(57)【要約】【課題】簡便な方法で搬送でき、かつ量産性に優れる多数個取が可能なローラ成形型及びローラの製造方法を提供する。【解決手段】円筒形状のキャビティを有する成形型本体と、該キャビティの軸方向の両端に設けられた、芯金を支持するための上駒及び下駒と、を少なくとも有するローラ成形型であって、前記成形型本体は、複数の前記キャビティと、各々の該キャビティにエラストマ原料を注型する注型口とを有し、前記キャビティと同数の前記上駒及び下駒は、前記成形型本体に該上駒及び下駒を装着することができる、該成形型本体に対して着脱可能な上駒支持体及び下駒支持体に保持されており、前記成形型本体の軸方向の両端部には、前記上駒支持体及び下駒支持体を該成形型本体に着脱可能に各々固定するための上駒支持体固定手段及び下駒支持体固定手段が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のキャビティを有する成形型本体と、該キャビティの軸方向の両端に設けられた、芯金を支持するための上駒及び下駒と、を少なくとも有するローラ成形型であって、
前記成形型本体は、複数の前記キャビティと、各々の該キャビティにエラストマ原料を注型する注型口とを有し、
前記キャビティと同数の前記上駒及び下駒は、前記成形型本体に該上駒及び下駒を装着することができる、該成形型本体に対して着脱可能な上駒支持体及び下駒支持体に保持されており、
前記成形型本体の軸方向の両端部には、前記上駒支持体及び下駒支持体を該成形型本体に着脱可能に各々固定するための上駒支持体固定手段及び下駒支持体固定手段が設けられていることを特徴とするローラ成形型。
【請求項２】
前記上駒支持体及び下駒支持体は、前記上駒及び下駒を駒の軸方向に摺動可能に支持し、かつ、該上駒支持体及び下駒支持体を前記成形型本体に固定するとき、該駒に形成した駒嵌合軸を該成形型本体のキャビティの両端部に形成した嵌合孔に押圧する駒押圧手段を少なくとも具備することを特徴する請求項１に記載のローラ成形型。
【請求項３】
前記駒押圧手段は、押圧バネであることを特徴とする請求項２に記載のローラ成形型。
【請求項４】
前記キャビティの両端部と前記上駒及び下駒は、それぞれが嵌合することが可能なようにテーパ加工がなされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のローラ成形型。
【請求項５】
前記上駒支持体固定手段及び下駒支持体固定手段は、少なくとも、前記上駒支持体又は下駒支持体を固定する固定フックと、該固定フックを固定及び回動させる固定ピンと、該上駒支持体又は下駒支持体を固定された状態に維持する固定バネと、から各々構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のローラ成形型。
【請求項６】
前記注型口は、前記成形型本体に設けられる代わりに、前記下駒に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のローラ成形型。
【請求項７】
前記成形型本体は、前記注型口を開閉するシャッタ及び該シャッタを押圧するシャッタバネを各々の前記キャビティごとに具備することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のローラ成形型。
【請求項８】
型組みされたローラ成形型を余熱する余熱工程と、余熱された該ローラ成形型のキャビティにエラストマ原料を注型する注型工程と、注型された該エラストマ原料を該ローラ成形型の内部で硬化させる硬化工程と、該エラストマ原料が前記芯金と一体的に硬化したローラを該ローラ成形型から脱型する脱型工程と、を少なくとも有するローラの製造方法であって、
前記ローラ成形型は、請求項１から７のいずれか１項に記載のローラ成形型であり、
前記注型工程では、前記ローラ成形型に前記エラストマ原料をそれぞれのキャビティごとに逐次又は全キャビティ同時に注型し、及び、
