(57)【要約】【課題】高品質な画像を形成することに貢献する軽量なローラ用中空シャフト、並びに、長期間にわたって高品質な画像を形成することのできる、軽量なローラ及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】筒状のシャフト本体５Ａと、シャフト本体５Ａの両端部に嵌入されるシャフト端部１０Ａとを含むローラ用中空シャフトであって、シャフト本体５Ａの両端部とシャフト端部１０Ａとの軸線方向に沿う嵌入長さの合計長さＬｃ及びシャフト本体５Ａの全長Ｌｇの関係が式（１）を満たし、シャフト本体５Ａの全長Ｌｇ及びローラ用中空シャフト１の全長Ｌｓの関係が式（２）を満たすローラ用中空シャフト１Ａ、このローラ用中空シャフト１Ａの外周面に弾性層を備えたローラ、及び、このローラを備えた画像形成装置。  （１）０．０２５＜Ｌｃ／Ｌｇ＜０．２０    （２）０．７５＜Ｌｇ／Ｌｓ≦１【選択図】          図１
2008133888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のシャフト本体と、前記シャフト本体の両端部に嵌入されるシャフト端部とを有するローラ用中空シャフトであって、
前記シャフト本体の両端部と前記シャフト端部との軸線方向に沿う嵌入長さの合計長さＬｃ及び前記シャフト本体の全長Ｌｇの関係が下記式（１）を満たし、かつ、前記シャフト本体の全長Ｌｇ及び前記ローラ用中空シャフトの全長Ｌｓの関係が下記式（２）を満たすことを特徴とするローラ用中空シャフト。
（１）      ０．０２５＜Ｌｃ／Ｌｇ＜０．２０
（２）        ０．７５＜Ｌｇ／Ｌｓ≦１
【請求項２】
前記シャフト端部は、前記シャフト端部と軸を共有する支持軸を有することを特徴とする請求項１に記載のローラ用中空シャフト。
【請求項３】
前記シャフト本体と前記シャフト端部とは、同一材料で形成されて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のローラ用中空シャフト。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のローラ用中空シャフトの外周面に弾性層を備えたことを特徴とするローラ。
【請求項５】
請求項４に記載のローラを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラ用中空シャフト、ローラ及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、高品質な画像を形成することに貢献する軽量なローラ用中空シャフト、このローラ用中空シャフトを備えたローラ、及び、このローラを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置には、シャフトの外周面に形成された弾性層を有する各種ローラが装着されている。各種ローラとしては、例えば、クリーニングローラ、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、加圧ローラ、紙送り搬送ローラ、定着ローラ等が挙げられる。
【０００３】
近年、画像形成装置は、カラー画像化されると共に、小型化、画像の高精細化及び印刷速度の高速化等の性能が急速に向上している。画像形成装置におけるこれらの性能を向上させるには、ローラを駆動させる駆動機構の小型化、ローラの回転トルク低減、ローラの回転安定性等を目的として、各種ローラを軽量化することが有効である。そして、ローラを軽量化するには、ローラの弾性層は所定の機能を達成するように設計されているから、これら機能を低下させずに弾性層を軽量化するよりも、金属等の比較的質量の重い材料で中実体に形成されることの多いシャフトを軽量化する方が好都合である。
【０００４】
シャフトが軽量化されたローラの一例として、例えば、中空体に形成されたシャフトを用いたローラが知られており、より具体的には、「鋼製のパイプ部の両端に鋼製の軸端部を気密に摩擦圧接した芯金と、該芯金の外周に設けたゴム弾性層とからなることを特徴とする現像ロール」が挙げられる（特許文献１参照。）。また、シャフトが軽量化されたローラの別の一例として、例えば、樹脂で中実体又は中空体に形成されたシャフトを用いたローラも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
ところで、画像形成装置において高品質の画像を形成するには、画像形成装置に装着されたローラが、所定の当接圧力で、長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接する必要がある。しかし、シャフトが軽量化されたローラを画像形成装置に装着すると、ローラと被当接体との当接状態又は圧接状態をローラの周方向及び／又は長手方向に均一に調整することができず、形成される画像の品質が低下することがあった。特に、シャフトが軽量化されたローラを前記特性が向上した画像形成装置に装着すると、形成される画像の品質が大きく低下することがあった。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２７５９５５号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の課題は、高品質な画像を形成することに貢献する軽量なローラ用中空シャフトを提供すること、並びに、高品質な画像を形成することのできる、軽量なローラ及び画像形成装置を提供すること、にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、筒状のシャフト本体と、前記シャフト本体の両端部に嵌入されるシャフト端部とを有するローラ用中空シャフトであって、前記シャフト本体の両端部と前記シャフト端部との軸線方向に沿う嵌入長さの合計長さＬｃ及び前記シャフト本体の全長Ｌｇの関係が下記式（１）を満たし、かつ、前記シャフト本体の全長Ｌｇ及び前記ローラ用中空シャフトの全長Ｌｓの関係が下記式（２）を満たすことを特徴とするローラ用中空シャフトであり、
（１）      ０．０２５＜Ｌｃ／Ｌｇ＜０．２０
（２）        ０．７５＜Ｌｇ／Ｌｓ≦１
請求項２は、前記シャフト端部は、前記シャフト端部と軸を共有する支持軸を有することを特徴とする請求項１に記載のローラ用中空シャフトであり、
請求項３は、前記シャフト本体と前記シャフト端部とは、同一材料で形成されて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のローラ用中空シャフトであり、
請求項４は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のローラ用中空シャフトの外周面に弾性層を備えたことを特徴とするローラであり、
請求項５は、請求項４に記載のローラを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るローラ用中空シャフトは、筒状のシャフト本体における両端部に嵌入されるシャフト端部の嵌入長さ、及び、ローラ用中空シャフトの全長に対するシャフト本体の全長が適正な長さに調整されたことにより、その軽量化を犠牲にすることなく、かつシャフト本体の軸線とシャフト端部の軸線とが一致し、同時に、回転しても偏心することがないように、なっている。すなわち、この発明に係るローラ用中空シャフトは、シャフト端部の嵌入長さＬｃとシャフト本体の全長Ｌｇとが、次の関係、Ｌｃ／Ｌｇが０．０２５を超え０．２０未満の範囲にあり、ローラ用中空シャフトの全長Ｌｓとシャフト本体の全長Ｌｇとが、次の関係、Ｌｇ／Ｌｓが０．７５を超え１以下の範囲にあるので、軽量化が図られていると共に、ローラ用中空シャフトの中心線から外周面までの距離が周方向に均一になって、回転しても大きく偏心することがなく、その結果、このローラ用中空シャフトに弾性層を形成したローラを画像形成装置に装着した場合に加えて、このローラを画像形成装置に装着して回転させた場合にも、このローラが所定の当接圧力で長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接する状態を保持することができる。したがって、この発明によれば、高品質な画像を形成することに貢献する軽量なローラ用中空シャフト、並びに、高品質な画像を形成することのできる軽量なローラ及び高品質な画像を形成することのできる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１及び図２は、この発明に係るローラ用中空シャフトの一実施例であるローラ用中空シャフト１Ａ（シャフト１Ａと称することがある。）を示す図であり、このシャフト１Ａは、筒状のシャフト本体５Ａと、前記シャフト本体５Ａの両端部に嵌入される２つのシャフト端部１０Ａとを備えている。このローラ用中空シャフト１Ａは、シャフト本体５Ａの両端部とシャフト端部１０Ａとの軸線方向に沿う嵌入長さ（Ｌｃ１及びＬｃ２、図２参照。）の合計長さＬｃ及びシャフト本体５Ａの全長Ｌｇの関係、並びに、シャフト本体５Ａの全長Ｌｇ及びローラ用中空シャフト１Ａの全長Ｌｓとの関係がそれぞれ下記式（１）及び（２’）を満たしている。
