(57)【要約】【課題】  永久磁石に大きな回転トルクが作用しても磁極の位置ズレが防止されるマグネットロールを提供する。【解決手段】  主磁極（Ｎ２）とそれと逆極性の一対の磁極（Ｓ３、Ｓ１）を含む複数個の磁極を有しかつ一対の磁極（Ｓ１，Ｓ３）間に切り溝４を有する断面Ｃ字状の永久磁石２と、永久磁石２の内周面に固着されるシャフト３とを有し、永久磁石２の内周側のエッジ部に楔状断面を有する微小ギャップ５ａ、５ｂが形成され、微小ギャップ５ａ、５ｂに接着剤が充填されて接着剤溜６ａ、６ｂが形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極とそれと逆極性の一対の磁極を含む複数個の磁極を有しかつ前記一対の磁極間に切り溝を有する断面Ｃ字状の永久磁石と、前記永久磁石の内周面に固着されるシャフトとを有し、前記永久磁石の内周側のエッジ部に楔状断面を有する微小ギャップが形成され、前記ギャップに接着剤が充填されて接着剤溜が形成されていることを特徴とするマグネットロール。
【請求項２】
前記微小ギャップは、円周方向長さ（Ｓ）と半径方向の幅（Ｂ）との比率（Ｓ／Ｂ）が５〜１５の範囲にある形状を有することを特徴とする請求項１に記載のマグネットロール。
【請求項３】
前記円周方向長さ（Ｓ）は、０．４〜１．５ｍｍの範囲にあり、かつ前記半径方向の幅（Ｂ）は０．０７〜０．２ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載のマグネットロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置に組み込まれ、静電荷像を現像するために使用されるマグネットロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置においては、感光体の表面に形成された静電荷像を現像するために、非磁性体からなる円筒体（以下スリーブという）の内部に、表面に非対称に配置された複数個の磁極を有するマグネットロールを設けた現像ロールが使用されている。この現像ロールは、上記磁極のうち主磁極（現像磁極）が、感光体とスリーブとの最近接位置（現像ギャップ）に向くように配置され、スリーブ上に磁性現像剤（一成分系の磁性トナーまたはトナーと磁性キャリアからなる二成分系現像剤など）を供給し、スリーブを所定方向に回転させることにより、現像磁極上に形成された磁気ブラシで感光体表面を摺擦することにより、静電荷像が現像される。現像ギャップを通過後の磁性現像剤は、スリーブ上から掻き落とされて、新たな現像剤と混合された後、再び現像に供される。そこで、スリーブの回転方向から見て現像磁極の下流側にそれと逆極性の一対の脱離磁極が設けられている。
【０００３】
上記のマグネットロールとしては、例えば複数の磁石片をシャフトの周囲に貼り合わせるとともに、上記一対の脱離磁極間（回収極と汲み上げ極との間）のピーク磁力を１００ガウス以下にするために、この磁極間に切り溝（隙間）を設けた構造のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。しかるに貼り合せタイプのマグネットロールによれば、各磁石片の中心をシャフトの中心に一致させることが困難で、組立工数が増大するという難点がある。そこで、脱離磁極間に切り溝（切り欠き）を形成した断面Ｃ字形状の永久磁石に円筒状のシャフトを挿入固着した構造のものが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
特許文献２に記載されたマグネットロール１の構造を図５により説明する。このマグネットロールは、切り溝４を拡張して永久磁石２の内周面に、接着剤が塗布されたシャフト３を挿入後にその拡張を解除することにより組み立てられるので、組立工数を低減できるという利点がある。また永久磁石２の内周側のエッジ部に切り溝４にはみ出すように接着剤溜（隅肉状接着剤）７ａ、７ｂを形成することにより、永久磁石とシャフトとの接着強度を向上させている。またシャフト３の一方の端部３１は縮径され、そこに主極（現像磁極）Ｎ２の位置決めを行うためのフライス面３２が形成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８５４１５号公報（第３頁、図４）
