JP4761514B2 - ゴムローラの製造方法 - Google Patents
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Description
前記液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向中央部の加熱温度を加熱開始時は端部より高く設定し、その後中央部の温度は一定のままに端部の温度を中央部と等しくなるまで昇温させることを特徴とするゴムローラの製造方法である。
ゴムローラの加熱を開始してからの昇温速度が1.0℃/30秒以下になったときの長手方向中央部の材料温度をTc(℃)、端部の材料温度をTe(℃)としたとき、Tc−Teは5〜10℃が好ましい。Tc、Teに到達する時間はTcの方が速い方が好ましい。また、ゴム材料の誘導時間としては、キュラストメーターV型で測定したTcにおける誘導時間をIPc(秒)、Teにおける誘導時間をIPe(秒)としたとき、IPe−IPcが10〜40(秒)であることが望ましい。Tc、Teに到達する時間はTcの方が速く、かつTc−Teが5℃以上であること、またIPe−IPcが10秒以上であることは、中央部のゴム材料の熱膨張が完了する前に端部のゴム材料が熱膨張し始めるのを防ぎ、中央部のゴム材料の圧力を十分に抜いて、圧力増加を防止する点等において意義がある。一方、Tc−Teが10℃以下であること、またIPe−IPcが40秒以下であることは、端部の昇温にあまり時間をかけずに、ゴムローラの中央部と端部で温度履歴の差を抑え、熱の影響による抵抗ムラを防止する点等において意義がある。なお、ここでいうゴム材料の誘導時間とは、キュラストメーターV型での測定開始から、ゴムの加硫が始まりその加硫曲線が上昇を開始するまでの時間をいう。
液状ゴムの粘度は、回転式粘度計(東京計器社製B型粘度計)を用いて測定した。
各加熱温度における誘導時間は、日本合成ゴム社製のキュラストメーターV型を使用して測定した。ゴムローラの長手方向中央部の加熱開始温度における誘導時間をIPc(秒)、端部の加熱開始温度における誘導時間をIPe(秒)とした。
レーザー測長器(KEYENCE社製:コントローラLS−5500、センサーヘッドLS5040T)で弾性層及び樹脂層の膜厚を測定した。具体的には、この測定器により、ゴムローラの長手方向中央部の膜厚とゴム層の端部から20mm中央部側の位置における膜厚の3点の平均値をとって膜厚(μm)とした。
図5に示すように、長手方向に3分割した直径30mmの金属製電極用ローラ32に、片側500gずつ合計1000gの荷重でゴムローラを押し当て、電極ローラ32を28rpmで回転させてゴムローラを従動回転させた。この状態で、直流電流電源より50Vの電圧をゴムローラ軸(軸芯体15)と電極ローラ32間に印加したときの抵抗値をローラ一周分にわたり測定した。具体的には、この測定器により、ゴムローラの長手方向中央部の抵抗と端部の抵抗の3点から求めた最大抵抗/最小抵抗を抵抗ムラとした。そして、抵抗ムラが1.5以下のレベルを「A」、1.5より大きく1.8以下のレベルを「B」、1.8より大きく2.1以下のレベルを「C」、2.1より大きく2.5以下のレベルを「D」、2.5より大きいレベルを「E」とした。
まず、濃度ムラの評価の為に電子写真式レーザービームプリンタを用意した。このプリンタはA4版出力用のプリンタであり、記録メディアの出力スピードはA4縦16枚/分、画像の解像度は600dpiであり、感光ドラムはアルミシリンダーにOPC(有機光導電体)層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、その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。
10000枚の連続耐久試験後に、現像ローラまたは帯電ローラの表面を目視により観察し、端部から画像領域まで樹脂層が浮いているのが観察されたまたは剥がれてしまったレベルを「D」、端部で樹脂層が浮いているのが観察されたまたは剥がれたが非画像領域のために実用上問題のないレベルを「C」、剥がれがないレベルを「B」、樹脂層が完全に弾性層と一体化しておりローラを破壊しても界面剥離しないレベルを「A」とした。
まず、直径6mm、長さ250mmのSUM製軸芯体の表面に、シリコーンゴムとの接着性を向上させる目的で、プライマー処理を行った。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを110℃、Teを105℃にし、Tcに到達してから83秒後に端部の加熱温度を10秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは83秒、IPeは93秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、110℃、2.5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを110℃、Teを105℃にし、Tcに到達してから83秒後に端部の加熱温度を30秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは83秒、IPeは93秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、110℃、4.5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを110℃、Teを105℃にし、Tcに到達してから83秒後に端部の加熱温度を30秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは83秒、IPeは93秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、110℃、10.5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを115℃、Teを110℃にし、Tcに到達してから55秒後に端部の加熱温度を10秒で115℃に昇温させた。なお、このときのIPcは55秒、IPeは95秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、115℃、3分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを115℃、Teを110℃にし、Tcに到達してから55秒後に端部の加熱温度を30秒で115℃に昇温させた。なお、このときのIPcは55秒、IPeは95秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、115℃、6分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを115℃、Teを110℃にし、Tcに到達してから55秒後に端部の加熱温度を30秒で115℃に昇温させた。