JP2004158496A - 希土類マグネットブロック、マグネットブロックの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数個のマグネットブロックを同時に成形することができ、かつ、溝部への磁性粉の供給が容易で低コストに希土類マグネットブロックを製造する。
【解決手段】マグネットブロックを圧縮成形するための上パンチ５と下パンチ６を、プレス時に互いに入れ違いとなるように複数本対向配置する。そして、定規１３の磁性粉充填部に希土類マグネット粉を供給し、スクレーパ（図示せず）等で平滑化した後、コイル７，８にＡＣ又はＤＣ電力を投入しながら図示しないプレス機により矢印の方向に荷重をかける。上パンチ５と下パンチ６が入れ違って噛み合い、希土類マグネット粉が圧縮されながら切断されて、最終的に所望の希土類マグネットブロック１７ａが１７個同時に成形される。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に装着される現像装置のマグネットローラに用いられる希土類マグネットブロックの製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−１９２７０５号公報
電子写真その他の、粉体トナーを用いた画像形成方法において、二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像は周知であり、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において広く利用されている。
【０００３】
磁気ブラシ現像では、現像剤担持体の表面に現像剤を搬送し、現像剤をブラシ状（磁気ブラシ）に保持させて像担持体に接触させ、静電潜像が形成された像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によってトナーが潜像面に選択的に付着することにより、現像が行われる。
【０００４】
上記現像剤担持体は、通常、円筒状のスリーブ（現像スリーブ）として構成され、このスリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体（磁石ローラ）をスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着している。上記磁石ローラは、複数の磁極を有し、それぞれの磁極を形成する磁石が棒状などに構成されている。
【０００５】
全濃度域にわたって良質な画像を得るためには、現像主極部の半値幅（半値幅については図１０参照）としては、従来の約５０度に対して２０度以下が要求される。また、磁束密度（図１０におけるＢｒの値）は８０〜１２０ｍＴが必要である。さらに、主極部の精度が従来の現像ローラに比べて高い精度（従来の±２度に対して±１度程度）が要求される。
【０００６】
しかし、現像ローラ主極部の高い磁気特性と高精度を達成するためには、従来用いられていた材料やローラ構成では実現が困難である。特に、マグネット材料については従来一般的に用いられているフェライト系マグネットでは要求の達成が困難なため、現像ローラの主極部にＮｅ−Ｆｅ−Ｂ等のいわゆる希土類磁石を用いる必要が生じる。
【０００７】
希土類磁石の製造方法としては、例えば上記特許文献１に、磁性粉末粒子を適切な方位に配向させた成形体を作成するための粉体プレス方法（粉体成形装置）が開示されている。しかし、特許文献１に記載のものは空芯コイル内に挿入された円筒状パンチを用いて成形体を作成するものであり、現像ローラ主極部に用いる棒状のマグネットブロックの成形に適したものではない。
【０００８】
棒状のマグネットブロックの製造装置としては、従来、図６に例示するような構成のものが使用されてきた。
図６において、上ダイセット部材２１にパンチホルダ２４が取り付けられ、そのパンチホルダ２４にパンチ２５が装着固定されている。下ダイセット部材２２上には空芯コイル２７が配置され、そのコイル内にダイ２３が配置されている。ダイ２３の上面には、磁性粉を充填するための溝部が形成されており、ここに希土類マグネット粉１７を充填する。ガイドポスト２６にガイドされた上ダイセット部材２１を、図示しないプレス機等により下方に押圧し、パンチ２５をダイ２３に嵌合させて希土類マグネット粉１７を圧縮して希土類マグネットブロックを成形する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６のような構成においては、空芯コイル（）内に磁性粉圧縮成形部を装備しなければならず、複数個のブロックを同時に成形することができなかった。また、希土類マグネット粉を充填する溝部の幅が狭いため、溝部にマグネット粉を供給するのが困難であった。さらに、マグネット粉の供給装置が複雑で製造装置が高価であった。
【００１０】
