JPH09244394A - シリコーンゴムロールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸芯体とその外周に形成するシリコーンゴム
材料からなる弾性層との接着性を改善し、軸芯体と弾性
層とが剥離することのないシリコーンゴムロールおよび
その製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコーンゴムロールは、金属製の軸芯
体１と、前記軸芯体の外周に形成されたシランカップリ
ング系接着剤からなる接着剤層２と、前記接着剤層２の
外周に形成されたシランカップリング系接着剤とシリコ
ーンゴム材料からなる混合層３と、前記混合層３の外周
に形成されたシリコーンゴム材料からなる弾性層４が順
次設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機やレーザービームプリンタの現像ロール等に用いら
れるシリコーンゴムロールおよびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式複写機やレーザービームプリ
ンタ等において、感光ドラムの外周面上に静電潜像を形
成し、現像部の現像ロールによりトナーを静電潜像と逆
極性に帯電させ、これを感光ドラム上の静電潜像に吸着
させ、顕像化したトナー像を形成し、これを搬送されて
くる複写紙上に転写する方式のものがある。この電子写
真式複写機やレーザービームプリンタの現像ロールで
は、画像再現性を良くするために、高い表面導電性およ
び弾性が要求される。

【０００３】この要求を満たすため、従来からこの種の
ロールには、導電性を付与したシリコーンゴム材料から
なる弾性層を軸芯体の外周に形成したものや、導電性を
付与したウレタンゴム材料からなる弾性層を軸芯体の外
周に形成したものが使用されている。ところが、ウレタ
ンゴムは耐摩耗性は良好であるが、その他の機械的特性
が不十分であるという欠点があり、シリコーンゴムは化
学安定性などに優れるが耐摩耗性が悪いという欠点があ
る。そこでシリコーンゴムの優れた性質を利用しつつそ
の欠点を解消し、必要な特性を同時に充足させるため各
種の提案がなされている。

【０００４】従来は、図２に示すように、金属製の軸芯
体３１の外周に接着剤を塗布して接着剤層３２を設け、
その外周にシリコーンゴム材料からなる弾性層３３を設
けてなるシリコーンゴムロール３０が知られている。こ
のシリコーンゴムロール３０では、シリコーンゴム材料
からなる弾性層３３と軸芯体３１の間に接着剤層３２を
介在させて接着力を確保するため、軸芯体３１の外周に
接着剤を塗布し、加熱して接着剤層３２を形成する。次
いで、接着剤層３２を設けた軸芯体３１を金型に配置し
て、前記金型内に形成されたキャビティにシリコーンゴ
ム材料を注入し、加熱架橋させてシリコーンゴム材料か
らなる弾性層３３を設け、金型から脱型することにより
シリコーンゴムロール３０を製造している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図２に示す
接着剤層３２を有する従来のシリコーンゴムロール３０
においては、シリコーンゴムが離型性の良い材料である
ことから、その接着性は十分なものではなかった。ま
た、接着剤層３２の表面にシリコーンゴム材料を注入す
る際に、注入時の圧力で接着剤が流れたり、剥離したり
するため、弾性層３３と軸芯体３１とを十分に大きな接
着力で接着することが困難であった。

【０００６】本発明は、上述した問題に対処してなされ
たものであって、その目的とするところは、軸芯体とそ
の外周に形成するシリコーンゴム材料からなるの弾性層
との接着性を改善し、軸芯体と弾性層とが剥離しにくい
シリコーンゴムロールおよびその製造方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は金属製の軸芯体と、前記軸芯体の外周に形
成されたシランカップリング系接着剤からなる接着剤層
と、前記接着剤層の外周に形成されたシランカップリン
グ系接着剤とシリコーンゴム材料からなる混合層と、前
記混合層の外周に形成されたシリコーンゴム材料からな
る弾性層が順次設けられてなるシリコーンゴムロールを
第１の要旨とする。

【０００８】また、金属製の軸芯体の外周に、シランカ
ップリング系接着剤を塗布し焼付け処理を行い接着剤層
を形成する工程と、前記接着剤層の外周にシランカップ
リング系接着剤とシリコーンゴム材料との混合材料の溶
剤溶液を塗布し焼付け処理を行い混合層を形成する工程
と、接着剤層および混合層が形成された軸芯体を金型に
配置した後、前記金型内に形成されたキャビティにシリ
コーンゴム材料を注入、加熱してシリコーンゴム材料か
らなる弾性層を形成する工程を含むシリコーンゴムロー
ルの製造方法を第２の要旨とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明を説明する。ここに、図１は本発明のシリコーンゴム
ロールを説明する断面図である。

