(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通した円筒孔を有する成形金型内に、該円筒孔と同心に軸状の芯金部材を保持するための前記円筒孔の両端開口部に取り付けられる蓋体を有する成形金型を用い、該成形金型に弾性材料を圧入または真空引きにより導入し、前記円筒状の成形金型の軸方向に並行に分割される加熱用の熱盤により加熱し、前記軸状の芯金部材の周囲に、弾性材料を円筒状に芯金部材と一体的に形成するローラの製造方法において、
前記加熱用熱盤の成形金型との接触面側に溝を複数箇所設けてなる弾性部材を配し、該弾性部材の厚みが、分割された熱盤の金型の軸方向に垂直な切断面において、「分割面近傍＜奥側」の関係を有することを特徴とするローラの製造方法。
【請求項２】
前記弾性部材が、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１記載のローラの製造方法。
【請求項３】
前記弾性部材が、フッ素ゴムであることを特徴とする請求項１記載のローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置に用いられ、未定着トナーを定着する定着装置に好適な、軸状の芯金部材の周囲に、弾性材料を円筒状に前記芯金部材と一体的に成形させるローラの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、貫通した円筒孔を有する成型金型内に、該円筒孔と同心に軸状の芯金部材を保持するために円筒孔の両開口部に蓋体を用いるような金型を使用し、該円筒状の成形金型の軸方向に平行に分割される加熱用の熱盤で挟んで加熱したり、該円筒状の成形金型が入るように、熱盤に穴をあけその穴に成形金型を入れて加熱することにより、軸状の芯金部材の周囲に、弾性材料を円筒状に上記芯金部材と一体的に成形してローラが製造されていた。
そして加熱用の熱盤は、金型接触面もその強度および熱伝導性の良さから、金属材料で作製されていた。
【０００３】
しかしながら、このような熱盤で前記円筒状の成形金型を挟むと、熱盤の接触面の形状を該円筒状の成形金型外形に合わせても、その構造上どうしても接触部分は線状になってしまう。また熱盤の穴に成形金型をいれる場合も、接触部分は線状または点状になってしまう。
つまり熱伝達の効率は落ち、また接触部分と非接触部分とで成型金型の温度上昇のしかたに差が出ることとなる。
【０００４】
ローラの弾性層の厚みが十分にあるときは、多少の成型金型の温度上昇の差は問題ないが、厚みが非常に薄いとき、また弾性層の上にさらに弾性層を成型するときなどは、成型金型の温度上昇の差の影響が大きく、その硬化時間の差により弾性層の厚みにバラツキが発生し、それがローラ振れとなって出てきてしまうという問題があった。
そこで、ローラの弾性層の厚みが薄いとき、また弾性層の上にさらに弾性層を成型するときに、弾性層の厚みにバラツキが発生しない成型方法の開発が要請されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来例では、加熱盤と成型金型の接触部分と非接触部分とで成型金型の温度上昇のしかたに差ができ、ローラの弾性層の厚みが薄いとき、また弾性層の上にさらに弾性層を成型するときなどは、成型金型の温度上昇の差の影響が大きく発現し、その硬化時間の差により弾性層の厚みにバラツキが発生し、それがローラ振れとなって出てきてしまい、高精度の薄肉ローラおよび多層ローラの加熱盤を用いた成型は製品バラツキが大きく、安定して製造することが困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、上記のような弾性層の厚みが薄いローラ、または弾性層の上にさらに弾性層を成型するような多層のローラでも安定して肉厚のバラツキがなく、高精度で成型が可能な加熱盤を金型加熱方式に用いた、ローラの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題・目的は以下に示す本発明によって解決・達成される。すなわち本発明は、貫通した円筒孔を有する成形金型内に、該円筒孔と同心に軸状の芯金部材を保持するための前記円筒孔の両端開口部に取り付けられる蓋体を有する成形金型を用い、該成形金型に弾性材料を圧入または真空引きにより導入し、前記円筒状の成形金型の軸方向に並行に分割される加熱用の熱盤により加熱し、前記軸状の芯金部材の周囲に、弾性材料を円筒状に芯金部材と一体的に形成するローラの製造方法において、前記加熱用熱盤の成形金型との接触面側に溝を複数箇所設けてなる弾性部材を配し、該弾性部材の厚みが、分割された熱盤の金型の軸方向に垂直な切断面において、「分割面近傍＜奥側」の関係を有することを特徴とするローラの製造方法を開示するものである。
