JP2001074039A

JP2001074039A - ローラ、現像ローラ及び電子写真プリント装置

Info

Publication number: JP2001074039A
Application number: JP2000216736A
Authority: JP
Inventors: G Rabonbaado Richard; ジー．ラボンバードリチャード
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2001-03-23
Also published as: US6412175B2; US20010002954A1; US6212349B1

Abstract

(57)【要約】【課題】摩擦溶接技法を利用して静電写真現像ユニッ
トのための低価格且つ高品質なドナーローラを提供す
る。【解決手段】ドナーローラ４２は、ほぼ円筒形の外周
面１３４と、第１の面１３６と、面１３６に平行且つ対
向する第２の面１４０とを有する適切なセラミック材料
から成るセラミックの本体１３２を含む。本体１３２の
化学成分は、ローラ４２の所要の電気特性を満たすよう
に選択される。ローラ４２は更に、第１の面１３６に溶
接されたアルミニウム部材１４２と、第２の面１４０に
溶接された第２のアルミニウム部材１４４を含み、これ
らは本体１３２への溶接が可能な適切な形状を有する。
ローラ４２は更に、部材１４２に溶接されたシャフト１
５０と、部材１４４に溶接された第２のシャフト１５２
とを含み、これらは部材１４２及び１４４への溶接が可
能な適切且つ耐久性のある材料により製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、イオノグラ
フィ又は電子写真式画像形成及びプリント装置並びに機
械で使用される現像装置に関し、より詳細には、現像シ
ステム用のドナーロールに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するため
の手段】本発明は、摩擦溶接技法を利用して静電写真現
像ユニットのための低価格且つ高品質なドナーロールを
提供することを目的とする。本発明の一態様では、ロー
ラが提供される。このローラは、セラミックの本体と、
このセラミックの本体に取り付けられたアルミニウム部
材と、このアルミニウム部材に取り付けられたシャフト
とを含む。

【０００３】本発明の別の態様では、現像画像を形成す
るためにマーキング粒子が潜像に向かって進められる装
置で使用される現像ローラが提供される。この現像ロー
ラは、本体と、この本体に摩擦により溶接された部材
と、この部材に取り付けられたシャフトとを含む。

【０００４】本発明の更なる態様では、現像画像を形成
するためにマーキング粒子が潜像に向かって進められる
プリント装置で使用される現像ユニットが提供される。
この現像ユニットは、補給用のマーキング粒子を中に貯
蔵するためのチャンバを中に画定しているハウジングを
含む。このハウジングは、ハウジング内の開口部と、現
像ローラとを画定する。このローラは、ハウジングに回
転可能に取り付けられ、開口部に隣接して配置される。
現像ローラは、マーキング粒子をチャンバから潜像に向
かって進めるのに適している。現像ローラは、本体と、
この本体に摩擦により溶接された部材と、この部材に取
り付けられたシャフトとを含む。

【０００５】本発明の更に別の態様では、現像画像を形
成するためにマーキング粒子が潜像に向かって進められ
るタイプの電子写真式プリント装置が提供される。この
プリント装置は、現像ユニットを含む。この現像ユニッ
トは、補給用のマーキング粒子を中に貯蔵するためのチ
ャンバを画定しているハウジングを含む。このハウジン
グは、ハウジング内の開口部と、現像ローラとを画定す
る。このローラは、ハウジングに回転可能に取り付けら
れ、開口部に隣接して配置される。現像ローラは、マー
キング粒子をチャンバから潜像に向かって進めるのに適
している。現像ローラは、本体と、この本体に摩擦によ
り溶接された部材と、この部材に取り付けられたシャフ
トとを含む。

【０００６】本発明の更に別の態様では、現像画像を形
成するためにマーキング粒子が潜像に向かって進められ
る装置で使用される現像ローラを製造するための方法が
提供される。この方法は、本体を提供するステップと、
この本体に部材を摩擦により溶接するステップと、この
部材にシャフトを取り付けるステップとを含む。

