JP4454331B2

JP4454331B2 - ローラ成型用金型

Info

Publication number: JP4454331B2
Application number: JP2004029401A
Authority: JP
Inventors: 耕太河野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-02-05
Also published as: JP2005219338A

Description

本発明は、芯金の周囲に樹脂もしくはゴムを射出して形成されるローラ本体部を具えたローラを成型する金型に関し、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。

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射出して形成される。

そして、このようなローラの成型に用いられる金型として、図１（ａ）に断面図で示すような金型９０が知られており（例えば、特許文献１参照）、金型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、芯金の端部を固定する穴部９３を有し、キャビティ空間９１の芯金延在方向領域を特定する左右それぞれの軸端金型９４とを具え、本体金型９２に、軸端金型９４の少なくとも一方を芯金延在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金型９４に、前記材料を射出するゲート部９６を設けて構成される。

このような金型９０は、軸端金型９４の穴部９３に両端を挿入して固定された芯金の周囲のキャビティ空間９１に、ゲート部９６から樹脂もしくはゴム材料を射出してローラ本体部を形成することがはできるが、次のような問題点をもっている。すなわち、従来の金型９０において、軸端型９４は、鉄等の金属により形成され、そのため剛性が高いので、軸端型９４の穴部９３に対して芯金を能率よく抜き差しするためには、図１（ｂ）に断面図で示すように、穴部９３の内径Ｄ_１を、芯金Ｓの直径をＤ_２より、所定のクリアランスｄだけ大きくする必要があり、このことは、穴部９３に支持された芯金Ｓは、金型閉止下で軸端金型９２と同一中心軸上に配置されたキャビティ空間９１に対してクリアランスｄの大きさに応じて偏心する可能性があることを意味し、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り、そのために、射出成型後、ローラ本体部の外周を研磨して振れを所定範囲内に抑えなければならず問題となっていた。
特開平１１−３２０５６９号公報

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、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することのできるローラ成型用金型を提供することを目的とする。

（１）本発明は、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射出して形成される円筒状のローラ本体部を具えたローラの成型に用いられる金型において、
ローラ本体部に対応するキャビティ空間を有する本体金型と、芯金の端部を固定する穴部を有し前記キャビティ空間の芯金延在方向領域を特定する左右それぞれの軸端金型とを具え、本体金型に、軸端金型の少なくとも一方を芯金延在方向に出し入れ可能に収容する開口空間を設けるとともに、少なくとも一方の軸端金型に、前記材料を射出するゲート部を設け、
軸端金型のそれぞれを、樹脂により一体的に形成し、前記キャビティ空間の芯金延在方向領域を特定する隔壁部、穴部を囲繞する穴壁部、および、穴壁部の周りに配置され穴壁部と隔壁部とを連結する複数のリブ部を含んで構成してなるローラ成型用金型である。

（２）本発明は、（１）において、前記軸端金型に、金型閉止下で本体金型の前記開口空間の壁面と面接触する外壁部を設け、前記リブ部をこの外壁部に連結してなるローラ成型用金型である。

（３）本発明は（２）において、前記開口空間の壁面を、キャビティ空間から芯金延在方向外側に向かって末広がりとなる円錐面の一部を含んで構成し、軸端金型の前記外壁部を、金型閉止下でこの円錐面と面接触するよう構成してなるローラ成型用金型である。

（４）本発明は、（１）〜（３）のいずれかにおいて、軸端金型を、穴部中心軸周りの回転対称性を具えるよう構成してなるローラ成型用金型である。

（５）本発明は、（４）において、前記回転対称性は、少なくとも１２０度の回転対称操作に対して成立するものであるローラ成型用金型である。

（１）の発明によれば、軸端金型のそれぞれを、金属の代わりに、可撓性を具える樹脂により形成したので、穴部内径と芯金の外径とをほぼ同一にしても、芯金を穴部に対し容易に抜き差しすることができ、このことにより、穴部と芯金とのクリアランスをほぼゼロにし、このクリアランスにより生じていたローラ本体部の振れを抑制することができる。

また、軸端金型を、穴壁部と隔壁部とをリブ部で連結する構造としたので、芯金端部が挿入された穴部の倒れを防止することができ、穴部とローラ本体部に対応するキャビティ空間との同軸度を高く保つことにより、ローラの振れを一層抑えることができる。

（２）の発明によれば、軸端金型に、金型閉止下で本体金型の前記開口空間の壁面と面接触する外壁部を設けたので、軸端金型の、本体金型、すなわち、キャビティ空間に対する半径方向位置を特定することができ、軸端金型と本体金型との芯ずれによる、ローラ本体部の振れの悪化を防止することができ、さらに、軸端金型のリブ部をこの外壁部に連結させて構成したので、外壁部の変形を抑え、軸端金型と本体金型との芯ずれをより確実に防止することができる。

