KR20060133087A

KR20060133087A - 수지 롤러 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20060133087A
Application number: KR1020067023227A
Authority: KR
Inventors: 히로시 오고시; 도시유키 고마쓰; 고지 세자키; 히데나리 쓰네미; 겐지 고바야시
Original assignee: 가부시키가이샤 가네카
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2006-12-22
Anticipated expiration: 2020-05-17
Also published as: EP1625926A2; EP1186393B1; JP2000329137A; US7217114B2; KR100723815B1; WO2000071324A1; EP1625926A3; KR20060130778A; KR20060133088A; EP1186393A1; EP1625927A3; KR100776178B1; EP1625927A2; US20050238756A1; EP1645392A2; DE60031851T2; KR20060133089A; KR100776179B1; EP1645392A3; DE60031851D1

Abstract

본 발명은 통형 금형(13)과 통형 금형(13)의 양 단면에 심체 보유 부재(14)를 갖는 성형 금형(1) 내에 심체(21)를 배치하는 동시에, 심체(21)의 양 단부를 심체 보유 부재(14)에 보유시키고, 이 금형(1) 내에 성형 수지를 주입하여 경화시켜서 제조되는 수지 롤러(10)에 관한 것이다. 수지 롤러(10)는 전체 길이에 걸쳐서 외경이 동일한 심체(21)와, 심체(21)의 중앙부에 설치된 통형의 수지 성형체(12)를 구비하고, 성형체(12)의 양 단부 근방에 있어서 심체(21)의 주위에 시일 부재(24, 26)가 설치되어 있고, 시일 부재(24, 26)는 심체 보유 부재(14)의 성형 공간측의 단면(14a)과 접촉하도록 심체(21)가 금형(1) 내에 배치된다.

통형 금형, 심체, 심체 보유 부재, 성형 수지, 수지 롤러, 시일 부재, 금형

Description

수지 롤러 및 그 제조 방법{Resin roller method for manufacturing the resin roller}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 수지 롤러의 성형 금형을 도시하는 단면도.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 수지 롤러의 성형 금형을 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 수지 롤러의 성형 금형을 도시하는 단면도.

도 4는 도 1에 도시한 성형 금형과 시일 부재의 장착 위치의 관계를 도시하는 단면도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 수지 롤러의 성형 금형을 도시하는 단면도.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 사용되는 심체와 수지 롤러를 도시하는 단면도.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 수지층 단부의 돌출 코너부의 모떼기 가공의 일 예를 도시하는 도면.

도 8은 상기 실시예에 있어서의 수지층과 표면층의 단부 코너부의 단면도.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예의 롤러의 제조 장치를 도시하는 단면도.

도 10은 상기 실시예에 있어서의 금형 내압 조정 기구의 확대 단면도.

도 11은 본 발명에 따른 롤러의 제조 방법을 설명하기 위한 장치 구성을 도시하는 개략도.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 또 다른 실시예의 롤러의 사출 성형 장치를 도시하는 개략도로, 도 12a는 본 장치의 평면도이고, 도 12b는 그 저면도.

도 13은 본 실시예의 롤러의 사출 성형 장치의 측면을 도시하는 개략 단면도.

도 14a 및 도 14b는 본 실시예의 롤러의 사출 성형 장치의 주요부 확대 단면도.

도 15는 본 실시예의 변형예를 도시하는 개략 단면도.

도 16a 및 도 16b는 본 발명의 또 다른 실시예의 롤러의 사출 성형 장치를 도시하는 개략도로, 도 16a는 본 장치의 평면도, 도 16b는 그 저면도.

도 17은 본 실시예의 롤러의 사출 성형 장치의 측면을 도시하는 개략 단면도.

도 18a 및 도 18b는 본 실시예의 롤러의 사출 성형 장치의 주요부 확대 단면도.

도 19a 및 도 19b는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 것이며, 도 19a는 성형 금형의 종단면도, 도 19b는 해당 금형에 의해 형성되는 수지 롤러에 있어서의 성형체의 솟아오른 형상을 도시하는 주요부의 단면도.

도 20a 및 도 20b는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 것으로, 도 20a는 성형 금형의 종단면도, 도 12b는 해당 금형에 의해 형성되는 수지 롤러에 있어서의 성형체의 솟아오른 형상을 도시하는 주요부의 단면도.

도 21a 및 도 21b는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 것으로, 도 21a는 성형 금형의 종단면도이며, 도 21b는 해당 금형에 의해 형성되는 수지 롤러에 있어서의 성형체의 솟아오른 형상을 도시하는 주요부의 단면도.

도 22a 내지 도 22c는 모두 본 발명에 사용되는 심체의 예를 도시하는 수지롤러의 단면도.

도 23a 내지 도 23g는 모두 본 발명의 수지 롤러에 있어서의 성형체 단면의 솟아오른 형상의 예를 도시하는 오목부의 단면도.

도 24는 일반적인 수지 롤러의 사시도.

도 25는 종래 기술의 심체와 성형 금형에 있어서의 수지 주입 시의 상태를 도시하는 단면도.

도 26a 및 도 26b는 다른 종래 기술의 심체와 성형 금형에 있어서의 수지 주입 시의 상태를 도시하는 단면도.

도 27은 전자 사진 장치의 주요부 단면도.

도 28은 종래의 수지 롤러의 사시도.

도 29는 종래의 수지 롤러의 단면도.

도 30은 종래의 다른 수지 롤러의 단면도.

도 31은 성형 금형 내에 수지 주입 시의 상태를 도시하는 단면도.

도 32는 성형 금형으로 성형된 롤러 본체의 일 예의 단면도.

도 33은 성형 금형으로 성형된 롤러 본체의 다른 예의 단면도.

도 34는 종래의 수지층과 표면층의 단부 코너부의 단면도.

도 35는 종래의 롤러 제조 장치를 도시하는 단면도.

도 36은 종래의 롤러 제조 방법을 설명하기 위한 장치 구성을 도시하는 개략도.

도 37은 종래의 사출 성형 금형을 도시하는 개략 단면도.

도 38a 및 도 38b는 종래의 수지 롤러 성형체와 성형 금형에 있어서의 성형체 이형 시의 수지체와 심체의 박리하는 상태를 도시하는 단면도.

본 발명은 레이저 프린터나 복사기, 팩시밀리 장치 등의 전자(電子) 사진(寫眞) 방식을 채용한 각종 장치에 장착되는 현상 롤러, 대전(帶電) 롤러, 전사(轉寫) 롤러 등의 수지 롤러에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 수지 롤러의 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 수지 롤러의 사출 성형 장치 및 그 성형 금형에 관한 것이다.

레이저 프린터나 복사기, 팩시밀리 장치 등의 전자 사진 방식을 채용한 각종 장치에는 현상 롤러, 대전 롤러, 전사 롤러 등의 롤러가 장착되어 있다. 이러한 롤러의 일 예를 도 24에 도시한다.

롤러(10)는 심체(21; 芯體)와, 수지로 형성되는 원통형의 성형체(12)를 갖는다. 이러한 롤러(10)를 성형하기 위한 금형은 예를 들면, 도 25에 도시하는 바와 같이, 통형(筒狀)금형(13)과, 이 통형 금형(13)의 상하 양단에 위치하고, 상기 통형 금형(13)에 삽입된 심체(21)를 보유함과 동시에 통형 금형(13)의 양단을 밀봉(密封)하는 심체 보유 부재(14)를 갖는다. 그리고 하부측의 심체 보유 부재(14)에는 통형 금형(13) 내의 롤러 성형 공간(15)에 수지 재료를 주입하기 위한 수지 주입구(16)가 형성되고, 이 수지 주입구(16)의 금형 외측에 반원형의 노즐 터치부(19)로부터 성형기의 수지 주입 노즐(18)을 압접함으로써, 롤러 성형 공간(15)에 수지 재료가 유도된다.

그리고, 금형 내에 수지의 충전이 완료한 후, 롤러 성형 공간(15) 내의 수지를 가열 경화시킨다. 수지의 경화가 완료한 후, 심체 보유 부재(14)를 통형 금형(13)으로부터, 그 축 방향을 따라서, 각각 상방 및 하방으로 빼낸다. 이어서, 통형 금형(13)에 대하여 심체(21)를 밀어내는 등으로, 통형 금형(13) 내에 보유되어 있는 성형품(롤러; 10)을 꺼낸다.

그런데, 심체 보유 부재(14)에는 심체(21)의 단부(21a)를 보유하기 위한 오목부(17)가 설치되어 있고, 이 오목부(17) 내로의 심체 보유 부재(14)의 단부(21a)의 삽입을 용이하게 하거나, 심체 단부의 치수 공차 내에서의 불균일함을 고려하여, 오목부(17)와 심체 보유 부재(14)의 사이에는 10 내지 20μ의 틈이 설치되어 있다. 따라서, 금형 내에 고압으로 수지를 주입하거나, 가열 경화 시의 수지가 팽창할 때에 금형 내 압력이 고압으로 되는 것에 의해, 그 틈으로부터 수지가 금형 외부로 누설되는 결점이 있었다. 누설된 수지는 심체(21)의 단부(21a)에 부착하거나, 심체 보유 부재(14)의 오목부(17) 내에 부착하기 때문에, 금형으로부터 성형품을 이형한 후, 각각이 누설된 수지를 제거할 필요가 있었다.

또한, 해당 수지 롤러에 사용되는 심체(21)가, 도 25에 도시하는 바와 같이 심체(21)의 중앙부의 외경과 심체(21)의 단부(21a)의 외경이 다르고, 심체(21)의 중앙부의 외경이 단부의 외경보다 큰 경우, 심체(21)의 중앙부의 측면에 접촉하도록 심체 보유 부재(14)에 시일 부재(24; 예를 들면, O 링)를 장착하여, 수지 누설을 방지하는 방법이 있다.

그러나, 이와 같이 심체(21)의 중앙부와 심체(21)의 단부(21a)의 외경이 다른 심체(21)는 심체(21)의 가공비, 및 재료비가 비싸고, 심체(21)의 가격이 비싸지는 결점이 있다.

또한, 심체(21)의 가격을 염가로 하거나, 성형체(12; 탄성층)의 고무 탄성 경도를 작게 할 목적으로 탄성층 두께를 두껍게 하기 위해서, 심체(21)의 중앙부와 심체(21)의 단부(21a)의 외경이 동일한 심체(21)를 사용하는 경우가 있다.

그 경우, 도 26a 및 도 26b에 도시하는 바와 같이 심체 보유 부재(14)의 오목부(17)에 개구하는 부분에 시일 부재(24; 예를 들면, O 링)를 매설한 심체 보유 부재(14)를 사용하고 있다. 그러나, 심체 보유 부재(14)에 매설된 시일 부재(24)가, 심체(21)를 오목부(17) 내에 반복하여 장착할 때에 파손하여, 수지 누설을 방지하는 효과를 저감한다는 결점이 있었다.

더욱이, 심체 보유 부재(14)에 시일 부재를 매설하는 구조를 채용하기 위해 서는 매설하는 홈의 강도를 고려하여, 심체 보유 부재(14)의 수지 성형품측 단면으로부터 0.5mm 내지 1mm 정도 깊게 매설할 필요가 있다. 그 때문에, 심체 보유 부재(14)의 수지 성형품 단면으로부터 0.5mm 내지 1mm 정도는 시일 부재(24)로 수지 누설을 멈출 수 없고, 그 만큼의 수지 누설(30)이 발생하게 된다.

이와 같이 심체(21)의 중앙부의 외경과 심체(21)의 단부(21a)의 외경이 동일한 심체(21)를 사용하는 경우, 시일 부재의 수명이 짧고, 수지 성형 단부로부터 시일 부재까지의 부분에 수지 누설이 발생하게 되는 문제가 있다.

따라서, 시일 부재의 짧은 수명에 의한 시일 부재의 빈번한 교환이나 단부에 누설된 수지의 제거 작업이 불가결하게 되어, 나아가서는 수지 롤러의 비용 증가로 된다.

다음에, 롤러의 사용 방법에 대하여, 현상 공정에 사용되는 수지 롤러를 예로서 도 27을 참조하여 이하에 설명한다.

전자 사진 방식의 각종 장치에는 정전잠상(靜電潛像)을 보유하는 감광체(50) 등의 상(像) 담지체(擔持體)(51) 상에 비자성 1성분 현상제(55)를 공급하고, 상 담지체(51) 표면의 정전잠상에 해당 현상제를 부착시키고, 정전잠상을 가시화하는 현상 방법으로서, 현상 수지 롤러(1Oa)를 상 담지체(51)와 접촉시키는 방식이 알려져 있다.

이 방식에서는 비자성 1성분 현상제(55)를 사용하기 때문에, 종래의 자기 롤러를 사용한 자성 현상제를 공급하는 방식과 비교하여 염가이고, 또한 자성 2성분 현상제를 사용한 경우에는 캐리어 자체에 수명이 있고, 예를 들면 1만 카피 내지 2 만 카피마다 정기적으로 교환할 필요가 있으며, 그 교환 작업이 시간이 걸리는 번거로운 것인데 대하여, 상기 방식에서는 그와 같은 결점이 없다. 더욱이, 자성 2성분 현상제를 사용한 경우에는 자성 현상제 자체에 이색(異色)에 가까운 자성체를 내부에 첨가하기 때문에, 자성 현상제의 컬러 토너화에는 기술적으로 곤란하지만, 본 발명의 수지 롤러는 비자성의 현상제를 사용하는 비자성 현상 방식에 채용되기 때문에, 이와 같은 문제가 없다.

상기 수지 롤러의 대표적인 형상을 도 28 및 도 29, 도 30에 도시한다.

수지 롤러(10a)는 심체(21)와, 해당 심체(21)의 주위에 형성되는 수지로 형성되는 원통형의 수지층(12a)과, 해당 수지층(12a) 주위를 피복한 표면층(12b)을 갖는다.

이 수지 롤러(10a)가 비자성 1성분의 현상제를 반송하는 방법은 전기적 흡인력에 의한 반송 방법이며, 현상 롤러로서의 필요한 특성은 현상 롤러 표면으로의 현상제의 퇴적 두께를 규제하는 규제 플레이트(52)와 현상 표면과의 사이에서 현상제를 마찰 대전시키기 때문에, 가압력에 의해 현상제가 균열되기 쉽고, 이로 인해 현상제의 균열을 방지하기 위해서 유연한 수지층(12a)을 심체(21)에 피복한 현상 롤러(10a)가 사용되고 있다.

수지층(12a)은 그대로 표면 노출시키는 경우도 있지만, 현상제의 대전이나 반송성을 제어할 목적으로 표면에 얇은 표면층(12b)을 설치하는 경우가 많다.

다음에, 이러한 수지 롤러(10a)의 제조 방법을 설명한다.

우선, 이러한 수지 롤러(10a)의 수지층(12a)을 성형하기 위한 금형(120)은 예를 들면, 도 31에 도시하는 바와 같이, 통형 금형(13)과, 이 통형 금형(13)의 상하 양단에 위치하여, 상기 통형 금형(13)에 삽입된 심체(21)를 보유함과 동시에 통형 금형(13)의 양단을 밀봉하는 심체 보유 부재(14, 14)를 갖는다. 그리고 하부측의 심체 보유 부재(14)에는 통형 금형(13) 내에 형성되는 롤러 성형 공간(15)에 수지 재료를 주입하기 위한 수지 주입구(16)가 형성되고, 이 수지 주입구(16)의 금형외측에 설치된 반원형의 노즐 터치부(19)로부터 성형기의 수지 주입 노즐(18)을 압접함으로써, 롤러 성형 공간(15)에 수지 재료가 유도된다.

그리고, 금형(12O) 내에 수지의 충전이 완료한 후, 금형(120) 전체를 가열하여, 롤러 성형 공간(15) 내의 수지를 가열 경화시킨다. 수지의 경화가 완료한 후, 심체 보유 부재(14, 14)를 통형 금형(13)으로부터, 그 축 방향을 따라서, 상방 및 하방으로 빼낸다. 계속해서, 통형 금형(13)에 대하여 심체(21)를 밀어내는 등으로, 통형 금형(13) 내에 보유되어 있는 성형품(롤러 본체; 10b)을 꺼낸다.

그 후, 상기 성형법으로 얻은 롤러 본체(10b)의 수지층(12a)의 주위 표면에, 수지 재료로 조합한 처리액을, 스프레이법이나 디핑법, 롤 코터 등으로 도존하고, 건조시켜 표면층(12b)을 형성한다.

상기 성형 방법으로 얻은 롤러 본체(10b)는 금형으로부터 이형하였을 때는, 도 32에 도시하는 바와 같이 그 수지층(12a)의 단부가 튀어나와 있다. 이 단부 돌출 현상의 메카니즘은 수지를 금형(120) 내에 주입하고, 가열 경화하는 온도와 이형(離型)의 온도차에 의한 열팽창 수축에 의해 발생하고, 축 방향의 수축량 쪽이 둘레 방향의 수축량보다도 크고, 또한 성형 수지가 심체(21)와 접착되어 있는 것으 로 설명된다. 더욱이, 수지층(12a)의 단부가 튀어나와 있는 부분을 둘레 방향으로 둥글게 잘라내더라도, 잘라낸 단부가, 마찬가지로 튀어나와 있는 것은 자명하다.

또한, 통형 금형(13)과 심체 보유 부재(14, 14)에는 각각 부품의 공차, 체결 틈 등이 있어, 이른바 파팅 라인이 생긴다. 또한, 각각의 부품 마모 등으로 금형 부착 시의 틈이 커지면, 그 틈에 수지가 유입되어, 도 33에 도시하는 바와 같이 수지층(12a)의 단부에 버르(burr; 75)가 발생한다.

그러한 수지 롤러(10a)의 수지층(12a) 주위에, 상기 방법에 있어서 표면층(12b)을 형성하여 얻어지는 수지 롤러(10a)의 코너부(74)는 도 34에 도시하는 바와 같이 표면층(12b)을 형성하는 수지의 막 두께가 얇아져 있는 것이 현상태이다.

이러한 수지 롤러(10a)가, 감광체 등의 상 담지체와 접촉하여, 슬라이딩 마찰할 때, 수지 롤러(10a)의 코너부는 수지 롤러(10a)의 중앙부보다도 큰 접촉압으로 상 담지체의 주위에 접촉하고, 또한 표면층(13b)의 막 두께도 중앙부에 비하여 얇아져 있기 때문에, 수지 롤러(10a)의 코너부의 표면층(12b)은 마모되기 쉬우며, 나아가서는 그 마모가 원인이 되어, 표면층(12b)의 박리가 생기며, 시간의 경과와 함께, 수지 롤러(10a) 표면에 표면층(12b)이 박리되는 범위가 서서히 넓어진다.

이러한 것을 해결하기 위해서, 표면층을 도포하기 전에 수지 롤러의 표면을 균일하게 절삭하거나 연마하는 방법이 있지만, 공정 수가 걸리는 데다가, 수지층은 유연한 수지가 사용되어 있는 경우가 많고, 특히 코너부는 정밀도 좋게 절삭, 연마할 수 없다.

또한, 코너부만 절삭이나 연마하는 방법도 있지만, 수지층을 형성하는 실리 콘을 비롯한 일부의 탄성 수지에는 그 수지 특유의 점성이나 점착성이 있고, 가공 부분이 보풀이 일거나, 흩어져서, 표면을 매끈하게 가공할 수 없다. 물이나 기름을 절삭이나 연마 가공 시에 수지 롤러의 가공 부분에 침지하거나 도포하면서 가공하는 방법을 채용할 수 있는 경우가 있지만, 가공 종료 시에는 물 등의 제거가 추가로 필요하게 된다.

