JP2006097772A

JP2006097772A - ゴムローラ製造方法およびゴムローラ製造装置

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Publication number: JP2006097772A
Application number: JP2004283727A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Nakazawa; 俊光中澤; Shin Hattori; 伸服部; Hideo Kondo; 英夫近藤
Original assignee: Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Chemicals Inc
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】従来の方法では、端を開口するための機構を取り付けるために装置が大きく、且つ、複雑な構成になってしまう。またゴムチューブの端を開口する事により、位置による長手方向の導電性の差（ムラ）が発生してしまうなどゴムローラとしての特性（抵抗値等）にも影響を及ぼしてしまう。
【解決手段】本発明は、通孔が形成されたゴムチューブの両端を把持する工程と、両端が把持されたゴムチューブの一端をノズルフォルダーに勘合し密閉する工程と、ノズルフォルダーに勘合し密閉されたゴムチューブの一端の通孔の開口部に加圧された気体を供給しながらゴムチューブの他端の通孔の開口部から芯軸を通孔に挿入する工程と、を含むゴムローラ製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴムローラ（特に複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真に用いられる帯電ローラ、現像ローラ、その他の各種ゴムローラ）の製造方法およびゴムローラ製造装置に関する。

例えば、複写機等の電子写真に用いられる各種ゴムローラを短時間で安価に製造する方法の一つとして、まずゴムチューブのみを成形した後、そのゴムチューブの通孔に芯軸を挿入する方法が知られている。この場合、ゴムチューブの通孔の内径は芯軸の外径よりも小さく設定されている。

ゴムチューブの通孔の内径が芯軸の外径よりも小さく設定されている理由は、芯軸挿入後にゴムチューブが芯軸を締め付ける力を利用して芯軸とゴムチューブを完全に密着させることが目的である。また、芯軸には接着剤が塗布されている場合が多く、その接着剤の種類はホットメルトタイプや加硫接着タイプなどであり、芯軸挿入後にゴムローラを加熱することで芯軸とゴムチューブを接着することが可能となっている。

一方、接着剤が塗布された芯軸は、接着剤が塗布されていない芯軸に比べて摩擦が大きくなるため、挿入が難い。

従来、芯軸をゴムチューブに挿入する装置は、ゴムチューブの一端にエアノズルを配置して正圧エアーをチューブ内に送り込んでゴムチューブを膨らませた状態で他端を開口してから芯軸を挿入させる方法や、ゴムチューブの外側を、パイプ状金型の内側の滑り止め部で支持して芯軸を挿入させる方法（例えば、特許文献１および特許文献２）が用いられている。
実開平６−２７０２２号公報特開平４−１４６０３１号公報

しかしながら、従来の方法では、端を開口するための機構を取り付けるために装置が大きくなり、且つ、複雑になる。またゴムチューブの端を開口する事により、その後のゴムローラに導電性を持たせている場合においては、位置による長手方向の導電性の差（ムラ）が発生してしまうなどゴムローラとしての特性（抵抗値等）にも影響を及ぼしてしまう。

また、上記パイプ状金型でチューブの外側を支持した場合、特に未発泡のゴムチューブではゴムチューブ内側と芯軸との摩擦が大きく、圧入するのは困難であった。またゴムチューブの外径にバラツキがあり、内径が小さい場合は、芯軸をゴムチューブに挿入することが更に困難になるという問題があった。即ち、ゴムチューブの外径が大きめの場合は支持力が強く、ゴムチューブの内径を潰してしまい、うまく芯軸が挿入できなかった。一方、ゴムチューブの外径が小さめの場合は支持力が弱く、ゴムチューブが支持から外れてしまうなどの問題があった。

本発明は、従来技術の問題を解決する為の手段として考え出されたものであり、芯軸のゴムチューブへの挿入性を向上させ、且つ、ゴムチューブの内外径のバラツキに関わらずゴムチューブに芯軸の挿入が可能であるゴムローラの製造方法およびゴムローラ製造装置を提供することにある。

前記した課題の解決は以下に説明する新規な特徴的構成手段により可能となる。

すなわち、本発明は、両端の開口部を連通する通孔が形成されたゴムチューブの両端を把持する工程と、両端が把持されたゴムチューブの一端をノズルフォルダーに勘合しその開口部を密閉する工程と、ノズルフォルダーに勘合し密閉されたゴムチューブの一端の前記開口部に加圧された気体を供給しながらゴムチューブの他端の開口部から芯軸を前記通孔に挿入する工程と、を含むゴムローラ製造方法である。気体は、空気あるいは窒素であってもよく、加圧された気体の圧力は１．０〜５．０ｋｇ／ｃｍ²であることが好ましい。更に、ゴムチューブの内径の変化量が４０％以下であることが好ましい。

