專利名稱：中空軸、磁輥以及顯影輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于磁輥的圓筒狀的中空軸、包括該中空軸和貼附在該中空軸外周面上的圓筒狀永磁體的磁輥、以及包括套管和設(shè)置在該套管內(nèi)部的磁輥的顯影輥，所述顯影輥用于電子照相裝置等。
背景技術(shù)：
在電子照相裝置中，為了使形成在感光體的表面的靜電圖像顯影而使用通過在由非磁性體構(gòu)成的圓筒狀套管的內(nèi)部設(shè)置磁輥而成的顯影輥，其中，所述磁輥通過在軸上貼附在外周面具有多個(gè)磁極的圓筒狀的永磁體而成(日本國(guó)專利申請(qǐng)公開公報(bào)“特開平5-80657號(hào)”、日本國(guó)專利申請(qǐng)公開公報(bào)“特開2003-100511號(hào)”等)。上述被安裝在電子照相裝置的顯影裝置中的顯影輥通常采用圖6所示的結(jié)構(gòu)。圖6是表示采用現(xiàn)有的圓柱狀軸的顯影輥的剖視圖。在圖6中，101是圓筒狀的永磁體。在永磁體101的外周面上設(shè)置有多個(gè)磁極(未圖示)。在永磁體101的中空部，以同軸的方式貼附有圓柱狀的軸102。由該永磁體101和軸102構(gòu)成磁輥103。顯影輥104包括:磁輥103 ;非磁性圓筒狀的套管105 ;貼附在套管105的兩端的法蘭106、106 ;軸承107、107 ;以及嵌在軸102和法蘭106之間的密封部件108。軸102和軸承107被設(shè)置為相互可自由地進(jìn)行相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。具有如上所述的結(jié)構(gòu)的顯影輥104通過永磁體101和套管105之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，將磁性顯影劑吸附在套管105的外周面上來(lái)形成磁刷，并進(jìn)行預(yù)定的顯影處理。作為永磁體101的成型方法，使用在磁場(chǎng)中擠出成型以磁性粒子和結(jié)合材料作為主要成分的混合物的方法，其中，永磁體101構(gòu)成磁輥103。圖7是表示如上所述的擠出成型裝置結(jié)構(gòu)的一實(shí)例的主要部分縱向剖視圖。在圖7中，31是擠出機(jī)筒，安裝有適當(dāng)?shù)募訜嵫b置(未圖示)，并且以同軸的方式內(nèi)置有螺桿32。33是模套，34是模芯，形成具有環(huán)狀的成型用空間36的擠出成型用模具35，并且一體貼附在擠出機(jī)筒31的排出口處。37是磁軛，其上設(shè)置有磁場(chǎng)取向線圈38，并且在成型用空間36內(nèi)形成取向磁場(chǎng)。磁場(chǎng)取向線圈38經(jīng)由電流控制裝置連接至直流電源(未圖示)。另外，還可以根據(jù)磁輥103的取向，不使用磁場(chǎng)取向線圈，而在磁軛37部分的模33周圍呈圓周狀設(shè)置取向用永磁體。將磁性粒子和結(jié)合材料的混合物加熱混煉之后，例如投入到2軸混煉型擠出成型機(jī)的料斗中，通過混煉螺桿進(jìn)行混煉壓縮，并且在真空室中對(duì)粉碎器裁切后的混合材料進(jìn)行脫氣處理。利用圖7所示的擠出機(jī)筒31和螺桿32將該混合材料從擠出成型用模具35中擠出，從而得到圓筒狀的長(zhǎng)條材料39。將所得到的材料39冷卻后被裁切為預(yù)定的長(zhǎng)度，磁化之后，成為用于前述的顯影棍104的圓筒狀的永磁體101。
發(fā)明內(nèi)容[0009]通過如上所述的方法制造的永磁體，由于擠出時(shí)的不均勻，可能會(huì)形成為沿著軸向彎曲的形狀。例如，由于通過螺桿擠出，因此所形成的永磁體可能會(huì)構(gòu)成螺旋形狀。由于永磁體和套管之間是相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此，當(dāng)永磁體發(fā)生彎曲的情況下，永磁體會(huì)接觸到套管的內(nèi)側(cè)。對(duì)此，通過以同軸方式將圓柱狀軸貼附在永磁體的中心部來(lái)矯正上述的永磁體所發(fā)生的彎曲。