JP5426872B2 - トナー生成デバイス用マグネットナイフアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、トナー生成デバイス用マグネットナイフアセンブリであって、支持ボディと、二つの永久磁石の同じ磁極の間で保持され、それら磁極の間をその支持ボディの外側を向くナイフエッジから、その支持ボディの内側を向く内側エッジまで延在する強磁性ストリップとを有し、そのストリップは、そのストリップの外側ナイフエッジ部がそれら二つの磁石を超えて外側に突出し、且つ、そのナイフエッジ部がそれら磁石の更に外に突出する方向にそのストリップを促す傾向にある磁力を受けるよう保持される、トナー生成デバイス用マグネットナイフアセンブリに関する。

この種のマグネットナイフアセンブリは、そのナイフエッジに沿って、局在的な強い強発散磁場を創出するために、プリンタやコピー機等におけるトナー生成デバイスで使用される。磁気的に引き付けられるトナー粒子がその磁場に供給されたときに、それらが、画像形成媒体へのそのトナーの転写を支援するための、そのナイフエッジに沿い且つその画像形成媒体を横切って延びるマグネットブラシを形成できるようにするためである。

典型的には、そのマグネットナイフアセンブリは、その画像形成媒体が移動させられる経路に対して固定的に保持され、且つ、薄いスリーブで囲まれており、そのナイフエッジがそのスリーブの内側面に面し、その磁界がそのスリーブの壁をその画像形成媒体に向かって貫通できるようにする。そして、そのスリーブの表面上にそのトナーを分布させ、そのトナーがそのナイフエッジによって創出される磁場に近づくようにそのスリーブを回転させることによってトナー粒子がその磁場内に供給され得る。

現像される画像で一定の高品質を得るためには、そのナイフエッジのところに創出される磁場における特定のパラメータが多くの条件を満たさなければならない。例えば、そのナイフエッジの真上の磁場の絶対強度は、比較的高くあるべきであり、また、その磁場は更に、極めて不均一、すなわち、そのナイフエッジの上の磁場の半径方向成分の勾配も大きくあるべきである。更に、その磁場ベクトルがそのスリーブの表面（そのナイフエッジの上の位置におけるその接平面である。）との間で形成する角度ａは、比較的大きくすべきであり、そのスリーブの円周方向における特定の距離にわたって４５°より大きくすべきである。

上述のタイプのマグネットナイフアセンブリは、欧州特許出願公開第０３１０２０９号、欧州特許出願公開第０２９８５３２号、及び欧州特許出願公開第０７７３４８４号に開示されている。

欧州特許出願公開第０３０４９８３号は、上述の要望を考慮して最適化されたこのタイプの別のマグネットナイフアセンブリを開示する。このマグネットナイフアセンブリでは、二つの永久磁石は、それらの間に置かれる強磁性ストリップから見て外方を向く側が面取りされる場合がある矩形断面を有する。そのストリップの面は、そのスリーブの半径方向に対して約１５°の角度で傾斜する。この構造に関しては、そのナイフエッジの上の磁場の絶対強度及び不均一性は、そのストリップの長さが（特にそのスリーブの半径方向に）減少した場合に増大することが見出されている。その理由のため、そのストリップの長さは、それら二つの磁石の長さよりも短い。これは、その磁力がそのストリップのナイフエッジ部をそれら磁石から遠ざけるように押す傾向、すなわち、そのストリップをそれらマグネットから更に突出させる傾向にあるという結果をもたらす。

この理由のため、既知のアセンブリでは、そのストリップがそれら二つの磁石を支える支持構造のところに、例えば、そのストリップ及びそれら磁石を接着剤でその支持構造に接着することやそのストリップ及び／又はそれら磁石を締め付けネジで固定すること等によって、機械的に固定される必要がある。
欧州特許出願公開第０３１０２０９号 欧州特許出願公開第０２９８５３２号 欧州特許出願公開第０７７３４８４号 欧州特許出願公開第０３０４９８３号

