JPH1091001A - マグネットロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像ギャップ精度が高く、騒音が少なく、か
つバイアス電圧を安定して印加させ得るマグネットロー
ルを提供する。 【解決手段】 表面に複数個の磁極を有する中空円筒状
の永久磁石部材内に中空円筒状の中空シャフトを同軸一
体に固着し、この中空シャフト内にシャフトを軸受を介
して同軸かつ回転可能に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電荷像を担持す
る像担持手段の表面に形成された静電荷像を、磁性現像
剤からなる磁気ブラシによって現像するのに使用される
マグネットロールに関するものであり、特に中空円筒状
に形成した永久磁石部材の外周面に磁性現像剤を直接吸
着して搬送するように構成したマグネットロールに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来電子写真や静電記録を利用した画像
形成方法においては、光導電体若しくは誘電体等からな
る画像担持体の表面に形成された静電荷像を、例えば永
久磁石部材を内蔵すると共にこの永久磁石部材と相対回
転自在に嵌挿してなる中空円筒状のスリーブからなる現
像ロールを使用し、磁性現像剤からなる所謂磁気ブラシ
によって摺擦してトナー像として現像する。次いでこの
トナー像を直接定着するか、若しくはトナー像を普通紙
などの転写シート上に転写した後定着して最終画像を得
ている。

【０００３】しかしながら磁性現像剤を吸着支持して搬
送する現像ロールは、永久磁石部材とスリーブとを同軸
的に組合わせて構成するものであるため、加工組立が煩
雑であると共に、製作コストが嵩むという問題点があ
る。

【０００４】そこでプリンター等の小型化のため、現像
ロールを構成するスリーブを省略し、永久磁石部材のみ
を回転状態で使用し、静電荷像を磁気ブラシ法によって
現像する現像方法も提案されている（例えば特開昭６２
−２０１４６３号公報参照）。

【０００５】図２は従来における現像ロールと感光体ド
ラムとの間の間隙を確保する手段の例を示す要部縦断面
説明図である。図２において、現像ロール１は円筒状に
形成され、かつ表面に軸方向に延び円周方向に異極が交
互に現れるように形成された永久磁石部材２の軸心にシ
ャフト３を同軸一体に固着して形成されている。そして
感光体ドラム４との間隙（現像ギャップ）を確保するた
めに、シャフト３にガイドローラ５を相対回転可能に設
け、このガイドローラ５を感光体ドラム４の端部表面に
当接して回転させるように構成している。６は駆動用歯
車、７はバイアス印加用ブラシである。

【０００６】上記の構成により、ガイドローラ５は感光
体ドラム４の表面と当接して回転するから、感光体ドラ
ム４と永久磁石部材２との間隙、すなわち現像ギャップ
が確保され、駆動用歯車６を介して現像ロール１を所定
の周速で回転させれば、磁性現像剤が永久磁石部材２の
表面に吸着されて搬送され、感光体ドラム４上に形成さ
れている静電荷像を現像することができるのである。こ
の場合、地カブリ発生を防止するためのバイアス電圧
は、シャフト３と摺動接触するバイアス印加用ブラシ７
から印加する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の現像ロール
１においては、感光体ドラム４と永久磁石部材２との間
隙、すなわち現像ギャップは例えば0.１〜0.５mmに形成
されるが、この現像ギャップにより感光体ドラム４上に
形成された静電荷像を摺擦する磁気ブラシの形状が変化
し、形成されるべき画像の画質にも影響するため、高精
度に形成される必要がある。

【０００８】しかしながら、図２に示すように上記の現
像ギャップは、シャフト３に設けられたガイドローラ５
を感光体ドラム４の端部表面に当接して回転させること
によって形成されるものであるため、精度を確保するこ
とがむずかしいという問題点がある。また近年において
は高速現像が要請されるため、感光体ドラム４の周速
も、例えば１８０mm／秒のように大となってきており、
前記ガイドローラ５の周速もまた同様に大となる結果、
ガイドローラ５が高速回転することとなり、感光体ドラ
ム４との接触転動音による騒音が発生するという問題点
もある。

【０００９】次に現像ロール１を構成する永久磁石部材
２の周速は、前記感光体ドラム４の周速の２〜３倍とす
るのが通例であるが、高速現像をするものにおいては永
久磁石部材２の周速が大となるため、その回転数を低減
させる観点から、永久磁石部材２を、例えば直径５０mm
のように大径に形成することが多い。しかしながら、永
久磁石部材２を大径化すると必然的に重量および慣性モ
ーメントが大となり、駆動トルクも大とせざるを得ず、
装置全体が大型化されるという問題点がある。

