説明

ゴムローラの成形金型、製造装置及びその製造方法

【課題】成形金型内に液状ゴム材料を注入し、硬化・成形するための、振れ精度が良くランナー部の廃棄材料が少ないゴムローラの成形金型、製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】円筒状内面を有するパイプ金型本体と、該パイプ金型本体の両端に嵌合されて軸体を該パイプ金型本体の中心軸と同心となるように保持するゴム材料の注入側及び非注入側の駒と、から少なくとも構成されるゴムローラの成形金型であって、該非注入側の駒は、該軸体の両端角部をセンタリングしつつ軸方向に押圧支持するスライド機構を有し、及び、該非注入側の駒の端面には、外部より該スライド機構を押圧する手段を導入するための穴が設けられていることを特徴とするゴムローラの成形装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、成形金型内に液状ゴム材料を注入し、硬化・成形するためのゴムローラの成形金型、製造装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、プリンタや複写機等のOA機器に使用される各種ゴムローラの成形金型は、製品外形とほぼ同形状の内面形状を有するパイプ金型本体とそれに嵌合される両端の駒とから構成されており、成形金型に軸体を配置した後、一方の駒より材料を注入する。このとき、軸体は駒にある軸体よりわずかに大きな内径を有する保持用穴に挿入、保持される。しかしながら、この方法では、軸体と駒の軸体保持用の穴に隙間が生じるため、成形されたゴムローラは、この隙間の分だけ軸体とゴム部の中心軸がずれ、同心でなくなる。このずれは、ゴムローラ自体の振れ精度に影響を与え、特に振れ精度の厳しい現像ローラにおいては振れ不良の原因となる。
【0003】
そこで、一方の駒に軸体の角を軸方向に押圧把持するスライド機構を内包し、軸体角と駒の芯金挿入部及びスライド機構の接触部の形状により、軸体をセンタリングし、振れ精度を向上させる方法が提案されている(特許文献1)。
【0004】
このスライド機構は、圧縮バネ等により軸体を押圧支持する構造となっている。支持する軸体の重さにもよるが、このときの押圧力が小さいと軸体の自重によりスライド機構がずれてしまい、大きいと軸体を曲げてしまう可能性があるので、押圧力は概ね500gfから2kgf程度である。そのため、非注入側の駒にこのスライド機構を内包させると、ゴム材料を注入した際にゴム材料の流れにより軸体が押されてスライド機構が動いてしまい、軸体を支持できなくなる。よって、軸体はラジアル方向(軸と直角の方向)にずれてしまい、ゴムローラの振れ不良の原因となる。そのため、スライド機構は注入側の駒に内包させてある。
【特許文献1】特許第3935799号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このとき、注入側の駒は、スライド機構を構成する芯金支持ブッシュと、押圧手段である圧縮バネとを内包し、且つこれらの部品の飛び出しを防止するフタ部材も入れて、少なくとも4部材から構成される。そのため、注入側駒の全長は長くなり、それに合わせて材料ランナー部も必然的に長くなる。ランナー部が長くなると、ゴムバリの廃棄量が増えると共に、ランナー部にゴムバリが残る可能性が高くなり、ランナー部のゴムバリの残りは射出不良の原因となる。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、振れ精度が良く、ランナー部の廃棄材料の少ないゴムローラの成形金型、製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、円筒状内面を有するパイプ金型本体と、該パイプ金型本体の両端に嵌合されて軸体を該パイプ金型本体の中心軸と同心となるように保持するゴム材料の注入側及び非注入側の駒と、から少なくとも構成されるゴムローラの成形金型であって、該非注入側の駒は、該軸体の両端角部をセンタリングしつつ軸方向に押圧支持するスライド機構を有し、及び、該非注入側の駒の端面には、外部より該スライド機構を押圧する手段を導入するための穴が設けられていることを特徴とする。