JP2008012860A

JP2008012860A - 押出し成形用金型

Info

Publication number: JP2008012860A
Application number: JP2006188393A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Takizawa; 雄介瀧澤; Hideo Kondo; 英夫近藤
Original assignee: Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Chemicals Inc
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-01-24

Abstract

【課題】従来の押出し成形用金型は、成形条件などが変わるとその都度新たな金型を製作する必要があり、成形条件などの変更に対して柔軟に対応できなかった。
【解決手段】本発明による押出し成形用金型１０は、筒状をなすシリンダ１１と、このシリンダ１１の貫通穴１１ａの長手方向基端側に取り外し可能に嵌着されるプラグ１６と、基端側がシリンダ１１の貫通穴１１ａ内に位置してプラグ１６の先端部に交換可能に連結されてシリンダ１１の貫通穴１１ａの内周面との間に樹脂供給通路２２を画成する樹脂分散駒１７と、シリンダ１１の長手方向先端部に交換可能に連結されるダイス１４と、樹脂分散駒１７の長手方向先端側に交換可能に連結されてダイス１４の貫通穴３１ａの内周面との間に環状の樹脂押出し口３５を画成するノズルチップ１２とを具える。
【選択図】図１

Description

本発明は、単層構造または複層構造の樹脂製チューブを押出し成形するための金型に関する。

近年、電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置に用いられる帯電器として、コロナ帯電方式によるものに代えて接触帯電方式によるものを採用することが進められている。この接触帯電方式による帯電器は、帯電させる必要がある被帯電体に対して接触する帯電部材を用い、この帯電部材に電圧を印加することによって被帯電体を所定の極性および電位に帯電させるものである。この接触帯電方式のものは、コロナ帯電方式のものよりも電源の電圧を低くすることができる上、オゾンなどのコロナ生成物の発生を少なくすることが可能であり、構造が簡単で低コスト化を図ることができるなどの利点もある。

このような接触帯電方式による帯電器は、帯電部材の形状や形態に基づいて帯電部材をローラ形状としたローラ型帯電器，帯電ブレードなどのブレード状部材としたブレード型帯電器，帯電ブラシなどのブラシ状部材としたブラシ型帯電器などに大別される。このうち、ローラ型帯電器は、軸受を介して回転自在に保持され、被帯電体に対して所定の圧力で圧接し、被帯電体の移動に伴って従動回転するようになっている。このローラ型帯電器は、中心に配されるシャフトと、このシャフトを囲む筒状をなす導電性の弾性層と、この弾性層の外周を囲む表面層とを一般に有する。このような多層構造体であるローラ型帯電器の表面層の体積固有抵抗は、通常１０^５〜１０^１３Ω・cmであり、従来は導電性塗料を塗布するか、あるいは被覆チューブを弾性層に被せることによって形成していた。

上述したローラ型帯電器に用いられる被覆チューブは、表面が平滑であることが必要なため、樹脂の押出し成形によるシームレスチューブが一般に用いられる。このようなシームレスチューブを押出し成形する場合、通常は押出し成形用金型を用いて環状の樹脂押出し口から押し出されるシームレスチューブを所定の寸法形状に冷却し、これを引き取って所定の長さに切断することが特許文献１に開示されている。

押出し成形は、多様な形状の加工品を形成することが可能であり、その加工法の多彩性のために成形金型の種類も極めて多いことが知られている。通常、この成形金型の種類は、樹脂材料の押出し性によって決定される。例えば、樹脂が熱や圧力に弱い性質を持つ場合には金型を複雑な形状に設計することができず、樹脂の特性などに合わせた金型設計が必要となる。また、樹脂の練りバッチによってシームレスチューブの成形条件が異なる場合もあり、柔軟な対応ができるような成形金型が望まれる。

樹脂を成形する金型に要求される機能として、金型内に注入された樹脂を周方向に均一に展開させ、この展開された樹脂をならして圧力および流量を制御することである。金型の形状の決定に関しては、このような機能を満たす必要があり、その大まかな形状は樹脂の種類などにより決まって来る。条件に合うと思われる金型を製作する場合、経験や既存のデータなどに基づいて設計がなされるが、開発期間の短縮などの理由から、シミュレーションによって樹脂の流動解析を行って設計する方法なども採用されつつある。

特開平１１−１２３７５３号広報

成形される樹脂の特性を考慮して設計および製作される従来の押出し形成金型は、その製作までに相当の日数を要する。また、製作された金型を用いて実際に押出し成形を行うと、その内部形状による不具合が発見されたり、実際に成形して始めて判る不具合なども多い。

押出し成形時に問題とすべきことは、樹脂の材質が替わると粘度や剪断速度も変化するため、金型内の樹脂の圧力も上下する場合である。樹脂の圧力が上がりすぎると、押し出されるシームレスチューブが通常速度で引けなくなり、その圧力によって樹脂が塑性変化を起こし、いわゆるフィッシュアイなどの原因となる劣化部分がシームレスチューブ内に発生する。逆に樹脂の圧力が低下すると、ウェルドなどの形状不良や外観不良が発生する確率が高くなる。

このように、樹脂の練りバッチや樹脂の材質の変更などがあった場合、従来の金型では変更に対応した金型をその都度製作する必要があり、そのための日数が嵩んでしまい、効率の悪いものであった。

