JP2000145761A - ローラ用シャフト、該シャフトを用いた弾性ローラ、及び該弾性ローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャフトの端部をシャフト支持具のロート状
凹部内に支持して、回転させながらローラの表面を研磨
する場合でも、シャフト端部の磨耗や表面皮膜の剥離等
による不都合の発生を可及的に防止して、良好な性能を
有するローラを安定的に得ることができるローラ用シャ
フトを提供することを目的とする。 【解決手段】 両端又は片端に第１面取り部４１と該第
１面取り部４１よりも先端側に設けられたより面取り角
度θ２の大きい第２面取り部４２とを有する２段階の面
取り処理４が施されていることを特徴とするローラ用シ
ャフトを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザー
ビームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置や静電
記録装置、インクジェットプリンタなどにおいて、帯
電、転写、現像、クリーニング、給紙、定着などの工程
に用いられる各種ローラ用のシャフト、該シャフトを用
いた弾性ローラ、及び該弾性ローラの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】複写機、レーザービームプリンタ、ファ
クシミリ等の電子写真装置や静電記録装置、インクジェ
ットプリンタなどには、帯電、転写、現像、クリーニン
グ、給紙、定着等の工程に各種のローラが使用されてお
り、通常これらの用途に用いられるローラは、弾性が求
められるため図３に示したように、金属や樹脂製のシャ
フト１の外周に１又は２層以上（図３では１層）の弾性
層２を形成した構造となっており、図３では示していな
いが、必要に応じて更に弾性層２上に１又は２以上の樹
脂層を形成することも行われている。

【０００３】上記ローラ３は、金型のキャビティーに上
記シャフト１を配置して上記弾性層２を成形することに
よりローラ３を得、又は予めローラ状に形成した上記弾
性層２に中心軸に沿って上記シャフト１を圧入してロー
ラ３を得、必要に応じて得られたローラ３の上記弾性層
２上に上記樹脂層を形成することにより製造される。

【０００４】この場合、上記ローラ３は、通常その用途
等に応じて所定の表面精度が要求され、上記シャフト１
の外周に上記弾性層２を形成してローラ３を得た後、そ
の弾性層２を研磨・研削してローラ３表面を所定の精度
に調整することが行われ、その後必要に応じて上記樹脂
層が形成する方法がとられる。

【０００５】従来、上記ローラ３の表面を所定の表面精
度にするための研磨・研削は、図４に示した研削装置を
用いて行われている。

【０００６】即ち、基台ａ上に固定され、図示しない駆
動源により回転するコレットチャック（回転固定具）ｂ
と、該コレットチャックｂに対して進退可能に取り付け
られたセンターと呼ばれるシャフト支持具ｃとの間に上
記ローラ３を取り付けて該ローラ３を所定速度で回転さ
せ、該ローラ３の軸方向に沿って移動可能に配設された
砥石ｄを回転させながらローラ３の表面に接触させると
共に、該砥石ｄをローラ３の一端から他端へと移動させ
てローラ３の表面全面を研削・研磨することが行われて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記研削装置により上
記ローラ３の表面を研削・研磨する際、上記ローラ３
は、そのシャフト１の一端部を上記コレットチャックｂ
に固定すると共に、他端部を上記シャフト支持具ｃに回
転可能に支持することにより、コレットチャックｂとシ
ャフト支持具ｃとの間に取り付けられ、コレットチャッ
クｂに回転駆動されて回転されるようになっているが、
この場合、上記シャフト支持具ｃに支持されたシャフト
ｃの他端部は、図５に示したように、シャフト支持具ｃ
の先端に形成されたロート状の凹部ｅに挿入されて回転
可能に支持される。また、シャフト支持具ｃは図５中の
矢印方向に所定の圧力で押し付けられ、これにより回転
するシャフト１はロート状凹部ｅの中心に確実に保持さ
れ、ローラ３が偏芯することなく安定的に回転するよう
になっている。

