JP4857959B2

JP4857959B2 - マグネットロール用マグネット

Info

Publication number: JP4857959B2
Application number: JP2006182364A
Authority: JP
Inventors: 正一芝原; 徹下澤; 厚彦杉森
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-06-30
Also published as: JP2008010782A

Description

本発明は、複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置に利用されるマグネットロールに用いるマグネットロール用マグネットに関する。

従来から、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置などに用いられる現像ロールには、複数の磁極がその表面に形成されたマグネットロールが利用されている。

従来のマグネットロールは、シャフトと円筒状スリーブとスリーブ内に設けられた円筒状マグネットとを備えていた。このようなマグネットロールは、現像剤の搬送、現像、剥離といった処理を繰り返すため、マグネットロール表面には複数の磁極を形成させる必要がある。このような複数の磁極を、円筒状マグネット表面に形成する場合、単一の材料で構成されることとなるため設計上の磁力パターンが制限され、最も高い磁力を発生させるための磁石材質に合わせなければならずコスト上の自由度も制限される。そこで、目的とする磁力パターンに対応する磁極に着磁させた長尺で略扇状断面の複数のマグネットブロックをシャフトの周囲に取り付けて、磁力パターンの自由度を高めたマグネットロールが知られている。すなわち、複数のマグネットブロックを備えるこのようなマグネットロールを採用することで、各磁極のマグネット材料（磁性粉末）を自由に選択することができ、且つ、各磁極の磁石配向を自在に制御することができるようになる。

ここで、上記マグネットブロックの材料には、バインダに磁石粉末を分散した素材が用いられており、その磁石粉末としては、フェライト系磁性粉と、より高磁力を実現できる希土類合金磁性粉とが知られている。この希土類合金磁性粉は、高磁力を確保できる点でマグネットブロックの材料としては優れているものの、非常に高価でありフェライト系磁性粉に比べて加工性が低いため、その使用量は最小限に抑えられる傾向にある。

そこで、下記特許文献１では、マグネットブロックの高磁力化への寄与が大きい外周側の磁石にのみ希土類合金磁性粉を用い、シャフト側の磁石にフェライト系磁性粉を用いた二層タイプのマグネットブロックが開示されている。
特開２００６−９１３８２号公報

しかしながら、従来のマグネットブロック（マグネットロール用マグネット）には、以下に示すような問題があった。すなわち、希土類合金磁性粉を用いたマグネットピースと、フェライト系磁性粉を用いたマグネットピースとの二層タイプにすることで、希土類合金磁性粉の使用量を効果的に抑えることはできるものの、希土類合金磁性粉のみを用いた場合に比べて、マグネットブロックの表面で測定される磁気特性が、その表面全体に亘って平均的に低下してしまう。その結果、マグネットブロックに要求される磁力を確保することができずに、マグネットロールの特性劣化を招いてしまうおそれがあった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、複数層構造であって、実効的な磁力の低下が抑えられたマグネットロール用マグネットを提供することを目的とする。

本発明に係るマグネットロール用マグネットは、長尺状の複数のマグネットと、各マグネットが取り付けられるシャフトとを備えるマグネットロールに用いられ、複数のマグネットのうちの少なくとも１つは、最外層が高磁力層である複数層構造を有しており、最外層のマグネットロールにおける径方向の厚さが、第１の位置においてｄ１であり、第１の位置とは異なる第２の位置においてｄ１より長いｄ２となっていることを特徴とする。

このマグネットロール用マグネットにおいては、第２の位置における最外層の厚さｄ２が、第１の位置における最外層の厚さｄ１より長くなっている。そのため、第２の位置では、高い磁力を実現することが可能となっている。そのため、磁力が要求される位置が上記第２の位置となるように設計することで、実効的な磁力の低下を抑え、このマグネットに要求される磁力を十分に確保することができる。

また、最外層と、最外層に隣り合う下層との接合面全体が平坦面であることが好ましい。この場合、最外層とその下層とが同心円弧状の接合面を有する場合に比べて、成形バラツキに起因する、最外層と上記下層とを重ねたときの傾きズレ等が生じにくい。

また、最外層に隣り合う下層の上面には、マグネットの延在方向に沿って凹部が設けられており、最外層のシャフト側の面には、凹部に嵌め込まれる凸部が設けられていることが好ましい。この場合、最外層とその下層とを重ねたときの厚さ方向に直交する方向（マグネットロールの周方向）の位置ズレが生じにくい。

本発明によれば、複数層構造であって、実効的な磁力の低下が抑えられたマグネットロール用マグネットが提供される。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る現像ロール１０の概略斜視図であり、図２は図１に示した現像ロール１０のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

