(57)【要約】【課題】ゴムローラーの形状および物性の一定性を良好に保つことのできる射出成形方法および装置を提供する。【解決手段】液状ゴム材料を計量して先端の開口部から射出するプランジャーを有する射出手段を用い、ローラー軸体を金型内に装填し、金型内に液状ゴム材料を注入してゴムローラーを成形するゴムローラーの射出成形方法において、射出手段の射出圧力をほぼ一定に保ちつつ液状ゴム材料を金型内に注入する。射出手段には、プランジャーを移動させる駆動手段であってプランジャーの移動速度を微小間隔で連続して変化させることが可能な駆動手段が設けられ、射出手段の開口部近傍に液状ゴム材料の圧力を検知する圧力検知手段を有し、圧力検知手段によって検知された圧力によって駆動手段をフィードバック制御する制御装置を有するゴムローラーの射出成形装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状ゴム材料を計量して先端の開口部から射出するプランジャーを有する射出手段を用い、ローラー軸体を金型内に装填し、金型内に液状ゴム材料を注入してゴムローラーを成形するゴムローラーの射出成形方法において、
該射出手段の射出圧力をほぼ一定に保ちつつ液状ゴム材料を金型内に注入することを特徴とするゴムローラーの射出成形方法。
【請求項２】
前記射出圧力を検知し、検知した射出圧力によって前記プランジャーの移動速度をフィードバック制御することにより、射出圧力をほぼ一定に保つ請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記プランジャーの移動速度を微小間隔で連続して減じながら該液状ゴムを注入することにより、射出圧力をほぼ一定に保つ請求項１記載のゴムローラーの射出成形方法。
【請求項４】
液状ゴム材料を計量して先端の開口部から射出するプランジャーを有する射出手段を用い、ローラー軸体を金型内に装填し、金型内に液状ゴム材料を注入してゴムローラーを成形するゴムローラーの射出成形方法において、
該プランジャーの移動速度を微小間隔で連続して変化させながら該液状ゴムを注入することを特徴とするゴムローラーの射出成形方法。
【請求項５】
前記液状ゴム材料が、液状シリコーンゴムである請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
液状ゴム材料を計量して先端の開口部から射出するプランジャーを有する射出手段と、ローラー軸体が装填された状態で液状ゴム材料が注入される金型とを有し、金型内に液状ゴム材料を注入してゴムローラーを成形するためのゴムローラーの射出成形装置において、
該射出手段には、プランジャーを移動させる駆動手段であってプランジャーの移動速度を微小間隔で連続して変化させることが可能な駆動手段が設けられ、
該射出手段の該開口部近傍に液状ゴム材料の圧力を検知する圧力検知手段を有し、
該圧力検知手段によって検知された圧力によって該駆動手段をフィードバック制御する制御装置を有する
ことを特徴とするゴムローラの射出成形装置。
【請求項７】
前記液状ゴム材料が、液状シリコーンゴムである請求項６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴムローラーの成形技術に係わり、更に詳細には液状シリコーンゴムを用いたゴムローラの射出成形方法及び射出成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液状シリコーンゴムの成形品を成形するには、液状ゴム材料のＡ成分及びＢ成分を圧送するポンプから、スタティックミキサによって室温下で混錬し、プランジャーが最先端位置にあり、プランジャーシリンダーの射出孔が閉じられているプランジャーシリンダに設置された原料投入口から混錬後の液状ゴム材料を圧送し、一定量を計量する位置までプランジャーを後退させたのち、プランジャーが前進し、その際スタティックミキサからの流路が遮断される機構を持ち、プランジャーシリンダの射出孔が開き、加熱された金型内に射出して成形する射出成形装置が用いられている。
【０００３】
図３は、従来の代表的な液状シリコーンゴム射出成形装置の概略構成を示した垂直断面図である。
【０００４】
