专利名称：中空轴、磁辊以及显影辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于磁辊的圆筒状的中空轴、包括该中空轴和贴附在该中空轴外周面上的圆筒状永磁体的磁辊、以及包括套管和设置在该套管内部的磁辊的显影辊，所述显影辊用于电子照相装置等。
背景技术：
在电子照相装置中，为了使形成在感光体的表面的静电图像显影而使用通过在由非磁性体构成的圆筒状套管的内部设置磁辊而成的显影辊，其中，所述磁辊通过在轴上贴附在外周面具有多个磁极的圆筒状的永磁体而成(日本国专利申请公开公报“特开平5-80657号”、日本国专利申请公开公报“特开2003-100511号”等)。上述被安装在电子照相装置的显影装置中的显影辊通常采用图6所示的结构。图6是表示采用现有的圆柱状轴的显影辊的剖视图。在图6中，101是圆筒状的永磁体。在永磁体101的外周面上设置有多个磁极(未图示)。在永磁体101的中空部，以同轴的方式贴附有圆柱状的轴102。由该永磁体101和轴102构成磁辊103。显影辊104包括:磁辊103 ;非磁性圆筒状的套管105 ;贴附在套管105的两端的法兰106、106 ;轴承107、107 ;以及嵌在轴102和法兰106之间的密封部件108。轴102和轴承107被设置为相互可自由地进行相对转动。具有如上所述的结构的显影辊104通过永磁体101和套管105之间的相对转动，将磁性显影剂吸附在套管105的外周面上来形成磁刷，并进行预定的显影处理。作为永磁体101的成型方法，使用在磁场中挤出成型以磁性粒子和结合材料作为主要成分的混合物的方法，其中，永磁体101构成磁辊103。图7是表示如上所述的挤出成型装置结构的一实例的主要部分纵向剖视图。在图7中，31是挤出机筒，安装有适当的加热装置(未图示)，并且以同轴的方式内置有螺杆32。33是模套，34是模芯，形成具有环状的成型用空间36的挤出成型用模具35，并且一体贴附在挤出机筒31的排出口处。37是磁轭，其上设置有磁场取向线圈38，并且在成型用空间36内形成取向磁场。磁场取向线圈38经由电流控制装置连接至直流电源(未图示)。另外，还可以根据磁辊103的取向，不使用磁场取向线圈，而在磁轭37部分的模33周围呈圆周状设置取向用永磁体。将磁性粒子和结合材料的混合物加热混炼之后，例如投入到2轴混炼型挤出成型机的料斗中，通过混炼螺杆进行混炼压缩，并且在真空室中对粉碎器裁切后的混合材料进行脱气处理。利用图7所示的挤出机筒31和螺杆32将该混合材料从挤出成型用模具35中挤出，从而得到圆筒状的长条材料39。将所得到的材料39冷却后被裁切为预定的长度，磁化之后，成为用于前述的显影棍104的圆筒状的永磁体101。
发明内容[0009]通过如上所述的方法制造的永磁体，由于挤出时的不均匀，可能会形成为沿着轴向弯曲的形状。例如，由于通过螺杆挤出，因此所形成的永磁体可能会构成螺旋形状。由于永磁体和套管之间是相对转动的，因此，当永磁体发生弯曲的情况下，永磁体会接触到套管的内侧。对此，通过以同轴方式将圆柱状轴贴附在永磁体的中心部来矫正上述的永磁体所发生的弯曲。但是，在根据小型化需求而减小永磁体的外径的情况下，为了弥补磁力降低，需要加厚永磁体的径向厚度。因而，不得不减小插入至永磁体中的轴的直径，因此产生强度问题。另外，由于显影辊的长条化，需要提高轴的强度。本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种能够通过采用在外周部形成多个凹部的圆筒状的结构来实现轻量化和提高强度的圆筒状的中空轴、包括该中空轴和贴附在该中空轴的外周面的圆筒状永磁体的磁辊、以及包括套管和设置在该套管内部的上述磁棍的显影棍。