JP2006259603A - 現像ロール及びそれに用いるマグネットブロック - Google Patents

Abstract

【課題】 より柔軟に磁力パターンの調整をおこなうことが可能なマグネットロール及びそれに用いるマグネットブロックを提供する。
【解決手段】 本発明に係る現像ロール１０は、延在方向に延びる内周曲面２０ａ及び外周曲面２０ｂとを有する複数の長尺状のマグネットブロック２０と、複数のマグネットブロック２０それぞれが、内周曲面２０ａ側から外周面１８ａに取り付けられる丸棒状のシャフト１８とを有するマグネットロール１４を備え、マグネットブロック２０は、その延在方向に直交する断面において、内周曲面２０ａに対応する第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１の位置と外周曲面２０ｂに対応する第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉ_２の位置とが異なっているため、内周曲線の曲率中心の位置と外周曲線の曲率中心の位置とが同一である従来のマグネットブロックを有する現像ロール１０Ａよりも、多様な磁力パターンを実現することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置に利用される現像ロール及びそれに用いるマグネットブロックに関する。

従来から、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置などに用いられる現像ロールとして、複数の磁極がその表面に形成されたマグネットロールと、このマグネットロールを封入する円筒状のスリーブとを備えた現像ロールが、下記特許文献１等に開示されている。このような現像ロールにおいては、マグネットロールの軸を固定した状態で外周のスリーブのみを回転させることで、スリーブの表面に吸着させた現像剤が現像領域まで搬送される。現像領域まで搬送された現像剤は、感光ドラムに供給されて、感光ドラム表面に形成されている静電潜像を可視像化する。なお、感光ドラムに供給されずにスリーブ側に残留した現像剤は、スリーブの回転により現像剤剥離領域まで到達したところでスリーブから剥離される。

すなわち、現像ロールは、以上のような現像剤の搬送、現像、剥離といった処理を繰り返すため、現像ロール表面には複数の磁極を形成させる必要があった。このような複数の磁極を、円筒状マグネット表面に形成するのは困難である上、それらの磁極によって得られる磁力パターンでは、磁極ごとに求められる磁気特性を十分に満たすことができなかった。そこで、目的とする磁力パターンに対応する磁極に着磁させた複数のマグネットブロックを、シャフトの周囲に取り付けて、現像ロールの磁力パターンの自由度を高めた現像ロールが、例えば、下記特許文献２等に開示されている。

近年、現像装置のさらなる進歩に伴い、現像ロールに対しても、より複雑な磁力パターンが要求されるようになってきた。そして、このような要求に応えるために、従来、シャフトに取り付ける各マグネットブロックの開き角を調整して、現像ロールの磁力パターンの調整をおこなっていた。
特開平１１−８４８７９号公報 特開２００３−１６７４４０号公報 特開平１１−１５００１７号公報 特開平７−１９１５４１号公報 特開平７−１９１５５１号公報

しかしながら、各マグネットブロックをシャフトにしっかりと固定するためには、隣り合うマグネットブロックに密着するように配置する必要があったため、各マグネットブロックの開き角を調整するやり方には限界があり、例えば、隣接するマグネットブロックの磁気波形パターンを同時にシャープあるいはブロードにすることはできなかった。

なぜなら、マグネットブロックの開き角を小さくしてシャープにしようとすると、シャフトに所定の数量のマグネットブロックを配置した際に、必要以上に空隙が生じてしまい、全体として所望の波形パターンが得られなくなったり、マグネットブロックの開き角を大きくしてブロードにしようとすると、シャフトの所定の数量のマグネットブロックを配置できなくなり、全体として所望の波形パターンが得られなくなったりするためである。

つまり、開き角の調整だけで、目的とする磁力パターンに十分に合致するようなものを得ることは難しく、磁力パターンを調整する新たな技術が待望されていた。

そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、より柔軟に磁力パターンの調整をおこなうことが可能な現像ロール及びそれに用いるマグネットブロックを提供することを目的とする。