【０００８】しかしながら、このようにローラ３を回転
させながらその表面を研削・研磨する際、シャフト１の
端部とシャフト支持具ｃのロート状凹部ｅ内面との摩擦
により、上記シャフト支持具ｃに支持されたシャフトの
端部が削られ、シャフト１の端部が変形したり、シャフ
ト１の表面に形成した金属皮膜が剥がれてしまうなどの
不都合を生じることがある。

【０００９】上記ローラ３は、電子写真装置などにおい
て通常上記シャフト１の両端部を所定のシャフト嵌合部
に嵌合させて回転可能に取り付けられるものである。こ
の場合、シャフト１の端部に変形が生じていると、電子
写真装置等の本体などに設けられたシャフト嵌合部の形
状とシャフト１の形状が一致せずに、回転時に偏芯を生
じるなどの不都合を生じることとなり、またシャフト１
表面に形成した金属皮膜が剥がれてしまうと、皮膜形成
の目的である導電性やすべり性などの機能が損なわれる
という問題を生じることとなる。

【００１０】更には、ローラの研削・研磨中にシャフト
１の端部に変形が生じると、ローラの回転中心が不安定
になり、弾性層２表面を均一に研削・研磨することがで
きずに、所定の表面精度を有するローラを得ることさえ
できなくなる場合もある。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、シャフトの端部をシャフト支持具のロート状凹部内
に支持して、回転させながらローラの表面を研磨する場
合でも、シャフト端部の磨耗や表面皮膜の剥離等による
不都合の発生を可及的に防止して、良好な性能を有する
ローラを安定的に得ることができるローラ用シャフト、
該シャフトを用いた弾性ローラ、及び該弾性ローラの製
造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明は、上記目的を達成するため、（１）各種ローラの
少なくとも片端から外方へと突出し、該ローラを回転可
能に支持するための断面円形のシャフトであって、その
両端又は片端に第１面取り部と該第１面取り部よりも先
端側に設けられたより面取り角度の大きい第２面取り部
とを有する２段階の面取り処理が施されていることを特
徴とするローラ用シャフト、（２）シャフトの外周に１
又は２層以上の弾性層が形成された弾性ローラにおい
て、上記シャフトとして上記（１）のシャフトを用いた
ことを特徴とする弾性ローラ、及び、（３）シャフトの
外周に１又は２層以上の弾性層を設けてローラを形成し
た後、該ローラの一端から突出した上記シャフトの一端
部を回転駆動源に接続された回転固定具に固定すると共
に、該ローラの他端から突出した上記シャフトの他端部
をシャフト支持具のロート状凹部に挿入支持し、該ロー
ラを回転させると共に、回転するローラの上記弾性層表
面に研磨具を接触させて弾性層表面を研削・研磨するこ
とにより、ローラの表面精度を調整する弾性ローラの製
造方法において、上記シャフトとして上記（１）のシャ
フトを用いると共に、上記２段階の面取り処理が施され
たシャフト端部を上記シャフト支持具のロート状凹部に
挿入して支持させることを特徴とする弾性ローラの製造
方法、を提供する。

【００１３】即ち、上記（１）のシャフトによれば、そ
の外周に弾性層等を形成してローラを得、このローラの
表面を研削装置を用いて研削・研磨するために、シャフ
トの一端部を回転固定具に固定すると共に、他端部をシ
ャフト支持具のロート状凹部に挿入支持して、該ローラ
を回転させる際、上記第１面取り部と第２面取り部とを
有する２段階の面取り処理が施されたシャフト端部を上
記シャフト支持具のロート状凹部に挿入支持させてロー
ラを回転させることにより、シャフト支持具のロート状
凹部の内面に接触するのは面取り角度の大きな上記第２
面取り部乃至該第２面取り部と第１面取り部との境界部
分となる。このため、シャフトの本体部分はシャフト支
持具のロート状凹部内面に接触することがなく、このシ
ャフト本体部分に磨耗による変形や金属皮膜の剥離を生
じることがない。

