JP2008037071A - ゴムローラの製造方法及びゴムローラの成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】金型キャビティ内にゴム材料をリング状に注入してゴムローラを成形する際、リング状のゴムバリが金型内に残らないようにする。
【解決手段】両端駒の一方の材料注入側の駒３ａに液状ゴム材料を注入する、少なくとも１本以上の材料注入穴５を有し、パイプ金型本体２と駒３との組合せにより形成されたリング状絞り部６より液状ゴム材料を金型キャビティ内に注入し、注入後に加熱硬化し、リング状液溜まり部６のゴムバリをパイプ金型本体２内に残したまま駒３をパイプ金型本体２より取り外し、ゴムバリをゴムローラ端面に一体化させたまま成形金型外へ排出させ、その後、ゴムローラ端面のリング状のゴムバリを突切り除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、成形金型内に熱硬化性液状ゴム材料を注入し、硬化させて成形されるゴムローラの製造方法及びゴムローラの成形金型に関するものである。

一般に成形金型内に熱硬化性液状ゴム材料を注入して製造されるゴムローラの成形金型は、円筒状のパイプ金型本体とその両端に取り付けられ軸体を支持する両端駒の少なくとも３部材から構成されている。両端駒のうちの一方の駒には、熱硬化性液状ゴム材料を注入するための注入穴が１乃至は複数開けられている。注入穴より注入された材料は、軸体に沿って回り込みながら、金型キャビティ内に充満される。軸体に沿って回り込んだ材料は、軸体に対して注入口とは反対側の部分で合流し、複数の注入穴がある場合は、隣の注入穴より注入された材料と合流するため、この合流部分にウエルドラインが発生する。また、注入穴近傍は常に新しい材料が流れてくるため硬化が遅れ、注入穴より材料が垂れたり、圧力が逃げて外径が凹む。このウエルドラインや凹みは、特異点となって、すじなどの外観不良や、硬度ムラの原因となる。また、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において、は電気抵抗のムラの原因となる。

そこで、金型キャビティ手前の注入側の駒の外周面とこれに嵌合するパイプ金型端部の内周面との隙間でリング状液溜まり部及びリング状絞り部を形成し、ゴム材料をリング状に金型キャビティ内に注入する方法が提案されている（例えば特許文献１）。

しかしながら、この方法では、蓋体に相当する材料注入側の駒に硬化したゴムが詰まり除去が困難であった。また、リング状液溜まり部によって出来るゴムバリが蓋体に付いたまま金型外へ排出されたりパイプ金型本体内に残ったりとリング状のゴムバリの残る位置が安定しない。そのため、リング状絞り部の断面積を注入側の駒に開けられた材料注入穴の総断面積より小さくする。その上注入側の駒のリング状液溜まり部を形成する部位に絞りを兼ねた出っ張りを設け、安定してリング状のゴムバリを注入側の駒に残したまま金型外へ排出し、その後リング状のゴムバリを該注入側の駒より除去する方法が提案された（例えば特許文献２）。しかしながら、この方法では、注入側の駒に設けられた大きな凹部にゴムバリが残るため、このゴムバリを除去するのが困難である。特に、リング状のゴムバリ除去の自動化を目指すと、この除去手段は複雑になる。一方、リング状のゴムバリの除去が不十分だと装置トラブルが発生したり、材料注入穴のゴムバリ除去が不安定になり材料注入穴にもゴムバリが残る場合がある。
特開２０００−２８９０５３公報（第６項、図１） 特開２００４−７４４３０号公報（第６項、図２）

本発明は上記の課題を解決するためになされてものであり、その目的は、金型内へリング状に材料を注入するゴムローラの製造方法において、リング状のゴムバリの除去を容易にすることにある。

本発明では、円筒状内面を有する金型本体と該金型本体の両端に嵌合し軸体を支持する一対の駒とから少なくとも構成される成形金型を用いてゴムローラを製造する。上記課題を解決するために、本発明の成形金型としては、前記一対のうちの一方の駒に、前記液状ゴム材料を注入する少なくとも１箇所以上の注入部が設けられている。注入部の出口から金型キャビティの間に、前記金型本体と前記注入側の駒との組合せにより形成されるリング状空間からなるリング状液溜まり部、及びリング状絞り部が設けられている。そして、リング状液溜まり部又はリング状絞り部の空間外径側に当たる金型本体に凹みが設けられている。

