JP4313588B2 - ゴムローラへのシャフト挿入装置および挿入方法 - Google Patents
ゴムローラへのシャフト挿入装置および挿入方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャフトを貫通させているゴムローラのシャフト挿入装置及び挿入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シャフトを備えた発泡ゴム等からなる弾性体ローラは、まず、中空部を有する弾性体ローラを作製し、このローラの中空部内にシャフトを圧入し、その後、弾性体ローラの表面を研磨等することにより製造している。
【０００３】
このシャフトの圧入は、例えば、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すような、上方に固定治具２５を設けたゴムローラを載置するローラ載置台２４と、シャフト２１の載置台２６、及びシャフトの圧入手段としてのエアシリンダ２３が水平に配置されている装置を使用して行っていた。
【０００４】
上記装置を使用してシャフト圧入を行う場合、まず、発泡ゴム等からなるチューブ状のゴムローラ２２をローラ載置台２４に載置し、固定治具２５で固定しながら、該ゴムローラ２２の中空部内へシャフト２１をエアシリンダ２３によって押圧して圧入している。ゴムローラが前記のような発泡体からなる場合、挿入されたシャフト２１に対する締付力を高めるためにゴムローラ２２の中空部内径はシャフト２１の外径よりもかなり小さく形成されているのが普通である。
このためシャフト２１を圧入する際に強い圧力を加えて圧入する必要があり、シャフト圧入手段として前記のようにエアシリンダ等の大きな押圧力を有する手段を使用する必要があり、製造装置が複雑なものとなり、コストが高いものになるという問題があった。
【０００５】
また、このシャフト圧入時、ゴムローラ２２の内径はシャフトの外径よりもかなり小さくしているため、シャフト２１を圧入した時にシャフト２１の外周面とゴムローラ２２の内周面との間に強い摩擦力が発生し、内周面に歪みが発生したり、ゴムローラ２２の長さが縮む等の変形が生じやすい。
【０００６】
上記ゴムローラをプリンタ、コピー等の画像形成装置に使用する帯電ローラや転写ローラ等の電気特性が必要な導電性ローラとして使用する場合、ローラが変形していると使用時に電気抵抗のムラ等が生じやすい場合という問題があった。
【０００７】
このような問題を解決するために、従来から種々の提案がなされてきた。例えば、シャフト先端部にアルコールを塗布してゴムローラとの摩擦を軽減する方法や、シャフトとゴムローラを回転させながら挿入するなどの方法が提案されているが、アルコールを塗布する手段や、回転手段が必要であるため、製造装置が複雑且つ大きなものになりコストがかかるという問題があった。
【０００８】
特開平７−２３３８９２３号公報（特許文献１）では、シャフト挿入時に挿入側と逆方向からゴムローラの中空部へ空気を送り込んで該中空部を膨らませながらシャフトを挿入する技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−２３３８９２３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、単にシャフト挿入時に挿入方向と逆方向からゴムローラ内に空気を送り込むと記載されているだけであり、具体的な装置の開示がなく、空気の吹き込みをどのようして実現するかについては記載がない。ゴムローラの中空部を拡径するには圧力空気を吹き込む必要があるが、ゴムローラの移動を阻止する手段がなければ、吹き込まれる圧力空気によりゴムローラ自体が移動することとなる。ゴムローラが空気によって移動すると、確実に中空部を拡張させることができず、シャフトをかなり強く押圧する駆動手段が必要となり、作業員が手動でシャフトを押し込むことは不可能となる。かつ、ゴムローラ中空部が拡張されない場合には、シャフトとゴムローラとの間の摩擦を効果的に低減することが困難であり、接触面に歪みが生じることを完全に除去することができない。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、シャフトの挿入が容易で且つシャフト挿入後に歪みのないゴムローラを得ることのできるゴムローラへのシャフト挿入装置を提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、第１に、上端が開口しているゴムローラ挿入用の第１凹部と、該第１凹部の底面に段状に連続すると共に上記第１凹部に挿入するゴムローラの外径よりも小径としたシャフト挿入用の第２凹部と、該第２凹部の周面に開口するエアー導入路とを備えた本体と、
上記エアー導入路にエアーを供給するエアー供給手段を備え、
上記第１凹部にゴムローラを挿入し、挿入端面を第１凹部の底面に密着させて該ゴムローラの中空部を上記第２凹部に連通させ、上記エアー供給手段により上記ゴムローラの中空部にエアーを供給しながら、該ゴムローラの中空部の他端開口よりシャフトを挿入して貫通させる構成としていることを特徴とするゴムローラへのシャフト挿入装置を提供している。
【００１３】
上記構成とすると、第１凹部内に挿入されたゴムローラの中空部と第２凹部が連通された状態で、エアー供給手段から第２凹部の周面に開口するエアー導入路を介してエアーを吹き込みながら、ゴムローラ中空部内にシャフトを挿入することができる。このエアー吹き込み時にゴムローラは第１凹部の底面に保持されエアーにより後退することが阻止され、吹き込まれるエアーの圧力でゴムローラ中空部内が押し広げられるため、小さな圧入力で簡単にシャフトをゴムローラ中空部内へ挿入することができる。よって、シャフトの圧入手段として駆動手段が不要となり、作業員が手動でもシャフトを挿入することが可能となる。
