JP2010046814A - Mold for molding elastic roller - Google Patents

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Toshihiko Takahashi
俊彦 高橋
Chie Hayashi
智恵 林
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Canon Chemicals Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a change of an outer diameter generated in a longitudinal direction of a rubber roller formed by injecting a rubber material into a mold for molding. <P>SOLUTION: The mold for molding has: a pipe mold body 2 with a cylindrical inner surface; and a pair of end dowels 1 and 3 which are fitted into both ends of the pipe mold body 2 to support a roller shaft 4 arranged in the pipe mold body 2, respectively. A hole 3a for injecting is provided in the end dowel 3 in an injecting side of the rubber material. An air vent 1b to discharge air in a cavity and not to leak the injected rubber material is formed in the end dowel 1 in a non-injecting side. In the mold for molding of the rubber roller molded by hardening the rubber material after injecting the rubber material into the cavity, by arranging the roller shaft 4 in the cavity, the cylindrical inner surface of the pipe mold body 2 is formed in a taper shape in which an inside diameter becomes gradually smaller toward the non-injecting side from the injecting side. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばプリンタや複写機等のOA(オフィス・オートメーション)機器に使用される各種弾性ローラを製造する際に、成形金型内に液状の弾性材料を注入し、硬化させて成形するための弾性ローラの成形金型に関する。   In the present invention, when manufacturing various elastic rollers used for OA (office automation) equipment such as printers and copiers, a liquid elastic material is injected into a molding die and cured to be molded. The present invention relates to a mold for elastic rollers.

一般に成形金型内に弾性材料としてのゴム材料を注入することで製造されるゴムローラは、円筒状のパイプ型と、このパイプ型の両端に嵌合される一対の端部駒との少なくとも3つの部材を備えて構成されている。一対の端部駒の一方には、ゴム材料を注入するための注入口が少なくとも1つ設けられている。また、ゴムローラの成形の際には、成形金型は、熱風炉や、金型形状にくり抜かれた加熱盤によってゴム材料の硬化温度まで加熱されている。ゴム材料として液状ゴムを使用する場合には、材料注入時の気泡の混入、いわゆる泡噛みの発生を防止する必要がある。このため、一般的には成形金型を立てた状態に配置し、成形金型の下側からゴム材料を注入し、キャビティ内の空気を非注入側の端部駒に設けられた空気逃げ及び材料オーバーフロー用の穴から逃がしている。そして、成形金型や軸体の寸法精度、ゴム材料の注入時のバラツキによって注入不足が起こらないように、最終的にゴム材料をオーバーフローさせて成形している。   Generally, a rubber roller manufactured by injecting a rubber material as an elastic material into a molding die has at least three cylindrical pipe dies and a pair of end pieces fitted to both ends of the pipe dies. It is provided with a member. One of the pair of end pieces is provided with at least one injection port for injecting a rubber material. Further, at the time of molding the rubber roller, the molding die is heated up to the curing temperature of the rubber material by a hot air furnace or a heating plate cut out in a die shape. When liquid rubber is used as the rubber material, it is necessary to prevent bubbles from being mixed during material injection, that is, so-called bubble biting. For this reason, generally, the molding die is placed in an upright state, the rubber material is injected from the lower side of the molding die, and the air in the cavity is provided with an air escape and a non-injection end piece. Escape from material overflow hole. Then, the rubber material is finally overflowed and molded so as not to cause insufficient injection due to dimensional accuracy of the molding die and the shaft body and variations in the injection of the rubber material.

しかしながら、この方法には、ゴム材料の歩留まりが低下する問題点がある。このため、非注入側の端部駒を密閉系に構成し、キャビティ内の空気を逃がすとともに、注入されたゴム材料は逃がさない成形方法が知られている(例えば特許文献1)。しかしながら、この方法の場合には、加熱硬化中には、熱膨張等によって非注入側からゴム材料は漏れないものの、注入側の端部駒が開放系であるため、注入された材料が、注入側の端部駒から成形金型外に若干漏れる。そのため、成形されたゴムローラの外径は、非注入側の方が注入側に比較して大きくなる傾向にある。今日の高精細化された複写機やプリンタ等のOA機器では、ゴムローラの両端の外径の差が、画像ムラ等を招く不良の原因となるので、10μm以下に抑えるのが好ましく、上述した方法は現状の要求には合わなくなっている。   However, this method has a problem that the yield of the rubber material is lowered. For this reason, there is known a molding method in which the end piece on the non-injection side is configured in a closed system so that air in the cavity is released and the injected rubber material is not released (for example, Patent Document 1). However, in the case of this method, the rubber material does not leak from the non-injection side due to thermal expansion or the like during heat curing, but since the end piece on the injection side is an open system, the injected material is injected. Leak slightly outside the mold from the end piece on the side. Therefore, the outer diameter of the molded rubber roller tends to be larger on the non-injection side than on the injection side. In today's high-definition office automation equipment such as copiers and printers, the difference in the outer diameter of both ends of the rubber roller causes a defect that causes image unevenness and the like, and it is preferable to keep it below 10 μm. Is no longer meeting current requirements.

