KR102338650B1

KR102338650B1 - 실리콘 고무 롤러 제조 방법

Info

Publication number: KR102338650B1
Application number: KR1020210132664A
Authority: KR
Inventors: 김양래
Original assignee: 김양래
Priority date: 2021-10-06
Filing date: 2021-10-06
Publication date: 2021-12-10

Abstract

본 발명은 실리콘고무(RTV)를 주원료로 사용하여 이형성롤러를 제조하면 이형성의 효과를 볼 수 있으며, 아세탈을 주재료로 하여 원형몰드를 가공하고 원형몰드 내면에 표면을 부식가공 처리한 금속봉으로 미열 압착가공 하면 원하는 형상을 가진 미세표면 형상의 실리콘 고무 롤러를 제조할 수 있도록 구현한 실리콘 고무 롤러 제조 방법에 관한 것으로, 원통 형상의 아세탈 몰드를 제조하는 몰드 제조 단계; 상기 아세탈 몰드의 내면에 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계; 패턴이 형성되어 있는 상기 아세탈 몰드의 내측에 롤러용 샤프트를 삽입하는 샤프트 삽입 단계; 상기 롤러용 샤프트가 삽입된 상태에서 상기 아세탈 몰드의 내측에 용융 상태의 실리콘 고무를 충진하는 고무 충진 단계; 및 상기 롤러용 샤프트와 상기 실리콘 고무가 결합되어 완성된 실리콘 고무 롤러로부터 상기 아세탈 몰드를 분리하는 분리 단계;를 포함한다.

Description

실리콘 고무 롤러 제조 방법{Silicone Rubber Roller Manufacturing Method}

본 발명은 실리콘 고무 롤러 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리콘고무(RTV)를 주원료로 사용하여 이형성롤러를 제조하면 이형성의 효과를 볼 수 있으며, 아세탈을 주재료로 하여 원형몰드를 가공하고 원형몰드 내면에 표면을 부식가공 처리한 금속봉으로 미열 압착가공 하면 원하는 형상을 가진 미세표면 형상의 실리콘 고무 롤러를 제조할 수 있도록 구현한 실리콘 고무 롤러 제조 방법에 관한 것이다.

제품이나 포장 표면에 부착하는 라벨등 스티커제품의 사용이 증가하면서 잦은 롤용지(인쇄용지+라이너)의 교체로 인한 시간상의 손실과 이면에 부착한 라이너용지의 처리문제 등으로 인하여 이면에 라이너가 없는 용지의 사용이 증가 되면서 강한 점착력을 지닌 인쇄용지의 급지에 필요한 (열감지 인쇄용지의) 프린터용 롤러의 개발이 요구된다.

현재 사용되고 있는 nonstick용 롤러에는 아크릴계 점착시트에 이형성을 지닌 실리콘 고무 롤러가 사용되고 있으며 표면에 미세한 돌기형상을 가진 롤러, 또는 표면에 실리콘 코팅처리를 한 제품등이 주로 사용되고 있다.

이들을 살펴보면 이형성을 지닌 실리콘 고무롤러에 미세한 돌기형상을 가진 롤러는 성능면에서도 매우 우수하나 대부분 금형 제작비용이 매우 비싸며 외경이 13mm이하의 롤러 금형에는 미세한 표면가공에 필수적인 부식가공이 불가능하다.

실리콘 표면에 코팅처리된 롤러의 경우 이형성은 매우 우수하나 사용시간이 짧고 코팅작업시 사용되는 경화제, 희석제 등의 유해성 및 코팅제 분사작업에 따르는 설비 및 허가등 행정상의 제반사항이 문제점으로 남는다.

