(57)【要約】【課題】ジャーナル部材をローラ部材の内径部分に圧入する場合に、締結力の減少を抑え、圧入時の負荷の低減を可能にするローラ構造を提供すること。【解決手段】ジャーナル部材をローラ部材の内径部分に圧入・締結するローラ構造において、硬度、強度、耐摩擦性に関して前記ローラ部材２より優れた前記ジャーナル部材３と、また、延性および熱膨張率に関して前記ジャーナル部材３より大きい前記内径部分２ａを有する前記ローラ部材２とからなり、その締結部に潤滑性材料を用いる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジャーナル部材をローラ部材の内径部分に圧入・締結するローラ構造において、硬度、強度、耐摩擦性に関して前記ローラ部材より優れた前記ジャーナル部材と、また、延性および熱膨張率に関して前記ジャーナル部材より大きい前記内径部分を有する前記ローラ部材とからなり、その締結部に潤滑性材料を用いることを特徴としたローラ構造。
【請求項２】
請求項１の潤滑材料は室温環境で液体であり揮発性に優れ、室温環境下で経過により残存分０％となることを特徴とする請求項１記載のローラ構造。
【請求項３】
ジャーナル部材とローラ部材の電気的導通機能、もしくは半導体的電気抵抗機能が必要なローラ部材に関して、前記潤滑材料が電気的に導電性であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載のローラ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置の現像装置に用いるローラ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現像ローラ用の圧入工法に用いられる現像ローラは外径がφ２６で、内側ジャーナル保持部にリブを３本設けた円筒状アルミ管（三ツ矢管）にφ８ＳＵＭ（ニッケルメッキ）軸を両端部に圧入した構成からなっている。
【０００３】
このような現像ローラは耐トルク特性を確保しつつ、超高精度（軸基準のアルミ部の回転フレ、両側駆動方式のため両側軸間ピッチ、整列度等の項目に対して高い精度が要求される）に保ち、画像濃度ムラ発生を抑える必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電子写真装置などの製品における現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、駆動ローラなどの各種機能ローラは画像品質への対応により極めて高精度が要求されるようになり、高耐久化により部材の接合部分（圧入、接着、圧接）のトルク特性も高く、経時でも安定した値が求められる。
【０００５】
これを達成するために無垢部材の削り出し（切削、研削）や圧接部品の削り出し等の公知の製造法では、部品が高重量となり、製品部材が重くなり、工数が増加し、輸送費が増加する等の問題がある。また近年の環境問題からは削り出しによるプロセスは省資源の観点より問題になる。
【０００６】
したがって機能ローラの胴部を構成する部材と回転基準となる軸を構成する部材とを圧入することがしばしば実施され、なおかつ軸部分に関しては圧入後一切加工しない製造方法が広く一般的に取り組まれている。
【０００７】
また、ローラの基材となる部材は強度を考慮して金属材料が使用され、ローラの電気特性（電気抵抗）、トナーへの帯電特性に関してはローラ表層面に樹脂材料をコーティングする工法が用いられている。コーティング加工としては表面塗装、焼付け焼成（加熱）が必要である。
【０００８】
また、ジャーナル部材が内径部分を有するローラ部材より、高硬度、高強度、耐摩擦性に優れ、また内径部分を有するローラ部材の方が延性が大きく、熱膨張率も大きいと、締り嵌め圧入において、ローラ部材は圧入抵抗に対して、塑性変形（応力が降伏点を越える）を生じる。その結果残留応力が発生し、その後残留応力の除去（熱作用、経時）により、圧入精度の変化が生じる可能性がある。
【０００９】
また内径内面が圧入されたジャーナル部材により表面が削られたりジャーナル部材のかじり現象（内径部の一部に食い込む）が生じ、圧入精度の悪化、圧入負荷の増大となり、部品精度面が不安定になり、圧入機の精度劣化などの問題が生じる。
【００１０】
このようなジャーナル部材とローラ部材を締結させ加熱作用、または高温化の環境になった場合、ローラ部材内径の熱膨張がジャーナル部材直径の熱膨張より大きくなるため、締結力の減少が生じ、場合によっては圧入精度が変化する可能性も考えられる。