前記脱型工程では、前記ローラ成形型の上駒支持体固定手段及び下駒支持体固定手段を各々解除した後、該上駒支持体及び下駒支持体を各々上駒及び下駒とともに該ローラ成形型の成形型本体より取外す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、ローラ成形型及びローラの製造方法に関する。より詳しくは、芯金の外周にエラストマ材を形成するエラストマローラの多数個取成形型及びこの多数個取成形型を使用する生産性に優れるエラストマローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置にエラストマローラが使用されている。例えば、電子写真法を利用した画像形成装置では、一連の画像形成プロセスの中で現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、加圧ローラ、給紙・排紙ローラ等の各種エラストマローラが使用されている。特に、プロセスカートリッジには大量のエラストマローラが用いられている。プロセスカートリッジとは、印字枚数により耐久寿命が決定される画像形成プロセス部又はカラー印字化に伴う色料の３原色プラス黒色（ＣＭＹＫ）に対応する画像プロセス部を一連の画像形成プロセスから抜出し一体的にカートリッジ化したものである。よって、現在、エラストマローラを大量に低コストで製造可能なローラ成形型及びローラの製造方法が要望されている。
【０００３】
従来のエラストマローラの製造方法としては以下のような方法がある。まず、特許文献１には、円筒状のキャビティを軸方向に分割した半割金型を使用し、キャビティにゴムを充填硬化させた後、半割金型の合わせ部に生じるゴムバリを円筒外周面の研削加工の際に同時に除去する製造方法が記載されている。また、特許文献２には、一個取の筒状金型の両端内面には雌ネジを、芯金保持部材の外面には雄ネジを各々形成し、中心に芯金を保持する芯金保持部材を筒状金型の両端部に螺合することで芯金を支持する成形型が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−３３４７５３号公報
【特許文献２】特開平１０−１１３９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の半割金型を使用する方法では半割型の合わせ部にゴムバリが生じ、これを除去する研削工程が不可欠であるので、ローラの製造工程が長くなり製造コストが上昇する問題があった。
【０００５】
また、特許文献２に記載の筒状金型を使用する方法では、ローラ外周におけるゴムバリの発生を防止できるため研削工程は不要であるが、次のような問題があった。すなわち、成形型の型組や型分解作業において、筒状金型と芯金保持部材の結合が螺合のため、芯金を支持又は成形品であるローラを脱型するには、一型毎に芯金保持部材を回動させなければならず作業性に問題があった。さらに、多数個取成形型の構成が容易ではなく大量生産に適していなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡便な方法で量産性に優れる多数個取ローラ成形型及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】
【０００７】
本発明は、円筒形状のキャビティを有する成形型本体と、該キャビティの軸方向の両端に設けられた、芯金を支持するための上駒及び下駒と、を少なくとも有するローラ成形型であって、前記成形型本体は、複数の前記キャビティと、各々の該キャビティにエラストマ原料を注型する注型口とを有し、前記キャビティと同数の前記上駒及び下駒は、前記成形型本体に該上駒及び下駒を装着することができる、該成形型本体に対して着脱可能な上駒支持体及び下駒支持体に保持されており、前記成形型本体の軸方向の両端部には、前記上駒支持体及び下駒支持体を該成形型本体に着脱可能に各々固定するための上駒支持体固定手段及び下駒支持体固定手段が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