专利名称：橡胶滚轮及其制造方法
技术领域：
本发明涉及例如影印机、雷射印表机、传真机以及自动提款机等所使用的橡胶滚轮，特别涉及具有发泡橡胶层的橡胶滚轮。
背景技术：
在影印机等办公机械中，使用了带电滚轮、显像滚轮、复印滚轮、供纸滚轮、运送滚轮以及固定滚轮等橡胶滚轮。此办公机械在形成图像的场合，首先以带电滚轮使感光鼓等静电潜像保持体均匀带电，其次，使图像曝光以使静电潜像保持体上形成静电潜像，接着，以显像滚轮供给调色剂至静电潜像保持体上，以形成调色影像。并且以供纸滚轮以及运送滚轮将纸等被印刷体运送至静电潜像保持体，以复印滚轮将调色影像复印至被印刷体上。而调色影像再以固定滚轮将之固定于被印刷体上。
带电滚轮、显像滚轮以及复印滚轮由于与静电潜像保持体接触，并且为了在与静电潜像保持体之间得到适当的渐增曲率，必须具有相当程度的柔软度。而且，由提高被印刷体的运送能力的角度来看，供纸滚轮以及运送滚轮也必须具有相当程度的柔软性。特别是近年对图像的高精密化和高密度化的需求日渐提高，因而希望能够得到更加柔软的橡胶滚轮。为了达成赋予橡胶滚轮柔软性的目的，使用了发泡橡胶(请参照例如特开平11-201140号公报等)。
具有发泡橡胶层的橡胶滚轮的制造方法，首先将含有发泡剂的橡胶组合物压出成形为管状物，其次将此管状物插入假芯中并投入加硫罐，加热以使橡胶交联，同时使发泡剂发泡，以得到发泡橡胶的成形体。其次将此发泡橡胶的成形体由假芯拔出并插入轴芯(作为最终成品之一部分的芯)，研磨发泡橡胶成形体的表面，得到由轴芯以及发泡橡胶层所组成的橡胶滚轮。研磨的目的在使发泡橡胶表面平坦化、调整表面的粗细度。使用假芯的目的是由于在下述的交联时管状物内径会扩大，因此所使用的轴芯直径较假芯的直径大。
以加硫罐交联并发泡会使得管状物的外径膨胀，由于管状物与假芯之间具有空隙，加硫罐的内压使得管状物的内径也变大。此时内径的扩大量因部位而异，所得的发泡橡胶成形体的内径也随之变得不均一。如果内径不均一，轴芯与发泡橡胶层之间的部分会形成空气层，使轴芯与发泡橡胶层之间的接着力变得不充分。而且，空气层会使得橡胶滚轮的电阻值不均一。而且，此空气层在研磨时会发热膨胀，即便在膨胀状态将发泡橡胶层磨平，由于其后在常温时空气层回复至原来的体积，此空气层之上的发泡橡胶层也会凹陷，发泡橡胶层表面上所产生的凹凸不平，将助长电阻值的不均一现象。
特开平10-90975号公报中，揭示了一种使用横头(Crosshead)压出机在支撑轴上压出橡胶组合物，再将其加硫交联的制造方法。使用横头压出机所压出后的支撑轴与橡胶组合物的间隙很小。但是，对于通常的横头压出，支撑轴与橡胶组合物不能够密着，由于两者之间依然会形成空气层，而残留支撑轴与橡胶层的接着力不足，或橡胶滚轮的外径以及电阻值不均一的问题。
此接着力不足的问题以及不均一性的问题，例如在特开平7-238923号公报、特开平7-295331号公报以及特开平10-156917号公报中，也揭示了所谓的以共压出的方式，在发泡橡胶层上设置固体橡胶层(Solid rubber)的橡胶滚轮。
发明概述有鉴于上述的问题，本发明的目的是提供一种橡胶滚轮，此橡胶滚轮的轴芯与发泡橡胶层的接着力高、且外径以及电阻值具有优良的均一性。
为了达成本发明上述的目的，本发明提供一种橡胶滚轮的制造方法，此制造方法包含下列步骤将含有发泡剂的未交联橡胶组合物所形成的管状物，呈密着状态地被覆至轴芯表面的被覆步骤；以及将此管状物加热以使橡胶交联的同时使发泡剂发泡的交联步骤。
