(57)【要約】【課題】本発明は、型枠への脱着の手間も無く、また加熱炉が不要となり、かつ、製造装置の規模が小規模なもので済み、製造コストを低くすることができるゴムロールの製造装置を提供することを課題とする。【解決手段】離型層用のチューブ(24A)を円筒状のスリーブ(3A)周面内セットし、円柱状のコア(4A)を挿入し、前記コア(4A)の外周と、前記チューブ(24A)内側との間に液状ゴム原料を注入し、加熱して前記液状ゴム原料を硬化せしめ、前記コア(4A)の周りにゴム層を形成してゴムロールを製造する場合、前記円筒状スリーブ(3A)の外部に電熱線(6A)を巻着し加熱する。【選択図】  図２
2007015157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と、前記芯金の外周に形成された弾性層と、前記弾性層の表面に被覆された離型層とからなるゴムロールを製造する製造装置であって、円筒状金型本体と前記円筒状金型本体の外周面に直接接触する加熱手段からなることを特徴とするゴムロールの製造装置。
【請求項２】
前記加熱手段は前記円筒状金型本体の外周面に巻着される電熱線であることを特徴とする請求項１に記載のゴムロールの製造装置。
【請求項３】
前記電熱線の巻き線密度を、前記円筒状金型本体の中央部より両端部を高くしたことを特徴とする請求項２に記載のゴムロールの製造装置。
【請求項４】
前記円筒状金型本体を軸方向に沿って複数に分割して複数個の加熱領域を設定し、前記加熱領域毎に前記円筒状金型本体の外周面に直接接触する加熱手段を前記加熱領域毎に設け、前記加熱領域毎に温度検知手段を設け、前記温度検出手段からの信号を温度制御手段に入力し、前記温度制御手段によって前記加熱手段を制御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のゴムロールの製造装置。
【請求項５】
前記加熱手段は前記円筒状金型本体の外周面に巻着される電熱線であることを特徴とする請求項４に記載のゴムロールの製造装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５に記載のゴムロールの製造装置を用いて、前記円筒状金型本体に前記芯金と前記離型層に用いる離型層用チューブを挿入した状態で、前記円筒状金型本体内の前記芯金と前記離型層用チューブとの間に液状ゴム材料を充填し、前記加熱手段によって前記液状ゴム材料を加熱して硬化させ弾性層を形成することを特徴とするゴムロールの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項５の何れかに記載のゴムロールの製造装置を用いて製造されたゴムロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やコピー機などの電子写真装置に用いるゴムロールとゴムロールの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４に示すように、ゴムロールを製造するための金型(10P)を型枠(11P)に取り付けて、前記金型(10P)内周面に離型層用チューブ(24P)をセットし、吸引用口(5P)から吸引し、前記離型層用チューブ(24P)を前記金型(10P)の内面に吸着した後、中実の円柱状のコア(12P)と挿入し、前記離型層用チューブ(24P)の内周と前記円柱状コア(12P)外周との間に、液状のシリコーンゴム原料を注入した後、前記型枠(11P)を加熱炉(図示せず)内へ設置して、前記型枠(11P)に取り付けられた金型(10P)を雰囲気加熱することによって、前記金型(10P)内に注入した液状のシリコーンゴム原料を硬化させて前記コア(12P)の外周にゴム層と、ゴム層の外周に離型層を形成するゴムロールの製造方法が提供されている。そして、シリコーンゴム原料の硬化が完了した後、前記型枠(11P)に取り付けられた金型(10P)を加熱炉から取り出して冷却し、前記金型(10P)を型枠(11P)から取り外してゴムロールを製造するのが一般的であった。
