JP5509823B2

JP5509823B2 - 発泡樹脂被覆ローラの製造方法

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Publication number: JP5509823B2
Application number: JP2009278642A
Authority: JP
Inventors: 悟士福田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2029-12-08
Also published as: JP2011123117A

Description

本発明は、発泡樹脂被覆ローラの製造方法に係り、特に、複写機、プリンター等の電子写真装置又は静電記録装置等の、いわゆる画像形成装置のクリーニングローラとして用いるのに好適な発泡樹脂被覆ローラに関する。

乾式複写機における感光ドラムの残存トナーを除去するローラ（クリーニング・ローラ）等として、シャフトの外周に発泡ウレタンフォームを装着したものが用いられている。

特開２００２−５３６３９の００１５段落には、角柱状のポリウレタンフォームに長手方向に穴をあけ、この穴に、ホットメルトシートを巻き付けたシャフトを差し込み、加熱して接着し、次いでポリウレタンフォームを研磨してトナー供給ローラを製造することが記載されている。

特開２００２−５３６３９

上記特開２００２−５３６３９のようにポリウレタンフォームを研磨してローラを製造する場合、研磨時の粉塵が微量ではあるがポリウレタンの空孔部分に入り込み、ローラの特性に影響が生じるおそれがある。この粉塵対策として洗浄（水洗いなど）、エアブロー等を行うと、製造工程が煩雑となり、製造コストも上昇する。

本発明は、研磨工程を経ることなく、寸法精度の良好な発泡樹脂被覆ローラを製造することができる発泡樹脂被覆ローラの製造方法を提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の発泡樹脂被覆ローラの製造方法は、シャフトと、該シャフトの外周に設けられた発泡樹脂層とを有する発泡樹脂被覆ローラを製造する方法において、該シャフトの外周面の被覆予定面にホットメルト接着剤を付着させるホットメルト付着工程と、該シャフトの外周面のホットメルト接着剤に温風を吹き付けてホットメルト接着剤を溶融させながら、該シャフト外周面に帯状の発泡樹脂をスパイラル状に巻き付けて接着させる巻き付け工程と、該外周面の被覆予定面からはみ出す発泡樹脂を切断して除去する除去工程と、を有し、かつ上記巻き付け工程で上記ホットメルト接着剤の溶融温度よりも１００〜２５０℃高い温度の温風を吹き付けてホットメルト接着剤を溶融させることを特徴とするものである。

請求項２の発泡樹脂被覆ローラの製造方法は、請求項１において、加温したシャフトにホットメルト接着剤シートを巻き付けることによりシャフトの被覆予定面にホットメルト接着剤を溶着させることを特徴とするものである。

請求項３の発泡樹脂被覆ローラの製造方法は、請求項１又は２において、上記帯状の発泡樹脂が、嵩密度０．０２０〜０．０６０嵩密度０．０２０〜０．０６０ｇ／ｃｍ ³ 、硬度７０〜１３０（Ｎ）、伸び１５０（％）以上、引張強度８０ｋＰａ以上、圧縮残留歪１０（％）以下、セル数４６〜５４（ヶ／インチ）のスラブウレタンフォームから切り出した幅１２〜１５ｍｍの軟質ポリウレタンフォームであることを特徴とするものである。

請求項４の発泡樹脂被覆ローラの製造方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、上記帯状の発泡樹脂をスパイラル状に巻き付ける際の帯状発泡樹脂の送り方向とシャフトの軸心線との斜交角度が３０〜６０°であることを特徴とするものである。

請求項５の発泡樹脂被覆ローラの製造方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、発泡樹脂を巻き付けたシャフトをその軸心回りに回転させた状態で切断刃を発泡樹脂に当てて発泡樹脂を切断することを特徴とするものである。

