JP2010131865A - ローラの製造方法及びローラ - Google Patents

Abstract

【課題】少ない研磨量でも高い外径精度及び振れ精度を有する弾性層を形成することのできるローラの製造方法、並びに、高い外径精度及び振れ精度を有する弾性層を備えたローラを提供すること。
【解決手段】ストレートヘッドダイを備えた押出機を用いて、軸体胴部とその両端部に形成されたジャーナル部６、７とを有する軸体２の外周にゴム組成物を押出成形して弾性層を形成するローラの製造方法であって、軸体２を一列に配置したときに隣接するジャーナル部６、７間を支持すると共にジャーナル部６、７間で形成される凹部空間を閉塞するコマ部材９を介装して、複数の軸体２を一列に連接し、連接された複数の軸体２を前記押出機のヘッド内に移送して、軸体２の外周に前記ゴム組成物を押出成形することを特徴とするローラの製造方法、並びに、このローラの製造方法によって製造されたローラ。
【選択図】 図３

Description

この発明は、ローラの製造方法及びローラに関し、さらに詳しくは、少ない研磨量でも高い外径精度及び振れ精度を有する弾性層を形成することのできるローラの製造方法、並びに、高い外径精度及び振れ精度を有する弾性層を備えたローラに関する。

レーザープリンター、複写機、ビデオプリンター、ファクシミリ、これらの複合機等には、電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。このような画像形成装置は、例えば図６に示されるように、軸体の外周に形成された弾性層を備えたローラを複数備えている。このようなローラの製造方法として、例えば、軸体と弾性層を形成することのできるゴム組成物とを押出機により一体分出して、ゴム組成物を加熱硬化する方法がある。

このようなローラの製造方法として、特許文献１には「クロスヘッドダイ方式でゴム押出し機により芯金の外周上にゴム材料を被覆するゴムロール製造方法において、該押出し機のヘッド内を通過する該芯金両端部の少なくとも摺動部分にゴム付着防止用のマスキングを施して押出し成形を行うことを特徴とするゴムロール製造方法」が記載されている。

また、特許文献２には「クロスヘッドダイ方式でゴム押出し機により芯金の外周面をゴム材料で被覆するゴムロールの製造方法において、（ａ）芯金の両端部にそれぞれ、ゴム材料の付着を防止するためのマスキング部材を取り付ける工程；（ｂ）工程ａの後、該ゴム押出し機のヘッド内に設けられた芯金ガイド部の内面に対して該マスキング部材を摺動させて該芯金を芯金ガイド部内で通過させつつ、芯金の外周面をゴム材料で被覆する工程；および（ｃ）」工程ｂの後、該マスキング部材を取り外す工程を有し、該マスキング部材が、芯金の端部に勘合する円筒形状部の外周面に、芯金ガイド部内側で芯金の位置を規定するための、芯金の長手方向に対して平行なガイド板が設けられた構造を有することを特徴とするゴムロールの製造方法」が記載されている。

このようなクロスヘッドダイ方式による製造方法においては、「外径ムラの少ない押出し」を目的とする特許文献２の製造方法であっても、軸体の外周に押出されたゴム組成物に、ゴム組成物の合わせ目（ウェルドラインとも称する。）が残存することがある。

この問題を解決する技術として、ストレートダイ方式によるローラの製造方法が提案されている。例えば、特許文献３には、「軸体を移送することのできる移送路が内部に形成されたスクリューと、軸線が前記スクリューの軸線と同軸になるように前記スクリューの下流に配置され、前記スクリューにより押出されてきた導電性組成物を収容するヘッドと、前記ヘッドの内部に配置されて、前記ヘッドに収容された前記導電性組成物が流動する押出流路を形成すると共に、前記移送路から移送されてくる前記軸体を前記ヘッド内部に案内する案内孔が内部に形成されたマンドレルとを備えた押出機を用いて、前記軸体の移送方向と同方向に、前記スクリューにより導電性組成物を前記押出流路に押出して、前記ヘッド内で前記案内孔から送り出される前記軸体の外周面に前記導電性組成物を成形し、前記軸体の外周面に成形された前記導電性組成物を硬化することを特徴とする導電性ローラの製造方法」が、記載されている。

特開２００６−２２４３７８号公報 特開２００７−２３７４５１号公報 特開２００８−１１６７０９号公報

ところで、画像形成装置に装着されるローラの軸体として、例えば図１に示されるように、軸体胴部５と、この軸体胴部５の両端部に形成された軸体胴部５より外径の細いジャーナル部６、７とを有する軸体２が用いられることがある。

このような軸体２の外周にゴム組成物を、ストレートヘッドダイを備えた押出機特に単軸押出機を用いて、押出成形すると、ジャーナル部６の後方において、ゴム組成物が、図８に示されるように、螺旋状に偏芯した状態で押出されることがある。このようにゴム組成物が偏芯した状態で押出されると、図８に示されるように、このゴム組成物が硬化してなる弾性層３’にも螺旋状の振れが生じる。このように、ゴム組成物が偏芯した状態で押出されるのは、押出機による一体分出し時に軸体２がスクリューと共に回頭することに起因するのではないかと推測している。押出機特に単軸押出機でゴム組成物を押出すときには、押出機内でゴム組成物が局在するためにスクリューのフライト形状に併せてバレル内でスクリューが回頭する現象が発生することがある。このようなスクリューの回頭は、通常の単軸押出機では機械的接触が起こらない限り問題とはならないが、ストレートヘッドダイを備えた押出機ではスクリューを貫通して軸体が移送供給されることから、スクリューの回頭と共に軸体２も回頭し、回頭しながら移送された軸体２の外周に押出されたゴム組成物は、軸体２に対して相対的に螺旋状に偏芯した状態に、なるのではないかと、推測される。