図３に示したように、従来型の射出成形装置では、射出成形装置本体３０１内のプランジャーシリンダ３０２内にプランジャー３０３が配設されている。プランジャーシリンダ３０２には液状ゴム材料を投入するための原料投入口３０４が配設されており、この原料投入口３０４の上流には、射出の際液状ゴム材料の逆流を防止するための逆流防止弁３０５、及び液状ゴム材料を混錬するスタティックミキサ３０６が配設されている。さらにスタティックミキサ３０６の上流には、液状ゴム材料のＡ成分及びＢ成分をスタティックミキサに圧送するための配管３０７および３０８が設けられている。
【０００５】
成形品の原料Ａ成分、Ｂ成分は材料供給用のポンプ（不図示）により圧送され、配管３０７、３０８を経て、スタティックミキサ３０６によって室温下で混錬され、原料投入口３０４に送られる。この際、プランジャー３０３が最先端位置（図３中、最上端位置）にあり、プランジャーシリンダ３０２先端部に設けられたシャットオフノズル３０９の射出孔が閉じられている。その後、プランジャーシリンダ３０２の先端部近傍に設置された原料投入口３０４から混錬後の液状ゴム材料が投入され、一定量を計量する位置までプランジャー３０３が後退して計量部に充填される。その後、プランジャー３０３が前進し、その際スタティックミキサ３０６からの流路が逆止弁３０５によって閉鎖され、プランジャーシリンダ３０２先端部に設けられたシャットオフノズル３０９の射出孔が開き、加熱された金型３１１内に原料が射出される。原料は金型内で硬化した後、成形品として取り出される。
【０００６】
プランジャーの駆動手段３１０は一般には油圧式とサーボモーターによる電気式とがあり、油圧式の場合は油圧シリンダー、電気式の場合はサーボモーターを駆動源としそれぞれの制御手段により駆動される。何れの場合もプランジャーの推力、速度について射出ストロークを３から多くて５分割しそれぞれを試鋳しながら設定する方法が一般的である。
【０００７】
ところで、ローラー形状の成形品を製造する場合、例えば図４に示すように、円筒状金型本体２とその内部に設けられるローラー軸体４と、これらの両端に配される上部駒１および下部駒３を有する金型が用いられる。下部駒に設けられた注入穴３ａからローラー軸体の周囲の空隙５に液状ゴム材料が注入され、固化され、ローラー軸体の周囲に弾性体が形成されたゴムローラーが得られる。このとき、液状ゴムの流路が注入孔近辺では狭く、金型内に装填されたローラー軸体の周囲の空隙では広くなっている。このため、材料圧力に基づかずにプランジャーの駆動制御をする従来の装置構成では、注入材料にかかる圧力を一定に保つことが困難であることから、ローラー形状及び物性（電子写真画像形成に用いられる導電性ゴムローラーにおいては特に電気抵抗）の一定性を保つことが難しい場合があった。
【０００８】
また、ゴムローラーは金型空間が細長く長手方向に材料を充填するため、注入抵抗が長手方向に連続的に変化する。このような成形では、微小間隔でプランジャーの駆動制御ができない従来の装置構成では前記同理由により形状や物性の一定性確保が難しい場合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ゴムローラの形状および物性の一定性を良好に保つことのできる射出成形方法を提供すること、およびその射出成形方法に好適な射出成形装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、注入する液状ゴム材料を一定の圧力で適量注入することにより、形状及び物性に不安のない良好なゴムローラを成形することができることを見出した。より詳しくは、液状ゴム材料を計量して先端の開口部（以下、場合により「射出孔」という。）から射出するプランジャーを有する射出手段を用い、ローラー軸体を金型内に装填し液状ゴム材料を注入し形成するゴムローラーの射出成形方法において、該液状ゴム材料にかかる圧力を計測する手段が該射出孔近傍に配設されており、該金型内流路の流動抵抗の変化に対応する該圧力計測手段の信号データをフィードバックして、該プランジャー内の該液状ゴム材料にかかる圧力が一定となるよう該液状ゴム材料を注入することによって、良好なゴムローラーが得られることを見出した。また、液状ゴム材料を計量して先端の開口部から射出するプランジャーを有する射出手段を用い、ローラー軸体を金型内に装填し液状ゴム材料を注入し形成するゴムローラの射出成形方法において、該液状ゴム材料を注入するプランジャーが、微小間隔で連続して速度を増減して該液状ゴム材料を注入することにより、良好なゴムローラーが得られることを見出した。