JP2013186290A - マグネットローラ、現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

マグネットローラ、現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 Download PDF

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Yoshiyuki Takano
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Abstract

【課題】剛性を確保しつつマグネットローラの長手方向の磁束密度のばらつきを抑制できるマグネットローラ、このマグネットローラを有する現像剤担持体、この現像剤担持体を有する現像装置、この現像装置を有するプロセスカートリッジ、及び、このプロセスカートリッジを有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】マグネットローラ30が備える一方の支持部33には、本体部31の外側に突き出されて配置された突出部331と、内側に埋め込まれて配置された埋設部332、と、が互いに連接されて一体に設けられている。そして、埋設部332には、その軸方向に直交する断面積が突出部331における埋設部332寄りの基端部331bの当該断面積より小さくなるように形成された小断面積部335が設けられている。
【選択図】図4

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において用いられるマグネットローラに関する。さらに、このマグネットローラを有する現像剤担持体、この現像剤担持体を有する現像装置、この現像装置を有するプロセスカートリッジ、及び、このプロセスカートリッジを有する画像形成装置に関する。
一般的な電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトからなる潜像担持体上に画像情報に対応した静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置によって現像されて可視像が得られる。このような電子写真方式における現像処理では、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式が広く利用されている。
この磁気ブラシ現像方式では、現像剤担持体の外周面に当該現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成する。そして、現像剤担持体と潜像担持体の間に形成された現像領域において、現像剤担持体の上記磁気ブラシから潜像担持体の静電潜像へトナーを供給して付着させることにより現像が行われる。
このような磁気ブラシ現像方式で用いられる現像剤担持体は、円筒状に成形された非磁性材料からなる現像スリーブと、この現像スリーブの周内に配置されて当該現像スリーブの表面に磁気力を生じるマグネットローラを備えている。現像剤担持体では、現像剤に含まれる磁性キャリアが、マグネットローラにより現像スリーブ上に生じる磁気力(磁力線)に沿うようにして、現像スリーブ上に穂立ちする。そして、この穂立ちした磁性キャリアにトナーが付着して、即ち、現像剤が穂立ちした磁気ブラシが形成される。
このようなマグネットローラとして、特許文献1に開示されているものは、図18、図19に示すように、略円柱状に形成された本体部と、その本体部の両端面に設けられた一対の支持部とを有して構成されている。
具体的には、図18のマグネットローラ701は、樹脂磁石で形成された本体部702に金属シャフト705を同軸に貫通して配置して、金属シャフト705の両端部を一対の支持部703、704としたシャフトインサートタイプのものである。また、図19のマグネットローラ801は、本体部802及び一対の支持部803、804を樹脂磁石で一体成形した一体成形タイプのものである。
図18に示すシャフトインサートタイプのマグネットローラ701では、金属シャフト705を軸としているので、剛性が高く、耐久性に優れる。しかしながら、画像形成装置の小型化の要請に伴ってマグネットローラを小径化した場合、樹脂磁石の体積が減少してしまって必要な磁力を得ることできなくなってしまう。そのため、シャフトインサートタイプのマグネットローラは小径化が困難であった。
また、図19に示す一体成形タイプのマグネットローラ801は、全体が樹脂磁石で構成されているので、小径化した場合でもシャフトインサートタイプのものより多くの磁力を得ることができる。しかしながら、このようなマグネットローラ801においては、図20に模式的に示すように、本体部802の周面における長手方向端部付近の磁束密度が、長手方向中央部の磁束密度より高くなってしまう現象(以下、「エッジ効果」という)が知られている。この磁束密度とは、本体部の周面の法線方向に向かう磁束密度のことをいう。このようなエッジ効果が生じると、本体部802の長手方向両端部に対応する部分の現像濃度が高くなってしまい、画像ムラが発生してしまう。
特許文献2には、図21に示すように、樹脂磁石で略円柱状に形成された本体部902と、本体部902の両端面902a、902bに取り付けられた、非磁性材料からなる棒状の一対の支持部903、904と、を有して構成されたマグネットローラ901が開示されている。一方の支持部903には、端面902aから本体部902外側に突き出されて配置された突出部903aと、端面902aから本体部902内側に埋め込まれて配置された埋設部903bと、が互いに連接されて一体に設けられている。他方の支持部904においても同様に、突出部904aと埋設部904bとが設けられている。
そして、図21のマグネットローラ901によれば、一対の支持部903、904を高剛性の非磁性材料で構成することにより剛性を確保して耐久性を高めることができた。また、一対の支持部903、904の埋設部903b、904bを本体部902内に埋設することにより、本体部902の長手方向両端部の体積が減少して磁束密度が小さくなり、上記エッジ効果を抑制することができた。
しかしながら、一方の支持部903は、剛性を確保するために埋設部903bをある程度長くとると、本体部902の支持部903側の端部の体積が減少してしまう。そのため、当該端部における樹脂磁石の体積が不十分となって、図22に模式的に示すように、本体部902の周面における当該端部の磁束密度が、中央部の磁束密度より低くなってしまうという問題があった。また、他方の支持部904においても同様であった。
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、剛性を確保しつつマグネットローラの長手方向の磁束密度のばらつきを抑制できるマグネットローラ、このマグネットローラを有する現像剤担持体、この現像剤担持体を有する現像装置、この現像装置を有するプロセスカートリッジ、及び、このプロセスカートリッジを有する画像形成装置を提供することを目的としている。
請求項1に記載された発明は、上記目的を達成するために、磁界発生材料からなるローラ状の本体部と、前記本体部の両端面に設けられた棒状の一対の支持部と、を有し、前記一対の支持部のうち少なくとも一方の支持部が、非磁性材料からなるとともに、前記本体部の端面から前記本体部外側に突き出されて配置された突出部と、前記端面から前記本体部内側に埋め込まれて配置された埋設部と、が互いに連接されて一体に設けられ、前記埋設部には、前記支持部の軸方向に直交する断面積が前記突出部における前記埋設部寄りの端部の前記断面積より小さくなるように形成された小断面積部が設けられていることを特徴とするマグネットローラである。