【０００８】
そして本発明のローラの製造方法は、前記弾性部材が、シリコーンゴムであることを特徴とするものであるか、または前記弾性部材が、フッ素ゴムであることを特徴とするものである。
【０００９】
（作用）
上記目的を達成するために本出願に係る第１の発明は、貫通した円筒孔を持つ成形金型内に該円筒孔と同心に軸状の芯金部材を保持するために円筒孔の両端開口部に取り付けられる蓋体を有する成型金型を用い、これに弾性材料を圧入または真空引きにより導入し該円筒状の成形金型の軸方向に平行に分割される加熱用の熱盤により加熱し、軸状の芯金部材の周囲に、弾性材料を円筒状に上記芯金部材と一体的に成形されるローラの成形において、上記、加熱用熱盤の成形金型との接触面に溝を複数箇所設けた弾性部材を配することを特徴とする。
【００１０】
加熱用熱盤の成形金型との接触面に弾性部材を配することにより、これまで金属同士であったためその構造上どうしても線状または点状になってしまっていた接触部分が、弾性部材が双方の凸凹を吸収し成型金型側面全面で接触できるようになる。しかも上記弾性部材に溝を複数箇所設けることによって加熱用熱盤と成形金型の界面で生じるエアー溜りを解消し、加熱用熱盤と成形金型との密着性を向上させることができる。
【００１１】
これにより接触部分と非接触部分とで、成型金型の温度上昇の差が大きくなるなどの問題を解消することができ、弾性層の厚みが薄いローラでも、または弾性層の上にさらに弾性層を成型するような多層のローラでも、安定して肉厚バラツキがなく高精度に成形することができる。
【００１２】
また本出願に係る第２の発明は、円筒状の成形金型の軸方向に平行に分割される加熱用の熱盤の接触面に配する弾性部材に関し、その厚みを各分割された熱盤において金型の軸方向に垂直な切断面において、「分割面近傍＜奥側」の関係となするようにする。
【００１３】
こうすることにより加熱盤に弾性部材を均一な厚みで配したときに起こる大きな摩擦抵抗を軽減することができるので、より低いプレス圧力でも成型金型との高い密着性を実現することができる。そのため、加熱用熱盤の分割面近傍から奥側まで、より低圧でむらなく密着させることができ、高圧でプレス成型する必要がないので金型の変形、ローラの形状悪化等の弊害を解消することができる。
【００１４】
また本出願に係る第３の発明は、上記弾性部材がシリコーンゴムであることを特徴とする。弾性材料としての要求事項は、加熱盤に使用するため、耐熱性に優れ且つ良好な熱伝導を必要とする。
【００１５】
以上から弾性部材としてシリコーンゴムを使用することにより、百数十度（℃）の加熱温度下でも劣化することなく弾性を保ち、成型金型側面全面で接触することにより弾性層の厚みが薄いローラ、または弾性層の上にさらに弾性層を成型するような多層のローラでも安定して肉厚バラツキがなく、高精度に加熱盤を金型加熱方式に用いて成形することができる。さらにウレタンゴムよりも硬度を下げ易いため、弾性部材としての厚みを薄くすることができる。つまり熱伝導効率が良くなり成形時間を短縮したり、または成形温度を降下させることができ、さらなる耐久性の向上が図られる。
【００１６】
また本出願に係る第４の発明は、上記弾性部材がフッ素ゴムであることを特徴とする。弾性材料としての要求事項は、加熱盤に使用するため耐熱性に優れ且つ良好な熱伝導を必要とする。
【００１７】
さらにシリコーンゴムよりも耐熱、強度上優れたフッ素ゴムを使用することにより百数十度（℃）の加熱温度下でも劣化することなく弾性を保ち、且つ、くり返しの金型出し入れでも破壊せず、成型金型側面全面で接触することにより弾性層の厚みが薄いローラ、または弾性層の上にさらに弾性層を成型するような多層のローラでも、安定して肉厚バラツキがなく、高精度に加熱盤を金型加熱方式用いて成形することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を具体的に説明する。
【００１９】
【実施例】
以下に、本発明の詳細を図面に基づいて実施例により説明するが、本発明がこれらによってなんら限定されるものではない。
【００２０】
［実施例１］
