JP2008122460A

JP2008122460A - 導電性ローラ

Info

Publication number: JP2008122460A
Application number: JP2006303052A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Mukoyama; 慶彦向山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【課題】導電性樹脂よりなるシャフト部材の周方向の外径寸法のばらつきを大幅に抑えることのできる導電性ローラを提供する。
【解決手段】導電性ローラ１０は、外周円筒部４と、円筒支持部６ａ〜６ｄとが別体で構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は芯金と、導電性の外周円筒部と、この外周円筒部を芯金に対して支持する導電性の円筒支持部とで構成されたシャフト部材の周囲に被覆層を形成してなる導電性ローラに関する。

複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与した導電性ローラが用いられている。

このような導電性ローラは、シャフト部材の外側に導電性の被覆層を形成して構成されているが、このような導電性ローラを軽量にするため、図１にシャフト部材軸線を含む断面図で、そして、図２にこの軸線に垂直な断面図で示すように、シャフト部材９０を、芯金９１と、その外側に配置された導電性樹脂よりなるパイプ状部材９２とで構成し、パイプ状部材９２として、外周円筒部９３と、この外周円筒部９３を芯金９１に対して支持する導電性の円筒支持部９４とを一体的に射出成形したものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。そして、円筒支持部９４として、半径方向内外に延在するリブ９５の複数本を周方向に配列したものが用いられる。また、樹脂の熱収縮による長さ方向外径の変化を抑えるため、パイプ状部材９２として、図１に示すように、これを長さ方向に分割した短い部材を成形し、これらの部材を芯金９１上にローラ軸方向に繋ぎ合わせて、所定の長さのパイプ状部材９２とするものも提案されている。

なお、図２は、図１のＡ−Ａ矢視に対応し、図１は、図２のＢ−Ｂ矢視に対応している。
特開２００４−１５０６１０号公報

しかしながら、導電性ローラの外径寸法に対する要求精度はますます高まっており、シャフト部材９０の外径のバラツキを小さくすることが求められている現状にあって、外周円筒部９３と円筒支持部９３を構成するリブ９５とは一体的に射出成形されるので、成形後の冷却過程における熱収縮の影響によって、シャフト部材９０の外周面の半径は、リブ９５が配置されている周方向位置では大きく、リブ９５の配置されていない周方向位置では小さくなる傾向があり、このことによって、金型内では真円であった外周円筒部９３は、多角形状に変形し、周方向の外径精度が悪くなるという問題があった。すなわち、製品の導電性ローラにおけるパイプ状部材９２は、図３に示すように、リブが存在しない周方向位置における外周面の半径r₁は、リブが存在する周方向位置における外周面の半径r₂より小さくなってしまう。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、導電性樹脂よりなるシャフト部材の周方向の外径寸法のばらつきを大幅に抑えることのできる導電性ローラを提供することを目的とする。

＜１＞は、芯金と、導電性の外周円筒部と、この外周円筒部を少なくともその長さ方向中央部分で芯金に対して支持する導電性の円筒支持部とで構成されたシャフト部材の周囲に被覆層を形成してなる導電性ローラにおいて、
前記外周円筒部と、円筒支持部とを別体で構成してなる導電性ローラである。

＜２＞は、＜１＞において、前記円筒支持部は、軸方向に並べられた複数個の支持部材よりなり、これらの支持部材の、軸方向の位置決めをする位置決め手段を具えてなる導電性ローラである。

＜３＞は、＜２＞において、前記外周円筒部を、１個の円筒部材、もしくは、軸方向に連結された複数の円筒部材で構成し、前記位置決め手段を、前記円筒部材の内周面を軸に対してテーパ状に傾斜させるとともに、それらの支持部材の外径寸法を、それらの軸方向位置における円筒部材の内径寸法に対応させることで構成してなる導電性ローラである。

＜４＞は、＜２＞もしくは＜３＞において、前記外周円筒部を、軸方向に連結された複数の円筒部材で構成し、前記支持部材の少なくとも一つを、相互に隣接する円筒部材の連結部を含む軸方向位置に位置決めしてなる導電性ローラである。

＜１＞によれば、外周円筒部と、円筒支持部とを別体で構成したので、外周円筒部を円筒単体として成形することができ、金型から取り出したあとの冷却過程で周方向に不均一に変形することはなく、周方向の外径寸法のばらつきを大幅に抑えることができる。

＜２＞によれば、前記円筒支持部は、軸方向に並べられた複数個の支持部材よりなり、これらの支持部材の、軸方向の位置決めをする位置決め手段を具えるので、外周円筒部を、長さ方向の外径のバラツキが所望の範囲内に収めるべく、必要な数支持部材を、必要な位置に配置することができる。

＜３＞によれば、前記位置決め手段を、外周円筒部を構成する１またはそれ以上の円筒部材の内周面を、軸に対してテーパ状に傾斜させるとともに、それらの支持部材の外径寸法を、それらの軸方向位置における円筒部材の内径寸法に対応させることで構成したので、もともと金型からの抜き勾配として必要なテーパ部分を、前記円筒部材の内周面に形成すれば、それ以外の位置決めのための機構を必要とせず、支持部材の軸方向に位置決めを簡易に行うことができる。

