JPH11198143A - ゴム成形品の成形型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発泡剤が含有されたゴム材により形成したゴ
ム成形素材を成形型内で膨脹させることによりゴム成形
品を得る場合において、表面が平滑でかつ振れのないゴ
ム成形品を得る。 【解決手段】 発泡剤含有のゴム材を用いて形成したゴ
ムロール素材に芯金を挿通させて成形型２０に装填し、
これをガラスビーズが充填させた流動層に埋め込んで空
気を吹き込みながらヒータで均一加熱する。成形型を筒
部材２１と、カラー部材２２，２２とで中央部２０ａを
薄肉に、両端部２０ｂ，２０ｂを厚肉にして、内部のゴ
ムロール素材の中央部に先に伝熱させて発泡を端部側よ
りも先に開始させ、続いて端部側にかけて発泡が進行す
るようにする。ゴムロール素材が膨脹して中央部が成形
型内周面に圧着し、順次、端部側に圧着させて内部のガ
スを端部側に集めてガス抜孔２３ａから押出させる。成
形型のキャビティ面２４を円筒度が０．１ｍｍ以下にな
るように形成してゴム成形体を回転させた場合の振れ量
を０．２ｍｍ以下になるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム成形品の成形
型に関し、特に、電子写真装置や静電写真装置等のいわ
ゆるＯＡ機器に使用されるゴム製の現像ロール，帯電ロ
ール，転写ロールもしくはクリーニングロール等のロー
ル状のゴム成形品の製造に適した成形型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ロール状のゴム成形品を成形
するための成形型として、円周面のキャビティ面を有す
る円筒状の成形型が知られている（例えば、特開平６−
１８２７８４号公報参照）。このものでは、発泡剤を含
有するゴム材を用いてゴム成形品より小径の円筒状のゴ
ム成形素材を形成し、この成形素材をその筒孔に芯金を
挿通させた状態で上記成形型に装填し、この成形型を加
熱して加硫させつつ上記発泡剤を発泡させることにより
上記ゴム成形素材を成形型内で膨脹させて筒軸方向に比
較的長い円筒状のゴム成形品を得るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
成形型においては、この成形型を加熱してゴム成型素材
を加硫することにより得られたゴム成形品の輪郭形状精
度や表面平滑度が不十分となる場合がある。特に、上記
の如き発泡剤を含有するゴム成形素材を用いた場合には
顕著になる。

【０００４】すなわち、発泡剤を含有するゴム成形素材
を成形型内で加硫・発泡させると、その周方向及び筒軸
方向に均一に発泡せずに、周方向もしくは筒軸方向のい
ずれか一方もしくは双方に不均一になる場合があり、そ
の不均一発泡に起因する成型型内のガスの残留により種
々の不都合が生じることがある。

【０００５】例えば、図７及び図８に示すように、成形
型ａをオーブンｂ内のオーブン台ｃ上に横置して加熱す
ると、そのオーブン台ｃと接触している成形型ａの下部
から先に熱が伝わり、その成形型ａ下部側のゴム成形素
材ｄから先に発泡及び加硫が進行する。その結果、上記
発泡・加硫の際に発生するガスが昇温の遅い部分と成型
型との間に滞留もしくは残留し、発泡後のゴム成型品の
外表面にうねり、凹凸、しわ、もしくは、ピンホール等
の発生を招くことになる。

【０００６】また、円筒形状のゴム成形素材を形成した
後にその筒孔に芯金を挿通し、これを成形型内に装填す
るようにしており、上記芯金の挿通作業のために上記筒
孔の内径を芯金の外径より大径にする必要がある。この
ため、図９に示すように、成形型ａ内で芯金ｅを中心位
置に保持すると、ゴム成形素材ｄがぶら下がり状態にな
り、ゴム成形素材ｄの上部内周面が芯金ｅと接触し、場
合によっては上記ゴム成形素材ｄの下部外周面が成形型
ａの下部内周面と接触することになる（図１１ではゴム
成形素材ｄの下部外周面も接触している例を示す）。こ
のため、ゴム成形素材ｄの上記接触している部分が芯金
ｅ及び成形型ａから直接的に伝熱を受けて他の部分より
先に加熱され、これらの部分と他の部分とにおける発泡
の不均一に起因してガスの滞留により上記の如くしわや
くぼみ等の発生を招くことになる。

