(57)【要約】【課題】  クロスヘッドダイを用いて芯金と未加硫のゴム材料を同時に押出して前記芯金の外周上に未加硫ゴムを被覆させる工程を経て形成されるゴムローラの製造方法において、ゴム材料を供給する押出し機の温度を高く設定してもヤケが発生することなく品質及び加工性に優れたゴムローラの製造方法を提供することにある。【解決手段】  芯金をクロスヘッドダイに通過させると同時に、該クロスヘッドに連結されたゴム押出し機からゴム材料を供給することにより該芯金外周上にゴム材料を被覆する工程を経て成形されるゴムローラの製造方法において、  該クロスヘッドダイがその内部に供給されたゴム材料を強制的に攪拌する機構を備えていることを特徴とするゴムローラの製造方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金をクロスヘッドダイに通過させると同時に、該クロスヘッドに連結されたゴム押出し機からゴム材料を供給することにより該芯金外周上にゴム材料を被覆する工程を経て成形されるゴムローラの製造方法において、
該クロスヘッドダイがその内部に供給されたゴム材料を強制的に攪拌する機構を備えていることを特徴とするゴムローラの製造方法。
【請求項２】
前記攪拌機構が前記クロスヘッドダイに内包される芯金ガイドの少なくともゴム材料と接触する外周部分が回転することによってなされる請求項１に記載のゴムローラの製造方法。
【請求項３】
前記芯金ガイドの外周部分にゴム材料の進行方向に向かって１条もしくは複数条の螺旋溝が設けられている請求項１又は２に記載のゴムローラの製造方法。
【請求項４】
前記螺旋溝と少なくともゴム材料と接触するクロスヘッドダイ内壁とのクリアランスの最小値が０．５〜１．０ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載のゴムローラの製造方法。
【請求項５】
前記ゴム材料がエピクロロヒドリン系ゴムを主成分とするゴム組成物である請求項１〜４のいずれかに記載のゴムローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター及びファクシミリ等に代表される電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置に使用される給紙ローラ、帯電ローラ、現像ローラ及び転写ローラ等のゴムローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター及びファクシミリ等に代表される電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置に組み込まれるゴムローラの製造方法は、金型を用いる方法、チューブ状に押出したゴム組成物を加硫した後に芯金に圧入する方法、及び未加硫ゴムを芯金に被覆してから加硫する方法等がある。これらのゴムローラの製造方法は、加工性やコスト、画像形成装置用部材として要求される寸法精度や物理的及び電気的特性を満たすためにそれぞれ適した製造方法を任意に選択することができる。しかし近年では、金型を用いる方法や加硫したチューブを芯金に圧入する方法よりも未加硫ゴムを芯金に被覆してから加硫する方法の方が製造ラインの小型化や連続化に適している等の利点があることから、ゴムローラの製造方法として採用されることが増えている。
【０００３】
芯金の外周上に未加硫ゴムを被覆する方法としては、クロスヘッド押出し機を用いる方法が一般的である。クロスヘッド押出し機は、例えば図１に示すような押出し機ヘッド２内で円柱状にゴムが押出される中心部分に芯金ガイド５によって位置を決定された予め接着用のプライマーが塗られた芯金３が芯金供給コロ４により断続的且つ一定速度で送り込まれてくることにより、芯金外周に一定速度量で供給されるゴム材料６が一体的に被覆される。被覆エリアを通り押出し機ヘッド先端口金７より押出された芯金−ゴムの円柱状一体物は、押出し機に併設される引取り切断機によりローラ１本ずつの長さに引き離され、コンベア等によって加硫工程、更には以後のローラ端部の耳取り工程、研削工程へと連続的に行われる。
