JPH08115814A - マグネットロールの押出成形金型及び当該押出成形金型を用いたマグネットロールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性に優れた多極一体成形法を採用しなが
ら、磁極設計の自由度も高めることを可能にしたマグネ
ットロールの押出成形金型とこの押出成形金型を用いた
マグネットロールの製造方法を提案せんとするものであ
る。 【構成】 電磁石を励磁源とした磁気回路が付設され、
得ようとするマグネットロールの磁極形成位置に対応さ
せて導磁路としての鉄ヨークを成形空間に臨ませて放射
状に複数配置した円筒状又は円柱状のマグネットロール
の押出成形金型であって、前記鉄ヨークのうち少なくと
も一つを、成形空間（３）の中心方向に対して傾けた鉄
ヨーク（１１）と置き換えたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば複写機やファク
シミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置における
現像ロールやクリーニングロール、搬送ロール等に用い
られるマグネットロールを製造する際に使用される押出
成形金型とこの押出成形金型を用いたマグネットロール
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば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おいては現像ロールやク
リーニングロール、更には搬送ロール等のマグネットロ
ールが用いられている。一般的なマグネットロールと、
このマグネットロールを用いた現像装置の構造は図６で
示される。マグネットロールａは回転するスリーブｂに
内装された状態で、磁性トナーｃを収容したトナーボッ
クスｄの開口部に位置づけられている。そしてスリーブ
ｂを回転させることによりトナーボックスｄ内の磁性ト
ナーｃをスリーブｂ表面に磁気吸着させ、次いでスリー
ブｂ表面に磁着した磁性トナーｃの堆積厚をドクタープ
レードｆによって規制して堆積厚の均一化をはかったの
ち、スリーブｂ表面の磁性トナーｃを感光ドラムｅに引
き渡している。感光ドラムｅに引き渡されずにスリーブ
ｂ表面に残った磁性トナーｃはトナーボックスｄ内に回
収されてトナーボックスｄ内の磁性トナーｃに混合され
て攪拌される。

【０００３】マグネットロールａは以上の働きをする
が、マグネットロールａには上記各機能を担うべく、現
像極Ｓ１、規制極Ｎ１、攪拌極Ｓ２、搬送極Ｎ２の４つ
の磁極が形成されている。そしてこれら磁極はそれぞれ
の機能に応じた磁力パターンを有している。マグネット
ロールａの磁力パターンは図７として示すように、現像
極Ｓ１の磁力が最も強く、また規制極Ｎ１の磁力パター
ンは半値幅が大きいことが必要である。これは、規制極
Ｎ１の半値幅が小さいと磁性トナーｃのキャッチアップ
量が少なくなり、画像に悪影響を与えるためである。
尚、図６ではマグネットロールａの中心部にシャフトｇ
を挿通した状態を表しているが、以下の図ではシャフト
は省略する。尚、シャフトを挿通しない場合もある。

【０００４】マグネットロールとしては焼結磁石を用い
たものもあるが、近年にいたっては成形容易性や量産性
に優れるボンド磁石が主流になりつつある。ボンド磁石
とは合成樹脂又は低融点金属等のバインダーに磁性粉を
配合した溶融状態の磁石材料を押出成形法や射出成形法
によって成形したものである。押出成形法は射出成形法
に比べて量産性に優れており、特に磁気回路を付設した
押出成形金型を用いる磁場配向成形は量産性と高磁力の
両方を満足できることから多用されている。

【０００５】この押出成形法によるマグネットロールの
製造方法としては、励磁源を付設した押出成形金型から
多極着磁した円筒状又は円柱状の成形物を押出し、この
成形物の連続体を所定長さに切断した後、成形物が円筒
体の場合、中空部にシャフトを挿通させることによって
マグネットロールを完成させる多極一体成形法が一般的
である。