한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

한국등록특허 제10-0888121호

본 발명의 일측면은 실리콘고무(RTV)를 주원료로 사용하여 이형성롤러를 제조하면 이형성의 효과를 볼 수 있으며, 아세탈을 주재료로 하여 원형몰드를 가공하고 원형몰드 내면에 표면을 부식가공 처리한 금속봉으로 미열 압착가공 하면 원하는 형상을 가진 미세표면 형상의 실리콘 고무 롤러를 제조할 수 있도록 구현한 실리콘 고무 롤러 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 고무 롤러 제조 방법은, 원통 형상의 아세탈 몰드를 제조하는 몰드 제조 단계; 상기 아세탈 몰드의 내면에 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계; 패턴이 형성되어 있는 상기 아세탈 몰드의 내측에 롤러용 샤프트를 삽입하는 샤프트 삽입 단계; 상기 롤러용 샤프트가 삽입된 상태에서 상기 아세탈 몰드의 내측에 용융 상태의 실리콘 고무를 충진하는 고무 충진 단계; 및 상기 롤러용 샤프트와 상기 실리콘 고무가 결합되어 완성된 실리콘 고무 롤러로부터 상기 아세탈 몰드를 분리하는 분리 단계;를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 패턴 형성 단계는, 외측을 따라 패턴을 형성하는 패턴용 샤프트를 상기 아세탈 몰드의 내측에 배치하는 샤프트 배치 단계; 및 상기 패턴용 샤프트가 상기 아세탈 몰드의 내측에 밀착된 상태를 유지하면서 상기 패턴용 샤프트를 회전시켜 상기 아세탈 몰드의 내측을 따라 패턴을 형성시켜 주는 회전 가압 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 패턴 형성 단계는, 외측을 따라 패턴을 형성하는 패턴용 샤프트를 상기 아세탈 몰드의 내측에 배치하는 샤프트 배치 단계; 상기 아세탈 몰드를 가열하는 가열 단계; 및 상기 아세탈 몰드의 가열이 완료되면, 상기 패턴용 샤프트가 상기 아세탈 몰드의 내측에 밀착된 상태를 유지하면서 상기 패턴용 샤프트를 회전시켜 상기 아세탈 몰드의 내측을 따라 패턴을 형성시켜 주는 회전 가압 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 분리 단계는, 용융 상태의 상기 실리콘 고무가 냉각된 이후에 상기 실리콘 고무 롤러로부터 상기 아세탈 몰드를 분리할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 패턴 형성 단계는, 가압 패턴 성형 장치를 이용하여 상기 아세탈 몰드의 내면에 패턴을 형성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 가압 패턴 성형 장치는, 사각 평판 형태로 형성되어 직립되어 설치되는 제1 지지 플레이트; 상기 제1 지지 플레이트의 형상에 대응하는 사각 평판 형태로 형성되며, 상기 제1 지지 플레이트와 대향하면서 상기 제1 지지 플레이트로부터 이격되어 설치되는 제2 지지 플레이트; 상기 아세탈 몰드의 내측에 형성시킬 패턴이 외측을 따라 형성하며, 일측이 상기 제1 지지 플레이트의 하부에 회전 가능하도록 연결 설치되고, 타측이 상기 제2 지지 플레이트의 하부에 회전 가능하도록 연결 설치되는 패턴용 샤프트; 일측이 상기 패턴용 샤프트의 일측으로부터 상측으로 이격되어 상기 제1 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치되고, 타측이 상기 패턴용 샤프트의 타측으로부터 상측으로 이격되어 상기 제2 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치되는 가압 롤러; 상기 제1 지지 플레이트의 상측으로부터 상기 제1 지지 플레이트의 내측을 따라 상기 가압 롤러의 일측까지 삽입되며, 정방향 또는 역방향으로 회전됨에 따라 하강 또는 상승하면서 상기 가압 롤러의 일측을 하강 또는 상승시켜 주는 제1 가압 볼트; 상기 제2 지지 플레이트의 상측으로부터 상기 제2 지지 플레이트의 내측을 따라 상기 가압 롤러의 타측까지 삽입되며, 정방향 또는 역방향으로 회전됨에 따라 하강 또는 상승하면서 상기 가압 롤러의 타측을 하강 또는 상승시켜 주는 제2 가압 볼트; 및 사용자가 파지할 수 있도록 일단이 상기 제1 지지 플레이트에 설치되고, 타단이 상기 제2 지지 플레이트에 설치되는 손잡이;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 가압 롤러는, 일측이 상기 패턴용 샤프트의 일측으로부터 상측으로 이격되어 상기 제1 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치되고, 타측이 상기 패턴용 샤프트의 타측으로부터 상측으로 이격되어 상기 제2 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치되는 가압 샤프트; 및 상기 패턴용 샤프트에 안착되어 있는 상기 아세탈 몰드의 내측이 상기 패턴용 샤프트에 가압될 수 있도록 원형의 탄성 재질로 제작되어 상기 가압 샤프트를 따라 일정한 간격으로 서로 이격되어 설치되는 다수 개의 탄성링;을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 가압 롤러는, 상기 가압 샤프트의 일측이 상기 제1 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치될 수 있도록 상기 가압 샤프트의 일측에 설치되는 제1 베어링; 및 상기 가압 샤프트의 타측이 상기 제2 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치될 수 있도록 상기 가압 샤프트의 타측에 설치되는 제2 베어링;을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 탄성링은, 원형의 링 형태로 형성되는 링 본체; 상기 링 본체의 내측에 상기 가압 샤프트가 배치될 수 있도록 상기 링 본체의 내측에 형성되는 8 각 중공홀; 및 상기 8 각 중공홀의 각 면과 이에 대향하는 8각 기둥 형상의 상기 가압 샤프트 각 면 사이에 설치되어 상기 링 본체를 지지하는 8 개의 링 지지 스프링;을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 링 본체는, 각각의 단면이 사다리꼴 형상의 육면체 형태로 형성되어 내부 공간에 유체가 충진되며, 열을 지으며 서로 밀착 연결 설치되어 8각 링 형태를 형성하는 8 개의 가압 파우치; 기둥 형태로 형성되어 형성되어 내부 공간에 유체가 충진되며, 상기 가압 샤프트와 대향하는 상기 8 개의 가압 파우치의 각 내측면과 상기 가압 샤프트 사이 마다 설치되어 상기 8 개의 가압 파우치를 지지하는 8개의 지지 파우치; 및 하나의 가압 파우치와 상기 가압 샤프트를 사이에 두고 상기 하나의 가압 파우치의 반대편에 위치하는 다른 가압 파우치를 지지하고 있는 하나의 지지 파우치 사이를 연통하면서 각각 설치되며, 상기 하나의 가압 파우치가 상기 아세탈 몰드를 가압시켜 압축됨에 따라 상기 하나의 가압 파우치에 수용되어 있는 유체를 상기 하나의 지지 파우치로 전달하는 8 개의 유체 연결관;을 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 열유압프레스나 압출성형기등 대형설비를 필요로 하지 않으며, 열수축이 적어 정밀한 성형이 가능하여 연마작업등 공정이 필요치 않으며, 몰드 제작비가 금속재의 5~25% 수준으로 가능하며, 소규모 생산에도 적합하며, 외경13mm이하의 롤러에도 적용이 가능하며, 이형성롤러의 제조단가를 낮출 수 있으며, 넓은 작업공간을 필요로 하지 않으며, 연마공정이 생략되어 숙련된 기술을 필요로 하지 않으며, 대형설비 및 분진발생이 거의 없어 쾌적한 작업환경의 조성이 가능하며. 전기사용량이 현저히 줄어들도록 하는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 고무 롤러 제조 방법의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 고무 충진 단계를 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 고무 롤러 제조 방법에 의해 제조된 실리콘 고무 롤러를 보여주는 도면들이다.
도 5는 도 1의 패턴 형성 단계의 일 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 6은 도 5의 회전 가압 단계를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 1의 패턴 형성 단계의 다른 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 패턴 형성 단계에서 사용되는 가압 패턴 성형 장치를 보여주는 도면들이다.
도 13 및 도 14는 도 8의 가압 롤러를 보여주는 도면이다.
도 15 내지 도 17은 도 8의 가압 롤러의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 18 내지 도 19는 도 13의 탄성링을 보여주는 도면이다.
도 20은 도 18의 링 본체의 일 실시예를 보여주는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

