JP7022662B2

JP7022662B2 - トラッキングローラ及びその射出成形方法

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Publication number: JP7022662B2
Application number: JP2018130767A
Authority: JP
Inventors: 和昭松下
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2038-07-10
Also published as: JP2020008761A

Description

この発明は、電子転写方式の画像形成装置に備わる感光ドラムと現像ローラ間の距離を一定に保つために使用されるトラッキングローラ、及びそのトラッキングローラを射出成形する方法に関する。

電子転写方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に備わる現像ローラは、感光ドラムと一定の距離を保持して対向させなければならない。このため、現像ローラの同軸上にトラッキングローラを設け、トラッキングローラを感光ドラム表面に接触させて一定の距離を保持する構造が採用されている（例えば、特許文献１、２）。

この種のトラッキングローラ１００は、図５、図６に示すように、感光ドラムＤの外周に接触する外周面１０１と、現像ローラＲの軸部ｒ１に嵌る内周面１０２とを一体に有する単一の環状体からなる。感光ドラムＤは、露光装置（図示省略）によって静電潜像を形成可能な外周面を有する。現像ローラＲは、現像剤を感光ドラムの現像領域に搬送可能な外周面と、現像ローラＲの回転中心となる軸部ｒ１とを有する。軸部ｒ１は、感光ドラムＤの回転軸と平行な向きに設けられる。現像ローラＲは、軸部ｒ１に取り付けられたギアＧに伝達される駆動力によって回転させられる。トラッキングローラ１００は、内周面１０２と軸部ｒ１との嵌合によって現像ローラＲと同軸に配置される。軸部ｒ１は、トラッキングローラ１００の外周面１０１を感光ドラムＤの外周面に押し付ける方向に付勢されている。トラッキングローラ１００は、感光ドラムＤと現像ローラＲとの間の距離を一定に保持すると共に、感光ドラムＤに接触する状態で回転可能になっている。

電子転写方式の画像形成装置では、感光ドラムＤの外周面が、帯電ローラ（図示省略）の電圧印加によって一様にマイナス帯電させられる。帯電された感光ドラムＤの外周面上には、画像情報に基づいて制御される露光装置の露光によって静電潜像が形成される。現像ローラＲには予め現像バイアスが印加されている。感光ドラムＤ上の前述の潜像は、造影剤を保持する状態で回転駆動される現像ローラＲとの対向位置を通過する際にトナーで現像され、トナー像として可視化される。感光ドラムＤ上のトナー像は、転写手段（図示省略）によって記録紙に転写される。

トラッキングローラ１００は、図７、図８に示すように、径方向に沿った円環状の平坦面１０３を軸方向の両側に有する。これら両側の平坦面１０３は、円筒面状の外周面１０１に連続する。内周面１０２は、外周面１０１と同心の円筒面状である。内周面１０２と平坦面１０３との間は、面取り形状の隅部１０４になっている。すなわち、外周面１０１の軸方向一方側と内周面１０２の軸方向一方側との間に連続する第一及び第二の側面は、それぞれ平坦面１０３及び隅部１０４によって構成されている。

このようなトラッキングローラ１００の製造方法として、合成樹脂の射出成形によってトラッキングローラ１００の全体を一体に成形する射出成形方法が採用されている。この射出成形では、図９に示すように、軸方向に分割された金型Ｍ１，Ｍ２が用いられる。パーティングラインＰＬは、図７に示す外周面及び内周面の幅の中央位置に設定されている。図９、図１０に示すように、一方の金型Ｍ１には、平坦面１０３を形成する金型部分に多点ピンポイントゲートｇが設けられている。それら各ピンポイントゲートｇから合成樹脂を射出することによって、図７に示すトラッキングローラ１００の全体が一体に成形されている。このため、図８に示すように、一方の平坦面１０３は、ピンポイントゲートｇに対応の位置に型開き時の切断部位（ゲート痕）１０５を有する。

特開平１０－３０１３９２号公報特開２００８－１１２０９２号公報

しかしながら、図７、図８に示すトラッキングローラ１００が前述のように射出成形される際、図９、図１０に示すように、各ピンポイントゲートｇから合成樹脂は、外周面１０１を転写する金型部分に直接流れる。このため、外周面１０１において、ウエルドｗが発生する。そのウエルドｗが凸または凹みになるため、外周面１０１の真円度が悪くなり、その外周面１０１を形成する肉部の肉厚差も大きくなる。これにより、図５に示す感光ドラムＤと現像ローラＲ間の距離を一定に保つ精度が低下し、画像に濃淡差が出て画像不良となる懸念がある。