請求項1に記載された発明によれば、本体部が、磁界発生材料を用いてローラ状に形成され、この本体部の両端面には棒状の一対の支持部が設けられ、これら一対の支持部のうち少なくとも一方の支持部が、非磁性材料からなるとともに、本体部の端面から外側に突き出されて配置された突出部と、本体部の両端面から内側に埋め込まれて配置された埋設部と、が互いに連接されて一体に設けられ、そして、埋設部には、その軸方向に直交する断面積が突出部における埋設部寄りの端部の上記断面積より小さくなるように形成された小断面積部が設けられている。そのため、従来のマグネットローラのように、突出部における埋設部寄りの端部から埋設部全体にかけて同一の太さに形成された支持部が設けられた構成に比べて、埋設部の体積を小さくすることができる。よって、本体部の長手方向両端部の体積が必要以上に減少してしまうことを抑制できるとともに、小断面積部の断面積を変更してその体積を調整することにより、本体部の長手方向端部の体積を調整することができる。これにより、当該調整を適切に行うことでエッジ効果を抑制して、マグネットローラの長手方向の磁束密度のばらつきを抑制できる。また支持部が、本体部と別材料の非磁性材料で構成されているので、支持部に高剛性の材料を用いることで、剛性を確保することができる。
本発明の一実施形態に係るマグネットローラの斜視図である。 図1のマグネットローラの側面図である。 図2のX−X線に沿う断面図である。 図1のマグネットローラが備える一方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である。 図1のマグネットローラが備える他方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である。 図1のマグネットローラの射出成形に用いられる金型の一例の概略構成を説明する図である。 図6の金型のキャビティ周りの概略構成を説明する図である。 マグネットローラの外周面における理想的な磁束密度分布を模式的に示す図である。 図1のマグネットローラの第1の変形例の構成を説明するための、一方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である(小断面積部が階段状形状)。 図1のマグネットローラの第2の変形例の構成を説明するための、一方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である(小断面積部がテーパ形状)。 図1のマグネットローラの第3の変形例の構成を説明するための、一方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である(小断面積部が係止形状)。 図1のマグネットローラの第4の変形例の構成を説明するための、一方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である(埋設部の一部が突出部と同一断面積形状)。 本発明の現像剤担持体の一実施形態に係る現像ローラの断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置及び該現像装置を備えた本発明の一実施形態に係るプロセスカートリッジの断面図である。 図14の現像装置で用いられる現像剤に含まれる磁性キャリアの断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 一方の支持部の埋設部(即ち、小断面積部)の外径と本体部の一端部の磁束密度から長手方向中央部の磁束密度を差し引いて得た差分値との関係の一例を示すグラフである。 従来のマグネットローラの断面図である。 従来の他のマグネットローラの断面図である。 図19のマグネットローラの周面における磁束密度分布を模式的に示す図である。 従来のさらに他のマグネットローラの側面図である。 図21のマグネットローラの周面における持続密度分布を模式的に示す図である。
(実施形態1)
以下、本発明に係るマグネットローラの実施形態の一例について、図1〜図12を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るマグネットローラの斜視図である。図2は、図1のマグネットローラの側面図である。図3は、図2のX−X線に沿う断面図である。図4は、図1のマグネットローラが備える一方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である。図5は、図1のマグネットローラが備える他方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である。図6は、図1のマグネットローラの射出成形に用いられる金型の一例の概略構成を説明する図である。図7は、図6の金型のキャビティ周りの概略構成を説明する図である。図8は、マグネットローラの外周面における理想的な磁束密度分布を模式的に示す図である。図9は、図1のマグネットローラの第1の変形例の構成を説明するための、一方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である(小断面積部が階段状形状)。図10は、図1のマグネットローラの第2の変形例の構成を説明するための、一方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である(小断面積部がテーパ形状)。図11は、図1のマグネットローラの第3の変形例の構成を説明するための、一方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である(小断面積部が係止形状)。図12は、図1のマグネットローラの第4の変形例の構成を説明するための、一方の支持部付近における一部断面を含む拡大側面図である(埋設部の一部が突出部と同一断面積形状)。
図1〜図3に示すように、マグネットローラ30は、本体部31と、一対の支持部33、34と、を備えている。
本体部31は、磁界発生材料を用いて略円柱形状(即ち、ローラ状)に形成されたロール部32と、希土類マグネットブロック141と、を有している。ロール部32は、外径が12mm以下の略円柱形状に形成されていることが望ましい。
ロール部32の材料(即ち、磁界発生材料)としては、例えば、磁性粉に高分子化合物を混合したいわゆるプラスチックマグネット又はゴムマグネットを用いている。磁性粉としてはSrフェライトないしBaフェライトを用いることができる。高分子化合物としては6PAもしくは12PA等のPA(ポリアミド)系材料、EEA(エチレン・エチル共重合体)又はEVA(エチレン・ビニル共重合体)等のエチレン系化合物、CPE(塩素化ポリエチレン)等の塩素系材料、NBR等のゴム材料を用いることができる。勿論、これ以外の材料を用いても良く、本発明の目的に反しない限り、必要な磁界を発生可能な材料であれば、その種類は任意である。
ロール部32の外周面には、円柱形状の周面を弦に沿って一部切り取るようにして形成された軸P方向に沿うフラット面32aが、全長にわたって設けられている。このフラット面32aには、後述する希土類マグネットブロック141が固着される。これによりフラット面32aには、ロール部32の長手方向に延在する現像主極が全長にわたって設けられている。
本実施形態に示すロール部32の形状は一例であって、これ以外にも、例えば、ロール部32が、フラット面32aを設けずに磁界発生材料のみからなる円柱形状体で構成されており、そして、このロール部32のみで本体部31が構成されていてもよい。または、ロール部32が、磁界発生材料からなる円柱形状体であって、その周面に軸P方向に沿って延在された溝部が全長にわたって形成されており、そして、本体部31が、ロール部32の当該溝部内に希土類マグネットブロックが配置されて構成されていてもよい。このように、ロール部32の構成は、本発明の目的に反しない限り、任意である。
また、ロール部32には、上記現像主極が形成されたフラット面32a以外の場所に、その長手方向に延在するN極又はS極となる複数の固定磁極(図示なし)が全長にわたって設けられている。
ロール部32に設けられた複数の固定磁極のうちの1つは、汲み上げ磁極をなしており、後述する現像装置113の攪拌スクリュー118と相対するように配置される。この汲み上げ磁極は、マグネットローラ30が周内に配置されていることにより当該マグネットローラ30とともに後述する現像ローラ115を構成する現像スリーブ132の外表面上に磁気力を生じさせる。そして、この磁気力によって、現像装置113の収容槽117に収容されている現像剤を引きつけて現像スリーブ132の外表面に吸着させる。つまり、汲み上げ磁極は、現像剤を現像スリーブ132の外表面に汲み上げる。
また、ロール部32に設けられた複数の固定磁極のうち少なくとも他の1つは、搬送磁極をなしており、汲み上げ磁極とその現像剤搬送方向下流に位置するフラット面32aに設けられた現像主極との間に配置される。この搬送磁極は、現像スリーブ132の外表面上に磁気力を生じて、現像前の現像剤を後述する感光体ドラム108に向けて搬送する。
