DE69328939T2

DE69328939T2 - Schaumstoffkörper aufweisende Walze und Verfahren zur Herstellung der Walze

Info

Publication number: DE69328939T2
Application number: DE69328939T
Authority: DE
Inventors: Saburo Hayashi; Hiroyasu Kato; Sumio Oinuma; Kazutoshi Soumiya; Takafumi Yamamoto
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2013-11-13
Also published as: DE69317864T2; DE69317864D1; EP0602395A3; US6096395A; EP0779562B1; EP0779562A1; EP0602395A2; DE69328939D1; EP0602395B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Walze wie eine Aufladewalze, Bildentwicklungswalze, Bildübertragungswalze, Reinigungswalze, Andruckwalze zur Verwendung in elektrofotografischen Kopiermaschinen, Druckern oder dergleichen und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen wie vorstehend angegebenen Aufladewalze.

Erörterung des Stands der Technik

Bei herkömmlichen elektrofotografischen Kopiermaschinen oder Druckern wird zum elektrostatischen Aufladen einer Oberfläche eines lichtempfindlichen Körpers oder einer Trommel eine Koronaentladungseinrichtung verwendet, so dass die Oberfläche gleichmäßig mit einem vorbestimmten elektrischen Potential versehen wird. Allerdings führt die Benutzung der Koronaentladungseinrichtung zu einigen Problemen, wie (1) der Notwendigkeit einer Hochspannungsversorgung, (2) einem vergleichsweise niedrigen Aufladewirkungsgrad, (3) dem Auftreten eines hohen Ozonpegels und (4) lokalen Schwankungen beim Aufladegrad der lichtempfindlichen Trommel aufgrund von Verunreinigung von Drähten. In den letzten Jahren sind deswegen Aufladeverfahren einer Kontakt-Bauart entwickelt worden, insbesondere ein Walzenaufladeverfahren, das von einer elektrisch leitenden Walze als einer Aufladewalze Gebrauch macht.
Bei diesem Walzenaufladeverfahren wird die Aufladewalze mit einer lichtempfindlichen Trommel gedreht, die kraftschlüssig durch eine geeignete Antriebseinrichtung bewegt oder angetrieben wird, wobei sich die Oberfläche der Walze mit jener der Trommel in Druckkontakt befindet. Wenn eine gegebene Spannung an eine Mittelwelle oder einen Kern der Aufladewalze angelegt wird, werden elektrische Ladungen unmittelbar an die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel abgegeben, wodurch die Trommeloberfläche mit einem vorbestimmten elektrischen Potential aufgeladen wird. Wenn die angelegte Spannung ausschließlich aus einer Gleichspannungskomponente besteht, treten bei einem Kontakt zwischen der Aufladewalze und dem lichtempfindlichen Körper mikroskopische Schwankungen auf, die zu punktförmigen Aufladeschwankungen führen. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, eine Spannung, die aus einer Gleichspannungskomponente und einer der Gleichspannungskomponente überlagerten Wechselspannungskomponente besteht, an die Aufladewalze anzulegen. Die Frequenz des elektrischen Wechselspannungsfeldes ist abhängig von einer Verfahrensgeschwindigkeit festgelegt, d. h. die Frequenz steigt mit einer Zunahme der Verfahrensgeschwindigkeit. Mit anderen Worten hat die Wechselspannungskomponente der Spannung eine geringe Frequenz, wenn der Vorgang mit einer langsamen Geschwindigkeit ausgeführt wird, und eine hohe Frequenz, wenn der Vorgang mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt wird.
Der Aufbau der bei dem vorstehend beschriebenen Aufladeverfahren verwendeten Aufladewalze ist beispielsweise allgemein in Fig. 3 dargestellt. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 ist auf einer den äußeren Umfang bildenden Oberfläche einer Mittelwelle oder eines Kerns 2 eine elektrisch leitende elastische Schicht 4 aus einer elektrisch leitenden Gummizusammensetzung mit geringer Härte ausgebildet. Auf einer den äußeren Umfang bildenden Oberfläche der leitenden elastischen Schicht 4 sind in der Reihenfolge der Beschreibung in Lagen eine Sperrschicht 6, eine Widerstandeinstellschicht 8 und eine Schutzschicht 10 ausgebildet. Die Sperrschicht 6 verhindert, dass ein Weichmacher aus der leitenden elastischen Schicht 4 entweicht oder wandert.
Wenn eine Spannung an die vorstehende Aufladewalze angelegt wird, deren Oberfläche sich in Druckkontakt mit der lichtempfindlichen Trommel befindet, bewirkt die Wechselspannungskomponente der Spannung, dass eine Kraft zwischen der Trommel und der Aufladewalze wirkt, wobei die Kraft von der Frequenz der Wechselspannungskomponente abhängt. Folglich schwingt die lichtempfindliche Trommel, die ein dünnes Metallrohr als ein Basis- oder Kernelement hat, und erzeugt Störgeräusche. Solche Schwingungen und Störgeräusche werden herkömmlicherweise durch verschiedene Dämpfungsverfahren verhindert, wie Beschichten der inneren Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel mit einem dämpfenden Überzug oder Füllen des Trommelinnern mit einem dämpfenden Material. Andernfalls wird eine Störgeräusch- Isolationseinrichtung benötigt, um Geräusche oder Störgeräusche zu verringern, die aus einem die lichtempfindliche Trommel und die Aufladewalze beherbergenden Gehäuse austreten.
Da die entgegengesetzten Enden der Mittelwelle 2 der Aufladewalze mittels Federn oder dergleichen gegen die lichtempfindliche Trommel gedrückt werden, ist die Breite des Spalts zwischen der Trommel und der Walze an den entgegengesetzten Enden der Walze eher klein und an einem Mittelabschnitt der Walze groß. Durch diesen Unterschied hinsichtlich der Spaltbreite zwischen der lichtempfindlichen Trommel und der Aufladewalze bildet sich zwischen dem Mittelabschnitt der Walze und der Trommel leicht ein Abstand, wodurch ein nicht gleichförmiges oder ungleichmäßiges Aufladen der lichtempfindlichen Trommel hervorgerufen wird.
Im Hinblick auf das Vorstehende wurde kürzlich eine Aufladewalze vorgeschlagen, die derart aufgebaut ist, dass eine aus einem elektrisch leitenden Schaumstoffkörper bestehende Schaumstoffschicht auf dem äußeren Umfang der Mittelwelle ausgebildet ist und eine Widerstandeinstellschicht und eine Schutzschicht durch Beschichten auf dem äüßeren Umfang der Schaumstoffschicht aufgebracht sind. Die Härte der Walze kann aufgrund der Verwendung des elektrisch leitenden Schaumstoffkörpers verringert werden, um die Störgeräusche wie vorstehend beschrieben wirkungsvoll zu verringern.
Damit die vorstehende Aufladewalze eine ausreichend große geräuschverringernde Wirkung zeigt, muß das Ausdehnungsverhältnis des leitenden Schaumstoffkörpers erhöht werden, um so die Härte der Walze auf einen ausreichend niedrigen Wert zu senken. Folglich kann der Schaumstoffkörper leicht durch Zellenfehler in Mitleidenschaft gezogen werden. Wird bei der Aufladewalze der Schaumstoffkörper mit einer solchen geringen Härte verwendet, erscheinen infolge eines Schrumpfens der Überzugsschichten (Widerstandeinstellschicht und Schutzschicht) leicht Falten auf der Walzenoberfläche, weswegen es schwierig ist, eine glatte oder ebene Walzenoberfläche zu schaffen. Falls die Glattheit oder Ebenheit der Walzenoberfläche unzufriedenstellend ist, kann die Verwendung einer solchen Aufladewalze dazu führen, dass ein schlechtes oder fehlerhaftes Bild erstellt wird.
Da die Schaumstoffschicht bezüglich ihrer Abmessungen eine verhältnismäßig große Schwankung aufweist, muß die den äußeren Umfang bildende Oberfläche der Schaumstoffschicht vor ihrer Beschichtung zudem derart geschliffen werden, dass der Außendurchmesser der Aufladewalze unverändert oder konstant ausgebildet und innerhalb eines gewünschten Bereichs genau kontrolliert ist. Da darüber hinaus der Innendurchmesser des zylinderförmig ausgebildeten Schaumstoffkörpers von Abschnitt zu Abschnitt schwankt, d. h. die auf dem inneren Umfang liegende Oberfläche des Schaumstoffkörpers eine schlechte Glattheit aufweist, muß die Innenoberfläche ebenfalls geschliffen werden, bevor die Welle in den zylindrischen Schaumstoffkörper eingeführt wird.
Herkömmliche Verfahren zur Herstellung einer Verbundwalze sind aus JP-A-2 202 430, US-A-4,956,211, EP-A-0 210 871 bekannt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehende Situation entwickelt. Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Aufladewalze zu schaffen, welche die erforderlichen elektrischen Eigenschaften erfüllt und eine glatte Oberfläche behält sowie verringerte Schwingungsgeräusche aufgrund einer an dieser angelegten Wechselspannungskomponente einer Spannung bewirkt und dauerhaft einen konstanten Spalt gewährleistet, wenn sich die Walze in Druckkontakt mit einer lichtempfindlichen Trommel befindet.
