JP2007075980A - 樹脂チューブ切断装置及び切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性ローラに被覆された樹脂チューブ端の切断加工において、切断手段の材質を選ばず長寿命化が図れ、チューブ表面にキズを発生させることなく、切断精度の悪化、及び切断ができない状態となることを防止した樹脂チューブ切断装置及び切断方法を提供すること。
【解決手段】弾性ロール１０８に樹脂チューブ１０２が被覆されると共に弾性ロール１０８端部の外側に当該樹脂チューブ１０２が延在した樹脂被覆ロール１００を用いて、当該延在した樹脂チューブ１０２Ａを切断する際、延在した樹脂チューブ１０２Ａの内周面側に樹脂チューブ変形抑制部材５０としての棒状部材５２を挿入し、樹脂チューブ１０２の外周面へカッター３０を当て付けたときの当該樹脂チューブ１０２の変形を抑制する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、電子写真複写機、レーザープリンター、ファクシミリ、これら複合ＯＡ機器などの電子写真方式を利用した画像形成装置の帯電ロールや転写ロールなどに用いられる、樹脂チューブを被覆してなる樹脂被覆ロールの製造過程で、当該ロールに延在する樹脂チューブの切断装置及び切断方法に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置の多くは、有害とされているオゾンの発生が非常に少ない接触帯電及び接触転写方式を採用しており、なかでもロール状態での耐摩耗性や転写部での転写材搬送性に優れたロール状の部材が主流となっている。この部材の多くは、弾性を有する材料が用いられ像担持体である感光体や中間転写体に対して確実にニップの形成を可能としている。

これらのロールは一般的に、ステンレス（ＳＵＳ）、Ｆｅ、Ａｌの金属もしくは合金等の芯金上に、カーボンブラック、イオン導電性剤を加えることによりその抵抗を１×１０⁵〜１×１０¹²［Ω］程度にしたゴムや樹脂から構成した弾性層を形成した半導電性の弾性ロールが用いられ、これに例えばフッ素樹脂やポリイミド樹脂などの樹脂チューブを被覆して構成している。

このような樹脂被覆ロールの作製時には、弾性ロールに樹脂チューブを被覆すると、ロール両端部においてロール軸方向に延在した樹脂チューブを切断することが行われている。

ところで、樹脂チューブの切断技術として、例えば、特開平４−１３５８３１号公報（ローラの製造方法）などが知られている。

同技術は、切断金型内面に樹脂チューブをセットする必要があり、その際に、樹脂チューブ表面にキズをつけてしまう可能性があり、樹脂チューブ装着に細心の注意を要する。また、樹脂チューブを被覆済みのローラの切断には、金型にローラをセットする際に、樹脂チューブ端を折りやすく適さない。

また、樹脂チューブの切断技術として、特開２００１−１５０３８５公報（菅状部材の切断装置）も知られている。

同技術は、芯材でチューブの切断部に張力を与えることを特徴としている。弾性ローラに被覆された樹脂チューブ端の切断加工においては、弾性ローラとの干渉により同技術の適用は困難である。樹脂チューブへの張力がかからない状態で加工を行う場合、加工精度の悪化、もしくは、加工不可が問題となる。また、加工を可能とするためには、鋭利な切断刃先が必須となり、使用できる切断刃が限定されるされるとともに、刃寿命が問題となる。

また、弾性ローラに被覆された樹脂チューブ端の切断加工する際に、樹脂チューブに張力を与えない場合には、切断刃を押し当てた際、樹脂チューブに変形が発生して、チューブ表面を傷つけたり、切断精度の悪化、もしくは、切断ができない状態となる問題もある。

特開平４−１３５８３１号公報 特開２００１−１５０３８５公報

そこで、本発明の目的は、弾性ローラに被覆された樹脂チューブ端の切断加工において、切断手段の材質を選ばず長寿命化が図れ、チューブ表面にキズを発生させることなく、切断精度の悪化、及び切断ができない状態となることを防止した樹脂チューブ切断装置及び切断方法を提供することである。

