JP3941992B2 - 樹脂ローラの成形金型 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンターや複写機、ファクシミリ装置などの電子写真方式を採用した各種装置に組み込まれる現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等のローラを製造する、金型およびその金型を用いた成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンターや複写機、ファクシミリ装置などの電子写真方式を採用した各種装置には現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等のローラが組み込まれている。このようなローラの１例を図９に示す。ローラ１０は、芯体１１と、樹脂にて形成される円筒状の成形体１２とを有する。このようなローラ１０を成形するための金型は、例えば、図１０に示すように、筒状金型１３と、この筒状金型１３の上下両端に位置し、前記筒状金型１３に内挿された芯体１１を保持するとともに筒状金型１３の両端を封止する芯体保持部材１４とを有する。そして下部側の芯体保持部材１４には筒状金型１３内のローラ成形空間１５に樹脂材料を注入するためのストレート形状の樹脂材料注入口１６が形成され、樹脂の流通を規制する規制部材１７が装着されている。この樹脂材料注入口１６の金型外側に半円状のノズルタッチ部２２から成形機の樹脂注入ノズル１８を圧接することにより、ローラ成形空間１５に樹脂材料が導かれる。他方、上部側の芯体保持部材１４にはストレート形状の空気抜き口２０が形成されている。上部側の芯体保持部材１４には、この空気抜き口２０に直交するように、樹脂の流出を閉止する規制部材２１が取り付けられている。
【０００３】
ここで、例えば、直径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ２００ｍｍ〜４００ｍｍの大きさの樹脂ローラを成形するための金型の場合、樹脂材料注入口１６の断面形状は、通常、円形であり、樹脂材料注入口１６の断面積は、通常、１．８ｍｍ2〜１２．６ｍｍ2程度であった。また、樹脂材料注入口１６の長さは、通常、１５ｍｍ〜５０ｍｍ程度であった。従来の成形金型においては、注入速度を上げることのみが重視されていたため、このように、非常に大きい樹脂材料注入口１６が採用されていた。そして樹脂材料注入口１６が大きいことによる樹脂もれの弊害を改善する目的で、加熱硬化時には規制部材により閉止するという設計がされていた。さらに、空気をより速く抜くことを目的として抜き口２０が設けられる場合、空気抜き口２０の断面形状は、通常、円形であり、空気抜き口２０の断面積は、通常、１．８ｍｍ2〜１２．６ｍｍ2程度であった。また、空気抜き口２０の長さは、通常、１５ｍｍ〜５０ｍｍ程度であった。従来の成形金型において、このような空気抜き口２０は、樹脂が金型内に注入される際に金型内の成形空間の空気が抜ける流路を形成することを目的として設けられていた。このため、より速く空気を抜くことを目的として、比較的断面積の大きい空気抜き口２０が採用されていた。
【０００４】
なお、従来、金型のパーティング部（嵌合部）から空気が抜けることを期待して空気抜き口を設けない金型が採用されている例もあるが、この様な場合には、空気が充分には抜けにくく、成形品に気泡などの不良が発生する頻度が高くなりやすいという欠点がある。
【０００５】
このような金型による従来のローラの成形方法を以下に説明する。
【０００６】
最初に、筒状金型１３に内挿された芯体１１の上下端を上部および下部の芯体保持部材１４によって保持する。次いで、図１０に示すように、樹脂材料注入口１６を通じてローラ成形空間１５に熱硬化型液状樹脂を充填する。樹脂充填中は、上部の芯体保持部材１４に設けた第１の規制部材１７を開放して、ローラ成形空間１５内の空気を空気抜き口２０から金型外へ排気する。充填が完了した後、図１１に示すように、樹脂材料注入口１６の規制部材１７を閉止させて、加熱硬化時に筒状金型１３内で膨張する樹脂の逆流を防止する。樹脂の充填が完了した後、規制部材１７を閉止する。この状態でローラ成形空間１５内の樹脂を加熱硬化させる。樹脂の硬化が完了した後、芯体保持部材１４を筒状金型１３から、その軸方向に沿って、それぞれ上方および下方に抜き去る。次いで、筒状金型１３に対して芯体１１を押し出す等して、筒状金型１３内に保持されている成形品を、取り出す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の金型を用いた成形方法では、得られるローラの寸法安定性が悪いという問題がある。すなわち、このような従来の金型を用いた成形方法では、芯体保持部材１４と筒状金型１３で構成された金型に熱硬化性樹脂が充填された後に、上部および下部の規制部材１７および２１が閉じられて金型内が密閉される。そして、密閉された金型内にで充填された樹脂は、加熱されることにより、体積が熱膨張する。熱硬化性樹脂は非圧縮性の樹脂であるので、体積膨張した樹脂は、金型内に、相当な高圧をもたらし、その内圧のために、上部および下部の芯体保持部材１４と筒状金型１３との間隙、または上部芯体保持部材１４と規制部材２１との間隙、または下部芯体保持部材１４と規制部材１７との間隙から、金型外に樹脂が漏れる。樹脂が漏れることにより、成形されたローラの寸法、特にローラ外径が変化する。
【０００８】
ここで、その漏れる樹脂量は金型の密閉度合いによって異なる。金型の密閉度合いは、上部および下部の芯体保持部材１４と筒状金型１３との間隙、または芯体保持部材１４と規制部材１７、２１との間隙によって決まる。その密閉度合いは非常に微妙であり、各々の部材の寸法バラツキや組立構成具合によっても異なる。
【０００９】
そして、漏れた樹脂量が個々の金型によって異なり、ひいてはローラの寸法精度、特に外径寸法がばらつく不良が発生する。
【００１０】
また、規制部材１７、２１における樹脂の流通を閉止する大径部３１および樹脂の流通を許容する小径部３２に樹脂が付着しやすい。付着した樹脂をそのままにしておくと、その場で加熱硬化してしまう。その場で硬化してしまうと、規制部材１７、２１が動かなくなってしまい、以後の成形ができなくなる。このため、規制部材および規制部材を挿入している穴の部分を、毎回の成形操作ごとに掃除するという極めて労力を要する後工程が必要となり、成形効率が著しく低下する。
【００１１】
また、規制部材１７、２１が設置された複雑な構造の金型が必要であるため、金型の製造工程が複雑になり、金型のコストアップにつながる。
【００１２】
本発明はかかる現況に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形されたローラの寸法安定性を改良し、かつ、後工程における過大な労力を伴う掃除を必要とせず、金型費を削減できる金型およびその金型を用いた成形方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の局面において、本発明の金型は、樹脂ローラの成形に用いる成形金型であって、
該成形金型は、筒状金型と、その筒状金型の両端に配置される一対の芯体保持部材とを有し、該筒状金型および該一対の芯体保持部材がローラ成形空間を形成しており、
一方の芯体保持部材には樹脂材料注入口が設けられ、いずれか一方または両方の芯体保持部材には成形空間の空気抜き口が設けられており、
該空気抜き口の一部に、該空気抜き口の断面積より小さい断面積を有する第１の金型内圧調整口が設けられている。
【００１４】
１つの実施態様では、前記第１の金型内圧調整口の断面積が０．７×１０-2（ｍｍ2）〜５（ｍｍ2）である。
【００１５】
１つの実施態様では、前記注入口の一部に第２の金型内圧調整口が設けられており、該第２の金型内圧調整口の断面積が、該注入口の断面積よりも小さい。
【００１６】
１つの実施態様では、前記第１の金型内圧調整口および第２の金型内圧調整口の断面積が、それぞれ０．７×１０-2（ｍｍ2）〜５（ｍｍ2）である。
【００１７】
１つの実施態様では、前記第１の金型内圧調整口の、断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞０．５］である。
【００１８】
１つの実施態様では、前記注入口の一部に第２の金型内圧調整口が設けられており、該第２の金型内圧調整口の断面積が、該注入口の断面積よりも小さく、
該第２の金型内圧調整口の、断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞０．５］である。
【００１９】
１つの実施態様では、本発明の金型は、前記空気抜き口が、前記樹脂材料注入口が設けられた芯体保持部材に設けられており、
該空気抜き口に、前記第１の金型内圧調整口が設けられており、
該注入口の開閉と該空気抜き口の開閉とを同時に制御する規制部材が設けられている。
【００２０】
１つの実施態様では、本発明の金型は、前記樹脂材料注入口が設けられた芯体保持部材に、前記樹脂材料注入口を制御する規制部材が設けられており、
該規制部材には、
該注入口とほぼ同一の断面形状および断面積を有する樹脂注入用開口部と、
該樹脂注入用開口部よりも小さい断面積を有する金型内圧調整用開口部とが設けられており、
該規制部材をスライドさせることにより、該樹脂注入用開口部と該注入口とを連通させることが可能であり、かつ、該規制部材を別の位置にスライドさせることにより、該金型内圧調整用開口部と該注入口とを連通させることも可能である。
【００２１】
本発明の第２の局面は、上記のいずれかの金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を該芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂材料注入口より熱硬化性樹脂を該ローラ成形空間内へ注入する工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する。
【００２２】
本発明の第３の局面は、上記の金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を前記芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂材料注入口が開き、かつ前記空気抜き口が閉じている状態に前記規制部材を制御して、前記樹脂材料注入口から熱硬化性樹脂を前記ローラ成形空間内へ注入する工程、
該規制部材をスライドさせて、該樹脂材料注入口を閉じ、かつ該空気抜き口を開ける工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する。
【００２３】
本発明の第４の局面は、上記の金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を前記芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂注入用開口部と該樹脂材料注入口とが連通する状態に前記規制部材を制御して、前記樹脂材料注入口から熱硬化性樹脂を該ローラ成形空間内へ注入する工程、
該規制部材をスライドさせて、前記金型内圧調整用開口部と該樹脂材料注入口とを連通させる工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の局面）
本発明の第１の局面の成形金型を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すように、成形金型１００は、筒状金型１３と、筒状金型１３の両端に配置される一対の芯体保持部材１４とを有し、筒状金型１３および一対の芯体保持部材１４がローラ成形空間１５を形成している。
