JPH0536452U

JPH0536452U - 導電性ロール

Info

Publication number: JPH0536452U
Application number: JP9363191U
Authority: JP
Inventors: 正明犬伏; 隆史山本; 三郎林; 和信橋本; 宏泰加藤
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1991-10-18
Filing date: 1991-10-18
Publication date: 1993-05-18

Abstract

(57)【要約】【目的】相手ロールとの接触圧を低くして安定した接
触状態を得ると同時に、ロール軸方向の接触状態を確保
する（ニツプ幅を確保する）ことにより、複写スピード
の速い領域でも良好に使用することができる。【構成】軸体１ａと、上記軸体１ａの外周に所定の空
間を保つて同心状に配設される円筒状の導電性弾性薄層
体２と、上記導電性弾性薄層体２の両端部を上記軸体１
ａに固定する導電性弾性材３と、上記軸体１ａの外周に
巻回されて上記所定の空間に収められその外周面で上記
導電性弾性薄層体２の内周面を支持するらせんばね状支
持体４を備えている帯電ロール１である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、電子写真複写機，プリンター等に用いられる導電性ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

電子写真複写機は、感光ドラムの表面に原稿像を静電潜像として形成し、これにトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を複写紙に転写することにより複写を行うものである。この場合、感光ドラム表面に対して静電潜像を形成させるには、あらかじめ感光ドラム表面を一定電位に帯電させ、その帯電部分に対して原稿像を光学系を介して投射し、光の通つた部分の帯電を消すことにより静電潜像をつくるということが行われている。上記静電潜像の形成に先立つて感光ドラム表面を帯電させる方式として、従来からコロナ放電方式または接触帯電方式がある。コロナ放電方式は、感光ドラム表面に対してコロナ放電器からコロナ放電を施し帯電処理するものである。この方式は、一般に５〜１０ＫＶという高圧電源を使用するため、万全な安全策を取る必要があるうえ、放電に伴い有害なオゾンを発生するという難点がある。このため、最近では導電性ロールを感光ドラム表面に摺擦させて感光ドラム表面を帯電させる接触帯電方式が注目されている。

【０００３】このような接触帯電方式を応用した電子写真複写機は図４のように構成され、つぎのようにして複写を行う。すなわち、軸１１ａを中心に矢印方向に回転する感光ドラム１１の外周面に導電性ロールからなる帯電ロール１２を加圧接触させ、接触部分を弾性変形させながらつれ回りさせる。この帯電ロール１２（電圧が印加されている）のつれ回りにより感光ドラム１１の表面が帯電される。１３は露光機構部でここを介して原稿光像のスリツト露光１８が感光ドラム１１表面に到達し、原稿像に対応した静電潜像が感光ドラム１１表面に形成される。１４は現像装置であり、上記静電潜像に対してトナーを付着させトナー像を形成する。１６は給紙機構ロールであり、複写紙２１を感光ドラム１１表面に対して供給し、転写装置１５を介してトナー像を複写紙２１上に転写する。１７はトナー像が形成された複写紙２１を通過させて定着する定着ロールである。このようにして複写体（コピー）が得られる。なお、感光ドラム１１表面はクリーナー１９により残留トナー等が除去され、必要であればさらにイレーサーランプ２０によつて全面光照射を受け零電位化されつぎの帯電に備える。２２は上記帯電ロール１２に対して１〜３ＫＶ程度の電圧を印加する電源である。このような接触帯電方式の電子写真複写機においては、上記帯電ロール１２について、１０⁵〜１０⁷Ω ・cm²程度の半導電性領域の電気抵抗を備えることが要求され、また、感光ドラム１１と均一に接触させるため低硬度であることも要求される。