계속해서, 롤러의 제조 장치에 대하여 상세하게 설명한다. 롤러의 제조 장치는 도 35에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 통형 금형(61)과, 이 통형 금형(61)의 상하 양단에 위치하여, 상기 통형 금형(61)에 삽입된 심체(21)를 보유하는 동시에 통형 금형(61)의 양단을 밀봉하는 심체 보유 부재(62a, 62b)로 주로 구성되어 있다.

하부측의 심체 보유 부재(62b)에는 통형 금형 내의 롤러 성형 공간(63)에 수지 재료를 주입하기 위한 스트레이트(straight) 형상의 수지 주입구(64)가 형성되어 있고, 그 중도부에는 수지의 유통을 규제하는 폐지 기구(68)가 설치되어 있다. 그리고, 이 수지 주입구(64)의 금형 외면에 개구하는 부분을 반구형으로 오목하게 들어가 형성된 노즐 터치부(65)에 성형기측의 수지 주입 노즐(도시하지 않음)을 압접함으로써, 롤러 성형 공간(63)에 수지 재료를 유도하는 구성으로 되어 있다.

한편, 상부측의 심체 보유 부재(62a)에는 스트레이트 형상의 공기 누출구(66)가 형성되고, 이 공기 누출구(66)에 직교하도록 수지의 유출을 폐지하는 폐지 기구(67)가 설치되어 있다.

이러한 제조 장치에 의한 롤러의 성형 방법의 개요는 다음과 같다.

맨 먼저 통형 금형(61)에 삽입된 심체(21)의 상하단을 상부 및 하부의 심체 보유 부재(62a, 62b)에 의해서 보유하고, 이어서 수지 주입구(64)를 통하여 롤러 성형 공간(63)에 열경화형 액상 수지를 충전하며, 충전이 완료되면 하부의 심체 보유 부재(62b)에 설치된 폐지(閉止) 기구(68)를 조작하여, 가열 경화 시에 통형 금형 내에서 팽창하는 수지의 역류를 방지한다.

한편, 상부의 심체 보유 부재(62a)에 설치한 공기 누출구(66)는 수지 충전 중은 폐지 기구(67)를 개방하여 롤러 성형 공간 내의 에어를 공기 누출구(66)를 통하여 금형 밖으로 배기하고, 수지의 충전이 완료되면, 폐지 기구를 폐지 조작하여, 이 상태 하에서 롤러 성형 공간 내의 수지를 가열 경화시킨다.

수지의 경화가 완료하면, 심체 보유 부재(62a, 62b)를 통형 금형(61)으로부터, 그 축 방향을 따라서, 상방 및 하방으로 빼내고, 마지막에 통형 금형(61) 내에 보유 상태로 되어 있는 성형물을, 통형 금형(61)에 대하여 심체(21)를 밀어내는 등으로 꺼내는 것이, 종래의 이러한 종류의 장치를 사용한 롤러의 제조 방법이었다.

그런데 이러한 종래의 롤러의 제조 장치 및 제조 방법에는 많은 문제가 있었다.

예를 들면, 종래의 롤러 제조 방법에서는 심체 보유 부재와 통형 금형으로 구성된 금형 장치에 열경화성 수지가 충전되고, 그 후, 상부 및 하부의 폐지 기구가 닫혀져 성형 공간을 폐쇄 공간으로 한 후에, 이 폐쇄 공간 내에 열경화형 액상 수지를 충전하여 탄성층(성형체)을 성형하지만, 이 때, 밀폐된 금형 내에서 가열 경화된 수지는 체적 팽창을 일으킨다. 그 때, 충전된 열경화형 액상 수지는 비압 축성의 수지이므로, 체적 팽창한 수지가 금형 내에 미치는 내압은 상당한 고압이 된다. 이 내압의 크기는 심체 보유 부재에 설치된 폐지 기구의 기밀성에도 의하지만, 통상, 100kg/cm² 이상의 고압이 되기 때문에, 금형에 충분한 내압 강도가 필요하게 된다. 이 때문에 통형 금형의 두께가 두꺼워지고, 또한, 통형 금형과 심체 보유 부재를 체결하는 하중도 크게 할 필요가 있었다.

또한, 금형 내 압력이 크면, 통형 금형과 심체 보유 부재의 파팅 라인에 수지가 유입되고, 이것이 버르가 되어 롤러의 주변 단부에 나타나기 때문에, 이 버르를 제거하기 위해서 연마 등의 2차 가공이 필요하였다. 또한 하부의 심체 보유 부재(62b)에 설치한 폐지 기구(68)로부터 수지 누설이 발생하는 경우도 있고, 성형후에 금형에 부착한 수지를 제거하는 작업이 필요하게 되는 경우도 있어 작업 효율을 저하시키는 요인으로 되어 있었다.

또한, 금형으로부터의 성형물의 추출 시에도 문제가 있었다. 즉, 금형 내 압력이 크면, 탄성층 표면이 금형 내면에 밀착하기 때문에, 경화 완료 후 이형할 때, 냉각 시간을 충분히 취하여 탄성층을 수축시켰다고 하더라도 여전히 이형 저항이 크고, 탄성층 표면에 이형 상처가 발생하는 일이 가끔 있었다. 이러한 사태를 피하기 위해서, 통형 금형 내면에 불소 코팅 처리나, 도금 처리를 실시하여 윤활성을 높이는 것도 행하고 있지만, 이러한 조치만으로는 아직 이형성은 불충분하기 때문에, 성형할 때마다 매회 이형제를 금형 내면에 도포하고 있는 것이 현상태이다.

계속해서, 도 36을 참조하면서, 종래의 경화형 액상 수지를 사용한 롤러의 다른 제조 방법에 대하여 설명한다. 이 제조 방법은 우선, 실리콘계 등의 액상의 베이스 폴리머(주제), 가교제 및 촉매, 필요에 따라서 도전성 부여제를 진공 교반 장치에서 믹싱하고, 1액상으로 한 후에 용기(81)에 저장하고, 이어서, 용기(81) 내의 경화형 액상 수지(82)를 압송 펌프(83)를 사용하여 사출 장치(84)에 반송하고, 실린더(86)에 보내어 소정량 계량한 후에, 사출 노즐(87)을 통하여 롤러 성형용 금형(88)의 캐비티에 사출하여 롤러 본체부를 성형하는 방법이다. 여기서, 용기(81), 사출 장치(84), 사출 노즐(87) 및 수송관(89) 등으로 이루어지는 반송계를 통상, 약 10℃ 이하로 냉각하는 냉각 장치(90)가 필요하다. 도시한 예에서는 냉각 장치(90)로부터, 냉각액이 파이프(91a, 91b, 91c, 91d)를 통해 순환, 공급되어, 각각의 부를 냉각하고 있다. 이러한 냉각 장치를 설치한 것은 냉각 공정이 없으면, 경화형 액상 수지의 가교 반응이 진행하여, 용기(81)나 사출 장치(84), 수송관(89) 등으로 이루어지는 반송계 등의 내벽면에 액상 수지가 고화 부착하여, 액상 수지의 반송을 방해하게 되어, 장치의 분해 청소를 빈번히 행할 필요가 생겨, 생산성이 현저하게 저하하기 때문이다.

한편, 이러한 냉각 방식은 생산 비용을 높이기 때문에 이것을 피하기 위해서, 액상 수지 중에 경화 지연제를 첨가하고, 액상 수지의 포트 라이프를 연장시키는 시도도 있지만, 용기(81)에 저장하고 있는 액상 수지의 가교 반응의 진행 리스크가 높기 때문에, 제조 초기의 사출 성형 롤러와 후기의 사출 성형 롤러에서 품질의 격차가 발생하는 문제가 생기고 있었다.

그러나, 상기 냉각 방식을 채용한 종래의 롤러의 제조 방법에서는

(1) 경화형 액상 수지는 약 10℃ 이하로 냉각되기 때문에 점도를 증가시키기 위해서, 캐비티에 충전하기 위해서 사출압을 높이고 있지만, 이 사출압에 견딜 수 있도록 롤러 성형용 금형의 두께를 크게 설계할 필요가 생기고,

(2) 또한, 한번 냉각한 액상 수지를 사용하여 사출하면, 가열 경화시킬 때에, 가열 부하가 증대하고 또한 경화 반응 시간이 연장된다는 문제가 생겼다.

도 37은 종래의 사출 성형 장치(금형)의 다른 예를 도시하는 개략 단면도이다. 상기 도면에 있어서, 부호(41)는 통형 금형, 42는 이 통형 금형(41)에 삽입되는 심체, 43, 44는 심체 보유 부재, 45, 46은 내면에 나사 결합 홈을 설치한 커버 부재, 47은 핀을 도시하고 있다. 이와 같은 사출 성형 금형을 사용한 탄성 롤러의 성형 순서는 아래와 같다. 우선, 통형 금형(41)에 심체(42)를 삽입하고, 그 양 단부(42a, 42b)를 각각 심체 보유 부재(43, 44)에 개방한 심체 보유 구멍(43a, 44a)에 삽입하고, 이들 심체 보유 부재(43, 44)를 통형 금형(41)에 끼워 넣고, 계속해서, 이들을 덮는 형으로 커버 부재(45, 46)를 통형 금형(41)에 나사 결합하여, 롤러 성형 공간(45)을 형성하고, 사출 성형 금형을 폐쇄 상태로 한다.

다음에, 커버 부재(46)에 설치한 설치 구멍(49)에 수지 주입 노즐(도시하지 않음)을 접촉하고, 심체 보유 부재(44)에 관통 형성한 수지 주입 구멍(44b)을 통하여, 수지 재료를 롤러 성형 공간(48)에 사출·충전한 후, 커버 부재(45)에 관통 형성한 설치 구멍(150)을 핀(47)으로 막아 가스 누출 구멍(151)을 닫고, 이어서 통형 금형(41)을 가열함으로써 수지 재료를 가열 경화시킨다. 여기서, 가열 수단으로서는 통형 금형(41)의 외부 표면에 가열 기구(도시하지 않음)를 접촉하여 열전도하는 수단이나, 열풍 화로(도시하지 않음) 내로 상기 사출 성형 금형을 이송하여 가열하는 수단 등을 들 수 있다.

그리고, 가열 경화 후는 통형 금형(41)을 냉각하여, 상기와 역순서로 금형을 개방한 상태로 하여 성형품을 이형한 후, 재차, 상기 순서를 반복하여 새로운 성형품을 제작한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 사출 성형 금형을 사용한 성형 장치는 이하의 문제를 갖고 있었다. 하나는 제조 프로세스에 있어서, 통형 금형(41)에 심체 보유 부재(43, 44)를 끼워 넣고, 커버 부재(45, 46)를 나사 결합하는 공정 등의, 자동화가 곤란하여 사람의 손에 의지하지 않을 수가 없는 복잡한 공정이 있는 것이다. 예를 들면, 커버 부재(45, 46)를 통형 금형(41)에 나사 결합할 때, 그 체결 하중이 지나치게 크면, 심체(42)는 과대한 하중을 받아 좌굴되기 쉽게 되고, 체결 하중이 지나치게 작으면, 충전 수지의 압력에 의해 수지 재료가 누설되어 성형품에 버르가 생겨, 롤러의 성형성이 저하한다. 그래서, 체결 하중을 조정할 필요가 있지만, 이 조정을 사람손에 의하지 않고 자동화하는 것은 어려우며, 가령 이러한 종류의 공정을 자동화 할 수 있더라도, 그 자동화 기구의 설비 투입 비용은 매우 고가로 되기 때문에, 최근의 격심한 저가격화 경쟁에 합치하는 것이 아니었다. 특히 복수의 롤러 제조 장치를 사용하여 대량 생산하는 경우에는 이러한 문제가 현저하게 되어, 극히 많은 노동력을 요하게 된다.

또한, 종래의 성형 장치는 이와 같이 복잡한 금형 구성을 갖기 때문에, 가열 경화 후에 고화하여 부착한 수지를 제거하는 등, 롤러 제조 장치의 분해 청소를 행 하는 보수 작업이 번거롭고, 많은 노동력을 요하여 비용 증가의 문제도 있었다.

그런데, 도 38a 및 도 38b에 도시하는 바와 같이, 성형품을 통형 금형(13)으로부터, 그 축 방향을 따라서 상방 또는 하방으로 빼내었을 때에, 성형품에 있어서의 수지 성형체(12)의 외주면(12e)과 통형 금형(13)의 내면(13a)의 마찰에 의해, 심체(21)의 외주면(21e)과 해당 심체 외주면(21e)에 접촉하고 있는 수지 성형체(12)의 내주면(12f)과의 사이에 축 방향의 힘이 작용하여, 통형 금형(13)으로부터 성형품을 빼낼 때에, 심체(21)와 수지 성형체(12)의 상대 위치가 어긋나는 경우가 있었다. 특히, 수지 성형체(12)의 단면(12c)과 심체(21)가 접촉하는 부분(X)에 힘이 집중하여, 도 38b에 도시하는 바와 같이, 수지 성형체(12)의 단부와 심체(21)가 박리하여, 그 부분이 트리거(trigger)가 되어 수지 성형체(12)와 심체(21)와의 전체적인 박리로 발전하는 경우가 있었다. 그래서, 통형 금형(13) 내면에 이형제를 도포하고, 성형품을 빼낼 때의 성형품의 수지 성형체 외주면(12e)과 통형 금형 내면(13a)과의 마찰을 감소시킴으로써, 심체 외주면(21e)과 해당 심체 외주면(21e)에 접촉하고 있는 수지 성형체 내주면(12f)과의 사이의 축 방향으로 어긋나는 힘을 저감시키는 방법이 있지만, 이러한 방법으로서는 이형제를 도포하는 공정이 증가하게 되어, 결과적으로 비용 증가로 된다.

원래, 탄성층 형성용의 수지 재료로서 통상 사용되는 액상 사출 성형 가능한 실리콘계 부가형 액상 고무 재료, 말단 알릴화 폴리옥시알킬렌계 중합체나 말단 알릴화폴리올레핀계 중합체 등을 폴리실록산계 경화제로 하이드로실릴화 경화시키는 폴리에테르계 부가형 액상 고무 재료 또는 폴리올레핀계 부가형 액상 고무 재료, 우레탄계 액상 고무 재료나 사출 성형 가능한 EPDM 고무, 미러블 실리콘 고무, NBR 고무 등은 접착성에 기여하는 극성기의 농도가 낮거나, 거의 극성기를 포함하지 않기 때문에 금속제의 심체와 접착하기 어렵다. 또한, 프라이머를 사용하여 심체(21)에 대한 수지 성형체(12)의 접착성을 개량하는 경우에 있어서도, 금속 심체(21)로의 프라이머의 도포, 금속 심체에 잔존하는 접착 저해 물질(예를 들면 절삭 오일 등)의 영향, 또한 건조 후의 온습도 이력의 불균일함에 의해서, 프라이머 성분의 조막성이나 금속과의 접착성, 관능기 잔존 정도 등의 차가 생겨, 수지 성형체(12)와 금속 심체(21) 사이의 접착성이 불균일한 경우가 있다. 또한, 성형시의 금형 내의 사출압이 높으면 금속 심체(21) 표면의 프라이머가 수지의 흐름에 의해서 밀려나오고, 프라이머가 충분하게 효과를 발휘하지 않는 경우가 있고, 프라이머를 도포하더라도, 충분히 만족하는 접착력이 얻어지지 않는다. 더욱이, 프라이머를 도포하는 공정이 추가되어, 비용 증가로 되는 것은 말할 필요도 없다.

이와 같이, 수지 롤러 제조 시에 성형품을 통형 금형(13)으로부터, 그 축 방향을 따라서 상방 또는 하방으로 빼내었을 때에, 성형품에 있어서의 수지 성형체(12)의 외주면(12e)과 통형 금형(13)의 내면(13a)의 마찰에 의해, 심체(21)의 외주면(21e)과 해당 심체(21)의 외주면(21e)에 접촉하고 있는 수지 성형체(12)의 내주면(12f)에 축 방향의 힘이 작용하고, 심체(21)와 수지 성형체(12)의 상대 위치가 어긋나는 경우가 있었다. 또한, 심체(21)에 미리 프라이머를 도포하여, 심체(21)와 수지 성형체(12)의 접착 강도를 향상시키는 방법이 있지만, 프라이머 도포 공정이 증가하는 것이나 수지 성형 재료로서 사용되는 액상 고무 재료는 원래, 금속제 심체(21)의 접착력이 약하다는 문제가 있었다. 이 때문에, 심체(21)와 수지 성형체(12)의 상대 위치 어긋남 불량에 의한 양품율의 감소나 프라이머 도포 공정의 추가 등에 의해, 수지 롤러 제조에 있어서의 비용 증가의 원인으로 되고 있었다.

본 발명은 심체의 중앙부와 심체의 단부의 외경이 동일한 심체를 사용하면서, 성형된 롤러의 수지 누설을 방지함으로써 수지 롤러를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 표면층의 내구성 향상으로, 나아가서는 긴 수명의 수지 롤러를 제공하는 것을 다른 목적으로 하고 있다.

본 발명은 이형이 용이하고, 이형 상처 역시 없는 롤러가 얻어지며, 더구나 두께가 얇은 경량 구조의 금형 사용이 가능한 동시에, 이형 전의 냉각 시간의 단축도 도모되는 롤러의 제조 장치와 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 하고 있다.

본 발명은 종래의 상식인 액상 수지의 냉각 공정을 채용하지 않고서, 가열부하를 억제하고 또한 경화 반응 시간을 짧게 함으로써 에너지 손실을 작게 하여, 생산성이 뛰어나고 또한 품질 격차를 저감시키는 롤러의 제조 방법 및 그 제조 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 하고 있다.

본 발명은 사람손에 의지하는 공정을 대폭 감소시켜 금형의 개폐 공정의 자동화를 간이하게 달성하고, 보수 작업을 경감시키며, 저비용으로 제작할 수 있는 롤러의 사출 성형 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 하고 있다.

본 발명은 성형된 수지 롤러에 있어서의 수지 성형체와 심체 사이의 상대 위치의 어긋남을 방지하는 것에 있고, 특히 수지 성형체의 단면과 심체가 접촉하는 부분에 있어서의 박리를 방지할 수 있는 수지 롤러 및 그 성형 금형을 제공하는 것을 다른 목적으로 하고 있다.

본 발명의 수지 롤러는 통형 금형과, 해당 통형 금형의 양 단부에 설치되는 심체 보유 부재를 갖는 성형 금형 내에, 심체를 배치하는 동시에 해당 심체의 양 단부를 해당 심체 보유 부재에 보유시키고, 이 금형 내에 성형 수지를 주입하여 경화시켜 제조되는 수지 롤러에 있어서, 해당 수지 롤러는 전체 길이에 걸쳐 외경이 동일한 심체와, 해당 심체의 중앙부에 설치된 통형의 수지 성형체를 갖고, 해당 성형체의 양 단부 근방에서, 심체의 주위에 시일 부재가 설치되어 있고, 해당 시일 부재는 해당 심체 보유 부재의 성형 공간측의 단면과 접촉하도록 해당 심체가 금형 내에 배치되는 것을 특징으로 하고 있다.

일 실시예에서는 상기 심체에 E 링을 부착하는 홈이 설치되고, 해당 홈에 E 링이 부착되며, 해당 심체가 금형 내에 배치되었을 때에, 해당 E 링과 상기 심체 보유 부재의 단면에 각각 접촉하도록 상기 시일 부재가 심체에 부착되어 있다.

다른 실시예에서는 상기 심체에 통형 부재가 부착되고, 해당 심체가 금형 내에 배치되었을 때에, 해당 통형 부재와 상기 심체 보유 부재의 단면에 각각 접촉하도록 상기 시일 부재가 심체에 부착되어 있다.