また、ストレートヘッドダイを備えた押出機を用いて押出成形すると、軸体胴部５におけるジャーナル部６の移送方向後方部分において、図８に示されるように、軸体胴部５よりもジャーナル部６、７の外径が細いことに起因して、軸体胴部５とゴム組成物を圧着させるヘッド部でのゴム組成物の圧力が低下して、押出されたゴム組成物の外径が小さくなることがある。このようにゴム組成物の外径が小さくなると、押出されたゴム組成物の外径精度が低下するから、弾性層の外径精度を高めるには、押出されたゴム組成物の研磨量を多くする必要があるが、このような対策は、近年の低コスト化及び原料削減等の要求に反することになる。

したがって、この発明の課題は、少ない研磨量でも高い外径精度及び振れ精度を有する弾性層を形成することのできるローラの製造方法を提供することに、ある。

また、この発明の課題は、高い外径精度及び振れ精度を有する弾性層を備えたローラを提供することに、ある。

本発明者らは、ストレートヘッドダイを備えた押出機を用いたローラの製造方法において、特に、ゴム組成物がジャーナル部を有する軸体の外周に押出されるときのゴム組成物、軸体及び押出機の状態について、種々検討したところ、隣接するジャーナル部を支持すると共にジャーナル部間で形成される凹部空間を閉塞するコマ部材を隣接するジャーナル部間に介装して、複数の前記軸体を一列に連接した状態にして移送すると、予想に反して、スクリューの回頭が規制され、かつ、軸体に押出されたゴム組成物の外径変化が抑えられることを、見出した。

したがって、前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、ストレートヘッドダイを備えた押出機を用いて、軸体胴部とその両端部に形成された前記軸体胴部より外径の細いジャーナル部とを有する軸体の外周にゴム組成物を押出成形して弾性層を形成するローラの製造方法であって、前記軸体を一列に配置したときに隣接する前記ジャーナル部間を支持すると共に前記ジャーナル部間で形成される凹部空間を閉塞するコマ部材を介装して、複数の前記軸体を一列に連接し、連接された複数の前記軸体を前記押出機のヘッド内に移送して、前記軸体の外周に前記ゴム組成物を押出成形することを特徴とするローラの製造方法であり、
請求項２は、前記コマ部材は、前記凹部空間を形成する一方の前記ジャーナル部に固定される固定部と、前記凹部空間を形成する他方の前記ジャーナル部に嵌合される嵌合部とを、軸線方向に背中合わせになるように、備えてなることを特徴とする請求項１に記載のローラの製造方法であり、
請求項３は、請求項１又は２に記載のローラの製造方法によって製造されたローラである。

この発明に係るローラの製造方法は、前記コマ部材を介装して、複数の軸体を一列に連接した状態で、軸体の外周に前記ゴム組成物を押出成形する。それ故、この製造方法によれば、ゴム組成物の押出成形時にスクリューの回頭が規制され、かつ、軸体に押出されたゴム組成物の外径変化が抑えられる。したがって、この発明によれば、少ない研磨量でも高い外径精度及び振れ精度を有する弾性層を形成することのできるローラの製造方法、並びに、高い外径精度及び振れ精度を有する弾性層を備えたローラを、提供することができる。

この発明に係るローラの製造方法は、コマ部材を介装して複数の前記軸体を一列に連接した状態で、前記軸体の外周に前記ゴム組成物を押出成形することを特徴とする。この発明に係るローラの製造方法を実施するには、押出機、軸体、コマ部材、弾性層を形成するためのゴム組成物を準備する。

この発明に係るローラの製造方法に使用可能な押出機は、ストレートヘッドダイを備えた従来の押出機であれば特に制限されることはなく、その一例として、例えば、図４に示される押出機１０が挙げられる。この押出機１０は、略円筒状のシリンダー１１と、シリンダー１１に同軸に収納され、内部に軸体を移送することのできる同軸の移送路２１を有するスクリュー１２と、シリンダー１１を貫通しゴム組成物を供給するホッパー１３と、軸体を搬送する搬送手段１４と、図示しない駆動手段と、図示しない引取装置と、図示しない加熱器とを備えている。この押出機１０は、図４に示されるように、スクリュー１２の軸線と同軸となるようにスクリュー１２の下流に配置され、スクリュー１２により押出されてきたゴム組成物を収納するヘッド１５と、ヘッド１５の内部に配置されゴム組成物が流動する押出流路２２を形成しゴム組成物の外径を制御するダイス１６と、スクリュー１２先端に移送路２１から移送されてくる軸体をヘッド１５内部に案内する案内孔２３が内部に形成されたマンドレル１７を具備している。

