(57)【要約】【課題】複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式のＯＡ機器に取り付けられるローラにおいて、ローラに形成されたシャフト挿通部へのシャフトの挿入状態が一定になりやすく、かつ、シャフトの挿入後におけるローラの表面の硬さをローラの外周位置によってバラツキが少なくできるようにする。【解決手段】軟質ポリウレタンフォーム等の発泡体からなる弾性体１１の中心にシャフト挿通部１５を設けたローラ１０において、弾性体１１の両端間を貫通したスリット１６でシャフト挿通部１５を構成し、ローラ１０の端面及び横断面におけるスリット１６の形状を一本の切り込みから成る一文字状、または複数本の切り込みからなる放射状とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体にシャフト挿通部を設けたローラにおいて、
前記シャフト挿通部が、前記弾性体を貫通したスリットからなることを特徴とするローラ。
【請求項２】
前記スリットは、前記ローラの端面及び横断面における形状が、一本の切り込みからなる一文字状、または複数本の切り込みからなる放射状であることを特徴とする請求項１に記載のローラ。
【請求項３】
弾性体にシャフト挿通部を設けたローラの製造方法において、
弾性体をスリット形成刃で押圧することにより、前記弾性体を貫通したスリットからなるシャフト挿通部を形成することを特徴とするローラの製造方法。
【請求項４】
弾性体にシャフト挿通部を設けたローラの製造方法において、
角筒形または円筒形の環状刃と前記環状刃内の中心位置に立接されたスリット形成刃とよりなる打ち抜き刃で弾性体を押圧して、角柱または円柱の外形を有する弾性体を打ち抜くと同時に前記角柱または円柱の弾性体を貫通したスリットからなるシャフト挿通部を形成して中間成形体を得る工程と、
前記中間成形体のシャフト挿通部にシャフトを挿通し、前記中間成形体の両端から突出させたシャフトの端部を保持して前記中間成形体の外周面を研磨加工する工程とを有することを特徴とするローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体にシャフト挿通部を設けたローラとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリ等のＯＡ機器では、電子写真システムにおける現像系や帯電系等にローラが使用されている。図９に示すように、ローラ７０は、軟質ポリウレタンフォーム等の弾性体７１にシャフト挿通部７３が形成されたものであり、前記シャフト挿通部７３にシャフト７５が挿通されてシャフト付きローラとされて使用される。前記シャフト７５はローラの回転軸およびＯＡ機器への取り付け軸として用いられる。前記シャフト挿通部７３は、ローラ７０の両端面間を貫通してローラ７０の中心に形成された貫通孔で構成されている。
【０００３】
前記ローラの製造方法としては、シャフトを配置した型内にウレタンフォーム原料を充填して発泡させることにより、シャフトと一体にローラを発泡形成する方法が提案されているが、この製造方法は、型費が嵩む問題がある。そこで、一般的には、図１０に示すように、予め形成した軟質ポリウレタンフォーム等の弾性体８１にドリル９１で孔加工を行うことにより、貫通孔からなるシャフト挿通部８３を形成し、次に、シャフト挿通部８３に挿通したシャフト８５の端部を保持して研磨具９３等により弾性体８１の外周を研磨加工することによりローラ８０を形成する方法が採用されている。
【０００４】
