JP4071168B2 - Roller shaft and roller - Google Patents

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JP4071168B2
JP4071168B2 JP2003191942A JP2003191942A JP4071168B2 JP 4071168 B2 JP4071168 B2 JP 4071168B2 JP 2003191942 A JP2003191942 A JP 2003191942A JP 2003191942 A JP2003191942 A JP 2003191942A JP 4071168 B2 JP4071168 B2 JP 4071168B2
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roller
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roller shaft
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俊彦 高橋
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Description

【0001】
【発明の属する技術野】
本発明は、レーザービームプリンタ等の電子写真装置に用いられる各種ローラのシャフトとして用いることのできるローラ用シャフトおよびこのローラ用シャフトを用いたローラに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にレーザービームプリンタ等の電子写真装置には、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ、加圧ローラ、給紙ローラ等様々なローラが使用されている。これらのローラに用いられるシャフトは、図4に示すように、一般的にシャフト1の端部の角にC面取りが施されている。
【0003】
これらのローラは、その用途に応じて所定の外径精度、振れ精度、表面精度が要求される。この要求に応じるために、これらのローラは、例えば、チューブ状に押し出して作製した弾性体にシャフト1を挿入し、シャフト1の外周部を弾性体層で被覆し、さらに所定の精度とするために弾性体層を研磨して作製されたり、或いは所定の精度でローラを形成することのできる成形金型にシャフト1をセットし、成形金型のキャビティにゴム材料を装入し加熱硬化等してシャフト1の外周部に弾性体層を形成し、所望の場合にはさらに弾性体層を研磨して作製される。
【0004】
研磨を行う際は、図5に示すように、振れ精度を良くするため、逆センタと呼ばれる、すり鉢状の凹部を有する支持体4でシャフトの角を保持する。また、成形金型を用いて弾性体層を形成する場合も、振れ精度を向上させるため、成形金型のシャフト支持部を逆センタと同様にすり鉢状の凹部を有するものとすることがある。
【0005】
一般的にシャフト1のC面取りの角度θ2と逆センタ4のテーパ角度θ4を同一に設定しても、加工精度により、シャフト1と逆センタ4とを面接触させることは不可能である。このため、通常シャフト1のC面取り部の角度θ2と逆センタ4のテーパ角度θ4は、異なる。
【0006】
例えば、シャフト1のC面取りの角度θ2よりも逆センタ4のテーパ角度θ4が小さい場合、シャフト1は、C面取り部の外径側のエッジで逆センタ4と接触する。ローラの弾性体層の研磨等を行うような場合において、ローラがスリップしないように逆センタ4の保持力を強めると、シャフト1のC面取り部の外径側エッジが潰れ、シャフト1の外径がわずかに大きくなることがある。シャフトの外径が大きくなるとプリンタ本体にローラを組み込む際や、軸受けや駆動用のギヤにシャフトを取り付ける際に、シャフトが挿入できなくなる等の問題が発生する。
【0007】
また、シャフト1のC面取り部の角度θ2よりも逆センタ4のテーパ角度θ4が大きい場合、シャフト1は、C面取り部の端面側のエッジで逆センタ4と接触する。この場合は、センタリングの効果が不充分となったり、逆センタ4の保持力が低下する等の問題が発生する。
【0008】
また、通常、シャフト1の直径φDは、許容できる公差内でバラついている。このため、面取り量もバラつき、逆センタ4等の保持治具との接触位置5a(5b)が変化し、シャフト1が保持される位置がバラつく。この接触位置のシャフト軸方向のバラつきΔLは、例えば、シャフト1のC面取り部の角度θ2よりも逆センタ4のテーパ角度θ4が小さい場合、シャフトの直径φDのバラつきの最大値をD1、最小値をD2とすると、(D1−D2)/2×tan(θ4)となる。このようにシャフト1の保持位置がバラつくと、適用するローラによっては、充分な振れ精度が得られないといった問題があった。
【0009】
