JPH09329939A

JPH09329939A - 帯電ロールの製造方法

Info

Publication number: JPH09329939A
Application number: JP14951596A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kataoka; 弘之片岡
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】円柱状芯金の周囲に少なくとも発泡性材料か
らなる弾性発泡体層を一体的に形成してなる帯電ロール
として、被帯電体とのニップ幅が軸方向全域にわたって
均一になり、帯電むらのない良好な帯電が可能な帯電ロ
ールを簡便にかつ低コストで製造できるようにする。【解決手段】円柱状芯金（２）の弾性発泡体層（３）
を形成する軸方向の層形成用部位（２ａ）をその部位の
両端部側の外径が中央部側の外径よりも大きくなるよう
に形成した後、その芯金の層形成用部位に対して押出成
形法により発泡性材料（４）を当該層形成用部位全体の
外径が一定になるように押し出し、次いで、発泡性材料
が押し出された芯金を層形成用部位全体の外径よりも大
きい内径からなる円筒状金型収容部（５ａ）に同心円状
に設置した後、加熱して発泡性材料を発泡させ、しかる
後に冷却して帯電ロール（１）を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
プリンター、ファクシミリ、これらの複合ＯＡ機器等の
電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置における
感光体や誘電体等の被帯電体の表面に接触させて、その
表面を均一に帯電処理する帯電ロールに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置や静電記録装置等の画像形
成装置では、感光体や誘電体等の被帯電体表面を均一に
帯電処理することが行われており、その帯電処理方法と
しては、一般に金属ワイヤーに高電圧を印加して発生す
るコロナにより帯電を行うコロナ帯電方式が採用されて
いるが、近年になってはロール形態等からなる帯電部材
を被帯電体に接触させて帯電を行う接触帯電方法が検討
され、その一部が近年実用化されている。

【０００３】この接触帯電方法は、例えば帯電部材とし
て芯金の周囲に少なくとも弾性体層を形成してなる帯電
ロールを使用する場合、その芯金に所定の電圧（例え
ば、１〜２ｋＶ程度の直流電圧または直流と交流の重畳
電圧等）を印加するとともに弾性体層の両側に露出した
芯金を押圧手段により所定の押圧力で押圧することによ
り、帯電ロールを被帯電体の表面に当接させてその表面
を所定の電位に帯電させるものである。例えば、印加す
る電圧が重畳電圧の場合は、直流電圧を帯電部材に印加
したときの帯電開始電圧の２倍以上のピーク間交流電圧
を帯電部材と被帯電体との間に印加することにより、帯
電部材の表面にさほどの影響を受けることなく被帯電体
を均一に帯電処理することができる。このように接触帯
電方法によれば、従来のコロナ帯電方法に比べてオゾン
の発生を大幅に減少させることができることから、コロ
ナ帯電方法では不可欠なオゾンを回収する等の付加的手
段や機構が不要になるという利点がある。

【０００４】しかしながら、このような帯電ロールを用
いた接触帯電方法においては、その帯電ロールは、その
芯金の両端部を付勢して被帯電体表面に当接するように
されているため、被帯電体に対する押圧力が弾性体層の
両端部近傍で最も強くその中央部に向かうにつれて次第
に弱くなるという傾向があり、この結果、帯電ロール
（弾性体層）と被帯電体との当接（ニップ）幅が軸方向
に対して均一にならず中央部付近で狭くなってしまい、
帯電むらが発生するという問題がある。

【０００５】また、このような帯電ロールを例えば感光
体にライン走査で静電潜像を形成する画像形成装置の帯
電装置に適用した場合、交流電圧の印加時に“帯電音”
と呼ばれる振動音が発生する。この振動音により、オフ
ィス環境等において、プリンター等の画像形成装置の動
作時に耳障りな騒音が発生するという問題がある。な
お、このような振動音は、帯電部材と被帯電体とが当接
した状態で交流電圧が印加されるため、その交流電圧の
加振力によって発生する振動が原因となり、交流電圧の
周波数および電界力と弾性体の復元力とにより、帯電部
材が被帯電体を叩くことによって発生するものとされて
いる。

【０００６】そこで、上記したような不均一ニップ幅に
よる帯電むらや帯電音の発生を防止するため、芯金にＥ
ＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）やウレタン等
の発泡部材層を設けるとともに、その層上に特定の層厚
（５μｍ〜２ｍｍ）からなる導電性の帯電層を設けた帯
電ロールが提案されている（特開平５−２１０２８１号
公報）。