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の樹脂チューブ切断装置は、弾性ロールに樹脂チューブが被覆されると共に前記弾性ロール端部の外側に当該樹脂チューブが延在した樹脂被覆ロールにおける、当該延在した樹脂チューブを切断する切断装置であり、
前記樹脂被覆ロールを回転させつつ、切断位置を前記弾性ローラ端部より外側にして前記樹脂チューブの外周面に当て付けて前記延在した樹脂チューブを輪切り状に切断する切断手段と、
前記延在した樹脂チューブの内周面側に挿入され、前記樹脂チューブの外周面へ前記切断手段を当て付けたときの当該樹脂チューブの変形を抑制する樹脂チューブ変形抑制手段と、
を備えることを特徴としている。

本発明の樹脂チューブ切断装置では、樹脂チューブが被覆されると共に弾性ロール端部の外側に当該樹脂チューブが延在した樹脂被覆ロールの、当該延在した樹脂チューブを切断する際、前記延在した樹脂チューブの内周面側に樹脂チューブ変形抑制手段を挿入し、樹脂チューブの外周面へ前記切断手段を当て付けたときの当該樹脂チューブの変形を抑制する。これにより、切断手段が樹脂チューブの変形に伴う応力を受けることがなく、また、切断位置も正確になる。このため、切断手段の材質を選ばず長寿命化が図れ、チューブ表面にキズを発生させることなく、切断精度の悪化、及び切断ができない状態となることを防止することができる。

本発明の樹脂チューブ切断装置において、前記樹脂被覆ロールの回転速度を、２００ｒｐｍ以上とすることがよい。これにより、樹脂被覆ロールの回転に伴う遠心力により、延在した樹脂チューブの変形がより防止され、効果的にチューブ表面にキズを発生させることなく、切断精度の悪化、もしくは、切断ができない状態となることを防止することができる。

本発明の樹脂チューブ切断装置において、速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上５０ｍｍ／ｓｅｃ以下、刃先角度６０度以下で、前記切断手段を前記樹脂チューブの外周面へ前記切断手段を当て付けることがよい。これにより、効果的に切断精度の悪化、もしくは、切断ができない状態となることを防止することができる。

本発明の樹脂チューブ切断装置において、前記輪切り状に切断した樹脂チューブに気体を吐出させ除去するための気体吐出手段をさらに備えることがより。これにより、容易に切断した樹脂チューブ片を除去することができる。

本発明の樹脂チューブの切断装置において、前記切断手段における前記樹脂チューブとの切断部位を変化させつつ、切断を行うことがよい。これにより、切断手段の局所的な磨耗を防止し、切断手段の長寿命化をより効果的に図れる。

一方、本発明の樹脂チューブ切断方法は、
弾性ロールに樹脂チューブが被覆されると共に前記弾性ロール端部の外側に当該樹脂チューブが延在した樹脂被覆ロールにおける、当該延在した樹脂チューブを切断する切断方法であって、
前記樹脂被覆ロールを回転させつつ、切断位置を前記弾性ローラ端部より外側にして前記樹脂チューブの外周面に切断手段を当て付けて前記延在した樹脂チューブを輪切り状に切断する際、前記延在した樹脂チューブの内周面側に樹脂チューブ変形防止手段を挿入することを特徴としている、

本発明の樹脂チューブ切断方法では、上記本発明の樹脂チューブ切断装置で説明したように、切断手段の材質を選ばず長寿命化が図れ、切断精度の悪化、及び切断ができない状態となることを防止することができる。

本発明の樹脂チューブ切断方法において、前記樹脂被覆ロールの回転速度を、２００ｒｐｍ以上とすることがよい。これにより、樹脂被覆ロールの回転に伴う遠心力により、延在した樹脂チューブの変形がより防止され、効果的に切断精度の悪化、もしくは、切断ができない状態となることを防止することができる。