다른 실시예에서는 상기 시일 부재가 상기 심체에 부착되어 있고, 해당 심체 가 금형 내에 배치되었을 때에, 해당 시일 부재의 단면이 해당 심체 보유 부재의 단면에 접촉한다.

다른 실시예에서는 상기 심체에 시일 부재를 부착하는 홈이 설치되고, 해당 심체가 금형 내에 배치되었을 때에, 해당 홈 내에 상기 심체 보유 부재의 단면과 접촉하도록 시일 부재가 배치되어 있다.

본 발명의 다른 수지 롤러는 전체 길이에 걸쳐 외경이 동일한 심체와, 해당 심체의 중앙부에 설치된 통형의 수지 성형체를 갖는 수지 롤러이고, 해당 성형체의 양 단부 근방에 있어서, 심체의 주위에 시일 부재가 설치되어 있고, 해당 시일 부재의 단면은 상기 성형체의 단면과 동일하거나 또는 돌출되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 수지 롤러의 제조 방법은 통형 금형의 양 단부에 심체 보유 부재를 배치하는 동시에 양 심체 보유 부재로 심체를 보유하는 공정과, 해당 통형 금형과 양 심체 보유 부재 사이에서 형성되는 성형 공간 내에 성형 수지를 주입 경화하여 해당 심체의 주위에 수지 성형체를 형성하는 공정을 포함하는 수지 롤러의 제조 방법이고, 해당 성형체의 단부 근방에 있어서 심체의 주위에 시일 부재를 배치하는 동시에, 해당 시일 부재를 심체 보유 부재의 성형 공간측의 단면에 탄성접촉하고, 이 상태에서 성형 공간 내에 성형 수지를 주입하는 것을 특징으로 하고 있다.

더욱이, 심체 보유 부재와 심체와의 수지 누설 대책이, 심체 양 단면에 필요한 경우는 반드시 동일한 시일 방법을 선택하지 않아도 좋다.

또한, 본 발명의 수지 롤러는 심체의 주위에 원통형의 수지층을 설치하여 롤 러 본체가 형성되고, 해당 롤러 본체의 수지층의 단부의 코너부가 모떼기(beveling) 또는 라운딩(rounding) 가공되어, 해당 수지층의 표면에 표면층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

일 실시예에서는 상기 수지층의 경도가, 25°(JIS-A) 이하이다.

다른 실시예에서는 상기 수지층의 코너부의 모떼기 또는 라운딩 가공을 하는 부분의 치수가, 성형 후의 롤러 본체의 중앙부보다도 대직경으로 되어 있는 단부의 돌출량의 1 내지 40배이다.

본 발명의 수지 롤러의 제조 방법은 성형 금형 내에 심체를 배치하는 동시에 해당 금형 내에 열경화성 액상 수지를 주입하여 가열 경화시키고, 심체의 주위에 원통형의 수지층이 설치된 롤러 본체를 형성하는 공정과, 해당 롤러 본체를 금형으로부터 이형한 후, 해당 수지층의 단부의 코너부를 모떼기 또는 라운딩 가공하는 공정과, 수지층의 주위에 표면층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

일 실시예에서는 상기 수지층의 코너부의 모떼기 또는 라운딩 가공하는 공정이, 해당 코너부를 가열하여, 코너부의 수지를 용융 제거하는 공정을 포함한다.

다른 실시예에서는 상기 수지층의 코너부의 모떼기 또는 라운딩 가공하는 공정이, 해당 코너부에 용제를 도포하여, 코너부의 수지를 용해 제거하는 공정을 포함한다.

다른 실시예에서는 상기 수지층의 경도가, 25°(JIS-A) 이하이다.

다른 실시예에서는 상기 성형 후의 롤러 본체의 중앙부와 비교한 단부 돌출 량을 1로 하였을 때, 상기 코너부의 모떼기 또는 라운딩 가공을 하는 부분이, 직경 방향, 및 축 방향 모두 해당 돌출량의 1 내지 4O 배이다.

다른 실시예에서는 상기 열경화성 액상 수지 재료가 (A) 분자 중에 적어도 1개의 알케닐기를 포함하고, 주쇄를 구성하는 반복 단위가 주로 옥시알킬렌 단위 또는 포화탄화수소 단위로 이루어지는 중합체와, (B) 분자 중에 적어도 2개의 하이드로 실릴기를 포함하는 경화제와, (C) 하이드로 실릴화 촉매와, (D) 도전성 부여제를 주성분으로 한다.

또한, 본 발명의 롤러의 제조 장치는 심체와 심체의 주위를 피복하는 수지제의 탄성층으로 구성되는 롤러를, 심체가 삽입된 통형 금형의 양 단에 롤러 성형 공간을 끼워 심체 보유 부재를 배치한 구조의 금형을 사용하여 제조하는 장치에 있어서, 심체 보유 부재에 금형 내압 조정 기구를 구비시킨 것을 특징으로 하고 있다.

일 실시예에서는 심체 보유 부재에 구비시키는 금형 내압 조정 기구는 롤러 성형 공간에 연통하는 체적이 가변인 예비실을 구비하고 있다.

다른 실시예에서는 통형 금형 내경(D), 롤러 외경(d), 심체 외경(d_s) 및 탄성층의 두께는 (D²-d²)/(D²-d_s ²)로 규정되는 단면 수축률(α)의 값이 0.02 내지 0.06이 되고, (d-d_s)/2로 표현되는 탄성력 두께가 1mm 이상이 되도록 설정되어 있다.

다른 실시예에서는 이러한 롤러의 제조 장치를 사용하여 성형하는 경우, 심체 보유 부재에 금형 내압 조정 기구를 구비시키고, 가열 경화 시의 금형 내압을 100kg/cm²이하로 조정하여 제조된다.

더욱이, 본 발명의 제조 방법은 경화형 액상 수지를 사용하여 성형한 본체부와, 이 본체부의 양단을 지지하는 지지축으로 이루어지는 전자 사진 장치용 롤러의 제조 방법으로서, 상기 본체부의 성형 공간을 내부에 구비하고 또한 해당 성형 공간에 경화형 액상 수지를 충전하기 위한 수지 주입구를 구비한 롤러 성형용 금형을 준비하고, 가교제를 포함하는 경화형 액상 수지와 촉매를 포함하는 경화형 액상 수지를 분리 상태로 용기에 저장하며, 소정량 계량한 후에, 양 경화형 액상 수지를 혼합하면서 상기 수지 주입구로부터 상기 성형 공간에 사출하여, 경화 반응시켜 본체부를 성형하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이러한 제조 방법에 사용하는 롤러의 제조 장치는 상기 본체부의 성형 공간을 내부에 구비하고 또한 해당 성형 공간에 경화형 액상 수지를 충전하기 위한 수지 주입구를 구비한 롤러 성형용 금형과, 가교제를 포함하는 경화형 액상 수지와 촉매를 포함하는 경화형 액상 수지를 분리 상태로 저장하는 용기와, 양 경화형 액상 수지를 소정량 계량하는 계량 기구를 구비한 사출 장치와, 계량 후의 양 경화형 액상 수지를 혼합하는 혼합 기구를 구비하고, 상기 양 경화형 액상 수지를 혼합하면서 상기 수지 주입구로부터 상기 성형 공간에 사출하여, 경화 반응시켜 본체부를 성형하는 것을 특징으로 하고 있다.

일 실시예에서는 온도 조정 수단을 구비함으로써, 상기 사출 시에 있어서의 경화형 액상 수지의 온도를 20℃ 내지 70℃의 범위 내로 조정하는 것이 바람직하 고, 게다가, 사출 시에 있어서의 경화형 액상 수지의 점도를 5OO0 포이즈 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 롤러의 전기 전도성을 제어하고자 하는 경우는 상기의 가교제를 포함하는 경화형 액상 수지와 촉매를 포함하는 경화형 액상 수지와의 각각에, 동량의 도전성 부여제를 첨가하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기의 경화형 액상 수지의 조성물은 분자 중에 적어도 1개의 알케닐기를 갖고, 주쇄를 구성하는 반복 단위가 주로 옥시알킬렌 단위 또는 포화탄화수소 단위로 이루어지는 중합체이고, 상기 가교제가 분자 중에 적어도 2개의 하이드로 실릴기를 갖고 이루어지는 것이 바람직하다.

더욱이, 본 발명의 롤러의 사출 성형 장치는 내부에 심체가 삽입되는 통형 금형과, 삽입 상태의 상기 심체의 양단을 보유하면서 상기 통형 금형의 축 방향 양 단부에 착탈 가능하게 끼워붙일 수 있는 심체 보유 부재를 갖고, 내부에 롤러 성형을 구비하여 이루어지는 사출 성형 금형의 주위에, 상기 롤러 성형 공간에 도입한 수지 재료를 가열 경화하는 가열 기구를 배치하여 구성되고, 상기 심체 보유 부재가 그 외벽면에 축심 수직 방향에 대하여 소정 각도 경사지는 제 1 경사면을 갖고, 상기 가열 기구가, 닫힌 상태에서 상기 사출 성형 금형을 접촉 보유하는 내벽면을 구비하고, 또한 상기 내벽면에 상기 제 1 경사면을 가압하는 제 2 경사면을 갖는 것에 의해, 상기 사출 성형 금형이 체결되고 또한 보유되는 것을 특징으로 하고 있다.

보다 구체적으로는 상기 심체 보유 부재가 그 단면 외주 가장자리에 제 1 경 사면을 갖는 동시에, 상기 가열 기구가, 닫힌 상태에서 상기 제 1 경사면을 가압하는 제 2 경사면을 갖는 폴(pawl) 부재를 구비한 구성이 바람직하다.

또한, 다른 구체적인 구성으로서는 상기 심체 보유 부재와 통형 금형과의 끼워붙임 위치 외주에, 상기 제 1 경사면을 갖는 칼날부가 팽창 형성되는 동시에, 상기 가열 기구의 내벽면에, 닫힌 상태로 상기 칼날부를 결합하고 또한 상기 제 1 경사면을 가압하는 제 2 경사면을 갖는 홈부가 오목하게 설치된 구성도 바람직하다.

그리고, 상기 제 1 경사면과 제 2 경사면 사이에는 고무 등의 내열 탄성 부재를 개재시키는 것이 바람직하고, 또한, 상기 제 1 경사면의 경사 각도를 5 내지 30°의 범위 내에 설정하는 것이 바람직하다.

더욱이, 본 발명의 수지 롤러는 심체의 주위에 통형의 수지 성형체가 형성된 수지 롤러에 있어서, 상기 수지 성형체가, 그 단면으로부터 심체의 단부를 향하여, 심체를 따라서 솟아올라 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 수지 롤러는 통형 금형과 해당 통형 금형의 양 단부에 부착되는 심체 보유 부재를 갖는 성형 금형 내에 심체를 삽입하여 해당 심체의 양 단부를 상기 성형 금형의 심체 보유 부재에 보유시키고, 이 금형 내에 수지를 주입하여, 경화시켜 제조할 수 있다.

일 실시예에서는 상기 수지 성형체의 솟아오른 형상이, 심체의 단부를 향하여 원호형으로 직경이 축소되고 있다.

또한, 다른 실시예에서는 상기 수지 성형체의 솟아오른 형상이, 심체의 단부를 향하여 직선적으로 직경이 축소되고 있다.

또 다른 실시예에서는 상기 수지 성형체의 솟아오른 형상이, 심체의 단부를 향해 계단형으로 직경이 축소되고 있다.

더욱이, 본 발명의 수지 롤러에 있어서는 항상 상기 수지 성형체의 양 단면이 솟아오르도록 형성할 필요는 없다. 어느 한쪽의 단면만을 솟아오르도록 형성하는 경우에는 금형으로부터 성형품을 빼낼 때에 전방에 위치하는 한쪽의 단면측을 솟아오르도록 형성하면 좋다. 또한, 수지 성형체의 양 단면을 솟아오르도록 형성하는 경우에는 그 양 단면은 반드시 동일 형상으로 솟아오르도록 형성할 필요는 없다.

또한, 본 발명의 수지 롤러 성형 금형은 통형 금형과 해당 통형 금형의 양 단부에 부착되어 상기 통형 금형에 삽입되는 심체를 보유함과 동시에 통형 금형의 양단을 밀봉하는 심체 보유 부재를 갖는 수지 롤러 성형 금형에 있어서, 상기 심체 보유 부재에 천공한 심체 보유 구멍의 개방 구멍 가장자리에, 해당 심체 보유 구멍에 삽입되는 심체의 외경보다도 대직경인 원형 오목홈을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 수지 롤러 성형 금형의 일 실시예에서는 상기 원형 오목 홈이 심체 보유 구멍의 안쪽을 향할수록 직경이 축소되고 있다.

실시예 1

본 발명의 수지 롤러에 대하여 도면에 기초하여 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 성형 금형(1)은 통형 금형(13)과, 해당 통형 금형(13)의 양단에 배치되는 한 쌍의 심체 보유 부재(14, 14)를 갖고, 통형 금형(13) 및 한 쌍의 심체 보유 부재(14)가 롤러 성형 공간(15)을 형성하고 있다. 그리고, 한쪽의 심체 보유 부재(14)에는 수지 주입구(16)가 설치되어 있다.

심체(21)는 긴쪽 방향에 걸쳐 그 외부 직경이 동일하고, 심체(21)의 단부(21a)는 상기 심체 보유 부재(14)에 형성된 오목부(17) 내에 부착된다. 성형후는 심체(21)의 중앙부에 수지로 이루어지는 통형의 성형체(12)가 형성된다.

심체(21)의 형태로서는 구체적으로는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 것 등에 해당하고, 수지 롤러의 심체(21)로서 공지의 임의의 재료, 예를 들면, 금속 재료나 도전성을 부여한 수지 재료 등이, 본 발명의 심체(21)로서 적용 가능하다.

또한, 도 6a에 도시하는 심체(21)는 외부 직경이 동일한 막대형 부재이고, 도 6b에 도시하는 심체(21)는 그 양 단부에 기기로의 부착을 위한 결합부(31)가 형성되며, 도 6c에 도시하는 심체(21)에서는 일단부에 복수의 단부로 이루어지는 결합부(31)가 형성되어 있다.

공지의 수지 롤러의 임의의 크기에 대하여, 본 발명의 성형 금형, 및 심체(21), 시일 부재는 적용 가능하지만, 일반적으로는 직경 10mm 내지 30mm, 길이 200mm 내지 400mm의 크기이다.

통형 금형(13) 및 심체 보유 부재(14)는 열경화성 수지 성형용에 사용되는 공지의 임의의 재료로 구성되고, 바람직하게 프리하든강, 경화강(hardened steel), 비자성강, 탄소공구강, 내식강(스텐인리스강) 등이다.

심체 보유 부재(14)는 그 주위에 통형 금형(13)을 보유하는 단부(20)와, 그 중앙부에 오목부(17)를 갖고, 한 쌍의 심체 보유 부재(14, 14)를 통형 금형(13)의 양단에 대향하여 배치하는 동시에 통형 금형(13)의 양 단부를 각각 심체 보유 부재(14)의 단부(20)에 감합하여 성형 금형(1)이 구성된다. 심체(21)는 그 단부를 심체 보유 부재(14)의 오목부(17) 내에 삽입하여, 성형 금형(1) 내에 배치된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 심체(21)에는 E 링(22)을 부착하는 홈(23)이 설치되어 있고, 해당 홈(23)에 부착된 E 링(22)에 접촉하고, 또한 해당 심체 보유 부재 (14)의 성형 공간(15)측의 단면(14a)과 접촉하도록 시일 부재(24)가 부착되어 있다.

E 링(22) 및 시일 부재(24)의 부착 위치는 도 4에 도시하는 바와 같이, 성형 금형(1)을 장착한 상태에서의 한 쌍의 심체 보유 부재(14, 14)의 단면간 거리(L1)보다도, 양단의 시일 부재(24)의 단면간 거리(L2)를 길게 하고, 심체 보유 부재(14)를 통형 금형(13)에 장착할 때의 가압력에 의해, 시일 부재(24)가 압축 변형하도록 하면, 실링(sealing) 효과를 얻을 수 있어 더욱 바람직하다.

시일 부재(24)의 재질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등의 수지 재료, 및 그것들의 수지에 필요에 따라서 도전성을 부여한 수지 재료나 알루미늄, 놋쇠(眞鍮), 등의 금속 재료 등의 사용이 가능하고, 수지를 주입한 후, 가열 경화할 때에 용융, 변형 등을 하지 않는 재료를 선택하는 것은 말할 필요도 없다.

특히, 심체 보유 부재(14)의 장착력으로 압축 변형하고, 더욱이 수지 누설을 막는 효과가 있는 재료로서, 폴리염화비닐, 실리콘, 폴리우레탄, EPDM, NBR 등의 탄성 수지 재료, 및 그것들의 수지에 필요에 따라서 도전성을 부여한 수지 재료나 구리, 놋쇠, 인청동 등의 금속 재료도 사용할 수 있다.

시일 부재(24)는 사출 성형이나 압출 성형, 시트(sheet) 또는 판형으로 한 블랭킹(blanking) 가공, 단조, 주조 등으로 제작되고, 형상은 심체(21)에 밀착하는 내경으로, 두께가 0.1mm 내지 3mm이고, 길이 0.1mm 내지 20mm가 바람직하고, 두께가 0.1mm 내지 2mm이며, 길이 1mm 내지 5mm가 보다 바람직하다. 단면 형상은 원형, 반원형, 타원형, 뿔형 등이 가능하다.

또한, 상기 재료를 시트형으로 하고, 필요하면 이면에는 접착제를 도포한 테이프를 감아 시일 부재(24)로 하는 것도 가능하다. 혹은, 열수축성 수지 재료로 제작한 열수축 튜브 등을 사용하여, 심체(21)에 장착한 후, 가열 수축시키고, 적합한 장착 위치에 장착하는 것도 가능하다.

또한, 다량으로 생산되고 있는 O 링 등을 사용하면, 염가로 입수할 수 있고, 더욱이 비용 절감이 가능하게 된다. 예를 들면, 시일 부재로서 시판되는 O 링을 사용하는 경우, 심체(21) 외경이 5 내지 10mm일 때, O 링의 단면의 직경은 통상 1.9mm이고, 그 때 O 링이 심체 보유 부재(14)의 장착력으로 0.5mm 압축되도록, 한 쌍의 시일 부재(24)의 단면간 거리(L2)를 설정하면, 보다 바람직하다.

실시예 2

도 2는 다른 실시예를 도시하고 있다.

심체(21)에 통형 부재(25)가 부착되고, 해당 통형 부재(25)에 접촉하고, 또한 심체 보유 부재(14)의 성형 공간측의 단면(14a)과 접촉하도록, 시일 부재(24)가 심체(21)에 부착되어 있다. 통형 부재(25)를 심체(21)에 부착하는 방법은 접착이나 코킹(caulking), 혹은 강(强)감합 치수에 의한 압입, 심체(21)로의 인서트 성형 등의 방법을 채용할 수 있고, 모두, 성형체(12)의 성형 시의 진동이나 팽창 압력으로 용이하게 움직이지 않는 방법을 채용한다.

통형 부재(25)의 재질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등의 수지 재료, 및 그것들의 수지에 필요에 따라서 도전성을 부여한 수지 재료나 알루미늄, 놋쇠, 철, 구리, 인청동 등의 금속 재료 등의 사용이 가능하고, 수지를 주입 후, 가열 경화할 때에 용융, 변형 등을 하지 않는 재료를 선택하는 것은 말할 필요도 없다.