またその他のゴムローラの製造方法として、型内に液状ゴム材料を注入して加熱してゴムを加硫成形する時、型内の材料圧力が上昇するまで両端部の駒の材料入口穴と出口穴を開放成形し、型内の材料が硬化し終ったら両端部ゴム膨張を機械的に押えるようした製造方法が開示されている。（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３９４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図４に示す従来の製造方法では、加熱炉が必要で、また空気を介して前記型枠(11P)に取り付けられた金型(10P)を加熱する雰囲気加熱方式のため、昇温に６０分、冷却に３０分必要で、ゴムロールを製造するための成形サイクルは９０分という長時間を要していた。このように成形サイクルが長いため、短時間に多くのゴムロールを製造するためには多くの金型と型枠が必要となり、ゴムロールを製造する装置が大規模なものとなり省スペース化が難しく、その結果ゴムロールの製造コストが高くなるという問題があった。また、従来の雰囲気加熱方式を用いたゴムロールの製造方法では、金型毎に温度制御ができないために製造条件が同じゴムロールしか製造できず、小ロット多品種のフレキシブルなゴムロールの生産には向かないという問題があった。
また前記円筒状金型本体両端部は熱が拡散しやすいため、前記円筒状金型本体中央部に比べ温度が低下し、その結果軸方向に均一な品質を有するゴムロールを得ることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、芯金と、前記芯金の外周に形成された弾性層と、前記弾性層の表面に被覆された離型層とからなるゴムロールを製造する製造装置であって、円筒状金型本体と前記円筒状金型本体の外周面に直接接触する加熱手段からなり、前記円筒状金型本体に前記芯金と前記離型層に用いる離型層用チューブを挿入した状態で、前記円筒状金型本体内の前記芯金と前記離型層用チューブの間に液状ゴム材料を充填し、前記加熱手段によって加熱して前記液状ゴム材料を硬化させることによって弾性層を形成したものである。
前記加熱手段は前記円筒状金型本体の外周面に巻着される電熱線であって、前記電熱線の巻き線密度を前記円筒状金型本体の中央部より両端部を高くしたものである。また、前記円筒状金型本体を軸方向に沿って複数に分割して複数個の加熱領域を設定し、前記加熱領域毎に前記円筒状金型本体の外側に直接接触する電熱線を前記加熱領域毎に巻着し、前記加熱領域毎に温度検知手段を設け、前記温度検出手段からの信号を温度調節手段に入力し、前記温度調節手段によって前記加熱手段を制御するようにしたものであり、その結果軸方向に均一な品質のゴムロールを得ることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のゴムロール製造装置は、円筒状金型の外側に直接接触する加熱手段を設けたため、熱効率が良くなりゴムロールを製造する時間が短縮でき、加熱炉を用いないためゴムロール製造装置の省スペース化が図れ、その結果コスト低減を図ることが可能となる。また、本発明のゴムロール製造方法は、ゴムロールの製造装置毎に加熱条件等の製造条件を容易に変更することができるため、小ロット多品種のフレキシブルな生産も可能となる。
【実施例１】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。図１、図２、および図９に示すように、ゴムロール(1A)の製造装置(2A)は、円筒状金型本体である円柱状のスリーブ(3A)の外周面に、加熱手段である電熱線(6A)を直接巻着し、前記加熱手段の外側に２つ割りにした被覆カバー(60A)を設け、前記被覆カバー(60A)の合わせ部を溶接した。このような被覆カバー(60A)を設けることで電熱線を保護することができる。前記スリーブ(3A)は内径がφ３５ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＳＵＳ製で、電熱線(6A)は単層２００Ｖ、１ｋＷのものを用いた。前記電熱線(6A)の巻き線密度は、前記スリーブ(3A)の両端部を高く、中央部を低くした。すなわち前記スリーブ(3A)を長手方向に沿って３つの区間に分け、両端部、中央部とし、両端部はスリーブ(3A)全長の約１／６〜１／５程度の長さに対し、前記両端部の巻き線密度を１本/ｃｍとし、前記中央部の巻線密度を０．５本/ｃｍとした。前記スリーブ(3A)に温度検知手段であるシース熱電対(20A)を前記スリーブ(3A)の中央部の接着した。また図５、図６に示すように前記シース熱電対(20A)で検知した前記スリーブ(3A)の温度信号が温度制御手段である温度調節計(40A)に入力され、前記温度調節計によって電熱線への供給電流を制御するような回路を構成した。
