JP2000286121A - マグネットロール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非対称の着磁パターンを持った永久磁石とシャ
フトを誤った方向に組み付けるという作業ミスがないよ
うにし、同時に磁極位置の位置決めと着磁パターンの合
致が正確かつ能率的に出来るマグネットロールとする。 【解決手段】 円筒状の非磁性スリーブ２と、外周部に
非対称の磁気特性分布Ｂを有し、中心部の貫通孔にシャ
フト６を挿入固着してなる中空円筒状の永久磁石７と、
前記非磁性スリーブ２の両端に固着するフランジ３とか
らなり、前記永久磁石７とスリーブ２とを相対回転自在
に設けてなるマグネットロールであって、永久磁石の磁
力が相対的に低い外周部に極位置規制溝７１を、またこ
の永久磁石の外周部または内周部に極位置規制溝とは中
心点に対して非対称な位置に方向規制溝７２を設け、永
久磁石にシャフトを挿入する際、前記永久磁石の端面に
ある方向規制溝７２と極位置規制溝７１の位置関係によ
りシャフトの挿入方向を規定すると共に、極位置規制溝
７１とシャフトの切り欠き６０等の目印の位置関係によ
って非対称磁気分布の磁極位置を合わせて永久磁石とシ
ャフトを組み立てるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子複写機、プリ
ンター、ファクシミリ等の電子写真方式の現像装置やク
リーニング装置に用いられるマグネットロール及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、マグネットロールは、図６に示
すようにアルミ合金若しくはステンレス鋼等からなる円
筒形の非磁性スリーブ２と、この非磁性スリーブ２の内
部にあって外周部に複数個の磁極を設けた円筒状の永久
磁石７と、この永久磁石の中心部に固着したシャフト６
とスリーブ２に固着したフランジ３ａ、３ｂとからな
り、永久磁石６とスリーブ２は軸受け４を介して相対的
に回転自在に設けられている。このマグネットロール１
は、図７に示すように現像装置内の感光ドラム８に対向
する如く位置決めされており、非磁性スリーブ２の外周
面に磁性トナー等の現像剤９を吸着し磁気ブラシを形成
する。そうして、回転に伴って感光ドラム表面に形成さ
れた静電潜像に前記現像剤を移行させることによって顕
像化する、いわゆる磁気ブラシ現像法に用いられてい
る。

【０００３】ところで、永久磁石の外周面には、現像剤
トナーを吸着するために周方向に複数の磁極が着磁され
ており、これは永久磁石の軸方向（長手方向）にも延び
て形成されている。このときの磁気特性（磁束密度分布
を含む総称とする。）としては図８（ｂ）のように対称
分布のものと、同図（ａ）のように非対称分布のものと
がある。つまり、マグネットロールの磁極は、それぞれ
現像剤の授受に関して固有の機能を担い、各磁極はドク
ターブレード１０や感光ドラム８等に対して所定の位置
と角度で配置される必要がある。特に非対称分布の着磁
パターンを持ったマグネットロールでは、各磁極間の角
度Ｒおよび磁束密度Ｂが規定されており、その軸方向に
も磁極角度と磁束密度は均一であることが求められる。

【０００４】一方、マグネットロールの製造方法として
は、焼結磁石体を磁極に応じて貼り付けるセグメント構
造を除くと、大まかには射出成形による一体成形と、押
し出し成形による一体成形の２通りがある。両者とも高
分子化合物に磁性粉を混合したプラスチックマグネット
あるいはゴムマグネットが用いられており、成形中に磁
場を印加させ、磁性粉を磁場の方向に異方化（磁場配
向）させる磁場成形がとられている。一般的には、連続
成形を行う押出し成形の方が軸方向の磁束密度分布の偏
差が少なく、また成形タクトが短いので有利であると言
える。しかしながら、押出し成形の場合は、軸基準と磁
極位置を一致させた上で一体成形するということが困難
であるため、通常は中空円筒状の永久磁石を成形した
後、その軸芯にシャフトを圧入または接着して一体化し
ている。そして、その後に着磁機の中にこのシャフト付
きの永久磁石を配置して着磁操作を行う。このとき、磁
場配向した位置と着磁の位置が周方向および軸方向共に
一致していないと、上記したような所望の磁気特性（磁
束密度分布）を得ることが出来ない。

