弾性ローラの製造方法および弾性ローラ
【課題】従来のような他の問題を生ずることなく、より簡易に、軸と弾性体との間を固定することが可能な弾性ローラの製造方法およびそれにより得られる弾性ローラを提供する。
【解決手段】軸１と、その外周に担持された弾性体２とを備える弾性体ローラの製造方法である。弾性体２に長手方向に貫通する孔３を設け、軸１を貫通孔３に挿入することにより軸１と弾性体２とを一体化させるにあたり、軸１および弾性体２として、軸１の外径φ１と弾性体２の貫通孔径φ２とがφ１＞φ２を満足する組み合わせを用いるとともに、弾性体２の貫通孔３をエアにて拡径して、拡径された貫通孔３内に軸１を挿入する。
【解決手段】軸１と、その外周に担持された弾性体２とを備える弾性体ローラの製造方法である。弾性体２に長手方向に貫通する孔３を設け、軸１を貫通孔３に挿入することにより軸１と弾性体２とを一体化させるにあたり、軸１および弾性体２として、軸１の外径φ１と弾性体２の貫通孔径φ２とがφ１＞φ２を満足する組み合わせを用いるとともに、弾性体２の貫通孔３をエアにて拡径して、拡径された貫通孔３内に軸１を挿入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は弾性ローラの製造方法および弾性ローラ（以下、単に「製造方法」および「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンタ、ファクシミリ等に使用されるＯＡ機器用の弾性ローラの製造方法および弾性ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置や静電記録装置においては、電子写真プロセスの各工程で、転写ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラ、給紙ローラ、搬送ローラ等の各種ローラ部材が多様な役割を果たしている。
【０００３】
かかるローラ部材には感光体等に対し均一な力で弾性接触することが必要とされるため、これらローラ部材は通常、芯金等の軸の外周にゴム材料や樹脂材料からなる弾性体を担持させて形成され、軸を中心として回転させることで、紙送りや転写、現像などのアクションを行う。
【０００４】
上記のような構成のローラ部材を製造するにあたっては、通常、軸の外径に対応する貫通孔を有する円筒状の弾性体を作製して、この貫通孔にエアを導入して弾性体を膨らませた状態で軸を挿入することによりローラ形状とするが、この場合、弾性体と軸との摩擦が低いと、使用時のローラの空転や弾性体のズレが発生して所望のローラ性能を発揮できないという問題があった。そのため、これを防止するために、弾性体と軸との間に接着剤を塗布することが行われている。
【０００５】
軸と弾性体とからなる構成のローラに係る改良技術としては、例えば、特許文献１に、簡便な方法でゴム層を芯金から能率良く的確に分離できるようにすることを目的として、円筒状の芯金の両端部に回転軸を突出させ、その芯金の周面にゴム層を被覆したゴム被覆ローラにおいて、ゴム層の端部を芯金の両端部または一端部から、芯金の軸線方向外側に突出させる技術が開示されており、ゴム層と芯金との間隙に加圧エアーを供給することにより、これらゴム層と芯金とを分離できることについても開示されている。
【特許文献１】特開平８−２７７８３３号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、ローラ部材を製造するにあたり、軸−弾性体間に接着剤を塗布すれば、ローラの空転や弾性体のズレに伴う不具合の発生を防止することは可能である。しかしながらこの場合、軸と弾性体という異種材料間の接着に適した適切な接着剤を選択する必要があり、また、接着剤の塗布および乾燥の工程が新たに必要となるなど、製造上煩雑となっていた。したがって、より簡易に、上記不具合を防止しうる技術の確立が求められていた。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、従来のような他の問題を生ずることなく、より簡易に、軸と弾性体との間を固定することが可能な弾性ローラの製造方法およびそれにより得られる弾性ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は鋭意検討した結果、軸と弾性体との嵌合部における両者の寸法を変えて、軸の外径が弾性体の貫通孔径より大きくなるようにするとともに、弾性体の貫通孔に対する軸の挿入をエアーを用いて行うものとすることで、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の弾性ローラの製造方法は、軸と、該軸の外周に担持された弾性体とを備える弾性体ローラの製造方法において、
前記弾性体に長手方向に貫通する孔を設け、前記軸を該貫通孔に挿入することにより前記軸と弾性体とを一体化させるにあたり、該軸および弾性体として、該軸の外径φ１と該弾性体の貫通孔径φ２とがφ１＞φ２を満足する組み合わせを用いるとともに、該弾性体の貫通孔をエアにて拡径して、拡径された該貫通孔内に前記軸を挿入することを特徴とするものである。
【００１０】
なお、前述したように、特許文献１には、芯金の周面にゴム層を被覆したゴム被覆ローラに係る技術として、ゴム層と芯金との分離にエアを用いることが開示されているが、これらを組み付ける際に関しては、圧入する旨の記載があるのみであって、エアを用いることについては何らの開示もされていない。
【００１１】
本発明においては、前記軸の外径φ１と前記弾性体の貫通孔径φ２との径差を、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることが好ましい。また、前記軸の外径φ１より大きい孔径φ３を有するエアノズルを用いて、前記貫通孔の拡径を行うことが好ましく、この場合好適には、前記軸の外径φ１と前記エアノズルの孔径φ３との径差を１ｍｍ以上とし、かつ、該エアノズルの孔径φ３を、前記弾性体の外径φ４以下とする。さらに、本発明においては、前記軸を前記弾性体の貫通孔内に挿入する際における、該軸と弾性体との間の長手方向の位置決めを、該軸の送り量により調整することができる。
【００１２】
また、本発明の弾性ローラは、上記本発明の弾性ローラの製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記構成としたことにより、従来に比し、より簡易に軸と弾性体との間を固定することが可能な弾性ローラの製造方法およびそれにより得られる弾性ローラを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に本発明の弾性ローラの概略斜視図を、図２（ａ）〜（ｄ）に本発明の弾性ローラの製造方法の一好適実施形態に係る説明図を、それぞれ示す。図示するように、本発明は、軸１と、その外周に担持された弾性体２とを備える弾性ローラ１０を製造するにあたり、弾性体２に長手方向に貫通する孔３を設け、軸１をこの貫通孔３に挿入することにより軸１と弾性体２とを一体化させるものである。
【００１５】