【０００７】しかしながら、この帯電ロールは、ロール
全体が軽く硬度も低いものとなって帯電音の発生を防止
する効果がある程度得られる反面、その発泡部材層の外
径がその軸方向の中央部側よりも両端部側のほうが大き
くなり、被帯電体とのニップ幅が著しく不均一になった
り或いは中央部にニップが形成されないという問題があ
る。

【０００８】また、芯金からの振れが小さく表面精度の
高い帯電用の弾性ロールを製造するための技術として、
発泡性ゴム組成物を円筒状の金型内で発泡成形して層厚
のスキン層を形成した後、そのスキン層を研磨する製造
方法（特開平８−４７４９号公報）や、複数の押出機に
より同時一体的に押し出して加硫することにより２層構
造のゴム中空体（チューブ）を形成した後、外側の無発
泡ゴム層を研磨し、次いで芯金を中空部内に挿入する製
造方法（特開平７−２３８９２３号公報）が提案されて
いる。

【０００９】しかしながら、この帯電ロールの製造方法
は、そのいずれも成形後に砥石等を用いて弾性層の表面
を研磨する必要があり、このため、砥石の粗さの変化や
研磨速度等の研磨条件の変動により表面形状がばらつい
て一定の表面形状からなる帯電ロールを量産することが
困難であったり、或いは、コスト上昇を招くという問題
がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の問題点を解消することにあり、被帯電体とのニップ幅
が軸方向全域にわたって均一になり、帯電むらのない良
好な帯電を行うことが可能な帯電ロールを簡便にかつ低
コストで製造することができる帯電ロールの製造方法を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するために鋭意研究した結果、芯金の外径を軸方
向にそって部分的に異ならせてその芯金の周囲に発泡成
形する弾性発泡体層の発泡倍率と発泡後の収縮率とを異
ならしめ、結果として、外径が軸方向にわたって一定か
若しくは両端部より中央部のほうが大きい形態からなる
帯電ロールを製造することにより上記目的を達成し得る
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明の帯電ロールの製造方法
は、円柱状芯金の周囲に少なくとも発泡性材料からなる
弾性発泡体層を一体的に形成してなる帯電ロールを製造
する方法であって、上記円柱状芯金の弾性発泡体層を形
成する軸方向の層形成用部位をその部位の両端部側の外
径が中央部側の外径よりも大きくなるように形成した
後、その芯金の層形成用部位に対して押出成形法により
発泡性材料を当該層形成用部位全体の外径が一定になる
ように押し出し、次いで、発泡性材料が押し出された芯
金を層形成用部位全体の外径よりも大きい内径からなる
円筒状金型収容部に同心円状に設置した後、加熱して発
泡性材料を発泡させ、しかる後に冷却することを特徴と
するものである。

【００１３】また、本発明の製造方法においては、上記
の円柱状芯金を、その層形成領域の外径がその中央部か
ら両端部側に向けて漸次的に増大するように形成するこ
とが望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１５】図１は、本発明の製造方法の一形態例を示
す工程図であり、図において符号１は帯電ロール、２は
円柱状の芯金、３は弾性発泡体層、４は発泡性材料、５
は発泡用金型を示す。

【００１６】まず、図１ａに示すように、円柱状芯金２
として、弾性発泡体層３を形成すべき軸方向の層形成用
部位２ａをその部位の両端部側の外径ｒ₁が中央部側の
外径ｒ₂よりも大きくなるように形成したものを作製す
る。図中の２ｂは軸部である。層形成用部位２ａは、図
２に示すように所定幅ｗの両端部のみが外側に向けて外
径ｒ₁が漸次的に増大するように形成され、それ以外の
中央部領域がその外径ｒ₂が一定であるように形成して
もよいが、望ましくは、外径が中央部領域から両端部側
に向けて漸次的に増大するように形成することが望まし
い。

【００１７】上記層形成用部位２ａにおける両端部の外
径ｒ₁は、その中央部側の外径ｒ₂に対して１．１〜
１．５倍程度の寸法関係にあることが好ましい。芯金２
は、金属材料からなるものが使用され、上記のごとき外
径関係からなる層形成用部位２ａの形成は例えば旋盤加
工等により行われる。

【００１８】次に、図１ｂに示すように、芯金２の層形
成用部位２ａに対して押出成形法により発泡性材料４を
当該部位２ａ全体の外径ｒ₃が一定になるように押し出
して層状に付着させる。発泡性材料４は、弾性発泡体層
３を形成するための材料であり、具体的には帯電ロール
に適した合成樹脂、ゴムの基材に発泡剤、加硫剤等の添
加剤を含有せしめたものである。押し出しは、押出成形
機の突出ノズルを芯金２の側部に設置してそのノズルか
ら発泡性材料を層形成用部位２ａの周囲に押し出すこと
により行われる。層形成用部位２ａ全体の外径ｒ₃が一
定に保たれるように発泡性材料４を押し出すためには、
例えば押出成形機のノズルにクロスヘッドを使用すれば
よい。

