(57)【要約】【課題】経時変化の少ない安定したトナー搬送量の確保を可能とするマグネットロールおよび印刷状態の安定した電子機器を提供するもの。【解決手段】回転自在に設けたスリーブ６と、このスリーブの洞部に配置したマグネットとを備え、スリーブ６は円筒状金属の外周表面に形成した平坦面部１４と、この平坦面部１４の一部へ規則的に列状配置して形成した窪み部１５とを備え、窪み部１５の表面には平坦面部１４の表面粗度よりも大きな凹凸を形成するとともに窪み部１５の断面形状はＵ字状としたことを特徴とする。【選択図】図２
2012113265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けたスリーブと、
このスリーブの洞部に配置したマグネットとを備え、
前記スリーブは円筒状金属の外周表面に形成した平坦面部と、
この平坦面部の一部へ規則的に列状配置して形成した窪み部とを備え、
前記窪み部の表面には前記平坦面部の表面粗度よりも大きな凹凸を形成するとともに前記窪み部の断面形状はＵ字状としたマグネットロール。
【請求項２】
回転自在に設けたスリーブと、
このスリーブの洞部に配置したマグネットとを備え、
前記スリーブは円筒状金属の外周表面に形成した低磨耗進行部と、
この低磨耗進行部の一部へ規則的に列状配置して形成した高磨耗進行部とを備え、
前記高磨耗進行部は前記低磨耗進行部を形成した低磨耗度進行面に対して窪んだ窪み部の表面に形成するとともに前記窪み部の断面形状はＵ字状とし、
前記高磨耗進行部の磨耗による前記窪み部の容積の増加分と、
前記低磨耗進行部の磨耗による前記窪み部の容積の減少分とを相殺させるマグネットロール。
【請求項３】
平坦面部と窪み部との境界部は不連続形状とした請求項１もしくは請求項２に記載のマグネットロール。
【請求項４】
窪み部はスリーブの軸方向に延伸する溝状とした、
請求項１から３のいずれかに記載のマグネットロール。
【請求項５】
窪み部は、
スリーブの軸方向に対して第１の角度を有して延伸する第１の溝部と、
前記スリーブに対して第２の角度を有して延伸する第２の溝部とからなる、
請求項１から３のいずれかに記載のマグネットロール。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のマグネットロールを用いた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種印刷機器に使用されるマグネットロールとそのマグネットロールを用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のマグネットロールについて図面を用いて説明する。従来のマグネットロールでは例えば図９に示すように、回転自在に設けたスリーブ１の表面にトナーを搬送するための凹凸パターン２を設け、スリーブ１の内部に配置したマグネット３の周囲にスリーブ１を配置し、このスリーブを回転させた際に凹凸パターン２によってトナー４の搬送を行い、このスリーブ１に対向する位置に配置した感光ドラム（図示せず）へトナーの受け渡しを行い、感光ドラム（図示せず）から印刷対象物（図示せず）へトナー４の転写を行うことによって画像印刷を行うものであった。
【０００３】
ここで、凹凸パターン２の形成には加工前の金属製であるスリーブ１に対してサンドブラスト加工やエッチング加工、あるいはレーザー加工などを適用するものであった（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９６５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のマグネットロールでは、スリーブ１の材質として一般的に金属を使用するが、スリーブ１から感光ドラム（図示せず）へとトナー４の受け渡しを行う前の段階において、スリーブ１の表面でトナーを一定厚みで搬送させるためにブレード５によって上記の厚みを規定するが、その際にはブレード５からスリーブ１に対して押圧力が生じるため、長時間に渡ってスリーブ１の使用を継続した場合には、スリーブ１の表面に磨耗が生じ、当然ながらスリーブ１の表面に形成した凹凸パターン２にもまた磨耗による変形が生じることとなる。
【０００６】
そしてこの凹凸パターン２の変形による結果として、トナー４の搬送量に経時変化が発生することとなるため、長時間の電子機器や印刷機の運転に伴い画像印刷の安定性を欠く恐れがあるという課題を有するものであった。
【０００７】
