(57)【要約】【課題】精度の良いゴムローラの製造方法及び成型用金型を提供する。【解決手段】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。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ゴムローラの製造方法において、端部に該円筒形状と同心円状のスリット穴を有する成形金型を用い、液状ゴム材料を該スリット穴から成形用金型内部に注入する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
該同心円状のスリット穴が、該液状ゴム材料の注入ゲート穴を構成し、該注入ゲート穴よりも液状ゴム材料の流路上流側に連続して存在する前記円筒形状と同心円状の液状ゴム材料の溜まり部を少なくとも１つ有する請求項１記載のゴムローラの成形用金型。
【請求項３】
該溜まり部の液状ゴム材料の流動方向に直交する断面積（Ｓｔ）と、該スリット穴の断面積（Ｓｇ）との関係がＳｔ＞Ｓｇである請求項２記載のゴムローラの成形用金型。
【請求項４】
該溜まり部に液状ゴム材料を注入する穴が少なくとも１つ以上存在する請求項２または３に記載のゴムローラの成形用金型。
【請求項５】
該液状ゴム材料を注入する穴の総断面積が、該スリット穴の断面積（Ｓｇ）よりも大きい請求項４記載のゴムローラの成形用金型。
【請求項６】
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ゴムローラの製造方法において、
端部に該円筒形状と同心円状のスリット穴を有する成形金型を用い、液状ゴム材料を該スリット穴から成形用金型内部に注入することを特徴とするゴムローラの製造方法。
【請求項７】
前記成形用金型は前記スリット穴よりも液状ゴム材料の流路上流側に連続して存在する前記円筒形状と同心円状の液状ゴム材料の溜まり部を少なくとも１つ有し、該溜まり部に液状ゴム材料を注入する穴が少なくとも１つ以上存在し、
該液状ゴム材料を注入する穴で液状ゴム材料に掛けられる圧力が、該スリット穴で液状ゴム材料に掛けられる圧力よりも大きい請求項６記載のゴムローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形金型内に液状ゴム材料を注入し、硬化させて成形するゴムローラの製造方法及びその成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に成形金型内にゴム材料を注入してゴムローラを製造するゴムローラの製造方法においては、金型に開けられた一つまたは複数の注入穴より金型キャビティ内に材料を注入する（特開平２０００−２７１９３８号公報）。注入された材料は、ローラ軸体に沿って回り込みながら、金型キャビティ内に充満される。ローラ軸体に沿って回り込んだ材料は、注入口と反対側の部分で合流し、複数の注入穴がある場合は、隣の注入穴より注入された材料と合流するため、この合流部分にウエルドラインが発生する。また、注入穴近傍は常に新しい材料が流れてくるため硬化が遅れ、注入穴より材料が垂れたり、圧力が逃げて外径が凹む問題があった。このウエルドラインや凹みは、すじなどの外観不良や、硬度ムラ、電子写真技術におけるローラにおいては電気抵抗のムラの原因となることがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、成形金型内に注入された液状ゴム材料の合流によるウエルドラインや注入穴近傍での形状の異常の無いゴムローラの製造方法及びゴムローラの成形用金型を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明により、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提供される。
【０００５】
この金型において、該同心円状のスリット穴が、該液状ゴム材料の注入ゲート穴を構成し、該注入ゲート穴よりも液状ゴム材料の流路上流側に連続して存在する前記円筒形状と同心円状の液状ゴム材料の溜まり部を少なくとも１つ有することが好ましい。
【０００６】
該溜まり部の液状ゴム材料の流動方向に直交する断面積（Ｓｔ）と、該スリット穴の断面積（Ｓｇ）との関係がＳｔ＞Ｓｇであることが好ましい。
【０００７】
該溜まり部に液状ゴム材料を注入する穴が少なくとも１つ以上存在する構成とすることができる。
【０００８】
該液状ゴム材料を注入する穴の総断面積が、該スリット穴の断面積（Ｓｇ）よりも大きいことが好ましい。
【０００９】
また本発明により、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ゴムローラの製造方法において、