【００１９】続いて、図１ｃに示すように、発泡性材料
４が押し出された芯金２を発泡用金型５の円筒状金型収
容部５ａ内に挿入して同心円状になるよう設置するが、
このときの円筒状金型収容部５ａは、内径ｒ₄が芯金の
層形成用部位２ａ全体（発泡性材料４の層を含んだ状
態）の外径ｒ₃よりも大きな寸法に設定された円筒状空
間を形成し得るものである。円筒状金型収容部５ａの内
径ｒ₄は、最終的に得られる弾性発泡層３の外径よりも
（発泡後の収縮を見込んで）少々大きめな寸法に設定さ
れる。従って、発泡用金型５は、上記したような内径設
定からなる円筒状金型収容部５ａを備え加熱発泡を行う
ことができるものであればよく、特に制約されるもので
はない。

【００２０】発泡性材料４が押し出された芯金２の円筒
状金型収容部５ａ内に設置した後、発泡用金型５を加熱
する。この加熱により発泡性材料４は、図１ｄに示すよ
うに円筒状金型収容部５ａ内で発泡膨張し、芯金２の周
囲に固着した弾性発泡体４０となる。このときの加熱
は、発泡性材料の種類等に応じて設定される条件で行わ
れるが、通常、加熱温度が１２０〜２００℃、加熱時間
が（オーブン中で）３０〜１２０分間程度の条件下で行
われる。また、この加熱は、金型５をオーブン等で加熱
することにより行ったり或いは金型収容部５ａの周囲に
バンドヒーターを配して行われる。

【００２１】発泡性材料４の発泡後、冷却処理をする。
冷却処理は、例えば、加熱発泡後オーブンから金型を取
り出し、そのままの状態（ロールは型内に入れたまま）
でしばらく放置して徐冷することにより行われる。この
冷却により弾性発泡体４０は収縮し、外径が実質的に確
定された弾性発泡体層３となる。なお、この冷却により
無視できるレベルではあるが芯金２もわずかながら収縮
する。

【００２２】以上の工程により、図１ｅに示すような円
筒状の芯金２の周囲に弾性発泡体層３が形成された帯電
ロール１が得られる。このようにして得られる帯電ロー
ル１は、弾性発泡体層３の両端部側の外径Ｒ₁と中央部
側の外径Ｒ₂が同一である真直度に優れた形態からなる
ものか、或いは、弾性発泡体層３の中央部側の外径Ｒ ₂
が両端部側の外径Ｒ₁よりも若干大きくなっている形態
（いわゆる紡錘形状）からなるものである。

【００２３】本発明の製造方法によれば、特に芯金２の
層形成用部位２ａの外径が中央部側から両端部側にむけ
て漸次的に増大するように形成しておくことにより、弾
性発泡体層３が紡錘形状からなる帯電ロール１を容易に
製造することができる。

【００２４】すなわち、芯金２の層形成用部位２ａの外
径が中央部側から両端部側にむけて漸次的に増大するよ
うに形成されている場合、芯金の層形成用部位２ａの端
部側にある発泡性材料４の層厚ｄ₁は、層形成用部位２
ａの中央部側にある発泡性材料４の層厚ｄ₂よりも相対
的に薄くなる（図１ｂ）が、発泡性材料４の発泡空間、
即ち円筒状金型収容部５ａの大きさ（内径ｒ₄）は層形
成用部位２ａの中央部側又は両端部側に関係なく一律で
あるため（図１ｃ）、結果として、層形成用部位２ａの
端部側にある発泡性材料４の方がその中央部側にある発
泡性材料４よりも発泡膨張する割合が多くなる。つま
り、発泡性材料４が発泡した弾性発泡体４０は、その両
端部側の方がその中央部側に比べて発泡倍率が高いもの
となる。そして、発泡体を一様に冷却した場合、一般
に、その発泡体の収縮率は発泡倍率に反比例するという
関係がある。以上のことから、弾性発泡体４０は、その
両端部側がその中央部側に比べて多く収縮する結果、冷
却後の弾性発泡体３は、その中央部側の外径Ｒ₂が両端
部側の外径Ｒ₁よりも若干大きくなった形態となるので
ある（図１ｅ）。