前記軸体の両端角部はC面取り形状をなしており、及び、前記注入側の駒の軸体を受ける部位と前記スライド部材の軸体を受ける部位はR面形状をなしていることを特徴とする。前記軸体の両端角部はR形状をなしており、及び、前記注入側の駒の該軸体を受ける部位と前記スライド部材の該軸体を受ける部位はC面形状をなしていることを特徴とする。前記非注入側の駒または前記パイプ金型本体の非注入側嵌合部には、エア逃げのための溝または穴が設けられていることを特徴とする。
【0008】
また、本発明は、パイプ金型本体とその両端部に嵌合する2つの駒から少なくともなる成形金型と、該駒を該パイプ金型本体に固定する型締め手段と、該成形金型を加熱する加熱手段と、から少なくとも構成されるゴムローラの製造装置であって、該成形金型は請求項1から4のいずれか1項に記載の成形金型であり、及び、前記スライド部材を該成形金型の外部より押圧する手段を有することを特徴とする。また、前記スライド部材を押圧する手段は、型締め手段に内包されたピン状の部材、または圧縮空気であることを特徴とする。
【0009】
さらに、本発明は、成形金型を加熱する加熱工程と、両端の駒をパイプ金型本体に固定する型締め工程と、ゴム材料を該成形金型に注入する材料注入工程と、該ゴムローラを熱硬化させた後に脱型する工程と、を少なくとも有するゴムローラの製造方法であって、製造装置として、前記の製造装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によると、振れ精度の良いゴムローラを提供することができ、且つ製造においてランナー部の廃棄材料を減少させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
これより、本発明の実施形態について図を参照しながら詳細に説明する。
【0012】
図4に示されているように、本発明のゴムローラ製造装置は、円筒状内面を有するパイプ金型本体11と、その両端に嵌合することが可能な、ゴム材料の注入側及び非注入側の駒12、13の少なくとも3部材から構成される成形金型を有する。該成形金型内には成形金型の中心軸と同心となるように軸体18が配置され、該軸体18はその両端を該駒12、13に支持される。また、非注入側の駒13には、該軸体18の角部をセンタリングしつつ、金型の軸方向に押圧支持するスライド機構14が設けられている。さらに、該非注入側の駒13の端面には、外部より該スライド機構14を押圧する手段を導入するための貫通穴13bが設けられている。
【0013】
一般に、ゴム材料を成形金型に注入する際、成形金型内に配置された軸体は、注入材料の流れに押されて非注入側の方向へ移動しようとするが、従来技術のように、非注入側の芯金把持部材が固定されている場合では軸体は動かない。一方、上記のように非注入側の駒にスライド機構を有する場合は、該非注入側の駒が固定されず、材料の流れに押されて軸体が非注入側へ動いてしまい、軸体の把持が不安定になって振れ精度が悪化する可能性がある。
【0014】
そこで、本実施形態では、材料注入時に金型外部において、前記スライド機構14をスライド用圧縮バネ15からの強い力で軸方向に押圧している。それによって、成形金型内に配置された軸体18の軸方向への動きを規制する効果と、軸体両端の角部形状と芯金把持部材17及びスライド機構14の角部形状によるセンタリング効果が生じ、振れ精度の良いゴムローラを得ることが可能となった。以上のスライド機構14を押圧する手段及びセンタリング効果については後述する。
【0015】
また、従来技術のように注入側の端部駒にスライド機構を有する場合は、このスライド機構のストローク分余計に注入側の端部駒の長さを確保する必要がある。それに対し、本発明のようにスライド機構を非注入側の端部駒に内包させることにより注入側の端部駒の長さを短くすることができ、結果材料注入穴の長さを短くできるので廃棄材料を減らすことが可能となった。
【0016】