【００１０】更に図２に示すようにバイアス印加用ブラ
シ７を介して、回転するシャフト３若しくはスリップリ
ング（図示せず）にバイアス電圧を印加する構成である
ため、接触摺動音による騒音が発生し、高速回転のもの
においてこれが更に顕著になるのみならず、バイアス電
圧の印加が不安定であるという問題点もある。

【００１１】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
を解決し、現像ギャップ精度が高く、騒音が少なく、か
つバイアス電圧を安定して印加させ得るマグネットロー
ルを提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、表面に複数個の磁極を有する中
空円筒状の永久磁石部材内に中空円筒状の中空シャフト
を同軸一体に固着し、この中空シャフト内にシャフトを
軸受を介して同軸かつ回転可能に設ける、という技術的
手段を採用した。

【００１３】このマグネットロールの現像装置への取付
けは、シャフトを現像装置に非回転状態で固定すること
によって行なう。本発明における永久磁石部材は等方性
ハードフェライト磁石によって形成することができる。
すなわち等方性ハードフェライト磁石によれば、フェラ
イト粉末（ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ （Ｍ：Ｂａ，Ｓｒ，Ｐｂ
の１種以上、ｎ＝５〜６））を含む原料を使用して、例
えばラバープレス法または押出成形法のような手法によ
り、無磁場中で成形した円筒状成形体を、焼結後所定寸
法に加工し、外周面に着磁を施すことにより、所望の磁
極間ピッチおよび表面磁束密度を有する円筒状の永久磁
石部材を得ることができる。

【００１４】また上記永久磁石部材はフェライト磁石の
みでなく、磁性粉と樹脂材料とを主成分とする樹脂磁石
であってもよい。この場合、表面磁束密度の点から磁場
中成形して異方性化した成形体を作製するのが通常であ
る。

【００１５】上記永久磁石部材の表面には、異極性の磁
極が微小間隔を置いて円周方向に交互に配設されている
ため、磁極数が増加すると表面磁束密度が減少する。一
方磁性現像剤の飛散防止の点から、永久磁石部材の表面
磁束密度は５０Ｇ以上であることが好ましく、またトナ
ーが像担持体の表面に形成された静電荷像に付着し易く
するために、１２００Ｇ以下であることが好ましい。ま
た磁極数は、上記表面磁束密度５０〜１２００Ｇに対応
する８〜６０極とすることが好ましい。但し、磁極数は
磁極ピッチが0.５〜１０mm（より好ましくは１〜５mm）
となるように設定することが好ましい。なお上記表面磁
束密度のより好ましい範囲は１００〜８００Ｇである。

【００１６】次に現像ロールの周速Ｖｍと担持体の移動
速度Ｖｐとの比Ｖｍ／Ｖｐは１〜５とするのがよい。す
なわちＶｍ／Ｖｐが５を超えると、現像ロールの駆動ト
ルクが大になり、ノイズの発生があると共に、磁性現像
剤を構成するトナーが飛散したり、磁性キャリアの摩耗
が発生するため好ましくない。一方上記Ｖｍ／Ｖｐが１
未満であると、現像領域において担持体上の静電荷像
に、現像ロールを構成する磁極と磁極間とが均等に遭遇
せず、または、担持体へのトナー供給能力が不足して、
画像に濃度ムラが発生するため不都合である。すなわ
ち、各現像工程毎に磁性現像剤中のトナーが消費される
ので、所定の画像濃度を維持するためには、上記下限値
の約３倍以上の速度比となるように現像ロールを回転さ
せることが好ましい。

【００１７】本発明において、中空シャフトは永久磁石
部材の磁場に影響を与えないように非磁性材料によって
形成するのが好ましい。また後述するように、シャフト
からバイアス電圧を印加できるようにするために、中空
シャフトは導電性であることが好ましい。更に中空シャ
フトとしては、例えばアルミニウム合金のような軽合金
材料を使用することが、全体の重量を軽減し、また駆動
トルクを低減させる点から好ましい。

【００１８】次に非回転状態で現像装置に装着されるシ
ャフトを形成する材料としては、ステンレス鋼のような
非磁性材料をはじめとし、例えば快削鋼のような磁性材
料を使用してもよい。また前記中空シャフトにおけるも
のと同様の理由から導電性であることが好ましい。

