JP2005165026A

JP2005165026A - 導電性弾性ロール

Info

Publication number: JP2005165026A
Application number: JP2003404684A
Authority: JP
Inventors: Yukio Oyama; 幸男大山; Koji Yamaguchi; 浩二山口; Naoaki Sasakihara; 直明笹木原
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】弾性層の切削加工を要さず、しかも、軸方向両端部の被覆層の厚みを軸方向両端縁に向かうにしたがって徐々に薄く形成した導電性弾性ロールを提供する。
【解決手段】軸体１と、この軸体１の外周面に形成された弾性層２と、この弾性層２の外周面に形成された被覆層３とを有する導電性弾性ロールであって、上記弾性層２の左右両端の円形端面に、その端面外周に沿ってリングＲが設けられ、上記被覆層２の端部が、そのリングＲの外周に延び、端縁に向かうにしたがって徐々に薄くなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機，プリンター等の電子写真機器に用いられる現像ロール，帯電ロール，転写ロール等の導電性弾性ロールに関するものである。

複写機，プリンター等の電子写真機器では、感光ドラムに対峙して現像ロール，帯電ロール，転写ロール等の導電性弾性ロールが設けられている。これら導電性弾性ロールは、図６に示すように、軸体１１の外周面にゴム等からなる弾性層１２が形成され、さらにその弾性層１２の外周面に抵抗調整層や保護層等の薄い被覆層１３が形成されている。

一般に、上記導電性弾性ロールの外周面の軸方向両端部Ａは、感光ドラムに対する放電不良やリークを防止するために、外径が両端縁に向かって徐々に小さくなるよう面取り形状または曲面形状に形成されている。そのように形成するために、被覆層１３の形成に先立って、弾性層１２の外周面の軸方向両端部Ａが面取り形状または曲面形状（図６では、面取り形状）に切削加工される（特許文献１参照）。
特開平７−２９５３３１号公報

しかしながら、上記のように面取り形状または曲面形状に切削加工する方法では、その加工を要するため、加工工数が増え、しかも、ロット毎の寸法のばらつきが発生する。

特に、面取り形状に加工する場合には、その面取りにより形成される角部Ａ₁で局部的に被覆層１３の厚みが薄くなる傾向にある。このように被覆層１３の厚みに薄い部分があると、弾性層１２の方が被覆層１３よりも電気抵抗が通常低いため、その部分（角部Ａ₁部分）の耐電圧性能が低くなるという問題が発生する。そのため、その部分（角部Ａ₁部分）の被覆層１３の厚みが不充分である場合、その部分（角部Ａ₁部分）の被覆層１３の厚みを厚くするために、その部分に対する塗工回数を増やす必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、弾性層の切削加工を要さず、しかも、軸方向両端部の被覆層の厚みを軸方向両端縁に向かうにしたがって徐々に薄く形成した導電性弾性ロールの提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の導電性弾性ロールは、軸体と、この軸体の外周面に形成された弾性層と、この弾性層の外周面に形成された被覆層とを有する導電性弾性ロールであって、上記弾性層の左右両端の円形端面に、その端面外周に沿ってリングが設けられ、上記被覆層の端部が、そのリングの外周に延び、端縁に向かうにしたがって徐々に薄くなっているという構成をとる。

すなわち、本発明の導電性弾性ロールは、上記リングを設けることにより、そのリングの外周では、その外周上に延びた被覆層が端縁に向かうにしたがって徐々に薄くなるように形成される。このため、本発明の導電性弾性ロールは、被覆層の厚みが、局部的に薄くなっている部分がなく、その部分に対して塗工回数を増やす必要がない。また、上記リングは、弾性層の左右両端の円形端面に設けられており、それには、弾性層の面取り加工等の精密な加工を要しないため、作製の容易化を実現することができる。

本発明の導電性弾性ロールは、弾性層の左右両端の円形端面に、その端面外周に沿ってリングが設けられ、上記被覆層の端部が、そのリングの外周に延び、端縁に向かうにしたがって徐々に薄くなっている。したがって、従来のように弾性層に対する面取り加工等の必要がなくなる。その結果、本発明の導電性弾性ロールは、ロット毎の寸法のばらつきが殆どない。しかも、被覆層の厚みに、局部的に薄いところがないことから、耐電圧性能が局部的に低くなっているところもない。

