JP2006153001A

JP2006153001A - ゴムラテックスディップ装置

Info

Publication number: JP2006153001A
Application number: JP2005224051A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Yusa; 知之遊佐; Hiroshi Harashima; 寛原島; Kenichi Miyazaki; 憲一宮崎
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】ゴムラテックスのエマルジョン破壊を発生させることなく、ゴムラテックス溶液を圧送することのできるポンプを具えたゴムラテックスディップ装置を提供する。
【解決手段】ゴムラテックスディップ装置において、ゴムラテックス圧送ポンプは、ゴムラテックス溶液部分を囲むケーシングと、ケーシング内で回転してゴムラテックスに流速を付与するインペラと、ケーシングの外部に設けられてインペラを回転駆動するインペラ駆動手段とを具え、インペラは永久磁石を内蔵するとともに、ゴムラテックス溶液に浮上して回転するよう構成され、インペラ駆動手段は、前記永久磁石に、インペラを回転させる向きの力を生起させる交番磁界発生装置を具える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ等における静電潜像プロセスに用いられる帯電ローラ等のＯＡローラのゴムラテックス層を、ディップ塗布により形成するのに用いられるゴムラテックスディップ装置に関し、特に、ディップ槽に安定した品質のゴムラテックス溶液を収容することのできるものに関する。

従来、複写機、プリンタ等の電子写真装置では、まず、感光体の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して、光が当った部分の帯電を消去することによって潜像を形成する静電潜像プロセスにより静電潜像を得、次いで、トナーの付着により静電潜像をトナー像として顕像化し、紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法がとられている。

そして、感光体の表面を帯電するのに、感光体にＯＡローラを当接させ、これらを回転させながらＯＡローラに電圧を印加することにより、感光体表面を帯電させる接触帯電方式が広く実施されている。この接触帯電方式に使用されるＯＡローラは帯電ローラと呼ばれ、例えば、ゴムやウレタンフォーム等の材料を、金型内に注入し、あるいは押出機から押し出してシャフトの周りに弾性層を形成し、この弾性層の半径方向外側に、ウレタン、アクリルウレタン、アクリルエステル、ナイロン等の樹脂やＮＢＲ等の合成ゴムに導電剤を添加して抵抗値を調整した溶液をディップ塗装して抵抗調整層を形成し、更にその外側にアクリル、ウレタン、ナイロン等の樹脂を有機溶剤や水に溶解した樹脂溶液を、同じくディップ塗装して表皮層を形成したものが知られている。

このような帯電ローラにおいて、弾性層についてもディップ塗装を施して形成することにより、全ての層の形成をディップ塗装によって行い、製造設備の投資コスト抑える試みが検討されており、その解決策として、出願人は、特願２００４−１９３８７７にて、弾性層をゴムラテックス溶液中にディップして凝固させて形成するＯＡローラの製造方法を提案した。

一方、ディップ塗装により形成される抵抗調整層や、表皮層についても、これらの層厚さが厚い場合には、従来の方法では何度も重ね塗りする必要があり、そのための生産性の低下が問題となっており、その解決策として、出願人は、特願２００４−２１８３２４にて、弾性層以外の層のうち少なくとも一層を、ゴムラテックスを凝固させて形成するＯＡローラの製造方法を提案した。

ゴムラテックスを凝固させて層を形成するこれらの提案について、その概要を以下に説明する。図１は、この提案の製造方法によって形成されるＯＡローラを、感光体表面を帯電させるのに用いられる帯電ローラを例として示す断面図である。帯電ローラ１０は、シャフト１、シャフト１の周りに配設された弾性層２、ローラ周面を形成する表皮層４、および、弾性層２と表皮層４との間に設けられた抵抗調整層３よりなる。ここで、シャフト１は、プリンタ等の電子写真装置に軸支される部分であり、金属あるいはプラスチック製のものが用いられる。

弾性層２、抵抗調整層３、および表皮層４の一つ以上を、ゴムラテックスを凝固させて形成することができるが、弾性層２を、ゴムラテックス凝固法を用いて形成する場合を例として、その際の工程について説明する。図２は、帯電ローラ１０を製造する工程の流れを示す工程図であり、この製造工程は、シャフト１を準備して供給するシャフト供給工程８１、シャフト１の廻りにゴムラテックスをディップ凝固させて弾性層２を形成する弾性層形成工程８２、弾性層２の半径方向外側に塗料をディップして抵抗調整層３を形成する抵抗調整層形成工程８４、抵抗調整層３の半径方向外側に、同じく塗料をディップして表皮層４を形成する表皮層形成工程８６、および、表皮層４を強制乾燥させる表皮層乾燥工程８７を具え、最後の表皮層乾燥工程８７を終えた帯電ローラ１０は、次の工程、例えば、検査工程に移される。

