JP2004145012A

JP2004145012A - クラウン形状導電性ロールの製法およびそれにより得られる導電性ロール

Info

Publication number: JP2004145012A
Application number: JP2002310049A
Authority: JP
Inventors: Shiro Miyamori; 宮森　史朗; Yasuyuki Hayazaki; 早崎　康行; Masanari Umeda; 梅田　政成
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20
Also published as: EP1429202A2; US20040082451A1; US20050138810A1

Abstract

【課題】良好なクラウン形状を得ることができ、しかも、研摩レスで製造工程が少なく、安価なクラウン形状導電性ロールの製法を提供する。
【解決手段】押し出し成形の際に芯金９の長手方向に対するゴムの付着量を制御することにより、芯金９上にクラウン形状のゴム層を一体形成するようにしている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に用いられるクラウン形状導電性ロールの製法およびそれにより得られる導電性ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機等の電子写真装置に用いられる導電性ロールとしては、現像ロール，帯電ロール，転写ロール等があげられる。これらの導電性ロールは、芯金（軸体）の外周部に被覆層（弾性層）が形成されている。
【０００３】
一方、導電性ロール等において、相手部材との均一接地性の面から、被覆層の形状を、その厚みが軸方向の両端部から中央部に向かうにつれて徐々に厚くなる形状（クラウン形状）にすることが、よく行われている。通常、被覆層をクラウン形状にするには、芯金をセットしたクラウン型（キャビティ部分が上記クラウン形状に対応するクラウン形状に形成されている型）へ材料注入したのち脱型する方法や、割り型にはさみ加硫後に研摩によりクラウン形状にする方法や、表層塗工の工程で長手方向（軸方向）の移動速度を変えてクラウン形状にする方法等があげられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各方法では、つぎのような問題がある。まず、クラウン型を使用する方法では、導電性ロールのクラウン形状に合わせた専用のクラウン型を作製しなければならず、高価になる。つぎに、研摩による方法では、良好なクラウン形状を得ることができるものの、「表面性」が悪くなる。すなわち、研摩によりロール表面が粗くなり、このことが、トナーおよび外添材がロール表面に付着する原因となり、均一な特性を得ることができなくなる。その結果、画像が全体的に薄くなったり、すじが入った画像となる。しかも、研摩に熟練を要するうえ、研摩工程が増える分高価になる。つぎに、表層塗工の方法では、クラウン形状を大きくすることができず、相手部材との均一接地性に劣る。すなわち、導電性ロールと相手部材との間に隙間ができ、この隙間により、均一な特性を得ることができなくなる。また、トナーおよび外添材が上記隙間に付着した場合にも、均一な特性を得ることができなくなる。
【０００５】
また、例えば、特許文献１には、上記クラウン形状にするために、押し出し成形を用いるようにした導電性ロールの製造方法が提案されている。すなわち、シャフトと、このシャフトの外周に設けた導電性のベース層と、このベース層上に設けた導電薄層とを有する導電性ロールを製造するに際し、まず、成型機によりベース層を厚肉チューブ状に形成し、つぎに、熱可塑性樹脂をベース層上に押し出し成形して形成し、この形成の際に、導電性ロールの送り出しもしくは引き取りの速度を変化させることにより、導電薄層の厚みをロール両端部で薄く、ロール中央部で厚く形成し、つぎに、切断機で所定長さに切断したのち、シャフトをベース層の中心に挿入するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−５８３２５号公報（段落番号〔００１０〕および〔００１８〕）
【０００７】
