JP3289441B2

JP3289441B2 - ゴムローラーおよびその製法

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Publication number: JP3289441B2
Application number: JP28956893A
Authority: JP
Inventors: 明彦加地; 光俊富田
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 2002-06-04
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JPH07139541A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンター，電子写真
複写機等のＯＡ機器に使用されるゴムローラーおよびそ
の製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、軸体の外周にゴム弾性体層が
形成されたゴムローラーは、上記ＯＡ機器の部品として
多く使用されている。例えば、電子写真複写機において
は、感光ドラム表面にトナーを供給する現像ローラー，
トナーを加圧定着する定着ローラーおよび加圧ローラ
ー，給紙ローラー等があげられる。これらのゴムローラ
ーは、ゴムローラー同志あるいは金属表面，樹脂表面を
有する他のローラーや部材等と圧接させた状態で使用さ
れている。例えば、上記定着ローラーおよび加圧ローラ
ーは、図１０に示すように、定着ローラー１５の軸部両
端を固定し、加圧ローラー１４の軸部両端をバネ等によ
り荷重し、上記定着ローラー１５に対して圧接させた状
態でローラーを回転させ使用されている。また、上記給
紙ローラーも同様にして使用されている。そして、現像
ローラーにおいては、層形成部材を現像ローラーに圧接
させて摩擦を発生させることが行われている。しかしな
がら、このような圧接状態による使用により、ゴムロー
ラーに浮きやたわみ等が発生するという問題がある。す
なわち、図１０に示す定着ローラーおよび加圧ローラー
においては、軸部両端に荷重を掛けて両ローラーを圧接
させるため、同図に示すようにゴムローラー中央部６が
たわむ。このため、この部分において両ローラーの密着
状態が悪くなり複写画像の画質等が悪くなるという問題
が生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この浮きやた
わみの問題を解決するために、図１１（Ｂ）に示すよう
に、ゴム弾性体層５ａの形状を、端から中央部へかけて
徐々に盛り上るようないわゆるクラウン形状にすること
が提案され一部で実施されている。このような形状にす
れば大きい荷重を掛けてゴムローラーを圧接しても浮き
等が発生しなくなる。このクラウン形状のゴム弾性体層
は、まず図１１（Ａ）に示すように軸体４の外周に円柱
状のゴム弾性体層５を形成した後、これに研磨等の加工
を施してクラウン状にすることにより作製される。しか
し、この方法では、ゴムローラーを作製した後に、さら
に加工を施すこととなって製造工程が長くなりコスト的
に高くなるという問題を有する。そして、研磨等の加工
を施すと、ゴムローラーの表面状態が悪くなるという問
題もある。したがって、ゴム弾性体層の表面をＲａが
０．５以下の鏡面仕上げとする必要がある定着ローラー
や現像ローラー等には、この方法を適用することが困難
である。また、ゴムローラーの表面にさらに樹脂層等を
形成して新たな特性を付加することがある。このとき
に、下地となるゴム弾性体層の表面が粗いと、この影響
がローラー表面層に表れるという問題がある。一方、ゴ
ム弾性体層をクラウン形状にする他の方法として、図１
１（Ｃ）に示すようにゴム弾性体層５ｂの外周に塗料等
を厚みを変えて塗布して塗布層７を形成するという方法
がある。この場合、ゴムローラーの接触性を充分なもの
とするために、塗布層７の中央部を厚くする必要があ
る。しかしながら、このようにするためには、塗料の塗
布量を多くする必要があり、コストアップの問題や、塗
布作業の際に液だれが発生して作業性が悪くなる等の問
題が生じる。このように、従来の方法では、ゴムローラ
ーの浮き等の問題を解決しようとすると、ゴム弾性体層
の表面状態の劣化等の他の問題が発生する。したがっ
て、他の問題が生じることなく浮き等の問題を完全に解
決する技術の開発が強く望まれている。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、表面状態が良好で、他のローラー等との接触性
に優れた低コストのゴムローラーおよびその製法を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、軸体の外周に略均厚のゴム弾性体層が形
成されたゴムローラーであって、上記軸体が長さ方向に
同一外径（ａ）に形成され、かつその両端部が細径軸部
１ｂに形成され、この細径軸部１ｂと、上記外径（ａ）
を有する大径軸部１ａとの境界部がテーパー部１ｃに形
成され、上記テーパー部１ｃに対応する上記ゴム弾性体
層部分が上記テーパー部１ｃに沿い、そのテーパー部１
ｃと略同様のテーパー状に形成されているゴムローラー
を第１の要旨とし、上記ゴムローラーの製法であって、
軸体の長さ方向に同一外径（ａ）に形成され、かつその
両端部が細径軸部１ｂに形成され、この細径軸部１ｂ
と、上記外径（ａ）を有する大径軸部１ａとの境界部が
テーパー部１ｃに形成された軸体を準備し、この軸体
を、円筒状内周金型面を有する金型内に配置し、上記軸
体と金型面との隙間に未加硫ゴム組成物を導入し、これ
を加硫して軸体の外周に沿うよう略均厚のゴム弾性体層
を形成し、ついでこれを脱型するゴムローラーの製法を
第２の要旨とする。

