JP2016107561A - ロールの成形用金型 - Google Patents

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Abstract

【課題】軸芯部材３１０の外周にロール本体を一体に有するロールの成形において、薄バリの発生や、金型の損傷等を防止する。【解決手段】互いに対向するパーティング面１ａ，２ａにおいて衝合・分離可能な第一分割型１及び第二分割型２を備える金型であって、この第一分割型１及び第二分割型２に、ロールの軸芯部材３１０を支持可能であって型締め時に軸芯部材３１０の外周面と適度な面圧で密接可能な支持部１１，２１と、型締め時に軸芯部材３１０との間でキャビティＡを画成するロール本体成形面１２と、各支持部１１，２１の両端部に位置すると共にパーティング面１ａ，２ａに沿って延び型締め時に軸芯部材３１０の外周面と非接触であって支持部１１，２１を貫通した凹部１４，２４が形成される。【選択図】図５

Description

本発明は、例えばプリンタや複写機等における画像形成ロールや加圧ロールなどに用いられ、軸芯部材の外周にゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるロール本体を一体に成形した構造を備えるロールを成形するための金型に関するものである。
図１６に示すように、複写機等における画像形成ロールや加圧ロールなどとして用いられるロール１００は、回転軸である金属製の軸芯部材１０１の外周にゴム状弾性材料からなるロール本体１０２を一体に成形した構造を備える。
そしてこの種のロール１００は、図１７に示すように、軸芯部材１０１を製作し、この軸芯部材１０１を、互いに衝合・分離可能な第一分割型２０１及び第二分割型２０２を有する金型２００の第一分割型２０１と第二分割型２０２の間に位置決め固定し、型締めによって軸芯部材１０１と第一分割型２０１及び第二分割型２０２のロール成形面２０１ａ，２０２ａとの間に画成される円筒状のキャビティ２０３内に、未架橋の液状ゴム組成物を注入し、この液状ゴム組成物を架橋硬化させると共に軸芯部材１０１と一体化することによって製造する方法が知られている（例えば下記の特許文献１又は特許文献２参照）。
特開平１−１３５６０８号公報 特開２００２−３６２４７号公報
しかしながら、図１７に示す金型２００は、型締め状態において、第一分割型２０１及び第二分割型２０２に形成された支持部２０１ｂ，２０２ｂと、これに支持された軸芯部材１０１の端部外周面との間には、キャビティ２０３から延びる隙間があるため、図１８に示すように、成形されたロール１００は、軸芯部材１０１の外周面に、ロール本体１０２の内径部から延びる薄バリ１０２ａが形成される。そしてこのような薄バリ１０２ａは、ロール１００が装着された機器の内部で軸芯部材１０１の外周面から脱落すると、機器のトラブルの原因になることがあるため、それを防止するには、上述した成形の後で、薄バリ１０２ａを除去する工程が必要であった。
また、このような薄バリ１０２ａを発生させない目的で、軸芯部材１０１の端部外周面と支持部２０１ｂ，２０２ｂとを圧接させるようにした場合は、図１９に示すように、第一分割型２０１と第二分割型２０２の間で軸芯部材１０１が型締めの荷重によって変形し、第一分割型２０１と第二分割型２０２のパーティング面間に噛み込まれることで突起１０１ａ，１０１ａが形成されるので、金型２００が締まらなくなってパーティング面間に隙間δ１，δ２を生じやすくなる。このため図２０に示すように、軸芯部材１０１の外周面やロール本体１０２の外周面から隙間δ１，δ２に沿って延びる薄板状のバリ１０２ｂ，１０２ｃが形成され、結局バリ取り工程が必要になってしまうばかりでなく、軸芯部材１０１を繰り返し噛み込むことで金型２００が損傷を受けるおそれがあった。
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、軸芯部材の外周にロール本体を一体に有するロールの成形において、薄バリの発生や、金型の損傷等を防止することにある。
