JP2008119849A

JP2008119849A - 樹脂中空成型品の製造方法

Info

Publication number: JP2008119849A
Application number: JP2006303001A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Mukoyama; 慶彦向山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【課題】外周面を有し、金型の外型と内型とで囲繞されるキャビティから取り出したあとの半径方向熱収縮量が前記外周面の周方向に沿って変化する樹脂中空成型品を製造するに際し、樹脂中空成型品の周方向の外径寸法のばらつきを大幅に抑えることのできる製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂成型品の半径方向熱収縮量が大きい周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凸に、半径方向熱収縮量が小さい周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凹にした金型１０を用いて成形する。
【選択図】図７

Description

本発明は、外周面を有し、金型の外型と内型とで囲繞されるキャビティから取り出したあとの半径方向熱収縮量が前記外周面の周方向に沿って変化する樹脂中空成型品の製造方法に関し、特に、樹脂中空成型品の外径を周方向に均一にすることができるものに関する。

複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与した導電性ローラが用いられている。

このような導電性ローラは、シャフト部材の外側に導電性の被覆層を形成して構成されているが、このような導電性ローラを軽量にするため、図１にシャフト部材軸線を含む断面図で、そして、図２にこの軸線に垂直な断面図で示すように、シャフト部材９０を、芯金９１と、その外側に配置された導電性樹脂よりなる筒状中空部材９２とで構成し、筒状中空部材９２として、外周円筒部９３と、この外周円筒部９３を芯金９１に対して支持する導電性の円筒支持部９４とを一体的に射出成形したものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。そして、円筒支持部９４として、半径方向内外に延在するリブ９５の複数本を周方向に配列したものが用いられる。また、樹脂の熱収縮による長さ方向外径の変化を抑えるため、筒状中空部材９２として、図１に示すように、これを長さ方向に分割した短い部材を成形し、これらの部材を芯金９１上にローラ軸方向に繋ぎ合わせて、所定の長さの筒状中空部材９２とするものも提案されている。

なお、図２は、図１のＡ−Ａ矢視に対応し、図１は、図２のＢ−Ｂ矢視に対応している。
特開２００４−１５０６１０号公報

しかしながら、導電性ローラの外径寸法に対する要求精度はますます高まっており、シャフト部材９０の外径のバラツキを小さくすることが求められている現状にあって、外周円筒部９３と円筒支持部９３を構成するリブ９５とは一体的に射出成形されるので、成形後の冷却過程における熱収縮の影響によって、筒状中空部材９２の外周面の半径は、リブ９５が配置されている周方向位置では大きく、リブ９５の配置されていない周方向位置では小さくなる傾向があり、このことによって、金型内では真円であった外周円筒部９３は、多角形状に変形し、周方向の外径精度が悪くなるという問題があった。すなわち、製品の導電性ローラにおける筒状中空部材９２では、図３に示すように、リブが存在しない周方向位置における外周面の半径r₁は、リブが存在する周方向位置における外周面の半径r₂より小さくなってしまう。

本発明は、上記のシャフト部材のような、外周面を有し、金型の外型と内型とで囲繞されるキャビティから取り出したあとの半径方向熱収縮量が前記外周面の周方向に沿って変化する樹脂中空成型品を製造するに際し、樹脂中空成型品の周方向の外径寸法のばらつきを大幅に抑えることのできる製造方法を提供することを目的とする。

＜１＞は、外周面を有し、金型の外型と内型とで囲繞されるキャビティから取り出したあとの半径方向熱収縮量が前記外周面の周方向に沿って変化する樹脂中空成型品を形成する製造方法において、
この樹脂成型品の半径方向熱収縮量が大きい周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凸に、半径方向熱収縮量が小さい周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凹にした金型を用いて成形する樹脂中空成型品の製造方法である。

＜２＞は、＜１＞において、前記樹脂成型品を、芯金の周囲に配置された円筒部と、半径方向内外に向いて前記円筒部の内周面に一体的に取り付けられ、前記円筒部を芯金に対して支持する複数のリブとよりなるＯＡローラ用筒状中空部材とし、これらのリブが配置された周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凹にした金型を用いる樹脂中空成型品の製造方法である。

＜３＞は、＜２＞において、前記内型のリブに対応する周方向位置と、前記外型の、凹にしたキャビティ部分に対応する周方向位置とを一致させる位置決め手段を具えた金型を用いる樹脂中空成型品の製造方法である。

＜１＞によれば、この樹脂成型品の半径方向熱収縮量が大きい周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凸に、半径方向熱収縮量が小さい周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凹にした金型を用いて成形するので、この樹脂成型品を冷却させたあとは、外周面までの半径方向距離を周方向に均一にすることができる。

＜２＞によれば、リブが配置された周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凹にした金型を用いるので、ＯＡローラ用筒状中空部材の外周面までの半径方向距離を均一なものにすることができる。