【０００７】さらに、ゴム成形素材をたとえほぼ均一に
発泡させ得たとしても、成形型の中央部に滞留もしくは
残留するガスにより上記のしわやくぼみ等が発生してゴ
ム成形品の表面の平滑度合いが低下することになる。

【０００８】このため、上記成形型による成形・加硫の
後に研磨工程を行い、輪郭形状精度や表面平滑度が所定
のものになるようにされている。特に、上記のＯＡ機器
に使用される帯電ロール等のゴム成形品においては、高
精度の輪郭形状精度や表面平滑度が要求されるため、上
記の研磨工程という後加工工程が必須のものとなってい
る。さらに、詳細に説明すると、上記の如きロールを筒
軸周りに回転させた場合に、ロールが振れると振動音が
発生し、そのロールの振れが大きくなるほど振動音が大
きくなって騒音の発生原因となる。特に、帯電ロールの
場合には上記ロールの振れが所定値（例えば０．２ｍ
ｍ）を越えると、帯電音の強弱による音のうねりが大き
くなって耳障りな騒音が発生することになる。このた
め、上記のＯＡ機器に使用される帯電ロール等のゴム成
形品においては、ロールの振れを可及的に小さく（例え
ば０．２ｍｍ以下）し得る程度の輪郭形状精度や表面平
滑度が要求されている。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、後加工工程を
必要とすることなく、成形されたゴム成形品の表面を平
滑にしかつ振れを０．２ｍｍ以下に抑制し得る成形型を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、特に振れ量の抑制という観点から種々
試験を行った結果、成形されたゴム成形品を筒軸回りに
回転させた場合の振れ量と、成形型のキャビティの内周
面の円筒度との間に一定の相関関係があることを見い出
し、本発明を想到するに至った。すなわち、請求項１記
載の発明は、ゴム成形素材が充填された状態で加熱され
る円筒状の成形型を対象として、そのキャビティの内周
面を０．１ｍｍ以下の円筒度に形成する構成とするもの
である。ここで、「内周面の円筒度」とは、ＪＩＳＢ０
６２１に規定される形状偏差の一種であり、周方向の凹
凸を二つの同軸の幾何学的円筒で挟んだ場合の半径差の
ことである。

【００１１】上記の構成の場合、成形型のキャビティの
内周面が０．１ｍｍ以下の円筒度を有するように形成さ
れているため、成形されたゴム成形品を筒軸回りに回転
させても、その振れを確実に０．２ｍｍ以下に抑制する
ことが可能になり、振れに起因する騒音発生を確実に抑
制することが可能になる。また、成形対象であるゴム成
形素材が発泡剤を含有するものでなくても、その発泡剤
未含有のゴム成形素材の加硫成形の際に上記の如きキャ
ビティ内周面が０．１ｍｍ以下の円筒度を有している成
形型を用いることにより、成形されたゴム成形品の振れ
量を０．２ｍｍ以下に抑制することが可能になる。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明における成形型として、筒軸方向端部にガス抜
孔を貫通形成し、筒軸方向中央部の肉厚を筒軸方向端部
の肉厚よりも薄肉に形成する構成とするものである。す
なわち、この請求項２記載の発明は、特に発泡剤を含有
するゴム成形素材を用いてゴム成形品の発泡・加硫成形
を行う場合に好適な技術事項を特定するものである。