本発明においては、軸１および弾性体２として、軸１の外径φ１と弾性体２の貫通孔径φ２とがφ１＞φ２を満足する組み合わせを用いて（図２参照）、弾性体２の貫通孔３をエアにて拡径することにより、拡径された貫通孔３内に軸１を挿入する。すなわち、弾性体２の貫通孔３の径φ２を軸１の外径φ１よりも小さく形成しておき（図２（ａ））、この貫通孔３をエアノズル２０からのエアにより拡径して、その状態で軸１を貫通孔３に挿入することで（図２（ｂ），（ｃ））、両者を一体化させて弾性ローラ１０を得るものである（図２（ｄ））。
【００１６】
本発明の製造方法によれば、簡易な工程で軸１に弾性体２を組み付けできるため、従来に比し組み付け工程の作業効率を高めて、量産性を向上することが可能となる。一方で、弾性体２の貫通孔３の径が軸１の外径よりも小さいことから、組み付け後においては、弾性体２の弾性変形に起因する摩擦力の向上により、軸１−弾性体２間を強固に密着させることができ、従来のように接着剤を用いることなく、ローラの空転や弾性体のズレによる不具合の発生のない弾性ローラが得られるものである。
【００１７】
この場合、軸の外径φ１と弾性体の貫通孔径φ２との径差は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることが好ましく、これにより、弾性体２の正常な加工を確保するとともに良好なローラ性能を担保することが可能となる。この径差が０．５ｍｍ未満であると、軸と弾性体との間ですべりが発生するおそれがあり、一方、２ｍｍを超えると、貫通孔がエアで拡径し難くなるため、製品性能と作業効率とのバランスの観点からはこの範囲内が好適である。
【００１８】
ここで、軸１を挿入する際のエアの噴射圧は、弾性体２の硬度や貫通孔３の径、軸１の外径等の条件にもよるが、好適には０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａとする。エアの噴射圧が小さすぎると、貫通孔３の拡径が不十分で軸１をスムーズに挿入することができず、一方、大きすぎると、エアの圧により軸１の挿入がし難くなってしまう。
【００１９】
また、図示するように、弾性体２の貫通孔３の拡径にはエアノズル２０を用いるが、このエアノズル２０としては、孔径φ３が軸１の外径φ１より大きいものを用いることが好ましい。これにより、図２（ｃ）に示すように、エアノズル２０からエアを噴射し続けながら、軸１を所望の位置まで挿入することができ、後加工等を要することなく、所望の形状の弾性ローラ１０を得ることができる。
【００２０】
この場合、軸１の外径φ１とエアノズル２０の孔径φ３との径差は、１ｍｍ以上、特には３ｍｍ以上とすることが好ましく、これにより、軸１の挿入時における軸１とエアノズル２０との接触を確実に防止することができる。また、エアノズル２０の孔径φ３は、噴射エアによる貫通孔３の拡径を確実に行う観点からは、弾性体２の外径φ４以下とすることが好ましい。なお、エアノズル２０の形状としては、先端部が弾性体２と密接するものであればよく、また、弾性体２の貫通孔径φ２の拡縮に伴ってエアノズル２０の孔径φ３が自在に拡縮するようなアダプター（図示せず）を用いてもよい。
【００２１】
なお、軸１を貫通孔３内に挿入するに際して、軸１と弾性体２との間の長手方向の位置決めは、軸１の送り量により容易に調整することができ、軸や装置に別途位置決め手段を設ける必要がないため、この点からも構成を簡素化することができる。
【００２２】
図２では、軸１の挿入方向とは反対の側から、弾性体２の貫通孔３にエアノズル２０によりエアを導入することで貫通孔３の拡径を行ったが、本発明の製造方法は、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように実施することも可能である。図５では、軸１１として内部に空洞１２を有する中空状のものを用いて、軸１１内部の空洞１２を介して弾性体２の貫通孔３にエアを導入している。この場合、貫通孔３の軸１１の挿入方向と反対の側を部材３０により塞いでエアを軸１１側に逆流させることで、図２の場合と同様に貫通孔３を拡径させることができ、この状態で軸１１を貫通孔３内部に挿入することで、軸１１と弾性体２とを容易に一体化することができる。なお、この実施形態においても、各部の径等の条件は上記と同様とすることができる。また、図示するように、軸１１の先端部に、挿入を容易にするためのアダプター１３を設けてもよい。
【００２３】
本発明の製造方法においては、軸と弾性体との一体化を上記条件を満足するよう実施するものであればよく、それ以外の工程については常法に従い適宜行うことができ、特に制限されるものではない。本発明は特に、アスカーＣ硬度で２５°〜５５°のウレタンやゴム等からなる弾性体２を用いたゴムローラやウレタンローラ等に好適に適用可能である。
【００２４】
本発明の弾性ローラは、上記本発明の製造方法により得られるものであり、例えば、弾性体部分の長さを２００〜４００ｍｍとして形成することができる。本発明の弾性ローラは、軸に弾性体が接着剤なしで組み付けられているために製造コストが安価であるとともに、軸と弾性体との間の固定が強固であるために、ローラの空転や弾性体のズレによる不具合の発生がないものである。
【００２５】
弾性ローラの軸１としては、例えば、硫黄快削鋼やアルミニウム、ステンレス鋼等に、ニッケル、亜鉛めっき等を施したものを好適に用いることができる。
【００２６】
例えば、弾性体２をウレタンにより形成する場合には、弾性体２は、金型を用いて所望の形状に成形した後、貫通孔を形成することにより得ることができ、その原料としては、例えば、下記に挙げるポリイソシアネート成分およびポリオール成分を用いることができる。
【００２７】
ポリイソシアネート成分としては、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネートおよびこれらの誘導体等を用いることができ、中でも、芳香族イソシアネートおよびその誘導体、特には、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびこれらの誘導体が好適に用いられる。
【００２８】
トリレンジイソシアネートおよびその誘導体としては、例えば、粗製トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物等が用いられる。
【００２９】
また、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンおよびその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートおよびその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートおよびその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物なども用いることができる。更に、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体等をブレンドして用いてもよい。
【００３０】
これらイソシアネート成分は、イソシアネートをポリオールによりあらかじめプレポリマー化して用いてもよい。その方法としては、ポリオールおよびポリイソシアネートを適当な容器に入れ、十分に撹拌して、３０〜９０℃、好ましくは４０〜７０℃にて、６〜２４０時間、好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。
【００３１】
