(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、安価に表面平滑性の優れた弾性体ローラとその製造方法を提供する。【解決手段】  ダイボディとマンドレルにて環状流路を構成する環状被覆ダイを用いて、予めマンドレルに装着されている支持軸上に未架橋ゴム円筒体を被覆して未架橋ゴムローラを形成する押出工程と、未架橋ゴムローラの未架橋ゴム部外周面の一部に圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う工程を少なくとも有する工程を経て得られる未架橋ゴムローラを架橋して得られる弾性体ローラにおいて、未架橋ゴム円筒体内周面から当該未架橋ゴム円筒体外周面の方向へ放射状に未架橋ゴム組成物のウェルドラインを二個以上具備し、かつ未架橋ゴム組成物のウェルドラインとウェルドラインの間隔が、未架橋ゴム円筒体内周面円周に沿って、隣接する未架橋ゴム組成物のウェルドラインを結ぶ円弧の最大長を最小長で除した値を１以上１．５未満にする。【選択図】  図５
2007170427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイボディとマンドレルにて環状流路を構成する環状被覆ダイを用いて、予めマンドレルに装着されている支持軸上に未架橋ゴム円筒体を被覆して未架橋ゴムローラを形成する押出工程と、
未架橋ゴムローラの未架橋ゴム部外周面の一部に圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う工程を少なくとも有する工程を経て得られる未架橋ゴムローラを架橋して得られる弾性体ローラにおいて、未架橋ゴム円筒体内周面から当該未架橋ゴム円筒体外周面の方向へ放射状に未架橋ゴム組成物のウェルドラインを二個以上具備し、かつ未架橋ゴム組成物のウェルドラインとウェルドラインの間隔が、未架橋ゴム円筒体内周面円周に沿って、隣接する未架橋ゴム組成物のウェルドラインを結ぶ円弧の最大長を最小長で除した値が１以上１．５未満であることを特徴とする未架橋ゴムローラを架橋して得られる弾性体ローラ。
【請求項２】
未架橋ゴム組成物のウェルドラインが未架橋ゴム円筒体内周面から当該未架橋ゴム円筒体外周面まで貫通することを特徴とする請求項１に記載の弾性体ローラ。
【請求項３】
請求項１に記載のマンドレルがスパイラルマンドレルであることを特徴とする請求項１および２に記載の弾性体ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば複写機、印刷機、レーザビームプリンター、写真現像機などに用いられる弾性体ローラとその製造方法に関するものであり、特に電子写真プロセスを用いた画像形成装置に用いる導電性弾性体ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真装置などの画像形成装置に装着される、帯電ローラや現像ローラなどの導電性弾性体ローラには、感光体との接触性に優れていること、可塑剤などのローラ表面への染み出しによって感光体を汚染しないこと、適切な電気抵抗値であること、などが要求されている。
【０００３】
特に、感光体との接触性を向上させるために、導電性ゴムローラの外周面における表面形状については高い精度が要求される。例えば感光体接触帯電方式の場合、帯電ローラの外周面の一部にふくらみやへこみ等の表面凹凸が存在する場合、当該帯電ローラと感光体との均一な接触状態を達成することが困難となり、感光体は均一に帯電されず、画像不良を発生させることがある。
【０００４】
また、導電性弾性体ローラの表面へこみには、繰り返し使用によってトナー等が堆積するなどして、画像不良を発生させる場合があるため、このような弾性体ローラの汚れを防止するために感光体と接触する導電性ローラ外周面の表面を平滑にする必要がある。
【０００５】