本発明では、ゴムチューブの肉厚が１〜３ｍｍであることが好ましく、更に、ゴムチューブが未発泡ゴムであることが好ましい。

本発明は更に、ゴムチューブ両端部を把持する第１のゴムチューブ把持手段と第２のゴムチューブ把持手段と、前記ゴムチューブと勘合し前記ゴムチューブの一端を密閉するノズルフォルダーと、前記ノズルフォルダーは前記ゴムチューブに形成された通孔へ気体を放出するノズルと、前記ノズルに気体を供給する気体供給手段と、前記ゴムチューブの他端に前記ゴムチューブに形成された通孔へ挿入される芯軸と、前記芯軸を固定する芯軸固定手段と、該固定された芯軸の一端を前記ゴムチューブに形成された通孔に位置合わせする位置合わせ手段と、前記位置合わせされた前記芯軸を前記ゴムチューブの一端から前記通孔に挿入する挿入手段と、を有することを特徴とするゴムロール製造装置である。

前記ノズルフォルダーは、前記芯軸の挿入を停止させる停止手段を有することが好ましく、前記第１および第２の把持手段は、前記ゴムチューブを前記ノズルフォルダーに密閉後、位置を固定する固定手段を有することが好ましい。更に、前記第１および第２の把持手段は、前記ゴムチューブを一定荷重で把持するための荷重印加手段を有していることが好ましい。本発明の前記第１および第２の把持手段は、前記ゴムチューブを２点以上で把持することが好ましい。

本発明により、芯軸のゴムチューブへの挿入性を向上させ、ゴムチューブの内外径のバラツキに関わらずゴムチューブと芯軸の挿入が容易になり、芯軸を挿入させた際ゴムチューブの縮みを最小限にさせ、更に、ゴムチューブと芯軸の挿入位置関係の再現性が高くなるゴムローラの製造方法およびゴムローラ製造装置を提供することができる。

本発明のゴムローラ製造装置を、図１とノズルフォルダー３の詳細図である図４を用いて説明する。

ゴムローラ製造装置は、ゴムチューブ１の一端を把持する押さえ冶具２ａと、ゴムチューブ１の他端と勘合し気体をゴムチューブに放出するノズルフォルダー３を有し、該ノズルフォルダー３のゴムチューブとの勘合部には気体の漏れを防止するためにオーリング５が配されている。

ノズルフォルダー３にはゴムチューブが勘合する第１の凹部とゴムチューブを貫通する芯軸４が勘合する第２の凹部が形成されている。第２の凹部６ａには気体を放出ための貫通孔６ｂが形成されている。

気体を放出するノズルフォルダー３には芯軸４が勘合するゴムチューブより細く、芯軸が勘合する凹部と該凹部に形成された芯軸４の直径よりも細いゴムチューブに気体を供給するための貫通孔６ｂが形成されている。ゴムチューブの他端は、ノズルフォルダー３の近傍で押さえ冶具２ｂにより把持されている。芯軸４は、芯軸４を保持する芯軸保持部（図示せず）と保持した芯軸４をゴムチューブ１に挿入するための空圧式シリンダー等の芯軸移動機構（図示せず）を備えている。

次に、図１〜図３を用いて、ゴムローラの製造方法を説明する。

図１に示すように、ゴムチューブ１をこのゴムローラ製造装置にセットし、ゴムチューブ１の両端部を押さえ冶具２ａ、２ｂで把持固定することで、ゴムチューブの位置を規定するゴムチューブ把持工程と、ゴムチューブ１の押さえ冶具２ｂから突出する部分をノズルフォルダー３と勘合させ、通孔１１の一端をノズルで密封する工程（図２）と、次に、貫通孔６ｂから加圧された気体が通孔に供給される。気体は特に限定されるものではないが、空気・乾燥窒素等の気体を用いることができる。空気は、図示していないがモータを用いて簡単に加圧できるので、特に気体の材料を限定されない場合に良く使われている。加圧して貫通孔６ｂから供給される気体はゴムチューブ１とノズルフォルダー３との間に配されるオーリング５によって漏れが防止される。供給された気体は、ゴムチューブ１の通孔１１を通ってゴムチューブ１１の他端に放出される。加圧された気体が通孔１１をゴムチューブ１放出されると、ゴムチューブ内径が膨張して芯軸４とチューブ内側との摩擦抵抗が小さくなり芯軸４が挿入しやすくなる。

ノズル側の押さえ冶具２ｂは、ゴムチューブ１を把持するとともに、ノズル３に密閉したゴムチューブ１がノズル３から気体が放出した際に移動することを防ぐために、押さえ冶具２ｂとノズル３との位置関係が動かないように少なくともゴムチューブ１をノズルに密閉した後は固定されていることが好ましい。

