに、研磨工程で大量の削り屑が出るという問題点がある。
【０００７】
このような問題点を解決するものとして、特許文献２記載の帯電ローラが知られている。この帯電ローラ５５は、図７に示すように、軸５６に、この外径よりも大きい内径のスポンジ筒５７を遊嵌し、更にスポンジ筒５７の外径より大きい内径のチューブ５８を遊嵌してある。このチューブ５８の遊嵌によって、スポンジ筒５７の直径及び周面の平滑性に高精度を要求されないから、スポンジ筒５７の研磨工程を省略又はラフに行うことができ、帯電ローラ５５の低コスト化及び削り屑の減少を図ることができる。
【０００８】
また、帯電ローラ５５は、軸５６，スポンジ筒５７及びチューブ５８を組み合わせただけで互いに固定していないから、各部品毎に簡単に分解できる。これにより、チューブ５８が汚れたり傷ついた場合には、チューブ５８のみを新しいものに交換すれば、軸５６及びスポンジ筒５７はそのまま再使用できるという利点がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−２７３８４４号公報
【特許文献２】
米国特許第６，３７４，０７１Ｂ１号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献２記載の帯電ローラ５５は、その構成部品である軸５６，スポンジ筒５７及びチューブ５８が組立完了までばらばらであるから、組立て及び部品の保管が面倒である。
【００１１】
本発明は、組立てや部品の保管が簡単でありながら部品の再使用やリサイクルが容易にできる帯電ローラ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の帯電ローラは、円柱状の軸と、押し出し成形により作成され、前記軸の周りに遊嵌される円筒状のスポンジ筒と、このスポンジ筒の外周面に被せられ、両端を内側へ変形させてスポンジ筒に固定される樹脂製のチューブとからなるものである。また、前記スポンジ筒が軸方向に移動し続けることを防止するストッパを、前記軸の両端側で、前記スポンジ筒の端部と軸の末端との間に取り付けたものである。
【００１３】
また、前記チューブは、ポリアミド又はポリアミドエラストマーに、導電性カーボンを配合した半導電性ポリマーであるものである。また、前記チューブは、厚みが５０μｍ〜３００μｍの範囲であるものである。また、前記スポンジ筒は、エチレン・プロピレン・ブタジエン・スチレンゴムに、導電性カーボンと発泡剤が加えられているものである。
【００１４】
また、本発明の帯電ローラの製造方法は、円柱状の軸の周りに遊嵌される円筒状のスポンジ筒の外周面に樹脂製のチューブを被せる帯電ローラの製造方法において、前記スポンジ筒は押し出し成形により作成され、前記スポンジ筒の外周面にチューブを被せた後、前記チューブの両端を加熱したすり鉢状の治具に押しつけることにより内側に折り曲げてチューブをスポンジ筒に固定するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の帯電ローラを採用したカートリッジを示す図１において、カートリッジ１は電子写真方式のプリンタに交換可能にセットされるプロセスカートリッジであり、感光ドラム２，帯電ローラ３，トナー現像器４，クリーナ５からなる。符号６は記録紙であり、符号７は転写ローラである。
【００１６】
感光ドラム２は、金属製の円筒体２ａの外周面に、光導電性の皮膜を設けている。帯電ローラ３は、図２及び図３に示すように、軸９が軸受け部材１０に回転自在に保持されており、加圧バネ１１によって感光ドラム２に向かって付勢されている。これにより、帯電ローラ３が感光ドラム２の外周面に圧接されている。
【００１７】
また、軸９には、ブラシ１３が接触されており、このブラシ１３が電源回路１４に接続されている。この電源回路１４は、感光ドラム２の円筒体２ａにも接続され、感光ドラム２と帯電ローラ３との間に−４００〜−８００Ｖの直流電圧と０．８〜２．０ｋＶ，１００〜６００ＨＺ の交流電圧Ｖとを重畳印加する。
【００１８】
感光ドラム２がプリント時に一定速度で時計方向に回転すると、感光ドラム２の外周面が帯電ローラ３に接触しながら通過するときに−４００〜−７００Ｖの電位に均一に帯電される。また、画像データに応じて強度変調されたレーザ光がポリゴンミラーによってラスタスキャンされ、回転中の感光ドラム２に照射される。感光ドラム２は、レーザ光が照射された部分が除電されるから、その外周に静電潜像を形成する。
【００１９】
トナー現像器４内のトナー１５は、現像ローラ１６の回転によって感光ドラム２側へ搬送される。トナー１５は、現像ローラ１６によって感光ドラム２と逆極性に帯電され、静電力で感光ドラム２に吸着されるため、感光ドラム２の静電潜像がトナー像に可視化される。
【００２０】
感光ドラム２の回転によって、トナー像は転写位置まで移動する。この転写位置では、記録紙６が転写ローラ７と感光ドラム２との間に挟まれ、感光ドラム２の周速度と同じ速度で移動している。転写ローラ７は、トナー像と逆の電位にバイアスされているから、感光ドラム２上のトナー像が記録紙６に転写される。
【００２１】
記録紙６に転写されたトナー像は、プリンタ内の定着器によって加熱され、記録紙６に吸着される。定着処理された記録紙６は、プリンタ本体から排紙される。クリーナ５には、スクイシート１７が取り付けられ、これが感光ドラム２に付着している余分なトナー１５を掻き落とし、廃トナー室１８に集積する。
【００２２】
帯電ローラ３は、図４に示すように、円柱状をした導電性の軸９と、この軸９の周りに遊嵌された円筒状のスポンジ筒１９と、このスポンジ筒１９の外周面に被せられた厚みの薄いシームレスな樹脂製のチューブ２０とから構成されている。軸９は、ステンレス，鉄，アルミ等の金属製であり、Ａ４サイズプリント用の軸９の外径は４〜６ｍｍ，長さは２４０〜２６０ｍｍである。また、Ａ３サイズプリント用の軸９の外径は６〜９ｍｍ，長さは３２０〜３５０ｍｍである。
