成形金型及び成形方法
【課題】成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体の外周面に均一な弾性層を形成することのできる成形金型及び成形方法を提供すること。
【解決手段】軸体の外周面に弾性層を成形する成形金型１は、軸体が内部に挿入される筒状金型２と、軸体の両端部を保持すると共に筒状金型２の両端開口部を閉塞する第１の端部金型３及び第２の端部金型４とを備え、第１の端部金型３は、軸体を保持する保持穴１２を有する端部金型本体１０と、端部金型本体１０の一端部から円周方向に張り出し、筒状金型２の開口部を閉塞する鍔部１１とを有し、鍔部１１は、保持穴１２の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたスプルー１６とを有して成ることを特徴とする成形金型１、並びに、この成形金型１内に形成されたキャビティにスプルー１６を介して成形材料を注入して、軸体の外周面に弾性層を成形することを特徴とする成形方法。
【解決手段】軸体の外周面に弾性層を成形する成形金型１は、軸体が内部に挿入される筒状金型２と、軸体の両端部を保持すると共に筒状金型２の両端開口部を閉塞する第１の端部金型３及び第２の端部金型４とを備え、第１の端部金型３は、軸体を保持する保持穴１２を有する端部金型本体１０と、端部金型本体１０の一端部から円周方向に張り出し、筒状金型２の開口部を閉塞する鍔部１１とを有し、鍔部１１は、保持穴１２の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたスプルー１６とを有して成ることを特徴とする成形金型１、並びに、この成形金型１内に形成されたキャビティにスプルー１６を介して成形材料を注入して、軸体の外周面に弾性層を成形することを特徴とする成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形金型及び成形方法に関し、さらに詳しくは、成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体の外周面に均一な弾性層を形成することのできる成形金型及び成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に示されるような、軸体５１の外周面に弾性層５２を備えたローラ５０は、種々の分野で広く用いられている。例えば、レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、機能に応じて、現像ローラ、定着ローラ、搬送ローラ等の種々のローラが配設された各種の画像形成装置、例えば、電子写真方式を利用した画像形成装置等が採用されている。
【０００３】
このようなローラ５０は、通常、成形金型を用いて、軸体５１の外周面に弾性層５２を成形することにより、製造される。弾性層５２を成形する際に用いられる成形金型としては、例えば、図７に示されるように、円筒金型１０１と、円筒金型１０１の一方の端部に装着され、貫通形成された注入孔１０４を有する一端部金型１０３と、円筒金型１０１の他方の端部に装着される他端部金型１０２とを備えた成形金型１００が挙げられる。成形金型の別の例として、特許文献１に記載の「ローラの製造装置」に用いられる成形金型が挙げられる（特に、特許文献１の図１参照。）。また、別の成形金型として、例えば、「内面が円筒形状を有する成形用金型内部にローラ軸体を配置し、該成形用金型に液状ゴム材料を注入し、硬化させてローラ軸体の周囲にゴムを成形するためのゴムローラの成形用金型において、端部に該円筒形状と同心円状のスリット穴を有することを特徴とするゴムローラの成形用金型」が挙げられる（特許文献２参照。）。
【０００４】
これら従来の成形金型は、成形材料が注入される際の通路として機能する注入孔が一端部金型の軸線方向に貫通形成され（図７における注入孔１０４及び特許文献１の図１参照。）、又は、成形材料が注入される際の通路として機能する注入穴が端部金型を囲繞するように形成されている（特許文献２の図１等参照）。そのため、成形材料を注入後に、注入孔及び注入穴に多量の成形材料が残存し、成形材料のロスが多くなる。
【０００５】
また、注入孔及び注入穴は成形材料を注入することのできる範囲で小さな直径となるように穿設されるから、ローラを成形金型から脱型する際に、注入孔及び注入穴に残存した成形材料が硬化して成るバリが破断して、注入孔及び注入穴にバリの一部が取り残されることがある。そうすると、バリが破断するときに生じる応力等によって、弾性層の一部が破損又は変形して弾性層の表面精度、寸法精度等が低下し、破損又は変形した弾性層を切除するときの切除量が一定せず、表面精度、寸法精度等が均一な弾性層を形成することができなくなるばかりか、注入孔及び注入穴に取り残されたバリの一部を除去する際の清浄効率等が大きく低下して、成形効率が低下する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１３８３３３号公報
【特許文献２】特開２００４−７４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の課題は、成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体の外周面に均一な弾性層を形成することのできる成形金型及び成形方法を提供することに、ある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、軸体が内部に挿入される筒状金型と、前記軸体の両端部を保持すると共に前記筒状金型の両端開口部を閉塞する第１の端部金型及び第２の端部金型とを備え、前記軸体の外周面に弾性層を成形する成形金型であって、前記第１の端部金型は、前記軸体を保持する保持穴を有する端部金型本体と、前記端部金型本体の一端部から円周方向に張り出し、前記筒状金型の開口部を閉塞する鍔部とを有し、前記鍔部は、前記保持穴の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたスプルーとを有して成ることを特徴とする成形金型であり、
請求項２は、前記第２の端部金型は、前記軸体を保持する保持穴を有する端部金型本体と、前記端部金型本体の一端部から円周方向に張り出し、前記筒状金型の開口部を閉塞する鍔部とを有し、前記鍔部は、前記保持穴の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたベントとを有して成ることを特徴とする請求項１に記載の成形金型であり、
請求項３は、請求項１又は２に記載の成形金型を用いて、軸体の外周面に弾性層を成形する成形方法であって、前記筒状金型と、前記第１の端部金型及び第２の端部金型と、前記第１の端部金型及び第２の端部金型によって前記筒状金型内に保持された前記軸体とで形成されたキャビティに、前記スプルーを介して成形材料を注入し、キャビティに注入された成形材料を加熱硬化することを特徴とする成形方法である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る成形金型は、軸体を保持する保持穴を有する端部金型本体と、端部金型本体における保持穴の深さよりも小さな厚さを有する鍔部とを有する第１の端部金型を備えているから、第１の端部金型のスプルーを介して注入された成形材料を硬化して軸体の外周面に弾性層を成形する場合に、スプルー内に残存する成形材料の残存量を低減することができると共に、スプルー内で形成されたバリが破断することを極力防止することができる。その結果、形成された弾性層における表面精度、寸法精度等が大きく低下することを防止することができ、弾性層を切除するときの切除量をほぼ一定にすることができるから、弾性層の高い均一性を実現することができると共に、バリがスプルー内に残存すること等による成形効率の低下を防止することができる。したがって、この発明によれば、成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体の外周面に均一な弾性層を形成することのできる成形金型及び成形方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明に係る成形金型は、軸体の外周面に弾性層を成形するための射出成形用金型の一種であって、その一例として、例えば、図１に示されるように、軸体が内部に挿入される筒状金型２と、軸体の両端部を保持すると共に筒状金型２の両端開口部を閉塞する第１の端部金型３及び第２の端部金型４とを備えている。この発明に係る成形金型は、例えば、図５に示されるローラ５０を製造するのに好適に用いられる。このローラ５０は、軸体５１と、軸体５１の外周面に成形された弾性層５２とを備えている。
【００１１】
図１に示されるように、筒状金型２は、両端に開口部を有する中空円筒体であり、均一な外径及び内径を有している。筒状金型２は、弾性層５２を成形する際に、その軸線方向に沿って軸体５１が挿入される。筒状金型２は、その内表面の表面粗さが調整されているのがよく、鏡面とされているのが特によい。筒状金型２は、成形する弾性層５２に応じて、その外径、内径、軸線長さ等が調整される。
【００１２】
前記第１の端部金型３は、軸体５１の一端部を保持すると共に筒状金型２の一端部に開口した開口部を閉塞する。この一例における第１の端部金型３は、図１及び図２に示されるように、軸体５１を保持する保持穴１２を有する円柱状の端部金型本体１０と、端部金型本体１０の一端部から円周方向に張り出し、筒状金型２の開口部を閉塞する円盤状の鍔部１１とを有し、鍔部１１は、保持穴１２の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたスプルー１６とを有して成る。換言すると、第１の端部金型３は、筒状金型２の一方の開口部を閉塞するフランジ状の鍔部１１を備えた、保持穴１２を有する円柱状の端部金型本体１０であって、鍔部１１の厚さが保持穴１２の深さよりも小さく調整されて成る。第１の端部金型３は、端部金型本体１０によって、成形材料を注入する際に、注入ノズルの当接位置を決定する機能をも有する。
【００１３】
図１及び２に示されるように、前記端部金型本体１０は、その一端部に開口し、軸体５１を保持する有底の保持穴１２を内部に中心軸を共有して有する円柱体であり、軸体５１の一端部を保持すると共に注入ノズルの当接位置を決定するのに役立つ。端部金型本体１０は、保持する軸体５１に応じて、軸線長さ、外径等が調整され、また、保持穴１２の深さ、直径等が調整される。例えば、保持穴１２の直径は、保持する軸体５１の外径に対して約１００〜１０５％程度に調整され、又は、保持穴１２の深さは、保持する軸体５１の全長に対して約３〜９％程度に調整されると、軸体５１の中心軸と形成される弾性層５２の中心軸とのずれを小さくして、形成される弾性層５２の外径精度を高め、弾性層５２の振れを抑えることができる点で、好ましい。
【００１４】
図１及び２に示されるように、前記鍔部１１は、端部金型本体１０の一端部から円周方向に張り出し、端部金型本体１０の中心軸と同軸の中心軸を有する円盤体であり、筒状金型２の一方の開口部を閉塞する。前記鍔部１１は、保持穴１２の深さよりも小さな厚さに調整される。換言すると、鍔部１１は、成形金型１としたときにその外側に位置する外側端面１４が保持穴１２の保持穴底面１３よりも、端部金型本体１０の鍔部１１が形成された一端部側に位置している。鍔部１１の厚さをこのように調整すると、後述するスプルー１６の軸線長さが短くなり、スプルー１６内に残存する成形材料の残存量を低減し、スプルー１６内に形成されたバリの破断を防止することができる。したがって、鍔部１１の厚さは、前記のように調整されていればよく、具体的には、保持穴１２の深さに対して６〜２５％程度に調整され、より具体的には、１．５〜２．５ｍｍ程度に調整される。鍔部１１の外径は、筒状金型２における開口部の開口径とほぼ同じ径に調整されている。鍔部１１は、その内側端面１５の表面粗さが調整されていてもいなくてもよい。