本発明の発泡樹脂被覆ローラの製造方法によると、帯状の発泡樹脂をシャフトに巻き付け、被覆予定面からはみ出した発泡樹脂を除去するので、発泡樹脂を研磨することなく、短時間で規定寸法のローラを製造することができる。このローラには、研磨による粉塵は全く付着していない。なお、発泡樹脂層を製品形状に合わせてあらかじめ所定の長さに切断し、シャフトに巻きつけた場合、発泡樹脂のバラツキや巻きつけ精度のバラツキ等により巻きつけたウレタンがシャフトからはみ出してしまったり、巻きつけたウレタンが足りなくなったりする。これに対し、本発明では、発泡樹脂をシャフトに巻きつけてから、ウレタンの端部を切断するようにしているので、上記問題を回避できる。この点で特に発泡樹脂層が伸縮性の高いウレタン層である場合に本発明は特に好適である。また、本発明では、発泡樹脂を巻き付けるときに適正な温度の温風によってホットメルト接着剤を溶融させることにより、シャフト全体を加温する場合に比べて加温のための熱量が少なくて済むようになる。また、加温設備も簡易なものとなる。

請求項２のように加温したシャフトにホットメルト接着剤を溶着させることにより、均一厚さのホットメルト接着剤層を容易に形成することができる。

請求項５のように、発泡樹脂を巻き付けたシャフトをその軸心回りに回転させた状態で切断刃を発泡樹脂に当てて発泡樹脂を切断することにより、ポリウレタンフォームの長手方向の寸法精度も向上する。

実施の形態に係る発泡樹脂被覆ローラの製造方法を説明する側面図である。実施の形態に係る発泡樹脂被覆ローラの製造方法を説明する側面図である。実施の形態に係る発泡樹脂被覆ローラの製造方法を説明する側面図である。実施の形態に係る発泡樹脂被覆ローラの製造方法を説明する側面図である。実施の形態に係る発泡樹脂被覆ローラの製造方法を説明する側面図である。図５のVI−VI線に沿う拡大断面図である。

以下、第１図〜第６図を参照して実施の形態について説明する。

第１図は発泡樹脂被覆ローラの製造に用いられるシャフトの側面図である。この実施の形態では、シャフト１は大径部１ａと、該大径部１ａの両端面から突設された小径の突軸部１ｂとを有している。この大径部１ａの外周面が被覆予定面である。符号１ｃは、大径部１ａと突軸部１ｂとの段差面を示す。なお、突軸部１ｂは省略されてもよく、その場合は、シャフトの両端部を除いた部分を被覆予定面とするのが好ましい。

発泡樹脂被覆ローラを製造するには、まず、第２図の通り、被覆予定面である大径部１ａの外周面に接着剤２を付着させる。この実施の形態では、接着剤としてホットメルト接着剤を用いており、シャフト１を加温し、ホットメルト接着剤のシートを大径部１ａの外周面に巻き付けて溶着することによりホットメルト接着剤層を形成する。なお、このシャフト１は必ずしも加温しなくてもよい。

次に、このホットメルト接着剤２を付着させた大径部１ａの外周に帯状のポリウレタンフォーム４をスパイラル状に巻き付ける。この実施の形態では、エアノズル３の先端から吹き出す温風をホットメルト接着剤２のうち帯状ポリウレタンフォーム４を巻き付けようとする部位に吹き付けて当該箇所のホットメルト接着剤２を溶融させ、帯状ポリウレタンフォーム４を接着させながら巻き付ける。

なお、この帯状ポリウレタンフォーム４に対し常に一定の張力を加えて、皺が入らないように、且つ既に巻き付けたポリウレタンフォーム４の側辺と巻き付けようとするポリウレタンフォーム４の側辺とが隙間なく当接するように帯状ポリウレタンフォーム４を巻き付ける。そのためには、帯状ポリウレタンフォーム４の送り方向とシャフト１の軸心線との斜交角度θを規定の一定角度に保ち、帯状ポリウレタンフォーム４を規定の一定速度で送り出し、シャフト１をその軸心回り（矢印Ｒ方向）に規定の一定回転数で回転させ、かつ、シャフト１を第３図の矢印Ｆ方向（軸心方向）に規定の一定速度で送るのが好ましい。

第４図の通り、帯状ポリウレタンフォーム４の巻き始めと巻き終りが被覆予定面よりも若干はみ出すようにして大径部１ａの外周面の全面にポリウレタンフォーム４を巻き付けた後、段差面１ｃに沿ってはみ出したポリウレタンフォーム４を切断する。