図1に示すように、本実施形態の製造装置は、前記成形金型を加熱する機構1a、1bと、前記駒12、13をパイプ金型本体11に固定する型締め機構3が設けられている。また、本発明の製造装置は、ゴム材料注入時に前記スライド機構14を成形金型の外部より押圧する手段を有する。この押圧する手段については後述する。
【0017】
前記成形金型を加熱する機構1a、1bは、成形金型本体形状にしたがって形成された、ヒータ10を内包する2枚の熱盤であり、成形金型を挟み込むように配置される。ここで、一方の熱盤1aは成形装置に固定され、他方の熱盤1bはエアシリンダ8等で開閉できるようにされており、それによって成形金型の投排出が容易となっている。熱盤の材質には特に規定はないが、熱伝導や強度を考慮しジュラルミン等のアルミ合金やクロム銅などの銅合金を用いるのがよい。また、成形金型の形状にしたがって熱盤1a、1bを形成する際、成形金型を挟み込んだときに2枚の熱盤1a、1bの間に0.1〜0.6mm程度の隙間ができるようすることが好ましい。すなわち、成形金型の半径より0.05〜0.3mm程度熱盤を彫る深さを少なくすることが好ましい。こうすることで、成形金型と熱盤が確実に接触し、熱が伝わりやすくなる。
【0018】
熱盤1a、1bを開閉する手段としては、固定側熱盤1aの側面またはその近傍に設けられたヒンジ9が挙げられる。このヒンジ9を中心に回転するように熱盤1a、1bは開閉される。このとき、可動側の熱盤1bを圧縮バネ7やエアシリンダ等でさらにラジアル方向に加圧することが好ましい。また、可動側の熱盤1aをエアシリンダ等にてラジアル方向に引き、さらに別のエアシリンダ等で可動側の熱盤1bを上下または左右方向にスライドさせることも可能である。熱盤1a、1bの開閉手段については、装置の大きさや周りのスペース、金型の投入方法に合わせて適宜選択することが可能である。
【0019】
両端の駒12、13をパイプ金型本体11に固定する手段としては、例えば固定された板状部材2と型締め部材3が用いられる。ことのき、注入側の駒12の端面は該板状部材2に当てられ、非注入側の駒13の端面は該型締め部材3で軸方向に押圧されることで固定される。このとき、型締め部材3を押圧する手段として、エアシリンダ4または油圧シリンダ等が設けられ、その押圧力はエアシリンダ4または油圧シリンダの推力で決まる。また、型締め部材3に圧縮バネを内包させ、所定の型締め力になるように該圧縮バネが縮むようにエアシリンダ4または油圧シリンダのストロークを調整してもよい。
【0020】
材料注入時において、非注入側の駒13に内包されるスライド部材14を押圧する手段としては、例えば、型締め部材3に内包されたピン状の部材(スライド押圧ピン)5が挙げられる。このとき、ピン状の部材5は、型締め部材3とは独立で駆動できるように別のエアシリンダ6等で駆動される。また、非注入側の駒13の端面には、該ピン状部材5が挿入できる貫通穴13bを開けておくことが求められる。また、別法として、図8に示すように、エア供給口5bを設けて、そこから圧縮空気を供給して該スライド部材14を押圧する方法も挙げられる。この場合、供給する圧縮空気が金型キャビティ内に侵入しないように、該スライド部材14は中実形状とし、且つ該スライド部材外面14と非注入側駒13の内面をOリング27やピストンシール等でシールすることが求められる。
【0021】
また、図6に示されているように、軸体18のセンタリングに際しては、次のことが求められる。
【0022】
軸体18の両端角部がC面取りの場合は、注入側の駒12の軸体を受ける部位(芯金把持部材)17とスライド部材14の軸体を受ける部位をR面形状に加工する。そして、圧縮バネ15により加圧されたスライド部材14で軸体18を押圧する。
【0023】
また、軸体18の両端角部がR形状の場合は、注入側の駒12の軸体18を受ける部位17(芯金把持部材)とスライド部材14の軸体18を受ける部位をC面形状に加工する。そして、圧縮バネ15により加圧されたスライド部材14で軸体18を軸方向に押圧する。
【0024】
上記双方の場合において、軸体18は、前記注入側の駒の軸体を受ける部位17及びスライド部材14の軸体を受ける部位の形状にならって、両端部の駒の中心軸にセンタリングされる。
