JP5002246B2

JP5002246B2 - 導電性ローラ用成形型

Info

Publication number: JP5002246B2
Application number: JP2006315797A
Authority: JP
Inventors: 勝之豊田; 康井上; 耕太河野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: JP2007182066A

Description

本発明は、導電性ローラ用成形型、特に、外径が9mm以下で且つ弾性層の外径寸法の振れが小さい導電性ローラを製造することが可能な導電性ローラの成形型に関するものである。

一般に、複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、感光ドラムを一定電位に帯電するために、帯電ローラが使用されている。該帯電ローラは、感光ドラムに密着した状態を確実に保持しながら回転しなければならないため、通常、軸と該軸の外周に形成された弾性層とを備える構造を有している。そして、該帯電ローラの寸法精度が、形成される画像の品質に大きく影響するため、帯電ローラには、高い寸法精度、特に弾性層の外径寸法の振れが小さいことが要求される。

これに対し、従来、上記帯電ローラは、円柱状のキャビティを有するローラ成形型を用いて弾性層を形成し、その後、形成された弾性層を研磨して外径寸法の振れを小さくする方法によって製造されてきた。しかしながら、この方法では、成形工程と研磨工程の両工程を必要とするため、工程数が多く、また、研磨装置等の付帯設備が必要となる上、仕損も多いため、製品の歩留まりが悪く、生産性の点で問題があった。

一方、昨今、画像形成装置の小型化、特に、カラー画像を形成することが可能な画像形成装置の小型化に伴い、上記帯電ローラを小型化して、その外径を9mm以下にすることが要求されるようになってきた。そのため、上述のように外径寸法の振れが小さいことに加え、外径が9mm以下の細径の帯電ローラを製造できる技術が求められている。これに対して、上述の成形型を用いて弾性層を形成した後、弾性層を研磨する方法では、ローラの弾性層の外径寸法の振れを十分に小さくしつつ、ローラの外径を9mm以下にすることができなかった。

特開２００１−１２９８３５号公報

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、弾性層の外径寸法の振れが小さい上、外径が9mm以下の帯電ローラ等の導電性ローラを製造することが可能な導電性ローラ用成形型を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、円筒状の本体部と該本体部の両端にそれぞれ位置するキャップ部とを有し、該キャップ部が、中央に円筒状の開口部を有するキャップ本体と、該キャップ本体の開口部の中に配置されローラの軸の端部を支持する支持部と、該支持部の外周に配設されキャップ本体と支持部とを連結するリブとからなることを特徴とするローラ成形型を用いて導電性ローラを製造することで、外径が9mm以下で且つ弾性層の外径寸法の振れが小さい導電性ローラが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の導電性ローラ用成形型は、軸と該軸の外周に形成された弾性層とを備える導電性ローラの成形型であって、
該ローラ成形型は、両端にそれぞれ開口部を有する内径9mm以下の円筒状のモールド本体と、該モールド本体の開口部にそれぞれ嵌合されたキャップ部とを備え、前記キャップ部が、中央に円筒状の開口部を有するキャップ本体と、該キャップ本体の開口部の中に配置されローラの軸の端部を支持する支持部とをそれぞれ有し、
更に、前記キャップ本体と前記支持部とが、該支持部の外周上に配設されたローラの軸方向に延びるリブにより連結されており、
前記キャップ本体の円筒状の開口部は、該開口部のいずれかの位置を始点としてローラ軸方向外側から内側に向かって外径が漸増していることを特徴とする。

上記導電性ローラ用成形型によれば、ローラの軸の端部を支持する支持部と、モールド本体の内面に接するキャップ本体とがリブによって固定されているため、成形されるローラの軸と弾性層との同心度を十分に高くすることができ、成形されたローラを更に研磨する必要がない。そのため、上記導電性ローラ用成形型によれば、外径が9mm以下で且つ弾性層の外径寸法の振れが小さい導電性ローラを高い歩留まりで製造することができる。また、上記導電性ローラ用成形型によれば、キャップ部とモールド本体の開口部との間に弾性層材料が入り込むことが無く、弾性層材料の漏出を確実に防止することができる。

本発明の導電性ローラ用成形型の好適例においては、前記キャップ本体の円筒状の開口部の外周と、前記支持部の内周との同心度φが15μm以下である。この場合、製造される導電性ローラの軸と弾性層との同心度を十分高くすることができ、導電性ローラの外径寸法の振れを十分に小さくすることができる。

本発明の導電性ローラ用成形型の他の好適例においては、前記キャップ本体と前記支持部とを連結するリブの数が３個以上であり、且つ該リブのローラ軸方向の長さが3〜10mmである。この場合、キャップ部の強度を十分に確保しつつ、弾性層材料を均一に注入することができるため、ウェルドの発生を防止することができる。