保持部材の逆センタ4等との接触部が潰れて、シャフト1の外径が広がるのを防ぐ方法として、面取り部を2段にする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この方法では、シャフト1と逆センタ4等の保持部材との接触部が潰れる問題を防ぐことができるが、シャフト1の直径φDのバラつきによる、保持位置のバラつきを防ぐことができなかった。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−145761号公報(請求項1)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、電子写真装置に使用される、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ、加圧ローラ、給紙ローラ等の各種ローラのシャフトとして利用する場合に、研磨工程や成形金型等を用いた弾性体層の形成工程等におけるローラやシャフトの保持の際に、シャフトの寸法精度のバラつきによらず安定したシャフトの保持を可能とする各種ローラ用のシャフトを提供することを目的とし、また、これを用いた各種ローラを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ローラ用シャフトにおいて、前記シャフトの端部の角に創製された面取り部が、該シャフトの端面側から、R面取り部および該R面取り部に接するC面取り部の順で構成されていることを特徴とするローラ用シャフトである。
【0013】
また、上記本発明のローラ用シャフトは、前記R面取り部の中心位置が前記シャフトの軸中心より寸法取りされ、該シャフトのR面取り部が創製される角度がシャフト軸に対し90°未満の範囲であり、かつ該R面に接するC面取り部が該シャフトの外径まで創製されているのが好ましい。
【0014】
また、本発明は、上記本発明のローラ用シャフトの外周に少なくとも1層以上の弾性体層を有することを特徴とするローラである。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図1に示す。
本発明のローラ用シャフトの端部の角に創製された面取り部は、本発明のローラ用シャフトの端面側から、R面取り部3およびこのR面取り部3に接するC面取り部2の順で構成されている。本発明のローラ用シャフトの面取り部は、シャフトの軸中心よりR面取り部3の中心位置を寸法取りして決め、このR面取り部3の中心位置からR面取り部の外周側境界を見込んだ方向が、シャフト軸に対しθ1の角度(この角度θ1をR面取り部の創製角度と表すことがある)となるまでR面取り部3を創製し、このR面取り部3のシャフト外周側に、R面取り部3に接するC面取り部2を創製し、シャフトの中心軸に対し角度(テーパ角度と表すことがある)θ2で、本発明のローラ用シャフトの外径まで逃がす。
【0016】
この時R面取り部3の創製角度θ1は、研磨や金型におけるシャフト支持体である逆センタのテーパ角度をθ4とすると、一般的には、(90°−θ4)≦θ1<90°に設定するのが好ましい。θ1を(90°−θ4)≦θ1<90°に設定すると、シャフトのR面取り部において確実に逆センタと接触するため、シャフトのセンタリング効果が高まる。また、θ1の下限値は、特に限定されないが、通常、45°≦θ1とするのが好ましく、60°≦θ1とするのがより好ましい。また、C面取り部2のシャフトのテーパ角度θ2は、90°−θ1となる。
【0017】
R面取り部3の中心のシャフト軸中心からの距離rおよびR面取り部の曲率半径(半径と表すことがある)Rは、シャフトの直径φDが公差内で最小の時の半径(φD2/2)に対して、(r+Rsinθ1)≦φD2/2の関係を満たすようにするのが好ましく、0.8×φD2/2≦(r+Rsinθ1)≦φD2/2の関係を満たすようにするのがより好ましい。
【0018】
上記の態様のローラ用シャフトにおいては、このローラ用シャフトをテーパ角度θ4の逆センタ4で支持すると、ローラ用シャフトのシャフト軸に対して(90°−θ4)の角度の位置でR面取り部3と逆センタ4とが接することになる。この時R面取り部3の中心は、シャフト軸中心より寸法取りがされているため、図3に示すようにローラ用シャフトの直径公差によらず一定の位置5a,5bで逆センタ4と接する。
【0019】
また、逆センタ4と接する位置は、シャフトの外径より内側になるため、シャフトを支持した際、逆センタとの接触部がたとえ潰れても、シャフトの外径変化がないため、軸受けや駆動用のギヤが入らなくなる等の問題が発生しない。
【0020】
本発明のローラ用シャフトは、このローラ用シャフトを用いて製造するローラの使用目的等に応じて公知の材料の中から適切なものを選択しこれを用いて製造することができる。具体的には、例えば、鉄、ステンレス、鋼、真鍮、アルミニウム等の金属材料、ナイロン、ポリアセタール等の樹脂材料を挙げることができる。
【0021】
一般的には、これらの材料から押出成形、引抜き成形等によって作製した丸棒等を用い、旋盤加工にて所定の長さを有するシャフトを作製し、このシャフトの両端部の角に上記のR面取り部およびこれに接するC面取り部を有する構成の面取り部を創製し本発明のローラ用シャフトを作製する。
【0022】
通常、R面取り部を創製した後にC面取り部を創製するが、これとは逆の順序で、R面取り部およびC面取り部を創製してもよい。R面取り部の創製方法は、特に限定されるものではないが、例えば旋盤にてバイトを一定半径で動かして加工する方法を挙げることができる。また、C面取り部の創製方法も、特に限定されるものではないが、例えば旋盤にて面取り角度と同一の角度で創製されたバイトを当てて加工する方法を挙げることができる。また、旋盤にてバイトをR面取り部の半径で移動してR面取り部を創製した後、C面取り角度でバイトをシャフト外径まで逃がして、C面取り部を創製するのが好ましい。
