專利名稱：充電輥的專用模具及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于激光打印機(jī)的充電輥的專用模具，還涉及該充電輥的制作方法。
背景技術(shù)：
激光打印機(jī)利用光、電、熱的物理、化學(xué)原理通過相互作用輸出文字或圖像。基本過程可分為充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印、定影、清潔、消電等七個步驟。首先，感光鼓表面由充電輥均勻地充電。激光掃描器向感光鼓發(fā)射含有圖像信息的經(jīng)過調(diào)制的激光，在感光鼓表面形成與待復(fù)制圖像對應(yīng)的靜電潛像。接著，來自顯影輥的碳粉轉(zhuǎn)而吸附在感光鼓表面上使靜電潛像轉(zhuǎn)換成可視圖像。隨著感光鼓的旋轉(zhuǎn)及經(jīng)轉(zhuǎn)印輥對紙張等記錄介質(zhì)背面施加的正電壓作用，對在感光鼓表面形成了可視圖像的帶負(fù)電荷的碳粉產(chǎn)生吸引力，由碳粉形成的可視圖像即被轉(zhuǎn)印至紙張等記錄介質(zhì)上。隨后進(jìn)入加熱輥和加壓輥形成的定影組件，在熱和壓力的作用下碳粉粒子熔入記錄介質(zhì)的纖維中，于是碳粉形成的可視圖像完全固化于記錄介質(zhì)上，即完成了基本的成像動作。參見圖I，現(xiàn)有充電輥有一根實心鋼軸3，外包具有一定導(dǎo)電性能的彈性層2，充電輥按材質(zhì)分為兩種一種俗稱硬輥，即彈性層2由實體橡膠制作；另一種俗稱軟輥，即彈性層2由橡膠發(fā)泡材料制作，并在彈性層外加裝套管4。無論是硬輥還是軟輥，其工作表面都需經(jīng)過表面研磨，例如，外層套管4雖然具備均勻半導(dǎo)電性和表面光潔性，其精度達(dá)到充電輥表面粗糙度與幾何尺寸的精度要求，但套在彈性層2外之后，其表面粗糙度及幾何尺寸的精度會發(fā)生變化，需要修復(fù)才能達(dá)到充電輥的制作要求。充電輥表面粗糙度與幾何尺寸要求極高，充電輥表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra :0. 2 μ m，直線度小于等于O. Imm ;研磨工序在充電輥整個制作成本當(dāng)中占據(jù)相當(dāng)大的比例，而且將芯軸塞進(jìn)彈性層操作困難，如何節(jié)省這兩道工序，成了人們探索的目標(biāo)，在公開號為CN101354561A、名稱為“一種打印機(jī)用充電輥、充電輥的制作方法”的中國發(fā)明專利申請中，公開的充電輥是一種利用澆注的方法將液體彈性材料注入特定的模具中，并利用液體彈性材料本身的特性以及與模具之間的配合關(guān)系，生產(chǎn)激光打印機(jī)用充電輥的方法，其生產(chǎn)效率高，且無須打磨步驟。其方法主要包括， 第一步，將若干金屬鐵芯定位于若干管體模具中；第二步，在管體模具中涂抹上隔離劑；第三步，將液態(tài)彈性材料利用澆注機(jī)械注入到管體模具中；第四步，利用加熱設(shè)備進(jìn)行加熱固化；第五步，將成品從該管體模具中取出。在其制作方法中，需要在管體模具中涂抹上隔離劑，而且需要加熱固化，否則會導(dǎo)致脫模操作困難，因為即便抹上隔離劑，由于所形成的彈性層充塞整個管體模具，雖然隔離劑克服了彈性層自身的粘性吸附在管體模具上產(chǎn)生真空吸力，但彈性層與管體模具之間形體尺寸的無間隙使脫模產(chǎn)生相互摩擦力，造成脫模困難， 加熱固化后，只能靠冷卻產(chǎn)生收縮來脫模。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種不需要加熱固化也不需要表面研磨并脫模容易的充電輥的專用模具；