【0025】
ここで、軸体18の押圧力には特に規定は無いものの、軸体18の直径にもよるが、概ね500gf以上2kgf以下の範囲が好ましい。2kgfの押圧力では、一般的な電子写真用の軸体直径φ6mm×長さ250mmであるゴムローラの場合、中央部が2〜3μm程度たわむ場合がある。
【0026】
また、図7に示されているように、材料を注入する際にキャビティ内のエアが逃げるように、非注入側の駒13にエア逃げのための溝13cまたは穴を開けておくことが求められる。このエア逃げの溝13cは、例えば、パイプ金型本体11と非注入側の駒13の嵌合部に円周状に数カ所溝を削ったり、嵌合部外周面を数カ所50μm程度削ったりすることによって形成される。また、エア逃げの溝は、非注入側の駒13ではなくパイプ金型11の非注入側嵌合部に形成されてもよい。また、非注入側の駒13自体にキャビティに貫通する穴を円周状に数カ所設けてもよい。
【0027】
ゴムローラの形成に用いることのできるゴム材料としては、次のものが挙げられる。すなわち、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴムなどで、それらのいずれを用いてもよい。
【0028】
また、弾性材料には、必要に応じて導電材を分散させて用いることも可能である。弾性材料に分散させることのできる導電材としては、カーボンブラック、導電性カーボン等のカーボン類、金属粉、導電性の繊維、あるいは酸化スズなどの半導電性金属酸化物粉体、さらにこれらの混合物などがあり、いずれを用いてもよい。
【実施例】
【0029】
これより、本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の例に限定されはしない。
【0030】
(実施例1)
外径φ25mm、内面形状が内径φ12mm、長さ250mmの円筒形状を有するパイプ金型本体11と、外径φ25mmの注入側駒12、非注入側駒13とから構成される成形金型を有する製造装置を用いてゴムローラを製造した。
【0031】
パイプ金型本体11と両端駒の嵌合部は、傾斜角12°のテーパ形状としている。成形金型の材質はプリハードン鋼である。注入側駒12には材料注入用として、ピッチ円直径11mmでφ2mm×長さ10mmのランナー部19が円周等配分で8箇所開けられ、パイプ金型11に嵌合させたときにキャビティ手前にリング状の材料注入ゲート20が形成されている(図4)。また、注入側の駒12の軸体把持部17は、半径1mmのR面形状をなしている。また、非注入側の駒13には、軸体18の角部を押圧するスライド機構14が内包され、該スライド機構14は、圧縮バネ15にて軸体を500gfの所定荷重で押圧する。また、該スライド機構14の軸体把持部位は半径1mmのR面形状となっている。
【0032】
成形装置の加熱装置として、300Wのカートリッジヒーター10が長手方向に2本内包され、成形金型半円状にくり抜いた2枚のクロム銅製熱盤1a、1bを用意した(図3)。成形金型半円状にくり抜いた部分の詳細形状としては、半径は12.6mmとし、2枚の熱盤1a、1bにて成形金型を挟み込んだ際に0.2mmの隙間になるように、深さは12.4mmとした。また、熱盤1a、1bの全長は、成形金型よりわずかに長くなるように300mmとした。熱盤1aは成形装置に固定し、熱盤1bはヒンジ9を軸にエアシリンダ8にて開閉可能とし、さらにラジアル方向に5kgfの力で加圧できるように圧縮バネ7を取り付けた。パイプ金型本体11と両端駒12、13を型締めする方法としては、まず、成形装置に固定された金型受け板に成形金型を組んだ状態で載せ、さらに加熱装置1a、1bにて挟み込みんだ。そして、成形装置に取り付けられた型締め部材3をエアシリンダ4で駆動させ、約50kgfの力で軸方向に押圧した。また、型締め部材には、非注入側の駒13に内包されたスライド機構14を押圧できるようにφ4mmのピン状部材5が内包され、ガイド付きエアシリンダ6にて、5kgfの力で該スライド機構14を押圧できるようにした。また、成形装置には、材料を成形金型内に注入するための射出シリンジ21、ノズル22、射出モータ23、ノズル上昇シリンダ24、スタティックミキサ25、材料供給ポンプ26が設けられている(図2)。