本発明は、従来の希土類マグネットブロックの製造方法及び製造装置における上述の問題を解決し、複数個のマグネットブロックを同時に成形することができ、かつ、溝部への磁性粉の供給が容易で低コストに希土類マグネットブロックを製造することのできる製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。
【００１１】
また、高い磁気特性を有し且つ安価な希土類マグネットブロックを提供することも本発明の課題である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、磁性粉充填部内に進入可能に設けられプレス時に互いに入れ違って噛み合うように対向配置された複数個のパンチにより、前記充填部に充填した磁性粉を圧縮切断して複数個のマグネットブロックを同時成形することを特徴とするマグネットブロック製造方法により解決される。
【００１３】
また、前記の課題は、本発明により、磁性粉充填部に充填した磁性粉に磁界を印加する磁界発生手段を備え、前記磁性粉を磁界中で圧縮してマグネットブロックを成形するマグネットブロックの製造装置において、プレス時に互いに入れ違って噛み合うように対向配置された複数個のパンチと、該パンチを保持するパンチ保持部材を移動可能に支持する支持機構とを有し、前記対向配置された複数個のパンチのそれぞれ一方側端部をプレス時に前記磁性粉充填部内に進入させ、前記充填部に充填した磁性粉を前記パンチにより圧縮切断して複数個のマグネットブロックを同時成形することにより解決される。
【００１４】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記磁界発生手段により発生される磁界中に配置される部材を磁性金属とし、前記磁界の外に延出する部材を非磁性金属としたことを提案する。
【００１５】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記磁界発生手段が、前記対向配置された複数個のパンチの両外側に配置して設けられることを提案する。
また、前記の課題は、本発明により、画像形成装置に装着される現像装置のマグネットローラの現像磁極を構成するための希土類マグネットブロックにおいて、圧縮切断された剪断面を有することにより解決される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による希土類マグネットブロック製造装置の一例を示す断面構成図である。また、図２は、プレス時の製造装置の様子を示す断面図である。
【００１７】
これらの図に示すように、本実施形態のマグネットブロック製造装置は、上下ダイセット部材１，２、上下パンチホルダ３，４、上下パンチ５，６、上下空芯コイル７，８、上下鉄芯９，１０、パンチガイド１１、ノックアウト枠１２、定規１３、ガイドポスト１４，１４等から構成されている。
【００１８】
なお、符号１５は、ガイドポスト１４が挿入されるガイドホール。また、符号１６は、下ダイセット部材２とノックアウト枠１２間に介在して設けられたスプリングである。そして、符号１７は、定規１３に設けられた空間部に充填された希土類マグネット粉末である。
【００１９】
本例の装置においては、上パンチ５は８本、下パンチ６は９本備えられている。各パンチは、それぞれ上下パンチホルダ３，４に位置決め固定され、プレス時に互いに入れ違いとなるように対向配置されている。上下パンチホルダ３，４はそれぞれ上下のダイセット部材１，２に装着固定されている。また、着磁磁場を発生させるための上下空芯コイル７，８もそれぞれ上下のダイセット部材１，２に固定設置されている。
【００２０】
９本の下パンチ６の間に配されたパンチガイド１１はノックアウト枠１２に装着支持されており、プレス時にはノックアウト枠１２と共に下方に移動するようになっている。非プレス時、ノックアウト枠１２はスプリング１６により、下ダイセット部材１との間に空間を有するように保持されている。希土類マグネット粉末１７を充填する空間部を有する定規１３は、ノックアウト枠１２の上に配置され、プレス時には上ダイセット部材１に押されてノックアウト枠１２と共に下方に移動する。
【００２１】
ガイドポスト１４は、下ダイセット部材２，ノックアウト枠１２，定規１３を貫通して設けられたガイドホール１５に挿入されることでプレス時における上下パンチ５，６の位置合せを行う。鉄芯９，１０は、空芯コイル７，８で発生させた磁場を誘導する役目をなす。
【００２２】
本例の装置では、パンチ５，６、パンチホルダ３，４、パンチガイド１１及び鉄芯９，１０は磁性金属であり、ダイセット部材１，２、ノックアウト枠１２、定規１３及びガイドポスト１４は非磁性金属である。
【００２３】
さて、上記のように構成されたマグネットブロック製造装置において、希土類マグネットブロックを製造する場合、定規１３の磁性粉充填部に希土類マグネット粉１７を供給し、スクレーパ（図示せず）等で平滑化した後、空芯コイル７，８にＡＣ又はＤＣ電力を投入しながら図示しない圧縮駆動機（例えばプレス機）により、図２に示す矢印の方向に荷重をかける。