しかしながら、そのストリップ及びそれら磁石を所望の位置に固定する必要があるということは、煩雑な手続を必要とし、それ故に、そのマグネットナイフアセンブリの製造コストを全体として増大させてしまう。更に、そのマグネットナイフアセンブリとその支持構造との熱膨張差は、好ましくない機械的歪みやゆがみをもたらし得る。

本発明の目的は、その磁場の質における実質的な犠牲なしに、削減したコストで製造され得るマグネットナイフアセンブリを提供することである。

本発明に従って、上記タイプのマグネットナイフアセンブリによりこの目的は実現され、そのナイフエッジからその内側エッジまでのそのストリップの長さＬ０は、そのナイフエッジの反対にあり且つその内側エッジにより近いところにあるストリップの部分がそのナイフエッジ部に作用する力よりも大きな磁力を受け、また、そのストリップがそのストリップの内側エッジをその支持ボディに対して押し付けるそれら磁石の磁力のみによってそのナイフエッジからその内側エッジに向く方向においてその支持ボディに対する適所に保持されるように、選択される。

本発明に従ったアセンブリは、そのストリップのナイフエッジ部に作用する力を相殺する傾向にある、そのストリップにおける追加的な磁力が、そのストリップをそれら磁石に対して締め付けるための追加的な締め付け手段の必要性を顕著に低減させ、或いは、完全になくす自己整合効果のために利用され得るという利点を有する。

本発明に従ったストリップの増大された長さは、そのナイフエッジにおける磁場の強度を低減させる傾向にあることが予期され得る。しかしながら、そのストリップの増大した長さにもかかわらず、それら磁石の形状、配置、及び磁化方向を適切に選択することによって、より大きな外形寸法を持つ磁石を用いる必要なく、従来のマグネットナイフアセンブリの磁場における絶対強度及び不均一性に匹敵する絶対強度及び不均一性をそのナイフエッジのところで実現することがなお可能であることが見出されている。

本発明のより詳細で任意的な特徴は、従属項で示される。好適には、そのナイフアセンブリの磁石は、その磁力のみによってその支持構造に対する適所に保持され、これら構成要素が、そのアセンブリの幅方向に互いに自由に動くことができ、且つ、熱膨張差が如何なる歪み又はゆがみをも引き起こすこともないようにする。

この実施例では、そのストリップの長さは、そのストリップにおける合成磁力が、二つの磁石の間の隙間にそのストリップのナイフエッジ部を引っ込め、反対に、そのストリップの反対エッジ部をそれら磁石から更に突出させる傾向を持つように、選択される。そして、そのストリップ及びそれら磁石のための支持構造は、外側面とそのストリップのナイフエッジ部を収容するための狭い隙間のみを通してその外側面に通じている内部空洞とを有する基板ボディによって形成され得る。そして、それら磁石は、そのストリップの両側で、その空洞内に収容され、また、その磁力は、その空洞の底に対してそのストリップを押し付ける傾向にあり、一方で、それら磁石に作用する反力は、その空洞をその外側面から隔てる基板ボディの壁に対してそれら磁石を押し付ける傾向にある。このようにして、マグネットナイフアセンブリ全体は、それ自身の磁力のみによってしっかりと(clampingly)適所に保持される。

特に好適な実施例では、その空洞の底は、そのナイフエッジ部の反対にあるそのストリップのエッジ部によってかみ合わされる段部を付けて形成され、また、それら磁石は、その空洞の底壁におけるその段部と係合してそのストリップを保持するよう、その基板ボディによって支持されるそれら磁石の磁力がそのストリップに作用するトルクを創出するのを確実にする断面形状を有する。

本発明の好適な実施例は、これより、図面と共に説明される。

図１Ａで示されるように、トナー生成デバイスの第一実施例は、マグネットナイフアセンブリ１４が埋め込まれた円筒形の非磁性基板ボディ１２を囲む薄壁の円筒スリーブ１０を有する。

ナイフアセンブリ１４は、二つの永久磁石１６、１８とその間に入れられる強磁性ストリップ２０とを有する。ストリップ２０は、基板ボディ１２の外側周囲面とぴったり重なって、スリーブ１０の内側面と向き合うナイフエッジ２２を形成する。