また、エアー圧力でゴムローラ中空部内が押し広げられた状態でシャフトを挿入するためゴムローラ中空部内面とシャフト外周面との間に摩擦が殆ど発生せず、また発生しても小さな摩擦であるため、ゴムローラに歪みが生じない。さらに、歪みが生じた場合にも、エアーがシャフト外周面とゴムローラ内周面の間に流れ込むため、ゴムローラをエアーの流れによって引き伸ばすことができ、歪みを除去できる。
【００１４】
上記第２凹部内に底面側よりシャフト位置決め用のストッパーを突出させ、ゴムローラの中空部を貫通したシャフトの先端を上記ストッパーに当接させる構成とすることが好ましい。
上記構成とすると、ストッパーにシャフト先端部が当たるまでゴムローラ内に一気に力を入れて押し込んで貫通させればよく、シャフト挿入作業性を高めることができる。かつ、ストッパーの位置を予め調節して設定しておくと、シャフトの挿入位置決めを簡単に行うことができる。
【００１５】
上記第１凹部は断面円形とし、その内径をゴムローラの外径よりも１．５〜３ｍｍ大きく設定することが好ましい。この寸法関係とすると、第１凹部内にゴムローラを容易に挿入することができると同時に、ゴムローラと第１凹部内周面との間隙が必要以上に大きくなることがなく、ゴムローラが第１凹部内でガタつかずゴムローラと第１凹部の中心が殆どずれない。従って、ゴムローラ挿入端面において中空部の開口部を第２凹部の開口部で確実に囲繞した状態でゴムローラの挿入端面を第１凹部底面に密着させることができ、第２凹部からゴムローラ中空部内へエアーを漏れなく供給することができる。
【００１６】
第１凹部の内径とゴムローラの外径との差を１．５〜３ｍｍの範囲としているのは、１．５ｍｍよりも小さい場合には、ゴムローラを第１凹部内に挿入しにくくなる。３ｍｍより大きいと、ゴムローラを第１凹部内に挿入した時に、ゴムローラが第１凹部内でがたついて径方向に位置がずれ、ゴムローラの中空部と第２凹部の開口部が位置ずれし、エアーが第１凹部内に漏れることがある。このような場合には、エアー圧が弱くなり、エアーによるゴムローラ中空部内部の拡張が効果的にできない。
【００１７】
また、本発明は、第２に、ゴムローラへのシャフト挿入方法を提供している。
この挿入方法は、上端が開口しているゴムローラ挿入用の第１凹部と、該第１凹部の底面に段状に連続し上記第１凹部に挿入するゴムローラの外径よりも小径のシャフト挿入用の第２凹部を有すると共に該第２凹部の周面に開口するエアー導入路とを備えた本体と、該エアー導入路にエアーを供給するエアー供給手段を備えたシャフト挿入装置を用い、
ゴムローラの中空部の上端にシャフトの下端を挿入した状態で、ゴムローラを上記装置の第１凹部に挿入し、該ゴムローラの下端面を第１凹部の底面に密着させ、この状態で上記エアー導入路にエアーを供給して、上記ゴムローラの中空部にエアーを供給し、
その後、上記シャフトを人力でゴムローラの中空部内に挿入し、該シャフトをゴムローラの下端より突出させて貫通させるという方法である。
【００１８】
上記のように、本発明の挿入方法では、第１凹部内に挿入されたゴムローラの中空部に第２凹部が連通された状態で、第２凹部にエアーを吹き込み、該第２凹部から中空部に吹き込まれるエアーで中空部を拡径しながらシャフトを挿入しているため、シャフトを低挿入力でゴムローラ中空部内へ挿入することができる。よって、作業員が手動でシャフトをゴムローラ中空部に挿入することも可能となる。
シャフトの先端をゴムローラに挿入せずに第１凹部に挿入し、該ゴムローラの中空部にエアーを吹き込んだ状態でシャフトの挿入側先端を中空部に挿入すると、圧力エアーによる挿入抵抗が生じる。これに対して、本発明では、シャフトの挿入側先端をゴムローラの中空部に挿入した状態で、第１凹部内に挿入し、その後、中空部にエアーを供給して中空部を拡径しているため、予め先端を中空部に挿入しているシャフトを容易に中空部内に挿通させることができる。
【００１９】
上記シャフトが挿入されたゴムローラは、画像形成装置に用いられる紙送りローラ、転写ローラ、帯電ローラ等として用いられるものであり、転写ローラ、帯電ローラ等として用いる場合には導電性ローラとしている。
この種の画像形成装置に用いられるゴムローラは、ＥＰＤＭ等のゴム成分を主成分とし、各種充填材を配合した組成物を混練りした後、押し出し成形し、加硫缶にて加硫成形したゴムローラからなり、所要の弾性を付与する場合には発泡剤を配合して発泡体からなるゴムローラとしている。また、導電性ローラとする場合にはゴム成分にカーボンブラック等の導電性充填剤を配合し、あるいは／およびイオン導電性ゴム成分を配合して成形している。
上記シャフトとしてはアルミニウム等の金属製のシャフトや樹脂製シャフトが用いられる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
まず、ゴムローラへのシャフト挿入装置について説明する。
【００２１】
図１は本実施形態のゴムローラへのシャフト挿入装置１を示す。シャフト挿入装置１は本体２を台座３上に固定している。
本体２には軸芯に沿って上端開口の大径の第１凹部４と、該第１凹部４の底面４ａに連通させた小径の第２凹部５を設けている。
【００２２】
第１凹部４及び第２凹部５は共に断面円形の凹部で、第１凹部４の内径Ｄ１はシャフト１１を挿入するゴムローラ１２の外径ｄよりも１．５〜３ｍｍ大きく設定している。本実施形態では、本体２の外径を２５ｍｍ、第１凹部４の内径Ｄ１を１４．５ｍｍとしている。
【００２３】
第１凹部４の底面４ａに開口させた第２凹部５の内径Ｄ２は、ゴムローラ１２の外径よりも小さく設定し、且つ該ゴムローラ１２の中空部１２ａの内径より若干大きく設定している。本実施形態では、第２凹部５の内径Ｄ２を８．０ｍｍとしている。
【００２４】
上記第２凹部５の周面に開口するエアー導入路６を本体２に穿設し、該エアー導入路６にパイプ１４を介してエアポンプ８を連結し、パイプ１４に開閉弁７を介設して、エアー供給手段を設けている。