本発明に係る現像ロールは、延在方向に延びる内周曲面及び外周曲面を有する複数の長尺状のマグネットブロックと、複数のマグネットブロックそれぞれが内周曲面側から外周面に取り付けられる丸棒状のシャフトとを有するマグネットロールを備え、複数のマグネットブロックのうちの少なくとも１つのマグネットブロックは、その延在方向に直交する断面において、内周曲面に対応する内周曲線の曲率中心の位置と外周曲面に対応する外周曲線の曲率中心の位置とが異なっていることを特徴とする。

この現像ロールのマグネットブロックは、その延在方向に直交する断面において、内周曲面の曲率中心の位置と外周曲線の曲率中心の位置とが異なっている。そのため、本発明に係るマグネットロールは、内周曲線の曲率中心の位置と外周曲線の曲率中心の位置とが同一である従来のマグネットブロックを有する現像ロールよりも、多様な磁力パターンを実現することができる。

また、本発明に係る現像ロールは、延在方向に延びる内周曲面及び外周曲面を有する複数の長尺状のマグネットブロックと、複数のマグネットブロックそれぞれが内周曲面側から外周面に取り付けられる丸棒状のシャフトとを有するマグネットロールを備え、複数のマグネットブロックのうち、少なくとも２つのマグネットブロックにおいて、その延在方向に直交する断面において、外周曲面に対応する外周曲線の曲率が互いに相異していることを特徴とする。

この現像ロールにおいては、複数のマグネットブロックのうち、少なくとも２つのマグネットブロックが、その延在方向に直交する断面において、外周曲面に対応する外周曲線の曲率が互いに相異している。そのため、本発明に係る現像ロールは、各マグネットブロックの外周曲線の曲率が全て同一である従来のマグネットブロックを有する現像ロールよりも、多様な磁力パターンを実現することができる。

さらに、本発明に係るマグネットブロックは、延在方向に延びる内周曲面及び外周曲面を有する複数の長尺状のマグネットブロックと、複数のマグネットブロックそれぞれが内周曲面側から外周面に取り付けられる丸棒状のシャフトとを有するマグネットロールを備える現像ロールに用いられ、その延在方向に直交する断面において、内周曲面に対応する内周曲線の曲率中心の位置と外周曲面に対応する外周曲線の曲率中心の位置とが異なっていることを特徴とする。

このマグネットブロックにおいては、その延在方向に直交する断面において、内周曲面の曲率中心の位置と外周曲線の曲率中心の位置とが相異している。そのため、本発明に係るマグネットブロックは、内周曲線の曲率中心の位置と外周曲線の曲率中心の位置とが同一である従来のマグネットブロックよりも、マグネットロールや現像ロールに用いた際に多様な磁力パターンを実現することができる。

本発明によれば、より柔軟に磁力パターンの調整をおこなうことが可能な現像ロール及びそれに用いるマグネットブロックが提供される。

以下、添付図面を参照して本発明に係る現像ロール及びそれに用いるマグネットブロックの実施の形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。また、本発明は下記実施形態のみに限定されるものではなく、あくまでも一実施形態である。

図１は、本発明の実施形態に係る現像ロール１０の概略斜視図であり、図２及び図３はそれぞれ、図１に示した現像ロール１０のＩＩ−ＩＩ線断面図及びＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

図１〜図３に示すように、現像ロール１０は、長尺円筒状のアルミニウム製スリーブ１２と、このスリーブ１２の内部に配置されたマグネットロール１４と、スリーブ１２の端部開口１２ａ，１２ｂそれぞれに嵌着固定された一対のフランジ１６Ａ，１６Ｂとで構成されている。

さらに、マグネットロール１４は、金属などの高強度材料により構成された丸棒状のシャフト１８と、このシャフト１８の外周面１８ａに固定された５つの長尺状のマグネットブロック２０（２０Ａ〜２０Ｅ）とによって構成されている。

