(57)【要約】【課題】高価な樹脂材料の使用量が抑制されているだけでなく、ローラー部の製造が容易で形状精度と製造歩留まりが高く、ローラー部と軸部の組立てが容易で全体としての製造コストが低廉なローラーと、その製造方法が求められていた。【解決手段】軸部材と、軸部材を囲む円筒部材とを有するローラーであって、円筒部材は一体化した剛性部材と弾性部材とを備える。剛性部材は、弾性部材よりも剛性が高い材料から成り、円筒部材の軸方向に沿って延在する筒状の芯部材で、内径は円筒部材の内径よりも大きく、外径は円筒部材の外径よりも小さい。弾性部材は、円筒部材の外周面を構成する外側弾性部と、円筒部材の筒内面を構成し軸部材の外周面と接する内側弾性部と、円筒部材の軸方向と直交する径方向に沿って延在して外側弾性部と内側弾性部を接続する接続部とを有する。【選択図】図１
2020037966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材と、
前記軸部材を囲む円筒部材と、を有するローラーであって、
前記円筒部材は、一体化した剛性部材と弾性部材とを備え、
前記剛性部材は、前記弾性部材よりも剛性が高い材料から成り、前記円筒部材の軸方向に沿って延在する筒状の芯部材で、内径は前記円筒部材の内径よりも大きく、外径は前記円筒部材の外径よりも小さく、
前記弾性部材は、前記円筒部材の外周面を構成する外側弾性部と、前記円筒部材の筒内面を構成し前記軸部材の外周面と接する内側弾性部と、前記円筒部材の軸方向と直交する径方向に沿って延在して前記外側弾性部と前記内側弾性部を接続する接続部と、を有する、
ことを特徴とするローラー。
【請求項２】
前記内側弾性部は、前記軸方向における端部に、前記剛性部材の凹部と嵌合したフランジ部を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のローラー。
【請求項３】
前記剛性部材は、前記軸方向における端部に凸部および／または凹部を有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のローラー。
【請求項４】
前記剛性部材は、前記円筒部材の軸に向けて突出した凸部を有し、
前記内側弾性部のうち前記凸部と当接する部分は、前記内側弾性部の他の部分に比べて前記軸方向と直交する径方向の厚みが小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のローラー。
【請求項５】
前記弾性部材の弾性率は、前記剛性部材の弾性率よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のローラー。
【請求項６】
請求項１乃至５の中のいずれか１項に記載のローラーを備え、
前記弾性部材の外側弾性部をシートと接触させてこれを搬送する、
ことを特徴とするシート搬送装置。
【請求項７】
軸部材と、
前記軸部材の一部を囲む円筒部材と、を有するローラーの製造方法であって、
前記円筒部材の芯部材として、前記円筒部材の軸方向に沿って延在し、内径は前記円筒部材の内径よりも大きく、外径は前記円筒部材の外径よりも小さい剛性部材を形成する工程と、
形成された前記剛性部材をインサート成形型のキャビティにセットする工程と、
前記キャビティに前記剛性部材とは異なる樹脂材料を注入して、前記円筒部材の筒内面を構成する内側弾性部と、前記円筒部材の外周面を構成する外側弾性部と、前記内側弾性部と前記外側弾性部を前記円筒部材の軸方向と直交する径方向に接続する接続部と、が前記剛性部材と一体化するよう成形し、前記円筒部材を形成する工程と、
前記円筒部材に前記軸部材を挿入する工程と、を有する、
ことを特徴とするローラーの製造方法。
【請求項８】
前記円筒部材を形成する工程において、前記内側弾性部の前記軸方向における端部に前記剛性部材と嵌合するフランジ部を形成する、
ことを特徴とする請求項７に記載のローラーの製造方法。
【請求項９】
前記円筒部材を形成する工程において、前記内側弾性部の前記軸方向における端部の内縁に面取り部を形成する、
ことを特徴とする請求項７または８に記載のローラーの製造方法。
【請求項１０】
前記剛性部材を形成する工程において、前記剛性部材の前記軸方向における端部に凸部および／または凹部を形成し、
前記剛性部材をインサート成形型のキャビティにセットする工程において、前記剛性部材の凸部および／または凹部を、前記インサート成形型の凹部および／または凸部と嵌合させて位置決めする、
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のローラーの製造方法。
【請求項１１】
前記剛性部材を形成する工程において、前記剛性部材の一部に前記円筒部材の軸に向けて突出する凸部を形成し、
前記円筒部材を形成する工程において、前記凸部と当接する部分には、他の部分に比べて前記軸方向と直交する径方向の厚みが小さい内側弾性部を形成する、
ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のローラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラー、およびローラーの製造方法に関する。特に、複写機やプリンタなどにおいて、紙をはじめとする記録媒体や原稿等のシートを搬送する機構に好適に用いられるローラーと、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタなどのシート搬送系に使用されるローラーは適度な圧力をかけながらシートと接触する必要があるため、シートと接触する部分の材料には、ある程度弾力性を備えた樹脂を用いることが多い。従来のローラーは、ローラー部と軸部を樹脂材料で一体成形する方法か、あるいは樹脂材料を成形加工して作成したローラー部に別途作成した軸部を挿入して組立てる方法により製造されている。
