JP2012027188A - Rubber roller and method for manufacturing rubber roller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真複写装置、プリンター、静電記録装置などの画像形成装置に使用されるゴムローラに係り、特にローラゴムのヨジレをなくしたゴムローラ及びゴムローラの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a rubber roller used in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying apparatus, a printer, and an electrostatic recording apparatus, and more particularly to a rubber roller and a method for manufacturing the rubber roller that eliminates the twist of the roller rubber.
画像形成装置は、図4に示すように回転する感光ドラム30の表面に帯電ローラ31で帯電させ、露光装置32により画像信号に対応した光を感光ドラム30に照射し、静電潜像を形成し、現像装置33のトナーを、現像ローラ34を介して感光ドラム30の接触部に移動させ、感光ドラム30の表面に形成された静電潜像部分にトナーを付着させ、これを、転写ローラ35で感光ドラム30に押圧された紙などの記録媒体36に静電力により転写し、その後、定着装置37にてトナーを熱や圧力により溶融・定着させるものである。また感光ドラム30に残ったトナーはクリーニングブレード38で掻き落として回収される。
The image forming apparatus charges the surface of the rotating
この画像形成装置に使用される帯電ローラ31,現像ローラ34,転写ローラ35は、特許文献1〜5に示されるように主に三層構造で形成される。
The
図5は、三層構造のゴムローラ40を示したもので、シャフト41に、発泡弾性体としてのスポンジ層42が形成され、その外周に抵抗調整層としてのソリッド層43が形成され、さらにその外周に保護層としてのコート層44が形成されてゴムローラ40とされる。
FIG. 5 shows a
このゴムローラ40を製造する際には、特許文献2に示されるように、スポンジ層42を押出機にてチューブ状に押し出すと共に、これを加硫し、その後、シャフトに圧入し、そのスポンジ層42の外周にソリッド層43とコート層44を塗工して製造したり、特許文献3に示されるようにスポンジ層42とソリッド層43を同時に押出で成形したり、或いは特許文献4,5に示されるように金型を用いてスポンジ層42とソリッド層43を成形することがなされている。
When manufacturing the
しかしながら、特許文献4,5のように金型を用いてスポンジ層42とソリッド層43を成形したのでは、製造コストが高くなる問題がある。また特許文献3のようにスポンジ層42とソリッド層43を同時押出で形成したのでは、硬度ムラや抵抗値ムラが発生してしまう問題がある。
However, when the
特許文献2は、スポンジ層42をチューブ状に押し出し、加硫させてシャフトに圧入する点で、製造コストもかからずに簡便に製造できるメリットがあるが、ソリッド層43を塗工で形成するには層厚を厚くすることは困難である。
そこでソリッド層43を押出機でチューブ状に成形し、これをシャフト41に圧入したスポンジ層42に被覆することが有望であるが、単に被覆しただけではソリッド層43のヨジレを防止することはできない。またヨジレを防止するためにスポンジ層42に接着剤を塗布してソリッド層43を被覆すれば、スポンジ層42とソリッド層43とが接着剤で接合されるため、ヨジレを防止できるが、接着剤が介在するために抵抗値ムラが生じる問題が発生する。
Therefore, it is promising that the
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、押出成形で形成したスポンジ層とソリッド層をシャフトに順次挿入して製造するゴムローラにおいて、たとえ、接着剤を塗布しなくても、ソリッド層のヨジレを防止できるゴムローラ及びその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and in a rubber roller manufactured by sequentially inserting a sponge layer and a solid layer formed by extrusion molding into a shaft, even if no adhesive is applied, the solid layer An object of the present invention is to provide a rubber roller that can prevent wrinkles and a method of manufacturing the same.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、シャフトに少なくとも、スポンジ層、ソリッド層が同心円状に順次形成されているゴムローラにおいて、チューブ状に形成した前記スポンジ層にシャフトが挿入され、前記スポンジ層にチューブ状に形成した前記ソリッド層が嵌め込まれ、前記ソリッド層の厚さが1.0mm以上であることを特徴とするゴムローラである。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2の発明は、前記ソリッド層の厚さが、1.0mm以上、2.0mm以下であることを特徴とする請求項1に記載のゴムローラである。
The invention according to
請求項3の発明は、前記スポンジ層の厚さが3.5mm以上、4.5mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のゴムローラである。 The invention according to claim 3 is the rubber roller according to claim 1 or 2, wherein the sponge layer has a thickness of 3.5 mm or more and 4.5 mm or less.