ところで、このものでは、ベース層を形成し、つぎに、このベース層上に導電薄層を形成したのち、所定長さに切断してシャフトをベース層の中心に挿入しており、製造工程が多く、高価になる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、良好なクラウン形状を得ることができ、しかも、研摩レスで製造工程が少なく、安価なクラウン形状導電性ロールの製法およびそれにより得られる導電性ロールの提供をその目的とする。
【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、本発明は、押し出し成形の際に芯金の長手方向に対するゴムの付着量を制御することにより、芯金上にクラウン形状のゴム層を一体形成するようにしたクラウン形状導電性ロールの製法を第１の要旨とし、上記クラウン形状導電性ロールの製法により得られる導電性ロールを第２の要旨とする。
【００１０】
本発明者らは、良好なクラウン形状の導電性ロールを少ない製造工程で、安価に製造するための研究の過程で、押し出し成形により芯金上にゴム層を一体形成することで、少ない製造工程で、安価に製造することができないものかと着想し、一連の研究を重ねた。その結果、押し出し成形の際に芯金の長手方向に対するゴムの付着量を制御することにより、芯金上にクラウン形状のゴム層を一体形成すると、所期の目的を達成しうることを見出し、本発明に到達した。このように、本発明では、押し出し成形を利用することにより、研摩レスで、良好なクラウン形状の導電性ロールを製造することができ、製造工程が少なく、安価である。しかも、クラウン形状の調節は、押し出し成形の際に芯金の長手方向に対するゴムの付着量を制御することにより行えるため、クラウン型のように、導電性ロールのクラウン形状に合わせて専用のものを作製する必要がない。しかも、芯金上にクラウン形状のゴム層を一体形成しているため、製造工程が少なくなる。また、本発明の導電性ロールは、上記優れた効果を奏する製法により製造されたものである。なお、本発明において、「クラウン形状」とは、ゴム層の軸方向の両端部から中央部に向かうにつれて徐々に拡径している形状のことであり、中央部に内径が軸方向に沿って一定となっている部分があるものも含む意味である。
【００１１】
本発明において、押し出し成形を、ダイスの円形口部に対して芯金を通過させながらダイスと芯金との隙間にゴム材料を供給して行うようにした場合には、芯金の通過速度もしくはゴム材料の供給量を変化させることにより、芯金の長手方向に対するゴムの付着量を制御することができる。
【００１２】
本発明において、芯金の通過速度を変化させることにより、ゴム層をクラウン形状にするようにした場合には、芯金の通過速度を所望の速度に制御することで、所望のクラウン形状を得ることができる。
【００１３】
本発明において、ゴム材料の供給量を変化させることにより、ゴム層をクラウン形状にするようにした場合には、ゴム材料の供給量を所望の供給量に制御することで、所望のクラウン形状を得ることができる。
【００１４】
本発明において、ゴム材料にシリカが含まれている場合には、上記シリカにより導電性ロールの表面を鏡面にすることができる。
【００１５】
本発明を、詳しく説明する。
【００１６】
本発明のクラウン形状導電性ロールの製法は、押し出し成形の際に芯金の長手方向に対するゴムの付着量を制御することにより、芯金上にクラウン形状のゴム層を一体形成するようにしている。
【００１７】
上記押し出し成形には、例えば、ダイスの円形口部に対して芯金を通過させながらダイスと芯金との隙間にゴム材料を供給して行うようにした押し出し成形装置が用いられる。この押し出し成形装置のダイスの円形口部の直径は、３．５〜６５ｍｍに設定され、好適には、５〜２５ｍｍに設定される。また、上記円形口部の内周面を鏡面に形成する場合には、その軸方向の長さは、１５０〜５００ｍｍに設定され、好適には、２５０〜３５０ｍｍに設定される。また、十点平均粗さ（Ｒｚ）は、０．１〜６．０μｍに設定され、好適には、０．１〜３．０μｍに設定される。
【００１８】
上記芯金は、円柱形状に形成されており、その長手方向（軸方向）の長さは、１５０〜５００ｍｍに設定され、好適には、２５０〜３５０ｍｍに設定される。また、上記芯金の直径は、３〜６０ｍｍに設定され、好適には、５〜２０ｍｍに設定されており、通常より細いものが好適に用いられる。また、上記芯金上に一体形成されるクラウン形状のゴム層の厚みは、０．５〜２０ｍｍに設定され、好適には、０．７〜１０ｍｍに設定される。また、上記ゴム層のクラウン厚みは、０．００１〜１ｍｍに設定され、好適には、０．０１〜０．２ｍｍに設定される。