【０００５】このため、永久磁石にシャフトを組み付け
る際の磁極基準の位置合わせ（本明細書では磁極位置規
制と言う。）が極めて重要である。そこで従来は、シャ
フトの先端部に切り欠き６０等の目印を設けることによ
って、この切り欠き６０と永久磁石側に設けた目印刻印
等の位置を一致させて磁極位置規制を行っていた。ま
た、特公平７−３８０４号によれば、永久磁石の磁極位
置規制とシャフトの組み付け作業を容易ならしめるため
に、円筒状永久磁石の磁力が相対的に低い補助極間に極
位置規制のための切り込みをマグネットロールの長手方
向（軸方向）外面に連続して設けることが提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術によ
れば、円周上の特定の磁極位置を基準として位置合わせ
ができるので一応は問題解決につながる。しかしなが
ら、磁束密度分布が対称形の場合はこれでも良いが、非
対称形の着磁パターンの場合は問題が残されている。即
ち、非対象に配向されている永久磁石の前後の向きを誤
る可能性がある。シャフトの挿入向きを間違えた場合、
あるいは着磁機内への装着方向を間違えて着磁作業を行
ってしまった場合、着磁分布が全くの逆パターンとなっ
ていることから所望の着磁が出来ないという問題があ
る。よって、非対称分布の着磁パターンの場合は、永久
磁石の前後を間違えないでシャフトを組み立て出来るよ
うにした挿入方向規制がさらに必要であると言える。

【０００７】以上のことから本発明は、永久磁石とシャ
フトを誤った方向に組み付けるという作業ミスがないよ
うに、いわゆるポカヨケ手段を講じたもので、非対称の
着磁パターンを持ったマグネットロールにおいて、磁極
位置規制と挿入方向規制の両方を容易に区別して磁極位
置決めと着磁パターンの合致が正確かつ能率的に出来る
マグネットロールとその製造方法を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状の非磁
性スリーブと、外周部に非対称の磁気特性分布を有し、
中心部の貫通孔にシャフトを挿入固着してなる中空円筒
状の永久磁石と、前記非磁性スリーブの両端に固着する
フランジとからなり、前記永久磁石とスリーブとを相対
回転自在に設けたマグネットロールにおいて、前記永久
磁石の外周部に極位置規制溝を設けると共に、当該永久
磁石の外周部または内周部であって、前記極位置規制溝
とは中心点に対して非対称な位置に方向規制溝を設けた
マグネットロールである。

【０００９】また、上記マグネットロール外周部に設け
た極位置規制溝または方向規制溝は、それぞれ磁気特性
分布の磁力が相対的に低い磁極間に、軸方向全長にわた
って設けることができる。また、同じく極位置規制溝ま
たは方向規制溝は、隣り合って着磁された同一極性の磁
極間に、軸方向全長にわたって設けることができる。さ
らに、上記マグネットロールに設けた極位置規制溝およ
び方向規制溝は、それぞれ断面形状が異なることが望ま
しく、凹溝や断面Ｕ溝又はＶ溝あるいは断面Ｄ状に切り
欠いてしまう等があげられる。ここで、極位置規制溝お
よび方向規制溝は外周部のみに、または内周部のみに設
けることもでき、この場合の溝は、非対称に複数個必要
で相互の離間距離を相違させるなどして前後の向きを区
別できるようになすものである。また、永久磁石の貫通
孔およびシャフトの断面形状は四角や六角などの非円形
とすることもできる。

【００１０】また本発明は、円筒状の非磁性スリーブ
と、外周部に非対称の磁気特性分布を有し、中心部の貫
通孔にシャフトを挿入固着してなる中空円筒状の永久磁
石と、前記非磁性スリーブの両端に固着するフランジと
からなり、前記永久磁石とスリーブとを相対回転自在に
設けてなるマグネットロールの製造方法において、前記
永久磁石には、該永久磁石の外周部に極位置規制溝を、
また前記永久磁石の外周部または内周部に極位置規制溝
とは中心点に対して非対称な位置に方向規制溝を、さら
にシャフトの端部に位置決め目印をそれぞれ形成し、前
記永久磁石に前記シャフトを挿入する際、前記永久磁石
の端面にある方向規制溝と極位置規制溝の位置関係によ
りシャフトの挿入方向および非対称磁気分布の磁極位置
を合わせて永久磁石とシャフトを組み立てるようにした
マグネットロールの製造方法である。