本発明の目的は、樹脂の練りバッチが変更になったり、異なる性質の樹脂を押出す場合であっても、金型を新たな製作することなく、成形条件の変化に対して柔軟に対応し得る押出し成形用金型を提供することにある。

本発明の第１の形態は、中央部に貫通穴が形成され、この関通穴の内周面に開口する樹脂供給ポートが長手方向基端側に形成された筒状をなすシリンダと、このシリンダの前記貫通穴の長手方向基端側に取り外し可能に嵌着され、基端が前記樹脂供給ポートに連通すると共に先端側が周方向に沿って等間隔に分岐して前記シリンダの貫通穴の内周面との間に樹脂の供給通路を画成する溝部がその外周面に形成されたプラグと、基端側が前記シリンダの貫通穴内に位置して前記プラグの先端部に交換可能に連結され、前記プラグの分岐した前記溝部にそれぞれ連通して前記シリンダの貫通穴の内周面との間に樹脂の供給通路を画成する複数条の螺旋溝がその外周面に形成された樹脂分散駒と、前記シリンダの長手方向先端部に交換可能に連結され、基端側が前記シリンダの貫通穴に連通すると共に先端側に向けて径が漸減するテーパ状の貫通穴が中央部に形成された筒状をなすダイスと、前記樹脂分散駒の長手方向先端側に交換可能に連結されて前記ダイスの貫通穴内に収容され、前記ダイスの貫通穴の内周面との間に環状の樹脂押出し口を画成するノズルチップとを具えたことを特徴とする押出し成形用金型にある。

本発明において、シリンダの樹脂供給ポートから供給される溶融状態の樹脂は、プラグの外周面の溝部とシリンダの貫通穴の内周面との間に形成された樹脂の供給通路に導かれる。次いで、樹脂分散駒の外周面の螺旋溝とシリンダの貫通穴の内周面との間に形成された樹脂の供給通路を通り、これによりシリンダの貫通穴の内周面全域に亙って樹脂が均一に分散された状態となる。この溶融樹脂は、ダイスのテーパ状をなす貫通穴とノズルチップとの間の環状の隙間を通って樹脂押出し口から押し出され、所定の筒状をなす樹脂押出し成形品となる。

樹脂分散駒，ノズルチップおよびダイスの少なくとも１つを交換することによって、この樹脂成形品の特性や寸法形状を変更することが可能である。樹脂分散駒またはノズルチップを交換する場合、シリンダの貫通穴の基端側からプラグと共に樹脂分散駒およびノズルチップを引き抜き、プラグに対して樹脂分散駒を交換するか、樹脂分散駒に対してノズルチップを交換する。なお、ノズルチップを交換する場合、シリンダからダイスホルダをダイスと共に取り外し、これによって露出状態となったノズルチップを樹脂分散駒に対して取り外し、新たなノズルチップに交換することも可能である。ダイスの交換は、シリンダからダイスホルダを外すことによって可能となる。

本発明の第２の形態は、中央部に貫通穴が形成され、この関通穴の内周面にそれぞれ開口する２つの樹脂供給ポートが長手方向基端側に形成された筒状をなすシリンダと、このシリンダの前記貫通穴の長手方向基端側に交換可能に嵌着され、基端が一方の前記樹脂供給ポートに連通すると共に先端側が周方向に沿って等間隔に分岐して前記シリンダの貫通穴の内周面との間に第１の樹脂の供給通路を画成する溝部がその外周面に形成され、さらに中央部に貫通穴が形成されると共に前記外周面の先端部が先細りとなった筒状をなす中間マンドレルと、この中間マンドレルの前記貫通穴の長手方向基端側に交換可能に嵌着され、当該中間マンドレルに形成された連通孔を介して基端が他方の前記樹脂供給ポートに連通すると共に先端側が周方向に沿って等間隔に分岐して該中間マンドレルの貫通穴の内周面との間に第２の樹脂の供給通路を画成する溝部がその外周面に形成されたプラグと、基端側が前記中間マンドレルの貫通穴内に位置して前記プラグの先端部に交換可能に連結され、前記プラグの分岐した前記溝部にそれぞれ連通して前記中間マンドレルの貫通穴の内周面との間に前記第２の樹脂の供給通路を画成する複数条の螺旋溝がその外周面に形成された樹脂分散駒と、前記シリンダの長手方向先端部に交換可能に連結され、基端側が前記シリンダの貫通穴に連通すると共に先端側に向けて径が漸減するテーパ状の貫通穴が中央部に形成された筒状をなすダイスと、前記樹脂分散駒の長手方向先端側に交換可能に連結されて前記ダイスの貫通穴内に収容され、前記ダイスの貫通穴の内周面との間に環状の樹脂押出し口を画成するノズルチップとを具えたことを特徴とする押出し成形用金型にある。