なお、このときのIPcは55秒、IPeは93秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、115℃、11分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを115℃、Teを105℃にし、Tcに到達してから73秒後に端部の加熱温度を10秒で115℃に昇温させた。なお、このときのIPcは73秒、IPeは83秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、115℃、2.5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを115℃、Teを105℃にし、Tcに到達してから73秒後に端部の加熱温度を30秒で115℃に昇温させた。なお、このときのIPcは73秒、IPeは83秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、115℃、3.5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを115℃、Teを105℃にし、Tcに到達してから73秒後に端部の加熱温度を30秒で115℃に昇温させた。なお、このときのIPcは73秒、IPeは83秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、115℃、10.5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを110℃、Teを100℃にし、Tcに到達してから116秒後に端部の加熱温度を10秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは116秒、IPeは156秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、110℃、2分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを110℃、Teを100℃にし、Tcに到達してから116秒後に端部の加熱温度を30秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは116秒、IPeは156秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、110℃、3分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを110℃、Teを100℃にし、Tcに到達してから116秒後に端部の加熱温度を30秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは116秒、IPeは156秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、110℃、10分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを110℃、Teを107℃にし、Tcに到達してから83秒後に端部の加熱温度を20秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは83秒、IPeは85秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、110℃、3.5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを118℃、Teを105℃にし、Tcに到達してから70秒後に端部の加熱温度を20秒で118℃に昇温させた。なお、このときのIPcは70秒、IPeは83秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、118℃、3.5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを115℃、Teを110℃にし、Tcに到達してから73秒後に端部の加熱温度を20秒で115℃に昇温させた。なお、このときのIPcは73秒、IPeは78秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、115℃、3.5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを105℃、Teを95℃にし、Tcに到達してから149秒後に端部の加熱温度を20秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは149秒、IPeは195秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、105℃、2.5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを110℃、Teを105℃にし、Tcに到達してから83秒後に端部の加熱温度を40秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは83秒、IPeは93秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、110℃、5分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを110℃、Teを105℃にし、Tcに到達してから83秒後に端部の加熱温度を30秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは83秒、IPeは93秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、110℃、2分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの未加硫層を形成した後、半硬化する工程において、Tcを110℃、Teを105℃にし、Tcに到達してから83秒後に端部の加熱温度を20秒で110℃に昇温させた。なお、このときのIPcは83秒、IPeは93秒であった。また、半硬化した液状ゴムと塗布液を硬化、接着する工程では、110℃、12分の熱処理をした以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
液状シリコーンゴムの半硬化層の表面上に、アクリルポリオールをイソシアネート架橋したウレタン樹脂の塗布液を図1に記載のリング塗工装置を使って積層させた以外は実施例1同様にしてゴムローラを作製した。