ローラの軸体は、図１に示されるように、軸体胴部５とその両端部に形成されたジャーナル部６、７とを有している。前記軸体胴部５は、弾性層が形成される部分であり、図１に示されるように、軸線方向に均一な外径を有する筒状部とされている。

前記ジャーナル部６、７は軸体胴部５よりも外径の細い形状を有し、ベアリングや電極をセットする必要があることからジャーナル部６、７における外周の表面粗さＲｙは１２．５μｍ以下に仕上げられ、穿孔等の加工は施さないのがよい。前記ジャーナル部６、７の少なくとも一方には、前記ジャーナル部６、７の表面粗さを損なうことなく後述するコマ部材を脱着させるための機構を具備しているのがよい。以下、このような脱着機構を有するジャーナル部を第１ジャーナル部６と称し、前記脱着機構を有しないジャーナル部を第２ジャーナル部７と称する。前記脱着機構としては、例えば、図１及び図３に示されるように、第１ジャーナル部６の端部にその軸線に沿って形成されたネジ孔８等が挙げられる。このネジ孔８の径は第１ジャーナル部６の外径に併せて決定され、例えば、第１ジャーナル部６の外径がφ８ｍｍ以上の場合はネジ孔８の径はＭ４とされ、前記外径がφ６ｍｍの場合はネジ孔８の径がＭ３とされ、前記外径がφ４ｍｍの場合はネジ孔８の径がＭ２とされるのがよく、ネジ孔８の深さは４ｍｍ以上で第１ジャーナル部６の軸線長さ以下とするのがよい。

前記軸体２は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属を用い、公知の方法により所定の形状に調整され、鉄等の錆の発生が懸念される金属を用いる場合は、ニッケル、クロム等のメッキを施すのがよい。軸体胴部５の弾性層を形成する部分には、ゴム組成物との接着性を向上させるため、プライマーを塗布するのがよい。

この発明に係るローラの製造方法に使用されるコマ部材は、複数の軸体２を一列に配置したときに隣接するジャーナル部６、７間を支持すると共にジャーナル部６、７間で形成される凹部空間を閉塞する。このコマ部材は、このような機能を有すれば、特に限定されず、例えば、均一な外径すなわち軸体胴部５と略同一又はわずかに小さい外径を有する筒状体が挙げられる。

このようなコマ部材の一例として、例えば、図２に示されるコマ部材９が挙げられる。このコマ部材９は、固定部３１と嵌合部３６とを軸線方向に背中合わせになるように備えている。このコマ部材９においては、図２に示されるように、固定部３１と嵌合部３６とがそれぞれ独立に構成され、後述するように、軸線を含む平面における断面がＨ字型（例えば図２（ｂ）参照。）となるように、固定部３１と嵌合部３６とが一体とされている。

前記固定部３１は、図２（ｂ）に明確に示されるように、片側端部が閉塞された断面が円形の管状体であって、その軸線方向に凹陥する第１挿入穴３２と、前記第１挿入穴３２の底部３３に貫通形成され、後述する嵌合部３６の凸ネジ３８が挿入されるネジ孔３４とを、同軸となるように、有している。この固定部３１は、前記凹部空間を形成する、前記ネジ孔８が形成された第１ジャーナル部６を挿入固定する。前記固定部３１の寸法は、第１ジャーナル部６を固定すると共に前記凹部空間を閉塞することができればよく、その一例を挙げると、例えば、固定部３１の外径は前記軸体胴部５と同一又はわずかに小さく、軸線長さは前記第１ジャーナル部６の軸線長さに２．５ｍｍを加えた長さとし、前記第１挿入穴３２の内径は第１ジャーナル部より１．０ｍｍ大きくし、その深さは前記第１ジャーナル部６の軸線長さに０．５ｍｍを加えた深さとし、ネジ孔３４は前記第１ジャーナル部６に形成されたネジ孔８と同一仕様とすることができる。

前記嵌合部３６は、図２に示されるように、片側端部が閉塞された断面が円形の管状体であって、その軸線方向に凹陥する第２挿入穴３７と、前記片側端部の外面から軸線方向外側に向けて突出する凸ネジ３８とを、同軸となるように、有している。この嵌合部３６は、前記凹部空間を形成する、前記ネジ孔８が形成されていない第２ジャーナル部７を挿入固定する。前記嵌合部３６の寸法は、第２ジャーナル部７を固定すると共に前記凹部空間を閉塞することができればよく、その一例を挙げると、例えば、前記嵌合部３６の外径は前記軸体胴部５と同一又はわずかに小さく前記固定部３１の外径と略同一であるのがよく、軸線長さは第２ジャーナル部７の軸線長さに２．５ｍｍを加えた長さとし、前記第２挿入穴３７の内径は第２ジャーナル部７より０．６ｍｍ大きくし、その深さは第２ジャーナル部７の軸線長さに０．５ｍｍを加えた深さとし、凸ネジ３８の径は第１ジャーナル部６に形成されたネジ孔８と同一仕様とされ、軸線長さは前記ネジ孔８の深さより１．０ｍｍ長くすることができる。コマ部材９において、前記嵌合部３６における第２挿入穴３７の内径と第２ジャーナル部７の外径とは、スクリュー１２の回頭による螺旋状の振れを防止しつつ第２ジャーナル部７の傷の発生を防止することができる寸法となっていることが、特に重要である。