Die vorstehende Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann entsprechend der in Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst werden.
Die Verbundwalze mit der Schaumstoffschicht und der festen elastischen Schicht kann durch Blasen in Mitleidenschaft gezogen sein, die zwischen den zwei Schichten aufgrund beim Aufschäumen des vorgeschäumten Schlauchs in der Walze eingeschlossener Luft auftreten. Die Luft bleibt in der Walze zurück, weil der Aufschäumgrad des vorgeschäumten Schlauchs von Abschnitt zu Abschnitt schwankt und ein zuerst aufgeschäumter Schlauchabschnitt verhindert, dass beim Aufschäumen eines anderen Abschnitts Luft entweicht. Gemäß dem vorstehend erläuterten Verfahren der Erfindung ist die Vielzahl der sehr kleinen Vertiefungen in der den inneren Umfang bildenden Oberfläche des die feste elastische Schicht ergebenden elastischen Schlauchs derart ausgebildet, dass sich die Vertiefungen in die axiale Richtung des Schlauchs, vorzugsweise über dessen gesamte axiale Länge erstrecken, und dass die den inneren Umfang bildende Oberfläche des elastischen Schlauchs eine Oberflächenrauhigkeit Rz von nicht weniger als 15 um besitzt. Beim Aufschäumen des vorgeschäumten Schlauchs kann deswegen wirkungsvoll Luft durch die axialen Vertiefungen vom Mittelabschnitt bis zu den axialen Endabschnitten der Walze entweichen, bevor der Schaumstoffkörper vollständig an der inneren Oberfläche des elastischen Schlauchs anhaftet. Dementsprechend kann die Luft wirksam aus der Grenzfläche zwischen der Schaumstoffschicht und der festen elastischen Schicht der Walze entfernt werden, wodurch auf diese Weise das vorstehend beschriebene Auftreten der Blasen vermieden und eine erheblich verbesserte Oberflächenglattheit der Verbundwalze gewährleistet wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorstehenden und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind durch Lektüre der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine axiale Querschnittsansicht einer Aufladewalze;
Fig. 2 eine axiale Querschnittsansicht einer weiteren Aufladewalze;
Fig. 3 eine axiale Querschnittsansicht einer herkömmlichen Aufladewalze; und
Fig. 4 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Geräts zum Messen des Geräuschpegels jedes Aufladewalzenprobekörpers;
Fig. 5 eine axiale Querschnittsansicht eines Verfahrensschritts zum Ausbilden einer Verbundwalze mit einem Schaumstoffkörper und einer festen elastischen Schicht, wobei ein den Schaumstoffkörper ergebender vorgeschäumter Schlauch und ein die feste elastische Schicht ergebender elastischer Schlauch in einer zylindrischen Metallform positioniert sind;
Fig. 6 eine axiale Querschnittsansicht einer Verbundwalze, welche gemäß einem den Schritt der Fig. 5 umfassenden bevorzugten Verfahren der Erfindung erhalten wurde;
Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer Endfläche des vorgeschäumten Schlauchs gemäß der Darstellung in Fig. 5;
Fig. 8 eine Ansicht eines Beispiels von Vertiefungen, die in dem in Fig. 5 gezeigten, vorgeschäumten Schlauch ausgebildet sind;
Fig. 9 eine Ansicht eines weiteren Beispiels von Vertiefungen, die in dem in Fig. 5 gezeigten, vorgeschäumten Schlauch ausgebildet sind; und
Fig. 10 eine in Querrichtung liegende Querschnittsansicht der erfindungsgemäß erhaltenen Verbundwalze.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Mit Bezugnahme zunächst auf Fig. 1, in der eine Aufladewalze gezeigt ist, ist eine aus einem elektrisch leitenden Schaumstoffkörper bestehende Schaumstoffschicht 14 auf einer den äußeren Umfang bildenden Oberfläche einer Mittelwelle (Kern) 12 und eine elektrisch leitende elastische Schicht 16 auf einer den äußeren Umfang bildenden Oberfläche der Schaumstoffschicht 14 ausgebildet. Weiterhin sind eine Widerstandeinstellschicht 18 und eine Schutzschicht 20 durch Beschichten auf einem Basiswalzenkörper ausgebildet, der sich aus der Schaumstoffschicht 14 und der leitenden elastischen Schicht 16 zusammensetzt.
Die Schaumstoffschicht 14 ist aus einem beliebigen von verschiedenen bekannten Schaumstoffmaterialien ausgebildet, welche die verlangten Eigenschaften für die Verwendung in der Aufladewalze erfüllen und nicht an Ermüdung oder anderen Problemen leiden. Ein im allgemeinen für die Schaumstoffschicht 14 verwendetes elektrisch leitendes Schaumstoffmaterial wird hergestellt, indem ein elektrisch leitendes Pulver oder eine elektrisch leitende Faser wie Metallpulver, Ruß oder Kohlenstoff-Faser in einen Schaumstoffkörper aus Gummi wie einen Urethan- Schaumstoffkörper oder Hydringummi-Schaumstoffkörper eingemischt werden.
Die Schaumstoffschicht 14 kann aus einem isolierenden Material oder einem teilweise leitenden Material gebildet sein, vorausgesetzt die Mittelwelle 12 ist elektrisch mit der leitenden elastischen Schicht 16 verbunden. Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Aufladewalze, in der eine Schaumstoffschicht 22 aus einem isolierenden Schaumstoffmaterial gebildet ist und die axial entgegengesetzte Endabschnitte 24, 24 enthält, die elektrisch leitend gemacht sind. Zum Beispiel wird die Schaumstoffschicht 22 gebildet, indem die Endabschnitte 24 mit einer Flüssigkeit getränkt werden, die in Wasser dispergiert, ein elektrisch leitendes Pulver oder eine elektrisch leitende Faser wie Ruß oder Kohlenstoff-Faser enthält, und die durchtränkten Endabschnitte 24 danach getrocknet werden.
Je geringer die Härte (Hs) des Schaumstoffkörpers 22 ist, umso wirksamer verringert der Schaumstoffkörper Störgeräusche. Deswegen sind das Ausdehnungsverhältnis und andere Faktoren des Schaumstoffkörpers wünschenswerterweise derart eingestellt, dass der Schaumstoffkörper eine Shore A- Härte von höchstens 15 aufweist und auf diese Weise eine ausreichend große geräuschverringernde Wirkung bereitstellt.
Das für die leitende elastische Schicht 16 verwendete Material kann am besten aus elektrisch leitenden Gummizusammensetzungen oder leitenden thermoplastischen Elastomeren ausgewählt werden, die ein leitendes Pulver oder eine leitende Faser wie Metallpulver, Ruß oder Kohlenstoff- Faser enthalten. Die elastische Schicht 16 kann auch aus einem harten Harz gebildet werden, falls die Schicht 16 eine solch geringe Dicke hat, dass sie leicht elastisch verformt wird. In diesem Fall wird es jedoch schwierig, eine ausreichend große Kontaktfläche oder -breite zwischen der Aufladewalze und der lichtempfindlichen Trommel zu gewährleisten, weil selbst eine verhältnismäßig dünne Schicht des harten Harzes die Walzenhärte erhöht. Die Verwendung des harten Harzes ist auch deswegen nachteilig, weil die Dicke der harten Harzschicht bis auf ungefähr 50 um verringert werden muß, was es schwierig gestaltet, die Schicht aufzubringen und zu handhaben, oder Bruch oder andere Probleme verursacht.
Die Dicke der vorstehend beschriebenen leitenden elastischen Schicht 16 ist vorzugsweise in einem Bereich von 100 um bis 1200 um zu halten. Wenn die Dicke der elastischen Schicht 16 kleiner als 100 um ist, kann die elastische Schicht 16 Zellenfehler der Schaumstoffschicht 14, 22 nicht ausreichend bedecken und beseitigen. Infolgedessen treten an den Zellenfehlern entsprechenden Abschnitten auf der elastischen Schicht 16 leicht Versenkungen bzw. Aussparungen oder dergleichen auf, was zu einer schlechten Glattheit auf der Walzenoberfläche führt. Wenn die Dicke der elastischen Schicht 16 1200 um überschreitet, verschlechtert sich die Wirkung der Schaumstoffschicht 14, 22, Störgeräusche zu verringern.
Um die Schaumstoffschicht 14, 22 und die leitende elastische Schicht 16 als eine Einheit auf der Mittelwelle 12 auszubilden, wird die Welle 12 in der Mitte einer zylindrischen Metallform angeordnet und ein vergleichsweise dünner Schlauch aus einem die leitende elastische Schicht 16 ergebenden elektrisch leitenden elastischen Material konzentrisch zur Mittelwelle angeordnet. Dann wird ein den Schaumstoffkörper 14, 22 ergebendes Formmaterial unter Druck in einen zylindrischen Raum zwischen der Welle 12 und der elastischen Schicht 16 eingespritzt und ein Aufschäumvorgang zum Ausbilden des Schaumstoffkörpers 14, 22 durchgeführt.
