JP4113807B2

JP4113807B2 - ゴムローラの製造方法

Info

Publication number: JP4113807B2
Application number: JP2003194428A
Authority: JP
Inventors: 俊彦高橋
Original assignee: Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Chemicals Inc
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-07-09
Also published as: JP2005028660A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形金型内に液状ゴム材料を注入し、硬化して成形するゴムローラの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
成形金型内に軸体を配置し、液状ゴム材料を成型金型のキャビティ内に注入し、これを硬化して製造するゴムローラの製造方法においては、一般に、円筒状のパイプ型とその両端に取り付ける上、下駒の少なくとも３部材から構成される成形金型が用いられる。液状ゴム材料を注入する工程、硬化する工程においては、成形金型のパイプ型の両端に駒を型締シリンダで固定する方法やネジ等で固定する方法がある(例えば、特許文献１)。ネジで固定する方法は、製造ラインの自動化には向いておらず、製造ラインでは一般的に型締シリンダが用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−６１６３号公報(第６図)
また、ゴムローラの成型時間の短縮等により液状ゴム材料の注入工程に要する時間を短縮すると、液状ゴム材料の注入圧力を上げることが必要になることがある。この液状ゴム材料の注入圧力により液状ゴム材料が成型金型から漏れないようにするために型締め力を高める必要がある。型締め力を大きくすると、成型金型や、成型金型内部に配置した軸体が撓んでしまうことがある。特に、成形の効率化や高精度化が求められ、パイプ型の肉厚を薄くすると、この傾向が顕著に現れる。
【０００４】
成型金型や軸体が撓んだ状態で液状ゴム材料を硬化し、ゴムローラを成形すると、成形されたゴムローラは、撓んだものとなる。このため、ゴムローラの振れ精度が悪化するという問題があった。この振れ精度の悪化は、電子写真技術におけるローラにおいては電気抵抗のムラや画像不良の原因となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の状況に鑑み、ゴムローラの成形工程における軸体または成形金型の撓みに起因する振れ精度の悪化を防止した、振れ精度の良いゴムローラを製造する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題を解決した本発明は、成形金型内部に軸体を配置し、該成形金型を型締め手段により型締めし、該成形金型のキャビティ内に液状液状ゴム材料を注入し、硬化して成形するゴムローラの製造方法において、前記液状ゴム材料の注入工程における型締め力が、該液状ゴム材料の注入圧力により生じ前記成形金型の液状ゴム材料注入側端部に作用する応力より大きく、かつ、該液状ゴム材料の硬化工程における型締め力が、該液状ゴム材料の注入工程における型締め力より小さいことを特徴とするゴムローラの製造方法である。
【０００７】
また、上記本発明は、前記型締め手段が、型締シリンダであるのが好ましい。
【０００８】
また、上記本発明は、前記型締め手段が、複数の型締シリンダを有する型締め手段であるのが好ましい。
【０００９】
また、上記本発明は、前記型締め手段が、型締バネおよび型締シリンダを有する型締め手段であって、前記液状ゴム材料の注入工程における型締めを型締シリンダによって、硬化工程における型締めを型締バネによって行うのが好ましい。
【００１０】