【０００４】
また前記画像形成装置に組み込まれるゴムローラに使用されるゴム材としては、要求される性能や物性に応じて適宜選ばれる。中でもエピクロロヒドリン系ゴムは、各種ゴムの中で抵抗値の低く、エチレンオキサイドの共重合割合により抵抗値をコントロールすることが可能であるという特徴から近年、広く採用される。
【０００５】
しかし前記エピクロロヒドリン系ゴムをクロスヘッドにて押出す場合、例えば加硫後のボイドの要因となる未加硫ゴム中に含まれる水分あるいは揮発成分の除去や加工性の向上のために、押出し機の設定温度を高くして連続で押出し続けた場合、投入したゴム材料が押出し機のクロスヘッドダイから吐出されるまでに加硫反応が進んで押出し後のゴム肌が粗れる、いわゆるヤケが発生し易くなる。中でもエピクロロヒドリン系ゴムは、金属面に対して張り付き易い性質を有するため、特に不利である。ヤケの発生は、例えば研削工程を正常に行えなかったり、あるいは工程上の不具合なく製造できても、ローラ表面に凹凸が残るために電子写真装置に組みつけても綺麗な画像が得られない等の品質問題につながる。更にはクロスヘッド押出しを用いた製法の利点である、工程の連続化を妨げることにもつながる。
【０００６】
本発明者らはクロスヘッド押出し工程で発生するヤケの要因について調査したところ、押出し機に投入された未加硫ゴム材料が搬送される際に滞留する部分があり、ここで局所的に加硫反応が進行することが要因であり、特にクロスヘッドダイ内でゴム材料と接触する内壁との界面付近で滞留が発生し易いことを突き止めた。
【０００７】
押出し機のクロスヘッドダイ内においてゴム材料を滞留させることなく搬送させる方法として、例えば押出し機より前記クロスヘッドダイ内に供給されたゴム材料に対して強制的に押出し方向に沿った軸心回りの旋回運動を与えながら押出す方法がある（例えば特許文献１）。しかしながら、本発明のように押出し機の温度条件を高く設定した場合に発生するヤケに対しては何ら検討されておらず、更には芯金と未加硫のゴム材料を同時に押出して前記芯金の外周上に未加硫ゴムを被覆する場合についても検討されていない。
【特許文献１】特開２００２−２３４０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、クロスヘッドダイを用いて芯金と未加硫のゴム材料を同時に押出して前記芯金の外周上に未加硫ゴムを被覆させる工程を経て形成されるゴムローラの製造方法において、ゴム材料を供給する押出し機の温度を高く設定してもヤケが発生することなく品質及び加工性に優れたゴムローラの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従って、芯金をクロスヘッドダイに通過させると同時に、該クロスヘッドに連結されたゴム押出し機からゴム材料を供給することにより該芯金外周上にゴム材料を被覆する工程を経て成形されるゴムローラの製造方法において、
該クロスヘッドダイがその内部に供給されたゴム材料を強制的に攪拌する機構を備えていることを特徴とするゴムローラの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のゴムローラの製造方法は、以上で説明した構成からなるため、加工性やゴムローラの品質に重大な影響を及ぼす押出し時のヤケが発生しないので、後工程へ弊害を及ぼすことなくクロスヘッドダイを用いる製法の利点である工程の連続化を長時間に亘って効率良く行うことができ、かつ製品としても性能及び品質に優れたゴムローラを製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
芯金をクロスヘッドダイに通過させると同時に、前記クロスヘッドダイに連結されたゴム押出し機からゴム材料を供給することにより前記芯金外周上にゴム材料を被覆する工程を経て成形されるゴムローラの製造方法において、本発明では前記クロスヘッドダイに供給されるゴム材料を強制的に攪拌させながら押出すことを大きな特徴とする。