【００１５】
図１及び２に示されるように、前記スプルー１６は、鍔部１１の厚さ方向に貫通形成され、成形材料が注入される際の通路として機能する。鍔部１１は前記厚さを有するから、スプルー１６の軸線長さは短くなり、スプルー１６内に残存する成形材料の残存量を低減し、スプルー１６内に形成されたバリの破断を防止することができる。スプルー１６は、鍔部１１の中心から一定距離の円周上に等間隔で４個形成されている。
【００１６】
このスプルー１６における縦断面（鍔部１１の中心軸を含む平面で切断したときの断面）の形状は、特に限定されず、外側端面１４側から内側端面１５側に延在する略長方形であっても略正方形であってもよいが、図１及び図２に示されるように、外側端面１４側から内側端面１５側にわたって広がった台形形状をしているのが好ましい。すなわち、スプルー１６における外側開口部１７の開口径よりも内側開口部１８の開口径が大きくなっている。スプルー１６の軸線に直交するその断面形状は、円形であっても楕円状であってもよい。さらに、スプルー１６の内側面は凹状又は凸状に湾曲していてもよい。
【００１７】
台形形状の縦断面を有するスプルー１６における、外側端面１４側から内側端面１５側に向かう開き角（図２における角度θ）は、通常、１〜１０°であるのが好ましく、３〜９°であるのがより好ましく、５〜７°であるのが特に好ましい。スプルー１６の前記開き角とは、図２に示すように、スプルー１６の中心軸を通る第１の端部金型３の断面図において、スプルー１６における両側面の延長線が交わる角度θである。スプルー１６の最も径が小さい部分、例えば、外側端面１４上に開口したスプルー１６の外側開口部１７は、１〜１０ｍｍの直径（長軸又は対角線距離を含む。）を有するのが好ましく、２〜５ｍｍの直径（長軸又は対角線距離を含む。）を有するのが特に好ましい。スプルー１６をこのような形状にすることにより、ローラを成形金型１から脱型する際に、スプルー１６内に残存して硬化したバリが、ローラと一体になって第１の端部金型３から取り出されやすく、スプルー１６内にバリの一部が残存することを防止することができ、第１の端部金型３の清浄時間を大幅に短縮することができる。また、スプルー１６をこのような形状及び／又は大きさにすることにより、成形材料はスプルー１６から静かにかつ滑らかに注入され、成形材料の充填不足、成形材料内の気泡発生、及び／又は、気泡を成形材料中に巻き込むことを防止することができる。
【００１８】
図１及び図２に示されるように、前記第２の端部金型４は、成形材料が注入される際の通路として機能するスプルー１６の代わりに、成形材料が注入される際又は成形材料が硬化される際の気体又は成形材料の排出路として機能するベント３６が鍔部３１に形成されている以外は、前記第１の端部金型３と同様に構成されている。すなわち、第２の端部金型４は、軸体５１を保持する保持穴３２を有する円柱状の端部金型本体３０と、端部金型本体３０の一端部から円周方向に張り出し、筒状金型２の開口部を閉塞する円盤状の鍔部３１とを有し、鍔部３１は、保持穴３２の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたベント３６とを有して成る。換言すると、第２の端部金型４は、筒状金型２の一方の開口部を閉塞するフランジ状の鍔部３１を備えた、保持穴３２を有する円柱状の端部金型本体３０であって、鍔部３１の厚さが保持穴３２の深さよりも小さく調整されて成る。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、ベント３６は、スプルー１６と同様に、外側端面３４側から内側端面３５側にわたって広がった台形形状をしているのが好ましく、すなわち、ベント３６における外側開口部３７の開口径よりも内側開口部３８の開口径が大きくなっているのが好ましい。このベント３６の開き角は、スプルー１６の開き角θよりも小さく調整されるのが特に好ましい。このようにベントの開き角を小さくすると、成形材料の注入終了時に、成形金型の内圧を発生させやすくなり、ウェルドラインの残存等の成形不良を抑えるのに効果的である。
【００２０】
筒状金型２、第１の端部金型３及び第２の端部金型４はそれぞれ、ある程度の強度と成形材料を加熱硬化する際の温度における耐熱性を有する材料で作製される。このような材料として、例えば、銅、銅合金、黄銅、青銅、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、各種めっき鉄、鉄合金、ステンレス鋼等の金属等が挙げられる。筒状金型２、第１の端部金型３及び第２の端部金型４は同じ材料で形成されるのが好ましい。
【００２１】
成形金型１は、筒状金型２の各開口部に、第１の端部金型３における鍔部１１及び第２の端部金型４における鍔部３１を挿入して、組み立てられる。そして、弾性層の成形時には、組み立てられた成形金型１を、その軸線方向から、すなわち、第１の端部金型３及び第２の端部金型４側から、挟持する。このとき、筒状金型２と第１の端部金型３との嵌合状態及び筒状金型２と第２の端部金型４との嵌合状態を均一に保持するための固定治具を用いてもよい。
【００２２】
この発明に係る第１の端部金型における別の一例を、図３を参照して、説明する。この第１の端部金型５は、端部金型本体２０が端部金型本体１０と異なる以外は、前記第１の端部金型３と基本的に同様に構成されている。端部金型本体２０は、鍔部１１側の端部に開口し、軸体５１を保持する有底の保持穴１２と、他端に開口し、例えば射出機のノズル先端部に適合するノズル位置決め用凹部２１と、保持穴１２及びノズル位置決め用凹部２１を連結する連結孔２２とを有している以外は、端部金型本体１０と基本的に同様に構成されている。ノズル位置決め用凹部２１の内径は、適合するノズル先端部の外径等に応じて所望の大きさに調整され、連結孔２２は少なくとも保持穴１２の内径よりも小さく調整される。この端部金型本体２０を有する第１の端部金型５は、軸体５１の一端部を保持すると共に、ノズルの当接位置をより厳密に調整するのに役立つ。
【００２３】
この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、第１の端部金型３及び５のスプルー１６を介して注入された成形材料を硬化して軸体５１の外周面に弾性層５２を成形する場合に、スプルー１６内に残存する成形材料の残存量を低減することができると共に、スプルー１６内で形成されたバリが破断することを極力防止することができる。その結果、形成された弾性層５２における表面精度、寸法精度等が大きく低下することを防止することができ、弾性層５２を切除するときの切除量をほぼ一定にすることができるから、弾性層５２の高い均一性を実現することができると共に、バリがスプルー１６内に残存すること等による成形効率の低下を防止することができる。したがって、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体５１の外周面に均一な弾性層５２を形成することができる。
【００２４】
また、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、第１の端部金型３及び５の鍔部１１が端部金型本体１０及び２０における保持穴１２の深さよりも小さな厚さを有しているから、成形材料を加熱硬化するときの加熱時間を大幅に短縮することができると共に筒状金型２と第１の端部金型３及び５との加熱温度を略同一温度に調整することができ、加えて、成形材料を加熱硬化した後の冷却時間を大幅に短縮することができ、その結果、弾性層５２の硬化状態を均一化することができると共に成形効率を向上させることができる。さらに、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、第１の端部金型３及び５の鍔部１１が端部金型本体１０及び２０における保持穴１２の深さよりも小さな厚さを有しているから、第１の端部金型３及び５近傍の弾性層５２が冷却時の冷却不足によって生じる外径変化を効果的に抑えることができ、高い外径精度を実現することができる。
【００２５】
さらに、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、第１の端部金型３及び５の鍔部１１が端部金型本体１０及び２０における保持穴１２の深さよりも小さな厚さを有しているから、スプルー１６を介して成形材料を成形金型内に注入する際の注入圧力が低減され、スプルー１６とノズルとのわずかな当接間隙から成形材料が漏出することを防止することができると共に、成形金型内に所定量の成形材料を注入することができる。
【００２６】
この発明に係る成形金型は、前記した一例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。すなわち、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１は、同一の構造を有する第１の端部金型３と第２の端部金型４とを備えているが、この発明に係る成形金型は、第１の端部金型と第２の端部金型とが同一の構造を有している必要はなく、例えば、図３に示される第１の端部金型５と、図２に示される第１の端部金型３と同一の構造を有する第２の端部金型４とを備えていてもよく、また、図２に示される第１の端部金型と、図７に示される一端部金型１０３又は他端部金型１０２とを備えていてもよい。
【００２７】
また、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１は、第１の端部金型３と第２の端部金型４とが筒状金型２の両端開口部に挿入されて、筒状金型２及び第１の端部金型３が嵌合され、かつ、筒状金型２及び第２の端部金型４が嵌合されることによって、筒状金型の両端開口部が閉塞されているが、この発明において、成形金型は、第１の端部金型及び第２の端部金型における鍔部の内側端面に筒状金型の両端部が当接することによって、筒状金型の両端開口部が閉塞されてもよく、また、第１の端部金型及び第２の端部金型における鍔部の外縁に例えばフランジ、係合凸部等の嵌合手段が形成され、かつ、筒状金型の両端部に例えば切欠部、係合凹部等の嵌合手段が形成され、これらの嵌合手段が嵌合されることによって、筒状金型の両端開口部が閉塞されてもよい。
【００２８】
さらに、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型を構成する第１の端部金型３及び５は、図２及び図３に示されるように、４個のスプルー１６が鍔部１１に貫通形成されているが、この発明において、第１の端部金型の鍔部にスプルーが貫通形成される数は特に限定されず、１個でも２個以上でもよい。
【００２９】
また、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型を構成する第１の端部金型５は、図３に示されるように、連結孔２２が形成された端部金型本体２０を有しているが、この発明において、第１の端部金型は、連結孔が形成されていない端部金型本体を有していてもよい。
【００３０】
