(57)【要約】【課題】  両端部を固定された芯金の軸方向中央部の周りに樹脂もしくはゴム材料を注入して、円筒状のローラ本体部を形成する成形型において、成形型開閉の容易さを犠牲にすることなく、外径振れの精度の高いローラを成形することのできるローラ用成形型を提供する。【解決手段】  ローラ用成形型１０は、ローラ本体部に対応するキャビティ空間１を有する本体金型２と、芯金の端部を固定する芯金支持部３を有しキャビティ空間１の長さ方向領域を特定する少なくとも1個の軸端樹脂型４とを具え、本体金型２に、軸端樹脂型４をキャビティ空間長さ方向に出し入れ可能に収容する開口空間５を設け、開口空間５の壁面５を、キャビティ空間１からその長さ方向外側に向かって末広がりとなる円錐面２５の一部を含んで構成され、軸端樹脂型４に、成形型１０の閉止下で、この円錐面２５と面接触するテーパ面２６を有する外周部１３が設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部を固定された芯金の軸方向中央部の周りに樹脂もしくはゴム材料を注入して、円筒状のローラ本体部を形成するローラ用成形型において、
前記ローラ本体部に対応する筒状のキャビティ空間を有する本体金型と、前記芯金の端部を固定する芯金支持部を有し前記キャビティ空間の長さ方向端面を特定する少なくとも一個の軸端樹脂型とを具え、前記本体金型に、前記軸端樹脂型の少なくとも一部を前記キャビティ空間長さ方向に出し入れ可能に収容する開口空間を設け、前記開口空間の壁面を、前記キャビティ空間からその長さ方向外側に向かって末広がりとなる円錐面の一部を含ませて構成し、前記軸端樹脂型に、成形型の閉止下で、この円錐面と面接触するテーパ面を有する外周部を設けてなるローラ用成形型。
【請求項２】
少なくとも一個の軸端樹脂型の芯金支持部を、芯金の一端部を収容する、底面付きの円筒部材で構成し、この軸端樹脂型に、キャビティ空間の長さ方向端面を特定する環状の隔壁板を設け、この隔壁板を、前記芯金支持部の中心線と直交する向きに配置するとともに、この隔壁部に前記材料を注入するゲート部を設け、前記外周部と前記芯金支持部とを、隔壁板のみで連結してなる請求項１に記載のローラ用成形型。
【請求項３】
前記隔壁板に設けられたゲート部を、前記芯金支持部の外周面に隣接させて設け、ゲート部の、隔壁板半径方向外側の縁を、外周部の内周面より内側に配置してなる請求項２に記載のローラ用成形型。
【請求項４】
前記外周部の外周面の、前記隔壁板と隣接する側の縁と、前記テーパ面との間を、円筒周面で構成し、この円筒周面の幅を1〜5mmとしてなる請求項１〜３のいずれかに記載のローラ用成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯金の軸方向中央部の周りに樹脂もしくはゴム材料を注入して、円筒状のローラ本体部を形成するローラ用成形型に関し、特に、研磨仕上げをしなくとも、外径振れの精度の高いローラを成型できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、複写機、ファックス等の画像形成装置において、種々の樹脂ローラもしくはゴムローラが用いられている。これらは、例えば、感光ドラム表面を帯電させる帯電ローラ、感光ドラムにトナーを移載して潜像を現像化する現像ローラ、現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラ、感光ドラム上のトナーを紙等の記録媒体に転写させる転写ローラ、感光ドラム上に残ったトナーを拭き取るクリーニングローラ、紙を送り出す給紙ローラ等であり、これらのローラの多くは、芯金の周囲に、ローラ本体部となる樹脂もしくはゴムを注入して形成される。
【０００３】
図１は、このようなローラの成型に用いられる従来の成形型（例えば、特許文献１参照）を示す図であり、図１（ａ）は、本体金型の断面図、図１（ｂ）は、軸端樹脂型の断面図、図１（ｃ）は、軸端樹脂型の正面図を示し、成形型９０は、ローラ本体部に対応するキャビティ空間９１を有する本体金型９２と、芯金９９の端部を固定する芯金支持部９３を有しキャビティ空間９１の長さ方向端面９８を特定する少なくとも一個の（図では２個）の軸端樹脂型９４とを具え、本体金型９２に、軸端樹脂型９４の少なくとも一方をキャビティ空間長さ方向に出し入れ可能に収容する開口空間９５を設けるとともに、少なくとも一方の軸端樹脂型９４に、前記材料を注入するゲート部９６を設けて構成される。
