JP3678005B2

JP3678005B2 - ローラ製造装置

Info

Publication number: JP3678005B2
Application number: JP18111998A
Authority: JP
Inventors: 洋大越; 健二小林
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: JP2000006164A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンターや複写機、ファクシミリ装置などの電子写真方式を採用した各種装置に組み込まれる現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等のローラを製造する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を採用した装置としてはレーザープリンタ、複写機、ファクシミリ装置などが知られている。これら電子写真装置に対しては高画質化のニーズがあり、それに伴い現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等のローラ成形品の高精度化が要求されている。
【０００３】
ローラー成形品は図８に示すように大径の芯体本体部６の両端に段差部を介して軸部５を設けた芯体７の外周に、前記軸部５を除いて合成樹脂層８を被覆した構成である。
【０００４】
このようなローラは、例えば図９で示されるような装置によって製造されている。この装置は、筒状金型５１と、この筒状金型５１の上下両端に位置し、前記筒状金型５１に内挿された芯体７を保持するとともに筒状金型５１の両端を封止する芯体保持部材５２，５３とを備え、更にその外側に筒状金型５１の端部を外装するカバー部材５７，５８を螺合させた構成である。
芯体保持部材５２，５３には芯体７の軸部５を受け入れる軸部挿入孔９がそれぞれ形成され、下側の芯体保持部材５２には、樹脂注入孔５５が形成され、他方、上側の芯体保持部材５３には樹脂注入時の成形空間内のガスを排気するためのガス抜き孔５６がそれぞれ形成されている。そして前記樹脂注入孔５５から材料樹脂を注入、成形して、芯体の周りに弾性層を形成している。
【０００５】
このようなローラ製造装置においては成形空間Ｘ内に注入された材料樹脂が芯体軸部５と軸部挿入孔９との間隙にリークして、成形されたローラ成形品の端面に軸部に沿ったばり（以下、リークばりと称す）が形成されることがあった。このようなリークばりは軸部を密嵌状態で高精度に支持するうえでの障害となるため、手作業などで除去することが行われているが、この作業は極めて煩雑で、コストアップ要因となっていた。
【０００６】
このようなばり除去の手間をなくするために、芯体と芯体保持部材との間をＯリングを用いてシールすることが既に提案されており、例えば図１１及び図１３で示されるような構造のローラ製造装置が提案されている。これらＯリングを用いたローラ製造装置は次の内容を有している。
尚、以下の説明ではＯリングのリング外径ｒ１、リング内径ｒ２、Ｏリングの厚みｔを図１０に示すように定義する。また説明は筒状金型の上部側を例にして説明するが、下部側にも同様のシール構造が適用される。
【０００７】
図１１、１２として示すローラ製造装置は、芯体軸部５の根本部にその奥行きｄ１がＯリング３０の厚みｔより浅いＯリング収容溝６０を形成し、この中に装着したＯリング３０をリング径方向に弾性変形させることにより、芯体軸部５の根本部と芯体保持部材５３との間をＯリング外周部Ｓ１でシールしている。
【０００８】
