JP2006168274A - 成形金型および成形金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パイプ金型とその両端に嵌合される駒の少なくとも３部材からなる成形金型内部に軸体を配置し、金型キャビティ内に液状ゴム材料を注入、硬化させて成形するゴムローラの製造方法において、振れ精度の良いゴムローラの製造方法の提供を目的としている。
【解決手段】 パイプ金型１０の円筒内面と駒９、１０嵌合部との同軸度を測定し、かつ両端駒９、１０のパイプ金型１０嵌合部と軸体支持部１３との同軸度を測定し、互いの同軸度の誤差を打ち消すように、パイプ金型１０と両端部駒９，１０の位相を配置することを特徴とするゴムローラの製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、成形金型内に液状ゴム材料を注入し、硬化させて成形されるプリンタや複写機等のＯＡ機器に使用される各種ゴムローラの成形金型および成形金型の製造方法に関するものである。

一般に成形金型内にゴム材料を注入して製造されるゴムローラは、円筒状のパイプ型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。パイプ金型と両端部の駒は、一般には円筒形状を有している。しかしながら円筒形状の場合、パイプ金型と駒を組んだり、ばらしたりするため、わずかながら隙間を設ける必要がある。この隙間は、振れ精度を悪化させる一因となる。この隙間を無くす方法として、パイプ金型と端部駒の合わせ目を外側に向かって徐々に径を大きくするテーパ嵌合が知られている（例えば特許文献１及び２）。
特公平６−８４０２２号公報（第３項、図２） 特開平７−２０５３３４号公報（第５項、図３）

しかしながら、パイプ金型は、円筒内面と端部駒との嵌合部は、加工精度上わずかに偏心している。また、両端部の駒も同様に、パイプ金型との嵌合部と軸体支持部は、偏心している。この偏心の誤差は、成形されたゴムローラの振れ精度を悪化させ、偏心の倍が振れとなって現れる。特に、テーパ嵌合の場合、パイプ金型と端部駒に隙間がないため、偏心が問題となる。偏心を少なくするには、金型の加工精度を上げる必要があるが、加工精度を上げても偏心を無くすことはできず、また、加工精度を上げると金型のコストアップにつながる。この振れ精度の悪化は、電子写真技術におけるローラのおいては電気抵抗のムラや画像不良の原因となり、電子写真のカラー化及び高精度化により、振れ精度は30μm以下が望まれている。

本発明は、振れ精度の良いゴムローラの製造方法の提供を目的としている。

本発明は、少なくとも両端部がテーパ形状をしているパイプ金型と該パイプ金型の端部と勘合する駒を有する成形金型であって、駒は、略中心部に軸体を固定するための軸体指示部を有し、パイプ金型の端部と勘合する部位がテーパ形状をなし、
前記パイプ金型におけるテーパ嵌合部に対する嵌合部近傍の円筒内面中心軸の偏心量および位相と、前記駒におけるテーパ嵌合部に対する軸体支持部中心の偏心量および位相とから、少なくとも前記パイプ金型と前記駒とは前記パイプ金型における円筒内面中心軸と前記駒における軸体支持部の円の中心とが最も近くなる状態で勘合するための位置合わせ手段を有することを特徴とする成形金型である。

更に本発明は、少なくとも両端部がテーパ形状をしているパイプ金型と該パイプ金型の端部と勘合する端面がテーパ形状をなし、略中心部に軸体を固定するための軸体指示部を有する駒とを勘合させ成形金型内部に軸体を配置し、金型キャビティ内に液状ゴム材料を注入、硬化させて成形する成形金型の製造方法であって、前記パイプ金型におけるテーパ嵌合部に対する嵌合部近傍の円筒内面中心軸の偏心量および位相を測定する工程と、前記駒におけるテーパ嵌合部に対する軸体支持部中心の偏心量および位相を測定する工程と、前記パイプ金型におけるテーパ嵌合部に対する嵌合部近傍の円筒内面中心軸の偏心量および位相と前記駒におけるテーパ嵌合部に対する軸体支持部中心の偏心量および位相とから前記パイプ金型の円筒内面中心軸と前記駒の軸体支持部中心とが最も近くなる状態で前記パイプ金型と前記駒とを勘合するための位置合わせ手段を前記パイプ金型および前記駒の外側面に形成する工程とを有することを特徴とする成形金型の製造方法である。

