(57)【要約】【課題】高い形状均一性を有する弾性層を成形することのできる成形金型を提供すること。【解決手段】筒状金型２と、前記筒状金型２における一方の開口部を閉塞し、成形材料が流通するスプルー１６を複数有する第１の端部金型３と、前記筒状金型２における他方の開口部を閉塞し、ベント３６を有する第２の端部金型４とを備えてなり、前記スプルー１６それぞれは、前記第１の端部金型３の軸線を中心とする仮想円周上に、前記仮想円周に沿って形成された円弧状スリットであることを特徴とする成形金型１。【選択図】          図１
2010120317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状金型と、前記筒状金型における一方の開口部を閉塞し、成形材料が流通するスプルーを複数有する第１の端部金型と、前記筒状金型における他方の開口部を閉塞し、ベントを有する第２の端部金型とを備えてなり、
前記スプルーそれぞれは、前記第１の端部金型の軸線を中心とする仮想円周上に、前記仮想円周に沿って円弧状に形成されたスリットであることを特徴とする成形金型。
【請求項２】
前記スプルーは、３〜１２個が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成形金型に関し、さらに詳しくは、高い形状均一性を有する弾性層を成形することのできる成形金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７に示されるような、軸体５１の外周面に弾性層５２を備えたローラ５０は、種々の分野で広く用いられている。例えば、レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、機能に応じて、現像ローラ、定着ローラ、搬送ローラ等の種々のローラが配設された各種の画像形成装置、例えば、電子写真方式を利用した画像形成装置等が採用されている。このようなローラ５０は、通常、成形金型を用いて、軸体５１の外周面に弾性層５２を成形することにより、製造される。
【０００３】
軸体５１の外周面にこのような弾性層５２を成形する際に用いられる成形金型として、特許文献１には、「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た、金型。」が記載されている（請求項１参照。）。この特許文献１に記載の金型に設けられた樹脂材料注入口としては「円形断面形状」のみが記載されている（例えば、特許文献１の００２８欄、０１１４欄等参照。）。
【０００４】
また別の成形金型として、特許文献２には、「内面が円筒形状を有する成形用金型内部にローラ軸体を配置し、該成形用金型に液状ゴム材料を注入し、硬化させてローラ軸体の周囲にゴムを成形するためのゴムローラの成形用金型において、端部に該円筒形状と同心円状のスリット穴を有することを特徴とするゴムローラの成形用金型。」が記載されている（請求項１参照。）。この特許文献２には「同心円状のスリット穴」のみが記載されている（例えば、特許文献１の００１２欄、００１４欄、００２１欄等参照。）。
【０００５】
このように、従来の成形金型において、成形材料を注入する注入口（スプルーとも称する。）は、リング状又はその断面が円形とされていた。
【０００６】
しかし、これらの形状を成したスプルーから成形材料を成形金型内に注入して成型材料を硬化すると、硬化体の軸線に垂直な平面で切断した弾性層の断面における断面部の形状が均一な形状、例えば、断面部の外形が円形になりにくいことがあった。このように、従来の金型を用いると、硬化体の形状均一性が悪く、通常行われる外径調整等のための作業工程例えば研磨工程等に代えて高い形状均一性を確保するための追加の作業工程、又は、通常行われる外径調整等のための作業工程例えば研磨工程における条件よりもより一層精密な条件下での作業工程例えば研磨工程等が必要であった。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２７１９３８号公報
【特許文献２】特開２００４−７４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、高い形状均一性を有する弾性層を成形することのできる成形金型を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、筒状金型と、前記筒状金型における一方の開口部を閉塞し、成形材料が流通するスプルーを複数有する第１の端部金型と、前記筒状金型における他方の開口部を閉塞し、ベントを有する第２の端部金型とを備えてなり、前記スプルーそれぞれは、前記第１の端部金型の軸線を中心とする仮想円周上に、前記仮想円周に沿って円弧状に形成されたスリットであることを特徴とする成形金型であり、
