JP2004264568A

JP2004264568A - Elastic roll with shaft, and its manufacturing method

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Publication number: JP2004264568A
Application number: JP2003054551A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yabushita; 俊一籔下; Hiromi Matsushita; 裕臣松下
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothly force-fit an elastic roll into a shaft. <P>SOLUTION: A round bar shaped shaft, which is force-fitted from an opening on one end into a hollow part in the elastic roll, which is a cross sectional annular shape, is protruding from both ends of the elastic roll. The inner diameter of the elastic roll before the force-fitting of the shaft is 60 to 95% of the diameter of the shaft. A tapered part is provided in an inserting edge periphery of the shaft to the hollow part of the elastic roll and the angle of the tapered part is from 15° to 40°. When the shaft is force-fitted into the hollow part of the elastic roll, the shafft is made in slide contact with the hollow part while extending the hollow part in the length of ≥ 0.5mm and ≤ 20mm on the larger diameter side of the tapered part. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に用いられるシャフト付き弾性体ローラおよびその製造方法に関し、特に、弾性体ローラへシャフトの圧入しながらの貫通作業をスムーズに行えるようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シャフトを備えた発泡ゴム等よりなる弾性体ローラは、まず、弾性体ローラを作製し、この弾性体ローラにシャフトを圧入し、その後、弾性体ローラの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において、弾性体ローラが、比較的柔らかい発泡体からなると共に、チューブ状の長尺である場合、弾性体ローラの内径がシャフトの外径よりもかなり小さくしているため、シャフトの圧入が非常に困難で、スムーズに挿入できない問題がある。
【０００４】
上記弾性体ローラが画像形成装置の帯電ローラや転写ローラ等の電気特性が必要な部材として使用される場合、シャフトがスムーズに圧入されていないと、使用時に電気抵抗のムラ等が生じ、画像に悪影響を与える恐れもある。このような製造上の問題点及びそれに伴う画像形成上の問題点等を解決するために、従来、種々の提案がなされている。
【０００５】
例えば、特開２００２−２４２９２６号公報（特許文献１）では、ウレタンフォーム等の弾性発泡体からなる多角柱状の弾性体の各角部を把持して離心方向に引張した状態で、多角柱の中心部に軸（シャフト）を差し込んで挿通させ、その後弾性体の外周を軸とする円柱状に機械加工する弾性体ローラの製造方法が提案されている。
【０００６】
また、特開平７−２３８９２３号公報（特許文献２）では、二層のゴム層を複数の押出機により同時一体的、かつ連続的に中空状（チューブ状）に押し出し、加硫させた後に、シャフトを挿入してなる導電性ゴムローラの製造方法が提案されている。具体的には、内層は発泡層とされ、シャフト挿入側と逆方向から圧力をかけた空気を送りこんで中空内を膨らませながらシャフトを挿入している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２４２９２６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平７−２３８９２３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１では、装置が複雑になり装置の調整等が困難であると共に、コスト高を招くことにもなる。また、シャフト挿通させた後、弾性体を円柱状に機械加工する工程等が必要であり、作業工程が多く生産性が悪い上に、電気抵抗値のばらつき等の製品の品質ばらつきが多くなるという問題がある。上記特許文献２は、従来通りのシャフトの取り付け方法であって、シャフトの挿入時にシャフトの端部と内層ゴムの内周面とが引っ掛かり、シャフトを挿入しにくく、作業性や生産性に劣るという問題がある。また、シャフトの挿入を無理に行うとゴム層が変形等することにより、電気抵抗値のばらつき等の製品の品質ばらつきが多くなるという問題がある。
【００１０】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、シャフトを弾性体ローラの中空部にスムーズに圧入でき、作業性・生産性を高めると共に、弾性体ローラにシャフト圧入時に変形等を発生させず、電気抵抗値等の品質ばらつきが少ないシャフト付き弾性体ローラを得ることを課題としている。
【００１１】
【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、断面円環形状の弾性体ローラの中空部に一端開口より圧入される丸棒状のシャフトが、該弾性体ローラの両端より突出されており、
上記弾性体ローラのシャフト圧入前の内径は上記シャフト直径の６０〜９５％であり、
上記弾性体ローラの中空部へのシャフトの挿入端周縁にテーパ部を設け、該テーパ部のテーパ角度を１５°〜４０°とし、上記弾性体ローラの中空部への上記シャフトの圧入時に上記テーパ部の大径側が０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の長さで上記中空部を押し広げながら摺接される設定としているシャフト付き弾性体ローラを提供している。
【００１２】
上記のように、シャフトの挿入側周縁にテーパ部が設けられているため、弾性体ローラの内径がシャフトの外径に対して小さい場合でも、シャフトのテーパ部の挿入側の小径部が弾性体ローラの内径以下となり、弾性体ローラの中空部にスムーズに挿入できる。しかも、テーパ部の途中より大径側が中空部の内周面に摺接して中空部を徐々に無理なく押し広げていく。この状態でテーパ部により弾性体ローラの中空部を無理なく押し広げながら圧入されていく。よって、弾性体が長尺なチューブ状であっても、スムーズにシャフトを圧入していくことができる。よって、シャフト圧入時に弾性体ローラの内周面に変形や損傷を発生させず、電気抵抗値等の品質ばらつきが少ないシャフト付き弾性体ローラを得ることができる。
【００１３】
テーパ角度を１５°〜４０°としているのは、１５°より小さいと、シャフト挿入時にシャフトのテーパ部の先端が弾性体ローラの内周面に引っ掛かりやすくなるためである。一方、４０°より大きいと、テーパ角度が急角度となり、テーパ部の途中から内周面に接触して徐々に内周面を押し広げていくことができず、内周面の拡径が急激になされて無理が生じることによる。
【００１４】
圧入前の弾性体ローラの内径をシャフトの外径の６０％〜９５％の長さとしているのは、上記範囲より小さいとシャフトを弾性体ローラ内に圧入することが困難であり、量産等に不向きとなるためである。一方、上記範囲より大きいとシャフトを弾性体ローラに圧入しても、シャフトが弾性体ローラと密着しにくく、その後の研磨工程等も行いにくためである。
【００１５】
上記シャフトのテーパ部は、弾性体ローラへの挿入端部に設けておけば良いが、上記テーパ部を長さ方向の両端周縁に設けてもよい。このようにシャフトの両端にテーパ部を設けておくと、シャフトの挿入方向が特定されず、挿入作業時にシャフトの向きに注意を払う必要がなくなるため、弾性体ローラへのシャフトの挿入作業を容易に行える。
さらに、シャフトの周縁にテーパ部を設けた端面の中央より小径部を段状に突出させてもよい。このように小径部を突出しておくと、弾性体ローラの中空部への挿入がより容易となる。
なお、シャフトのテーパ部を含むシャフトの両端部は、シャフト圧入後に、カットしても良いし、カットしないで使用してもよい。
【００１６】
上記弾性体ローラは、厚さ０．５ｍｍ〜５０ｍｍ、長さが３０ｍｍ〜４００ｍｍであると共に、アスカーＣ硬度が１０〜９０である場合に好適に適用できる。これは弾性体ローラの厚さが大であると、シャフトのテーパ部によって内周面を拡径する際に無理が生じる。また、弾性体ローラの長さが大である場合にシャフトを圧入して貫通させることはより困難となるため、本発明のようにシャフトの挿入側の先端にテーパ部を設けておくことが好適となる。さらに、弾性体ローラが硬度が低く大きく撓みやすいものであれば、同様に、シャフトを圧入して貫通させることが容易でないため、本発明は好適なものとなる。
上記弾性体ローラの挿入先端側の内径は、圧入前の内径の１０５％〜１７０％に拡張するのが好ましい。
【００１７】
シャフトと弾性体ローラは、シャフトの圧入による圧接力で接合することができるが、シャフトの外周面に接着剤を塗布して接着固定することが好ましい。
【００１８】
シャフトの材質としては、ＳＵＳ、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄等の種々の金属シャフトが好適に用いられる。
また、シャフトの外周面は平滑とするのが好ましく、シャフトの外周面の表面粗さＲｚは１０μｍ以下であるのが好ましい。また、シャフトの外周面は研磨やその他の表面処理を施しても良い。
【００１９】
上記シャフト付き弾性体ローラは、画像形成装置の帯電ローラあるいは／及び転写ローラとして好適に用いられるものである。
即ち、本発明の弾性体ローラは、シャフトと固着される内周面に電気抵抗値等の品質ばらつきが少ないため、安定して所望の性能を得ることができる。よって、複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真方式または静電印刷方式にて画像を形成する画像形成装置に好適に用いられる。特に、被転写体の裏面側に配置し、あるいは被転写体の裏面に当接させ、被転写体を帯電することで、被転写体の表面にトナーあるいはインクを転移させる転写ローラ、感光ドラムを一様に帯電させるための帯電ローラに好適であり、安定して良好な画像を得ることができる。
よって、本発明は、シャフト付き弾性体ローラを帯電ローラ、転写ローラとして使用している画像形成装置も提供している。
その他、トナーを搬送させるためのトナー供給ローラ、トナーを感光体に付着させるための現像ローラ等にも用いることもできる。
【００２０】
上記のように画像形成装置に用いる弾性体ローラは押出成形等の従来公知の方法により作製することができ、弾性体ローラの内周面には必要に応じて種々の表面処理を施しても良い。なお、弾性体ローラを加硫後にシャフトを圧入しても良いし、未加硫の弾性体ローラにシャフトを圧入後加硫しても良い。
【００２１】
また、弾性体ローラは、種々の組成のゴム組成物から形成することができ、従来公知の発泡剤等を用いることにより発泡させることができる。また、イオン導電性ゴム、導電性充填剤等を用いることにより弾性体ローラに導電性を付与することができる。
【００２２】
弾性体ローラに用いられるゴムとしては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム等のイオン導電性ゴムが好ましく、１種又は複数種のゴムを用いることができる。その他、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム、スチレンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、ポリイソブチレン、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、シリコーンゴム（Ｓｉ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム（ＣＨＣ）、塩素化ポリエチレン等を用いてもよい。
また、ゴム組成物には、必要に応じて、カーボンブラック等のイオン導電剤やオイル等の軟化剤等を配合してもよい。また、発泡剤として、化学反応型の有機系発泡剤であるアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）等を１種又は複数種用いても良い。
【００２３】