【特許文献２】特開２００３−１００５１１号公報（第５頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子写真装置においては、現像磁極が所定の位置（例えば感光体とスリーブとの最近接位置）からずれていると、画像品質の低下を招くので、通常、現像磁極（Ｎ２）の中心がフライス面３２に対して直角になるように着磁されるとともに、このフライス面３２を基準として現像装置の所定の位置に（角度ズレが±３°以内）に収まるように固定される。しかして電子写真装置においては、多数枚（例えば１０万枚以上）の連続印字を行っても高品質の画像が得られるようにするため、断面Ｃ字形状の永久磁石を用いたマグネットロールにおいては、円筒磁石を用いたものよりも磁石とシャフトとの接触面積が少ないため、マグネットロールをスリーブに組み込む前に、永久磁石に円周方向のトルクを加えても永久磁石とシャフトとの間に滑りが生じないことを確認することがある。例えば、１０万枚以上の連続印字を行っても高品質の画像を得るために、永久磁石を固定した状態で、シャフトに２９４Ｎ・ｃｍ（３０ｋｇｆ・ｃｍ）以上の回転トルクを与えても、永久磁石とシャフトとの間に滑りが生じないという基準が設定されている。しかるに、特許文献２に記載されたマグネットロールにおいては、シャフトに回転トルクを印加すると、回転トルクが１９６Ｎ・ｍ（２０ｋｇｆ・ｃｍ）程度までは永久磁石とシャフトとの間に滑りは生じないが、そのトルクが２９４Ｎ・ｃｍ（３０ｋｇｆ・ｃｍ）を超えると、永久磁石とシャフトとの間に滑りが生じて、現像磁極と基準面となるフライス面とのなす角度が９０°から変化しまうという問題がある。
【０００７】
したがって本発明の目的は、シャフトに回転トルクを印加した時に永久磁石とシャフトとの滑りが生じないマグネットロールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のマグネットロールは、主磁極とそれと逆極性の一対の磁極を含む複数個の磁極を有しかつ前記一対の磁極間に切り溝を有する断面Ｃ字状の永久磁石と、前記永久磁石の内周面に固着されるシャフトとを有し、前記永久磁石の内周側のエッジ部に楔状断面を有する微小ギャップが形成され、前記微小ギャップに接着剤が充填されて接着剤溜が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のマグネットロールにおいて、前記微小ギャップは、円周方向長さ（Ｓ）と半径方向の幅（Ｂ）との比率（Ｓ／Ｂ）が５〜１５の範囲にある形状を有することが好ましく、円周方向長さ（Ｓ）が０．４〜１．５ｍｍの範囲にありかつ半径方向の幅（Ｂ）が０．０７〜０．２ｍｍの範囲にあることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、永久磁石の内周側のエッジ部に楔状断面を有する微小ギャップが形成され、そこに接着剤が充填されて、気泡や巣のない健全な接着剤溜が形成されるので、永久磁石がシャフトに強固に固着され、シャフトに回転トルクが印加された時に永久磁石とシャフトとの間の滑りが防止される。したがってこのマグネットロールにより、多数枚の連続印字を行っても高品質の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の詳細を添付図面により説明する。
