JP3935799B2 - ゴムローラ成形金型およびゴムローラの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴムローラ成形金型およびゴムローラの製造方法に関する。詳しくは、例えば電子写真法、静電記録法、インクジェット法等のプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の現像ローラ、帯電ローラ、加圧ローラ、転写ローラ、プラテンローラ等に用いられるゴムローラの成形に用いられるゴムローラ成形金型およびゴムローラの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ゴムローラは、内部に円筒状空間を有する金型本体と、金型本体の両端部に設置し芯金を保持する金型駒からなるゴムローラ成形金型を用い、金型本体内面および芯金外面との間に形成されるキャビティに液状ゴムを注入し、これを硬化し、脱型することにより成形されている。
【0003】
このようなゴムローラの成形方法においては、芯金径よりも大径の穴を金型駒に設け一対の金型駒に芯金を挿入しこれを金型本体内の円筒状空間に保持する方式のものが一般的に使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子写真法、静電記録法、インクジェット法等のプリンタ、複写機、ファクシミリ装置におけるプリントの高画質化が進展しており、これに伴なって、これらに使用される各種ローラについても一層の高精度化と低コスト化とが要請されている。
【0005】
しかしながら、従来のゴムローラ成形金型および成形方法においては、特開平1−78805号公報の例に示す様に、芯金を金型駒に設けた穴に挿入して保持するため、芯金を金型駒に挿入する必要が有り、挿入するには芯金と金型駒に設けた穴との間に隙間が必要である。この隙間が存在するために、穴内で芯金が移動し金型本体の円筒状空間の中心軸と芯金の中心軸とを一致させるのが困難となり、同心度を悪化させる要因となる。同心度が低い状態で液状ゴムを金型のキャビティ内に注入し、硬化、脱型してゴムローラを成形すると、成形されたゴムローラの振れ精度が悪化する。また前述芯金と金型駒に設けた穴との隙間を小さくしてローラの振れ精度を向上しようとすると芯金の加工精度を上げなければならず、これによりコストアップとなる。
【0006】
また、芯金と金型駒に設けた穴との隙間を小さくしすぎると、芯金を挿入する際、スムースに挿入作業を行うのが困難となり、芯金に曲げ応力や座屈応力を加えることとなり返ってローラの振れが増大する。また甚だしい場合には、芯金と金型駒が擦れ芯金外周に摺擦傷が付いたり、芯金表面にメッキが施こされている場合、メッキが剥がれるという難点が有った。
【0007】
本発明は、これらに鑑みなされたものであり、低コストで、振れ精度に優れるゴムローラを製造することのできる、ゴムローラ成形金型およびゴムローラの製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するため、本発明者等は鋭意検討を行い本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は次に記載する事項により特定することができる。
[1] ゴムローラ成形金型において、該成形金型が、内部に円筒状空間を有する金型本体と、該金型本体の両端部に設置し芯金を金型本体内の円筒状空間の中心軸と同心となるように金型本体内に保持する金型駒からなり、金型駒の少なくとも一方は軸方向に摺動可能なスライド部材と押圧手段を具備し、芯金両端角部に形成した芯金面取り部を、金型駒および金型駒内のスライド部材に形成した金型駒面取り部で軸方向に押圧手段で押圧挟持し、且つ、押圧挟持する芯金面取り部および金型駒面取り部がそれぞれR面取りとC面取りの組合せであることを特徴とするゴムローラ成形金型。