各マグネットブロック２０は、磁性粉体（フェライト系やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系等）と樹脂（ゴム系やプラスチック系等）とで構成されたプラスチックマグネット、若しくはゴムマグネットである。また、各マグネットブロック２０の断面形状は、図３に示すように、それぞれ異なっている。

５つのマグネットブロック２０のうちのマグネットブロック２０Ａを例にとって説明すると、マグネットブロック２０Ａの断面形状は、第１の弧（内周曲線）Ａ_１と、第２の弧（外周曲線）Ａ_２と、２本の線分Ｌ_１，Ｌ_２とによって形成された形状となっている。

ここで、第１の弧Ａ_１は、その曲率中心Ｉ_１の位置が、シャフト１８の外周面１８ａの曲率中心Ｉ₁の位置と同じとなっており、且つ、その曲率半径Ｒ_１が、シャフト１８の外周面１８ａの曲率半径と実質的に同じとなっている。第２の弧Ａ_２は、その曲率中心Ｉ_２が、第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１の位置よりもマグネットブロック２０Ａに近くなっており、その曲率半径Ｒ_２が、第１の弧Ａ_１の曲率半径Ｒ_１よりも大きく、マグネットブロック２０Ａの外接円の半径Ｒ_Ｂよりも小さくなっている。そして、２本の線分Ｌ_１，Ｌ_２は、上記第１の弧Ａ_１及び第２の弧Ａ_２の対応する端点同士を真っ直ぐに結ぶ線分である。

なお、このマグネットブロック２０Ａの外接円の半径Ｒ_Ｂは、マグネットロール１４の外接円２１の半径Ｒ_Ａより小さくなっている。また、マグネットブロック２０Ａ断面の第１の弧Ａ_１の開き角は５０度となっている。

そして、第１の弧Ａ_１がマグネットブロック２０の長手方向に延びた曲面がマグネットブロック２０Ａの内周曲面２０ａとなっており、同じく第２の弧Ａ_２がマグネットブロック２０Ａの長手方向に内周曲面２０ａに対面するように延びる曲面がマグネットブロック２０Ａの外周曲面２０ｂとなっており、また、２本の線分Ｌ_１，Ｌ_２がマグネットブロック２０Ａの長手方向に延びた一対の平面がマグネットブロック２０Ａの両側平面２０ｃ，２０ｄとなっている。

マグネットブロック２０Ｂ〜２０Ｅは、上述したマグネットブロック２０Ａと略同じ断面形状を有しており、マグネットブロック２０Ａとは、外周曲面２０ｂに対応する第２の弧Ａ_２の曲率中心の位置と曲率半径とが異なっている。

すなわち、マグネットブロック２０Ｂの第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉ_３は、第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１の位置よりもマグネットブロック２０Ｂから離れた位置にあり、マグネットブロック２０Ｂの第２の弧Ａ_２の曲率半径Ｒ_３は、マグネットロール１４の外接円２１の半径Ｒ_Ａよりも大きくなっている。そして、マグネットブロック２０Ｂ断面の第１の弧Ａ_１の開き角は６２度となっている。

また、マグネットブロック２０Ｃの第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉ_４は、第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１の位置よりもマグネットブロック２０Ｃに近い位置であって、第１の弧Ａ_１の中心点Ｔと曲率中心Ｉ_１とを結ぶ仮想線Ｌから外れた位置にあり、マグネットブロック２０Ｃの第２の弧Ａ_２の曲率半径Ｒ_４は、第１の弧Ａ_１の曲率半径Ｒ_１よりも大きく、マグネットロール１４の外接円２１の半径Ｒ_Ａよりも小さくなっている。すなわち、このマグネットブロック２０Ｃは、他のマグネットブロック２０とは異なり、非対称の断面形状を有している。マグネットブロック２０Ｃ断面の第１の弧Ａ_１の開き角は７５度となっている。