また、ロール部32には、現像スリーブ132の外表面に生じる磁気力を弱めて、現像剤を現像スリーブ132の外表面から落下させるための剤切れ極が、上述のフラット面32aと略対向する位置(フラット面32aと約180°反対の位置)に設けられている。この剤切れ極は、ロール部32の長手方向の全長にわたって延在している。
希土類マグネットブロック141は、ロール部32のフラット面32aに配置されることにより、現像主極を形成する部材である。希土類マグネットブロック141は、圧縮磁場成形により細長い略平板状に形成されている。希土類マグネットブロック141は、幅が狭く且つ高い磁気特性を得るために、例えば、Ne系(Ne・Fe・B等)又はSm系(Sm・Co、Sm・Fe・N等)の希土類マグネットを用いることができる。または、希土類マグネットブロック141として、上述したロール部32と同様に、これら希土類マグネットの磁性粉を高分子化合物と混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いてもよい。
一対の支持部33、34は、非磁性材料を用いてその全体が本体部31より外径の小さい略円柱形状(即ち、棒状)に形成されている。一対の支持部33、34は、本体部31(具体的には、ロール部32)の両端面31a、31bに固定されて設けられている。
本実施形態においては、一対の支持部33、34の軸及び本体部31の軸は、同一直線上(即ち、軸P上)に配置されている。または、これ以外にも、一対の支持部33、34は、本体部31の軸Pと平行で且つ当該軸Pとは異なる一の直線上に配置されていてもよい。このように一対の支持部33、34の軸が、一の直線上に配置されていることが望ましい。これにより、これら一対の支持部33、34及び本体部31に加わる応力の偏りを抑制することができる。
一対の支持部33、34の材料としては、例えば、非磁性のステンレス材(SUS303、SUS304、SUS316など)を用いている。これ以外にも、硬質の合成樹脂材(ポリカーボネート等)なども用いることができ、本体部31に固定して設けることが可能でかつ必要な剛性を確保できる非磁性材料であれば、本発明の目的に反しない限り、その種類は任意である。
一方の支持部33は、図4に示すように、一部分が端面31aから本体部31外側に突き出されて配置されており、この一部分以外の他部分が端面31aから本体部31内側に埋め込まれて配置されている。つまり、支持部33には、本体部31の端面31aから外側に突き出されて配置された一部分である突出部331と、端面31aから本体部31内側に埋め込まれて配置された他部分である埋設部332と、が互いに一体に連接されて設けられている。
突出部331には、その先端部331aの外周面の一部が弦に沿って切り取られて形成された位置決め面331cが設けられている。
埋設部332には、小断面積部335が設けられている。
小断面積部335は、突出部331における埋設部332寄りの基端部331bの外径より小さい外径の円柱形状に形成されており、埋設部332の全体にわたって設けられている。つまり、小断面積部335は、軸P方向に直交する断面積(以下、「横断面積」という)が突出部331における埋設部332寄りの基端部331bの横断面積より小さくなる円柱形状に形成されている。即ち、小断面積部335は、その全体が柱状に形成されている。なお、小断面積部335は、その横断面積が突出部331における埋設部332寄りの基端部331bの横断面積より小さければ、円柱形状以外にも、例えば、四角柱形状、六角柱形状などの多角柱形状であってもよい。
他方の支持部34は、図5に示すように、上述した一方の支持部34と同様に、突出部341と埋設部342とが互いに連接されて設けられており、また、埋設部342には、円柱形状の小断面積部345が設けられている。
ここで、上述したロール部32と一対の支持部33、34とが一体に固定された中間構造物(即ち、マグネットローラ30において希土類マグネットブロック141が取り除かれた構成)の製造方法について、図6を参照して説明する。
この中間構造物は、図6に示すような金型200を用いてインサート射出成形により成形される。
金型200には、上記中間構造物の形状に応じて彫りこまれて形成されたキャビティ201と、キャビティ201に充填されたロール部32の材料を冷却するための冷却水が流通される複数の水管202と、が設けられている。
また、キャビティ201まわりには、図7に示すように、現像スリーブ132の外表面上に磁気力を生じて、現像前の現像剤を感光体ドラム108に向けて搬送する機能を満足する磁気をロール部32に持たせるための、磁化手段としての永久磁石205a〜205dが配置されている。図7において、符号207は、成形された中間構造物をキャビティから押し出すためのイジェクトピンであり、符号208は、金型200の分割面である。
これら永久磁石205a〜205dは、ロール部32の各固定磁極において必要な磁力に応じて、その形状(幅、高さ、キャビティ201との距離)が設定されて配置されている。また、これら永久磁石205a〜205dの配置により、現像主極にある程度配向磁力を確保させておくことで、希土類マグネットブロック141をより薄くした構成においても、従来と同等の高磁力を得ることを可能にする。なお、剤切れ性を満足させる等の理由で、各固定磁極に対応する部分以外の部分にも永久磁石が配置されている。
本実施形態のマグネットローラ30の形状について、一例を示す。
本体部31のロール部32は、磁性粉として異方性Srフェライト、高分子化合物として12PAを用いたプラスチックマグネットで構成されている。ロール部32は、外径がφ10mmで全長が223mmの略円柱形状に形成されている。ロール部32のフラット面32aは、幅が6mmで長さが223mm、フラット面32aのロール部32中心(軸P)からの高さが5mm、に形成されている。
希土類マグネットブロック141は、幅3.5mm、ピーク高さ1.0mm、長さ223mm、外表面R5の細長い略平板状に形成されている。希土類マグネットブロック141は、例えば、接着剤などによってロール部32のフラット面32aに取り付けられている。
一対の支持部33、34は共にSUS303で構成されており、インサート射出成形によって、本体部31(具体的には、ロール部32)と一体に固定されている。一方の支持部33の突出部331は、外径φ6mmで長さ35mmの円柱形状に形成され、埋設部332(即ち、小断面積部335)は、外径φ4mmで長さ10mmの円柱形状に形成されている。他方の支持部34の突出部341は、外径φ6mmで長さ5mmの円柱形状に形成され、埋設部342(即ち、小断面積部345)は、外径φ4mmで長さ10mmの円柱形状に形成されている。
このようなマグネットローラ30の形状は一例であって、本体部31及び一対の支持部33、34の形状や構成、材質については上記に限ったものではない。
次に、本実施形態のマグネットローラ30における本発明に係る作用について説明する。
上述したように、図19に示す従来のマグネットローラ801においては、本体部802及び一対の支持部803、804が共に磁界発生材料を用いて構成されている。そのため、図20に示すように、エッジ効果が発生して、本体部802の周面の長手方向両端部の磁束密度が中央部の磁束密度より高くなってしまう。また、図21に示す従来の他のマグネットローラ901は、一対の支持部903、904において、突出部903a、904aと同じ太さの埋設部903b、904bが本体部902の両端面から内側に埋め込まれて配置されている。そのため、本体部902の長手方向両端部の体積が必要以上に減少してしまい、図22に示すように、本体部902の周面の長手方向両端部の磁束密度が中央部の磁束密度より低くなってしまう。
一方、本実施形態のマグネットローラ30は、一対の支持部33、34において、突出部331、341より細い(即ち、断面積が小さい)小断面積部335、345が設けられた埋設部332、342が本体部31の両端面から内側に埋め込まれて配置されている。そのため、本体部31の長手方向両端部の体積が必要以上に減少してしまうことを防ぐことができ、図8に示すように、本体部31の周面の長手方向両端部の磁束密度と中央部の磁束密度と差異(ばらつき)を抑制して、これらの磁束密度が同一となる理想的な磁束密度分布に近づけることができる。ここで、磁束密度とは、マグネットローラ30の本体部31の周面の法線方向(希土類マグネットブロック141が配置された箇所については、ロール部32を断面円形とした仮想的周面の法線方向)に向かう磁束密度のことをいう。