本発明の弾性体ローラにおいて、１０００Ｖの電圧印加時のローラ電気抵抗値は１０^３Ω以上１０^１２Ω以下、好ましくは１０^４Ω以上１０^１０Ω以下であるのが良い。これは、上記範囲より小さいと異常画像の原因となるためであり、上記範囲より大きいと、十分な導電性が得られず実用に適さなくなるという問題があるためである。なお、弾性体ローラの厚み（シャフト圧入状態）は１ｍｍ〜２０ｍｍであるのが良い。これにより、適当なニップ幅を得ることができる。なお、弾性体ローラの表面は適宜研磨されていても良い。
さらに、弾性体ローラの外周面側に、さらにローラの抵抗調整や、表面保護等のための層を設けて、２層、３層等の複層構造としても良く、要求性能に応じて各層の配合、積層順序、積層厚み等を適宜設定することができる。
【００２４】
また、本発明はシャフト付き弾性体ローラの製造方法を提供している。第一の製造方法は、
シャフト付き弾性体ローラの製造方法であって、
弾性体ローラを固定治具により固定すると共に、該固定治具より該弾性体ローラの一端側を突出させる一方、
上記弾性体ローラの突出側と対向位置にシャフト台を配置し、該シャフト台上のガイド溝に上記シャフトを上記弾性体ローラの中空部に向けて摺動自在に配置し、
上記シャフトの後端を押出手段により押し出して、該シャフトの前端に形成したテーパ部より上記弾性体ローラの中空部内に挿入してシャフトを貫通させているシャフト付き弾性体ローラの製造方法を提供している。
【００２５】
上記した製造方法に用いる上記弾性体ローラの固定治具は、下ケースと上ケースとからなり、これら上下ケースの間に弾性体ローラを狭持固定する構成とすることが好ましい。また、該固定治具による固定時には、弾性体ローラの一端側を５ｍｍ〜１００ｍｍ突出させることが好ましい。かつ、シャフトのテーパ部の傾斜角度およびシャフトの寸法と弾性体ローラの中空部の関係も前記したシャフト付き弾性体ローラと同様な寸法関係に設定することが好ましい。上記押し出し手段としてはエアシリダが好適に用いられる。また、この方法において、固定治具の先端より弾性体ローラを５ｍｍ以上１００ｍｍ以下突出させているのは、上記範囲より小さいと弾性体ローラの先端側の自由度が小さくなりチューブの内径を拡張しにくくなるためである。一方、上記範囲より大きいと逆に弾性体ローラの自由度が大きくなりすぎ固定が不十分となり、シャフトの圧入を行いにくいためである。
【００２６】
上記製造方法に用いるシャフトは前記した挿入側前端にテーパ部を設けていることにより、無理なく弾性体ローラの中空部にシャフトを挿入し、貫通させることができる。
【００２７】
本発明の第二のシャフト付き弾性体ローラの製造方法では、
弾性体ローラを固定治具により固定すると共に、該固定治具より該弾性体ローラの一端側を５ｍｍ〜１００ｍｍ突出させる一方、該固定治具より突出した上記弾性体ローラの端面に、上記シャフトの直径より大きいと共に上記弾性体ローラの外径よりも小さい内径を有する円筒状剛体からなる治具を弾性体ローラと同心として押し当て、該円筒状治具の押し当てにより上記弾性体ローラの先端面を外周方向に押し広げて内径を拡張し、
上記弾性体ローラの突出側と対向位置にシャフト台を配置し、該シャフト台上のガイド溝に上記シャフトを上記弾性体ローラの中空部に向けて摺動自在に配置し、
上記シャフトの後端を押出手段により押し出して、上記円筒状治具により内径が拡張された弾性体ローラの中空部に、上記シャフトを前端より挿入してシャフトを貫通させている。
【００２８】
上記のように、弾性体ローラの先端に上記筒状剛体からなる治具を押し当てると、その圧力により弾性体ローラは押し当てられた方向に変形する。この時、弾性体ローラにおいて、押し当てられた方向に変形していくのは、上記治具との接触部分と該接触部分の外側であり、治具との接触部分より内側は、押し当てられる方向に対して垂直に変形する。このため、治具を押し当てることで、弾性体ローラの内径を拡張することができる。
よって、弾性体ローラの端面の出来るだけ外周側に治具を押し当てるのが良く、この治具の押し当てにより、弾性体ローラの端面を外方へと押し広げることができる。それに伴い中空部を拡げられ、シャフトの挿入がより容易となる。
【００２９】
そのため、圧入側先端にテーパ部を設けていないシャフトを弾性体ローラの中空部に無理なく挿入できる。なお、シャフトの先端をテーパ状としている場合にも上記円筒状剛体からなる治具を使用しても良い。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１（Ａ）は、本発明のシャフト付き弾性体ローラ１を示し、電子写真装置の画像形成機構の転写ローラとして用いられる。
弾性体ローラ１は丸棒状のシャフト２と、このシャフト２の外周面２ａ上に固着される導電性発泡体からなる弾性体ローラ３とからなる。
【００３１】
以下、本発明の第１実施形態のシャフト付き弾性体ローラ１の製造方法について詳述する。
まず、図１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、ＳＵＳ製のシャフト２と、押出成形により得られたイオン導電性ゴムを主成分とする発泡加硫ゴム組成物からなる弾性体ローラ３を準備する。
【００３２】
シャフト２は、弾性体ローラ３の中空部３ａへの圧入時に弾性体ローラ３の内周面３ｂと接触するシャフト２の挿入側先端２ａの周縁部分を全周に渡ってテーパ部２ｂとしている。テーパ部２ｂのテーパ角度αを１５°とし、テーパ部２ｂの径方向の長さβをシャフト２の外径Ｄ１の８％としている。なお、本実施形態では、シャフト２の両端に同形状のテーパ部２ｂを設けて左右対称としている。具体的には、シャフト２の外径Ｄ１は６．０ｍｍであり、軸方向の長さは２４６ｍｍ、テーパ部２ｂの径方向の長さβは１ｍｍとしている。シャフト２の外周面２ｃは平滑とされ、その表面粗さＲｚは６μｍである。
【００３３】
弾性体ローラ３のアスカーＣ硬度は４０であり、弾性体ローラ３の内径Ｄ２は５．４ｍｍであり、外径Ｄ３は１６．０ｍｍ、軸方向の長さは２３５ｍｍである。即ち、圧入前の弾性体ローラ３の内径Ｄ２はシャフト２の外径Ｄ１の９０％である。
【００３４】
次いで、図２（Ａ）に示すように、弾性体ローラ３の上方側と下方側から、弾性体ローラ３を２つの固定治具４により挟み込むようにして、固定治具４の切り欠き部４ａにより弾性体ローラ３を挟み込んで固定する。固定治具４の先端面４ｂと、弾性体ローラ３とは垂直となっている。
【００３５】
シャフト２は、シャフト２の外形状に沿わせたガイド溝５ａを有するシャフト載置台５に載置する。シャフト２の加圧手段としてエアーシリンダー６を用い、エアーシリンダー６と、シャフト載置台５、固定治具４とを一直線上に配置する。
【００３６】
この状態で、シャフト２をエアシリンダー６により加圧し、弾性体ローラ３の中空部３ａに圧入する。具体的には、図２（Ｂ）に示すように、シャフト２の先端２ａを弾性体ローラ３の一端３ｃ側から、弾性体ローラ３の一端面３ｃに対してシャフト２が垂直となるように圧入する。シャフト２のテーパ部２ｂを弾性体ローラ３の中空部３ａに挿入すると、テーパ部２ｂの途中からデーパ部２ｂの大径側外周面が内周面３ｂと接触し、テーパ角度に応じて無理なく拡径していきいく。このように、シャフト２が中空部３ａの軸線に沿って進入していく時に、テーパ部２ｂで内周面３ｂを無理なく押し広げならながら貫通していく。このように、シャフト２を中空部３ａ内を通して、先端が弾性体ローラ３の他端より突出し、所定位置に達するまで圧入する。
このようにシャフト２を通して圧接固定した後、弾性体ローラ３の外周面を研磨して、シャフト付き導電性の弾性体ローラ１を仕上げる。
【００３７】
本発明の弾性体ローラを、画像形成装置の帯電ローラあるいは／及び転写ローラとして用いている。該画像形成装置としては、転写ローラ、帯電ローラ、感光体、中間転写ベルト、定着ローラ、トナー、鏡等を備えた構造を有するカラー用プリンターや、転写ローラを用いたモノクロ（白黒）プリンター等が挙げられる。その他、本発明の発泡ゴムローラを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の各種画像形成装置を得ることもできる。
【００３８】
シャフト２の形状は、図３（Ａ）に示すように、弾性体ローラへの圧入時に弾性体ローラの内周面と接触するシャフト２’の一端２ａ’側の周縁部分のみをテーパ部２ｂ’としても良い。また、図３（Ｂ）に示すように、シャフト２”は、大径の第１段部２Ａと小径の第２段部２Ｂを有する段差構造としても良く、圧入時に弾性体ローラの内周面と接触する第１段部２Ａの周縁部分にテーパ部２ｂ”を設けている。テーパ部２ｂ”は、第１段部２Ａの両端側でも良いし、片端側だけでも良い。上記実施形態以外にも、シャフトの形状は適宜変更することができる。
【００３９】
図４に、第２実施形態を示し、該第２実施形態では、シャフト先端にテーパ部を設けていないシャフトを製造装置１０を用いて弾性体ローラ１１の中空部に挿通してシャフト付き弾性体ローラを製造している。
【００４０】
製造装置１０は、弾性体ローラ１３の内径より大きな外径のシャフト１２を、弾性体ローラ１３の中空部１３ａに圧入して製造する装置であり、シャフト１２を弾性体ローラ１３の中空部１３ａに圧入する押し出し手段１６と、弾性体ローラ１３を固定する固定治具１４と、シャフト１２を載置するシャフト載置台１５と、弾性体ローラ１３の先端１３ｃと当接させる円筒状剛体からなる治具２０とを備えている。
【００４１】
シャフト１２の外径Ｄ４は６ｍｍ、長さは２４２ｍｍとし、略円柱状としており、先端にテーパ部は設けていない。材質はＳＵＳとしている。シャフト１２の外周面は平滑とされ、その表面粗さＲｚは６μｍである。
弾性体ローラ１３の内径Ｄ５は５．６ｍｍ、外径Ｄ６は１６．０ｍｍ、長さは２３０ｍｍとし、押出成形により得られたイオン導電性ゴムを主成分とする発泡加硫ゴム組成物からなる。
【００４２】
円筒状剛体からなる治具２０の内径Ｄ７は９ｍｍ、外径Ｄ８は１３ｍｍ、長さは１０ｍｍの塩化ビニルの成形品からなる。
即ち、円筒状剛性体２０の内径Ｄ７は、シャフト１２の外径Ｄ４より大きく設定すると共に、弾性体ローラ１３の外径Ｄ６より小さく、かつ、弾性体ローラ１３の内径Ｄ５よりも３．４ｍｍ（弾性体ローラ１３の肉厚の約６５％の長さ）だけ大きく設定している。
【００４３】
上記製造装置１０において、弾性体ローラ１３の上方側と下方側から、固定治具１４の切り欠き部１４ａにより弾性体ローラ１３を挟み込んで固定する。この時、弾性体ローラ１３の先端１３ｃが固定治具１４の先端１４ｂより５ｍｍ突出させた状態としている。固定治具１４の先端面と、弾性体ローラ１３とは垂直となっている。
【００４４】
シャフト１２は、シャフト１２の外形状に沿わせたガイド溝１５ａを有するシャフト載置台１５に載置する。シャフト１２の加圧手段としてエアーシリンダー１６を用い、エアーシリンダー１６と、シャフト載置台１５、治具２０と、固定治具１４とを一直線上に配置する。
具体的には、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、治具２０と弾性体ローラ１３とが同心円状となるように治具２０の先端２０ａと弾性体ローラ１３の先端面１３ｃとを当接する。
図５（Ｃ）に示すように、シャフト載置台１５の端部１５ｂに治具２０の後端２０ｂを当接させ、シャフト載置台１５を水平に動かして弾性体ローラ１３の先端１３ｃに治具２０の先端２０ａを押し当てている。
その他、シャフト加圧用のエアシリンダー１６とは別のエアシリンダーを用いて治具２０を弾性体ローラ１３の先端１３ｃに押し当てることもできる。
【００４５】
そして、図５（Ｄ）（Ｅ）に示すように、弾性体ローラ１３の先端面１３ｃに治具２０の先端２０ａを押し当て、弾性体ローラ１３側に押し進め、弾性体ローラ１３の先端面１３ｃ側の内径を拡張する。
即ち、治具２０を押し進める圧力により弾性体ローラ１３は押し当てられた方向に変形していく。この時、弾性体ローラ１３において、治具２０との接触部分より内側は、押し当てられる方向に対して垂直に変形する。このように、治具２０を押し当てることで、弾性体ローラ１３の内径を拡張し、シャフト１２を圧入する際の入口部分を押し広げる。
【００４６】
この状態で、シャフト１２をエアシリンダー１６により加圧し、内径が拡張された先端面１３ｃ側から弾性体ローラ１３の中空部１３ａにシャフト１２の先端（前端）より挿入する。弾性体ローラ１３の内周面をシャフト１２の外周面で押し広げながらシャフト１２を中空部１３ａの軸線方向に向かって押し込んでいき、所定の位置まで圧入する。その後、弾性体ローラ１３の外周面を研磨して既定の寸法に仕上げている。
【００４７】
シャフトの先端にテーパ部を設けている場合には、前記図２に示すように、上記円筒状剛体からなる治具を用いず、弾性体ローラ１３の中空部にシャフトを先端テーパ部から挿入しているが、上記円筒状剛体からなる治具を用いて弾性体ローラ１３の中空部を押し広げ、この状態でシャフトを先端テーパ部から挿入しても良いことは言うまでもない。
【００４８】
以下、本発明の発泡ゴムローラの実施例および比較例について詳述する。
【００４９】
（実験１）
上記第１実施形態と同様の方法で、弾性体ローラの作製を行った。
【００５０】
（弾性体ローラＤ、Ｅの作製）
表１に記載の配合を常法を用いて混練した後、押出成形し、加硫缶に入れて１５０℃で２時間加硫し、更に熱風オーブンにて１５０℃で４時間、２次加硫して、導電性発泡層とした弾性体ローラを得た。内径は押出機の口金の位置を調節して変更した。弾性体ローラＤの内径は５．４ｍｍ、弾性体ローラＥの内径は３．５ｍｍ、外径は共に１６．０ｍｍとした。
【００５１】
【表１】