【０００４】
そして、本体金型９２内の開口空間９５の壁面９５ａは円筒面をなし、キャビティ９１の壁面９１ａに段差なく連続して形成され、開口空間９５の壁面９５ａと、軸端樹脂型９４の円筒状外周面９４ａとを面接触させることにより、軸端樹脂型９４の、本体金型９２に対する半径方向の位置決めをするよう構成されている。
【特許文献１】特開２００１−１２９８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、軸端樹脂型９４の、本体金型９２に対する位置決めを正確にしようとして、軸端樹脂型９４の外周の直径を大きくした場合には、軸端樹脂型９４の開口空間９５への出し入れむつかしくなり、生産性が低下し、逆に、軸端樹脂型９４の外周の直径を小さくして、クリアランスｄを大きくし、前記挿入を容易にした場合には、軸端樹脂型９４と、本体金型９２との芯ずれが発生する可能性があり、この芯ずれは、芯金に対するローラ本体部の外周の振れの増大を招き、その結果、芯金の中心軸周りに回転されるローラ本体部に、このクリアランスに相当する大きさの振れを発生させ、所要の画像品質が得られなくなってしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、成形型の開閉の容易さを犠牲にすることなく、外径振れの精度の高いローラを成形することのできるローラ用成形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】
【０００７】
＜１＞は、両端部を固定された芯金の軸方向中央部の周りに樹脂もしくはゴム材料を注入して、円筒状のローラ本体部を形成するローラ用成形型において、
前記ローラ本体部に対応する筒状のキャビティ空間を有する本体金型と、前記芯金の端部を固定する芯金支持部を有し前記キャビティ空間の長さ方向端面を特定する少なくとも一個の軸端樹脂型とを具え、前記本体金型に、前記軸端樹脂型の少なくとも一部を前記キャビティ空間長さ方向に出し入れ可能に収容する開口空間を設け、前記開口空間の壁面を、前記キャビティ空間からその長さ方向外側に向かって末広がりとなる円錐面の一部を含ませて構成し、前記軸端樹脂型に、成形型の閉止下で、この円錐面と面接触するテーパ面を有する外周部を設けてなるローラ用成形型である。
【０００８】
＜２＞は、＜１＞において、少なくとも一個の軸端樹脂型の芯金支持部を、芯金の一端部を収容する、底面付きの円筒部材で構成し、この軸端樹脂型に、キャビティ空間の長さ方向端面を特定する環状の隔壁板を設け、この隔壁板を、前記芯金支持部の中心線と直交する向きに配置するとともに、この隔壁部に前記材料を注入するゲート部を設け、前記外周部と前記芯金支持部とを、隔壁板のみで連結してなるローラ用成形型である。
【０００９】
＜３＞は、＜２＞において、前記隔壁板に設けられたゲート部を、前記芯金支持部の外周面に隣接させて設け、ゲート部の隔壁板半径方向外側の縁を、外周部の内周面より内側に配置してなるローラ用成形型である。
【００１０】
＜４＞は、＜１＞〜＜３＞のいずれかにおいて、前記外周部の外周面の、前記隔壁板と隣接する側の縁と、前記テーパ面との間を、円筒周面で構成し、この円筒周面の幅を1〜5mmとしてなるローラ用成形型である。
【発明の効果】
【００１１】
＜１＞によれば、本体金型の開口空間の壁面を、キャビティ空間からその長さ方向外側に向かって末広がりとなる円錐面の一部を含ませて構成し、軸端樹脂型に、成形型の閉止下で、この円錐面と面接触するテーパ面を有する外周部を設けたので、成形型閉止下での、キャビティ空間と、軸端樹脂型の芯金支持部との芯ずれをなくすことができ、したがって、この成形型によって形成されたローラ本体部の振れを極めて小さな値に抑えることができる。
【００１２】