종래의 실리콘 롤러 제조 방법은 다음과 같다.

종래, 플라스틱 필름의 표면에 새틴 형상을 성형하기 위한 엠보싱 롤러로서, 표면에 실리콘 고무를 피복한 고무롤러를 사용하는 것이 제안되고 있다.

실리콘 고무롤러를 엠보싱 롤러로서 사용함으로써, 엠보스 성형을 위해 용융 상태로 한 수지와 엠보싱 롤러표면의 이형성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 용융 수지의 엠보싱 롤러에의 권취를 방지할 수 있기 때문에 성형 속도를 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 실리콘 고무 속에 첨가되는 고체 입자의 입경을 적당하게 선택함으로써 새틴 형상의 표면 조도를 제어하는 것도 가능하다.

또한, 실리콘 고무 속에 충전재로서 혼합되어 있는 고체 입자 중, 입자직경이 19μm를 초과하지만 체적을 고체 입자 전체의 체적의 1% 이하로 함으로써, 플라스틱 필름의 엠보스 성형한 면에 크기가 0.05mm² 이상이고 높이가 5μm 이상의 돌기의 발생을 방지하는 기술이 개시되어 있다. 본 기술에 의해 제조되는 플라스틱 필름을, 예를 들면 광학 필름 등의 웹 제품의 표면에 접합해서 보호하기 위한 표면 보호 필름으로서 사용할 때에는 상기의 돌기가 없기 때문에, 그것에 의한 타흔의 발생을 방지할 수 있다.

몰드 단부면 및 클램핑부재면이 열악한 평형관계를 가질 경우, 클램핑부재 및 몰드면은 균일하게 접촉하지 못해 한쪽으로 치우치거나 또는 부분 접촉하게 됨으로써, 편하중이 그 축방향으로 몰드에 가해질 수도 있다. 이런 경우에, 굽힘 모멘트가 몰드 내에 생성되어 몰드를 굴곡시키거나 또는 파이프 몰드와 도웰 사이의 결합상태에있어서몰드변화를초래하게된다. 그결과,성형된고무롤러또한굴곡되고,어떤경우에는 런아웃 정밀도가 나빠지는 결과가 초래된다. 전자 사진에 사용되는 롤러의 경우에 있어서, 이런 열악한 런아웃 정밀도는 불균일한 전기 저항 및 불량화상의 원인이 된다.

추가로, 몰드와 클램핑 부재 사이의 임의의 불균일한 평면 접촉은 그들 사이에 간극을 발생시켜 최악의 경우 재료 누설의 문제를 일으키게 된다.

배경 기술로서, 사출 성형 기계(C-형)에서 구형 베어링을 사용하여 몰드를 클램핑하는 방법이 입수 가능하다( 일본 특허 출원 공개 제H10-217302호). 그러나, 이 방법에서, 클램핑을 행하는 슬라이드 가이드가 구형 베어 링과 몰드 사이에 각각 제공되므로, 구형 베어링의 이동량이 슬라이드 가이드에 의해 불가피하게 제한될 수도 있다.

또한, 구형 베어링을 이용해서 몰드를 클램핑하는 기술에서, 어떤 경우에는 구형 표면 방향으로의 이동의 도움 만으로 편하중이 몰드에 가해지는 것을 억제할 수 없다.

가열 조립체는 종래로부터, 예컨대 비정착 화상을 화상 형성 장치에 사용되는 기록 매체 상에 정착시키는 열정착 조립체, 광택과 같은 표면 성질을 개선하기 위해 기록 매체를 가열하기 위한 화상 가열 조립체 및 가열에 의해 목표 재료를 건조하거나 적층시키기 위한 열처리 조립체로서 널리 사용되고 있다.

이하에서는 전자 사진 복사기 및 프린터와 같은 화상 형성 장치에 설치된 열 정착 조립체의 경우를 들어 종래의 가열 조립체에 대해 설명하기로 한다.

화상 형성 장치의 열 정착 조립체는 전사 시스템 및 직접 시스템에 의해 (전사 시트, 정전 기록지, 전자팩스 용지 및 인쇄지와 같은) 기록 매체 상에 형성되고 반송되는 소정 화상 정보에 대응하는 비정착 화상(토너 화상)이 기록 매체의 표면에 영구 정착 화상으로서 열 정착시키는 유닛이다. 가열 수단 및 가압 수단이 가압 접촉 닙(정착 닙)을 형성하기 위해 정면으로 가압 접촉되는 접촉 가열 형식의 조립체는 열 정착 조립체로서 널리 사용되고 있으며, 화상이 정착되게 되는 기록 매체는 가압 접촉 니프로 안내되어서 그 사이에 유지되어 전달되어서 비정착 화상이 가열 롤러 시스템 및 필름 가열 시스템에서와 같이 열과 압력에 의해 기록 매체 표면에 정착되도록 된다. 이하에서는 이들 가열 시스템에 대해 설명하기로 한다.