此制造方法由于在被覆步骤中管状物与轴芯呈密着状态，在交联步骤中管状物的内径不会扩大。因此，轴芯与发泡橡胶层之间不会形成空气层。依此制造方法所得的橡胶滚轮，其轴芯与发泡橡胶层的接着力高，而且不会产生空气层所引起的电阻值的不均一。而且此橡胶滚轮不会因研磨时的空气层膨胀而产生外径的不均一。尚且，此制造方法中的“管状物与轴芯呈密着状态”，其意义是表示两者之间实质上未有空气层(包含气泡)或其他异物介入。
此制造方法，是将被覆步骤所使用的轴芯继续使用，而成为最终成品的一部分。因此，无须如同熟知的制造方法将假芯插入或拔脱，而使得工程简化。依此制造的橡胶滚轮的成本也得以降低。
在被覆步骤中，管状物的内径优选为轴芯外径的0.5倍以上、0.9倍以下。这样，轴芯与管状物能够确实地成为密着状态。将此内径较轴芯的外径小的管状物被覆在轴芯上的方法，可以使用压入法，也可以使用横头压出机将之压出。使用横头压出机的场合，将轴芯插入头部中，在将管状物压出的同时使之被覆至轴芯上。尚且，使用横头压出机的场合，在管状物被压出且尚未插入轴芯时，此管状物的内径为轴芯外径的0.5倍以上、0.9倍以下。
使用横头压出机的场合，优选以吸引的方式，一边使管状物与轴芯之间呈负压状态，一边将管状物被覆至轴芯上。由此，轴芯与管状物能确实地成为密着状态。在进行吸引的场合，管状物的内径也可以超过轴芯外径的0.9倍。
此制造方法，不仅适用于由轴芯与发泡橡胶层形成橡胶滚轮，也适于制造在发泡橡胶层上设置有固体橡胶层、其他层的橡胶滚轮。尚且，固体橡胶层是实质上不含气泡的橡胶层。
附图的简单说明
图1所示为本发明的一实施例的橡胶滚轮1的斜视图；以及图2所示为图1的橡胶滚轮1的被覆步骤的部分剖面图。图示的标示说明1橡胶滚轮3轴芯5发泡橡胶层7横头压出机9圆筒11螺杆13头部15口部金属17内筒19橡胶组合物21管状物23插入口优选实施例的详细说明以下为参照附图对本发明的实施方式做说明。
图1所示为本发明的一实施例的橡胶滚轮1的斜视图。此橡胶滚轮1具有轴芯3以及发泡橡胶层5。轴芯3的剖面为圆形的棒状、发泡橡胶层5为圆筒状。且轴芯3的外周面及发泡橡胶层5的内周面互相接触。
轴芯3的材质并没有特别的限制，例如可使用合成树脂、金属等。对于用于带电滚轮、显像滚轮、以及影印滚轮的场合，橡胶滚轮1必须具有导电性。由于此时轴芯3也必须具有导电性，轴芯3通常是使用金属材料。
发泡橡胶层5是由橡胶组合物的交联形成的。所使用的橡胶例如是乙烯-丙烯-双烯三元共聚物(ethlene-propylene-diene copolymer)、苯乙烯-丁二烯共聚物(stryrene-butadiene copolymer)、天然橡胶、丁二烯橡胶(butadienerubber)、聚异戊二烯橡胶(isoprene rubber)、硅橡胶(silicon rubber)、丙烯腈-丁二烯共聚物(acrylonitri1e-butadiene copolymer)、氢化丙烯腈-丁二烯共聚物、氯丁二烯橡胶(chloroprene rubber)、丙烯酸橡胶(acrylic rubber)、聚氨酯橡胶(urethane rubber)、环氧氯丙烷橡胶(epichlorohydrin rubber)等如上列举者。
