JP2008040418A - 弾性体ローラの製造方法及び成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性体ローラの成形において、成形金型や型締め力による弾性体ローラ端面の軸方向位置のばらつきを抑えることで、成形後の弾性体ローラの端部処理が不要な弾性体ローラの製造方法及び成形金型を提供する。
【解決手段】略円柱状のキャビティを有し両端が開口された金型本体の端部の一方に、芯金が挿入された駒を取り付け、該金型本体の他方の端部に、前記駒とは別の駒を装着する第１工程と、弾性体の材料を該キャビティ内部に注入する第２工程と、該金型本体を加熱して該材料を硬化させる第３工程と、を有する弾性体ローラの製造方法であって、該第１工程において、該キャビティの中心軸と垂直となる該金型本体及び該駒が有する平面と、該キャビティの中心軸と同じ中心軸を持つ円錐形状の側面を為している該金型本体及び該駒が有するテーパ面とが、双方同時に接触するように、該駒に軸方向へ力を加えて該駒と該金型本体とを密着させることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性体ローラの製造方法及び成形金型に関する。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導電性ローラとして使われる、弾性体ローラの製造方法及び成形金型に関する。

複写機や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からなる弾性層が形成された弾性体ローラであり、必要に応じてその弾性層の表面に薄い被覆層が形成されている。

上記弾性体ローラの成形は、通常、円柱状のキャビティを有する金型を用いてなされる。即ち、まず、芯金の外周面に接着剤を塗布し、芯金を金型本体の円柱状のキャビティと同軸になるように駒を用いて固定する。その後、前記キャビティに弾性層の材料を注入し、ついで、電気炉等により加硫し、弾性層を形成し、弾性体ローラが得られる。その後、金型を冷却して脱型し、必要に応じてロールコート法等により、被覆層の材料を塗布等し、次に乾燥や加熱処理等を行い、被覆層を成形する。

前記弾性体ローラを製造する場合、例えば次のような金型が用いられる。即ち、略円柱状のキャビティを有し両端が開口された金型本体と、前記略円柱状のキャビティの一部中央に芯金を保持するために前記金型本体の開口部分に取り付ける駒とを有し、前記駒はキャビティと外部を連通させるための貫通孔を有している金型である。この場合は、前記略円柱状のキャビティと同軸に芯金を保持するために、金型本体のキャビティ端部と駒をはめあいの関係として、更に、前記駒のはめあいの対象となる部分と同軸となるように凹部を設けて芯金を保持することがなされる。しかし、略円柱上のキャビティと同軸に芯金を保持するには、前記はめあいが非常に精密であることが求められ、金型本体の端部に駒を取り付ける作業が困難になる。そこで、前記のようなはめあいを用いる代わりに、金型本体のキャビティ端部と駒とをテーパ面で合わせる方法がある。そうすることで、前記はめあいとした金型に比べて、取り付けの作業が容易になる。

一方、ゴムの成形には、射出成形のように、材料を金型に高圧で注入する場合がある。その場合、材料による圧力に対応する軸方向の型締め力を駒に加えて、金型本体に駒を押付けることが求められる。しかし、前述のように金型本体と駒とをテーパ合わせで型組みする場合は、型締め力が大きくなるにつれてテーパ面が拡がってしまう。従って、型締め力の大きさによって、軸方向の駒の位置が変化して、成形した弾性体ローラの端面の位置がばらつく。加えて、このような駒の軸方向の位置は、テーパ面の精度の影響も受ける。従ってその場合、このような弾性体ローラの端面の位置のばらつきを修正するために、成形後に弾性体ローラの端部の位置を合わせるための加工処理が求められる。

本発明の目的は、弾性体ローラの成形において、成形金型や型締め力による弾性体ローラ端面の軸方向位置のばらつきを抑えることで、成形後の弾性体ローラの端部処理が不要な弾性体ローラの製造方法を提供することである。

即ち、本発明は、略円柱状のキャビティを有し両端が開口された金型本体の端部の一方に、芯金が挿入された駒を取り付け、該金型本体の他方の端部に、前記駒とは別の駒を装着する第１工程と、弾性体の材料を該キャビティ内部に注入する第２工程と、該金型本体を加熱して該材料を硬化させる第３工程と、を有する弾性体ローラの製造方法であって、該第１工程において、該キャビティの中心軸と垂直となる該金型本体及び該駒が有する平面と、該キャビティの中心軸と同じ中心軸を持つ円錐形状の側面を為している該金型本体及び該駒が有するテーパ面とが、双方同時に接触するように、該駒に軸方向へ力を加えて該駒と該金型本体とを密着させることを特徴としている。

