JP2007094094A - 現像ローラ及びそれに用いるフランジ - Google Patents

Abstract

【課題】 現像ローラ自体の延伸を抑えつつ、マグネットロールの延伸を図ることができ、且つ、実用性の高い現像ローラ及びそれに用いるフランジを提供する。
【解決手段】 本発明に係る現像ローラ１０においては、フランジ１６Ａ，１６Ｂの本体部２３Ａ，２３Ｂの先端部２３ａにはマグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂが形成されており、マグネットロール１４のマグネットブロック２０の端部２０ｅがこのマグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂに収容されている。そのため、この現像ローラ１０は、現像ローラ自体の延伸を抑えつつ、マグネットの延伸が実現されている。なお、マグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂの底部２５ａに埋設されたベアリング２６Ａ，２６Ｂは、その先端位置Ｑが、マグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂの縁位置Ｐよりも底部２５ａ側に位置しているため、マグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂへのマグネットブロック２０の収容の妨げとならない。
【選択図】 図４

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ラ及びそれに用いるフランジに関する。

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ラとして、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が収容される円筒状のスリーブと、マグネットロールを収容したスリーブの両端部に結合される一対のフランジとで構成された現像ローラが、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ラにおいては、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。そして、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。
実開平５−９０５１８号公報 特開平１０−２４７０１８号公報

ここで、マグネットロールのマグネットは、その両端位置においてその磁気特性（例えば、磁力線の向きなど）が大きく変化する。そのため、マグネットの両端近傍は現像剤の搬送等に利用しないのが一般的である。すなわち、マグネットロールの重要な特性の一つに、磁気特性が略均一であり、実際に搬送等に利用可能な長さである有効長というものがある。そして、マグネットロールのこの有効長を伸ばす方法として、マグネットロールのマグネットの全長を伸ばす方法が考えられる。

ただし、単純に現像ローラ全体の長さを一様に伸ばした場合には、これが組み込まれる装置の大型化を招いてしまうこととなる。すなわち、現像ローラ自体の延伸を抑えつつマグネットロールのマグネットを延伸させることへの要望が強く、マグネットロールのマグネットの有効長をミリオーダー以上伸ばすことのできる技術が必要とされている。

そこで発明者らは、鋭意研究の末に、現像ローラ自体の延伸を抑えつつ、マグネットロールのマグネットの延伸を図ることができる技術を新たに見出した。

なお、上記特許文献２にも、マグネットロールのマグネットの延伸が図られた技術が開示されている。しかしながら、この公報に開示されている現像ローラ（磁気シリンダー）は、フランジ部材が、振れ精度の低い摺動性樹脂で構成されていたり、高価で作製に手間のかかる焼結含油合金で構成されていたりするため、著しく実用性に乏しいものである。

そこで、本発明は、現像ローラ自体の延伸を抑えつつ、マグネットロールのマグネットの延伸を図ることができ、且つ、実用性の高い現像ローラ及びそれに用いるフランジを提供することを目的とする。

本発明に係る現像ローラは、シャフトと、シャフトを取り囲むように設けられたマグネットとを有するマグネットロールと、マグネットロールを収容するスリーブと、スリーブの端部開口に、先端側から圧入されたフランジとを備え、フランジは、スリーブの端部開口を封じると共に、マグネットロールの径よりも大きな径を有するマグネット収容穴が先端部に形成された本体部と、本体部のマグネット収容穴の底部に配設され、マグネットロールのシャフトを支持する軸受とを有し、軸受のマグネットロール側の先端位置が本体部のマグネット収容穴の縁位置よりも底部側に位置しており、且つ、マグネットロールのマグネットの端部がマグネット収容穴内に収容されていることを特徴とする。

この現像ローラにおいては、フランジの本体部の先端部にはマグネット収容穴が形成されている。そして、マグネットロールのマグネットの端部がこのマグネット収容穴に収容されている。そのため、この現像ローラは、現像ローラ自体の延伸を抑えつつ、マグネットの延伸が実現されている。なお、マグネット収容穴の底部に配設された軸受は、その先端位置が、マグネット収容穴の縁位置よりも底部側に位置しているため、マグネット収容穴へのマグネットの収容の妨げとならない。加えて、この現像ローラにおいては、フランジの本体部とは別体である軸受でマグネットロールのシャフトを支持するため、本体部及び軸受の構成材料を各々に適した材料から選択でき、実用性の高いフランジにすることができる。

また、フランジの本体部が、スリーブの端部の内径と略同一、若しくはその内径以上の外径を有する大径部と、大径部よりも本体部の先端側に位置し、スリーブの端部の内径よりも小さく且つ大径部の外径よりも小さい外径を有する小径部と、大径部と小径部との間に介在し、大径部から小径部に向かって外径が漸次縮径している縮径部とを有することが好ましい。

この現像ローラにおいては、大径部、小径部及び縮径部を有する本体部を備えたフランジが、スリーブの端部開口に圧入されている。このフランジの圧入に際しては、まず、スリーブの端部開口にフランジ先端側の小径部を収めて、小径部、縮径部及び大径部の順にスリーブ内に収容していく。このとき、フランジとスリーブとの間に軸ズレが生じている場合には、縮径部において、フランジの外径とスリーブの端部の内径とが一致したときに、フランジとスリーブとの軸合わせがおこなわれて軸ズレが解消される。そして、軸合わせがおこなわれた状態でさらにフランジを押圧してスリーブに収容していくと、開口縁部に接する縮径部の外径が次第に大径部の外径に近づいて、スリーブの端部開口内に大径部が円滑に収容され、フランジの圧入が完了する。すなわち、軸合わせがおこなわれた後は、フランジとスリーブとは、フランジのスリーブへの圧入が完了するまでその状態が保持されるので、フランジは実質的に軸ズレすることなくスリーブ内に圧入される。