【0023】
本発明のローラは、前記本発明のローラ用シャフトと該ローラ用シャフトの外周に形成された少なくとも1層の弾性体層を有する。本発明のローラの弾性体層は、特に限定されず、ローラの使用目的に応じて、公知の弾性体層の中から適切なものを選択すればよい。弾性体層としては、例えば、ポリウレタン、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴムなどのゴム原料、もしくは、これらゴム原料の製造原料である単量体等(これら単量体等をもゴム原料と表すことがある)を用いて得られる弾性体層を挙げることができる。上記ゴム原料単独でまたはこれらのゴム原料の二種以上を組み合せて得られる弾性体層であってもよい。
【0024】
また、これらゴム原料には、所望の場合には、更に、架橋剤、発泡剤(水、低沸点物、ガス体等)、界面活性剤、触媒等を添加することができる。また、同様に、このような原料には、必要に応じて難燃剤や充填剤、更には所望の導電性を付与するための導電性付与剤や、帯電防止剤等も添加することができる。
【0025】
本発明のローラの製造方法は、特に限定されず、公知の製造方法の中から適した方法を選択しこれによって製造することができる。本発明のローラ用シャフトの直径や長さは、特に限定されず、その目的によりさまざまの直径や長さを有するものとすることができるが、通常、直径が5〜10mm、長さが240〜350mmの本発明のローラ用シャフトを弾性体層で被覆して製造することができる。ローラの外径は、特に限定されず、その目的によりさまざまの外径を有するものとすることができるが、一般的には10〜30mmの外径とすることができる。
【0026】
本発明のローラの製造方法の具体例としては、例えば、ゴム原料、所望により用いられる触媒、発泡剤、架橋剤、整泡剤その他の助剤等を均質に混合してゴム原料組成物を調製した後、本発明のローラ用シャフトを予め配した成形金型のキャビティ内に注入し、加熱して反応硬化させることにより一体的に弾性体層を形成し製造する方法、予め、上記ゴム原料組成物を用いて別途形成した弾性体のスラブやブロックから、切削加工等により、チューブ状等の所定の形状、寸法に切り出し、これに本発明のローラ用シャフトを圧入してローラ用シャフトの外周に弾性体層を被覆して製造する方法またはこれらの方法を適宜組み合せた方法などを挙げることができる。所望の場合には、さらに、切削や研磨処理などによって所定の外径に調整することができる。
【0027】
上記ゴム原料組成物を混合する際の温度や時間については、特に限定されず、用いるゴム原料組成物に適したものとすればよい。ゴム原料組成物が液状である場合には、混合温度は、通常10〜90℃の範囲であり、混合時間は、通常1秒〜10分間間程度である。
【0028】
また、加熱して反応硬化させる際に、従来公知の方法により発泡させて弾性体層を形成することができる。発泡方法については特に制限は無く、使用したゴム原料、発泡剤等により適した方法を採用すればよい。なお、発泡倍率は、ローラの使用目的に応じ適宜定めればよく、特に制限はない。
【0029】
本発明のローラのローラ用シャフトと弾性体層との接合方法については特に限定されないが、本発明のローラ用シャフトを予めモールド(成形型)内部に配設しゴム原料組成物を注型し硬化して接着する方法や、別途形成した弾性体のスラブやブロックから所定の形状、寸法に切り出しまたは弾性体を所定の形状に成形した後に本発明のローラ用シャフトに接着する方法などを用いることができる。どちらの方法においても、必要に応じて、本発明のローラ用シャフトと弾性体層の間に接着層を設けることができる。この接着層としては、接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。
【0030】
ゴム原料組成物を硬化する際の温度や時間については、特に限定されず、用いるゴム原料組成物に適したものとすればよい。
【0031】
【実施例】
以下、本発明のローラ用シャフトを電子写真用の現像ローラの成形に適用した実施の態様を例にして図面を参照しながら説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【0032】
[実施例1] ローラ用シャフトの作製
図2に本実施例のローラ用シャフトの端部拡大図を示す。
本実施例のローラ用シャフト1は、長さ260mm、直径φD8mmの寸法を有する。本実施例のローラ用シャフト1の両端の角には、シャフトの端面側からR面取り部とそれに接するC面取り部の順で構成される面取り部を有し、C面取り部はシャフト外径まで逃がす形状になっている。本実施例のローラ用シャフト1の材質は快削鋼SUM23Lである。また、本実施例のローラ用シャフトの直径φDの寸法公差は、プラス0、マイナス0.05mmに設定した。
【0033】
R面取り部の半径Rは1.5mm、R面取り部の中心位置rはシャフト軸中心より2.5mm、(シャフト端面より1.4mmとし、)R面取り部の創製角度θ1は75°、C面取り部のテーパ角度θ2は、15°とした。R面取り部およびC面取り部は、旋盤を用いてシャフト中心軸側よりバイトをR面取り部半径で移動させてR面取り部を創製後、C面取り角度でバイトをシャフト外周まで逃がしてC面取り部を創製した。
【0034】
[比較例1]ローラ用シャフトの作製
また、図4に本比較例のローラ用シャフトの端部拡大図を示す。