又、具体化する金型は、略円柱状のキャビティを有し両端が開口された金型本体と、該略円柱状のキャビティの中央に芯金を保持するために該金型本体の両端開口部分に取り付ける２つの駒と、を備え、該駒は材料を注入するための該キャビティと外部を連通させる貫通孔を少なくとも一つ有している弾性体ローラの成形金型であって、該金型本体は、該キャビティの両端部において、該キャビティの中心軸と垂直となる平面と、該キャビティの中心軸と同じ中心軸を持つ円錐形状の側面を為すテーパ面とを形成しており、且つ該駒も該金型本体の平面と対応する平面と、該金型本体のテーパ面と対応するテーパ面とを形成しており、及び、該金型本体のテーパ面と該駒の対応するテーパ面とが力を加えられずに接触させられているとき、該金型本体の平面と該駒の対応する平面との間には隙間が形成され、該駒に軸方向へ力が加えられたとき、該駒及び該金型本体の平面及びテーパ面は密着する構造であることを特徴としている。

本発明によって、弾性体ローラの成形において、成形金型の型締め力やテーパ面の精度による弾性体ローラ端面の軸方向位置のばらつきを抑えることが出来るので、成形後の弾性体ローラの端部処理が不要となる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。

図１は、電子写真機器の導電性ローラとして用いられる、本発明により実施した弾性体ローラを示す説明図である。この図に示す弾性体ローラ２は、芯金４の外周面に、まず基層として導電性弾性体が均一の厚さで設けられており、更に抵抗調整や保護のために、この導電性弾性体の外周面に表層として均一厚の被覆層を形成する場合もある。

尚、本発明の弾性体ローラは、複写機や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導電性ローラに適用出来る。また、各部の寸法等は、その用途や必要とされる物性などに応じて適宜決定すればよい。

図２は、本発明による弾性体ローラの成形金型を示す図である。この金型１０は、略円柱状のキャビティ２６を有し両端が開口された金型本体１１と、前記略円柱状のキャビティ２６の一部中央に芯金４を保持するために前記金型本体１１の開口部分に取り付ける駒１２、１３とを備えている。及び、前記駒１２、１３はキャビティと外部を連通させるための貫通孔２１を少なくとも一つ有している。更に本発明の金型１０は、前記金型本体１１のキャビティ２６端部で前記駒１２、１３を接触させて取り付ける面が、前記略円柱状のキャビティ２６の中心軸と垂直となる平面２３と、前記略円柱状のキャビティ２６の中心軸と同軸となる円錐形状の一部を為すテーパ面２２とを有している。その平面２３及びテーパ面２２で、前記駒１２、１３と金型本体１１とを接触させることを特徴としている。また、金型本体１１のテーパ面２２と対応する駒１２、１３のテーパ面２２とが接触したときに、金型本体の平面２３と駒の平面２３との間に適当な隙間を為すようにしてある。駒１２、１３に金型本体１１へ向かって軸方向の型締め力を加えることにより、テーパ面２２が拡がって、駒１２、１３が型締め方向へ押し込まれることにより、この隙間はなくなり、金型本体１１の平面２３と対応する駒１２、１３の平面２３とが接触するようになっている。これにより、本発明の通りに、金型本体１１のキャビティ２６端部で駒１２、１３を取り付ける面として、前記略円柱状のキャビティ２６の中心軸と垂直となる平面２３と、前記略円柱状のキャビティ２６の中心軸と同軸となる円錐形状の一部を為すテーパ面２２とを形成することが可能である。尚、金型本体１１のテーパ面２２と対応する駒１２、１３のテーパ面２２とが接触したときに、金型本体１１の平面２３と駒１２、１３の平面２３との間に適当な隙間を為すとしたが、その隙間の幅は金型本体１１と駒１２、１３とを取り付けるテーパ面２２や、型締め力や、金型の構造から求められる適当な値で設定すればよい。更に、前記駒１２、１３には、キャビティ２６と外部連通させるエア抜きがあっても良い。尚、金型本体１１のキャビティ２６は略円柱状であればよく、円柱状だけでなく、例えば、キャビティ２６の中央から端部に進むに従って外径が小さくなっていてもよい。

