JP3926597B2 - 現像ローラの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に装着される現像ローラの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真式、その他の、粉体トナーを用いた画像形成において、磁気ブラシ現像は周知であり、画像形成装置において広く利用されている。
【0003】
この種の磁気ブラシ現像では、現像剤担持体外周面に現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、現像領域(現像剤担持体と像担持体の間で現像可能電界が確保されている領域)において、静電潜像が形成された像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によって、上記磁気ブラシから対向する像担持体の潜像面へトナーを選択的に供給付着することにより、現像が行われる。
【0004】
上記現像剤担持体は、通常、円筒状のスリーブ(現像スリーブ)として構成され、このスリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体(磁石ローラ)をスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着される。上記磁石ローラは、複数の磁極を有し、夫々の磁極を形成する磁石が棒状などに構成されていて、特にスリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像極を備えている。上記スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面で穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっており、現像領域に搬送された現像剤は上記現像極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給を行う。
【0005】
このような磁気ブラシ現像において、従来相対するものと考えられていた画像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条件とを高い時点で両立させ、全濃度域にわたって良質な画像を得るための現像装置等を本願出願人は先に提案した(特願2000−29637)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ここで現像ローラの従来のローラ構成及びその製造方法について説明する。
図8に示す現像ローラの製造方法は、金属又は樹脂からなる芯金一体型のホルダ53に、汲み上げ極、搬送極、現像極等を構成する焼結マグネット(フェライトブロック)54を貼り付けた磁石ローラをスリーブ52の内部に配設して現像ローラ51とするものである。これを本願出願人が先に提案した現像装置の現像ローラに適用した場合、図9に示すように、芯金一体型のホルダ23に現像極を構成する3つの希土類マグネットブロック48と主極以外の磁極を構成する複数のフェライトブロック24とを貼り付けた磁石ローラをスリーブ22内に設して現像ローラ21となる。この場合のメリットは磁極の位置精度が高いことであり、デメリットはマグネットブロックを貼り付ける部品のコストが高く、また工数が多く製造コストが高いことである。
【0007】
図10に示す現像ローラの製造方法は、芯金に汲み上げ極、搬送極、現像極等を構成する複数のマグネット(フェライトブロック)63を貼り付けた磁石ローラをスリーブ62の内部に配設して現像ローラ61とするものである。これを提案の現像ローラに適用すると、図11に示すように、芯金35に現像極を構成する3つの希土類マグネットブロック48を貼り付けたフェライトブロック33aと主極以外の磁極を構成する複数のフェライトブロック33とを貼り付けた磁石ローラをスリーブ32内に配設して現像ローラ31とする。この場合のメリットは工数がほぼ図9の場合と同様で、図9で説明した製造方法と比べて芯金のコストが安いということである。しかしながら、全体的に磁極位置精度の確保が難しく、主極も複雑な形状のため成形品形状に高精度が要求されることである。
【0008】
図12に示す現像ローラの製造方法は、スリーブ72の内部に芯金75とマグネットロール73からなる磁石ローラを配設して現像ローラ71とするものであり、特徴としては円周方向で一体形状をしており、射出成形と押出成形による方法がある。提案の現像ローラに適用すると、図13に示すように、フェライトマグネット成形品であるマグネットロール83の現像極に相当する部分に3つの希土類マグネットブロック48を貼り付けた磁石ローラをスリーブ82内に配設して現像ローラ81となる。符号85は芯金である。射出成形のメリットとして高磁力が得やすく磁極位置等比較的安定した特性が得られるが設備が煩雑となり加工タクトもかかる。また押出成形のメリットとして加工タクトが短い反面デメリットとして成形品特性の制御が困難であることが挙げられる。
【0009】
