(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が円柱形の中空部をなすとともに、両端部が閉塞され、かつ、少なくとも一方の端部にウレタン原料を注入するための複数の注入孔が設けられ、前記注入孔から中空部にウレタン原料を注入して、前記中空部内でウレタン原料を固化することにより、ローラを成形するようにしたローラ成形型において、
前記各注入孔の形状を、前記中空部の中心に向かって収束するとともに、各内端と外端が、前記中空部と同芯の円周上に位置するようにした扇形とし、かつ前記注入孔の面積の総和を、前記中空部の断面積の１０％〜５０％としたことを特徴とするローラ成形型。
【請求項２】
内部が円柱形の中空部をなすとともに、両端部が閉塞され、かつ、少なくとも一方の端部にウレタン原料を注入するための複数の注入孔が設けられ、前記注入孔から中空部にウレタン原料を注入して、前記中空部内でウレタン原料を固化することにより、ローラを成形するようにしたローラ成形型において、
前記各注入孔の形状を、前記中空部の中心に向かって収束するとともに、各内端と外端が、前記中空部と同芯の円周上に位置するようにした扇形とし、かつ前記注入孔の数を、８個〜１６個としたことを特徴とするローラ成形型。
【請求項３】
内部が円柱形の中空部をなすとともに、両端部が閉塞され、かつ、少なくとも一方の端部にウレタン原料を注入するための複数の注入孔が設けられ、前記注入孔から中空部にウレタン原料を注入して、前記中空部内でウレタン原料を固化することにより、ローラを成形するようにしたローラ成形型において、
前記各注入孔の形状を、前記中空部の中心に向かって収束するとともに、各内端と外端が、前記中空部と同芯の円周上に位置するようにした扇形とし、かつ前記中空部の中心から注入孔における中空部の中心側の端部までの距離を、中空部の半径の１／２以下としたことを特徴とするローラの弾性体層の成形型。
【請求項４】
注入孔の数を、８個〜１６個としたことを特徴とする請求項１または３記載のローラの弾性体層の成形型。
【請求項５】
中空部の中心から注入孔における中空部の中心側の端部までの距離を、中空部の半径の１／２以下としたことを特徴とする請求項１記載のローラの弾性体層の成形型。
【請求項６】
注入孔の数を、８個〜１６個とするとともに、中空部の中心から注入孔における中空部の中心側の端部までの距離を、中空部の半径の１／２以下となるようにしたことを特徴とする請求項１記載のローラの弾性体層の成形型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、パソコン用プリンタ、ファクシミリ等において、トナー供給ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、給紙ローラ、定着ローラ等として使用される弾性材料製のローラの製造に用いる成形型、特にその原料注入孔の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のローラを製造する方法としては、例えば、円筒型の両端部を、それぞれキャップで塞ぎ、キャップに穿設された複数の注入孔から円筒型内にウレタン原料を注入し、円筒型をウレタン原料によって充填した後、キャップを外して、円筒型から固化したウレタン材を取り外すことにより、図５に示すようなウレタン製の円柱形をなすローラ(Ｒ)を成形し、この後、このローラ(Ｒ)に軸孔(Ｂ)を穿設して、そこに芯軸(Ｓ)を貫着することにより、上述したトナー供給ローラ等として使用するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の方法では、ウレタン原料が中空部内で高精度の円柱形をなすようにするためには、ウレタン原料の粘度や注入圧力を高い精度で調整しなければならず、この調整がうまくいかないと、ウレタン原料は、その真円度が劣るいびつな形状のローラ(Ｒ)となってしまうことがある。
【０００４】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、ウレタン原料の粘度や注入圧力を細かく調整することなく、どのような条件下においても、ウレタン原料が円筒型内に均一に注入され、真円度の高い円筒形のローラが確実に成形されるようにしたローラ成形型を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１) 内部が円柱形の中空部をなすとともに、両端部が閉塞され、かつ、少なくとも一方の端部にウレタン原料を注入するための複数の注入孔が設けられ、前記注入孔から中空部にウレタン原料を注入して、前記中空部内でウレタン原料を固化することにより、ローラを成形するようにしたローラ成形型において、前記各注入孔の形状を、前記中空部の中心に向かって収束するとともに、各内端と外端が、前記中空部と同芯の円周上に位置するようにした扇形とし、かつ前記注入孔の面積の総和を、前記中空部の断面積の１０％〜５０％とする。
【０００６】