また図１３、１４として示すローラ製造装置は、軸部５の根本部外周にＯリング３０を填め込み、他方、芯体保持部材５３に形成された軸部挿入孔９の開口側に、その奥行きｄ２がＯリング３０の厚みｔよりも浅い拡径凹所６１を形成し、この拡径凹所６１内で芯体軸部５に填めたＯリング３０を受け入れ、且つこの拡径凹所６１内でＯリング３０をリング径方向に圧縮変形させることで、芯体軸部５の根本部と芯体保持部材５３との間をＯリング外周部Ｓ１及びＯリング内周部Ｓ２の両方でシールしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような装置には解決すべき問題点があった。図１１、１２で示した装置によって得られるローラ成形品は、軸部にＯリングが填め込まれた状態で金型から取り出されるため、ローラ成形品からＯリングを取り外す必要があるとともに、成形の都度、芯体軸部にＯリングを装着する必要もあり、前記バリ除去よりはその手間は少ないとはいうものの、手間を要することに変わりはなかった。
またこのシール構造では、Ｏリング内周部Ｓ２は芯体軸部に全周にわたって圧接させる必要があるため、芯体軸部にＤカットを有する芯体に対しては適用できないという問題もあった。
【００１０】
一方、図１３、１４として示すローラ製造装置においても、同様の問題がある。この装置においては、得られたローラ成形品にＯリングが必ずくっついてくるとは限らないものの、くっついている場合には前記装置と同様、Ｏリングの取り外しと、次の成形に備えてＯリングを芯体保持部材に再装着することが必要となる。また、Ｏリングが芯体保持部材側に残った場合には、ローラ成形品からのＯリングの取り外しは不要であるが、この場合には、芯体保持部材側に残ったＯリングが所定位置に所定姿勢で位置づけられていることを確認する必要があり、この確認ができないうちは、次の成形を行うことができないという問題を有している。またこのローラ製造装置においてもＯリングの内周部Ｓ２は全周にわたって芯体軸部に圧接させる必要があり、この装置もＤカットを有する芯体に対しては適用できない。
【００１１】
本発明はかかる現況に鑑みてなされたものであり、ローラ成形品の端面におけるリークばりの発生を防止でき、しかも煩雑なＯリングの脱着や再装着作業を必要としないローラ製造装置を提供せんとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記問題点を解決すべく検討を重ねた結果、Ｏリングを圧縮させる方向を従来のリング径方向からリング厚み方向に変え、弾性変形したＯリングの上面及び下面によってシールすることとすれば上記問題は解決しうるとの着想を得て本発明を完成させたものである。
【００１３】
かかる着想に基づき完成された本発明のローラ製造装置は、本体部と、この本体部両端に段差部を介して設けられた軸部とよりなる芯体を、軸部挿入孔を備えた芯体保持部材によって両端を保持した状態で筒状金型内に位置づけ、当該筒状金型内に形成された成形空間に材料樹脂を注入して前記芯体本体部の外周に合成樹脂層を形成するローラ製造装置であって、芯体軸部を受け入れる軸部挿入孔の開口側に、その孔径を前記軸部挿入孔よりも拡大させた拡径凹所を設け、この拡径凹所にＯリングを装着して当該拡径凹所をＯリング収容溝となし、前記軸部挿入孔にその軸部を侵入させた芯体の段差面と、これに対面する前記拡径凹所底面との間にＯリングを芯体の軸方向に圧縮した状態で介在させてなり、前記Ｏリングを収容する拡径凹所の内径がＯリングの外径よりも小さく、前記Ｏリングの内径が芯体軸部の外径よりも大きいことを特徴としている。
【００１４】
このようなローラ製造装置は、予め芯体保持部材の拡径凹所にＯリングを装着しておき、この芯体保持部材の軸部挿入孔に芯体軸部を挿入して押し込むことにより、芯体の段差面と、これに対面する拡径凹所底面との間でＯリングを芯体の軸方向に圧縮変形させ、圧縮されたＯリングの弾性復元力によりＯリングの上面及び下面を芯体の段差面及び拡径凹所底面のそれぞれに圧接させ、これにより筒状金型の成形空間から軸部挿入孔に至る経路をシールするものである。また拡径凹所の内径はＯリングの外径よりも小さく設定することにより、Ｏリングは拡径凹所に堅固に保持されるとともにＯリングの上下両面に加えてリング外周部によってもシールがなされる。
【００１５】
Ｏリングを収容する拡径凹所の内径は芯体本体部の外径よりも小さく、Ｏリングの厚みは、芯体段差面と拡径凹所底面間の軸方向の隙間よりも大きく設定することが好ましい。
【００１６】