【００２５】
また、第２凹部５の底面５ａから本体２の底面にかけて貫通穴２ａを設け、該貫通穴２ａを通して第２凹部５内に棒状のシャフト位置決め用のストッパー９を突出させている。第２凹部５内のストッパー９の上端には当接部９ａを設けている一方、本体２の下方に突出するストッパー９の下端部は上記台座３に穿設された孔に通している。ストッパー９の下側部にはネジを設け、台座３の下部でナット１０と締結し、上端の当接部９ａが所定の位置になるように上下方向位置を調節して固定している。
【００２６】
次に、上記シャフト挿入装置１を使用して、ゴムローラ１２へのシャフト１１の挿入方法について説明する。
【００２７】
ゴムローラ１２はＥＰＤＭを主成分とし、必要に応じて配合する各種配合剤を配合した組成物を混練りした後、加硫缶等の加硫装置で加硫成形したアスカーＣ硬度が５５〜７０の弾性体からなるものである。また、ゴムローラ１２の外径ｄは、上記シャフト挿入装置の本体２の第１凹部４の内径Ｄ１よりも１．５〜３ｍｍ小さく、第２凹部５の内径Ｄ２よりも大きく形成されている。本実施形態のゴムローラ１２の外径は１２．５ｍｍである。
【００２８】
シャフト１１の外径は、ゴムローラ２の中空部１２ａの内径よりも大きく且つ第２凹部５の内径Ｄ２より小さく設定され、本実施形態では、シャフト１１の外径は７ｍｍ、ゴムローラ１２の中空部の内径は６．５ｍｍである。
シャフト１１の外周面には、ゴムローラ１２との固着性を高めるために、接着剤を予め塗布していてもよい。
【００２９】
図２（Ａ）に示すように、ゴムローラ１２の中空部１２ａに、シャフト１１の先端部を少しだけ、具体的には、２ｍｍ程度挿入した状態で、シャフト１１の挿入側を上方とし、ゴムローラ１２を下端より本体２の第１凹部４内に挿入する。
このシャフト１１の先端をゴムローラ１２の中空部１２ａ内に入れる作業については、先端部をわずかに圧入するだけでよいため、作業員が手動で行うことができる。
【００３０】
第１凹部４の内径Ｄ１はゴムローラ１２の外径ｄよりも大きいためゴムローラ１２を容易に第１凹部４に挿入することができる。さらに、第２凹部５の内径Ｄ２はゴムローラ１２の外径よりも小さく形成されているため、ゴムローラ１２の下端面は図３に示すように第１凹部４の底面４ａによって密着係止される。
さらに、第１凹部４の内径Ｄ１とゴムローラ１２の外径ｄとの差はわずか２ｍｍであるため、第１凹部４内でゴムローラ１２が径方向にずれることはない。図３に示すように、第１凹部４の底面４ａに開口している中空部１２ａの開口は、第２凹部５の開口より若干小さくしているため、中空部１２ａの内周面は第２凹部５の内周面より内方に突出し、中空部開口が第２凹部５で完全に囲繞される。
【００３１】
次に、エアー導入路６に連結したパイプ１４の開閉弁７を開き、エアポンプ８から０．１〜０．５ｋｇ／ｍ２のエアー圧で第２凹部５内部へエアーを導入する。この空気圧は、ゴムローラ１２の中空部１２ａの内径とシャフト１１の外径との寸法関係やゴムローラ１２の硬度により調節している。シャフト１１へのゴムローラ１２の締付力が大きい場合やゴムローラ１２の硬度が高い場合には空気圧を大として、ゴムローラ１２の中空部１２ａ内を強い力で確実に拡張させている。
【００３２】
エアーは第２凹部５内部を上方へ流れ、第１凹部４に挿入されたゴムローラ１２の中空部１２ａ内部へ吹き込まれ、ゴムローラ１２の中空部１２ａの内径はエアーの圧力によって拡張する。この時、ゴムローラ中空部１２ａの上端側にはシャフト１１の先端が挿入され、中空部１２ａの上端開口がシャフトにより略ふさがれ、ゴムローラ中空部１２ａ内部に吹き込まれたエアーはシャフト１１の先端外周とゴムローラ中空部の内周面の隙間からしか外部に流出しないため、エアー圧が低下せず、ゴムローラの中空部１２ａを拡径することができる。
【００３３】
この状態で、シャフト１１を手動で下方へ押し込み、ゴムローラ１２の中空部１２ａ内に圧入していく。その際、中空部１２ａの内径はエアーの圧力によって拡張しているため、手動操作でもスムーズにシャフト１１を圧入することができる。従って、シャフト圧入用の駆動手段が不要となる。
【００３４】
ゴムローラ１２の中空部内径よりシャフト１１の外径が大に形成されているため無理入れ状態となる。また、シャフト１１とゴムローラ１２の固着性を高めるためにシャフト１１の表面に接着剤を塗布している場合には、シャフト１１とゴムローラ１２の間に大きな摩擦力が生じることより、従来はシャフト１１を圧入するのに強い押圧力が必要であったが、本発明の装置を使用すれば、低挿入力で容易にシャフト１１をゴムローラ１２の中空部１２ａに通すことができる。
【００３５】
シャフト１１がゴムローラ１２の中空部１２ａを貫通し、ゴムローラ１２の下端より突出すると、シャフト１１の外径は第２凹部５の内径Ｄ２よりも小さいため、図２（Ｃ）に示すように、第２凹部５内へ挿入される。シャフト１１の先端が第２凹部５内へ突出したシャフト位置決め用のストッパー９の上端当接部９ａに当接した位置でシャフト１１の挿入は停止され、シャフトの挿入が完了する。
【００３６】
シャフト１１がゴムローラ１２の中空部を貫通してゴムローラ下端より突出し、シャフト１１がストッパー９の当接部９ａに当接して停止した時点で、開閉弁７を閉じ、本体２へのエアーの導入を停止する。
なお、シャフト１１が停止した後も、エアーの導入を所要時間継続させ、その後、エアーの導入を停止してもよい。このように、シャフト１１を中空部１２ａに貫通させた後もエアーを供給すると、エアーはシャフト１１の外周面と中空部１２ａの内周面の隙間に流入し、ゴムローラ１２を上方へと引き伸ばして、ゴムローラ１２に歪みや変形が発生していた場合、これを除去することができる。
【００３７】