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るロールの成形用金型は、互いに対向するパーティング面において衝合・分離可能な第一分割型及び第二分割型を備え、この第一分割型及び第二分割型に、ロールの軸芯部材を支持可能であって型締め時に前記軸芯部材の外周面と適度な面圧で密接可能な支持部と、前記型締め時に前記軸芯部材との間でキャビティを画成するロール本体成形面と、前記各支持部の両端部に位置すると共に前記パーティング面に沿って延び前記型締め時に前記軸芯部材の外周面と非接触であって前記支持部を貫通した凹部が形成されたことを特徴とするものである。
上記構成において、第一分割型と第二分割型の間にロールの軸芯部材を位置決め配置して、型締めすると、支持部間で軸芯部材が密接状態で支持されると共に、軸芯部材とロール本体成形面間にキャビティが画成される。このとき、軸芯部材のうち第一分割型及び第二分割型の支持部間に支持された部分が型締めによる圧縮力を受けるが、支持部の両端部には第一分割型及び第二分割型のパーティング面に沿って延び型締め時に軸芯部材の外周面と非接触の凹部が形成されているので、軸芯部材の外周面が前記支持部の端部間に噛み込まれて第一分割型と第二分割型が締まらなくなることはなく、このため第一分割型及び第二分割型のパーティング面は互いに密接衝合される。そして、キャビティ内に未架橋の液状ゴム組成物を注入し、この液状ゴム組成物を架橋硬化させることで軸芯部材にロール本体を一体成形する工程では、第一分割型及び第二分割型の支持部と軸芯部材の外周面は互いに密接しているので、ここに液状ゴム組成物が浸入して薄バリが形成されることはなく、パーティング面間に液状ゴム組成物が浸入して薄バリが形成されることもない。
請求項２の発明に係るロールの成形用金型は、請求項１に記載された構成において、第一分割型及び第二分割型に、支持部を介してロール本体成形面と反対側に位置し、型締め時に軸芯部材との間でむしり部成形空間を画成するむしり部成形面が形成されたことを特徴とするものである。
上記構成において、軸芯部材にロール本体を一体成形する工程では、型締めにより軸芯部材とロール本体成形面間に画成されたキャビティ内に注入される未架橋の液状ゴム組成物が、軸芯部材とむしり部成形面間に画成されたむしり部成形空間と、前記キャビティとの間を、その間の支持部に形成された凹部をゲートとして流れるので、液状ゴム組成物が硬化することによって、ゲート内にはロール本体と連続したゲートバリが、またむしり部成形空間にはむしり部が成形される。このため、型開き後、むしり部と共にゲートバリをむしり取ることができる。
請求項３の発明に係るロールの成形用金型は、請求項１又は２に記載された構成において、軸芯部材に、径方向に適度に圧縮された状態で外周面が支持部と密接される環状突起が形成されたことを特徴とするものである。
上記構成において、軸芯部材は、環状突起が径方向に適度に圧縮された状態でその外周面が第一分割型及び第二分割型の支持部と密接されるので、密接面圧が高くなって液状ゴム組成物の浸入を良好にシールし、しかも環状突起の圧縮変形によって、型締めによる第一分割型及び第二分割型の負荷を減らすことができる。
請求項４の発明に係るロールの成形用金型は、請求項１又は２に記載された構成において、支持部が円弧状の突起からなることを特徴とするものである。
上記構成において、第一分割型及び第二分割型に形成された支持部が円弧状の突起からなることによって軸芯部材との密接幅が軸方向に対して限定されるため、軸芯部材に対する密接面圧が高くなって液状ゴム組成物の浸入を良好にシールすることができる。
本発明に係るロールの成形用金型によれば、軸芯部材の外周にロール本体を一体に有するロールの成形において、型締めの際に、軸芯部材の外周面が第一分割型と第二分割型のパーティング面間に噛み込まれることがないので、軸芯部材の外周面と第一分割型及び第二分割型の支持部との間や、パーティング面間に薄バリが形成されることがなく、噛み込み等による第一分割型と第二分割型の損傷も有効に防止することができる。