これに対して、ゴムローラを成形する際に金型を加熱する加熱盤の温度を長手方向に対して変化させ、熱収縮によって外径の長手方向における差を吸収する方法が提案されている(例えば特許文献2)。
特開2007−185857号公報 特開平11−129353号公報
On the other hand, a method has been proposed in which the temperature of the heating plate that heats the mold when the rubber roller is molded is changed with respect to the longitudinal direction, and the difference in the longitudinal direction of the outer diameter is absorbed by thermal contraction (for example, Patent Document 2).
JP 2007-185857 A JP-A-11-129353

しかしながら、特許文献2の方法では、加熱盤自体の熱膨張が長手方向において異なることになるので、加熱盤自体に反りが発生する恐れがある。また、加熱盤に所定の温度分布を付与した場合であっても、熱伝導によって成形金型の長手方向に対する温度差が小さくなるので、加熱盤の長手方向に対する温度差をより一層大きく設定する必要があるため、加熱盤に反りが発生する可能性が高くなる。また、加熱盤に反りが発生するのを防ぐために、長手方向に対する温度設定の分布に合わせて加熱盤を複数に分割して構成する方法もある。しかしながら、加熱盤を複数に分割した場合、成形金型自体が長手方向に対して不均一に熱膨張するので、成形金型自体が曲がる可能性がある。   However, in the method of Patent Document 2, since the thermal expansion of the heating plate itself is different in the longitudinal direction, the heating plate itself may be warped. Even when a predetermined temperature distribution is applied to the heating plate, the temperature difference with respect to the longitudinal direction of the molding die is reduced by heat conduction, so it is necessary to set the temperature difference with respect to the longitudinal direction of the heating plate to be even larger. Therefore, there is a high possibility that the heating panel will be warped. There is also a method in which the heating panel is divided into a plurality of parts according to the temperature setting distribution in the longitudinal direction in order to prevent the heating panel from warping. However, when the heating plate is divided into a plurality of parts, the molding die itself thermally expands non-uniformly in the longitudinal direction, so that the molding die itself may be bent.

また、加熱盤に温度分布を付与する場合には、温度制御を精度良く行うために温度設定の分布に合わせて、それぞれに測温体や温度調節機構を備える必要があり、加熱盤自体の製造コストの増加につながる。このような状況であるので、ローラの成形金型の更なる改良が望まれていた。   In addition, when a temperature distribution is given to the heating panel, it is necessary to provide a temperature measuring element and a temperature adjustment mechanism for each temperature according to the temperature setting distribution in order to accurately control the temperature. This leads to an increase in cost. In such a situation, further improvement of the roller mold has been desired.

そこで、本発明は、パイプ金型本体の円筒状内面をテーパ状に形成することによって、弾性ローラの長手方向に対して生じる外径の変化を低減することができる弾性ローラの成形金型を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a molding die for an elastic roller that can reduce a change in outer diameter with respect to the longitudinal direction of the elastic roller by forming the cylindrical inner surface of the pipe die body into a tapered shape. The purpose is to do.

上述した目的を達成するため、本発明に係る、弾性ローラの成形金型は、円筒状内面を有するパイプ金型本体と、パイプ金型本体内に配置される軸体を支持してパイプ金型本体の両端にそれぞれ嵌合される一対の端部駒とを有し、弾性材料の注入側の端部駒には注入用の穴が設けられ、非注入側の端部駒には、キャビティ内の空気は逃がし、かつキャビティ内に注入された弾性材料を漏らさない空気抜き部が設けられており、キャビティ内に軸体を配置し、キャビティ内に弾性材料を注入した後に弾性材料を硬化させて成形される弾性ローラの成形金型おいて、パイプ金型本体の円筒状内面が、注入側から非注入側に向かって内径が徐々に小さくなるテーパ形状に形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above-mentioned object, a molding die for an elastic roller according to the present invention is a pipe die that supports a pipe die body having a cylindrical inner surface and a shaft body disposed in the pipe die body. A pair of end pieces that are respectively fitted to both ends of the main body, and an injection hole is provided in the end piece on the injection side of the elastic material, and the end piece on the non-injection side is provided in the cavity The air vent part that releases the air and does not leak the elastic material injected into the cavity is provided, the shaft is placed in the cavity, and after the elastic material is injected into the cavity, the elastic material is cured and molded In the molding die for the elastic roller, the cylindrical inner surface of the pipe mold body is formed in a tapered shape in which the inner diameter gradually decreases from the injection side toward the non-injection side.

本発明によれば、加熱盤に温度傾斜を設定する必要が無いので、温度傾斜に起因する加熱盤の反りが発生じるのを防ぐことができる。また、本発明によれば、注入側と非注入側の端部駒の構造に起因して弾性ローラの長手方向に生じる外径差を小さく抑えることができる。   According to the present invention, since it is not necessary to set a temperature gradient in the heating panel, it is possible to prevent the heating panel from being warped due to the temperature gradient. Further, according to the present invention, it is possible to suppress a difference in outer diameter that occurs in the longitudinal direction of the elastic roller due to the structure of the end piece on the injection side and the non-injection side.

以下、本発明に係る具体的な実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, specific embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の成形金型は、円筒状内面を有するパイプ金型本体と、パイプ金型本体内に配置されるローラ軸体を支持してパイプ金型本体の両端にそれぞれ嵌合される一対の端部駒とを有する。注入側の端部駒には注入用の穴が設けられている。非注入側の端部駒には、キャビティ内の空気を逃がし、かつ注入された弾性材料としてのゴム材料を漏らさない空気抜き部が設けられている。この成形金型には、キャビティ内にローラ軸体を配置し、キャビティ内にゴム材料を注入した後にゴム材料を硬化させて、弾性ローラとしてのゴムローラが成形される。そして、パイプ金型本体の円筒状内面が、注入側から非注入側に向かって内径が徐々に小さくなるテーパ形状に形成されていることを特徴とする。   The molding die of the present invention includes a pipe mold body having a cylindrical inner surface, and a pair of ends that are respectively fitted to both ends of the pipe mold body while supporting a roller shaft disposed in the pipe mold body. It has a part piece. The end piece on the injection side is provided with an injection hole. The end piece on the non-injection side is provided with an air vent that allows air in the cavity to escape and does not leak the injected rubber material as the elastic material. In this molding die, a roller shaft is disposed in the cavity, and after the rubber material is injected into the cavity, the rubber material is cured to form a rubber roller as an elastic roller. The cylindrical inner surface of the pipe mold body is formed in a tapered shape in which the inner diameter gradually decreases from the injection side toward the non-injection side.