本実施形態のマグネットローラ30は、磁界発生材料からなるローラ状の本体部31と、本体部31の両端面31a、31bに設けられた、非磁性材料からなる棒状の一対の支持部33、34と、を有する。また、一対の支持部33、34のそれぞれには、両端面31a、31bから本体部31外側に突き出されて配置された突出部331、341と、両端面31a、31bから本体部31内側に埋め込まれて配置された埋設部332、342と、が互いに連接されて一体に設けられている。そして、埋設部332、342には、その軸方向に直交する断面積が突出部331、341における埋設部332、342寄りの基端部331b、341bの前記断面積より小さくなるように形成された小断面積部335、345が設けられている。
また、小断面積部335、345は、全体が柱状に形成されている。
そして、一対の支持部34、35の軸のそれぞれが、一の直線上(軸P上)に配置されている。
以上より、本実施形態においては、本体部31が、磁界発生材料を用いてローラ状に形成され、この本体部31の両端面31a、31bには、非磁性材料を用いて棒状に形成された棒状の一対の支持部33、34が設けられている。また、これら一対の支持部33、34のそれぞれには、本体部31の両端面31a、31bから外側に突き出されて配置された突出部331、341と、本体部31の両端面31a、31bから内側に埋め込まれて配置された埋設部332、342と、が互いに連接されて一体に設けられている。そして、埋設部332、342には、その軸方向に直交する断面積が突出部331、341における埋設部332、342寄りの基端部331b、341bの上記断面積より小さくなるように形成された小断面積部335、345が設けられている。よって、本実施形態によれば、従来のマグネットローラのように、突出部における埋設部寄りの端部から埋設部全体にかけて同一の太さに形成された支持部が設けられた構成に比べて、埋設部332、342の体積を小さくすることができる。そのため、本体部31の長手方向両端部の体積が必要以上に減少してしまうことを抑制できるとともに、小断面積部335、345の断面積を変更してその体積を調整することにより、本体部31の長手方向両端部の体積を調整することができる。これにより、当該調整を適切に行うことでエッジ効果を抑制して、マグネットローラ30の周面における長手方向の磁束密度の差異を抑制できる。また、一対の支持部33、34が、本体部31と別材料の非磁性材料で構成されているので、一対の支持部に高剛性のSUS303などの材料を用いることで、剛性を確保することができる。
また、小断面積部335、345は、全体が柱状に形成されているので、設計や製造が容易な形状でマグネットローラ30の周面における長手方向の磁束密度のばらつきを抑制できる。
さらに、一対の支持部34、35の軸のそれぞれが、本体部31の軸P上に配置されているので、これら一対の支持部33、34及び本体部31に加わる応力の偏りを抑制することができる。
上述した本実施形態において、小断面積部335、345は、全体が1つの円柱形状に形成されていたが、これに限定されるものではない。
例えば、図9に示すマグネットローラ30Aのように、一方の支持部33Aの埋設部332Aに設けられた小断面積部335Aが、全体が略柱形状に形成されているとともに、外径の互いに異なる複数の柱状部分335a、335b、335cが軸P方向に並べて設けられていてもよい。このとき、これら複数の柱状部分335a、335b、335cが、突出部331から離れるにしたがって横断面積が小さくなる順番に配置されていることが好ましい。つまり、小断面積部335には、突出部331から離れるにしたがって階段状に横断面積が小さくなる階段状部分が設けられていてもよい。
または、図10に示すマグネットローラ30Bのように、一方の支持部33Bの埋設部332Bに設けられた小断面積部335Bは、全体が略柱形状に形成されていてもよい。このとき、突出部331から離れるにしたがって横断面積が徐々に小さくなるテーパ部分335dが設けられていてもよい。
このように、複数の柱状部分335a、335b、335cからなる階段状部分やテーパ部分335dを小断面積部335A、335Bに設けることにより、本体部31の端面31aから本体部31内側に進むにしたがって段階的にまたは連続的に本体部31の体積減少量を少なくしていくことができる。これにより、エッジ効果における磁束密度の変化割合に、本体部31の体積減少量の変化割合を対応させることができ、本体部31の周面における長手方向の磁束密度のばらつきをより抑制することができる。
また、図11に示すマグネットローラ30Cのように、一方の支持部33Cの埋設部332Cに設けられた小断面積部335Cは、全体が略柱形状に形成されているとともに、円柱形状の第1部分335eと、第1部分335eと横断面積が同一の円柱形状において外周面の一部を弦に沿って切り欠いた柱形状の第2部分335fと、第1部分と横断面積が同一の円柱形状の第3部分335gと、が順次軸P方向に連接されてなる係止形状部分が設けられていてもよい。
このように、小断面積部335Cに、第1部分335eとこの第1部分335eに連接された当該第1部分335eより横断面積の小さい第2部分335fとを有する係止形状部分が設けられ、第1部分335eが、第2部分335fより突出部331から離れて配置されていると、第1部分335eと第2部分335fとの段差部分に本体部31が進入して、本体部31と埋設部332Cとが噛み合って係止され、そのため、一方の支持部33Cを本体部31からより抜けにくくすることができる。
また、本実施形態では、埋設部332の全体を小断面積部335として構成するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、図12に示すマグネットローラ30Dのように、一方の支持部33Dの埋設部332Dには、突出部331に連接された、横断面積が突出部331における埋設部332D寄りの基端部331bの横断面積と同一になる円柱形状に形成された補強部分332dと、この補強部分332dに連接された、当該補強部分332dより横断面積が小さくなる円柱形状に形成された小断面積部335Dと、が設けられていてもよい。
このように、埋設部332Dに、突出部331の基端部331bと同じ太さの補強部分332dを設けることで、一方の支持部33の剛性をより高めることができる。この補強部分332dの軸方向長さは、マグネットローラの構成に応じて適宜定められるものであるが、例えば、当該軸方向長さが1〜2mmであっても、剛性を高める効果が得られる。
なお、図9〜図12は、各マグネットローラの一方の支持部の変形例の構成を示すものであったが、他方の支持部においても、上述した一方の支持部の変形例を同様にして適用してもよい。また、各支持部において、図9〜図12に示す構成を互いに組み合わせた構成としてもよい。
また、本実施形態では、一対の支持部33、34がともに非磁性材料で構成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、一方の支持部33のみ非磁性材料で構成され、他方の支持部34が、本体部31のロール部32と同じ磁界発生材料を用いて当該ロール部32と一体に成形されていてもよい。つまり、一対の支持部のうち少なくとも一方の支持部が、非磁性材料で構成されているとともに、一方の支持部の埋設部に小断面積部が設けられていればよい。
また、本実施形態では、埋設部(具体的には、小断面積部)が全体として柱状に形成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、埋設部全体が、突出部における埋設部寄りの基端部の外径より小さい直径の球体形状(即ち、小断面積部)に形成されて、その外面の一部が突出部に連接されているような構成などであってもよい。
(実施形態2)
以下、本発明に係る現像剤担持体の実施形態の一例としての現像ローラについて、図13を参照して説明する。
図13は、本発明の現像剤担持体の一実施形態に係る現像ローラの断面図である。
