(57)【要約】      （修正有）【課題】チューブ成型用ロール式引取り装置は、減速機構として遊星歯車を使用しているため、バックラッシュが必然的に発生する。チューブの押出成形は、チューブの引取り速度の変動が良品と不良品とを左右するため、さらなる引取り速度の精度向上が可能なチューブ成型用ロール式引取り装置を提供する。【解決手段】押出機から押し出された成形材料を金型１２内でチューブ状に成形し、このチューブ状に成形された材料１１を駆動回転する引取りロール１８により連続的に引き取るチューブ成型用ロール式引取り装置１７は、引取りロール１８の駆動機構が遊星ローラー式減速機を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機から押し出された材料を金型内でチューブ状に成形し、このチューブ状に成形された材料を駆動回転する引取りロールにより連続的に引き取るチューブ成型用ロール式引取り装置において、前記引取りロールの駆動機構が遊星ローラー式減速機を有することを特徴とするチューブ成型用ロール式引取り装置。
【請求項２】
前記引取りロールの外周面が金属にて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のチューブ成型用ロール式引取り装置。
【請求項３】
電子写真装置に組み込まれた回転部材であって、請求項１または請求項２に記載のチューブ成形用ロール式引取り装置により引き取られた単層または複層構造のチューブ状材料が被覆されていることを特徴とする回転部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブ成型用ロール式引取り装置およびこれにより製造されたチューブ状成形材料にて被覆した電子写真装置の回転部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には樹脂などのシームレスチューブを押出成形する技術が開示されている。これによると、押出金型によりシームレスチューブが押し出され、水冷サイジング工程，チューブ引き取り工程，チューブ切断工程，チューブ収納工程の順に加工される。
【０００３】
このようなシームレスチューブの一般的な引取り装置としては、キャタピラ式またはベルトコンベア式のものや、ロール式の引取り装置などが知られている。特許文献２には、キャタピラ式の引取り装置が開示されている。これは、強力な引き取り力を発揮させることができ、硬質のチューブやパイプ成形の引取り装置として用いられるが、成形品の表面の接触跡を嫌う製品や、高速で成形される製品には適していない。また、特許文献３には、ベルト式の引取り装置が開示されている。これは、キャタピラ式引取り装置に比べてチューブを安定して引き取ることができる反面、チューブと引取り機構との接触時間が長くなる傾向を有し、成形後のチューブの円周方向に沿って電気抵抗値のむらが発生し易い。このため、帯電性能を必要とするチューブを成形する場合には、ロール式の引取り装置が専ら使用されている。
【０００４】
このロール式引取り装置は、ベルト式の引取り装置と比べると、大きな引き取り力を発揮させることが難しい。しかしながら、引取り機構に起因するチューブへの応力の影響が少なく、異形品や軟質系のチューブ製品を成形する場合、その潰れや摩擦などに影響する時間を減らすことが可能である。しかも、引取り装置自体の構造をベルト式と比べて比較的小さくすることが可能である。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２３７５３号公報
【特許文献２】特開平９−２５４２３２号公報
【特許文献３】特開２００３−１６２１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ロール式引取り装置は、駆動源であるＡＣサーボモーターに減速機構として遊星歯車を使用しているため、０.０５°〜０.０８°程度のバックラッシュが必然的に発生する。また、引取りロールとしてゴムローラーを使用しているため、ゴムローラーの外径寸法公差やその偏心などにより引取り速度にむらが発生する。このような要因により、成形されたチューブの表面に大小の波模様が発生したり、チューブの外径にばらつきが生じたり、チューブの外観や形状が不良となる場合がある。チューブの押出成形は、チューブの引取り速度の変動が良品と不良品とを左右するため、さらなる引取り速度の精度向上が望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、押出機から押し出されたチューブに対する引取り速度のさらなる精度向上を企図したチューブ成型用ロール式引取り装置を提供することにある。
