(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電子写真装置における帯電ロール、転写ロールなどに使用されるゴムロールの製造方法を、短時間の加工で高精度に加工できる方法を提供する。【解決手段】ゴムロールの研削方法において研削に用いる砥石３の径が該ゴムロール２の径に対して３０倍以下であるものを用い、最適な砥石の周速度比の条件でロール全長と同一又はそれを上回る長さの砥石でプランジ研削を行う。他の条件として、該砥石をプランジ研削で該ゴムロールに近接させる速度と切り込み量を段階的に変化させ、該近接させる速度と切り込み量がそれぞれ前段階の近接させる速度と切り込み量の半分以下である。該砥石の周速度をＰ１（ｍ／ｍｉｎ）、該ゴムロールの仕上げ径周速度をＰ２（ｍ／ｍｉｎ）とした時に、Ｐ１／Ｐ２の比が１５０倍以上である。【選択図】　　図２
2004114263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真装置に用いられるゴムロールの研削方法において、研削に用いる砥石の径が、該ゴムロールの径に対して３０倍以下であることを特徴とするゴムロールの研削方法。
【請求項２】
該砥石の全長が該ゴムロールのゴム部分の全長と同一であるか又はそれを上回る長さである条件下に、該ゴムロールをプランジ研削することを特徴とする請求項１記載のゴムロールの研削方法。
【請求項３】
該砥石をプランジ研削で該ゴムロールに近接させる速度と切り込み量を段階的に変化させ、該近接させる速度と切り込み量がそれぞれ前段階の近接させる速度と切り込み量の半分以下であることを特徴とする請求項２記載のゴムロールの研削方法。
【請求項４】
該砥石の周速度をＰ１（ｍ／ｍｉｎ）、該ゴムロールの仕上げ径周速度をＰ２（ｍ／ｍｉｎ）とした時に、Ｐ１／Ｐ２の比が１５０倍以上であることを特徴とする請求項１及至３のいずれかに記載のゴムロールの研削方法。
【請求項５】
該砥石の周速度をＰ１（ｍ／ｍｉｎ）、該ゴムロールの仕上げ径周速度をＰ２（ｍ／ｍｉｎ）とした時に、Ｐ１／Ｐ２の比が２００倍以上であることを特徴とする請求項１及至３のいずれかに記載のゴムロールの研削方法。
【請求項６】
該ゴムロールの主材料が、ＥＰＤＭ、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲまたはウレタンゴムのうち１種又は２種以上から構成されるものであり、かつ請求項１及至５のいずれかに記載のゴムロールの研削方法で研削されたゴムロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精度で均質な平滑表面を有する電子写真装置用ゴムロールを短時間で加工する研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー化、高精細化、高速化に伴い、帯電ロールや転写ロールは、均一帯電や均一転写が求められ、帯電電位や転写電位が大きく変動しないロールが求められている。この帯電または転写の均一性に関して、上記性能を満たす為に、ロールの構成は、導電性軸体には金属シャフトが用いられ、導電性弾性層にエピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲ、ウレタンゴム、ＥＰＤＭなど導電性を付加させた導電性ゴムが使用されてきているが、さらに均一帯電や均一転写を求められる為、ロールは抵抗むらを減少させる必要があり、導電性弾性層は、ロール寸法精度が求められる。従来振れが０．２ｍｍ程度でも使用可能であったものが、振れが０．０５ｍｍ以下のレベルになるまでの精度アップを要求されている。
【０００３】
さらに画像の白ポチ、黒ポチを低減させるためにロール表面は平滑で凸凹のない平滑な表層が求められている。さらに帯電性の向上のために１層以上のコーティングをロール表面上にコートすることにより構成されている。
【０００４】
このような寸法精度が高精度であり、表面平滑性が求められるゴムロールを製作する場合、導電性軸体及び未加硫ゴムを金型キャビティに充填し加硫させ目的のロールを金型加硫で得る方法と、または、未加硫ゴムを押出機でチューブ状に成形し、蒸気缶又は熱風炉等で加硫を行い、得られた導電性弾性体を導電性軸体に圧入することによって目的のロールを得るチューブ圧入方式があげられる。またこれ以外にも製造方法が知られているが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【０００５】
