(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状スリーブを回転自在に外装してマグネット装置を構成するマグネットロールであって、その自重及び磁気吸引力により予測される撓みとほぼ同量の変位を予め該撓みと反対方向に設けておくために、成形空間を曲げた形状にして射出成形法によって曲がった成形物を得ることにより自重及び磁気吸引力の作用下で真直となることを特徴とする、電子写真方式の複写機、ファクシミリやレーザープリンタに組み込まれる現像装置やクリーニング装置用のマグネットロール。
【請求項２】
円筒状スリーブを回転自在に外装してマグネット装置を構成するマグネットロールの製造方法であって、自重及び磁気吸引力により生ずるマグネットロールの撓みを予測し、自重及び磁気吸引力の作用する状態で真直となるように予め前記撓みと反対方向に前記撓みの量とほぼ同じ量だけ曲げ加工するために、成形空間を曲げた形状にして曲がった成形物を射出成形法により得ることを特徴とする、電子写真方式の複写機、ファクシミリやレーザープリンタに組み込まれる現像装置やクリーニング装置用のマグネットロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機やファクシミリ、更にはレーザープリンタ等に組み込まれるマグネットロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機、ファクシミリやレーザープリンタに組み込まれる現像装置やクリーニング装置（以下、単に「本体装置」と称する。）には、マグネット装置が使用されている。このマグネット装置Ｋは図３に示す如くマグネット１０１とシャフト１０２とで構成したマグネットロールＭを、円筒状スリーブＳＬ内にスリーブ両端を閉止するフランジ部材１０３を介して相対回転可能に支持した構造である。
上記マグネットロールＭは、アルニコ磁石やフェライト磁石、及び磁性粉と軟質又は硬質樹脂をバインダとした樹脂磁石などを鉄製、ステンレス製、アルミ製等のシャフトに貼りあわせたもの若しくは円筒状に成形し前記シャフトを挿通したものや近年では樹脂磁石材料を用いて一体成形したものなどがある。尚、上記フランジ部材１０３は、軸受け１０４とオイルシール１０５を同軸状に組み込んだ構成でありこの軸受け１０４としては焼結含油軸受けや転がり軸受けが用いられる。
円筒状スリーブＳＬとマグネットロールＭのいずれを回転させるかは現像方式によって異なるが、マグネットロールＭに設ける磁極が、現像極、規制極、搬送極、回収極等、それぞれ固有の機能を有するものに区別されている場合は、マグネットロールＭを固定側とし、円筒状スリーブＳＬをこのマグネットロールＭに対して回転させる構造が採用される。尚、現像装置に於いて図６に示す如く感光体１０６にトナー１０７を安定且つ高速印刷対応を目的に、２本のマグネット装置Ｋ１、Ｋ２が軸を平行にして近設される場合もある。
【０００３】
このようなマグネット装置においては、その構成部品であるマグネットロールは、磁力低下をもたらすことなく軽量化を図ることが組み込み対象装置の小型化にともなって近年、特に要求される傾向にある。この為、マグネットと円筒スリーブ内面とのクリアランスをできる限り小さくしたり、マグネットの容量を増やすためシャフト径を細くするなどが行われている。このシャフト径の細径化はシャフトのコストを抑える上でも有効であるが、その反面、マグネットロールが撓むという重大な問題を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
すなわちマグネットロールＭは、その長手方向に少なくとも用紙サイズ以上の長さが必要であるうえに、その支持構造がマグネットロール両端を円筒状スリーブＳＬ両端部を閉止するフランジ部材１０３で支持されているだけの構造であるため、図４、図５に示す如く、マグネットロールＭ自体の重さ、即ち自重により撓むという問題がある。例えば本発明者が確認したところでは、軟質樹脂製で中空マグネットの外径がφ１８ｍｍで、中空部に挿通した鉄製シャフトの外径がφ６ｍｍのＡ３サイズのマグネットロールの場合、その自重により中央部で約０．１５ｍｍの撓みを生じる。マグネットロールとスリーブ内面とのクリアランスは通常０．１ｍｍ〜０．２ｍｍであるのでこのような撓みが生ずるとスリーブ内面との接触は避けられない。この自重による撓みは、軟質のマグネットを用いたマグネットロールの場合は、シャフトの材質、シャフト断面の形状寸法及びマグネットロールの自重で決まり、また、硬質のマグネットを用いたマグネットロールの場合は、それぞれの材質、断面の形状寸法及びマグネットロールの自重により決まる。そしてこれら撓みは一般にシャフトの径を小さくするほど大きくなる。
【０００５】
また、図７に示す如く、２本のマグネット装置Ｋ１、Ｋ２が軸を平行にして近設されている場合は、それぞれのマグネットロールＭ１、Ｍ２には前記自重ａ１、ａ２に加えて磁気吸引力ｂ１、ｂ２が働き、自重と磁気吸引力の合力によって撓みが生ずる。特にＭ１のように磁気吸引力と自重の作用する方向が共に下向きである場合にはさらに撓みが増すことになる。このようなマグネットロールＭの撓みは様々な問題を引き起こす。