このような成形金型を用いた本発明のゴムローラ製造方法は次の工程をとる。

前記一方の駒に開けられた材料注入穴より該前記液状ゴム材料を注入する。そして、前記金型本体と前記注入側の駒との組合せにより形成されたリング状空間からなるリング状液溜まり部において、前記液状ゴム材料をリング状に広げる。さらに、前記金型本体と前記注入側の駒との組合せにより形成されたリング状絞り部より前記液状ゴム材料を前記キャビティ内に注入する。

前記キャビティ内の液状ゴム材料を加熱硬化させる。

前記リング状液溜まり部によって出来たリング状のゴムバリを前記金型本体内に残したまま、前記注入側の駒を前記金型本体より取り外す。

加熱硬化後のゴムローラの端面に前記リング状のゴムバリを一体化させたまま、前記ゴムローラを前記成形金型外へ排出させる。

最後に、前記ゴムローラの端面の前記リング状のゴムバリを切除する。

本発明によれば、リング状液溜まり部のゴムバリがゴムローラの端面に一体となり、金型外へ排出されるため、リング状液溜まり部のゴムバリが金型内部に残留しないゴムローラの製造方法が提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明のゴムローラ製造方法に使用する成形金型の全体図、図２は本発明の実施形態によるゴムローラ成形金型のリング状液溜まり及び絞り部を示す部分断面図である。図５は図２に示した構造を持つゴムローラ成形金型で成形されたゴムローラを示す図である。

本実施形態におけるゴムローラ成形金型は、図１に示すように、円筒状内面を有するパイプ金型本体２と、パイプ金型本体２の両端に嵌合し軸体４を支持する２つの駒１，３の少なくとも３部材から構成される。この成形金型内に軸体４を配置し、該金型キャビティ内に熱硬化性液状ゴム材料を注入してゴムローラを成形する。このゴムローラの具体的な製造方法を図２を参照して説明すると、まず、パイプ金型本体２両端の駒のうちの一方の材料注入側の駒３ａに開けられた少なくとも１箇所以上の材料注入穴５より上記の液状ゴム材料を注入する。そして、金型キャビティ手前においてパイプ金型本体２と注入側の駒３ａとの組合せにより形成されたリング状液溜まり部６において液状ゴム材料をリング状（円周状）に広げる。さらに、パイプ金型本体２と注入側の駒３ａとの組合せにより形成されたリング状絞り部７より液状ゴム材料を金型キャビティ内に注入する。その後、液状ゴム材料を加熱硬化させる。硬化した後、リング状液溜まり部６に出来たリング状のゴムバリ１２（図５参照）をパイプ金型本体２内に残したまま注入側の駒３ａをパイプ金型本体２より取り外す。そして、加熱硬化後のゴムローラ（図５）をパイプ金型本体２より取り出す。このとき、リング状液溜まり部６のリング状のゴムバリ１２を該ゴムローラ端面に一体化させたまま成形金型外へ排出させる。排出後、ゴムローラ端面のリング状のゴムバリ１２を突切り除去する。このとき、リング状絞り部７のゴムバリもゴムバリ１２と繋がっているため容易に除去される。

次に、本発明を更に詳しく説明する。

リング状液溜まり部６の形成方法としては、パイプ金型本体２に注入側の駒３を挿入した際に注入側の駒３の外周部とこれに対応するパイプ金型本体２端部の内周部とでリング状の空間を形成し、この空間の材料注入側の一部をリング状液溜まり部６とする方法が挙げられる。この液溜まり部６に、注入側の駒３に設けられた注入穴５の出口が接続されている。そして、ゴムローラ製造金型を軸体４に沿って切断したときの、前記リング状空間の断面積は、金型キャビティに向けて絞られている。その断面積を絞る方法としては、パイプ金型本体２の前記リング状空間に対応した位置に凸状の出張を設ける方法がある。しかし、この方法では金型よりゴムローラを取り出した際、リング状空間によって出来たゴムバリが切れてパイプ金型本体２内部に残る可能性がある。そこで本発明では、注入側駒３の先端部の外径をパイプ金型本体２のキャビティ内径より小さくし、注入側駒３の先端部をわずかに該パイプ金型本体２のキャビティ内に入り込ませ、この部分の間隙をリング状絞り部７としている。また、ゴムローラ製造金型を軸体４に沿って切断したとき、リング状絞り部７の断面積は、リング状液溜まり部６の断面積より小さくする必要があり、好ましくは、注入側の駒３の注入穴５の総断面積より小さい方が良い。