表面が平滑なゴムローラの製造方法として、クロスヘッドダイによる被覆押出（例えば特許文献１）によって未架橋ゴムローラを得た後に、未架橋ゴムローラ外周面平滑化装置を用いて未架橋ゴムローラの表面を平滑化する方法が知られている。
【０００６】
図１にクロスヘッドダイを具備する被覆押出装置、図２に未架橋ゴムローラ外周面平滑化装置を示す。
【０００７】
図１のクロスヘッドを具備する被覆押出装置は、押出機１０と環状被覆ダイ３０から構成される。押出機１０は未架橋ゴム組成物１１を投入する投入口１２と未架橋ゴム組成物１１を可塑化および混練しながら搬送するためのシリンダ１３とスクリュ１４、さらに可塑化および混練された未架橋ゴム組成物を排出するための排出口１５を有している。排出口１５には未架橋ゴム組成物の混練促進と異物除去を目的としたブレーカプレート１６を有している。押出機１０の排出口１５はブレーカプレート１６を介して、環状被覆ダイ３０を構成するダイボディ３１の未架橋ゴム組成物導入口３２と連結する。環状被覆ダイ３０はダイボディ３１とマンドレル３３で構成される環状流路３４を備える。ダイボディ３１は内部貫通テーパ孔を有し、当該テーパ孔壁面は環状流路３４の外壁となる。マンドレル３３の外周面はダイボディ３１の内部貫通テーパ孔の一部と嵌合固定されつつ、環状流路３４の内壁となり、ダイボディ３１の内部貫通テーパ孔と環状流路を構成する。マンドレル３３は環状流路３４の軸と同じ向きに貫通孔を具備し、当該貫通孔には支持軸３を装着することができる。ダイボディ３１の内部貫通テーパ孔の先端には口金３５が取り付けられており、未架橋ゴム円筒体２を支持軸３に被覆した未架橋ゴムローラ１が排出される。
【０００８】
図２の未架橋ゴムローラ外周面平滑化装置は、円筒形圧接部材５１と当該圧接部材を回転させるためのモータ５２、未架橋ゴムローラを保持する保持部材５３、さらに、保持部材５３の端部にはおもり５４が取り付けてあり、未架橋ゴムローラ１を円筒形圧接部材５１に圧接させる。
【０００９】
図１および図２に示す装置を用いて表面が平滑なローラを製造する方法について詳述する。
【００１０】
はじめに、押出機１０の投入口１２に投入された未架橋ゴム組成物１１はシリンダ１３内にてシリンダ１３とスクリュ１４によりせん断力を受けて、可塑化および混練されつつ、押出機排出口１５へ搬送される。続いてブレーカプレート１６を通過して、環状被覆ダイの未架橋ゴム組成物導入口へ搬送される。環状被覆ダイ内にて搬送された未架橋ゴム組成物は、マンドレルによって二分流化されたのち、ダイボディ３１とマンドレル３３で構成される環状流路にて円筒形状に形成されて未架橋ゴム円筒体２となる。未架橋ゴム円筒体３は、あらかじめマンドレル貫通孔に装着された支持軸３上に被覆されて、口金３５にて所望の寸法に調整されて、未架橋ゴムローラ１となる。
【００１１】
図１のクロスヘッド押出装置にて得られた未架橋ゴムローラ１は、図３のローラ外周面平滑化装置によって当該未架橋ゴムローラの外周面の平滑化が施される。未架橋ゴムローラ１は保持部材５３によって保持されて、加熱されながら圧接部材により表面を加圧されて、表面が平滑化される。係る後に、当該未架橋ゴムローラを架橋して、表面が平滑な弾性体ローラを得る。
【００１２】
上述の如くクロスヘッドダイによる被覆押出で未架橋ゴムローラを得る場合は、図４に模式図を示すように、クロスヘッドダイ内において、マンドレルによって未架橋ゴム組成物を二分流化したのちに円筒形状に形成して未架橋ゴム円筒体を得るため、当該未架橋ゴム円筒体内にウェルドラインが一個生じる。未架橋ゴム円筒体のウェルドラインは強度が低い領域のため、未架橋ゴム円筒体内において応力集中箇所となりやすく、未架橋ゴム円筒体の内部応力状態を不均一なものとする。特に未架橋ゴム組成物に補強や導電性付与を目的としたカーボンや炭酸カルシウムなどの無機フィラーが含まれている場合は、当該無機フィラーがウェルドラインに析出して、さらなるウェルドラインの強度低下が生じる場合もある。
【００１３】
