(57)【要約】【課題】  着磁される磁石体の磁化強度の均一化が図られる磁石体の着磁方法及び着磁装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る磁石体４１の着磁方法は、長尺の磁石体４１に、磁石体４１の全長に亘って着磁ヨーク４２を取り付けた状態で、空芯コイル４３によって形成される磁場Ｍ中で磁石体４１を着磁する。発明者らは、磁石体４１の略全長に亘って着磁ヨーク４２を取り付けることにより、着磁される磁石体４１の磁化強度の隔たりがならされ、磁化強度の均一化が図られた磁石体を得られることを新たに見出した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の磁石体に、前記磁石体の略全長に亘って着磁ヨークを取り付けた状態で、空芯コイルによって形成される磁場中で前記磁石体を着磁する、磁石体の着磁方法。
【請求項２】
前記空芯コイルの形状は前記磁石体の外縁に沿う形状である、請求項１記載の磁石体の着磁方法。
【請求項３】
空芯コイルと、
前記空芯コイル内に配置され、長尺の磁石体の略全長に亘って取り付けられる着磁ヨークと、を備える、磁石体の着磁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石体の着磁方法及び着磁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置等に用いられる現像ロールとして、複数の磁石体を有するマグネットロールが用いられている。このようなマグネットロールに用いられる磁石体の着磁方法としては、例えば特許文献１に記載の、電磁石などによる静磁場により着磁する静磁場着磁法がある。
【０００３】
このような静磁場着磁法に対し、例えば特許文献２に記載の、空芯コイルなどによるパルス磁場により着磁するパルス着磁法も一般的な磁石体の着磁方法として知られている。パルス着磁法によれば、着磁をする際の作業性に優れ、容易に高磁場強度を得ることができる。
【特許文献１】特開２００５−２２３１９９号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、パルス着磁法を長尺の磁石体の着磁に用いた場合には、磁石体の長手方向に関する中央部と端部との間に、磁化強度の大きな隔たりが生じるという問題があった。そして、このような磁化強度に大きな隔たりのある磁石体を上述のマグネットロールに用いた場合には、現像装置の印刷精度に悪影響を及ぼす。
【０００５】
そこで、本発明は、着磁される磁石体の磁化強度の均一化が図られる磁石体の着磁方法及び着磁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る磁石体の着磁方法は、長尺の磁石体に、磁石体の略全長に亘って着磁ヨークを取り付けた状態で、空芯コイルによって形成される磁場中で磁石体を着磁する。
【０００７】
発明者らは、磁石体の略全長に亘って着磁ヨークを取り付けることにより、着磁される磁石体の磁化強度の隔たりがならされ、磁化強度の均一化が図られた磁石体を得られることを新たに見出した。
【０００８】
本発明に係る着磁方法においては、空芯コイルの形状が磁石体の外縁に沿う形状であることが好ましい。これにより、全長に亘って磁石体が空芯コイルに近接するため、磁石体の磁化強度がより均一化される。
【０００９】
また、本発明は、空芯コイルと、空芯コイル内に配置され、長尺の磁石体の略全長に亘って取り付けられる着磁ヨークとを備える、磁石体の着磁装置を提供する。本発明の着磁装置によれば、磁化強度の均一化が図られた磁石体を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、着磁される磁石体の磁化強度の均一化が図られる磁石体の着磁方法及び着磁装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、場合により添付図面を参照して、本発明に係る着磁方法及び着磁装置の最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１２】