发泡材料层5含有气泡。此气泡是由发泡剂的发泡形成的。适合使用的发泡剂例如是偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide)、N,N-二亚硝基五甲撑四胺(N,N-dinitrosopentamethylene)等如上所列举的化学反应型有机发泡剂。通常在橡胶的加热、交联反应的同时产生发泡。化学反应型发泡剂的配合量(质量比)，相对于橡胶100部，其为3部以上、12部以下左右。配合量不满足上述范围则发泡率降低，使橡胶滚轮1的柔软性不充分。反之配合量超过上述范围的话，则发泡剂会妨害交联反应，使橡胶滚轮1的强度不充分。
发泡橡胶层5的发泡率优选为2倍以上、15倍以下。特别优选为3倍以上、6倍以下。发泡率不满足上述范围，橡胶滚轮1的柔软性变得不充分。反之发泡率超过上述范围的话，橡胶滚轮1的强度会不充分。
发泡橡胶层5的厚度并没有特别的限制，通常在2mm以上、10mm以下。厚度不满足上述的范围，会损及橡胶滚轮的柔软性，反之如果超过上述范围，橡胶滚轮1的强度会充分。
使用于带电滚轮、显像滚轮、以及复印滚轮的场合，发泡橡胶层5必须具有导电性。通常配合碳黑、金属粉末等电子导电性物质，以赋予发泡橡胶层5导电性。而且，使用丙烯腈-丁二烯共聚物、氢化丙烯腈-丁二烯共聚物、氯丁二烯橡胶、丙烯酸橡胶、聚氨脂橡胶、环氧氯丙烷橡胶等具有离子导电性、高分子本身的电气阻抗小的橡胶，而给予发泡橡胶层导电性。使用这些橡胶的场合，不须配合电子导电性物质。当然，也可以使用离子导电性的橡胶再配合电子导电性物质。
此橡胶滚轮1由轴芯3以及发泡橡胶层5所构成，也可以在发泡橡胶层5上设置固体橡胶层。而且，发泡橡胶层5以及固体橡胶层之间，或固体橡胶层之上，也可视需要设置其他层。
图2所示为图1的橡胶滚轮1的被覆步骤的部分剖面图。此图所示为横头压出机。此横头压出机7具有圆筒9、螺杆11、头部13、口部金属15、内筒17。圆筒9内填充含有发泡剂的橡胶组合物19(发泡性橡胶组合物)。橡胶组合物19因螺杆11的回转，向前方(图2中的右方)前进到达头部13。此橡胶组合物19在头部13改变行进方向朝着下方，由口部金属15压出以形成管状物21。一方面，由圆筒17的插入口23将轴芯3插入。此轴芯3通过内筒17并由口部金属15排出，并向下方前进。在口部金属15附近、轴芯3的外周围，被覆管状物21。
管状物21的内径(管状物21被压出且尚未插入轴芯3时的内径)，优选为轴芯3外径的0.5倍以上、0.9倍以下。即在此橡胶滚轮1中，管状物21的内径φr和轴芯3的外径φs，优选为能满下列数学式(Ⅰ)[数学式1]φs0.5≤φr≤φs×0.9……(Ⅰ)依此管状物21的内径小于轴芯3的外径，将管状物21强制地插入轴芯3。由此，将轴芯3与管状物21之间的空气排挤出，使轴芯3与管状物21之间成为密着状态。管状物21的内径超过轴芯3的外径的0.9倍，排挤出空气的效果变得不充分。反之，管状物21的内径未满轴芯3的外径的0.5倍，在被覆作业上会变得困难。根据此观点，管状物21的内径更优选为轴芯3的外径的0.6倍以上、0.85倍以下，最优选的为0.65倍以上、0.8倍以下。尚且，轴芯3与管状物21的密着状态，必须能够包含完成制品全部的有效长度。
