JP4349763B2 - 現像ローラの製造方法及び現像ローラ並びに画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、当該画像形成装置並びに現像ローラ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式において、二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像は周知であり、画像形成装置において広く利用されている。この磁気ブラシ現像では、現像ローラ外周面に現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、現像領域（現像ローラと像担持体の間で現像可能電界が確保されている領域）において、静電潜像が形成された像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によって、前記磁気ブラシから対向する像担持体の潜像面へトナーを選択的に供給付着することにより、現像が行われる。
【０００３】
このときの現像ローラは、通常、円筒状のスリーブ（現像スリーブ）として構成され、このスリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体（磁石ローラ）をスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着されている。前記磁石ローラは、複数の磁極を有し、夫々の磁極を形成する磁石が棒状などに構成されていて、特にスリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像主磁極を備えている。前記スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっており、現像領域に搬送された現像剤は前記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給を行う。
【０００４】
従来の磁気ブラシ現像装置においては、画像濃度を高くするための現像条件とコントラスト画像を良好に得るための現像条件とが両立せず、高濃度部と低濃度部との双方を同時に改善することが困難とされている。即ち、画像濃度を高くするための現像条件としては、(ｉ)像担持体と現像スリーブとの間隔である現像ギャップを狭くすること、あるいは(ii)現像領域幅を広くすることなどが挙げられる。一方、低コントラスト画像を良好に得るための現像条件としては、(ｉ')現像ギャップを広くすること、あるいは(ii')現像領域幅を狭くすることなどがある。つまり、双方の現像条件は相対するものであって両立せず、全濃度域にわたって双方の条件を満たして良質な画像を得ることは一般に困難とされている。
【０００５】
例えば、低コントラスト画像を重視する場合には、ベタラインのクロス部や黒ベタ、ハーフトーンベタ画像の後端部に白抜けを生じる所謂「後端白抜け」と称される異常画像が発生しやすい。また同じ幅で形成した格子画像の横線が縦線よりも細くなったり、１ドットなどの小さい点画像が現像されないなどの現象も発生している。
【０００６】
このような従来からの課題であった画像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条件とを高い時点で満足させ、全濃度域にわたって良質な画像を得るための現像方法及び現像装置等を本願出願人は先に提案している（特開２０００−３０５３６０号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の本願出願人が先に提案した現像装置においては、現像ローラの主極部は極間角度が従来の現像ローラに比べて狭いため、マグネット材料に高い磁気特性が必要である。また、主極部の精度が従来の現像ローラに比べて高い精度（従来の±２度に対して±１度）が要求される。
【０００８】
これらの要求項目を達成するためには、従来用いられていた材料やローラ構成及び製造方法では実施困難である。特に、マグネット材料については従来一般的に用いられているフェライト系マグネットでは充分な磁気特性が得られず、達成困難であり、希土類マグネットを用いる必要が生じる。また、希土類マグネットはコストが高いため、現実的なローラのマグネット構成としては、高い磁気特性が必要となる現像極のみ希土類マグネットを用い、その他の極はフェライト系マグネットを使用する方法が望ましい。
【０００９】
ここで、従来の現像ローラの製造方法について説明する。
製造方法Ａ：図７に示すように、芯金７０一体型のホルダ７１にフェライト及び希土類マグネット７２，７３を貼り付ける方法で、メリットとして磁極の位置精度が良い反面、デメリットとしてマグネットを貼り付ける部品のコストが高く、また工数が多くなる。
【００１０】
製造方法Ｂ：図８に示すように、芯金７０にフェライトマグネットブロック７４および希土類マグネットブロック７５を貼り付けたフェライトブロック７６を貼り付ける方法で、製造方法Ａと比べて芯金の部品コストが安いというメリットがあるが、磁極位置精度は高くないこと、また製造方法Ａと同様工数が多く製造コストが嵩むというデメリットを持つ。
【００１１】
製造方法Ｃ：図９に示すように、フェライトマグネット成形品７７に希土類マグネット７８の貼り付け方法で、工数が少ないというメリットを持つが、主極の複雑な形状に高精度が要求されるというデメリットを持つ。
【００１２】
