专利名称：充电辊的专用模具及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于激光打印机的充电辊的专用模具，还涉及该充电辊的制作方法。
背景技术：
激光打印机利用光、电、热的物理、化学原理通过相互作用输出文字或图像。基本过程可分为充电、曝光、显影、转印、定影、清洁、消电等七个步骤。首先，感光鼓表面由充电辊均匀地充电。激光扫描器向感光鼓发射含有图像信息的经过调制的激光，在感光鼓表面形成与待复制图像对应的静电潜像。接着，来自显影辊的碳粉转而吸附在感光鼓表面上使静电潜像转换成可视图像。随着感光鼓的旋转及经转印辊对纸张等记录介质背面施加的正电压作用，对在感光鼓表面形成了可视图像的带负电荷的碳粉产生吸引力，由碳粉形成的可视图像即被转印至纸张等记录介质上。随后进入加热辊和加压辊形成的定影组件，在热和压力的作用下碳粉粒子熔入记录介质的纤维中，于是碳粉形成的可视图像完全固化于记录介质上，即完成了基本的成像动作。参见图I，现有充电辊有一根实心钢轴3，外包具有一定导电性能的弹性层2，充电辊按材质分为两种一种俗称硬辊，即弹性层2由实体橡胶制作；另一种俗称软辊，即弹性层2由橡胶发泡材料制作，并在弹性层外加装套管4。无论是硬辊还是软辊，其工作表面都需经过表面研磨，例如，外层套管4虽然具备均匀半导电性和表面光洁性，其精度达到充电辊表面粗糙度与几何尺寸的精度要求，但套在弹性层2外之后，其表面粗糙度及几何尺寸的精度会发生变化，需要修复才能达到充电辊的制作要求。充电辊表面粗糙度与几何尺寸要求极高，充电辊表面粗糙度应达到Ra :0. 2 μ m，直线度小于等于O. Imm ;研磨工序在充电辊整个制作成本当中占据相当大的比例，而且将芯轴塞进弹性层操作困难，如何节省这两道工序，成了人们探索的目标，在公开号为CN101354561A、名称为“一种打印机用充电辊、充电辊的制作方法”的中国发明专利申请中，公开的充电辊是一种利用浇注的方法将液体弹性材料注入特定的模具中，并利用液体弹性材料本身的特性以及与模具之间的配合关系，生产激光打印机用充电辊的方法，其生产效率高，且无须打磨步骤。其方法主要包括， 第一步，将若干金属铁芯定位于若干管体模具中；第二步，在管体模具中涂抹上隔离剂；第三步，将液态弹性材料利用浇注机械注入到管体模具中；第四步，利用加热设备进行加热固化；第五步，将成品从该管体模具中取出。在其制作方法中，需要在管体模具中涂抹上隔离剂，而且需要加热固化，否则会导致脱模操作困难，因为即便抹上隔离剂，由于所形成的弹性层充塞整个管体模具，虽然隔离剂克服了弹性层自身的粘性吸附在管体模具上产生真空吸力，但弹性层与管体模具之间形体尺寸的无间隙使脱模产生相互摩擦力，造成脱模困难， 加热固化后，只能靠冷却产生收缩来脱模。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种不需要加热固化也不需要表面研磨并脱模容易的充电辊的专用模具；
另一个目的是提供制作该充电辊的制作方法。为实现上述第一个目的，本发明提供的充电辊的专用模具，该充电辊包括芯轴及具有导电性能的外层套管，专用模具包括上模管及下模管，上模管的管壁中有贯穿上下两端面用作浇注的上模管通道，上模管及下模管的外径及内径分别与外层套管的内径及芯轴对应位置的外径间隙配合。由以上方案可见，通过上模管的下端面及下模管的上端面与芯轴的外表面和外层套管的内表面合围成浇铸模腔，外层套管作为充电辊的自身的一部分，液态导电弹性材料在合围成浇铸模腔内浇铸成型并在常温下固化2至4小时，使之凝固成固态的弹性层后，外层套管不需要拆除，而外层套管本身具备均匀半导电性和表面光洁性，其精度达到充电辊表面粗糙度与几何尺寸的精度要求，常温下固化不会影响其原有的精度，所以无需研磨，由于上模管及下模管的外径及内径分别与外层套管的内径及芯轴对应位置的外径间隙配合， 使得安装上模管及下模管时操作方便，当浇铸完成后，上模管及下模管轻而易举地取出。