これにより、第５，６図の通り、シャフト１の大径部１ａの外周面にホットメルト接着剤２を介してポリウレタンフォーム４が巻き付けられた発泡樹脂被覆ローラ５が得られる。

余分なポリウレタンフォーム４を切断除去するためには、シャフト１をその軸心線回りに回転させた状態で、段差面１ｃの外周囲に配置した切断刃（図示略）をシャフト１に接近させるのが好ましい。

この発泡樹脂被覆ローラ５は、研磨工程を経ることなく製造されたものであり、粉塵を含まない。そのため、洗浄（水洗い）などの粉塵除去工程は不要であり、製造が容易である。また、ノズルから温風を吹き付けてホットメルト接着剤２を溶融するため、大掛りなオーブン（加熱炉）設備が不要であり、製造設備も簡易なもので足りる。

また、帯状ポリウレタンフォーム４の両端側を切断刃で切断することにより、ローラ５におけるポリウレタンフォーム４の軸心線方向長さも規定通りのものとなる。

なお、上記の角度θは１〜８９°特に３０〜６０°程度が好適である。

上記のシャフト１としては、金属特に鋼製であることが好ましい。

帯状ポリウレタンフォーム４としては、嵩密度０．０２０〜０．０６０ｇ／ｃｍ^３、硬度７０〜１３０（Ｎ）、伸び１５０（％）以上、引張強度８０ｋＰａ以上、圧縮残留歪１０（％）以下、セル数４６〜５４（ヶ／インチ）のスラブウレタンフォームから切り出した軟質ポリウレタンフォームが好適である。

ホットメルト接着剤としては、ＥＶＡ系、ポリアミド樹脂系、ポリウレタン樹脂系、ポリオレフィン樹脂系などの各種のものを用いることができる。

複写機用のクリーニングローラとして用いる場合の一例を挙げると、ローラの軸心線方向長さは２１０〜５００ｍｍ、大径部１ａの直径は３．５〜８ｍｍ程度であり、ポリウレタンフォーム４部分を含めた全体の直径は４〜３０ｍｍ程度である。巻き付け後のポリウレタンフォーム４の厚さは０．５〜２０ｍｍ特に１〜５ｍｍ程度が好適である。

この場合、帯状ポリウレタンフォーム４の幅Ｗ（第３図）は３０ｍｍ以下特に１２〜１５ｍｍ程度が好ましい。

ホットメルト接着剤２としては、溶融温度が５０〜３００℃特に５０〜１７０℃程度のものが好適であり、シャフト１に付着させたときの厚みは１ｍｍ以下特に０．５ｍｍ以下程度が好適である。

ノズル３から吹き出す温風の温度はホットメルト接着剤２の溶融温度よりも５０〜５００℃特に１００〜２５０℃程度高いことが好ましい。ノズル３からの温風の吹き出し速度は１３００ｍ／ｍｉｎ以下程度が好適である。

上記説明では、ホットメルト接着剤を温風によって溶融しているが、オーブン（炉）や赤外線輻射式ヒータを用いてもよい。

接着剤としては各種の接着剤、例えばウレタン系接着剤やエチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などを使用することができる。上記説明では、接着剤はホットメルト接着剤であるが、エマルジョン型、溶液型、二液型などのいずれも用いることができる。ただし、ホットメルト型接着剤が操作性及び接着性などの点から好ましい。

また、ポリウレタンフォームの代わりにその他の合成樹脂フォームを用いてもよい。本発明のローラは、クリーニングローラ以外にも用いることができる。

実施例１
シャフト１として、大径部１ａの直径５ｍｍ、突軸部１ｂの直径４．５ｍｍ、大径部１ａの長さ２３２ｍｍ、全長２４１ｍｍの鋼製のものを用いた。ホットメルト接着剤シートとしてノガワケミカル（株）製ＴＰ６６００（溶融温度１１０〜１２０℃、厚さ０．０５ｍｍ）を用いた。帯状のポリウレタンフォーム４としては、（株）ブリヂストン製ＥＡＸ−５０（嵩密度０．０２７ｇ／ｃｍ^３、硬度１００Ｎ、伸び１５０％、引張強度８００ｋＰａ、圧縮残留歪１０％以下、セル数５０個／インチ）を幅１３．５ｍｍ、厚さ３ｍｍ、長さ４５０ｍｍに切り出したものを用いた。