図３は、弾性層２をゴムラテックス凝固法により形成する工程の詳細を示す工程図であり、まず、ラテックス下塗り工程８２ａで、水に乳濁したゴムラテックスの液を収容するラテックスディップ槽に、基体となるシャフト１を浸漬して、シャフト１の周面に、ラテックスを下塗りしたあと、凝固剤ディップ塗装工程８２ｂで、凝固剤の溶液を収容する凝固液ディップ槽に、下塗り済のシャフト１を浸漬してシャフト１の外側に凝固剤をディップ塗装する。ここで、下塗り用ラテックスは、凝固剤をシャフト１に接着させるための接着剤として機能する。

凝固剤を塗装したシャフト１を、風をあてて常温乾燥させたあと、ラテックスディップ塗装工程８２ｃで、ディップ槽に収容されたゴムラテックス溶液中に浸漬する。このとき、酸性の凝固剤とアルカリ製のゴムラテックスとは酸アルカリ反応を起こすが、この反応に伴って、ゴムラテックスはゲル化して凝固される。

ラテックスディップ塗装工程８２ｃのあと、酸アルカリ反応で発生した水を除去するため、低温乾燥工程８２ｄで、形成途中のローラの温度を、例えば４０℃程度に保って乾燥させ、続いて、酸アルカリ反応で発生した塩を除去するため、洗浄工程８２ｅで、薄い塩濃度の水でこれを洗浄して塩を除去する。塩を除去する工程が必要なのは、もしこれを除去しない場合には、塩が異物としてローラ内に残り、使用中にローラ表面に析出して感光体を汚染する原因となるからである。その後、帯電ローラを高温乾燥工程８４ｆに移送して、例えば７０〜８０度程度の高温下で乾燥を行い、水分を蒸発させるとともにラテックスを加硫して弾性層２の形成を完了する。

以上、ゴムラテックスよりなる層を有するＯＡローラの製造工程を、帯電ローラを例にとって説明したが、この工程は、帯電ローラ以外のＯＡローラを製造するのにも適用することができる。

ラテックスディップ塗装工程８２ｃにおいて、ディップ槽のゴムラテックス溶液は、ＯＡローラの生産量に応じて消費されてゆき、また、凝固剤との反応の進行とともに変質してゆくので、新しい溶液をディップ槽に継続的に補給する必要があり、そのため、通常、ディップ槽にゴムラテックス溶液を自動的に補給するポンプが必要となる。

また、ディップ槽の溶液は、自然沈降や、ディップ処理の進行に伴って、ディップ槽内の溶液の成分分布が場所ごとに異なってくるので、その変化を抑えて分布を均一にするため、ディップ槽内の溶液をいつも循環させておくポンプも必要となってくる。

一方、ゴムラテックスは、表面活性剤を介して乳化懸濁された状態で水中に分散されているが、これに剪断力が作用すると表面活性剤が脱離し、エマルジョン破壊を起こしてしまう。そして、このエマルジョン破壊は、ゴムラテックスの特性を変化させてしまうことに加え、水中に分散できなくなった粒子を、ディップ槽表面や配管等、種々の機器に付着させることになり、その結果、安定的な操業が阻害されてしまう。

ゴムラテックス溶液を圧送するための前述のポンプとして、もっとも汎用的に用いられる渦巻きポンプを用いた場合、渦巻きポンプは、インペラがケーシングの外に配置されたモータ等の原動機によって駆動される構造となっているため、ケーシングに穴を設けこの穴にインペラの回転軸を貫通させた構造を有する。そして、この貫通部から内部の液が漏れるのを抑えるとともに、軸受け機能を兼ねる貫通部に内部の溶液を供給してこれを潤滑するための軸封部が設けられていて、例えば、メカニカルシールやラビリンスパッキン等により構成される。しかしながら、軸封部は狭い流路を液が外部に流れるように構成されているため、液には大きな剪断力が作用し、そのため、ゴムラテックスのエマルジョン破壊を多量に発生させ、前述のような問題を招いてしまう。