また、上記リングの体積電気抵抗率が、上記被覆層のそれよりも高く設定されている場合には、軸方向両端部における耐電圧性能を高めることができる。

特に、上記リングの体積電気抵抗率と上記被覆層のそれとが３桁異なっている場合には、軸方向両端部における耐電圧性能をさらに向上させることができる。

つぎに、本発明を図面にもとづいて詳しく説明する。

図１および図２は、本発明の導電性弾性ロールの一実施の形態を示している。この導電性弾性ロールは、軸体１の外周面に弾性層２が形成されており、その弾性層２の左右両端の円形端面には、その端面外周に沿ってリングＲが設けられている。また、上記弾性層２の外周面およびリングＲの外周面の一部には、被覆層３が連続的に形成されており、その厚みは、上記弾性層２の外周面では均一になっており、リングＲの外周面では軸方向両端に向かうにしたがって徐々に薄くなっている。すなわち、被覆層３の厚みは、局部的に薄くなっているところがない。

上記リングＲについてより詳しく説明すると、上記リングＲを構成する線状材の断面形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図２に示す円形のもの以外に、図３（ａ）に示す断面楕円形，図３（ｂ）に示す断面半円形，図３（ｃ）に示す断面半楕円形等の曲面断面を有するものがあげられる。そして、そのようなリングＲを上記弾性層２の円形端面に設ける際には、上記弾性層２の厚みを徐々に薄くする観点から、上記曲面を軸方向両端に向けて設けるとともに、リングＲの外周縁Ｒ₁が弾性層２の外周面と面一になるように設けることが好ましい。また、上記リングＲの断面寸法は、導電性弾性ロールの外径にもよるが、例えば、その断面形状が円形の場合、その直径は、通常、２．３１〜２．４９ｍｍの範囲に設定される。

また、上記リングＲの形成材料としては、特に限定されないが、フッ素ゴム，ニトリルゴム，アクリルゴム，金属材料等があげられる。なかでも、弾性層２がシリコーンゴムの場合、硬化阻害の観点から、フッ素ゴムが好適である。そして、このような形成材料を用いて、上記リングＲは、成形加工等により作製される。

さらに、上記リングＲの体積電気抵抗率は、特に限定されないが、導電性弾性ロールの耐電圧性能を高めることができる観点から、好適には、上記被覆層３のそれよりも高く設定され、より好適には、上記被覆層３のそれよりも３桁高く設定される。

なお、上記リングＲ以外の軸体１，弾性層２，および被覆層３としては、通常に用いられているものが用いられ、特に限定されるものではない。

すなわち、上記軸体１は、中実でも中空でもよく、その形成材料としては、例えば、鉄，鉄にめっきを施したもの，ステンレス，アルミニウム等があげられる。そして、上記軸体１の外周面には、必要に応じて、接着剤やプライマー等を塗布してもよい。さらに、上記接着剤やプライマー等は、必要に応じて、導電化してもよい。

上記弾性層２の形成材料としては、下記の主材料に導電剤が含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリウレタン系エラストマー，エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），シリコーンゴム，アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ），水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ）等があげられる。なかでも、低硬度でへたりが少ないという点から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。また、必要に応じて、シリコーンオイル，加硫剤，加硫促進剤，滑剤，助剤等を適宜に添加してもよい。そして、上記弾性層２の厚みは、特に限定されないが、通常、０．５〜５ｍｍ程度に設定される。

上記被覆層３の形成材料としては、下記の主材料に導電剤が含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（水素化ニトリルゴム：Ｈ−ＮＢＲ），アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ニトリルゴム：ＮＢＲ），ポリウレタン系エラストマー，クロロプレンゴム（ＣＲ），天然ゴム，ブタジエンゴム（ＢＲ），アクリルゴム（ＡＣＭ），イソプレンゴム（ＩＲ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），ヒドリンゴム（ＥＣＯ，ＣＯ），ウレタンゴム，フッ素ゴム等があげられる。なかでも、接着性およびコーティング液の安定性の点から、Ｈ−ＮＢＲが特に好ましい。そして、上記被覆層３は、単層でもよいし、材料が異なるようにして複数層からなるものにしてもよく、各層の厚みは、特に限定されないが、通常、３〜５０μｍ程度に設定される。