請求項4の発明は、シャフトに少なくとも、スポンジ層、ソリッド層を同心円状に順次形成するゴムローラの製造方法において、前記スポンジ層を押出成形でチューブ状に形成し、前記ソリッド層を押出成形で厚さ1.0mm以上のチューブ状に形成し、チューブ状の前記スポンジ層に前記シャフトを圧入した後、前記スポンジ層にチューブ状の前記ソリッド層を嵌め込むことを特徴とするゴムローラの製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a rubber roller in which at least a sponge layer and a solid layer are sequentially formed on a shaft in a concentric manner, the sponge layer is formed into a tube shape by extrusion, and the solid layer is thickened by extrusion. A rubber roller manufacturing method comprising: forming a tubular shape having a thickness of 1.0 mm or more, press-fitting the shaft into the tubular sponge layer, and then fitting the tubular solid layer into the sponge layer. .
請求項5の発明は、前記スポンジ層に前記シャフトを圧入した後、前記スポンジ層の外周を所定径に研磨し、前記ソリッド層を、研磨した前記スポンジ層の外径より小さな内径のチューブ状に押出成形し、チューブ状の前記ソリッド層を拡径させて前記スポンジ層に嵌め込むことを特徴とする請求項4に記載のゴムローラの製造方法である。
In the invention of claim 5, after press-fitting the shaft into the sponge layer, the outer periphery of the sponge layer is polished to a predetermined diameter, and the solid layer is formed into a tube shape having an inner diameter smaller than the outer diameter of the polished sponge layer. The rubber roller manufacturing method according to
請求項6の発明は、前記スポンジ層の外径に対して、前記ソリッド層の内径を、0mmを超え、2.0mm以下の大きさに形成することを特徴とする請求項5に記載のゴムローラの製造方法である。 6. The rubber roller according to claim 5, wherein the inner diameter of the solid layer is larger than 0 mm and not larger than 2.0 mm with respect to the outer diameter of the sponge layer. It is a manufacturing method.
請求項7の発明は、前記ソリッド層の外周にコート層を塗布、焼き付けして形成することを特徴とする請求項5又は6に記載のゴムローラの製造方法である。 A seventh aspect of the present invention is the rubber roller manufacturing method according to the fifth or sixth aspect, wherein a coating layer is applied and baked on the outer periphery of the solid layer.
本発明によれば、たとえ、接着剤を塗布しなくても、ソリッド層のヨジレを防止できるという優れた効果を発揮するものである。 According to the present invention, even if no adhesive is applied, an excellent effect of preventing the solid layer from being twisted is exhibited.
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明のゴムローラ10の断面図を示したものである。
FIG. 1 shows a sectional view of a
図1において、粘着性を持たせた発泡ゴムがチューブ状に押出成形されたスポンジ層12にシャフト11が圧入され、そのスポンジ層12の外周が研磨され、そのスポンジ層12の周囲に、粘着性を持たせたゴムがチューブ状に押出成形されたソリッド層13が嵌め込まれ、そのソリッド層13の外周にコート層14が塗布、焼き付けしてゴムローラ10が製造される。このときソリッド層13は、押出成形した直後にスポンジ層12に嵌め込んでもよいし、事前に押出成形しておいたものをスポンジ層12に嵌め込んでもよい。
In FIG. 1, a shaft 11 is press-fitted into a
シャフト11は、例えば外径Φ25.0mmのパイプからなる。 The shaft 11 is made of a pipe having an outer diameter of Φ25.0 mm, for example.
