JP3265876B2 - マグネットロール - Google Patents

マグネットロール

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JP3265876B2 JP30740594A JP30740594A JP3265876B2 JP 3265876 B2 JP3265876 B2 JP 3265876B2 JP 30740594 A JP30740594 A JP 30740594A JP 30740594 A JP30740594 A JP 30740594A JP 3265876 B2 JP3265876 B2 JP 3265876B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PPC複写機、LBP
プリンター、ファクシミリなどの電子写真現像装置など
に用いられるマグネットロールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、磁気ブラシ現像用のマグネット
ロールは、円筒形の非磁性体スリーブと、この非磁性体
スリーブ内にあって、複数個の磁極を表面に有するロー
ル状磁石を主要部として構成され、上記非磁性体スリー
ブとロール状磁石の少なくとも一方を回転させるための
軸受け、あるいは軸受けを一体化したフランジが、ロー
ル状磁石の両端の軸部を保持するようにして非磁性体ス
リーブの両端に固定されている。
【0003】電子写真現像装置では、上記非磁性体スリ
ーブとロール状磁石の少なくとも一方を回転させ、非磁
性体スリーブ上の、磁性粉体からなる現像剤を吸着搬送
し、かつ帯電させ、感光体表面に形成された静電潜像に
移行させて顕像化する磁気ブラシ現像法が使用されてい
る。
【0004】図6は一般的なマグネットロールの断面図
であり、非磁性体スリーブ11内でロール状磁石10を
相対的に回転させるために、非磁性体スリーブ11の両
端に、軸受け12a,12bおよびこの軸受け12a,
12bを保持しかつ両端から非磁性体スリーブ11内に
異物が進入するのを防ぐためのフランジ13a,13b
からなる軸受部が形成されている。
【0005】ロール状磁石10を回転または固定させる
ためのシャフト10aは一方のフランジ13bの外側に
引き出され、非磁性体スリーブ11とフランジ13bと
は、シャフト10aの外周面とフランジ13bとの間の
回転負荷が大きくならないような最小限の間隔9を設け
て、通常、接着剤で接着固定されている。シャフト10
aの外側に固定されたロール状磁石10は、従来、図7
に示すような複数本の棒状焼結フェライト14や、図8
に示すような円筒状の焼結フェライト15を用いて構成
されていたが、近年ではナイロン(6,66,11,1
2など)、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩素化ポリ
エチレン、酢酸ビニールなどの熱可塑性樹脂を結着剤と
した複合樹脂マグネット材料を用いて構成されている。
【0006】複合樹脂マグネットロールは、従来、強磁
性体粉末であるフェライト粉末の磁化容易軸を機械的な
手段により一定方向に配向させる方法と、磁場の作用で
配向させる方法で作られている。
【0007】機械的な手段を用いてフェライト粉末の磁
化容易軸を一定方向に配向させる方法は、図9(a)に
示すように複合樹脂マグネット材料16を圧延ローラー
17などで圧延して、フェライト粉末の磁化容易軸18
をシート面に対して直角方向に配向させたシート状マグ
ネット19を形成し、次に図9(b)のようにこのシー
ト状マグネット19をシャフト10aに巻き付けてロー
ル状とし、その後着磁を行ってロール状磁石10とする
ものである。
【0008】別の方法として、図10(a)〜図10
(c)に示すように、配向効率を高めるために、シート
状マグネット19を数枚重ねた後扇型に加圧成形したピ
ース20を、図10(d)に示すようにシャフト10a
を中心に隣接して貼り合わせ外周を切削加工してロール
状とし、着磁を行ってロール状磁石10とする工夫もな
されている。
【0009】磁場の作用で配向させる方法は磁場射出成