＜４＞によれば、前記外周円筒部を、軸方向に連結された複数の円筒部材で構成し、前記支持部材の少なくとも一つを、相互に隣接する円筒部材の連結部を含む軸方向位置に位置決めするので、一つの支持部材で互いに隣接する円筒部材の両方を支持することができ、支持部材の数を最小のものに抑えることができる。

本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図４は、本発明の第一の実施形態の導電性ローラを示す図であり、導電性ローラ１０は、シャフト部材１の半径方向外側に、被覆層２を塗布等によって形成して構成される。この被覆層２は、１以上の層よりなるものとし、例えば、ゴムやポリウレタンなどのフォーム体よりなる弾性の高い弾性層とその外側に塗布形成された樹脂表面層とで構成することができる。

シャフト部材１は、芯金３と、円筒の一方の端に円板状のフランジ部９を一体的形成してなる円筒部材４と、軸方向に間隔をおいて配置され、円筒部材４の内周部分を芯金３に対して支持する１以上の支持部材６ａ〜６ｄとで構成される。

図示の場合、支持部材６ａ〜６ｄは、軸方向に間隔ａをおいて軸方向に配置され、リング状の外形状を有し、その内径は、芯金３を内嵌する寸法に設定される。

そして、円筒部材４の内周は、金型から抜くための抜き勾配が設けられ、円筒部材４の内径は、フランジ部９からaだけ離れた位置ではd₁であり、さらにaずつ離れるごとにΔdだけ径が大きくなるよう抜き勾配が形成されている。そして、この抜き勾配に対応して、リング状をなす支持部材６ａ〜６ｄの外径は、それぞれが、所定の位置で位置決めされるようフランジ部９から遠ざかるに従ってわずかずつ大きくなるよう形成されており、例えば、フランジ部９から2番目に近い支持部材６ｂの外径は、この支持部材６ｂが配置されるべき軸方向位置、すなわち、フランジ部９からaも2倍だけ離れて位置するよう、この軸方向位置における円筒部材２の内径（d+Δd）に材料の半径方向に収縮代を加えた値に設定することが行われる。

そして、このように支持部材６ａ〜６ｄを等間隔aで並べることにより、円筒部材２の軸方向変形を効果的に抑えることができ、また、円筒部材４は、その軸線の周りに等方的であるので周方向に寸法のバラツキも極めて小さなものにすることができる。

ここで、円筒部材４、および、支持部材６ａ〜６ｄの材料としては、汎用樹脂やエンジニアリングプラスチックの中から適宜選定すればよく、特に制限されるものではないが、適度の強度を有するとともに、射出成型等により成形可能なものであるのが好ましい。

円筒部材４の材料として、具体的には、エンジニアリングプラスチックの場合、例えば、ポリアセタール、ポリアミド樹脂（例えば、ポリアミド６、ポリアミド６・６、ポリアミド１２、ポリアミド４・６、ポリアミド６・１０、ポリアミド６・１２、ポリアミド１１、ポリアミドＭＸＤ６（メタキシレンジアミンとアジピン酸とから得られるポリアミド）等）、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレンなどを挙げることができる。また、汎用樹脂としては、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンなどが挙げられる。その他、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等を用いることもできる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記の中でも、エンジニアリングプラスチックが好ましく、特に、ポリアセタール、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネートなどが、熱可塑性で成形性に優れ、かつ、機械的強度に優れる点で一層好ましい。特に、ポリアミド６・６、ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミド６・１２、ポリブチレンテレフタレート、あるいはこれらの混合樹脂が好適である。なお、熱硬化性樹脂を用いることに差し支えはないが、リサイクル性を考慮すれば熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。

円筒部材４や支持部材６ａ〜６ｄに導電性を付与するための導電剤としては、樹脂材料中に均一に分散することができるものであれば各種のものを使用することが可能であるが、カーボンブラック粉末、グラファイト粉末、カーボンファイバーやアルミニウム、銅、ニッケルなどの金属粉末、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化物粉末、導電性ガラス粉末などの粉末状導電剤が好ましく用いられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。この導電剤の配合量は、目的とする導電ローラの用途や状況に応じて適当な抵抗値が得られるように選定すればよく、特に制限されるものではないが、通常はこれらの材料全体に対して５〜４０重量％、特には、５〜２０重量％とすることが好ましい。

円筒部材４の材料中には、必要に応じ補強や増量等を目的として各種導電性または非導電性の繊維状物やウィスカー、フェライトなどを配合することができる。繊維状物としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維などの繊維を挙げることができ、また、ウィスカーとしては、チタン酸カリウムなどの無機ウィスカーを挙げることができる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの配合量は、用いる繊維状物やウィスカーの長さおよび径、主体となる樹脂材料の種類や目的とするローラ強度等に応じて適宜選定することができるが、通常は材料全体の５〜７０重量％、特には１０〜２０重量％である。

