JP2005107458A

JP2005107458A - マグネットローラ

Info

Publication number: JP2005107458A
Application number: JP2003344500A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Mukoyama; 慶彦向山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】少なくとも一方の軸部は、本体部の端面に設けられた穴部に圧入されてなる短軸挿入型のマグネットローラにおいて、端部磁力の増加を抑制して、端部での画像への悪影響を抑えることのできるマグネットローラを提供する。
【解決手段】マグネットローラの穴部の周りの本体部肉厚を、最大磁力の磁極に対応する周方向位置で最小とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料よりなる円柱状の本体部と、本体部の両端面に配設されたそれぞれの軸部とを具え、少なくとも一方の軸部は、本体部の端面に設けられた穴部に圧入されてなるマグネットローラに関し、特にその長手方向の磁力分布を改善したものに関する。

複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などにおいて、感光ドラム等の潜像保持体上の静電潜像を可視化する現像方式として、回転するスリーブ内に樹脂磁石により形成されたマグネットローラを配設し、スリーブ表面に担持したトナーをマグネットローラの磁力特性により潜像保持体上に飛翔させる、ジャンピング現象によって、潜像保持体表面にトナーを供給し、静電潜像を可視化する現像方法が知られている。

そのマグネットローラを製造するに際しては、ナイロンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂のバインダにフェライト等の磁性粉体を混合分散した樹脂材料を、金型のキャビティの磁場中に射出して、磁性粉体を配向させ、円柱状のマグネットローラ本体部を製造することが、広く行われている。

また、軸部の形成に関しては、本体部と同時に両軸部も同時に射出成型して形成する、いわゆる、軸一体型マグネットローラとして形成する方法、両軸を一本の金属シャフトで構成しこの金属シャフトをインサートしたキャビティに前記樹脂材料を射出し、いわゆる金軸付きマグネットローラとして形成する方法、および、本体部の少なくとも一端に穴部が形成された本体部を射出成型し、この穴部に短軸を挿入して形成する方法などが知られていて、この短軸挿入による方法は、低コストにして精度の高い軸部が得られるという特長がある（例えば、特許文献１参照。）。

一方、マグネットローラの磁極の軸方向磁力分布は、できるだけ均一であることが、プリンタや複写機での画像形成上好ましいが、一般的に、マグネットローラ端部の磁力は、周方向に隣接する磁極からの磁力線に加えて、軸方向端部からの磁力線も回り込んでくるため、軸方向中央部に対比して増加する傾向があり、この端部の磁力の増加を抑制することが課題であった。図１は、この問題を説明するために示す、磁極の軸方向磁力分布図である。横軸は、マグネットローラの長さ方向位置を、中心からの位置を表わしたものであり、縦軸は、マグネットローラの磁極の磁力を、この磁極から所定距離、例えば、１ｍｍだけ半径方向外側に離れた位置における半径方向の磁束密度の大きさで表わしたものである。

図１において、マグネットロールの磁力が画像に影響する磁力有効範囲を、長さ方向の中心から距離ｄ_０までとし、中心位置での磁力をＦｍｉｎ、たとき、位置ｄ_０における磁力をFｍａｘとすると、この範囲内において、磁力分布Ｇの長さ方向の磁力の変化（ばらつき）は（Ｆｍａｘ−Ｆｍｉｎ）である。この磁力ばらつきに起因する画像への影響を抑制しようとすると、磁力分布Ｇ’のように端部磁力の増加を抑えて、位置ｄ_０における磁力をＦｍａｘ’とする必要がある。
特開平７−２３０２１６号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、少なくとも一方の軸部は、本体部の端面に設けられた穴部に圧入されてなる短軸挿入型のマグネットローラにおいて、
端部磁力の増加を抑制して、端部での画像への悪影響を抑えることのできるマグネットローラを提供する。

（１）本発明は、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料よりなる円柱状の本体部と、本体部の両端面に配設されたそれぞれの軸部とを具え、少なくとも一方の軸部は、本体部の端面に設けられた穴部に圧入されてなり、複数の磁極が周方向に沿って配置されたマグネットローラにおいて、
前記穴部の周りの本体部肉厚が、最大磁力の磁極に対応する周方向位置で最小となるよう構成されてなるマグネットローラである。

（２）本発明は、（１）において、前記穴部の断面形状を、円の一部を一カ所だけ切り欠いたＤ字形状とし、円の中心を本体部中心軸に合致させるとともに、Ｄカット面を、最大磁力の磁極に対応する周方向位置から離隔させて配置してなるマグネットローラである。