図１は、本発明の特徴を最もよく表す図面であり、本実施例の装置による弾性ローラの成型時の状態を示す外観斜視図（ａ）、および該装置の断面図（ｂ）である。図１において、１０は貫通した円筒孔１２を有する成型金型である。該円筒孔１２は成型後の弾性ローラの外面の精度を確保するためにホーニング仕上げが施されている。円筒孔１２の両端における開口部１６,１８には蓋体２０,２２が嵌着されている。芯金部材２６は該蓋体の中心軸上の穴２０Ｂ,２２Ｂに嵌着されることにより該円筒孔１２の内面と同心状に保持されている。
【００２１】
また、左側の蓋体２０の外側には外部に連通する液導入孔３０Ａが設けられた蓋体カバー３０が嵌着、成型金型１０にねじ固定されている。右側の蓋体２２の外側には弾性材料のもれを防ぐ蓋体カバー３２が嵌着、成型金型１０にねじ固定されている。
【００２２】
図１に示されているのは、既に金型キャビティに弾性材料が導入されている状態であり、成形金型の軸方向に平行に分割される加熱用の熱盤４０に入れられ加熱されている状態である。
【００２３】
図２は、弾性部材４１を金型の軸方向に垂直なＡ-Ａ切断面における断面図であり、最も奥側のゴム厚が２ｍｍ、最も分割面に近い部分のゴム厚が１ｍｍである。そして、弾性部材の溝の幅は１ｍｍ、溝の間隔は１０ｍｍ、深さは最も深い奥側の部分で１ｍｍであり、分割面に近づくにつれて小さくなっている。熱盤４０には成形金型との接触面に弾性部材４１が接着剤で貼り付けられている。
【００２４】
次に、以上のような本実施例の装置を用いた、弾性ローラの成形の要領を説明する。本実施例では肉厚１ｍｍのＬＴＶ（低温硬化型）シリコーンゴムローラを成型した。
【００２５】
▲１▼先ず、予め周囲に接着剤が塗布された芯金部材２６の左端部２６Ａを２０の支持部２０Ｂに挿入する。
▲２▼次に、上記のように組まれたものを、成形金型１０の円筒孔１２へ右方から挿入する。挿入は蓋体２０が、円筒孔１２の開口部１６端面に密着するまでなされる。
【００２６】
▲３▼しかるのち、上記円筒孔１２の右の開口部へもう一つの蓋体２２を嵌合せしめる。この際芯金部材２６の端部２６Ｂを蓋体２２の支持部２０Ａの孔に挿入するようにする。かくして、上記円筒孔１２は密閉空間となる。
▲４▼さらに、以上のように組まれた物の右蓋体２２の右側に蓋体カバー３２を嵌合せしめ、左蓋体２０の左側に蓋体カバー３０を嵌合せしめ成型金型１０にねじで固定する。
【００２７】
▲５▼かかる状態で、上記密閉空間へ蓋体３０に設けられた導入口３０Ａから蓋体２０の液通路を経て、低粘度ゴム材料、例えばＬＴＶシリコンゴムを加圧下に注入する。この際、ＬＴＶゴムは、注入前に液が十分混合されるまで撹拌されて脱気されている。導入液圧は５０ｋｇｆ／ｃｍ2であった。
▲６▼上記金型を成形金型との接触面に弾性部材４１としてウレタンゴム製の１ｍｍ厚のシートを接着剤で貼り付けた熱盤４０に入れ加熱硬化させる。
まず、成形金型の軸方向に平行に分割される加熱用の熱盤４０を開き、そこに上記金型を入れ、かかる状態で熱盤４０を閉じ弾性部材４１が押し付けられる状態で加熱させる。
ここでは液導入後、熱盤に入れた金型を組み熱盤４０で加熱した状態で液を導入することも可能である。本実施例では１２０℃にて３０分間加熱した。
【００２８】
▲７▼上記ゴムの硬化後に、成形金型１０を熱盤から取り出しの両端の蓋体と蓋体カバーを一体に成形金型１０から取り外す。
▲８▼最後に成形金型１０から軸方同にローラを抜き出して、弾性ローラを得る。
【００２９】
このような熱盤を用い上記方法で成形することにより、肉厚１ｍｍ以下の薄肉のローラも安定して肉厚バラツキがなく高精度に成形することができた。
また、同様に芯金の代わりに肉厚２ｍｍのローラを入れ、その表層に約１ｍｍの厚みのシリコーンゴムを成形する２層のローラも、このような熱盤を用い上記方法で成形することにより、安定して肉厚バラツキがなく高精度に成形することができた。なお、弾性材料の導入は、圧入方式によらず、真空引きすることによっても可能である。
【００３０】
［実施例２］
本実施例では、弾性部材４１としては実施例１で用いたウレタンゴムの代わりにシリコーンゴムを用いた。本実施例では１ｍｍの肉厚のＬＴＶシリコーンゴムローラの成型を行なった。本実施例の装置を用いた、弾性ローラの成形の要領は実施例１と同様である。
【００３１】
ウレタンゴムより硬度の低いシリコーンゴムを用いることにより弾性部材４１の厚みは最もゴム厚が厚い奥側で１ｍｍにすることができ、このため熱伝導の効率が上がり成形時間が１２０℃で３０分から、１２０℃で２０分に短縮することができた。このときの弾性部材４１の最も奥側のゴム厚は１ｍｍで最も分割面に近い部分のゴム厚が０.５ｍｍである。
