JP2000275956A - 現像ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料強度に優れた鋼製の芯金を使用しなが
ら、簡単に製造することができ、しかも全体が軽量化さ
れ且つ信頼性の高い現像ロールを提供する。 【解決手段】 鋼製のパイプ部５の両端に鋼製の軸端部
６を圧し当て、電流を流して接合部７を抵抗加熱させて
気密に溶接する。パイプ部５に軸端部６との嵌合部５ａ
を設けることにより、芯金の位置精度を向上することが
できる。このパイプ部５と軸端部６を抵抗溶接した芯金
の外周に、ゴム弾性層８を設けて現像ロールとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真を利用し
た複写機や各種プリンター等に用いられる現像ロールに
関し、特に軽量の現像ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真を利用した複写機等において
は、均等に帯電させた感光ドラムに露光して静電潜像を
形成し、この感光ドラムに反対電荷をもつトナーを現像
ロールにより付着させて画像を現像する。この感光ドラ
ム上のトナー画像を用紙に転写した後、定着ロールで加
圧しながら加熱してトナー画像を用紙に定着させるよう
になっている。

【０００３】かかる電子写真装置に用いられる現像ロー
ルとしては、図４に示すように、一般的に鋼材からな
り、突出した軸受部１ａを有する芯金１の外周に、シリ
コーンゴム等からなる低硬度のゴム弾性層２を設けたも
のが使用されている。現像ロールが導電性を必要とする
場合には、ゴム弾性層２にカーボンブラック等の導電剤
を含有させ、必要に応じて、ゴム弾性層２の外周に更に
単層又は複層のコーティング層を形成することがある。
また、現像ロールの芯金１は、図５に示すごとくＳＵＳ
材やＳＵＭ材等の鋼製丸棒材料を切削して作製した削り
出し芯金や、これに無電解ニッケルメッキ等の防錆処理
を施したものが一般的に使用されている。

【０００４】現像ロールの寸法やゴム弾性層の厚み等の
仕様は、使用する現像システム等によって決まるが、特
に現像ロール自体の外径が大きい場合や、外径精度の向
上等のシステム上の要求からゴム弾性層の肉厚を薄くす
る場合には、使用される芯金の外径が大きくなる。この
ように芯金の外径が大きくなると、上記のごとく鋼材か
ら削り出した芯金を用いている一般的な現像ロールで
は、必然的に重量が増加する結果となる。

【０００５】そのため、フルカラー複写機やフルカラー
プリンター等では、それぞれ現像ロールを備えた４色の
現像カートリッジを感光ドラムの回りにロータリー式に
配置し、回転させながら必要な色を現像するシステムで
あるため、現像ロールの重量増加によりロータリーの回
転モーメントが増大する。また、４色の現像カートリッ
ジがスライドして感光ドラムに接近する方式において
も、現像ロールの重量増加は、位置精度の低下や、スラ
イド時の駆動力の増大等をもたらす。

【０００６】尚、単色のプリンター等の機器では、現像
カートリッジの位置は固定されている場合が多いので動
きに対する問題は発生しないが、現像ロールを回転駆動
させるための駆動力の面から、現像ロールは軽量である
ことが望ましいのは言うまでもない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、外径
の大きな現像ロールや、最近の精度向上の要請からゴム
弾性層を薄くして鋼製の芯金の外径を大きくした現像ロ
ールでは、その重量を軽量化することが望まれている。
そこで、現像ロールの重量軽減にあたり、図５に示す削
り出しで作製する芯金１の材質を軽量なアルミニウムに
したものや、図６に示すように鋼製のパイプ部３の両端
に、軸受部４ａを有する軸端部４を圧入した芯金が提案
されている。

【０００８】しかし、図５に示すアルミニウムを削り出
した芯金１の場合、軽量化は達成できるものの、アルミ
ニウムの材料強度が一般的な鋼材に比べて低いため、軸
受部１ａでの耐摩耗性が極端に低下するという欠点があ
った。特に相手の軸受が含油軸受や樹脂軸受である場合
には、芯金１の軸受部１ａが摩耗しやすく、最終的には
現像ロールの回転不良、がたつき等が発生するため、現
像ロールの保持にベアリング等の高価な軸受を使用しな
くてはならなかった。

【０００９】また、アルミニウムを削り出した芯金１で
は、切削時の残留応力が現像ロールに悪影響を及ぼすこ
とがある。例えば、シリコーンゴム等の高温成型が必要
な材料でゴム弾性層を形成する場合、一般的に２００℃
×４時間程度のシリコーンゴムの二次加硫工程でアルミ
ニウムの応力緩和が行われ、得られた現像ロールが変形
する等の問題が発生していた。従って、アルミニウムの
応力緩和に影響しない成型条件の選定が必要となるた
め、選択できるゴム弾性層材料の幅が狭められるという
問題があった。