しかしながら、シャフト挿通部の貫通孔をドリルによる孔加工で形成する方法は、ドリルによる孔加工時に弾性体が弾性変形してドリルの刃が弾性体に対して安定しないため、弾性体に形成される貫通孔が直線的になり難く、かつ真円になり難く、しかも孔径が安定しない問題がある。さらにドリルの刃の回転により孔を形成するため、孔内に加工粉が残り易い問題がある。このような貫通孔からなるシャフト挿通部を有するローラは、シャフトの挿入状態が一定せず、シャフトの挿入後におけるローラの表面の硬さがローラの外周位置によって異なり易く、品質が一定し難い問題がある。なお、前記ドリルによる孔加工に代えて、トムソン加工によって貫通孔をくり抜くことも考えられるが、その場合、円筒形のトムソン刃で弾性体を押圧して圧縮しながら円形にくり抜くため、圧縮状態でくり抜かれた部分の周辺、すなわち貫通孔の内周壁は、くり抜き後に弾性体を圧縮開放した際の復元により、くり抜き時の孔内周壁とは異なる形状に変形し、貫通孔の孔が不均一なものになりやすい。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９９２２２号公報（段落０００３参照）
【特許文献２】特開平１０−１０４９３７号公報（段落０００６参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、シャフトの挿入状態が一定になりやすく、シャフトの挿入後におけるローラの表面の硬さをローラの外周位置によってバラツキを少なくできるローラと、その容易な製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、弾性体にシャフト挿通部を設けたローラにおいて、前記シャフト挿通部が、前記弾性体を貫通したスリットからなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記スリットは、前記ローラの端面及び横断面における形状が、一本の切り込みからなる一文字状、または複数本の切り込みからなる放射状であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、弾性体にシャフト挿通部を設けたローラの製造方法において、
弾性体をスリット形成刃で押圧することにより、前記弾性体を貫通したスリットからなるシャフト挿通部を形成することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、弾性体にシャフト挿通部を設けたローラの製造方法において、角筒形または円筒形の環状刃と前記環状刃内の中心位置に立接されたスリット形成刃とよりなる打ち抜き刃で弾性体を押圧して、角柱または円柱の外形を有する弾性体を打ち抜くと同時に前記角柱または円柱の弾性体を貫通したスリットからなるシャフト挿通部を形成して中間成形体を得る工程と、前記中間成形体のシャフト挿通部にシャフトを挿通し、前記中間成形体の両端から突出させたシャフトの端部を保持して前記中間成形体の外周面を研磨加工する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のローラによれば、シャフト挿通部が、弾性体を貫通したスリットからなるため、シャフト挿通部をドリルで形成したあるいはトムソン加工でくり抜いた貫通孔で構成した従来のローラと比べて、シャフト挿通部がローラの両端間に渡って捻れなどの変形の少ないものとなり、貫通孔の孔径が途中で変形することによる不具合も解消できることから、シャフトの挿入状態が一定になりやすく、シャフトの挿入後におけるローラの表面の硬さをローラの外周位置によってバラツキの少なくいものにできる。
【００１２】
本発明のローラの製造方法によれば、弾性体をスリット形成刃で押圧することにより、弾性体を貫通したスリットからなるシャフト挿通部を形成するため、従来におけるドリルによる孔加工やトムソン刃によるくり抜きによる貫通孔形成の場合の不具合を解消することができ、シャフトの挿入状態が一定になりやすく、シャフトの挿入後におけるローラの表面の硬さをローラの外周位置によってバラツキの少なくいものにできるローラを容易に得ることができる。
【００１３】