【００２３】
軸９の両端部には、軸９からスポンジ筒１９が抜け出ることを防止する抜け止め防止用のリング状ストッパ２１が圧入されている。このリング状ストッパ２１は、硬質ポリウレタン製で、外径はスポンジ筒１９より小さく内径より大きいことが必要であり、内径を３．８〜８．８ｍｍとし、軸９への圧入を容易にする切れ目２１ａが形成してある。
【００２４】
各リング状ストッパ２１の圧入位置は、スポンジ筒１９の両端面との間に隙間ができるように決められる。この隙間があることによって、感光ドラム２に従動して帯電ローラ３が回転する間にスポンジ筒１９が軸方向にずれるから、スポンジ筒１９やチューブ２０に微小な凹凸の欠陥があっても、その影響（感光ドラムの表面に帯電の不均一が発生することによる画像欠陥）が出にくい。
【００２５】
スポンジ筒１９は、合成ゴム又は天然ゴムが用いられる。合成ゴムとしては、例えばエチレン，プロピレン，ブタジエン，スチレン等の樹脂及び変性体が用いられる。この樹脂及び変性体に、１種又は２種以上の導電性微粒子と発泡剤及び発泡助剤を適量配合したものを原料とする。この原料を押し出し成形機に供給してスポンジ筒１９を成形加工する。この押し出し成形により、スポンジ筒１９の外周面及び内周面は、成形したままでも比較的平滑であるから、成形後に研磨等の平滑化加工が不要になる。なお、導電性微粒子の添加量を調節することにより、スポンジ筒１９の体積固有抵抗を約１０＾２〜１０＾７の範囲とする。
【００２６】
スポンジ筒１９は、軸９との間に隙間ができる状態に遊嵌されている。この隙間は軸９をスポンジ筒１９に特殊な装置を使用しないでも容易に手で或いは簡単な治具で着脱できる程度であればよい。通常、スポンジ筒１９の内径は軸９の外径より約０．５〜５ｍｍ程度大きくなっていれば容易に軸９に遊嵌できる。なお、Ａ４サイズプリント用のスポンジ筒１９は、内径４．５〜６．５ｍｍ，外径７．８５〜１１．８５ｍｍ，長さ２２０〜２４０ｍｍとし、Ａ３サイズプリント用のスポンジ筒１９は、内径６．５〜８．５ｍｍ，外径１１．８５〜１４．５５ｍｍ，長さ３００〜３２０ｍｍとする。
【００２７】
チューブ２０は、ポリエステル，ポリアミド，ポリウレタン，ポリオレフィン，シリコン等の樹脂又はそのエラストマー及び変性体に、１種又は２種以上の導電性微粒子を分散し、押し出し成形法あるいはインフレーション法によって成形することができる。導電性微粒子としては、カーボンブラックが一般的であるが、酸化錫，酸化チタン，銅等を用いることができる。導電性微粒子の添加量を調節することにより、チューブ２０の平均Ｌｏｇ表面抵抗値を１Ｅ＋５Ω／□〜５Ｅ＋１０Ω／□の範囲にすることが望ましい。
【００２８】
チューブ２０の内径は、スポンジ筒１９の外周に嵌めることができる程度にスポンジ筒１９の外径より大きく形成されており、例えばチューブ２０の内径とスポンジ筒１９の外径との差は約０．１〜０．３ｍｍ程度である。また、チューブ２０の厚みは、それ自体でその断面形状がほぼ円形を保てる程度であることが望ましく、材質によっても異なるが、約５０μｍ〜３００μｍ程度が望ましい。また、チューブ２０の長さは、スポンジ筒１９の長さより約２ｍｍ程度長くなっていて、チューブ２０の両端がスポンジ筒１９の両端より外側に約１ｍｍ程度突出するように配置される。
【００２９】
軸９をスポンジ筒１９に挿通し、スポンジ筒１９の外周面にチューブ２０を被せてから、図５に示すように、軸９の端部を治具２５の中心に形成された孔２５ａに挿通し、チューブ２０をスポンジ筒１９ごと回転させながらチューブ２０の端部２０ａを治具２５のすり鉢状をした傾斜面２５ｂに押しつける。なお、軸９の代わりにダミーの軸を用いてもよい。
【００３０】
治具２５は、ヒータ２６により約１００〜１３０℃に加熱されており、傾斜面２５ｂに押しつけられたチューブ２０の端部２０ａは、二点鎖線で示す初期状態から熱変形し、実線で示す途中状態を経てほぼ直角の完成状態（図３参照）まで内側に折れ曲げられる。このように、一方の端部２０ａを変形させた後、他方の端部２０ａも同様に熱変形することにより、チューブ２０はスポンジ筒１９に固定される。
【００３１】
帯電ローラ３を組み立てるには、軸９の一端部にリング状ストッパ２１を圧入してから、チューブ２０付きのスポンジ筒１９を軸９の他端部側から軸９に遊嵌する。この後、軸９の他端部にリング状ストッパ２１を圧入する。
【００３２】
このように構成された帯電ローラ３は、軸９の両端部が軸受け部材１０に回転自在に保持され、加圧バネ１１によって感光ドラム２に向かって付勢される。感光ドラム２の回転に伴って、軸９，スポンジ筒１９及びチューブ２０が一体的に回転する。感光ドラム２との摺擦によりチューブ２０が汚れたり破損した場合には、係員がカートリッジ１内の帯電ローラ３を別の新しい帯電ローラに交換する。この交換作業は簡単であるから、短時間でプリンタを再稼働できる。
【００３３】
カートリッジ１から取り出された帯電ローラ３は、メーカーに回収されてから、リサイクル工程に送られる。このリサイクル工程では、チューブ２０にカッターナイフ等で長手方向に切れ目を入れ、スポンジ筒１９からチューブ２０を引き剥がす。このチューブ２０は、少量であるから廃棄が簡単で、また溶融して再資源化することもできる。
【００３４】
チューブ２０を引き剥がした後のスポンジ筒１９は、品質検査を受ける。スポンジ筒１９の外周面及び内周面に画像欠陥を生じさせる程の大きな傷や凹凸がなければ、合格とする。スポンジ筒１９は、通常は、数回程度は再使用可能である。そして、合格したスポンジ筒１９は、帯電ローラ３の組立工程へ送られる。また、軸９は、スポンジ筒１９から引き抜かれた後、品質検査を経て帯電ローラ３の組立工程へ送られる。