【００１３】上記の構成の場合、成形型を加熱すると、
成形型の内部に対し、薄肉にされた成形型の筒軸方向中
央部の方が、厚肉にされた筒軸方向端部側よりも先に熱
が伝わることになる。この結果、上記成形型の筒軸方向
中央部に位置するゴム成形素材の方が、成形型の筒軸方
向端部側に位置するゴム成形素材よりも先に昇温し発泡
し始める。このため、ゴム成形素材の筒軸方向中央部か
ら先に膨脹し始め、順次、その膨脹が筒軸方向端部側に
進行する。つまり、ゴム成形素材の筒軸方向中央部が成
形型のキャビティの内周面に先に密着し、順次、筒軸方
向端部側にかけて密着していくことになる。そして、成
形型の内部のガスが、筒軸方向中央部から端部側に向け
て膨脹が進行していくゴム成形素材により押されて、途
中に残留することなく成形型の端部側に集められ、その
ガスがガス抜孔から外部に押出される。これにより、加
硫成形後のゴム成形体の外周面が確実に成形型の内周面
に密着し、そのゴム成形体の外周面が平滑になる。さら
に、請求項３記載の発明は、請求項２記載の成形型とし
て、均一肉厚を有する円筒管と、この円筒管の筒軸方向
両端部の各外周面を被覆する一対のカラー部材とを備
え、上記カラー部材の内周面を上記円筒管の外周面に対
し密着状態で固定する構成とするものである。すなわ
ち、この請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明に
係る成形型の形成に好適な技術事項を特定するものであ
る。

【００１４】上記の構成の場合、円筒管とカラー部材と
の組み合わせにより、筒軸方向中央部の肉厚が筒軸方向
端部の肉厚よりも薄肉の成形型の形成が容易になる上
に、均一肉厚を有する円筒管を用いているため所定の円
筒度の内周面を有する成形型の形成が容易になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００１６】図１には、本発明の成形型によって製造さ
れるゴム成形品としてのゴムロール１がゴム部材３の一
部を切り欠いた状態で示されている。このゴムロール１
は、芯金２の外周面に対し、円筒状のゴム部材３が発泡
及び加硫成形により固着されて一体化されたものであ
る。

【００１７】図２には、上記ゴム部材３となるゴム成形
素材としてのゴムロール素材４が示されている。上記ゴ
ムロール素材４は、発泡剤を含有する未加硫のゴム材を
用いて、未加硫のまま例えば押出し式により成形される
ものであって、筒孔４ａの内径が上記芯金２の外径より
も若干大きく、かつ、外径が上記ゴム部材３の外径より
も若干小さい円筒形状に形成される。

【００１８】上記ゴムロール素材４（ゴム部材３）の形
成に用いるゴム材としては、天然ゴム、クロロプレンゴ
ム、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン
ゴム、ブチルゴム、アクリル・ニトリル・ブタジエンゴ
ム、シリコンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ハロゲ
ン化ブチルゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴ
ム、水素化ニトリルゴム、エピクロロヒドリンゴム等の
架橋ゴム、及び、これらの単量体を用いた共重合体、こ
れらのブレンド物、並びに、ポリオレフィン系，ポリエ
ステル系，ポリエーテル系，ポリアミド系，ポリウレン
タン系等の熱可塑性エラストマー等から適宜選択するこ
とができる。

【００１９】そして、上記ゴム材には発泡剤が含有され
ている。発泡剤としては、アゾジカーボンアミド、アゾ
ビスイソブチロニトリル、ジアゾアミノベンゼン、ジニ
トロソペンタメチレンテトラミン、p-トルエンスルホニ
ルヒドラジド、p,p'- オキシビス（ベンゼンスルホニル
ヒドラジド）等が好ましく使用し得る。この発泡剤は、
発泡成形によって得られるゴムロール１の０．５〜５０
容量％が気泡となるように、その配合量を設定すること
が望ましい。すなわち、０．５容量％未満では所期の効
果が得られないためであり、一方、５０容量％を越える
発泡では、ゴム成形品の弾性率が低くなり過ぎるからで
ある。

【００２０】また、上記ゴム材には電気抵抗調整剤が含
有される。電気抵抗調整剤としては、カーボンブラック
が好適であり、その他にグラファイト、導電性金属粒
子、もしくは、各種界面活性剤等を用いることもでき
る。加えて、ゴム成形品の硬度を調整する（低硬度にす
る）目的で、上記ゴム材に各種の軟化剤を含有させるこ
ともできる。軟化剤としては、アロマチック系、ナフテ
ン系、パラフィン系等の鉱物油、ＤＯＰ、ＤＯＡ、ＤＯ
Ｓ等の可塑剤、なたね油、ヤシ油等の植物油等を用いる
こともできる。