そのため、ゴムラテックス溶液を圧送するポンプとして渦巻きポンプを用いる代わりに、シリンダ内壁にゴム製弾性膜の周囲を固定し弾性膜を往復動させてシリンダ内の容積を変化させることにより液を圧送するダイヤフラム式ポンプが用いられてきたが、このポンプは、インペラを回転させる渦巻きポンプとは異なり、弾性膜の往復動に伴って圧送液の脈動が発生し、この脈動によって、溶液は、ダイヤフラムやポンプ壁面から剪断力を受けるので、エマルジョン破壊の問題は軽減されたものの、前述の問題は依然解決されてはいない。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ゴムラテックスのエマルジョン破壊を発生させることなく、ゴムラテックス溶液を圧送することのできるポンプを具えたゴムラテックスディップ装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、シャフトを含む基体をゴムラテックス溶液にディップして、ＯＡローラのゴムラテックス層を形成するのに用いられ、ゴムラテックス溶液を収容するディップ槽と、このディップ槽へゴムラテックス溶液を供給し、もしくは、ディップ槽に収容されたゴムラテックス溶液を流動させるゴムラテックス圧送ポンプとを具えたゴムラテックスディップ装置において、
前記ゴムラテックス圧送ポンプは、ゴムラテックス溶液部分を囲むケーシングと、ケーシング内で回転してゴムラテックス溶液に流速を付与するインペラと、ケーシングの外部に設けられてインペラを回転駆動するインペラ駆動手段とを具え、
インペラは、インペラに固定された永久磁石を内蔵するとともに、ゴムラテックス溶液中に浮いて回転するよう構成され、インペラ駆動手段は、前記永久磁石に、インペラを回転させる向きの力を生起させる交番磁界発生装置を具えてなるゴムラテックスディップ装置である。

（２）本発明は、（１）において、ケーシングの、インペラ軸方向一方の側に吸入口を配置し、インペラの半径方向中心部にその軸方向に貫通する貫通穴を一個以上設け、吸入口から吸入されたゴムラテックス溶液を、軸方向一方の側から他方の側に向けて貫通穴を通過させたあとインペラの軸方向他方側の側面とケーシング内面との間の隙間を半径方向外側に向かわせる流路を形成し、インペラの軸方向他方側の側面を平坦に構成してなるゴムラテックスディップ装置である。

（３）本発明は、（２）において、前記インペラの軸方向他方側の側面における凹凸の出入りは、３．０ｍｍ以下としてなるゴムラテックスディップ装置である。

（４）本発明は、（２）もしくは（３）において、前記貫通穴の総断面積を２８．３ｍｍ^２以上としてなるゴムラテックスディップ装置である。

（５）本発明は、（２）〜（４）のいずれかにおいて、前記貫通穴の個数を１としてなるゴムラテックスディップ装置である。

（６）本発明は、（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記インペラの回転により流速が付与されたゴムラテックス溶液が流れる配管内に流速センサを設置して溶液の流速を常時計測し、溶液の流速が設定下限値以下になった場合は、前記インペラの回転数を上昇させ、溶液の流速が設定下限値を超えた段階で前記インペラの回転数の上昇を止めるように構成してなるゴムラテックスディップ装置である。

（７）本発明は、（１）〜（６）のいずれかにおいて、ゴムラテックススキムを除去するためのフィルタの前の配管内に圧力センサを設置して配管内圧を常時計測し、配管内圧が設定値以上になった場合は前記インペラの回転を停止するように構成してなるゴムラテックスディップ装置である。

（１）の発明によれば、ゴムラテックス圧送ポンプは、ゴムラテックス溶液部分を囲むケーシングと、ケーシング内で回転してゴムラテックス溶液に流速を付与するインペラと、ケーシングの外部に設けられてインペラを回転駆動するインペラ駆動手段とを具え、インペラは、インペラに固定された永久磁石を内蔵するとともに、ゴムラテックス溶液中に浮いて回転するよう構成され、インペラ駆動手段は、前記永久磁石に、インペラを回転させる向きの力を生起させる交番磁界発生装置を具えるので、ダイヤフラム式のポンプのように脈動が発生することはなく、また、従来の渦巻きポンプでは不可欠であった軸封部ももたないため、ゴムラテックス溶液に作用する剪断力を大幅に低下させて、ゴムラテックスのエマルジョン破壊を効果的に抑制することができる。

（２）の発明によれば、吸入口から吸入されたゴムラテックス溶液を、軸方向一方の側から他方の側に向けて貫通穴を通過させたあとインペラの軸方向他方側の側面とケーシング内面との間の隙間を半径方向外側に向かわせる流路において、インペラの軸方向他方の側の側面を平坦に構成したので、インペラのこの側面を凸凹に形成した場合には、ここを流れるゴムラテックスに大きな剪断力が作用してしまうところ、この剪断力を小さく抑え、前記エマルジョン破壊をより効果的に抑制することができる。

（３）の発明によれば、前記インペラ他方の側の側面における凹凸の出入りは、３．０ｍｍ以下としたので、この流路を通過するゴムラテックスのエマルジョン破壊をさらに抑えることができる。