另一個目的是提供制作該充電輥的制作方法。為實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明提供的充電輥的專用模具，該充電輥包括芯軸及具有導(dǎo)電性能的外層套管，專用模具包括上模管及下模管，上模管的管壁中有貫穿上下兩端面用作澆注的上模管通道，上模管及下模管的外徑及內(nèi)徑分別與外層套管的內(nèi)徑及芯軸對應(yīng)位置的外徑間隙配合。由以上方案可見，通過上模管的下端面及下模管的上端面與芯軸的外表面和外層套管的內(nèi)表面合圍成澆鑄模腔，外層套管作為充電輥的自身的一部分，液態(tài)導(dǎo)電彈性材料在合圍成澆鑄模腔內(nèi)澆鑄成型并在常溫下固化2至4小時，使之凝固成固態(tài)的彈性層后，外層套管不需要拆除，而外層套管本身具備均勻半導(dǎo)電性和表面光潔性，其精度達(dá)到充電輥表面粗糙度與幾何尺寸的精度要求，常溫下固化不會影響其原有的精度，所以無需研磨，由于上模管及下模管的外徑及內(nèi)徑分別與外層套管的內(nèi)徑及芯軸對應(yīng)位置的外徑間隙配合， 使得安裝上模管及下模管時操作方便，當(dāng)澆鑄完成后，上模管及下模管輕而易舉地取出。作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，下模管的管壁中有貫穿上下兩端面用作排氣的下模管通道。從上模管通道澆注、從下模管通道排氣使合圍成的澆鑄模腔入料順暢。作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該上模管是T形構(gòu)件。上模管是T形構(gòu)件使上模管及下模管與芯軸定位時操作方便。作為上述技術(shù)方案的一個具體方案，上模管通道及下模管通道至少各有一條，分別圍繞上模管及下模管的中心線均布。均布的多條通道使?jié)茶T操作時，注入的液態(tài)導(dǎo)電彈性材料在模腔中分布均勻，排氣順暢。作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括強(qiáng)度增強(qiáng)模具，該強(qiáng)度增強(qiáng)模具包括兩個以上具有分模面的分型模，該分型模至少有一個與外層套管的外徑相適配的半圓槽， 該半圓槽相互平行地排列在分模面上。因為外層套管的材質(zhì)是硬質(zhì)的，但用來加工成管只有O. 1-0. 5mm厚，常用O. 3mm的厚度，而O. 3mm的薄管在沒有負(fù)荷時是挺括的，在注膠受力后易變形，分型模的分模面上對應(yīng)的半圓槽圍成的圓柱體，與外層套管的外徑相適配，可在澆鑄時起支撐抗變形作用，而澆鑄是在外層套管內(nèi)進(jìn)行，避免了分模面之間接縫處的位置會有細(xì)小的縫隙的缺點，使得在澆鑄后充電輥產(chǎn)出時，該分模面之間接縫處不會有細(xì)小的邊緣突起即分模線，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。分型模的半圓槽至少有一個，使一次可加工生產(chǎn)多個充電輥，提高了生產(chǎn)效率。作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括合攏裝置，該合攏裝置將兩個以上的分型模正對扣緊，使分別置于不同分模面上對應(yīng)的半圓槽吻合地將外層套管包裹在內(nèi)。作為上述技術(shù)方案的一個具體方案，合攏裝置包括上扣模及下扣模，該上扣模將與上模管接近的分型模的一端攏緊并固定，下扣模包括敞口容腔，該下扣模將與一端相對的另一端攏緊并收納進(jìn)敞口容腔中。上扣模及下扣模分別從分型模的兩端將兩個以上的分型模合攏扣緊，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。作為上述技術(shù)方案的一個具體方案，分型模有三個，分型模的頂部還包括與半圓槽構(gòu)成凹陷T形的凹槽，該凹槽的頂部與上模管的頂部相適配。三個并列的分型模，置于中間的分型模有兩個分模面，分別與相鄰的分型模的分模面正對合攏扣緊，使模具的結(jié)構(gòu)緊湊；該凹槽的頂部與上模管的頂部相適配，使上模管與半圓槽的定位穩(wěn)定，便于調(diào)整上模管與下模管相對的兩端面之間的距離，上模管及下模管與芯軸定位時操作方便，使彈性層澆鑄長度符合要求；