請求項２は、前記スプルーは、３〜１２個が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形金型である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る成形金型は、第１の端部金型に設けられた複数のスプルーそれぞれが、第１の端部金型の軸線を中心とする仮想円周上に前記仮想円周に沿って円弧状に形成されたスリットであるから、これらのスプルーから注入された成形材料が成形金型内で均一に合流して成形材料のウェルドラインが残存しにくくなる共に、成形材料の注入時に成形金型の外部から成形材料に気体が巻込まることを防止することができる。故に、この発明に係る成形金型によれば、この成形金型で成形材料を成形することによって、高い形状均一性を有する弾性層を成形することができる。したがって、この発明によれば、高い形状均一性を有する弾性層を成形することのできる成形金型を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明に係る成形金型は、軸体の外周面に弾性層を成形するための射出成形用金型の一種であって、その一実施例として、例えば、図１〜図３に示されるように、筒状金型２と、筒状金型２における一方の開口部を閉塞し、成形材料が流通するスプルー１６を複数有する第１の端部金型３と、筒状金型２における他方の開口部を閉塞し、ベント３６を有する第２の端部金型４とを備えている。この発明に係る成形金型は、例えば、図７に示されるローラ５０を製造するのに好適に用いられる。このローラ５０は、軸体５１と、軸体５１の外周面に成形された弾性層５２とを備えている。
【００１２】
図１に示されるように、筒状金型２は、両端に開口部を有する中空円筒体であり、均一な外径及び内径を有する中空管状体になっている。筒状金型２は、弾性層５２を成形する際に、その軸線方向に沿って軸体５１が挿入される。筒状金型２は、その内表面の表面粗さが調整されているのがよく、鏡面とされているのが特によい。筒状金型２は、成形する弾性層５２に応じて、その外径、内径、軸線長さ等が調整される。
【００１３】
図１に示されるように、前記第１の端部金型３は、軸体５１の一端部を保持すると共に筒状金型２の一端部に開口した開口部を閉塞する。この一実施例における第１の端部金型３は、図１及び図２に示されるように、軸体５１を保持する保持穴１２を有する円柱状の端部金型本体１０と、端部金型本体１０の一端部から円周方向に張り出し、筒状金型２の開口部を閉塞する円盤状の鍔部１１とを有し、鍔部１１は、保持穴１２の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたスプルー１６とを複数有して成る。換言すると、第１の端部金型３は、筒状金型２の一方の開口部を閉塞するフランジ状の鍔部１１を備えた、保持穴１２を有する円柱状の端部金型本体１０であって、鍔部１１の厚さが保持穴１２の深さよりも小さく調整されて成る。第１の端部金型３は、端部金型本体１０によって、成形材料を注入する際に、注入ノズルの当接位置を決定する機能をも有する。
【００１４】
図１及び図２に示されるように、前記端部金型本体１０は、その一端部に開口し、軸体５１を保持する有底の保持穴１２を中心軸を共有して有する円柱体であり、軸体５１の一端部を保持すると共に注入ノズルの当接位置を決定するのに役立つ。端部金型本体１０は、保持する軸体５１に応じて、軸線長さ、外径等が調整され、また、保持穴１２の深さ、直径等が調整される。なお、保持穴１２は、通常、作業性を考慮して、軸体５１の外径よりもわずかに大きな外径を有している。
【００１５】
図１及び図２に示されるように、前記鍔部１１は、端部金型本体１０の一端部から円周方向に張り出し、端部金型本体１０の中心軸と同軸の中心軸を有する円盤体である。鍔部１１の厚さは、前記のように調整されていればよく、例えば、保持穴１２の深さに対して６〜２５％程度に調整され、より具体的には、１．５〜２．５ｍｍ程度に調整される。鍔部１１の外径は、筒状金型２における開口部の開口径とほぼ同じ径に調整されている。鍔部１１は、その内側端面１５の表面粗さが調整されていてもいなくてもよい。
【００１６】
図１及び図２に示されるように、スプルー１６は、鍔部１１の厚さ方向に貫通形成され、成形材料が注入される際の通路として機能する。鍔部１１は前記厚さを有するから、スプルー１６の軸線長さは短くなり、スプルー１６内に残存する成形材料の残存量を低減し、スプルー１６内で硬化した成型材料の硬化物を容易に除去することができる。
【００１７】
図２に示されるように、このスプルー１６は、第１の端部金型３の軸線（図２において図示しない。）を中心とする仮想円周上に、この仮想円周に沿って円弧状に形成されたスリットである。換言すると、スプルー１６は、第１の端部金型３（鍔部１１）の軸線方向に水平な断面において、第１の端部金型３の軸線を中心とする仮想円周上に配置され、この仮想円周に沿って延在する複数のスリットとされている。このように、スプルー１６が円弧状のスリット（以下、円弧状スリットと称することがある。）に形成されていると、高い形状均一性を有する弾性層を成形することができるように、成形材料を成形金型１に注入することができる。
【００１８】
第１の端部金型３に形成される前記スプルー１６は、複数であればよく、円弧状に形成されたスプルー１６によって、高い形状均一性を有する弾性層を成形することができるように成形材料を成形金型１に注入することができる点で、３〜１２個であるのが好ましく、３〜６個であるのがより好ましい。このスプルー１６は、成形金型内に配置された軸体５１を、成形金型１内に注入された成型材料でその周囲から均一に軸線方向に押圧して、保持孔１２の軸線に一致する位置に固定することができ、振れ精度に優れた弾性層５２を形成することができる点で、奇数個形成されているのが特に好ましい。第１の端部金型３において、スプルー１６は、第１の端部金型３（鍔部１１）の軸線を中心とする仮想円周上に等間隔で３個形成されている。
【００１９】
