JP2651554B2

JP2651554B2 - 中高弾性ロールの製造方法

Info

Publication number: JP2651554B2
Application number: JP4217263A
Authority: JP
Inventors: 隆史山本; 三郎林; 茂西島; 雅春石川
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPH0639948A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、ゴム等の弾性体を用いて作製さ
れる弾性ロールの製造方法に係り、特に、ロールの軸方
向両端部から中央部に向かって連続的に直径が増大す
る、中高形状を有する弾性ロールを有利に作製し得る方
法に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、電子写真方式の複写機、プリン
タ等においては、帯電ロール等の各種のロールが用いら
れている。例えば、それらの複写機、プリンタ等には、
感光体の表面を帯電させる帯電ロール、感光体表面に形
成された静電潜像に対応するトナー像を形成する現像ロ
ール、トナー像を複写紙に転写する転写ロール、複写紙
に転写されたトナー像を定着させる定着ロール等の各種
のロールが用いられている。そして、それら帯電ロール
や転写ロール等は弾性体にて形成されており、通常、軸
心に配された金属製の軸体の両端部がバネ等にて押圧さ
れることによって、その外周面が感光体等に接触させら
れて、感光体等の回転に従って回転せしめられるように
なっている。

【０００３】而して、それらの弾性ロールは、取付時に
両端部を押圧されて湾曲させられることにより、またロ
ール自体に僅かな曲がりや表面の凹みがあることによっ
て、ロールの中央部で感光体等との間に隙間を生じ易
く、接触性が悪くなる問題を有している。そして、例え
ば帯電ロールと感光体との間に隙間ができると、低温低
湿の厳しい環境下において、帯電不良に起因する画像不
具合が生じるのであり、これを防止するためには、この
隙間（離間距離）を概略２０μｍ程度以下にする必要が
あるのである。また、それ以下の小さな隙間がある場合
にも、使用中に感光体上の残存トナーが次第に堆積して
いくことによって、絶縁性のトナーにより帯電ロール上
に部分的に絶縁性層ができる結果、帯電不良を生じるよ
うになる。それ故、これを防止するために、帯電ロール
に対してクリーニング部材を設けているが、このクリー
ニング部材と帯電ロールが摺接することによって、ま
た、ロール表面の摩耗が惹起される問題があり、それ故
に、感光体と帯電ロールの隙間は０とすることが望まれ
ているのである。

【０００４】このため、従来から、弾性ロールの接触性
を向上させるべく、ロールの軸方向中央部分の直径を、
軸方向両端部分の直径よりも、数十μｍ程度、僅かに太
くして、図６に示されている如き中高形状にする方法が
採用されている。そして、このような中高形状のロール
を得るために、従来では、円筒状の金型内の中心に金属
製の軸体２を配した状態で、該金型内で導電性弾性材料
を加硫成形して、円柱形状のロール本体４を得た後、そ
の表面を研磨機で研磨することによって、中高形状に成
形していたのである。また、例えば、帯電ロールでは、
かかる中高形状のロール本体４の外周面に半導電性弾性
材料からなる抵抗調整層がコーティング層６として設け
られたり、更に必要に応じて、その表面に保護層等も形
成されている。なお、それらコーティング層６は、ロー
ル本体４の表面を清浄化した後、公知のディッピング法
又はロールコーティング法にて、全長に亘り、数μｍ〜
数百μｍ程度の均一な厚みで設けられている。

【０００５】しかしながら、目的とするロールに対する
良好な接触性を得るために、ロール本体４は著しく低硬
度（Ｈ_s：２０°〜２５°程度）の弾性体にて形成され
ることとなるところから、該ロール本体４は、研磨性が
劣り、上記した従来の製法では、研磨後のロール表面が
荒れ、平滑な表面を得ることが極めて困難であり、コー
ティング後もロール表面に凹凸が残るという大きな問題
があった。また、ロール本体４が低硬度の弾性体にて形
成されているために、研磨を徐々に行なわなければなら
ず、研磨加工時間が長くなる不具合も内在しているので
ある。更に、低硬度の弾性体が軟化剤を多量に含むため
に、研磨屑が粘着性を帯びて、ロール表面に付着し易
く、研磨屑が取りきれずに残る結果、従来の中高弾性ロ
ールでは、突起等の局部的な表面性異常を生じ、ロール
性能上の問題をも有するものであった。

