JP2006018061A

JP2006018061A - マグネットローラ

Info

Publication number: JP2006018061A
Application number: JP2004196353A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Tengo; 雄一朗天後
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2006-01-19

Abstract

【課題】樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を射出成型して一体的に形成された、柱状の本体部と、本体部の両端面に配設されたそれぞれの軸部とを有するマグネットローラにおいて、金型の大幅なコストアップを招くことなく、本体部の外径が軸方向に一定で、しかも、軸方向磁力分布が均一なマグネットローラを提供する。
【解決手段】マグネットローラ１は、本体部２の端面２ａの少なくとも一方に、その外周から離隔して位置に配置された凹部４を設け、少なくとも磁力が最大となる磁極において、画像形成に有効な軸方向範囲の両端における磁力を、軸方向中央におけ磁力の98％〜102%としてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を射出成型して一体的に形成された、柱状の本体部と、本体部の両端面に配設されたそれぞれの軸部とを有するマグネットローラに関し、特にその長手方向の磁力分布を改善したものに関する。

複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などにおいて、感光ドラム等の潜像保持体上の静電潜像を可視化する現像方式として、回転するスリーブ内に樹脂磁石により形成されたマグネットローラを配設し、スリーブ表面に担持したトナーをマグネットローラの磁力特性により潜像保持体上に飛翔させる、ジャンピング現象によって、潜像保持体表面にトナーを供給し、静電潜像を可視化する現像方法が知られている。

マグネットローラの製造に際しては、ナイロンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂のバインダにフェライト等の磁性粉体を混合分散した樹脂材料を、金型のキャビティの磁場中に射出して、磁性粉体を配向させることにより、周面上に複数の磁極を有する柱状の本体部と、この本体部の両端面に設けられた軸部とを一体的に形成する方法が知られていて、この方法によれば、きわめて安価にマグネットローラを製造することができる。

このようなマグネットローラにおいて、マグネットローラの磁極の軸方向磁力分布は、できるだけ均一であることが、プリンタや複写機での画像形成上好ましいが、一般的に、マグネットローラ端部の磁力は、周方向に隣接する磁極からの磁力線に加えて、軸方向端部からの磁力線も回り込んでくるため、軸方向中央部に対比して増加する傾向があり、この端部の磁力の増加を抑制することが課題であった。

このような問題に対する方策の一つとして、本体部軸方向両端部の径を、軸方向中央部より小さくすることにより、両端部の磁力を抑えて軸方向の磁力分布を均一にする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方策は、金型のキャビティが軸方向端部で細くなるようその周面をテーパ状にする必要があり、コストが大幅に増加するという問題があった。

もう一つの方策は、軸部を本体部一体的に形成する代わりに、本体部端面に凹部を設け、この凹部に短軸を圧入して軸部となし、凹部を設けたことにより、軸方向端部からの磁力線の回り込みを減じて軸方向磁力分布を均一にするものである（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、この方策も、短軸をわざわざ圧入しなければならず、軸部を一体的に成型するものに比べてコストの上昇を避けることはできず、この点が問題であった。
実開平４−５１１０５号公報特開平４−６６９８７号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を射出成型して一体的に形成された、柱状の本体部と、本体部の両端面に配設されたそれぞれの軸部とを有するマグネットローラにおいて、金型の大幅なコストアップを招くことなく、本体部の外径が軸方向に一定で、しかも、軸方向磁力分布が均一なマグネットローラを提供することを目的とする。

（１）本発明は、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を射出成型して一体的に形成された、柱状の本体部および、その両端面に連なるそれぞれの軸部を有し、本体部の周面に、複数の磁極よりなる周方向磁力パターンが形成されたマグネットローラにおいて、
本体部の端面の少なくとも一方に、その外周から離隔して位置に配置された凹部を設け、凹部の深さを0.5〜5ｍｍとしてなるマグネットローラである。

（２）本発明は、（１）において、前記凹部は、一定の深さを有し、ローラ軸心を中心として軸部の回りに円環状に形成されてなるマグネットローラである。

（３）本発明は、（２）において、凹部の外周から本体部端面の外周までの半径方向距離を0.5ｍｍ以上とし、凹部の外周で囲まれる円の面積を、ローラ断面積の30〜50％としてなるマグネットローラである。

（１）の発明は、本体部の端面の少なくとも一方に、その外周から離隔して位置する凹部を設けることにより、周面から凹部までの磁力線に沿って測った距離を、凹部がない場合に対比して長くし、その分だけ凹部からの磁力線の数を減少させて端部磁力の上昇を抑え、その結果、少なくとも磁力が最大となる磁極において、画像形成に有効な軸方向範囲の両端における磁力を抑えて、軸方向中央におけ磁力に対する変化を小さくするものであり、この発明によれば、軸方向の磁力分布を均一にして、軸方向に沿う画像ムラをなくすことができる。

