JPH096136A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スリーブと永久磁石との間の軸方向および周
方向間隙が一定に保たれ、スリーブ外周面上に均一かつ
高磁力を発生させて良好な現像画像を得ると共に、小
型、かつ低製造コストの現像装置を提供する。 【構成】 円筒状に形成した焼結フェライト磁石と、薄
肉中空円筒状に形成され前記永久磁石に外装された非磁
性体からなるスリーブと、前記スリーブと前記永久磁石
との間に配設され両者を同芯状に支持する厚さ０．０２
〜０．５mmの自己潤滑性非磁性材料からなる滑り軸受
と、前記スリーブの少なくとも一端外周部に設けられ前
記スリーブを回転させる駆動伝達部材とを有し、前記永
久磁石の両端は前記スリーブの両端から突出するように
配設されると共に現像剤槽の構成部材に装着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置や静電気
録装置において現像部を構成する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真装置や静電気録装置など
においては、磁性現像剤（磁性キャリアとトナーからな
る二成分系現像剤、一成分系磁性トナー等）の搬送手
段、例えば現像ロールやクリーニングロールとして、非
磁性スリーブの内部に複数個の磁極を有する永久磁石を
配置し、両者を相対的に回転させるように構成した現像
装置が多用されている。この現像装置は、図４に示すよ
うな構造のものが多い。図４において、１は軸方向にの
びる複数個の磁極を表面に有する永久磁石２を金属材料
からなるシャフト３の周囲に固着した永久磁石部材であ
る。永久磁石２は、例えば焼結フェライト磁石で形成し
てもよいし、あるいは強磁性粉末と樹脂との混合物を射
出成形若しくは押出成形等の手法により一体成形する。
この永久磁石部材１は円筒状のスリーブ４の内部に設け
られている。フランジ５、６の内部には軸受７、８が嵌
装されており、この軸受７、８によりシャフト３が支持
される。このような構成によりスリーブ４と永久磁石部
材１とが相対的に回転することによって、スリーブ４上
に現像剤を吸着して磁気ブラシを形成し、所定の現像作
業を行うのである。

【０００３】しかし、上記のような従来の構造では、大
別して二つの問題があった。第１の問題は製造コストで
ある。従来の構造ではシャフトに段付き加工を施し、か
つシャフトと永久磁石との接着が必要であり、部品点数
が多く組立に要する時間および工数が多大となり、ひい
ては生産性が低いと共にコスト高になるという問題であ
る。第２の問題は現像装置の小型化が困難なことであ
る。近年、複写機の小型化の要請が強くなり、それに伴
い現像装置の小型化が要求されている。それにはマグネ
ットロールの小径化が欠かせない。しかし、シャフトを
残したまま永久磁石２を小径にすれば磁石体積が少なく
なるため現像に必要な磁力が得られず、現像能力が低下
するという問題が生じる。これらの問題を解決するため
にシャフトレスマグネットロールが多用される傾向にあ
る。

【０００４】シャフトレスマグネットロールを使った現
像装置に関連する従来技術としては、例えば実公平６−
３３４８５号、特開昭６２−８１００９号、特開平６−
２３０６７８号などがあり、その一例を図５に示す。同
図において、スリーブ４は非磁性材料により薄肉中空円
筒状に形成し、スリーブ４の一端にはシャフト部５ａを
外方に突設させたフランジ５が固着されている。次にス
リーブ４の内側両端部には自己潤滑性を有する材料で形
成した滑り軸受９、１０が配設されスリーブ４と永久磁
石２との間の空隙を確保する。尚、フランジ５の側に装
着する滑り軸受９はメクラ穴状または永久磁石２がフラ
ンジ５に直接接触しない構造とするが、他の側に装着す
る滑り軸受１０は貫通穴を設けたものとする。次に永久
磁石２は中実円柱状に形成され、前記滑り軸受９、１０
間に嵌装し、その一端を前記スリーブ４の端部および滑
り軸受１０から突出させ、カバー部材１１を介して現像
剤槽の構成部材１４に固定される。永久磁石２は磁粉を
プラスチック等の有機重合体で結合したボンド磁石（射
出成形、押出成形等による）で形成する場合が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な従来
のシャフトレスマグネットロールを使った現像装置で
は、ボンド磁石で永久磁石２を形成した場合は、小径化
により剛性が不足するために該永久磁石２が自重等によ
って撓んでしまい、スリーブ４と永久磁石２との間の間
隙が不均一になり、このためにスリーブ４表面の磁力が
不均一になり現像不良を生じるという問題が発生する。
更に、永久磁石２の撓みが大きくなるとスリーブ４の回
転に伴ってスリーブ４と永久磁石２とが摺擦し、スリー
ブ４の回転に余分なトルクを要するという問題も生じ
る。