スポンジ層12は、粘着性を持たせた発泡ゴム或いは非粘着性の発泡ゴムに導電性材料を添加した半導電性ゴムからなる。当該発泡ゴムとしては、発泡NBR(ニトリルゴム)や発泡EPDM(エチレン−プロピレンゴム)などが使用できる。粘着性を持たせた発泡ゴムとしては、発泡NBR(ニトリルゴム)や発泡EPDM(エチレン−プロピレンゴム)に、フェノール樹脂、クマロン樹脂、アセチレン樹脂、テルペンなどの粘着性付与剤を添加したものが使用できる。スポンジ層12の厚さは、ソリッド層13との全体の厚さを5.5mmとしたとき、3.5〜4.5mmに形成される。スポンジ層12の抵抗値としては、5×106 Ω程度とする。
The
ソリッド層13は、粘着性を持たせたゴム或いは非粘着性のゴムに導電性材料を添加した半導電性ゴムからなる。当該ゴムとしては、NBR(ニトリルゴム)やEPDM(エチレン−プロピレンゴム)などが使用できる。粘着性を持たせたゴムとしては、NBR(ニトリルゴム)やEPDM(エチレン−プロピレンゴム)に、フェノール樹脂、クマロン樹脂、アセチレン樹脂、テルペン樹脂などの粘着性付与剤を添加したものが使用できる。ソリッド層13としては、脂肪族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂などの樹脂も使用できる。
The
また、ソリッド層13は、スポンジ層12と接する内面に粘着性があればよく、内面の表面粗さ、溝、シボ加工したり、或いはスポンジ層の表面形状を粗くするなどして摩擦力をもたせるようにしてもよい。このソリッド層13の厚さは、1.0mm以上であればヨジレに対して効果があり、転写ローラとして用いる場合には、その機能(転写ニップの確保)の関係上1.0〜2.0mmが好ましい。ソリッド層13の抵抗値は、1×107 Ω程度とする。
Further, the
スポンジ層12とソリッド層13の静摩擦係数は3.0以上がよい。
The coefficient of static friction between the
コート層14は、トナー、紙粉のクリーニング性向上のためとソリッド層13の保護のために被覆され、フッ素樹脂含有ウレタン樹脂に適宜導電性材を加え、これを厚さ5〜9μmに塗布、焼き付けして形成される。コート層14の抵抗値としては、1×108 Ω程度とする。
The coating layer 14 is coated to improve the cleaning properties of the toner and paper powder and to protect the
次に、本発明のゴムローラ10の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the
スポンジ層12は、所定の径のマンドレル(金属シャフト)の外周にスポンジ層12のゴム組成物を同時押出し、所定の長さのきりたんぽ状に成形する。この成形品を蒸気釜に入れて発泡すると共に加硫を行う(当該加硫に代えて、マイクロ波による加熱を行ってもよいし、金型を用いたプレス成形(金型成形)を行ってもよい)。次に、マンドレルを抜き取り、チューブ状とし、これをローラ寸法に合った長さにカットして発泡スポンジチューブとする。この発泡スポンジチューブをシャフト11に圧入する。この際、発泡スポンジチューブの内径は、シャフト11の外径に対して70〜90%になるようにマンドレルの径を設定しておき、シャフト11に装着したときに、その収縮力により発泡スポンジチューブが保持される。この発泡スポンジチューブを仕上げ研磨加工し、所定の外径のスポンジ層12とする。
The
ソリッド層13は、所定の外径のマンドレル(金属シャフト)の外周にソリッド層13のゴム組成物を同時押出し、所定の長さのきりたんぽ状に成形する。この成形品を蒸気釜に入れて加硫を行う(当該加硫に代えて、マイクロ波による加熱を行ってもよいし、金型を用いたプレス成形(金型成形)を行ってもよい)。次に、マンドレルを抜き取り、チューブ状とし、これをローラ寸法に合った長さにカットしてソリッドチューブとする。
The
図2は、シャフト11に挿入し、所定径に研磨加工したスポンジ層12にソリッドチューブ13aを嵌めてゴムローラ10を製造する工程を示したものである。
FIG. 2 shows a process of manufacturing the
先ず図2(a)に示すように、シャフト11にスポンジ層12を圧入(挿入)した状態で、ソリッドチューブ13aを嵌め込むようにセットする。その状態で、図2(b)に示すようにソリッドチューブ13aの上端にキャップ15を被せ、ソリッドチューブ13aの下端から図示の矢印のようにエアーを注入することで、ソリッドチューブ13aを拡径させながらスポンジ層12に嵌め込む。
First, as shown in FIG. 2A, in a state where the
その後、ソリッドチューブ13aの表面を仕上げ研磨して、外径Φ38.2mmのソリッド層13を形成する(図2(c))。これにより外径Φ25.4mmのシャフト11に厚さ4.5mmのスポンジ層12が被覆され、そのスポンジ層12に、例えば厚さ1.9mmのソリッド層13が形成される。