【０００７】

【発明の実施の形態】本願の出願人は、固相溶接方法を
用いて、円筒形のセラミックの外周及び両端の精密ジャ
ーナルを有する円筒形のローラアセンブリを製造するこ
とが可能であることを発見した。固相溶接方法は、隣接
する表面との間の相対運動の組合せにより材料が接合さ
れる方法である。また、このような固体の処理はしばし
ば、構成要素間で相対運動が生じる領域に向けられた力
又は圧力の使用を含む。

【０００８】摩擦溶接は、幅広い類似材料及び異種材料
を接合するために使用されることが可能である。摩擦溶
接されることが可能なこのような材料は、金属、セラミ
ック及びプラスチックを含む。鋼等のある材料は、類似
の鋼材料、並びにアルミニウに対して溶接され得るが、
他の材料は上手く摩擦溶接されることができない。例え
ば、鋼はセラミック材料には上手く摩擦溶接されること
ができない。

【０００９】本願の出願人は、摩擦溶接技法を用いて、
セラミックの本体と鋼のジャーナルとを、アルミニウム
がセラミックと鋼との間に配置された状態で利用するこ
とにより、静電写真現像ユニットのための低価格且つ高
品質なドナーロールを製造することが可能であることを
発見した。この構造は、アルミニウムがセラミックに摩
擦溶接され、鋼がアルミニウムに摩擦溶接され得るの
で、摩擦溶接されることが可能である。

【００１０】本発明の固相溶接されたドナーロールが適
合する電子写真プリント技術は周知であるので、プリン
ト装置に採用される様々なプロセスステーションは以下
で概略的に示され、それらの作用はプロセスステーショ
ンに関連して簡潔に説明される。

【００１１】ここで図４を詳細に参照すると、現像シス
テム３４はスカベンジレスである。即ち、現像帯域１１
４に運ばれるシステム３４からの現像剤又はトナーが、
受像体１０上に既に形成された画像と著しく作用しては
いけないことを意味する。従って、システム３４は、非
干渉型現像システムとしても知られる。現像システム３
４は、トナー層をワイヤアセンブリ９０の下の領域に運
ぶローラ４２の形状のドナー構造を備える。トナー層
は、２成分から成る現像剤（即ち、トナー及びキャリ
ア）及び一成分の現像剤（トナーのみ）の何れかにより
ドナーロール４２上に形成されることが可能である。現
像帯域は、トナー層の分だけドナーロール４２から離間
されたＡＣバイアスの電極構造９０を含む。ドナーロー
ル４２上に付着したトナーは、正又は負に帯電され得
る。ドナーロール４２は、セラミックコーティング、又
はカーボンブラックが充填されたTEFLON-S（E.I. duPon
t De Nemoursの商標）により被覆され得る。

【００１２】２成分から成る現像剤を装填されたドナー
ロールに対しては、米国特許第4,868,600号に示される
ように、従来の磁気ブラシ４６がトナー層をドナー構造
上に付着させるために使用されることが可能である。

【００１３】ドナーロール４２への単一成分の装填に対
しては、複合式計量及び帯電装置が、適切に帯電された
トナーの単一層をドナー構造４２上に付着させるための
任意の適切な装置を構成し得る。例えば、これは、米国
特許第4,868,600号に記載されたような装置を含むこと
が可能であり、この装置では、弱帯電のトナー粒子と帯
電ローラ表面に含まれる摩擦帯電による活性コーティン
グとの間の接触が、適切に帯電されたトナーをもたら
す。他の複合式計量及び帯電装置が使用されてもよい。

【００１４】図４の参照を続けると、参照番号９８によ
り全体を示されるオーガは、ハウジング４４のチャンバ
７６内に配置される。オーガ９８は、現像剤材料を混合
し、運ぶために、チャンバ７６に回転可能に取り付けら
れる。オーガは、シャフトから外方向に螺旋状に延伸す
るブレードを有する。ブレードは、このシャフトの長軸
に略平行な方向に現像剤材料を進めるように設計されて
いる。後続の静電潜像が現像されると、現像剤材料内の
トナー粒子は使い尽される。トナー供給器（図示せず）
は、補給用のトナー粒子を貯蔵する。トナー供給器は、
ハウジング４４のチャンバ７６と通じている。現像剤材
料中のトナー粒子の濃度が低下すると、新鮮なトナー粒
子がトナー供給器からチャンバ内の現像剤材料に供給さ
れる。ハウジングのチャンバ内のオーガは、チャンバ内
の現像剤材料が最適化されたトナー粒子の濃度とほぼ等
しくなるように、新鮮なトナー粒子を残りの現像剤材料
と混合する。このような方法で、一定の電荷を有するほ
ぼ一定量のトナー粒子が現像剤ハウジングのチャンバ内
に存在する。

