JP2007021591A - 研削砥石のドレッシング方法およびそれを用いた弾性体ローラの研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 弾性体ローラであるゴムローラの外周面を円筒研削機でクラウン形状などに研削仕上げする場合において従来問題となっていた、スクラッチの発生や、当り面の変化による表面の不均一などを解決し、ローラ形状によらず研削時間が短くて生産性が高く、かつ均一な平滑表面を形成できる弾性体ローラの円筒研削方法を提供する。
【解決手段】 逆クラウン形状の研削砥石１のドレッシング方法において、研削砥石に対して総型に形成した弾性体からなるドレッシング冶具３を研削砥石に対して対向配置してドレス冶具５と研削砥石間に遊離砥粒６を供給してドレッシング冶具と該研削砥石を回転させることにより研削砥石表面をドレッシングすることを特徴とする。また、そのドレッシングした研削砥石を用いてプランジカット方式円筒研削方法で弾性体ローラの外周面をクラウン形状に研削する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真や電子写真製版システム等に使用される弾性体ローラの製造方法に関する。さらに詳しくは、複写機、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンターなどの電子写真や電子写真製版システム等に使用される、ゴムローラのゴム外周面を研削仕上げする研削方法に関しさらに逆クラウン形状の研削砥石のドレス方法に関するものである。

従来、複写機、レーザビームプリンター、ＬＥＤプリンターなどの電子写真装置や電子写真製版システムの装置内では、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ等の用途に、それぞれその用途に適する形態の弾性体ローラが使用されている。これら電子写真装置内で利用される弾性体ローラ101は、図４に示すように、弾性体ローラ本体102と、その中心に芯金103とを持ち、円筒形状ローラ本体部の筒孔を貫通した芯金の一部103a、103bが両端に突出した形態とされている。

弾性体ローラは、感光体、転写ベルトなどの像担持体、転写材(紙)などに対して弾性体ローラ本体102の表面を密着させるために、両端に突出した芯金部に所定の圧力をかけ圧接されて回転する。また、像担持体、転写材に対して安定した接触状態を確保するために、弾性体ローラは、ゴム、エラストマー等の材料を用いてソリッドあるいは発泡体に形成した低硬度な弾性体で構成されている。

このような弾性体ローラは、両端に突出した芯金部に所定の圧力をかけて芯金が撓むことにより像担持体などとの圧接部の面積が弾性体ローラの中央部が小さく両端部が大きくなるために弾性体ローラ本体102の外径形状を中央部の外径が両端部の外径より大きいクラウン形状にすることが多くなっている。

そして特に感光体などに接触させてバイアスをかけて用いる帯電ローラの場合にはクラウン形状に形成した弾性体ローラ本体102の外周表面の粗さが大きいまたは表面に不均一な粗さ、うねりがあると残トナー、紙粉等などがローラの表面全体もしくは部分的に付着し易くなり、長期使用に伴い導電性の低下による画像不良(例えば感光体に対する均一帯電性の低下)を発生させることがある。あるいはバイアスをかけて転写材(紙)への帯電と転写材を搬送するソリッドの転写ローラでも同様に長期使用に伴いローラの表面全体もしくは部分的な汚れにより搬送力の低下、搬送力のばらつきあるいは導電性の低下になどによる画像不良を発生させることがある。

そのため導電性弾性体ローラはクラウン形状に形成して均一な接触状態を確保しさらに長期使用に伴い表面性の変化を防止するために外周表面の粗さを均一で小さくすることが必要とされている。

そしてこれらの均一な表面性を要求される弾性体ローラを作製する方法としては押出し機、熱プレスなどにより未加硫ゴムを芯金の周囲に円筒状に一体成形、加硫するかまたは押出し機で未加硫ゴムを円筒形状に成形後加硫してその後に加硫ゴム円筒体に芯金を圧入して弾性体ローラの仕上げ前である加硫したローラを製造し、次いで研削砥石を用いた円筒研削機で仕上げ前ローラの外径を研削する方法が知られている。 さらに、研削した弾性体ローラの外周面上に薄膜の導電性の塗料を塗工することによってローラ抵抗を調節して用いる二層構成の帯電ローラもあり、研削した弾性体ローラの外周面の平滑性が求められている。

円筒研削機で弾性体ローラの外周面を仕上げ研削する方法としては、一般に研削砥石または弾性体ローラを弾性体ローラのスラスト方向に移動して研削するトラバースの円筒研削方式と弾性体ローラを芯金軸の中心に回転させながら弾性体ローラ本体のスラスト方向の幅に近い幅を有する研削砥石を弾性体ローラのスラスト方向に移動させずに切り込むプランジカットの円筒研削方式が採用されている。トラバース方式による円筒研削方式においては、10〜30ｍｍ幅の研削砥石を回転させながらスラスト方向に移動して研削するため加工時間が比較的長くなる。またプランジカット方式による円筒研削方式においては、トラバース方式に比べ幅広な研削砥石を用いるため加工時間が短くすることができるが、一方幅広な研削砥石をドレシングして均一なドレシング表面にすることは研削砥石幅が大きいため難しい。そのため弾性体ローラの外周表面に研削砥石の形状が転写して弾性体ローラの表面にドレス目がでやすくなっていた。然るに、弾性体ローラの製造において生産性が高くてかつ均一な平滑表面を形成できる研削方法を得ることが望まれていた。