基板ボディ１２は、固定シャフト２４上に固定的に保持され、一方で、スリーブ１０は、動作中、矢印Ａの方向に回転させられる（駆動機構は図示せず。）。トナー生成デバイスにおける技術で一般的に知られているように、第一実施例では、磁気的に引き付けられるトナー粒子を持つトナーパウダーが、回転するスリーブ１０の表面に均一に適用される。その後、スリーブ１０の回転と共に固定マグネットナイフのナイフエッジ２２に向かって運ばれるトナー層２６を形成するためである。磁石１６、１８によってナイフエッジ２２上に創出される強く不均一な磁場は、そのトナー粒子に、スリーブ１０の外側面から離れて延びるトナーブラシ２８を形成させる。例えば、その上に形成される静電潜像を持ち得る画像形成媒体（図示せず。）がトナーブラシ（磁気ブラシ）２８を通過し、且つ、適切な電圧がその画像形成媒体とスリーブ１０との間に印加されると、そのトナー粒子の一部がその画像形成媒体に引き付けられ、その静電潜像に対応するトナー画像をその上に形成するようにする。

図１Ｂで示されるように、トナー生成デバイスの第二の実施例は、マグネットナイフアセンブリ１４が埋め込まれる円筒形の非磁性基板ボディ１２を囲む薄壁の円筒スリーブ１０を有する。

ナイフアセンブリ１４は、二つの永久磁石１６、１８と、それらの間に入れられる強磁性ストリップ２０とを有する。ストリップ２０は、基板ボディ１２の外側周囲面とぴったり重なって、スリーブ１０の内側面と向き合うナイフエッジ２２を形成する。

基板ボディ１２は、固定シャフト２４上に固定的に保持され、一方で、スリーブ１０は、動作中、矢印Ａの方向に回転させられる（駆動機構は図示せず。）。

図１Ｂは更に、画像形成部材５０を示す。画像形成部材５０は、Ｚ方向に回転可能である。

第二実施例では、従来技術から既知であるように、磁気的に引き付けられるトナー粒子を持つトナーパウダーが、画像形成部材５０の表面に均一に適用される。その後に、固定マグネットナイフのナイフエッジ２２に向かうＺ方向の画像形成部材５０の回転と共に運ばれるトナー層２６を形成するためである。磁石１６、１８によってナイフエッジ２２上に創出される強く不均一な磁界は、そのトナー粒子をスリーブ１０の方に促す。その後、スリーブ１０は、そのトナー粒子をＡ方向に運ぶ。

トナー粒子を引き付けるための例えば電荷又は電圧を有し得る画像形成部材５０がナイフエッジ２２を通過し、且つ、その画像形成媒体とスリーブ１０との間に適切な電圧が印加されると、トナー粒子の一部は、画像形成部材５０上のその電荷又は電圧が供給されるところの各位置で画像形成部材５０に引き付けられる。結果として、画像形成部材５０に引き付けられる粒子は、画像形成部材５０上に留まり、一方で、他のトナー粒子は、ナイフエッジ２２によって生じる磁場の存在のために、スリーブ１０に移動させられる。その結果、画像形成部材５０の外側面にトナー画像５２が形成される。

当然のことながら、トナーブラシ２８、ひいてはスリーブ１０、基板ボディ１２、並びに、磁石１６、１８及びストリップ２０を含むマグネットナイフアセンブリ全体は、図１Ａ及び１Ｂの描画面に垂直な方向に、その画像形成媒体の幅全体に亘って延在する。磁石１６及び１８は、その断面形状が図１Ａ及び１Ｂに示されるプリズム状ボディである。これらの磁石１６、１８は、ネオジウム鉄ホウ素（ＮｅＦｅＢ）合金で作られていてもよく、例えば、各磁石の同じ磁極（例えば、Ｎ極）がストリップ２０を向くように磁化されている。磁石１６、１８は、互いにはねつけ合う傾向にあるが、それらの間のストリップ２０の存在は、磁石の双方がそのストリップに引き付けられ、且つ、そのストリップの両側に吸い付くという効果を有する。