さらに、マグネットブロック２０Ｄの第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉ_５は、第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１の位置よりもマグネットブロック２０Ｄに近い位置にあり、マグネットブロック２０Ｄの第２の弧Ａ_２の曲率半径Ｒ_５は、第１の弧Ａ_１の曲率半径Ｒ_１よりも大きく、マグネットロール１４の外接円２１の半径Ｒ_Ａよりも小さくなっている。そして、マグネットブロック２０Ｄ断面の第１の弧Ａ_１の開き角は６６度となっている。

また、マグネットブロック２０Ｅの第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉ_６は、第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１の位置よりもマグネットブロック２０Ｅに近い位置にあり、且つ、マグネットブロック２０Ｄの曲率中心Ｉ_５に比べてＩ_１に近い位置にある。つまり、マグネットブロック２０Ｅは、マグネットブロック２０Ｄよりも同心円形に近い断面形状となっている。マグネットブロック２０Ｅの第２の弧Ａ_２の曲率半径Ｒ_６は、第１の弧Ａ_１の曲率半径よりも大きく、マグネットロール１４の外接円２１の半径Ｒ_Ａより小さくなっている。

そして、マグネットブロック２０Ｅ断面の第１の弧Ａ_１の開き角は４２度となっている。

そして、各マグネットブロック２０は、その内周曲面２０ａにおいてシャフト１８の外周面１８ａに図示しない接着剤によって固定されている。５つのマグネットブロック２０Ａ〜２０Ｅは互いに密着した状態で隣接している。すなわち、各マグネットブロックは、少なくとも両側平面２０ｃ，２０ｄの一方の平面で隣り合うマグネットブロック２０と接しているため、各マグネットブロック２０はシャフト１８に強固に取り付けられている。

なお、マグネットロール１４の外接円２１に対応する円筒状曲面１４ａと、スリーブ１２の内周面１２ｃとの間には、所定間隔ｄの空隙が形成されている。また、シャフト１８は、マグネットブロック２０によってその全周を完全には囲まれておらず、シャフト１８の周りにはマグネットブロック２０の存在しないブロック欠落部２２が形成されており、このブロック欠落部２２においてはシャフト１８の外周面１８ａが露出している。さらに、各マグネットブロック２０Ａ〜２０Ｅの外周曲面２０ｂにおける極性は、図３において符号Ｎと符号Ｓとで示しているように、Ｎ極とＳ極とが交互になるように配置されている。

以上で説明したマグネットロール１４は、スリーブ１２内に配置され、スリーブ１２の両端に位置する１対のフランジ１６Ａ，１６Ｂによって回転自在に支持されている。ここで、フランジ１６Ａ及びフランジ１６Ｂは、その中心軸線に沿ってそれぞれ孔２４Ａ，２４Ｂが形成されている。そして、この孔２４Ａ，２４Ｂのそれぞれの内側には、シャフト１８を回転支持するベアリング２６Ａ，２６Ｂ（例えば、焼結含油軸受）が取り付けられている。

現像ロール１０を現像装置に設置すると、マグネットロール１４は回転しないように保持され、マグネットロール１４を覆うケース２８だけがシャフト１８周りに回転自在に保持される。この状態で、フランジ１６Ｂの軸部３０にギア等を取り付けて、モータ等により軸部３０を回転駆動させることで、現像ロール１０のケース２８の回転制御がおこなわれる。

次に、マグネットロール１４の磁気パターンについて、図４を参照しつつ説明する。図４は、マグネットロール１４の磁気パターンを示した図である。図４に実線で示した各ピークＰ_Ａ〜Ｐ_Ｅはそれぞれ、対応する磁極、すなわち、マグネットブロック２０Ａ（汲み上げ極）、マグネットブロック２０Ｂ（層規制極）、マグネットブロック２０Ｃ（搬送極）、マグネットブロック２０Ｄ（現像極）及びマグネットブロック２０Ｅ（剥離極）の磁気特性に対応している。なお、この磁気パターンは、スリーブ１２の外周表面１２ｄにおける円周方向の磁束密度を示している。