このような従来の現像ローラ製造方法を、上記の本願出願人が先に提案した現像装置の現像ローラに適用する場合、上述の如く提案に係る現像装置の現像ローラにおいては主極部の極間角度が狭くマグネット材料に高い磁気特性が必要であり、また、主極部の精度が従来の現像ローラに比べて高い精度が要求されるため、現像ローラの製造が難しく、製作コストが嵩むという問題があった。
【0010】
さらに、従来の現像ローラ製造方法を連続生産工程において、上記の本願出願人が先に提案した現像装置の現像ローラに適用する場合、図14に示すチャックにてマグネットブロックを位置決め固定し、所定位置(溝部)に当該マグネットブロックを接着していたが、当該マグネットブロックを溝部に貼り付ける時に、当該マグネットブロックがチャック爪の面を擦りながら移動するため、当該爪部でマグネットブロックのカスが発生していた。次のマグネットブロックを位置決め固定する時、当該爪部に発生したカスが位置決め基準(爪の片側)に存することで位置決め不良を引き起こし、その状態で接着してしまうと品質不良を生じるという問題があった。
【0011】
本発明の目的は、従来の製造方法ではマグネットブロックの位置決め固定チャック部に発生することになるカスの発生を極力抑え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、本発明は、非磁性スリーブの内部に磁石ローラを配置した現像ローラであって、前記磁石ローラが、現像極を形成する少なくとも1つのマグネットブロックを保持するような現像ローラの製造方法にして、前記マグネットブロックを保持するために、前記磁石ローラに埋め込み用溝を現像ローラ軸方向に形成し、当該溝に埋め込まれるべきマグネットブロックを、その横断面が磁石ローラ外向きに先細るテーパ部分を有するように、形成し、前記マグネットブロックテーパ部分に対応する部分を有するチャック爪を有した把持手段を用いて、マグネットブロックを埋め込み用溝に対する所定位置へもたらし、マグネットブロックが埋め込み用溝に十分固着するまで押圧することを特徴とする現像ローラの製造方法を提案する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を以下に説明する。先ず本発明に係る現像装置が装着された画像形成装置の作像部を図1により説明する。この画像形成装置はモノクロタイプであるが、当然ながらカラータイプのものにも適用され得るものである。
【0015】
図1において、静電潜像担持体である感光体ドラム1の周囲には、当該ドラム表面を帯電するための帯電装置2、一様帯電処理面に潜像を形成するためのレーザー光線でなる露光3、ドラム表面の潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置4、形成されたドラム上のトナー像を記録紙へ転写するための転写装置5、ドラム上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置7、ドラム上の残留電位を除去するための除電ランプ8が順に配設されている。
【0016】
このような構成において、帯電装置2の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体1は、露光3によって静電潜像を形成され、現像装置4によってトナー像を形成される。当該トナー像は、転写ベルトなどでなる転写装置5によって、感光体ドラム1表面から、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙へ転写される。この転写の際に感光体ドラムに静電的に付着した記録紙は、分離爪によって感光体ドラム1から分離される。そして未定着の記録紙上のトナー像は定着器9によって記録紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置7によって除去され回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム1は除電ランプ8で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。なお、符号6は、図示しない給紙トレイからの記録紙を、感光体1上のトナー像にタイミングを合わせて送出するためのレジストローラである。
【0017】
現像装置4内には、現像剤担持体である現像ローラ41が感光体ドラム1に近接するように配置されていて、双方の対向部分には、感光体ドラムと磁気ブラシが接触する現像領域が形成されている。
【0018】
現像ローラ41は、図2に示すように、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブ45が不図示の回転駆動機構によって図中時計回りに回転されるようになっている。この現像ローラ41の周りには、現像剤の搬送方向(図1で見て時計回り方向)における現像領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ上の現像剤量を規制するドクタブレード42が設置されている。このドクタブレード42と現像スリーブ45との間隔であるドクタギャップは0.4mmに設定されている。更に現像ローラの感光体ドラムとは反対側領域には、現像装置ケーシング内の現像剤を攪拌しながら現像ローラ41へ汲み上げるためのスクリュー44が設置されている。符号43は入口シール部材である。
【0019】
