JP2005223199A - マグネットロール用複合磁石の着磁方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁場発生源として永久磁石や従来から用いられている電磁石でも、比較的簡単、且つ、低コストで希土類系磁性粉を含む複合磁石体を十分に着磁可能なマグネットロール用複合磁石の着磁方法及び装置を提供する。
【解決手段】 磁性粉とバインダーを混合してなる断面が略扇形の磁石体３０の外周面に磁極を形成する場合において、互いに対向して異なる磁極を発生する第１及び第２の磁界発生源１０，２０を用いるとともに、前記第１の磁界発生源１０に略台形で前記外周面への対向面幅が前記外周面幅よりも小さい着磁ヨーク１１を付加し、該ヨーク１１と前記第２の磁界発生源２０間に前記磁石体３０を配置あるいは通過させて着磁する構成である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真式複写機やレーザープリンタ、ファクシミリ等に用いられるマグネットロール用複合磁石の着磁方法及び装置に係り、特に、断面が略扇形で長尺の複合磁石を作製するのに適したマグネットロール用複合磁石の着磁方法及び装置に関する。

複写機やプリンタ等の感光ドラムの静電潜像を可視化する現像ロールとして、磁石体を有するマグネットロールが用いられる。前記磁石体として磁性粉とバインダーを混合した樹脂磁石組成物を用いたマグネットロールには、中空円筒状に成形した磁石体の中心にシャフトを通したものと、断面が略扇形である磁石体をシャフトに複数貼り合わせたものとに大別される。

１つの磁石体からなるマグネットロールは、シャフトに中空円筒状に磁石体を一体成形するか、もしくは、中空円筒状に磁石体を成形した後、中心部にシャフトを固着する。

また、複数の磁石体からなるマグネットロールとしては、磁性粉とバインダーを混合して断面が略扇形の磁石体を成形する際に、略扇形の円弧面中央部に向かって磁性粉の磁化方向を配向させて磁石体を作製し、得られた磁石体をシャフト外周に複数個貼り合わせた構成が下記特許文献１に開示されている。
特開昭６２−２８２４２３号公報

また、このようなマグネットロール用磁石体を着磁する方法として、成形された磁石体を所望極数分で着磁する方法が下記特許文献２に開示されている。
特開昭６３−１８２８０３号公報

また、複数個の略扇形状の磁石体からなるマグネットロールにおいては、略扇形状の磁石体を１つずつ着磁する方法が下記特許文献３に開示されている。
特開２００１−２９１６２８号公報

略扇形状の磁石体を複数個貼り合わせるマグネットロールは、所望の磁力パターンを得る際に、異なる材質を利用できる点や磁石体の厚みを磁極ごとに変更できるため非常に有用となる。プリンタの小型化や画質向上のため、マグネットロール自体も小型化が進み、且つ、高磁力が必要とされる。そのために、フェライト粉とバインダーからなる磁石体を利用する場合には、上述の特許文献１で示されるような配向方法にて高特性化を図っている。または、磁束密度が高い希土類系磁性粉（ＳｍＣｏ系、ＮｄＦｅＢ系磁性粉）が好んで用いられる。

従来、フェライト粉とバインダーからなる磁石体の場合、７９６ｋＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）の着磁磁界があれば十分に着磁することが可能である。しかしながら、希土類系磁性粉とバインダーからなる磁石体の場合、１５９２ｋＡ／ｍ（２０ｋＯｅ）程度の高い着磁磁界が必要となる。そのため、磁束密度の高い希土類系磁性粉を使用しているにも関わらず、磁場発生源として永久磁石や従来から用いられている電磁石を用いた着磁では不十分となり、所望の磁気特性を得ることが困難である。電磁石を高出力化すれば、希土類系からなる磁石体でも十分に着磁することが可能となるが、設備が大型化、高コスト化する。

