JP5423351B2 - マグネットロールの着磁装置およびマグネットロールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザープリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられるマグネットロールに対して所望の磁束密度（磁界の強さ）を与える着磁装置、および該着磁装置を用いたマグネットロールの製造方法に関する。

プリンタや、複写機などの画像形成装置に用いられる現像装置としては、例えば、感光体と対向して配設され回転駆動する現像剤担持体に、現像剤撹拌部材によって所定のトナー濃度に撹拌調整されたトナーおよび磁性キャリアからなる２成分現像剤を保持（吸着）して、感光体と対向する現像領域に搬送し、トナーの転移によって感光体の表面に形成された静電潜像を現像するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図９に示すように、現像剤担持体３１は、シャフト５２の周方向に複数の磁極を有したマグネットロール５１と、当該マグネットロール５１のシャフト５２の両端部に設けられた軸受け３３およびフランジ３２を介して回転可能に支持された非磁性円筒体の現像スリーブ３４とを主な構成部品としたものである。

マグネットロールには、複数のマグネットピースを接着剤等でシャフトに固定した所謂貼り合わせマグネットロールや、シャフトの周りに一体なったマグネットを固定した所謂一体マグネットロールがある。

これらのマグネットロールで使用される材料は、磁石材料粉として、例えば、フェライト粉や、Ｎｄ等の希土類金属粉とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の鉄族金属粉との混合物を使用することができる。また、樹脂バインダーとして、例えば、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）等を使用することができる。

貼り合わせマグネットロールは、図７および図８に示すように、シャフト５２の周方向に、現像極ピース５３、回収極ピース５４、介在極ピース５５、汲み上げ極ピース５６、層規制極ピース５７、搬送極ピース５８の順に貼り合せたマグネットロール５１を例示できる。

現像極ピース５３は、図９に示す現像スリーブ３４に吸着された適正トナー濃度現像剤（適正濃度のトナーおよび磁性キャリア）により感光体ロールの表面を現像する機能を有するものである。回収極ピース５４は、少なくとも現像スリーブ３４の表面に吸着された低トナー濃度現像剤（現像で使われ濃度が低下したトナーおよび磁性キャリア）を搬送する機能を有するものであり、さらに低トナー濃度現像剤を回収する機能を有していても良い。

介在極ピース５５は、回収極ピース５４に隣接して設けられ、低トナー濃度現像剤を現像スリーブ３４の表面から剥離する機能を有するものである。汲み上げ極ピース５６は、介在極ピース５５に隣接して設けられ、適正トナー濃度現像剤をその磁気吸引力により現像スリーブ３４の表面に吸着する機能を有するものである。層規制極ピース５７は、汲み上げピース５６の磁気吸引力により現像スリーブ３４の表面に形成された適正トナー濃度現像剤の量を現像装置のハウジングに固定されたブレードを用いて調整する機能を有するものである。

搬送極ピース５８は、現像スリーブ３４の表面に吸着された適正トナー濃度現像剤を現像極ピース５３付近の現像領域へ送る機能を有するものである。各マグネットピース５３〜５８は、その外周表面にＳ極もしくはＮ極の磁極を有しているので、この磁極によってマグネットロール５１は、マグネットロールの外周部に磁界を発生させている。尚、図８におけるＳはＳ極、ＮはＮ極を表している。

マグネットロール５１の各磁極に所望の磁束密度を付与する装置としては、マグネットロールの周りに放射状に複数の着磁ヨークを備えた着磁装置が用いられている。着磁装置は、マグネットロールの小型化に伴い、着磁ヨーク同士の間隔が狭くなり、特にマグネットロール５１の近傍においては、着磁ヨークの高密度化が進んでいる（例えば、特許文献２および３参照）。

特開２００５−０７７４９４号公報 特開平１１−１６２７３１号公報 特開２００３−０４５７２１号公報

近年、画像形成装置の高速化、すなわち、画像形成装置における単位時間当たりのシート排出枚数の増加が求められている。かかる要求に応えるためには、現像剤担持体３１における現像スリーブ３４の回転数を高速にする必要がある。

しかし、現像スリーブ３４の回転数を単純に高速化すると、現像スリーブ３４の表面に吸着されたトナーおよび磁性キャリアには、強い遠心力が働くので、この遠心力がマグネットロール５１の磁気吸引力よりも大きくなると、トナーおよび磁性キャリアが現像スリーブ３４の表面から飛散し、感光体ロールに磁性キャリアが付着したり、感光体ロールの予定しない位置にトナーが付着し、画像品質が悪化する等の不具合が発生する。