＜３＞によれば、前記内型のリブに対応する周方向位置と、前記外型の、凹にしたキャビティ部分に対応する周方向位置とを一致させる位置決め手段を具えるので、金型キャビティの凹部分を、製品の収縮率の小さな周方向部分に確実に一致させることができ、このことによって、ＯＡローラ用シャフト部材の外周面までの半径方向距離の均一化を間違いのないものにすることができる。

本発明に係る製造方法によって形成される樹脂中空成型品を、ＯＡローラ用筒状中空部材とした場合の実施形態について、図に基づいて説明する。図４は、本発明の製造方法によって形成されるＯＡローラ用筒状中空部材を、中心軸線を含む面における断面図であり、図５は、中心軸線に直交する面における断面図であり、図５は、図４のＣ−Ｃ断面に対応し、図４は、図５のＤ−Ｄ断面に対応する。

ＯＡローラ用筒状中空部材２０は、芯金の周囲に、一個だけ、もしくは複数個を軸方向に繋ぎ合わせた状態で複数個が配置される。ＯＡローラ用筒状中空部材２０は、外側円筒部１３と、半径方向内外に向いて延在し外側円筒部１３の内周面に一体的に取り付けられ周方向に間隔をおいて配設された複数個のリブ１５と、それらのリブ１５の半径方向内側端を繋ぐとともに芯金に外嵌される内側円筒部１４とで構成される。

ここで、筒状中空部材２０に用いる樹脂材料としては、適度の強度を有するとともに、射出成型等により成形可能なものであればよく、汎用樹脂やエンジニアリングプラスチックの中から適宜選定することができ、特に制限されるものではない。具体的には、エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリアセタール、ポリアミド樹脂（例えば、ポリアミド６、ポリアミド６・６、ポリアミド１２、ポリアミド４・６、ポリアミド６・１０、ポリアミド６・１２、ポリアミド１１、ポリアミドＭＸＤ６（メタキシレンジアミンとアジピン酸とから得られるポリアミド）等）、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレンなどを挙げることができる。また、汎用樹脂としては、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンなどが挙げられる。その他、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

また、筒状中空部材２０に導電性が必要とされる場合には、樹脂に導電剤を添加するが、その導電剤としては、樹脂材料中に均一に分散することができるものであれば各種のものを使用することが可能であり、カーボンブラック粉末、グラファイト粉末、カーボンファイバーやアルミニウム、銅、ニッケルなどの金属粉末、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化物粉末、導電性ガラス粉末などの粉末状導電剤が好ましく用いられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

筒状中空部材２０の材料中には、必要に応じ補強や増量等を目的として各種導電性または非導電性の繊維状物やウィスカー、フェライトなどを配合することができる。繊維状物としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維などの繊維を挙げることができ、また、ウィスカーとしては、チタン酸カリウムなどの無機ウィスカーを挙げることができる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

筒状中空部材２０は、これを成形する金型キャビティから取り出したあとの冷却過程で熱収縮するが、上記のような周方向に不均一な構造に起因して、その半径方向熱収縮量は周方向位置によって変化し、リブ１５の存在する周方向位置では小さく、リブ１５の存在しない周方向位置では大きい。しかし、それにもかかわらず、最終製品における筒状中空部材２０では、リブ１５のない周方向位置での外側円筒部１３の外周面上の点における半径r₁と、リブ１５のある周方向位置での半径r₂とを等しくなるようにできるのが本発明によってもたらされる大きな効果であり、それは、以下に説明する製造方法によって実現することができる。

図６は、本発明の製造方法において、筒状中空部材２０を成形する金型の、キャビティの中心軸線を含む面における断面図であり、図７は、キャビティ中心軸線と直交する面における断面図であり、図７は、図６のＥ−Ｅ断面に対応し、図６は、図７のＦ−Ｆ断面に対応する。

金型１０は、外側円筒部１３の外周面に対応するキャビティ面を有する外型１と、外側円筒部１３の内周面およびリブ１５の側面に対応するキャビティ面を有する内型２とよりなり、これらを軸線方向に接近させる方向に相対変位させることにより金型１０を閉止し、これらを離隔させる方向に相対変位させることにより開放するよう構成される。そして、筒状中空部材２０を形成するキャビティ１１は、金型１０を閉止した状態において外型１と内型２とに囲繞された空間として形成される。

外型１の、外側円筒部１３の外周面を形成するキャビティ面１Ａは、筒状中空部材２０における隣接するリブ１５相互の周方向中央に対応する点における半径が、R₁と最も大きこの点で凸になり、リブ１５の周方向位置に対応する点における半径が、R₂と最も小さく、この点で凹となるよう形成されている。そして、筒状中空部材２０の金型１０から取り出したあとの冷却過程における半径方向の熱収縮量をΔR（θ）とき、ΔR（θ）は周方向角度θに依存して変化するが、キャビティ面１Ａ上の各点における半径Ｒ（θ）は、Ｒ（θ）+ΔR（θ）が、周方向角度θに依存しない一定の値となるよう設定されおり、このことによって、冷却後の筒状中空部材２０の外側円筒部１３の外周面の半径を周方向に依存しない一定なものとすることができる。