また、上記本発明は、前記型締め手段が、型締モータを有する型締め手段であるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態を説明する。
【００１２】
図１に本発明のゴムローラの製造方法における、成形金型の一例を示す。
【００１３】
本発明において使用することのできる成形金型は、成形金型内部に軸体４を配置し、型締め手段により所定の型締め力で型締めし、成形金型のキャビティ内に液状ゴム材料を注入し、硬化して成形することができる限り、特に限定されない。一般的には、パイプ型２と、このパイプ型２の両端に嵌合される上部駒１および下部駒３の部品を有する成形金型が好ましく用いられる。いずれの部品も、材質はプリハードン鋼とすることができる。
【００１４】
本発明においては、軸体４は、成形金型の内部に配置される。成形金型の内部に軸体４を配置する方法としては、例えばパイプ型２の上部および下部に各々嵌合される上部駒１および下部駒３に設けた溝に軸体４を嵌合し成形金型内部に配置する方法を挙げることができる。
【００１５】
本発明において使用することのできる型締め手段は、液状ゴム材料を成形金型のキャビティに注入する工程（注入工程と表すことがある）における型締め力F１が、液状ゴム材料の注入圧力により生じ、成形金型の液状ゴム材料注入側端部に作用する応力P２より大きく、かつ、液状ゴム材料の硬化工程における型締め力F２を、液状ゴム材料の注入工程における型締め力F１よりも小さくすることができる限り、特に限定されない。本発明において使用することのできる型締め手段としては、例えば、図３に示すような、エアシリンダまたは油圧シリンダ等の型締シリンダ、図１に示すような、複数の型締シリンダを有する型締め手段、図４に示すような、型締バネおよび型締シリンダを有する型締め手段、図５に示すような、型締モータを有する型締め手段を挙げることができる。
【００１６】
これらの型締め手段のなかでは、装置の簡略化を考慮すると、複数のエアシリンダやタンデムシリンダを用いるものが好ましく、型締め力を細かくコントロールする場合には、トルク制御のモータを用いるものが好ましい。
【００１７】
液状ゴム材料を成形金型のキャビティに注入する工程における型締めは、例えば注入ノズル５をパイプ型２の下部に嵌合された下部駒３に押し付け、上部駒１を型締め手段の型押え６で押え、所定の型締め力F１を加えることにより行うことができる。液状ゴム材料の成形金型のキャビティへの注入を開始すると、成形金型の液状ゴム材料注入側端部、すなわち、成形金型の下部駒３側の端部には、上部駒１の方向に液状ゴム材料の注入圧力により生ずる応力P２（応力Ｐ２と表すことがある）が作用する。前記型締め力F１が、前記応力P２よりも小さいと、液状ゴム材料の注入圧力により生じる前記応力P２により注入ノズル５が成形金型から分離され、液状ゴム材料が漏洩する。これを押えるためには、液状ゴム材料の注入工程における型締め力F１を前記応力P２よりも大きくする必要がある。
【００１８】
また、液状ゴム材料の硬化工程における型締めは、例えば下部駒３を注入ノズル外径よりわずかに大きい穴の開いた平板に載せ、上部駒１を型締め手段の型押え６で押え硬化工程が終了するまで所定の型締め力F２を加えることにより行うことができる。
【００１９】
液状ゴム材料の注入工程における型締め力Ｆ１は、前記応力Ｐ２より大きく、しかも、成形金型を変形等させ悪影響を及ぼすほど大きくなければ、その大きさは特に限定されない。通常は、２００〜２０００Ｎ程度とし、型締め力Ｆ１が、前記応力Ｐ２の１.２倍〜２倍程度となるようにするのが好ましい。
【００２０】
液状ゴム材料の注入を完了したら、液状ゴム材料の注入工程における型締め力Ｆ１から、ただちに、液状ゴム材料の硬化工程における型締め力Ｆ２に移行し、型締め手段により型締め力Ｆ２を成形金型に負荷しながら、成形金型のキャビティに注入した液状ゴム材料を硬化させる。
【００２１】
