(57)【要約】【課題】  ボイドの発生等の形状に不具合が生じにくく、且つ、ゴム材料の可塑化に起因する不良品の発生を抑えるとともに、清掃など定期的なメンテナンスの頻度を減少させ得る導電性ゴムローラの製造方法を提供する。【解決手段】  本発明による導電性ゴムローラの製造方法は、ベント部を有するシリンダーと、該シリンダー内に挿入されたスクリューとを備える押出し機を用い、常圧下で加硫されてなる弾性層を有する導電性ゴムローラの製造方法であって、当該方法は、該シリンダーの一端から導電性ゴム材料を導入し該スクリューを介して該導電性ゴム材料を該ベント部近傍へと搬送する第１工程と、該導電性ゴム材料に含まれる揮発分を該ベント部近傍で除去する第２工程と、該ベント部近傍から他端へと該導電性ゴム材料をさらに搬送する第３工程と、を有し、該第２工程は、該ベント部近傍を８０℃乃至１５０℃に保持して行われ、該スクリューは、４０℃乃至７０℃に保持されることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベント部を有するシリンダーと、該シリンダー内に挿入されたスクリューとを備える押出し機を用い、常圧下で加硫されてなる弾性層を有する導電性ゴムローラの製造方法であって、
当該方法は：
該シリンダーの一端から導電性ゴム材料を導入し該スクリューを介して該導電性ゴム材料を該ベント部近傍へと搬送する第１工程と；
該導電性ゴム材料に含まれる揮発分を該ベント部近傍で除去する第２工程と；
該ベント部近傍から他端へと該導電性ゴム材料をさらに搬送する第３工程と；
を有し、
該第２工程は、該ベント部近傍を８０℃乃至１５０℃に保持して行われ、
該スクリューは、４０℃乃至７０℃に保持される
ことを特徴とする導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項２】
前記第１工程は、該第１工程に対応する前記シリンダーの温度を２０℃乃至７０℃として行われ、
前記第２工程は、前記ベント部近傍の温度を９０℃乃至１５０℃として行われ、且つ
前記第３工程は、該第３工程に対応する前記シリンダーの温度を２０℃乃至７０℃として行われる
請求項１に記載の導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項３】
前記シリンダーの他端に接続されたヘッドの温度を７０℃乃至１２０℃として前記導電性ゴム材料を押出す工程をさらに有する、請求項１又は２に記載の導電性ゴムローラの製造方法。
【請求項４】
前記ゴム材料は、エピクロルヒドリンゴムである、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導電性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、複写機やプリンター等に組み込まれる帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、及び給紙ローラ等のゴムローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯電ローラや現像ローラ等のゴムローラの製造方法は、チューブ状に押出したゴム材料を加硫し芯金に圧入する方法、クロスヘッド押出し機により芯金上にゴムを被覆した後加硫する方法、円筒形や２枚割の金型で加硫する方法等が一般的である。この中で、クロスヘッド押出し機による方法は、押出し後は芯金と一体化しているため芯金を利用すると搬送等の取り回しが容易で、比較的連続化しやすく、寸法精度も出しやすいことから、ゴムローラを製造する方法として好ましく用いられる。チューブ状に押出す方法は、押出し、加硫、圧入と各工程が分断してしまい連続化し難く、金型による方法は、高い金型精度を要求される他、成形時、ゴムによる圧縮で芯金が変形しやすいといった欠点がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
上記クロスヘッド押出し機を用いた製法の場合、工程の連続化が前提となる為、熱風炉による連続加硫方式が一般的である。熱風炉加硫は通常１５０℃乃至１８０℃の常圧下で行われるが、押出されたゴムに揮発分が含まれていた場合、加硫の熱により揮発分が発泡し、ボイドが発生してしまい、製品の形状に影響を与える不具合がある。
【０００４】
ボイドによる不具合を解決する為に、押出し工程にはベント式押出し機を用いるのが一般的である。図１に示すように、ベント式押出し機は、シリンダー１の途中にベント８があり、ベント８から真空ポンプにより内部を真空状態にすることによってゴム材料中の揮発分を除去する押出し機である。
