JP2006015652A - ゴムローラの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振れ精度の良いゴムローラの製造装置を提供する。
【解決手段】円筒状の金型本体と、該金型本体の両端部に嵌合する駒の少なくとも３部材を有する成形金型の内部に軸体を配置し、該金型のキャビティ内にゴム材料を注入し、硬化して成形するゴムローラの製造装置において、少なくとも一方の該駒の外向きの部位に該金型本体と該駒とを型締めする部材が摺動可能に密着する位置修正機構を有することを特徴とするゴムローラの製造装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、成形金型の内部に軸体を配置し、この成形金型のキャビティ内にゴム材料を注入し、硬化して成形するゴムローラの製造装置に関する。

一般に成形金型の内部に軸体を配置し、この成形金型のキャビティ内にゴム材料を注入し、硬化して成形するゴムローラの製造においては、円筒状の金型本体（パイプ型と表すことがある）とその両端に取り付ける駒の少なくとも３部材から構成されている成形金型が使用される。ゴム材料を注入し、硬化する際には、パイプ型と両端の駒をシリンダやバネやネジ等で上下方向から型締めする。この時、成型金型の両端面や型締め部材は、平面であるため、成形金型の端面と型締め部材の面の平行度が悪いと、円周方向で均一に当たらなくなり、片当たりをして成型金型の軸方向に偏荷重が加わる。この時、成形金型には、曲げモーメントが発生し、成形金型が湾曲する。その結果、成形したゴムローラも曲がった状態となり、振れ精度が悪くなる。この振れ精度の悪化は、電子写真技術におけるゴムローラにおいては電気抵抗のムラや画像不良の原因となっていた。

また、成形金型と型締め部材が円周方向に均一に当たらないと、この部分に隙間が生じ、最悪の場合材料漏れの問題も生じる（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０９−３２７８６５号公報

従って、本発明においては、振れ精度の良いゴムローラの製造装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成した本発明は、円筒状の金型本体と、該金型本体の両端部に嵌合する駒の少なくとも３部材を有する成形金型の内部に軸体を配置し、該金型のキャビティ内にゴム材料を注入し、硬化して成形するゴムローラの製造装置において、少なくとも一方の該駒の外向きの部位に該金型本体と該駒とを型締めする部材が摺動可能に密着する位置修正機構を有することを特徴とするゴムローラの製造装置である。

上記本発明のゴムローラの製造装置は、前記位置修正機構が、前記少なくとも一方の駒の外向きの部位または該駒の該部位に摺動可能に密着する前記型締めする部材の部位のいずれか一方に凸球面を設け、他方に該凸球面に応じた凹球面を設けたものであるのが好ましい。
さらに、上記本発明のゴムローラの製造装置は、前記位置修正機構が、前記少なくとも一方の駒の外向きの部位または該駒の該部位に摺動可能に密着する前記該型締めする部材の部位のいずれか一方にテーパ面を設け、他方に該テーパ面に応じた凸球面を設けたものであるのが好ましい。
さらに、本発明のゴムローラの製造装置は、前記位置修正機構が、前記少なくとも一方の駒の外向きの部位に凹球面を設け、該駒の該凹球面に密着する前記型締めする部材の部位に凸球面を設けたものであって、該凹球面の半径をＲｃとし、該凸球面の半径をＲｖとしたとき、これらが下記式（１）
Ｒｃ≧Ｒｖ （１）
で表される条件を満たすものが好ましい。
さらに、本発明のゴムローラの製造装置は、前記型締めする部材が、型締め装置に一体に固定されているのが好ましい。
さらに、本発明のゴムローラの製造装置は、前記ゴム材料が液状ゴム材料であることが好ましい。
さらに、本発明のゴムローラの製造装置は前記液状ゴム材料が、シリコーンゴムであることが好ましい。

本発明のゴムローラの製造装置においては、成形金型の少なくとも一方の駒の外向きの部位に、金型本体とこの駒とを型締めする部材が摺動可能に密着して位置修正が行われ、成形金型（駒）に偏荷重が加わることを抑えることにより成形金型のたわみが抑えられ、振れ精度の良いゴムローラを製造することができる。

