(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と、該芯金の外周に配設された弾性体層とを有するローラを製造するための金型に用いられ、前記芯金を内部に配置するための円筒形の金型本体の端部に設けられるキャップであって、
該金型本体の端部を閉じるキャップ本体と、
該キャップ本体から延び、内周で前記芯金を保持するとともに外周の少なくとも一部には前記弾性体層の原料が導入される略円筒形の突出部と、を有し、
該突出部の外周径が、前記キャップ本体側から突出部先端に向けて漸減し、
前記突出部の先端外周部が外側に凸の曲面をなし、
前記突出部の外周径は、前記キャップ本体側端部から前記先端外周部までの間、一定の割合で漸減することを特徴とするローラ製造用金型キャップ。
【請求項２】
芯金と、該芯金の外周に配設された弾性体層とを有するローラを製造するための金型であって、
前記芯金を内部に配置するための円筒形の金型本体と、
該金型本体の端部を閉じるキャップ本体、および、該キャップ本体から延び、内周で前記芯金を保持するとともに外周の少なくとも一部には前記弾性体層の原料が導入される略円筒形の突出部、を有するキャップと、を有し、
該突出部の外周径が、前記キャップ本体側から突出部先端に向けて漸減し、
前記突出部の先端外周部が外側に凸の曲面をなし、
前記突出部の外周径は、前記キャップ本体側端部から前記先端外周部までの間、一定の割合で漸減することを特徴とするローラ製造用金型。
【請求項３】
芯金と、該芯金の外周に配設された弾性体層とを有するローラの製造方法であって、
請求項２に記載のローラ製造用金型の前記金型本体内に前記芯金を配置した状態で前記弾性体層の原料を導入する工程と、
前記金型の前記キャップを配置した状態で、前記金型内で前記弾性体層を成形して、成形ローラ部材を得る工程と、
該成形ローラ部材を前記金型から取り出して、前記弾性体層の両端部を切断し、完成品のローラを得る工程と、
を有することを特徴とするローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラ製造用金型キャップ、ローラ製造用金型およびローラの製造方法に関する。本発明は特に、ローラの弾性体層の成形後キャップ脱型時に弾性体層に破断が生じにくく、弾性層の端面がきれいなローラを製造することが可能なローラ製造用金型キャップ、ローラ製造用金型およびローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、レーザービームなどの電子写真方式の画像形成装置においては、現像ローラ、帯電ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ、給紙ローラ、定着用の加圧ローラ等として、ロール形状の導電性弾性部材、すなわち導電性ローラが多用されている。
【０００３】
これらのローラは、一般に、樹脂製または金属製のシャフト（芯金）の外周にゴム材料や樹脂材料からなる弾性体層を担持させた構造を有しており、特に、弾性体層を低硬度の高分子弾性フォームにて形成したローラが多く使用されている。中でも、最も一般的に用いられているのが、弾性体層をポリウレタンフォームにて形成したポリウレタンフォーム製ローラである。
【０００４】
このようなローラの一般的な製造方法を図５により説明する。図５（Ａ）に示すように、ローラ製造用の金型６２は、円筒形の金型本体６０と、その両端に嵌挿され、金型本体６０の両端部を閉じるとともに芯金６４を保持するキャップ５０とを有する。この状態で金型内に原料６６を注入して、これを硬化させ、図５（Ｂ）に示すように、芯金６４と弾性体層６８とを一体成形する。このようにして得た成形ローラ部材７０から金型を脱型し（図５（Ｃ））、弾性体層６８の両端部を切断して（図５（Ｄ））、完成品のローラ７２を得る（図５（Ｅ））。
【０００５】
特許文献１には、芯金を、その端部から少なくとも弾性体層の端部の切断位置まで嵌入させて担持する嵌入口を有するキャップを含むローラ製造用金型が記載されている。特許文献１のキャップの一例を図４に示すと、キャップ５０は、金型本体の端部を閉じるキャップ本体５２と、内周５６で芯金６４を保持する突出部（嵌入口）５４とを有する。図５（Ｂ）に示すように、突出部５４の外周５８には原料６６が導入される。そして、特許文献１は、図５（Ｄ）に示すように、突出部５４に起因して弾性体層６８が芯金６４から浮いている部分で切断することで、芯金６４を傷つけることなく容易に切断を行うことを記載している。