、型組みされたローラ成形型を余熱する余熱工程と、余熱された該ローラ成形型のキャビティにエラストマ原料を注型する注型工程と、注型された該エラストマ原料を該ローラ成形型の内部で硬化させる硬化工程と、該エラストマ原料が前記芯金と一体的に硬化したローラを該ローラ成形型から脱型する脱型工程と、を少なくとも有するローラの製造方法であって、前記ローラ成形型は、請求項１から７のいずれか１項に記載のローラ成形型であり、前記注型工程では、前記ローラ成形型に前記エラストマ原料をそれぞれのキャビティごとに逐次又は全キャビティ同時に注型し、及び、前記脱型工程では、前記ローラ成形型の上駒支持体固定手段及び下駒支持体固定手段を各々解除した後、該上駒支持体及び下駒支持体を各々上駒及び下駒とともに該ローラ成形型の成形型本体より取外すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、簡便な方法で複数のキャビティを有する多数個取のローラ成形型を構成することが可能である。また、多数個取のローラ成形型を使用するため、ローラの製造工程で同時作業ができ、作業タクトタイムの短縮が容易で生産性に優れる。また、成形型自体が成形型の構成要素を固定するセルフロック手段を有しており、成形型の搬送が容易なため、型組工程から脱型工程まで各工程の分離又は集合ができ、柔軟なローラ製造工程を構築することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
最初に、本発明のローラ成形型の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
まず、図１に、本発明のローラ成形型の一実施形態の外観斜視図を示す。該ローラ成形型は、成形型本体１に上駒支持体２及び下駒支持体３が取り付けられた構造をしている。また、ノズル４からエラストマ原料を注入するための開口部が２つ設けられており、各々の開口部はシャッタ１ｂによって開閉が可能となっている。ここで、符号１ｂ１は開かれた状態にあるシャッタを、符号１ｂ２は閉じられた状態にあるシャッタを示している。また、該シャッタ１ｂはシャッタバネ１ｄによって即座に閉じられることが可能である。なお、シャッタ１ｂ及びシャッタバネ１ｄは、エラストマ原料が低粘度の液状エラストマのように注型口から逆流する場合に設けられ、高粘度・低流動性のミラブルゴムのように注型口からエラストマ原料が逆流しない場合は不要である。
【００１２】
次に、図２に示してある型組前の成形型本体１の正面断面図を参照しながら、成形型本体１の詳細について説明する。該成形型本体１には２個の円筒形状のキャビティＣが並立して設けられており、該キャビティＣの両端部にはテーパ状の嵌合孔が各々形成されている。また、成形型本体１の上部及び下部には、前記上駒支持体２及び下駒支持体３を各々係止する一対の上駒支持体固定手段及び下駒支持体固定手段が配置されている。また、本実施形態では、キャビティＣの数は２個であるが、用途に応じて３個以上の複数のキャビティを備える構成にすることも可能である。
【００１３】
前記上駒支持体固定手段及び下駒支持体固定手段は、次のような機構を有している。固定ピン１ｆを中心として固定フック１ｅが回動し、該固定フック１ｅのフック部が前記上駒支持体２又は下駒支持体３が有する上駒支持板２ｂ又は下駒支持板３ｂ（これらの部材については後述する）に係合する。これによって、成形型本体１に上駒支持体２又は下駒支持体３を固定することができる。また、固定バネ１ｇにより固定フック１ｅの回動を防止することで上記の固定状態を維持することができる。また、支持体ガイド１ａによって、上駒支持体２又は下駒支持体３は、適切に位置決めされる。以上のような固定フックによって、上駒支持体２及び下駒支持体３は、成形型本体１に対して簡単に着脱可能になっている。
【００１４】