A) 가열 롤러 시스템

가열 롤러 시스템은 기본적으로 평행하게 가압 접촉되고 가열 수단으로서의 가열 롤러(정착 롤러) 및 가압 수단으로 서의 탄성 롤러로 구성된 한 쌍의 롤러로 구성된다. 롤러 쌍은 회전되면 화상이 정착될 기록 매체는 한 쌍의 롤러 사 이에서 가압 접촉 닙으로 안내되고 그 사이에서 유지되어 전달됨으로서 비정착 화상이 열과 압력, 즉 가열 롤러의 열 및 가압 접촉 닙의 압력에 의해 기록 매체 표면에 정착된다.

B) 필름 가열 시스템

필름 가열 시스템은, 예컨대 일본 특허 출원 공개 제63-313182호, 제2-157878호, 제4-44083호, 제4-204980호 및 제4-204984호에 개시되어 있다. 필름 가열 시스템은 정착 수단으로서의 열저항 필름(정착 필름)과 가열 소자를 가지며 가압 수단으로서의 탄성 프레스 롤러를 갖는다. 열저항 필름은 가압 접촉 닙을 형성하기 위해 탄성 프레스 롤 러의 도움에 의해 가열 소자와 가압 접촉하게 되고, 열저항 필름은 가열 소자와 밀접 접촉하게 되어 활주 가능하게 문 질러지면서 전달되며, 여기에서 화상이 정착될 기록 매체는 열저항 필름과 탄성 프레스 롤러 사이에서 안내되어 기록 매체가 열저항 필름과 함께 전달되도록 한다. 이 단계에서, 비정착 화상은 열과 압력, 즉 가열 소자로부터 열저항 필 름을 거쳐 기록 매체로 가해지는 열과 가압 접촉 닙에서 인가되는 압력에 의해 기록 매체 표면에 정착된다. 기록 매체 는 가압 접촉 닙을 통과한 후 열저항 필름과 분리된다.

이런 필름 가열 시스템의 가열 조립체에서, 낮은 열용량을 갖는 선형 가열 소자가 사용될 수 있고 낮은 열 용량을 갖는 박막은 열 저항 필름으로서 사용될 수 있어서, 에너지는 보다 절감될 수 있고 대기 시간은 보다 단축될 수 있다(보 다 빨리 개시될 수 있다). 또한, 박막 필름 가열 시스템의 가열 조립체는 무단 벨트가 열 저항 필름으로서 사용되고, 인 장력이 필름에 인가되는 동안 필름을 회전식으로 구동하기 위한 수단으로서 구동 롤러가 필름의 내주연측 상에 마련 된 형태의 시스템과, 필름이 필름 안내부에 외부에 느슨하게 끼워지고 가압 수단으로서의 가압 회전 부재가 필름을 이동시키면서 가압 회전 부재를 따르도록 구동되는 형태의 시스템을 갖는다. 후자의 가압 회전 부재 구동 시스템은 부품이 저감될 수 있다는 장점 때문에 종종 사용된다.

가열 수단과 프레스 롤러가 가열 목표재 가열 영역으로서 가압 접촉 닙을 형성하도록 대면해서 제공되고 가열 목표재 가 상술한 필름 가열 시스템 또는 가열 롤러 시스템의 열 정착 조립체로서 열과 압력에 의해 처리되는 가열 조립체에 서, 조립체를 고속으로 만들고 대기 시간을 단축시키기 위해 프레스 롤러는 탄성재로 제조될 수 있으며 롤러와 롤러의 탄성 변형에 대응하는 가열 수단 사이에 형성된 가압 접촉 닙은 충분한 양의 열을 가열 목표재로 제공하기 위한 시간 이 가열 목표재로 열을 가하는 효율을 개선시킬 수 있도록 보다 넓게 제조될 수 있다. 그러나, 가압 접촉 닙을 단지 넓 게 제조하는 것은 가열 조립체 자체를 대형화시키고 동시에 전력 소모를 증가시킨다. 따라서, 조립체를 소형으로 제 조하고 비용 절감 및 저전력 소모를 달성하기 위해서 조립체는 열 효율에 있어 보다 개선되어야만 한다.

가열 조립체의 열 효율 개선이라는 관점에서, 가열 수단으로부터 가압 수단측으로 취해진 열용량은 무시할 수 없다.

따라서, 조립체를 고속화하고 저전력 소모를 달성하기 위해, 가압 수단이 낮은 열용량을 가질 것이 요구된다. 낮은 열 용량을 갖는 가압 수단을 제조하기 위한 수단으로서, 일본 특허 출원 공개 제9-114281호에 개시된 바와 같이, 뛰어 난 열 절연성을 갖는 가압 회전 부재가 가압 수단 프레스 롤러의 탄성층을 중공 충전제와 합체함으로써 좋은 대량 생 산성을 갖고 생산될 수 있다.

중공 충전기로서, 중공 실리카, 알루미나, 유리 및 유리 섬유와 같이 내부에 공기를 함유한 무기성 충전제가 사용된다. 그러나, 이런 무기성 충전제가 사용되면, 충전제는 너무 단단해서 프레스 롤러의 탄성층을 경화시킴으로써 넓은 정착 닙을 보장하기 위해서는 큰 압력이 가해져야만 한다.