本発明において、シリンダの一方の樹脂供給ポートから供給される溶融状態の第１の樹脂は、中間マンドレルの外周面の溝部とシリンダの貫通穴の内周面との間に形成された第１の樹脂の供給通路に導かれる。そして、この第１の樹脂の供給通路を進むに連れてシリンダの貫通穴の内周面全域に亙って第１の樹脂が均一に分散された状態となり、ダイスのテーパ状をなす貫通穴とノズルチップとの間の環状の隙間に達する。一方、シリンダの他方の樹脂供給ポートから供給される溶融状態の第２の樹脂は、中間マンドレルの連通孔を介してプラグの外周面の溝部と中間マンドレルの貫通穴の内周面との間に形成された第２の樹脂の供給通路に導かれる。次いで、樹脂分散駒の外周面の螺旋溝と中間マンドレルの貫通穴の内周面との間に形成された第２の樹脂の供給通路を通り、これにより中間マンドレルの貫通穴の内周面全域に亙って第２の樹脂が均一に分散された状態となる。この第２の樹脂は、ダイスのテーパ状をなす貫通穴とノズルチップとの間の環状の隙間に達した時点で先の第１の樹脂と合流する。そして、内側が第２の樹脂で外側が第１の樹脂となった状態のまま樹脂押出し口から押し出され、複層構造の所定の筒状をなす樹脂押出し成形品となる。

本発明の第２の形態においても、中間マンドレル，樹脂分散駒，ノズルチップおよびダイスの少なくとも１つを交換することにより、この複層構造の樹脂成形品の特性や寸法形状などの変更が可能である。中間マンドレルは、プラグを樹脂分散駒およびノズルチップと共に中間マンドレルから抜き外すことにより、シリンダの貫通穴から抜き外して別なものと交換することができる。樹脂分散駒やノズルチップおよびダイスの交換は、先の本発明の第１の形態の場合と同じである。

本発明の第１の形態の押出し成形用金型によると、シリンダの貫通穴の内周壁との間に樹脂の供給通路を画成するマンドレルを少なくともプラグと樹脂分散駒とに分解可能に分割した。これにより、螺旋溝の構成が異なる樹脂分散駒を交換して押出し成形用金型から押し出されるチューブ状の樹脂成形品の特性を容易に変更することができる。

本発明の第２の形態の押出し成形用金型によると、中間マンドレルの貫通穴の内周壁との間に第２の樹脂の供給通路を画成するマンドレルを少なくともプラグと樹脂分散駒とに分解可能に分割した。これにより、中間マンドレルや螺旋溝の構成が異なる樹脂分散駒を交換して押出し成形用金型から押し出される複層構造のチューブ状をなす樹脂成形品の特性を容易に変更することができる。

本発明を電子写真装置のローラ型帯電器として用いられる樹脂製シームレスチューブの押出し成形用金型に応用した実施形態について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。

単層構造のシームレスチューブを押出し成形するための本発明による押出し成形用金型の一実施形態の概略構造を図１に示す。この押出し成形用金型１０は、円筒状をなすシリンダ１１と、このシリンダ１１の中央部に形成された貫通穴１１ａに挿通され、先端にノズルチップ１２が装着されたマンドレル１３と、このマンドレル１３の先端のノズルチップ１２を囲むダイス１４とで主要部が構成されている。

シリンダ１１の長手方向（図中、上下方向）基端（図中、上端）側には、貫通穴１１ａの内周面に開口する樹脂供給ポート１５が形成され、ここから貫通穴１１ａ内に溶融樹脂が供給されるようになっている。貫通穴１１ａの基端側は先端（図中、下端）側に向けて先細りのテーパ状をなし、途中からはその先端まで一定の内径となっている。

本実施形態におけるマンドレル１３は、シリンダ１１の貫通穴１１ａの長手方向基端側に取り外し可能に嵌着されるプラグ１６と、基端側がプラグ１６の先端（図中、下端）部に交換可能に連結される樹脂分散駒１７とで主要部が構成されている。また、本実施形態における樹脂分散駒１７は、基端部がプラグ１６に取り外し可能に連結される螺旋部１８と、基端部がこの螺旋部１８の先端部に取り外し可能に連結されると共に先端部にノズルチップ１２が取り外し可能に連結される延長部１９とに分解可能である。

本実施形態におけるプラグ１６は、先端側に向けて先細りとなったテーパ状の外周面１６ａを有し、シリンダ１１の貫通穴１１ａの基端側のテーパ状をなす内周面との密着性が高まるように配慮している。これにより、シリンダ１１の内周面とプラグ１６の外周面１６ａとの間から溶融樹脂が漏洩するような事故を未然に防ぐことができる。プラグ１６の先端部には、円錐状に窪んでおり、ここに樹脂分散駒１７の螺旋部１８の基端部が緊密に嵌め込まれ、プラグ１６に対する位置合わせを正確に行うことができるようになっている。プラグ１６の基端にはフランジ部１６ｂが形成され、このフランジ部１６ｂを貫通してシリンダ１１の基端部にねじ込まれる複数本の装着用ボルト２０により、プラグ１６がシリンダ１１に対して取り外し可能に固定される。フランジ部１６ｂには、複数の雌ねじ穴２１がさらに形成され、シリンダ１１からプラグ１６を抜き外す際にこれら雌ねじ穴２１に図示しない取り外し用ボルトをねじ込み、各取り外し用ボルトの先端を強制的にシリンダ１１の基端面１１ｂに押し当てることにより、シリンダ１１の貫通穴１１ａ内に緊密に嵌合したプラグ１６をシリンダ１１から浮き上がらせることができるように配慮している。このプラグ１６の外周面１６ａには、シリンダ１１の樹脂供給ポート１５に基端が連通すると共に先端側が周方向に沿って等間隔に分岐してシリンダ１１の貫通穴１１ａの内周面との間に樹脂供給通路２２を画成する溝部２３が形成されている。この溝部２３は、樹脂供給ポート１５からシリンダ１１の貫通穴１１ａ内に供給される溶融樹脂をマンドレル１３の外周面との間の環状の隙間、つまり樹脂供給通路２２全体に亙って均一に分散させるためのものであり、後述する樹脂分散駒１７に形成された多条（本実施形態では３条または４条）の螺旋溝２４にそれぞれ連通する。