次に、図２を参照して、本発明の弾性体ローラの製造方法の実施形態を説明する。まず、具体的には、予め接着剤を塗布しておいた芯金４の一方を、一方の駒（１２又は１３）の凹部に挿入し、それから金型本体１１にこの駒（１２又は１３）を取り付ける。次に、もう一方の駒（１２又は１３）を金型本体１１に装着し、芯金４を固定する。これにより、金型内部には、弾性体ローラを成形するキャビティ２６が形成される。次に弾性体の材料を、外部に連通された貫通孔２１より注入する。尚、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、金型本体１１の両端に取り付ける駒１２、１３に金型本体１１に向かって軸方向へ適当な型締め力を設定することが求められる。次に、金型１０を加熱して、金型内の材料を硬化させる。金型１０を加熱するには、予め金型１０に電気ヒータ等の加熱装置（不図示）を取り付けていても良いし、金型１０へ注入した後に電気炉等（不図示）で加熱してもよい。

この弾性体ローラの材料としては次のものが挙げられる。弾性体材料としては、ＥＰＴ−４０４５(三井石油化学株式会社製)１００部、酸化亜鉛２種（ハクスイテック株式会社製）５部、ステアリン酸（日本油株式会社製）１部、ＰＥＧ♯４００（日本油株式会社製）１部である。導電性材料としては、ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤ（ケッチェンブラックインターナショナル株式会社製）８部、シーストＳＯ（東海カーボン株式会社製）３０部である。可塑剤としては、ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０（出光株式会社製）６０部である。脱水剤として、ＶＥＳＴＡ ＢＳ（井上石灰工業株式会社製）４部である。また、その他の添加剤としては、ノクセラーM（大内新興化学工業株式会社製）１部、ノクセラーＴＥＴ（大内新興化学工業株式会社製）１部、ノクセラーＴＲＡ（大内新興化学工業株式会社製）１部、サンファックス２００Ｓ（鶴見化学工業株式会社製）１部である。

このような弾性体の材料を金型１０に注入して、硬化させて弾性体ローラを成形する。その後、駒１２、１３を金型本体１１より取り外し、金型本体１１から軸方向に弾性体ローラを抜き出して、図１に示した弾性体ローラ２が得られる。

尚、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出来る。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。

（実施例）
図１に示した弾性体ローラを、図３に示した金型を用いて成形した。まず、弾性体ローラの材料としては、上記の弾性体の材料を使用した。また成形する弾性体ローラは外径１２ｍｍ、長さ２３０ｍｍであり、芯金は外径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍである。また、金型は、外径は３０ｍｍ、長さは約３００ｍｍ、内径１２ｍｍで、円筒状の形状とした。

本実施例の金型は、金型本体と駒の、テーパ面及び平面をそれぞれ接触させることが求められる。金型本体と駒との取り付け面であるテーパ面の角度を金型本体のキャビティの中心軸に対して１５°として、最初に両者のテーパ面が接触したときに、金型本体の平面と駒の平面との間に適度な隙間(１０μｍ)を有するようにした。金型を固定するときに、この隙間はなくなり、金型本体と駒とは平面で接触するようにした。尚、金型本体と駒とが接触する平面は外径１８ｍｍ、内径１２ｍｍの円形とした。また、略円柱状のキャビティの中央に芯金を保持するために、金型本体と駒の取り付け面であるテーパ面とキャビティを同軸とし、更にテーパ面と駒の芯金を保持するための凹部を同軸とした。尚、図３に示すように、貫通孔を有する駒の芯金を挿入するための凹部には、ばね３１が取り付けられており、芯金を一方向に押付けることで、芯金や金型の寸法公差に起因する弾性体ローラの端面位置のばらつきが小さくなるようにした。

次に、予め接着剤が塗布された芯金の一方を駒に装着し、それから駒を金型本体に取り付けた。次に、もう一方の駒を金型本体に装着し、芯金を固定した。更に、金型に、電気ヒータと熱電対とからなる加熱装置を取り付けて、金型を加硫温度１５０℃となるように温調制御した。次に、本実施例では、金型への材料の注入に射出成形機を使用した。射出成形機の型締め部で金型本体に取り付けられた両駒を軸方向に指定の型締め力で型締めした後に、材料を貫通孔から金型のキャビティへ注入した。注入後に金型を２０分加熱して硬化させた。尚、本実施例では、注入から、加硫が終了するまでの間、型締めを行うものとした。この後、駒を金型より取り外し、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。