Die Schaumstoffschicht 14, 22 und die leitende elastische Schicht 16 sowie die Schaumstoffschicht 14, 22 und die Mittelwelle 12 werden ohne Verwendung eines Klebemittels nur aufgrund des Drucks des Schaumstoffkörpers 14, 22 mit ausreichend hoher Beständigkeit gegenseitig fixiert. Bei Bedarf kann allerdings die Schaumstoffschicht 14, 22 mit der elastischen Schicht 16 und der Welle 12 mittels eines geeigneten Klebemittels verbunden werden.
Wenn die Widerstandeinstellschicht 18 durch Beschichten auf der äußeren Oberfläche der leitenden elastischen Schicht 16 ausgebildet ist, kann die elastische Schicht 16 mit einem Lösungsmittel einer die Widerstandeinstellschicht 18 ausbildenden Beschichtungsflüssigkeit aufgequollen werden. Um dies zu vermeiden, ist es wünschenswert, die leitende elastische Schicht 16 mit einer nicht mit dem Lösungsmittel aufquellenden elektrisch leitenden Harzschicht und dann die Harzschicht mit der Widerstandeinstellschicht 18 zu beschichten. Die leitende Harzschicht hat eine Dicke von mehreren Mikron (1 Mikron = 10&supmin;&sup6; m) und kann aus einem Material gebildet werden, das als eine Hauptkomponente ein Polymer auf Nylon-Basis oder modifiziertes Nylon wie N- methoxymethyliertes Nylon aufweist.
Die Widerstandeinstellschicht 18 wird vorzugsweise aus einem zum Beispiel Epichlorhydrin enthaltenden Gummi gebildet und durch ein bekanntes Beschichtungsverfahren wie Eintauchen ausgebildet. Die Dicke dieser Schicht 18 wird im allgemeinen in einem Bereich von ungefähr 50-500 um, vorzugsweise von ungefähr 80-160 um, gehalten. Weiterhin wird die Schutzschicht 20 mit einer Dicke von Mikron durch Beschichten auf der äußeren Oberfläche der Widerstandeinstellschicht 18 ausgebildet, um zu verhindern, dass die Schicht 18 an der lichtempfindlichen Trommel anhaftet. Diese Schutzschicht 20 kann aus einem Material gebildet werden, das als eine Hauptkomponente ein Polymer auf Nylon-Basis oder modifiziertes Nylon wie N- methoxymethyliertes Nylon aufweist.
Um eine weiter verbesserte Glattheit der Oberfläche einer Walze wie der vorstehend beschriebenen Aufladewalze zu gewährleisten, werden die Schaumstoffschicht 14 und die elektrisch leitende elastische Schicht 16 vorteilhaft in einer mit Bezug auf Fig. 5 nachfolgend erläuterten Art und Weise auf der Mittelwelle 12 ausgebildet. Zuerst wird die Welle 12 in der Mitte eines säulenförmigen Hohlraums einer zylindrischen Metallform 30 angeordnet, und ein vorgeschäumter Schlauch 34, der beim Aufschäumen die Schaumstoffschicht 14 ergibt, wird radial außen auf der Welle 12 angeordnet. Dann wird ein elastischer Schlauch 36, der die leitende elastische Schicht 16 ergibt, radial außen auf dem vorgeschäumten Schlauch 16 angeordnet. Danach werden Kappenelemente 38, 38 auf den axial entgegengesetzten Endabschnitten der Metallform 30 befestigt.
Der die Schaumstoffschicht 14 ergebende vorgeschäumte Schlauch 34 ist aus einem passend gewählten Schaumstoffmaterial wie Urethan-Schaumstoff, Hydrin-Gummi, Chloropren-Gummi, EPDM und C1-EPDM gebildet. Unter Verwendung des ausgewählten Schaumstoffmaterials wird der vorgeschäumte Schlauch 34 mit einer Dicke, die abhängig vom zum Volumen der auszubildenden Schaumstoffschicht 14 in Bezug stehenden Ausdehnungsverhältnis des Schaumstoffmaterials bestimmt ist, beispielsweise durch Extrusion geformt. Im allgemeinen hat der für die Aufladewalze verwendete vorgeschäumte Schlauch 34 eine Dicke von etwa 1,5 mm.
Dagegen ist der elastische Schlauch 36, der die leitende elastische Schicht 16 der Aufladewalze ergibt, zum Beispiel aus einem bekannten elastischen Material gebildet, das aus unterschiedlichen Gummizusammensetzungen wie EPDM oder Polyamid-Elastomer oder thermoplastischen Elastomeren ausgewählt ist. Der elastische Schlauch 16 geeigneter Dicke wird unter Verwendung des ausgewählten elastischen Materials durch Extrusion geformt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Vielzahl von feinen Vertiefungen 42 in einer den Innenumfang bildenden Oberfläche des elastischen Schlauchs 36 derart ausgebildet, dass die Vertiefungen 42 sich in axialer Richtung des Schlauchs 36, wünschenswerterweise über die gesamte axiale Länge des Schlauchs 36 erstrecken. Diese Vertiefungen 42 können mit einem geeigneten Verfahren gebildet werden, wie (1) Ausschleifen mit Sandpapier der den inneren Umfang bildenden Oberfläche des elastischen Schlauchs 36, der extrudiert wurde in axialer Richtung des Schlauchs 36, um die den inneren Umfang bildende Oberfläche auszurauhen, oder (2) Extrudieren des elastischen Schlauchs 36 durch eine Extrusionsdüse mit Vertiefungen, so dass der extrudierte Schlauch 36 auf seiner den inneren Umfang bildenden Oberfläche mit feinen Vertiefungen 42 versehen ist. Während die feinen Vertiefungen 42 sich parallel zueinander in axialer Richtung des elastischen Schlauchs 36 erstrecken und über den gesamten Umfang des Schlauchs 34 angeordnet sind, können die Vertiefungen 42 helikal über die den inneren Umfang bildenden Oberfläche des elastischen Schlauchs 36 ausgebildet sein.
Um es wirksam zu ermöglichen, dass Luft durch die Vertiefung 42 während des Aufschäumvorgangs für den vorgeschäumten Schlauch 34 entweicht, besitzt die den inneren Umfang bildende Oberfläche des elastischen Schlauchs 36 vorzugsweise eine Oberflächenrauhigkeit Rz von nicht weniger als 15 um, wobei Rz die mittlere Zehn-Punkt-Rauhigkeit darstellt, d. h. den Mittelwert der absoluten Werte der Höhe der fünf höchsten Profilpeaks und der Tiefen der fünf tiefsten Profiltäler innerhalb einer Probenlänge. Da die Oberflächenglätte der Walze verschlechtert wird, wenn die Oberflächenrauhigkeit Rz zu hoch ist, wird die Oberflächenrauhigkeit Rz im allgemeinen so gesteuert, dass sie nicht größer als 50 um ist, obwohl die optimale Rauhigkeit von dem Material, der Dicke und weiteren Faktoren des elastischen Schlauchs 36 abhängt. Zur Erhöhung des Effekts zur Ermöglichung der Luftentweichung während des Aufschäumvorgangs sind die Vertiefungen 42 in der Umfangsrichtung des elastischen Schlauchs 36, vorzugsweise mit einem Abstand von etwa 0,05 mm bis 1 mm angeordnet.
Nachdem die Mittelwelle 12, der vorgeschäumte Schlauch 34 und der elastische Schlauch 36, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhalten wurden, in der vorstehend erläuterten Weise konzentrisch zueinander innerhalb des Hohlraums der Metallform 30 angeordnet wurden, wird der vorgeschäumte Schlauch 34 einem geeigneten Aufschäumvorgang wie Erhitzen unterzogen, um eine Verbundwalze 40 gemäß der Darstellung in Fig. 6 zu schaffen. Die Verbundwalze 40 weist die Schaumstoffschicht 14 und die elektrisch leitende elastische Schicht 16 auf, die aufeinander geschichtet und als eine Einheit auf der Mittelwelle 12 ausgebildet sind.
Wie vorstehend beschrieben kann während des Aufschäumvorgangs erzeugte Luft wirkungsvoll aus den axialen Endabschnitten des elastischen Schlauchs 36 durch die in der den inneren Umfang bildenden Oberfläche des elastischen Schlauchs 36 ausgebildeten Vertiefungen 42 nach außen entweichen. Deswegen bleibt die Luft nicht im Innern der Walze zurück, wodurch vorteilhaft Blasen vermieden werden, die andernfalls zwischen der Schaumstoffschicht 14 und der elastischen Schicht 16 auftreten können. Folglich zeigt die Verbundwalze 40 eine ausgezeichnete Oberflächenglattheit.
Es ist verständlich, dass das vorstehende Verfahren nicht nur auf die Herstellung einer Aufladewalze angewandt wird, sondern auch zum Herstellen jeder anderen Art von Walze wie einer Bildentwicklungswalze, Bildübertragungswalze, Reinigungswalze oder Andruckwalze, von denen beispielsweise in elektrofotografischen Kopiermaschinen oder Druckern Gebrauch gemacht wird, verwendet werden kann, vorausgesetzt die Walze ist eine Verbundwalze mit einer Schaumstoffschicht und einer die Schaumstoffschicht überlagernden festen elastischen Schicht.