（３）の発明によれば、軸端金型の外壁部を、金型閉止下で、開口空間の壁面をなす円錐面と面接触するよう構成したので、軸端金型の、金型閉止下での、本体金型、すなわち、キャビティ空間に対する芯金延在方向位置精度を高めることができ、ローラ本体部の長さのばらつきを抑えることができる。

（４）の発明によれば、軸端金型は、穴部中心軸周りの回転対称性を有するので、外壁部に対する穴壁部の同軸度をさらに高めることができる。

（５）の発明によれば、軸端金型は、１２０度の回転対称操作に対する穴部中心軸周りの回転対称性を有するので、穴壁部が、外壁部に対して特定の方向に偏心する可能性をなくし、これらの同軸度を、なお一層高めることができる。

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、本発明のローラ成型用金型によって成型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射出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。

図３は、ローラ３０を成型するローラ成型用金型を示す断面図であり、ローラ成型用金型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の端部を固定する穴部３を有しキャビティ空間１の芯金延在方向領域、すなわち、図示の仮想面Ｐ_１とＰ_２と間の領域を特定する左右それぞれの軸端金型４とを具え、本体金型２に、軸端金型４の少なくとも一方を芯金延在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金型４に、前記材料を射出するゲート部６を設けて構成される。なお、図３においては、両方の軸端金型４のうち、一方を断面図で、他方を側面図で表わした。

図４は、図３のIV−IV矢視に対応する矢視図であり、軸端金型４は、樹脂で一体的に形成されてなり、キャビティ空間１の芯金延在方向領域を特定する隔壁部１１、穴部３を囲繞する穴壁部１２、金型閉止下で本体金型２の開口空間５の壁面５Ａと面接触する外壁部１３、穴壁部１２の周りに配置され穴壁部１２と隔壁部１１と外壁部１３とを連結する複数のリブ部１５、および、外壁部１３の基端に連なる基端プレート１４を具える。また、ゲート部６は、隔壁部１１に開口して設けられる。図の例においては、円形穴状のゲート部６が複数個、周方向に所定ピッチで配列されるが、ゲート部６は、このほかにも、種々の形状や大きさの開口部で構成することができ、前記材料を注入するに必要な総開口面積を有するものであり、かつ周方向に均等に配列されたものであればよい。
そして、射出された材料は、基端プレート１４の開口部を通過し、外壁部１３内を通ってそれぞれのゲート部６に導かれる。

樹脂で一体的に形成された軸端金型４においては、穴壁部１２の内径Ｄ_１を、芯金３１の両端における外径Ｄ_２にほぼ等しくしても、芯金３１の端部分を穴部３に対して容易に出し入れすることができ、したがって、Ｄ_１をＤ_２にほぼ等しくすることにより、芯金端部分を、軸端金型４と、ひいては、金型閉止時には軸端金型４と同心上に配置される本体金型２のキャビティ空間１と、それらの中心を合致させることができ、その結果、芯金３１の中心軸の周りに回転するローラ本体部３２の振れを最小に抑制することができる。

軸端金型４を形成する樹脂の材料としては、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。

ここで、本体金型２の、軸端金型４を収容する開口空間５は、図３に示される、キャビティ空間１の端となる仮想面Ｐ_１、Ｐ_２から芯金延在方向外側に延在する空間領域であり、開口空間５の壁面５Ａは、芯金延在方向外側に向かって末広がりとなる円錐面の一部を含んで構成され、一方、軸端金型４の前記外壁部１３も、金型閉止下でこの円錐面と面接触するようテーパ部分を具えて構成され、このテーパ部分での相互の面接触により、軸端金型４を、本体金型２に対して、芯金延在方向ならびに半径方向の両方向に高精度に位置決めすることができる。

また、リブ部１２は穴壁部１２の外側に周方向に等間隔に配列された、３の倍数の数の、例えば１２枚の同じ大きさのリブ１５ａで構成され、このように、軸端金型４を、穴部３の中心軸周りの回転対称性、特に、１２０度の回転対称操作に対する回転対称性を具えるよう構成することにより、外壁部１３と穴壁部１２との同軸度を高めるとともに、樹脂の流れを周方向に均一なものにして、ローラ３０の振れを抑えることができる。
さらに、軸端金型４を形成するさいの樹脂型形成用ゲート８も、軸端金型４の周方向均一性に影響をあたえるものであり、図４に示したものの場合、軸心上にゲート位置８を設けたので、軸端金型４は、１２０度の回転対称操作に対する回転対称性を具え、周方向の均一性を担持することができる。