さらに、本発明の製造方法において、角筒形または円筒形の環状刃と前記環状刃内の中心位置に立接されたスリット形成刃とよりなる打ち抜き刃で弾性体を押圧して、角柱または円柱の外形を有する弾性体を打ち抜くと同時に前記角柱または円柱の弾性体の両端間を貫通したスリットからなるシャフト挿通部を形成して中間成形体を得る工程と、前記中間成形体のシャフト挿通部にシャフトを挿通し、前記中間成形体の両端から突出させたシャフトの端部を保持して前記中間成形体の外周面を研磨加工する工程とによりローラを製造すれば、中間成形体の外周とシャフト挿通部を同時に形成することができるため、ローラの製造効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施例に係るローラの正面斜視図と断面図、図２はスリットの他の例を示す図、図３はローラの製造方法に用いる打ち抜き刃とブロック状の弾性体とプレス装置の一部を示す斜視図、図４はスリット形成刃の例を示す斜視図、図５はローラの製造方法における打ち抜き刃による弾性体の押圧状態を示す斜視図、図６はローラの製造方法における中間成形体の斜視図、図７はローラの製造方法における中間成形体の研磨加工を示す斜視図、図８は２つの中間成形体からローラを製造する場合を示す斜視図である。
【００１５】
図１に示すローラ１０は、帯電ローラクリーニングローラとして用いられるものであり、円柱状の弾性体１１の中心にシャフト挿通部１５が形成されている。前記弾性体１１は、軟質ポリウレタンフォーム等の発泡体からなる。前記シャフト挿通部１５は、ローラ１０の芯材とされるシャフトが挿通される部分であり、本実施例では、前記弾性体１１の両端面１２、１３間を貫通して形成されたスリット１６で構成されている。前記スリット１６は、弾性体を後述のスリット形成刃４５で押圧することにより形成されたものである。前記スリット１６は、前記ローラ１０の端面１２，１３及び横断面１４における形状が、図１に示す本実施例あるいは図２の（２−Ａ）の例のように複数本の切り込み１６ａからなる放射状のもの、あるいは図２の（２−Ｂ）の例のような一本の切り込み１６ａからなる一文字状のもので構成される。前記スリット１６は、シャフト挿通部１５へのシャフトの挿通し易さ、シャフト挿通部１５へのシャフトの接着固定性において、切り込み１６ａの本数が６〜８本からなる放射状のものが最も好ましい。なお、図１におけるスリット１６は切り込み１６ａの本数が６本である。また、前記スリット１６の径ｄは、前記シャフト挿通部１５に挿通されるシャフトの外径の９０％〜１００％が好ましい。
【００１６】
前記シャフト挿通部１５へ挿通されるシャフトは、金属あるいは樹脂製からなり、シャフトの外周面に塗布した接着剤により前記シャフト挿通部１５に接着固定される。また、前記ローラ１０は、取り付けられる機器に応じた長さとするため、図８に示すように、シャフト３１に前記弾性体１１を複数取り付けたもので構成しても良い。
【００１７】
前記ローラ１０の製造方法について説明する。前記ローラの製造方法は、中間成形体を得る工程と研磨加工とよりなる。
【００１８】
前記中間成形体を得る工程では、図３に示すように、環状刃４１と前記環状刃４１内の中心位置に立設したスリット形成刃４５とよりなる打ち抜き刃４０が用いられる。前記環状刃４１は、中間成形体の外周を打ち抜くものであり、図示のような角筒形または円筒形（図示せず）からなる。また、本実施例では、前記環状刃４１は、基板４７に立設された格子状形状で構成され、各格子部分がそれぞれ角筒形状の環状刃４１を構成している。なお、前記環状刃４１の角筒形は、図のような四角形の筒状に限られず、三角形や五角形等、他の多角形の筒状であってもよい。
【００１９】
前記スリット形成刃４５は、弾性体の中心に前記スリット１６からなるシャフト挿通部１５を形成するためのものであり、図１及び図２で示したローラ１０のスリット１６形状に対応する切り込み刃４５ａで構成されている。例えば、図１に示すように前記ローラ１０のスリット１６を構成する切り込み１６ａが６本からなる放射状の場合、前記スリット形成刃４５は、図４の（４−Ａ）のように、６個の切り込み刃４５ａが放射状に立設されたもので構成される。また、図２の（２−Ａ）に示すように前記ローラ１０のスリット１６を構成する切り込み１６ａが４本からなる放射状（十字状）の場合、前記スリット形成刃４５は、図４の（４−Ｂ）のように、４個の切り込み刃４５ａが放射状（十字状）に立設されたもので構成される。一方、図２の（２−Ｂ）に示すように前記ローラ１０のスリット１６を構成する切り込み１６ａが１本からなる一文字状の場合、前記スリット形成刃４５は、図４の（４−Ｃ）のように、１本の切り込み刃４５ａが立設された一文字状のもので構成される。本実施例では、各環状刃４１（すなわち、前記打ち抜き刃４０における各格子）内の中心位置に、６個の切り込み刃４５ａを放射状に立設したスリット形成刃４５が設けられている。前記スリット形成刃４５の径ｄ１は、前記ローラ１０におけるスリット１６の径ｄと等しくされる。前記環状刃４１及びスリット形成刃４５の高さは、適宜決定されるが、一般的には、後述のブロック状の弾性体１１０の高さに対して１／２〜１／４程度が好ましい。