図１は、現像装置等に用いられる現像ロールの一例である現像ロール１０の概略斜視図であり、図２は、図１に示した現像ロール１０のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、現像ロール１０は、長尺円筒状のアルミニウム製（あるいはステンレス製）のスリーブ１２と、このスリーブ１２の内部に配置されたマグネットロール１４と、スリーブ１２の端部開口１２ａ，１２ｂそれぞれに嵌着固定された一対のフランジ１６Ａ，１６Ｂとで構成されている。
【００１４】
さらに、マグネットロール１４は、円柱状のシャフト１８と、このシャフト１８の外周面１８ａに固定された例えば５つの長尺のマグネットブロック２０（２０Ａ〜２０Ｅ）とによって構成されている。
【００１５】
各マグネットブロック２０は、図２に示す断面図のとおり、その長手方向に直交する断面の形状が、略扇形状となっている。より具体的には、各マグネットブロック２０の断面形状は、シャフト１８の外周面１８ａの曲率と略同じ曲率を有する第１の弧Ａ１と、第１の弧Ａ１よりも曲率半径が大きい第２の弧Ａ２と、第１の弧Ａ１及び第２の弧Ａ２の対応する端点同士を真っ直ぐに結ぶ２本の線分Ｌ１，Ｌ２とによって形成された形状となっている。そして、第１の弧Ａ１がマグネットブロック２０の長手方向に延びた曲面がマグネットブロック２０の内周曲面２０ａとなっており、同じく第２の弧Ａ２がマグネットブロック２０の長手方向に延びた曲面がマグネットブロック２０の外周曲面２０ｂとなっており、また、２本の線分Ｌ１，Ｌ２がマグネットブロック２０の長手方向に延びた一対の平面がマグネットブロック２０の両側平面２０ｃ，２０ｄとなっている。
【００１６】
そして、マグネットブロック２０の外周曲面２０ｂによって形成されたマグネットロール１４の外周面１４ａと、スリーブ１２の内周面１２ｃとの間には、所定間隔ｄの空隙が形成されている。
【００１７】
また、各マグネットブロック２０Ａ〜２０Ｅの外周曲面２０ｂにおける極性は、図２において符号Ｎと符号Ｓとで示しているように、Ｎ極とＳ極とが交互になるように配置されており、そのためマグネットロール１４の外周面１４ａには円周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に並んでいる。より詳しく説明すると、汲み上げ極として機能するＮ極のマグネットブロック２０Ａ、層規制極として機能するＳ極のマグネットブロック２０Ｂ、搬送極として機能するＮ極のマグネットブロック２０Ｃ、現像極として機能するＳ極のマグネットブロック２０Ｄ、剥離極として機能するＮ極のマグネットブロック２０Ｅが、スリーブ１２の正回転方向（図２の矢印Ｔ方向）にこの順番で並んでいる例である。
【００１８】
そして、各マグネットブロック２０は、その内周曲面２０ａにおいてシャフト１８の外周面１８ａに図示しない接着剤によって固定されている。マグネットロール１４においては、以上のようなマグネットブロック２０を複数備えているため、円筒状のマグネットブロックを用いる場合に比べて、磁力パターンの設計の自由度が高くなっている。なお、図１及び図２では、各マグネットブロック２０断面の第１の弧Ａ１の開き角はいずれも６０度となっており、５つのマグネットブロック２０Ａ〜２０Ｅは互いに隣接するように固定されている。すなわち、シャフト１８は、マグネットブロック２０によってその全周を完全には囲まれておらず、シャフト１８の周りにはマグネットブロック２０の存在しないブロック欠落部２２が形成されている。なお、マグネットブロック２０の数や形状などは設計に応じて様々な形態を取り得る。
【００１９】
なお、各マグネットブロック２０の形状や磁力は、要求される磁束密度や着磁パターンに合わせて適宜変更することができる。例えば、マグネットブロック２０の形状に関しては、マグネットブロック２０の断面の第１の弧Ａ１の開き角は６０度に限らず、必要に応じてマグネットブロック毎に増減させることができる。また、磁極数においても、単極から複数極まで所望の磁力パターンに応じて適宜選定可能である。