优选的是由插入口23一边进行吸引一边压出。由此在口部金属15附近的管状物21及轴芯3之间成为负压状态，两者能确实成为密着状态。对于进行吸引的场合，管状物21的内径也可以超过轴芯3外径的0.9倍。当然，在进行吸引的场合，管状物21的内径为轴芯3的外径的0.5倍以上、0.9倍以下时，管状物21与轴芯3能确实达成密着状态。
图2为仅由发泡性橡胶组合物形成的管状物21，然而也可以使用所谓的共压出，以形成具有发泡性橡胶组合物所构成的内层、以及固体橡胶组合物所构成的外层的管状物。这种情况下，也由插入口23插入轴芯3，向轴芯3上被覆管状物。而且，也可以使用横头压出机17仅以发泡性橡胶组合物形成管状物，再于此管状物表面覆盖固体橡胶组合物。
而且，也可以使用不具备内筒17的压出机将管状物压出，再将此管状物强制压入轴芯3。这种情况下，管状物的内径也为轴芯3的外径的0.5倍以上、0.9倍以下，优选为轴芯3的外径的0.6倍以上、0.85倍以下，最优选为0.65倍以上、0.8倍以下，以将轴芯3与管状物之间的空气排出，达成两者的密着状态。强制压入时，用作为润滑剂的水、酒精等，涂布于轴芯3的外周面以及管状物的内周面。而且，也可以在吹入压缩空气的同时，进行机械性的强制压入。
被覆在轴芯3上的管状物21以加热进行交联(交联步骤)。交联可以使用金属模具进行，而且也可以使用加硫罐进行。交联时，发泡剂进行发泡而形成发泡橡胶层5。
以下举出实施例进行说明，以使本发明的功效更加令人明了，然而此实施例的记载并不能解释为用于限定本发明。尚且，以下配合量的记载中的“部”所表示的数值，是以质量为基准的比值。将丙烯腈-丁二烯共聚物(日本合成橡胶公司的商品名“N215SL”)80部，烯-丙烯-双烯三元共聚物(三井石油化学公司的商品名“EPT4021”)20部，碳黑(东海碳公司的商品名“Seast3”)5部，甘油三硬脂酸酯(stearic acid)(日本油脂公司)1部，发泡剂(永和化成工业公司的商品名“VINYFOR AC#3”)7部，其他的发泡剂(永和化成工业公司的商品名“NEOCELLBORN N5000”)3部，硫磺(鹤见化学公司的商品名“粉末硫黄”)1.5部，做为加硫促进剂的二硫代四乙基秋兰姆(tetraethylthiuram disulfide)(大内新兴化学工业公司的商品名“诺克席拉TET”)1.5部，作为其他加硫促进剂的2-氢硫基苯并噻唑(2-mecaptobenzothiazol)(大内新兴化学工业公司的商品名“诺克席拉M”)1部，以及作为其他加硫促进剂的N-环己基-2-次磺酰胺苯并噻唑(N-cyclohexyl-2-benzthiazolesulfenamide)(大内新兴化学工业社的商品名“诺克席拉CZ”)0.6部混练，得到发泡性的橡胶组合物。
此橡胶组合物投入螺杆径90mm，螺径比(L/D)为18的横头压出机(中田Engineering社制)的圆筒中。然后以螺杆的温度40℃、圆筒的温度40℃、头部的温度40℃、螺杆的回转速度10rpm等条件，压出内径为5.5mm的管状物。一方面，由插入口插入外径为0.6mm的轴芯，由插入口一边吸引，而在此轴芯的表面被覆管状物。