本発明のゴムローラの製造装置は、円筒状の金型本体と、この金型本体の両端部に嵌合する駒の少なくとも３部材を有する成形金型の内部に軸体を配置し、この成形金型のキャビティ内にゴム材料を注入し、硬化して成形するゴムローラの製造装置であり、駒を介して成形金型の内部に軸体を配置して、金型本体と駒とを型締めし、成形金型のキャビティ内にゴム材料を注入し、注入したゴム材料を硬化してゴムローラを成形する。

本発明のゴムローラの製造装置における成形金型は、特に限定されないが、通常、円筒形状の金型本体、その両端部に嵌合される二つの駒を有する。また、本発明における金型本体と駒とを型締めする型締め装置についても、成形金型を適切に型締めすることができるものであれば特に限定されず公知の装置のなかから適切なものを選択し用いることができる。

本発明のゴムローラの製造装置の一例における成形金型および型締め装置の概略図を図１に示す。この成形金型は、少なくとも、金型本体２ａならびにその両端部に嵌合される上駒１および下駒３の三つの部材からなる。いずれの部材も、材質はプリハードン鋼とすることができる。また型締め装置は、少なくとも、固定板６ａ、型締力を発生させるエアシリンダ６ｃ、エアシリンダ６ｃによって動く可動板６ｂ、エアシリンダが取り付けられるバックアップ板６ｅ、バックアップ板６ｅと固定板６ａとを固定するシャフト６ｄを備えている。

本発明における位置修正機構の一例は、図１に示されているように、凹球面１０を端面に形成された下駒３と、凸球面１１を有する突起部を形成された型締め装置の固定板６ａとからなる。上駒１および下駒３を介して軸体４を内部に配置した後に、成形金型は、下駒３の凹球面１０が型締め装置の固定板６ａに一体に形成された突起部の凸球面１１に摺動可能に接触するように型締め装置にセットされ、エアシリンダ６ｃで固定され型締めされる。このとき、下駒３の端面が型締め装置の固定板６ａの上端面と角θ傾いていると、下駒３の凹球面１０と固定板６ａに一体に形成された突起部の凸球面１１とは、型締め装置にセットされ、固定され、型締めされる過程で、上記角θに相当する角度相互に摺動し接触位置が修正されこの位置で相互に密着させられる。

本発明における位置修正機構は、成形金型の少なくとも一方の駒の外向きの部位またはこの駒の該部位に摺動可能に密着する型締めする部材の部位のいずれか一方に凸球面を設け、他方にこの凸球面に応じた凹球面を設けることにより構成することができる。また一方をテーパー面とし他方を凸球面とする構成とすることもできる。本発明における位置修正機構は、型締めする部材を、例えば図１に示した、型締め装置の固定板６ａ、図２に示すタッチ駒５等とすることができる。図１に示した位置調節機構においては、型締め装置の固定板６ａに一体に形成された突起部に凸球面が設けられている。また図２に示したタッチ駒５においては、タッチ駒５の突起部に凸球面が設けられている。位置修正機構の型締めする部材（固定板６ａ、タッチ駒５等）もまた、材質はプリハードン鋼とすることができる。

このような位置修正機構を設けると、成形金型を型締めする際、金型（駒）端面と、型締め装置の固定板６ａのような金型（駒）端面と直接接触する型締め装置の部材の端面との平行度が悪い場合でも、型締めする部材と下駒の接触面とが相互に摺動し、位置修正される。こうして、成型金型（駒）と型締めする部材が、金型（駒）端面の円周方向に均一に当たるため、成形金型端面に偏荷重が加わらず曲げモーメントが発生しない。このため、成形金型は、湾曲せず、従って、中心の軸体（芯金と表すことがある）も成形したゴムローラもまっすぐとなり、振れ精度が良くなる。

本発明における位置修正機構には、ユニバーサルジョイントやフローティングジョイント、球面座を用いる方法を挙げることができる。

球面を利用する方法としては、上述したように、位置修正機構を、少なくとも一方の駒の外向き端部または型締めする部材いずれか一方に、凸球面を設け、他方に該凸球に応じた凹球面を設ける構成とすることを挙げることができる。この時、凸球面の半径をＲｖとし凹球面の半径をＲｃとしたとき、下記式（１）
Ｒｃ≧Ｒｖ （１）
で表される条件を満たすことが好ましい。ＲｃおよびＲｖとが上記式（１）をみたせば、ＲｃおよびＲｖの値については特に限定されないが、この場合、型締めする部材に凸球面を設け、駒の外向き端部に凹球面を設けるのが好ましい。このようにすると、型締め端面と駒の外向き端面の平行が出ていなくても、成形金型に偏荷重が加わらない。