【００２０】
前記打ち抜き刃４０にブロック状の弾性体１１０を載置し、図５に示すように、プレス装置５１によって弾性体１１０を押下し、前記打ち抜き刃４０で弾性体１１０を押圧して前記弾性体１１０を圧縮する。そして、図６に示す角柱または円柱（本実施例では角柱）の外形を有する弾性体１１Ａを前記環状刃４１で打ち抜くと同時に、前記スリット形成刃４５によって、前記角柱または円柱（本実施例では角柱）形状をした弾性体１１Ａの中心にスリット１６からなるシャフト挿通部１５を貫通形成して中間成形体１０Ａを得る。本実施例では、前記打ち抜き刃４０が環状刃４１（すなわち一格子部分）とスリット形成刃４５を複数有するため、前記打ち抜き刃４０による前記弾性体１１０の押圧により、一度に複数の中間成形体１０Ａを形成することができる。
【００２１】
前記ブロック状の弾性体１１０は、軟質ポリウレタンフォーム等の発泡体からなり、所定の厚み及び平面寸法とされている。本実施例では、所定厚みの板状体からなる軟質ポリウレタンフォームで前記ブロック状の弾性体１１０が構成されている。また、前記ブロック状の弾性体１１０は、前記打ち抜きを容易にするため、密度２５〜９０ｋｇ／ｍ３（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２：１９９９準拠）、硬さ１００〜４００Ｎ（ＪＩＳ  Ｋ  ６４００−２：６．７  Ｄ法準拠）のものが好ましい。
【００２２】
研磨工程では、図７に示すように、前記中間成形体１０Ａのスリットからなるシャフト挿通部１５に、前記中間成形体１０Ａの長さよりも長いシャフト５１を挿通し、前記中間成形体１０Ａの両端から前記シャフト５１の両端を突出させる。その際、前記シャフト５１の外周面には接着剤を塗布しておいて、前記シャフト５１を中間成形体１０Ａのシャフト挿通部１５に接着固定する。次に、前記中間成形体１０Ａの両端から突出したシャフト５１の端部を保持し、研磨装置６１によって中間成形体１０Ａの外周面を研磨加工して円周外周面とすることにより、前記ローラ１０を得る。なお、この実施例とは異なり、前記打ち抜き刃４０における環状刃４１が円筒形からなり、前記中間成形体１０Ａの外形が円柱形状からなる場合には、研磨加工は必須ではなく省略できるが、ローラの外径を一定にするため、あるいはローラの外周表面をより均一にするために、研磨工程を行うのが、より好ましい。
【００２３】
なお、前記中間成形体１０Ａが一つでは前記ローラ１０の長さが不足する場合は、図８に示すように、複数の中間成形体１０Ａをシャフト５１に取り付けて前記研磨加工することにより、複数の弾性体１１を長さ方向に設けたローラとすることができる。
【実施例】
【００２４】
表１に示す密度及び硬さを有するエーテル系の軟質ポリウレタンフォームからなる弾性体Ａ〜Ｅを用いて、次のようにして実施例Ａ〜Ｅのローラを製造した。なお、実施例Ａのローラは弾性体Ａ、実施例Ｂのローラは弾性体Ｂ、実施例Ｃのローラは弾性体Ｃ、実施例Ｄのローラは弾性体Ｄ、実施例Ｅのローラは弾性体Ｅからなる。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