【００２６】
筒状金型１３、および芯体保持部材１４は、熱硬化性樹脂成形用に用いられる公知の任意の材料から構成され得る。好ましくは、プリハードン鋼、焼き入れ鋼、非磁性鋼、炭素工具鋼、耐食鋼（ステンレス鋼）などである。
【００２７】
筒状金型１３の内部には、内挿される樹脂ローラの芯体１１が、芯体保持部材１４に保持されている。樹脂ローラの芯体１１として公知の任意の材料、例えば、金属材料や導電性を付与した樹脂材料などが、本発明の成形方法に適用可能である。
【００２８】
一方の芯体保持部材１４には樹脂材料注入口１６が設けられている。樹脂材料注入口１６の断面形状は、任意の形状が可能であるが、円形であることが好ましい。また、２つ以上の複数の樹脂材料注入口を設置することも可能である。
【００２９】
樹脂材料注入口１６の断面積は、好ましくは、１．７（ｍｍ2）〜７．１（ｍｍ2）であり、より好ましくは、１．７（ｍｍ2）〜４．９（ｍｍ2）である。大きすぎる場合には、樹脂を注入する際に、樹脂が金型内に勢い良く入り過ぎて空気の巻き込みが発生し、成形品の気泡（ボイド）の原因となり易い。また金型から離型された成形品に残る注入口部の成形物（ランナー）の除去に必要な手間が増えるという欠点がある。また逆に、樹脂材料注入口１６が小さすぎる場合には、樹脂の注入速度が遅くなり易い。
【００３０】
樹脂材料注入口１６の長さは、好ましくは、８（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）であり、より好ましくは、１０（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）である。長すぎる場合には、注入口部の成形物（ランナー）の樹脂量が多くなり、原料の無駄が増える。短すぎる場合には、芯体保持部材の軸方向の厚みを薄くせざるを得なくなり、芯体保持部材の強度が不足し易い。
【００３１】
いずれかの芯体保持部材１４には成形空間１５内の空気を排出するための空気抜き口２０が設けられている。空気抜き口２０には、樹脂の流出を調整する第１の金型内圧調整口２０ｂが設けられている。好ましくは、第１の金型内圧調整口２０ｂは、図４に示されるように、さらに樹脂溜部分２７に連通される。
【００３２】
空気抜き口２０は、注入口１６が設けられている側の芯体保持部材に設けられてもよく、その反対側の芯体保持部材に設けられてもよい。また両方の芯体保持部材に設けられてもよい。
【００３３】
別の実施態様においては、第１の金型内圧調整口２０ｂは、図３に示すように、さらに空気抜き口２０ｃに連通されてもよい。
【００３４】
空気抜き口２０の断面形状は、任意の形状であり得るが、通常、円形である。
【００３５】
第１の金型内圧調整口２０ｂの断面形状は、任意の形状であり得るが、円形断面であることが好ましい。また、２つ以上の複数の空気抜き口を設置することも可能である。
【００３６】
第１の金型内圧調整口２０ｂの断面積は、空気抜き口２０の断面積より小さい。好ましくは、第１の金型内圧調整口２０ｂの断面積は、樹脂材料注入口１６の断面積より小さい。
【００３７】
空気抜き口２０の断面積は、好ましくは、０．７（ｍｍ2）〜７．１（ｍｍ2）であり、より好ましくは、０．７（ｍｍ2）〜４．９（ｍｍ2）である。大きすぎる場合には、金型から離型された成形品に残る空気抜き口部の成形物（ランナー）の除去に必要な手間が増えるという欠点がある。一方、小さすぎる場合には、樹脂の空気抜き不足となり易く、成形品に気泡（ボイド）が発生し易くなる。
【００３８】
空気抜き口２０の長さは、好ましくは、８（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）であり、より好ましくは、１０（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）である。長すぎる場合には、空気抜き口の成形物（ランナー）の樹脂量が多くなり、原料の無駄が増える。短すぎる場合には、芯体保持部材の軸方向の厚みを薄くせざるを得なくなり、芯体保持部材の強度が低下し易い。
【００３９】
第１の金型内圧調整口２０ｂの断面積は、空気抜き口２０の断面積よりも小さいことが必要であり、好ましくは、０．７×１０-2（ｍｍ2）〜５（ｍｍ2）であり、より好ましくは、０．７×１０-1（ｍｍ2）〜３．５（ｍｍ2）である。
【００４０】
なお、この断面積の範囲は、後述の実験結果から確認された範囲である。この範囲を逸脱すると、金型の内圧を調整する効果が得られにくい。またこの範囲より小さい場合、空気抜き口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物が残ってしまいやすい。
【００４１】
第１の金型内圧調整口２０ｂの長さは、好ましくは、０．５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）であり、より好ましくは、０．５（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）である。特に、断面積が小さくて、長すぎる場合には、空気抜き口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物（ランナー）が残ってしまい易い。また、断面積が大きくて、長すぎる場合には、空気抜き口部の成形物（ランナー）の樹脂量が多くなり、原料の無駄が増える。
【００４２】
また、１つの実施態様においては、第１の金型内圧調整口２０ｂにおいて、その断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞０．５］とする。第１の金型内圧調整口２０ｂの断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とを上記のように調整することにより、金型内に充填された樹脂が加熱硬化する際に漏れる樹脂量を安定させることができる。より好ましくは、［１００＞（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞１］であり、さらに好ましくは、［５０＞（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞１］である。第一の金型内圧調整口２０ｂの断面積は、前記空気抜き口２０の断面積よりも小さいことが必要であり、その長さは、好ましくは０．５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）であり、より好ましくは、０．５（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）である。従って、［Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2）］が大きすぎる場合、空気抜き口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物（ランナー）が残ってしまい易い。また逆に小さすぎる場合には、金型の内圧を調整する効果が得られにくい。
【００４３】
１つの実施態様では、図１に示すように、注入口１６に第２の金型内圧調整口１６ｂが設けられている。
【００４４】
第２の金型内圧調整口１６ｂの断面形状は、任意の形状であり得るが、円形断面であることが好ましい。
【００４５】
第２の金型内圧調整口１６ｂの断面積は、樹脂注入１６の断面積より小さいことが必要である。好ましくは、０．７×１０-2（ｍｍ2）〜５（ｍｍ2）であり、より好ましくは、０．７×１０-1（ｍｍ2）〜３．５（ｍｍ2）である。
【００４６】
なお、この断面積の範囲は、後述の実験結果から確認された範囲である。この範囲を逸脱すると、金型の内圧を調整する効果が得られにくい。またこの範囲より小さ過ぎる場合、樹脂材料注入口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物が残ってしまいやすい。また、断面積が小さすぎる場合、金型内に樹脂を注入しにくくなり、樹脂注入時間が長くなり易い。
【００４７】
また、金型内圧調整口１６ｂの断面積が大きすぎる場合には、樹脂材料注入口１６から樹脂が勢い良く金型内に注入されるため、金型内の空気が巻き込まれて、成形品に気泡が発生しやすい。
【００４８】
第２の金型内圧調整口１６ｂの長さは、好ましくは、０．５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）であり、より好ましくは、０．５（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）である。特に、断面積が小さくて、長い場合、空気抜き口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物（ランナー）が残ってしまい易い。また、断面積が大きくて、長い場合、空気抜き口部の成形物（ランナー）の樹脂量が多くなり、原料の無駄が増える。
【００４９】
また、１つの実施態様においては、第２の金型内圧調整口１６ｂにおいて、その断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞０．５］とする。第２の金型内圧調整口１６ｂの断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とを上記のように調整することにより、金型内に充填された樹脂が、加熱硬化する際に漏れる樹脂量を安定させることができる。より好ましくは、［１００＞（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞０．５］であり、さらに好ましくは、［５０＞（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞１］である。
【００５０】
第２の金型内圧調整口１６ｂの断面積は、空気抜き口１６の断面積よりも小さいことが必要であり、その長さは、０．５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）であり、より好ましくは、０．５（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）である。
【００５１】
（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））が大きすぎる場合には、空気抜き口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物（ランナー）が残ってしまい易い。逆に小さすぎる場合には、金型内圧を調整する効果が得られにくい。
【００５２】
１つの実施態様においては、図８に示すように、第２の金型内圧調整口１６ｂの代わりに、従来の金型の規制部材１７を樹脂材料注入口１６に設けることができる。規制部材１７としては、樹脂の流通を規制し得る任意の部材が適用可能である。ここで、「規制する」とは、樹脂を流通させるか、または流通を止めるかの、制御を行うことをいう。従って、規制部材１７として、従来のローラ成形用金型に用いられていた規制部材を使用してもよい。この実施態様では、樹脂を注入する際に、第２の金型内圧調整口１６ｂによる剪断応力が発生せず、樹脂の注入時間を短縮することができる。
【００５３】
このような金型により、公知の任意の大きさの樹脂ローラが成形され得る。一般的には、直径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ２００ｍｍ〜４００ｍｍの大きさの樹脂ローラが好適に成形される。