ポリオール成分としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。
【００３２】
エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとしては、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が好ましくは２〜９５重量％、より好ましくは５〜９０重量％であり、末端にエチレンオキサイドが付加しているものが好ましい。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの配列は、ランダムであることが好ましい。
【００３３】
なお、かかるポリエーテルポリオールの分子量としては、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、４００〜３０００の範囲のものがより好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、１５００〜６０００の範囲のものがより好ましい。更に、２官能のポリオールと３官能のポリオールとを適宜ブレンドして用いることもできる。
【００３４】
また、ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得ることができ、重量平均分子量が４００〜４０００の範囲、特には、６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。さらに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。
【００３５】
さらに、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましい。この場合、これらのブレンド比率が、重量比で９５：５〜２０：８０の範囲、特には９０：１０〜５０：５０の範囲となるよう用いることが好適である。
【００３６】
また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やこれらの誘導体を併用することもできる。
【００３７】
ポリウレタン原料の硬化反応に用いる触媒としては、トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコール（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組合せて用いてもよい。
【００３８】
ローラに導電性を付与する場合には、ポリウレタン原料中に導電剤を加えることができる。導電材にはイオン導電剤と電子導電剤があり、イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等のドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンミニウム等のオクタデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム等のアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、アルキル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などの有機イオン導電材；リチウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などの無機イオン導電剤が挙げられる。また、電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボンブラック；ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボンブラック；酸化カーボンブラック等のインク用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅等の金属；カーボンウイスカー、黒鉛ウイスカー、炭化チタンウイスカー、導電性チタン酸カリウムウイスカー、導電性チタン酸バリウムウイスカー、導電性酸化チタンウイスカー、導電性酸化亜鉛ウイスカー等の導電性ウイスカーなどが挙げられる。これら導電剤を適宜添加することで、ローラの体積固有抵抗を調整することができる。
【００３９】
弾性体２をウレタンフォームにより形成する場合には、ウレタンフォームの密度は０．２〜０．８ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは０．３〜０．６ｇ／ｃｍ３である。ポリウレタン原料をあらかじめ発泡させるための方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、密度０．２〜０．８ｇ／ｃｍ３、アスカーＣ硬度２０〜６５°の独立気泡構造を有するポリウレタンフォームを得る場合には、不活性ガスを混入しながら機械的攪拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のポリウレタン原料と反応しない気体が挙げられる。発泡させたポリウレタン原料を金属モールド等に注型し、硬化させることにより、金属モールドに接した部分に自己スキン層（薄い層状の皮膜）が形成されたポリウレタンフォームを得ることができる。その際、金属モールドの内面をフッ素樹脂等でコーティングする等の方法により、金属モールドに離型性を付与することができる。
【００４０】
また、ポリウレタン原料中には、用途に応じて、上記の他、無機炭酸塩等の充填材、シリコーン整泡剤や各種界面活性剤等の整泡剤、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを適宜添加することができる。このうちシリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン・ポリオキシアルキレン共重合物等を好適に用いることができ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。また、界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や、各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００質量部に対して好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．５〜５質量部である。
【００４１】
また、弾性体２をゴムにより形成する場合には、弾性体２の成形は、ゴム原料の押出しにより行うことができる。かかるゴム原料は、ゴム材料に加えて、さらに、所望により化学発泡剤、導電剤、加硫剤、加硫促進剤、オイル、可塑剤、亜鉛華、ステアリン酸、炭酸カルウシム、マグネシアなどのゴム用添加剤を添加して形成される。
【００４２】
ゴム材料としては、例えば、エチレンプロピレンジエン（ＥＰＤＭ）ゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、アクリルゴムなどが挙げられ、これらは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