【０００６】なお、ロール本体４を金型内で加硫成形す
る際に、金型の成形キャビティを中高形状にして、一挙
に中高形状のロールを製造する方法も考えられるが、そ
の場合には、金型を必然的に二分割しなければならず、
それによって型合わせ部で段差やバリが生じることが避
けられないため、そのような手法にあっても、結局、研
磨工程が必要となるのであり、上記と同様の問題が生じ
ることとなる。

【０００７】

【解決課題】本発明は、このような事情を背景として為
されたものであり、その解決課題とするところは、従来
の製法の問題点が全て研磨工程に起因していることに鑑
み、研磨工程なしで、中高形状の弾性ロールを有利に製
造する方法を提供することにある。

【０００８】

【解決手段】そして、上記の課題を解決するために、本
発明にあっては、軸方向の両端部からそれぞれ中央部に
向かって連続的に直径が増大する中高形状の弾性ロール
を製造する方法にして、所定の弾性体からなる円柱形状
のロール本体を、その軸方向が垂直方向となるように配
置し、また円柱形状の塗布ロールを、その軸方向が水平
方向となるように且つ前記ロール本体の外周面に接触す
るように配置して、それらロール本体及び塗布ロールを
それぞれの軸回りに回転させると共に、該ロール本体に
対して該塗布ロールを上、下の一方向に相対的に移動せ
しめ、所定のコーティング液を該塗布ロールに供給する
ことによって、該コーティング液をロール本体外周面に
塗布するようにする一方、前記ロール本体に対する前記
塗布ロールの相対的な移動速度を、該ロール本体の軸方
向の一方の端部側から中央部に向かって連続的に低下せ
しめ、更に中央部から他方の端部側に向かって連続的に
高めることによって、該ロール本体の外周面に形成され
るコーティング層の厚みが、該ロール本体の軸方向の中
央部において最も厚く、両端部に向かうに従って漸次薄
くなるようにしたことを特徴とする中高弾性ロールの製
造方法を、その要旨とするものである。

【０００９】

【作用・効果】要するに、本発明手法にあっては、弾性
体からなるロール本体に研磨を施さずに、その外周面に
一体的に形成するコーティング層の厚みを、ロール本体
の軸方向の中央部で最も厚く、両端部に向かうに従って
漸次薄くすることによって、中高形状を得るのである。
そして、そのようにコーティング層の厚みを変化させる
ために、ロール本体に対する塗布ロールの相対的な上、
下移動の速度を、ロール本体の軸方向の両端部では速
く、中央部では遅くなるように連続的に変化させるよう
にしたのであり、それによって、極めて有利に中高形状
を実現することができたのである。

【００１０】それ故、各種の弾性ロールの接触性が効果
的に改善されることとなり、帯電ロールでは、帯電不良
を良好に防止することができると共に、残存トナーを除
去するためのクリーニング部材を特別に設ける必要がな
くなるために、クリーニング部材と帯電ロールの摺接に
起因するロール表面の摩耗が無くなり、帯電ロールの寿
命が効果的に延びることとなる。

【００１１】そして、本発明手法では、研磨を行なわず
に中高形状が得られることから、研磨工程を省略する
分、加工時間が大幅に短縮されて、生産性が上がり、中
高弾性ロールを低コストで大量に提供することができる
特徴を発揮するのである。また、本発明によれば、研磨
によるロール表面性状の荒れや研磨屑の付着等の問題が
ないのであり、平滑なロール本体の表面に対してコーテ
ィング液を塗布することによって、極めて平滑な表面性
状が有利に得られるのであり、優れたロール性能が得ら
れることとなる。