かかる不具合を回避するため、マグネットロールの磁極の磁気吸引力を強力にする（磁束密度を上げる）手段が考えられる。しかし、前記したように、着磁装置の鉄心の高密度化が進み、鉄心同士の間隔が狭い状況下においては、鉄心に巻くコイルは一重にせざるを得ない。このため、かかる着磁装置によりマグネットロールの各磁極に付与できる磁束密度にも限度があり、前記した不具合の抜本的な解決手段には成り得ない。

本発明は、前記した問題を解決するためになされたものであって、マグネットロールの特定の磁極の磁気吸引力を従来よりも高めることができるマグネットロールの着磁装置および製造方法を提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明は、マグネットロールを着磁するための着磁空間を有し、着磁空間の周りに放射状に着磁ヨークを複数配置したマグネットロールの着磁装置に関するものである。

そして、着磁ヨークは、鉄心と、鉄心の周りに巻かれたコイルからなり、複数の着磁ヨークの内、高い磁束密度が要求されるマグネットロールの磁極と対向した第１の着磁ヨークは、着磁空間側の鉄心の端部にコイルが多重に巻かれ、この第１の着磁ヨークに隣接する第２の着磁ヨークおよび／または第３の着磁ヨークは、着磁空間側の鉄心の端部にコイルが巻かれていないことを特徴とする。

かかる構成により、着磁空間に挿入されたマグネットロールに形成された複数の磁極の内、第１の着磁ヨークに対向した磁極には、高い磁束密度が付与される。

（第２発明）
第２発明は、第１発明のマグネットロールの着磁装置において、第２の着磁ヨークおよび／または第３の着磁ヨークの鉄心には、着磁空間側のコイルの部分に、コイルが多重に巻かれたことを特徴とする。

かかる構成により、前記した第１発明の効果を得ることができるのみならず、着磁空間に挿入されたマグネットロールの複数の磁極の内、第１の着磁ヨークに隣接する第２の着磁ヨークおよび／または第３の着磁ヨークに対向する磁極は、着磁空間側の鉄心の端部にコイルが巻かれていないにもかかわらず、磁束密度の減少を少なくすることができる。

（第３発明）
第３発明は、第１発明または第２発明の着磁装置を準備し、この着磁装置の着磁空間にマグネットロールを入れた後、着磁ヨークのコイルに電流を流すことによりマグネットロールに所望の磁束密度を付与するマグネットロールの製造方法に関する。

本発明は、マグネットロールの特定の磁極に高い磁束密度を付与できるので、現像スリーブが高速回転しても当該特定の磁極におけるキャリア等の飛散を非常に少なくすることができる。

マグネットロールの着磁装置の概略構造図（実施例１） 図１のマグネットロールの着磁装置の部分拡大図（実施例１） マグネットロールの磁束密度分布（実施例１） マグネットロールの着磁装置の概略構造図（実施例２） マグネットロールの着磁装置の概略構造図（実施例３） マグネットロールの着磁装置の概略構造図（実施例４） 従来のマグネットロールの斜視図 従来のマグネットロールの側面図（図１の矢視Ａ） 従来の現像剤担持体の正面図 マグネットロールの着磁装置の部分拡大図

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
尚、説明を分かりやすくするため、図１、図２、図４、図５および図６における鉄心５の周りに巻かれたコイル６は、その断面を大きな矩形で図示しているが、実際の断面の大きさは５ｍｍ×２ｍｍ程度の小さなものである。また、既に説明した従来の技術と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１に示すように、本発明に係るマグネットロールの着磁装置１は、マグネットロール５１を挿入して着磁するための着磁空間３を有している。この着磁空間３の周りには、放射状に複数の着磁ヨーク４が配設され、着磁ヨーク４間にはエポキシ樹脂１９が充填されている。つまり、着磁空間３は、周りが複数の着磁ヨーク４とエポキシ樹脂１９で囲まれた円筒形状の空間である。

着磁空間３の周りに配設された複数の着磁ヨーク４は、ハウジング１８に固定されている。個々の着磁ヨーク４は、鉄心５と、鉄心５の周りに巻かれたコイル６とからなり、着磁ヨーク４の数は、マグネットロール５１の磁極数と同数である。本実施例１においては、マグネットロール５１の磁極数が６個（マグネットピース５３〜５８）であるため、着磁ヨーク４はハウジング１８に６個固定されている。