また、弾性体２を発泡ゴムとする場合に用いる化学発泡剤としては、特に制限はなく、公知の無機発泡剤および有機発泡剤のうちから適宜選択して用いることができる。ここで、無機発泡剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、水素化ホウ酸ナトリウムなどが挙げられ、有機発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、バリウムアゾジカルボキシレート、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジドなどが挙げられる。これらの化学発泡剤は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも特に、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）およびアゾジカルボンアミドが、緻密で均一な発泡セルが得られることから好適である。この化学発泡剤の使用量は、ゴム材料１００質量部に対し、通常０．５〜２０質量部、好ましくは１〜１５質量部の範囲である。
【００４４】
また、導電剤としては、上記したポリウレタンフォームの場合と同様のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック；ニッケルや銅などの金属粉末；酸化錫，酸化チタン，酸化亜鉛などの金属酸化物粉末やその他導電性金属複酸化物粉末；金属やアンモニウムなどの過塩素酸塩，アルキル硫酸塩，カルボン酸塩，ホウフッ化水素酸塩などのイオン導電剤を挙げることができ、これらのうちから適宜選択して用いることができる。これら導電剤は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、所望の固有抵抗値をもつ発泡体層が得られるように、導電剤の種類に応じて適宜選定することができる。
【００４５】
加硫剤としては、ゴム材料の種類に応じて、公知の加硫剤、例えば、硫黄や過酸化物などの中から適宜選択することができる。
【００４６】
上記各成分を用いてゴム原料を調製するに際しては、ゴム材料と、導電剤と、化学発泡剤および加硫剤を除く他の添加剤とを、７０〜１３０℃程度の温度で混練した後、５０〜９０℃程度の比較的低温で所望に応じ化学発泡剤および加硫剤を添加、混練し、早期加硫や早期発泡を抑制することが好ましい。混練は、ロール、ニーダー、ミキサーなどを用いて行うことができる。
【００４７】
次いで、このようにして調製されたゴム原料を、押出成形機等を用いてチューブ状に押出成形し、加硫することにより、ゴムからなる弾性体２を得ることができる。加硫は、加硫缶や金型を用いて行うことができる他、マイクロ波加熱および熱風を併用する方法を用いることもできる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
弾性体２の原料として下記表１中に示す配合のゴム原料を用いて、押出成形により成形したものを外径φ４：１８ｍｍ、長さ：２３０ｍｍに定尺裁断して、弾性体２を作製した。弾性体２としては、カーボンブラック量の調整により、アスカーＣ硬度３０°および４５°の２種類のものを作製した（下記表１参照）。得られた弾性体２に、下記表２中に示すように孔径φ２を変えて長手方向に貫通する孔３を設けた。
【００４９】
【表１】
【００５０】
軸１として芯金（外径φ１：６ｍｍ，長さ：２５０ｍｍ，材質：ステンレス）を用い、図２に示す手順にて、貫通孔３内に軸１を挿入することにより軸１と弾性体２とを一体化させて、弾性ローラ１０を作製した。具体的には、まず、貫通孔３内に軸１を少し挿入して、反対側から貫通孔３内にエアを導入して貫通孔３を拡径し、貫通孔３が拡径された状態で、内部に軸１を挿入し、所望の位置まで軸１を送ったところでエアの噴射を止めて、軸１と弾性体２とが一体化されてなる弾性ローラ１０を得た。使用したエアノズル２０の孔径φ３は１０ｍｍであり、エアの噴射圧は０．２ＭＰａとした。
【００５１】
＜評価方法＞
軸１を弾性体２に挿入した際のトルク（ｃＮ・ｍ）を測定するとともに、弾性体２表面の研磨を、回転砥石（株式会社テイケン製、型番：ＧＣ８０（炭化ケイ素），外径φ４０５ｍｍ，幅５０ｍｍ）を用いて行い、軸１と弾性体２との間でズレが生ずるか否かにつき評価した。ズレの有無については、ズレが生じなかった場合を「○」とし、ズレが生じた場合には、何度回転したかを角度にて示した。
これらの結果を、下記の表２中に併せて示す。また、貫通孔径φ２とトルクとの関係を、アスカーＣ硬度３０°および４５°の場合のそれぞれにつき、図３，４のグラフに示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
上記表２中に示すように、本発明のエアを用いた製造方法により得られる弾性ローラは、軸と弾性体との間の摩擦力が強いために、接着剤なしでも強固な固定状態が得られており、空転や芯金ズレ等の問題を生じないことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る弾性ローラを示す概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る弾性ローラの製造方法を示す説明図である。
【図３】実施例における、アスカーＣ硬度３０°の弾性体を用いた場合の貫通孔径φ２とトルクとの関係を示すグラフである。
【図４】実施例における、アスカーＣ硬度４５°の弾性体を用いた場合の貫通孔径φ２とトルクとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る弾性ローラの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１１ 軸（芯金）
２ 弾性体
３ 貫通孔
１０ 弾性ローラ
１２ 空洞
１３，３０ アダプタ
２０ エアノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は弾性ローラの製造方法および弾性ローラ（以下、単に「製造方法」および「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンタ、ファクシミリ等に使用されるＯＡ機器用の弾性ローラの製造方法および弾性ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置や静電記録装置においては、電子写真プロセスの各工程で、転写ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラ、給紙ローラ、搬送ローラ等の各種ローラ部材が多様な役割を果たしている。
【０００３】
かかるローラ部材には感光体等に対し均一な力で弾性接触することが必要とされるため、これらローラ部材は通常、芯金等の軸の外周にゴム材料や樹脂材料からなる弾性体を担持させて形成され、軸を中心として回転させることで、紙送りや転写、現像などのアクションを行う。
【０００４】
上記のような構成のローラ部材を製造するにあたっては、通常、軸の外径に対応する貫通孔を有する円筒状の弾性体を作製して、この貫通孔にエアを導入して弾性体を膨らませた状態で軸を挿入することによりローラ形状とするが、この場合、弾性体と軸との摩擦が低いと、使用時のローラの空転や弾性体のズレが発生して所望のローラ性能を発揮できないという問題があった。そのため、これを防止するために、弾性体と軸との間に接着剤を塗布することが行われている。