作为对上述技术方案的进一步改进，下模管的管壁中有贯穿上下两端面用作排气的下模管通道。从上模管通道浇注、从下模管通道排气使合围成的浇铸模腔入料顺畅。作为对上述技术方案的进一步改进，该上模管是T形构件。上模管是T形构件使上模管及下模管与芯轴定位时操作方便。作为上述技术方案的一个具体方案，上模管通道及下模管通道至少各有一条，分别围绕上模管及下模管的中心线均布。均布的多条通道使浇铸操作时，注入的液态导电弹性材料在模腔中分布均匀，排气顺畅。作为对上述技术方案的进一步改进，还包括强度增强模具，该强度增强模具包括两个以上具有分模面的分型模，该分型模至少有一个与外层套管的外径相适配的半圆槽， 该半圆槽相互平行地排列在分模面上。因为外层套管的材质是硬质的，但用来加工成管只有O. 1-0. 5mm厚，常用O. 3mm的厚度，而O. 3mm的薄管在没有负荷时是挺括的，在注胶受力后易变形，分型模的分模面上对应的半圆槽围成的圆柱体，与外层套管的外径相适配，可在浇铸时起支撑抗变形作用，而浇铸是在外层套管内进行，避免了分模面之间接缝处的位置会有细小的缝隙的缺点，使得在浇铸后充电辊产出时，该分模面之间接缝处不会有细小的边缘突起即分模线，保证了产品的质量。分型模的半圆槽至少有一个，使一次可加工生产多个充电辊，提高了生产效率。作为对上述技术方案的进一步改进，还包括合拢装置，该合拢装置将两个以上的分型模正对扣紧，使分别置于不同分模面上对应的半圆槽吻合地将外层套管包裹在内。作为上述技术方案的一个具体方案，合拢装置包括上扣模及下扣模，该上扣模将与上模管接近的分型模的一端拢紧并固定，下扣模包括敞口容腔，该下扣模将与一端相对的另一端拢紧并收纳进敞口容腔中。上扣模及下扣模分别从分型模的两端将两个以上的分型模合拢扣紧，结构简单，操作方便。作为上述技术方案的一个具体方案，分型模有三个，分型模的顶部还包括与半圆槽构成凹陷T形的凹槽，该凹槽的顶部与上模管的顶部相适配。三个并列的分型模，置于中间的分型模有两个分模面，分别与相邻的分型模的分模面正对合拢扣紧，使模具的结构紧凑；该凹槽的顶部与上模管的顶部相适配，使上模管与半圆槽的定位稳定，便于调整上模管与下模管相对的两端面之间的距离，上模管及下模管与芯轴定位时操作方便，使弹性层浇铸长度符合要求；
为实现上述第二个目的，本发明提供充电辊的制作方法
第一步组装模具单元
上模管及下模管将外层套管夹在中间相向而设，并分别与芯轴的两端相套；
将外层套管的两端分别套在上模管及下模管上，芯轴和外层套管以及两端的上模管及下模管围成的空腔成为弹性层浇铸模腔，形成模具单元；
第二步注胶
将液态导电弹性材料通过上模管通道，利用浇注机械设备注入到外层套管内；
第三步常温固化
将模腔中注满的液态导电弹性材料在常温下固化2至4小时，使之凝固成固态的弹性层，并紧包裹在芯轴上，外层套管紧附在弹性层上；
第四步卸模
将上模管及下模管从芯轴上卸掉；
第五步修整
将外层套管两端与模管相套的部分及大于弹性层的长度的部分裁掉，并使弹性层的两端平整。本发明的充电辊的制作方法相对于现有技术，其优胜的地方在于取消了构成浇铸模腔外壁的模具，取而代之的是不需要拆卸的外层套管，节省了隔离剂，不需要加热固化定型，在常温下静置2至4小时固化定型后，拆卸两端的模管，将外层套管两端的过渡段裁掉， 继续静置固化至24小时，即可完成，不需要研磨充电辊的外表面。作为对上述技术方案的一种优选方案，还包括强度增强模具，该强度增强模具包括两个以上具有分模面的分型模，该分型模至少有一个与外层套管的外径相适配的半圆槽，该半圆槽相互平行地排列在分模面上；