[2] 芯金面取り部または金型駒面取り部に形成したC面取り部の軸方向断面のC面斜面と軸方向とのなす角が4°〜45°であり、C面斜面の長さが0.2mm以上であって、且つ、芯金面取り部または金型駒面取り部に形成したR面取り部のRの大きさがR0.2mm以上であることを特徴とする[1]記載のゴムローラ成形金型。
[3] スライド部材の押圧手段が、金型駒内部に配置したバネまたは空圧シリンダであることを特徴とする[1]または[2]記載のゴムローラ成形金型。
[4] 加熱した成形金型のキャビティに液状ゴムを注入し、硬化させた後に脱型してゴムローラを成形する工程を有するゴムローラの製造方法において、成形金型として、[1]ないし[3]のいずれかに記載のゴムローラ成形金型を用いることを特徴とするゴムローラの製造方法。
【0009】
すなわち、ローラの振れの原因の一つが芯金を保持する方法に有り、従来の、芯金の外径を金型駒の内径で保持する方法では、前述の通り芯金と金型駒の隙間が生じこれがローラの振れの原因となる。本発明では芯金の面取り部を金型駒の面取り部で軸方向に押圧挟持することにより、芯金面取り部および金型駒面取り部がそれぞれR面取りとC面取りで接するため芯金と金型駒の隙間による中心軸の振れを無くすることができまた芯金にセンターリング効果が生じるため、金型本体の円筒状空間と芯金の同心度が向上する。またR面と当接するC面と、軸方向のなす角度(θ4と表すことがある)は、芯金を押圧挟持する押圧力(Fと表すことがある)が一定の場合、θ4が小さい程芯金のセンターリング効果が強くなるがθ4を4°以上とすると芯金面取り部と金型駒面取り部が固着し脱型時に不都合が生じるといった虞がない。また、θ4を45°未満とするとセンターリング効果が大きくなる傾向があり、4°≦θ4≦45°の範囲が好適である。
【0010】
芯金面取り部および金型駒面取り部に形成するC面或いはR面の大きさは、C面とR面が線接触しかつ座屈等変形しなことで足りC面の斜面の長さが0.2mm以上、且つ、R面取り部のRの大きさがR0.2mm以上とするのが好適である。
【0011】
芯金を挟持するスライド部材の押圧手段は、図1(b)に示したような金型駒内部に組みこむバネや、または空圧シリンダが作業性に優れ好適である。
【0012】
また、本願発明のゴムローラ成形金型を用いることにより、液状ゴムを、加熱したゴムローラ成形金型に注入し、硬化、脱型することで振れ精度に優れるゴムローラを得ることができる。
【0013】
なお、芯金外周にゴムローラ成形金型が当接することが無いため、摺擦傷等の発生が無いゴムローラを製造することが可能となった。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【0015】
図1は、本発明の一実施例のゴムローラ成形金型の断面図である。
【0016】
金型駒1と金型駒2が金型本体3の両端に中心が一致するように設置される。
【0017】
金型駒1は、押圧手段であるバネ5および軸方向に摺動可能なスライド部材4を有し、スライド部材4にはC面取り部1bが形成されている。
【0018】
金型駒2は、芯金保持材8を有し、芯金保持材8にはC面取り部2bが形成されている。
【0019】
芯金6は、外周面と両端面とのなす角部にR面を有する芯金面取り部(R面取り部と表すことがある)6aおよび6bが形成されている。
【0020】
バネ5の押圧力でスライド部材4を摺動させることにより、芯金6に形成したR面取り部6aおよび6bがスライド部材4のC面取り部1b、金型駒2の芯金保持材8に設けたC面取り部2bに当接し、芯金6が金型本体の円筒状空間に位置決めされる。
【0021】
金型駒1には、注入口1cが軸方向外側に、また注入口1cから複数の注入ゲート1dがスライド部材4の外環の駒本体1に周方向に等ピッチに配置され、キャビティ7に通じている。
【0022】
また、金型駒2にはキャビティ7から複数のオーバーフロー細孔2dが金型駒2のC面取り部2bの外環の駒本体2に周方向に等ピッチに配置されオーバーフロー口2cに通じている。