【００２０】
各マグネットブロック２０は、磁性粉体（フェライト系やＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系等）と樹脂（プラスチック系やゴム系等）とで構成されたプラスチックマグネット、若しくはラバーマグネットという複合磁石体が多く用いられている。例えば、プラスチックマグネットに使用される樹脂としては、ナイロン６やナイロン１２等のポリアミド樹脂及びＥＥＡ（エチレン−エチルアクリレート  コポリマー）樹脂が挙げられる。また、ラバーマグネットに使用されるゴムとしては、イソプレンゴム、ニトリルゴム等が挙げられる。本実施形態においては、高い磁気特性が要求される現像極のマグネットブロック２０ＤはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系等の希土類系磁性粉体を用いた複合磁石体であり、その他のマグネットブロック２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｅはフェライト系磁性粉体を用いた複合磁石体である。
【００２１】
以上で説明したマグネットロール１４は、スリーブ１２の長手方向と同一方向に延在するようにスリーブ１２内に配置され、スリーブ１２の両端に位置する１対のフランジ１６Ａ，１６Ｂによって回転自在に支持されている。
【００２２】
なお、フランジ１６Ａ側のシャフト１８の一端部は、フランジ１６Ａの孔を貫通し、外側まで突出している。一方、フランジ１６Ｂ側のシャフト１８の他端部は、フランジ１６Ｂの有底の孔内に位置している。このフランジ１６Ｂには、その外側表面からシャフト１８の軸線Ｉと同軸状に突出する円柱状の軸部３０が形成されている。
【００２３】
つまり、スリーブ１２と一対のフランジ１６Ａ，１６Ｂは、シャフト１８の軸線Ｉに関して同軸的に配置されていると共に、シャフト１８の軸線Ｉを回転中心として軸受を介して相対的に回転自在となっている。
【００２４】
次に、上述したマグネットブロック２０である磁石体を着磁するための着磁装置について説明する。
【００２５】
図３は、本発明の好適な実施形態に係る着磁装置４０の概略平面図であり、図４は、図３に示した着磁装置４０のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【００２６】
図３及び図４に示すように、着磁装置４０は、矩形スリット状の凹部４５ａを有する保持構造体４５と、保持構造体４５の凹部４５ａ周りに埋設された空芯コイル４３と、凹部４５ａ内に収容された着磁ヨーク４２とで構成されている。
【００２７】
空芯コイル４３は、凹部４５ａの形状に沿うように一方向（図のｙ方向）に延びた形状（略矩形状）に形成されており、例えば巻回された平角線を用いて構成されている。凹部４５ａの寸法形状は、例えば、幅方向（図のｘ軸方向）の長さが３０ｍｍ、長手方向（図のｙ軸方向）の長さが３５０ｍｍ、厚さ方向（図のｚ軸方向）の厚さが２００ｍｍとなっている。この空芯コイル４３に所定の電流を印加した場合には、図４の破線Ｍに示すように、コイル間の空間に、凹部４５ａの深さ方向に沿う方向の磁場が発生する。
【００２８】
着磁ヨーク４２は、上述したマグネットブロック２０である磁石体４１と略同じ長さの長尺体であり、上記空芯コイル４３にその周囲を囲まれるようにして、保持構造体４５の凹部４５ａ内に着脱可能に設けられている。より具体的には、着磁ヨーク４２は、凹部４５ａの底面４５ｂの中央位置に配置されており、凹部４５ａ及び空芯コイル４３の延在方向（図のｙ方向）に平行に延在している。なお、着磁ヨーク４２は、保持構造体４５に着脱可能に設ける態様ではなく保持構造体４５に固定する態様であってもよい。着磁ヨーク４２の長手方向に直交する断面（図のｘ−ｚ断面）の形状は、磁石体４１の着磁パターンにより種々設計されるが、例えば略台形となっており、その台形の上面４２ａに上記磁石体４１が載置される。なお、着磁ヨーク４２は、その構成材料は特に限定されないが、磁性体が好ましく例えば鉄、パーメンジュール等によって構成することができる。
