(57)【要約】【課題】製造が容易なローラの芯を提供する。【解決手段】ローラ１０の芯１１は、芯本体１３と、この芯本体１３の両端に固定された支持軸体１４とにより構成される。支持軸体１４は、芯本体１３の端部に外嵌する筒部１５と、その筒部１５に一体化された軸部１６とにより構成される。支持軸体１４は、筒部１５を芯本体１３に外嵌させた状態で芯本体１３に固定されている。芯１１には、高分子弾性材よりなるローラ本体１２が外嵌されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯本体の両端に支持軸体を備えたローラの芯であって、
前記支持軸体を、筒部と、その筒部に一体化された軸部とより構成し、前記筒部を前記芯本体に外嵌固定したことを特徴とするローラの芯。
【請求項２】
前記芯本体及び支持軸体を、ステンレス鋼によって形成したことを特徴とする請求項１に記載のローラの芯。
【請求項３】
請求項１または２に記載のローラの芯に、高分子弾性材よりなるローラ本体を外嵌させるとともに、そのローラ本体の両端部と前記筒部とをラップさせたことを特徴とするローラ。
【請求項４】
トナー供給用のローラであって、前記ローラ本体を発泡高分子弾性材から構成し、その硬度を、ローラ本体の肉厚が３ｍｍ以上の場合において、その外周面に対して直径５０ｍｍの円板を押し付けて１ｍｍだけ沈み込ませるために０．４９〜３．９６Ｎの範囲内の所要押圧力を必要とする値としたことを特徴とする請求項３に記載のローラ。
【請求項５】
トナー転写用のローラであって、前記ローラ本体を発泡高分子弾性材から構成し、その硬度を、ローラ本体の肉厚が３ｍｍ以上の場合において、その外周面に対して直径５０ｍｍの円板を押し付けて１ｍｍだけ沈み込ませるために２．９４〜１９．６Ｎの範囲内の所要押圧力を必要とする値としたことを特徴とする請求項３に記載のローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば電子写真方式の印刷機において帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラ、ベルト駆動ローラ等に用いられるローラの芯及びローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のようなローラは、管状の芯本体の両端に支持軸体を設けた構成を備え、芯本体の外周には、例えばポリウレタン樹脂の発泡体からなるローラ本体が外嵌されて構成されている。例えば、特許文献１に記載されたローラの芯は、図６に示すように、円筒パイプからなる芯本体５０の両端開口に、金属薄板材や金属パイプを絞り加工して形成された支持軸体５１を固定することにより構成されている。支持軸体５１は、その大径筒部５１ａを芯本体５０の開口端内部に嵌め込むことによって芯本体５０に固定される。そして、このローラは、支持軸体５１に形成された小径筒部５１ｂにおいて回転可能に支持される。
【特許文献１】特開２０００−１１８７７５号（第２，３頁、第１〜３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１のローラの芯においては、支持軸体５１の大径筒部５１ａを芯本体５０の開口端の内部に嵌め込む構成であるため、支持軸体５１を芯本体５０内に入り込ませすぎることがあり、従って、何らかの手段により芯本体５０に対する支持軸体５１の軸線方向における位置決めを行う必要がある。このため、上記ローラの芯の製造には、余分な設備と工数とが必要であった。
【０００４】
このような問題を解決するために、上記ローラにおいて、支持軸体５１を芯本体５０の端部に外嵌固定させる構成を採用することが考えられる。しかしながら、このような構成では、ローラの芯における両端部の外径がその中間部の外径よりも大きくなる。このため、ローラ本体の両端部がその中間部よりも硬くなる傾向が生じ、ローラ本体から外部に付与される圧力の強さにおいて両端部と中間部とで差が生じる。従って、このローラを、例えばプリンタにおけるトナー供給ローラや転写ローラとして用いた場合に、その印刷品質に悪影響が発生することもある。
【０００５】
この発明の目的は、製造が容易なローラの芯を提供することにある。
また、この発明の他の目的は、上記ローラの芯を用いて良好な印刷品質を確保できるローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明は、芯本体の両端に支持軸体を備えたローラの芯であって、前記支持軸体を、筒部と、その筒部に一体化された軸部とより構成し、前記筒部を前記芯本体に外嵌固定したことを特徴とする。