為實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明提供充電輥的制作方法
第一步組裝模具單元
上模管及下模管將外層套管夾在中間相向而設(shè)，并分別與芯軸的兩端相套；
將外層套管的兩端分別套在上模管及下模管上，芯軸和外層套管以及兩端的上模管及下模管圍成的空腔成為彈性層澆鑄模腔，形成模具單元；
第二步注膠
將液態(tài)導(dǎo)電彈性材料通過上模管通道，利用澆注機(jī)械設(shè)備注入到外層套管內(nèi)；
第三步常溫固化
將模腔中注滿的液態(tài)導(dǎo)電彈性材料在常溫下固化2至4小時，使之凝固成固態(tài)的彈性層，并緊包裹在芯軸上，外層套管緊附在彈性層上；
第四步卸模
將上模管及下模管從芯軸上卸掉；
第五步修整
將外層套管兩端與模管相套的部分及大于彈性層的長度的部分裁掉，并使彈性層的兩端平整。本發(fā)明的充電輥的制作方法相對于現(xiàn)有技術(shù)，其優(yōu)勝的地方在于取消了構(gòu)成澆鑄模腔外壁的模具，取而代之的是不需要拆卸的外層套管，節(jié)省了隔離劑，不需要加熱固化定型，在常溫下靜置2至4小時固化定型后，拆卸兩端的模管，將外層套管兩端的過渡段裁掉， 繼續(xù)靜置固化至24小時，即可完成，不需要研磨充電輥的外表面。作為對上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選方案，還包括強(qiáng)度增強(qiáng)模具，該強(qiáng)度增強(qiáng)模具包括兩個以上具有分模面的分型模，該分型模至少有一個與外層套管的外徑相適配的半圓槽，該半圓槽相互平行地排列在分模面上；
在第一步中還包括將該模具單元包裹在強(qiáng)度增強(qiáng)模具內(nèi)的步驟。強(qiáng)度增強(qiáng)模具包括兩個以上具有分模面的分型模，分型模至少有一個與外層套管的外徑相適配的半圓槽， 該半圓槽相互平行地排列在分模面上。外層套管的材質(zhì)是硬質(zhì)的，但用來加工成管只有 O. l-ο. 5mm厚，常用O. 3mm的厚度，而O. 3mm的薄管在沒有負(fù)荷時是挺括的，在注膠受力易變形，配加兩個內(nèi)半圓柱圍成的強(qiáng)度增強(qiáng)模具，可在注膠時對作為澆鑄模腔外壁的外層套管起支撐抗變形作用，注膠作業(yè)完成則可取出模具單元置靜固化。


圖I是現(xiàn)有充電輥的剖視圖2是本發(fā)明充電輥的專用模具所生產(chǎn)的充電輥的剖視圖3是本發(fā)明充電輥的專用模具第一實施例在澆鑄前的結(jié)構(gòu)分解圖4是本發(fā)明充電輥的專用模具第一實施例的剖視圖5是本發(fā)明充電輥的專用模具另一使用狀態(tài)的剖視圖6是本發(fā)明充電輥的專用模具第二實施例中的分型模的俯視圖7是圖6的A-A向視圖；圖8是本發(fā)明充電輥專用模具第二實施例中的下扣模的俯視圖9是圖8的B-B剖視圖10是本發(fā)明充電輥的制作方法實施例中第一步的示意圖11是本發(fā)明充電輥的制作方法實施例中第二步的示意圖12是本發(fā)明充電輥的制作方法實施例中第四步的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。參見圖2，充電輥，包括芯軸3 ;直接澆注在該芯軸上的可導(dǎo)電的彈性層2 ;套在彈性層2外的具有導(dǎo)電性能的外層套管4，該外層套管4的材料為硬質(zhì)的PE或尼龍或PFA，厚度為O. I至O. 5mm,表面具有表面光滑、無毛刺所需的粗糙度，澆鑄的彈性層2與外層套管4 配合可保澆鑄后不影響外層套管自身的表面粗糙度及幾何尺寸的精度，進(jìn)而達(dá)到充電輥標(biāo)準(zhǔn)的要求。充電輥的專用模具第一實施例