液状ゴム材料の硬化工程における型締め力Ｆ２は、通常１００〜１０００Ｎ程度とし、液状ゴム材料の注入工程における型締め力Ｆ１の２０〜５０％程度とするのが好ましい。液状ゴム材料の注入工程において、型締め力Ｆ１を前記応力Ｐ２より高めておくと、成形金型または成形金型内部に配置した軸体４は、型締め力Ｆ１によりわずかに撓むことがある。そして、液状ゴム材料の注入完了後に型締め力を小さくし、液状ゴム材料の硬化工程における型締め力Ｆ２にすることにより、成形金型や軸体４の撓みを除き、液状ゴム材料を硬化させることにより、成形されるゴムローラの振れ精度を向上することができる。
【００２２】
成形金型の型締め力を、注入工程における型締め力Ｆ１から硬化工程における型締め力Ｆ２に切り替える方法としては、例えばエアシリンダや油圧シリンダのような型締シリンダを型締め手段として採用した場合には、高圧と低圧の２系統の圧力経路を用意し、電磁弁で圧力経路を切り替える方法を用いることができる。また、タンデム型シリンダのような複数の型締シリンダを有する型締め手段を採用した場合には、例えば材料注入時に大きな型締め力Ｆ１が必要なときは複数のシリンダに同時にエアや油圧を送り、材料硬化時は一つのシリンダにエアや油圧を送ることにより型締め力を切り替えることができる。また、型締バネおよび型締シリンダを有する型締め手段を採用した場合には、例えば型締めバネと型締めシリンダを並列に配置し、型締めバネは常に成型金型に型締め力Ｆ２を与え、材料注入時にはシリンダにエアや油圧を送り型締め力Ｆ１で型締めを行い、材料注入後は、シリンダのエアや油圧を抜くことにより型締め力を切り替えることができる。さらに、型締モータを有する型締め手段を採用した場合には、例えばトルク制御式のサーボモータを用い、材料注入時は、トルク制御のトルク値を高くし、材料硬化時は、トルク制御のトルク値を下げることにより、切り替えることができる。また、トルク制御のトルク値を切り替える方法としては、トルク制御の外部入力に入力する電圧をＤ／Ａコンバータにて切り替える方法がある。
【００２３】
本発明に使用する軸体４は、特に限定されず、本発明の製造方法によって製造されるゴムローラの使用目的等に応じて、適切なものを作製し、これを用いることができる。本発明に使用することのできる軸体４としては、例えば、鉄、ステンレス、鋼、真鍮、アルミニウム等の金属材料、ナイロン、ポリアセタール等の樹脂材料から作製された軸体を挙げることができる。
【００２４】
軸体４の直径や長さは、特に限定されず、これを用いて製造されるゴムローラの使用目的等に応じてさまざまの直径や長さを有するものとすることができるが、通常、直径が５〜１０ｍｍ、長さが２４０〜３５０ｍｍのものが好ましく用いられる。
【００２５】
本発明に使用する軸体４は、一般的には、上記材料から押出成形、引抜き成形等の方法によって作製した丸棒等を用い、旋盤加工にて作製することができる。
【００２６】
本発明により製造されるゴムローラは、軸体４の外周に少なくとも１層の液状ゴム材料を用いて形成された弾性体層を有する。
【００２７】
本発明に使用する液状ゴム材料は、特に限定されず、ゴムローラの使用目的等に応じて、公知の液状ゴム材料の中から適切なものを選択することができる。具体的には、例えば、ポリウレタン、シリコンゴムなどの液状ゴム材料を挙げることができる。上記液状ゴム材料は単独でまたはこれらの液状ゴム材料の二種以上を組み合せて用いることができる。
【００２８】
また、これら液状ゴム材料は、所望の場合には、架橋剤、発泡剤（水、低沸点物、ガス体等）、界面活性剤、触媒等を含有することができる。また、同様に、このような液状ゴム材料は、必要に応じて難燃剤や充填剤、更には所望の導電性を付与するための導電性付与剤や、帯電防止剤等も含有することができる。
【００２９】
また、液状ゴム材料を硬化させる際に、従来公知の方法により発泡させて弾性体層を形成することができる。発泡方法については特に制限は無く、使用した液状ゴム材料、発泡剤等に適した方法を採用すればよい。なお、発泡倍率は、ゴムローラの使用目的に応じ適宜定めればよく、特に制限されない。
【００３０】