本发明的中空轴是磁辊中使用的形成为圆筒状的中空轴，其特征在于，上述中空轴的外周面上设置有多个沿着轴向延伸的凹部。本发明的中空轴形成为圆筒状，在其外周面上设置有沿着轴向延伸的多个凹部。本发明的中空轴并不是形成为圆杆，而是形成为圆筒状，因此重量轻。另外，即使是圆筒状，但是在外周面上设置有多个凹部，因此能够得到较高的强度。本发明的中空轴的特征在于，多个凹部等间隔设置在所述外周面上。在本发明的中空轴中，多个凹部等间隔设置在外周面上。因此，应力均匀地分布，从而可有效提高强度。本发明的中空轴的特征在于，在内周面上设置有多个沿着轴向延伸的凸部，设置在该内周面上的多个凸部和设置在外周面上的多个凹部在圆周方向上处于相同的位置处。在本发明的中空轴中，在内周面上设置有多个沿着轴向延伸的凸部，并且，所述多个凸部与外周面上设置的多个凹部在圆周方向上的位置相同。从而能够得到较高的强度。本发明的中空轴的特征在于，所述多个凹部沿着轴向呈螺旋状延伸。在本发明的中空轴中，多个凹部沿着轴向呈螺旋状延伸。由此，应力均匀地分布，因而可有效地提高强度。本发明的磁辊的特征在于，包括:如上所述的中空轴；以及永磁体，形成为圆筒状，在其外周面上具有多个磁极，并且其内周面贴附于前述的中空轴的外周面。根据本发明的磁辊，即使在制作时永磁体发生了轴向弯曲，但是，由于中空轴具有足够的强度来矫正弯曲的永磁体，因而，即便重量轻也能够实现较高的强度。本发明的磁辊的特征在于，前述永磁体的形成最强的磁场的部分和前述中空轴的强度最大的部分相贴附。在本发明的磁辊中，磁场最强的永磁体的部分和中空轴的强度最高的部分相重叠。因而，在磁场最强的部分中也能够保持强度。本发明的显影辊的特征在于，包括:如上所述的磁辊；以及套管，被设置为覆盖该磁辊的外周，并且相对于该磁辊可转动地被支承。在本发明的显影辊中使用重量轻且强度高的中空轴，从而能够同时实现轻量化和高强度两种效果。[0026]在本发明的中空轴中，由于在其外周面上设置有沿着轴向延伸的多个凹部，因此能够兼顾轻量化和高强度。另外，在本发明的磁辊中，由于使用具有较高的强度的中空轴，因此能够矫正制作时发生弯曲的永磁体。另外，能够提供采用上述磁辊的显影辊。
图1是表示使用本发明的中空轴的显影辊的一实例的剖视图；图2A和图2B是表示本发明的中空轴的第一实施方式的图；图3A和图3B是表示本发明的中空轴的第二实施方式的图；图4A和图4B是表示本发明的中空轴的第三实施方式的图；图5是表示中空轴贴附在永磁体的内周面上的状态(磁辊的构成)的剖视图；图6是表示使用现有的圆柱状轴的显影辊的剖视图；以及图7是表示挤出成型装置的一实例的主要部分的纵向剖视图。
具体实施方式
下面，根据表示本发明实施方式的附图，对本发明进行具体说明。图1是表示使用本发明的中空轴的显影辊的一实例的剖视图。显影辊使用具有本发明的中空轴的磁辊。在图1中，I是中空圆筒状的永磁体。永磁体I例如通过下述方法制作:在挤出成型装置(参照图7)中，对以磁性粒子和结合材料作为主要成分的混合物施加磁场，并在磁场中使其挤出成型。另外，关于永磁体的构成将在后面阐述。在永磁体I的中空部，以同轴的方式贴附有作为本发明的特征的圆筒状的中空轴2。中空轴2由不锈钢制成，永磁体的内周面贴附在中空轴2的外周面上。另外，将在后面阐述关于中空轴2的构成的实例。上述的永磁体I和中空轴2构成本发明的磁辊10。法兰3、3通过轴承4、4可自由旋转地安装在中空轴2的两端部。形成为中空圆筒状的套管5嵌入法兰3、3中。套管5由非磁性材料(铝合金、不锈钢等)制成。另外，密封部件6嵌在法兰3和中空轴2之间。通过该密封部件6防止显影剂进入至套管5内。本发明的显影辊20包括:磁辊10、上述的法兰3、轴承4、套管5以及密封部件6。