【０００６】また、スリーブ４を回転させるためにシャ
フト部５ａを外方に突設させたフランジ５が必要であ
り、且つそれをスリーブ４に固着しなければならない。
さらにシャフト部５ａを現像剤槽に軸受を介して支持し
なければならない（図示せず）など、シャフトレス化が
不十分である。そのために、シャフトレス化の利点であ
る製造コストの低減が十分に図れていないという問題が
ある。

【０００７】そこで本発明は、従来技術のこのような問
題点に鑑みてなされたもので、その目的は、スリーブと
永久磁石との間の軸方向および周方向間隙が一定に保た
れ、スリーブ外周面上に均一かつ高磁力を発生させて良
好な現像画像を得ると共に、小型、かつ低製造コストの
現像装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の現像装置では、円筒状に形成した焼結フェラ
イト磁石と、当該永久磁石に外装され薄肉中空円筒状に
形成した非磁性体からなるスリーブと、当該スリーブと
前記永久磁石との間に配設され両者を同芯状に支持する
厚さ０．０２〜０．５mmの自己潤滑性非磁性材料からな
る滑り軸受と、前記スリーブの少なくとも一端外周部に
設けられ前記スリーブを回転させる駆動伝達部材とを有
し、前記永久磁石の両端は前記スリーブの両端から突出
するように配設されると共に現像剤槽の構成部材に装着
される。円筒状の焼結フェライト磁石は中心部に穴を有
してもよいし、中実であってもよい。また、円筒状の焼
結フェライト磁石の成形に際しては、その直径に応じて
静水圧プレス法や押し出し法などの手法の内から最も適
した方法を選択すればよい。前記滑り軸受は前記スリー
ブの少なくとも両端内周部と前記永久磁石との間に配設
されることが望ましい。また、前記滑り軸受はスリーブ
と永久磁石の何れか一方に固定されてもよいし、あるい
はいずれにも固定されておらず、遊嵌された状態でもよ
いが通常は永久磁石に固定する。スリーブ上の磁束密度
を高めるには、スリーブと永久磁石とのギャップは小さ
い程良いが高い加工精度が必要になるため０．１ｍｍ程
度が適当である。よって、滑り軸受は厚さ０．１ｍｍ程
度の自己潤滑性非磁性材料で形成された熱収縮性のチュ
ーブ状部材、又はテープとし、永久磁石に貼ることで容
易に固定できる。前記スリーブの駆動伝達部材を導電性
とし、それにブラシを嵌装することで外部より導電路を
形成しスリーブにバイアス電圧を印加することが望まし
い。

【０００９】さらに前記スリーブの一端外周部に設けら
れた前記駆動伝達部材の軸方向内側と前記スリーブの他
端外周部とに自己潤滑性非磁性材料からなるギャップス
ペーサ用カラーを装着することができる。その方法とし
て、まず、感光体ドラムとスリーブとの間の間隙（現像
ギャップ）は通常０．２〜０．６ｍｍ程度であるので、
前記ギャップスペーサ用カラーを０．２〜０．６ｍｍ程
度の所定の厚さの熱収縮性を有するテフロン（デュポン
社の登録商標）などの自己潤滑性非磁性材料で作成す
る。それをスリーブの所定位置に外装し加熱して固定す
る方法などがある。また、前記滑り軸受と同様の方法で
固定することもできる。