【０００６】

【作用】すなわち、本発明者らは、他の問題が発生する
ことなくゴムローラーの浮き等の問題を解決するため
に、ゴム弾性体層の形成方法を中心に一連の研究を重ね
た。この研究の過程で、ゴムの加硫収縮を利用するとい
う着想を得た。すなわち、軸体として、図２に示すよう
に、軸体の長さ方向に同一外径（ａ）に形成され、かつ
その両端部が細径軸部１ｂに形成され、この細径軸部１
ｂと、上記外径（ａ）を有する大径軸部１ａとの境界部
がテーパー部１ｃに形成されている軸体を用い、この軸
体を円筒状内周金型面を有する金型内に配置し、上記軸
体と金型面との隙間に未加硫ゴム組成物を導入し、これ
を加硫するという製法である。その結果、上記加硫によ
りゴム弾性体層が軸体の形状に沿って収縮するため、軸
体のテーパー部に対応するゴム弾性体層の部分もテーパ
ー状に形成されて上記ゴム弾性体層が略均厚となること
を突き止めた。そして、このようにして得られたゴムロ
ーラーは、浮き等の問題を生じないことを見出し本発明
に到達した。また、このように優れた本発明のゴムロー
ラーは、上述の製法により、研磨等の後加工を施すこと
なく図１に示すようなゴムローラーを低コストで作製す
ることが可能となる。図において１は軸体、２はゴム弾
性体層を表す。

【０００７】つぎに、本発明について詳しく説明する。

【０００８】本発明のゴムローラーは、例えば、軸体と
未加硫ゴム組成物を材料として、円筒状内周金型面を有
する金型を用いて作製することができる。

【０００９】上記ゴムローラーの軸体としては、図２に
示すような、軸体の長さ方向に同一外径（ａ）に形成さ
れ、かつその両端部が細径軸部１ｂに形成され、この細
径軸部１ｂと、上記外径（ａ）を有する部分（大径軸
部）１ａとの境界部がテーパー部１ｃに形成されている
ものを使用する必要がある。通常、テーパー部１ｃの傾
斜の割合は、テーパー部１ｃの長さ（Ｌ）に対する細径
軸部１ｂの直径（ｂ）と大径軸部１ａの直径（ａ）の差
の割合〔（ａ−ｂ）／Ｌ〕で表される。本発明に用いら
れる軸体１のテーパー部１ｃの傾斜の割合は、ゴムロー
ラーの種類や使用する箇所等によって適宜決定される
が、通常（ａ−ｂ）／Ｌ＝０．０１〜１の範囲、好まし
くは０．０１５〜０．１５の範囲である。また、軸体１
のサイズも、ゴムローラーの種類等によって適宜決定さ
れるが、軸体全体の長さが１８０〜５００ｍｍ，好まし
くは２２０〜４５０ｍｍ、細径軸部１ｂの長さは１０〜
２０ｍｍ、細径軸部１ｂ直径（ｂ）は３〜２０ｍｍ，好
ましくは６〜１０ｍｍ、大径軸部１ａ直径（ａ）は３．
５〜２２ｍｍ、好ましくは７〜１１ｍｍの範囲にそれぞ
れ設定される。