【００１２】

【具体的構成】ところで、本発明手法では、弾性体から
なる円柱形状のロール本体の外周面に対して、所定のコ
ーティング層が設けられることとなるが、該ロール本体
の外周面性状は平滑である必要がある。なお、そのよう
なロール本体は、特開平２−２５８２１９号公報等に明
らかにされている如き円筒状の成形金型を用いて、成形
することができる。また、通常は、円筒状の成形金型の
中心に金属製の軸体を配置した状態で、成形材料として
未加硫のゴム等が圧入されて、加硫成形操作が行なわれ
ることにより、該軸体の回りに弾性体が一体的に設けら
れた円柱形状のロール本体が作製されることとなるので
あり、そしてロール本体の外周面性状は、金型の面性状
に応じて鏡面状に平滑なものとなる。

【００１３】また、その成形材料としては、ロールの用
途に応じて、公知の各種弾性材料を使用することがで
き、例えば帯電ロールでは、一般に、ＳＢＲ（スチレン
−ブタジエンゴム）、シリコンゴム等の合成ゴム中に金
属粉末、カーボンブラック、カーボン繊維等の導電性粉
末や導電性繊維を混入した導電性の組成物が用いられ
る。更に、ロールの接触性を高めるために、硬度
（Ｈ_s）：２０°〜２５°程度の弾性材料が好適に使用
されることとなるが、そのような硬度は、軟化剤を多量
に配合することによって、容易に調整することができ
る。

【００１４】なお、上記のように、ロール本体には軟化
剤が多量に配合されることから、軟化剤のロール表面へ
の滲み出しを防止するために、ロール本体の表面には、
Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等のナイロン系ポリマー
を主成分とする材料等にて、軟化剤移行防止層を数μｍ
程度の厚さで形成することが望ましい。

【００１５】そして、かかるロール本体の外周面に対し
て、本発明に従ってコーティング液を塗布し、乾燥させ
ることによって、一体的なコーティング層を形成して、
目的とする中高形状を実現するのである。その際には、
例えば、図１に示す如き装置が用いられる。そこでは、
ロール本体１０が軸体８において縦スライド板１２に取
り付けられて、実質的に軸方向が垂直方向となるように
配置される一方、塗布ロール１４が横スライド板１６に
取り付けられて、軸方向が水平方向となるように配置さ
れる。また、かかる横スライド板１６がロール本体１０
に向けてスライドさせられて、塗布ロール１４がロール
本体１０に対して接触する位置に固定される。そして、
その状態において、ロール本体１０及び塗布ロール１４
が、定速モータ１８，１８にて、それぞれの軸回りに回
転させられる一方、縦スライド板１２が変速モータ２０
の回転に基づいて上昇移動させられ、それによって、ロ
ール本体１０に対して塗布ロール１４が相対的に下降移
動させられるようになっているのである。更に、該変速
モータ２０には、回転制御系が付与されており、塗布ロ
ール１４と接触するロール本体１０の位置に対応して、
その回転数が制御されるようになっている。

【００１６】また、塗布ロール１４に近接する位置に
は、図２に示される如きコーティング液供給装置が配設
されている。このコーティング液供給装置は、コーティ
ング液の供給管２２、コーティング液規制板２４、掻き
取り板２６、及びコーティング液の回収容器２８から構
成されている。そして、供給管２２より、一定量のコー
ティング液が塗布ロール１４上に供給され、コーティン
グ液規制板２４にて液量が調整されるようになってお
り、ロール本体１０への塗布後に残存するコーティング
液は掻き取り板２６によって塗布ロール１４から除去さ
れ、コーティング液の回収容器２８内に溜められるよう
になっている。