次に、成形金型１を用いた、軸体５１の外周面に弾性層５２を成形する成形方法の一例（以下、この発明に係る成形方法と称することがある。）を説明する。この発明に係る成形方法は、筒状金型２と、第１の端部金型３及び第２の端部金型４と、第１の端部金型３及び第２の端部金型４によって筒状金型２内に保持された軸体５１とで形成されたキャビティ６に、スプルー１６を介して成形材料を注入し、キャビティ６に注入された成形材料を加熱硬化する方法である。そして、この発明に係る成形方法によって成形された弾性層５２を備えたローラ５０の一例として、図５に示されるローラ５０が挙げられる。
【００３１】
この発明に係る成形方法においては、まず、軸体５１を準備する。軸体５１は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂、及び前記樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック若しくは金属粉体等を配合した導電性樹脂等の材料を用いて、公知の方法により所望の形状に作製される。軸体５１に導電性が要求される場合には、前記金属及び前記導電性樹脂の他に、前記樹脂等で形成した絶縁性芯体の表面に定法によりメッキを施すことにより、軸体５１を作製することができる。前記材料の中でも、容易に導電性を付与することができる点で、金属であるのが好ましく、アルミニウム又はステンレス鋼であるのが特に好ましい。
【００３２】
軸体５１は、所望により、その外周面にプライマー層が塗布されてもよい。プライマー層を形成するプライマーは、所望により溶剤等に溶解され、定法、例えば、ディップ法、スプレー法等に従って、軸体５１の外周面に塗布され、硬化される。プライマーとしては、特に制限はないが、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。所望により、前記樹脂を硬化及び／又は架橋する架橋剤を用いることができ、このような架橋剤としては、例えば、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、ハイドロジェンシロキサン化合物等が挙げられる。プライマー層は、例えば、０．１〜１０μｍの厚さに形成される。
【００３３】
この発明に係る成形方法においては、次いで、図４に示されるように、成形金型１を組み立て、このようにして作成された軸体５１を成形金型１内に収納する。具体的には、軸体５１の一端部を第１の端部金型３の保持穴１２に挿入して、軸体５１を保持し、次いで、保持された軸体５１が筒状金型２の内部に位置するように、第１の端部金型３の鍔部１１を筒状金型２の一方の開口部に挿入して、筒状金型２の開口部を閉塞し、最後に、軸体５１の他端部を第２の端部金型４の保持穴３２に挿入すると共に、第２の端部金型４の鍔部３１を筒状金型２の他方の開口部に挿入して、筒状金型２の開口部を閉塞することによって、軸体５１を内部に収容した状態に成形金型１を組み立てる。この状態において、軸体５１は、その両端部が第１の端部金型３の保持穴１２と第２の端部金型４の保持穴３２とで挟持され、成形金型１内の所定の位置に固定される。
【００３４】
この発明に係る成形方法においては、成形材料を注入する射出成形機又は注型機等を準備する。この発明に係る成形金型１、特に、第１の端部金型３は、前記したように、端部金型本体１０が鍔部１１の外側端面１４から突出した形状をなしているから、射出成形機又は注型機等における注入ノズルの形状は、第１の端部金型３の形状に適応するように、作製される。すなわち、注入ノズルは、第１の端部金型３の形状と相補的な形状、例えば、図６に示されるように、端部金型本体１０を挿入し、端部金型本体１０とノズル先端４０との当接位置を決定する当接位置決め用凹部４１を中心部に有し、周壁部４３に貫通形成された成形材料の注入路４２を有する輪環形状に、作製される。注入路４２は鍔部１１のスプルー１６が形成された位置に対応する位置に形成されている。
【００３５】
この発明に係る成形方法においては、次いで、図６に示されるように、成形金型１と軸体５１とで形成されたキャビティ６に第１の端部金型３のスプルー１６を介して成形材料を注入する。成形材料をキャビティ６内に注入する方法は、定法であれば何れの方法も採用することができ、例えば、前記形状を成す注入ノズル先端部を備えた射出成形機又は注型機を用いて注入する方法等が挙げられる。このとき、図６に示されるように、第１の端部金型３は端部金型本体１０が筒状金型２の鍔部１１よりも突出した形状を成し、かつ、射出成形機又は注型機等のノズル先端部４０は第１の端部金型３の形状に相補的な形状を成しているから、スプルー１６に対してノズル先端部４０の注入路４２が正確な位置に配置されるように、第１の端部金型３とノズル先端部４０とを当接させることができる。したがって、ノズル先端部４０の配置作業が容易になると共に成形材料の注入時における成形材料の漏出等を防止することができる。
【００３６】
この発明に係る成形方法においては、次いで、キャビティ６に注入された成形材料を加熱硬化して、弾性層５２を成形する。成形材料の加熱条件は、成形材料が硬化可能な加熱条件であればよく、成形材料に応じて決定される。例えば、後述する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を成形材料として用いる場合には、加熱温度は１００〜３００℃に設定することができ、加熱時間は１０秒から１時間に設定することができる。
【００３７】
このようにして、弾性層５２を軸体５１の外周面に成形して、図５に示されるローラ５０を製造することができる。
【００３８】
この発明に係る製造方法に使用される成形材料は、室温で液状のゴムを含有するゴム組成物であればよく、液状のゴムとして、例えば、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（エチレンプロピレンジエンゴムを含む。）、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロールヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等の液状ゴムが挙げられる。これらのゴムは、付加硬化型であるのが、加熱成形時の寸法精度に優れる点で、好ましい。
【００３９】
ゴム組成物は、ゴムに加えて、通常、ゴム組成物に含有される各種添加剤を含有していてもよく、各種添加剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、導電性付与剤、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、硬化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。これらの各種添加剤は、通常用いられる添加剤であってもよく、用途に応じて特別に用いられる添加剤であってもよい。
【００４０】
ゴム組成物は、成形金型１に容易にかつ均質に注入することができる点で、例えば、２５℃において、５〜５００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのがよく、１０〜２００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのが特によい。
【００４１】
このようなゴム組成物として、具体的には、例えば、（Ａ）一分子中にケイ素原子と結合するアルケニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサンと、（Ｂ）一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｃ）平均粒径が１〜３０μｍで、嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３である無機質充填材と、（Ｄ）導電性付与剤と、（Ｅ）付加反応触媒とを含有する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物等が挙げられる。
【００４２】
この発明に係る製造方法によれば、この発明に係る成形金型を用いて、弾性層５２を軸体５１の外周面に成形することができるから、成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体の外周面に均一な弾性層を形成することができる。
【００４３】
この発明に係る成形方法は、前記した例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、この発明に係る成形方法においては、所望により、前記加熱硬化後に再度加熱（二次加熱）してもよく、また、所望により、成形された弾性層の端部を切除してもよい。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
図１及び図２に示される成形金型１を準備した。筒状金型２は、ＮＡＫ５５（プラスチック型用鋼、大同特殊鋼株式会社製）を用いて、全長２４０ｍｍ、外径３５ｍｍ及び内径２０．７ｍｍの円筒状に形成した。第１の端部金型３及び第２の端部金型４はそれぞれ、Ｓ５０Ｃ（機械構造用鋼、大同アミスター株式会社製）を用いて、鍔部の厚さ２ｍｍ、直径２０．７ｍｍ、端部金型本体の長さ（鍔部の厚さを除く）４５ｍｍ、保持孔の深さ（鍔部の厚さを含む）２２．７５ｍｍ、内径７．５ｍｍに調整した。スプルー及びベントはそれぞれ、内側開口部の開口径２．７ｍｍ、外側開口部の開口径２．５ｍｍ（開き角θ６°）に調整し、鍔部の中心から８ｍｍの円周上に等間隔に４個形成した。なお、円筒金型２の内表面は、定法に従い、研磨処理した。
【００４５】
また、無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体５１（ＳＵＭ２２製、直径７．５ｍｍ、長さ２８１．５ｍｍ）をトルエンで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー（商品名「プライマーＮｏ．１６」、信越化学工業株式会社製）を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、１５０℃の温度にて１０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、軸体５１の表面にプライマー層を形成した。
【００４６】
さらに、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を以下のようにして調整した。すなわち、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン（Ａ）（重合度３００）１００質量部、ＢＥＴ比表面積が１１０ｍ２／ｇである疎水化処理されたヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、Ｒ−９７２）１質量部、平均粒径６μｍ、嵩密度が０．２５ｇ／ｃｍ３である珪藻土（Ｃ）（オプライトＷ−３００５Ｓ、北秋珪藻土株式会社製）４０質量部、及び、アセチレンブラック（Ｄ）（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業株式会社製）５質量部をプラネタリーミキサーに入れ、３０分撹拌した後、３本ロールに１回通した。これを再度プラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（Ｂ）（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）２．１質量部、反応制御剤として、エチニルシクロヘキサノール０．１質量部、及び、白金触媒（Ｅ）（Ｐｔ濃度１％）０．１質量部を添加し、１５分撹拌して混練して成る組成物をシリコーンゴム組成物とした。
