(57)【要約】【課題】弾性体ローラの製造に際して、型締め装置による金型の曲がりを軽減され、成形される弾性体ローラも振れが少ない弾性体ローラを製造することのできる弾性体ローラの製造装置を提供する。【解決手段】両端が開口した円筒状金型、該円筒状金型内中心に芯金を保持する入口駒及び出口駒よりなる弾性体ローラ製造用金型、該弾性体ローラ製造用金型に芯金を挿入保持した後に垂直に把持する型締め装置、及び弾性体材料を注入する入口駒に設けられた注入孔から弾性体材料を弾性体ローラ製造用金型内部に形成されたキャビティ内へ注入するための注入装置からなり、該円筒状金型の軸方向長さが外径の５倍以上１２倍以下であり、該弾性体ローラ製造用金型の入口側と型締め装置の下部固定板間及び該弾性体ローラ製造用金型の出口側と型締め装置の上部可動板間に、それぞれ、型締め機構を有すること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が開口した円筒状金型、該円筒状金型内中心に芯金を保持する入口駒及び出口駒よりなる弾性体ローラ製造用金型、該弾性体ローラ製造用金型に芯金を挿入保持した後に垂直に把持する型締め装置、及び弾性体材料を注入する入口駒に設けられた注入孔から弾性体材料を弾性体ローラ製造用金型内部に形成されたキャビティ内へ注入するための注入装置から少なくともなる弾性体ローラ製造装置であって、
該円筒状金型の軸方向長さが外径の５倍以上１２倍以下であり、
該弾性体ローラ製造用金型の入口側と型締め装置の入口側固定板間及び該弾性体ローラ製造用金型の出口側と型締め装置の出口側可動板間に、それぞれ、型締め機構を有することを特徴とする弾性体ローラの製造装置。
【請求項２】
型締め機構の弾性体ローラ製造用金型の型締め部の円筒状金型の軸方向長さに対する端面の距離が、１０％以下であることを特徴とする請求項１記載の弾性体ローラの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体ローラの製造装置に関する。詳しくは、複写機，プリンター等の電子写真機器の帯電ローラ、現像ローラ、加圧ローラ、転写ローラ等に用いられる弾性体ローラの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機，プリンター等の電子写真機器では、感光ドラムに対峙して現像ローラ，帯電ローラ，転写ローラ等の導電性ローラが設けられている。これら導電性ローラは、芯金の外周面にゴム等でできた弾性層が形成された弾性体ローラである。そして、必要に応じてその弾性層の表面には薄い被覆層が形成されている。
【０００３】
このような弾性体ローラは、通常、円柱状のキャビティを有する金型を用いて、弾性層が成形される。すなわち、まず、必要により外周面に接着剤を塗布した芯金を金型本体のキャビティの中心となるように駒を用いて固定される。そして、芯金と金型との間に形成されたキャビティに弾性層材料が注入される。次いで、電気炉等により加熱され、弾性層材料が加硫あるいは発泡加硫されて、弾性層が形成される。その後、金型を冷却して脱型し、必要に応じて、弾性層は研磨されて表面が調整される。また、被覆層を形成する場合は、さらに、ロールコート法等により被覆層材料を弾性層表面に塗布し、乾燥や加熱処理を行う。
【０００４】
ところで、金型を用いて弾性体ローラを製造する場合、例えば図３のような金型を用いる。すなわち、両端が開口された円柱状のキャビティを有する円筒状の金型本体１１、金型本体１１の端部に取り付けて芯金１を円柱状のキャビティの中心に保持する入口駒１２と出口駒１３からなる金型が用いられる。なお、入口駒１２には、芯金１及び金型本体１１との間に形成されるキャビティ２１を外部と連通させ、弾性層用原料を注入するための注入孔２２が少なくとも一つ設けられている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
このような金型を用いる弾性体ローラの製造では、離型剤塗布、芯金挿入と型締め、原料注入、加硫あるいは発泡加硫、脱型、型清掃など工程が多い。そこで、金型を複数準備して、各工程を行うために金型を搬送するのが通常である。そのために、金型は重量が抑えられている必要があり、金型本体は肉薄とされることが多い。
【０００６】
