JP2007268939A - ロールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、例えば電子複写紙やレーザープリンター等の定着ロールや加圧ロールとして使用される外径が一様でなくアンダーカット部分が存在するロールを、成形型で製造する場合、成形型からの脱型を円滑に行うことにある。
【解決手段】ロール成形型１のキャビティ３内にロール１１の中空芯棒体９を挿入した状態で該成形型１のキャビティ３内に液状弾性体材料１０Ａを注入し、加熱硬化せしめて該芯棒体９の周りに弾性層１０を形成してロール１１を製造した後、該芯棒体９内に直接冷媒１３を入れて冷却し、該芯棒体９を弾性層１０と共に熱収縮させ、該成形型１のキャビティ３内周と該ロール１１の外周との間に所定の巾の間隙Ｃを形成することによって該ロール１１に存在するアンダーカット部分を解消し、該ロール１１を該成形型１のキャビティ３から引抜く。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えば電子複写機やレーザープリンター等の定着ロールや加圧ロールとして使用されるロールの製造方法に関するものである。

この種のロールとしては芯棒体と、該芯棒体の外周に形成される弾性層とからなり、加圧対象のシートの皺寄（しわより）防止のために、中央部の外径が両端部の外径よりも小さな逆クラウン形状が付与されている。また小径あるいは肉厚が薄い強度の弱い定着ロールのヒートロールとして使用する時、芯棒体に外力が作用することによって該芯棒体が変形し、ロールに過度の紙しわ抑制作用による用紙の波うち変形が発生することあるが、このような場合には該ヒートロールに対向して配置されるプレッシャーロールをクラウン形状としてこのような過度の紙しわ抑制作用を修正する場合がある。上記ロールはロール成形型のキャビティ内に芯棒体を挿入した状態で液状弾性体材料を注入し、加熱して該液状弾性体材料を硬化させて弾性層とすることによってロールを製造し、該ロールを該ロール成形型から脱型する方法によって製造される。
上記ロールを上記ロール成形型から脱型させる方法としては、該ロール成形型のキャビティの一端から製造されたロールを引抜く方法が一般的であるが、該ロールが上記したように逆クラウン形状を有している場合、あるいは中央部の外径が両端部の外径よりも大きい正クラウン形状、端から他端にかけて径が大きくなるテーパー形状、径が軸に沿って大きくなったり小さくなったりするコルゲート形状の場合は最大径と最小径との差がアンダーカット部分となって該ロールを該ロール成形型のキャビティから引抜くことができなくなる。
ロール脱型対策として、従来はロール成形型を分割型とする手段が提供されている（例えば特許文献１）。この方法ではロール製造後にロール成形型を分割してロールを取り出すことができるから、アンダーカット部分が存在しても脱型は可能である

特開平７−１５１０号公報

しかしながら成形型を分割すると、分割型相互の境界線に沿って製品にパーティングラインが形成され、ロール表面が平滑にならないと云う問題が生ずる。

本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、中空の芯棒体９と、上記芯棒体９の外周に形成される弾性層１０とからなるロール１１であって、該弾性層１０の外径は一様でなく最大径Ｄmax と最小径Ｄmin とが存在することによってアンダーカット部分が存在するロール１１の製造方法であって、ロール成形型１キャビティ３内に上記芯棒体９を同芯に挿入した状態で液状弾性体材料１０Ａを注入し、加熱することによって該液状弾性体材料１０Ａを硬化せしめて弾性層１０を形成し、その後上記芯棒体９内に冷媒１３を充填することによって上記芯棒体９を冷却して上記芯棒体９を上記弾性層１０と共に熱収縮せしめ、上記ロール成形型１と上記キャビティ３の内周と上記芯棒体９の外周に形成されている弾性層１０外周との間に所定の間隙Ｃを形成することによって該アンダーカット部分を解消し、この状態で上記ロール成形型１のキャビティ３の一端から上記ロール１１を引抜き脱型するロールの製造方法を提供するものである。

上記冷媒１３の温度は１５℃以下であることが好ましく、また上記冷媒１３は上記芯棒体９の上記ロール１１の該アンダーカット部分または該アンダーカット部分を含むその付近に相当する位置にのみに充填されることが好ましい。
また更に上記ロール１１を上記ロール成形型１のキャビティ３から引抜く場合、上記ロール成形型１は未冷却状態または加熱を維持した状態または再加熱状態であることが望ましい。

