ゴムローラーの製造方法
【課題】 本発明の課題は、電子写真装置等に用いるゴムローラーの製造工程を簡単化することにある。
【解決手段】 加熱手段１８を挿入したコア１周面を該加熱手段１８によって内部から加熱し、この状態で該コア１を回転させてノズル７Ｂから液状ゴム材料を吐出しつつ該ノズル７Ｂをコア軸方向に移動せしめ、該コア１周面に該液状ゴム材料をかけ流し塗布し、加熱硬化することによってゴム層Ｇとする。
【解決手段】 加熱手段１８を挿入したコア１周面を該加熱手段１８によって内部から加熱し、この状態で該コア１を回転させてノズル７Ｂから液状ゴム材料を吐出しつつ該ノズル７Ｂをコア軸方向に移動せしめ、該コア１周面に該液状ゴム材料をかけ流し塗布し、加熱硬化することによってゴム層Ｇとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として電子写真装置、プリンターの定着ローラー等に使用されるゴムローラーの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のゴムローラーを製造する方法としては、芯金を筒状成形型の軸芯部に挿入し、該成形型内に液状ゴム原料を注入し、加熱して該液状ゴム原料を硬化せしめることによって、該芯金の周りにゴム層を形成する方法が採用されている（例えば、引用文献１，２，３，４参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３９４５２号公報
【特許文献２】特開平５−１９２９３４号公報
【特許文献３】特開２００６−６５１７１号公報
【特許文献４】特開平９−８５７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の製造方法では、成形型を使用するため、成形型の組立て→テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体チューブ（離型性チューブ）の成形型内へのセット→成形型内への芯金（コア）の挿入→成形型への液状ゴム原料の注入→加熱硬化→冷却→成形型の分解脱型と云う８工程を必要とした。更に液状ゴム原料を注入した成形型は加熱チャンバーに導入して外側から加熱するのであるが、このような加熱方式では熱効率が悪く、液状ゴム原料の加熱硬化に長時間を要し、かつエネルギー節約の観点から望ましいものとは云えない。
更にこの種のゴムローラーは紙面を均一な圧力で押圧するため、軸方向中央部の径を大きくし、端部の径を小さくするクラウン形状、あるいは軸方向中央部の径を小さくし、端部の径を大きくする逆クラウン形状が付されることが多いが、このような形状は脱型の際のアンダーカット部となり、ゴム変形による成形型からの引抜き脱型が可能な程度の径差の小さいクラウン形状、あるいは逆クラウン形状しか付することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は上記課題を解決するための手段として、パイプ状コア内に加熱手段を挿入し、該加熱手段によって該コアを内部から加熱すると共に該コアを軸を中心として回転せしめ、該コア上方を軸方向に沿って移動するノズルから液状ゴム材料をかけ流すことによって該コア外周に該液状ゴム材料塗布層を形成し、その後、該液状ゴム塗布層を加熱することによって硬化せしめてゴム層とする。
更に詳しく述べれば、パイプ状コア内に加熱手段を挿入し、該加熱手段によって該コアを内部から加熱すると共に該コアを軸を中心として回転せしめ、該コア上方を軸方向に沿って移動するノズルからコアプライマーをかけ流すことによって該コア外周にコアプライマーを塗布し乾燥せしめ、次いで、該コアプライマーを外周に塗布したコア上方を軸方向に沿って移動するノズルから液状ゴム材料をかけ流すことによって該コア外周に該液状ゴム材料塗布層を形成し、その後、該液状ゴム塗布層を加熱することによって予備硬化せしめて予備硬化ゴム層とし、更に該予備硬化ゴム層を形成したコア上方を軸方向に沿って移動するするノズルから官能基を導入した変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマーディスパージョンをかけ流すことによって該ゴム層外周に変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマー層を形成せしめ、更に該コア上方を軸方向に沿って移動するするノズルからテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体ディスパージョンをかけ流すことによって該シリコンゴム層外周に該変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマー層を介してテトラフルオロアルキルビニルエーテル共重合体離型層を形成し、その後該テトラフルオロアルキルビニルエーテル離型層を該予備硬化ゴム層と共に加熱して該離型層を該ゴム層に融着せしめると共に該予備硬化ゴム層を完全硬化せしめてゴム層とするゴムローラーの製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
〔作用〕
パイプ状コア１内に加熱手段１８を挿入し、該加熱手段１８によって該コア１を内部から加熱する。このような加熱状態のコア１を軸を中心として回転させ、該コア１の上方を軸方向に沿って移動するノズル７Ｂから液状ゴムを該コア１周面にかけ流す。該コア１は上記したように内部から加熱手段１８によって加熱されているから、該コア１の周面にかけ流された該液状ゴムは該コア１によって加熱され、粘度が低下して流拡し易くなり、均一に塗布することが出来る。更に該液状ゴム塗布層は該コア１によって加熱焼付けされ、硬化してゴム層Ｇとなる。このようにして該コア１の周面に所定の厚みのゴム層Ｇを形成することによって、ゴムローラーを製造する。