そして、弾性部材の溝の幅は１ｍｍ、溝の間隔は１０ｍｍ、深さは最も深い奥側の部分で０.５ｍｍであり、分割面に近づくにつれ小さくなっている。熱盤４０には成形金型との接触面に弾性部材４１が接着剤で貼り付けられている。
【００３２】
また、シリコーンゴムは、ウレタンゴムより耐熱温度が高いため、加熱時の劣化がなくなり成形回数が増えたときでも、ゴム劣化によるカケや剥離等の問題が起きなくなった。上記のような弾性部材４１としてはウレタンゴムの代わりにシリコーンゴムを用いた加熱盤を用いることにより、肉厚１ｍｍ以下の薄肉のローラを安定して肉厚バラツキがなく高精度に成形することができた。
また弾性部材そのものの耐久性も向上し、ゴム劣化によるカケや剥離等の問題が起きなくなった。さらに、同様に芯金の代わりに肉厚２ｍｍのローラを入れ、その表層に約１ｍｍの厚みのシリコーンゴムを成形する２層のローラも、このような熱盤を用い上記方法で成形することにより、安定して肉厚バラツキがなく高精度に成形することができた。
【００３３】
［実施例３］
本実施例では、弾性部材４１としては実施例１で用いたウレタンゴムの代わりにフッ素ゴムを用いた。本実施例では、１ｍｍの肉厚のＬＴＶシリコーンゴムローラの成型を行なった。本実施例の装置を用いた、弾性ローラの成形の要領は実施例１と同様である。
フッ素ゴムはシリコーンゴムやウレタンゴムより耐熱温度が高いため、加熱時の劣化がなくなり且つゴムそのものの強度もシリコーンゴムより優れるため、成形回数が増えてもゴム部分に傷が付きにくく、またゴム劣化によるカケや剥離等の問題も起きなくなった。このため弾性部材４１の厚み２ｍｍで、成形温度を１２０℃から１４０℃に上げることができ、さらに成形時間も３０分から１５分に短縮することができた。
【００３４】
上記のような弾性部材４１としては、ウレタンゴムの代わりにフッ素ゴムを用いた加熱盤を用いることにより、肉厚１ｍｍ以下の薄肉のローラを安定して肉厚バラツキがなく高精度に成形することができた。また弾性部材そのものの強度、耐久性も向上し傷やゴム劣化によるカケや剥離等の問題が起きなくなった。
さらに、同様に芯金の代わりに肉厚２ｍｍのローラを入れ、その表層に約１ｍｍの厚みのシリコーンゴムを成形する２層のローラも、このような熱盤を用い上記方法で成形することにより、安定して肉厚バラツキがなく高精度に成形することができた。
【００３５】
［比較例１］
本比較例では弾性部材４１として実施例１と同様のウレタンゴムを用いたが、最も奥側のゴム厚は２ｍｍ、最も分割面に近い部分のゴム厚も同様に２ｍｍであった。そして、弾性部材の溝の幅は１ｍｍ、溝の間隔は１０ｍｍ、深さは一様に１ｍｍであった。
【００３６】
熱盤４０には成形金型との接触面に弾性部材４１が接着剤で貼り付けられている。本比較例では１ｍｍの肉厚のＬＴＶシリコーンゴムローラの成型を行ない、また弾性ローラの成形の要領は実施例１と同様である。
【００３７】
本比較例では、成形金型が加熱盤の分割面近傍で加熱盤と接触し抵抗を受け加熱盤が充分に閉まりきらず成形金型が加熱盤と密着できなかった。そのため、成形時間には５０分を要した。また、ローラ振れ、肉厚ばらつき等の形状精度も悪化した。
【００３８】
【発明の効果】
上記のように、弾性層の厚みが薄いローラや、弾性層の上にさらに厚みが薄い弾性層を成型するような多層のローラであっても、本発明における加熱盤を金型加熱方式に用いると、加熱盤の押付け圧力を低くしても、成型金型と加熱盤がエアー溜り等が生じずに、むらなく密着することができ、肉厚バラツキがなく、高精度に成形することができる。
【００３９】
また、弾性材料を選ぶことにより百数十℃の加熱温度においても劣化することなく良好な弾性を保ち、くり返しの金型出し入れによっても破壊せず、成型金型側面全面で接触し、安定してローラを製造することができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のローラ製造方法を示す摸式説明図。（但し、（ａ）は構成図、（ｂ）は断面図）
【図２】本発明における熱盤を示す摸式説明図。（但し、（ａ）は構成図、（ｂ）は断面図）
【符号の説明】
１０    成型金型
１２    円筒孔
１６,１８    開口部
２０,２２    蓋体
２６    芯金部材
３０Ａ    導入孔
３０,３２    蓋体カバー
４０    熱盤
４１    弾性部材
４２    穴あき熱盤
【図１】
0003733223.tif 000002
【図２】
0003733223.tif 000003