특히, 심체(21)에 부착하는 방법으로서, 수지의 탄성을 이용하여, 강감합으로 압입하기 위해서는 폴리염화비닐, 실리콘, 폴리우레탄, EPDM, NBR 등의 탄성 수지 재료, 및 그것들의 수지에 필요에 따라서 도전성을 부여한 수지 재료도 가능하다.

또한, 상기 재료를 시트형으로 하고, 필요하다면 이면에는 접착제를 도포한 테이프를 감아 시일 부재(24)로 하는 것도 가능하다. 혹은, 열수축성 수지 재료로 제작한 열수축 튜브 등을 사용하여, 심체(21)에 부착한 후, 가열 수축시켜, 적합한 장착 위치에 장착하는 것도 가능하다.

통형 부재의 치수는 두께가 0.5mm 내지 3mm이고, 길이 2mm 내지 20mm가 바람직하고, 두께가 0.5mm 내지 2mm이고, 길이 2mm 내지 10mm가 보다 바람직하다.

통형 부재(25) 및 시일 부재(24)의 부착 위치도, 상술한 바와 같이 금형을 장착한 상태에서의 한 쌍의 심체 보유 부재(14)의 단면간 거리(L1)보다도, 양단의 시일 부재(24)의 단면간 거리(L2)를 길게 하고, 심체 보유 부재(14)를 통형 금형(13)에 장착하였을 때의 가압력에 의해, 시일 부재(24)가 압축 변형하도록 하면, 실링 효과를 얻음으로써 더욱 바람직하다.

시일 부재(24)의 재질, 치수 형상 등은 상술한 실시예와 같다.

실시예 3

도 3에 또 다른 실시예를 도시한다.

심체(21)에 심체 보유 부재(14)의 성형 공간측의 단면(14a)과 접촉하도록 통형의 시일 부재(26)를 부착한 것으로, 그 부착하는 방법은 접착이나 코킹, 혹은 강감합법에 의한 압입, 심체(21)로의 인서트 성형 등의 방법을 채용할 수 있고, 특히 인장에 의해 탄성 변형하는 합성 고무 등의 탄성 수지 재료 등의 경우, 심체(21)보다도 내경이 작은 것을 선택하여 압입하는 것도 효과적이다. 모두, 성형체(12)의 성형 시의 진동이나 팽창 압력으로 용이하게 움직이지 않는 방법을 채용하는 것은 말할 필요도 없다.

통형 시일 부재(26)의 부착 위치는 금형을 장착한 상태에서의 한 쌍의 심체 보유 부재(14)의 단면간 거리(L1)보다도, 양단의 통형 시일 부재(26)의 단면간 거리(L2)를 길게 하고, 심체 보유 부재(14)를 통형 금형(13)에 장착하였을 때의 가압력에 의해, 시일 부재(24)가 압축 변형하도록 하면, 실링 효과를 얻는 데에 있어서, 보다 바람직하다.

통형 시일 부재(26)의 재질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등의 수지 재료, 및 그것들의 수지에 필요에 따라서 도전성을 부여한 수지 재료나 알루미늄, 놋쇠, 철, 등의 금속재료 등의 사용이 가능하고, 수지를 주입한 후, 가열 경화할 때에 용융, 변형 등을 하지 않는 재료를 선택하는 것은 말할 필요도 없다.

특히, 심체 보유 부재(14)의 장착력으로 압축 변형하고, 더욱이 수지 누설을 방지하는 효과를 기대하는 경우, 폴리염화비닐, 실리콘, 폴리우레탄, EPDM, NBR 등의 탄성수지 재료, 및 그 수지에 필요에 따라서 도전성을 부여한 수지 재료나 구리, 놋쇠, 인청동 등의 금속 재표의 사용도 가능하다.

시일 부재(26)는 사출 성형이나 압출 성형, 시트 또는 판형으로 한 블랭킹 가공, 단조, 주조 등으로 제작되고, 형상은 심체(21)에 밀착하는 내경으로, 두께가 0.1mm 내지 3mm이고, 길이 0.1mm 내지 20mm가 바람직하고, 두께가 0.1mm 내지 2mm이며, 길이 1mm 내지 5mm가 보다 바람직하다. 단면 형상은 원형, 반원형, 타원형, 뿔형 등이 가능하다.

또한, 상기 재료를 시트형으로 하고, 필요하면 이면에는 접착제를 도포한 테이프를 감아 시일 부재(26)로 하는 것도 가능하다. 혹은, 열수축성 수지 재료로 제작한 열수축 튜브 등을 사용하여, 심체(21)에 장착한 후, 가열 수축시키고, 적합한 장착 위치에 장착하는 것도 가능하다.

실시예 4

도 5에 또 다른 실시예를 도시한다.

심체(21)에 시일 부재(24)를 부착하는 홈(27)이 설치되고, 해당 홈(27)에 심체 보유 부재(14)의 단면(14a)과 접촉하도록 시일 부재(24)가 설치되어 있다. 시일 부재(24)의 설치 위치는 금형을 장착한 상태에서의 한 쌍의 심체 보유 부재(14)의 단면간 거리(L1)보다도 양단의 시일 부재(24)의 단면간 거리(L2)를 길게 하고, 심체 보유 부재(14)가 통형 금형(13)에 장착하였을 때의 가압력에 의해, 시일 부재(24)가 압축 변형하도록 하면, 실링 효과를 얻음으로써 더욱 바람직하다.

시일 부재(24)의 재질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등의 수지 재료, 및 그 수지에 필요에 따라서 도전성을 부여한 수지 재료나 알루미늄, 놋쇠, 철, 등의 금속 재료 등의 사용이 가능하고, 수지를 주입한후, 가열 경화할 때에 용융, 변형 등을 하지 않는 재료를 선택하는 것은 말할 필요도 없다. 특히, 심체 보유 부재(14)의 장착력으로 압축 변형하고, 더욱이 수지누설을 막는 효과가 있는 재료로서, 폴리염화비닐, 실리콘, 폴리우레탄, EPDM, NBR 등의 탄성 수지 재료, 및 그 수지에 필요에 따라서 도전성을 부여한 수지 재료나 구리, 놋쇠, 인청동 등의 금속 재료의 사용도 가능하다. 또한, 다량으로 양산되고 있는 O 링 등을 사용하면, 염가로 입수할 수 있어, 더욱 비용 절감이 가능해진다.

시일 부재(24)는 사출 성형이나 압출 성형, 시트 또는 판형으로 한 블랭킹 가공, 단조, 주조 등으로 제작되고, 형상은 시일 부재홈(27)에 밀착하는 내경이며, 외경은 심체(21)의 외주면에서 시일 부재의 두께의 10% 내지 90% 크게 튀어나오는 치수가 바람직하다. 두께가 0.1mm 내지 5mm이고, 길이 0.1mm 내지 20mm가 바람직하고, 두께가 1mm 내지 3mm이고, 길이 1mm 내지 5mm가 보다 바람직하다. 단면 형상은 원형, 반원형, 타원형, 뿔형 등이 가능하다.

시일 부재(24)를 심체(21)에 부착하는 홈(27)의 깊이는 시일 부재(24)의 두께의 10% 내지 90%가 바람직하다.

다음에, 상기의 심체(21) 및 심 외주변의 구성을 사용한 본 발명의 수지 롤러의 제조 방법을 설명한다.

말단 알릴화 폴리옥시프로필렌계 중합체에 폴리실록산계 경화제와 도전성 부여제(카본블랙)를 배합하고, 액상 수지용 사출 주입기에 있어서, 롤러 외경이 ψ 16mm이고, 수지 성형체(12)의 길이 250mm의 롤러를 성형하는 경우, 배합된 주입 수지의 점도는 도전 부여재의 혼합부 수에 따르지만, 200 내지 50000 포이즈이며, 주입 시의 주입 압력은 0.5MPa 내지 15MPa가 바람직하다.

그리고, 상기 치수 형상의 롤러로, 수지 성형체(12)의 두께가 4mm인 경우, 금형의 수지 주입구의 직경은 1mm 내지 2mm가 바람직하다. 또한, 주입 시의 금형의 방향은 금형의 긴쪽 방향을 수직으로 세우고, 금형의 하부로부터 주입하는 것이 바람직하다.

금형의 가열은 종래 공지의 임의의 방법으로 행할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 가열 팬이 설치된 가열 화로 내에서 가열하는 방법, 금형의 주위에 전기 히터를 배치하여 가열하는 방법, 또는 유도 가열 코일을 금형 주변에 배치하여 가열하는 방법이 있다.

금형의 온도는 열경화성 수지의 주입 및 가열 경화를 행할 수 있는 임의의 온도가 선택 가능하지만, 수지 주입 시는 수지가 주입하기 쉽고, 또한 경화하지 않는 온도, 예를 들면 20℃ 내지 70℃ 정도가 바람직하다. 또한, 수지의 가열 온도는 수지에 배합되는 경화 지연제의 분량에도 의하지만, 80℃ 내지 200℃ 정도가 바람직하다.

본 발명의 성형 방법에 사용 가능한 성형 수지 재료로서는 가열 경화성 수지가 사용된다. 예를 들면 실리콘, 폴리우레탄, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체(NBR), 에틸렌·프로필렌·디엔·메틸렌 공중합체(EPDM) 등을 사용할 수 있다.

열경화성 수지에는 필요에 따라서 그 밖의 각종 첨가제를 첨가할 수 있다. 예를 들면, 카본 등의 저항 제어제를 첨가하면, 롤러의 전기 저항을 제어할 수 있다.

상기 열경화성 수지 재료로서, 이하에 설명하는 경화성 조성물도 사용할 수 있다. 해당 경화성 조성물의 반응 경화물로 이루어지는 성형 수지는 특히 유연한 구조를 가지기 때문에, 두께를 얇게 하더라도 충분히 그 탄성 효과를 발휘한다. 또한 분자 내에 옥시알킬렌 단위를 포함하는 경우에는 경화 전에 저점도이기 때문에 취급하기 쉽고, 포화탄화수소 단위를 포함하는 경우에는 저급수율이 되어 고습 환경 하에서도 체적 변화 및 롤러 저항의 변화가 적다는 점에서 바람직하다.

즉, 상기 열경화성 수지 재료로서는

(A) 분자 중에 적어도 1개의 알케닐기를 갖고, 주쇄를 구성하는 반복 단위가 주로 옥시알킬렌 단위 또는 포화탄화수소 단위로 이루어지는 중합체와,

(B) 분자 중에 적어도 2개의 하이드로 실릴기를 갖는 경화제와,

(C) 하이드로 실릴화 촉매와,

(D) 도전성 부여제를 주성분으로 하는 경화 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 열경화성 수지에는 필요에 따라서, 경화제, 경화촉진제, 경화지연제 등의, 열경화 반응을 조정하는 재료가 첨가된다. 또한, 필요에 따라서, 유기 또는 무기의 충전제를 첨가할 수 있다. 더욱이, 필요에 따라서 유기 또는 무기의 각종 안료, 증점제, 이형제 등을 첨가할 수 있다.

이하에, 본 발명의 비한정적인 실시예에 대하여 설명한다.

(실시예 A-1)

도 3에 도시한 금형(1)을 사용하여, 롤러 외경이 ψ16mm, 수지 성형체(12)의 길이 250mm의 수지 롤러를 아래와 같이 성형하였다.

심체(21)의 외경은 6mm이고, 시일 부재(26)로서 내경이 4mm, 외경이 6mm, 길이 5mm의 실리콘 튜브를 심체(21)에 압입하여 장착하고, 그 장착 위치는 심체 보유 부재(14)의 장착력으로 시일 부재(26)가 축 방향으로 0.5mm 압축되도록 설계하였다.

심체 보유 부재(14)의 오목부(17)의 내경과 심체(21)의 단부(21a)의 틈은 15μ이었다.

사용한 열경화성 수지 재료는 하기 표 1에 도시하는 배합 수지로, 점도는 600포즈이었다.

해당 배합 수지 재료를 액상 수지 용출 주입기에 있어서, 주입 압력 4MPa이고, 금형의 수지 주입구(16)의 직경이 1.5mm인 금형에, 금형의 긴쪽 방향을 수직으로 세우고, 금형의 하부로부터 주입하였다.

금형의 가열은 가열 팬이 설치된 가열 화로 내에 금형을 배치하여 가열하는 방법으로, 가열 화로 내의 분위기 온도를 140℃에 설정하여, 20분간 가열 후, 금형으로부터 이형하여, 성형품을 얻었다.

그 결과, 얻어진 롤러의 축단부에는 수지 누설이 발생하지 않았다.

	경화성 조성물의 각 성분	중량부
(A)	말단 알릴화 옥시프로필렌계 중합체… (수평균 분자량(Mn)8000)	100
(B)	폴리실록산계 경화제… (100g당의 SiH가 0.36몰)	6.6
(C)	염화백금산의 10% 이소프로필알코올 용액…	0.06
(D)	카본블랙… (미쯔비시카가쿠제의 제품명「3030B」)	7

본 발명에 따르면, 심체의 중앙부(수지 성형체 부분)와 심체 단부의 외경이 동일 치수의 심체를 사용하더라도, 수지 롤러의 축부에 수지 누설을 발생시키지 않고, 염가로 안정적으로 양품을 얻는 것이 가능하게 된다.

실시예 5

수지 롤러(10a)는 도 31에 도시하는 종래 예에서 설명한 바와 같은 금형(120)을 사용하여 제조할 수 있다.

이 금형(120) 내에는 미리 심체(21)가 배치되고, 성형기의 수지 주입 노즐(18)로부터 수지 주입구(16)를 통하여, 롤러 성형 공간(15) 내에 열경화성 액상 수지 재료가 주입된다.

그리고, 금형(120) 내에 수지의 충전이 완료한 후, 금형(120) 전체를 가열하고, 롤러 성형 공간(15) 내에 충전된 수지를 가열 경화시킨다. 수지의 경화가 완료한 후, 심체 보유 부재(14, 14)를 통형 금형(13)으로부터, 그 축 방향을 따라서, 상방 및 하방으로 빼낸다. 계속해서, 통형 금형(13)에 대하여 심체(21)를 밀어내는 등으로, 통형 금형(13) 내에 보유되어 있는 성형품(롤러 본체; 10b)를 꺼낸다. 해당 롤러 본체(10b)는 심체(21)의 주위에 원통형의 수지층(12a)을 설치하여 형성되어 있다.

본 발명의 성형 방법에 사용 가능한 성형 수지 재료로서는 공지의 열경화성 액상 수지가 사용된다. 예를 들면, 폴리우레탄, 에틸렌·프로필렌·디엔·메틸렌 공중합체(EPDM), 실리콘 등을 사용할 수 있지만, 말단 알릴화 폴리옥시프로필렌계중합체에 폴리실록산계 경화제를 배합한 열경화성 액상 수지 재료를 사용하면 보다 바람직하다.

상기 열경화성 액상 수지에는 필요에 따라서 그 밖의 각종 첨가제를 첨가할 수 있다. 예를 들면, 카본 등의 저항 제어제를 첨가하면, 롤러의 전기 저항을 제어할 수 있다.

또한, 상기 열경화성 액상 수지에는 필요에 따라서, 경화제, 경화 촉진제, 경화 지연제 등의, 열경화 반응을 조정하는 재료가 첨가된다. 또한, 필요에 따라서, 유기 또는 무기의 충전제를 첨가할 수 있다. 더욱이, 필요에 따라서 유기 또는 무기의 각종 안료, 증점제, 이형제 등을 첨가할 수 있다.

상기 성형 방법으로 얻은 롤러 본체(10b)는 금형(120)으로부터 이형하였을 때는 도 32와 같이 수지층(12a)의 단부가 튀어나와 있다. 이 단부 돌출 현상의 메카니즘은 수지를 금형 내에 주입하여, 가열 경화하는 온도와 이형 후의 온도차에 의한 열팽창 수축에 의해 발생하고, 수지층(12a)의 축 방향의 수축량 쪽이 주방향의 수축량보다도 크고, 또한 수지층(12a)이 심체(21)와 접착되어 있는 것으로 설명된다.

또한, 통형 금형(13)과 심체 보유 부재(14, 14)에는 각각 부품의 공차, 장착 틈 등이 있어, 이른바 파팅 라인이 생기고, 더욱이, 각각의 부품의 마모 등으로 금형 장착 시의 틈이 커지면 그 틈에 수지가 유입되어, 도 33과 같은 버르(75)도 발생한다.

다음에 상기 치수 수축이나 버르 등에 의한 롤러 본체의 단부가 튀어나와 있는 코너부(74)를 가공하여, 모떼기 또는 라운딩을 형성한다.

단부 코너부의 가공에 대해서는 공지의 커터나 숫돌 등에 의한 절삭, 연마 가공을 채용할 수 있지만, 도 7에 도시하는 바와 같이 미리 가열한 금속제의 가열 부재(130)를 롤러 본체(10b)의 단부의 코너부(74)에 접촉 혹은 근접시켜, 가열 부재(130) 또는 롤러 본체(10b)의 어느 한쪽을 회전시키고, 해당 수지층(12a)의 일부를 열 분해 제거하는 방법이나, 열풍, 레이저 가열 등을 사용하여 수지층(12a)의 일부를 열 분해 제거하는 방법이 보다 바람직하다.

가열 부재(130)의 표면 온도는 선택하는 수지의 열 분해 온도 이상으로 설정하지만, 수지층(12a)이 폴리우레탄이나 말단 알릴화 폴리옥시프로필렌계 중합체에 폴리실록산계 경화제를 배합한 열경화성 액상 수지 재료 등으로 형성되어 있는 경우는 가열 부재(130)의 표면 온도는 200℃ 이상, 수지층(12a)이 EPDM로 형성되어 있는 경우는 250℃ 이상, 실리콘으로 형성되어 있는 경우는 350℃ 이상으로 설정하는 것이 바람직하고, 더욱 처리 시간을 단축하기 위해서는 상기의 온도보다 각각 50℃ 정도 고온으로 하면 보다 바람직하다.

또한, 수지층(12a)의 단부의 코너부(74)의 가공에 대해서는 용제를 해당 수지층(12a)의 단부의 코너부의 가공 처리하는 부분에 도포하고, 수지층(12a)의 일부를 용해 제거하는 방법도 채용할 수 있다.

구체적으로는 롤러 본체(10b)의 수지층(12a)에 선택한 수지 재료를 용해할 수 있는 용제를 천이나 펠트 등에 스며들게 하여, 상기 천이나 펠트, 또는 롤러 본체(10b)의 어느 한쪽을 회전시켜, 롤러 본체(10b)의 단부의 코너부(74)에 해당 천이나 펠트를 접촉시켜, 수지를 용해 제거하는 방법이 바람직하다.

용제의 선택은 수지층(12a)이 폴리우레탄이나 말단 알릴화 폴리옥시프로필렌계 중합체에 폴리실록산계 경화형을 배합한 열경화성 액상 수지 재료 등으로 형성되어 있는 경우는 케톤계 용매(예를 들면, 아세톤, MEK)나 탄화수소계 용매(예를 들면, 톨루엔, 크실렌), 에테르계 용매(예를 들면, 디에틸에테르) 등을 사용할 수 있고, 수지층(12a)이 EPDM으로 형성되어 있는 경우는 탄화수소계 용매(예를 들면, 톨루엔, 크실렌)를 사용할 수 있으며, 수지층(12a)이 실리콘으로 형성되어 있는 경우는 산이나 알칼리(예를 들면, 염산, 가성소다) 등을 사용할 수 있고, 이러한 용매를 사용하면 단시간에 수지층(12a)의 단부의 코너부(74)를 용해 제거할 수 있다.