【００１０】また、上記軸体の形成材料は、特に制限さ
れるものではなく、ローラーの軸体として一般に用いら
れるステンレス等があげられる。

【００１１】ゴムローラーのゴム弾性体層の形成材料で
ある未加硫ゴム組成物は、母材となるゴム成分に加硫剤
等の添加剤を配合して得ることができる。

【００１２】上記ゴム成分としては、通常のゴムローラ
ーに用いられるものが使用され、例えば、エチレン−プ
ロピレンゴム，スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），
シリコンゴム，ウレタンゴム，ニトリルゴム，ブタジエ
ンゴム，ヒドリンゴム，アクリルゴム，ノルボルネンポ
リマー等の合成ゴムや天然ゴムがあげられる。このなか
でも、ＳＢＲを用いることが好ましい。

【００１３】また、上記加硫剤としては、一般のゴム加
硫用のものが使用され、例えば、硫黄，有機硫黄化合
物，金属酸化物，パーオキサイドがあげられる。このな
かでも硫黄を用いることが好ましい。

【００１４】そして、上記加硫剤および必要に応じて加
硫促進剤や充填剤等のゴム用添加剤をゴム成分に配合し
て、これらをロール，ニーダー等で混練することにより
未加硫ゴム組成物を調製することができる。

【００１５】つぎに、本発明のゴムローラーは、上記軸
体および未加硫ゴム組成物を用いて、例えば以下に示す
ようにして作製することができる。

【００１６】すなわち、まず、円筒状内周金型面を有す
る金型を準備する。この金型としてはパイプ形状のもの
があげられる。そして、金型の内周面が、ホーニング加
工等により鏡面仕上げとなっているものが好ましい。こ
のような金型を使用することにより、得られるゴムロー
ラーのゴム弾性体層の表面が鏡面となる。したがって、
高度の表面状態が要求される定着ローラーや現像ローラ
ー等も製造することが可能となる。

【００１７】そして、図３に示すように、上記軸体１が
金型９の内部に位置するようにして両者を金型固定部材
１０に固定する。この金型固定部材１０は、加硫時の加
熱により軸体１が長手方向に伸長するのを防止すること
ができるものを使用することが好ましい。そして、上記
軸体１および金型９の固定は、軸の振れ（同軸性）が
０．２ｍｍ以下となるようにすることが好ましい。すな
わち、振れが０．２ｍｍを超えると得られるゴムローラ
ーの回転性が悪くなるからである。

【００１８】また、上記軸体１には、ゴム弾性体層が形
成される部分に予め接着剤８を塗布することが好まし
い。この接着剤としては、特に制限されるものではな
く、フェノール樹脂系，塩化ゴム系，エラストマー系，
カップリング（オルガノシロキサン系）剤等があげられ
る。