現像ローラ115は、図13に示すように、上述したマグネットローラ30と、中空体の一例としての現像スリーブ132とを備えている。マグネットローラ30は、現像スリーブ132の周内(即ち、内側)に、現像スリーブ132の内周面に接しないようにして配置されている。
マグネットローラ30は、一対の支持部33、34が後述する現像装置113のケース125(支持部取付部の一例)に固定され取り付けられている。
現像スリーブ132は非磁性体からなり、マグネットローラ133が周内に配置されており、軸芯回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ132は、その内周面の任意の一部分が現像主極及び各固定磁極に順次相対していくように回転される。現像スリーブ132は、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)などからなる。アルミニウムは、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウムを用いる場合には、A6063、A5056及びA3003を用いるのが好ましい。SUSを用いる場合には、SUS303、SUS304及びSUS316を用いるのが好ましい。
以上より、本実施形態によれば、現像ローラ115が、上述したマグネットローラ30を有しているので、現像スリーブ132(具体的にはマグネットローラ30)の長手方向の磁束密度の差異を抑制できる。また、現像ローラ115において、マグネットローラ30の剛性を確保することができ、そのため、現像ローラ115の耐久性を維持することができる。
(実施形態3)
以下、本発明に係る現像装置の実施形態の一例について、図14、図15を参照して説明する。
図14は、本発明の一実施形態に係る現像装置及び該現像装置を備えた本発明の一実施形態に係るプロセスカートリッジの断面図である。図15は、図14の現像装置で用いられる現像剤に含まれる磁性キャリアの断面図である。
現像装置113は、図14に示すように、現像剤供給部114と、ケース125と、現像剤担持体の一例としての上述した現像ローラ115と、現像剤規制ブレード116とを少なくとも備えている。
現像剤供給部114は、収容槽117と、攪拌部材としての一対の攪拌スクリュー118と、を備えている。収容槽117は、後述する感光体ドラム108と長さが略等しい箱状に形成されている。また、収容槽117内には、該収容槽117の長手方向に沿って延びた仕切壁119が設けられている。仕切壁119は、収容槽117内を第1空間120と、第2空間121とに区画している。また、第1空間120と第2空間121とは、両端部が互いに連通している。
収容槽117は、第1空間120と第2空間121との双方に現像剤が収容されている。現像剤は、トナーと、図15に一例を示す磁性キャリア135とを含んでいる。トナーは、第1空間120及び第2空間121のうち現像ローラ115から離れた側の第1空間120の一端部(図14の紙面手前側の端部)に、適宜供給される。
現像剤に含まれるトナーは、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。なお、トナーは、種々の染料又は顔料を混入・分散した合成樹脂で構成される塊を粉砕して得られても良い。トナーの平均粒径は、3μm以上でかつ7μm以下である。また、トナーは、粉砕加工などにより形成されても良い。
磁性キャリア135は、図15に示すように、芯材136と、該芯材136の外表面を被覆した樹脂コート膜137と、樹脂コート膜137に分散されたアルミナ粒子138と、を備えている。磁性キャリア135の平均粒径は、20μm以上でかつ50μm以下である。磁性キャリア135は、第1空間120と第2空間121との双方に収容されている。
芯材136は、磁性材料としてのフェライトで構成されているとともに、球形に形成されている。樹脂コート膜137は、芯材136の外表面全体を被覆している。樹脂コート膜137は、アクリルなどの熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有している。この樹脂コート膜137は、弾力性と強い接着力を有している。アルミナ粒子138は、外径が樹脂コート膜137の厚みより大きな球形に形成されている。アルミナ粒子138は、樹脂コート膜137の強い接着力で保持されている。アルミナ粒子138は、樹脂コート膜137より磁性キャリア135の外周側に突出している。
攪拌スクリュー118は、第1空間120と第2空間121それぞれに収容されている。攪拌スクリュー118の長手方向は、収容槽117、現像ローラ115及び感光体ドラム108の長手方向と平行である。攪拌スクリュー118は、軸芯周りに回転自在に設けられており、軸芯周りに回転することで、現像剤(即ち、トナーと磁性キャリア135)を攪拌しながらその軸芯に沿って搬送する。
第1空間120内の攪拌スクリュー118は、現像剤を前述した一端部から他端部(図14の紙面奥側の端部)に向けて搬送する。第2空間121内の攪拌スクリュー118は、現像剤を他端部から一端部に向けて搬送する。
現像剤供給部114は、上述した構成を備えていることにより、第1空間120の一端部に供給されたトナーを、磁性キャリア135と攪拌しながら、他端部に搬送し、この他端部から第2空間121の他端部に搬送する。そして、現像剤供給部114は、第2空間121内でトナーと磁性キャリア135とを攪拌し、第2空間121の他端部から一端部に向けて軸芯方向に搬送しながら、現像ローラ115の外表面に現像剤を供給する。
ケース125は、箱状に形成され、前述した現像剤供給部114の収容槽117に取り付けられて、該収容槽117とともに、現像ローラ115などを覆う。また、ケース125の感光体ドラム108と相対する部分には、開口部125aが設けられている。
現像ローラ115は、そのマグネットローラ30の一対の支持部33、34がケース125に固定されることにより、第2空間121と、感光体ドラム108との間でかつ前述した開口部125aの近傍に設けられている。現像ローラ115は、感光体ドラム108と収容槽117との双方と平行に配置されている。現像ローラ115は、感光体ドラム108と間隔をあけて配されている。
現像剤規制ブレード116は、現像装置113の感光体ドラム108寄りの端部に設けられている。現像剤規制ブレード116は、現像スリーブ132の外表面と間隔をあけた状態で、前述したケース125に取り付けられている。現像剤規制ブレード116は、所望の厚さを越える現像スリーブ132の外表面上の現像剤を収容槽117内にそぎ落として、現像領域131に搬送される現像スリーブ132の外表面上の現像剤を所望の厚さにする。
現像装置113は、現像剤供給部114でトナーと磁性キャリア135とを十分に攪拌し、この攪拌した現像剤を固定磁極により現像スリーブ132の外表面に吸着する。そして、現像装置113は、現像スリーブ132が回転して、複数の固定磁極により吸着した現像剤を現像領域131に向かって搬送する。現像装置113は、現像剤規制ブレード116で所望の厚さになった現像剤を感光体ドラム108に吸着させる。こうして、現像装置113は、現像剤を現像ローラ115に担持し、現像領域131に搬送して、感光体ドラム108上の静電潜像を現像して、トナー像を形成する。
そして、現像装置113は、現像済みの現像剤を、剤切れ極において収容槽117に向かって離脱させる。さらに、そして、収容槽117内に収容された現像済みの現像剤は、再度、第2空間121内で他の現像剤と十分に攪拌されて、感光体ドラム108の静電潜像の現像に用いられる。
以上より、本実施形態によれば、現像装置113が、上述した現像ローラ115を有しているので、現像スリーブ132(具体的にはマグネットローラ30)の長手方向の磁束密度の差異を抑制でき、そのため、現像スリーブ132の長手方向の濃度ムラを抑制することができる。また、現像装置113において、現像ローラ115に用いられたマグネットローラ30の剛性を確保することができ、そのため、現像装置113の耐久性を維持することができる。
(実施形態4)
以下、本発明に係るプロセスカートリッジの実施形態の一例について、図14を参照して説明する。