クロスヘッドダイを具備した被覆押出成形で得られる内部残留応力分布の不均一な未架橋ゴムローラに対して、図２に示す装置などを用いて、当該未架橋ゴムローラ外周面に圧接部材によって圧力をかけた状態で回転させながら加熱すると、当該未架橋ゴム円筒体は回転軸を中心とした円周方向に不均一な変形と弾性回復を生じ、支持軸と当該未架橋ゴム円筒体の密着界面が剥離して、未架橋ゴム円筒体外周面に凸部が生じる。従って、係る後に当該未架橋ゴムローラを架橋して得られる弾性体ローラの外径にふくらみが生じる。特に弾性体ローラが電子写真プロセスにおける帯電ローラである場合、帯電ローラ外周面のふくらみのために感光体との均一な接触が損なわれ、感光体を均一に帯電させることができなくなり、画像不良が発生する場合がある。また、未架橋ゴム組成物が電子導電系組成物である帯電ローラの場合、上述のごとく、導電性フィラーがウェルドラインに析出するために電気抵抗値にムラが生じて、感光体を均一に帯電させることが困難となり、画像不良が発生する場合がある。
【００１４】
ところで、未架橋ゴムローラを架橋して得られる弾性体ローラの外径精度や表面粗度を向上させるためには、未架橋ゴムローラ外周面に圧接部材によって圧力をかけた状態で当該未架橋ゴムローラを回転させながら加熱する工程の施工時間を増加させることが望ましいが、当該施工時間の増加につれて支持軸と未架橋ゴムローラの密着界面の剥離頻度が増加することがあるため、当該施工時間の増加が困難である。
【特許文献１】特開平１０−９０９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、未架橋ゴムローラ外周面に圧接部材によって圧力をかけた状態で当該未架橋ゴムローラを回転させながら加熱する工程における支持軸と未架橋ゴム円筒体の剥離を防止し、表面が平滑な弾性体ローラの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る弾性体ローラは、ダイボディとマンドレルにて環状流路を構成する環状被覆ダイを用いて、予めマンドレルに装着されている支持軸上に未架橋ゴム円筒体を被覆して未架橋ゴムローラを形成する押出工程と、未架橋ゴムローラの未架橋ゴム部外周面の一部に圧接部材によって圧力をかけた状態で、回転させながら加熱を行う工程を少なくとも有する工程を経て得られる未架橋ゴムローラを架橋して得られる弾性体ローラにおいて、未架橋ゴム円筒体内周面から当該未架橋ゴム円筒体外周面の方向へ放射状に未架橋ゴム組成物のウェルドラインを二個以上具備し、かつ未架橋ゴム組成物のウェルドラインとウェルドラインの間隔が、未架橋ゴム円筒体内周面円周に沿って、隣接する未架橋ゴム組成物のウェルドラインを結ぶ円弧の最大長を最小長で除した値が１以上１．５未満であることを特徴とする未架橋ゴムローラを架橋して得られる弾性体ローラである。
【００１７】
前述の未架橋ゴム円筒体を構成する未架橋ゴム組成物としては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴムなどを含むものを挙げることができる。
【００１８】
（発明の作用）
本発明における弾性体ローラは、その前駆体である未架橋ゴムローラの状態において、未架橋ゴム円筒体内周面から当該未架橋ゴム円筒体外周面の方向へ放射状に未架橋ゴム組成物のウェルドラインを二個以上具備し、かつ未架橋ゴム組成物のウェルドラインとウェルドラインの間隔が、未架橋ゴム円筒体内周面円周に沿って、隣接する未架橋ゴム組成物のウェルドラインを結ぶ円弧の最大長を最小長で除した値が１以上１．５未満であるため、未架橋ゴム円筒体内のウェルドラインが未架橋ゴム円筒体軸を中心に当該円筒体周方向にほぼ等間隔に配置され、未架橋ゴム円筒体の内部応力の均一性が向上する。
【００１９】