芯軸４が通孔１１のセンターを通って挿入されるように位置を出した後、芯軸４をゴムチューブの一端から他端に空圧式シリンダー（図示せず）により前進させることで、芯軸４は、ゴムチューブ１の通孔１１を図の左から右へと円滑に挿入される、芯軸挿入工程（図３）とからなっている。挿入された芯軸４が、第２の凹部６ａの底部に達すると挿入が終了する。

芯軸４の後端の位置は芯軸側の空圧式シリンダー（図示せず）が芯軸４を押し、第２の凹部６ａの底部に達した位置で、ゴムチューブ１との位置関係が決まる。これにより芯軸４の両端は、挿入後、ゴムチューブ１の両側からの芯軸４が突出している。芯軸４とゴムチューブとの位置関係は機械的に決定されるので寸法の再現性は非常に高いものとなる。

ゴムチューブの両端を把持する際、押さえ冶具２ａ、２ｂには２本以上の爪（図示せず）が埋め込まれており、エアーシリンダー等（図示せず）を用いて、チューブ径を潰さない程度の一定荷重の把持力で固定される。ゴムチューブの両端を把持する押さえ冶具２ａ、２ｂは、押さえ面を粗して、滑り止としても良い。また、把持接点数を無限に増やした状態は面であり、面で把持しても良い。ゴムチューブの両端を把持した状態で、ゴムチューブは図５に示されるようにゴムチューブの中央部が垂れ下がった状態となる。通孔１１の内径の変化量（（ｒ２×１００）／ｒ１（％））が４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましい。これはゴムチューブ形状のバラツキにより外径の大きいゴムチューブを把持する市際に内径が大きく変化（潰れて）してしまうと、芯軸を挿入するのが困難になるためである。

変化量が４０％以上であると芯軸４を挿入する際に、ゴムチューブ内径が潰れてしまい、加圧されたエアーを適切に吹き入れてもゴムチューブの通孔の他端に配置された芯軸を円滑に挿入できない場合があるからである。

ゴムチューブの両端を押さえ冶具２ａ、２ｂは一定の間隔が設けられている。このために、ゴムチューブは、ゴムチューブ形状のバラツキに関わらず、把持した時のゴムチューブの変化量を４０％以下にする事が容易に出来る。押さえ冶具２ａ、２ｂは、ゴムチューブを把持した後、例えば押さえ冶具２ａを移動して（移動機構は図示せず）一定の間隔保つようにしても良い。

ゴムチューブの肉厚が１〜３ｍｍの肉厚が薄いゴムチューブ程、ゴムチューブの腰が弱く芯軸を挿入するのが困難であり、且つ把持する時にゴムチューブ形状のバラツキの影響を受けやすく、そのようなゴムチューブでも本発明の構成であれば芯軸のゴムチューブへの挿入性を向上させる事が可能である。肉厚１〜３ｍｍは、特に電子写真装置用のゴムローラの一般的な厚みであり、この厚み範囲以外であっても、本発明の適用は妨げにならない。

発泡ゴムチューブよりも未発泡ゴムチューブの方が芯軸を挿入するのは困難であるが、本発明の構成は、ゴムチューブが未発泡であっても芯軸４をゴムチューブ１の通孔に挿入することができる。

発泡ゴムチューブの場合には、正圧エアーの吹き入れで、容易に芯軸の挿入口が得られることはいうまでもない。

なお、正圧エアーは１．０〜５．０ｋｇ／ｃｍ²を本発明の検討では用いた。ゴムチューブの肉厚、未発泡か発泡の状態などにより、エアー圧の適正範囲は異なるが、圧力１．０〜５．０ｋｇ／ｃｍ²、望ましくは２．０〜４．０ｋｇ／ｃｍ²である。エアー圧が所望値より大きすぎると、薄いゴムチューブでは、芯軸挿入時にゴムチューブが破裂してしまう事があり、エアー圧が所望値より小さすぎるとゴムチューブと芯軸の摩擦力が十分に小さくならずに芯軸が上手く挿入されない。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。ゴムチューブとしては、未発泡タイプのヒドリンゴム（ダイソー（株）製、商品名：エピクロマーＣＧ１０２）を、（株）三葉製作所製、７０ｍｍ押出し機を用いてコンパウンドを押し出し成形し、引き取って切断したものを、関西ローラ（株）製、Ａ型１．５Ｍ加硫缶で、１６０℃で４０分間加硫することにより得られた長さ２５０ｍｍ、外径９．５〜１０．０ｍｍ、内径５．０〜５．５ｍｍの寸法のゴムチューブを使用した。