【００５４】
本発明の別の好適な実施態様の成形金型は、後述する第３の局面の方法に利用され得る金型である。このような金型の例を図５Ａおよび図５Ｂに基づいて説明する。
【００５５】
この実施態様の金型は、例えば図５Ａに示されるように、樹脂材料注入口１６が設けられた芯体保持部材１４に、空気抜き口２０が設けられており、空気抜き口２０に、第１の金型内圧調整口２０ｂが設けられており、注入口１６の開閉と空気抜き口２０の開閉とを同時に制御する規制部材１７が設けられている。規制部材１７は、例えば、樹脂注入口用開口部と、空気抜き口用開口部とを備える。例えば、規制部材１７をスライドさせることにより、注入口１６と樹脂注入口用開口部とを連通させ、また別の位置に規制部材１７をスライドさせることにより、空気抜き口２０を空気抜き口用開口部とを連通させる設計とすることができる。
【００５６】
ここで、規制部材１７は、空気抜き口２０と交差するよう設けられてもよく、金型内圧調整口２０ｂと交差するように設けられてもよく、空気抜き口２０と金型内圧調整口２０ｂとの接続部分と交差するように設けられてもよい。
【００５７】
規制部材１７が金型内圧調整口２０と交差している場合、空気抜き口２０の開閉は、金型内圧調整口２０ｂの開閉により行われる。従って、本明細書中において、空気抜き口２０の開閉は、それに連通している金型内圧調整口２０ｂの開閉をも意味する。
【００５８】
規制部材１７は、図５Ａに示すように、樹脂注入口用開口部と、空気抜き口用開口部との両方を有してもよいが、単一の共用開口部を設けて、その共用開口部が樹脂注入口用開口部と、空気抜き口用開口部とを兼ねてもよい。
【００５９】
樹脂注入用開口部の断面形状および断面積は、樹脂注入口の断面形状および断面積とほぼ同一かまたは、それより大きい断面形状および断面積が採用されることが好ましい。樹脂注入口の断面積よりも小さい断面積を採用することも可能であるが、樹脂注入時間の所要時間が長くなりやすい。
【００６０】
空気抜き口用開口部の断面形状および断面積は、金型内圧調整口２０ｂの断面形状および断面積とほぼ同一かまたは、それより大きい断面形状および断面積が採用されることが好ましい。断面積が小さ過ぎる場合には、成形時に空気抜きが不十分になりやすく、成形品に気泡が生じやすい。
【００６１】
空気抜き口用開口部と樹脂注入用開口部との間の距離については、任意の設計が可能である。
【００６２】
この実施態様の金型を用いれば、樹脂材料注入口１６から樹脂を注入した後、規制部材１７をスライドさせて、金型内圧調整口２０ｂを開放して加熱硬化を行うことができる。このような金型および成形方法を採用することにより、樹脂注入速度が低下する弊害なく、かつ、１つの規制部材１７の１つの動作のみにより、容易に、樹脂材料注入口１６および金型内圧調整口２０ｂの両方の開閉を同時に制御することができる。
【００６３】
本発明のまた別の好適な実施態様の成形金型は、後述する第４の局面の方法に利用され得る金型である。このような金型の例を図５Ｃおよび図５Ｄに基づいて説明する。
【００６４】
注入口１６側の芯体保持部材１４には、樹脂材料注入口１６に交差する規制部材１７が設けられている。
【００６５】
規制部材１７には、注入口１６とほぼ同一の断面形状および断面積を有する樹脂注入用開口部と、樹脂注入用開口部よりも小さい断面積を有する金型内圧調整用開口部とが設けられている。
【００６６】
金型内圧調整用開口部の断面形状および断面積は、上記の金型内圧調整口と同様の断面形状および断面積が採用可能である。このような形状および断面積が採用されることにより、金型内圧調整用開口部が注入口に連通された場合に、金型内圧調整口として機能することができる。
【００６７】
金型内圧調整用開口部と、樹脂注入用開口部との間の距離については、任意の設計がなされ得る。しかし、この距離が長すぎると、規制部材の動作距離が大きくなり、動作時間が長くなりやすい。逆に短すぎると、金型内圧調整用開口部と樹脂注入用開口部との間の規制部材の強度が低下しやすい。
【００６８】
規制部材１７をスライドさせることにより、該樹脂注入用開口部と注入口１６とを連通させることが可能であり、かつ、規制部材１７を別の位置にスライドさせることにより、金型内圧調整用開口部と注入口１６とを連通させることも可能である。このような機能により、規制部材の単純な動作のみで、注入口１６の注入口としての役割、および金型内圧調整口としての役割の両方を、自在に切り替えながら行うことが可能になる。
【００６９】
この実施態様の金型を用いれば、口径の大きい注入口１６から高速で樹脂材料を注入することが可能であり、かつ、加熱硬化時には、金型調整用開口部により、金型内圧を調整することができる。
【００７０】
（第２の局面）
以下、本発明の第２の局面である、成形方法の手順を説明する。
【００７１】
本発明の成形方法では、まず、熱硬化性樹脂を注入する。
【００７２】
樹脂を金型内に注入する注入装置の注入ノズル１８から、一方の芯体保持部材に設けられたノズルタッチ部２２、および注入口１６から金型内へ樹脂が注入される。樹脂が金型内に注入されると金型内の空気は、もう一方の芯体保持部材１４に設けられた空気抜き口２０を通じて、金型の外へ抜けていく。
【００７３】
熱硬化性樹脂の注入は、任意の方法を用いることができる。射出成形機のような装置を用いて強制的に注入してもよく、または熱硬化性樹脂の液体を単に流し込んでもよい。
【００７４】
本発明の成形方法における樹脂の注入方法の好ましい例を説明する。
【００７５】
例えば、末端アリル化ポリオキシプロピレン系重合体にポリシロキサン系硬化剤と導電性付与材（カーボンブラック）を配合する。注入樹脂の粘度は、導電付与材の混合部数によるが、好ましくは２００〜８００ポイズである。樹脂の注入には、例えば、液状樹脂用射出注入機を用いる。ローラ外径がφ１６ｍｍで、成形体部の長さが２５０ｍｍのローラを成形する場合であれば、注入時の注入圧力は、好ましくは、０．５ＭＰａ〜４ＭＰａとする。そして、例えば、樹脂成形体部の肉厚が４ｍｍの場合、金型の樹脂材料注入口の径は、好ましくは１ｍｍ〜２ｍｍである。また、注入時の金型の向きは金型の長手方向を垂直に立て、金型の下部から注入することが望ましい。
【００７６】
樹脂注入後、金型を加熱して熱硬化性樹脂を硬化させる。具体的には、例えば、金型内への設定量の樹脂注入が完了した後、注入ノズルがノズルタッチ部から離れ、加熱工程において設定温度に加熱される。
【００７７】
注入ノズルがノズルタッチ部から離れる際には、注入樹脂に注入圧力が懸かっていないため、加熱する前に、樹脂材料注入口から、樹脂は漏れにくい。
【００７８】
特に、粘度が２００〜８００ポイズ程度である樹脂を注入する場合には、その粘性のため、加熱する前に樹脂材料注入口から樹脂は漏れにくい。
【００７９】
金型の加熱は、従来公知の任意の方法で行うことができる。具体的には、例えば、加熱ファンが設けられた加熱炉内で加熱する方法、金型の周囲に電気ヒータを配して加熱する方法、または誘導加熱コイルを金型周辺に配して加熱する方法がある。
【００８０】
金型の温度は、熱硬化性樹脂の注入および加熱硬化を行うことができる任意の温度が選択可能であるが、樹脂の注入時は、樹脂が注入しやすく、かつ硬化しない温度、例えば２０℃〜８０℃程度が好ましい。また、樹脂の加熱温度は、樹脂に配合される硬化遅延剤の分量にもよるが、８０℃〜２００℃程度が望ましい。
【００８１】
金型内に注入された樹脂は、加熱により膨張する。樹脂が加熱により膨張している状態を図６に示す。膨張した樹脂は、第１の金型内圧調整口２０ｂを通じて漏れようとする。この際に、樹脂と第１の金型内圧調整口２０ｂの内面との間に、剪断応力が発生し、樹脂の漏れる速度が制限される。このため、樹脂の漏れ始めから加熱硬化するまでの間に漏れる樹脂量が一定になり、成形品の寸法バラツキが低減される。
【００８２】
樹脂の硬化が完了した後、必要に応じて、金型の空気抜き口２０および注入口１６周辺に付着した樹脂を除去し、芯体保持部材１４と筒状金型１３を分離し、その軸方向に成形体を押し出すなどして、成形品を得る。
【００８３】
金型外に漏れた樹脂は、金ブラシで擦ったり、圧縮空気で吹き飛ばすことにより、容易に除去できる。
【００８４】
図７に示すように、金型から離型された成形品には、空気抜き口、および樹脂材料注入口の成形物（ランナー）がローラの成形体部分と結合して成形される。この結合部分は、ナイフやハサミ、またはレーザーカッタなどの公知の手段で除去され得る。
【００８５】
１つの実施態様において、本発明の成形方法は、図８に示すように、第２の金型内圧調整口１６ｂの代わりに、規制部材１７を有する金型を用いてもよい。この場合には、図８に示すように、規制部材１７を開放した状態で、樹脂の注入を行い、その後、図２に示すように規制部材１７を閉じて、樹脂を加熱硬化させる。
【００８６】
本発明の成形方法に使用可能な成形樹脂材料としては、熱硬化性樹脂が用いられる。例えばシリコーン、ウレタン、アクリロニトリル・ブタジエン共重合（ＮＢＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・メチレン共重合体（ＥＰＤＭ）などが使用できる。
【００８７】
熱硬化性樹脂は、好ましくは、常温で液状の樹脂が使用される。より好ましくは、１００ポイズ〜１０００ポイズの粘度の樹脂組成物が使用される。さらに好ましくは、２００ポイズ〜８００ポイズである。
【００８８】
粘度が低すぎる場合には、樹脂が金型の嵌合部から漏れ易くなる。粘度が高すぎる場合は、樹脂の注入に時間がかかったり、高圧で注入する装置が必要となるため好ましくない。
【００８９】
なお、常温で高粘度の樹脂を用いる場合には、予め、熱硬化しない温度で樹脂を予備加熱して、粘度を下げて注入してもよい。
【００９０】
熱硬化性樹脂には、必要に応じてその他の各種添加剤を添加することができる。例えば、カーボン等の抵抗制御剤を添加すれば、ローラの電気抵抗を制御することができる。
【００９１】
上記熱硬化性樹脂には、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤、硬化遅延剤などの、熱硬化反応を調整する材料が添加される。上記熱硬化性樹脂には、必要に応じて、有機または無機の充填剤を添加できる。さらに上記熱硬化性樹脂には、必要に応じて有機または無機の各種顔料、増粘剤、離型剤などを添加することができる。
【００９２】
（第３の局面）
第３の局面において、本発明の成形方法は、例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示すような金型を用いて行われる。
【００９３】
第３の局面に用いられる金型においては、空気抜き口２０が、樹脂材料注入口１６が設けられた芯体保持部材１４に設けられており、空気抜き口２０に、第１の金型内圧調整口２０ｂが設けられており、注入口１６の開閉と空気抜き口２０の開閉とを同時に制御する規制部材１７が設けられている。
【００９４】
第３の局面の方法では、図５Ａに示すように、樹脂材料注入口が開き、かつ空気抜き口２０が閉じている状態に規制部材１７を制御して、樹脂材料注入口１６から熱硬化性樹脂を該ローラ成形空間内へ注入する。口径の大きい樹脂材料注入口が開いていることにより、樹脂を高速に注入することができる。
【００９５】
次いで、図５Ｂに示すように、規制部材１７をスライドさせることにより、樹脂材料注入口１６を閉じ、かつ空気抜き口２０を開ける。
【００９６】
このように、第３の局面の方法によれば、樹脂材料注入口１６から樹脂を注入した後、規制部材１７をスライドさせて、金型内圧調整口２０ｂを開放して加熱硬化を行うことができる。
