(57)【要約】【課題】  設計上必要とする極数にて、反発極が十分微弱（１０ｍＴ以下）で平坦な磁気特性を有するマグネットロールの着磁方法及び装置を提供する。【解決手段】  バインダーと磁性粉を混合してなる断面が略扇形の複数のマグネットピースＰ１〜Ｐ５をシャフト７の外周に配置し、該シャフト７の外周の所定角度範囲にマグネットピースの無い間隙８があるマグネットロールの着磁方法であり、各マグネットピースＰ１〜Ｐ５の外周面に対向する着磁ヘッド１１〜１５及び前記間隙８に対向する着磁ヘッド１６に着磁コイル２１〜２６をそれぞれ巻回し、各着磁コイルに通電することにより、各マグネットピースの外周面に磁極を形成するとともに、前記間隙８の両側のマグネットピースＰ１，Ｐ５の前記間隙８に面した側面の磁力を制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダーと磁性粉を混合してなる断面が略扇形の複数のマグネットピースをシャフトの外周に配置し、該シャフトの外周の所定角度範囲にマグネットピースの無い間隙があるマグネットロールの着磁方法であって、
各マグネットピースの外周面に対向する着磁ヘッド及び前記間隙に対向する着磁ヘッドに着磁コイルをそれぞれ巻回し、各着磁コイルに通電することにより、各マグネットピースの外周面に磁極を形成するとともに、前記間隙の両側のマグネットピースの前記間隙に面した側面の磁力を制御することを特徴とするマグネットロールの着磁方法。
【請求項２】
前記間隙の両側のマグネットピースの外周面に着磁される磁極が同極であり、かつ当該両側のマグネットピースの前記間隙に面した側面の磁束密度を１５ｍＴ以下に制御する請求項１記載のマグネットロールの着磁方法。
【請求項３】
バインダーと磁性粉を混合してなる断面が略扇形の複数のマグネットピースをシャフトの外周に配置し、該シャフトの外周の所定角度範囲にマグネットピースの無い間隙があるマグネットロールの着磁装置であって、
各マグネットの外周面に対向する着磁ヘッド及び前記間隙に対向する着磁ヘッドと、各着磁ヘッドにそれぞれ巻回される着磁コイルとを備え、
各着磁コイルに通電することにより、各マグネットピースの外周面に磁極を形成するとともに、前記間隙の両側のマグネットピースの前記間隙に面した側面の磁力を制御することを特徴とするマグネットロールの着磁装置。
【請求項４】
各着磁コイルの電流はそれぞれ独立に制御可能となっている請求項３記載のマグネットロールの着磁装置。
【請求項５】
前記間隙の両側のマグネットピースの外周面に同極性の磁極を着磁し、かつ当該両側のマグネットピースの前記間隙に面した側面の磁束密度を１５ｍＴ以下に制御する請求項３又は４記載のマグネットロールの着磁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式複写機やレーザープリンタ、ファクシミリ等に用いられるマグネットロールの着磁方法及び装置に係り、特に、断面が略扇形の複数のマグネットピースをシャフトの外周に配置し、かつシャフトの外周の所定角度範囲にマグネットピースの無い間隙を設けたマグネットロールを着磁する場合において、反発極の磁力を適切値に制御可能なマグネットロールの着磁方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の感光ドラムの静電潜像を可視化する現像ロールとして、磁石体を有するマグネットロールが用いられる。感光ドラムにトナーを供給する方法として、マグネットロールの磁力によってトナーを制御し感光ドラムに付着させるジャンピング方式と、鉄粉に代表されるキャリア（磁性体）とトナーの混合物をマグネットロールの磁力によって感光ドラムに搬送するブラシ方式が知られている。
【０００３】
前記ジャンピング方式に用いられるマグネットロールは、様々な形態があるが、例えば、汲み上げ極、搬送極、現像極、回収極、の４極から構成されるものがある。また、前記ブラシ方式にて用いられるマグネットロールとしては、例えば、上述の４極に剥離極を加えた５極から構成されるものがある。
【０００４】