【００１９】
上記芯金の長手方向に対するゴムの付着量を制御する方法として、上記芯金の通過速度を変化させる方法もしくは上記ゴム材料の供給量を変化させる方法があげられる。上記芯金の通過速度を変化させる方法では、ゴム材料の供給量を一定とし、押し出し圧力は、５〜４５ＭＰａに設定され、好適には、２０〜３０ＭＰａに設定される。また、押し出し時間は、１〜３００ｓｅｃに設定され、好適には、１０〜３０ｓｅｃに設定される。また、押し出し距離は、１５０〜５００ｍｍに設定され、好適には、２５０〜３４７ｍｍに設定される。一方、上記ゴム材料の供給量を変化させる方法では、芯金の通過速度を一定とし、ゴム材料を押し出すスクリューの回転数は、１〜５７ｒｐｍに設定され、好適には、５〜３０ｒｐｍに設定される。また、これら両方法を併用し、上記ゴムの付着量を制御してもよい。
【００２０】
上記ゴム材料としては、ニトリルブタジエンゴム，水素添加ニトリルゴム，エピクロルヒドリンゴム，クロロプレンゴム，スチレンブタジエンゴム，ブタジエンゴム，エチレンプロピレンゴム，イソプレンゴム，ポリノルボルネンゴム，フッ素ゴム，シリコーンゴム，ウレタンゴム等が用いられる。また、これらのゴムをブレンドして用いることもできる。そして、上記ゴム材料には、加硫剤，加硫促進剤，導電剤，帯電制御剤等を適宜に添加することもできる。また、上記帯電制御剤としては、四級アンモニウム塩，ホウ酸塩，アジン系（ニグロシン系）化合物，アゾ化合物，オキシナフトエ酸金属錯体，界面活性剤（アニオン系，カチオン系，ノニオン系）等があげられる。また、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、補強剤、滑剤、離型剤、染料、顔料、難燃剤等を必要に応じて適宜に添加することも可能である。
【００２１】
また、上記ゴム材料にシリカを含有させることで、ロール表面を鏡面化することができる。上記含有量は、上記ゴム材料１００重量部に対し、シリカ１０〜７０重量部に設定され、好適には、４０〜６０重量部に設定される。また、上記鏡面化されたロール表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）は、０．１〜６．０μｍに設定され、好適には、０．１〜３．０μｍに設定される。また、上記ゴム材料にイオン導電剤を含有させることもできる。
【００２２】
上記導電性ロールは、単層構造であってもよいし、複層構造であってもよい。また、上記導電性ロールは、現像ロール，帯電ロール，転写ロール等として用いられる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
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。
【００２４】
図１は本発明のクラウン形状導電性ロールの製法の一実施の形態に用いる押し出し成形装置を示している。図において、１はクロスヘッド２を有する押し出し機であり、ゴム材料を投入するホッパー５と、１本のスクリュー６，ヒーター等の加熱手段（図示せず）を設けたシリンダ７と、スクリュー６を駆動するモーター等（図示せず）を内蔵する駆動装置８とを備えている。そして、ホッパー５に投入されたゴム材料をシリンダ７に供給し、このシリンダ７内で加熱手段により軟化するとともに、この軟化したゴム材料をスクリュー６の回転で混練しながらクロスヘッド２に押し出すようにしている。
【００２５】
上記クロスヘッド２は、図２に示すように、逆円錐台形状の貫通孔１１ａが左右方向に穿設された本体１１と、上記貫通孔１１ａに対応する部分にこの貫通孔１１ａと同心状に略逆円錐台形状の貫通孔１２ａが穿設されたダイス１２と、ニップル１３とを備えており、上記本体１１の貫通孔１１ａが、上記本体１１に設けられたゴム材料流入路１１ｂに連結している。これにより、上記押し出し機１のシリンダ７内をスクリュー６（図２では、図示せず）で押し出されたゴム材料は、接続配管１４，ゴム材料流入路１１ｂを介して貫通孔１１ａに流入するようにしている。また、上記ダイス１２の貫通孔１２ａは、その端部が円形口部１２ｂに形成されている。
【００２６】
上記ニップル１３は、略円筒形状に形成されており、その中央に、後述する芯金９が挿通される中央貫通孔１３ａが左右方向に穿設されている。そして、上記ニップル１３の中央貫通孔１３ａが上記両貫通孔１１ａ，１２ａおよび円形口部１２ｂに同心状に位置決めされている。また、上記挿通状態では、上記ニップル１３の右端部は、上記両貫通孔１１ａ，１２ａ内に配設されており、ニップル１３の中央貫通孔１３ａの右端開口部はダイス１２の円形口部１２ｂのすぐ近くに位置決めされている。