また、フランジの本体部がアルミニウム、アルミニウム合金又はステンレスで構成されていることが好ましい。この場合、振れ精度の高いフランジを作製することができる。また、これらの材料は、入手が容易である上、加工も容易である。そのため、安価で非常に実用的なフランジが得られる。

本発明に係るフランジは、シャフトと、シャフトを取り囲むように設けられたマグネットとを有するマグネットロールと、マグネットロールを収容するスリーブと、スリーブの端部開口に、先端側から圧入されるフランジとを備える現像ローラに用いるフランジであって、スリーブの端部開口を封じると共に、マグネットロールの径よりも大きな径を有するマグネット収容穴が先端部に形成された本体部と、本体部のマグネット収容穴の底部に配設され、マグネットロールのシャフトを支持する軸受とを有し、軸受のマグネットロール側の先端位置が本体部のマグネット収容穴の縁位置よりも底部側に位置することを特徴とする。

このフランジは、その本体部の先端部に、マグネットロールのマグネットの端部が収容されるべきマグネット収容穴が形成されている。そのため、このフランジは、現像ローラ自体の延伸を抑えつつ、マグネットの延伸を実現することができる。なお、マグネット収容穴の底部に配設された軸受は、その先端位置が、マグネット収容穴の縁位置よりも底部側に位置しているため、マグネットがマグネット収容穴へ収容される際の妨げとならない。加えて、このフランジにおいては、フランジの本体部とは別体である軸受でマグネットロールのシャフトを支持するため、本体部及び軸受の構成材料を各々に適した材料から選択でき、実用性の高いものにすることができる。

また、本体部が、スリーブの端部の内径と略同一、若しくはその内径以上の外径を有する大径部と、大径部よりも本体部の先端側に位置し、スリーブの端部の内径よりも小さく且つ大径部の外径よりも小さい外径を有する小径部と、大径部と小径部との間に介在し、大径部から小径部に向かって外径が漸次縮径している縮径部とを有することが好ましい。

このフランジにおいては、スリーブへの圧入に際し、まず、スリーブの端部開口にフランジ先端側の小径部を収めて、小径部、縮径部及び大径部の順にスリーブ内に収容していく。このとき、フランジとスリーブとの間に軸ズレが生じている場合には、縮径部において、フランジの外径とスリーブの端部の内径とが一致したときに、フランジとスリーブとの軸合わせがおこなわれて軸ズレが解消される。そして、軸合わせがおこなわれた状態でさらにフランジを押圧してスリーブに収容していくと、開口縁部に接する縮径部の外径が次第に大径部の外径に近づいて、スリーブの端部開口内に大径部が円滑に収容され、フランジの圧入が完了する。すなわち、軸合わせがおこなわれた後は、フランジとスリーブとは、フランジのスリーブへの圧入が完了するまでその状態が保持されるので、フランジは実質的に軸ズレすることなくスリーブ内に圧入される。

また、本体部がアルミニウム、アルミニウム合金又はステンレスで構成されていることが好ましい。この場合、振れ精度の高いフランジを作製することができる。また、これらの材料は、入手が容易である上、加工も容易である。そのため、安価で非常に実用的なフランジが得られる。

本発明によれば、現像ローラ自体の延伸を抑えつつ、マグネットロールのマグネットの延伸を図ることができ、且つ、実用性の高い現像ローラ及びそれに用いるフランジが提供される。

以下、添付図面を参照して本発明に係る現像ローラ及びそれに用いるフランジ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ラ１０の概略斜視図であり、図２及び図３はそれぞれ、図１に示した現像ローラ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、長尺円筒状の金属製スリーブ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、現像ローラ１０は構成されている。

さらに、マグネットロール１４は、略丸棒状のシャフト１８と、このシャフト１８の外周面１８ａにシャフト１８を取り囲むように固定された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。このマグネットブロック２０は、本発明におけるマグネットに相当する。

シャフト１８は、金属などの高強度材料により構成されており、その長さはマグネットブロック２０よりも長くなっている。このシャフト１８の両端１８ｂ，１８ｃは、マグネットブロック２０が固定されておらず、露出されている。

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、シャフト１８の外周面１８ａの曲率と略同じ曲率を有する第１の弧Ａ_１と、第１の弧Ａ_１と同一の曲率中心及び開き角を有し第１の弧Ａ_１よりも曲率半径が大きい第２の弧Ａ_２と、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。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２０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２０の長手方向に延びた曲面がマグネットブロック２０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２０の長手方向に延びた一対の平面がマグネットブロック２０の両側平面２０ｃ，２０ｄ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。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、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。

なお、以上ではマグネットブロック２０がシャフト１８を完全には囲んでいない態様を示したが、適宜マグネットブロック２０がシャフト１８を完全に囲んだ態様に変更してもよい。また、マグネットブロック２０は５極に限らず、必要に応じて増減してもよい。さらに、マグネットブロック２０の外周面は円弧状曲面に限らず様々な面を適用することができ、例えば、切り欠き部や凹凸部が設けられた面であってもよい。

そして、マグネットブロック２０の外周曲面２０ｂによって形成されたマグネットロール１４の外周面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。このマグネットロール１４の径は、マグネットブロック２０全てを含む外接円Ｃの径ｄ_１によって定義される。

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の延在方向と同一方向に延在するようにスリーブ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。