次に、好ましい実施形態を挙げて本発明を更に詳しく説明する。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.

パイプ金型本体2の内径や長さは、特に限定しないが、一般的な電子写真装置等の画像形成装置に用いられるゴムローラの場合には、例えばA4用紙やA3用紙サイズに対応したものが主である。そのようなゴムローラの内径及び長さは、内径が概ねφ8mmからφ25mm程度であり、長さはA4用紙サイズの場合には概ね210mmから250mm程度、A3サイズ用紙の場合には概ね300mmから350mm程度である。   The inner diameter and length of the pipe mold main body 2 are not particularly limited, but in the case of a rubber roller used in an image forming apparatus such as a general electrophotographic apparatus, for example, those corresponding to A4 paper or A3 paper size are mainly used. It is. The inner diameter and length of such a rubber roller is about φ8 mm to φ25 mm, and the length is about 210 mm to 250 mm for A4 paper size, and about 300 mm to 350 mm for A3 size paper. is there.

パイプ金型本体2の円筒状内面をテーパ形状に加工する方法としては、例えば、パイプ金型本体2の円筒状内面を所望の寸法よりも数μm〜数十μm小さいテーパ形状の内面を旋盤等で予め加工した後に、ホーニング盤を用いて行われる。ホーニング盤の押し込みストロークに連動して、砥石の拡幅量を調整することで、所望の寸法のテーパ形状に仕上げる方法が挙げられる。   As a method of processing the cylindrical inner surface of the pipe mold main body 2 into a tapered shape, for example, the cylindrical inner surface of the pipe mold main body 2 has a tapered inner surface that is several μm to several tens μm smaller than a desired dimension. After being processed in advance, the honing machine is used. There is a method of finishing the taper shape of a desired dimension by adjusting the amount of widening of the grindstone in conjunction with the pushing stroke of the honing machine.

例えば縦型ホーニング盤を用いて、このホーニング盤にパイプ金型本体2を立てた状態でセットし、例えばパイプ金型本体2の円筒状内面を上方から下方に向かって内径が徐々に大きくなるテーパ形状を形成する方法が挙げられる。この場合には、パイプ金型本体2の上側から砥石を挿入し、ホーニング加工を行い、砥石のストロークを下側に進めるのに伴って、そのストロークに連動して砥石の拡幅量を徐々に増やして、所望の寸法のテーパ形状を仕上げる。また、逆に、パイプ金型本体2の円筒状内面を上方から下方に向かって内径が徐々に小さくなるテーパ形状を形成する方法もある。この場合には、パイプ金型本体2の上側から砥石を挿入しホーニング加工をし、砥石のストロークを下側に進めるのに伴って、そのストロークに連動して砥石の拡幅量を徐々に減らして、所望の寸法のテーパ形状を仕上げる。   For example, a vertical honing machine is used, and the pipe mold body 2 is set up on the honing machine. For example, the cylindrical inner surface of the pipe mold body 2 is tapered from the upper side toward the lower side. A method for forming a shape is mentioned. In this case, a grindstone is inserted from the upper side of the pipe mold body 2, honing is performed, and as the stroke of the grindstone is advanced downward, the widening amount of the grindstone is gradually increased in conjunction with the stroke. Thus, a taper shape having a desired dimension is finished. Conversely, there is a method of forming a tapered shape on the cylindrical inner surface of the pipe mold body 2 so that the inner diameter gradually decreases from the upper side to the lower side. In this case, a grindstone is inserted from the upper side of the pipe mold body 2 to perform honing, and as the stroke of the grindstone is advanced downward, the widening amount of the grindstone is gradually reduced in conjunction with the stroke. Finish the taper shape with the desired dimensions.

また、他の加工方法としては、パイプ金型本体2の円筒状内面を旋盤加工によって直径で2μm〜7μm程度の段差をなす複数のストレート部を形成し、長手方向に対して所定の内径差を予め付ける方法が挙げられる。そして、ストレート部の内径に合わせてホーニング盤の砥石の拡幅量を調整し、かつ、段差部分をホーニング加工によって滑らかにつなぐことで、所望の寸法のテーパ形状が形成される。   Further, as another processing method, a plurality of straight portions having a step of about 2 μm to 7 μm in diameter are formed on the cylindrical inner surface of the pipe mold body 2 by lathe processing, and a predetermined inner diameter difference is made with respect to the longitudinal direction. The method of attaching in advance is mentioned. And the taper shape of a desired dimension is formed by adjusting the amount of widening of the grindstone of a honing machine according to the internal diameter of a straight part, and connecting a level | step-difference part smoothly by a honing process.