【００９７】
このため、樹脂注入速度が低下する弊害なく、かつ、１つの規制部材１７の１つの動作のみにより、容易に、樹脂材料注入口１６および金型内圧調整口２０ｂの両方の開閉を同時に制御することができる。
【００９８】
また、規制部材１７が注入口１６および空気抜き口２０の両方の開閉を制御できるので、成形手順が簡略化される。
【００９９】
またさらに、別々に開閉を制御する部材を設けるよりも金型構造が簡略化されて、金型の製造コストを低減でき、かつ金型のメンテナンスも容易になる。
【０１００】
（第４の局面）
第４の局面の本発明の成形方法は、例えば、図５Ｃおよび図５Ｄに示すような金型を用いて行われる。
【０１０１】
第４の局面の方法において用いられる金型においては、樹脂材料注入口１６が設けられた芯体保持部材１４に、樹脂材料注入口１６を制御する規制部材が設けられている。規制部材１７には、注入口１６とほぼ同一の断面形状および断面積を有する樹脂注入用開口部と、樹脂注入用開口部よりも小さい断面積を有する金型内圧調整用開口部とが設けられている。規制部材１７は、樹脂注入用開口部と注入口１６とを連通させる位置にスライドさせることが可能であり、かつ、金型内圧調整用開口部と注入口とを連通させる位置にスライドさせることも可能である。
【０１０２】
第４の局面の方法では、図５Ｃに示すように、樹脂材料注入用開口部が樹脂材料注入口１６と連通している状態に規制部材１７を制御して、樹脂材料注入口１６から熱硬化性樹脂をローラ成形空間１５内へ注入する。
【０１０３】
そして、規制部材１７をスライドさせて、図５Ｄに示すように、金型内圧調整用開口部と樹脂材料注入口１６とを連通させ、その状態で、熱硬化性樹脂を加熱して硬化させて、成形品を得る。
【０１０４】
このように、第４の局面の方法では、規制部材１７の単純な動作のみで、樹脂材料注入口１６の注入口としての役割、および金型内圧調整口としての役割の両方を、自在に切り替えながら行うことが可能になる。その結果、成形作業の工程が簡略化され、成形プロセス全体としての成形コストを低減することが可能になる。
【０１０５】
（作用）
以下に、本発明の作用について説明する。
【０１０６】
従来の金型において、成形されたローラの寸法安定性が悪いことの主な原因は、熱硬化樹脂が金型内で加熱され、体積膨張する際の樹脂圧力に、金型の密閉力が圧倒されて、樹脂が金型外に漏れる際に、その金型の密閉力が都度異なるために樹脂漏れ量も異なることである。したがって、金型の密閉度合いを安定化させることにより、各成形品間の樹脂漏れ量が安定化される。このことにより、成形されたローラの寸法バラツキが少なくなると考えられる。
【０１０７】
また、規制部材を用いない実施態様で実施することも可能であり、この場合、規制部材に付着する樹脂を掃除する作業が不要となる。
【０１０８】
【実施例】
以下に、本発明の非限定的な実施例について説明する。
【０１０９】
（実施例）
本発明の図１の金型を用いて、ローラ外径がφ１６ｍｍ、樹脂成形部の長さが２５０ｍｍのローラを成形した。
【０１１０】
注入樹脂材料として、以下の表１に記載する熱硬化性樹脂組成物を用いた。
【０１１１】
【表１】
【０１１２】
配合された注入樹脂材料の粘度は、６００ポイズであった。
【０１１３】
注入は、液状樹脂用射出注入機を用いて行った。注入圧力を４ＭＰａに設定して注入を行った。
【０１１４】
金型１００の樹脂材料注入口１６および空気抜き口２０は、円形断面形状であり、その直径は、それぞれ２ｍｍであった。
【０１１５】
第１および第２の金型内圧調整口１６ｂおよび２０ｂは、円形断面形状であり、直径は、０．５ｍｍであり、断面積Ｓは、０．１９６ｍｍ2であり、長さＬは３ｍｍであった。従って、（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＝１５．３であった。
【０１１６】
上記の条件で得られた成形品の軸方向の外径バラツキは２５μ以下であり、外観上も、気泡巻き込みなどの不良が発生しなかった。
【０１１７】
（比較例）
図１０に示す金型を用いて、ローラ外径がφ１６ｍｍ、樹脂成形部の長さが２５０ｍｍのローラを、実施例と同一の配合樹脂および同一の注入条件で、成形した。
【０１１８】
樹脂材料注入口１６および空気抜き口２０は、円形断面形状であり、その直径はそれぞれ２ｍｍであった。
【０１１９】
まず、第１の規制部材１７を開放し、第２の規制部材２１を開放した状態で、樹脂材料注入口１６より熱硬化性樹脂をローラ成形空間１５内へ注入した。樹脂注入後、第１の規制部材１７および第２の規制部材２１を閉止した。その後、金型１００を加熱して熱硬化性樹脂を硬化させた。
【０１２０】
樹脂の加熱硬化の終了後、ローラを取り出した。得られたローラの軸方向の外径バラツキを測定した結果、軸方向の外径バラツキが３０μ〜５０μであった。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明によれば、単純な構造で、コストダウンが図れる金型が提供される。本発明の成形方法によれば、成形品の寸法バラツキを低減させることができ、金型の掃除工程を簡略化することができ、成形サイクルの短縮、良品率の向上などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の局面における本発明の金型を示す断面図である。
【図２】 第１の局面の１つの実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図３】 第１の局面の１つの実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図４】 第１の局面の１つの実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図５Ａ】 第１の局面の好適な実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図５Ｂ】 第１の局面の好適な実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図５Ｃ】 第１の局面の好適な実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図５Ｄ】 第１の局面の好適な実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図６】 本発明の金型に樹脂を注入した後、加熱硬化している状態を示す断面図である。
【図７】 本発明の金型を用いて樹脂ローラを成形し、型から離型した直後の状態を示す断面図である。
【図８】 本発明の金型の１つの実施態様を示す断面図である。
【図９】 本発明の金型を用いて成形される樹脂ローラを示す断面図である。
【図１０】 従来技術の金型を示す断面図である。
【図１１】 従来技術の金型を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ ローラ
１１ 芯体
１２ 回転体
１３ 筒状金型
１４ 芯体保持部材
１５ ローラ成形空間
１６ 樹脂材料注入口
１６ｂ 第２の金型内圧調整口
１７ 規制部材
１８ ノズル
２０ 空気抜き口
２０ｂ 第１の金型内圧調整口
２１ 規制部材
２２ ノズルタッチ部
２５ 漏れた樹脂
２７ 樹脂溜部分
２８、２９ ランナー
１００ 成形金型
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンターや複写機、ファクシミリ装置などの電子写真方式を採用した各種装置に組み込まれる現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等のローラを製造する、金型およびその金型を用いた成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンターや複写機、ファクシミリ装置などの電子写真方式を採用した各種装置には現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等のローラが組み込まれている。このようなローラの１例を図９に示す。ローラ１０は、芯体１１と、樹脂にて形成される円筒状の成形体１２とを有する。このようなローラ１０を成形するための金型は、例えば、図１０に示すように、筒状金型１３と、この筒状金型１３の上下両端に位置し、前記筒状金型１３に内挿された芯体１１を保持するとともに筒状金型１３の両端を封止する芯体保持部材１４とを有する。そして下部側の芯体保持部材１４には筒状金型１３内のローラ成形空間１５に樹脂材料を注入するためのストレート形状の樹脂材料注入口１６が形成され、樹脂の流通を規制する規制部材１７が装着されている。この樹脂材料注入口１６の金型外側に半円状のノズルタッチ部２２から成形機の樹脂注入ノズル１８を圧接することにより、ローラ成形空間１５に樹脂材料が導かれる。他方、上部側の芯体保持部材１４にはストレート形状の空気抜き口２０が形成されている。上部側の芯体保持部材１４には、この空気抜き口２０に直交するように、樹脂の流出を閉止する規制部材２１が取り付けられている。
【０００３】
ここで、例えば、直径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ２００ｍｍ〜４００ｍｍの大きさの樹脂ローラを成形するための金型の場合、樹脂材料注入口１６の断面形状は、通常、円形であり、樹脂材料注入口１６の断面積は、通常、１．８ｍｍ2〜１２．６ｍｍ2程度であった。また、樹脂材料注入口１６の長さは、通常、１５ｍｍ〜５０ｍｍ程度であった。従来の成形金型においては、注入速度を上げることのみが重視されていたため、このように、非常に大きい樹脂材料注入口１６が採用されていた。そして樹脂材料注入口１６が大きいことによる樹脂もれの弊害を改善する目的で、加熱硬化時には規制部材により閉止するという設計がされていた。さらに、空気をより速く抜くことを目的として抜き口２０が設けられる場合、空気抜き口２０の断面形状は、通常、円形であり、空気抜き口２０の断面積は、通常、１．８ｍｍ2〜１２．６ｍｍ2程度であった。また、空気抜き口２０の長さは、通常、１５ｍｍ〜５０ｍｍ程度であった。従来の成形金型において、このような空気抜き口２０は、樹脂が金型内に注入される際に金型内の成形空間の空気が抜ける流路を形成することを目的として設けられていた。このため、より速く空気を抜くことを目的として、比較的断面積の大きい空気抜き口２０が採用されていた。
【０００４】
なお、従来、金型のパーティング部（嵌合部）から空気が抜けることを期待して空気抜き口を設けない金型が採用されている例もあるが、この様な場合には、空気が充分には抜けにくく、成形品に気泡などの不良が発生する頻度が高くなりやすいという欠点がある。
【０００５】
このような金型による従来のローラの成形方法を以下に説明する。
【０００６】