【００１０】本発明のシリコーンゴムロール１０は、金
属製の軸芯体１と、この軸芯体の外周１に形成されたシ
ランカップリング系接着剤からなる接着剤層２と、この
接着剤層２の外周に形成されたシランカップリング系接
着剤とシリコーンゴム材料からなる混合層３と、この混
合層３の外周に形成されたシリコーンゴム材料からなる
弾性層４からなっている。軸芯体１と弾性層４とは、接
着剤層２と混合層３とが介在することにより強固に接着
される。

【００１１】軸芯体を形成する金属は、アルミニウム、
ステンレス、鉄等があげられ、形状も円筒、円柱等で特
に限定されない。また、軸芯体の表面は研磨したもので
もしないものであってもよい。

【００１２】接着剤層は、シランカップリング系接着剤
を用い、厚さは０．０１〜１μｍに形成することが好ま
しく、特に好ましくは０．５μｍ程度である。このシラ
ンカップリング系接着剤としては、γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメト
キシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン等のけい素・炭素官能性シランか
らなるシランカップリング剤があげられる。

【００１３】本発明において、接着剤層はシランカップ
リング系接着剤が塗布され、乾燥焼付けされて形成され
る。

【００１４】混合層を形成する混合材料のシランカップ
リング系接着剤としては、γ−アミノプロピルトリメト
キシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン等のけい素・炭素官能性シランからなるシ
ランカップリング剤が用いられる。

【００１５】混合層を形成する混合材料のシリコーンゴ
ムとしては、例えばジメチルシリコーンゴム、メチルフ
ェニルシリコーンゴム、メチルビニルシリコーンゴム、
メチルフェニルビニルシリコーンゴムフロロシリコーン
ゴム等のシリコーンゴムや、アクリルゴム、エチレンプ
ロピレンゴム等と上記のシリコーンゴムとが混合された
ゴム等のシリコーンゴム材料があげられる。

【００１６】本発明において、混合層は、シランカップ
リング系接着剤とシリコーンゴム材料の混合材料が液体
状態で塗布され、混合材料液が乾燥焼付けされて形成さ
れるが、この混合層の厚さは、０．０１〜２μｍに形成
することが好ましく、特に好ましくは１μｍ程度であ
る。混合材料液は、シランカップリング系接着剤１００
重量部（以下「部」と略す）に対してシリコーンゴム材
料を５０〜２００部の割合で混合したものを用いる。シ
リコーンゴム材料の混合割合を５０〜２００部としたの
は、シリコーンゴム材料の割合が２００部を超えると、
シリコーンゴム材料単独層と同様の効果となり、シリコ
ーンゴム材料の割合が５０部に満たないと混合層の効果
が少なく、シランカップリング系接着剤の単独層と同様
の効果になるからである。

【００１７】弾性層に用いられるシリコーンゴム材料と
しては、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルシリ
コーンゴム、メチルビニルシリコーンゴム、メチルフェ
ニルビニルシリコーンゴムフロロシリコーンゴム等のシ
リコーンゴムや、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴ
ム等と上記のシリコーンゴムとが混合されたゴム等のシ
リコーンゴム材料があげられる。

【００１８】また、弾性層を形成するシリコーンゴム材
料には、シリコーンゴムに、導電性を付与するケッチェ
ンブラック、アセチレンブラック、グラファイト等のカ
ーボンブラック、加硫剤、その他の添加剤等が配合され
る。また、弾性層の厚さは０．５〜１０ｍｍに形成す
る。厚さが１０ｍｍを超えるとロール寸法が大きくなり
不経済になり、厚さが０．５ｍｍ未満では弾性が不足す
る。また、弾性層は、加硫後の硬度が５〜８０（ＪＩＳ
Ａ硬度）にし、電気抵抗を１０8 Ω・ｃｍ以下にす
る。

【００１９】シリコーンゴムの加硫剤としては、アミン
系加硫剤、第三ブチルクチルペルオキシド、１，３−ビ
ス（第三ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、
２，５−ジメチル−２，５−ジ（第三ブチルペルオキ
シ）ヘキサン等のパーオキサイド系加硫剤が用いられ
る。