コマ部材９は、図２に示されるように、前記固定部３１と前記嵌合部３６とを軸線方向に背中合わせに、換言すると、前記第１挿入穴３２と前記第２挿入穴３７とが軸線方向に背中合わせに、なるように、前記ネジ孔３４に前記凸ネジ３８を挿入して、前記固定部３１と前記嵌合部３６とが固定されて成る。前記固定部３１と前記嵌合部３６とは、例えば、前記ネジ孔３４と前記凸ネジ３８とを螺合して固定してもよく、また、接着剤等で固定してもよい。

このコマ部材９は、前記軸体２に固定されたままゴム組成物の加熱硬化を行うため、軸体２と熱膨張率が近い材料、例えば軸体２を形成するための前記材料から選択された材料と同一材料が好ましい。コマ部材９におけるゴム組成物と接触する外面には離型剤塗布、フッ素加工等の離型処理を行うこともできる。

弾性層３を形成可能なゴム組成物は特に限定されず、導電性材料を含有する導電性ゴム組成物、例えばミラブル型導電性ゴム組成物等が挙げられる。ミラブル型導電性ゴム組成物は、例えばジメチルシリコーン生ゴム、メチルフェニルシリコーン生ゴム等のポリオルガノシロキサン生ゴムの少なくとも１種に、必要に応じて煙霧シリカ、沈降性シリカ等の補強性シリカ充填剤を添加して調製したシリコーンゴムコンパウンドに、導電性付与剤としての、導電性カーボンブラック；ニッケル、アルミニウム、銅等の金属粉末；酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物；硫酸バリウム、酸化チタン、チタン酸カリウム等の絶縁性芯剤に酸化スズ等の導電性物質をコーティングしたもの等の少なくとも１種類を混合した後、さらに加硫剤、例えばベンゾイルパーオキザイド、ビス２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等の過酸化物；１分子中にケイ素原子と結合する水素原子を２子以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと触媒量の白金系触媒を添加したもの、及び増量剤を添加してなるシリコーンゴム組成物である。

この発明に係るローラの製造方法を実施する際に用いられる押出機の一例として図４に示される押出機１０を用いて、この発明に係るローラの製造方法を説明する。

この発明に係るローラの製造方法においては、まず、コマ部材９を、図２に示されるように、前記固定部３１に形成された前記ネジ孔３４に対し前記嵌合部３６に形成された凸ネジ３８をねじ込んで組み立てる。次いで、このようにして組み立てたコマ部材９の第１挿入穴３２にネジ孔８が形成された第１ジャーナル部６を挿入して、前記第１挿入穴３２内に突出する凸ネジ３８を前記ネジ孔８にねじ込んで、第１ジャーナル部６にコマ部材９を装着、固定する。

この発明に係るローラの製造方法において、所望により軸体胴部５にプライマーを施す場合は、第１ジャーナル部６にコマ部材９を装着した状態で施すとよい。

この発明に係るローラの製造方法においては、次いで、第１ジャーナル部６にコマ部材９が装着された軸体２を、軸体２を搬送する搬送手段１４へ供給する。この際、例えば、図３及び図５に示されるように、コマ部材９が固定されていない第２ジャーナル部７が、隣接して搬送される別の軸体２に固定されたコマ部材９における嵌合部３６の第２挿入穴３７に挿入されて収まり、第２挿入穴３７と第２ジャーナル部７とが遊嵌される。そうすると、図３に明確に示されるように、複数の軸体２が略同じ外径で一列に、すなわちその軸線方向に沿ってあたかも略同径の１本の棒体となるように、連接された状態に配列される。

この発明に係るローラの製造方法においては、次いで、図３に示されるように連接された複数の軸体２を、図５（ａ）に示されるように、押出機１０の後方から搬送手段１４により、スクリュー１２の内部に形成された移送路２１に供給し、さらにスクリュー１２の先端に具備されたマンドレル１７の案内孔２３より前記押出機１０のヘッド１５内に送り出す。このようにして軸体２を移送すると共に、ゴム組成物２４をホッパー１３よりシリンダー１１とスクリュー１２との間隙に供給し、このゴム組成物２４を、図示しない駆動手段でスクリュー１２が回転されることにより混合されながら下流方向に押出し、押出機１０のヘッド１５に一定の押出圧力で環状に送り出す。このようにして移送又は送り出された軸体２とゴム組成物２４との移動速度を調整し、かつゴム組成物２４に適当な圧力例えば１０ＭＰａ程度の一定の圧力を加えることによって、軸体２とゴム組成物２４とを圧着させる。そして、シリンダー１１の下流に設けられたダイス１６によって押出されるゴム組成物２４の外径が制御されて、図５（ｂ）に示されるように、軸体２及びコマ部材９の外周にゴム組成物２４が押出成形される。

