JP2001175074A - 現像ロール - Google Patents

現像ロール

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JP2001175074A
JP2001175074A JP35577299A JP35577299A JP2001175074A JP 2001175074 A JP2001175074 A JP 2001175074A JP 35577299 A JP35577299 A JP 35577299A JP 35577299 A JP35577299 A JP 35577299A JP 2001175074 A JP2001175074 A JP 2001175074A
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JP
Japan
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shaft end
developing roll
core metal
metal
pipe
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JP35577299A
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English (en)
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Kazuyuki Yamaguchi
和志 山口
Koji Yamaguchi
浩二 山口
Yukio Oyama
幸男 大山
Tsutomu Saito
勤 齋藤
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Sumitomo Riko Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Riko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製の芯金を使用しながら、全体を軽量化
することができ、しかも短時間で簡単に製造することが
できると共に、特に軸方向長さにおける寸法精度に優れ
た信頼性の高い現像ロールを提供する。 【解決手段】 金属製のパイプ部2の両端に金属製の軸
端部3を気密に接合した芯金と、芯金の外周に設けたゴ
ム弾性層とからなる現像ロールであって、パイプ部2と
軸端部3の片方の端面に突出部3bを設け、この突出部
3bにおいて当接幅0.1〜0.8mmで当接したパイプ
部2と軸端部3との環状当接部5が抵抗溶接されてい
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、
特に軽量で寸法精度に優れた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の電子写真
装置においては、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】上記電子写真装置に用いられる現像ロール
は、金属製の芯金の外周にゴム等の柔軟性のある弾性部
材を被覆した構造を有している。また、金属製の芯金と
しては、従来から、SUS材やSUM材等の鋼製丸棒材
料や、これに無電解ニッケルメッキなどの防錆処理を施
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
ように金属製の芯金の外径が大きくなると、必然的に現
像ロールの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】上記した現像ロールの
軽量化に対して、削り出しで作製する芯金の材質を軽量
なアルミニウムにしたものや、図1に示すように金属製
のパイプ部2の両端に、軸受部3aを有する軸端部3を
圧入した芯金1が提案されている。尚、この芯金1の外
周にゴム弾性層4を被覆形成して現像ロールが構成され
る。
【0008】しかし、アルミニウムを削り出した芯金の
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、特に軸受部での
摩耗が激しく、回転不良やガタツキ等が発生するという
欠点があった。また、削り出しによる残留応力がアルミ
ニウムの芯金内に残り、特にゴム弾性層がシリコーンゴ
ム等の高温成形が必要な材料の場合には、ゴム弾性層形
成後にロールが変形しやすいという問題もあった。
【0009】更に、図1に示すパイプ部2に軸端部3を
圧入した芯金1の場合、圧入であるためパイプ部2と軸
端部3の接合力に限界があり、強い力がかかったとき軸
端部3が抜けたり、軸端部3とパイプ部2との間で滑り
が発生するという問題があった。圧入力を高めるために
は圧入代を大きくとる必要があるが、薄い鋼材からなる
パイプ部2が変形が起こりやすく、大きな圧入代を設定
することができない。一方、圧入代を大きく設定するた
めにパイプ部2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。
【0010】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材等の金属製の芯金を使用しなが