【００１１】
そのためジャーナル部材とローラ部材内径部の嵌め合い代（嵌合量）は大きくとる必要があり、上記の圧入抵抗が大きくなる原因となる。所定の圧入締結力を保持すると同時に圧入時の負荷を低く抑え、ジャーナル部材、内径部分のダメージを抑えた滑らかな圧入方法が必要となる。
【００１２】
そのため圧入時には内径部分を加熱し、内径部分を膨張させる焼き嵌め方式などが一般的に用いられている。
【００１３】
本発明の目的は、ジャーナル部材をローラ部材の内径部分に圧入する場合に、締結力の減少を抑え、圧入時の負荷の低減を可能にするローラ構造を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、ジャーナル部材をローラ部材の内径部分に圧入・締結するローラ構造において、硬度、強度、耐摩擦性に関して前記ローラ部材より優れた前記ジャーナル部材と、また、延性および熱膨張率に関して前記ジャーナル部材より大きい前記内径部分を有する前記ローラ部材とからなり、その締結部に潤滑性材料を用いるローラ構造を最も主要な特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明では、請求項１の潤滑材料は室温環境で液体であり揮発性に優れ、室温環境下で経過により残存分０％となる請求項１記載のローラ構造を主要な特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明では、ジャーナル部材とローラ部材の電気的導通機能、もしくは半導体的電気抵抗機能が必要なローラ部材に関して、前記潤滑材料が電気的に導電性である請求項１または２のいずれか１項記載のローラ構造を主要な特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明によるローラ構造の実施の形態を示す概略図である。図１において、ローラ構造１はローラ部材２、このローラ部材２に圧入されるジャーナル部材３とから構成されている。図中、４はローラ部材２の内径部分２ａにジャーナル部材３を圧入するときにローラ胴部を支持するクランプである。
【００１８】
ローラ部材の形状は、ローラ胴部がアルミ材から円筒形状に作られ、両端の中心にジャーナル部材３を圧入するための内径部分２ａがある。この内径部分２ａに鉄製（ＳＵＭ材、ＳＵＳ材）のジャーナル部材３を圧入する構造となっている。
【００１９】
ローラ部材２には、ジャーナル部材３とローラ胴部の締結力（トルク、引き抜き力）とジャーナル部材３を回転基準とした際のローラ胴部の振れ精度が求められる。ローラ部材２の表面はキズ、汚れなどの制約が厳しい場合には、圧入後、ローラ表面部を切削か研削加工を行う。
【００２０】
ローラ部材２のへのジャーナル部材３の圧入は、ローラの外径部の両端部をクランプ４で締め付けて軸（ジャーナル部材３）をエアシリンダの推力でローラ部材２の穴部（内径部分２ａ）へ片側づつ挿入して行われる。圧入時には圧入抵抗をモニタするためにエアシリンダにロードセルを直結して圧入力を圧入ストローク長さの１／２の長さの個所で測定して測定値として用いた。
【００２１】
図２はローラ部材のへのジャーナル部材の圧入精度測定を説明する概略図である。ジャーナル部材３の圧入精度を確認するため、圧入されたジャーナル部材の根元と先端の倒れ位置を測定した。
【００２２】
また、揮発性を確認するためにアルミ面に潤滑材料を塗布し、室温放置での揮発性を確認した。
【００２３】
ローラ部材は圧入の嵌合部に潤滑材料を使用する。潤滑材料はローラ内径部分に塗布した。ローラ部材／ジャーナル部材の嵌合量を１０μ〜５０μまで確認したとところ、潤滑材料を使用しない場合よりも圧入力が低減し、バラツキの低減が見られた。
【００２４】
とくに潤滑材料の使用では嵌合量の増加に従い、圧入力の増加傾向が見られ、圧入抵抗は嵌合量により影響されていることが分る。しかしながら、潤滑材料を使用しない条件においては、圧入力のバラツキが大きく、嵌合量の増加との関係も潤滑材料使用よりも傾向が見られない。
【００２５】
これはジャーナル部材がローラ部材内径表面部を部分的に削ったり、嵌合部に存在する凹凸、ゴミ（切粉）などを巻き込んだり引きずりながら圧入されるため、圧入抵抗に対する要因が種々多用になり、定量的には捉えられなくなるため、圧入力がバラツクことになる。
【００２６】