そこで本発明は、経時変化の少ない安定したトナー搬送量の確保を可能とするマグネットロールを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そしてこの目的を達成するために、回転自在に設けたスリーブと、このスリーブの洞部に配置したマグネットとを備え、前記スリーブは円筒状金属の外周表面に形成した平坦面部と、この平坦面部の一部へ規則的に列状配置して形成した窪み部とを備え、前記窪み部の表面には前記平坦面部の表面粗度よりも大きな凹凸を形成するとともに前記窪み部の断面形状はＵ字状としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トナー搬送を担うスリーブ表面に設けた窪み部の内面とスリーブ表面との磨耗度にバランスを採らせることで、キャリア孔の容積変化を生じ難くさせ、スリーブによるトナー搬送量の経時変化を抑制し、長期間にわたって画像印刷の安定性を維持することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態におけるマグネットロールを使用した複写機の断面図
【図２】本発明の一実施形態におけるマグネットロールの第１の斜視図
【図３】本発明の一実施形態におけるマグネットロールの第１の断面図
【図４】（ａ）本発明の一実施形態におけるマグネット保持用スリーブの第１の断面模式図、（ｂ）本発明の一実施形態におけるマグネット保持用スリーブの第２の断面模式図、（ｃ）本発明の一実施形態におけるマグネット保持用スリーブの第３の断面模式図、（ｄ）本発明の一実施形態におけるマグネット保持用スリーブの第４の断面模式図
【図５】本発明の一実施形態におけるマグネット保持用スリーブのトナー搬送量特性図
【図６】（ａ）本発明の一実施形態におけるマグネット保持用スリーブの第２の断面図、（ｂ）本発明の一実施形態におけるマグネット保持用スリーブの第３の断面図
【図７】本発明の一実施形態におけるマグネットロールの第２の斜視図
【図８】本発明の一実施形態におけるマグネットロールの第３の斜視図
【図９】従来のマグネットロールの正面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。
【００１２】
（実施の形態）
図１は本発明の第１の実施形態におけるマグネットロールを適用した複写機の断面図であり、図２がマグネットを保持した状態の斜視図であり、円筒状の金属からなるスリーブ６の洞部７に棒状マグネット８が挿入されており、これらが適用されることとなる複写機９においては、固定した棒状マグネット８の周囲をスリーブ６が棒状マグネット８を中心に回転し、対向した位置で逆方向に回転している感光ドラム１０に対して現像用のトナー１１の受け渡しを行っている。また、トナー１１は容器１２内に蓄えられており、このトナー１１はブレード１３によってスリーブ６の表面に一定量の厚みで搬送されるように規定されている。
【００１３】
ここで、スリーブ６は図２の斜視図に示すように金属製のスリーブ６の外周表面に、その全周に形成した平坦面部１４と、この平坦面部１４の中に平坦面部１４に囲まれる位置に全周にわたって規則的に列状配置したうえで分散させて形成した窪み部１５を備えたものとしている。
【００１４】
そして、この窪み部１５には図３の断面図に示すように無数の凹部１６や凸部１７を形成しており、これらが形成する凹凸の大きさは平坦面部１４が有するその表面の凹凸よりも大きなものとしている。つまり、窪み部１５の表面は平坦面部１４のそれよりも粗い凹凸の状態としているものである。
【００１５】
この場合の平坦面部１４の凹凸は概ね１０（μｍ）程度より小さくし、窪み部１５の表面における凹凸は１０〜３０（μｍ）程度とし、窪み部１５の深さはその底面近傍で概ね２００（μｍ）程度であることが望ましい。さらに、窪み部１５の表面における凹凸は、エッチングによって金属の結晶粒界を表出させることによって、突端部分を形成した凹凸と、その大きさとして１０〜３０（μｍ）程度を得ることが可能で、生産性に優れ、製品毎の窪み部１５の表面における凹凸の寸法のばらつきを押さえることも可能である。
【００１６】
ここで、図１に示すようにスリーブ６は現像用のトナー１１を感光ドラム１０への受け渡しを行うが、この事前にトナー１１が一定の厚みでスリーブ６へ付着、搬送されることを目的として、所定の押圧力によりスリーブ６をブレード１３によって押さえる状態でスリーブ６を回転させている。
【００１７】