【０００３】
これらの製造方法のうち、前者の場合は、ローラー全体を樹脂材料で形成するため樹脂材料の使用量が多く、材料費により製造コストが高くなりがちである。また、シート接触部と軸部の両方の機能を満足しなければならないため、材料選択の自由度が制約されていた。
【０００４】
また、後者の場合は、樹脂材料の材料費を抑制するためローラー部の肉厚を薄くしようとすると、ローラー部を支持する部分の軸部の直径を大きくする必要が生じる。軸部全体を太くするとローラーの重量が増加するため、ローラー部を支持する部分のみ太くする必要がある。このため、太さが一様でない軸部を作成する加工コストが増大したり、軸部にローラー部を挿入する際の作業難易度が高くなっていた。
【０００５】
特許文献１には、太さが一様な丸棒の軸部を用いながら、ローラー部のシート接触部分に用いる高分子材料（紙葉搬送摩擦材）の使用量を抑制する技術が開示されている。
特許文献１に第１実施例として開示されているローラー部の横断面図を図１６（ａ）に、図１６（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図を図１６（ｂ）に示す。図中、２１は紙葉搬送摩擦材、２２は芯材である。
また、特許文献１に第２実施例として開示されているローラー部の横断面図を図１６（ｃ）に示す。図中、２１は紙葉搬送摩擦材、２２は芯材、２３はグリップ材である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３０１４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に第１実施例として開示されているローラー部は、回転軸と直交する方向の横断面で見れば、図１６（ａ）に示すように、凸部を有する複数の芯材２２が、各芯材の凸部が軸部と接するような向きに配置されている。また、軸方向に沿った断面で見れば、図１６（ｂ）に示すように、複数の芯材２２が所定間隔を空けて配置されている。
このように、多数の芯材２２をローラー部内に配置することにより、ローラー部に使用される紙葉搬送摩擦材２１の量を抑制している。
【０００８】
しかしながら、かかる内部構造のローラー部は、多数の芯材２２と紙葉搬送摩擦材２１の配置関係を精度よく作成することが容易ではなく、量産することが困難である。特許文献１には詳細な製造方法は示されてはいないが、例えばインサート成形で製造するとすれば、キャビティ内に多数の芯材２２を位置精度よくセットする必要があるが、これは容易ではない。このため、装置が複雑になったり、工数が増大してコスト高になる可能性がある。また、芯材２２をセットした後に、紙葉搬送摩擦材２１の原材料をインジェクションする際に、個々の芯材２２がインジェクションの圧力によりキャビティ内で動いてしまうことも起こり得る。このため、製造歩留まりが低下し、結果的にコスト高になる可能性がある。
【０００９】
また、特許文献１に第２実施例として開示されているローラー部は、回転軸と直交する方向の横断面で見れば、図１６（ｃ）に示すように、グリップ材２３、芯材２２、および紙葉搬送摩擦材２１からなる３層構造を有している。第２実施例においても、多数の芯材２２をローラー部内に配置することにより、ローラー部に使用される紙葉搬送摩擦材２１の量を抑制することができるものの、製造方法は第１実施例よりもさらに複雑になる。特許文献１には詳細な製造方法は示されてはいないが、例えばインサート成形で製造するとすれば、実施例１と同様にキャビティ内に多数の芯材２２を位置精度よくセットする必要があるが、これは容易ではない。さらに、芯材２２をセットした後に、内側のグリップ材、外側の紙葉搬送摩擦材の順番で原材料をインジェクションするとすれば、キャビティ内に圧力のアンバランスが生じやすいので、個々の芯材２２が動いてしまう可能性は実施例１よりも更に大きい。このため、製造歩留まりが低下し、結果的にコスト高になる可能性がある。
【００１０】
そこで、高価な樹脂材料の使用量が抑制されているだけでなく、ローラー部の製造が容易で形状精度と製造歩留まりが高く、ローラー部と軸部の組立てが容易で全体としての製造コストが低廉なローラーと、その製造方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、軸部材と、前記軸部材を囲む円筒部材と、を有するローラーであって、前記円筒部材は、一体化した剛性部材と弾性部材とを備え、前記剛性部材は、前記弾性部材よりも剛性が高い材料から成り、前記円筒部材の軸方向に沿って延在する筒状の芯部材で、内径は前記円筒部材の内径よりも大きく、外径は前記円筒部材の外径よりも小さく、前記弾性部材は、前記円筒部材の外周面を構成する外側弾性部と、前記円筒部材の筒内面を構成し前記軸部材の外周面と接する内側弾性部と、前記円筒部材の軸方向と直交する径方向に沿って延在して前記外側弾性部と前記内側弾性部を接続する接続部と、を有する、ことを特徴とするローラーである。
【００１２】