図２に示されるように、スプルー１６が形成される、第１の端部金型３の軸線を中心とする仮想円周を有する仮想円Ｃ（スプルー１６のスリット幅の中心を通る仮想円Ｃ）は、スプルー１６が保持孔１２と接しない位置、すなわち、保持孔１２と筒状金型２の内周面との間に位置していればよい。成形金型１は、図１及び図２に示されるように、前記仮想円Ｃが保持孔１２と筒状金型２の内周面との略中間に位置している（特に図１参照。）が、この発明において、好ましくは、スプルー１６の外側内面が筒状金型２の内周面と面一になるように位置している。スプルー１６の外側内面が筒状金型２の内周面と面一になっていると、成型材料は、スプルー１６から筒状金型２の内周面に沿ってキャビティ内に注入されるから、成型材料は、静かにかつ滑らかに注入され、注入時に、成形材料内の気泡発生、及び／又は、気泡を成形材料中に巻き込むことをより一層効果的に防止することができる。
【００２０】
スプルー１６は、前記仮想円Ｃ上に複数形成されていれば、各スプルー１６の円弧長さ及び隣接するスプルー１６間の間隔は特に限定されない。また、スプルー１６は、所定の注入圧力を超えない限り、そのスリット幅も特に限定されない。スプルー１６の円弧長さ、間隔及びスリット幅は、形成されるスプルー１６の数、成型材料の注入圧力等を考慮して、適宜調整される。スプルー１６の円弧長さ及び間隔は、例えば、前記仮想円Ｃの仮想円周に対するスプルー１６の合計円弧長さが７０〜９０％となるように調整されるのが好ましい。具体的には、図２に示される３個のスプルー１６を備えた第１の端部金型３においては、３個のスプルー１６は、一端部から他端部にかけて略同一のスリット幅を有する略同形を成しており、内側端面１５におけるスプルー１６の円弧長さ約１０ｍｍ、スリット幅約２．５ｍｍ、スプルー１６間の間隔約３ｍｍに調整されている。この第１の端部金型３において、３個のスプルー１６は、前記仮想円Ｃの仮想円周に対して７７％となっている。
【００２１】
このスプルー１６における縦断面（鍔部１１の中心軸を含む平面で切断したときの断面）の形状は、特に限定されず、例えば図１に示されるように、外側端面１４側から内側端面１５側に延在する略長方形であっても略正方形であってもよい。また、図示しないが、外側端面１４側から内側端面１５側にわたって広がった台形形状をなし、スプルー１６における外側開口部１７のスリット幅よりも内側開口部１８のスリット幅が大きくなっていてもよい。
【００２２】
図１及び図３に示されるように、前記第２の端部金型４は、成形材料が注入される際の通路として機能するスプルー１６の代わりに、成形材料が注入される際又は成形材料が硬化される際の気体又は成形材料の排出路として機能するベント３６が鍔部３１に形成されていること以外は、前記第１の端部金型３と同様に構成されている。第２の端部金型４は、軸体５１を保持する保持穴３２を有する円柱状の端部金型本体３０と、端部金型本体３０の一端部から円周方向に張り出し、筒状金型２の開口部を閉塞する円盤状の鍔部３１とを有し、鍔部３１は、保持穴３２の深さよりも小さな厚さとその厚さ方向に貫通形成されたベント３６とを有して成る。
【００２３】
図１及び図３に示されるように、前記鍔部３１は、前記鍔部１１と同様に円盤体を成し、ベント３６がその厚さ方向に貫通形成されている。ベント３６における縦断面（鍔部３１の中心軸を含む平面で切断したときの断面）の形状は、特に限定されず、例えば図１及び図３に示されるように、外側端面３４側から内側端面３５側に延在する略長方形であっても略正方形であってもよい。また、図示しないが、外側端面３４側から内側端面３５側にわたって広がった台形形状をしていてもよい。ベント３６の軸線に直交するその断面形状は、円形であっても楕円状であってもよい。さらに、ベント３６の内側面は凹状又は凸状に湾曲していてもよい。
【００２４】
筒状金型２、第１の端部金型３及び第２の端部金型４はそれぞれ、ある程度の強度と成形材料を加熱硬化する際の温度における耐熱性を有する材料で作製される。このような材料として、例えば、銅、銅合金、黄銅、青銅、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、各種めっき鉄、鉄合金、ステンレス鋼等の金属等が挙げられる。筒状金型２、第１の端部金型３及び第２の端部金型４は同じ材料で形成されるのが好ましい。
【００２５】
成形金型１は、筒状金型２の各開口部に、第１の端部金型３における鍔部１１及び第２の端部金型４における鍔部３１を挿入して、組み立てられる。そして、弾性層の成形時には、組み立てられた成形金型１を、その軸線方向から、すなわち、第１の端部金型３及び第２の端部金型４側から、挟持する。このとき、筒状金型２と第１の端部金型３との嵌合状態及び筒状金型２と第２の端部金型４との嵌合状態を均一に保持するための固定治具を用いてもよい。
【００２６】
この発明に係る成形金型を構成する第１の端部金型における別の一例を、図４を参照して、説明する。この第１の端部金型５は、スプルー１６の形状が前記第１の端部金型３と異なること以外は、前記第１の端部金型３と基本的に同様に構成されている。すなわち、第１の端部金型５に形成されたスプルー２１は、第１の端部金型５の軸線を中心とする仮想円周上に、この仮想円周に沿って円弧状に形成されたスリットである点で、前記スプルー１６と基本的に同様であるが、前記スプルー１６は、一端部から他端部にかけて略同一のスリット幅を有しているのに対して、スプルー２１は、一端部及び他端部から略中央部にかけてスリット幅が小さくなっている点で、すなわち、第１の端部金型５の軸線に垂直な断面におけるスプルー２１の延在方向の略中央部が幅狭くなっている点で、相違する。スプルー２１がこのような形状を成していると、成形金型１を備えて成る前記成形金型１が奏する前記効果に加えて、成形材料がスプルー２１の中央部近傍よりもその両端部近傍で流れやすくなり、成形材料を成形金型に注入しやすくなる。したがって、例えば成形材料の粘度が高い場合等、ウェルドラインが残存しやすい成形材料を用いる場合に、第１の端部金型５は好適に採用されることができる。