＜２＞による効果は次の通りである。もし、軸端樹脂型の、外周部と芯金支持部とを、隔壁板以外に、キャビティ空間中心線方向に延在し周方向に並べられたリブをも介して連結した場合には、ゲート部に注入される材料の流れが、リブによって周方向に分割され、これらの流れは、キャビティ内で合流してウエルドラインを形成する。そして、ウエルドラインは、ローラ本体部の硬度の不均一となって現れ、このことによって、例えば、ローラを現像ローラとしてプリンタに装着して用いた場合には、画像に横スジが入ってしまう可能性がある。
【００１３】
＜２＞は、この問題を抑制するため、軸端樹脂型において、外周部と芯金支持部とを、前記のようなリブを設けることなく、隔壁板のみで連結するものであり、リブを設けないことにより、ローラ本体部の硬度の周方向の不均一を抑制し、画像不良を抑えることができる。
【００１４】
＜３＞の効果は次の通りである。軸端樹脂型の、外周部と芯金支持部とを連結するためにはゲート部を周方向に分割する必要があり、分割されたそれぞれのゲート部を通る流れは、ウエルドラインを形成するほど整流された流れではないが、それでも流れが分割されることによる、周方向の硬度の不均一さは残ってしまう。＜３＞によれば、隔壁板に設けられたゲート部を、芯金支持部の外周面に隣接させて設け、ゲート部の、隔壁板半径方向外側の縁を、外周部の内周面より内側に配置したので、分割された流れを、キャビティの外表面から離れた位置で合流させることができ、硬度の不均一の影響の、ローラ表面への出現を抑えることができ、したがって画像不良を一層効果的に抑制することができる。
【００１５】
＜４＞によれば、軸端樹脂型の外周部の外周面の、前記隔壁板と隣接する側の縁と、前記テーパ面との間を、円筒周面で構成したので、前記材料が本体金型の円錐面まで回り込まず、円錐面の汚れを防止することができ、また、相互に平行な、本体金型の開口空間の壁面と、軸端樹脂型の円筒周面との間にクリアランスを設けることによって、この隙間から残留エアを逃がすことができ、ローラ本体部の端部に生成される可能性のあるピンホールの発生を防止することができる。
【００１６】
＜４＞は、さらに、この円筒周面の幅を1〜5mmとするのが好ましいとするものであり、もし、この幅を、1mm未満とした場合には、本体金型の開口空間の壁面と、軸端樹脂型の円筒周面との間のクリアランスにはいりこんだ材料が、前記円錐面にまで達して円錐面に汚れが発生し、一方、これを、5mmを超えるものとした場合には、本体金型の開口空間の円周壁面と、軸端樹脂型の円筒周面とが接触して円錐面とテーパ面とが面接触しなくなる可能性があり、軸端樹脂型の円筒周面の精度によっては、製品ローラでの振れが大きくなってしまうという問題を生じる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図２は、本発明のローラ用成形型によって形成されるローラの構造を示す断面図であり、ローラ３０は、芯金３１と、芯金３１の、軸方向端部を除く軸方向中央部の周囲に樹脂もしくはゴム材料を注入成型して形成されたローラ本体部３２とよりなる。このような構造を有するローラの例として、レーザプリンタ、複写機、ファックス等の画像形成装置において用いられる、帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ、給紙ローラ等を挙げることができる。
【００１８】
図３は、ローラ３０を成型するローラ用成形型を示す断面図、図４は、軸端樹脂型を示す断面図、そして、図５は、図４のＶ−Ｖ断面に対応する正面図であり、ローラ用成形型１０は、ローラ本体部３２に対応するキャビティ空間１を有する本体金型２と、芯金３１の端部を固定する芯金支持部３を有しキャビティ空間１の長さ方向端面、すなわち、図示の仮想面Ｐ１とＰ２とを特定する少なくとも1個（図示の場合は左右２個）の軸端樹脂型４とを具え、本体金型２に、軸端樹脂型４をキャビティ空間長さ方向に出し入れ可能に収容する開口空間５を設けるとともに、少なくとも一方の軸端樹脂型４に、前記材料を注入するゲート部６を設けて構成される。なお、図３においては、両方の軸端樹脂型４のうち、一方を断面図で、他方を側面図で表わした。
【００１９】
開口空間５の壁面５ａは、キャビティ空間１からその長さ方向外側に向かって末広がりとなる円錐面２５の一部を含んで構成され、軸端樹脂型４には、成形型１０の閉止下で、この円錐面２５と面接触するテーパ面２６（図４において、幅Ａとして示した部分）を有する外周部１３が設けられる。