このようにして押出成形されたゴム組成物２４は、高い振れ精度を有している。一般に、単軸押出機１０はスクリュー１２に螺旋状のフライト（図４及び図５において図示しない。）を設け、ここにゴム組成物２４を供給してスクリュー１２を回転させることによりゴム組成物２４を前方に押し出されるように、なっている。このとき、ゴム組成物２４は、スクリュー１２から受けた回転力がスクリュー１２と共に回転しないようにシリンダー１１で抑えられてスクリュー１２上を滑ることによって、前記回転力を押出機１０の軸線方向前方に移動する力に替えて、押し出される。この際にゴム組成物２４に加えられた回転力は押出機１０のバレル方向すなわち外側方向にも働くことになる。一方、ゴム組成物２４は回転力によって結果的にフライト部付近に押し付けられてフライト部に局在することとなり、スクリュー１２はフライト部付近でバレルから力を受ける。押出機１０において、スクリュー１２及びフライト部とバレルとは機械的接触を避けるために隙間が設けられており、前記フライト部付近でバレルから受けた力によってスクリュー１２は反対側に押し付けられて、スクリュー１２のフライト形状に併せてバレル内で回頭する現象が発生する。通常の単軸押出機１０では機械的接触が起こらない限り問題とはならないが、ストレートヘッドダイを備えた押出機１０では、前記のようにスクリュー１２先端に具備されたマンドレル１７の案内孔２３より軸体２が供給されるため、スクリュー１２の回頭はそのままゴム組成物２４の偏芯につながり、連接されていない軸体２では、前方の軸体２がダイス１６にあり、後方の軸体２がスクリュー１２にある状態にて顕著となる。ところが、この発明に係るローラの製造方法では、複数の軸体２をあたかも略同径の１本の棒体となるように連接した状態で移送するから、ゴム組成物２４の押出成形時に、前記のようにして発現するスクリュー１２の回頭を効果的に規制することができると推測され、その結果、図５（ｂ）に示されるように、ゴム組成物２４が螺旋状に偏芯することなく軸体２の外周に押出される。

また、前記のようにして押出成形されたゴム組成物２４は、高い外径精度を有している。その理由は、前記の通り、ゴム組成物２４に適当な一定した圧力を加えて軸体２に圧着する必要が有る半面、ジャーナル部６、７が軸体胴部５とゴム組成物２４を圧着させるヘッド部を通過する際、軸体２にコマ部材９が装着されていないと、ジャーナル部６、７間で形成される凹部空間にゴム組成物２４が陥入して、図７（ｂ）に示されるように、ゴム組成物２４の圧力が低下し、その結果、外径が細くなるのに対して、この発明に係るローラの製造方法では、ジャーナル部６、７間で形成される凹部空間がコマ部材９により閉塞されているから、図５（ｂ）に示されるように、外径変化が抑えられるのではないかと、本発明者らは推測している。

前記のようにして押出成形されたゴム組成物２４は、ストレートヘッドダイを備えた押出機１０によってストレートダイ方式で軸体２の外周に押出成形されるから、特許文献３に記載されているように、ウェルドラインの残存が効果的に抑えられている。

この発明に係るローラの製造方法においては、次いで、押出成形したゴム組成物２４を軸体２ごと加熱硬化する。ゴム組成物２４の硬化条件は、軸体２の外周面に形成されたゴム組成物２４に必要な熱を加え硬化する条件であればよく、特に限定されないが、例えばミラブル型シリコーンゴムでは２８０〜３７０℃の雰囲気に調整された加熱器にて４〜８分間処理することにより達成される。

このようにして硬化されたゴム組成物２４は、所望により、二次加熱される。ゴム組成物２４の二次加熱条件は、ゴム組成物２４の硬化が完了する条件であればよく、特に限定されないが、例えばミラブル型シリコーンゴムでは１９０〜２４０℃の雰囲気に調整された加熱器に４〜１６時間置くことにより達成される。

この発明に係るローラの製造方法においては、ゴム組成物２４が高い外径精度及び振れ精度で軸体２及びコマ部材９の外周に押出成形されるから、形成される弾性層３も必然的に高い外径精度及び振れ精度を有している。さらに高い外径精度及び振れ精度に調整するために、加熱硬化させたゴム組成物２４を研磨等の外径調整加工を行ってもよい。研磨は外径精度及び振れ精度を向上させる工程であれば特には限定されないが、例えば円筒研削盤を用いトラバース方式にて研磨することにより達成される。

この発明に係るローラの製造方法は、前記したように、ゴム組成物を高い外径精度及び振れ精度で押出成形することができる。したがって、物性の均一性に優れたローラを製造することができる。また、外径調整加工等によるゴム組成物の研磨量を大幅に低減することができる。

この発明に係るローラの製造方法は、種々の変更が可能である。例えば、この発明に係るローラの製造方法は、前記した工程以外の工程を含んでいてもよい。このような工程は、具体的には、表面処理を行うコーティング工程及び付随するアンカー処理工程、円筒状フィルムを被覆する工程、表面硬化工程等が挙げられる。コーティング工程は特に限定されず、スプレーコーティング、ロールコーティング、コンマコーティング等が挙げられ、アンカー処理工程も特に限定されず、プライマー処理、ブラスト処理、エッチング処理、ＵＶ処理、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、イトロ処理等が挙げられ。また他の変更点として、研磨工程ではトラバース方式に替えてプランジ方式を採用してもよく、１回で研磨せずに粗研磨と仕上げ研磨の２回又は複数回に分けて研磨してもよい。