一方、芯軸は、材質がＳＵＭ材で、長さ２５５ｍｍ、外径６ｍｍ、両端面はＣ面０．１ｍｍに加工された芯軸にポリエステル系の接着剤を塗布したものを用いた。
（実施例１）
エアーの圧力を１．０ｋｇ／ｃｍ²に設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％以下となるように設定した。
（実施例２）
エアーの圧力を３．０ｋｇ／ｃｍ²に設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％以下となるように設定した。
（実施例３）
エアーの圧力を３．０ｋｇ／ｃｍ²に設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が４０％以下となるように設定した。
（実施例４）
エアーの圧力を３．０ｋｇ／ｃｍ²に設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が２０％以下となるように設定した。
（実施例５）
エアーの圧力を５．０ｋｇ／ｃｍ²に設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％以下となるように設定した。
（比較例１）
エアーの圧力を０．８ｋｇ／ｃｍ²に設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％以下となるように設定した。
（比較例２）
エアーの圧力を３．０ｋｇ／ｃｍ²に設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が５０％以下となるように設定した。
（実地例４）
エアーの圧力を６．０ｋｇ／ｃｍ²に設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％以下となるように設定した。

前途した実地例１〜５で各１００本のゴムローラを製造した結果を表１に記す。

良品率が１００％の場合が合格（○）として、１本でも不良が発生した場合は不合格（×）と判定した。

以下のように、比較例１〜３でも芯金挿入は可能だが、実施例１〜５の良品率は１００％に対し比較例１〜３は６５〜８４％という結果になった。

ゴムチューブ１の両端を把持する工程を行った後の状態を示す図。ノズルフォルダー３より正圧エアーを放出しながら芯軸４をゴムチューブ１の通孔１１に挿入する工程の途中の状態を示す図。ゴムチューブ１の通孔１１に芯軸４が挿入された後の状態を示す図。ノズルフォルダーの詳細図。ゴムチューブの変化量を説明する図。

符号の説明

１ゴムチューブ
１１通孔
２ａ押さえ冶具
２ｂ押さえ冶具
３ノズルフォルダー
４芯軸
５オーリング
６ａ第２の凹部
６ｂ貫通孔

Claims

両端の開口部を連通する通孔が形成されたゴムチューブの両端を把持する工程と、
前記両端が把持された前記ゴムチューブの一端をノズルフォルダーに勘合しその開口部を密閉する工程と、
前記ノズルフォルダーに勘合し密閉された前記ゴムチューブの一端の前記開口部に加圧された気体を供給しながら前記ゴムチューブの他端の前記開口部から芯軸を前記通孔に挿入する工程と、を含むゴムローラ製造方法。
前記気体が、空気あるいは窒素であることを特徴とする請求項１に記載のゴムローラ製造方法。
前記加圧された気体の圧力が１．０〜５．０ｋｇ／ｃｍ²であることを特徴とする請求項１に記載のゴムローラ製造方法。
前記ゴムチューブの内径の変化量が４０％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のゴムローラ製造方法。
前記ゴムチューブの肉厚が１〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のゴムローラ製造方法。
前記ゴムチューブが未発泡ゴムであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のゴムローラ製造方法。
両端の開口部を連通する通孔が形成されたゴムチューブの両端部を把持する第１のゴムチューブ把持手段と第２のゴムチューブ把持手段と、
前記ゴムチューブと勘合し前記ゴムチューブの一端を密閉するノズルフォルダーと、
前記ノズルフォルダーは前記ゴムチューブに形成された通孔へ気体を放出するノズルと、
前記ノズルに気体を供給する気体供給手段と、
前記ゴムチューブの他端に前記ゴムチューブに形成された通孔へ挿入される芯軸と、
前記芯軸を固定する芯軸固定手段と、
該固定された芯軸の一端を前記ゴムチューブに形成された通孔に位置合わせする位置合わせ手段と、
前記位置合わせされた前記芯軸を前記ゴムチューブの一端から前記ゴムチューブに形成された通孔に挿入する挿入手段と、を有することを特徴とするゴムローラ製造装置。
前記ノズルフォルダーは、前記芯軸の挿入を停止させる停止手段を有することを特徴とする請求項７に記載のゴムローラ製造装置。
前記第１および第２の把持手段は、前記ゴムチューブを前記ノズルフォルダーに密閉後、位置を固定する固定手段を有することを特徴とする請求項７に記載のゴムローラ製造装置。
前記第１および第２の把持手段は、前記ゴムチューブを一定荷重で把持するための荷重印加手段を有していることを特徴とする請求項７に記載のゴムローラ製造装置。
前記第１および第２の把持手段は、前記ゴムチューブを２点以上で把持することを特徴とする請求項７に記載のゴムローラ製造装置。