それらの磁極を作り出す磁石体は以下の２種に大別される。１つの磁石体からなるマグネットロールとしては、シャフトに中空円筒状に磁石体を一体成形するか、もしくは、中空円筒状に磁石体を成形した後、中心部にシャフトを固着するものがある。
【０００５】
また、複数の磁石体からなるマグネットロールとしては、バインダーと磁性粉を混合してなる断面が略扇形の複数のマグネットピースをシャフトの外周に配置したものがある。
【０００６】
図１１は現像装置３０の例であり、回転する円筒状スリーブ５０の内部に所定の磁力パターンが着磁された円柱状マグネットロール４０を固定配置し、その磁力パターンに従って現像剤容器５２に収納されているトナーとキャリアとの混合物Ｔを前記スリーブ５０の表面に付着させて搬送し、成層ブレード５３により前記混合物Ｔを均一な薄層にした後、感光ドラム６０上の静電潜像上にトナーを付着させるものである。前記円筒状スリーブ５０の表面に残留したキャリアは、その後、スリーブ５０から分離され回収される。
【０００７】
この種のマグネットロールの公知例として、下記特許文献１及び特許文献２が知られている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−２８２４２３号公報
【特許文献２】特開２００２−５０５１５号公報
【０００９】
特許文献１は、フェライト粉とバインダーの混合物を略扇形形状に成形する際に、略扇形の円弧面中央部に向かって配向させた磁石体を複数個貼り合わせるマグネットロールの製法を開示している。
【００１０】
特許文献２は、奇数の極数で構成されるマグネットロール、特に上述のような５極からなる場合において、汲み上げ極と剥離極が同極となり、この両極間の反発力により反発極が生じることについての対策を開示するものである。この反発極が生じることで、キャリアの回収率が低下し、未回収のキャリアによって感光ドラムへのトナーの供給が不安定となり、画像不良を起こす恐れが生じていた。したがって、該反発極を円筒状スリーブ表面で１０ｍＴ（１００ガウス）以下に制御する必要性があり、且つ、この１０ｍＴ以下の領域をフラットにすることで、キャリアの回収率が向上する。従来は、この反発極の制御方法として、上記特許文献２はマグネットロールの同極間（反発極の生じる領域）に、棒状、且つ、断面が略扇形の側面に同極の磁極を有し、内周面が側面と逆極となるマグネットピースを配置することを開示している。
【００１１】
しかしながら、特許文献２の方法では、設計上必要としている極数に対して一つ多いマグネットピースを加えなければならず、構成の複雑化、重量の増加、コスト上昇を招く。また、反発極制御用にマグネットピースが配置されていると、マグネットロールの長手方向における両端部の磁気特性が盛り上る傾向にあり、これもキャリア回収率を劣化させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明者等は、設計上必要とする極数にて、反発極が十分微弱（１０ｍＴ以下）で平坦な磁気特性を有するマグネットロールの着磁方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、バインダーと磁性粉を混合してなる断面が略扇形の複数のマグネットピースをシャフトの外周に配置し、該シャフトの外周の所定角度範囲にマグネットピースの無い間隙があるマグネットロールの着磁方法であって、
各マグネットピースの外周面に対向（近接対向と接触対向を含む）する着磁ヘッド及び前記間隙に対向（間隙に入り込んでいる場合も含む）する着磁ヘッドに着磁コイルをそれぞれ巻回し、各着磁コイルに通電することにより、各マグネットピースの外周面に磁極を形成するとともに、前記間隙の両側のマグネットピースの前記間隙に面した側面の磁力を制御することを特徴としている。
【００１５】
本願請求項２の発明に係るマグネットロールの着磁方法は、請求項１において、前記間隙の両側のマグネットピースの外周面に着磁される磁極が同極であり、かつ当該両側のマグネットピースの前記間隙に面した側面の磁束密度を１５ｍＴ以下に制御することを特徴としている。