【００１１】以上のように本発明のマグネットロールで
は、極位置規制溝を設けると共に方向規制溝をそれぞれ
中心点に対して非対称位置に設けた、言い換えれば、極
位置規制溝と方向規制溝は中心点を結ぶ延長線上にはな
いことを特徴としている。これにより、両溝の相対位置
関係は左右端面を見たときそれぞれ相違することになる
から、この両溝の相対位置関係を見定めることで異方性
配向された永久磁石の着磁パターンの方向と着磁位置を
一致させることができる。すなわち、中空円筒状の永久
磁石にシャフトを挿入組み立てる際に、まず、極位置規
制溝と方向規制溝の相対位置が予め定められた関係にあ
る端面側を確認することによって着磁パターンの方向、
つまり、シャフトを挿入する側の端面を特定できる。こ
のとき同時に、極位置規制溝とシャフト端部の切り欠き
等とが予め定められた位置関係になるように合わせて挿
入することにより非対称着磁パターンの磁極位置合わせ
が出来る。よって、永久磁石とシャフトの挿入組立作業
が正確かつ能率的にできるものである。

【００１２】極位置規制溝と方向規制溝は、少なくとも
永久磁石の両端面に設けられていればその目的は達成さ
れ、凹溝を刻設するとかＶノッチ状の面取りをするとか
が例示されるが、押出し成形の場合、その製造上、永久
磁石体の軸方向に沿って連続的に延びる溝として一体成
形することが効率的である。また、極位置規制溝と方向
規制溝は外周部と内周部に一箇所ずつ設ける方が見やす
く、その断面形状は異なっている方が視覚的に判断しや
すいという利点がある。そして、このとき磁束密度分布
が相対的に低い磁極間に設ければ磁束密度分布全体に与
える溝の影響を極力無くすことが出来る。一方で、隣り
合って着磁された同一極性の磁極間に設ける場合は、同
一磁極の間に生じる異極の磁力をこの溝によって積極的
に削除することが出来るので現像剤のクリーニング作用
等に効果的である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。図１、図２は第１の実施例を示し、
図１は永久磁石とシャフトの斜視図、図２は磁極分布と
一緒に示した横側面図である。図３〜図５は本発明の他
の実施例を示す永久磁石体の一部斜視図である。永久磁
石７ａは、合成樹脂に磁性粉を分散させたプラスチック
マグネット材料を押し出し成形した中空円筒状の磁石体
であり、その外周面には後に非対称の着磁パターンを持
つように軸方向に均一に磁場配向がされて成形される。
この時、その外周部７３ａの着磁パターンのうち同一磁
極（Ｎ）が隣り合って着磁される磁極間に磁極位置を合
わせる為の目印となる磁極位置規制溝７１ａが軸方向全
長にわたって同時に成形されている。一方、貫通孔とな
った内周部７４ａにはシャフト６ａを挿入する向きを判
断する為の目印となる方向規制溝７２ａが同じく軸方向
全長にわたって設けられている。シャフト６ａはステン
レス等からなる非磁性の中実丸棒でその端部はスリーブ
との間で回転自在に支持する支持部６１ａを設け、ここ
に切り欠き６０ａを形成している。この切り欠き６０ａ
は、必ずしも設ける必要はないが、磁極位置を確実に合
わせるため、また着磁機へのセットや現像装置にセット
するときの目印となるので都合がよい。尚、切り欠き面
でなくても二面幅に形成しても良いし、キー溝形状でも
よい。

【００１４】本例の磁極位置規制溝７１ａは断面Ｖ字
状、方向規制溝７２ａは凹溝状と、それぞれ形状を変
え、中心点に対して非対称な位置に設けている。従っ
て、二つの溝の相対位置は左右の端面で異なって見える
ことになりシャフト６ａを挿入する端面（向き）を見定
めることが出来る。また、磁極位置規制溝７１ａの形成
位置を目印にして着磁を行えば磁極角度Ｒと磁束密度Ｂ
が一致して形成できる。従って、両溝が予め定められた
相対位置関係にあること、例えば向かって右側に磁極位
置規制溝７１ａと方向規制溝７２ａが図２のような位置
にあることを見定め、かつシャフトの切り欠き６０ａが
一方の溝に対して予め定められた位置関係、例えば切り
欠き面と直交する位置関係にあるように挿入して組み付
けるようにする。このような一連の組み付け作業は連続
して行われるので溝の位置が異なる磁石体を取り上げた
ら挿入向きが異なっていることが直ぐにわかり磁石体の
向きを変えて挿入組み付けることになる。これによって
単純な作業ミスを防止できる。その後、シャフト付きの
永久磁石体を着磁機にセットする場合も、磁極位置規制
溝７１ａとシャフトの切り欠き６０ａを目印にして方向
と位置を一致させてセットすれば作業ミスを防止でき
る。以後の作業でもこの溝と切り欠きの位置に注意しな
がらスリーブとフランジの組み付けや現像装置への組付
けを行うことで感光ドラム等との所定位置関係を満たし
てセッテイングすることができる。