또한, 전자 사진 화상 형성 장치의 가열 조립체에서, 조립체는 최근에 보다 소형화되고 있고, 거기에 사용되는 프레스 롤러도 보다 소형화되고 있다. 프레스 롤러를 소경으로 제조하는 것은 정착시의 닙의 폭을 보장하기 위해 탄성층을 낮은 경도를 갖도록 하는 경향을 발생시키는데, 탄성층은 프레스 롤러 맨드릴의 주연 상을 덮는다. 예컨대, 일본 특허 공보 제4-77315호에 개시된 바와 같이, 탄성층에 발포 탄성재(스폰지 고무)를 사용하는 것이 실제로 많이 사용된다. 그러나, 실리콘(silicone) 고무에 혼합된 취입제가 취입을 발생시키도록 가열될 때, 그 취입 압 력은 실리콘 고무의 셸 벽을 파손시켜서 최종 발포제의 몇몇 셸이 표면에 덮히지 않도록 하거나, 대기로부터 발포제 셸을 고립시키는 셸 벽 을 박막으로 만들어서 가상 공간을 형성한다. 또한, 실리콘 고무가 주형에 취입되는 경우, 취입 압력은 불규칙한 방향 으로 연장되며, 따라서 불규칙 취입 압박 저항이 고무에 발생된다. 따라서, 일단 실리콘 고무가 취입 후 주형으로부터 취출되면, 이런 불규칙한 압박은 자유롭게 되어서 고무 표면에 불규칙성 또는 비평활성을 발생시킨다.

이런 발포제로 구성된 실리콘 고무 롤러가 프레스 롤러로서 사용되면, 가열 롤러 또는 가열 필름에 오프셋 부착된 융 해된 토너가 전사되어서 프레스 롤러의 오염을 발생시킨다.

맨드릴과 그 안의 발포 실리콘 고무를 포함하는 발포된 탄성 부재로서의 스폰지 탄성 부재가 형성되고 PFA 또는 PT FE와 같은 불화 수지의 열저항 이형층이 피복에 의해 그 주연부 상에 형성되는 곳에서, 피복제는 발포제의 비보호 셸 또는 공동으로 들어갈 수 있어서 평활면과 균일 두께를 갖는 이형층의 형성을 어렵게 한다. 또한, 이형층이 스폰지 탄 성 부재를 불화 수지 튜브로 덮음으로써 형성되는 곳에서는, 이것이 압력 하에서 견딜 때 불화 수지 튜브가 발포제의 비보호 셸의 형상 뒤에 불균일하게 될 수 있다는 문제가 있어서, 종이가 공급될 때, 프레스 롤러는 거의 볼 수 없을 정 도의 오프셋과 종이의 배면 상에 존재하는 토너로 인해 오염된다.

열정착 조립체에 사용된 프레스 롤러는 경도 및 열 전도성이 장기간 반복된 어떠한 열적 이력으로 인해 변하지 않는 성질을 가질 것이 요구된다. 이것은 닙 폭이 경도의 변화에 따라 변하고 정착 효율도 열 전도성의 증가에 따라 감소하 기 때문이다.

스폰지 고무를 생산하는 한 방법으로서, 수지성 미소 풍선이 사용된 방법이 공지되어 있다. 예로서, 일본 특허 출원 공개 제8-12888호 및 제5-209080호에 개시된 바와 같이, 팽창되지 않은 미소 풍선이 고무와 혼합되고 뒤이어 가열 함으로써 수지성 미소 풍선이 팽창하고 동시에 경화한다.

다른 방법으로서, 상술한 방법에서의 문제(셸의 불균일성)를 해결하기 위한 목적으로서, 사전에 팽창된 수지성 미소 풍선이 액체 혼합물에서 혼합되고 교차 연결된 고무 성형 제품이 수지의 융점보다 높지 않은 온도에서 얻어지는 방법 이 스폰지 고무를 생산하는 방법으로서 제안되었고, 이런 방법에 의해 생선된 전사 드럼이 제안되었다(일본 특허 출 원 공개 제10-060151호).

팽창된 수지성 미소 풍선은 다양한 피복재 및 플라스틱재에서 충전재로서 사용된다. 그러나, 모든 방향으로 떠오르려 하기 때문에, 분산을 방지하기 위한 방법이 제안되고 있다.

예를 들어, 일본 특허 제02 822 142호에는 미팽창 마이크로벌룬 및 습윤제(가소제)가 미팽창 수지 마이크로벌룬의 팽창 개시 온도보다 높지 않은 온도에서 혼합된 후에, 이렇게 얻어진 혼합물이 미팽창 수지 마이크로벌룬의 팽창 개시 온도에 가까운 온도로 가열되어 팽창 수지 마이크로벌룬을 얻도록 된 방법이 개시되어 있다. 일본 특허출원 공개 6-2 40040호에는 분산을 덜 일으키고 우수한 취급성을 갖는 마이크로벌룬의 제조 방법이 개시되어 있는데, 상기 마이크 로벌룬은 미세 무기 재료 입자들이 결합제 수지를 통해서 낮은 비등점의 유기 용제를 포함하는 열팽창 열가소성 수지 미세캡슐에 의해 형성된 마이크로벌룬의 표면들에 체결되는 것을 특징으로 한다.