BEISPIELE

Nachfolgend sind ausführlich einige Beispiele von erfindungsgemäß aufgebauten Aufladewalzen beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die Erfindung keinesfalls auf die Einzelheiten der Beschreibung dieser Beispiele eingeschränkt ist, sondern mit verschiedenen anderen Änderungen, Abwandlungen und Verbesserungen, die für den Fachmann offensichtlich sind, durchgeführt werden können, ohne den in den Patentansprüche definierten Umfang der Erfindung zu verlassen.
Zuerst wurden verschiedene Materialien zum Ausbilden von Aufladewalzen auf nachfolgend angegebene Weise hergestellt.
(1) Schaumstoffkörper aus Urethan
Zuerst wurde eine Polyol-Mischung hergestellt durch Zusammenmischen der nachfolgenden Inhaltsstoffe:
Polyetherpolyol ("FA7030" erhältlich von Sanyo Chemical Industries, Ltd., Japan) ... 100 Gewichtsanteile
H&sub2;O ... 1 Gewichtsanteil
wäßrige Lösung aus Fettsäuresulfonat ("additive SV" erhältlich von Sumitomo Bayer Urethane K. K., Japan) ... 1 Gewichtsanteil
Silikon-Aufschäummittel ("SRX274C" erhältlich von Toray Silicone K. K., Japan) ... 2 Gewichtsanteile
Triethanolamin ... 1,5 Gewichtsanteile
N,N'-Dimethylbenzylamin (Katalysator) ("Kaorizer No. 20" erhältlich von Kao Corporation, Japan) ... 2 Gewichtsanteile
Triethylendiamin (Katalysator) ("Dabco33 LV" erhältlich von Mitsui Air Products K. K., Japan) ... 1 Gewichtsanteil
Die auf diese Weise erzeugte Polyol-Mischung wurde, unmittelbar bevor die Mischung in eine Form gespritzt wurde, mit Isocyanat ("Sumidule T-80" erhältlich von Sumitomo Bayer Urethane K. K., Japan) in einem Verhältnis von 5,3 : 1,0 gemischt.
(2) Elektrisch leitender Schaumstoffkörper aus Hydrin-Gummi
Die nachfolgend angegebenen Inhaltsstoffe wurden durch einen gewöhnlichen Mischer geschlossener Bauart geknetet und dann durch zwei Walzen mit einem Vulkanisationsmittel und einem Aufschäummittel zusammengemischt.
Epichlorhydrin-Gummi ("Epichlomer C" erhältlich von Daiso K. K., Japan) ... 100 Gewichtsanteile
Kohlenstoff ("Seast SO" erhältlich von Tokai Carbon Co., Ltd., Japan) ... 40 Gewichtsanteile
ausgefälltes Kalziumkarbonat leicht ... 20 Gewichtsanteile
Verarbeitungshilfe ... 3 Gewichtsanteile
Antialterungsmittel ... 3 Gewichtsanteile
Ethylenthioharnstoff ... 1,5 Gewichtsanteile
N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin (Aufschäummittel) ("Celmike A" erhältlich von Sankyo Kasei K. K., Japan) ... 5 Gewichtsanteile
Harnstoff und seine Derivate (Aufschäumhilfe) ("Celton N" erhältlich von Sankyo Kasei K. K., Japan) ... 5 Gewichtsanteile
(3) Elektrisch leitender Gummi (fest)
Die nachfolgend angegebenen Inhaltsstoffe wurden durch einen gewöhnlichen geschlossenen Mischer geknetet und dann durch zwei Walzen mit einem Vulkanisationsmittel und einem Aufschäummittel zusammengemischt.
Polynorbornen-Gummi ... 80 Gewichtsanteile
Ethylen-Propylen-Gummi ... 20 Gewichtsanteile
Ketjen-Schwarz (ketjenblack) ... 40 Gewichtsanteile
naphthenisches Öl ... 350 Gewichtsanteile
(4) Elektrisch leitender EPDM-Gummi
Die nachfolgend angegebenen Inhaltsstoffe wurden durch einen gewöhnlichen geschlossenen Mischer geknetet und dann durch zwei Walzen mit einem Vulkanisationsmittel und einem Vulkanisationsbeschleuniger zusammengemischt.
Ethylen-Propylen-Gummi ... 100 Gewichtsanteile
Ketjen-Schwarz ... 40 Gewichtsanteile
naphthenisches Öl ... 20 Gewichtsanteile
(5) Elektrisch leitendes Polyester-Elastomer
"Hytrel 4047 · 08" erhältlich von Toray · du Pont K. K., Japan
(6) Elektrisch leitendes Polyamid-Elastomer
"Pebax" erhältlich von Toray Industries Inc., Japan
(7) Elektrisch leitendes N-methoxymethyliertes Nylon
100 Gewichtsanteile N-methoxymethyliertes Nylon wurden in einer Mischung aus Methanol und Wasser gelöst, und dann wurden zu der auf diese Weise erhaltenen Lösung 15 Gewichtsanteile Ketjen-Schwarz zugefügt und durch eine Dispersionsvorrichtung mit Kügelchen dispergiert.
(8) Material zum Ausbilden der Widerstandeinstellschicht
Die nachfolgend angegebenen Inhaltsstoffe wurden durch zwei Walzen geknetet oder gemischt und in einer Mischung aus Methylethylketon und Toluol aufgelöst.
Epichlorhydrin-Gummi ("Epichlomer C" erhältlich von Daiso K. K., Japan) ... 100 Gewichtsanteile
hartes Kaolin ... 40 Gewichtsanteile
rotes Bleioxid ... 5 Gewichtsanteile
Verarbeitungshilfe ... 1 Gewichtsanteil
Ethylenthioharnstoff ... 1,5 Gewichtsanteile
(9) Material zum Ausbilden der Schutzschicht
100 Gewichtsanteile N-methoxymethyliertes Nylon wurden in einer Mischung aus Methanol und Wasser gelöst, und dann wurden zu der auf diese Weise erhaltenen Lösung 5 35 Gewichtsanteile Ketjen-Schwarz zugefügt und durch eine Dispersionsvorrichtung mit Kügelchen dispergiert.

Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiel 1

Fünf elastische Schläuche mit einem Außendurchmesser von 12 mm wurden aus dem vorstehenden elektrisch leitenden EPDM- Gummi (4) geformt, indem geeignete Metallformen derart verwendet wurden, dass die Schläuche jeweils Dicken aufwiesen wie sie in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben sind. Die Oberfläche jeder der auf diese Weise ausgebildeten Schläuche wurde geschliffen, um Spuren der geteilten Form zu entfernen, um eine glatte und ebene Oberfläche zu schaffen. Anschließend wurden eine Mittelwelle (Kern) mit einem Durchmesser von 6 mm und der vorstehende elastische Schlauch konzentrisch zueinander innerhalb einer zylindrischen Metallform angeordnet und das vorstehend angegebene Urethan- Schaumstoffmaterial (1) in einen Zwischenraum zwischen der Welle und dem Schlauch eingebracht. Die Metallform wurde dann unverzüglich flüssigkeitsdicht verschlossen, gefolgt von einem Aufschäumvorgang und einer Wärmebehandlung, um eine Schaumstoffschicht und eine elektrisch leitende elastische Schicht auf der äußeren Oberfläche der Welle auszubilden.
Anschließend wurde das vorstehend angegebene Material (8) zum Ausbilden der Widerstandeinstellschicht durch Eintauchen auf der äußeren Oberfläche der leitenden elastischen Schicht aufgetragen, um eine 80 um dicke Schicht auszubilden, und dann getrocknet und einer Wärmebehandlung unterzogen. Dann wurde das Material (9) zum Bilden der Schutzschicht durch Eintauchen auf der auf diese Weise ausgebildeten Widerstandeinstellschicht aufgetragen, um eine 5 um dicke Schicht auszubilden, und dann getrocknet und wärmebehandelt. Daraufhin wurden die axial entgegengesetzten Endabschnitte der Schaumstoffschicht mit einer Flüssigkeit durchtränkt, die in Wasser dispergierten Ruß enthielt, und dann getrocknet. Auf diese Weise wurden die Endabschnitte der Schaumstoffschicht elektrisch leitend gemacht, um die Welle und die leitende elastische Schicht elektrisch miteinander zu verbinden. Auf diese Art wurden fünf gemäß der Darstellung in Fig. 2 aufgebaute Aufladewalzenprobekörper erhalten.
Die auf diese Weise erhaltenen Aufladewalzen wurden getestet, indem die Stromstärke, die Walzenhärte, der Störgeräuschpegel (Geräuschpegel) und die Oberflächenrauhigkeit gemessen wurden und auch das Aussehen der Walze beurteilt wurde. Weiterhin wurden die Aufladewalzen tatsächlich in Druckern installiert und das Bilderzeugungsvermögen jedes die jeweiligen Aufladewalzen nutzenden Druckers bewertet. Die Testergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 angegeben.
Die Messungen der elektrischen Stromstärke, der Walzenhärte, des Geräuschpegels, der Oberflächenrauhigkeit und des Bilderzeugungsvermögens wurde für jeden Aufladewalzenprobekörper unter den nachstehenden Bedingungen durchgeführt.

[Stromstärke]

Bei einer Umgebung von 23ºC und 53% relativer Luftfeuchtigkeit wurde jede der zu testenden Aufladewalzen in Druckkontakt mit einer glatten Metallwalze gehalten, die einen Durchmesser von 30 mm hatte und mit 17 Umdrehungen/min rotierte, wobei eine Last von 500 gf (1 gf = 9,80665·10&supmin;³ N) auf jeden der entgegengesetzten Endabschnitte der Mittelwelle der Walze aufgebracht war. Die Stromstärke wurde gemessen, während ein mit einer Wechselspannung von 500 Vp-p (300 Hz) überlagerte Gleichspannung von 200 VDC an die Welle der Aufladewalze angelegt war.

[Walzenhärte]

Die Walzenhärte wurde unter Verwendung eines Shore A- Härtemeßgeräts gemessen, wobei eine Last von 1 kg auf die zu testende Aufladewalze aufgebracht war.

[Geräuschpegel]

Der Geräuschpegel wurde durch eine gemäß der Darstellung in Fig. 4 aufgebaute Meßvorrichtung gemessen, wobei eine mit einer Wechselspannung von 2000 Vp-p (500 Hz) überlagerte Gleichspannung von 550 VDC an die Welle der zu testenden Aufladewalze angelegt war.

[Oberflächenrauhigkeit]

Die Oberflächenrauhigkeit wurde durch ein Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät mit dem Namen "SURFCOM" gemessen, hergestellt von Tokyo Seimitsu Co., Ltd., Japan.

[Bilderzeugungsvermögen]

Bei einer Umgebung von 10ºC und 15% relativer Luftfeuchtigkeit wurden Bilder fortlaufend auf 5000 Blatt Papier gedruckt, wobei ein Laserstrahldrucker mit dem Namen "Laser Jet IIISI", hergestellt von HEWLETT PACKARD, benutzt wurde. Das Bilderzeugungsvermögen wurde in Bezug auf jeden Aufladewalzenprobekörper beurteilt, wobei die folgenden Kriterien verwendet wurden:
O: keine Veränderung bei den erzeugten Bildern
Δ: leichte Veränderung bei den Bildern
X: Veränderung bei den Bildern Tabelle 1
Wie aus den in der vorstehenden Tabelle 1 angegebenen Meßergebnissen ersichtlich ist, entwickelten die Aufladewalzen der Beispiele 1 bis 4 hinreichend wenig Störgeräusche und zeigten ein ausgezeichnetes Bilderzeugungsvermögen. Dagegen zeigte die Aufladewalze des Vergleichsbeispiels 1 mit einer 1400 um dicken leitenden elastischen Schicht eine verhältnismäßig hohe Walzenhärte und litt an vergleichsweise starkem Störgeräusch.