現像ローラ4の現像スリーブ45内には、図2に明示するように、当該現像スリーブ45の周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する磁石ローラが固定状態で備えられている。本実施形態の磁石ローラは、略円筒形状のマグネット47の現像極部に相当する部分に非磁性体のブロックホルダ49を設け、このブロックホルダ49にマグネットブロック48を接合した構成となっている。この磁石体から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ45上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。当該磁気ブラシは現像スリーブ45の回転によって現像スリーブ45と同方向(図で見て時計回り方向)に移送されることとなる。
【0020】
略円筒状マグネット47とマグネットブロック48からなる磁石体は、複数の磁極を有している。図2に示すように、3つのマグネットブロック48によって現像領域部分に現像剤の穂立ちを生じさせる現像極(真ん中のマグネットブロックが本来の主磁極で、両端が当該主磁極の磁力形成を補助する補助磁極をなす)と、現像スリーブ45上に現像剤を汲み上げるための汲み上げ極(図2においてスリーブ45の左斜め下方向に広がるN極)と、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための搬送極(マグネットブロック48による現像主磁極の上流側:図の左側に広がるS極)と、現像後の領域で現像剤を搬送する磁極(マグネットブロック48による現像主磁極の上流側:図の右側のS極)である。本実施形態では、現像極を3つ(3極)のマグネットブロック48により形成しているが、単独のマグネットブロック48或いは2つ(2極)のマグネットブロックにより現像極を形成してもよい。図2には、現像ローラ1における、ローラ半径方向(法線方向)の磁力分布とその大きさを破線により示している。
【0021】
本実施形態の現像装置4は、現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が40%以上であるか、又は現像主磁極の半値幅が22度以下であるように構成されている。現像領域で穂立ちを起こす主磁極の法線方向磁束密度の減衰率を40%以上、好ましくは50%以上とすることで、磁極の減衰率が大きくなり、磁気ブラシの立ち上がり・倒れの間の穂立ち幅が小さくなる。その結果、磁気ブラシは短く且つ密に立ち上がることとなる。このような短く且つ密な立ち上がりをする磁気ブラシは、スリーブ長手方向(ローラ軸方向)において考察すると、立ち上がり・倒れの均一化をもたらすものである。また、磁極の半値幅を狭くすることで、その減衰率が大きくなることが判明している。当該半値幅を22度以下、望ましくは18度以下で構成するのがよい。半値幅とは、法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力(頂点)の半分の値(例えばN極によって作製されている磁石の最高法線磁力が120mT(ミリテスラ)であった場合、半値50%というと60mTである。半値80%という表現もあり、この場合には96mTとなる)を指す部分の角度幅のことである。
【0022】
略円筒状マグネット47は、現像極以外の磁気特性を形成する部分であり、射出成形あるいは押出し成形により製造したものである。材料としては磁性粉に高分子化合物を混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることが多い。磁性粉としてはSrフェライトないしBaフェライトを用い、高分子化合物としては6PAもしくは12PA等のPA(ポリアミド)系材料、EEA(エチレン・エチル共重合体)又はEVA(エチレン・ビニル共重合体)等のエチレン系化合物、CPE(塩素化ポリエチレン)等の塩素系材料、NBR等のゴム材料を使用することができる。当然ながら、フェライト系のマグネットブロックを各磁極部分に配置するように高分子化合物ローラに貼り合わせたものであってもよい。
【0023】
一方、現像極を形成するマグネットブロック48は、現像ローラ軸方向に延びる棒状のブロックであり、その横断面は、図3に示すように、ブロックホルダ溝部に合致する平坦底部と上半に先細るテーパ辺とを有していて、図示の例では変形六角形断面となっている。既述のように現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率を40%以上、又は現像主磁極の半値幅を22度以下とする場合、例えば16〜20mm径の現像ローラであるとスリーブ表面の磁束密度として80〜90mTが必要となり、主極部の希土類マグネットブロック48の形状としては構成上、幅2mm、高さ3mm程度の大きさに収める必要がある。この場合、高い磁気特性を得るため、マグネットブロック48の材料特性としてはBr>0.5T(テラス)、保持力iHc<1200kA/mであることが望ましい。多くはNe系(Ne・Fe・B等)又はSm系(Sm・Co、Sm・Fe・N等)の希土類マグネットもしくはこれらのマグネット粉を上記と同様の高分子化合物と混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることができる。
【0024】