該ゴム層Ｇを形成した後、更に該コア１を回転させ、官能基を導入することによってコア１との接着性を改良した変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）プライマーのディスパージョンをかけ流し、該コア１によって該ディスパージョン塗布層を加熱してＰＦＡプライマー層Ｐ２を形成した上で、更に該ＰＦＡプライマー層Ｐ２表面にＰＦＡディスパージョンをかけ流し、該コア１によって該ディスパージョン塗布層を加熱してＰＦＡ離型層Ｒを形成することによって、表面が離型性に富むゴムローラーを製造する。
【０００７】
〔効果〕
したがって本発明の方法では、成形型を使用しないので、従来の成形型の組立て、成形型内への芯金（コア）の挿入、成形型の分解脱型と云う工程が不要になる。
更に本発明の方法では、コア内部から加熱手段によって加熱するから、該コアの周りに形成されている液状ゴム原料塗布層の加熱硬化、ＰＦＡディスパージョン塗布層の加熱乾燥融着等に要する熱エネルギーの効率が大巾に向上する。
また更に上記したように本発明の方法では、成形型を使用しないので、脱型時のアンダーカットの問題がなくなり、径差が大きなクラウン形状あるいは逆クラウンのゴムローラーを製造することが出来る。
【０００８】
本発明を以下に詳細に説明する。
図１に示すようにコア１の両端を先端コーン形状のチャック２Ａ，２Ｂによって支持する。該コア１はスチール、ステンレススチール、アルミニウム等の金属からなり、通常コア１の径は２０〜３０ｍｍであり、あらかじめ洗浄液によって洗浄され、乾燥されている。該チャック２Ａ，２Ｂは支持枠３Ａ，３Ｂにボールベアリング４Ａ，４Ｂを介して回転に支持されており、一方のチャック２Ａは該支持枠３Ａに摺動自在に支持されており、更に図示しないエアシリンダー、油圧シリンダー、スプリング等の押圧手段によって、図１矢印イ方向（チャック２Ｂ方向）に押圧され、更に該チャック２Ａの軸５は図示しないモーター等の駆動手段によって回転速度可変に回転せしめられる。
【０００９】
該コア１はこのようにして一対のチャック２Ａ，２Ｂに押圧状態で回転速度可変に回転可能に支持される。
【００１０】
該コア１の直上にはノズル７Ａ（プライマー用）が配置される。該ノズル７Ａ先端と該コア１周面との間隔は、通常０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に設定される。
【００１１】
該ノズル７Ａは、可動枠８の上端に昇降枠９、摺動枠１０を介して矢印ロに示す昇降可能および矢印ハに示す前後摺動可能に取付けられており、該ノズル７Ａはダイヤル１１によって上下位置調節可能にされ、ダイヤル１２によって前後位置調節可能にされている。なお該昇降枠９と摺動枠１０の昇降、摺動機構は図示しないがねじ杆とめねじとの組合せ、ラックとピ二オンとの組合せ等周知の機構が適用される。
【００１２】
該可動枠８は基台１３上をコア１軸方向に沿って移動する移動台１４上に立設され、該可動枠８の螺孔１５には図示しないモーター等の駆動源によって回転速度可変に正逆回転せしめられる螺杆１６が螺入されており、該螺杆１６を駆動源によって所定の回動数で回動させることによって、該移動台１４は該コア１の軸方向に沿って所定の速度で正逆移動せしめられる。なお該移動台１４は基台１３のレール１７によってガイドされる。
【００１３】
更に該移動台１４上の摺動台１９からはコア１に向けてブレード２０差出されており、該摺動台１９はダイヤル２１を操作して前後摺動可能にされている。
【００１４】
上記コア１をセットした塗工装置において、ダイヤル１１，１２，２１を操作してノズル７Ａの上下前後位置（ノズル７Ａ先端―コア１周面間の距離）およびブレード２０の前後位置（ブレード２０先端―コア１周面間の距離）を調節する。
【００１５】
ゴムローラー製造工程に際しては、あらかじめコア１内に加熱手段１８が挿入される。該加熱手段１８としては、例えば電熱式、電磁波加熱方式、遠赤外線放射方式の周知の加熱手段が適用される。
【００１６】
第１工程としては該コア１の周面にプライマーを塗布してプライマー層Ｐ１を形成する。
【００１７】
該プライマーは図示しないプライマータンクから定量ポンプによってチューブ２２Ａを介して該ノズル７Ａに供給される。該ノズル７Ａを該コア１上方を軸方向に沿って一端から他端に向かって移動せしめ、該ノズル７Ａから該コア１の周面にかけ流し塗布され、ブレード２０によって厚み調節されると共に均一に流拡される。
【００１８】
該プライマーとしてはアクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等のコア周面上に形成されるゴム層と接着性を有する樹脂の溶液、ディスパージョン、エマルジョンまたはシランカップリング剤等が用いられる。
【００１９】
第１工程にあっては、塗工装置にセットした上記コア１は通常１００ｒｍｐ〜６００ｒｍｐの回転数で回転せしめられ、ノズル７Ａの移動速度は通常３００ｍｍ／分〜２０００ｍｍ／分に設定し、該ノズル７Ａ先端から該コア１周面までの距離は０．１ｍｍ〜２．０ｍｍに設定し、ノズル７Ａからのプライマー吐出量は、通常０．５ｍｌ／分〜５．０ｍｌ／分に設定する。
【００２０】
プライマー塗布後、所定なれば室温で３０分〜９０分の風乾を行ない、次いで加熱手段１８によって該コア１周面温度を通常１００℃〜１５０℃に設定し、３０分〜６０分加熱してプライマー焼付けを行なってプライマー層Ｐ１を該コア１の周面に形成する。該プライマー層Ｐ１の厚みは通常０．５μｍ〜１００μｍ設定される。
【００２１】
上記プライマー層Ｐ１をコア１の周面にあらかじめ形成したコア１を該塗工装置にセットしてもよい。この場合は上記プライマーは該コア１周面にフローコート、スプレー、ハケ塗り等の周知の塗布手段で塗布され、塗布後は、加熱炉に導入して前記同様１００〜１５０℃、３０〜６０分加熱焼付けを行なう。