【００１９】次に磁性現像剤にバイアス電圧を印加する
手段について説明する。バイアス電圧は現像ロールを通
じて印加するのが効果的である。この場合、永久磁石部
材の少なくとも円周面を導電性とする。バイアス電圧は
導電性とした面に直接印加することもできるが、永久磁
石部材の円周面とともに少なくとも一方の端面を導電性
とし、同時に中空シャフトと非回転状態で現像装置に装
着されるシャフトおよびそれらの間に嵌着する軸受を導
電性とすることにより、後者のシャフトから容易に磁性
現像剤にバイアス電圧を印加できる。

【００２０】永久磁石部材の表面を導電性に形成する手
段としては、例えばＮｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ等の
導電性金属材料を１〜５μｍの厚さでメッキや蒸着する
手段がある。なお永久磁石部材の表面にメッキや蒸着を
施す際は、永久磁石部材を中空シャフトと一体に組込ん
でおき、中空シャフトにもメッキや蒸着が施されるよう
にすると永久磁石部材と中空シャフトとの間の導通がと
れやすい。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
要部縦断面図であり、同一部分は前記図２と同一の参照
符号で示す。図１において、８は中空シャフトであり、
例えばＡ６０６３のような非磁性材料により中空円筒状
に形成される。そしてこの中空シャフト８を等方性フェ
ライト磁石（日立金属製 ＹＢＭ−３）により中空円筒
状に形成した永久磁石部材２内に、例えば接着剤を介し
て同軸一体に固着する。

【００２２】次に９はフランジであり、例えば樹脂材料
により中空円板状に形成し、前記中空シャフト８の両端
部に設けられた段付部１０に嵌装し、永久磁石部材２の
端面と当接させて固着される。上記中空シャフト８と、
例えば快削鋼により形成し無電解ニッケルメッキを施し
たシャフト３とは、左右端部に設けられたボール軸受１
１および焼結含油軸受１２を介して同軸的にかつ相対回
転可能に組立てられる。

【００２３】上記の構成により、現像装置に組み付ける
場合には、感光体ドラム（図示せず）と永久磁石部材２
との間に所定の現像ギャップが形成されるように設けら
れたシャフト穴（図示せず）内に、シャフト３の両端部
を嵌着させて非回転状態に固定すればよい。バイアス電
圧印加用の電源端子は、上記シャフト３に適宜の固着手
段によって固着すればよい。

【００２４】上記のようにして、中空シャフト８と永久
磁石部材２とは、非回転状態のシャフト３を軸心として
回転可能であるから、永久磁石部材２の表面に磁性現像
剤を吸着搬送し、感光体ドラム（図示せず）上に形成さ
れた静電荷像を現像することができる。このような構成
により、例えば永久磁石部材２を外径５０mm、内径４０
mm、シャフト３を外径１０mmに形成することができ、従
来の図２に示すものにおける永久磁石部材２の外径５０
mm、内径およびシャフト３の外径１０〜１６mmと比較し
て大幅な軽量化が可能となる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから、下記の効果を奏し得る。

【００２６】(1) 現像装置の構成部材に設けられたシャ
フト穴に非回転状態のシャフトを嵌挿固着するのみで静
電荷像担持体と永久磁石部材との間の現像ギャップを容
易かつ高精度に確保することができる。

【００２７】(2) 従来のものにおけるガイドローラおよ
びバイアス印加用ブラシが不要であるため、構成部材の
転動および摺動に起因する騒音の発生がなく、静粛な環
境を形成できる。

【００２８】(3) 永久磁石部材の重量を大幅に低減でき
るため、マグネットロール全体の軽量化が可能であると
共に、駆動トルクを低減させることができ、特に高速現
像用若しくは大径用として好適である。

【００２９】(4) バイアス電圧印加用の電源端子をシャ
フトに固着することができるため、バイアス電圧を安定
して印加させ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す要部縦断面図であ
る。

【図２】従来における現像ロールと感光体ドラムとの間
の間隙を確保する手段の例を示す要部縦断面説明図であ
る。

【符号の説明】

２ 永久磁石部材 ３ シャフト ８ 中空シャフト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に複数個の磁極を有する中空円筒状
   の永久磁石部材内に中空円筒状の中空シャフトを同軸一
   体に固着し、この中空シャフト内にシャフトを軸受を介
   して同軸かつ回転可能に設けたことを特徴とするマグネ
   ットロール。