このような方法としてＲが0.1ｍｍ以下の先端を有するダイヤモンドドレッサーを用いて研削砥石の表面を均一に研削した後に研削砥石表面の両端肩部をＲ0.1ｍｍ以下のダイヤモンドドレッサーでＲ加工した研削砥石で弾性体ローラの外周面をトラバース方式で仕上げ研削するものがある。(例えば、特許文献１参照。)。

またプランジカットの円筒研削方式で弾性体ローラのスラスト方向にオシュレーション研削処理する方法があり、弾性体ローラの仕上げ前ローラに両端に突出している芯金を固定し、仕上げ前ローラを芯金の中心軸を中心にして回転させると共に、研削砥石を縦送りせずに、高速回転させながら、仕上げ前ローラのスラスト方向に細かい往復振動させて、弾性体ローラの外周面を仕上げ研削するものがある。(例えば、特許文献２参照。)。
特開平05-237756号公報 特開2002-70840号公報

しかしながら、上記従来例(特許文献１)では特にトラバース方式で弾性体ローラをクラウン形状などに研削仕上げを行なう場合には研削砥石表面の両端肩部の磨耗が大きく当り面が変化するため長期にわたって均一な表面を維持することが難しい。また上記従来例(特許文献２)では研削砥石を弾性体ローラのラジアル方向の切り込み最終位置で停止してスラスト方向に細かい往復振動ながら研削するものであるため、クラウン形状などでは往復振動の最大振動幅位置では往復振動がなく砥石形状が転写するため研削砥石表面にドレッシングの不均一があるとスクラッチが発生する問題があった。

本発明はこのような従来の円筒研削方式が有する問題点を解決し、ローラ形状によらず研削時間が短くて生産性が高く、かつ均一な平滑表面を形成できる弾性体ローラの円筒研削方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本出願に係る発明はクラウン形状を有する弾性体ローラの外周面を研削する逆クラウン形状の研削砥石のドレッシングにおいて、該研削砥石に対して総型に形成した弾性体からなるドレッシング冶具を該研削砥石に対して対向配置して該ドレス冶具と該研削砥石間に遊離砥粒を供給して該ドレッシング冶具と該研削砥石を回転させることにより該研削砥石表面をドレッシングすることを特徴とする研削砥石のドレッシング方法であり、また前記ドレッシング方法によりドレッシングした研削砥石を用いてプランジカット方式で弾性体ローラの外周面をクラウン形状に研削することを特徴とする弾性体ローラの研削方法である。

以上説明したように、本発明によれば、弾性体からなる逆クラウン状研削砥石に対して総型のドレス冶具と遊離砥粒の組み合わせを用いて砥石の表面をドレスすることにより研削砥石の表面刃先を均一になるように構成するので、ローラ形状によらずスクラッチが発生しなくかつ均一な平滑表面を形成する弾性体ローラができる。また短時間の加工で生産性が高い弾性体ローラの円筒研削方法を提供すことができる。さらに帯電ローラの基層として用いれば汚れのない帯電ローラを提供すことができる。

次に、本発明であるドレッシング方法を用いてドレッシングした研削砥石で弾性体ローラの外周面を均一な平滑表面をもったクラウン形状にプランジカット方式で研削する実施形態を説明する。

図１は本発明である逆クラウン形状研削砥石に対して総型に形成した弾性体からなるドレッシング冶具と遊離砥粒を用いて研削砥石の表面をドレッシングする方法を説明する模式図である。図２は弾性体ローラの表面を研削するプランジカット方式の円筒研削機であり、かつ円筒研削機にダイヤモンドドレッサーを取り付けて研削砥石の表面を逆クラウン形状にツルーイングする第１のドレッシング装置であり、かつ弾性体ローラを研削するための弾性体ローラ保持部に本発明である総型に形成した弾性体からなるドレッシング冶具を取り付けてドレッシング冶具と研削砥石間に遊離砥粒を供給して各々を回転させることにより研削砥石の表面をドレッシングする第２のドレッシング装置を説明する模式図である。図３は図２の円筒研削機の心押台ユニットにダイヤモンドドレッサー取り付けて研削砥石の表面を所望のクラウン形状を有する弾性体ローラに対して総型である逆クラウン形状に形成してドレッシングする状態を示す模式図である。