ら、全体を軽量化することができ、しかも短時間で簡単
に製造することができると共に、寸法精度に優れた信頼
性の高い現像ロールを提供することを目的とする。
【0011】
【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、金属製のパイプ部
の両端に金属製の軸端部を気密に接合した芯金と、該芯
金の外周に設けたゴム弾性層とからなる現像ロールであ
って、前記パイプ部と軸端部の少なくとも片方の端面に
軸方向の突出部を設け、該突出部で互いに当接したパイ
プ部と軸端部との環状当接部が抵抗溶接されていること
を特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】現像ロールの軽量化の要望に対し
て、本発明者らは特開平11−83730号により、芯
金を構成する金属製のパイプ部と軸端部とを抵抗溶接に
よって接合する方法を提案した。具体的には、図2に示
すように、パイプ部2の両端内周を切削して内径を僅か
に拡径した嵌合部2aを形成し、この嵌合部2aに軸端
部3を嵌め込んで抵抗溶接する。このように嵌合部2a
を設けて抵抗溶接すれば、金属製のパイプ部2と軸端部
3を強固に接合することができる。
【0013】しかしながら、上記の抵抗溶接による方法
では、嵌合部2aでのパイプ部2と軸端部3の接触面積
が大きいため、溶接電源の出力を大きくする必要がある
うえ、溶接時間も長くなるという不都合がある。また、
溶接電源の出力が大きいと、溶接時間の長時間化と相俟
って、溶接による溶け込み量が大きく且つ不安定になる
ため、特に芯金の長さ方向のバラツキが大きくなりやす
い。
【0014】そこで、本発明においては、金属製のパイ
プ部と金属製の軸端部を抵抗溶接する際に、パイプ部と
軸端部の少なくとも片方の端面に軸方向の突出部を設
け、この突出部でパイプ部と軸端部を環状に当接させる
ことにより、パイプ部と軸端部の接触面積を小さくし
た。例えば、図3に示すように軸端部3の接合側外周面
を切削して中心部に円柱状の突出部3bを設けるか、又
は逆に図4に示すようにパイプ部2の接合側外周面を切
削して環状の突出部2bを設け、両者を突出部2b、3
bで環状に当接させた状態で抵抗溶接を行う。尚、図3
及び図4では突出部2b、3bを内周側に設けたが、外
周面を切削して内周側に突出部を設けることもできる。
【0015】突出部2b、3bでのパイプ部2と軸端部
3との環状当接部5は、径方向における当接幅を少なく
とも0.1mm、好ましくは0.3mm以上とし、且つ
0.8mm以下とすることが望ましい。また、突出部2
b、3bによりパイプ部2と軸端部3の間に形成される
空隙が小さいと、この空隙を通して溶接電流がパイプ部
2と軸端部3の間を直接流れてしまうので、これを防ぐ
ために突出部2b、3bの突出長さを少なくとも0.1
mmとすることが好ましい。
【0016】このように突出部2b、3bで互いに当接
させることにより、パイプ部2と軸端部3の環状当接部
5での接触面積を小さくすることができ、その結果とし
て溶接電源の出力を低減し、同時に溶け込み量を少なく
抑えることができるので、溶接時間を大幅に短縮するこ
とが可能となる。更に、溶け込み量が少なく且つ安定化
することによって、特に軸方向長さのバラツキを少なく
して、寸法精度の高い芯金を得ることができる。
【0017】また、抵抗溶接で接合した芯金は、パイプ
部と軸端部が共に鋼等の金属製のため高強度であるう
え、両者の接合部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の破断強度まで上昇
する。従って、芯金の外周にゴム弾性層を形成する際
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、パイプ部が変形したり、
両端を気密に接合封止されたパイプ部の内圧の上昇によ
り軸端部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。
【0018】しかも、この芯金は軸端部を除く中央部分
が中空のパイプ部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。特にパイプ部と軸端部が
抵抗溶接により強固に接合されているので、パイプ部の
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。
【0019】
【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
意した。また、外径16mmで軸中心から一端に外径8
mmの軸受部を有するSUS材からなる軸端部を用意
し、その他端から0.1mmの幅で外周面を深さ0.5m
mだけ切削して、軸端部の他端中心に直径15mmの円
柱状の突出部を設けた。
【0020】このパイプ部の両端にそれぞれ軸端部を軸
中心を一致させながら突出部を突き当てることにより、
パイプ部と軸端部を当接幅0.5mmの環状当接部で当
接させて保持した。この状態に保持したパイプ部と軸端
部を抵抗溶接機に装着し、押し込み量が0.15mmと
なる圧力で軸方向に加圧しながら溶接電源から電流を流
すことにより、パイプ部と軸端部との環状当接部を気密