수지층(12a)의 단부의 코너부(74)의 가공한 형상은 모떼기나 원호(라운딩 가공)가 바람직하고, 그 가공 치수는 축 방향 및 직경 방향 모두, 성형 후의 롤러 본체(10b)의 중앙부보다도 대직경으로 되어 있는 단부의 돌출량의 1 내지 40배인 것이 보다 바람직하다. 여기서, 단부의 돌출량이란, 롤러 본체의 수지층(12a)의 중앙부의 국면의 연장면을 기준면으로서, 단부의 고조 부분의 대면까지의 치수를 말한다. 예를 들면, 돌출량이, 100μ인 경우에는 수지층(12a)의 단부를, 축 방향으로 수지층(12a)의 단면으로부터 1OOμm 내지 4mm, 직경 방향으로 기준면으로부터 100μm 내지 4mm 모떼기 또는 원호 가공하는 것이 좋다.

이 수지층(12a)의 단부의 코너부(74)의 가공 치수가, 상기 범위보다 작으면 표면층(12b)의 긴 수명에 기여하는 효과가 작고, 상기 범위보다 지나치게 크면 수지 롤러의 현상에 필요한 축 방향의 길이가 짧아져서, 결과적으로 수지 롤러(10a)의 축 방향 길이를 길게 하는 것이 필요하게 되어, 나아가서는 장치를 크게 하여 버린다.

또한, 고무 경도가 낮은 수지층(12a)의 경우, 절삭이나 연마 가공에 있어서,고무 경도가 낮기 때문에 커터나 숫돌을 접촉시키면, 수지층(12a) 표면이 움푹 패여 버리거나, 표면의 수축이 발생하고, 표면이 매끈하게 되도록 절삭 또는 연마 가공이 곤란하였다.

따라서, 상기 코너부(74)의 모떼기, 또는 라운딩 가공으로 코너부를 가열하여 수지를 열 분해시킴으로써 코너부(74)의 수지를 용융 제거하거나, 혹은 코너부(74)에 용제를 도포하여 코너부(74)의 수지를 용해 제거하는 방법을 선택한 경우, 성형 후의 고무 경도가 25° 이하(JIS-A)의 열경화성 액상 수지 재료를 사용하면, 보다 효과적이고 바람직하다.

이상, 상술한 바와 같이 심체(21)와 수지층(12a)을 갖는 롤러 본체(10b)를 금형(120)으로부터 이형한 후, 치수 수축이나 버르 등에 의해 롤러 본체(10b)의 수지층(12a)의 단부가 중심부보다도 대직경으로 튀어나와 있는 코너부(74)를 모떼기, 또는 라운딩 가공한 후, 롤러 본체(10b)의 수지층(12a) 주위에 표면층(12b)을 도포 경화시켜 수지 롤러(10a)를 제조한다.

표면층(12b)을 형성하는 재료에는 특히 규정이 없지만, 예를 들면 현상제를 양호하게 마이너스 대전시키는 관점에서는 나일론계(폴리아미드계), 폴리우레탄계인 것이 바람직하고, 또한, 현상제를 양호하게 플러스 대전시키는 관점에서는 불소계 고무가 바람직하다.

표면층(12b)의 피복 방법에도 특히 제약은 없지만, 열 수축에 의해서 튜브를 표면층(12b)에 피복하는 방법이나 표면층(12b)을 형성할 수 있는 용액을 점도에 따라서 딥, 스프레이, 코팅 등으로 도포하여, 건조하는 방법이 일반적이다.

이하에, 본 발명의 비한정적인 실시예에 대하여 설명한다.

(실시예 B-1)

열경화성 액상 수지 재료로서, 상기 표 1에 나타내는 말단 알릴화 폴리옥시프로필렌계 중합체에 폴리실록산계 경화제와 도전성 부여재(카본 블랙)를 배합한 수지 원료를 사용하였다.

이 수지 원료를 사용하여, 액상 수지용 사출 주입기에 있어서, 도 31에 도시하는 금형(120)을 사용하여, 심체 외부 직경이 ψ8mm, 롤러(수지층(12a)) 외경이 ψ16mm이고, 수지층(12a)의 길이가 250mm인 롤러 본체(10b)를 성형하였다.

배합된 주입 수지의 점도는 600 포즈이고, 주입 시의 주입 압력은 2MPa 이었다. 금형(120)의 심체 보유 부재(14)에 설치된 수지 주입구(16)의 직경은 1.5mm이고, 주입 시의 금형(120)의 방향은 금형(120)의 긴쪽 방향을 수직으로 세우고, 금형(120)의 하부로부터 수지를 주입하였다.

금형(120)의 가열은 가열 팬이 설치된 가열 화로 내에서 가열하고, 가열 화로 내의 분위기 온도는 140℃에 설정되며, 20분간 가열 후, 금형(120)으로부터 이형하여, 성형품(롤러 본체; 10b)을 얻었다.

그 결과, 롤러 본체(10b)의 수지층(12a) 단부의 코너부(74)가, 수지층(12a)의 중앙부의 외경과 비교하여, 100μ 튀어나와 있는 것이 관측되었다.

상기 롤러 본체의 양단 축부를 회전 절삭 가공반에 부착하고, 약 300℃로 가열한 납땜 인두(30w)를 상기 코너부(74)에 5분간 접촉시켜 롤러 본체를 회전시켜, 코너부의 수지를 용융 제거하였다.

그 결과, 축 방향으로 단부로부터 1mm, 직경 방향에 표면으로부터 1mm, 매끈하게 뭉쳐 가공된 롤러 본체가 얻어졌다.

하기 표 2에 도시하는 배합물의 고형분을 DMF(N, N-디메틸포름아미드):MEK(메틸에틸케톤)=1:1(중량비)의 혼합 용매로 5%로 희석하고, 1시간 정치(靜置)한 용액을 만들어, 해당 표면층 형성용의 수지를 해당 롤러 본체의 수지층 주위에 디핑하여 건조하여 표면층을 형성하였다.

이렇게 하여 얻어진 수지 롤러를 감광체 드럼 ψ30mm으로 접촉 폭 2mm로 접촉하도록 설치하고, 수지 롤러의 회전수는 240rpm이며, 연속 회전시켜 내구 시험을 행한 바, 16시간까지 표면층이 박리되지 않았다.

(비교예 B-1)

상기 실시예 B-1에서 성형된 롤러 본체의 코너부를 모떼기 혹은 라운딩 가공하지 않고서 표면층을 상기한 바와 같이 도포, 건조하여 수지 롤러를 얻었다.

얻어진 수지 롤러를 상기와 같은 조건으로 내구 시험한 결과, 3. 5 시간 경과 후, 수지 롤러 단부의 코너부의 표면층이 박리하기 시작하고, 시험 개시 4시간 후, 단부로부터 중앙부로 향하여 표면층의 박리가 넓어졌다.

표면층 조성물의 각 성분	중량부
폴리카보네이트우레탄	100
아크릴 미립자	30

본 발명에 따르면, 성형 금형 내에 열경화성 액상 수지를 주입하여 가열 경화시켜 수지층을 형성하고, 이 수지층의 단부의 코너부를 모떼기 또는 라운딩 가공한 후, 수지층의 표면에 표면층을 형성하였기 때문에, 표면층의 막 두께를 롤러의 전체면에 걸쳐 소정 두께로 형성할 수 있고, 표면층이 수지층으로부터 박리하거나 마모하는 것이 억제되기 때문에, 수지 롤러의 내구성이 향상하여, 결과적으로 해당 수지 롤러를 사용한 레이저 프린터나 복사기, 팩시밀리 장치 등의 전자 사진 방식을 채용한 각종 장치의 롤러를 교환하지 않고서, 장시간 사용할 수 있다.

실시예 6

롤러의 제조 장치는 도 9에 도시하는 바와 같이 통형 금형(1)과 상하의 심체 보유 부재(2a, 2b)로 주로 구성되어 있고, 상부의 심체 보유 부재(2a)에는 금형의 내압을 조정하기 위한 금형 내압 조정 기구(22O)가 설치되어 있다.

통형 금형(1)에는 심체(21)가 삽입되고, 상기 통형 금형(1)의 상하의 양단 개구부에 기워붙여진 심체 보유 부재(22a, 22b)에 형성된 축받이 구멍(3)에 상기 심체(21)의 양 단부를 삽입함으로써서, 심체(21)를 통형 금형(1)의 중심 위치에 지지한 구조로 되어 있다.

통형 금형(1)은 심리스(seamless) 파이프 형상으로 하고, 그 내면은 이형의 관점에서 불소 수지 코팅이나 무전해 도금 처리를 행하는 것이 바람직하다.

한편, 상부 및 하부의 심체 보유 부재(2a, 2b)에는 상기 통형 금형(1)에 내감하는 볼록부(4)가 설치되어 있고, 통형 금형(1)과 요철 감합하는, 소위 인롱(印籠; 휴대용 도장함) 구조를 형성하고 있다. 통형 금형(1)의 내주면과 감합하는 심체 보유 부재(2a, 2b)의 외주면(5)은 테이퍼로 형성하여도 좋다. 테이퍼로 함으로써, 심체 보유 부재(2a, 2b)의 통형 금형(1)으로의 탈착이 용이하게 되는 동시에, 축받이 구멍(3)을 통형 금형(1)의 직경 방향 중심 위치에 확실하게 위치시킬 수 있다.

통형 금형(1)과 심체 보유 부재(2a, 2b)의 외경은 동일한 사이즈인 것이 바람직하다. 도시하지 않지만 심체 보유 부재(2a, 2b)와 통형 금형(1)의 형 체결은, 비틀어 넣는 방식, 클램프(clamp) 방식 등이 채용 가능하다.

하부의 심체 보유 부재(2b)에는 액상 수지를 주입하기 위한 주입 구멍(6)이 설치되어 있고, 이 구멍에는 가열 경화 시에 금형 내의 팽창한 수지가 역류하지 않도록 폐지 기구(7)가 설치되어 있다. 도면의 예에서는 폐지 기구(7)는 긴쪽 방향 중도부에 직경 축소부를 갖는 핀(8)을 주입 구멍(6)에 직교시켜 장착하고, 핀(8)을 진퇴 조작시킴으로써, 주입 구멍(6)에 상기 직경 축소부와 위치 부여한 개방 상태와, 그 이외의 폐지 상태로 전환할 수 있도록 되어 있다. 또한 주입 구멍(6)은 심체 보유 부재(2b)의 하면을 반구형으로 오목하게 들어가 형성한 노즐 터치부(9)에 연통되어 있고, 해당 노즐 터치부(9)에 대응하는 반구형의 선단부를 갖는 노즐(도시하지 않음)을 가압함으로써, 우수한 시일성을 발휘하면서 액상 수지를 누설하지 않고 공급하는 것을 가능하게 하고 있다.

롤러 성형 공간(10)의 내압을 조정하기 위해서 상부의 심체 보유 부재(2a)에 설치되는 금형 내압 조정 기구(220)의 상세한 것은 도 10으로 도시된다.

금형 내압 조정 기구(220)는 도 10에 도시하는 바와 같이, 체적이 가변인 예비실(221)을 구비하고, 이 예비실(221)의 내부 공간을 미세 구멍(222)을 통하여 롤러성형 공간(100)과 연통시키고 있다.

예비실(221)의 체적를 가변시킴으로써 롤러 성형 공간(100) 내의 내압을 조정하지만, 조정은 롤러 성형 공간(100) 내에 충전된 열경화형 액상 수지가 가열 경화할 때의 내압이, 과잉되지 않도록, 그리고 그 내압이 가열 경화의 시간 경과 중에 있어서, 거의 일정한 값을 유지하는 것을 목표로 행해진다. 이러한 조정을 가능하게 하는 구조로서는 여러가지가 생각되지만, 대표적인 것으로서는 도시하는 바와 같이, 예비실(221) 내에 기밀 상태로 상하 동작하는 플런저(224)를 설치하고, 이 플런저(224)를 가압 스프링(223)에 의해서 하방으로 가압한 구성을 예시할 수 있다. 이러한 금형 내압 조정 기구(220)는 부착 스페이스의 관계로부터 금형의 상부측에 설치하는 것이 바람직하다.

금형 내압은 금형 내압 조정 기구(22O)의 스프링 정수를 선정함으로써 조정할 수 있다. 구체적으로는 금형 내압이 0kg/cm²일 때에 예비실의 체적이 0으로 되고, 금형 내압이 상승함에 따라서, 스프링 기구가 압축되고, 그 압축한 분만큼 예비실의 체적이 증대한다. 금형 내압이 0kg/cm²의 상태란, 롤러 성형 공간(100) 내 가득히 액상 수지가 충전되어 있지 않는 상태이고, 이 상태에서는 액상 수지의 예비실(221)로의 침입은 없고, 플런저 단면(224a)은 도면 중 가상선으로 도시하는 바와 같이 가장 하부에 위치하여 예비실(221)의 체적은 0으로 되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, 롤러 성형 공간(100)으로의 수지 주입에 따라 압축되는 공기를 배출하기 위한 수단도 설치되어 있다.

롤러 성형 공간(100)으로의 액상 수지의 충전이 완료하고, 롤러 성형 공간(100) 전체에 액상 수지가 충만한 상태로 되면, 액상 수지를 가열 경화시키는 조작이 개시되지만, 이 가열 경화시키는 단계에서, 액상 수지는 팽창하고, 팽창한 수지가 미세 구멍(222)을 통하여 예비실(221)로 유입된다. 스프링이 충분히 압축되었을 때의 예비실의 체적은 롤러 성형 공간(100)의 5% 이상으로 설계하는 것이 바람직하다. 그리고 스프링 기구가 충분히 압축되었을 때의 금형 내압이 100kg/cm² 이하가 되도록 스프링 정수를 설정하는 것이 바람직하고, 60kg/cm² 이하가 되도록 설정하는 것이 보다 바람직하다. 가열 경화 시의 금형 내압이 100kg/cm²을 넘으면 통형 금형(1)과 심체 보유 부재(2a, 2b)의 파팅 라인에 수지가 누설되어 버르가 발생한다. 롤러 성형 공간(100)과 예비실(221)을 연통하는 미세 구멍(222)의 구멍 직경은 청소의 용이성 등으로 ψ1mm 내지 ψ3mm에 설정하는 것이 바람직하다. 롤러의 외경(d)은 예비실(221)에 유입한 수지량에 의존하지만, 구체적으로는 하기식으로 나타난다.

V: 성형 공간의 체적

V1: 예비실에 유입된 수지량

L: 롤러 탄성층부 길이

또한, 본 발명자는 롤러 외경을 단면 수축률(α)이라는 지표를 도입하여 나 타냄으로써, 가열 경화 시의 내압을 이 단면 수축률(α)과의 관계로 평가할 수 있음을 발견하였다. 그리고 이형이 용이하고 버르의 발생이 없을 때의 단면 수축률(α)의 값은 롤러 사이즈나 탄성층 두께가 달라도 거의 일정한 범위에 있고, 가열 경화 시의 내압이 일정하면 이 α도 거의 일정하게 되는 것을 발견하였다. 단면 수축률(α)은 다음 식으로 나타난다.

여기서 기호의 의미는 하기와 같다.

D: 통형 금형의 내경

d: 롤러의 외경

d_s: 심체의 외경(심체 직경)

검토 결과, 약간의 냉각으로 안정하게 이형 가능하고, 또한 버르의 발생이 없는 단면 수축률(α)은 0.02 내지 0.06임을 알았다. 이 때의 롤러 외경(d)는 실온에서 측정한 값이다.

단면 수축률(α)이 0.02보다 작으면, 이형 불량을 일으키기 쉽게 되어, 탄성층 주변 단부의 버도 눈에 잘 띈다. 한편, 단면 수축률(α)이 0.06보다 크면, 탄성층 내부, 및 표면에 보이드가 발생하기 쉽고, 또한, 축 방향의 외경 불균일함도 커지기 쉽다.

그리고 α가 0.02 내지 0.06의 범위이므로 가열 경화 시의 금형 내압은 100kg/cm²이하인 것도 알았다.

바람직한 단면 수축률(α)의 값이 분명하게 됨으로써, 이형이 용이하고 버르의 발생이 없는 롤러를 얻기 위한 금형을 설계할 수 있게 된다. 예를 들면 통형 금형의 내경(D)이 ψ16mm, 심 외경이 ψ10mm일 때, 단면 수축률(α)의 값이 0.02가 되는 롤러 외경(d)은 ψ15.90mm가 된다. 또한 단면 수축률(α)이 0.06가 되는 롤러 외경(d)은 ψ15.70이다. 즉 양호하게 성형 가능한 롤러 외경 범위는 ψ15.70mm 내지 ψ15.90mm가 된다.

이상, 본 발명을 일 실시예를 들어 설명하였지만 본 발명은 심체가 삽입된 통형 금형의 양단에 롤러 성형 공간을 끼워 심체 보유 부재를 배치한 구조의 금형을 사용하여 제조하는 장치라면, 다른 구조인 것에도 적용할 수 있음은 말할 필요도 없다.

이하 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 실험에 대하여 설명한다.

(실시예 C-1)

도 9에 도시하는 롤러의 제조 장치를 사용하였다. 통형 금형의 내면은 무전해 도금 처리를 실시하고 있고, 내경이 ψ16.00mm인 것을 사용하였다. 심체의 외경은 ψ10mm, 예비실의 최대 체적은 1.6ml, 스프링 기구가 없는(스프링 정수(0)에 상당) 장치를 사용하였다. 하부의 주입 구멍으로부터 열경화성 액상 수지(실리콘계)를 20℃에서 주입하고, 성형 공간에 수지를 충전한 후, 하부의 폐지 기구를 닫 았다. 이 때, 주입 시의 금형 내압 상승에 따라서, 금형 내압 조정 기구가 작용하지 않도록 스토퍼로 죽였다. 주입 완료 시의 금형 내압은 제로였다. 계속해서 열풍 오븐에서 140℃×20분으로 가열 경화시키고, 그 후, 냉각, 이형하여, 탄성 롤러를 얻었다. 이 롤러를 평가하였다. 시험 개수는 10개이고, 롤러 평균 외경은 ψ15.77mm, 롤러 외경의 불균일함은 15μm 이었다. 결과는 하기와 같다. 더욱이, 수지 누설의 평가에 대해서는 통형 금형과 상하부의 심체 보유 부재와의 감합부인 파팅 라인부에 있어서의 버르 발생과, 주입 구멍(6)의 중도부에 설치된 폐지 기구부(하부 폐지 기구부라고 부른다)로부터의 수지 누설을 평가함으로써 행하였다. 이형방법으로서는 상하의 심체 보유) 부재를 떼어낸 상태에서, 통형 금형을 고정하여, 성형체의 샤프트의 선단을 로드로 누르는 방법을 사용하여, 이 때의 가압 하중을 로드 셀로 측정하여 이형 하중을 구하였다. 결과는 다음과 같다.

이형 하중: 15kg(이형 상처 없음)

버르 상황: 파팅 라인부 없음

수지 누설: 하부 폐지 기구부 없음

롤러 평균 외경: ψ15.77mm

외경 불균일함: 15μm

(실시예 C-2)

금형 내압의 최대치가 60kg/cm²가 되도록 스프링 기구를 세트하였다. 예비 실의 형상은 ψ10mm×최대 길이 20mm이며, 스프링 기구로서는 (π/4)×1²×60=47kg/20mm인 것은 정수인 것을 사용하였다. 이외의 조건은 실시예 C-1와 동일하다. 결과는 다음과 같다.

