JPH0864447A - 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複数
配置した円筒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、その配向
着磁方向がマグネットロール成形空間（３）の中心方向
に対して傾いている希土類焼結磁石（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５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６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５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。

【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の成形物を押出し、この円筒状成形
物の連続体を所定長さに切断した後、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７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。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１０
１，１０２，１０３，１０４をステンレス（ＳＵＳ３１
６）等の非磁性金属材料１１１，１１２，１１３，１１
４を間に挟んで配置した構成であり、各磁性金属材料１
０１，１０２，１０３，１０４は成形空間１２１にその
端面を臨ませている。磁性金属材料１０１，１０２，１
０３，１０４の外側には、それぞれ電磁石１３１，１３
２，１３３，１３４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、その円筒状連
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８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６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９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６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複数配置した鉄ヨークのうち
少なくとも一つを、その配向着磁方向がマグネットロー
ル成形空間の中心方向に対して傾いている希土類焼結磁
石と置き換えたことを特徴としている。

【００１２】希土類焼結磁石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
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、希土類焼結磁石の端面
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希土類焼結磁石の端面に対面接
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】鉄ヨークを希土類焼結磁石に置き換えた部
分は、電磁石に関係づけられた鉄ヨークを配置部分に比
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
がら希土類焼結磁石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は希土類焼結磁石１１とＳ２５Ｃ等の鉄材料製のヨ
ーク１２，１３，１４をＳＵＳ３１６等のステレス製の
非磁性部材２１，２２，２３，２４を間に挟んで円筒状
に配置した構成である。各ヨーク１２，１３，１４の外
側には鉄芯３２ａ，３３ａ，３４ａにそれぞれコイル３
２ｂ，３３ｂ，３４ｂを巻回して構成した電磁石３２，
３３，３４を接触配置している。また、電磁石３２，３
３，３４の鉄芯３２ａ，３３ａ，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金型構成部材を、鉄ヨーク
ではなく希土類焼結磁石１１に置き換えたことであり、
且つこの希土類焼結磁石１１の配向着磁方向を図中矢印
で示すようにマグネットロール成形空間３の中心方向に
対して傾けたことである。希土類焼結磁石１１の配向着
磁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。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。
また本実施例では鉄ヨークを希土類焼結磁石と置き換え
る磁極としては規制極Ｎ１を対象としているが、攪拌極
Ｓ２、搬送極Ｎ２を希土類焼結磁石と置き換えてもよ
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は希土類焼結磁石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、このような強い磁力発生が可能な程度
にマグネットロールを強く磁化できる希土類焼結磁石は
いまだ開発されていないからである。

【００１８】希土類焼結磁石１１としては、Ｓｍ−Ｃｏ
系やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系等が使用できるが、これら以外に
もＹ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｌｕ、Ｄ
ｙ、Ｔｂ、Ｈｏ等の希土類元素を含む希土類焼結磁石も
使用できる。本実施例では希土類焼結磁石１１の外側に
は電磁石を配置していないが、この部分にも電磁石を配
置する場合もある。この場合はマグネットロールの規制
極Ｎ１形成部位には希土類焼結磁石１１を励磁源とする
磁力と電磁石を励磁源とする磁力との合成磁力が作用す
ることになる。

【００１９】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。

【００２０】本発明者は、本発明の効果を確かめるため
に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２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３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４が希土類焼結磁石を用いることなく
全ての磁極形成部位に鉄ヨークを対応させた従来の押出
成形金型（図７参照）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２及び図４として示す
磁力パターンは共に図３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。

【００２１】

【表１】

【００２２】図及び表１よりわかるように、希土類焼結
磁石を用いず全ての磁極形成に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。以上、実施例では４
極の磁極を有するものについて述べたが、本発明は複数
磁極を有するものであれば適用することが可能であり、
例えば、５極以上の多磁極を有するものや、３極以下の
磁極しか保有しないものについても適用できる。

【００２３】

【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、その配向着磁方向をマ
グネットロール成形空間の中心方向に対して傾けた希土
類焼結磁石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。

【００２４】また、希土類焼結磁石と置き換える鉄ヨー
クとして、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を形成するための
鉄ヨークを選択した場合には、鉄ヨークに代えて希土類
焼結磁石を用いたことによるマグネットロールを磁化す
るための磁界強度の低下も実用上の問題とはならない。

【００２５】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】 同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３】 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４】 希土類焼結磁石を用いず全ての磁極形成に鉄
ヨークを用いた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５】 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６】 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７】 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８】 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９】 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 希土類焼結磁石 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 (3)

【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
   複数配置した円筒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、その配向着磁方
   向がマグネットロール成形空間の中心方向に対して傾い
   ている希土類焼結磁石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】 希土類焼結磁石と置き換える鉄ヨーク
   が、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
   請求項１記載のマグネットロールの押出成形金型。
3. 【請求項３】 溶融した磁石材料を、請求項１又は２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。