また、本発明は、上記金型を用いて製造されたゴムローラおよびゴムローラの製造方法である。

本発明のゴムローラ製造方法によれば、パイプ金型における円筒内面と駒嵌合部の偏心量及び両端駒におけるパイプ嵌合部と軸体支持部の偏心量を測定し、互いに打ち消すようにパイプ金型と両端部駒を配置しゴムローラを成形することにより、振れ精度の良いゴムローラが得られる。また、該パイプ金型及び該両端駒に位相を検出する手段を有することにより、毎回最適な位相で金型を組み付けることができる。

本発明で使用する成形金型は、パイプ金型とその両端に嵌合される駒の少なくとも３部材から構成されている。パイプ金型の駒と勘合する端部は合わせ目が外側に向かって徐々に径が大きくなるテーパ形状を有し、駒には軸体と勘合する軸体支持部となる凹部が形成され、ゴムロールは、成形金型内部に軸体を配置し、金型キャビティ内に液状ゴム材料を注入、硬化させて製造される。

本発明は、パイプ金型の円筒内面の中心軸１に上部駒の軸支持部１３および下部駒の軸支持部１３の中心７が最も近づくようにパイプ円筒部と上下の駒を勘合させる方法と勘合が容易にできる成形金型である。

以下図面を用いて詳細に説明する。図１は、成形金型の断面図で、図１（ａ）は、パイプ金型の上面図で、図1（ｂ）は、上部駒の断面図および上部駒の勘合部を俯瞰図で、図１（ｃ）は、パイプ金型と上部駒とを勘合した状態での側面図である。

パイプ金型１０と、パイプ金型１０の両端に嵌合される上部駒９および下部駒１１の３点の部品から構成されている。パイプ金型１０は、上部駒９および下部駒１１と勘合する部分は外側に向かってテーパ状に除々に径が大きくなっている。

上部駒には、エア抜き（不図示）及び材料のオーバーフロー用の穴（不図示）があけられ、下部駒には材料注入用穴(不図示)があけられている。穴の数、大きさには特に指定はないが、材料注入用穴は周方向に均一に注入するためには、４個以上あけるのが好ましく、円周状にあけたスリットより材料を注入しても良い。また上部駒の穴は、穴の数、大きさに特に指定はないが、均一なオーバーフローを顧慮すると４個以上が好ましい。

パイプ金型１０の上面と下面および上部駒および下部駒には基準線１８が形成されている。基準線は、図１（ｃ）に示すように側面からも見える位置まで形成されていることがパイプ金型１０と上部駒及び下部駒との位置合わせのためには好ましい。

本発明の成形金型は、下記の手順に従って製造することができる。
（１）パイプ金型１０の上部・下部および上部駒および下部駒に真円測定の際の基準線（点）１８をマーキングする。マーキングは、ペン、ケガキ線等でもかまわない。マーキングの位置は、真円形測定器の際に確認でき、且つ、パイプ金型と駒とを勘合する際に外部から確認できるように形成することが好ましい。
（２）パイプ金型の上端部に形成した基準線１８を位相基準としてパイプ金型１０のテーパ嵌合部４に対する円筒内面の中心軸１の偏心量δ１及び位相θ１を測定する。
（３）次に、上部駒９に形成した基準線（点）１８を位相基準としてテーパ嵌合部６に対する軸体支持部中心７の偏心量δ２及び位相θ２を測定する。
（４）次に、パイプ金型１０の上端に互いの偏心量を打ち消す様に、（θ１−θ２）の位相分θ５ずらした状態で上部駒９を勘合させる。
（５）勘合させた状態で上部駒９とパイプ金型１０とに角度決め用の基準線１９を形成する。
（６）下部駒９も上部駒８と同様に、パイプ金型の下端部に形成した基準線１８を位相基準としてパイプ金型１０のテーパ嵌合部に対する円筒部内面の中心線を決定するための偏心量δ３及び位相θ３を測定する。
（７）次に、下部駒１１に形成した基準線（点）１８を位相基準としてテーパ嵌合部に対する軸体支持部の偏心量δ４及び位相θ４を測定する。
（８）パイプ金型１０の下端に互いの偏心量を打ち消す様に、（θ３−θ４）の位相分θ６ずらした状態で勘合させる。
（９）勘合させた状態で下部駒１１とパイプ金型１０とに角度決め用の基準線１９（不図示）を形成する。