그러나, 미리 팽창해버린 수지 마이크로벌룬과 혼합된 실리콘 고무 스펀지를 제조하는 방법에서, 팽창 수지 마이크로 벌룬은 매우 낮은 비중을 갖고, 이들이 매우 큰 형태로 저장되어야 하고 게다가 실리콘 고무 재료에 쉽게 혼합될 수 없다는 문제를 갖는다. 팽창 마이크로벌룬 및 습윤제(가소제)가 미팽창 수지 마이크로벌룬의 팽창 개시 온도보다 높 지 않은 온도에서 혼합된 후에 이렇게 얻어진 혼합물이 미팽창 수지 마이크로벌룬의 팽창 개시 온도에 가까운 온도로 가열되어 팽창 수지 마이크로벌룬을 얻도록 된 종래 기술의 방법에서, 습윤제(가소제)의 예로는 프탈레이트 타입 가 소제, 알리파틱 염기산 에스터 타입 가소제 및 에폭시 타입 가소제가 있다. 그러나, 이들은 액체 실리콘과의 양립성이 나쁘고, 팽창 수지 마이크로벌룬이 액체 실리콘과 혼합될 때 분리 등의 저장 상의 안정성 문제를 일으키기도 한다. 미세 무기 재료 입자들이 결합제 수지를 통해서 체결되게 되고 덜 분산되고 또 우수한 취급성을 갖는 마이크로벌룬의 경우에는 때로는 얻을 수 있는 열절연 특성이 매우 불충분할 수 있다.

이러한 상황 하에서, 팽창 수지 마이크로벌룬이 충전재로서 사용될 때 습윤제도 미세 무기 재료 입자들도 사용하지 않는 방법을 제공할 필요가 있었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 고무 롤러 제조 방법을 설명하는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 고무 롤러 제조 방법은, 우선 원통 형상의 아세탈 몰드(M)를 제조한다(S110).

아세탈 몰드(M)의 내면에 패턴을 형성한다(S120).

일 실시예에서, 패턴 형성 단계(S120)는, 가압 패턴 성형 장치(10)를 이용하여 아세탈 몰드(M)의 내면에 패턴을 형성할 수 있다.

패턴이 형성되어 있는 아세탈 몰드(M)의 내측에 롤러용 샤프트(S)를 삽입한다(S130).

도 2에 도시된 바와 같이 롤러용 샤프트(S)가 삽입된 상태에서 아세탈 몰드(M)의 내측에 상온경화형 실리콘고무(RTV)를 주원료로 하는 용융 상태의 실리콘 고무(L)를 충진한다(S140).

롤러용 샤프트(S)와 실리콘 고무가 결합되어 완성된 실리콘 고무 롤러로부터 아세탈 몰드(M)를 분리한다(S150).

일 실시예에서, 분리 단계(S150)는, 용융 상태의 실리콘 고무가 냉각된 이후에 실리콘 고무 롤러로부터 아세탈 몰드(M)를 분리할 수 있다.

상술한 바와 같은 단계를 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 고무 롤러 제조 방법은, 열유압프레스나 압출성형기등 대형설비를 필요로 하지 않으며, 열수축이 적어 정밀한 성형이 가능하여 연마작업등 공정이 필요치 않으며, 몰드 제작비가 금속재의 5~25% 수준으로 가능하며, 소규모 생산에도 적합하며, 외경13mm이하의 롤러에도 적용이 가능하며, 이형성롤러의 제조단가를 낮출 수 있으며, 넓은 작업공간을 필요로 하지 않으며, 연마공정이 생략되어 숙련된 기술을 필요로 하지 않으며, 대형설비 및 분진발생이 거의 없어 쾌적한 작업환경의 조성이 가능하며. 전기사용량이 현저히 줄어들도록 할 수 있다.

도 5는 도 1의 패턴 형성 단계의 일 실시예를 설명하는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 패턴 형성 단계(S120)는, 외측을 따라 패턴을 형성하는 패턴용 샤프트(300)를 아세탈 몰드(M)의 내측에 배치한다(S121).

도 6에 도시된 바와 같이 패턴용 샤프트(300)가 아세탈 몰드(M)의 내측에 밀착된 상태를 유지하면서 패턴용 샤프트(300)를 회전시켜 아세탈 몰드(M)의 내측을 따라 패턴(PT)을 형성시켜 준다(S122).

도 7은 도 1의 패턴 형성 단계의 다른 실시예를 설명하는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 패턴 형성 단계(S120)는, 외측을 따라 패턴을 형성하는 패턴용 샤프트(300)를 아세탈 몰드(M)의 내측에 배치한다(S121).

아세탈 몰드(M)를 기 설정된 온도(예를 들어, 50℃_ 내지 90℃_ 등)로 가열한다(S122).

아세탈 몰드(M)의 가열이 완료되면, 패턴용 샤프트(300)가 아세탈 몰드(M)의 내측에 밀착된 상태를 유지하면서 패턴용 샤프트(300)를 회전시켜 아세탈 몰드(M)의 내측을 따라 패턴을 형성시켜 준다(S123).

도 8 내지 도 12는 본 발명의 패턴 형성 단계에서 사용되는 가압 패턴 성형 장치를 보여주는 도면들이다.

도 8 내지 도 12를 참조하면, 가압 패턴 성형 장치(10)는, 제1 지지 플레이트(100), 제2 지지 플레이트(200), 패턴용 샤프트(300), 가압 롤러(400), 제1 가압 볼트(500), 제2 가압 볼트(600) 및 손잡이(700)를 포함한다.

제1 지지 플레이트(100)는, 사각 평판 형태로 형성되어 직립되어 설치된다.

제2 지지 플레이트(200)는, 제1 지지 플레이트(100)의 형상에 대응하는 사각 평판 형태로 형성되며, 제1 지지 플레이트(100)와 대향하면서 제1 지지 플레이트(100)로부터 이격되어 설치된다.