【００２１】さらに、ゴム材には、必要に応じて、ゴム
用薬品、ゴム添加剤を配合することができる。ゴム用薬
品、ゴム用添加剤としては、硫黄、パーオキサイド等の
加硫剤、亜鉛華、ステアリン酸等の加硫促進助剤、スル
フェンアミド系、チウラム系、チアゾール系、グアニジ
ン系等の加硫促進剤、紫外線吸収剤、オゾン劣化防止
剤、粘着付与剤等を使用することができ、さらに、各種
の補強剤、摩擦係数調整剤、シリカ、タルク、クレイ等
の無機充填剤も任意に選択し得る。

【００２２】上記ゴム材のゴム配合の具体的な一例は次
の通りである。

【００２３】

【表１】

【００２４】続いて、上記ゴムロール１を製造するため
の成形型の実施形態について図３に基づいて説明する。

【００２５】この成形型２０は、所定の均一肉厚を有す
る円筒管により構成された筒部材２１と、この筒部材２
１の筒軸方向両端部に外嵌固定された一対のカラー部材
２２，２２と、上記筒部材２１の両端開口を着脱可能に
閉止する一対のドーナッツ状の端部材２３，２３とを備
えている。上記筒部材２１は、キャビティ面２４となる
内周面の内径がゴムロール１のゴム部材３の外径に等し
く設定されているとともに、上記内周面が０．１ｍｍ以
下の円筒度を有するように加工されている。上記各カラ
ー部材２２は、その内周面２２ａが上記筒部材２１の外
周面２１ａに対し密着状態で固定されたものであり、こ
の固定は例えば接着手段等の手段により行われている。
接着手段を用いる場合には、その接着剤として、熱硬化
型耐熱性無機接着剤を用いるのが好ましい。また、上記
筒部材２１，カラー部材２２及び端部材２３は、共に、
鉄系の鋼材もしくは非鉄金属を用いて形成すればよい
が、強度及び耐食性の観点からはステンレス鋼、また
は、上記鉄系の鋼材にメッキ処理もしくは窒化処理を行
ったものを用いるのが好ましい。そして、上記成形型２
０は、上記筒部材２１及び一対のカラー部材２２，２２
の組み合わせにより筒軸方向の中央部２０ａの肉厚が相
対的に薄肉（例えば１ｍｍ）に、両端部２０ｂ，２０ｂ
の肉厚が相対的に厚肉（例えば４ｍｍ）に形成されてい
る。また、上記各端部材２３には外周側位置に複数のガ
ス抜孔２３ａ，２３ａと、芯金２を保持するための中心
孔２３ｃとが貫通形成されている。

【００２６】次に、上記成形型２０を用いてゴムロール
１を成形する手順について説明すると、まず、ゴムロー
ル素材４を作製する。このゴムロール素材４の成形にあ
っては、上記配合のゴム材をオープンロールで混練し、
この混練されたゴム材を、ダイを用いて押出成形し、円
筒状の上記ゴムロール素材４を得る。上記ゴムロール素
材４は、上記の成形型２０に対するゴム材仕込み量が５
０容量％（芯金２とキャビティ面２４との間の容積、い
わゆるキャビティを１００とする）となるように形成す
る。そして、成形したゴムロール素材４の筒孔４ａに対
し、芯金２を挿通させる。

【００２７】次に、上記ゴムロール素材４を上記成形型
２０に対し装填する。この装填は、上記芯金２を挿通し
た状態のゴムロール素材４を横置きの筒部材２２の内部
に挿入し、芯金２の各端部を各端部材２３の中心孔２３
ｃに内嵌保持させてその各端部材２３を筒部材２２に固
定すればよい。これにより、成形型２０への装填が終了
する。