【００１３】
前記攪拌方法としては、前記クロスヘッドダイに内包される芯金ガイドの少なくともゴム材料と接触する外周部分を回転させることにより行う。例えば前記芯金ガイドにおいて、芯金が通過する内部とゴム材料と接触する外周部をそれぞれ設けて、外周部のみに回転機構を備えてもよいし、あるいは芯金が通過する部分を含めた芯金ガイド全体に回転機構を備えてもよい。ただし、後者は前記芯金が通過する際に傷や摩耗を与えたり、あるいは予め塗布されたプライマーが剥離する場合があるため、前者の方が好ましい。回転速度は、クロスヘッドダイ内に供給されたゴム材料を十分攪拌できれば特に制限されることなく任意に設定することができる。所望のゴムローラを製造するために要求されるゴム材料、ローラ形状及び生産タクトに見合ったゴム供給量に応じて、例えば０．５〜１０ｒｐｍの間で任意に設定できる。
【００１４】
また芯金ガイドの少なくともゴム材料と接触する外周面にはゴム材料の進行方向に向かって１条もしくは複数条の螺旋溝を設けることが好ましい。他にもピンを設けたり、あるいはプロペラ状の羽根設けても差し支えないし、更にはゴム練り用のバンバリーミキサーやインターミックスミキサーに使用されるロータ羽根の形状をそのまま応用したものを用いても構わない。しかし中でも清掃やメンテナンス等の作業性を考慮すると螺旋溝の方が好適である。
【００１５】
更には、芯金ガイドの外周面に設けられた螺旋溝とゴム材料と接触するクロスヘッドダイの内壁面とのクリアランスの最小値が０．５〜１．０ｍｍであることが好ましい。クリアランスの最小値が０．５ｍｍ未満であると清掃やメンテナンスの際の作業性が悪化し、破損を招く恐れがある。また、１．０ｍｍを超えるとクロスヘッドダイ内に供給されたゴム材料を十分に攪拌することができず、ヤケの抑制に十分な効果を発揮しない。
【００１６】
本発明のゴムローラの製造に使用するゴム材料としては、エピクロロヒドリン系ゴム主成分とするゴム組成物が好適である。中でもエピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体は、エピクロロヒドリンとエチレンオキサイドの共重合割合によって抵抗値をコントロールすることが可能であることから好ましく使用される。
【００１７】
このようにして所望の形状に押出されたローラは、クロスヘッドダイに併設された引取り切断機によって１本ずつに切断され、コンベアにて熱風炉等の加硫装置に連続的に搬送され、耳取り、及び研削工程等を経てゴムローラとなる。
【実施例】
【００１８】
次に本発明について実施例より詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００１９】
＜芯金の作製＞
ゴムローラの軸体となる芯金は、鋼鉄材を引き抜き加工により直径約６ｍｍの円柱状棒材にして長さ２５０ｍｍに切断後、厚み５μｍの無電解ニッケルメッキを施したものを用意した。
【００２０】
更に、フェノール系樹脂を主成分とする加硫接着剤をスポンジに含侵させ、前記芯金の両端部１２ｍｍを除く部分に厚みが約１０μｍとなるように塗布した。
【００２１】
＜ゴム材料の作製＞
エピクロロヒドリン系ゴム［商品名：ゼクロンＧ−３１０６、日本ゼオン（株）製］１００質量部、酸化亜鉛［商品名：酸化亜鉛２種、ハクスイテック株式会社製］５質量部、ステアリン酸［商品名：ステアリン酸Ｓ、花王株式会社製］１質量部、カーボンブラック［商品名：旭＃１５、旭カーボン株式会社製］５質量部、炭酸カルシウム［商品名：シルバーＷ、白石工業株式会社製］４０質量部、可塑剤［セバシン酸系ポリエステル  商品名：ポリサイザーＰ−２０２、大日本インキ（株）社製］５質量部、イオン導電剤［第４級アンモニウム塩  商品名：ＫＳ−５５５、花王（株）社製］２質量部、ジベンゾチアジルジサルファイド［商品名：ノクセラーＤＭ、大内新興化学株式会社製］１質量部、テトラメチルチウラムモノスルフィド［商品名：ノクセラーＴＳ、大内新興化学株式会社製］１質量部、硫黄［商品名：サルファックス２００Ｓ、鶴見化学株式会社製］１質量部を密閉型混練機及びオープンロール機を用いて混練を行うことにより未加硫のゴム材料を得た。
