JPS63149407A - 回転基体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転基体に関し、特には円筒部材に、軸受部
材を接合した回転基体に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、シリンダーなどの円筒部材に、例えばフランジや
ギア付フランジのような軸受部材を接合する場合、圧入
あるいは嵌合で接合を行なって回転基体を製造してきた
。

圧入で接合する場合、圧入する部材が円筒部材端部Ｌ−
似いて　立直く′　内ｒｉ！シーン持って培全六れると
は限らず、斜めに侵入して、円筒部材端部の外形が著し
くそこなわれてしまうことがある。このような場合には
、回転基体の振れ回り精度をよくするために、旋磐等で
追加工を施す必要があり、コストアップの要因ともなっ
ていた。

また、円筒部材の内径よりも軸受部材の径が小さい嵌合
系の場合、特に、そのギャップが大きい場合にはフラン
ジやギア付フランジなどの軸受部材が円筒の一方向に片
寄ってしまい、円筒の中心軸からはずれることになる。

従って、シリンダーなどの円筒部材端とフランジやギア
などの軸受部材端とを基点として振れ回わりの寸法を測
定した場合には、その精度は悪くなってしまう。

さらに、これらのギャップを従来の接着剤を用いて埋め
る場合、従来の接着剤は部材の接合のみに力点がおかれ
ているため、嵌合のギャップの大きい部品同志において
、片寄って接着されてしまい、特に同軸性を重視する嵌
め合いの系では振れに対する使用を満足することはでき
ない。

また、被接着物間のギャップが大きくなる程、接着強度
は低下するため、大きなギャップを接着剤で埋めて強度
を保つことは非常に難しい。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、円筒部材と軸受部材とを接合させた回
転基体における同軸性を向上させることにある。

また、本発明の目的は、円筒部材と軸受部材とを接合さ
せてなる回転基体において、その回転基体の振れ回ねり
精度を向上させることにある。

〔問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は、円筒部材に接着層を介して軸受部
材を接合させてなる回転基体において、前記接着層が微
小球体部材を含有していることを特徴とする回転基体で
ある。

本発明に用いられるシリンダーなどの円筒部材の端部は
円形のものの他、楕円形や多角形をしていてもよい。ま
た、フランジやギア付フランジなどの軸受部材は、円筒
部材の回転中心を決定する位置部を備えており、円筒部
材の端部に接合するものである。

フランジやギア付フランジの材料としては、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、ポリカーボネート、フッ素含有
ポリカーボネート、ナイロン樹脂、ユリア樹脂、フェノ
ール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、またはこれら
の組み合わせ等が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。

本発明に用いる微小球体部材の材料としては、有機材料
及び無機材料とに大別される。有機材料としてはポリス
チレン系、ポリアクリルアミド系、ポリメタクリレート
系、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリビニルア
ルコール系樹脂等がある。又、無機材料としては、シリ
カ系、アルミナ系、ガラス系、カーボン系、等のセラミ
ックス及びＳＵＳ、鉄、アルミニウム、銅等の金属球が
ある。これらの材料は、有機材料と無機材料、あるいは
異種の有機材料間、異種の無機材料間の混合系を使用す
ることも可能である。

嵌合部における微小球体部材の動きを考えた場合、いび
つな形状の粒子よりも、球形粒子の方が転がりによる流
動性があるので微小球体部材は一般的には真珠であるこ
とが好ましい。

又、その大きさは適用嵌合系のギャップの大きさに応じ
て決める。例えば、最大ギャップの半分を最密充填で１
層乃至３層で埋める事を目安に微小球体部材を決めれば
良い。最大ギャップ７２μｍの例ではその半分の３６μ
ｍを１層乃至３層の球体で埋める事になるので、１３μ
ｍ乃至１８μｍとなるか、実際には複数の径を用いるの
で、この例の場合、１８μｍ以下の微小球体を採用する
ことになる。

円筒部材と軸受部材とを接合する接着剤そのものとして
は、微小球体部材との使用適合性を考慮する必要がある
が、エポキシ樹脂系、フェノール樹脂系などの熱硬化性
系、ポリ酢酸ビニル系、ポリアミド系などの熱可塑性系
、シリコンゴム系、ポリウレタンゴム系などのゴム系、
又、その他にカクリル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等
が挙げられ、又、これらの樹脂の複合系を用いることも
できる。