【００１７】この塗布方式では、塗布ロール１４がロー
ル本体１０に対して軸方向及び円周方向の一部でのみ接
触し、その接触部位が、ロール本体１０の軸方向及び円
周方向に漸次移行していく。それ故に、塗布ロール１４
は、ロール本体１０の表面を一端側から他端側にかけて
螺旋状の軌跡を描くように移行して行き、結果的にロー
ル本体１０の全表面が塗布ロール１４に接触させられ
て、全表面にコーティング液が塗布されるようになって
いるのである。なお、ロール本体１０を下降移動させ、
塗布ロール１４を相対的に上昇移動させるようにしても
良く、またロール本体１０ではなく、塗布ロール１４を
上昇若しくは下降移動させるようにしても何等差し支え
ない。

【００１８】ところで、この塗布方式では、コーティン
グ層の厚さが、塗布ロール１４上からロール本体１０上
へ移ったコーティング液の量によって決定されることか
ら、本発明手法においては、ロール本体１０及び塗布ロ
ール１４の回転数、及び塗布ロール１４とコーティング
液規制板２４の隙間をそれぞれ一定とする一方、ロール
本体１０に対する塗布ロール１４の相対的な上昇若しく
は下降移動速度を制御して、かかるコーティング液の移
行量をコントロールするのである。そして、塗布ロール
１４の相対的な上昇若しくは下降速度を、ロール本体１
０の軸方向の一方の端部側から中央部に向かって連続的
に低下せしめ、更に中央部から他方の端部側に向かって
連続的に高めることによって、ロール本体１０上のコー
ティング層の厚みを、ロール本体１０の軸方向の中央部
で最も厚く、両端部に向かって漸次薄くなるようにし
て、中高形状を形成するのである。

【００１９】より具体的には、例えば塗布ロール１４の
相対移動速度を、図３の実線に示すように、ロール本体
１０の一端部−中央部−他端部に対応させて、Ｖ₁−Ｖ
₂−Ｖ₁（Ｖ₁＞Ｖ₂）となるように、一定の変化率で
連続的に低下及び上昇させれば、図４及び図５に示す如
き、コーティング層３０の厚みの変化によって中高形状
とされたロールを得ることができる（３２は軟化剤移行
防止層）。そして、コーティング層の厚みの変化量（中
高化量）は、ロール本体１０の端部塗り初めの塗布ロー
ル１４の相対移動速度：Ｖ₁と中央部での相対移動速
度：Ｖ₂の比率によって、任意に変化させることがで
き、Ｖ₁＝Ｖ₂であれば、均一な層厚さとなり、Ｖ₂／
Ｖ₁が小さくなればなる程、層厚さの差を大きくするこ
とができる。また、図３に一点鎖線で示すように、塗布
ロール１４の相対移動速度を変化率を変えながら降下・
上昇させるようにしても良い。なお、図３の破線は、従
来の塗布方法における移動速度の状態（一定）を示して
いる。

【００２０】ところで、塗布ロール１４の相対移動速度
に関し、その具体的なＶ₁の速度は、ロール本体１０の
回転数、塗布ロール１４の回転数、及び塗布ロール１４
とコーティング液規制板２４の隙間の大きさ等によっ
て、変化させられることとなるが、ロール本体１０と塗
布ロール１４との接触部位が螺旋状の軌跡を描き、塗布
されたコーティング液が乾燥途中で重力によって平滑化
し、均一な層になる範囲で任意に設定することができ
る。また、具体的なＶ₂の速度は、ロール本体１０と塗
布ロール１４との接触部位の螺旋状の軌跡が重ならない
範囲（先にコーティングされた層が塗布ロール１４との
接触によって掻き取られない範囲）で任意に設定される
こととなる。更に、Ｖ₁，Ｖ₂とも、コーティング液の
粘度に関係して、乾燥時にコーティング層３０のズレ
（液垂れ）が起こらない範囲で設定される。そして、そ
の速度の範囲で塗布−乾燥のサイクルを繰り返して行な
うことにより、コーティング層３０を任意の厚さに形成
することができる。