【００３５】
なお、感光ドラム２の回転に従動して軸９，スポンジ筒１９及びチューブ２０が一体的に回転するが、軸９とスポンジ筒１９とは固定されている訳ではないから、回転方向に互いに少しずつずれる。このため、スポンジ筒１９やチューブ２０に微小な凹凸の欠陥があっても、その影響が出にくいという利点がある。
【００３６】
また、帯電ローラのチューブが汚れたり破損した場合には、係員が帯電ローラを別の新しい帯電ローラに交換して、カートリッジから取り出した帯電ローラはメーカーに回収するようにしたが、現場で係員が帯電ローラを再生するようにしてもよい。
【００３７】
すなわち、カートリッジから取り出した帯電ローラの軸から一方のリング状ストッパを外してチューブ付きのスポンジ筒を軸から引き抜き、軸はそのまま再使用して、これに別の新しいチューブ付きのスポンジ筒を遊嵌してリング状ストッパを軸に圧入すれば、帯電ローラが簡単に完成する。この帯電ローラをカートリッジに組み込み、このカートリッジをプリンタに装填すればよい。
【００３８】
そして、帯電ローラの軸から取り外した旧いチューブ付きのスポンジ筒のみをメーカーに送る。メーカーでは、チューブに長手方向に切れ目を入れてチューブをスポンジ筒から引き剥がし、スポンジ筒は帯電ローラの組立工程に送って再使用する。また、チューブは廃棄又は溶融して再資源化する。
【００３９】
【実施例】
〔実施例１〕
ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・デイエン・メチレン）に導電性カーボンを配合し、体積固有抵抗１０＾４Ωｃｍになるように調整したものに発泡剤を適量加えて押し出し機により円筒状に成型し、高周波誘導加熱の後、恒温槽１８０℃で２時間エージングし、更に１カ月室温シーズニングしてスポンジ筒を得た。スポンジ筒表面の祖度（ＲＺ）は５０Ｓ、スキン層の厚さ０．２ｍｍ、内径は８．５ｍｍ、外径は１３．６０ｍｍであった。これを長さ３１４ｍｍに長さ方向に直角に切断した。スポンジ筒１９の表面，硬度はアスカーＣ硬度で３５度であった。
【００４０】
これとは別にポリアミドエラストマーに導電性カーボンを配合したポリマーを押し出し機によりチューブ状に成型し、外径１４．００ｍｍ、肉厚１６０μｍのシームレス帯電チューブを得た。このチューブの平均Ｌｏｇ表面抵抗値は１Ｅ＋８Ω／□であった。このチューブ２０を長さ３１６ｍｍに切断した。
【００４１】
外径８ｍｍ，長さ３３１ｍｍのステンレス製の軸９にスポンジ筒１９を挿通した。このスポンジ筒１９の外周面に導電性のチューブ２０を被せた。この時、チューブ２０のスポンジ筒１９に対する両端りしろとしての端部２０ａは、各１ｍｍになるように調節した。
【００４２】
図５に示すように、熱伝導ヒータによって１２７℃に加熱された治具２５の孔２５ａに軸９の端部を挿通し、チューブ２０とスポンジ筒１９とを一体に回転しながらチューブ２０の端部２０ａをすり鉢状をした傾斜面２５ｂに押しつけ、端部２０ａが直角状態になるように熱変形させて内側に折り曲げた。同じように他方の端部２０ａを折り曲げ、チューブ２０をスポンジ筒１９に固定した。
【００４３】
一方、硬度９０の硬質ポリウレタンによって外径１２ｍｍ，内径８ｍｍ、肉厚２ｍｍのリング状ストッパ２１を切れ目２１ａ付きで作成した。このリング状ストッパ２１を軸９の端部より圧入し、スポンジ筒１９の端面に押しつけて固定した。同じように軸９の他方の端部よりリング状ストッパ２１を圧入した。そして、リング状ストッパ２１の位置をスポンジ筒１９の両端との間に隙間ができるように調節した。このようにして軸１９に対してチューブ２０付きスポンジ筒１９が遊嵌する帯電ローラ３を組み立てた。
【００４４】
このように得られた帯電ローラ３を評価装置としてのエプソン（商標）製のＬＰ−８７００（商品名）に用いられるカートリッジに装着し、このカートリッジを評価装置に装填した。このカートリッジ内には、図１に示すように、感光ドラムと、この周りに現像器とクリーナとが設けられている。帯電ローラ３の軸９に−４５０Ｖの直流電圧と１．４ＫＶ，周波数６００ＨＺの交流電圧を重畳印加し、標準環境（２３℃，５５％ＲＨ）下で３５００枚、低温低湿環境（１５℃，１０％ＲＨ）下で３５００枚，高温高湿環境（３２℃，８０％ＲＨ）下で３５００枚の合計１０５０００枚の耐久評価を行った。その結果、全環境下で初期と耐久評価後では殆ど画像の変化は認められなかった。
【００４５】
〔実施例２〕
帯電ローラ３をカートリッジから外して調べたところ、表面にトナーがかなり多く付着していたので、軸９の片方端部のリング状ストッパ２１を取り外した。チューブ２０付きのスポンジ筒１９を軸９から引き抜き、軸９はそのまま再使用して、これに別の新しいチューブ２０付きのスポンジ筒１９を遊嵌してリング状ストッパ２１を軸９に圧入した。このようにして新たに帯電ローラ３を完成した。この帯電ローラ３を同じようにカートリッジに装着し、評価装置でプリントを行った。その結果、実施例１と同様な結果を得た。
【００４６】
〔実施例３〕
実施例２において軸９から引き抜かれた表面にトナーがかなり多く付着しているチューブ２０付きのスポンジ筒１９からチューブ２０を外し、スポンジ筒１９はそのまま再使用して、このスポンジ筒１９に新しいチューブ２０を被せて実施例１と同様にして帯電ローラ３を作成した。この帯電ローラ３を同じようにカートリッジに装着し、評価装置でプリントを行った。その結果、実施例１と同様な結果を得た。
【００４７】