參見圖3，充電輥的專用模具，包括澆注模具，該澆注模具包括上模管5及下模管7，該上模管5的管壁中有貫穿上下兩端面用作澆注的通道52，通道52有六條，圍繞上模管5的中心線均布，上模管5還包括定位部51，該定位部51使得上模管5成為大致呈T形的構(gòu)件。 上模管5的外徑及內(nèi)徑分別與外層套管4的內(nèi)徑及芯軸3對應(yīng)位置的外徑間隙配合；下模管7的管壁中有貫穿上下兩端面用作澆注時排氣的下模管通道71，下模管通道71有六條， 圍繞下模管7的中心線均布，下模管7的外徑及內(nèi)徑分別與外層套管4的內(nèi)徑及芯軸3對應(yīng)位置的外徑間隙配合；具有分模面61的分型模6，該分型模6有一個與外層套管4的外徑相適配的半圓槽62，由合攏裝置將兩個分型模6正對扣緊，使兩個半圓槽62吻合地將外層套管4包裹在內(nèi)。參見圖4，芯軸3的周面和外層套管4的內(nèi)表面以及兩端的上模管5的下端面及下模管7的上端面圍成的空腔成為彈性層2的澆鑄模腔，形成模具單元1，模具單元I中的外層套管4可以由強(qiáng)度增強(qiáng)模具增強(qiáng)其強(qiáng)度，強(qiáng)度增強(qiáng)模具包括合攏裝置及兩個分型模6，將模具單元I包裹在內(nèi)。在澆鑄時，模具單元I可以放置成其中的芯軸與水平線相垂直的狀態(tài)。參見圖5，在澆鑄時，模具單元I還可以放置成其中的芯軸3與水平線之間的夾角 α在30度至90度范圍內(nèi)的狀態(tài)。充電輥的專用模具第二實施例
本例與充電輥的專用模具第一實施例結(jié)構(gòu)基本相同，不同處僅在于分型模的構(gòu)造，以及增加了由上扣模及下扣模構(gòu)成的合攏裝置，現(xiàn)主要對以上不同的結(jié)構(gòu)加以詳細(xì)說明。參見圖6，強(qiáng)度增強(qiáng)模具還可以有三個同時并列的分型模6，置于中間的分型模有兩個分模面61,分別與相鄰的分型模6的分模面61正對,每個分型模6至少有一個與外層套管的外徑相適配的半圓槽62，相鄰分模面61上的半圓槽62兩兩相對。三個并列的分型模6由合攏裝置合攏扣緊在一起。參見圖7，半圓槽62相互平行地排列在分模面61上，分型模的頂部還包括與半圓槽62構(gòu)成凹陷T形的凹槽63，該凹槽63的頂部與上模管的頂部相適配。
合攏裝置包括上扣模及下扣模。參見圖8，下扣模8有敞口容腔82，敞口容腔82內(nèi)有與下模管通道相通的縱截面凹槽81 ；
參見圖9，澆鑄時該縱截面凹槽81作為排氣總通道，該敞口容腔82的橫截面與三個相扣的分型模的下端橫截面相適配。參見圖10，上扣模9包括澆鑄口 91，上扣模9的下端面與分型模的上端面之間形成流動內(nèi)腔，澆鑄口 91直接與流動內(nèi)腔相通。充電輥制作方法實施例第一步組裝模具單元
參見圖10，上模管5及下模管7將外層套管4夾在中間相向而設(shè)，并分別與芯軸3的兩端相套，將外層套管4的兩端分別套在上模管5及下模管7上，芯軸3和外層套管4以及兩端的上模管5及下模管7圍成的空腔成為彈性層的模腔，形成模具單元I ;所組成的模具單兀I分別置于其中一個分型模6的各個半圓槽62內(nèi)，該分型模6與另一個具有相對半圓槽 62的分型模相扣合，使兩個分型模的每對相對的半圓槽62吻合地將模具單元I包裹在內(nèi)。 上模管5的定位構(gòu)件51嵌在凹槽63上,三個相扣合的分型模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相對端面的距離大于或等于彈性層的長度。將分型模 6所能容納的全部模具單元按以上方法組裝好后逐一放入。第二步注膠