このような構成とした場合、軸部挿入孔への芯体軸部の侵入深さは芯体の段差面が芯体保持部材の端面に当接することで規制される。そして、Ｏリングはこの状態の芯体保持部材の段差面と拡径凹所底面間に介在して適度な弾性復元力を発揮する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明のローラ製造装置における芯体軸部周辺のシール構造を表す断面図であり、図２はその拡大断面図、図３はＯリング装着箇所における径方向断面図である。図例のものは筒状金型の上部側のみを示しているが、下部側も同様のシール構造を有している。
以下、本発明装置の要部の構成について説明する。尚、その構成が図９で説明した従来装置の各部の構成と共通のものには同じ符号を付すことでその説明は省略する。
【００２０】
図１、２に示すように、芯体軸部５が挿入される軸部挿入孔９の開口側には、孔径を拡大させた拡径凹所１が形成されている。この拡径凹所１にはＯリング３０が装着され、この拡径凹所１の底面１ａと芯体７の段差面６ａとの間でＯリング３０を芯体７の軸方向に圧縮した状態で介在させ、Ｏリング３０の上面Ｓ３を拡径凹所１の底面１ａに、他方、Ｏリング３０の下面Ｓ４を芯体７の段差面６ａに圧接することにより、成形空間Ｘから軸部挿入孔９に至る経路をシールしている。
図４に示すようにＯリング３０の外径ｒ１は拡径凹所１の内径Ｒ３よりも大きく設定し、またＯリング３０の内径ｒ２は芯体軸部５の外径Ｒ２よりも大きく設定することが好ましく、具体的にはＯリング３０の外径ｒ１は拡径凹所１の内径Ｒ３よりも０．５〜１．５ｍｍ程度大きくすることが好ましい。一方Ｏリング３０の内径ｒ２は、Ｏリング３０の内周部が芯体軸部５の外周面に接触しないか、あるいは接触してもその接触圧が小さなものとなるように、その値が設定される。
このような寸法関係とすることで、Ｏリング３０の外周部が拡径凹所１の内周面１ｂに圧接し、且つＯリング３０の内周部が芯体軸部５に接触していないか、接触していてもその接触圧を小さなものとなせるので、Ｏリング３０を拡径凹所１内に定姿勢で堅固に保持することが可能となり、芯体軸部５の脱着を繰り返してもＯリング３０が脱落することを防止できる。
【００２１】
芯体は導電性を有するものであればその材質は特に制限されず、金属製のものが使用できる他、導電性樹脂等も使用できる。芯体７は例えば金属製の円柱部材の両端部を切削加工で縮径させて両端に本体部６より小径の軸部５を形成することなどが適宜採用できる。本体部６と軸部５との段差は軸方向に直角にするのが好ましい。芯体本体部６の外径と軸部５の外径との差は２ｍｍ以上とするのが好ましく、つまり段差ｄ４は１ｍｍ以上とするのが好ましい。段差が１ｍｍ以下であると注入する樹脂のリークを充分に防止することができない。
また、芯体保持部材５３に芯体７を挿入して筒状金型と締結した時に、芯体７の段差面６ａと、Ｏリング３０が収容される拡径凹所１の底面１ａ間の軸方向の隙間ｄ３は、Ｏリング３０の厚みｔより０．５〜１．０ｍｍ小さくするのが好ましい。この差が０．５ｍｍ未満ではＯリング３０の圧縮量が不十分で弾性復元力が不足してシール効果が不十分となり、一方、１．０ｍｍを越えるとＯリング３０に対する加圧力が過剰になって、Ｏリング３０の耐久性が低下する。
【００２２】
芯体本体部６の外径Ｒ１は拡径凹所１の内径Ｒ３に対して、図６に示すように小さく設定することも、あるいは図７に示すように大きく設定することもできる。芯体本体部６の外径Ｒ１を拡径凹所１の内径Ｒ３に対して小さく設定した場合には、芯体本体部６は拡径凹所１に一部侵入した位置でシールが行われるようにすることが好ましい。この場合、Ｏリング３０の厚みｔは拡径凹所１の隙間ｄ３よりも必ずしも大きくする必要はない。
一方、図７に示すように、芯体本体部６の外径Ｒ１を拡径凹所１の内径Ｒ３に対して大きく設定した場合には、段差面６ａが芯体保持部材の端面５３ａに当接することで、その軸部挿入孔９への挿入深さが決まる。この場合は前述したように、Ｏリング３０の厚みｔは拡径凹所１の隙間ｄ３より大きくする必要がある。
【００２３】
このような構成のローラ製造装置を用いてローラ成形品を得るには、最初に予め芯体保持部材５３の拡径凹所１にＯリング３０を装着しておく。Ｏリング３０は拡径凹所１に押し込むことによって装着され、その弾性復元力によって拡径凹所１内に保持される。このＯリング３０の装着は最初１回だけであり、このＯリングが以降の各回の成形に継続して使用される。各回の成形手順は次の通りである。
