(57)【要約】【課題】高い磁束密度の磁極が得ることができる。しかも貼り合わせ作業の際に、磁気的な反発力が発生しないため、容易に貼り合せることができるマグネットローラを提供することにある。【解決手段】シャフト１１の外周面に複数のマグネットピース１２を貼り合せて複数の磁極を形成するマグネットローラ１０において、前記マグネットピース１２の外周面から両側面及び底面に向かって磁性粉を配向させた主マグネットピース１３と、前記主マグネットピース１３の外周面に対して略接線方向に磁性粉を配向させ、前記主マグネットピース１２に少なくとも一つ貼り合せて一つの磁極を形成した補助マグネットピース１４とを具備したことを特徴とする。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの外周面に複数のマグネットピースを貼り合せて複数の磁極を形成するマグネットローラにおいて、
前記マグネットピースの外周面から両側面及び底面に向かって磁性粉を配向させた主マグネットピースと、前記主マグネットピースの外周面に対して略接線方向に磁性粉を配向させ、前記主マグネットピースに少なくとも一つ貼り合せて一つの磁極を形成した補助マグネットピースとを具備したことを特徴とするマグネットローラ。
【請求項２】
前記主マグネットピースと補助マグネットピースは、断面形状が扇形状であることを特徴とする請求項１記載のマグネットローラ。
【請求項３】
前記主マグネットピースの片側に補助マグネットピースを貼り合せて非対称の磁束密度パターンを形成したことを特徴とする請求項１または２記載のマグネットローラ。
【請求項４】
前記主マグネットピースの両側に補助マグネットピースを貼り合せて対称及び非対称の磁束密度パターンを形成したことを特徴とする請求項１または２記載のマグネットローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、レーザビームプリンタまたはファクシミリの受信装置などの画像形成装置において、電子写真プロセスを採用した電子写真装置に組み込まれるマグネットローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネットローラは、例えば、特開２００１−２９１６２８号公報、特開２００１−３１１４２３号公報、特開２００２−９１１６６号公報等で知られている。このマグネットローラは、シャフトの外周面に断面が扇形で、扇形の円弧中央部から他の３辺へ磁性粉を配向着磁した複数のマグネットピースを貼り合わせることにより、全体として円柱体に構成されている。さらに、これら複数の樹脂マグネットピースによって構成された円柱体の外周面には円筒状のスリーブが嵌合して設けられている。
【０００３】
マグネットピースの材料は、樹脂バインダーにナイロン６を１０重量％（滑剤、可塑剤、安定剤を含む）、磁性粉として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ２Ｏ３）磁性粉を９０重量％とし、これらを混合し、溶融混練し、ペレット状にする。このペレットを溶融状態にし、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、２３９Ｋ・Ａ／ｍ〜１１９４Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁したものである。また、マグネットピースの扇形の円弧中央部は、柔軟性アクリル接着剤によってシャフトの外周面に接着されている。
【０００４】
マグネットピースの外周面の所定位置から両側面及び底面に向かって磁性粉を配向させた、極異方マグネットピースは、磁気パターンを非対称にするため、図３に示す金型を用いて極異方マグネットピースを成形していた。
【０００５】
すなわち、磁性体１にマグネットピース２用の成形空間へ溶融樹脂磁石材料を射出し、非磁性体３に支持されたヨーク４に電磁石５を設け、ヨーク４をマグネットピース２の外周面の片側へ偏倚して離間対向して設置する。そして、電磁石５に通電することにより、ヨーク４を介してマグネットピース２に磁場を印加させている。
【０００６】
また、図４に示すように、磁性粉を一方向に配向させた二つのマグネットピース２ａ，２ｂを磁気的に反発させるように貼り合せて一つの磁極を形成することにより、非対称の磁束密度パターンを形成することも知られている。
【０００７】
さらに、図５に示すように、扇形状のマグネットピース２の開き角度（８０°以上）が大きい場合、ヨーク４がマグネットピース２の外周面中央部に位置し、幅広の磁束密度パターンを形成することも知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示すような金型を用いた極異方マグネットピースは、非対称の磁束密度パターンを得ることができるが、磁場を印加するためにヨーク４から距離的に離れている側の側面に流れる磁場は弱くなり、結果的に弱い磁束密度の極異方マグネットピースしか得られない。
【０００９】
図４に示す方法によれば、高い磁束密度の磁極を得ることができるが、２つのマグネットピース２ａ，２ｂを磁気的に反発させているため、磁気反発力に抗して貼り合わせる必要があり、貼り合わせ作業（接着）が困難であった。
【００１０】