上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、精度の良い外周面を有するトラッキングローラにすることである。

上記の課題を達成するため、この発明は、感光ドラムに接触する外周面と、現像ローラの軸部に嵌る内周面とを一体に有するトラッキングローラにおいて、
前記外周面の軸方向一方側と前記内周面の軸方向一方側との間の位置で周方向全周に延びる第一溝部と、前記外周面の軸方向他方側と前記内周面の軸方向他方側との間の位置で周方向全周に延びる第二溝部とをさらに一体に有し、前記第一溝部と前記第二溝部が、互いに軸方向に対向する位置にあり、これら第一溝部と第二溝部間の肉厚が、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、前記外周面の全面が、前記第一溝部に対して前記内周面側に配置されたピンポイントゲートから射出された合成樹脂によって成形されている構成を採用した。

上記構成によれば、外周面の軸方向一方側と内周面の軸方向一方側間に位置する第一溝部と、外周面の軸方向他方側と内周面の軸方向他方側間に位置する第二溝部とが軸方向に対向し、これら溝部間の肉厚が薄い形状の場合、第一溝部に対して前記内周面側にピンポイントゲートを配置して合成樹脂を射出すると、射出された合成樹脂は、外周面側に充填されにくくなり、先ず、厚肉部となる内周面側に充填される。内周面側に充填された合成樹脂は、ウエルドが無くなった状態で第一溝部と第二溝部間を通って、ディスクゲートの様に外周面側に充填されることになる。すなわち、各ピンポイントゲートから流れた合成樹脂は、外周面側においてウエルドを形成するような合流を生じず、外周面上にウエルドが発生しなくなる。外周面上にウエルドが発生しないため、精度の良い外周面を有するトラッキングローラになる。ここで、第一溝部と第二溝部間の肉厚が０．３ｍｍ未満の場合、強度不足となる。一方、第一溝部と第二溝部間の肉厚が１．５ｍｍを超える場合、合成樹脂が内周面側に充填された後に溝部間を通ってディスクゲートの様に外周面側へ流れる効果が得られない。

例えば、前記ピンポイントゲートの総数が３以上７以下である。

例えば、前記外周面の直径が８ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、前記内周面と前記第一溝部間、前記内周面と前記第二溝部間、前記外周面と前記第一溝部間、並びに前記外周面と前記第二溝部間の各間の最小間隔が、それぞれ０．５ｍｍ以上である。

例えば、前記外周面の真円度が、０μｍ以上１０μｍ以下である。ただし真円度が０μｍになることは皆無であるため、現実的には５μｍ以上１０μｍ以下である。ここで、真円度は、日本工業規格（ＪＩＳＢ０６２１：１９８４）で規定された真円度のことをいう。

この発明を製造方法として考えると、感光ドラムに接触する外周面と、現像ローラの回転軸に嵌る内周面とを一体に有するトラッキングローラの射出成形方法において、前記外周面の軸方向一方側と前記内周面の軸方向一方側との間の位置で周方向全周に延びる第一溝部と、前記外周面の軸方向他方側と前記内周面の軸方向他方側との間の位置で周方向全周に延びる第二溝部とをさらに一体に有し、前記第一溝部と前記第二溝部が、互いに軸方向に対向する位置にあり、これら第一溝部と第二溝部間の肉厚が、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であるように前記トラッキングローラを成形する金型を用い、前記第一溝部に対して前記内周面側を成形する金型部分に配置されたピンポイントゲートから合成樹脂を射出することによって前記外周面の全面を成形するトラッキングローラの射出成形方法に相当する。

上述のように、この発明は、上記構成の採用により、射出成形の際に外周面上にウエルドが発生しないため、精度の良い外周面を有するトラッキングローラにすることができ、ひいては、感光ドラムと現像ローラ間の距離が精度よく一定に保たれるので、画像不良の発生を防止することができる。

この発明の実施形態に係るトラッキングローラを示す断面図図１のトラッキングローラの左側面図図１のトラッキングローラの射出成形に用いる金型を示す断面図図３のＩＶ－ＩＶ線の断面図画像形成装置の感光ドラム周辺の要部を示す部分側面図図５の現像ローラの分解斜視図従来のトラッキングローラを示す断面図図７のトラッキングローラの左側面図図７のトラッキングローラの射出成形に用いる金型を示す断面図図９のＸ－Ｘ線の断面図

この発明の一例としての実施形態に係るトラッキングローラを添付図面に基づいて説明する。

図１に示すトラッキングローラ１は、図５に示す従来例に代えて感光ドラムＤと現像ローラＲ間の距離を一定に保つために使用されるものである（以下、感光ドラムＤ及び現像ローラＲについては適宜に図５を参照のこと。）。