【００２７】
この発明に係る成形金型を構成する第１の端部金型におけるまた別の一例を、図５を参照して、説明する。この第１の端部金型６は、スプルー１６の形状が前記第１の端部金型３と異なること以外は、前記第１の端部金型３と基本的に同様に構成されている。すなわち、第１の端部金型６に形成されたスプルー２２は、第１の端部金型６の軸線を中心とする仮想円周上に、この仮想円周に沿って円弧状に形成されたスリットである点で、前記スプルー１６と基本的に同様であるが、前記スプルー１６は、一端部から他端部にかけて略同一のスリット幅を有しているのに対して、スプルー２２は、一端部及び他端部から略中央部にかけてスリット幅が大きくなっている点で、すなわち、第１の端部金型６の軸線に垂直な断面におけるスプルー２２の延在方向の略中央部が幅広くなっている点で、相違する。スプルー２２がこのような三日月形状を成していると、成形金型１を備えて成る前記成形金型１が奏する前記効果に加えて、成形材料がスプルー２１の両端部近傍よりもその中央部近傍で流れやすくなり、成形材料を成形金型に注入しやすくなる。したがって、ウェルドラインが残存しにくい成形材料を用いる場合には、注入のしやすさを考慮して、第１の端部金型６が好適に採用されることができる。
【００２８】
この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１によれば、第１の端部金型３、５及び６のスプルー１６、２１及び２２を介して注入された成形材料を硬化して軸体５１の外周面に弾性層５２を成形すると、これらのスプルー１６、２１及び２２から注入された成形材料が成形金型すなわちキャビティ７内で均一に合流して、成形材料のウェルドラインが残存しにくくなると共に、成形材料の注入時に成形金型１の外部から成形材料に気体が巻込まれることを防止することができるから、この成形金型１で成形材料を成形することによって、高い形状均一性すなわち円形の外形を有する弾性層を成形することができる。
【００２９】
したがって、この成形金型１によれば、通常行われる外径調整等のための作業工程例えば研磨工程等に代えて高い形状均一性を確保するための追加の作業工程、又は、通常行われる外径調整等のための作業工程例えば研磨工程における条件よりもより一層精密な条件下での作業工程例えば研磨工程等を必要とすることなく、高い形状均一性を有する弾性層を成形することができる。
【００３０】
また、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１における第１の端部金型３、５及び６は、前記のように、スプルー１６、２１及び２２が円弧状スリットに形成されているから、たとえスプルー１６、２１及び２２内で成形材料が硬化しても、スプルー１６、２１及び２２内の硬化物を容易に除去することができ、その結果、第１の端部金型３、５及び６、換言すると、成形金型１の洗浄性に優れる。
【００３１】
この発明に係る成形金型によって形成される弾性層５２は、高い形状均一性を有し、例えば、弾性層５２をその軸線に垂直な平面で切断した断面における弾性層５２の断面部の形状（断面部形状と称することがある。）がほぼ真円形状であり、具体的には、１〜２５μｍの真円度（算術平均値）を有している。前記真円度は、１５〜２５μｍであるのが好ましく、１７〜２３μｍであるのが特に好ましい。前記弾性層５２は、その軸線における一端部から他端部にわたってほぼ均一な真円度を有しているのが好ましく、例えば、最大真円度と最小真円度との差が５μｍ以下であるのが好ましい。ここで、真円度は、ＪＩＳ  Ｂ０６２１：１９８４によれば、「円形形体の幾何学的に正しい円（以下、幾何学的円という。）からの狂いの大きさをいう。円形形体を二つの同心の幾何学的円で挟んだとき、同心二円の間隔が最小となる場合の、二円の半径の差で表わし、真円度  μｍと表示する。」と記載されている。簡潔にいうと、真円度は、前記断面部形状が真円に対してどの程度変位しているかを示す値である。この真円度は、通常、真円度測定機（例えば、商品名「ＲＯＮＤＣＯＭ４４ＤＸ（株式会社東京精密製）」、及び、２ＲＣフィルタ（位置補償型デジタルフィルタ）を用い、中心法における最小二乗中心法（ＬＳＣ（最小二乗中心法））にて算出した中心と、同心の内接円と外接円との半径差によって算出され、弾性層５２の数個所を測定点として算出された算術平均値とすることができる。
【００３２】
この発明に係る成形金型によって形成される弾性層５２は、好ましくは、０〜４５μｍの波強さ（算術平均値）を有し、特に好ましくは０〜３５μｍの波強さを有している。前記弾性層５２は、その軸線における一端部から他端部にわたってほぼ均一な波強さを有しているのが好ましく、例えば、最大波強さと最小波強さとの差が３μｍ以下であるのが好ましい。ここで、波強さは、弾性層５２をその軸線を中心として転がしたときにできる仮想直線の直進度を示す値である。この波強さは、前記真円度を測定して得られる円状の測定記録図形を二次元直動展開して得られる二次元の測定図形（横軸に弾性層５２における周方向の角度０°〜３６０°を一周分とり、縦軸に理想真円を振幅０としたときの、この理想真円からの振幅のズレ（μｍ）をプロットして描かれる波形図形）において、この波形図形の最大振幅値（μｍ）を、この最大振幅値を含んで形成された山の角度（°）で除して得られる値を１００倍して算出され、弾性層５２の数個所を測定点として算出された値の算術平均値とすることができる。
【００３３】