（４）の発明によれば、前記貫通穴の総断面積を２８．３ｍｍ^２以上としたので、貫通穴を流れるゴムラテックス溶液の流速を抑え、流速に比例して大きくなる流路壁面からの剪断力を減じることができる。

（５）の発明によれば、前記貫通穴の個数を１としたので、貫通穴を流れるゴムラテックス溶液の流速をさらに抑え、エマルジョン破壊抑制効果を高めることができる。

（６）の発明によれば、前記インペラの回転により流速が付与されたゴムラテックス溶液が流れる配管内に流速センサを設置して溶液の流速を常時計測し、溶液の流速が設定下限値以下になった場合は、前記インペラの回転数を上昇させ、溶液の流速が設定下限値を超えた段階で前記インペラの回転数の上昇を止めるように構成したので、ポンプをフレキシブルに駆動できる。

（７）の発明によれば、ゴムラテックススキムを除去するためのフィルタの前の配管内に圧力センサを設置して配管内圧を常時計測し、配管内圧が設定値以上になった場合は前記インペラの回転を停止するように構成したので、ポンプを、よりフレキシブルに駆動できる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図４は、第一のゴムラテックスディップ装置を示す概念図である。ディップ装置２０は、ゴムラテックス溶液６を収容するオーバーフロー式ディップ槽２１と、ディップ槽２１の下部に設けられた流入口２１Ｂに溶液を補給する循環ポンプ２４と、ディップ槽２１の上面２１Ａからオーバーフローする溶液を一旦受けるオーバーフロー受液タンク２２と、オーバーフロー受液タンク２２からの溶液を貯留する溶液貯留タンク２３と、溶液貯留タンク２３に新しいゴムラテックス溶液６を補給する補給ポンプ２５とを具えて構成され、循環ポンプ２４は、溶液貯留タンク２３から溶液を汲み上げて循環するよう構成される。

このように構成されたディップ装置２０は、ディップ槽２１の上面２１Ａからいつも溶液をオーバーフローさせるので液面を一定に保持することができ、あわせて、液面に発生するスキムを排出して浸漬済の基体を引き上げる際にこれが異物となって付着することを防止することができる。

そして、このディップ装置２０を用いて、ゴムラテックス層を形成するには、凝固剤の層７が既に形成されているシャフト１の一端部をローラ把持部材８で把持し、シャフト１を垂直な姿勢に保持して、ディップ槽２１に収容されたゴムラテックス溶液６の中に浸漬し、その後、溶液６中に所定時間放置することにより、溶液のゴムラテックスと凝固剤とを反応させゴムラテックス層を形成することができる。

図５は、ゴムラテックス溶液を圧送する、循環ポンプ２４、補給ポンプ２５の断面構造を示す概念図である。これらは同様の構造を有するので循環ポンプ２４について、以下に説明する。

循環ポンプ２４は、ゴムラテックス溶液部分７０を囲むケーシング６１と、ケーシング内で、回転軸線６２ｃの周りに回転してゴムラテックス溶液６に流速を付与するインペラ６２と、ケーシング６１の外部に設けられてインペラ６２を回転駆動するインペラ駆動手段６９とを具える。

インペラ６２は、永久磁石６３を内蔵するとともに、ゴムラテックス溶液６に浮上して回転するよう構成され、インペラ駆動手段６９は、前記永久磁石に、インペラを回転させる向きの力を生起させる交番磁界発生装置を具え、交番磁界発生装置は、磁束生成コイル６４と、これによって生成された磁束を永久磁石６３まで導くヨーク６５とにより構成される。

ケーシング６１の、インペラ軸方向一方の側に吸入口７１が配置され、インペラ６２の半径方向中心部には、その軸方向に貫通する貫通穴７２が１個以上（図の場合１個）設けられる。そして、吸入口７１から吸入されたゴムラテックス溶液６の一部は、インペラ６２の羽根６２ｗによって渦巻状に半径方向外側に放射され吐出口７４から吐出されるが、吸入口７１から吸入されたゴムラテックス溶液の他の部分は、貫通穴７２を、インペラ６２の軸方向一方から他方の側に向けて通過し、インペラ６２の他方側の側面６８とケーシング内面との間の隙間７３を半径方向外側に向かったあと、吐出口７４から吐出されるよう流路が形成されている。

このように、インペラ６２は、ゴムラテックス溶液６中に浮上して回転するよう構成され、そのため、これを駆動するための軸を、ケーシング外部に貫通させて、原動機の出力軸と締結する必要はなく、その結果、軸封部も不要のものとすることができるので、従来のポンプにおいて軸封部で発生するエマルジョン破壊をなくすことができる。