【００５２】
また、表２、表３に示すように、弾性体ローラＤ、Ｅの内径と、シャフトのテーパ部の寸法をを設定し、各条件で実施例、比較例の弾性体を製造した。テーパ部のテーパ角度α、テーパ部の径方向の長さβ、シャフトの外径Ｄ１に対する弾性体ローラの内径の割合を表中に示す。
【００５３】
【表２】

【００５４】
【表３】

【００５５】
（シャフト圧入試験）
実施例、比較例において、各シャフトを圧入した弾性体ローラを各々１００本ずつ製造した。きれいにシャフトを圧入できなかった本数をＮＧ数としてカウントした。
【００５６】
表２、表３に示すように、実施例１〜６はシャフトのテーパ部の形状が本発明の規定範囲内とされ、シャフトの外径に対する弾性体ローラの内径の割合も本発明の規定範囲内であるため、非常に容易にシャフトを圧入することができ、ＮＧ本数が少なかった。
一方、比較例１〜８は、テーパ部の形状あるいはシャフトの外径に対する弾性体ローラの内径の割合が本発明の規定範囲外であるため、シャフトの圧入が困難であり、ＮＧ本数が非常に多かった。
【００５７】
（実験２）
上記第２実施形態と同様の方法で、弾性体ローラの作製を行った。内径は５．６ｍｍ、外径は１６．０ｍｍとした。
【００５８】
また、表４に示すように、円筒状剛体からなる治具の内径、固定治具の先端からの弾性体ローラの突出長さを各々変更して実施例、比較例の弾性体ローラを製造した。この弾性体ローラは実施例、比較例ともシャフト先端にテーパ部を設けていない。上記実験１と同様にＮＧ本数をカウントした。
【００５９】
【表４】