ここで、図４の各ピークＰ_Ａ〜Ｐ_Ｅの高さは、各磁極の磁束密度の大きさ（Ｔ）を表しており、マグネットブロック２０の構成材料や配向度を変更することによってある程度自在に調整することができる。一方、図４の各ピークＰ_Ａ〜Ｐ_Ｅの半値幅は、従来は各マグネットブロック２０の開き角を調整することでのみ、この半値幅を調整していた。ただし、この開き角による調整のみでは、複雑化傾向にある磁気パターンに十分に対応することが困難になってきた。

そこで、発明者らは、鋭意研究の末に、ピークＰ_Ａ〜Ｐ_Ｅの半値幅を含めたピークパターンの新たな調整方法として、第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉ_２の位置を第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１の位置からずらした上述のマグネットブロック２０をマグネットロール１４に用いることに想到した。すなわち、マグネットブロック２０Ｅのように、マグネットブロック２０の延在方向に直交する断面（すなわち、図３に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線断面）において、第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉ_６の位置を第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１の位置よりもそのマグネットブロック２０Ｅ側に近づけると共に、第２の弧Ａ_２の曲率半径Ｒ_６をマグネットロール１４の外接円２１の半径Ｒ_Ａよりも小さくすることで、スリーブ１２（ケース２８）のサイズを変更することなく、ピークＰ_Ｅの半値幅の狭小化が可能であることを新たに見出した。

それとは逆に、マグネットブロック２０Ｂのように、マグネットブロック２０の延在方向に直交する断面において、第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉ_３の位置を、第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１よりもマグネットブロック２０Ｂ側から遠ざけると共に、第２の弧Ａ_２の曲率半径Ｒ_３をマグネットロール１４の外接円２１の半径Ｒ_Ａよりも大きくすることで、やはりケース２８のサイズを変更することなく、ピークＰ_Ｂの半値幅の拡幅化が可能であることも併せて見出した。

さらに、マグネットロール１４の外接円２１の曲率半径Ｒ_Ａよりも小さい曲率半径Ｒ_Ｂの外接円を有するマグネットブロック２０Ａや、非対称の断面形状を有するマグネットブロック２０Ｃにより、ピークパターンの低減化や非対称化（傾斜化）が図られているため、マグネットロール１４においては磁気パターンのさらなる多様化が実現されている。

ここで、従来の現像ロール１０Ａを図５に示す。この現像ロール１０Ａを構成するマグネットロール１４Ａにおいては、各マグネットブロック２０の第１の弧Ａ_１の曲率中心の位置Ｉと第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉの位置とが一致しており、且つ、各マグネットブロック２０の第２の弧Ａ_２の曲率半径Ｒは、マグネットロール１４Ａの外接円２１の曲率半径Ｒ_Ａに一致している。その結果、現像ロール１０Ａにおいては、図４の破線で示したように、画一的な磁気パターンしか実現することができなかった。

以上で詳細に説明したように、現像ロール１０のマグネットロール１４のマグネットブロック２０においては、磁気パターンのピークの半値幅の狭小化や拡幅化、低減化や傾斜化が実現されている。つまり、この現像ロール１０においては、マグネットブロック２０の第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１の位置と第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉ_２の位置とを異ならせることで、従来のマグネットブロックを有する現像ロール１０Ａよりも、より柔軟な磁気パターンの調整が実現される。

また、現像ロール１０においては、従来の現像ロール１０Ａでは困難であったピークパターンの非対称も実現されている。マグネットブロックの一部に凹部や凸部を設けて、非対称にする方法が提案されてはいるが、凹部を設けた場合には、同時に磁気特性の低下を招き、凸部を設けた場合には、スリーブとマグネットブロックとの間のギャップが広く確保する必要があるため、全体としてはやはり磁気特性の低下を招いてしまい、好ましくない。