【００４７】
次いで、作製した成形金型１の内表面に離型剤（商品名「ダイフリー」、ダイキン工業株式会社製）を塗布して、第１の端部金型３の保持穴１２と第２の端部金型４の保持穴３２とで前記軸体５１を筒状金型２内に保持して、成形金型１を組み立て、第１の端部金型３のスプルー１６から、シリコーンゴム組成物を、第２の端部金型４のベント３６から流出し始めるまで、注入した。次いで、成形金型１の外部から、１５０℃に加熱して、同温度で１０分間保持し、シリコーンゴム組成物を加熱成形した。加熱成形後、成形金型１を放冷して成形品を成形金型１から取り出した。このとき、スプルー１６及びベント３６内で硬化したバリは、スプルー１６及びベント３６内に残存せず、成形された弾性層５２の両端部にあった。次いで、スプルー１６及びベント３６内で硬化したバリ等の余剰材料が付着している部分を切断除去して、ローラＩを作製した。このようにして、ローラＩを１０本成形したが、スプルー１６及びベント３６内におけるバリの残存は確認できなかった。また、弾性層５２の両端部における余剰材料が付着している部分の除去量は１０本のローラともほぼ同量であった。このように、バリが破断することがないから、弾性層５２の一部が破損又は変形することもなく、弾性層２の表面精度及び寸法精度等の低下は認められなかった。したがって、実施例１によれば、弾性層５２における表面精度、寸法精度等の低下を効果的に防止することができ、弾性層５２の高い均一性を実現することができ、さらに、バリがスプルー１６内に残存すること等による成形効率の低下を効果的に防止することができた。
【００４８】
１０本のローラＩを製造した時の各ローラの製造工程において、成形金型へのシリコーンゴム組成物の充填率、シリコーンゴム組成物の充填量、及び、シリコーンゴム組成物の加熱成形時における金型温度を、以下の方法により、評価した。その結果、シリコーンゴム組成物の充填率はキャビティ６の容積に対して平均で９９％であり、充填量は安定していた。また、金型温度は、加熱開始後３分後の時点で、成形金型１の全体において約１３０℃であってほぼ均一であった。
【００４９】
なお、成形金型へのシリコーンゴム組成物の充填率は、弾性層の所望の形状及び寸法と、両端部を切断する前の弾性層５２の形状及び寸法、並びに、ベント３６から吐出されたシリコーンゴム組成物の余剰量との比較によって評価し、弾性層の所望の形状及び寸法が得られる場合を充填率１００％とした。また、シリコーンゴム組成物の充填量の安定性は、１０本のローラにおける前記充填率のばらつきによって評価した。さらに、シリコーンゴム組成物の加熱成形時における金型温度の分布は、ほぼ同形状の８点温度センサーを軸線方向及び円周方向に等間隔で円筒金型２に装着し、さらに８点温度センサーを第１の端部金型３と第２の端部金型４とにそれぞれ装着して、計２４ヶ所の測定点における温度を比較することによって、評価した。
【００５０】
（実施例２）
第１の端部金型３及び第２の端部金型４における鍔部の厚さを１．５ｍｍに変更し、スプルー及びベントにおけるそれぞれの内側開口部の開口径を２．６５ｍｍに変更した以外は、実施例１の成形金型１と同様の成形金型を準備した。この成形金型を用いて、実施例１と同様にして、前記シリコーンゴム組成物を加熱成形後、成形金型を放冷して成形品を成形金型から取り出した。このとき、スプルー１６及びベント３６内で硬化したバリは、スプルー１６及びベント３６内に残存せず、成形された弾性層の両端部にあった。次いで、スプルー１６及びベント３６のバリが付着している部分を切断除去して、ローラＩＩを作製した。このようにして、ローラＩＩを１０本成形したが、スプルー１６及びベント３６内におけるバリの残存は確認できなかった。また、弾性層５２の両端部におけるバリが付着している部分の除去量は１０本のローラともほぼ同量であった。このように、バリが破断することがないから、弾性層５２の一部が破損又は変形することもなく、弾性層２の表面精度及び寸法精度等の低下は認められなかった。したがって、実施例２によれば、弾性層５２における表面精度、寸法精度等の低下を効果的に防止することができ、弾性層５２の高い均一性を実現することができ、さらに、バリがスプルー１６内に残存すること等による成形効率の低下を効果的に防止することができた。
【００５１】
１０本のローラＩＩを製造した時の各ローラの製造工程において、成形金型へのシリコーンゴム組成物の充填率、シリコーンゴム組成物の充填量、及び、シリコーンゴム組成物の加熱成形時における金型温度を、実施例１と同様にして、評価した。その結果、シリコーンゴム組成物の充填率はキャビティの容積に対して平均で９９％であり、充填量は安定していた。また、金型温度は成形金型の全体において約１３０℃であってほぼ均一であった。
【００５２】
（実施例３）
第１の端部金型３及び第２の端部金型４における鍔部の厚さを２．５ｍｍに変更し、スプルー及びベントにおけるそれぞれの内側開口部の開口径を２．７５ｍｍに変更した以外は、実施例１の成形金型１と同様の成形金型を準備した。この成形金型を用いて、実施例１と同様にして、前記シリコーンゴム組成物を加熱成形後、成形金型を放冷して成形品を成形金型から取り出した。このとき、スプルー１６及びベント３６内で硬化したバリは、スプルー１６及びベント３６内に残存せず、成形された弾性層の両端部にあった。次いで、スプルー１６及びベント３６のバリが付着している部分を切断除去して、ローラＩＩＩを作製した。このようにして、ローラＩＩＩを１０本成形したが、スプルー１６及びベント３６内におけるバリの残存は確認できなかった。また、弾性層５２の両端部におけるバリが付着している部分の除去量は１０本のローラともほぼ同量であった。このように、バリが破断することがないから、弾性層５２の一部が破損又は変形することもなく、弾性層２の表面精度及び寸法精度等の低下は認められなかった。したがって、実施例３によれば、弾性層５２における表面精度、寸法精度等の低下を効果的に防止することができ、弾性層５２の高い均一性を実現することができ、さらに、バリがスプルー１６内に残存すること等による成形効率の低下を効果的に防止することができた。
【００５３】
１０本のローラＩＩＩを製造した時の各ローラの製造工程において、成形金型へのシリコーンゴム組成物の充填率、シリコーンゴム組成物の充填量、及び、シリコーンゴム組成物の加熱成形時における金型温度を、実施例１と同様にして、評価した。その結果、シリコーンゴム組成物の充填率はキャビティの容積に対して平均で９９％であり、充填量は安定していた。また、金型温度は成形金型の全体において約１３０℃であってほぼ均一であった。
【００５４】
（比較例１）
図７に示される成形金型１００を準備した。円筒金型１０１は筒状金型２と同様に構成されている。一端部金型１０３及び他端部金型１０２はいずれも、軸線長さ４５ｍｍ、保持孔の深さ２２．７５ｍｍ、内径７．５ｍｍに調整した。注入孔１０４及び排出孔はそれぞれ、内側開口部の開口径４．１ｍｍ、外側開口部の開口径を２．５ｍｍに調整し（開き角θ２°）、保持孔の中心から８ｍｍの円周上に等間隔に４個形成した。この成形金型１００を用いて、実施例１と同様にして、前記シリコーンゴム組成物を加熱成形後、成形金型１００を放冷して成形品を成形金型１００から取り出した。このとき、注入孔１０４及び排出孔内で硬化したバリが破断して、弾性層の一部が破損又は変形し、また、バリの一部が注入孔１０４及び排出孔内に残存した。残存したバリの一部を除去するため、注入孔１０４及び排出孔の洗浄を要した。次いで、注入孔１０４及び排出孔のバリが付着している部分を切断除去して、ローラＩＶを作製した。このようにして、ローラＩＶを１０本成形したところ、注入孔１０４及び排出孔内にバリが残存した。また、弾性層の両端部における余剰材料が付着している部分の除去量はローラごとに異なっていた。このように、バリが破断し、弾性層の一部が破損又は変形するから、弾性層の表面精度及び寸法精度等が低下した。したがって、比較例１によれば、弾性層における表面精度、寸法精度等が低下し、弾性層の高い均一性を実現することができなかったうえ、バリが注入孔１０４及び排出孔内に残存すること等による成形効率が低下した。
【００５５】
１０本のローラＩＶを製造した時の各ローラの製造工程において、成形金型へのシリコーンゴム組成物の充填率、シリコーンゴム組成物の充填量、及び、シリコーンゴム組成物の加熱成形時における金型温度を、実施例１と同様にして、評価した。その結果、シリコーンゴム組成物の充填率はキャビティの容積に対して平均で９５％であり、充填量は安定していなかった。また、金型温度は成形金型の測定個所によって異なり、最大で約１０℃の差があった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、この発明に係る成形金型の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、この発明に係る第１の端部金型の一例を示す概略図であり、図２（ａ）はこの発明に係る第１の端部金型の一例を示す概略斜視図であり、図２（ｂ）はこの発明に係る第１の端部金型の一例を示す概略縦断面図である。
【図３】図３は、この発明に係る第１の端部金型における別の一例を示す概略縦断面図である。
【図４】図４は、この発明に係る成形金型に軸体を収納した状態を示す概略断面図である。
【図５】図５は、ローラの一例を示す概略斜視図である。
【図６】図６は、この発明に係る成形金型とノズルとの当接状態を説明する概略断面図である。
【図７】図７は、従来の成形金型の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 成形金型
２ 筒状金型
３、５ 第１の端部金型
４ 第２の端部金型
６ キャビティ
１０、２０、３０ 端部金型本体
１１、３１ 鍔部
１２、３２ 保持穴
１３、３３ 保持穴底面
１４、３４ 外側端面
１５、３５ 内側端面
１６ スプルー
１７、３７ 外側開口部
１８、３８ 内側開口部
２１ ノズル位置決め用凹部
２２ 連結孔
３６ ベント
４０ ノズル先端部
４１ 当接位置決め用凹部
４２ 注入路
４３ 周壁部
５０ ローラ
５１ 軸体
５２ 弾性層
１００ 成形金型
１０１ 円筒金型
１０２ 他端部金型
１０３ 一端部金型
１０４ 注入孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形金型及び成形方法に関し、さらに詳しくは、成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体の外周面に均一な弾性層を形成することのできる成形金型及び成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に示されるような、軸体５１の外周面に弾性層５２を備えたローラ５０は、種々の分野で広く用いられている。例えば、レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、機能に応じて、現像ローラ、定着ローラ、搬送ローラ等の種々のローラが配設された各種の画像形成装置、例えば、電子写真方式を利用した画像形成装置等が採用されている。
【０００３】