【００１９】そして、未加硫ゴム組成物２ａを軸体１と
金型９の隙間に充填する。この時に形成される未加硫ゴ
ム組成物２ａ層の厚みは、均一でなく、大径軸部１ａか
ら細径軸部１ｂに向かってテーパー部１ｃに沿うように
徐々に肉厚となっている。そして、この未加硫ゴム組成
物２ａを加熱して加硫し、これを脱型することにより、
図１に示すように、軸体１の外周のゴム弾性体層が略均
厚となり、軸体１のテーパー部１ｃに対応するゴム弾性
体層２の部分が上記と略同様のテーパー状に形成され
る。これは、ゴムの加硫収縮が未加硫ゴム組成物２ａ層
の厚みに比例して起こるためである。すなわち、本発明
においては、上記のように未加硫ゴム組成物２ａ層の厚
みが均一でなく大径軸部１ａから細径軸部１ｂに向かっ
てテーパー部１ｃに沿うように徐々に肉厚となってい
る。このため、加硫収縮も肉厚に比例して起こり、その
結果、ゴム弾性体層の全体が略均厚になり、上記テーパ
ー部１ｃに対応するゴム弾性体層の部分がテーパー部に
沿ってテーパー状となる。このように、本発明ではゴム
の加硫収縮が未加硫ゴム組成物の厚みに比例して生じる
ことを利用し、ゴム弾性体層の両端を軸体のテーパー部
に沿わせてテーパー状に形成することができるため、研
磨等の後加工によりテーパー状にする必要がない。ま
た、本発明では、例えば、金型内周面の鏡面がそのまま
ゴム弾性体層２の表面に転写されることとなる。そのた
め、鏡面仕上げのゴム弾性体層を容易に得ることができ
るようになる。

【００２０】なお、上記ゴムローラーにおいて、図４に
示すようにゴム弾性体層２の両端１１が応力開放のため
に跳ね上がることがある。このような形状になると、他
のローラー等との接触性が低下するおそれがある。そこ
で、これを解決する手段として、図５に示すように軸体
１のテーパー部１ｃと細径軸部１ｂとの境界にテフロン
チューブ等のリング１２を装着してから未加硫ゴム組成
物２ａを充填して、これを加硫し、そして、上記リング
１２を除去するという方法があげられる。この方法によ
り、図６に示すように、ゴム弾性体層両端部分に空間１
３が形成されて肉抜き形状となり、ゴム弾性体層の端部
の硬度が疑似的に低下し、接触性の問題が解決される。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明のゴムローラー
は、その軸体を長さ方向に同一外径（ａ）に形成し、か
つその両端部を細径軸部に形成し、その細径軸部と、上
記外径（ａ）を有する大径軸部との境界部をテーパー部
に形成し、この軸体の外周に略均厚のゴム弾性体層を形
成することにより、軸体のテーパー部に対応するゴム弾
性体層の部分を、それに沿ったテーパー状に形成し、全
体を、いわゆるクラウン形状にしている。このため、ク
ラウン形状の効果により、ゴムローラーの加圧使用時に
おける中央部のへこみ（たわみ）が防止されるととも
に、ゴム弾性体層の厚みが略均厚であることから、中央
部に加わる圧力が、ゴム弾性体層を介してその下側の軸
体外周ですぐ支受されるようになり、これも中央部のへ
こみ防止に寄与するようになり、使用時におけるゴムロ
ーラーの浮きを有効に防止しうるようになる。しかも、
上記軸体中央部の大径軸部は外径（ａ）を有する円柱形
状であるため、この部分に形成されたゴム弾性体層は、
均厚であるとともに平坦であり、そのために他部材との
圧接時においてローラーの圧接面に圧接荷重が均等に分
散されるようになり、接触性にも優れるようになる。特
に、上記軸体のテーパー部の傾斜の割合を特定の範囲に
設定すると、これらの効果がより優れるようになる。さ
らに、本発明のゴムローラーを、例えば、定着ローラー
として使用すれば、加圧ローラーとの接触性が優れるよ
うになり、トナーの定着が均一となって得られる複写画
像が高画質となる。また、硬度が、４０（ＪＩＳＡ）
付近の固いゴム弾性体層を有するゴムローラーにおい
て、従来は、振れ（同軸性）を０．０６ｍｍ以下に設定
する必要があったが、本発明のゴムローラーでは、０．
１５ｍｍ付近まで振れ規格を拡大することができるよう
になる。また、本発明のゴムローラの製法は、軸体の長
さ方向に同一外径（ａ）に形成され、かつその両端部が
細径軸部に形成され、この細径軸部と、上記外径（ａ）
を有する大径軸部との境界部がテーパー部に形成されて
いる軸体を用い、これを円筒状内周金型面を有する金型
内に配置し、上記軸体と金型内との隙間に未加硫ゴム組
成物を導入し、これを加硫するときの加熱収縮を利用し
て上記軸体の外周に略均厚のゴム弾性層を形成する。し
たがって、本発明の製法によれば、自動的に両端のゴム
弾性体層が軸体の外周形状に沿うよう細径になり、軸体
の外周形状に沿った略均厚のゴム弾性体層を形成するこ
とができ、しかも、ゴム弾性体層形成後に研磨等の後加
工により両端部を細径に加工する必要がないため、工程
が単純となり、上記特殊な本願発明のゴムローラーを効
率よく製造することができるようになる。