【００６０】
表４に示すように、実施例７は、本発明の弾性体ローラの製造装置の規定範囲内の寸法とした円筒状剛体からなる治具を用いているため、非常に容易にシャフトを圧入することができ、ＮＧ本数が０本と非常に良好な結果であった。
一方、治具を用いなかった比較例９，１０及び治具の寸法を規定範囲外とした比較例１１，１２はシャフトの圧入が困難であり、ＮＧ本数が非常に多かった。
【００６１】
【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、弾性体ローラへの圧入時に該弾性体ローラの内周面と接触するシャフトの一端の周縁部分の全周に渡ってテーパ部が設けられているため、内径がシャフトの外径に対して小さな弾性体ローラを用いた場合でも、まず、テーパ部の小径側から容易に挿入でき、該テーパ部の大径となる途中からテーパ面にそって弾性体ローラの内周面を徐々に押し広げていくため、スムーズにシャフトを圧入して、貫通させることができる。その結果、複雑な装置を必要とすることなく、かつ、非常に作業性が良く、生産性に優れているため、低コストで量産化を図ることができる。
【００６２】
また、圧入時にシャフトにより弾性体ローラの内周面に変形や損傷を発生させないため、電気抵抗値等の品質ばらつきが少ないシャフト付き弾性体ローラを得ることができ、特に、転写ローラ、帯電ローラとした場合に好適であり、安定して画像ムラのない良好な画像を得ることができる。
従って、複写機、ファクシミリ、プリンタ、ＡＴＭ等のＯＡ機器等に代表される電子写真方式または静電印刷方式にて画像を形成する画像形成装置を、品質ばらつきがなく、より高性能で、安価に得ることができる。
【００６３】
さらに、本発明の製造方法において、内径寸法を規定した円筒状剛体からなる治具を用いると、シャフト圧入時に弾性体ローラの内径を容易に押し拡げることができる。よって、シャフトの先端にテーパ部を設けている場合は当然ながら、また、シャフトの先端にテーパ部を設けていない場合にも、極めて容易にシャフトを弾性体ローラの中空部に圧入することができ、生産性良く、発泡ゴムローラを製造することができる。その結果、本発明の製造装置を用いた製造方法によれば、非常に作業性が良く、生産性に優れており、弾性体ローラ、特に、発泡ゴムローラの量産化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）本発明の弾性体ローラの概略図、（Ｂ）はシャフトと弾性体ローラの概略図、（Ｃ）はシャフトの先端部の拡大図である。
【図２】第１実施形態の製造方法の説明図であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は要部拡大図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、シャフトの他の形状を示す図である。
【図４】（Ａ）は第２実施形態の製造方法の説明図、（Ｂ）はシャフトと弾性体ローラと円筒状剛性体の概略図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は第２実施形態の製造方法の工程を説明する図である。
【符号の説明】
１シャフト付き弾性体ローラ
２、１２シャフト
２ａ先端
２ｂテーパ部
３、１３弾性体ローラ
３ａ、１３ａ中空部
２０円筒状剛体からなる治具[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a shaft-equipped elastic roller used in an image forming apparatus and a method of manufacturing the same, and more particularly to a method of smoothly performing a penetration operation while a shaft is pressed into an elastic roller.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an elastic roller made of foam rubber or the like having a shaft is manufactured by first preparing an elastic roller, press-fitting the shaft into the elastic roller, and then polishing the surface of the elastic roller. are doing.
[0003]
In this press-fitting of the shaft, when the elastic roller is made of a relatively soft foam and is long in the shape of a tube, the inner diameter of the elastic roller is considerably smaller than the outer diameter of the shaft. There is a problem that the press-fitting is very difficult and cannot be inserted smoothly.
[0004]
When the elastic roller is used as a member requiring electric characteristics such as a charging roller and a transfer roller of an image forming apparatus, if the shaft is not smoothly press-fitted, unevenness of electric resistance or the like occurs at the time of use, and an image is formed. It can also have a negative effect. Conventionally, various proposals have been made in order to solve such a manufacturing problem and the accompanying image forming problem.
[0005]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-242926 (Patent Literature 1), the polygonal columnar elastic body made of an elastic foam such as urethane foam is gripped at each corner and pulled in the eccentric direction, and the center of the polygonal column is stretched. There has been proposed a method of manufacturing an elastic roller in which a shaft is inserted into a portion and then the cylindrical member is machined into a column around the outer periphery of the elastic body.
[0006]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-238923 (Patent Document 2), two rubber layers are simultaneously and integrally and continuously extruded by a plurality of extruders into a hollow (tubular) shape and vulcanized. A method of manufacturing a conductive rubber roller having a shaft inserted has been proposed. Specifically, the inner layer is a foamed layer, and the shaft is inserted while inflating the hollow by sending air under pressure from the direction opposite to the shaft insertion side.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2002-242926 A
[0008]
[Patent Document 2]
JP-A-7-238923
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Patent Document 1, the device becomes complicated, it is difficult to adjust the device, and the cost is increased. In addition, after the shaft is inserted, a step of machining the elastic body into a cylindrical shape is required, so that the number of work steps is low, productivity is low, and variation in product quality such as variation in electric resistance value is increased. There's a problem. Patent Document 2 described above is a conventional method for mounting a shaft, in which the end of the shaft and the inner peripheral surface of the inner layer rubber are caught when the shaft is inserted, which makes it difficult to insert the shaft, resulting in poor workability and productivity. There's a problem. Further, if the shaft is forcibly inserted, the rubber layer is deformed and the like, so that there is a problem that the quality variation of the product such as the variation of the electric resistance value is increased.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and allows a shaft to be smoothly pressed into a hollow portion of an elastic roller, thereby improving workability and productivity, and causing deformation and the like when the shaft is pressed into the elastic roller. Another object of the present invention is to obtain an elastic roller with a shaft that has less variation in quality such as electric resistance.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a round bar-shaped shaft that is press-fitted from one end opening into a hollow portion of an elastic roller having an annular cross section, and is projected from both ends of the elastic roller.
The inner diameter of the elastic roller before press-fitting the shaft is 60 to 95% of the shaft diameter,
A tapered portion is provided on the periphery of the insertion end of the shaft into the hollow portion of the elastic roller, and the taper angle of the tapered portion is set to 15 ° to 40 °, and the tapered portion is pressed when the shaft is pressed into the hollow portion of the elastic roller. The present invention provides an elastic roller with a shaft in which the large diameter side of the portion has a length of not less than 0.5 mm and not more than 20 mm and is set to be slid in contact with the hollow portion while expanding the hollow portion.
[0012]
As described above, since the tapered portion is provided on the periphery of the insertion side of the shaft, even when the inner diameter of the elastic roller is smaller than the outer diameter of the shaft, the small-diameter portion on the insertion side of the tapered portion of the shaft is elastic. It is smaller than the inner diameter of the roller and can be smoothly inserted into the hollow portion of the elastic roller. In addition, the larger diameter side of the tapered portion slides in contact with the inner peripheral surface of the hollow portion and gradually expands the hollow portion without difficulty. In this state, the press-fitting is performed while the hollow portion of the elastic roller is pushed and expanded by the tapered portion. Therefore, even if the elastic body has a long tubular shape, the shaft can be smoothly press-fitted. Therefore, it is possible to obtain an elastic roller with a shaft that does not cause deformation or damage to the inner peripheral surface of the elastic roller at the time of press-fitting the shaft and that has less variation in quality such as electric resistance.
[0013]
The reason why the taper angle is set to 15 ° to 40 ° is that if the angle is smaller than 15 °, the tip of the tapered portion of the shaft is easily caught on the inner peripheral surface of the elastic roller when the shaft is inserted. On the other hand, if it is larger than 40 °, the taper angle becomes steep, and the inner peripheral surface cannot be gradually expanded by contacting the inner peripheral surface from the middle of the tapered portion. It is caused by overwork.
[0014]
The reason why the inner diameter of the elastic roller before press-fitting is set to 60% to 95% of the outer diameter of the shaft is that if the diameter is smaller than the above range, it is difficult to press-fit the shaft into the elastic roller. Because it is not suitable. On the other hand, if it is larger than the above range, even if the shaft is press-fitted into the elastic roller, the shaft does not easily adhere to the elastic roller, and it is difficult to perform a subsequent polishing step or the like.
[0015]
The tapered portion of the shaft may be provided at the insertion end of the elastic roller, but the tapered portion may be provided at the peripheral edges of both ends in the length direction. By providing tapered portions at both ends of the shaft in this way, the insertion direction of the shaft is not specified, and it is not necessary to pay attention to the direction of the shaft at the time of the insertion operation, so that the operation of inserting the shaft into the elastic roller is easy. Can be done.
Further, a small diameter portion may be made to protrude stepwise from the center of an end surface having a tapered portion on the periphery of the shaft. Protruding the small diameter portion in this manner makes it easier to insert the elastic roller into the hollow portion.
Note that both ends of the shaft including the tapered portion of the shaft may be cut after press-fitting the shaft, or may be used without cutting.
[0016]
The elastic roller can be suitably applied when the thickness is 0.5 mm to 50 mm, the length is 30 mm to 400 mm, and the Asker C hardness is 10 to 90. This is because if the thickness of the elastic roller is large, the diameter of the inner peripheral surface is increased due to the tapered portion of the shaft, so that it is difficult. In addition, when the length of the elastic roller is large, it is more difficult to press-fit the shaft and penetrate the shaft. Therefore, it is preferable to provide a tapered portion at the tip on the insertion side of the shaft as in the present invention. It becomes. Further, if the elastic roller has a low hardness and is easily bent, similarly, it is not easy to press-fit the shaft and make it penetrate, so the present invention is suitable.