この断面積を１０％未満、または５０％より大とすると、ローラ形状が安定せず、正確な円筒形のローラが成形しにくいからである。
【０００７】
(２) 内部が円柱形の中空部をなすとともに、両端部が閉塞され、かつ、少なくとも一方の端部にウレタン原料を注入するための複数の注入孔が設けられ、前記注入孔から中空部にウレタン原料を注入して、前記中空部内でウレタン原料を固化することにより、ローラを成形するようにしたローラ成形型において、前記各注入孔の形状を、前記中空部の中心に向かって収束するとともに、各内端と外端が、前記中空部と同芯の円周上に位置するようにした扇形とし、かつ前記注入孔の数を、８個〜１６個とする。
【０００８】
注入孔の数を８個未満、または１７個以上とすると、各部の注入圧力が異なり易く、ローラ形状が安定せず、円筒形ローラが成形しにくいからである。
【０００９】
(３) 内部が円柱形の中空部をなすとともに、両端部が閉塞され、かつ、少なくとも一方の端部にウレタン原料を注入するための複数の注入孔が設けられ、前記注入孔から中空部にウレタン原料を注入して、前記中空部内でウレタン原料を固化することにより、ローラを成形するようにしたローラ成形型において、前記各注入孔の形状を、前記中空部の中心に向かって収束するとともに、各内端と外端が、前記中空部と同芯の円周上に位置するようにした扇形とし、かつ前記中空部の中心から注入孔における中空部の中心側の端部までの距離を、中空部の半径の１／２以下とする。
【００１０】
上記の距離を、中空部の半径の１／２より大とすると、中空部の内面に沿ってウレタン原料が流れ易くなり、結果的に、ローラの外形が注入孔の外形に近似した多角形状になり易い。
【００１１】
(４) 上記(１)または(３)項において、注入孔の数を、８個〜１６個とする。
【００１２】
(５) 上記(１)項において、中空部の中心から注入孔における中空部の中心側の端部までの距離を、中空部の半径の１／２以下とする。
【００１３】
(６) 上記(１)項において、注入孔の数を、８個〜１６個とするとともに、中空部の中心から注入孔における中空部の中心側の端部までの距離を、中空部の半径の１／２以下となるようにする。
【００１４】
上記(４)〜(６)項は、(１)〜(３)項の解決手段のいずれか２つ、または３つ全部を組合せたものであり、それらの組合せにより、単独では得られない優れた効果を発揮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態と、この成形型を用いて行われるローラの製造方法について、主に図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１６】
両端が開口する円筒型(１)の内部は、断面円形の成形孔(２)となっており、成形孔(２)の径は、製造しようとするローラ(Ｒ)（図５参照）の外径と等しく、かつその長さは、ローラ(Ｒ)の長さよりも若干長くしてある。
円筒型(１)の材質は特に限定されず、合成樹脂、または金属等を使用することができ、その内面を、フッ素樹脂コート処理して離型性を良好にするのがよい。
【００１７】
円筒型(１)の両端部は、着脱自在なエンドキャップ(３)(４)で閉塞される。
【００１８】
エンドキャップ(３)(４)は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン等の一般的な樹脂材料により形成され、その内側には、軸線方向を向く内向漏斗状の案内部(５)が設けられている。
【００１９】
案内部(５)の外端部はウレタン材料(Ｕ)の注入部(６)となっている。エンドキャップ(３)(４)の内端部は、円筒型(１)の両端開口部に適正に嵌合しうる、成形孔(２)と同径の円筒形の有底の嵌挿部(７)となっており、嵌挿部(７)の外周適所には、環状の鍔片(８)が設けられている。
【００２０】
図２及び図４に示すように、嵌挿部(７)の内部には、８個の注入孔(９)が、中心まわりに一定間隔をもって穿設されている。
全ての注入孔(９)の開口面積の総和は、この例では、嵌挿部(７)の内端面の面積、すなわち円筒型(１)の成形孔(２)の断面積の約１０％としてあり、また、嵌挿部(７)の内端面の中心(Ｏ)から各注入孔(９)の内周縁までの距離(ｒ１)は、嵌挿部(７)の半径(ｒ２)の１／２より若干小としてある。
【００２１】
上記の円筒型(１)とエンドキャップ(３)(４)とにより、成形型(10)が構成されている。
【００２２】
次に、本実施形態の成形型(10)を用いて行われるローラの製造方法について述べる。
まず、エンドキャップ(３)(４)の嵌挿部(７)を円筒型(１)の両端開口部に嵌合して、エンドキャップ(３)(４)の注入部(６)および案内部(５)を、注入孔(９)を介して、成形孔(２)の内部に連通させる。
【００２３】
一方のエンドキャップ(３)の注入部(６)にローラ(Ｒ)の原料である粘度２００００ｃｐのウレタン原料(Ｕ)を、３.０ｋｇｆの圧力で注入すると(図４参照)、ウレタン原料(Ｕ)は、注入孔(９)を通って成形孔(２)に入り、他方のエンドキャップ(４)の内部にまで充満する。
