JP2005274769A - 弾性ロール - Google Patents

Abstract

【課題】研磨レスで、画質の悪化を招くことのない弾性ロールを提供する。
【解決手段】軸体１の外周面にゴム弾性層２が形成されており、そのゴム弾性層２の外周面には、ゴム弾性層２を注型成形した際にゴム流が融合した部分に現れる凸条３が螺旋状に形成されている。
【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類に用いられる現像ロール，帯電ロール，転写ロール等の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類では、感光ドラムとともに、現像ロール，帯電ロール，転写ロール等の弾性ロールが設けられている。これら弾性ロールは、図４に示すように、軸体５１の外周面にゴム弾性層５２が形成されている。そして、必要に応じて、そのゴム弾性層５２の外周面に抵抗調整層や保護層等の薄い被覆層が形成される。

上記弾性ロールの形成は、通常、円筒状金型を用いて成形される。すなわち、まず、軸体５１の外周面に接着剤等を塗布し、これを円筒状金型の中空部に同軸的に設置し、両端部を蓋体で密封した後、ゴム弾性層５２の形成材料を注入する。ついで、オーブン加硫等により加硫し、上記ゴム弾性層５２を形成する。その後、脱型し、必要に応じて、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、ゴム弾性層５２の表面に、被覆層形成用の液状材料を塗布等した後、乾燥や加熱処理等を行い、抵抗調整層や保護層等の被覆層を形成する。

このようなゴム弾性層５２の形成において、高精度化のために、通常、脱型後、ゴム弾性層５２の外周面を研磨することが行われる（特許文献１参照）。一方、最近では、低コスト化のために、研磨することなく（研磨レス）高精度を確保することも提案されている（特許文献２参照）。
特開平７−２９５３３１号公報 特開平８−２７６５１２号公報

しかしながら、上記ゴム弾性層５２の形成の際には、注入するゴム材料の流れにより、図４に示すように、ゴム弾性層５２の表面に、盛り上がり部が軸方向に凸条となって形成されるため、これが研磨レスの障害となっている。

すなわち、例えば、上記蓋体の左右位置に設けられた一対の材料注入口から円筒状金型内にゴム弾性層５２の形成材料（ゴム材料）を注入すると、その円筒状金型内では、左右のゴム流の融合部では、融合する各ゴム流からの圧力により、圧力が高くなる。このため、脱型後には、ゴム流の融合部が山脈状に盛り上がって凸条５３になって現れる。より詳しく説明すると、特開平８−１４２２２９号公報の図７および図８に記載されているように、材料注入口が円筒状金型の一端部に２つ形成されている場合には、形成材料の融合部は２ヶ所でき（通常、材料注入口の数だけ融合部ができる）、それらは、軸方向と平行に延びたものとなる。そして、脱型後に、それら融合部がゴム弾性層５２の外周面に２本の凸条５３になって現れる（図４でも、２本の凸条５３を図示している）。この凸条５３は、被覆層を形成しても、その表面に現れる。このため、上記凸条５３が存在したまま弾性ロールを使用すると、その弾性ロールと、それと接触する感光ドラムやブレードや他のロール体等の接触部材との間では、弾性ロールの回転に伴って、凸条５３部分とそれ以外の部分とが交互に接触するようになって接触状態にむらができ、画像にすじ状の濃度むらが発生する。そして、ゴム弾性層５２の外周面の上記凸条５３は、研磨しなければ無くすことができず、研磨レス化の障害となっている。

また、画像の高画質化の要求はさらに厳しくなってきている。そこで、材料注入口を増加することにより、形成材料の流れむら，融合むら等を緩和したり、材料反応性の改善を行ったり等して、上記凸条５３を小さくすることが行われているものの、それには限界があり、改善が求められている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、研磨レスで、画質の悪化を招くことのない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、本発明の弾性ロールは、軸体と、この軸体の外周部に形成されたゴム弾性層と、このゴム弾性層の注型成形の際にその外周面に現れるゴム流の融合部からなる凸条とを有する弾性ロールであって、上記凸条がロールの軸方向に対して螺旋状に形成されているという構成をとる。

本発明らは、弾性ロールのゴム弾性層を注型成形により形成する際に、その外周面に現れる凸条の悪影響を低減すべく、研究を重ねた結果、つぎのような知見を得た。すなわち、上記凸条による画像のすじ状の濃度むらの原因は、上記凸条が軸方向と平行であるために、弾性ロールと感光ドラム等との接触において、上記凸条が感光ドラム等の接触部材と線状に接触することにある。そのため、現像に際して弾性ロールが回転すると、上記凸条により、画像にすじ状の濃度むらが発生する。そこで、この知見に基づき、さらに研究を重ねた結果、上記凸条を螺旋状に形成すると、凸条と感光ドラム等の接触部材とは、線接触ではなく点接触するようになり、すじ状の濃度むらが殆ど無くなることを見出し、本発明に到達した。