本発明の樹脂チューブ切断方法において、速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上５０ｍｍ／ｓｅｃ以下、刃先角度６０度以下で、前記切断手段を前記樹脂チューブの外周面へ前記切断手段を当て付けることがよい。これにより、効果的に切断精度の悪化、もしくは、切断ができない状態となることを防止することができる。

本発明の樹脂チューブ切断方法において、前記輪切り状に切断した樹脂チューブに気体を吐出させ除去するための気体吐出手段をさらに備えることがよい。これにより、容易に切断した樹脂チューブ片を除去することができる。

本発明の樹脂チューブの切断方法において、前記切断手段における前記樹脂チューブとの切断部位を変化させつつ、切断を行うことがよい。これにより、切断手段の局所的な磨耗を防止し、切断手段の長寿命化をより効果的に図れる。

本発明によれば、弾性ローラに被覆された樹脂チューブ端の切断加工において、切断手段の材質を選ばず長寿命化が図れ、チューブ表面にキズを発生させることなく、切断精度の悪化、及び切断ができない状態となることを防止した樹脂チューブ切断装置及び切断方法を提供することができる。

以下、本発明について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には全図面と押して同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。

図１は、本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置の主要部を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置の主要部を示す概略断面図である。なお、図１及び図２では、樹脂被覆チューブの一端側周辺部のみを示すが、他端側も実質的に同一の構成である。

本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置は、図１及び図２に示すように、弾性ロール１０８に樹脂チューブ１０２が被覆されると共に弾性ロール１０８端部の外側（弾性ロール軸方向外側）に樹脂チューブが延在した樹脂被覆ロール１００を配置して、当該延在した樹脂チューブ１０２Ａを輪切り状に切断するためのものである。ここで、樹脂チューブ１０２は弾性ロール端部からロール軸方向に延在している。また、弾性ロール１０８は芯材１０６の外周面に弾性層１０４を設けたロールである。芯材１０６は、例えば、ＳＵＳ、アルミ、銅、鉄などの金属芯体が適用できる。弾性層１０４は例えばウレタン発泡層やゴムからなる弾性層１０４が適用できる。樹脂チューブ１０２は、例えば、フッ素樹脂やポリイミド樹脂などからなる樹脂チューブが適用できる。また、樹脂被覆ロールを電子写真装置用の帯電ロールや転写ロールに適用する場合、カーボンブラックやイオン導電剤などの導電剤を弾性層１０４及び樹脂チューブ１０２に配合される。

そして、本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置は、不図示の昇降装置に連結され、樹脂被覆ロール１００を配置するための置き台１０と、樹脂チューブ１０２を切断するためのカッター３０と、樹脂被覆ロール１００の芯材１０６を回転可能に支持するための回転支持部材２０と、カッター３０を研磨するための研磨部材４０と、カッター３０による切断時の樹脂チューブ１０２の変形を抑制する樹脂チューブ変形抑制部材５０と、を備えている。なお、６０は、切断した樹脂チューブ１０２片を排出するためのダクトである。

置き台１０は、置き台本体１２と、当該置き台本体１２と所定の間隙１６を持って配設される板状体１４とで構成されている。板状体１４はその一端部で置き台本体１２と連結されている。また、置き台本体１２及び板状体１４には、樹脂被覆ロール１００を配置するためにロール断面形成状に沿った湾曲状凹部１８が設けられている。湾曲状凹部１８の大きさは、ロール断面形成状よりも一回り大きくしており、樹脂被覆ロール１００が回転支持部材２０により支持されてたとき、湾曲状凹部１８面と所定の間隔を持つようになっている。

そして、置き台本体１２と板状体１４との間隙１６はカッター３０の案内機能を有し、カッター３０が当該間隙１６を通過して樹脂チューブ１０２に当て付けられ切断が行われる。

