(57)【要約】【課題】金型とノズルの間の隙間を削減しボイドの発生を抑制した弾性体ローラの製造方法を提供すること。【解決手段】射出装置のノズルを接触させて、材料を注入する注入工程を有する弾性体ローラの製造方法において、金型のノズルに接触する面（ノズル当接面）の形状は、軸対称形状で、中心軸から外側へ向けて、中心軸に垂直な平面及び中心軸と鋭角をなす円錐面の一部からなる凹形状であり、ノズルの金型に接触する面（金型当接面）の形状は、軸対称形状で、中心軸から外側へ向けて、中心軸に垂直な平面及び中心軸上に中心がある球面の一部からなる凸形状であり、注入工程で、金型当接面の中心軸とノズル当接面の中心軸を一致させると共に、中心軸方向にノズル押付力を与たえることで、ノズル当接面の円錐面と金型当接面の球面、ノズル当接面の平面と金型当接面の平面、を双方同時に合わせるように金型とノズルとを接触させる弾性体ローラの製造方法。【選択図】図３
2008200989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円柱状のキャビティを有し両端が開口された金型本体と該開口部に取り付けて芯金を保持する駒からなる金型に、射出装置の先端に配置されたノズルを接触させて、材料を注入する注入工程を有する弾性体ローラの製造方法において、
該金型のノズルに接触する面（ノズル当接面）の形状は、軸対称形状であり、ノズル当接面の中心軸から外側へ向けて、中心軸に垂直な平面及び中心軸と鋭角をなす円錐面の一部からなる凹形状であり、
該ノズルの金型に接触する面（金型当接面）の形状は、軸対称形状であり、金型当接面の中心軸から外側へ向けて、中心軸に垂直な平面及び中心軸上に中心がある球面の一部からなる凸形状であり、
該ノズルは、金型当接面の中心軸に垂直な方向に移動可能なように射出装置に配置され、
該注入工程で、該金型当接面の中心軸と該ノズル当接面の中心軸とを一致させると共に、中心軸方向にノズル押付力を与たえることで、
該ノズル当接面の円錐面と該金型当接面の球面、該ノズル当接面の平面と該金型当接面の平面、を双方同時に合わせるように金型とノズルとを接触させる
ことを特徴とする弾性体ローラの製造方法。
【請求項２】
前記ノズルの金型当接面は、金型当接面の中心軸に垂直な平面を有するノズル先端と、中心軸上に中心がある球面を有するノズル本体と、の２部材からなり、該ノズル先端がノズル本体に比べて弾性率の小さい材料からなる請求項１に記載の弾性体ローラの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の弾性体ローラの製造方法により得られたことを特徴とする弾性体ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体ローラの製造方法及び弾性体ローラに関し、詳しくは、複写機やプリンター等の電子写真装置の帯電ローラ、現像ローラ、加圧ローラ、転写ローラ等に用いられる導電性ローラとして用いられる弾性体ローラの製造方法及び該製造方法による得られた弾性体ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンター等の電子写真装置では、感光ドラムに対峙して現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等の導電性ローラが設けられている。これら導電性ローラは、芯金の外周面にゴム等からなる弾性層が形成された弾性体ローラであり、必要に応じてその弾性層の表面に薄い被覆層が形成されている。
【０００３】
上記の弾性体ローラの成形方法として、金型を用いる方法がある。すなわち、まず、芯金の外周面に接着剤を塗布し、芯金を金型本体の略円柱状のキャビティと同軸になるように駒を用いて固定し、前記キャビティに弾性層の材料を注入して、次いで、電気炉等により加硫し、弾性層を形成し、弾性体ローラが得られる。その後、金型を冷却して脱型し、必要に応じて、ロールコート法等により、被覆層の材料を塗布等し、乾燥や加熱処理等を行い、被覆層を成形する。
【０００４】