It is preferable that the inner diameter of the elastic roller at the insertion tip side is expanded to 105% to 170% of the inner diameter before press-fitting.
[0017]
The shaft and the elastic roller can be joined by press-contact force generated by press-fitting the shaft. However, it is preferable to apply an adhesive to the outer peripheral surface of the shaft and fix the shaft.
[0018]
As the material of the shaft, various metal shafts such as SUS, aluminum, aluminum alloy, and iron are suitably used.
The outer peripheral surface of the shaft is preferably smooth, and the surface roughness Rz of the outer peripheral surface of the shaft is preferably 10 μm or less. Further, the outer peripheral surface of the shaft may be subjected to polishing or other surface treatment.
[0019]
The above-mentioned elastic roller with shaft is suitably used as a charging roller and / or a transfer roller of an image forming apparatus.
That is, since the elastic roller of the present invention has little quality variation such as electric resistance value on the inner peripheral surface fixed to the shaft, it is possible to stably obtain desired performance. Therefore, it is suitably used for an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer that forms an image by an electrophotographic method or an electrostatic printing method. In particular, a transfer roller and a photosensitive drum which are arranged on the back surface side of the transfer object or abut on the back surface of the transfer object and charge the transfer object to transfer toner or ink to the surface of the transfer object are used. It is suitable for a charging roller for uniformly charging and can stably provide a good image.
Therefore, the present invention also provides an image forming apparatus using an elastic roller with a shaft as a charging roller and a transfer roller.
In addition, it can be used as a toner supply roller for transporting the toner, a developing roller for attaching the toner to the photoconductor, and the like.
[0020]
As described above, the elastic roller used in the image forming apparatus can be manufactured by a conventionally known method such as extrusion molding, and the inner peripheral surface of the elastic roller may be subjected to various surface treatments as necessary. . The shaft may be press-fitted after vulcanizing the elastic roller, or vulcanized after press-fitting the shaft into an unvulcanized elastic roller.
[0021]
The elastic roller can be formed from rubber compositions having various compositions, and can be foamed by using a conventionally known foaming agent or the like. In addition, conductivity can be imparted to the elastic roller by using an ionic conductive rubber, a conductive filler, or the like.
[0022]
As the rubber used for the elastic roller, ionic conductive rubbers such as acrylonitrile butadiene rubber (NBR), urethane rubber (U), epichlorohydrin rubber, chloroprene rubber (CR), and acrylic rubber are preferable, and one or more rubbers are preferable. Can be used. In addition, ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), natural rubber (NR), styrene butadiene rubber, styrene rubber (SBR), butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber , Polyisobutylene, chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM), silicone rubber (Si), epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer rubber (CHC), chlorinated polyethylene, and the like.
Further, an ionic conductive agent such as carbon black and a softening agent such as oil may be added to the rubber composition as necessary. As the foaming agent, azodicarbonamide (ADCA), 4,4′-oxybis (benzenesulfonylhydrazide) (OBSH), N, N-dinitrosopentamethylenetetramine (DPT), which is a chemical reaction type organic foaming agent, is used. One or more of these may be used.
[0023]
In the elastic roller of the present invention, the electric resistance value of the roller when a voltage of 1000 V is applied is 10 ³ Ω or more 10 ¹² Ω or less, preferably 10 ⁴ Ω or more 10 ¹⁰ It is better to be Ω or less. This is because an image smaller than the above range may cause an abnormal image, and an image larger than the above range may cause a problem that sufficient conductivity may not be obtained and is not suitable for practical use. The thickness of the elastic roller (shaft press-fit state) is preferably 1 mm to 20 mm. Thereby, an appropriate nip width can be obtained. The surface of the elastic roller may be polished appropriately.
Further, a layer for adjusting the resistance of the roller, protecting the surface, etc. may be further provided on the outer peripheral surface side of the elastic roller to form a two-layer, three-layer, or other multilayer structure. The blending, lamination order, lamination thickness, and the like can be set as appropriate.
[0024]
The present invention also provides a method for manufacturing an elastic roller with a shaft. The first manufacturing method is
A method of manufacturing an elastic roller with a shaft,
While fixing the elastic roller with a fixing jig, one end of the elastic roller is projected from the fixing jig,
A shaft base is disposed at a position facing the projecting side of the elastic roller, and the shaft is slidably disposed in a guide groove on the shaft base toward a hollow portion of the elastic roller,
Provided is a method for manufacturing an elastic roller with a shaft, in which a rear end of the shaft is extruded by an extruding means and inserted into a hollow portion of the elastic roller from a tapered portion formed at a front end of the shaft to penetrate the shaft. ing.
[0025]
It is preferable that the elastic roller fixing jig used in the above-described manufacturing method includes a lower case and an upper case, and the elastic roller is sandwiched and fixed between the upper and lower cases. Further, at the time of fixing by the fixing jig, it is preferable that one end side of the elastic roller is protruded by 5 mm to 100 mm. In addition, it is preferable that the relationship between the inclination angle of the tapered portion of the shaft, the dimension of the shaft, and the hollow portion of the elastic roller is set to the same dimensional relationship as the above-described elastic roller with shaft. An air cylinder is preferably used as the pushing means. Further, in this method, the elastic roller protrudes from the distal end of the fixing jig by 5 mm or more and 100 mm or less. If the elastic roller is smaller than the above range, the degree of freedom at the distal end side of the elastic roller is reduced and the inner diameter of the tube is expanded. This is because it becomes difficult. On the other hand, if it is larger than the above range, on the other hand, the degree of freedom of the elastic roller becomes too large, fixing becomes insufficient, and it is difficult to press-fit the shaft.
[0026]
Since the shaft used in the above-described manufacturing method has the tapered portion at the front end on the insertion side, the shaft can be easily inserted into the hollow portion of the elastic roller and penetrated.
[0027]
In the second manufacturing method of the elastic roller with a shaft of the present invention,
The elastic roller is fixed by a fixing jig, and one end side of the elastic roller is protruded from the fixing jig by 5 mm to 100 mm, while the end face of the elastic roller protruding from the fixing jig is attached to the end surface of the shaft. A jig made of a cylindrical rigid body having a diameter larger than the outer diameter of the elastic roller and larger than the outer diameter of the elastic roller is pressed concentrically with the elastic roller. To expand the inner diameter
A shaft base is disposed at a position facing the projecting side of the elastic roller, and the shaft is slidably disposed in a guide groove on the shaft base toward a hollow portion of the elastic roller,
The rear end of the shaft is extruded by a pushing means, and the shaft is inserted from the front end into the hollow portion of the elastic roller whose inner diameter is expanded by the cylindrical jig, and penetrates the shaft.
[0028]
As described above, when the jig made of the cylindrical rigid body is pressed against the tip of the elastic roller, the elastic roller is deformed in the pressed direction by the pressure. At this time, the elastic roller deforms in the pressed direction at the contact portion with the jig and outside the contact portion, and the inside of the contact portion with the jig is pressed. Deform perpendicular to the direction. For this reason, the inner diameter of the elastic roller can be expanded by pressing the jig.
Therefore, it is preferable to press the jig against the outer peripheral side of the end surface of the elastic roller as much as possible, and by pressing the jig, the end surface of the elastic roller can be pushed outward. Accordingly, the hollow portion is expanded, and the insertion of the shaft becomes easier.
[0029]
Therefore, a shaft having no tapered portion at the tip of the press-fit side can be easily inserted into the hollow portion of the elastic roller. In addition, even when the tip of the shaft has a tapered shape, a jig made of the cylindrical rigid body may be used.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A shows an elastic roller 1 with a shaft according to the present invention, which is used as a transfer roller of an image forming mechanism of an electrophotographic apparatus.
The elastic roller 1 includes a round rod-shaped shaft 2 and an elastic roller 3 made of a conductive foam and fixed on the outer peripheral surface 2a of the shaft 2.
[0031]
Hereinafter, a method for manufacturing the elastic roller with shaft 1 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail.
First, as shown in FIGS. 1 (B) and 1 (C), a shaft 2 made of SUS and an elastic roller 3 made of a foamed vulcanized rubber composition containing an ion-conductive rubber as a main component obtained by extrusion molding are provided. prepare.
[0032]