また、凹球面の半径Ｒｃは、Ｒｃ＝１×Ｒｖ〜１．２×Ｒｖの範囲に設定するのが好ましい。Ｒｃ≧Ｒｖとすると、凹球面内で凸球面が円滑に動き好ましい。また、Ｒｃを１．２×Ｒｖ以下とすると、駒の外向き端部と型締めする部材の接触部位が、充分なものとなり、注入するゴム材料として粘性が低いものを用いても十分なシーリング効果が得られ好ましい。

また、本発明における位置修正機構は、上述したように、例えば、少なくとも一方の駒の外向きの部位またはこの駒の前記部位に摺動可能に密着する型締めする部材の部位のいずれか一方に凸球面を設け、他方にテーパ面を設ける構成とすることができる。

テーパー角度は、一方の駒の外向きの部位または型締めする部材に設けたテーパ面の幅方向中央の位置において、他方に設けた凸球面の幅方向の中央の位置が接するように構成すればよい。

上記駒の外向きの部位または型締めする部材、例えば型締め装置の固定板６ａもしくはタッチ駒５、に形成された突起等に凸球面１１、凹球面１０、またはテーパ面を形成する方法については、特に限定されず、例えば凸球面１１は旋盤を用いて一定半径で切削加工して形成すればよい。また、凹球面１０は凸球面同様に、旋盤加工して形成すればよい。また、テーパ面は旋盤を用いて、一定角度にて切削加工にて形成すればよい。

図１に示した本発明のゴムローラの製造装置においては、金型本体と上下駒とを型締め装置によって型締めすると、型締め装置の固定板６ａの上端面と下駒の下端面との平行度が悪い場合でも、凹球面及び凸球面部で相互に摺動して位置修正され、密着してゴム材料を金型のキャビティ内に導入するための経路を形成する。型締め装置の固定板６ａの突起部の中央に設けられた導入孔１３および下駒３の円周に沿って等間隔に所定の個数設けられたゴム材料の注入孔１２を経由して、不図示のゴム材料供給装置から、ゴム材料が成形金型のキャビティ内に注入される。

本発明のゴムローラの製造装置におけるゴム材料供給装置は特に限定されず、例えばシリンジを用いて材料を一定量計量した後に射出したり押出しスクリューにより押出す方式の装置を用いることができる。計量精度を考慮すると、これらのなかではシリンジを用いた射出方式の装置が望ましい。

ゴム材料の注入が完了すると、成形金型を型締め装置ごと熱風炉に入れるか、又は、成形金型よりわずかに大きな凹形状を有するヒーターを内包した金属製熱盤で挟み込み、加熱硬化させる。この時、金属製熱盤の凹形状は、成形金型に対して直径で０．０１〜０．２ｍｍ大きい形状が好ましく、材質はアルミニウムや銅、クロム銅などの熱伝導に優れる金属が好ましい。これらの硬化装置に導入し、ゴム材料が硬化するのに必要な温度に加熱し、所定時間経過後、成形金型を硬化装置より取り出し、所望の場合には、冷却装置で成形金型を冷却し、両金型駒１、３を金型本体２ａより取外し、その後ゴムローラを脱型する。この時ゴム材料は硬化収縮しおよび冷却により外形が収縮し、ゴムローラを傷付けることなく容易に脱型することができる。

本発明のゴムローラの製造装置における硬化装置は特に限定されず、例えば熱風炉、成形金型よりわずかなに大きな凹形状を有するヒーターを内包した金属製熱盤で成形金型を挟み込む方式の装置を用いることができる。これらのなかでは、加熱の温度ムラ、加熱時間を考慮すると、金属製熱盤で成形金型を挟み込む方式の装置が好ましい。

本発明における軸体４は、特に限定されず、本発明のゴムローラの製造装置によって製造されるゴムローラの使用目的等に応じて、適切なものを選択し、これを用いることができる。本発明における軸体４としては、例えば、鉄、ステンレス、鋼、真鍮、アルミニウム等の金属材料、ナイロン、ポリアセタール等の樹脂材料から作製された軸体を挙げることができる。

