JPH09262844A - ゴムロールの加硫方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 本発明は、ゴムロールの全域にわたって均一
な物性を保持することができゴムロールの製造方法及び
その装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明のゴムロールの加硫方法及び装置
は、高周波誘導加熱により、ゴムロールを予備加熱した
後、回転させながら、熱風循環と遠赤外線により加熱さ
せてゴムロールの加硫と発泡を行い、さらに加熱して加
硫を安定化した後、冷却している。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機な
どに組み込まれる定着、現像、紙送り等に使用されるゴ
ムロールの加硫方法及びその装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の加硫装置は、図９に示す通り、加
熱槽Ｂと冷却槽Ｃからなり、複数の未加硫のゴムロール
３１を載置したパレット３２を順次加熱槽Ｂに入れ、攪
拌ファン３３による熱風循環と遠赤外線ヒーター３４に
より約３００℃〜３５０℃で約５〜１５分間加熱した
後、加熱槽Ｂから冷却槽Ｃへ移動させ、冷却空気の循環
によりゴムロール３１を約４０℃以下まで冷却させるこ
とで、ゴム部の加硫および発泡を行っていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ゴムロールのうち、発
泡ゴムロールや半導電ゴムロール等は、加硫を行う際の
ゴム部の温度上昇や温度分布により、ゴム部内部の発泡
セルの大きさや分布の均一性が大きく変化し、その物性
に大きな影響を与える。例えば、現像ロールのように、
ロール外周部分の円周方向で均一な電気抵抗値が要求さ
れるものに対して、上記発泡セルの大きさや分布の均一
性がその物性に大きく作用する。しかし、従来の上記構
造の加硫装置では、ロール全体に均一な加熱を行うこと
ができず、本来要求される加硫、発泡後のゴムロールの
物性を満足することが難しかった。 【０００４】本発明者は、上記の点について検討した結
果、従来の加硫装置のように加熱槽内におけるパレット
単位の搬送では、パレット上のゴムロールの位置や、加
熱槽内のパレットの位置によって、熱風の流れや遠赤外
線の照射角度が異なり、ゴム部の加硫や発泡状態に差が
でること、パレットに乗せた状態での加硫では、熱風の
当たる面と当たらない面が生じること、さらに、ゴムロ
ールの外面と芯金の近傍面とでは、熱伝導時間に差が出
て、それによって発泡セルの大きさや均一性が損なわれ
ることを究明した。本発明は、上記の点に鑑み、ゴムロ
ールの全域にわたって均一な物性を保持することがで
き、所望の特性のゴムロールを得ることができるゴムロ
ールの製造方法及びその装置を提供することを課題とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明のゴムロールの加
硫方法では、高周波誘導加熱により、ゴムロールを予備
加熱している。即ち、ゴムロールを加熱槽に入れる前
に、予め高周波誘導加熱で芯金の加熱を行い、その近傍
のゴム部を加熱しておくことにより、加熱槽での加硫に
際して、ゴム部内部の芯金近傍と外周付近の発泡状態を
近づけることができる。また、加熱槽では、ゴムロール
を回転させながら、熱風循環と遠赤外線により加熱して
加硫発泡させている。それ故、ゴムロールに非加熱部分
を生じることがなく、ゴムロールの全域にわたって均一
な加熱を行うことができ、発泡セルの大きさや分布の均
一性が保持できる。さらに加硫と発泡を終えたゴムロー
ルは、回転が止められ、静止した状態で熱風加熱されて
加硫の安定が図られ、冷却槽で冷却することにより、均
一で安定した物性を有するゴムロールが得られる。 【０００６】また、本発明のゴムロールの加硫装置で
は、加熱槽と冷却槽の下部を貫いて、間欠循環駆動する
チェーンコンベアを設けてゴムロールの搬送を行い、加
熱槽の入口に、高周波誘導加熱コイルを挿通してゴムロ
ールをチェーンコンベア上に供給する移動シャフトを設
