JPH07271192A - マグネットロールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、乾式現像剤を用いる電子写真現像
装置において正確な複写画像を再現するに最適なマグネ
ットロールおよびその製造方法を提供することを目的と
する。 【構成】 マグネットロールの要部であるロール状磁石
を所定の配向磁石３に加えて、配向磁石３の少なくとも
片側に非磁性材を挟んで補助配向磁石４を配置した配向
金型を用いて作製することにより正確な複写画像を提供
できるものである。

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、レーザ
ビームプリンター（以下ＬＢＰという）、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
ールおよびその製造方法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スリーブの両端に固定さ
れている。

【０００３】なお、電子写真装置やファクシミリ受信機
等の現像装置では、上記非磁性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
る上記磁気ブラシ現像法が採用されている。

【０００４】上記従来のマグネットロールを図５により
説明すると、両端には、非磁性体スリーブ５内でロール
状磁石６を相対的に回転させるために、非磁性体スリー
ブ５の両端に、軸受け７ａ，７ｂおよびこの軸受け７
ａ，７ｂを保持しかつ両端から非磁性体スリーブ５内に
異物が進入するのを防ぐためのフランジ８ａ，８ｂから
なる軸受部が形成されている。６ａはロール状磁石６を
回転または固定させるためのシャフトで、一方のフラン
ジ８ｂの外側に引き出され、非磁性体スリーブ５とフラ
ンジ８ｂとは、このシャフト６ａの外周面とフランジ８
ｂ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。

【０００５】シャフト６ａの外側に固定されたロール状
磁石材６ｂは、従来、棒状や円筒状の焼結フェライトを
用いて構成されていたが、近年ではナイロン（６，６
６，１１，１２など）、ポリプロピレン、ポリエチレ
ン、塩素化ポリエチレン、酢酸ビニール等の熱可塑性樹
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
されているものもある。

【０００６】ロール状磁石６は、従来、強磁性体粉末で
あるフェライト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の磁化容
易軸を一定方向に配向させる方法は、図６（ａ）に示す
ように樹脂マグネット材料１０を圧延ローラー１１など
で圧延して、フェライトの磁化容易軸１２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１３を
形成し、次に図６（ｂ）のようにこのシート状マグネッ
ト１３をシャフト６ａ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６とするものである。

【０００８】他の方法として、図６（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１３
を数枚重ねて扇形に加圧成形したピース６ｅを、図６
（ｄ）に示すようにシャフト６ａを中心に隣接して貼り
合わせロール状とし、着磁を行ってロール状磁石６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、フェライトの磁化容易軸が磁束線の方向に配向され
たマグネットロールとするもので、図７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１４内のキャビティ１５の周囲に配置されたコイル１
６ａとヨーク１６ｂからなる配向磁石１６から磁場の作
用を受け、フェライトの磁化容易軸１２が磁束線の方向
に配向する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】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、現像剤を撹拌帯電し吸着
搬送する目的で高磁力としたロール状マグネット６を、
軸受け７ａ，７ｂを介してフランジ８ａ，８ｂで受け、
非磁性スリーブ５内に組み込んだ構成となっている。そ
して、マグネット部を固定しフランジを駆動して非磁性
スリーブを回転させ、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。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して、複雑な着磁パターンを容
易な工程で実現することが要求される。

【００１１】特に、感光体に対向する現像極は主極とも
呼ばれ、現像材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。

【００１２】上述のごとく、図６（ａ）（ｂ）に示した
巻付けによる方法では、図６（ｂ）に示すようにフェラ
イトの磁化容易軸１２がシャフト６ａ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。

【００１３】それに対して、扇形に加圧成形する図６
（ｃ）（ｄ）の方法ではフェライトの磁化容易軸１２が
磁束線の方向に配向するため高磁力が得られ、扇形角度
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。

