JP2001310362A

JP2001310362A - ゴムローラの製造方法及びゴムローラ

Info

Publication number: JP2001310362A
Application number: JP2000126991A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yabushita; 俊一籔下; Takahiro Fukumoto; 隆洋福本
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2001-11-06
Also published as: CN1320516A; TW555638B; HK1040667A1

Abstract

(57)【要約】【課題】軸芯と発泡ゴム層との接着力が高く、しかも
外径及び電気抵抗値の均一性に優れたゴムローラの提
供。【解決手段】クロスヘッド押出機７のシリンダー９内
には、発泡剤を含むゴム組成物１９が充填されている。
ゴム組成物１９は、スクリュー１１の回転によって前方
に進み、ヘッド部１３に達する。このゴム組成物１９は
ヘッド部１３で下方に進行方向を変え、口金１５からチ
ューブ２１として押し出される。一方、内筒１７の挿入
口２３からは軸芯３が挿入される。この軸芯３は内筒１
７を通過して口金１５から排出され、下方に進む。口金
１５の近傍では、軸芯３の外周面にチューブ２１が被覆
される。挿入口２３からは吸引がなされ、軸芯３とチュ
ーブ２１との間が負圧状態とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機、レ
ーザービームプリンタ、ファクシミリ、ＡＴＭ等に用い
られるゴムローラに関し、特に発泡ゴム層を備えたゴム
ローラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機等の事務機器には、帯電ローラ、
現像ローラ、転写ローラ、給紙ローラ、搬送ローラ、定
着ローラ等のゴムローラが用いられている。この事務機
器で画像が形成される場合、まず帯電ローラが感光ドラ
ム等の静電潜像保持体を均一に帯電させる。次に、画像
露光によって静電潜像保持体上に静電潜像が形成され
る。次に、現像ローラによって静電潜像保持体上にトナ
ーが供給され、トナー像が形成される。一方、給紙ロー
ラ及び搬送ローラによって紙等の被印刷体が静電潜像保
持体まで搬送され、この被印刷体上に転写ローラによっ
てトナー像が転写される。トナー像は、定着ローラによ
って被印刷体に定着される。

【０００３】帯電ローラ、現像ローラ及び転写ローラは
静電潜像保持体と接触するものであるため、静電潜像保
持体との間に適切なニップ幅が得られるよう、ある程度
柔軟である必要がある。また、給紙ローラ及び搬送ロー
ラも、被印刷体の搬送力向上の観点から、ある程度柔軟
である必要がある。特に近年、画像の高精度化、高密度
化の要求が高まりつつあり、さらに柔軟なゴムローラが
望まれている。ゴムローラに柔軟性を付与する目的で、
発泡ゴムが用いられることがある（例えば特開平１１−
２０１１４０号公報等参照）。

【０００４】発泡ゴムの層を備えたゴムローラを製造す
るには、まず発泡剤を含むゴム組成物を押し出し、チュ
ーブを成形する。次に、このチューブに仮芯を挿入して
加硫缶に投入し、加熱してゴムを架橋させるとともに発
泡剤を発泡させ、発泡ゴム成形体を得る。次にこの発泡
ゴム成形体から仮芯を抜いて軸芯（最終製品の一部とな
る芯）を挿入し、発泡ゴム成形体の表面を研磨して、軸
芯と発泡ゴム層とからなるゴムローラを得る。研磨は、
発泡ゴム層の平坦化、表面粗度調整等の目的で行われ
る。仮芯を用いる理由は後述するように架橋時にチュー
ブの内径が拡径してしまうからであり、したがって軸芯
は仮芯よりも大径のものが用いられる。