また、注入側の駒３ａをパイプ金型本体２より取り外す際、リング状液溜まり部６のリング状のゴムバリ１２がパイプ金型本体２内に残るようにする。そのため、パイプ金型本体２の、リング状液溜まり部６に対応する部位に、凹み６ａが設けられている。これにより、注入側の駒３ａの取外し時に凹み６ａにリング状のゴムバリが引っ掛かり、パイプ金型本体２内に残る。尚、これと同様の効果を得るために、パイプ金型本体２の、リング状絞り部７に対応する部位に、凹みを設けても良く、また、凹みの代わりに出っ張りを設けても良い。

リング状液溜まり部６又はリング状絞り部７に画成する凹みは、その形状、大きさに特に制約は無い。但し、リング状ゴムバリ１２がゴムローラ端面に繋がったまま金型外へ排出させるためにはリング状液溜まり部６においては、凹みは製造金型の径方向の深さ方向で１mm以下とするのが好ましい。リング状絞り部７においては、凹みの深さは製造金型の軸方向における絞り幅以下とするのが好ましい。

次に、本発明のゴムローラの製造方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１〜図８を参照にして説明する。

以下に列挙する実施例に使用する電子写真用現像ローラ成形金型として、円筒形状を有するパイプ金型本体２と、パイプ金型本体２の両端に嵌合される注入側駒３および非注入側駒１の３部品から構成される成形金型（図１）を用いた。パイプ金型本体２は、外径φ２５ｍｍ、内面形状が内径φ１２ｍｍ、長さ２５０ｍｍの円筒形状を有する部品を用いた。注入側駒３および非注入側駒１は最大外径φ２５ｍｍの部品を用いた。

パイプ金型本体２の両端内径部と注入側駒３および非注入側駒１の外径部との嵌合部（接触部）は、傾斜角１２°のテーパ形状としている。成形金型の材質はプリハードン鋼である。注入側駒３には材料注入用の注入穴５（ゲート穴）として、ピッチ円直径１１mmでφ１．８mmの穴が円周等配分で９箇所あけられている。

（実施例１）
図２は実施例１におけるリング状液溜まり及び絞り部を示す部分断面図である。

実施例1として、図２に示すように、注入側駒３とパイプ金型本体２を組み合わせた際に成形金型の軸方向長さが１．８mm、内外径がそれぞれ約φ１３ｍｍ、φ１８ｍｍとなるリング状の液溜まり部６を形成した。その上リング状液溜まり部６の内径側に当たる注入側駒３には金型キャビティに向かって外径が細くなるように１２°の抜き勾配を設けた。さらに、リング状液溜まり部６の外径側に当たるパイプ金型本体２に金型の径方向に深さ約０．５mm、金型の軸方向に長さ１mmの凹み６ａを設けた。また、注入側駒３の先端部がパイプ金型本体２内のキャビティに半径隙間０．５mmをあけて、金型の軸方向に０．８mm入り込む様にしてリング状絞り部７を形成した。