本発明に係るロールの成形用金型の第一の実施の形態により成形されたロールを、その軸心を通る平面で切断して示す部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第一の実施の形態を、キャビティの軸心を通る平面で切断して示す分離状態の部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第一の実施の形態を、図２のIII−III線を通りキャビティの軸心と直交する平面で切断して示す分離状態の部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第一の実施の形態を、キャビティの軸心を通る平面で切断して示す型締め状態の部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第一の実施の形態を、図４のＶ−Ｖ線を通りキャビティの軸心と直交する平面で切断して示す型締め状態の部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第一の実施の形態による成形物を、その軸心を通る平面で切断して示す部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第一の実施の形態による成形物を、図６のVII−VII線を通り軸心と直交する平面で切断して示す断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第一の実施の形態による成形物からバリを除去する工程を示す説明図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第二の実施の形態を、キャビティの軸心を通る平面で切断して示す分離状態の部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第二の実施の形態を、図９のＸ−Ｘ線を通りキャビティの軸心と直交する平面で切断して示す分離状態の部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第二の実施の形態を、キャビティの軸心を通る平面で切断して示す型締め状態の部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第二の実施の形態を、図１１のXII−XII線を通りキャビティの軸心と直交する平面で切断して示す型締め状態の部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第二の実施の形態による成形物を、その軸心を通る平面で切断して示す部分断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第二の実施の形態による成形物を、図１３のXIV−XIV線を通り軸心と直交する平面で切断して示す断面図である。 本発明に係るロールの成形用金型の第二の実施の形態による成形物からバリを除去する工程を示す説明図である。 軸芯部材の外周にゴム状弾性材料からなるロール本体を一体に成形した構造を備えるロールを、その軸心を通る平面で切断して示す部分断面図である。 従来の技術に係るロールの成形用金型の一例を、キャビティの軸心を通る平面で切断して示す型締め状態の部分断面図である。 従来の技術に係るロールの成形用金型による成形物を、その軸心を通る平面で切断して示す部分断面図である。 従来の技術においてパーティング面間に隙間が生じた状態を、軸心と直交する平面で切断して示す部分断面図である。 従来の技術においてパーティング面間に生じた隙間によって薄バリが生じた状態を、軸心と直交する平面で切断して示す部分断面図である。
以下、本発明に係るロールの成形用金型の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１〜図８は、第一の実施の形態を示すものである。