図１及び図２に示すように、現像ロール１０は、長尺円筒状のスリーブ１２（例えば、アルミニウム製）と、このスリーブ１２の内部に配置されたマグネットロール１４と、スリーブ１２の端部開口１２ａ，１２ｂそれぞれに嵌着固定された一対のフランジ１６Ａ，１６Ｂとで構成されている。

さらに、マグネットロール１４は、円柱状のシャフト１８と、このシャフト１８の外周面１８ａに取り付けられた５つの長尺のマグネットブロック２０（２０Ａ〜２０Ｅ）とによって構成されている。マグネットブロック２０とシャフト１８の接着面を平面とした角柱状のシャフトも使用することができる。

シャフト１８は、鉄などの金属材料により構成されており、その長さはマグネットブロック２０よりも長くなっている。このシャフト１８の両端１８ｂ，１８ｃは、マグネットブロック２０から露出している。使用用途により、樹脂材料からなるシャフトも選択可能である。特にシャフト１８のマグネットブロック接着部分は磁性材料で構成されることが好ましい。

各マグネットブロック２０の断面形状は、シャフト１８の軸線Ｉに直交する面における断面図である図２に示すように、シャフト１８の外周面１８ａの曲率と略同じ曲率を有する第１の弧Ａ_１と、第１の弧Ａ_１と同一の曲率中心及び開き角を有し第１の弧Ａ_１よりも曲率半径が大きい第２の弧Ａ_２と、第１の弧Ａ_１及び第２の弧Ａ_２の対応する端点同士を真っ直ぐに結ぶ２本の線分Ｌ_１，Ｌ_２とによって形成された形状となっている。そして、第１の弧Ａ_１がマグネットブロック２０の長手方向に延びた曲面がマグネットブロック２０の内周曲面２０ａとなっており、同じく第２の弧Ａ_２がマグネットブロック２０の長手方向に延びた曲面がマグネットブロック２０の外周曲面２０ｂとなっており、また、２本の線分Ｌ_１，Ｌ_２がマグネットブロック２０の長手方向に延びた一対の平面がマグネットブロック２０の両側平面２０ｃ，２０ｄとなっている。

そして、各マグネットブロック２０は、その内周曲面２０ａにおいてシャフト１８の外周面１８ａに図示しない接着剤によって固定されている。５つのマグネットブロック２０Ａ〜２０Ｅは互いに密着した状態で隣接している。すなわち、各マグネットブロックは、少なくとも両側平面２０ｃ，２０ｄの一方の平面で隣り合うマグネットブロック２０と接しており、各マグネットブロック２０はシャフト１８に強固に取り付けられている。

なお、各マグネットブロック２０断面の第１の弧Ａ_１の開き角は、例えばいずれも６０度となっており、５つのマグネットブロック２０Ａ〜２０Ｅは互いに隣接している。すなわち、シャフト１８は、マグネットブロック２０によってその全周を完全には囲まれておらず、シャフト１８の周りにはマグネットブロック２０の存在しないブロック欠落部２２が形成されており、このブロック欠落部２２においてはシャフト１８の外周面１８ａが露出している。上述の構造は、後述する二成分系現像剤を使用する場合において、ゴースト極の制御を行うために有効な構造である。また、一成分系現像剤または二成分系現像剤を使用する場合を問わず軽量化や低コスト化に有効である。なお、各マグネットブロック２０の断面の第１の弧Ａ１の開き角は、複写機や現像装置などの仕様に応じて設定されるので前述のようにいずれも同一角度にしなくてもよい。

また、各マグネットブロック２０Ａ〜２０Ｅの外周曲面２０ｂにおける極性は、図２において符号Ｎと符号Ｓとで示しているように、Ｎ極とＳ極とが交互になるように配置されており、そのためマグネットロール１４の外周面１４ａには円周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に並んでいる。より詳しく説明すると、汲み上げ極として機能するＳ極のマグネットブロック２０Ａ、層規制極として機能するＮ極のマグネットブロック２０Ｂ、現像極として機能するＳ極のマグネットブロック２０Ｃ、搬送極として機能するＮ極のマグネットブロック２０Ｄ、剥離極として機能するＳ極のマグネットブロック２０Ｅが、スリーブ１２の正回転方向（図２の矢印Ｔ方向）にこの順番で並んでいる。なお、外周曲面２０ｂにおける極性は、図２に示す配置が逆になっていてもよい。

そして、マグネットブロック２０の外周曲面２０ｂによって形成されたマグネットロール１４の外周面１４ａと、スリーブ１２の内周面１２ｃとの間には、所定間隔ｄの空隙が形成されている。