【００１５】電極構造９０は、１本又は複数の細い（即
ち、直径が５０乃至１００ｍｍの）タングステン鋼又は
ステンレス鋼のワイヤから構成され、これらのワイヤは
ドナー構造４２上のトナーに軽く触れる位置に配置され
る。ワイヤとドナーとの間の距離は、トナー層の厚さの
分だけ離間され、これはほぼ２５ｍｍである。ワイヤの
両端は、ドナーロール表面の接線よりも僅かに下の位置
の端受け（図示せず）により支持される。ワイヤをこの
ように取り付けることにより、離間がロールの振れによ
り変動しないようにする。本発明に組み入れられるスカ
ベンジレスの適切な現像システムは、米国特許第4,868,
600号に開示されている。米国特許第4,868,600号に開示
されるように、スカベンジレス現像システムは、電極構
造９０内のワイヤ及びドナーロール構造４２への適切な
ＡＣ及びＤＣ電圧バイアスの印加により、画像の２つの
画像領域（即ち、放電及び帯電された画像領域）の一方
又は他方を選択的に現像するように条件づけられること
が可能である。

【００１６】ＡＣ電源１０４は、電極構造９０及びドナ
ーロール４２の間に、例えば４ｋＨｚでピークからピー
クまで１０００ボルトの電気バイアスを印加する。０乃
至−４００ボルトのＤＣバイアスが、ＤＣ電源１０８に
よりドナーロール４２に印加される。ワイヤ９０のセッ
トとドナー構造４２との間に印加されるＡＣ電圧は、ド
ナー構造４２の表面からトナー粒子を遊離させ、現像帯
域１１４にトナー雲１１２を形成するように作用するＡ
Ｃフリンジ電界を確立する。現像帯域１１４に存在する
電界は、静電画像、ドナーロール上の帯電されるトナー
層、及び電極構造９０とドナーロール４２とに印加され
る電圧により、受像体上へのトナーの付着を制御する。

【００１７】図１を参照すると、本発明の現像ローラ４
２がドナーローラの形で示される。

【００１８】ここで図２を参照すると、ドナーロールの
形の現像ローラ４２がより詳細に示される。ローラ４２
は、セラミックの本体１３２を含む。図２に示されるよ
うに、セラミックの本体１３２は、好ましくはほぼ円筒
形の外周面１３４を有する。更に、セラミックの本体１
３２は、好ましくは第１の面１３６と、この第１の面１
３６に平行且つ対向する第２の面１４０とを含む。

【００１９】セラミックの本体１３２は、任意のサイズ
を有し得る。電子写真プロセスを利用するローラ４２と
しては、ローラ４２は、コピー又はプリント装置で現像
される基体の幅の現像に十分な幅を有することが好まし
い。一般的なシートサイズが米国では８．５×１１イン
チ又はレターサイズであり、又は欧州及び日本ではＡ４
サイズであることから、このような用紙に利用されるロ
ーラ４２は、従って、これらのシートの幅よりも大きい
長さを有する。従って、ローラ４２は、例えば９インチ
の長さＬを有し得る。シートの長手方向がペーパーパス
に垂直になる方向でペーパーパスを通って給紙されるシ
ートを処理するために、約１１．５インチ以上の長さＬ
が必要とされ得ることが理解されるべきである。ローラ
４２は、基体の適切な現像を実現するために基体に向か
ってマーキング粒子を進めるのに十分な任意の直径ＲＤ
を有し得る。例えば、図２に示されるように、ローラ４
２は約１インチのローラ直径ＲＤを有し得る。

【００２０】セラミックの本体１３２は、任意の適切な
セラミック材料から、任意の適切な商業的に利用可能な
方法で製造されることが可能である。例えば、セラミッ
クの本体１３２は、ダイプレスにより製造されることが
可能である。