【００２５】本発明方法により製造される帯電ロール１
は、例えば、図３に例示するようにして使用される。図
中、符号１０は矢印方向に回転する感光体、誘電体等の
被帯電体、１１は帯電ロールにより一様に帯電された被
帯電体１０の表面に潜像を形成するための潜像書込手
段、１２は潜像を現像剤により顕像化するための現像手
段、１３は被帯電体１０上に形成されたトナー像を所定
のタイミングで給紙される転写用紙Ｐに転写させるため
の転写手段、１４は転写後に被帯電体１０上に付着する
残留トナーを除去するためのクリーニング手段である。

【００２６】すなわち、帯電ロール１は、所定の加圧機
構６により芯金２の軸部２ｂに所定の押圧力Ｆを付与し
た状態で弾性発泡体３を被帯電体１０の表面に当接させ
るように設置されるとともに、帯電用電源７から所定の
電圧（直流に交流を重畳させた重畳電圧等）が芯金２に
印加される。このとき、帯電ロール１はその弾性発泡体
層３が紡錘形態であるため、芯軸の両端部から加圧され
た状態でも被帯電体の表面に確実に密着して被帯電体と
のニップ幅もロール軸方向にそって均一なものとなる。
そして、帯電ロール１は、所定の電圧が印加された状態
で被帯電体１０の表面に回転しながら均一に接触するこ
とにより、被帯電体１０の表面を所望の電位に帯電処理
するようになっている。

【００２７】

【実施例】次に、実施例等を挙げて本発明についてさら
に詳細に説明する。

【００２８】実施例１芯金として、図１ａに例示するような層形成用部位２ａ
の中央部の外径ｒ₂が６ｍｍφでその中央部から両端部
側に向けて外径が漸次的に増大して両端部の外径ｒ₁が
８ｍｍφの形態からなる金属製の芯金２を作製した。こ
の芯金の層形成用部位となる周囲に押出成形機により下
記の発泡性材料を押し出し、図１ｂに例示するような外
径ｒ₃が１２．５ｍｍφの未発泡・未加硫ゴムロールを
得た。発泡性材料は、シリコーンゴム（東レ．ダウコー
ニング社製：ＤＹ３２−５０４８Ｕ）１００重量部と、
α，α´−アゾビスイソブチロニトリル６重量部と、
２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキ
シ）ヘキサン１重量部と、加硫促進剤１重量部とをオー
プロールで混練したものを使用した。

【００２９】次に、この未発泡・未加硫のゴムロール
を、図１ｃに例示するような内径ｒ₄１５ｍｍφの円筒
状金型収容部内に挿入して同心円状に設置した後、加熱
（温度１５０℃、時間６０分）し、しかる後常温まで冷
却することにより、芯金の周囲に弾性発泡体層が形成さ
れた帯電ロールを得た。

【００３０】得られた帯電ロールの弾性発泡体層におけ
る外径を測定したところ、その中央部の外径Ｒ₂が１
４．５ｍｍφ、両端部がいずれも１４．４ｍｍφであっ
た。また、この帯電ロールを複写機（富士ゼロックス社
製：Ａｂｌｅ３２２１）の帯電装置の帯電部材として使
用し、その帯電ロールに直流電圧４２０Ｖと交流電圧
１．５ｋＶの重畳電圧を印加してベタ画像の連続複写を
行ったときの複写画像の様子について観察したところ、
１枚目から１０，０００枚まで帯電不良による画質不良
がない良好な画像が得られた。

【００３１】実施例２芯金として、層形成用部位２ａの中央部の外径ｒ₂が７
ｍｍφでその中央部から両端部側に向けて外径が漸次的
に増大して両端部の外径ｒ₁が８ｍｍφの形態からなる
金属製の芯金を適用した以外は実施例１と同じ条件で帯
電ロールを製造した。

【００３２】得られた帯電ロールの弾性発泡体層におけ
る外径を測定したところ、その中央部の外径Ｒ₂が１
４．４ｍｍφ、両端部がいずれも１４．４ｍｍφであっ
た。また、この帯電ロールを用いて実施例１と同様の画
像形成試験を行ったところ、１枚目から１０，０００枚
まで帯電不良による画質不良がない良好な画像が得られ
た。

【００３３】実施例３芯金として、図２に例示するような層形成用部位２ａの
中央部の外径ｒ₂が６ｍｍφで、層形成用部位２ａの幅
ｗ５０ｍｍに当たる両端部域の外径ｒ₁が６ｍｍφから
外側に向けて漸次的に増大して最終的に８ｍｍφになる
形態の金属製芯金を適用した以外は実施例１と同じ条件
で帯電ロールを製造した。