이형 하중 215kg(이형 상처 없음)

버르 상황: 파팅 라인부 없음

수지 누설: 하부 폐지 기구부 없음

롤러 평균 외경: ψ15.84mm

외경 불균일함: 20μm

(실시예 C-3)

금형 내압의 최대치가 100kg/cm²로 되도록 스프링 기구를 세트하였다. 그 이외의 조건은 실시예 C-1, C-2와 동일하다. 결과는 다음과 같았다.

이형 하중: 40kg(이형 상처 없음)

버르 상황: 파팅 라인부 없음

수지 누설: 하부 폐지 기구부 없음

롤러 평균 외경: ψ15.88mm

외경 불균일함: 18μm

(비교예 C-1)

금형 내압의 최대치가 150kg/cm²이 되도록 스프링 기구를 세트하였다. 그 이외의 조건은 실시예 C-1, C-2와 동일하다. 결과는 다음과 같았다.

이형 하중: 100kg(표면 마찰 상처 있음)

버르 상황: 파팅 라인부 있음

수지 누설: 하부 폐지 기구부 있음

롤러 평균 외경: ψ15.93mm

외경 불균일함: 18μm

(비교예 C-2)

상부 심체 보유 부재에 설치되어 있는 내압 조정 기구를 분리하고, 예비실과 롤러 성형 공간을 연통시키는 미세 구멍을 개방 상태로 가열 경화시켰다. 그 이외의 조건은 상기 실시예와 동일하다. 결과는 다음과 같았다.

이형 하중: 18kg(표면 마찰 상처 있음)

버르 상황: 파팅 라인부 있음

수지 누설: 하부 폐지 기구부 있음

외관: 보이드 발생

롤러 평균 외경: ψ15.68mm

외경 불균일함: 50μm

(비교예 C-3)

상부 심체 보유 부재에 설치되어 있는 내압 조정 기구를 분리하고, 예비실과 롤러 성형 공간을 연통하는 미세 구멍을 플래그 고정한 상태에서 가열 경화시켰다. 그 이외의 조건은 상기 실시예와 같다. 결과는 다음과 같다.

이형 하중: 140kg(표면 마찰 상처 다수 있음)

버르 상황: 파팅 라인부 있음

수지 누설: 하부 폐지 기구부 있음

롤러 평균 외경: ψ15.96mm

외경 불균일함: 18μm

(실시예 C-4)

심체의 중앙부의 직경이 ψ12mm인 것을 사용한 것 이외는 실시예 C-2와 동일한 조건이다. 결과는 다음과 같다.

이형 하중: 40kg(상처 없음)

버르 상황: 파팅 라인부 없음

수지 누설: 하부 폐지 기구부 없음

롤러 평균 외경:ψ15.00mm

외경 불균일함: 18μm

(비교예 C-4)

심체의 중앙부의 직경이 ψ14.5mm인 것을 사용한 것 이외는 실시예 C-2와 동일한 조건이다. 결과는 다음과 같았다.

이형 하중: 100kg(마찰 상처 있음)

버르 상황: 파팅 라인부 없음

수지 누설: 하부 폐지 기구부 없음

롤러 평균 외경: ψ15.00mm

외경 불균일함: 14μm

이상의 결과로부터 다음의 사실을 알 수 있다.

금형 내압을 100kg/cm² 이하로 조정함으로써, 파팅 라인부에서의 버르 발생이나 하부 폐지 기구부로부터의 수지 워크는 거의 완전하게 방지할 수 있다. 또한, 저하중으로 이형할 수 있게 되어, 이형 시에 마찰 상처 등의 발생도 없다.

이것에 대하여, 금형 내압이 100kg/cm²을 넘으면, 파팅 라인부에 버르가 발생하여, 하부 폐지 기구부로부터도 수지 누설이 발생한다. 또한 이형 가중도 크게 이형 상처가 남는 등 이형 불량도 발생하기 쉽다. 그리고 이러한 것은 탄성층의 두께가 다르다고도 할 수 있지만, 탄성층이 1mm 이하로 하면 금형 내압이 100kg/cm² 이하이더라도 이형 하중이 커져, 이형 상처가 남는 것을 알았다. 이러한 사실로부터 이형이 용이하고 이형 상처의 발생이 없고 또한 버르의 발생도 없는 성형을 행하기 위해서는 가열 경화 시의 금형 내압을 100kg/cm² 이하로 조정함과 동시에 탄성 층 두께가 1mm 이상이 되는 통형 금형 내경(D), 롤러 외경(d)을 선택하면 좋은 것이 확인되었다.

심체 보유 부재에 금형 내압 조정 기구를 구비시킨 본 발명의 경우, 가열 경화 시의 금형 내압을 조정할 수 있기 때문에, 내압 과잉을 원인으로 하여 발생하는 여러 가지 폐해를 방지할 수 있다. 특히 가열 경화 시의 금형 내압을 100kg/cm² 이하로 조정하여 가열 경화를 행하도록 한 경우, 통형 금형과 심체 보유 부재와의 파팅 라인부나 하부 폐지 기구부로부터의 수지 누설을 없앨 수 있고, 버르가 없는 성형품을 얻을 수 있기 때문에, 롤러 제조 후에 버르 제거 등의 2차 가공을 행하거나, 롤러 제조 후의 금형에 부착한 수지를 제거하는 작업을 대폭 저감시킬 수 있다. 또한, 금형으로부터의 성형품의 이형도 저 하중으로 행할 수 있기 때문에 통형 금형 내면에 이형제를 도포할 필요가 없고, 더구나 이형 상처가 발생하는 일도 없다. 또한, 금형 내압이 100kg/cm² 이하이기 때문에 금형에 요구되는 내압이 작아도 되고, 두께가 얇은 경량 구조의 금형을 사용할 수 있으며, 더욱이 이형성을 높일 목적으로 장시간의 냉각도 필요하기 때문에, 생산성도 향상된다.

실시예 7

도 11은 본 발명에 따른 경화형 액상 수지를 사용한 롤러의 제조 방법 및 그 제조 장치를 설명하기 위한 개략 구성도이다. 본 실시예의 롤러 제조 장치(101)는 촉매를 포함하는 경화형 액상 수지(이하, A액이라고 부른다.)를 저장한 용기(102A) 와, 가교제를 포함하는 경화형 액상 수지(이하, B액이라고 부른다.)를 저장한 용기(102B)와, 이들 경화형 액상 수지를 계량하는 계량 기구를 구비한 사출 장치(103)와, 양 경화형 액상 수지를 혼합하는 혼합 기구(104)와, 이 혼합수지가 주입 노즐(105)을 통해 내부의 성형 공간(106a)에 충전되는 롤러 성형용 금형(106)과, 용기나 장치 사이를 연결하여 액상 수지를 통과시키는 운송 배관(107A, 107B)을 구비한 것이다. 여기서, 용기(102A)와 용기(102B)의 각 액상 수지에는 도전성 부여제가 첨가되어 있고, 또한, 용기(102A)와 용기(1O2B)에는 각 액상 수지를 수송 배관(107A, 107B)에 압송하는 압송 펌프(108A, 108B)가 구비되어 있다. 또한, 사출 장치(103)에는 경화형 액상 수지를 소정 온도로 조정하는 온도 조정 수단(109A, 109A, …, 109B, 109B, …)도 구비되어 있다. 더욱이, 상기 종래 예와 같이, 액상 수지를 냉각하는 냉각 기구는 설치되어 있지 않다.

이상의 장치 구성으로 본 발명에 따른 탄성 롤러를 제작하는 순서를 이하에 상세하게 설명한다.

우선, 경화형 액상 수지의 원료로서, 베이스 폴리머(주제)에 촉매 및 도전성 부여제를 첨가한 A액과, 베이스 폴리머(주제)에 가교제 및 도전성 부여제를 첨가한 B액을 준비하고, 각각 계량한 후에 용기(102A)와 용기(102B)에 저장한다. 이들 용기(102A, 102B)에는 시판되는 캔통(pail can) 등이, 규격품이므로 염가로 대량으로 입수 가능한 점에서 적합하다. 또한 이들 A액과 B액은 각각 진공 탈포되어 교반 혼합되어 저장된다. 교반 탈포 기구로서는 용기(102A, 102B)를 턴 테이블에 장착하고, 진공 펌프로 감압하면서 회전시켜 교반 날개로 교반하는 방식이 일반적이다.

이렇게 준비한 A액과 B액은 압송 펌프(108A, 108B)에 의해, 플렉시블 호스 등의 운송관(107A, 107B)에 압송되고, 사출 장치(103)에 전송되어, 각 실린더(111A, 111B)로 소망의 체적을 계량한다. 다음에, 계량 후의 실린더 내의 각 액상 수지는 스크류(112A, 112B)를 전진하여 사출되는 동시에, 혼합 기구(104)에 의해서 혼합되면서, 주입 노즐(105)로부터 금형(106)의 수지 주입구(106b)를 통과하고, 롤러 성형 공간(106a)을 구성하는 캐비티 내에 충전된다. 또한, 혼합 기구(104)는 액상 수지의 사출 압력에 견딜 수 있는 것이라면 특별히 제한은 없지만, 통상적으로, 다이나믹 믹서, 스태틱 믹서의 어느 하나를 사용한다. 스태틱 믹서는 혼합 기구의 내부 공간에, 나선형으로 비틀린 복수의 엘리먼트를 연속하여 설치한 혼합 날개를 구비하여 이루어지는 구조를 갖고, 이 혼합 날개에 의해 내부 공간을 유통하는 유체를 2분할하여 유통시키면서 균일하게 혼합하고, 토출하는 것이다. 상기 엘리먼트의 단수에 따라서 유통하는 유체의 분할이 반복된다. 또한 다이나믹 믹서는 혼합 기구의 내부 공간에 스크류나 기어 등이 회전하는 믹싱 로터를 갖고, 이 믹싱 로터에 의해 내부 공간을 유통하는 유체를 균일하게 혼합하여, 토출하는 것이다.

상기 원료 용기(102A, 102B)로부터 사출 장치(103)에 도달하는 범위에서는 액상 수지는 A액과 B액으로 분리 상태에 있기 때문에 가교 반응을 일으키지 않고, 종래 상식이던 경화형 액상 수지의 냉각 공정은 불필요하게 된다. 그리고, 혼합 기구(104)에서는, 양 액은 혼합되지만, 이 혼합과 동시에 롤러 성형용 금형(106)의 성형 공간(106a)에 고압으로 연속적으로 사출되기 때문에, 혼합 기구(104)나 주입 노즐(105)의 내벽면에 액상 수지가 고화하여 부착하는 일은 거의 없다. 즉, 혼합 기구(104)에 있어서의 액상 수지는 연속 성형에 의해 정기적으로 치환되고, 장시간 혼합 기구 내에 체류하지 않고서 가교 반응에 의해서 고화하는 일이 거의 없다. 따라서, 종래 필요한 혼합 기구에 있어서의 냉각 공정은 불필요하게 되고, 설비의 저비용화를 달성할 수 있다.

더욱이, 상기 혼합 기구(104)로부터 주입 노즐(105)에 도달하는 범위의 혼합액의 가교 반응을 확실하게 방지하기 위해서는 사출 시의 액상 수지의 온도를 20 내지 70℃, 보다 바람직하게는 20 내지 60℃에 설정한다. 이것을 위한 온도 조정 수단인 히터(109A, 109A, …, 109B, 109B, …)가 실린더(111A, 111B)의 주위에 배치되어 있다. 더욱이, 액상 수지를 60℃를 넘어 가열하면, 가교 반응이 조금씩 진행하여, 혼합 기구 내의 실면에 수지 성분이 고화하여 축적되기 때문에, 혼합 효율이 저하하여, 품질의 불균일함이 생길 위험성이 높아진다.

또한, 상기 액상 수지의 베이스 폴리머의 점도를 조정하거나, 주입 전의 액상 수지를 상기 온도 조정 수단으로 가열하고, 사출 시에 있어서의 액상 수지의 점도를 500O포이즈 이하로 조정하는 것이 바람직하다. 5OO0 포이즈를 넘는 점도의 액상 수지를 주입하면, 금형에 가해지는 압력이 높고, 금형을 두꺼운 구조로 할 필요성이 높아지고, 또한, 금형에 가해지는 압력을 감소하기 위해서는 상기 액상 수지의 주입 시간을 연장시킬 필요가 생기고, 더욱이, 그 주입 시에 캐비티 내의 에어가 말려들어가기 쉬워지기 때문에, 주입 구멍의 수를 증가할 필요성이 높아진다.

이와 같이, 본 발명에서는 수송관(107A, 107B)이나 실린더(111A, 111B), 혼 합 기구(104), 주입 노즐(105) 등에 액상 수지가 고화하여 부착하지 않기 때문에, 장치의 분해 청소를 행하는 빈도나 필요성이 극단적으로 줄어든다. 또한, 상온 부근에서 저점도의 액상 수지를 저압으로 사출할 수 있기 때문에, 종래와 같이 롤러 성형용 금형(106)을 두꺼운 구조로 할 필요가 없어져, 성형 공간(106a)에 사출 한 액상 수지를 가열 경화할 때, 가열 부하가 증대하지 않고 또한 경화 반응 시간이 단시간으로 충분하기 때문에, 생산 사이클이 현저하게 향상된다. 또한, 실제로는 주요한 보수는 혼합 기구에만 실시하면 충분하기 때문에, 그 빈도와 시간은 현저히 저감된다는 이점이 생긴다.

또한, 본 발명에 있어서는 종래의 1액 상태의 액상 수지와는 달리, 분리 상태의 액상 수지를 사용하기 때문에, 용기 내에서의 액상 수지의 가교 반응에 의한 점도 증가의 위험이 적다.

다음에, 상기 A액 및 B액에 사용하는 베이스 폴리머는 가교제와 하이드로 실릴화 반응하여 경화하는 성분이고, 구체적으로는 분자 중에 적어도 1개의 알케닐기를 갖기 때문에 하이드로 실릴화 반응이 일어나 고분자형으로 되어 경화하며, 또한 그 주쇄를 구성하는 반복 단위가 주로 옥시알킬렌 단위 또는 포화탄화수소 단위로 이루어지는 중합체, 예를 들면, 실리콘계의 부가 반응형 액상 수지가 그 대표예이다. 이 베이스 폴리머 중의 알케닐기의 수는 가교제와 하이드로 실릴화 반응하기 위해서 적어도 1개 필요하지만, 양호한 고무 탄성을 얻는 관점에서는 직쇄형 분자의 경우는 분자의 양 말단에 2개의 알케닐기를 갖고, 분기가 있는 분자의 경우는 분자 말단에 2개 이상의 알케닐기를 갖는 것이 바람직하다.

상기 베이스 폴리머 중의 주쇄를 구성하는 반복 단위가 옥시알킬렌 단위로 이루어지는 옥시알킬렌계 중합체의 경우, 소량의 도전성 부여제를 적절하게 첨가함으로써, 롤러에 적합한 10⁴ 내지 10¹²Ωcm의 체적 저항율이 얻어진다. 여기서, 옥시알킬렌계 중합체는 주쇄를 구성하는 단위 중 옥시 알킬렌 단위가 30중량% 이상, 바람직하게는 50중량% 이상 함유되는 중합체를 말하며, 옥시 알킬렌 단위를 제외하는 잔여부를 구성하기 위한 중합체 제조 시의 출발 물질로서는 활성 수소를 2개 이상 갖는 화합물, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 비스페놀계 화합물, 글리세린, 트리메틸프로판, 벤타에리스톨 등이 들 수 있다.

다른 한편, 상기 베이스 폴리머 중의 주쇄를 구성하는 반복 단위가 포화탄화수소 단위로 이루어지는 중합체의 경우는 저급수율을 갖고, 전기 저항의 환경 변동이 작은 롤러가 얻어지기 때문에 바람직하다. 이 중합체도, 상기 옥시 알킬렌계중합체와 같이, 가교제와 하이드로 실릴화 반응하여 경화하는 성분이고, 분자 중에 갖는 알케닐기를 위해 하이드로 실릴화 반응이 일어나 고분자형으로 되어 경화하는 성분이다. 구체적으로는 이소부틸렌계 중합체, 수소이소부틸렌계 중합체, 수소 첨가 부타디엔계 중합체 등이 예시된다. 더욱이, 이러한 중합체는 공중합체 등의 타성분의 반복 단위를 포함하는 것이라도 상관 없지만, 적어도 포화탄화수소 단위가 50 중량% 이상, 바람직하게는 70 중량% 이상 함유하는 것이, 저흡수율을 갖고, 전기 저항의 환경 변동이 작은 롤러를 얻을 수 있다는 특징을 손상하지 않기 때문에 중요하다.

다음에, 상기 가교제의 함유 성분은 1분자 중에 적어도 2개의 하이드로 실릴기를 갖는 화합물이면 좋지만, 분자 중에 포함되는 하이드로 실릴기의 수가 지나치게 많으면, 경화 후도 다량의 하이드로 실릴기가 경화물 중에 잔존하기 쉽게 되어, 보이드나 크랙의 원인이 되기 때문에, 그 수를 50개 이하로 조정하는 것이 바람직하고, 더욱이, 경화물의 고무 탄성의 제어나 저장 안정성을 양호하게 하는 관점에서는 2 내지 30개로 조정하는 것이 보다 바람직하다. 더욱이, 본 발명에 있어서, 하이드로 실릴기를 1개 갖는다는 것은 Si에 결합은 H를 1개 갖는 것을 의미한다. 따라서, SiH₂의 경우에는 하이드로 실릴기를 2개 갖는 것으로 되지만, Si에 결합하는 H는 다른 Si에 결합하는 쪽이, 경화성과 고무 탄성의 면에서 바람직하다.

이러한 가교제의 분자량은 성형품인 롤러의 가공성을 양호로 하는 관점에서는 수평균 분자량(Mn)으로 30,000 이하로 조정하는 것이 바람직하고, 더욱이, 상기 베이스 폴리머와의 반응성이나 상용성을 양호하게 하는 관점에서는 Mn으로 300 내지 15,000으로 조정하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 이상의 가교제는 베이스 폴리머의 응집력이 가교제의 응집력에 비하여 큰 것을 고려하면, 상용성의 면에서 페닐기 함유 변성을 갖는 것이 중요하고, 입수하기 쉬운 점에서는 스티렌 변성체가 적합하며, 저장 안정성의 관점에서는 α-메틸스티렌 변성체가 적합하다.

또한, 상기 촉매는 하이드로 실릴화 촉매로서 사용할 수 있다면 좋고, 특히 제한되는 것은 아니다. 촉매의 사용량으로서는 베이스 폴리머(주제) 성분 중의 알 케닐기의 1몰당, 10^-8 내지 10^-1 몰, 더욱이, 10^-8 내지 10^-6 몰이, 촉매 피독에 의해 경화를 저해하는 것을 방지하고, 적절한 핫 라이프와 저 비용을 밸런스 좋게 얻어지는 관점에서 바람직하다. 이러한 촉매에는 예를 들면, 백금 단체, 알루미나 등의 단체에 백금을 파지시킨 것, 염화 백금산(알코올 등의 착제도 포함한다), 백금의 각종 착체, 로듐, 루테늄, 철, 알루미늄, 티타늄 등의 금속 염화물 등을 들 수 있다. 이 중에서도 촉매 활성의 면에서는 염화 백금산, 백금 올리핀 착체, 백금 비닐 실록산 착체가 바람직하다. 또한, 이러한 촉매는 단일로 사용하여도 좋고, 또한 2 종류 이상을 병용하여도 좋다.