また、上記した現像ローラの製造方法に共通する問題点として、連続生産工程においてマグネットロールの溝部に接着剤が塗布されたかの確認せずにマグネットブロックがセットされ、次工程へ進む。このため、何らかの原因により接着剤が塗布されていないと、次工程でマグネットブロックが落下し、設備への干渉等の不良を発生させ、設備停止等のトラブルを招き、結果として生産効率が悪くなるという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記した従来の問題を解消し、接着剤の塗布を確実に行うことができる現像ローラの製造方法及び現像ローラ並びに画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、高分子化合物に磁性粉を分散し円筒形状に形成されたマグネットロールの現像極に相当する部分に、該マグネットロールの軸線方向全長に亘って延びる少なくとも1極以上の溝収納部を設け、該収納部に前記マグネットロールよりも高磁力で、かつ、該マグネットロールの軸線方向にて最大画像形成幅の長さを有するマグネットブロックが該収納部の底面に密着して配設されている現像ローラの製造方法において、前記収納部の底面に前記マグネットロールの軸線方向全長に亘って延在し、かつ、該底面幅よりも幅の狭い接着剤充填用の溝を形成し、前記マグネットブロックを上に向けた前記マグネットロールの前記収納部に挿入し、そして前記収納部の溝を覆った状態のマグネットブロックを位置決め保持した後、前記マグネットロールの一端側から前記溝内に接着剤を充填し、該接着剤の充填を前記マグネットロールの他端側の溝から接着剤がはみ出るまで行うことを特徴としている。
【００１５】
なお、本発明は、前記マグネットロールの一端側に接着剤充填装置、その他端側に接着剤検知手段をそれぞれ配置し、該接着剤検知手段が接着剤を検知するまで前記接着剤充填装置が稼動すると、効果的である。
【００１６】
さらに、本発明は、前記接着剤充填用の溝が連続した均一深さで、かつ前記収納部の底面に形成されていると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記接着剤充填用の溝が角部に丸みが付けられていると、効果的である。
【００１７】
また、上記課題を解決するため、本発明の現像ローラは、請求項１ないし４の何れか一項に記載の現像ローラの製造方法を用いた製造されたことを特徴としている。
【００１８】
さらにまた、上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、請求項５に記載の現像ローラを現像装置に用いることを特徴としている。
【発明の実施の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面にしたがって説明する。
先ず、本発明に係る現像ローラ用いた画像形成装置の作像部を、図１に基づいて説明する。
【００２０】
図１において、静電潜像担持体である感光体ドラム１の周囲には、当該ドラム表面を帯電するための帯電装置２、一様に帯電処理された面に潜像を形成するためのレーザー光線でなる露光３、ドラム表面の潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置４、ドラム上に形成されたトナー像を記録紙へ転写するための転写装置５、ドラム上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置７、ドラム上の残留電位を除去するための除電ランプ８が順に配設されている。
【００２１】
このような構成において、帯電装置２の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体１は、露光３によって静電潜像を形成され、現像装置４によってトナー像を形成される。当該トナー像は、転写ベルトなどでなる転写装置５によって、感光体ドラム１表面から、図示していない給紙トレイから搬送された転写材へ転写される。この転写の際、感光体ドラムに静電的に付着した転写材は、分離爪によって感光体ドラム１から分離される。そして、未定着のトナー像を担持した転写材は定着装置９を通過するとき、熱、圧力等の作用を受けて転写材に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム１上に残留したトナーは、クリーニング装置７によって除去され回収される。残留トナーが除去された感光体ドラム１は、除電ランプ８で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。なお、符号６は、図示しない給紙トレイからの転写材を、感光体ドラム１上のトナー像にタイミングを合わせて給送するためのレジストローラである。
【００２２】
現像装置４内には、感光体ドラム１に近接するように対向配置された現像ローラ４１を有し、該現像ローラと感光体ドラムとの対向部分が現像領域である。なお、符号４２は現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ上の現像剤量を規制するドクタブレード、符号４３は入口シール部材、符号４４は現像装置ケーシング内の現像剤を攪拌しながら現像ローラ４１へ汲み上げるためのスクリューである。
【００２３】
現像ローラ４１は、図２に示すように、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブ４５を有し、該現像スリーブ４５が図示していない回転駆動機構によって図中時計回りに回転されるようになっている。現像スリーブ４５内にその周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネットロール４６が固定配置されている。マグネットロール４６は、現像領域部分に現像剤の穂立ちを生じさせる現像極４７と、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための搬送極と、現像後の領域で現像剤を搬送する搬送極とを有する。本実施形態では、現像極４７が相反する極性の３つのマグネットブロック４８により構成されているが、現像極４７は１つのマグネットブロック４８で構成しても良いし、２極もしくは４極以上のマグネットブロック４８で構成することもできる。
