説明

樹脂ローラ

【課題】長寸であって、かつ、真円度・振れ精度も向上した樹脂ローラを提供する。
【解決手段】芯材1に一体化した円筒状樹脂部2の厚さをTmmとし、樹脂部2の長さをLmmとし、樹脂の収縮率をαとし、樹脂部2の最大高さで表した表面粗さをammとし、金型5の真直度をbmmとして、さらに、数式1のt1と数式2のt2 の内で大きい方の値をtとして、上記樹脂部2の厚さTが、数式3を充足するように設定している。
L/200<t1・・・(数1)
αx(a+b)/(1−α)<t2・・・(数2)
t<T<2.5・・・(数3)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、印刷機(プリンタ)やコピー機等に用いられる樹脂ローラに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、芯材をインサートして射出成型される円筒状樹脂部を有するこの種の樹脂ローラは、特許文献1記載のように、金型内に樹脂部を射出成型して製造されるが、成型後の製品を取出すために(縦方向に分割される)割り型を用いる必要があった。
【特許文献1】特開昭60−199622号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、割り型による樹脂ローラの射出成型は、円筒状の樹脂部外面にパーティングラインが発生するため、成型しただけのものでは上記印刷機(プリンタ)やコピー機等に適用できず、射出成型後、研削等の仕上げ加工によって、樹脂部外面からパーティングラインを除去し、真円度及び振れ精度を向上させる必要があった。
【0004】
そこで、本発明は、パーティングラインを除去する研削仕上げ加工等が省略できる製法で作製可能であり、特に、割り金型を用いずに作製可能な(例えば200mm以上の)長寸であって、かつ、真円度・振れ精度も向上した樹脂ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
そこで、上記目的を達成させるために、本発明に係る樹脂ローラは、金型内に芯材をインサートして射出成型された樹脂ローラに於て、芯材に一体化した円筒状樹脂部の厚さをTmmとし、該樹脂部の長さをLmmとし、樹脂の収縮率をαとし、上記樹脂部の最大高さで表した表面粗さをammとし、上記金型の真直度をbmmとして、さらに、数式1のt1 と数式2のt2 の内で大きい方の値をtとして、上記樹脂部の厚さTが、数式3を充足するように設定したものである。
【数1】

【数2】

【数3】

【0006】
また、金型内に芯材をインサートして射出成型された樹脂ローラに於て、芯材に一体化した円筒状樹脂部の厚さをTmmとし、該樹脂部の長さをLmmとし、樹脂の収縮率を0.95とし、上記樹脂部の最大高さで表した表面粗さをammとし、上記金型の真直度を0.05mmとして、さらに、数式4のt1 と数式5のt2 の内で大きい方の値をtとして、上記樹脂部の厚さTが、数式6を充足するように設定したものである。
【数4】