【０００４】そこで、本考案者らは、上記の要求に応えるため、図５に示す帯電ロール１２を提案している（特願平１−１３４４２８号）。すなわち、上記帯電ロール１２は、軸体１２ａの外周に円周に沿つて中実の導電性弾性層体２６を形成し、この導電性弾性層体２６の外周に円周に沿つてエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム（ＣＨＣ）を主体とする抵抗調整層２７を形成し、その上側にＮ −メトキシメチル化ナイロンを主体とする保護層２８を形成したものであり、複写スピードが８枚／分程度の複写機に対しては好適に使用されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、帯電ロール１２は、通常、その両端部に荷重を掛けた状態で感光ドラム１１に加圧接触されるものであり、また、帯電ロール１２の中実の導電性弾性層体２６は、その材質がソリツド状ゴムを主体として構成されている。このため、これを低硬度化しても、ゴムのポアソン比の関係上、ニツプ（接触幅）がロール両端部で大きく、中央部で小さくなる（帯電ロール１２は全体として鼓形状になる）。しかも、複写スピードを上げると（２０枚／分程度）、すなわち、感光ドラム１１の回転速度を速くすると、これにつれ回りする帯電ロール１２の回転速度も速くなり、このため、帯電ロール１２と感光ドラム１１の接触が不完全になつて、その接触面に隙間が生じ、この隙間で電位が低下し帯電むらが生じる。さらに、ソリツド状ゴムを主体として構成されている帯電ロール１２には低硬度化に限界があるため、帯電ロール１２と感光ドラム１１との接触圧を低減させることにも限界がある。したがつて、帯電ロール１２と感光ドラム１１との強い接触圧によつてトナーが感光ドラム１１に強く押し付けられるため、トナーが感光ドラム１１にしつかりと付着し、このため、複写スピードを上げると、クリーナー１９によるトナーの除去が充分に行えなくなる。これによつて、感光ドラム１１表面に残つたトナーが帯電部まで到達し、帯電ロール１２と感光ドラム１１間のストレスが大きくなり、トナーが感光ドラム１表面または帯電ロール１２表面に固着するという現像（フイルミング）が発生する。また、接触帯電方式では、帯電ロール１２と感光ドラム１１の間に直流成分と交流成分を重畳した電圧を印加して帯電させるようにしているため、上記交流成分により電気的に帯電ロール１２と感光ドラム１１が引き合いやすい構造になつている。そのため、上記交流電圧の周波数を上げると、両者の引き合う力が強くなり、これが交流の周期により強くなつたり弱くなつたりすることから、これを帯電ロール１２のソリツド状ゴムでは吸収しきれず、トナーに掛かるストレスが大きくなりフイルミングの発生を招く。したがつて、良好な画像を長期にわたつて維持することができないという不具合を生じる。

【０００６】この考案は、このような事情に鑑みなされたもので、帯電ロールと感光ドラムとの接触圧を低くして安定した接触状態を得ることができると同時に、ロール軸方向の接触状態を良好に確保する（ニツプ幅を確保する）ことにより、複写スピードの速い領域（２０枚／分以上）でも良好に使用することのできる導電性ロールを提供することをその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、この考案の導電性ロールは、軸体と、上記軸体の外周に所定の空間を保つて同心状に配設される円筒状の導電性弾性薄層体と、上記導電性弾性薄層体の両端部を上記軸体に固定する導電性弾性材と、上記軸体の外周に巻回されて上記所定の空間に収められ上記導電性弾性薄層体の内周面を支持するらせんばね状支持体を備えたという構成をとる。

【０００８】

【作用】

すなわち、本考案者らは、従来の帯電ロールの欠点が全て、帯電ロールの導電性弾性層体が中実であつてソリツド状ゴムを主体として構成されており、このソリツド状ゴムが体積非圧縮性であることに起因することを突き止め、その解決策について鋭意研究を重ねた。その結果、上記導電性弾性層体を円筒状に形成するとともにその厚みをなるべく薄く形成し、この円筒状の導電性弾性薄層体の両端のみを導電性弾性材で軸体に支持することを着想し、まず、図６に示すような導電性ロールを構成した。この導電性ロールは、軸体３０ａと、上記軸体３０ａの外周に所定の空間を保つて同心状に配設される円筒状の導電性弾性薄層体３１と、上記導電性弾性薄層体３１の両端部を上記軸体３０ａに支持する導電性弾性材３２と、抵抗調整層３３と、保護層３４を備えている。ところが、このように導電性ロール３０を中空構造にすると、相手ロール（感光ドラム）に密着しにくくなるということが明らかになつた。そこで、本考案者らは、さらに研究を重ねた結果、上記導電性弾性薄層体３１の内周面をらせんばね状支持体で支持することを着想し、一連の試験を行つた結果、極めて良好な成績を得ることができ、この考案に到達した。