【００１１】
（１）      ０．０２５＜Ｌｃ／Ｌｇ＜０．２０
（２’）      ０．７５＜Ｌｇ／Ｌｓ＜１
【００１２】
図１及び図２に示されるように、前記シャフト本体５Ａは、その両端部に開口（以下、両端開口部と称する。）を有し、かつ、後述するシャフト端部１０Ａと共に嵌合部６を形成するように、所定の位置から両端開口部までの領域における内径が拡径された円筒体を成し、その外表面の一部又は全部に後述する弾性層が形成される。シャフト本体５Ａが、その両端部に、後述するシャフト端部１０Ａと共に嵌合部６を形成するように、所定の位置から両端開口部までの内径が拡径された領域（以下、内径拡径領域と称することがある。）を有していると、この内径拡径領域に後述するシャフト端部１０Ａが嵌入されて、強固に嵌合した嵌合部６が形成されると共に、シャフト端部１０Ａのシャフト本体５Ａに対する潜り込みが防止され、ローラ用中空シャフト１Ａの全長Ｌｓの寸法安定性を保つことが可能になる。このシャフト本体５Ａは、導電特性を有していても有していなくてもよく、ローラの用途等に応じて導電特性の有無が決定される。
【００１３】
シャフト本体５Ａは、その軸線方向にわたって均一な外径を有していればよく、ローラの用途等に応じて所望の厚さに調整される。シャフト本体５Ａの外径は、通常、例えば、５〜６０ｍｍ程度に調整され、好ましくは、１０〜３０ｍｍ程度に調整される。シャフト本体５Ａが前記範囲の外径を有し、さらに、シャフト本体５Ａの厚さを、例えば、０．５〜８ｍｍ程度、好ましくは、１〜５ｍｍ程度に調整することによって、シャフト１Ａとしたときの強度を大きく低下させることがなく、その結果、シャフト１Ａを用いて作製されたローラが所定の当接圧力で長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接する状態を保持することができる。また、前記式（１）及び式（２）を満足し、かつ、前記のようにシャフト本体５Ａの厚さを適正化することによって、ローラ用中空シャフト１Ａの軽量化を大きく犠牲にすることがなく、かつシャフト本体５Ａの軸線とシャフト端部１０Ａの軸線とを一致させ、同時に、ローラ用中空シャフト１Ａを回転しても偏心することがないようにすることができる。
【００１４】
シャフト本体５Ａは、その軸線方向にわたって均一な厚さを有しているが、図２に示されるように、前記内径拡径領域は、その内径が拡径され、その厚さが薄く形成されている。この内径拡径領域の厚さは、シャフト本体５Ａの内径拡径領域にシャフト端部１０Ａが嵌入された状態を維持することのできる厚さであればよい。この内径拡径領域の内径は、前記厚さを有するように調整されればよいが、後述する嵌入部１２Ａの外径よりも小さ過ぎると、前記内径拡径領域に嵌入部１２Ａを嵌入するのが困難であり、また、前記内径拡径領域に嵌入部１２Ａを嵌入することができても、嵌入部１２Ａの嵌入によりシャフト本体５Ａの端部近傍が拡径することがある。この点を考慮すると、内径拡径領域の内径は、好ましくは、前記厚さの範囲内であって、後述する嵌入部１２Ａの外径に対して所定の公差を有する内径に調整される。ここで、前記所定の公差は、嵌入部１２Ａの外径に対して、ＪＩＳ  Ｂ０４０１（１９８６）の「２．２  常用する軸基準はめあいにおける公差域の相互関係」に規定された「しばりばめ」の軸の公差域クラス「Ｐ６〜Ｘ７」に相当する公差、すなわち、寸法差約−１０〜約−７０μｍである。内径拡径領域の内径が所定の公差を有する内径に調整されると、シャフト本体５Ａに後述するシャフト端部１０Ａが嵌入されて強固な嵌合部６が形成され、ローラの駆動機構で生じる駆動力をシャフト本体５Ａに確実に伝達することができる。内径拡径領域における軸線方向の長さは、図２に示されるように、シャフト端部１０Ａが嵌入する長さと同一であるのがよく、したがって、シャフト本体５Ａでは、嵌入長さＬｃ１及びＬｃ２と同じ長さに調整されている。
【００１５】
シャフト本体５Ａは、後述する式（１）及び（２’）並びにローラの用途等に応じて、所定長さの弾性層が形成可能な長さを有していればよく、通常、Ａ４用紙及びＡ３用紙を適用することのできる長さを有する弾性層を形成可能な長さに調整される。具体的には、例えば、シャフト本体５Ａは、２００〜４００ｍｍ程度の長さＬｇに調整される。
【００１６】
シャフト本体５Ａは、所望の強度を有する材料で形成されればよく、このような材料としては、例えば、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、又は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂等が挙げられる。これらの中でも、軽量化を図ることができると共に所望の強度と導電性とを有する点で、金属であるのが好ましく、アルミニウム又はステンレス鋼であるのが特に好ましい。
【００１７】
なお、シャフト本体５Ａに導電性が要求される場合には、前記金属を用いればよく、又は、例えば、前記樹脂で形成した絶縁性芯体にメッキを施してもよく、また、前記樹脂に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した材料を用いてもよい。
【００１８】
図１及び図２に示されるように、前記シャフト端部１０Ａは、シャフト本体５Ａの両端部（両端開口部）、より具体的には、内径拡径領域に嵌入されることにより、シャフト本体５Ａの両端部を閉塞する。シャフト端部１０Ａは、シャフト本体５Ａを一体に支持すると共に、図示しないローラの駆動機構で生じる駆動力をシャフト本体５Ａに伝達し、シャフト本体５Ａを回転駆動させる。このシャフト端部１０Ａは、導電特性を有していても有していなくてもよく、ローラの用途等に応じて導電特性の有無が決定される。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、シャフト端部１０Ａは、シャフト本体５Ａにおける前記内径拡径領域に嵌入可能な外径を有する中実円筒体を成す嵌入部１２Ａと、シャフト本体５Ａに嵌入されない一方の面から同心状に突出して形成された、嵌入部１２Ａよりも小さな外径を有する円筒体を成す支持軸１３とを備えている。
【００２０】
嵌入部１２Ａは、前記内径拡径領域に嵌入可能な外径を有していればよく、例えば、前記内径拡径領域の内径における所定の公差の範囲内において、前記内径拡径領域の内径よりもわずかに大きな外径を有しているのがよい。なお、製造上の観点から、嵌入部１２Ａの外径は適度な公差を有していてもよい。
【００２１】
嵌入部１２Ａは、シャフト本体５Ａの前記内径拡径領域に嵌入して、前記内径拡径領域、すなわち、シャフト本体５Ａと共に嵌合部６を形成する。したがって、嵌入部１２Ａは、シャフト本体５Ａの全長Ｌｇと嵌合部６における軸線方向の長さの合計長さＬｃとが後述する式（１）を満足する長さに、その軸線の長さが調整される。
【００２２】
嵌入部１２Ａは、中実に形成されている。嵌入部１２Ａが中実に形成されると、シャフト本体５Ａの両端部に形成される後述する嵌合部６も中実に成り、シャフト１Ａの強度を保持することができる。その結果、シャフト１Ａを用いて作製されたローラを画像形成装置に装着すると、ローラを所定の当接圧力で長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接させることができると共に、シャフト端部１０Ａとシャフト本体５Ａとの嵌合状態が強固になり、シャフト１Ａの振れを小さくすることができる。