例えばマグネットロールが撓んでマグネットがスリーブ内面に接触すると摩擦抵抗を生じ、スリーブの回転トルクが上昇して駆動モータに過負荷電流が流れ、モータの焼き付き破損の原因となる。また、スリーブ表面の磁束密度が軸方向に沿って一様ではなくなるため、印刷に濃淡が生じる原因にもなる。さらに、図８に示す如く、フランジ部材１０３に組み込まれている軸受け１０４及びオイルシール１０５に過大な偏荷重が生じ、油膜切れ、摩耗、回転トルクの上昇、さらには異物侵入の原因にもなる。これらは、製品寿命、現像品質にかかわる重大な問題であることから解決策が求められている。
【０００６】
本発明はかかる現況に鑑みなされたもので、自重や磁気吸引力の作用をうけても真直性を保ち、軸方向全長にわたってスリーブ内面との間に一定のクリアランスを維持できるマグネットロールを提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前述の課題を解決するに当たり鋭意検討を進めた結果、予めマグネットロールを、本体装置内で使用する際に生ずる撓みを打ち消す方向に曲げておくことで、使用状態において真直を保つことができることに着目し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、円筒状スリーブを回転自在に外装してマグネット装置を構成するマグネットロールであって、その自重及び磁気吸引力により予測される撓みとほぼ同量の変位を予め該撓みと反対方向に設けておくために、成形空間を曲げた形状にして射出成形法によって曲がった成形物を得ることにより自重及び磁気吸引力の作用下で真直となることを特徴とする、電子写真方式の複写機、ファクシミリやレーザープリンタに組み込まれる現像装置やクリーニング装置用のマグネットロールである。このようなマグネットロールは使用状態において真直となるので、スリーブの内面に接触しないばかりか、軸方向全長にわたって、スリーブ内面との間隔を一定値に保つことができスリーブ表面の磁束密度を軸方向のほぼ全長にわたって一様とすることができる。またシャフト、軸受け及びオイルシールの中心軸が略一致するため過大な偏荷重が生じず、異物の侵入の無い密封性に優れたマグネットロールとすることもできる。
【００１１】
また本発明は、円筒状スリーブを回転自在に外装してマグネット装置を構成するマグネットロールの製造方法であって、自重及び磁気吸引力により生ずるマグネットロールの撓みを予測し、自重及び磁気吸引力の作用する状態で真直となるように予め前記撓みと反対方向に前記撓みの量とほぼ同じ量だけ曲げ加工するために、成形空間を曲げた形状にして曲がった成形物を射出成形法により得ることを特徴とする、電子写真方式の複写機、ファクシミリやレーザープリンタに組み込まれる現像装置やクリーニング装置用のマグネットロールの製造方法である。この製造方法によるとシャフトの曲げ剛性に関係なく常に真直なマグネットロールが得られるので、シャフトの細径化に何ら不都合を生じないばかりか、ひいては材料選択の自由度が高まり、例えば機械的強度の弱いアルミ製シャフトを用いてさらなる軽量化を実現できる可能性もある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の詳細を図示した実施例に基づき説明する。マグネットロールは、図１に示す如くマグネット１、シャフト２から構成され、本体装置内で主に自重若しくは自重及び磁気吸引力の両作用の複合により撓みを生ずる状況下において使用される。本発明のマグネットロールｍはこのような状況下で真直を保つ様に工夫したことが特徴である。
【００１５】
即ち、本発明のマグネットロールｍは、本体装置内で使用した場合に予測される撓みとほぼ同量の変位を、該撓みと反対方向に設けたものであり、具体的には、真直なマグネットロールが自重若しくは自重及び磁気吸引力の作用下で生じると予測される撓みとほぼ同量の変位を、該撓みと反対方向に設けることが特徴である。このように予め予測される撓み方向と反対方向に変位させておくことで、本発明のマグネットロールｍは、自重若しくは自重及び磁気吸引力の作用する本体装置内での使用において真直を保つことができるようになり、スリーブ内面との接触及び異物の侵入が避けられ、また、スリーブ内面とのギャップを軸方向全長にわたって一様にできるのでスリーブ表面の磁束密度を軸方向全長にわたって一様に保つことができる。このようなマグネットロールｍは例えば次のようにして製造する。
【００１６】
本マグネットロールの製造においては予め曲げておく撓み量の決定が重要となるが、この決定方法としては、▲１▼理論式に基づく方法と、▲２▼サンプルを用いて実測する方法とがある。例えば理論式に基づく場合は次のようにする。
まず、真直なマグネットロールｍを本体装置内で使用した場合に自重若しくは自重及び磁気吸引力の作用により該マグネットロールｍに生ずる撓み量を、等分布荷重の作用する両端支持梁の下記の公式に基づいて予測する。
【００１７】
【数１】
0003997577.tif 000002
【００１８】