在第一步中还包括将该模具单元包裹在强度增强模具内的步骤。强度增强模具包括两个以上具有分模面的分型模，分型模至少有一个与外层套管的外径相适配的半圆槽， 该半圆槽相互平行地排列在分模面上。外层套管的材质是硬质的，但用来加工成管只有 O. l-ο. 5mm厚，常用O. 3mm的厚度，而O. 3mm的薄管在没有负荷时是挺括的，在注胶受力易变形，配加两个内半圆柱围成的强度增强模具，可在注胶时对作为浇铸模腔外壁的外层套管起支撑抗变形作用，注胶作业完成则可取出模具单元置静固化。
图I是现有充电辊的剖视图2是本发明充电辊的专用模具所生产的充电辊的剖视图3是本发明充电辊的专用模具第一实施例在浇铸前的结构分解图4是本发明充电辊的专用模具第一实施例的剖视图5是本发明充电辊的专用模具另一使用状态的剖视图6是本发明充电辊的专用模具第二实施例中的分型模的俯视图7是图6的A-A向视图；图8是本发明充电辊专用模具第二实施例中的下扣模的俯视图9是图8的B-B剖视图10是本发明充电辊的制作方法实施例中第一步的示意图11是本发明充电辊的制作方法实施例中第二步的示意图12是本发明充电辊的制作方法实施例中第四步的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。参见图2，充电辊，包括芯轴3 ;直接浇注在该芯轴上的可导电的弹性层2 ;套在弹性层2外的具有导电性能的外层套管4，该外层套管4的材料为硬质的PE或尼龙或PFA，厚度为O. I至O. 5mm,表面具有表面光滑、无毛刺所需的粗糙度，浇铸的弹性层2与外层套管4 配合可保浇铸后不影响外层套管自身的表面粗糙度及几何尺寸的精度，进而达到充电辊标准的要求。充电辊的专用模具第一实施例
参见图3，充电辊的专用模具，包括浇注模具，该浇注模具包括上模管5及下模管7，该上模管5的管壁中有贯穿上下两端面用作浇注的通道52，通道52有六条，围绕上模管5的中心线均布，上模管5还包括定位部51，该定位部51使得上模管5成为大致呈T形的构件。 上模管5的外径及内径分别与外层套管4的内径及芯轴3对应位置的外径间隙配合；下模管7的管壁中有贯穿上下两端面用作浇注时排气的下模管通道71，下模管通道71有六条， 围绕下模管7的中心线均布，下模管7的外径及内径分别与外层套管4的内径及芯轴3对应位置的外径间隙配合；具有分模面61的分型模6，该分型模6有一个与外层套管4的外径相适配的半圆槽62，由合拢装置将两个分型模6正对扣紧，使两个半圆槽62吻合地将外层套管4包裹在内。参见图4，芯轴3的周面和外层套管4的内表面以及两端的上模管5的下端面及下模管7的上端面围成的空腔成为弹性层2的浇铸模腔，形成模具单元1，模具单元I中的外层套管4可以由强度增强模具增强其强度，强度增强模具包括合拢装置及两个分型模6，将模具单元I包裹在内。在浇铸时，模具单元I可以放置成其中的芯轴与水平线相垂直的状态。参见图5，在浇铸时，模具单元I还可以放置成其中的芯轴3与水平线之间的夹角 α在30度至90度范围内的状态。充电辊的专用模具第二实施例
本例与充电辊的专用模具第一实施例结构基本相同，不同处仅在于分型模的构造，以及增加了由上扣模及下扣模构成的合拢装置，现主要对以上不同的结构加以详细说明。参见图6，强度增强模具还可以有三个同时并列的分型模6，置于中间的分型模有两个分模面61,分别与相邻的分型模6的分模面61正对,每个分型模6至少有一个与外层套管的外径相适配的半圆槽62，相邻分模面61上的半圆槽62两两相对。三个并列的分型模6由合拢装置合拢扣紧在一起。参见图7，半圆槽62相互平行地排列在分模面61上，分型模的顶部还包括与半圆槽62构成凹陷T形的凹槽63，该凹槽63的顶部与上模管的顶部相适配。