未架橋ゴム円筒体の内部応力の均一性に優れた未架橋ゴムローラに対して、当該未架橋ゴムローラの未架橋ゴム部外周面の一部に圧接部材によって圧力をかけた状態で、当該未架橋ゴムローラを回転させながら加熱する工程を施した場合、圧接部材による未架橋ゴム円筒体の変形と弾性回復は未架橋ゴム円筒体軸を中心として当該円筒体周方向にほぼ均一に生じる。このため支持軸と未架橋ゴム円筒体の密着状態を維持することができ、未架橋ゴムローラ外周面にふくらみが生じる事が無く、係る後に当該未架橋ゴムローラを架橋して得られる弾性体ローラの外周面にふくらみを生じない。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明されたように、本発明のゴムローラの製造方法によれば、未架橋ゴムローラの加熱雰囲気中での回転加圧において、支持軸と未架橋ゴム円筒体は良好な密着状態を維持することが可能となり、表面平滑性に優れた弾性体ローラを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に本発明の実施の形態を図により説明する。図５は本発明の未架橋ゴムローラの押出成形装置の断面図である。
【００２２】
図５のクロスヘッドを具備する被覆押出装置は、押出機１０と環状被覆ダイ３０から構成される。押出機１０は未架橋ゴム組成物１１を投入する投入口１２と未架橋ゴム組成物１１を可塑化および混練しながら搬送するためのシリンダ１３とスクリュ１４、さらに可塑化および混練された未架橋ゴム組成物を排出するための排出口１５を有している。シリンダ１３には投入口１２と排出口１５の間に脱気孔１７を有している。なお、押出機１０のシリンダ径はφ５０ｍｍ、Ｌ／Ｄは２２である。
【００２３】
押出機１０の排出口１５はブレーカプレート１６を介して、環状被覆ダイ３０を構成するダイボディ３１の未架橋ゴム組成物導入口３２と連結する。環状被覆ダイ３０はダイボディ３１とマンドレル３３で構成される環状流路３４を備える。ダイボディ３１は内部貫通テーパ孔を有し、当該テーパ孔壁面は環状流路３４の外壁となる。マンドレル３３はダイボディ３１の内部貫通テーパ孔の一部と嵌合固定されつつ、環状流路３４の内壁となり、ダイボディ３１の内部貫通テーパ孔と環状流路を構成する。マンドレル３３は環状流路３４の軸と同じ向きに貫通孔を具備し、当該貫通孔には支持軸３を装着することができる。ダイボディ３１の内部貫通テーパ孔の先端には口金３５が取り付けられており、未架橋ゴム円筒体２を支持軸３に被覆した未架橋ゴムローラ１が排出される。
【００２４】
支持軸３の材質は特に制限は無く、例えば金属や樹脂などが用いられる。電子写真プロセスに用いる導電性ローラの場合は、通常支持軸３の材質に金属が用いられる。
【００２５】
図５の製造装置にて得られた未架橋ゴムローラ１に対して、図３の未架橋ゴムローラ外周面平滑化装置を用いて未架橋ゴムローラ外周面の平滑化を施し、当該未架橋ゴムローラを架橋して弾性体ローラを得た。
【００２６】
以下、実施例により本発明の効果が明らかとなるが、この実施例の記載に基づいて本発明の権利の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００２７】
エピクロルヒドリンゴム（商品名「エピクロマー（エピクロマーは登録商標です）CG１０２」：ダイソー（株）製）１００重量部、充填剤としての炭酸カルシウム３０重量部、押出加工性改善のための補強材としての着色グレードカーボン（商品名「MTカーボンブラック」：カナダcancarb製）35重量部、酸化亜鉛５重量部、可塑剤（商品名「ポリサイザー（ポリサイザーは登録商標）P-202」：大日本インキ（株）製）10重量部、過塩素酸４級アンモニウム塩  2重量部、架橋促進剤DM  １重量部、架橋促進剤TS  ０．５重量部、架橋剤としてイオウ  1重量部を混錬して、未架橋ゴム組成物を得た。
【００２８】