【０００７】
この発明においては、支持軸体の筒部を芯本体の端部に外嵌させると、同筒部の内側の端面が、芯本体の端面に当接する。このため、支持軸体は、芯本体に対し軸線方向において位置決めされた状態で芯本体に固定される。従って、製造時において、支持軸体を芯本体に対し軸線方向において位置決めする必要がないため、位置決めのための設備や工数が不要となり、芯の製造が容易となる。
【０００８】
この発明は、請求項１または２に記載のローラの芯に、高分子弾性材よりなるローラ本体を外嵌させるとともに、そのローラ本体の両端部と前記筒部とをラップさせたことを特徴とする。
【０００９】
この発明においては、芯の両端の筒部にローラ本体の両端をラップさせない構成に比較して、所定長さのローラ本体を支持するための芯の長さが短くてすむ。このため、このローラを装着するプリンタの小型化に寄与できる。
【００１０】
ローラに係る発明は、トナー供給用のローラであって、前記ローラ本体を発泡高分子弾性材から構成し、その硬度を、ローラ本体の肉厚が３ｍｍ以上の場合において、その外周面に対して直径５０ｍｍの円板を押し付けて１ｍｍだけ沈み込ませるために０．４９〜３．９６Ｎの範囲内の所要押圧力を必要とする値としたことを特徴とする。
【００１１】
この発明においては、ローラ本体の高分子弾性材の硬度が好適な範囲内に設定されている。このため、芯の両端部の外径がその中間部の外径より大きいにも拘らず、現像ローラに対してローラ本体から付与される圧力は、ローラの軸線方向において好適な強さで均一化される。この結果、記録紙に対する印刷品質が良好となる。
【００１２】
ローラに係る発明は、トナー転写用のローラであって、前記ローラ本体を発泡高分子弾性材から構成し、その硬度を、ローラ本体の肉厚が３ｍｍ以上の場合において、その外周面に対して直径５０ｍｍの円板を押し付けて１ｍｍだけ沈み込ませるために２．９４〜１９．６Ｎの範囲内の所要押圧力を必要とする値としたことを特徴とする。
【００１３】
この発明においては、ローラ本体の高分子弾性材の硬度が好適な範囲内に設定されている。このため、芯の両端部の外径がその中間部の外径より大きいにも拘らず、記録紙及び感光ドラムに対してローラ本体から付与される圧力は、ローラの軸線方向において好適な強さで均一化される。この結果、記録紙に対する印刷品質が良好となる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明においては、製造が容易なローラの芯とすることができる。またこの発明においては、同芯を用いて良好な印刷品質を確保できるローラを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、この発明を具体化した一実施形態について図１〜図５を用いて説明する。
図１及び図２に示すように、ローラ１０は、金属製の芯１１を備え、その芯１１には、高分子弾性材の発泡体よりなるローラ本体１２が外嵌されるとともに接着固定されている。
【００１６】
前記芯１１は、ステンレス鋼製の円筒パイプよりなる芯本体１３を備え、その芯本体１３の両端には、ステンレス鋼製の支持軸体１４が固着されている。芯本体１３は、ステンレス鋼板を転造等により円筒状に成形させて形成されている。支持軸体１４は、ステンレス鋼板から絞り成形されている。なお、芯本体１３を、押し出し成形されたステンレス鋼のパイプ材から形成してもよい。
【００１７】
図３に示すように、支持軸体１４は、芯本体１３の外径よりも大きな外径を有する筒部１５と、その筒部１５に一体化された軸部１６とを備えている。そして、支持軸体１４は、図４に示すように、筒部１５が芯本体１３の端部に外嵌された状態で接着等により芯本体１３の端部に固着されている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、芯１１に外嵌されたローラ本体１２の両端部は、両支持軸体１４の筒部１５にラップされている。ローラ本体１２は、スラブ発泡または型発泡された発泡高分子弾性材から形成されている。
【００１９】
この実施形態のローラ１０は、芯本体１３の外径が６ｍｍとされるとともに、ローラ本体１２の外径が１２ｍｍ以上とされている。そして、ローラ本体１２の硬度は、その肉厚が３ｍｍ（＝（１２−６）／２）以上の場合において、図５（ａ），（ｂ）に示すように、その外周面に対して直径５０ｍｍの円板２０を押し付けて１ｍｍだけ沈ませるために０．４９〜１９．６Ｎの範囲内の必要な所要押圧力Ｆを必要とする値とされている。詳細には、このローラ１０をトナー供給用として用いる場合には、ローラ本体１２の硬度は、０．４９〜３．９６Ｎの範囲内の所要押圧力Ｆを必要とする値とされている。また、このローラ１０をトナー転写用として用いる場合には、ローラ本体１２の硬度は、２．９４〜１９．６Ｎの範囲内の所要押圧力Ｆを必要とする値とされている。