けてゴムロールの予備加熱とチェーンコンベアへの供給
を行い、さらに加熱槽の上流部上方に遠赤外線ヒーター
を設けると共に、その下方でゴムロールの軸方向の両側
に位置して、その両端を着脱自在に把持する駆動軸に連
なる回転自在のホルダーを設けるという手段を講じてい
る。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図１〜図６に示した装置に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のゴムロールの加硫装置の概略平面図で
あり、図２はその正面図である。また図３（ａ）は、本
発明の加硫装置における予備加熱機構の一例を示す模式
的平面図であり、（ｂ）は、その部分拡大図である。図
４（ａ）は、本発明のゴムロールの加硫装置の予備加熱
機構の別の態様を示す平面図であり、（ｂ）は、その側
面図である。さらに、図５（ａ）は、ゴムロールの搬送
装置の概略側面図であり、（ｂ）は、その概略正面図、
図６はゴムロールの芯金をホルダーが把持した状態での
部分断面図である。本発明のゴムロールの加硫装置は、
ゴムロールの予備加熱をするための予備加熱機構Ａと、
ゴムロールの加硫と発泡及びその安定を行う加熱槽Ｂ
と、ゴムロールの冷却を目的とする冷却槽Ｃから構成さ
れている。 【０００８】予備加熱機構 図１で示すように予備加熱機構Ａは、高周波誘導加熱コ
イル１とこのコイル内を挿通した（図示しない駆動手段
により）前後進する移動シャフト２からなり、ゴムロー
ル３は、移動シャフト２により把持された状態で高周波
誘導加熱コイル１間に挿通させて予備加熱され、加熱
後、ゴムロールの搬送装置のチェーンコンベア４の爪４
ａ［図５（ｂ）参照］上に、個別に供給されて加熱槽Ｂ
に搬送される。この移動シャフト２は、図３（ａ）に示
すように、α部において、Ｖ字の爪５（図３（ｂ）参
照）に接続するシリンダー６による上下動によりゴムロ
ール３を把持可能な移動シャフト２へ受け渡し、β部の
高周波加熱コイル１の内側に挿通させ、中心まで水平移
動する。ここで、一定時間高周波誘導加熱コイル１に通
電して、ゴムロール３を加熱した後、すばやくγ部のチ
ェーンコンベア４上へ移動し、ここでＶ字爪５’に接続
するシリンダー６’による上下動と移動シャフト２の開
放により、ゴムロール３をチェーンコンベア４の爪４ａ
上に乗せて加熱槽Ｂへ搬送させた後、α部に戻って次の
ゴムロールを受け取る。 【０００９】高周波誘導加熱コイル１は、一本の導体か
らなり、スプリングコイル状の巻間隔は、中央部では疎
とし、両端部で密となるように構成させて、長手方向の
加熱温度分布を均一にするのが良い。高周波誘導加熱コ
イル１と加熱される芯金との距離は、接近させた方がエ
ネルギーのロスは少ないが、実際にはゴム部があるた
め、高周波誘導加熱コイルの直径は、ゴムロールの外形
より、直径で１０〜２０ｍｍ大きいものとするのが好ま
しい。また、加熱時間と加熱温度の関係は、ゴムロール
を乗せるチェーンコンベア４のサイクル時間により決ま
るが、例えば、３〜１０秒間の加熱で芯金の温度が１０
０〜２５０℃となるよう高周波誘導加熱コイルへの通電
を調整すると良い。なお、ゴムロール３上の温度分布の
ばらつきは５℃以下とするのが好ましい。 【００１０】高周波誘導加熱コイル１は、図４（ａ）に
示すようなＵ字型のコイル７を使用することも可能であ
る。この場合のＵ字型のコイル７は、加硫装置の入口側
で槽へ入る直前のチェーンコンベア上方に配置し、両端
から把持用のシャフト８によりゴムロールを把持し、Ｕ
字型コイルの中央まで持ち上げ、加熱と同時に把持用の
シャフト８を回転させ、また、Ｕ字型のコイル７を芯金
の長手方向へ揺動させると良い。揺動の移動量とスピー
ドを調整することにより、ゴムロールの長手方向の加熱
温度を均一とすることができ、またゴムロールを回転す
ることにより円周方向の加熱を均一とすることができ
る。この場合、加熱コイルを固定し、回転させたゴムロ
ール自体を揺動させるようにしても良い。 【００１１】加熱槽と冷却槽 移動シャフト２から、ゴムロールの搬送装置のチェーン
コンベア４の爪４ａ上に乗せられたゴムロールは、図