【００２２】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２３】

【実施例１】細径軸部の直径（ｂ）６ｍｍ，大径軸部の
直径（ａ）が８ｍｍ，テーパー部の長さ（Ｌ）３０ｍｍ
〔（ａ−ｂ）／Ｌ＝０．０６７〕の軸体を準備した。一
方、ゴム成分（ＳＢＲ）１００重量部〔以下「部」と略
す〕および加硫剤（硫黄）２部と、添加剤としてカーボ
ンブラック，パラフィン系オイル，加硫促進剤を配合
し、未加硫ゴム組成物を調製した。そして、図３に示す
ように上記軸体１と円筒状内周金型面を有する金型９を
金型固定支持部材１０に装着して、上記未加硫ゴム組成
物２ａを充填した。そして、温度１５０℃，時間６０分
の条件で加熱加硫し、ついでこれを脱型してゴム弾性体
層の硬度が３７（ＪＩＳＡ）のゴムローラーを作製し
た。なお、上記ゴム弾性体層の最大厚みは５ｍｍであ
り、また上記金型９は、内周面が鏡面となっているもの
を使用した。

【００２４】

【実施例２】軸体として、細径軸部の直径（ｂ）６ｍ
ｍ，大径軸部の直径（ａ）が１０ｍｍ，テーパー部の長
さ（Ｌ）３０ｍｍ〔（ａ−ｂ）／Ｌ＝０．１３３〕の軸
体を使用した。それ以外は、実施例１と同様にしてゴム
ローラーを作製した。

【００２５】このようにして得られた実施例品１，２の
ゴムローラーは、ゴム弾性体層の表面が鏡面となってい
た。そして、これら実施例品１，２のゴムローラーのゴ
ム弾性体層の形状をレーザースキャン（ＬＳＭ−１６１
０，ミツトヨ社製）で調べた。その結果を、図７のグラ
フに示す。このグラフにおいて、実線は実施例品１のゴ
ムローラーを表し、点線は実施例品２のゴムローラーを
表す。なお、このレーザースキャンでの測定値は、１０
回の測定の平均値である。図７のグラフから、実施例品
１，２のゴムローラーとも、ゴム弾性体層の両端部分が
軸体のテーパー部に沿ったテーパー状となっていること
がわかる。

【００２６】

【比較例】直径１０ｍｍのテーパー部を有しない通常の
軸体を使用した。これ以外は、実施例１と同様の方法に
より図１１（Ａ）に示すようなゴムローラーを作製し
た。

【００２７】この比較例品のゴムローラーと、上記実施
例品１のゴムローラーを用いて、加圧隙間量と振れの関
係を調べた。その結果を図８のグラフに示す。このグラ
フにおいて、実線は実施例品１のゴムローラーを、点線
は比較例品のゴムローラーを表す。なお、上記関係は、
下記の方法により調べた。