得られたゴムロールは外径形状の精度を求める為に、円筒研削盤で導電性弾性層を研削することにより目的の精度を出す方法が知られている。
【０００６】
円筒研削盤で研削する方法は、一般に、砥石又は被削材を、該被削材の軸方向に動かして（縦送りして）、研削処理を行うトラバース方式と、砥石の幅をロール幅とほぼ同等の大きさにして、被削材に押し当て研削処理するプランジ方式などがある。前記ゴムロール素材の研削処理においては、加工時間の短縮という観点から通常後者のプランジ方式になりつつある（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、プランジ方式においてさえ、高精度に研削し、さらに表面性も向上させるという研削条件は加工時間が極端に長くなり、製造コストを引き上げる要因となっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−０７０８４０号公報（第２頁［０００５］、［０００８］）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の方式による研削方法が有する問題を解決し、高精度で均質な平滑表面を有し、電子写真装置に用いられるゴムロールを、短時間で生産性よく製造する研削方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、砥石とロールに関する各種の比率について適切な条件があることを発見した。
【００１０】
本発明は、研削に用いる砥石の径（Ｒ１）が、該ゴムロールの径（Ｒ２）に対して３０倍以下であることを特徴とするゴムロールの研削方法であり、すなわちＲ１／Ｒ２≦３０を満たす組み合わせであれば、高精度でかつ表面平滑性の良いロールが短時間で加工できる。
【００１１】
好ましい態様として以下のものが例示される。
【００１２】
さらに該砥石の全長が該ゴムロールのゴム部分の全長と同一であるか又はそれを上回る長さでプランジ研削を行う。
【００１３】
さらに該砥石をプランジ研削で該ゴムロールに近接させる速度と切り込み量を段階的に変化させ、該近接させる速度と切り込み量がそれぞれ前段階の近接させる速度と切り込み量の半分以下とする。
【００１４】
さらに該砥石の周速度をＰ１（ｍ／ｍｉｎ）、該ゴムロールの仕上げ径周速度をＰ２（ｍ／ｍｉｎ）とした時に、Ｐ１／Ｐ２の比が１５０倍以上、好ましくは２００倍以上である。
【００１５】
また、研削する該ゴムロールの主材料が、ＥＰＤＭ、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲまたはウレタンゴムのうち１種又は２種以上から構成される。
【００１６】
以上の組み合わせで行うことにより、従来は加工に長時間を要していたが、加工時間を大幅に短縮することができた。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の高精度かつ平滑な表面を有するゴムロールの研削方法においては、回転中心軸の外周に弾性体層を設けてなるゴムロール素材の外周面を、研削処理する方法が用いられる。この場合、通常、振れとしては、０．１ｍｍ以下、表面粗さＲｚ（１０点平均粗さ）１０μｍ程度で研削加工されていた。ゴムロールの高精度要求により、振れ０．０４ｍｍ以下、Ｒｚ（１０点平均粗さ）６μｍ以下という要求がある。このレベルの振れ精度、表面粗さを求めようとする場合、通常の加工の３倍から５倍もしくはそれ以上の長い加工時間をかけなければならなかった。
【００１８】
この問題を解決するのに、砥石の径をゴムロール径に近づけていくと研削時間が同じでも表面粗度が向上するという一定の関係が見出された。すなわち今までは、砥石の径が４０５ｍｍのものを使用して、研削後にΦ８ｍｍから１２ｍｍ程度のゴムロールを仕上げていた。Ｒ１／Ｒ２＝３３．７５〜５０．６程度であった。
【００１９】
そこでＲ１／Ｒ２≦３０をみたす組み合わせで砥石を選択した。結果として研削時間を短くしても、振れや表面粗さが少ないままの被研削物を得ることができた。
【００２０】
砥石の径を小さくして、ロール径に近づけていくと精度や表面粗さが向上するのは、砥石とロールの接触する面積が減少し、線接触で加工するように近づいていくためである。線接触に近づくことにより、ゴムが引っ張られ、表面が荒らされる現象がなくなり、加工精度や表面粗さが向上する。この現象は、Ｒ１／Ｒ２＝３０近傍になると効果が現れ、３０以下になっていくことにより最も研削効果が現れるものである。
【００２１】