に抵抗溶接して、本発明の芯金(試料1)を製造した。
【0021】比較のために、上記と同じパイプ部及び軸
端部を用意し、パイプ部の両端内周面を10mmの長さ
だけ切削して肉厚0.5mmの嵌合部を形成した。ま
た、軸端部は、軸受部と反対側外周面を長さ10mmで
深さ0.5mmだけ切削した。このパイプ部の嵌合部に
軸端部を嵌め込み、押し込み量0.15mmとなるよう
加圧しながら抵抗溶接して比較例の芯金(試料2)を作
製した。更に、上記芯金と同一の形状と寸法になるよう
に、SUS材から削り出した従来例の芯金(試料3)も
準備した。
【0022】得られた各試料の芯金について、重量を比
較すると共に、抵抗溶接における溶接時間と溶接電流
量、並びに芯金の全長寸法公差を測定し、下記表1に示
した。本発明による試料1の芯金は、比較例の試料2の
芯金に比べて、抵抗溶接に要する溶接時間及び溶接電流
量が共に1/3になり、同時に芯金の寸法精度も2倍に
向上していることが分かる。また、従来例のSUS材か
ら削り出した試料3の芯金は、寸法精度には優れている
が、本発明の試料1の芯金に比べ重量が約2.5倍も重
い。
【0023】
【表1】試料 芯金重量 溶接時間 溶接電流量 芯金の全長寸法公差 1 135g 0.5秒 5kA 0.1mm以下 2 135g 1.5秒 15kA 0.3mm以下 3 347g 切削加工 − 0.02mm以下
【0024】尚、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
きの力を測定したところ、いずれの試料の芯金も引き抜
き力は100kgf以上であった。また、パイプ部を固
定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た結果、得られた空転トルクは全
ての試料の芯金で100kgf以上であった。
【0025】更に、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。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、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時間実施した後、現像ロールの軸受部
の状態及び芯金の接合部の状態に何ら問題はなかった。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、材料強度に優れた金属
製のパイプ部と軸端部を小さな接触面積で抵抗溶接する
ことにより、抵抗溶接に要する時間を短縮して、軽量で
あると同時に、特に軸方向長さにおける寸法精度に優れ
た芯金を得ることができ、従って軽量で接合強度や耐久
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】従来の現像ロールを示す概略の断面図である。
【図2】従来の現像ロールに用いる圧入芯金を示す概略
の断面図である。
【図3】本発明の現像ロールに用いる芯金の具体例を示
す概略断面図である。
【図4】本発明の現像ロールに用いる芯金の別の具体例
を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 芯金 2 パイプ部 2a 嵌合部 3 軸端部 3a 軸受部 2b、3b 突出部 4 ゴム弾性層 5 環状当接部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大山 幸男 愛知県小牧市東三丁目1番地 東海ゴム工 業株式会社内 (72)発明者 齋藤 勤 愛知県小牧市東三丁目1番地 東海ゴム工 業株式会社内 Fターム(参考) 2H077 AD06 FA13 FA16 FA22 FA26 3J103 AA02 AA13 AA27 AA35 AA81 CA04 CA05 CA15 EA03 EA06 EA11 FA12 FA15 FA18 FA19 GA02 GA52 GA57 GA58 HA03 HA05 HA12 HA15 HA32 HA53

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製のパイプ部の両端に金属製の軸端
    部を気密に接合した芯金と、該芯金の外周に設けたゴム
    弾性層とからなる現像ロールであって、前記パイプ部と
    軸端部の少なくとも片方の端面に軸方向の突出部を設
    け、該突出部で互いに当接したパイプ部と軸端部との環
    状当接部が抵抗溶接されていることを特徴とする現像ロ
    ール。
  2. 【請求項2】 前記パイプ部と軸端部との環状当接部で
    の径方向の当接幅が0.1〜0.8mmであることを特徴
    とする、請求項1に記載の現像ロール。
JP35577299A 1999-12-15 1999-12-15 現像ロール Pending JP2001175074A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014080791A1 (ja) * 2012-11-22 2014-05-30 株式会社エフ・シ-・シ- 一体部材の製造方法及び一体部材
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