本発明の導電性ローラ用成形型の他の好適例においては、前記キャップ部の前記リブを通るローラの軸に対して垂直な面による切断面における各リブ間の面積の合計が6mm²以上である。この場合、弾性層材料の注入時の圧力損失が十分に小さいため、導電性ローラの連続成形が可能になる。

ここで、前記キャップ本体の円筒状の開口部は、ローラ軸方向外側から内側に向かって外径が漸増する部分の始点と開口部の端との外径差が50〜200μmであることが更に好ましい。外径差がこの範囲であれば、キャップ本体の円筒状の開口部の外周と、支持部の内周との同心度を高くしつつ、弾性層材料の漏出を確実に防止することができる。

また、前記支持部の内周にはその周方向に沿って凹凸が形成されていることが好ましい。この凹凸を設けなかった場合には、支持部の内側に導電性ローラの軸を挿入したとき、軸の端面と支持部内周とで囲まれた空間にエアが密閉されて圧縮され、端面と支持部内側の底面との間に隙間ができ、弾性層端面から外に突出する軸部分の長さが変動してしまうからであり、この凹凸を設けることによって、支持部の内側に導電性ローラの軸を挿入したときに圧縮されるエアを凹凸の隙間から排出して圧力の高まりを抑えることができ、よって、弾性層端面から外に突出する軸部分の長さを均一にすることができる。

本発明によれば、円筒状の本体部と該本体部の両端にそれぞれ位置するキャップ部とを有するローラ成形型であって、該キャップ部が、中央に円筒状の開口部を有するキャップ本体と、該キャップ本体の開口部の中に配置されローラの軸の端部を支持する支持部と、該支持部の外周上に配設されキャップ本体と支持部とを連結するリブとからなることを特徴とするローラ成形型を用いることで、外径が9mm以下で且つ弾性層の外径寸法の振れが小さい導電性ローラを製造することができる。

以下に、本発明の導電性ローラ用成形型を、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に従う導電性ローラ用成形型の一例の断面図である。図１に示す導電性ローラ用成形型は、軸１と該軸１の外周に形成された弾性層とを備える導電性ローラの成形型であって、両端にそれぞれ開口部２Ａ，２Ｂを有する内径9mm以下の円筒状のモールド本体３と、該モールド本体３の開口部２Ａ，２Ｂにそれぞれ嵌合されたキャップ部４Ａ，４Ｂとを備える。

なお、上記モールド本体３の材質としては、特に限定されず、合成樹脂や金属等を使用することができる。また、上記キャップ部４Ａ，４Ｂの材質も、特に限定されず、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン等の合成樹脂を用いることができる。

図示例の導電性ローラ用成形型において、上記キャップ部４Ａ，４Ｂは、中央に円筒状の開口部を有するキャップ本体５Ａ，５Ｂと、該キャップ本体５Ａ，５Ｂの開口部の中に配置されローラの軸１の端部を支持する支持部６Ａ，６Ｂとをそれぞれ有し、更に、上記キャップ本体５Ａ，５Ｂと上記支持部６Ａ，６Ｂとは、支持部６Ａ，６Ｂの外周上に配設されたローラの軸方向に延びるリブ７Ａ，７Ｂにより連結されている。

図１のリブ７Ａの周辺部分を更に詳述するために、図２に、図１の２Ｘ−２Ｘ'線に沿う導電性ローラ用成形型の断面図を示す。図２において、キャップ本体５Ａの開口部の中に配置された支持部６Ａは、リブ７Ａによってキャップ本体５Ａに連結され一体化している。ここで、支持部６Ａの外周上には、複数のリブ７Ａが配置されており、各リブ７Ａの間が弾性層材料の注入口８Ａとなる。一方、図示しないが、導電性ローラ用成形型のもう一方の端に位置するキャップ部４Ｂも、同様の構造を有し、各リブの間が過剰な弾性層材料の排出口となる。なお、図１に示す導電性ローラ用成形型においては、弾性層材料の注入側のキャップ部４Ａと過剰な弾性層材料の排出側のキャップ部４Ｂとが同じ構造を有するが、本発明の導電性ローラ用成形型は、注入側キャップ部と排出側キャップ部との構造が異なっていてもよい。

図１及び図２に示す導電性ローラ用成形型においては、弾性層材料を注入口８Ａから注入し、ローラの軸１外面とモールド本体３内面と両キャップ部４Ａ，４Ｂとの間の円筒状のキャビティ９に弾性層材料を充填し、更に、過剰な弾性層材料をキャップ部４Ｂの排出口から排出する。キャビティ９内に弾性層材料が十分に充填された後、使用する弾性層材料に応じて適宜選択した温度及び時間に保持してキャビティ９内の弾性層材料を硬化させることで、軸１と該軸１の外周に形成された弾性層とを備える導電性ローラを一体成形することができる。