樹脂分散駒１７の螺旋部１８の外周面には、上述したようにプラグ１６の溝部２３にそれぞれ連通する多条の螺旋溝２４がウェルド対策として形成され、これら螺旋溝２４とシリンダ１１の貫通穴１１ａの内周面との間に樹脂供給通路２２を画成する。この場合、螺旋部１８の外周面に１８０度に亙って螺旋溝２４を形成したものや、連結管２７０度に亙って形成したものなど、任意の範囲に亙って螺旋溝２４が形成された螺旋部１８を複数種用意しておき、溶融樹脂の性質や成形品の形状などに応じて最適な螺旋部１８に交換できるようにしておくことが望ましい。

前記プラグ１６および螺旋部１８の中央部に挿通される連結管２５は、螺旋部１８に係止するフランジ部２５ａをその先端に有し、プラグ１６の基端面から突出するこの連結管２５の基端部の外周面には、ロックナット２６をねじ込むための雄ねじ部２５ｂが形成されている。つまり、プラグ１６と螺旋部１８とは、連結管２５とこの連結管２５の雄ねじ部２５ｂにねじ込まれるロックナット２６とによって一体的に連結される。この場合、プラグ１６の溝部２３と螺旋部１８の螺旋溝２４とが連続するように、プラグ１６および螺旋部１８の回転位相を合致させておく必要がある。連結管２５の基端にはそれぞれ図示しない空気供給源に接続する空気供給配管が連結され、所定圧に調圧された所定流量の空気が連結管２５内に供給されるようになっている。螺旋部１８を交換する必要がある場合、ロックナット２６を連結管２５から外して連結管２５を抜き外すことにより、プラグ１６と螺旋部１８とを分解することが可能となる。

樹脂分散駒１７の延長部１９の基端部には、螺旋部１８の内側に差し込まれる雄ねじ部１９ａが形成されており、この雄ねじ部１９ａを螺旋部１８の内周面に形成された雌ねじ部１８ａに対してねじ込むことにより、螺旋部１８に対して延長部１９が一体的に連結される。つまり、延長部１９は螺旋部１８に対してねじ部１９ａ，１８ａを介し取り外し可能に連結されている。シリンダ１１の貫通穴１１ａの内周面との間に隙間が形成された延長部１９の外周面には、円周方向に沿った溶融樹脂の圧力分布を均一化させるための複数（図示例では２つ）の環状溝２７がその長手方向に沿って相隔てて形成されている。ダイス１４の後述する貫通穴３１ａ内に位置する延長部１９の先端側は、ノズルチップ１２に続く先細りのテーパ状をなしている。延長部１９の中央部には、連結管２５に供給された空気をノズルチップ１２側に導くための空気供給通路２８が形成されている。

本実施形態におけるノズルチップ１２と延長部１９との連結構造は、上述した螺旋部１８と延長部１９とのねじ締結構造とほぼ同じ機構を採用している。つまり、ノズルチップ１２の基端部には延長部１９の空気供給通路２８の先端側に差し込まれる連結部２９が突設され、この連結部２９に形成された雄ねじ部２９ａが延長部１９の空気供給通路２８の先端部に形成された雌ねじ部２８ａに対してねじ込まれるようになっている。ノズルチップ１２の中央に形成された空気吹き出し通路３０の開口端部は、図示しない棒スパナを装着するための多角形断面となっている。

本実施形態におけるダイス１４は、延長部１９の先端部とノズルチップ１２とを囲む筒状のダイス本体３１と、このダイス本体３１を支持する環状のダイスホルダ３２とで主要部が構成されている。

ダイス本体３１は、シリンダ１１の先端面１１ｃに押し当てられる大径部３３と、ダイスホルダ３２から先端側が突出する小径部３４とを有し、シリンダ１１の貫通穴１１ａに連通する先細りとなったテーパ状の貫通穴３１ａがその中央部に形成されている。これにより、ダイス本体３１の貫通穴３１ａの内周面と延長部１９の先端部およびノズルチップ１２の外周面との間に溶融樹脂供給通路２２が画成されると共にノズルチップ１２との間に環状の樹脂押出し口３５が画成される。