【００２４】
すると、上ダイセット部材１に保持されている上パンチホルダ３及び上パンチ５等が一体的に下降し、上ダイセット部材１及び上パンチホルダ３の下面が定規１３に当接する。そして、定規１３及びノックアウト枠１２ならびにパンチガイド１１が、上側部材に押されて下降し、スプリング１６を圧縮しながらノックアウト枠１２の下面が下ダイセット部材２の上面に当接するまで移動する。
【００２５】
ここで、下パンチ６はパンチホルダ４に固定されており、下パンチ６間のパンチガイド１１がノックアウト枠１２と共に下降することにより、プレス時には下パンチ６の上部所定範囲が定規１３の磁性粉充填部内に、すなわち充填部内に充填された希土類マグネット粉１７の中に突出することになる。いっぽう、上パンチ５は、その下部所定範囲をパンチホルダ３の下面から突出させてパンチホルダ３に固定保持されているので、プレス時には上パンチ５の下部所定範囲も定規１３の磁性粉充填部内に、すなわち充填部内に充填された希土類マグネット粉１７の中に突出する。
【００２６】
上パンチ５と下パンチ６は、プレス時に互いに入れ違いとなるように対向配置されており、図２のようにプレスを行った場合、希土類マグネット粉１７は圧縮されながら切断され、計１７個の部分（ブロック）が形成される。引き続き１７個のブロックは上パンチ５，下パンチ６，パンチホルダ３及び定規１３に囲まれた空間内で圧縮され、最終的に所望の希土類マグネットブロック１７ａが１７個同時に成形される。プレス終了後、上側の金型部分を上方に移動させ、成形された希土類マグネットブロックを取り出す。
【００２７】
このように本例のマグネットブロック製造装置においては、複数個のパンチを入れ違うように対向配置して設けたことにより、複数個（本例では１７個）の希土類マグネットブロックを同時に成形することができる。
【００２８】
また、磁場を発生させるコイルの軸方向（図１の上下方向）から見た時に、コイルのループ内に（図１に空芯コイル７又は８の断面を示す×入り四角形が４つ示されているが、その左右のコイル断面の間に）位置する部材であるパンチ５，６、パンチホルダ３，４、パンチガイド１１及び鉄芯９，１０を磁性金属とし、コイルのループ外に位置する部材であるダイセット部材１，２、ノックアウト枠１２、定規１３及びガイドポスト１４を非磁性金属としたことにより、コイル（空芯コイル７，８）で発生させた着磁磁場を収束させることができ、高磁力の希土類マグネットブロックを製造することができる。
【００２９】
さらに、マグネットブロックを圧縮成形するパンチ５，６の両側（本例では上下）に磁場発生コイルを配置したことによっても、高磁力の希土類マグネットブロックを得ることができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態について図３を参照して説明する。なお、図３に示すマグネットブロック製造装置において、前記実施形態のものと同等の部材には同じ符号を用いて説明する。また、重複する説明は省略する。なお、図３は、プレス時の状態で示している。
【００３１】
図３に示すように、第２実施形態のマグネットブロック製造装置は、ダイセット部材２、パンチホルダ３、上下パンチ５，６、空芯コイル７，８、鉄芯９，１０、パンチガイド１１、ノックアウト枠１２、定規１３等から構成されている。空芯コイル７，８及び鉄芯９，１０は、本例ではプレス金型部分の左右両側に配置されている。８本の上パンチ５と９本の下パンチ６が互いに入れ違うように備えられている点は前記実施形態と同様である。また、各下パンチ６間にはパンチガイド１１がそれぞれ設けられている。本例の装置では、定規１３及び鉄芯９，１０が磁性金属であり、その他の部品は全て非磁性金属となっている。
【００３２】
非プレス時には、前記実施形態と同様、ノックアウト枠１２及びパンチガイド１１の上面と下パンチ６の上面が同じ位置となるように、ノックアウト枠１２及びパンチガイド１１が上昇しており、もちろん、上パンチ５もパンチホルダ３に保持されて上昇しており、定規１３に設けられた磁性粉充填部に希土類マグネット粉末を充填することができる。
【００３３】
そして、図示しない圧縮駆動機（例えばプレス機）によりパンチホルダ３を下方に移動させることで、８本の上パンチ５と９本の下パンチ６が互いに入れ違うように噛み合い、希土類マグネット粉が圧縮されながら切断されて、最終的に所望の希土類マグネットブロック１７ａが１７個同時に成形される。プレス終了後、上側の金型部分を上方に移動させ、成形された希土類マグネットブロックを取り出す。
【００３４】
なお、希土類マグネットブロックの材料としては、例えば、Ｎｅ系（Ｎｅ・Ｆｅ・Ｂ等）又はＳｍ系（Ｓｍ・Ｃｏ、Ｓｍ・Ｆｅ・Ｎ等）の希土類マグネット粉を使用することができる。