【００１０】更に、図６に示す圧入芯金の場合、鋼製の
パイプ部３の両端に鋼製の軸端部４を圧入したものであ
るため、軸端部４とパイプ部３との接合力に限界があ
り、強い力がかかったとき軸端部４が抜けたり、軸端部
４とパイプ部３との間で滑りが発生するという問題があ
った。例えば、圧入芯金の外周にシリコーンゴムのゴム
弾性層を形成する場合、上記したシリコーンゴムの二次
加硫工程において、軸端部４により両端を気密に封止さ
れたパイプ部３の内部の圧力が増し、軸端部４が抜ける
ことがあった。

【００１１】軸端部４の圧入力を高めるためには、圧入
代ｄを大きくとる必要があるが、薄い鋼材からなるパイ
プ部３では変形が起こりやすく、大きな圧入代ｄを設定
することができない。圧入代ｄを大きく設定するために
パイプ部３の肉厚を厚くすると、本来意図するところの
軽量化に逆行する結果となる。

【００１２】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
材料強度に優れた鋼製の芯金を使用しながら、簡単に製
造することができ、全体が軽量化され且つ信頼性の高い
現像ロールを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する現像ロールは、鋼製のパイプ部の
両端に鋼製の軸端部を気密に抵抗溶接した芯金と、該芯
金の外周に設けたゴム弾性層とからなることを特徴とす
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明においては、図１に示すよ
うに、芯金を構成する鋼製のパイプ部５と鋼製の軸端部
６とが、接合部７で抵抗溶接によって接合されている。
即ち、鋼製のパイプ部５の端部に軸端部６を軸方向に嵌
合又は突き合わせ、その接合部７に大電流を流し、発生
する抵抗熱によって接合部７を半溶融状態としてから、
軸方向に加圧してパイプ部５と軸端部６を気密に接合さ
せる。このように抵抗溶接して得られた芯金の外周に、
図３に示すように、通常のごとくゴム弾性層８を形成す
ることにより、本発明の現像ロールを製造することがで
きる。尚、図１及び図３の符号６ａは軸受部である。

【００１５】抵抗溶接で接合した芯金は、パイプ部５と
軸端部６が共に鋼製のため高強度であるうえ、両者の接
合部７が金属間接合により接合されているため、その接
合力は基本的にパイプ部５の破断強度まで上昇する。従
って、図３に示すように、芯金の外周にゴム弾性層８を
形成する際に、例えばシリコーンゴムの二次加硫工程で
２００℃×４時間程度の加熱を受けても、パイプ部５が
変形したり、両端を気密に接合封止されたパイプ部５の
内圧の上昇により軸端部６が抜け落ちることがない。ま
た、長期使用に対しても、軸端部６の抜けや滑り等が発
生せず、信頼性の高い現像ロールを提供することができ
る。

【００１６】抵抗溶接においては、同一外径としたパイ
プ部５と軸端部６を軸方向に突き合わせた状態で抵抗溶
接しても良いが、図１及び図２に示すように、パイプ部
５の両端内周を切削して内径を僅かに拡径した嵌合部５
ａを形成し、この嵌合部５ａに軸端部６を嵌め込んで抵
抗溶接することが好ましい。嵌合部５ａの長さは、図示
するように軸受部６ａを除く軸端部６の一端から任意の
長さで良いが、軸端部６の一端から他端まで延長するこ
とも可能である。ただし、いずれの場合も、パイプ部５
と軸端部６とが互いに軸方向に当接する接合部７を設け
る必要があり、この接合部７が軸方向に加圧することで
抵抗溶接される。このように嵌合部５ａを設けて抵抗溶
接すれば、パイプ部５と軸端部６の位置精度、特に振れ
精度を向上させることができるので、溶接後に精度出し
のための加工を行う必要がなく、より一層の低コスト化
を図ることができる。

【００１７】しかも、この芯金は軸端部６を除く中央部
分が中空のパイプ部５で構成されているので、従来の削
り出しで作製した鋼製の芯金に比べて約１／３程度の重
量に軽量化することが可能である。特にパイプ部５と軸
端部６の接合部７が抵抗溶接により強固に接合されてい
るので、パイプ部５の破断強度が実際の使用上の必要強
度を満たす下限値までパイプ部５の肉厚を薄くすること
が可能になり、これにより更に一層の軽量化を達成する
ことができる。

【００１８】

【実施例】内径１４ｍｍ、外径１６ｍｍ、肉厚１ｍｍ、
長さ２３０ｍｍのＳＴＫＭ１２材からなるパイプ部を用
意し、その両端から１０ｍｍの長さだけ内周面を切削し
て肉厚０.５ｍｍの嵌合部を形成した。また、外径１６
ｍｍで軸中心から一方側に外径８ｍｍの軸受部を有し、
軸受部と反対側の端から１０ｍｍの長さだけ外周面を深
さ０.５ｍｍだけ切削したＳＵＳ材からなる軸端部を用
意した。