１００ｍｍ×２５０ｍｍ×２５０ｍｍの板状体からなるブロック状の弾性体Ａ〜Ｅそれぞれを、図３に示した打ち抜き刃４０とプレス装置５１間に配置し、前記打ち抜き刃４０の環状刃４１とスリット形成刃４５でブロック形状の弾性体を押圧して、外形が角柱形状からなり、中心にスリットが貫通形成された中間成形体を形成した。中間成形体は、断面形状が１４ｍｍ×１４ｍｍの正方形、長さが１００ｍｍの角柱である。前記打ち抜き刃４０における環状刃４１による打ち抜きの数は２５６個であり、前記打ち抜き刃４０による弾性体への押圧により中間成形体を一度に２５６個形成した。なお、前記打ち抜き刃４０の環状刃４１は、一辺が１４ｍｍの正方形で高さが１００ｍｍの角筒形状からなる。また、前記打ち抜き刃４０のスリット形成刃４５は、６個の切り込み刃４５ａが放射状に立設されたものであって、前記径ｄ１が３．７ｍｍ、高さが２５ｍｍのものである。
【００２７】
次に、外周面にホットメルト接着剤（品名：セメダイン＃ＨＭ−２０７、セメダイン株式会社）を塗布した金属製のシャフト（外径４ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）を前記中間成形体のシャフト挿通孔に挿通してシャフトの両端を中間成形体の両端から突出させた。このシャフトが挿通された中間成形体を高周波誘導加熱装置（品番：ＬＲ１０００、中央無線工業製）で加熱することにより、シャフトを中間成形体のシャフト挿通部に接着した。次に、中間成形体の両端から突出したシャフトの両端を保持治具で保持し、その状態で研磨装置（株式会社イノアックコーポレーション製）によって中間成形体の外周面を研磨加工し、外径８ｍｍの円柱状からなるローラを得た。
【００２８】
このようにして得られた実施例Ａ〜Ｅのローラ（シャフト付き）の各５０本に対して、ローラの表面の硬さを、ローラの外周における位置を変えて測定した。硬さの測定は、ローラの中央位置の外周において周方向に９０度毎の表面、すなわちローラの中央における４方向の表面を直径５０ｍｍの円盤で１ｍｍ圧縮した時の圧縮時荷重を測定し、４方向の測定値における平均値、最大値、最小値及びσを求めた。結果は表２に示す通りである。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
表２に示す圧縮時荷重の測定結果から、実施例Ａ〜Ｅのローラは、４方向において圧縮時荷重の変化、すなわち硬さの変化が少ないものであることがわかる。また、実施例Ａ〜Ｅのローラ（シャフト付き）をレーザープリンター（品番：３３１０Ｃ、デル株式会社）に帯電ローラクリーニングローラとして組み込み、１００００枚の通紙後にプリント画像を判断したところ、プリント画像に不具合は見られなかった。
【００３１】
なお、前記実施例では、より効率のよいローラの製造方法として、中間成形体の外周とシャフト挿通部（スリット）の両方を同時に打ち抜き刃で形成する例を示したが、予め用意した円柱状の弾性体にシャフト挿通部（スリット）を形成することによりローラを製造したり、あるいは予め用意した角柱状の弾性体にシャフト挿通部（スリット）の形成と弾性体外周の研磨加工を行うことによりローラを製造してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例に係るローラの正面斜視図及び断面図である。
【図２】スリットの他の例を示す図である。
【図３】ローラの製造方法に用いる打ち抜き刃とブロック状の弾性体とプレス装置の一部を示す斜視図である。
【図４】スリット形成刃の例を示す斜視図である。
【図５】ローラの製造方法における打ち抜き刃による弾性体の押圧状態を示す斜視図である。
【図６】ローラの製造方法における中間成形体の斜視図である。
【図７】ローラの製造方法における中間成形体の研磨加工を示す斜視図である。
【図８】２つの中間成形体からローラを製造する場合を示す斜視図である。
【図９】従来のローラの正面斜視図と断面図である。
【図１０】従来のローラの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ローラ
１０Ａ  中間成形体
１１  弾性体
１５  シャフト挿通部
１６  スリット
１６ａ  切り込み
３１  シャフト
４０  打ち抜き刃
４１  環状刃
４５  スリット形成刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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