JPH0440480A - 導電性ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子写真に用いる導電性ロールに関し、詳
しくは導電性のシャフトの外周に導電性を有しかつ柔軟
性を備えた中間層を設け、この中間層の外周に半導電性
の被覆膜を施してロール本体を構成し、シャフトの両端
を加圧してロール本体が感光ドラムに対して接触しなが
ら所定極性の電位を印加する導電性ロールに関するもの
である。

〔従来の技術〕

複写機及びレーザービームプリンタ等に広く使用されて
いる電子写真記録装置は、一般に感光ドラムを備えてお
り、その感光ドラムに対して帯電・露光を行なって静電
潜像を形成し、その後感光体上の潜像に応じてトナーを
吸着させて現像し、次にその感光体上のトナーを用紙に
転移させて転写し、その後その感光体上を所定の電位に
除電すると共に感光体上に残留するトナーを清掃して、
さらに次の記録に備えるという仕組みになっている。

ところで、この電子写真記録装置の感光ドラムに対し、
その帯電領域に所定電位を付与する帯電手段として、細
径のワイヤに数百〜数千ボルトの高圧を印加してコロナ
放電をおこすように構成したコロナ帯電方式のものが一
般的に広く使用されている。

しかしながら、このようなコロナ帯電方式を用いたもの
にあっては、コロナ放電に伴い発生するオゾン等の活性
分子が感光体及びその他の部品を劣化させたり、人体に
も悪影響を及ぼしたりする恐れがあり、問題になってい
る。

そこで、第１０図に示すような導電性ロール１００を感
光ドラム１０１に直接接触させて所定極性の電位を印加
するものが開発され、使用されるに至った。このような
導電性ロール１００を使用する方式は、コロナ帯電方式
のものほど高電圧を必要とせず、オゾン等もほとんど発
生しない等の優れた特徴を有しているものである。

この導電性ロール１００は、金属シャフト１０２の回り
にゴト、スポンジ等を成型した円柱状のロールで、表面
に半導電の皮膜を一層もしくは多数層持つという構造と
なっており、前記導電性ロール１００は感光ドラｌ−１
０１に対し、バネ１０３（２００〜８００ｇのイ」勢力
）で支持された軸受け１０４を介して押しイマ］けられ
ることにより感光ドラム１０１との接触を保っている。

このとき感光ドラム１０１に良好に帯電させるためには
、導電性ロール１００の感光ドラム１０１に対する接触
幅（Ｊ：Ｊ、下これを、ニップ幅と呼ぶ）が、ロールの
長さ方向に対して均一であることが好ましい。

〔解決しようとする課題〕

しかし、上述のように導電性ロール１００はロールの両
端のみで感光ドラ！−１０１に押し付けられているため
、導電性ロール１００には両端部を支点として中央部を
浮き上がらせようとする力が働くことになり、従来の導
電性ロール１００は両端部のニップ幅が中央部に比べ広
くなるという傾向があった（第１１図参照）。

ここで導電性ロール１００の面４久性を上げようとする
と、ロールの耐摩耗性を改善する必要があるが、そのた
めには硬度を高くしなければならない。すると両端部の
ニップ幅が中央部に比べ広くなるという傾向がさらに顕
著になり、従来の導電性ロール１００はロール外径が一
定であるので、ついには中央部において前記導電性ロー
ル１００と感光ドラム１０１とが非接触の状態になり（
第１２図参照）、感光ドラム１０１に所定の電位を印加
できず転写性能の悪化を招く恐れがあった。

この発明は従来の導電性ロールのこのような欠点を改良
し、耐摩耗性を有しながら、ロール中央部で発生ずる浮
きを無くして均一な帯電を行なうという、従来、相反す
る関係にあった耐久性と帯電性能とを両立させることを
目的としてなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、第１の発明は、ロール本体
の中央部の外径を端部の外径よりも太きく形成し、ロー
ル本体の中央部の外径と端部の外径との差（外径差）を
中央部が浮き上る程度と中間層の柔軟性の程度から設計
してロール本体の感光ドラムへのニップ幅を長さ方向に
大略均一にしたものである。

また、第２の発明は、ロール本体の中央部の外径と端部
の外径との外径差をΔＤ、ロール本体の長さをＬとした
とき、ΔＤ／Ｌの値が、１×１０くΔＤ／Ｌ＜　５　ｘ
　１０−’の範囲内にあるものである。

〔作用〕

第１の発明において、シャフトの両端がバネ等により加
圧（例えば２００〜８００　ｇ）されることでロール本
体が感光ドラムに対し接触を保つが、このときシャフト
両端を支点としてロール本体の中央部を浮き上らせよう
とする力が働くが、ロール本体の中央部の外径が端部の
外径よりも大きいために、ロール本体の中央部は接触を
保つ。また、ロール本体の中央部の外径と端部の外径と
の差、すなわち外径差を中央部が浮き上る程度と中間層
の柔軟性の程度から設計しであることで、ニップ幅は長
さ方向に大略均一になる。さらに、中間層を硬（して耐
久性をもたせようとする場合でも外径差の設計によりニ
ップ幅を大略均一に保つことができる。