このとき、パイプ金型本体2の円筒状内面の内径差は、ストレート形状のパイプ金型本体で成形されたゴムローラの外径差を基準にして、熱収縮、硬化収縮等を考慮し決定する必要がある。しかしながら、内径差が5μm未満である場合には、内径差が加工精度のバラツキの範疇に収まったり、実際に成形されたゴムローラを用いた画像品質においても差が現れにくくなったりするので、テーパ形状によって得られる効果が小さくなってしまう。このため、パイプ金型本体は、円筒状内面における注入側の内径と非注入側の内径との差が5μm以上であるのが好ましい。   At this time, the inner diameter difference of the cylindrical inner surface of the pipe mold body 2 needs to be determined in consideration of heat shrinkage, curing shrinkage, etc., based on the outer diameter difference of the rubber roller formed by the straight pipe mold body. There is. However, when the inner diameter difference is less than 5 μm, the inner diameter difference falls within the range of variations in processing accuracy, or the difference in image quality using an actually molded rubber roller is less likely to appear. The effect obtained by this will be reduced. For this reason, the pipe mold body preferably has a difference of 5 μm or more between the inner diameter on the injection side and the inner diameter on the non-injection side on the cylindrical inner surface.

また、注入側の端部駒が開放系で、非注入側の端部駒が密閉系である成形金型で、かつ、パイプ金型本体2の円筒状内面がストレート形状に形成された成形金型を用いた場合には、注入側で熱膨張による材料の漏れ等が生じることがある。このため、このような成形金型で成形されたゴムローラは、一般的に非注入側の外径が注入側の外径に比べて相対的に大きくなる傾向にある。この外径が大きくなる割合は、材料の熱膨張率や成形温度等に応じて異なるが、0.5%程度が最大である。このため、成形金型のパイプ金型本体2の内径は、内径が大きい注入側を基準(100%)として、非注入側の内径を最大で0.5%程度小さくすることで、長手方向に対するゴムローラの外径差が10μm以下に抑えられたゴムローラを得ることができる。   Also, a molding die in which the end piece on the injection side is an open system and the end piece on the non-injection side is a closed system, and the cylindrical inner surface of the pipe mold body 2 is formed in a straight shape. When a mold is used, material leakage due to thermal expansion may occur on the injection side. For this reason, the rubber roller molded by such a molding die generally has a tendency that the outer diameter on the non-injection side is relatively larger than the outer diameter on the injection side. The rate at which the outer diameter increases depends on the coefficient of thermal expansion of the material, the molding temperature, etc., but the maximum is about 0.5%. For this reason, the inner diameter of the pipe mold main body 2 of the molding die is reduced by about 0.5% at the maximum on the non-injection side with respect to the injection side having a large inner diameter as a reference (100%). A rubber roller in which the difference in outer diameter of the rubber roller is suppressed to 10 μm or less can be obtained.

ゴムローラの成形方法としては、一般には、パイプ金型本体2と、パイプ金型本体2の両端部に嵌合される一対の端部駒1,3とを有する成形金型内にローラ軸体4をセットし、一方の端部駒3からゴム材料をキャビティ内に注入する。   As a method of molding a rubber roller, in general, a roller shaft body 4 is provided in a molding die having a pipe die body 2 and a pair of end pieces 1 and 3 fitted to both ends of the pipe die body 2. The rubber material is injected into the cavity from one end piece 3.

注入側の端部駒3には、ゴム材料を注入するための穴3aが少なくとも1つ設けられている。また、非注入側の端部駒1には、キャビティ内の空気を逃がすものの、注入されたゴム材料を漏らさない空気抜き部1bを有する密閉系であり、少なくとも1つの空気抜き部1bが設けられている。この空気抜き部1bとしては、非注入側の端部駒1を貫通して設けられた穴、又は、非注入側の端部駒1の外周部に形成された溝である。   The end piece 3 on the injection side is provided with at least one hole 3a for injecting a rubber material. Further, the end piece 1 on the non-injection side is a closed system having an air vent part 1b that escapes air in the cavity but does not leak the injected rubber material, and is provided with at least one air vent part 1b. . The air vent 1b is a hole provided through the non-injection side end piece 1 or a groove formed in the outer periphery of the non-injection side end piece 1.

ゴム材料の注入後には、成形金型から材料注入ノズル12を離した後、成形金型を熱風炉、又は成形金型を挟み込む加熱ブロック6a,6b,6c等で加熱し、成形金型内のゴム材料を硬化させる。ゴム材料の加熱硬化後は、一般には成形金型を冷却した後に、成形金型内からゴムローラを取り出す。   After injecting the rubber material, after separating the material injection nozzle 12 from the molding die, the molding die is heated in a hot air oven or a heating block 6a, 6b, 6c or the like sandwiching the molding die, The rubber material is cured. After the rubber material is heat-cured, generally, after cooling the molding die, the rubber roller is taken out from the molding die.

非注入側の端部駒1に設けられる空気抜き部1bは、注入するゴム材料にもよるが、直径0.2mm以下の穴、又は非注入側の端部駒1の嵌合部に深さ0.05mm程度の溝状に削ることで形成される。この空気抜き部1bは、注入されたゴム材料を漏らさずに、キャビティ内の空気だけを逃がすことができる。また、この空気抜き部1bをなす溝又は穴における通気方向に直交する断面積は0.01mm2〜0.05mm2程度の範囲内、好ましくは0.01mm2〜0.03mm2程度の範囲内である。空気抜き部1bを設ける箇所の個数は、少なくとも1つあれば機能するが、成形金型の加工性を考慮すると4箇所以下にするのが好ましい。 The air vent 1b provided in the end piece 1 on the non-injection side has a depth of 0 in a hole having a diameter of 0.2 mm or less or a fitting portion of the end piece 1 on the non-injection side, depending on the rubber material to be injected. It is formed by cutting into a groove shape of about .05 mm. The air vent 1b can escape only the air in the cavity without leaking the injected rubber material. Also, within the cross-sectional area perpendicular to the ventilation direction in the grooves or holes forming the air vent portion 1b is of the order of 0.01mm 2 ~0.05mm 2, preferably within the range of about 0.01mm 2 ~0.03mm 2 is there. The number of locations where the air vent 1b is provided functions as long as there is at least one. However, in consideration of the workability of the molding die, the number is preferably 4 or less.