【００１６】
本願請求項３の発明は、バインダーと磁性粉を混合してなる断面が略扇形の複数のマグネットピースをシャフトの外周に配置し、該シャフトの外周の所定角度範囲にマグネットピースの無い間隙があるマグネットロールの着磁装置であって、
各マグネットの外周面に対向（近接対向と接触対向を含む）する着磁ヘッド及び前記間隙に対向（間隙に入り込んでいる場合も含む）する着磁ヘッドと、各着磁ヘッドにそれぞれ巻回される着磁コイルとを備え、
各着磁コイルに通電することにより、各マグネットピースの外周面に磁極を形成するとともに、前記間隙の両側のマグネットピースの前記間隙に面した側面の磁力を制御することを特徴としている。
【００１７】
本願請求項４の発明に係るマグネットロールの着磁装置は、請求項３において、各着磁コイルの電流はそれぞれ独立に制御可能となっていることを特徴としている。
【００１８】
本願請求項５の発明に係るマグネットロールの着磁装置は、請求項３又は４において、前記間隙の両側のマグネットピースの外周面に同極性の磁極を着磁し、かつ当該両側のマグネットピースの前記間隙に面した側面の磁束密度を１５ｍＴ以下に制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、バインダーと磁性粉を混合してなる断面が略扇形の複数のマグネットピースをシャフトの外周に配置し、該シャフトの外周の所定角度範囲にマグネットピースの無い間隙があるマグネットロールを着磁する場合において、各マグネットの外周面に対向（近接対向と接触対向を含む）する着磁ヘッド及び前記間隙に対向（間隙に入り込んでいる場合も含む）する着磁ヘッドに着磁コイルをそれぞれ巻回し、各着磁コイルに通電することにより、各マグネットピースの外周面に磁極を形成するとともに、前記間隙の両側のマグネットピースの前記間隙に面した側面の磁力を制御して、反発極を十分微弱化できる。とくに、前記間隙の両側のマグネットピースの外周面に着磁される磁極が同極である場合に、当該両側のマグネットピースの前記間隙に面した側面の磁束密度を１５ｍＴ以下に制御することで、マグネットロールを収納する円筒状スリーブに相当する円周面上で磁束密度を測定したときに、反発極を１０ｍＴ以下に十分微弱化することが可能である。これにより、トナーを搬送するキャリアの回収率を向上させ、画像不良を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、マグネットロールの着磁方法及び装置の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２１】
図１は本発明に係るマグネットロールの着磁方法及び装置の実施の形態１を示し、図２は着磁対象のマグネットロールの構成を示し、図３はそのマグネットロール着磁後の特性図を示す。また、図４は実施の形態２の場合の特性図である。また、図５は従来例１のマグネットロール、図６はその場合の着磁装置の構成を示し、図７はその特性図である。図８は従来例２，３のマグネットロール、図９及び図１０はその特性図である。
【００２２】
まず、本発明の実施の形態を説明する前に、従来例１，２，３について説明する。
【００２３】
［従来例１］
磁性粉として等方性ＮｄＦｅＢ系磁石粉を使用し、バインダーとして熱硬化性のエポキシ樹脂と混合する。その混練物を断面が略扇型で棒状に成形した後、着磁し、第１磁石体とし、図５の現像極３を外周面に構成するマグネットピースＰ３に用いる。また、磁性粉として異方性Ｓｒフェライト粉とバインダーとしてニトリルゴムとを混練し、断面が扇形になるよう磁場中成形した。この磁石体を第２磁石体として、その他の極、つまり、汲み上げ極１、搬送極２、回収極４、剥離極５をそれぞれ構成するマグネットピースＰ１，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５に使用する。そして、それらのマグネットピースＰ１〜Ｐ５を汲み上げ極１と剥離極５に間隙８を設けるようにシャフト７の外周に貼り合わせる。シャフト７は通常、鉄等の磁性体である。