そして、インペラ６２の他方側の側面６８は平坦に形成され、この凹凸ｘが３．０ｍｍを超えた場合には、側面６８に対するゴムラテックス溶液６の流動抵抗が大きくなりすぎてエマルジョン破壊を起こす可能性が高くなる。

また、貫通穴７２の個数は一個とし、その断面積を、２８．３ｍｍ^２以上とするのが好ましく、これらの条件を満足するよう貫通穴を設けた場合には、ゴムラテックス溶液６の流動抵抗を下げ、ゴムラテックスのエマルジョン破壊を一層効果的に防止することができる。

このポンプ２４を作動させるには、磁束生成コイル６４に交番電流を印加してヨーク６５内に磁束を形成する。この磁束は、ヨーク６５の先端からヨーク６５の外に放射され、永久磁石６３に力を作用して、インペラ６２を中心軸６２ｃの周りに回転させる。

図６（ａ）は、第二の実施形態のゴムラテックスディップ装置を示す断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のｂ−ｂ断面に対応する断面図である。ゴムラテックスディップ装置３０は、凝固剤の層７が表面に形成されたシャフト１にゴムラテックスをディップするものであり、ゴムラテックス溶液６を収容するディップ槽３１と、ゴムラテックス溶液６の表層流Ｆを形成して液面に発生したゴムラテックススキムをディップ槽の外に排出する液流形成手段とを具え、液流形成手段は、表層流上流側の壁面に設けられた流入堰３２と、表層流下流側の壁面に設けられ、流入堰３２と同等もしくはそれより低い高さに設定された流出堰３３と、流入堰３２を介してディップ槽と連通し、液面Ｓ_１を流入堰３２より高い位置に保持する表層流生成タンク３５とを含んで構成される。

ここで、流入堰３２や流出堰３３は、それぞれ、左右上下を囲って形成された開口部を通して表層流を流入、もしくは、流出させるものであってもよく、この場合、流出堰３３をなす開口部の下縁が、流入堰３２の開口部の下縁と同等以下の高さに設定されていなければならない。

表層流生成タンク３５は、ディップ槽３１をその内部に収容する構造を有し、流出堰３３を介してもディップ槽３１と連通するよう構成されており、図６に示すものは、流入堰３２に隣接する部分と、流出堰３３に隣接する部分とが、ディップ槽３１の下方部分を通して繋がっているが、これらの部分をディップ槽３１の側方部分で繋げてもよく、さらには、パイプ等で連通させることもできる。

表層流生成タンク３５内には、排出された表層流からゴムラテックススキムを除去するフィルタ３６と、流出堰３３に隣接する側の液面Ｓ_２を低下させるとともに流入堰３２に隣接する側の液面Ｓ_１を上昇させる循環ポンプ３７が設けられ、循環ポンプ３７は、表層流生成タンク３５内に図中ｆで示した流れを形成する機能をも有する。

このように構成されたディップ装置３０においては、循環ポンプ３７を駆動させることにより、流入堰３２に連通する側の液面Ｓ_１を上昇させて流入堰３２より高いレベルに保持するとともに、流出堰３３に連通する側の液面Ｓ_２を下降させて流出堰３３より低いレベルに保持することにより、流入堰３２は、流出堰３３に対して同等以上の高さに設定されているので、溶液を流入堰３２から、流出堰３３に向けて流動させることができ、これが表層流Ｆとなってゴムラテックススキムを排出することができる。また、この表層流Ｆは、流入堰３２側と、流出堰３３側とのヘッド差で流動するので溶液内部Ｖの流動に影響を与えることがないので、溶液内部Ｖは静置されたままであり、このことによってゴムラテックス層を均一に形成することができる。

表層流生成タンク３５において、流入堰３２側と、流出堰３３側のそれぞれの液面レベルを上述のように維持するためには、全体の液量を過不足のない状態に保つことも重要であり、そのため、溶液を補給する補給ポンプ３８からの配管と、溶液を排出する排出ライン３９とが、表層流生成タンク３５に接続される。

第二の実施形態のゴムラテックスディップ装置に関しても、ゴムラテックス溶液を圧送する循環ポンプ３７ならびに補給ポンプ３８は、第一の実施形態について説明したとおり、図５に示した構造を具え、ケーシング６１中でインペラ６２を浮上させて回転することにより、ゴムラテックス溶液６のエマルジョン破壊を抑えながら、必要な圧送を行わせることができる。