まず工程フローを説明すると図３で示すようにプランジカット方式の円筒研削機に取り付けられた研削砥石１を回転させて次いで研削砥石１または円筒研削機に取り付けられたダイヤモンドドレッサー２のいずれかを研削砥石１の回転軸に対してスラスト方向に平行移動させながら研削砥石１の回転軸とダイヤモンドドレッサー間の相対位置を所望の位置に移動することにより研削砥石１にダイヤモンドドレッサーを切り込んで研削砥石１の表面を逆クラウン形状にするための第１のドレッシングをする。次いで前記研削砥石１の表面を図１に示すクラウン形状で総型である弾性体３とその中心に回転軸を持ち、弾性体３の筒孔を貫通した回転軸４a、４bの一部が両端に突出した形態であるドレス冶具５の中心軸を研削砥石１の回転する中心軸に対して平行で回転可能に配置する。遊離砥粒６を液体または粘性液体に分散して回転する研削砥石１と回転するドレス冶具５の間に遊離砥粒６を供給して研削砥石１の表面を第２のドレッシングする。次いでドレッシングした研削砥石１を用いて図２に示すプランジカット方式の円筒研削機として用いて未研削の弾性体ローラ101の外周面をクラウン形状に研削して仕上げる。

次に実施形態の装置構成をさらに詳細に説明する。

ダイヤモンドドレッサーを用いた第１のドレッシング装置であり、またドレッシング冶具５を用いた第２のドレッシング装置であり、さらにプランジカット方式の円筒研削機である構成を図２と図３をもって説明する。

先ず未研削の弾性体ローラ101を保持し回転駆動する構成並びに弾性体からなるドレッシング冶具５を保持し回転駆動する構成を図２で説明すると、
主軸台ユニット11は主軸受け部12とその先端に取り付けてあるコレットチャック13とプーリおよびベルト14を介して主軸受け部12の図示されてない主軸とコレットチャック13を一体で駆動回転させるワーク回転用モータ15によって構成される。心押台ユニット16は心押軸受け部17と心押軸センタ18と心押台ユニットの前後進をするためのリニアガイドからなる図示されてない芯押台スライド部と芯押台ユニットの前後進の駆動部であるシリンダ19と研削砥石の回転軸に直交する位置で芯押台スライド部に取り付けられているダイヤモンドドレッサー２から構成されている。

21はスイベルテーブルでスイベルテーブル上に主軸台を介して主軸台ユニット11、心押台を介して心押台ユニット16がそれぞれ取り付けられ、主軸台ユニット11の一部である主軸受け部12は主軸台に取り付けてあり駆動回転が可能な主軸を保持している。また主軸受け部12と対向配置し心押台ユニットの一部である心押軸受け部17は心押台に取り付けてあり従動回転が可能な図示されてない心押軸を保持している。さらに心押軸の中心軸と主軸の中心軸を合致させている。

主軸にはその先端にコレットチャック13が取り付けてあり、また心押軸にはその先端に心押軸センタ18が取り付けてあり、未研削の弾性体ローラ101の芯金端部103aはコレットチャック13により保持され、もう一方の芯金端部103bは心押軸センタ18が弾性体ローラ101側に前進することにより圧接保持される。圧接保持された未研削の弾性体ローラ101はワーク回転用モータ15が駆動するとプーリ、ベルト14および主軸受け部12を介して未研削の弾性体ローラ101を駆動回転させる構成である。

同様にドレッシング冶具５においてもコレットチャック13と心押軸センタ18により圧接保持されて駆動回転を与えることができる。また心押台ユニット16の心押軸受け部17にダイヤモンドドレッサー２が研削砥石１の研削面に対向するように取り付けてある。

次に弾性体ローラ101への研削砥石１の切込み構成およびドレッシング冶具５と研削砥石１の隙間および接触状態を調整する構成を説明すると
22は砥石台23の受け台であり、受け台22上にリニアガイドを介して砥石台23が主軸の中心線あるいは心押軸の中心線に対して直交する方向に前後進できるように配置されている。そして砥石台23は図示されてないボールネジで受け台22に連結され、ボールネジと直結の切込み用モータ24からの駆動でＢ方向に前後進する。さらに受け台22はスラスト移動台25上に固定され、スラスト移動台25は図示されてないベース本体上のリニアガイド26を介して砥石台23の移動方向Ｂ対して直交する方向Ｃに前後進できるように配置されている。そしてスラスト移動台25は図示されてないボールネジを介して直結のスラスト移動用モータ27からの駆動でＣ方向に前後進する。

１は逆クラウンの形状の研削砥石であり、28は回転する研削砥石１を保持する砥石軸受け部であり、29はベルトであり、30はプーリ、ベルト29および砥石軸受け部28を介して研削砥石１を駆動回転させる砥石用モータであり、砥石台23上に研削砥石１、砥石軸受け部28、砥石用モータ30が取り付けられている。

コレットチャック13と心押軸センタ18により圧接保持された該弾性体ローラ101の回転中心に対して砥石台23の研削砥石１の回転中心を平行に配置して、研削砥石１の回転中心と該弾性体ローラ101の回転中心を含む面上を駆動回転する研削砥石１が該弾性体ローラ101の回転中心対して直交する方向に移動可能な構成である。