【００２４】
上記のように、現像極４７を３つのマグネットブロック４８により構成した場合、現像極の半値幅は２５°以下とし、現像磁極の法線方向磁束密度の減衰率を４０％以下としている。なお、半値幅とは現像主磁極の法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力（頂点）の半分の値を指す部分の角度幅のことであり、例えばＮ極によって作成されているマグネットの最高法線磁力が１２０ｍＴ（ミリステラ）であれば６０ｍＴの値を指す部分の角度幅のことである。また、現像磁極の法線方向磁束密度の減衰率とは法線方向磁束密度ｘに対して現像ローラ表面から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度ｙがどの程度減衰したかを表す数値（ｘ−ｙ）÷ｘ×１００％であり、例えば現像ローラ表面の法線方向磁束密度が１００ｍＴ、現像ローラ表面から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密度が８０ｍＴのとき減衰率は２０％となる。
【００２５】
現像ローラ４１は、マグネットロール４６が現像極４７以外の搬送極が形成される部分であり、射出成形及び押し出し成形によって製造したものである。マグネットロール４６の原料としては、ＳｒフェライトもしくはＢａフェライトからなる磁性粉に高分子化合物を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ることが多い。また、高分子化合物としては６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）・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等のゴム材料が使用できる。
【００２６】
また、現像極４７に用いるマグネットブロック４８は、幅が狭く高い磁気特性を得るためにＢｒ＞０．５Ｔの材料を用いることが望ましく、多くはＮｅ系（Ｎｅ―Ｆｅ−Ｂ等）またはＳｍ系（Ｓｍ―Ｃｏ、Ｓｍ―Ｆｅ―Ｎ等）の希土類マグネット粉、もしくはこれらのマグネット粉を上記と同様の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ることができる。さらに、上記した半値幅は２５°以下とする現像極の場合、例えば直径が１６ｍｍ〜２０ｍｍ程度の現像ローラであると、スリーブ表面の磁束密度として８０〜９０ｍＴが必要となり、現像極４７の希土類マグネット形状としては構成上、幅２ｍｍ・高さ３ｍｍ程度の大きさに収める必要がある。なお、長さは使用される機器の最大画像形成サイズによって異なるが、一般的にはＡ３の横幅（＝Ａ４の縦幅）となる。
【００２７】
図３は、本発明の現像ローラのマグネットロール４６を、現像極部分を誇張して示した説明図であって、マグネットロール４６には現像極４７が配設される収納部として構成された収納溝４９が形成されている。この収納溝４９は、マグネットロール４６の軸線方向の全長に亘り、かつ断面形状がコの字型に形成されている。この場合、収納溝４９はマグネットロール４６の断面Ｄ型の基準面が付けられた芯金５０に合わせるようにして形成されている。
【００２８】
収納溝４９の底面４９ａには、接着剤充填用の小さい溝５１が収納溝４９の全長に亘って形成されている。すなわち、小溝５１は収納溝４９と同様に、マグネットロール４６の全長に亘って形成されている。この小溝５１は、全長に亘って均一の深さであって、角部には丸みが付けられている。なお、小溝５１の短方向の幅はマグネットブロック４８の同方向の幅より小さく設定されている。
【００２９】
次に、マグネットロール４６にマグネットブロック４８を接着剤で固定する工程について説明する。
図４において、マグネットロール４６の一端側には塗布する接着剤を供給する接着剤充填装置としてのディスペンサー６０が設けられ、マグネットロール４６の他端側には接着剤を検知する検知手段としてのセンサ６１と、はみ出た接着剤を除去する除去手段としてのスクレーパー６２とが設けられている。なお、本実施形態のセンサ６１は、透過型センサを用いているが、反射型センサを使用することもできる。
【００３０】
マグネットロール４６は、上記の如く、射出成形または押し出し成形で作られ、このマグネットロール４６には上記した収納溝４９及び小溝５１にバリ等のない高精度に加工されている。他方、マグネットブロック４８は射出成形によりそり及びうねりが生じないように軸方向に高精度に加工されている。
【００３１】
マグネットロール４６は、図５（ａ）に示すように、その軸線が水平で、かつ収納溝４９が真上を向くように配置している。このマグネットロール４６にマグネットブロック４８を接着固定する場合、まず、マグネットブロック４８をマグネットロール４６の収納溝４９の所定位置にセットし、このとき、小溝５１がマグネットブロック４８によって覆われる（図５（ｂ）を参照）。そして、図６（ａ）に示すように、マグネットブロック４８が動かないように固定治具６３によって固定し、これによってマグネットブロック４８が位置決めされて保持される。
【００３２】