【００３４】得られた帯電ロールの弾性発泡体層におけ
る外径を測定したところ、その中央部の外径Ｒ₂が１
４．５ｍｍφ、両端部がいずれも１４．４ｍｍφであっ
た。また、この帯電ロールを用いて実施例１と同様の画
像形成試験を行ったところ、１枚目から１０，０００枚
まで帯電不良による画質不良がない良好な画像が得られ
た。

【００３５】実施例４芯金として、層形成用部位２ａの中央部の外径ｒ₂が６
ｍｍφでその中央部から両端部側に向けて外径が漸次的
に増大して両端部の外径ｒ₁が８ｍｍφの形態からなる
金属製の芯金を適用し、また、発泡性材料を押し出した
未発泡・未加硫ゴムロールの外径ｒ₃を１１．９ｍｍφ
に変更した以外は実施例１と同じ条件で帯電ロールを製
造した。

【００３６】得られた帯電ロールの弾性発泡体層におけ
る外径を測定したところ、その中央部の外径Ｒ₂が１
４．４ｍｍφ、両端部がいずれも１４．３ｍｍφであっ
た。また、この帯電ロールを用いて実施例１と同様の画
像形成試験を行ったところ、１枚目から１０，０００枚
まで帯電不良による画質不良がない良好な画像が得られ
た。

【００３７】比較例１芯金として、層形成用部位２ａの外径が軸方向全域にわ
たって８ｍｍφのストレートな円柱形態からなる金属製
の芯金を適用した以外は実施例１と同じ条件で帯電ロー
ルを製造した。

【００３８】得られた帯電ロールの弾性発泡体層におけ
る外径を測定したところ、その中央部の外径Ｒ₂が１
４．３ｍｍφ、両端部がいずれも１４．４ｍｍφであっ
た。また、この帯電ロールを用いて実施例１と同様の画
像形成試験を行ったところ、１枚目から画像の中央部付
近に帯電不良による黒点又は白点部分が発生しているこ
とが確認された。

【００３９】比較例２芯金として比較例１で作製したストレートな円柱形態か
らなる芯金を適用し、また、発泡性材料を押し出した未
発泡・未加硫ゴムロールの外径ｒ₃を１１．９ｍｍφに
変更した以外は実施例１と同じ条件で帯電ロールを製造
した。

【００４０】得られた帯電ロールの弾性発泡体層におけ
る外径を測定したところ、その中央部の外径Ｒ₂が１
４．１ｍｍφ、両端部がいずれも１４．３ｍｍφであっ
た。また、この帯電ロールを用いて実施例１と同様の画
像形成試験を行ったところ、１枚目から画像の中央部付
近に帯電不良による黒点又は白点部分が発生しているこ
とが確認された。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によれば、被帯電体とのニップ幅が軸方向全域にわたっ
て均一になり、帯電むらのない良好な帯電を行うことが
可能な帯電ロール（外径が軸方向にわたって一定か若し
くは両端部より中央部のほうが大きい形態からなる帯電
ロール）を、表面研磨等を行うことなく簡便に、しかも
効率よくかつ低コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の一例を模式的に示す工程
図である。

【図２】芯金の他の構成例を示す説明図である。

【図３】本発明により得られる帯電ロールの使用状態
の一例を示す概念図である。

【符号の説明】

１…帯電ロール、２…芯金、２ａ…層形成用部位、３…
弾性発泡体層、４…発泡性材料、５ａ…円筒状金型収容
部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円柱状芯金の周囲に少なくとも発泡性材
料からなる弾性発泡体層を一体的に形成してなる帯電ロ
ールを製造する方法であって、上記円柱状芯金の弾性発泡体層を形成する軸方向の層形
成用部位をその部位の両端部側の外径が中央部側の外径
よりも大きくなるように形成した後、その芯金の層形成
用部位に対して押出成形法により発泡性材料を当該層形
成用部位全体の外径が一定になるように押し出し、次い
で、発泡性材料が押し出された芯金を層形成用部位全体
の外径よりも大きい内径からなる円筒状金型収容部に同
心円状に設置した後、加熱して発泡性材料を発泡させ、
しかる後に冷却することを特徴とする帯電ロールの製造
方法。
【請求項２】円柱状芯金を、その層形成用部位の外径
がその中央部から両端部側に向けて漸次的に増大するよ
うに形成する請求項１記載の製造方法。