【００２１】セラミックの本体の化学成分は、好ましく
はローラ４２の所要の電気特性を満たすように選択され
る。例えば、ハイブリッドスカベンジレス現像ドナーロ
ールとしては、セラミックの本体１３２は、半導体特性
を有する。ＨＳＤ現像で使用されるこのような半導体ロ
ールの成分は、本願にその全体が参考文献として組み入
れられるKazakosへの米国特許第5,473,418号に、より詳
細に記載されている。

【００２２】ローラ４２は更に、セラミックの本体１３
２に取り付けられたアルミニウム部材１４２を含む。こ
のアルミニウム部材１４２は、本体１３２の第１の面１
３６に固定される。好ましくは図２に示されるように、
ローラ４２は更に、第１のアルミニウム部材１４２と同
一であり得る第２のアルミニウム部材１４４を含む。第
２のアルミニウム部材１４４は、本体１３２の第２の面
１４０でセラミックの本体１３２に取り付けられる。第
１のアルミニウム部材１４２及び第２のアルミニウム部
材１４４は、セラミックの本体１３２に取り付けられる
ことが可能な任意な適切な形状を有することができる。

【００２３】図２に簡潔に示したとおり、セラミックの
本体１３２と適切に協働するように、第１のアルミニウ
ム部材１４２及び第２の部材１４４は、直径ＡＤ及び厚
さＡＴにより画定される外周１４６を有する円盤形状で
ある。好ましくは図２に示されるように、部材１４２及
び１４４の直径ＡＤは、セラミックの本体１３２の外周
面１３４の直径ＲＤと類似である。

【００２４】第１のアルミニウム部材１４２及び第２の
アルミニウム部材１４４の厚さＡＴは、ローラ４２に十
分な剛性及び強度を提供する程度まで十分に大きくなけ
ればならない。厚さＡＴは、部材１４２及び１４４の質
量が、セラミックの本体１３２への部材１４２及び１４
４の十分な接着を提供する程度まで小さいように、十分
小さくなければならない。部材１４２及び１４４の不当
に大きな厚さＡＴは、部材１４２及び１４４を本体１３
２に適切に固定するために部材１４２及び１４４を十分
に加熱するのに過度のエネルギーを必要とし得る。

【００２５】更に、ローラ４２はシャフト１５０を含
む。第１のシャフト１５０は、第１のアルミニウム部材
１４２に取り付けられる。好ましくは図２に示すよう
に、第１のシャフト１５０は部材１４２から外方向に延
伸する。

【００２６】好ましくは図２に示すように、ローラ４２
は更に、第２のシャフト１５２を含む。第２のシャフト
１５２は第２の部材１４４に取り付けられ、そこから外
方向に延伸する。

【００２７】シャフト１５０及び１５２は、アルミニウ
ム部材１４２及び１４４への取り付けが可能な任意の適
切且つ耐久性のある材料により製造されることが可能で
ある。好ましくは、シャフト１５０及び１５２は、マー
キング粒子と化学反応しない材料により製造される。更
に、ローラ４２を適切に回転支持するために、シャフト
１５０及び１５２は、ローラ４２に対して適切な回転摩
耗表面を提供する材料から製造される。このような適切
な材料は、ステンレス鋼であり得る。この適用に適し
た、１つの特別なステンレス鋼は４１６ＳＳである。

【００２８】シャフト１５０及び１５２は、任意の適切
なサイズを有してよく、互いに同一であってよい。例え
ば、シャフト１５０及び１５２は、２インチから成る長
さＳＬを有し得る。シャフト１５０及び１５２は、例え
ば、０．３７５インチから成る直径ＳＤを有し得る。

【００２９】好ましくは、そして本発明では、ローラ４
２は固相溶接技術を利用して製造される。アルミニウム
部材１４２及び１４４は、セラミックの本体１３２に固
相溶接され得る。同様に、第１及び第２のシャフト１５
０及び１５２は、第１のアルミニウム部材１４２及び第
２のアルミニウム部材１４４にそれぞれ固相溶接され得
る。本発明は、本体１３２を部材１４２及び１４４に溶
接するか、又は部材１４２及び１４４をシャフト１５０
及び１５２のそれぞれに溶接するために固体回転方法を
利用する際に実行され得るが、部材１４２及び１４４が
本体１３２並びにシャフト１５０及び１５２のそれぞれ
に固相溶接されることが好ましいことが理解されるべき
である。