ところで、上記のように金型を用いて弾性体ローラを成形する場合は、射出成形により成形する（特許文献１）。この場合は、金型のノズル当接面とノズルの金型当接面としては、一般的に、どちらも中心軸に対して対称な半球面からなっている。この場合、ノズル当接面を凹、金型当接面を凸とし、更に、ノズル当接面の球径を金型当接面の球径より、大きくすることが多い。一方、上記のような弾性体ローラの成形工程としては、注入工程、加硫工程、冷却工程、脱型工程、金型清掃工程と多くの工程が必要であることから、射出装置の稼動率を上げるために、例えば、複数の金型に対して、１つの射出装置で注入する製造方法が用いられる。このような場合は、上記のように金型のノズル当接面とノズルの金型当接面が共に中心軸に対して対称な半球面からなる場合は、複数の異なる金型に対して、金型のノズル当接面とノズルの金型当接面の芯出しを保証することは困難である。したがって、注入工程において、金型のノズル当接面とノズルの金型当接面の中心軸が一致しないので、金型のノズル当接面とノズルの金型当接面を十分に密着させることは難しく、材料の漏れやエアの混入が発生し易い。また、ノズル当接面と金型当接面の芯がずれているのでノズル押付力が両当接面に一様にかからず、金型やノズルの変形を起こす可能性がある。
【０００５】
このような状況を解決するために、金型のノズル当接面の形状は、軸対称であり、中心軸と鋭角をなす円錐面の一部からなる凹形状とし、ノズルの金型当接面の形状は、軸対称であり、中心軸上に中心がある球面の一部からなる凸形状とし、前記ノズルは金型当接面の中心軸に垂直な方向に移動可能なように射出装置に配置されており、注入工程で、前記金型当接面の中心軸と前記ノズル当接面の中心軸をほぼ一致させると共に、中心軸方向にノズル押付力を与たえることで、ノズル当接面の円錐面と金型当接面の球面が接触し、金型当接面の中心軸とノズル当接面の中心軸を合わせることができる。これは、金型のノズル当接面の円錐面の角度が鋭角なほど効果が大きい。しかし、この方法では、金型とノズルの間に隙間ができてエア溜まりとなるので、エアの混入を十分に防ぐことが困難であり、弾性体ローラにボイドが発生してしまう。
【特許文献１】特開昭５８−１９３１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、略円柱状のキャビティを有し両端が開口された金型本体と前記開口部に取り付けて芯金を保持する駒からなる金型に、射出装置の先端に配置されたノズルを接触させて、材料を注入する注入工程を有する弾性体ローラの製造方法において、金型とノズルの間の隙間を削減し、ボイドの発生を抑制した弾性体ローラの製造方法及び該製造方法により得られる弾性体ローラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従って、略円柱状のキャビティを有し両端が開口された金型本体と該開口部に取り付けて芯金を保持する駒からなる金型に、射出装置の先端に配置されたノズルを接触させて、材料を注入する注入工程を有する弾性体ローラの製造方法において、
該金型のノズルに接触する面（ノズル当接面）の形状は、軸対称形状であり、ノズル当接面の中心軸から外側へ向けて、中心軸に垂直な平面及び中心軸と鋭角をなす円錐面の一部からなる凹形状であり、
該ノズルの金型に接触する面（金型当接面）の形状は、軸対称形状であり、金型当接面の中心軸から外側へ向けて、中心軸に垂直な平面及び中心軸上に中心がある球面の一部からなる凸形状であり、
該ノズルは、金型当接面の中心軸に垂直な方向に移動可能なように射出装置に配置され、
該注入工程で、該金型当接面の中心軸と該ノズル当接面の中心軸とを一致させると共に、中心軸方向にノズル押付力を与たえることで、
該ノズル当接面の円錐面と該金型当接面の球面、該ノズル当接面の平面と該金型当接面の平面、を双方同時に合わせるように金型とノズルとを接触させる
ことを特徴とする弾性体ローラの製造方法が提供される。
【０００８】
また、本発明に従って、上記弾性体ローラの製造方法により得られる弾性体ローラが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によって、弾性体ローラの成形において、金型とノズルの間の隙間を削減し、ボイドの発生を抑制した弾性体ローラの製造方法及び該製造方法により得られる弾性体ローラを提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、電子写真装置の導電性ローラとして用いられる弾性体ローラであって、本発明により実施した弾性体ローラを示す説明図である。この図に示す弾性体ローラ１は、芯金４の外周面に、まず基層としての長さＬの導電性弾性体２が均一の厚みに設けられている。更に、抵抗調整や保護のために、この導電性弾性体２の外周面に表層として均一厚の被覆層を形成する場合もある。