【０００５】
また、ベント式押出し機は押出し途中で揮発分を除くことが目的であるから、押出し温度の設定は高くすることが望ましい。温度が高ければ、より効果的に揮発分を除去できる。特に、高い寸法精度や外観品質が要求されるローラの場合、５０μｍ程度の微小なボイドの発生も抑えなければならない為、８０℃や１００℃といった高温での押出しが必要となってくる。
【０００６】
前述のように高温で押出した場合、揮発分除去、すなわち加硫後のボイドについては問題が無くなるものの、押出し途中でゴム材料の加硫が始まってしまうスコーチと呼ばれる現象が起こりやすくなってくる。スコーチが始まった場合、押出し物の肌荒れや、粘度上昇による押出し量の低下が起こり製品は不良品となってしまう。そのまま押出しを続けた場合でもスコーチが軽減されることは殆ど無く、次第に悪化する為、生産が出来なくなってしまうばかりか、スクリュー等を分解した押出し機の清掃が必要となり、大幅な稼働率低下につながる危険性が高い。
【０００７】
特に、粘着性の高いゴム材料を使用した場合、スクリューやヘッド内に接触したゴム材料が滞留しやすくなることから、スコーチが起こりやすくなる。
【０００８】
スコーチを防止する為には、配合上スコーチしにくい薬品で加硫させることが考えられるが、押出し機内にゴムが滞留している場合、スコーチが始まるまでの時間が長くなるだけで、根本的な解決にはつながらない可能性が高い。特に、高温で押出した場合は、ゴム材料がより可塑化し、スクリューへ粘着し易くなる場合も多い。
【特許文献１】特開２００２−２４８６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題を鑑み、ボイドの発生等の形状に不具合が生じにくく、且つ、ゴム材料の可塑化に起因する不良品の発生を抑えるとともに、清掃など定期的なメンテナンスの頻度を減少させ得る導電性ゴムローラの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、ベント式押出し機における、スクリュー及びシリンダーの温度等の押出し加工について鋭意研究した結果、十分なボイド除去を行いながら、スコーチすることなく、長時間、連続的に押出し可能となる方法を見出した。
【００１１】
本発明の目的は、以下により達成される。
【００１２】
本発明の導電性ゴムローラの製造方法は、ベント部を有するシリンダーと、該シリンダー内に挿入されたスクリューとを備える押出し機を用い、常圧下で加硫されてなる弾性層を有する導電性ゴムローラの製造方法であって、当該方法は、該シリンダーの一端から導電性ゴム材料を導入し該スクリューを介して該導電性ゴム材料を該ベント部近傍へと搬送する第１工程と、該導電性ゴム材料に含まれる揮発分を該ベント部近傍で除去する第２工程と、該ベント部近傍から他端へと該導電性ゴム材料をさらに搬送する第３工程と、を有し、該第２工程は、該ベント部近傍を８０℃乃至１５０℃に保持して行われ、該スクリューは、４０℃乃至７０℃に保持されることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記第１工程は、該第１工程に対応する前記シリンダーの温度を２０℃乃至７０℃として行われ、前記第２工程は、前記ベント部近傍の温度を９０℃乃至１５０℃として行われ、且つ前記第３工程は、該第３工程に対応する前記シリンダーの温度を２０℃乃至７０℃として行われることを好ましく、また、前記シリンダーの他端に接続されたヘッドの温度を７０℃乃至１２０℃として前記導電性ゴム材料を押出す工程をさらに有することが好ましい。さらに、前記ゴム材料は、エピクロルヒドリンゴムであってもよい。
【００１４】
なお、本発明において、揮発分とは、加熱減圧下で揮発する成分を総称する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ボイド等のゴムローラーの形状に係る外径や外観不良がなく、且つ、スクリューへのゴム材料の付着を軽減等させることにより長時間連続的な導電性ゴムローラの生産が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明につき、詳細に説明する。
【００１７】
本発明による導電性ゴムローラの製造方法は、該シリンダーの一端から導電性ゴム材料を導入し該スクリューを介して該導電性ゴム材料を該ベント部近傍へと搬送する第１工程と、該導電性ゴム材料に含まれる揮発分を該ベント部近傍で除去する第２工程と、該ベント部近傍から他端へと該導電性ゴム材料をさらに搬送する第３工程とを有する。