前記したローラの製造方法においては、第１ジャーナル部６に前記着脱機構を形成しているが、この発明においては、第２ジャーナル部に前記着脱機構を形成してもよい。

前記コマ部材９は、固定部３１と嵌合部３６とが別体に形成されているが、この発明においては、コマ部材は固定部と嵌合部とが一体に形成されていてもよい。

この発明に係るローラは、この発明に係るローラの製造方法で製造されるローラであり、その一例を示すと、図６に示されるように、軸体２と軸体２の外周に形成された弾性層３とを備えてなる。この発明に係るローラの軸体２は、この発明に係るローラの製造方法で説明した前記軸体と基本的に同様であり、具体的には、図１に示されている。

前記弾性層３は、この発明に係るローラの製造方法で前記ゴム組成物を硬化して形成され、高い外径精度及び振れ精度を有している。

この発明に係るローラにおいて、弾性層３の外径精度が高いとは、弾性層３の軸線方向、望ましくはその全幅において、ローラ１の回転方向での外径平均が規定値に対する差が少ないことを言い、例えば、前記外径平均が基準値±０．０５ｍｍ以下の範囲にて安定して生産できることをいう。ここで、外径精度の測定方法は、ローラの両端のジャーナル部６、７を受け、回転させながらレーザースキャンマイクロメータ等の非接触式測定機を用いて、弾性層３の軸線方向に沿う２５個所の回転方向における外径を測定し、２５点の測定値の平均値を算出する方法であり、安定して生産出来るとは、基準値±０．０５ｍｍの規格に対し、１本あたり幅方向では５点の測定を行った結果工程能力指数が１．３３以上となることである。

この発明に係るローラにおいて、弾性層３の振れ精度が高いとは、このローラ１を回転させたときに、弾性層３の軸線方向、望ましくはその全幅において、ローラ１の回転方向でのローラ表面の変位が少ないことを言い、例えば、ローラ１の回転方向でのローラ表面の変位が０．０５ｍｍ以下の範囲にて安定して生産出来ることをいう。ここで、振れ精度の測定方法は、ローラ１の両端のジャーナル部６、７を受け、回転させながらレーザースキャンマイクロメータ等の非接触式測定機を用いてローラ表面と、ローラ１と平行に設置されたガイド板との隙間を回転方向で２５点測定し、その最大値と最小値の差を求める方法であり、安定して生産出来るとは、０．０５ｍｍ以下の規定値に対し、１本あたり幅方向では３点の測定を行った結果工程能力指数が１．３３以上となることである。

この弾性層３は、例えば、基準値として４．５ｍｍの厚さに調整され、均一な物性、例えば、硬度、電気抵抗率等を有している。

この発明に係るローラは、前記特性を有しているから、現像ローラは勿論のこと、連れ回りする画像形成装置用ローラ、例えば、転写ローラ、現像剤供給ローラ、クリーニングローラ等として好適に用いられ、均一な電気抵抗値等の特性が求められる転写ローラ及び現像剤供給ローラとして特に好適に用いられる。

この発明に係るローラは、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、前記ローラ１は、軸体２と弾性層３とを備えているが、この発明において、ローラは、弾性層の外周に表面層を備えていてもよい。表面層は具体的には、例えば、ポリウレタン樹脂層であり、ポリエーテルポリオール若しくはポリエステルポリオールと芳香族ポリイソシアネート若しくは脂肪族ポリイソシアネートとの反応によってえられる樹脂で、有機溶媒に熔解、分散してのコーティングや、ウレタン骨格に親水性官能基を有する自己乳化型とした水性エマルジョンでのコーティングによって得られる。コーティング工程は前記の通り特に限定されず、スプレーコーティング、ロールコーティング、コンマコーティング等がある。ポリウレタン層の厚さはポリウレタン層の強度と帯電量の均一化、表面弾性の維持などを考慮し、５μｍ〜１００μｍが望ましい。

（実施例１）
まず、図１に示される軸体２、図２に示されるコマ部材９及びゴム組成物を準備した。軸体２は、外径がφ８ｍｍの快削鋼であるＳＵＭ２４Ｌを用い、最終的に無電解ニッケルメッキを行って作製した。引抜材を加工せず２４７ｍｍの長さに切断し、軸体胴部５は引抜材のまま加工せず、ジャーナル部６、７については前記引抜材を研削盤で、第２ジャーナル部７の長さが１０．０ｍｍ、外径がメッキ後で４．０ｍｍに、第１ジャーナル部６の長さは軸体胴部５の長さが２３０ｍｍとなるように、外径がメッキ後で４．０ｍｍに、加工した。次いで、第１ジャーナル部６にＭ２×ピッチ０．４、深さ４ｍｍのネジ孔８を加工した。