このようなローラ５０は、通常、成形金型を用いて、軸体５１の外周面に弾性層５２を成形することにより、製造される。弾性層５２を成形する際に用いられる成形金型としては、例えば、図７に示されるように、円筒金型１０１と、円筒金型１０１の一方の端部に装着され、貫通形成された注入孔１０４を有する一端部金型１０３と、円筒金型１０１の他方の端部に装着される他端部金型１０２とを備えた成形金型１００が挙げられる。成形金型の別の例として、特許文献１に記載の「ローラの製造装置」に用いられる成形金型が挙げられる（特に、特許文献１の図１参照。）。また、別の成形金型として、例えば、「内面が円筒形状を有する成形用金型内部にローラ軸体を配置し、該成形用金型に液状ゴム材料を注入し、硬化させてローラ軸体の周囲にゴムを成形するためのゴムローラの成形用金型において、端部に該円筒形状と同心円状のスリット穴を有することを特徴とするゴムローラの成形用金型」が挙げられる（特許文献２参照。）。
【０００４】
これら従来の成形金型は、成形材料が注入される際の通路として機能する注入孔が一端部金型の軸線方向に貫通形成され（図７における注入孔１０４及び特許文献１の図１参照。）、又は、成形材料が注入される際の通路として機能する注入穴が端部金型を囲繞するように形成されている（特許文献２の図１等参照）。そのため、成形材料を注入後に、注入孔及び注入穴に多量の成形材料が残存し、成形材料のロスが多くなる。
【０００５】
また、注入孔及び注入穴は成形材料を注入することのできる範囲で小さな直径となるように穿設されるから、ローラを成形金型から脱型する際に、注入孔及び注入穴に残存した成形材料が硬化して成るバリが破断して、注入孔及び注入穴にバリの一部が取り残されることがある。そうすると、バリが破断するときに生じる応力等によって、弾性層の一部が破損又は変形して弾性層の表面精度、寸法精度等が低下し、破損又は変形した弾性層を切除するときの切除量が一定せず、表面精度、寸法精度等が均一な弾性層を形成することができなくなるばかりか、注入孔及び注入穴に取り残されたバリの一部を除去する際の清浄効率等が大きく低下して、成形効率が低下する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１３８３３３号公報
【特許文献２】特開２００４−７４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の課題は、成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体の外周面に均一な弾性層を形成することのできる成形金型及び成形方法を提供することに、ある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、軸体が内部に挿入される筒状金型と、前記軸体の両端部を保持すると共に前記筒状金型の両端開口部を閉塞する第１の端部金型及び第２の端部金型とを備え、前記軸体の外周面に弾性層を成形する成形金型であって、前記第１の端部金型は、前記軸体を保持する保持穴を有する端部金型本体と、前記端部金型本体の一端部から円周方向に張り出し、前記筒状金型の開口部を閉塞する鍔部とを有し、前記鍔部は、前記保持穴の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたスプルーとを有して成ることを特徴とする成形金型であり、
請求項２は、前記第２の端部金型は、前記軸体を保持する保持穴を有する端部金型本体と、前記端部金型本体の一端部から円周方向に張り出し、前記筒状金型の開口部を閉塞する鍔部とを有し、前記鍔部は、前記保持穴の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたベントとを有して成ることを特徴とする請求項１に記載の成形金型であり、
請求項３は、請求項１又は２に記載の成形金型を用いて、軸体の外周面に弾性層を成形する成形方法であって、前記筒状金型と、前記第１の端部金型及び第２の端部金型と、前記第１の端部金型及び第２の端部金型によって前記筒状金型内に保持された前記軸体とで形成されたキャビティに、前記スプルーを介して成形材料を注入し、キャビティに注入された成形材料を加熱硬化することを特徴とする成形方法である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る成形金型は、軸体を保持する保持穴を有する端部金型本体と、端部金型本体における保持穴の深さよりも小さな厚さを有する鍔部とを有する第１の端部金型を備えているから、第１の端部金型のスプルーを介して注入された成形材料を硬化して軸体の外周面に弾性層を成形する場合に、スプルー内に残存する成形材料の残存量を低減することができると共に、スプルー内で形成されたバリが破断することを極力防止することができる。その結果、形成された弾性層における表面精度、寸法精度等が大きく低下することを防止することができ、弾性層を切除するときの切除量をほぼ一定にすることができるから、弾性層の高い均一性を実現することができると共に、バリがスプルー内に残存すること等による成形効率の低下を防止することができる。したがって、この発明によれば、成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体の外周面に均一な弾性層を形成することのできる成形金型及び成形方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明に係る成形金型は、軸体の外周面に弾性層を成形するための射出成形用金型の一種であって、その一例として、例えば、図１に示されるように、軸体が内部に挿入される筒状金型２と、軸体の両端部を保持すると共に筒状金型２の両端開口部を閉塞する第１の端部金型３及び第２の端部金型４とを備えている。この発明に係る成形金型は、例えば、図５に示されるローラ５０を製造するのに好適に用いられる。このローラ５０は、軸体５１と、軸体５１の外周面に成形された弾性層５２とを備えている。
【００１１】
図１に示されるように、筒状金型２は、両端に開口部を有する中空円筒体であり、均一な外径及び内径を有している。筒状金型２は、弾性層５２を成形する際に、その軸線方向に沿って軸体５１が挿入される。筒状金型２は、その内表面の表面粗さが調整されているのがよく、鏡面とされているのが特によい。筒状金型２は、成形する弾性層５２に応じて、その外径、内径、軸線長さ等が調整される。
【００１２】
前記第１の端部金型３は、軸体５１の一端部を保持すると共に筒状金型２の一端部に開口した開口部を閉塞する。この一例における第１の端部金型３は、図１及び図２に示されるように、軸体５１を保持する保持穴１２を有する円柱状の端部金型本体１０と、端部金型本体１０の一端部から円周方向に張り出し、筒状金型２の開口部を閉塞する円盤状の鍔部１１とを有し、鍔部１１は、保持穴１２の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたスプルー１６とを有して成る。換言すると、第１の端部金型３は、筒状金型２の一方の開口部を閉塞するフランジ状の鍔部１１を備えた、保持穴１２を有する円柱状の端部金型本体１０であって、鍔部１１の厚さが保持穴１２の深さよりも小さく調整されて成る。第１の端部金型３は、端部金型本体１０によって、成形材料を注入する際に、注入ノズルの当接位置を決定する機能をも有する。
【００１３】
図１及び２に示されるように、前記端部金型本体１０は、その一端部に開口し、軸体５１を保持する有底の保持穴１２を内部に中心軸を共有して有する円柱体であり、軸体５１の一端部を保持すると共に注入ノズルの当接位置を決定するのに役立つ。端部金型本体１０は、保持する軸体５１に応じて、軸線長さ、外径等が調整され、また、保持穴１２の深さ、直径等が調整される。例えば、保持穴１２の直径は、保持する軸体５１の外径に対して約１００〜１０５％程度に調整され、又は、保持穴１２の深さは、保持する軸体５１の全長に対して約３〜９％程度に調整されると、軸体５１の中心軸と形成される弾性層５２の中心軸とのずれを小さくして、形成される弾性層５２の外径精度を高め、弾性層５２の振れを抑えることができる点で、好ましい。
【００１４】
図１及び２に示されるように、前記鍔部１１は、端部金型本体１０の一端部から円周方向に張り出し、端部金型本体１０の中心軸と同軸の中心軸を有する円盤体であり、筒状金型２の一方の開口部を閉塞する。前記鍔部１１は、保持穴１２の深さよりも小さな厚さに調整される。換言すると、鍔部１１は、成形金型１としたときにその外側に位置する外側端面１４が保持穴１２の保持穴底面１３よりも、端部金型本体１０の鍔部１１が形成された一端部側に位置している。鍔部１１の厚さをこのように調整すると、後述するスプルー１６の軸線長さが短くなり、スプルー１６内に残存する成形材料の残存量を低減し、スプルー１６内に形成されたバリの破断を防止することができる。したがって、鍔部１１の厚さは、前記のように調整されていればよく、具体的には、保持穴１２の深さに対して６〜２５％程度に調整され、より具体的には、１．５〜２．５ｍｍ程度に調整される。鍔部１１の外径は、筒状金型２における開口部の開口径とほぼ同じ径に調整されている。鍔部１１は、その内側端面１５の表面粗さが調整されていてもいなくてもよい。
【００１５】
図１及び２に示されるように、前記スプルー１６は、鍔部１１の厚さ方向に貫通形成され、成形材料が注入される際の通路として機能する。鍔部１１は前記厚さを有するから、スプルー１６の軸線長さは短くなり、スプルー１６内に残存する成形材料の残存量を低減し、スプルー１６内に形成されたバリの破断を防止することができる。スプルー１６は、鍔部１１の中心から一定距離の円周上に等間隔で４個形成されている。
【００１６】
このスプルー１６における縦断面（鍔部１１の中心軸を含む平面で切断したときの断面）の形状は、特に限定されず、外側端面１４側から内側端面１５側に延在する略長方形であっても略正方形であってもよいが、図１及び図２に示されるように、外側端面１４側から内側端面１５側にわたって広がった台形形状をしているのが好ましい。すなわち、スプルー１６における外側開口部１７の開口径よりも内側開口部１８の開口径が大きくなっている。スプルー１６の軸線に直交するその断面形状は、円形であっても楕円状であってもよい。さらに、スプルー１６の内側面は凹状又は凸状に湾曲していてもよい。
【００１７】
台形形状の縦断面を有するスプルー１６における、外側端面１４側から内側端面１５側に向かう開き角（図２における角度θ）は、通常、１〜１０°であるのが好ましく、３〜９°であるのがより好ましく、５〜７°であるのが特に好ましい。スプルー１６の前記開き角とは、図２に示すように、スプルー１６の中心軸を通る第１の端部金型３の断面図において、スプルー１６における両側面の延長線が交わる角度θである。スプルー１６の最も径が小さい部分、例えば、外側端面１４上に開口したスプルー１６の外側開口部１７は、１〜１０ｍｍの直径（長軸又は対角線距離を含む。）を有するのが好ましく、２〜５ｍｍの直径（長軸又は対角線距離を含む。）を有するのが特に好ましい。スプルー１６をこのような形状にすることにより、ローラを成形金型１から脱型する際に、スプルー１６内に残存して硬化したバリが、ローラと一体になって第１の端部金型３から取り出されやすく、スプルー１６内にバリの一部が残存することを防止することができ、第１の端部金型３の清浄時間を大幅に短縮することができる。また、スプルー１６をこのような形状及び／又は大きさにすることにより、成形材料はスプルー１６から静かにかつ滑らかに注入され、成形材料の充填不足、成形材料内の気泡発生、及び／又は、気泡を成形材料中に巻き込むことを防止することができる。
【００１８】