【００１２】
なお、本発明の弾性体ローラは、複写機やプリンター等の電子写真装置の帯電ローラ、現像ローラ、加圧ローラ及び転写ローラ等の各種の導電性ローラに適用できる。また、各部の寸法等は、その用途や必要とされる物性等に応じて適宜決定すればよい。
【００１３】
図２は、本発明の弾性体ローラの製造方法で使用する金型の断面図である。また図３は、本発明による弾性体ローラの製造方法で使用する金型の拡大断面図である。これら図面の符号を用いて説明すると、略円柱状のキャビティ３６を有し両端が開口された金型本体１１と前記開口部に取り付けて芯金４を保持する駒１２、１３からなる金型１０に、射出装置の先端に配置されたノズル２５を接触させて、材料を注入する注入工程を有する弾性体ローラの製造方法において、
該金型のノズルに接触する面（ノズル当接面）４１の形状は、軸対称形状であり、ノズル当接面の中心軸から外側へ向けて、中心軸に垂直な平面４１ｂ及び中心軸と鋭角をなす円錐面４１ａの一部からなる凹形状であり、
該ノズルの金型に接触する面（金型当接面）４５の形状は、軸対称形状であり、金型当接面の中心軸から外側へ向けて、中心軸に垂直な平面４５ｂ及び中心軸上に中心がある球面４５ａの一部からなる凸形状であり、
該ノズル２５は、金型当接面の中心軸に垂直な方向に移動可能なように射出装置に配置され、
該注入工程で、該金型当接面の中心軸４６と該ノズル当接面の中心軸４２を一致させると共に、中心軸方向にノズル押付力を与えることで、
該ノズル当接面の円錐面４１ａと金型当接面の球面４５ａ、該ノズル当接面の平面４１ｂと金型当接面の平面４５ｂ、を双方同時に合わせるように金型とノズルを接触させることを本発明は特徴とする。
【００１４】
つまり、図２に示される金型１０を型締め装置（不図示）で型締めして固定した後に、図３に示されるノズルの金型当接面４５と金型のノズル当接面４１が合うように、ノズルと金型とを接触させる。これにより、ノズル当接面４１の円錐面４１ａと金型当接面４５の球面４５ａの接触により金型当接面４５とノズル当接面４１の芯出しがされることで金型当接面の中心軸４６とノズル当接面の中心軸４２とが一致される。これと共に、内側にあるノズル当接面の中心軸に垂直な平面４１ｂと金型当接面の中心軸に垂直な平面４５ｂが接触するので、エア溜まりとなる金型とノズルの間の滞溜が削減されて、エアの混入によるボイドの発生を解消することができる。なお、ここで、図４に示すように、金型当接面の球面４５ａをなすノズル本体２５ａと金型当接面の平面４５ｂをなすノズル先端２５ｂと、の２部材からなってもよい。この場合は、ノズル先端２５ｂはノズル本体２５ａに比べて弾性率の小さい材料、つまり弾性のある材質が好ましい。そのようにすることで、ノズル当接面４１と金型当接面４５を接触させるときに、最初にノズル当接面の平面４１ｂとノズル先端（金型当接面の平面）２５ｂを接触させて、ノズル押付力でノズル先端２５ｂを圧縮させた後に、ノズル当接面の円錐面４１ａと金型当接面の球面４５ａを接触させることができるので、平面同士の接触で密着を高めることができる。ノズル本体２５ａは、一般にプリハートン鋼や合金鋼等の弾性率が２００ＧＰａ前後の鋼から作製されるので、ノズル先端２５ｂの材料としては、それよりも弾性率の小さい材料ほど圧縮率が大きくなり、エア溜まりとなる金型とノズルの間の滞溜が削減するので好ましい。中でも、成型時に弾性体ローラの材料が加熱された溶融状態でノズル先端を通過するのでエンジニアプラスチックのような熱特性が良好な材料が好ましく、特にポリエーテルエーテルケトンがより好ましい。
【００１５】
なお、金型本体のキャビティは略円柱状であればよく、円柱状だけでなく、例えば、キャビティの中央から端部にいくに従って外径が小さくなっていってもよい。
【００１６】