【００３０】従って、図２に示されるようにローラ４２
は、好ましくは４つの固相溶接部分を有する。第１の本
体溶接部分１５４は、セラミックの本体１３２と第１の
部材１４２との間に位置する。第２の本体溶接部分１５
６は、セラミックの本体１３２と第２の部材１４４との
間に位置する。第１のシャフト溶接部分１６０は、第１
のシャフト１５０と第１の部材１４２との間に位置す
る。第２のシャフト溶接部分１６２は、第２のシャフト
１５２と第２の部材１４４との間に位置する。

【００３１】溶接部分又は溶接部１５４、１５６、１６
０及び１６２のそれぞれは、好ましくは固相溶接方法に
より製造される。このような固相溶接方法は、拡散及び
摩擦溶接を含む。摩擦溶接がローラ４２の固相溶接のた
めに最も商業的に適した方法であると本願の出願人は考
えるので、摩擦溶接方法がより詳細に説明される。摩擦
溶接は、熱を生成して隣接表面から材料を可塑的に変位
させるように、互いに対して回転又は移動する加工物を
圧縮力による接触の下で溶接する固相溶接方法である。

【００３２】摩擦溶接の基本ステップは、一方の加工物
を回転させ、他方の加工物を静止状態で保持する第１の
ステップを含む。適切な回転速度に達すると、２つの加
工物は近づけられ、軸方向の力が加えられる。第２のス
テップでは、２つの加工物間の接合点での摩擦が、加工
物を局所的に加熱し、アプセットが開始される。最後
に、加工物の１つの回転を止め、アプセット溶接が完了
する。

【００３３】４つの溶接部分１５４、１５６、１６０及
び１６２での摩擦溶接は、摩擦溶接方法内でエネルギー
を供給するための２つの方法の内の何れかにより達成さ
れることができる。摩擦溶接方法内でエネルギーを供給
するための２つの方法は、従来の摩擦溶接とも呼ばれ得
る直接駆動摩擦溶接、及びイナーシャ摩擦溶接である。
従来の摩擦溶接は、圧力の連続的な入力及び回転速度を
利用するが、イナーシャ摩擦溶接は、フライホイール摩
擦溶接とも呼ばれ、フライホイールに蓄えられたエネル
ギーを利用し、これが完全に消費されると、溶接プロセ
スを終了させる。

【００３４】直接駆動摩擦溶接では一般に、加工物の１
つがモータにより駆動されるユニットに取り付けられ、
他方の加工物は回転しないように抑制される。モータに
より駆動される加工物は、所定の一定速度で回転され
る。溶接されるべき加工物は共に移動され、それにより
摩擦溶接力が加えられる。所定の時間が経過した後、又
は加工物間で予め決められた量のアプセットが行われる
と、回転駆動力が停止される。回転停止後の所定の時間
の間、圧力が２つの加工物に加えられる。

【００３５】イナーシャ摩擦溶接では、加工物の１つが
フライホイールに接続され、他方の加工物は回転しない
ように抑制される。フライホイールは、所定の回転速度
まで加速され、これにより必要とされるエネルギーを貯
える。駆動モータは連結を解かれ、加工物は摩擦溶接力
により互いに押し当てられる。運動エネルギーが完全に
放散した後、回転中の加工物は停止する。加工物の相対
回転の終了後に、処理を完了するために力が加工物に加
えられる。摩擦溶接方法は、その全体が参考文献として
本願に組み入れられる『溶接ハンドブック第２巻（Weld
ing Handbook、Volume 2）』（米国溶接協会（American
Welding Society））に、より詳細に説明されている。

【００３６】直接駆動溶接とイナーシャ駆動溶接の何れ
も、本発明の固相溶接されたロールを提供するのに効果
的であり得るが、本願の出願人は、本発明には直接駆動
溶接方法がより適切であると考える。イナーシャ駆動溶
接は、より安価且つより複雑でない摩擦溶接装置の利点
を提供し、生産施設内で制御されるべきより少ない処理
パラメータを備える一方で、イナーシャ駆動溶接方法で
利用可能なより少数の制御可能な処理パラメータは、本
発明に適した処理の最適化に対して十分な自由度を与え
ないと、本願の出願人は考える。

