JP4878549B2 - ゴムローラの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真、複写機などの画像形成装置において現像、帯電、転写、定着、加圧、クリーニング、除電等に用いることのできるゴムローラの製造装置及びゴムローラの製造方法に関する。

従来、ゴムローラ等の弾性部材の表面処理方法として次のような方法が知られている（特許文献１）。すなわち、ゴムローラを把持手段にて定位置に固定し、被覆層を形成する塗工液を塗工ヘッド内周上に設けられた吐出ノズルより吐出させながら、塗工ヘッドをゴムローラに対して軸方向に相対移動させて、塗工を行う方法がある。

しかしこの方法では、塗工後のゴムローラの表面において、塗工液の乾燥などに対する外部（風の流れ）の影響によって、ゴムローラ表面に外観上の塗工むらなどが発生する場合があった。乾燥手段としては、塗工部においてのゴムローラ表面に塗工された塗工液を自然放置により乾燥していた。

また、ゴムローラのゴム部（弾性層）以外に、把持手段部も同時塗工するために、把持手段部への塗工液の付着があり、これが乾燥しない場合には、次の塗工時に把持手段から、ゴムローラゴム部への液の流れ出しが発生し、外観不良となる場合があった。

つまり、従来の塗工方法においては、塗工を終えた後に乾燥が行われており、乾燥していないゴムローラを搬送することで、外部の風、雰囲気による影響があり、塗工ムラが発生する場合があった。また、ゴミケバの不良が多発することを防止するために装置をクリーン環境に保つことが望まれるが、これは装置コストの増加要因となっていた。
特開２００６−１７１５４号公報

本発明の目的は、芯金の周りに弾性層を有するゴムローラを把持し、このゴムローラに対して吐出する吐出ノズルが内周上に設けられた円環状の塗工ヘッドを用い、塗工ヘッドをゴムローラの長手方向に相対移動させながら塗工を行うゴムローラの製造装置および製造方法において、塗工むらを抑制し、把持部からゴムローラ部への塗工液の流れ出しを防止して外観不良を防止しゴミケバの付着を抑制することのできるゴムローラの製造装置および製造方法を提供することである。

本発明により、芯金と、該芯金の周りに形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された被覆層とを有するゴムローラを製造するゴムローラの製造装置であって、
芯金の周りに弾性層を有するゴムローラを把持して定位置に固定する把持手段；
該被覆層を形成する塗工液を該把持手段によって把持されたゴムローラに対して吐出する吐出ノズルが内周上に設けられた円環状の塗工ヘッド；および、
該芯金の周りに弾性層を有するゴムローラの長手方向に該塗工ヘッドを移動させる移動手段
を有するゴムローラの製造装置において、
該塗工ヘッドによって塗工液が塗工された部分に気体を吹き付け乾燥させる乾燥手段を有し、
塗工ヘッドに対して乾燥手段が固定されていることを特徴とするゴムローラの製造装置が提供される。

また、本発明により、芯金と、該芯金の周りに形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された被覆層とを有するゴムローラを製造するゴムローラの製造方法であって、芯金の周りに弾性層を有するゴムローラを把持して定位置に固定する把持工程；該被覆層を形成する塗工液を該把されたゴムローラに対して吐出する吐出ノズルが内周上に設けられた円環状の塗工ヘッドをゴムローラの長手方向に移動させて該塗工液の塗工を行う塗工工程を有するゴムローラの製造方法において、
該塗工ヘッドによって塗工液が塗工された部分を塗工後３０秒以内に気体吹き付けにより乾燥させる乾燥工程を有し、
該乾燥を行う乾燥手段が塗工ヘッドに対して固定された
ことを特徴とするゴムローラの製造方法が提供される。

本発明により、芯金の周りに弾性層を有するゴムローラを把持し、このゴムローラに対して吐出する吐出ノズルが内周上に設けられた円環状の塗工ヘッドを用い、塗工ヘッドをゴムローラの長手方向に移動させながら塗工を行うゴムローラの製造装置において、塗工むらを抑制し、把持部からゴムローラ部への塗工液の流れ出しを防止して外観不良を防止し、ゴミケバの発生を抑制することのできるゴムローラの製造装置が提供される。