【０００９】つぎに、この考案を詳しく説明する。

【００１０】この考案の導電性ロールは、図１に示すように、軸体１ａと、円筒状の導電性弾性薄層体２と、導電性弾性材３と、らせんばね状支持体４を備えている。

【００１１】上記軸体１ａとしては、特に限定するものではなく、例えば、金属製の円筒体または円柱体からなる芯金が使用される。

【００１２】上記軸体１ａの外周に所定の空間を保つて同心状に配設される円筒状の導電性弾性薄層体２の材質としては、特に制限するものではなく、ポリノルボーネンゴム，エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ），スチレン−ブタジエンゴム等の合成ゴムが単独でもしくはブレンドして用いられる。このような導電性弾性薄層体２は、通常、その導電性が１０¹〜１０⁴Ω・cmの範囲内に設定される。そして、その厚みは、トナーへのストレスを考慮して１．０mm以下に設定され、好ましくは０．５mm以下に設定される。

【００１３】上記導電性弾性薄層体２の両端部を上記軸体１ａに支持する導電性弾性材３の材質としては、特に制限するものではないが、導電性の軟質ゴムが用いられる。これにより、相手ロールとの接触圧を吸収してその接触を確保することができる。このような導電性弾性材３は、例えば、中央に軸体貫通孔を有する円板に形成され、通常、その導電性が１０⁴Ω・cm以下に設定され、その厚みは３〜１０mm の範囲内に設定される。

【００１４】上記軸体１ａの外周に巻回されて上記導電性弾性薄層体２の内周面を支持するらせんばね状支持体４としては、例えば、細帯状のステンレス鋼（ＳＵＳ）をらせん状に巻いて形成したものが使用される。このらせんばね状支持体４は、未使用の状態では、隣合う帯鋼同士が互いに接する程度にらせん状に巻かれており、使用時には少し伸ばして隣合う帯鋼同士が少し離れる状態にし、この状態で、２つの導電性弾性材３を取り付けた軸体１ａに通し、両端部を導電性弾性材３に接着等により固定する。そして、このらせんばね状支持体４の両端部には上記導電性弾性薄層体２が接着等により固定される。上記帯鋼は、その厚みが２５〜１００μｍの範囲内に設定され、好適には３０〜５０μｍの範囲内に設定される。厚みが２５μｍを下回ると、相手ロールとの接触が不完全になり、その接触面に隙間ができて帯電むらが発生する。また、厚みが１００μｍを上回ると、相手ロールとの強い接触圧によつてトナーが相手ロールに強く押し付けられ、フイルミングが発生する。そして、上記帯鋼の幅は５〜２０mmの範囲内に設定される。なお、らせんばね状支持体４として、らせんばねを用い、これにより上記導電性弾性薄層体２の内周面を外向きに付勢するようにしてもよい。

【００１５】また、上記導電性弾性薄層体３の表面に、図１に示すように、抵抗調整層５を、さらにその表面に保護層６を形成することができる。これら抵抗調整層５および保護層６の材質としては、従来例と同様のものが使用される。

【００１６】つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

【００１７】

【実施例１〜４，比較例３〜５】帯電ロール（導電性ロール）１として、軸体１ａと、円筒状の導電性弾性薄層体２と、２つの導電性弾性材３と、らせんばね状支持体４と、抵抗調整層５と、保護層６を備えたものを用意した（図１参照）。上記軸体１ａとしては、円柱状芯金（直径６mm）が使用された。上記導電性弾性薄層体２は、その材質として導電性のＥＰＤＭ（７０°）が用いられ、これを円筒体（厚み０．５mm，外径１５ mm）に形成した。上記両導電性弾性材３は、その材質として導電性の軟質ゴムが用いられ、これを中央孔（直径６mm）付き円板（厚み５mm，直径１４mm）に形成した。上記らせんばね状支持体４は、細帯状のステンレス鋼（ＳＵＳ）（厚み４０μｍ，幅１０mm）をらせん状に巻いて形成した。上記抵抗調整層５は、その材質としてエピクロルヒドリンゴム（例えば、エピクロマーＣダイソー社製）が用いられ、その厚みを１６０μｍに形成した。上記保護層６は、その材質としてＮ−メトキシメチル化ナイロンが用いられ、その厚みを１０μｍに形成した。

【００１８】

【比較例１】帯電ロールとして、軸体と、中実の導電性弾性体と、抵抗調整層と、保護層を備えたものを用意した（図５参照）。上記導電性弾性体は、その材質として導電性のＥＰＤＭ（２５°）が用いられ、軸体貫通孔（直径６mm）付き円筒体（厚み４．５mm，外径１５mm）に形成した。それ以外の部分は上記実施例と同様に形成した。

【００１９】

【比較例２】帯電ロールとして、軸体と、円筒状の導電性弾性薄層体と、２つの導電性弾性材と、抵抗調整層と、保護層を備えたものを用意した。この比較例２はらせんばね状支持体を備えていない。また、各部分は上記実施例と同様に形成した。