ダイス本体３１の大径部３３と小径部３４との間の段差部３６に内周部が係止するダイスホルダ３２は、シリンダ１１の先端部にねじ込まれる複数本の固定用ボルト３７により、シリンダ１１の先端面１１ｃに対してダイス本体３１の大径部３３の基端面３３ａが密着するようにこれらを一体的に連結する。本実施形態では、延長部１９の先端部およびノズルチップ１２に対し、ダイス本体３１の貫通穴３１ａの偏心状態を修正するため、先端部がダイス本体３１の大径部３３の外周面３３ｂに押し当たるように、複数本の位置調整用ボルト３８がダイスホルダ３２に対して放射状にねじ込まれている。これにより、得られるシームレスチューブの偏肉を最小限に抑えることができる。

従って、樹脂供給ポート１５から供給された溶融樹脂は、最終的に樹脂押出し口３５から押し出され、同時に空気吹き出し通路３０から噴出する所定圧および所定流量の空気により、所定の径に保持されたシームレスチューブとなり、後続する冷却工程および引き取り工程，切断工程を経て所定寸法のシームレスチューブが押出し成形品として製造される。

一方、ダイス本体３１やノズルチップ１２を交換する場合、位置調整用ボルト３８を緩めた後、固定用ボルト３７を緩めてシリンダ１１から抜き外すことにより、ダイス本体３１およびダイスホルダ３２をシリンダ１１から分離させることが可能となる。ノズルチップ１２を交換する場合、この状態にて延長部１９とノズルチップ１２とのねじ部２８ａ，２９ａの螺合状態を解除する。

あるいは、マンドレル１３をシリンダ１１の基端側から抜き外した後に延長部１９とノズルチップ１２とのねじ部２８ａ，２９ａの螺合状態を解除することによって、ノズルチップ１２を交換することも可能である。マンドレル１３をシリンダ１１の基端側から抜き外した場合、螺旋部１８などの交換を行うことも可能となる。

上述した押出し成形用金型１０の材質として、溶融樹脂に接触しない連結管２５やダイスホルダ３２などは、主としてＳ４５ＣまたはＳ５５Ｃを利用することができる。溶融樹脂が接するそれ以外のシリンダ１１，マンドレル１３，ノズルチップ１２，ダイス本体３１などは、耐圧性および耐熱性が要求されるため、硬鋼，ニッケルクローム鋼，不銹鋼，工具鋼などで製作され、ロックウェル硬度が６０Ｃ〜６２Ｃ程度となるように焼き入れを行う。次いで、樹脂が接する面を表面研摩をした後、１０μm〜５０μm程度の厚さの硬質クロームメッキ処理をこれらに施す。

上述した実施形態では、単層構造のシームレスチューブを製造するための押出し成形用金型１０について説明したが、複層構造のシームレスチューブを製造するための押出し成形用金型においても、本発明を適用することが可能である。このような複層構造のシームレスチューブを製造するための本発明による押出し形成用金型の一実施形態の断面構造を図２に示す。ただし、先の実施形態と同一機能の要素にはこれと同じ符号を記すに止め、重複する説明を省略するものとする。この押出し成形用金型１０は、先の単層用の押出し成形用金型１０に対し、中間マンドレル３９とこの中間マンドレル３９の先端部を囲む第２のダイス本体４０とを新たに追加した点が基本的に相違する。

すなわち、本実施形態におけるシリンダ１１の貫通穴１１ａとマンドレル１３との間には、筒状をなす中間マンドレル３９が組み込まれる。この中間マンドレル３９は、先端部の外周面が先細りのテーパ状となっており、中央部分に貫通穴３９ａが形成されてノズルチップ１２および延長部１９の先端部を除き、マンドレル１３の外周面を取り囲んだ状態となっている。中間マンドレル３９には、先の樹脂供給ポート（以下、これを便宜的に第１の樹脂供給ポートと呼称する）１５とプラグ１６の溝部２３とを連通させるための連通孔４１が形成されている。さらに、この中間マンドレル３９の外周面には、シームレスチューブの外層となる第２の樹脂供給通路４２をシリンダ１１の貫通穴１１ａの内周面との間に画成する溝部４３および途中から分岐したこの溝部４３に連通する複数条の螺旋溝４４が形成されている。これに伴い、シリンダ１１の基端側には第２の樹脂を溝部２３に導くための第２の樹脂供給ポート４５が形成されている。

先細りのテーパ状をなす貫通穴４０ａが中央部に形成された第２のダイス本体４０は、先のダイス本体３１（以下、これを便宜的に第１のダイス本体と呼称する）およびダイスホルダ３２と共に本発明におけるダイス１４の一部を構成する。この第２のダイス本体４０は、中間マンドレル３９の先端部を取り囲むようにシリンダ１１の先端部に収容される。この第２のダイス本体４０も第１のダイス本体３１と同様に、中間マンドレル３９の先端部に対し、第２のダイス本体４０の貫通穴４０ａの偏心状態を修正するため、先端部が第２のダイス本体４０の外周面４０ｂに押し当たるように、複数本の第２の位置調整用ボルト４６がシリンダ１１の先端部に放射状にねじ込まれている。これにより、得られるシームレスチューブを構成する外層の偏肉を最小限に抑えることができる。