但是，在根據(jù)小型化需求而減小永磁體的外徑的情況下，為了彌補(bǔ)磁力降低，需要加厚永磁體的徑向厚度。因而，不得不減小插入至永磁體中的軸的直徑，因此產(chǎn)生強(qiáng)度問題。另外，由于顯影輥的長(zhǎng)條化，需要提高軸的強(qiáng)度。本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種能夠通過采用在外周部形成多個(gè)凹部的圓筒狀的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)輕量化和提高強(qiáng)度的圓筒狀的中空軸、包括該中空軸和貼附在該中空軸的外周面的圓筒狀永磁體的磁輥、以及包括套管和設(shè)置在該套管內(nèi)部的上述磁棍的顯影棍。本發(fā)明的中空軸是磁輥中使用的形成為圓筒狀的中空軸，其特征在于，上述中空軸的外周面上設(shè)置有多個(gè)沿著軸向延伸的凹部。本發(fā)明的中空軸形成為圓筒狀，在其外周面上設(shè)置有沿著軸向延伸的多個(gè)凹部。本發(fā)明的中空軸并不是形成為圓桿，而是形成為圓筒狀，因此重量輕。另外，即使是圓筒狀，但是在外周面上設(shè)置有多個(gè)凹部，因此能夠得到較高的強(qiáng)度。本發(fā)明的中空軸的特征在于，多個(gè)凹部等間隔設(shè)置在所述外周面上。在本發(fā)明的中空軸中，多個(gè)凹部等間隔設(shè)置在外周面上。因此，應(yīng)力均勻地分布，從而可有效提高強(qiáng)度。本發(fā)明的中空軸的特征在于，在內(nèi)周面上設(shè)置有多個(gè)沿著軸向延伸的凸部，設(shè)置在該內(nèi)周面上的多個(gè)凸部和設(shè)置在外周面上的多個(gè)凹部在圓周方向上處于相同的位置處。在本發(fā)明的中空軸中，在內(nèi)周面上設(shè)置有多個(gè)沿著軸向延伸的凸部，并且，所述多個(gè)凸部與外周面上設(shè)置的多個(gè)凹部在圓周方向上的位置相同。從而能夠得到較高的強(qiáng)度。本發(fā)明的中空軸的特征在于，所述多個(gè)凹部沿著軸向呈螺旋狀延伸。在本發(fā)明的中空軸中，多個(gè)凹部沿著軸向呈螺旋狀延伸。由此，應(yīng)力均勻地分布，因而可有效地提高強(qiáng)度。本發(fā)明的磁輥的特征在于，包括:如上所述的中空軸；以及永磁體，形成為圓筒狀，在其外周面上具有多個(gè)磁極，并且其內(nèi)周面貼附于前述的中空軸的外周面。根據(jù)本發(fā)明的磁輥，即使在制作時(shí)永磁體發(fā)生了軸向彎曲，但是，由于中空軸具有足夠的強(qiáng)度來(lái)矯正彎曲的永磁體，因而，即便重量輕也能夠?qū)崿F(xiàn)較高的強(qiáng)度。本發(fā)明的磁輥的特征在于，前述永磁體的形成最強(qiáng)的磁場(chǎng)的部分和前述中空軸的強(qiáng)度最大的部分相貼附。在本發(fā)明的磁輥中，磁場(chǎng)最強(qiáng)的永磁體的部分和中空軸的強(qiáng)度最高的部分相重疊。因而，在磁場(chǎng)最強(qiáng)的部分中也能夠保持強(qiáng)度。本發(fā)明的顯影輥的特征在于，包括:如上所述的磁輥；以及套管，被設(shè)置為覆蓋該磁輥的外周，并且相對(duì)于該磁輥可轉(zhuǎn)動(dòng)地被支承。在本發(fā)明的顯影輥中使用重量輕且強(qiáng)度高的中空軸，從而能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)輕量化和高強(qiáng)度兩種效果。[0026]在本發(fā)明的中空軸中，由于在其外周面上設(shè)置有沿著軸向延伸的多個(gè)凹部，因此能夠兼顧輕量化和高強(qiáng)度。另外，在本發(fā)明的磁輥中，由于使用具有較高的強(qiáng)度的中空軸，因此能夠矯正制作時(shí)發(fā)生彎曲的永磁體。另外，能夠提供采用上述磁輥的顯影輥。