さらには、装置としては、液状ゴム材料を計量して先端の開口部から射出するプランジャーを有する射出手段を用い、ローラー軸体を金型内に装填し液状ゴム材料を注入し形成するゴムローラーの射出成形装置において、該射出孔近傍に該液状ゴム材料にかかる圧力計測手段を有し、該金型内流路の流動抵抗の変化に対応する該圧力計測手段の信号データをフィードバックする手段を有するか、又は微小間隔で連続して速度を増減できる該液状ゴム材料の注入手段を有するゴムローラーの射出成形装置が、これら射出成形方法を実施するに好適であることを見出した。本発明は、これら知見に基づいてなされたものである。
【００１１】
すなわち本発明により、液状ゴム材料を計量して先端の開口部から射出するプランジャーを有する射出手段を用い、ローラー軸体を金型内に装填し、金型内に液状ゴム材料を注入してゴムローラーを成形するゴムローラーの射出成形方法において、
該射出手段の射出圧力をほぼ一定に保ちつつ液状ゴム材料を金型内に注入することを特徴とするゴムローラーの射出成形方法が提供される。
【００１２】
この方法において、前記射出圧力を検知し、検知した射出圧力によって前記プランジャーの移動速度をフィードバック制御することにより、射出圧力をほぼ一定に保つことができる。
【００１３】
また、前記プランジャーの移動速度を微小間隔で連続して減じながら該液状ゴムを注入することにより、射出圧力をほぼ一定に保つことができる。
【００１４】
また本発明により、液状ゴム材料を計量して先端の開口部から射出するプランジャーを有する射出手段を用い、ローラー軸体を金型内に装填し、金型内に液状ゴム材料を注入してゴムローラーを成形するゴムローラーの射出成形方法において、
該プランジャーの移動速度を微小間隔で連続して変化させながら該液状ゴムを注入することを特徴とするゴムローラーの射出成形方法が提供される。
【００１５】
上記方法は、前記液状ゴム材料が液状シリコーンゴムである場合に好適に適用することができる。
【００１６】
さらに本発明により、液状ゴム材料を計量して先端の開口部から射出するプランジャーを有する射出手段と、ローラー軸体が装填された状態で液状ゴム材料が注入される金型とを有し、金型内に液状ゴム材料を注入してゴムローラーを成形するためのゴムローラーの射出成形装置において、
該射出手段には、プランジャーを移動させる駆動手段であってプランジャーの移動速度を微小間隔で連続して変化させることが可能な駆動手段が設けられ、
該射出手段の該開口部近傍に液状ゴム材料の圧力を検知する圧力検知手段を有し、
該圧力検知手段によって検知された圧力によって該駆動手段をフィードバック制御する制御装置を有する
ことを特徴とするゴムローラの射出成形装置が提供される。
【００１７】
この装置は、前記液状ゴム材料が、液状シリコーンゴムである場合に好適に用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について、図１をもって説明する。
【００１９】
プランジャー１０３はプランジャーの駆動源であるところのサーボモーター１１０にボールネジ１１３を介して回転運動を往復運動に変換するように連結されている。
【００２０】
またプランジャーシリンダー１０２の先端出口には材料の射出圧力を計測するセンサー１１１が配設され其の出力はサーボモーターの制御装置１１２に接続されている。
【００２１】
作動は、前述の従来技術と同様の方法によりプランジャーシリンダー内に材料の充填が行われた後、プランジャーの作動により金型への射出が行われる。このときサーボモーターは、センサーで計測される圧力が設定された射出圧力になるようその回転数を自動調整するよう制御装置によって自動制御される。
【００２２】
上記設定される射出圧力の範囲は２〜５ＭＰａが好ましく、射出成形品により設定射出圧力が決められる。特に液状シリコーンゴムを液状ゴム材料として用いる場合、上記圧力範囲が好適である。
【００２３】
射出圧力はほぼ一定とするが、この際の圧力変動は±１０％以内が好ましく、±５％以内がより好ましい。このような圧力変動幅とすることで、形状および物性の一定性に優れたローラーを得ることができる。
【００２４】