図１は、本発明のマグネットロールの側面図である。図１に示すように、マグネットロール１は、中空円筒体の一部が切り欠かれた、断面Ｃ字形状を有する永久磁石２とその内周面に固着された円筒状のシャフト３を備えている。シャフト３は、一方の端部３１が縮径された形状を有し、そこにフライス面３２が形成されている。永久磁石２は、表面に軸方向に伸長する複数個（図１では５個）の磁極を有する。これらの磁極は、スリーブ（図示を省略）の回転方向（反時計方向）に沿って、現像磁極（Ｎ２）、掻き落し磁極（Ｓ３、Ｓ１）、搬送磁極（Ｎ１）及び穂切磁極（Ｓ２）から構成されている。これらの磁極は、現像磁極（Ｎ２）の中心とシャフト３の中心Ｃを結ぶ直線Ｌとフライス面３２とのなす角度が直角になるように着磁されている。永久磁石２においては、脱離磁極（Ｓ３、Ｓ１）の間に切り溝４が形成され、さらに切り溝４に臨む永久磁石２の内周側のエッジ部に、楔状断面を有する微小ギャップ５ａ、５ｂが形成され、そこに接着剤が充填されて接着剤溜６ａ、６ｂが形成されている。
【００１２】
図２は、図１の一部（Ａ部）を拡大した図である。図２に示すように、微小ギャップ５ａ、５ｂは、接着剤の充填を容易に行えるようにするために楔状の断面形状を有する。この断面形状であると、接着剤が硬化する際に、気泡や巣の発生が抑制され、もって接着強度を高めることができる。またこの断面形状であると、永久磁石の内周側のエッジにおいて、永久磁石の内周面とシャフトの外周面とが相対することになるため、大きな接着力が得られ易くなる。微小ギャップ５ａ、５ｂをこれ以外の形状、例えば矩形もしくは扇形の断面形状を有する微小ギャップ（凹み）を形成し、そこに接着剤を充填した場合、凹みの奥に巣が発生し易くなり、特に凹みの幅を極端に狭くすると巣の発生に加えて気泡が残留し易くなる。接着剤溜に気泡や巣が存在すると、シャフト３にトルクを印加したときに、２９４Ｎ・ｃｍ（即ち３０ｋｇｆ・ｃｍ）未満のトルクで永久磁石２とシャフト３との間に滑りが生じてしまう。
【００１３】
上記の微小ギャップ５ａ、５ｂは、円周方向長さ（Ｓ）と半径方向の幅（Ｂ）との比率（Ｓ／Ｂ）が５〜１５の範囲にある断面形状を有することが好ましい。これは、Ｓ／Ｂが小さすぎると、接着剤が永久磁石２のエッジ部から奥まで浸入しないので、巣が発生し易くなり、一方Ｓ／Ｂが大きすぎると、接着剤溜が剥離しやすくなるからである。
さらに接着強度を高めるためには、上記の円周方向の長さＳは、０．４〜１．５ｍｍの範囲にあり、かつ半径方向の幅Ｂは０．０２〜０．７ｍｍの範囲にあることがより好ましい。
【００１４】
図１の例では、切り溝４は扇型形状に形成され、磁石端面は、切り溝４を挟んで非平行な状態で対向するが、切り溝４の途中から磁石端面同士が互いに平行に対向するような形状としてもよい。このような形状によれば、小口径（磁石外径が２０ｍｍ以下）のマグネットロールを作製する際に、切り溝４の容積は減少するが、それでも微小ギャップへの接着剤の充填を速やかに行うことができる。
【００１５】
上記のマグネットロール１は、例えば次の手順で組み立てることができる。最初に永久磁石２を準備する。この永久磁石２は例えば焼結フェライト磁石または樹脂磁石で形成することができる。樹脂磁石を使用する場合は、例えば磁石粉末と熱可塑性樹脂（バインダー）を主体とするコンパウンドを準備し、これを加熱混練後、押出成形（押出成形の場合は成形後所定の長さに切断して）あるいは射出成形の手法により一体に成形すればよい。上記の押出成形あるいは射出成形を行う場合に、要求される磁束密度により無磁場中で成形して等方性磁石としてもよいが、成形空間に配向磁場を印加して異方性磁石としてもよい。前記磁石粉末としては、バリウムフェライト及び／又はストロンチウムフェライト等のフェライト磁粉、Ｌａ及びＣｏを含有するストロンチウムフェライト磁粉、あるいはＲ−Ｃｏ系もしくはＲ−Ｆｅ−Ｂ系やＲ−Ｆｅ−Ｎ系のような希土類系の磁粉を用いることができ、または、前記フェライト磁粉と前記希土類系の磁粉の混合粉を用いることができるが、コスト的にはバリウムフェライト及び／又はストロンチウムフェライト等のフェライト磁粉を用いることが有利である。前記熱可塑性樹脂としては例えばポリエチレン、塩化ビニール、エチレンーエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレンー酢酸ビニール共重合体（ＥＶＡ）、ポリアセタール、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、コンパウンドには、滑剤、可塑剤等を適量添加することができる。