圖1是表示使用本發(fā)明的中空軸的顯影輥的一實(shí)例的剖視圖；圖2A和圖2B是表示本發(fā)明的中空軸的第一實(shí)施方式的圖；圖3A和圖3B是表示本發(fā)明的中空軸的第二實(shí)施方式的圖；圖4A和圖4B是表示本發(fā)明的中空軸的第三實(shí)施方式的圖；圖5是表示中空軸貼附在永磁體的內(nèi)周面上的狀態(tài)(磁輥的構(gòu)成)的剖視圖；圖6是表示使用現(xiàn)有的圓柱狀軸的顯影輥的剖視圖；以及圖7是表示擠出成型裝置的一實(shí)例的主要部分的縱向剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面，根據(jù)表示本發(fā)明實(shí)施方式的附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。圖1是表示使用本發(fā)明的中空軸的顯影輥的一實(shí)例的剖視圖。顯影輥使用具有本發(fā)明的中空軸的磁輥。在圖1中，I是中空?qǐng)A筒狀的永磁體。永磁體I例如通過下述方法制作:在擠出成型裝置(參照?qǐng)D7)中，對(duì)以磁性粒子和結(jié)合材料作為主要成分的混合物施加磁場(chǎng)，并在磁場(chǎng)中使其擠出成型。另外，關(guān)于永磁體的構(gòu)成將在后面闡述。在永磁體I的中空部，以同軸的方式貼附有作為本發(fā)明的特征的圓筒狀的中空軸2。中空軸2由不銹鋼制成，永磁體的內(nèi)周面貼附在中空軸2的外周面上。另外，將在后面闡述關(guān)于中空軸2的構(gòu)成的實(shí)例。上述的永磁體I和中空軸2構(gòu)成本發(fā)明的磁輥10。法蘭3、3通過軸承4、4可自由旋轉(zhuǎn)地安裝在中空軸2的兩端部。形成為中空?qǐng)A筒狀的套管5嵌入法蘭3、3中。套管5由非磁性材料(鋁合金、不銹鋼等)制成。另外，密封部件6嵌在法蘭3和中空軸2之間。通過該密封部件6防止顯影劑進(jìn)入至套管5內(nèi)。本發(fā)明的顯影輥20包括:磁輥10、上述的法蘭3、軸承4、套管5以及密封部件6。具有上述結(jié)構(gòu)的顯影輥20被定位在與顯影裝置內(nèi)的感光鼓相對(duì)，通過永磁體I和套管5之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，固定永磁體1，并轉(zhuǎn)動(dòng)法蘭3)，將磁性顯影劑吸附在套管5的外周面上，從而形成磁刷，并進(jìn)行預(yù)定的顯影處理。以下，對(duì)中空軸2的構(gòu)成實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。(第一實(shí)施方式)圖2A和圖2B是表示中空軸2的第一實(shí)施方式的圖，圖2A是剖視圖，圖2B是平面圖。中空軸2a形成為內(nèi)徑為4mm、外徑為7mm的圓筒狀,在其外周面上,沿著圓周方向等間隔設(shè)置有3個(gè)沿著軸向直線延伸的凹部21a、21b、21c。各凹部21a、21b、21c的形狀相同，凹面形成為圓弧狀，其最大深度是0.5mm。(第二實(shí)施方式)圖3A和圖3B是表示中空軸2的第二實(shí)施方式的圖，圖3A是剖視圖，圖3B是平面圖。中空軸2b形成為內(nèi)徑為4_、外徑為7_的圓筒狀,與第一實(shí)施方式相同，在其外周面上，沿著圓周方向等間隔設(shè)置有3個(gè)沿著軸向直線延伸的凹部22a、22b、22c。各凹部22a、22b、22c的形狀相同，凹面形成為圓弧狀，其最大深度是0.5mm。另外，在中空軸2b的內(nèi)周面上，沿著圓周方向等間隔設(shè)置有沿著軸向直線延伸的3個(gè)凸部23a、23b、23c。各凸部23a、23b、23c的形狀相同，凸面形成為圓弧狀，其最大高度是0.5mm。各凹部22a、22b、22c和各凸部23a、23b、23c在圓周方向上處在相同位置上。(第三實(shí)施方式)圖4A和圖4B是表示中空軸2的第三實(shí)施方式的圖，圖4A是剖視圖，圖4B是平面圖。中空軸2c形成為內(nèi)徑為4mm、外徑為7mm的圓筒狀,在其外周面上,沿著圓周方向等間隔設(shè)置有3個(gè)沿著軸向以螺旋狀延伸的凹部24a、24b、24c。各凹部24a、24b、24c的形狀相同，凹面形成為圓弧狀，其最大深度是0.5_。