【0033】
まず、成形金型内に軸体18を配置し型組した状態で加熱装置1a、1bで5分間予熱した。その後、注入ノズル22を金型受け板2に押し当て、カーボンブラック等の導電材が配合された2液混合型の液状シリコーンゴム(東レ・ダウコーニング製DY35−1218)22ccを射出シリンジ21にて成形金型内に5秒間で注入した。材料注入中は非注入側の駒13に内包されたスライド機構14を押圧するように、ガイド付きシリンダ6にて型締め部材3に内包されたピン状部材5を下降させた。成形金型内に材料を注入後3分間加熱硬化させ、脱型して現像ローラを取り出した。このとき、金型の予熱温度及び硬化温度は120℃に設定した。また、成形に用いた軸体には、外径φ6mm×全長260mm、両端部C面取り0.3mmが施されており、材質は快削鋼SUM24Lである。
【0034】
(比較例1)
比較例1として、実施例1と同じ金型を用いて材料注入時にガイド付きシリンダ6を動作させず、非注入側の駒13に内包されたスライド機構14をフリーの状態にさせて現像ローラを成形した。その他、ゴム材料、硬化条件などは実施例1と同じである。
【0035】
(比較例2)
比較例2として、図5に示されているように、注入側の駒12に軸体18を押圧するスライド機構14及び圧縮バネ15を内包する金型を有する製造装置を用いた(バネ荷重50gf)。このとき、注入側の駒12には材料注入用として、ピッチ円直径11mmでφ2mm×長さ15mmのランナー部19を円周等配分で8箇所開けた。そして、実施例1で用いた成形金型同様、パイプ金型11に嵌合させたときにキャビティ手前にリング状の材料注入ゲート20が形成されている。また、非注入側の駒13には、軸体把持部材17が固定されている。該スライド機構14及び該軸体把持部材17の軸体との接触面は、実施例1で用いた成形金型同様半径1mmのR形状に加工してある。以上の製造装置を用いて、実施例1と同様に現像ローラを形成した。
【0036】
上記実施例1及び比較例1、2で成形した現像ローラについて、その振れ精度を現像ローラゴム部34のゴム両端部から10mmの位置及び中央部の3点で測定し評価した(図9)。振れの測定には、非接触式寸法測定器31a、32b(株式会社キーエンス製LS−7000)を用いた。各測定点のローラ外表面と基準ブレード32との隙間33をローラ1周あたり180回2°ピッチで測定し、180点の(最大値)−(最小値)を振れとして評価した。結果を下記の表1に示す。
【0037】
【表1】

【0038】
表1に示すように、実施例1及び比較例2では、振れ精度は規格30μm以下を満足するが、比較例1は振れ精度を満足していない。これには以下の理由が考えられる。実施例1及び比較例2では、材料を注入する際に材料の流れに対し下流側に当たる非注入側の駒13に内包された軸体把持部14または17が固定されている。よって、軸体18が動かずセンタリングが保たれている。それに対し、比較例2では、非注入側の駒13に内包されたスライド機構14が動いてしまい、軸体18が材料流れの下流側にずれてセンタリングが不十分になったため振れ精度が不良となった。特に、注入側では駒に内包された軸体把持部材17と軸体18が離れてしまうため、振れ不良が顕著に現れた。
【0039】
また、実施例1及び比較例1、2の注入側駒12のランナー部のゴムバリ重量は、表1に示すように、ランナー部が短い実施例1及び比較例1の方が少ない。
【0040】
以上の結果より、本発明による実施例1が、振れ精度及びバリ重量の双方において、最も優れた結果を出したことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明の成形装置の概略図である。
【図2】実施例で用いた成形装置の全体構成の概略図である。
【図3】実施例で用いた加熱装置の横断面図である。
【図4】本発明の成形金型の概略図である。
【図5】比較例2で用いた成形金型の概略図である。
