專利名稱：中空軸、磁輥以及顯影輥的制作方法
技術領域：
本發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、以及包括套管和設置在該套管內部的磁輥的顯影輥，所述顯影輥用于電子照相裝置等。
背景技術：
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成的圓筒狀套管的內部設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磁極的圓筒狀的永磁體而成(日本國專利申請公開公報“特開平5-80657號”、日本國專利申請公開公報“特開2003-100511號”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所示的結構。圖6是表示采用現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的外周面上設置有多個磁極(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被設置為相互可自由地進行相對轉動。具有如上所述的結構的顯影輥104通過永磁體101和套管105之間的相對轉動，將磁性顯影劑吸附在套管105的外周面上來形成磁刷，并進行預定的顯影處理。作為永磁體101的成型方法，使用在磁場中擠出成型以磁性粒子和結合材料作為主要成分的混合物的方法，其中，永磁體101構成磁輥103。圖7是表示如上所述的擠出成型裝置結構的一實例的主要部分縱向剖視圖。在圖7中，31是擠出機筒，安裝有適當的加熱裝置(未圖示)，并且以同軸的方式內置有螺桿32。33是模套，34是模芯，形成具有環狀的成型用空間36的擠出成型用模具35，并且一體貼附在擠出機筒31的排出口處。37是磁軛，其上設置有磁場取向線圈38，并且在成型用空間36內形成取向磁場。磁場取向線圈38經由電流控制裝置連接至直流電源(未圖示)。另外，還可以根據磁輥103的取向，不使用磁場取向線圈，而在磁軛37部分的模33周圍呈圓周狀設置取向用永磁體。將磁性粒子和結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的料斗中，通過混煉螺桿進行混煉壓縮，并且在真空室中對粉碎器裁切后的混合材料進行脫氣處理。利用圖7所示的擠出機筒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條材料39。將所得到的材料39冷卻后被裁切為預定的長度，磁化之后，成為用于前述的顯影棍104的圓筒狀的永磁體101。
發明內容[0009]通過如上所述的方法制造的永磁體，由于擠出時的不均勻，可能會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構成螺旋形狀。由于永磁體和套管之間是相對轉動的，因此，當永磁體發生彎曲的情況下，永磁體會接觸到套管的內側。對此，通過以同軸方式將圓柱狀軸貼附在永磁體的中心部來矯正上述的永磁體所發生的彎曲。但是，在根據小型化需求而減小永磁體的外徑的情況下，為了彌補磁力降低，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，因此產生強度問題。另外，由于顯影輥的長條化，需要提高軸的強度。本發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凹部的圓筒狀的結構來實現輕量化和提高強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、以及包括套管和設置在該套管內部的上述磁棍的顯影棍。本發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置有多個沿著軸向延伸的凹部。本發明的中空軸形成為圓筒狀，在其外周面上設置有沿著軸向延伸的多個凹部。本發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，但是在外周面上設置有多個凹部，因此能夠得到較高的強度。本發明的中空軸的特征在于，多個凹部等間隔設置在所述外周面上。在本發明的中空軸中，多個凹部等間隔設置在外周面上。因此，應力均勻地分布，從而可有效提高強度。本發明的中空軸的特征在于，在內周面上設置有多個沿著軸向延伸的凸部，設置在該內周面上的多個凸部和設置在外周面上的多個凹部在圓周方向上處于相同的位置處。在本發明的中空軸中，在內周面上設置有多個沿著軸向延伸的凸部，并且，所述多個凸部與外周面上設置的多個凹部在圓周方向上的位置相同。從而能夠得到較高的強度。本發明的中空軸的特征在于，所述多個凹部沿著軸向呈螺旋狀延伸。在本發明的中空軸中，多個凹部沿著軸向呈螺旋狀延伸。由此，應力均勻地分布，因而可有效地提高強度。