また、置き台本体１２の板状体１４との対向面には、湾曲状凹部１８縁部に沿ってエアー（空気）を噴射するためのノズル１２Ａが設けられている。一方、板状体１４の置き台本体１２との対向面には、湾曲状凹部１８縁部に沿ってテーパー面１４Ａが設けられている。つまり、ノズル１２Ａとテーパー面１４Ａとは対向するように配置している。テーパー面１４Ａは、板状体１４の湾曲状凹部１８縁部側の厚みが薄くなるように、板状体１４の主面に対して傾斜して設けられている。これにより、ノズル１２Ａから噴射されたエアーは、テーパー面１４Ａにぶつかり、当該テーパー面１４Ａの傾斜により湾曲状凹部１８側（即ち、配置した樹脂被覆ロール１００側）に向かって流れる。このため、効率のよい樹脂被覆ロール１００（延在した樹脂チューブ１０２Ａ）へのエアー噴射が行われる（図５参照）。

回転支持部材２０は、樹脂被覆ロール１００を回転可能に支持するために、その芯材１０６一端部と連結するものである。図示しないが、樹脂被覆ロール１００を回転させるために芯材１０６の他端部は回転駆動部材と連結されている。

研磨部材４０は、例えば、所定の間隔を持って配置された２つの回転砥石４２から構成されている。回転砥石４２は、例えば、材料：アルミナ研磨材、アルミナジルコニア研磨材、炭化けい素研磨材、粒度：＃２０〜＃８０。硬度（結合度とも言い、アルファベットであらわす：ＪＩＳ Ｒ６２４０に準拠する）：極柔Ａ〜Ｇ、軟Ｈ〜Ｋ、中位Ｌ〜Ｏで構成することができる。

カッター３０の非切断時に、２つの回転砥石４２はその間隔を縮めてカッター３０の刃先を挟持して、回転することによりカッターを研磨して刃先を磨ぐ（図７参照）。回転砥石４２の回転方向は、回転砥石４２のカッター３０との当接面がカッター３０先端に向かうよう方向である（矢印）。また、この研磨は、カッター３０の切断直前でもよいし、切断後でもよい。ここで、回転砥石４２による研磨は、例えば、回転数５００ｒｐｍで２秒間行う。このような研磨により、カッター３０の寿命を飛躍的に伸ばすことができる。

特に、樹脂被覆ロール１００として半導電性ロールを得るために、樹脂チューブに導電剤（例えばカーボンブラック等）を配合した場合、カッター３０の寿命が極端に落ちる場合があるので、上記研磨処理は非常に有効である。

樹脂チューブ変形抑制部材５０は、カッター３０による切断時の樹脂チューブ１０２の変形を抑制するためのものであり、断面円形の棒状部材５２とこれを支持する支持体５４とで構成している。棒状部材５２は、配置した樹脂被覆ロール１００軸方向にそって配設され、延在した樹脂チューブ１０２Ａを切断するとき、当該樹脂チューブ１０２の内周面側に挿入される。棒状部材５２は樹脂チューブの内周面に当接して挿入してもよし、所定の間隔を持つように挿入してもよい。本実施形態では棒状部材５２を樹脂チューブ１０２内周面に当接するように挿入している（図４参照）

棒状部材５２の挿入位置は、カッター３０を樹脂チューブ１０２外周面側に進入させる位置（切断位置３２）における当該樹脂チューブ１０２の内周面側であって、棒状部材５２の先端が切断位置３２よりもロール軸方向外側に位置する場所である。これにより、カッター３０先端が切断時に樹脂チューブ１０２内周面側に突出したとき、カッター３０と棒状部材５２が干渉しないようにしている（図４参照）。

なお、樹脂チューブ変形抑制部材５０としては、切断時の樹脂チューブ１０２の変形を防止できれば、棒状部材５２に限定されるわけではなく、例えば、湾曲させた板状体であってもよい。

