JP5741646B2 - ゴムロール製造装置、ゴムロール製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴムロール製造装置、ゴムロール製造方法に関する。

特許文献１には、ゴム材供給部から供給されたゴム材を円筒状に押し出す押出部に芯金を供給する芯金供給部が記載されている。そして、この芯金供給部は、複数対のローラを含んで構成されている。

特開２０１３−１０３４７３号公報

本発明の課題は、芯金に被覆されたゴム部材の厚さが、芯金の長手方向に沿って狙い値に対してばらつくことを抑制することである。

本発明の請求項１に係るゴムロール製造装置は、ゴム材を円筒状のゴム部材として押し出す押出機構と、円柱状の芯金の一端を把持しながら押圧し、前記押出機構によって押し出される前記ゴム部材に前記芯金の他端から前記芯金を順次送り込む芯金供給機構と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係るゴムロール製造装置は、請求項１に記載のゴムロール製造装置において、前記芯金供給機構は、前記芯金の一端を押圧する一の押圧部材と、一の前記押圧部材に対して押圧される前記芯金を挟んで反対側に配置される他の押圧部材とを備え、一の前記押圧部材が芯金を押圧した後に、他の前記押圧部材が芯金を押圧して前記ゴム部材に前記芯金を順次送り込むことを特徴とする。

本発明の請求項３に係るゴムロール製造方法は、 円柱状の芯金の一端を把持しながら押圧して円筒状に押し出されるゴム部材に前記芯金の他端から前記芯金を順次送り込んで前記芯金にゴム部材を被覆させる被覆工程を備えることを特徴とする。

本発明の請求項４に係るゴムロール製造方法は、請求項３に記載のゴムロール製造方法において、前記被覆工程では、一の押圧部材が芯金を押圧した後に、一の前記押圧部材に対して押圧される前記芯金を挟んで反対側に配置される他の押圧部材が芯金を押圧して前記ゴム部材に前記芯金を順次送り込むことを特徴とする。

本発明の請求項１のゴムロール製造装置によれば、芯金を回転するロール対で挟持しながら円筒状のゴム部材に送り込む場合と比して、芯金に被覆されたゴム部材の厚さが、芯金の長手方向に沿って狙い値に対してばらつくことを抑制することができる。

本発明の請求項２のゴムロール製造装置によれば、押圧部材を１個しか備えていない場合と比して、芯金を効率良くゴム部材に順次送り込むことができる。

本発明の請求項３のゴムロール製造方法によれば、芯金を回転するロール対で挟持しながら円筒状のゴム部材に送り込む場合と比して、芯金に被覆されたゴム部材の厚さが、芯金の長手方向に沿って狙い値に対してばらつくことを抑制することができる。

本発明の請求項４のゴムロール製造方法によれば、一の押圧部材だけで芯金を押圧する場合と比して、芯金を効率良くゴム部材に順次送り込むことができる。

（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に備えられた芯金供給機構の動作を示した動作図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に備えられた芯金供給機構の動作を示した動作図である。 本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に備えられた芯金供給機構を示した構成図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置の芯金供給機構に備えられた把持部材の動作を示した動作図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に備えられた分離機構、及び持出機構を示した断面図、及び本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置によって製造されるゴムロールを示した断面図である。 本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に備えられた分離機構、及び持出機構を示した断面図である。 本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に備えられた分離機構、及び持出機構を示した断面図である。 本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置に備えられた分離機構、及び持出機構を示した断面図である。 本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置を示した概略構成図である。

本発明の実施形態に係るゴムロール製造装置、及びゴムロール製造方法の一例を図１〜図９に従って説明する。なお図中に示す矢印Ｖは装置上下方向であって鉛直方向を示し、矢印Ｈは装置幅方向であって水平方向を示す。

本実施形態に係るゴムロール製造装置、及びゴムロール製造方法によって製造されるゴムロール（ゴム被覆軸体）は、円柱状の芯金の外周面に円筒状のゴム部材７２を被覆させたものであって、例えば、画像形成装置の像保持体（感光体ドラム）に接触して従動回転し像保持体の外周面を帯電させる帯電ロールとして用いられる。

（ゴムロール製造装置）
ゴムロール製造装置１０は、図９に示されるように、いわゆるクロスヘッドダイから構成される押出機構１２と、押出機構１２の鉛直方向下方に配置される分離機構１４と、分離機構１４の鉛直方向下方に配置される持出機構１６と、を備えている。

さらに、ゴムロール製造装置１０は、押出機構１２の水平方向一方（図９では右方）に配置されるゴム材供給機構１８と、押出機構１２の鉛直方向上方に配置される芯金供給機構２４と、を備えている。