以上説明した実施形態及び実施例では、軸に溝を形成せずにリング状ストッパを圧入したが、軸にリング状ストッパを落とし込むための溝を形成してもよい。また、本発明に係る軸，スポンジ筒及びチューブの各材料や寸法は、上記実施形態及び実施例に限定されないのはもちろんである。また、上記実施形態及び実施例は、いずれも電子写真方式のプリンタに適用した例であったが、本発明はこれに限定されることなく、複写機等にも用いることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の帯電ローラは、スポンジ筒を押し出し成形したから、スポンジ筒の研磨工程を不要とすることができ、削り屑が出ることを防止できるとともに、ローコスト化にも寄与できる。また、スポンジ筒にチューブを被せてから両端を内側へ変形して固定するから、スポンジ筒とチューブとを一体化できる。これにより、スポンジ筒とチューブとを１個の部品として取り扱うことができるようになるから、帯電ローラの組立てが簡単になり、部品の保管も容易になる。
【００４９】
また、汚れたり破損したチューブにカッターナイフで切れ目を入れて引っ張れば、チューブをスポンジ筒から容易に引き剥がすことができるとともに、軸はスポンジ筒から容易に引き抜くことができる。これにより、軸及びスポンジ筒は、そのまま再使用できる。また、チューブは簡単に廃棄でき、また溶融して再資源化することもできる。
【００５０】
また、本発明の製造方法は、押し出し成形により作成された円筒状のスポンジ筒の外周面に樹脂製のチューブを被せた後、このチューブの両端を加熱したすり鉢状の治具に押しつけることにより内側に折り曲げてチューブをスポンジ筒に固定するので、スポンジ筒の研磨工程を不要とすることができ、削り屑が出ることを防止できるとともに、ローコスト化にも寄与できる。また、接着剤を用いることなく簡単にチューブをスポンジ筒に固定できるので、帯電ローラの組立てが簡単になり、また廃棄する際に簡単に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯電ローラを用いたカートリッジの構成を概略的に示す説明図である。
【図２】帯電ローラの構成を示す断面図である。
【図３】カートリッジ内の要部を示す説明的な断面図である。
【図４】帯電ローラの外観を示す斜視図である。
【図５】チューブの端部と治具との関係を示す説明図である。
【図６】従来の帯電ローラを示す断面図である。
【図７】別の従来の帯電ローラを示す断面図である。
【符号の説明】
１ カートリッジ
２ 感光ドラム
３ 帯電ローラ
９ 軸
１９ スポンジ筒
２０ チューブ
２０ａ 端部
２１ リング状ストッパ
２５ 治具[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging roller used in an electrophotographic apparatus, and more particularly, to a charging roller that contacts a photosensitive drum of an electrophotographic apparatus and charges the surface of the photosensitive drum, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A charging roller generally used in an electrophotographic apparatus such as an electrophotographic printer or a copying machine has a cylindrical sponge tube made of a conductive rubber or a conductive foam inserted around a conductive shaft. Alternatively, they are adhered, and a charging layer is further provided integrally on the outer peripheral surface. The charging layer is provided in a thin layer on the outer peripheral surface of the sponge cylinder by dipping or other coating methods, or provided by a method such as tightly covering a heat-shrinkable seamless charging tube on the outer peripheral surface of the sponge cylinder.
[0003]
Since such a charging roller is used in contact with the photosensitive drum, the developer (toner) adheres to the surface of the charging roller (the surface of the charging layer) due to rubbing or is scraped. If the adhesion of the developer is slight, it can be reused by wiping with a cloth containing an organic solvent such as alcohols or ketones.However, if the adhesion of the developer is too strong to remove, scratches or If it has deteriorated due to discharge, it cannot be reused, and the charging roller is discarded as it is.