第２の発明においては、中間層を十分な耐久性を有する
程度の硬さ（アスカ−Ｃ６０°〜７０°）にするととも
に、長さ２４０〜２７０ｍｍのシャフト両端に２００〜
８００ｇの力を加え、φ５〜φ７の金属シャフトを使用
するとき、このような数式の範囲内のロール本体を用い
れば、ニップ幅が均一でありかつ耐久性も向上した導電
性ロールが得られる。

〔実施例〕

以下に、この発明の好適な実施例を図面を参照にして説
明する。

第１図および第２図に示す第１および第２の発明に共通
の実施例では、導電性のシャフト１の外周に導電性を有
しかつ柔軟性を備えた中間層２を設け、この中間層２の
外周に半導電性の被覆膜３を施してロール本体４を構成
しである。ロール本体４の中央部の外径り、を端部の外
径Ｄ２よりも大きく形成しである。シャフト１は、この
導電性ロールの芯部においてその軸芯方向に沿って設け
られ−Ｃおり、良導体により円柱状に形成されている。

中間層には、ドラノ、状の感光体、即ち感光ドラム（第
１０図符号１０１で示す）に対する密着性の向」−を図
るため、固形ゴムに軟化剤として液状ゴムを１０〜５０
ＰＨＲ配合したものを使用して形成されている。例えば
、固形ブタジェンゴムと液状のポリイソプレンゴムとを
含む材料により形成される。ここで使用する液状ゴムは
主鎖に二重結合を有し平均分子量は一万以上のものが望
ましく、この程度の分子量であると大部分のものは加硫
時に固形ゴムと反応して結合し、塗料中に溶は出すこと
がない。さらに、中間層には、固形ゴムに軟化剤として
液状ゴムを配合すると共に、導電性を持たせるために、
表面に導電化の処理をした各種金属酸化物、例えば酸化
亜鉛、酸化チタン、酸化錫等やカーボンブラックを配合
したものを混入する。あるいは、通常のゴム用カーボン
を配合しても良い。被覆膜３は、エピクロルヒドリン、
アクリルゴム、接着性のあるシリコンゴム、クロルスル
ホン化ポリエチレン、フルオロオレフィンビニルエーテ
ル共重合体、１液性あるいは２液性のポリウレタン、Ｎ
−メトキシメチルナイロン等の変性ナイロン等が使用で
きる。また、この被覆膜３は、それ自身で必要な抵抗値
になるものもあるが、必要な抵抗値にならない場合には
導電性粉末を分散して配合しておくこともできる。

ロール本体４は中央部を外径り、−φ１４とし、端部を
外径Ｄ２−φ１３．７６とし、ＤｌをＤ２よりも大きく
形成したが、これら外径の差、即ち外径差（Ｄ、−Ｄ２
）−０，２４（ｍｍ）は、中央部が浮き上る程度と中間
層２の柔軟性の程度から設計してロール本体４の感光ド
ラムへのニップ幅を長さ方向に大略均一になるようにし
ている。このとき中間層２を十分な耐久性を有するよう
な硬さ（アスカ−Ｃ７０°）にすると共に、長さ２４５
ｍｍのシャフト１の両端に８００ｇの力を加えφ７の金
属シャフト１を使用すれば、外径差がΔＤ−〇、２４（
ｍｍ）、ロール本体４の長さがＬ＝２４０（ｍｍ）であ
るので、ΔＤ／Ｌの値は、１×１０−’であって、耐久
性とニップ幅との均一をもたらす。

この関係を、特に大きな要因となるΔＤ／Ｌで代表し、
その範囲を規定したものが第２の発明である。中間層２
の硬度が低い場合にはこの数式の値から外れる場合もあ
り、かつシャフト１の両端に加える力によりシャフトが
どの程度しなるかによってもこの数式から外れるものも
ある。このような数式の値から外れる場合には、第１の
発明で述べたように、ロール本体４の中央部の外径Ｄ＋
と端部の外径Ｄ２との差ΔＤを中央部が浮き上る程度と
中間層２の柔軟性の程度から設計すれば良い。

その結果ロール本体４の感光ドラムへのニップ幅を長さ
方向に大略均一にできる。

第３図ないし第５図に示すものは、ロール本体４の他の
形状を示すものであり、これらの図面は現実に製造され
る導電性ロールよりも中間部の外径を端部の外径に比べ
て極めて大きく誇張して描いである。