【００２４】
先ず最初に筒状金型５１に内挿された芯体７の上下端を上部及び下部の芯体保持部材によって保持する。芯体７の保持は芯体軸部５を軸部挿入孔９に挿入することによって行う。芯体軸部５が軸部挿入孔９に挿入されると、芯体保持部材５３の段差面６ａがＯリング３０を加圧してＯリング３０を芯体軸方向に圧縮し、同方向反対向きに作用する弾性復元力により、Ｏリング３０の上面Ｓ３及び下面Ｓ４が芯体７の段差面６ａ及び拡径凹所１の底面１ａのそれぞれに圧接状態となり、これにより、成形空間Ｘから軸部挿入孔９に至る経路がシールされる。
次いでカバー部材５８に設けたガス抜き用の孔から排気を行いながら樹脂注入孔を通じてローラ成形空間Ｘに材料樹脂を充填し、成形する。樹脂の成形が完了すれば、上下のカバー部材を取り外したうえ、芯体保持部材を芯体７及び筒状金型５１から、その軸方向に沿って、それぞれ上方及び下方に抜き取る。Ｏリング３０の内周部は芯体軸部５に接触していないかあるいは接触していてもその接触圧は小さく設定されているから、芯体軸部５を軸部挿入孔９から抜き取る際、Ｏリング３０が拡径凹所１から脱落するというようなことはなく、Ｏリング３０は拡径凹所１内に保持され続ける。
この後、筒状金型５１内に保持状態となっている成形物を、芯体７を押す等して取り出す。以後の各回の成形に際しては、Ｏリング３０の装着作業はなく、芯体保持部材に芯体をセットするところからの作業のみが繰り返される。
このように本発明装置を用いることによって、リークばりのないローラ成形品が得られ、しかもＯリング３０の装着は初回一回のみだけで、後はこのＯリングを継続使用できるようになる。
【００２５】
【実施例】
本発明者は、本発明装置が、Ｏリングを継続使用することが可能であり、且つリークばりの防止効果が、従来の製造装置に比べても劣らないものであることを次の実験により確認した。
（実施例１）
図１、２で示されるローラ製造装置を用いてローラを成形した。芯体として本体部の外径が１０ｍｍ、軸部５の外径が６ｍｍのものを用いた。ＯリングはＪＩＳＢ２４０１の４種Ｐ７を用いた。Ｏリング溝の径は１０ｍｍであり、金型を締結させた時の芯体段差面と拡径凹所底面との隙間ｄ３は１．４ｍｍに設定した。この装置を用いて１０本連続してローラ製造したところ、Ｏリングは脱落することなくＯリング溝に保持され続け、最初一回だけの装着だけで全本数のローラの成形に同じＯリングを継続使用することができた。得られたローラ成形品を観察したところ、リークばりのあるローラは一本もなかった。
【００２６】
（比較例１）
図９で示されるローラ製造装置を用いてローラを成形した。芯体としては本体部及び軸部のいずれも前記実施例１で用いたものと同じ太さのものを用いた。１０本のローラを成形したところ、全てのローラが芯体軸部にリークばりを有していた。
【００２７】
（比較例２）
図１１で示されるローラ製造装置を用いてローラを１０本成形した。芯体としては本体部及び軸部のいずれの太さも前記実施例１で用いたものと同じであり、且つ芯体軸部の根本部にＯリング溝を形成したものを用いた。またＯリングとしては実施例１で用いたものよりリング径が小さいものを用いた。
得られたローラ成形品を観察したところ、リークばりはなかった。しかしながら、取り出したローラ成形品の軸部にはＯリングがくっついた状態となっていたため、このＯリングを軸部から除去する手間と、次の成形に備えて新たなＯリングを芯体軸部に装着する手間を必要とした。
【００２８】
（比較例３）