形といわれるもので、射出成形時に、金型内にある可塑
状態の複合樹脂マグネット材料に強力な磁場を作用さ
せ、フェライト粉末の磁化容易軸が磁束線の方向に配向
されたロール状磁石とするもので、図11に示すように
射出成形時に、可塑状態の複合樹脂マグネット材料が、
金型21内のキャビティ22の周囲に配置されたコイル
23aとヨーク23bからなる配向磁石23から磁場の
作用を受け、フェライト粉末の磁化容易軸18が磁束線
の方向に配向するものであった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の複
合樹脂マグネットロールの内、図9(a)(b)に示し
た巻付けによる方法では、図9(a)に示すようにフェ
ライト粉末の磁化容易軸18がシャフト10aから放射
状に配向され、磁束線が円周上の磁極に集中しないため
高磁力が得られない。それに対して、扇型に加圧成形す
る図10(c)〜図10(d)の方法ではフェライト粉
末の磁化容易軸が磁束線の方向に配向するため高磁力が
得られ、扇型角度や磁極部の寸法及び位置関係を組み合
わせることにより、特定磁極の着磁特性を独立して設計
し、複雑な着磁パターンを得られるが、工程が複雑にな
り生産性に劣るものである。
【0011】また後述の磁場射出成形では、配向磁石2
2は、得ようとする現像用マグネットロールの磁極位置
に対応して、磁極数と同数が配置されており、配向磁石
22からの磁束線は磁極の方向に集中するため配向が効
率よく行われ、工程がより単純であるが、隣接する配向
磁石との関係で、全体の着磁パターンが一括して決めら
れ、特定磁極の着磁特性を個別に設計することはでき
ず、複雑な着磁パターンが得られない。更に、ロール中
心部迄充分な配向磁界が寄与できず、高磁力化に限界が
あるものであった。
【0012】一般に乾式現像剤を用いる電子写真現像装
置は、感光体に帯電−露光を経て潜像化された文字など
の画像情報に現像剤を静電気吸引効果で作用させて顕像
化するものであり、現像剤を攪拌帯電し吸着搬送する目
的で高磁力としたロール状磁石を、軸受けを介してフラ
ンジで受け、非磁性体スリーブ内に組み込んだ構成とな
っている。
【0013】そして、ロール状磁石を固定し、フランジ
を駆動して非磁性体スリーブを回転させ、非磁性体スリ
ーブ表面の磁力線分布に沿って現像剤を移行させる。
【0014】このため、複数極で構成される現像用マグ
ネットロールの個々の磁極は、現像ユニットの構成や感
光体との関係などに応じてそれぞれ機能が定められてお
り、その機能に最適な磁力線分布が要求される。つま
り、ロール状磁石から発生する磁力線分布は、画像特性
を決定する重要な役目を持っており、構成される複数磁
極を個別に設計でき、複雑な着磁パターンを安易な工程
で実現することが要求される。
【0015】特に、感光体に対向する現像極は主極とも
呼ばれ、現像剤が感光体に接触する前後で異なって移行
し、感光体に接触し、現像する時はゆるやかに、感光体
から離れる現像後は素早く動くことが要求され、その為
には、接触点となる磁極ピークの前後で、非対称な磁束
密度分布の着磁パターンを有することが重要となる。ま
た、現像剤を確実に搬送し、高精細度な画質を実現する
目的で強い磁束密度(磁力)が要求される。
【0016】本発明は上述のような従来技術では解決で
きない相反する課題を解決することを目的とし、高磁力
を有し、複雑な着磁パターンを形成する磁気ブラシ現像
用マグネットロールを、安価に提供するものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、強磁性体粉末材料と高分子材料からなる複
合樹脂マグネット材を配向用磁界及び磁性材と非磁性材
からなる配向用金型を用いて、断面形状が薄型の扇型で
円弧側から他の三辺に配向成形したピースを複数枚積層
固着して扇型ブロックとし、シャフトに複数個の扇型ブ
ロックを貼り合わせてロール状磁石とするものである。
【0018】
【作用】上記構成によれば、従来の製造工法とは異な
り、特定磁極の特性を個別にコントロールして、高磁力
でかつ複雑な着磁パターンの現像用マグネットロール