また、本発明は、軸部材と、前記軸部材の一部を囲む円筒部材と、を有するローラーの製造方法であって、前記円筒部材の芯部材として、前記円筒部材の軸方向に沿って延在し、内径は前記円筒部材の内径よりも大きく、外径は前記円筒部材の外径よりも小さい剛性部材を形成する工程と、形成された前記剛性部材をインサート成形型のキャビティにセットする工程と、前記キャビティに前記剛性部材とは異なる樹脂材料を注入して、前記円筒部材の筒内面を構成する内側弾性部と、前記円筒部材の外周面を構成する外側弾性部と、前記内側弾性部と前記外側弾性部を前記円筒部材の軸方向と直交する径方向に接続する接続部と、が前記剛性部材と一体化するよう成形し、前記円筒部材を形成する工程と、前記円筒部材に前記軸部材を挿入する工程と、を有することを特徴とするローラーの製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高価な樹脂材料の使用量が抑制されているだけでなく、ローラー部の製造が容易で形状精度と製造歩留まりが高く、ローラー部と軸部の組立てが容易で全体としての製造コストが低廉なローラーと、その製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）実施形態１のローラーの一部を回転軸に沿って切った模式的な断面図。（ｂ）実施形態１のローラーをＡ−Ａ線に沿って回転軸と直交する方向に切った模式的な断面図。（ｃ）実施形態１のローラーをＢ−Ｂ線に沿って回転軸と直交する方向に切った模式的な断面図。
【図２】実施形態１のローラーの一部を拡大した斜視図。
【図３】実施形態１の剛性部材の斜視図。
【図４】実施形態１のローラー部の斜視図。
【図５】実施形態で用いるインサート成形型が型開きした状態を示す模式的な断面図。
【図６】実施形態で用いるインサート成形型が型閉じした状態を示す模式的な断面図。
【図７】実施形態で用いるインサート成形型のキャビティに樹脂が注入された状態を示す模式的な断面図。
【図８】実施形態１のローラー部の断面図。
【図９】実施形態１のローラーの組立て工程を示す模式的な断面図。
【図１０】実施形態２のローラーの一部を回転軸に沿って切った模式的な断面図。
【図１１】実施形態２のローラーの組立て工程を示す模式的な断面図。
【図１２】実施形態３のローラーの一部を回転軸に沿って切った模式的な断面図。
【図１３】実施形態３で用いるインサート成形型が型閉じした状態を示す模式的な断面図。
【図１４】（ａ）実施形態４のローラーの一部を回転軸に沿って切った模式的な断面図。（ｂ）実施形態４のローラーをＡ−Ａ線に沿って回転軸と直交する方向に切った模式的な断面図。（ｃ）実施形態４のローラーをＢ−Ｂ線に沿って回転軸と直交する方向に切った模式的な断面図。
【図１５】実施形態のローラーの外観を表す斜視図。
【図１６】（ａ）特許文献１に第１実施例として記載されたローラーの断面図。（ｂ）特許文献１に第１実施例として記載されたローラーの軸方向に沿った断面図。（ｃ）特許文献１に第２実施例として記載されたローラーの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施形態１］
以下、本発明の実施形態１であり複写機やプリンタなどのシート搬送系に好適に用いられるローラーとその製造方法について、図面を参照して説明する。尚、特に言及しない限り、構成あるいは機能が同一の部分を表す場合には、異なる図面であっても同一の番号を付して示すものとする。
【００１６】
図１５に外観を示す実施形態１のローラー４０は、２個の円筒部材であるローラー部３０に軸部材１を挿入することにより組立てられたローラーである。
軸部材１は、ローラー部３０を支持して回転力を伝達する回転軸であり、金属、プラスチックなどの剛性が高い材料で構成され、形状は例えば単純な丸棒である。
【００１７】
図２は、ローラー４０に含まれる１個のローラー部３０の近傍を拡大した外観図で、図４は軸部材１を挿入する前のローラー部３０の外観図である。ローラー部３０の軸方向の端面には、芯部材である剛性部材３、弾性部材の一部である内側弾性部５、弾性部材の一部である外側弾性部６が露出しており、筒状の剛性部材３が外周側と内周側から弾性部材により挟まれていることがわかる。
【００１８】
ローラー部３０の内部構造を説明するため、図１（ａ）にローラーの一部を回転軸に沿って切った断面図を、図１（ｂ）と図１（ｃ）に回転軸と直交する方向に切った断面図を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線で切った断面を表し、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線で切った断面を表している。
筒状のローラー部３０は、一体化した剛性部材３と弾性部材４とから構成されている。
【００１９】
弾性部材４は、軸部材１の外周面と接し筒内面を構成する内側弾性部５と、外周面を構成する外側弾性部６と、内側弾性部５と外側弾性部６を軸方向と直交する径方向に接続する接続部７を含んでいる。内側弾性部５は、軸部材１と密着して回転力を伝達する部分である。外側弾性部６は、搬送対象物であるシートと当接して、これを搬送する部分である。弾性部材４は、シートとの摩擦係数や、シートに対する押圧性や、軸部材１をローラー部に挿入して位置決めする際の柔軟性や圧着性等を確保するため、弾性を有する樹脂材料すなわち比較的高価な材料で形成する。
【００２０】
これに対して、芯部材としての剛性部材３は、所定形状を保持し強度を確保する構造材としての機能をはたす材料であればよく、弾性部材４よりも高剛性で安価な材料で形成する。すなわち、弾性部材４の弾性率は、剛性部材３の弾性率よりも小さい。
【００２１】
図３は、剛性部材３の形状を示す斜視図である。特許文献１に記載されたローラーでは、多数の芯材が回転軸方向に所定間隔をおいて離散的に配置されていたのに対して、本実施形態の剛性部材３は、回転軸の方向に沿って延在する略筒形状の一個の剛体である。剛性部材３には、連通部３１が形成されている。図１（ａ）〜図１（ｃ）を参照すれば判るように、略筒形状の剛性部材３の外周側には弾性部材４の外側弾性部６が、内周側には弾性部材４の内側弾性部５が、連通部３１には弾性部材４の接続部７が形成される。
【００２２】