【００２１】また、コーティング層３０の形成材料とし
ては、ロールの用途に応じて、公知の各種材料が用いら
れ得る。例えば、帯電ロールの場合には、半導電性の弾
性材料を用いて、該コーティング層３０を抵抗調整層と
して形成することができ、その場合にはエピクロルヒド
リン系ゴム等が好適に用いられ、通常、５０〜５００μ
ｍ程度の厚みで形成される。好ましくは、８０〜１６０
μｍである。更に、このようにして形成されたコーティ
ング層３０の表面には、必要に応じて、感光体等との固
着を防止するために、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等
のナイロン系ポリマーを主成分とする材料等からなる保
護層３４を、数μｍ程度の厚みで設けるようにしても良
い。

【００２２】かくして得られる中高弾性ロールは、その
軸方向の中央部が端部よりも大径となって感光体等に対
する接触性に優れたものである。それ故、例えば帯電ロ
ールでは、帯電不良を良好に防止することができ、また
残存トナーを除去するためのクリーニング部材を設ける
必要がなくなるために、クリーニング部材と帯電ロール
の摺接に起因するロール表面の摩耗が無くなり、帯電ロ
ールの寿命が効果的に延びることとなる。

【００２３】そして、研磨工程が省略される分、加工時
間が大幅に短縮されて、生産性が上がり、中高弾性ロー
ルを低コストで大量に提供することができる。また、研
磨を施さない平滑なロール本体の表面にコーティング液
を塗布することによって、平滑な表面性状が有利に得ら
れ、優れたロール性能が得られるのである。

【００２４】なお、本発明が、帯電ロール以外にも、現
像ロール、転写ロール、定着ロール等の各種のロールに
適用することができるものであることは言うまでもな
く、それら各ロールの用途に応じて、ロール本体１０の
成形材料及びコーティング層３０の成形材料を選択し
て、同様の方法にて、中高弾性ロールを作製することが
できる。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明手法に従って、図４及び図５
に示される如き構成の帯電ロールを作製した実施例を示
す。なお、本発明が、そのような実施例の記載によっ
て、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまで
もないところである。また、本発明には、以下の実施例
の他にも、更には上記の具体的記述以外にも、本発明の
趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づい
て種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであるこ
とが、理解されるべきである。

【００２６】先ず、円筒状の金型を用意して、その中心
に鋼製の軸体８を配し、導電性粉末（カーボン）を混入
したエチレン−プロピレン共重合ゴム等を主体としたゴ
ム材料を圧入した。そして、通常の手法に従って、加硫
成形を行ない、軸体８の外周面に円柱形状のロール本体
１０（外径：１２mm）を一体的に成形した。そして、こ
の得られたロール本体１０の外周面に、Ｎ−メトキシメ
チル化ナイロンを主体とする材料にて、軟化剤移行防止
層３２を約５μｍの厚さで形成した。

【００２７】次いで、上記のロール本体１０を、図１及
び図２に示す如き装置に取り付け、回転数：１００ｒｐ
ｍで回転させるようにする一方、塗布ロール１４（外
径：３０mmφ）は、回転数：９０ｒｐｍで回転させるよ
うにした。また、コーティング液規制板２４と塗布ロー
ル１４との間隙は０．４５mmに設定した。そして、エピ
クロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴムを主体
とする弾性材料を溶剤に溶かして調製したコーティング
液（３０００ｃｐｓ）を、供給管２２より塗布ロール１
４に供給しつつ、縦スライド板１２を上昇移動させ、塗
布ロール１４を相対下降させて、コーティングを実施し
た。

