JP2008122460A - 導電性ローラ - Google Patents

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JP2008122460A JP2006303052A JP2006303052A JP2008122460A JP 2008122460 A JP2008122460 A JP 2008122460A JP 2006303052 A JP2006303052 A JP 2006303052A JP 2006303052 A JP2006303052 A JP 2006303052A JP 2008122460 A JP2008122460 A JP 2008122460A
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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。
Figure 2008122460
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 (4)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011170175A (ja) * 2010-02-19 2011-09-01 Kyocera Mita Corp 定着装置及びこれを搭載した画像形成装置

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