패턴용 샤프트(300)는, 아세탈 몰드(M)의 내측에 형성시킬 패턴(PT)이 외측을 따라 형성하며, 일측이 제1 지지 플레이트(100)의 하부에 회전 가능하도록 연결 설치되고, 타측이 제2 지지 플레이트(200)의 하부에 회전 가능하도록 연결 설치된다.

가압 롤러(400)는, 일측이 패턴용 샤프트(300)의 일측으로부터 상측으로 이격되어 제1 지지 플레이트(100)에 회전 가능하도록 연결 설치되고, 타측이 패턴용 샤프트(300)의 타측으로부터 상측으로 이격되어 제2 지지 플레이트(200)에 회전 가능하도록 연결 설치된다.

제1 가압 볼트(500)는, 제1 지지 플레이트(100)의 상측으로부터 제1 지지 플레이트(100)의 내측을 따라 가압 롤러(400)의 일측까지 삽입되며, 정방향 또는 역방향으로 회전됨에 따라 하강 또는 상승하면서 가압 롤러(400)의 일측을 하강 또는 상승시켜 준다.

제2 가압 볼트(600)는, 제2 지지 플레이트(200)의 상측으로부터 제2 지지 플레이트(200)의 내측을 따라 가압 롤러(400)의 타측까지 삽입되며, 정방향 또는 역방향으로 회전됨에 따라 하강 또는 상승하면서 가압 롤러(400)의 타측을 하강 또는 상승시켜 준다.

손잡이(700)는, 사용자가 파지할 수 있도록 일단이 제1 지지 플레이트(100)에 설치되고, 타단이 제2 지지 플레이트(200)에 설치된다.

도 13 및 도 14는 도 8의 가압 롤러를 보여주는 도면이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 가압 롤러(400)는, 가압 샤프트(410) 및 다수 개의 탄성링(420)을 포함한다.

가압 샤프트(410)는, 일측이 패턴용 샤프트(300)의 일측으로부터 상측으로 이격되어 제1 지지 플레이트(100)에 회전 가능하도록 연결 설치되고, 타측이 패턴용 샤프트(300)의 타측으로부터 상측으로 이격되어 제2 지지 플레이트(200)에 회전 가능하도록 연결 설치된다.

탄성링(420)은, 패턴용 샤프트(300)에 안착되어 있는 아세탈 몰드(M)의 내측이 패턴용 샤프트(300)에 가압될 수 있도록 원형의 탄성 재질로 제작되어 가압 샤프트(410)를 따라 일정한 간격으로 서로 이격되어 다수 개가 설치된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 가압 롤러(400)는, 제1 베어링(430) 및 제2 베어링(440)을 더 포함할 수 있다(도 15 내지 도 17 참조).

제1 베어링(430)은, 가압 샤프트(410)의 일측이 제1 지지 플레이트(100)에 회전 가능하도록 연결 설치될 수 있도록 가압 샤프트(410)의 일측에 설치된다.

제2 베어링(440)은, 가압 샤프트(410)의 타측이 제2 지지 플레이트(200)에 회전 가능하도록 연결 설치될 수 있도록 가압 샤프트(410)의 타측에 설치된다.

도 18 내지 도 19는 도 13의 탄성링을 보여주는 도면이다.

도 18 내지 도 19를 참조하면, 탄성링(420)은, 링 본체(421), 8 각 중공홀(422) 및 8 개의 링 지지 스프링(423)을 포함한다.

링 본체(421)는, 원형의 링 형태로 형성된다.

8 각 중공홀(422)은, 링 본체(421)의 내측에 가압 샤프트(410)가 배치될 수 있도록 링 본체(421)의 내측에 형성된다.

링 지지 스프링(423)은, 8 각 중공홀(422)의 각 면과 이에 대향하는 8각 기둥 형상의 가압 샤프트(410) 각 면 사이에 설치되어 링 본체(421)를 지지한다.

도 20은 도 18의 링 본체의 일 실시예를 보여주는 도면이다.

도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 링 본체(421)는, 8 개의 가압 파우치(4211), 8개의 지지 파우치(4212) 및 8 개의 유체 연결관(4213)을 포함한다.

가압 파우치(4211)는, 각각의 단면이 사다리꼴 형상의 육면체 형태로 형성되어 내부 공간에 유체가 충진되며, 열을 지으며 서로 밀착 연결 설치되어 8각 링 형태를 형성한다.

지지 파우치(4212)는, 기둥 형태로 형성되어 형성되어 내부 공간에 유체가 충진되며, 가압 샤프트(410)와 대향하는 8 개의 가압 파우치(4211)의 각 내측면과 가압 샤프트(410) 사이 마다 설치되어 8 개의 가압 파우치(4211)를 지지한다.

유체 연결관(4213)은, 하나의 가압 파우치(4211)와 가압 샤프트(410)를 사이에 두고 하나의 가압 파우치(4211)의 반대편에 위치하는 다른 가압 파우치(4211)를 지지하고 있는 하나의 지지 파우치(4212) 사이를 연통하면서 각각 설치되며, 하나의 가압 파우치(4211)가 아세탈 몰드(M)를 가압시켜 압축됨에 따라 하나의 가압 파우치(4211)에 수용되어 있는 유체를 하나의 지지 파우치(4212)로 전달한다.