この構成により該弾性体ローラ101への研削砥石１の所望の切込みが設定でき弾性体ローラ101の外径形状、表面性を適宜決められるプランジカット方式の円筒研削機として用いることができる。

また心押台ユニット16の心押軸受け部17にダイヤモンドドレッサー２を研削砥石１の研削表面に対向するように取り付け、研削砥石１を駆動回転させながら研削砥石１の回転軸に対してスラスト方向に平行移動させながら研削砥石１に対して所望な切込みを与えて研削砥石１の研削表面をダイヤモンドドレッサー２により逆クラウン形状にツルーイングする第１のドレッシング装置として用いることができる。

また弾性体ローラ101をドレッシング冶具５に変えても同様にドレッシング冶具５と研削砥石１の間の隙間および接触状態を適宜調整することができ、ドレッシング冶具５と研削砥石１間に遊離砥粒６を供給して研削砥石１の表面をドレッシングする第２のドレッシング装置として用いることができる。

次に上述した構成において、実施形態の動作の一例を示す。

先ず研削砥石１を逆クラウン形状にするために第１段階としてダイヤモンドドレッサー２により研削砥石１の表面をツルーイングして第１のドレッシングを行なう動作を図３において説明すると、
研削砥石１を砥石軸受け部28に固定して次いで心押台ユニット16に固定砥粒の単石ダイヤモンドドレッサー２を取り付けで心押台ユニット16を固定した。次いで砥石用駆動モータ30を回転させてプーリ、ベルト29を介して研削砥石１を周速900〜2500ｍ/ｍinの速度で回転させる。その後切込み用モータ24とスラスト移動用モータ27を作動させることにより研削砥石１をＣ-１方向の送り方向に一定速度で移動させながら所望の形状にするためにダイヤモンドドレッサー２側への切込み方向にも前後移動させる。さらにＣ-１方向の送り方向と逆方向から同様に往復移動して順次ダイヤモンドドレッサー２側への切込み量を増やしていく。この様にダイヤモンドドレッサー２に研削砥石１の外周面を接触させ、ダイヤモンドドレッサー２により研削砥石１の外周面の切削して所望の形状になるまで第１のドレッシングを行なう。ダイヤモンドドレッサー２の切込み量はＣ-１方向およびＣ-１方向と逆方向での１パスあたり通常２〜80μｍになるように設定される。また研削砥石１の送り方向の速度は20〜500ｍｍ/ｍinになるように設定される。

使用される研削砥石１の粒度は特に限定されないが弾性体ローラなどのゴムローラでは60〜180メシュが好適である。研削砥石１の砥粒としてはは特に限定されないが白色アルミナ(ＷＡ)、緑色炭化珪素(ＧＣ)などから弾性体ローラの硬度、粗さ、加工時間などの目的に合わせ適宜選ばれる。また研削砥石１の形状は弾性体ローラの所望の外周面形状を形成できる総型形状であれば良い。例えば研削砥石１の中央部の外径を端部の外径より小さくした逆クラウン形状、テーパ形状などに形成され、さらに研削時の弾性体ローラ熱膨張収縮を補正した総型形状、またスパークアウト時に研削砥石１をスラスト方向に微小移動して均し研削するためのスラスト移動量を補正した総型形状などに形成される。

次に第１のドレッシングを行なった研削砥石１は第２段階としてドレッシング冶具５と遊離砥粒６を用いて研削砥石１の表面をドレッシングして第２のドレッシングを行なう。

さらに上述した構成を第２のドレッシング装置として用い第２のドレッシングを行なう動作を説明すると、図２に示すコレットチャック13と心押軸センタ18により図１に示すドレッシング冶具５の回転軸４a、４bを圧接保持することによりドレス冶具５の中心軸を研削砥石１の回転する中心軸に対して平行で回転可能になる。そしてドレッシング冶具の弾性体３の硬度はアスカーＣ硬度で30〜90度から適宜選ばれ、ドレッシング冶具の回転軸４a、４bに対するドレッシング冶具の弾性体３の外周面ふれ精度は0.1ｍｍ以下が望ましい。そして弾性体３の形状は第１のドレッシングで形成した研削砥石１の形状に対して略総型形状であり、ソリッド、スポンジ、２層構成などのいずれの構成でも良い。略総型形状とはドレッシング冶具の弾性体３の弾力で研削砥石１の形状に倣得る形状、ドレッシング冶具と研削砥石のいずれか一方がスラスト方向に揺動して均しドレッシングするためのスラスト移動量を補正した総型形状などの近似総型形状を示す。

またドレッシング冶具５の回転軸４a、４bについても、本発明による特段の制限は無く、金属と同等の剛性があれば本発明において使用できる。

次に切込み用モータ24とスラスト移動用モータ27を作動させることにより上述したドレッシング冶具５と研削砥石１とのスラスト方向の位置合わせおよびドレッシング冶具５と研削砥石１との隙間を設ける。