【００２０】
以上のように構成されたこの実施形態のローラ１０は以下の効果を有する。
（１）  支持軸体１４は、筒部１５の内側の端面が芯本体１３の端面に当接することにより、芯本体１３に対し軸線方向において位置決めされた状態で芯本体１３に固定される。従って、芯１１の製造時において、支持軸体１４を芯本体１３に対し軸線方向において位置決めする必要がないため、位置決めのための設備や工数は不要となり、芯１１の製造が容易となる。
【００２１】
（２）  支持軸体１４及び芯本体１３を共にステンレス鋼によって形成したため、ニッケルメッキした炭素鋼を用いた場合とは異なり、ローラ１０を取り扱う人におけるニッケルアレルギーの発生が防止される。また、ニッケル無電解メッキ処理の廃液による環境汚染が防止される。
【００２２】
（３）  芯１１に外嵌させたローラ本体１２の両端部を、支持軸体１４の筒部１５にラップさせた。このため、ローラ本体１２の両端部を筒部１５にラップさせない構成とした場合に比較して、芯１１の長さが短くてすむ。従って、ローラ１０を装着するプリンタの小型化に寄与できる。
【００２３】
（４）  ローラ本体１２を構成する高分子弾性材の硬度がトナー供給ローラとして好適な範囲内に設定されている。このため、芯１１の両端部の外径がその中間部の外径より大きいにも拘らず、現像ローラに対してローラ本体１２から付与される圧力は、ローラ１０の軸線方向において好適な強さで均一化される。従って、ローラ１０をトナー供給ローラとして用いた場合に、良好な印刷品質を確保できる。
【００２４】
（５）  ローラ本体１２を構成する高分子弾性材の硬度が転写ローラとして好適な範囲内に設定されている。このため、芯１１の両端部の外径がその中間部の外径より大きいにも拘らず、記録紙及び感光ドラムに対してローラ本体１２から付与される圧力は、ローラ１０の軸線方向において好適な強さで均一化される。従って、ローラ１０を転写ローラとして用いた場合に、良好な印刷品質を確保できる。
【００２５】
次に、上記ローラ１０をトナー供給ローラまたは転写ローラとした場合の実施例１〜９及び比較例１，２について説明する。
【実施例】
【００２６】
実施例１のローラ１０は、以下のように製作されている。
（製造方法）
まず、密度５０ｋｇ／ｍ３の連泡状をなすエーテル系スラブウレタンフォーム材から、厚さ１８ｍｍ、長さ５００ｍｍ、幅２４０ｍｍの板状部材を切り出し、この板状部材に対し、孔開け機により、幅方向に貫通する直径４ｍｍの孔を長さ方向に１８ｍｍの等ピッチで複数形成した。
【００２７】
次に、アクリル系エマルジョン（ＬＸ８５１：日本ゼオン（株）製）に導電性カーボンブラック（エマコールブラックＣ（商品名）：山陽色素（株）製）を固形分で３０重量％になるように配合し、これを１０分間程度攪拌した混合液を得た。この混合液を前記板状部材の表面に付与して、ウレタンフォーム材に含浸させた。
【００２８】
次に、前記板状部材を１２０℃で１時間乾燥し、導電性ウレタンフォームを得た。
一方、厚さ０．５ｍｍのフェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）の板材をプレス成形して、直径５ｍｍ、長さ２１５ｍｍの芯本体１３を製作した。また、同じフェライト系ステンレス鋼の板材をプレス成形して、前記支持軸体１４を筒部１５の外径が６ｍｍとなるように製作した。この支持軸体１４を筒部１５の両端部に接着剤を介して外嵌固定して芯１１とした。この筒部１５が芯本体１３に外嵌した状態で芯本体１３にラップする長さは５ｍｍとした。さらに、芯本体１３における両支持軸体１４間の部分の表面には、溶融させたエチレン−酢酸ビニル系ホットメルト接着剤を０．１ｍｍ程度の膜厚となるように塗布した。
【００２９】
次に、前記導電性ウレタンフォームの各孔に前記芯１１を両端が孔内に隠れるように差し込み、これを熱風循環式オーブンの中に入れて１２０℃で３０分間加熱した。その後、芯１１が差し込まれた状態の導電性ウレタンフォームをオーブンから取り出し、室温で３０分間放冷した。
【００３０】
次に、芯１１の両端側において導電性ウレタンフォームを切断除去し、ローラ本体１２の両端を図２に示すように露出させた。このとき、導電性ウレタンフォームは、その全長が２１６ｍｍであり、支持軸体１４の筒部１５にラップする長さが３ｍｍである。