【００１８】
本発明のゴムローラは、図１に示すようなベント式押出し機により押出される。図１は、押出し途中の概念図を示しており、黒く塗りされた部分は、ゴム材料が充満されている部分である。ゴム材料は、投入口２より投入され、スクリュー中で可塑化されながら、クロスヘッド９より押出される。クロスヘッド９には中空の中子が装着されており、芯金は中子を通りクロスヘッドへ供給され、ゴムが被覆される。シリンダー１には中間にベント８が開いており、ベント８を介して真空ポンプによりシリンダー１内部を真空状態にする。ベント８付近はスクリューの形状により、ゴムが充満しないように調整されている。スクリュー３のベント８手前には溝の深さを極端に狭くしたダム部４があり、ダム部４を介して真空状態のシリンダーへゴム材料を送り込むことで、より揮発分の除去効果を高めている。
【００１９】
この押出し機は各部に温度調整の機能を有するが、シリンダーについてはなるべく多くの個所で、温度制御し得るように構成することが好ましい。本発明において、温度調整機能は、シリンダーとスクリューであり、シリンダーについては：
１）投入口２からベント８まで（図１の投入口からダム部（シリンダー温調部分：シリンダー１）５及びベント部（シリンダー温調部分：シリンダー２）６）；並びに
２）ベントからシリンダー先端（図１のベント部からシリンダー先端部（シリンダー温調部分：シリンダー３）７）；
の２ヵ所に設けられる必要があるが、好ましくは：
３）投入口からベント（図の投入口からダム部（シリンダー温調部分：シリンダー１）５）；
４）ベント付近（図のベント部（シリンダー温調部分：シリンダー２）６）；及び
５）ベント付近からシリンダー先端部（図のベント部からシリンダー先端部（シリンダー温調部分：シリンダー３）７）；
の３ヶ所に設けられ、更に、多数の箇所に温度調整機能を設けて、細かく制御してもよい。
【００２０】
ベント部を除くシリンダー各部に設けた温度調整機能は、温度上昇によるスコーチの発生等ゴム材料が加硫されにくいように、制御されればよく、この条件を満たす温度範囲であれば、特に限定されないが、具体的には、２０℃乃至７０℃とすることが好ましい。２０℃よりも低い温度であると、ゴム材料の可塑化が起こりにくく、押出しが不安定になる可能性があり、７０℃よりも高い温度であると、スコーチによる不具合が発生し、いずれも好ましくない。このことにより、スコーチ等の発生による下述の不具合が抑制される。
【００２１】
一方、ベント部に設けた温度調整機能は、ゴム材料に含有される揮発分を除去するように、制御されればよく、この温度範囲に包含される温度範囲であれば、特に限定されないが、具体的には、８０℃乃至１５０℃であり、９０℃乃至１５０℃とすることが好ましい。８０℃よりも低い場合、ゴム材料に含有される揮発分が十分に除去されず、１５０℃より高いと、加熱による加硫の危険性があり、いずれも不都合である。このことにより、ゴム材料に含有される揮発分が効率的に除去されるとともに、ボイドの発生が抑えられる。
【００２２】
さらに、これらの部位に限らず、本発明に係る製造方法に用いる装置には、温度調整機能を設けてもよく、例えば、上述のように、スクリューに温度調整機能を設けてもよい。例えば、４０℃乃至７０℃である。４０℃よりも低い場合、ゴム材料の昇温が進まず、本発明のシリンダー温度との組み合わせにおいてもボイドが発生する危険性がある。また、７０℃よりも高いと、ゴム材料がスクリューへ付着／滞留し易くなり、スコーチの危険性があり、いずれも好ましくない。これにより、スクリューへのゴム材料の付着が抑えられ、スコーチの危険性が低減される。
【００２３】
温度は以下のように制御を行う。スクリュー３は４０℃乃至７０℃に調整される。また、ベント部（シリンダー温調部分：シリンダー２）６は８０℃乃至１５０℃に調整される。スクリューを低温にすることにより、ゴム材料のスクリューへの付着が少なくなり、ゴム材料の滞留が抑制され、ゴム材料の押出しが円滑になることで、スコーチが防止できると考えられる。
【００２４】
揮発分の除去に必要な昇温は、シリンダーのベント部（シリンダー温調部分：シリンダー２）６で行う。本発明では十分な揮発分の除去が可能であるが、ダム部４とシリンダー内壁は非常に狭いクリアランスである為、ダム部４を通過する短時間の間で、ゴム材料が昇温しているからであると考えられる。
【００２５】