【００１０】前記永久磁石の両端は無着磁部とし、当該
無着磁部上に前記駆動伝達部材と前記ギャップスペーサ
用カラーを設けることが望ましい。両端が着磁されてい
ると、後述のシール部材を設けても端部の磁力により磁
性現像剤（通常、平均粒径５〜２０μｍのトナーを含有
している）が端部側に強制的に移動されてスリーブと永
久磁石との隙間に侵入しスリーブの回転を阻害したり、
ギャップスペーサ用カラーを汚染し正確な現像ギャップ
の確保が困難となったりする。

【００１１】前記永久磁石の各端部を、それと同径の非
貫通穴または貫通穴を有する支持部材に嵌装し、少なく
とも一方の端部と当該支持部材とを固定し、各支持部材
を現像剤槽の構成部材に装着する。永久磁石に固定する
支持部材には当該永久磁石の周方向の位置決めができる
よう、外部から見える位置に目印を付けておく。ギャッ
プスペーサ用カラーと感光体ドラムを接触させるために
支持部材に切り欠きを設ける（図２参照）。スリーブ駆
動伝達部材を設ける側はその分、軸方向の切り欠き幅を
広くする。更にスリーブ駆動伝達部材にはブラシが嵌装
されるためブラシの装着口を支持部材に形成する。この
ように永久磁石は支持部材を介して現像剤槽の構成部材
に装着することもできる。

【００１２】前記スリーブと前記支持部材もしくは現像
剤槽の構成部材との間で、且つ前記無着磁部で着磁部に
隣接した位置にシール材を設けることで滑り軸受、ギャ
ップスペーサ用カラー、駆動伝達部材およびブラシが現
像剤で汚れ、機能しなくなることを防止できる。当該シ
ール材はフェルト、ゴム等であり支持部材もしくは現像
剤槽の構成部材に接着などで固定する。また、前記支持
部材と同様にシール材も感光体ドラムに当たる部分は切
り欠く（図２参照）。

【００１３】永久磁石の位置決め方法を含めた組立手順
は次のようになる。 円筒状に形成した焼結フェライト磁石の駆動伝達部材
を設置する側の端部に、着磁時の位置決め部を有する支
持部材を接着する。 上記焼結フェライト磁石を着磁装置にセットし、組立
時の現像剤槽に対する位置関係を考慮して上記焼結フェ
ライト磁石の外周面に形成される磁極の周方向の位置決
めをする。その後、必要部に着磁する。 滑り軸受を上記焼結フェライト磁石に固定する。 あらかじめギャップスペーサ用カラーと駆動伝達部材
とを装着したスリーブを前記永久磁石に装着する。 これをあらかじめシール材を付けた現像剤槽の構成部
材に装着し、もう一方の支持部材を装着（永久磁石とは
固定しない）し現像剤槽の構成部材に固定する。 永久磁石に接着されている支持部材を回動し、それに
付けた目印により位置決めをして、現像剤槽の構成部材
に固定する。 バイアス印加用のブラシを装着する。

【００１４】

【作用】本発明においては、マグネットロールを高剛性
かつ安価に製造するために、まず永久磁石をフェライト
等の酸化物焼結材で円筒状（ストレート形状）に形成し
た。つまり、小径でも永久磁石の剛性が高く保たれるの
で撓むことはない。よって、スリーブと永久磁石との間
の間隙が一定に保持でき永久磁石の磁力がスリーブ上に
均一に現出し良好な画像が形成される。