本比較例のローラ用シャフト1は、両端の角に設けた面取り部を、幅1mm、45°のテーパ角度を有するC面取り部とした以外は実施例1と同様にして作製した。
【0035】
[実施例2および比較例2]ローラの作製
図6に、本実施例および比較例のローラの製造に使用した成形金型の断面図を示す。この成形金型は、キャビティ内径φDが16mm、長さ240mmの円筒形状を有するパイプ型12と、このパイプ型の両端に嵌合される上部駒13、下部駒11の3点の部品を有する成形金型である。いずれの部品も、材質はプリハードン鋼である。下部駒11には材料注入用孔として、内径φDが1.8mmの孔が円周方向に等間隔に8箇所あけられており、上部駒13には、エア抜きおよびゴム原料組成物のオーバーフロー用の孔として内径φDが1.5mmの孔が円周方向に等間隔で4箇所あけられている。
【0036】
また、金型にローラ用シャフトの両端の角を保持するために、上部駒13は逆センタ構造に、下部駒11は逆センタ構造のスライド14を入れ、圧縮バネ15でスライド14を押し、シャフトの角を保持する構造とした。逆センタのテーパ角度θ4は、上部駒13、下部駒のスライド14共に30°とし、また圧縮バネ15は、バネ定数10N/mm、保持荷重9.8Nに設定した。
【0037】
上記成形金型に実施例1または比較例1のローラ用シャフトを配置し、下部駒11に押し付けた材料注入ノズルから、ゴム原料組成物として、温度25℃における粘度が150Pa・sである2液混合タイプの熱硬化性シリコンゴムに導電性を持たせるためカーボンブラックを配合したゴム原料組成物を注入し、成形金型の温度を110℃とし、5分間加熱して、熱硬化し、現像ローラを作製した。作製した、現像ローラの振れを株式会社キーエンス製のレーザ寸法測定器を用い現像ローラの中央部において、基準から現像ローラ外径までの隙間を測定し、その隙間の最大値から最小値を引いた値を振れとして測定した。また、実施例2および比較例2の現像ローラそれぞれ100本の振れを測定し、算術平均および標準偏差を求めた。得られた結果を表1に示した。
【0038】
実施例1のローラ用シャフトを用いて製造した実施例2の現像ローラは、比較例1のローラ用シャフトを用いて製造した比較例2の現像ローラに比べ振れが小さく、また、標準偏差も小さく、振れのバラつきが少ない。また、ローラ用シャフトの保持位置を計算すると、実施例1のローラ用シャフトでは、シャフトの直径φDが公差内で変化しても保持位置が変わらないのに対し、比較例1のローラ用シャフトでは、シャフトの直径φDが公差内で変化すると、シャフトの保持位置が片側で0.05mm変化し、両側では最大0.1mm変化し、これに起因する保持荷重は、約0.98N変化する。
【0039】
【表1】

Figure 0004071168
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のローラ用シャフトは、各種ローラ用のシャフトとして利用する場合に、研磨や、成形金型内で逆センタ保持する際の、シャフトの外径の寸法精度のバラつきによらず安定したシャフト保持が可能となり、振れの小さいローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のローラ用シャフトの実施の形態の一例を示す端部拡大図である。
【図2】本発明の実施例1のローラ用シャフトの端部拡大図である。
【図3】本発明のローラ用シャフトと逆センタとの接触部の拡大図である。
【図4】 比較例1のローラ用シャフトの端部拡大図である。
【図5】比較例1のローラ用シャフトと逆センタとの接触部の拡大図である。
【図6】実施例2および比較例2のローラの作製に用いた成形金型の断面図である。
【符号の説明】
1 ローラ用シャフト
2 C面取り部
3 R面取り部
4 逆センタ
5a 直径の寸法公差が最大値のときのローラ用シャフトと逆センタとの接触位置
5b 直径の寸法公差が最小値のときのローラ用シャフトと逆センタとの接触位置
11 下部駒
12 パイプ型
13 上部駒
14 スライド
15 圧縮バネ[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a roller shaft that can be used as a shaft of various rollers used in an electrophotographic apparatus such as a laser beam printer, and a roller using the roller shaft.
[0002]
[Prior art]
In general, an electrophotographic apparatus such as a laser beam printer uses various rollers such as a charging roller, a developing roller, a transfer roller, a fixing roller, a pressure roller, and a paper feeding roller. As shown in FIG. 4, the shafts used for these rollers are generally chamfered at the corners of the ends of the shaft 1.