また、コマ部材９は、固定部３１と嵌合部３６の２種類の部材を用意し、固定部３１に嵌合部３６をねじ込み固定し、離型剤ダイフリーＧＡ−６３１０（ダイキン社製、商品名）を吹き付けることにより作製した。固定部３１、嵌合部３６共に材料はφ８ｍｍの快削鋼であるＳＵＭ２４Ｌを用い、最終的に無電解ニッケルメッキを行った。寸法は、固定部３１の外径は引き抜き材のまま加工せず、研削盤を使用し長さ９．５ｍｍに加工し、内側に内径５ｍｍ、深さ７．５ｍｍの第１挿入穴３２を開け、さらに中心部にＭ２×ピッチ０．４のネジ孔３４を加工した。嵌合部３６の外径は引き抜き材のまま加工せず、研削盤を使用し中央部に凸ネジ加工することを考慮して長さ１２．５ｍｍに凸ネジ３８の軸線長さ６ｍｍを加えた全長１８．５ｍｍに加工し、内側に内径４．６ｍｍ、深さ１０．５ｍｍの第２挿入穴３７を開け、さらに前記第２挿入穴３７とは反対側の中心部にＭ２×ピッチ０．４の凸ネジ３８（軸線長さ６ｍｍ）を加工した。

このようにして作製したコマ部材９を前記軸体２に組み付けた後に、軸体胴部５をトルエンで洗浄し、シリコーン系プライマーＮｏ．１０１Ａ及びＮｏ．１０１Ｂ（いずれも信越化学工業社製、商品名）を１：１で混合したものを塗布し、ギヤーオーブン中で１５０℃、１０分間焼き付け処理を施した。

ゴム組成物として、有機過酸化物反応型のシリコーン生ゴム「ＫＥ−７８ＶＢＳ」（信越化学工業社製、商品名）１００質量部に、カーボンブラック「サーマルブラック」（旭カーボン社製、商品名）１０質量部、煙霧質シリカ系充填剤「アエロジル２００」（日本アエロジル社製、商品名）２５質量部を添加し加圧ニーダーで混練し、さらに有機過酸化物系加硫剤「Ｃ−８」（信越化学工業社製、商品名）２．０質量部を添加したミラブル型導電性ゴム組成物を準備した。

次いで、図４に示される押出機１０及び搬送手段１４を備えた押出成形装置を用いて、コマ部材９が組み付けられた複数の軸体２を、図３に示されるように、直列に配列して、コマ部材９が装着されていない第２ジャーナル部７を隣接する軸体２に装着されたコマ部材９の嵌合部３６の第２挿入穴３７に挿入した。次いで、図５（ａ）に示されるように、この状態を維持したまま複数の軸体２を搬送手段１４からスクリュー１２の内部に形成された移送路２１を通して押出機１０のヘッド１５に１．８ｍ／ｍｉｎの速度で供給すると共に、ミラブル型導電性ゴム組成物２４をホッパー１３からシリンダー１１とスクリュー１２の間に供給し、スクリュー１２を回転させることにより押出量３８４ｇ／ｍｉｎで定量化され押出機１０のヘッド１５に供給し、φ１７．５ｍｍのダイス１６により絞られて前記ミラブル型導電性ゴム組成物が１０ＭＰａの一定の樹脂圧に保たれることにより、図５（ｂ）に示されるように、軸体２及びコマ部材９の外周面にミラブル型導電性ゴム組成物を圧着して成形した。

次いで、ミラブル型導電性ゴム組成物を軸体２ごと３３０℃の雰囲気に調整された連続加熱器にて８分間処理することにより加硫し、さらに２２５℃に調整されたギヤーオーブンにて７時間二次加硫させ、常温にて２４時間放置した。その後、コマ部材９の外周で加硫されたミラブル型導電性ゴム組成物を除去してローラ原体とし、円筒研削盤に外径φ３５５ｍｍ、幅３５ｍｍのＧＣ＃５００砥石を装着し砥石回転数１，６００ｒｐｍで回転させ、ローラ原体を砥石と逆方向に１６０ｒｐｍで回転させながら、前記砥石に接触させて研磨し、φ１７ｍｍ、軸線長さ２３０ｍｍの弾性層３を備えた実施例１のローラを得た。弾性層３において、幅方向４７点の外径平均はφ１７．８４ｍｍ、最小値はφ１７．７１ｍｍで、標準偏差は０．０９であった。また、研磨によって除去されたミラブル型導電性ゴム組成物量は５ｇであった。

（比較例１）
前記コマ部材９を用いず、図７（ａ）に示されるように、複数の軸体２を連続して搬送したこと以外は実施例１と基本的に同様にして、比較例１のローラを製造した。このローラは図８に示される形状をしていた。このローラ１’の弾性層３’において、幅方向４７点の外径平均はφ１７．８４ｍｍ、最小値はφ１７．２７ｍｍで、標準偏差は０．１９であった。なお、研磨によって除去されたミラブル型導電性ゴム組成物量は５ｇであったが、研磨前の段階でローラ原体における第１ジャーナル部６の後方２１０ｍｍ付近で外径がφ１７．２７ｍｍの最小値となり、適正な研磨量を確保できないこと等から研磨後においても外径精度でφ１７±０．０５ｍｍのローラを得ることが出来ず、製品を得ることが出来なかった。

（比較例２）
比較例１の結果を踏まえ、前記コマ部材９を用いず、複数の軸体２を連続して搬送したこと、及び、ダイス１６をφ１８．０ｍｍに変更し、押出量を４１３ｇ／ｍｉｎに変更したこと以外は実施例１と基本的に同様にして、比較例２のローラを製造した。このローラは図８に示される形状をしていた。このローラ１’の弾性層３’において、幅方向４７点の外径平均はφ１８．３３ｍｍ、最小値はφ１７．７４ｍｍで、標準偏差は０．２０であった。なお、研磨によって除去されたミラブル型導電性ゴム組成物量は９ｇであった。