【０００５】
軸と弾性体とからなる構成のローラに係る改良技術としては、例えば、特許文献１に、簡便な方法でゴム層を芯金から能率良く的確に分離できるようにすることを目的として、円筒状の芯金の両端部に回転軸を突出させ、その芯金の周面にゴム層を被覆したゴム被覆ローラにおいて、ゴム層の端部を芯金の両端部または一端部から、芯金の軸線方向外側に突出させる技術が開示されており、ゴム層と芯金との間隙に加圧エアーを供給することにより、これらゴム層と芯金とを分離できることについても開示されている。
【特許文献１】特開平８−２７７８３３号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、ローラ部材を製造するにあたり、軸−弾性体間に接着剤を塗布すれば、ローラの空転や弾性体のズレに伴う不具合の発生を防止することは可能である。しかしながらこの場合、軸と弾性体という異種材料間の接着に適した適切な接着剤を選択する必要があり、また、接着剤の塗布および乾燥の工程が新たに必要となるなど、製造上煩雑となっていた。したがって、より簡易に、上記不具合を防止しうる技術の確立が求められていた。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、従来のような他の問題を生ずることなく、より簡易に、軸と弾性体との間を固定することが可能な弾性ローラの製造方法およびそれにより得られる弾性ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は鋭意検討した結果、軸と弾性体との嵌合部における両者の寸法を変えて、軸の外径が弾性体の貫通孔径より大きくなるようにするとともに、弾性体の貫通孔に対する軸の挿入をエアーを用いて行うものとすることで、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の弾性ローラの製造方法は、軸と、該軸の外周に担持された弾性体とを備える弾性体ローラの製造方法において、
前記弾性体に長手方向に貫通する孔を設け、前記軸を該貫通孔に挿入することにより前記軸と弾性体とを一体化させるにあたり、該軸および弾性体として、該軸の外径φ１と該弾性体の貫通孔径φ２とがφ１＞φ２を満足する組み合わせを用いるとともに、該弾性体の貫通孔をエアにて拡径して、拡径された該貫通孔内に前記軸を挿入することを特徴とするものである。
【００１０】
なお、前述したように、特許文献１には、芯金の周面にゴム層を被覆したゴム被覆ローラに係る技術として、ゴム層と芯金との分離にエアを用いることが開示されているが、これらを組み付ける際に関しては、圧入する旨の記載があるのみであって、エアを用いることについては何らの開示もされていない。
【００１１】
本発明においては、前記軸の外径φ１と前記弾性体の貫通孔径φ２との径差を、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることが好ましい。また、前記軸の外径φ１より大きい孔径φ３を有するエアノズルを用いて、前記貫通孔の拡径を行うことが好ましく、この場合好適には、前記軸の外径φ１と前記エアノズルの孔径φ３との径差を１ｍｍ以上とし、かつ、該エアノズルの孔径φ３を、前記弾性体の外径φ４以下とする。さらに、本発明においては、前記軸を前記弾性体の貫通孔内に挿入する際における、該軸と弾性体との間の長手方向の位置決めを、該軸の送り量により調整することができる。
【００１２】
また、本発明の弾性ローラは、上記本発明の弾性ローラの製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記構成としたことにより、従来に比し、より簡易に軸と弾性体との間を固定することが可能な弾性ローラの製造方法およびそれにより得られる弾性ローラを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に本発明の弾性ローラの概略斜視図を、図２（ａ）〜（ｄ）に本発明の弾性ローラの製造方法の一好適実施形態に係る説明図を、それぞれ示す。図示するように、本発明は、軸１と、その外周に担持された弾性体２とを備える弾性ローラ１０を製造するにあたり、弾性体２に長手方向に貫通する孔３を設け、軸１をこの貫通孔３に挿入することにより軸１と弾性体２とを一体化させるものである。
【００１５】
本発明においては、軸１および弾性体２として、軸１の外径φ１と弾性体２の貫通孔径φ２とがφ１＞φ２を満足する組み合わせを用いて（図２参照）、弾性体２の貫通孔３をエアにて拡径することにより、拡径された貫通孔３内に軸１を挿入する。すなわち、弾性体２の貫通孔３の径φ２を軸１の外径φ１よりも小さく形成しておき（図２（ａ））、この貫通孔３をエアノズル２０からのエアにより拡径して、その状態で軸１を貫通孔３に挿入することで（図２（ｂ），（ｃ））、両者を一体化させて弾性ローラ１０を得るものである（図２（ｄ））。
【００１６】
本発明の製造方法によれば、簡易な工程で軸１に弾性体２を組み付けできるため、従来に比し組み付け工程の作業効率を高めて、量産性を向上することが可能となる。一方で、弾性体２の貫通孔３の径が軸１の外径よりも小さいことから、組み付け後においては、弾性体２の弾性変形に起因する摩擦力の向上により、軸１−弾性体２間を強固に密着させることができ、従来のように接着剤を用いることなく、ローラの空転や弾性体のズレによる不具合の発生のない弾性ローラが得られるものである。
【００１７】
この場合、軸の外径φ１と弾性体の貫通孔径φ２との径差は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることが好ましく、これにより、弾性体２の正常な加工を確保するとともに良好なローラ性能を担保することが可能となる。この径差が０．５ｍｍ未満であると、軸と弾性体との間ですべりが発生するおそれがあり、一方、２ｍｍを超えると、貫通孔がエアで拡径し難くなるため、製品性能と作業効率とのバランスの観点からはこの範囲内が好適である。
【００１８】
ここで、軸１を挿入する際のエアの噴射圧は、弾性体２の硬度や貫通孔３の径、軸１の外径等の条件にもよるが、好適には０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａとする。エアの噴射圧が小さすぎると、貫通孔３の拡径が不十分で軸１をスムーズに挿入することができず、一方、大きすぎると、エアの圧により軸１の挿入がし難くなってしまう。
【００１９】
また、図示するように、弾性体２の貫通孔３の拡径にはエアノズル２０を用いるが、このエアノズル２０としては、孔径φ３が軸１の外径φ１より大きいものを用いることが好ましい。これにより、図２（ｃ）に示すように、エアノズル２０からエアを噴射し続けながら、軸１を所望の位置まで挿入することができ、後加工等を要することなく、所望の形状の弾性ローラ１０を得ることができる。
【００２０】