[0003]
These rollers are required to have a predetermined outer diameter accuracy, runout accuracy, and surface accuracy depending on the application. In order to meet this requirement, these rollers are used, for example, by inserting the shaft 1 into an elastic body produced by extruding it into a tube shape, covering the outer periphery of the shaft 1 with an elastic body layer, and achieving a predetermined accuracy. The shaft 1 is set in a molding die that can be manufactured by polishing the elastic layer or a roller can be formed with a predetermined accuracy, and a rubber material is inserted into the cavity of the molding die and heat-cured. Then, an elastic body layer is formed on the outer peripheral portion of the shaft 1, and if desired, the elastic body layer is further polished.
[0004]
When polishing, as shown in FIG. 5, in order to improve runout accuracy, the corners of the shaft are held by a support body 4 having a mortar-shaped concave portion called a reverse center. In addition, when the elastic layer is formed using a molding die, the shaft support portion of the molding die may have a mortar-like concave portion in the same manner as the reverse center in order to improve runout accuracy.
[0005]
Generally, even if the C-chamfering angle θ2 of the shaft 1 and the taper angle θ4 of the reverse center 4 are set to be the same, it is impossible to bring the shaft 1 and the reverse center 4 into surface contact due to processing accuracy. For this reason, the angle θ2 of the C chamfered portion of the normal shaft 1 and the taper angle θ4 of the reverse center 4 are different.
[0006]
For example, when the taper angle θ4 of the reverse center 4 is smaller than the C-chamfering angle θ2 of the shaft 1, the shaft 1 contacts the reverse center 4 at the outer diameter side edge of the C-chamfered portion. When polishing the elastic layer of the roller or the like, if the holding force of the reverse center 4 is increased so that the roller does not slip, the outer diameter side edge of the C chamfered portion of the shaft 1 is crushed, and the outer diameter of the shaft 1 is reduced. May be slightly larger. When the outer diameter of the shaft is increased, problems such as the shaft being unable to be inserted occur when a roller is incorporated into the printer body or when the shaft is attached to a bearing or a driving gear.
[0007]
Further, when the taper angle θ4 of the reverse center 4 is larger than the angle θ2 of the C chamfered portion of the shaft 1, the shaft 1 contacts the reverse center 4 at the edge on the end surface side of the C chamfered portion. In this case, problems such as an insufficient centering effect and a decrease in holding force of the reverse center 4 occur.
[0008]
In general, the diameter φD of the shaft 1 varies within an allowable tolerance. For this reason, the chamfering amount also varies, the contact position 5a (5b) with the holding jig such as the reverse center 4 changes, and the position where the shaft 1 is held varies. For example, when the taper angle θ4 of the reverse center 4 is smaller than the angle θ2 of the C-chamfered portion of the shaft 1, the maximum variation ΔL of the shaft diameter φD is D1 and the minimum value ΔL in the shaft axial direction of the contact position. Where D2 is (D1−D2) / 2 × tan (θ4). When the holding position of the shaft 1 varies in this way, there is a problem that sufficient runout accuracy cannot be obtained depending on the applied roller.
[0009]
As a method for preventing the contact portion of the holding member with the reverse center 4 or the like from being crushed and the outer diameter of the shaft 1 from expanding, a method in which the chamfered portion has two steps has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, this method can prevent the contact portion between the shaft 1 and the holding member such as the reverse center 4 from being crushed, but it cannot prevent the holding position from being varied due to the variation in the diameter φD of the shaft 1. .
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2000-145761 A (Claim 1)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention provides a polishing process and a molding metal when used as a shaft of various rollers such as a charging roller, a developing roller, a transfer roller, a fixing roller, a pressure roller, and a paper feeding roller used in an electrophotographic apparatus. To provide a shaft for various rollers that can stably hold a shaft regardless of variations in the dimensional accuracy of the shaft when holding the roller or the shaft in an elastic layer forming process using a mold or the like. An object is to provide various rollers using the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in the roller shaft, the chamfered portion created at the end corner of the shaft is configured from the end surface side of the shaft in the order of the R chamfered portion and the C chamfered portion in contact with the R chamfered portion. It is the shaft for rollers characterized by having.
[0013]
In the roller shaft of the present invention, the center position of the R chamfered portion is dimensioned from the shaft center of the shaft, and the angle at which the R chamfered portion of the shaft is created is less than 90 ° with respect to the shaft axis. It is preferable that the C chamfered portion in contact with the R surface is created up to the outer diameter of the shaft.
[0014]
In addition, the present invention is a roller characterized by having at least one elastic layer on the outer periphery of the roller shaft of the present invention.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of an embodiment of the present invention is shown in FIG.