プロセスカートリッジ106は、図14に示すように、カートリッジケース111と、帯電装置としての帯電ローラ109と、静電潜像担持体としての感光体ドラム108と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード112と、現像装置113と、を備えている。
カートリッジケース111は、後述する画像形成装置101の装置本体102に着脱自在に構成されており、帯電ローラ109と、感光体ドラム108と、クリーニングブレード112と、現像装置113と、を収容している。帯電ローラ109は、感光体ドラム108の外表面を一様に帯電する。感光体ドラム108は、現像装置113の現像ローラ115と間隔をあけて配されている。感光体ドラム108は、軸芯を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成されている。感光体ドラム108は、それに対応して画像形成装置101が備えるレーザ書き込みユニット122により、外表面上に静電潜像が形成される。感光体ドラム108は、現像装置113によって供給されたトナーが、その外表面上に形成された静電潜像に吸着することにより現像されて、このトナー像を搬送ベルト129との間に位置付けられた記録紙107に転写する。クリーニングブレード112は、記録紙107にトナー像を転写した後に、感光体ドラム108の外表面に残留した転写残トナーを除去する。
以上より、本実施形態によれば、プロセスカートリッジ106が、上述した現像装置113を有しているので、現像スリーブ132(具体的にはマグネットローラ30)の長手方向の磁束密度の差異を抑制でき、そのため、現像スリーブ132の長手方向の濃度ムラを抑制することができる。また、現像装置113において、現像ローラ115に用いられたマグネットローラ30の剛性を確保することができ、そのため、プロセスカートリッジ106の耐久性を維持することができる。
(実施形態5)
以下、本発明に係る画像形成装置の実施形態の一例について、図16を参照して説明する。
図16は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
画像形成装置101は、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像を、一枚の転写材としての記録紙107に形成する。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Y、M、C、Kを付けて示す。
画像形成装置101は、図16に示すように、装置本体102と、給紙ユニット103と、レジストローラ対110と、転写ユニット104と、定着ユニット105と、複数のレーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kと、各色に対応してそれぞれが上述したプロセスカートリッジ106で構成された複数のプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kとを少なくとも備えている。
装置本体102は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体102は、給紙ユニット103と、レジストローラ対110と、転写ユニット104と、定着ユニット105と、複数のレーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kと、複数のプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kを収容している。
給紙ユニット103は、装置本体102の下部に複数設けられている。給紙ユニット103は、前述した記録紙107を重ねて収容するとともに装置本体102に出し入れ自在な給紙カセット123と、給紙ローラ124とを備えている。給紙ローラ124は、給紙カセット123内の一番上の記録紙107に押し当てられている。給紙ローラ124は、前述した一番上の記録紙107を、転写ユニット104の後述する搬送ベルト129と、プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kの現像装置113の感光体ドラム108との間に送り出す。
レジストローラ対110は、給紙ユニット103から転写ユニット104に搬送される記録紙107の搬送経路に設けられており、一対のローラ110a、110bを備えている。レジストローラ対110は、一対のローラ110a、110b間に記録紙107を挟み込み、該挟み込んだ記録紙107を、トナー像を重ね合わせ得るタイミングで、転写ユニット104とプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kとの間に送り出す。
転写ユニット104は、給紙ユニット103の上方に設けられている。転写ユニット104は、駆動ローラ127と、従動ローラ128と、搬送ベルト129と、転写ローラ130Y、130M、130C、130Kとを備えている。駆動ローラ127は、記録紙107の搬送方向の下流側に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ128は、装置本体102に回転自在に支持されており、記録紙107の搬送方向の上流側に配置されている。搬送ベルト129は、無端環状に形成されており、前述した駆動ローラ127と従動ローラ128との双方に掛け渡されている。搬送ベルト129は、駆動ローラ127が回転駆動されることで、前述した駆動ローラ127と従動ローラ128との回りを図中反時計回りに循環(無端走行)する。
転写ローラ130Y、130M、130C、130Kは、それぞれ、プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kの感光体ドラム108との間に搬送ベルト129と該搬送ベルト129上の記録紙107とを挟む。転写ユニット104は、転写ローラ130Y、130M、130C、130Kが、給紙ユニット103から送り出された記録紙107を各プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kの感光体ドラム108の外表面に押し付けて、感光体ドラム108上のトナー像を記録紙107に転写する。転写ユニット104は、トナー像を転写した記録紙107を定着ユニット105に向けて送り出す。
定着ユニット105は、転写ユニット104の記録紙107の搬送方向下流に設けられ、互いの間に記録紙107を挟む一対のローラ105a、105bを備えている。定着ユニット105は、一対のローラ105a、105b間に転写ユニット104から送り出されてきた記録紙107を押圧加熱することで、感光体ドラム108から記録紙107上に転写されたトナー像を、該記録紙107に定着させる。
レーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kは、それぞれ、装置本体102の上部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kは、それぞれ一つのプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kに対応している。レーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kは、プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kの帯電ローラ109により一様に帯電された感光体ドラム108の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。
プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kは、それぞれ、転写ユニット104と、レーザ書き込みユニット122Y、122M、122C、122Kとの間に設けられている。プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kは、装置本体102に着脱自在である。プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kは、記録紙107の搬送方向に沿って、互いに並設されている。画像形成装置101は、各プロセスカートリッジ106を備えているので、帯電ローラ109と、感光体ドラム108と、クリーニングブレード112と、上述した現像装置113と、を少なくとも備えている。