次に第三の実施形態について説明する。この実施形態のゴムラテックスディップ装置も、図１に示した帯電ローラ１０の弾性層２を、ゴムラテックスを凝固させて形成する場合を例にしたラテックスディップ塗装工程２２ｃに用いられるものであり、図７は、この実施形態のゴムラテックスディップ装置を示す概念図である。

ゴムラテックスディップ装置４０は、ゴムラテックス溶液６を収容するディップ槽４１と、ゴムラテックス溶液６の表層流Ｆを形成して液面に発生したゴムラテックススキムをディップ槽の外に排出する液流形成手段とを具え、液流形成手段は、表層流上流側の壁面に設けられた流入堰４２と、表層流下流側の壁面に設けられ流入堰４２と同等もしくはそれより低い高さに設定された流出堰４３と、流入堰４２を介してディップ槽と連通し液面Ｓ_１を流入堰４２より高い位置に保持する表層流生成タンク４５とを含んで構成され、これらの構成については第二の実施形態と同様である。

このディップ装置４０は、さらに、排出された表層流からゴムラテックススキムを除去するフィルタ４６と、ゴムラテックススキムが除去された残余の溶液を貯留する貯留タンク４４と、貯留タンク４６からこの溶液を前記表層流生成タンク４５に環流させる循環ポンプ４７とを具える。

このように構成されたディップ装置４０においては、第二の実施形態のディップ装置３０と同様の原理で、表層流Ｆだけを生成することができるが、循環ポンプ４７の吐出量を制御することにより、流入堰４２に連通する側の液面Ｓ_１をより高精度に制御することができ、このことにより、液面Ｓ_１のレベルと相関のある表層流Ｆの流速を細かく設定することができ、その結果、ゴムラテックススキムを排出してなお、溶液内部Ｖの流動への影響を一層抑制することができる。

なお、補給タンク４６における溶液に過不足を調整するため、補給ポンプ４８と、排出ライン４９とが、貯留タンク４４に接続される。

この実施形態に関しても、ゴムラテックス溶液を圧送する循環ポンプ４７ならびに補給ポンプ４８は、第二の実施形態について説明したとおり、図５に概念図で示した構造を具え、ケーシング６１中でインペラ６２を浮上させて回転することにより、ゴムラテックス溶液６のエマルジョン破壊を抑えながら、必要な圧送を行わせることができる。

このゴムラテックスディップ層に収容するゴムラテックス溶液の調合例を以下に例示する。
（調合例Ａ）
ゴムラテックス（ＪＳＲ０５６１：ＪＳＲ（株）製）：１００質量部、カーボンブラック（ＭＡ１００：三菱化学（株）製）：１０質量部、コロイド硫黄（コロイド硫黄：細井化学工業（株）製）：２質量部、および、増粘剤（ＳＮシックナーＡ−８１５：サンノプコ（株）製）：１質量部、を攪拌羽根により混合する。

（調合例Ｂ）
ゴムラテックス（ＪＳＲ０５６１：ＪＳＲ（株）製）：１００質量部、カーボンブラック（ＭＡ１００：三菱化学（株）製）：１０質量部、コロイド硫黄（コロイド硫黄：細井化学工業（株）製）：２質量部、および、起泡剤（ＦＲ２５：花王（株）製）：０．５質量部、を高速高速泡立て攪拌機により混合、フォーム密度０．４ｇ／ｃｍ^３のフォーム塗料を調整する。

上記の（調合例Ａ）および（調合例Ｂ）のいずれについても、凝固剤ディップ塗装工程２４ｂにおける凝固液として、凝固剤（硝酸カルシウム４水和物：大塚化学（株）製）：５０質量部、およびメタノール：５０質量部、を攪拌羽根により混合して凝固液を調整したものを組み合わせて用いることができる。なお、以上の調合例において、導電剤としてカーボンブラックを用いたがこの代わりにイオン導電剤を用いても何ら支障はない。

以上、帯電ローラ１０の弾性層２を例にとってゴムラテックス層の形成に用いるゴムラテックスディップ装置について説明したが、帯電ローラ１０の弾性層２以外の層や、これ以外のＯＡローラのゴムラテックス層に形成にあたっても、同様のゴムラテックスディップ装置を用いることができ、同様の効果を得ることができる。

数種類のポンプを準備して、それぞれのポンプを用いてゴムラテックス溶液を圧送循環する実験を行い、ゴムラテックスのエマルジョン破壊が発生するまでの時間、すなわち、球状固化したゴムラテックスが観測され始めるまでの時間を調査した。その結果を表１、表２に示す。なお、表中、球状固化までの経過時間(時間)において「３０超」と記したものは、３０時間で実験を打ち切ったがそのとき固化の現象は観測されなかったことを意味する。