The chamfered portion created at the corner of the end of the roller shaft of the present invention is configured in the order of the R chamfered portion 3 and the C chamfered portion 2 in contact with the R chamfered portion 3 from the end surface side of the roller shaft of the present invention. Has been. The chamfered portion of the roller shaft of the present invention is determined by measuring the center position of the R chamfered portion 3 from the shaft center of the shaft, and the direction in which the outer peripheral side boundary of the R chamfered portion is expected from the center position of the R chamfered portion 3 Creates an R chamfered portion 3 until the angle becomes θ1 with respect to the shaft axis (this angle θ1 may be referred to as a creation angle of the R chamfered portion). The C chamfered portion 2 that is in contact with the portion 3 is created, and escaped to the outer diameter of the roller shaft of the present invention at an angle θ2 (may be referred to as a taper angle) with respect to the shaft central axis.
[0016]
At this time, the creation angle θ1 of the R chamfered portion 3 is generally set to (90 ° −θ4) ≦ θ1 <90 °, where θ4 is the taper angle of the reverse center that is a shaft support in polishing or mold. It is preferable to do this. If θ1 is set to (90 ° −θ4) ≦ θ1 <90 °, the shaft centering effect is enhanced because the R chamfered portion of the shaft is surely in contact with the reverse center. Further, the lower limit value of θ1 is not particularly limited, but it is usually preferably 45 ° ≦ θ1 and more preferably 60 ° ≦ θ1. Further, the taper angle θ2 of the shaft of the C chamfered portion 2 is 90 ° −θ1.
[0017]
The distance r from the shaft axis center of the center of the R chamfered portion 3 and the radius of curvature (sometimes referred to as radius) R of the R chamfered portion are the radius (φD2 / 2) when the shaft diameter φD is within the tolerance On the other hand, it is preferable to satisfy the relationship of (r + Rsin θ1) ≦ φD2 / 2, and it is more preferable to satisfy the relationship of 0.8 × φD2 / 2 ≦ (r + Rsin θ1) ≦ φD2 / 2.
[0018]
In the roller shaft of the above aspect, when the roller shaft is supported by the reverse center 4 having the taper angle θ4, the R chamfered portion 3 is positioned at an angle of (90 ° −θ4) with respect to the shaft axis of the roller shaft. And the reverse center 4 are in contact with each other. At this time, since the center of the R chamfered portion 3 is dimensioned from the shaft axis center, as shown in FIG. 3, the center is in contact with the reverse center 4 at fixed positions 5a and 5b regardless of the diameter tolerance of the roller shaft.
[0019]
In addition, since the position in contact with the reverse center 4 is inside the outer diameter of the shaft, there is no change in the outer diameter of the shaft even when the contact portion with the reverse center is crushed when the shaft is supported. The problem of not being able to enter the gears for use does not occur.
[0020]
The roller shaft of the present invention can be manufactured using an appropriate material selected from known materials according to the purpose of use of the roller manufactured using the roller shaft. Specific examples include metal materials such as iron, stainless steel, steel, brass, and aluminum, and resin materials such as nylon and polyacetal.
[0021]
Generally, using a round bar or the like produced by extrusion molding, pultrusion molding, or the like from these materials, a shaft having a predetermined length is produced by lathe processing, and the above R is formed at the corners of both ends of the shaft. A chamfered portion having a configuration having a chamfered portion and a C chamfered portion in contact with the chamfered portion is created to produce the roller shaft of the present invention.
[0022]
Usually, the C chamfered portion is created after the R chamfered portion is created, but the R chamfered portion and the C chamfered portion may be created in the reverse order. The method of creating the R chamfered portion is not particularly limited, and examples thereof include a method of machining by moving a cutting tool with a constant radius on a lathe. Further, the creation method of the C chamfered portion is not particularly limited, and examples thereof include a method of machining by applying a bit created with a lathe at the same angle as the chamfer angle. Further, it is preferable to create the C chamfered portion by moving the bite by the radius of the R chamfered portion on the lathe to create the R chamfered portion and then letting the bite escape to the shaft outer diameter at the C chamfered angle.
[0023]
The roller of the present invention has the roller shaft of the present invention and at least one elastic layer formed on the outer periphery of the roller shaft. The elastic layer of the roller of the present invention is not particularly limited, and an appropriate layer may be selected from known elastic layers according to the purpose of use of the roller. Examples of the elastic layer include polyurethane, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, natural rubber, silicone rubber, acrylic rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, and epichlorohydrin rubber. Mention may be made of an elastic body layer obtained by using rubber raw materials or monomers or the like as raw materials for producing these rubber raw materials (these monomers may also be referred to as rubber raw materials). It may be an elastic body layer obtained by combining the rubber raw materials alone or two or more of these rubber raw materials.
[0024]
Moreover, a crosslinking agent, a foaming agent (water, a low boiling point material, a gas body, etc.), a surfactant, a catalyst, and the like can be further added to these rubber raw materials, if desired. Similarly, a flame retardant, a filler, a conductivity imparting agent for imparting desired conductivity, an antistatic agent, and the like can be added to such raw materials as necessary.