【００２４】
ウレタン原料(Ｕ)が、成形孔(２)の内部で固化すると、円筒型(１)の内部に円柱形をなす真円度０.５μｍのローラ(Ｒ)が形成される。
【００２５】
エンドキャップ(３)(４)を抜き外して、このローラ(Ｒ)を円筒型(１)から抜き出した後、ドリルによりローラ(Ｒ)に軸孔(Ｂ)を穿設して、その軸孔(Ｂ)に芯軸(Ｓ)を挿入すれば、図５に示すのと同様のトナー供給ローラ等が完成する。
【００２６】
上記本実施形態においては、注入孔(９)の数を８個とし、全ての注入孔(９)の開口面積の総和を、円筒型(１)における成形孔(２)の内部の断面積の約１０％とするとともに、嵌挿部(７)の中心から各注入孔(９)の内周縁までの距離(ｒ１)を、嵌挿部の半径(ｒ２)の１／２より若干小としてあるが、このようにしたことにより、円筒型(１)の内部で、真円度の高い円柱形状のローラ(Ｒ)が形成されることが確認された。
【００２７】
また上記本実施形態の成形型(10)を用いれば、ウレタン原料(Ｕ)の粘度が１，０００〜１００，０００ｃｐで、注入圧力が０.５〜１０.０ｋｇｆの範囲にあれば、ウレタン原料(Ｕ)を成形孔(２)内に均一に注入して固化させ、真円度の高い円柱状の美麗なローラ(Ｒ)が得られることが確認されている。
【００２８】
注入孔(９)の個数、それらの開口面積の総和、及び中心点(０)からの距離(ｒ１)を、種々変更して実験したところによると、注入孔(９)の個数を、８〜１６個、全ての注入孔(９)の開口面積の総和を、嵌挿部(７)の内端面の面積の約１０〜５０％、嵌挿部(７)の内端面の中心点(Ｏ)から各注入孔(９)における中心点(Ｏ)側の端部までの距離(ｒ１)を、嵌挿部の半径(ｒ２)の約１／２以下とすれば、上記と同様の条件下で、ウレタン原料(Ｕ)を真円度の高い円柱形状に固化させて、高精度のローラ(Ｒ)を成形できることが確かめられ、逆に、この範囲から外れた場合には、十分な真円度の円筒形状が得られないことが確認されている。
【００２９】
例えば、(Ａ)注入孔(９)の個数を６個、嵌挿部(７)の内端面の面積に対する注入孔(９)の総開口面積の比(以下面積比という)を８％とした従来タイプのものと、(Ｂ)注入孔(９)の個数を８個、面積比を１０％としたもの、(Ｃ)注入孔(９)の個数を８個、面積比を２５％としたもの、(Ｄ)注入孔(９)の個数を８個、面積比を５０％としたものとを用意し、ウレタン原料(Ｕ)の粘度を１０,０００ｃｐ、注入圧力を４.０ｋｇｆとし、その他の条件は上記の実施形態と同一として、ローラ(Ｒ)を成形したところ、完成したローラ(Ｒ)は、従来タイプの上記(Ａ)を用いたものでは、断面形状が６個所に凹凸部を有する角柱状をなし、真円度が２０.０μｍと最も悪かったのに対して、上記(Ｂ)を用いたものでは、真円度が５μｍと最もよく、上記(Ｃ)を用いたものでは、真円度が７μｍ、上記(Ｄ)を用いたものでは、真円度が１０μｍであった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によると、次のような効果を奏することができる。
(Ａ) 請求項１記載の発明によると、ウレタン原料の粘度や注入圧力を細かく調節しなくても、どのような条件下においてもウレタン原料が中空部内に均一に注入され、真円度の高い円筒形のローラを確実に成形することができる。
【００３１】
(Ｂ) 請求項２記載の発明によると、ウレタン原料の注入圧力が、各注入孔において一定するので、ウレタン原料を中空部の内部形状と同じ真円度の高い円柱形をなすように固化させることができる。
【００３２】
(Ｃ) 請求項３記載の発明によると、ウレタン原料が中空部の外周部に集中することなく、中心部分にも均一に供給されるようになり、ローラの外形が注入孔の数に相当する多角形状となるのを防止することができる。
【００３３】
(Ｄ) 請求項４〜６記載の発明によると、ウレタン原料を、より真円度の高い円柱形をなすように固化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の分解正面図である。
【図２】同じく、エンドキャップの拡大底面図である。
【図３】同じく、成形型を組み付けて、エンドキャップから円筒型の内部にウレタン原料を注入した状態を示す一部破断正面図である。
【図４】同じく、図３の要部の縦断正面図である。
【図５】従来のローラの完成品の斜視図である。
【符号の説明】
(１)円筒型
(２)成形孔
(３)(４)エンドキャップ
(５)案内部
(６)注入部
(７)嵌挿部
(８)鍔片
(９)注入孔
(10)成形型
(Ｕ)ウレタン原料
(ｒ１)嵌挿部の内端面の中心から注入孔における嵌挿部の内端面の中心点側の端部までの距離
(ｒ２)嵌挿部の半径
(Ｒ)ローラ
(Ｂ)軸孔
(Ｓ)芯軸
(Ｏ)嵌挿部の内端面の中心点
【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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