【００２３】
図１及び図２に示されるように、前記支持軸１３は、嵌入部１２Ａと同心を有し、すなわち、嵌入部１２Ａと軸を共有し、嵌入部１２Ａから突出する円筒体に形成されている。支持軸１３は、図示しない画像形成装置等に設けられた軸受けに回転可能に支持され、図示しない駆動機構で生じる駆動力を嵌入部１２Ａを介して、シャフト本体５Ａに伝達する。支持軸１３の長さは、支持される軸受け等に応じて調整されるが、シャフト本体５Ａの全長Ｌｇとシャフト１Ａの全長Ｌｓとの関係が、後述する式（２’）を満たす長さに調整される。支持軸１３の径は軸受け等に応じて任意に調整される。
【００２４】
図１及び図２に示されるように、２つのシャフト端部１０Ａは、同一形状に形成されている。すなわち、２つのシャフト端部１０Ａにおける嵌入部１２Ａの長さが同じ長さに調整され、換言すると、図２に示されるように、シャフト１Ａにおける２つの嵌合部６は、軸線方向に沿う嵌入長さＬｃ１及びＬｃ２が同じ長さに調整されている。シャフト端部１０Ａは、嵌入部１２Ａ及び支持軸１３が一体に形成されても、それぞれを別個に形成した後、接着等により一体化してもよい。
【００２５】
シャフト端部１０Ａ、特に嵌入部１２Ａは、シャフト本体５Ａに嵌入され、かつ、シャフト本体５Ａの外周面に弾性層が形成されたローラを支持することのできる強度を有する材料で形成されればよく、このような材料としては、例えば、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、又は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂等が挙げられる。これらの中でも、所望の強度と導電性とを十分に確保することができる点で、金属であるのが好ましく、アルミニウム又はステンレス鋼であるのが特に好ましい。支持軸１３は、嵌入部１２Ａと同一の材料で形成されても、異なる材料で形成されてもよい。
【００２６】
シャフト端部１０Ａは、シャフト本体５Ａと同一の材料で形成されても、異なる材料で形成されてもよい。シャフト本体５Ａとシャフト端部１０Ａとが異なる材料で形成される場合は、例えば、軽量かつ強度の高いアルミニウムで形成されたシャフト本体５Ａと、より強度の高いステンレス鋼で形成されたシャフト端部１０Ａが挙げられる。
【００２７】
図１及び図２に示されるように、シャフト１Ａは、シャフト本体５Ａと、２つのシャフト端部１０Ａとで形成され、シャフト本体５Ａの両端部にシャフト端部１０Ａが嵌入して成る嵌合部６、換言すると、シャフト本体５Ａの内径拡径領域にシャフト端部１０Ａの嵌入部１２Ａが嵌入して成る嵌合部６を有している。このようにして形成されるシャフト１Ａは、シャフト本体５Ａの両端部とシャフト端部１０Ａとの軸線方向に沿う嵌入長さの合計長さＬｃ及びシャフト本体５Ａの全長Ｌｇの関係が下記式（１）を満足する。
（１）      ０．０２５＜Ｌｃ／Ｌｇ＜０．２０
【００２８】
すなわち、図２に示されるように、シャフト本体５Ａの端部にシャフト端部１０Ａが嵌入して成る嵌合部６は、シャフト端部１０Ａがシャフト本体５Ａの端部に嵌入したとき、シャフト端部１０Ａの偏心が起こらないように適正な長さを有するものであって、次に述べる関係、シャフト本体５Ａの全長Ｌｇに対する、シャフト本体５Ａの両端部とシャフト端部１０Ａとの軸線方向に沿う嵌入長さＬｃ１及びＬｃ２の合計長さＬｃ（Ｌｃ／Ｌｇ）が、０．０２５を超え０．２０未満の範囲にある。前記Ｌｃ／Ｌｇが０．０２５以下であると、シャフト１Ａにおける中心線から外周面までの距離が周方向に不均一になり、特にシャフト１Ａを回転させたときに前記距離の不均一性が大きくなり、すなわち、シャフト１Ａの振れが大きくなり、その結果、シャフト１Ａを回転させると、大きく偏心することがある。一方、前記Ｌｃ／Ｌｇが０．２０以上であると、シャフト１Ａの軽量化を十分に図ることができない。すなわち、シャフト１Ａの前記Ｌｃ／Ｌｇが前記範囲にあると、シャフト１Ａに弾性層を形成したローラを画像形成装置に装着した場合に加えて、回転させた場合にも、ローラの駆動トルクを低減することができると共に、このローラが所定の当接圧力で周方向及び／又は長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接する状態を保持することができ、その結果、シャフト１Ａは、軽量であるにもかかわらず、高品質の画像を形成することに貢献することができる。シャフト１Ａの軽量化と小さな振れとをより高い水準で両立することができる点で、前記Ｌｃ／Ｌｇは、０．０４以上０．１８以下であるのが好ましく、０．０８以上０．１６以下であるのが特に好ましい。
【００２９】
ここで、シャフト１Ａの振れは、シャフト１Ａを軸線に垂直な任意の平面で切断したときの、シャフト１Ａの中心点から平面上に位置するシャフト本体５Ａの外周面までの距離の均一性を表す。シャフト１Ａは０．０５％以下の振れに調整される。シャフト１Ａの振れを０．０５％以下に調整すると、シャフト１Ａに弾性層を形成したローラを画像形成装置に装着した場合に加えて、回転させた場合にも、ローラが所定の当接圧力で周方向長及び／又は長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接して、高品質の画像を形成することができる。
【００３０】
シャフト１Ａの振れは、例えば、シャフト１Ａの中心点からこの中心点を含むシャフト１Ａに垂直な前記平面上に位置するシャフト本体５Ａの外周面までの最長距離（最大半径）Ｌ２と最短距離（最小半径）Ｌ１との差（Ｌ２−Ｌ１）（Ｌ２及びＬ１は図示せず）を、シャフト本体５Ａの外径に対する百分率で示された値として、算出される。具体的には、シャフト１Ａの振れは、シャフト本体５Ａの外径（ｒ）に対するシャフト本体５Ａに垂直な平面上の測定点における、シャフト１Ａの中心点からシャフト本体５Ａの外周面までの最長距離Ｌ２と最短距離Ｌ１との差（Ｌ２−Ｌ１）を百分率で示した値であり、より具体的には、各測定点において、式［（Ｌ２−Ｌ１）／ｒ］×１００（％）で算出される。ここで、シャフト１Ａの振れは、シャフト１Ａを回転させながら、レーザー測長機により、各測定点における、シャフト１Ａの中心点からシャフト本体５Ａの外周面までの距離を測定し、測定された最長距離と最短距離とから、前記式により算出することができる。
【００３１】
また、シャフト１Ａは、シャフト本体５Ａの全長Ｌｇ及びシャフト１Ａの全長Ｌｓの関係が下記式（２’）を満足する。
（２’）        ０．７５＜Ｌｇ／Ｌｓ＜１
【００３２】
すなわち、シャフト本体５Ａは、シャフト１Ａの全長Ｌｓに対する全長Ｌｇが、０．７５を超え１未満の範囲にある。前記Ｌｇ／Ｌｓが０．７５以下であると、支持軸１３の長さが長くなりすぎて、シャフト１Ａにおける中心線からの距離が周方向に不均一になり、特にシャフト１Ａを回転させたときに前記距離の不均一性は大きくなり、すなわち、シャフト１Ａの振れが大きくなり、その結果、シャフト１Ａを回転させると、大きく偏心することがある。なお、図１及び図２から明らかなように、シャフト１Ａにおいて、前記Ｌｇ／Ｌｓは１以上になることはない。すなわち、シャフト１Ａの前記Ｌｇ／Ｌｓが前記範囲にあると、シャフト１Ａに弾性層を形成したローラを画像形成装置に装着した場合に加えて、回転させた場合にも、このローラが所定の当接圧力で長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接する状態を保持することができ、その結果、シャフト１Ａは高品質な画像を形成することに貢献することができる。シャフト１Ａの振れをより小さく調整することができる点で、前記Ｌｇ／Ｌｓは、０．７８以上０．９以下であるのが好ましく、０．８以上０．９以下であるのが特に好ましい。
【００３３】
シャフト１Ａは、前記式（１）及び（２’）並びにローラの用途等に応じて、その全長Ｌｓが調整され、具体的には、例えば、シャフト１Ａの全長Ｌｓは、２００〜５００ｍｍ程度に調整される。
【００３４】
シャフト１Ａは、例えば、図９に示される画像形成装置等に配設された場合に、その一端を接地し、又は、バイアス電圧を印加することにより、例えば、像担持体の電圧、現像剤への電荷の注入、像担持体からの現像剤の搬送による潜像の現像等の機能を発揮する。