【００１６】
上記の永久磁石２を押出成形若しくは射出成形する際に、金型（心金）に、楔状断面を有する微小ギャップに対応する形状を有する突起を設けておけばよい。また焼結磁石を使用する場合は、焼結後加工すればよい。上記のようにして作製した永久磁石２の内周面またはシャフト３の外周面に接着剤を塗布してから永久磁石２の内周面にシャフト３を固着した後、微小ギャップ４ａ、４ｂに例えば瞬間接着剤を充填して接着剤溜５ａ、５ｂを形成することにより、永久磁石２とシャフト３を強固に固着することができる。特にギャップ寸法をある程度まで小さくすることにより、５８８Ｎ・ｃｍ（即ち６０ｋｇｆ・ｃｍ）を超える回転トルクに耐えることが可能となる。このマグネットロールを用いると、数十万枚を超える連続印字を行っても、現像磁極が所定の位置に保持され、高品質の画像を得ることができる。
【００１７】
図３は、本発明の他の実施の形態に係わるマグネットロールの側面図である。図３に示すようにマグネットロール１は、永久磁石２の現像磁極（Ｎ２）が形成される部分に凹溝を設け、そこに永久磁石２よりも高い磁気特性を有する永久磁石、例えば異方性ＳｍＦｅＮボンド磁石などの希土類樹脂からなるブロック磁石２１を埋め込み、かつ永久磁石２の端面（Ｓ３極側）の中央に円弧状（例えば半円）の位置決め溝２２を形成した以外は、図１と同様の構造を有する。永久磁石２の一方の端面に位置決め溝２２を設けることにより、そこにＳ３極があることを目視で判別することができるので、組立ミスを防止することができる。半円状の位置決め溝２２は、磁石成形用金型に半円状の突起を設けておくことにより、容易に形成することができる。
【００１８】
図１に示すマグネットロールによれば、例えば図４に示すようにして現像が行われる。感光体１００の周囲に、スリーブ１１の内部にマグネットロール１が組み込まれた現像ロール１０が配置される。感光体１００の表面とスリーブ１１とが最も近接する位置において形成された現像ギャップＤｇが所定の値に調整されるとともに、ドクターブレード１２の先端とスリーブ１１との間に形成されたドクターギャップｄも所定の値（例えばＤｇと同等の値）に調整される。また現像ギャップＤｇに現像磁極（Ｎ２）が対向し、かつドクターブレード１２の先端に穂切磁極（Ｓ２）が対向するようにマグネットロール１が固定される。この状態で、感光体１００を時計方向（矢印Ｘ方向）に回転させ、スリーブ１１を反時計方向（矢印Ｙ方向）に回転させると、スリーブ１１の表面に保持された磁性現像剤（不図示）はスリーブ１１と同方向に搬送され、ドクターギャップｄを通過後、現像ギャップＤｇ及びその周辺で感光体１００の表面と接触して、その表面に形成された静電荷像（不図示）が現像される。現像ギャップＤｇを通過後の磁性現像剤は、脱離磁極Ｓ３、Ｓ１を通過する時に、両者の反発磁界により、スリーブ１１の表面から掻き落とされて現像剤槽（不図示）の内部に回収され、新たな現像剤と混合された後、搬送磁極（Ｎ１）に吸着されて、再び前記の現像工程が繰り返される。
【実施例】
【００１９】