ここで、軸方向とは、現像ローラＲと同軸上にあるトラッキングローラ１の回転中心線に沿った方向のことをいう。また、その回転中心線に対して直角な方向のことを「径方向」という。また、その回転中心線周りの円周方向のことを「周方向」という。軸方向は、図１において左右方向に相当し、径方向は、図１において上下方向に相当する。

図１、図２に示すように、トラッキングローラ１は、感光ドラムＤに接触する外周面２と、現像ローラＲの軸部ｒ１に嵌る内周面３と、両側面４，５とを一体に有する環状体からなる。

トラッキングローラ１の外周面２は、周方向全周に連続する円筒面状に成形されている。外周面２の直径Ｄ_１は、トラッキングローラ１の外径に相当する。外周面２の直径Ｄ_１は、例えば、８ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。

トラッキングローラ１の内周面３は、外周面２と同心の円筒面状に成形されている。内周面３は、トラッキングローラ１の内径を規定する部位となっている。

トラッキングローラ１の第一の側面４及び第二の側面５は、それぞれ周方向全周に延びる溝部６，９と、対応の溝部６，９と内周面３との間に連続する対応の内方の溝肩部７，１０と、対応の溝部６，９と外周面２との間に連続する対応の外方の溝肩部８，１１とを有する。

第一溝部６は、外周面２の軸方向一方側（図１中左側）と内周面３の軸方向一方側との間の位置で周方向全周に延びている。第一溝部６は、径方向に沿った溝底面と、軸方向に沿った平行一対の溝側面とで構成されている。第一溝部６は、周方向全周で一定の形状を有する。

第二溝部９は、外周面２の軸方向他方側（図１中右側）と内周面３の軸方向他方側との間の位置で周方向全周に延びている。第二溝部９は、径方向に沿った溝底面と、軸方向に沿った外方の溝側面と、外方の溝側面と向き合う内方の溝側面とで構成されている。第二溝部９は、周方向全周で第一溝部６と軸方向に対向する。

これら第一溝部６と第二溝部９間の肉厚ｔは、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。その肉厚ｔは、軸方向に対向する第一溝部６の溝底部分と第二溝部９の溝底部分間での軸方向の厚さに相当する。なお、第一溝部６と第二溝部９は、互いの溝幅の少なくとも一部分において軸方向に対向する位置関係にあればよい。

内方の溝肩部７，１０は、それぞれ対応の第一溝部６又は第二溝部９に連続しかつ径方向に沿った平坦面と、内周面３に連続する隅部とを有する。その平坦面は、内方の溝肩部７，１０の径方向長さにおける大部分の範囲に存在する。その隅部は、Ｃ面取りの場合を例示したが、Ｒ面取りにしてもよい。

外方の溝肩部８，１１は、それぞれ外周面２と対応の第一溝部６又は第二溝部９間の全域で径方向に沿った平坦面を有する。この平坦面は、周方向全周で同一の径方向長さを有する。

内周面３と第一溝部６間の最小肉厚ｔ_ｉは、０．５ｍｍ以上に設定されている。内周面３と第二溝部９間の最小肉厚ｔ_ｉは、内周面３と第一溝部６間の最小肉厚ｔ_ｉと同一に設定されている。これら最小肉厚ｔ_ｉは、内周面３と対応の第一溝部６又は第二溝部９間で最小となる径方向の厚さに相当する。

外周面２と第一溝部６間の最小肉厚ｔ_ｏは、０．５ｍｍ以上に設定されている。外周面２と第二溝部９間の最小肉厚ｔ_ｏは、外周面２と第一溝部６間の最小肉厚ｔ_ｏと同一に設定されている。この最小肉厚ｔ_ｏは、外周面２と対応の第一溝部６又は第二溝部９間で最小となる径方向の厚さに相当する。

また、最小肉厚ｔ_ｏ≦最小肉厚ｔ_ｉに設定されている。このため、トラッキングローラ１のうち、第一溝部６及び第二溝部９に対して内周面３側の環状部分は、第一溝部６及び第二溝部９に対して外周面２側の環状部分に比して径方向に等しいか厚い厚肉部となっている。

外周面２の全面は、第一の内方の溝肩部７上に配置されたピンポイントゲート（図１中にゲート位置を三角マークで示す。）から射出された合成樹脂によって成形されている。このため、第一の内方の溝肩部７は、図２に示すように、ピンポイントゲートに対応の位置に型開き時の切断部位（ゲート痕）１２を有する。図示では、ピンポイントゲートの総数を５として周方向に等配した例を示したが、ピンポイントゲートの総数は、例えば、３以上７以下である。トラッキングローラ１は、第一の内方の溝肩部７のみに切断部位（ゲート痕）１２を有する。