【００２２】
第２工程においては、プライマー層Ｐ１形成後、ノズル７Ａをゴム用のノズル７Ｂに取替える。該ノズル７Ｂには図示しないゴムタンクから定量ポンプによってチューブ２２Ｂを介して液状ゴム材料が供給される。該コア１を冷却するかあるいは冷却することなく、該ノズル７Ｂを該コア１上方を軸方向に沿って一端から他端に向かって移動せしめつつ、該ノズル７Ｂから液状ゴム材料を該コア１周面にかけ流し、該ブレード２０によって厚みを調節し、かつ均一に流拡平滑化する。通常該コア１の回転数は１５０ｒｍｐ〜８００ｒｍｐ、望ましくは２００ｒｍｐ〜４００ｒｍｐに設定し、コア１の予熱温度はコア１周面で５０〜１００℃、望ましくは６０〜８０℃、ノズル７Ｂは口径１ｍｍ程度のものを使用し、移動速度は通常２００〜１０００ｍｍ／分、望ましくは３００〜６００ｍｍ／分に設定し、液状ゴム材料の該ノズル７Ｂから吐出量は、通常２５〜４０ｇ／分、望ましくは３０〜３５ｇ／分に設定する。
【００２３】
上記液状ゴム材料としては、ウレタンゴム、プレポリマー、シリコン樹脂プレポリマー、エポキシ樹脂プレポリマー、未加硫ゴム等が例示されるが、プレポリマーの場合には、一般に塗布前に硬化剤を混合する。またプレポリマー自体が液状の場合には溶剤で希釈する必要はないが、固体の場合あるいは高粘度液体の場合には溶剤で希釈して所定の粘度にする。通常液状ゴム材料の粘度は、２５℃で５００〜２０万センチポイズ（ＣＰ）である。該溶剤としては、通常酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、トルオール、キシロール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セロソルブアセテート、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘブタン、エタノール、イソプロパンノール等の一般有機溶剤が併用される。
【００２４】
上記液状ゴム材料を該コア１周面にかけ流し塗布する工程において、コア１周面温度が５０℃未満であると、液状ゴム材料の粘度低下が起りにくくなり、該コア周面に均一に該液状ゴム材料を塗布することが困難となり、また１００℃を越えると該液状ゴム材料の硬化が起って均一塗布が困難になる。該コア１周面から下に垂れてしまうおそれがある。
【００２５】
該コア１周面にかけ流し塗布された該液状ゴム材料は、ブレード２０によって厚みを調節され、かつ均一に流拡平滑化される。
【００２６】
該液状ゴム材料塗布後は、通常該コア１周面温度１００℃程度の温度で約１分加熱処理して予備硬化を行なう。予備硬化後は室温に冷却する。
【００２７】
第３工程においては、上記予備硬化ゴム材料塗布層の表面にプライマーとして官能基を導入した変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（変性ＰＦＡ）水性ディスパージョン（ＰＦＡプライマー）を塗布する。該変性ＰＦＡに導入される官能基としては、エポキシ基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基等があり、該官能基を導入することによって、該変性ＰＦＡは上記予備硬化ゴム材料と第４工程において形成されるＰＦＡ離型層の双方に良好な接着性を示し、該水性ディスパージョンの溶媒としては、水あるいは水とメタノール、エタノール、イソプロパンノール、アセトン等の水可溶性有機溶媒との混合溶媒が使用され、分散安定剤として界面活性剤の若干量が添加されている。
【００２８】
第３工程においても、ノズルはＰＦＡプライマー専用のノズル７Ｃを使用し、該ノズル７Ｃには、図示しないＰＦＡプライマータンクからチューブ２２Cを介してＰＦＡプライマーが供給され、該ノズル７Ｃは所定の速度で該コア１軸方向に沿って一端から他端に向かって移動し、該ＰＦＡプライマーを該予備硬化ゴム材料塗布層表面にかけ流し塗布する。
【００２９】
上記ＰＦＡプライマー塗布後は、該コア１の回転を維持しつつ、通常コア１周面温度５０℃〜７０℃、１分〜２分程度の予備乾燥を行なう。該ＰＦＡプライマー層の厚みは２０μｍ以下程度に設定する。
【００３０】
第４工程においては、上記ＰＦＡプライマー塗布層予備乾燥後、ＰＦＡ水性ディスパージョンを塗布する。該ＰＦＡ水性ディスパージョンは変性されていないＰＦＡを上記ＰＦＡプライマーと同様な溶媒に分散させたものである。
【００３１】
第４工程においても、ノズルはＰＦＡ水性ディスパージョン専用のノズル７Ｄを使用し、該ノズル７Ｄには図示しないＰＦＡディスパージョンタンクからＰＦＡ水性ディスパージョンが供給され、該ノズル７Ｄは所定の速度で該コア１軸方向に沿って一端から他端に向かって移動し、該ＰＦＡ水性ディスパージョンを該ＰＦＡプライマー塗布層表面にかけ流し塗布する。
【００３２】
該ＰＦＡ水性ディスパージョン塗布後は、通常該コア１周面温度を３００℃〜４００℃に上昇させ、５分程度の焼付けを行なう。
【００３３】
第５工程においては、このようにしてＰＦＡ離型層Ｒを表面に形成したゴム層Ｇを有するコア１を上記塗工装置からはずして加熱炉に導入し、通常１５０℃〜２５０℃、３時間〜５時間の加熱処理を行なう。
【００３４】
上記加熱処理において該ゴム層Ｇは完全に硬化する、そして該ＰＦＡ離型層Ｒの厚みは通常５μｍ〜５０μｍに設定される。
【００３５】
このようにして図３に示すように、コア１の周面にプライマー層Ｐ１を介してゴム層Ｇが形成され、該ゴム層Ｇの表面にはＰＦＡプライマー層Ｐ２を介してＰＦＡ離型層Ｒが形成されているゴムローラー３０が製造される。該ゴム層Ｇの厚みは通常１ｍｍ以下に設定される。
【００３６】