フランジ１６Ａ及びフランジ１６Ｂは、それぞれ、本体部２３Ａ，２３Ｂと、ベアリング（軸受）２６Ａ，２６Ｂとによって構成されている。

本体部２３Ａ，２３Ｂはアルミニウムで構成されており、その外形形状は略厚肉円板状となっている。そして、本体部２３Ａ，２３Ｂのスリーブ１２側の先端部２３ａには、本体部２３Ａ，２３Ｂの中心軸線Ｉ_２に沿って、収容穴（マグネット収容穴）２５Ａ，２５Ｂが形成されている。また、収容穴２５Ａ，２５Ｂのそれぞれの底部２５ａには、本体部２３Ａ，２３Ｂの中心軸線Ｉ_２に沿って、孔２４Ａ，２４Ｂが形成されている。そして、この孔２４Ａ，２４Ｂそれぞれには、シャフト１８を回転支持する円管状の上記ベアリング２６Ａ，２６Ｂが中心軸線Ｉ_２に沿うように埋設されている。このベアリング２６Ａ，２６Ｂはともに焼結含油合金によって構成されている。また、このベアリング２６Ａ，２６Ｂとマグネットブロック２０との間には、シャフト１８に取り付けられたＥリング２７が介在しており、このＥリング２７によりマグネットブロック２０とフランジ本体部２３Ａ，２３Ｂとの摩擦が抑制されている。なお、ベアリング２６Ａ，２６Ｂは、焼結含油合金製のものに限らず、適宜公知のベアリングに変更可能である。

なお、フランジ１６Ａの本体部２３Ａには、その外側表面からシャフト１８の軸線Ｉ_１と同軸状に突出する円筒状の軸部３０Ａが形成されており、フランジ１６Ａ側のシャフト１８の一端部１８ｂは、フランジ１６Ａの孔２４Ａ及び軸部３０Ａを貫通し、スリーブ１２と一対のフランジ１６Ａ，１６Ｂとで構成されるケース２８の外側まで突出している。一方、通常、フランジ１６Ｂ側のシャフト１８の他端部１８ｃは、フランジ１６Ｂの有底の孔２４Ｂ内に位置している。このフランジ１６Ｂの本体部２３Ｂには、その外側表面からシャフト１８の軸線Ｉ_１と同軸状に突出する丸棒状の軸部３０Ｂが形成されている。なお、適宜、シャフト１８の端部１８ｃが、シャフト１８の端部１８ｂ同様、フランジ１６Ｂを貫通する態様に変更してもよい。

つまり、シャフト１８と、ケース２８（つまり、スリーブ１２と一対のフランジ１６Ａ，１６Ｂ）とは、シャフト１８の軸線Ｉ_１に関して同軸的に配置されていると共に、シャフト１８の軸線Ｉ_１を回転中心としてベアリング２６Ａ，２６Ｂを介して相対的に回転自在となっている。

そして、現像ローラ１０を現像装置に設置する際には、図２に示すように、現像ローラ１０の一端部であるケース２８から突出するシャフト１８の端部１８ｂは、現像装置の一方の側壁３２Ａに固定される。また、現像ローラ１０の他端部であるフランジ１６Ｂの軸部３０Ｂは、現像装置の他方の側壁３２Ｂにベアリング３４を介して回転自在に軸支される。

つまり、現像ローラ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３０Ｂにギア等を取り付けて、モータ等により軸部３０Ｂを回転駆動させることで、現像ローラ１０のケース２８の回転制御がおこなわれる。

現像装置に設置された現像ローラ１０のケース２８が回転すると、ケース２８の外周面２８ａ（すなわち、スリーブの外周面１２ｄ）に担持された現像剤が感光体ドラム（図示せず）に対向する位置まで搬送されると共に、現像剤に含まれるトナーが感光体ドラムの静電潜像に付着して、静電潜像が可視像化される。現像ローラ１０に用いる現像剤としては、トナーのみの一成分系現像剤及びトナーとキャリアとが混合された二成分系現像剤のどちらも用いることができる。

次に、一対のフランジ１６Ａ，１６Ｂの構成を、フランジ１６Ｂを例にとり、図４を参照しつつより詳しく説明する。

図４に示すように、フランジ１６Ｂの本体部２３Ｂには、先端部２３ａとして先端側から順に小径部４０、縮径部４２、大径部４４が形成されており、さらにキャップ部４８が形成されている。

上述したように、本体部２３Ｂの先端部２３ａにはマグネット収容穴２５Ｂが形成されている。このマグネット収容穴２５Ｂの断面は円形となっており、その径ｄ_２はマグネットロール１４の径ｄ_１よりも大きくなっている。また、マグネット収容穴２５Ｂの深さは特に限定されないが、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下がさらに好ましい。０．２ｍｍ未満では有効長の延伸を十分には図りにくく、また１０ｍｍを超えるとフランジが無駄に長くなってしまい現像ローラ１０の長大化を招いてしまうからである。なお、このマグネット収容穴２５Ｂの径ｄ_２が大きすぎる場合には、先端部２３ａの強度が十分確保されないため、マグネット収容穴２５Ｂの周囲の厚さ（図４における（Ｄ_１−ｄ_２）／２）は０．２ｍｍ以上が好ましく、また２．０ｍｍ以下が好ましい。２．０ｍｍを超えると、マグネットロール１４の径ｄ_１がスリーブ内周面１２ｃに対して小さくなりすぎ、スリーブ外周面１２ｄ上での磁気特性が低下してしまうためである。

そして、このマグネット収容穴２５Ｂの底部２５ａの中央に、マグネットロール１４のシャフト１８を支持する上述した孔２４Ｂが設けられており、この孔２４Ｂは、マグネット収容穴２５Ｂの底部２５ａから後で詳しく説明する大径部４４まで延びている。そして、この孔２４Ｂの全長に亘って埋設されるようにして、上記ベアリング２６Ｂが本体部２３Ｂに取り付けられている。