ゴムローラを成形するゴム材料としては、例えば天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッソゴム、塩素ゴム等の、いずれが用いられても良い。また、弾性材料としては、必要に応じて、例えば導電材や充填材、硬化剤や触媒等を適宜分散させて用いられても良い。   As a rubber material for molding the rubber roller, any of natural rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, nitrile rubber, ethylene-propylene rubber, butyl rubber, silicone rubber, urethane rubber, fluorine rubber, chlorine rubber, etc. may be used. good. Moreover, as an elastic material, as needed, for example, a conductive material, a filler, a curing agent, a catalyst, and the like may be appropriately dispersed and used.

弾性材料に分散させることができる導電材としては、例えばカーボンブラック、導電性カーボン等のカーボン類、及び金属粉、導電性の繊維、あるいは酸化スズ等の半導電性金属酸化物粉体、さらにこれらの混合物等いずれであっても良い。導電材の含有量等によって電気抵抗を適宜調整することができる。   Examples of the conductive material that can be dispersed in the elastic material include carbons such as carbon black and conductive carbon, and metal powder, conductive fiber, or semiconductive metal oxide powder such as tin oxide. Any of these may be used. The electric resistance can be appropriately adjusted depending on the content of the conductive material.

本発明のゴムローラの成形金型を、電子写真装置用の現像ローラの成形に適用した実施例を説明する。現像ローラの成形に際して、円筒状内面を有するパイプ金型本体2と、パイプ金型本体2の両端部にそれぞれ嵌合されローラ軸体4を支持する一対の端部駒1、3とを有する成形金型を用意した。成形金型の材質としては、日立金属社製のプリハードン鋼のCENA1である。   An embodiment in which the rubber roller molding die of the present invention is applied to molding of a developing roller for an electrophotographic apparatus will be described. In forming the developing roller, the pipe has a cylindrical mold body 2 having a cylindrical inner surface, and a pair of end pieces 1 and 3 that are fitted to both ends of the pipe mold body 2 and support the roller shaft body 4. A mold was prepared. The material of the molding die is CENA1, a prehardened steel manufactured by Hitachi Metals.

実施例として、成形金型のパイプ金型本体2の内面形状が注入側の内径がφ16.34mm、非注入側の内径がφ16.32mm、円筒部の長さが240mmに形成されてテーパ形状にされた成形金型を用いた。このとき、円筒状内面の内径差は直径で20μm、内径が大きい注入側を基準にすると、内径差は、0.12%である。注入側の端部駒3には、注入用の穴3aとして、φ1.8mmの8つの穴がそれぞれ設けられている。また、非注入側の端部駒1には、空気抜き部1bとしての溝が、パイプ金型本体2との嵌合部の4箇所に、深さ0.05mmで削られて形成されることで、キャビティ内の空気は逃がし、かつ注入されたゴム材料を漏らさないように形成した。このとき、空気逃げ部1bをなす溝の断面積は、0.023mm2である。また、パイプ金型本体2及び一対の端部駒1,3の外径はすべてφ26mmに統一されている。 As an example, the inner surface of the pipe mold body 2 of the molding die is formed so that the inner diameter on the injection side is φ16.34 mm, the inner diameter on the non-injection side is φ16.32 mm, and the length of the cylindrical portion is 240 mm. The formed mold was used. At this time, the inner diameter difference of the cylindrical inner surface is 20 μm in diameter, and the inner diameter difference is 0.12% based on the injection side having a large inner diameter. The end piece 3 on the injection side is provided with eight holes of φ1.8 mm as injection holes 3a. Further, in the end piece 1 on the non-injection side, grooves as an air vent part 1b are formed by being cut at a depth of 0.05 mm at four places of the fitting part with the pipe mold body 2. The air in the cavity was formed to escape and not to leak the injected rubber material. At this time, the cross-sectional area of the groove forming the air escape portion 1b is 0.023 mm 2 . The outer diameters of the pipe mold body 2 and the pair of end pieces 1 and 3 are all unified to 26 mm.

現像ローラの成形工程では、図4及び図5に示すように、上述した成型金型が、金型受け10及び金型押さえ11によって支持される。また、成形工程では、注入ノズル12、射出バルブ13、射出シリンジ14、射出用モータ15、スタティックミキサ16、ミキシングブロック17、材料ポンプ18等を用いて、成形金型へのゴム材料の注入が行われる。   In the developing roller molding process, as shown in FIGS. 4 and 5, the above-described molding die is supported by the die receiver 10 and the die holder 11. In the molding process, a rubber material is injected into the molding die using an injection nozzle 12, an injection valve 13, an injection syringe 14, an injection motor 15, a static mixer 16, a mixing block 17, a material pump 18, and the like. Is called.