〔ゴム材供給機構〕
ゴム材供給機構１８は、水平方向に延びる円筒状の本体部２６の内部にスクリュー２８を有している。スクリュー２８は駆動モータ３０によって回転駆動される。本体部２６の駆動モータ３０側にはゴム材を投入する投入口３２が設けられている。また、投入口３２から本体部２６内に投入されたゴム材を加熱するヒータ２０が本体部２６に取り付けられている。

以上の構成において、投入口３２から投入されたゴム材は、本体部２６の内部においてヒータ２０により加熱され、回転するスクリュー２８によって練られながら押出機構１２に向けて送り出される。そして、スクリュー２８の回転速度を調整することで、ゴム材を送り出す速度が調整されるようになっている。

〔押出機構〕
押出機構１２は、ゴム材供給機構１８に接続された鉛直方向に延びる円筒状のケース３４と、ケース３４の内部中心に配置される円柱状のマンドレル３６と、マンドレル３６の下方に配置される排出ヘッド３８と、を備えている。

また、マンドレル３６は保持部材４０によってケース３４に保持され、排出ヘッド３８は保持部材４２によってケース３４に保持されている。そして、マンドレル３６の外周面（一部において保持部材４０の外周面）と保持部材４２の内周面（一部において排出ヘッド３８の内周面）との間に、ゴム材が環状に流れる環状流路４４が形成されている。

さらに、マンドレル３６の中心部には芯金２２が供給される供給孔４６が鉛直方向に延びて形成されている。そして、マンドレル３６の鉛直方向下側は下端部（先端部）に向けて先細った形状を呈している。また、マンドレル３６の先端部に対して下方の領域は、供給孔４６から供給される芯金２２と環状流路４４から供給されるゴム材とが合流する合流域４８とされている。すなわち、この合流域４８に向けてゴム材が円筒状のゴム部材７２として押し出され、円筒状に押し出されたゴム部材７２の中心部に芯金２２が送り込まれるようになっている。

〔芯金供給機構〕
芯金供給機構２４は、マンドレル３６の鉛直方向上方に配置され、押圧部材の一例としての押圧ユニット８０と、押圧部材の一例としての押圧ユニット８２とを備えている。なお、芯金２２の外周面にはゴム部材７２との接着性を高めるためにプライマーが予め塗布されている。また、芯金供給機構２４については詳細を後述する。

〔分離機構〕
分離機構１４は、排出ヘッド３８の鉛直方向下方に配置される１対の分離部材６０を備えている。１対の分離部材６０は、芯金２２にゴム部材７２が被覆され、押出機構１２から排出されるゴムロール部５６を挟むようにして対向配置されている。各分離部材６０には、ゴムロール部５６に向けて突出して先端部が鋭利な形状とされた切断部６０Ａが形成されている。そして、各分離部材６０は、駆動機構（図示省略）によって互いの切断部６０Ａの先端部が接触又は離間するように図中左右方向に移動可動とされている。

以上の構成において、分離部材６０を移動させて離間した状態の先端部を接触させることで、ゴムロール部５６が、芯金２２毎に分かれたゴムロール体７４に分離するようになっている。

〔持出機構〕
持出機構１６は、分離機構１４の鉛直方向下方に配置される１対の把持部材６４を備えている。１対の把持部材６４は、押出機構１２から排出されるゴムロール部５６を挟むように対向配置されている。各把持部材６４には、ゴムロール部５６の外周面形状に対応した形状の把持部６４Ａが形成されている。そして、各把持部材６４は駆動機構（図示省略）によって図中上下方向、及び図中左右方向に移動可能とされている。

以上の構成において、把持部材６４は、排出ヘッド３８から排出されたゴムロール部５６の先端部側（鉛直方向下側）を把持し、ゴムロール部５６が分離機構１４によってゴムロール体７４に分離された後、このゴムロール体７４を分離機構１４の鉛直方向下方から持ち出すようになっている。

（作用）
次に、ゴムロール製造装置１０の作用について説明する。

図９に示されるように、ゴム材供給機構１８の投入口３２に投入されたゴム材は、本体部２６の内部においてヒータ２０により加熱され、回転するスクリュー２８によって練られながら押出機構１２に向けて送り出される。

ゴム材供給機構１８から押出機構１２に送り出され、押出機構１２に供給されたゴム材は、押出機構１２の内部に形成された環状流路４４を環状にながれる。環状流路４４を流れるゴム材は、合流域４８に向けて流れ、この合流域４８で円筒状のゴム部材７２として押し出される。