【００１９】このパイプ部の嵌合部に軸端部を嵌め込
み、抵抗溶接機に装着して、パイプ部と軸端部を押し込
み量０.１５ｍｍとなる圧力で軸方向に加圧しながら１
５ｋＡの電流を流すことにより、パイプ部と軸端部との
接合部を気密に抵抗溶接して、本発明例の芯金（試料
１）を製造した。

【００２０】比較例として、上記本発明例と同一の形状
と寸法になるようにアルミニウム材から削り出した芯金
（試料２）、及びＳＵＳ材から削り出した芯金（試料
３）、並びに上記本発明例のパイプ部と同一寸法のＳＴ
ＫＭ１２材からなるパイプ部に、本発明例の軸端部と同
一寸法のＳＵＳ材からなる軸端部を圧入した芯金（試料
４）を準備した。

【００２１】得られた上記本発明例及び比較例の各芯金
について、重量を測定すると共に、下記のごとく特性を
評価して、得られた結果を下記表１に示した。即ち、各
芯金の軸端部の軸受部を把持して引っ張り、固定したパ
イプ部から軸端部が引き抜かれたときの力を測定して、
引き抜き力を評価した。また、固定したパイプ部に対し
て軸端部に周方向の力を加え、軸端部が滑り出したとき
のトルクを測定し、空転トルクとして評価した。

【００２２】また、上記の各芯金を外周面を仕上げ加工
した上で金型内に挿入し、その外周にシリコーンゴムを
被着させた後、２００℃×４時間の二次加硫を行って、
肉厚２ｍｍのゴム弾性層を形成した。その後、円筒研磨
機でゴム弾性層表面を研磨仕上げして、本発明例の現像
ロールを得た。尚、圧入により製造した試料４の芯金で
は、上記シリコーンゴムの二次加硫工程（２００℃×４
時間）において、軸端部がパイプ部から抜け落ちた。

【００２３】得られた各現像ロールを簡易耐久試験装置
に取り付け、両端軸部を樹脂製軸受で保持し、片側の軸
端部をモーター等の駆動装置に接続した。また、現像ロ
ールの表面にはゴム製ベルトのブレーキ部材を取り付
け、現像ロールにブレーキをかけた状態で、駆動装置に
より現像ロールを回転させる簡易耐久性試験を実施し
た。この簡易耐久性試験を連続５０時間実施し、現像ロ
ールの軸受部の状態、及び芯金の接合部の状態を評価
し、その結果を表１に併せて示した。

【００２４】

【表１】 重 量 引き抜き力 空転トルク試 料 芯金の製法 (g) (kgf) (kgf) 簡 易 耐 久 試 験 1 抵抗溶接 135 100以上 100以上 50時間まで問題無し 2＊ Ａｌ切削 109 100以上 100以上 28時間で回転不良 3＊ ＳＵＳ切削 347 100以上 100以上 50時間まで問題無し 4＊ 圧入 134 12 21 試験せず （注）表中の＊を付した試料は比較例である。試料４の芯金はシリコーンゴムの 二次加硫工程で軸端部が抜けたため、簡易耐久試験を実施しなかった。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、材料強度に優れた鋼製
のパイプ部と軸端部とを抵抗溶接により接合した芯金を
使用するので、簡単に製造することができ、大幅な軽量
化を達成できると同時に、接合強度や耐久性等の特性に
優れた信頼性の高い現像ロールを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像ロールに用いる芯金の具体例の要
部を示す概略断面図である。

【図２】本発明の図１に芯金の接合部を示す概略断面図
である。

【図３】本発明の現像ロールの具体例の要部を示す概略
断面図である。

【図４】従来の現像ロールの要部を示す概略断面図であ
る。

【図５】従来の現像ロールに用いる削り出し芯金の要部
を示す概略断面図である。

【図６】従来の現像ロールに用いる圧入芯金の要部を示
す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 芯金 ２、８ ゴム弾性層 ３、５ パイプ部 ５ａ 嵌合部 ４、６ 軸端部 ４ａ、６ａ 軸受部 ７ 接合部

フロントページの続き (72)発明者 齋藤 勤 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 今井 洋介 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H077 AD06 FA00 FA22 3J103 AA02 AA13 AA24 AA51 AA74 EA06 FA15 FA18 FA19 GA02 GA52 GA57 GA58 HA03 HA12 HA32

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼製のパイプ部の両端に鋼製の軸端部を
   気密に抵抗溶接した芯金と、該芯金の外周に設けたゴム
   弾性層とからなることを特徴とする現像ロール。
2. 【請求項２】 パイプ部の両端に内径を拡径して設けた
   嵌合部に、前記軸端部が嵌め込まれて抵抗溶接されてい
   ることを特徴とする、請求項１に記載の現像ロール。