【００２９】
また、必要に応じて図４の二点鎖線で示すような非磁性材料からなる収容器６０を用いてもよい。この収容器６０は、着磁ヨーク４２を収容する下段の第１収容部６１と、磁石体４１を収容する上段の第２収容部６２とで構成されている。収容器６０は、着磁ヨーク４２を収容した第１収容部６１と磁石体４１を収容した第２収容部６２とを嵌合させることにより、着磁ヨーク４２及び磁石体４１の位置を固定している。
【００３０】
このような収容器６０の採用により、着磁ヨーク４２と磁石体４１との相対位置精度が向上し、着磁ヨーク４２と磁石体４１との間の位置ズレ（少なくとも左右の位置ズレ）が抑えられる。また、収容器６０を裏返すだけで、磁石体４１と着磁ヨーク４２との上下位置関係を容易に変更させることができる。さらに、第１収容部６１と第２収容部６２とを図示しない結合手段で固定することもでき、この場合には、着磁ヨーク４２が取り付けられた磁石体４１を収容した収容器６０を、上方から吊り下げた状態で磁石体４１を着磁することができる。
【００３１】
続いて、着磁装置４０を用いて磁石体４１の着磁を行う手順について説明する。磁石体４１の着磁を行う際には、まず、磁石体４１を、上述した着磁ヨーク４２の上面４２ａに、磁石体４１の扇面４１ａ側が着磁ヨーク４２と対向するように載置する。そして、着磁ヨーク４２が磁石体４１をその長手方向の全長に亘って保持した状態（つまり、着磁ヨーク４２を磁石体４１に取り付けた状態）で、空芯コイル４３にパルス電圧を印加して磁場Ｍを発生させる。それにより、磁石体４１に対し、空芯コイル４３により発生された磁場Ｍの方向及び大きさに応じた着磁が行われる。なお、磁石体４１の外周曲面側の扇面４１ａに着磁ヨーク４２を取り付けると共に、内周曲面側の扇面にも別途着磁ヨーク４２を取り付け、磁石体４１を図４の上下方向から着磁ヨーク４２で挟んだ状態で着磁を行うことも可能である。
【００３２】
このように着磁装置４０を用いて着磁することで、従来に比べ、着磁される磁石体の磁化強度の均一化が図られることを、発明者らは見出した。
【００３３】
なお、上述した着磁装置４０に代えて、図５に示す多段型の着磁装置５０を用いて着磁してもよい。この着磁装置５０は、磁石体４１及び着磁ヨーク４２を３段に重ねて収容する磁石体収容ユニット４６を有し、磁石体４１及び着磁ヨーク４２を磁石体収容ユニット４６ごと上述した保持構造体４５の凹部４５ａに収容する。ここで、磁石体収容ユニット４６のフレーム４７は非磁性材料で構成されており、水平方向に延びる支持部４８によって磁石体４１及び着磁ヨーク４２を下方から支持している。
【００３４】
この着磁装置５０を用いた３つの磁石体４１の着磁は、上述した着磁装置４０を用いた着磁の方法と略同様である。すなわち、各磁石体４１の着磁を行う際には、まず、各磁石体４１を着磁ヨーク４２上に載置すると共にそれらをフレーム４７内に設置する。そのようにして構成された磁石体収容ユニット４６を保持構造体４５の凹部４５ａに収容し、着磁ヨーク４２が磁石体４１をその長手方向の全長に亘って保持した状態で、空芯コイル４３にパルス電流を印加して磁場Ｍを発生させる。それにより、各磁石体４１に対し、空芯コイル４３により発生された磁場Ｍの方向及び大きさに応じた着磁が行われる。
【００３５】
そして、このような着磁装置５０を用いて着磁した場合でも、従来に比べ、着磁される磁石体の磁化強度の均一化が図られる。その上、一度に複数個の磁石体４１の着磁を行うことができるため、着磁作業の効率化が図られる。ここでは３段に重ねて収容する磁石体収容ユニット４６を示したが空芯コイル内で磁石体へ均一な磁場が加わるように設置できる構造であれば段数は任意であることはいうまでもない。
【００３６】