軸体４の直径や長さは、特に限定されず、製造されるゴムローラの使用目的等に応じてさまざまの直径や長さを有するものとすることができるが、通常、直径が５〜１０ｍｍ、長さが２４０〜３５０ｍｍのものが好ましく用いられる。

本発明におけるゴムローラは、通常、軸体４の外周に少なくとも１層のゴム材料を用いて形成された弾性層を有する。

本発明におけるゴム材料は、特に限定されず、ゴムローラの使用目的等に応じて、公知のゴム材料の中から適切なものを選択することができる。具体的には、例えば、ポリウレタン、シリコーンゴムなどの液状ゴム材料を用いることができる。これらのなかでは液状のシリコーンゴムが特に好ましく用いられる。

また、これら液状ゴム材料には、所望の場合には、架橋剤、発泡剤（水、低沸点物、ガス体等）、界面活性剤、触媒等を添加することができる。また、同様に、これら液状ゴム材料には、必要に応じて難燃剤や充填剤、更には所望の導電性を付与するための導電性付与剤や、帯電防止剤等も添加することができる。

また硬化する際の温度や時間についても、特に限定されず、用いたゴム材料に適したものとすればよい。通常、ゴム材料の硬化温度は、１００〜１５０℃、硬化させる時間は３〜１０分とすればよい。

本発明のゴムローラの製造装置を電子写真用現像ローラの成形に適用した実施例を図を参照して説明する。

（実施例１）
図２に本実施例に用いた成形金型の、図３に本実施例に用いた図２の成形金型および型締め装置の概略図を示す。
本実施例においては、少なくとも、内径φ１２ｍｍ、長さ２４０ｍｍの円筒形状を有する金型本体２aと金型本体の両端に嵌合される上駒1及び下駒3の３つの構成部材からなる成形金型を用いた。また、下駒３は、軸体を保持すると共に位置修正機構を構成するために、タッチ駒５と組み合わせて用いられる。型締め装置の固定板６ａはタッチ駒５の底面に直接当たることとなる。成形金型の中心軸２ｂよりＳＲ１４ｍｍの半径の凹球面を下駒３に、ＳＲ１４ｍｍの半径の凸球面をタッチ駒５に設け、これらを組み合わせて位置修正装置とした。タッチ駒５は、外径が成形金型と同寸法又はわずかに小さくし、突起部は成形金型に当接した際、タッチ駒５の凸面上部が下駒凹部の天井に当たらない高さに設定してある。また、下駒３には、ゴム材料の注入孔としてφ１．８ｍｍの孔を円周等配分で８穴設け、また、タッチ駒５には中央部にφ５ｍｍの導入孔１３を設けた。なお、成形金型およびタッチ駒の材質は、すべての構成部材においてプリハードン鋼とした。

成形金型内にφ６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの快削鋼ＳＵＭ２３Ｌ製の軸体４を挿入し、固定板６ａ、可動板６ｂ、エアシリンダ６ｃ、シャフト６ｄ、バックアップ板６ｅから構成される型締め装置にて、タッチ駒５を介して、上駒１、金型本体２ａ、下駒３を固定した。この時、型締め装置の固定板６ａ、可動板６ｂは平板であり、固定板６ａにはゴム材料の導入孔１４を設けた。また型締め力は、５９０Ｎとした。

型締めした成形金型に、不図示のシリンジにゴム材料を一定量計量した後、ゴム材料を射出する装置を用い、ゴム材料を成形金型のキャビティ内に注入した。ゴム材料としては、２液混合タイプの熱硬化性液状シリコーンゴムで粘度１５０Ｐa・ｓ、導電性を持たせるためカーボンブラックを配合したものを注入し、成形金型に対して直径で０．０１〜０．０５ｍｍ大きな凹形状を有するヒーターを内包したクロム銅製熱盤を用いて成形金型を挟み込み、１００℃１０分加熱して硬化させ、ゴムローラを製造した。