そこで、本発明は、磁場発生源として永久磁石や従来から用いられている電磁石でも、比較的簡単、且つ、低コストで希土類系磁性粉を含む複合磁石体を十分に着磁可能なマグネットロール用複合磁石の着磁方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、磁性粉とバインダーを混合してなる断面が略扇形の磁石体の外周面に、磁極を形成するマグネットロール用複合磁石の着磁方法において、
互いに対向して異なる磁極を発生する第１及び第２の磁界発生源を用いるとともに、前記第１の磁界発生源に略台形で前記外周面への対向面幅が前記外周面幅よりも小さい着磁ヨークを付加し、
該ヨークと前記第２の磁界発生源間に前記磁石体を配することを特徴としている。

本願請求項２の発明に係るマグネットロール用複合磁石の着磁方法は、請求項１において、前記ヨークと前記第２の磁界発生源間に前記磁石体を通過させて着磁することを特徴としている。

本願請求項３の発明に係るマグネットロール用複合磁石の着磁方法は、請求項１又は２において、前記略台形のヨークの両側面の成す角度が６０°±１０°であることを特徴としている。

本願請求項４の発明は、磁性粉とバインダーを混合してなる断面が略扇形の磁石体の外周面に、磁極を形成するマグネットロール用複合磁石の着磁装置において、
互いに対向して異なる磁極を発生する第１及び第２の磁界発生源と、前記第１の磁界発生源に付加されていて、略台形で前記外周面への対向面幅が前記外周面幅よりも小さい着磁ヨークとを備えたことを特徴としている。

本願請求項５の発明に係るマグネットロール用複合磁石の着磁装置は、請求項４において、前記略台形のヨークの両側面の成す角度が６０°±１０°であることを特徴としている。

本願請求項６の発明に係るマグネットロール用複合磁石の着磁装置は、請求項４又は５において、前記第１及び第２の磁界発生源及び前記ヨークの長さは、前記磁石体の長さよりも短く、前記ヨークと前記第２の磁界発生源間に前記磁石体を通過させる通しゲージをさらに備えることを特徴としている。

本発明によれば、互いに対向して異なる磁極を発生する第１及び第２の磁界発生源を用いるとともに、前記第１の磁界発生源に略台形で着磁対象の複合磁石体外周面への対向面幅が前記外周面幅よりも小さい着磁ヨークを付加したことで、磁界発生源による発生磁界が低い場合であっても、希土類系磁性粉とバインダーからなる複合磁石体（ボンド磁石体等）を十分に着磁することが可能である。

また、前記ヨークは、現在使用している磁界発生源が低い着磁装置に簡単に装着可能で、低コストで対応できる。

さらに、前記ヨークを用いた着磁装置では、磁石体を通すだけで着磁可能であるため、着磁装置を非常に小型化できる。また、短時間で、且つ、連続的に着磁が可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、マグネットロール用複合磁石の着磁方法及び装置の実施の形態を図面に従って説明する。

図１及び図２は本発明の実施の形態１であって、１は着磁装置の上側支持体、２は着磁装置の下側支持体であり、上側支持体１には第１の磁界発生源１０として着磁用の磁界を発生する希土類永久磁石又は電磁石が固定され、下側支持体２には第２の磁界発生源２０として着磁用の磁界を発生する永久磁石又は電磁石が前記第１の磁界発生源１０に平行に対向して固定されている。また、着磁ヨーク１１が第１の磁界発生源１０の下側面（第２の磁界発生源２０への対向面側）に付加、接合されている。第１の磁界発生源１０と第２の磁界発生源２０は互いに異磁極を発生するものであり、例えば第１の磁界発生源１０がＳ極であれば、第２の磁界発生源２０はＮ極を発生する。

ここで、着磁ヨーク１１は、着磁対象物としての断面が略扇形で希土類系磁性粉とバインダーを混合してなる複合磁石体３０の円弧面である外周面に対向（近接対向及び接触対向を含む）する配置であって、磁界発生源１０から着磁対象物に向かって断面積が徐々に減少する形状、具体的には図２に示すような断面が左右対称な台形（但し下向き）であり、その対向面幅Ａは複合磁石体３０の外周面幅Ｂ以下であり、好ましくはＡ≦Ｂ／２以下である。

