JP2008122675A - ゴムローラの製造装置及び現像ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】振れ精度良くゴムローラを製造可能な製造装置と、電気抵抗のムラが抑えられ画像不良を防止できる現像ローラを提供する。
【解決手段】円筒状の金型本体とその両端に嵌合する駒Ａ及びＢの少なくとも３部材からなる成形金型を有し、成形金型の内部中央に軸芯体を配置し金型本体内に一方の駒Ａからゴム材料を注入し硬化して成形するゴムローラの製造装置において、注入の際に金型本体と駒Ａ及びＢを固定する型締め装置を有し、型締め装置が駒Ｂに当接可能な型締め先端部材と型締め先端部材を金型本体の円筒中心軸線上をスライドさせて駒Ｂに当接させるスライド手段とを有し、スライド手段が型締め先端部材の角度を調整する型締め機構と金型本体の円筒中心軸に対して垂直方向に型締め先端部材の位置を調整する型締め機構とを有する。この装置を用いて製造された電子写真装置の現像ユニットに搭載される現像ローラ。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる現像ローラに関する。また成形金型内にゴム材料を注入し、硬化させてゴムローラを得るゴムローラの製造装置に関する。

一般にゴムローラは成形金型内にゴム材料を注入して製造される。そのために用いられる成型金型は、中空円筒状の金型本体（パイプ型）とその両端にそれぞれ取り付けられる駒の少なくとも３部材から構成されている。ゴム材料を注入、硬化する際はパイプ型に対して、両端の駒をシリンダやバネやネジ等で上下方向から型締め部材により型締めする。この時、成型金型の両端面や型締め部材は、平面で接触するため、成形金型の端面と型締め部材の面の平行度が悪いと、型締め部材と成形金型端面が均一に当たらなくなり、片当たりをして成型金型の軸方向に偏荷重が加わることがある。この時、成形金型には、曲げモーメントが発生し、成形金型が湾曲するまたは、成形金型のパイプ型と駒での勘合状態が変化する。その結果、成形したゴムローラも曲がった状態となり、振れ精度が悪くなることがある。この振れ精度の悪化は、電子写真技術におけるローラのおいては電気抵抗のムラや画像不良の原因となっていた。

また、成形金型と型締め部材の平面同士が均一に当たらないと、この部分に隙間が生じ、最悪の場合材料漏れの問題も生じることがある。

従来の技術として、球面軸受けを使用し、射出成形機（Ｃ型）による型締めの方法がある（特許文献１参照）。しかし、これでは、型締めを行うスライドガイドが球面軸受けと金型の間に配置されているために、球面軸受けの移動量がスライドガイドにより規制されてしまう。

また、球面軸受けを用いて型締めを行う技術では、球面方向の移動だけでは、成形金型に偏荷重が加わることを抑制出来ない場合があった。
特開平１０−２１７３０２号公報

本発明の目的は、型締めに際して成形金型に偏荷重が加わることを抑制し、金型の撓みを防止し、振れ精度良くゴムローラを製造可能な製造装置を提供することである。

本発明の別の目的は、振れ精度が良く、もって電気抵抗のムラが抑えられ、画像不良を防止できる現像ローラを提供することである。

本発明により、円筒状の金型本体とその両端に嵌合する駒ＡおよびＢの少なくとも３部材からなる成形金型を有し、該成形金型の内部中央に軸芯体を配置し、該金型本体内に一方の駒Ａからゴム材料を注入し、該ゴム材料を硬化して成形するゴムローラの製造装置において、
該注入の際に、該金型本体と駒ＡおよびＢを固定するための型締め装置を有し、
該型締め装置が、駒Ｂに当接可能な型締め先端部材と、該型締め先端部材を金型本体の円筒中心軸線上をスライドさせて駒Ｂに当接させることが可能なスライド手段とを有し、
該スライド手段が、該型締め先端部材の角度を調整する型締め角度調整機構と、該金型本体の円筒中心軸に対して垂直な方向に該型締め先端部材の位置を調整する型締め位置調整機構とを有することを特徴とするゴムローラの製造装置が提供される。

