JP4939914B2

JP4939914B2 - Ｏａローラ用中空回転体

Info

Publication number: JP4939914B2
Application number: JP2006342789A
Authority: JP
Inventors: 慶彦向山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: JP2008151324A

Description

本発明はＯＡローラの軸体等、ＯＡローラに用いられる、金属スリーブの両端に樹脂製軸端フランジを配設した中空の回転体に関し、特に、金属スリーブに対して軸端フランジが緩んだり外れたりするのを防止することのできるものに関する。

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、現像ローラ、帯電ローラ等種々の導電性ローラが用いられており、これらのローラは、導電性の軸体の外側に導電性被覆層を形成して構成されており、このローラを軽量化するため、図１に断面図で示すように、軸体として、芯金９３と、その半径方向外側に配置された金属スリーブ９１と、この金属スリーブ９１を軸方向両端で芯金９３に固定するそれぞれの樹脂製軸端フランジ９２とを具えてなる中空回転体９０で構成されたものが提案されている。また、磁性式の現像ローラにおいても、マグネットローラの外側に、同様の構造の中空回転体が配置され、中空回転体の外側を磁性トナーが移送されるよう構成されている。

このような中空回転体９０において、樹脂製軸端フランジ９２の金属スリーブ９１に対する固定は、接着圧入や、カシメや、切欠等によって行われている。しかし、カシメや、切欠等は確実に締結することができる反面コストが高い。一方、圧入によって樹脂製軸端フランジ９２を金属スリーブ９１の内側に嵌入する方法は、コスト的に有利なものの、金属スリーブと樹脂部材との熱膨張率が異なることに起因して、外部の温度が変化すると緩みが発生する場合がある。

特開２００４−２７８５９０号公報

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、樹脂製軸端フランジが金属スリーブから外れたり緩んだりするのを防止することのできる中空回転体を提供する目的とする。

＜１＞は、中心軸線上に配置された金属スリーブと、前記金属スリーブの軸方向両端に固定されこの金属スリーブを前記中心軸線上に支持するそれぞれの樹脂製軸端フランジとを具えてなるＯＡローラ用中空回転体において、
金属スリーブとの熱膨張率の差が前記軸端フランジよりも小さい環状の係止部材を、前記金属スリーブの内側に、前記軸端フランジを介して間接的に、圧入し、前記軸端フランジを前記係止部材に固定することにより、前記軸端フランジを前記金属スリーブに固定してなるＯＡローラ用中空回転体である。

＜２＞は、＜１＞において、前記係止部材を金属よりなるものとするＯＡローラ用中空回転体である。

＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞において、前記軸端フランジの、金属スリーブの内側に位置する部分の少なくとも一部を、芯金の外径よりも大きい内径を有する円筒状に形成するとともに、前記係止部材を、前記軸端フランジの円筒状部分の内側に圧入してなるＯＡローラ用中空回転体である。

＜１＞によれば、金属スリーブとの熱膨張率の差が前記軸端フランジよりも小さい環状の係止部材を、金属スリーブの内側に、前記軸端フランジを介して間接的に、圧入したので、多少の温度変化があっても、係止部材が金属スリーブに対して緩まないようにすることができ、そして、軸端フランジはこの係止部材に固定されているので、多少の温度変化に対しても、軸端フランジが金属スリーブから外れたり緩んだりするのを防止することができる。

＜２＞によれば、前記係止部材を金属よりなるものとしたので、金属スリーブと係止部材との熱膨張率の差をさらに小さくすることができ、係止部材と金属スリーブの固定を、温度に依存しない一層強固なものにすることができる。

＜３＞によれば、係止部材を、軸端フランジの円筒状部分の内側に圧入したので、係止部材と金属スリーブとの間に、弾性のある樹脂製の軸端フランジを挟んだ構造となり、係止部材の圧入を容易にするとともに、軸端フランジの金属スリーブに対する固定をさらに強固なものにすることができる。

本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図２は、本発明に係る第一の実施形態のＯＡローラ用中空回転体を示す断面図であり、
中空回転体１０は、中心軸線Ｃ上に配置された芯金３と、芯金３の周囲に配設された金属スリーブ１と、金属スリーブ１をその軸方向両端位置で芯金３に固定するそれぞれの樹脂製軸端フランジ２Ａ、２Ｂとを具え、芯金３は、軸端フランジ２Ａ、２Ｂの内側に圧入により内嵌され、また、軸端フランジ２Ａ、２Ｂも、金属スリーブ１の内側に圧入により内嵌されており、その結果、金属スリーブ１を中心軸線Ｃ上に配置することができるよう構成されている。

軸端フランジ２Ａ、２Ｂの、金属スリーブ１の内側に位置する部分の少なくとも一部は、芯金３の外径よりも大きい内径を有する円筒状に形成するとともに、軸端フランジ２Ａ、２Ｂの、この円筒状をなす部分の内側に環状をなす係止部材４が圧入により内嵌される。