図１及び図２に示されるように、前記第２の端部金型４は、成形材料が注入される際の通路として機能するスプルー１６の代わりに、成形材料が注入される際又は成形材料が硬化される際の気体又は成形材料の排出路として機能するベント３６が鍔部３１に形成されている以外は、前記第１の端部金型３と同様に構成されている。すなわち、第２の端部金型４は、軸体５１を保持する保持穴３２を有する円柱状の端部金型本体３０と、端部金型本体３０の一端部から円周方向に張り出し、筒状金型２の開口部を閉塞する円盤状の鍔部３１とを有し、鍔部３１は、保持穴３２の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたベント３６とを有して成る。換言すると、第２の端部金型４は、筒状金型２の一方の開口部を閉塞するフランジ状の鍔部３１を備えた、保持穴３２を有する円柱状の端部金型本体３０であって、鍔部３１の厚さが保持穴３２の深さよりも小さく調整されて成る。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、ベント３６は、スプルー１６と同様に、外側端面３４側から内側端面３５側にわたって広がった台形形状をしているのが好ましく、すなわち、ベント３６における外側開口部３７の開口径よりも内側開口部３８の開口径が大きくなっているのが好ましい。このベント３６の開き角は、スプルー１６の開き角θよりも小さく調整されるのが特に好ましい。このようにベントの開き角を小さくすると、成形材料の注入終了時に、成形金型の内圧を発生させやすくなり、ウェルドラインの残存等の成形不良を抑えるのに効果的である。
【００２０】
筒状金型２、第１の端部金型３及び第２の端部金型４はそれぞれ、ある程度の強度と成形材料を加熱硬化する際の温度における耐熱性を有する材料で作製される。このような材料として、例えば、銅、銅合金、黄銅、青銅、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、各種めっき鉄、鉄合金、ステンレス鋼等の金属等が挙げられる。筒状金型２、第１の端部金型３及び第２の端部金型４は同じ材料で形成されるのが好ましい。
【００２１】
成形金型１は、筒状金型２の各開口部に、第１の端部金型３における鍔部１１及び第２の端部金型４における鍔部３１を挿入して、組み立てられる。そして、弾性層の成形時には、組み立てられた成形金型１を、その軸線方向から、すなわち、第１の端部金型３及び第２の端部金型４側から、挟持する。このとき、筒状金型２と第１の端部金型３との嵌合状態及び筒状金型２と第２の端部金型４との嵌合状態を均一に保持するための固定治具を用いてもよい。
【００２２】
この発明に係る第１の端部金型における別の一例を、図３を参照して、説明する。この第１の端部金型５は、端部金型本体２０が端部金型本体１０と異なる以外は、前記第１の端部金型３と基本的に同様に構成されている。端部金型本体２０は、鍔部１１側の端部に開口し、軸体５１を保持する有底の保持穴１２と、他端に開口し、例えば射出機のノズル先端部に適合するノズル位置決め用凹部２１と、保持穴１２及びノズル位置決め用凹部２１を連結する連結孔２２とを有している以外は、端部金型本体１０と基本的に同様に構成されている。ノズル位置決め用凹部２１の内径は、適合するノズル先端部の外径等に応じて所望の大きさに調整され、連結孔２２は少なくとも保持穴１２の内径よりも小さく調整される。この端部金型本体２０を有する第１の端部金型５は、軸体５１の一端部を保持すると共に、ノズルの当接位置をより厳密に調整するのに役立つ。
【００２３】
この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、第１の端部金型３及び５のスプルー１６を介して注入された成形材料を硬化して軸体５１の外周面に弾性層５２を成形する場合に、スプルー１６内に残存する成形材料の残存量を低減することができると共に、スプルー１６内で形成されたバリが破断することを極力防止することができる。その結果、形成された弾性層５２における表面精度、寸法精度等が大きく低下することを防止することができ、弾性層５２を切除するときの切除量をほぼ一定にすることができるから、弾性層５２の高い均一性を実現することができると共に、バリがスプルー１６内に残存すること等による成形効率の低下を防止することができる。したがって、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体５１の外周面に均一な弾性層５２を形成することができる。
【００２４】
また、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、第１の端部金型３及び５の鍔部１１が端部金型本体１０及び２０における保持穴１２の深さよりも小さな厚さを有しているから、成形材料を加熱硬化するときの加熱時間を大幅に短縮することができると共に筒状金型２と第１の端部金型３及び５との加熱温度を略同一温度に調整することができ、加えて、成形材料を加熱硬化した後の冷却時間を大幅に短縮することができ、その結果、弾性層５２の硬化状態を均一化することができると共に成形効率を向上させることができる。さらに、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、第１の端部金型３及び５の鍔部１１が端部金型本体１０及び２０における保持穴１２の深さよりも小さな厚さを有しているから、第１の端部金型３及び５近傍の弾性層５２が冷却時の冷却不足によって生じる外径変化を効果的に抑えることができ、高い外径精度を実現することができる。
【００２５】
さらに、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、第１の端部金型３及び５の鍔部１１が端部金型本体１０及び２０における保持穴１２の深さよりも小さな厚さを有しているから、スプルー１６を介して成形材料を成形金型内に注入する際の注入圧力が低減され、スプルー１６とノズルとのわずかな当接間隙から成形材料が漏出することを防止することができると共に、成形金型内に所定量の成形材料を注入することができる。
【００２６】
この発明に係る成形金型は、前記した一例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。すなわち、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１は、同一の構造を有する第１の端部金型３と第２の端部金型４とを備えているが、この発明に係る成形金型は、第１の端部金型と第２の端部金型とが同一の構造を有している必要はなく、例えば、図３に示される第１の端部金型５と、図２に示される第１の端部金型３と同一の構造を有する第２の端部金型４とを備えていてもよく、また、図２に示される第１の端部金型と、図７に示される一端部金型１０３又は他端部金型１０２とを備えていてもよい。
【００２７】
また、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１は、第１の端部金型３と第２の端部金型４とが筒状金型２の両端開口部に挿入されて、筒状金型２及び第１の端部金型３が嵌合され、かつ、筒状金型２及び第２の端部金型４が嵌合されることによって、筒状金型の両端開口部が閉塞されているが、この発明において、成形金型は、第１の端部金型及び第２の端部金型における鍔部の内側端面に筒状金型の両端部が当接することによって、筒状金型の両端開口部が閉塞されてもよく、また、第１の端部金型及び第２の端部金型における鍔部の外縁に例えばフランジ、係合凸部等の嵌合手段が形成され、かつ、筒状金型の両端部に例えば切欠部、係合凹部等の嵌合手段が形成され、これらの嵌合手段が嵌合されることによって、筒状金型の両端開口部が閉塞されてもよい。
【００２８】
さらに、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型を構成する第１の端部金型３及び５は、図２及び図３に示されるように、４個のスプルー１６が鍔部１１に貫通形成されているが、この発明において、第１の端部金型の鍔部にスプルーが貫通形成される数は特に限定されず、１個でも２個以上でもよい。
【００２９】
また、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型を構成する第１の端部金型５は、図３に示されるように、連結孔２２が形成された端部金型本体２０を有しているが、この発明において、第１の端部金型は、連結孔が形成されていない端部金型本体を有していてもよい。
【００３０】
次に、成形金型１を用いた、軸体５１の外周面に弾性層５２を成形する成形方法の一例（以下、この発明に係る成形方法と称することがある。）を説明する。この発明に係る成形方法は、筒状金型２と、第１の端部金型３及び第２の端部金型４と、第１の端部金型３及び第２の端部金型４によって筒状金型２内に保持された軸体５１とで形成されたキャビティ６に、スプルー１６を介して成形材料を注入し、キャビティ６に注入された成形材料を加熱硬化する方法である。そして、この発明に係る成形方法によって成形された弾性層５２を備えたローラ５０の一例として、図５に示されるローラ５０が挙げられる。
【００３１】
この発明に係る成形方法においては、まず、軸体５１を準備する。軸体５１は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂、及び前記樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック若しくは金属粉体等を配合した導電性樹脂等の材料を用いて、公知の方法により所望の形状に作製される。軸体５１に導電性が要求される場合には、前記金属及び前記導電性樹脂の他に、前記樹脂等で形成した絶縁性芯体の表面に定法によりメッキを施すことにより、軸体５１を作製することができる。前記材料の中でも、容易に導電性を付与することができる点で、金属であるのが好ましく、アルミニウム又はステンレス鋼であるのが特に好ましい。
【００３２】
軸体５１は、所望により、その外周面にプライマー層が塗布されてもよい。プライマー層を形成するプライマーは、所望により溶剤等に溶解され、定法、例えば、ディップ法、スプレー法等に従って、軸体５１の外周面に塗布され、硬化される。プライマーとしては、特に制限はないが、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。所望により、前記樹脂を硬化及び／又は架橋する架橋剤を用いることができ、このような架橋剤としては、例えば、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、ハイドロジェンシロキサン化合物等が挙げられる。プライマー層は、例えば、０．１〜１０μｍの厚さに形成される。
【００３３】
この発明に係る成形方法においては、次いで、図４に示されるように、成形金型１を組み立て、このようにして作成された軸体５１を成形金型１内に収納する。具体的には、軸体５１の一端部を第１の端部金型３の保持穴１２に挿入して、軸体５１を保持し、次いで、保持された軸体５１が筒状金型２の内部に位置するように、第１の端部金型３の鍔部１１を筒状金型２の一方の開口部に挿入して、筒状金型２の開口部を閉塞し、最後に、軸体５１の他端部を第２の端部金型４の保持穴３２に挿入すると共に、第２の端部金型４の鍔部３１を筒状金型２の他方の開口部に挿入して、筒状金型２の開口部を閉塞することによって、軸体５１を内部に収容した状態に成形金型１を組み立てる。この状態において、軸体５１は、その両端部が第１の端部金型３の保持穴１２と第２の端部金型４の保持穴３２とで挟持され、成形金型１内の所定の位置に固定される。