次に、偏心量および位相の測定方法と偏心量を打ち消すように勘合させる方法を詳細に説明する。偏心量および位相は、市販の真円度測定器を用いて測定を行うことができる。

偏心量の測定は、パイプ金型およびパイプ金型の両端に勘合させる駒の任意の位置に位相の原点１８を、ペン、ケガキ線等であらかじめマーキングする。

パイプ金型の位相の原点１８と測定器の０°の位置が一致するように金型を真円度測定器にセットする。真円度測定器にセット後、パイプ金型は、駒との嵌合部４（ａ−ａ’）に対するパイプ円筒内面中心軸１の偏心量δ１及び位相θ１を測定する。

駒も同様に予めマーキングされた駒の原点１８と測定器の０°の位置が一致するように駒を真円度測定器にセットする。真円度測定器にセット後、駒も嵌合部６（ａ−ａ’）に対する軸体支持部中心７の偏心量δ２及び位相θ２を測定する。

この時、パイプ金型円筒内面中心軸の偏心の測定位置は、嵌合部から円筒内面全長の１５％以内の位置で複数点測定し平均値を求めることが好ましい。

駒の軸体支持部中心の偏心は、実際に軸体と接触する部位での偏心を測定することが好ましい。

測定で得られたデータを基に、パイプ金型における円筒内面中心軸１と駒における軸体支持部の中心７が最も近くなる位相を求める。

図２において、パイプ金型１０における勘合部近傍の円筒内面２の中心軸１は嵌合部中心３に対して偏心しているために、測定の基準点１８に対し偏心量δ１位相θ１の偏心が測定された。

駒における軸体支持部中心７は嵌合部中心５に対して偏心しているために、測定の基準点１８に対し軸体支持部の中心７は、偏心量δ２位相θ２の偏心が測定された。

尚、図２および図３の偏心は、勘合する状態に補正した図である。

図４は、パイプ金型と駒とを測定基準点１８を一致させて勘合した場合のパイプ金型における円筒内面の中心軸１と、駒における軸体支持部の中心７との位置関係を示す図である。図４から明らかなように、軸体支持部（駒）を（θ１−θ２）回転させることでパイプ金型における円筒内面中心軸１と駒における軸体支持部の中心７を最も近づけることができる。この場合偏心量は、（δ１−δ２）の絶対値となる。

上述の方法で、パイプ金型と駒との最適な勘合位置を繰り返し再現可能とするためには、最適な位置で勘合させた状態で勘合する際の位置合わせ用のマークをパイプ金型と駒との外側面に形成することで実現できる。

勘合位置合わせ用のマークは、着色、ケガキ線等のマーキングであったり、ピン及び穴またはキー及びキー溝の様に凹凸の組合せであったり、Ｄカット等の一部切り欠きを一致させる方法が挙げられる。特に、自動で金型を組み付ける際は、着色やケガキ線等のマーキングでは、カメラ等によりマーキングを検出する手段が必要となるため、ピン及び穴のような凹凸の組合せを用いるのが好ましい。

自動組付け装置としては、例えば図５のようなモータ２０による回転機構、ラチェット機構２１及びバネ２２等による駒押付け機構を有するフィンガー２３で駒を把持し、駒を回転しながらパイプ金型に挿入し、パイプ金型と駒のピン２４及び溝２５が噛み合ったらラチェット機構でフィンガーの回転が停止しモータが空回りする装置が考えられる。