具有上述结构的显影辊20被定位在与显影装置内的感光鼓相对，通过永磁体I和套管5之间的相对转动(例如，固定永磁体1，并转动法兰3)，将磁性显影剂吸附在套管5的外周面上，从而形成磁刷，并进行预定的显影处理。以下，对中空轴2的构成实例进行说明。(第一实施方式)图2A和图2B是表示中空轴2的第一实施方式的图，图2A是剖视图，图2B是平面图。中空轴2a形成为内径为4mm、外径为7mm的圆筒状,在其外周面上,沿着圆周方向等间隔设置有3个沿着轴向直线延伸的凹部21a、21b、21c。各凹部21a、21b、21c的形状相同，凹面形成为圆弧状，其最大深度是0.5mm。(第二实施方式)图3A和图3B是表示中空轴2的第二实施方式的图，图3A是剖视图，图3B是平面图。中空轴2b形成为内径为4_、外径为7_的圆筒状,与第一实施方式相同，在其外周面上，沿着圆周方向等间隔设置有3个沿着轴向直线延伸的凹部22a、22b、22c。各凹部22a、22b、22c的形状相同，凹面形成为圆弧状，其最大深度是0.5mm。另外，在中空轴2b的内周面上，沿着圆周方向等间隔设置有沿着轴向直线延伸的3个凸部23a、23b、23c。各凸部23a、23b、23c的形状相同，凸面形成为圆弧状，其最大高度是0.5mm。各凹部22a、22b、22c和各凸部23a、23b、23c在圆周方向上处在相同位置上。(第三实施方式)图4A和图4B是表示中空轴2的第三实施方式的图，图4A是剖视图，图4B是平面图。中空轴2c形成为内径为4mm、外径为7mm的圆筒状,在其外周面上,沿着圆周方向等间隔设置有3个沿着轴向以螺旋状延伸的凹部24a、24b、24c。各凹部24a、24b、24c的形状相同，凹面形成为圆弧状，其最大深度是0.5_。在上述的第一至第三实施方式中，中空轴不是形成为如同现有的圆柱状，而是形成为在外周面上设置多个凹部的圆筒形状，因此能够兼顾轻量化和高强度。另外，使用该中空轴的磁辊和显影辊能够在保持充分的强度的状态下实现轻量化。下面，关于磁辊10 (显影辊20)中的永磁体I的构成以及永磁体I和中空轴之间的关系进行说明。另外，中空轴2为第一实施方式的中空轴2a (参照图2A和图2B)。图5是表示在永磁体I的内周面上贴附中空轴2a的状态(磁辊10的构成)的剖视图。图5还示出了显影辊20的套管5表面的磁通密度分布。具体而言，在套管5的表面测定法线方向的磁通密度，在图5中示出了其测定值的绝对值作为在法线方向的外侧所表示的分布。为了在套管5的表面呈现如图5所示的非对称分布的磁通密度分布，在永磁体I的外周面设置多个磁极N1、S1、N2、S2、S3。由上述的多个磁极引发的磁通密度分布BN1、BS1、BN2、BS2、BS3表示在套管5表面上的磁通密度分布。各磁通密度分布呈现山型，山型的顶部表示最大磁通密度。在图5中，最大磁通密度为最大的磁极N2是显影极,其他的磁极是辅助极。极性相同的磁极SI和磁极S3相邻并被磁化，从而形成磁通密度分布BSl和磁通密度分布BS3的山型，利用两者的反磁场来去除所附着的显影剂。上述相邻的极性相同的两个磁极的中间部成为磁通密度为O的脱离极。为了形成上述脱离极，在永磁体I的相应部分设置从外周面到内周面的切口 la。预先在永磁体I的内周面和/或中空轴2的外周面上涂布粘合剂，在对准永磁体I和中空轴2之间的轴向和圆周方向的位置关系之后,用按压夹具按压永磁体I的圆周方向上偏离切口 Ia约180度的位置的外周面，并在该状态下，向永磁体I的中空部Ib插入中空轴2，从而将永磁体I与中空轴2贴附在一起。此时，对准永磁体I和中空轴2之间的位置，使得永磁体I的最大磁通密度达到最大值的的部分(磁极N2)和中空轴2的强度最高的部分在圆周方向上处于相同的位置。从而能够在最大磁通密度达到最大值的部分中也保持较高的强度。在图5中，进行位置对准，使得中空轴2的轴向直线延伸的凹部中的一个和永磁体I的最大磁通密度达到最大值的部分(磁极N2)在圆周方向上处于大致相同的位置。[0056]另外，将永磁体I的内径形成为稍小于中空轴2的外径，利用按压夹具按压永磁体I的外周面时永磁体I的中空部Ib的扩展来实现永磁体I和中空轴2之间的可靠贴附效