【００３５】
図１及び図２に示されるように、シャフト１Ａは、シャフト本体５Ａにシャフト端部１０Ａが、シャフト本体５Ａの前記内径拡径領域の端部と嵌入部１２Ａの端面とが当接するように、嵌入されて成る。このとき、嵌入部１２Ａは、前記内径拡径領域に嵌入可能な外径に調整され、好ましくは、内径拡径領域が嵌入部１２Ａの外径に対して所定の公差を有する内径に調整されているから、シャフト本体５Ａの両端開口部が大きく拡径することなく、その全体が前記内径拡径領域に嵌入される。それ故、シャフト本体５Ａとシャフト端部１０Ａとが強固に嵌合され、図示しない軸受けに支持された支持軸１３及び嵌入部１２Ａを介して、図示しない駆動機構で生じる駆動力をシャフト本体５Ａに伝達することができ、その結果、シャフト本体５Ａを所望のように回転駆動させることができる。また、シャフト１Ａは、図２に示されるように、シャフト本体５Ａの中空部とその両端に中実の嵌合部６とを有するから、シャフト１Ａを軽量化することができる。そして、シャフト１Ａは、シャフト１Ａの全長Ｌｓ、シャフト本体５Ａの全長Ｌｇ及び前記嵌入長さの合計長さＬｃが前記式（１）及び（２’）を満たすから、シャフト１Ａが軽量化されても、シャフト１Ａの振れを小さくすることができ、その結果、シャフト１Ａに弾性層を形成したローラを画像形成装置に装着した場合に加えて、回転させた場合にも、所定の当接圧力で長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接するローラの当接状態を保持することができる。したがって、シャフト１Ａによれば、軽量化しても高品質な画質を保持することができ、換言すると、軽量であっても高品質な画像を形成することに貢献することができる。
【００３６】
図３は、この発明に係るローラ用中空シャフトの別の一実施例であるローラ用中空シャフト１Ｂ（シャフト１Ｂと称することがある。）を示す図であり、このシャフト１Ｂは、筒状のシャフト本体５Ｂと、前記シャフト本体５Ｂの両端部に嵌入される２つのシャフト端部１０Ａとを備え、シャフト本体５Ｂの両端部近傍の内径が拡径することなく、一端から他端にわたって均一な厚さを有している以外は、前記シャフト１Ａと基本的に同様である。なお、シャフト１Ｂにおいて、図３に示された嵌合部６を形成する嵌入部１２Ａに接するシャフト本体５Ｂの内周面領域が、シャフト１Ａの内径拡径領域に対応する。
【００３７】
したがって、シャフト１Ｂは、シャフト１Ａと同様に、シャフト１Ｂの全長Ｌｓ、シャフト本体５Ｂの全長Ｌｇ及び前記嵌入長さの合計長さＬｃが前記式（１）及び（２’）を満たすから、シャフト１Ｂが軽量化されても、シャフト１Ｂの振れを小さくすることができ、その結果、シャフト１Ｂに弾性層を形成したローラを画像形成装置に装着した場合に加えて、回転させた場合にも、所定の当接圧力で周方向及び／又は長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接するローラの当接状態を保持することができる。したがって、シャフト１Ｂによれば、軽量化しても高品質な画質を保持することができ、換言すると、軽量であっても高品質な画像を形成することに貢献することができる。
【００３８】
図４及び図５は、この発明に係るローラ用中空シャフトのまた別の一実施例であるローラ用中空シャフト１Ｃ（シャフト１Ｃと称することがある。）を示す図であり、このシャフト１Ｃは、筒状のシャフト本体５Ｂと、前記シャフト本体５Ｂの両端部に嵌入される２つのシャフト端部１０Ｂとを備え、シャフト本体５Ｂの両端部近傍の内径が拡径することなく、一端から他端にわたって均一な厚さを有し、かつ、シャフト端部１０Ｂが嵌入部１２Ａと支持軸１３との間にフランジ部１１を有している以外は、前記シャフト１Ａと基本的に同様である。
【００３９】
シャフト本体５Ｂは、前記シャフト１Ｂのシャフト本体５Ｂと同様である。シャフト端部１０Ｂは、図４及び図５に示されるように、シャフト本体５Ｂの外径と略同一の径を有する円盤体を成すフランジ部１１と、フランジ部１１の一方の面から同心状に突出して形成された、フランジ部１１よりも小さな径を有する中実円筒体を成す嵌入部１２Ａと、フランジ部１１の他方の面から同心状に突出して形成された、フランジ部１１よりも小さな外径を有する円筒体を成す支持軸１３とを備えている以外は、前記シャフト１Ａのシャフト端部１０Ａと基本的に同様である。
【００４０】
図４及び図５に示されるように、前記フランジ部１１は、シャフト本体５Ｂの端部に当接し、シャフト本体５Ｂの両端部とシャフト端部１０Ｂとの軸線方向に沿う嵌入長さ、すなわち、嵌入部１２Ａの嵌入量を規制する。前記嵌入部１２Ａは、図４及び図５に示されるように、フランジ部１１の一方の面にフランジ部１１と同心を有し、すなわち、フランジ部１１と軸を共有し、フランジ部１１の一方の面から突出する円筒体に形成されている。嵌入部１２Ａは、フランジ部１１の径よりも小さく、かつ、シャフト１Ｂにおける内径拡径領域（図５に示された嵌合部６を形成する嵌入部１２Ａに接するシャフト本体５Ｂの内周面領域）に嵌入可能な外径に調整されている。また、嵌入部１２Ａは、嵌合部６を形成し、前記式（１）を満足する長さに、その軸線の長さが調整されるのも、前記シャフト１Ａの嵌入部１２Ａと同様である。前記支持軸１３は、図４及び図５に示されるように、シャフト本体５Ｂに嵌入される部分の反対側、換言すると、フランジ部１１における嵌入部１２Ａが形成された面と反対側の面に、フランジ部１１と同心を有し、すなわち、フランジ部１１と軸を共有するように、形成されている。
【００４１】
このシャフト１Ｃは、シャフト１Ａと同様に、シャフト１Ｃの全長Ｌｓ、シャフト本体５Ｂの全長Ｌｇ及び前記嵌入長さの合計長さＬｃが前記式（１）及び（２’）を満たすから、シャフト１Ｃが軽量化されても、シャフト１Ｃの振れを小さくすることができ、その結果、シャフト１Ｃに弾性層を形成したローラを画像形成装置に装着した場合に加えて、回転させた場合にも、所定の当接圧力で周方向及び／又は長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接するローラの当接状態を保持することができる。したがって、シャフト１Ｃによれば、軽量化しても高品質な画質を保持することができ、換言すると、軽量であっても高品質な画像を形成することに貢献することができる。
【００４２】
図６は、この発明に係るローラ用中空シャフトのまた別の一実施例であるローラ用中空シャフト１Ｄ（シャフト１Ｄと称することがある。）を示す図であり、このシャフト１Ｄは、前記シャフト１Ａにおける嵌合部６に固定手段１５が設けられている以外は、前記シャフト１Ａと基本的に同様である。
【００４３】
したがって、シャフト１Ｄは、シャフト１Ａと同様に、シャフト１Ｄの全長Ｌｓ、シャフト本体５Ａの全長Ｌｇ及び前記嵌入長さの合計長さＬｃが前記式（１）及び（２’）を満たすから、シャフト１Ｄが軽量化されても、シャフト１Ｄの振れを小さくすることができ、その結果、シャフト１Ｄに弾性層を形成したローラを画像形成装置に装着した場合に加えて、回転させた場合にも、所定の当接圧力で周方向及び／又は長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接するローラの当接状態を保持することができる。したがって、シャフト１Ｄによれば、軽量化しても高品質な画質を保持することができ、換言すると、軽量であっても高品質な画像を形成することに貢献することができる。
【００４４】
また、シャフト１Ｄは、固定手段によって、嵌合部６が強固に接合されているから、シャフト１Ｄに弾性層を形成したローラを画像形成装置に装着した場合に、駆動機構で生じる駆動力を軸受けから嵌入部１２Ａを介して、シャフト本体５Ａに所望のように伝達することができる。前記固定手段としては、シャフト１Ｄでは、嵌合部６をシャフト本体６Ａの外周面からシャフト本体５Ａの中心を経由して反対側の外周面に貫通するピンが採用されているが、この手段に限定されず、例えば、シャフト本体６Ａの外周面に設けられ、シャフト本体５Ａの中心に向かって押圧するリング状固定具、シャフト本体５Ａにおける両端部近傍の内周面に形成されたメス螺子と、嵌入部１２Ａの外周面に形成された、前記メス螺子に螺合するオス螺子との組合せ、又は、接着若しくは粘着等が挙げられる。なお、固定手段１５は、シャフト本体５Ａの外周面と面一とされるのがよい。