【０００５】加硫缶による架橋では発泡によってチュー
ブの外径が膨張するが、チューブと仮芯との間に空隙が
あるので、加硫缶の内圧によって内径も大きくなる。こ
の際、内径の拡径量が部位によって異なり、得られる発
泡ゴム成形体の内径が不均一になってしまうことがあ
る。内径が不均一であると、軸芯と発泡ゴム層との間に
部分的に空気層が形成され、軸芯と発泡ゴム層との接着
力が不十分となってしまう。また、空気層によってゴム
ローラの電気抵抗値が不均一となってしまうこともあ
る。さらに、この空気層は研磨時の発熱で膨張するが、
膨張状態で発泡ゴム層が平坦に研磨されても、その後常
温では空気層が元の体積に戻るので、この空気層直上の
発泡ゴム層は凹み、発泡ゴム層表面に凹凸が生じて電気
抵抗値の不均一が助長されてしまうこともある。

【０００６】特開平１０−９０９７５号公報には、クロ
スヘッド押出機を用いて支持軸上にゴム組成物を押し出
し、これを加硫するゴムローラの製造方法が開示されて
いる。クロスヘッド押出機を用いることにより、押出後
の支持軸とゴム組成物との間隙が小さくされうる。しか
しながら、通常のクロスヘッド押出では支持軸とゴム組
成物とを密着させることはできず、両者の間には依然と
して空気層が形成されるので、支持軸とゴム層との接着
力不足や、ゴムローラの外径及び電気抵抗値の不均一の
問題は残る。

【０００７】このような接着力不足及び不均一性の問題
は、例えば特開平７−２３８９２３号公報、特開平７−
２９５３３１号公報、特開平１０−１５６９１７号公報
等に開示された、いわゆる共押出によって発泡ゴム層の
上にソリッドゴム層が設けられたゴムローラにも見られ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであり、軸芯と発泡ゴム層との
接着力が高く、しかも外径及び電気抵抗値の均一性に優
れたゴムローラの提供を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めになされた発明は、発泡剤を含む未架橋ゴム組成物か
らなるチューブを軸芯の表面に密着状態で被覆する被覆
工程と、このチューブを加熱してゴムを架橋させるとと
もに発泡剤を発泡させ、発泡ゴム層を形成する架橋工程
とを含むゴムローラの製造方法、である。

【００１０】この製造方法では、被覆工程においてチュ
ーブと軸芯とが密着状態となるので、架橋工程において
チューブの内径が拡径しない。このため、軸芯と発泡ゴ
ム層との間に空気層が形成されない。よって、この製造
方法によって得られたゴムローラでは、軸芯と発泡ゴム
層との接着力が高く、また、空気層に起因する電気抵抗
値のばらつきも生じない。さらにこのゴムローラでは、
研磨時の空気層の膨張に起因する外径のばらつきも生じ
ない。なお、この製造方法において「チューブと軸芯と
が密着状態」とは、両者の間に空気層（気泡を含む）や
他の異物が実質的に介在しない状態を意味する。

【００１１】この製造方法では、被覆工程で用いられる
軸芯がそのまま最終製品の一部となる。従って、従来の
製造方法のような仮芯の挿入や脱抜が不要であり、工程
が簡略化される。よって、ゴムローラの製造コストが安
価となる。

【００１２】好ましくは、被覆工程におけるチューブの
内径は、軸芯の外径の０．５倍以上０．９倍以下であ
る。これにより、軸芯とチューブとがより確実に密着状
態となる。その内径が軸芯の外径よりも小さなチューブ
を軸芯に被覆する手段は、圧入でもよく、クロスヘッド
押出機による押出であってもよい。クロスヘッド押出機
が用いられる場合はヘッド部に軸芯が挿入され、チュー
ブの押出と共に軸芯への被覆がなされる。なお、クロス
ヘッド押出機による場合は、仮に軸芯が挿入されずにチ
ューブが押し出されたときのこのチューブの内径が、軸
芯の外径の０．５倍以上０．９倍以下とされる。

【００１３】クロスヘッド押出機が用いられる場合、好
ましくは、吸引によってチューブと軸芯との間が負圧状
態とされつつ、チューブの軸芯への被覆が行われる。こ
れにより、軸芯とチューブとがより確実に密着状態とな
る。吸引が行われる場合は、チューブの内径が軸芯の外
径の０．９倍の値を超えてもよい。