次いで研削砥石１とドレス冶具５の間に液体に分散した遊離砥粒６を供給して、次いでワーク回転用モータ15と砥石用モータ30を作動させることによりドレッシング冶具５と研削砥石１を回転駆動させて次いで切込み用モータ24を作動させることにより研削砥石１をドレッシング冶具５に切込み方向に移動して所定の接触位置まで移動して研削砥石１の表面をドレッシングする。

そしてドレッシング時の研削砥石１およびドレッシング冶具５の回転駆動の周速は50〜1000ｍ/ｍinの速度から適宜選ばれる。またドレッシング冶具５と研削砥石１の接触位置はドレッシング冶具５の外径、硬度、ふれ精度により適宜決められる。さらにスラスト移動用モータ27を作動させて研削砥石１が回転駆動するのに加えて0.1〜１ｍｍの揺動幅でスラスト方向Ａに揺動することにより研削砥石１のスラスト方向へ力が働き均し効果が増え均一な表面性を得ることができる。

以上のようにして第２のドレッシングを施した研削砥石１は遊離砥粒と弾性体からなるドレス冶具の組み合わせにより切れ刃が微小になりかつ刃先がそろうため、剛性の高い固定砥粒であるダイヤモンドドレッサーの第１のドレッシングで研削砥石の砥粒、結合剤が大きく破壊されてできる大きな刃先とか、部分的に脱落しきれない刃先が発生しても除去できる。遊離砥粒６を用いて連続的に砥粒が供給され砥粒の切れ味が落ちないためドレッシング効率に優れる。ドレッシング冶具５の弾性体３の形状が研削砥石１の形状に対して総型形状であるため接触面積を大きくとれまたドレッシング冶具５の弾性体３の弾力により砥石面に倣って効率的にドレスでき再現性が良い。

研削砥石の粒度、結合度、により適宜選ばれるが遊離砥粒の粒度は80〜2000メッシュが良い。また遊離砥粒の種類としてはアルミナ系砥粒として白色アルミナ(ＷＡ)、褐色アルミナ(Ａ)などが挙げられ、さらに炭化珪素系砥粒として緑色炭化珪素(ＧＣ)、黒色アルミナ(Ｃ)などが挙げられ、さらにダイヤモンド、ＣＢＮなどが挙げられる。

次に第２のドレッシングを施した研削砥石１を用いてプランジカット方式の円筒研削機の構成で弾性体ローラ101の外周面の研削を行なう。

この実施形態のプランジカット方式の円筒研削機において、実施形態の詳細を説明すると主軸台ユニット11のコレットチャック13と心押台ユニット16の心押軸センタ18との間に未研削の弾性体ローラ101を配置して弾性体ローラ101の芯金端部103aをコレットチャック13でクランプし、次いでシリンダ19を作動させて心押軸センタ18をコレットチャック13側に前進させることにより、コレットチャック13と心押軸センタ18.とで弾性体ローラ101の芯金端部103bを芯金のスラスト方向に圧接狭持させる。次いでワーク回転用モータ15を駆動させることによりコレットチャック13が回転して、これにより弾性体ローラ101が芯金103a、103bの中心軸を中心として図示したＥ方向に回転する。

砥石用モータ30を駆動させて研削砥石１を図示したＦ方向に高速回転させ、切込み用モータ24を駆動させることによりボールネジで砥石台23を弾性体ローラ101に近づく方向に予め設定した研削速度で移動させて、高速回転する研削砥石１を回転する未研削の弾性体ローラ101の外周面に当接させる。切込み用モータ24には正確な回転数を得ることができるサーボモータが好適である。またボールネジとサーボモータが直結して砥石台23を移動させるため切込み位置を0.001ｍｍ以下に制御でき、リニアガイドのしゅう動面にはリニアローラガイドを用いることにより切込み位置の制御を高応答性にすることができるので切込み位置の制御には好適である。

所望の外径になるように設定した最終切込み位置まで砥石台23を移動する。次いでスパークアウト工程を行って弾性体ローラ101の外周面が研削仕上げされる。

逆クラウン形状の研削砥石１に対して総型の弾性体ドレス冶具と遊離砥粒の組み合わせを用いて研削砥石１の表面をドレスすることにより逆クラウン形状の研削砥石１においても表面刃先が均一になるので、第２のドレッシングを施した逆クラウン形状の研削砥石１を用いたプランジカット方式の円筒研削で研削した弾性体ローラの表面は均一な平滑面でありスクラッチの発生がない。またクラウン形状の弾性体ローラを短時間で研削でき生産性が高い。

さらに弾性体ローラ101の形状は、電子写真装置や電子写真製版システムなどの画像形成装置に用いられるローラタイプで、非直円筒状の形状に適用される。非直円筒状の形状とは弾性体ローラ本体102の中央部の外径を端部の外径より大きしたクラウン、テーパ形状になっているもの、あるいはローラ本体の中央部の外径を端部の外径より小さくした逆クラウン形状になっているものを示す。