【００２７】
上記の構成において、上記押し出し機１のシリンダ７からクロスヘッド２の本体１１の貫通孔１１ａに押し出されたゴム材料は、本体１１の貫通孔１１ａとニップル１３間の空間およびダイス１２の貫通孔１２ａとニップル１３間の空間を通り、円形口部１２ｂに送られる。一方、ニップル１３の中央貫通孔１３ａに挿入された芯金９は、中央貫通孔１３ａの右端開口部から円形口部１２ｂに向かって通過し、円形口部１２ｂを通過し、外部に取り出される。このとき、上記ゴム材料が芯金９の外周部に付着し、芯金９上に所望のクラウン形状のゴム層Ａ（図１参照）が形成されている。そののち、これを加熱加硫したのち、冷却し、ゴム層１０（図３参照）を所定の寸法に切断等する。これにより、外周面が鏡面に形成されたクラウン形状のゴム層１０を有する導電性ロール（図３参照）を得ることができる。
【００２８】
このように、上記実施の形態では、押し出し成形を利用して、芯金９上に直接にクラウン形状のゴム層１０を形成しているため、研摩工程を行うことなく、良好なクラウン形状のゴム層１０を得ることができ、製造工程が少なく、製造コストが安価になる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のクラウン形状導電性ロールの製法によれば、押し出し成形を利用することにより、研摩レスで、良好なクラウン形状の導電性ロールを製造することができ、製造工程が少なく、安価である。しかも、クラウン形状の調節は、押し出し成形の際に芯金の長手方向に対するゴムの付着量を制御することにより行えるため、クラウン型のように、導電性ロールのクラウン形状に合わせて専用のものを作製する必要がない。しかも、芯金上にクラウン形状のゴム層を一体形成しているため、ベース層を作製したのち、このベース層上にクラウン形状の導電薄層を形成しているものに比べ、製造工程が少なくなる。また、本発明の導電性ロールは、上記優れた効果を奏する製法により製造されたものである。
【００３０】
本発明において、押し出し成形を、ダイスの円形口部に対して芯金を通過させながらダイスと芯金との隙間にゴム材料を供給して行うようにした場合には、芯金の通過速度もしくはゴム材料の供給量を変化させることにより、芯金の長手方向に対するゴムの付着量を制御することができる。
【００３１】
本発明において、芯金の通過速度を変化させることにより、ゴム層をクラウン形状にするようにした場合には、芯金の通過速度を所望の速度に制御することで、所望のクラウン形状を得ることができる。
【００３２】
本発明において、ゴム材料の供給量を変化させることにより、ゴム層をクラウン形状にするようにした場合には、ゴム材料の供給量を所望の供給量に制御することで、所望のクラウン形状を得ることができる。
【００３３】
本発明において、ゴム材料にシリカが含まれている場合には、上記シリカにより導電性ロールの表面を鏡面にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラウン形状導電性ロールの製法の一実施の形態に用いる押し出し成形装置の説明図である。
【図２】クロスヘッドを示す説明図である。
【図３】クラウン形状導電性ロールを示す説明図である。
【符号の説明】
９　芯金

Claims

押し出し成形の際に芯金の長手方向に対するゴムの付着量を制御することにより、芯金上にクラウン形状のゴム層を一体形成するようにしたことを特徴とするクラウン形状導電性ロールの製法。
押し出し成形を、ダイスの円形口部に対して芯金を通過させながらダイスと芯金との隙間にゴム材料を供給して行うようにした請求項１記載のクラウン形状導電性ロールの製法。
芯金の通過速度を変化させることにより、ゴム層をクラウン形状にするようにした請求項２記載のクラウン形状導電性ロールの製法。
ゴム材料の供給量を変化させることにより、ゴム層をクラウン形状にするようにした請求項２記載のクラウン形状導電性ロールの製法。
ゴム材料にシリカが含まれている請求項１〜４のいずれか一項に記載のクラウン形状導電性ロールの製法。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のクラウン形状導電性ロールの製法により得られることを特徴とする導電性ロール。