端部に該円筒形状と同心円状のスリット穴を有する成形金型を用い、液状ゴム材料を該スリット穴から成形用金型内部に注入することを特徴とするゴムローラの製造方法が提供される。
【００１０】
この方法において、前記成形用金型は前記スリット穴よりも液状ゴム材料の流路上流側に連続して存在する前記円筒形状と同心円状の液状ゴム材料の溜まり部を少なくとも１つ有し、該溜まり部に液状ゴム材料を注入する穴が少なくとも１つ以上存在し、
該液状ゴム材料を注入する穴で液状ゴム材料に掛けられる圧力が、該スリット穴で液状ゴム材料に掛けられる圧力よりも大きいことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
同心円状のスリット穴は、円筒状の金型本体の端面と注入側下部駒の端面にわずかな隙間を設けることにより形成することができる。
【００１２】
本発明の一形態においては、図１に示すように、円筒状の金型本体２の端面（図面下側の端面）にリング状に溝を設け、下部駒３側に、該リング状の溝に対応した部分にわずかな隙間ができるようにリング状に凸部を設けて、該金型本体と組合わせて円周状のスリット部を形成させ、これをゲート穴３ｃとする事ができる。
【００１３】
本発明の別の形態においては、図２に示すように、円筒状の金型本体２内部のキャビティ内径より外径がわずかに小さい同芯の隙間を注入側の下部駒３に設け、この部分を金型本体キャビティに嵌合させてゲート穴３ｃとしても良い。
【００１４】
図１に示す形態では、金型の円筒状内面の周面のゴム材料注入側端部に円環状のスリットが設けられ、図２に示す形態では、金型の円筒状内面の底面の外縁部に円環状のスリット穴が設けられている。これら金型円筒状内面の周面端部と底面外縁部の両方にスリット穴が設けられていても良い。なお、いずれの形態においても、内面に円筒形状を有する金型本体２の円筒形状と同心にローラ軸体４が配され、上部駒１と下部駒３とが、金型本体とローラ軸体の両者と嵌合してこれらを固定することは、公知技術と同様である。
【００１５】
注入ゲート穴よりも液状ゴム材料の流路上流側に連続して存在する同心円状の液状ゴム材料溜まり部３ｂが少なくとも１つ設けられることが好ましい。また液状ゴム材料溜まりへ該液状ゴム材料を導くため、１つ以上のゴム材料の注入穴３ａを設けることができる。
【００１６】
液状ゴム材料は、金型本体キャビティに注入される段階で均一に分散された状態となっていることが望ましい。液状ゴム材料溜まり３ｂを設けることにより、液状ゴム材料の均一性が向上するため、この溜まり部を設けることが好ましいのである。該液状ゴム材料溜まり部への注入穴は１つ以上有ればよいが、同心円状の液状ゴム材料溜まりに対して、均等な位置に注入穴が形成されていることが更に好ましい。加工上の生産性、型の強度を考慮すると、注入穴が４〜１２箇所設けられることが好ましい。なお、前記液状ゴム材料溜まり部が、図２に示すように、一旦、流路が絞り込まれ再度広がって次の溜まり部を有する構造であることは、液状ゴム材料の混合分散がさらに向上するため好ましい。従って、この構造は、例えば注入穴の数を多数設けることが困難であるときに特に有効である。注入穴の数を多数設けたうえで、上記液溜まり部を複数設けることは、更に液状ゴム材料の混合分散が有効にできる方策である事は言うまでも無い。
【００１７】
同心円状の液状ゴム材料溜まり部の中空構造は注入穴を形成する部分以外の部分で、金型本体と固定される。
【００１８】
同心円状の液状ゴム材料溜まりで材料が加圧状態で溜まるように、同心円状の液状ゴム材料溜まりの断面積（Ｓｔ）と、同心円周状のスリット穴の断面積（Ｓｇ）との関係が（Ｓｔ）＞（Ｓｇ）であるようにすることが好ましい。この関係が成り立つことにより液状ゴム材料溜まり部での液状ゴム材料の混合分散を良好にすることができ、筋状等の問題を防止することができる。
【００１９】
液状ゴム材料溜まり部に留まる材料が増え生産性が低下することを避け、液状ゴム材料の過剰分が金型から漏れる問題を防止するという観点からは、液状ゴム材料溜まりの断面積（Ｓｔ）は、ゴムローラの外径（直径）断面積から軸体の外径（直径）断面積を引いたゴム部断面積の７０％以下であることが好ましい。
【００２０】
また、同心円状のスリット穴のスリット幅は、材料の流れ性考慮すると、０．０５ｍｍ以上が好ましく、また、リング状の液状ゴム材料溜まりの効果をあげるためには、０．５ｍｍ以下が好ましい。
【００２１】
【実施例】