【０００６】図８はこの多極一体成形法に使用される押
出成形金型とその周囲に配置される励磁源としての電磁
石を示している。成形物が円筒体である場合、押出成形
金型の成形空間１２１の中心部にはマグネットロールの
シャフト挿通用穴部を形成するためのコアが通常配置さ
れるが、図では省略している。押出成形金型１００は磁
性金属材料製のヨーク１０１，１０２，１０３，１０４
をステンレス（ＳＵＳ３１６）等の非磁性金属材料１１
１，１１２，１１３，１１４を間に挟んで配置した構成
であり、各磁性金属材料１０１，１０２，１０３，１０
４は成形空間１２１にその端面を臨ませている。磁性金
属材料１０１，１０２，１０３，１０４の外側には、そ
れぞれ電磁石１３１，１３２，１３３，１３４が配置さ
れている。また、ヨーク材としては透磁率及び飽和磁化
が高くヨーク材としての特性を満たしていることから、
例えばＳ２５Ｃ等の鉄材（好ましくは純鉄）が使用され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような押出成形金
型１００によって押し出された成形物は、例えば成形物
が円筒体である場合、その連続体を所定長さに切断して
シャフトを挿通するだけでマグネットロールを完成させ
ることができるので生産性に優れている反面、図９に示
すように規制極Ｎ１の磁力パターンの半値幅Ｗが小さ
く、図７で示したような広い半値幅を有する磁力パター
ンが形成ができないという問題があり、このため磁性ト
ナーｃのキャッチアップ量が少なく、画質濃度の調整が
困難であるという問題を抱えていた。

【０００８】これは、図１０に示すように，マグネット
ロールを磁化させるための磁力線Ｇが、成形空間１２１
に臨むヨーク１０１，１０２，１０３，１０４の端面か
ら当該端面に対して常に鉛直方向に発生するため、マグ
ネットロール表面に形成される磁極の磁界方向が画一的
となることが原因である。このように多極一体成形法で
は、磁力パターンの設計上の自由度が低く画一的な磁極
設計しかできない問題があった。

【０００９】磁極パターンの設計上の自由度を高める方
法としては、別々のパーツとして作製した各極ピースを
貼り合わせる方法がある。この方法は、各極毎に金型を
設計し、この金型によってバインダー中の磁性粉を磁界
方向に配向させた各磁極毎の成形物を押出し、この成形
物の連続体を所定長さに切断して各極ピースを作製した
うえ、これら各極ピースを接着剤によってシャフトに貼
り付ける方法である。この貼り合わせ法によれば、各極
毎の磁力の強さ、磁力パターンは比較的自由に設計でき
るので図７に近い磁力パターンのマグネットロールが得
られるが、この方法は、各極ピースを個別に成形する
手間を要するうえに、各極ピースをシャフトに貼り付け
る作業が必要であり、工程が煩雑で生産性が低いという
問題。貼り付け後に外形寸法精度を得るために、切削
工程が必要であり生産性が著しく低下するという問題を
抱えている。

【００１０】このように、多極一体成形法では生産性は
高いものの、磁極設計に制約があり、他方、ピース貼り
合わせ法は磁極設計の自由度は高いものの、生産性が著
しく劣るという問題を抱えていた。本発明はかかる現況
に鑑みてなされたものであり、生産性に優れた多極一体
成形法を採用しながら、磁極設計の自由度も高めること
を可能にしたマグネットロールの押出成形金型とこの押
出成形金型を用いたマグネットロールの製造方法を提案
せんとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明は、成形空間に臨ませて放射状に複数配置した鉄ヨー
クのうち少なくとも一つを、成形空間中心方向に対して
傾けた鉄ヨークと置き換えたことを特徴としている。

【００１２】中心方向に対して傾けた鉄ヨークと置き換
える鉄ヨークは、マグネットロール表面の複数磁極のう
ち最も強い磁力が要求される磁極以外の磁極形成用の鉄
ヨークであることが好ましい。

【００１３】また、このような押出成形金型を用いてマ
グネットロールを成形するには、溶融した磁石材料をこ
の押出成形金型から押し出し、金型内を通過する間に磁
石材料中の磁性粉を磁界の方向に配向させて磁性粉を磁
化する。

【００１４】

【作用】このような押出成形金型を用いると、成形空間
の中心方向に沿った状態で成形空間に臨む鉄ヨークの端
面からは従来どおり、端面に対して鉛直方向の磁力線が
発生するが、成形空間中心方向に対して傾けた鉄ヨーク
の端面からは端面に対して傾いた磁力線、即ちマグネッ
トロール成形空間の中心方向に対して傾いた磁力線が発
生する。そしてこの磁力線は傾いた鉄ヨークの端面に対
面接触する半硬化状態のマグネットロール表面から傾い
た角度で磁石材料中に入射し、マグネットロール表層部
を磁力線の通過方向に沿って配向着磁する。このような
配向着磁が行われた部分は画一的な磁力パターンが崩
れ、変化に富んだ磁力パターンが実現され、例えば半値
幅の大きな磁力パターンが実現される。