本発明により、前記ゴムローラの製造装置を用いて製造された、電子写真装置の現像ユニットに搭載される現像ローラが提供される。

本発明により、型締めに際して成形金型に偏荷重が加わることを抑制し、金型の撓みを防止し、振れ精度良くゴムローラを製造可能な製造装置が提供される。

本発明により、振れ精度が良く、もって電気抵抗のムラが抑えられ、画像不良を防止できる現像ローラが提供される。

本発明のゴムローラの製造装置は、成形金型と、成形金型を型締めする型締め装置を有する。成形金型は、中空円筒状の金型本体と、金型本体の両端にそれぞれ勘合する駒（少なくとも二つの駒）を有する。

一方の駒（駒Ａと呼ぶ）はゴム材料注入用の駒であり、駒Ａに設けられた貫通孔を通してゴムローラを形成するためのゴム材料が成形金型内部に注入される。

型締め装置は、他方の駒（駒Ｂと呼ぶ）に型締め先端部材をスライドさせて当接させることのできるスライド手段を有する。スライド手段は、角度調整機構および位置調整機構により、金型本体と駒ＡおよびＢを型締めする際に、成形金型の円筒中心軸線上で移動可能であり、型締めすることができる。

そしてこのスライド手段が、型締めに際して荷重の偏芯を防止しつつ型締め先端部材を駒に密着させるために、型締め角度調整機構および型締め位置調整機構を有する。

型締め先端部材が駒と直接当たる部分に関して言えば、型締め先端部材側に、成形金型の駒端面から出来るだけ近い位置を中心に型締め先端部材が駒に対してなす角度を調整可能な角度調整機構を設けることが好ましい。また型締め先端部材側に、成形金型の駒端面から出来るだけ近い位置に型締め先端部材の位置を調整可能な位置調整機構を設けることが好ましい。型締め角度調整機構および型締め位置調整機構を有することにより、金型毎に変化する金型端面にも対応可能である。

こうして、成型金型と型締め装置は、平面で均一に金型中心軸線上に付加を与えることが可能なため、成形金型端面に偏荷重が加わることを抑制し、曲げモーメントの発生を抑制する。このため、成形金型の湾曲が抑制され、従って、中心の芯金（軸芯体）も成形して得られるゴムローラも真っ直ぐとなり、振れ精度が良くなる。

〔型締め角度調整機構〕
本発明において型締め角度調整機構としては、球面軸受け、球面移動等が挙げられる。なかでも、円筒状の金型本体とその両端に嵌合する駒Ａ，Ｂの少なくとも３部材からなる成形金型において、型締めする際に、型締め装置の先端部材が、当接する駒端面に対して、長手方向の金型中心軸を想定した時に先端部材と金型中心軸とがずれる位置に配置される場合は、組み合わせによる角度変化が生じるために、好ましくは球面軸受けである。

型締め角度調整機構が球面軸受けの場合、スライド手段の駆動装置から、球面軸受けおよび型締め先端部材をこの順に介して、駒Ｂに荷重がかかる。角度調整作用を有する球面軸受けを介することにより、型締め先端部材が、駒Ｂの端面に密着配置される。

また、角度調整機構の効果を持たせる他の方法としては、例えば、成形金型と型締め装置の接触部位をテーパ面と凸球面の組合せにする方法がある。テーパ角度は、テーパ部の中央が、凸球面の接線の接点を為すように構成すればよい。

角度調整機構は、型締め先端部材が円筒金型中心軸に対してなす角度を調整するものである。これにより、駒の外向き端面と接触する型締め先端部材とのあたりを均一にすることが出来る。型締め先端部材は駒Ｂの外側端面の角度に応じて角度調整される。

〔型締め位置調整機構〕
型締め位置調整機構は、型締め先端部材を、成形金型中心軸に対して垂直な方向に移動可能にするものである。

型締め位置調整機構としては、駒Ｂと接触する型締め先端部材と角度調整可能な締め付け部本体との連結部に隙間を作り、その隙間に弾性体を用いる方法などが挙げられる。

型締め角度調整機構に球面軸受けを利用する場合、次のようにして型締め位置調整機構を形成することが出来る。すなわち、型締め先端部材に軸を設け、球面軸受けの内部にこの軸を挿入するための孔を設け、軸と孔との間に隙間を設けておき、この隙間において軸のまわりに軸の円周方向に弾性体を配置することができる。この場合、型締め先端部材の軸と軸のまわりに配置された弾性体を、球面軸受けの軸穴部に配置し、型締め先端部材の型締め中心軸（型締め力の中心軸）が、円筒状の金型本体とその両端に嵌合する駒ＡおよびＢの中心軸（金型本体の円筒中心軸）に一致するように移動させることが可能である。