まず、成形金型のキャビティ内に外径φ8mm×長さ260mmのローラ軸体4(快削鋼SUM24L製)をセットした後、この成形金型を、図4に示すように、金型形状にくり抜かれた2枚のジュラルミン製の加熱ブロック6によって挟み込み、3分間予熱した。続いて、注入側の端部駒3から、導電性カーボンが配合された2液混合型の熱硬化性シリコーンゴム材料を37cc注入し、シリコーンゴム材料を3分間加熱し、硬化させた。このとき、ジュラルミン製の加熱ブロック6は、長手方向に対して3分割されており、それぞれの加熱ブロック6にヒータ7及び測温体8が設けられ、それぞれの加熱ブロック6で任意に加熱温度が設定できるように構成されている。また、ジュラルミン製の加熱ブロック6について、注入側ブロック6c、中央部ブロック6b、非注入側ブロック6aの3つの加熱ブロック6の温度設定はすべて115℃に設定した。   First, after setting the roller shaft 4 (made of free cutting steel SUM24L) having an outer diameter of φ8 mm × length of 260 mm in the cavity of the molding die, the molding die is formed into a die shape as shown in FIG. It was sandwiched between two punched duralumin heating blocks 6 and preheated for 3 minutes. Subsequently, 37 cc of a two-component mixed thermosetting silicone rubber material containing conductive carbon was injected from the end piece 3 on the injection side, and the silicone rubber material was heated for 3 minutes to be cured. At this time, the heating block 6 made of duralumin is divided into three in the longitudinal direction, and a heater 7 and a temperature measuring body 8 are provided in each heating block 6, and the heating temperature is arbitrarily set in each heating block 6. It is configured to be configurable. Moreover, about the heating block 6 made from duralumin, all the temperature settings of the three heating blocks 6 of the injection | pouring side block 6c, the center part block 6b, and the non-injection side block 6a were set to 115 degreeC.

ゴム材料の硬化後、ジュラルミン製の加熱ブロック6から成形金型を取り出し、成形金型形状にくり抜かれて、20℃に調節された冷却水が循環する2枚のジュラルミン製の冷却ブロックによって成形金型を3分間挟み込み、成形金型を冷却した。成形金型の冷却後、成形された現像ローラを取り出した。   After the rubber material is cured, the molding die is taken out of the heating block 6 made of duralumin, cut into the shape of the molding die, and molded by the two duralumin cooling blocks in which cooling water adjusted to 20 ° C circulates. The mold was sandwiched for 3 minutes to cool the mold. After cooling the molding die, the molded developing roller was taken out.

なお、内径が大きい注入側を基準にするときの内径差は、0.5%以下にするのを本実施例の適用範囲とするが、ローラ長、材料注入圧力、加熱ブロックの温度等によって、実験的に制御可能な範囲である。すなわち、ゴム材料の注入圧力が高くなれば、注入ノズル12を外した際の注入側と非注入側との圧力差はより高くなるので、注入側と非注入側のパイプ金型本体2の内径差は、更に大きくする必要があり、本実施例よりも内径差(%)が大きな値をとることになる。また、加熱ブロック6の加熱温度が、本実施例よりも高い場合には、熱膨張の影響による材料の漏れが大きくなる。このため、この場合には、パイプ金型本体の内径差を大きくする方向に修正することになる。このようにして、実施例を考えたときに、対応可能と考えられる内径差は、0.5%が限度である。   In addition, the inner diameter difference when the injection side having a large inner diameter is set as a reference is 0.5% or less as an application range of the present embodiment, but depending on the roller length, the material injection pressure, the temperature of the heating block, and the like, This is an experimentally controllable range. That is, when the injection pressure of the rubber material is increased, the pressure difference between the injection side and the non-injection side when the injection nozzle 12 is removed becomes higher, so that the inner diameter of the pipe mold body 2 on the injection side and the non-injection side is increased. The difference needs to be further increased, and the inner diameter difference (%) takes a larger value than in this embodiment. Further, when the heating temperature of the heating block 6 is higher than that of the present embodiment, material leakage due to the influence of thermal expansion becomes large. For this reason, in this case, correction is made in the direction of increasing the inner diameter difference of the pipe mold body. In this way, when considering the embodiment, the inner diameter difference considered to be compatible is limited to 0.5%.

比較例として、成形金型のパイプ金型本体2aの内面形状がφ16.34mmのストレート形状に形成された成形金型を用いた。また、パイプ金型本体2aの外径は、実施例1と同様にφ26mmとし、円筒部の長さも実施例1と同様に240mmとした。また、注入側の端部駒3、非注入側の端部駒1としても、実施例1と同形状のものを用いた。また、ジュラルミン製の加熱ブロック6の温度設定は、実施例1と同様に3つのブロック6a,6b,6cともに115℃に設定した。その他、成形金型の予熱時間、ゴム材料の注入量、現像ローラの硬化時間、冷却条件等の条件は、すべてが実施例1と同じである。   As a comparative example, a molding die in which the inner surface shape of the pipe die body 2a of the molding die was formed into a straight shape with a diameter of 16.34 mm was used. Further, the outer diameter of the pipe mold body 2a was φ26 mm as in the first embodiment, and the length of the cylindrical portion was 240 mm as in the first embodiment. In addition, as the end piece 3 on the injection side and the end piece 1 on the non-injection side, those having the same shape as in Example 1 were used. Further, the temperature setting of the heating block 6 made of duralumin was set to 115 ° C. for the three blocks 6a, 6b and 6c in the same manner as in Example 1. Other conditions such as the preheating time of the molding die, the injection amount of the rubber material, the curing time of the developing roller, and the cooling conditions are all the same as those in the first embodiment.