つまり、図３に示すようにスリーブ６に対してブレード１３は、平坦面部１４では少量のトナー１１を介して押圧し、窪み部１５では平坦面部１４におけるトナー１１の量に比較して多量のトナー１１を介して押圧していることとなる。
【００１８】
一般的にトナー１１は粉末状の材料であることから、個々のトナー１１の粉末が完全に密着した状態での塊状として存在するわけでなく、空気等を巻き込んだ状態での集団として存在している。
【００１９】
よって、トナー１１によって形成された層が厚い場合、例えば窪み部１５とブレード１３との間に介在するトナー１１の集団については、その集団の変形が起こり易く、これとは反対にトナー１１によって形成された層が薄い場合、例えば平坦面部１４とブレード１３との間に介在するトナー１１の集団については、その集団の変形が起こり難いものとなる。
【００２０】
つまり、平坦面部１４をブレード１３が押圧する押圧力は、窪み部１５をブレード１３が押圧する押圧力よりも大きく、また、トナー１１と平坦面部１４の表面との間に生じる摩擦力は、トナー１１と窪み部１５の表面との間に生じる摩擦力よりも大きくなる。
【００２１】
ここで、仮に平坦面部１４と窪み部１５とが同一表面材質とし、かつ、同一の表面粗さである場合は、図４（ａ）の断面図において実線で示す平坦面部１４と窪み部表面１５ｓとのそれぞれの磨耗の進行前の状態と、破線で示す磨耗の進行後の平坦面部１４’と窪み部表面１５ｓ’とでは、押圧力と摩擦力とが大きい平坦面部１４と、押圧力と摩擦力とが平坦面部１４に比較して小さな窪み部表面１５ｓとで、複写機（図示せず）を長期間にわたって使い続けた際の磨耗の進行による寸法変化は異なることとなる。すなわち、平坦面部１４は磨耗後には平坦面部１４’へと寸法差Ａに相当する変化が生じ、窪み部表面１５ｓは磨耗後には窪み部表面１５ｓ’へと寸法差Ｂに相当する変化が生じ、寸法差Ａは寸法差Ｂよりも大きな値となる。これにより、窪み部１５によって搬送されることとなるトナー（図示せず）の容積は、図４（ａ）に示すＶ１から図４（ｂ）に示すＶ２へと減少することとなり、図５の搬送量曲線図における曲線イに示すようにトナー搬送量は時間とともに減少する大きな経時変化を生じるものとなる。
【００２２】
この一方で、図４（ｃ）の断面図に示すように、平坦面部１４と窪み部表面１５ｓとを同一表面材質として、それぞれの表面粗さ、つまり表面の凹凸について平坦面部１４よりも窪み部表面１５ｓの方が突端部を有する粗度の大きな状態とした場合は、押圧力と摩擦力とが大きいものの凹凸の小さな鏡面に近い表面状態として、単位あたりの押圧力および摩擦力に対する磨耗の進行度を抑制した平坦面部１４と、押圧力と摩擦力とは小さいものの凹凸が激しく、特に図３に示す凸部１７のような突端部に摩擦力が集中し易く単位あたりの押圧力および摩擦力に対する磨耗の進行度が大きな図４（ｃ）に示すような窪み部表面１５ｓとをスリーブ６に形成することとなる。
【００２３】
この構成によれば、窪み部表面１５ｓにおける凹凸の状態を押圧力に対応して制御することにより、平坦面部１４と窪み部表面１５ｓとにおける磨耗の進行による寸法変化である寸法差Ｃを、磨耗の進行前と破線で示す磨耗の進行後とでほぼ同一にすることができ、磨耗進行前の図４（ｃ）および磨耗進行後の図４（ｄ）に示すように、窪み部１５によって搬送されるトナー搬送量の容積Ｖ１には殆ど変化を生じさせないこととできる。
【００２４】
従って、トナー搬送量は双方の寸法差Ｃに対応するところの、平坦面部１４の磨耗による窪み部１５の容積減少と窪み部表面１５ｓの凹凸除去による窪み部１５の容積増加とによって相殺されることで、図５の搬送量曲線図における曲線ロに示すように、時間とともに殆ど変化が無い概ね直線状のものとなる。これは、図１に示すトナー１１を図２に示すスリーブ６で搬送する際、平坦面部１４に比較して窪み部１５の搬送量が大きいため、その搬送能力の多くは窪み部１５に依存することからも、窪み部１５の容積を変化させないで維持することでトナー（図示せず）のスリーブ６による搬送量の経時変化を抑制するものでもある。
【００２５】
ここでは、図５に示す曲線ロをほぼ直線状のものとして一例としているが、曲線ハや曲線ニのように下方或いは上方へ膨らみを有した曲線であっても構わないものであり、図４（ｃ）（ｄ）に示す双方の寸法差Ｃによる相殺作用を用いることで、特に図５に示す曲線イのように時間経過の初期に見られる大幅な搬送量の減少、すなわち図２に示す窪み部１５の時間経過の初期に見られる大幅な容積の減少を抑制することができるものである。
【００２６】