[0004]
Therefore, a charging roller in which a conductive shaft can be reused is known (for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 6, the charging roller 50 has a sponge cylinder 52 having a larger inner diameter than the outer diameter of the conductive shaft 51 loosely fitted to the shaft 51. The outer peripheral surface of the sponge cylinder 52 is coated with a charging layer 53.
[0005]
If the charging layer 53 of the charging roller 50 used in the printer becomes dirty or damaged, an attendant replaces the old charging roller 50 with another new charging roller 50. The old charging roller 50 is conveyed to a recycling process after being collected by the manufacturer. Since the shaft 51 can be easily extracted from the sponge cylinder 52, it is reused as it is. The old sponge cylinder 52 is discarded or melted and recycled. The shaft 51 from which the old sponge cylinder 52 has been removed is sent to the assembly process of the charging roller 50, and the new sponge cylinder 52 is loosely fitted.
[0006]
By the way, the sponge cylinder 52 is foamed to a diameter (for example, 13 to 14 mm) larger than an actually used diameter (for example, 12 mm), the peripheral surface thereof is polished until the diameter becomes an actual diameter, and then the charged layer is formed. 53 are coated. However, there is a problem that the polishing process of the sponge cylinder 52 causes a cost of the charging roller 50 and a large amount of shavings are generated in the polishing process.
[0007]
To solve such a problem, a charging roller described in Patent Document 2 is known. As shown in FIG. 7, the charging roller 55 loosely fits a sponge cylinder 57 having an inner diameter larger than the outer diameter onto the shaft 56, and further loosely fits a tube 58 having an inner diameter larger than the outer diameter of the sponge cylinder 57. It is. Due to the loose fit of the tube 58, high precision is not required for the diameter and the smoothness of the peripheral surface of the sponge cylinder 57, so that the polishing step of the sponge cylinder 57 can be omitted or rough, and the cost of the charging roller 55 can be reduced. In addition, the amount of shavings can be reduced.
[0008]
Further, since the charging roller 55 is not fixed to each other merely by combining the shaft 56, the sponge cylinder 57 and the tube 58, it can be easily disassembled for each component. Thus, when the tube 58 becomes dirty or damaged, the shaft 56 and the sponge cylinder 57 can be reused by replacing only the tube 58 with a new one.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-5-273844 [Patent Document 2]
US Pat. No. 6,374,071 B1
[Problems to be solved by the invention]
In the charging roller 55 described in Patent Document 2, since the shaft 56, the sponge cylinder 57, and the tube 58, which are the components, are separated until the assembly is completed, assembly and storage of the components are troublesome.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a charging roller and a method for manufacturing the charging roller, in which assembly and storage of parts are easy, and parts can be easily reused and recycled.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the charging roller of the present invention has a cylindrical shaft, a cylindrical sponge tube formed by extrusion molding and loosely fitted around the shaft, and an outer peripheral surface of the sponge tube. It is made of a resin tube that is covered and fixed to the sponge cylinder by deforming both ends inward. Further, a stopper for preventing the sponge cylinder from continuing to move in the axial direction is attached between the end of the sponge cylinder and the end of the shaft at both ends of the shaft.
[0013]
The tube is a semiconductive polymer in which conductive carbon is blended with polyamide or polyamide elastomer. Further, the tube has a thickness in a range of 50 μm to 300 μm. Further, the sponge cylinder is obtained by adding conductive carbon and a foaming agent to ethylene / propylene / butadiene / styrene rubber.
[0014]
Further, in the method for manufacturing a charging roller according to the present invention, in the method for manufacturing a charging roller in which a resin tube is covered on an outer peripheral surface of a cylindrical sponge cylinder loosely fitted around a cylindrical shaft, the sponge cylinder is extruded. After the tube is formed on the outer peripheral surface of the sponge tube, the tube is bent inward by pressing both ends of the tube against a heated mortar-shaped jig to fix the tube to the sponge tube.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In FIG. 1, which shows a cartridge employing the charging roller of the present invention, a cartridge 1 is a process cartridge which is set exchangeably in an electrophotographic printer, and includes a photosensitive drum 2, a charging roller 3, a toner developing device 4, and a cleaner 5 Consists of Reference numeral 6 denotes a recording sheet, and reference numeral 7 denotes a transfer roller.
[0016]
The photosensitive drum 2 has a photoconductive film provided on the outer peripheral surface of a metal cylindrical body 2a. As shown in FIGS. 2 and 3, the charging roller 3 has a shaft 9 rotatably held by a bearing member 10 and is urged toward the photosensitive drum 2 by a pressure spring 11. As a result, the charging roller 3 is pressed against the outer peripheral surface of the photosensitive drum 2.
[0017]
A brush 13 is in contact with the shaft 9, and the brush 13 is connected to a power supply circuit 14. The power supply circuit 14 is also connected to the cylindrical body 2a of the photosensitive drum 2, a DC voltage and 0.8~2.0kV of -400 to-800 V between the photosensitive drum 2 and the charging roller 3, 100~600H Z AC voltage V is superimposed and applied.
[0018]
When the photosensitive drum 2 rotates clockwise at a constant speed during printing, the photosensitive drum 2 is uniformly charged to a potential of -400 to -700 V when the outer peripheral surface of the photosensitive drum 2 passes while contacting the charging roller 3. In addition, a laser beam intensity-modulated according to image data is raster-scanned by a polygon mirror, and irradiated on the rotating photosensitive drum 2. The portion of the photosensitive drum 2 irradiated with the laser beam is neutralized, so that an electrostatic latent image is formed on the outer periphery thereof.