ここでｄは一方の軸受け中心を原点とし、この原点と他方の軸受け中心とを結ぶ線分上における前記原点からの距離を表わし、Ｙはこのｄで定まる位置におけるマグネットロールの撓み量、Ｗは等分布荷重すなわちマグネットロール単位長さ当たりに作用する自重若しくは自重及び磁気吸引力を表わし、ＥＩ、Ｌはそれぞれ曲げ剛性、軸受間距離を表わしている。曲げ剛性（ＥＩ）については、軟質のマグネットを使用したマグネットロールの場合はシャフトの曲げ剛性を用い、硬質のマグネットを使用した場合はマグネットロールの曲げ剛性を用いる。
【００１９】
そして以上の予測に基づいて、本体装置内で主に自重若しくは自重及び磁気吸引力の作用をうけて真直となるように、マグネットロールｍの形状を決定する。ここで決定されるマグネットロールの最大変位量は、殆どの場合スリーブ内面とのクリアランス（０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ）以上となるが、使用期間の限られているカートリッジタイプに用いるものでは、最大変位量を前記クリアランス以下に制限し、本体装置内で真直とはならないが少なくとも使用期間内はスリーブ内面との隙間を保つようにしてもよい。
【００２０】
マグネットロールｍを曲げる方法としては、突き曲げ、巻付け曲げ、送り曲げ等の曲げ加工が採用できる。例えば突き曲げ様式では図２に示す如く、支え３により上下反転したマグネットロールを支持し、軸方向に沿って前記決定した変位量だけ押金具４を押付けることで曲げ加工する。ここでマグネットロールの結晶組織を調整し内部応力を除去するために、曲げ加工後に適当な熱処理を施すことも好ましい。
【００２１】
また射出成形法によって軸部一体成形する樹脂磁石材料製のマグネットロールの場合には、前述したように成形後に曲げ加工するのではなく成形空間を曲げた形状にしておき曲がった成形物を得るのも一つの方法である。これによると曲げ加工及び前記熱処理が不要となり、本体装置内で繰り返し使用しても長期間真直を保つ、安定したマグネットロールｍを得ることができる。
【００２２】
さらに、マグネットにシャフトを挿通したり、マグネットをシャフトに貼り付けたりするマグネットロールの場合、挿通又は貼り付けする前のシャフトをあらかじめ曲げておくことも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のマグネットロールは、自重及び磁気吸引力の作用する本体装置内での使用状態において真直となる為、スリーブ内面との接触が避けられ、軸受け及びオイルシールにかかる負荷を軽減し、さらに軸方向全長にわたってスリーブ内面との間隔を一定値に保ちスリーブ表面の磁束密度を一様にできる。従って駆動モータに負荷がかからないばかりか、スリーブ内に異物が混入せず、さらにはスリーブ表面に付着するトナーの量が軸方向全長にわたって一様となり、濃淡ムラの無い美しい印刷が可能となる。また、本発明の製造方法によると、シャフト及びマグネットの材質や寸法によらず本体装置内で真直となるマグネットロールを提供できるので、シャフトの細径化が可能となり、マグネット容積を減らすことなくマグネット装置を小型化することができ、さらに、機械的強度の弱いアルミ製シャフト等も、その径を増やすことなく使用できるので、マグネット装置のさらなる軽量化が可能となる。
又、マグネットロールの成形後に曲げ加工するのではなく成形空間を曲げた形状にしておき曲がった成形物を得ることによって、曲げ加工及び曲げ加工後の熱処理が不要となり、本体装置内で繰り返し使用しても長時間真直を保つ、安定したマグネットロールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマグネットロールの正面図。
【図２】本発明の曲げ加工方法の一例を示す説明図。
【図３】マグネット装置の構造を示す軸方向断面図。
【図４】従来のマグネットロールがマグネット装置内で撓む様子を示す軸方向断面図。
【図５】同じく従来のマグネットロールがマグネット装置内で撓む様子を示す径方向断面図。
【図６】２本のマグネット装置が軸を平行にして近設される場合の一例を示す径方向断面説明図。
【図７】２本のマグネット装置が軸を平行にして近設される場合に、各マグネットロールに自重及び磁気吸引力が作用する様子を示す径方向断面説明図。
【図８】従来のマグネット装置においてマグネットロールの撓みにより軸受け及びオイルシールに過大な偏荷重が生じる様子を示す軸方向断面図。
【符号の説明】
ｍ  マグネットロール
Ｋ、Ｋ１、Ｋ２  マグネット装置
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２  マグネットロール
ＳＬ  スリーブ
ａ１、ａ２  自重
ｂ１、ｂ２  磁気吸引力
１  マグネット
２  シャフト
３  支え
４  押金具
１０１  マグネット
１０２  シャフト
１０３  フランジ部材
１０４  軸受け
１０５  オイルシール
１０６  感光体
１０７  トナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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