在上述的第一至第三實(shí)施方式中，中空軸不是形成為如同現(xiàn)有的圓柱狀，而是形成為在外周面上設(shè)置多個(gè)凹部的圓筒形狀，因此能夠兼顧輕量化和高強(qiáng)度。另外，使用該中空軸的磁輥和顯影輥能夠在保持充分的強(qiáng)度的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)輕量化。下面，關(guān)于磁輥10 (顯影輥20)中的永磁體I的構(gòu)成以及永磁體I和中空軸之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。另外，中空軸2為第一實(shí)施方式的中空軸2a (參照?qǐng)D2A和圖2B)。圖5是表示在永磁體I的內(nèi)周面上貼附中空軸2a的狀態(tài)(磁輥10的構(gòu)成)的剖視圖。圖5還示出了顯影輥20的套管5表面的磁通密度分布。具體而言，在套管5的表面測(cè)定法線方向的磁通密度，在圖5中示出了其測(cè)定值的絕對(duì)值作為在法線方向的外側(cè)所表示的分布。為了在套管5的表面呈現(xiàn)如圖5所示的非對(duì)稱分布的磁通密度分布，在永磁體I的外周面設(shè)置多個(gè)磁極N1、S1、N2、S2、S3。由上述的多個(gè)磁極引發(fā)的磁通密度分布BN1、BS1、BN2、BS2、BS3表示在套管5表面上的磁通密度分布。各磁通密度分布呈現(xiàn)山型，山型的頂部表示最大磁通密度。在圖5中，最大磁通密度為最大的磁極N2是顯影極,其他的磁極是輔助極。極性相同的磁極SI和磁極S3相鄰并被磁化，從而形成磁通密度分布BSl和磁通密度分布BS3的山型，利用兩者的反磁場(chǎng)來(lái)去除所附著的顯影劑。上述相鄰的極性相同的兩個(gè)磁極的中間部成為磁通密度為O的脫離極。為了形成上述脫離極，在永磁體I的相應(yīng)部分設(shè)置從外周面到內(nèi)周面的切口 la。預(yù)先在永磁體I的內(nèi)周面和/或中空軸2的外周面上涂布粘合劑，在對(duì)準(zhǔn)永磁體I和中空軸2之間的軸向和圓周方向的位置關(guān)系之后,用按壓夾具按壓永磁體I的圓周方向上偏離切口 Ia約180度的位置的外周面，并在該狀態(tài)下，向永磁體I的中空部Ib插入中空軸2，從而將永磁體I與中空軸2貼附在一起。此時(shí)，對(duì)準(zhǔn)永磁體I和中空軸2之間的位置，使得永磁體I的最大磁通密度達(dá)到最大值的的部分(磁極N2)和中空軸2的強(qiáng)度最高的部分在圓周方向上處于相同的位置。從而能夠在最大磁通密度達(dá)到最大值的部分中也保持較高的強(qiáng)度。在圖5中，進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)，使得中空軸2的軸向直線延伸的凹部中的一個(gè)和永磁體I的最大磁通密度達(dá)到最大值的部分(磁極N2)在圓周方向上處于大致相同的位置。[0056]另外，將永磁體I的內(nèi)徑形成為稍小于中空軸2的外徑，利用按壓夾具按壓永磁體I的外周面時(shí)永磁體I的中空部Ib的擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)永磁體I和中空軸2之間的可靠貼附效
果O在本發(fā)明的磁輥10和顯影輥20中，由于使用上述能夠兼顧輕量化和高強(qiáng)度效果的中空軸2 (2a、2b、2c)，因此，即使實(shí)現(xiàn)了輕量化也能確保高強(qiáng)度。另外，由于本發(fā)明的磁輥所使用的中空軸的強(qiáng)度較高，因此能夠容易地矯正在制作時(shí)彎曲的永磁體。另外，作為中空軸2的實(shí)例，對(duì)第一至第三實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是，還可以構(gòu)成為對(duì)第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式進(jìn)行組合的結(jié)構(gòu)。換言之，還可以設(shè)為形成如下的構(gòu)成:在中空軸中，其外周面上設(shè)置有沿著軸向以螺旋狀延伸的3個(gè)凹部，并且，在其內(nèi)周面上設(shè)置沿著軸向以螺旋狀延伸的3個(gè)凸部且該凸部與前述的凹部在圓周方向上處在相同的位置上。