現像ローラの成形には、成形金型のパイプ金型本体２内部に外径φ６mm、長さ２７０mmの軸体4（快削鋼SUM23L製）を入れ、且つ両端駒１，３で支持する。その後、図８に示すような装置を用い、２２．５ｃｃの熱硬化性液状シリコーンゴム材を成形金型へ射出注入した。この時、図８に示すように成形金型を熱盤２１内に投入して、熱盤２１の下部熱盤２１ｂに注入側駒３を当接させ、下部熱盤２１ｂに向けて非注入側駒１の上から金型押え２２を介してシリンダ２２ｂで押える。そして、シリンダ２６によって注入ノズル２３を、下部熱盤２１ｂを通して注入側駒３に接続させる。材料ポンプ２７により射出シリンジ２５内にシリコーンゴム材を導入した後、射出モータ２５ｂにより射出シリンジ２５内のシリコーンゴム材を加圧して注入ノズル２３から成形金型へ射出注入した。この射出速度は、５ｃｃ／秒とした。成形に用いた液状シリコーンゴム材は、２液混合タイプの熱硬化性シリコーンゴムで、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。液状シリコーンゴム材の注入後は、熱盤２１によって成形金型を１１０℃で５分間加熱してゴム材料を硬化させ、３０℃に冷却後、成形金型より軸体４付きゴムローラを取り出した。また、液状シリコーンゴム材料注入時及び硬化時は、材料射出圧や熱膨張によりパイプ金型本体２に対し注入側駒３及び非注入側駒１が外れないようにエアシリンダ２２ｂにて成形金型全体を上方向から押えている。この時の荷重は、約７５０Ｎである。成形されたゴムローラは、その両端面にリング状のゴムバリ１２が一体となったまま成形金型内から材料注入側方向に押し出して排出される。排出後、ゴムローラの両端面のリング状のゴムバリ１２を所定位置で突切り除去する。その後、ゴムローラ表面にカーボンブラックの導電材が分散されたウレタン塗料をディップコーティングし、現像ローラとした。

（実施例２）
図３は実施例２におけるリング状液溜まり及び絞り部を示す部分断面図である。

実施例２として、図３に示すように、注入側駒３bとパイプ金型本体２を組み合わせた際に成形金型の軸方向長さが０．４mm、内外径がそれぞれφ１２mm、φ１８mmとなるリング状の液溜まり部６を形成した。さらに、注入側駒３の先端部がパイプ金型本体２のキャビティ内に半径隙間０．５mmをあけて、金型の軸方向に４mm入り込む様にしてリング状絞り部７を形成した。このリング状絞り部７において、その絞り部７の外径側に当たるパイプ金型本体２に金型の径方向に深さ０．２mm、金型の軸方向に２mmの凹み７ａを設けた。このような成形金型を用い、実施例１と同じ材料、条件で現像ローラを成形した。

（比較例）
図４は比較例におけるリング状液溜まり及び絞り部を示す部分断面図である。

比較例として、図４に示すように、注入側駒３ｃとパイプ金型本体２を組み合わせた際に成形金型の軸方向長さが２．５mm、内外径がそれぞれφ１２．５ｍｍ、φ１７．５ｍｍとなるリング状の液溜まり部６を形成するように注入側駒３ｃに凹みを設けた。さらに、０．５mmの隙間のリング状絞り部７が形成されるように該注入側駒３ｃの先端を加工した。

（実施例と比較例との対比結果）
実施例１、２及び比較例の金型を用いてゴムローラを成形し、パイプ金型本体２から注入側駒３及び非注入側駒１を取り外し、さらに、パイプ金型本体２よりゴムローラを取り出した際の、リング状のゴムバリ１２が残る位置を観察した。実施例１及び２の金型を用いた場合は、図５および図６に示すように、リング状のゴムバリ１２は、ローラゴム部１１のゴム材注入側端面に付いたまま成形金型外へ排出できた。

一方、比較例においては、リング状のゴムバリ１２は、注入側駒３ｃに設けられた凹みに残り、このリング状のゴムバリ１２の除去が困難であった。さらに、リング状絞り部７のゴムバリは、リング状液溜まり部６のリング状のゴムバリ１２と繋がったまま注入側駒３ｃに残る場合やパイプ金型本体２に残る場合があった。また、リング状絞り部７のゴムバリは、成形されたゴムローラのゴム材注入側端部に付いたまま成形金型外へ排出されることもあり、バリが残る位置が非常に不安定であった。