本発明のゴムローラの製造法を電子写真用現像ローラの成形に適用した実施例を、図面を参照にして説明する。

図１は、本実施例の金型の概略構造を示す図である。本実施例の金型は、パイプ金型１０と、パイプ金型１０の両端に嵌合される上部駒９および下部駒１１の３点の部品から構成されている。パイプ金型１０は、内面形状が内径φ１２ｍｍ、長さ２５０ｍｍの円筒形状で、上部駒９および下部駒１１と勘合する部分は外側に向かって除々に径が大きくなっている。

金型の材質はプリハードン鋼である。下部駒には材料注入用穴として、φ１．８ｍｍの穴が円周等配分で８箇所あけられており、上部駒には、エア抜き及び材料のオーバーフロー用としてφ１．８ｍｍの穴が円周等配分で４箇所あけられている。

以下、本発明のゴムローラの製造法を説明する。

パイプ金型１０、上部駒９及び下部駒１１に偏心量及び位相を測定する際に基準となる基準点１８をパイプ金型１０、上部駒９及び下部駒１１に設定する。基準点１８は、今後のゴムローラの製造の基準となるもので、パイプ金型１０、上部駒９及び下部駒１１に着色やケガキ線等のマーキングを施すことで設定することができる。本実施例では、油性ペンで印を付け基準点１８とした。

実施例で用いた成形金型について、偏心を、株式会社東京精密製真円度測定器ロンコム６０Ａを用いて測定した。測定の結果、パイプ金型における上部駒側の嵌合部に対する円筒内面中心軸の偏心は、偏心量４．５μｍ、位相３４０°、上部駒における嵌合部に対する軸体支持部の偏心は、偏心量８．３μｍ、位相１２５°であった。

更に、パイプ金型における下部駒側の嵌合部に対する円筒内面中心軸の偏心は、偏心量２．５μｍ、位相１３０°、下部駒における嵌合部に対する軸体支持部の中心の偏心は、偏心量１２．８μｍ、位相１１０°であった。

得られた測定データをもとに、上部駒は、パイプ金型１０との基準に対し２０°、下部駒は、パイプ金型との基準に対し２１５°ずらして配置し金型を組み、繰り返し組み立てが可能となるように成形金型を組み立てる際の位置合わせの基準となる位置合わせ用のマーク１９をケガキ線により形成した。

この金型の内部に、φ６ｍｍ長さ２７０ｍｍの炭素鋼の軸体１２を配置し、下部駒１１に押し付けられた注入ノズルより液状シリコンゴムを注入し、１０秒間で金型内部に充満させた。成形に用いた液状シリコンゴムは、２液混合タイプの熱硬化性シリコンゴムで、粘度１５０Ｐａ・ｓである。また、導電性を持たせるためカーボンブラックが配合されている。液状シリコンゴム注入後は、１１０℃の熱盤内に５分間投入しゴム材料を硬化させ、３０℃に冷却後金型よりゴムローラを取り出した。

比較例として、実施例と同じ金型を用いて、上部駒９、下部駒１１の位相を実施例を基準にそれぞれ９０°毎にずらし、合計１６通りの位相でゴムローラを製造し、パイプ金型１０と上下駒９，１１の位相を合わせない状態として評価した。なお、１６通りの中には、実施例と同じ位相を含んでいる。また、パイプ金型と上下駒の位相以外のゴム材料、成形温度などの条件は、すべて実施例と同一条件で成形した。

実施例及び比較例で成形されたゴムローラの振れをゴム両端部から１０ｍｍの位置及び中央部の３点で測定し評価した。振れの測定には、図６に示すように非接触式寸法測定器１５ａ，１５ｂ（株式会社キーエンス製ＬＳ−７０００）を用いて、各測定点のローラ外表面と基準ブレード１６との隙間１７をローラ１周あたり２°ピッチで１８０箇所測定し、１８０点の（最大値）−（最小値）を振れとして評価している。

表１に示すとおり、得られた振れのデータをみると、すべての測定点において実施例の方が平均値、ばらつき共に小さく、振れ精度の良いローラが得られることがわかる。また、振れ30μm以下の工程能力Cp値は、実施例では十分満足しているのに対し、比較例では工程能力が１以下であり、工程能力があるとはいえない。