【００１４】図７の磁場射出成形では、配向磁石１６
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１
６からの磁束線は磁極の方向に集中するため配向が効率
よく行われ高磁力のマグネットが得られ、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
れない等の課題を有するものであった。

【００１５】本発明は上述のような相反する課題を解決
することを目的とし、複雑な着磁パターンの磁気ブラシ
現像用マグネットロールを、安価に提供するものであ
る。

【００１６】

【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、射出成形時に、得ようとする製品磁極部に
対応する所定の配向用磁石に加えて、特定の配向用磁石
の少なくとも片側に非磁性材を挟んで補助配向用磁石を
配置した配向金型を用いて磁極ピークの前後で非対称の
磁束密度分布の着磁パターンとしたロール状磁石を作製
してマグネットロールを製造するものである。

【００１７】なお、この補助配向用磁石の磁力強度や、
配向用磁石との位置関係は、製品毎に要求される着磁パ
ターンに応じて、最適内容に設計するものである。

【００１８】

【作用】上記によれば、特定磁極の特性を個別にコント
ロールできて、複雑な着磁パターンのマグネットロール
を生産性良く、安価に製造することを可能とするもので
ある。

【００１９】

【実施例】以下、本発明のマグネットロールおよび製造
方法の一実施例を図１〜図４により説明する。

【００２０】まず図１により本発明に用いられる配向金
型の一実施例について説明する。すなわち、ステンレス
鋼からなる非磁性体ベース１内のキャビティ２の周辺に
は、得ようとするマグネットロールの極数、極位置に対
応して配向磁石３が配置されている。配向磁石３は、永
久磁石３ａを軟磁性体材料からなるフロントヨーク３ｂ
とベースヨーク３ｃで一体化している。

【００２１】隣接する配向磁石の間隔、いわゆる極間角
度θ１，θ２，θ３，θ４は製品仕様に対応して決定さ
れ、永久磁石３ａの磁力強度、寸法およびフロントヨー
ク３ｂの先端部寸法は製品仕様、特に磁力、半値幅によ
って設計されるが、永久磁石３ａは、Ｂｒが１０７００
Ｇ、１ＨＣが１０７００Ｏｅの希土類コバルト磁石を用
い、それぞれ、直径方向に着磁している。

【００２２】現像極となるＳ１極と回収極となるＮ２極
の間には、配向磁石３と同様な構成の補助配向磁石４が
設置されており、その極性はＮ２極と等方向となってい
る。補助配向磁石４は、永久磁石４ａ両端に一体化され
たフロントヨーク４ｂとベースヨーク４ｃの先端部に、
それぞれ非磁性体スペーサー４ｄ，４ｅを組み変えれる
状態で非磁性体ベース１内に設置され、補助配向磁石４
と、キャビティ２迄の距離が調整可能となっている。

【００２３】図１は本発明金型の主要部を示す断面図で
あるが、内径１７．４mmのキャビティ部両端にはシャフ
ト部が構成され、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。

【００２４】まず、非磁性体スペーサー４ｄを用いず、
補助配向磁石４ａがキャビティ２に近接する状態で成形
を行った。

【００２５】射出成形には、ナイロン６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、シャフト部
分を一体に成形した。

【００２６】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２０mmのス
リーブ内に組み込み、ガウスメーターのホール素子をそ
のスリーブ表面に接触させて行った。

【００２７】このマグネットロールの磁束密度波形を図
２に実線で示す。比較例として、補助配向磁石４全体を
取り除いた状態とし、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２に実施例との相違点のみ点線で示す。

【００２８】図２に明らかなように、現像極Ｓ１におい
て、ブレード極であるＮ１極側が膨らみ、回収極となる
Ｎ２極側が急激に減衰する磁束密度分布になっており、
また、回収極となるＮ２極の現像極であるＳ１極側が膨
らんで、望ましい着磁パターンとなることが確認され
た。