このようにして製造した実施例１のローラ１並びに比較例１及び２のローラ１’において、研磨する前の弾性層３、３’について外径精度及び振れ精度を測定した。その結果を図９に示す。外径測定機にて外径精度及び振れ精度を測定する際は、測定機及びローラを予め２４時間以上ＪＩＳ Ｋ ７１００−１９９９に定める標準雰囲気２３±１℃／５０±５％Ｒｈに放置した後に測定した。外径精度は、第１ジャーナル部６を隙間が１ｍｍで同方向に回転する２本のローラ間に載せ、第２ジャーナル部７を同様に隙間が１ｍｍで従同回転する２本のローラ間に載せ、２秒で１回転となるように調整された前記ローラに対し、非接触レーザー測定機であるＬＳＭ−５０６／ＬＳＭ−６０００（ミツトヨ社製、商品名）にて幅方向に５ｍｍ間隔で、１周２５点の外径値の平均値を求めることにより測定した。測定結果を図９に示す。

弾性層３、３’の振れについては、外径測定と同様の方法にて、被測定ローラと平行に設置されたガイド板とローラ表面との間隙を測定し、その最大値と最小値の差を求めることにより、測定した。測定結果を図９に示す。

図９の実施例１と比較例１との比較から明らかなように、従来の製造方法でローラを生産した場合は、弾性層の幅方向における平均外経はほぼ同一となるものの、標準偏差ではほぼ倍の結果となり、前記のように比較例１では安定したローラを得ることが出来ず、やむなく全体を太くした比較例２にて生産性せざるを得ないことが判明した。しかしながら、実施例１と比較例２との比較から明らかなように、研磨量で４ｇの差があり、得られたローラの弾性層が４４ｇであることを考慮すると、比較例２の歩留８３％（４４ｇ÷（４４ｇ＋９ｇ））に対し、実施例１の歩留９０％（４４ｇ÷（４４ｇ＋５ｇ））であり、７％もの向上を図ることが出来た。

図１は、この発明に係るローラの軸体の一実施例である軸体を示す正面図である。 図２は、この発明に係るローラの製造方法に用いるコマ部材の一実施例であるコマ部材を示す概略図であり、図２（ａ）はこの発明に係るローラの製造方法に用いるコマ部材の一実施例であるコマ部材を示す概略斜視図であり、図２（ｂ）はこの発明に係るローラの製造方法に用いるコマ部材の一実施例であるコマ部材を示す概略断面図である。 図３は、この発明に係るローラの製造方法において、複数の軸体をコマ部材で一列に連接した状態を示す断面図である。 図４は、この発明に係るローラの製造方法に用いることのできる押出機の一例を示す概略断面図である。 図５（ａ）はこの発明に係るローラの製造方法における押出成形時の様子を示す概略断面図であり、図５（ｂ）はこの発明に係るローラの製造方法における押出成形後の軸体及びゴム組成物を示す概略断面図である。 図６は、この発明に係るローラの一実施例であるローラを示す斜視図である。 図７（ａ）は従来のローラの製造方法における押出成形時の様子を示す概略断面図であり、図７（ｂ）は従来のローラの製造方法における押出成形後の軸体及びゴム組成物を示す概略断面図である。 図８は、従来のローラの製造方法によって製造されたローラを示す斜視図である。 図９は、実施例及び比較例における外径精度及び振れ精度を示すグラフである。

符号の説明

１、１’ ローラ
２ 軸体
３ 弾性層
５ 軸体胴部
６ ジャーナル部（第１ジャーナル部）
７ ジャーナル部（第２ジャーナル部）
８ ネジ孔
９ コマ部材
１０ 押出機
１１ シリンダー
１２ スクリュー
１３ ホッパー
１４ 搬送手段
１５ ヘッド
１６ ダイス
１７ マンドレル
２１ 移送路
２２ 押出流路
２３ 案内孔
２４ ゴム組成物
３１ 固定部
３２ 第１挿入穴
３３ 底部
３４ ネジ孔
３６ 嵌合部
３７ 第２挿入穴
３８ 凸ネジ

Claims (3)

1. ストレートヘッドダイを備えた押出機を用いて、軸体胴部とその両端部に形成された前記軸体胴部より外径の細いジャーナル部とを有する軸体の外周にゴム組成物を押出成形して弾性層を形成するローラの製造方法であって、
   前記軸体を一列に配置したときに隣接する前記ジャーナル部間を支持すると共に前記ジャーナル部間で形成される凹部空間を閉塞するコマ部材を介装して、複数の前記軸体を一列に連接し、
   連接された複数の前記軸体を前記押出機のヘッド内に移送して、前記軸体の外周に前記ゴム組成物を押出成形することを特徴とするローラの製造方法。
2. 前記コマ部材は、前記凹部空間を形成する一方の前記ジャーナル部に固定される固定部と、前記凹部空間を形成する他方の前記ジャーナル部に嵌合される嵌合部とを、軸線方向に背中合わせになるように、備えてなることを特徴とする請求項１に記載のローラの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のローラの製造方法によって製造されたローラ。

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