上記ストッパー９の先端当接部９ａの位置は、ゴムローラ１２から突出するシャフト長さに応じて予め調節している。すなわち、ストッパー９の先端部からゴムローラ１２の端部が係止される第１凹部４の底面４ａまでの距離Ｌ１が、シャフト１１がゴムローラ１２の端部から突出する長さＬ２と等しくなるように調節してナット１０でストッパー９を固定している。
このようにストッパー９をあらかじめ所定の位置に固定しておくことで、シャフトの挿入作業と同時に、ゴムローラ１２に対するシャフト１１の位置決めを正確に行うことができる。
【００３８】
また、シャフト１１をゴムローラ１２の中空部１２ａ内へ圧入する際にゴムローラ１２の中空部内径よりシャフト１１の外径が大に形成され無理入れ状態となるため、シャフト１１の外周面とゴムローラ１２の中空部１２ａの内面との間に摩擦が生じ、ゴムローラ１２がシャフト１１の挿入方向に押されて縮みが生じると共に、中空部１２ａを囲む内周面に歪みが生じる場合がある。しかし、本発明ではエアーをゴムローラ１２の中空部１２ａ内に吹き込みながらシャフト１１を圧入し、中空部１２ａの内周面とシャフト１１の外周面の間にエアーが流れた状態でシャフトを挿入していくため、シャフト１１の外周面と中空部１２ａの内周面との間に殆ど摩擦が生じず、よって、シャフト１１が挿入されたゴムローラ１２に歪みがない。
【００３９】
特に、本実施形態のように、シャフト１１とゴムローラ１２の固着性を高めるためにシャフト１１の表面に接着剤を塗布している場合には、さらに歪みが生じやすいが、本発明を採用することで歪みのないゴムローラを得られる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、あらかじめシャフト１１の先端部をゴムローラ１２に少し挿入した状態で、本体２の第１凹部４へゴムローラ１２を挿入し、その後エアーを吹き込みながらシャフトを挿入しているが、ゴムローラのみを第１凹部４へ挿入した後に、エアーを第２凹部５を通してゴムローラ中空部に吹き込んだ状態で、シャフトをゴムローラの上端から圧入してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、エアー供給手段からのエアーをゴムローラ中空部内に吹き込み、該エアーの圧力でゴムローラ中空部内を押し広げながらシャフトを挿入することができるため、低挿入力で簡単にシャフトをゴムローラ中空部内へ貫通させて取り付けることができる。
上記のように、シャフトの低挿入力での挿入が可能となるため、従来必要とされたシャフト圧入手段は不要となり、例えば、作業員が手動でシャフトをゴムローラ中空部へ挿入することもでき、シャフト挿入装置が大型化せず、設備費が低コストとなる。
【００４２】
また、シャフト挿入時にエアーをゴムローラ中空部内に吹き込み、該エアーの圧力でゴムローラ中空部内を押し広げながらシャフトを挿入することによって、ゴムローラ中空部内周面とシャフトの外周面間の摩擦を無くし或いは低減することができ、別途特別な歪み除去手段を必要とせずに、ゴムローラの歪みをなくすことができる。このように、ゴムローラを歪みのないものとすると、該ゴムローラを導電性ローラとする場合には、電気抵抗値のばらつきが少ない高品質の弾性体ローラを得ることができる。
【００４３】
また、上記構成に加え、第２凹部内に底面側より突出するシャフト位置決め用のストッパーを設けた場合には、ゴムローラに貫通したシャフトを上記ストッパーに当接させることで、シャフト挿入と同時にシャフトの位置決めも簡単に行え、作業効率のよいシャフト挿入装置となる。
【００４４】
さらに、第１凹部は断面円形とし、その内径をゴムローラの外径よりも１．５〜３ｍｍ大きく設定した場合には、ゴムローラを第１凹部内に挿入する作業がスムーズに行えると共に、ゴムローラの中空部開口端を第２凹部開口で確実に囲繞することができ、第２凹部から中空部へエアー漏れなくエアーを吹き込むことができ、いっそう作業効率のよいシャフト挿入装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のシャフト挿入装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態のシャフト挿入方法を示し、（Ａ）はゴムローラを第１凹部に挿入する前の状態の断面図、（Ｂ）はゴムローラを第１凹部に挿入した状態の断面図、（Ｃ）はシャフトを挿入した状態の断面図である。
【図３】本発明の実施形態の要部拡大断面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は従来のシャフト挿入方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１ シャフト挿入装置
２ 本体
４ 第１凹部
４ａ 第１凹部の底面
５ 第２凹部
６ エアー導入路
８ エアポンプ
１２ ゴムローラ
１２ａ 中空部
Ｄ１ 第１凹部の径
Ｄ２ 第２凹部の径
ｄ ゴムローラの外径
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャフトを貫通させているゴムローラのシャフト挿入装置及び挿入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シャフトを備えた発泡ゴム等からなる弾性体ローラは、まず、中空部を有する弾性体ローラを作製し、このローラの中空部内にシャフトを圧入し、その後、弾性体ローラの表面を研磨等することにより製造している。
【０００３】
このシャフトの圧入は、例えば、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すような、上方に固定治具２５を設けたゴムローラを載置するローラ載置台２４と、シャフト２１の載置台２６、及びシャフトの圧入手段としてのエアシリンダ２３が水平に配置されている装置を使用して行っていた。
【０００４】
