(57)【要約】【課題】寸法精度が高く、しかも安価なロール用軸体を提供する。【解決手段】円筒状部材１内に、シャフト２を同軸的に貫通させ、上記円筒状部材１の左右両端部において、円筒状部材１の内周面とシャフト２の外周面との間でつくられる空間または円筒状部材１の外周に、筒状の固定具３をシャフト２に外嵌した状態で嵌合させている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状部材内に、シャフトを同軸的に貫通させ、上記円筒状部材の左右両端部において、円筒状部材の内周面とシャフトの外周面との間でつくられる空間または円筒状部材の外周に、筒状の固定具をシャフトに外嵌した状態で嵌合させたことを特徴とするロール用軸体。
【請求項２】
上記固定具の形成材料が、ポリカーボネート，ポリアミド，ポリフェニレンサルファイド，ポリエーテルエーテルケトン，ポリイミドおよびフッ素樹脂からなる群から選ばれるいずれかの樹脂である請求項１記載のロール用軸体。
【請求項３】
上記シャフトの外周面のうち、固定具を外嵌させる部分が、粗面に形成されている請求項１または２記載のロール用軸体。
【請求項４】
上記シャフトの外周面のうち、固定具を外嵌させる部分に、接着剤が塗布されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のロール用軸体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンター，ファクシミリのような電子写真装置等に用いられるロールのロール用軸体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、非接触現像方式の電子写真装置では、現像ロールと感光ドラムとが非接触であるため、現像スピードを上げ易く、複写等の高速化に対応し易くなっている。そして、トナーの現像制御のために、現像ロールと感光ドラムとのギャップ（両者の最表面間の距離）が均一であることが要求されている。そのためには、現像ロールの振れ精度や外径精度等の寸法精度を高める必要がある。
【０００３】
ところで、現像ロールは、通常、軸体の外周にゴム層等の被覆層を有しており、その被覆層が温度や湿度等の環境の影響を受け易くなっている。このため、温度等により現像ロールの外径が変動し、その変動が上記感光ドラムとのギャップをばらつかせる要因になっている。そこで、現像ロールでは、その変動を抑制するために、環境による変動が大きい被覆層の厚みを薄くし、軸体を太くしている。また、現像ロールは、回転し易いものでなければならないため、軽量のものが好ましい。このため、上記軸体として、図７に示すように、円筒状部材（金属製パイプ部材）７１の両端に軸端部材７２を抵抗溶接して作製した中空状のものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。上記軸端部材７２は、上記円筒状部材７１の開口部に内嵌する円柱状の内嵌部７２ａと、円筒状部材７１の外径と同径に形成され円筒状部材７１の開口縁に当接する円板状の当接部７２ｂと、円筒状部材７１の両端から突出する円柱状の軸部７２ｃとが、同軸に一体形成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２７５９５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１における軸体では、軸端部材７２を溶接する際に、その両端で軸ずれが生じ易い。軸ずれが生じると、所望の振れ精度が得られない。そこで、軸端部材７２を溶接した後、その軸端部材７２に対して切削，研磨等の後加工を施すことにより、芯出しする必要がある。しかも、その後加工は、金属加工であるため、加工性が悪い。このため、上記軸体の作製は、加工コストが高くなり、その改善が望まれていた。
【０００６】
このような軸体の寸法精度や加工コストの問題は、上記現像ロールだけでなく、帯電ロールや転写ロール等の、複写機等の電子写真装置に用いられる他のロールやそれ以外の様々な装置に用いられるロールについても言えることである。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、寸法精度が高く、しかも安価なロール用軸体の提供をその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のロール用軸体は、円筒状部材内に、シャフトを同軸的に貫通させ、上記円筒状部材の左右両端部において、円筒状部材の内周面とシャフトの外周面との間でつくられる空間または円筒状部材の外周に、筒状の固定具をシャフトに外嵌した状態で嵌合させたという構成をとる。