【００３５】
次に、上記各実施形態のマグネットブロック製造装置により製造した希土類マグネットブロックを備える現像装置及び画像形成装置について説明する。
図４に示す現像装置１０５において、現像剤担持体である現像ローラ３１が画像形成装置の感光体ドラム１０１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には、感光体ドラムと磁気ブラシが接触する現像領域が形成されている。現像ローラ３１においては、スリーブ３２が不図示の回転駆動機構によって図中時計回りに回転されるようになっている。本例においては、感光体ドラム１０１と現像スリーブ３２との間隔である現像ギャップは０．４ｍｍに設定されている。スリーブ３２内には磁石ローラ３３が配置されている。この磁石ローラ３３の現像主極位置には、上記のようにして製造された希土類マグネットブロック１７ａが配設されている。現像主極以外の磁極は、この磁石ローラ３３においてはマグネットロール自体に着磁したものである。
【００３６】
現像剤の搬送方向（図４では時計回り方向）における現像領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ３２上の現像剤量を規制するドクタブレード３４が設置されている。このドクタブレード３４と現像スリーブ３２との間隔であるドクタギャップは０．４ｍｍに設定されている。更に現像ローラの感光体ドラムとは反対側領域には、現像装置ケーシング内の現像剤を攪拌しながら現像ローラ３１へ汲み上げるためのスクリュー３５が設置されている。
【００３７】
現像ローラのスリーブ３２内には、当該現像スリーブ３２の周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する磁石ローラ体（磁石ローラ）３３が固定状態で備えられる。この磁石ローラ体から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ１１上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。当該磁気ブラシは現像スリーブ３２の回転によって現像スリーブ３２と同方向（図で見て時計回り方向）に移送されることとなる。
【００３８】
本例の現像装置１０５においては、現像主極の半値幅が２１°で１０５ｍＴの磁束密度が得られるように構成されている。このような高い磁気特性を備えることにより、全濃度域にわたって良質な画像を得ることができる。なお、半値幅とは、法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力（頂点）の半分の値を指す部分の角度幅のことである。
【００３９】
図５に示す複写装置１００は、装置本体のほぼ中央部に感光体ドラム１０１を中心とする作像部を配し、下部には４段の給紙段１０２ａ〜ｄからなる給紙部２を配置している。装置上部には原稿画像を読み取る読取部１０３が配設され、装置上部に自動原稿給送装置（ＡＤＦ）１１０を装着している。
【００４０】
複写装置１００の作像部において、静電潜像担持体である感光体ドラム１０１の周囲には、帯電装置１０４、上述の現像装置１０５、転写搬送装置１０６、クリーニング装置１０７等が配設されている。これらの上方には光書込み装置１０８が設けられている。光書込み装置１０８より発せられるレーザ光は、帯電装置１０４と現像装置１０５の間の書き込み位置にて感光体ドラム１０１に照射される。そして、クリーニング装置１０７の図において左方には定着装置１０９が設けられている。また、その下方には両面トレイ１１１が設けられている。
【００４１】
このような構成において、帯電装置１０４によって表面を一様に帯電された感光体ドラム１０１には、光書込み装置１０７からのレーザ光によって静電潜像が形成され、現像装置１０５によってトナー像を形成される。当該トナー像は、転写ベルトなどで構成された転写搬送装置１０６によって、感光体ドラム１０１から、給紙部１０２より搬送された記録紙上へ転写される。そして、未定着トナー像を転写された記録紙は定着装置１０９へ搬送され、トナー像が記録紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置１０７によって除去され回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム１０１は図示しない除電手段で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。トナー像が定着された記録紙は、図示しない排紙トレイに排出される。両面記録を行う場合、記録紙は両面トレイ１１１へ搬送され、ここから再度作像部に給送されて記録紙裏面への記録が行われた後、図示しない排紙トレイに排出される。