上記装置を使用してシャフト圧入を行う場合、まず、発泡ゴム等からなるチューブ状のゴムローラ２２をローラ載置台２４に載置し、固定治具２５で固定しながら、該ゴムローラ２２の中空部内へシャフト２１をエアシリンダ２３によって押圧して圧入している。ゴムローラが前記のような発泡体からなる場合、挿入されたシャフト２１に対する締付力を高めるためにゴムローラ２２の中空部内径はシャフト２１の外径よりもかなり小さく形成されているのが普通である。
このためシャフト２１を圧入する際に強い圧力を加えて圧入する必要があり、シャフト圧入手段として前記のようにエアシリンダ等の大きな押圧力を有する手段を使用する必要があり、製造装置が複雑なものとなり、コストが高いものになるという問題があった。
【０００５】
また、このシャフト圧入時、ゴムローラ２２の内径はシャフトの外径よりもかなり小さくしているため、シャフト２１を圧入した時にシャフト２１の外周面とゴムローラ２２の内周面との間に強い摩擦力が発生し、内周面に歪みが発生したり、ゴムローラ２２の長さが縮む等の変形が生じやすい。
【０００６】
上記ゴムローラをプリンタ、コピー等の画像形成装置に使用する帯電ローラや転写ローラ等の電気特性が必要な導電性ローラとして使用する場合、ローラが変形していると使用時に電気抵抗のムラ等が生じやすい場合という問題があった。
【０００７】
このような問題を解決するために、従来から種々の提案がなされてきた。例えば、シャフト先端部にアルコールを塗布してゴムローラとの摩擦を軽減する方法や、シャフトとゴムローラを回転させながら挿入するなどの方法が提案されているが、アルコールを塗布する手段や、回転手段が必要であるため、製造装置が複雑且つ大きなものになりコストがかかるという問題があった。
【０００８】
特開平７−２３３８９２３号公報（特許文献１）では、シャフト挿入時に挿入側と逆方向からゴムローラの中空部へ空気を送り込んで該中空部を膨らませながらシャフトを挿入する技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−２３３８９２３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、単にシャフト挿入時に挿入方向と逆方向からゴムローラ内に空気を送り込むと記載されているだけであり、具体的な装置の開示がなく、空気の吹き込みをどのようして実現するかについては記載がない。ゴムローラの中空部を拡径するには圧力空気を吹き込む必要があるが、ゴムローラの移動を阻止する手段がなければ、吹き込まれる圧力空気によりゴムローラ自体が移動することとなる。ゴムローラが空気によって移動すると、確実に中空部を拡張させることができず、シャフトをかなり強く押圧する駆動手段が必要となり、作業員が手動でシャフトを押し込むことは不可能となる。かつ、ゴムローラ中空部が拡張されない場合には、シャフトとゴムローラとの間の摩擦を効果的に低減することが困難であり、接触面に歪みが生じることを完全に除去することができない。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、シャフトの挿入が容易で且つシャフト挿入後に歪みのないゴムローラを得ることのできるゴムローラへのシャフト挿入装置を提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、第１に、上端が開口しているゴムローラ挿入用の第１凹部と、該第１凹部の底面に段状に連続すると共に上記第１凹部に挿入するゴムローラの外径よりも小径としたシャフト挿入用の第２凹部と、該第２凹部の周面に開口するエアー導入路とを備えた本体と、
上記エアー導入路にエアーを供給するエアー供給手段を備え、
上記第１凹部にゴムローラを挿入し、挿入端面を第１凹部の底面に密着させて該ゴムローラの中空部を上記第２凹部に連通させ、上記エアー供給手段により上記ゴムローラの中空部にエアーを供給しながら、該ゴムローラの中空部の他端開口よりシャフトを挿入して貫通させる構成としていることを特徴とするゴムローラへのシャフト挿入装置を提供している。
【００１３】
上記構成とすると、第１凹部内に挿入されたゴムローラの中空部と第２凹部が連通された状態で、エアー供給手段から第２凹部の周面に開口するエアー導入路を介してエアーを吹き込みながら、ゴムローラ中空部内にシャフトを挿入することができる。このエアー吹き込み時にゴムローラは第１凹部の底面に保持されエアーにより後退することが阻止され、吹き込まれるエアーの圧力でゴムローラ中空部内が押し広げられるため、小さな圧入力で簡単にシャフトをゴムローラ中空部内へ挿入することができる。よって、シャフトの圧入手段として駆動手段が不要となり、作業員が手動でもシャフトを挿入することが可能となる。
また、エアー圧力でゴムローラ中空部内が押し広げられた状態でシャフトを挿入するためゴムローラ中空部内面とシャフト外周面との間に摩擦が殆ど発生せず、また発生しても小さな摩擦であるため、ゴムローラに歪みが生じない。さらに、歪みが生じた場合にも、エアーがシャフト外周面とゴムローラ内周面の間に流れ込むため、ゴムローラをエアーの流れによって引き伸ばすことができ、歪みを除去できる。
【００１４】
上記第２凹部内に底面側よりシャフト位置決め用のストッパーを突出させ、ゴムローラの中空部を貫通したシャフトの先端を上記ストッパーに当接させる構成とすることが好ましい。
上記構成とすると、ストッパーにシャフト先端部が当たるまでゴムローラ内に一気に力を入れて押し込んで貫通させればよく、シャフト挿入作業性を高めることができる。かつ、ストッパーの位置を予め調節して設定しておくと、シャフトの挿入位置決めを簡単に行うことができる。
【００１５】
上記第１凹部は断面円形とし、その内径をゴムローラの外径よりも１．５〜３ｍｍ大きく設定することが好ましい。この寸法関係とすると、第１凹部内にゴムローラを容易に挿入することができると同時に、ゴムローラと第１凹部内周面との間隙が必要以上に大きくなることがなく、ゴムローラが第１凹部内でガタつかずゴムローラと第１凹部の中心が殆どずれない。従って、ゴムローラ挿入端面において中空部の開口部を第２凹部の開口部で確実に囲繞した状態でゴムローラの挿入端面を第１凹部底面に密着させることができ、第２凹部からゴムローラ中空部内へエアーを漏れなく供給することができる。