合拢装置包括上扣模及下扣模。参见图8，下扣模8有敞口容腔82，敞口容腔82内有与下模管通道相通的纵截面凹槽81 ；
参见图9，浇铸时该纵截面凹槽81作为排气总通道，该敞口容腔82的横截面与三个相扣的分型模的下端横截面相适配。参见图10，上扣模9包括浇铸口 91，上扣模9的下端面与分型模的上端面之间形成流动内腔，浇铸口 91直接与流动内腔相通。充电辊制作方法实施例第一步组装模具单元
参见图10，上模管5及下模管7将外层套管4夹在中间相向而设，并分别与芯轴3的两端相套，将外层套管4的两端分别套在上模管5及下模管7上，芯轴3和外层套管4以及两端的上模管5及下模管7围成的空腔成为弹性层的模腔，形成模具单元I ;所组成的模具单兀I分别置于其中一个分型模6的各个半圆槽62内，该分型模6与另一个具有相对半圆槽 62的分型模相扣合，使两个分型模的每对相对的半圆槽62吻合地将模具单元I包裹在内。 上模管5的定位构件51嵌在凹槽63上,三个相扣合的分型模6垂直固定在下扣模8的敞口容腔82上，使上模管5及下模管7相对端面的距离大于或等于弹性层的长度。将分型模 6所能容纳的全部模具单元按以上方法组装好后逐一放入。第二步注胶
参见图11，上扣模9将三个相扣的分型模6的上端固定，上扣模9的下端面与分型模的上端面之间形成流动内腔92，上扣模9中间有浇铸口 91直接与流动内腔92相通，利用浇注机械设备将液态导电弹性材料从浇铸口 91注入流动内腔92，通过上模管通道，注入到外层套管内，下模管通道排出的气体全部从纵截面凹槽81排出。弹性层的材料，需细研并混合，构成弹性层2的材料可以有多种配方。如下所列， 材料配方一
预配料A 导电材料I :导电材料2 MOCA =100 (10 15) (2 5) (10.37)
其中，预配料A的配比制作为PEA TDI-80 NC0=200 34. 8 3. 6 由上述材料及配比组成CPU，即浇注型聚氨酯。材料配方二
预配料A预配料B导电材料I:导电材料2 =100 66. 3 (10 15) (2 5)
其中，预配料A的配比为
PTMEG TDI-100 TDI-80 NCO =100 39. I 13. I 3.6 预配料B的配比为
PTMEG MOCA :三亚乙基二胺乙酰丙酮锌=100 39. 9 O. 35 O. 2 由上述材料及配比也组成另一种CPU，即浇注型聚氨酯。材料配方三
GMX-605 A 导电材料I :导电材料2 预配料B =100 (8 12) (3 5) (3 5)由上述材料及配比同样组成液态硅胶材料配方四
GMX-8608 A 导电材料I :导电材料2 预配料B =100 (8 12) (3 5) 100 上述配方中各种材料的中文名称及英文全称是
PTMEG :聚四亚甲基醚二醇，Polytetramethylene Ether Glycol NCO :是氰酸根自由基 TDI-100 :甲苯-2. 4- 二异氰酸酯(100%含量)
TDI-80 :甲苯-2. 4- 二异氰酸酯(80%含量)，甲苯-2. 6- 二异氰酸酯(
20%含量)
TDI :统称甲苯二异氰酸酯，Toluene Diisocyanato toluene CPU :浇注型聚氨酯导电材料I:强导电碳黑导电材料2:季氨盐类导电剂。第二步常温固化
将模腔中注满的液态导电弹性材料在常温下固化2至4小时，使液态导电弹性材料凝固成固态的弹性层，并紧包裹住芯轴，外层套管紧附在弹性层上。第四步卸模
参见图12，将上模管及下模管从芯轴上卸掉。第五步修整
将外层套管4两端与模管相套的部分41及超出弹性层2的长度部分裁掉，并使弹性层 2的两端平整。检查充电辊的外观质量。