The shaft 2 has a tapered portion 2b around the entire periphery of an insertion-side tip 2a of the shaft 2 that comes into contact with the inner peripheral surface 3b of the elastic roller 3 when the elastic roller 3 is pressed into the hollow portion 3a. The taper angle α of the tapered portion 2b is 15 °, and the radial length β of the tapered portion 2b is 8% of the outer diameter D1 of the shaft 2. Note that, in the present embodiment, the same-shaped tapered portions 2b are provided at both ends of the shaft 2 so that the shaft 2 is left-right symmetric. Specifically, the outer diameter D1 of the shaft 2 is 6.0 mm, the axial length is 246 mm, and the radial length β of the tapered portion 2b is 1 mm. The outer peripheral surface 2c of the shaft 2 is smooth and has a surface roughness Rz of 6 μm.
[0033]
The Asker C hardness of the elastic roller 3 is 40, the inner diameter D2 of the elastic roller 3 is 5.4 mm, the outer diameter D3 is 16.0 mm, and the axial length is 235 mm. That is, the inner diameter D2 of the elastic roller 3 before press-fitting is 90% of the outer diameter D1 of the shaft 2.
[0034]
Next, as shown in FIG. 2A, the elastic roller 3 is sandwiched between the two fixing jigs 4 from above and below the elastic roller 3 so that the notch 4a of the fixing jig 4 is formed. To fix the elastic roller 3 therebetween. The distal end face 4b of the fixing jig 4 is perpendicular to the elastic roller 3.
[0035]
The shaft 2 is mounted on a shaft mounting table 5 having a guide groove 5 a along the outer shape of the shaft 2. An air cylinder 6 is used as a means for pressurizing the shaft 2, and the air cylinder 6, the shaft mounting table 5, and the fixing jig 4 are arranged on a straight line.
[0036]
In this state, the shaft 2 is pressurized by the air cylinder 6 and pressed into the hollow portion 3 a of the elastic roller 3. Specifically, as shown in FIG. 2B, the tip 2 a of the shaft 2 is set so that the shaft 2 is perpendicular to the one end surface 3 c of the elastic roller 3 from the one end 3 c of the elastic roller 3. Press in. When the tapered portion 2b of the shaft 2 is inserted into the hollow portion 3a of the elastic roller 3, the large-diameter outer peripheral surface of the taper portion 2b comes into contact with the inner peripheral surface 3b from the middle of the tapered portion 2b, and the taper angle can be easily adjusted. We will increase the diameter. As described above, when the shaft 2 advances along the axis of the hollow portion 3a, the shaft 2 penetrates the inner peripheral surface 3b while being pushed and expanded by the tapered portion 2b without difficulty. In this manner, the shaft 2 passes through the hollow portion 3a, and its tip projects from the other end of the elastic roller 3 and is press-fitted until it reaches a predetermined position.
After being pressed and fixed through the shaft 2 in this manner, the outer peripheral surface of the elastic roller 3 is polished to finish the conductive elastic roller 1 with the shaft.
[0037]
The elastic roller of the present invention is used as a charging roller and / or a transfer roller of an image forming apparatus. Examples of the image forming apparatus include a color printer having a structure including a transfer roller, a charging roller, a photoconductor, an intermediate transfer belt, a fixing roller, a toner, a mirror, and the like, and a monochrome (black and white) printer using a transfer roller. No. In addition, various image forming apparatuses using the foamed rubber roller of the present invention, such as a copying machine, a printer, and a facsimile, can be obtained.
[0038]
As shown in FIG. 3 (A), the shape of the shaft 2 is such that only a peripheral portion on one end 2a 'side of the shaft 2' which comes into contact with the inner peripheral surface of the elastic roller at the time of press-fitting into the elastic roller is a tapered portion 2b '. It is good. Further, as shown in FIG. 3B, the shaft 2 ″ may have a stepped structure having a large-diameter first step 2A and a small-diameter second step 2B, and the inner peripheral surface of the elastic roller at the time of press-fitting. A tapered portion 2b ″ is provided at the peripheral portion of the first step portion 2A that contacts the first step portion 2A. The tapered portion 2b "may be on both ends or only one end of the first step portion 2A. In addition to the above embodiment, the shape of the shaft may be appropriately changed.
[0039]
FIG. 4 shows a second embodiment. In the second embodiment, a shaft without a tapered portion at the tip of the shaft is inserted into a hollow portion of an elastic roller 11 by using a manufacturing apparatus 10 to form an elastic member with a shaft. Rollers are manufactured.
[0040]
The manufacturing device 10 is a device that press-fits a shaft 12 having an outer diameter larger than the inner diameter of the elastic roller 13 into a hollow portion 13 a of the elastic roller 13 to manufacture the shaft 12 into the hollow portion 13 a of the elastic roller 13. Extruding means 16 for press-fitting, a fixing jig 14 for fixing the elastic roller 13, a shaft mounting table 15 for mounting the shaft 12, and a jig made of a cylindrical rigid body abutting on the tip 13 c of the elastic roller 13. 20.
[0041]
The outer diameter D4 of the shaft 12 is 6 mm, the length is 242 mm, and it has a substantially cylindrical shape, and does not have a tapered portion at the tip. The material is SUS. The outer peripheral surface of the shaft 12 is smooth and has a surface roughness Rz of 6 μm.
The elastic roller 13 has an inner diameter D5 of 5.6 mm, an outer diameter D6 of 16.0 mm and a length of 230 mm, and is made of a foamed vulcanized rubber composition mainly composed of an ion conductive rubber obtained by extrusion molding.
[0042]
The jig 20 made of a rigid cylindrical body is made of a molded article of vinyl chloride having an inner diameter D7 of 9 mm, an outer diameter D8 of 13 mm, and a length of 10 mm.
That is, the inner diameter D7 of the cylindrical rigid body 20 is set to be larger than the outer diameter D4 of the shaft 12, is smaller than the outer diameter D6 of the elastic roller 13, and is 3.4 mm larger than the inner diameter D5 of the elastic roller 13 ( (The length is about 65% of the thickness of the elastic roller 13).
[0043]
In the manufacturing apparatus 10, the elastic roller 13 is sandwiched and fixed from above and below the elastic roller 13 by the cutout portion 14 a of the fixing jig 14. At this time, the distal end 13c of the elastic roller 13 projects 5 mm from the distal end 14b of the fixing jig 14. The distal end face of the fixing jig 14 is perpendicular to the elastic roller 13.
[0044]
The shaft 12 is mounted on a shaft mounting table 15 having a guide groove 15a along the outer shape of the shaft 12. An air cylinder 16 is used as a pressurizing means for the shaft 12, and the air cylinder 16, the shaft mounting table 15, the jig 20, and the fixing jig 14 are arranged on a straight line.
Specifically, as shown in FIGS. 5A and 5B, the leading end 20 a of the jig 20 and the leading end surface 13 c of the elastic roller 13 are arranged so that the jig 20 and the elastic roller 13 are concentric. Abut.
As shown in FIG. 5C, the rear end 20 b of the jig 20 is brought into contact with the end 15 b of the shaft mounting table 15, and the shaft mounting table 15 is moved horizontally to fix the jig to the front end 13 c of the elastic roller 13. The front end 20a of 20 is pressed.
Alternatively, the jig 20 can be pressed against the tip 13c of the elastic roller 13 using an air cylinder different from the air cylinder 16 for pressing the shaft.
[0045]
Then, as shown in FIGS. 5D and 5E, the tip 20a of the jig 20 is pressed against the tip surface 13c of the elastic roller 13 and pushed toward the elastic roller 13 side. Expand the inner diameter of the side.
That is, the elastic roller 13 is deformed in the pressed direction by the pressure for pushing the jig 20. At this time, the inside of the elastic roller 13 from the portion in contact with the jig 20 is deformed perpendicularly to the pressing direction. By pressing the jig 20 in this manner, the inner diameter of the elastic roller 13 is expanded, and the inlet portion when the shaft 12 is press-fitted is expanded.
[0046]
In this state, the shaft 12 is pressurized by the air cylinder 16 and inserted into the hollow portion 13a of the elastic roller 13 from the front end (front end) of the elastic roller 13 from the front end surface 13c whose inner diameter is expanded. The shaft 12 is pushed in the axial direction of the hollow portion 13a while the inner peripheral surface of the elastic roller 13 is being spread by the outer peripheral surface of the shaft 12, and is pressed into a predetermined position. After that, the outer peripheral surface of the elastic roller 13 is polished to a predetermined size.
[0047]
When the tapered portion is provided at the tip of the shaft, as shown in FIG. 2, the shaft is inserted into the hollow portion of the elastic roller 13 from the tapered portion without using the jig made of the cylindrical rigid body. However, it goes without saying that the hollow portion of the elastic roller 13 may be pushed open by using the jig made of the above-mentioned cylindrical rigid body, and the shaft may be inserted from the tapered end portion in this state.
[0048]
Hereinafter, Examples and Comparative Examples of the foamed rubber roller of the present invention will be described in detail.
[0049]
(Experiment 1)
An elastic roller was manufactured in the same manner as in the first embodiment.
[0050]
(Production of elastic rollers D and E)
After kneading the composition shown in Table 1 by a conventional method, extrusion molding, vulcanization at 150 ° C. for 2 hours in a vulcanizer, and secondary vulcanization at 150 ° C. for 4 hours in a hot air oven Thus, an elastic roller having a conductive foam layer was obtained. The inner diameter was changed by adjusting the position of the die of the extruder. The inner diameter of the elastic roller D was 5.4 mm, the inner diameter of the elastic roller E was 3.5 mm, and the outer diameter was 16.0 mm.
[0051]
[Table 1]