１、図２に示すように、加熱槽と冷却槽の内部を通過し
ていく。加熱槽Ｂと冷却槽Ｃは隣接し、両槽の下部を貫
いて、一つのチェーンコンベア４でつながっている。加
熱槽Ｂは、底面中央部の２カ所の入口１１より熱風が吹
き出し、加熱槽の隅部に設けられた出口１２側へ循環さ
せている。また、加熱槽Ｂの上流部の上方には、４個の
遠赤外線ヒーター１３が取り付けられているため、その
下方のチェーンコンベア４上のゴムロール３は、熱風循
環と遠赤外線の熱伝導と輻射熱による加熱を受ける。 【００１２】加熱槽内の温度は、２５０〜３００℃とす
るのが好ましい。２５０℃未満では、加硫及び発泡は不
完全であり、３５０℃を越えるとシリコーンゴムの物性
的な劣化が始まる。本発明の加硫装置では、ゴム部の加
硫、発泡は、加熱槽内の上流部で熱風循環と遠赤外線に
よる加熱により、ゴムロールを回転させながら行うが、
この上流部でのゴムロール表面に当たる温度は、２８０
〜３３０℃が好ましい。また、遠赤外線による加熱時間
と搬送サイクルは、ゴム部の素材に応じて決定される。
一般に、遠赤外線による加熱は、ゴムロールの回転を行
う位置の上方に遠赤外線ヒーターを配置して行うが、こ
のヒーターは、加熱槽内の全長に対して入口から１０〜
５０％、好ましくは１０〜３０％の位置に配置すると良
い。 【００１３】ゴムロールは、加熱槽Ｂの上流部では、回
転しながら加熱され、ゴム部の加硫と発泡が行われる
が、この回転は、図５（ａ）に示すように、ゴムロール
３の軸方向の両側に、チェーンコンベア４に沿って配置
された回転自在のホルダー１４が内側に移動することに
よって把持されて回転する。このホルダー１４は、回転
シャフト１５の先端に取り付けられ、回転シャフト１５
は、これに取り付けられたチェーンスプロケット１６が
モーター１７に繋がる駆動チェーン１８に連結されて回
転する［図５（ｂ）参照］と共に、その先端が弾機と流
体圧とによって伸縮自在になっている。なお、回転シャ
フト１５のホルダー１４側先端部は、加熱槽Ｂの内部に
入っているが、モーター１７、駆動チェーン１８等の回
転駆動部は加熱槽Ｂの外側に設けられている。 【００１４】ゴムロールの搬送装置のチェーンコンベア
４は、間欠送りで循環駆動する。加熱槽Ｂ内の上流部で
は、この間欠送りによって生じる搬送動作の停止時間の
間に回転シャフト１５が水平移動して、その先端に取り
付けられたホルダー１４によりゴムロール３の芯金を把
持、回転、開放までの一連の動作を行う。この一連の動
作は、チェーンコンベア４の間欠送りの度に毎回行われ
るものであり、図６に示すように回転シャフト１５の芯
高さをチェーンコンベアの爪４ａに乗せたゴムロール３
の芯高さよりわずかに高くすることで、回転シャフト１
５の先端に付けられた逆テーパーのホルダー１４によ
り、把持と同時にゴムロール３はわずかに持ち上げら
れ、チェーンコンベアの爪４ａから離れた状態で回転が
行われる。 【００１５】加熱槽Ｂの上流部で、加硫及び発泡を終え
たゴムロールは、チェーンコンベア４で加熱槽Ｂの下流
部に送られる。加熱槽Ｂの下流部では、ゴムロール３は
両側のホルダー１４が外側へ移動することによってホル
ダー１４から外されて、回転が停止され、静止した状態
で熱風循環加熱されながらゴム部の加硫の安定が図られ
る。この安定のための加熱温度と加熱時間は、ゴムの素
材によっても異なるが通常２５０〜３５０℃で、１０〜
２０分が好ましい。加硫の安定を終えたゴムロール３
は、加熱槽Ｂを出て、同じチェーンコンベア４により冷
却槽Ｃに送られ、常温（３０〜５０℃）まで強制冷却さ
れる。これによりゴムロールの収縮を少なくすることが
できる。冷却槽Ｃで冷却されたゴムロール３は、チェー
ンコンベア４で槽外に搬送されて払い出される。 【００１６】加熱槽Ｂ内におけるゴムロールの搬送手段
としては、チェーンコンベアの他にベルトやローラー搬
送等が挙げられるが、加硫中にゴム表面がベルトやロー
ラーに接触していると、加硫のばらつきや発泡セルの変
形等の悪影響が生じるため、上記芯金の両端を保持する
チェーンコンベア方式とするのが良い。なお、図５
（ａ）に示すように、チェーンコンベア４の幅寸法は、
ゴムロール３の長さに応じて調整する。即ち、両端のチ