【０００８】
また、このようなチューブ成型用ロール式引取り装置によって得られる単層または複層構造のチューブ状成形材料を被覆した電子写真装置における回転部材を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の形態は、押出機から押し出された材料を金型内でチューブ状に成形し、このチューブ状に成形された材料を駆動回転する引取りロールにより連続的に引き取るチューブ成型用ロール式引取り装置にある。この第１の形態によるチューブ成型用ロール式引取り装置においては、引取りロールの駆動機構が遊星ローラー式減速機を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、バックラッシュが基本的に発生しない遊星ローラー式減速機を用いていており、引取り速度のむらが従来のものよりも少なくなる。
【００１１】
本発明の第１の形態によるチューブ成型用ロール式引取り装置において、引取りロールの外周面が金属にて形成されていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の第２の形態は、電子写真装置に組み込まれた回転部材であって、本発明の第１の形態によるチューブ成形用ロール式引取り装置により引き取られた単層または複層構造のチューブ状成形材料が被覆されていることを特徴とする回転部材にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、チューブ状に成形された材料を駆動回転する引取りロールの駆動機構が遊星ローラー式減速機を有しているので、引取りロールの駆動機構にバックラッシュが発生しない。特に、引取りロールの外周面を金属にて形成した場合には、チューブの外径のばらつきやチューブの形状および外観不良などの不良が発生せず、形状および外観の優れたチューブを成形することかできる。
【００１４】
また、このようなチューブを用いることで、優れた性能の電子写真装置の回転部材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を電子写真装置の帯電ローラーに組み込まれる押出成形されたチューブの製造に応用した実施形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、必要に応じて本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも応用することができる。
【００１６】
本発明の対象となる電子写真装置の回転部材としての帯電ローラーは、心金部と、その外周面に一体的に接合される円筒状の発泡弾性体層と、この発泡弾性体層の外周面を覆う表面層とを有する。心金部は、アルミニウム，銅，鉄，またはこれらを含む合金など、良好な導電性を持つ材料にて形成され、例えば０.１〜１.５mm程度の外径を持つ管材または中実の棒状であってよい。芯金部は、要求される寸法，強度および導電性を具えている必要があることは言うまでもない。この心金部の外周を取り囲む発泡弾性体層は、導電材を配合した発泡導電性ゴム組成物や導電性ポリウレタンフォームなどを用いることができる。この発泡弾性体層が嵌め込まれる表面層は、予めシームレスチューブの形態に成形したチューブ状材料であり、本発明の対象となったシームレスチューブが用いられる。このチューブを構成する材料は、樹脂やエラストマーあるいは共重合体などの押出し成形可能な熱可塑性材料であれば良く、天然ゴムや合成ゴムを用いることも可能であり、必要に応じて所望の特性を持ったチューブを得ることができる。発泡弾性体層に被覆を行っている。発泡弾性体層の表面にシームレスチューブを被覆する場合、成形されたシームレスチューブ内に圧縮空気を吹き込みながら発泡弾性体層を心金部と共にシームレスチューブ内に差し込むことにより行う。
【００１７】
単層または多層からなるシームレスチューブは、種々の方法にて製造することができるが、一般的には押出し成形法が好適である。このような帯電ローラーの一部を構成する２層構造のシームレスチューブを製造するためのシステムを図１に模式的に示す。予め重合体および導電材、さらに必要に応じて架橋剤や安定化剤ならびにその他の添加剤を混合したコンパウンドを２層構造となったシームレスチューブ１１の内層および外層毎に調製する。調整されたコンパウンドは、図示しない押出し機により加熱，混練，可塑化，融解され、押出し金型１２の注入ポート１３，１４から別々に注入される。融解したコンパウンドは、押出し金型内でチューブ状に成形され、図示しない円錐状のスリットを有するダイス１５から押し出される。このようにして押出し金型１２から押し出されたチューブ１１は、水を用いた冷却装置１６を通過する間に冷却固化し、引取り装置１７の一対の引取りロール１８によって引き取られ、図示しない切断機により所定寸法毎に切断される。