【００１４】この製造方法は、軸芯及び発泡ゴム層から
なるゴムローラのみならず、発泡ゴム層の上に位置する
ソリッドゴム層等の、他の層を備えたゴムローラの製造
にも好適である。なお、ソリッドゴム層とは、気泡を実
質的に含まないゴム層のことである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面が参照されつつ、
本発明の実施形態が説明される。

【００１６】図１は、本発明の一実施形態にかかるゴム
ローラ１が示された斜視図である。このゴムローラ１
は、軸芯３及び発泡ゴム層５を備えている。軸芯３は断
面が円形の棒状であり、発泡ゴム層５は円筒状である。
軸芯３の外周面と発泡ゴム層５の内周面とは、互いに当
接している。

【００１７】軸芯３の材質は特には制限がなく、例えば
合成樹脂、金属等が用いられる。帯電ローラ、現像ロー
ラ及び転写ローラとして用いられる場合は、ゴムローラ
１が導電性とされる必要がある。この場合は軸芯３も導
電性である必要があるので、軸芯３には通常金属材料が
用いられる。

【００１８】発泡ゴム層５は、ゴム組成物が架橋される
ことによって形成されている。用いられるゴムとして
は、例えばエチレン−プロピレン−ジエン共重合体（Ｅ
ＰＤＭ）、スチレン−ブタジエン共重合体、天然ゴム、
ブタジエンゴム、イソプレンゴム、シリコーンゴム、ア
クリロニトリル−ブタジエン共重合体、水素化アクリロ
ニトリル−ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、ア
クリルゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等
が挙げられる。

【００１９】発泡ゴム層５は、気泡を含んでいる。この
気泡は、発泡剤の発泡によって形成されている。好適に
用いられる発泡剤としては、例えばアゾジカルボンアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等
の、化学反応型の有機発泡剤が挙げられる。通常は、ゴ
ムの加熱・架橋反応と同時に発泡が起こる。化学反応型
有機発泡剤の配合量（質量比）は、ゴム１００部に対し
て３部以上１２部以下程度とされる。配合量が上記範囲
未満であると発泡倍率が低下してゴムローラ１の柔軟性
が不十分となってしまうことがある。逆に配合量が上記
範囲を超えると、発泡剤がゴムの架橋反応を阻害してゴ
ムローラ１の強度が不十分となってしまうことがある。

【００２０】発泡ゴム層５の発泡倍率は、２倍以上１５
倍以下が好ましく、３倍以上６倍以下が特に好ましい。
発泡倍率が上記範囲未満であると、ゴムローラ１の柔軟
性が不十分となってしまうことがある。逆に、発泡倍率
が上記範囲を超えると、ゴムローラ１の強度が不足して
しまうことがある。

【００２１】発泡ゴム層５の厚みは特には制限されない
が、通常は２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされる。厚みが上
記範囲未満であると、ゴムローラ１の柔軟性が損なわれ
てしまうことがある。逆に、厚みが上記範囲を超える
と、ゴムローラ１の強度が不足してしまうことがある。

【００２２】帯電ローラ、現像ローラ及び転写ローラと
して用いられる場合は、発泡ゴム層５が導電性とされる
必要がある。通常は、カーボンブラック、金属粉末等の
電子導電性物質が配合されることにより、発泡ゴム層５
に導電性が付与される。また、アクリロニトリル−ブタ
ジエン共重合体、水素化アクリロニトリル−ブタジエン
共重合体、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ウレタン
ゴム、エピクロルヒドリンゴム等の、イオン導電性であ
ってポリマー自体の電気抵抗が小さなゴムが用いられる
ことによっても、発泡ゴム層５が導電性とされる。これ
らのゴムが用いられる場合は電子導電性物質の配合は不
要である。もちろん、イオン導電性のゴムにさらに電子
導電性物質が配合されてもよい。

【００２３】このゴムローラ１は軸芯３及び発泡ゴム層
５から構成されているが、発泡ゴム層５の上にソリッド
ゴム層が設けられてもよい。また、発泡ゴム層５とソリ
ッドゴム層との間や、ソリッドゴム層の上に、必要に応
じさらに他の層が設けられてもよい。