なお、係止部材４は、その中心部に芯金３が貫通するため、これを環状のものとし、その内径を芯金３の外径より大きくする必要があるが、ワッシャのような板状のものであっても、厚さのある円筒状のものであってもよい。また、係止部材４の内面は真円でなくともよい。

すなわち、係止部材４は、金属スリーブ１の内側に、軸端フランジ２Ａ、２Ｂを介して間接的に圧入され、軸端フランジ２Ａ、２Ｂは、この係止部材４によって金属スリーブ１の内周面との間に挟まれることによって、係止部材４に固定されるとともに金属スリーブ１に対する固定も強化されている。

ここで、金属スリーブ１の材料としては、アルミニウムや鉄等が用いられる。また、軸端フランジ２Ａ、２Ｂに用いられる樹脂材料としては、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。

軸端フランジの材料として、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）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、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。

軸端フランジ２Ａ、２Ｂに導電性を具えさせる場合の導電剤としては、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。

軸端フランジ２Ａ、２Ｂ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。

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。

ここで、係止部材４として、金属スリーブとの熱膨張率の差が、軸端フランジ２Ａ、２Ｂより小さい材料を用いることが本発明の特徴であり、その中で、金属よりなるものが好ましく、さらには、金属スリーブ１と同じ金属材料を用いるのが、熱膨張率の差を小さくし、大きな温度変化があっても、金属スリーブ１から係止部材４が外れたり緩んだりするのを防止できるという点で一層好ましい。

ここで、係止部材４は、金属スリーブ１に軸端フランジ２Ａ、２Ｂを圧入した後、軸端フランジ２Ａ、２Ｂの内側に圧入することもできるが、図３に断面図で示すような、予め係止部材４を内側に取り付けた軸端フランジ２Ａ、２Ｂを、金属スリーブ１の内側に圧入することによって、金属スリーブ１に軸端フランジ２Ａ、２Ｂを固定することもできる。軸端フランジ２Ａ、２Ｂの金属スリーブ１内への圧入に先立って、軸端フランジ２Ａ、２Ｂに係止部材４を取り付ける場合、係止部材４を軸端フランジ２Ａ、２Ｂを圧入することによって係止部材４の取り付けを行ってもよいが、金型キャビティ内に予め係止部材４を配置したあと、このキャビティ内に樹脂材料を注入して軸端フランジ２Ａ、２Ｂを成形するインサート成形によってもよい。

図４は、本発明に係る第二の実施形態の中空回転体を示す断面図であり、中空回転体２０は、中空回転体１０と同様に、中心軸線Ｃ上に配置された芯金３と、芯金３の周囲に配置された金属スリーブ１と、金属スリーブ１をその軸方向両端位置で芯金３に固定するそれぞれの樹脂製軸端フランジ１２Ａ、１２Ｂとを具え、芯金３は、軸端フランジ１２Ａ、１２Ｂの内側に圧入により内嵌されるとともに、金属スリーブ１の内側に、軸端フランジ１２Ａ、１２Ｂが圧入により内嵌されることにより、金属スリーブ１が中心軸線Ｃ上に配置される。

軸端フランジ１２Ａ、１２Ｂの、金属スリーブ１に圧入される外周面の軸方向中央部分に係止部材１４を固定する凹部１３が環状に形成され、この凹部１３に取り付けられた環状の係止部材１４は、金属スリーブ１の内側に直接的に圧入されている。

そして、この構成により、軸端フランジ１２Ａ、１２Ｂは、金属スリーブ１の内側に確実に圧入固定された係止部材４に固定されており、このことによって、金属スリーブ１に対する固定が強化される。

金属スリーブ１、軸端フランジ１２Ａ、１２Ｂ、芯金３、係止部材１４の材料については、第一の実施形態について説明したのと同様であり、説明を省略する。

ここで、係止部材４の金属スリーブ１の内側への圧入は、図５に断面図で示すような、予め係止部材１４を外周面上に取り付けた軸端フランジ１２Ａ、１２Ｂを、金属スリーブ１の内側に圧入することによればよい。この場合、金型キャビティ内に予め係止部材４を配置したあと、このキャビティ内に樹脂材料を注入して軸端フランジ１２Ａ、１２Ｂを成形するインサート成形によればよい。

図６は、第三の実施形態の中空回転体を示す断面図であり、中空回転体３０は、金属スリーブ１と、金属スリーブ１の軸方向両端に嵌入されて固定された樹脂製軸端フランジ２２Ａ、２２Ｂとを具え、樹脂製軸端フランジ２２Ａ、２２Ｂを中心軸線Ｃ上に位置させることにより、金属スリーブ１は中心軸線Ｃ上に配置される。

樹脂製軸端フランジ２２Ａ、２２Ｂの、金属スリーブ１の内側に内嵌されている部分の内側には、環状をなす係止部材３４が圧入により内嵌される。すなわち、係止部材２４は、金属スリーブ１の内側に、軸端フランジ２２Ａ、２２Ｂを介して間接的に圧入され、軸端フランジ２２Ａ、２２Ｂは、この係止部材２４によって金属スリーブ１の内周面との間に挟まれることによって、係止部材２４に固定されるとともに金属スリーブ１に対する固定も強化されている。