図５は、１２０度の回転対称操作に対する回転対称性を具えた、軸端金型の他の例を示すものであり、図５（ａ）は、軸方向断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す矢視ｂ−ｂに対応する矢視図であり、軸端金型４Ａは、軸端金型４と同様に、樹脂で一体的に形成されてなり、キャビティ空間１Ａの芯金延在方向領域を特定する隔壁部１１Ａ、穴部３Ａを囲繞する穴壁部１２Ａ、金型閉止下で本体金型２の開口空間５の壁面５Ａと面接触する外壁部１３Ａ、穴壁部１２Ａの周りに配置され穴壁部１２Ａと隔壁部１１Ａと外壁部１３Ａとを連結する複数のリブ部１５Ａ、および、外壁部１３Ａの基端に連なる基端プレート１４Ａを具える。
また、ゲート部１６Ａは、リブ部１５Ａによって遮られる部分を除き、穴壁部１２Ａの半径方向外側を一周するよう設けられる。さらに、軸端金型４Ａを形成する際の樹脂型形成用ゲート１８は、周方向に１２０度ずつ離れた三枚のリブ１５ｂ上にそれぞれ設けられ、軸端金型４Ａは、この場合も、１２０度の回転対称操作に対する回転対称性を具えるものとすることができる。

図３および図４に示した、実施形態のローラ成型用金型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、６０本の現像ローラを試作した。そして、これら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、従来のローラ成型用金型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。

ここで、実施例のローラ成型用金型１０における、軸端金型４の穴部３の内径Ｄ_１と芯金端部の外径Ｄ_２との差、すなわち、クリアランスを９．６μｍとした。また、従来例のローラ成型用金型３０における軸端金型９４は、鉄製の棒材から削り出して形成したが、芯金の穴部に対する出し入れの容易さを実施例と同程度に確保するための最低のクリアランスとして、これを０．１ｍｍに設定した。なお、従来例のローラ成型用金型３０の、クリアランス以外の外形寸法は、実施例のものと同じに構成した。

それぞれのローラについて測定した振れは、実施例および従来例ごとに平均値、最大値、および最小値を求めてこれらの比較を行った。また、画像評価については、実施例および従来例、各６０本のローラからそれぞれ５本ずつ無作為に抽出し、これらのローラを現像ローラとしてプリンタカートリッジに装着して、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にて画像印刷試験を行い、画像ムラについて評価を行い、目視で合格か不合格かを判定した。

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。

このローラ成型用金型は、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。

従来のローラ成型用金型を示す断面図である。本発明に係る実施形態のローラ成型用金型で成型されたローラを示す断面図である。実施形態のローラ成型用金型を示す断面図である。図３のIV−IV矢視に対応する矢視図である。他の態様の軸端金型を示す断面図および矢視図である。

符号の説明

１キャビティ空間
２本体金型
３、３Ａ穴部
４、４Ａ軸端金型
５開口空間
５Ａ開口空間の壁
６ゲート部
８樹脂型形成用ゲート
１０ローラ成型用金型
１１、１１Ａ隔壁部
１２、１２Ａ穴壁部
１３、１３Ａ外壁部
１４、１４Ａ基端プレート
１５、１５Ａリブ部
１５ａ、１５ｂリブ
１６Ａゲート部
１８樹脂型形成用ゲート
３０ローラ
３１芯金
３２ローラ本体部

Claims

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射出して形成される円筒状のローラ本体部を具えたローラの成型に用いられる金型において、
ローラ本体部に対応するキャビティ空間を有する本体金型と、芯金の端部を固定する穴部を有し前記キャビティ空間の芯金延在方向領域を特定する左右それぞれの軸端金型とを具え、本体金型に、軸端金型の少なくとも一方を芯金延在方向に出し入れ可能に収容する開口空間を設けるとともに、少なくとも一方の軸端金型に、前記材料を射出するゲート部を設け、
軸端金型のそれぞれを、樹脂により一体的に形成し、前記キャビティ空間の芯金延在方向領域を特定する隔壁部、穴部を囲繞する穴壁部、および、穴壁部の周りに配置され穴壁部と隔壁部とを連結する複数のリブ部を含んで構成してなるローラ成型用金型。
前記軸端金型に、金型閉止下で本体金型の前記開口空間の壁面と面接触する外壁部を設け、前記リブ部をこの外壁部に連結してなる請求項１に記載のローラ成型用金型。
前記開口空間の壁面を、キャビティ空間から芯金延在方向外側に向かって末広がりとなる円錐面の一部を含んで構成し、軸端金型の前記外壁部を、金型閉止下でこの円錐面と面接触するよう構成してなる請求項２に記載のローラ成型用金型。
軸端金型を、穴部中心軸周りの回転対称性を具えるよう構成してなる請求項１〜３のいずれかに記載のローラ成型用金型。
前記回転対称性は、少なくとも１２０度の回転対称操作に対して成立するものである請求項４に記載のローラ成型用金型。