【数5】

【数6】

【0007】
また、上記樹脂部の長さLを200mm以上500mm未満としたものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明の樹脂ローラによれば、ローラ樹脂部が200mm以上の長寸のものを、割り金型を使用せずに作製可能であり、高精度の真円度を達成でき、かつ、優れた振れ精度のものが、容易かつ安価に製造可能となり、大量生産も容易である。特に、割り金型を使用していないので、従来のパーティングラインを除去する研削等の仕上げ加工が省略できて、能率良く安定した品質の製品が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図1は本発明に係る樹脂ローラ20の実施の一形態を示す斜視図であり、図2と図3は製造方法及び射出成型金型5の一例を説明するための要部断面図である。
本発明に係る樹脂ローラ20は、鉄鋼製の金属棒にメッキ処理した芯材1と、その芯材1の外面に被覆一体化したポリプロピレン等の円筒状樹脂部2と、から構成される。芯材1は、その両端に段差部を介して小径軸部3,3が形成され、その段差部は、円筒状樹脂部2の両端面の各々と、連続平坦面を(連続状に)形成する。
金型5は、円孔状の貫通孔7を有する、継ぎ目のない、非分割形状の金型本体6を有し、貫通孔7によってキャビティ10が形成される。また、金型本体6に当接・分離可能として、溶融樹脂供給路本体14を備え、この本体14は溶融樹脂を金型本体6内に供給するための供給路16を備えている。この供給路16は、複数本のスプル17と拡大円環空室状の樹脂溜18と、この樹脂溜18と上記キャビティ10の下端とを連通連結する円環薄膜状のフィルムゲート19とを、具備している。
また、40は、貫通孔7の軸心上に挿入立設された芯材1と、金型本体6の貫通孔7の内周面との間のキャビティ10内に、スプル17、樹脂溜18、フィルムゲート19を介して注入される溶融樹脂に、抵抗を与える流入速度のバラツキを無くすと共に芯材1を調芯するための抵抗付加手段である。この抵抗付加手段40は、ピストン等のアクチュエータにて上下動自在な円筒型抵抗部材41を有している。
【0010】
本発明の樹脂ローラ20の製造方法について簡略に述べると、金型5を鉛直縦向きに設けて、(図2に示すように)芯材1をキャビティ10内に挿通して小径軸部3を、本体14の軸心孔に挿入して、芯材1をキャビティ10の軸心に沿って保ち、抵抗部材41をキャビティ10の下端部まで挿入する。芯材1の上端は支持軸42にて支持する。
次に、図示省略の射出用ノズルから溶融樹脂を矢印Aのように供給路16内に供給する。溶融樹脂はスプル17から一旦樹脂溜18に充填され、フィルムゲート19からキャビティ10内注入される。このとき、ピストンを作動させて抵抗付加手段40(抵抗部材41)を上昇させつつ溶融樹脂をキャビティ10内で充填させて、図2の状態となる。この際、芯材1の外面と、キャビティ10(貫通孔7)の内面との間隔G(即ち、図1の樹脂部2の厚さT)の大小が、上記間隔G(厚さT)と、樹脂部2の長さL(キャビティ10の長さ)との関係が重要である。
その後、(溶融)樹脂が冷却されるに伴って、その肉厚寸法Tが減少するので、冷却後の樹脂ローラ20の外径寸法(直径D)が減少して、キャビティ10(貫通孔7)の内径寸法D7 よりも小さくなり、樹脂ローラ20の樹脂部2の外面を、キャビティ10(貫通孔7)の内面から、遊離する。そこで、図3に示すように、押出部材43にて押しつつ、冷却して縮径した樹脂ローラ20を金型5から押し出せば、図1に示した樹脂ローラ20が得られる。パーティングラインも無いので、仕上げのための研削加工等は省略できる。
【0011】
そして、本発明に係る樹脂ローラ20に於て、円筒状樹脂部2の厚さ(肉厚)Tmmと、長さLmmと、樹脂の収縮率αと、樹脂部2の最大高さ(Rmax)で表した表面粗さammと、上記金型5の真直度bmmとの間には、次の数式1と数式2と数式3を充足するように厚さTmmを設定する。なお、数式3のtは、数式1のt1 と数式2のt2 の内で、大きい方の値を採用する。
【数1】