剛性部材３は一体構造の単一の剛体であるため、特許文献１に記載されたローラーのように多数の芯材を樹脂間に離散的に配置する場合と比較して、ローラー部の製造が容易で歩留まりが高く、製造したローラー部の形状が安定している。
【００２３】
次に、実施形態１のローラー部３０ならびにローラー４０を製造する方法について説明する。
図５は、ローラー部３０を形成する際に使用するインサート成形型が型開きした状態を示す模式的な断面図である。インサート成形型は、第１の型５１と第２の型５２を備えており、型閉じしてキャビティ空間を構成する際には、キャビティ内に剛性部材３がインサートされる。
【００２４】
第１の型５１の型面５４と、第２の型５２の型面５６は、キャビティ内にインサートされた剛性部材３がキャビティ内で動かないように、剛性部材３を図の左右方向から挟持する面である。また、第１の型５１の型面５５は、ローラー部３０の内側弾性部５が軸部材１と接触する面を成形するための型面である。また、第１の型５１の型面５３は、ローラー部３０の外側弾性部６の外表面、すなわち搬送対象のシートとローラーが接触する面を成形するための型面である。
【００２５】
また、第２の型５２は、キャビティ内に樹脂材料を注入するためのゲート５７を備えている。尚、図５は模式図であるため、ゲート５７を１箇所だけ図示しているが、キャビティ内に迅速かつ均一に樹脂を注入するため、ゲートの個数や配置は適宜変更可能である。
【００２６】
図６は、キャビティ内に剛性部材３をインサートし、第１の型５１と第２の型５２を型閉じした状態を示す模式的な断面図である。図示のように、剛性部材３は、キャビティ内の所定の位置に位置決めされて保持されている。
【００２７】
図７は、第２の型５２のゲート５７から、キャビティ内に樹脂材料が注入された状態を示す模式的な断面図である。キャビティ内に注入された樹脂は、外側弾性部６に対応する部分に充填されるとともに、剛性部材３の連通部３１に流入して接続部７に対応する部分に充填され、さらには、内側弾性部５に対応する部分に充填される。樹脂材料が注入される際に、剛性部材３がキャビティ内で動かないように挟持されているため、一体成形される弾性部の形状精度を高くすることができる。
キャビティ内に樹脂材料が隙間なく注入されると、樹脂が固化するのを待つ。樹脂が固化したら、型開きを行い、ローラー部３０を金型から取り出す。
【００２８】
図８は、形成されたローラー部３０の断面を模式的に示した断面図である。内側弾性部５、接続部７、外側弾性部６が連結した一体の弾性部材４が形成され、弾性部材４と剛性部材３が嵌合してローラー部３０を構成していることがわかる。一体構造の単一の剛体である剛性部材３を用いた本実施形態によれば、多数の芯材をキャビティ内の所定位置に離散的に配置して樹脂を注入する場合と比較して、ローラー部の製造が容易で歩留まりが高く、製造したローラー部の形状が安定している。
【００２９】
このようにして作成したローラー部３０を用いて、ローラー４０を製造する方法を説明する。
図９は、ローラー部３０に軸部材１を挿入して、ローラー４０を組立てる工程を示した模式的な断面図である。図示のように、ローラー部３０の片側から軸部材１を挿入し、内側弾性部５の内面に沿って進出させてゆく。尚、ローラー部３０を図の左右方向に関して対称な形状に設計しておけば、筒形状のどちら側の開口からでも軸部材１を挿入できるため、予めローラー部３０の向きを揃える手間を省くことが可能である。もちろん、非対称な形状であっても本発明の実施には差し支えない。
【００３０】
図８に示した内側弾性部５の内径よりも軸部材１の外形を若干太くしておけば、図９に示すように軸部材１を挿入した際に軸部材１と剛性部材３の間で内側弾性部５が圧縮される。内側弾性部５が軸部材１を周囲から締付けるため、ローラー部３０を軸部材１に密着固定することが可能で、搬送ローラーとして使用する際に位置ずれが生じにくくなる。尚、内側弾性部５と軸部材１の間に接着剤を介在させ、密着強度をさらに増加させることも可能である。
【００３１】
本実施形態のローラー部３０は、形状精度が高い一体構造の剛体である剛性部材３を芯材としているため、ローラー部３０に軸部材１を挿入して組立てる際に、ローラー部３０と軸部材１の中心軸を高い精度で一致させることが可能である。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態では、図１に示した内側弾性部５と外側弾性部６および接続部７は、あらかじめ成形してあった剛性部材３を金型にインサートした後に、同一の弾性材料により同時に一体成形で形成される。尚、剛性部材３に設ける連通部３１の形状、位置、数は、図３に示した形態に限られない。要は、弾性部材を形成する際に、キャビティ内に樹脂を行き渡らせる流路として機能し、弾性部材の形成後は接続部７を機械的に拘束できればよく、図３のようなスリット状の孔に限らず、他の形状の孔や切欠きであってもよい。
【００３３】
剛性部材３を形状精度が高い一体構造の剛体としたことにより、複数の部品で芯部分を構成する場合と比較すると、部品としての取り扱いが容易である。さらには、剛性部材３が一体構造の剛体であることにより、インサート成形時の金型への位置決めを確実に行うことができる。
【００３４】
剛性部材３の体積は、内側弾性部５、外側弾性部６、接続部７の体積の和と比較して、十分に大きくなるよう形状を設計する。ローラー部３０の中で剛性部材３が占める体積の割合、すなわち、剛性部材体積／（剛性部材体積＋内側弾性部体積＋外側弾性部体積＋接続部体積）を、０．１以上で０．６以下の範囲にするのがよい。これにより、材料単価が高い弾性材料の使用を抑制して、比較的材料単価が安い剛性部材３の材料の使用を多くすることが可能となり、全体の材料コストを削減できるという効果がある。