本発明の弾性ロールは、ゴム弾性層の外周面の凸条が螺旋状に形成されているため、感光ドラム等の接触部材に対して、上記凸条が点接触するようになり、上記凸条による画像への影響が殆ど無くなる。その結果、ゴム弾性層の外周面を研磨しなくても、画質の悪化を招くことがない。

特に、上記凸条と、ロールの軸とのなす角度が、２°〜８０°の範囲に設定されている場合には、より良質な画像を得ることができる。

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。

図１は、本発明の弾性ロールの一実施の形態を示している。この弾性ロールは、軸体１の外周面にゴム弾性層２が形成されており、そのゴム弾性層２の外周面には、ゴム弾性層２を注型成形した際にゴム流が融合した部分に現れる凸条３が螺旋状に形成されている。

このような弾性ロールの作製は、後述する成形金型（図２および図３参照）を用いて、その有底円筒状金型１０を同軸的に回転させながら、その有底円筒状金型１０にゴム弾性層２のゴム材料を注入することにより行われる。そして、その後は、従来と同様にして、加熱成形した後、脱型することにより、図１に示す弾性ロールが得られる。なお、この実施の形態における成形金型では、材料吐出口２１が、左右に２つ（図３参照）形成されているため、上記凸条（融合部）３が２本現れ、それが螺旋状となっている。

すなわち、上記のように、有底円筒状金型１０を同軸的に回転させながらゴム材料を注入すると、左右の材料吐出口２１からのゴム流も同軸的に回転しながら融合するため、その融合部は、回転軸に対して螺旋状になる。そして、脱型して得られる弾性ロールのゴム弾性層２の外周面には、その螺旋状の融合部が山脈状に盛り上がって凸条３になって現れる。

このような螺旋状の凸条３により、弾性ロールと接触する感光ドラム等の接触部材に対しては、凸条３との接触が点接触となる。その結果、すじ状の濃度むらが殆ど無くなる。

上記凸条３は、螺旋状に形成されていれば、ロールの軸とのなす角度θは、特に限定されないが、より良質な画像を得ることができる観点から、好ましくは２°〜８０°の範囲、より好ましくは５°〜７０°の範囲に設定する。この角度θは、有底円筒状金型１０の回転速度および単位時間当りのゴム材料の吐出量に依存し、例えば、単位時間当りのゴム材料の吐出量が同じであれば、有底円筒状金型１０の回転速度が上がる程、上記角度θは大きくなり、有底円筒状金型１０の回転速度が同じであれば、単位時間当りのゴム材料の吐出量が多い程、上記角度θは小さくなる。また、上記凸条３の高さも、特に限定されないが、良質な画像を実現する観点から、低い程好ましい。この凸条３の高さは、ゴム材料の吐出圧が高い程（単位時間当りのゴム材料の吐出量が多い程）、高くなるが、通常、５〜１０μｍの範囲程度になる。

ここで、上記ゴム材料注入を可能にする成形金型について説明する。この成形金型は、図２および図３に示すように、有底円筒状金型１０と、ゴム弾性層２（図１参照）のゴム材料を上記有底円筒状金型１０の一端部（図２では上端部）から注入する注入機２０と、上記有底円筒状金型１０を同軸的に回転させる回転駆動装置３０とを備えている。

より詳しく説明すると、上記有底円筒状金型１０は、一端部（図２では上端部）が開口し、他端部（図２では下端部）が底部１１となっている。そして、一端部の開口面が注入機２０（固定状態）の下記材料吐出口２１形成面に密着して摺動するようになっている。また、他端部の底部１１の内面には、軸体１を同軸的に支持するために軸体１の端部を嵌合する軸体支持穴部１２が形成されている。

上記注入機２０は、従来と同様のものが使用可能であり、この実施の形態では、つぎのようなものを使用している。すなわち、この注入機２０には、上記有底円筒状金型１０の一端部の開口面が密着する面（図２では下端部）に材料吐出口２１が２つ（図３参照）形成されている。また、その材料吐出口２１形成面には、２つの材料吐出口２１の位置と同軸的に軸体１を同軸的に支持するために、軸体１の端部を嵌合する軸体支持穴部２２が形成されている。また、上記注入機２０には、ゴム弾性層２（図１参照）のゴム材料をスクリュー（図示せず）により押し出す供給部（図示せず）が設けられており、その供給部は、流路２３を介して上記材料吐出口２１に連通している。このように、本発明において、注型成形とは、上記有底円筒状金型１０内にゴム材料を注入する成形法を意味し、注入は、上記のような固形材料を押し出しても、また液状材料を注ぎ込んでもよく、注入法は限定されない。

上記回転駆動装置３０は、上記有底円筒状金型１０を同軸的に回転させることができれば、特に限定されるものではないが、この実施の形態では、ベルト駆動を利用したものを使用している。すなわち、上記回転駆動装置３０は、上記有底円筒状金型１０の底部の外面に同軸的に固定されたプーリ３１と、このプーリ３１に巻き掛ける無端ベルト３２と、この無端ベルト３２を走行させるモータ等の駆動部（図示せず）とを備えている。