（３）本発明は、（１）において、前記穴部の周りの本体部肉厚を、磁力の大きい磁極に対応する周方向位置では小さく、磁力の小さな磁極の周方向位置では大きくしてなるマグネットローラである。

所定の周方向位置において端部磁力の増加を抑えようとするとき、この周方向位置における、マグネットローラ端部の外径を小さくすれば、マグネットローラ表面と磁力測定位置との距離が広くなり、磁力増加を抑えることができることは知られているが、このほかにも、この周方向位置における、本体部端面に彫り込みを入れることにより端部からの回り込んでくる磁力線を低減することができ、その際、磁極の磁力が強ければ回り込んでくる磁力線も多いため磁力の強い磁極ほどこの方法による低減効果が大きく、また、彫り込みを設ける位置がマグネットローラ表面に近いほど、すなわち、彫り込みの外輪郭からマグネットローラ表面までの本体部肉厚が薄くなればなるほどその低減効果は大きいことが分かった。

本発明のマグネットローラによれば、前記穴部の周りの本体部肉厚を、最大磁力の磁極に対応する周方向位置で最小としたので、端部磁力の増加のもっとも大きい、最大磁力の磁極において、端部からの磁力線の回り込みを抑えて、端部磁力の増加を抑制することができる。

さらに、前記穴部の断面形状を円の一部を一カ所だけ切り欠いたＤ字形状とした場合には、切り欠かれた平面部であるＤカット面を最大磁力の磁極に対応する周方向位置から離隔させて配置することにより、この穴部に挿入された短軸の相対回転を防止できることに加えて、最大磁力の磁極において、Ｄカット面に対応する厚肉部からの磁力線の回り込みを抑えて、端部磁力の増加を抑制することができる。

また、前記穴部の周りの本体部肉厚を、磁力の大きい磁極に対応する周方向位置では小さく、磁力の小さな磁極の周方向位置では大きくすることにより、端部磁力の増加が大きい磁極ではこれを大きく抑制するとともに、端部磁力の増加が小さい磁極では少しだけ抑制して、全部の磁極における端部での磁力の増減をバランスよく抑えることができる。

本発明の実施形態について、図２〜図３に基づいて説明する。図２は、本実施形態のマグネットローラを一方の軸部を組み立てる前の状態で示す斜視図である。マグネットローラ１は樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料よりなる円柱状の本体部２と、本体部２の両端面２ａ、２ｂに配設されたそれぞれの軸部３、４とを具え、少なくとも一方の軸部３は、本体部２の端面２ａに設けられた穴部５に圧入されてなる。

穴部５の断面形状は、円の一部を切り欠いたＤ字形状とし、円の中心を本体部中心軸に合致させるとともに、Ｄカット面５ａを設け、Ｄカット面５ａを、軸部３を穴部５に挿入したあとの、これら相互の相対回転を防止する周り止め手段として機能させる。

図３は、マグネットローラ１の周方向の磁力分布をＤ字形状の穴部に対応させて花びら図法によって示す磁力分布図である。このマグネットローラ１は、４個の磁極、Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２を有し、このうち、Ｎ１が最大磁力の磁極であり、すなわち、このことは、Ｎ１のピーク磁力Ｎ１ｍａｘは、他の磁極のピーク磁力のいずれよりも大きいことを意味している。そして、このとき、穴部５の周りの本体部肉厚ｔは、磁極Ｎ１に対応する周方向位置で最小となるよう構成される。実際には、図３に示す例は、Ｄカット面５ａの真反対に磁極Ｎ１が配置されていて、Ｄカット面５ａに対応する周方向部分を除いては、穴部５の周りの本体部肉厚ｔはすべて同じあるが、いずれにしても、磁極Ｎ１に対応する周方向位置での肉厚ｔは最小である。

図４は、図３に示した磁力分布と同じ磁力分布をもち、端部の穴部の形状を図３のものと異ならせた他の実施形態のマグネットローラの穴部の形状を示す側面図であり、磁力分布も合わせて示した。マグネットローラ１１の穴部１５の断面形状は、円を３カ所切り欠いた形状をなし、もっとも磁力の高い磁極Ｎ１に対応する周方向位置においては、切り欠きはなく円弧１５ａが穴部の外周面を構成し、穴部１５の周りの肉厚ｔ１はここでは最小である。