【００２４】図２は、図１のゴムローラ１の被覆工程が
示された一部断面図である。この図には、クロスヘッド
押出機７が示されている。このクロスヘッド押出機７
は、シリンダー９と、スクリュー１１と、ヘッド部１３
と、口金１５と、内筒１７とを備えている。シリンダー
９内には、発泡剤を含むゴム組成物１９（発泡性ゴム組
成物）が充填されている。ゴム組成物１９は、スクリュ
ー１１の回転によって前方（図２における右方向）に進
み、ヘッド部１３に達する。このゴム組成物１９はヘッ
ド部１３で下方に進行方向を変え、口金１５からチュー
ブ２１として押し出される。一方、内筒１７の挿入口２
３からは軸芯３が挿入される。この軸芯３は内筒１７を
通過して口金１５から排出され、下方に進む。口金１５
の近傍では、軸芯３の外周面にチューブ２１が被覆され
る。

【００２５】チューブ２１の内径（軸芯３が挿入されず
にチューブ２１が押し出されたときの内径）は、軸芯３
の外径の０．５倍以上０．９倍以下が好ましい。すなわ
ち、このゴムローラ１では、チューブ２１の内径φｒと
軸芯３の外径φｓとが、下記数式（Ｉ）を満たすことが
好ましい。

【００２６】

【数１】

【００２７】このようにチューブ２１の内径が軸芯３の
外径よりも小さくされることにより、チューブ２１に強
制的に軸芯３が挿入されることとなる。これにより軸芯
３とチューブ２１との間の空気が追い出され、軸芯３と
チューブ２１とが密着状態となる。チューブ２１の内径
が軸芯３の外径の０．９倍を越えると、空気の追い出し
効果が不十分となってしまうことがある。逆に、チュー
ブ２１の内径が軸芯３の外径の０．５倍未満であると、
被覆が困難となってしまうことがある。これらの観点か
ら、チューブ２１の内径は、軸芯３の外径の０．６倍以
上０．８５倍以下がより好ましく、０．６５倍以上０．
８倍以下が特に好ましい。なお、軸芯３とチューブ２１
との密着状態は、仕上がり製品の有効長さ全体に渡って
達成される必要がある。

【００２８】好ましくは、挿入口２３から吸引がなされ
つつ、押出が行われる。これにより、口金１５の近傍の
チューブ２１と軸芯３との間が負圧状態となり、両者が
確実に密着状態となる。吸引がなされる場合は、チュー
ブ２１の内径が軸芯３の外径の０．９倍を越えてもよ
い。もちろん、吸引がなされる場合でも、チューブ２１
の内径が軸芯３の外径の０．５倍以上０．９倍以下とさ
れることにより、チューブ２１と軸芯３との密着状態が
より確実に達成される。

【００２９】図２では発泡性ゴム組成物のみからチュー
ブ２１が成形されているが、いわゆる共押出により、発
泡性ゴム組成物からなる内層とソリッドゴム組成物から
なる外層とを備えたチューブが成形されてもよい。この
場合も、挿入口２３から軸芯３が挿入され、軸芯３への
チューブの被覆がなされる。また、クロスヘッド押出機
７によって発泡性ゴム組成物のみからチューブが成形さ
れ、このチューブの表面にソリッドゴム組成物が被覆さ
れてもよい。

【００３０】内筒１７を備えていない押出機によってチ
ューブが押し出され、このチューブに軸芯３が強制圧入
されてもよい。この場合も、チューブの内径が軸芯３の
外径の０．５倍以上０．９倍以下、特には０．６倍以上
０．８５倍以下、さらには０．６５倍以上０．８倍以下
とされることにより、軸芯３とチューブとの間の空気が
追い出され、両者の密着状態が達成される。強制圧入
は、潤滑剤としての水、アルコール等が、軸芯３の外周
面又はチューブの内周面に塗布されて行われる。また、
圧搾空気が吹き付けられながら、機械的に強制圧入が行
われてもよい。