（比較例）
図４の金型を使用して、実施例と同様に弾性体ローラを成形した。図４の金型は、金型本体のキャビティ端部と駒とをテーパ面でのみ合わせる仕様としてある。金型は、先の実施例と同様に外径は３０ｍｍ、長さは約３００ｍｍ、内径１２ｍｍで、円筒状の形状であり、テーパ面の角度は、金型本体のキャビティの中心軸に対して１５°とした。

以上の成形方法で、弾性体ローラを成形して、弾性体ローラの端面のばらつきを評価する。弾性体ローラ端面のばらつきは、上記の成形方法で型締め力を１０００ｋｇと３０００ｋｇとして、各５本ずつ成形し、図１に示す弾性体ローラの端部の位置としてＬを測定し、その最大値と最小値の差をばらつきとして評価した。その結果を以下の表１に示す。尚、本実施例では、金型にばね（図３及び図４の参照番号３１）を取り付けており、ばねの取り付けられていない方を基準として、Ｌの長さを測定した。

以上のように、実施例で得られた弾性体ローラは、比較例で得られた弾性体ローラに比べて、弾性体ローラの端面位置のばらつきが小さい。よって、本発明の弾性体ローラの製造方法を使用することで、金型本体と駒とをテーパ合わせだけした場合と比較して、型締め力による弾性体ローラ端面の軸方向位置のばらつきを小さくすることが出来るので、成形後の弾性体ローラの端部処理が不要となる。

本発明に従って製造した弾性体ローラを示す説明図である。 本発明に従う弾性体ローラの成形金型を示す図である。 本発明の実施例で使用した弾性体ローラ金型の説明図である。 本発明の比較例で使用した弾性体ローラ金型の説明図である。

符号の説明

２ 弾性体ローラ
４ 芯金
１０ 金型
１１ 金型本体
１２ 駒
１３ 駒
２１ 貫通孔
２２ テーパ面
２３ 平面
２６ キャビティ
３１ ばね

Claims (4)

1. 略円柱状のキャビティを有し両端が開口された金型本体の端部の一方に、芯金が挿入された駒を取り付け、該金型本体の他方の端部に、前記駒とは別の駒を装着する第１工程と、弾性体の材料を該キャビティ内部に注入する第２工程と、該金型本体を加熱して該材料を硬化させる第３工程と、を有する弾性体ローラの製造方法であって、
   該第１工程において、該キャビティの中心軸と垂直となる該金型本体及び該駒が有する平面と、該キャビティの中心軸と同じ中心軸を持つ円錐形状の側面を為している該金型本体及び該駒が有するテーパ面とが、双方同時に接触するように、該駒に軸方向へ力を加えて該駒と該金型本体とを密着させることを特徴とする弾性体ローラの製造方法。
2. 請求項１に記載の方法によって製造されたことを特徴とする弾性体ローラ。
3. 略円柱状のキャビティを有し両端が開口された金型本体と、該略円柱状のキャビティの中央に芯金を保持するために該金型本体の両端開口部分に取り付ける２つの駒と、を備え、該駒は材料を注入するための該キャビティと外部を連通させる貫通孔を少なくとも一つ有している弾性体ローラの成形金型であって、
   該金型本体は、該キャビティの両端部において、該キャビティの中心軸と垂直となる平面と、該キャビティの中心軸と同じ中心軸を持つ円錐形状の側面を為すテーパ面とを形成しており、且つ該駒も該金型本体の平面と対応する平面と、該金型本体のテーパ面と対応するテーパ面とを形成しており、及び、該金型本体のテーパ面と該駒の対応するテーパ面とが力を加えられずに接触させられているとき、該金型本体の平面と該駒の対応する平面との間には隙間が形成され、該駒に軸方向へ力が加えられたとき、該駒及び該金型本体の平面及びテーパ面は密着する構造であることを特徴とする弾性体ローラの成形金型。
4. 前記駒は、前記キャビティと外部を連通させるエア抜き孔を備えている請求項３に記載の弾性体ローラの成形金型。