【００１４】従って、この（１）のシャフトを用いた上
記（２）の弾性ローラは、シャフト端部の本体部分に変
形や皮膜の剥離といった不都合を生じることなく、所望
の表面精度を確実に達成したローラとすることができ、
電子写真装置等のシャフト嵌合部に確実かつ正確に取り
付けられ、設計通りの性能を確実に発揮し得るものであ
る。

【００１５】また、この（１）のシャフトを用い、該シ
ャフトの外周に弾性層を形成してローラを得、これを研
削・研磨処理して表面精度を調整することにより、弾性
ローラを製造する上記（３）の製造方法は、電子写真装
置等のシャフト嵌合部と嵌合するシャフト本体部に変形
や皮膜剥離等の不都合を生じさせることなく、所望の表
面精度を有する弾性ローラを確実かつ安定的に製造する
ことができるものである。

【００１６】以下、本発明につき、更に詳しく説明す
る。本発明のローラ用シャフトは、各種ローラの少なく
とも片端から外方へと突出し、該ローラを回転可能に支
持するための断面円形のシャフトであり、両端又は片端
に、例えば図１に示したように、第１面取り部４１と該
第１面取り部４１よりも先端側に設けられた第２面取り
部４２とを有する２段階の面取り処理４を施したもので
ある。

【００１７】ここで、上記２段階の面取り部４は、シャ
フトの先端側に形成された第２面取り部４２の面取り角
度θ２が第１面取り部４１の面取り角度θ１よりも大き
く形成されたものである。この場合、本発明でいう面取
り角度θ１及びθ２は、図１に示されているように、各
面取り部４１，４２の表面とシャフト１の中心線ＣＬと
の角度を指す。

【００１８】また、上記第１面取り部４１の面取り角度
θ１及び第２面取り部４２の面取り角度θ２は、θ２＞
θ１であればよく、特に制限されるものではないが、第
２面取り部４２の面取り角度θ２は、ローラに研削・研
磨処理を施す際に用いられるシャフト支持具（センタ
ー）ｃのロート状凹部ｅ内面の角度とほぼ同一の角度と
することが好ましく、これによりシャフトを軸にしてロ
ーラを回転させる際、図２に示したように、この第２面
取り部４２とシャフト支持具ｃのロート状凹部ｅの内面
とが面接触した状態となり、回転中に偏芯等を生じるこ
となくより安定的に回転させることができる。なお、上
記シャフト支持具ｃのロート状凹部ｅの内面角度θ３
は、通常６０〜８０°程度であるので、上記第２面取り
部４２の面取り角度θ２は、２０〜６０°程度、特に３
０〜４０°とすることが好ましく、上記第１面取り部４
１の面取り角度θ１はそれよりも小さな１０〜５０°程
度、２５〜４０°とすることが好ましい。

【００１９】本発明のシャフトは、このシャフトを用い
て製造するローラの種類等に応じて公知の材料により形
成することができ、具体的には、鉄、ステンレス，鋼、
銀、真鍮等の導電性非鉄金属などの金属、ナイロン、ア
クリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢ
Ｓ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリアミド樹脂
（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポ
リスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレンオキサイド（ＰＰ
Ｏ）、アクリル樹脂、その他熱硬化性樹脂等の樹脂が一
般的に用いられる。また、導電性、耐腐食性、耐磨耗
性、滑り性等を付与するため、各種めっき処理などによ
りシャフト表面に金属皮膜を形成してもよい。

【００２０】本発明のシャフトは、各種ローラの回転軸
として用いられるものであり、その端部がローラの少な
くとも片端から外方へと突出した状態で、ローラの中心
軸に沿って配設されるものであり、上記２段階の面取り
部４が形成されたシャフト端部がローラから突出するよ
うに配設するものである。

【００２１】本発明のシャフトは、その外周に１又は２
層以上の弾性層を形成した弾性ローラのシャフトとして
好適に用いられるものであるが、これに限定されるもの
ではなく、その外周に弾性を有さない層を設けた硬質の
ローラのシャフトとすることもできる。