[0025]
The method for producing the roller of the present invention is not particularly limited, and a suitable method can be selected from known production methods to produce the roller. The diameter and length of the roller shaft of the present invention are not particularly limited, and may have various diameters and lengths depending on the purpose. Usually, the diameter is 5 to 10 mm and the length is 240 to 240 mm. The roller shaft of the present invention of 350 mm can be produced by coating with an elastic layer. The outer diameter of the roller is not particularly limited, and may have various outer diameters depending on the purpose. In general, the outer diameter may be 10 to 30 mm.
[0026]
As a specific example of the method for producing the roller of the present invention, for example, a rubber raw material, a catalyst used as desired, a foaming agent, a cross-linking agent, a foam stabilizer and other auxiliaries are homogeneously mixed to prepare a rubber raw material composition. Then, a method for producing an elastic layer integrally by injecting the roller shaft of the present invention into a cavity of a molding die that has been previously arranged, and heating and reaction curing, Cut from a slab or block of an elastic body separately formed using an object into a predetermined shape and size such as a tube by cutting or the like, and press the roller shaft of the present invention into this to the outer periphery of the roller shaft. Examples thereof include a method of coating an elastic body layer and a method of appropriately combining these methods. If desired, it can be further adjusted to a predetermined outer diameter by cutting or polishing treatment.
[0027]
The temperature and time for mixing the rubber raw material composition are not particularly limited, and may be suitable for the rubber raw material composition to be used. When the rubber raw material composition is in a liquid state, the mixing temperature is usually in the range of 10 to 90 ° C., and the mixing time is usually about 1 second to 10 minutes.
[0028]
Further, when the reaction is cured by heating, the elastic layer can be formed by foaming by a conventionally known method. The foaming method is not particularly limited, and a method more suitable for the rubber raw material used, the foaming agent, etc. may be adopted. The expansion ratio may be appropriately determined according to the purpose of use of the roller, and is not particularly limited.
[0029]
The method for joining the roller shaft and the elastic layer of the roller of the present invention is not particularly limited, but the roller shaft of the present invention is previously placed inside a mold (molding die) and a rubber raw material composition is cast and cured. And a method of cutting out from a separately formed elastic body slab or block into a predetermined shape and size or forming the elastic body into a predetermined shape and then bonding it to the roller shaft of the present invention. it can. In either method, an adhesive layer can be provided between the roller shaft of the present invention and the elastic body layer as necessary. As the adhesive layer, a known material such as an adhesive or a hot melt sheet can be used.
[0030]
The temperature and time for curing the rubber raw material composition are not particularly limited, and may be suitable for the rubber raw material composition to be used.
[0031]
【Example】
Hereinafter, an embodiment in which the roller shaft of the present invention is applied to molding of a developing roller for electrophotography will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
[0032]
Example 1 Production of Roller Shaft FIG. 2 is an enlarged view of the end of the roller shaft of this example.
The roller shaft 1 of this embodiment has a length of 260 mm and a diameter φD of 8 mm. At the corners of both ends of the roller shaft 1 of this embodiment, there are chamfered portions composed of an R chamfered portion and a C chamfered portion in contact with the C chamfered portion from the end surface side of the shaft. It has a shape. The material of the roller shaft 1 of this embodiment is free-cutting steel SUM23L. In addition, the dimensional tolerance of the diameter φD of the roller shaft of this example was set to plus 0, minus 0.05 mm.
[0033]
The radius R of the chamfered portion is 1.5 mm, the center position r of the R chamfered portion is 2.5 mm from the shaft axis center (1.4 mm from the shaft end surface), and the creation angle θ1 of the R chamfered portion is 75 °, and the C chamfered The taper angle θ2 of the portion was 15 °. The R chamfered part and C chamfered part use a lathe to move the bite from the central axis side of the shaft with the radius of the R chamfered part to create the R chamfered part. Created.
[0034]
Comparative Example 1 Production of Roller Shaft FIG. 4 is an enlarged view of the end of the roller shaft of this comparative example.
The roller shaft 1 of this comparative example was produced in the same manner as in Example 1 except that the chamfered portions provided at the corners at both ends were changed to a C chamfered portion having a width of 1 mm and a taper angle of 45 °.
[0035]
[Example 2 and Comparative Example 2] Fabrication of Roller FIG. 6 shows a cross-sectional view of a molding die used for manufacturing the roller of this example and the comparative example. This molding die has a pipe mold 12 having a cylindrical shape with a cavity inner diameter φD of 16 mm and a length of 240 mm, and three parts including an upper piece 13 and a lower piece 11 fitted to both ends of the pipe mold. It is a mold. Both parts are made of pre-hardened steel. The lower piece 11 has eight holes with an inner diameter φD of 1.8 mm at equal intervals in the circumferential direction as material injection holes, and the upper piece 13 is used for air bleeding and overflow of the rubber raw material composition. Four holes with an inner diameter φD of 1.5 mm are formed at equal intervals in the circumferential direction.