Beispiele 5 und 6 und Vergleichsbeispiel 2

Es wurden mit einem Extruder drei elastische Schläuche aus dem vorstehend angegebenen elektrisch leitenden Polyester- Elastomer (5) derart hergestellt, dass die Schläuche einen Außendurchmesser von 12 mm und jeweils Dicken aufwiesen, wie sie der nachstehenden Tabelle 2 angegeben sind. Diese elastischen Schläuche wurden verwendet, um drei Aufladewalzenprobekörper als Beispiele 5, 6 sowie Vergleichsbeispiel 2 zu schaffen. Jeder der Probekörper wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei die Schaumstoffschicht sowie die elektrisch leitende elastische Schicht auf der äußeren Oberfläche der Mittelwelle ausgebildet und weiterhin die Widerstandeinstellschicht sowie die Schutzschicht auf der leitenden elastischen Schicht ausgebildet wurden. Die Welle und die leitende elastische Schicht wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 elektrisch miteinander verbunden, um die beabsichtigte Aufladewalze gemäß der Darstellung in Fig. 2 zu schaffen.
Bei den auf diese Weise erhaltenen Aufladewalzen wurden die gleichen Messungen und die gleiche Beurteilung wie in Beispiel 1 durchgeführt, und deren Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 angegeben. Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Aufladewalzen der Beispiele 5 und 6 erheblich verringertes Störgeräusch verursachten, und ein ausgezeichnetes Bilderzeugungsvermögen zeigten. Dagegen konnte die Aufladewalze des Vergleichsbeispiels 2, die eine leitende elastische Schicht von 80 um Dicke aufwies, Aussparungen aufgrund von Zellenfehlern der Schaumstoffschicht nicht ausreichend überdecken und beseitigen, und das Aussehen der Walze war dementsprechend verschlechtert, was zu einer erhöhten Rauhigkeit der Walzenoberfläche und einem schlechten Bilderzeugungsvermögen führte. Tabelle 2

Beispiele 7, 8

Es wurden zwei jeweils Schaumstoffschichten ergebende vorgeschäumte Schläuche mit einem Extruder hergestellt, wobei die Schläuche aus dem vorstehend angegebenen elektrisch leitenden Hydrin-Gummi (2) gebildet waren. Auf ähnliche Weise wurden zwei Elastomerschläuche unter Verwendung des jeweils vorstehend angegebenen elektrisch leitenden Polyester-Elastomers (5) und des elektrisch leitenden Polyamid-Elastomers (6) durch Extrusion erstellt. Diese jeweils leitende elastische Schichten ergebenden Elastomerschläuche hatten einen Außendurchmesser von 12 mm und die in der nachstehenden Tabelle 3 angegebene Dicke. Jeder der vorgeschäumten leitenden Schläuche aus Hydrin- Gummi und die entsprechenden leitenden Elastomerschläuche wurden konzentrisch zueinander innerhalb einer zylindrischen Metallform angeordnet, wobei eine Mittelwelle (Kern) mit 6 mm Durchmesser in der Mitte der Form angeordnet war. Die Schläuche und die Welle in der Form wurden durch einen Ofen erhitzt, um ein Aufschäumen und eine Vulkanisation der Schläuche zu erreichen, so dass der Schaumstoffkörper und die leitende elastische Schicht auf der äußeren Oberfläche der Welle ausgebildet wurden. Weiterhin wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 eine Widerstandeinstellschicht und eine Schutzschicht durch Eintauchen auf der den äußeren Umfang bildenden Oberfläche jeder leitenden elastischen Schicht ausgebildet, um zwei Aufladewalzenprobekörper (Beispiele 7, 8) gemäß der Darstellung in Fig. 1 zu schaffen.
Bei den auf diese Weise erhaltenen Aufladewalzen wurden die gleichen Messungen und die gleiche Beurteilung wie in Beispiel 1 durchgeführt, und deren Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 3 angegeben. Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Aufladewalzen der Beispiele 7 und 8 verhältnismäßig wenig Störgeräusch verursachten und ein ausgezeichnetes Bilderzeugungsvermögen zeigten. Tabelle 3

Vergleichsbeispiele 3, 4 und 5

Es wurden zuerst mit einem Extruder unter Verwendung des vorstehend angegebenen elektrisch leitenden Hydrin-Gummis (2) drei vorgeschäumte Schläuche hergestellt. Jeder vorgeschäumte Schlauch und eine Mittelwelle (Kern) mit einem Durchmesser von 6 mm wurden konzentrisch zueinander innerhalb einer zylindrischen Metallform angeordnet und durch einen Ofen erhitzt, um ein Aufschäumen und eine Vulkanisation der Schläuche zu erreichen, so dass eine Schaumstoffschicht mit einer Dicke von 3 mm auf der äußeren Oberfläche der Welle ausgebildet wurde. Auf diese Weise wurden drei Aufladewalzenprobekörper als die Vergleichsbeispiele 3, 4 und 5 hergestellt, wobei die jeweiligen Schaumstoffschichten unterschiedliche Ausdehnungsverhältnisse hatten. Um zu verhindern, dass die Schaumstoffschicht jeder Aufladewalze durch ein Lösungsmittel einer zu bildenden Widerstandeinstellschicht aufquoll, wurde die Schaumstoffschicht durch Eintauchen mit einer 10 um dicken Schicht des vorstehend angegebenen elektrisch leitenden N-methoxymethylierten Nylons (7) beschichtet, die dann getrocknet und wärmebehandelt wurde. Weiterhin wurden durch Eintauchen auf der vorstehenden Schichtlage auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 die Widerstandeinstellschicht und eine Schutzschicht ausgebildet, um die beabsichtigte Aufladewalze zu schaffen.
Bei den auf diese Weise erhaltenen Aufladewalzen wurden die gleichen Messungen und die gleiche Beurteilung wie in Beispiel 1 durchgeführt, und deren Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 4 angegeben. Bei den Vergleichsbeispielen 3 und 4 wurde das Ausdehnungsverhältnis der Schaumstoffschicht verhältnismäßig hoch eingestellt, um so die Shore A-Härte der Aufladewalze zu verringern. In diesem Fall können die Störgeräusche wirksam verringert werden, aber das Aussehen der Walze ist verschlechtert, wobei aufgrund ihres Schrumpfens Falten auf der Überzugsschicht auftreten, was zu einer erhöhten Rauhigkeit der Walzenoberfläche und schlechtem Bilderzeugungsvermögen führt. Bei Vergleichsbeispiel 5 wurde das Ausdehnungsverhältnis der Schaumstoffschicht verhältnismäßig niedrig eingestellt, um die Falten in der Überzugsschicht zu vermeiden. In diesem Fall hat die Walze jedoch eine vergleichsweise hohe Härte und die von der Walze entwickelten Störgeräusche sind unerwünscht erhöht. Tabelle 4

Vergleichsbeispiel 6

Eine 6 mm dicke Mittelwelle (Kern) und der vorstehend angegebene elektrisch leitende (feste) Gummi (3) wurden in einer Metallform angeordnet und durch einen Ofen erhitzt, so dass auf der den äußeren Umfang bildenden Oberfläche der Welle eine 3 mm dicke leitende Gummischicht ausgebildet wurde. Dann wurde die Oberfläche der leitenden Gummischicht durch Schleifen geglättet und durch Eintauchen mit einer 10 um dicken Schicht des vorstehend angegebenen elektrisch leitenden N-methoxymethylierten Nylons (7) beschichtet, die dann getrocknet und wärmebehandelt wurde. Danach wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durch Eintauchen weiterhin eine Widerstandeinstellschicht und eine Schutzschicht auf der Überzugsschicht ausgebildet, um eine als Vergleichsbeispiel 6 beabsichtigte Aufladewalze zu schaffen.
Bei der auf diese Weise erhaltenen Aufladewalze wurden die gleichen Messungen und die gleiche Beurteilung wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei deren Ergebnisse in der vorstehenden Tabelle 4 angegeben sind. Die Ergebnisse lassen erkennen, dass die Shore A-Härte der Aufladewalze bis auf einen so hohen Wert wie 64 erhöht war und die Walze vergleichsweise starke Störgeräusche entwickelte.