特許文献１に記載のキャップでは、図４に示すように、突出部の厚みはキャップ本体５２側の端部から突出部先端まで一定であり、突出部は断面ストレート形状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２２４９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者の検討によれば、弾性体層の成形後、このようなキャップ５０を脱型したところ、図５（Ｃ）に示すように、弾性体の一部が突出部５４の外周に接着したままとなり、弾性体層６８の突出部５４と接していた部分で破断が生じることがあると判明した。図５（Ｄ）に示すように、弾性体層６８が芯金６４から浮いている部分切断する場合、図５（Ｅ）のように完成品のローラにおいても、弾性体層６８の端面がきれいに形成できない可能性がある。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、ローラの弾性体層の成形後キャップ脱型時に弾性体層に破断が生じにくく、弾性層の端面がきれいなローラを製造することが可能なローラ製造用金型キャップ、ローラ製造用金型およびローラの製造方法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】
上述の目的を達成すべく本発明者が鋭意検討したところ、キャップの突出部が断面ストレート形状では、脱型時に弾性体が突出部に付着してしまうことがあるが、突出部を先端に向かうほど細くなるテーパー形状とすれば、脱型時に弾性体が突出部に付着しにくくなるとの着想を得た。そして、本発明者がこのようなテーパー形状の突出部を有するキャップを試作の上、ローラ製造を行ったところ、上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、上記課題に鑑み、本発明の要旨構成は以下の通りである。
本発明のローラ製造用金型キャップは、芯金と、該芯金の外周に配設された弾性体層とを有するローラを製造するための金型に用いられ、前記芯金を内部に配置するための円筒形の金型本体の端部に設けられるキャップであって、
該金型本体の端部を閉じるキャップ本体と、
該キャップ本体から延び、内周で前記芯金を保持するとともに外周の少なくとも一部には前記弾性体層の原料が導入される略円筒形の突出部と、を有し、
該突出部の外周径が、前記キャップ本体側から突出部先端に向けて漸減し、
前記突出部の先端外周部が外側に凸の曲面をなし、
前記突出部の外周径は、前記キャップ本体側端部から前記先端外周部までの間、一定の割合で漸減することを特徴とする。
【００１２】
本発明のローラ製造用金型は、芯金と、該芯金の外周に配設された弾性体層とを有するローラを製造するための金型であって、
前記芯金を内部に配置するための円筒形の金型本体と、
該金型本体の端部を閉じるキャップ本体、および、該キャップ本体から延び、内周で前記芯金を保持するとともに外周の少なくとも一部には前記弾性体層の原料が導入される略円筒形の突出部、を有するキャップと、を有し、
該突出部の外周径が、前記キャップ本体側から突出部先端に向けて漸減し、
前記突出部の先端外周部が外側に凸の曲面をなし、
前記突出部の外周径は、前記キャップ本体側端部から前記先端外周部までの間、一定の割合で漸減することを特徴とする。
【００１４】
本発明のローラの製造方法は、芯金と、該芯金の外周に配設された弾性体層とを有するローラの製造方法であって、
上記のローラ製造用金型の前記金型本体内に前記芯金を配置した状態で前記弾性体層の原料を導入する工程と、
前記金型の前記キャップを配置した状態で、前記金型内で前記弾性体層を成形して、成形ローラ部材を得る工程と、
該成形ローラ部材を前記金型から取り出して、前記弾性体層の両端部を切断し、完成品のローラを得る工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、キャップの突出部の外周径が、キャップ本体側から突出部先端に向けて漸減するようにしたので、ローラの弾性体層の成形後キャップ脱型時に弾性体層に破断が生じにくく、弾性層の端面がきれいなローラを製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に従うローラ製造用金型に用いられるキャップ１０の断面図である。
【図２】本発明に従うローラ製造用金型３０の、芯金４２を保持した状態での断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明に従うローラの製造方法の各工程を説明する断面図である。
【図４】ローラ製造用金型に用いられる従来のキャップ５０の断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は、従来のローラの製造方法の各工程を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明することにより、本発明をより詳細に説明する。
【００１８】