本発明の導電性ローラ用成形型においては、上記キャップ本体５Ａ，５Ｂの円筒状の開口部の外周と、上記支持部６Ａ，６Ｂの内周との同心度φが15μm以下であることが好ましい。なお、支持部６Ａ，６Ｂの形状は、一端が封鎖された円筒状であることが好ましい。ここで、上記同心度φは、キャップ本体５Ａ，５Ｂの円筒状の開口部の外周の中心点と、支持部６Ａ，６Ｂの内周の中心点との距離の２倍として定義される。キャップ本体５Ａ，５Ｂの円筒状の開口部の外周は、モールド本体３の内周面に接するため、キャップ本体５Ａ，５Ｂの円筒状の開口部の外周と、支持部６Ａ，６Ｂの内周との同心度φを15μm以下にすることで、製造される導電性ローラの軸１と弾性層との同心度を充分高くすることができ、導電性ローラの外径寸法の振れを70μm以下、好ましくは30μm以下にすることができる。なお、導電性ローラの外径寸法の振れは、導電性ローラを基準棒に対して平行に配置して回転させて導電性ローラと基準棒との距離を測定し、該距離の最大値と最小値の差として定義され、一般的な振れ測定機を用いて測定することができる。

本発明の導電性ローラ用成形型においては、上記キャップ本体５Ａ，５Ｂと上記支持部６Ａ，６Ｂとを連結するリブ７Ａ，７Ｂの数が、キャップ部４Ａ，４Ｂのそれぞれにおいて３個以上であり、且つ該リブ７Ａ，７Ｂのローラ軸方向の長さが3〜10mmであることが好ましい。キャップ部１つ当りのリブ数が３未満では、キャップ部の強度が不足してしまう。また、リブのローラ軸方向長さが3mm未満では、キャップ部の強度が不足し、一方、10mmを超えると、弾性層材料を均一に注入することが難しくなり、ウェルドが発生し易くなる。なお、特に限定されるものではないが、リブの幅は、0.3〜1mmの範囲が好ましく、リブの高さ（即ち、支持部６Ａ，６Ｂの外周から、キャップ本体５Ａ，５Ｂの円筒状の開口部の内周までの距離）は、3〜5mmの範囲が好ましい。

本発明の導電性ローラ用成形型においては、上記キャップ部４Ａ，４Ｂのリブ７Ａ，７Ｂを通るローラの軸１に対して垂直な面による切断面における各リブ間の面積の合計（即ち、図２における、支持部６Ａと、リブ７Ａと、キャップ本体５Ａとで区画される注入口８Ａの総面積）が6mm²以上であることが好ましい。各リブ間の面積の合計が6mm²未満では、弾性層材料の注入時の圧力損失が大きく、導電性ローラの連続成形が困難になる。

本発明の導電性ローラ用成形型において、上記キャップ部４Ａ，４Ｂのキャップ本体５Ａ，５Ｂの円筒状の開口部は、図３に示すように、該開口部のいずれかの位置を始点Ｐとしてローラ軸方向外側から内側に向かって外径が漸増していることが好ましい。この構造のキャップ部４Ａ，４Ｂをモールド本体３の開口部２Ａ，２Ｂにそれぞれ嵌合した場合、キャップ部４Ａ，４Ｂとモールド本体３の開口部２Ａ，２Ｂとの間に弾性層材料が入り込むことが無く、弾性層材料の漏出を確実に防止することができる。なお、外径が漸増する部分の始点Ｐの位置は、特に限定されるものではないが、開口部の端Ｅから2〜5mmの位置にあることが好ましい。

ここで、上記キャップ本体５Ａ，５Ｂの円筒状の開口部は、ローラ軸方向外側から内側に向かって外径が漸増する部分の始点Ｐにおける外径と、開口部の端Ｅにおける外径との差Ｄが50〜200μmであることが特に好ましい。外径差Ｄがこの範囲であれば、キャップ本体の円筒状の開口部の外周と、支持部の内周との同心度φを15μm以下にしつつ、弾性層材料の漏出を確実に防止することができる。

図４（ａ）は、別の態様のキャップ部を示す断面図であり、図４（ｂ）は、図4（ａ）の矢視Ａ−Ａに対応する断面図である。支持部６Ｃの内周１６にはその周方向に沿って凹凸１３が形成されていることが好ましい。この凹凸１３を設けなかった場合には、図４に、キャップ部４Ｃの断面図で示すように、支持部６Ｃの内側に導電性ローラの軸１を挿入したとき、軸１の端面１ａと支持部内部とで囲まれた空間１４にエアが密閉されて圧縮され、端面１ａと支持部６Ｃ内側の底面１７との間に隙間δができ、弾性層端面Ｆから外に突出する軸部分の長さL₁が変動してしまうからであり、この凹凸１３を設けることによって、支持部６Ｃの内側に導電性ローラの軸１を挿入したときに圧縮されるエアを、軸１の外周面１ｂと凹凸１３との間の隙間から排出して圧力の高まりを抑え、軸１をその端面１ａが、底面１７に当接するまで挿入することができ、よって、弾性層端面Ｆから外に突出する軸部分の長さL₁を正確にL₀となるようにすることができる。