本発明における微小球体部材は均一に調整することが好
ましいが一定の分布内にあれば、その効果を妨げない。

又、スチレン系樹脂の微小球体部材の場合、接着剤中の
溶剤又は、千ツマ−に溶解されることがあるので、長時
間の混合或いは、接着剤液中に予め入れて使用するのに
は適さない。

このように微小球体の材料が溶剤又は千ツマ−に可溶な
場合には、プライマーあるいは、硬化剤の塗布と同時に
微小球体材料を塗布することにより、上述のような溶解
を避ける事が可能となる。

又、微小球体部材に接着剤の硬化剤あるいは増感剤を包
含させて本発明の接合系に使用することも可能である。

例えば、円筒部剤と軸受部材とを接合した時に一端ねじ
るように両者をこすり合わせれば、微小球体部材に包含
させた硬化剤等の作用をいっそう高めることができる。

円筒部材と軸受部材との接合においては、先ず、その両
者の間に接着剤の層が形成され、もし両者のギャップが
大きい場合、軸受部材は円筒中心より、はずれて一方向
に片寄って接合されることになる。この時、接着剤の粘
度が高ければ、上記片寄りは若干修正されて、軸受部の
中心軸は円筒部中心軸に近くなる為、振れ回りの精度は
若干良化する。

このような事実に着目し、接着剤の分子を大きくするの
ではなく、これを更に発展させた形態として、均一な、
あるいは一定巾の微小球体材料を含有した接着層を上記
のような円筒部材の端部嵌合部と軸受部に介在させれば
、軸受部の中心軸がより一層、円筒部の中心軸に接近す
る事になり、振れ回りの精度は極めて向上する。

また、微粒子体を接着層に含有することにより、増粘し
てチキソトロピーの傾向を持つようになるので、嵌合部
分のギャップが大きい場合には接着強度を低下させずに
強度を保つことができる。

さらに、接着剤の接着力を低下させない極微小球体、嵌
合部分のギャップの半分以下の径の粒子を接着剤と共に
塗布すれば、円筒端部の内壁、あるいは、軸受部外壁に
それらの微小球体がランダムに付着する為、円筒部材と
軸受部材の同軸性が良くなり、従って振れ回ねり精度が
良くなる。

上記例の場合、ギャップを決める微粒子が球形であるの
で、その転がりにより、容易に間隔が詰まり、最密充填
に近く充填されるものと考えられる。

もし、球形でないとするど、転がりによる流動性がない
為、最初にギャップを結めた形で軸受部材が固定される
。勿論、この場合にもギャップを埋めて、中心軸を一致
させる方向に作用するので前記のように振れを小さくす
る効果はある。

このような効果は充填の微粒子が球形で、円筒部材と軸
受部材の嵌合端部とのギャップが、その球の径よりも若
干小さい場合に有効に現われる。

もし、ギャップよりも球径の方が大きい場合には、微小
球体材料がもろいか、あるいは軟らかい事が必要とされ
る。もろければ球が砕けて、ギャップよりも小さい粒子
としてギャップを埋めることになり、又、軟らかければ
楕円状に変形してギャップを埋めることになる。

以上の例から、予想されるように予め複数の径に調整し
た微小球体を用いることは効果的に広範囲のギャップを
埋める場合に有効である。例えば８μｍと４μｍに調整
した微粒子を円筒部材と軸受部材の接合に用いた場合、
１６μｍ以上のギャップでは８μｍの球体が有効に作用
し、それ以下のギャップでは４μｍの球体が有効に働く
ものと予想される。

以上のような、微小球体がギャップを埋めて振れ精度を
上げる効果について、微小球体の必要最少量はギャップ
内で効果的な散ばりを示せば、５乃至６個で良いと考え
られるが現実には球が転がり、円周一杯に拡がるものと
思われるので基本的には接着部分の面積を微小球体の総
断面積で割った数だけ微小球が使われる事になる。

ところが、現実には、前記例において、微小球体が一層
であるとは限らず、積層した状態でギャップを埋める可
能性が大きい。

又、微小球体であることから、最密充填状に積層される
可能性が高く球の半径をｒとすると球によって埋められ
る厘みは、ｎ層あるとじて２ｒＸ　（（ｎ−１）　ｘ３
　＋１　）μｍとなる。