【００２４】
上記マグネットロールに固着した各マグネットピースを一旦脱磁し、次に、上記５極からなるマグネットロールに対して、図６の着磁装置によって、構成される磁石体の極数と同じ極数を着磁する。図６中、１１〜１５は着磁ヨーク１０に形成された着磁ヘッド、２１〜２５は着磁用コイルであり、着磁ヘッド１１〜１５は汲み上げ極１、搬送極２、現像極３、回収極４、剥離極５を構成するためのマグネットピースＰ１〜Ｐ５の外周面に近接又は接している。そして、着磁用コイル２１〜２５にそれぞれ定まった電流を流すことにより着磁用磁界を発生する。
【００２５】
着磁後、前記図５のマグネットロールの表面磁力を円周方向（マグネットロールを収納する円筒状スリーブに相当する円周面上）に沿って測定したところ、着磁パターン（マグネットロールを囲む円周面での角度と表面磁束密度との関係）は図７のグラフとなった。図７中、現像極位置を角度０°とし、右回り（時計回り）に表面磁束密度を測定した。また、汲み上げ極１と剥離極５のマグネットピースＰ１，Ｐ５の前記間隙に面した側面Ｐ１ａ，Ｐ５ａの磁束密度はＳ極で２０ｍＴ（無視できない強さのＳ極が現れている）であった。この場合は、図７に示されるように反発極が無視できない強さで生じ、且つ、間隙部分にフラットな磁力パターンを形成することが困難である。
【００２６】
［従来例２、３］
上記従来例の第２磁石体と同じ磁石体を使用し、マグネットピースＰ６として図８の汲み上げ極１と剥離極５との間に、マグネットロールの断面が円形になるようにシャフト７外周に貼り合わせる。その他は従来例１と同じである。
【００２７】
従来例２は、汲み上げ極１と剥離極５の磁力が同じ状態のものであり、前記図８のマグネットロールの表面磁力を円周方向（マグネットロールを収納する円筒状スリーブに相当する円周面上）に沿って測定したところ、着磁パターンは図９のグラフとなった。また、従来例３は、汲み上げ極１と剥離極５の磁力が異なる状態のものであり、着磁パターンは図１０のグラフとなった。それらの極１，５間に注目すると、図９では中央部が凸の状態となり、図１０では傾斜をもつ磁力パターンが形成されてしまう。
【００２８】
［実施の形態１］
従来例１に示されるマグネットロールにおいて、間隙８の両側のマグネットピースＰ１，Ｐ５の当該間隙に面した側面の磁力を測定したところ、汲み上げ極１のピーク強度（断面扇形形状の外周面）がＮ極で８０ｍＴ時に、側面はＳ極で２０ｍＴの磁力を発生しており、この側面の磁力が反発極を引き起こす要因を一つと考えられる。
【００２９】
そこで、本発明の実施の形態１では、図１の着磁装置で図２のマグネットピースＰ１〜Ｐ５をシャフト７の外周に貼り付け固着したマグネットロールを着磁する場合において、汲み上げ極１と剥離極５のマグネットピースＰ１，Ｐ５の間隙８に面した側面Ｐ１ａ，Ｐ５ａの磁束密度を１５ｍＴ以下に制御している。
【００３０】
着磁対象物であるマグネットロールの各マグネットピースＰ１〜Ｐ５は以下の手順で作製し、着磁する。
【００３１】
磁性粉として等方性ＮｄＦｅＢ系磁石粉を使用し、バインダーとして熱硬化性のエポキシ樹脂と混合する。その混練物を断面が略扇型で棒状に成形した後、着磁し、第１磁石体とし、図２の現像極３を外周面に構成するマグネットピースＰ３に用いる。また、磁性粉として異方性Ｓｒフェライト粉とバインダーとしてニトリルゴムとを混練し、断面が扇形になるよう磁場中成形した。この磁石体を第２磁石体として、その他の極、つまり、汲み上げ極１、搬送極２、回収極４、剥離極５をそれぞれ構成するマグネットピースＰ１，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５に使用する。そして、それらのマグネットピースＰ１〜Ｐ５を汲み上げ極１と剥離極５に間隙８を設けるようにシャフト７の外周に貼り合わせ、固着一体化する。間隙８は、１５°以上設けることが好ましい。例えば、５極からなるマグネットロールの場合、間隙８の両側に位置するマグネットピースが同極となるため、間隙８が１５゜未満であると貼り合わせ等の作業性が著しく低下するためである。