図１および図２に示すように、６個の着磁ヨーク４の内、高い磁束密度が要求されるマグネットロール５１の磁極（例えば、現像極５３）と対向する第１の着磁ヨーク７は、着磁空間３側の鉄心５の端部８にコイル６が２重に巻かれ、端部８以外の鉄心５の部分にコイル６が１重に巻かれているのに対し、多重に巻かれている。かかる構成を備えた着磁ヨーク７は、コイル６に電流を流すことにより、高い磁束密度を発生することができるので、着磁ヨーク７に対向して配設されたマグネットロール５１の現像極５３に対して高い磁束密度を付与することができる。

このため、現像スリーブ３４の回転数を高速化しても、現像極５３に対応する現像スリーブ３４の表面の部分に吸着されたトナーおよび磁性キャリアには強い磁気吸引力が働くので、現像領域においてトナーおよび磁性キャリアが現像スリーブ３４の表面から飛散して感光体ロールに磁性キャリアが付着したり、感光体ロールの予定しない位置にトナーが付着する等の不具合が発生しない。

この第１の着磁ヨーク７に隣接してハウジング１８に配設された第２の着磁ヨーク９は、着磁空間３側の鉄心５の端部１０にコイルが巻かれておらず、端部１０以外の部分にコイル６が１重に巻かれている。これは、前記したように第１の着磁ヨーク７の端部８にコイル６が多重に巻かれているために、当該端部８のコイル６と、第２の着磁ヨーク９の端部１０のコイル６の接触を避けるためである。

図３は、マグネットロールの着磁装置１の着磁空間３に、金型、脱磁装置等を用いて脱磁されたマグネットロール５１を入れた後、全ての着磁ヨーク４のコイル６に電流を流してマグネットロール５１を着磁したときのマグネットロール５１の法線方向磁束密度を測定したグラフである。ここで、法線方向磁束密度とは、マグネットロール５１により現像剤担持体３１の周囲に発生する磁界のうち、現像剤担持体３１の法線方向成分をいう。

図３を見ると、フェライト粉を用いたマグネットロール５１であっても、現像極５３は、１５５０Ｇ（ガウス）の法線方向磁束密度が付与されていることがわかる。フェライト粉の場合、従来の１重にコイルが巻かれた着磁装置では、マグネットロールの特定の磁極に与えることができる法線方向磁束密度の限界値が１４００Ｇ〜１５００Ｇであった。しかし、本発明に係る着磁装置１は、それを超える高い法線方向磁束密度をマグネットロールに与えることができる。

マグネットロール５１の磁束密度の測定で用いた機器は、ガウスメータが株式会社エーデーエスの型式ＨＧＭ−８３００ＳＷであり、プローブが株式会社エーデーエスの型式ＦＸ−９５Ｂである。プローブを現像スリーブ３４の表面にセットし、Ｄ面カット５９を基準として、マグネットロール５１の一定角度毎における磁界の強さをプローブにより測定し、プローブから出力された信号（アナログデータ）をガウスメータで磁界の強さに変換し、Ａ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換器を介してパソコンに取り込んだデータをグラフ化した。

本発明の他の実施例について、図４を用いて説明する。
尚、説明を分かりやすくするため、実施例１との相違点のみを詳細に説明し、実施例と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施例２のマグネットロールの着磁装置１５は、第１の着磁ヨーク７の端部８のコイル６が３重に巻かれた点と、第１の着磁ヨーク７に隣接する第３の着磁ヨーク１２の鉄心５の着磁空間３側の端部１３のコイル６が巻かれていない点で、実施例１の着磁装置１と相違する。

第３の着磁ヨーク１２の端部１３からコイル６を無くした理由は、第２の着磁ヨーク９の場合と同じであり、第１の着磁ヨーク７の端部８のコイル６と、第３の着磁ヨーク１２の端部１３のコイル６が接触するのを防止するためである。

かかる構成であっても、前記した実施例１と同様またはそれ以上の高い法線方向磁束密度をマグネットロール５１の現像極５３に付与することができる。

本発明の他の実施例について、図５を用いて説明する。
尚、説明を分かりやすくするため、実施例１との相違点のみを詳細に説明し、実施例と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施例３のマグネットロールの着磁装置１６は、第２の着磁ヨーク９の鉄心５における着磁空間３側の（着磁空間３に最も近い）コイル６の部分に、コイル６が多重に巻かれた点で、実施例１の着磁装置１と相違する。