図１に示すマグネットロールを次の手順で作製した。まず、ＥＥＡ１２質量部とＳｒフェライト８８質量部に混合媒体（ポリビニルアルコール）を加えて加熱・混練し、この混練物を押出成形機に投入することにより、断面Ｃ字状の成形体を磁場中で押出成形した。金型の出口から押出された成形体を所定長さに切断し、乾燥後に５極の非対称着磁を施すことにより、外径２３ｍｍ、内径８ｍｍ、軸方向長さ３０４ｍｍで、内周側のエッジ部に楔状断面を有する微小ギャップ５ａ、５ｂが形成された永久磁石２を作製した。この永久磁石２に、外周面にポリエステル型アクリル酸ジエステルを主成分とする嫌気性接着剤を塗布した、外径８ｍｍのＳＵＳ３０４製シャフト３を挿入し、常温で硬化させることにより、永久磁石２にシャフト３を固着した後、微小ギャップ５ａ、５ｂにシアノアクリレート系瞬間接着剤を充填し、常温で硬化させることにより、接着剤溜６ａ、６ｂを形成した。ここで、微小ギャップ５ａ、５ｂの寸法を変化させることにより、９種類のマグネットロールを作製した。これらのマグネットロールに形成した微小ギャップ５ａ、５ｂの寸法を表１に示す。また比較のために、微小ギャップ５ａ、５ｂの形状を矩形状（幅Ｂはシャフト外周面に沿って均一）とした以外は上記と同様の条件で、微小ギャップ５ａ、５ｂの寸法の異なる４種類のマグネットマグネットロールを作製した。
【００２０】
上記の各マグネットロールをアルミニウム合金のスリーブ内に配置し、スリーブ表面においてスリーブの法線方向の磁束密度を測定した。現像磁極（Ｎ２）の最大磁束密度は１１０ｍＴ、半値角は４５度であり、他の磁極の内、磁力が最も大きい磁極の最大磁束密度は９０ｍＴであった。また、各磁極の間隔は、θ１＝７５°、θ２＝６０°、θ３＝９０°、θ４＝６５°、θ５＝７０°であった。
【００２１】
各マグネットロール１について、永久磁石２を固定部に支持した状態で、シャフト３に回転トルクを印加して、現像磁極の中心とフライス面とのなす角度を測定することにより、シャフト３と永久磁石２間の滑り（磁極の位置ズレ）の有無を確認した。表１に、シャフト３に印加した回転トルクの値と磁極の位置ズレとの関係を示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１から、微小ギャップの形状が楔状の場合、ギャップの幅（Ｂ）が０．０７〜０．２０ｍｍで、かつギャップの長さ（Ｓ）が０．７ｍｍ又は１．２ｍｍであると（実験１及び２）、約６００Ｎ・ｃｍ（８０ｋｇｆ・ｃｍ）以上の回転トルクがシャフトに印加されても（数十万回の連続印字に相当）、磁極の位置ズレが生じないことがわかる。但し微小ギャップの形状が楔状の場合でも、ギャップの幅（Ｂ）が６．０ｍｍ又は８．０ｍｍで、かつギャップの長さ（Ｓ）が０．４ｍｍ又は０．８ｍｍであると（実験３）、２４５〜２８４Ｎ・ｃｍ（３１〜３６ｋｇｆ・ｃｍ）の回転トルクがシャフトに印加されても（１０万回の連続印字に相当）、磁極の位置ズレを防止できることがわかる。
【００２４】
これに対して、実験４の場合は、ギャップが矩形状であるため、１９６Ｎ・ｃｍ（１５ｋｇｆ・ｃｍ）以上の回転トルクがシャフトに印加されると、磁極の位置ズレが発生することがわかる。さらに、このマグネットロールにおいて、永久磁石を長手方向に切断して矩形のギャップに充填され接着剤の断面を観察した結果、接着剤の内部に巣の存在が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係わるマグネットロールの側面図である。
【図２】図１の要部を拡大した側面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係わるマグネットロールの側面図である。
【図４】図１のマグネットロールを備えた現像ロールと感光体との位置関係を模式的に示す図である。
【図５】従来のマグネットロールの一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：マグネットロール、２：永久磁石、２１：ブロック磁石、２２：位置決め溝、３：シャフト、３１：縮径部、３２：フライス面、４：切欠部、５ａ、５ｂ：微小ギャップ、６ａ、６ｂ：接着剤溜、１０：現像ロール、１１：スリーブ、１２：ドクターブレード、１００：感光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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