さらに、図５に示す方法においても、ヨーク４からマグネットピース２の両側面までの距離が遠いため、マグネットピース２の両側面に流れる磁場は弱くなり、結果的に低い磁束密度の極異方マグネットピースしか得られない。
【００１１】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、非対称の磁束密度パターン及び対称の磁束密度パターンが得られるとともに、高い磁束密度の磁極が得ることができ、しかも貼り合わせ作業が容易なマグネットローラを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、シャフトの外周面に複数のマグネットピースを貼り合せて複数の磁極を形成するマグネットローラにおいて、前記マグネットピースの外周面から両側面及び底面に向かって磁性粉を配向させた主マグネットピースと、前記主マグネットピースの外周面に対して略接線方向に磁性粉を配向させ、前記主マグネットピースに少なくとも一つ貼り合せて一つの磁極を形成した補助マグネットピースとを具備したことを特徴とする。
【００１３】
請求項２は、請求項１の前記主マグネットピースと補助マグネットピースは、断面形状が扇形状であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３は、請求項１または２の前記主マグネットピースの片側に補助マグネットピースを貼り合せて非対称の磁束密度パターンを形成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項４は、請求項１または２の前記主マグネットピースの両側に補助マグネットピースを貼り合せて対称及び非対称の磁束密度パターンを形成したことを特徴とする。
【００１６】
前記構成によれば、主マグネットピースの外周面に対して略接線方向に磁性粉を配向させた補助マグネットピースを貼り合せて一つの磁極を形成することにより、非対称の磁束密度パターン及び対称の磁束密度パターンが得られるとともに、感光体に対向する部分に磁束密度の磁極が得ることができる。しかも貼り合わせ作業の際に、磁気的な反発力が発生しないため、容易に貼り合せることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、この発明のマグネットローラ１０は、円柱状のシャフト１１の外周面に断面が扇形状の複数のマグネットピース１２を接着して構成されている。
【００１９】
複数のマグネットピース１２は、Ｓ１極，Ｎ１極，Ｓ２極，Ｎ２極…の順に配置されており、感光体に対向する部分に設置されるＳ１極のマグネットピース１２は、マグネットピース１２の外周面から両側面及び底面に向かって磁性粉を配向させた主マグネットピース１３と、この主マグネットピース１３の外周面に対して略接線方向に磁性粉を配向させ、主マグネットピース１３の片側に貼り合せて一つの磁極を形成した補助マグネットピース１４とからなり、非対称な磁束密度パターンに構成されている。
【００２０】
その他のマグネットピース１２の極は、通常の極異方マグネットピースであり、シャフト１１の外周面に貼り合せてマグネットローラ１０を形成している。マグネットローラ１０の外径はφ１３．６、軸方向の長さは３００ｍｍとし、シャフト１１はφ６のＳＵＭ２２（磁性体）を使用している。
【００２１】
主マグネットピース１３を成形する時のヨークの位置は特に制限されるものではないが、主マグネットピース１３の外周面の幅方向略中央部が好ましい。また、補助マグネットピース１４は、磁性粉を所望の一方向に配向させるように成形する。これらのマグネットピース１３，１４の成形方法は、射出成形、押出し成形あるいは一方のピースが射出成形で、他方のピースが押出し成形でもよい。さらに、成形後のマグネットピースの反りを考慮すると、マグネット材料の硬さは半硬質あるいは軟質が望ましい。また、マグネット材料としては、異方性フェライト系、異方性希土類系、異方性フェライト系＋等方性フェライト系、異方性フェライト系＋異方性希土類系、等特に制限されるものではない。
【００２２】
フェライト系磁性粉と希土類系磁性粉との混合磁性粉を用いる場合は、ナイロン等の樹脂バインダー（５重量％〜５０重量％）と、混合磁性粉として異方性フェライト系磁性粉と等方性または異方性希土類系磁性粉を用い（５０重量％〜９５重量％）、この時の混合磁性粉の混合比（重量比）は、異方性フェライト系磁性粉（Ｃ）：等方性または異方性希土類系磁性粉（Ｄ）＝１：９〜９：１が好ましいが、希土類系磁性粉の混合比を減らし低コスト化を図る観点からは、Ｃ：Ｄ＝２：８〜８：２の範囲がより好ましい。
【００２３】
Ｃの混合比が大きく、前記した好ましい混合比Ｃ：Ｄの範囲を逸脱すると、等方性または異方性希土類系磁性粉の含有量が少ないために従来のフェライト樹脂磁石並の磁力しか得られない。
【００２４】
他方、Ｄの混合比が大きく、前記した好ましい混合比Ｃ：Ｄの範囲を逸脱すると、磁性粉として等方性または異方性希土類系磁性粉のみを用いたマグネットローラのように高磁力を得られるが、所望範囲を超えた着磁がなされたり、マグネットローラの仕様に無駄が生じると同時に製造コストが高くなる。しかしながら、要求磁束密度がさらに高い場合は、磁性粉として等方性または異方性希土類系磁性粉を単独で用いてもよい。
【００２５】