なお、上記実施の形態では、材料吐出口２１が２つ形成されたものを用いたが、これに限定されるものではなく、材料吐出口２１が１つ形成されたもの、または３つ以上形成されたものを用いてもよい。また、上記有底円筒状金型１０を回転させる際には、通常、軸体１を有底円筒状金型１０とともに回転させる。

また、上記弾性ロールには、必要に応じて、そのゴム弾性層２の外周面に、被覆層を形成してもよい。この被覆層を形成しても、上記凸条３は、その被覆層の表面に現れ、上記弾性ロールと同様の作用・効果を奏する。上記被覆層の形成は、通常、被覆層の液体材料を、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る塗工により行われる。

つぎに、本発明の弾性ロールの形成材料について説明する。

上記軸体１，ゴム弾性層２および被覆層としては、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。

上記ゴム弾性層２の形成材料としては、下記の主材料が用いられる。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。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。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、カーボンブラック等の導電剤，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、上記ゴム弾性層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。

上記被覆層の液状材料としては、下記の主材料がメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の溶媒を用いて溶液状にして用いられる。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。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。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。また、必要に応じて、カーボンブラック等の導電剤等を適宜に添加してもよい。そして、上記被覆層は、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、実施例について従来例と併せて説明する。

〔実施例１〕
軸体とゴム弾性層と被覆層とからなる弾性ロールを、図２および図３に示す成形金型を用いて作製した。すなわち、軸体として直径１２ｍｍの鉄製の中実円柱状のものを準備した。ゴム弾性層は、厚み４ｍｍに形成し、その形成材料として下記のものを準備した。被覆層は、厚み１０μｍに形成し、その液状材料として下記のものを準備した。

〔ゴム弾性層の形成材料〕
導電剤配合の液状シリコーンゴム（信越化学工業社製、Ｘ−３４−２６４Ａ／Ｂ）をゴム弾性層の形成材料に用いた。

〔被覆層の液状材料〕
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）１５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、被覆層の液状材料を調製した。

〔弾性ロールの作製〕
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、ゴム弾性層を形成した。このとき、有底円筒状金型の回転速度を１０回転／分、ゴム材料の吐出量を５．０ｇ／秒とした。また、成形は１９０℃×３０分間とした。これにより形成されたゴム弾性層の外周面には、高さ５μｍの凸条が螺旋状に形成されていた。そして、そのゴム弾性層の外周面に、被覆層の液状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、被覆層を形成した。これにより、弾性ロールを得た。その被覆層の外周面にも、上記凸条が被覆層で被覆されて現れており、その高さは５μｍであった。

〔実施例２〕
上記実施例１において、ゴム材料の吐出量を１０．０ｇ／秒とした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。その結果、そのゴム弾性層および被覆層の外周面には、高さ１０μｍの凸条が螺旋状に形成されていた。

〔従来例１〕
上記実施例１において、有底円筒状金型を回転させることなく、ゴム材料を有底円筒状金型に注入した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。その結果、そのゴム弾性層および被覆層の外周面には、高さ５μｍの凸条がロールの軸と平行に直線状に形成されていた。

〔従来例２〕
上記実施例２において、有底円筒状金型を回転させることなく、ゴム材料を有底円筒状金型に注入した。それ以外は、上記実施例２と同様にした。その結果、そのゴム弾性層および被覆層の外周面には、高さ１０μｍの凸条がロールの軸と平行に直線状に形成されていた。

〔画像〕
このようにして得られた実施例１，２および従来例１，２の弾性ロールを現像ロールとして、レーザービームプリンタ（沖データ社製、ＭＩＣＲＯＬＩＮＥ７３００）に組み込み、実際に画像出しを行った。そして、画像出し１００００枚後の画像について、目視により、濃度むらを判定した。

その結果、実施例１，２の弾性ロールを用いた場合には、画像に濃度むらがなく、従来例１，２の弾性ロールを用いた場合には、濃度むらが見られた。

本発明の弾性ロールの一実施の形態を示す断面図である。 上記弾性ロールを作製するための成形金型を示す説明図である。 図２のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 従来の弾性ロールを示す一部が破断した説明図である。

符号の説明

１ 軸体
２ ゴム弾性層
３ 凸条

Claims (2)

1. 軸体と、この軸体の外周部に形成されたゴム弾性層と、このゴム弾性層の注型成形の際にその外周面に現れるゴム流の融合部からなる凸条とを有する弾性ロールであって、上記凸条がロールの軸方向に対して螺旋状に形成されていることを特徴とする弾性ロール。
2. 上記凸条と、ロールの軸とのなす角度が、２°〜８０°の範囲に設定されている請求項１記載の弾性ロール。