各マグネットブロック２０は、希土類合金磁性粉体（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系等）を樹脂で分散させた構成を有する希土類合金磁性粉体系マグネット、若しくは、フェライト系磁性粉体を樹脂で分散させた構成を有するフェライト系磁性粉体系マグネットである。使用される樹脂としては、例えば、ナイロン６やナイロン１２等のポリアミド樹脂、ウレタンゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム等が挙げられる。本実施形態においては、現像極以外のマグネットブロック２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｄ，２０Ｅはフェライト系磁性粉体系マグネットである。

そして、現像極のマグネットブロック２０Ｃは、希土類合金磁性粉体系マグネットとフェライト系磁性粉体系マグネットとを用いた複数層構造となっている。以下、このマグネットブロック２０Ｃについて、図３を参照しつつ説明する。

上述したように、マグネットブロック２０Ｃは、その他のマグネットブロックと略同様の外形形状を有しているが、２つの層２３Ａ，２３Ｂによって構成されている。すなわち、マグネットブロック２０Ｃは、フェライト系磁性粉体系マグネットで構成されたシャフト側の第１の層２３Ａと、希土類合金磁性粉体系マグネットで構成された外周側の第２の層２３Ｂとによって構成されている。

第１の層２３Ａと第２の層２３Ｂとは、平坦な接合面（平坦面）Ｆ１によって接合されている。すなわち、第１の層２３Ａの平坦な上面２３ａと、第２の層２３Ｂの平坦な下面２３ｂとで、接合面Ｆ１が形成されている。なお、第１の層２３Ａと第２の層２３Ｂとの接合は、接着剤を用いた接合でも、接着剤を用いない磁力による接合でもよい。

この接合面Ｆ１は、シャフト１８の軸線Ｉの位置と、マグネットブロック２０Ｃの外周曲面２０ｂ上の周方向中心位置Ｐ２とを結ぶ径方向仮想線Ｌ_３に直交している。そして、上述したように、マグネットブロック２０Ｃの外周曲面２０ｂはその延在方向に直交する断面において円弧Ａ_２となっているため、接合面Ｆ１から外周曲面２０ｂまでの距離（すなわち、第２の層２３Ｂの径方向に関する厚さ）は、外周曲面２０ｂ上の周方向位置において異なっている。すなわち、マグネットブロック２０Ｃの第２の層２３Ｂの厚さは、外周曲面２０ｂ上の周方向中心位置（第２の位置）Ｐ２において最大値ｄ２となり、外周曲面２０ｂ上の周方向端部位置（第１の位置）Ｐ１において最小値ｄ１となる。

このように、シャフト１８側に位置する第１の層（フェライト系磁性粉体系マグネット）２３Ａよりも高磁力を実現できる第２の層（高磁力層、希土類合金磁性粉体系マグネット）２３Ｂの厚さを周方向で変化させることで、厚さが厚い位置Ｐ２における磁力が強調され、その位置における磁気パターンのピークが大きくなる。すなわち、最上層の厚さが均一である従来のマグネットブロックでは、周方向のいずれの位置でも磁力が変わらないが、上述したマグネットブロック２０Ｃでは、周方向中心位置Ｐ２における磁力が高められており、マグネットブロック２０Ｃに要求される実効的な磁力は高く保たれている。

以上で詳細に説明したように、マグネットブロック（マグネットロール用マグネット）２０Ｃにおいては、周方向中心位置Ｐ２における第２の層２３Ｂの厚さｄ２が、周方向端部位置Ｐ１における第２の層２３Ｂの厚さｄ１より長くなっている。そのため、周方向中心位置Ｐ２では、高い磁力が実現されている。そのため、磁力が要求される位置が上記周方向中心位置Ｐ２となるように設計することで、第１の層２３Ａとして比較的低磁力でコストの削減に有効なフェライト系磁性粉体系マグネットを用いた場合であっても、マグネットブロック２０Ｃの実効的な磁力の低下が抑えられる。それにより、マグネットブロック２０に要求される磁力が十分に確保されている。

また、マグネットブロック２０Ｃにおいては、最上層である第２の層２３Ｂと、この第２の層２３Ｂに隣り合う下層の第１の層２３Ａとの接合面Ｆ１全体が平坦面となっているため、接合面Ｆ１に部分的に平坦面を有する場合に比べて、相対的な位置関係（例えば、傾き）がずれにくくなっている。従って、第１の層２３Ａと第２の層２３Ｂとを重ねたときの傾きズレ等が生じにくくなっており、高い安定性を有している。