参考例として、比較例と同じ成形金型のパイプ金型本体2aの内面形状がφ16.34mmのストレート形状に形成された成形金型を用いた。また、ジュラルミン製の加熱ブロック6の温度設定を注入側ブロック6c及び中央部ブロック6bを115℃に設定し、非注入側ブロック6aを120℃に設定した。また、パイプ金型本体2aの外径は、実施例1と同様にφ26mmとして、ゴム材料の注入側の端部駒3、非注入側の端部駒1は、実施例と同形状のものを用いた。その他、成形金型の予熱時間、ゴム材料の注入量、現像ローラの硬化時間、冷却条件等の条件は、すべてが実施例と同じである。   As a reference example, a molding die in which the inner surface shape of the pipe die body 2a of the same molding die as that of the comparative example is formed in a straight shape having a diameter of 16.34 mm was used. Moreover, the temperature setting of the heating block 6 made from duralumin was set to 115 ° C. for the injection side block 6c and the central block 6b, and the non-injection side block 6a was set to 120 ° C. Further, the outer diameter of the pipe mold body 2a is set to 26 mm as in the first embodiment, and the end piece 3 on the injection side of the rubber material and the end piece 1 on the non-injection side are of the same shape as in the embodiment. Using. Other conditions such as the preheating time of the molding die, the injection amount of the rubber material, the curing time of the developing roller, and the cooling conditions are all the same as in the embodiment.

これら実施例、比較例、参考例においてそれぞれ成形された現像ローラの外径をキーエンス社製の外径測定器LS−7000(センサヘッド部LS−7030M)を用いて測定した。現像ローラの外径の測定箇所として、現像ローラの中央部及び中央から55mm、110mmの5点を測定し、外径差を比較した。   The outer diameters of the developing rollers respectively molded in these examples, comparative examples, and reference examples were measured using an outer diameter measuring device LS-7000 (sensor head unit LS-7030M) manufactured by Keyence Corporation. As measurement points of the outer diameter of the developing roller, five points of 55 mm and 110 mm from the central portion and the center of the developing roller were measured, and the outer diameter differences were compared.

図6に示すように、現像ローラ5の外径を、便宜的に注入側から順にそれぞれD1,D2,D3,D4,D5とし、各点での外径の測定結果を表1に示す。近年の高精細化された電子写真装置用の現像ローラとしては、長手方向での外径差は、10μm以下にするのが好ましく、本実施例では、外径差が10μm以下のものを良品(OK)とした。   As shown in FIG. 6, the outer diameter of the developing roller 5 is D1, D2, D3, D4, and D5 in order from the injection side for convenience, and Table 1 shows the measurement results of the outer diameter at each point. As a developing roller for an electrophotographic apparatus with high definition in recent years, the outer diameter difference in the longitudinal direction is preferably 10 μm or less, and in this embodiment, a non-defective product having an outer diameter difference of 10 μm or less is used. OK).

実施例において成形された現像ローラは、注入側D1と非注入側D5との外径差が3μmとなっており、ほぼストレート形状を示しており、最大径と最小径の差も、5μm以下であり、製品として問題がない範囲の外径差であった。   The developing roller formed in the embodiment has an outer diameter difference of 3 μm between the injection side D1 and the non-injection side D5, which is almost straight, and the difference between the maximum diameter and the minimum diameter is also 5 μm or less. There was a difference in the outer diameter within the range where there was no problem as a product.

一方、比較例の成形金型は、非注入側の端部駒が密閉系であり、一方、注入側の端部駒はゴム材料の注入後に注入ノズルが取り外されて開放系となり、熱膨張等によって注入側のゴム材料の漏れ等が生じた。このため、比較例において成形された現像ローラは、非注入側D5の外径が注入側D1と比較し、14μm程度大きくなった。   On the other hand, in the molding die of the comparative example, the end piece on the non-injection side is a closed system, while the end piece on the injection side becomes an open system by removing the injection nozzle after the injection of the rubber material, and so on. Caused leakage of the rubber material on the injection side. For this reason, in the developing roller molded in the comparative example, the outer diameter of the non-injection side D5 is about 14 μm larger than that of the injection side D1.

すなわち、実施例によれば、パイプ金型本体の円筒状内面を非注入側に向かって内径を徐々に小さくすることによって、比較例において生じる非注入側のゴムローラの外径が大きくなるのが補正され、ほぼストレート形状をなす現像ローラを得ることができた。   That is, according to the embodiment, the outer diameter of the non-injection-side rubber roller that occurs in the comparative example is increased by gradually reducing the inner diameter of the cylindrical inner surface of the pipe mold body toward the non-injection-side. As a result, a developing roller having a substantially straight shape could be obtained.

参考例は、従来技術で行われていたことの追試に相当するので、現像ローラの寸法としては望ましい結果が得られる。参考例では、加熱ブロックの温度を、非注入側を高くすることによって熱収縮が大きくなったため、比較例で説明したようなゴム材料の漏れによってゴムローラの注入側の外径が小さくなる現象が解消された。したがって、参考例で成形されたゴムローラは、非注入側D5の外径が所望の寸法に近くなるように小さくなり、注入側D1と非注入側D5との外径差が8μmであり、製品として問題がないレベルに収まった。但し、参考例は、加熱ブロックの温度差を設定したことによる歪の発生に関する問題が残っている。   Since the reference example corresponds to a supplementary test that has been performed in the prior art, a desirable result can be obtained as the dimension of the developing roller. In the reference example, since the heat shrinkage was increased by increasing the temperature of the heating block on the non-injection side, the phenomenon that the outer diameter of the injection side of the rubber roller was reduced due to the leakage of the rubber material as described in the comparative example was solved. It was done. Therefore, the rubber roller molded in the reference example is reduced so that the outer diameter of the non-injection side D5 is close to a desired dimension, and the difference in outer diameter between the injection side D1 and the non-injection side D5 is 8 μm. It settled in the level without a problem. However, the reference example still has a problem relating to the generation of distortion due to the setting of the temperature difference of the heating block.