ェーンを連結している駆動軸２０はスプライン形状をし
ており、この軸上をスプロケット２１が移動し、チェー
ンコンベアに取り付けられた爪の幅をゴムロール３を保
持可能な幅に合わせる。この場合、移動するスプロケッ
ト２１とチェーン２２は、両方を移動可能としてもよい
が、片側を基準として固定し、もう一方のみを移動させ
るようにしても良い。駆動軸２０は、モーター２７によ
り駆動する。 【００１７】また、加熱槽Ｂ内におけるゴムロール３の
回転としては、チェーンスプロケット１６とチェーン１
８による駆動の他に歯車のかみ合わせによる駆動として
もよい。ゴムロールの回転方向は、正転逆転、または正
転と逆転を交互に、のいずれを用いてもよいが、回転の
速さは、毎分１０〜６０回転の範囲内で全て一定の回転
スピードとなるようにするのが好ましい。また、回転機
構は、槽内の全てのゴムロールを回転させるようにして
もよい。 【００１８】加熱槽Ｂ内における熱風の循環は、加熱槽
上部からの排気風量と同量のフレッシュエアーを供給す
るが、基本的には閉回路とし、また熱風の循環する経路
の途中に整流板２３を設け、加熱槽内での熱風流速を均
一となるよう調節すると良い。また、冷却槽における冷
風の循環は、底面の一方の入口２４より冷風が吹き出
し、他方の出口側２５へ循環される。 【００１９】 【実施例】図１、図２に示した本発明のゴムロールの加
硫装置を用いて、現像用のゴムロールを１００本製造し
た。ゴムロールは、外径６ｍｍ、長さ２４０ｍｍの快削
鋼（ＳＵＭ２２，Ｎｉメッキ処理）の芯金の外周面上
に、外径２０ｍｍ、長さ２２５ｍｍのシリコーンゴムを
被覆してゴム部を設けた。上記ゴムロール３を移動シャ
フト２で把持し、高周波誘導加熱コイル（出力８ｋｗ）
３に移動した。ここで、８秒間加熱した後、加熱槽Ｂに
搬送した。加熱槽Ｂ内は、２８０℃に保持した。また、
チェーンコンベア４の搬送サイクルは、一本当たり１０
秒とし、加熱槽Ｂ内の上流部で３０本分のゴムロール３
を回転させ、この３０本分の上方に遠赤外線ヒーター１
３を設けてゴムロール３の表面の温度が３００℃になる
まで加熱した。ゴムロールは、加硫装置全体でチェーン
コンベア上に７０本乗るように設定した。次いで、ゴム
ロール３を静止させて、さらに７分間加熱槽Ｂ内で熱風
循環により加熱した後、冷却槽Ｃで空冷により４０℃ま
で冷却させた後払い出した。こうして製造したゴムロー
ルを一本任意に抽出し、中央部で切断してゴム部の発泡
状態を見たところ、図７（ａ）に示す断面形状であっ
た。これにより、発泡セルの大きさとその分布の均一性
が保持されていることが判る。また、このゴムロールの
表面全域にわたり、任意の箇所を選択して電気的抵抗値
を測定したところ、いずれの箇所でも同一な抵抗値を示
した。 【００２０】この実施例にあたって、ゴムロールの加硫
槽入口から７０本目までの発泡状態を、外形寸法とゴム
の比重の変化を測定して、図８にグラフで示した。この
グラフからもわかるように、外径寸法の変化は１〜１０
本目までの上流部の導入区分では、ゴムロールの温度が
加熱槽の設定温度まで上昇すると同時に加硫及び発泡が
開始し、次いで１０〜３０本目までの反応区分では時間
の経過と共に発泡が進み、更に３０本目以降の後、下流
部の反応区分では、多少の発泡はあるが、外径寸法や比
重は安定することが判る。 【００２１】また、ゴムロールの発泡では、最初に表面
部分１〜２ｍｍの加硫をすばやく行い、その後内部のゴ
ムを加硫及び発泡させることにより、ゴムロールの外径
寸法はあまり大きくならず、内部の発泡セルは小さくな
る傾向にある。例えば、ゴム部に発泡シリコーンゴムを
用いた場合、加熱槽に送られたゴムロールは、昇温と同
時に加硫と発泡が始まり約５分間でほぼ完了する。この
ため、チェーンコンベアの搬送サイクルが一本当たり１
０秒とした場合、加熱槽Ｂ内の上流部で３０本分のゴム
ロールを回転させ、この３０本分の上方に遠赤外線ヒー
ター１３を設けて加熱を促進させると良い。図８のグラ
フにおいて、加熱槽Ｂ内の上流部（１〜３０本）では遠
赤外線照射による加熱が行われており、照射のエネルギ
ーを多くすると反応の傾きはきつくなるが、実際には加
熱するゴムの物性に応じた傾きとなるようにすると良