シリコーンゴムとして両末端がビニル基で置換した分子量 Mw=10万のジメチルポリシロキサン100部に充填剤として石英粉末(Pennsylvania Glass Sand製Min-USil)25部、カーボンブラック(電気化学工業製デンカブラック粉状)10部を配合したベース材料に、硬化触媒として白金化合物を微量配合したものと、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(Si−H基含有量0.8質量%)3部、さらに微量の硬化遅延剤を配合したものを重量比1:1で混合した。混合後の粘度が9900Pa・sであった以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
シリコーンゴムとして両末端がビニル基で置換した分子量 Mw=10万のジメチルポリシロキサン100部に充填剤として石英粉末(Pennsylvania Glass Sand製Min-USil)3部、カーボンブラック(電気化学工業製デンカブラック粉状)10部を配合したベース材料に、硬化触媒として白金化合物を微量配合したものと、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(Si−H基含有量0.8質量%)3部、さらに微量の硬化遅延剤を配合したものを重量比1:1で混合した。混合後の粘度が102Pa・sであった以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
得られた液状シリコーンゴムの半硬化層の表面上に、アクリル樹脂及び平均粒径10μmのウレタン微粒子を20%分散させた液を図1に記載のリング塗工装置を使って積層させた以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。なお、ジメチルポリシロキサンとアクリル樹脂のSP値の差は2.0であった。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
得られた液状シリコーンゴムの半硬化層の表面上に、フェノール樹脂及び平均粒径10μmのウレタン微粒子を20%分散させた液を図1に記載のリング塗工装置を使って積層させた以外は実施例1と同様にしてゴムローラを作製した。なお、ジメチルポリシロキサンとフェノール樹脂のSP値の差は3.8であった。得られたゴムローラを実施例1と同様に測定、評価を行い、その結果を表1にまとめた。
石英粉末の量を35部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、混合後の粘度22000Pa・sの液状シリコーンゴムを調製した。これを実施例1と同様にして、図1に記載のリング塗工装置を使って軸芯体に塗工したが、表面に凹凸ができ、ゴムローラとしての抵抗ムラや現像ローラとしての濃度ムラ、密着性を評価することができなかった。
石英粉末の量を1部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、混合後の粘度60Pa・sの液状シリコーンゴムを調製した。これを実施例1と同様にして、図1に記載のリング塗工装置を使って軸芯体に塗工したが、未加硫の液状シリコーンゴムが重力に対して円筒形状を保持することができず、ゴムローラとしての抵抗ムラや現像ローラとしての濃度ムラ、密着性を評価することができなかった。
2:コラム
3:精密ボールネジ
4:LMガイド
5:サーボモータ
6:プーリ
7:ブラケット
8:リング形状の塗工ヘッド
9:ワーク下保持具
10:ワーク上保持具
11:供給口
12:配管
13:材料供給弁
14:リニアガイド
15:軸芯体
16:弾性層
17:樹脂層
18:感光ドラム
19:帯電ローラ
20:露光
21:加圧ローラ
22:現像ローラ
23:現像剤供給ローラ
24:現像ブレード
25:現像剤
26:転写ローラ
27:クリーニングブレード
28:廃現像剤容器
29:定着ローラ
30:記録材
31:現像容器
32:金属製電極用ローラ
Claims (6)
- 軸芯体の外周上に弾性層を有し、かつ該弾性層の外周面に樹脂層を有するゴムローラの製造方法において、
前記軸芯体の外周を取り囲むリング形状の塗工ヘッドを用いて、前記軸芯体の外周上に前記弾性層を構成するための粘度が100〜10000Pa・sの、導電剤を含む未加硫の液状ゴムを塗布する工程と、
塗布した後の前記液状ゴムを半硬化する工程と、
前記リング形状の塗工ヘッドを用いて、前記半硬化した液状ゴムの外周面に前記樹脂層を構成するための樹脂液を塗布積層する工程と、
半硬化した液状ゴム及び塗布積層後の樹脂液を硬化させると同時に、軸芯体と弾性層の接着及び弾性層と樹脂層の接着を図る硬化接着工程と、
を有し、
前記液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向中央部の加熱温度を加熱開始時は端部より高く設定し、その後中央部の温度は一定のままに端部の温度を中央部と等しくなるまで昇温させることを特徴とするゴムローラの製造方法。 - 前記液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向中央部で硬化が始まる段階で端部の昇温を開始する請求項1記載のゴムローラの製造方法。
- 前記液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの加熱を開始してからの昇温速度が1.0℃/30秒以下になったときの長手方向中央部の材料温度をTc(℃)、端部の材料温度をTe(℃)としたとき、5℃≦Tc−Te≦10℃であり、かつTc、Teに到達する時間はTcの方が速く、かつキュラストメーターV型で測定したTcにおける誘導時間をIPc(秒)、Teにおける誘導時間をIPe(秒)としたとき、10秒≦IPe−IPc≦40秒である液状ゴムを用いる請求項1または2記載のゴムローラの製造方法。
- 前記液状ゴムを半硬化する工程において、ゴムローラの長手方向の端部における昇温時間は10〜30秒であり、かつ液状ゴムを半硬化する工程での加熱時間と硬化接着工程での加熱時間の合計が、前記ゴムローラの長手方向の端部における昇温時間の10〜25倍である請求項1〜3の何れか一項記載のゴムローラの製造方法。
- 前記液状ゴムを半硬化する工程及び硬化接着工程における加熱は、ゴムローラの長手方向に並べられた複数の非接触の熱源を用いて行う請求項1〜4の何れか一項記載のゴムローラの製造方法。
- 樹脂層を構成する樹脂材料のSP値と、弾性層を構成する弾性材料のSP値の差が、3.5以下である請求項1〜5の何れか一項記載のゴムローラの製造方法。
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