カッター３０としては、特に種類の制限はないが、例えば、鋼鉄製カッター刃（アートナイフＸＢ１０Ｓ：オルファー社）、超硬刃（ＣＢ１５Ｕ−５５：グラフテック社）、鋼鉄製カッター刃（ＬＢ１０Ｋ：オルファー社）などが適用することができる。このように、カッターの材質を選ばずに適用することができる。

本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置では、まず、図２に示すように、樹脂被覆ロール１００を置き台１０に配置する。次に、図３に示すように、回転支持部材２０をロール軸方向に移動させ、樹脂被覆ロール１００の芯材１０６の一端部に連結する。無論、芯材１０６の他端も図示しない回転駆動部材に連結される。そして、樹脂チューブ変形抑制部材５０としての棒状部材５２もロール軸方向に移動させ、樹脂被覆ロール１００の軸方向外側へ延在する樹脂チューブ１０２内部へ挿入する。当該棒状部材５２の挿入位置については上述の通りである。

次に、図４に示すように、不図示の回転駆動部材により樹脂被覆ロール１００を回転速度（回転数）２００ｒｐｍ以上で回転させつつ、樹脂チューブ変形抑制部材５０としての棒状部材５２を延在した樹脂チューブ１０２Ａ内周面に摺動させつつ、カッター３０を樹脂チューブ１０２外周面に当て付け、延在した樹脂チューブ１０２Ａを輪切り状に切断する。

ここで、樹脂被覆ロール１００の回転速度（回転数）は、２００ｒｐｍ以上が好ましく、より好ましくは５００〜２０００ｒｐｍであり、さらに好ましくは８００〜１２００である。

また、切断位置は、弾性ロール１０８の弾性層１０４端よりもロール軸方向外側であって、弾性ロール１０８の弾性層１０４端からの幅Ｐが例えば１〜５ｍｍ程度の位置とする。なお、幅Ｑは切断する延在した樹脂チューブ１０２Ａ幅を示す。延在した樹脂チューブ１０２Ａ幅は２〜２０ｍｍ程度とすることができる。

また、 カッター３０の切断時に樹脂チューブ１０２へ当て付ける速度（進入速度）は０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上５０ｍｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましく、より好ましくは０．５以上１０ｍｍ／ｓｅｃ以下であり、さらに好ましくは１以上２ｍｍ／ｓｅｃ以下である。

カッター３０の切断時の刃先角度は６０度以下が好ましく、より好ましくは２０〜４５度であり、さらに好ましくは３０〜３５度である。この刃先角度は、図６に示すように、カッター３０の移動方向Ｒ（樹脂チューブ１０２への当て付け方向）と刃先３０Ａとのなす角度θ（鋭角）を意味する。但し、刃先３０Ａとは、樹脂チューブ１０２へ当て付けられ、樹脂チューブ１０２を切断可能な部位を示す。なお、図６は、ロール軸方向から見た概念図である。

このように、カッター３０の当て付け速度（進入速度）、刃先角度を上記範囲とすることで、効果的に切断精度の悪化、もしくは、切断ができない状態となることを防止することができる。

また、カッター３０は、その刃先３０Ａ（切断可能な部位）を変化させつつ、切断を行う、即ち、カッター３０を常に移動させつつ切断することがよい。これにより、切断手段の局所的な磨耗を防止し、切断手段の長寿命化をより効果的に図れる。

次に、図５に示すように、カッター３０により延在した樹脂チューブ１０２Ａを切断した後、カッター３０、回転支持部材２０及び樹脂チューブ変形抑制部材５０としての棒状部材５２を退去させ、置き台１０をダクト６０の開口部６０Ａまで上昇させ、置き台１０のノズル１２Ａからエアーを噴出させ、切断した輪切り状の樹脂チューブ１０２片に当てて、エアーブローによりダクト６０へ押し出し当該輪切り状の樹脂チューブ１０２片を除去する。