【００３１】軸芯３に被覆されたチューブ２１は、加熱
によって架橋される（架橋工程）。架橋は金型で行われ
てもよく、また、加硫缶で行われてもよい。架橋時に発
泡剤が発泡し、発泡ゴム層５が形成される。

【００３２】

【実施例】以下、実施例によって本発明の効果が明らか
にされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定
的に解釈されるべきではないことはもちろんである。な
お、以下の配合量の記載において「部」で示される数値
は、質量が基準とされたときの比を意味する。

【００３３】［実施例１］アクリロニトリル−ブタジエ
ン共重合体（日本合成ゴム社の商品名「Ｎ２１５Ｓ
Ｌ」）８０部、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体
（三井石油化学社の商品名「ＥＰＴ４０２１」）２０
部、カーボンブラック（東海カーボン社の商品名「シー
スト３」）５部、ステアリン酸（日本油脂社）１部、発
泡剤（永和化成工業社の商品名「ビニホールＡＣ＃
３」）７部、他の発泡剤（永和化成工業社の商品名「ネ
オセルボンＮ５０００」）３部、硫黄（鶴見化学社の商
品名「粉末イオウ」）１．５部、加硫促進剤としてのテ
トラエチルチウラムジスルフィド（大内新興化学工業社
の商品名「ノクセラーＴＥＴ」）１．５部、他の加硫促
進剤としての２−メルカプトベンゾチアゾール（大内新
興化学工業社の商品名「ノクセラーＭ」）１部及び他の
加硫促進剤としてのＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチ
アゾールスルフェンアミド（大内新興化学工業社の商品
名「ノクセラーＣＺ」）０．６部を混練し、発泡性のゴ
ム組成物を得た。このゴム組成物を、スクリュー径が９
０ｍｍであり、Ｌ／Ｄが１８であるクロスヘッド押出機
（中田エンジニアリング社製）のシリンダーに投入し
た。そして、スクリュー温度が４０℃、シリンダー温度
が４０℃、ヘッド部温度が４０℃、スクリューの回転速
度が１０ｒｐｍの条件で、内径が５．５ｍｍとなるよう
にチューブ状に押し出した。一方、挿入口から外径６．
０ｍｍの軸芯を挿入し、挿入口から吸引しつつ、この軸
芯の表面にチューブを被覆した。次に、この軸芯及びチ
ューブを加硫缶に投入し、加熱してチューブを架橋させ
た。架橋と同時に発泡剤が発泡し、発泡ゴム層が形成さ
れた。この発泡ゴム層の表面を砥石で常法に従って研磨
し、実施例１のゴムローラを得た。

【００３４】［実施例２］挿入口からの吸引をしなかっ
た他は実施例１と同様にして、実施例２のゴムローラを
得た。

【００３５】［実施例３］実施例１と同様のゴム組成物
を通常の押出機で押し出し、内径が５．５ｍｍのチュー
ブを得た。このチューブに、チューブの変形が生じない
ように留意しつつ、実施例１と同様の軸芯（外径が６．
０ｍｍ）を強制圧入した。強制圧入では、エチルアルコ
ールを潤滑剤として用いた。その後、実施例１と同様の
方法にてチューブを架橋し、発泡ゴム層を形成した。こ
の発泡ゴム層の表面を実施例１と同様の方法にて研磨
し、実施例３のゴムローラを得た。

【００３６】［比較例］実施例１と同様のゴム組成物を
通常の押出機で押し出し、内径が５．５ｍｍのチューブ
を得た。このチューブに外径が２．０ｍｍの仮芯を挿入
し、加硫缶に吊り下げて架橋して、発泡ゴム層からなる
円筒体を得た。この円筒体に、実施例１と同様の軸芯
（外径が６．０ｍｍ）を強制圧入した。強制圧入では、
エチルアルコールを潤滑剤として用いた。この発泡ゴム
層の表面を実施例１と同様の方法にて研磨し、比較例の
ゴムローラを得た。