以上のことから、実施例は、加熱ブロックに温度分布を付けなくても、パイプ金型本体の内径を10μmから20μm程度のテーパ形状に形成することによって、ほぼストレート形状のゴムローラを成形することができた。したがって、実施例は、加熱ブロックに温度分布を付けた場合と同様に外径差を10μm以下に抑えることができた。
From the above, in the embodiment, an almost straight rubber roller can be formed by forming the inner diameter of the pipe mold body into a taper shape of about 10 μm to 20 μm without giving a temperature distribution to the heating block. did it. Therefore, in the example, the outer diameter difference could be suppressed to 10 μm or less as in the case where the temperature distribution was given to the heating block.

Figure 2010046814
Figure 2010046814

実施例で用いた金型を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the metal mold | die used in the Example. 比較例及び参考例で用いた金型を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the metal mold | die used by the comparative example and the reference example. 実施例、比較例及び参考例で用いた非注入側の端部駒を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the edge part piece of the non-injection side used by the Example, the comparative example, and the reference example. 実施例、比較例及び参考例で用いた加熱ブロックを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the heating block used by the Example, the comparative example, and the reference example. 実施例、比較例及び参考例で用いた現像ローラの成形装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the shaping | molding apparatus of the developing roller used by the Example, the comparative example, and the reference example. 実施例、比較例及び参考例で成形された現像ローラの外径の測定点を示す側面図である。It is a side view which shows the measuring point of the outer diameter of the developing roller shape | molded by the Example, the comparative example, and the reference example.

符号の説明Explanation of symbols

1 非注入側の端部駒
1b 空気抜き部
2 パイプ金型本体
3 注入側の端部駒
3a 注入用の穴
4 ローラ軸体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 End piece on the non-injection side 1b Air vent part 2 Pipe mold main body 3 End piece on the injection side 3a Hole for injection 4 Roller shaft

Claims (5)

円筒状内面を有するパイプ金型本体と、該パイプ金型本体内に配置される軸体を支持して該パイプ金型本体の両端にそれぞれ嵌合される一対の端部駒とを有し、弾性材料の注入側の端部駒には注入用の穴が設けられ、非注入側の端部駒には、キャビティ内の空気を逃がし、かつ該キャビティ内に注入された弾性材料を漏らさない空気抜き部が設けられており、前記キャビティ内に前記軸体を配置し、前記キャビティ内に弾性材料を注入した後に弾性材料を硬化させて成形される弾性ローラの成形金型おいて、
前記パイプ金型本体の前記円筒状内面が、前記注入側から前記非注入側に向かって内径が徐々に小さくなるテーパ形状に形成されていることを特徴とする弾性ローラの成形金型。
A pipe mold body having a cylindrical inner surface, and a pair of end pieces that are respectively fitted to both ends of the pipe mold body to support a shaft body disposed in the pipe mold body, The end piece on the injection side of the elastic material is provided with an injection hole, and the end piece on the non-injection side releases air in the cavity and does not leak the elastic material injected into the cavity. In the molding die of the elastic roller, the shaft body is disposed in the cavity, and the elastic material is cured after being injected into the cavity.
A molding die for an elastic roller, wherein the cylindrical inner surface of the pipe die body is formed in a tapered shape in which an inner diameter gradually decreases from the injection side toward the non-injection side.
前記パイプ金型本体は、前記円筒状内面における前記注入側の内径と前記非注入側の内径との差が5μm以上、かつ前記注入側の内径を基準として前記差が0.5%以下である、請求項1に記載の弾性ローラの成形金型。   In the pipe mold main body, the difference between the inner diameter on the injection side and the inner diameter on the non-injection side on the cylindrical inner surface is 5 μm or more, and the difference is 0.5% or less based on the inner diameter on the injection side. A molding die for an elastic roller according to claim 1. 前記空気抜き部の断面積が0.01mm2から0.05mm2の範囲内であり、かつ前記空気抜き部が設けられた箇所が4箇所以下である、請求項1に記載の弾性ローラの成形金型。 2. The molding die for an elastic roller according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the air vent part is in a range of 0.01 mm 2 to 0.05 mm 2 , and the number of places provided with the air vent part is 4 or less. . 前記空気抜き部は、前記非注入側の端部駒を貫通して設けられた穴、又は、前記非注入側の端部駒の外周部に形成された溝である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の弾性ローラの成形金型。   4. The air vent according to claim 1, wherein the air vent is a hole formed through the end piece on the non-injection side or a groove formed in an outer peripheral portion of the end piece on the non-injection side. 2. A molding die for an elastic roller according to item 1. 前記弾性ローラが電子写真装置に用いられるゴムローラである、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の弾性ローラの成形金型。   The elastic roller molding die according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastic roller is a rubber roller used in an electrophotographic apparatus.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102179868A (en) * 2011-02-24 2011-09-14 维苏威赛璐珂陶瓷(苏州)有限公司 Transmission roller mold
JP5035484B1 (en) * 2012-03-07 2012-09-26 富士ゼロックス株式会社 Rubber roll manufacturing apparatus and rubber roll manufacturing method
CN102825683A (en) * 2012-08-01 2012-12-19 河南机电高等专科学校 Silica gel die assembly, silica gel die and manufacturing tool thereof

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