Thereafter, the surface of the solid tube 13a is finish-polished to form the
コート層14は、ソリッド層13の仕上げ研磨の際に付着したゴムカスやホコリを除去した後、その表面にウレタン系塗料を5〜9μm厚で塗布し、これを高温で焼き付けて形成する。
The coat layer 14 is formed by removing rubber residue and dust adhering to the final polishing of the
その後、最終寸法となるように、スポンジ層12、ソリッド層13、コート層14の両端末をカットしてゴムローラ10とする。
Thereafter, both ends of the
さて図3は、ソリッド層の厚さ(mm)とゴムローラのアスカーC硬度(°)の関係を示したものである。 FIG. 3 shows the relationship between the thickness of the solid layer (mm) and the Asker C hardness (°) of the rubber roller.
一般に転写ローラの硬度規格は、35°以上、45°以下であり、ソリッド層13の厚さが厚くなるとその硬度が高く、硬度規格35°以上、45°以下の範囲での厚さは0.5mm〜2.0mmの範囲となる。
In general, the hardness standard of the transfer roller is 35 ° or more and 45 ° or less, and the hardness of the
しかし、ソリッド層13の厚さが0.5mm、0.8mmではヨジレが発生することが確かめられた。よって、本発明においては、ソリッド層13の厚さは1.0mm以上とすることで、ヨジレが発生しないゴムローラとすることができる。
However, it was confirmed that wrinkles occurred when the thickness of the
次に本発明の実施例1〜3を表1〜3に基づいて、比較例1〜4を表4に基づいて説明する。 Next, Examples 1 to 3 of the present invention will be described based on Tables 1 to 3, and Comparative Examples 1 to 4 will be described based on Table 4.
表において、実施例1〜3は、スポンジ押出→シャフト挿入→スポンジ外周研磨→ソリッドチューブ被覆→ソリッドチューブ外周研磨→コート層塗布焼き付けで製造し、比較例1は、スポンジ押出→シャフト挿入→スポンジ外周研磨後のローラを金型にセットし、その金型にソリッド材を注入してソリッド層を製造したものであり、比較例2はスポンジ層とソリッド層を同時押出で製造したものであり、比較例3、4は、スポンジ押出、シャフト挿入、スポンジ外周研磨後にそのスポンジの外周に接着剤を塗布し、そのスポンジの外周にソリッドチューブを嵌め込んで接着被覆し、そのソリッドチューブの外周を仕上げ研磨して製造したものである。 In the table, Examples 1 to 3 are manufactured by sponge extrusion → shaft insertion → sponge outer periphery polishing → solid tube coating → solid tube outer periphery polishing → coat layer coating baking, and Comparative Example 1 is sponge extrusion → shaft insertion → sponge outer periphery The polished roller is set in a mold, and a solid layer is manufactured by injecting a solid material into the mold. In Comparative Example 2, a sponge layer and a solid layer are manufactured by simultaneous extrusion. In Examples 3 and 4, after sponge extrusion, shaft insertion, and sponge outer periphery polishing, an adhesive is applied to the outer periphery of the sponge, a solid tube is fitted into the outer periphery of the sponge, and the outer periphery of the solid tube is finished and polished. It is manufactured.