実験で行ったポンプの流量のレベルは、３ｌ／ｍｉｎと、１５ｌ／ｍｉｎの２水準とした。また、実験に用いたゴムラテックス溶液は、ＮＲラテックス（（株）ムサシノケミカル製）、硫黄、酸化鉛、Ｎ−エチル−Ｎ−フェニルジチオカルバミン酸亜鉛より配合した。

ここで、実施例１に用いたポンプは、（株）イワキ製レビトロポンプ、型式ＬＥＶ３００であり、実施例２〜４のポンプは、実施例１のポンプのインペラを追加工によって試作したものであり、これらは、実施例１のポンプにおいてインペラの側面６８の凹凸を小さくするとともに、インペラ６２の貫通穴７２が、表１、表２に示すような個数と直径を有するよう追加工を施した。また、比較例として用いたポンプは、（株）タクミナ製ダイヤフラムポンプである。

表１、表２から明らかなように、最低流量３ｌ／ｍｉｎでも、目標とする使用時間１５時間で球状固化が観測さされないためには、インペラが浮上して回転するポンプを用いる必要があり、さらに、最大流量１５ｌ／ｍｉｎで１５時間の使用が可能なためには、インペラの側部の凹凸を３．０ｍｍ以下とし、貫通穴の総断面積を２８．３ｍｍ²以上とするのが好ましく、個数を１個とするとなお一層好ましい。

なお、第一、第二、第三の実施形態のゴムラテックスディップ装置では、ゴムラテックス溶液を循環する際は、レビトロポンプ→フィルタ→ディップ槽→溶液貯留タンク→レビトロポンプの順で循環しており、レビトロポンプは、インペラの回転を制御することで脈動および剪断が無く、ＮＲラテックスを代表としたラテックスエマルジョンのような非常に剪断力に弱い塗料であっても、液の固形化による配管内の詰まりが無く、循環することができる。しかし、長時間循環によるフィルタ内のゴムラテックススキム詰まりによる配管内圧上昇と、それに起因するポンプ圧低下による循環流量低下には、回転数制御のみで駆動しているレビトロポンプでは対処できず、流量が低下したことが分かりしだい、手動でレビトロポンプのインペラの回転数を上げなければならない場合がある。

図８は、循環開始から２４時間経過後の回転数と流量の変化の一例を示す図である。レビトロポンプは回転数が一定となるように制御されるため、図８のＡで示すように、流量が下限設定値（３ｌ／ｍｉｎ）以下になっても、レビトロポンプのインペラは回転するが流量は増加しない。図８のＢでは、流量低下に気付き、手動にてレビトロポンプのインペラの回転数を上昇させている。このように、長時間循環では手動でレビトロポンプのインペラの回転数を上げなければならない場合が生じ、手間がかかるという問題があり、また、図８に示すように、回転数を上昇させるたびに溶液の流量が大きく変化するという問題がある。

図９は、上述した問題を解決するための方法の一例を示す図である。以下に動作を説明する。インペラの回転により流速が付与されたゴムラテックス溶液が循環する配管内に、溶液の流速を測定するための流速センサを設置し、およびゴムラテックススキムを除去するためのフィルタの前の配管内に配管内圧を測定するための圧力センサを設置して、溶液の流速および配管内圧を常時計測する。得られたデータをポンプ制御装置にフィードバックさせ、ポンプ制御装置は、溶液の流速が設定下限値以下になった場合は、ＰＩＤ制御でレビトロポンプのインペラの回転数を上昇させ、流速が設定下限値を超えた段階でインペラの回転数上昇を止める。また、配管内圧が設定値以上になった場合は、インペラの回転を停止させる。

このように、レビトロポンプの回転数制御に流速センサや圧力センサを組み合わせることにより、よりフレキシブルにレビトロポンプを駆動させることができる。

なお、図９では、流速センサを、フィルタとディップ槽との間に設置したが、この場所にかぎるものではなく、インペラの回転により流速が付与されたゴムラテックス溶液が循環する配管内であれば、いずれの場所に設置してもよい。

このＯＡローラ用ゴムラテックスディップ装置は、帯電ローラの他、電子写真装置に用いられる、複数の層よりなる高精度なＯＡローラの一層を、ゴムラテックスを凝固させて形成するのに用いることができる。