次に、図６（ｂ）に示すように、ディスペンサー６０を配置し、そのディスペンサー６０を稼動してマグネットロール４６の一端側から小溝５１に接着剤を充填する。小溝５１に充填された接着剤は、小溝５１が角部に丸みが付けられているので、接着剤がスムーズに充填され、さらに小溝５１の深さが均一なので量にバラツキなく充填される。そして、接着剤の充填が続行されると、程なくマグネットロール４６の他端側の小溝５１から接着剤がはみ出る。はみ出た接着剤は、マグネットロール４６の他端側に配置されたセンサ６１によって検知され、該センサ６１の検知信号によりディスペンサー６０の稼動が停止されるとともに、スクレーパー６２が作動してはみ出た接着剤を除去する。なお、スクレーパー６２はマグネットロール４６やマグネットブロック４８に傷や打痕等が付き難い材質、例えば、プラスチックまたはゴムからよりなることが好ましい。また、マグネットロール４６はその軸線が水平で、かつ収納溝４９が真上を向くように配置しているが、マグネットロール４６は一端側と他端側が同じ高さレベルか、一端側が他端側より高い位置ならばその固定姿勢は任意である。
【００３３】
かくして、マグネットブロック４８の接着剤による収納溝４９への固定工程が終了する。かかる工程では、マグネットロール４６の一端側から充填した接着剤がその他端側からはみ出るまで行われるため、接着剤の塗布不良や塗布不足が確実に防止することができ、接着不良による次工程でのマグネットブロック４８の落下等の問題を解消することができる。また、ディスペンサー６０の接着剤が無くなったり、何らかのトラブルで接着剤が充填されないときには、ある時間経過してもセンサ６１がオンしないので、このようなトラブル等を容易に知ることができる。
【００３４】
なお、本発明は現像極が１つ以上の現像ローラに適用することができる。
【発明の効果】
請求項１のよれば、マグネットロールの一端側からの接着剤充填を、その他端側にはみ出るまで行うので、接着剤の塗布不良を確実に防止することができる。
【００３５】
請求項２の構成によれば、請求項１の効果に加えて、接着剤の塗布を自動的に確認することができる。
請求項３の構成によれが、接着剤の塗布量がマグネットロールの軸方向でばらつくことを防止でき、良好な接着剤塗布が得られる。
【００３６】
請求項４の構成によれば、溜まりを生じない滑らかな接着剤塗布が得られる。
請求項５の構成によれば、上記効果を有する現像ローラを提供することができる。
【００３７】
請求項６の構成によれば、上記効果を有する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】その画像形成装置に用いられた現像ローラを示す構成図である。
【図３】本発明の現像ローラの現像極を誇張して示した説明図である。
【図４】マグネットブロックの固定工程に用いる装置の構成を示す説明図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はマグネットブロックの固定配置手順を示す説明図である。
【図６】（ａ），（ｂ）はマグネットブロックの固定工程を示す説明図である。
【図７】従来の製造方法による現像ローラを示す構成図である。
【図８】従来の他の製造方法による現像ローラを示す構成図である。
【図９】従来のさらに他の製造方法による現像ローラを示す構成図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム（潜像担持体）
２ 現像装置
４１ 現像ローラ
４６ マグネットロール
４８ マグネットブロック
４９ 収納溝
５１ 小溝
６０ ディスペンサー
６１ センサ

Claims (6)

1. 高分子化合物に磁性粉を分散し円筒形状に形成されたマグネットロールの現像極に相当する部分に、該マグネットロールの軸線方向全長に亘って延びる少なくとも1極以上の溝収納部を設け、該収納部に前記マグネットロールよりも高磁力で、かつ、該マグネットロールの軸線方向の幅が最大画像形成幅の長さを有するマグネットブロックが該収納部の底面に密着して配設されている現像ローラの製造方法において、
   前記収納部の底面に前記マグネットロールの軸線方向全長に亘って延在し、かつ、該底面幅よりも幅の狭い接着剤充填用の溝を形成し、前記マグネットブロックを上に向けた前記マグネットロールの前記収納部に挿入し、そして前記収納部の溝を覆った状態のマグネットブロックを位置決め保持した後、前記マグネットロールの一端側から前記溝内に接着剤を充填し、該接着剤の充填を前記マグネットロールの他端側の溝から接着剤がはみ出るまで行うことを特徴とする現像ローラの製造方法。
2. 請求項１に記載の現像ローラの製造方法において、前記マグネットロールの一端側に接着剤充填装置、その他端側に接着剤検知手段をそれぞれ配置し、該接着剤検知手段が接着剤を検知するまで前記接着剤充填装置が稼動することを特徴とする現像ローラの製造方法。
3. 請求項１または２に記載の現像ローラの製造方法において、前記接着剤充填用の溝が連続した均一深さで、かつ前記収納部の底面に形成されていることを特徴とする現像ローラの製造方法。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の現像ローラの製造方法において、前記接着剤充填用の溝が角部に丸みが付けられていることを特徴とする現像ローラの製造方法。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の現像ローラの製造方法を用いた製造されたことを特徴とする現像ローラ。
6. 請求項５に記載の現像ローラを現像装置に用いることを特徴とする画像形成装置。

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