芯金103a、103bについても、本発明による特段の制限は無く、画像形成装置に用いられるものであれば使用できる。例えばステンレス、鉄、または防錆のため表面をニッケルやニッケル・クロム鍍金等を施した鉄等の金属を芯金103a、103bとして用いることができる。弾性体に使用されるポリマー原料としてはＮＢＲ(アクリロニトリル-ブタジエンゴム)、ＥＰＤＭ(エチレンープロピレン-ジエン-共重合体)、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、ＳＢＲ(スチレンブタジエンゴム)、ＣＲ(クロロプレン)、シリコンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム等のゴムがある。またこれらゴムを混合物としても用いることができ、特に限定されるものでない。また、前記ポリマ-原料に充填剤、補強材、可塑剤、加硫剤、加硫促進剤、導電性物質などが必要に応じて添加される。ローラ硬度においてはアスカーＣ硬度で20〜80度のローラに適用されることが好適である。

[実施例１、２および比較例１、２]
次に、弾性体ローラの外周面を研削する方法として電子写真方式の複写機・プリンターなどで使用されバイアス電圧を印加して外径Φ30ｍｍの感光体の表面を帯電させる帯電ローラを例にとって本発明の研削砥石のドレッシング方法およびそれを用いた研削方法を詳細に説明する。

未研削の弾性体ローラは以下のように調製した。

未加硫の原料組成物は、ポリマー原料としてエピクロルヒドリンゴム(ＥＰ/ＥＯ/ＡＧＥ三元共重合体)100質量部、充填剤として炭酸カルシウム(軽質炭酸カルシウム)40質量部、ＳＲＦカーボン２質量部、酸化亜鉛５質量部、可塑剤10質量部、ステアリン酸１質量部、導電剤として過塩素酸４級アンモニウム塩２質量部、及び酸化防止剤１質量部をオープンロールで20分間混練して、更に加硫促進剤(ＤＭ:dibenzothiazyl disulfide)１質量部、加硫促進剤(ＴＳ:Ｔetraｍethylthiuraｍ ｍonosulfide)0.5質量部及び加硫剤としてイオウ１質量部を加えて、更に15分間オープンロールで混練後シーティングした。この混練りされた原料組成物を、押出し成形機により円筒状の(未加硫の)成形体とし、その後、切断機により切断して全長寸法を出した。

調製される円筒状の未加硫成形体の寸法は、平均で内径φ5.4ｍｍ、外径φ13.8ｍｍ、長さ235ｍｍとした。この円筒状の未加硫成形体を、加硫缶で160℃、30分の条件で加硫させ、熱風炉で160℃、30分の条件で２次加硫を行い、円筒状の導電性弾性体とした。

得られた円筒状弾性体の筒孔に、その表面に導電性の接着剤を塗布した、外径がΦ6.0ｍｍの芯金を圧入した。芯金には、ふれが0.02ｍｍ以下のものを使用した。この芯金を圧入した円筒状弾性体を、160℃、20分の加熱条件下で熱風炉を用いて加熱し、導電性接着剤による加熱接着を行った。次いで、芯金の圧入・接着を行った後、弾性体の両端部を突切りして、未研削の弾性体ローラとした。

研削砥石の表面をツルーイングする第１のドレッシングとして図３のように固定砥粒の単石ダイヤモンドドレッサーおよびＷＡ#100の研削砥石を取り付けて、研削砥石を周速1200ｍ/ｍinの速度で回転させ、研削砥石の送り方向Ｃ-１の速度は200ｍｍ/ｍinで切込み10μｍの条件にしてまた逆方向での送り条件を同様にした。上記条件を用いて往復で７回繰り返してさらに仕上げに切込み０μｍで研削砥石を送って逆クラウン形状の研削砥石を得た。

次に第１のドレッシングを施した研削砥石は第２段階としてドレッシング冶具と遊離砥粒を用いてさらに研削砥石の表面をドレッシングして第２のドレッシングを行なった。

ドレッシング冶具は第１のドレッシングを施した研削砥石を図２に示すプランジカット方式の円筒研削機に用いて外径Φ16ｍｍのクラウン形状に加工しソリッド構成とした。ドレッシング冶具は金型成形を用いて加工しても良し、またトラバース方式の円筒研磨機を用いて加工しても良い。

ドレッシング冶具の弾性体の硬度はアスカーＣ硬度で50度にした。尚アスカーＣ硬度はＪIＳ Ｋ6050で規定されるスプリング式硬度計アスカーＣ型(高分子計器製)を用いて測定される硬度であり、荷重を1000gf(＝9.81Ｎ)とし、ドレッシング冶具５の回転軸４a、４b上の弾性体３について直接測定した。またドレッシング冶具の外径およびふれを下記の条件で測定した。