本發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磁極，并且其內周面貼附于前述的中空軸的外周面。根據本發明的磁輥，即使在制作時永磁體發生了軸向彎曲，但是，由于中空軸具有足夠的強度來矯正彎曲的永磁體，因而，即便重量輕也能夠實現較高的強度。本發明的磁輥的特征在于，前述永磁體的形成最強的磁場的部分和前述中空軸的強度最大的部分相貼附。在本發明的磁輥中，磁場最強的永磁體的部分和中空軸的強度最高的部分相重疊。因而，在磁場最強的部分中也能夠保持強度。本發明的顯影輥的特征在于，包括:如上所述的磁輥；以及套管，被設置為覆蓋該磁輥的外周，并且相對于該磁輥可轉動地被支承。在本發明的顯影輥中使用重量輕且強度高的中空軸，從而能夠同時實現輕量化和高強度兩種效果。[0026]在本發明的中空軸中，由于在其外周面上設置有沿著軸向延伸的多個凹部，因此能夠兼顧輕量化和高強度。另外，在本發明的磁輥中，由于使用具有較高的強度的中空軸，因此能夠矯正制作時發生彎曲的永磁體。另外，能夠提供采用上述磁輥的顯影輥。
圖1是表示使用本發明的中空軸的顯影輥的一實例的剖視圖；圖2A和圖2B是表示本發明的中空軸的第一實施方式的圖；圖3A和圖3B是表示本發明的中空軸的第二實施方式的圖；圖4A和圖4B是表示本發明的中空軸的第三實施方式的圖；圖5是表示中空軸貼附在永磁體的內周面上的狀態(磁輥的構成)的剖視圖；圖6是表示使用現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例的主要部分的縱向剖視圖。
具體實施方式
下面，根據表示本發明實施方式的附圖，對本發明進行具體說明。圖1是表示使用本發明的中空軸的顯影輥的一實例的剖視圖。顯影輥使用具有本發明的中空軸的磁輥。在圖1中，I是中空圓筒狀的永磁體。永磁體I例如通過下述方法制作:在擠出成型裝置(參照圖7)中，對以磁性粒子和結合材料作為主要成分的混合物施加磁場，并在磁場中使其擠出成型。另外，關于永磁體的構成將在后面闡述。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，永磁體的內周面貼附在中空軸2的外周面上。另外，將在后面闡述關于中空軸2的構成的實例。上述的永磁體I和中空軸2構成本發明的磁輥10。法蘭3、3通過軸承4、4可自由旋轉地安裝在中空軸2的兩端部。形成為中空圓筒狀的套管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防止顯影劑進入至套管5內。本發明的顯影輥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。具有上述結構的顯影輥20被定位在與顯影裝置內的感光鼓相對，通過永磁體I和套管5之間的相對轉動(例如，固定永磁體1，并轉動法蘭3)，將磁性顯影劑吸附在套管5的外周面上，從而形成磁刷，并進行預定的顯影處理。以下，對中空軸2的構成實例進行說明。(第一實施方式)圖2A和圖2B是表示中空軸2的第一實施方式的圖，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置有3個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。(第二實施方式)圖3A和圖3B是表示中空軸2的第二實施方式的圖，圖3A是剖視圖，圖3B是平面圖。中空軸2b形成為內徑為4_、外徑為7_的圓筒狀,與第一實施方式相同，在其外周面上，沿著圓周方向等間隔設置有3個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的內周面上，沿著圓周方向等間隔設置有沿著軸向直線延伸的3個凸部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。(第三實施方式)圖4A和圖4B是表示中空軸2的第三實施方式的圖，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置有3個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施方式中，中空軸不是形成為如同現有的圓柱狀，而是形成為在外周面上設置多個凹部的圓筒形狀，因此能夠兼顧輕量化和高強度。另外，使用該中空軸的磁輥和顯影輥能夠在保持充分的強度的狀態下實現輕量化。下面，關于磁輥10 (顯影輥20)中的永磁體I的構成以及永磁體I和中空軸之間的關系進行說明。另外，中空軸2為第一實施方式的中空軸2a (參照圖2A和圖2B)。圖5是表示在永磁體I的內周面上貼附中空軸2a的狀態(磁輥10的構成)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的表面測定法線方向的磁通密度，在圖5中示出了其測定值的絕對值作為在法線方向的外側所表示的分布。