以上のことから、図１に示すトナー１１のスリーブ６から感光ドラム１０への受け渡しを長期間にわたって安定させることとなり、その結果として複写機９の画像印刷の安定性を保つものとなる。
【００２７】
ここで、図４（ａ）〜図４（ｄ）では説明を容易にするため磨耗の進行前における窪み部表面１５ｓを直線状として示しているものの、実際には窪み部表面１５ｓは図３もしくは図６（ａ）に示すように細かな凹凸を形成している。また、この凹凸を形成することとなる凹部１６と凸部１７のうち、特に凸部１７の先端に該当する突端部分が押圧や磨耗によって除去され易い機械的な強度が比較的弱いこととなり、磨耗の進行後は図６（ｂ）に示すように図６（ａ）に比較して特に凸部１７が小さくなり平準化された凹凸を有したものとなる。ここでも実際には凹凸を有してはいるものの、図４（ａ）〜図４（ｄ）では説明を容易にするため磨耗の進行後における窪み部表面１５ｓ’を直線状として示している。
【００２８】
一方、平坦面部１４については図４（ａ）〜図４（ｄ）あるいは図６に示したように殆ど凹凸を有さない状態とすることにより、押圧力や摩擦力は特定の部位に集中することなく全面に分散させることによって磨耗は進行し難い状態としている。この平坦面部１４の表面状態については鏡面仕上げにすることや、あるいは、当初スリーブ６に適用することを目的として円筒状金属に対して真円度を高めるための研磨や切削を施した状態のままであっても構わないものであり、窪み部表面１５ｓ、１５ｓ’の表面よりも滑らかで摩擦が生じ難い状態であればよい。この平坦面部１４の表面状態は先にも述べたように概ね１０（μｍ）以下程度とすることが望ましい。
【００２９】
また、図６に示すように窪み部１５は平坦面部１４から概ね垂直方向に段差を設け、窪み部１５と平坦面部１４との境界を明確な不連続な点として形成し、窪み部１５の平坦面部１４側はおわん状もしくは絶壁状として、その窪み部１５の断面形状を概ねＵ字状とすることが望ましい。これは先に述べた磨耗による寸法変化について、その方向や部位を限定することによって窪み部１５と平坦面部１４との磨耗度の平衡を得易くするためのものである。
【００３０】
ここでは図示していないが、平坦面部１４および窪み部１５に対向する位置にブレードが配置され、このブレードからの押圧力を受けた状態でスリーブ６が回転することから、矢印Ｐとして示した押圧力がトナー（図示せず）を介してスリーブ６の表面に加わることとなる。この場合、窪み部１５への押圧力は、押圧力を介在するトナー（図示せず）は粉状で流動性を有してはいるものの、圧力を全方向に均等に伝えるほどの流動性はないため、ブレード（図示せず）の対向方向への押圧力（図面では下方向の力）であるＰｖに比較して、スリーブ６の軸方向に生じる押圧力（図面では左右方向の力）であるＰｈは小さなものとなる。従って、窪み部１５の磨耗の進行はスリーブ６の軸方向に比較して、それとは垂直方向となるブレード（図示せず）の対向方向への進行の度合いが大きくなる。これと同時に、押圧力が作用する面積もまたスリーブ６の軸方向に比較して、それとは垂直方向となるブレード（図示せず）の対向方向が大きい窪み部１５の形態となっている。
【００３１】
これらから、窪み部１５と平坦面部１４との間には、すり鉢状の傾斜や曲線状部などの感光ドラム（図示せず）に対向する部位を設けず、窪み部１５は平坦面部１４とは不連続に形成した概ね垂直方向への壁を有した段差として設ける。そして、ブレード（図示せず）と対向して押圧力の加わり易い部分を窪み部１５の底面やその近傍に限定することで、窪み部１５と平坦面部１４との磨耗度の平衡を図るにあたり、特に窪み部１５におけるブレード（図示せず）との対向方向の部位における凹凸を規定することによって、トナー搬送量の経時変化を抑制することが可能となる。
【００３２】
ここでは、磨耗の進行度が高い部分としては窪み部表面１５ｓに凹凸を形成し、磨耗の進行度が低い部分としては上記の凹凸に比較して平坦な面を平坦面部１４として形成することで対応しているが、磨耗の進行度が高い部分として凹凸の有無にかかわらず、窪み部表面１５ｓの材質そのものを磨耗し易いものとしても構わない。これは例えば、エッチングなどによって窪み部表面１５ｓを周囲とは異なる化合物へと処理することにより形成するとよい。
【００３３】
また、図３に示すように窪み部１５はスリーブ６の表面に形成した平坦面部１４に、単純な規則的配置としたうえで、個々の窪み部１５どうしが隔てる距離を概ね同一とすることや或いは窪み部１５どうしの間に位置する平坦面部１４の寸法を一定に揃えることが望ましい。これにより、スリーブ６の全体で平坦面部１４における磨耗の進行度をほぼ一定にすることができ、つまり、窪み部１５のスリーブ全体にわたっての深さについての変動を抑えてほぼ一定にすることができ、トナー搬送量の経時変化を抑制することができるものである。