ミツトヨ(株)製高精度レーザ測定機ＬＳＭ-430vを用いて行い、ドレッシング冶具の外径を測定した。ドレッシング冶具の芯金中心軸と平行に基準棒を置いてドレッシング冶具をラジアル方向に回転しながら基準棒とドレッシング冶具のそれぞれ外周で形成されるギャツプを測定し最大ギャツプ値と最小ギャツプ値の差を外径ふれ精度とした。また、この測定をドレッシング冶具の中央部から100ｍｍのところを両側２点と中央１点に対して行い、この３点の最大値をドレッシング冶具の外径およびふれ精度とした。ドレッシング冶具を測定したところ、最大ふれは0.02ｍｍであった。遊離砥粒の粒度はＧＣの＃400を用い分散液を水とした。研削砥石１は周速100ｍ/ｍinで回転させて、ドレッシング冶具５は周速400ｍ/ｍinで回転させた。

次に第２のドレッシングを施した研削砥石を用いて図３に示すプランジカット方式の円筒研削機の構成によって上述した未研削の弾性体ローラを研削した。研削機の条件は、以下の条件で行なった。

主軸の回転数を300rpｍとし、砥石用モータを出力3.7Ｋｗのインバータ付モータで2600rpｍとした。粗研削工程としてΦ12.4ｍｍまで研削速度５ｍｍ/ｍinとし、仕上げ研削工程のΦ12.0ｍｍまでの研削速度２ｍｍ/ｍinとし、スパークアウト時間を４秒に設定した。

以下の条件で実施例１と比較例１を行なった。

実施例１として第１のドレッシングに次いで第２のドレッシングを施した研削砥石を用いてプランジカット方式の円筒研削機の構成によって未研削の弾性体ローラを研削した。これを研削砥石のロット違いでそれぞれ５回行なった。

比較例１として第１のドレッシングを施しただけの研削砥石を用いて実施例１と同様のプランジカット方式の円筒研削機によって未研削の弾性体ローラを研削した。実施例１と同様に研削砥石のロット違いでそれぞれ５回行なった。

また実施例２、比較例２として実施例１、比較例１で用いた配合から炭酸カルシウムの質量部を80に増量した配合で実施例１、比較例１と同様に調製して未研削の弾性体ローラとした。

実施例２は実施例１と同様に第１のドレッシングに次いで第２のドレッシングを施した研削砥石を用いてプランジカット方式の円筒研削機の構成によって未研削の弾性体ローラを研削した。また研削砥石のロット違いでそれぞれ５回行なった。比較例２は比較例１と同様に第１のドレッシングを施しただけの研削砥石を用いて実施例２と同様のプランジカット方式の円筒研削機によって未研削の弾性体ローラを研削した。また研削砥石のロット違いでそれぞれ５回行なった。

実施例１、比較例１で用いた配合のローラ硬度はアスカーＣで69度であり、実施例２、比較例２で用いた配合のローラ硬度はアスカーＣで75度であった。

実施例１、実施例２と比較例１、比較例２の表面粗さ、スクラッチの発生率を測定して表１に示す。

表面粗さの測定は、小坂研究所製:表面粗度計ＳＥ-3300Ｈを用い、測定条件としては、カットオフ0.8ｍｍ、測定距離８ｍｍ、送り速度0.1ｍｍ/sにて、弾性体ローラの両端部から10ｍｍ部の２点、と中央部１点でのＲzを測定し、Ｒzの平均値を求めた。スクラッチは目視で判定した。

表面粗さは20本連続加工の平均
実施例１、実施例２の１回目〜５回目と比較例１、比較例２の１回目〜５回目は同一研削砥石
実施例１、実施例２の６回目〜10回目と比較例１、比較例２の６回目〜10回目はロット違いの同一研削砥石。

[実施例３、比較例３、４]
次に実施例１、２と比較例１、２で研削した弾性体ローラに下記のような塗料をもちいてディピング塗工で表層を施し２層構成の帯電ローラを調製した。

表面層用塗料の調製としてまずラクトン変性アクリルポリオール100質量部、メチルイソブチルケトン220質量部、導電性酸化錫(シランカップリング剤表面処理、粉体抵抗100Ωcｍ、平均粒径0.02μｍ)90質量部、架橋ポリメタクリル酸メチル微粒子(平均粒径５μｍ、ＳＦ-１ 110)40質量部、変性ジメチルシリコーンオイル0.08質量部の割合で配合した混合液をビーズミルにて分散させた後、ヘキサメチレンジイソシアネート(ＨＤＩ)とイソホロンジイソシアネート(ＩＰＤＩ)の各ブタノンオキシムブロック体の１:１混合物をＮＣＯ/ＯＨ＝１となるように添加し、溶解して表面層用塗料を調製した。