【００２８】〔加圧隙間量と振れの関係〕加圧隙間量と
振れの関係は、図９に示すようにして調べた。すなわ
ち、金属対向研磨ローラー１７と評価対象のローラー１
６を接触状態で配置した。そして、矢印方向から荷重を
付加してローラー１６，１７を回転させた。２０はロー
ラーを回転させるためのモーターである。そして、この
時、ローラー１６，１７の接触部をライト１８で照射し
て電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラで観察して、加圧隙間
量を調べた。なお、この時の評価対象ローラーの振れ精
度は、上記レーザースキャンを用いて予め確認しておい
た。

【００２９】図８のグラフより、実施例品１のゴムロー
ラーは、振れが０．２ｍｍでも加圧による浮きは発生し
なかった。一方、比較例品のゴムローラーは、振れが
０．１ｍｍ以下で浮きが発生した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゴムローラーの一実施例の断面図であ
る。

【図２】本発明のゴムローラーに使用する軸体の端部の
説明図である。

【図３】本発明のゴムローラーの製法を示す説明図であ
る。

【図４】応力開放によってゴム弾性体層の両端部分が跳
ね上がった状態を示す説明図である。

【図５】軸体にリングを装着してゴム弾性体層を形成す
る状態を示す説明図である。

【図６】ゴム弾性体層の両端部分を肉抜き形成した状態
を示す説明図である。

【図７】レーザースキャンで、ゴム弾性体層の形状を調
べたグラフである。

【図８】加圧隙間量と振れの関係を示すグラフである。

【図９】加圧隙間量と振れの関係を測定する方法を示す
説明図である。

【図１０】２組のゴムローラーが対向して接触している
状態を示す説明図である。

【図１１】（Ａ）は従来のゴムローラーの断面図であ
り、（Ｂ）は従来のクラウン形状のゴム弾性体層を有す
るゴムローラーの断面図であり、（Ｃ）は塗布層の厚み
を変えた従来のゴムローラーの断面図である。

【符号の説明】

１軸体２ゴム弾性体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ０３Ｇ 15/20 １０３Ｇ０３Ｇ 15/20 １０３ // Ｂ２９Ｋ 21:00 Ｂ２９Ｋ 21:00 (56)参考文献特開昭55−159317（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−101512（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−198968（ＪＰ，Ｕ) 実開昭55−105520（ＪＰ，Ｕ) 実開昭55−11607（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16C 13/00 B29D 31/00 B65H 5/06 G03G 15/00 510 G03G 15/08 501 G03G 15/20 103

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸体の外周に略均厚のゴム弾性体層が形
成されたゴムローラーであって、上記軸体が長さ方向に
同一外径（ａ）に形成され、かつその両端部が細径軸部
１ｂに形成され、この細径軸部１ｂと、上記外径（ａ）
を有する大径軸部１ａとの境界部がテーパー部１ｃに形
成され、上記テーパー部１ｃに対応する上記ゴム弾性体
層部分が上記テーパー部１ｃに沿い、そのテーパー部１
ｃと略同様のテーパー状に形成されていることを特徴と
するゴムローラー。
【請求項２】上記テーパー部１ｃの傾斜の割合が、テ
ーパー部１ｃの長さを（Ｌ）、大径軸部１ａの直径を
（ａ）、細径軸部１ｂの直径を（ｂ）としたとき、（ａ
−ｂ）／Ｌ＝０．０１５〜０．１５の範囲に設定されて
いる請求項１記載のゴムローラー。
【請求項３】請求項１または２記載のゴムローラーの
製法であって、軸体の長さ方向に同一外径（ａ）に形成
され、かつその両端部が細径軸部１ｂに形成され、この
細径軸部１ｂと、上記外径（ａ）を有する大径軸部１ａ
との境界部がテーパー部１ｃに形成された軸体を準備
し、この軸体を、円筒状内周金型面を有する金型内に配
置し、上記軸体と金型面との隙間に未加硫ゴム組成物を
導入し、これを加硫して軸体の外周に沿うよう略均厚の
ゴム弾性体層を形成し、ついでこれを脱型することを特
徴とするゴムローラーの製法。