【０００８】
尚、前記加熱手段としては、前記電熱線の他、公知の加熱手段として用いられているものであれば特に制限はなく、例えば、銅ニッケル線撚糸といった導電性糸と、ポリエステル等の絶縁糸とを平織りにした面状発熱体、アラミド繊維とステンレス繊維とを平織りにした面状発熱体、非晶質ポリマーと導電性充填材と結晶性ポリマー粒子を用いた温度自己制御が可能なＰＴＣ型面状発熱体、ムライト系材料や窒化ケイ素系材料、あるいはアルミナといった材料にマイクロ波を放射することにより自己発熱する発熱体を用いることができる。さらにはポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂基層の外周に鉄やコバルトの層を形成し、前記層の表面にニッケル・銅・クロムなどの金属層をメッキ処理した電磁波誘導発熱体を用いることも可能である。
【０００９】
また、温度検知手段として、前記シース熱電対の他、公知の温度検出手段として用いられているものであれば特に制限はなく、例えば測温用サーミスタ、測温抵抗体、赤外放射温度計、接触表面温度計を用いることも可能である。
【００１０】
図２に示すように前記スリーブ(3A)の上部には、ベント(7A)が設けられている上側キャップ(8A)が取り付けられており、また、前記スリーブ(3A)下部には、液状ゴム原料の流通路(9A)が設けられている底部キャップ(10A)が取り付けられており、更に、前記底部キャップ(10A)の下部には、前記底部キャップ(10A)の流通路(9A)に連絡する液状ゴム原料の注入路(11A)が設けられているゲートキャップ(12A)が取り付けられている。
【００１１】
前記ゲートキャップ(12A)には、前記注入路(11A)と交差貫通するように円柱状のシャッターピン(13A)が摺動自在に取り付けられており、前記シャッターピン(13A)の注入路(11A)に対応する箇所には、液状ゴム原料の流通孔(14A)が設けられている。
【００１２】
前記液状ゴム原料としては、例えば液状シリコーンゴム、液状ふっ素ゴム、あるいは注型タイプのウレタンゴムが使用される。
【００１３】
前記製造装置(2A)を使用してゴムロール(1A)を製造する場合には、まず中実の円柱状コア(4A)の表面に接着層を形成するためにプライマーを塗布すると共に、離型層用チューブ(24A)を前記スリーブ(3A)の内面にセットし、吸引用口(5A)から吸引し、前記離型層用チューブ(24A)を前記スリーブ(3A)の内面に吸着した後、前記スリーブ(3A)内に、外形がφ１９ｍｍで長さ２２８ｍｍ、両端にφ６ｍｍ軸受け部を有する中実の円柱状コア(4A)を挿入した。次に前記ゲートキャップ(12A)のシャッターピン(13A)を摺動させて、前記シャッターピン(13A)の流通孔(14A)と前記ゲートキャップ(12A)の注入路(11A)の位置を合わせ、前記ゲートキャップ(12A)の注入路(11A)から前記底部キャップ(10A)の流通路(9A)を介して前記コア(4A)の外周と前記スリーブ(3A)の内周との間に液状ゴム原料を注入した。そして前記液状ゴム原料の注入が完了したら、前記シャッターピン(13A)を摺動させて、前記シャッターピン(13A)の流通孔(14A)と、前記ゲートキャップ(12A)の注入路(11A)の位置をずらし、液状ゴム原料の注入を停止した。前記スリーブ(3A)を型枠(30A、31A)に装着し加熱した。本発明の中実の円柱状コア(4A)の替わりに中空の円筒状コアを用いても良い。
【００１４】
コアは、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の熱伝導率の高い金属製の円柱体または円筒体で構成されている。
【００１５】