また、原料を注入する前の型締めの様子を、図４に示す。すなわち、金型本体１１の両端に、入口駒１２と出口駒１３を配置した金型１０を、金型本体１１が垂直になるように、入口駒１２を入口側固定板４１に接させて配置する。そして、出口駒１３に金型本体１１の軸方向に沿って出口側可動板４７を押付けて、金型１０の垂直保持と金型の型締めをする。なお、弾性体ローラの製造では、この状態で入口駒１２の注入孔２２に注入ノズル５１を押し当てて、キャビティ２１へ弾性層原料が注入される。しかしながら、この方法では、型締めにおいて、金型の長手方向に型締め力が加わり、型締め力の方向と金型の軸心にズレがあると金型に曲がりが発生しやすい。さらに原料注入においても、入口駒１２に注入ノズル５１を押し当てる必要があり、金型の曲がりを助長することになる。なお、本願発明者らの経験では、金型の肉厚にもよるが、金型の軸方向長さが外径の５倍以上となると金型曲がりが顕著になり、１２倍以上では甚だしくて、問題となることが多かった。
このような金型曲がりが発生しやすい状態で型締めして弾性体原料を注入して製造した弾性体ローラでは、ローラの振れが少なからずあり、弾性体ローラの製造装置には、改善が求められている。
【特許文献１】特開平１−１７４４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、弾性体ローラの製造に際して、型締め装置による金型の曲がりを軽減され、成形される弾性体ローラも振れが少ない弾性体ローラを製造することのできる製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討し、弾性体原料の注入に際する圧入力に対抗するための型締め力を金型の両端からかけるのではなく、金型端部で型締め力を発生させ、金型の把持は垂直に保てる程度とすると良いことを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、両端が開口した円筒状金型、該円筒状金型内中心に芯金を保持する入口駒及び出口駒よりなる弾性体ローラ製造用金型、該弾性体ローラ製造用金型に芯金を挿入保持した後に垂直に把持する型締め装置、及び弾性体材料を注入する入口駒に設けられた注入孔から弾性体材料を弾性体ローラ製造用金型内部に形成されたキャビティ内へ注入するための注入装置から少なくともなる弾性体ローラ製造装置であって、該円筒状金型の軸方向長さが外径の５倍以上１２倍以下であり、該弾性体ローラ製造用金型の入口側と型締め装置の下部固定板間及び該弾性体ローラ製造用金型の出口側と型締め装置の上部可動板間に、それぞれ、型締め機構を有することを特徴とする弾性体ローラの製造装置である。
【００１０】
また、本発明は、型締め機構の弾性体ローラ製造用金型の型締め部の円筒状金型の軸方向長さに対する端面の距離が、１０％以下であることを特徴とする上記の弾性体ローラの製造装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、型締め装置による金型の曲がりが軽減され、成形後の弾性体ローラは振れが軽減している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、少なくとも弾性体ローラ製造用金型、該弾性体ローラ製造用金型を型締めする型締め装置及び弾性体材料を型締めされた弾性体ローラ製造用金型の注入する注入装置からなる弾性体ローラの製造装置に関する。そして、弾性体ローラ製造用金型は両端が開口した円筒状金型、該円筒状金型内中心に芯金を保持する入口駒及び出口駒よりなる。また、型締め装置は、芯金を挿入保持した弾性体ローラ製造用金型を垂直に把持するとともに型締めする。注入装置は、弾性体材料を注入する入口駒に設けられた注入孔から弾性体材料を弾性体ローラ製造用金型内部に形成されたキャビティ内へ注入する。本発明では、円筒状金型の軸方向長さが外径の５倍以上１２倍以下であり、弾性体ローラ製造用金型の入口側と型締め装置の入口側固定板間及び弾性体ローラ製造用金型の出口側と型締め装置の出口側可動板間に、それぞれ、型締め機構を有することが特徴である。
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
本発明が対象とする弾性体ローラは、主に電子写真機器の導電性ローラとして用いられるものであって、その一実施態様の断面図を図２に示す。
【００１５】