上記工程は、該ゴム層Ｇの表面にＰＦＡ離型層Ｒを形成したゴムローラー３０を製造するための工程であるが、本発明においては、ＰＦＡ離型層Ｒは必須のものではない。ＰＦＡ離型層Ｒを省略する場合は、第２工程で液状ゴム材料塗布層予備硬化を行なった後、該予備硬化ゴム材料塗布層を形成したコア１を該塗工装置からはずして加熱炉に導入し、前記と同様な焼付けを行なう、更に本発明にあっては、かけ流し塗布したプライマー、液状ゴム材料等を流拡平滑化するのにブレードを用いたが、それに代えてエアー吹付けを行なってもよい。
【００３７】
上記ゴムローラーには所望なれば離型層としてＰＦＡチューブを被着し、加熱溶融せしめてよい。
【００３８】
更に前記したようにクラウン形状あるいは逆クラウン形状を有するゴムローラーを製造する場合には、第２工程におけるノズル７Ｂの移動速度を変更して液状ゴム材料の塗布量を調節する。即ちクラウン形状の場合には、ノズル７Ｂの移動速度を一端から中央にかけて徐々に遅くし、中央から他端にかけて徐々に早くし、逆クラウン形状の場合には、ノズル７Ｂの移動速度を一端から中央にかけて徐々に早くし、中央から他端にかけて徐々に遅くする。
【００３９】
上記ノズル７Ｂの移動速度を調節する以外に、ノズル７Ｂから液状ゴムの吐出量を調節してもよい。
【００４０】
図４はノズル７Ｂの移動速度（ｍｍ／分）と液状ゴム材料吐出量（ｇ／１０秒）を示すグラフである。図４を参照すると、ノズル移動速度が大きくなると、吐出量が減少することが認められる。そして本実施例でノズルからの液状ゴム材料の吐出量と膜厚との関係を求めるとｙ＝−５００ｘ＋７００（ｘ＝膜厚（ｍｍ）、ｙ＝移動速度（ｍｍ／分）となる。
【００４１】
図４に示すノズル移動モードでは、図４に示すような逆クラウン形のゴムローラー３０が製造される。この場合、最大径−最小径＝３０μｍである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明では、ゴムローラーの製造に成形型を使用しないので、ゴムローラーの製造工程が短縮され、またアンダーカット形状のクラウン形や逆クラウン形のゴムローラーも容易に製造出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
図１〜図４は本発明の一実施例を示すものである。
【図１】コアセット状態の塗工装置説明側面図
【図２】コアセット状態の塗工装置説明縦断面
【図３】ゴムローラーの一部側断面図
【図４】ノズル移動速度と液状ゴム材料吐出量との関係を示すグラフ −●−：吐出量、−△−：ノズル移動速度
【図５】逆クラウン形状ゴムローラー側面図
【符号の説明】
【００４４】
１ コア
２Ａ，２Ｂ チャック
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ ノズル
３０ ゴムローラー
Ｐ１ プライマー
Ｇ ゴム層
Ｐ２ ＰＦＡプライマー層
Ｒ ＰＦＡ離型層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として電子写真装置、プリンターの定着ローラー等に使用されるゴムローラーの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のゴムローラーを製造する方法としては、芯金を筒状成形型の軸芯部に挿入し、該成形型内に液状ゴム原料を注入し、加熱して該液状ゴム原料を硬化せしめることによって、該芯金の周りにゴム層を形成する方法が採用されている（例えば、引用文献１，２，３，４参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３９４５２号公報
【特許文献２】特開平５−１９２９３４号公報
【特許文献３】特開２００６−６５１７１号公報
【特許文献４】特開平９−８５７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の製造方法では、成形型を使用するため、成形型の組立て→テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体チューブ（離型性チューブ）の成形型内へのセット→成形型内への芯金（コア）の挿入→成形型への液状ゴム原料の注入→加熱硬化→冷却→成形型の分解脱型と云う８工程を必要とした。更に液状ゴム原料を注入した成形型は加熱チャンバーに導入して外側から加熱するのであるが、このような加熱方式では熱効率が悪く、液状ゴム原料の加熱硬化に長時間を要し、かつエネルギー節約の観点から望ましいものとは云えない。
更にこの種のゴムローラーは紙面を均一な圧力で押圧するため、軸方向中央部の径を大きくし、端部の径を小さくするクラウン形状、あるいは軸方向中央部の径を小さくし、端部の径を大きくする逆クラウン形状が付されることが多いが、このような形状は脱型の際のアンダーカット部となり、ゴム変形による成形型からの引抜き脱型が可能な程度の径差の小さいクラウン形状、あるいは逆クラウン形状しか付することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は上記課題を解決するための手段として、パイプ状コア内に加熱手段を挿入し、該加熱手段によって該コアを内部から加熱すると共に該コアを軸を中心として回転せしめ、該コア上方を軸方向に沿って移動するノズルから液状ゴム材料をかけ流すことによって該コア外周に該液状ゴム材料塗布層を形成し、その後、該液状ゴム塗布層を加熱することによって硬化せしめてゴム層とする。
