JP2008221682A

JP2008221682A - 樹脂ローラ

Info

Publication number: JP2008221682A
Application number: JP2007064599A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Yamamoto; 昭宏山本
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【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）
【選択図】図２

Description

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。

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。
特開昭６０−１９９６２２号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（ＪＩＳＫ７２１０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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施の一形態を示す斜視図である。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。製造方法の説明用断面図である。

符号の説明

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
ｔ₁ 数式の解（厚さ）
ｔ₂ 数式の解（厚さ）
ｔｔ₁とｔ₂の大きい方の値
α 収縮率

Claims

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。
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。
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。