[0019]
The toner 15 in the toner developing device 4 is transported toward the photosensitive drum 2 by the rotation of the developing roller 16. The toner 15 is charged to a polarity opposite to that of the photosensitive drum 2 by the developing roller 16 and is attracted to the photosensitive drum 2 by electrostatic force, so that the electrostatic latent image on the photosensitive drum 2 is visualized as a toner image.
[0020]
The rotation of the photosensitive drum 2 moves the toner image to the transfer position. At this transfer position, the recording paper 6 is sandwiched between the transfer roller 7 and the photosensitive drum 2 and moves at the same speed as the peripheral speed of the photosensitive drum 2. Since the transfer roller 7 is biased at a potential opposite to that of the toner image, the toner image on the photosensitive drum 2 is transferred to the recording paper 6.
[0021]
The toner image transferred to the recording paper 6 is heated by a fixing device in the printer and is attracted to the recording paper 6. The recording paper 6 on which the fixing process has been performed is discharged from the printer main body. A squeeze sheet 17 is attached to the cleaner 5, which scrapes off excess toner 15 adhering to the photosensitive drum 2 and accumulates in the waste toner chamber 18.
[0022]
As shown in FIG. 4, the charging roller 3 covers a cylindrical conductive shaft 9, a cylindrical sponge tube 19 loosely fitted around the shaft 9, and an outer peripheral surface of the sponge tube 19. And a seamless resin tube 20 having a small thickness. The shaft 9 is made of a metal such as stainless steel, iron, or aluminum. The outer diameter of the shaft 9 for A4 size printing is 4 to 6 mm, and the length is 240 to 260 mm. The outer diameter of the shaft 9 for A3-size printing is 6 to 9 mm, and the length is 320 to 350 mm.
[0023]
At both ends of the shaft 9, a ring-shaped stopper 21 for preventing the sponge cylinder 19 from coming off from the shaft 9 is pressed in. The ring-shaped stopper 21 is made of hard polyurethane, and needs to have an outer diameter smaller than the sponge cylinder 19 and larger than the inner diameter. The inner diameter is set to 3.8 to 8.8 mm, and a cut for facilitating press-fitting to the shaft 9 is provided. 21a are formed.
[0024]
The press-fit position of each of the ring-shaped stoppers 21 is determined so that a gap is formed between both end faces of the sponge cylinder 19. Since the sponge cylinder 19 is displaced in the axial direction during the rotation of the charging roller 3 following the photosensitive drum 2 due to the presence of the gap, even if the sponge cylinder 19 or the tube 20 has a minute irregularity defect, Influence (image defects due to non-uniform charging on the surface of the photosensitive drum) is less likely to occur.
[0025]
The sponge cylinder 19 is made of synthetic rubber or natural rubber. As the synthetic rubber, for example, resins such as ethylene, propylene, butadiene, and styrene and modified products are used. A raw material is obtained by blending one or more kinds of conductive fine particles, a foaming agent and a foaming aid in an appropriate amount with the resin and the modified body. This raw material is supplied to an extrusion molding machine to form a sponge cylinder 19. By this extrusion molding, the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the sponge cylinder 19 are relatively smooth even after being molded, so that smoothing processing such as polishing after molding is unnecessary. The volume specific resistance of the sponge cylinder 19 is set in a range of about 10 約 2 to 10 ＾ 7 by adjusting the amount of the conductive fine particles added.
[0026]
The sponge cylinder 19 is loosely fitted so that a gap is formed between the sponge cylinder 19 and the shaft 9. This gap may be such that the shaft 9 can be easily attached to and detached from the sponge cylinder 19 by hand or with a simple jig without using a special device. Normally, if the inner diameter of the sponge cylinder 19 is larger than the outer diameter of the shaft 9 by about 0.5 to 5 mm, the sponge cylinder 19 can be easily loosely fitted to the shaft 9. The sponge cylinder 19 for A4 size printing has an inner diameter of 4.5 to 6.5 mm, an outer diameter of 7.85 to 11.85 mm, and a length of 220 to 240 mm. The sponge cylinder 19 for A3 size printing has an inner diameter of 6 mm. 0.5 to 8.5 mm, an outer diameter of 11.85 to 14.55 mm, and a length of 300 to 320 mm.
[0027]
The tube 20 can be formed by dispersing one or two or more kinds of conductive fine particles in a resin such as polyester, polyamide, polyurethane, polyolefin, or silicone, or an elastomer and a modified product thereof, and extruding or inflation. . As the conductive fine particles, carbon black is generally used, but tin oxide, titanium oxide, copper and the like can be used. It is desirable that the average Log surface resistance of the tube 20 be in the range of 1E + 5Ω / □ to 5E + 10Ω / □ by adjusting the amount of the conductive fine particles added.
[0028]
The inner diameter of the tube 20 is formed to be larger than the outer diameter of the sponge tube 19 to the extent that it can be fitted on the outer periphery of the sponge tube 19. For example, the difference between the inner diameter of the tube 20 and the outer diameter of the sponge tube 19 is about 0. It is about 1 to 0.3 mm. Further, the thickness of the tube 20 is desirably such that the cross-sectional shape of the tube 20 itself can be kept substantially circular, and varies depending on the material, but is desirably about 50 μm to 300 μm. The length of the tube 20 is about 2 mm longer than the length of the sponge tube 19, and the tube 20 is arranged such that both ends of the tube 20 project about 1 mm outward from both ends of the sponge tube 19.