【００３４】
この発明に係る成形方法においては、成形材料を注入する射出成形機又は注型機等を準備する。この発明に係る成形金型１、特に、第１の端部金型３は、前記したように、端部金型本体１０が鍔部１１の外側端面１４から突出した形状をなしているから、射出成形機又は注型機等における注入ノズルの形状は、第１の端部金型３の形状に適応するように、作製される。すなわち、注入ノズルは、第１の端部金型３の形状と相補的な形状、例えば、図６に示されるように、端部金型本体１０を挿入し、端部金型本体１０とノズル先端４０との当接位置を決定する当接位置決め用凹部４１を中心部に有し、周壁部４３に貫通形成された成形材料の注入路４２を有する輪環形状に、作製される。注入路４２は鍔部１１のスプルー１６が形成された位置に対応する位置に形成されている。
【００３５】
この発明に係る成形方法においては、次いで、図６に示されるように、成形金型１と軸体５１とで形成されたキャビティ６に第１の端部金型３のスプルー１６を介して成形材料を注入する。成形材料をキャビティ６内に注入する方法は、定法であれば何れの方法も採用することができ、例えば、前記形状を成す注入ノズル先端部を備えた射出成形機又は注型機を用いて注入する方法等が挙げられる。このとき、図６に示されるように、第１の端部金型３は端部金型本体１０が筒状金型２の鍔部１１よりも突出した形状を成し、かつ、射出成形機又は注型機等のノズル先端部４０は第１の端部金型３の形状に相補的な形状を成しているから、スプルー１６に対してノズル先端部４０の注入路４２が正確な位置に配置されるように、第１の端部金型３とノズル先端部４０とを当接させることができる。したがって、ノズル先端部４０の配置作業が容易になると共に成形材料の注入時における成形材料の漏出等を防止することができる。
【００３６】
この発明に係る成形方法においては、次いで、キャビティ６に注入された成形材料を加熱硬化して、弾性層５２を成形する。成形材料の加熱条件は、成形材料が硬化可能な加熱条件であればよく、成形材料に応じて決定される。例えば、後述する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を成形材料として用いる場合には、加熱温度は１００〜３００℃に設定することができ、加熱時間は１０秒から１時間に設定することができる。
【００３７】
このようにして、弾性層５２を軸体５１の外周面に成形して、図５に示されるローラ５０を製造することができる。
【００３８】
この発明に係る製造方法に使用される成形材料は、室温で液状のゴムを含有するゴム組成物であればよく、液状のゴムとして、例えば、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（エチレンプロピレンジエンゴムを含む。）、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロールヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等の液状ゴムが挙げられる。これらのゴムは、付加硬化型であるのが、加熱成形時の寸法精度に優れる点で、好ましい。
【００３９】
ゴム組成物は、ゴムに加えて、通常、ゴム組成物に含有される各種添加剤を含有していてもよく、各種添加剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、導電性付与剤、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、硬化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。これらの各種添加剤は、通常用いられる添加剤であってもよく、用途に応じて特別に用いられる添加剤であってもよい。
【００４０】
ゴム組成物は、成形金型１に容易にかつ均質に注入することができる点で、例えば、２５℃において、５〜５００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのがよく、１０〜２００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのが特によい。
【００４１】
このようなゴム組成物として、具体的には、例えば、（Ａ）一分子中にケイ素原子と結合するアルケニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサンと、（Ｂ）一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｃ）平均粒径が１〜３０μｍで、嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３である無機質充填材と、（Ｄ）導電性付与剤と、（Ｅ）付加反応触媒とを含有する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物等が挙げられる。
【００４２】
この発明に係る製造方法によれば、この発明に係る成形金型を用いて、弾性層５２を軸体５１の外周面に成形することができるから、成形材料のロスを低減し、高い成形効率を達成しつつも、軸体の外周面に均一な弾性層を形成することができる。
【００４３】
この発明に係る成形方法は、前記した例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、この発明に係る成形方法においては、所望により、前記加熱硬化後に再度加熱（二次加熱）してもよく、また、所望により、成形された弾性層の端部を切除してもよい。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
図１及び図２に示される成形金型１を準備した。筒状金型２は、ＮＡＫ５５（プラスチック型用鋼、大同特殊鋼株式会社製）を用いて、全長２４０ｍｍ、外径３５ｍｍ及び内径２０．７ｍｍの円筒状に形成した。第１の端部金型３及び第２の端部金型４はそれぞれ、Ｓ５０Ｃ（機械構造用鋼、大同アミスター株式会社製）を用いて、鍔部の厚さ２ｍｍ、直径２０．７ｍｍ、端部金型本体の長さ（鍔部の厚さを除く）４５ｍｍ、保持孔の深さ（鍔部の厚さを含む）２２．７５ｍｍ、内径７．５ｍｍに調整した。スプルー及びベントはそれぞれ、内側開口部の開口径２．７ｍｍ、外側開口部の開口径２．５ｍｍ（開き角θ６°）に調整し、鍔部の中心から８ｍｍの円周上に等間隔に４個形成した。なお、円筒金型２の内表面は、定法に従い、研磨処理した。
【００４５】
また、無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体５１（ＳＵＭ２２製、直径７．５ｍｍ、長さ２８１．５ｍｍ）をトルエンで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー（商品名「プライマーＮｏ．１６」、信越化学工業株式会社製）を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、１５０℃の温度にて１０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、軸体５１の表面にプライマー層を形成した。
【００４６】
さらに、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を以下のようにして調整した。すなわち、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン（Ａ）（重合度３００）１００質量部、ＢＥＴ比表面積が１１０ｍ２／ｇである疎水化処理されたヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、Ｒ−９７２）１質量部、平均粒径６μｍ、嵩密度が０．２５ｇ／ｃｍ３である珪藻土（Ｃ）（オプライトＷ−３００５Ｓ、北秋珪藻土株式会社製）４０質量部、及び、アセチレンブラック（Ｄ）（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業株式会社製）５質量部をプラネタリーミキサーに入れ、３０分撹拌した後、３本ロールに１回通した。これを再度プラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（Ｂ）（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）２．１質量部、反応制御剤として、エチニルシクロヘキサノール０．１質量部、及び、白金触媒（Ｅ）（Ｐｔ濃度１％）０．１質量部を添加し、１５分撹拌して混練して成る組成物をシリコーンゴム組成物とした。
【００４７】
次いで、作製した成形金型１の内表面に離型剤（商品名「ダイフリー」、ダイキン工業株式会社製）を塗布して、第１の端部金型３の保持穴１２と第２の端部金型４の保持穴３２とで前記軸体５１を筒状金型２内に保持して、成形金型１を組み立て、第１の端部金型３のスプルー１６から、シリコーンゴム組成物を、第２の端部金型４のベント３６から流出し始めるまで、注入した。次いで、成形金型１の外部から、１５０℃に加熱して、同温度で１０分間保持し、シリコーンゴム組成物を加熱成形した。加熱成形後、成形金型１を放冷して成形品を成形金型１から取り出した。このとき、スプルー１６及びベント３６内で硬化したバリは、スプルー１６及びベント３６内に残存せず、成形された弾性層５２の両端部にあった。次いで、スプルー１６及びベント３６内で硬化したバリ等の余剰材料が付着している部分を切断除去して、ローラＩを作製した。このようにして、ローラＩを１０本成形したが、スプルー１６及びベント３６内におけるバリの残存は確認できなかった。また、弾性層５２の両端部における余剰材料が付着している部分の除去量は１０本のローラともほぼ同量であった。このように、バリが破断することがないから、弾性層５２の一部が破損又は変形することもなく、弾性層２の表面精度及び寸法精度等の低下は認められなかった。したがって、実施例１によれば、弾性層５２における表面精度、寸法精度等の低下を効果的に防止することができ、弾性層５２の高い均一性を実現することができ、さらに、バリがスプルー１６内に残存すること等による成形効率の低下を効果的に防止することができた。
【００４８】
１０本のローラＩを製造した時の各ローラの製造工程において、成形金型へのシリコーンゴム組成物の充填率、シリコーンゴム組成物の充填量、及び、シリコーンゴム組成物の加熱成形時における金型温度を、以下の方法により、評価した。その結果、シリコーンゴム組成物の充填率はキャビティ６の容積に対して平均で９９％であり、充填量は安定していた。また、金型温度は、加熱開始後３分後の時点で、成形金型１の全体において約１３０℃であってほぼ均一であった。
【００４９】
なお、成形金型へのシリコーンゴム組成物の充填率は、弾性層の所望の形状及び寸法と、両端部を切断する前の弾性層５２の形状及び寸法、並びに、ベント３６から吐出されたシリコーンゴム組成物の余剰量との比較によって評価し、弾性層の所望の形状及び寸法が得られる場合を充填率１００％とした。また、シリコーンゴム組成物の充填量の安定性は、１０本のローラにおける前記充填率のばらつきによって評価した。さらに、シリコーンゴム組成物の加熱成形時における金型温度の分布は、ほぼ同形状の８点温度センサーを軸線方向及び円周方向に等間隔で円筒金型２に装着し、さらに８点温度センサーを第１の端部金型３と第２の端部金型４とにそれぞれ装着して、計２４ヶ所の測定点における温度を比較することによって、評価した。