を、生産性にすぐれた製造工法により、安価に製造する
ことが可能となる。
【0019】
【実施例】まず、本発明のマグネットロールの概要につ
いて説明する。
【0020】本発明の要点とする処は、予め配向磁力が
最大限に活用できる薄型の断面形状が扇型で円弧側から
他の三辺に配向したピースを成形し、これらを複数枚積
層固着して扇型ブロックとすることである。
【0021】特に、複合樹脂マグネット材料の母材とな
る高分子化合物材料に曲げ弾性率が10,000kgf/c
m2以下の熱可塑性樹脂を用いて放射成形法により、薄型
の扇型ピースを成形することにより、円弧寸法精度とピ
ース弾性特性の最適化が得られることにより接合面とな
る表面側円弧と底面側円弧の密着性が完全となり、接合
面での磁気損失もなく、高磁力が得られる。
【0022】このような製造工法によって、生産される
現像用マグネットロールは個別の磁極毎に最適な特性を
有しており、良好な電子写真現像画像を再現することが
可能である。つまり、扇型ピースの積層枚数や、積層固
着された扇型ブロックの開き角度や、円弧側配向極の位
置・幅は要求されるマグネットロール着磁パターンに応
じて、最適内容に設計されることが重要である。
【0023】成形に使用される強磁性体粉末材料と高分
子化合物材料を主体とする混合物は、ポリアミド、ポリ
プロピレン、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂を母材と
して、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト
などのハードフェライト粉末や、希土類系磁性粉体をチ
タニウム或いはシランなどのカップリング剤で表面処理
をし、80〜95重量%の含有率で、混練したものが用
いられる。
【0024】但し、高分子化合物材料は扇型ピースを積
層固着して扇型ブロックを構成する時に円弧接合面が密
着し、磁気損失を生じないように、曲げ弾性率が10,
000kgf/cm2以下の熱可塑性樹脂を用いることが重要
である。
【0025】以下、本発明の実施例の詳細を図面を用い
て説明する。本発明の断面形状が薄型の扇型で円弧側か
ら他の三辺に強磁性体粉末を配向したピースを磁場射出
成形する装置の一実施例を図1に示す。
【0026】すなわち、フェライト粉末と高分子材料か
らなる複合樹脂マグネット材料ペレットを溶融し、たて
型射出成形機1で図1に示すような、コイル2中に設置
された中央部に扇状凹部3aを設けた下部磁性材3b
と、T字状の上部磁性材3cとで円弧中央部から他の三
辺へ磁路を形成する磁性材3と扇状の両側の上部と円弧
面の中央部を除く部分を囲む非磁性材4で構成された金
型5内に射出成形する。コイル2に通電し、発生する磁
界でフェライト粒子の磁化容易軸を磁力線の方向に配向
させることにより、図2に示すような断面が扇型で円弧
中央部から他の三辺へ配向した磁極ピース6を得る。
【0027】この磁極ピースは開き角度がθ、上部円弧
半径がr1、下部円弧半径がr2、θが等しく上部円弧
半径がr2、下部円弧半径がr3、同じくθが等しく上
部円弧半径がr3、下部円弧半径がr4、同じくθが等
しく上部円弧半径がr4、下部円弧半径がr5といった
状態で4枚準備される。実施例ではr1=13.9mm、
r5=4.3mm、θ=90度として、それぞれの厚さ
2.4mmに4分割した磁極ピースを図3のように貼り合
わせた磁極ブロック7を得た。
【0028】上部円弧半径r1、下部円弧半径r5、及
び開き角度θ、さらにはT字状の上部磁性材3cによっ
て円弧中央部から他の三辺へ形成される配向磁場は製品
仕様に対応して最適状態に決定される。
【0029】図1は本発明に於ける一ピース成形装置の
主要部を示す断面図であるが、断面が扇型で円弧中央部
から他の三辺へ配向した磁極ピース6のキャビティ部一
端にはノズル口に連なるスプール、ランナーが連結され
ているのは一般の射出成形金型と同等である。
【0030】成形に使用した複合樹脂マグネットは曲げ
弾性率が5,300kgf/cm2の6/12共重合ナイロン
を母材樹脂とし、チタニウムカップリング処理されたバ
リウムフェライトを87重量%含有した混合物を用いて