本発明の一実施形態にかかるローラ製造用金型（以下、単に「金型」という。）３０を図２に示す。また、本発明の一実施形態にかかり、この金型３０に用いられるキャップ１０を図１に示す。金型３０は、芯金４２とこの芯金４２の外周に配設された弾性体層４６とを有するローラ４０（後述図３）を製造するための金型である。金型３０は、円筒形の金型本体２８と、その両端に嵌挿され、金型本体２８の両端部２８Ａを閉じるとともに芯金４２を保持するキャップ１０とを有する。ここで、「キャップが金型本体の両端部を閉じる」とは、キャップにより両端部が完全に閉塞されることを意味するものではなく、後述のように弾性体層の原料を注入するための溝を設けることなどを許容するものである。金型本体２８は、芯金４２を内部に配置するためのものである。図１に示すように、キャップ１０は、キャップ本体１２および略円筒形の突出部１４を有する。キャップ本体１２は、金型本体２８の端部２８Ａを閉じる機能を有する。また、突出部１４は、キャップ本体１２から延び、内周１６で芯金４２を保持するとともに外周１８の少なくとも一部には弾性体層４６の原料４４が導入されるものである。
【００１９】
本発明の特徴的構成は、金型３０およびキャップ１０において、この突出部１４の外周径Ｒが、キャップ本体側の端部２０から突出部先端２２に向けて漸減する点である。この構成により、図４のように突出部が断面ストレートの場合に比べて、突出部１４の外周１８が弾性体層４６から剥がれやすくなる。そのため、後述の図３（Ｂ）から（Ｃ）にかけて、ローラの弾性体層４６の成形後キャップ１０脱型時に弾性体層４６に破断が生じにくくなり、弾性層４６の端面がきれいなローラ４０を製造することが可能となる。
【００２０】
また、本実施形態のように、突出部１４の先端外周部２４は外側に凸の曲面をなすことが好ましい。これにより、突出部１４の外周１８が弾性体層４６からより剥がれやすくなる。そのため、ローラの弾性体層４６の成形後キャップ１０脱型時に弾性体層４６により破断が生じにくくなり、弾性層４６の端面がよりきれいなローラ４０を製造することが可能となる。ここで、突出部１４を先端２２に向かうほど細くなるテーパー形状とする場合、キャップ１０を樹脂の射出成形により製造するにあたり、厚みのあるキャップ本体側端部２０よりも厚みのない突出部先端２２のほうが樹脂のヒケが少ない。このため、突出部先端２２では十分にテーパー形状にならず、ストレート形状に近い状態となってしまいやすい。そこで、このような樹脂のヒケも考慮して、突出部１４の先端外周部２４の形状を曲面とするよう設計することが好ましいのである。
【００２１】
また、本実施形態のように、突出部１４の外周径Ｒは、キャップ本体側端部２０から先端外周部２４までの間の部分２６において、一定の割合で漸減することがより好ましい。これにより、キャップ１０の脱型時の弾性体層４６の破断がより生じにくくなるためである。
【００２２】
本実施形態において、突出部１４のキャップ本体側端部２０における外周径Ｒｍａｘは、突出部１４の内径Ｒ１の１６０〜１７０％の範囲内とすることが好ましい。１６０％以上とすることにより、突出部１４のキャップ本体側端部２０を十分に厚くすることができるため、突出の強度を十分に確保するとともにテーパー形状を形成しやすくなり、かつ、射出成形時にヒケが大きく生じることから、突出部１４の先端外周部２４を曲面とすることの効果がより顕著に得られるためである。また、１７０％以下とすることにより、弾性体層の原料４４の流路を十分に確保することができるからである。
【００２３】
本実施形態において、突出部１４の先端２２における外周径Ｒｍｉｎは、突出部１４の内径Ｒ１の内径Ｒ１の１００〜１１０％の範囲内とすることが好ましく、Ｒ１の１００％とすることがより好ましい。１１０％以下としなければ、十分にテーパー形状を形成できない可能性があるからである。本実施形態のように、突出部１４の先端２２では、外周径Ｒを内径Ｒ１と等しくすることにより、最も確実にテーパー形状を形成できる。
【００２４】
さらに、一定の割合で漸減している部分２６と先端外周部２４との境界部分における突出部１４の外周径Ｒｍｉｄは、突出部１４の内径Ｒ１の１５０〜１６０％の範囲内とすることが好ましい。１５０％以上とすることにより、芯金４２を保持するための強度を十分に確保することができるためであり、また、１６０％以下とすることにより、射出成形時に境界部分でヒケがあまり生じず、先端外周部にテーパー形状を形成しにくくなるため、それを考慮して先端外周部２４を曲面とすることの効果がより顕著に得られるためである。
【００２５】
なお、本実施形態では、芯金４２を保持する突出部１４の内周１６は、突出部１４の根元をつきぬけ、キャップ本体１２の内部へと突き出る構成となっている。このときの、内部への突出部分の外径をＲ２としたとき、図１に破線で示すように、一定の割合で漸減している部分２６と先端外周部２４との境界部分における突出部１４の外周径Ｒｍｉｄは、Ｒ２と等しくなるようにすることが好ましい。なお、通常Ｒ２はＲ１の１５０〜１６０％の範囲内である。