更に詳しく述べれば、パイプ状コア内に加熱手段を挿入し、該加熱手段によって該コアを内部から加熱すると共に該コアを軸を中心として回転せしめ、該コア上方を軸方向に沿って移動するノズルからコアプライマーをかけ流すことによって該コア外周にコアプライマーを塗布し乾燥せしめ、次いで、該コアプライマーを外周に塗布したコア上方を軸方向に沿って移動するノズルから液状ゴム材料をかけ流すことによって該コア外周に該液状ゴム材料塗布層を形成し、その後、該液状ゴム塗布層を加熱することによって予備硬化せしめて予備硬化ゴム層とし、更に該予備硬化ゴム層を形成したコア上方を軸方向に沿って移動するするノズルから官能基を導入した変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマーディスパージョンをかけ流すことによって該ゴム層外周に変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマー層を形成せしめ、更に該コア上方を軸方向に沿って移動するするノズルからテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体ディスパージョンをかけ流すことによって該シリコンゴム層外周に該変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマー層を介してテトラフルオロアルキルビニルエーテル共重合体離型層を形成し、その後該テトラフルオロアルキルビニルエーテル離型層を該予備硬化ゴム層と共に加熱して該離型層を該ゴム層に融着せしめると共に該予備硬化ゴム層を完全硬化せしめてゴム層とするゴムローラーの製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
〔作用〕
パイプ状コア１内に加熱手段１８を挿入し、該加熱手段１８によって該コア１を内部から加熱する。このような加熱状態のコア１を軸を中心として回転させ、該コア１の上方を軸方向に沿って移動するノズル７Ｂから液状ゴムを該コア１周面にかけ流す。該コア１は上記したように内部から加熱手段１８によって加熱されているから、該コア１の周面にかけ流された該液状ゴムは該コア１によって加熱され、粘度が低下して流拡し易くなり、均一に塗布することが出来る。更に該液状ゴム塗布層は該コア１によって加熱焼付けされ、硬化してゴム層Ｇとなる。このようにして該コア１の周面に所定の厚みのゴム層Ｇを形成することによって、ゴムローラーを製造する。
該ゴム層Ｇを形成した後、更に該コア１を回転させ、官能基を導入することによってコア１との接着性を改良した変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）プライマーのディスパージョンをかけ流し、該コア１によって該ディスパージョン塗布層を加熱してＰＦＡプライマー層Ｐ２を形成した上で、更に該ＰＦＡプライマー層Ｐ２表面にＰＦＡディスパージョンをかけ流し、該コア１によって該ディスパージョン塗布層を加熱してＰＦＡ離型層Ｒを形成することによって、表面が離型性に富むゴムローラーを製造する。
【０００７】
〔効果〕
したがって本発明の方法では、成形型を使用しないので、従来の成形型の組立て、成形型内への芯金（コア）の挿入、成形型の分解脱型と云う工程が不要になる。
更に本発明の方法では、コア内部から加熱手段によって加熱するから、該コアの周りに形成されている液状ゴム原料塗布層の加熱硬化、ＰＦＡディスパージョン塗布層の加熱乾燥融着等に要する熱エネルギーの効率が大巾に向上する。
また更に上記したように本発明の方法では、成形型を使用しないので、脱型時のアンダーカットの問題がなくなり、径差が大きなクラウン形状あるいは逆クラウンのゴムローラーを製造することが出来る。
【０００８】
本発明を以下に詳細に説明する。
図１に示すようにコア１の両端を先端コーン形状のチャック２Ａ，２Ｂによって支持する。該コア１はスチール、ステンレススチール、アルミニウム等の金属からなり、通常コア１の径は２０〜３０ｍｍであり、あらかじめ洗浄液によって洗浄され、乾燥されている。該チャック２Ａ，２Ｂは支持枠３Ａ，３Ｂにボールベアリング４Ａ，４Ｂを介して回転に支持されており、一方のチャック２Ａは該支持枠３Ａに摺動自在に支持されており、更に図示しないエアシリンダー、油圧シリンダー、スプリング等の押圧手段によって、図１矢印イ方向（チャック２Ｂ方向）に押圧され、更に該チャック２Ａの軸５は図示しないモーター等の駆動手段によって回転速度可変に回転せしめられる。
【０００９】
該コア１はこのようにして一対のチャック２Ａ，２Ｂに押圧状態で回転速度可変に回転可能に支持される。
【００１０】
該コア１の直上にはノズル７Ａ（プライマー用）が配置される。該ノズル７Ａ先端と該コア１周面との間隔は、通常０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に設定される。
【００１１】
該ノズル７Ａは、可動枠８の上端に昇降枠９、摺動枠１０を介して矢印ロに示す昇降可能および矢印ハに示す前後摺動可能に取付けられており、該ノズル７Ａはダイヤル１１によって上下位置調節可能にされ、ダイヤル１２によって前後位置調節可能にされている。なお該昇降枠９と摺動枠１０の昇降、摺動機構は図示しないがねじ杆とめねじとの組合せ、ラックとピ二オンとの組合せ等周知の機構が適用される。
【００１２】
該可動枠８は基台１３上をコア１軸方向に沿って移動する移動台１４上に立設され、該可動枠８の螺孔１５には図示しないモーター等の駆動源によって回転速度可変に正逆回転せしめられる螺杆１６が螺入されており、該螺杆１６を駆動源によって所定の回動数で回動させることによって、該移動台１４は該コア１の軸方向に沿って所定の速度で正逆移動せしめられる。なお該移動台１４は基台１３のレール１７によってガイドされる。
【００１３】
更に該移動台１４上の摺動台１９からはコア１に向けてブレード２０差出されており、該摺動台１９はダイヤル２１を操作して前後摺動可能にされている。
【００１４】
上記コア１をセットした塗工装置において、ダイヤル１１，１２，２１を操作してノズル７Ａの上下前後位置（ノズル７Ａ先端―コア１周面間の距離）およびブレード２０の前後位置（ブレード２０先端―コア１周面間の距離）を調節する。
【００１５】