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 명세서를 통해 보호받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 가압 패턴 성형 장치
100: 제1 지지 플레이트
200: 제2 지지 플레이트
300: 패턴용 샤프트
400: 가압 롤러
500: 제1 가압 볼트
600: 제2 가압 볼트
700: 손잡이

Claims

원통 형상의 아세탈 몰드를 제조하는 몰드 제조 단계;
상기 아세탈 몰드의 내면에 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계;
패턴이 형성되어 있는 상기 아세탈 몰드의 내측에 롤러용 샤프트를 삽입하는 샤프트 삽입 단계;
상기 롤러용 샤프트가 삽입된 상태에서 상기 아세탈 몰드의 내측에 용융 상태의 실리콘 고무를 충진하는 고무 충진 단계; 및
상기 롤러용 샤프트와 상기 실리콘 고무가 결합되어 완성된 실리콘 고무 롤러로부터 상기 아세탈 몰드를 분리하는 분리 단계;를 포함하며,
상기 패턴 형성 단계는,
외측을 따라 패턴을 형성하는 패턴용 샤프트를 상기 아세탈 몰드의 내측에 배치하는 샤프트 배치 단계;
상기 아세탈 몰드를 가열하는 가열 단계; 및
상기 아세탈 몰드의 가열이 완료되면, 상기 패턴용 샤프트가 상기 아세탈 몰드의 내측에 밀착된 상태를 유지하면서 상기 패턴용 샤프트를 회전시켜 상기 아세탈 몰드의 내측을 따라 패턴을 형성시켜 주는 회전 가압 단계;를 포함하는, 실리콘 고무 롤러 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 패턴 형성 단계는,
외측을 따라 패턴을 형성하는 패턴용 샤프트를 상기 아세탈 몰드의 내측에 배치하는 샤프트 배치 단계; 및
상기 패턴용 샤프트가 상기 아세탈 몰드의 내측에 밀착된 상태를 유지하면서 상기 패턴용 샤프트를 회전시켜 상기 아세탈 몰드의 내측을 따라 패턴을 형성시켜 주는 회전 가압 단계;를 포함하는, 실리콘 고무 롤러 제조 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 분리 단계는,
용융 상태의 상기 실리콘 고무가 냉각된 이후에 상기 실리콘 고무 롤러로부터 상기 아세탈 몰드를 분리하는, 실리콘 고무 롤러 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 패턴 형성 단계는,
가압 패턴 성형 장치를 이용하여 상기 아세탈 몰드의 내면에 패턴을 형성하며,
상기 가압 패턴 성형 장치는,
사각 평판 형태로 형성되어 직립되어 설치되는 제1 지지 플레이트;
상기 제1 지지 플레이트의 형상에 대응하는 사각 평판 형태로 형성되며, 상기 제1 지지 플레이트와 대향하면서 상기 제1 지지 플레이트로부터 이격되어 설치되는 제2 지지 플레이트;
상기 아세탈 몰드의 내측에 형성시킬 패턴이 외측을 따라 형성하며, 일측이 상기 제1 지지 플레이트의 하부에 회전 가능하도록 연결 설치되고, 타측이 상기 제2 지지 플레이트의 하부에 회전 가능하도록 연결 설치되는 패턴용 샤프트;
일측이 상기 패턴용 샤프트의 일측으로부터 상측으로 이격되어 상기 제1 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치되고, 타측이 상기 패턴용 샤프트의 타측으로부터 상측으로 이격되어 상기 제2 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치되는 가압 롤러;
상기 제1 지지 플레이트의 상측으로부터 상기 제1 지지 플레이트의 내측을 따라 상기 가압 롤러의 일측까지 삽입되며, 정방향 또는 역방향으로 회전됨에 따라 하강 또는 상승하면서 상기 가압 롤러의 일측을 하강 또는 상승시켜 주는 제1 가압 볼트;
상기 제2 지지 플레이트의 상측으로부터 상기 제2 지지 플레이트의 내측을 따라 상기 가압 롤러의 타측까지 삽입되며, 정방향 또는 역방향으로 회전됨에 따라 하강 또는 상승하면서 상기 가압 롤러의 타측을 하강 또는 상승시켜 주는 제2 가압 볼트; 및
사용자가 파지할 수 있도록 일단이 상기 제1 지지 플레이트에 설치되고, 타단이 상기 제2 지지 플레이트에 설치되는 손잡이;를 포함하며,
상기 가압 롤러는,
일측이 상기 패턴용 샤프트의 일측으로부터 상측으로 이격되어 상기 제1 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치되고, 타측이 상기 패턴용 샤프트의 타측으로부터 상측으로 이격되어 상기 제2 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치되는 가압 샤프트; 및
상기 패턴용 샤프트에 안착되어 있는 상기 아세탈 몰드의 내측이 상기 패턴용 샤프트에 가압될 수 있도록 원형의 탄성 재질로 제작되어 상기 가압 샤프트를 따라 일정한 간격으로 서로 이격되어 설치되는 다수 개의 탄성링;을 포함하며,
상기 가압 롤러는,
상기 가압 샤프트의 일측이 상기 제1 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치될 수 있도록 상기 가압 샤프트의 일측에 설치되는 제1 베어링; 및
상기 가압 샤프트의 타측이 상기 제2 지지 플레이트에 회전 가능하도록 연결 설치될 수 있도록 상기 가압 샤프트의 타측에 설치되는 제2 베어링;을 더 포함하며,
상기 탄성링은,
원형의 링 형태로 형성되는 링 본체;
상기 링 본체의 내측에 상기 가압 샤프트가 배치될 수 있도록 상기 링 본체의 내측에 형성되는 8 각 중공홀; 및
상기 8 각 중공홀의 각 면과 이에 대향하는 8각 기둥 형상의 상기 가압 샤프트 각 면 사이에 설치되어 상기 링 본체를 지지하는 8 개의 링 지지 스프링;을 포함하는, 실리콘 고무 롤러 제조 방법.