図３に示してあるのは、前記上駒支持体２である。該上駒支持体２には、一枚の上駒支持板２ｂにキャビティＣと同数の上駒２ａが設けられている。そして、該上駒２ａの軸方向に各々摺動可能に支持され上駒２ａに形成した座面と、上駒支持板２ｂに形成した座面と、の間には上駒押圧バネ２ｃが装着されている。該上駒押圧バネ２ｃは各々の座面が離間する方向に作用する。さらに、上駒２ａが上駒支持板２ｂから抜けないように、Ｃリング２ｄが設けられている。なお、上駒２ａの軸芯部には、芯金を支持する軸受孔と成形型本体１のテーパ孔と嵌合するテーパ状の駒嵌合軸を形成するように、テーパ加工がされている。
【００１５】
図４に示してあるのは、前記下駒支持体３である。該下駒支持体３は上述の上駒支持体と同様の構成をしており、一枚の下駒支持板３ｂにキャビティＣと同数の下駒３ａが設けられている。そして、該下駒３ａの軸方向に摺動可能に支持され下駒３ａに形成した座面と、下駒支持板３ｂに形成した座面と、の間には下駒押圧バネ３ｃが装着されている。該下駒押圧バネ３ｃは各々の座面が離間する方向に作用する。さらに、下駒３ａが下駒支持板３ｂから抜けないよう、Ｃリング３ｄが設けられている。なお、下駒３ａの軸芯部には芯金を支持する軸受孔と成形型本体１のテーパ孔と嵌合するテーパ状の駒嵌合軸を形成するように、テーパ加工がされている。
【００１６】
次に、図５において、型組した状態の成形型の断面図を示す。上述のように成形型本体１の両端部に上駒支持体２及び下駒支持体３が支持体固定手段の固定フック１ｅにより固定され、上駒２ａ及び下駒３ａは上駒押圧バネ２ｃ及び下駒押圧バネ３ｃによりキャビティＣのテーパ孔に各々押圧されている。キャビティＣと同数の芯金５ａは上駒２ａの軸受孔と下駒３ａの軸受孔に嵌合支持されている。ここで、上駒２ａ及び下駒３ａは軸方向に摺動可能で、各々は押圧バネ２ｃ及び３ｃのバネ力により成形型本体１に押圧固定されている。よって、各キャビティＣのテーパ孔の軸方向位置に差異があったとしても吸収され、テーパ孔とテーパ軸は当接状態が維持されている。また、上駒２ａと下駒３ａは一体的に上駒支持板２ｂと下駒支持板３ｂに各々支持されており、上駒支持体２と下駒支持体３を成形型本体１に装着することでキャビティＣと同数の上駒２ａ又は下駒３ａが各々同時に成形型本体１に装着できる。このような構成にすることで、各駒を一個づつ個別に装着する場合に比較して装着タクトタイムを短縮できる。また、成形型の構成要素は成形型自体の固定手段でセルフロックされ、他の固定手段なしで搬送することが可能である。逆に、前記固定フック１ｅのフック部を上駒支持板２ｂ及び下駒支持板３ｂから外すことで、上駒支持体２又は下駒支持体３を成形型本体１から簡単に取外すこともできる。
【００１７】
次に、本発明の成形型の別の実施形態について説明する。
【００１８】
図６には、図１のローラ成形型の実施形態とは違い、注型口を成形型本体１に設ける代わりに下駒３１ａに形成した実施形態が示されている。こうすることで、エラストマ原料をノズル４１から下駒３１ａの注型口１１ｃに注型し、細孔、リングゲート部を経由してキャビティＣに充填させることでローラ５を得ることができる。このような構成によりキャビティの軸方向と同一方向から注型することで、粘度が高いエラストマ原料を使用する場合において、エラストマ原料の流動方向を極端に曲げる必要が無いので、流動抵抗を低減させスムースに注型することが可能である。
【００１９】
使用するエラストマ原料としては、液状エラストマとして、エーテル系、エステル系ポリウレタンや付加反応型液状シリコン等が適用でき、通常注型機を使用して主剤と硬化剤を混合し成形型に注型する。また、ミラブルエラストマも以下のようにすることで適用することが可能である。まず、ミラブルエラストマにシリコン、ウレタン、アクリロニトリルブタジエン、エピクロルヒドリン、ブチル、エチレンプロピレン共重合体等を単独又は２種類以上ブレンドする。その混合物にシリカ、炭酸カルシウム、カーボンブラック等の充填剤及び架橋剤を加え予め混練したものをインジェクション成形機に投入し可塑化したものを使用することができる。
【００２０】