この場合、軸１の外径φ１とエアノズル２０の孔径φ３との径差は、１ｍｍ以上、特には３ｍｍ以上とすることが好ましく、これにより、軸１の挿入時における軸１とエアノズル２０との接触を確実に防止することができる。また、エアノズル２０の孔径φ３は、噴射エアによる貫通孔３の拡径を確実に行う観点からは、弾性体２の外径φ４以下とすることが好ましい。なお、エアノズル２０の形状としては、先端部が弾性体２と密接するものであればよく、また、弾性体２の貫通孔径φ２の拡縮に伴ってエアノズル２０の孔径φ３が自在に拡縮するようなアダプター（図示せず）を用いてもよい。
【００２１】
なお、軸１を貫通孔３内に挿入するに際して、軸１と弾性体２との間の長手方向の位置決めは、軸１の送り量により容易に調整することができ、軸や装置に別途位置決め手段を設ける必要がないため、この点からも構成を簡素化することができる。
【００２２】
図２では、軸１の挿入方向とは反対の側から、弾性体２の貫通孔３にエアノズル２０によりエアを導入することで貫通孔３の拡径を行ったが、本発明の製造方法は、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように実施することも可能である。図５では、軸１１として内部に空洞１２を有する中空状のものを用いて、軸１１内部の空洞１２を介して弾性体２の貫通孔３にエアを導入している。この場合、貫通孔３の軸１１の挿入方向と反対の側を部材３０により塞いでエアを軸１１側に逆流させることで、図２の場合と同様に貫通孔３を拡径させることができ、この状態で軸１１を貫通孔３内部に挿入することで、軸１１と弾性体２とを容易に一体化することができる。なお、この実施形態においても、各部の径等の条件は上記と同様とすることができる。また、図示するように、軸１１の先端部に、挿入を容易にするためのアダプター１３を設けてもよい。
【００２３】
本発明の製造方法においては、軸と弾性体との一体化を上記条件を満足するよう実施するものであればよく、それ以外の工程については常法に従い適宜行うことができ、特に制限されるものではない。本発明は特に、アスカーＣ硬度で２５°〜５５°のウレタンやゴム等からなる弾性体２を用いたゴムローラやウレタンローラ等に好適に適用可能である。
【００２４】
本発明の弾性ローラは、上記本発明の製造方法により得られるものであり、例えば、弾性体部分の長さを２００〜４００ｍｍとして形成することができる。本発明の弾性ローラは、軸に弾性体が接着剤なしで組み付けられているために製造コストが安価であるとともに、軸と弾性体との間の固定が強固であるために、ローラの空転や弾性体のズレによる不具合の発生がないものである。
【００２５】
弾性ローラの軸１としては、例えば、硫黄快削鋼やアルミニウム、ステンレス鋼等に、ニッケル、亜鉛めっき等を施したものを好適に用いることができる。
【００２６】
例えば、弾性体２をウレタンにより形成する場合には、弾性体２は、金型を用いて所望の形状に成形した後、貫通孔を形成することにより得ることができ、その原料としては、例えば、下記に挙げるポリイソシアネート成分およびポリオール成分を用いることができる。
【００２７】
ポリイソシアネート成分としては、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネートおよびこれらの誘導体等を用いることができ、中でも、芳香族イソシアネートおよびその誘導体、特には、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびこれらの誘導体が好適に用いられる。
【００２８】
トリレンジイソシアネートおよびその誘導体としては、例えば、粗製トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物等が用いられる。
【００２９】
また、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンおよびその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートおよびその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートおよびその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物なども用いることができる。更に、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体等をブレンドして用いてもよい。
【００３０】
これらイソシアネート成分は、イソシアネートをポリオールによりあらかじめプレポリマー化して用いてもよい。その方法としては、ポリオールおよびポリイソシアネートを適当な容器に入れ、十分に撹拌して、３０〜９０℃、好ましくは４０〜７０℃にて、６〜２４０時間、好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。
【００３１】
ポリオール成分としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。
【００３２】
エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとしては、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が好ましくは２〜９５重量％、より好ましくは５〜９０重量％であり、末端にエチレンオキサイドが付加しているものが好ましい。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの配列は、ランダムであることが好ましい。
【００３３】
なお、かかるポリエーテルポリオールの分子量としては、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、４００〜３０００の範囲のものがより好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、１５００〜６０００の範囲のものがより好ましい。更に、２官能のポリオールと３官能のポリオールとを適宜ブレンドして用いることもできる。
【００３４】
また、ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得ることができ、重量平均分子量が４００〜４０００の範囲、特には、６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。さらに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。
【００３５】
さらに、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましい。この場合、これらのブレンド比率が、重量比で９５：５〜２０：８０の範囲、特には９０：１０〜５０：５０の範囲となるよう用いることが好適である。
【００３６】
また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やこれらの誘導体を併用することもできる。
【００３７】
ポリウレタン原料の硬化反応に用いる触媒としては、トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコール（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組合せて用いてもよい。
【００３８】