【００４５】
図７は、この発明に係るローラ用中空シャフトのさらに別の一実施例であるローラ用中空シャフト１Ｅ（シャフト１Ｅと称することがある。）を示す図であり、このシャフト１Ｅは、筒状のシャフト本体５Ａと、前記シャフト本体５Ａの両端部に嵌入される２つのシャフト端部１０Ｃとを備え、シャフト端部１０Ｃが支持軸１３を有していない以外は、前記シャフト１Ａと同様である。
【００４６】
すなわち、図７に示されるように、シャフト端部１０Ｃは、シャフト本体５Ａにおける内径拡径領域に嵌入可能な外径を有する嵌入部１２Ａを成す中実円盤体とされている。この場合は、シャフト本体５Ａの端部外周面に、画像形成装置に装備された駆動機構で生じる駆動力を伝達する伝達手段、例えば、歯（図示しない。）等を有している。
【００４７】
シャフト１Ｅは、シャフト１Ａと同様に、シャフト本体５Ａの全長Ｌｇ及び前記嵌入長さの合計長さＬｃが前記式（１）を満たし、また、シャフト１Ｅの全長Ｌｓ及びシャフト本体５Ａの全長Ｌｇが下記式（２”）を満たしている。
（２”）        Ｌｇ／Ｌｓ＝１
【００４８】
したがって、シャフト１Ｅが前記式（１）を満たすから、前記したように、シャフト１Ｅの軽量化と小さな振れとを高い水準で両立することができ、かつ、シャフト１Ｅが前記式（２”）を満たすから、シャフト１Ｅの振れをより小さく調整することができる。故に、シャフト１Ｅに弾性層を形成したローラを画像形成装置に装着した場合に加えて、回転させた場合にも、所定の当接圧力で周方向及び／又は長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接するローラの当接状態を保持することができる。したがって、シャフト１Ｅによれば、軽量化しても高品質な画質を保持することができ、換言すると、軽量であっても高品質な画像を形成することに貢献することができる。
【００４９】
この発明に係るローラ用中空シャフト１Ａ〜１Ｅ（以下、シャフト１と称することがある。）は、前記材料を用いて、シャフト本体５Ａ及び５Ｂ（以下、シャフト本体５と称することがある。）、及び、シャフト端部１０Ａ〜１０Ｃ（以下、シャフト端部１０と称することがある。）を、常法により、作製することができる。例えば、前記材料を、切削、研削、切り出し、各種成形法等により、シャフト本体５及びシャフト端部１０を所望の形状に形成することができる。
【００５０】
この発明に係るローラ用中空シャフトは、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。
【００５１】
例えば、シャフト１はいずれも、２つのシャフト端部１０が同一形状に形成されているが、この発明においては、２つのシャフト端部は同一形状に形成される必要はなく、異なる形状に形成されてもよい。
【００５２】
また、シャフト１は、シャフト本体５の各端部にシャフト端部１０が嵌入して成る２つの嵌合部の長さが同じ長さに調整されているが、この発明においては、２つの嵌合部の長さは同じ長さに調整される必要はなく、異なる長さに形成されてもよい。
【００５３】
さらに、シャフト１は、シャフト本体５の両端部にシャフト端部１０における嵌入部１２Ａ又は１２Ｂの全体が嵌入されているが、この発明においては、シャフト本体５の両端部に嵌入される嵌入部はその一部であってもよい。
【００５４】
また、シャフト１は、シャフト本体５とシャフト端部１０とにより、その中空部が気密状態に成っているが、この発明においては、シャフトの中空部がほぼ気密状態に成っている必要はなく、例えば、嵌入部の外周面が凹凸形状に形成され、シャフトの中空部が開放するように成っていてもよく、また、嵌入部に貫通孔が穿設され、シャフトの中空部が開放するように成っていてもよい。
【００５５】
シャフト１は、円筒状のシャフト本体５に円筒状のシャフト端部１０が嵌入して成るが、この発明においては、シャフト本体及びシャフト端部が円筒状を成している必要はなく、例えば、シャフト本体及び／又はシャフト端部が楕円柱であっても多角柱であってもよい。
【００５６】
図８に示されるように、この発明に係るローラの一実施例であるローラ２０は、前記ローラ用中空シャフト１と、弾性層２１とを備え、例えば、図９に示される画像形成装置等に配設される。
【００５７】
前記弾性層２１は、ローラ用中空シャフト１の外周面に後述するゴム組成物を硬化して成る。弾性層２１は、ローラの用途等に応じて、その特性が決定され、例えば、気泡等を含有しない弾性層、気泡又は中空部を含有する発泡弾性層、導電性弾性層及び絶縁性弾性層等に形成される。弾性層２１が導電性弾性層に形成される場合には、弾性層２１は、１０１〜１０７Ωの電気抵抗値を有しているのが好ましい。弾性層２１の電気抵抗値は、電気抵抗計（商品名：ＵＬＴＲＡ  ＨＩＧＨ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ  ＭＥＴＥＲ  Ｒ８３４０Ａ、株式会社アドバンテスト製）を用い、ローラ２０を水平に置き、５ｍｍの厚さ、３０ｍｍの幅、及び、ローラ２０を載せることのできる長さを有する金メッキ製板を電極とし、５００ｇの荷重をローラ用中空シャフト１の両端それぞれに支持させた状態にして、ローラ用中空シャフト１と電極との間にＤＣ１００Ｖを印加し、１秒後の電気抵抗計の値を読みとり、この値を電気抵抗値とする方法により、測定することができる。
【００５８】
弾性層２１は、２０〜７０のＪＩＳ  Ａ硬度を有しているのが好ましい。弾性層２１が２０〜７０のＪＩＳ  Ａ硬度を有していると、ローラ２０と被当接体との接触面積を大きくすることができ、高品質の画像を形成することができる。
【００５９】
弾性層２１は、被当接体との当接状態において、被当接体と弾性層２１との均一なニップ幅を確保することができる点で、その厚さは、１ｍｍ以上であるのが好ましく、４ｍｍ以上であるのがより好ましい。一方、弾性層２１の厚さの上限は、用途に応じて任意に調整され、例えば、３０ｍｍ以下であるのが好ましく、２０ｍｍ以下であるのがより好ましい。
【００６０】
弾性層２１を形成するゴム組成物は、ゴムを含有し、所望により、各種添加剤、導電性付与剤及び発泡剤をさらに含有する。
【００６１】
前記ゴムは、特に限定されず、例えば、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（エチレンプロピレンジエンゴムを含む。）、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロールヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等の液状ゴムが挙げられるが、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴムが、耐熱性及び帯電特性等に優れる点で、好ましい。これらのゴムは、液状タイプであっても、ミラブルタイプであってもよく、弾性層２１の成形方法、弾性層２１に要求される特性等に応じて、適宜選択することができる。
【００６２】
前記各種添加剤としては、例えば、鎖延長剤及び架橋剤等の助剤、触媒、分散剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。これらの各種添加剤は、通常用いられる添加剤であってもよく、用途に応じて特別に用いられる添加剤であってもよい。
【００６３】
前記導電性付与剤は、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、導電性粉末、イオン導電性物質等が挙げられる。導電性粉末としては、より具体的には、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボンの他に、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン類、また、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、さらには、金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられ、イオン導電性物質としては、より具体的には、例えば、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質等が挙げられる。導電性付与剤は、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて、弾性層２１としたときに所望の電気抵抗値を示すように、適宜の含有量で添加される。例えば、ゴム組成物における導電性付与剤の含有量は、前記ゴム１００質量部に対して、２〜８０質量部とすることができる。