また、投入口からベント部（シリンダー温調部分：シリンダー２）６までは、スクリューのダム部４によりゴムが十分圧縮充填されながら移動してゴムの粘着や滞留が起こらない為、スコーチが起こらなければ、投入口からダム部（シリンダー温調部分：シリンダー１）５も８０℃乃至１５０℃にすると材料の昇温、可塑化が促進される為より好ましい。また、シリンダーのベント部（シリンダー温調部分：シリンダー２）６は揮発分除去工程ではないため、ベント付近からシリンダー先端までの温度は２０℃乃至７０℃、より好ましくは４０℃から６０℃と低温制御することにより、更にスコーチに対する安全性が高まる為、より好ましく製造できる。
【００２６】
クロスヘッド９の温度は特に限定されるものではないが、７０℃乃至１２０℃に調整されることで、押出しに必要な抵抗が下がるため、より好ましい。
【００２７】
本発明に使用されるゴムは限定されないが、スクリュー等金属部に粘着しやすい特性をもつエピクロルヒドリンゴムを含有するゴム材料であれば、より大きな効果を発揮できる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明の内容は、例示する範囲にとどまらない。なお、特記しない限り、部は、質量部を示す。
【００２９】
（実施例１）
７０ｍｍＬ／Ｄ２０ベント式押出し機を使用し、スクリューを７０℃、シリンダー１，シリンダー２及びシリンダー３を、それぞれ６０℃、８０℃及び６０℃に調整した。また、ヘッドを８０℃に調整した。ゴム材料は、エピクロルヒドリンゴムを使用し、表１に示す配合物を調製した。ゴム材料は、１０ｋｇ／時間の速度で直径９．８ｍｍのダイスから押出したゴムを芯金に被覆することで、直径９．５ｍｍ、長さ２５０ｍｍのゴムローラを作製した。ローラについては一定時間ごと押出し肌とボイドを確認した。押出し肌については、スコーチの尺度として用い、押出し肌の変化が認められないものは、２４時間まで連続押出しを行った。ボイドは、得られた直径９．５ｍｍのローラの端部１０ｍｍを除去した後、８．５ｍｍまで研磨し、３３本、表面積にして、０．２平方メートル分の拡大観察を行い、５０μｍ以上のボイドの数を計数した。また、押出し後は、全ゴムを排出後、スクリューを取り出し、スクリューへのゴム材料の残りを確認した。その結果を表２に示す。
【００３０】
（実施例２）
シリンダー２を１５０℃に変更して行った以外は、実施例１と同様に行った。
【００３１】
（実施例３）
シリンダー１を９０℃に変更して行った以外は、実施例１と同様に行った。
【００３２】
（実施例４）
スクリュー温度を４０℃に変更して行った以外は、実施例１と同様に行った。
【００３３】
（比較例１）
シリンダー２を６０℃に変更して行った以外は、実施例１と同様に行った。
【００３４】
（比較例２）
スクリュー温度を８０℃に変更して行った以外は、実施例１と同様に行った。
【００３５】
（比較例３）
スクリュー温度を１００℃に変更して行った以外は、実施例１と同様に行った。
【００３６】
表１
【表１】
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表２
【表２】
2007007942.tif 000004
実施例１、実施例２、実施例４及び比較例１より、シリンダー２が８０℃から１５０℃、スクリュー温度が４０℃から７０℃であれば、スコーチも無く、ボイドについても問題の無いローラを得ることが出来る。シリンダー２の温度を６０℃に下げた比較例１は、ボイドが発生してしまい、好ましくない。
【００３７】
実施例３より、シリンダー１を高温にすることでも不具合は無く、問題なく製造できることがわかる。
【００３８】
実施例２、比較例２、比較例３より、スクリュー温度は７０℃以下が好ましいことがわかる。スクリュー温度が７０℃より高い場合、ボイドに付いては問題ないが、温度が高いほど押出し肌が悪化し始める時間が早い、つまりスコーチし易くなっており、連続生産出来ないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ベント式押し出し機の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    シリンダー
２    投入口
３    スクリュー
４    ダム部
５    投入口からダム部（シリンダー温調部分：シリンダー１）
６    ベント部（シリンダー温調部分：シリンダー２）
７    ベント部からシリンダー先端部（シリンダー温調部分：シリンダー３）
８    ベント
９    クロスヘッド
【図１】
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