JP4871527B2 - ゴムローラの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴムローラ（特に複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真に用いられる帯電ローラ、現像ローラ、その他の各種ゴムローラ）の製造方法に関する。

例えば、複写機等の電子写真に用いられる各種ゴムローラを短時間で安価に製造する方法の一つとして、まずゴムチューブのみを成形した後、そのゴムチューブの通孔に芯軸を挿入する方法が知られている。この場合、ゴムチューブの通孔の内径は芯軸の外径よりも小さく設定されている。

ゴムチューブの通孔の内径が芯軸の外径よりも小さく設定されている理由は、芯軸挿入後にゴムチューブが芯軸を締め付ける力を利用して芯軸とゴムチューブを完全に密着させることが目的である。また、芯軸には接着剤が塗布されている場合が多く、その接着剤の種類はホットメルトタイプや加硫接着タイプなどであり、芯軸挿入後にゴムローラを加熱することで芯軸とゴムチューブを接着することが可能となっている。

一方、接着剤が塗布された芯軸は、接着剤が塗布されていない芯軸に比べて摩擦が大きくなるため、挿入が難い。

従来、芯軸をゴムチューブに挿入する方法は、ゴムチューブの一端にエアノズルを配置して正圧エアーをチューブ内に送り込んでゴムチューブを膨らませた状態で他端を開口してから芯軸を挿入させる方法（例えば、特許文献１）や、ゴムチューブの外側を、パイプ状金型の内側の滑り止め部で支持して芯軸を挿入させる方法（例えば、特許文献２）が知られている。

しかしながら、従来の方法では、端を開口するための機構を取り付けるために装置が大きくなり、且つ、複雑になる。またゴムチューブの端を開口する事により、ゴムローラに導電性を持たせている場合においては、位置による長手方向の導電性の差（ムラ）が発生してしまうなどゴムローラとしての特性（抵抗値等）にも影響を及ぼしてしまう。

また、上記パイプ状金型でチューブの外側を支持した場合、特に未発泡のゴムチューブではゴムチューブ内側と芯軸との摩擦が大きく、圧入するのは困難であった。またゴムチューブの外径にバラツキがあり、内径が小さい場合は、芯軸をゴムチューブに挿入することが更に困難になるという問題があった。即ち、ゴムチューブの外径が大きめの場合は支持力が強く、ゴムチューブの内径を潰してしまい、うまく芯軸が挿入できなかった。一方、ゴムチューブの外径が小さめの場合は支持力が弱く、ゴムチューブが支持から外れてしまうなどの問題があった。
実開平６−２７０２２号公報 特開平４−１４６０３１号公報

本発明は、従来技術の問題を解決する為の手段として考え出されたものであり、芯軸のゴムチューブへの挿入性を向上させ、且つ、ゴムチューブの内外径のバラツキに関わらずゴムチューブに芯軸の挿入が可能であるゴムローラの製造方法を提供することにある。

前記した課題の解決は以下に説明する新規な特徴的構成手段により可能となる。

すなわち、本発明は、ゴムチューブの通孔に芯軸を挿入したゴムローラの製造方法において、
両端の開口部を連通する通孔が形成されたゴムチューブの両端を把持する工程と、該両端が把持されたゴムチューブの一端をノズルフォルダーに嵌め合い、その開口部を密閉する工程と、前記ノズルフォルダーに嵌め合い、密閉されたゴムチューブの一端の開口部に、該ノズルフォルダーに設けられた貫通孔から加圧された気体を供給しながら、該ゴムチューブの他端の開口部から芯軸を該通孔に挿入する工程とを含み、かつ、
前記把持する工程で、該ゴムチューブの両端を把持する押さえ冶具は、把持部材と、該把持部材を駆動する駆動部材と、その間に弾性体を有する
ことを特徴とするゴムローラの製造方法である。

加圧された気体の圧力は９８〜４９０ｋＰａｓであることが好ましい。また該弾性体の硬度が２０〜８０°（アスカーＣ）であることが好ましい。更に、ゴムチューブの内径の変化量が４０％以下であることが好ましい。