希土類磁性粉の例を挙げると、Ｒ（希土類元素）−Ｆｅ−Ｎ系合金、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｒ−Ｃｏ系合金、Ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金などがある。Ｒ（希土類元素）としては、好ましくは、Ｓｍ、Ｎｄ、その他にＰｒ、Ｄｙ、Ｔｂなどの１種または２種類以上を組合わせたものを用いることができる。また、前記Ｆｅの一部を置換して磁気特性を高めるために、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｈｇ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｂｉなどの元素の１種または２種以上を添加することができる。
【００２６】
異方性フェライト系磁性粉としては、ＭＯ・ｎＦｅ２Ｏ３（ｎは自然数）に代表される化学式を持つ異方性のフェライト磁性粉を用い、式中のＭとして、Ｓｒ，Ｂａまたは鉛などの１種類または２種類以上を適宜選択して用いる。
【００２７】
樹脂バインダーとしては、エチレン−エチルアクリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスフィド）、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、ＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）及びＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの１種類または２種類以上、もしくはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及びポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂の１種類または２種類以上を混合して用いることができる。
【００２８】
（実施例１）
マグネットローラ１０の一部であるＳ１極のマグネットピース１２を構成する主マグネットピース１３及び補助マグネットピース１４の材料としては、樹脂バインダーにエチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）を１０重量％（滑剤、可塑剤、安定剤を含む）、磁性粉として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ２Ｏ３）磁性粉を９０重量％とし、これらを混合し、溶融混練し、ペレット状にする。このペレットを溶融状態にし、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、２３９Ｋ・Ａ／ｍ〜１１９４Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁したものである。
【００２９】
前述したように、マグネットローラ１０の複数のマグネットピース１２のうち、Ｓ１極のマグネットピース１２は、その外周面から両側面及び底面に向かって磁性粉を配向させた主マグネットピース（極異方マグネットピース）１３と、この主マグネットピース１３の外周面に対して略接線方向に磁性粉を配向させた補助マグネットピース１４を貼り合せて一つの磁極を形成することにより、非対称の磁束密度パターンが得られるとともに、高い磁束密度の磁極が得ることができる。しかも貼り合わせ作業の際に、磁気的な反発力が発生しないため、容易に貼り合せることができる。
【００３０】
前記磁束密度の測定方法は、マグネットローラ１０の両端部のシャフト１１を支持し、マグネットローラ１０を回転させながら、マグネットローラ１０の中心から８ｍｍ離れた位置（スリーブ上）のプローブ（センサー部）をセットし、ガウスメータによってマグネットローラ１０の周方向の磁束密度を測定する方法であり、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値（ｍＴ）を表１に示す。
【００３１】
（実施例２）
主マグネットピース１３及び補助マグネットピース１４の材料の磁性粉として、異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ２Ｏ３）磁性粉と異方性希土類磁性粉（ＳｍＦｅＮ系）とを７：３の割合で混合したものを用いている。それ以外は実施例１と同じであり、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値を表１に示す。
【００３２】
（実施例３）
主マグネットピース１３及び補助マグネットピース１４の材料の磁性粉として、異方性希土類磁性粉（ＳｍＦｅＮ系）を用いている。それ以外は実施例１と同じであり、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値を表１に示す。
【００３３】
（実施例４）
図２に示すように、Ｓ１極を三つのマグネットピースによって構成したものである。すなわち、開き角度４０°の扇形状の主マグネットピース（極異方マグネットピース）１３の左右にそれぞれ開き角度２０°の扇形状の補助マグネットピース１４ａ，１４ｂを対称的に配置して形成したものである。それ以外は実施例１と同じであり、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値を表１に示す。