この未架橋ゴム組成物を図５に示す未架橋ゴムローラ製造装置で、マンドレルの外周面形状を、未架橋ゴム組成物を4分割したのちに合流させて円筒状に形成し、ダイボディとの最小間隙が０ｍｍ、溝深さ８ｍｍの形状３３ａとして、スクリュ温度が６０度、シリンダ温度が８０℃、環状被覆ダイ温度が８０℃、スクリュ回転数が８回転の条件で、ウェルドライン相互の未架橋ゴム円筒体内周面における周方向の間隔の最大値を最小値で除した値が１．４である４つのウェルドラインを有する未架橋ゴム円筒体をφ６ｍｍの鋼性支持軸上に被覆して、直径８．５ｍｍで未架橋ゴム円筒体長さ２２０ｍｍの未架橋ゴムローラを得た。
【００２９】
こうして得られた未架橋ゴムローラの外周面に対して図３に示す未架橋ゴムローラ外周面平滑化装置を用いて、加圧力０．１ＭＰａ、回転速度３０回転、雰囲気温度１４５℃の条件にて表面平滑化処理を施した。なお、回転加圧の施工時間は３０、６０、１２０、１８０秒の４条件とした。
【００３０】
係る後に、得られた未架橋ゴムローラを架橋して、弾性体ローラを得た。
【実施例２】
【００３１】
環状被覆ダイのマンドレル流動壁形状を、スパイラル条数１２条、溝深さ５ｍｍ、未架橋ゴム組成物分流部と未架橋ゴム円筒体形成部のねじれ角が１２０°、ダイボディとマンドレルの最小間隙が８ｍｍのスパイラルマンドレル３３ｂとして、その他は実施例１と同様にしてウェルドラインが１２個の実施例２の未架橋ゴムローラを得た。
【００３２】
（比較例）
環状被覆ダイのマンドレルにクロスヘッドマンドレル３３ｃを用いて未架橋ゴム組成物のウェルドラインが１個の未架橋ゴムローラを得た。その他は実施例１と同様にして比較例の未架橋ゴム被覆円筒体を得た。
【００３３】
［支持軸と未架橋ゴム円筒体の剥離評価］
未架橋ゴムローラの未架橋ゴム部外周面の一部に圧接部材によって圧力をかけた状態で、当該未架橋ゴムローラを回転させながら加熱する工程の前後において、未架橋ゴムローラの外径変化を測定することで、未架橋ゴム円筒体の凸部を観察した。未架橋ゴムローラの未架橋ゴム部外周面の一部に圧接部材によって圧力をかけた状態で、当該未架橋ゴムローラを回転させながら加熱する工程の前後において、未架橋ゴムローラ外径が径大化していないものを「◎」とし、径大化が２０μｍ未満のものを「○」、径大化が２０μｍ以上のものを「×」とした。この結果が表１に示されている。
【００３４】
さらに、得られた未架橋ゴムローラを架橋して帯電ローラを作成して画像評価を行った。画像評価の結果が表２に示されている。画像ムラがまったくないものを「◎」、わずかにムラがあるものを「○」、ムラが大きいものを「×」とした。
【００３５】
【表１】
2007170427.tif 000003
【００３６】
【表２】
2007170427.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】クロスヘッドダイによる被覆押出工程が示された一部断面図
【図２】未架橋ゴムローラ
【図３】未架橋ゴムローラ外周面平滑化装置
【図４】図１の未架橋ゴム組成物流れの断面模式図
【図５】本発明の未架橋ゴムローラの押出成形装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  未架橋ゴムローラ
２  未架橋ゴム円筒体
３  支持軸
４  ウェルドライン
１０  押出機
１１  未架橋ゴム組成物
１２  投入口
１３  シリンダ
１４  スクリュ
１５  排出口
１６  ブレーカプレート
１７  脱気孔
３０  環状被覆ダイ
３１  圧接部材
３２  未架橋ゴム組成物導入口
３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ  マンドレル
３４  環状流路
３５  口金
５１  円筒形圧接部材
５２  モータ
５３  保持部材
５４  おもり
【図１】
2007170427.tif 000005
【図２】
2007170427.tif 000006
【図３】
2007170427.tif 000007
【図４】
2007170427.tif 000008
【図５】
2007170427.tif 000009