【０００９】
すなわち、本発明のロール用軸体は、シャフトが円筒状部材を同軸的に貫通した状態で、左右両端部の筒状固定具で固定されているため、その固定により自動的に芯出しがなされ、シャフトの両端部において、軸ずれがないかまたは０に近く充分に小さくなっている。また、筒状固定具の嵌合により芯出しができることから後加工が不要になり、コストの低減を実現することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００１１】
図１は、本発明のロール用軸体の第１の実施の形態を示している。このロール用軸体は、円筒状部材１内に１本のシャフト２が同軸的に貫通しており、それら円筒状部材１の内周面とシャフト２の外周面と間に空間が形成されて中空状になっている。そして、上記円筒状部材１の両端部では、円筒状の固定具３が、上記シャフト２に外嵌した状態で、円筒状部材１の左右の端部に内嵌されており、これにより、上記シャフト２は、円筒状部材１と同軸的に固定されている。この固定具３の、円筒状部材１への内嵌は、円筒状部材１と固定具３との相対的空転を防止し、また、固定具３の、シャフト２への外嵌は、シャフト２と固定具３との相対的空転を防止している。
【００１２】
このようなロール用軸体では、１本のシャフト２が円筒状部材１を同軸的に貫通した状態で、左右両端部において筒状の固定具３により固定されているため、シャフト２の両端部において自動的に芯出しがなされ、軸ずれがないかまたは０に近く充分に小さくなっている。このため、芯出しするための加工が不要となり、寸法精度を安価に高めることができる。また、上記ロール用軸体は、円筒状部材１に１本のシャフト２が同軸的に貫通した中空状となっているため、軽量性を保持しつつも、高剛性となっており、曲げ強度が強化されたものとなっている。したがって、シャフト２の両端部を軸受で支持し、ロール用軸体を回転させた場合、高い寸法精度のため、円筒状部材１の外周面の振れが小さくなっており、また、軽量性の保持のため、高速回転に容易に対応できるとともに回転駆動の省エネルギー化ができ、さらに、強化された曲げ強度のため、軸に垂直な方向に荷重がかかっても、振れを小さくすることができる。
【００１３】
より詳しく説明すると、上記円筒状部材１は、従来と同様のものが用いられ、その形成材料としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム，アルミニウム合金，ステンレス等があげられる。
【００１４】
上記シャフト２は、上記円筒状部材１の両端から突出するように、円筒状部材１よりも長いものが用いられる。そして、その形成材料としては、特に限定されないが、例えば、ＳＵＭやＳＴＫＭ１２等の鉄，ステンレス，アルミニウム等があげられ、鉄からなるシャフト２には表面にめっきを施してもよい。
【００１５】
また、上記シャフト２に対しては、固定具３との相対的空転の防止をより確実にするために、上記シャフト２の外周面のうち固定具３が外嵌される部分に粗面２ａを形成することによりシャフト２と固定具３の間に働く摩擦力を増加させる方法等をとってもよい。上記粗面２ａの形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ローレット加工，研磨，スパッタリング，放電加工，サンドブラスト等があげられる。そして、上記空転防止をさらに向上させるために、上記シャフト２の外周面のうち固定具３が外嵌される部分に接着剤を塗布することによりシャフト２に固定具３を接着させる方法、または上記粗面２ａの形成と接着剤の塗布との双方を行う方法等をとってもよい。
【００１６】
上記筒状の固定具３は、上記シャフト２を上記円筒状部材１と同軸的に固定できれば、特に限定されないが、好ましくは、図１に示すように、円筒状部材１に内嵌する内嵌部３ａと、円筒状部材１の開口縁に当接する、円筒状部材１の外径と同径の環状当接部３ｂとが一体に同軸形成されていることである。また、図２に示すように、上記環状当接部３ｂ（図１参照）を形成せずに内嵌部３ａのみからなる固定具３とし、その固定具３全体を円筒状部材１の端部内に内嵌させるようにしてもよい。さらに、上記円筒状の固定具３は、その先端側から上記円筒状部材１に挿入されて内嵌されるが、その挿入が容易となるように、その先端側は、外周面がテーパ状に面取りされていることが好ましい。また、上記円筒状部材１との相対的空転を防止するために、上記円筒状の固定具３の外周面に接着剤を適宜に塗布してもよい。