[0036]
Further, in order to hold the corners of both ends of the roller shaft in the mold, the upper piece 13 has a reverse center structure, the lower piece 11 has a reverse center structure slide 14, and the compression spring 15 pushes the slide 14, and the shaft It was set as the structure which hold | maintains the corner | angular. The taper angle θ4 of the reverse center was set to 30 ° for both the upper piece 13 and the lower piece slide 14, and the compression spring 15 was set to a spring constant of 10 N / mm and a holding load of 9.8 N.
[0037]
Two liquids having a viscosity of 150 Pa · s at a temperature of 25 ° C. as a rubber raw material composition from a material injection nozzle in which the roller shaft of Example 1 or Comparative Example 1 is disposed on the molding die and pressed against the lower piece 11. In order to give conductivity to the mixed type thermosetting silicone rubber, a rubber raw material composition containing carbon black is injected, and the temperature of the molding die is set to 110 ° C. and heated for 5 minutes to be thermally cured, and the developing roller Was made. Measure the gap from the reference to the outer diameter of the developing roller at the center of the developing roller using the laser dimension measuring instrument manufactured by Keyence Corporation, and subtract the minimum value from the maximum value of the gap. The value was measured as runout. Further, 100 runouts of each of the developing rollers of Example 2 and Comparative Example 2 were measured, and an arithmetic average and a standard deviation were obtained. The obtained results are shown in Table 1.
[0038]
The developing roller of Example 2 manufactured using the roller shaft of Example 1 has smaller runout and smaller standard deviation than the developing roller of Comparative Example 2 manufactured using the roller shaft of Comparative Example 1. There is little variation in runout. Further, when the holding position of the roller shaft is calculated, the holding position does not change in the roller shaft of Example 1 even if the shaft diameter φD changes within the tolerance, whereas in the roller shaft of Comparative Example 1, When the shaft diameter φD changes within the tolerance, the holding position of the shaft changes by 0.05 mm on one side and by a maximum of 0.1 mm on both sides, and the holding load resulting from this changes by about 0.98 N.
[0039]
[Table 1]
Figure 0004071168
[0040]
【The invention's effect】
As described above, the roller shaft of the present invention has a variation in the dimensional accuracy of the outer diameter of the shaft when polished or held in a reverse center in a molding die when used as a shaft for various rollers. Regardless of this, stable shaft holding is possible, and a roller with small runout can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged end view showing an example of an embodiment of a roller shaft according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of an end portion of the roller shaft according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of a contact portion between a roller shaft and a reverse center according to the present invention.
4 is an enlarged view of an end portion of a roller shaft of Comparative Example 1. FIG.
FIG. 5 is an enlarged view of a contact portion between a roller shaft and a reverse center according to Comparative Example 1;
6 is a cross-sectional view of a molding die used for manufacturing the rollers of Example 2 and Comparative Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Roller shaft 2 C chamfered portion 3 R chamfered portion 4 Reverse center 5a Contact position 5b between the roller shaft and the reverse center when the dimensional tolerance of the diameter is the maximum value Roller shaft when the dimensional tolerance of the diameter is the minimum value And lower center contact position 11 Lower piece 12 Pipe type 13 Upper piece 14 Slide 15 Compression spring

Claims (3)

ローラ用のシャフトにおいて、前記シャフトの端部の角に創製された面取り部が、該シャフトの端面側から、R面取り部および該R面取り部に接するC面取り部の順で構成されていることを特徴とするローラ用シャフト。In the shaft for a roller, the chamfered portion created at the corner of the end portion of the shaft is configured from the end surface side of the shaft in the order of an R chamfered portion and a C chamfered portion in contact with the R chamfered portion. Characteristic roller shaft. 前記R面取り部の中心位置が前記シャフトの軸中心より寸法取りされ、該シャフトのR面取り部が創製される角度がシャフト軸に対し90°未満の範囲であり、かつ該R面に接するC面取り部が該シャフトの外径まで創製されていることを特徴とする請求項1に記載のローラ用シャフト。The center position of the R chamfered portion is dimensioned from the axial center of the shaft, and the angle at which the R chamfered portion of the shaft is created is less than 90 ° with respect to the shaft axis, and the C chamfer is in contact with the R surface The roller shaft according to claim 1, wherein the portion is created up to the outer diameter of the shaft. 請求項1または2記載のローラ用シャフトの外周に少なくとも1層以上の弾性体層を有することを特徴とするローラ。A roller having at least one elastic layer on the outer periphery of the roller shaft according to claim 1.
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