ここで、ベアリング２６Ｂの先端位置Ｑは、マグネット収容穴２５Ｂの底面２５ｂからわずかに（例えば、０．１ｍｍ）突き出ており、且つ、マグネット収容穴２５Ｂの縁位置（すなわち、本体部２３Ｂの先端面４０ａの位置）Ｐよりも、長さｌだけ後ろ側（すなわち、マグネット収容穴２５の縁から底部２５ａに向かう側）に位置している。なお、ベアリング２６Ｂの先端位置Ｑは、マグネット収容穴２５Ｂの底面２５ｂと同じ位置であってもよい。

そして、このフランジ１６Ｂの本体部２３Ｂが、マグネットロール１４が収容されたスリーブ１２の開口端部１２ｂに圧入された現像ローラ１０では、図６（ａ）に示すような位置関係になっている。すなわち、本体部２３Ｂに形成されたマグネット収容穴２５Ｂに、Ｅリング２７の全体が収容され、且つ、マグネットロール１４のマグネットブロック２０の端部２０ｅが所定長さ（例えば、１．０ｍｍ）だけ収容されている。このとき、マグネット収容穴２５Ｂの径ｄ_２が、マグネットロール１４の径ｄ_１よりも大きくなっているため、確かに、マグネットロール１４のマグネットブロック２０の端部２０ｅをマグネット収容穴２５Ｂ内に収容することができる。また、ベアリング２６Ｂは、その先端位置Ｑが、マグネット収容穴２５Ｂの縁位置Ｐよりも底部２５ａ側に位置しているため（図４参照）、マグネット収容穴２５Ｂへのマグネットの収容の妨げとならない。

ここで、従来技術に係るフランジ１６Ｃの構成を、図５を参照しつつ簡単に説明する。図５に示す従来のフランジ１６Ｃは、マグネット収容穴２５Ｂが形成されていない点でのみ、上述したフランジ１６Ｂと異なる。つまり、従来のフランジ１６Ｃでは、その本体部２３Ｃの先端部２３ａの中央に孔２４Ｂが設けられており、この孔２４Ｂは、本体部２３Ｃの先端面４０ａから大径部４４まで延びている。そして、この孔２４Ｂの全長に亘って埋設されるようにして、上記ベアリング２６Ｂが本体部２３Ｂに取り付けられている。さらに、フランジ１６Ｃにおけるベアリング２６Ｂの先端位置Ｑ’は、本体部２３Ｂの先端面４０ａの位置Ｐ’からわずかに突き出ている。

そして、このフランジ１６Ｃの本体部２３Ｃが、マグネットロール１４が収容されたスリーブ１２の開口端部１２ｂに圧入された従来技術に係る現像ローラ１０Ａでは、図６（ｂ）に示すような位置関係になる。すなわち、マグネットブロック２０の端部２０ｅが、Ｅリング２７を介して本体部２３Ｃの先端面４０ａと対面する位置関係となっている。

つまり、フランジ１６Ｂに収容穴２５Ｂが形成されていることで、フランジ１６Ｂでは、従来のフランジ１６Ｃに比べ、図６に示す長さαの分だけのマグネットブロック２０の延伸が実現されている。

なお、もう一方のフランジ１６Ａにも、フランジ１６Ｂに形成されたマグネット収容穴２５Ｂと同様のマグネット収容穴２５Ａが形成されており、こちらでも長さαのマグネットブロック２０の延伸が実現されている。

その結果、現像ローラ１０においては、従来の現像ローラ１０Ａに比べて、長さ２αだけ、マグネットブロック２０の延伸が実現されている。ただし、現像ローラ１０においては、一対のフランジ１６Ａ，１６Ｂそれぞれにマグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂを設けること以外の長さ調整（例えば、マグネットロール１４の長さ調整、スリーブ１２の長さ調整等）をおこなっていないため、現像ローラ１０自体の長さは従来の現像ローラ１０Ａとは変わらない。つまり、現像ローラ１０においては、現像ローラ自体の延伸を抑えつつ、マグネットロール１４のマグネット２０の延伸が実現されている。逆に、マグネットロール１４のマグネット２０の長さが、現像ローラ１０と従来の現像ローラ１０Ａとの間で変わらなければ、現像ローラ１０の長さを従来の現像ローラ１０Ａの長さよりも２αだけ短縮できることが言うまでもない。

加えて、この現像ローラ１０においては、フランジ１６Ａ，１６Ｂの本体部２３Ａ，２３Ｂとベアリング２６Ａ，２６Ｂとは別体であり、本体部２３Ａ，２３Ｂは軽量で高強度であるアルミニウム、ベアリング２６Ａ，２６Ｂは摺動特性に優れた焼結含油合金で構成されている。すなわち、本体部２３Ａ，２３Ｂ及びベアリング２６Ａ，２６Ｂの構成材料が、各々に適した材料から選択されているため、フランジ１６Ａ，１６Ｂは高い実用性を有している。なお、本体部２３Ａ，２３Ｂの構成材料は、アルミニウム合金やステンレスであってもよい。

なお、マグネット収容穴の深さは、前述したように特に限定されないが、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下がさらに好ましい。ただし、マグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂを設けると、その分の構造が弱くなるので、フランジ１６Ａ，１６Ｂとスリーブ１２の固着強度の低下、フランジ１２自体の強度の低下、フレ精度の低下が懸念される。そこで、発明者らは、鋭意検討の結果、小径部４０、縮径部４２及び大径部４４をもつ構造とすることで、上記強度及びフレ精度をさらに好ましい程度の確保できることを見出した。

発明者らのおこなった実験によれば、上述した仕様と同様の仕様の現像ローラにおいて、２．９４Ｎｍ以上の耐回転トルク強度と９．８Ｎ以上の引き抜き強度、さらに軸ズレが１５μｍ以下のものが得られている。