図１は、第一の実施の形態の金型を用いて成形され、例えばプリンタや複写機等における画像形成ロールや加圧ロールなどに用いられるロール３００を示すもので、このロール３００は、回転軸である金属製の軸芯部材３１０の外周にゴム状弾性材料からなるロール本体３２０を一体に成形した構造を備えるものである。軸芯部材３１０の外周面３１０ａには、ロール本体３２０の軸方向一端に位置する環状突起３１１が形成されている。
上述のロール３００を成形する第一の実施の形態の金型は、図２及び図３に示すように、互いに対向するパーティング面１ａ，２ａにおいて衝合・分離可能な第一分割型１及び第二分割型２を備える。第一分割型１及び第二分割型２には、パーティング面１ａ，２ａに、図４及び図５に示す型締め時に軸芯部材３１０の環状突起３１１の外周面３１１ａと適度な面圧で、言い換えれば適度な締め代をもって密接可能な円弧状の突起からなる支持部１１，２１と、型締め時に軸芯部材３１０との間で円筒状のキャビティＡを画成するロール本体成形面１２，２２と、支持部１１，２１を介してロール本体成形面１２，２２と軸方向反対側に位置し、型締め時に軸芯部材３１０の軸方向一端３１２との間でむしり部成形空間Ｂを画成するむしり部成形面１３，２３が形成されている。
各支持部１１，２１の両端部には、それぞれパーティング面１ａ，２ａに沿って支持部１１，２１を軸方向へ貫通するように延び、型締め時に軸芯部材３１０の環状突起３１１の外周面３１１ａと非接触であって、この環状突起３１１の外周面３１１ａとの間に図５に示すような半円状のゲートＣを画成する凹部１４，２４がそれぞれ形成されている。
軸芯部材３１０における環状突起３１１の軸方向両側は環状溝３１３，３１４となっており、すなわち環状突起３１１は、環状溝３１３，３１４間の相対的な凸部として形成されている。また、環状突起３１１は、第一分割型１及び第二分割型２の支持部１１，２１間で締め付けられたときに圧縮変形しやすいように、外径側ほど軸方向幅が狭いものとなっており、支持部１１，２１の軸方向幅ｗ１及び環状溝３１３，３１４の軸方向幅ｗ２は、環状突起３１１の外周面３１１ａの軸方向幅ｗ３よりも広いものとなっている。
上述の構成を備える第一の実施の形態の金型を用いて図１のロール３００を成形するには、まず図２及び図３に示すように、互いに分離した第一分割型１と第二分割型２の間に軸芯部材３１０を挿入し、その軸方向一端３１２がむしり部成形面１３，２３間に位置すると共に環状突起３１１が支持部１１，２１間に位置するように位置決めして第二分割型２の支持部２１の上に載置し、型締めする。そしてこの型締めによって、図４及び図５に示すように環状突起３１１の外周面３１１ａに支持部１１，２１の内周面１１ａ，２１ａが適度な面圧で密接することで、軸芯部材３１０が第一分割型１と第二分割型２の間に支持・固定されると共に、軸芯部材３１０の外周面とロール本体成形面１２，２２間に円筒状のキャビティＡが画成され、軸芯部材３１０の軸方向一端３１２とむしり部成形面１３，２３間にむしり部成形空間Ｂが画成される。
このとき、支持部１１，２１のキャビティＡ側の端面は環状溝３１３，３１４の外周に位置しており、支持部１１，２１のむしり部成形空間Ｂ側の端面は環状溝３１３，３１４の外周に位置している。
また、軸芯部材３１０の環状突起３１１は、第一分割型１の支持部１１と第二分割型２の支持部２１との間で型締めによる圧縮変形を受けるが、支持部１１，２１の両端部にはパーティング面１ａ，２ａに沿って延び型締め時に軸芯部材３１０の環状突起３１１の外周面３１１ａと非接触の凹部１４，２４が形成されているので、環状突起３１１の外周面３１１ａが支持部１１，２１の端部間（パーティング面１ａ，２ａ間）に噛み込まれて第一分割型１と第二分割型２が締まらなくなることはなく、パーティング面１ａ，２ａは互いに密接衝合される。
また、環状突起３１１は、外径側ほど軸方向幅が狭くなっていることによって、型締めによる変形が、主に環状突起３１１側に生じるようになっているため、支持部１１，２１（第一分割型１及び第二分割型２）へのダメージが抑制される。しかも、支持部１１，２１の軸方向幅ｗ１及び環状溝３１３，３１４の軸方向幅ｗ２は環状突起３１１の外周面３１１ａの軸方向幅ｗ３よりも広いため、第一分割型１と第二分割型２の間に軸芯部材３１０を設置する際のわずかな位置ずれを許容することができる。