【００２８】その際、塗布ロール１４の相対下降速度
は、ロール本体１０の軸方向の上端部（上から３mmの位
置）−中央部（同１０３mmの位置）−下端部（同２０３
mm）で下記表１の値になるように、上端部から中央部に
かけて一定の変化率で連続的に低下させ、更に中央部か
ら下端部にかけては一定の変化率で連続的に上昇せしめ
た。そして、コーティング層３０の厚さを中央部で１６
０μｍとするために、コーティング操作（塗布−乾燥）
を３回繰り返した後、更にその表面に、Ｎ−メトキシメ
チル化ナイロンを主体とする材料にて保護層３４を形成
し、完成させた。また、塗布ロール１４の相対下降速度
をロール本体１０の上端部から下端部まで一定に保った
状態でコーティングを行ない、比較例とした。

【００２９】

【表１】

【００３０】かくして得られた各ロールについて、両端
部と中央部のコーティング層の厚み、クラウン量（中央
部の直径−両端部の直径の平均）を測定すると共に、外
面性状（液垂れ状態）を表面粗さ計で測定し、評価した
（非常に良い○、良い△、不良×）。また、各ロールの
両端の軸体を５００ｇｆの荷重で金属ロール（３０mm
φ）に押し付けて、レーザースキャンで加圧浮き量（離
間距離）を測定し、更に、各ロールを実際に複写機に取
り付けて、画出し耐久性を評価した（非常に良い○、良
い△、不良×）。そして、その結果を下記表２に示し
た。

【００３１】

【表２】

【００３２】かかる表２の結果より明らかなように、塗
布ロール１４の相対下降速度をロール本体１０の軸方向
中央部で最も遅くなるように変化させた実施例１〜３の
ロールでは、中高形状のロールが得られ、加圧浮き量が
１０μｍ以下に抑えられたのである。特に、実施例２，
３では０以下（密着状態）となり、接触性が著しく改善
され、優れた画出し耐久性が得られた。また、ロールの
中高化がコーティング層３０の厚さの変化によって実現
されていることが判る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明手法にて用いられるコーティング装置の
一例を示す斜視図である。

【図２】図１のコーティング装置におけるコーティング
液供給装置の構成を概略的に示す説明図である。

【図３】塗布ロールの相対移動速度のパターンの例を示
す図である。

【図４】本発明手法に従って作製される中高弾性ロール
の一例を示す縦断面説明図である。

【図５】図４の中高弾性ロールの一部を示す拡大説明図
である。

【図６】従来の中高弾性ロールの一例を示す断面説明図
である。

【符号の説明】

８軸体１０ロール本体１２縦スライド板１４塗布ロール１６横スライド板１８定速モータ２０変速モータ２２供給管２４コーティング液規制板２６掻き取り板２８回収容器３０コーティング層３２軟化剤移行防止層３４保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/08 Ｇ０３Ｇ 15/08 15/20 １０３ 15/20 １０３ // Ｂ３２Ｂ 25/04 Ｂ３２Ｂ 25/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向の両端部からそれぞれ中央部に向
かって連続的に直径が増大する中高形状の弾性ロールを
製造する方法にして、所定の弾性体からなる円柱形状のロール本体を、その軸
方向が垂直方向となるように配置し、また円柱形状の塗
布ロールを、その軸方向が水平方向となるように且つ前
記ロール本体の外周面に接触するように配置して、それ
らロール本体及び塗布ロールをそれぞれの軸回りに回転
させると共に、該ロール本体に対して該塗布ロールを
上、下の一方向に相対的に移動せしめ、所定のコーティ
ング液を該塗布ロールに供給することによって、該コー
ティング液をロール本体外周面に塗布するようにする一
方、前記ロール本体に対する前記塗布ロールの相対的な移動
速度を、該ロール本体の軸方向の一方の端部側から中央
部に向かって連続的に低下せしめ、更に中央部から他方
の端部側に向かって連続的に高めることによって、該ロ
ール本体の外周面に形成されるコーティング層の厚み
が、該ロール本体の軸方向の中央部において最も厚く、
両端部に向かうに従って漸次薄くなるようにしたことを
特徴とする中高弾性ロールの製造方法。