【数2】

【数3】

【0012】
このように、本発明に係る樹脂ローラ20では、樹脂部2の肉厚(厚さ)Tが、t1 及びt2 よりも、大に設定されており、図2で述べた成型時の溶融樹脂の流動性の限界を超えることがない。同時に、図3で述べた、冷却に伴う樹脂収径を利用した非分離金型5からの離型(押し出し)が、常に可能となる。
追加説明すると、数式1では、この種のローラに用いられる一般的な樹脂材では、樹脂部の厚さをt1 として、L/t1 =200が流動性の限界とされているが、本発明では、その限界を超えることがない厚さT(t1 )に設定する。
【0013】
数式2を説明すると、高流動タイプの樹脂(本発明では、メルトマスフローレイトMFRの値が20g/10min(JIS K 7210準拠)以上であるものと定義する)を使用した場合では、L/t2 ≧200で流動して成型可能な場合があることから、成型した樹脂ローラの離型の限界をもってt2 の値を制限する式である。なお、高流動性タイプの樹脂の一例としては、出光/5051HP(プライムポリプロピレン)のMFR値は、50g/10min(温度:230℃、荷重2. 16kg)が好適である。
【0014】
数式3を説明すると、成型された樹脂部2の厚さをTmmとし、t1 とt2 の大きい方の値をtとして、Tとの関係を示したt<Tと、Tが、多大な実験の繰り返しと試行錯誤の末に発見できた2. 5mm以上では樹脂部2の真円度の値と樹脂部2の円周振れの値とが市場での使用に適した値とならないことを示すT<2. 5とを、包括してTの値を制限する式である。
【0015】
このように、本発明に係る樹脂ローラ20は、上述した数式1〜3を満たして、円筒状樹脂部2が200mm以上のものでも、割り型の金型を使用せずに、射出成型可能となり、しかも、その後の研削等によるローラ表面仕上げが不要とできる。
【0016】
具体例を挙げて説明すると、樹脂部2の長さLが220mmであり、樹脂部2の直径Dが20mmである樹脂ローラ20では、樹脂ローラ20についての市場の要望では、樹脂部2の真円度が0. 1mm以下であり、樹脂部2の円周振れが0. 15mmであり、樹脂部2の最大高さで表した表面粗さ(Rmax)が0. 03mm(30μm)であることが求められている。
また、使用するポリプロピレン系樹脂の収縮率αは0. 95であり、使用する金型5の樹脂部成型用貫通孔7の真直度bは0. 05mm程度が通常である。
【0017】
ここで、数式1のL/200<t1 に、L=220を代入すると、1. 1<t1 となる。
また、数式2のα×(a+b)/(1−α)=t2 に、α=0. 95と、b=0. 05と、a=0. 03とを、代入すると、1. 52<t2 となる。
よって、t1 とt2 ではt2 の数値の方が大きいので、数式3は、1. 52<T<2. 5となる。
【0018】
次に、樹脂部2の長さLを220mmとし、樹脂部2の外径Dを20mmとし、芯材1のシャフト径dを14mm〜18mmの間で1mm間隔で選択し、図2と図3で述べたように、芯材1をインサートして実際に射出成型した樹脂ローラの測定データを下記の表1に示す。
また、表1には記載していないが、樹脂部2の最大高さで表した表面粗さ(Rmax)は全て0. 03mm(30μm)であった。
【0019】
【表1】

【0020】
表1の結果から、次のことが分かる。市場の使用に適した仕様として、樹脂部2の真円度が0. 1mm以下であり、樹脂部2の円周振れが0. 15mmであり、樹脂部2の最大高さで表した表面粗さ(Rmax)は0. 03mm(30μm)であることが求められているので、表1中で適合する樹脂ローラは、芯材1のシャフト径dが、16mmと17mmのものである。つまり、樹脂部2の厚みTが、T=2. 0と、T=1. 5のものである。
しかし、T=1. 5では、樹脂部2の厚みが薄過ぎる為に、非常に成型不良が多く、また、離型性が極端に悪いため、生産はまったくの不可能でないにしても現実的な量産化には適していなかった。
結果、T=2. 0で生産した樹脂ローラが、樹脂部2の長さLが200mm以上であっても、割り型の金型を使用せず、芯材1をインサートして射出成型でき、かつ、実際の生産を考えた場合での量産性に適している。即ち、前述の1. 52<T<2. 5を充足することが重要であることが判明した。
【0021】
上述のように、本発明によれば、金型5内に芯材1をインサートして射出成型された樹脂ローラに於て、芯材1に一体化した円筒状樹脂部2の厚さをTmmとし、樹脂部2の長さをLmmとし、樹脂の収縮率をαとし、樹脂部2の最大高さで表した表面粗さをammとし、金型5の真直度をbmmとして、さらに、下記の数式1のt1 と数式2のt2 の内で大きい方の値をtとして、樹脂部2の厚さTが、下記の数式3を充足するように設定しているので、割り型の金型を使用せず、芯材1をインサートして、樹脂ローラを射出成形できる。即ち、樹脂部2にパーティングラインが発生しないので、成型後にパーティングラインの除去加工をおこなう手間が必要なくなり、生産コストが削減できる。また、離型工程での不良発生がなくなり、樹脂部2の表面を損傷せず、離型作業が迅速かつ容易におこなえる。
【数1】