ゴムローラー製造工程に際しては、あらかじめコア１内に加熱手段１８が挿入される。該加熱手段１８としては、例えば電熱式、電磁波加熱方式、遠赤外線放射方式の周知の加熱手段が適用される。
【００１６】
第１工程としては該コア１の周面にプライマーを塗布してプライマー層Ｐ１を形成する。
【００１７】
該プライマーは図示しないプライマータンクから定量ポンプによってチューブ２２Ａを介して該ノズル７Ａに供給される。該ノズル７Ａを該コア１上方を軸方向に沿って一端から他端に向かって移動せしめ、該ノズル７Ａから該コア１の周面にかけ流し塗布され、ブレード２０によって厚み調節されると共に均一に流拡される。
【００１８】
該プライマーとしてはアクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等のコア周面上に形成されるゴム層と接着性を有する樹脂の溶液、ディスパージョン、エマルジョンまたはシランカップリング剤等が用いられる。
【００１９】
第１工程にあっては、塗工装置にセットした上記コア１は通常１００ｒｍｐ〜６００ｒｍｐの回転数で回転せしめられ、ノズル７Ａの移動速度は通常３００ｍｍ／分〜２０００ｍｍ／分に設定し、該ノズル７Ａ先端から該コア１周面までの距離は０．１ｍｍ〜２．０ｍｍに設定し、ノズル７Ａからのプライマー吐出量は、通常０．５ｍｌ／分〜５．０ｍｌ／分に設定する。
【００２０】
プライマー塗布後、所定なれば室温で３０分〜９０分の風乾を行ない、次いで加熱手段１８によって該コア１周面温度を通常１００℃〜１５０℃に設定し、３０分〜６０分加熱してプライマー焼付けを行なってプライマー層Ｐ１を該コア１の周面に形成する。該プライマー層Ｐ１の厚みは通常０．５μｍ〜１００μｍ設定される。
【００２１】
上記プライマー層Ｐ１をコア１の周面にあらかじめ形成したコア１を該塗工装置にセットしてもよい。この場合は上記プライマーは該コア１周面にフローコート、スプレー、ハケ塗り等の周知の塗布手段で塗布され、塗布後は、加熱炉に導入して前記同様１００〜１５０℃、３０〜６０分加熱焼付けを行なう。
【００２２】
第２工程においては、プライマー層Ｐ１形成後、ノズル７Ａをゴム用のノズル７Ｂに取替える。該ノズル７Ｂには図示しないゴムタンクから定量ポンプによってチューブ２２Ｂを介して液状ゴム材料が供給される。該コア１を冷却するかあるいは冷却することなく、該ノズル７Ｂを該コア１上方を軸方向に沿って一端から他端に向かって移動せしめつつ、該ノズル７Ｂから液状ゴム材料を該コア１周面にかけ流し、該ブレード２０によって厚みを調節し、かつ均一に流拡平滑化する。通常該コア１の回転数は１５０ｒｍｐ〜８００ｒｍｐ、望ましくは２００ｒｍｐ〜４００ｒｍｐに設定し、コア１の予熱温度はコア１周面で５０〜１００℃、望ましくは６０〜８０℃、ノズル７Ｂは口径１ｍｍ程度のものを使用し、移動速度は通常２００〜１０００ｍｍ／分、望ましくは３００〜６００ｍｍ／分に設定し、液状ゴム材料の該ノズル７Ｂから吐出量は、通常２５〜４０ｇ／分、望ましくは３０〜３５ｇ／分に設定する。
【００２３】
上記液状ゴム材料としては、ウレタンゴム、プレポリマー、シリコン樹脂プレポリマー、エポキシ樹脂プレポリマー、未加硫ゴム等が例示されるが、プレポリマーの場合には、一般に塗布前に硬化剤を混合する。またプレポリマー自体が液状の場合には溶剤で希釈する必要はないが、固体の場合あるいは高粘度液体の場合には溶剤で希釈して所定の粘度にする。通常液状ゴム材料の粘度は、２５℃で５００〜２０万センチポイズ（ＣＰ）である。該溶剤としては、通常酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、トルオール、キシロール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セロソルブアセテート、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘブタン、エタノール、イソプロパンノール等の一般有機溶剤が併用される。
【００２４】
上記液状ゴム材料を該コア１周面にかけ流し塗布する工程において、コア１周面温度が５０℃未満であると、液状ゴム材料の粘度低下が起りにくくなり、該コア周面に均一に該液状ゴム材料を塗布することが困難となり、また１００℃を越えると該液状ゴム材料の硬化が起って均一塗布が困難になる。該コア１周面から下に垂れてしまうおそれがある。
【００２５】
該コア１周面にかけ流し塗布された該液状ゴム材料は、ブレード２０によって厚みを調節され、かつ均一に流拡平滑化される。
【００２６】
該液状ゴム材料塗布後は、通常該コア１周面温度１００℃程度の温度で約１分加熱処理して予備硬化を行なう。予備硬化後は室温に冷却する。
【００２７】
第３工程においては、上記予備硬化ゴム材料塗布層の表面にプライマーとして官能基を導入した変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（変性ＰＦＡ）水性ディスパージョン（ＰＦＡプライマー）を塗布する。該変性ＰＦＡに導入される官能基としては、エポキシ基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基等があり、該官能基を導入することによって、該変性ＰＦＡは上記予備硬化ゴム材料と第４工程において形成されるＰＦＡ離型層の双方に良好な接着性を示し、該水性ディスパージョンの溶媒としては、水あるいは水とメタノール、エタノール、イソプロパンノール、アセトン等の水可溶性有機溶媒との混合溶媒が使用され、分散安定剤として界面活性剤の若干量が添加されている。
【００２８】
第３工程においても、ノズルはＰＦＡプライマー専用のノズル７Ｃを使用し、該ノズル７Ｃには、図示しないＰＦＡプライマータンクからチューブ２２Cを介してＰＦＡプライマーが供給され、該ノズル７Ｃは所定の速度で該コア１軸方向に沿って一端から他端に向かって移動し、該ＰＦＡプライマーを該予備硬化ゴム材料塗布層表面にかけ流し塗布する。