【００３５】
本実施形態のローラーは、高価な樹脂材料の使用量が抑制されているだけでなく、ローラー部の製造が容易で形状精度と製造歩留まりが高く、ローラー部と軸部の組立てが容易で全体としての製造コストが低廉である。
【００３６】
［実施形態２］
実施形態２について、図面を参照して説明する。尚、実施形態１と共通する部分については、図面中では同一の番号を付し、説明を簡略化あるいは省略する。
図１０は、実施形態２のローラーの一部を回転軸に沿って切った断面図で、実施形態１に関する図１（ａ）に対応する図面である。
【００３７】
本実施形態の円筒部材であるローラー部１３０は、剛性部材３と弾性部材４から構成されている。軸部材１と接する内周を構成する内側弾性部５と、ローラー部の外周を構成する外側弾性部６と、内側弾性部５と外側弾性部６を接続する接続部７を、弾性部材４が含んでいる点は、実施形態１と同様である。
【００３８】
しかし、本実施形態においては、内側弾性部５の一部の形状が実施形態１とは異なり、ローラー部１３０に軸部材１を挿入して組み立てる際に、内側弾性部に変形、捲れ、損傷等が生じにくい構造を採用している。具体的には、ローラー部１３０の筒形状の開口部にあたる部分の内側弾性部５には、面取り部１０１とツバ部（フランジ部）１０２が設けられている。
【００３９】
面取り部１０１は、軸部材１を容易に挿入できるように設けられている。図１１に示すように、面取り部１０１が形成されていれば軸部材１を容易に挿入することができ、内側弾性部５の内縁部が内側にめくれたり損傷したりすることがない。面取り部１０１は、例えば図５に示したインサート成形型の第１の型５１の形状を変更することにより、内側弾性部５に容易に形成することができる。
【００４０】
また、ツバ部（フランジ部）１０２は、軸部材１を挿入したり、挿入後に位置調整するために挿抜動作をする際に、内側弾性部５の内縁部がめくれたり損傷したりすることがないように、内側弾性部５の一部を剛性部材３の凹部に嵌合させた部分である。ツバ部（フランジ部）１０２は、剛性部材３に予め凹部を形成しておくことにより、図５に示したインサート成形型を用いて容易に形成することができる。
【００４１】
尚、ローラー部１３０を図の左右方向に関して対称な形状に設計しておけば、筒形状のどちら側の開口からでも軸部材１を挿入できるため、予めローラー部１３０の向きを揃える手間を省くことが可能である。さらに、ローラー部１３０を挿抜する動作をした場合であっても、両側の端部において内側弾性部５の内縁部がめくれたり損傷したりすることを抑制することができる。もちろん、非対称な形状であっても本発明の実施には差し支えない。
【００４２】
尚、図１０においては、面取り部１０１とツバ部（フランジ部）１０２の両方を内側弾性部５に設けた例を示したが、一方だけを設けてもよい。例えば、実施形態１に対して面取り部だけを設けたり、ツバ部（フランジ部）だけを設けたローラー部を作成してもよい。
【００４３】
本実施形態においても、剛性部材３を形状精度が高い一体構造の剛体としたことにより、複数の部品で芯部分を構成する場合と比較すると、部品としての取り扱いが容易である。さらには、剛性部材３が一体構造の剛体であることにより、インサート成形時の金型への位置決めを確実に行うことができる。
【００４４】
剛性部材３の体積は、内側弾性部５、外側弾性部６、接続部７の体積の和と比較して、十分に大きくなるよう形状を設計する。ローラー部３０の中で剛性部材３が占める体積の割合、すなわち、剛性部材体積／（剛性部材体積＋内側弾性部体積＋外側弾性部体積＋接続部体積）を、０．１以上で０．６以下の範囲にするのがよい。これにより、材料単価が高い弾性材料の使用を抑制して、比較的材料単価が安い剛性部材３の材料の使用を多くすることが可能となり、全体の材料コストを削減できるという効果がある。
【００４５】
本実施形態のローラーは、高価な樹脂材料の使用量が抑制されているだけでなく、ローラー部の製造が容易で形状精度と製造歩留まりが高く、ローラー部と軸部の組立てが容易で全体としての製造コストが低廉である。
【００４６】
［実施形態３］
実施形態３について、図面を参照して説明する。尚、実施形態１と共通する部分については、図面中では同一の番号を付し、説明を簡略化あるいは省略する。
図１２は、ローラーの一部を回転軸に沿って切った断面図で、実施形態１に関する図１（ａ）に対応する図面である。
【００４７】
本実施形態の円筒部材であるローラー部２３０は、剛性部材３と弾性部材４から構成されている。軸部材１と接する内周を構成する内側弾性部５と、ローラー部の外周を構成する外側弾性部６と、内側弾性部５と外側弾性部６を接続する接続部７を、弾性部材４が含んでいる点は、実施形態１と同様である。
【００４８】
しかし、本実施形態においては、剛性部材３の一部の形状が実施形態１とは異なる。インサート成形で剛性部材３に弾性部材４を一体成形する際に、実施形態１よりも更に高い位置精度で剛性部材３を金型にセットでき、樹脂を注入する際にも流入圧で剛性部材３が金型内で位置ずれしにくい構造を採用している。具体的には、剛性部材３の端面に、凸部１０３が設けられている。
【００４９】
図１３は、キャビティ内に剛性部材３をインサートし、第１の型５１と第２の型５２を型閉じした状態を模式的に示す断面図であり、実施形態１の説明における図６に対応する。図示のように、本実施形態では、剛性部材３の凸部１０３は、第１の型５１と第２の型５２の所定位置に設けられた凹部と嵌合しており、剛性部材３は高い位置精度でキャビティ内に位置決め固定されている。凸部１０３が金型の凹部と嵌合しているため、樹脂を注入する際にも流入圧で剛性部材３が金型内で位置ずれすることは抑制され、高い製造歩留まりを達成している。
【００５０】