発泡ゴムチューブよりも未発泡ゴムチューブの方が芯軸を挿入するのは困難であるが、本発明では、ゴムチューブの肉厚が１〜５ｍｍであることが好ましく、更に、ゴムチューブが未発泡ゴムである場合にも好ましく適用可能である。

ゴムチューブが未発泡ゴムである場合には、更に発泡させて、電子写真用やその他のローラ用途とする事ができる。

本発明により、芯軸のゴムチューブへの挿入性を向上させ、ゴムチューブの内外径のバラツキに関わらずゴムチューブと芯軸の挿入が容易になり、芯軸を挿入させた際ゴムチューブの縮みを最小限にさせ、更に、ゴムチューブと芯軸の挿入位置関係の再現性が高くなるゴムローラの製造方法を提供することができる。

本発明で用いるゴムローラ製造装置を、図１を用いて説明する。

ゴムローラ製造装置は、ゴムチューブ１の一端を把持する押さえ冶具２と、ゴムチューブ１の他端と嵌め合い気体をゴムチューブに放出するノズルフォルダー３を有し、該ノズルフォルダー３のゴムチューブとの嵌め合い部には気体の漏れを防止するためにオーリング５が配されている。

ゴムチューブ１の他端は、ノズルフォルダー３の近傍で押さえ冶具２の把持部材２ｂにより把持されている。押さえ冶具２には、把持部材２ａ（２ｂ）とそれを駆動させるための駆動部材２ｃが、弾性体６を挟んで設けられている。芯軸４は、芯軸４を保持する芯軸保持部（図示せず）と保持した芯軸４をゴムチューブ１に挿入するための空圧式シリンダー等の芯軸移動機構（図示せず）を備えている。

次に、図１〜図３を用いて、ゴムローラの製造方法を説明する。

図１に示すように、ゴムチューブ１をこのゴムローラ製造装置にセットし、ゴムチューブ１の両端部を押さえ冶具２で把持固定することで、ゴムチューブの位置を規定し（把持工程）、ゴムチューブ１の把持部材２ｂから突出する部分をノズルフォルダー３と嵌め合い、通孔１１の一端が密封される（密封工程）（図２）。次に、ノズルフォルダー３に設けられた貫通孔３ａから加圧された気体が通孔１１に供給される。気体は特に限定されるものではないが、空気・乾燥窒素等の気体を用いることができる。空気は、図示していないがモータを用いて簡単に加圧できるので、特に気体の材料を限定されない場合に良く使われている。加圧して貫通孔３ａから供給される気体はゴムチューブ１とノズルフォルダー３との間に配されるオーリング５によって漏れが防止される。供給された気体は、ゴムチューブ１の通孔１１を通ってゴムチューブ１の他端に放出される。加圧された気体が通孔１１をゴムチューブ１に放出されると、ゴムチューブ内径が膨張して芯軸４とチューブ１内側との摩擦抵抗が小さくなり、芯軸４が挿入しやすくなる。

ノズルフォルダー３側の押さえ冶具２は、ゴムチューブ１を把持するとともに、ノズルフォルダー３に密閉したゴムチューブ１がノズルフォルダー３から気体が放出した際に移動することを防ぐために、押さえ冶具２とノズルフォルダー３との位置関係が動かないように、少なくともゴムチューブ１をノズルフォルダー３で密閉した後は、固定されていることが好ましい。

芯軸４が通孔１１のセンターを通って挿入されるように位置を出した後、芯軸４をゴムチューブの一端から他端に空圧式シリンダー（図示せず）により前進させることで、芯軸４は、ゴムチューブ１の通孔１１を図の左から右へと円滑に挿入される（芯軸挿入工程）（図３）。

ゴムチューブの両端を把持する際、把持部材２ａ、２ｂには２本以上の爪（図示せず）が埋め込まれており、把持部材２ａ、２ｂと駆動部材２ｃとの間に弾性体６を有することにより、把持した時にチューブ径のバラツキによるチューブ変形量や把持力を一定に保ち固定される。ゴムチューブの両端を把持する把持部材２ａ、２ｂは、押さえ面を粗して、滑り止としても良い。また、把持接点数を無限に増やした状態は面であり、面で把持しても良い。