【００２２】この本発明のシャフトによれば、その外周
に弾性層等を形成してローラを得、該ローラの表面を研
削装置を用いて研削・研磨するために、図４のように、
シャフトの一端部をコレットチャック等の回転固定具ｂ
に固定すると共に、他端部をシャフト支持具ｃのロート
状凹部ｅに挿入支持して、該ローラを回転させる際、図
２に示されているように、上記第１面取り部４１と第２
面取り部４２とを有する２段階の面取り処理４が施され
たシャフト１の端部を上記シャフト支持具ｃのロート状
凹部ｅに挿入支持させてローラを回転させることによ
り、シャフト支持具ｃのロート状凹部ｅの内面に接触す
るのは面取り角度の大きな上記第２面取り部４２乃至該
第２面取り部４２と第１面取り部４３との境界部分とな
る。このため、シャフト１の本体部分１ａはシャフト支
持具ｃのロート状凹部ｅ内面に接触することがなく、こ
のシャフト本体１ａ部分に磨耗による変形や金属皮膜の
剥離を生じることがない。

【００２３】次に、本発明の弾性ローラは、図３に示さ
れたローラと同様に、シャフト１の外周に弾性層２を形
成したものであり、本発明では、シャフト１として少な
くとも一端部に２段階の面取り処理４を施した上記本発
明のシャフトを用いたものである。

【００２４】上記弾性層２は、ローラの用途等に応じて
適宜選定され、特に制限されるものではないが、通常は
天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン
ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、
エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤＭ）、ニトリ
ルゴム（ＮＢＲ）等のゴム材料やウレタン樹脂などの高
分子エラストマーや高分子フォーム材料が用いられる。

【００２５】この弾性層２には、用途等に応じて適宜な
添加剤を配合することができ、例えば、各種導電性カー
ボン，金属粉末，金属酸化物粉末，導電性フィラー，各
種イオン性物質等の導電剤、軟化剤、架橋剤、増量剤、
補強剤等、目的とするローラに要求される特性などに応
じて公知の添加剤を添加することができる。

【００２６】この弾性層２は、１層でも２層以上として
もよく、異なる材質からなる複数層又は添加剤等の配合
を変更した異なる特性を有する複数層の弾性層としても
よい。

【００２７】また、上記弾性層２上には、必要に応じて
１又は２層以上の樹脂層を形成することができる。この
樹脂層もローラの用途や要求される特性に応じて公知の
材料を用いて形成することができ、例えば、尿素樹脂、
メラミン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリ
コーン変性等の変性アルキッド樹脂、オイルフリーアル
キッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹
脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、
ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ウレタン樹脂等か
らなる樹脂層を形成することができる。また、この樹脂
層にも、目的とするローラの用途及び要求特性などに応
じて、導電剤、低摩擦化剤等の公知の添加剤を適宜添加
することができる。

【００２８】この本発明の弾性ローラは、上記２段階の
面取り処理４を施した本発明シャフト１の外周に上記弾
性層２を形成してローラを形成した後、該ローラの表
面、即ち上記弾性層２表面を研削・研磨して該弾性層の
表面精度を調整し、必要に応じて弾性層２上に上記樹脂
層を形成することにより、製造することができる。

【００２９】この場合、上記弾性層２は、金型のキャビ
ティーに上記本発明シャフト１を配置した状態で射出成
形することにより、金型の外周に直接形成してもよく、
また射出成形法や押出成形法により予め成形した弾性層
２の中心に、必要に応じて接着剤を塗布した上記本発明
シャフト１を圧入して、本発明シャフト１の外周に固定
してもよい。