成形した。4枚の磁極ピースを貼り合わせた磁極ブロッ
ク7は、他の極を構成する磁極ブロックとともに外径
8.6mmのシャフトに接着固定して図4に示すような磁
石ロールとした。
【0031】得られた磁石ロールの表面磁束密度をガウ
スメーターにより測定を行った。測定はマグネットロー
ルとして使用される状態とするために、外径30mmのス
リーブ内に組み込み、ガウスメーターホール素子をその
スリーブ表面に接触させて行った。このマグネットロー
ルの磁束密度波形を図5に実線Aで示す。
【0032】他の実施例として、r1=13.9mm、r
5=4.3mm、θ=90度は等しく、それぞれの厚さを
4.8mmに2分割した磁極ピースを図3のように貼り合
わせた磁極ブロック7を組み合わせて接着固定して磁石
ロールとし、実施例1と同様にしてマグネットロールを
作成し、特性を測定した。その結果の磁気特性を図5に
一点鎖線Bで示す。
【0033】比較例として、r1=13.9mm、r2=
4.3mm、θ=90度の積層しない磁極ブロック8を組
み合わせて接着固定して磁石ロールとし、実施例と同様
にしてマグネットロールを作成し、特性を測定した。そ
の結果の磁気特性を図5に点線Cで示すとともに、(表
1)にそれぞれの平均磁力を示す。
【0034】
【表1】
【0035】本発明によれば積層枚数を増やす程磁力が
増加し、磁力アップに効果があることが明らかになった
が、あらかじめ配向ピースを成形し複数枚積層して配向
ブロックとする生産性と、製品要求特性のバランスで積
層枚数を適宜決定することができる。
【0036】又、実際のマグネットロールの着磁特性は
それぞれの極間角度、磁力は不均一であり、開き角度θ
は異なり、積層した磁極ブロックと積層しない磁極ブロ
ックを組み合わせるということが設計ポイントとなる。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明のマグネットロール
の製造方法によれば、良質な画像特性を実現する為の高
磁力の磁極を有し、かつ複雑な着磁パターンの磁気ブラ
シ現像用ロールを、生産性に優れ、安価に生産でき、電
子写真現像装置などに最適な磁気ブラシ現像用ロールを
得ることができ、その実用価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のマグネットロールの製造装
置の断面図
【図2】本発明のマグネットロールの一実施例の要部で
ある薄型の断面が扇型で円弧中央部から他の三辺へ配向
した磁極ピースの側面図
【図3】同要部である磁極ピースを積層した磁極ブロッ
クの斜視図
【図4】同要部である磁石ロールの斜視図
【図5】本発明の従来例の比較を示す特性図
【図6】一般的なマグネットロールの断面図
【図7】同要部断面図
【図8】同要部断面図
【図9】同磁石ロールの製造方法を示す概念図
【図10】同磁石ロールの製造方法を示す概念図
【図11】同磁石ロールの製造方法を示す概念図
【符号の説明】
1 たて型射出成形機 2 コイル 3 磁性材 4 非磁性材 5 金型 6 磁極ピース 7 磁極ブロック
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−114517(JP,A) 特開 昭62−282423(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/09 H01F 7/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強磁性体粉末材料と高分子化合物材料を
    主体とする混合物を加熱溶融させた後、配向用磁界によ
    り、断面形状が薄型の扇型で円弧側から他の三辺に強磁
    性体粉末を配向しつつ成形させたピースを、複数枚厚み
    方向に積層固着した扇型ブロックを、シャフトに複数個
    組み合わせて形成してなるマグネットロール。
  2. 【請求項2】 断面形状が薄型の扇型配向ピースは射出
    成形により成形する請求項1記載のマグネットロール。
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