この発明に係る成形金型は、前記した一例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、第２の端部金型４に形成されたベント３６は断面形状が略円形であるが、この発明において、ベントの断面形状は、第１の端部金型に形成されたスプルーと同じ形状であってもよい。
【００３４】
また、この発明に係る成形金型の一例としての成形金型１は、第１の端部金型３と第２の端部金型４とが筒状金型２の両端開口部に挿入されて、筒状金型２及び第１の端部金型３が嵌合され、かつ、筒状金型２及び第２の端部金型４が嵌合されることによって、筒状金型の両端開口部が閉塞されているが、この発明において、成形金型は、第１の端部金型及び第２の端部金型における鍔部の内側端面に筒状金型の両端部が当接することによって、筒状金型の両端開口部が閉塞されてもよく、また、第１の端部金型及び第２の端部金型における鍔部の外縁に例えばフランジ、係合凸部等の嵌合手段が形成され、かつ、筒状金型の両端部に例えば切欠部、係合凹部等の嵌合手段が形成され、これらの嵌合手段が嵌合されることによって、筒状金型の両端開口部が閉塞されてもよい。
【００３５】
次に、成形金型１を用いた、軸体５１の外周面に弾性層５２を成形する成形方法の一例（以下、この発明に係る成形方法と称することがある。）を説明する。この発明に係る成形方法は、筒状金型２と、第１の端部金型３及び第２の端部金型４と、第１の端部金型３及び第２の端部金型４によって筒状金型２内に保持された軸体５１とで形成されたキャビティ７に、スプルー１６を介して成形材料を注入し、キャビティ７に注入された成形材料を加熱硬化する方法である。そして、この発明に係る成形方法によって成形された弾性層５２を備えたローラ５０の一例として、図７に示されるローラ５０が挙げられる。
【００３６】
この発明に係る成形方法においては、まず、軸体５１を準備する。軸体５１は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂、及び前記樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック若しくは金属粉体等を配合した導電性樹脂等の材料を用いて、公知の方法により所望の形状に作製される。軸体５１に導電性が要求される場合には、前記金属及び前記導電性樹脂の他に、前記樹脂等で形成した絶縁性芯体の表面に定法によりメッキを施すことにより、軸体５１を作製することができる。前記材料の中でも、容易に導電性を付与することができる点で、金属であるのが好ましく、アルミニウム又はステンレス鋼であるのが特に好ましい。軸体５１は、所望により、その外周面に例えば０．１〜１０μｍの厚さを有するプライマー層が形成されてもよい。
【００３７】
この発明に係る成形方法においては、次いで、図６に示されるように、成形金型１を組み立て、軸体５１を成形金型１内に収納する。具体的には、軸体５１の一端部を第１の端部金型３の保持穴１２に挿入して、軸体５１を保持し、次いで、保持された軸体５１が筒状金型２の内部に位置するように、第１の端部金型３の鍔部１１を筒状金型２の一方の開口部に挿入して、筒状金型２の開口部を閉塞し、最後に、軸体５１の他端部を第２の端部金型４の保持穴３２に挿入すると共に、第２の端部金型４の鍔部３１を筒状金型２の他方の開口部に挿入して、筒状金型２の開口部を閉塞することによって、軸体５１を内部に収容した状態に成形金型１を組み立てる。この状態において、軸体５１は、その両端部が第１の端部金型３の保持穴１２と第２の端部金型４の保持穴３２とで挟持され、成形金型１内に収納される。
【００３８】
この発明に係る成形方法においては、成形材料を注入する射出成形機又は注型機等を準備する。この発明に係る成形金型１、特に、第１の端部金型３は、前記したように、端部金型本体１０が鍔部１１の外側端面１４から突出した形状をなしているから、射出成形機又は注型機等における注入ノズルの形状は、第１の端部金型３の形状に適応するように、作製される。すなわち、注入ノズルは、第１の端部金型３の形状と相補的な形状、例えば、図８に示されるように、端部金型本体１０を挿入し、端部金型本体１０とノズル先端４０との当接位置を決定する当接位置決め用凹部４１を中心部に有し、周壁部４３に貫通形成された成形材料の注入路４２を有する輪環形状に、作製される。注入路４２は鍔部１１のスプルー１６が形成された位置に対応する位置に形成されている。
【００３９】
この発明に係る成形方法においては、次いで、成形金型１と軸体５１とで形成されたキャビティ７に第１の端部金型３のスプルー１６を介して成形材料を注入する。成形材料をキャビティ７内に注入する方法は、定法であれば何れの方法も採用することができ、例えば、図８に示されるように、前記形状を成す注入ノズル先端部を備えた射出成形機又は注型機を用いて注入する方法等が挙げられる。このとき、図８に示されるように、第１の端部金型３は端部金型本体１０が筒状金型２の鍔部１１よりも突出した形状を成し、かつ、射出成形機又は注型機等のノズル先端部４０は第１の端部金型３の形状に相補的な形状を成しているから、スプルー１６に対してノズル先端部４０の注入路４２が正確な位置に配置されるように、第１の端部金型３とノズル先端部４０とを当接させることができる。したがって、ノズル先端部４０の配置作業が容易になると共に成形材料の注入時における成形材料の漏出等を防止することができる。
【００４０】
スプルー１６を介してキャビティ７に注入される成型材料の注型圧力は、成型材料の粘度等に応じて適宜調整することができるが、例えば、５〜８ＭＰａに設定することができる。
【００４１】