【００２６】
先端外周部２４は、一定の曲率半径を有する曲面であることが好ましく、この曲率半径は０．４〜０．６ｍｍの範囲内とすることが好ましい。０．４ｍｍ以上とすることで、樹脂のヒケを考慮して、キャップ１０脱型時に弾性体層４６により破断が生じにくくなり、０．６ｍｍ以下とすることで、一定の割合で漸減している部分２６と先端外周部２４との境界をなめらかにつなぐことができるためである。
【００２７】
突出部１４の芯金軸方向長さ（突出高さ）は、弾性体層の破断を防止するために適切なテーパー形状を突出部１４に形成する観点から、突出部１４の内径Ｒ１の７５〜１１０％の範囲内、通常は６〜９ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２８】
なお、本実施形態では、突出部１４の外周径Ｒが、キャップ本体側の端部２０から突出部先端２２に向けて連続的に、すなわち常に漸減している好ましい場合を示したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、外周径Ｒがキャップ本体側の端部２０から突出部先端２２に向けて、一度も増加することなく、階段状に減少する場合など、外周径Ｒが先細りに次第に減少していれば、本発明の効果を奏する。
【００２９】
金型本体２８は、その両端開口部がキャップ１０を着脱可能な形状に形成されているものであればよく、その材質としては、鉄、銅、アルミニウム、ステンレススチールなどの金属のほか、セラミックスなどを使用することができる。強度や防錆、コストなどの観点からステンレスを用いることが好ましい。また、キャップ１０は、典型的には射出成形により形成することができる。また、その材質については、成形時の加熱に耐えうるものであれば特に限定されるものではないが、成形後の弾性体層６８の離型性の観点から、ポリプロピレンなどを用いることが好ましい。
【００３０】
次に、本発明の一実施形態にかかるローラの製造方法を図３により説明する。本実施形態によるローラ４０の製造方法は、既述のキャップ１０および金型３０を用いてローラの製造を行うことを特徴とする。具体的には、金型３０の金型本体２８内に芯金４２を配置した状態で弾性体層の原料４４を導入する（図３（Ａ））。このとき、芯金４２を保持するキャップ１０により金型本体２８の両端部が閉じられているが、キャップ１０に設けられた公知の溝などの金型内外の連通手段を介して、原料４４の注入を行う。次に、金型３０のキャップ１０を配置した状態で、金型３０内で弾性体層４６を成形して、成形ローラ部材４８を得る（図３（Ｂ））。
【００３１】
次に、成形ローラ部材４８からキャップ１０を脱型し（図３（Ｃ））、さらに金型本体２８を脱型することにより（図３（Ｄ））、金型３０から成形ローラ部材を取り出す。キャップ１０の脱型時、キャップ１０の突出部１４の外周径Ｒが、キャップ本体側の端部２０から突出部先端２２に向けて漸減しているため、突出部１４の外周１８が弾性体層４６から剥がれやすくなるため、弾性体層４６に破断が生じにくくなる。その後、弾性体層４６に適宜表面処理を行うことにより、塗膜層を形成するなどしてもよい。
【００３２】
最後に、弾性体層４６の両端部を切断し（図３（Ｅ））、芯金４２と、この芯金４２の外周に配設された弾性体層４６とを有する完成品のローラ４０を得る（図３（Ｆ））。このとき、図３（Ｅ）において、キャップの突出部１４に起因して弾性体層４６が芯金４２から浮いている位置で切断する。これにより、芯金４２を傷つけることなく容易に切断を行うことができる。
【００３３】
本発明の製造方法においては、キャップ１０および金型３０を用いて製造を行う点のみが重要であり、これにより弾性層４６の端面がきれいなローラ４０を製造することができる。したがって、それ以外の弾性体層の原料注入工程や成形工程の具体的条件等については、常法に従い適宜設定することができ、特に制限されるものではない。また、本発明に適用可能なローラの芯金４２の材質・形状や原料４４の配合等についても特に制限されるものではなく、通常用いられる材料を適宜用いることができる。ただし、従来方法を用いた場合にキャップの突出部外周に弾性体層の付着が生じやすい原料、例えば、ポリウレタン原料を用いて、弾性体層４６をポリウレタンにより形成する場合に、本発明は効果的である。かかるポリウレタン原料としては、公知のポリイソシアネート成分およびポリオール成分を用いればよい。ローラに導電性を付与する場合には、原料４４中に任意の導電剤を添加すればよい。