果O在本发明的磁辊10和显影辊20中，由于使用上述能够兼顾轻量化和高强度效果的中空轴2 (2a、2b、2c)，因此，即使实现了轻量化也能确保高强度。另外，由于本发明的磁辊所使用的中空轴的强度较高，因此能够容易地矫正在制作时弯曲的永磁体。另外，作为中空轴2的实例，对第一至第三实施方式进行了说明，但是，还可以构成为对第二实施方式和第三实施方式进行组合的结构。换言之，还可以设为形成如下的构成:在中空轴中，其外周面上设置有沿着轴向以螺旋状延伸的3个凹部，并且，在其内周面上设置沿着轴向以螺旋状延伸的3个凸部且该凸部与前述的凹部在圆周方向上处在相同的位置上。另外，虽然在上述的实施方式中设置了 3个凹部和/或凸部，但是该数量并不限于3个，还可以是2个或者4个以上。基于应力均匀化的观点而言，上述的多个凹部或者凸部优选为在圆周方向上等间隔配置。此外，在上述的实施方式中，将中空轴的尺寸设成内径为4mm、外径为7mm、凹面的最大深度为0.5_，但是上述数值仅是一实施例，当然还可以设为其他的尺寸。中空轴的尺寸(内径、外径、凹面的最大深度)根据所使用的磁辊或者显影辊的尺寸、或者中空轴所需具备的强度来适当地设定即可。此外，虽然在上述实施方式中永磁体具有极各向异性，但是，当对于磁通密度的要求不高时，还可以为极各向同性，而不是为极各向异性。另外，应理解为所公开的实施方式在所有层面上仅是示例性的，而不是对本发明加以限制。本发明的范围并不由上述的说明所限定，而是根据权利要求书的范围所确定，并且包括与权利要求书的等同的意义和范围内的所有修改。
权利要求1.一种中空轴，该中空轴用于磁辊中并形成为圆筒状，其特征在于， 在所述中空轴的外周面上设置有沿着轴向延伸的多个凹部。
2.根据权利要求1所述的中空轴，其特征在于， 所述多个凹部被等间隔配置在所述外周面上。
3.根据权利要求1或2所述的中空轴，其特征在于， 在所述中空轴的内周面上设置有沿着轴向延伸的多个凸部，设置在所述内周面上的多个凸部和设置在所述外周面上的多个凹部在圆周方向上处在相同的位置。
4.根据权利要求1或2所述的中空轴，其特征在于， 所述多个凹部沿着轴向呈螺旋状延伸。
5.一种磁辊，其特征在于，包括: 权利要求1或2所述的中空轴；以及 永磁体，形成为圆筒状，在所述永磁体外周面上具有多个磁极，所述永磁体内周面贴附在所述中空轴的外周面上。
6.根据权利要求5所述的磁辊，其特征在于， 所述永磁体形成最强磁场的部分和所述中空轴的强度最高的部分贴附在一起。
7.一种显影辊，其特征在于，包括: 权利要求5所述的磁辊；以及 套管，被设置为覆盖所述磁辊的外周，并且相对于所述磁辊被能够转动地支承。
专利摘要本实用新型公开了中空轴、磁辊以及显影辊。具体地，所述中空轴用于磁辊中并形成为圆筒状，在中空轴的外周面上设置有沿着轴向延伸的多个凹部。所述磁辊包括上述中空轴，以及，永磁体，形成为圆筒状，在永磁体外周面上具有多个磁极，永磁体内周面贴附在所述中空轴的外周面上。所述显影辊，包括上述磁辊，以及，套管，被设置为覆盖所述磁辊的外周，并且相对于所述磁辊被能够转动地支承。
文档编号G03G15/09GK202939412SQ201220443320
公开日2013年5月15日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年3月28日
发明者穐吉建策, 小野累信 申请人:日立金属株式会社