【００６４】
前記発泡剤は、従来、発泡ゴムに用いられる発泡剤であればよく、例えば、無機系発泡剤として、重炭酸ソーダ、炭酸アンモニウム等が挙げられ、有機系発泡剤として、ジアゾアミノ誘導体、アゾニトリル誘導体、アゾジカルボン酸誘導体等の有機アゾ化合物等が挙げられる。通常、複数の気泡が連続してなる連続気泡を形成する場合には無機系発泡剤が用いられ、複数の気泡が互いに接触等することなく分散又は散在してなる独立気泡を形成する場合には有機系発泡剤が用いられる。発泡剤の含有量は、発泡剤の種類等に応じて、適宜調整される。
【００６５】
ゴム組成物は、二本ローラ、三本ローラ、ロールミル、バンバリーミキサ、ドウミキサ（ニーダー）等のゴム混練り機等を用いて、前記ゴム、所望により各種添加剤、導電性付与剤及び発泡剤が均一に混合されるまで、例えば、数分から数時間、好ましくは５分〜１時間、常温又は加熱下で混練して、得られる。
【００６６】
ゴム組成物は、成形金型に容易にかつ均質に注入することができる等の取扱性に優れる点で、例えば、２５℃において、５〜５００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのがよく、５〜２００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのが特によい。ゴム組成物の粘度は、通常、それらに含まれる各成分の種類及び／又は配合量によって、調整することができる。また、必要により、溶剤等により、粘度を調整することもできる。
【００６７】
好ましく使用されるゴム組成物として、例えば、ミラブル型導電性シリコーンゴム組成物及び付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物が挙げられる。
【００６８】
前記ミラブル型導電性シリコーンゴム組成物は、（Ａ）下記平均組成式（１）で示されるオルガノポリシロキサン、（Ｂ）充填材、及び、（Ｃ）上記（Ｂ）成分に属するもの以外の導電性材料を含有する。
【００６９】
ＲｎＳｉＯ（４−ｎ）／２      （１）
ここで、Ｒは、同一であっても異なっていてもよい、置換又は非置換の１価炭化水素基、好ましくは炭素原子数１〜１２、より好ましくは炭素原子数１〜８の１価炭化水素基であり、ｎは１．９５〜２．０５の正数である。
【００７０】
前記付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は、（Ｄ）一分子中にケイ素原子と結合するアルケニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサンと、（Ｅ）一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｆ）平均粒径が１〜３０μｍで、嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３である無機質充填材と、（Ｇ）導電性付与剤と、（Ｈ）付加反応触媒とを含有する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物が挙げられる。
【００７１】
ローラ２０は、弾性層２１の外周面に被覆層（図示しない。）を備えていてもよい。被覆層を形成する材料としては、特に制限するものではないが、図９に示される画像形成装置３０等にローラ２０が使用される場合には、ローラ２０は被当接体に当接又は圧接されるから、永久変形しにくい材料であるのが好ましく、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミドイミド系樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。被覆層は、例えば、１〜１００μｍの厚さに形成される。
【００７２】
ローラ２０は、常法により、製造することができ、例えば、シャフト１を作製した後、シャフト１の外周面に、内表面が鏡面構造とされた金型を用いてゴム組成物を加熱成形して、又は、シャフト１と共にゴム組成物を押出成形して、製造することができる。また、ローラ２０は、シャフト本体５の外周面に金型を用いてゴム組成物を加熱成形して、又は、シャフト本体５と共にゴム組成物を押出成形して、弾性層２１を形成し、次いで、シャフト本体５の両端部にシャフト端部１０を嵌入して、製造することもできる。弾性層２１の成形条件及び成形方法等は、ゴム組成物が硬化する条件であれば、特に限定されず、また、使用する金型も特に限定されない。
【００７３】
このローラ２０は、シャフト１の外周面に弾性層２１が形成されてなるから、軽量であって、しかも、長期間にわたって高品質な画像を形成することができる。
【００７４】
次に、この発明に係るローラを備えた画像形成装置（以下、この発明に係る画像形成装置と称することがある。）の一例を、図９を参照して、説明する。
【００７５】
図９に示されるように、この発明に係る画像形成装置３０は、静電潜像が形成される回転可能な像担持体３１例えば感光体と、像担持体３１に当接若しくは圧接して又は所定の間隔を置いて設けられ、像担持体３１を帯電させる帯電手段３２例えば帯電ローラと、像担持体３１の上方に設けられ、像担持体３１に静電潜像を形成する露光手段３３と、像担持体３１に当接若しくは圧接して又は所定の間隔を置いて設けられ、像担持体３１に一定の層厚で現像剤４２を供給し、静電潜像を現像する現像手段４０と、像担持体３１の下方に圧接するように設けられ、現像された静電潜像を像担持体３１から記録紙３６上に転写する転写手段３４例えば転写ローラと、記録紙３６の搬送方向の下流に設けられ、記録紙３６に転写された現像剤４２（静電潜像）を定着させる定着手段３５例えば定着器と、記録紙３６に転写されず像担持体３１に残留した現像剤４２及び／又は像担持体３１に付着したゴミ等を除去するクリーニング手段３７とを備えている。すなわち、像担持体３１は、その回転方向において、上流側から順に、クリーニング手段３７、帯電手段３２、露光手段３３、現像手段４０及び転写手段３４によって、各作用を受ける。画像形成装置３０は、像担持体３１の表面に残留している静電潜像を除去する除電手段（図示しない。）を、クリーニング手段３７と帯電手段３２との間又は転写手段３４とクリーニング手段３７との間に、備えていてもよい。
【００７６】
前記現像手段４０は、従来の画像形成装置に備えられた現像手段と基本的に同様に形成され、同様に配置されている。例えば、現像手段４０は、図９に示されるように、像担持体３１に対向する位置に開口部を有し、現像剤４２を収納する現像剤収納部４１と、現像剤収納部４１内に設けられ、現像剤４２を均一に攪拌する攪拌機４３と、現像剤収納部４１の開口部に、像担持体３１に当接して又は所定の間隔を置いて設けられ、像担持体３１に現像剤４２を一定の層厚で現像剤４２を供給する回転可能な現像剤担持体４４と、現像剤担持体４４の上方に設けられ、現像剤担持体４４に当接して現像剤４２の層厚を規制すると共に、摩擦帯電により現像剤４２を帯電させる現像剤規制部材４５とを備えている。
【００７７】
前記現像剤収納部４１に収納される現像剤４２、すなわち、この発明に係る画像形成装置３０に使用される現像剤４２としては、摩擦により帯電可能で、記録紙３６に定着可能な一成分系の現像剤であれば、乾式現像剤であっても湿式現像剤であってもよく、また、非磁性現像剤であっても磁性現像剤であってもよい。
【００７８】
現像手段４０における前記現像剤担持体４４は、現像剤規制部材４５のブレード４６と接触して、現像剤４２を帯電させる。したがって、現像剤担持体４４は、現像剤規制部材４５のブレード４６と接触して、現像剤４２を帯電させることができるように構成されていればよく、例えば、導電性を有する弾性層を備えた現像ローラ等が挙げられる。例えば、このような現像剤担持体４４、特に現像ローラとして、例えば、この発明に係るローラ２０を使用することができる。