次に、図２を参照しつつ、本発明の弾性体ローラの製造方法の実施形態について説明する。まず具体的には、予め接着剤を塗布しておいた芯金４の一方を、ゲート駒１３ａの凹部に挿入し、金型本体１１に取り付ける。次に、もう一方の駒１２を金型本体１１に装着し、芯金４を固定する。これにより、金型内部には、弾性体ローラを成形するキャビティ３６が形成される。次に、金型１０のノズル駒１３ｂに金型当接面の中心軸に垂直な方向に移動可能なように射出装置に配置されノズル２５を接触させて、材料を注入すると貫通孔３１を通過した材料によりキャビティ３６が充填される。なお、材料を注入するときには、その注入方式と注入圧力に合わせて、金型本体１０の両端に取り付ける駒１２、１３に適当な型締め力を設定する必要がある。次に、金型１０を加熱して、金型内のキャビティ３６に充填された材料を硬化させる。金型を加熱するには、予め金型に電気ヒータ等の加熱装置を取り付けていてもよいし、金型へ注入した後に電気炉等で加熱してもよい。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
【００１８】
なお、本発明は上述したような具体的記述又は以下の実施例によって限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、修正等を加えることができる。
【００１９】
（実施例１）
この弾性体ローラの材料は、以下の材料を添加した。
弾性体材料として、
・エチレン・プロピレン・ターポリマー                                  １００部
（商品名：ＥＰＴ−４０４５、三井石油化学株式会社製）
・酸化亜鉛（商品名：酸化亜鉛２種、ハクスイテック株式会社製）              ５部
・ステアリン酸（日本油脂株式会社製）                                      １部
・ポリエチレングリコール（商品名：ＰＥＧ＃４００、日本油脂株式会社製）    １部
導電性材料として、
・カーボンブラック                                                        ８部
（商品名：ケッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤ、ケッチェンブラッブインターナショナル株式会社製）
・カーボンブラック（商品名：シーストＳＯ、東海カーボン株式会社製）      ３０部
可塑剤として、
・プロセスオイル（商品名：ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０、出光株式会社製）
６０部
脱水剤として、
・炭酸カルシウム（商品名：ＶＥＳＴＡ  ＢＳ、井上石灰工業株式会社製）      ４部
その他の添加剤として、
・２−メルカプトベンゾチアゾール                                          １部
（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業株式会社製）
・テトラエチルチウラムジスルフィド                                        １部
（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業株式会社製）
・ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド                                １部
（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業株式会社製）
・硫黄（商品名：サンファックス２００Ｓ、鶴見化学工業株式会社製）          １部
【００２０】
図１に示した弾性体ローラを、図４に示した金型を用いて成形した。
まず、弾性体ローラの材料としては、上記の材料を使用した。また成形する弾性体ローラは、外径１２ｍｍ、長さ２３０ｍｍであり、芯金は外径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍである。また、金型は、外径は３０ｍｍ、長さは約３００ｍｍ、内径１２ｍｍで、円筒状の形状とし、ノズル当接面は軸対称形状の円錐面で、ノズル当接面の中心軸に対して４５°とした。ノズルは、外径２０ｍｍ、内径３ｍｍ、中心軸上に中心がある半径１０ｍｍの球面、軸対称形状である。
【００２１】