トラッキングローラ１を形成する前述の合成樹脂として、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。

図３、図４に、トラッキングローラ１の射出成形に用いる金型２０、３０と、射出成形時の樹脂流動の様子を示す。図１、図３を対比すれば明らかなように、パーティングラインＰＬは、外周面２及び内周面３を軸方向に二等分する位置上に設定されている。固定側金型２０は、多点配置されたピンポイントゲート２１と、第一溝部６の形状を転写する第一のコア２２と、外周面２の軸方向一方側の形状を転写する外方円周面２３と、内周面３の軸方向一方側の形状を転写する内方円周面２４とを有する。

ピンポイントゲート２１は、固定側金型２０と可動側金型３０を開閉する方向（軸方向に相当）に開口し、その開口形状を円形としたゲート（溶融樹脂を金型のキャビティに注入する絞り孔）であり、ピンゲートとも呼ばれる。通常、ピンポイントゲート２１の内径は、１ｍｍ前後である。各ピンポイントゲート２１は、固定側金型２０のうち、内方の溝肩部７を形成するキャビティ（すなわち、外方円周面２３と内方円周面２４とを繋ぐ側面領域）に配置されている。

可動側金型３０は、多点配置されたエジェクタピン３１と、第二溝部９の形状を転写するコア３２と、外周面２の軸方向他方側の形状を転写する外方円周面３３と、内周面３の軸方向他方側の形状を転写する内方円周面３４とを有する。

第一の内方の溝肩部７上に配置されたピンポイントゲート２１から射出される合成樹脂４０は、第一溝部６と第二溝部９間の肉厚ｔが薄いため（すなわち、コア２２，３２間の隙間が狭いため）、外周面２側（すなわちコア２２，３２に対して外方円周面２３，３３側のキャビティ）への樹脂の流れが遅くなる。このため、射出された合成樹脂４０は、外周面２側（外方円周面２３，３３側のキャビティ）に充填されにくくなり、先ず、厚肉部となる内周面３側（すなわち、コア２２，３２に対して内方円周面２４，３４側のキャビティ）に充填される。内周面３側（内方円周面２４，３４側のキャビティ）に充填された合成樹脂４０は、図３、図４に示すように、ウエルドが無くなった状態で第一溝部６と第二溝部９間（コア２２，３２間の隙間）を通って、ディスクゲートの様に外周面２側（外方円周面２３，３３側のキャビティ）に充填され、外周面２の全面が成形されることになる。すなわち、各ピンポイントゲート２１から流れた合成樹脂４０は、外周面２側（外方円周面２３，３３側のキャビティ）においてウエルドを形成するような合流を生じず、外周面２上にウエルドが発生しなくなる。外周面２上にウエルドが発生しないため、精度の良い外周面２を有するトラッキングローラ１になる。

ここで、図１～図４に示す実施形態において第一溝部６と第二溝部９間の肉厚ｔ（コア２２，３２間の距離）を様々に変化させた試験結果を表１に示す。

表１に示すように、第一溝部６と第二溝部９間の肉厚ｔが０．３ｍｍ未満の場合、第一溝部６と第二溝部９間が薄くなり過ぎ、当該部位の強度が不足した。

第一溝部６と第二溝部９間の肉厚ｔ（コア２２，３２間の距離）が０．３ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の場合、トラッキングローラ１の強度不足が問題化せず、外周面２や外周面２と溝部６，９間の肉部においてウエルドが発生しなかった。このため、トラッキングローラ１における外周面２の真円度が、０μｍ以上１０μｍ以下となり、外周面２を形成する部位の肉厚差が、０μｍ以上１０μｍ以下となった。これに対し、第一溝部６及び第二溝部９を無くした点でのみ相違する比較例（図７～図１０に示す従来のトラッキングローラ１００相当）では、外周面１０１の真円度が、約３０μｍとなり、外周面１０１を形成する部位での肉厚差が約２０μｍとなった。これら真円度、肉厚差の各値は、外周面の直径（最大直径）上での測定値である。その真円度は、日本工業規格（ＪＩＳＢ０６２１：１９８４）で規定されるように、円形形体の幾何学的に正しい円からの狂いの大きさのことをいい、円形形体を二つの同心の幾何学的円で挟んだとき、同心二円の間隔が最小となる場合の二円の半径の差で表される。