【００３１】
次に、導電性ウレタンフォームのシートを芯１１毎に切り分けて、各芯１１にローラ本体１２の原形材が固定されたものを得た。最後に、芯１１を回転軸として原形材を回転させ、その外周を円柱状に研削して直径１２ｍｍのローラ本体１２を得た。
【００３２】
（ローラ本体１２の変形し易さの測定）
上記のようにして製作したローラ１０のローラ本体１２に対し、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ローラ本体１２の中心軸線に対して直交する軸線方向に直径５０ｍｍの円板２０を押し付け、ローラ本体１２をｄ＝１ｍｍだけ沈み込ませるために必要な所要押圧力Ｆの値を測定した。この所要押圧力Ｆの強さは、１．９６Ｎであった。
【００３３】
（トナー供給ローラとしての性能評価方法）
上記ローラ１０を、実際のプリンタにおいてトナー供給ローラとして用い、その印刷画像の印刷品質を目視で評価した。このとき、環境温度１０℃、相対湿度１５％ＲＨの環境下において、２５００枚の記録紙に対して画像印刷を行い、その印刷開始時と、印刷終了時における印刷画像の品質を目視で評価した。
【００３４】
（評価結果）
【００３５】
【表１】
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表１に示すように、実施例１のローラ１０をトナー供給ローラとした用いた上記プリンタにより記録紙に印刷された画像には、印刷開始時及び印刷終了時において、画像濃淡むら、画像の歪み等の異常はなかった。
【００３６】
また、実施例２〜９は、表１に示すように、ローラ本体１２を構成する発泡高分子弾性材の種類を変えたものである。この実施例２〜９についても、実施例１と同様に、トナー供給ローラ又は転写ローラとして実際のプリンタに用いたときの印刷品質を評価した。
【００３７】
そして、表１に示す実施例１，２，３，６，９及び比較例１の評価結果から次のような結果が得られる。すなわち、ローラ本体１２の肉厚が３ｍｍ以上の場合、前記所要押圧力Ｆが０．４９〜３．９６Ｎの範囲内であれば、ローラ１０をトナー供給ローラとして用いた場合において良好な印刷品質を得ることができる。これは、ローラ本体１２の硬度が適正であるために、芯１１の両端部（支持軸体１４の筒部１５）の外径がその中間部（芯本体１３）の外径より大きいにも拘らず、トナー供給ローラとしてのローラ１０から現像ローラに対して付与される圧力が、ローラ１０の軸線方向において好適な強さで均一化されるためである。
【００３８】
また、表１に示す実施例４，５，７，８及び比較例２の評価結果から明らかなように、ローラ本体１２の肉厚が３ｍｍ以上の場合、上記所要押圧力Ｆの大きさが２．９４〜１９．６Ｎの範囲内であれば、ローラ１０を転写ローラとして用いた場合において良好な印刷品質を得ることができる。これは、ローラ本体１２の硬度で適正であるために、芯１１の両端部の外径がその中間部の外径より大きいにも拘らず、転写ローラとしてのローラ１０から記録紙及び感光ドラムに対して付与される圧力が、ローラ１０の軸線方向において好適な強さで均一化されるためである。
【００３９】
すなわち、芯本体１３の両端に支持軸体１４の筒部１５が外嵌固定されていることにより、ローラ本体１２の両端部は、その中間部よりも圧縮された状態となっている。この結果、ローラ本体１２の両端部がその中間部よりも硬くなり、両端部から現像ローラや感光ドラムに付与される押圧力が中間部から付与される押圧力よりも強くなる傾向となる。そして、ローラ本体１２が硬すぎる場合は、その圧力の差が顕著に現れる。しかし、この実施形態のローラ１０においては、ローラ本体１２の高分子弾性材の硬度が好適な範囲内に設定されているため、ローラ本体１２の硬度はその軸線方向において均一化されている。
【００４０】
また、ローラ本体１２の肉厚が３ｍｍ以上の場合には、その肉厚の値に関係なく前記所要押圧力の値はほぼ同じ値となる。一方、ローラ本体１２の肉厚が３ｍｍ未満の場合には、その肉厚が小さいほど所要押圧力の値が大きくなる。これは、ローラ本体１２の肉厚が３ｍｍ未満の場合には、前記円板２０をローラ本体１２の外周面に押し付けて１ｍｍだけ沈み込ませたときに、ローラ本体１２が圧縮たわみの限界に近づくためである。
【００４１】
一方、比較例１，２は、表１に示すように構成されている。この比較例１，２の前記所要押圧力は、それぞれ４．９８Ｎ，２４．５Ｎである。この比較例１，２についても、トナー供給ローラ又は転写ローラとして実際のプリンタに用いたときの印刷品質を評価した。
【００４２】