その結果、内側弾性部５の厚みの均一性、外側弾性部６の厚みの均一性、剛性部材３の軸とローラー部２３０の軸の一致度（同軸度）、等の形状精度を向上させることができる。そして、軸部材１をローラー部２３０に挿入してローラーを組立てれば、シート搬送面である外側弾性部６の外面の中心軸と軸部材１の中心軸の一致度（同軸度）が極めて高く、偏心や振れの小さな搬送ローラーを実現することができる。
【００５１】
尚、図１２および図１３に示した例では、剛性部材３に凸部を設け、インサート金型にこれと嵌合する凹部を設けたが、この例に限られるわけではない。要は、剛性部材３をインサート金型の所定位置に精度良くセットして樹脂の注入中も保持できればよいので、例えば剛性部材３に凹部を設け、インサート金型にこれと嵌合する凸部を設けてもよい。あるいは、剛性部材３に凸部と凹部の両方を設け、これらと嵌合する凹部と凸部をインサート金型に設けてもよい。
【００５２】
本実施形態においても、剛性部材３を形状精度が高い一体構造の剛体としたことにより、複数の部品で芯部分を構成する場合と比較すると、部品としての取り扱いが容易である。さらには、剛性部材３が一体構造の剛体であり、さらに金型と嵌合する部分を設けたことにより、インサート成形時の金型への位置決めを確実に行うことができる。
【００５３】
剛性部材３の体積は、内側弾性部５、外側弾性部６、接続部７の体積の和と比較して、十分に大きくなるよう形状を設計する。ローラー部３０の中で剛性部材３が占める体積の割合、すなわち、剛性部材体積／（剛性部材体積＋内側弾性部体積＋外側弾性部体積＋接続部体積）を、０．１以上で０．６以下の範囲にするのがよい。これにより、材料単価が高い弾性材料の使用を抑制して、比較的材料単価が安い剛性部材３の材料の使用を多くすることが可能となり、全体の材料コストを削減できるという効果がある。
【００５４】
本実施形態のローラーは、高価な樹脂材料の使用量が抑制されているだけでなく、ローラー部の製造が容易で形状精度と製造歩留まりが高く、ローラー部と軸部の組立てが容易で全体としての製造コストが低廉である。
【００５５】
［実施形態４］
実施形態４について、図面を参照して説明する。尚、実施形態１と共通する部分については、図面中では同一の番号を付し、説明を簡略化あるいは省略する。
図１４（ａ）は、ローラーの一部を回転軸に沿って切った断面図であり、図１４（ｂ）と図１４（ｃ）は、回転軸と直交する方向に切った断面図を示す。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ線で切った断面を表し、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のＢ−Ｂ線で切った断面を表している。図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は、実施形態１に関する図１（ａ）〜図１（ｃ）に対応する図面である。
【００５６】
本実施形態の円筒部材であるローラー部３３０は、剛性部材３と弾性部材４から構成されている。軸部材１と接する内周を構成する内側弾性部５と、ローラー部の外周を構成する外側弾性部６と、内側弾性部５と外側弾性部６を接続する接続部７を、弾性部材４が含んでいる点は、実施形態１と同様である。
【００５７】
しかし、本実施形態においては、内側弾性部５の一部の形状が実施形態１とは異なる。ローラー部３３０に軸部材１を挿入して組み立てる際に、ローラー部３３０に対する軸部材１の位置決め精度（同軸度）が向上するように、剛性部材３の一部を軸部材１側に突出させ、その部分の内側弾性部５の肉厚を薄くしている。
【００５８】
図１４（ｂ）、図１４（ｃ）に示すように、ローラー部３３０の剛性部材３には、軸部材１側に突出する凸部３ａが設けられ、内側弾性部５のうち凸部３ａと接する部分の肉厚は薄くなっている。かかる形状のローラー部３３０は、予め凸部３ａが形成された剛性部材３をインサート成形型にセットして、樹脂を注入して剛性部材３に弾性部材４を一体成形することにより、作成することができる。
【００５９】
そして、作成したローラー部３３０にローラー部の内径よりもやや太い軸部材１を挿入してローラーを組立てる際には、薄肉部は軸部材１と凸部３ａの間で強く圧縮される。その結果、軸部材１は、内側弾性部５の薄肉部を介して剛性部材３の凸部３ａに強い押付力で固定されるため、軸部材１はローラー部３３０に対して高い同軸度で組立てられる。その結果、シート搬送面である外側弾性部６の外面の中心軸と軸部材１の中心軸の一致度（同軸度）が極めて高く、シート搬送時における偏心や振れが低減された搬送ローラーを実現することができる。
【００６０】
本実施形態においても、剛性部材３を形状精度が高い一体構造の剛体としたことにより、複数の部品で芯部分を構成する場合と比較すると、部品としての取り扱いが容易である。さらには、剛性部材３が一体構造の剛体であることにより、インサート成形時の金型への位置決めを確実に行うことができる。特に本実施形態では、剛性部材３に凸部を設け、その部分の内側弾性部５を薄肉化したことにより、軸部材をローラー部に挿入して組立てる際に、高い精度の同軸度で組立てることができる。
【００６１】
剛性部材３の体積は、内側弾性部５、外側弾性部６、接続部７の体積の和と比較して、十分に大きくなるよう形状を設計する。ローラー部３０の中で剛性部材３が占める体積の割合、すなわち、剛性部材体積／（剛性部材体積＋内側弾性部体積＋外側弾性部体積＋接続部体積）を、０．１以上で０．６以下の範囲にするのがよい。これにより、材料単価が高い弾性材料の使用を抑制して、比較的材料単価が安い剛性部材３の材料の使用を多くすることが可能となり、全体の材料コストを削減できるという効果がある。
【００６２】