【００３０】次に、本発明シャフト１の外周に上記弾性
層２を形成したローラの表面を研削・研磨してローラの
真円度や弾性層２表面の表面粗さ等を調整し、用途等に
応じた所望の表面精度にローラ表面を調整する。この場
合、研削装置としては、図４に示した装置が用いられ、
シャフトの一端部を回転駆動源に接続されたコレットチ
ャック（回転固定具）ｂに固定すると共に、上記２段階
の面取り処理４が施されたシャフト端部を上記シャフト
支持具ｃのロート状凹部ｅ内に挿入して支持させ（図２
参照）、この状態でローラを回転させると共に、その表
面（弾性層２表面）に砥石等の研磨具ｄを接触させて表
面全面を研削・研磨する。

【００３１】この場合、図２に示されているように、本
発明のシャフトを用いているので、研削・研磨時にシャ
フト本体１ａがシャフト支持具ｃのロート状凹部ｅの内
面に接触することがなく、研削・研磨時にこのシャフト
本体１ａ部分に磨耗による変形や金属皮膜の剥離等を生
じることがない。

【００３２】このように、弾性層２の表面を研削・研磨
した後、必要に応じて、上記樹脂層を形成するが、この
樹脂層は樹脂材料を適宜な溶媒に溶解した塗料液を調製
し、該塗料液をディップ法、スプレー法、ロールコータ
ー法などの公知の方法により塗布し、乾燥させることに
より形成することができる。

【００３３】

【実施例】以下、実施例，比較例を示し、本発明をより
具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限される
ものではない。

【００３４】［実施例］長さ２５０ｍｍ，直径６ｍｍの
鉄（ＳＵＭ２２Ｌ）製丸棒の片端に図１に示した如き２
段階の面取り処理４を施した後、無電解ニッケルめっき
を施して、表面に金属皮膜を形成してローラ用シャフト
を作成した。この場合、第１面取り部４１の面取り角度
θ１を３０°、第２面取り部４２の面取り角度θ２を４
０°とした。

【００３５】このシャフトを金型のキャビティー内にセ
ットしてウレタンを注型して射出成形することにより、
シャフトの外周にウレタンフォームからなる弾性層を形
成したローラを得た。

【００３６】得られたローラを図４に示した研削装置に
セットして弾性層表面を研削・研磨し、表面精度の調整
を行った。このとき、シャフトの一端部をコレットチャ
ック（回転固定具）ｂに固定すると共に、図２に示した
ように、上記２段階面取り処理４を施した他端部をセン
ター（シャフト支持具）ｃのロート状凹部ｅに挿入支持
してローラを水平に支持し、該ローラを２５０ｒｐｍで
回転させながら、１５７０ｒｐｍで回転する砥石ｄを弾
性層表面に接触させ、この状態で砥石ｄをローラの一端
部から他端部へと移動させてローラの表面全面を研削・
研磨した。なお、センター（シャフト支持具）ｃのロー
ト状凹部ｅ内面の角度は、８０°であった。

【００３７】研削・研磨後のシャフト端部を観察したと
ころ、第２面取り部４２の表面に若干の皮膜剥離が見ら
れたものの、シャフト本体部１ａ（図２参照）には皮膜
剥離等はまったく見られなかった。

【００３８】［比較例］鉄（ＳＵＭ２２）製丸棒の端部
に面取り処理を施さずに、無電解ニッケルめっきを施し
て表面に金属皮膜のみを形成したシャフトを用いたこと
以外は、実施例と同様にしてローラを作成し、その表面
を実施例と同様に研削・研磨した。

【００３９】研削・研磨後のシャフト端部を観察したと
ころ、シャフト端部の周縁部に皮膜剥離が生じており、
その剥離は、ローラを各種装置に装着した際にローラを
支持するためのシャフト嵌合部と接触する箇所にまで及
んでいた。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のローラ用
シャフトは、シャフトの端部をシャフト支持具のロート
状凹部内に支持して、回転させながらローラの表面を研
磨する場合でも、シャフト端部の磨耗や表面皮膜の剥離
等による不都合の発生を可及的に防止して、良好な性能
を有するローラを安定的に得ることができるものであ
る。