本発明の弾性体ローラは、芯金１の外周面に導電性の弾性体２が均一の厚みに設けられている。必要により、被覆層が形成される場合もある。なお、本発明の弾性体ローラは、複写機，プリンター等の電子写真機器の帯電ローラ、現像ローラ、加圧ローラ、転写ローラ等の各種の弾性性ローラに使用可能である。なお、各部の寸法等は、その用途や必要とされる物性に応じて適宜決定される。
【００１６】
なお、芯金１としては、材質が、金属製のものが好ましく、アルミニウム、銅合金、鉄、鋼鉄、ステンレス鋼等の金属又は合金などであってもよいが、これらの金属又は合金にクロム、ニッケル等のメッキ処理を施しても良い。
【００１７】
弾性体２としては、金型内に射出成形機などを使用して注入できる材料であればよく、ヒドリンゴム、二トリルゴム、液状シリコンゴムなどが使用できる。また、必要により、導電性フィラー、充填剤、可塑剤などの添加剤を加えても良い。また、金型内で発泡する材料を使用することも可能であり、ポリイソシアネートとポリオールから製造されるポリウレタンゴムを金型内で発泡させてもよい。
【００１８】
上記のような弾性体ローラの製造のために、本発明では、図３にその断面図を示すような弾性体ローラ製造用金型を用いる。
【００１９】
すなわち、弾性体ローラ製造用金型は、円筒状金型（金型本体ともいう）１１、その両端には入口駒１２及び出口駒１３があり、これら駒１２及び１３で芯金１を円筒状金型内中心に保持する。円筒状金型１１と芯金１との間に形成されたキャビティ２１に弾性体材料が注入され、加硫あるいは発泡加硫されて、弾性体が形成される。なお、入口駒１２には、キャビティと外部を連通させ、弾性体材料を注入するための注入孔２２が少なくとも一つ設けられている。また、出口駒１３にはキャビティ２１内の空気を弾性体材料の注入際に押出し、かつ僅か過剰に注入される弾性体材料をオーバーフローさせるために通気孔（不図示）が形成されている。なお、入口駒１２と出口駒１３は同一形状であってもよく、組み立てた金型の向きを考慮することがないので好ましい。
【００２０】
ここで、本発明で重要なのは、円筒状金型の外部に、型締め装置の入口側固定板あるいは出口側可動板との間で型締めするための溝を設けたり、フランジを設けたりすることである。なお、図においては、溝２３を有するものを示してある。また、金型本体１１の外径に対して、金型本体１１の軸方向の長さは、５倍未満では従来の型締め方法（装置）であっても曲がりは問題にならない程度であるが、５倍以上となると金型の曲がりが顕著になる。そこで、本発明が有用なのは、金型本体の軸方向長さが外径の５倍以上、好ましくは８倍以上であるときである。なお、ローラの製造の面から考慮すると、金型本体の軸方向長さが外径の１２倍以上が要求されることはまれである。なお、通常は金型本体の軸方向長さが外径の８倍から１２倍の範囲の金型が使用される。
【００２１】
図１は、本発明による弾性体ローラの製造装置の一例の模式図である。
【００２２】
円筒状金型１１の中心に芯金1が位置するように、入口駒１２と出口駒１３を取り付ける。次いで、型締め工程において、入口側固定板４１上に入口駒１２が接するように芯金１を取り付けた弾性体ローラ製造用金型（以下、単に「金型」ということがある）１０を配置する。金型本体１１の入口側型締め部分３３を入口側固定板４１に把持することで、入口駒１２と金型本体１１を型締めする（入口側型締め機構）。一方、出口側可動板４２を出口駒１３に接するように配置し、金型本体１１の出口側型締め部分３４を出口側可動板４２に把持することで、出口駒１３と金型本体１１を型締めする（出口側型締め機構）。これにより、金型本体１１の軸方向に負荷を与えることなく、型締めを行うことができるので、金型本体の曲がりが軽減される。また、入口駒１２を入口側固定板４１に型締めすることにより、注入工程において、入口駒１２へ注入ノズル５１を押付ける力が金型本体１１へ伝わる割合を軽減することができるので、これによる金型本体の曲がりも軽減できる。なお、曲がりの軽減をはかるためには、金型本体１１の入口側端面３１と入口側型締め部分３３の距離、出口側端面３２と出口側型締め部分３４の距離が小さいほうが良く、好ましくは、金型本体の長さに対して、１０％以下であることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明の弾性体ローラの製造装置を用いた弾性体ローラの製造は、まず、予め接着剤を塗布しておいた芯金１の一方を、入口駒１２の凹部に挿入したあとに、金型本体１１に取り付ける。次に、出口駒１３を金型本体１１に装着し、芯金１を固定する。これにより、金型内部１１には、弾性体ローラを成形するキャビティ２１が形成される。次に、入口側固定板４１上に入口駒１２が接するように金型１０を配置し、入口側型締め機構４３により、金型本体１１の入口側型締め部分３３を入口側固定板４１に把持して、入口駒１２と金型本体１１を型締めする。その後、出口側可動板４２を出口駒１３に接するように移動させ、出口側型締め機構４４により、金型本体１１の出口側型締め部分３４を出口側可動板４２に把持して、出口駒１３と金型本体１１を型締めする。