為了在套管5的表面呈現如圖5所示的非對稱分布的磁通密度分布，在永磁體I的外周面設置多個磁極N1、S1、N2、S2、S3。由上述的多個磁極引發的磁通密度分布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，利用兩者的反磁場來去除所附著的顯影劑。上述相鄰的極性相同的兩個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的相應部分設置從外周面到內周面的切口 la。預先在永磁體I的內周面和/或中空軸2的外周面上涂布粘合劑，在對準永磁體I和中空軸2之間的軸向和圓周方向的位置關系之后,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，對準永磁體I和中空軸2之間的位置，使得永磁體I的最大磁通密度達到最大值的的部分(磁極N2)和中空軸2的強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到最大值的部分中也保持較高的強度。在圖5中，進行位置對準，使得中空軸2的軸向直線延伸的凹部中的一個和永磁體I的最大磁通密度達到最大值的部分(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的外周面時永磁體I的中空部Ib的擴展來實現永磁體I和中空軸2之間的可靠貼附效
果O在本發明的磁輥10和顯影輥20中，由于使用上述能夠兼顧輕量化和高強度效果的中空軸2 (2a、2b、2c)，因此，即使實現了輕量化也能確保高強度。另外，由于本發明的磁輥所使用的中空軸的強度較高，因此能夠容易地矯正在制作時彎曲的永磁體。另外，作為中空軸2的實例，對第一至第三實施方式進行了說明，但是，還可以構成為對第二實施方式和第三實施方式進行組合的結構。換言之，還可以設為形成如下的構成:在中空軸中，其外周面上設置有沿著軸向以螺旋狀延伸的3個凹部，并且，在其內周面上設置沿著軸向以螺旋狀延伸的3個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，雖然在上述的實施方式中設置了 3個凹部和/或凸部，但是該數量并不限于3個，還可以是2個或者4個以上。基于應力均勻化的觀點而言，上述的多個凹部或者凸部優選為在圓周方向上等間隔配置。此外，在上述的實施方式中，將中空軸的尺寸設成內徑為4mm、外徑為7mm、凹面的最大深度為0.5_，但是上述數值僅是一實施例，當然還可以設為其他的尺寸。中空軸的尺寸(內徑、外徑、凹面的最大深度)根據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度來適當地設定即可。此外，雖然在上述實施方式中永磁體具有極各向異性，但是，當對于磁通密度的要求不高時，還可以為極各向同性，而不是為極各向異性。另外，應理解為所公開的實施方式在所有層面上僅是示例性的，而不是對本發明加以限制。本發明的范圍并不由上述的說明所限定，而是根據權利要求書的范圍所確定，并且包括與權利要求書的等同的意義和范圍內的所有修改。
權利要求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置有沿著軸向延伸的多個凹部。
2.根據權利要求1所述的中空軸，其特征在于， 所述多個凹部被等間隔配置在所述外周面上。
3.根據權利要求1或2所述的中空軸，其特征在于， 在所述中空軸的內周面上設置有沿著軸向延伸的多個凸部，設置在所述內周面上的多個凸部和設置在所述外周面上的多個凹部在圓周方向上處在相同的位置。
4.根據權利要求1或2所述的中空軸，其特征在于， 所述多個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磁極，所述永磁體內周面貼附在所述中空軸的外周面上。
6.根據權利要求5所述的磁輥，其特征在于， 所述永磁體形成最強磁場的部分和所述中空軸的強度最高的部分貼附在一起。
7.一種顯影輥，其特征在于，包括: 權利要求5所述的磁輥；以及 套管，被設置為覆蓋所述磁輥的外周，并且相對于所述磁輥被能夠轉動地支承。
專利摘要本實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置有沿著軸向延伸的多個凹部。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磁極，永磁體內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，被設置為覆蓋所述磁輥的外周，并且相對于所述磁輥被能夠轉動地支承。
文檔編號G03G15/09GK202939412SQ201220443320
公開日2013年5月15日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年3月28日
發明者穐吉建策, 小野累信 申請人:日立金屬株式會社