画像形成装置101は、以下に示すように、記録紙107に画像を形成する。まず、画像形成装置101は、感光体ドラム108を回転して、この感光体ドラム108の外表面を一様に帯電ローラ109により帯電する。感光体ドラム108の外表面にレーザ光を照射して、該感光体ドラム108の外表面に静電潜像を形成する。そして、静電潜像が現像領域131に位置付けられると、現像装置113の現像スリーブ132の外表面に吸着した現像剤が感光体ドラム108の外表面に吸着して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム108の外表面に形成する。
そして、画像形成装置101は、給紙ユニット103の給紙ローラ124などにより搬送されてきた記録紙107が、プロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kの感光体ドラム108と転写ユニット104の搬送ベルト129との間に位置して、感光体ドラム108の外表面上に形成されたトナー像を記録紙107に転写する。画像形成装置101は、定着ユニット105で、記録紙107にトナー像を定着する。こうして、画像形成装置101は、記録紙107にカラー画像を形成する。
以上より、本実施形態によれば、本発明によれば、画像形成装置101が、上述したプロセスカートリッジ106Y、106M、106C、106Kを有しているので、現像スリーブ132(具体的にはマグネットローラ30)の長手方向の磁束密度の差異を抑制でき、そのため、現像スリーブ132の長手方向の濃度ムラを抑制することができる。また、現像装置113において、現像ローラ115に用いられたマグネットローラ30の剛性を確保することができ、そのため、画像形成装置101の耐久性を維持することができる。
(検証)
次に、本発明者らは、以下の実施例、比較例に示す互いに異なる構成のマグネットローラを射出成型を用いて作製して、それぞれのマグネットローラについて、本体部の周面における長手方向の磁束密度の差異(ばらつき)、支持部倒れ量、及び、画像濃度ムラを測定して、本発明の効果を検証した。
各実施例、比較例は、成形条件として、樹脂温度を300℃、金型温度を80℃、射出時間を0.8秒、保圧を60MPa、保圧時間を4秒、冷却時間を35秒とした。これらをまとめたものを表1に示す。
Figure 2013186290
(実施例1)
図1〜図3に示すように、マグネットローラ30は、本体部31のロール部32が、異方性SrフェライトとPA12のコンパウンド(戸田工業製)とからなるプラスチックマグネットを用いて、外径がφ10mmで全長が223mmの略円柱形状に形成されている。ロール部32のフラット面32aは、幅が6.0mmで長さが223mm、フラット面32aのロール部32中心(軸P)からの高さが4.0mm、に形成されている。また、一方の支持部33がSUS303を用いて棒状に形成されており、インサート射出成形によって、本体部31(具体的には、ロール部32)の端面31aに一部を埋め込まれて当該本体部31と一体に固定されている。他方の支持部34は、ロール部32と同一の材料を用いて当該ロール部32と一体に射出成形されている。図4に示すように、一方の支持部33の突出部331は、外径φ6mmで長さ35mmの円柱形状に形成され、埋設部332(即ち、小断面積部335)は、外径φ4mmで長さ10mmの円柱形状に形成されている。他方の支持部34は、本体部31の端面31bから突出する外径φ6mmで長さ5mmの円柱形状に形成されている。希土類マグネットブロック141は、幅3.5mm、ピーク高さ1.0mm、長さ223mm、外表面R5の細長い略平板状に形成されている。希土類マグネットブロック141は、ロール部32のフラット面32aに取り付けられている。このような構成のマグネットローラ30を作製した。つまり、マグネットローラ30は、埋設部332を、1つの円柱形状に形成した構成である。
(実施例2)
実施例1のマグネットローラにおいて、図9に示すように、一方の支持部の埋設部332A(即ち、小断面積部335A)に、それぞれ外径φ4mmで長さ3mm、外径φ3mmで長さ3mm、外径φ2mmで長さ3mmの円柱形状に形成された複数の柱状部分335a、335b、335cが設けられており、これら複数の柱状部分335a、335b、335cが、突出部331から離れるにしたがって外径(即ち、横断面積)が小さくなる順番に配置されている、こと以外は実施例1と同様の構成として、マグネットローラ30Aを作製した。つまり、マグネットローラ30Aは、埋設部332Aに階段状部分が設けられた構成である。
(実施例3)
実施例1のマグネットローラにおいて、図10に示すように、一方の支持部の埋設部332B(即ち、小断面積部335B)を、突出部331に近い側の端部の外径がφ4mm、突出部331から離れた側の端部の外径がφ2mmとなるテーパ形状に形成されている、こと以外は実施例1と同様の構成として、マグネットローラ30Bを作製した。つまり、マグネットローラ30Bは、埋設部332Bにテーパ形状部分が設けられた構成である。
(実施例4)
実施例1のマグネットローラにおいて、図11に示すように、一方の支持部の埋設部332C(即ち、小断面積部335C)に、外径φ3mmで長さ5mmの円柱形状の第1部分335eと、第1部分335eと外径が同一で長さ2mmの円柱形状において外周面の一部を弦に沿って深さ1mm切り欠いた柱形状の第2部分335fと、第1部分と外径同一で長さ3mmの円柱形状の第3部分335gと、が順次突出部331に近づく順番で軸P方向に連接されている、こと以外は実施例1と同様の構成として、マグネットローラ30Cを作製した。つまり、マグネットローラ30Cは、埋設部332Cに外周面の一部を切り欠いて設けられた回転・抜け止め用の溝が設けられた構成である。
(比較例1)
実施例1のマグネットローラにおいて、図19に示すマグネットローラと同様に、一方の支持部が、ロール部32と同一の材料を用いて当該ロール部32と一体に射出成形されているとともに本体部31(具体的にはロール部32)の端面31aから突出する外径φ6mmで長さ35mmの円柱形状に形成されている、こと以外は実施例1と同様の構成として、マグネットローラを作製した。つまり、このマグネットローラは、本体部と一対の支持部とを一体に成形した構成である。
(比較例2)
実施例1のマグネットローラにおいて、図21に示すマグネットローラと同様に、埋設部が外径φ6mmで長さ10mmの円柱形状に形成されている、こと以外は実施例1と同様の構成として、マグネットローラを作製した。つまり、このマグネットローラは、一方の支持部を、突出部から埋設部の全体にわたって同一の太さにした構成である。
(比較例3)
実施例1のマグネットローラにおいて、一方の支持部33の材料がSUM303からSUMに変更されている、こと以外は実施例1と同様の構成として、マグネットローラを作製した。つまり、このマグネットローラは、一方の支持部を磁性材料とした構成である。
(磁束密度の差異(ばらつき)の評価)
各マグネットローラにおける現像主極(つまり、希土類マグネットブロック)に磁束密度測定プローブを近づけて、マグネットローラの長手方向中央部から一方の支持部が設けられた一端部まで軸P方向に沿って移動させながら、順次磁束密度を測定した。そして、長手方向中央部の磁束密度Baと、測定データ中で最大値となる磁束密度Bbとの差分ΔBを算出して、以下の判定基準に基づいて評価を行った。また、長手方向中央部の磁束密度Baを超える磁束密度が測定されなかった場合は、この磁束密度Baとマグネットローラの本体部の一端の位置における磁束密度との差分(絶対値)をΔBとして、評価を行った。
◎・・・磁束密度の差分が5mT未満
○・・・磁束密度の差分が6mT未満
×・・・磁束密度の差分が6mT以上
(支持部倒れ量の評価)
各マグネットローラを上述した画像形成装置に組み込み、20万枚通紙したのち、マグネットローラを取り外して、一方の支持部の先端について、通紙前の初期位置からの軸方向に直交する方向へのずれ量を支持部倒れ量として測定した。そして、以下の評価基準に基づいて評価を行った。
○・・・支持部倒れ量が5μm未満
×・・・支持部倒れ量が5μm以上
(支持部倒れ量の評価)