Bezugsbeispiele¹ [¹ Die Bezugsbeispiele liegen außerhalb des Erfindungsumfangs] 9, 10 und 11 und Vergleichsbeispiel 7

Zuerst wurde Hydrin-Gummi mit einer wie nachfolgend angegebenen Zusammensetzung hergestellt und vorgeschäumte Schläuche mit einem Innendurchmesser von 7,5 mm und einem Außendurchmesser von 10 mm hergestellt, indem der auf diese Weise erzeugte Hydrin-Gummi derart durch Vertiefungen aufweisende Extrusionsformen extrudiert wurde, dass in der axialen Richtung des Schlauchs eine Vielzahl von sehr kleinen Vertiefungen in der den äußeren Umfang bildenden Oberfläche jedes vorgeschäumten Schlauchs ausgebildet wurden. Die Anzahl und Tiefe der in dem vorgeschäumten Schlauch ausgebildeten Vertiefungen sind nachstehend in Tabelle 5 aufgeführt.

Zusammensetzung des Hydrin-Gummis

Hydrin-Gummi ... 100 Gewichtsanteile
Ruß ... 40 Gewichtsanteile
Weichmacher ... 10 Gewichtsanteile
Vulkanisationsmittel ... 1,5 Gewichtsanteile
Aufschäummittel ... 5 Gewichtsanteile
Aufschäumhilfe ... 5 Gewichtsanteile
Unter Verwendung von EPDM (Ethylen-Propylen-Copolymergummi) oder Polyamid-Elastomer, die jeweils eine wie nachfolgend angegebene Zusammensetzung haben, wurden durch Extrusion elastische Schläuche mit einem Innendurchmesser von 11,4 mm und einem Außendurchmesser von 11,8 mm hergestellt.

Zusammensetzung von EPDM

EPDM ... 100 Gewichtsanteile
ZnO ... 5 Gewichtsanteile
Stearinsäure ... 1 Gewichtsanteil
Behandeltes Öl ... 30 Gewichtsanteile
Elektrisch leitender Kohlenstoff ... 33 Gewichtsanteile
Peroxid ... 3,5 Gewichtsanteile
Vernetzungsmittel ... 3 Gewichtsanteile

Zusammensetzung des Polyamid-Elastomers

Polyamid-Elastomer ("Pebax" erhältlich von Toray Industries Inc., Japan) ... 100 Gewichtsanteile
Elektrisch leitender Kohlenstoff ... 30 Gewichtsanteile
Eine zylindrische Metallform mit einem Innendurchmesser von 12 mm wurde hergestellt und eine Mittelwelle (Kern) von 6 mm Durchmesser wurde in der Mitte eines Hohlraums der Form angeordnet. Dann wurden der vorgeschäumte Schlauch und der elastische Schlauch jedes Probekörpers konzentrisch zueinander angeordnet und die entgegengesetzten axialen Enden der Metallform durch jeweilige Kappenelemente verschlossen. Danach wurde die zylindrische Metallform in einen Ofen gesetzt und der vorgeschäumte Schlauch und der elastische Schlauch für 40 Minuten bei 160ºC erhitzt, um den vorgeschäumten Schlauch aufzuschäumen. Auf diese Art wurden drei Bezugsbeispiele (Bezugsbeispiele 9, 10 und 11) von Verbundwalzen erzeugt, die jeweils eine als eine Einheit mit einer festen elastischen Schicht ausgebildete Schaumstoffschicht aufwiesen. Für das Vergleichsbeispiel 7 wurde eine Verbundwalze aus einem vorgeschäumten Schlauch ohne Vertiefungen sowie dem vorstehend beschriebenen elastischen Schlauch ausgebildet.
Jede der auf diese Weise erhaltenen Verbundwalzen wurde durch einen Oberflächenrauhigkeitmeßgerät vermessen, und die Oberflächenglattheit jeder Walze beurteilt. Das Ergebnis der Auswertung ist nachstehend in Tabelle 5 angegeben, wobei "O" anzeigt, dass keine Vertiefung auf der Walze auftrat, und "Δ" anzeigt, dass Vertiefungen mit einer Tiefe von weniger als 10 um auf der Walze auftraten, während "X" anzeigt, dass Vertiefungen mit einer Tiefe von 10 um oder mehr auf der Walze auftraten.
Die feste elastische Schicht jeden Probekörpers wurde von der Verbundwalze abgemantelt und die Oberfläche der Schaumstoffschicht mit bloßem Auge untersucht, um das Aussehen der Oberfläche zu beurteilen. Das Ergebnis der Beurteilung ist nachstehend in Tabelle 5 angegeben, wobei "O" anzeigt, dass keine Blasen auf der Oberfläche der Schaumstoffschicht auftraten, und "Δ" anzeigt, dass vergleichsweise kleine Blasen (mit einem Durchmesser von weniger als 2 mm) auf der Oberfläche auftraten, während "X" anzeigt, dass vergleichsweise große Blasen (mit einem Durchmesser von 2 mm oder mehr) auf der Oberfläche auftraten. Tabelle 5
Aus den vorstehenden Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Verbundwalzen der Bezugsbeispiele 9 bis 11, die viele sehr kleine in der äußeren Oberfläche des vorgeschäumten Schlauchs ausgebildete Vertiefungen hatten, auf der Oberfläche der Schaumstoffschicht jeder Walze frei von Blasen waren. Dagegen traten bei der Verbundwalze des Vergleichsbeispiels 7 Blasen auf und beeinflußten die Oberflächenglattheit der Walze nachteilig.

Beispiele 12 bis 17 und Vergleichsbeispiele 8 bis 11

Zuerst wurde ein Hydrin-Gummi mit einer nachstehend angegebenen Zusammensetzung hergestellt und es wurden vorgeschäumte Schläuche mit einem Innendurchmesser von 8 mm und einem Außendurchmesser von 10 mm durch Extrusion hergestellt.

Zusammensetzung des Hydrin-Gummis

Hydrin-Gummi 100 Gewichtsteile
Ruß 40 Gewichtsteile
Weichmacher 10 Gewichtsteile
Vulkanisationsmittel 1,5 Gewichtsteile
Aufschäummittel 5 Gewichtsteile
Aufschäumhilfe 5 Gewichtsteile
Unter Verwendung eines Polyamid-Elastomers mit einer nachstehend angegebenen Zusammensetzung wurde elastische Schläuche jeweils mit einem Innendurchmesser von 11,4 mm und einem Außendurchmesser von 11,8 mm durch Extrusion gebildet. Für die Verbundwalzen der Beispiele 16 und 17 wurde eine mit Vertiefungen versehene Extrusionsspindel zur Extrusion der jeweiligen elastischen Schläuche verwendet, so dass sehr kleine Vertiefungen in der den inneren Umfang bildenden Oberfläche des elastischen Schlauchs gebildet wurden und dass die den inneren Umfang bildende Oberfläche eine Oberflächenrauhigkeit (Rz) besaß, wie sie in der nachstehenden Tabelle 6 angegeben ist. Für die Verbundwalzen der Beispiele 12 bis 15 und Vergleichsbeispiele 9 bis 11 wurde die den inneren Umfang jedes elastischen Schlauchs bildende Oberfläche mit verschiedenen Arten von Sandpapier in axialer Richtung des Schlauchs nach der Extrusion dieser elastischen Schläuche geschliffen. So wurden sehr kleine Vertiefungen in der den inneren Umfang bildenden Oberfläche des entsprechenden elastischen Schlauchs gebildet, um eine Oberflächenrauhigkeit (Rz) zu schaffen, wie sie in der nachstehenden Tabelle 6 angegeben ist.