【数2】

【数3】

【0022】
また、金型5内に芯材1をインサートして射出成型された樹脂ローラに於て、芯材1に一体化した円筒状樹脂部2の厚さをTmmとし、樹脂部2の長さをLmmとし、樹脂の収縮率を0.95とし、樹脂部2の最大高さで表した表面粗さをammとし、金型5の真直度を0.05mmとして、さらに、下記の数式4のt1 と数式5のt2 の内で大きい方の値をtとして、上記樹脂部2の厚さTが、数式6を充足するように設定しているので、割り型の金型を使用せず、芯材1をインサートして、樹脂ローラを射出成形できる。即ち、樹脂部2にパーティングラインが発生しないので、成型後にパーティングラインの除去加工をおこなう手間が必要なくなり、生産コストが削減できる。また、離型工程での不良発生がなくなり、樹脂部2の表面を損傷せず、離型作業が迅速かつ容易におこなえる。
【数4】

【数5】

【数6】

【0023】
また、樹脂部2の長さLを200mm以上500mm未満としたので、印刷機(プリンタ)等に広大な用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の実施の一形態を示す斜視図である。
【図2】本発明の製造方法と装置の一例を示す説明用断面図である。
【図3】製造方法の説明用断面図である。
【符号の説明】
【0025】
1 芯材
2 樹脂部
5 金型
a 表面粗さ
b 真直度
L 長さ
T 厚さ
1 数式の解(厚さ)
2 数式の解(厚さ)
t t1 とt2 の大きい方の値
α 収縮率

【特許請求の範囲】
【請求項1】
金型(5)内に芯材(1)をインサートして射出成型された樹脂ローラに於て、
芯材(1)に一体化した円筒状樹脂部(2)の厚さをTmmとし、該樹脂部(2)の長さをLmmとし、樹脂の収縮率をαとし、上記樹脂部(2)の最大高さで表した表面粗さをammとし、上記金型(5)の真直度をbmmとして、
さらに、数式1のt1 と数式2のt2 の内で大きい方の値をtとして、上記樹脂部(2)の厚さTが、数式3を充足するように設定したことを特徴とする樹脂ローラ。
【数1】

【数2】

【数3】

【請求項2】
金型(5)内に芯材(1)をインサートして射出成型された樹脂ローラに於て、
芯材(1)に一体化した円筒状樹脂部(2)の厚さをTmmとし、該樹脂部(2)の長さをLmmとし、樹脂の収縮率を0.95とし、上記樹脂部(2)の最大高さで表した表面粗さをammとし、上記金型(5)の真直度を0.05mmとして、
さらに、数式4のt1 と数式5のt2 の内で大きい方の値をtとして、上記樹脂部(2)の厚さTが、数式6を充足するように設定したことを特徴とする樹脂ローラ。
【数4】

【数5】

【数6】

【請求項3】
上記樹脂部(2)の長さLを200mm以上500mm未満とした請求項1又は2記載の樹脂ローラ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2008−221682(P2008−221682A)
【公開日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−64599(P2007−64599)
【出願日】平成19年3月14日(2007.3.14)
【出願人】(000003263)三菱電線工業株式会社 (734)
【Fターム(参考)】