加えて、最上層の厚さが均一である従来のマグネットブロックでは、この接合面が曲面であるために、マグネットロール１４の周方向に沿う方向への第２の層の位置ズレ（つまり、マグネットロールの周方向のズレ）が生じることがあった。この場合には、スリーブ上の磁気パターンが大きく変化してしまい、現像ロール１０の磁気特性が要求特性を外れてしまうおそれがあった。一方、マグネットブロック２０Ｃにおける接合面Ｆ１は平面であるため、その面方向への位置ズレのみが生じうる。この面方向への位置ズレでは、スリーブ上の磁気パターンはわずかにスライドするだけであり、現像ロール１０の磁気特性が要求特性を外れるおそれはほとんどない。

なお、マグネットブロック２０Ｃは、図４に示すような態様であってもよい。

図４に示したマグネットブロック２０Ｃは、第１の層２３Ａと第２の層２３Ｂとの接合面Ｆ２に嵌め合い構造が採用されている点でのみ、上述したマグネットブロック２０Ｃと異なっている。すなわち、図４のマグネットブロック２０Ｃにおいては、第１の層２３Ａの上面（外周曲面２０ｂ側の面）２３ａに、マグネットブロック２０Ｃの延在方向に沿って延びる溝（凹部）２５ａが設けられており、第２の層２３Ｂの下面（シャフト１８側の面）２３ｂに、第１の層２３Ａの溝２５ａに嵌め込まれるリブ状突起（凸部）２５ｂが設けられている。

そのため、第１の層２３Ａと第２の層２３Ｂとは、接合面Ｆ２の面方向（第２の層２３Ｂの厚さ方向に直交する方向）に沿う相対的な位置ズレが実質的に生じない。従って、図４に示したマグネットブロック２０Ｃでは、高い精度で第１の層２３Ａと第２の層２３Ｂとの相対的位置合わせが可能であり、製品毎で磁気特性が異なってしまう事態が有意に抑制されている。なお、この嵌め合い構造は、一対の溝とリブ状突起との組み合わせに限らず、異なる形状の嵌め合い構造でも、複数対の嵌め合い構造であってもよい。

その上、上記嵌め合い構造の位置が、径方向仮想線Ｌ_３上であるため、外周曲面２０ｂ上の周方向中心位置Ｐ２周辺における第２の層２３Ｂのボリュームが有意に増加している。従って、上述したマグネットブロック２０Ｃに比べて、位置Ｐ２における磁力がより強調され、その位置における磁気パターンのピークがさらに大きくなる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、マグネットロール用マグネットは、２層構造に限らず、必要に応じて層数を増やしてもよい。また、上述した実施形態では、現像極として機能するマグネットブロック２０Ｃを例に説明したが、その他の極として機能するマグネットブロックであっても本発明の効果が得られることは言うまでもなく、そのマグネットブロックは１つでも複数でもよい。

本発明の実施形態に係る現像ロールの概略斜視図である。図１に示した現像ロールのＩＩ−ＩＩ線断面図である。図２に示したマグネットブロックの要部拡大図である。図３に示したマグネットブロックとは異なる態様のマグネットブロックを示した図である。

符号の説明

１０…現像ロール、１４…マグネットロール、１８…シャフト、２０，２０Ａ〜２０Ｅ…マグネットブロック、２３Ａ…第１の層、２３Ｂ…第２の層、ｄ１，ｄ２…厚さ、Ｆ１，Ｆ２…接合面、Ｐ１…第１の位置、Ｐ２…第２の位置。

Claims

断面扇状かつ長尺状の複数のマグネットと、前記各マグネットが取り付けられるシャフトとを備えるマグネットロールに用いられ、
前記複数のマグネットのうちの少なくとも１つは、最外層が高磁力層である複数層構造を有しており、
前記最外層の前記マグネットロールにおける径方向の厚さが、前記最外層の前記マグネットロールにおける周方向の中心位置において最大であり、前記周方向の端部位置において最小となっており、
前記最外層と、前記最外層に隣り合い、且つ上面が平坦な下層と、の接合面全体が平坦面である、マグネットロール用マグネット。
断面扇状かつ長尺状の複数のマグネットと、前記各マグネットが取り付けられるシャフトとを備えるマグネットロールに用いられ、
前記複数のマグネットのうちの少なくとも１つは、最外層が高磁力層である複数層構造を有しており、
前記最外層の前記マグネットロールにおける径方向の厚さが、前記最外層の前記マグネットロールにおける周方向の中心位置において最大であり、前記周方向の端部位置において最小となっており、
前記最外層と、前記最外層に隣り合い、且つ上面が平坦な下層と、の接合面が平坦面であり、
前記最外層に隣り合う下層側の前記接合面には、前記マグネットの延在方向に沿って凹部が設けられており、
前記最外層側の前記接合面には、前記凹部に嵌め込まれる凸部が設けられている、マグネットロール用マグネット。