【００３２】
上記マグネットロールに固着した各マグネットピースを一旦脱磁し、次に、上記５極からなるマグネットロールに対して、図１の着磁装置によって各マグネットピースＰ１〜Ｐ５を着磁する。従来はマグネットロールを構成する極と同じ数極を外部から印加し着磁していたが、本発明の実施の形態では、汲み上げ極１と剥離極５の間隙８にも着磁を行なう。つまり、本実施の形態では、計６極の着磁をすることとなる。このため、図１の着磁装置では、着磁ヨーク１０に形成された着磁ヘッド１１〜１５、それらの周囲に巻回された着磁用コイル２１〜２５に加えて、間隙部分に対向する（間隙部分に入り込む場合も含む）着磁ヘッド１６及びこの周囲に巻回された着磁用コイル２６が設けられている。すなわち、着磁ヘッド１１〜１５は汲み上げ極１、搬送極２、現像極３、回収極４、剥離極５を構成するためのマグネットピースＰ１〜Ｐ５の外周面に対向（近接対向と接触対向を含む）しており、着磁ヘッド１６は間隙８に対向している（間隙８に入り込んでいる場合も含む）。
【００３３】
各着磁ヘッドに巻きつけられている着磁コイルは、各々独立に電流（電圧）を制御可能な電源に繋がれている。独立に電流を制御可能とすることで、間隙８に発生する反発極の磁力を精度よく制御可能となる。
【００３４】
そして、着磁用コイル２１〜２６にそれぞれ定まった電流を流すことにより着磁用磁界を発生し、所定の強さの汲み上げ極１、搬送極２、現像極３、回収極４、剥離極５を各マグネットピースＰ１〜Ｐ５の外周面に形成すると共に、汲み上げ極１と剥離極５のマグネットピースＰ１，Ｐ５の間隙８に面した側面Ｐ１ａ，Ｐ５ａの磁束密度を１５ｍＴ以下に抑制する。
【００３５】
このように、マグネットロールを着磁する際に、上述の５極に加えて間隙部分（間隙に面するマグネットピース部分）にも着磁することを特徴とする。汲み上げ極１を着磁する着磁磁界、剥離極５を着磁する着磁磁界と間隙部分に付与する着磁磁界の３極のバランス（制御）をとることが重要となる。この間隙部分には、同極となっている両側の汲み上げ極１と剥離極５と同極又は異極の微弱極を付与する。この着磁方法を用いることで、反発極が１０ｍＴ以下で平坦な磁気特性が得られる。本来、汲み上げ極１と剥離極５の２極のみ着磁場合、間隙に面する両壁面から生じる磁束により反発極が生じる。しかしながら、間隙部分に両側の極１，５と同極又は異極の微弱極を着磁する事で両壁面領域がニュートラル（Ｎ極とＳ極が相殺されている状態）となり、反発極を抑制することが可能となる。
【００３６】
マグネットロールにおいて間隙８の幅を大きくすることで求める平坦な磁気特性を得ることも可能だが、小型化や設計上の都合により十分な間隙を得る事が出来ない場合においても、本発明は有効である。
【００３７】
着磁後、図１のマグネットロールの表面磁力を円周方向（マグネットロールを収納する円筒状スリーブに相当する円周面上）に沿って測定したところ、汲み上げ極１と剥離極５の磁力が同じ場合に、着磁パターンは図３のグラフ（但し、現像極位置を角度０°とし、右回り（時計回り）に表面磁束密度を測定した）となり、極１，５間の磁力を低減でき、フラットなパターンを形成できている。また、汲み上げ極１と剥離極５のマグネットピースＰ１，Ｐ５の前記間隙に面した側面Ｐ１ａ，Ｐ５ａの磁束密度は１５ｍＴ以下を満足している（測定値は６ｍＴ以下の微弱Ｓ極が現れているが無視できる）。
【００３８】
［実施の形態２］
上記実施の形態１は汲み上げ極１と剥離極５の磁力が同じであったが、汲み上げ極１と剥離極５の磁力が異なるように着磁した場合を実施の形態２として、その着磁パターンを図４のグラフに示す。従来では極１，５間の磁力が傾斜してしまうが、本実施の形態２では、フラットなパターンを形成でき、且つ、反発極の磁力低減が可能である。
【００３９】