これまで、ローラ２本取の成形型を例示したが、ローラの生産量に応じて最適の取数を選択できることは言うまでもない。
【００２１】
これより、以上のような構成をした本発明のローラ成形型を用いてローラを製造する工程の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
最初に、型組されたローラ成形型を余熱する。成形型の予熱工程において、該成形型はエラストマ原料を注型するのに好適な通常の製造において用いられる温度に予熱される。
【００２３】
次に、予熱された成形型はエラストマ原料を注型する注型工程へ搬送・位置決めされる。エラストマ原料注型時においてエラストマ原料の注入圧力が高い場合、上駒２ａ及び下駒３ａのテーパ軸が成形型本体１のテーパ孔から離間しエラストマ原料がキャビティＣから漏れないよう次のことを実行することが可能である。すなわち、各押圧バネ２ｃ及び３ｃに加え、上駒２ａの上端及び下駒３ａの下端を油圧シリンダ等の型締手段（不図示）で押圧してもよい。図７には、エラストマ原料Ｅをローラ成形型に注型する際の状態図が示されている。成形型本体１の側面部に配置した注型口１ｃにノズル４を当接させ、注型機（不図示）で混合圧送されるエラストマ原料は、ノズルから注型口１ｃ及びリングゲート部を経てキャビティＣに圧送される。キャビティＣ内の空気はエラストマ原料と置換され、駒に設けられたエアーベント（不図示）からキャビティＣ外に排気される。エラストマ原料の成形型への注型動作は、まずキャビティ１つ分だけ注型しノズル又は成形型を移動させ次のキャビティに注型する逐次注型法と、全てのキャビティ分の注型手段を備え全キャビティ同時に注型する多キャビティ同時注型法とが適宜選択される。エラストマ原料の注型後にノズルを注型口１ｃから離間すると、即座にシャッタバネ１ｄ（図１）によってシャッタ１ｂが注型口１ｃを閉じ、注型口からエラストマ原料が逆流するのを防止する。前述したが、シャッタ１ｂ及びシャッタバネ１ｄは、エラストマ原料が低粘度の液状エラストマのように注型口から逆流する場合に設けられ、高粘度・低流動性のミラブルゴムのように注型口からエラストマ原料が逆流しない場合は不要である。全キャビティにエラストマ原料の注型が終了したとき、油圧シリンダ等の型締手段（不図示）を解除する。
【００２４】
次に、注型済みの成形型はエラストマ原料を硬化させる硬化工程に搬送され、エラストマ原料の硬化温度で所定時間保持される。これによって、エラストマ材料はローラ形状に硬化する。
【００２５】
次に、内部のエラストマ原料が硬化した成形型は脱型工程に搬送される。脱型工程では、上駒支持体固定手段の固定フック１ｅが解除された後、上駒支持体２が上駒２ａとともに成形型本体１から外され、下駒支持体３も同様に成形型本体１より外される。ローラ成形品は成形型本体１の上方から下方へとプッシャ（不図示）により２本同時に脱型される。
【００２６】
次に、ローラ成形品のリングゲート部を突切り除去し、エアーベント部のバリを除去し、図８に記載のような、芯金５ａの周囲に硬化したエラストマ５ｂが形成されたローラ５を得る。
【００２７】
従来のようなセルフロック機構を有さない成形型の場合、成形型の搬送の度に別の固定手段が求められた。さらに、固定手段の受渡し時に芯金の位置ずれやエラストマ原料の漏れが生じ易いので、成形型を注型工程に固定する製造方法が採られていた。それに対し、以上の本発明の成形型においては、各構成要素が成形型以外の固定手段を用いずセルフロックされているため、型組、予熱、注型、硬化及び脱型等の各工程間を容易に搬送可能であり、よって柔軟な製造システムが簡便に構築できる。また、上駒２ａ及び下駒３ａの成形型本体１への装着が同時に簡便な押圧動作でできるため、駒を螺合する従来の成形型と比較して作業タクトタイムの短縮が可能で生産性に優れる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の例には限定されない。
【００２９】
（実施例１）