【００３４】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる任意のローラに適用可能であるが、特に導電性の現像ローラに用いることができる。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明の効果をさらに明確にするために、以下の実施例および比較例を挙げるが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３６】
内径２０．３ｍｍ、長さ２６０ｍｍの円筒状の金型本体と、以下に示す各実施例・比較例によるキャップとの金型を用意した。
【００３７】
（実施例１）
ポリプロピレンを射出成形することにより、図１に示すように、突出部の外周径Ｒがキャップ本体側端部から一定の割合で漸減し、先端外周部は外側に凸の曲面をなす形状のキャップを製造した。ここで、キャップ本体の外径は２０．４５ｍｍとし、各部の寸法は以下に示すとおりとした。
突出部のキャップ本体側端部における外周径Ｒｍａｘ：１１ｍｍ
突出部の先端における外周径Ｒｍｉｎ：５．９４ｍｍ
突出部の外周径Ｒｍｉｄ：９．５ｍｍ
突出部の内径Ｒ１：５．９４ｍｍ
キャップ本体の内部への突出部分の外径Ｒ２：９．５ｍｍ
先端外周部の曲率半径：０．５ｍｍ
突出部の芯金軸方向長さ：８ｍｍ
キャップ本体の芯金軸方向長さ：２０ｍｍ
【００３８】
（参考例）
突出部の先端外周部が曲面となっておらず、当該部分のみ断面ストレート形状となって
いる点以外は、実施例１と同様の形状・寸法のキャップを製造した。すなわち、Ｒｍｉｎ
は、実施例１のＲｍｉｄと等しい９．５ｍｍ（Ｒ２と等しい）である。
【００３９】
（比較例）
図４に示すように、突出部が断面ストレート形状となっているキャップを製造した。突
出部の外径Ｒ'は、突出部のキャップ本体側端部から先端に至るまで一定で９．５ｍｍで
ある。その他の寸法は、実施例１，参考例と同様である。
【００４０】
（導電性ローラの製造および破断の有無の評価）
端部の外径が５．９４ｍｍ、中央部の外径が８．００ｍｍの芯金を金型本体内に配置し、実施例１・参考例・比較例のキャップで芯金端部を保持した。このとき、図５（Ａ）に示すように、芯金の中央部と端部との境界の端面を、キャップの突出部先端と一致させた。次に、比重が０．７で、ポリオール成分系とイソシアネート成分系とからなるポリウレタン原料を、高圧注入器を用いて、注入ヘッドを介してキャップに設けた溝から注入した。かかるポリオール成分系とイソシアネート成分系とは、注入ヘッド内で噴射圧力３００ｋｇ／ｃｍ2にて衝突混合され、高圧発泡した状態で、供給量７ｇ／ｓｅｃにて金型内部に注入された。その後、注入された発泡ポリウレタン材料を硬化させることにより、芯金の外周にポリウレタンフォーム層が一体的に形成されてなる成形ローラ部材を得た。
【００４１】
成形ローラ部材からキャップおよび金型本体を脱型した。キャップの脱型時にポリウレタンフォーム層に破断が生じているかを観察した。その後、弾性体層が芯金から浮いている位置で弾性体層の両端部を切断し、完成品の導電性ローラを得た。
【００４２】
実施例１・参考例・比較例において、３０本の導電性ローラを製造し、そのうち、キャップを脱型した段階で弾性体層に破断が生じたものの比率を表１に示す。
【００４３】
【表１】
0005865062.tif 000002
【００４４】
表１に示すとおり、比較例ではほとんどの導電性ローラでキャップ脱型時に弾性体層に
破断が生じたのに対し、実施例１・参考例では破断が生じにくくなった。特に実施例１では、破断率がゼロとなった。
【００４５】
なお、比較例で、キャップ脱型時に破断が生じた導電性ローラについては、完成品の導電性ローラにおける弾性体層の端面にも破断が生じていた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、ローラの弾性体層の成形後キャップ脱型時に弾性体層に破断が生じにくく、弾性層の端面がきれいなローラを製造することが可能なローラ製造用金型キャップ、ローラ製造用金型およびローラの製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ローラ製造用金型キャップ
１２  キャップ本体
１４  突出部
１６  突出部の内周
１８  突出部の外周
２０  突出部のキャップ本体側端部
２２  突出部先端
２４  突出部の先端外周部
２６  突出部のキャップ本体側端部から先端外周部までの部分
２８  金型本体
２８Ａ  金型本体の端部
３０  ローラ製造用金型
４０  ローラ
４２  芯金
４２Ａ  芯金の端部
４４  弾性体層の原料
４６  弾性体層
４８  成形ローラ部材
【図１】
0005865062.tif 000003
【図２】
0005865062.tif 000004
【図３】
0005865062.tif 000005
【図４】
0005865062.tif 000006
【図５】
0005865062.tif 000007