【００３４】
（比較例１）
実施例１の主マグネットピース１３と補助マグネットピース１４を図３に示した金型で一つの極異方性マグネットピースを形成したものである。すなわち、磁性体１にマグネットピース２用の成形空間へ溶融樹脂磁石材料を射出し、非磁性体３に支持されたヨーク４に電磁石５を設け、ヨーク４をマグネットピース２の外周面の片側へ偏倚して離間対向して設置する。そして、電磁石５に通電することにより、ヨーク４を介してマグネットピース２に磁場を印加させたものである。この方法は、非対称の磁束密度パターンを得ることができるが、磁場を印加するためにヨーク４から距離的に離れている側の側面に流れる磁場は弱くなり、結果的に弱い磁束密度の極異方マグネットピースしか得られない。それ以外は実施例１と同じであり、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値を表１に示す。
【００３５】
（比較例２）
実施例２の主マグネットピース１３と補助マグネットピース１４を図３に示した金型で一つの極異方性マグネットピースを形成したものである。それ以外は実施例２及び比較例１と同じであり、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値を表１に示す。
【００３６】
（比較例３）
実施例３の主マグネットピース１３と補助マグネットピース１４を図３に示した金型で一つの極異方性マグネットピースを形成したものである。それ以外は実施例３及び比較例１と同じであり、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値を表１に示す。
【００３７】
（比較例４）
実施例４の三つのマグネットピースをひとつの極異方性マグネットピースに成形したものである。それ以外は実施例４と同じであり、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値を表１に示す。
【００３８】
（比較例５）
Ｓ１極を三つのマグネットピースで構成し、中央の主マグネットピース１３を極異方性マグネットピースとし、開き角度が３０°の扇形状とした。さらに、中央の主マグネットピース１３の両側にそれぞれ開き角度が２０°の補助マグネットピース１４ａ，１４ｂを配置したものである。それ以外は実施例４と同じであり、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値を表１に示す。
【００３９】
（比較例６）
比較例５の三つのマグネットピースを一つの極異方性マグネットピースで形成したものである。それ以外は実施例４と同じであり、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値を表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１に示した結果から明らかなように、実施例１〜４と比較例１〜６とを比べると、Ｓ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値（ｍＴ）が実施例１〜４は、比較例１〜６よりＳ１極のマグネットピース１２の磁束密度ピーク測定値（ｍＴ）が１割程度高い。
【００４２】
しかも、主マグネットピース１３及び補助マグネットピース１４の材料の磁性粉として、異方性希土類磁性粉（ＳｍＦｅＮ系）を用いると、磁束密度ピーク測定値（ｍＴ）がさらに高くなることが分かる。
【００４３】
また、主マグネットピース１３の外周面に対して略接線方向に磁性粉を配向させた補助マグネットピース１４を主マグネットピース１３に貼り合わせることにより、主マグネットピース１３と補助マグネットピース１４の貼り合わせ面では磁気的な反発は発生しないため、容易に貼り合せることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、主マグネットピースの外周面に対して略接線方向に磁性粉を配向させた補助マグネットピースを貼り合せて一つの磁極を形成することにより、非対称の磁束密度パターン及び対称の磁束密度パターンが得られるとともに、高い磁束密度の磁極が得ることができる。しかも貼り合わせ作業の際に、磁気的な反発力が発生しないため、容易に貼り合せることができ、組立て作業性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示すマグネットローラの端面図。
【図２】この発明の第２の実施形態を示すマグネットローラの端面図。
【図３】従来例を示し、極異方性マグネットピースを成形する金型の説明図。
【図４】従来例を示し、二つのマグネットピースを磁気的に反発させて貼り合わせた状態のマグネットローラの端面図。
【図５】従来例を示し、開き角度の大きいマグネットピースに対して磁場を印加する状態の説明図。
【符号の説明】
１０…マグネットローラ
１１…シャフト
１２…マグネットピース
１３…主マグネットピース
１４…補助マグネットピース
【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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