权利要求
1.充电辊的专用模具，所述充电辊包括芯轴及具有导电性能的外层套管，其特征在于所述专用模具包括上模管及下模管，所述上模管的管壁中有贯穿上下两端面用作浇注的上模管通道，所述上模管及下模管的外径及内径分别与所述外层套管的内径及所述芯轴对应位置的外径间隙配合。
2.根据权利要求I所述的充电辊的专用模具，其特征在于所述下模管的管壁中有贯穿上下两端面用作排气的下模管通道。
3.根据权利要求2所述的充电辊的专用模具，其特征在于所述下模管通道至少各有一条，围绕所述下模管的中心线均布。
4.根据权利要求I所述的充电辊的专用模具，其特征在于所述上模管是T形构件。
5.根据权利要求I至4任一项所述的充电辊的专用模具，其特征在于所述上模管通道至少有一条，围绕所述上模管的中心线均布。
6.根据权利要求I至4任一项所述的充电辊的专用模具，其特征在于还包括强度增强模具，所述强度增强模具包括两个以上具有分模面的分型模，所述分型模至少有一个与所述外层套管的外径相适配的半圆槽，所述半圆槽相互平行地排列在所述分模面上。
7.根据权利要求6所述的充电辊的专用模具，其特征在于还包括合拢装置，所述合拢装置将两个以上的所述分型模正对扣紧，使分别置于不同所述分模面上对应的所述半圆槽吻合地将所述外层套管包裹在内。
8.根据权利要求7所述的充电辊的专用模具，其特征在于所述合拢装置包括上扣模及下扣模，所述上扣模将与上模管接近的分型模的一端拢紧并固定，所述下扣模包括敞口容腔，所述下扣模将与所述一端相对的另一端拢紧并收纳进敞口容腔中。
9.根据权利要求7所述的充电辊的专用模具，其特征在于所述分型模有三个，所述分型模的顶部还包括与所述半圆槽构成凹陷T形的凹槽，所述凹槽的顶部与所述上模管的顶部相适配。
10.充电辊的制作方法，采用如权利要求I所述充电辊的专用模具进行制作，其特征在于:第一步组装模具单元所述上模管及下模管将所述外层套管夹在中间相向而设，并分别与所述芯轴的两端相将所述外层套管的两端分别套在所述上模管及所述下模管上，所述芯轴和所述外层套管以及两端的所述上模管及所述下模管围成的空腔成为弹性层浇铸模腔，形成模具单元；第二步注胶将液态导电弹性材料通过所述上模管通道，利用浇注机械设备注入到所述外层套管内；第三步常温固化将所述模腔中注满的液态导电弹性材料在常温下固化2至4小时，使之凝固成固态的弹性层，并紧包裹在所述芯轴上，所述外层套管紧附在所述弹性层上；第四步卸模将所述上模管及所述下模管从芯轴上卸掉；第五步修整将所述外层套管两端与模管相套的部分及大于弹性层长度的部分裁掉，使弹性层的两端平整。
11.根据权利要求10所述的充电辊的制作方法，其特征在于还包括强度增强模具，所述强度增强模具包括两个以上具有分模面的分型模，所述分型模至少有一个与所述外层套管的外径相适配的半圆槽，所述半圆槽相互平行地排列在所述分模面上；在所述第一步中还包括将至少一个所述模具单元包裹在所述强度增强模具内的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种充电辊的专用模具，该充电辊包括芯轴及具有导电性能的外层套管，专用模具包括上模管及下模管，上模管的管壁中有贯穿上下两端面用作浇注的上模管通道，上模管及下模管的外径及内径分别可与外层套管的内径及所述芯轴对应位置的外径间隙配合；充电辊的制作方法。本发明适用于办公设备如激光打印机等。
文档编号B29K75/00GK102601903SQ20121009112
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者周巍峙, 苏健强 申请人:珠海天威飞马打印耗材有限公司