【００１６】
第１凹部の内径とゴムローラの外径との差を１．５〜３ｍｍの範囲としているのは、１．５ｍｍよりも小さい場合には、ゴムローラを第１凹部内に挿入しにくくなる。３ｍｍより大きいと、ゴムローラを第１凹部内に挿入した時に、ゴムローラが第１凹部内でがたついて径方向に位置がずれ、ゴムローラの中空部と第２凹部の開口部が位置ずれし、エアーが第１凹部内に漏れることがある。このような場合には、エアー圧が弱くなり、エアーによるゴムローラ中空部内部の拡張が効果的にできない。
【００１７】
また、本発明は、第２に、ゴムローラへのシャフト挿入方法を提供している。
この挿入方法は、上端が開口しているゴムローラ挿入用の第１凹部と、該第１凹部の底面に段状に連続し上記第１凹部に挿入するゴムローラの外径よりも小径のシャフト挿入用の第２凹部を有すると共に該第２凹部の周面に開口するエアー導入路とを備えた本体と、該エアー導入路にエアーを供給するエアー供給手段を備えたシャフト挿入装置を用い、
ゴムローラの中空部の上端にシャフトの下端を挿入した状態で、ゴムローラを上記装置の第１凹部に挿入し、該ゴムローラの下端面を第１凹部の底面に密着させ、この状態で上記エアー導入路にエアーを供給して、上記ゴムローラの中空部にエアーを供給し、
その後、上記シャフトを人力でゴムローラの中空部内に挿入し、該シャフトをゴムローラの下端より突出させて貫通させるという方法である。
【００１８】
上記のように、本発明の挿入方法では、第１凹部内に挿入されたゴムローラの中空部に第２凹部が連通された状態で、第２凹部にエアーを吹き込み、該第２凹部から中空部に吹き込まれるエアーで中空部を拡径しながらシャフトを挿入しているため、シャフトを低挿入力でゴムローラ中空部内へ挿入することができる。よって、作業員が手動でシャフトをゴムローラ中空部に挿入することも可能となる。
シャフトの先端をゴムローラに挿入せずに第１凹部に挿入し、該ゴムローラの中空部にエアーを吹き込んだ状態でシャフトの挿入側先端を中空部に挿入すると、圧力エアーによる挿入抵抗が生じる。これに対して、本発明では、シャフトの挿入側先端をゴムローラの中空部に挿入した状態で、第１凹部内に挿入し、その後、中空部にエアーを供給して中空部を拡径しているため、予め先端を中空部に挿入しているシャフトを容易に中空部内に挿通させることができる。
【００１９】
上記シャフトが挿入されたゴムローラは、画像形成装置に用いられる紙送りローラ、転写ローラ、帯電ローラ等として用いられるものであり、転写ローラ、帯電ローラ等として用いる場合には導電性ローラとしている。
この種の画像形成装置に用いられるゴムローラは、ＥＰＤＭ等のゴム成分を主成分とし、各種充填材を配合した組成物を混練りした後、押し出し成形し、加硫缶にて加硫成形したゴムローラからなり、所要の弾性を付与する場合には発泡剤を配合して発泡体からなるゴムローラとしている。また、導電性ローラとする場合にはゴム成分にカーボンブラック等の導電性充填剤を配合し、あるいは／およびイオン導電性ゴム成分を配合して成形している。
上記シャフトとしてはアルミニウム等の金属製のシャフトや樹脂製シャフトが用いられる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
まず、ゴムローラへのシャフト挿入装置について説明する。
【００２１】
図１は本実施形態のゴムローラへのシャフト挿入装置１を示す。シャフト挿入装置１は本体２を台座３上に固定している。
本体２には軸芯に沿って上端開口の大径の第１凹部４と、該第１凹部４の底面４ａに連通させた小径の第２凹部５を設けている。
【００２２】
第１凹部４及び第２凹部５は共に断面円形の凹部で、第１凹部４の内径Ｄ１はシャフト１１を挿入するゴムローラ１２の外径ｄよりも１．５〜３ｍｍ大きく設定している。本実施形態では、本体２の外径を２５ｍｍ、第１凹部４の内径Ｄ１を１４．５ｍｍとしている。
【００２３】
第１凹部４の底面４ａに開口させた第２凹部５の内径Ｄ２は、ゴムローラ１２の外径よりも小さく設定し、且つ該ゴムローラ１２の中空部１２ａの内径より若干大きく設定している。本実施形態では、第２凹部５の内径Ｄ２を８．０ｍｍとしている。
【００２４】
上記第２凹部５の周面に開口するエアー導入路６を本体２に穿設し、該エアー導入路６にパイプ１４を介してエアポンプ８を連結し、パイプ１４に開閉弁７を介設して、エアー供給手段を設けている。
【００２５】
また、第２凹部５の底面５ａから本体２の底面にかけて貫通穴２ａを設け、該貫通穴２ａを通して第２凹部５内に棒状のシャフト位置決め用のストッパー９を突出させている。第２凹部５内のストッパー９の上端には当接部９ａを設けている一方、本体２の下方に突出するストッパー９の下端部は上記台座３に穿設された孔に通している。ストッパー９の下側部にはネジを設け、台座３の下部でナット１０と締結し、上端の当接部９ａが所定の位置になるように上下方向位置を調節して固定している。
【００２６】
次に、上記シャフト挿入装置１を使用して、ゴムローラ１２へのシャフト１１の挿入方法について説明する。
【００２７】
ゴムローラ１２はＥＰＤＭを主成分とし、必要に応じて配合する各種配合剤を配合した組成物を混練りした後、加硫缶等の加硫装置で加硫成形したアスカーＣ硬度が５５〜７０の弾性体からなるものである。また、ゴムローラ１２の外径ｄは、上記シャフト挿入装置の本体２の第１凹部４の内径Ｄ１よりも１．５〜３ｍｍ小さく、第２凹部５の内径Ｄ２よりも大きく形成されている。本実施形態のゴムローラ１２の外径は１２．５ｍｍである。
【００２８】