つぎに、上記導電性弾性ロールの作製方法について説明する。まず、軸体１の外周面に弾性層２を形成するための成形金型を準備する。この成形金型は、図４および図５に示すように、円筒状型４と、この円筒状型４の両端を閉塞する２個のキャップ型５とからなっている（図４，５では、一端側を図示。他端側も同様。）。ここで、上記円筒状型４は、弾性層２を、軸方向の中央が大径で両端に向かって徐々に小径となるクラウン形状、それとは逆の逆クラウン形状、ないし弾性層２の全体が均一径の真円柱状に形成するため、内部が対応する型面形状に形成されている。一方、上記キャップ型５は、上記円筒状型４に取り付けた状態で上記円筒状型４を蓋する円板状の蓋部５ａと、上記円筒状型４に内嵌する略円柱状の嵌合部５ｂとを有している。そして、この嵌合部５ｂに、上記軸体１の端部を嵌合してその軸体１を支持する軸体支持部５ｃが穿設形成されているとともに、前記リングＲを外嵌するリング外嵌部５ｄが段状に切削形成されている。

このようにして上記成形金型を準備した後、上記キャップ型５に形成されたリング外嵌部５ｄにリングＲを外嵌する。その後の工程は、従来と同様にして行われる。すなわち、図５に示すように、上記円筒状型４に軸体１を挿入し、円筒状型４の左右両端開口をそれぞれ上記キャップ型５で閉塞する。この際、軸体１の左右両端部をそれぞれキャップ型５に形成された軸体支持部５ｃに嵌合する。ついで、弾性層２の形成材料を、キャップ型５等に形成された貫通孔（図示せず）から成形キャビティＣ内に充填する。そして、その状態で全体をオーブン内に入れて加熱成形した後、キャップ型５を外し、軸体１の外周に弾性層２が形成されたロール体を円筒状型４から取り出す。その後、そのロール体の弾性層２の外周面に、ロールコーティング法，スプレーコーティング法，ディッピング法等により、被覆層３を塗工等で形成する。このようにして、上記導電性弾性ロールを作製することができる。

上記ロール体の作製において、上記キャップ型５に外嵌されたリングＲは、加熱成形の際に弾性層２に接着一体化し、その加熱成形後にキャップ型５を外した際には、キャップ型５から外れる。なお、リングＲの形成材料によっては、弾性層２に対する接着力を向上させるために、リングＲをキャップ型５に外嵌する際に、弾性層２との接着部分に対応するリングＲの部分に接着剤を塗布してもよい。そして、作製されたロール体の外周面の軸方向両端縁は、リングＲにより、外径が両端縁に向かって徐々に小さくなる曲面に形成されている。このため、被覆層３の形成材料を塗工等すると、軸方向両端部の被覆層３の厚みは、軸方向両端縁に向かうにしたがって徐々に薄くなる。

さらに、上記のように、キャップ型５にリングＲを外嵌してロール体を作製する場合には、リングＲがシーリング材の働きをする。すなわち、弾性層２の形成材料の注入および加熱成形の際に、その形成材料が円筒状型４とキャップ型５との間から漏れないように防止する。

なお、上記のようなロール体の作製方法とは異なり、キャップ型５にリングＲを外嵌することなく、ロール体を作製するようにしてもよい。すなわち、キャップ型５にリングＲを外嵌するためのリング外嵌部５ｄが形成されていない従来の成形金型を用いて、軸体１の外周面に弾性層２を形成し、その後、その弾性層２の左右両端の円形端面にリングＲを接着剤を介して接着し、その後に被覆層３を形成するようにしてもよい。この場合には、リングＲの接着が確実になるよう、リングＲとして、接着部分が平面になっているもの（リングＲを構成する線状材の断面形状が半円形〔図３（ｂ）参照〕，半楕円形〔図３（ｃ）参照〕等になっているもの）を用いることが好ましい。

また、上記実施の形態では、被覆層３の厚みを弾性層２の外周面で均一としたが、リングＲの外周面で軸方向両端に向かうにしたがって徐々に薄くなっていれば、他でもよく、例えば、被覆層３の外径をクラウン形状にするために、弾性層２を均一径とし、その弾性層２の外周面における被覆層３の厚みを軸方向両端に向かうにしたがって徐々に薄くするようにしてもよい。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〕
軸体として直径８ｍｍの鉄製の中実円柱状のものを準備し、その外周面に直径１６ｍｍ、軸方向の接着部分の長さ２５０ｍｍの弾性層（厚み４ｍｍ）を形成した。そのために、下記の弾性層の形成材料および成形金型を準備した。また、被覆層は、２層構造とし、内側に厚み１０μｍの第１被覆層を形成し、外側に厚み１０μｍの第２被覆層を形成した。そのために、下記の被覆層の形成材料を準備した。さらに、リング（日本バルカー社製、Ｐ−１１）は、フッ素ゴム製とし、それを構成する線状材の断面形状を円形とした。また、リングの寸法は、外径１５．８ｍｍ、内径１１．０ｍｍ（断面円形の外径２．４ｍｍ）とした。