そして、上記の凹凸１３を形成するには、リブ７Cの高さh₁を支持部６Cの高さh₀とほぼ等しくなるよう設定し、キャップ部４Cを樹脂成形したあと、その冷却過程において、リブ７Cの存在する周方向位置と、リブ７Cの存在しない周方向位置とで収縮率が異なることを利用し、所定の凹凸差が形成できるようリブ７Ｃの厚さと幅を決定すればよい。

ここで、この凹凸の程度として、内周１６の真円度を0.01〜002mmとなるようにするのが好ましく、このように設定することにより、弾性層端面Ｆから外に突出する軸部分の長さL₁を±0.1mmの要求公差内に収めることができる。

本発明の導電性ローラ用成形型を用いて導電性ローラを成形するにあたって、該導電性ローラの軸１としては、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフト、或いは良導電性のプラスチック製シャフト等を用いることができる。ここで、軸１の外径は、4〜8mmの範囲が好ましく、6mm程度が特に好ましい。

一方、上記導電性ローラの弾性層には、ウレタン原料を機械撹拌発泡して得られる発泡ウレタン、即ち、メカニカル・フロス法発泡成形ウレタンを用いることが好ましい。該発泡ウレタンは、発泡剤を用いることなく、ウレタン原料を機械的に撹拌して気泡を混入させる方法で製造される。ここで、ウレタン原料としては、ポリオール及びポリイソシアネート、又はポリオールとポリイソシアネートから合成したウレタンプレポリマー及び鎖延長剤が挙げられ、該ウレタン原料には、更に触媒、整泡剤並びに導電剤等を添加することができる。なお、本発明の導電性ローラ用成形型においては、円筒状のモールド本体３の内径が9mm以下であるため、研磨することなく、外径9mm以下の弾性層を有する導電性ローラを製造することができる。

本発明に従う導電性ローラ用成形型の一例の断面図を示す。図１の２Ｘ−２Ｘ'線に沿う導電性ローラ用成形型の断面図を示す。本発明に従う導電性ローラ用成形型のキャップ部の一好適例の断面図である。本発明に従う導電性ローラ用成形型のキャップ部の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１軸
１ａ軸の端面
１ｂ軸の外周面
２Ａ，２Ｂモールド本体の開口部
３モールド本体
４Ａ、４Ｂ、４C キャップ部
５Ａ、５Ｂ、キャップ本体
６Ａ、６Ｂ、６C 支持部
７Ａ、７Ｂ、７C リブ
８Ａ注入口
９キャビティ
１３凹凸
１４密閉空間
１６支持部の内周
１７支持部内側の底面
Ｐ開口部の外径が漸増する部分の始点
Ｅ開口部の端
Ｄ開口部の外径が漸増する部分の始点と開口部の端との外径差

Claims

軸と該軸の外周に形成された弾性層とを備える導電性ローラの成形型であって、
該ローラ成形型は、両端にそれぞれ開口部を有する内径9mm以下の円筒状のモールド本体と、該モールド本体の開口部にそれぞれ嵌合されたキャップ部とを備え、
前記キャップ部が、中央に円筒状の開口部を有するキャップ本体と、該キャップ本体の開口部の中に配置されローラの軸の端部を支持する支持部とをそれぞれ有し、
更に、前記キャップ本体と前記支持部とが、該支持部の外周上に配設されたローラの軸方向に延びるリブにより連結されており、
前記キャップ本体の円筒状の開口部は、該開口部のいずれかの位置を始点としてローラ軸方向外側から内側に向かって外径が漸増していることを特徴とする導電性ローラ用成形型。
前記キャップ本体の円筒状の開口部の外周と、前記支持部の内周との同心度φが15μm以下であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ用成形型。
前記キャップ本体と前記支持部とを連結するリブの数が３個以上であり、且つ該リブのローラ軸方向の長さが3〜10mmであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ用成形型。
前記キャップ部の前記リブを通るローラの軸に対して垂直な面による切断面における各リブ間の面積の合計が6mm²以上であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ用成形型。
前記キャップ本体の円筒状の開口部は、ローラ軸方向外側から内側に向かって外径が漸増する部分の始点と開口部の端との外径差が50〜200μmであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ用成形型。
前記支持部の内周にはその周方向に沿って凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導電性ローラ用成形型。