図４に戻って、小径部４０、縮径部４２、大径部４４について、詳しく説明する。

小径部４０は、フランジ１６Ｂの本体部２３Ｂの最先端に位置しており、フランジ１６Ｂの軸線Ｉ_２方向（図４のＸ方向）に関する長さは０．２ｍｍ以上（例えば、０．５ｍｍ）となっている。また、小径部４０の外径Ｄ_１（例えば、１８．９７ｍｍ）は、スリーブ１２の内径Ｄ_Ａ（１９．００ｍｍ）より小さくなっている。小径部４０の先端側の縁部は、フランジ１６Ｂをスリーブ１２に収容しやすいように面取りされている。

大径部４４のフランジ１６Ｂの軸線Ｉ_２方向に関する長さは１．０ｍｍ以上（例えば、２．０ｍｍ）であり、１．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内であることがより好ましい。ここで、フランジ１６Ｂの長さが１．０ｍｍ未満では、大径部４４の外周面４４ａとスリーブ１２の内周面１２ｃとの接触面積が十分に確保できずに圧入した際の固着強度が不十分となり、一方、所定長さのマグネットブロック２０をスリーブ１２内に収める点で、フランジ１６Ｂの長さが１０ｍｍを超えた場合にはスリーブ１２の伸長化が必至となり、現像ローラ１０の小型化が困難となってしまう。なお、マグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂが大径部４４まで達する場合は、マグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂのない大径部４４の長さが上記範囲（すなわち、１．０ｍｍ以上、より好ましくは１．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲）であることが望ましい。これは、マグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂがある部分の肉厚が薄くなり、強度低下が懸念されるためである。

大径部４４の外径Ｄ_２（例えば、１９．０２ｍｍ）は、スリーブ１２の内径Ｄ_Ａよりも大きくなっている。このように大径部４４の外径Ｄ_２がスリーブ１２の内径Ｄ_Ａよりも大きくなっている場合は、フランジ１６Ｂをスリーブ１２に圧入することができ、より固着強度及びフレ精度を向上することができるため、好ましい。ここで、フランジ１６Ｂがスリーブ１２の端部開口１２ｂに圧入可能であれば、大径部４４の外径Ｄ_２は、スリーブの内径Ｄ_Ａと略同一、若しくはその内径Ｄ_Ａ以上の所望の大きさを適宜選択できる。なお、大径部４４の外径Ｄ_２は、スリーブ１２の端部開口１２ｂの内径Ｄ_Ａに比べて、１００μｍ以下の範囲で大きいことが好ましい。なぜならば、大径部４４の外径Ｄ_２が、スリーブ１２の端部開口１２ｂの内径Ｄ_Ａに比べて小さい場合には、強度の高い圧入が難しく、一方、スリーブ１２の端部開口１２ｂの内径Ｄ_Ａより１００μｍを超えて大きい場合には、圧入時に求められる圧力が高くなりスリーブ１２やフランジ１６Ｂの変形を招いてしまう。

つまり、小径部４０の外径Ｄ_１は、この大径部４４の外径Ｄ_２より０．０５ｍｍだけ小さく、この差は２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。ここで、小径部４０の外径Ｄ_１と大径部４４の外径Ｄ_２との差が２０μｍ未満だと、小径部４０のスリーブ１２への挿入しやすさが損なわれることがあり、挿入作業に時間と手間がかかってしまう。うまく挿入できないと、場合により、圧入の際にフランジ１６Ｂが曲がってしまい製品不良が生じる。小径部４０の外径Ｄ_１と大径部４４の外径Ｄ_２との差が１００μｍ以下では、軸ズレの修正を容易におこなうことができる。

なお、上述したように、大径部４４の外径Ｄ_２は、スリーブの内径Ｄ_Ａよりも大きくなっているため、現像ローラ１０においては、フランジ１６Ｂの大径部４４の外周面４４ａは、スリーブ１２の内周面１２ｃに接着剤を介すことなく直接接している。すなわち、大径部４４の外周面４４ａとスリーブ１２の内周面１２ｃとの間に実質的に空隙がない状態であるため、フランジ１６Ｂをスリーブ１２に圧入した後においてもフランジ１６Ｂとスリーブ１２との軸ズレが抑止される。なお、適宜、接着剤を用いた圧入をおこなってもよく、この場合には接着剤がフランジ１６Ｂとスリーブ１２との固着強度を補強する。この場合には、小径部４０及び縮径部４２において、フランジ１６Ｂを、スリーブ１２の内周面１２ｃに接着剤で固定するようにしてもよい。また、フランジ１６Ｂは必ずしもスリーブ１２に圧入される必要はなく、スリーブ１２内に挿入されたフランジ１６Ｂを単に接着剤による接着のみにより固定することも可能であるが、固着強度の点から上述した圧入の方が好ましい。

縮径部４２は、小径部４０と大径部４４との間に介在しており、その外径は、大径部４４から小径部４０に向かって傾斜角θで漸次縮径している。この傾斜角θは、０°＜θ≦３０゜の範囲であることが好ましく、０゜＜θ≦１５゜の範囲であることがより好ましい。ここで、傾斜角θが３０゜を越えると、圧入時に高い圧力が必要となり、スリーブ１２の端部開口１２ｂの縁部１２ｅ（図５参照）が縮径部４２に食い込み、軸ズレの要因となりやすくなる。

キャップ部４８は、フランジ１６Ｂの圧入深さを規定すると共に、フランジ１６Ｂによってスリーブ１２を確実に密閉するために設けられており、その外径は、スリーブ１２の外径Ｄ_Ｂ（例えば、２０．００ｍｍ）と同一以下となっている。