また、圧入されたジャーナル部材の振れ精度も潤滑材料を使用した場合に精度が良く、後工程の切削においても振れの精度が向上している。これは、測定基準である両側のジャーナル部材圧入精度がローラ胴部振れの精度に影響しているためである。
【００２７】
図３はローラ部材の変形例を示す正面図であり、図４は図３の線Ａ’−Ａに沿う断面図である。図３および図４において、ローラ部材２は三ツ矢管として実施され、内径部分２ａとローラ胴部は三ツ矢管リブ６で結合され、これら三ツ矢管リブ６の間には中空部分５がある。
【００２８】
ここで、以下の説明を容易にするために、圧入および切削時におけるデータを記載した表１を掲記する。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
この表１から、請求項１において、比較例１に比べ圧入力、圧入ジャーナルの精度、切削後のローラ胴部の振れ精度が向上しており、圧入力に関しては嵌合に対して圧入力が直線的に増加しており、嵌合量が圧入抵抗に支配的に作用していることがわかる。比較例１では圧入力は嵌合に対してもばらついており、様々な要因が圧入抵抗に作用していることがわかる。
【００３１】
潤滑材料は室温環境で液体であり揮発性に優れ、室温環境下で経過により残存分０％となる材料からなっている。液状物質であるので嵌合部への潤滑材料の広がりが容易となり、室温環境下で揮発し残存０％であることによって、洗浄が不要となり、また潤滑材料塗布工程での潤滑材料の周辺部材への付着などに対しても副作用が無くなる。
【００３２】
主に炭化水素系（灯油系）の材料で切削工程の潤滑材料として使用されている。
比較例２では、揮発後配合されているシリコンが残存することが確認できた。ローラ表面に付着した場合、塗装膜の欠陥になったり、場合によっては画像上のノイズになる可能性がある。
【００３３】
電子写真で使用されるローラには静電気エネルギを作用させる機能が必要なローラもあり、その機能は主に導電性ジャーナル部材より電位注入し、導電性ローラ部材に樹脂材料やゴム材料などの中抵抗〜絶縁性層を外層に設け、その層の厚みなどによりローラ全体としての電気特性（電気抵抗）を作用させる構造が一般的である。
【００３４】
そのさい、ジャーナル部材とローラ部材嵌合部に電気抵抗を持った潤滑材料が介するとローラ全体としての電気抵抗値が変化する可能性がある。潤滑材料に導電性の材料を用いると電気特性が安定する。
【００３５】
請求項１に記載したローラ構造（実施例１）の詳細は以下の通りである。
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〔比較例１〕
実施例１の内容で圧入に潤滑材料を使用しないで圧入を行った。
〔比較例２〕
実施例１の内容で潤滑材料にシリコン材料を配合した潤滑油を使用して加工を行った。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、ジャーナル部材をローラ部材の内径部分に圧入・締結するローラ構造において、硬度、強度、耐摩擦性に関して前記ローラ部材より優れた前記ジャーナル部材と、また、延性および熱膨張率に関して前記ジャーナル部材より大きい前記内径部分を有する前記ローラ部材とからなり、その締結部に潤滑性材料を用いることにより、安定した圧入工程を設定でき、部品精度の向上が可能となる。
【００３７】
請求項２によれば、潤滑材料が室温環境で液体であり揮発性に優れ、室温環境下で経過により残存分０％であることによって、洗浄が不要で、工程内での潤滑材料の取り扱い管理が簡略化する。
【００３８】
請求項３によれば、ジャーナル部材とローラ部材の電気的導通機能、もしくは半導体的電気抵抗機能が必要なローラ部材において、潤滑材料が電気的に導電性であることによってローラ構造の電気特性を変化させない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるローラ構造の実施の形態を示す概略図である。
【図２】ローラ部材へのジャーナル部材の圧入精度測定を説明する概略図である。
【図３】ローラ部材の変形例を示す正面図である。
【図４】図３の線Ａ’−Ａに沿う断面図である。
【符号の説明】
１　ローラ構造
２　ローラ部材
２ａ　内径部分
３　ジャーナル部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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