本発明により、塗工むらや塗工液の流れ出しによる外観不良、およびゴミケバによる不良が抑制されたゴムローラが提供される。

本発明のゴムローラの製造装置により、芯金と、芯金の周りに形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された被覆層とを有するゴムローラを製造することができる。

この製造装置は、芯金の周りに弾性層を有するゴムローラを把持して定位置に固定する把持手段を有する。把持手段は、例えば、ゴムローラの両端面を把持してゴムローラを塗工位置に固定することができる。

本発明のゴムローラの製造装置は、被覆層を形成する塗工液を把持手段によって把持されたゴムローラに対して吐出する吐出ノズルが内周上に設けられた円環状の塗工ヘッドを有する。ゴムローラの製造装置は、例えば、把持されたゴムローラに対して円周状に０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の隙間をもつように、ゴムローラの外部に配置された吐出ノズルがゴムローラ側に向けられている円環状の０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下のスリットからゴムローラへ塗工液を吐出することの出来る塗工ヘッドを有する。上記隙間が０．０５ｍｍ以上であると、装置設計上の誤差等によりゴムローラと塗工ヘッドとの接触が発生することを優れて防止できる。勿論、技術向上により、更に隙間を小さくできるならその限界まで、設定できる事は言うまでも無い。０．３ｍｍ以下の隙間であれば、塗工液と塗工ヘッドやゴムローラ表面との表面張力によっては隙間の塗工液を保持できずに下方に流れ出してしまうことを優れて防止できる。但し、塗工ヘッド、ゴムローラ表面の表面張力を高めるとか塗工液の粘度を上げるといった工夫により０．３ｍｍの上限を更に上げる可能性のある事も言うまでも無い。

本発明のゴムローラの製造装置は、芯金の周りに弾性層を有するゴムローラの長手方向に塗工ヘッドを移動させる移動手段を有する。移動手段としてＮＣ（数値制御装置）、シリンダなどを用いることができる。ただし、シリンダを用いると任意の速度にて制御が出来ないために、ＮＣなどを用いて、安定した速度が出せる状態が好ましい。

本発明のゴムローラの製造装置は、塗工ヘッドによって塗工液が塗工された部分に気体を吹き付け乾燥させる乾燥手段を有する。乾燥手段は塗工された部分に対して、塗工後間断無く気体が吹き付けられるような配置になっており、塗工ヘッドと把持手段とともに一体的に動作する構成であることが望ましい。

本発明のゴムローラの製造装置において、塗工ヘッドに対して乾燥手段が固定されている。固定しない場合、例えば３０ｓｅｃを超える時間を経過したのちに乾燥手段を用いても、把持手段及びゴムローラが乾燥を始めてしまい、塗工ムラ、把持手段部からの塗工液の垂れに繋がってしまう。

乾燥手段の気体としては、例えば、空気を例にとれば、圧縮エアー、ホットエアー、冷却エアーを用いることができる。ホットエアー、圧縮エアーを用いる際には、乾燥を早めることが期待されるが、塗工ヘッドと乾燥手段の長手方向の距離が０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲においては、塗工ヘッドから吐出する塗工液や、塗工面への影響を与え易い。圧縮エアーの場合、その影響が大きいと予測されるが、圧力の調節によってこれを回避することができる。空気の有する熱量によって、塗工面の乾燥が行われるので、冷却エアーの場合には長手方向での追加乾燥も考慮する事が望ましい。溶媒含有気体の場合、塗工液の溶媒または、その溶媒に近似の蒸発熱、蒸発温度等を有する溶媒の使用が、望ましい。塗工膜の含有溶剤と周囲の溶剤蒸気濃度を制御しつつ、塗工表面の均一制御の可能性が高めることができる。元素ガス、例えば、窒素ガスを使用する場合には、塗工部位等の不測の発火に対して防火の助けになる。気体としての効果は空気と同様である。