〔弾性層の形成材料〕
導電性シリコーンゴム（ＫＥ１３５７Ａ／Ｂ、信越化学工業社製）をニーダーを用いて混練することにより、弾性層の形成材料を調製した。

〔第１被覆層の形成材料〕
Ｈ−ＮＢＲ（ゼットポール００２０、日本ゼオン社製）１００重量部に対して、ステアリン酸０．５重量部，亜鉛華（ＺｎＯ）５重量部，カーボンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業社製）３０重量部，加硫促進剤（ＢＺ）１重量部，加硫促進剤（ＣＺ）２重量部，硫黄１重量部をボールミルを用いて混練した後、ＭＥＫ４００重量部を加えて混合，攪拌することにより、第１被覆層の形成材料を調製した。

〔第２被覆層の形成材料〕
アクリルゴム１００重量部に対して、カーボンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業社製）１０重量部をボールミルを用いて混練した後、ＭＥＫ４００重量部を加えて混合，攪拌することにより、第２被覆層の形成材料を調製した。

〔成形金型〕
上記弾性層を形成するための成形金型として、上記実施の形態と同様のものを用いた。上記リングを外嵌するリング外嵌部の寸法は、外径１２．４ｍｍ、奥行（軸方向）１．８ｍｍとした。

〔ロール体の作製〕
上記実施の形態と同様にして、上記成形金型を用いて成形することにより、軸体の外周面に弾性層を形成し、軸体と弾性層とリングとからなるロール体を作製した。なお、成形は１９０℃×３０分間とした。

〔被覆層の形成〕
上記ロール体の外周面に、第１被覆層の形成材料をロールコーティング法により塗工した後、乾燥させ、第１被覆層を形成した。その後、その第１被覆層の外周面に、第２被覆層の形成材料をロールコーティング法により塗工した後、乾燥させ、第２被覆層を形成した。

〔比較例１〕
上記実施例１において、成形金型として、キャップ型にリング外嵌部が形成されていない従来のものを用いた。そして、得られたロール体の外周面の軸方向両端縁を４５°×１ｍｍに面取りした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。

〔被覆層の厚み〕
このようにして得られた実施例１および比較例１の導電性弾性ロールの一端部を軸方向に切断し、被覆層の厚みの状態を電子顕微鏡を用い１０００倍にして測定した。その結果、実施例１の導電性弾性ロールでは、端縁に向かうにしたがって徐々に薄くなっており、局部的に薄くなっている部分がなかったが、比較例１のそれでは、面取りにより形成された角部で局部的に薄くなっていた。

〔耐電圧性能の評価〕
実施例１および比較例１の導電性弾性ロールの耐電圧性能を知るために、つぎのようなことを行った。すなわち、直径３０ｍｍの金属製ロール上に上記導電性弾性ロールを平行に当接させて置き、その導電性弾性ロールの両端にそれぞれ６．８６Ｎの荷重をかけるとともに、上記金属製ロールの回転（３０ｒｐｍ）により、上記導電性弾性ロールを従動させながら、耐久試験機（菊水社製、ＴＯＳ５０５１）を使用して軸体から電圧を印加した。その結果、実施例１の導電性弾性ロールは、１．２ｋＶ、比較例１のそれは、０．７ｋＶであった。このことから、実施例１の導電性弾性ロールは、耐電圧性能が高く、比較例１のそれは、耐電圧性能が低いことがわかる。

本発明の導電性弾性ロールの一実施の形態を示す斜視図である。上記導電性弾性ロールを示す要部断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、上記導電性弾性ロールに設けられるリングの変形例を示す断面図である。上記導電性弾性ロールにおけるロール体の作製に用いる金型を示す説明図である。上記ロール体の製法を示す説明図である。従来の導電性弾性ロールを示す要部断面図である。

符号の説明

Ｒリング
１軸体
２弾性層
３被覆層

Claims

軸体と、この軸体の外周面に形成された弾性層と、この弾性層の外周面に形成された被覆層とを有する導電性弾性ロールであって、上記弾性層の左右両端の円形端面に、その端面外周に沿ってリングが設けられ、上記被覆層の端部が、そのリングの外周に延び、端縁に向かうにしたがって徐々に薄くなっていることを特徴とする導電性弾性ロール。
上記リングの体積電気抵抗率が、上記被覆層のそれよりも高く設定されている請求項１記載の導電性弾性ロール。
上記リングの体積電気抵抗率と上記被覆層のそれとが３桁異なっている請求項２記載の導電性弾性ロール。