また図５、図６に示すように、前記スリーブ(3A)の外周面中央部に接着し前記スリーブ(3A)の表面温度をシース熱電対(20A)で測定し、前記シース熱電対(20A)からの信号を温度制御手段である温度調整計(40A)に入力し、電熱線(6A)への給電を電力調整器(50A)によって制御する。前記スリーブ(3A)の表面温度が、前記軸方向に略均一なるように前記電力調整器(50A)にて電熱線へ供給する電流量の大きさをアナログ制御した。また、シース熱電対は前記スリーブ(3A)の表面複数箇所に接着する他、接触もしくは近接した状態で設けても良い。尚シース熱電対はφ１．６を、温度制御調整器(40A)はシマデン社製ＳＲ８４を、電力調整器(50A)はシマデン社製ＰＡＣ１５を用いた。また図６に示すように、前記温度調整計(40A)に内蔵したリレー(15A)によって、電熱線への給電のＯＮ・ＯＦＦ制御することもできる。この場合、前記スリーブ(3A)の中央部と両端部の加熱温度が略均一になるように、熱が拡散し易い前記スリーブ(3A)の両端部の電熱線の巻き線密度を高くし、熱が拡散しにくい前記スリーブ(3A)中央部の巻き線密度を低くした。前記スリーブ(3A)の表面温度が所定温度より低い場合は、前記リレー(15A)により電熱線への給電をＯＮにし、高ければリレー(15A)によりＯＦＦにするＯＮ・ＯＦＦ制御を行っても良い。この様な構成した結果、前記スリーブ(3A)を加熱した時の前記スリーブ(3A)の中央部と両端部との温度分布差は１５℃以内になった。
【００１６】
前記離型層用チューブ(24A)の材料としては、例えばテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ビリニデンフルオライド共重合体（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）などが使用できる。
【００１７】
本実施例では、前記スリーブ(3A)約１５分加熱した後、約１０分冷却し合計約２５分という短時間でゴムロール(1A)を製造することができ、外径寸法と軸方向の円周振れ（ＪＩＳ  Ｂ００２１）のバラツキが少なくオーブン加熱による場合と同等のゴムロールが得られた。その結果を（表１）の実施例１に示した。ここで、表１の左端とはロール成形時の上側に、右端はロール成型時の下側に相当する。また本実施例に記載した製造装置に冷却手段(図示せず)を使用してもよく、その場合は前記スリーブ(3A)の冷却時間を更に短縮し、生産性を向上することも可能である。
【実施例２】
【００１８】
以下、図面を参照して説明する。図３に示すように、ゴムロール(1B)の製造装置(2B)は、円筒状金型本体である円筒状のスリーブ(3B)は、軸線方向に沿って均等に３分割し３つの加熱領域ａ、ｂ、およびｃ（両端部ａ、ｃ、および中央部ｂ）を設定した。各加熱領域には加熱手段として電熱線(6B)、(6C)、および(6D)が前記スリーブ(3B)の加熱領域ａ、ｂ、およびｃに直接巻着し、各加熱領域には温度検知手段であるシース熱電対(20B)、(20C)、および(20D)を設けた。前記液状ゴム原料を注入後、前記電熱線(6B)、(6C)、および(6D)に通電し、前記液状ゴムを加熱硬化させゴム層を形成した。この際、図７に示すように前記スリーブ(3B)の各加熱領域に設けた前記シース熱電対(20B)、(20C)、および(20D)によって各加熱領域の表面温度を測定し、温度制御装置(40B)、(40C)、および(40D)によって前記スリーブ(3B)の加熱温度が均一になるようにリレー(15B)、(15C)、および(15D)によって別々にＯＮ・０ＦＦ制御をした。全ての加熱領域が設定温度以下ならば、全ての電熱線への通電をＯＮにし、一部の加熱領域が設定温度以下、例えば加熱領域ｂが設定温度以上で加熱領域ａ、およびｃが設定温度以下ならば、円柱状スリーブ中央部の加熱領域ｂの電熱線への通電はＯＦＦ、両端の加熱領域ａ、およびｃの電熱線への通電はＯＮとし、加熱領域ｂが設定温度以下で、加熱領域ａ、およびｃが設定温度以上であれば、中央部の加熱領域ｂの電熱線への通電がＯＮ、両端部の加熱領域ａ、およびｃの電熱線への通電はＯＦＦにする。前記ＯＮ・ＯＦＦ制御の他には図８に示すように、温度制御装置(40B)、(40C)、および(40D)からアナログ信号を電力調整器(50B)、(50C)、および(50D)に伝え、前記電力調整器(50B)、(50C)、および(50D)から電熱線へ供給する電流量の大きさをアナログ制御し、前記スリーブ(3B)の表面温度が所定温度を維持できるようにしても良い。