第１のダイス本体３１は、その基端面３３ａが第２のダイス本体４０の先端面４０ｃに押し当たるように、ダイスホルダ３２を介してシリンダ１１に取り付けられている。第１のダイス本体３１のテーパ状をなす貫通穴３１ａは、第２のダイス本体４０の貫通穴４０ａに対してほぼ連続したテーパ形状となるように設定されている。内層となる第１の樹脂は中間マンドレル３９の先端にて第２の樹脂と合流し、そのまま第２の樹脂と共に樹脂押出し口３５から押し出され、同時に空気吹き出し通路３０から噴出する所定圧および所定流量の空気により、所定の径に保持された２層構造のシームレスチューブとなり、後続する冷却工程および引き取り工程，切断工程を経て所定寸法のシームレスチューブが押出し成形品として製造される。

ここで、押出し樹脂の練りバッチが変更になった場合や、異なる樹脂材料を押出す場合、成形温度や樹脂圧力などの成形条件を変更する必要がある。このような場合、マンドレル１３を構成する樹脂分散駒１７や、あるいはダイス１４，ノズルチップ１２などを交換することで、成形条件に合致した押出し成形用金型１０へと変更することが可能である。これにより、複数のマンドレル１３をその都度製作する必要がなく、押出し成形用金型１０の製造コストの上昇を抑制することができる。例えば、樹脂の粘性が高く、押出し成形用金型１０内部の圧力が高くなることが予想される場合は、樹脂押出し口３５の開口面積が大きくなるようなノズルチップ１２やダイス１４に交換したり、あるいは螺旋溝４４のリード角を大きく設定た螺旋部１８を用い、押出し成形用金型１０内での樹脂の圧力の上昇を抑制することが有効である。逆に、押出し成形用金型１０内での樹脂の圧力が相対的に低くなることが予想される場合には、樹脂押出し口３５の開口面積が小さくなるようなノズルチップ１２やダイス１４に交換することで、押出し成形用金型１０内での樹脂の圧力を所定の圧力に保持することができる。さらに、熱可塑性が大きく、劣化しやすい樹脂を押出す場合には、溝部２３の通路断面積を大きく設定したプラグ１６に交換したり、外径が大きく、リード角が大きくかつ浅い螺旋溝４４を持つ螺旋部１８を用い、押出し成形用金型１０内での樹脂の滞留を少なくするなどの対策を取ることが有効である。

なお、押出し成形用金型１０において分解可能な部分の結合手段として、上述したねじなどを用いる以外に、他の周知の手段を採用することも当然可能である。

次に、電子写真装置のローラ型帯電器として用いられる樹脂について説明する。この樹脂は、重合体および導電材を主成分とし、必要に応じて架橋剤，安定剤およびその他の添加剤を混合したコンパウンドを調製して作られる。すなわち、このコンパウンドは、図示しない押出し機により加熱，混練、可塑化および融解されて上述した押出し成形用金型１０に供給される。

上述した重合体は、押出し成形が可能な熱可塑性のものであればよい。また、この重合体に加えられる導電材としては、例えば以下のａ〜ｇに列挙したものなどを採用することができる。すなわち、
ａ．カーボンブラックやグラファイトなどの炭素微粒子
ｂ．ニッケル，銀，アルミニウム，銅などの金属微粒子
ｃ．酸化スズ，酸化亜鉛，酸化チタン，酸化アルミニウム，シリカなどを主成分とし、これに原子価の異なる不純物イオンをドーピングした導電性金属酸化物微粒子
ｄ．炭素繊維などの導電性繊維
ｅ．ステンレス繊維などの金属繊維
ｆ．炭素ウイスカまたはチタン酸カリウムウイスカの表面を金属酸化物または炭素などにより導電化処理した導電性チタン酸カリウムウイスカなどの導電性ウイスカ
ｇ．ポリアニリンおよびポリピロールなどの導電性重合体微粒子
本発明の対象となった電子写真装置のローラ型帯電器の帯電部材となるシームレスチューブの耐久性や耐環境性を向上させるため、上述したシームレスチューブを更に架橋して導電性架橋重合体とすることも有効である。この場合、電子線架橋法が架橋剤またはその分解生成物の移行による被帯電体の汚染の恐れがなく、しかも高温処理の必要がない点および安全性の点で好ましい。

図２に示した押出し成形用金型１０を用い、樹脂粘度（ＭＦＲ値）の異なる樹脂を用いて螺旋部１８を交換した場合に得られるシームレスチューブの特性の変化について検証を行った。使用した螺旋部１８は、螺旋溝２４が１８０度に亙って螺旋部１８の外周面に形成されたものと、２７０度に亙って螺旋部１８の外周面に形成されたものとの２種類を用いた。シリンダ１１の貫通穴１１ａと中間マンドレル３９との間に形成される第２の樹脂供給通路４２の最少幅（厚み）は１.０mmであり、樹脂押出し口３５の外径および内径はそれぞれ１８.０mm，１６.５mmである。

成形温度は第１および第２のダイス本体３１，４０の温度を１６０℃に保ち、外層が１００±１０μm，内層が４００±２０μmの肉厚となるように、図示しない押出し機のスクリュー回転数を設定し、得られるシームレスチューブの内径がピンゲージで１１.１０mmとなるように引き取り速度を１.０〜２.０ｍ/分の範囲で調整した。

内層となる第１の樹脂として、エーテル系のウレタンエラストマー樹脂１００重量部，カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」）を１５〜１８重量部，導電性酸化チタン２０重量部，酸化マグネシウム１０重量部，ステアリン酸カルシウム１重量部を加圧式ニーダーを用いて１６０〜２００℃で混練，冷却，粉砕を行い、単軸押出し機で１６０℃〜２１０℃で造粒したペレットを用いた。