本実施例の製造方法では材料の注入工程において、金型当接面の中心軸４６とノズル当接面の中心軸４２を一致させると共に、中心軸方向にノズル押付力を与たえることで、ノズル当接面の円錐面４１ａと金型当接面の球面４５ａ、ノズル当接面の平面４１ｂと金型当接面の平面４５ｂ、を双方同時に合わせるように金型とノズルとを接触させる必要がある。したがって、本実施例では、ノズル先端２５ｂをポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ、商品名：ＶＩＣＴＯＲＥＸ４５０Ｇ、弾性率３．７ＧＰａ、ＶＩＣＴＯＲＥＸ社製）材で製作し、ノズル本体２５ａと金型はプリハードン鋼（弾性率２０７ＧＰａ）を使用した。また、ノズル当接面の円錐面４１ａと金型当接面の球面４５ａが接触する前に、ノズル先端の平面４１ｂと金型当接面の平面４５ｂが接触するようにしてあり、ノズル押付力により、ノズル先端２５ｂのＰＥＥＫ材が圧縮されてから、ノズル当接面の円錐面４１ａとノズル本体の球面（金型当接面の球面）４５ａが接触するようにした。なお、ノズル押付け力は、２００ｋｇとし、ノズル先端は、外径７ｍｍ、内径３ｍｍ、長さ１０ｍｍとした。
【００２２】
また、金型については、略円柱状のキャビティの中央に芯金を保持するために、金型本体と駒の取り付け面である嵌合部とキャビティの中心軸を同軸とし、更に嵌合部と駒の芯金を保持するための凹を同軸とした。
【００２３】
次に、本発明の実施例の手順を説明する。まず、予め接着剤が塗布された芯金の一方を駒に装着し、金型本体に取り付けた。次に、もう一方の駒を金型本体に装着し、芯金を固定した。更に、金型に電気ヒータと熱電対を取り付けた加熱装置を取り付けて、金型を加硫温度１５０℃となるように温調制御した。次に、本実施例では、金型への材料の注入に射出成形機を使用した。射出成形機の型締め装置で金型本体の両端に取り付けられた駒を軸方向に指定の型締め力で型締めした後に、金型にノズルを押付けて上記材料を金型のキャビティへ注入した。注入後に金型を２０分間加熱して硬化させた。なお、本実施例では、注入から、加硫が終了するまでの間、型締めを行うものとした。この後、入口駒と出口駒を金型より取り外し、最後に金型本体より軸方向に弾性体ローラを抜き出して、弾性体ローラを得る。
【００２４】
（比較例１）
図５に示される金型を使用して、実施例と同様にして成形した。図５に示されるノズルの金型当接面４５は球面であり、実施例のように金型当接面に平面を設けていないので、ノズル当接面の円錐面４１ａと金型当接面の球面４５ａのみを接触させているため、滞溜３７が形成された。ノズルと金型は、プリハードン鋼を使用した。
【００２５】
以上の製造方法で、弾性体ローラを成形して、弾性体ローラの表面上のボイドの数を目視観察した。ボイドの数は、上記の成形方法で、各１０本成形して、その平均で評価する。その結果、比較例では平均２．４個のボイドが発生したが、実施例ではボイドの発生はなかった。
【００２６】
以上のように、実施例で得られた弾性体ローラは、比較例で得られた弾性体ローラに比べて、ボイドの発生は削減された。よって、本発明の弾性体ローラの製造方法を使用することで、比較例のノズルと比べボイドの少ない弾性体ローラの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかる弾性体ローラを示す説明図である。
【図２】本発明の弾性体ローラの製造方法で使用した金型の断面図である。
【図３】本発明の弾性体ローラの製造方法で使用した金型の拡大断面図である。
【図４】実施例で使用した金型の拡大断面図である。
【図５】比較例で使用した金型の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    弾性体ローラ
２    弾性体
４    芯金
１０    金型
１１    金型本体
１２，１３  駒
１３ａ  ゲート駒
１３ｂ  ノズル駒
２５    ノズル
２５ａ  ノズル本体
２５ｂ  ノズル先端
３１    貫通孔
３６    キャビティ
３７    滞溜
４１    ノズル当接面
４１ａ  円錐面
４１ｂ  平面
４２    ノズル当接面の中心軸
４５    金型当接面
４５ａ  球面
４５ｂ  平面
４６    金型当接面の中心軸
【図１】
2008200989.tif 000003
【図２】
2008200989.tif 000004
【図３】
2008200989.tif 000005
【図４】
2008200989.tif 000006
【図５】
2008200989.tif 000007