従来例１に示されるマグネットロールにおいて、間隙８の両側面の磁力を測定したところ、汲み上げ極１のピーク強度（断面扇形形状の外周面）がＮ極で８０ｍＴ時に、側面はＳ極で２０ｍＴの磁力を発生している。この側面の磁力が反発極を引き起こす要因を一つと考えられる。そこで、実施の形態１に示されるマグネットロールにおいて同箇所を測定したところ、実施の形態１では、側面磁力がＳ極１５ｍＴ以下（実測値は６ｍＴ以下）となっており、反発極を抑制でき、且つ、フラットな磁力パターンと形成可能となる。したがって、間隙８の両サイドに位置するマグネットピースＰ１，Ｐ５の側面磁力を１５ｍＴ以下に制御することが反発極を制御する上で非常に重要となることがわかる。
【００４０】
それらの実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００４１】
(1)  汲み上げ極１、搬送極２、現像極３、回収極４、剥離極５の５極から構成されるマグネットロールを着磁する場合において、汲み上げ極１と剥離極５との間隙８に対向する（入り込む場合も含む）着磁ヘッド１６を設けたことで、間隙８に面するマグネットピースＰ１，Ｐ５の側面の磁力を制御でき、汲み上げ極１と剥離極５の間隙を埋めるようにマグネットピースを付加することなく、設計上必要としている極数のみで、反発極が十分微弱（円筒状スリーブ外周で１０ｍＴ以下）で平坦な磁気特性を有するマグネットロールを実現可能である。
【００４２】
(2)  反発極制御用に汲み上げ極１と剥離極５間にマグネットピースが配置されていると、マグネットロールの長手方向における両端部の磁気特性が盛り上る傾向があるが、汲み上げ極１と剥離極５間に間隙を設けて着磁可能であり、前記長手方向におけるマグネットロール両端部の磁気特性の盛り上りを抑制できる。
【００４３】
(3)  マグネットロールの円筒形状全てにマグネットピースを設けた構造に比べて、間隙部分を残すことで、コスト高の磁石体部分を削減でき、軽量化することも可能となる。
【００４４】
(4)  各着磁ヘッド１１〜１６に巻きつけられている着磁コイル２１〜２６は、各々独立に電流（電圧）を制御可能な電源に繋がれており、独立に電流を制御可能であるため、各磁極及び間隙８に発生する反発極の磁力を精度よく制御可能となる。
【００４５】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るマグネットロールの着磁方法及び装置の実施の形態１を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１で着磁対象とするマグネットロールの横断面図である。
【図３】実施の形態１の場合の着磁パターンを示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２の場合の着磁パターンを示すグラフである。
【図５】従来例１のマグネットロールを示す横断面図である。
【図６】従来例１のマグネットロールの着磁方法及び装置を示す断面図である。
【図７】従来例１の場合の着磁パターンを示すグラフである。
【図８】従来例２のマグネットロールを示す横断面図である。
【図９】従来例２の場合の着磁パターンを示すグラフである。
【図１０】従来例３の場合の着磁パターンを示すグラフである。
【図１１】現像装置の１例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  汲み上げ極
２  搬送極
３  現像極
４  回収極
５  剥離極
７  シャフト
８  間隙
１０  着磁ヨーク
１１〜１６  着磁ヘッド
２１〜２６  着磁コイル
３０  現像装置
４０  マグネットロール
５０  円筒状スリーブ
６０  感光ドラム
Ｐ１〜Ｐ６  マグネットピース
Ｐ１ａ，Ｐ５ａ  側面
【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】
2005191246.tif 000008
【図７】
2005191246.tif 000009
【図８】
2005191246.tif 000010
【図９】
2005191246.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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