【００２９】
上記ＰＦＡプライマー塗布後は、該コア１の回転を維持しつつ、通常コア１周面温度５０℃〜７０℃、１分〜２分程度の予備乾燥を行なう。該ＰＦＡプライマー層の厚みは２０μｍ以下程度に設定する。
【００３０】
第４工程においては、上記ＰＦＡプライマー塗布層予備乾燥後、ＰＦＡ水性ディスパージョンを塗布する。該ＰＦＡ水性ディスパージョンは変性されていないＰＦＡを上記ＰＦＡプライマーと同様な溶媒に分散させたものである。
【００３１】
第４工程においても、ノズルはＰＦＡ水性ディスパージョン専用のノズル７Ｄを使用し、該ノズル７Ｄには図示しないＰＦＡディスパージョンタンクからＰＦＡ水性ディスパージョンが供給され、該ノズル７Ｄは所定の速度で該コア１軸方向に沿って一端から他端に向かって移動し、該ＰＦＡ水性ディスパージョンを該ＰＦＡプライマー塗布層表面にかけ流し塗布する。
【００３２】
該ＰＦＡ水性ディスパージョン塗布後は、通常該コア１周面温度を３００℃〜４００℃に上昇させ、５分程度の焼付けを行なう。
【００３３】
第５工程においては、このようにしてＰＦＡ離型層Ｒを表面に形成したゴム層Ｇを有するコア１を上記塗工装置からはずして加熱炉に導入し、通常１５０℃〜２５０℃、３時間〜５時間の加熱処理を行なう。
【００３４】
上記加熱処理において該ゴム層Ｇは完全に硬化する、そして該ＰＦＡ離型層Ｒの厚みは通常５μｍ〜５０μｍに設定される。
【００３５】
このようにして図３に示すように、コア１の周面にプライマー層Ｐ１を介してゴム層Ｇが形成され、該ゴム層Ｇの表面にはＰＦＡプライマー層Ｐ２を介してＰＦＡ離型層Ｒが形成されているゴムローラー３０が製造される。該ゴム層Ｇの厚みは通常１ｍｍ以下に設定される。
【００３６】
上記工程は、該ゴム層Ｇの表面にＰＦＡ離型層Ｒを形成したゴムローラー３０を製造するための工程であるが、本発明においては、ＰＦＡ離型層Ｒは必須のものではない。ＰＦＡ離型層Ｒを省略する場合は、第２工程で液状ゴム材料塗布層予備硬化を行なった後、該予備硬化ゴム材料塗布層を形成したコア１を該塗工装置からはずして加熱炉に導入し、前記と同様な焼付けを行なう、更に本発明にあっては、かけ流し塗布したプライマー、液状ゴム材料等を流拡平滑化するのにブレードを用いたが、それに代えてエアー吹付けを行なってもよい。
【００３７】
上記ゴムローラーには所望なれば離型層としてＰＦＡチューブを被着し、加熱溶融せしめてよい。
【００３８】
更に前記したようにクラウン形状あるいは逆クラウン形状を有するゴムローラーを製造する場合には、第２工程におけるノズル７Ｂの移動速度を変更して液状ゴム材料の塗布量を調節する。即ちクラウン形状の場合には、ノズル７Ｂの移動速度を一端から中央にかけて徐々に遅くし、中央から他端にかけて徐々に早くし、逆クラウン形状の場合には、ノズル７Ｂの移動速度を一端から中央にかけて徐々に早くし、中央から他端にかけて徐々に遅くする。
【００３９】
上記ノズル７Ｂの移動速度を調節する以外に、ノズル７Ｂから液状ゴムの吐出量を調節してもよい。
【００４０】
図４はノズル７Ｂの移動速度（ｍｍ／分）と液状ゴム材料吐出量（ｇ／１０秒）を示すグラフである。図４を参照すると、ノズル移動速度が大きくなると、吐出量が減少することが認められる。そして本実施例でノズルからの液状ゴム材料の吐出量と膜厚との関係を求めるとｙ＝−５００ｘ＋７００（ｘ＝膜厚（ｍｍ）、ｙ＝移動速度（ｍｍ／分）となる。
【００４１】
図４に示すノズル移動モードでは、図４に示すような逆クラウン形のゴムローラー３０が製造される。この場合、最大径−最小径＝３０μｍである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明では、ゴムローラーの製造に成形型を使用しないので、ゴムローラーの製造工程が短縮され、またアンダーカット形状のクラウン形や逆クラウン形のゴムローラーも容易に製造出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
図１〜図４は本発明の一実施例を示すものである。
【図１】コアセット状態の塗工装置説明側面図
【図２】コアセット状態の塗工装置説明縦断面
【図３】ゴムローラーの一部側断面図
【図４】ノズル移動速度と液状ゴム材料吐出量との関係を示すグラフ −●−：吐出量、−△−：ノズル移動速度
【図５】逆クラウン形状ゴムローラー側面図
【符号の説明】
【００４４】
１ コア
２Ａ，２Ｂ チャック
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ ノズル
３０ ゴムローラー
Ｐ１ プライマー
Ｇ ゴム層
Ｐ２ ＰＦＡプライマー層
Ｒ ＰＦＡ離型層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ状コア内に加熱手段を挿入し、該加熱手段によって該コアを内部から加熱すると共に該コアを軸を中心として回転せしめ、該コア上方を軸方向に沿って移動するノズルから液状ゴム材料をかけ流すことによって該コア外周に該液状ゴム材料塗布層を形成し、その後、該液状ゴム塗布層を加熱することによって硬化せしめてゴム層とすることを特徴とするゴムローラーの製造方法。
【請求項２】
パイプ状コア内に加熱手段を挿入し、該加熱手段によって該コアを内部から加熱すると共に該コアを軸を中心として回転せしめ、該コア上方を軸方向に沿って移動するノズルからコアプライマーをかけ流すことによって該コア外周にコアプライマーを塗布し乾燥せしめ、
次いで、該コアプライマーを外周に塗布したコア上方を軸方向に沿って移動するノズルから液状ゴム材料をかけ流すことによって該コア外周に該液状ゴム材料塗布層を形成し、その後、該液状ゴム塗布層を加熱することによって予備硬化せしめて予備硬化ゴム層とし、