【００１５】傾けた鉄ヨークに置き換えた部分は、傾け
ていない鉄ヨークを配置した部分に比べて磁界強度が弱
いため、この部分に対応するマグネットロール表面を強
く磁化することはできない。しかしながら傾けた鉄ヨー
クと置き換える箇所を、マグネットロール表面の複数磁
極のうち最も強い磁力が要求される磁極以外の磁極とす
ることにより、この問題は実用上回避できる。

【００１６】

【実施例】次に本発明の詳細を図示した実施例に基づき
説明する。図１は本発明の押出成形金型とその周囲に配
置される電磁石の構造の一例を示している。押出成形金
型１はＳ２５Ｃ等の鉄材料製のヨーク１１，１２，１
３，１４をＳＵＳ３１６等のステレス製の非磁性部材２
１，２２，２３，２４を間に挟んで円筒状に配置した構
成である。各ヨーク１１，１２，１３，１４の外側には
鉄芯３５ｂ，３２ａ，３３ａ，３４ａにそれぞれコイル
３５ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂを巻回して構成した電
磁石３５，３２，３３，３４を接触配置している。ま
た、電磁石３５，３２，３３，３４の鉄芯３２ａ，３３
ａ，３４ａの背後には、これら電磁石から発生する磁束
の漏れを防止するために環状バックヨーク２が配置され
ている。また図中３として示す空間はマグネットロール
成形空間であり、その内面はクロム鍍金等により表面平
滑化処理が施されている。

【００１７】本実施例の特徴は、マグネットロールの規
制極Ｎ１形成位置に対応する鉄ヨークを成形空間中心方
向に対して傾けた鉄ヨーク１１に置き換えたことであ
り、その傾きの方向は得ようとする規制極Ｎ１の磁化方
向と一致させている。傾けた鉄ヨーク１１の外側には他
の鉄ヨークと同様、鉄芯３５ａにコイル３５ｂを巻回し
て構成した電磁石３５が接触配置されている。配向着磁
方向を具体的にどの方向に向けるかは、要求される磁力
パターンによって適宜決定される。通常、鉄ヨークを成
形空間中心方向に対して傾けた鉄ヨークと置き換える磁
極としては規制極Ｎ１が対象となるが、攪拌極Ｓ２、搬
送極Ｎ２を傾けた鉄ヨークと置き換えてもよい。また１
極だけではなく複数極を対象としてもよい。但し、現像
極Ｓ１への置き換えは避けるべきである。何故なら現像
極Ｓ１には極めて強い磁力が要求されるが、従来ヨーク
のような扇形の鉄ヨークであれば先端に向かって磁力線
を集中できるため強い磁力を発揮できるが、本実施例の
鉄ヨーク形状では磁力線を集中しにくく強い磁力を発揮
させることが困難であるためである。但し、この問題も
図２に示すように傾けた鉄ヨークの形を略扇形となすこ
とによってある程度解消できる。

【００１８】このような押出成形金型１を用いてマグネ
ットロールを作製するには、従来と同様、合成樹脂又は
低融点金属等のバインダーに磁性粉を配合した溶融状態
の磁石材料を、押出成形金型を通じて押し出し、押出成
形金型１を通過する過程で成形空間３に作用させた磁界
によってバインダー中の磁性粉を磁場配向させて円柱又
は円筒状のマグネットロールの連続体を得る。円筒状の
マグネットロールを押し出す場合、押出成形金型１の中
心位置にコアが配置されることはいうまでもない。この
ようにして成形された連続体は所定長さで切断された
後、成形物が円筒体である場合は中空部にシャフトを挿
通し、また成形物が円柱体である場合には成形物の両端
に軸部を取りつけることによってマグネットロールを完
成させる。