更に、記載が進むにつれて詳細に説明されるように、磁石１６、１８及びストリップ２０は、ストリップ２０の長さ方向、すなわち、ストリップ２０の内側のエッジから外側のナイフエッジ２２への方向に作用する相互の磁力を受ける。これらの力は、図１Ａ及び１Ｂにおける矢印で示される。図１Ａ及び１Ｂで見られるように、磁石１６、１８及びストリップ２０は、基板ボディ１２のキャビティ（空洞）３０内に収容される。この空洞３０は、ナイフエッジ２２を収容し且つそれによって満たされる狭い隙間のみを通してボディ１２の外側周囲面と通じている。図１Ａ及び１Ｂにおけるその矢印で示されるように、その磁力は、ストリップ２０をボディ１２の内側に引き戻し、且つ、そのストリップの内部エッジ、すなわち、ナイフエッジ２２の反対にあるエッジを空洞３０の底面３２に対して押し付ける傾向がある。

結果として、磁石１６、１８に作用する反力は、ストリップ２０の両側でボディ１２の外側面から空洞３０を分離するボディ１２のフランジ部３４に対してこれらの磁石を外側に押し付ける傾向がある。磁石１６、１８の特定の断面形状のおかげで、これらの磁石は、フランジ部３４のところにある支持点３６及び３８（厳密には、図１Ａ及び１Ｂの描画面に垂直な方向に延びる支持線である。）で支持される。

ストリップ２０は、この実施例では、ボディ１２及びスリーブ１０の半径方向に対して１５°の角度で傾斜する。結果として、ストリップ２０は、空洞３０の底面３２のところにある単一の支持点４０のみで支持される。図示された実施例では、単一支持点４０がストリップ２０のコーナーと一致するが、単一支持点４０は、必ずしも、ストリップ２０のそのようなコーナーと一致する必要はなく、ストリップ２０の形状及び空洞３０の形状に依存し得る。図１Ａ及び１Ｂで示されるように、磁石１６の支持点３６は、ストリップ２０にごく近いところに位置付けられ、一方で、他方の磁石１８の支持点３８は、ストリップ２０から見て外方を向くこの磁石の端に位置付けられ、且つ、双方の磁石は、フランジ部３４に対して上方に押し付けられるので、マグネットナイフアセンブリ１４の全体は、図１Ａ及び１Ｂの時計回りにそのアセンブリを回転させる傾向にあるトルクの影響を受ける。結果として、ストリップ２０の外側部、すなわち、ナイフエッジ２２を形成する部分は、フランジ部３４の一つの先端のところで支持点４２に対して押し付けられ、且つ、ストリップ２０の反対（内側）のエッジは、空洞３０の底面３２に形成された段部４６のところで支持点４４に対して押し付けられる。

図１Ａ及び１Ｂの描画面において、ストリップ２０は、一つの回転自由度及び二つの並進運動自由度、すなわち、全部で三つの自由度を有する。これら自由度のそれぞれにおけるストリップ２０の位置は、三つの支持点４０、４２、４４によって完全に決定される。磁石１６及び１８はストリップ２０によって引き付けられるので、それらは、ストリップ２０の長さに沿ってスライドできるのみであり、すなわち、それらのそれぞれは、一自由度のみを有し、また、これは、支持点３６及び３８のそれぞれによって決定される。その結果、そのマグネットナイフアセンブリの三つの構成要素の全ての位置は、完全に且つ一意に決定され、また、磁石１６、１８、及びストリップ２０は、それらの間に作用する磁力、及び、それら部材と支持ボディ１２との間に作用する力のみによってそれぞれの位置で保持される。それ故に、当然のことながら、本発明に従ったマグネットナイフアセンブリは、図１Ａ及び１Ｂで図示されるような態様にそれらが自動的に揃うよう、単に磁石１６、１８（その画像形成媒体の幅にわたってセグメント化されていてもよい。）、及びストリップ２０を空洞３０内に押し込むことによって、極めて容易に組み立てられ得る。