【００１５】磁極位置規制溝７１ａと方向規制溝７２ａ
は磁石体７ａの全長にわたって形成されていることか
ら、成形ダイスに溝形成用の凸部を設けておくことによ
り押し出し成形と同時に形成することが出来る。また、
磁石体７ａは生産性の観点からは押し出し成形すること
が好ましいが、射出成形によることも可能であり、更に
押し出し成形や射出成形により形成した磁石体の表面に
切削などにより溝を形成しても良い。また、本例では同
一磁極の間に磁極位置規制溝７１ａを形成したものであ
る。このように隣り合って同極を設けている意味は、通
常、両者の反撥磁界を利用して現像剤の付着を除去する
ことを意図している。しかしながら、実際は隣り合う同
極、この場合Ｎ極同士の間には少なからず異極、すなわ
ちＳ極が生じるので、上記した効果が弱まることにな
る。そこで本発明ではＳ極が生じるであろう磁極間を凹
溝で削り取り、この部分の磁力をゼロに近ずけるという
ことを行っている。従って、図１ではＶ溝を例示してい
るが効果的には比較的深い凹溝とすることが望ましく、
溝の大きさや深さは発生磁力によって調整することにな
る。

【００１６】永久磁石に含有させる強磁性粉としては、
バリウムフェライト及び／又はストロンチウムフェライ
ト、または、Ｒ―Ｃｏ系もしくはＲ―Ｆｅ−Ｂ系やＲ―
Ｆｅ−Ｎ系のような希土類系の磁気異方性定数の大きい
ものを用いることもできる。または、フェライト磁粉と
希土類系磁粉の混合系を用いることもできる。また、樹
脂成分としては、ポリエチレン、塩化ビニル、エチレン
−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−
酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリアセタール、ＡＢ
Ｓ樹脂等の熱可塑性樹脂を用いる。これらの中で細長い
ものを押し出し成形することを考慮するとＥＥＡが好適
である。その他原料中には、滑剤、可塑剤などを適量添
加することができる。

【００１７】上記した実施例では、永久磁石の外周部と
内周部にそれぞれ溝を設けた例であったが、図３に示す
ように外周部７３ｂ側の磁極位置規制溝を軸方向に延び
る切り欠き面７１ｂとしてもよい。また、図４のように
外周部７３ｃだけ（内周部には設けない。）に形の異な
るＶ溝７１ｃとＵ溝７２ｃを中心点に対して非対称に設
けることで磁石体の向きを特定することも出来る。ま
た、図示はしていないが溝を二つ設けるだけではなく３
つ以上の複数個を離間距離を変えて設け、向きの特定と
磁極位置の特定をすることも出来る。以上の例は磁石体
の軸方向全長にわたって溝や切り欠き面を形成した場合
であったが、他の実施例としては、図５に示すように磁
極位置規制溝７１ｄを磁石体の両端部から所定範囲のみ
に設け、一方の方向規制溝は端面に縦溝７２ｄとしてそ
れぞれ設け、向きの特定と磁極位置の特定をすることも
出来る。また、シャフトの断面及びこれを挿入する内周
部の断面形状は、円形の他、図３のような六角形でも良
いことは無論である。半月形やローレット等でもよい
が、四角形、六角形などの方が汎用的であるしシャフト
の空回り防止にも効果的である。また、多角形の場合、
シャフトの挿入方向およびシャフトの切り欠き面に対す
る挿入角度を一義的に決定することができ、シャフト挿
入のための位置決め治具を省略することも可能である。

【００１８】本発明では、磁石体の内周部や端面に溝を
設ける分には磁力に影響はないが、外周部に溝や切り欠
き面を形成する場合、その分磁石体積が減少するので、
この部分の表面磁力が低下する傾向がある。従って、こ
れらの溝や切り欠き面は、極力小さなものとすると共に
着磁パターンのうち表面磁力を抑制する必要のある磁極
の位置に重ねて設けることが好ましい。通常は磁極間の
磁力が低い位置に設けることが多い。但し、上記の例の
ように磁力を積極的に削除する場合に同一磁極の磁極間
であるとか、磁極波形を意図的に非対象化するなどの目
的のために磁極近傍又は磁極上に形成するということも
応用範囲として実施できる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明のマグネットロール
では、極位置規制溝を設けると共に方向規制溝をそれぞ
れ中心点に対して非対称位置に設けたのでシャフトを組
み付ける際に、永久磁石の向きを間違えずに組み立てる
ことが出来ると共に、非対称着磁パターンの磁極位置合
わせが正確かつ能率的にできる。よって、その後の着磁
作業やスリーブとフランジとの組み付け作業においても
作業ミスが防止され、非対称着磁パターンの各磁極角度
および磁束密度がその軸方向にも均一で品質的に良好な
マグネットロールとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す永久磁石とシャフトの
斜視図である。