Zusammensetzung des Polyamid-Elastomers

Polyamid-Elastomer 100 Gewichtsteile (erhältlich von Toray Industries, Ltd., japanische Handelsbezeichnung: Pebax)
elektrisch leitender Kohlenstoff 30 Gewichtsteile
Eine zylindrische metallische Form mit einem Innendurchmesser von 12 mm wurde hergestellt und eine Welle (Kern) mit einem Durchmesser von 6 mm wurde im Zentrum einer Aussparung der Form angeordnet. Dann wurde der vorgeschäumte Schlauch und der elastische Schlauch jedes Beispiels koaxial zueinander angeordnet und die entgegengesetzten axialen Enden der metallischen Form wurden durch entsprechende Kappenteile verschlossen. Danach wurde die zylindrische metallische Form in einen Ofen gegeben und die vorgeschäumten und elastischen Schläuche wurden bei 160ºC 40 Minuten lang erhitzt, um den vorgeschäumten Schlauch aufzuschäumen. Auf diese Weise wurden 10 Probenkörper von Verbundwalzen jeweils mit einer in Einheit mit einer festen elastischen Schicht ausgebildeten Schaumstoffschicht hergestellt. Als Vergleichsbeispiel 8 wurde eine Verbundrolle hergestellt, die aus dem vorstehend beschriebenen vorgeschäumten Schlauch und einem elastischen Schlauch ohne Vertiefungen gebildet wurde.
Jede der so erhaltenen Verbundwalzen wurde mit einem Oberflächenrauhigkeitsmessgerät gemessen und die Oberflächenglätte jedes Probenkörpers wurde ausgewertet. Das Ergebnis der Auswertung ist in der nachstehenden Tabelle 6 gezeigt, wobei "O" zeigt, dass auf der Walze keine Aussparung erschien und "Δ" zeigt, dass Aussparungen mit einer Tiefe von weniger als 10 um auf der Walze erschienen, während "X" zeigt, dass Aussparungen mit einer Tiefe von 10 um oder mehr auf der Walze erschienen.
Die feste elastische Schicht jedes Probenkörpers wurde von der Verbundwalze abgelöst und die Oberfläche der Schaumstoffschicht wurde mit bloßem Auge untersucht, um den Zustand der Oberfläche auszuwerten. Das Ergebnis der Auswertung ist in der nachstehenden Tabelle 6 gezeigt, wobei "O" zeigt, dass keine Blasen auf der Oberfläche der Schaumstoffschicht erschienen und "Δ" zeigt, dass relativ kleine Blasen (mit einem Durchmesser von weniger als 2 mm) auf der Oberfläche erschienen, während "X" zeigt, dass relativ große Blasen (mit einem Durchmesser von 2 mm oder mehr) auf der Oberfläche erschienen.
Es ist aufgrund Tabelle 6 verständlich, dass die Verbundwalzen der Beispiele 12 bis 17, bei denen sehr kleine Vertiefungen in der inneren Oberfläche des elastischen Schlauchs gebildet waren, um eine Oberflächenrauhigkeit von nicht weniger als 15 um zu schaffen, keine Blasen aufwiesen und beträchtlich verbesserte Oberflächenglätte zeigten. Andererseits waren die Verbundwalze des Vergleichsbeispiels 8 ohne Vertiefungen in dem elastischen Schlauch und die Verbundwalzen der Vergleichsbeispiele 2 bis 4, in denen die Oberflächenrauhigkeit der den inneren Umfang bildenden Oberfläche des elastischen Schlauchs geringer als 15 um war, durch Blasen aufgrund von zwischen der Schaumstoffschicht und der festen elastischen Schicht eingeschlossener Luft beeinträchtigt und zeigten eine geringe Oberflächenglätte. Tabelle 6

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbundwalze mit einer auf einer äußeren Oberfläche einer Welle (12) ausgebildeten Schaumstoffschicht (14, 22) und einer auf einer äußeren Oberfläche der Schaumstoffschicht ausgebildeten festen elastischen Schicht (16), welches die Schritte umfaßt:

Anordnen eines die Schaumstoffschicht ergebenden vorgeschäumten Schlauchs (34) radial außerhalb der Welle;

Ausbilden einer Vielzahl von sehr kleinen Vertiefungen (42) in einer den inneren Umfang bildenden Oberfläche eines die feste elastische Schicht ergebenden vorgeschäumten Schlauchs (36), so dass die sehr kleinen Vertiefungen sich in axialer Richtung des elastischen Schlauchs erstrecken, und dass die den inneren Umfang bildende Oberfläche eine Oberflächenrauhigkeit Rz von nicht weniger als 15 um besitzt;

Anordnen des elastischen Schlauchs radial außerhalb des vorgeschäumten Schlauchs;

Positionieren der Welle, des vorgeschäumten Schlauchs und des elastischen Schlauchs in einem Hohlraum einer Metallform; und

Durchführen eines Aufschäumvorgangs mit dem vorgeschäumten Schlauch, um dadurch derart die Schaumstoffschicht auszubilden, daß die Schaumstoffschicht als eine Einheit mit der durch den elastischen Schlauch geschaffenen festen elastischen Schicht ausgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenrauhigkeit Rz der den inneren Umfang bildenden Oberfläche des elastischen Schlauchs auf nicht mehr als 50 um gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vertiefungen mit einem Abstand von 0,05 mm bis 1 mm in einer Umfangsoberfläche des elastischen Schlauchs angeordnet sind.

4. Verfahren nach einem, der Ansprüche 1 bis 3, wobei die sehr kleinen Vertiefungen sich in axialer Richtung über die gesamte axiale Länge des elastischen Schlauchs erstrecken.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verbundwalze eine Aufladewalze ist mit:

einer Mittelwelle (12);

einer Schaumstoffschicht (14, 22), die auf einer den äußeren Umfang bildenden Oberfläche der Mittelwelle ausgebildet ist und aus einem elektrisch leitenden Schaumstoffkörper oder einem Schaumstoffkörper mit einem elektrisch leitend gemachten Teil besteht;

einer auf einer äußeren Oberfläche der Schaumstoffschicht ausgebildeten elektrisch leitenden Schicht (16);

einer durch Beschichten auf einer äußeren Oberfläche der elektrisch leitenden elastischen Schicht ausgebildeten Widerstandeinstellschicht (18); und

einer durch Beschichten auf einer äußeren Oberfläche der Widerstandeinstellschicht ausgebildeten Schutzschicht (20).

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die elektrisch leitende elastische Schicht entweder aus einer elektrisch leitenden Gummizusammensetzung oder einem elektrisch leitenden thermoplastischen Elastomer gebildet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die elektrisch leitende elastische Schicht eine Dicke von 100 um bis 1200 um hat.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Schaumstoffschicht aus einem elektrisch leitenden Schaumstoffmaterial gebildet ist, das ein elektrisch leitendes Pulver oder eine elektrisch leitende Faser enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das elektrisch leitende Pulver oder die elektrisch leitende Faser aus der Gruppe gewählt ist, die aus einem Metallpulver, Ruß und einer Kohlenstoff-Faser besteht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Schaumstoffschicht zumindest einen elektrisch leitenden Abschnitt (24) enthält, durch den die Mittelwelle mit der elektrisch leitenden elastischen Schicht elektrisch verbunden ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Schaumstoffschicht axial entgegengesetzte Endabschnitte (24) an dem zumindest einen elektrisch leitenden Abschnitt aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei die Schaumstoffschicht eine Shore A-Härte von höchstens 15 aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, das weiterhin die Ausbildung einer elektrisch leitenden Harzschicht durch Beschichten auf die elektrisch leitende elastische Schicht umfaßt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei die Widerstandeinstellschicht eine Dicke von 50 um bis 500 um hat.