【００２９】次に、補助配向磁石４の、永久磁石４ａ両
端に一体化されたフロントヨーク４ｂとベースヨーク４
ｃのぞれぞれ先端部に、非磁性体スペーサー４ｄ，４ｅ
をそれぞれ組み変え設置し、補助配向磁石４と、キャビ
ティ２迄の距離を調整した時の結果を図３に示す。

【００３０】ここで示すα１−α２とは、図４に示す数
値で、感光体に対向する現像極において要求される、現
像材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
像後は素早く動くために、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表す値
で、現像材など他の因子も関係するが、６度以上あるこ
とが重要となる。Ｓ１極とＮ１極の間に、Ｓ１極と同極
性の補助配向磁石を追加すれば、さらにこの値を大きく
することが可能であるが、Ｎ１極への影響を加味してそ
の採用は適宜判断される。

【００３１】以上のように形成されるマグネットロール
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。なお、この
補助配向磁石の磁力強度や、配向磁石との位置関係は、
製品毎に要求される着磁パターンに応じて、適宜設計さ
れる。

【００３２】また、配向磁石３、補助配向磁石４はいず
れも、軟磁性体ヨークの周囲に銅線からなるコイルを配
置した電磁石、あるいは、成形空間側先端に軟磁性体ヨ
ークを一体化した希土類系永久磁石が使用可能である
が、金型内スペースの関係などで少なくとも補助配向磁
石には、先端部に軟磁性体ヨークを一体化した希土類永
久磁石を使用することが効果的である。

【００３３】また、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、エチレン・エチル
・アクリレート強重合体などの熱可塑性樹脂を母材とし
て、バリウムフェライト、ストロンチュウムフェライト
等のハードフェライト粉末や、希土類系磁性粉体をチタ
ニュウム或はシラン等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。

【００３４】また、ロール状磁石６はシャフト６ａとロ
ール状磁石材６ｂを同一の樹脂マグネット材料で一体に
成形しても、シャフト６ａを鉄またはステンレス鋼など
で製造された金属材料としてインサート成形しても良い
ものである。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明のマグネットロール
のロール状磁石は表面に設けた複数の磁極の磁極ピーク
の前後で磁束密度分布を非対称とするとともにこれを補
助配向磁石を用いて金型内で極めて容易に製作できるよ
うにしたので、良質な画像特性を実現する着磁パターン
のロール磁石を提供できるので、生産性に優れ、安価な
マグネットロールを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるマグネットロール製
造用金型の断面図

【図２】同磁気特性パターン図

【図３】同要部である補助配向磁石のキャビティ迄との
距離を調整した時の非対称度合を示す磁束密度分布図

【図４】非対称な磁束密度分布の着磁パターンを表す値
であるα１−α２の説明図

【図５】従来のマグネットロールの断面図

【図６】（ａ）従来のマグネットロールの製造工程の一
つであるシート状マグネットの製作状態を説明する斜視
図 （ｂ）同ロール状磁石の製作状態を説明するための斜視
図 （ｃ）同他の従来技術の製造工程の一つであるシート状
マグネットを扇形に加圧成形した状態を説明する斜視図 （ｄ）同他のロール状磁石の製作状態を説明するための
斜視図

【図７】同他の従来技術を説明するための成形金型の概
念図

【符号の説明】

３ 配向磁石 ４ 補助配向磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三好 敬之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも複数の磁極を表面に有すると
   ともに、この磁極を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として形成した強磁性体粉末材
   料と高分子化合物材料を主体として成形により形成され
   たロール状磁石を有してなるマグネットロール。
2. 【請求項２】 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、配向用磁界を発
   生する複数の配向磁石およびこの配向磁石の少なくとも
   片側に補助配向磁石を配置した金型内に射出成形し、成
   形体の外周面に複数の磁極を形成して請求項１記載のロ
   ール状磁石を製造するマグネットロールの製造方法。
3. 【請求項３】 補助配向磁石に永久磁石を用いる請求項
   ２記載のマグネットロールの製造方法。