本実施形態のローラーは、高価な樹脂材料の使用量が抑制されているだけでなく、ローラー部の製造が容易で形状精度と製造歩留まりが高く、ローラー部と軸部の組立てが容易で組み立て後の形状精度に優れ、全体としての製造コストが低廉である。
【実施例】
【００６３】
［第１実施例］
実施形態１にかかる具体的な第１実施例を示す。図３に示した剛性部材３を作成し、図５等に示したインサート成形型に剛性部材３をセットして樹脂を注入して図８に示すローラー部３０を形成し、図９に示すように軸部材１を挿入して図１５に示すようにローラー部を２個備えたローラー４０を作成した。
具体的には、軸部材１の形状は、直径Φ６ｍｍ、長さ１７０ｍｍとし、材質をＳＵＭ２４とし、切削加工およびメッキ仕上げを行って作成した。
【００６４】
剛性部材３は、外周の直径Φ１３ｍｍ、軸方向長さ１０ｍｍ、内周の直径Φ６．５ｍｍとし、材料にはデュポン（株）製のＰＥＴ樹脂であるライナイト（登録商標）を用い、専用の金型で射出成形して作成した。
【００６５】
予め作成した剛性部材３を図６に示すようにインサート成形型にセットし、直径Φ０．５ｍｍのゲート５７からキャビティに樹脂材料を注入して弾性部材４を成形し、ローラー部３０を作成した。樹脂材料としては、信越化学工業（株）製のＬＩＭ樹脂であるＫＥＧ２０００−６０Ａ／Ｂ、ＪＩＳＡ硬度６０度を使用した。ＬＩＭ樹脂により弾性部材４を一体成形する工程は、金型温度設定が１３０℃、保圧８ＭＰａで行った。成形サイクルは６０秒であった。その後、ＬＩＭ樹脂の２次加硫のために１５０℃４時間の加熱を行った。
【００６６】
弾性部材４の形状は、外側弾性部６は外径Φ１４ｍｍ、軸方向長さ１０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍとし、内側弾性部５は内径をΦ５．５ｍｍ、軸方向長さ１０ｍｍ、肉厚を０．５ｍｍとした。また、それぞれのローラー部について接続部７を、図１（ｃ）に示すように周方向に４か所ずつ、図１（ａ）に示すように軸方向に４か所ずつ設け、接続部７の軸方向の肉厚を０．５ｍｍとした。ローラー部３０の中で剛性部材３が占める体積の割合、すなわち、剛性部材体積／（剛性部材体積＋内側弾性部体積＋外側弾性部体積＋接続部体積）は、０．３とした。
さらに組立工程として、軸部材１本に対してローラー部３０を２個圧入して軸方向の所定位置に固定を行い、図１５に示すローラー４０を完成した。
【００６７】
このようにして、完成したローラーにおけるローラー部の外径精度は±０．１ｍｍ以下、ローラー軸とローラー部外周の同軸精度は０．１ｍｍ以下、ローラー部外周の振れ精度は０．２ｍｍ以下と良好であった。
【００６８】
［第２実施例］
実施形態２にかかる具体的な第２実施例を示す。第１実施例と共通する部分については、説明を一部省略する。
第２実施例のローラー部１３０は、第１実施例のローラー部３０と基本形は類似しているが、筒形状の開口部にあたる部分の内側弾性部５には、面取り部１０１とツバ部（フランジ部）１０２が設けられている。
【００６９】
軸方向端部に凹形状を設けた剛性部材３を予め作成し、面取り部１０１を形成するようにキャビティの形状が変更されたインサート成形型にセットして樹脂を射出して、図１０に示すローラー部１３０を形成した。
第２実施例においても、軸部材１の形状は、直径Φ６ｍｍ、長さ１７０ｍｍとし、材質をＳＵＭ２４とし、切削加工およびメッキ仕上げを行って作成した。
【００７０】
剛性部材３は、外周の直径Φ１３ｍｍ、軸方向長さ１０ｍｍ、内周の直径Φ６．５ｍｍとし、材料にはデュポン（株）製のＰＥＴ樹脂であるライナイト（登録商標）と用い、専用の金型で射出成形して作成した。剛性部材３の軸方向両端部には、軸方向の長さが１ｍｍで、外径Φ７．５ｍｍの凹部を設けた。
【００７１】
予め作成した剛性部材３をインサート成形型にセットし、直径Φ０．５ｍｍのゲート５７からキャビティに樹脂材料を注入して弾性部材４を成形し、ローラー部１３０を作成した。樹脂材料としては、信越化学工業（株）製のＬＩＭ樹脂であるＫＥＧ２０００−６０Ａ／Ｂ、ＪＩＳＡ硬度６０度を使用した。ＬＩＭ樹脂により弾性部材４を一体成形する工程は、金型温度設定が１３０℃、保圧８ＭＰａで成形を行った。成形サイクルは６０秒であった。その後、ＬＩＭ樹脂の２次加硫のために１５０℃４時間の加熱を行った。
【００７２】
弾性部材４の形状は、外側弾性部６は、外径Φ１４ｍｍ、軸方向長さ１０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍとし、内側弾性部５は、内径をΦ５．５ｍｍ、軸方向長さ１０ｍｍ、肉厚を０．５ｍｍとした。また、それぞれのローラー部について、接続部７を図１（ｃ）に示すように周方向に４か所ずつ、図１（ａ）に示すように軸方向に４か所ずつ設け、軸方向の肉厚を０．５ｍｍとした。
【００７３】
本実施例では、内側弾性部５の端部には、剛性部材３の凹部に注入された樹脂により、軸方向の長さが１ｍｍのツバ部（フランジ部）１０２が形成されている。また、内側弾性部５の内縁には、４５度、０．３ｍｍの面取り形状が金型から転写されて面取り部１０１が形成されている。
さらに組立工程として、軸部材１本に対して、ローラー部１３０を２個、それぞれ圧入して軸方向の所定位置に固定を行い、ローラーを完成した。
【００７４】
この圧入工程においては、ツバ部（フランジ部）１０２の内径部分全周の角部において０．３ｍｍ程度の面取りを設けることにより、軸部材の挿入時に内側弾性部の変形や剥れを防止することができた。また、圧入してゆく過程では弾性部の内径寸法Φ５．５ｍｍをΦ６ｍｍに広げるため、摩擦力により進行方向に変形させる力が働くが、ツバ部（フランジ部）が剛性部材の凹部に嵌合しているため、変形や剥れが生じることはなく、所定位置に固定できた。