參見圖11，上扣模9將三個相扣的分型模6的上端固定，上扣模9的下端面與分型模的上端面之間形成流動內(nèi)腔92，上扣模9中間有澆鑄口 91直接與流動內(nèi)腔92相通，利用澆注機(jī)械設(shè)備將液態(tài)導(dǎo)電彈性材料從澆鑄口 91注入流動內(nèi)腔92，通過上模管通道，注入到外層套管內(nèi)，下模管通道排出的氣體全部從縱截面凹槽81排出。彈性層的材料，需細(xì)研并混合，構(gòu)成彈性層2的材料可以有多種配方。如下所列， 材料配方一
預(yù)配料A 導(dǎo)電材料I :導(dǎo)電材料2 MOCA =100 (10 15) (2 5) (10.37)
其中，預(yù)配料A的配比制作為PEA TDI-80 NC0=200 34. 8 3. 6 由上述材料及配比組成CPU，即澆注型聚氨酯。材料配方二
預(yù)配料A預(yù)配料B導(dǎo)電材料I:導(dǎo)電材料2 =100 66. 3 (10 15) (2 5)
其中，預(yù)配料A的配比為
PTMEG TDI-100 TDI-80 NCO =100 39. I 13. I 3.6 預(yù)配料B的配比為
PTMEG MOCA :三亞乙基二胺乙酰丙酮鋅=100 39. 9 O. 35 O. 2 由上述材料及配比也組成另一種CPU，即澆注型聚氨酯。材料配方三
GMX-605 A 導(dǎo)電材料I :導(dǎo)電材料2 預(yù)配料B =100 (8 12) (3 5) (3 5)由上述材料及配比同樣組成液態(tài)硅膠材料配方四
GMX-8608 A 導(dǎo)電材料I :導(dǎo)電材料2 預(yù)配料B =100 (8 12) (3 5) 100 上述配方中各種材料的中文名稱及英文全稱是
PTMEG :聚四亞甲基醚二醇，Polytetramethylene Ether Glycol NCO :是氰酸根自由基 TDI-100 :甲苯-2. 4- 二異氰酸酯(100%含量)
TDI-80 :甲苯-2. 4- 二異氰酸酯(80%含量)，甲苯-2. 6- 二異氰酸酯(
20%含量)
TDI :統(tǒng)稱甲苯二異氰酸酯，Toluene Diisocyanato toluene CPU :澆注型聚氨酯導(dǎo)電材料I:強(qiáng)導(dǎo)電碳黑導(dǎo)電材料2:季氨鹽類導(dǎo)電劑。第二步常溫固化
將模腔中注滿的液態(tài)導(dǎo)電彈性材料在常溫下固化2至4小時，使液態(tài)導(dǎo)電彈性材料凝固成固態(tài)的彈性層，并緊包裹住芯軸，外層套管緊附在彈性層上。第四步卸模
參見圖12，將上模管及下模管從芯軸上卸掉。第五步修整
將外層套管4兩端與模管相套的部分41及超出彈性層2的長度部分裁掉，并使彈性層 2的兩端平整。檢查充電輥的外觀質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.充電輥的專用模具，所述充電輥包括芯軸及具有導(dǎo)電性能的外層套管，其特征在于所述專用模具包括上模管及下模管，所述上模管的管壁中有貫穿上下兩端面用作澆注的上模管通道，所述上模管及下模管的外徑及內(nèi)徑分別與所述外層套管的內(nèi)徑及所述芯軸對應(yīng)位置的外徑間隙配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電輥的專用模具，其特征在于所述下模管的管壁中有貫穿上下兩端面用作排氣的下模管通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電輥的專用模具，其特征在于所述下模管通道至少各有一條，圍繞所述下模管的中心線均布。