その弾性体として、球面軸受けと先端部材の軸部との円筒状の隙間に配置するに好適であるという観点から好ましくはＯリングを用いる。Ｏリングと同様の作用効果をもたらす、例えば、弾性樹脂や、ゲル状体や、液状体を封印した構造物を球面軸受け内穴部と先端部材の軸部との円筒状の隙間に円周方向に配置してもよい。

ここで弾性シールは、円筒状の隙間を埋めることが可能な弾性樹脂や、ゲル状体、液状体封印構造物である。

型締め位置調整機構により、型締め先端部材と金型の接触部における、金型本体円筒中心軸に対して法線方向の軸ずれを吸収可能となる。

〔スライド手段〕
スライド手段の駆動装置としては、エアーシリンダ、油圧シリンダ、バネ、ネジ等を用いることが出来る。

〔ゴムローラの製造方法〕
円筒状の金型本体とその両端に嵌合する駒ＡおよびＢの少なくとも３部材からなる成形金型内部中央に軸芯体を配置し、金型本体内に一方の駒Ａから、ゴム材料を注入し、硬化して成形することによって、ゴムローラを製造することができる。

〔ゴム材料〕
本発明において、円筒金型内にゴム材料を注入することからゴム材料としては液状ゴム材料が好ましい。液状ゴム材料としてはシリコーンゴム、ウレタンゴム及びクロロプレンゴム等が挙げられるが、ローラにした際に良好なセット性が得られるシリコーンゴムが特に好ましい。

〔現像ローラ〕
本発明のゴムローラの製造装置により、電子写真装置の現像ユニットに搭載される現像ローラに好適なゴムローラが得られる。

以上説明してきたように、本発明のゴムローラ製造装置においては、型締め時に型締め先端部材が駒に対して密着するように型締め角度調整機構および型締め位置調整機構を有するスライド手段を用いる。これにより、成形金型（駒）に偏荷重が加わることを抑えることができる。これにより、金型の変形が抑えられるため、振れ精度の良いゴムローラが成形できる。そして、このゴムローラは、現像ローラとしての適合性の高いものである。

本発明のゴムローラの製造装置を電子写真用現像ローラの成形に適用した実施例を、図面を参照して説明する。

〔実施例１〕
図１に示すように、内面形状が内直径１２ｍｍ、長さ２４０ｍｍの円筒形状を有する金型本体２ａと金型本体の両端に嵌合される上駒１（駒Ｂ）及び下駒３（駒Ａ）の３つの構成部材からなる成形金型を用いた。

下駒本体には、材料の注入穴として下駒本体に直径１．８ｍｍの穴が円周方向に等配分で８穴設けられている。また、タッチ駒には中央部に直径５ｍｍの穴が空いている。

成形金型の材質は、全ての構成部材においてプリハードン鋼である。

成形金型内には直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの軸芯体４を挿入した。

型締め装置は、図２に示すように、また図３に部分的に拡大して示すように、駒に対して摺動可能に密着する角度調整式（上駒１と型締め先端部材６ｂの当たりを調節する）及び位置調整調節式（Ｏリング９）である。型締め装置と金型との接触部位は、平面である。球面軸受け５及びＯリング９を有することにより上駒１と型締め先端部材６ｂとの当たりが良好となる。球面軸受けには、型番ＳＢ８（ＴＨＫ株式会社製）を用いた。

型締め装置は球面軸受け５、Ｏリング９、固定板（バックアップ板）６ａ、締め付け先端部材６ｂ、エアシリンダ６ｃ、シャフト６ｄ、固定板６ｅ、を有する。固定板６ａ、可動板６ｂは平板である。