比較例１のローラ１０をトナー供給ローラとして用いた上記プリンタにより記録紙に印刷された画像には、２５００枚の記録紙への印刷終了時において、記録紙の両側に現像筋が現れるようになり、印刷品質が低下した。これは、次のような理由によると考えられる。すなわち、ローラ本体１２の両端部から現像ローラに付与される圧力が、ローラ本体１２の中間部から現像ローラに付与される圧力よりも強いことにより、ローラ本体１２の両端部に対応する位置においてトナーが変質し易くなる。この変質したトナーは、現像ローラに当接している規制ブレードにひっかかったり、固着したりする。この結果、ローラ本体１２の両端に対応する現像ローラの領域にトナー層が形成されなくなり、感光ドラムに対してトナーが現像されない部分ができる。これが、画像の黒地部分における現像筋として記録紙に現れる。また、ローラ本体１２の両端が強く現像ローラに押し付けられるため、ローラ本体１２の両端部の外周が削れ、その削れたカスが規制ブレードに残留することによっても現像筋ができると考えられる。
【００４３】
なお、ローラ本体１２をトナー供給ローラとして用いた場合において、特に比較例を示さないが前記所要押圧力Ｆが０．４９Ｎ未満の値となると、つまり、ローラ本体１２が柔らかすぎると、記録紙の非印刷部にトナーが付着するようになり、印刷品質が低下する。これは、ローラ本体１２から現像ローラに付与される押圧力の強さが不十分となり、ローラ本体１２による現像ローラからのトナーの掻き取りが良好に行われなくなるためである。そして、トナーの帯電が適切に行われなくなり、感光ドラムにおいて潜像がない部分に対してトナーが付着するためである。
【００４４】
比較例２のローラ１０を転写ローラとして用いた上記プリンタにより記録紙に印刷された画像には、印刷開始時からすでに、ローラ１０の軸線方向の中央部に対応する記録紙の位置において、印字が薄くなったり、印字されなかったりする現象が発生した。これは、次のような理由によると考えられる。すなわち、ローラ本体１２全体の硬度が高いことに加えてローラ本体１２の両端の硬度がさらに高いため、記録紙及び感光ドラムからローラ本体１２に付与される反力が過大となって芯１１が湾曲する。そして、この芯１１の湾曲により、ローラ本体１２が記録紙及び感光ドラムに押し付けられる圧力は、その軸線方向における両側部よりも中央部の方が弱くなる。従って、ローラ本体１２の軸線方向における中央部のニップ幅が小さくなったり、殆どなくなったりするため、記録紙の中央部において印刷濃度が薄くなったり、印字されなかったりする。
【００４５】
なお、実施例１，２，６及び比較例１のローラ１０については、それらをコニカミノルタホールディング（株）製のカラーレーザープリンタの商標名「Magicolor2400W」に装着してその印刷品質を評価した。また、実施例３，４，５，７，８，９及び比較例２のローラ１０については、それらをブラザー工業（株）製のレーザープリンタの商品番号「HL-2040」に装着してその印刷品質を評価した。
【００４６】
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  支持軸体１４を、ステンレス鋼の板材を絞り加工して形成した筒部１５と、ステンレス鋼の棒材から形成した軸部１６とを溶接一体化して構成する。
【００４７】
・  芯本体１３を、押し出し成形された中実棒状の鋼材により形成する。
・  この発明のローラを、電子写真方式の印刷機における帯電ローラ、現像ローラ、クリーニングローラまたはベルト駆動ローラに具体化する。この場合においても、各ローラにおいて、芯本体１３の両端に支持軸体１４の筒部１５が外嵌固定された芯１１を用いたことによる印刷品質の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】一実施形態のローラを示す斜視図。
【図２】一部を縦断面としたローラの正面図。
【図３】芯の端部を示す縦断面図。
【図４】組立時における芯の端部を示す斜視図。
【図５】（ａ）は、ローラ本体に対する加圧状態を示す側面図、（ｂ）は、（ａ）におけるａ−ａ線断面図。
【図６】従来のローラの芯の端部を示す一部を縦断面とした正面図。
【符号の説明】
【００４９】
１０…ローラ、１１…芯、１２…ローラ本体、１３…芯本体、１４…支持軸体、１５…筒部、１６…軸部、２０…円板、Ｆ…所要押圧力。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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