【００１９】本発明者は、本発明の効果を確かめるため
に図１で示される本発明金型により作製したマグネット
ロールと従来手法によって作製したマグネットロールと
の磁界パターンを計測した。図３が本発明金型によって
作製されたマグネットロールの磁力パターンであり、図
４が従来のピース貼り合わせ法によって作製されたマグ
ネットロールの磁力パターン、図５が従来の押出成形金
型（図８参照）によって作製されたマグネットロールと
の磁力パターンである。図３及び図５として示す磁力パ
ターンは共に図４として示すピース貼り合わせ法によっ
て得られたマグネットロールの磁力パターンに近づける
ことを目指した。またそれぞれのマグネットロールにつ
いて規制極Ｎ１の磁力パターンの半値幅に対する中心角
θとピーク値を計測した。結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】図及び表１よりわかるように、従来鉄ヨー
クを用いた押出成形金型によって得られたマグネットロ
ールの磁力パターンはピース貼り合わせ法によって得ら
れたマグネットロールの磁力パターンと比べると規制極
Ｎ１の磁力パターンの半値幅に対する中心角θが小さ
く、且つピーク値もやや小さく両者のパターンに大きな
差があることが確認された。これに対して本発明金型に
よって得られたマグネットロールの磁力パターンは、規
制極Ｎ１の磁力パターンの半値幅に対する中心角θもピ
ークも共に大きく、規制極Ｎ１を含めて全ての磁極にお
いてピース貼り合わせ法によって得られたマグネットロ
ールの磁力パターンと近似していることが確認された。

【００２２】

【発明の効果】本発明の押出成形金型は、マグネットロ
ールの各磁極の形成部位に対応して金型に配置される鉄
ヨークのうち少なくとも一つを、成形空間中心方向に対
して傾けた鉄ヨークと置き換えた構成としたので、磁極
設計の自由度を高めることが可能となり、多極一体成形
法の優れた生産性を維持しながら、従来のピース貼り合
わせ法によってしか実現できなかった広い半値幅と高い
ピーク値を有する磁力パターンを実現することができる
ようになる。したがって、画像品質に優れた現像ロール
等を低コストで提供することが可能となる。

【００２３】また前記押出成形金型を用いた本発明の製
造方法によれば、マグネットロールの特性上要求される
半値幅や磁力の大きさを満足したマグネットロールが高
い生産性を維持しながら製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の押出成形金型の一実施例とその周囲
の構造を示す断面図

【図２】 本発明の押出成形金型の他の実施例とその周
囲の構造を示す断面図

【図３】 図１で示す実施例金型によって作製されたマ
グネットロールの磁力パターンを示す説明図

【図４】 従来のピース貼り合わせ法によって作製した
マグネットロールの磁力パターンを示す説明図

【図５】 従来の多極一体成形法用の押出成形金型によ
って得られたマグネットロールの磁力パターンを示す説
明図

【図６】 マグネットロールを組み込んだ現像装置の概
略を示す説明図

【図７】 マグネットロールに要求される磁力パターン
の一例を示す説明図

【図８】 従来の多極一体成形法用の押出成形金型とそ
の周囲の構造を示す断面図

【図９】 同押出成形金型によって作製されたマグネッ
トロールの磁力パターンを示す説明図

【図１０】 同押出成形金型の成形空間内に発生する磁
界を示す説明図

【符号の説明】

１ 押出成形金型 ２ 環状バックヨー
ク ３ 成形空間 １１ 中心方向に対して傾けた鉄ヨーク １１´中心方向に対して傾けた扇形の鉄ヨーク １２，１３，１４ ヨーク ２１，２２，２３，２４ 非磁性部材 ３２，３３，３４ 電磁石 ３２ａ，３３ａ，３４ａ 鉄芯 ３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ コイル ａ マグネットロール ｂ スリーブ ｃ 磁性トナー ｄ トナーボックス ｅ 感光ドラム ｆ ドクターブレー
ド ｇ シャフト １００ 押出成形金型 １０１，１０２，１０３，１０４ ヨーク １１１，１１２，１１３，１１４ 非磁性金属材料 １２１ 成形空間 １３１，１３２，１３３，１３４ 電磁石

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁石を励磁源とした磁気回路が付設さ
   れ、得ようとするマグネットロールの磁極形成位置に対
   応させて導磁路としての鉄ヨークを成形空間に臨ませて
   放射状に複数配置した円筒状又は円柱状のマグネットロ
   ールの押出成形金型であって、 前記鉄ヨークのうち少なくとも一つを、成形空間中心方
   向に対して傾けた鉄ヨークと置き換えてなるマグネット
   ロールの押出成形金型。
2. 【請求項２】 溶融した磁石材料を、請求項１記載の押
   出成形金型を装着した押出成形機から押し出すことによ
   りマグネットロールを磁場配向成形してなるマグネット
   ロールの製造方法。