乾燥手段がリング状であって、該乾燥手段の内直径が前記弾性層の外直径よりも大きいことが好ましい。これにより、リング状の乾燥手段の内側にゴムローラを挿入した状態で気体をゴムローラに吹き付けることができる。乾燥手段の内直径が弾性層の外直径よりも０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下で大きいことがより好ましい。気体の吹き付けムラの観点からは、乾燥手段の内直径と弾性層の直径は、出来る限り少ないことが好ましい。乾燥手段の内直径と弾性層の外直径との差が５０ｍｍ以下であると、乾燥手段とゴムローラの間において気体の吹き付けムラが発生することを優れて防止できる。

このようなリング状乾燥手段が、乾燥手段の内側に向けて周方向に１つ以上設けられた気体吹き付けノズルを有することができる。例えば、リング状乾燥手段が、乾燥手段のゴムローラ側に向けて周方向に１つ以上設けられた直径０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の円筒状の気体吹き付けノズルを有することができる。

あるいは、リング状乾燥手段が、乾燥手段の内側に向けて周方向に全周にわたって開口する環状スリット状の気体吹き付けノズルを有することができる。例えば、リング状乾燥手段が、乾燥手段のゴムローラ側に向けて周方向に全周にわたって開口する、スリット幅が０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の環状スリット状の気体吹き付けノズルを有することができる。気体吹き付けノズルは、塗工ムラになりにくい塗工液を使用した場合には、ゴムローラの周方向に設けられた円筒状の気体吹き付けノズルでもよい。塗工液が塗工された部分に円周方向に極力均一に気体を吹き付けることが好ましいために環状スリット状の気体吹き付けノズルを使用することが好ましい。乾燥手段に１箇所以上の入気口を設ける。１箇所で入気することで、環状スリットからゴムローラに吹き付けられる気体は、入気近くのスリット部と入気部から離れたスリット部において気体の吐出量が変化してしまう場合がある。そのために、入気口は、乾燥手段の環状スリットの幅に影響するが、２箇所以上有することが好ましい。乾燥手段の環状スリットから吐出される気体が不均一なことに影響して、ゴムローラ表面の塗工ムラが発生する場合もある。

上記入気の影響を更に考慮すると、スリット状にゴムローラ塗工表面に排気（乾燥）させる前に、一旦入気の圧力をリング状乾燥手段の全周域でほぼ同一となるようなクッション構造を設けておくことが望ましい。例えば、リング状乾燥手段の入気と排気の間にフィンとかハニカム状の干渉帯を設けて、圧調整をする事が考えられる。

乾燥手段は、塗工中にゴムローラと把持手段の被塗工部に対して、気体吹きつけ動作を行うが、さらに、塗工されたゴムローラが塗工部より排出された後に把持手段部に気体吹き付けを行うことが好ましい。

吹き付ける気体の圧力は、レギュレータにより調整可能にし、ゴムローラの乾燥状態にあわせて、圧力を初期調整することが望ましい。また、把持手段とゴムローラ（芯金の周りに弾性層を有する）で吹き付け圧力を変化させることも好ましい。乾燥手段のスリットの幅に影響される圧縮エアーを０．１ＭＰａ（ゲージ圧）以下で使用することが好ましい。

本発明によれば、把持手段からゴムローラ部への塗工液の流れ出しを防止可能なため、把持手段の塗工液により塗工された部分のメンテナンスがいらないために、長時間の塗工の継続を可能である。塗工後、例えば３０ｓｅｃを超える時間経過後、ゴムローラの表面は、乾燥をはじめてしまうために、その後に乾燥しても塗工液がゴムローラの表面で塗工液が不均一に乾燥しているために塗工ムラになってしまう。そのために、塗工と同時に乾燥を行う事で塗工液がゴムローラに適量塗工された状態で未乾燥の状態に均一な乾燥手段を設けることで均一な乾燥が可能となる。