一方、芯金供給機構２４によって芯金２２は、マンドレル３６の供給孔４６に供給される。芯金供給機構２４によって供給される芯金２２がマンドレル３６の供給孔４６に存在する先方の芯金２２を押圧すことにより、先方の芯金２２は、合流域４８で円筒状に押し出されたゴム部材７２の中心部に送り込まれる。これにより、芯金２２の外周面がゴム部材７２で被覆されたゴムロール部５６が排出ヘッド３８から排出される（被覆工程）。

さらに、ゴム部材７２が被覆された芯金２２の先端部が排出ヘッド３８から外部に突出したときに、芯金２２が、芯金供給機構２４によって一旦停止する。

図８に示されるように、ゴム部材７２が被覆された芯金２２（図中芯金２２Ａ）の先端部が排出ヘッド３８から外部に突出したときに芯金２２が一旦停止すると、各把持部材６４の把持部６４Ａによってゴムロール部５６の先端部側が把持される。

さらに、図７、図８に示されるように、ゴムロール部５６が把持された状態で、切断部６０Ａの先端部が離間した状態の分離部材６０が、切断部６０Ａの先端部が互いに近づくように水平方向に移動し、互いの先端部を接触させる。これにより、ゴムロール部５６が、芯金２２毎にゴムロール体７４に分離される。そして、一対の分離部材６０は、互いの切断部６０Ａの先端部を離間させるように水平方向に移動して、一対の分離部材６０の間のゴムロール部５６の通過が許容される（図６参照）。

さらに、図５（Ａ）に示されるように、分離したゴムロール体７４は、把持部６４Ａによって鉛直方向下方に移動した後、水平方向に移動して分離機構１４の鉛直方向下方から持ち出される。さらに、ゴムロール体７４が加硫された後、図示せぬ切取ユニットによって、ゴムロール体７４の端側に被覆しているゴム部材７２が切り取られ、図５（Ｂ）に示されるゴムロール７６が製造される。

（要部構成）
次に、芯金供給機構２４について説明する。

芯金供給機構２４は、図３に示されるように、マンドレル３６の供給孔４６の中心線Ｃを間に挟んで配置される押圧ユニット８０と、押圧ユニット８２とを備えている。

押圧ユニット８０は、所謂ボールねじ構造を含んで構成され、鉛直方向に延びるロッド８４と、ロッド８４にねじ込まれて支持され、ロッド８４が回転すると上下移動する支持部材８６と、を備えている。さらに、押圧ユニット８０は、ロッド８４をギアボックス８８内の図示せぬ複数のギアを介して正逆回転させるサーボモータ９０（以下単に「モータ９０」と記載する）を備えている。

また、支持部材８６に対する中心線Ｃ側には、芯金２２の端部を把持する把持部材９２が取り付けられている。把持部材９２は、供給孔４６に供給される芯金２２の上端部（一端の周辺部）を把持する凹状のチャック９４と、芯金２２の下端部（他端の周辺部）を把持すると共にチャック９４の上方に配置される凹状のチャック９６と、チャック９４及びチャック９６を支持する本体部９８と、を備えている。そして、この本体部９８が支持部材８６に取り付けられている。

チャック９４及びチャック９６は、伸縮自在とされており、中心線Ｃ側に延びる伸長位置と、中心線Ｃから離れる収縮位置とに伸縮可能となっている。

例えば、芯金２２の下端部を把持する際には、チャック９６は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、収縮位置から伸長位置へ移動する。そして、芯金２２の下端部がチャック９６内に供給されると、チャック９６は、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示されるように、芯金２２の下端部を把持するようになっている。なお、チャック９４は、凹状の開口方向が逆方向とされる以外は、チャック９６と同様の構成とされている。

一方、押圧ユニット８２も押圧ユニット８０と同様の構成とされ、押圧ユニット８２は、図３に示されるように、押圧ユニット８０のロッド８４に対応するロッド１０４と、支持部材８６に対応する支持部材１０６と、モータ９０に対応すると共にロッド１０４をギアボックス１０８内の図示せぬ複数のギアを介して回転させるサーボモータ１１０（以下単に「モータ１１０」と記載する）と、を備えている。また、支持部材１０６には、把持部材９２に対応する把持部材１１２が取り付けられ、把持部材１１２は、チャック９４、チャック９６、及び本体部９８に対応するチャック１１４、チャック１１６、及び本体部１１８を備えている。