上記表面層用塗料を実施例１と比較例１で研削した弾性体ローラの上に、まずディピング塗布し、10分間風乾した後、上下を逆さにして、ディピング塗布し、30分風乾した後、150℃で１時間乾燥することにより、厚さ約15μｍの表面層を有する帯電ローラを得た。次に実施例１と比較例１に表層を施した帯電ローラについて、表面粗さの測定を行った。

表面粗さの測定は研削後の実施例１、２と比較例１、２と同様にＲz、Ｓｍを評価した。

実施例１に表層を施した帯電ローラはＲz６μｍ、Ｓｍ40μｍでばらつきが少なく、実施例２に表層を施した帯電ローラはＲz5.5μｍ、Ｓｍ40μｍでばらつきが少なかった。比較例１に表層を施した帯電ローラはＲz7.5〜8.1μｍ、Ｓｍ42μｍでばらつきが多くまた研削面にスクラッチが発生した個所はローラ周状にへこんでいた。比較例２に表層を施した帯電ローラはＲz7.0〜7.4μｍでばらつきが多く、Ｓｍ41μｍでまた研削面にスクラッチが発生した個所はローラ周状にへこんでいた。

上記のようにして得られた帯電ローラを用いて、以下に示すようにして画像評価を行なった。

本試験で使用した電子写真式レーザープリンターはＡ４縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピードは、94ｍｍ/secで画像解像度は600dpiである。

感光体はアルミシリンダーに膜厚18μｍのＯＰＣ層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。トナーは、ワックスを中心に電荷制御剤と色素等を含有するスチレンとブチルアクリレートのランダムコポリマーを重合させ、更に表面にポリエステル薄層を重合させシリカ微粒子を外添した。このトナーのガラス転移温度は63℃、体積平均粒子径６μｍの重合トナーである。

画像の評価は全て、高温高湿環境(Ｈ/Ｈ:32.5℃×80％Ｒh)で行い、ハーフトーン(感光体の回転方向と垂直方向に幅１ドット、間隔２ドットの横線を描く画像)画像を出力し、耐久前と16000枚の連続耐久を実施し、耐久前後の汚れ、汚れが発生しないかどうかを見た。

実施例１と実施例２に表層を施した実施例３の帯電ローラは、16000枚の連続耐久後も汚れがなく良好な画像を得た。比較例１と比較例２でスクラッチの発生した弾性体ローラに表層を施した比較例３の帯電ローラは、6000枚前後の連続耐久後帯電ローラの表面が部分的に汚れが目立ってきて8000枚の連続耐久後に縦スジがはいった。その他の比較例１に表層を施した比較例４の帯電ローラは、14000枚の連続耐久後に縦スジがはいった。

本発明の第１、２の実施例に係る研削砥石の表面を第２のドレッシングする方法の一実施形態を示す概略平面図である。 弾性体ローラを研削するプランジカット方式の円筒研削機であり、かつダイヤモンドドレッサーにより研削砥石をツルーイングする第１のドレッシング装置であり、かつ本発明であるドレッシング冶具と遊離砥粒により研削砥石をドレッシングする第２のドレッシング装置である本発明の装置を説明する模式図である。 本発明の前工程であるダイヤモンドドレッサーにより研削砥石の表面を弾性体ローラに対して総型である逆クラウン形状に形成しまたドレッシングする状態を示す模式図である。 弾性体ローラを説明する図である。

符号の説明

１ 研削砥石
２ ダイヤモンドドレッサー
３ 弾性体
５ ドレッシング冶具
６ 遊離砥粒
11 主軸台ユニット
13 コレットチャック
16 心押台ユニット
17 心押軸受け部
18 心押軸センタ
23 砥石台
24 切込み用モータ
25 スラスト移動台
27 スラスト移動用モータ
30 砥石用モータ
101 弾性体ローラ
102 弾性体ローラ本体
103a,103b 芯金

Claims (6)

1. クラウン形状を有する弾性体ローラの外周面を研削する逆クラウン形状の研削砥石のドレッシング方法において、該研削砥石に対して総型に形成した弾性体からなるドレッシング冶具を該研削砥石に対して対向配置して該ドレッシング冶具と該研削砥石間に遊離砥粒を供給して該ドレッシング冶具と該研削砥石を回転させることにより該研削砥石表面をドレッシングすることを特徴とする研削砥石のドレッシング方法。
2. 前記遊離砥粒を液体または粘性液体に分散して供給することを特徴とする請求項１に記載研削砥石のドレッシング方法。
3. 前記遊離砥粒の粒度が80〜2000メッシュであることを特徴とする請求項１または２に記載の研削砥石のドレッシング方法。
4. 前記ドレッシング冶具と前記研削砥石のいずれか一方がスラスト方向に揺動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の研削砥石のドレッシング方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法で処理された研削砥石を用いてプランジカット方式で弾性体ローラの外周面をクラウン形状に研削することを特徴とする弾性体ローラの研削方法。
6. 請求項５に記載の弾性体ローラの研削方法を用いて製造したことを特徴とするクラウン形状の帯電ローラの製造方法。

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