【００２０】
外周部１３の外周面の、隔壁板１１と隣接する側の縁１３ｅと、テーパ面２６との間は、円筒周面２７（図４において、幅Ｂとして示した部分）で構成するのが好ましく、このとき、円筒周面の幅Ｂは、1〜5mmとするのが好ましい。
【００２１】
軸端樹脂型４は、樹脂で一体的に形成されてなり、キャビティ空間１の長さ方向端面を特定する隔壁板１１が設けられ、外周部１３と、軸端支持部３とは、隔壁板１１を介してのみ連結され、隔壁板１１には、樹脂もしくはゴムよりなる材料を注入するための複数のゲート部６が芯金支持部３の周りに周方向に並べられて配置される。そして、これらのゲート部６は、芯金支持部３の外周面に隣接するとともに、その隔壁板半径方向外側の縁が、外周部１３の内周面より内側に位置するよう配置される。
【００２２】
図６は、図５におけるVI−VI矢視に対応する断面において、材料を注入した際の流れを矢印で示す流れの概念図であり、図６（ａ）は、本実施形態に係るものであり、一方、図６（ｂ）は、これと対比するため、図４、図５に二点鎖線で示したキャビティ空間中心線方向に延在するリブ４１を具えた場合の形態に係るものであり、リブ４１の存在下では、材料は、リブ４１の長さ分だけ、リブ４１に沿って周方向に分割されたまま流れるため、整流されており、キャビティ内に入ってからも、この流れがすぐに混ざり合うことなく、リブ４１の延長線上に、リブ４１によって分割された流れが再合流してできる長いウエルドラインが中心線方向に形成される。
【００２３】
一方、本実施形態に係る、リブ４１のない軸端樹脂型４においても、外周部１３と芯金支持部３とを連結するためには流入口を環状にくり抜くわけにはゆかず、外周部１３と芯金支持部３とを桟部１１ａでつなぎ、隣接する桟部１１ａで挟まれた開口部をゲート部６とする必要があり、したがって、材料の流れが周方向に分割される点においては、リブ４１を設けた場合と変わるものではないが、リブ４１がない場合、流れが周方向に分かれて流れる区間は隔壁板１１の厚さだけであり、従って、分流した材料は、キャビティ入り口ですぐ混ざり合うことができ、ウエルドラインが形成されるとしてもキャビティ入り口近傍に限定されることとなる。従ってこれに起因する硬度の周方向の不均一、そしてそれがもたらす画像不良を抑制することができる。
【００２４】
図７は、図５におけるVII−VII矢視に対応する断面において、材料を注入した際の流れを矢印で示す流れの概念図であり、図７（ａ）は、本実施形態に係るものであり、一方、図７（ｂ）は、これと対比するための他の形態に係るものであり、これらの図を対比して明らかなように、ゲート部６Ａを、隔壁板半径方向外側に寄せて設けた形態においては、分割した流れの合流点が、キャビティ周面１ａに極めて近い位置に形成されるのに対比して、本実施形態のものは、ゲート部６を、芯金支持部３に接するよう配置し、ゲート部６の隔壁板半径方向外側の縁を外周部１３の内周面より内側に位置するよう構成したので、周方向に隣接する二つのゲート部６を通過した流れは、キャビティ空間の半径方向内側寄りの位置で合流し、キャビティ周面１ａに近い部分は、この合流点から離れることとなり、表面における硬度の周方向ばらつきを抑えて、画像不良への影響を緩和することができる。
【００２５】
軸端樹脂型４を形成する樹脂の材料としては、種々のものを用いることができるが、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート等を挙げることができ、これらの材料は、射出成型による寸法安定性に優れ、しかも、比較的に安価である。
【００２６】
また、このような成形型を用いて形成されるローラ本体の好適な材料としては、ウレタンソリッド体、ウレタン発泡体、LIMシリコーン、シリコーンゴム等を挙げることができる。
【実施例】
【００２７】