另外，雖然在上述的實(shí)施方式中設(shè)置了 3個(gè)凹部和/或凸部，但是該數(shù)量并不限于3個(gè)，還可以是2個(gè)或者4個(gè)以上。基于應(yīng)力均勻化的觀點(diǎn)而言，上述的多個(gè)凹部或者凸部?jī)?yōu)選為在圓周方向上等間隔配置。此外，在上述的實(shí)施方式中，將中空軸的尺寸設(shè)成內(nèi)徑為4mm、外徑為7mm、凹面的最大深度為0.5_，但是上述數(shù)值僅是一實(shí)施例，當(dāng)然還可以設(shè)為其他的尺寸。中空軸的尺寸(內(nèi)徑、外徑、凹面的最大深度)根據(jù)所使用的磁輥或者顯影輥的尺寸、或者中空軸所需具備的強(qiáng)度來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定即可。此外，雖然在上述實(shí)施方式中永磁體具有極各向異性，但是，當(dāng)對(duì)于磁通密度的要求不高時(shí)，還可以為極各向同性，而不是為極各向異性。另外，應(yīng)理解為所公開的實(shí)施方式在所有層面上僅是示例性的，而不是對(duì)本發(fā)明加以限制。本發(fā)明的范圍并不由上述的說(shuō)明所限定，而是根據(jù)權(quán)利要求書的范圍所確定，并且包括與權(quán)利要求書的等同的意義和范圍內(nèi)的所有修改。
權(quán)利要求1.一種中空軸，該中空軸用于磁輥中并形成為圓筒狀，其特征在于， 在所述中空軸的外周面上設(shè)置有沿著軸向延伸的多個(gè)凹部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空軸，其特征在于， 所述多個(gè)凹部被等間隔配置在所述外周面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中空軸，其特征在于， 在所述中空軸的內(nèi)周面上設(shè)置有沿著軸向延伸的多個(gè)凸部，設(shè)置在所述內(nèi)周面上的多個(gè)凸部和設(shè)置在所述外周面上的多個(gè)凹部在圓周方向上處在相同的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中空軸，其特征在于， 所述多個(gè)凹部沿著軸向呈螺旋狀延伸。
5.一種磁輥，其特征在于，包括: 權(quán)利要求1或2所述的中空軸；以及 永磁體，形成為圓筒狀，在所述永磁體外周面上具有多個(gè)磁極，所述永磁體內(nèi)周面貼附在所述中空軸的外周面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁輥，其特征在于， 所述永磁體形成最強(qiáng)磁場(chǎng)的部分和所述中空軸的強(qiáng)度最高的部分貼附在一起。
7.一種顯影輥，其特征在于，包括: 權(quán)利要求5所述的磁輥；以及 套管，被設(shè)置為覆蓋所述磁輥的外周，并且相對(duì)于所述磁輥被能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。
專利摘要本實(shí)用新型公開了中空軸、磁輥以及顯影輥。具體地，所述中空軸用于磁輥中并形成為圓筒狀，在中空軸的外周面上設(shè)置有沿著軸向延伸的多個(gè)凹部。所述磁輥包括上述中空軸，以及，永磁體，形成為圓筒狀，在永磁體外周面上具有多個(gè)磁極，永磁體內(nèi)周面貼附在所述中空軸的外周面上。所述顯影輥，包括上述磁輥，以及，套管，被設(shè)置為覆蓋所述磁輥的外周，并且相對(duì)于所述磁輥被能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。
文檔編號(hào)G03G15/09GK202939412SQ201220443320
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者穐吉建策, 小野累信 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社