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電輥的專用模具，其特征在于所述上模管是T形構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項所述的充電輥的專用模具，其特征在于所述上模管通道至少有一條，圍繞所述上模管的中心線均布。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項所述的充電輥的專用模具，其特征在于還包括強(qiáng)度增強(qiáng)模具，所述強(qiáng)度增強(qiáng)模具包括兩個以上具有分模面的分型模，所述分型模至少有一個與所述外層套管的外徑相適配的半圓槽，所述半圓槽相互平行地排列在所述分模面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的充電輥的專用模具，其特征在于還包括合攏裝置，所述合攏裝置將兩個以上的所述分型模正對扣緊，使分別置于不同所述分模面上對應(yīng)的所述半圓槽吻合地將所述外層套管包裹在內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電輥的專用模具，其特征在于所述合攏裝置包括上扣模及下扣模，所述上扣模將與上模管接近的分型模的一端攏緊并固定，所述下扣模包括敞口容腔，所述下扣模將與所述一端相對的另一端攏緊并收納進(jìn)敞口容腔中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電輥的專用模具，其特征在于所述分型模有三個，所述分型模的頂部還包括與所述半圓槽構(gòu)成凹陷T形的凹槽，所述凹槽的頂部與所述上模管的頂部相適配。
10.充電輥的制作方法，采用如權(quán)利要求I所述充電輥的專用模具進(jìn)行制作，其特征在于:第一步組裝模具單元所述上模管及下模管將所述外層套管夾在中間相向而設(shè)，并分別與所述芯軸的兩端相將所述外層套管的兩端分別套在所述上模管及所述下模管上，所述芯軸和所述外層套管以及兩端的所述上模管及所述下模管圍成的空腔成為彈性層澆鑄模腔，形成模具單元；第二步注膠將液態(tài)導(dǎo)電彈性材料通過所述上模管通道，利用澆注機(jī)械設(shè)備注入到所述外層套管內(nèi)；第三步常溫固化將所述模腔中注滿的液態(tài)導(dǎo)電彈性材料在常溫下固化2至4小時，使之凝固成固態(tài)的彈性層，并緊包裹在所述芯軸上，所述外層套管緊附在所述彈性層上；第四步卸模將所述上模管及所述下模管從芯軸上卸掉；第五步修整將所述外層套管兩端與模管相套的部分及大于彈性層長度的部分裁掉，使彈性層的兩端平整。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的充電輥的制作方法，其特征在于還包括強(qiáng)度增強(qiáng)模具，所述強(qiáng)度增強(qiáng)模具包括兩個以上具有分模面的分型模，所述分型模至少有一個與所述外層套管的外徑相適配的半圓槽，所述半圓槽相互平行地排列在所述分模面上；在所述第一步中還包括將至少一個所述模具單元包裹在所述強(qiáng)度增強(qiáng)模具內(nèi)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種充電輥的專用模具，該充電輥包括芯軸及具有導(dǎo)電性能的外層套管，專用模具包括上模管及下模管，上模管的管壁中有貫穿上下兩端面用作澆注的上模管通道，上模管及下模管的外徑及內(nèi)徑分別可與外層套管的內(nèi)徑及所述芯軸對應(yīng)位置的外徑間隙配合；充電輥的制作方法。本發(fā)明適用于辦公設(shè)備如激光打印機(jī)等。
文檔編號B29K75/00GK102601903SQ20121009112
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者周巍峙, 蘇健強(qiáng) 申請人:珠海天威飛馬打印耗材有限公司