さらに組み合わせとしては、今まで通常のトラバース研削よりもプランジ研削においてトータルタクトにも有効であることが見出された。プランジ研削に使用する砥石の幅は、少なくともロールのゴム部分の全長と同一であるか又はそれを上回る長さであることが必要である。
【００２２】
また、本発明における小径砥石でのプランジ研削の処理条件としては、該砥石をプランジ研削で該ゴムロールに近接させる速度と切り込み量を段階的に変化させ、該近接させる速度と切り込み量を、それぞれ前段階の近接させる速度と切り込み量の半分以下とする研削方法が見出された。
【００２３】
プランジ研削では通常切り込み速度と切り込み量は段階的に変化させることは知られているが、切り込み量は一定で、切り込み速度のみを変化させて調整するのが一般的であった。
【００２４】
それぞれ前段階の切り込み量と切り込み速度を半分以下に設定することにより、研削時間を増大させることなく、精度と表面粗さを確保することができる。
【００２５】
またゴムの材質や砥石の材質など条件によっては、オシュレーション又は「プランジ＋トラバース加工」をかけることにより、スクラッチなどの周方向の研削すじを消すことも可能である。ここで、オシュレーションとは、砥石を近づけるときに、左右に振りながらローラを研削していく方法であり、「プランジ＋トラバース加工」とは、砥石をローラに近づけてからその位置で左右にゆっくり砥石をトラバースする研削方法である。
【００２６】
本発明におけるオシュレーション又はプランジ＋トラバース加工の研削処理の条件としては、振動幅は、好ましくは１〜５ｍｍ、振動数は、３０回／分以下で行う。この条件により弾性体層表面に通常残存する砥石のドレス目をなくすことができる。
【００２７】
さらに該砥石の周速度をＰ１（ｍ／ｍｉｎ）、該ゴムロールの仕上げ径周速度をＰ２（ｍ／ｍｉｎ）とした時に、Ｐ１／Ｐ２の比が１５０倍以上、好ましくは２００倍以上であることによりさらに研削性を向上させる条件を見つけた。通常砥石の周速度（Ｐ１）は２０００ｍ／ｍｉｎであり、該ゴムロールは、外径１２ｍｍのものが多く、ほとんどの場合、４００ｒｐｍ回転程度で回転させて研削させている。この場合、ゴムロールの周速度（Ｐ２）は、１２ｍｍ×π×４００ｒｐｍ＝１５ｍ／ｍｉｎとなり、Ｐ１／Ｐ２＝１３３倍となる。この比を１５０倍以上、好ましくは２００倍以上にすることにより、該ゴムロールの表面を平滑にしかつタクトを短くできる研削方法が見出された。
【００２８】
この場合、Ｐ１／Ｐ２の比を大きくするということは、該ゴムロールの周速度を下げることか、または砥石の周速度を上げることである。即ち、ロール表面を砥石により削り代をすこしずつ削っていくことである。通常では、送り速度を低くすることで、表面粗度を平滑にする研削を求めてきたが、この方法を用いれば、研削時間は、伸ばさないで良好な平滑性を得ることができる。
【００２９】
さらに、該ゴムロールの主材料がＥＰＤＭ、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲ、ウレタンゴムのようなゴムの場合に有効であり、特に配合中に充填材が少ない、研削に向かないゴム配合のものに対して、より効果がある。
【００３０】
本発明の方法で得られるゴムロールは、用途により導電性が要求される場合には、弾性体層として、導電性弾性体層が用いられる。また、該ゴムロールは、画像形成装置用部材として好適であり、具体的には、現像ロール、帯電ロール、転写ロール、トナー供給ロール、クリーニングロールなどとして用いられる。これらの中で、特に現像ロール、転写ロール及び帯電ロールとして用いるのが有利である。該弾性体層の材料としては特に制限はなく、ゴムロールとして公知のものの中から、適宜選択して用いることができる。
【００３１】
また、導電性付与剤としては、カーボンブラック等の導電性付与材やイオン導電剤などを用いることができる。
【００３２】
本発明の方法において用いられるゴムロール素材のシャフトとしては、導電性ゴムロールを製造する場合には、金属部材が好ましく用いられる。またゴム層と金属シャフトの間に接着層を設けることができ、この接着層としては、導電性塗料からなる接着剤やホットメルトなどの公知の材料を用いることができる。以上のように得られたゴムロール素材を、研削処理することにより、平滑表面を有するゴムロールが得られる。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【００３４】
（ゴムロールの作製）
実施例及び比較例に用いたゴムロールは以下のように作製した。
【００３５】
ゴム配合物
エピクロロヒドリンゴム　　　　　１００部