【００１５】また、本発明では、永久磁石が一体に形成
され、永久磁石を軸支するためのシャフトを別部材とし
て必要としないので、部品点数および製造工数が削減で
きマグネットロールをより安価に製造できる。スリーブ
と永久磁石との間に両者を同芯状に支持する自己潤滑性
非磁性材料で形成された滑り軸受が設置されている。こ
の滑り軸受によりスリーブを内周面で摺動支持するので
あるが、設置箇所はスリーブ全長にわたっても、二箇所
以上に分けてもよく、少なくともスリーブ両端部には設
置するのが望ましい。このとき一端では駆動伝達部材と
設置箇所を合わせ、他端ではギャップスペーサ用カラー
と設置箇所を合わせるとスリーブを回転させる力と現像
装置全体を感光体ドラムに押しつける力とを無理なく受
けることができる。これらの構成により、マグネットロ
ールが現像材槽の構成部材に固定されると共に、スリー
ブを滑らかに回転できる。

【００１６】また、本発明の現像装置では、スリーブの
両端外周部にギャップスペーサ用カラーを係止したが、
その厚さを選択することによって現像ギャップを所望の
寸法に設定することができる。従来では、このガイドコ
ロはマグネットロールのシャフトの両端部（スリーブの
両側）に設けられている場合が多かった（図示せず）。
本発明ではマグネットロールにはシャフトは設けられて
いないので間隙設定の機能を持つギャップスペーサ用カ
ラーをスリーブの両端外周部に設けた。このような構成
により現像装置の製造コストを更に低減できる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図により説明する。図１は
本発明の実施例に係る現像装置の縦断面図であり、図２
は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は本発明に係る現像
装置を備える画像形成装置の側面断面図である。図１に
おいてストレート形状に形成された永久磁石２の一端は
支持部材１２に嵌装され、他の一端は支持部材１３に嵌
装および接着される。支持部材１２、１３は更に現像材
槽の構成部材１４、１５にそれぞれ固定される。スリー
ブ４は永久磁石２に外装され、滑り軸受９、１０を介し
て永久磁石２に回転可能に支持される。スリーブ外周面
にはスリーブを回転させるための駆動伝達部材１８と感
光体ドラム９１に当接しギャップを設定するためのギャ
ップスペーサ用カラー１６、１７が取り付けられてい
る。非磁性導電性材料（例えばオーステナイト系ステン
レス鋼）からなる薄板により略コ字形状に形成された、
弾性変形可能なブラシ１９は、その自由端が駆動伝達部
材１８を狭圧するようにブラシ装着口２０から装着さ
れ、駆動伝達部材１８を介しスリーブにバイアス電圧を
印加すると同時にスリーブの軸方向の動きを規制する働
きも兼ねる。シール材２１、２２は図２に示すように感
光体ドラム９１に臨む部分は切り欠かれ、支持部材１
２、１３に接着などの方法で取り付けられる。よって現
像剤のシールはスリーブ外周面との間で行う。

【００１８】図３に示すようにマグネットロール１００
に対向して配置されている感光体ドラム９１は矢印Ａ方
向に回転し、その表面には帯電および露光により静電荷
像が形成される（図示せず）。現像剤９２は現像剤槽９
３に収容されている。現像剤は磁性トナーのみからなる
一成分系現像剤、あるいはトナーと磁性キャリアからな
る二成分系現像剤のいずれでもよい。現像剤槽の出口に
はブレード部材９０がマグネットロールに近接して配置
されている。マグネットロールの磁力によりスリーブ上
に吸着された現像剤はスリーブを矢印Ｂ方向に回転させ
ることにより、このブレード部材によって厚みが規制さ
れると共に摩擦帯電されて（帯電型のトナーの場合）磁
気ブラシを形成する。感光体ドラムに近づくと磁気ブラ
シが感光体ドラム表面を摺擦して（非接触でもよい）静
電荷像が現像される。