（要部構成の作用）
次に、芯金供給機構２４の作用について説明する。

図１（Ａ）に示されるように、芯金供給機構２４の非稼働状態では、押圧ユニット８０、８２の把持部材９２、１１２は、ロッド８４、１０４の上端側の上端位置に配置されている。また、チャック９４、９６、１１４、１１６は、収縮位置に配置されている。

芯金供給機構２４が稼働状態とされ、芯金供給機構２４の上方に配置される図示せぬ芯金貯蔵部から芯金２２（以下説明の便宜上「第一芯金２２Ｂ」と記載する）が中心線Ｃに沿って芯金供給機構２４に送られると、図１（Ｂ）に示されるように、チャック９６が、収縮位置から伸長位置へ移動する。そして、伸長位置へ移動したチャック９６が第一芯金２２Ｂの下端部を把持する。

さらに、チャック９６が第一芯金２２Ｂの下端部を把持すると、図１（Ｃ）に示されるように、モータ９０が稼働してロッド８４を回転させ、把持部材９２がロッド８４の下端側の下端位置に移動する。また、把持部材９２が下端位置に移動すると、把持部材１１２のチャック１１４、１１６が、収縮位置から伸長位置へ移動する。そして、チャック１１４が、第一芯金２２Ｂの上端部を把持し、チャック１１６が、芯金貯蔵部から送られる芯金２２（以下説明の便宜上「第二芯金２２Ｃ」と記載する）の下端部を把持する。

チャック１１４が、第一芯金２２Ｂの上端部を把持すると、図２（Ａ）に示されるように、チャック９６が、第一芯金２２Ｂの下端部の把持を解除し、伸長位置から収縮位置へ移動する。なお、チャック９４、９６、１１４、１１６が芯金２２の端部を把持又は端部の把持を解除する際に、チャック９４、９６、１１４、１１６と芯金２２の端部とが干渉する場合には、チャック９４、９６、１１４、１１６が一度水平方向（装置奥行方向）に移動して干渉を回避するようになっている。

チャック９６が、収縮位置へ移動すると、図２（Ｂ）に示されるように、モータ９０が稼働してロッド８４を回転させ、把持部材９２が下端位置から上端位置に移動する。また、モータ１１０が稼働してロッド１０４を回転させ、把持部材１１２が上端位置から下端位置に移動する。把持部材１１２が上端位置から下端位置に移動することで、チャック１１４は、チャック１１４の底面で第一芯金２２Ｂの一端を鉛直方向下側に向けて押圧し、第一芯金２２Ｂが、第一芯金２２Ｂの他端からマンドレル３６の供給孔４６へ供給される。一方、把持部材９２が上端位置へ移動すると、チャック９４、９６が収縮位置から伸長位置へ移動し、チャック９４が第二芯金２２Ｃの上端部を把持する。さらに、チャック９６が、芯金蓄積部から送られる芯金２２（以下説明の便宜上「第三芯金２２Ｄ」と記載する）の下端部を把持する。

チャック９４が第二芯金２２Ｃの上端部を把持すると、伸長位置に配置されるチャック１１６が第二芯金２２Ｃの下端部の把持を解除し、伸長位置に配置されるチャック１１４が第一芯金２２Ｂの上端部の把持を解除し、チャック１１４、１１６が収縮位置へ移動する。そして、図２（Ｃ）に示されるように、モータ１１０が稼働してロッド１０４を回転させ、把持部材１１２が下端位置から上端位置に移動する。また、モータ９０が稼働してロッド８４を回転させ、把持部材９２が上端位置から下端位置に移動する。把持部材９２が上端位置から下端位置に移動することで、チャック９４は、チャック９４の底面で第二芯金２２Ｃの一端を鉛直方向下側に向けて押圧し、第二芯金２２Ｃが、第二芯金２２Ｃの他端で第一芯金２２Ｂの一端を押圧しながら第二芯金２２Ｃの他端からマンドレル３６の供給孔４６へ供給される。また、第一芯金２２Ｂは、第二芯金２２Ｃによって押圧されながら合流域４８で、円筒状のゴム部材７２に送り込まれる（図９参照）。

ここで、伸長位置に配置されるチャック１１４が第二芯金２２Ｃの下端部の把持を解除し、伸長位置に配置されるチャック１１６が第一芯金２２Ｂの上端部の把持を解除し、チャック１１４、１１６が収縮位置へ移動した状態では、第二芯金２２Ｃの下端部と第一芯金２２Ｂの上端部とは離間している(図２（Ｂ）参照）。チャック９４が、第二芯金２２Ｃの一端を鉛直方向下側に向けて押圧（移動）することで、第二芯金２２Ｃの他端と第一芯金２２Ｂの一端とが接触する。その後、第二芯金２２Ｃが、第二芯金２２Ｃの他端で第一芯金２２Ｂの一端を押圧しながら第二芯金２２Ｃの他端からマンドレル３６の供給孔４６へ供給される。つまり、第二芯金２２Ｃの他端と第一芯金２２Ｂの一端とが離間している状態では、マンドレル３６の供給孔４６に供給された第一芯金２２Ｂは一旦停止されている。