得られたゴムローラの振れを、株式会社キーエンス製のレーザ寸法測定器（ＬＳ−７０００；商品名）を用い、ゴムローラの弾性層の両端部からそれぞれ１０ｍｍ内側に入った位置、および中央位置における振れを測定した。基準からローラ外径表面までの隙間を、ゴムローラを回転しながら測定し、その値の最大値から最小値を引いた値を振れとして評価した。得られた結果を表１に示した。

（比較例１）
図４に本比較例に用いた成形金型の、図５に本比較例に用いた図４の成形金型および型締め装置の概略図を示す。
下駒３に凹球面を設けなかったこと、およびタッチ駒５を用いなかったこと以外は実施例１と同様のゴムローラの製造装置を用いて、ゴムローラを製造し、振れを測定した。得られた結果を表１に示した。

（実施例２）
図１に本実施例に用いた成形金型の概略図を示す。
下駒３にＳＲ１０．５ｍｍの凹球面を設け、タッチ駒５に替えて、型締め装置の固定板６ａを、ＳＲ１０ｍｍの凸球面を設けた突起部を一体に形成した高さ１０ｍｍ、凸球面部高さ４．５ｍｍの固定板とした以外は実施例１と同様のゴムローラの製造装置を用いて、ゴムローラを製造し、振れを測定した。得られた結果を表１に示した。なお、凹球面の半径Ｒｃは凹球面の半径Ｒｖの１．０５倍であった。

表１に示されているように、実施例１、実施例２のゴムローラは、比較例１のゴムローラと比較して振れが小さい。特に、比較例１のゴムローラでは、中央部の振れが大きく、金型がたわんでいたことを表している。

本発明のゴムローラの製造装置により、振れ精度の良いゴムローラを製造することができる。

実施例２で用いた金型および型締め装置を示す概略図である。 実施例１で用いた金型を示す概略図である。 実施例１で用いた金型および型締め装置を示す概略図である。 比較例１で用いた金型を示す概略図である。 比較例１で用いた金型および型締め装置を示す概略図である。

符号の説明

１ 上部駒
２ａ 金型本体
２ｂ 成形金型の中心軸
３ 下部駒
４ 軸体
５ タッチ駒
６ａ （型締め装置）固定板
６ｂ （型締め装置）可動板
６ｃ （型締め装置）エアシリンダ
６ｄ （型締め装置）シャフト
６ｅ （型締め装置）バックアップ板
７ （型締め装置）固定板中心軸
１０ 凹球面
１１ 凸球面
１２ 注入孔
１３ （タッチ駒）導入孔
１４ （固定板）導入孔

Claims (7)

1. 円筒状の金型本体と、該金型本体の両端部に嵌合する駒の少なくとも３部材を有する成形金型の内部に軸体を配置し、該金型のキャビティ内にゴム材料を注入し、硬化して成形するゴムローラの製造装置において、少なくとも一方の該駒の外向きの部位に該金型本体と該駒とを型締めする部材が摺動可能に密着する位置修正機構を有することを特徴とするゴムローラの製造装置。
2. 前記位置修正機構が、前記少なくとも一方の駒の外向きの部位または該駒の該部位に摺動可能に密着する前記型締めする部材の部位のいずれか一方に凸球面を設け、他方に該凸球面に応じた凹球面を設けたものであることを特徴とする請求項１記載のゴムローラの製造装置。
3. 前記位置修正機構が、前記少なくとも一方の駒の外向きの部位または該駒の該部位に摺動可能に密着する前記型締めする部材の部位のいずれか一方にテーパ面を設け、他方に該テーパ面に応じた凸球面を設けたものであることを特徴とする請求項１記載のゴムローラの製造装置。
4. 前記位置修正機構が、前記少なくとも一方の駒の外向きの部位に凹球面を設け、該駒の該凹球面に密着する前記型締めする部材の部位に凸球面を設けたものであって、該凹球面の半径をＲｃとし、該凸球面の半径をＲｖとしたとき、これらが下記式（１）
   Ｒｃ≧Ｒｖ （１）
   で表される条件を満たすことものであることを特徴とする請求項２記載のゴムローラの製造装置。
5. 前記型締めする部材が、型締め装置に一体に固定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のゴムローラの製造装置。
6. 前記ゴム材料が、液状ゴム材料であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のゴムローラの製造装置。
7. 前記液状ゴム材料が、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項６記載のゴムローラの製造装置。
   
   

Images