【0023】
芯金6の外周面と両端面とのなす角部に形成したR面取り部6a、6bのRの大きさは、R面取り部が金型駒のC面取り部1b、2bに当接すれば良くR0.2mm以上とするのが好ましい。芯金のR面加工は、通常NC旋盤で行うことができるが、芯金の外周をチャックしR面加工を行うため、R面と芯金外形の同心度を十分に確保することができる。また、芯金素材は、通常引抜き加工材あるいはみがき棒鋼が使用されるが外径寸法は許容差があり、公差分外径が変化することを考慮する必要がある。本発明における芯金製作時の旋削加工において、図4に示すようにR加工の中心を点Pcとし基準径に接するようR加工を行った場合、スライド部材4に設けたC面とは点P1で当接し、また、芯金素材の外形が最小径の場合もR加工の中心を点Pcと基準径と同一に加工すればスライド部材4に設けたC面とは点P1で当接し、また最大径においては基準径より大きい径に相当する部分が段差となるが、この段差の部分を図4に示すスライド部材のC面取り角度θ4と芯金Rの接線と軸のなす角度θ6がθ4>θ6の条件でR終端に接するようθ6部を加工することにより、前述2例と同様スライド部材4に設けたC面とは点P1で当接でき段差の弊害を除去できる。
【0024】
次に、本発明のゴムローラ成形金型を使用してゴムローラを製造する方法について説明する。
【0025】
ゴムローラ成形金型として、図1に示すタイプのものを用いる場合を例として説明する。
【0026】
図1において、芯金6はφ8の快削棒鋼の引抜き材で精度は8級材(h8)を用いR面取り:R0.3mmとした。前述の通り、芯金6に形成したR面取り6a、6b部をバネ5の押圧力:5Nでスライド部材4を摺動させることにより、芯金6のR面取り部6a、6bを金型駒のC面取り部(勾配θ4:15°(芯金軸方向とのなす角))1b、2bに当接し位置決めする機構のため、芯金φ8の外径公差(h8)の影響を受けず芯金6は金型駒にセンターリングされ、金型駒を介して金型本体の円筒状空間に位置決めされる。
【0027】
ゴムローラの接着部にプライマが塗布・乾燥された芯金6と成形金型は予熱され、成形金型を垂直に立てて熱盤(不図示)に設置する。次に、吐出ノズル(不図示)を注入口1cに当接し加熱硬化型の液状シリコンゴムを複数の注入ゲート1dを経由しキャビティ7に注入する。この時余剰の液状シリコンゴムは複数のオーバーフロー細孔2dを経由しオーバーフロー口2cに至る。液状シリコンゴムが硬化するのに必要な所定時間経過後成形型を熱盤より取外し、冷却装置で成形金型およびワークを冷却し、両金型駒1、2を金型本体3より取外し、その後ゴムローラを脱型する。この時ゴム部は硬化収縮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できる。
【0028】
上記のようにして成形したゴムローラ10本について、芯金の外周両端部を支持し、ゴムローラ外周の振れをレーザ測長機で測定したところ、振れの最大値fmax=13μm、振れの最小値fmin=8μm、振れの平均値fave=10.1μm、であり、高精度のゴムローラが得られた。
【0029】
図3は、従来例の、芯金の外径を金型駒の内径で保持する方法である。
【0030】
芯金は本発明と同じ快削棒鋼の引抜き材で外径精度は8級材(h8)を又金型駒の内径Dmは、芯金の外径Dsの最大径に嵌合クリアランス15μmを設定し、前記と同様の方法でゴムローラを成形し、成形されたゴムローラについて前記と同様の方法でゴムローラ外周の振れを測定した。その結果は、振れ最大値fmax=59μm、振れの最小値fmin=36μm、振れの平均値fave=48.5μm、であった。
【0031】
この場合、クリアランスが15μmより小さくなると芯金6は金型駒の内径Dmと擦れ芯金外周面に傷が付いたり、メッキが剥がれる場合が生じる。又芯金は、金型と違い加工物であるため、芯金の高精度化による芯金加工費の増加がそのままローラコストに反映するため、芯金の外径加工精度を上げるのに限りがある。