本発明のゴムローラの製造法及び金型を電子写真用現像ローラの成形に適用した実施例を図面を参照して説明する。実施例１で用いられた金型は図１に示す形態のもので、その内面形状が内径（直径）１６ｍｍ、長さ２４０ｍｍの円筒形状を有する金型本体２と、金型本体の両端に嵌合される上部駒１、下部駒３の３点の部品から構成されており、材質はプリハードン鋼である。下部駒に直径１．５ｍｍの注入穴３ａを円周等分で８箇所設け、下部駒と金型本体の嵌合部に内径（直径）１７ｍｍ、外径（直径）２０ｍｍ、高さ３ｍｍの隙間を設け、これを液状ゴム材料溜まり３ｂとする。さらに、金型本体端面（ゴム材料注入側）にリング状に溝を設け、下部駒に、該リング状の溝に対応した部分に０．２ｍｍの隙間ができるようにリング状に凸部を設けて、この隙間をゲート穴３ｃとして金型キャビティ内にゴム材料を充填させる。この時、ゲート穴の断面積は、１０．０ｍｍ２となり、材料を導く注入穴の総断面積は、１４．１ｍｍ２となるため、ゲート穴の断面積のほうが小さい。
【００２２】
なお、図７に実施例１で用いた金型の下部を拡大して示す。本例においてゲート穴３ｃは金型本体２の内周面の下端、すなわちキャビティの周面の下端に位置する。
【００２３】
また、実施例２として、図２に示すように、円筒状の金型本体２内部のキャビティ内径より外径が直径で０．６ｍｍ小さい同芯の隙間を注入側の下部駒３に設け、この部分を金型本体キャビティに嵌合させてゲート穴とし、かつ、同心円周状の液溜まり部３ｂに絞り３ｄを設けた金型を用意した。同心円状の液状ゴム材料溜まりの形状は、外径（直径）１９．８ｍｍ、内径（直径）１５ｍｍとし、絞り部分の外径及び内径はそれぞれ直径１９．８ｍｍ、直径１９．２ｍｍとした。また、同心円状の液溜まりへ材料を導く注入穴３ａは、直径１．８の９穴（金型の円筒状内面と同心円上に均等に配置）とした。この時、ゲート穴、絞り部、注入穴の断面積はそれぞれ１４．８ｍｍ２、１８．４ｍｍ２、２２．９ｍｍ２となっており、ゲート穴に向かうほど断面積は小さい。
【００２４】
なお、図８に実施例２で用いた金型の下部を拡大して示す。本例において、ゲート穴３ｃは下部駒３の上面の外縁部、すなわちキャビティの下面の外縁部に位置する。
【００２５】
また、比較例として、図３に示すように、下部駒に材料を注入するための直径１．５ｍｍの注入穴を円周等分で８箇所設けた金型を用意した。実施例と同様に、金型本体、上駒、下駒の３点の部品から構成されるものの、下部駒に設けられた８ヶ所の注入穴より直接材料が金型キャビティ内に注入される構造となっている。
【００２６】
それぞれの金型に、直径８、長さ２６０ｍｍの炭素鋼のローラ軸体４を配置し、金型キャビティ内に液状シリコンゴムを注入、熱硬化させて得られたゴムローラの外径を測定し、断面形状の評価を行った。実施例及び比較例で用いられた液状シリコンゴムは、２液混合タイプの熱硬化型シリコンゴムで、導電性を持たせるため、カーボンブラック等の導電材を配合した。
【００２７】
実施例１、２及び比較例において、成形された現像ローラの断面形状を観察すると、図４及び図５に示すように、実施例１、２では、ローラ断面が円形を示し、外径のばらつきが５μｍ以下になっていた。さらに、同心円周状の材料溜まり部に絞りを設けた実施例２では、実施例１にくらべ外径のばらつきが２〜３μｍさらに小さかった。一方、図６に示す比較例では、花びら状の断面形状を示している。比較例の外径の小さくなっている部分が注入穴に対応しており、他の部分に比べ外径が２０〜３０μｍほど小さくなっていた。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のゴムローラ製造方法及び金型によれば、ゴム材料を円周方向で均一に金型キャビティ内に注入できるため、外径精度の良いゴムローラが成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で用いられた成形用金型を示す縦断面図及び横断面図である。
【図２】実施例２で用いられた成形用金型を示す縦断面図及び横断面図である。
【図３】比較例で用いられた成形用金型を示す縦断面図及び横断面図である。
【図４】実施例１の成形金型を用いて成形されたローラの断面観察結果を示すグラフである。
【図５】実施例２の成形用金型を用いて成形されたローラの断面観察結果を示すグラフである。
【図６】比較例の成形用金型を用いて成形されたローラの断面観察結果を示すグラフである。
【図７】実施例１で用いた金型の下部拡大図である。
【図８】実施例２で用いた金型の下部拡大図である。
【符号の説明】
１．上部駒
２．円筒状金型本体
３．下部駒
３ａ．注入穴
３ｂ．材料溜まり
３ｃ．ゲート穴
３ｄ．絞り
４．ローラ軸体
【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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