最初に、筒状金型１３に内挿された芯体１１の上下端を上部および下部の芯体保持部材１４によって保持する。次いで、図１０に示すように、樹脂材料注入口１６を通じてローラ成形空間１５に熱硬化型液状樹脂を充填する。樹脂充填中は、上部の芯体保持部材１４に設けた第１の規制部材１７を開放して、ローラ成形空間１５内の空気を空気抜き口２０から金型外へ排気する。充填が完了した後、図１１に示すように、樹脂材料注入口１６の規制部材１７を閉止させて、加熱硬化時に筒状金型１３内で膨張する樹脂の逆流を防止する。樹脂の充填が完了した後、規制部材１７を閉止する。この状態でローラ成形空間１５内の樹脂を加熱硬化させる。樹脂の硬化が完了した後、芯体保持部材１４を筒状金型１３から、その軸方向に沿って、それぞれ上方および下方に抜き去る。次いで、筒状金型１３に対して芯体１１を押し出す等して、筒状金型１３内に保持されている成形品を、取り出す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の金型を用いた成形方法では、得られるローラの寸法安定性が悪いという問題がある。すなわち、このような従来の金型を用いた成形方法では、芯体保持部材１４と筒状金型１３で構成された金型に熱硬化性樹脂が充填された後に、上部および下部の規制部材１７および２１が閉じられて金型内が密閉される。そして、密閉された金型内にで充填された樹脂は、加熱されることにより、体積が熱膨張する。熱硬化性樹脂は非圧縮性の樹脂であるので、体積膨張した樹脂は、金型内に、相当な高圧をもたらし、その内圧のために、上部および下部の芯体保持部材１４と筒状金型１３との間隙、または上部芯体保持部材１４と規制部材２１との間隙、または下部芯体保持部材１４と規制部材１７との間隙から、金型外に樹脂が漏れる。樹脂が漏れることにより、成形されたローラの寸法、特にローラ外径が変化する。
【０００８】
ここで、その漏れる樹脂量は金型の密閉度合いによって異なる。金型の密閉度合いは、上部および下部の芯体保持部材１４と筒状金型１３との間隙、または芯体保持部材１４と規制部材１７、２１との間隙によって決まる。その密閉度合いは非常に微妙であり、各々の部材の寸法バラツキや組立構成具合によっても異なる。
【０００９】
そして、漏れた樹脂量が個々の金型によって異なり、ひいてはローラの寸法精度、特に外径寸法がばらつく不良が発生する。
【００１０】
また、規制部材１７、２１における樹脂の流通を閉止する大径部３１および樹脂の流通を許容する小径部３２に樹脂が付着しやすい。付着した樹脂をそのままにしておくと、その場で加熱硬化してしまう。その場で硬化してしまうと、規制部材１７、２１が動かなくなってしまい、以後の成形ができなくなる。このため、規制部材および規制部材を挿入している穴の部分を、毎回の成形操作ごとに掃除するという極めて労力を要する後工程が必要となり、成形効率が著しく低下する。
【００１１】
また、規制部材１７、２１が設置された複雑な構造の金型が必要であるため、金型の製造工程が複雑になり、金型のコストアップにつながる。
【００１２】
本発明はかかる現況に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形されたローラの寸法安定性を改良し、かつ、後工程における過大な労力を伴う掃除を必要とせず、金型費を削減できる金型およびその金型を用いた成形方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の局面において、本発明の金型は、樹脂ローラの成形に用いる成形金型であって、
該成形金型は、筒状金型と、その筒状金型の両端に配置される一対の芯体保持部材とを有し、該筒状金型および該一対の芯体保持部材がローラ成形空間を形成しており、
一方の芯体保持部材には樹脂材料注入口が設けられ、いずれか一方または両方の芯体保持部材には成形空間の空気抜き口が設けられており、
該空気抜き口の一部に、該空気抜き口の断面積より小さい断面積を有する第１の金型内圧調整口が設けられている。
【００１４】
１つの実施態様では、前記第１の金型内圧調整口の断面積が０．７×１０-2（ｍｍ2）〜５（ｍｍ2）である。
【００１５】
１つの実施態様では、前記注入口の一部に第２の金型内圧調整口が設けられており、該第２の金型内圧調整口の断面積が、該注入口の断面積よりも小さい。
【００１６】
１つの実施態様では、前記第１の金型内圧調整口および第２の金型内圧調整口の断面積が、それぞれ０．７×１０-2（ｍｍ2）〜５（ｍｍ2）である。
【００１７】
１つの実施態様では、前記第１の金型内圧調整口の、断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞０．５］である。
【００１８】
１つの実施態様では、前記注入口の一部に第２の金型内圧調整口が設けられており、該第２の金型内圧調整口の断面積が、該注入口の断面積よりも小さく、
該第２の金型内圧調整口の、断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞０．５］である。
【００１９】
１つの実施態様では、本発明の金型は、前記空気抜き口が、前記樹脂材料注入口が設けられた芯体保持部材に設けられており、
該空気抜き口に、前記第１の金型内圧調整口が設けられており、
該注入口の開閉と該空気抜き口の開閉とを同時に制御する規制部材が設けられている。
【００２０】
１つの実施態様では、本発明の金型は、前記樹脂材料注入口が設けられた芯体保持部材に、前記樹脂材料注入口を制御する規制部材が設けられており、
該規制部材には、
該注入口とほぼ同一の断面形状および断面積を有する樹脂注入用開口部と、
該樹脂注入用開口部よりも小さい断面積を有する金型内圧調整用開口部とが設けられており、
該規制部材をスライドさせることにより、該樹脂注入用開口部と該注入口とを連通させることが可能であり、かつ、該規制部材を別の位置にスライドさせることにより、該金型内圧調整用開口部と該注入口とを連通させることも可能である。
【００２１】
本発明の第２の局面は、上記のいずれかの金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を該芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂材料注入口より熱硬化性樹脂を該ローラ成形空間内へ注入する工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する。
【００２２】
本発明の第３の局面は、上記の金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を前記芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂材料注入口が開き、かつ前記空気抜き口が閉じている状態に前記規制部材を制御して、前記樹脂材料注入口から熱硬化性樹脂を前記ローラ成形空間内へ注入する工程、
該規制部材をスライドさせて、該樹脂材料注入口を閉じ、かつ該空気抜き口を開ける工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する。
【００２３】
本発明の第４の局面は、上記の金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を前記芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂注入用開口部と該樹脂材料注入口とが連通する状態に前記規制部材を制御して、前記樹脂材料注入口から熱硬化性樹脂を該ローラ成形空間内へ注入する工程、
該規制部材をスライドさせて、前記金型内圧調整用開口部と該樹脂材料注入口とを連通させる工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の局面）
本発明の第１の局面の成形金型を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すように、成形金型１００は、筒状金型１３と、筒状金型１３の両端に配置される一対の芯体保持部材１４とを有し、筒状金型１３および一対の芯体保持部材１４がローラ成形空間１５を形成している。
【００２６】
筒状金型１３、および芯体保持部材１４は、熱硬化性樹脂成形用に用いられる公知の任意の材料から構成され得る。好ましくは、プリハードン鋼、焼き入れ鋼、非磁性鋼、炭素工具鋼、耐食鋼（ステンレス鋼）などである。
【００２７】
筒状金型１３の内部には、内挿される樹脂ローラの芯体１１が、芯体保持部材１４に保持されている。樹脂ローラの芯体１１として公知の任意の材料、例えば、金属材料や導電性を付与した樹脂材料などが、本発明の成形方法に適用可能である。
【００２８】
一方の芯体保持部材１４には樹脂材料注入口１６が設けられている。樹脂材料注入口１６の断面形状は、任意の形状が可能であるが、円形であることが好ましい。また、２つ以上の複数の樹脂材料注入口を設置することも可能である。
【００２９】
樹脂材料注入口１６の断面積は、好ましくは、１．７（ｍｍ2）〜７．１（ｍｍ2）であり、より好ましくは、１．７（ｍｍ2）〜４．９（ｍｍ2）である。大きすぎる場合には、樹脂を注入する際に、樹脂が金型内に勢い良く入り過ぎて空気の巻き込みが発生し、成形品の気泡（ボイド）の原因となり易い。また金型から離型された成形品に残る注入口部の成形物（ランナー）の除去に必要な手間が増えるという欠点がある。また逆に、樹脂材料注入口１６が小さすぎる場合には、樹脂の注入速度が遅くなり易い。
【００３０】
樹脂材料注入口１６の長さは、好ましくは、８（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）であり、より好ましくは、１０（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）である。長すぎる場合には、注入口部の成形物（ランナー）の樹脂量が多くなり、原料の無駄が増える。短すぎる場合には、芯体保持部材の軸方向の厚みを薄くせざるを得なくなり、芯体保持部材の強度が不足し易い。
【００３１】
いずれかの芯体保持部材１４には成形空間１５内の空気を排出するための空気抜き口２０が設けられている。空気抜き口２０には、樹脂の流出を調整する第１の金型内圧調整口２０ｂが設けられている。好ましくは、第１の金型内圧調整口２０ｂは、図４に示されるように、さらに樹脂溜部分２７に連通される。
【００３２】
空気抜き口２０は、注入口１６が設けられている側の芯体保持部材に設けられてもよく、その反対側の芯体保持部材に設けられてもよい。また両方の芯体保持部材に設けられてもよい。
【００３３】
別の実施態様においては、第１の金型内圧調整口２０ｂは、図３に示すように、さらに空気抜き口２０ｃに連通されてもよい。
【００３４】
空気抜き口２０の断面形状は、任意の形状であり得るが、通常、円形である。
【００３５】
第１の金型内圧調整口２０ｂの断面形状は、任意の形状であり得るが、円形断面であることが好ましい。また、２つ以上の複数の空気抜き口を設置することも可能である。
【００３６】
第１の金型内圧調整口２０ｂの断面積は、空気抜き口２０の断面積より小さい。好ましくは、第１の金型内圧調整口２０ｂの断面積は、樹脂材料注入口１６の断面積より小さい。
【００３７】
空気抜き口２０の断面積は、好ましくは、０．７（ｍｍ2）〜７．１（ｍｍ2）であり、より好ましくは、０．７（ｍｍ2）〜４．９（ｍｍ2）である。大きすぎる場合には、金型から離型された成形品に残る空気抜き口部の成形物（ランナー）の除去に必要な手間が増えるという欠点がある。一方、小さすぎる場合には、樹脂の空気抜き不足となり易く、成形品に気泡（ボイド）が発生し易くなる。
【００３８】
空気抜き口２０の長さは、好ましくは、８（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）であり、より好ましくは、１０（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）である。長すぎる場合には、空気抜き口の成形物（ランナー）の樹脂量が多くなり、原料の無駄が増える。短すぎる場合には、芯体保持部材の軸方向の厚みを薄くせざるを得なくなり、芯体保持部材の強度が低下し易い。
【００３９】
第１の金型内圧調整口２０ｂの断面積は、空気抜き口２０の断面積よりも小さいことが必要であり、好ましくは、０．７×１０-2（ｍｍ2）〜５（ｍｍ2）であり、より好ましくは、０．７×１０-1（ｍｍ2）〜３．５（ｍｍ2）である。