【００２８】装填終了後、上記成形型２０を加熱するこ
とにより内部のゴムロール素材４の発泡及び加硫を行な
わせる。この場合の加熱方法は、図４に示す流動床式加
熱炉により構成された加熱手段２５を用いて行う。この
加熱手段２５は、炉体２６の下部に配設された火格子２
７と、この火格子２７の上に多数の流動媒体及び伝熱媒
体としての多数のガラスビーズ２８が充填されて構成さ
れた流動層２９と、この流動層２９の最下層に配設され
たヒータ３０と、上記流動層２９の多数のガラスビーズ
２８を流動させて強制循環させるよう上記炉体２６の下
端開口２６ａから空気を吹き込む図示省略のブロワとを
備えている。

【００２９】そして、上記流動層２９の内部に上記成形
型２０を埋め込んだ状態にし、上記ヒータ３０により流
動層２９を加熱する一方、上記ブロワで空気を吹き込
む。これにより、上記流動層２９を構成する多数のガラ
スビーズ２８が加熱されながら、その加熱された多数の
ガラスビーズ２８が成形型２０の周囲を強制循環するた
め、このガラスビーズ２８から熱を受けて上記成形型２
０はその全体が均一に加熱される。

【００３０】上記成形型２０において、中央部２０ａが
両端部２０ｂ，２０ｂよりも薄肉にされているため、そ
の外面に受けた熱が内部のゴムロール素材４に対しその
筒軸方向中央部の方が端部側よりも先に伝熱されて中央
部の方が昇温速度が端部側よりも早くなる。そして、ゴ
ムロール素材４は筒軸方向中央部の方が端部側よりも先
に発泡し始めて膨脹しだし、それに続いてゴムロール素
材４の端部側にかけて発泡及び膨脹が順次進行していく
ことになる。このため、上記ゴムロール素材４の膨脹に
より成形型２０のキャビティ面２４に対し上記ゴムロー
ル素材４の中央部が先に圧接され、続いて、端部側にか
けて順次圧接されることになる。このため、上記発泡に
より生じるガスや成形型２０内のエアが上記膨脹の過程
で上記筒軸方向中央部等に残留することなく成形型２０
の端部側に確実に集められ、上記膨脹圧により両端部材
２３，２３の各ガス抜孔２３ａを通して外部に確実にか
つ自動的に押出される。従って、成形型２０から取り外
したゴム成形品であるゴムロール１の外周面を、従来の
場合の如きガスの残留や滞留に起因するしわやくぼみ等
が生じることなく、キャビティ面２４に対応して確実に
平滑なものにすることができる上に、上記キャビティ面
２４の円筒度に対応して確実に所定の輪郭形状精度に仕
上げることができる。つまり、従来の如く研磨工程等の
後加工工程を行うことなく、上記成形型２０を用いた発
砲加硫成形を行うだけで、所定の輪郭形状精度や表面平
滑性を有するゴムロール１を得ることができる。

【００３１】なお、上記の加熱手段２５において、流動
層２９をガラスビーズ２８に代えて例えばセラミックボ
ール等の他の流動媒体・伝熱媒体を用いてもよい。

【００３２】また、加熱手段として上記の加熱手段２５
に代えて図５に示すような加熱手段３３を用いるように
してもよい。この加熱手段３３は、遠赤外線ヒータ３
４，３４が内蔵されたオーブンにより構成されており、
内部を略密閉する炉体３５の両側から内方にそれぞれ突
出するようブラケット３６，３６により回転可能に支持
された支持ローラ３７，３７と、この支持ローラ３７を
ベルト３８ａを介して回転駆動させるモータ３８とを備
えたものである。また、上記両遠赤外線ヒータ３４，３
４は、上記各支持ローラ３７により中空に浮かせた状態
で支持された成形型２０の筒軸方向方向の全長範囲を上
下から挟むように配設され、この両遠赤外線ヒータ３
４，３４により上記成形型２０を回転させながら加熱し
得るようになっている。