外層となる第２の樹脂の材料として、スチレン系の熱可塑性エラストマー樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂：日本合成ゴム株式会社製「ダイナロン（商品名）」）１００重量部を主体とし、最終的にポリエチレン７２〜２０重量部，カーボンブラック１（ライオンアクゾ株式会社製「ケッチェンブラックＥＣ（商品名）」）１１〜１４重量部，カーボンブラック２（デグサジャパン製「スペシャルブラック２５０（商品名）」）２０〜２８重量部，酸化マグネシウム１０〜１５重量部，ステアリン酸カルシウム１〜１.５重量部となるように、スチレン系のエラストマー樹脂，カーボンブラック１，カーボンブラック２，酸化マグネシウム，ステアリン酸カルシウムを加圧式ニーダーを用いて２００〜２２０℃溶融混練した後、冷却して粉砕機で粉砕し、マスターバッチを作成し、このマスターバッチにさらにスチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）およびポリエチレンを加え、再び２００℃〜２２０℃で同様に混練，冷却，粉砕を行い、単軸押出し機で１８０℃〜２００℃で造粒したペレットを用いた。

成形条件を以下の表１に示す。ＡはＭＦＲ値が３５.８g/１０分のものであり、ＢはＭＦＲ値が３０g/１０分のものである。

表１に示した成形条件によって得られたシームレスチューブの成形結果を以下の表２に示す。表２中、×印は成形品として問題があったことを表し、○印は成形品として問題がなかったことを表し、△印は×印および○印の中間の評価を示す。

また、１８０度螺旋溝２４の螺旋部１８を用いた場合のＡ樹脂によるウェルドの発生状況および２７０度螺旋溝２４の螺旋部１８を用いた場合のＢ樹脂によるウェルドの発生状況を図３，図６の写真に示し、これらウェルドの部分の断面形状を図４，図７のグラフで示す。さらに、１８０度螺旋溝２４の螺旋部１８を用いた場合のＡ樹脂による製品、つまりローラ型帯電器の周方向に沿った電流値の変化および２７０度螺旋溝２４の螺旋部１８を用いた場合のＢ樹脂によるローラ型帯電器の周方向に沿った電流値の変化を図５，図８のグラフに示す。

表２および図３〜図８から明らかなように、１８０度螺旋溝の螺旋部１８を用いた場合、樹脂圧力が低く、特にウェルドの発生が大きく出ていることが分かる。２７０度螺旋溝の螺旋部１８を用いた方が樹脂の成形条件により適合していることがわかる。つまり、マンドレル１３の構成部品を交換することにより、ウェルドの発生状態が良好になることから、押出し成形用金型１０の形状が成形品の形状に影響していることが確認できる。

この検証試験においては、２７０°螺旋溝２４の螺旋部１８を用いることにより、ウェルド，周ムラなど１８０°螺旋溝２４の螺旋部１８を用いた場合よりもすべて良い結果となったが、ＭＦＲ値が３５.８g/１０分の樹脂Ａの場合、フィッシュアイが若干他の条件よりも多くなることが判明した。これは、ノズルチップ１２と第１のダイス本体３１との組み合わせを変え、樹脂圧力が少し下がるように変更することによって改善可能である。

本発明による押出し成形用金型を単層構造のシームレス樹脂チューブの押出し成形に応用した一実施形態の内部構造を表す断面図である。本発明による押出し成形用金型を２層構造のシームレス樹脂チューブの押出し成形に応用した他の実施形態の内部構造を表す断面図である。図２に示した押出し成形用金型により樹脂Ａにて製造されるシームレス樹脂チューブの内層に発生したウェルドの状態を示す写真である。図３に示したウェルドの部分の断面形状を表すグラフである。図３に示したシームレス樹脂チューブを用いた帯電ローラの円周方向に沿った電流値の変化を表すグラフである。図２に示した押出し成形用金型により樹脂Ｂにて製造されるシームレス樹脂チューブの内層に発生したウェルドの状態を示す写真である。図６に示したウェルドの部分の断面形状を表すグラフである。図６に示したシームレス樹脂チューブを用いた帯電ローラの円周方向に沿った電流値の変化を表すグラフである。

符号の説明

１０押出し成形用金型
１１シリンダ
１１ａ貫通穴
１２ノズルチップ
１３マンドレル
１４ダイス
１５樹脂供給ポート
１６プラグ
１７樹脂分散駒
１８螺旋部
１８ａ雌ねじ部
１９延長部
１９ａ雄ねじ部
２０装着用ボルト
２１雌ねじ穴
２２樹脂供給通路
２３溝部
２４螺旋溝
２５連結管
２５ｂ雄ねじ部
２６ロックナット
２７環状溝
２８ａ雌ねじ部
２９ａ雄ねじ部
３０空気吹き出し通路
３１ダイス本体
３１ａ貫通穴
３２ダイスホルダ
３５樹脂押出し口
３７固定用ボルト
３８位置調整用ボルト
３９中間マンドレル
３９ａ貫通穴
４０第２のダイス本体
４０ａ貫通穴
４２第２の樹脂供給通路
４３溝部
４４螺旋溝
４５第２の樹脂供給ポート
４６第２の位置調整用ボルト