【００３４】
さらに、窪み部１５の上面形状としては完全な正方形あるいは矩形状とはせずに、それらの四隅において曲率を有した形状であることが望ましい。つまり、上面形状において鋭角的な部位を無くすことによって摩擦力の集中し易くなる部位を除去し、平坦面部１４全体における磨耗の進行を一層均一に近いものとすることが可能である。
【００３５】
以上の例では、図６に示すように窪み部１５はスリーブ６の表面に形成した平坦面部１４に分散して配置したものとしているが、図７に示すようにスリーブ６の外周表面の平坦面部１４と、スリーブ６の軸方向に延伸する矩形状の溝部１８を設ける形態としても構わない。当然ながら、溝部１８の表面には図６に示した場合と同様に凹凸を形成しており、この凹凸の磨耗による溝部１８の容積増加分と、平坦面部１４の磨耗による溝部１８の容積減少分とを相殺することで溝部１８の容積の変動（経時に伴う減少）を抑制するもので、先に示した例と同様の機能を果たすものである。
【００３６】
特にここで平坦面部１４については、スリーブ６の周方向の幅寸法を全ての平坦面部１４において同一とすることで、平坦面部１４に加わる押圧力や摩擦力はどの平坦面部１４でもほぼ同一となり、かつ、個々の平坦面部１４においてもその位置に依存した押圧力や摩擦力の差異は殆ど無くすことができる。つまり、特定の平坦面部１４や平坦面部１４内の特定の位置に押圧力や摩擦力が集中することを回避でき、磨耗の進行の度合いを平坦面部１４の場所にかかわらず均一とすることとなる。
【００３７】
従って、溝部１８の容積の変動もまた、全ての溝部１８においてばらつきが生じにくくなり、トナー搬送量の時間的な変化の抑制に加え、スリーブ６における場所の違いによるものであるところのトナー搬送量の空間的な変化の抑制も可能となる。
【００３８】
また、図８に示すように溝部１８をスリーブ６の軸方向に対して所定の角度（α）を持たせて延伸したものと、スリーブ６の軸方向に対して所定の角度（−α）を持たせて延伸したものとをそれぞれ複数本形成したうえで交差させ、平坦面部１４を菱形の島状に個々を孤立した形状としても構わない。
【００３９】
ここでも、スリーブ６はブレード（図示せず）に押圧されながら回転することとなるが、溝部１８は回転方向に対して所定の角度を有してはいるものの直角方向に形成したものではないことから、溝部１８に入り込んだトナー（図示せず）はブレード（図示せず）から受けた力によってスリーブ６の軸方向への移動が促されることとなる。これにより、溝部１８においてはスリーブ６の部位にかかわらずトナー（図示せず)の付着量が均一化されやすく、また、平坦面部１４においてもスリーブ６の部位にかかわらずトナー（図示せず)の付着量が均一化されやすくなる。そして、トナー（図示せず)の付着量が均一化されることにより、溝部１８に形成した高磨耗進行部の磨耗や、平坦面部１４に形成した低磨耗進行部の磨耗もまたスリーブ６全体にて均一化されることから、溝部１８の容積についての経時変化が抑制できることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のマグネットロールは、スリーブによるトナー搬送量の経時変化を抑制し、長期間にわたって画像印刷の安定性を維持することができる効果を有し、印刷用途の各種電子機器に適用するにあたって有用である。
【符号の説明】
【００４１】
６  スリーブ
７  洞部
８  棒状マグネット
９  複写機
１０  感光ドラム
１１  トナー
１２  容器
１３  ブレード
１４  平坦面部
１４’  平坦面部
１５  窪み部
１５ｓ  窪み部表面
１５ｓ’  窪み部表面
１６  凹部
１７  凸部
１８  溝部
【図１】
2012113265.tif 000003
【図２】
2012113265.tif 000004
【図３】
2012113265.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012113265.tif 000007
【図６】
2012113265.tif 000008
【図７】
2012113265.tif 000009
【図８】
2012113265.tif 000010
【図９】
2012113265.tif 000011