ここで、係止部材２４として、金属スリーブ１との熱膨張率の差が、軸端フランジ２２A、２２Ｂより小さい材料を用いることが本発明の特徴の一つであり、その中で、金属よりなるものが好ましく、さらには、金属スリーブ１と同じ金属材料を用いるのが、熱膨張率の差を小さくし、大きな温度変化があっても、金属スリーブ１から係止部材４が外れたり緩んだりするのを防止できるという点で一層好ましい。

この実施形態の中空回転体３０は、第一の実施形態の中空回転体１０における芯金３をなくし、代わりに、軸端フランジ２２Ａ、２２Ｂに、芯金３の軸端の機能を付加させた点だけが、第一の実施形態と異なり、その他の点については、第一の実施形態と同様である。

図７は、第四の実施形態の中空回転体を示す断面図であり、中空回転体４０は、金属スリーブ１と、金属スリーブ１の軸方向両端に嵌入されて固定された樹脂製軸端フランジ３２Ａ、３２Ｂとを具え、樹脂製軸端フランジ３２Ａ、３２Ｂを中心軸線Ｃ上に位置させることにより、金属スリーブ１は中心軸線Ｃ上に配置される。

軸端フランジ３２Ａ、３２Ｂの、金属スリーブ１に圧入される外周面の軸方向中央部分に係止部材３４を固定する凹部３３が環状に形成され、この凹部３３に取り付けられた環状の係止部材３４は、金属スリーブ１の内側に直接的に圧入されている。

そして、この構成により、軸端フランジ３２Ａ、３２Ｂは、金属スリーブ１の内側に確実に圧入固定された係止部材３４に固定されており、このことによって、金属スリーブ１に対する固定が強化される。

また、係止部材３４として、金属スリーブ１との熱膨張率の差が、軸端フランジ３２Ａ、３２Ｂより小さい材料を用いることが本発明の特徴の一つであることは先に述べたとおりである。

この実施形態の中空回転体４０は、第二の実施形態の中空回転体２０における芯金３をなくし、代わりに、軸端フランジ３２Ａ、３２Ｂに、芯金３の軸端の機能を付加させた点だけが、第二の実施形態と異なり、その他の点については、第二の実施形態と同様である。

図６に示すような構造の中空回転体３０を形成し実施例とし、図６における係止部材２４を設けない点だけが実施例のものと異なる中空回転体を従来例として、これらの抜け強度を比較した。

この実験に用いた部材の諸元を表１に示す。また、抜け強度の測定結果を表２に示す。抜け強度の測定は、中空回転体を、60℃の環境下で3時間放置したあと、−10℃の環境下で3時間放置するサイクルを１サイクルとしてこれを３サイクル繰り返す環境試験を行い、この環境試験の試験前と試験後との両方の時点で、軸端フランジを金属スリーブから引き抜いて、軸端フランジが金属スリーブから外れるときの力を測定した。

表２から明らかなように、実施例の中空回転体は、従来例に対比して、環境試験後の抜け強度の低下が極めて小さいことが判る。

従来の中空回転体を示す断面図である。本発明に係る第一の実施形態の中空回転体を示す断面図である。係止部材を取り付けた軸端フランジの断面図である。本発明に係る第二の実施形態の中空回転体を示す断面図である。係止部材を取り付けた軸端フランジの断面図である。本発明に係る第三の実施形態の中空回転体を示す断面図である。本発明に係る第四の実施形態の中空回転体を示す断面図である。

符号の説明

１金属スリーブ
２Ａ、２Ｂ軸端フランジ
３芯金
４係止部材
１０中空回転体
１２Ａ、１２Ｂ軸端フランジ
１３軸端フランジの外周面凹部
１４係止部材
２０中空回転体
２２Ａ、２２Ｂ軸端フランジ
２３軸端フランジの外周面凹部
２４係止部材
３０中空回転体
３２Ａ、３２Ｂ軸端フランジ
３３軸端フランジの外周面凹部
３４係止部材
４０中空回転体

Claims

中心軸線上に配置された金属スリーブと、前記金属スリーブの軸方向両端に固定されこの金属スリーブを前記中心軸線上に支持するそれぞれの樹脂製軸端フランジとを具えてなるＯＡローラ用中空回転体において、
金属スリーブとの熱膨張率の差が前記軸端フランジよりも小さい環状の係止部材を、前記金属スリーブの内側に、前記軸端フランジを介して間接的に、圧入し、前記軸端フランジを前記係止部材に固定することにより、前記軸端フランジを前記金属スリーブに固定してなるＯＡローラ用中空回転体。
前記係止部材を金属よりなるものとする請求項１に記載のＯＡローラ用中空回転体。
前記軸端フランジの、金属スリーブの内側に位置する部分の少なくとも一部を、芯金の外径よりも大きい内径を有する円筒状に形成するとともに、前記係止部材を、前記軸端フランジの円筒状部分の内側に圧入してなる請求項１もしくは２に記載のＯＡローラ用中空回転体。