【００２４】
入口側型締め部分３３及び出口側型締め部分３４は、金型本体１１の外周上に溝を形成してある。これらの溝にそれぞれの型締め機構４３、４４の爪を掛けて引っ張ることにより型締めを行うようにしておけば、それぞれ異なる力で型締めすることが可能である。なお、型締め機構として爪を掛ける機構のものを示したが、金型本体にフランジを設けてボルト等で型締めを行うものであってもよい。
【００２５】
出口側可動板４２を移動させて出口駒１３に接するようにしたのちに出口側型締め機構４４により出口駒１３と金型本体１１を型締めするので、出口側可動板４２に型締め力に相当する大きさの力を直接かけて型締めする必要はない。また、出口側可動板４２は移動方向に遊びを持たせ、出口側可動板移動装置４７は単に金型が傾かないように支えるようになっていることでも良い。
【００２６】
次に弾性体材料を、入口駒１２に注入ノズル５１を押し当てて、注入孔２２より注入する。なお、材料を注入するときには、その注入方式と注入圧力に合わせて、適当な型締め力を設定する必要がある。次に、金型１０を加熱して、金型１０内の弾性体材料を硬化（加硫）させる。金型１１の加熱は、金型１１に取り付けた電気ヒータ等の加熱装置によっても良いし、金型へ注入した後に電気炉等で行ってもよい。
【００２７】
弾性体材料は、弾性体ローラに通常使用されるものから適宜使用することが可能であり、弾性体ローラの使用目的に応じて、導電性フィラー、充填材等を配することもできる。特に、導電性ローラの製造には、導電性を有するゴム材料、例えば、ニトリルゴム、ヒドリンゴム等を使用したり、導電性の乏しいゴム材料にケッチェンブラック等の導電性カーボン等の導電剤を配して用いたりする。
【００２８】
また、本発明の弾性体ローラの製造装置を用いて製造された弾性体ローラは、必要により、弾性体表面を研磨したり、エネルギー線により改質したり、あるいは、機能性の表面層を設けたりすることも好ましい。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例により本発明を説明する。なお、本発明は上述したような具体的記述又は以下の実施例によって限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、修正等を加えることができる。
【００３０】
（弾性体材料の調製）
下記の原材料を混合して、弾性体材料を調製した。
ＥＰＤＭ「三井ＥＰＴ−４０４５」（商品名、三井化学株式会社製）    １００質量部
酸化亜鉛２種（ハクスイテック株式会社製）                              ５質量部
ステアリン酸（日本油脂株式会社製）                                    １質量部
ＰＥＧ＃４００（商品名、日本油脂株式会社製）                          １質量部
ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤ（商品名、ケッチェンブラッブインターナショナル株式会社製）                                                          ８質量部
カーボンブラック「シーストＳＯ」（商品名、東海カーボン株式会社製）  ３０質量部
「ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０」（商品名、出光興産株式会社製）６０質量部
脱水剤「ＶＥＳＴＡ  ＢＳ」（商品名、井上石灰工業株式会社製）          ４質量部
加硫促進剤「ノクセラーＭ」（商品名、大内新興化学工業株式会社製）        １質量部
加硫促進剤「ノクセラーＴＥＴ」（商品名、大内新興化学工業株式会社製）    １質量部
加硫促進剤「ノクセラーＴＲＡ」（商品名、大内新興化学工業株式会社製）    １質量部