〔作用〕
本発明では中空の芯棒体９内に冷媒を充填して上記芯棒体９を選択的に冷却して該芯棒体９を弾性層１０と共に熱収縮させることによってロール１１外径を縮小し、ロール成形型１と、該ロール１１外周（弾性層１０外周）と該ロール成形型１のキャビティ３の内周との間に所定の間隙Ｃを形成する。上記間隙Ｃの巾Ｗｃが上記ロール成形型１のキャビティ３の内径の最大径と最小径との差（Ｄmax −Ｄmin ＝ΔＤ）の１／２（ΔＤ／２）に等しいかまたはそれ以上になると該ロール１１に存在するアンダーカット部分が解消されて、上記ロール１１は上記ロール成形型１のキャビティ３の一端から引抜くことが出来る。

上記冷媒の温度が１５℃以下であると、該芯棒体９の冷却効率が向上する。上記ロール１１のアンダーカット部分または該アンダーカット部分を含むその付近に相当する位置のみ選択的に冷却することによって冷媒の必要量を節約することが出来る。

〔効果〕
本発明ではアンダーカット部分が存在するロールであって、弾性層が例えば０．３ｍｍ程度の薄いロールであっても、芯棒体内に冷媒を入れることによって該ロールを効率良く冷却縮径せしめることによって、分割型を使用することなく脱型することが出来、表面にパーティングラインや傷のない平滑なロールを製造することが出来る。

本発明を図１〜図７に示すー実施例に基づいて以下に詳細に説明する。

図１に示すようにロール成形型本体２のキャビティ３内にはチューブ状の離型性フィルム８が挿入され、図２に示すように該フィルム８と該成形型本体２のキャビティ３内周との間隙を真空引きすることによって、該フィルム８は該キャビティ３内周に密着せしめられる。

該離型性フィルム８としては、例えばフッ素樹脂のような離型性材料が使用される。

次いで図３に示すように、該成形型本体２のキャビティ３内には、キャビティ３中心軸に沿って鉄基金属あるいはアルミニウムを材料とする中空の芯棒体９が挿入され、該成形型本体２の上下端にはキャップ４，５が装着され、ロール成形型１が組立てられる。該芯棒体９は上下キャップ４，５の軸受け６，７によって上下支持される。

このようにして芯棒体９を挿入したロール成形型１のキャビティ３内周と該芯棒体９との間隙内には、図４に示すように、下側のキャップ５の材料注入口５Ａから、液状弾性体材料１０Ａが充填される。

上記液状弾性体材料１０Ａとしては、例えばシリコンゴムプレポリマー、ウレタンゴムプレポリマー、アクリル樹脂プレポリマー等が使用される。

この状態で該ロール成形型１は図５に示すように加熱炉１２内に導入され、所定温度に加熱して液状弾性体材料１０Ａを硬化せしめて弾性層１０を形成する。このようにして逆クラウン形状のロール１１が製造される。上記加熱条件は例えばシリコンプレポリマーの場合には２００℃、３０分である。

上記ロール成形型１のキャビティ３内周最大径Ｄmax （両端部）は６５．５５５ｍｍ（２５℃）、最小径Ｄmin （中央部）は６５．４４４ｍｍ（２５℃）、ΔＤ＝Ｄmax −Ｄmin ＝０．１１１ｍｍ、芯棒体９はストレート形状で、外径が６４．７４５ｍｍ（２５℃）、内径が４０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、離型性フィルム厚０．０３ｍｍに設定した。

上記加熱工程の後は該成形型１を加熱炉１２から取出し室温（２５℃）において、直ちに上側のキャップ４をとりはずしてペレット状のドライアイス１３を芯棒体９内に下端から略１００ｍｍの高さまで（全長の１／３）充填した。この場合のドライアイス使用量は４００ｇであった。

該芯棒体９の下半部は該ドライアイス１３によって冷却される。上記冷却工程の間ドライアイスは蒸発するので連続的に補給して充填量を一定に確保した。この場合のロール成形型１と芯棒体９の中央より６０ｍｍ下の位置での側面温度の時間的変化を測定した。その結果は図８に示される。