ローラー形状の成形品を成形する場合は、前述のように金型内の空間が注入孔近辺では狭く、装填されたローラー軸体の周囲で弾性体を形成する部位では広くなっている。
【００２５】
従って、注入抵抗が上がり圧力が上昇すればサーボモーター回転数を落として注入圧力を下げ、注入抵抗が下がり圧力が下降すれば回転数を上げ注入圧力を上げる。このようにして注入の最初から最後までこれらを高精度に繰り返し行うことにより注入圧力をほぼ一定に保つことができる。
【００２６】
次に、本発明の別の実施形態について、図２を用いて説明する。
【００２７】
図１に示す射出成形装置においてセンサー１１１を使用せずに射出圧力をほぼ一定に保つことも可能であり、本形態はこの場合に係るものである。
【００２８】
ゴムローラーの成形は金型空間が細長く長手方向に材料を充填するため注入の最初から最後かけて等速度で注入を行った場合、ほぼ直線的に注入圧力が上昇していくことが本発明者らによる検討により解った。この場合注入圧力を上昇させないためにはプランジャー１０３の移動速度を微小間隔で連続的に下げればよい（ここではサーボモーターの回転数を微小間隔で連続的に下げればよい）。このために、注入工程を例えば２０分割しそれぞれに速度を設定できるサーボモーターの制御手段を採用することができる。微小間隔は、例えば１秒以下の間隔とすることができる。
【００２９】
図２にこの場合（上記２０分割の場合）の注入速度と注入圧力の関係を示す。注入開始後モーターの回転数はわずかな時間で所定の回転数になり、これに対応して注入速度および注入圧力が立ち上がる。その後、モーター回転数は徐々に落ちて行き、これによって注入圧力はほぼ一定に保たれる。なお、注入速度は細かく見ると階段状に下降して行くが、図２においては簡単のために直線で示してある。また、サーボモーターでプランジャーの移動速度を変化させる際の動作として、現速度から一旦速度を０にした後に次速度に変化させる方式と、原速度から直接次速度に変化させる方式とがあるが、ここでは後者の方式を採用した。微小間隔としては０．５秒間隔とした。
【００３０】
上記二つの実施形態の何れによっても、電子写真装置の現像装置に使用される現像ローラーの成形において、ローラーの全長に渡り外径バラツキが３０μｍ以下、同真円度５μｍ以下、同電気抵抗ムラ１０倍以内とすることが可能となり、電子写真装置の現像装置にこのゴムローラーを用いることにより画像ムラのない高品質な画像を形成することができた。
【００３１】
また、上記二つの実施形態の何れにおいても、プランジャーの動作に射出圧力が応答良く追随することが好ましいため、粘度が低く圧縮性の少ない液状ゴム材料が好ましく用いられる。この観点から、本発明は、液状ゴム材料が液状シリコーンゴムである場合に特に好適である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ゴムローラーの成形においてその成形品の形状及び物性において一定性に優れた射出成形方法、射出成形装置を提供する事が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる射出装置の模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係わる射出速度と射出圧力の関係を示すグラフである。
【図３】従来の一般的な液状ゴムの射出成形装置の模式図である。
【図４】ゴムローラーの成形に用いられる金型を示す模式図である。
【符号の説明】
１　上部駒
２　金型本体
３　下部駒
３ａ　注入穴
４　ローラー軸体
５　空隙
１０１　射出成形装置本体
１０２　プランジャーシリンダ
１０３　プランジャー
１０４　原料投入口
１０５　逆流防止弁
１０６　スタティックミキサ
１０７，１０８　配管
１０９　シャットオフノズル
１１０　サーボモーター
１１１　センサー
１１２　サーボモーターの制御装置
１１３　ボールネジ
３０１　射出成形装置本体
３０２　プランジャーシリンダ
３０３　プランジャー
３０４　原料投入口
３０５　逆流防止弁
３０６　スタティックミキサ
３０７，３０８　配管
３０９　シャットオフノズル
３１０　プランジャーの駆動手段
３１１　金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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