[0052]
Further, as shown in Tables 2 and 3, the inner diameters of the elastic rollers D and E and the dimensions of the tapered portion of the shaft were set, and the elastic bodies of Examples and Comparative Examples were manufactured under each condition. The table shows the taper angle α of the tapered portion, the radial length β of the tapered portion, and the ratio of the inner diameter of the elastic roller to the outer diameter D1 of the shaft.
[0053]
[Table 2]

[0054]
[Table 3]

[0055]
(Shaft press-fit test)
In the examples and the comparative examples, 100 elastic rollers into which each shaft was press-fitted were manufactured. The number of shafts that could not be press-fitted cleanly was counted as NG.
[0056]
As shown in Tables 2 and 3, in Examples 1 to 6, the shape of the tapered portion of the shaft is within the range specified by the present invention, and the ratio of the inner diameter of the elastic roller to the outer diameter of the shaft is also within the range specified by the present invention. Because of this, the shaft could be press-fitted very easily, and the number of NGs was small.
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 8, since the shape of the tapered portion or the ratio of the inner diameter of the elastic roller to the outer diameter of the shaft is out of the specified range of the present invention, it is difficult to press-fit the shaft, and the number of NGs is extremely large. There were many.
[0057]
(Experiment 2)
An elastic roller was manufactured in the same manner as in the second embodiment. The inner diameter was 5.6 mm and the outer diameter was 16.0 mm.
[0058]
Further, as shown in Table 4, the inner diameter of the jig made of a cylindrical rigid body and the length of protrusion of the elastic roller from the tip of the fixing jig were respectively changed to produce elastic rollers of Examples and Comparative Examples. . This elastic roller does not have a tapered portion at the tip of the shaft in both the embodiment and the comparative example. The number of NGs was counted in the same manner as in Experiment 1 above.
[0059]
[Table 4]