【００５０】
（実施例２）
第１の端部金型３及び第２の端部金型４における鍔部の厚さを１．５ｍｍに変更し、スプルー及びベントにおけるそれぞれの内側開口部の開口径を２．６５ｍｍに変更した以外は、実施例１の成形金型１と同様の成形金型を準備した。この成形金型を用いて、実施例１と同様にして、前記シリコーンゴム組成物を加熱成形後、成形金型を放冷して成形品を成形金型から取り出した。このとき、スプルー１６及びベント３６内で硬化したバリは、スプルー１６及びベント３６内に残存せず、成形された弾性層の両端部にあった。次いで、スプルー１６及びベント３６のバリが付着している部分を切断除去して、ローラＩＩを作製した。このようにして、ローラＩＩを１０本成形したが、スプルー１６及びベント３６内におけるバリの残存は確認できなかった。また、弾性層５２の両端部におけるバリが付着している部分の除去量は１０本のローラともほぼ同量であった。このように、バリが破断することがないから、弾性層５２の一部が破損又は変形することもなく、弾性層２の表面精度及び寸法精度等の低下は認められなかった。したがって、実施例２によれば、弾性層５２における表面精度、寸法精度等の低下を効果的に防止することができ、弾性層５２の高い均一性を実現することができ、さらに、バリがスプルー１６内に残存すること等による成形効率の低下を効果的に防止することができた。
【００５１】
１０本のローラＩＩを製造した時の各ローラの製造工程において、成形金型へのシリコーンゴム組成物の充填率、シリコーンゴム組成物の充填量、及び、シリコーンゴム組成物の加熱成形時における金型温度を、実施例１と同様にして、評価した。その結果、シリコーンゴム組成物の充填率はキャビティの容積に対して平均で９９％であり、充填量は安定していた。また、金型温度は成形金型の全体において約１３０℃であってほぼ均一であった。
【００５２】
（実施例３）
第１の端部金型３及び第２の端部金型４における鍔部の厚さを２．５ｍｍに変更し、スプルー及びベントにおけるそれぞれの内側開口部の開口径を２．７５ｍｍに変更した以外は、実施例１の成形金型１と同様の成形金型を準備した。この成形金型を用いて、実施例１と同様にして、前記シリコーンゴム組成物を加熱成形後、成形金型を放冷して成形品を成形金型から取り出した。このとき、スプルー１６及びベント３６内で硬化したバリは、スプルー１６及びベント３６内に残存せず、成形された弾性層の両端部にあった。次いで、スプルー１６及びベント３６のバリが付着している部分を切断除去して、ローラＩＩＩを作製した。このようにして、ローラＩＩＩを１０本成形したが、スプルー１６及びベント３６内におけるバリの残存は確認できなかった。また、弾性層５２の両端部におけるバリが付着している部分の除去量は１０本のローラともほぼ同量であった。このように、バリが破断することがないから、弾性層５２の一部が破損又は変形することもなく、弾性層２の表面精度及び寸法精度等の低下は認められなかった。したがって、実施例３によれば、弾性層５２における表面精度、寸法精度等の低下を効果的に防止することができ、弾性層５２の高い均一性を実現することができ、さらに、バリがスプルー１６内に残存すること等による成形効率の低下を効果的に防止することができた。
【００５３】
１０本のローラＩＩＩを製造した時の各ローラの製造工程において、成形金型へのシリコーンゴム組成物の充填率、シリコーンゴム組成物の充填量、及び、シリコーンゴム組成物の加熱成形時における金型温度を、実施例１と同様にして、評価した。その結果、シリコーンゴム組成物の充填率はキャビティの容積に対して平均で９９％であり、充填量は安定していた。また、金型温度は成形金型の全体において約１３０℃であってほぼ均一であった。
【００５４】
（比較例１）
図７に示される成形金型１００を準備した。円筒金型１０１は筒状金型２と同様に構成されている。一端部金型１０３及び他端部金型１０２はいずれも、軸線長さ４５ｍｍ、保持孔の深さ２２．７５ｍｍ、内径７．５ｍｍに調整した。注入孔１０４及び排出孔はそれぞれ、内側開口部の開口径４．１ｍｍ、外側開口部の開口径を２．５ｍｍに調整し（開き角θ２°）、保持孔の中心から８ｍｍの円周上に等間隔に４個形成した。この成形金型１００を用いて、実施例１と同様にして、前記シリコーンゴム組成物を加熱成形後、成形金型１００を放冷して成形品を成形金型１００から取り出した。このとき、注入孔１０４及び排出孔内で硬化したバリが破断して、弾性層の一部が破損又は変形し、また、バリの一部が注入孔１０４及び排出孔内に残存した。残存したバリの一部を除去するため、注入孔１０４及び排出孔の洗浄を要した。次いで、注入孔１０４及び排出孔のバリが付着している部分を切断除去して、ローラＩＶを作製した。このようにして、ローラＩＶを１０本成形したところ、注入孔１０４及び排出孔内にバリが残存した。また、弾性層の両端部における余剰材料が付着している部分の除去量はローラごとに異なっていた。このように、バリが破断し、弾性層の一部が破損又は変形するから、弾性層の表面精度及び寸法精度等が低下した。したがって、比較例１によれば、弾性層における表面精度、寸法精度等が低下し、弾性層の高い均一性を実現することができなかったうえ、バリが注入孔１０４及び排出孔内に残存すること等による成形効率が低下した。
【００５５】
１０本のローラＩＶを製造した時の各ローラの製造工程において、成形金型へのシリコーンゴム組成物の充填率、シリコーンゴム組成物の充填量、及び、シリコーンゴム組成物の加熱成形時における金型温度を、実施例１と同様にして、評価した。その結果、シリコーンゴム組成物の充填率はキャビティの容積に対して平均で９５％であり、充填量は安定していなかった。また、金型温度は成形金型の測定個所によって異なり、最大で約１０℃の差があった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、この発明に係る成形金型の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、この発明に係る第１の端部金型の一例を示す概略図であり、図２（ａ）はこの発明に係る第１の端部金型の一例を示す概略斜視図であり、図２（ｂ）はこの発明に係る第１の端部金型の一例を示す概略縦断面図である。
【図３】図３は、この発明に係る第１の端部金型における別の一例を示す概略縦断面図である。
【図４】図４は、この発明に係る成形金型に軸体を収納した状態を示す概略断面図である。
【図５】図５は、ローラの一例を示す概略斜視図である。
【図６】図６は、この発明に係る成形金型とノズルとの当接状態を説明する概略断面図である。
【図７】図７は、従来の成形金型の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 成形金型
２ 筒状金型
３、５ 第１の端部金型
４ 第２の端部金型
６ キャビティ
１０、２０、３０ 端部金型本体
１１、３１ 鍔部
１２、３２ 保持穴
１３、３３ 保持穴底面
１４、３４ 外側端面
１５、３５ 内側端面
１６ スプルー
１７、３７ 外側開口部
１８、３８ 内側開口部
２１ ノズル位置決め用凹部
２２ 連結孔
３６ ベント
４０ ノズル先端部
４１ 当接位置決め用凹部
４２ 注入路
４３ 周壁部
５０ ローラ
５１ 軸体
５２ 弾性層
１００ 成形金型
１０１ 円筒金型
１０２ 他端部金型
１０３ 一端部金型
１０４ 注入孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体が内部に挿入される筒状金型と、前記軸体の両端部を保持すると共に前記筒状金型の両端開口部を閉塞する第１の端部金型及び第２の端部金型とを備え、前記軸体の外周面に弾性層を成形する成形金型であって、
前記第１の端部金型は、前記軸体を保持する保持穴を有する端部金型本体と、前記端部金型本体の一端部から円周方向に張り出し、前記筒状金型の開口部を閉塞する鍔部とを有し、前記鍔部は、前記保持穴の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたスプルーとを有して成ることを特徴とする成形金型。
【請求項２】
前記第２の端部金型は、前記軸体を保持する保持穴を有する端部金型本体と、前記端部金型本体の一端部から円周方向に張り出し、前記筒状金型の開口部を閉塞する鍔部とを有し、前記鍔部は、前記保持穴の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたベントとを有して成ることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の成形金型を用いて、軸体の外周面に弾性層を成形する成形方法であって、
前記筒状金型と、前記第１の端部金型及び第２の端部金型と、前記第１の端部金型及び第２の端部金型によって前記筒状金型内に保持された前記軸体とで形成されたキャビティに、前記スプルーを介して成形材料を注入し、キャビティに注入された成形材料を加熱硬化することを特徴とする成形方法。
【請求項１】
軸体が内部に挿入される筒状金型と、前記軸体の両端部を保持すると共に前記筒状金型の両端開口部を閉塞する第１の端部金型及び第２の端部金型とを備え、前記軸体の外周面に弾性層を成形する成形金型であって、
前記第１の端部金型は、前記軸体を保持する保持穴を有する端部金型本体と、前記端部金型本体の一端部から円周方向に張り出し、前記筒状金型の開口部を閉塞する鍔部とを有し、前記鍔部は、前記保持穴の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたスプルーとを有して成ることを特徴とする成形金型。
【請求項２】
前記第２の端部金型は、前記軸体を保持する保持穴を有する端部金型本体と、前記端部金型本体の一端部から円周方向に張り出し、前記筒状金型の開口部を閉塞する鍔部とを有し、前記鍔部は、前記保持穴の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたベントとを有して成ることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の成形金型を用いて、軸体の外周面に弾性層を成形する成形方法であって、
前記筒状金型と、前記第１の端部金型及び第２の端部金型と、前記第１の端部金型及び第２の端部金型によって前記筒状金型内に保持された前記軸体とで形成されたキャビティに、前記スプルーを介して成形材料を注入し、キャビティに注入された成形材料を加熱硬化することを特徴とする成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２３００５６（Ｐ２００８−２３００５６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７３１０５（Ｐ２００７−７３１０５）
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【復代理人】
【識別番号】１００１１８８０９
【弁理士】
【氏名又は名称】篠田 育男
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【復代理人】
【識別番号】１００１１８８０９
【弁理士】
【氏名又は名称】篠田 育男
【Ｆターム（参考）】
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