ここで、外型１は、外筒ブロック３と、端板ブロック９と、心棒ブロック４とで構成され、端板ブロック９には、キャビティ１１に樹脂材料を注入するためのスプルー６、ランナ７、および、ゲート８が設けられる。

一方、内型２は、リブ１５を形成する断面扇形の扇形ブロック５を配設して構成され、扇形ブロック５の先端には突起５Ａが設けられる。図８は、外型１の、図６におけるＧ−Ｇ矢視に対応する断面図であり、外型１の端板ブロック９の中空部側の面の、前記突起５Ａに対応する位置には、穴９Ａが形成され、金型１０を閉止したとき、突起５Ａと穴９Ａとを係合することにより、外型１と内型２との周方向相対位置の位置決めができるよう構成されている。

もし、この位置決めが不十分である場合には、外型１のキャビティ面１Ａにおける最小半径部分と、内型２のリブ形成部分との周方向位置とを一致させることができず、その結果、Ｒ（θ）+ΔR（θ）を、全θに対して一定にすることができなくなってしまうため、上に例示したような位置決め手段を具える金型を用いるが好ましい。

そして、本発明の製造方法によれば、上記に示したような金型１０を用いて筒状中空部材２０を形成するので、外周面半径が均一な最終製品を製造することができる。

以上、ＯＡローラ用筒状中空部材２０を例として説明したが、上記に説明したことは、ＯＡローラ用筒状中空部材２０に限定されるものではなく、外周面を有し、金型の外型と内型とで囲繞されるキャビティから取り出したあとの半径方向熱収縮量が前記外周面の周方向に沿って変化する樹脂中空成型品であれば、これらのすべてに適用することができる。

図６、図７に示した、外型１のキャビティ面１Ａが周方向に凹凸を有する金型１０を用いて形成した筒状中空部材２０を実施例とし、実施例の真円度を測定した。また、従来例として、外型のキャビティ面を真円に仕上げた金型を用いて筒状中空部材を形成し、この従来例についても真円度を測定し、実施例と比較した。

表１にその結果を示す。なお、ここでいう真円度とは、シャフト部材を、その外周面にダイヤルゲージを直角にあてた状態で、1回転したときの最大の振れとした。

実験に用いた各例は、いずれも、筒状中空部材の外径が17.4mmであり、また、実施例に用いた金型１０における外型１のキャビティ面１Ａの凹凸差の最大値は0.03mmであった。

表１から明らかなように、実施例の導電性ローラは、従来例に対比して、外径のばらつきを顕著に減少させることができた。

従来の導電性ローラのシャフト部材を示す断面図である。図１のＡ―Ａ断面における断面図である。従来の導電性ローラのシャフト部材における金型から取り出したあとの冷却過程での変形を示す模式図である。本発明に係る実施形態の製造方法で形成された筒状中空部材の、軸線を含む断面における断面図である。本発明に係る実施形態の製造方法で形成された筒状中空部材の、軸線と直角な断面における断面図である。本発明に係る実施形態の製造方法に用いられる金型の、キャビティ軸線を含む断面における断面図である。本発明に係る実施形態の製造方法に用いられる金型の、キャビティ軸線と直角な断面における断面図である。外型の、図６のＧ−Ｇ矢視に対応する断面図である。

符号の説明

１外型
２内型
３外筒ブロック
４心棒ブロック
５扇型ブロック
５Ａ扇型ブロックの突起
６スプルー
７ランナ
８ゲート
９端板ブロック
９Ａ端板ブロックの穴
１０金型
１１キャビティ
１３外側円筒部
１４内側円筒部
１５リブ
２０ＯＡローラ用筒状中空部材

Claims

外周面を有し、金型の外型と内型とで囲繞されるキャビティから取り出したあとの半径方向熱収縮量が前記外周面の周方向に沿って変化する樹脂中空成型品を形成する製造方法において、
この樹脂成型品の半径方向熱収縮量が大きい周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凸に、半径方向熱収縮量が小さい周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凹にした金型を用いて成形する樹脂中空成型品の製造方法。
前記樹脂成型品を、芯金の周囲に配置された円筒部と、半径方向内外に向いて前記円筒部の内周面に一体的に取り付けられ、前記円筒部を芯金に対して支持する複数のリブとよりなるＯＡローラ用筒状中空部材とし、これらのリブが配置された周方向位置の前記外周面部分に対応するキャビティ部分を凹にした金型を用いる請求項１に記載の樹脂中空成型品の製造方法。
前記内型のリブに対応する周方向位置と、前記外型の、凹にしたキャビティ部分に対応する周方向位置とを一致させる位置決め手段を具えた金型を用いる請求項２に記載の樹脂中空成型品の製造方法。