【００７９】
画像形成装置３０は、帯電手段３２の帯電ローラ、現像剤担持体４４の現像ローラ、転写手段３４の転写ローラ、定着手段３５の定着ローラ、クリーニング手段のクリーニングローラ（図示しない。）、加圧ローラ（図示しない。）、紙送り搬送ローラ（図示しない。）等の各種ローラを備え、これら各種ローラのうち少なくとも１つのローラとしてこの発明に係るローラ２０が使用されている。好ましくは、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ及び定着ローラのうち少なくとも１つのローラとしてこの発明に係るローラ２０が使用されている。
【００８０】
画像形成装置３０は、次にように作用する。なお、現像剤規制部材４５は、ブレード４６が所定の圧力で現像剤担持体４４の表面に当接するように、ブレード４６が湾曲されて、現像手段４０の開口部に、配置されている。まず、画像形成装置３０において、像担持体３１が、図９の矢印に示されるように、時計方向に回転しつつ、クリーニング手段３７により、その表面の現像剤４２及び／又はゴミ等が除去された後、帯電手段３２により、一様に帯電される。次いで、露光手段３３により画像が露光され、像担持体３１の表面に静電潜像が形成される。
【００８１】
一方、現像手段４０において、攪拌機４３により均一に混合された現像剤４２が、現像剤担持体４４に供給され、現像剤担持体４４が図９に示される矢印方向に回転することにより、現像剤担持体４４の表面に付着した現像剤４２が、現像剤担持体４４と現像剤担持体４４に当接した現像剤規制部材４５のブレード４６との間を通過する。このとき、現像剤４２は、所望の層厚に規制されると共に、現像剤４２を所望のように帯電させることができる。つまり、現像剤４２が現像剤担持体４４とブレード４６との間を通過することによって、現像剤担持体４４の表面上における現像剤４２の層厚が規制されると共に、現像剤規制部材４５のブレード４６と現像剤担持体４４及び／又は現像剤４２との摩擦帯電等により、現像剤担持体４４上の現像剤４２が所望のように帯電される。
【００８２】
次いで、このようにして現像手段４０から所望の層厚及び帯電量を有する現像剤４２が像担持体３１に供給され、像担持体３１に形成された静電潜像が現像されて、この静電潜像が現像剤像として可視化される。このようにして、現像手段４０は、像担持体３１に所望の層厚及び帯電量を有する現像剤４２を供給し、静電潜像を現像することができる。次いで、像担持体３１上に現像された現像剤像は、図示しない搬送手段により、像担持体３１と転写手段３４との間に搬送される記録紙３６上に、像担持体３１及び／又は転写手段３４によって転写される。次いで、現像剤像が転写された記録紙３６は、図示しない搬送手段により定着手段３５に搬送され、定着手段３５により加熱及び／又は加圧されて、転写された現像剤像が永久画像として記録紙３６に定着される。このようにして、記録紙３６に画像を形成することができる。
【００８３】
この発明に係る画像形成装置３０は、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ、クリーニングローラ（図示しない。）、加圧ローラ（図示しない。）、紙送り搬送ローラ（図示しない。）等の各種ローラのうち少なくとも１つのローラとしてこの発明に係るローラ２０が使用されている。したがって、この発明に係るシャフト１Ａを用いて作製したローラ２０は、軽量であって、しかも、被当接体に対してその長手方向に渡って均一に作用することができ、高品質の画像を形成することができる。
【００８４】
画像形成装置３０は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置３０は、現像手段４０に単色の現像剤４２のみを収容するモノクロ画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、モノクロ画像形成装置に限定されず、カラー画像形成装置であってもよい。カラー画像形成装置としては、例えば、像担持体上に担持された現像剤像を中間転写体に順次一次転写を繰り返す４サイクル型カラー画像形成装置、各色毎の現像手段を備えた複数の像担持体を中間転写体や転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等が挙げられる。画像形成装置３０は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置とされる。
【実施例】
【００８５】
（実施例１）
外径９．７±０．００５ｍｍ、軸線方向の長さ１２ｍｍの嵌入部１２Ａと、外径７．５ｍｍ、軸線方向の長さ２３ｍｍの支持軸１３とを有するシャフト端部１０Ａをステンレス鋼（ＳＵＳ  ３０４）で作製した。また、外径１２ｍｍ、厚さ１．３ｍｍ、軸線方向の長さ（Ｌｇ）２３５ｍｍの円筒状を成し、内径９．７ｍｍ（公差：嵌入部１２Ａの外径に対して、ＪＩＳ  Ｂ０４０１（１９８６）における「しばりばめ」の軸の公差域クラス「Ｐ６」）の内径拡径領域（軸線方向の長さ１２ｍｍ）を両端部に形成したシャフト本体５Ａをアルミニウムで作製した。次いで、シャフト本体５Ａの両端部それぞれにシャフト端部１０Ａの嵌入部１２Ａを嵌入して、シャフトＩを作製した。
【００８６】
このようにして作製したシャフトＩは、その全長Ｌｓが２８１ｍｍ、各嵌合部の長さ、すなわち、シャフト本体５Ａの両端部とシャフト端部１０Ａとの軸線方向に沿う嵌入長さＬｃ１及びＬｃ２がいずれも１２ｍｍであり、その合計長さＬｃは２４ｍｍであった。すなわち、このシャフトＩにおけるＬｃ／Ｌｇは０．１０２であり、Ｌｇ／Ｌｓは０．８３であり、前記式（１）及び（２’）を満たしていた。また、前記方法により測定したシャフトＩの振れ（測定点は、シャフトＩの略中央部と、シャフトＩの両端部から５ｍｍの両端部近傍との合計３点）は０．０３％であり、全質量は４５ｇであった。
【００８７】
（実施例２）
前記嵌入部１２Ａの軸線方向の長さ及び内径拡径領域の軸線方向の長さをいずれも３ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、シャフトＩＩを作製した。このシャフトＩＩのＬｃ／Ｌｇは０．０２６であり、Ｌｇ／Ｌｓは０．８３であり、実施例１と同様にして測定したシャフトＩＩの振れは０．０５％であり、全質量は３４ｇであった。
（実施例３）
前記嵌入部１２Ａの軸線方向の長さ及び内径拡径領域の軸線方向の長さをいずれも２２ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、シャフトＩＩＩを作製した。このシャフトＩＩＩのＬｃ／Ｌｇは０．１８７であり、Ｌｇ／Ｌｓは０．８３であり、実施例１と同様にして測定したシャフトＩＩＩの振れは０．０３％であり、全質量は５９ｇであった。
【００８８】
（実施例４）
前記支持軸１３の軸線方向の長さを３６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、シャフトＩＶを作製した。このシャフトＩＶのＬｃ／Ｌｇは０．１０２であり、Ｌｇ／Ｌｓは０．７６であり、実施例１と同様にして測定したシャフトＩＶの振れは０．０４％であり、全質量は６２ｇであった。
（実施例５）
前記支持軸１３の軸線方向の長さを８ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、シャフトＶを作製した。このシャフトＶのＬｃ／Ｌｇは０．１０２であり、Ｌｇ／Ｌｓは０．９３であり、実施例１と同様にして測定したシャフトＶの振れは０．０３％であり、全質量は３６ｇであった。
【００８９】
（実施例６）
シャフト本体をステンレス鋼（ＳＵＳ  ３０４）で作製した以外は、実施例１と同様にして、シャフトＶＩを作製した。実施例１と同様にして測定したシャフトＶＩの振れは０．０３％であり、全質量は５８ｇであった。
【００９０】
（比較例１）