其次，将此轴芯以及管状物投入加硫罐，加热以使管状物交联。在交联的同时，发泡剂进行发泡，以形成发泡橡胶层。此发泡橡胶层的表面以通常的方法使用磨石进行研磨，而得到实施例1的橡胶滚轮。不经由插入口进行吸引，其他的实施条件与实施例1相同，以得到实施例2的橡胶滚轮。以通常的压出机将与实施例1相同的橡胶组合物压出，得到内径5.5mm的管状物，在一边留意不使管状物变形的情形下，强制压入与实施例1相同的轴芯(外径0.6mm)。强制压入时使用乙醇作为润滑剂，其后如同实施例1将管状物管状物交联，形成发泡橡胶层。此发泡橡胶层使用与实施例1相同的方法研磨，以得到实施例3的发泡橡胶层。以通常的压出机将与实施例1相同的橡胶组合物压出，以得到内径5.5mm的管状物，将此管状物插入外径2.0mm的假芯，吊置于加硫罐中进行交联，以得到由发泡橡胶层所构成的圆筒体。将此圆筒体强制压入与实施例1相同的轴芯(外径0.6mm)。强制压入时使用乙醇作为润滑剂。此发泡橡胶层使用与实施例1相同的方法研磨，以得到比较例的发泡橡胶层。将橡胶滚轮置于表面平坦的平台上。然后在与轴方向垂直的方向进行光照，以目视观察橡胶滚轮与平台间露出的光线。完全没有露出光线者以“◎”表示，几乎没有露出光线者“○”表示，外露很多光线者以“X”表示。此结果见下面的表1。在表面研磨时评价其加工性。轴芯和发泡橡胶层的密着性(接着力)相当高，大量生产时可靠度高者以“◎”表示，密着性高且在研磨时几乎不会产生问题者以“○”表示。此结果见下面的表1。制造成本方面相当有利者以“◎”表示，略微有利者以“△”表示，有必要改善者以“X”表示。此评价见下面的表1。
表1
由表1各实施例的橡胶滚轮与比较例的橡胶滚轮相比，能够了解综合评价较为优良。依此评价的结果，更能确认本发明的优越性。
综上所述，本发明的橡胶滚轮的轴芯与发泡橡胶层的接着力高。并且，此橡胶滚轮的外径以及电阻值的均一性优良。
权利要求
1．一种橡胶滚轮的制造方法，包括下列步骤被覆步骤，将含有发泡剂的橡胶组合物所构成的管状物，呈密着状态地被覆于一轴芯的表面；以及交联步骤，将该管状物加热，以使该橡胶组合物交联的同时使该发泡剂发泡。
2．如权利要求1所述的橡胶滚轮的制造方法，其中该管状物的内径为该轴芯的外径的0.5倍以上、0.9倍以下。
3．如权利要求1或2所述的橡胶滚轮的制造方法，其中达成该被覆步骤的方法包括以一横头压出机一边压出该管状物，并将该管状物被覆于插入于该横头压出机的轴芯上。
4．如权利要求3所述的橡胶滚轮的制造方法，其中包括一边进行吸引以使该管状物与该轴芯之间呈负压状态，一边被覆至该管状物的轴芯。
5．一种橡胶滚轮，是由权利要求1至4中的任一项所记载的制造方法所制造，该橡胶滚轮具有一轴芯；以及设置于该轴芯上的一发泡橡胶层。
6．如权利要求5所述的橡胶滚轮，其中该发泡橡胶层上还设置有固体的橡胶层。
全文摘要
提供一种轴芯与发泡层的接着力高,且外径以及电阻值的均一性优良的橡胶滚轮。在横头压出机7的圆筒9内,充填含有发泡剂的橡胶组合物。橡胶组合物19以螺杆11的回转,向前方前进到达头部13。此橡胶组合物19在头部13改变行进方向朝着下方,由口部金属15压出以形成管状物21。一方面,由圆筒17的插入口23,将轴芯3插入。此轴芯3通过内筒17并由口部金属15排出并向下方前进。由口部金属15附近在轴芯3的外周围被覆管状物21,并由插入口23进行吸引,使轴芯3与管状物21间呈负压状态。
文档编号G03G15/08GK1320516SQ01117030
公开日2001年11月7日 申请日期2001年4月19日 优先权日2000年4月27日
发明者∴下俊一, 福本隆洋 申请人:住友橡胶工业股份有限公司