【００１８】
チューブ１１の径および肉厚は、押出し金型１２の先端部のダイス１５の出口の径と、そのクリアランスとによりほぼ決定され、引取り装置１７の引取り速度を制御することにより、製品としての寸法の許容範囲内に収まるように調整される。このようにして連続的にシームレスチューブ１１を成形することができる。ダイス１５を交換することにより、様々な寸法のチューブ１１を成形することが可能である。
【００１９】
本実施形態におけるチューブ１１の外層を構成する材料を調整するため、次に列挙する材料を用意した。すなわち、スチレン系熱可塑性エラストマー樹脂、より具体的にはスチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂（日本合成ゴム株式会社の商品名「ダイナロン」）およびポリエチレンである。この他に、第１カーボンブラック（ライオンアクゾ株式会社の商品名「ケッチェンブラックＥＣ」），第２カーボンブラック（デグサジャパン株式会社の商品名「スペシャルブラック２５０」），酸化マグネシウム，ステアリン酸カルシウムも用意した。これらを加圧式ニーダーにより２００〜２２０℃で溶融混練した後、冷却して粉砕機により粉砕し、マスターバッチを作成した。そして、このマスターバッチにさらにスチレン系熱可塑性エラストマー樹脂とポリエチレンとを加え、再び２００℃〜２２０℃で同様に混練，冷却，粉砕を行い、単軸押出し機で１８０℃〜２００℃で造粒したペレットを得た。このペレットの成分比は、スチレン系熱可塑性エラストマー樹脂を１００重量部とした場合、他の材料の割合は次の通りである。すなわち、ポリエチレンが７２〜２０重量部、カーボンブラック１が１１〜１４重量部、カーボンブラック２が２０〜２８重量部、酸化マグネシウムが１０〜１５重量部、ステアリン酸カルシウムが１〜１.５重量部である。
【００２０】
本実施形態におけるチューブ１１の内層を構成する材料を調整するため、次に列挙する材料を用意した。すなわち、エーテル系のウレタンエラストマー樹脂，カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ），導電性酸化チタン，酸化マグネシウム，ステアリン酸カルシウムである。これらを加圧式ニーダーにより１６０〜２００℃で混練，冷却，粉砕を行い、単軸押出し機で１６０℃〜２１０℃で造粒したペレットを得た。このペレットの成分比は、エーテル系のウレタンエラストマー樹脂が１００重量部、カーボンブラックが１５〜１８重量部、導電性酸化チタンが２０部、酸化マグネシウムが１０重量部、ステアリン酸カルシウムが１重量部である。
【００２１】
上述した２層チューブ同時押出し成形用の金型１２は、図示しない外筒内にチューブ１１の内層形成用の図示しないマンドレルと外層形成用のマンドレルとを位置決め状態で組み込み、ボルトなどの締結部品を用いてこれらを一体的に固定した金型本体を有する。この金型本体における外筒と内層形成用のマンドレルと外層形成用のマンドレルとの位置合わせ面は、それぞれテーパ状となっており、金型１２の軸線と平行な方向に沿った相対位置の精度が確保できるように配慮している。金型１２は、成形材料に直接接触する金型本体以外に、これを保持する部分を具えている。この金型本体を保持する部分は、主としてＳ４５ＣやＳ５５Ｃなどの炭素鋼にて作られる。上述した金型本体は、溶融樹脂の高圧に耐えることと、外部から加熱されるため、一般的には普通硬鋼が用いられるが、必要に応じてニッケルクローム鋼や不銹鋼，工具鋼なども使用することができる。そして、これを適当な形状に仕上げ、焼き入れを行って表面を研摩した後、硬質クロームめっき処理を施している。金型本体のロックウェル硬度ＨRCは６０〜６２であり、クロームめっき層の厚みは、１/１００〜５/１００mm程度である。
【００２２】