【００１７】
また、上記固定具３の形成材料は、ロール用軸体の軽量化や製作の容易性等から、樹脂であることが好ましい。なかでも、上記ロール用軸体の外周にゴム層等の被覆層を成形する必要がある場合（例えば、現像ロールや帯電ロール等の軸体となる場合）には、成形の熱に耐える必要があるため、耐熱性樹脂である必要がある。そのような耐熱性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ），ポリアミド（ＰＡ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），ポリイミド，フッ素樹脂等があげられる。特に、上記樹脂として、円筒状部材１よりも、線膨張係数が大きな樹脂を用いると、成形の際に、その熱で、固定具３が円筒状部材１よりも膨張して、より正確に芯出しすることができるようになる。
【００１８】
このようなロール用軸体が、複写機等の電子写真装置に用いられる現像ロール，帯電ロール，転写ロール等の導電性ロールの軸体として用いられる場合には、上記円筒状部材１とシャフト２との間を通電可能にする必要があるが、その通電可能方法としては、つぎのような方法があげられる。例えば、上記固定具３の形成材料にカーボン等の導電剤を添加する方法、図３（ａ）に示すように、円筒状部材１の端縁に環状金属部材（ワッシャ等）４を接触させるとともに、その環状金属部材４の内側孔部をシャフト２の外周面に接触させる方法、図３（ｂ）に示すように、円筒状部材１の端縁からシャフト２の外周面まで半田５を付ける方法、図３（ｃ）に示すように、導電性接着剤６を固定具３の先端部に沿って円筒状部材１の内周面からシャフト２の外周面まで塗布する方法、図３（ｄ）に示すように、固定具３の先端部の周壁にコ字状の金属片７を嵌合させ、その金属片７を円筒状部材１の内周面とシャフト２の外周面とに接触させる方法、図３（ｅ）に示すように、ロール用軸体の外周の被覆層を導電性被覆層８にして、その導電性被覆層８をシャフト２の外周面に接するように形成する方法等である。
【００１９】
このようなロール用軸体の作製は、例えば、上記円筒状部材１，シャフト２および固定具３を準備した後、円筒状部材１にシャフト２を挿通させ、その両端から筒状の固定具３を圧入機で圧入することにより、行われる。なお、筒状の固定具３の作製は、その形成材料からなる円柱材またはパイプ材を適宜に、切断、穿孔、切削、研磨等の加工を施して所定の形状に形成されることにより行われる。そして、固定具３が樹脂製である場合には、その作製における各加工が容易となり、複雑な形状でも安価に作製することができる。
【００２０】
図４は、本発明のロール用軸体の第２の実施の形態を示している。この実施の形態では、シャフト２にギアＧが外嵌される場合に、固定具３が対応できるものとなっており、固定具３とギアＧとを棒状のピンＰで連結することにより、ギアＧの駆動力伝達を固定具３にも持たせるようにし、ギアＧの回転精度を確保し易くしたものである。このようにするために、固定具３の端面には、ピンＰを内嵌するための穴３１が形成されている。固定具３が樹脂製である場合には、上記穴３１の形成加工が容易にできるため、シャフト２にギアＧを外嵌する場合に有効である。
【００２１】
図５は、本発明のロール用軸体の第３の実施の形態を示している。この実施の形態では、固定具３が、樹脂からなり、円筒状部材１の端縁から突出する延設部分３２が一体に形成されている。その延設部分３２は、他の部品Ａとのギャップ調整に用いられる樹脂リングＲを回転自在に外嵌させる部分となっている。
【００２２】
従来は、上記樹脂リングＲを軸部７２ｃ（図７参照）に外嵌させていたが、その軸部７２ｃは金属製であるため硬く、また、その表面加工による粗面のため、樹脂リングＲの内周面が摩耗していた。そこで、この実施の形態のように、樹脂製固定具３に上記延設部分３２を形成すると、その延設部分３２に樹脂リングＲを外嵌させることができるようになり、硬さが同等の樹脂同士の摺動となるため、樹脂リングＲの内周面の摩耗が防止されるようになる。
【００２３】
図６は、本発明のロール用軸体の第４の実施の形態を示している。この実施の形態では、円筒状の固定具３に、円筒状部材１の端部に外嵌する外嵌部３３が一体に形成されており、内嵌部３ａ（図１参照）が形成されていない。このように固定具３を円筒状部材１の端部に外嵌させても、同様に、軸ずれをなくしたり、０に近く充分に小さくしたりすることができる。
