JP3100606B2 - 導電性ロール - Google Patents

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
性成分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、オゾン等もほとんと発生しな
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
ム、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は感光ドラム101に対し、
バネ103（200〜800gの付勢力）で支持された軸受け104
を介して押し付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（以下これを、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。

〔発明が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
端のみで感光ドラム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の耐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す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、この発明は、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、中間層の硬さをアスカーＣ硬度60゜〜70
゜とし、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の範囲内にあるよ
うに構成し、被覆膜を、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から選択した
ものである。

〔作用〕

この発明において、シャフトの両端がバネ等により加
圧（例えば200〜800g）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
の程度から設計してあること、すなわち１×10^-4＜ΔD/
L＜５×10^-3とすることで、ニップ幅は長さ方向に大略
均一になる。さらに、中間層を硬く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。また、中間層を十分な耐久性
を有する程度の硬さ（アスカーＣ硬度60゜〜70゜）にす
るとともに、長さ240〜270mmのシャフト両端に200〜800
gの力を加え、φ５〜φ７の金属シャフトを使用すると
き、上述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図に示すこの発明の実施例では、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を構成してある。ロール
本体４の中央部の外径D₁を端部の外径D₂よりも大きく形
成してある。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ており、良導体に
より円柱状に形成されている。中間層には、ドラム状の
感光体、即ち感光ドラム（第10図符号101で示す）に対
する密着性の向上を図るため、固形ゴムに軟化剤として
液状ゴムを10〜50PHR配合したものを使用して形成され
ている。例えば、固形ブタジエ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
に溶け出すことがない。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D₁＝φ14とし、端部を外
径D₂＝φ13.76とし、D₁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（D₁−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（アスカーＣ硬
度70゜）にすると共に、長さ245mm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＝0.24（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^-3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。

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、上述したように、ロール本体４の中央部の外径D₁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、これらの図面を現実に製造さ
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てある。

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
の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、その後に被覆膜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（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。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、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、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
るように構成し、被覆膜を、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から選択
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、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図はこの発明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（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 (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項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200〜800gの圧力で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、 前記中間層の硬さをアスカーＣ硬度60゜〜70゜とし、 ロール本体の中央部の外径と端部の外径との外径差をΔ
   Ｄ、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 の範囲内にあるように構成し、 前記被覆膜を、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から選択したことを特
   徴とする導電性ロール。
2. 【請求項２】被覆膜の厚さを均一に形成したことを特徴
   とする請求項１に記載の導電性ロール。