【００４０】
なお、この断面積の範囲は、後述の実験結果から確認された範囲である。この範囲を逸脱すると、金型の内圧を調整する効果が得られにくい。またこの範囲より小さい場合、空気抜き口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物が残ってしまいやすい。
【００４１】
第１の金型内圧調整口２０ｂの長さは、好ましくは、０．５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）であり、より好ましくは、０．５（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）である。特に、断面積が小さくて、長すぎる場合には、空気抜き口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物（ランナー）が残ってしまい易い。また、断面積が大きくて、長すぎる場合には、空気抜き口部の成形物（ランナー）の樹脂量が多くなり、原料の無駄が増える。
【００４２】
また、１つの実施態様においては、第１の金型内圧調整口２０ｂにおいて、その断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞０．５］とする。第１の金型内圧調整口２０ｂの断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とを上記のように調整することにより、金型内に充填された樹脂が加熱硬化する際に漏れる樹脂量を安定させることができる。より好ましくは、［１００＞（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞１］であり、さらに好ましくは、［５０＞（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞１］である。第一の金型内圧調整口２０ｂの断面積は、前記空気抜き口２０の断面積よりも小さいことが必要であり、その長さは、好ましくは０．５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）であり、より好ましくは、０．５（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）である。従って、［Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2）］が大きすぎる場合、空気抜き口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物（ランナー）が残ってしまい易い。また逆に小さすぎる場合には、金型の内圧を調整する効果が得られにくい。
【００４３】
１つの実施態様では、図１に示すように、注入口１６に第２の金型内圧調整口１６ｂが設けられている。
【００４４】
第２の金型内圧調整口１６ｂの断面形状は、任意の形状であり得るが、円形断面であることが好ましい。
【００４５】
第２の金型内圧調整口１６ｂの断面積は、樹脂注入１６の断面積より小さいことが必要である。好ましくは、０．７×１０-2（ｍｍ2）〜５（ｍｍ2）であり、より好ましくは、０．７×１０-1（ｍｍ2）〜３．５（ｍｍ2）である。
【００４６】
なお、この断面積の範囲は、後述の実験結果から確認された範囲である。この範囲を逸脱すると、金型の内圧を調整する効果が得られにくい。またこの範囲より小さ過ぎる場合、樹脂材料注入口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物が残ってしまいやすい。また、断面積が小さすぎる場合、金型内に樹脂を注入しにくくなり、樹脂注入時間が長くなり易い。
【００４７】
また、金型内圧調整口１６ｂの断面積が大きすぎる場合には、樹脂材料注入口１６から樹脂が勢い良く金型内に注入されるため、金型内の空気が巻き込まれて、成形品に気泡が発生しやすい。
【００４８】
第２の金型内圧調整口１６ｂの長さは、好ましくは、０．５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）であり、より好ましくは、０．５（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）である。特に、断面積が小さくて、長い場合、空気抜き口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物（ランナー）が残ってしまい易い。また、断面積が大きくて、長い場合、空気抜き口部の成形物（ランナー）の樹脂量が多くなり、原料の無駄が増える。
【００４９】
また、１つの実施態様においては、第２の金型内圧調整口１６ｂにおいて、その断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞０．５］とする。第２の金型内圧調整口１６ｂの断面積Ｓ（ｍｍ2）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とを上記のように調整することにより、金型内に充填された樹脂が、加熱硬化する際に漏れる樹脂量を安定させることができる。より好ましくは、［１００＞（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞０．５］であり、さらに好ましくは、［５０＞（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＞１］である。
【００５０】
第２の金型内圧調整口１６ｂの断面積は、空気抜き口１６の断面積よりも小さいことが必要であり、その長さは、０．５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）であり、より好ましくは、０．５（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）である。
【００５１】
（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））が大きすぎる場合には、空気抜き口の金型内圧調整口部の成形物が、成形品を離型した際にちぎれやすく、金型内圧調整口に成形物（ランナー）が残ってしまい易い。逆に小さすぎる場合には、金型内圧を調整する効果が得られにくい。
【００５２】
１つの実施態様においては、図８に示すように、第２の金型内圧調整口１６ｂの代わりに、従来の金型の規制部材１７を樹脂材料注入口１６に設けることができる。規制部材１７としては、樹脂の流通を規制し得る任意の部材が適用可能である。ここで、「規制する」とは、樹脂を流通させるか、または流通を止めるかの、制御を行うことをいう。従って、規制部材１７として、従来のローラ成形用金型に用いられていた規制部材を使用してもよい。この実施態様では、樹脂を注入する際に、第２の金型内圧調整口１６ｂによる剪断応力が発生せず、樹脂の注入時間を短縮することができる。
【００５３】
このような金型により、公知の任意の大きさの樹脂ローラが成形され得る。一般的には、直径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ２００ｍｍ〜４００ｍｍの大きさの樹脂ローラが好適に成形される。
【００５４】
本発明の別の好適な実施態様の成形金型は、後述する第３の局面の方法に利用され得る金型である。このような金型の例を図５Ａおよび図５Ｂに基づいて説明する。
【００５５】
この実施態様の金型は、例えば図５Ａに示されるように、樹脂材料注入口１６が設けられた芯体保持部材１４に、空気抜き口２０が設けられており、空気抜き口２０に、第１の金型内圧調整口２０ｂが設けられており、注入口１６の開閉と空気抜き口２０の開閉とを同時に制御する規制部材１７が設けられている。規制部材１７は、例えば、樹脂注入口用開口部と、空気抜き口用開口部とを備える。例えば、規制部材１７をスライドさせることにより、注入口１６と樹脂注入口用開口部とを連通させ、また別の位置に規制部材１７をスライドさせることにより、空気抜き口２０を空気抜き口用開口部とを連通させる設計とすることができる。
【００５６】
ここで、規制部材１７は、空気抜き口２０と交差するよう設けられてもよく、金型内圧調整口２０ｂと交差するように設けられてもよく、空気抜き口２０と金型内圧調整口２０ｂとの接続部分と交差するように設けられてもよい。
【００５７】
規制部材１７が金型内圧調整口２０と交差している場合、空気抜き口２０の開閉は、金型内圧調整口２０ｂの開閉により行われる。従って、本明細書中において、空気抜き口２０の開閉は、それに連通している金型内圧調整口２０ｂの開閉をも意味する。
【００５８】
規制部材１７は、図５Ａに示すように、樹脂注入口用開口部と、空気抜き口用開口部との両方を有してもよいが、単一の共用開口部を設けて、その共用開口部が樹脂注入口用開口部と、空気抜き口用開口部とを兼ねてもよい。
【００５９】
樹脂注入用開口部の断面形状および断面積は、樹脂注入口の断面形状および断面積とほぼ同一かまたは、それより大きい断面形状および断面積が採用されることが好ましい。樹脂注入口の断面積よりも小さい断面積を採用することも可能であるが、樹脂注入時間の所要時間が長くなりやすい。
【００６０】
空気抜き口用開口部の断面形状および断面積は、金型内圧調整口２０ｂの断面形状および断面積とほぼ同一かまたは、それより大きい断面形状および断面積が採用されることが好ましい。断面積が小さ過ぎる場合には、成形時に空気抜きが不十分になりやすく、成形品に気泡が生じやすい。
【００６１】
空気抜き口用開口部と樹脂注入用開口部との間の距離については、任意の設計が可能である。
【００６２】
この実施態様の金型を用いれば、樹脂材料注入口１６から樹脂を注入した後、規制部材１７をスライドさせて、金型内圧調整口２０ｂを開放して加熱硬化を行うことができる。このような金型および成形方法を採用することにより、樹脂注入速度が低下する弊害なく、かつ、１つの規制部材１７の１つの動作のみにより、容易に、樹脂材料注入口１６および金型内圧調整口２０ｂの両方の開閉を同時に制御することができる。
【００６３】
本発明のまた別の好適な実施態様の成形金型は、後述する第４の局面の方法に利用され得る金型である。このような金型の例を図５Ｃおよび図５Ｄに基づいて説明する。
【００６４】
注入口１６側の芯体保持部材１４には、樹脂材料注入口１６に交差する規制部材１７が設けられている。
【００６５】
規制部材１７には、注入口１６とほぼ同一の断面形状および断面積を有する樹脂注入用開口部と、樹脂注入用開口部よりも小さい断面積を有する金型内圧調整用開口部とが設けられている。
【００６６】
金型内圧調整用開口部の断面形状および断面積は、上記の金型内圧調整口と同様の断面形状および断面積が採用可能である。このような形状および断面積が採用されることにより、金型内圧調整用開口部が注入口に連通された場合に、金型内圧調整口として機能することができる。
【００６７】
金型内圧調整用開口部と、樹脂注入用開口部との間の距離については、任意の設計がなされ得る。しかし、この距離が長すぎると、規制部材の動作距離が大きくなり、動作時間が長くなりやすい。逆に短すぎると、金型内圧調整用開口部と樹脂注入用開口部との間の規制部材の強度が低下しやすい。
【００６８】
規制部材１７をスライドさせることにより、該樹脂注入用開口部と注入口１６とを連通させることが可能であり、かつ、規制部材１７を別の位置にスライドさせることにより、金型内圧調整用開口部と注入口１６とを連通させることも可能である。このような機能により、規制部材の単純な動作のみで、注入口１６の注入口としての役割、および金型内圧調整口としての役割の両方を、自在に切り替えながら行うことが可能になる。