또한, 상기 수지 조성물에 도전성 부여제를 첨가한 도전성 조성물을 사용하면, 전자 사진용 기능성 롤러로서 적합한 롤러가 얻어진다. 도전성 부여제에는 카본 블랙이 적합하다. 이러한 도전성 부여제는 미리 베이스 폴리머와 롤러 혼련 등에 의해 혼합되어 사용되고, 상기 A액과 B액의 각각, 양 액을 1:1로 계량하여 혼합하였을 때에 적절한 가교 반응이 진행하도록 배합된다. 구체적으로는 각 용액에 있어서, 도전성 부여제를 베이스 폴리머(주제)에 대하여 1중량% 내지 35중량% 첨가하는 것이 바람직하고, 더욱이, A액과 B액의 점도를 거의 동일 레벨로 하기 위해서, A액과 B액에 동량씩 첨가하는 것이 바람직하다. 이것은 양 액의 점도가 현저히 다르면, 혼합 효율이 저하하여 가교 반응이 진행하기 어렵게 되기 때문이다. 예를 들면, A 액만, 또는 B 액에만 도전성 부여제를 첨가하면, 그 첨가량은 약 40중량%로 되어 한쪽의 용액의 점도가 크게 상승하기 때문에, 혼합 효율이 현저하게 저하한다.

또한, 이상의 수지 조성물에는 가공성이나 비용을 개선하기 위한 충전제, 보존 안정제, 가소제, 자외선 흡수제, 윤활제 및 안료 등을 적절하게 선택하여 첨가하여도 좋다.

그리고, 롤러 성형용 금형(106)에 사출된 상기 경화형 액상 수지는 가열되어 가교 반응을 일으켜 경화하고, 롤러 성형 공간(106a)의 형상에 맞추어서 원통 형상 등으로 성형된다. 또한, 성형품인 롤러 본체부의 축 방향 양단에는 전자 사진 장치의 축받이에 부착하기 위한 지지축이 형성된다. 이 지지축은 스테인리스강이나 철 등으로 이루어지는 축체를 원통형 롤러의 축심에 관통 배치하여 형성하거나, 본체부의 양 단면의 축심에 설치한 설치 구멍에, 축체를, 압입, 접착 또는 핀 고정 등을 하여 형성할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 경화형 액상 수지를 사용한 롤러의 제조 방법 및 그 제조 장치에 의하면, 롤러 성형용 금형을 준비하여, 가교제를 포함하는 경화형 액상 수지와 촉매를 포함하는 경화형 액상 수지를 분리 상태에서 용기에 저장하고, 각각 소정량 계량한 후에, 양 경화형 액상 수지를 혼합 기구로 혼합하면서 상기 금형 내의 롤러 성형 공간에 사출하여, 경화 반응시켜 본체부를 성형하기 때문에, (1) 롤러 성형 공간에 사출되기 까지의 경화형 액상 수지에 가교 반응은 일어나지 않고, 수송관이나 실린더의 내벽, 주입 노즐 등에 액상 수지가 고화하여 부착하는 일이 없기 때문에, 장치의 분해 장치를 행하는 빈도나 필요성이 극단적으로 줄고, (2) 또한, 사출 공정에 도달하기까지의 액상 수지의 냉각 공정은 불필요하므로, 상 온 부근에서 저점도의 액상 수지를 사출압으로 사출 성형할 수 있기 때문에, 롤러 성형용 금형을 두꺼운 구조로 할 필요가 없고, 가열 경화 시에 있어서의 가열 부하가 증대하지 않고 또한 경화 반응 시간이 단시간으로 충분하며, 따라서, 생산 사이클이 현저하게 향상하고, 냉각 기구의 설비적이 불필요하므로 비용 절감이 가능해진다.

또한, 온도 조정 수단에 의해서, 사출 시에 있어서의 경화형 액상 수지의 온도를 20℃ 내지 70℃로 조정함으로써, 혼합하여 사출할 때에 액상 수지가 고화하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

실시예 8

이하, 도 12a 내지 도 14b를 참조하면서, 본 발명에 따른 사출 성형 장치의 실시예에 대하여 설명한다. 도 12a는 본 장치의 평면도이고, 상기 도 12b는 그 저면도이며, 도 13은 본 장치의 측면을 도시하는 개략 단면도이고(도 12a의 A-A 단면도), 도 14a 및 도 14b는 본 장치의 주요부 확대 단면도이다.

본 실시예의 사출 성형 장치(301)는 합금제의 심체(303)를 삽입하는 통형 금형(304)과, 삽입 상태의 심체(303)의 양 단부(303a, 303b)를 보유하면서 이 통형 금형(304)의 축 방향 양 단부에 내감되는 심체 보유 부재(305, 306)로 이루어지는 사출 성형 금형(302)과, 이 사출 성형 금형(302)의 주위에 배치되고 또한 동일 금형(302)을 직경 방향 좌우측 양측으로부터 끼우는 가열 기구(307, 308)로 구성되는 것이다. 또한, 통형 금형(304)의 내면과 심체 본체부(303c)와 심체 보유 부 재(305, 306)로 둘러싸이는 공간에, 수지 재료를 도입하는 롤러 성형 공간(317)이 형성되어 있다.

상기 심체(303)의 양 단부(303a, 303b)는 상하의 심체 보유 부재(305, 306) 천공된 심체 보유 구멍(305a, 306b)에 감입하여 보유되어 있다. 더욱이, 본 실시예에서는 심체(303)로서, 심체 보유 구멍(305a, 306a)에 감입되는 심체 양 단부(303a, 303b)와, 심체 본체부(303c)의 사이에 단차를 설치한 것을 사용하였지만, 이것에 한정되지 않고, 상기 단차가 없는 스트레이트 타입인 것을 사용하여도 좋다.

또한, 상기 통형 금형(304)의 형상은 시임리스 파이프 형상이고, 그 내면에는 성형품의 이형을 양호하게 하는 관점에서, 불소수지 코팅 처리나 무전해 도금 처리 등을 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 상하의 심체 보유 부재(305, 306)는 통형 금형(304)의 외경과 거의 동일한 외경을 갖고, 하부의 심체 보유 부재(306)에는 롤러 성형 공간(317)에 수지 재료를 충전하기 위한 수지 주입 구멍(306b)이 관통 형성되고, 또한, 상부의 심체 보유 부재(305)에는 충전 수지에 의한 가스 압력을 개방하기 위한 가스 누설 구멍(305b)이 관통 형성되어 있다. 또한, 도 14a에 도시하는 바와 같이 심체 보유 부재(305)의 하단에는 통형 금형(304)에 내감하기 위해서 감합 돌기부(305c)가 형성되고, 상기 도 14b에 도시하는 바와 같이 심체 보유 부재(306)의 상단에도, 통형 금형(304)에 내감하기 위해서 감합 돌기부(306c)가 형성되는 소위 인롱 구조가 채용되어 있다. 더욱이, 상하의 심체 보유 부재(3O5, 306)의 각 단면(305d, 306d)의 외주 가장자리에는 상하의 심체 보유 부재(305, 306)를 통형 금형(304)에 충분한 체결력으로 체결하기 위해서, 금형의 축심 수직 방향에 대하여 5 내지 30°, 보다 바람직하게는 5 내지 20°의 범위 내에 각도 설정된 원형의 제 1 경사면(305e, 306e)이 형성되어 있다.

또한, 상기 가열 기구(307, 308)는 좌우 둘로 분할 형성되어 있고, 그 내부에 카트리지 히터, 밴드 히터, 고주파 유도 가열 장치 및 열매체 순환 장치 등의 열발생 수단을 구비하고, 통형 금형(304)에 열전도시키도록 그 내벽면을 통형 금형(304)의 외면에 접촉시키고 있다. 더욱이, 통형 금형(304)의 내벽면의 곡률 반경은 통형 금형(304)의 외경의 반 또는 그 반보다 약간 큰 값에 설정하는 것이 바람직하고, 내벽면의 재질에는 통형 금형(304)과 거의 동일하고 열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이들 가열 기구(307, 308)의 축 방향 양단에 있어서는 심체 보유 부재(305, 306)의 단면(305d, 306d)의 외주 가장자리를 좌우 양측으로부터 끼우는 형으로, 폴 부재(313, 314, 315, 316)가 구비되고, 이들 폴 부재(313, 314, 315, 316)의 각 내면에는 띠형상의 제 2 경사면(313a, 314a, 315a, 316a)이 형성되어 있다. 더욱이, 각 제 2 경사면(313a, 314a, 315a, 316a)에는 띠형의 내열 탄성 부재(309, 310, 311, 312)가 접착되어 있고, 제 2 경사면은 이들 내열 탄성 부재와 압접하여 상기 제 1 경사면(305e, 306e)을 가압하고 있다. 이러한 폴 부재(313, 314, 315, 316)는 용접이나 볼트 체결 등을 사용하여 가열 기구 본체에 고정하여도 좋고, 또는 폴 부재를 단독으로 직경 방향으로 슬라이드시키는 이동 기구(도시하지 않음)를 적절하게 설치하여도 좋다.

이상의 사출 성형 장치로써 롤러를 제작하는 순서를 이하에 상세하게 설명한 다. 우선, 통형 금형(304)에 심체(303)를 삽입하고, 심체 양 단부(303a, 303b)를 각각 심체 보유 부재(305, 306)에 개설한 심체 보유 구멍(305a, 306a)에 감입하고, 이들 심체 보유 부재(305, 306)를 각각 통형 금형(304)의 양 단부에 삽입하여, 사출 성형 금형(302)의 내부에 롤러 성형 공간(317)을 형성한다. 이 상태에서, 가열 기구(307, 308)를 각각 직경 방향 좌우 양측으로부터 상기 사출 성형 금형(302)을 끼우는 형태로 이동시켜, 폴 부재(313, 314, 315, 316)에 형성한 제 2 경사면(313a, 314a, 315a, 316a)을 내열 탄성 부재(309, 310, 311, 312)와 압접시켜, 상기 제 1 경사면(305e, 306e)을 가압하고, 심체 보유 부재(305, 306)를 통형 금형(304)에 체결한다. 그리고, 가열 기구(307, 308)를 체결함으로써, 상하의 심체 보유 부재(305, 306)의 양 단면(305d, 306d)이 강고하게 끼워지고, 사출 성형 금형(302)이 체결되고 또한 보유되게 된다. 더욱이, 상기 통형 금형(304)을 심체 보유 부재(305, 306)에 강고하게 체결하기 위해서는 통상, 약 20kgf 이상의 체결 하중이 필요하지만, 본 발명에서는 이것을 용이하게 달성할 수 있다.

다음에, 하부의 심체 보유 부재(306)의 수지 주입 구멍(306b)에 수지 주입 노즐(도시하지 않음)을 부착하고, 롤러 성형 공간(317)에 수지 재료를 사출·충전한다. 이 때 내부에 생기는 가스압은 가스 누출 구멍(305b)을 통하여 개방된다. 그리고, 수지 재료의 충전이 종료한 후는 필요에 따라서 가스 누출 구멍(305b)을 폐쇄하고, 이어서, 가열 기구(307, 308)에 구비되는 열발생 수단을 사용하여 롤러성형 공간(317)을 60 내지 150℃ 정도로 가열하여 수지 재료를 경화시킨다. 더욱이, 상기 가스 누출 구멍(305b)의 내경은 0.5 내지 3.0mm으로 조정되는 것이 바람 직하다. 가스 누출 구멍이 0.5mm 미만에서는 높은 내압에 의해 수지가 누출되어 성형품에 버르가 생길 위험이 있고, 다른 한편, 가스 누출 구멍이 3.0mm을 넘으면, 가스 누출 구멍에 침입하여 고화한 수지의 금형 내벽으로의 부착 면적이 커지고, 성형품의 이형이 곤란하게 된다.

그리고, 사출 성형 금형(302)을 냉각하여, 가열 기구(307, 308)를 각각 직경 방향 좌우로 이동시켜서 개방한 상태로 하고, 사출 성형 금형(302)을 개방한다. 계속해서, 심체 보유 부재(305, 306)를 분리하고, 성형품인 본 발명에 따른 롤러를 이형한 후, 재차, 상기 순서를 반복하여 새로운 성형품을 제작한다.

더욱이, 상기의 가열 경화 시에 있어서는 통형 금형(304)과 상하의 심체 보유 부재(305, 306)는 열 팽창하기 때문에, 상하의 심체 보유 부재(305, 306)에 형성한 제 1 경사면(305e, 306e)과, 각 폴 부재(313, 314, 315, 316)에 형성한 제 2 경사면(313a, 314a, 315a, 316a)과의 사이의 면압은 점차로 높아져서, 통형 금형(304)과 상하의 심체 보유 부재(305, 306) 사이의 체결 하중이 커지지만, 본 실시예에서는 상기 제 1 경사면(305e, 306e)과 제 2 경사면(313a, 314a, 315a, 316a)과의 사이에 내열 탄성 부재(309, 310, 311, 312)를 개재시키고 있기 때문에, 상기 열팽창에 의해서 생겨는 체결 하중의 증가분이 흡수되고, 심체(303)에 과도 한 하중이 가해지지 않고 좌굴 등의 변형이 방지되며, 또한 롤러 성형 공간의 밀봉성도 높여지기 때문에, 롤러의 성형성을 손상하는 것이 방지된다. 이러한 내열 탄성 부재(309, 310, 311, 312)의 두께는 0.5 내지 5.Omm가 적합하고, 상기의 60 내지 150℃의 가열 온도에 있어서 적절한 탄성을 갖는 재질로서는, 실리콘이나 불소고무가 적합하다.

또한, 상기 성형품의 수지 재료로서는 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 푸란 수지, 불포화폴리에스테르 수지 및 폴리이미드 수지 등의 열경화성 수지의 1종류 혹은 2종류 이상의 혼합물을 사용하거나, 또한, 실리콘계의 경화형 액상 수지를 사용할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 수지 주입 구멍(306b)은 하부의 심체 보유 부재(306)에 형성되고, 가스 누출 구멍(305b)은 상부의 심체 보유 부재(305)에 형성되었지만, 이 대신에 도 15의 개략 단면도에 도시하는 바와 같이, 상부의 심체 보유 부재(305')에 수지 주입 구멍과 가스 누출 구멍을 겸비한 관통 구멍(318)을 형성하여도 좋다. 즉, 이 관통 구멍(318)에 수지 주입 노즐(319)을 삽입하였을 때, 이 수지 주입 노즐(319)과 관통 구멍(318)과의 사이에 가스 누출용의 빈틈을 설치한 상태에서, 수지 재료를 롤러 성형 공간(317)에 사출·충전하는 것이다. 이러한 구조를 채용하면, 고화한 수지 재료가 수지 주입 구멍을 막는 것이 적어져, 성형 장치의 보수 작업이 한층 더 간이화된다는 이점이 얻어진다.

실시예 9

이하, 본 발명에 따른 사출 성형 장치의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 16a 내지 도 18b는 이 실시예를 도시하는 개략 구성도이다. 도 16a는 본 장치의 평면도이고, 상기 도 16b는 그 저면도이며, 도 17은 본 장치의 측면을 도시하는 개략 단면도이고(도 16a의 B-B 단면도), 도 18a 및 도 18b는 본 장치의 주요부 확 대 단면도이다.

본 실시예의 사출 성형 장치(321)는 심체(323)를 삽입하는 통형 금형(324)과, 삽입 상태의 심체(323)의 양 단부(323a, 323b)를 보유하면서 이 통형 금형(324)의 축 방향 양 단부에 삽입되는 심체 보유 부재(325, 326)를 구비한 사출 성형 금형(322)과, 이 사출 성형 금형(322)의 주위에 배치되고 또한 동일 금형(322)을 직경 방향 좌우 양측으로부터 끼우는 가열 기구(327, 328)로 구성되는 것이다.

상기 심체 보유 부재(325)의 하단과 심체 보유 부부재(326)의 상단에는 상기 실시예 8과 동일하고, 통형 금형(324)의 양 단부에 내감하기 때문에 감합 돌기부(325c, 326c)를 형성하고, 인롱 구조가 채용되어 있다. 또한, 상하의 심체 보유 부재(325, 326)에는 각각 통형 금형(324)과 대면하는 끼워붙임 위치 주위에 제 1 칼날부(325f, 326f)가 팽창 형성되어 있고, 다른쪽, 통형 금형(324)의 양 단부에 있어서도 상기 제 1 칼날부(325f, 326f)와 대면하는 제 2 칼날부(324f, 324g)가 팽창 형성되어 있다. 더욱이, 도 18a 및 도 18b의 확대 단면도에 도시하는 바와 같이, 이들 제 1 칼날부(325f, 326f) 및 제 2 칼날부(324f, 324g)의 배면에는 각각, 축심 수직 방향에 대하여 소정 각도 경사진 제 1 경사면(325a, 326a 및 324a, 324b)이 형성되어 있다. 이들 경사 각도는 상하의 심체 보유 부재(325, 326)를 통형 금형(324)에 충분한 체결력으로 체결하기 위해서, 5 내지 30, 특히는 5 내지 20의 범위 내에 설정하는 것이 바람직하다.

다른쪽, 가열 기구(327, 328)의 내벽면에는 닫힌 상태로, 대면하는 제 1 칼 날부(325f, 326f) 및 제 2 칼날부(324f, 324g)를 결합하는 테이퍼형의 홈부(330, 331)가 오목하게 설치되어 있다. 또, 이들 홈부(330, 331)의 상하 내면에는 반원형의 제 2 경사면(330a, 330b, 331a, 331b)이 형성되고, 이들 제 2 경사면(330a, 330b, 331a, 331b)에는 각각 반원형의 내열 탄성 부재(332, 333, 334, 335)가 접착되어 있다. 이러한 제 2 경사면(330a, 330b, 331a, 331b)은 상기 내열 탄성 부재(332, 333, 334, 335)에 상하 방향으로부터 압접하고, 제 1 경사면(325a, 324a 및 326a, 324b)을 가압하여, 심체 보유 부재(325, 326)와 통형 금형(324)을 체결시킨다. 더욱이, 기타 구성 부재는 상기 실시예 8에 있어서의 폴 부재와 제 1 경사면을 제외하고, 실시예 8의 구성과 거의 동일하므로, 그 상세한 설명을 생략한다.

이상의 본 실시예의 사출 성형 장치로써 롤러를 제작하는 순서를 이하에 설명한다. 우선, 통형 금형(324)에 심체(303)를 삽입하고, 심체 양 단부(323a, 323b)를 각각 심체 보유 부재(325, 326)에 개설한 심체 보유 구멍(325d, 326d)에 감입하여, 이어서, 이들 심체 보유 부재(325, 326)를 각각 통형 금형(324)의 양 단부에 내감하고, 사출 성형 금형(322)을 닫고 내부에 롤러 성형 공간(336)을 형성한다. 이 상태에서, 가열 기구(327, 328)를 각각 직경 방향 좌우 양측으로부터 상기 사출 성형 금형(322)을 끼우는 형으로 이동시켜, 상기 홈부(330, 331)에, 제 1 칼날부(325f, 326f) 및 제 2 칼날부(324f, 324g)를 결합시켜, 제 2 경사면(330a, 330b, 331a, 331b)를 내열 탄성 부재(332, 333, 334, 335)에 상하 방향으로부터 압접시켜, 제 1 경사면(325a, 326a, 324a, 324b)을 가압한다. 그리고, 가열 기구를 체결함으로써, 심체 보유 부재(325, 326)와 통형 금형(324)이 체결되고 동시에 보 유된다.

다음에, 상기 실시예 8과 동일한 순서로, 롤러 성형 공간(336)에 수지 재료를 사출·충전하여, 사출 성형 금형(322)을 냉각하여, 가열 기구(327, 328)를 각각 직경 방향 좌우로 이동시켜 열린 상태로 하고, 사출 성형 금형(322)을 개방한다. 이어서, 심체 보유 부재(325, 326)를 떼내어, 성형품인 본 발명에 따른 롤러를 이형한 후, 재차, 상기 순서를 반복하여 새로운 성형품을 제작한다.