ローラに導電性を付与する場合には、ポリウレタン原料中に導電剤を加えることができる。導電材にはイオン導電剤と電子導電剤があり、イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等のドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンミニウム等のオクタデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム等のアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、アルキル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などの有機イオン導電材；リチウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などの無機イオン導電剤が挙げられる。また、電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボンブラック；ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボンブラック；酸化カーボンブラック等のインク用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅等の金属；カーボンウイスカー、黒鉛ウイスカー、炭化チタンウイスカー、導電性チタン酸カリウムウイスカー、導電性チタン酸バリウムウイスカー、導電性酸化チタンウイスカー、導電性酸化亜鉛ウイスカー等の導電性ウイスカーなどが挙げられる。これら導電剤を適宜添加することで、ローラの体積固有抵抗を調整することができる。
【００３９】
弾性体２をウレタンフォームにより形成する場合には、ウレタンフォームの密度は０．２〜０．８ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは０．３〜０．６ｇ／ｃｍ３である。ポリウレタン原料をあらかじめ発泡させるための方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、密度０．２〜０．８ｇ／ｃｍ３、アスカーＣ硬度２０〜６５°の独立気泡構造を有するポリウレタンフォームを得る場合には、不活性ガスを混入しながら機械的攪拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のポリウレタン原料と反応しない気体が挙げられる。発泡させたポリウレタン原料を金属モールド等に注型し、硬化させることにより、金属モールドに接した部分に自己スキン層（薄い層状の皮膜）が形成されたポリウレタンフォームを得ることができる。その際、金属モールドの内面をフッ素樹脂等でコーティングする等の方法により、金属モールドに離型性を付与することができる。
【００４０】
また、ポリウレタン原料中には、用途に応じて、上記の他、無機炭酸塩等の充填材、シリコーン整泡剤や各種界面活性剤等の整泡剤、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを適宜添加することができる。このうちシリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン・ポリオキシアルキレン共重合物等を好適に用いることができ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。また、界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や、各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００質量部に対して好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．５〜５質量部である。
【００４１】
また、弾性体２をゴムにより形成する場合には、弾性体２の成形は、ゴム原料の押出しにより行うことができる。かかるゴム原料は、ゴム材料に加えて、さらに、所望により化学発泡剤、導電剤、加硫剤、加硫促進剤、オイル、可塑剤、亜鉛華、ステアリン酸、炭酸カルウシム、マグネシアなどのゴム用添加剤を添加して形成される。
【００４２】
ゴム材料としては、例えば、エチレンプロピレンジエン（ＥＰＤＭ）ゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、アクリルゴムなどが挙げられ、これらは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
また、弾性体２を発泡ゴムとする場合に用いる化学発泡剤としては、特に制限はなく、公知の無機発泡剤および有機発泡剤のうちから適宜選択して用いることができる。ここで、無機発泡剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、水素化ホウ酸ナトリウムなどが挙げられ、有機発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、バリウムアゾジカルボキシレート、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジドなどが挙げられる。これらの化学発泡剤は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも特に、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）およびアゾジカルボンアミドが、緻密で均一な発泡セルが得られることから好適である。この化学発泡剤の使用量は、ゴム材料１００質量部に対し、通常０．５〜２０質量部、好ましくは１〜１５質量部の範囲である。
【００４４】
また、導電剤としては、上記したポリウレタンフォームの場合と同様のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック；ニッケルや銅などの金属粉末；酸化錫，酸化チタン，酸化亜鉛などの金属酸化物粉末やその他導電性金属複酸化物粉末；金属やアンモニウムなどの過塩素酸塩，アルキル硫酸塩，カルボン酸塩，ホウフッ化水素酸塩などのイオン導電剤を挙げることができ、これらのうちから適宜選択して用いることができる。これら導電剤は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、所望の固有抵抗値をもつ発泡体層が得られるように、導電剤の種類に応じて適宜選定することができる。
【００４５】
加硫剤としては、ゴム材料の種類に応じて、公知の加硫剤、例えば、硫黄や過酸化物などの中から適宜選択することができる。
【００４６】
上記各成分を用いてゴム原料を調製するに際しては、ゴム材料と、導電剤と、化学発泡剤および加硫剤を除く他の添加剤とを、７０〜１３０℃程度の温度で混練した後、５０〜９０℃程度の比較的低温で所望に応じ化学発泡剤および加硫剤を添加、混練し、早期加硫や早期発泡を抑制することが好ましい。混練は、ロール、ニーダー、ミキサーなどを用いて行うことができる。
【００４７】