また、互いに異なる極性の2極以上のマグネットブロックを埋め込む部分にのみ高精度な非磁性ホルダ49を用いることにより、現像極の位置精度の高い現像ローラを少ない工数で低コストに製造することができ、磁気ブラシの現像スリーブ長手方向(ローラ軸方向)に対する均一な穂立ちと均一な穂倒れに必要な特性を持った現像ローラを簡単な構成で実現することができる。
【0025】
本発明においては現像極に高精度な磁極配置が求められ、高い磁気特性を有する主極部の希土類マグネットブロック48が非磁性体からなる高精度に加工されたホルダ49に接合されており、これにより磁極位置の高精度化を図ることができ、全濃度域にわたって良質な画像を得るために必要な特性を持った現像ローラを低コストで且つ簡素な構造で提供することができる。なお希土類マグネットホルダ49の材質は非磁性体であることが必要で、金属でもよいし樹脂でもよい。
【0026】
本発明に係る現像ローラの製造方法としては大別して下記の2通りの方法が考えられる。
▲1▼:円筒形状のマグネットを成形・(芯金挿入)・着磁を行い、一体型のマグネットロール47を製作した後、着磁された希土類マグネットブロック48を接合したホルダ49をマグネットロール47に貼り付ける方法。
▲2▼:円筒形状のマグネットを成形(射出成形又は押出し成形)する際にホルダ49を一体成形し、その後、略円筒形状のマグネットロール47に着磁を行い、希土類マグネットブロック48をホルダ49に貼り付ける方法。
【0027】
略円筒状マグネットロール47の製造方法としては上記に示したように、フェライト系磁性粉を用いた材料を用い押出成形もしくは射出成形により成形するのが一般的である。本実施形態の現像装置に用いる現像ローラの場合、最も磁束密度の高い主極部分はマグネットブロック48を埋め込んであるため磁場配向を行わなくても着磁のみにより主極以外の磁気特性を得ることができる。これらのことから略円筒状マグネットロール47を等方性で成形し溝部分にマグネットブロック48を埋め込んだホルダ構造にすることで溝部分の変形が無く、全濃度域にわたって良質な画像を得るために必要な特性を有する現像ローラを高精度かつ容易に得ることができる。
【0028】
本実施形態の現像装置の場合、主極角度の精度が従来よりも高い。主極角度は芯金46の基準面とホルダ49の埋め込み用溝の位置精度によって決まるため、現像ローラの製造工程としては次のような方法が望ましい。
【0029】
磁場成形の場合は、
i):芯金挿入の際に、ホルダ埋め込み用溝の基準面47aに対して芯金基準面46aを定められた角度で挿入し、希土類マグネットブロック48を貼り付けたホルダ49を貼り付ける(図4)。
ii):ホルダ貼り付け用溝47cの底面をR形状(円弧形状)とし、かつホルダ49aの幅に対して余裕を持った寸法で製造し、底面がR形状のホルダ49aを貼り付ける際にローラの芯金基準面46aを検知し芯金基準面に対し希土類マグネットブロック48の磁気特性を検出してホルダ49aを接合する(図5)。
iii):芯金挿入の際に、円筒状マグネットロール47側のホルダ埋め込み用溝に対して芯金基準面を定められた角度となるように挿入し、希土類マグネットブロック48を貼り付けたホルダ49bをホルダ埋め込み用溝に接合する。その際、ホルダ49bの断面形状を扇形とし、ホルダ埋め込み用溝の基準面を扇形ホルダの円弧面でない平面に対応させ、簡単な形状で正確な位置出しを実現させて接合する(図6)。ホルダ埋め込み用溝のなす角度に対して、扇形ホルダの中心角を大きめにとれば、各部材の形状に極端に精度を要求することなしに、主極の位置精度を確実に達成することができる。
【0030】
これらの製造工程において、ホルダの取り付け面の表面粗さを大きくすることで、接着の際に当該面と接着剤等の密着性を高くすることができる。
更に、磁場成形でない場合は、以下の方法でに主極位置(又は溝部)に合わせて他極を着磁することで、全磁極位置が非常に高精度な現像ローラを得ることができる。即ち、iv):上記i)〜iii)において、芯金基準で主極以外の着磁を行い、希土類マグネットブロック48を貼り付けたホルダ49(49a,49b)を貼り付ける。
【0031】
上記のi)の場合、芯金基準面に対して希土類マグネットブロック48の機械的位置を検出して接合する方法のため製造装置は簡素にできる。更にii)では磁気的な位置を検出しているため精度がi)に比べて高い。iii)では、接合と同時に位置決めでき、工数を少なくでき、また位置決めを行うための装置(例えば磁気検出器)を使わなくとも高い位置精度を低コストで製造できるという効果がある。iv)は主極のみならず、他極の位置精度も非常に高く製造できる。
【0032】
マグネットブロック48とホルダ49の接合方法、及びホルダ49と略円筒状マグネット47の接合方法としては種々考えられ、接着剤を用いて接着する方法や、使用する材質によっては超音波振動を利用した溶着工法などがある。ホルダ49と略円筒状マグネット47の接合については既述したので、以下にマグネットブロック48とホルダ49の接合について説明する。
【0033】