本実施例では、本発明の成形型及び製造方法を用いて、電子写真装置に使用されるエラストマローラの一種であるトナー除去・供給ローラを製造した。トナー除去・供給ローラとは、現像ローラと当接し、現像ローラ上に残留する旧トナーを摺擦除去すると同時に新トナーを現像ローラ上に供給するウレタン発泡ゴムローラである。
【００３０】
まず、下記の原料を予め混合してＡ系原料とした。
【００３１】
ポリエーテルポリオール（商品名：ＦＡ−９０８、三洋化成工業（株）製）９０部
ポリマーポリオール（商品名：ＰＯＰ−３１−２８、三井武田ケミカル（株）製）１０部
第３級アミン触媒（商品名：ＴＯＹＯＣＡＴ−ＥＴ、東ソー（株）製）０．１部
第３級アミン触媒（商品名：ＴＯＹＯＣＡＴ−ＭＲ、東ソー（株）製）０．３部
水（発泡剤）２部、及びシリコン整泡剤（商品名：Ｌ５３６６、日本ユニカー（株）製）１部
【００３２】
また、イソシアネート（商品名：コロネート１０２５、日本ポリウレタン工業（株）製）２２部をＢ系原料とした。
【００３３】
次に、注型機に前記Ａ系及びＢ系原料を投入し、注型機の混合ヘッドで攪拌しつつウレタン混合原料をノズル４から６０℃に予熱された成形型の注型口１ｃにキャビティＣの容量の約３３％になるまで注型し、シャッタ１ｂを閉じた。すると、ウレタン原料は、発泡による体積膨張でキャビティＣを満たし硬化した。その後脱型し、ローラ端部を突切りトナー除去・供給ローラ５を得た。
【００３４】
（実施例２）
本実施例では、本発明の成形型及び製造方法を用いて、電子写真装置に使用されるエラストマローラの一種である現像ローラ基層を製造した。現像ローラ基層は、芯金の外周にシリコンエラストマを形成したものである。
【００３５】
エラストマ原料として、液状シリコンゴム（商品名：ＤＹ３５−ＡとＤＹ−３５−Ｂ、東レ・ダウコーニング社製）をスタティックミキサーで混合したものを用いた。該エラストマ原料をノズル４から、芯金Ｓがセットされ１１０℃に予熱された成形型にキャビティＣが満たされるまで充填し、シャッタ１ｂを閉じた。液状シリコンゴムが硬化した後、ローラ端部を突切り現像ローラ基層５を得た。
【００３６】
ミラブルエラストマの場合は、ミラブルエラストマ原料を可塑化スクリュで流動化させ、流動化した原料をプランジャ部に送り、プランジャ先端に装着したノズル４から加硫温度に昇温された成形型の注入口１ｃに注型する。そうすることで前述の実施例１及び２と同様ローラを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のローラ成形型の一実施形態の斜視図である。
【図２】型組前の状態における成形金型本体の正面断面図である。
【図３】上駒支持体の斜視断面図である。
【図４】下駒支持体の斜視断面図である。
【図５】型組された状態における成形型本体の正面断面図である。
【図６】本発明のローラ成形型の他の実施形態の部分断面図である。
【図７】ローラ成形型にエラストマ原料を注型している状態を示す正面断面図である。
【図８】形成されたローラの正面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  成形型本体
１ａ  支持体ガイド
１ｂ  シャッタ
１ｂ１  シャッタ１（シャッタが閉じた状態）
１ｂ２  シャッタ２（シャッタが開いた状態）
１ｃ  注型口
１ｄ  シャッタバネ
１ｅ  固定フック
１ｆ  固定ピン
１ｇ  固定バネ
２  上駒支持体
２ａ  上駒
２ｂ  上駒支持板
２ｃ  上駒押圧バネ
２ｄ  Ｃリング
３  下駒支持体
３ａ  下駒
３ｂ  下駒支持板
３ｃ  下駒押圧バネ
３ｄ  Ｃリング
４  ノズル
５  ローラ
５ａ  芯金
５ｂ  エラストマ
１１  成形型本体
１１ｃ  注型口
３１ａ  下駒
４１  ノズル
Ｃ  キャビディ
Ｅ  未硬化エラストマ
【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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