一方、カッター３０には研磨部材４０による研磨が行われ、次の切断に備えられる。

このようにして、樹脂被覆ロール１００における弾性ロール１０８端部の外側に延在した樹脂チューブ１０２Ａの切断加工を行う。

以上説明した本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置では、弾性ロール１０８に樹脂チューブ１０２が被覆されると共に弾性ロール１０８端部の外側に当該樹脂チューブ１０２が延在した樹脂被覆ロール１００を用いて、当該延在した樹脂チューブ１０２Ａを切断する際、延在した樹脂チューブ１０２Ａの内周面側に樹脂チューブ変形抑制部材５０としての棒状部材５２を挿入し、樹脂チューブ１０２の外周面へカッター３０を当て付けたときの当該樹脂チューブ１０２の変形を抑制する。これにより、カッター３０が樹脂チューブ１０２の変形に伴う応力を受けることがなく、また、切断位置も正確になる。このため、カッター３０の材質を選ばず長寿命化が図れ、チューブ表面にキズを発生させることなく、切断精度の悪化、及び切断ができない状態となることを防止することができる。このようにカッター３０の材質を選ばず長寿命化が図れるので、カッター（刃）の交換頻度の削減、またそれによる設備稼働率の向上を実現できる。

また、樹脂被覆ロール１００の回転速度（回転数）を上記範囲とすることで、樹脂被覆ロール１００の回転に伴う遠心力により、延在した樹脂チューブ１０２Ａの変形がより防止され、効果的にチューブ表面にキズを発生させることなく、切断精度の悪化、もしくは、切断ができない状態となることを防止することができる。

なお、本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置は、上記形態に限られず、本発明の範囲内で適宜変更することができる。

本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置の主要部を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置の主要部を示す概略断面図である。 本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置の切断過程を説明するための概略断面図である。 本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置の切断過程を説明するための概略断面図である。 本実施形態に係る樹脂チューブ切断装置の切断過程を説明するための概略断面図である。 樹脂チューブとカッターの関係を説明するための概念図である。 研磨部材によるカッターの研磨を説明するための概念図である。

符号の説明

１０ 置き台
１２ 置き台本体
１４ 板状体
１６ 間隙
１８ 湾曲状凹部
２０ 回転支持部材
３０ カッター
３２ 切断位置
４０ 研磨部材
４２ 回転砥石
５０ 樹脂チューブ変形抑制部材
５２ 棒状部材
５４ 支持体
６０ ダクト
６０Ａ 開口部
１００ 樹脂被覆ロール
１０２ 樹脂チューブ
１０４ 弾性層
１０６ 芯材
１０８ 弾性ロール

Claims (2)

1. 弾性ロールに樹脂チューブが被覆されると共に前記弾性ロール端部の外側に当該樹脂チューブが延在した樹脂被覆ロールにおける、当該延在した樹脂チューブを切断する切断装置であって、
   前記樹脂被覆ロールを回転させつつ、切断位置を前記弾性ローラ端部より外側にして前記樹脂チューブの外周面に当て付けて、前記延在した樹脂チューブを輪切り状に切断する切断手段と、
   前記延在した樹脂チューブの内周面側に挿入され、前記樹脂チューブの外周面へ前記切断手段を当て付けたときの当該樹脂チューブの変形を抑制する樹脂チューブ変形抑制手段と、
   を備えることを特徴とする樹脂チューブ切断装置。
2. 弾性ロールに樹脂チューブが被覆されると共に前記弾性ロール端部の外側に当該樹脂チューブが延在した樹脂被覆ロールにおける、当該延在した樹脂チューブを切断する切断方法であって、
   前記樹脂被覆ロールを回転させつつ、切断位置を前記弾性ローラ端部より外側にして前記樹脂チューブの外周面に切断手段を当て付けて前記延在した樹脂チューブを輪切り状に切断する際、前記延在した樹脂チューブの内周面側に樹脂チューブ変形防止手段を挿入する樹脂チューブ切断方法。

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