接着剤を用いる好適な一例の場合、ホルダ49を透明材質で作り、接着剤として紫外線硬化型接着剤を用いる。ホルダのマグネットブロック取り付け溝は、ブロックの軸方向にうねりが生じないように、軸方向真直度が高精度に加工されている。接合のための装置は、マグネットブロック48を把持しホルダにセットするための把持ユニット、マグネットブロックのうねりを矯正する矯正ユニット、紫外線硬化型接着剤を塗布する塗布ユニット、当該塗布ユニットに内蔵された紫外線照射ユニットなどから構成されている。把持ユニットにおけるマグネットブロックを把持するチャック部並びにうねり矯正ユニットは、マグネットブロックの着脱が容易であるように非磁性体であることが望ましい。これら各ユニットの構成は公知であるので、これらユニットについて個別に説明することは省略する。
【0034】
この公知の接合装置において、マグネットブロックをうねり矯正ユニットに押し付けて、マグネットブロックの軸方向のうねりを矯正した上で、図7に示すように、当該うねり矯正されたマグネットブロック48を把持ユニットのチャック11で把持する一方で、マグネットブロック48を接着するホルダ49の溝部に塗布ユニットを用いて、紫外線硬化型接着剤を塗布し、しかる後にマグネットブロック48を押圧プレート12によりホルダ49の接着位置へにセットする。その際、把持ユニットは、マグネットブロックをチャックしたままとする。チャック11は、マグネットブロック48のテーパ面と接触する爪部と、マグネットブロックを保持する磁性体プレートとから構成されている。図7では便宜上、ホルダ49を円柱状で示しているが、図2などに示すように、略扇状をしているものである。マグネットブロック48を押圧プレート12によりホルダ48の溝部ブロック接着面に押しつける。その際、マグネットブロックは、そのテーパ面がチャック爪部と擦れることがない。マグネットブロック48をホルダ溝部に押しつけたまま、紫外線をホルダに照射して、接着剤を硬化させ、マグネットブロックをホルダに接合する。接合後、押圧プレート12が戻り、マグネットブロックの接着作業が完了する。各マグネットブロック48を全てホルダ49に接合するように上記工程が繰り返される。
【0035】
【発明の効果】
本発明の現像ローラによれば、現像極を形成するマグネットブロックが現像ローラ軸方向に平行に延在しており、且つ当該軸方向に垂直な面のマグネットブロック断面形状が磁石ローラ外向きに先細るテーパ部分を有して構成され、また、このような現像ローラを製造するにあたっては、マグネットブロックを保持するために、磁石ローラに埋め込み用溝を現像ローラ軸方向に形成し、当該溝に埋め込まれるべきマグネットブロックを、その横断面が磁石ローラ外向きに先細るテーパ部分を有するように形成し、マグネットブロックテーパ部分に対応する部分を有するチャック爪を有した把持手段を用いて、マグネットブロックを埋め込み用溝に対する所定位置へもたらし、マグネットブロックが埋め込み用溝に十分固着するまで押圧するようになっているので、従来よりも高精度で且つ加工時に発生していたブロックカスを回避しながら、現像ローラ製造が可能となり、品質及び生産性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る現像装置が装着された画像形成装置の作像部付近を示す概略構成図である。
【図2】 本発明による現像装置の現像ローラの磁力分布と磁力の大きさを示す図である。
【図3】 その現像ローラのマグネットブロックの別例を示す部分断面図である。
【図4】 本発明による現像ローラ製造方法の一例を示す説明図である。
【図5】 本発明による現像ローラ製造方法の別の例を示す説明図である。
【図6】 本発明による現像ローラ製造方法の更に別の例を示す説明図である。
【図7】 本発明によるマグネットブロック接着用のチャックの作動を説明する概念図である。
【図8】 従来の現像ローラ製造方法の一例を示す説明図である。
【図9】 従来の現像ローラ製造方法を適用した現像ローラとその製造方法を説明する断面図である。
【図10】 従来の現像ローラ製造方法の別の例を示す説明図である。
【図11】 従来の現像ローラ製造方法を適用した現像ローラの別例とその製造方法を説明する断面図である。
【図12】 従来の現像ローラ製造方法のさらに別の例を示す説明図である。
【図13】 従来の現像ローラ製造方法を適用した現像ローラの更に別の例とその製造方法を説明する断面図である。
【図14】 従来のマグネットブロック接着用のチャックの作動を説明する概念図である。
【符号の説明】
41 現像ローラ
45 現像スリーブ(現像剤担持体)
46 芯金
47 円筒状マグネット
48 マグネットブロック
49 ホルダ
Claims (1)
- 非磁性スリーブの内部に磁石ローラを配置した現像ローラであって、前記磁石ローラが、現像極を形成する少なくとも1つのマグネットブロックを保持するような現像ローラの製造方法にして、
前記マグネットブロックを保持するために、前記磁石ローラに埋め込み用溝を現像ローラ軸方向に形成し、
当該溝に埋め込まれるべきマグネットブロックを、その横断面が磁石ローラ外向きに先細るテーパ部分を有するように、形成し、
前記マグネットブロックテーパ部分に対応する部分を有するチャック爪を有した把持手段を用いて、マグネットブロックを埋め込み用溝に対する所定位置へもたらし、
マグネットブロックが埋め込み用溝に十分固着するまで押圧すること
を特徴とする現像ローラの製造方法。
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