【００６９】
この実施態様の金型を用いれば、口径の大きい注入口１６から高速で樹脂材料を注入することが可能であり、かつ、加熱硬化時には、金型調整用開口部により、金型内圧を調整することができる。
【００７０】
（第２の局面）
以下、本発明の第２の局面である、成形方法の手順を説明する。
【００７１】
本発明の成形方法では、まず、熱硬化性樹脂を注入する。
【００７２】
樹脂を金型内に注入する注入装置の注入ノズル１８から、一方の芯体保持部材に設けられたノズルタッチ部２２、および注入口１６から金型内へ樹脂が注入される。樹脂が金型内に注入されると金型内の空気は、もう一方の芯体保持部材１４に設けられた空気抜き口２０を通じて、金型の外へ抜けていく。
【００７３】
熱硬化性樹脂の注入は、任意の方法を用いることができる。射出成形機のような装置を用いて強制的に注入してもよく、または熱硬化性樹脂の液体を単に流し込んでもよい。
【００７４】
本発明の成形方法における樹脂の注入方法の好ましい例を説明する。
【００７５】
例えば、末端アリル化ポリオキシプロピレン系重合体にポリシロキサン系硬化剤と導電性付与材（カーボンブラック）を配合する。注入樹脂の粘度は、導電付与材の混合部数によるが、好ましくは２００〜８００ポイズである。樹脂の注入には、例えば、液状樹脂用射出注入機を用いる。ローラ外径がφ１６ｍｍで、成形体部の長さが２５０ｍｍのローラを成形する場合であれば、注入時の注入圧力は、好ましくは、０．５ＭＰａ〜４ＭＰａとする。そして、例えば、樹脂成形体部の肉厚が４ｍｍの場合、金型の樹脂材料注入口の径は、好ましくは１ｍｍ〜２ｍｍである。また、注入時の金型の向きは金型の長手方向を垂直に立て、金型の下部から注入することが望ましい。
【００７６】
樹脂注入後、金型を加熱して熱硬化性樹脂を硬化させる。具体的には、例えば、金型内への設定量の樹脂注入が完了した後、注入ノズルがノズルタッチ部から離れ、加熱工程において設定温度に加熱される。
【００７７】
注入ノズルがノズルタッチ部から離れる際には、注入樹脂に注入圧力が懸かっていないため、加熱する前に、樹脂材料注入口から、樹脂は漏れにくい。
【００７８】
特に、粘度が２００〜８００ポイズ程度である樹脂を注入する場合には、その粘性のため、加熱する前に樹脂材料注入口から樹脂は漏れにくい。
【００７９】
金型の加熱は、従来公知の任意の方法で行うことができる。具体的には、例えば、加熱ファンが設けられた加熱炉内で加熱する方法、金型の周囲に電気ヒータを配して加熱する方法、または誘導加熱コイルを金型周辺に配して加熱する方法がある。
【００８０】
金型の温度は、熱硬化性樹脂の注入および加熱硬化を行うことができる任意の温度が選択可能であるが、樹脂の注入時は、樹脂が注入しやすく、かつ硬化しない温度、例えば２０℃〜８０℃程度が好ましい。また、樹脂の加熱温度は、樹脂に配合される硬化遅延剤の分量にもよるが、８０℃〜２００℃程度が望ましい。
【００８１】
金型内に注入された樹脂は、加熱により膨張する。樹脂が加熱により膨張している状態を図６に示す。膨張した樹脂は、第１の金型内圧調整口２０ｂを通じて漏れようとする。この際に、樹脂と第１の金型内圧調整口２０ｂの内面との間に、剪断応力が発生し、樹脂の漏れる速度が制限される。このため、樹脂の漏れ始めから加熱硬化するまでの間に漏れる樹脂量が一定になり、成形品の寸法バラツキが低減される。
【００８２】
樹脂の硬化が完了した後、必要に応じて、金型の空気抜き口２０および注入口１６周辺に付着した樹脂を除去し、芯体保持部材１４と筒状金型１３を分離し、その軸方向に成形体を押し出すなどして、成形品を得る。
【００８３】
金型外に漏れた樹脂は、金ブラシで擦ったり、圧縮空気で吹き飛ばすことにより、容易に除去できる。
【００８４】
図７に示すように、金型から離型された成形品には、空気抜き口、および樹脂材料注入口の成形物（ランナー）がローラの成形体部分と結合して成形される。この結合部分は、ナイフやハサミ、またはレーザーカッタなどの公知の手段で除去され得る。
【００８５】
１つの実施態様において、本発明の成形方法は、図８に示すように、第２の金型内圧調整口１６ｂの代わりに、規制部材１７を有する金型を用いてもよい。この場合には、図８に示すように、規制部材１７を開放した状態で、樹脂の注入を行い、その後、図２に示すように規制部材１７を閉じて、樹脂を加熱硬化させる。
【００８６】
本発明の成形方法に使用可能な成形樹脂材料としては、熱硬化性樹脂が用いられる。例えばシリコーン、ウレタン、アクリロニトリル・ブタジエン共重合（ＮＢＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン・メチレン共重合体（ＥＰＤＭ）などが使用できる。
【００８７】
熱硬化性樹脂は、好ましくは、常温で液状の樹脂が使用される。より好ましくは、１００ポイズ〜１０００ポイズの粘度の樹脂組成物が使用される。さらに好ましくは、２００ポイズ〜８００ポイズである。
【００８８】
粘度が低すぎる場合には、樹脂が金型の嵌合部から漏れ易くなる。粘度が高すぎる場合は、樹脂の注入に時間がかかったり、高圧で注入する装置が必要となるため好ましくない。
【００８９】
なお、常温で高粘度の樹脂を用いる場合には、予め、熱硬化しない温度で樹脂を予備加熱して、粘度を下げて注入してもよい。
【００９０】
熱硬化性樹脂には、必要に応じてその他の各種添加剤を添加することができる。例えば、カーボン等の抵抗制御剤を添加すれば、ローラの電気抵抗を制御することができる。
【００９１】
上記熱硬化性樹脂には、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤、硬化遅延剤などの、熱硬化反応を調整する材料が添加される。上記熱硬化性樹脂には、必要に応じて、有機または無機の充填剤を添加できる。さらに上記熱硬化性樹脂には、必要に応じて有機または無機の各種顔料、増粘剤、離型剤などを添加することができる。
【００９２】
（第３の局面）
第３の局面において、本発明の成形方法は、例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示すような金型を用いて行われる。
【００９３】
第３の局面に用いられる金型においては、空気抜き口２０が、樹脂材料注入口１６が設けられた芯体保持部材１４に設けられており、空気抜き口２０に、第１の金型内圧調整口２０ｂが設けられており、注入口１６の開閉と空気抜き口２０の開閉とを同時に制御する規制部材１７が設けられている。
【００９４】
第３の局面の方法では、図５Ａに示すように、樹脂材料注入口が開き、かつ空気抜き口２０が閉じている状態に規制部材１７を制御して、樹脂材料注入口１６から熱硬化性樹脂を該ローラ成形空間内へ注入する。口径の大きい樹脂材料注入口が開いていることにより、樹脂を高速に注入することができる。
【００９５】
次いで、図５Ｂに示すように、規制部材１７をスライドさせることにより、樹脂材料注入口１６を閉じ、かつ空気抜き口２０を開ける。
【００９６】
このように、第３の局面の方法によれば、樹脂材料注入口１６から樹脂を注入した後、規制部材１７をスライドさせて、金型内圧調整口２０ｂを開放して加熱硬化を行うことができる。
【００９７】
このため、樹脂注入速度が低下する弊害なく、かつ、１つの規制部材１７の１つの動作のみにより、容易に、樹脂材料注入口１６および金型内圧調整口２０ｂの両方の開閉を同時に制御することができる。
【００９８】
また、規制部材１７が注入口１６および空気抜き口２０の両方の開閉を制御できるので、成形手順が簡略化される。
【００９９】
またさらに、別々に開閉を制御する部材を設けるよりも金型構造が簡略化されて、金型の製造コストを低減でき、かつ金型のメンテナンスも容易になる。
【０１００】
（第４の局面）
第４の局面の本発明の成形方法は、例えば、図５Ｃおよび図５Ｄに示すような金型を用いて行われる。
【０１０１】
第４の局面の方法において用いられる金型においては、樹脂材料注入口１６が設けられた芯体保持部材１４に、樹脂材料注入口１６を制御する規制部材が設けられている。規制部材１７には、注入口１６とほぼ同一の断面形状および断面積を有する樹脂注入用開口部と、樹脂注入用開口部よりも小さい断面積を有する金型内圧調整用開口部とが設けられている。規制部材１７は、樹脂注入用開口部と注入口１６とを連通させる位置にスライドさせることが可能であり、かつ、金型内圧調整用開口部と注入口とを連通させる位置にスライドさせることも可能である。
【０１０２】
第４の局面の方法では、図５Ｃに示すように、樹脂材料注入用開口部が樹脂材料注入口１６と連通している状態に規制部材１７を制御して、樹脂材料注入口１６から熱硬化性樹脂をローラ成形空間１５内へ注入する。
【０１０３】
そして、規制部材１７をスライドさせて、図５Ｄに示すように、金型内圧調整用開口部と樹脂材料注入口１６とを連通させ、その状態で、熱硬化性樹脂を加熱して硬化させて、成形品を得る。
【０１０４】
このように、第４の局面の方法では、規制部材１７の単純な動作のみで、樹脂材料注入口１６の注入口としての役割、および金型内圧調整口としての役割の両方を、自在に切り替えながら行うことが可能になる。その結果、成形作業の工程が簡略化され、成形プロセス全体としての成形コストを低減することが可能になる。
【０１０５】
（作用）
以下に、本発明の作用について説明する。
【０１０６】
従来の金型において、成形されたローラの寸法安定性が悪いことの主な原因は、熱硬化樹脂が金型内で加熱され、体積膨張する際の樹脂圧力に、金型の密閉力が圧倒されて、樹脂が金型外に漏れる際に、その金型の密閉力が都度異なるために樹脂漏れ量も異なることである。したがって、金型の密閉度合いを安定化させることにより、各成形品間の樹脂漏れ量が安定化される。このことにより、成形されたローラの寸法バラツキが少なくなると考えられる。
【０１０７】
また、規制部材を用いない実施態様で実施することも可能であり、この場合、規制部材に付着する樹脂を掃除する作業が不要となる。
【０１０８】
【実施例】
以下に、本発明の非限定的な実施例について説明する。
【０１０９】
（実施例）
本発明の図１の金型を用いて、ローラ外径がφ１６ｍｍ、樹脂成形部の長さが２５０ｍｍのローラを成形した。
【０１１０】
注入樹脂材料として、以下の表１に記載する熱硬化性樹脂組成物を用いた。
【０１１１】
【表１】
配合された注入樹脂材料の粘度は、６００ポイズであった。
【０１１３】
注入は、液状樹脂用射出注入機を用いて行った。注入圧力を４ＭＰａに設定して注入を行った。
【０１１４】
金型１００の樹脂材料注入口１６および空気抜き口２０は、円形断面形状であり、その直径は、それぞれ２ｍｍであった。
【０１１５】
第１および第２の金型内圧調整口１６ｂおよび２０ｂは、円形断面形状であり、直径は、０．５ｍｍであり、断面積Ｓは、０．１９６ｍｍ2であり、長さＬは３ｍｍであった。従って、（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ2））＝１５．３であった。
【０１１６】
上記の条件で得られた成形品の軸方向の外径バラツキは２５μ以下であり、外観上も、気泡巻き込みなどの不良が発生しなかった。
【０１１７】
（比較例）
図１０に示す金型を用いて、ローラ外径がφ１６ｍｍ、樹脂成形部の長さが２５０ｍｍのローラを、実施例と同一の配合樹脂および同一の注入条件で、成形した。
【０１１８】
樹脂材料注入口１６および空気抜き口２０は、円形断面形状であり、その直径はそれぞれ２ｍｍであった。
【０１１９】