【００１９】次に各構成部品について具体的に説明す
る。図１でマグネットロール１００は薄肉中空円筒状の
スリーブ４の内部に、表面に複数個の磁極を有する永久
磁石２を配置して構成される。永久磁石はストレート形
状に形成され、通常、永久磁石の直径が１５ｍｍ以下の
場合は機械的強度等を考慮して中実のものを使用し、１
５ｍｍ以上では材料費等の製造コスト低減に配慮して中
空のものを使用する。本実施例では直径１６．７５ｍｍ
であり、中空部は直径４ｍｍ、長さ３３０ｍｍである。
また、永久磁石は焼結フェライト磁石を使用した。焼結
フェライト磁石はフェライト系樹脂磁石よりも剛性や機
械的強度に優れること、研磨加工を施すと精度よく外面
が仕上がること、それに対し樹脂磁石は外面研磨加工を
施すと磁束が低下し、あるいは磁束密度分布が平坦にな
らないなどの原因により外面研磨加工は通常施さず、そ
のため射出成形したままの低寸法精度で使わなければな
らないこと、などが焼結フェライト磁石を使用する理由
である。焼結フェライト磁石は、例えば押し出し、また
は静水圧プレスによって成形後焼結したものを外周面を
研削加工した酸化物永久磁石とすることができる。ま
た、図１で示す着磁部はシール材２１、２２の内側の領
域Ｂに適宜設定される。

【００２０】永久磁石２の外周部で、スリーブ両端に相
当する位置には厚さ０．１２ｍｍ、幅５．５ｍｍのテフ
ロンテープからなる滑り軸受９、１０を貼付した。滑り
軸受はこの他に、ポリアセタール、４フッ化エチレンな
どの自己潤滑性材料により形成し接着、圧入してもよい
し、熱収縮性チューブも使用できる。また、４フッ化エ
チレンなどの樹脂粉末を静電塗装により永久磁石の外周
にコーティングした後、焼き付けて形成することもでき
る。

【００２１】スリーブ４は、オーステナイト系ステンレ
ス鋼製パイプで形成され、その外径は１８ｍｍ、内径は
１７ｍｍである。スリーブ材料としては、この他にアル
ミニウム合金などの非磁性金属材料あるいは後述する導
電性合成樹脂を用いる。永久磁石の着磁部の長さに対応
してスリーブ表面にサンドブラストなどの粗面化処理を
施すことも可能である。尚、永久磁石に非対称４極の着
磁を施したときスリーブ上の現像磁極の強さは約１００
０ガウスであった。

【００２２】ギャップスペーサ用カラー１６、１７は厚
さ０．５ｍｍ、幅４．５ｍｍのテフロン製熱収縮性チュ
ーブであり、スリーブ４に外装し１５０℃に１０分間保
持して固定した。カラーは、この他に前記滑り軸受と同
じ自己潤滑性材料により形成し接着、圧入してもよい。

【００２３】駆動伝達部材１８は導電性の焼結金属で作
成した。幅４．５ｍｍで外周面にはモジュール１、歯数
２４の歯形を加工し平歯車とした。この平歯車の内周面
には一箇所に突起を設け、それをスリーブの端部に設け
た切り欠きに（図示せず）はめ込むことでスリーブに対
して回転しないようにした。スリーブには切り欠きを設
けず駆動伝達部材を接着などにより固定してもよい。ス
リーブの軸方向の動きのうち、図１において右方向の場
合スリーブは支持部材１２に当接し規制される。この場
合スリーブ４と支持部材１２との間隔は０．５ｍｍ程度
であるため実用上問題はない。スリーブは前述の駆動伝
達部材の突起との係合により左方向へもほとんど動かな
い。駆動伝達部材はポリアセタール、ポリアミド、ＡＢ
Ｓ、ＰＰＳなどの合成樹脂中に炭素繊維、カーボンブラ
ック、炭化ケイ素などの導電性分散剤を混入させ射出成
形するか、焼結合金で作製してもよい。駆動伝達部材は
歯車以外にゴム製のアイドラーホイールなども使用可能
であり、スリーブ４に接着などにより固定してもよい。