【００３７】本発明は、１つは対称軸の周りを回転し、
他方は静止状態である２つの加工物と共に固相即ち摩擦
溶接を利用して説明されるが、本発明の範囲内で代替の
相対運動が利用され得ることは理解されるべきである。
例えば、一方の加工物が回転し、他方が静止している従
来の又は最も一般に使用される方式の他に、一般に逆回
転と呼ばれる更なる方式は、両方の加工物が回転するこ
とをもたらす。これらの加工物は反対方向に回転する。
逆回転は通常、より高速な回転速度をもたらすために非
常に小さい直径を有する加工物に対して利用される。

【００３８】２つの静止状態の加工物が、それらの間に
配置された回転部品に押し当てられる場合に、また別の
相対運動の方式が利用される。この方式は、２つの末端
部品が長いか又は扱いにくい形状であり、そのために回
転させづらい場合に好ましい。

【００３９】また別の方式は、中央に位置する静止状態
の部品に押し当てられる２つの回転部品を含む。この方
式は一般に、ツイン溶接（twin weld）として知られて
いる。ツイン溶接方式を利用することにより、第１及び
第２のアルミニウム部材が同時にセラミックの本体に溶
接されることが可能になる。また、ツイン溶接方式は、
第１のシャフト及び第２のシャフトの両方を同時に溶接
することを可能にする。より複雑な装置を入手するため
の更なる費用が、ツイン溶接方式の使用には必要とされ
得る。

【００４０】ここで図１を参照すると、本発明のローラ
４２が、直接駆動摩擦溶接装置１６４に取り付けられて
示される。摩擦溶接されたアセンブリを提供するため、
資本設備コストを削減するため、及びより単純且つより
頑強な方法を提供するために、アルミニウム部材が静止
状態で保持され、セラミックの本体及びシャフトが同時
に回転され得る一方で、シャフト及び本体は別々にアル
ミニウム部材に溶接されることが好ましいことが理解さ
れるべきである。

【００４１】先ずシャフトがアルミニウム部材に溶接さ
れ、次に図１に示されるようにシャフトとアルミニウム
部材のアセンブリがセラミックの本体に溶接され得る一
方で、アルミニウム部材が先ずセラミックの本体に溶接
され、次にシャフトがアルミニウム部材に溶接されても
よいことは理解されるべきである。

【００４２】図１に示されるように、本体１３２は好ま
しくは、固定した加工物取り付け装置１６６に取り付け
られる。取り付け装置１６６は、調節可能な機械式チャ
ックであり得る。直接駆動摩擦溶接装置１６４は、図１
に示されるように第１の部材１４２と第２の部材１４４
（図２参照）の両方を摩擦溶接するために利用される。
第１の部材１４２が溶接装置１６４により溶接された
後、ローラ４２の本体１３２は両端を反転され、第２の
部材１４４が本体１３２に溶接される。

【００４３】図１に示されるように、第１のアルミニウ
ム部材１４２は、セラミックの本体１３２と同軸的に、
本体１３２の第１の面１３６に配置される。第１のアル
ミニウム部材１４２は、回転加工物取り付け装置１７０
により支持される。取り付け装置１７０は、例えば、機
械式チャックの形であってよい。溶接装置１６４は、部
材１４２及び本体１３２と同軸的に配置されるアーム１
７２を含む。アーム１７２は、モータ１７４により回転
され、フレーム１８０の周りのベアリング１７６により
支持される。シリンダ１８２は、アーム１７２に対して
圧力を加える。シリンダ１８２は圧力源１８４により駆
動される。アーム１７２は、部材チャック１７０に接続
され、部材チャック１７０はアーム１７２と共に回転す
る。

【００４４】例えば、溶接作業を実行するために、オペ
レータはローラ４２の本体１３２を本体チャック１６６
に配置する。同様に、部材１４２は部材チャック１７０
に配置される。オペレータは次に、溶接装置１６４のサ
イクルを開始する。アーム１７２はその後、矢印１８６
の方向への回転を開始する。アーム１７２は同様に、図
１に示されるのと反対方向に回転してもよいことが理解
されるべきである。アーム１７２の回転速度は、約８０
０ｒｐｍ（回転／分）乃至約１６００ｒｐｍであり得
る。より高い回転速度がより小型の加工物には好まし
く、より低い回転速度がより大型の加工物には好ましい
ことが理解されるべきである。