続いて、スリーブ１２にフランジ１６Ｂを嵌着する手順について、図７を参照しつつ説明する。

まず始めに、図７（ａ）に示すように、スリーブ１２の端部開口１２ｂにフランジ１６Ｂを先端側から近づけて、小径部４０を端部開口１２ｂに入れる。このとき、小径部４０は、図４に示したとおり、その外径Ｄ_１がスリーブ１２の内径Ｄ_Ａよりも小さくなっているため、端部開口１２ｂに容易に収めることができる。特に、端部開口１２ｂの縁部１２ｅに小径部４０を当てた状態で、フランジ１６Ｂをスリーブ１２側にスライドさせると、フランジ１６Ｂを簡単にスリーブ１２に挿し入れることができる。加えて、小径部４０の先端側の縁部は、面取りされているので、フランジ１６Ｂをスリーブ１２内により挿入しやすくなっている。

このとき、小径部４０の長さが０．２ｍｍ以上であれば、小径部４０を端部開口１２ｂの縁部１２ｅに当てやすく、且つスライドさせやすくなる。なお、この小径部４０の長さは、０．３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることが好ましく、０．３ｍｍ〜５ｍｍの範囲であることがより好ましい。ここで、小径部４０の長さが０．２ｍｍ未満だと、上述したような挿入しやすさが損なわれることがあり、挿入作業に時間と手間がかかってしまう。うまく挿入できないと、場合により、圧入の際にフランジ１６Ｂが曲がってしまい製品不良が生じる。一方、小径部４０の長さが０．２ｍｍ以上だと、スリーブ１２にフランジ１６Ｂを容易に挿入することができる。ただし、小径部４０の長さが１０ｍｍを超えると、無駄に長くなり変形も起きやすくなるので、マグネット収容穴２５Ａ，２５Ｂ内に収容された部分のマグネットブロック２０が小径部４０の内壁面にぶつかる危険性が高くなる。

そして、スリーブの端部開口１２ｂに小径部４０全体を収めた後、縮径部４２及び大径部４４が順次にスリーブ１２内に収容されるようにフランジ１６Ｂをスリーブ１２の延在方向（すなわち、軸線方向）に押圧する。この押圧の際、ある時点では、図７（ｂ）に示したように、スリーブ１２の端部の内径と縮径部４２の外径とが一致する。すなわち、縮径部４２には、端部開口１２ｂの縁部の径（すなわち、スリーブ内周面１２ｃの径Ｄ_Ａ）と適合する部分があり、その部分において縮径部４２が端部開口１２ｂにぴたりと嵌る。このとき、縮径部４２は、その外径全周にわたって、スリーブ１２の内周面１２ｃと均等な圧力で接し、共に真円形断面を呈しているフランジ１６Ｂとスリーブ１２との軸線Ｉ_１，Ｉ_２同士が高い精度で一致する軸合わせが実現される。そして、軸線Ｉ_１，Ｉ_２が一致するように軸合わせをおこなった後、連続した一連の動作としてさらにフランジ１６Ｂを押圧して、図７（ｃ）に示すように大径部４４が端部開口１２ｂに収まるように圧入する。

このフランジ１６Ｂの圧入の際には、縮径部４２において端部開口１２ｂの縁部１２ｅに接していたフランジ１６Ｂは、大径部４４において端部開口１２ｂの縁部１２ｅに接する状態に遷移する。ここで、縮径部４２の外径は大径部４４の外径Ｄ_２に近づくように傾斜しているため、縮径部４２が端部開口１２ｂの縁部１２ｅに接している状態から、大径部４４が端部開口１２ｂ内に収まる状態になるまで滑らかに遷移する。すなわち、このフランジ１６Ｂをスリーブ１２に圧入したときには、端部開口１２ｂ内に大径部４４まで円滑に収まる。このような円滑な圧入がおこなわれるため、スリーブ１２とフランジ１６Ｂとの軸合わせは阻害されにくくなっており、大径部４４が圧入される際も軸合わせされた状態が保持される。その結果、フランジ１６Ｂは実質的に軸ズレすることなくスリーブ１２内に圧入される。

また、以上で説明したように、フランジ１６Ｂとスリーブ１２との軸合わせをおこなうステップと、フランジ１６Ｂの圧入をおこなうステップとを、連続する一つの動作でおこなうことで、これらのステップを別々におこなう場合に比べて、フランジ１６Ｂをスリーブ１２へ圧入する作業の工程が簡略化されると共に、作業時間が短縮される。

以上では、現像ローラ１０の一対のフランジ１６Ａ，１６Ｂのうち、一方のフランジ（駆動側フランジ）１６Ｂについてのみ説明したが、もう一方のフランジ（従動側フランジ）１６Ａの先端にも、フランジ１６Ｂと同様の小径部４０、縮径部４２、大径部４４及びキャップ部４８が形成されている。そのため、フランジ１６Ａについても実質的に軸ズレすることのない圧入が可能となっている。なお、現像ローラ１０の一対のフランジ１６Ａ，１６Ｂのうち、どちらか一方のみが上述した小径部４０、縮径部４２、大径部４４と同様又は同等の小径部、縮径部、大径部を有する場合であってもよく、そのフランジにおいては実質的に軸ズレすることのない圧入が可能となる。

それにより、軸ブレ精度が向上した現像ローラ１０を得ることができる。またこの現像ローラ１０を用いた複写機等の応用製品では画質ムラの発生が抑制されることが期待できる。また、上述した現像ローラ１０の製造方法によれば、フランジ１６Ａ，１６Ｂのスリーブ１２に対する軸ズレが抑制された現像ローラ１０を歩留まり良く製造することが可能となる。