【００４１】従って、このシャフトを用いた本発明の弾
性ローラは、シャフト端部の本体部分に変形や皮膜の剥
離といった不都合を生じることなく、所望の表面精度を
確実に達成したローラとすることができ、電子写真装置
等のシャフト嵌合部に確実かつ正確に取り付けられ、設
計通りの性能を確実に発揮し得るものである。また、こ
のシャフトを用い、該シャフトの外周に弾性層を形成し
てローラを得、これを研削・研磨処理して表面精度を調
整することにより、弾性ローラを製造する本発明の製造
方法は、電子写真装置等のシャフト嵌合部と嵌合するシ
ャフト本体部に変形や皮膜剥離等の不都合を生じさせる
ことなく、所望の表面精度を有する弾性ローラを確実か
つ安定的に製造することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかるローラー用シャフト
の端部を示す部分拡大平面図である。

【図２】同シャフトの端部をシャフト支持具のロート状
凹部内に挿入支持した状態を示す部分拡大断面図であ
る。

【図３】従来のローラの一例を示す断面図である。

【図４】ローラの表面を研削・研磨する研削装置を示す
概略図である。

【図５】従来のローラ用シャフトの端部をシャフト支持
具のロート状凹部内に挿入支持した状態を示す部分拡大
断面図である。

【符号の説明】

１ ローラ用シャフト ２ 弾性層 ３ 弾性ローラ ４ ２段階の面取り部 ４１ 第１面取り部 ４２ 第２面取り部 θ１ 第１面取り部の面取り角度 θ２ 第２面取り部の面取り角度 ＣＬ シャフトの中心線 ｂ コレットチャック（回転固定具） ｃ センター（シャフト支持具） ｄ 砥石（研磨具）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C043 AA01 AC13 CC03 DD05 3J103 AA02 AA37 AA83 CA03 CA78 DA03 EA03 FA10 FA26 GA57 GA58 GA60 HA06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種ローラの少なくとも片端から外方へ
   と突出し、該ローラを回転可能に支持するための断面円
   形のシャフトであって、その両端又は片端に第１面取り
   部と該第１面取り部よりも先端側に設けられたより面取
   り角度の大きい第２面取り部とを有する２段階の面取り
   処理が施されていることを特徴とするローラ用シャフ
   ト。
2. 【請求項２】 第１面取り部の面取り角度が１０〜５０
   °であり、第２面取り部の面取り角度が２０〜６０°で
   ある請求項１記載のローラ用シャフト。
3. 【請求項３】 シャフトの外周に１又は２層以上の弾性
   層が形成された弾性ローラにおいて、上記シャフトとし
   て請求項１又は２記載のシャフトを用いたことを特徴と
   する弾性ローラ。
4. 【請求項４】 シャフトの外周に１又は２層以上の弾性
   層を設けローラを形成した後、該ローラの一端から突出
   した上記シャフトの一端部を回転駆動源に接続された回
   転固定具に固定すると共に、該ローラの他端から突出し
   た上記シャフトの他端部をシャフト支持具のロート状凹
   部に挿入支持し、該ローラを回転させると共に、回転す
   るローラの上記弾性層表面に研磨具を接触させて弾性層
   表面を研削・研磨することにより、ローラの表面精度を
   調整する弾性ローラの製造方法において、上記シャフト
   として請求項１又は２記載のシャフトを用いると共に、
   上記２段階の面取り処理が施されたシャフト端部を上記
   シャフト支持具のロート状凹部に挿入して支持させるこ
   とを特徴とする弾性ローラの製造方法。
5. 【請求項５】 キャビティー内にシャフトをセットした
   金型を用いて、上記弾性層を射出成形することによりシ
   ャフトの外周に弾性層を形成したローラを得、このロー
   ラの弾性層表面に研削・研磨処理を施す請求項４記載の
   弾性ローラの製造方法。
6. 【請求項６】 予め成形したローラ状弾性体の中心にシ
   ャフトを圧入してシャフトの外周に弾性層を形成したロ
   ーラを得、このローラの弾性層表面に研削・研磨処理を
   施す請求項４記載の弾性ローラの製造方法。