【００２０】次に、本発明のシリコーンゴムロールの製
造方法を説明する。

【００２１】まず、軸芯体の外周にシランカップリング
系接着剤をスプレー法、浸漬法等により塗布する。続い
て熱風、赤外線等による加熱の焼付炉により乾燥して焼
付け、接着剤層を軸芯体の外周に設ける。接着剤層の厚
さは、シランカップリング系接着剤の粘度（溶剤による
希釈、希釈剤の添加）により調整する。焼付け条件は、
温度１００〜２００℃に５〜２０分間保持して行う。シ
ランカップリング系接着剤では１３０〜１７０℃、約１
５分間の焼付けが好適である。温度が１００℃未満で
は、焼付けが不十分となり、満足な接着が得られない。
また、温度が２００℃を超えると接着剤が焼けたり分解
し、この場合も満足な接着が得られなくなる。このよう
にシランカップリング系接着剤を焼付けることにより、
軸芯体の外周に接着剤層が強固に設けられる。

【００２２】次いで、接着剤層が設けられた軸芯体に、
シランカップリング系接着剤とシリコーンゴム材料との
混合材料液をスプレー法、浸漬法等により、厚さ０．０
１〜１０μｍ、好ましくは０．５μに塗布する。その
後、接着剤層の形成と同様に、熱風、赤外線等による加
熱の焼付炉により乾燥して焼付け、混合層を接着剤層の
外周に設ける。シランカップリング系接着剤とシリコー
ンゴム材料との混合材料液は、まずシリコーンゴム材料
を溶剤に溶かしシリコーンゴム溶液を調製し、次いでこ
のシリコーンゴム溶液とシランカップリング系接着剤と
を、シリコーンゴム溶液１００部に対しシランカップリ
ング系接着剤５０〜２００部の割合で混合して混合材料
液を調製する。なお、この混合層の厚さは、シリコーン
ゴム材料を溶解する溶剤の割合を変えること、希釈剤を
添加すること等により調整する。焼付け条件は、シラン
カップリング系接着剤の焼付けと同様に、温度１００〜
２００℃に５〜２０分間保持して行う。シランカップリ
ング系接着剤とシリコーンゴム材料の混合材料では１３
０〜１７０℃、約１５分間の焼付けが好適である。温度
が１００℃未満では、焼付けが不十分で満足な接着が得
られない。また、温度が２００℃を超えると、混合材料
が焼けたり分解し、この場合も満足な接着が得られなく
なる。このようにして混合層は接着剤層に強固に接着す
る。

【００２３】本発明において、シリコーンゴム材料とシ
ランカップリング系接着剤との混合材料は、シリコーン
ゴム材料１００部を溶剤１００〜１０００部に溶解して
ゴム溶液を調製し、このゴム溶液１００部に対し５０〜
１００部のシランカップリング系接着剤を混合して混合
材料液とする。

【００２４】シリコーンゴム材料を溶解する溶剤として
は、トルエン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチル
イソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、酢酸メチル、酢酸イソ
アミル等があげられ、これらを単独でもしくは２種以上
混合して使用される。また、この溶剤は、シランカップ
リング系接着剤も共に溶解することができるものが好ま
しいが、シランカップリング系接着剤の種類によっては
これを分散させるだけのものであってもよい。

【００２５】次いで、接着剤層、混合層が設けられた軸
芯体を金型に配置し、金型内に形成されたキャビティに
液状のシリコーンゴムを注入する。続いて、加熱してシ
リコーンゴム材料を架橋硬化し、混合層の表面にシリコ
ーンゴム材料からなる弾性層を形成する。その後、冷却
して脱型し、硬度が５〜８０（ＪＩＳ Ａ硬度）のシリ
コーンゴムロールを得る。この弾性層は混合層の硬化し
たシリコーンゴム成分によりこれと強固に接着し、混合
層と軸芯体とは接着剤層を介して強固に接着しているの
で、弾性層は軸芯体に強固に接着される。

【００２６】上記弾性層を形成するシリコーンゴムは、
シリコーンゴム材料に、他の添加剤等を配合して所要の
成分にし、バンバリーミキサー、ロール、ニーダー等で
混練し、この混合物に溶剤を加えて混合、攪拌して液状
に調製する。本発明においては、弾性層の形成は、上記
接着剤層および混合層を設けた軸芯体を、周囲に所定の
空間を持たせて金型に配置し、続いて、軸芯体の周囲の
空間に上記シリコーンゴムを注入し、シリコーンゴムを
加硫硬化させて行う。その後、脱型してシリコーンゴム
ロールを得る。

【００２７】なお、本発明は、上述した説明例に限定さ
れるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で変
形実施できるものを含む。因みに、上述では、液状のシ
リコーンゴム材料を注入する射出成型の例で示したが、
シリコーンゴムからなる弾性層の形成は押出し成型また
は他の方法で形成するものでも良い。また、シリコーン
ゴム材料の弾性層のみからなるシリコーンゴムロールで
説明したが、この表面にさらにスキン層等の他の層を設
けるシリコーンゴムロールについても同様に適用するこ
とができる。