なお、必ずしも、マグネットロール１４を構成する全てのマグネットブロック２０において第１の弧Ａ_１の曲率中心Ｉ_１の位置と第２の弧Ａ_２の曲率中心Ｉ_２の位置とが異なる必要はなく、少なくとも１つのマグネットブロック２０において第１の弧Ａ_１の曲率中心の位置と第２の弧Ａ_２の曲率中心の位置とが異なりさえすればよい。

なお、単にピークパターンの狭小化を図るだけであれば、隣り合うマグネットブロック２０同士の間に所定の間隙を形成しつつ、マグネットブロック２０の開き角を狭めることで実現することも可能であると考えられるが、このような場合には、マグネットブロック２０をシャフト１８に固定する際の位置決めが困難である上、マグネットブロック２０が不安定な状態でシャフト１８に固定されるため、実用化が非常に困難である。一方、上述したマグネットロール１４においては、各マグネットブロック２０は、少なくとも両側平面２０ｃ，２０ｄのうちの一方の平面で隣り合うマグネットブロック２０と密着した状態で接しているため、各マグネットブロック２０をシャフト１８に固定する際の位置決めが容易であり、且つ、各マグネットブロック２０をシャフト１８に強固に取り付けることができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、マグネットロール及びマグネットブロックの形状や磁力は、要求される磁束密度や着磁パターンに合わせて適宜変更することができる。その際、マグネットブロックの一部に上述した凹部や凸部を設けて、磁気特性の分布にさらに変化をもたせてもよい。また、マグネットブロックの構成材料、開き角、数、磁極の並び順、スリーブの構造等についても、上記実施形態に限定されない。さらに、マグネットロールには、欠落部がなくてもよい。

本発明の実施形態に係る現像ロールの概略斜視図である。 図１に示した現像ロールのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示した現像ロールのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の実施形態に係るマグネットロールの磁気パターンを示した図である。 従来の現像ロールを示した概略断面図である。

符号の説明

１０…現像ロール、１４…マグネットロール、１８…シャフト、２０，２０Ａ〜２０Ｉ…マグネットブロック、２０ａ…内周曲面、２０ｂ…外周曲面、２０ｃ，２０ｄ…両側平面、Ｉ_１〜Ｉ_６…曲率中心、Ｒ_１〜Ｒ_６…曲率半径。

Claims (3)

1. 延在方向に延びる内周曲面及び外周曲面を有する複数の長尺状のマグネットブロックと、
   前記複数のマグネットブロックそれぞれが、前記内周曲面側から外周面に取り付けられる丸棒状のシャフトとを有するマグネットロールを備え、
   前記複数のマグネットブロックのうちの少なくとも１つの前記マグネットブロックは、その延在方向に直交する断面において、前記内周曲面に対応する内周曲線の曲率中心の位置と前記外周曲面に対応する外周曲線の曲率中心の位置とが異なっている、現像ロール。
2. 延在方向に延びる内周曲面及び外周曲面を有する複数の長尺状のマグネットブロックと、
   前記複数のマグネットブロックそれぞれが、前記内周曲面側から外周面に取り付けられる丸棒状のシャフトとを有するマグネットロールを備え、
   前記複数のマグネットブロックのうち、少なくとも２つの前記マグネットブロックにおいて、その延在方向に直交する断面において、前記外周曲面に対応する外周曲線の曲率が互いに相異している、現像ロール。
3. 延在方向に延びる内周曲面及び外周曲面を有する複数の長尺状のマグネットブロックと、前記複数のマグネットブロックそれぞれが、前記内周曲面側から外周面に取り付けられる丸棒状のシャフトとを有するマグネットロールを備える現像ロールに用いられ、
   その延在方向に直交する断面において、前記内周曲面に対応する内周曲線の曲率中心の位置と前記外周曲面に対応する外周曲線の曲率中心の位置とが異なっている、マグネットブロック。

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