上記型締め装置の固定板６ａと締め付け先端部材（可動板）６ｂとの間に、上駒１、パイプ型（金型本体）２ａ、下駒３を固定し、エアシリンダを型締め装置固定板中心軸８方向に押出して型締めした。型締め力は５９０Ｎとした。

成形金型に、熱硬化性液状シリコーンゴムを注入し、１００℃で硬化させた。成形に用いた液状シリコーンゴムは、２液混合タイプの熱硬化性シリコーンゴムで、粘度１５０Ｐａ・ｓである。また、導電性を持たせるためカーボンブラックが配合されている。

ゴム両端部から１０ｍｍの点及び中央部の３点において得られたゴムローラの振れを測定した。振れの測定方法は、ゴムローラを軸受けに載せ、レーザ寸法測定器（株式会社キーエンス製）を用いて基準からローラ外径までの隙間を円周方向で１００点測定し、その値の最大値から最小値を引いた値を振れとして、評価した。中央部振れが２５μｍ以下、両端の振れ１５μｍ以下程度が好ましい。

〔比較例１〕
型締め装置として、図４に示す構造を有する装置を用いた。この型締め装置は、固定式であり、金型との接触部位は、平面である。

これ以外は実施例１と同様にしてゴムローラを作成し、その振れを測定した。

表１に示すとおり実施例１のゴムローラは、比較例１と比較して振れが小さい。特に、比較例１では、中央部の振れが大きく、金型が撓んでいることを表している。なお、
比較例１では、図５に示すように、型締め先端部材６ｂにより上駒１との当たりが金型毎に異なり、角度θが発生する。そのために、全ての金型で当たりが均一となるようにすることは困難である。

本発明で用いることのできる成型金型の一例を示す模式図である。 本発明で用いることのできる成型金型および型締め装置の一例を示す模式図である。 図２に示した型締め装置の部分拡大図である。 比較例１で用いた型締め装置を説明するための模式図である。 比較例１で用いた型締め装置での片当たりの偏荷重を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 上駒
２ａ 円筒状金型本体
２ｂ 金型中心軸
３ 下駒
４ 軸芯体
５ 球面軸受け
６ａ 型締め装置固定板
６ｂ 型締め装置の型締め先端部材
６ｃ 型締め装置のエアシリンダ
６ｄ 型締め装置のシャフト
６ｅ 型締め装置のバックアップ板
８ 型締め装置固定板中心軸
９ Ｏリング
θ 角度

Claims (7)

1. 円筒状の金型本体とその両端に嵌合する駒ＡおよびＢの少なくとも３部材からなる成形金型を有し、該成形金型の内部中央に軸芯体を配置し、該金型本体内に一方の駒Ａからゴム材料を注入し、該ゴム材料を硬化して成形するゴムローラの製造装置において、
   該注入の際に、該金型本体と駒ＡおよびＢを固定するための型締め装置を有し、
   該型締め装置が、駒Ｂに当接可能な型締め先端部材と、該型締め先端部材を該金型本体の円筒中心軸線上をスライドさせて駒Ｂに当接させることが可能なスライド手段とを有し、
   該スライド手段が、該型締め先端部材の角度を調整する型締め角度調整機構と、該金型本体の円筒中心軸に対して垂直な方向に該型締め先端部材の位置を調整する型締め位置調整機構とを有することを特徴とするゴムローラの製造装置。
2. 前記型締め角度調整機構が球面軸受けにより、駒Ｂに先端部材が当接するようにすることを有する請求項１記載のゴムローラの製造装置。
3. 前記型締め先端部材は、前記球面軸受け内に挿入された軸を備え、前記型締め位置調整機構が、該軸のまわりに円周方向に配置された弾性体を有する請求項２記載のゴムローラの製造装置。
4. 前記弾性体が、Ｏリングまたは弾性シールである請求項３記載のゴムローラの製造装置。
5. 前記スライド手段が、エアーシリンダ、油圧シリンダ、バネおよびネジからなる群から選ばれる少なくとも一種を有する請求項１から４の何れか一項記載のゴムローラの製造装置。
6. 前記ゴム材料が液状ゴム材料である請求項１から５の何れか一項記載のゴムローラの製造装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項記載のゴムローラの製造装置を用いて製造された、電子写真装置の現像ユニットに搭載される現像ローラ。

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