次に、例えばむしり部成形空間Ｂに開口した不図示の注入口から、金型内へ未架橋の液状ゴム組成物を注入する。この液状ゴム組成物は、むしり部成形空間Ｂから、支持部１１，２１の両端部に形成された凹部１４，２４と環状突起３１１の外周面３１１ａとの間に画成された半円状のゲートＣを通じてキャビティＡ内に充満し、賦形される。そしてキャビティＡ内の液状ゴム組成物が架橋硬化することによって、図６及び図７に示すように、軸芯部材３１０と一体のロール本体３２０が成形され、ゲートＣ内の液状ゴム組成物が架橋硬化することによって、図７に示すように、ロール本体３２０と連続したゲートバリ３２１が成形され、またむしり部成形空間Ｂ内の液状ゴム組成物が架橋硬化することによって、図６及び図７に示すように、ゲートバリ３２１と連続したむしり部３２２が成形され、さらに環状溝３１３，３１４と支持部１１，２１の間で液状ゴム組成物が架橋硬化することによって、図６に示す環状縁３２３，３２４が成形される。
このとき、先に説明した図４及び図５に示すように、型締めによって、環状突起３１１の外周面３１１ａと支持部１１，２１の内周面１１ａ，２１ａは適度な面圧で密接しているので、ここに液状ゴム組成物が浸入して薄バリが形成されることはなく、パーティング面１ａ，２ａも互いに密接衝合しているので、ここに液状ゴム組成物が浸入して薄バリが形成されることもない。
そして、第一分割型１と第二分割型２を互いに分離することによって型開きし、図６及び図７に示す成形品を取り出した後、図８に示すように、むしり部３２２を手指などでむしり取ると、このむしり部３２２と連続した環状縁３２４及びゲートバリ３２１も一緒にむしり取られるので、バリ除去作業を容易に行うことができ、これによって製品としてのロール３００が得られる。
なお、バリ除去後も、ロール本体３２０と連続した環状縁３２３は残ることになるが、この環状縁３２３は軸芯部材３１０の環状溝３１３によって比較的厚肉に形成され、薄バリにはならないため、ロール３００を複写機等における画像形成ロールや加圧ロールなどとして用いたときに、軸芯部材３１０から脱落して異物となるようなことはない。したがって環状溝３１３を深くすることによって環状縁３２３が厚肉であるほど、脱落しにくくすることができる。
次に図９〜図１５は、本発明に係るロールの成形用金型の第二の実施の形態を示すものである。
第二の実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、軸芯部材３１０が単純な円柱状であると共に、第一分割型１及び第二分割型２の支持部１１，２１の内径部近傍が、内径側ほど軸方向幅ｗ１が減少する形状となっている点にある。各支持部１１，２１の両端部にパーティング面１ａ，２ａに沿って支持部１１，２１を軸方向へ貫通するように延びる凹部１４，２４は、型締め時に軸芯部材３１０の外周面３１０ａと非接触であって、この軸芯部材３１０の外周面３１０ａとの間に図１２に示すような半円状のゲートＣを画成するものである。その他の部分は、基本的に第一の実施の形態と同様に構成することができる。
上述の構成を備える第二の実施の形態の金型を用いた成形も、基本的には第一の実施の形態による場合と同様であって、すなわちまず図９及び図１０に示すように、互いに分離した第一分割型１と第二分割型２の間に軸芯部材３１０を挿入し、その軸方向一端３１２がむしり部成形面１３，２３間に位置するように位置決めして第二分割型２の支持部２１上に載置し、型締めする。そしてこの型締めによって、図１１及び図１２に示すように軸芯部材３１０の外周面３１０ａに支持部１１，２１の内周面１１ａ，２１ａが適度な面圧で密接することで、軸芯部材３１０が第一分割型１と第二分割型２の間に支持・固定されると共に、軸芯部材３１０の外周面３１０ａとロール本体成形面１２，２２間に円筒状のキャビティＡが画成され、軸芯部材３１０の軸方向一端３１２とむしり部成形面１３，２３間にむしり部成形空間Ｂが画成される。