まず、シャフト１を１１５℃に加温し、ホットメルト接着剤シートを巻き付けて溶着させた。

このホットメルト接着剤層に向って、吹出口直径１０ｍｍのノズルから２１０℃の温風を吹出速度３６０ｍ／ｍｉｎで吹き出してホットメルト接着剤を溶融し、ポリウレタンフォーム４を接着させながら巻き付けた。角度θ＝４５°であり、シャフト１の回転数を３００ｒｐｍ、シャフト１のＦ方向の送り速度を１０００ｍｍ／ｍｉｎとした。その後、ローラを回転させながらカッターナイフを当てることにより、ポリウレタンフォーム４の両端を段差面１ｃに沿って切断することにより、直径９ｍｍの発泡樹脂被覆ローラ５を製造した。

ポリウレタンフォーム４の巻き付け及び接着に要した時間は１５秒であり、短時間成形は可能であった。この発泡樹脂被覆ローラ５には、研磨粉塵は存在せず、そのままクリーニングローラとして使用することができた。

参考例
実施例１において、ホットメルト接着剤シートを同様にしてシャフト１に巻き付けた後、温風吹き付けを行うことなく帯状ポリウレタンフォームを同様にしてスパイラル状に巻き付け、巻き始めと巻き終りを固定治具によってシャフト１に留め付けた。これを１６０℃のオーブン中に３０分間保持し、その後、はみ出した両端側のポリウレタンフォームを切断してローラを製造した。このローラも、研磨粉塵は存在せず、そのままクリーニングローラとして使用することができた。

１シャフト
１ａ大径部
２ホットメルト接着剤
３ノズル
４ポリウレタンフォーム
５発泡樹脂被覆ローラ

Claims

シャフトと、該シャフトの外周に設けられた発泡樹脂層とを有する発泡樹脂被覆ローラを製造する方法において、
該シャフトの外周面の被覆予定面にホットメルト接着剤を付着させるホットメルト付着工程と、
該シャフトの外周面のホットメルト接着剤に温風を吹き付けてホットメルト接着剤を溶融させながら、該シャフト外周面に帯状の発泡樹脂をスパイラル状に巻き付けて接着させる巻き付け工程と、
該外周面の被覆予定面からはみ出す発泡樹脂を切断して除去する除去工程と、
を有し、かつ上記巻き付け工程で上記ホットメルト接着剤の溶融温度よりも１００〜２５０℃高い温度の温風を吹き付けてホットメルト接着剤を溶融させることを特徴とする発泡樹脂被覆ローラの製造方法。
請求項１において、加温したシャフトにホットメルト接着剤シートを巻き付けることによりシャフトの被覆予定面にホットメルト接着剤を溶着させることを特徴とする発泡樹脂被覆ローラの製造方法。
請求項１又は２において、上記帯状の発泡樹脂が、嵩密度０．０２０〜０．０６０嵩密度０．０２０〜０．０６０ｇ／ｃｍ ³ 、硬度７０〜１３０（Ｎ）、伸び１５０（％）以上、引張強度８０ｋＰａ以上、圧縮残留歪１０（％）以下、セル数４６〜５４（ヶ／インチ）のスラブウレタンフォームから切り出した幅１２〜１５ｍｍの軟質ポリウレタンフォームであることを特徴とする発泡樹脂被覆ローラの製造方法。
請求項１ないし３のいずれか１項において、上記帯状の発泡樹脂をスパイラル状に巻き付ける際の帯状発泡樹脂の送り方向とシャフトの軸心線との斜交角度が３０〜６０°であることを特徴とする発泡樹脂被覆ローラの製造方法。
請求項１ないし４のいずれか１項において、発泡樹脂を巻き付けたシャフトをその軸心回りに回転させた状態で切断刃を発泡樹脂に当てて発泡樹脂を切断することを特徴とする発泡樹脂被覆ローラの製造方法。