まず、第１の規制部材１７を開放し、第２の規制部材２１を開放した状態で、樹脂材料注入口１６より熱硬化性樹脂をローラ成形空間１５内へ注入した。樹脂注入後、第１の規制部材１７および第２の規制部材２１を閉止した。その後、金型１００を加熱して熱硬化性樹脂を硬化させた。
【０１２０】
樹脂の加熱硬化の終了後、ローラを取り出した。得られたローラの軸方向の外径バラツキを測定した結果、軸方向の外径バラツキが３０μ〜５０μであった。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明によれば、単純な構造で、コストダウンが図れる金型が提供される。本発明の成形方法によれば、成形品の寸法バラツキを低減させることができ、金型の掃除工程を簡略化することができ、成形サイクルの短縮、良品率の向上などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の局面における本発明の金型を示す断面図である。
【図２】 第１の局面の１つの実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図３】 第１の局面の１つの実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図４】 第１の局面の１つの実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図５Ａ】 第１の局面の好適な実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図５Ｂ】 第１の局面の好適な実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図５Ｃ】 第１の局面の好適な実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図５Ｄ】 第１の局面の好適な実施態様における本発明の金型を示す断面図である。
【図６】 本発明の金型に樹脂を注入した後、加熱硬化している状態を示す断面図である。
【図７】 本発明の金型を用いて樹脂ローラを成形し、型から離型した直後の状態を示す断面図である。
【図８】 本発明の金型の１つの実施態様を示す断面図である。
【図９】 本発明の金型を用いて成形される樹脂ローラを示す断面図である。
【図１０】 従来技術の金型を示す断面図である。
【図１１】 従来技術の金型を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ ローラ
１１ 芯体
１２ 回転体
１３ 筒状金型
１４ 芯体保持部材
１５ ローラ成形空間
１６ 樹脂材料注入口
１６ｂ 第２の金型内圧調整口
１７ 規制部材
１８ ノズル
２０ 空気抜き口
２０ｂ 第１の金型内圧調整口
２１ 規制部材
２２ ノズルタッチ部
２５ 漏れた樹脂
２７ 樹脂溜部分
２８、２９ ランナー
１００ 成形金型
Claims (21)
- 樹脂ローラの成形に用いる成形金型であって、
該成形金型は、筒状金型と、その筒状金型の両端に配置される一対の芯体保持部材とを有し、該筒状金型および該一対の芯体保持部材がローラ成形空間を形成しており、
一方の芯体保持部材には樹脂材料注入口が設けられ、いずれか一方または両方の芯体保持部材には成形空間の空気抜き口が設けられており、
該空気抜き口の一部に、該空気抜き口の断面積より小さい断面積を有する第１の金型内圧調整口が設けられ、
ここで、該第１の金型内圧調整口と該成形空間とが該空気抜き口により連通される、金型。 - 前記第１の金型内圧調整口の断面積が０．７×１０−２（ｍｍ２）〜５（ｍｍ２）である、請求項１に記載の金型。
- 前記注入口の一部に第２の金型内圧調整口が設けられており、該第２の金型内圧調整口の断面積が、該注入口の断面積よりも小さい、請求項１に記載の金型。
- 前記第１の金型内圧調整口および第２の金型内圧調整口の断面積が、それぞれ０．７×１０−２（ｍｍ２）〜５（ｍｍ２）である、請求項３に記載の金型。
- 前記第１の金型内圧調整口の、断面積Ｓ（ｍｍ２）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ２））＞０．５］である、請求項１に記載の金型。
- 前記注入口の一部に第２の金型内圧調整口が設けられており、該第２の金型内圧調整口の断面積が、該注入口の断面積よりも小さく、
該第２の金型内圧調整口の、断面積Ｓ（ｍｍ２）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ２））＞０．５］である、請求項５に記載の金型。 - 前記空気抜き口が、前記樹脂材料注入口が設けられた芯体保持部材に設けられており、
該空気抜き口に、前記第１の金型内圧調整口が設けられており、
該注入口の開閉と該空気抜き口の開閉とを同時に制御する規制部材が設けられている、請求項１に記載の金型。 - 前記樹脂材料注入口が設けられた芯体保持部材に、該樹脂材料注入口を制御する規制部材が設けられており、
該規制部材には、
該注入口とほぼ同一の断面形状および断面積を有する樹脂注入用開口部と、
該樹脂注入用開口部よりも小さい断面積を有する金型内圧調整用開口部とが設けられており、
該規制部材をスライドさせることにより、該樹脂注入用開口部と該注入口とを連通させることが可能であり、かつ、該規制部材を別の位置にスライドさせることにより、該金型内圧調整用開口部と該注入口とを連通させることも可能である、請求項１に記載の金型。 - 請求項１に記載の金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を前記芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂材料注入口より熱硬化性樹脂を前記ローラ成形空間内へ注入する工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する、成形方法。 - 請求項７に記載の金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を前記芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂材料注入口が開き、かつ前記空気抜き口が閉じている状態に前記規制部材を制御して、前記樹脂材料注入口から熱硬化性樹脂を該ローラ成形空間内へ注入する工程、
該規制部材をスライドさせて、該樹脂材料注入口を閉じ、かつ該空気抜き口を開ける工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する、成形方法。 - 請求項８に記載の金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を前記芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂注入用開口部と前記樹脂材料注入口とが連通する状態に前記規制部材を制御して、該樹脂材料注入口から熱硬化性樹脂を該ローラ成形空間内へ注入する工程、
該規制部材をスライドさせて、前記金型内圧調整用開口部と該樹脂材料注入口とを連通させる工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する、成形方法。 - 樹脂ローラの成形に用いる成形金型であって、
該成形金型は、筒状金型と、その筒状金型の両端に配置される一対の芯体保持部材とを有し、該筒状金型および該一対の芯体保持部材がローラ成形空間を形成しており、
一方の芯体保持部材には樹脂材料注入口が設けられ、いずれか一方または両方の芯体保持部材には成形空間の空気抜き口が設けられており、
該空気抜き口の一部に、該空気抜き口の断面積より小さい断面積を有する第１の金型内圧調整口が設けられ、
該第１の金型内圧調整口の、断面積Ｓ（ｍｍ ２ ）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ ２ ））＞０．５］である、金型。 - 前記第１の金型内圧調整口の断面積が０．７×１０ −２ （ｍｍ ２ ）〜５（ｍｍ ２ ）である、請求項１２に記載の金型。
- 前記注入口の一部に第２の金型内圧調整口が設けられており、該第２の金型内圧調整口の断面積が、該注入口の断面積よりも小さい、請求項１２に記載の金型。
- 前記第１の金型内圧調整口および第２の金型内圧調整口の断面積が、それぞれ０．７×１０ −２ （ｍｍ ２ ）〜５（ｍｍ ２ ）である、請求項１４に記載の金型。
- 前記注入口の一部に第２の金型内圧調整口が設けられており、該第２の金型内圧調整口の断面積が、該注入口の断面積よりも小さく、
該第２の金型内圧調整口の、断面積Ｓ（ｍｍ ２ ）と軸方向長さＬ（ｍｍ）とが、［（Ｌ（ｍｍ）／Ｓ（ｍｍ ２ ））＞０．５］である、請求項１２に記載の金型。 - 前記空気抜き口が、前記樹脂材料注入口が設けられた芯体保持部材に設けられており、
該空気抜き口に、前記第１の金型内圧調整口が設けられており、
該注入口の開閉と該空気抜き口の開閉とを同時に制御する規制部材が設けられている、請求項１２に記載の金型。 - 前記樹脂材料注入口が設けられた芯体保持部材に、該樹脂材料注入口を制御する規制部材が設けられており、
該規制部材には、
該注入口とほぼ同一の断面形状および断面積を有する樹脂注入用開口部と、
該樹脂注入用開口部よりも小さい断面積を有する金型内圧調整用開口部とが設けられており、
該規制部材をスライドさせることにより、該樹脂注入用開口部と該注入口とを連通させることが可能であり、かつ、該規制部材を別の位置にスライドさせることにより、該金型内圧調整用開口部と該注入口とを連通させることも可能である、請求項１２に記載の金型。 - 請求項１２に記載の金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を前記芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂材料注入口より熱硬化性樹脂を前記ローラ成形空間内へ注入する工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する、成形方法。 - 請求項１７に記載の金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を前記芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂材料注入口が開き、かつ前記空気抜き口が閉じている状態に前記規制部材を制御して、前記樹脂材料注入口から熱硬化性樹脂を該ローラ成形空間内へ注入する工程、
該規制部材をスライドさせて、該樹脂材料注入口を閉じ、かつ該空気抜き口を開ける工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する、成形方法。 - 請求項１８に記載の金型を用いて樹脂ローラを成形する方法であって、
前記筒状金型の内部に樹脂ローラの芯体を内挿して該芯体の両端部を前記芯体保持部材に保持する工程、
前記樹脂注入用開口部と前記樹脂材料注入口とが連通する状態に前記規制部材を制御して、該樹脂材料注入口から熱硬化性樹脂を該ローラ成形空間内へ注入する工程、
該規制部材をスライドさせて、前記金型内圧調整用開口部と該樹脂材料注入口とを連通させる工程、ならびに
該熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる工程、
を包含する、成形方法。
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