実施例1〜3は、スポンジ層とソリッド層の全体の厚さが5.5mmとなるようにスポンジ層とソリッド層の厚さを変え、比較例1〜4はスポンジ層の厚さを4.0mm、ソリッド層の厚さを1.5mmとした。 In Examples 1 to 3, the thicknesses of the sponge layer and the solid layer were changed so that the total thickness of the sponge layer and the solid layer was 5.5 mm. In Comparative Examples 1 to 4, the thickness of the sponge layer was changed to 4. The thickness of 0 mm and the solid layer was 1.5 mm.
この結果、比較例1、2は、スポンジ層とソリッド層が金型成形や押出しで一体にされたものでヨジレやズレの問題は生じないものの硬度ムラ、抵抗値ムラがあり、比較例3、4は、硬度ムラは生じないものの、抵抗値が高くなり、また抵抗値ムラが発生している。 As a result, Comparative Examples 1 and 2 are those in which the sponge layer and the solid layer are integrated by die molding or extrusion, and there are no unevenness of hardness or resistance, but there is unevenness in resistance and resistance. In No. 4, hardness unevenness does not occur, but the resistance value increases and resistance value unevenness occurs.
これに対して、実施例1〜3は、硬度ムラ、抵抗値、抵抗値ムラがなく良好である。 On the other hand, Examples 1-3 are favorable with no hardness unevenness, resistance value, and resistance value unevenness.
なお、表1〜4においては、「硬度」の項目では、ゴムローラの硬度が転写ローラの硬度規格内(アスカーC硬度が35°以上45°以下)であるものに○、転写ローラの硬度規格外であるものに×を付した。○または×の隣の括弧内の数字はアスカーC硬度(°)の値である。また、「硬度ムラ」の項目では、ゴムローラの硬度の最高値と最低値の間の幅が4°未満であるものに○、4°以上であるものに×を付した。また、「抵抗値」の項目では、ゴムローラの抵抗値が一般的な転写ローラの抵抗値規格内(1.6×107Ω以上4.0×107Ω以下)であるものに○、一般的な転写ローラの抵抗値規格外であるものに×を付した。また、「抵抗値ムラ」の項目では、ゴムローラの抵抗値の最高値と最低値の割合(最高値/最低値)が1.2未満であるものに○、1.2以上であるものに×を付した。 In Tables 1 to 4, “Hardness” indicates that the hardness of the rubber roller is within the hardness standard of the transfer roller (Asker C hardness is 35 ° or more and 45 ° or less). X was attached to what is. The numbers in parentheses next to ○ or × are values of Asker C hardness (°). In addition, in the item of “hardness unevenness”, the case where the width between the maximum value and the minimum value of the hardness of the rubber roller is less than 4 ° is marked with ○, and the case where it is 4 ° or more is marked with ×. In the item of “resistance value”, the resistance value of the rubber roller is within the resistance value standard of a general transfer roller (1.6 × 10 7 Ω or more and 4.0 × 10 7 Ω or less). A mark that is outside the standard resistance value of the transfer roller is marked with x. In the “resistance value unevenness” item, the ratio between the maximum value and the minimum value of the resistance value of the rubber roller (maximum value / minimum value) is less than 1.2, and the ratio is 1.2 or more. Was attached.