【0032】
なお、本発明に使用することのできる芯金6は、芯金の素材即ち、材質は、快削鋼に限定されるものではなく、他の素材、例えば、炭素鋼、不銹鋼、アルミ合金等も使用することができる。また、その加工方法は引抜き材に限定されるものではなく、みがき棒も同様の効果が得られることはいうまでも無い。
【0033】
又、芯金6にR面取り部を、金型駒にC面取り部を設けたが、R面取りとC面取りが接すれば足り、何れか一方にR面取りを、他方にC面取りを設ける組合せとすれば良い。
【0034】
又R面取りの大きさはC面にR面が接するR0.2以上で同様の効果が確認できた。
【0035】
C面取り部の勾配θ4は、小さい程センターリング機能が向上し振れ精度が向上する傾向があるが、あまり小さいと芯金と金型駒が摩擦により固着する傾向にあり、4°≦θ4≦45°が適当であった。
【0036】
バネ5の押圧力は芯金と金型駒のR面取りとC面取りが当接し液状ゴム注入時浮かず、かつ芯金を座屈、曲げの発生しない程度の力で押圧する様設定する。
【0037】
本発明に使用することのできるゴム材料としては、熱硬化型の液状シリコンゴムの他、エーテル系、エステル系等のポリウレタンゴムを挙げることができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明のゴムローラ成形金型は、芯金の位置決め精度にすぐれ、成形金型への芯金の取付作業をスムースに行うことが可能となり、ゴムローラの製造コストを低減し、振れ精度に優れたゴムローラの成形に使用することができる。また、本発明の製造方法により、低コストで、振れ精度に優れたゴムローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のゴムローラ成形金型の断面図である。
【図2】金型駒1と芯金との当接部を模式的に示す図である。
【図3】従来例のゴムローラ成形金型の一例の断面図である。
【図4】本発明の一実施例の金型駒と芯金との当接部の模式図である。
【符号の説明】
1 金型駒
1b C面取り
1c 注入口
1d 注入ゲート
2 金型駒
2b C面取り
2d オーバーフロー細孔
3 金型本体
4 スライド部材
5 バネ
6 芯金
6a R面取り部
6b R面取り部
7 キャビティ
8 芯金保持材
Claims (4)
- ゴムローラ成形金型において、該成形金型が、内部に円筒状空間を有する金型本体と、該金型本体の両端部に設置し芯金を金型本体内の円筒状空間の中心軸と同心となるように金型本体内に保持する金型駒からなり、金型駒の少なくとも一方は軸方向に摺動可能なスライド部材と押圧手段を具備し、芯金両端角部に形成した芯金面取り部を、金型駒および金型駒内のスライド部材に形成した金型駒面取り部で軸方向に押圧手段で押圧挟持し、且つ、押圧挟持する芯金面取り部および金型駒面取り部がそれぞれR面取りとC面取りの組合せであることを特徴とするゴムローラ成形金型。
- 芯金面取り部または金型駒面取り部に形成したC面取り部の軸方向断面のC面斜面と軸方向とのなす角が4°〜45°であり、C面斜面の長さが0.2mm以上であって、且つ、芯金面取り部または金型駒面取り部に形成したR面取り部のRの大きさがR0.2mm以上であることを特徴とする請求項1記載のゴムローラ成形金型。
- スライド部材の押圧手段が、金型駒内部に配置したバネまたは空圧シリンダであることを特徴とする請求項1または2記載のゴムローラ成形金型。
- 加熱した成形金型のキャビティに液状ゴムを注入し、硬化させた後に脱型してゴムローラを成形する工程を有するゴムローラの製造方法において、成形金型として、請求項1ないし3のいずれかに記載のゴムローラ成形金型を用いることを特徴とするゴムローラの製造方法。
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