更に該予備硬化ゴム層を形成したコア上方を軸方向に沿って移動するするノズルから官能基を導入した変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマーディスパージョンをかけ流すことによって該ゴム層外周に変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマー層を形成せしめ、
更に該コア上方を軸方向に沿って移動するするノズルからテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体ディスパージョンをかけ流すことによって該シリコンゴム層外周に該変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマー層を介してテトラフルオロアルキルビニルエーテル共重合体離型層を形成し、
その後テトラフルオロアルキルビニルエーテル離型層を該予備硬化ゴム層と共に加熱して該離型層を該ゴム層に融着せしめると共に該予備硬化ゴム層を完全硬化せしめてゴム層とすることを特徴とするゴムローラーの製造方法。
【請求項３】
該ノズルの移動速度を一端から中央に向かって漸増せしめ、中央から他方に向けて漸減せしめて逆クラウン形状のゴム層を形成する請求項１または２に記載のゴムローラーの製造方法。
【請求項４】
該ノズルの移動速度を一端から中央に向かって漸減せしめ、中央から他方に向けて漸増せしめてクラウン形状のゴム層を形成する請求項１または２に記載のゴムローラーの製造方法。
【請求項５】
該ノズルからの液状ゴム材料吐出量を一端から中央に向かって漸増せしめ、中央から他方に向けて漸減せしめてクラウン形状のゴム層を形成する請求項１または２に記載のゴムローラーの製造方法。
【請求項６】
該ノズルからの液状ゴム材料吐出量を一端から中央に向かって漸減せしめ、中央から他方に向けて漸増せしめて逆クラウン形状のゴム層を形成する請求項１または２に記載のゴムローラーの製造方法。
【請求項１】
パイプ状コア内に加熱手段を挿入し、該加熱手段によって該コアを内部から加熱すると共に該コアを軸を中心として回転せしめ、該コア上方を軸方向に沿って移動するノズルから液状ゴム材料をかけ流すことによって該コア外周に該液状ゴム材料塗布層を形成し、その後、該液状ゴム塗布層を加熱することによって硬化せしめてゴム層とすることを特徴とするゴムローラーの製造方法。
【請求項２】
パイプ状コア内に加熱手段を挿入し、該加熱手段によって該コアを内部から加熱すると共に該コアを軸を中心として回転せしめ、該コア上方を軸方向に沿って移動するノズルからコアプライマーをかけ流すことによって該コア外周にコアプライマーを塗布し乾燥せしめ、
次いで、該コアプライマーを外周に塗布したコア上方を軸方向に沿って移動するノズルから液状ゴム材料をかけ流すことによって該コア外周に該液状ゴム材料塗布層を形成し、その後、該液状ゴム塗布層を加熱することによって予備硬化せしめて予備硬化ゴム層とし、
更に該予備硬化ゴム層を形成したコア上方を軸方向に沿って移動するするノズルから官能基を導入した変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマーディスパージョンをかけ流すことによって該ゴム層外周に変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマー層を形成せしめ、
更に該コア上方を軸方向に沿って移動するするノズルからテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体ディスパージョンをかけ流すことによって該シリコンゴム層外周に該変性テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体プライマー層を介してテトラフルオロアルキルビニルエーテル共重合体離型層を形成し、
その後テトラフルオロアルキルビニルエーテル離型層を該予備硬化ゴム層と共に加熱して該離型層を該ゴム層に融着せしめると共に該予備硬化ゴム層を完全硬化せしめてゴム層とすることを特徴とするゴムローラーの製造方法。
【請求項３】
該ノズルの移動速度を一端から中央に向かって漸増せしめ、中央から他方に向けて漸減せしめて逆クラウン形状のゴム層を形成する請求項１または２に記載のゴムローラーの製造方法。
【請求項４】
該ノズルの移動速度を一端から中央に向かって漸減せしめ、中央から他方に向けて漸増せしめてクラウン形状のゴム層を形成する請求項１または２に記載のゴムローラーの製造方法。
【請求項５】
該ノズルからの液状ゴム材料吐出量を一端から中央に向かって漸増せしめ、中央から他方に向けて漸減せしめてクラウン形状のゴム層を形成する請求項１または２に記載のゴムローラーの製造方法。
【請求項６】
該ノズルからの液状ゴム材料吐出量を一端から中央に向かって漸減せしめ、中央から他方に向けて漸増せしめて逆クラウン形状のゴム層を形成する請求項１または２に記載のゴムローラーの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２５０１６４（Ｐ２００８−２５０１６４Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９３８４４（Ｐ２００７−９３８４４）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２５１２８８）鈴鹿富士ゼロックス株式会社 (156)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２５１２８８）鈴鹿富士ゼロックス株式会社 (156)
【Ｆターム（参考）】
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