[0029]
The shaft 9 is inserted through the sponge tube 19, and the tube 20 is put on the outer peripheral surface of the sponge tube 19, and then the end of the shaft 9 is inserted into a hole 25 a formed in the center of the jig 25 as shown in FIG. Then, the end 20 a of the tube 20 is pressed against the mortar-shaped inclined surface 25 b of the jig 25 while rotating the tube 20 together with the sponge cylinder 19. Note that a dummy shaft may be used instead of the shaft 9.
[0030]
The jig 25 is heated to about 100 to 130 ° C. by the heater 26, and the end 20 a of the tube 20 pressed against the inclined surface 25 b is thermally deformed from an initial state indicated by a two-dot chain line, and is halfway indicated by a solid line. Through this state, it is bent inward to a substantially right-angled completed state (see FIG. 3). In this way, after deforming one end 20a, the other end 20a is also thermally deformed, whereby the tube 20 is fixed to the sponge tube 19.
[0031]
To assemble the charging roller 3, a ring-shaped stopper 21 is press-fitted into one end of the shaft 9, and then a sponge cylinder 19 with a tube 20 is loosely fitted to the shaft 9 from the other end of the shaft 9. Thereafter, the ring-shaped stopper 21 is pressed into the other end of the shaft 9.
[0032]
The charging roller 3 thus configured is rotatably held at both ends of a shaft 9 by a bearing member 10, and is urged toward the photosensitive drum 2 by a pressure spring 11. With the rotation of the photosensitive drum 2, the shaft 9, the sponge cylinder 19, and the tube 20 rotate integrally. If the tube 20 becomes dirty or damaged due to the rubbing with the photosensitive drum 2, an attendant replaces the charging roller 3 in the cartridge 1 with another new charging roller. Since this replacement work is simple, the printer can be restarted in a short time.
[0033]
The charging roller 3 taken out of the cartridge 1 is collected by a maker and then sent to a recycling process. In this recycling step, a cut is made in the tube 20 in the longitudinal direction with a cutter knife or the like, and the tube 20 is peeled off from the sponge tube 19. Since the tube 20 is small in volume, it can be easily disposed of, and can be melted and recycled.
[0034]
After the tube 20 is peeled off, the sponge cylinder 19 undergoes a quality inspection. If the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the sponge cylinder 19 do not have a large scratch or unevenness enough to cause an image defect, the test is passed. Normally, the sponge cylinder 19 can be reused several times. Then, the passed sponge cylinder 19 is sent to the assembly process of the charging roller 3. After the shaft 9 is pulled out from the sponge cylinder 19, the shaft 9 is sent to an assembly process of the charging roller 3 through a quality inspection.
[0035]
The shaft 9, the sponge tube 19, and the tube 20 rotate integrally with the rotation of the photosensitive drum 2, but the shaft 9 and the sponge tube 19 are not fixed, so that the shaft 9 and the sponge tube 19 are slightly fixed to each other in the rotation direction. Deviate by one. For this reason, there is an advantage that even if there are minute irregularities in the sponge cylinder 19 or the tube 20, the influence is less likely to occur.
[0036]
Also, if the charging roller tube becomes dirty or damaged, the staff replaces the charging roller with another new charging roller and the charging roller removed from the cartridge is collected by the manufacturer. The charging roller may be regenerated.
[0037]
That is, one ring-shaped stopper is removed from the shaft of the charging roller taken out of the cartridge, the sponge tube with the tube is pulled out from the shaft, and the shaft is reused as it is, and another sponge tube with a new tube is loosely fitted therein. Then, if the ring-shaped stopper is pressed into the shaft, the charging roller is easily completed. The charging roller may be incorporated into a cartridge, and the cartridge may be loaded into a printer.
[0038]
Then, only the old sponge tube with the tube removed from the shaft of the charging roller is sent to the manufacturer. The manufacturer cuts the tube in the longitudinal direction and peels the tube from the sponge cylinder, and sends the sponge cylinder to the charging roller assembly process to reuse it. Further, the tube is discarded or melted and recycled.
[0039]
【Example】
[Example 1]
EPDM (ethylene / propylene / diene / methylene) is mixed with conductive carbon, adjusted to have a volume resistivity of 10 ＾ 4 Ωcm, added with an appropriate amount of a foaming agent, molded into a cylindrical shape by an extruder, and subjected to high frequency induction heating. Thereafter, aging was performed for 2 hours in a thermostatic chamber at 180 ° C., and further seasoning was performed for one month at room temperature to obtain a sponge cylinder. The sponge cylinder surface had a roughness (RZ) of 50S, a skin layer thickness of 0.2 mm, an inner diameter of 8.5 mm, and an outer diameter of 13.60 mm. This was cut to a length of 314 mm at right angles in the length direction. The surface and hardness of the sponge cylinder 19 were Asker C hardness of 35 degrees.
[0040]
Separately, a polymer in which conductive carbon was mixed with a polyamide elastomer was molded into a tube by an extruder to obtain a seamless charged tube having an outer diameter of 14.00 mm and a wall thickness of 160 μm. The average Log surface resistance value of this tube was 1E + 8Ω / □. This tube 20 was cut into a length of 316 mm.
[0041]
The sponge cylinder 19 was inserted through the stainless steel shaft 9 having an outer diameter of 8 mm and a length of 331 mm. A conductive tube 20 was put on the outer peripheral surface of the sponge cylinder 19. At this time, the ends 20a of the tube 20 as margins at both ends with respect to the sponge cylinder 19 were adjusted to 1 mm each.