【図6】本発明の成形金型の軸体受け部の詳細図である。
【図7】本発明の非注入側駒のエア逃げ溝を示す概略図である。
【図8】スライダを圧縮空気で押圧する場合の非注入側駒の概略図である。
【図9】現像ローラの振れ精度を測る装置の概略図である。
【符号の説明】
【0042】
1a 固定側熱盤
1b 可動側熱盤
2 金型受け板
3 型締め部材
4 型締め駆動用シリンダ
5 スライド押圧ピン
5b スライド押圧用エア供給口
6 スライド押圧ピン駆動用シリンダ
7 可動側熱盤ラジアル加圧バネ
8 可動側熱盤開閉シリンダ
9 可動側熱盤開閉ヒンジ
10 ヒータ
11 パイプ金型本体
12 注入側駒
13 非注入側駒
13b 非注入側駒端面穴
13c エア逃げ溝
14 スライド部材
15 スライド用圧縮バネ
16 貫通穴
17 芯金把持部材(固定側)
18 軸体
19 材料注入穴
20 材料注入ゲート
21 射出シリンジ
22 ノズル
23 射出モータ
24 ノズル上昇シリンダ
25 スタティックミキサ
26 材料供給ポンプ
27 Oリング
31a 寸法測定器(投光側)
31b 寸法測定器(受光側)
32 基準ブレード
33 隙間
34 現像ローラゴム部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒状内面を有するパイプ金型本体と、該パイプ金型本体の両端に嵌合されて軸体を該パイプ金型本体の中心軸と同心となるように支持するゴム材料の注入側及び非注入側の駒と、から少なくとも構成されるゴムローラの成形金型であって、
該非注入側の駒は、該軸体の両端角部をセンタリングしつつ軸方向に押圧支持するスライド機構を有し、及び、該非注入側の駒の端面には、外部より該スライド機構を押圧する手段を導入するための穴が設けられていることを特徴とするゴムローラの成形金型。
【請求項2】
前記軸体の両端角部はC面取り形状をなしており、及び、前記注入側の駒の軸体を受ける部位と前記スライド部材の軸体を受ける部位はR面形状をなしていることを特徴とする請求項1に記載のゴムローラの成形金型。
【請求項3】
前記軸体の両端角部はR形状をなしており、及び、前記注入側の駒の該軸体を受ける部位と前記スライド部材の該軸体を受ける部位はC面形状をなしていることを特徴とする請求項1に記載のゴムローラの成形金型。
【請求項4】
前記非注入側の駒または前記パイプ金型本体の非注入側嵌合部には、エア逃げのための溝または穴が設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のゴムローラの成形金型。
【請求項5】
パイプ金型本体とその両端部に嵌合する2つの駒から少なくともなる成形金型と、該駒を該パイプ金型本体に固定する型締め手段と、該成形金型を加熱する加熱手段と、から少なくとも構成されるゴムローラの製造装置であって、
該成形金型は請求項1から4のいずれか1項に記載の成形金型であり、及び、前記スライド部材を該成形金型の外部より押圧する手段を有することを特徴とするゴムローラの製造装置。
【請求項6】
前記スライド部材を押圧する手段は、型締め手段に内包されたピン状の部材、または圧縮空気であることを特徴とする請求項5に記載のゴムローラの製造装置。
【請求項7】
成形金型を加熱する加熱工程と、両端の駒をパイプ金型本体に固定する型締め工程と、ゴム材料を該成形金型に注入する材料注入工程と、該ゴムローラを熱硬化させた後に脱型する工程と、を少なくとも有するゴムローラの製造方法であって、
製造装置として、請求項5または6に記載の製造装置を用いることを特徴とするゴムローラの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2009−172907(P2009−172907A)
【公開日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−14942(P2008−14942)
【出願日】平成20年1月25日(2008.1.25)
【出願人】(393002634)キヤノン化成株式会社 (640)
【Fターム(参考)】