【００２８】

【実施例】軸芯体１として鉄製の芯金にニッケルメッキ
を施したものを用いた。この軸芯体１の外周に、シラン
カップリング系接着剤をハケ塗りにより塗布した。次
に、この軸芯体を熱風で１５０℃に加熱して１５分間保
持し、接着剤の乾燥、焼付けを行って接着剤層２を軸芯
体１の外周に設けた。

【００２９】次に、シリコーンゴムにケッチェンブラッ
クおよびパーオキサイド系加硫剤を配合したシリコーン
ゴム材料１０部をトルエン１００部に溶かしてゴム溶液
を作製した。そして、このゴム液１００部に対してシラ
ンカップリング剤系接着剤１００部を混合して混合材料
液を調製した。

【００３０】次に、接着剤層２を設けた軸芯体１の外周
に混合材料液をハケ塗りして接着剤層２の表面に混合材
料液を塗布した。続いて、接着剤層２の形成と同様にし
て、熱風で１５０℃に加熱して１５分間保持し、この混
合材料液の乾燥、焼付けを行って接着剤層２の外周に混
合層３を形成した。ついで、接着剤層２および混合層３
が設けられた軸芯体１を金型に配置し、ミラブルシリコ
ーンゴム材料を金型内に形成されたキャビティに注入し
た。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを加硫硬化
し、冷却した後、脱型し、硬度が４０（ＪＩＳ Ａ硬
度）の本実施例のシリコーンゴムロール１０を得た。

【００３１】また、金属製の軸芯体の外周に接着剤を塗
布して接着剤層を設け、その外周にシリコーンゴム材料
からなる弾性層を設けたものを比較例１、比較例１にお
いて接着剤層に焼付けを行ったものを比較例２とした。
ついで、実施例および比較例のシリコーンゴムロールに
ついて接着性の評価を行った。その結果を表１に示す。
なお、接着力は、剪断剥離法により一定荷重負荷の条件
で測定し、接着面で破壊がない場合を〇で示した。接着
剤流れは、弾性層形成後に目視観察し、流れの痕跡がな
いものを〇、一部にあるものを△、全面にある場合を×
とした。接着状況は全面接着しているものを〇、部分的
に未接着の箇所があるものを△とした。

【００３２】その結果、実施例のシリコーンゴムロール
は、接着剤の流れがなく、全面接着し、接着力はゴム破
壊で良好であった。これに対し、比較例１のシリコーン
ゴムロールでは部分的に接着しない箇所があると共に、
接着剤の流れが見られた。また、比較例２のシリコーン
ゴムロールでは接着剤の流れはないが部分的に接着しな
い箇所が見られた。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】本発明のシリコーンゴムロールは、軸芯
体と弾性層の間に、接着剤層と混合材料層とを設けたも
のであるため、シリコーンゴム材料からなる弾性層と軸
芯体とを強固に接着することができ、剥離を防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のシリコーンゴムロールの断面図であ
る。

【図２】 従来のシリコーンゴムロールの断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 軸芯体 ２ 接着剤層 ３
混合層 ４ 弾性層 １０ シリコーンゴムロール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の軸芯体と、前記軸芯体の外周に
   形成されたシランカップリング系接着剤からなる接着剤
   層と、前記接着剤層の外周に形成されたシランカップリ
   ング系接着剤とシリコーンゴム材料からなる混合層と、
   前記混合層の外周に形成されたシリコーンゴム材料から
   なる弾性層が順次設けられてなることを特徴とするシリ
   コーンゴムロール。
2. 【請求項２】 前記混合層の混合材料はシランカップリ
   ング系接着剤１００重量部に対しシリコーンゴム材料が
   ５０〜２００重量部の割合で配合されている請求項１に
   記載のシリコーンゴムロール。
3. 【請求項３】 金属製の軸芯体の外周に、シランカップ
   リング系接着剤を塗布し焼付け処理を行い接着剤層を形
   成する工程と、前記接着剤層の外周にシランカップリン
   グ系接着剤とシリコーンゴム材料との混合材料の溶剤溶
   液を塗布し焼付け処理を行い混合層を形成する工程と、
   接着剤層および混合層が形成された軸芯体を金型に配置
   した後、前記金型内に形成されたキャビティにシリコー
   ンゴム材料を注入、加熱してシリコーンゴム材料からな
   る弾性層を形成する工程を含むことを特徴とするシリコ
   ーンゴムロールの製造方法。