【００１９】
前記製造装置(2B)を使用してゴムロール(1B)を製造する場合も、実施例１と同様に、まず中実の円柱状コア(4B)の表面にプライマー処理を施すと共に、前記スリーブ(3B)の内周面に離型層用チューブ(24B)をセットし、吸引用口(5B)から吸引し、離型層用チューブ(24B)を前記円柱状スリーブ(3B)の内面にセットする。離型層用チューブ(24B)を前記スリーブ(3B)の内面に吸着した後、前記中実の円柱状コア(4B)を前記スリーブ(3B)内に挿入した。前記スリーブ(3B)を型枠(30B、31B)に装着した。
【００２０】
次に、底部キャップ(10B)のシャッターバルブ(13B)を回動させて、前記シャッターバルブ(13B)の流通孔(14B)と前記底部キャップ(10B)の注入路(11B)の位置を合わせ、前記底部キャップ(10B)の注入路(11B)から前記コア(4B)の外周と前記スリーブ(3B)の内周面の離型層(24B)との間に液状ゴム材料を注入した。そして液状ゴム原料の注入が完了したら、前記シャッターバルブ(13B)を回動させて、液状ゴム原料の注入を停止した。
【００２１】
液状ゴム原料を加熱硬化させ前記ゴム層(23B)を形成した後冷却し、前記ゴム層(23B)の外周に離型層(24B)が形成されたゴムロール(1B)を製造した。
図４で示したような従来の製造装置であるオーブン加熱を用いた場合、オーブンで６０分間加熱した後３０分冷却する製造時間が必要であり、得られたゴムロールは、ＪＩＳ  Ｂ００２１に基づく外形寸法と軸方向の円周触れを（表１）の比較例１に示した。上記のようなスリーブ(3B)に巻着した帯状電熱線(6B)、(6C)、(6D)を使用したゴムロール製造装置を用いることにより、比較例に対し製造時間を大幅短縮に短縮できるほか、得られた同一ロット内ゴムロールの外径寸法と軸方向の円周振れも、比較例に対し大幅に改善することができた。
（表１）
2007015157.tif 000003
上述の実施例は説明のために例示したもので、本発明としてはこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明では、軸方向に均一な品質を有するゴムロールを容易に得ることができ、また複写機やプリンターに用いられる転写・定着ロールのようなゴムロールを小ロット多品種生産することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１で使用するゴムローラの斜視図である。
【図２】実施例１で使用するゴムローラ製造装置の側断面図である。
【図３】実施例２で使用するゴムローラ製造装置の側断面図である。
【図４】従来例の製造装置の側断面図である。
【図５】実施例１で使用するゴムローラ製造装置の回路図である。
【図６】実施例１で使用するゴムローラ製造装置の別の回路図である。
【図７】実施例２で使用するゴムローラ製造装置の回路図である。
【図８】実施例２で使用するゴムローラ製造装置の別の回路図である。
【図９】実施例１で使用するゴムローラ製造装置の部分的な斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１（1A、1B）    ゴムロール
２（2A、2B）    製造装置
３（3A、3B）    円筒状のスリーブ
４（4A、4B）    中実の円柱状コア
６（6A、6B、6C、6D）電熱線
２０(20A、20B、20C、20C)  シース熱電対
４０(40A、40B、40C、40D)  温度調節計
５０(50A、50B、50C、50D)  電力調整器
【図１】
2007015157.tif 000004
【図２】
2007015157.tif 000005
【図３】
2007015157.tif 000006
【図４】
2007015157.tif 000007
【図５】
2007015157.tif 000008
【図６】
2007015157.tif 000009
【図７】
2007015157.tif 000010
【図８】
2007015157.tif 000011
【図９】
2007015157.tif 000012