このとき、軸芯部材３１０のうち、第一分割型１の支持部１１と第二分割型２の支持部２１との間に固定された部分は、型締めによる圧縮力を受けるが、支持部１１，２１の両端部にはパーティング面１ａ，２ａに沿って延び型締め時に軸芯部材３１０の外周面３１０ａと非接触の凹部１４，２４が形成されているので、軸芯部材３１０の外周面３１０ａが支持部１１，２１の端部間（パーティング面１ａ，２ａ間）に噛み込まれて第一分割型１と第二分割型２が締まらなくなることはなく、パーティング面１ａ，２ａは互いに密接衝合される。
また、第一分割型１及び第二分割型２の支持部１１，２１は、その内径部近傍が、内径側ほど軸方向幅ｗ１が減少する形状となっているため、型締め力によって容易に圧縮変形され、それによって軸芯部材３１０の外周面３１０ａと良好な密接状態となる。
次に、例えばむしり部成形空間Ｂに開口した不図示の注入口から、金型内へ未架橋の液状ゴム組成物を注入する。この液状ゴム組成物は、むしり部成形空間Ｂから、支持部１１，２１の両端部に形成された凹部１４，２４と軸芯部材３１０の外周面３１０ａとの間に画成された半円状のゲートＣを通じてキャビティＡ内に充満し、賦形される。そしてキャビティＡ内の液状ゴム組成物が架橋硬化することによって、図１３及び図１４に示すように、軸芯部材３１０と一体のロール本体３２０が成形され、ゲートＣ内の液状ゴム組成物が架橋硬化することによって、図１４に示すように、ロール本体３２０と連続したゲートバリ３２１が成形され、またむしり部成形空間Ｂ内の液状ゴム組成物が架橋硬化することによって、図１３及び図１４に示すように、ゲートバリ３２１と連続したむしり部３２２が成形される。
このとき、先に説明した図１１及び図１２に示すように、型締めによって、軸芯部材３１０の外周面３１０ａと支持部１１，２１の内周面１１ａ，２１ａは適度な面圧で密接しているので、ここに液状ゴム組成物が浸入して薄バリが形成されることはなく、パーティング面１ａ，２ａも互いに密接衝合しているので、ここに液状ゴム組成物が浸入して薄バリが形成されることもない。
そして、第一分割型１と第二分割型２を互いに分離することによって型開きし、図１３及び図１４に示す成形品を取り出した後、図１５に示すように、むしり部３２２を手指などでむしり取ると、このむしり部３２２と連続したゲートバリ３２１も一緒にむしり取られるので、バリ除去作業を容易に行うことができる。
１ 第一分割型
２ 第二分割型
１ａ，２ａ パーティング面
１１，２１ 支持部
１２，２２ ロール本体成形面
１３，２３ むしり部成形面
１４，２４ 凹部
３００ ロール
３１０ 軸芯部材
３１１ 環状突起
３２０ ロール本体
３２１ ゲートバリ
３２２ むしり部
Ａ キャビティ
Ｂ むしり部成形空間
Ｃ ゲート

Claims (4)

  1. 互いに対向するパーティング面において衝合・分離可能な第一分割型及び第二分割型を備え、この第一分割型及び第二分割型に、ロールの軸芯部材を支持可能であって型締め時に前記軸芯部材の外周面と適度な面圧で密接可能な支持部と、前記型締め時に前記軸芯部材との間でキャビティを画成するロール本体成形面と、前記各支持部の両端部に位置すると共に前記パーティング面に沿って延び前記型締め時に前記軸芯部材の外周面と非接触であって前記支持部を貫通した凹部が形成されたことを特徴とするロールの成形用金型。
  2. 第一分割型及び第二分割型に、支持部を介してロール本体成形面と反対側に位置し、型締め時に軸芯部材との間でむしり部成形空間を画成するむしり部成形面が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のロールの成形用金型。
  3. 軸芯部材に、径方向に適度に圧縮された状態で外周面が支持部と密接される環状の環状突起が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のロールの成形用金型。
  4. 支持部が円弧状の突起からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のロールの成形用金型。
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