このようにして、スプルー１６からキャビティ７に注入された成形材料は、スプルー１６が円弧状をなしているが故に、成形金型１の外部から気体が巻込まれることなくキャビティ７に注入され、そして、キャビティ７内で均一に合流してウェルドラインが残存しにくくなる。このように、スプルー１６によれば、高い形状均一性すなわち円形の外形を有する弾性層５２を成形することができるように、成形材料がキャビティ７に注入されることができる。
【００４２】
この発明に係る成形方法においては、次いで、キャビティ７に注入された成形材料を加熱硬化して、弾性層５２を成形する。成形材料の加熱条件は、成形材料が硬化可能な加熱条件であればよく、成形材料に応じて決定される。例えば、後述する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を成形材料として用いる場合には、加熱温度は１００〜３００℃に設定することができ、加熱時間は１０秒から１時間に設定することができる。
【００４３】
このようにして、弾性層５２を軸体５１の外周面に成形して、図７に示されるローラ５０を製造することができる。
【００４４】
この発明に係る製造方法に使用される成形材料は、室温で液状のゴムを含有するゴム組成物であればよく、液状のゴムとして、例えば、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（エチレンプロピレンジエンゴムを含む。）、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロールヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等の液状ゴムが挙げられる。これらのゴムは、付加硬化型であるのが、加熱成形時の寸法精度に優れる点で、好ましい。
【００４５】
ゴム組成物は、ゴムに加えて、通常、ゴム組成物に含有される各種添加剤を含有していてもよく、各種添加剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、導電性付与剤、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、硬化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。これらの各種添加剤は、通常用いられる添加剤であってもよく、用途に応じて特別に用いられる添加剤であってもよい。
【００４６】
ゴム組成物は、成形金型１に容易にかつ均質に注入することができる点で、例えば、２５℃において、５〜５００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのがよく、１０〜２００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのが特によい。
【００４７】
このようなゴム組成物として、具体的には、例えば、（Ａ）一分子中にケイ素原子と結合するアルケニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサンと、（Ｂ）一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｃ）平均粒径が１〜３０μｍで、嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３である無機質充填材と、（Ｄ）導電性付与剤と、（Ｅ）付加反応触媒とを含有する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物等が挙げられる。
【００４８】
この発明に係る製造方法によれば、この発明に係る成形金型を用いて、弾性層５２を軸体５１の外周面に成形することができるから、軸体５１の外周面に、高い形状均一性すなわち円形の外形を有する弾性層を成形することができる。また、この発明に係る製造方法によれば、この発明に係る成形金型を用いるから、特に第１の端部金型３の洗浄性に優れ、この発明に係る成形金型を用いて繰り返しローラ５０を製造しても、その製造効率を大きく低下させることがなく、ローラ５０を高い生産性で製造することができる。
【００４９】
この発明に係る成形方法は、前記した例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、この発明に係る成形方法においては、所望により、前記加熱硬化後に再度加熱（二次加熱）してもよく、また、所望により、成形された弾性層の外周面を研磨又は研削してもよい。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
図１〜図３に示される成形金型１を準備した。筒状金型２は、ＮＡＫ５５（プラスチック型用鋼、大同特殊鋼株式会社製）を用いて、全長２４０ｍｍ、外径３５ｍｍ及び内径２０．７ｍｍの円筒状に形成した。この円筒金型２の内表面は、定法に従い、研磨処理した。第１の端部金型３及び第２の端部金型４はそれぞれ、Ｓ５０Ｃ（機械構造用鋼、大同アミスター株式会社製）を用いて、鍔部１１の厚さ２ｍｍ、鍔部１１の外径２０．７ｍｍ、端部金型本体１０の長さ（鍔部１１の厚さを除く）４５ｍｍ、保持孔１２の深さ（鍔部１１の厚さを含む）２２．７５ｍｍ、保持孔１２の内径７．５ｍｍに調整した。スプルー１６は、図２に示されるように、一端部から他端部までの円弧長さ約１５ｍｍ、内側開口部１８における一端部から他端部にわたる略同一のスリット幅約３ｍｍ、外側開口部１７における一端部から他端部にわたる略同一のスリット幅約３ｍｍを有する円弧状スリットにした。３個スプルー１６を、鍔部１１の中心から半径９ｍｍの仮想円周上に等間隔（スプルー１６間の間隔約３．８ｍｍ）に貫通形成した。また、ベント３６は、図３に示されるように、内側開口部３８の開口径２．５ｍｍ、外側開口部３７の開口径２．５ｍｍを有する円形にした。４個のベント３６を、鍔部１１の中心から８ｍｍの仮想円周上に等間隔に貫通形成した。