本発明においては、ゴムローラの軸体と弾性体層との接合方法については特に限定されない。軸体に予め接着層を設けることなく成形金型の内部に配設して液状ゴム材料を注入し、硬化して接着する方法を採用することもできるし、予め軸体に接着層を設け、成形金型の内部に配設し、液状ゴム材料を注入し、硬化して接着する方法を採用することもできる。この接着層を形成する材料としては、接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。
【００３１】
液状ゴム材料を硬化する際の温度や時間についても、特に限定されず、用いる液状ゴム材料に適したものとすればよい。通常、液状ゴム材料の硬化温度は、１００〜１５０℃、硬化させる時間は３〜１０分とすればよい。
【００３２】
所望の場合には、さらに、ゴムローラに切削や研磨処理などを施し所定の外径に調整することができる。
【００３３】
【実施例】
本発明のゴムローラの製造方法について、電子写真用の現像ローラの製造方法に適用した実施の態様を例にして図面を参照しながら説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００３４】
［実施例１］
図１に、本実施例に使用した型締め手段の概要を示す。本実施例に使用した型締め手段は、内径φ５０ｍｍのタンデム型エアシリンダ７ｂを備えた型締め手段であり、液状ゴム材料の注入工程においては、上下両方のエアシリンダで型締めを行い、液状ゴム材料の硬化工程においては、上側のエアシリンダの圧力を抜いて型締めを行った。液状ゴム材料の注入工程においてはタンデム型エアシリンダ７ｂのエアの圧力を０.５ＭＰａに設定し、液状ゴム材料の硬化工程においてはタンデム型エアシリンダ７ｂのエア圧力を０.３ＭＰａに設定した。この時の型締め力は、液状ゴム材料の注入工程においてはＦ１＝１９６０Ｎ、硬化工程においてはＦ２＝５８８Ｎとなる。
【００３５】
本実施例で用いた成形金型は、キャビティ内径φ１６ｍｍ、長さ２４０ｍｍの円筒形状を有するパイプ型２と、このパイプ型２の両端に嵌合される上部駒１、下部駒３の３点の部品から構成される成形金型である。いずれの部品も、材質はいずれもプリハードン鋼である。下部駒３には液状ゴム材料の注入用孔として、内径φ１.８ｍｍの孔が円周方向に等間隔に８箇所あけられており、上部駒１には、エア抜きおよび液状ゴム材料のオーバーフロー用の孔として内径φ１.５ｍｍの孔が円周方向に等間隔に４箇所あけられている。
【００３６】
この成形金型の内部に、直径φ８ｍｍ、長さ２６０ｍｍの寸法を有する炭素鋼製の軸体４を配置し、下部駒３に押し付けた注入ノズル５から液状シリコンゴム材料を、注入圧力を３ＭＰａに設定し、１０秒間で成形金型内部に充満させた。この時の液状ゴム材料の注入圧力により生じ、成形金型の下部駒３に作用する応力は１０００Ｎとなる。
【００３７】
成形に用いた液状シリコンゴム材料は、２液混合タイプの熱硬化性シリコンゴムであり、温度２５℃における粘度は１５０Ｐａ・ｓである。また、形成される弾性体層に導電性を持たせるためカーボンブラックが前記熱硬化性シリコンゴムに配合されている。成形金型の温度は、１１０℃とし、５分加熱して、硬化し、２５℃の冷却盤にて２分冷却した後、成形金型より取り出して現像用ローラを作製した。
【００３８】
作製した、現像ローラの振れをローラ上端駒側ゴム端部から中央部に向かって１０ｍｍの位置（上端部と表すことがある）、中央部、およびローラ下端駒側ゴム端部から中央部に向かって１０ｍｍの位置（下端部と表すことがある）において株式会社キーエンス製のレーザ寸法測定器を用い、基準から現像ローラ外径までの隙間を測定し、その隙間の最大値から最小値を引いた値を振れとして測定し、上記３箇所において測定した振れの最大値が３０μｍ以下のものを「可」とし、振れの最大値が３０μｍを超えるものを「不可」として評価した。得られた結果を表１に示した。
【００３９】
［比較例１］
液状ゴム材料の硬化工程において上下両方のエアシリンダで型締めを行うことにより、硬化工程における型締め力Ｆ２を、１９６０Ｎとした以外は実施例１と同様にして、現像ローラを作製し、評価した。得られた結果を表１に示した。
【００４０】
実施例１および比較例１で成形された現像ローラの振れの測定結果をみると、表１に示す通り、実施例１の現像ローラの方が比較例１の現像ローラよりも振れが小さい。特に、比較例１の現像ローラでは、中央部の振れが両端部の振れよりも大きく、型締め力により成形金型または軸体が撓んだと推定される。