以上で詳細に説明したように、本発明に係る現像ローラ１０においては、フランジ１６Ｂに収容穴２５Ｂが形成されており、この各収容穴２５Ａ，２５Ｂにマグネットブロックの端部２５ｅが収容されることによりマグネットブロック２０の延伸が図られている。同様に、フランジ１６Ａにも収容穴２５が形成されているため、こちらでもマグネットブロック２０の延伸が図られている。このように現像ローラ１０では、フランジ１６Ａ，１６Ｂの形状を工夫することにより、従来の現像ローラ１０Ａに比べてマグネットブロック２０の有効長の延伸が実現されている。その結果、現像ローラ１０自体の延伸を抑えつつマグネットロール１４のマグネットブロック２０の延伸を図ることができる他、マグネットブロック２０を短縮させることなく現像ローラ１０の短縮を図ることも可能となる。

加えて、現像ローラ１０のフランジ１６Ａ，１６Ｂは、スリーブ１２の端部開口１２ａ，１２ｂに圧入されるため、フランジをスリーブに単に接着固定した現像ローラに比べて、固着強度の向上が図られている。さらに、各フランジ１６Ａ，１６Ｂには小径部４０、縮径部４２及び大径部４４が形成されているため、実質的に軸ズレすることのない圧入が可能となっており、そのため、現像ローラ１０においては軸ブレ精度の向上が実現されている。

その上、フランジ１６Ａ，１６Ｂの本体部２３Ａ，２３Ｂがアルミニウムで構成されているため、高い強度と振れ精度とを有する。また、アルミニウムは、入手が容易である上に加工も容易であるため、安価で非常に実用的なフランジ１６Ａ，１６Ｂが得られる。なお、フランジ１６Ａ，１６Ｂの構成材料をアルミニウム合金やステンレスに代えても、アルミニウムと同様の上記効果が得られる。

なお、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、必ずしも一対のフランジの両方にマグネット収容穴を設ける必要はない。ただし、両方のフランジにマグネット収容穴を設けたほうが、マグネットロールのマグネットの延伸に有効である。また、必ずしも、マグネットブロックとベアリングとの間にＥリングを介在させる必要はない。このようにＥリングを介在させない場合、図８に示すような段付きシャフト１８Ａを採用して、マグネットブロックとフランジ本体部との摩擦を抑制することもできる。このとき、シャフト１８Ａの段から０．２ｍｍ以上マグネットブロックを後退させることでより確実にマグネットブロックとフランジ本体部との摩擦を回避することができる。

また、フランジの本体部には、必ずしもキャップ部を設ける必要はない。また、先端側から順に小径部、縮径部及び大径部が形成された本体部を有するフランジについてのみ説明したが、大径部の後に適宜、縮径部や小径部を形成した本体部を有するフランジであってもよい。さらに、２段構成の本体部についてのみ説明したが、適宜、３段以上の多段構成の本体部に変更可能である。

まず、上述したフランジ１６Ｂと同様のフランジであって、図４と同一形状を有し、且つ、下記表１に示す各部の寸法をもつフランジを準備した。

なお、表１中において、”固着部長さ”とは｛（大径部＋縮径部＋小径部）の長さ−収容穴深さ｝で定義される長さであり、”固着部短縮率”とは｛収容穴深さ／（大径部＋縮径部＋小径部）の長さ｝で定義される長さである。

実施例１と実施例２はほぼ同一形状であるが、マグネット収容穴の深さのみ異なっている。すなわち、実施例１では、マグネット収容穴の深さは１．１ｍｍであり、小径部と縮径部にマグネット収容穴が位置し、大径部にはかかっていない。一方、実施例２では、マグネット収容穴が１．５ｍｍと大径部の一部にもかかっているが、大径部にはマグネット収容穴にかからない部分も設けられている。スリーブとフランジを固着するためには、従来、その固着部の長さは、小径部、縮径部及び大径部のそれぞれの長さを加算した長さだけ必要であったが、この構造とすることにより、マグネット収容穴の深さだけ固着部を短くできた。すなわち、固着部の短縮率をマグネット収容穴深さ／いんろう部長さで定義すると、実施例１では短縮率３７％、実施例２では短縮率５０％となり、十分な短縮効果があった。ここで、”いんろう部”とは、フランジにおけるスリーブ内に収容される部分を意味しており、実施例１及び２の場合では、小径部、縮径部及び大径部に相当する部分である。

実施例１及び２のフランジの強度、耐回転トルク性及び軸ブレ性を調べるため、実際にフランジをスリーブに圧入して、各種特性を測定した。具体的には、実施例１及び２に係る寸法形状のフランジをそれぞれ１００個ずつ準備した。なお、これらのサンプルにおいて、フランジをスリーブへ圧入する際は、まずフランジの小径部を手作業によってスリーブ内に収容し、その後、縦型のフランジ圧入機を用いて０．５ＭＰａの圧力でフランジをスリーブに圧入した。そして、各サンプルを、上述したスリーブ１２と同様のスリーブに圧入して、軸ズレの大きさを測定した。なお、本実施例に用いたスリーブの長さは３１０ｍｍ、外径は２０ｍｍである。これらにシャフトを通し、試験サンプルとした。

まず、作製した１００本について軸ブレを評価した。具体的な測定方法は、以下に示すとおりである。つまり、図２に示すように、フランジ１６Ａの軸部３０Ａの所定の支持点及びフランジ１６Ｂの軸部３０Ｂの所定の支持点において、現像ローラの両側を支持点間距離３２０ｍｍで支持してスリーブを回転させ、スリーブ中央位置、スリーブの両端位置（端面から２０ｍｍの位置）の振れ量を計測した。なお、計測には、レーザー振れ測定機を用いた。そして、各サンプルにおいて、上記３つの位置の全てにおいて１５μｍ以下であったサンプルを合格とし、その割合を調べた。その結果、実施例１、実施例２ともに合格率１００％、すなわち各１００本のサンプルいずれも軸ブレが１５μｍ以内に収まっており、実用上、問題が無いばかりか、極めて高い精度を有することが判明した。