本発明の実施例１で用いたゴムローラ成形金型の全体の概略図である。 本発明の実施例１のゴムローラ成形金型におけるリング状液溜まり及び絞り部を示す部分断面図である。 本発明の実施例２のゴムローラ成形金型におけるリング状液溜まり及び絞り部を示す部分断面図である。 比較例のゴムローラ成形金型におけるリング状液溜まり及び絞り部を示す部分断面図である。 本発明の実施例１で成形したゴムローラのゴム材注入側端部の概略図である。 本発明の実施例２で成形したゴムローラのゴム材注入側端部の概略図である。 比較例で成形したゴムローラのゴム材注入側端部の概略図である。 本発明の実施例及び比較例におけるゴムローラ成形用の装置の概略図である。

符号の説明

１ 非注入側駒
２ パイプ金型本体
３ 注入側駒
３ａ 実施例１で用いた注入側駒
３ｂ 実施例２で用いた注入側駒
３ｃ 比較例で用いた注入側駒
４ ゴムローラ軸体
５ 注入穴
６ リング状液溜まり部
６ａ リング状液溜まり部の凹み
７ リング状絞り部
７ａ リング状絞り部の凹み
１１ ローラゴム部
１２ リング状のゴムバリ
２１ 熱盤
２１ｂ 下部熱盤
２２ 金型押え
２２ｂ 金型押え用シリンダ
２３ 注入ノズル
２４ 圧力センサ
２５ 射出シリンジ
２５ｂ 射出用モータ
２６ ノズル上昇シリンダ
２７ 材料ポンプ

Claims (4)

1. 円筒状内面を有する金型本体と該金型本体の両端に嵌合し軸体を支持する一対の駒とから少なくとも構成される成形金型内に前記軸体を配置し、該成形金型のキャビティ内に熱硬化性液状ゴム材料を注入し成形するゴムローラの製造方法において、
   前記一対の駒のうちの一方の駒に開けられた材料注入穴より該前記液状ゴム材料を注入し、前記金型本体と前記注入側の駒との組合せにより形成されたリング状空間からなるリング状液溜まり部において、前記液状ゴム材料をリング状に広げ、前記金型本体と前記注入側の駒との組合せにより形成されたリング状絞り部より前記液状ゴム材料を前記キャビティ内に注入する工程と、
   前記キャビティ内の液状ゴム材料を加熱硬化させる工程と、
   前記リング状液溜まり部によって出来たリング状のゴムバリを前記金型本体内に残したまま、前記注入側の駒を前記金型本体より取り外す工程と、
   加熱硬化後のゴムローラの端面に前記リング状のゴムバリを一体化させたまま、前記ゴムローラを前記成形金型外へ排出させる工程と、
   前記ゴムローラの端面の前記リング状のゴムバリを切除する工程と、
   を有することを特徴とするゴムローラの製造方法。
2. 前記金型本体として、前記リング状液溜まり部又はリング状絞り部に対応する部位に凹み又は出張りが設けられたものを用意し、
   前記注入側の駒を前記金型本体より取り外す工程において、前記リング状液溜まり部又はリング状絞り部のゴムバリを、前記金型本体側の前記凹み又は出張りに引っ掛けて、前記金型本体に残すことを特徴とする請求項１に記載のゴムローラの製造方法。
3. 前記ゴムローラを前記成形金型外へ排出させる工程において、前記リング状のゴムバリを前記ゴムローラの端面に一体化させたまま材料注入側方向へ押し出しつつ、前記ゴムローラを排出させることを特徴とする請求項１に記載のゴムローラの製造方法。
4. 円筒状内面を有する金型本体と該金型本体の両端に嵌合し軸体を支持する一対の駒とから少なくとも構成される成形金型内に前記軸体を配置し、該成形金型のキャビティ内に熱硬化性液状ゴム材料を注入し成形するゴムローラの成形金型において、
   前記一対の駒のうちの一方の駒に設けられた、前記液状ゴム材料を注入する少なくとも１箇所以上の注入部と、
   前記注入部の出口から前記キャビティに向けて設けられ、前記金型本体と前記注入側の駒との組合せにより形成されるリング状空間からなるリング状液溜まり部、及びリング状絞り部とを有し、
   前記リング状液溜まり部又はリング状絞り部のリング状空間外径側に当たる前記金型本体に凹みが設けられていることを特徴とするゴムローラの成形金型。

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