【００２０】上記実施例１〜４，比較例１〜５の各帯電ロールを、Ａ：ニツプ幅の均一性、Ｂ：実機テストの２つの項目について、つぎの要領で測定した。Ａ：ニツプ幅（ mm）の均一性は、ロール（外径１５mm，幅２５０mm）の両端に荷重をかけた状態で、平滑で厚みのあるガラス板に、ニツプ幅が１mmになる圧縮量で上記ロールを押し付け、ロール中央部と両端部（端縁から１０mmの位置）におけるニツプ幅を測定した。Ｂ：実機テストは、キヤノン社製複写機ＮＰ４３３５（３５枚／分）を用い、その帯電部を接触帯電方式に改造し、外部電圧を帯電ロールに供給して、帯電むら，フイルミング，しわの発生の有無を測定した。印加電圧は２２００Ｖ（１０００Ｈｚ）（交流成分）−８００Ｖ（直流成分）にて行つた。その結果を、下記の表１および表２に示す。これら表１および表２において、○印は測定結果が良好であつたことを示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】上記表１，２から明らかなように、実施例品１〜４では、ニツプ幅が均一で、実機テストにおいても帯電むらやフイルミングの発生がなく、その結果が良好であり、比較例品１〜５より優れていることがわかる。

【００２４】また、上記実施例品１と比較例品１において、図２に示す圧接量Ｘ（mm）に対する接触圧（ g／cm）を測定し、その結果を図３に示す。図３において、Ａが実施例品１の測定結果を示し、Ｂが比較例品１の測定結果を示す。

【００２５】図３から明らかなように、実施例品１の接触圧は比較例１のそれと比べて小さく、略１／３であることがわかる。

【００２６】

【考案の効果】以上のように、この考案によれば、導電性ロールの導電性弾性薄層体の内周面をらせんばね状支持体で支持しているため、導電性ロールを、その両端に荷重をかけた状態で、相手ロールに加圧接触させる場合にも、導電性弾性薄層体の全面を相手ロールに押し付けて導電性弾性薄層体の形状を相手ロールの平坦な表面に合致させることができる。このため、ニツプはロール両端部と中央部で差がなくなる（均一なニツプ幅を確保することができる）。しかも、導電性弾性薄層体をらせんばね状支持体で支持しているだけなので、従来例のようにソリツド状ゴムを主体として構成されている導電性ロールを用いた場合と比べて、導電性弾性薄層体と相手ロールとが軽い接触圧で均一に接触し、接触面に隙間が生じることがなく、このため、帯電むらの発生を防止することができる。さらに、上記のように接触圧を大幅に低減させることができるため、相手ロールに対してトナーを適正な力で付着させ、かつ、トナーを相手ロールの表面から剥がしやすくなる。したがつて、複写スピードを上げた場合にも、クリーナーによつてトナーを簡単に除去することができ、その結果、フイルミングの発生を防止することができる。また、周波数を上げた状態で、導電性ロールと相手ロール間に直流成分と交流成分を重畳した電圧を印加して帯電させる場合にも、導電性ロールは中空構造をしているため、両者の引き合う力が弱く、トナーにかかるストレスも少なくなりフイルミングの発生を招くことがない。したがつて、良好な画像を長期にわたつて維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示す帯電ロールの断面図
である。

【図２】帯電ロールと感光ドラムとの接触状態を示す部
分拡大図である。

【図３】帯電ロールと感光ドラムとの圧接量と接触圧と
の関係を示す関係図である。

【図４】電子写真複写機の構成図である。

【図５】従来例を示す帯電ロールの断面図である。

【図６】他の従来例を示す帯電ロールの断面図である。

【符号の説明】

１帯電ロール１ａ軸体２導電性弾性薄層体３導電性弾性材４らせんばね状支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者橋本和信愛知県小牧市大字北外山字哥津3600 東海ゴム工業株式会社内 (72)考案者加藤宏泰愛知県小牧市大字北外山字哥津3600 東海ゴム工業株式会社内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】軸体と、上記軸体の外周に所定の空間を
保つて同心状に配設される円筒状の導電性弾性薄層体
と、上記導電性弾性薄層体の両端部を上記軸体に固定す
る導電性弾性材と、上記軸体の外周に巻回されて上記所
定の空間に収められ上記導電性弾性薄層体の内周面を支
持するらせんばね状支持体を備えたことを特徴とする導
電性ロール。