図２において、ストリップ２０の内外における、磁石１６及び１８によって創出される磁場の形状が磁力線４８で示される。二つの永久磁石１６、１８は、ストリップ２０に原則的に（必ずしも厳密である必要はない。）垂直な方向に磁化され、それらのＮ極がストリップ２０を向くようにする。磁力線は、ストリップ２０の中央部で互いに“はねつけ合っており”、一方で、強磁性ストリップ２０の内側でナイフエッジ２２に向かって収束することが見て取れる。一般的に知られるように、不均一な磁場に持ち込まれた磁化されていない強磁性体は、その磁場がより強くなる方向に生じる力を受ける。従って、ナイフエッジ２２に隣接するストリップ２０の外側部は、二つの磁石から遠ざかるようにナイフエッジ２２を押す傾向にある力を受け、そのストリップは、それら磁石から更に突出する傾向となる。

しかしながら、図示された実施例では、ストリップ２２の長さが大き過ぎるので、同様の効果がそのストリップの内側エッジ部でも発生する。ここでは、その磁力は、そのストリップを反対（図１Ａ及び１Ｂにおける空洞３０の底に向かう）の方向に押す傾向にある。そのナイフエッジ２２が磁石１６、１８の外側面を超えて所定量突出する位置をとることを目的としてストリップ２０が作られている場合、その空洞の底に対してストリップ２０を押す傾向にある力は、そのストリップの長さの増大と共に増大する。ここでは、その長さは、図１Ａ及び１Ｂと共に説明されたように、その空洞の底面３２に向かって作用する力が、ナイフエッジ２２をそれら磁石から遠ざけるように押す傾向にある力よりも優位になるよう選択されている。

図３及び４において、Ｆ１は、磁石１６がストリップ２０及び磁石１８から受ける合成磁力のベクトルであり、Ｆ２は、磁石１８が磁石１６及びストリップ２０から受ける合成磁力のベクトルであり、Ｆ０は、ストリップ２０が磁石１６及び１８から受ける合成磁力のベクトルである。図４で示されるように、これら三つの力のベクトルは、合計するとゼロになる。それらの力のベクトルの、ストリップ２０の面に垂直な方向に向けられた成分のみが、磁石１６をストリップ２０の対面に押し付ける効果を有し、一方で、ストリップ２０に平行であるそれらの力の成分（図１Ａ及び１Ｂで示される力である。）は、所望の自己整合効果をもたらす。

図５は、磁石１６、１８、及びストリップ２０の全体形状を示し、また、関連する寸法を示す。Ｌ０は、ストリップ２０の全長である。Ｌ１及びＬ２はそれぞれ、磁石１６及び１８の対応する長さであり、また、Ｂ０、Ｂ１、及びＢ２はそれぞれ、ストリップ２０並びに磁石１６及び１８の厚さである。

磁石１６及び１８の基本形状は、（長さＬ１又はＬ２で、幅Ｂ１又はＢ２を有する）矩形である。図示された実施例では、磁石１６及び１８はそれぞれ、（その空洞の底面３２と向き合う）底側に、高さＥ１及びＥ２を持つ全幅にわたる面（chamfer）と、フランジ部３４と向き合うそれらの上側に、それぞれ高さＣ１、Ｃ２、幅Ｄ１、Ｄ２を持つ面（chamfer）とを備える。Ｈ１及びＨ２はそれぞれ、ストリップ２０の両側で、ナイフエッジ２２が磁石１６及び１８を超えて突出する距離である。角度ａは、ストリップ２０の長さ方向が基板ボディ１２の半径方向との間に形成する角度である。

図１Ａ、１Ｂ、２、及び３で示される実施例では、これらの寸法は、以下に示す値を有する。これらの値は、単なる例に過ぎず、本発明に従って他の値が用いられてもよい点には留意すべきである。

Ｌ０：９ｍｍ
Ｌ１：７ｍｍ
Ｌ２：７．５ｍｍ
Ｂ０：１．５ｍｍ
Ｂ１：５．５ｍｍ
Ｂ２：６．５ｍｍ
Ｃ１：４ｍｍ
Ｃ２：０ｍｍ
Ｄ１：５．５ｍｍ
Ｄ２：０ｍｍ
Ｅ１：０ｍｍ
Ｅ２：１．７４ｍｍ
Ｈ１：１ｍｍ
Ｈ２：１ｍｍ
ａ：１５°
ナイフエッジ２２における磁場を最適化するために変更され得る他のパラメータには、磁石１６及び１８の磁化方向がストリップ２０と共に形成する角度がある。