そして、ギャップの両端を埋めるので、微小球体は、ギ
ャップの半分を各々、上記式で満たすだけ、積層するも
のと考えられる。

微小球体が最密充填構造でギャップを埋めたとすると、
最大７３．２％の空間を埋める事になる。

従って、接着剤の中に微小球体部材を混入して用いる系
を考えた場合には、理論上、その混合率を７３．２％程
度にすれば、理想的にギャップを埋めることが可能にな
る。

微小球体が１層覆った状態を最低限とすると、ギャップ
に対する球径が小さい程、その混合率は小さくなる。ギ
ャップを最大３層で埋めるような球体を想定した場合の
１層被覆状態は約２０％に相当するので、その２０分の
１の約１％を最低混入率とすれは、充分、適用可能と考
えられる。

しかし、ｉ故小球体を予め接着剤に含有する場合には微
小球体の材料が接着剤によって溶解されないことが必要
とされる。

そこで溶解が生じるような系では予め微小球体をまぶし
た軸受部材を円形、楕円形又は多角形の嵌合部に嵌合し
、その後、粘土の低い、例えばイソシアノアクリレート
系の接着剤を浸み込ませて両者を接着することが考えら
れる。

以下本発明を第１図を用いて説明すると、軸受部材と円
筒部材の嵌合部（接合部）ギャップが最大７２μｍある
系に対して、ｌＯ乃至１５μｍの微小球体を含有した接
着剤を適用した場合を考える。

上記７２μｍは、円筒内径φ５Ｂ、３００〜φ５８．３
４８及び軸受部外径φ５８．２７４〜φ５Ｂ、３２０の
最大内径と最少外径から生ずる。

もし、上記例で、１５μｍの微小球体が存在しない場合
、両者のズレは両者の半径の差となるので３６９ｍであ
る。一方１５μｍの微小球体が存在すると、その大きさ
分（１５μｍ）、中心に寄る為そのズレ、ま２１μｍと
なる。

でして、この２１μｍのズレは円筒の軸を中心とＶた場
合に２１μｍの半径で回転することになるのて一９円筒
のみの振れを８０μｍとすると、中心軸のズレにより生
ずる振れが円筒そのものがもつ振れに加算されると考え
られる場合には ８０μｍ＋２１μｍＸ２　＝１２２　μｍ　　となる。

これに対して、微小球体のない場合には、８０μｍ＋３
６μｍｘ２　＝１５２　μｍ　　となる。

実際には、先に説明したような微小球体の積層によって
、効果的にギャップが埋められているので、２１μｍの
中心軸のズレではなく、もっと小さく、円筒部材そのも
のの振れに近い振れ精度になる。

上記例の場合、理想的には何層になっているかを前述の
式で算出すると、 ３６μｍ＝１５μｍｘ　（（ｎ　−１）　ｘ３　＋１　
）ｎ＝２．６となる。

従って現実には、２層乃至３層に積層してギャップを埋
めていると考えられる。

本発明の回転基体を用いる良好な例としては、例えば電
子写真装置の電子写真用感光体ドラムや現像スリーブな
どが挙げられる。電子写真の現像−Ｔ−程において感光
体ドラムの表面上の静電荷像に応じてトナー粒子を付着
させる際に、トナー粒子モ保持しているトナー供給体と
感光体ドラムとの間隔は非常に重要であり、この間隔は
、感光体ドラ！、とトナー供給体の各部について一様で
なければならない。しかしながら、感光体ドラムのシリ
ンダーとフランジの径の差が大ぎい場合両者の中心軸が
ズレで触れ回わりの精度が悪くなり、トナー粒子の付着
量が不均一になってしまう。その結果、形成されたトナ
ー像を紙などに転写した際、画像濃度のむらが発生して
しまう。このような場合、本発明の回転基体を用いれば
、トナー粒子の付着量の不均一さか解消され、画像濃度
むらのない良質な画像を得ることができる。

電子写真用感光体ドラムや現像スリーブに用いる接着層
の厚さは５０μｍ以下、好ましくは３０μｍであり、含
有されている微小球体部材の粒径は３０μｍ以下、好ま
しくは２０μｍ以下である。

本発明の回転基体を小型複写機の感光体ドラムに用いた
場合、特に有効となる。この感光体ドラムは、プラスチ
ックなどのフランジとアルミニウムなどのシリンダーを
接合させて比較的安価で簡単な加工工程で製作すること
が必要なので、本発明の回転基体の接着層を用いれば、
低コストで余分な追加工を必要とせずに同軸性、及び振
れ回り精度の良い感光体をつくることができる。