更に上記側面温度変化にもとづくこの位置でのロール成形型１のキャビティ３の内周とロール１１の外周との間に形成された間隙Ｃの巾の時間的変化を図９に示す。

図８、図９を参照すると、ドライアイス投入後２分から５分程度でロール成形型１の側面温度は２００℃から１６０℃に低下し、芯棒体９の側面温度は２００℃から６０℃に低下した。その時の間隙Ｃの巾Ｗｃは００６９ｍｍ＞ΔＤ／２（０．１１÷２＝０．０５ｍｍ）であり、成形されたロール１１はロール成形型１のキャビティ３から図７に示すように円滑に引抜くことが出来た。

上記冷媒は芯棒体内部全体に充填してもよいが、本実施例のように芯棒体９の下端（引抜き方向反対側端）付近、望ましくは下端から長さの１／３程度充填する。

本実施例では冷媒としてドライアイスを使用したが、本発明ではその他水、氷、液体窒素、液化炭酸ガス等を冷媒として使用することが出来、また水等で冷却した後、更に低温のその他の冷媒で本冷してもよい。本発明で使用する冷媒は冷却効率の点からみて１５℃以下であることが望ましい。

更に上記実施例以外、ロールは正クラウン形状、テーパー形状、あるいはコルゲート形状等であってもよく、例えば正クラウン形状のロールの場合には、中央部分がアンダーカット部分になるので、上記冷媒は芯棒体内部のその部分に相当する位置あるいはその位置を含むその付近にのみ充填してもよい。

本発明にあっては、大径で弾性層が薄いロールであっても、該ロールを短時間の冷却工程で成形型から円滑に脱型することが出来るから、生産効率が向上する。したがって本発明は産業上利用可能である。

離型性フィルムを挿入した状態のロール成形型側断面図。 離型性フィルムをキャビティ内周に密着させた状態のロール成形型側断面図。 芯棒体を挿入した上下にキャップを装着した状態のロール成形型側断面図。 液状弾性体材料を充填した状態のロール成形型側断面図。 ロール成形型を加熱炉にいれ加熱して液状弾性体材料を硬化せしめて弾性層とした状態のロール成形型側断面図。 冷却した状態のロール成形型側断面図。 ロール脱型説明側断面図。 冷却工程におけるロール成形型とロールの芯棒体の側面温度の時間的変化を示すグラフ 冷却工程におけるロール成形型キャビティ内周とロール外周との間隙の巾の時間的変化を示すグラフ

符号の説明

１ ロール成形型
２ ロール成形型本体
３ キャビティ
４，５ 上下キャップ
８ 離型性フィルム
９ 芯棒体
１０ 弾性層
１０Ａ 液状弾性体材料
１１ ロール
１２ 加熱炉
１３ 冷媒（ドライアイス）
Ｃ キャビティ内周とロール外周との間の間隙

Claims (4)

1. 中空の芯棒体と、上記芯棒体の外周に形成される弾性層とからなるロールであって、該弾性層の外径は一様でなく最大径と最小径とが存在することによってアンダーカット部分が存在するロールの製造方法であって、ロール成形型キャビティ内に上記芯棒体を同芯に挿入した状態で液状弾性体材料を注入し、加熱することによって該液状弾性体材料を硬化せしめて弾性層を形成し、その後上記芯棒体内に冷媒を充填することによって上記芯棒体を冷却して上記芯棒体を上記弾性層と共に熱収縮せしめ、上記ロール成形型と上記キャビティの内周と上記芯棒体の外周に形成されている弾性層外周との間に所定の間隙を形成することによって該アンダーカット部分を解消し、この状態で上記ロール成形型のキャビティの一端から上記ロールを引抜き脱型することを特徴とするロールの製造方法。
2. 上記冷媒の温度は１５℃以下である請求項１に記載のロールの製造方法。
3. 上記冷媒は上記芯棒体の上記ロールの該アンダーカット部分または該アンダーカット部分を含むその付近に相当する位置にのみに充填される請求項１または請求項２に記載のロールの製造方法。
4. 上記ロールを上記ロール成形型のキャビティから引抜く場合、上記ロール成形型は未冷却状態または加熱を維持した状態または再加熱状態である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のロールの製造方法。

Images