本発明に従ったマグネットナイフアセンブリを有する生成アセンブリの実施例の部分断面図である。 本発明に従ったマグネットナイフアセンブリを有する生成アセンブリの実施例の部分断面図である。 マグネットナイフアセンブリの内外に創出される磁場の配置を示す図である。 マグネットナイフアセンブリの種々の構成要素の間に作用する磁力を示す図である。 マグネットナイフアセンブリの種々の構成要素の間に作用する磁力を示す図である。 マグネットナイフアセンブリの幾何学的パラメータを示す図である。

符号の説明

１０ スリーブ
１２ 基板ボディ
１４ マグネットナイフアセンブリ
１６ 永久磁石
１８ 永久磁石
２０ ストリップ
２２ ナイフエッジ
２４ 固定シャフト
２６ トナー層
２８ トナーブラシ
３０ 空洞
３２ 底面
３４ フランジ部
３６ 支持点
３８ 支持点
４０ 支持点
４２ 支持点
４４ 支持点
４６ 段部
４８ 磁力線
５０ 画像形成部材
５２ トナー画像

Claims (3)

1. トナー生成デバイス用マグネットナイフアセンブリであって、
   基板ボディと、
   強磁性のストリップであり、前記ストリップの長さに沿ってスライドする二つの永久磁石の同じ極の間に保持され、且つ、それら極の間で、前記基板ボディの外側を向くナイフエッジから前記基板ボディの内側を向く内側エッジに延びるストリップと、を備え、
   前記ストリップは、ナイフエッジを含む前記ストリップのナイフエッジ部が前記二つの永久磁石を超えて所定量だけ外側に突出し、且つ、前記ナイフエッジ部が前記二つの永久磁石の更に外に突出する方向に前記ストリップを押す傾向にある第１磁力を受けるように、保持され、
   前記ナイフエッジから前記内側エッジまでの前記ストリップの長さは、前記ナイフエッジの反対にある前記内側エッジを含む前記ストリップの内側エッジ部が、前記ナイフエッジ部に作用する前記第１磁力よりも大きな第２磁力を受けるよう選択され、
   前記内側エッジ部に作用する前記第２磁力は、前記ストリップの前記長さが長いほど大きく、且つ、
   前記ストリップは、前記ストリップの前記内側エッジを前記基板ボディに対して押し付ける前記二つの永久磁石の前記第１磁力及び前記第２磁力の合成磁力、及び、前記ストリップと前記基板ボディとの間に作用する力によって、前記ナイフエッジから前記内側エッジへの方向において前記基板ボディに対する適所に保持され、
   前記二つの永久磁石は、前記基板ボディの空洞内に収容され、且つ、前記基板ボディは、前記ナイフエッジを収容する隙間を通して前記空洞と通じる外面を有し、
   前記二つの永久磁石は、前記ストリップが前記二つの永久磁石に及ぼす磁気反力により前記空洞の壁に対して押し付けられることによって、前記基板ボディに関する適所で保持される、
   ことを特徴とするマグネットナイフアセンブリ。
2. 前記二つの永久磁石のそれぞれの断面は、前記基板ボディの前記外面から前記空洞を隔てるフランジ部のところで単一の支持点のみで支持され、且つ、前記ストリップは、前記空洞の底面のところで一の支持点で支持される、
   請求項１に記載のマグネットナイフアセンブリ。
3. 前記空洞の底面は、段を有し、
   前記二つの永久磁石の前記支持点群は、前記ストリップから異なる距離のところに配置され、前記二つの永久磁石が前記支持点群のところで前記フランジ部に対して押し付けられた場合に、前記ストリップの前記ナイフエッジ部を前記フランジ部の一つの先端に対して押し付け且つ前記ストリップの前記内側エッジ部を前記段に対して押し付ける傾向にあるトルクを、前記マグネットナイフアセンブリが受ける、
   請求項２に記載のマグネットナイフアセンブリ。
   

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