【図２】図１の永久磁石の横断面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す永久磁石の一部斜視
図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す永久磁石の一部斜視
図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す永久磁石の一部斜視
図である。

【図６】マグネットロールの一例を示す断面図である。

【図７】マグネットロールを現像剤内にセットした様子
を示す概略図である。

【図８】マグネットロールの磁気特性（磁束密度分布）
を示すもので、（ａ）は対称分布（ｂ）は非対称分布を
示す。

【符号の説明】

１：マグネットロール ２：スリーブ ３（３ａ、３ｂ）：フランジ ４：軸受け ５：オイルシール ６：シャフト ７：永久磁石 ８：感光ドラム ９：現像剤 １０：ドクターブレ
ード ６ａ：シャフト ６０、６０ａ：切り欠き ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ：永久磁石（永久磁石体） ７１（ａ〜ｄ）：極位置規制溝 ７２（ａ〜ｄ）：方向規制溝 ７３（ａ〜ｄ）：永久磁石体の外周部 ７４（ａ〜ｄ）：永久磁石体の内周部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H031 AC11 AC14 AC18 AC19 3J103 AA02 AA14 AA23 AA37 AA38 AA83 BA46 CA03 CA04 CA13 CA22 CA36 EA02 EA05 FA15 FA18 GA02 GA57 GA58 GA60 GA64 HA03 HA04 HA05 HA11 HA16 HA33 HA37

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の非磁性スリーブと、外周部に非
   対称の磁気特性分布を有し、中心部の貫通孔にシャフト
   を挿入固着してなる中空円筒状の永久磁石と、前記非磁
   性スリーブの両端に固着するフランジとからなり、前記
   永久磁石とスリーブとを相対回転自在に設けたマグネッ
   トロールにおいて、前記永久磁石の外周部に極位置規制
   溝を設けると共に、当該永久磁石の外周部または内周部
   であって、前記極位置規制溝とは中心点に対して非対称
   な位置に方向規制溝を設けたことを特徴とするマグネッ
   トロール。
2. 【請求項２】 前記マグネットロール外周部に設けた極
   位置規制溝または方向規制溝は、それぞれ磁気特性分布
   の磁力が相対的に低い磁極間に、軸方向全長にわたって
   設けたことを特徴とする請求項１記載のマグネットロー
   ル。
3. 【請求項３】 前記マグネットロール外周部に設けた極
   位置規制溝または方向規制溝は、隣り合って着磁された
   同一極性の磁極間に、軸方向全長にわたって設けたこと
   を特徴とする請求項１記載のマグネットロール。
4. 【請求項４】 前記マグネットロールに設けた極位置規
   制溝および方向規制溝は、それぞれ断面形状が異なるこ
   とを特徴とする請求項１乃至３記載のマグネットロー
   ル。
5. 【請求項５】 前記永久磁石の貫通孔およびシャフトの
   断面形状が非円形であることを特徴とする請求項１乃至
   ４記載のマグネットロール。
6. 【請求項６】 円筒状の非磁性スリーブと、外周部に非
   対称の磁気特性分布を有し、中心部の貫通孔にシャフト
   を挿入固着してなる中空円筒状の永久磁石と、前記非磁
   性スリーブの両端に固着するフランジとからなり、前記
   永久磁石とスリーブとを相対回転自在に設けてなるマグ
   ネットロールの製造方法において、前記永久磁石には、
   該永久磁石の外周部に極位置規制溝を、また前記永久磁
   石の外周部または内周部に極位置規制溝とは中心点に対
   して非対称な位置に方向規制溝を、さらにシャフトの端
   部に位置決め目印をそれぞれ形成し、前記永久磁石に前
   記シャフトを挿入する際、前記永久磁石の端面にある方
   向規制溝と極位置規制溝の位置関係によりシャフトの挿
   入方向および非対称磁気分布の磁極位置を合わせて永久
   磁石とシャフトを組み立てることを特徴とするマグネッ
   トロールの製造方法。