なお、図５の二点鎖線で示すように、この着磁装置５０においても上述した収容器６０を採用することができる。この場合にも、収容器６０の第１収容部６１と第２収容部６２とを図示しない結合手段で固定して、着磁ヨーク４２が取り付けられた磁石体４１を収容した収容器６０を磁石体収容ユニット４６のフレーム４７に吊り下げ、その状態で磁石体４１を着磁することができる。
【００３７】
ここで、着磁ヨークを用いない従来の着磁方法と、本発明の着磁方法とについて比較する。
【００３８】
まず、図３及び図４に示す着磁装置４０における空芯コイル４３による磁場の磁束密度を測定した。図６は、空芯コイル４３が発生させる磁束密度を、その長手方向（ｙ軸方向）に関して測定した結果を示すグラフである。なお、測定は、空芯コイル４３の幅方向（ｘ軸方向）並びに厚さ方向（ｚ軸方向）の略中央に測定プローブを設置し、空芯コイル４３の長手方向（ｙ軸方向）の中心部から端部までの範囲において行った。
【００３９】
図６から明らかなように、空芯コイル４３内の中心部（グラフの左端）と端部（グラフの右端）とでは、磁場強度に大きな隔たりが生じており、端部のほうの磁束密度が強くなっていることがわかる。これは、長手方向（ｙ軸方向）に沿ってほぼ均一に磁場が発生しているが、端部に近づくにつれて図３の符号Ｓ部分の空芯コイル４３で発生する磁場が相加的に影響し、Ｓ部分に近い領域では強く、遠い領域では弱くなっているためであると考えられる。
【００４０】
従って、このように空芯コイルにより発生する磁場の磁場強度に大きな隔たりがあるため、着磁ヨークを用いない従来の着磁方法では、着磁される磁石体の磁化強度に大きな隔たりが生じるものと推測される。なお、Ｓ部分の影響を避けるために磁石体４１の長手方向の長さより十分に長い着磁コイルを用いることも考えられるが、設置スペースが大きくなるおそれがあると共に、コイル長が長くなるために消費電力が増え、発熱対策が必要となる、着磁のコスト（電力費）が増加するといった問題が考えられる。
【００４１】
そこで、発明者らは、従来の着磁方法と本発明の着磁方法における磁化強度を比較する実験を行った。空芯コイルの大きさ並びに磁石体の大きさに関わり無く、同様な傾向を示すことから、まず小型の空芯コイルを作成し実験を行なった。具体的には、凹部４５ａの形状が幅方向（ｘ軸方向）の長さが５０ｍｍ、長手方向（ｙ軸方向）の長さが１００ｍｍ、厚さ方向（ｚ軸方向）の厚さが１００ｍｍの寸法の空芯コイルにおいて略中央部に長尺（長さ約７５ｍｍ、幅３．５ｍｍ、厚さ２．７ｍｍ）の複合磁石体を配置し、１５００Ｖ（容量３０００μＦ）の電圧を空芯コイルに印加することにより着磁を行った際の磁化強度（磁束密度）を、着磁ヨークを複合磁石体に取り付けない場合と取り付けた場合とで測定した。
【００４２】
その結果、着磁ヨークを複合磁石体に取り付けない場合には、複合磁石体の中央部で１．８２Ｔ、長手方向の端部で２．０３Ｔの磁束密度が測定された。一方、着磁ヨークを複合磁石体に取り付けた場合には、複合磁石体の中央部で２．３２Ｔ、長手方向の端部で２．２９Ｔの磁束密度が測定された。
【００４３】
この結果から明らかであるように、着磁ヨークを用いない従来の着磁方法では、磁石体の長手方向に関する中央部と端部との間に、その磁化強度に大きな隔たりが生じるのに対し、着磁ヨークを用いる本発明に係る着磁方法では、磁石体の中央部と端部との間で磁化強度が均一化されて、さらに磁化強度自体も従来の着磁方法に比べ向上することがわかった。
【００４４】
さらに、従来の着磁方法により得られたマグネットブロック用の磁石体と、図３及び図４の本発明の着磁装置４０により得られたマグネットブロック用の磁石体とを用いて、スリーブ上の円周方向における表面磁束密度の測定を行った。すなわち、図７に示すように、得られた磁石体（マグネットブロック２０Ｄ）を、それぞれシャフト１８の０度（０ｄｅｇ）の位置に設置し、シャフト１８とマグネットブロック２０Ｄとをスリーブ１２内に収容し、スリーブ１２上における円周方向の表面磁束密度の大きさを測定した。
【００４５】