以下実施例により、本発明のゴムローラの製造装置を詳しく説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。ここでは導電性ローラの製造装置を、電子写真用のゴムローラ、特には導電性ローラを製造する。

〔実施例１〕
直径６ｍｍの芯金の外周に外直径８ｍｍの弾性層を有するゴムローラ（８）を用いた。

また、図１に示す構成を有するゴムローラの製造装置を用いた。

この装置の乾燥手段（６）の詳細を図３に示す。図３（ａ）は乾燥手段の上面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面においてスリット部を拡大して示す部分拡大断面図である。この乾燥手段は、ボルトによって塗工ヘッドの上面に固定される。

この乾燥手段はリング状であり、乾燥手段の内直径がゴムローラ（８）の弾性層の外直径よりも大きく、乾燥手段の内側に向けて周方向に全周にわたって開口する環状スリット状の気体吹き付けノズル（１２）を有する。環状スリット幅は０．２ｍｍ、スリット部の内直径は１５ｍｍで、吹き付け圧力は０．１ＭＰａＧ（圧力単位におけるＧはゲージ圧を意味する）に設定した。尚、乾燥手段（６）は、ステンレス材料を用いて切削加工にて自作し、入気口は２箇所（エアー入り口９）にした。

乾燥手段から被塗工部に吹き付ける気体としては、フィルターレギュレータを通過させた圧縮エアーを乾燥手段への入気口手前部において、ゲージ圧力０．１Ｍｐａで使用した。気体のＯＮ／ＯＦＦは、電磁弁にて行った。

圧縮エアーは、エアー入口（９）から供給され、エアー経路（１１）を通過する。そして、環状スリット状の気体吹き付けノズル（１２）によりエアーが絞られて内側に向かって吹き出す。

まず、図１に示すように、塗工ヘッドをゴムローラ取り付け位置より上方に位置させた。把持部上動作用シリンダ（１）および把持部下動作用シリンダ（５）を動作させ、ゴムローラ（８）を把持部上（２）および把持部下（４）により把持した。把持部上動作用シリンダ、把持部下動作用シリンダ、把持部上および把持部下は、把持手段を構成するものである。これにより、図２に示すように、芯金の周りに弾性層を有するゴムローラ（８）を把持して定位置に固定した。

その後、塗工ヘッド内周状に設けられた吐出ノズルより、塗工液を吐出させながら塗工ヘッド動作方向（ゴムローラの長手方向）の把持部上（２）から把持部下（４）に向かう方向に塗工ヘッド（３）をモータとボールネジ、ガイドにより構成された移動手段にて移動させた。これにより、弾性層に塗工液が塗工され、また把持部上（２）および把持部下（４）にも塗工液が塗工された。

上記のように塗工液を塗工する際に、把持部上（４）、ゴムローラ（８）、把持部下（２）部をあわせ、環状スリット状の気体吹き付けノズル（１２）から、環状に圧縮エアーを吹き付けた。これにより、塗工とほぼ同時に乾燥を行うことができ、均一な乾燥が可能である。塗工された塗工液は３０秒以内に乾燥した。

塗工および乾燥後に、把持部上動作用シリンダ（１）および把持部下動作用シリンダ（５）を動作させ、ゴムローラ（８）を把持部上（２）および把持部下（４）から取り外した。このようにして芯金の周りに配された弾性層の外周面に被覆層を形成したゴムローラを製造した。

その後、塗工ヘッドを把持部上（２）方向へ移動させる時に、乾燥手段（６）により、エアーを把持部下（４）、把持部上（２）に環状に均一にエアーを吹き付けた。

乾燥頻度は、把持部上（２）および把持部下（４）については、ゴムローラ脱着後に行った。

〔比較例１〕
乾燥手段（６）による乾燥を行わなかったこと以外は実施例１と同様にしてゴムローラを製造した。

塗工ムラ、把持手段からゴムローラへの塗工流れだし、ゴミ、ケバに対して、乾燥手段を用いた場合と用いなかった場合の比較を以下に示す。塗工流れだし、ゴミ、ケバの評価は、目視にてこれらの有無を確認して行った。