【００２４】支持部材１２、１３はマグネットロールの
両端を支持するだけでなく、支持部材を用いることで現
像材槽の構成部材１４、１５の内側は着磁部、即ち現像
領域とし外側は滑り軸受９、１０、ギャップスペーサ用
カラー１６、１７、駆動伝達部材１８、ブラシ１９を設
置し、シール材２１、２２で現像領域と仕切ることでこ
れらが現像剤で汚れ、機能しなくなることを防止でき
る。本実施例では支持部材はＡＢＳ樹脂を切削加工して
作製したが、ポリアセタール、ポリアミド、ＰＰＳなど
の他の合成樹脂で形成してもよく、また射出成形により
作製することもできるし、あるいは金属製としてもよ
い。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上記述の構成、作用により、
スリーブと永久磁石との間の軸方向および周方向間隙が
一定に保たれ、スリーブ外周面上に均一かつ高磁力を発
生させ、もって良好な現像画像が得られると共に、小
型、かつ低製造コストの現像装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る現像装置の縦断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明に係る現像装置を備える画像形成装置の
側面断面図である。

【図４】従来のマグネットロールの縦断面図である。

【図５】従来のシャフトレスマグネットロールの縦断面
図である。

【符号の説明】

１…永久磁石部材、 ２…永久磁石、 ３…シャフト、
４…スリーブ、５、６…フランジ、 ５ａ…シャフト
部、 ７、８…軸受、９、１０…滑り軸受、 １１…カ
バー部材、 １２、１３…支持部材、１４、１５…現像
剤槽の構成部材、 １６、１７…ギャップスペーサ用カ
ラー １８…駆動伝達部材、 １９…ブラシ、 ２０…ブラシ
装着口、２１、２２…シール材、 ９０…ブレード部
材、 ９１…感光体ドラム、９２…現像剤、９３…現像
剤槽、 １００…マグネットロール

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状に形成した焼結フェライト磁石
   と、薄肉中空円筒状に形成され前記永久磁石に外装され
   た非磁性体からなるスリーブと、前記スリーブと前記永
   久磁石との間に配設され両者を同芯状に支持する厚さ
   ０．０２〜０．５mmの自己潤滑性非磁性材料からなる滑
   り軸受と、前記スリーブの少なくとも一端外周部に設け
   られ前記スリーブを回転させる駆動伝達部材とを有し、
   前記永久磁石の両端は前記スリーブの両端から突出する
   ように配設されると共に現像剤槽の構成部材に装着され
   ることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記滑り軸受は前記スリーブの少なくと
   も両端と前記永久磁石との間に配設されることを特徴と
   する請求項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記スリーブの一端外周部に設けられた
   前記駆動伝達部材の軸方向内側と前記スリーブの他端外
   周部とに自己潤滑性非磁性材料からなるギャップスペー
   サ用カラーを装したことを特徴とする請求項１または２
   に記載の現像装置。
4. 【請求項４】 前記永久磁石の両端は無着磁部とし、当
   該無着磁部上に前記駆動伝達部材と前記ギャップスペー
   サ用カラーを設けることを特徴とする請求項１乃至３の
   何れかに記載の現像装置。
5. 【請求項５】 前記永久磁石の各端部を、それと同径の
   非貫通穴または貫通穴を有する支持部材に嵌装し、少な
   くとも一方の端部と当該支持部材とを固定し、各支持部
   材を現像剤槽の構成部材に装着することを特徴とする請
   求項１乃至４の何れかに記載の現像装置。
6. 【請求項６】 前記スリーブと前記支持部材もしくは現
   像剤槽の構成部材との間で、且つ前記無着磁部で着磁部
   に隣接した位置にシール材を設けることを特徴とする請
   求項５に記載の現像装置。
7. 【請求項７】 前記スリーブの駆動伝達部材は導電性で
   あり、それに非磁性導電性材料からなるブラシを嵌装し
   て外部よりスリーブに導電路を形成したことを特徴とす
   る請求項１乃至６の何れかに記載の現像装置。