[0042]
As shown in FIG. 5, the end of the shaft 9 is inserted into the hole 25a of the jig 25 heated to 127 ° C. by the heat conduction heater, and the end of the tube 20 is rotated while rotating the tube 20 and the sponge tube 19 integrally. The portion 20a was pressed against the mortar-shaped inclined surface 25b, and was thermally deformed and bent inward so that the end portion 20a was in a right angle state. Similarly, the other end 20 a was bent, and the tube 20 was fixed to the sponge cylinder 19.
[0043]
On the other hand, a ring-shaped stopper 21 having an outer diameter of 12 mm, an inner diameter of 8 mm, and a thickness of 2 mm was formed with a cut 21a using hard polyurethane having a hardness of 90. The ring-shaped stopper 21 was press-fitted from the end of the shaft 9 and pressed against the end face of the sponge cylinder 19 to be fixed. Similarly, a ring-shaped stopper 21 was press-fitted from the other end of the shaft 9. Then, the position of the ring-shaped stopper 21 was adjusted such that a gap was formed between both ends of the sponge cylinder 19. Thus, the charging roller 3 in which the sponge cylinder 19 with the tube 20 is loosely fitted to the shaft 19 was assembled.
[0044]
The charging roller 3 thus obtained was mounted on a cartridge used for an LP-8700 (trade name) made by Epson (trademark) as an evaluation device, and this cartridge was loaded into the evaluation device. As shown in FIG. 1, a photosensitive drum and a developing unit and a cleaner are provided around the photosensitive drum in the cartridge. A DC voltage of -450 V and an AC voltage of 1.4 KV and a frequency of 600 HZ are superimposed and applied to the shaft 9 of the charging roller 3, 3500 sheets under a standard environment (23 ° C., 55% RH), and a low-temperature and low-humidity environment (15 ° C. %, And a total of 105,000 sheets under a high temperature and high humidity environment (32 ° C., 80% RH). As a result, almost no change in the image was observed in the initial stage and after the endurance evaluation in all environments.
[0045]
[Example 2]
When the charging roller 3 was removed from the cartridge and examined, it was found that a considerable amount of toner had adhered to the surface. Therefore, the ring-shaped stopper 21 at one end of the shaft 9 was removed. The sponge tube 19 with the tube 20 was pulled out from the shaft 9, and the shaft 9 was reused as it was, and another new sponge tube 19 with the tube 20 was loosely fitted therein, and the ring-shaped stopper 21 was pressed into the shaft 9. Thus, the charging roller 3 was newly completed. The charging roller 3 was mounted on a cartridge in the same manner, and printing was performed by an evaluation device. As a result, the same result as in Example 1 was obtained.
[0046]
[Example 3]
In the second embodiment, the tube 20 is detached from the sponge tube 19 with the tube 20 having a considerably large amount of toner adhered to the surface pulled out from the shaft 9, and the sponge tube 19 is reused as it is, and a new tube is attached to the sponge tube 19. 20 and the charging roller 3 was formed in the same manner as in Example 1. The charging roller 3 was mounted on a cartridge in the same manner, and printing was performed by an evaluation device. As a result, the same result as in Example 1 was obtained.
[0047]
In the embodiments and examples described above, the ring-shaped stopper is press-fitted without forming a groove in the shaft, but a groove for dropping the ring-shaped stopper into the shaft may be formed. Further, the materials and dimensions of the shaft, the sponge tube, and the tube according to the present invention are not limited to the above embodiments and examples. Although the above-described embodiments and examples are all examples applied to an electrophotographic printer, the present invention is not limited to this, and can be applied to a copying machine or the like.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, since the charging roller of the present invention is formed by extruding the sponge cylinder, the polishing step of the sponge cylinder can be eliminated, and the generation of shavings can be prevented, and the cost can be reduced. . In addition, since the sponge tube is covered with the tube and both ends are deformed inward and fixed, the sponge tube and the tube can be integrated. As a result, the sponge cylinder and the tube can be handled as a single part, so that the charging roller can be easily assembled and the parts can be easily stored.
[0049]
In addition, by cutting the dirty or damaged tube with a cutter knife and pulling the tube, the tube can be easily peeled off from the sponge tube, and the shaft can be easily pulled out from the sponge tube. Thereby, the shaft and the sponge cylinder can be reused as they are. Further, the tube can be easily discarded, and can be melted and recycled.
[0050]
Further, the production method of the present invention is such that after covering the outer surface of a cylindrical sponge cylinder formed by extrusion molding with a resin tube, both ends of the tube are pressed against a heated mortar-shaped jig. And the tube is fixed to the sponge cylinder, so that the polishing step of the sponge cylinder can be omitted, and the generation of shavings can be prevented, and the cost can be reduced. Further, since the tube can be easily fixed to the sponge cylinder without using an adhesive, the assembling of the charging roller is simplified, and the charging roller can be easily separated when discarded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of a cartridge using a charging roller of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a charging roller.
FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a main part in the cartridge.
FIG. 4 is a perspective view illustrating an appearance of a charging roller.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between an end of a tube and a jig.
FIG. 6 is a sectional view showing a conventional charging roller.
FIG. 7 is a sectional view showing another conventional charging roller.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 cartridge 2 photosensitive drum 3 charging roller 9 shaft 19 sponge cylinder 20 tube 20a end 21 ring-shaped stopper 25 jig