次に、ゴムローラを実機に適用してソリッド層のヨジレについて、一般的なコピー用紙である、大きさがA4判(210mm×297mm)、厚さ(秤量)が67g/m2のコピー用紙を用いて検討した。その結果、実施例1−4、2−4、3−4は、ソリッド層の厚さが1.0mmであり、ソリッド層のヨジレがないことが確かめられたが、実施例1−5、2−5、3−5は、ソリッド層の厚さが0.8mmと薄くヨジレが発生した。また実施例1−1、2−1、3−1は、ソリッド層の厚さが2.5mmと厚く、ヨジレが発生しないものの、硬度が、50°となり硬度規格の上限の45°を超えたため好ましくないことがわかった。 Next, a rubber roller is applied to the actual machine, and a solid layer of twisted paper is used as a general copy paper having a size of A4 size (210 mm × 297 mm) and a thickness (weighing) of 67 g / m 2. And examined. As a result, in Examples 1-4, 2-4, and 3-4, it was confirmed that the thickness of the solid layer was 1.0 mm and there was no twist of the solid layer. In −5 and 3-5, the solid layer had a thin thickness of 0.8 mm, and kinks occurred. Further, in Examples 1-1, 2-1, and 3-1, the thickness of the solid layer was 2.5 mm and no wrinkle occurred, but the hardness was 50 ° and exceeded the upper limit of 45 ° of the hardness standard. It turned out to be undesirable.
よってソリッド層のヨジレについては、ソリッド層の厚さが1.0mm以上あればよいこと、また厚さの上限値は2.0mmがよいことがわかった。 Accordingly, it was found that the solid layer thickness should be 1.0 mm or more, and the upper limit value of the thickness should be 2.0 mm.
次に、ゴムローラを実機に適用して初期画像評価を行った。初期画像評価の際には、一般的なコピー用紙である、大きさがA4判(210mm×297mm)、厚さ(坪量)が67g/m2のコピー用紙を用いて行った。その結果、実施例1〜3では良好であったが、比較例1〜4では不良であった。 Next, an initial image evaluation was performed by applying a rubber roller to the actual machine. The initial image evaluation was performed using a general copy paper having a size of A4 size (210 mm × 297 mm) and a thickness (basis weight) of 67 g / m 2 . As a result, it was good in Examples 1 to 3, but bad in Comparative Examples 1 to 4.
なお、表1〜4においては、「ソリッド層 ヨジレ」の項目では、上記のようにゴムローラを実機に適用してソリッド層のヨジレについて確認した結果、ヨジレが目視で確認されなかったものに○、確認されたものに×を付した。また、「初期画像評価」の項目では、上記のようにゴムローラを実機に適用して初期画像評価(目視にて確認)を行った結果、良好であったものに○、不良であったものに×を付した。 In addition, in Tables 1 to 4, in the item of “Solid layer scratching”, as a result of checking the solid layer scratching by applying the rubber roller to the actual machine as described above, The confirmed items were marked with an x. In addition, in the item “Evaluation of initial image”, as a result of initial image evaluation (confirmed visually) by applying a rubber roller to the actual machine as described above, the result was “good” and “bad”. X was attached.
10 ゴムローラ
11 シャフト
12 スポンジ層
13 ソリッド層
14 コート層
10 Rubber roller 11
Claims (7)
チューブ状に形成した前記スポンジ層にシャフトが挿入され、前記スポンジ層にチューブ状に形成した前記ソリッド層が嵌め込まれ、前記ソリッド層の厚さが1.0mm以上であることを特徴とするゴムローラ。 In a rubber roller in which at least a sponge layer and a solid layer are sequentially formed concentrically on the shaft,
A rubber roller, wherein a shaft is inserted into the sponge layer formed in a tube shape, the solid layer formed in a tube shape is fitted into the sponge layer, and the thickness of the solid layer is 1.0 mm or more.
前記スポンジ層を押出成形でチューブ状に形成し、前記ソリッド層を押出成形で厚さ1.0mm以上のチューブ状に形成し、チューブ状の前記スポンジ層に前記シャフトを圧入した後、前記スポンジ層にチューブ状の前記ソリッド層を嵌め込むことを特徴とするゴムローラの製造方法。 In the method of manufacturing a rubber roller, in which at least a sponge layer and a solid layer are sequentially formed concentrically on the shaft,
The sponge layer is formed into a tube shape by extrusion molding, the solid layer is formed into a tube shape having a thickness of 1.0 mm or more by extrusion molding, and the shaft is pressed into the tube-shaped sponge layer, and then the sponge layer A method of manufacturing a rubber roller, wherein the tube-shaped solid layer is fitted into a rubber roller.
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