이상, 상기한 실시예 8 및 실시예 9에서는 제 1 경사면과 이것에 대응하는 제 2 경사면을 금형의 양단에 설치하였지만, 본 발명에서는 금형의 일단에만 설치하여도 좋다.

또한, 상기한 실시예 8 및 실시예 9에서는 사출 성형 금형을 세로형인 것으로서 사용하였지만, 본 발명에서는 이것에 한정되지 않고, 가로형이나, 가로형과 세로형의 조합 형인 것이라도 상관 없다.

이상과 같이, 본 발명의 전자 사진용 롤러의 사출 성형 금형에 의하면, 통형 금형의 양 단부에 끼워붙여지는 심체 보유 부재가, 그 외벽면에 축심 수직 방향에 대하여 소정 각도 경사지는 제 1 경사면을 갖는 동시에, 가열 기구가 닫힌 상태에서 상기 사출 성형 금형을 접촉 보유하는 내벽면을 갖고, 또한 이중 벽면에 상기 제 1 경사면을 가압하는 제 2 경사면을 갖는 것에 의해, 사출 성형 금형을 체결하고 또한 보유하기 때문에, 금형 구조가 간략화되고, 종래 곤란하였던 사출 성형 금형의 조립으로부터 수지 재료의 주입, 가열 경화, 금형의 분해 및 성형품의 이형에 도달하기까지의 일련의 공정의 대폭적인 자동화를 달성하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 제 1 경사면과 제 2 경사면과의 사이에 내열 탄성 부재를 개재시키는 것에 의해, 가열 경화 시에 있어서의 금형의 열팽창에 의해서 생기는 체결 하중의 증가분이 상기 내열 탄성 부재에 흡수되기 때문에, 안정된 형 체결을 얻을 수 있고, 또한, 롤러의 성형성을 높이는 것이 가능해진다.

실시예 10

본 발명의 또 다른 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 19a에 도시하는 바와 같이, 성형 금형(400)은 통형 금형(13)과, 해당 통형 금형(13)의 양단에 배치되는 한 쌍의 심체 보유 부재(14a, 14b)를 갖고, 통형 금형(13) 및 한 쌍의 심체 보유 부재(14a, 14b)에 의해 롤러 성형 공간(15)을 형성하고 있다. 한쪽의 심체 보유 부재(14b)에는 수지 주입구(16)가 설치되어 있다. 상기 통형 금형(13)의 내부에는 성형되는 수지 롤러의 심체(21)가, 그 양 단부가 양 심체 보유 부재(14a, 14b)에 뚫려진 심체 보유 구멍(17a, 17a)에 삽입된 상태로 보유된다. 상기 수지 롤러의 심체(21)의 형태로서는 예를 들면 도 22a 내지 도 22c와 같은 것이 있다. 또한, 심체(21)의 재료로서는 공지의 임의의 재료, 예를 들면, 금속 재료나 도전성을 부여한 수지 재료 등이 적용 가능하다. 수지 롤러의 크기에 대해서는 종래의 수지 롤러와 다른 부분은 없고, 일반적으로는 직경 10mm 내지 30mm, 길이 200mm 내지 400mm의 크기이다.

상기 통형 금형(13) 및 심체 보유 부재(14a, 14b)는 열경화성 수지 성형용으로 사용되는 공지의 임의의 재료로 구성되고, 바람직하게는 프리하든강, 경화강, 비자성강, 탄소 공구강, 내식강(스테인리스강) 등이다. 그리고, 본 발명에서는 심체 보유 부재(14a, 14b)는 예를 들면 도 19a 및 도 19b에 도시하는 실시예와 같이, 성형 시에 수지 성형 단면이 심체(21)를 따라서 원호형으로 솟아오르는 형상으로 성형되도록 심체(21)가 삽입되는 심체 보유 부재(14a, 14b)의 심체 보유 구멍(17a, 17a)의 개방 구멍 가장자리에, 해당 심체 보유 부재(14a, 14b)에 보유되는 심체(21)의 외형보다도 대직경이고, 또한 심체 보유 구멍(21)의 안쪽부, 즉, 보유되는 심체(21)의 단부를 향하여 원호형으로 직경이 축소되는 원형 오목홈(430)을 미리 형성하고 있다.

상기의 수지 롤러 성형 금형(400)에 의해 수지 로울을 성형하기 위해서는 한 쌍의 심체 보유 부재(14a, 14b)의 심체 보유 구멍(17a, 17a)에 심체(21)의 양 단부를 삽입하여 미리 양 심체 보유 부재(14a, 14b) 사이에서 심체(21)를 보유한 상태로, 통형 금형(13)과 해당 통형 금형(13)의 양 단부의 심체 보유 부재(14a, 14b)에 의해 형성되는 롤러 성형 공간(15)에 수지 주입구(16)로부터 수지 재료를 주입, 충전한다. 롤러 성형 공간(15)에 주입, 충전되는 수지 재료는 해당 성형 공간(15)의 축 방향양 단면에 심체(21)의 주위를 따라 심체 보유부(14a, 14b)에 형성된 원형 오목홈(430, 430) 내에도 충전된다. 이렇게 하여 수지 재료를 주입, 충전한 후, 롤러 성형 공간(15) 내의 수지를 가열 경화시킴으로써 심체(21)의 주위를 따라서 수지 성형체(12)가 통형으로 형성된다. 이 통형의 수지 성형체(12)의 단면(12c)은 상기 심체 보유 부재(14)의 원형 오목홈(430)의 형상으로 솟아올라 형성되고, 심체(21)를 따라서 솟아오름부(440)가 형성된다. 수지의 경화가 완료한 후, 심체 보 유 부재(14a, 14b)를 통형 금형(13)으로부터, 그 축 방향을 따라서, 상방 및 하방으로 빼낸다. 이어서, 통형 금형(13)에 대하여 심체(21)를 압출하는 등으로, 통형 금형(13) 내에 보유되어 있는 성형품을, 그 축 방향을 따라서 상방 또는 하방으로빼냄으로써 금형으로부터 빼낸다. 꺼낸 수지 로울(10)의 성형품을 도 19b에 도시한다.

이 도 19a 및 도 19b에 도시하는 실시예와 같이, 수지 로울(10)에 있어서의 수지 성형체 단면(12c)에 심체(21)의 단부를 향함에 따라서 원호형으로 직경이 축소되도록 솟아오르는 솟아오름부(440)의 형상은 수지 성형체(12)의 두께와, 이 수지 롤러(10)가 실제의 전자 사진 장치 등에 장착될 때의 허용 치수에 의하지만, 직경이 축소되는 솟아오름부 외면의 원호의 곡률 반경(R)이 0.2mm 내지 3mm의 범위가 되도록 형성하는 것이 바람직하고, 원호의 곡률 반경(R)이 0.5mm 내지 2mm의 범위가 되도록 형성하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 수지 성형체 단면(12c)에서 심체(21)의 축 방향으로의 솟아오름 치수(L)는 0.5mm 내지 5mm가 바람직하고, 1mm 내지 3mm가 보다 바람직하다.

실시예 11

또한, 도 20a에 도시하는 것은 다른 실시예의 성형 금형이고, 이 성형 금형(400)에 의한 수지 롤러(10)의 성형품의 형상을 도 20b에 도시한다. 이 성형 금형(40O)은 수지 성형체(12)의 솟아오름부(440)를, 심체(21)를 따라서 심체(21)의 단부에 향함에 따라서 직선적으로 직경이 축소되도록 솟아올라 형성하는 형상으로 심체 보유 부재(14a, 14b)에 원형 오목홈(430, 430)을 형성한 것이다. 이와 같이, 수지 성형체 단면(12c)을 심체(21)를 따라서 심체(21)의 단부를 향하여 직선적으로 직경이 축소되도록 솟아올라 형성하는 경우의 솟아오름부(440)의 형상은 수지 성형체(12)의 두께와 실제의 전자 사진 장치 등에 장착될 때의 허용 치수에 의하지만, 수지 성형체 단면(12c)에서 심체(21)의 축 방향으로의 솟아오름 치수(L)는 0.3mm 내지 3mm가 바람직하고, 1mm 내지 2mm가 보다 바람직하다. 또한, 솟아오름 각도(θ)는 심체(21) 표면의 축 방향을 기준으로서 5°내지 60°가 바람직하다.

실시예 12

도 21a에 도시하는 것은 또 다른 실시예이고, 수지 성형체 단면(12c)의 솟아오름부(440)를 계단형으로 형성하는 경우의 성형 금형이고, 이 성형 금형(400)에 의해 얻어지는 수지 로울 성형체 형상을 도 21b에 도시한다. 이 계단형의 솟아오름부(440)의 형상은 수지 성형체(12)의 두께와 실제의 전자 사진 장치 등에 장착되었을 때의 허용 치수에 의하지만, 수지 성형체 단면(12c)으로부터 심체(21)의 축 방향으로의 솟아오름 치수(L)는 0.3mm 내지 3mm가 바람직하고, 1mm 내지 2mm가 보다 바람직하다. 또한, 상기 계단형 솟아오름부(440)와 수지 성형체 단면(12c)의 경계면(5)은 원호형으로 직경이 축소되는 형상으로 되어 있다. 이 계단형 솟아오름부(440)의 두께(T₁)는 수지 성형체(12)의 두께(T₀)의 1/2 내지 1/8이 바람직하고, 1/3 내지 1/5이 보다 바람직하다. 상기 계단형 솟아오름부(440)의 형상은 도면 예 의 실시예와 같이 1단이라도 좋지만, 서서히 그 외부 직경을 작게 하여 2단 이상의 계단 형상으로서 하여도 좋고, 그 치수는 상술한 바와 같다.

실시예 13

더욱이, 다른 실시예로서 도 23a 내지 도 23g에 도시하는 바와 같은 솟아오름부(440)의 형상도, 심체 보유 부재의 가공 상의 형편이나 실제 기기에서의 허용되는 형상 등으로 채용이 가능하다. 예를 들면, 전자 사진 장치 등의 치수 상의 형편에 의해, 수지 성형체 단면(12c)으로부터 심체(21)의 단부측으로의 성형 수지의 솟아오름이 허용되지 않는 경우 등에는 예를 들면 도 23f, 도 23g에 도시하는 바와 같이, 수지 성형체 단면(12c)의 심체(21)의 주위를 원형으로 오목 설치하는 동시에, 해당 오목부(450) 내에 솟아오름부(440)를 형성한 형상의 제안도 가능하게 된다. 이들 도 23a 내지 도 23g에 도시하는 경우의 솟아오름부(440)의 치수도, 상술한 도 19a 내지 도 21b에 도시하는 실시예의 치수와 같다.

더욱이, 심체(21)에 프라이머를 도포하는 경우는 수지 성형체(12)에 접촉하는 부분 뿐만 아니라, 수지 성형체 단면(12c)에 형성되는 솟아오름부(440)에 접촉하는 부분에도 도포하면 보다 효과적이다.

상기와 같은 본 발명의 수지 롤러의 구체적 성형 방법의 일 예를 설명하면, 예를 들면, 말단 알릴화폴리옥시프로필렌계 중합체에 폴리실록산계 경화제와 도전성 부여재(카본 블랙)를 배합하여, 액상 수지용 사출 주입기에 있어서, 롤러 외경이 ψ16mm이고, 수지 성형체의 길이 250mm의 롤러를 성형하는 경우, 배합된 주입 수지의 점도는 도전성 부여재의 혼합 부수에 의하지만, 200 내지 5000포이즈이고, 주입시의 주입 압력은 0.5MPa 내지 15MPa이다. 그리고, 예를 들면, 상기 치수 형상의 롤러이고, 수지 성형체의 두께가 4mm의 경우, 금형의 수지 주입구의 직경은 1mm 내지 2mm으로 되어 있다. 또한, 주입 시의 금형의 방향은 금형의 긴쪽 방향을 수직으로 세워, 금형의 하부에서 주입하는 것이 바람직하다.

금형의 가열은 종래 공지의 임의의 방법으로 행할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, 가열 팬이 설치된 가열 화로 내에서 가열하는 방법, 금형의 주위에 전기 히터를 배치하여 가열하는 방법, 또는 유도 가열 코일을 금형 주변에 배치하여 가열하는 방법 등이 있다. 금형의 온도는 열경화성 수지의 주입 및 가열 경화를 행할 수 있는 임의의 온도를 선택할 수 있지만, 수지 주입 시는 수지가 주입하기 쉽고, 또한 경화하지 않는 온도, 예를 들면 20℃ 내지 70℃ 정도가 바람직하다. 또한, 수지의 가열 온도는 수지에 배합되는 경화 제어제의 분량에도 의하지만, 80℃ 내지 20O℃ 정도가 바람직하다.

본 발명의 수지 롤러의 성형에 사용 가능한 성형 수지 재료로서는 열경화성수지를 들 수 있다. 예를 들면 실리콘, 우레탄, 아크릴로니트릴·부타디엔공중합(NBR), 에틸렌·프로필렌·디엔·메틸렌 공중합체(EPDM) 등을 사용할 수 있다. 상기 열경화성 수지에는 필요에 따라서 그 밖의 각종 첨가제를 첨가할 수 있다. 예를 들면, 카본 등의 저항 제어제를 첨가하면, 롤러의 전기 저항을 제어할 수 있다.

또한, 상기 열경화성 수지 재료로서, (A) 분자 중에 적어도 1개의 알케닐기 를 갖고, 주쇄를 구성하는 반복 단위가 주로 옥시 알킬렌 단위 또는 포화탄화수소단위로 이루어지는 중합체와, (B) 분자 중에 적어도 2개의 하이드로 실릴기를 갖는 경화제와, (C) 하이드로 실릴화 촉매와, (D) 도전성 부여제를 주성분으로 하는 경화성 조성물을 사용하는 것은 본 발명의 수지 롤러의 바람직한 실시예이다. 상기 경화성 조성물의 반응 경화물로 이루어지는 성형 수지는 특히 유연한 구조를 갖기 때문에, 두께를 얇게 하더라도 충분히 그 탄성 효과를 발휘한다. 또한 옥시 알킬렌단위를 포함하는 경우에는 경화전에 저점도이기 때문에 취급하기 쉽고, 한편, 포화탄화수소 단위를 포함하는 경우에는 저급수율이 되어 고습환경 하에도 체적 변화 및 롤러 저항의 변화가 적다는 점에서 바람직하다.

상기 열경화성 수지에는 필요에 따라서, 경화제, 경화 촉진제, 경화 지연제 등의, 열경화 반응을 조정하는 재료가 첨가된다. 또한, 필요에 따라서, 유기 또는 무기의 충전제를 첨가할 수도 있다. 더욱이, 필요에 따라서 유기 또는 무기의 각종안료, 증점제, 이형제 등을 첨가할 수 있다.

이하에, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 이 실시예는 조금도 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 도 19a에 도시하는 성형 금형(400)을 사용하여, 도 19b에 도시하는 바와 같은, 롤러 외경이 ψ16mm, 수지 성형체(12)의 길이 250mm의 수지 롤러(10)를 성형하였다. 심체(21)의 외경(d)는 8mm이며, 수지 성형체 단면(12c)의 솟아오름부(440)의 형상은 그 외면의 곡률 반경(R)이 2mm에서, 심체(21)의 축 방향으로의 솟아오름 치수(L)가 2.5mm로 성형되도록, 성형 금형(400)의 심체 보유 부재(14a, 14b)에 원형 오목홈(430, 430)을 성형하고 있다.

사용한 열경화성 수지 재료는 상기 표 1에 도시하는 배합 수지로, 점도는 60O 포이즈였다.

상기 배합 수지 재료를 액상 수지용 사출 주입기에 있어서, 주입 압력을 4 MPa이고, 금형의 수지 주입구(16)의 직경이, 1.5mm의 금형에, 금형의 긴쪽 방향을 수직으로 세워, 금형의 하부로부터 주입하였다. 금형의 가열은 가열 팬이 설치된 가열 화로 내에서 가열하는 방법으로, 가열 화로 내의 분위기 온도를 140℃에 설정하여, 20분간 가열 후, 금형으로부터 성형품의 축 방향에 20kg의 이형 하중을 인가하면서, 약 10초로 이형하여, 성형품을 얻었다. 그 결과, 얻어진 수지 롤러(10)의 심체(21)와 수지 성형체(12)의 사이에서, 박리는 인정되지 않았다.

본 발명에 따른 수지 롤러 및 성형 금형에 있어서는 수지 성형체의 단면을 심체에 따라서 솟아올라 형성함으로써, 성형 후의 형 이탈 시에 여기에 집중하는 힘을 분산하도록 하였기 때문에, 수지 성형체와 심체가 박리하지 않고서, 염가로 안정적으로 양품을 얻는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 수지 롤러 및 수지 롤러의 제조 장치 및 그 제조 방법은 전자 사진 방식을 채용한 각종 장치에 장착하는 현상 롤러, 대전 롤러, 전사 롤러 등의 수지 롤러에 사용하는 데 적합하다.

Claims

심체의 주위에 원통형의 수지층을 설치하여 롤러 본체가 형성되고, 해당 롤러 본체의 수지층의 단부의 코너부가 모떼기 또는 라운딩 가공되어, 해당 수지층의 표면에 표면층이 형성되는 것을 특징으로 하는 수지 롤러.
제 1 항에 있어서,

상기 수지층의 경도는 25°(JIS-A) 이하인 수지 롤러.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 수지층의 코너부의 모떼기 또는 라운딩 가공을 하는 부분의 치수는 성형 후의 롤러 본체의 중앙부보다도 대직경으로 되어 있는 단부의 돌출량의 1 내지 40배인 것을 특징으로 하는 수지 롤러.
성형 금형 내에 심체를 배치하는 동시에 해당 금형 내에 열경화성 액상 수지를 주입하여 가열 경화시키고, 심체의 주위에 원통형의 수지층이 설치된 롤러 본체를 형성하는 공정과,

해당 롤러 본체를 금형으로부터 이형한 후, 해당 수지층의 단부의 코너부를 모떼기 또는 라운딩 가공하는 공정과,

수지층의 주위에 표면층을 형성하는 공정을 포함하는 수지 롤러의 제조 방 법.
제 4 항에 있어서,

상기 수지층의 코너부의 모떼기 또는 라운딩 가공하는 공정은 해당 코너부를 가열하고, 코너부의 수지를 용융 제거하는 공정을 포함하는 수지 롤러의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 수지층의 코너부의 모떼기 또는 라운딩 가공하는 공정은 해당 코너부에 용제를 도포하여 코너부의 수지를 용해 제거하는 공정을 포함하는 수지 롤러의 제조 방법.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 수지층의 경도는 25°(JIS-A) 이하인 수지 롤러의 제조 방법.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 성형 후의 롤러 본체의 중앙부와 비교한 단부 돌출량을 1로 하였을 때, 상기 코너부의 모떼기 또는 라운딩 가공을 하는 부분은 직경 방향 및 축 방향도 해당 돌출량의 1 내지 40배인 수지 롤러의 제조 방법.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 열경화성 액상 수지 재료는,

(가) 분자 중에 적어도 1개의 알케닐기를 포함하여, 주쇄를 구성하는 반복 단위가 주로 옥시 알킬렌 단위 또는 포화탄화수소 단위로 이루어지는 중합체와,

(나) 분자 중에 적어도 2개의 하이드로 실릴기를 포함하는 경화제와,

(다) 하이드로 실릴화 촉매와,

(라) 도전성 부여제를 주성분으로 하는 수지 롤러의 제조 방법.