【００３３】

【実施例】キャビティ面の円筒度と、成形されたゴムロ
ールを筒軸回りに回転させた際の振れとの関係を測定し
た。すなわち、上述の実施形態で説明した成形型２０と
同じ構造を前提構造として有する複数の成形型を用意
し、その複数の成形型のキャビティ面を互いに異なる円
筒度に設定し、各成形型を用いてゴムロールを成形し
た。この各種の円筒度の測定は円筒度測定器を用いて行
った。そして、その成形された複数のゴムロールを実際
に回転させてその振れ量をレーザー測定器を用いて測定
した。なお、上記の円筒度及び振れ量はＪＩＳＢ０６２
１に規定の円筒度（半径差）及び振れ（半径方向の振
れ）に従うものである。また、上記のゴムロールはすべ
て同じ配合で同じ形状のゴムロール素材４を用い、同じ
加熱条件で発泡加硫成型を行った。

【００３４】上記ゴムロール素材４の配合を表２に示
す。

【００３５】

【表２】

【００３６】上記のキャビティ面の円筒度と、その場合
のゴムロールの振れ量との各測定結果を図６に示す。こ
の測定結果によれば、円筒度とゴムロールの振れ量（図
６には「ローラー振れ」と表示）との間には略比例関係
が認められ、円筒度を０．１ｍｍ以下にした場合には、
ゴムロールの振れ量を０．２ｍｍ以下にすることができ
ることが分かる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明におけるゴム成形品の成形型によれば、高精度の表面
平滑性と輪郭形状精度を有するゴム成形品を得ることが
できる上に、そのような高精度のゴム成形品を成形型に
よる成形工程だけで得ることができ従来の成形型による
成形工程後に行う必要のあった研磨加工等の後加工工程
を省略することができる。このため、高精度のゴム成形
体を安価に得ることができる上に、使用に際しては振れ
を０．２ｍｍ以下に抑えて騒音のないゴム成形品の成形
を行うことができる。そして、請求項２記載の発明の如
く筒軸方向中央部と端部との肉厚に差を付け筒軸方向端
部にガス抜孔を設けることにより、特に、発泡剤を含有
するゴム成形素材を用いて発泡・加硫成形する場合にお
いても、高精度の表面平滑性と輪郭形状精度を有するゴ
ム成形品を得ることができ、使用時の振れを確実に０．
２ｍｍ以下に抑制することができるようになる。また、
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明によ
る成形型を容易かつ確実に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ゴム成形品としてのゴムロールを一部切り欠い
て示す部分斜視図である。

【図２】ゴム成形素材としてのゴムロール素材を示す部
分斜視図である。

【図３】実施形態の成形型の断面図である。

【図４】製造装置の断面説明図である。

【図５】他の加熱手段を用いた製造装置の断面説明図で
ある。

【図６】円筒度と、ゴムロールの振れ量との関係図であ
る。

【図７】従来におけるオーブン内に成形型が配置された
状態の簡略説明図である。

【図８】従来におけるオーブン台上の成形型を示す側面
図である。

【図９】従来における成形型内のゴム成形素材を示す横
断面図である。

【符号の説明】 １ ゴムロール（ゴム成形品） ４ ゴムロール素材（ゴム成形素
材） ２０ 成形型 ２４ キャビティ面 ２０ａ 薄肉とされた筒軸方向中央部 ２０ｂ 厚肉とれた筒軸方向端部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム成形素材が充填された状態で加熱さ
   れる円筒状の成形型であって、 キャビティの内周面が０．１ｍｍ以下の円筒度を有する
   ように形成されていることを特徴とするゴム成形品の成
   形型。
2. 【請求項２】 請求項１において、 筒軸方向端部にガス抜孔が貫通形成され、 筒軸方向中央部の肉厚が筒軸方向端部の肉厚よりも薄肉
   に形成されていることを特徴とするゴム成形品の成形
   型。
3. 【請求項３】 請求項２において、 均一肉厚を有する円筒管と、この円筒管の筒軸方向両端
   部の各外周面を被覆する一対のカラー部材とを備え、 上記カラー部材の内周面は上記円筒管の外周面に対し密
   着状態で固定されていることを特徴とするゴム成形品の
   成形型。