【００４５】アーム１７２は次に、矢印１９０の方向に
進み、第１の部材１４２を本体１３２の第１の面１３６
に対して付勢する。シリンダ１８２は、アーム１７２に
対して圧力源１８４から圧力を加える。圧力源１８４か
らの圧力は、約２００ｐｓｉ（ポンド／平方インチ絶対
圧力）乃至約２，０００ｐｓｉであり得る。圧力及び部
材１４２と本体１３２との間の相対運動の組合せによ
り、それらの間に固体摩擦溶接部１９２を形成する。

【００４６】アーム１７２が矢印１９０の方向に完全に
進められた後、シリンダ１８２は所定の時間の間、アー
ム１７２に対して圧力源１８４からの圧力を加え続け
る。アーム１７２は次に、矢印１９０と反対方向の最初
の位置に戻される。部材１４２を取り付けられた本体１
３２は次に、チャック１６６及び１７０から取り外され
る。ローラ４２はその後、両端を反転され、次に第２の
部材１４４が本体１３２の第２の面１４０に溶接され
る。

【００４７】ここで図５を参照すると、第１のシャフト
１５０を第１の部材１４２に溶接するために使用される
イナーシャ溶接装置１６４が示される。溶接装置１６４
は同様の方法で、第２のシャフト１５２を第２の部材１
４４に同様に溶接し得ることが理解されるべきである。

【００４８】図５に示される溶接装置１６４は、部材チ
ャック１７０が第１の部材１４２よりも直径がかなり小
さい第１のシャフト１５０を固定するために調節される
点以外は、図１に示されるイナーシャ溶接装置１６４と
同一であり得る。

【００４９】第１のシャフト１５０を第１の部材１４２
に摩擦溶接する際の溶接装置１６４の作業は、図１に示
されるように第１の部材を本体１３２に溶接するために
使用される際の装置１６４の作業に類似である。例え
ば、オペレータは、本体１３２及び第１の部材１４２を
含むローラ４２を本体チャック１６６に配置する。オペ
レータは次に、第１のシャフト１５０を部材チャック１
７０に配置する。その後、摩擦溶接装置１６４のサイク
ルが開始される。アーム１７２は次に、矢印１８６の方
向に回転し、それにより部材チャック１７０及びシャフ
ト１５０を矢印１８６の方向に回転させる。シリンダ１
８２は次に、アーム１７２を矢印１９０の方向に進め、
それにより第１のシャフト１５０を第１の部材１４２に
対して移動させる。

【００５０】アーム１７２の回転速度は、例えば、８０
０ｒｐｍ乃至１６００ｒｐｍであってよい。シャフト１
５０がかなり小さい場合、このシャフトの回転速度は高
められる必要があり得る。シリンダ１８２により加えら
れる圧力は、例えば、２００乃至２，０００ｐｓｉであ
ってよい。所定の時間の経過後、第１のシャフト１５０
の回転が停止される。シャフト１５０の回転が終了した
後、シリンダ１８２により所定の時間の間、圧力が加え
られ続ける。

【００５１】第１のシャフト摩擦溶接部分１６０が完全
に形成された後、ローラ４２は本体チャック１６６及び
部材チャック１７０から取り外され、ローラ１４２は両
端を反転され、第２のシャフト１５２で溶接を実行す
る。

【００５２】ここで図３を参照すると、本発明の代替の
実施の形態がローラ２４２として示される。ローラ２４
２は、ローラ２４２が中空でない本体２３２を含む点以
外は、図１、２及び５のローラ４２に類似している。ロ
ーラ２４２は、図３には本体２３２の第１の端部２３６
にのみ配置されているように示されているが、ローラ２
４２の反対側の端部に同様に配置されるアルミニウム部
材２４３を含む。部材２４３は、本発明の第１の部材１
４２と同一であってよい。