【００７５】
この結果、完成したローラーにおけるローラー部の外径精度は±０．１ｍｍ以下、ローラー軸とローラー部外周の同軸精度は０．１ｍｍ以下、ローラー部外周の振れ精度は０．２ｍｍ以下と良好であった。
【００７６】
［第３実施例］
実施形態３にかかる具体的な第３実施例を示す。第１実施例と共通する部分については、説明を一部省略する。
第３実施例のローラー部２３０は、第１実施例のローラー部３０と基本形は類似しているが、図１２に示すように、筒形状の端部にあたる部分の剛性部材３には、凸部１０３が設けられている。
【００７７】
具体的には、剛性部材３の軸方向両端面に、外径Φ１．５ｍｍ、高さ１ｍｍの凸部１０３を合計８ヶ所設け、図１３のように、インサート成形型の所定の位置に設けた凹部と嵌合させた。これにより、キャビティ内に高い精度で位置決めをし、樹脂の注入中も位置精度を保持することができた。こうして成形したローラー部２３０を、軸部材１本に対して２個、それぞれ圧入して軸方向の所定位置に固定を行い、ローラーを完成した。
【００７８】
その結果、完成したローラーにおけるローラー部の外径精度は±０．１ｍｍ以下、ローラー軸とローラー部外周の同軸精度は０．０８ｍｍ以下、ローラー部外周の振れ精度は０．１５ｍｍ以下であり、非常に良好であった。
【００７９】
［第４実施例］
実施形態４にかかる具体的な第４実施例を示す。第１実施例と共通する部分については、説明を一部省略する。
第４実施例では、第１実施例に比べて凸部３ａを設けた剛性部材３を予め作成し、インサート成形型にセットして樹脂を射出して、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に示すローラー部３３０を形成した。
【００８０】
第４実施例のローラー部３３０は、第１実施例のローラー部３０と基本形は類似しているが、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）示すように、剛性部材３の一部が軸側に向けて凸部３ａとして突出しており、その部分の内側弾性部５は、肉厚が薄くなっている。
【００８１】
具体的には、剛性部材３の内径面に周方向に合計で４か所、高さ０．３ｍｍ、幅２ｍｍ、軸方向長さ１０ｍｍの凸部３ａを設けた。内側弾性部５の標準肉厚は０．５ｍｍであるが、凸部３ａと接する４箇所のみは肉厚が０．２ｍｍであり、他の部分よりも薄肉化されている。こうして成形したローラー部３３０を、軸部材１本に対して２個、それぞれ圧入して軸方向の所定位置に固定を行い、ローラーを完成した。
【００８２】
この圧入工程において、内側弾性部材の肉厚０．５ｍｍの部分に対して肉厚０．２ｍｍの部分においては、圧縮変形するＬＩＭ樹脂がより少なくなる。このため、ローラー部に対する軸部材の可動範囲が小さくなり、軸部材がよりローラー部の軸中心に近付くため、位置決め精度が向上するという作用がある。結果として、ローラー外径精度、軸部材とローラー外周との同軸度、および振れ精度をより高精度にできるという効果があった。
【００８３】
完成したローラーにおけるローラー部の外径精度は±０．０５ｍｍ以下、ローラー軸とローラー部外周の同軸精度は０．０５ｍｍ以下、ローラー部外周の振れ精度は０．１ｍｍ以下であり、極めて良好であった。
【００８４】
［第５実施例］
第１実施例〜第４実施例として作成したローラーを、紙搬送系ローラー部品として複写機およびレーザビームプリンタに適用した。いずれの実施例のローラーを、複写機とレーザビームプリンタのいずれに用いた場合でも、紙搬送の速度、紙搬送の直進性、紙搬送の精度、耐久性など優れた性能をもつローラー部品を、従来よりも安いコストにおいて提供することができた。
【００８５】
［他の実施形態］
なお、本発明は、以上説明した実施形態、実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。例えば、複数の実施形態を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・軸部材／３・・・剛性部材／３ａ・・・凸部／４・・・弾性部材／５・・・内側弾性部／６・・・外側弾性部／７・・・接続部／２１・・・紙葉搬送摩擦材／２２・・・芯材／２３・・・グリップ材／３０・・・ローラー部／３１・・・連通部／４０・・・ローラー／５１・・・第１の型／５２・・・第２の型／５３、５４、５５、５６・・・型面／５７・・・ゲート／１０１・・・面取り部／１０２・・・ツバ部（フランジ部）／１０３・・・凸部／１３０・・・ローラー部／２３０・・・ローラー部／３３０・・・ローラー部
【図１】
2020037966.tif 000003
【図２】
2020037966.tif 000004
【図３】
2020037966.tif 000005
【図４】
2020037966.tif 000006
【図５】
2020037966.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020037966.tif 000009
【図８】
2020037966.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020037966.tif 000012
【図１１】
2020037966.tif 000013
【図１２】
2020037966.tif 000014
【図１３】
2020037966.tif 000015
【図１４】
2020037966.tif 000016
【図１５】
2020037966.tif 000017
【図１６】
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