[0060]
As shown in Table 4, the seventh embodiment uses a cylindrical rigid jig having a size within a specified range of the elastic roller manufacturing apparatus of the present invention. And the number of NGs was 0, which was a very good result.
On the other hand, in Comparative Examples 9 and 10 in which the jig was not used and Comparative Examples 11 and 12 in which the dimensions of the jig were out of the specified range, it was difficult to press-fit the shaft, and the number of NGs was very large.
[0061]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the tapered portion is provided over the entire periphery of the peripheral portion of one end of the shaft that comes into contact with the inner peripheral surface of the elastic roller when press-fitting the elastic roller. Therefore, even when an elastic roller having an inner diameter smaller than the outer diameter of the shaft is used, first, it can be easily inserted from the smaller diameter side of the tapered portion, and along the tapered portion in the middle of becoming larger in diameter. Since the inner peripheral surface of the elastic roller is gradually pushed and widened, the shaft can be smoothly press-fitted and penetrated. As a result, there is no need for a complicated device, and since the workability is very good and the productivity is excellent, mass production can be achieved at low cost.
[0062]
In addition, since the shaft does not cause deformation or damage to the inner peripheral surface of the elastic roller at the time of press-fitting, it is possible to obtain an elastic roller with a shaft having less variation in quality such as an electric resistance value. In this case, a good image can be stably obtained without image unevenness.
Therefore, an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic method or an electrostatic printing method typified by an OA device such as a copier, a facsimile, a printer, and an ATM can be manufactured with higher quality at a lower cost without variation in quality. Obtainable.
[0063]
Further, in the manufacturing method of the present invention, when a jig made of a cylindrical rigid body having a defined inner diameter is used, the inner diameter of the elastic roller can be easily expanded when the shaft is press-fitted. Therefore, when the tapered portion is provided at the tip of the shaft, and also when the tapered portion is not provided at the tip of the shaft, the shaft can be pressed into the hollow portion of the elastic roller very easily. A foamed rubber roller can be manufactured with good productivity. As a result, according to the manufacturing method using the manufacturing apparatus of the present invention, the workability is very good and the productivity is excellent, and mass production of the elastic roller, particularly, the foamed rubber roller can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic view of an elastic roller of the present invention, FIG. 1B is a schematic view of a shaft and an elastic roller, and FIG. 1C is an enlarged view of a tip portion of the shaft.
FIGS. 2A and 2B are explanatory views of the manufacturing method of the first embodiment, wherein FIG. 2A is an overall view and FIG. 2B is an enlarged view of a main part.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing other shapes of a shaft. FIGS.
FIG. 4A is an explanatory view of a manufacturing method according to a second embodiment, and FIG. 4B is a schematic view of a shaft, an elastic roller, and a cylindrical rigid body.
FIGS. 5 (A), (B), (C), (D), and (E) are diagrams illustrating steps of a manufacturing method according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Elastic roller with shaft
2,12 shaft
2a Tip
2b taper part
3,13 elastic roller
3a, 13a hollow part
20 Jig consisting of a cylindrical rigid body

Claims

断面円環形状の弾性体ローラの中空部に一端開口より圧入される丸棒状のシャフトが、該弾性体ローラの両端より突出されており、
上記弾性体ローラのシャフト圧入前の内径は上記シャフト直径の６０〜９５％であり、
上記弾性体ローラの中空部へのシャフトの挿入端周縁にテーパ部を設け、該テーパ部のテーパ角度を１５°〜４０°とし、上記弾性体ローラの中空部への上記シャフトの圧入時に上記テーパ部の大径側が０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の長さで上記中空部を押し広げながら摺接される設定としているシャフト付き弾性体ローラ。A round bar-shaped shaft that is press-fitted into the hollow portion of the elastic roller having an annular cross section from one end opening is projected from both ends of the elastic roller,
The inner diameter of the elastic roller before press-fitting the shaft is 60 to 95% of the shaft diameter,
A tapered portion is provided on the periphery of the insertion end of the shaft into the hollow portion of the elastic roller, and the taper angle of the tapered portion is set to 15 ° to 40 °, and the tapered portion is pressed when the shaft is pressed into the hollow portion of the elastic roller. An elastic roller with a shaft, wherein the large-diameter side of the portion has a length of not less than 0.5 mm and not more than 20 mm and is set to be slid in contact with the hollow portion while expanding the hollow portion.

画像形成装置の帯電ローラあるいは／及び転写ローラとして用いられている請求項１に記載のシャフト付き弾性体ローラ。The elastic roller with a shaft according to claim 1, which is used as a charging roller and / or a transfer roller of an image forming apparatus.

請求項１または請求項２に記載のシャフト付き弾性体ローラを帯電ローラ、転写ローラとして使用している画像形成装置。An image forming apparatus using the elastic roller with a shaft according to claim 1 as a charging roller and a transfer roller.

シャフト付き弾性体ローラの製造方法であって、
弾性体ローラを固定治具により固定すると共に、該固定治具より該弾性体ローラの一端側を突出させる一方、
上記弾性体ローラの突出側と対向位置にシャフト台を配置し、該シャフト台上のガイド溝に上記シャフトを上記弾性体ローラの中空部に向けて摺動自在に配置し、
上記シャフトの後端を押出手段により押し出して、該シャフトの前端に形成したテーパ部より上記弾性体ローラの中空部内に挿入してシャフトを貫通させているシャフト付き弾性体ローラの製造方法。A method of manufacturing an elastic roller with a shaft,
While fixing the elastic roller with a fixing jig, one end of the elastic roller is projected from the fixing jig,
A shaft base is disposed at a position facing the projecting side of the elastic roller, and the shaft is slidably disposed in a guide groove on the shaft base toward a hollow portion of the elastic roller,
A method of manufacturing an elastic roller with a shaft, wherein a rear end of the shaft is extruded by a pushing means and inserted into a hollow portion of the elastic roller from a tapered portion formed at a front end of the shaft to penetrate the shaft.

シャフト付き弾性体ローラの製造方法であって、
弾性体ローラを固定治具により固定すると共に、該固定治具より該弾性体ローラの一端側を５ｍｍ〜１００ｍｍ突出させる一方、該固定治具より突出した上記弾性体ローラの端面に、上記シャフトの直径より大きいと共に上記弾性体ローラの外径よりも小さい内径を有する円筒状剛体からなる治具を弾性体ローラと同心として押し当て、該円筒状治具の押し当てにより上記弾性体ローラの先端面を外周方向に押し広げて内径を拡張し、
上記弾性体ローラの突出側と対向位置にシャフト台を配置し、該シャフト台上のガイド溝に上記シャフトを上記弾性体ローラの中空部に向けて摺動自在に配置し、
上記シャフトの後端を押出手段により押し出して、上記円筒状治具により内径が拡張された弾性体ローラの中空部に、上記シャフトを前端より挿入してシャフトを貫通させているシャフト付き弾性体ローラの製造方法。A method of manufacturing an elastic roller with a shaft,
The elastic roller is fixed by a fixing jig, and one end side of the elastic roller is protruded from the fixing jig by 5 mm to 100 mm, while the end face of the elastic roller protruding from the fixing jig is attached to the end surface of the shaft. A jig made of a cylindrical rigid body having a diameter larger than the outer diameter of the elastic roller and larger than the outer diameter of the elastic roller is pressed concentrically with the elastic roller. To expand the inner diameter
A shaft base is disposed at a position facing the projecting side of the elastic roller, and the shaft is slidably disposed in a guide groove on the shaft base toward a hollow portion of the elastic roller,
An elastic roller with a shaft, wherein the rear end of the shaft is extruded by pushing means, and the shaft is inserted through the shaft by inserting the shaft from the front end into the hollow portion of the elastic roller whose inner diameter is expanded by the cylindrical jig. Manufacturing method.