本発明に係る実施形態のディップ装置を用いて形成されるＯＡローラの代表例となる帯電ローラの断面図である。帯電ローラを製造する工程の流れを示す工程図である。ラテックス凝固法により弾性層を形成する際の部分工程図である。本発明に係る第一に実施形態のゴムラテックスディップ装置を示す概念図である。ゴムラテックス圧送ポンプの構造を示す断面図である。第二の実施形態のゴムラテックスディップ装置を示す断面図である。第三の実施形態のゴムラテックスディップ装置を示す断面図である。循環開始から２４時間経過後の回転数と流量の変化の一例を示す図である。レビトロポンプの回転数制御に流速センサや圧力センサを組み合わせて、フレキシブルにレビトロポンプを駆動させる方法を示す概念図である。

符号の説明

１シャフト
２弾性層
３抵抗調整層
４表皮層
６ゴムラテックス溶液
７凝固剤の層
８ローラ把持部材
９ディップ層
１０帯電ローラ
２０ディップ装置
２１，３１，４１ディップ槽
２１Ａディップ槽の上面
２１Ｂ流入口
２２オーバーフロー受液タンク
２３溶液貯留タンク
２４，３７，４７循環ポンプ
２５，３８，４８補給ポンプ
３０，４０ゴムラテックスディップ装置
３２，４２流入堰
３３，４３流出堰
３５，４５表層流生成タンク
３６，４６フィルタ
３９，４９排出ライン
４４貯留タンク
６１ケーシング
６２インペラ
６２ｃ回転軸線
６２ｗ羽根
６３永久磁石
６４磁束生成コイル
６５ヨーク
６８インペラの側面
６９インペラ駆動手段
７０ゴムラテックス溶液部分
７１吸入口
７２貫通穴
７３インペラ側面とケーシング内面との間の隙間
７４吐出口
８１シャフト供給工程
８２弾性層形成工程
８２ａラテックス下塗り工程
８２ｂ凝固剤ディップ塗装工程
８２ｃラテックスディップ塗装工程
８２ｄ低温乾燥工程
８２ｅ洗浄工程
８２ｆ低温乾燥工程
８４抵抗調整層形成工程
８６表皮層形成工程
８７表皮層乾燥工程
Ｆ表層流

Claims

シャフトを含む基体をゴムラテックス溶液にディップして、ＯＡローラのゴムラテックス層を形成するのに用いられ、ゴムラテックス溶液を収容するディップ槽と、このディップ槽へゴムラテックス溶液を供給し、もしくは、ディップ槽に収容されたゴムラテックス溶液を流動させるゴムラテックス圧送ポンプとを具えたゴムラテックスディップ装置において、
前記ゴムラテックス圧送ポンプは、ゴムラテックス溶液部分を囲むケーシングと、ケーシング内で回転してゴムラテックス溶液に流速を付与するインペラと、ケーシングの外部に設けられてインペラを回転駆動するインペラ駆動手段とを具え、
インペラは、インペラに固定された永久磁石を内蔵するとともに、ゴムラテックス溶液中に浮いて回転するよう構成され、インペラ駆動手段は、前記永久磁石に、インペラを回転させる向きの力を生起させる交番磁界発生装置を具えてなるゴムラテックスディップ装置。
ケーシングの、インペラ軸方向一方の側に吸入口を配置し、インペラの半径方向中心部にその軸方向に貫通する貫通穴を一個以上設け、吸入口から吸入されたゴムラテックス溶液を、軸方向一方の側から他方の側に向けて貫通穴を通過させたあとインペラの軸方向他方側の側面とケーシング内面との間の隙間を半径方向外側に向かわせる流路を形成し、インペラの軸方向他方側の側面を平坦に構成してなる請求項１に記載のゴムラテックスディップ装置。
前記インペラの軸方向他方側の側面における凹凸の出入りは、３．０ｍｍ以下としてなる請求項２に記載のゴムラテックスディップ装置。
前記貫通穴の総断面積を２８．３ｍｍ^２以上としてなる請求項２もしくは３に記載のゴムラテックスディップ装置。
前記貫通穴の個数を１としてなる請求項２〜４のいずれかに記載のゴムラテックスディップ装置。
前記インペラの回転により流速が付与されたゴムラテックス溶液が流れる配管内に流速センサを設置して溶液の流速を常時計測し、溶液の流速が設定下限値以下になった場合は、前記インペラの回転数を上昇させ、溶液の流速が設定下限値を超えた段階で前記インペラの回転数の上昇を止めるように構成してなる請求項１〜５のいずれかに記載のゴムラテックスディップ装置。
ゴムラテックススキムを除去するためのフィルタの前の配管内に圧力センサを設置して配管内圧を常時計測し、配管内圧が設定値以上になった場合は前記インペラの回転を停止するように構成してなる請求項１〜６のいずれかに記載のゴムラテックスディップ装置。