Ｓ１極、Ｓ２極は、互いにほぼ同じ磁力を有する磁極であり、Ｎ１極よりは低いが、Ｎ２極よりは高い。穴部１５の、これらの磁極に対応する周方向位置は切り欠かれてカット面１５ｂ、１５ｃが形成され、ここでの前記肉厚ｔ２、ｔ３は、ｔ１より大きい。Ｎ２極はいずれの極よりも磁力が低く、穴部１５の、Ｎ２極に対応する周方向位置には深く切り欠かれてカット面１５ｄが形成され、ここでの肉厚ｔ４はｔ１〜ｔ３のいずれよりも大きい。このように磁極の磁力の大小に応じて肉厚に大小を付けることにより、すべての極において、軸方向中央部との磁力の増減がほとんどないマグネットローラ１１を構成することができる。

図３に示す周方向磁力分布と、この磁力分布における最大磁力の磁極の真反対側にＤカット面５ａを有するＤ字形状の穴部５とを具えたマグネットローラ１を実施例として、同じ磁力分布を有し同じ外形状の軸一体型マグネットローラ、すなわち軸部も本体部と同じ材料で一体的に射出成型されてなるマグネットローラを比較例１、実施例と同じ磁力分布とＤ字形状の穴部５とを有するが、最大磁力の磁極Ｎ１の周方向位置を穴部５のＤカット面５ａの位置に合致させて形成されたマグネットローラを比較例２として、実施例、比較例１、および、比較例２における、最大磁力の磁極Ｎ１と、磁極Ｎ１とほぼ対角に位置する磁極Ｎ２とについて、端部磁力の、中央部磁力に対する増加量を比較した。磁極Ｎ１に対応する比較結果を表１に、磁極Ｎ２に対応する比較結果を表２に、それぞれ示す。

なお、表１中の、Ｆｍａｘ、Ｆｍｉｎは、図１における磁力有効範囲ｄ_０での磁力、および、長さ方向中心における磁力を、それぞれ示す。また、実施例、比較例１、比較例２において、マグネットローラの外径は１６ｍｍ、軸半径ｒ_１は４ｍｍ、Ｄカット面５ａの回転中心からの距離ｄ_１は２ｍｍであり、これらの寸法は、比較例１の軸一体型マグネットローラの場合についても同様である。また、実施例、比較例２における穴部５の深さは５ｍｍである。

表１、表２から明らかなように、単に穴部を設けるだけでは、比較例１に対する比較例２のように、端部磁力の増加を抑制する効果は小さいが、最大磁力の磁極を、Ｄカット面から離れたＤカット面の反対側に配置することにより増加率を大きく抑えることができ、その効果は、特に強い磁極で顕著である。

本発明のマグネットローラによれば、前記穴部の周りの本体部肉厚を、最大磁力の磁極に対応する周方向位置で最小としたので、もっとも端部磁力の増加のもっとも大きい、最大磁力の磁極において、端部からの磁力線の回り込みを抑えて、端部磁力の増加を抑制することができる。

マグネットローラの軸方向磁力分布を示す斜視図である。本発明に係る実施形態のマグネットローラを示す斜視図である。マグネットローラの周方向磁力分布を示す磁力分布図である。他の実施形態のマグネットローラの穴部の正面図である。

符号の説明

１マグネットローラ
２本体部
２ａ、２ｂ本体部の端面
３軸
４軸
５穴部
５ａＤカット面
１１マグネットローラ
５穴部
５ａ円弧
５ｂ〜５ｄカット面

Claims

樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料よりなる円柱状の本体部と、本体部の両端面に配設されたそれぞれの軸部とを具え、少なくとも一方の軸部は、本体部の端面に設けられた穴部に圧入されてなり、複数の磁極が周方向に沿って配置されたマグネットローラにおいて、
前記穴部の周りの本体部肉厚が、最大磁力の磁極に対応する周方向位置で最小となるよう構成されてなるマグネットローラ。
前記穴部の断面形状を、円の一部を一カ所だけ切り欠いたＤ字形状とし、円の中心を本体部中心軸に合致させるとともに、Ｄカット面を、最大磁力の磁極に対応する周方向位置から離隔させて配置してなる請求項１に記載のマグネットローラ。
前記穴部の周りの本体部肉厚を、磁力の大きい磁極に対応する周方向位置では小さく、磁力の小さな磁極の周方向位置では大きくしてなる請求項１に記載のマグネットローラ。