第一溝部６と第二溝部９間の肉厚ｔ（コア２２，３２間の距離）が１．５ｍｍを超えると、外周面２上にウエルドが発生した。これは、合成樹脂４０が内周面３側（内方円周面２４，３４側のキャビティ）に充填された後に第一溝部６と第二溝部９間（コア２２，３２間の隙間）を通ってディスクゲートの様に外周面２側（外方円周面２３，３３側のキャビティ）へ流れる効果が得られなかったためである。

このように、実施形態によれば、外周面２の軸方向一方側と内周面３の軸方向一方側との間の位置で周方向全周に延びる第一溝部６と、外周面２の軸方向他方側と内周面３の軸方向他方側との間の位置で周方向全周に延びる第二溝部９とをさらに一体に有し、第一溝部６と第二溝部９が互いに軸方向に対向する位置にあり、これら第一溝部６と第二溝部９間の肉厚ｔが０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、外周面２の全面が、第一溝部６に対して内周面３側に配置されたピンポイントゲート２１から射出された合成樹脂４０によって成形されるので、射出成形の際に外周面２上にウエルドが発生しない。このため、実施形態に係るトラッキングローラ１及びその射出成形方法によれば、精度の良い外周面２を有するトラッキングローラ１にすることができ、ひいては、感光ドラムＤと現像ローラＲ間の距離が精度よく一定に保たれるので、画像不良の発生を防止することができる。すなわち、外周面２の形状が良くなると、ウエルドの影響（外周面上のウエルドによる凹凸の影響）によって感光ドラムＤと現像ローラＲ間の距離が変化することが防止されるため、画像の濃淡が出にくくなる。また、外周面２の真円度が良くなると、感光ドラムＤと現像ローラＲ間の距離が回転位置に応じて変化することが防止されるため、１回転における画像の濃淡が出にくくなる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１トラッキングローラ
２外周面
３内周面
６第一溝部
７内方の溝肩部
９第二溝部
２０，３０金型
２１ピンポイントゲート
２２，３２コア
２３，３３外方円周面
２４，３４内方円周面
４０合成樹脂

Claims

感光ドラム（Ｄ）に接触する外周面（２）と、現像ローラ（Ｒ）の軸部（ｒ１）に嵌る内周面（３）とを一体に有するトラッキングローラにおいて、
前記外周面（２）の軸方向一方側と前記内周面（３）の軸方向一方側との間の位置で周方向全周に延びる第一溝部（６）と、前記外周面（２）の軸方向他方側と前記内周面（３）の軸方向他方側との間の位置で周方向全周に延びる第二溝部（９）とをさらに一体に有し、前記第一溝部（６）と前記第二溝部（９）が、互いに軸方向に対向する位置にあり、これら第一溝部（６）と第二溝部（９）間の肉厚（ｔ）が、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、前記外周面（２）の全面が、前記第一溝部（６）に対して前記内周面（３）側に配置されたピンポイントゲート（２１）から射出された合成樹脂（４０）によって成形されていることを特徴とするトラッキングローラ。
前記ピンポイントゲート（２１）の総数が３以上７以下である請求項１に記載のトラッキングローラ。
前記外周面（２）の直径（Ｄ_１）が８ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、前記内周面（３）と前記第一溝部（６）間、前記内周面（３）と前記第二溝部（９）間、前記外周面（２）と前記第一溝部（６）間、並びに前記外周面（２）と前記第二溝部（９）間の各間の最小肉厚（ｔ_ｉ，ｔ_ｏ）が、それぞれ０．５ｍｍ以上である請求項１又は２に記載のトラッキングローラ。
前記外周面（２）の真円度が、０μｍ以上１０μｍ以下である請求項３に記載のトラッキングローラ。
感光ドラム（Ｄ）に接触する外周面（２）と、現像ローラ（Ｒ）の軸部（ｒ１）に嵌る内周面（３）とを一体に有するトラッキングローラの射出成形方法において、
前記外周面（２）の軸方向一方側と前記内周面（３）の軸方向一方側との間の位置で周方向全周に延びる第一溝部（６）と、前記外周面（２）の軸方向他方側と前記内周面（３）の軸方向他方側との間の位置で周方向全周に延びる第二溝部（９）とをさらに一体に有し、前記第一溝部（６）と前記第二溝部（９）が、互いに軸方向に対向する位置にあり、これら第一溝部（６）と第二溝部（９）間の肉厚（ｔ）が、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であるように前記トラッキングローラ（１）を成形する金型（２０，３０）を用い、前記第一溝部（６）に対して前記内周面（３）側を成形する金型部分に配置されたピンポイントゲート（２１）から合成樹脂（４０）を射出することによって前記外周面（２）の全面を成形することを特徴とするトラッキングローラの射出成形方法。