【００４２】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、製造装置におけるパンチ（対向して配置されるパンチ）の数は任意である。また、パンチの支持方法やパンチホルダあるいはパンチガイドなどの構成も適宜設定できるものである。また、希土類マグネットブロックの材料も例示したものに限定されない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマグネットブロック製造方法によれば、磁性粉充填部内に進入可能に設けられプレス時に互いに入れ違って噛み合うように対向配置された複数個のパンチにより、前記充填部に充填した磁性粉を圧縮切断して複数個のマグネットブロックを同時成形するので、複数個のマグネットブロックを一度に製造することができ、マグネットブロックの製造コストを下げることができる。
【００４４】
請求項２のマグネットブロック製造装置によれば、プレス時に互いに入れ違って噛み合うように対向配置された複数個のパンチと、該パンチを保持するパンチ保持部材を移動可能に支持する支持機構とを有し、前記対向配置された複数個のパンチのそれぞれ一方側端部をプレス時に前記磁性粉充填部内に進入させ、前記充填部に充填した磁性粉を前記パンチにより圧縮切断して複数個のマグネットブロックを同時成形するので、複数個のマグネットブロックを一度に製造することができ、マグネットブロックを短時間で安価に製造することができる。
【００４５】
請求項３の構成により、磁界発生手段により発生される磁界中に配置される部材を磁性金属とし、前記磁界の外に延出する部材を非磁性金属としたので、磁界を収束させて高磁力のマグネットブロックを得ることができる。
【００４６】
請求項４の構成により、磁界発生手段が、対向配置された複数個のパンチの両外側に配置して設けられるので、高磁力のマグネットブロックを得ることができる。
【００４７】
請求項５の希土類マグネットブロックによれば、素材である希土類マグネット粉を圧縮切断することで希土類マグネットブロックを得ることができるので、高磁力のマグネットブロックを安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマグネットブロック製造装置の一例を示す断面構成図である。
【図２】その製造装置におけるプレス時の様子を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のマグネットブロック製造装置を示す断面構成図である。
【図４】本発明によるマグネットブロック製造装置で製造した希土類マグネットブロックを備える現像装置の一例を示す断面構成図である。
【図５】その現像装置を備える画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】従来のマグネットブロック製造装置の一例を示す断面構成図である。
【符号の説明】
１，２ ダイセット部材
３，４ パンチホルダ
５，６ パンチ
７，８ 空芯コイル
９，１０ 鉄芯
１１ パンチガイド
１２ ノックアウト枠
１３ 定規
１４ ガイドポスト
１７ 希土類マグネット粉
１７ａ 希土類マグネットブロック
３１ 現像ローラ
３２ スリーブ
３３ 磁石ローラ
１００ 複写装置
１０５ 現像装置

Claims (5)

1. 磁性粉充填部内に進入可能に設けられプレス時に互いに入れ違って噛み合うように対向配置された複数個のパンチにより、前記充填部に充填した磁性粉を圧縮切断して複数個のマグネットブロックを同時成形することを特徴とするマグネットブロック製造方法。
2. 磁性粉充填部に充填した磁性粉に磁界を印加する磁界発生手段を備え、前記磁性粉を磁界中で圧縮してマグネットブロックを成形するマグネットブロックの製造装置において、
   プレス時に互いに入れ違って噛み合うように対向配置された複数個のパンチと、該パンチを保持するパンチ保持部材を移動可能に支持する支持機構とを有し、前記対向配置された複数個のパンチのそれぞれ一方側端部をプレス時に前記磁性粉充填部内に進入させ、前記充填部に充填した磁性粉を前記パンチにより圧縮切断して複数個のマグネットブロックを同時成形することを特徴とするマグネットブロック製造装置。
3. 前記磁界発生手段により発生される磁界中に配置される部材を磁性金属とし、前記磁界の外に延出する部材を非磁性金属としたことを特徴とする、請求項２に記載のマグネットブロック製造装置。
4. 前記磁界発生手段が、前記対向配置された複数個のパンチの両外側に配置して設けられることを特徴とする、請求項２又は３に記載のマグネットブロック製造装置。
5. 画像形成装置に装着される現像装置のマグネットローラの現像磁極を構成するための希土類マグネットブロックにおいて、
   圧縮切断された剪断面を有することを特徴とする希土類マグネットブロック。

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