ゴムチューブの両端を把持した状態で、通孔１１の内径の変化量（（ｒ１−ｒ２）×１００／ｒ１（％））が４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましい。これはゴムチューブ形状のバラツキにより外径の大きいゴムチューブを把持する際に内径が大きく変化（潰れて）してしまうと、芯軸を挿入するのが困難になるためである。なお、ｒ１、ｒ２は図４に示した。

変化量が４０％以下であれば芯軸４を挿入する際に、ゴムチューブ１の内径が潰れないで、加圧されたエアーを適切に吹き入れればゴムチューブ１の通孔１１の他端に配置された芯軸４を円滑に挿入することができるからである。また、上記の変形量は、当然の事ながら、小さければ小さいほど、最終形状への影響は少なく、最終的には、使用する測定器の誤差範囲で変形量ゼロが、好ましい。

ゴムチューブの肉厚が１〜５ｍｍの肉厚が薄いゴムチューブ程、ゴムチューブの腰が弱く芯軸を挿入するのが困難であり、且つ把持する時にゴムチューブ形状のバラツキの影響を受けやすく、そのようなゴムチューブでも本発明の構成であれば芯軸４のゴムチューブ１への挿入性を向上させる事が可能である。肉厚１〜５ｍｍは、特に電子写真装置用のゴムローラの一般的な厚みであり、この厚み範囲以外であっても、本発明の適用は妨げにならない。

発泡ゴムチューブよりも未発泡ゴムチューブの方が芯軸を挿入するのは困難であるが、本発明の構成は、ゴムチューブが未発泡であっても芯軸４をゴムチューブ１の通孔１１に挿入することができる。

発泡ゴムチューブの場合には、正圧エアーの吹き入れで、容易に芯軸の挿入口が得られることはいうまでもない。

なお、正圧エアーは９８〜４９０ｋＰａｓを本発明の検討では用いた。ゴムチューブの肉厚、未発泡か発泡の状態などにより、エアー圧の適正範囲は異なるが、圧力９８〜４９０ｋＰａｓ望ましくは１９６〜３９２ｋＰａｓである。エアー圧が所望値であれば、薄いゴムチューブでも、芯軸挿入時にゴムチューブが破裂しないし、エアー圧が所望値より大きければゴムチューブと芯軸の摩擦力が十分に小さくなり芯軸が上手く挿入できる。

また、押さえ冶具の弾性体は今回硬度２０〜８０°（アスカーＣ）を本発明の検討では用いたが、弾性体の硬度がアスカー硬度で８０°以下ではゴムチューブの外径のバラツキによって、ゴムチューブ把持時のチューブ変形量に差がでないし、また弾性体の硬度が２０°以上あれば十分な把持力が得られて芯軸が上手く挿入することができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。ゴムチューブとしては、ヒドリンゴム（ダイソー（株）製、商品名：エピクロマーＣＧ１０２）の組成物を、未発泡状態で用いる。

（株）三葉製作所製、７０ｍｍ押出し機を用いてコンパウンドを押し出し成形し、引き取って切断したものを、関西ロール（株）製、型式：Ａ型１．５Ｍ加硫缶で、１６０℃で４０分間加硫することにより得られた長さ２５０ｍｍ、外径９．５〜１０．０ｍｍ、内径５．０〜５．５ｍｍの寸法の未発泡のゴムチューブを使用した。

一方、芯軸は、材質がＳＵＳ材で、長さ２５５ｍｍ、外径６ｍｍ、両端面はＣ面０．１ｍｍに加工された芯軸にポリエステル系の接着剤を塗布したものを用いた。

（実施例１）
押さえ冶具の弾性体に硬度５０°の材料を用い、エアーの圧力を９８ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％、又、使用する測定器の誤差範囲で変形量ゼロ以上となる範囲に設定した。