【００４１】
［実施例２］
図２に、本実施例に使用した型締め手段の概要を示す。
【００４２】
本実施例に使用した型締め手段を内径φ１６０ｍｍのエアシリンダを有する型締シリンダとし、液状ゴム材料の注入工程におけるシリンダのエア圧力を０.２ＭＰａ、硬化工程におけるシリンダのエア圧力を０.０４ＭＰａに設定して液状ゴム材料の注入工程における型締め力Ｆ１を３９２０Ｎ、液状ゴム材料の硬化工程における型締め力Ｆ２を７８４Ｎとし、液状ゴム材料の注入圧力を６ＭＰａに設定し、１秒間で成形金型内部に充満させ、この時の液状ゴム材料の注入圧力により生じ、成形金型の下部駒３に作用する応力を２０００Ｎとした以外は実施例１と同様にして、現像ローラを作製し、評価した。得られた結果を表１に示した。
【００４３】
［比較例２］
液状ゴム材料の注入工程におけるシリンダのエア圧力を０．１ＭＰａに設定し、液状ゴム材料の硬化工程におけるシリンダのエア圧力を０.０４ＭＰａに設定し、液状ゴム材料の注入工程における型締め力Ｆ１を１９６０Ｎ、液状ゴム材料の硬化工程における型締め力Ｆ２を７８４Ｎとした以外は実施例２と同様にして、現像ローラを作製し、評価した。得られた結果を表１に示した。
【００４４】
実施例２の現像ローラの振れは、実施例１の現像ローラとほぼ同等の振れ精度であったが、比較例２においては、液状ゴム材料の注入工程における型締め力Ｆ１が小さく液状ゴム材料が注入ノズルと金型との間から漏れて、液状ゴム材料を成形金型に注入することができなかった。
【００４５】
【表１】

【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のゴムローラの製造方法によれば、液状ゴム材料の注入工程と硬化工程における型締め力を所定の条件を備えるものとすることにより成形金型または軸体の撓みが抑えられ、振れ精度の良い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】実施例１および比較例１で用いた型締め方法を示す概略図である。
【図２】実施例１で用いた液状ゴム材料の硬工程における型締め方法を示す概略図である。
【図３】実施例２および比較例２で用いた型締め方法を示す概略図である。
【図４】型締バネおよび型締シリンダを有する型締め手段を用いた型締め方法を示す概略図である。
【図５】型締モータを有する型締め手段を用いた型締め方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１上部駒
２パイプ型
３下部駒
４軸体
５注入ノズル
６型押え
７ａ型締シリンダ
７ｂ型締タンデム型シリンダ
８型締バネ
９型締モータ
１０ａ型締め上下切替弁
１０ｂ型締めエア圧力切替弁
１０ｃタンデム型シリンダ加圧用切替弁
１１ａ高圧用レギュレータ
１１ｂ低圧用レギュレータ

Claims

成形金型内部に軸体を配置し、該成形金型を型締め手段により型締めし、該成形金型のキャビティ内に液状ゴム材料を注入し、硬化して成形するゴムローラの製造方法において、前記液状ゴム材料の注入工程における型締め力が、該液状ゴム材料の注入圧力により生じ前記成形金型の液状ゴム材料注入側端部に作用する応力より大きく、かつ、該液状ゴム材料の硬化工程における型締め力が、該液状ゴム材料の注入工程における型締め力より小さいことを特徴とするゴムローラの製造方法。
前記型締め手段が、型締シリンダであることを特徴とする請求項１記載のゴムローラの製造方法。
前記型締め手段が、複数の型締シリンダを有する型締め手段であることを特徴とする請求項１または２記載のゴムローラの製造方法。
前記型締め手段が、型締バネおよび型締シリンダを有する型締め手段であって、前記液状ゴム材料の注入工程における型締めを型締シリンダによって、硬化工程における型締めを型締バネによって行うことを特徴とする請求項１記載のゴムローラの製造方法。
前記型締め手段が、型締モータを有する型締め手段であることを特徴とする請求項１記載のゴムローラの製造方法。