シャフト１１の外径は、ゴムローラ２の中空部１２ａの内径よりも大きく且つ第２凹部５の内径Ｄ２より小さく設定され、本実施形態では、シャフト１１の外径は７ｍｍ、ゴムローラ１２の中空部の内径は６．５ｍｍである。
シャフト１１の外周面には、ゴムローラ１２との固着性を高めるために、接着剤を予め塗布していてもよい。
【００２９】
図２（Ａ）に示すように、ゴムローラ１２の中空部１２ａに、シャフト１１の先端部を少しだけ、具体的には、２ｍｍ程度挿入した状態で、シャフト１１の挿入側を上方とし、ゴムローラ１２を下端より本体２の第１凹部４内に挿入する。
このシャフト１１の先端をゴムローラ１２の中空部１２ａ内に入れる作業については、先端部をわずかに圧入するだけでよいため、作業員が手動で行うことができる。
【００３０】
第１凹部４の内径Ｄ１はゴムローラ１２の外径ｄよりも大きいためゴムローラ１２を容易に第１凹部４に挿入することができる。さらに、第２凹部５の内径Ｄ２はゴムローラ１２の外径よりも小さく形成されているため、ゴムローラ１２の下端面は図３に示すように第１凹部４の底面４ａによって密着係止される。
さらに、第１凹部４の内径Ｄ１とゴムローラ１２の外径ｄとの差はわずか２ｍｍであるため、第１凹部４内でゴムローラ１２が径方向にずれることはない。図３に示すように、第１凹部４の底面４ａに開口している中空部１２ａの開口は、第２凹部５の開口より若干小さくしているため、中空部１２ａの内周面は第２凹部５の内周面より内方に突出し、中空部開口が第２凹部５で完全に囲繞される。
【００３１】
次に、エアー導入路６に連結したパイプ１４の開閉弁７を開き、エアポンプ８から０．１〜０．５ｋｇ／ｍ２のエアー圧で第２凹部５内部へエアーを導入する。この空気圧は、ゴムローラ１２の中空部１２ａの内径とシャフト１１の外径との寸法関係やゴムローラ１２の硬度により調節している。シャフト１１へのゴムローラ１２の締付力が大きい場合やゴムローラ１２の硬度が高い場合には空気圧を大として、ゴムローラ１２の中空部１２ａ内を強い力で確実に拡張させている。
【００３２】
エアーは第２凹部５内部を上方へ流れ、第１凹部４に挿入されたゴムローラ１２の中空部１２ａ内部へ吹き込まれ、ゴムローラ１２の中空部１２ａの内径はエアーの圧力によって拡張する。この時、ゴムローラ中空部１２ａの上端側にはシャフト１１の先端が挿入され、中空部１２ａの上端開口がシャフトにより略ふさがれ、ゴムローラ中空部１２ａ内部に吹き込まれたエアーはシャフト１１の先端外周とゴムローラ中空部の内周面の隙間からしか外部に流出しないため、エアー圧が低下せず、ゴムローラの中空部１２ａを拡径することができる。
【００３３】
この状態で、シャフト１１を手動で下方へ押し込み、ゴムローラ１２の中空部１２ａ内に圧入していく。その際、中空部１２ａの内径はエアーの圧力によって拡張しているため、手動操作でもスムーズにシャフト１１を圧入することができる。従って、シャフト圧入用の駆動手段が不要となる。
【００３４】
ゴムローラ１２の中空部内径よりシャフト１１の外径が大に形成されているため無理入れ状態となる。また、シャフト１１とゴムローラ１２の固着性を高めるためにシャフト１１の表面に接着剤を塗布している場合には、シャフト１１とゴムローラ１２の間に大きな摩擦力が生じることより、従来はシャフト１１を圧入するのに強い押圧力が必要であったが、本発明の装置を使用すれば、低挿入力で容易にシャフト１１をゴムローラ１２の中空部１２ａに通すことができる。
【００３５】
シャフト１１がゴムローラ１２の中空部１２ａを貫通し、ゴムローラ１２の下端より突出すると、シャフト１１の外径は第２凹部５の内径Ｄ２よりも小さいため、図２（Ｃ）に示すように、第２凹部５内へ挿入される。シャフト１１の先端が第２凹部５内へ突出したシャフト位置決め用のストッパー９の上端当接部９ａに当接した位置でシャフト１１の挿入は停止され、シャフトの挿入が完了する。
【００３６】
シャフト１１がゴムローラ１２の中空部を貫通してゴムローラ下端より突出し、シャフト１１がストッパー９の当接部９ａに当接して停止した時点で、開閉弁７を閉じ、本体２へのエアーの導入を停止する。
なお、シャフト１１が停止した後も、エアーの導入を所要時間継続させ、その後、エアーの導入を停止してもよい。このように、シャフト１１を中空部１２ａに貫通させた後もエアーを供給すると、エアーはシャフト１１の外周面と中空部１２ａの内周面の隙間に流入し、ゴムローラ１２を上方へと引き伸ばして、ゴムローラ１２に歪みや変形が発生していた場合、これを除去することができる。
【００３７】
上記ストッパー９の先端当接部９ａの位置は、ゴムローラ１２から突出するシャフト長さに応じて予め調節している。すなわち、ストッパー９の先端部からゴムローラ１２の端部が係止される第１凹部４の底面４ａまでの距離Ｌ１が、シャフト１１がゴムローラ１２の端部から突出する長さＬ２と等しくなるように調節してナット１０でストッパー９を固定している。
このようにストッパー９をあらかじめ所定の位置に固定しておくことで、シャフトの挿入作業と同時に、ゴムローラ１２に対するシャフト１１の位置決めを正確に行うことができる。
【００３８】
また、シャフト１１をゴムローラ１２の中空部１２ａ内へ圧入する際にゴムローラ１２の中空部内径よりシャフト１１の外径が大に形成され無理入れ状態となるため、シャフト１１の外周面とゴムローラ１２の中空部１２ａの内面との間に摩擦が生じ、ゴムローラ１２がシャフト１１の挿入方向に押されて縮みが生じると共に、中空部１２ａを囲む内周面に歪みが生じる場合がある。しかし、本発明ではエアーをゴムローラ１２の中空部１２ａ内に吹き込みながらシャフト１１を圧入し、中空部１２ａの内周面とシャフト１１の外周面の間にエアーが流れた状態でシャフトを挿入していくため、シャフト１１の外周面と中空部１２ａの内周面との間に殆ど摩擦が生じず、よって、シャフト１１が挿入されたゴムローラ１２に歪みがない。
【００３９】