実施例１に示した着磁装置１は、第２の着磁ヨーク９の端部１０にコイル６が巻かれていないので、端部１０までコイル６が巻かれた第２の着磁ヨークを用いた着磁装置と比較すると、第２の着磁ヨーク９に対向した磁極の磁束密度は低下する。しかし、前記した本実施例３の構成により、実施例１の効果を奏するのみならず、第２の着磁ヨーク９に対向したマグネットロール５１の磁極５４の磁極の低下を少なくすることができる。

本発明の他の実施例について、図６を用いて説明する。
尚、説明を分かりやすくするため、実施例３との相違点のみを詳細に説明し、実施例と同一の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施例４のマグネットロールの着磁装置１７は、第３の着磁ヨーク１２の鉄心５における着磁空間３側の端部１３にコイル６が無く、かつ着磁空間３側の（着磁空間３に最も近い）コイル６の部分に、コイル６が多重に巻かれた点で、実施例３の着磁装置１６と相違する。

かかる構成により、実施例１の効果を奏し、かつ第２の着磁ヨーク９に対向したマグネットロール５１の磁極５４の磁束密度の低下を少なくすることができるのみならず、第３の着磁ヨーク１２に対向したマグネットロール５１の磁極５８の磁極の低下を少なくすることができる。

前記した実施例は説明のために例示したものであって、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書および図面の記載から当事者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、削除および付加が可能である。

前記した実施例においては、磁石材料としてフェライト粉を用いたマグネットロールを示したが、これに限るものではなく、希土類金属粉等の他の磁石材料を用いたマグネットロールであっても適用可能である。例えば、希土類金属粉を用いたマグネットロールの場合は、従来の着磁装置であれば、磁極に付与できる磁束密度の限界は、２２００〜２３００Ｇ（ガウス）であった。しかし、本発明に係る着磁装置を用いることにより、２３００Ｇより大きい磁束密度をマグネットロールの特定の磁極に付与できる。

また、前記した実施例においては、磁極数が６極の貼り合わせマグネットロールを例示して説明したが、磁極数が６極以外であっても良く、一体マグネットロールであっても良い。

さらに、前記した実施例においては、現像スリーブ３４が高速回転しても感光体ロールに磁性キャリアが付着する等の画像品質の悪化を防止する観点から、現像極５３の磁束密度を高める着磁装置を示した。しかし、磁束密度を高めようとする磁極は、現像極５３以外であっても良く、第１の着磁ヨーク７に相当する着磁ヨークが着磁装置に複数設けられていても良い。

また、前記した実施例においては、着磁ヨーク４と着磁ヨーク４の間にエポキシ樹脂１９を充填した着磁装置を例示したが、図１０に示すように、各着磁ヨーク４の周りをエポキシ樹脂で固め、当該着磁ヨーク４をハウジング１８に固定しても良い。この場合は、着磁ヨーク４と着磁ヨーク４の間に着磁空間３と連通する空間２０が形成される。

本発明は、複写機、プリンタ等に使用される画像形成装置に用いられるマグネットロールの製造方法およびマグネットロールに所望の磁束密度を付与する着磁装置に適用される。

１ 着磁装置
３ 着磁空間
４ 着磁ヨーク
５ 鉄心
６ コイル
７ 第１の着磁ヨーク
８ 端部
９ 第２の着磁ヨーク
１０ 端部
１１ コイル部分
１２ 第３の着磁ヨーク
１３ 端部
１４ コイル部分
５１ マグネットロール

Claims (3)

1. マグネットロールを着磁するための着磁空間を有し、
   該着磁空間の周りに放射状に着磁ヨークを複数配設したマグネットロールの着磁装置において、
   前記着磁ヨークは、鉄心と、該鉄心の周りに巻かれたコイルからなり、
   前記複数の着磁ヨークの内、高い磁束密度が要求される前記マグネットロールの磁極と対向した第１の着磁ヨークは、前記着磁空間側の前記鉄心の端部に前記コイルが多重に巻かれ、
   該第１の着磁ヨークに隣接する第２の着磁ヨークおよび／または第３の着磁ヨークは、前記着磁空間側の前記鉄心の端部にコイルが巻かれていないことを特徴とするマグネットロールの着磁装置
2. 前記第２の着磁ヨークおよび／または前記第３の着磁ヨークの前記鉄心には、前記着磁空間側の前記コイルの部分に、前記コイルが多重に巻かれた請求項１に記載のマグネットロールの着磁装置
3. 請求項１または請求項２に記載の着磁装置を準備し、
   前記着磁空間に前記マグネットロールを入れた後、
   前記着磁ヨークの前記コイルに電流を流すことにより前記マグネットロールに所望の磁束密度を付与するマグネットロールの製造方法

Images