本実施形態における引取り装置１７の正面形状を図２に示し、その右側面形状を図３に示す。このロール式引取り装置１７の引取りロール１８を駆動するための駆動機構には、図示しない遊星ローラー式減速機１９が組み込まれている。遊星ローラー式減速機１９は、図示しない太陽ローラーと、これを取り囲む図示しない内輪と、これら太陽ローラーと内輪との間を転動する図示しない遊星ローラーとを有する。一般的には内輪を固定することにより、太陽ローラーを中心とする遊星ローラーの公転運動を出力として取り出す。また、チューブ１１を引き取る引取りロール１８は、チューブ１１に当接する外周面を硬質合成ゴムや金属などで形成することができるが、加工性や加工精度などを考慮して全金属製のものを使用することが好ましい。外周面を金属で形成した引取りロール１８は、この部分をゴムなどで形成した引取りロールに比べてチューブ１１に対する摩擦係数が低く、表面も硬質であるため、強力な引き取り力を発生させることが困難である。しかしながら、樹脂製のチューブ１１を成形する場合には大きな引き取り力が不要となるため、これで引取り力が問題となることはない。また、全金属製の引取りロール１８の外径の加工精度は、ゴム製の引取りロールよりも高くすることができるため、遊星ローラー式減速機１９の使用と相俟ってギヤマークや引取りロール１８の回転の振れをほぼ無くすことができる。しかも、金属製の引取りロール１８は、ゴム製の引取りロールよりも環境温度の変化による外径の変動や劣化などが少なく、長期間に亙って引取り精度が変わらないという利点もある。
【００２３】
本実施形態におけるロール駆動機構の駆動源は、１０００rpmで回転する出力が０.２kＷのＡＣサーボモーター２０である。このサーボモーター２０の回転軸に上述した遊星ローラー式減速機１９の太陽ローラーを連結し、さらにその出力軸にもう一台の遊星ローラー式減速機１９の太陽ローラーを直列に接続している。このようにして、減速比を１/８０にまで２段減速し、後段の遊星ローラー式減速機１９の主力軸に引取りロール１８を連結している。一対の引取りロール１８は、チューブ１１を挟んで対向し、その対向方向に沿って相互に逆方向に同期して移動することができるようになっている。これらの引取りロール１８は、ＳＵＳ材を用いた全金属製で外径が３００mmであり、引取り力は最大で１０kｇ、チューブ１１に対する加圧は、エアシリンダー２１を用いて行っている。
【００２４】
チューブ１１の引取り速度を１ｍ/minに設定し、成形後のチューブ１１を発泡弾性体層に被覆後、その外観を目視で検査すると共に外径測定器を使って帯電ローラーの外径のむらを測定した。測定結果を図４に実線で示す。本実施形態の引取り装置１７を使用した場合、成形中に目立った引取りによる問題は起らず、得られたチューブ１１を発泡弾性体層に被覆した後の外径測定において目立った外径のむらも認められなかった。また、外観を目視で検査した場合も良好な表面となっていることを確認できた。
【００２５】
本実施形態を従来のものと比較するため、引取りロールを駆動するための減速機構として遊星歯車式減速機を用い、かつ外周部分を合成ゴムにて形成した２００mmの外径の引取りロールを用い、これ以外は先の実施形態と同じものを用いてチューブ１１を形成した。そして、これを帯電ローラーに組み込み、その外径を測定した。結果を図４中の破線で示す。この比較例の引取り装置１７を使用した成形では、チューブ１１を発泡弾性体層に被覆した後の外径測定において、細かい波状の外径むらが出ていることがわかった。
【００２６】
以上の結果から、遊星ローラー式減速機１９を減速機構に用いたチューブ成形用ロール式引取り装置においては、得られるチューブの寸法などの品質を従来のものよりも向上させることができることが理解されよう。
【００２７】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるチューブ成形用ロール式引取り装置の一実施形態を模式的に表す概念図である。
【図２】図１に示したロール式引取り装置の正面図である。
【図３】図２に示したロール式引取り装置の右側面図である。
【図４】電子写真装置における帯電ローラーの外径の変動を表すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１１  シームレスチューブ
１２  押出し金型
１３，１４  注入ポート
１５  ダイス
１６  冷却装置
１７  引取り装置
１８  引取りロール
１９  遊星ローラー式減速機
２０  ＡＣサーボモーター
２１  エアシリンダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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