図１３で示されるローラ製造装置に示すようなローラ製造装置を用いて成形した。芯体としては実施例１で使用した芯体と同じものを用い、Ｏリングとしては実施例１で用いたものよりもリング径が小さなものを用いた。ローラを１０本成形したところ、１０本ともリークばりはなかった。しかしながら、取り出したローラ成形品の軸部にＯリングがくっついている場合と、そうでない場合がある等、まちまちであった。Ｏリングが芯体と一緒に取り出された場合は成形品からＯリングを除去する手間と、次の成形に備えて新たなＯリングを再度装着する手間が必要であった。また、Ｏリングが金型内に残った場合であっても、芯体保持部材の所定位置に所定姿勢でＯリングが存在しているとは限らないため、装着状態をチェックする必要があり、多くの手間を要した。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載のローラ製造装置を用いれば、リークばりのないローラ成形品を得ることができる。しかも軸部への樹脂リークを防止するために使用するＯリングは、芯体保持部材の拡径凹所に所定姿勢で確実に保持され続けるため、初回にＯリングを装着するだけで、このＯリングを以後の各回の成形に継続して使用することができる。したがって、成形を行う都度、Ｏリングを再装着する手間を必要としない。また取り出されたローラ成形品にはＯリングはくっついていないから、Ｏリングを取り外す手間も不要であり、作業性及び生産性が大幅に向上する。更にＯリングによるシールは芯体の軸方向に圧縮変形させたＯリングの上面及び下面で行うものであってＯリングの内周部が全周にわたって芯体軸部と接触する必要はないから、軸部にＤカットが形成されたものに対しても適用することができる。
【００３０】
請求項２記載の発明のように拡径凹所の内径を芯体本体部の外径よりも小さく設定し、Ｏリングの厚みを、芯体の段差面と拡径凹所の底面間の軸方向の隙間よりも大きく設定した場合、軸部挿入孔への芯体軸部の侵入深さは芯体の段差面が芯体保持部材の端面に当接することで規制され、且つこの状態でＯリングによるシールがなされるので、装置設計が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るローラ製造装置の一実施例の要部を示す断面図
【図２】同実施例における拡径凹所周辺の構造を示す拡大断面図
【図３】同実施例におけるＯリング装着箇所の径方向の断面図
【図４】同実施例における芯体、芯体保持部材及びＯリングの寸法関係を示す説明図
【図５】同実施例における芯体の寸法関係を示す説明図
【図６】芯体本体部の外径Ｒ１が拡径凹所の内径Ｒ３よりも小さい場合のＯリングの加圧状態を示す拡大断面図
【図７】芯体本体部の外径Ｒ１が拡径凹所の内径Ｒ３よりも大きい場合のＯリングの加圧状態を示す拡大断面図
【図８】ローラ成形品の外観を示す斜視図
【図９】従来のローラ製造装置の一例を示す断面図
【図１０】Ｏリングの寸法関係を示す断面説明図
【図１１】Ｏリングを用いた従来のローラ製造装置の一例を示す要部断面図
【図１２】同従来例におけるＯリング装着箇所周辺の構造を示す拡大断面図
【図１３】Ｏリングを用いた従来のローラ製造装置の他の例を示す要部断面図
【図１４】同従来例におけるＯリング装着箇所周辺の構造を示す拡大断面図
【符号の説明】
１拡径凹所
１ａ拡径凹所の底面
１ｂ拡径凹所の内周面
５軸部
６本体部
６ａ段差面
７芯体
８合成樹脂層
９軸部挿入孔
３０Ｏリング
５１筒状金型
５２芯体保持部材
５３芯体保持部材
５３ａ芯体保持部材の端面
５５樹脂注入孔
５６ガス抜き孔
６０Ｏリング収容溝
６１拡径凹所
５７，５８カバー部材
Ｘ成形空間

Claims

本体部と、この本体部両端に段差部を介して設けられた軸部とよりなる芯体を、軸部挿入孔を備えた芯体保持部材によって両端を保持した状態で筒状金型内に位置づけ、当該筒状金型内に形成された成形空間に材料樹脂を注入して前記芯体本体部の外周に合成樹脂層を形成するローラ製造装置であって、芯体軸部を受け入れる軸部挿入孔の開口側に、その孔径を前記軸部挿入孔よりも拡大させた拡径凹所を設け、この拡径凹所にＯリングを装着して当該拡径凹所をＯリング収容溝となし、前記軸部挿入孔にその軸部を侵入させた芯体の段差面と、これに対面する前記拡径凹所底面との間に、前記Ｏリングを芯体の軸方向に圧縮した状態で介在させてなり、前記Ｏリングを収容する拡径凹所の内径がＯリングの外径よりも小さく、前記Ｏリングの内径が芯体軸部の外径よりも大きいことを特徴とするローラ製造装置。
Ｏリングを収容する拡径凹所の内径が芯体本体部の外径よりも小さく、Ｏリングの厚みが、芯体の段差面と拡径凹所の底面間の軸方向の隙間よりも大きい請求項１記載のローラ製造装置。