このような導電性ロールを製造するには、金型にシャフ
ト１をセットし、この金型内にセットされたシャフト１
の周囲に中央部の外径が端部の外径よりも大きくなるよ
うな中間層２を成形すれば良い。例えば、半割の金型に
ゴム等を注入することで、中間部の外径が端部の外径よ
りも大きい中間層２を成形できる。半割の金型同士はね
じ込みまたはカプラー等により接続すれば、簡単に取外
しができる。あるいは、第６図及び第７図に示すように
、シャフト１に直径が同一である中間層２を設けこの中
間層２を砥石５で中央部の外径が端部の外径よりも大き
くなるように削り、その後に被覆層３を均一の厚みに施
すこともできる。

被覆膜３は、静電塗装、ディッピング、ロールコータ等
の湿式塗布法もしくは押し出し方式、マスキングチュー
ブ方式等の乾式被覆法で形成できるが、ディッピングし
て被覆膜３を形成する場合、シャフト１にどの箇所も同
じ直径を有する中間層２を形成したものを、第８図（ａ
）ないしくｃ）に示すような方法で被覆膜３を形成する
溶液６にディッピングすれば良い。即ち、第８図（ａ＞
において中間層２の３分の２を溶液６にディッピングし
、次いで第８図（ｂ）に示すように中間層２のディッピ
ングされなかった部分を下にして、即ち、逆さにして中
間層２の３分の２を溶液６にディッピングする。第８図
（ｂ）の如くディッピングされたものを引き上げると中
間部２に被覆された被覆膜３が両端に被覆された被覆膜
３よりも厚くなる。次いで、第８図（ｃ）に示すように
全体を溶液６にディッピングすることにより、端部と中
央部との段差をなくすことができる。また、第９図に示
すように、中間層２を溶液６に全部ディッピングし、中
間層２のａで示す部分を引き上げる時はゆっくりと引き
上げ、中間層２のｂで示す部分を引き上げる時には早く
引き上げ、Ｃで示す部分を引き上げる時にはゆっくり引
き上げることで、ｂ部分がａおよびＣ部分よりも厚く被
覆できる。

〔効果〕

以上説明したように、この第１の発明によれば、ロール
本体の中央部の外径を端部の外径よりも大きく形成し、
ロール本体の中央部の外径と端部の外径との差（外径差
）を中央部が浮き上る程度と中間層の柔軟性の程度から
設計してロール本体の感光ドラムへのニップ幅を長さ方
向に大略均一にしたので、従来のようにシャフト両端に
加圧することでロール本体の中央部が浮き上り、ニップ
幅が長さ方向に均一にならないというような不都合が解
消される。また、第２の発明によればロール本体の中央
部の外径と端部の外径との外径差をΔＤ１０−ル本体の
長さをＬとしたとき、ΔＤ／Ｌの値が１×１０−４＜Δ
Ｄ／Ｌ＜５ｘ１０−３の範囲内にあるので、中間層の硬
度を高くし、耐久性を付与することができると共に、ニ
ップ幅も長さ方向に均一となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１および第２の発明に共通の好適な実施例
を示す正面図、第２図は第１図の縦断面図、第３図ない
し第５図はロール本体の変形例を示す正面図、第６図及
び第７図は砥石を用いてこの発明のロール本体を成形す
る例を示す正面概略図、第８図（ａ）ないしくＣ）は被
覆膜をディッピング法により形成する場合にロール本体
の中央部の外径を端部の外径よりも大きく形成する手段
を示す説明図、第９図もディッピング法によりロール本
体の中央部の外径を端部の外径よりも大きく形成する手
段の一例を示す説明図、第１０図は従来例を示す正面概
略図、第１１図および第１２図は従来の導電ロールにお
けるニップ幅を示す図である。 １・・・シャフト、 ２・・・中間層、 ３・・・被覆膜、 ４・・・ロール本体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性のシャフトの外周に導電性を有しかつ柔軟性
   を備えた中間層を設け、この中間層の外周に半導電性の
   被覆膜を施してロール本体を構成し、シャフトの両端を
   加圧してロール本体が感光ドラムに対して接触しながら
   所定極性の電位を印加する導電性ロールにおいて、 ロール本体の中央部の外径を端部の外径よりも大きく形
   成し、 ロール本体の中央部の外径と端部の外径との差（外径差
   ）を中央部が浮き上る程度と中間層の柔軟性の程度から
   設計してロール本体の感光ドラムへのニップ幅を長さ方
   向に大略均一にしたことを特徴とする導電性ロール。 ２、、ロール本体の中央部の外径と端部の外径との外径
   差をΔＤ、ロール本体の長さをＬとしたとき、ΔＤ／Ｌ
   の値が、 １×１０＾−＾４＜ΔＤ／Ｌ＜５×１０＾−＾３の範囲
   内にあることを特徴とする請求項１に記載の導電性ロー
   ル。