カーボンブラック　　　　　　　　　　５部
可塑剤　　　　　　　　　　　　　　１０部
炭酸カルシウム　　　　　　　　　　３０部
硫黄　　　　　　　　　　　　　　　　２部
メルカプトベンゾチアゾール　　　　　１部
【００３６】
以上の配合物を加圧式ニーダーで練ったものを、１軸クロスヘッド押出機にて、導電性軸体の外周にゴムをつけ、加硫することにより研削前ゴムロールを得た。導電性軸体には、あらかじめ導電性を付与した、フェノール系加硫接着剤を塗布した。
【００３７】
加硫温度は、２００℃、２０分処理でゴムロールを得た。得られた製品の寸法は図１に示すとおりである。
【００３８】
上記方法によって得られたゴムロールについて、砥石の厚さが、４０ｍｍのものとゴム部より１０ｍｍ厚い２４０ｍｍの幅広の研削砥石を用い、各ゴムロール素材の両端のシャフト突出部を図２に示すように支持し、該ゴムロール素材を研削した。
【００３９】
振れについての測定方法は、ゴムロールの導電性軸体の両端部より５ｍｍの導電性軸体の部分をＶブロックで支持して、該弾性体層のロール中央部において、軸体を１回転させたときの振れをレーザーマイクロメーターで測定した。表面粗さＲｚ（１０点平均粗さ）については、小坂研究所製　表面粗さ測定機　サーフコーダＳＥ３５００で、測定条件カットオフ０．８ｍｍ、送り速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ、測定長２．５ｍｍで測定をした。Ｒｚの計算方法は、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に準じて行った。
【００４０】
（砥石径とゴムロール径の関係）
【表１】
2004114263.tif 000003
【００４１】
【表２】
2004114263.tif 000004
【００４２】
表１〜２では、砥石径（Ｒ１）とゴムロール仕上げ径の（Ｒ２）のＲ１／Ｒ２の比率の実施例を示す。実施例１および２は、Ｒ１／Ｒ２＝３０以下で、振れ０．０４ｍｍ以下、Ｒｚ（１０点平均粗さ）６μｍ以下を達成できた。またＲ１／Ｒ２比が大きくなるほど向上が見られた。比較例１においては、Ｒ１／Ｒ２＝３３．８であるため、振れ０．０６０ｍｍ、Ｒｚ１２．５μｍという結果であった。実施例３と比較例２では、実施例１および実施例２が砥石幅４０ｍｍでトラバース研削したものに対して、砥石幅２４０ｍｍでプランジ研削を行った。幅広砥石のプランジ研削を行い、かつＲ１／Ｒ２＝３０以下であることにより、振れ、粗さとも向上した。
【００４３】
（ゴムロールに近接させる速度と切り込み量の関係）
表３〜４では、プランジ送り速度と切り込み量の実施例を示す。
【表３】
2004114263.tif 000005
【００４４】
【表４】
2004114263.tif 000006
【００４５】
実施例３では、振れ、Ｒｚは向上したが、トータルタクトは６５．０秒と長い。実施例４及び実施例５においては、トータルタクトはそれぞれ１２．８秒、１３．３秒と短いにもかかわらず、振れ０．０４ｍｍ以下、Ｒｚ６μｍ以下を達成できた。
【００４６】
（砥石周速度とゴムロール仕上げ周速度の関係）
表５〜６では、砥石周速度（Ｐ１）とゴムロール仕上げ周速度（Ｐ２）のＰ１／Ｐ２の比率の実施例を示す。
【表５】
2004114263.tif 000007
【００４７】
【表６】
2004114263.tif 000008
【００４８】
実施例５に対して、実施例６及び実施例７はＰ１／Ｐ２の比率が大きくなるに従い、振れ、Ｒｚともさらに向上した。
【００４９】
【発明の効果】
本発明に従って、ゴムロールの研削方法において研削に用いる砥石の径がロールの径に対して３０倍以下であるものを用い、最適な砥石の送り速度、回転速度比の条件でロール全長と同一の又はそれを上回る長さの砥石でプランジ研削を行うことにより、高精度な加工を短時間で行うことができ、画像形成装置用部材などとして好適な均質平滑表面を有すると共に均一な寸法（形状）のゴムロールを、短時間で生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のゴムロールの概要を示す図である。
【図２】本発明のゴムロールと砥石との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　　導電性軸体
２　　導電性弾性層
３　　砥石
４　　逆回転センター軸
５　　逆センター軸
【図１】
2004114263.tif 000009
【図２】
2004114263.tif 000010