【００２４】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００２５】
【実施例１】
図１に示すロール用軸体を作製した。円筒状部材１は、アルミニウム合金（Ａ５０５６）製とし、外径を１５．０ｍｍ、肉厚を０．９ｍｍ、長さを２４０ｍｍとした。シャフト２は、鋼材（ＳＵＭ）製のものに、無電解ニッケルめっきを施し、外径を６．０ｍｍ、長さを２９３ｍｍとした。固定具３は、ＰＰＳ製とし、テーパー部を除く内嵌部３ａの長さを４０ｍｍ、環状当接部３ｂの軸方向の長さ（厚み）を４．５ｍｍとした。なお、シャフト２は、各固定具３の外側端面から同じ長さ（２２ｍｍ）突出するようにした。
【００２６】
【比較例１】
図７に示すロール用軸体を作製した。円筒状部材７１は、鉄（ＳＴＫＭ）製とし、その寸法は、上記実施例１の円筒状部材１と同様とした。また、その円筒状部材７１の両端に軸端部材７２を抵抗溶接した。その軸端部材７２は、鋼材（ＳＵＭ）製の円柱材を切削等することにより形成し、その寸法は、内嵌部７２ａの外径を１３．２ｍｍ、その長さを４０ｍｍ、当接部７２ｂの外径を１５．０ｍｍ、その軸方向の長さ（厚み）を４．５ｍｍ、軸部７２ｃの外径を６．０ｍｍ、長さを２２ｍｍとした。
【００２７】
このようにして得られた実施例１および比較例１の各ロール用軸体に対して、軸ずれを測定した。この測定は、各ロール用軸体のシャフト２または軸部７２ｃの根元の外周面を基準にして、その先端の振れを測定することにより行った。
【００２８】
その結果、実施例１のロール用軸体では、軸ずれが１０μｍであった。これに対し、比較例１のロール用軸体では、軸ずれが２５μｍであった。この結果から、実施例１のロール用軸体は、軸ずれが起こり難いことがわかる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のロール用軸体によれば、シャフトが円筒状部材を同軸的に貫通した状態で、左右両端部の固定具により固定されているため、シャフトの両端部において、軸ずれがないかまたは０に近く充分に小さくなっている。このため、芯出しするための加工が不要となり、寸法精度を安価に高めることができる。また、上記ロール用軸体は、円筒状部材に１本のシャフトが同軸的に貫通した中空状となっているため、軽量性を保持しつつも、高剛性となっており、曲げ強度が強化されたものとなっている。したがって、シャフトの両端部を軸受で支持し、ロール用軸体を回転させた場合、高い寸法精度のため、円筒状部材の外周面の振れが小さくなっており、また、軽量性の保持のため、高速回転に対応できるとともに省エネルギーに寄与し、さらに、強化された曲げ強度のため、軸に垂直な方向に荷重がかかっても、振れを小さくすることができる。
【００３０】
特に、上記固定具の形成材料が、ポリカーボネート，ポリアミド，ポリフェニレンサルファイド，ポリエーテルエーテルケトン，ポリイミドおよびフッ素樹脂からなる群から選ばれるいずれかの樹脂である場合には、耐熱性を有するため、ロール用軸体の外周にゴム層等の被覆層を成形しても、その成形の熱に耐えることができる。
【００３１】
また、上記シャフトの外周面のうち、固定具を外嵌させる部分が、粗面に形成されている場合には、シャフトと固定具の間に働く摩擦力を増加させることができ、シャフトと固定具との相対的空転をより確実に防止することができる。
【００３２】
さらに、上記シャフトの外周面のうち、固定具を外嵌させる部分に、接着剤が塗布されている場合には、シャフトに固定具が接着するため、シャフトと固定具との相対的空転を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロール用軸体の第１の実施の形態を示す破断図である。
【図２】上記ロール用軸体の固定具の変形例を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、上記ロール用軸体における通電可能方法を示す断面図である。
【図４】本発明のロール用軸体の第２の実施の形態を示す要部断面図である。
【図５】本発明のロール用軸体の第３の実施の形態を示す要部断面図である。
【図６】本発明のロール用軸体の第４の実施の形態を示す要部断面図である。
【図７】従来のロール用軸体を示す破断図である。
【符号の説明】
１  円筒状部材
２  シャフト
３  固定具
【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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