各マグネットローラを上述した画像形成装置に組み込み、A4ベタ画像を形成した。そして、以下の評価基準に基づいて評価を行った。
○・・・目視ではマグネットローラの長手方向の濃度ムラが確認されなかった。
×・・・目視でマグネットローラの長手方向の濃度ムラが確認された。
(総合評価)
上述した磁束密度の差異の評価結果、支持部倒れ量の評価結果及び支持部倒れ量の評価結果ついて、以下の評価基準に基づいて評価を行った。
○・・・全ての評価において×と判定されたものがない。
×・・・1つ以上の上記評価において×と判定されたものがある。
各実施例、比較例の概略構成及び各評価結果を表2に示す。
Figure 2013186290
表2に示される評価結果から次のことが明らかになった。
即ち、比較例1では、一方の支持部が本体部と同一のプラスチックマグネットで一体成形されているので、本体部の周面における長手方向の磁束密度の差異が大きくなってしまい、これにより画像濃度ムラが生じてしまい、また、支持部倒れ量も大きく、十分な剛性を確保できないことがわかった。
また、比較例2では、一方の支持部において突出部と埋設部とが同じ太さに形成されているので、本体部の周面における長手方向中央部の磁束密度より、長手方向一端部の磁束密度が小さくなってしまい、これにより画像濃度ムラが生じてしまうことがわかった。
また、比較例3では、一方の支持部が磁性材料で構成されているので、本体部の周面における長手方向の磁束密度の差異が非常に大きくなってしまい、これにより画像濃度ムラが生じてしまうことがわかった。
そして、これら比較例1〜3に対して、実施例1〜4では、一方の支持部が非磁性材料で構成されており、埋設部には、突出部における埋設部寄りの端部の横断面積より小さい横断面積に形成された小断面積部が設けられている(各実施例1〜4において、埋設部はその全体が小断面積部となっている)ので、本体部の長手方向一端部の体積を適切に調整でき、そのため、エッジ効果を抑制して、本体部の周面における長手方向の磁束密度の差異(ばらつき)を適切な範囲に抑制することができ、これにより、画像濃度ムラを抑制できることがわかった。また、一方の支持部に高剛性の非磁性材料(SUS303)を用いているので、支持部倒れ量を小さく抑えることができ、これにより、剛性を確保できることがわかった。
これらの評価結果からも、本発明は、エッジ効果を抑制して、マグネットローラの長手方向の磁束密度のばらつきを抑制でき、また、支持部が、本体部と別材料の非磁性材料で構成されているので、支持部に高剛性の材料を用いることで、剛性を確保することができることが明らかとなった。
また、本発明者らは、上述した実施例1の構成において、埋設部332(即ち、小断面積部335)の外径が互いに異なる複数のマグネットローラを作製して、各マグネットローラにおける現像主極(つまり、希土類マグネットブロック)に磁束密度測定プローブを近づけて、マグネットローラの長手方向中央部から一方の支持部が設けられた一端部まで軸P方向に沿って移動させながら、順次磁束密度を測定した。そして、測定データ中で最大値となる磁束密度Bbから長手方向中央部の磁束密度Baを差し引いた値(差分値)を算出して、図17に示すように、埋設部332の外径とこの差分値との関係を示すグラフを作成した。また、長手方向中央部の磁束密度Baを超える磁束密度が測定されなかった場合は、マグネットローラの本体部の一端の位置における磁束密度からこの磁束密度Baを差し引いた値を差分値とした。
そして、この図17のグラフから、一方の支持部の埋設部(即ち、小断面積部)の外径が、3.5mm〜5.7mmの範囲にすることで、磁束密度の差分値を良好な範囲(±6mT)にすることができることがわかった。また、埋設部の外径を大きくするにしたがって、磁束密度の差分値が正の値から負の値に向かって変化していき、つまり、磁束密度の差分値が0となる点を通過していることがわかった。このことから、埋設部の外径を適切に調整することで、磁束密度の差分値を0に近づけることができることが明らかとなり、この結果からも本発明の効果を確認することができた。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
30、30A、30B、30C、30D マグネットローラ
31 本体部
32 ロール部
32a フラット面
33 一方の支持部
34 他方の支持部
101 画像形成装置
106 プロセスカートリッジ
113 現像装置
115 現像ローラ(現像剤担持体の一例)
125 ケース(支持部取付部の一例)
132 現像スリーブ(中空体の一例)
331 突出部
332、332A、332B、332C、332D 埋設部
335、335A、335B、335C、335D 小断面積部
335a、335b、335c 柱状部分
335d テーパ部分
335e 第1部分
335f 第2部分
特開2001−165148号公報 特表2002−514002号公報

Claims (10)

  1. 磁界発生材料からなるローラ状の本体部と、
    前記本体部の両端面に設けられた棒状の一対の支持部と、を有し、
    前記一対の支持部のうち少なくとも一方の支持部が、非磁性材料からなるとともに、前記本体部の端面から前記本体部外側に突き出されて配置された突出部と、前記端面から前記本体部内側に埋め込まれて配置された埋設部と、が互いに連接されて一体に設けられ、
    前記埋設部には、前記支持部の軸方向に直交する断面積が前記突出部における前記埋設部寄りの端部の前記断面積より小さくなるように形成された小断面積部が設けられていることを特徴とするマグネットローラ。
  2. 前記小断面積部が、全体が柱状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のマグネットローラ。
  3. 前記小断面積部には、前記断面積の互いに異なる複数の柱状部分が前記埋設部の軸方向に並べて設けられ、
    前記複数の柱状部分が、前記突出部から離れるにしたがって前記断面積が小さくなる順番に配置されている、
    ことを特徴とする請求項2に記載のマグネットローラ。
  4. 前記小断面積部には、前記突出部から離れるにしたがって前記断面積が徐々に小さくなるテーパ部分が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のマグネットローラ。
  5. 前記小断面積部には、第1部分と前記第1部分に連接された当該第1部分より前記断面積の小さい第2部分とを有する係止形状部分が設けられ、
    前記第1部分が、前記第2部分より前記突出部から離れて配置されている
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のマグネットローラ。
  6. 前記一対の支持部の軸のそれぞれが、前記本体部の軸又はそれと平行な一の直線上に配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のマグネットローラ。
  7. マグネットローラと、前記マグネットローラが周内に配置されるとともに当該マグネットローラに対して軸を中心に回転される円筒状の中空体と、を有する現像剤担持体において、
    前記マグネットローラが、請求項1〜6のいずれか一項に記載のマグネットローラで構成されていることを特徴とする現像剤担持体。
  8. 本体部及び支持部が設けられたマグネットローラ並びに前記マグネットローラが周内に配置された円筒状の中空体を備えた現像剤担持体と、前記マグネットローラの支持部が固定して取り付けられる支持部取付部と、を少なくとも有する現像装置において、
    前記現像剤担持体が、請求項7に記載の現像剤担持体で構成されていることを特徴とする現像装置。
  9. 現像装置を少なくとも有するプロセスカートリッジにおいて、
    前記現像装置が、請求項8に記載の現像装置で構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  10. 現像装置を少なくとも有するプロセスカートリッジを少なくとも備えた画像形成装置において、
    前記プロセスカートリッジが、請求項9に記載のプロセスカートリッジで構成されていることを特徴とする画像形成装置。
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