本発明のゴムローラの製造装置の一例を示す側面図である。 図１に示す装置に、芯金の周りに弾性層を有するゴムローラを固定した状態を示す側面図である。 本発明のゴムローラの製造装置に用いることのできる乾燥手段の一例を示す図であり、（ａ）は乾燥手段の上面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面においてスリット部を拡大して示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１ 把持部上動作用シリンダ
２ 把持部上
３ 塗工ヘッド
４ 把持部下
５ 把持部下動作用シリンダ
６ 乾燥手段
８ ゴムローラ
９ 乾燥手段への気体入口
１０ ゴムローラ通過方向
１１ 乾燥手段内の気体経路
１２ 乾燥手段の環状スリット状気体吹き付けノズル

Claims (8)

1. 芯金と、該芯金の周りに形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された被覆層とを有するゴムローラを製造するゴムローラの製造装置であって、芯金の周りに弾性層を有するゴムローラを把持して定位置に固定する把持手段；該被覆層を形成する塗工液を該把持手段によって把持されたゴムローラに対して吐出する吐出ノズルが内周上に設けられた円環状の塗工ヘッド；および、該芯金の周りに弾性層を有するゴムローラの長手方向に該塗工ヘッドを移動させる移動手段を有するゴムローラの製造装置において、
   該塗工ヘッドによって塗工液が塗工された部分に気体を吹き付け乾燥させる乾燥手段を有し、
   塗工ヘッドに対して乾燥手段が固定されていることを特徴とするゴムローラの製造装置。
2. 前記気体が、空気、溶媒含有気体または元素ガスである請求項１に記載のゴムローラの製造装置。
3. 前記乾燥手段がリング状であり、該乾燥手段の内直径が前記弾性層の外直径よりも大きく、
   該乾燥手段が、該乾燥手段の内側に向けて周方向に１つ以上設けられた気体吹き付けノズルを有するか、または、該乾燥手段の内側に向けて周方向に全周にわたって開口する環状スリット状の気体吹き付けノズルを有する請求項１または２に記載のゴムローラの製造装置。
4. 芯金の周りに弾性層を有するゴムローラを前記乾燥手段の内側に挿入した状態において、弾性層と乾燥手段との間に０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の隙間が形成される請求項３記載のゴムローラの製造装置。
5. 芯金と、該芯金の周りに形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された被覆層とを有するゴムローラを製造するゴムローラの製造方法であって、芯金の周りに弾性層を有するゴムローラを把持して定位置に固定する把持工程；該被覆層を形成する塗工液を該把されたゴムローラに対して吐出する吐出ノズルが内周上に設けられた円環状の塗工ヘッドをゴムローラの長手方向に移動させて該塗工液の塗工を行う塗工工程を有するゴムローラの製造方法において、
   該塗工ヘッドによって塗工液が塗工された部分を塗工後３０秒以内に気体吹き付けにより乾燥させる乾燥工程を有し、
   該乾燥を行う乾燥手段が塗工ヘッドに対して固定された
   ことを特徴とするゴムローラの製造方法。
6. 乾燥工程で用いる気体が、空気、溶媒含有気体または元素ガスである請求項５に記載のゴムローラの製造方法。
7. 該乾燥手段がリング状であり、該乾燥手段の内直径が前記弾性層の外直径よりも大きく、該乾燥手段が、該乾燥手段の内側に向けて周方向に１つ以上設けられた気体吹き付けノズルを有するか、または、該乾燥手段の内側に向けて周方向に全周にわたって開口する環状スリット状の気体吹き付けノズルを有する請求項５または６に記載のゴムローラの製造方法。
8. 芯金の周りに弾性層を有するゴムローラを前記乾燥手段の内側に挿入した状態において、弾性層と乾燥手段との間に０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の隙間が形成される請求項７記載のゴムローラの製造方法。

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