【００３７】［表面平滑性の評価］表面が平坦な定盤の
上に、ゴムローラを載置した。そして、軸方向と直交方
向から光線を当て、ゴムローラと定盤との間から漏れ出
る光線を目視観察した。光線の漏れ出しが全くないもの
を「◎」とし、光線の漏れ出しがほとんどないものを
「○」とし、光線が多く漏れ出すものを「×」とした。
この結果が、下記の表１に示されている。

【００３８】［加工性の評価］表面研磨時に、加工性を
評価した。軸芯と発泡ゴム層との密着性（接着力）が極
めて高く、大量生産時の信頼性が高いものを「◎」と
し、密着性が高く研磨にほとんど支障が生じないものを
「○」とした。この結果が、下記の表１に示されてい
る。

【００３９】［製造コスト］製造コストの面で極めて有
利なものを「◎」とし、やや有利なものを「△」とし、
改善が必要なものを「×」とした。この評価が、下記の
表１に示されている。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１より、各実施例のゴムローラは、比較
例のゴムローラに比べて、総合評価として優れているこ
とが解る。これらの評価結果より、本発明の優位性が確
認された。

【００４２】

【発明の効果】以上説明されたように、本発明のゴムロ
ーラは軸芯と発泡ゴム層との接着力が高い。しかも、こ
のゴムローラは、外径及び電気抵抗値の均一性に優れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかるゴムロー
ラが示された斜視図である。

【図２】図２は、図１のゴムローラの被覆工程が示され
た一部断面図である。

【符号の説明】

１・・・ゴムローラ３・・・軸芯５・・・発泡ゴム層７・・・クロスヘッド押出機９・・・シリンダー１１・・・スクリュー１３・・・ヘッド部１５・・・口金１７・・・内筒１９・・・ゴム組成物２１・・・チューブ２３・・・挿入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０１Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０１Ｄ４Ｆ２０７ 15/16 １０３ 15/16 １０３ // Ｂ２９Ｋ 21:00 Ｂ２９Ｋ 21:00 105:04 105:04 Ｂ２９Ｌ 31:08 Ｂ２９Ｌ 31:08 Ｃ０８Ｌ 21:00 Ｃ０８Ｌ 21:00 Ｆターム(参考） 2H003 BB11 CC05 2H032 AA05 BA19 2H077 AD06 FA00 FA12 FA22 3J103 AA02 AA51 BA41 EA11 FA15 FA30 GA02 GA32 GA52 GA57 GA58 GA60 GA66 GA74 HA12 HA18 4F074 AA05 AA12 AA25 AC02 AD04 AD09 AG11 BA00 BB05 BB06 BB12 CA22 CC04Y CC06Y CC10X CC34X DA47 DA54 DA59 4F207 AA45 AB02 AD03 AD15 AG03 AG20 AH04 AR12 KA01 KA12 KB18 KB26 KF01 KF04 KJ05 KK04 KK41 KK51 KL58 KL63 KL83 KL88 KW33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発泡剤を含む未架橋ゴム組成物からなる
チューブを軸芯の表面に密着状態で被覆する被覆工程
と、このチューブを加熱してゴムを架橋させるとともに発泡
剤を発泡させ、発泡ゴム層を形成する架橋工程とを含む
ゴムローラの製造方法。
【請求項２】上記チューブの内径が軸芯の外径の０．
５倍以上０．９倍以下である請求項１に記載の製造方
法。
【請求項３】クロスヘッド押出機にてチューブを押し
出しつつ、このクロスヘッド押出機に挿入された軸芯に
チューブを被覆することによって上記被覆工程が達成さ
れる請求項１又は請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】吸引によってチューブと軸芯との間が負
圧状態とされつつ、上記チューブの軸芯への被覆が行わ
れる請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】軸芯とこの軸芯上の発泡ゴム層とを備え
ており、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の
製造方法によって製造されたゴムローラ。
【請求項６】上記発泡ゴム層の上に位置するソリッド
ゴム層をさらに備えた請求項５に記載のゴムローラ。