Claims

中央部に貫通穴が形成され、この関通穴の内周面に開口する樹脂供給ポートが長手方向基端側に形成された筒状をなすシリンダと、
このシリンダの前記貫通穴の長手方向基端側に取り外し可能に嵌着され、基端が前記樹脂供給ポートに連通すると共に先端側が周方向に沿って等間隔に分岐して前記シリンダの貫通穴の内周面との間に樹脂の供給通路を画成する溝部がその外周面に形成されたプラグと、
基端側が前記シリンダの貫通穴内に位置して前記プラグの先端部に交換可能に連結され、前記プラグの分岐した前記溝部にそれぞれ連通して前記シリンダの貫通穴の内周面との間に樹脂の供給通路を画成する複数条の螺旋溝がその外周面に形成された樹脂分散駒と、
前記シリンダの長手方向先端部に交換可能に連結され、基端側が前記シリンダの貫通穴に連通すると共に先端側に向けて径が漸減するテーパ状の貫通穴が中央部に形成された筒状をなすダイスと、
前記樹脂分散駒の長手方向先端側に交換可能に連結されて前記ダイスの貫通穴内に収容され、前記ダイスの貫通穴の内周面との間に環状の樹脂押出し口を画成するノズルチップと
を具えたことを特徴とする押出し成形用金型。
前記ダイスは、前記シリンダの長手方向先端部に取り外し可能に連結される環状のダイスホルダと、
前記テーパ状の貫通穴が中央部に形成され、前記シリンダの軸線に対して直交する方向に沿って摺動可能に前記ダイスホルダに保持される筒状のダイス本体と
を有することを特徴とする請求項１に記載の押出し成形用金型。
前記シリンダに対し、その先端面に沿って摺動可能な前記ダイス本体の位置を調整するための位置調整手段をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の押出し成形用金型。
中央部に貫通穴が形成され、この関通穴の内周面にそれぞれ開口する２つの樹脂供給ポートが長手方向基端側に形成された筒状をなすシリンダと、
このシリンダの前記貫通穴の長手方向基端側に交換可能に嵌着され、基端が一方の前記樹脂供給ポートに連通すると共に先端側が周方向に沿って等間隔に分岐して前記シリンダの貫通穴の内周面との間に第１の樹脂の供給通路を画成する溝部がその外周面に形成され、さらに中央部に貫通穴が形成されると共に前記外周面の先端部が先細りとなった筒状をなす中間マンドレルと、
この中間マンドレルの前記貫通穴の長手方向基端側に交換可能に嵌着され、当該中間マンドレルに形成された連通孔を介して基端が他方の前記樹脂供給ポートに連通すると共に先端側が周方向に沿って等間隔に分岐して該中間マンドレルの貫通穴の内周面との間に第２の樹脂の供給通路を画成する溝部がその外周面に形成されたプラグと、
基端側が前記中間マンドレルの貫通穴内に位置して前記プラグの先端部に交換可能に連結され、前記プラグの分岐した前記溝部にそれぞれ連通して前記中間マンドレルの貫通穴の内周面との間に前記第２の樹脂の供給通路を画成する複数条の螺旋溝がその外周面に形成された樹脂分散駒と、
前記シリンダの長手方向先端部に交換可能に連結され、基端側が前記シリンダの貫通穴に連通すると共に先端側に向けて径が漸減するテーパ状の貫通穴が中央部に形成された筒状をなすダイスと、
前記樹脂分散駒の長手方向先端側に交換可能に連結されて前記ダイスの貫通穴内に収容され、前記ダイスの貫通穴の内周面との間に環状の樹脂押出し口を画成するノズルチップと
を具えたことを特徴とする押出し成形用金型。
前記ダイスは、前記シリンダの長手方向先端部に取り外し可能に連結される環状のダイスホルダと、
前記テーパ状の貫通穴が中央部に形成され、前記シリンダの軸線に対して直交する方向に沿って摺動可能に前記ダイスホルダに保持される筒状の第１ダイス本体と、
この第１ダイス本体の前記貫通穴と前記シリンダの貫通穴とを接続するテーパ状の貫通穴が中央部に形成され、前記シリンダの軸線に対して直交する方向に沿って摺動可能に前記第１ダイス本体に重ね合わされる筒状の第２のダイス本体と
を有することを特徴とする請求項４に記載の押出し成形用金型。
前記シリンダに対し、前記シリンダの軸線に対して直交する方向に沿ってそれぞれ摺動可能な前記第１および第２ダイス本体の位置を調整するための第１および第２の位置調整手段をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の押出し成形用金型。
前記プラグ，樹脂分散駒，ノズルチップの中央部を貫通して形成されたガス供給通路をさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の押出し成形用金型。
前記樹脂分散駒は、前記複数条の螺旋溝が形成され、基端部が前記プラグに取り外し可能に連結される螺旋部と、基端部がこの螺旋部の先端部に取り外し可能に連結されると共に先端部に前記ノズルチップが取り外し可能に連結され、外周面に複数本の環状溝が形成された延長部とを有することを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の押出し成形用金型。