【００５３】ローラ２４２は更に、第１のアルミニウム
部材２４３から外方向に延伸する、点線で示されるシャ
フト２５０を含む。シャフト２５０は、図１、２及び５
のシャフト１５０と類似している。シャフト２５０と同
一であり得る第２のシャフト（図示せず）は、第１のア
ルミニウム部材２４３と同一であり得る第２のアルミニ
ウム部材（図示せず）から外方向に延伸するローラ２４
２の反対側の端部に位置する。

【００５４】ローラ２４２は、図１及び５の直接駆動摩
擦溶接装置１６４を利用して製造されることができる。
装置１６４の本体チャック１６６は、本体２３２を固定
するために利用され得、部材チャック１７０は、部材２
４３を保持及び回転するために利用され得る。ローラ２
４２を溶接する際の摩擦溶接装置１６４の作業は、図１
及び５に関してより詳細に説明された処理に類似してい
る。

【００５５】再度図２を参照すると、ローラ４２は、上
述の摩擦溶接方法により組み立てられた後、更に機械加
工され得る。例えば、セラミックの本体１３２の外周面
１３４は、精密研削され得る。また、研削には、アルミ
ニウム部材１４２及び１４４の外部の研削も含まれ得
る。部材１４２及び１４４は機械加工により、摩擦溶接
処理中に生じた、点線で示される凸部１５８を除去する
ことができる。更に、シャフト１５０及び１５２の外周
が、本体１３２の外周面１３４と共に精密研削されるこ
とも可能である。

【００５６】更に、心がシャフト１５０及び１５２の外
面から内側方向に延伸し得る。心は、ローラ４２の回転
のための表面を提供するために利用され得る。それによ
りローラ４２は、セラミックの本体１３２並びにシャフ
ト１５０及び１５２を同時に研削することができる。或
いは、ローラ４２の外周は、心なし研削装置で同時に研
削されてもよい。このような後続の精密研削作業は、ハ
イブリッドスカベンジレス現像に必要とされるローラ４
２の非常に精密な幾何学的形状を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイナーシャ溶接されたセラミックのド
ナーロールを含む図４の現像装置で使用される、図２の
線Ｉ−Ｉに沿った矢印方向のドナーロールの断面図であ
る。

【図２】管状の円筒形セラミックコアを伴う本発明の固
相溶接されたセラミックのドナーロールの平面図であ
る。

【図３】中空でない円筒形セラミックコアを伴う本発明
の固相溶接されたセラミックのドナーロールの代替の実
施の形態の、部分的に断面図が示される部分平面図であ
る。

【図４】プリント装置で使用される現像装置を示す概略
正面図である。

【図５】図２の固相溶接されたセラミックのドナーロー
ルの一部として使用されるエンドキャップサブアセンブ
リの、部分的に断面図が示される部分平面図である。

【符号の説明】

４２ドナーロール１３２セラミックの本体１３６本体の第１の面１４０本体の第２の面１４２第１のアルミニウム部材１４４第２のアルミニウム部材１５０第１のシャフト１５２第２のシャフト１５４第１の本体溶接部分１５６第２の本体溶接部分１６０第１のシャフト溶接部分１６２第２のシャフト溶接部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックの本体と、該セラミックの本体に取り付けられたアルミニウム部材
と、該アルミニウム部材に取り付けられたシャフトと、を含むローラ。
【請求項２】現像画像を形成するためにマーキング粒
子が潜像に向かって進められる装置で使用される現像ロ
ーラであって、本体と、該本体に摩擦により溶接された部材と、該部材に取り付けられたシャフトと、を含む、現像ローラ。
【請求項３】現像画像を形成するためにマーキング粒
子が潜像に向かって進められるタイプの電子写真プリン
ト装置であって、該プリント装置は現像ユニットを含
み、該現像ユニットが、補給用のマーキング粒子を中に貯蔵するためのチャンバ
と、開口部とを中に画定するハウジングと、該ハウジングに回転可能に取り付けられ、前記開口部に
隣接して配置される現像ローラであって、前記マーキン
グ粒子を前記チャンバから潜像に向かって進めるように
構成され、本体と、該本体に摩擦により溶接された部材
と、該部材に取り付けられたシャフトとを含む現像ロー
ラと、を含むことを特徴とする、電子写真プリント装置。