そして、前記複合磁石体３０を着磁ヨーク１１と第２の磁界発生源２０間に配置して、あるいは通過させて、着磁を行う。第１の磁界発生源１０と第２の磁界発生源２０が永久磁石であり、かつ第１の磁界発生源１０及び着磁ヨーク１１の奥行き長さ（図１の紙面に垂直方向）と、第２の磁界発生源２０の奥行き長さとが、複合磁石体３０の長さよりも大きければ、図１のように複合磁石体３０を単に配置する、つまり複合磁石体３０の円弧面である外周面に着磁ヨーク１１が対向（近接対向及び接触対向を含む）する配置とすることで着磁が可能である。また、着磁ヨーク１１と第２の磁界発生源２０の長さよりも複合磁石体３０の長さが大きな場合には、着磁ヨーク１１と第２の磁界発生源２０間に複合磁石体３０を通過させることで、長尺の複合磁石体３０の着磁に対応できる。

また、第１の磁界発生源１０と第２の磁界発生源２０が電磁石であれば、第１の磁界発生源１０及び着磁ヨーク１１の長さと、第２の磁界発生源２０の長さとを、複合磁石体３０の長さよりも大きく設定しておき、各磁界発生源１０，２０となる電磁石に着磁電流を通電することで着磁を行うことができる。

以下の表１は着磁ヨーク１１による磁界強度への効果を、ヨーク無しの場合と対比したものであり、ヨーク無しでは着磁対象物である複合磁石体３０の外周面中央位置で着磁磁界は８５１ｋＡ／ｍ（１０．７０ｋＯｅ）であるのに対し、ヨーク有りでは複合磁石体３０の外周面中央位置で着磁磁界は１７４９ｋＡ／ｍ（２１．９８ｋＯｅ）となり、希土類系磁性粉とバインダーからなる複合磁石体の着磁が十分可能な磁界強度になっている。但し、着磁ヨーク１１の材質は飽和磁気モーメントが高い鉄コバルト系合金（商品名：パメンジュール）であり、図２の対向面幅Ａは２ｍｍ、高さＤは１２ｍｍ、左右の側面のなす角θは６０°とした。

以下の表２は着磁ヨーク１１の材質による磁界強度の変化を示すものであり、鉄とパメンジュールの場合とを示す。但し、ヨーク形状は表１と同じである。鉄よりもパメンジュールの方が良好な結果（約７％向上）が得られていることがわかる。

図３は着磁ヨーク１１の形状による磁界強度を示し、ヨーク材質は鉄で、対向面幅２ｍｍ、高さは１２ｍｍ一定とし、左右の側面のなす角度θを４０°から８０°まで変化させて着磁対象物である複合磁石体３０の外周面中央位置での着磁磁界を測定した結果である。ヨーク１１の左右の側面のなす角度は６０°±１０°の範囲が好ましく、中でも６０°が最も好ましいことがわかる。

図４は、表１に記載の着磁磁界にて、希土類系磁性粉（ＮｄＦｅＢ系磁性粉）とバインダーを混合してなる磁石体を着磁した時の磁気特性比較であり、ヨーク無しでは複合磁石体表面での磁束密度は１４０ｍＴ以下、マグネットロールを収納する円筒スリーブ上での磁束密度は１２０ｍＴ程度であるが、着磁ヨーク１１ありの場合は複合磁石体表面での磁束密度は１８０ｍＴ程度、マグネットロールを収納する円筒スリーブ上での磁束密度は１３０ｍＴ以上となり、スリーブ上で十分な磁界強度が得られている。

図５及び図６は本発明の実施の形態２であって、とくに、通し着磁に適した構成を示す。この場合、第１の磁界発生源１０に付加された着磁ヨーク１１と第２の磁界発生源２０間に複合磁石体３０を通して移動させるために、通しゲージ２５が固定配置されている。この通しゲージ２５は複合磁石体３０の外周面の中央位置が着磁ヨーク１１の対向面幅の中央位置となるように複合磁石体３０を摺動自在にガイドする。

この通し着磁を行う構成は、前記第１の磁界発生源１０と第２の磁界発生源２０に通電の必要のない永久磁石を用いた場合に好適であり、第１の磁界発生源１０及び着磁ヨーク１１の奥行き長さと、第２の磁界発生源２０の奥行き長さは、複合磁石体３０に比べて十分短くてよい。