前記シャフト本体５Ａを中実の円筒状に形成した以外は、実施例１と同様にして、シャフトＶＩＩを作製した。このシャフトＶＩＩの場合、中実のシャフト本体５Ａの全長を、Ｌｃ、すなわち、シャフト本体５Ａの両端部とシャフト端部１０Ａとの軸線方向に沿う嵌入長さの合計長さとみなした。したがって、このシャフトＶＩＩのＬｃ／Ｌｇは１であった。実施例１と同様にして測定したシャフトＶＩＩの振れは０．０２％であり、全質量は１５４ｇであった。
【００９１】
（比較例２）
前記嵌入部１２Ａの軸線方向の長さ及び内径拡径領域の軸線方向の長さをいずれも２ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、シャフトＶＩＩＩを作製した。このシャフトＶＩＩＩのＬｃ／Ｌｇは０．０１７であり、Ｌｇ／Ｌｓは０．８３であり、実施例１と同様にして測定したシャフトＶＩＩＩの振れは０．１０％であり、全質量は３０ｇであった。
（比較例３）
前記嵌入部１２Ａの軸線方向の長さ及び内径拡径領域の軸線方向の長さをいずれも２５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、シャフトＩＸを作製した。このシャフトＩＸのＬｃ／Ｌｇは０．２１３であり、Ｌｇ／Ｌｓは０．８３であり、実施例１と同様にして測定したシャフトＩＸの振れは０．０３％であり、全質量は６６ｇであった。
【００９２】
（比較例４）
前記支持軸１３の軸線方向の長さを４０ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、シャフトＸを作製した。このシャフトＸのＬｃ／Ｌｇは０．１０２であり、Ｌｇ／Ｌｓは０．７４６であり、実施例１と同様にして測定したシャフトＸの振れは０．０７％であり、全質量は７１ｇであった。
【００９３】
これらのシャフトＩ〜Ｘをトルエンで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー（商品名「プライマーＮｏ．１６」、信越化学工業株式会社製）を塗布した。プライマー処理したシャフトＩ〜Ｘを、ギヤオーブンを用いて、１５０℃の温度にて１０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、シャフトＩ〜Ｘの表面にプライマー層を形成した。
【００９４】
一方、メチルビニルシリコーン生ゴム（商品名「ＫＥ−７８ＶＢＳ」、信越化学工業株式会社製）１００質量部と、ジメチルシリコーン生ゴム（商品名「ＫＥ−７６ＶＢＳ」、信越化学工業株式会社製）２０質量部と、カーボンブラック（商品名「アサヒサーマル」、旭カーボン株式会社製）１０質量部と、煙霧質シリカ系充填材（商品名「ＡＥＲＯＳＩＬ２００」、平均一次粒径１２μｍ、嵩密度５０ｇ／Ｌ、日本アエロジル株式会社製）１５質量部と、白金触媒（商品名「Ｃ−１９Ａ」、信越化学工業株式会社製）０．５質量部と、ハイドロジェンポリシロキサン（商品名「Ｃ−１９Ｂ」、信越化学工業株式会社製）２質量部とを混合し、加圧ニーダーで混練して、導電性ゴム組成物を調製した。
【００９５】
次いで、プライマー層を形成したシャフトＩ〜Ｘと導電性ゴム組成物とを、クロスヘッド型押出成形機にて一体分出し、ギヤオーブンを用いて、２５０℃、３０分間加熱した。その後、さらに、ギヤオーブンを用いて、２００℃で４時間にわたって、二次加熱し、常温にて２４時間放置した。次いで、円筒研削盤にて、形成した弾性層の直径が２０ｍｍとなるように、弾性層の表面を研磨した。
【００９６】
このようにして形成した弾性層の電気抵抗値及びＪＩＳ  Ａ硬度を前記方法により、測定したところ、電気抵抗値は２×１０４Ω・ｃｍであり、ＪＩＳ  Ａ硬度は４０であった。
【００９７】
次いで、弾性層の表面に、シリコーン系プライマー（商品名「プライマーＮｏ．１９」、信越化学工業株式会社製）を塗布した。プライマーが塗布された弾性層の表面に、ウレタン系塗料（商品名「ニッポラン５１９６」、日本ポリウレタン株式会社製）１００質量部と、煙霧質シリカ系充填材（商品名「ＡＥＲＯＳＩＬ  ２００」、日本エアロジル株式会社製）２５質量部と、カーボンブラック（商品名「アサヒサーマル」、旭カーボン株式会社製）１５質量部と、イソシアネート系架橋剤１４質量部とを含有する樹脂組成物の塗布液を、スプレーコーティング法によって、一回塗布し、１５０℃で３０分間加熱し、プライマーとウレタン系塗料とを架橋及び／又は硬化させて、層厚１０μｍのコート層を形成した。このようにして、ローラＩ〜Ｘを作製した。
【００９８】
このようにして作製したローラＩ〜Ｘをそれぞれ準備し、図９に示される電子写真式プリンター（ブラザー工業株式会社製、商品名「ＨＬ−１８５０」）における現像剤担持体（現像ローラ）として装着した。なお、現像剤及び現像剤規制部材は、電子写真式プリンターに付属の現像剤及びブレードを用いた。この電子写真式プリンターを、温度２０℃、相対湿度５０％の環境下で、１０，０００枚の印字を行い、１，０００枚ごとに１枚ずつ記録紙を抜き出し、印刷された画像の品質を確認した。その結果、シャフトＩ〜ＶＩＩ及びＩＸを用いたローラＩ〜ＶＩＩ及びＩＸは、いずれの記録紙においても、「かすれ」及び「白抜け」等が生じることなく、高品質の画像が形成されていたのに対して、シャフトＶＩＩＩ及びＸを用いたローラＶＩＩＩ及びＸは、記録紙に、「かすれ」又は「白抜け」等が生じることがあった。その理由として、ローラＩ〜ＶＩＩ及びＩＸは、振れが小さく、これらのローラＩ〜ＶＩＩ及びＩＸと像担持体（感光体）との距離がローラＩ〜ＶＩＩ及びＩＸの軸線方向において一定となり、その結果、ローラＩ〜ＶＩＩ及びＩＸ上に担持された現像剤が前記軸線方向において均一に像担持体に移行したのに対して、ローラＶＩＩＩ及びＸは、振れが大きく、これらのローラＶＩＩＩ及びＸと像担持体（感光体）との距離がローラＶＩＩＩ及びＸの軸線方向において一定とならないから、ローラＶＩＩＩ及びＸ上に担持された現像剤が前記軸線方向において像担持体に均一に移行しにくく、その結果、形成された画像に「かすれ」又は「白抜け」等が生じたと推定される。
【００９９】
また、シャフトＶＩＩ及びＩＸは、その質量が大きく、画像形成装置における小型化、画像の高精細化及び印刷速度の高速化等の性能に十分に貢献し得ないことが予想された。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、この発明に係るローラ用中空シャフトの一実施例を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、この発明に係るローラ用中空シャフトの一実施例における断面を示す概略断面図である。
【図３】図３は、この発明に係るローラ用中空シャフトの別の一実施例における断面の一部を示す概略断面図である。
【図４】図４は、この発明に係るローラ用中空シャフトのまた別の一実施例を示す概略斜視図である。
【図５】図５は、この発明に係るローラ用中空シャフトのまた別の一実施例における断面の一部を示す概略断面図である。
【図６】図６は、この発明に係るローラ用中空シャフトのさらに別の一実施例における断面を示す概略断面図である。
【図７】図７は、この発明に係るローラ用中空シャフトのさらにまた別の一実施例における断面の一部を示す概略断面図である。
【図８】図８は、この発明に係るローラの一実施例を示す斜視図である。
【図９】図９は、この発明に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ  ローラ用中空シャフト
５、５Ａ、５Ｂ    シャフト本体
６  嵌合部
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  シャフト端部
１１  フランジ部
１２Ａ、１２Ｂ  嵌入部
１３  支持軸
１５  固定手段
２０  ローラ
２１  弾性層
３０  画像形成装置
３１  像担持体
３２  帯電手段
３３  露光手段
３４  転写手段
３５  定着手段
３６  記録紙
３７  クリーニング手段
４０  現像手段
４１  現像剤収納部
４２  現像剤
４３  攪拌機
４４  現像剤担持体
４５  現像剤規制部材
４６  ブレード
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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