次いで、このようにして調製されたゴム原料を、押出成形機等を用いてチューブ状に押出成形し、加硫することにより、ゴムからなる弾性体２を得ることができる。加硫は、加硫缶や金型を用いて行うことができる他、マイクロ波加熱および熱風を併用する方法を用いることもできる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
弾性体２の原料として下記表１中に示す配合のゴム原料を用いて、押出成形により成形したものを外径φ４：１８ｍｍ、長さ：２３０ｍｍに定尺裁断して、弾性体２を作製した。弾性体２としては、カーボンブラック量の調整により、アスカーＣ硬度３０°および４５°の２種類のものを作製した（下記表１参照）。得られた弾性体２に、下記表２中に示すように孔径φ２を変えて長手方向に貫通する孔３を設けた。
【００４９】
【表１】
【００５０】
軸１として芯金（外径φ１：６ｍｍ，長さ：２５０ｍｍ，材質：ステンレス）を用い、図２に示す手順にて、貫通孔３内に軸１を挿入することにより軸１と弾性体２とを一体化させて、弾性ローラ１０を作製した。具体的には、まず、貫通孔３内に軸１を少し挿入して、反対側から貫通孔３内にエアを導入して貫通孔３を拡径し、貫通孔３が拡径された状態で、内部に軸１を挿入し、所望の位置まで軸１を送ったところでエアの噴射を止めて、軸１と弾性体２とが一体化されてなる弾性ローラ１０を得た。使用したエアノズル２０の孔径φ３は１０ｍｍであり、エアの噴射圧は０．２ＭＰａとした。
【００５１】
＜評価方法＞
軸１を弾性体２に挿入した際のトルク（ｃＮ・ｍ）を測定するとともに、弾性体２表面の研磨を、回転砥石（株式会社テイケン製、型番：ＧＣ８０（炭化ケイ素），外径φ４０５ｍｍ，幅５０ｍｍ）を用いて行い、軸１と弾性体２との間でズレが生ずるか否かにつき評価した。ズレの有無については、ズレが生じなかった場合を「○」とし、ズレが生じた場合には、何度回転したかを角度にて示した。
これらの結果を、下記の表２中に併せて示す。また、貫通孔径φ２とトルクとの関係を、アスカーＣ硬度３０°および４５°の場合のそれぞれにつき、図３，４のグラフに示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
上記表２中に示すように、本発明のエアを用いた製造方法により得られる弾性ローラは、軸と弾性体との間の摩擦力が強いために、接着剤なしでも強固な固定状態が得られており、空転や芯金ズレ等の問題を生じないことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る弾性ローラを示す概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る弾性ローラの製造方法を示す説明図である。
【図３】実施例における、アスカーＣ硬度３０°の弾性体を用いた場合の貫通孔径φ２とトルクとの関係を示すグラフである。
【図４】実施例における、アスカーＣ硬度４５°の弾性体を用いた場合の貫通孔径φ２とトルクとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る弾性ローラの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１１ 軸（芯金）
２ 弾性体
３ 貫通孔
１０ 弾性ローラ
１２ 空洞
１３，３０ アダプタ
２０ エアノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、該軸の外周に担持された弾性体とを備える弾性体ローラの製造方法において、
前記弾性体に長手方向に貫通する孔を設け、前記軸を該貫通孔に挿入することにより前記軸と弾性体とを一体化させるにあたり、該軸および弾性体として、該軸の外径φ１と該弾性体の貫通孔径φ２とがφ１＞φ２を満足する組み合わせを用いるとともに、該弾性体の貫通孔をエアにて拡径して、拡径された該貫通孔内に前記軸を挿入することを特徴とする弾性ローラの製造方法。
【請求項２】
前記軸の外径φ１と前記弾性体の貫通孔径φ２との径差を０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とする請求項１記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項３】
前記軸の外径φ１より大きい孔径φ３を有するエアノズルを用いて、前記貫通孔の拡径を行う請求項１または２記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項４】
前記軸の外径φ１と前記エアノズルの孔径φ３との径差を１ｍｍ以上とし、かつ、該エアノズルの孔径φ３を、前記弾性体の外径φ４以下とする請求項３記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項５】
前記軸を前記弾性体の貫通孔内に挿入する際における、該軸と弾性体との間の長手方向の位置決めを、該軸の送り量により調整する請求項１〜４のうちいずれか一項記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項記載の弾性ローラの製造方法により製造されたことを特徴とする弾性ローラ。
【請求項１】
軸と、該軸の外周に担持された弾性体とを備える弾性体ローラの製造方法において、
前記弾性体に長手方向に貫通する孔を設け、前記軸を該貫通孔に挿入することにより前記軸と弾性体とを一体化させるにあたり、該軸および弾性体として、該軸の外径φ１と該弾性体の貫通孔径φ２とがφ１＞φ２を満足する組み合わせを用いるとともに、該弾性体の貫通孔をエアにて拡径して、拡径された該貫通孔内に前記軸を挿入することを特徴とする弾性ローラの製造方法。
【請求項２】
前記軸の外径φ１と前記弾性体の貫通孔径φ２との径差を０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とする請求項１記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項３】
前記軸の外径φ１より大きい孔径φ３を有するエアノズルを用いて、前記貫通孔の拡径を行う請求項１または２記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項４】
前記軸の外径φ１と前記エアノズルの孔径φ３との径差を１ｍｍ以上とし、かつ、該エアノズルの孔径φ３を、前記弾性体の外径φ４以下とする請求項３記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項５】
前記軸を前記弾性体の貫通孔内に挿入する際における、該軸と弾性体との間の長手方向の位置決めを、該軸の送り量により調整する請求項１〜４のうちいずれか一項記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項記載の弾性ローラの製造方法により製造されたことを特徴とする弾性ローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２９８８２５（Ｐ２００８−２９８８２５Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４１５０３（Ｐ２００７−１４１５０３）
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]