なお、支持部材６ａ〜６ｄの材料としては、この部分の体積が小さく全体の重量への寄与度が小さいことから、アルミニウムや鉄などの金属とすることもできる。

また、芯金３としては、例えば、硫黄快削鋼やアルミニウム、ステンレス鋼等に、ニッケル、亜鉛めっき等を施したものを用いることができる。

図５は、本発明に係る第二の実施形態における導電性ローラを示す断面図であり、導電性ローラ２０は、シャフト部材２１の半径方向外側に、被覆層２を形成してなる。

シャフト部材１は、芯金３と、相互に軸方向に接続され複数の円筒部材２４と、軸方向に間隔をおいて配置され、円筒部材２４の内周部分を芯金３に対して支持する複数の支持部材２６とで構成される。軸方向に接続され複数（図示の場合は４個）の円筒部材２４は、外周円筒部を構成し、複数（図示の場合は５個）の支持部材２６は円筒支持部を構成する。

図６は、支持部材２６を示す斜視図、図７は、図５のＣ部詳細を示す断面図、そして、図８は、図７のＤ−Ｄ矢視に対応する断面図であり、それらの支持部材２６は、周方向に間隔をおいて配置され半径方向内外に延在する複数のリブ２７と、これらのリブ２７をそれらの半径方向内側の端で連結するとともに芯金３に外嵌される内側円筒部２８とで構成され、一方、円筒部材２４の長さ方向両端の半径方向内側には、支持部材２６のリブ２７を嵌入する溝２９が形成され、この溝２９にリブ２６を嵌入させることによって、支持部材２６で円筒部材２４を支持するとともに、それぞれの支持部材２４と、円筒部材２４との軸方向の位置決めを行うことができる。そして、両端に位置する一対の支持部材２４は、芯金２に対して、止め輪２２で軸方向に移動を制限されており、この構造によって、すべての円筒部材２４及びすべての支持部材２６の、芯金３に対する軸方向の位置決めを行うことができる。

ここで、芯金３、円筒部材２４、支持部材２６の材料は、第一の実施形態について説明した通りであり、説明を省略する。

図４に示す第一の実施形態の導電性ローラのシャフト部材１０を実施例とし、真円度およびシャフト部材の長さ方向中央に10Nの力を加えたときの撓みみを測定した。また、実施例と同じ外形寸法を有する、図１に示した従来の導電性ローラのシャフト部材を従来例とし、これについても同様の測定を行い、それらの結果を比較した。結果を表１に示す。なお、真円度は、その外周面にダイヤルゲージを直角にあて、シャフト部材を1回転したときの最大の振れとした。

実施例および従来例における外周円筒部の外径は、いずれも、17.4mmであった。また、従来例におけるリブ９５は周方向に配置されており、それぞれの肉厚は1.2mmであった。なお、実施例における支持部材６ａ〜６ｄは4枚とも等間隔に配置した。

表１から明らかなように、実施例は従来例に対して、撓みはほぼ同等であるにも関わらず、真円度、すなわち、外周面の振れを半分以下に抑えることができた。

従来の導電性ローラのシャフト部材を示す断面図である。図１のＡ―Ａ断面における断面図である。従来の導電性ローラのシャフト部材における金型から取り出したあとの冷却過程での変形を示す模式図である。本発明に係る第一の実施形態の導電性ローラを示す断面図である。本発明に係る第二の実施形態の導電性ローラを示す断面図である。第二の実施形態における支持部材を示す斜視図である。図５のＣ部詳細を示す断面図である。図７のＤ−Ｄ矢視に対応する断面図である。

符号の説明

１シャフト部材
２被覆層
３芯金
４円筒部材
６ａ〜６ｄ支持部材
９フランジ部
１０、２０導電性ローラ
２１シャフト部材
２４円筒部材
２６支持部材
２７リブ
２８内側円筒部
２９溝

Claims

芯金と、導電性の外周円筒部と、この外周円筒部を少なくともその長さ方向中央部分で芯金に対して支持する導電性の円筒支持部とで構成されたシャフト部材の周囲に被覆層を形成してなる導電性ローラにおいて、
前記外周円筒部と、円筒支持部とを別体で構成してなる導電性ローラ。
前記円筒支持部は、軸方向に並べられた複数個の支持部材よりなり、これらの支持部材の、軸方向の位置決めをする位置決め手段を具えてなる請求項１に記載の導電性ローラ。
前記円筒部を、１個の円筒部材、もしくは、軸方向に連結された複数の円筒部材で構成し、前記位置決め手段を、前記円筒部材の内周面を軸に対してテーパ状に傾斜させるとともに、それらの支持部材の外径寸法を、それらの軸方向位置における円筒部材の内径寸法に対応させることで構成してなる請求項２に記載の導電性ローラ。
前記外周円筒部を、軸方向に連結された複数の円筒部材で構成し、前記支持部材の少なくとも一つを、相互に隣接する円筒部材の連結部を含む軸方向位置に位置決めしてなる請求項２もしくは３に記載の導電性ローラ。