実施例及び比較例で用いられた金型を示す概略図である。 パイプ金型における嵌合部を基準とした円筒内面の同心度を表す概略図である。 端部駒における嵌合部を基準とした軸体支持部の同心度を表す概略図である。 パイプ金型における嵌合部と円筒内面の同心度の概略図及び端部駒における嵌合部と軸体支持部との同心度の概略図を組合せ、最適位相を求めたときの概略図である。 自動組付け装置の一例を示す概略図である。 実施例及び比較例で用いられた振れ測定器の概略図である。

符号の説明

１ パイプ金型における円筒内面の中心軸
２ パイプ金型における円筒内面
３ パイプ金型におけるテーパ嵌合部中心軸
４ パイプ金型におけるテーパ嵌合部の円
５ 端部駒におけるテーパ嵌合部中心軸
６ 端部駒におけるテーパ嵌合部の円
７ 端部駒における軸体支持部の中心
７ａ 端部駒における最適位相配置後の軸体支持部の中心
８ 端部駒における軸体支持部内径
９ 上部駒
１０ パイプ金型
１１ 下部駒
１２ 軸体
１３ 軸体支持部
１４ ゴムローラ
１５ａ 寸法測定器（投光側）
１５ｂ 寸法測定器（受光側）
１６ 基準ブレード
１７ 隙間
１８ 測定用基準点
１８ａ 最適位相配置後の駒測定基準点
１９ 位相決め用基準線
２０ モータ
２１ ラチェット機構
２２ バネ
２３ フィンガー
２４ 位置決めピン
２５ 位置決め溝

Claims (6)

1. 少なくとも両端部がテーパ形状をしている円筒内面を有するパイプ金型と該パイプ金型の端部と勘合する嵌合部位がテーパ形状をなす駒を有する成形金型であって、
   前記駒は、略中心部に軸体を固定するための軸体支持部を有し、
   前記パイプ金型におけるテーパ嵌合部に対する嵌合部近傍の円筒内面中心軸の偏心量および位相と、前記駒におけるテーパ嵌合部に対する軸体支持部中心の偏心量および位相とから、少なくとも前記パイプ金型と前記駒とは前記パイプ金型における円筒内面中心軸と前記駒における軸体支持部の円の中心とが最も近くなる状態で勘合するための位置合わせ手段を有することを特徴とする成形金型。
2. 前記位置合わせ手段が、前記パイプ金型および前記駒の外側面に形成された、凹部、凸部、線であることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
3. 少なくとも両端部がテーパ形状をしているパイプ金型と該パイプ金型の端部と勘合する端面がテーパ形状をなし、略中心部に軸体を固定するための軸体支持部を有する駒とを勘合させ成形金型内部に軸体を配置し、金型キャビティ内に液状ゴム材料を注入、硬化させて成形する成形金型の製造方法であって、
   前記パイプ金型におけるテーパ嵌合部に対する嵌合部近傍の円筒内面中心軸の偏心量および位相を測定する工程と、
   前記駒におけるテーパ嵌合部に対する軸体支持部中心の偏心量および位相を測定する工程と、
   前記パイプ金型におけるテーパ嵌合部に対する嵌合部近傍の円筒内面中心軸の偏心量および位相と前記駒におけるテーパ嵌合部に対する軸体支持部中心の偏心量および位相とから前記パイプ金型の円筒内面中心軸と前記駒の軸体支持部中心とが最も近くなる状態で前記パイプ金型と前記駒とを勘合するための位置合わせ手段を前記パイプ金型および前記駒の外側面に形成する工程とを有することを特徴とする成形金型の製造方法。
4. 前記位置指示手段が、前記パイプ金型および前記駒の外側面に形成された、凹部、凸部、線であることを特徴とする請求項３に記載の成形金型の製造方法。
5. 請求項１に記載の成形金型を用いて製造したことを特徴とするゴムローラ。
6. 請求項１に記載の成形金型を用いて製造することを特徴とするゴムローラの製造方法。

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