【００５１】
また、無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体５１（ＳＵＭ２２製、直径７．５ｍｍ、長さ２８１．５ｍｍ）をトルエンで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー（商品名「プライマーＮｏ．１６」、信越化学工業株式会社製）を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、１５０℃の温度にて１０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、軸体５１の表面にプライマー層を形成した。
【００５２】
さらに、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を以下のようにして調整した。すなわち、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン（Ａ）（重合度３００）１００質量部、ＢＥＴ比表面積が１１０ｍ２／ｇである疎水化処理されたヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、Ｒ−９７２）１質量部、平均粒径６μｍ、嵩密度が０．２５ｇ／ｃｍ３である珪藻土（Ｃ）（オプライトＷ−３００５Ｓ、北秋珪藻土株式会社製）４０質量部、及び、アセチレンブラック（Ｄ）（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業株式会社製）５質量部をプラネタリーミキサーに入れ、３０分撹拌した後、３本ロールに１回通した。これを再度プラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（Ｂ）（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）２．１質量部、反応制御剤として、エチニルシクロヘキサノール０．１質量部、及び、白金触媒（Ｅ）（Ｐｔ濃度１％）０．１質量部を添加し、１５分撹拌して混練して成る組成物をシリコーンゴム組成物とした。
【００５３】
次いで、作製した成形金型１の内表面に離型剤（商品名「ダイフリー」、ダイキン工業株式会社製）を塗布して、第１の端部金型３の保持穴１２と第２の端部金型４の保持穴３２とで前記軸体５１を筒状金型２内に保持して、成形金型１を組み立て、第１の端部金型３のスプルー１６からシリコーンゴム組成物を、第２の端部金型４のベント３６から流出し始めるまで、注型圧力７ＭＰａで、２０秒間で注入した。次いで、成形金型１の外部から、１５０℃に加熱して、同温度で１０分間保持し、シリコーンゴム組成物を加熱成形した。加熱成形後、成形金型１を放冷して成形品を成形金型１から取り出した。このようにして、弾性層５２を形成し、ローラ５０を製造した。
【００５４】
（実施例２）
第１の端部金型３に代えて図４に示される第１の端部金型５を用いた以外は、実施例１と同様にして、ローラ５０を製造した。第１の端部金型５は、Ｓ５０Ｃ（機械構造用鋼、大同アミスター株式会社製）を用いて、鍔部１１の厚さ２ｍｍ、鍔部１１の外径２０．７ｍｍ、端部金型本体１０の長さ（鍔部１１の厚さを除く）４５ｍｍ、保持孔１２の深さ（鍔部１１の厚さを含む）２２．７５ｍｍ、保持孔１２の内径７．５ｍｍに調整した。このスプルー２１は、外側開口部から内側開口部にかけて略均一な幅を有し、開口部における一端部及び他端部近傍の最大スリット幅約３ｍｍ、開口部における略中央部の最小スリット幅約１ｍｍを有する円弧状スリットにした。一端部から他端部までの円弧長さが約１５ｍｍである３個のスプルー２１を、鍔部１１の中心から半径９ｍｍの仮想円周上に等間隔（スプルー１６間の間隔約３．８ｍｍ）に貫通形成した。なお、シリコーンゴム組成物は、注型圧力７ＭＰａで、３０秒間で注入した。
【００５５】
（比較例１）
第１の端部金型３に代えて第２の端部金型４を用いた以外は、実施例１と同様にして、ローラ５０を製造した。なお、シリコーンゴム組成物は、注型圧力７ＭＰａで、４０秒間で注入した。
（比較例２）
第１の端部金型３に代えて、両開口部の開口径が３．５ｍｍのスプルーを貫通形成した第１の端部金型（開口径以外は基本的に第２の端部金型４と同様。）を用いた以外は、実施例１と同様にして、ローラ５０を製造した。なお、シリコーンゴム組成物は、注型圧力７ＭＰａで、３０秒間で注入した。
【００５６】
（比較例３）
第１の端部金型３に代えて、断面部形状が円形を成す８個のスプルー（両開口部の開口径２．５ｍｍ）を鍔部の中心から半径８ｍｍの仮想円周上に等間隔に貫通形成した第１の端部金型を用いた以外は、実施例１と同様にして、ローラ５０を製造した。なお、シリコーンゴム組成物は、注型圧力７ＭＰａで、３０秒間で注入した。
【００５７】
（比較例４）
第１の端部金型３に代えて、鍔部の中心から半径９ｍｍの仮想円周上に一巡するリング状スリット（両開口部のスリット幅２．５ｍｍ）を貫通形成した第１の端部金型を用いた以外は、実施例１と同様にして、ローラ５０を製造した。なお、シリコーンゴム組成物は、注型圧力７ＭＰａで、４０秒間で注入した。
【００５８】
このようにして製造した実施例及び比較例のローラにおける各弾性層の軸線方向の複数箇所の断面部形状それぞれを、前述の真円度測定機「ＲＯＮＤＣＯＭ４４ＤＸ（株式会社東京精密製）」を用いて前記方法に従って真円度を算出した。また、前記方法に従って、波強さを算出した。