図３および図４に示した、実施形態のローラ用成形型１０を用いて、直径が８ｍｍ、長さが２６０ｍｍの芯金の周りに、直径が１６ｍｍ、長さが２４０ｍｍのウレタンフォーム製のローラ本体部を形成し、その後、ローラ本体部の外周面に２０μｍの厚さでアクリルウレタン製の均一な塗膜を形成して、実施例１の現像ローラを試作した。また、軸端樹脂体が図１に示す形状のもので構成されている点だけが実施例１と異なる現像ローラを試作してこれを比較例とした。さらに、図４、図５に示すようなリブ４１を有する点だけが実施例１と異なる現像ローラを試作してこれを実施例２とし、図７（ｂ）に示すように、ゲート部を隔壁板１１の半径方向外側に寄せて配置した点だけが実施例１と異なる現像ローラを試作してこれを実施例３とした。そして、これらの、実施例１〜３、比較例のそれぞれの現像ローラについて、周方向硬度分布の測定、振れを測定、および画像評価を行った。評価結果を表１に示す。
【００２８】
なお、比較例１の現像ローラについては、周方向硬度分布の測定は省略した。また、硬度については、高分子計器製のMD-I硬度計を用いて、ローラ周面の硬度を周方向に連続的に測定し、その最大値から最小値を差し引きいた差を、硬度周方向バラツキとして表１に示した。図８は、周方向に測定角度を、硬度の大きさを半径方向にとって表した、それらのサンプルに共通な硬度分布パターンを表すグラフであり、いずれのサンプルについても、ゲート部６の周方向ピッチに対応する周期の硬度の変化が観測されたが、表１には、その硬度変化の最大値と最小値との差を硬度バラツキとして示した。
【００２９】
また、画像評価は、試作したそれぞれの現像ローラをヒューレット・パッカード社製レーザビームプリンタLaserjet 4050のカートリッジに装着して画像印刷試験を行い、画像ムラ、横スジ入りの有無、程度について評価を行い、目視で合格か不合格かを判定した。
【００３０】
軸端樹脂型にリブ４１がそして、この現像ローラを実施例とし、それぞれについて、振れを測定するとともに、プリンタに装着し画像評価を行った。また、図１に示した、従来のローラ用成形型９０を用いて、実施例と同じ構造、寸法、および材質の現像ローラを同じ本数だけ試作し、それらを従来例として、それらについても、振れの測定と画像評価とを行い、実施例のものと比較した。評価結果を表１に示す。なお、振れに関しては５本についての平均値とした。
【００３１】
【表１】
2006297825.tif 000003
【００３２】
表１から、明らかなように、実施例の現像ローラは、従来例のものに対比して、振れの精度を大きく向上させることができ、その結果、画像評価においても良好な結果をもたらすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
このローラ用成形型は、レーザプリンタ、複写機、ファックス等の画像形成装置において用いられる、帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ、給紙ローラ等の成型に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来のローラ用成形型を示す断面図および側面図である。
【図２】本発明に係る実施形態のローラ用成形型で成型されたローラを示す断面図である。
【図３】実施形態のローラ用成形型を示す断面図である。
【図４】軸端樹脂型を示す断面図である。
【図５】軸端樹脂型の、図４の矢視V−Vに対応する側面を示す側面図である。
【図６】材料の流れを示す模式図である。
【図７】材料の流れを示す他の模式図である。
【図８】周方向硬度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１    キャビティ空間
２    本体金型
３    芯金支持部
４    軸端樹脂型
５    開口空間
５ａ    開口空間の壁面
６    ゲート部
１０  ローラ用成形型
１１    隔壁板
１１ａ    桟部
１２    穴壁部
１３    外周部
１３ｅ    外周部の外縁
１４    基端プレート
１６Ａ    ゲート部
２１    芯金支持部の底面
２６    テーパ面
２７    円筒週面
３０    ローラ
３１    芯金
３２    ローラ本体部
４１    リブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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