次に、１００本のサンプルをランダムに５０本ずつに分け、耐回転トルク試験と引き抜き強度試験をおこなった。耐回転トルク試験は以下のようにおこなった。スリーブを万力にて固定し、フランジ１６Ｂ近傍のスリーブにトルクレンチを取り付けた。続いて、トルクレンチを回転方向に力を加えフランジ１６Ｂが動き始めるまでに要した最大の力を耐回転トルクとした。この回転トルクが実用上の基準である２．９４Ｎｍ以上であったサンプルを合格とし、合格率にて評価した。その結果、実施例１、実施例２ともに合格率１００％、すなわち各５０本のサンプルいずれも２．９４Ｎｍ以上の耐回転トルク性を示しており、実用上十分に使用できることが判明した。特に実施例２では、圧入強度に重要な大径部にまでマグネット収容穴が及んでおり、耐回転トルク性の低下が懸念されたが、全く問題はなかった。

さらに、各５０本のサンプルを用いて引き抜き強度試験をおこなった。引き抜き強度試験は以下のようにおこなった。フランジ１６Ａをとおりスリーブの外部に突き出しているシャフトを強度試験用の秤に押し付け、加圧する。シャフトはフランジ１６Ｂでは内部に収容されているため、シャフト端部がフランジ１６Ｂを加圧し、更に加圧するとフランジ１６Ｂがスリーブから脱落する。脱落までに要した最大荷重を求め、引き抜き強度とした。この引き抜き強度が実用上の基準である９．８Ｎ以上であったサンプルを合格とし、合格率にて評価した。その結果、実施例１、実施例２ともに合格率１００％、すなわち各５０本のサンプルいずれも９．８Ｎ以上の引き抜き強度を示しており、実用上十分に使用できることが判明した。

以上の実験結果から、本発明に係る構造のフランジはマグネット有効長の延伸に効果があり、且つ、現像ローラの軸ブレ、固着強度のいずれも実用上問題のないレベルであることが判明した。

本発明の実施形態に係る現像ローラの概略斜視図である。 図１に示した現像ローラのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示した現像ローラのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２に示した断面図の要部拡大図である。 従来のフランジの断面図である。 フランジの要部拡大図であり、（ａ）は図４に示したフランジの要部拡大図であり、（ｂ）は図５に示したフランジの要部拡大図である。 スリーブにフランジを嵌着する手順を示した図である。 異なる態様の現像ローラを示した断面図である。

符号の説明

１０…現像ローラ、１４，１４Ａ…マグネットロール、１６Ａ，１６Ｂ…フランジ、１８，１８Ａ…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、２０ｅ…端部、２５Ａ，２５Ｂ…マグネット収容穴、２６Ａ，２６Ｂ…ベアリング、４０…小径部、４２…縮径部、４４…大径部、Ｄ_Ａ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_１，Ｄ_２，ｄ_１，ｄ_２…径。

Claims (6)

1. シャフトと、前記シャフトを取り囲むように設けられたマグネットとを有するマグネットロールと、
   前記マグネットロールを収容するスリーブと、
   前記スリーブの端部開口に、先端側から挿入されたフランジとを備え、
   前記フランジは、
   前記スリーブの端部開口を封じると共に、前記マグネットロールの径よりも大きな径を有するマグネット収容穴が先端部に形成された本体部と、
   前記本体部の前記マグネット収容穴の底部に配設され、前記マグネットロールの前記シャフトを支持する軸受とを有し、
   前記軸受の前記マグネットロール側の先端位置が前記本体部の前記マグネット収容穴の縁位置よりも前記底部側に位置しており、且つ、前記マグネットロールの前記マグネットの端部が前記マグネット収容穴内に収容されている、現像ローラ。
2. 前記フランジの本体部が、
   前記スリーブの端部の内径と略同一、若しくはその内径以上の外径を有する大径部と、
   前記大径部よりも前記本体部の先端側に位置し、前記スリーブの端部の内径よりも小さく且つ前記大径部の外径よりも小さい外径を有する小径部と、
   前記大径部と前記小径部との間に介在し、前記大径部から前記小径部に向かって外径が漸次縮径している縮径部とを有する、請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記フランジの本体部がアルミニウム、アルミニウム合金又はステンレスで構成されている、請求項１又は２に記載の現像ローラ。
4. シャフトと、前記シャフトを取り囲むように設けられたマグネットとを有するマグネットロールと、前記マグネットロールを収容するスリーブと、前記スリーブの端部開口に、先端側から挿入されるフランジとを備える現像ローラに用いるフランジであって、
   前記スリーブの端部開口を封じると共に、前記マグネットロールの径よりも大きな径を有するマグネット収容穴が先端部に形成された本体部と、
   前記本体部の前記マグネット収容穴の底部に配設され、前記マグネットロールの前記シャフトを支持する軸受とを有し、
   前記軸受の前記マグネットロール側の先端位置が前記本体部の前記マグネット収容穴の縁位置よりも前記底部側に位置する、フランジ。
5. 前記本体部が、
   前記スリーブの端部の内径と略同一、若しくはその内径以上の外径を有する大径部と、
   前記大径部よりも前記本体部の先端側に位置し、前記スリーブの端部の内径よりも小さく且つ前記大径部の外径よりも小さい外径を有する小径部と、
   前記大径部と前記小径部との間に介在し、前記大径部から前記小径部に向かって外径が漸次縮径している縮径部とを有する、請求項４に記載のフランジ。
6. 前記本体部がアルミニウム、アルミニウム合金又はステンレスで構成されている、請求項４又は５に記載のフランジ。

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