【００５９】
実施例１のローラは、真円度の算術平均値が２０μｍであり、前記断面部形状はほぼ真円形であった。また、実施例１のローラは、最大真円度が２２μｍで最小真円度が１９μｍであり、前記ローラの一端部から他端部にわたってほぼ均一な前記断面部形状を有していた。さらに、実施例１のローラは、波強さの算術平均値が２８μｍ、最大波強さが２９μｍ、最小波強さが２７μｍであり、このローラ表面における周方向のうねりはほとんどなかった。
【００６０】
実施例２のローラは、真円度の算術平均値が２１μｍであり、前記断面部形状はほぼ真円形であった。また、実施例２のローラは、最大真円度が２２μｍで最小真円度が１９μｍであり、前記ローラの一端部から他端部にわたってほぼ均一な前記断面部形状を有していた。さらに、実施例２のローラは、波強さの算術平均値が２８μｍ、最大波強さが３０μｍ、最小波強さが２７μｍであり、このローラ表面における周方向のうねりはほとんどなかった。
【００６１】
これに対して、比較例１のローラは、真円度の算術平均値が４０μｍであり、前記断面部形状は真円形ではなかった。また、比較例１のローラは、最大真円度が４３μｍで最小真円度が３５μｍであり、前記ローラの一端部から他端部にわたって前記断面部形状のばらつきが大きかった。なお、比較例１のローラは、波強さの算術平均値が４２μｍ、最大波強さが４４μｍ、最小波強さが４０μｍであり、このローラ表面における周方向のうねりは比較的小さかった。
【００６２】
比較例２のローラは、真円度の算術平均値が４２μｍであり、前記断面部形状は真円形ではなかった。また、比較例２のローラは、最大真円度が４２μｍで最小真円度が３５μｍであり、前記ローラの一端部から他端部にわたって前記断面部形状のばらつきが大きかった。なお、比較例２のローラは、波強さの算術平均値が５２μｍ、最大波強さが５４μｍ、最小波強さが５０μｍであり、このローラ表面における周方向のうねりは比較的小さかった。
【００６３】
比較例３のローラは、真円度の算術平均値が１５μｍであり、前記断面部形状は所謂「花びら形」であった。所謂「花びら形」は、真円度を測定して得られる測定記録図形において山と谷とが交互に形成されてなる形状であり、具体的には、特許文献２の図６に示される形状とほぼ同様の形状をいう。また、比較例３のローラは、最大真円度が１８μｍで最小真円度が１２μｍであり、前記ローラの一端部から他端部にわたって前記断面部形状のばらつきが大きかった。なお、比較例３のローラは、波強さの算術平均値が３１μｍ、最大波強さが３４μｍ、最小波強さが３０μｍであり、このローラ表面における周方向のうねりは比較的小さかった。
【００６４】
比較例４のローラは、真円度の算術平均値が２５μｍであり、前記断面部形状は楕円形であった。また、比較例４のローラは、最大真円度４５がμｍで最小真円度が１０μｍであり、前記ローラの一端部から他端部にわたって前記断面部形状のばらつきが非常に大きかった。さらに、比較例４のローラは、波強さの算術平均値が２０μｍ、最大波強さが３７μｍ、最小波強さが８μｍであり、このローラ表面における周方向のうねりも大きかった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、この発明に係る成形金型の一実施例の成型金型を示す概略断面図である。
【図２】図２は、この発明に係る成形金型の一実施例の成型金型を構成する第１の端部金型の一例を示す概略上面図である。
【図３】図３は、この発明に係る成形金型の一実施例の成型金型を構成する第２の端部金型の一例を示す概略図であり、図３（ａ）はこの発明に係る成形金型の一実施例の成型金型を構成する第２の端部金型の一例を示す概略斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線における概略断面図である。
【図４】図４は、この発明に係る成形金型を構成する第１の端部金型の別の一例を示す概略上面図である。
【図５】図５は、この発明に係る成形金型を構成する第１の端部金型のまた別の一例を示す概略上面図である。
【図６】図６は、この発明に係る成形金型の一実施例の成型金型に軸体を収納した状態を示す概略断面図である。
【図７】図７は、ローラの一例を示す概略斜視図である。
【図８】図８は、この発明に係る成形金型の一実施例の成型金型とノズルとの当接状態を説明する概略断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  成形金型
２  筒状金型
３、５、６  第１の端部金型
４  第２の端部金型
７  キャビティ
１０、３０  端部金型本体
１１、３１  鍔部
１２、３２  保持穴
１３、３３  保持穴底面
１４、３４  外側端面
１５、３５  内側端面
１６、２１、２２  スプルー
１７、３７  外側開口部
１８、３８  内側開口部
３６  ベント
４０  ノズル先端部
４１  当接位置決め用凹部
４２  注入路
４３  周壁部
５０  ローラ
５１  軸体
５２  弾性層
【図１】
2010120317.tif 000003
【図２】
2010120317.tif 000004
【図３】
2010120317.tif 000005
【図４】
2010120317.tif 000006
【図５】
2010120317.tif 000007
【図６】
2010120317.tif 000008
【図７】
2010120317.tif 000009
【図８】
2010120317.tif 000010