【００２２】
＜ゴムローラの作製＞
シリンダー径７０ｍｍ、Ｌ／Ｄ２０の１軸ゴム押出し機を用いて前記未加硫のゴム材料を押出すと同時に前記芯金を連続的にクロスヘッドダイを通過させることにより芯金上に未加硫ゴムを被覆した。押出し機の温度設定条件は、シリンダー部９０℃、スクリュー部９０℃及びヘッド部９０℃とした。なお、クロスヘッドダイとしては従来使用されるもの（図１）と、押出し機からクロスヘッドダイ内部に送り込まれたゴム材料に対して攪拌する機能を備えたクロスヘッドダイ（図２及び図３）を用いた。図２は芯金ガイドにおいてゴム材料と接触する外周面に螺旋溝を設けて回転可能にしたものであり、図３は前記芯金ガイドにゴム材料の進行方向に対して偏肉部分を設けて回転可能にしたものである。前記未加硫ゴムを被覆した芯金は、熱風炉にて１８０℃で１時間加熱することにより加硫ゴム層を有する外径約１２ｍｍのゴムローラを作製した。
【００２３】
＜評価方法＞
上記ゴムローラの作製方法で２４時間連続稼動させ、押出し後のゴム表面を目視観察でヤケの発生を確認し、押出し開始からヤケが発生するまでの時間を測定した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
実施例１〜４は、押出し機からクロスヘッドダイ内部に送り込まれたゴム材料に対して攪拌する機能を備えたクロスヘッドダイ（図２及び図３）を用いた場合の結果である。それぞれ押出し開始から２４時間後まで観察したが、ヤケの発生は見られなかった。また、押出し速度を遅くしてもヤケが発生することなく、何ら弊害なくゴムローラを製造し続けることが可能であった。ただし実施例３及び４で使用したクロスヘッドダイ（図３）では芯金ガイドの構造上、非常に重く、清掃時に非常に時間がかかって作業性に劣るため、実施例１及び２で使用したクロスヘッドダイ（図２）の方が適している。
【００２６】
比較例１及び２は、押出し機からクロスヘッドダイ内部に送り込まれたゴム材料に対して攪拌する機能を備えていない、従来使用されるクロスヘッドダイ（図１）を使用したときの結果である。比較例１では押出し開始から３時間後に押出し後のゴム表面に凹凸が現れ、ヤケの発生が確認された。また、比較例２のように押出し速度を遅くした場合、押出し開始から１時間でヤケが発生してしまい、ゴムローラの製造方法として不適である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来使用されるクロスヘッド押出し機によるゴムロール製造装置の概略図である。
【図２】本発明に使用されるクロスヘッド押出し機によるゴムロール製造装置の概略図の１例であり、芯金ガイドにおいてゴム材料と接触する外周面に螺旋溝を設けて回転可能にしたものである。
【図３】本発明に使用されるクロスヘッド押出し機によるゴムロール製造装置の概略図の１例であり、芯金ガイドにゴム材料の進行方向に対して偏肉部分を設けて回転可能にしたものである。
【図４】図１に示されたゴムロール製造装置に使用されるクロスヘッドダイの断面図である。
【図５】図２に示されたゴムロール製造装置に使用されるクロスヘッドダイの断面図である。
【図６】図３に示されたゴムロール製造装置に使用されるクロスヘッドダイの断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  押出し機シリンダー
２  クロスヘッドダイ
３  プライマー塗布済み芯金
４  芯金供給コロ
５  芯金ガイド
６  ゴム材料
７  口金ダイス
８  芯金ガイド外周部
９  ギヤ
１０  回転機構モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007007895.tif 000007
【図５】
2007007895.tif 000008
【図６】
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