そして、複合磁石体３０を、通しゲージ２５を利用して着磁ヨーク１１と第２の磁界発生源２０間に通過させて、着磁を行う。

なお、その他の構成は前述した実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。

これらの実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。

(1) 互いに対向して異なる磁極を発生する第１及び第２の磁界発生源１０，２０を用いるとともに、第１の磁界発生源１０に略台形で着磁対象の複合磁石体外周面への対向面幅が前記外周面幅よりも小さい着磁ヨーク１１を付加したことで、磁界発生源による発生磁界が低い場合（例えば希土類永久磁石使用の場合）であっても、希土類系磁性粉とバインダーからなる複合磁石体３０（ボンド磁石体等）を十分に着磁することが可能である。

(2) 前記着磁ヨーク１１は、現在使用している磁界発生源が低い着磁装置に簡単に装着可能で、低コストで対応できる。

(3) 第１及び第２の磁界発生源１０，２０に永久磁石を用いた着磁装置では、磁石体３０を通すだけで着磁可能であるため、着磁装置を非常に小型化できる。また、短時間で、且つ、通し着磁処理によって連続的に磁石体の着磁が可能となる。

(4) とくに、実施の形態２のように通しゲージ２５を有する構造とすれば、複合磁石体３０の通し着磁処理を連続して効率的に実行できる。

なお、各実施の形態では、着磁ヨークの断面が台形（但し下向き）であって両方の側面が平面であるが、断面が略台形（但し下向き）であって、両方の側面が湾曲面であってもよい。

また、着磁ヨークは第１の磁界発生源１０の下面側と第２の磁界発生源２０の上面側の両方に付加接合することができる。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

本発明に係るマグネットロール用複合磁石の着磁方法及び装置の実施の形態１を示す正面図である。 実施の形態１における着磁ヨーク形状を示す斜視図である。 実施の形態１で用いた着磁ヨーク形状による磁界強度を示すグラフである。 ヨーク無しの場合と本発明の実施の形態１の場合の磁気特性比較結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態２の正面図である。 同側面図である。

符号の説明

１ 上側支持体
２ 下側支持体
１０ 第１の磁界発生源
１１ 着磁ヨーク
２０ 第２の磁界発生源
２５ 通しゲージ
３０ 複合磁石体

Claims (6)

1. 磁性粉とバインダーを混合してなる断面が略扇形の磁石体の外周面に、磁極を形成するマグネットロール用複合磁石の着磁方法において、
   互いに対向して異なる磁極を発生する第１及び第２の磁界発生源を用いるとともに、前記第１の磁界発生源に略台形で前記外周面への対向面幅が前記外周面幅よりも小さい着磁ヨークを付加し、
   該ヨークと前記第２の磁界発生源間に前記磁石体を配することを特徴とするマグネットロール用複合磁石の着磁方法。
2. 前記ヨークと前記第２の磁界発生源間に前記磁石体を通過させて着磁する請求項１記載のマグネットロール用複合磁石の着磁方法。
3. 前記略台形のヨークの両側面の成す角度が６０°±１０°である請求項１又は２記載のマグネットロール用複合磁石の着磁方法。
4. 磁性粉とバインダーを混合してなる断面が略扇形の磁石体の外周面に、磁極を形成するマグネットロール用複合磁石の着磁装置において、
   互いに対向して異なる磁極を発生する第１及び第２の磁界発生源と、前記第１の磁界発生源に付加されていて、略台形で前記外周面への対向面幅が前記外周面幅よりも小さい着磁ヨークとを備えたことを特徴とするマグネットロール用複合磁石の着磁装置。
5. 前記略台形のヨークの両側面の成す角度が６０°±１０°である請求項４記載のマグネットロール用複合磁石の着磁装置。
6. 前記第１及び第２の磁界発生源及び前記ヨークの長さは、前記磁石体の長さよりも短く、前記ヨークと前記第２の磁界発生源間に前記磁石体を通過させる通しゲージをさらに備える請求項４又は５記載のマグネットロール用複合磁石の着磁装置。

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