硫黄「サンファックス２００Ｓ」（商品名、鶴見化学工業株式会社製）        １質量部
【００３１】
実施例１
図１に示した弾性体ローラの製造装置を用い、上記弾性体材料にて外径１２ｍｍ、弾性体部長さ２３０ｍｍの弾性体ローラを成形した。
【００３２】
金型本体としては、外径３０ｍｍ、内径１２ｍｍ、長さ２５０ｍｍの略円筒状で、入口側型締め部分及び出口側型締め部分として、端部から２０ｍｍの位置に溝を形成してあるものを用いた。
【００３３】
接着剤を塗布した芯金の一方を入口駒に装着し、入口駒を金型本体に取り付け、次に、出口駒を金型本体に装着し、芯金を固定した。その後、入口側固定板上に入口駒が接するように金型を配置し、入口側型締め機構により、金型本体の入口側型締め部分に爪を引っ掛けて入口側固定板に把持して、入口駒と金型本体を型締めした。一方、出口側可動板を出口駒に接するように移動させ、出口側型締め機構により、金型本体の出口側型締め部分に爪を引っ掛けて出口側可動板に把持して、出口駒と金型本体を型締めした。また、入口側型締め力と出口側型締め力は同じとした。なお、出口側可動板は移動方向に遊びを持たせて、金型がほぼ垂直が保たれるようにした。その後、金型に電気ヒータと熱電対を組み付けた加熱装置を取り付け、金型温度を１５０℃となるように温調制御した。
【００３４】
射出成形機の注入ノズルを上記型締め力の半分の力で入口駒の注入孔に押し当て、弾性体材料を金型のキャビティへ注入した。注入後、注入ノズルを入口駒から外し、金型を２０分加熱して、弾性体材料を硬化させた。なお、弾性体材料を注入してから、加硫が終了するまでの間、型締めを行った。この後、駒を金型から外し、最後に金型本体より軸方向に弾性体ローラを抜き出して、弾性体ローラを得た。得た弾性体ローラの中央部での振れ（１０本の平均値）は、０．０４０ｍｍであった。
【００３５】
比較例１
実施例１で用いた金型を図４に示す従来の型締め方法の弾性体ローラの製造装置に載置し、型締め力は実施例１と同じにして、実施例１と同様にして弾性体ローラを得た。このようにして作製した弾性体ローラの中央部での振れ（１０本の平均値）は、０．０５１ｍｍであった。
【００３６】
以上のように、実施例１で得られた弾性体ローラは、比較例１で得られた弾性体ローラに比べて、中央部の振れは少なかった。すなわち、本発明の弾性体ローラの製造装置を用いると、型締めや注入ノズルの押付けに基づく金型の曲がりが軽減され、ひいては、製造される弾性体ローラの振れも軽減できる。
【００３７】
実施例２
図１に示した弾性体ローラを、図１に示した弾性体ローラの製造装置を用い、上記弾性体材料にて外径１０ｍｍ、弾性体部長さ２６５ｍｍの弾性体ローラを成形した。金型本体としては、外径２５ｍｍ、内径１０ｍｍ、長さ３００ｍｍの略円筒状で、とした。なお、入口側型締め部部分、及び出口側型締め部部分として、それぞれの端部から２０ｍｍの位置の外周に溝を製作してあるものを用いた。型締め力は実施例１と同様にし、実施例１と同様にして弾性体ローラを得た。このようにして作製した弾性体ローラの中央部での振れ（１０本の平均値）は、０．０４３ｍｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の弾性体ローラの製造装置の一例の模式図である。
【図２】本発明の製造装置で作成される弾性体ローラの一例の断面図である。
【図３】本発明の弾性体ローラの製造装置の金型一例の断面図である。
【図４】従来の弾性体ローラの製造装置の一例の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      芯金
２      弾性体
１０    金型
１１    金型本体
１２    入口駒
１３    出口駒
２１    キャビティ
２２    注入孔
２３    溝
３１    入口側端面
３２    出口側端面
３３    入口側型締め部分
３４    出口側型締め部分
４１    入口側固定板
４２    出口側可動板
４３    入口側型締め機構
４４    出口側型締め機構
４７    出口側可動板移動装置
５１    注入ノズル
【図１】
2009034952.tif 000003
【図２】
2009034952.tif 000004
【図３】
2009034952.tif 000005
【図４】
2009034952.tif 000006