（実施例２）
押さえ冶具の弾性体に硬度５０°の材料を用い、エアーの圧力を２９４ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％となるように設定した。

（実施例３）
押さえ冶具の弾性体に硬度５０°の材料を用い、エアーの圧力を２９４ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が４０％となるように設定した。

（実施例４）
押さえ冶具の弾性体に硬度５０°の材料を用い、エアーの圧力を２９４ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が２０％となるように設定した。

（実施例５）
押さえ冶具の弾性体に硬度５０°の材料を用い、エアーの圧力を４９０ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％となるように設定した。

（実施例６）
押さえ冶具の弾性体に硬度２０°の材料を用い、エアーの圧力を２９４ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％となるように設定した。

（実施例７）
押さえ冶具の弾性体に硬度８０°の材料を用い、エアーの圧力を３９２ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％となるように設定した。

（実施例８）
押さえ冶具の弾性体に硬度５０°の材料を用い、エアーの圧力を７８ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％となるように設定した。

（実施例９）
押さえ冶具の弾性体に硬度５０°の材料を用い、エアーの圧力を２９４ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が５０％となるように設定した。

（実施例１０）
押さえ冶具の弾性体に硬度１０°の材料を用い、エアーの圧力を２９４ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％となるように設定した。

（実施例１１）
押さえ冶具の弾性体に硬度９０°の材料を用い、エアーの圧力を５８８ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％となるように設定した。

（比較例１）
押さえ冶具に弾性体を用いずに、エアーの圧力を２９４ｋＰａｓに設定し、ゴムチューブの両端を把持した時のゴムチューブ形状の変化量が３０％とした。

実施例１〜１２および比較例１で各１００本のゴムローラを製造した結果を表１に記す。

良品率が１００％の場合が合格（○）として、９０〜９９％を△とし、８９％以下の場合は不合格（×）と判定した。

以下のように、実施例８〜１１でも芯軸挿入は可能だが、実施例１〜７の良品率は１００％（○）に対し実施例８〜１１は９０〜９３％（△）という結果になった。これは他のゴムチューブや調整次第では実用可能である。

比較例１は良品率７６％で不合格（×）であった。

ゴムチューブ１の両端を把持した状態を示す図である。 ノズルフォルダー３より正圧エアーを放出しながら芯軸４をゴムチューブ１の通孔１１に挿入する途中の状態を示す図である。 ゴムチューブ１の通孔１１に芯軸４が挿入された状態を示す図である。 ゴムチューブの変化量を説明する図である。

１ ゴムチューブ
１１ 通孔
２ 押さえ冶具
２ａ 把持部材（芯軸４挿入側）
２ｂ 把持部材（ノズルフォルダー３側）
２ｃ 駆動部材
３ ノズルフォルダー
３ａ 貫通孔
４ 芯軸
５ オーリング
６ 弾性体

Claims (5)

1. ゴムチューブの通孔に芯軸を挿入したゴムローラの製造方法において、
   両端の開口部を連通する通孔が形成されたゴムチューブの両端を把持する工程と、該両端が把持されたゴムチューブの一端をノズルフォルダーに嵌め合い、その開口部を密閉する工程と、該ノズルフォルダーに嵌め合い、密閉されたゴムチューブの一端の開口部に、該ノズルフォルダーに設けられた貫通孔から加圧された気体を供給しながら、該ゴムチューブの他端の開口部から芯軸を該通孔に挿入する工程とを含み、かつ、
   前記把持する工程で、該ゴムチューブの両端を把持する押さえ冶具は、把持部材と、該把持部材を駆動する駆動部材と、その間に弾性体を有する
   ことを特徴とするゴムローラの製造方法。
   
2. 前記加圧された気体の圧力が、９８〜４９０ｋＰａｓであ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。
3. 前記弾性体の硬度が、２０〜８０°（アスカーＣ）であることを特徴とする請求項１または２に記載のゴムローラの製造方法。
4. 前記ゴムチューブの内径の変化量が、４０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴムローラの製造方法。
5. 前記ゴムチューブの肉厚が、１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴムローラの製造方法。

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