図８に示されるように、一旦停止されている際に、分離部材６０によってゴムロール部５６が、芯金２２毎に分かれたゴムロール体７４に分離される（図７、図８参照）。

一方、図２（Ｃ）に示されるように、把持部材１１２が上端位置へ移動すると、チャック１１４、１１６が収縮位置から伸長位置へ移動し、チャック１１４が第三芯金２２Ｄの上端部を把持する。さらに、チャック１１６が芯金蓄積部から送られる芯金２２（第四芯金２２Ｅ）の下端部を把持する。

この工程を繰り返すことで、芯金供給機構２４は、芯金２２を供給孔４６に順次供給し、円筒状のゴム部材７２に芯金２２を順次送り込む（図９参照）。

（まとめ）
以上説明したように、第一芯金２２Ｂは、第二芯金２２Ｃを介して押圧されながら合流域４８で、円筒状のゴム部材７２に送り込まれる。このため、芯金２２を回転するロール対で挟持しながら円筒状のゴム部材７２に送り込む場合と比して、ロール対と芯金２２との間で生じるスリップが減少する。これにより、芯金２２を円筒状のゴム部材７２に送り込む際の速度が予め決められた速度（速度パターン）に対してばらつくのが抑制される。

また、芯金２２を円筒状のゴム部材７２に送り込む際の速度が予め決められた速度に対してばらつくのが抑制されるため、芯金２２に被覆されたゴム部材７２の厚さが、芯金２２の長手方向に沿って狙い値に対してばらつくのが抑制される。なお、ゴム部材７２が被覆された芯金２２の先端部が排出ヘッド３８から外部に突出したときに、芯金２２が、一旦停止されるため、芯金２２の先端側に被覆されたゴム部材７２の厚さがばらつくことが考えられるが、ゴムロール体７４の両端側に被覆されたゴム部材７２は、図示せぬ切取ユニットによって切り取られるため、この部分のゴム部材７２は、ゴムロール７６には用いられない。

また、芯金供給機構２４が２個の押圧ユニット８０、８２を備えているため、押圧ユニットを１個しか備えていない場合と比して、芯金２２が効率良くゴム部材７２に順次送り込まれる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、芯金供給機構２４が、２個の押圧ユニット８０、８２を備えたが、１個でもよく、
また、上記実施形態では特に芯金２２に被覆されたゴム部材７２の厚さについて説明しなかったが、芯金２２の長手方向に沿って同様の厚さであてもよく、長手方向の中央側が厚くなった所謂クラウン形状等であってもよい。

１０ ゴムロール製造装置、１２ 押出機構、２２ 芯金、２４ 芯金供給機構、７２ ゴム部材、７６ ゴムロール、８０ 押圧ユニット（押圧部材の一例）、８２ 押圧ユニット（押圧部材の一例）

Claims (4)

1. ゴム材を円筒状のゴム部材として押し出す押出機構と、
   円柱状の芯金の一端を把持しながら押圧し、前記押出機構によって押し出される前記ゴム部材に前記芯金の他端から前記芯金を順次送り込む芯金供給機構と、
   を備えるゴムロール製造装置。
2. 前記芯金供給機構は、前記芯金の一端を押圧する一の押圧部材と、一の前記押圧部材に対して押圧される前記芯金を挟んで反対側に配置される他の押圧部材とを備え、
   一の前記押圧部材が芯金を押圧した後に、他の前記押圧部材が芯金を押圧して前記ゴム部材に前記芯金を順次送り込む請求項１に記載のゴムロール製造装置。
3. 円柱状の芯金の一端を把持しながら押圧して円筒状に押し出されるゴム部材に前記芯金の他端から前記芯金を順次送り込んで前記芯金にゴム部材を被覆させる被覆工程を備えるゴムロール製造方法。
4. 前記被覆工程では、一の押圧部材が芯金を押圧した後に、一の前記押圧部材に対して押圧される前記芯金を挟んで反対側に配置される他の押圧部材が芯金を押圧して前記ゴム部材に前記芯金を順次送り込む請求項３に記載のゴムロール製造方法。

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