い。 【００２２】 【比較例】比較のために実施例と同じ現像用のゴムロー
ルを、予備加熱をせず、また加熱槽における加硫、発泡
は、パレットに乗せて行う従来の加硫装置で１００本製
造した。製造したゴムロールの一本を任意に抽出して実
施例と同様に、中央部で切断したところ、図７（ｂ）に
示す断面形状であった。この断面形状から判るように、
発泡セルの大きさや分布のばらつきが確認できた。ま
た、このゴムロールを表面全域にわたり、任意箇所を選
択して電気的抵抗値を測定したところ、測定箇所によっ
て１０〜２０％のばらつきがあった。さらに、製造した
ゴムロールを、パレットに乗せた状態及び位置で、それ
ぞれ調べたところ、発泡は熱風の当たる面より始まり、
ゴムロールのパレットに乗せた位置によって加硫及び発
泡の状態に差が生じることが確認できた。上記実施例と
比較例から、本発明の装置により製造したゴムロール
は、発泡セルの大きさやばらつきが、従来の加硫槽の場
合と比較して小さくなり、また、物性面で円周方向の電
気抵抗値のばらつきも改善されることが確認できた。 【００２３】 【発明の効果】本発明のゴムロールの加硫方法及び装置
によれば、ゴム部の発泡セルの大きさや分布のばらつき
が均一になるため、所望の特性のゴムロールを製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明のゴムロールの加硫装置の概略平面
図。 【図２】 本発明のゴムロールの加硫装置の概略正面
図。 【図３】 （ａ）は、本発明の加硫装置における予備加
熱機構の一例を示す模式的平面図あり、（ｂ）は、その
部分拡大図である。 【図４】 図４（ａ）は、本発明のゴムロールの加硫装
置の予備加熱機構の別の態様を示す平面図であり、
（ｂ）はその側面図である。 【図５】 （ａ）は、本発明のゴムロールの搬送装置の
模式的側面図であり、（ｂ）は、その正面図である。 【図６】 ゴムロールの芯金をホルダーに把持した状態
の部分断面図である。 【図７】 （ａ）は、本発明のゴムロールの加硫装置で
製造したゴムロールの断面図、（ｂ）は、従来のゴムロ
ールの加硫装置で製造したゴムロールの断面図である。 【図８】 加熱槽でのゴムロールの発泡状態を、外形寸
法とゴムの比重の変化を測定して得たグラフを表す図で
ある。 【図９】 従来のゴムロールの加硫装置の概略正面図。 【符号の説明】 １ 高周波誘導加熱コイル ７ Ｕ字型コ
イル ２ 移動シャフト ８ 把持用シ
ャフト ３ ゴムロール Ａ 予備加熱
機構 ４ チェーンコンベア Ｂ 加熱槽 ５，５’Ｖ字爪 Ｃ 冷却槽 ６ シリンダー ２０ 駆動軸 １１ 熱風入口 ２１ スプロ
ケット １２ 熱風出口 ２２ チェー
ン １３ 遠赤外線ヒーター ２３ 整流板 １４ ホルダー ２４ 冷風入
口 １５ 回転シャフト ２５ 冷風出
口 １６ チェーンスプロケット ３１ ゴムロ
ール １７，２７ モーター ３２ パレッ
ト １８ 駆動チェーン ３３ 攪拌フ
ァン ３４ 遠赤外線ヒーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 21:00 105:24 Ｂ２９Ｌ 31:32

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項ｌ】 高周波誘導加熱により、ゴムロールを予
   備加熱した後、回転させながら、熱風循環と遠赤外線に
   より加熱させてゴムロールの加硫と発泡を行い、次いで
   加熱して加硫を安定化した後、冷却することを特徴とす
   るゴムロールの加硫方法。 【請求項２】 加熱槽とその後方に冷却槽を有するゴム
   ロールの加硫装置であって、両槽の下部を貫いて、間欠
   循環駆動するチェーンコンベアを設け、加熱槽の入口
   に、高周波誘導加熱コイルを挿通してゴムロールをチェ
   ーンコンベア上に供給する移動シャフトを設け、加熱槽
   の上流部上方に遠赤外線ヒーターを設けると共に、その
   下方でゴムロールの軸方向の両側に位置して、その両端
   を着脱自在に把持する駆動軸に連なる回転自在のホルダ
   ーを設けたことを特徴とするゴムロールの加硫装置。