その結果、従来の着磁方法により得られた磁石体を用いた場合には図８に示すような左右非対称な磁気パターンＭ１が得られ、本発明の着磁装置により得られた磁石体を用いた場合には図９に示すような左右対称な磁気パターンＭ２が得られた。従来の着磁方法により得られた磁石体では、磁石体内の磁化強度にばらつきがあるために磁気パターンが乱れて左右非対称になったのに対し、本発明の着磁装置により得られた磁石体では、磁石体内の磁化強度が均一化されているために磁気パターンが乱れずに左右対称になったと考えられる。
【００４６】
以上のように、本発明の着磁装置によれば、従来に比べ、磁化強度の均一化が図られた磁石体を得ることができることは明らかである。
【００４７】
その上、空芯コイル４３の形状が磁石体４１の外縁に沿う矩形状であるため、磁石体４１がその全長に亘って空芯コイル４３に近接し、磁石体４１の磁化強度がより均一化される。さらに、円形状の空芯コイルに比べて、奥行き（全長に直交する方向、図４におけるｘ方向）が短くなるので、磁石体４１の取り出しが容易になり、作業性の向上が図られている。
【実施例】
【００４８】
（実施例）
凹部４５ａの形状が幅方向（ｘ軸方向）の長さが５０ｍｍ、長手方向（ｙ軸方向）の長さが１００ｍｍ、厚さ方向（ｚ軸方向）の厚さが１００ｍｍの寸法の空芯コイルにおいて略中央部に、略全長に亘って着磁ヨークを取り付けた長尺（約７５ｍｍ）の複合磁石体を配置し、電圧を空芯コイルに印加することにより複合磁石体の着磁を行った（容量＝３０００μＦ）。複合磁石体としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉体とＥＥＡ（エチレン−エチルアクリレート  コポリマー／１０質量％）樹脂とからなる希土類系組成のものを用いた。この際の複合磁石中央部と長手方向端部とにおける磁束密度（中央部磁場及び端部磁場）と、磁石表面における磁化強度（中央部表面磁束密度及び端部表面磁束密度）とを測定した結果を表１に示す。
【００４９】
（比較例）
着磁ヨークを取り付けなかったこと以外は、実施例と同様にして着磁を行った。その結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１からも明らかであるように、本実施例によれば、磁石体の長手方向に関する中央部と端部との間で、磁化強度が均一化されるのに対し、比較例では、磁石体の長手方向に関する中央部と端部との間に、磁化強度の大きな隔たりが生じる。さらに、実施例によれば、比較例に比べ、同じ電圧を印加した場合でもより高い磁化強度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】現像ロールの概略斜視図である。
【図２】図１に示した現像ロールのＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る着磁装置の概略平面図である。
【図４】図３に示した着磁装置のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図４とは異なる態様の着磁装置を示した図である。
【図６】従来の着磁方法を用いた場合の磁束密度を測定した結果を示す図である。
【図７】マグネットブロックの表面磁束密度の大きさを測定するための構造を示す図である。
【図８】従来の着磁方法により得られる磁石体を用いた場合の磁気パターンを示す図である。
【図９】本発明の着磁装置により得られる磁石体を用いた場合の磁気パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…現像ロール、１２…スリーブ、１４…マグネットロール、１６Ａ，１６Ｂ…フランジ、１８…シャフト、２０…マグネットブロック、２２…ブロック欠落部、４０、５０…着磁装置、４１…磁石体、４２…着磁ヨーク、４３…空芯コイル、４５…保持構造体、Ｍ…磁場。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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