特に、本実施形態のように、シャフト１１とゴムローラ１２の固着性を高めるためにシャフト１１の表面に接着剤を塗布している場合には、さらに歪みが生じやすいが、本発明を採用することで歪みのないゴムローラを得られる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、あらかじめシャフト１１の先端部をゴムローラ１２に少し挿入した状態で、本体２の第１凹部４へゴムローラ１２を挿入し、その後エアーを吹き込みながらシャフトを挿入しているが、ゴムローラのみを第１凹部４へ挿入した後に、エアーを第２凹部５を通してゴムローラ中空部に吹き込んだ状態で、シャフトをゴムローラの上端から圧入してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、エアー供給手段からのエアーをゴムローラ中空部内に吹き込み、該エアーの圧力でゴムローラ中空部内を押し広げながらシャフトを挿入することができるため、低挿入力で簡単にシャフトをゴムローラ中空部内へ貫通させて取り付けることができる。
上記のように、シャフトの低挿入力での挿入が可能となるため、従来必要とされたシャフト圧入手段は不要となり、例えば、作業員が手動でシャフトをゴムローラ中空部へ挿入することもでき、シャフト挿入装置が大型化せず、設備費が低コストとなる。
【００４２】
また、シャフト挿入時にエアーをゴムローラ中空部内に吹き込み、該エアーの圧力でゴムローラ中空部内を押し広げながらシャフトを挿入することによって、ゴムローラ中空部内周面とシャフトの外周面間の摩擦を無くし或いは低減することができ、別途特別な歪み除去手段を必要とせずに、ゴムローラの歪みをなくすことができる。このように、ゴムローラを歪みのないものとすると、該ゴムローラを導電性ローラとする場合には、電気抵抗値のばらつきが少ない高品質の弾性体ローラを得ることができる。
【００４３】
また、上記構成に加え、第２凹部内に底面側より突出するシャフト位置決め用のストッパーを設けた場合には、ゴムローラに貫通したシャフトを上記ストッパーに当接させることで、シャフト挿入と同時にシャフトの位置決めも簡単に行え、作業効率のよいシャフト挿入装置となる。
【００４４】
さらに、第１凹部は断面円形とし、その内径をゴムローラの外径よりも１．５〜３ｍｍ大きく設定した場合には、ゴムローラを第１凹部内に挿入する作業がスムーズに行えると共に、ゴムローラの中空部開口端を第２凹部開口で確実に囲繞することができ、第２凹部から中空部へエアー漏れなくエアーを吹き込むことができ、いっそう作業効率のよいシャフト挿入装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のシャフト挿入装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態のシャフト挿入方法を示し、（Ａ）はゴムローラを第１凹部に挿入する前の状態の断面図、（Ｂ）はゴムローラを第１凹部に挿入した状態の断面図、（Ｃ）はシャフトを挿入した状態の断面図である。
【図３】本発明の実施形態の要部拡大断面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は従来のシャフト挿入方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１ シャフト挿入装置
２ 本体
４ 第１凹部
４ａ 第１凹部の底面
５ 第２凹部
６ エアー導入路
８ エアポンプ
１２ ゴムローラ
１２ａ 中空部
Ｄ１ 第１凹部の径
Ｄ２ 第２凹部の径
ｄ ゴムローラの外径
Claims (5)
- 上端が開口しているゴムローラ挿入用の第１凹部と、該第１凹部の底面に段状に連続すると共に上記第１凹部に挿入するゴムローラの外径よりも小径としたシャフト挿入用の第２凹部と、該第２凹部の周面に開口するエアー導入路とを備えた本体と、
上記エアー導入路にエアーを供給するエアー供給手段を備え、
上記第１凹部にゴムローラを挿入し、挿入端面を第１凹部の底面に密着させて該ゴムローラの中空部を上記第２凹部に連通させ、上記エアー供給手段により上記ゴムローラの中空部にエアーを供給しながら、該ゴムローラの中空部の他端開口よりシャフトを挿入して貫通させる構成としていることを特徴とするゴムローラへのシャフト挿入装置。 - 上記第２凹部内に底面側よりシャフト位置決め用のストッパーを突出させ、ゴムローラの中空部を貫通したシャフトの先端を上記ストッパーに当接させる構成としている請求項１に記載のゴムローラへのシャフト挿入装置。
- 上記第１凹部は断面円形で、その内径は上記ゴムローラの外径よりも１．５〜３ｍｍ大きく設定している請求項１または請求項２に記載のゴムローラへのシャフト挿入装置。
- 上記第２凹部は断面円形で、その内径は上記ゴムローラの外径よりも小さく、ゴムローラの中空部の内径よりも大きく設定している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のゴムローラへのシャフト挿入装置。
- 上端が開口しているゴムローラ挿入用の第１凹部と、該第１凹部の底面に段状に連続し上記第１凹部に挿入するゴムローラの外径よりも小径のシャフト挿入用の第２凹部を有すると共に該第２凹部の周面に開口するエアー導入路とを備えた本体と、該エアー導入路にエアーを供給するエアー供給手段を備えたシャフト挿入装置を用い、
ゴムローラの中空部の上端にシャフトの下端を挿入した状態で、ゴムローラを上記装置の第１凹部に挿入し、該ゴムローラの下端面を第１凹部の底面に密着させ、この状態で上記エアー導入路にエアーを供給して、上記ゴムローラの中空部にエアーを供給し、
その後、上記シャフトを人力でゴムローラの中空部内に挿入し、該シャフトをゴムローラの下端より突出させて貫通しているゴムローラへのシャフト挿入方法。
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