実施例１ 外径φ６０、内径φｓ　ａ　、　５　＋　：、　０４６
、長さ２６０ｍｍの円筒部材に外径φ５ｇ、５＊：、、
　：８のギア・フランジの軸受部材を接合した感光体ド
ラムを用い、回転軸に対する振れ回りの精度をみた。接
合には、シアノアクリレート系接着剤と平均粒径２０μ
ｍのスチレン系樹脂の微小球体を用いた。

平均値　　　８１　μ　　　９２．４μ　　　１１．４
μ比較例１ 微小球体を用いない以外は、実施例１と同様にして検討
を行った。

円筒のまま　ギア・７ランジ接着　　増分サンプル１　
６０　　μ　　　１０２　　μ　　　４２　　μサンプ
ル２４６　μ　　　８０　　μ　　　３４　　μサンプ
ル３１００　　μ　　　１４４　　μ　　　４４　　μ
サンプル４１１２　　μ　　　１５０　　μ　　　３８
　　μサンプル５８０／１１２０　　μ　　　４０　　
μ円筒のままの測定において、その両端を円筒に対して
同軸で受ける、精度のよい測定用治具で円筒を支持し８
分の１の割り出しで測定した。この場合、主に振れに影
響する要因は円筒自体のもつ歪みである。

又、ギア、フランジを接着した系の測定において主に振
れに影響するのは円筒自体のもつ歪みとギア及びフラン
ジの外径と円筒内径とのギャップからくる、中心軸のズ
レによる回転の撮れである。

先に説明した如く、上記の中心軸のズレに起因する回転
の振れは微小球体の混入により、良化することが確認さ
れた。

実施例２ 複写機用マグネットローラー・スリーブに本発明を用い
た。

これは、円筒の片端にフランジが入った形状で使用する
ので、回転の振れは円筒の片端とフランンジの回転軸部
を基点として測定しており、実施例１の測定とは異なる
。スリーブの円筒、外径φ１６．０、内径φ１４．０−
８０２７、長さ２５５ｍｍ　、フランジ外径φ１４．０
１Ｃｏ４■１をシアノ・アクリレート系接着剤に平均粒
径１５μスチレン系樹脂を混入させて接着し、側面規準
のフレ測定を行なった。

但し、振れの測定は実施例１のような軸中心ではない。

円筒のまま　ギア・フランジ接着　　増分（微小球混入
） サンプル１　２０μ　　　２８　　μ　　　　８　μサ
ンプル２　　１５　μ　　　２６　　μ　　　１１　　
μサンプル３　１０μ　　　１４　　μ　　　　４　μ
サンプル４　２２μ　　　２９　　μ　　　　７　μサ
ンプル５　８μ　　　１６　　μ　　　　８　μ比較例
２ 微小球体を用いない以外は、実施例２と同様にして検討
を行なった。

円筒のまま　ギア・フラ＞０接看　　増分サンプル１　
２０μ　　　　５５　　μ　　　３５　　μサンプル２
　２０μ　　　　４５　　μ　　　２５　　μサンプル
３１２μ　　　　２９　　μ　　　１７　　μサンプル
４　８μ　　　　４０　　μ　　　３２　　μサンプル
５　１５μ　　　　４８　　μ　　　３３　　μ平均値
　　　１５μ　　　　４３．４μ　　　２８．４μ〔発
明の効果〕 本発明によれば、円筒と軸受部品の中心軸の差を小さく
することができ、振れ回り精度を向上させることができ
る。

また、通常、円筒部材と軸受部材のギャップを少くする
為に両者の公差を小さくする事が考えられるが、円筒に
おいては、インロー加工等の機械加工を必要とし、又、
軸受部材もモールド成型品では、公差を極端に小さくす
る事か望めない為、機械加工を施すことになる。上記の
加工精度を上げる努力はそのままコストアップにつなが
るが、本発明によれば、ギャップを小さくできる為、上
記公差を幾分、大きくてきるので、追加工を必要

【図面の簡単な説明】

第１図は、円筒部材に軸受部材を接合した回転基体を示
す。 １、微小球体部材 ２、接着剤 ３、円筒部材 ４　軸受部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒部材に接着層を介して軸受部材を接合させて
   なる回転基体において、前記接着層が微小球体部材を含
   有していることを特徴とする回転基体。