ここで、凹部の深さを５ｍｍを越えるものとした場合には、端部磁力低減効果が大きすぎ、また、凹部の深さを0.5ｍｍ未満とした場合には、端部磁力低減効果が小さすぎ、いずれの場合にも、軸方向の磁力分布を均一にすることができなくなってしまう。

（２）の発明によれば、前記凹部は、一定の深さを有し、ローラ軸心を中心として軸部の回りに円環状に形成されてなるものとしたので、金型の加工を容易にすることができ、マグネットローラのコストを一層安価なものとすることができる。

（３）の発明によれば、凹部の外周から本体部端面の外周までの半径方向距離を0.5ｍｍ以上とし、凹部の外周で囲まれる円の面積を、ローラ断面積の30〜50％としたので、端部磁力の大きさを所要の範囲内に抑えることができて好ましい。凹部の外周で囲まれる円の面積のローラ断面積に対する比が50％を越え、もしくは、凹部の外周から本体部端面の外周までの半径方向距離が0.5ｍｍ未満とした場合には、端部磁力の低減効果が大きすぎ、軸方向の磁力分布を均一にすることができなくなってしまう。

本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図１は、本実施形態のマグネットローラを示す図であり、図１（ａ）は、正面図、図１（ｂ）は、端部の断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のｃ−ｃ矢視に対応する側面図である。マグネットローラ１は、柱状、例えば円柱状の本体部２と、本体部２の両端面２ａに配設されたそれぞれの軸部３とよりなり、本体部２と両軸部３とは、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を射出成型して一体的に形成される。

本体部２の両端面２ａには、その外周２ｃから離隔した位置に凹部４が設けられる。凹部４は、種々の形状を取りうるが、図示の例においては、軸部３の周りを一周する溝で構成され、一定深さで円環状をなす。凹部４の深さＤは0.5〜5ｍｍであり、凹部４の外周で囲まれる円の面積（軸部３の面積も含む）Ｓ_１は、ローラ断面積Ｓ_０の30〜50%であり、また、凹部４の外周から本体部端面外周までの距離Ｆは0.5ｍｍ以上に設定される。

本体部２の周面２ｂには、周方向に磁力が変化する磁力パターンが形成され、この磁力パターンは、ピーク部分をなす複数の磁極を有する。図２は、その周方向磁力パターンを横軸に周方向角度、縦軸に磁力をとって示したものであり、この図の例の場合、磁力パターンは、Ｎ極およびＳ極のそれぞれが二極ずつ、Ｎ１極、Ｎ２極、Ｓ１極、および、Ｓ２極の合計四個の磁極を有するものとなり、このうち、Ｎ１極がもっとも磁力が高い。

なお、本明細書において、磁力とは、マグネットローラ１が装着される画像形成装置においてマグネットローラ１の半径方向外側に配置されるスリーブの外周面上の点に対応する位置において測定された磁束密度の半径方向成分をいうものとする。

図３は、磁力の最も高いＮ１極における軸方向の磁力分布を示す図であり、横軸にマグネットローラの軸方向位置を、縦軸に磁力変化率（％）をとって示すものである。図において、0mmおよびL₀mmの軸方向位置は本体部２の軸方向両端の位置に対応するものであり、A₁ｍｍ、A₂ｍｍは、画像形成に有効な軸方向範囲（R）の両端に対応する軸方向位置を表わし、磁力変化率（％）は、それぞれの軸方向位置における磁力の、本体部軸方向中央における磁力G₀に対する割合を％で表わしたものであり、磁力変化率（％）は100%に近い方が好ましく、例えば、本発明のマグネットローラ１は、軸方向位置A₁ｍｍ、A₂ｍｍにおけるそれぞれの磁力変化率（％）G₁、G₂を、95%〜102%とするものであり、軸方向位置A₁ｍｍ、A₂ｍｍで特定される有効軸方向範囲（R）において、軸方向に均一な磁力分布を有し、その結果、良好な画像品質を提供することができる。

次に、このマグネットローラ１を製造する方法について説明する。マグネットローラ１は、ナイロンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂のバインダにフェライト等の磁性粉体を混合分散した樹脂材料を、金型のキャビティの磁場中に射出して、本体部２と、両軸部３とを一体的に成型して形成される。

図４は、マグネットローラ１の成型に用いられる金型１０を示す断面図であり、金型１０は、本体部２に対応するキャビティ１４を形成する筒状の金型本体１１と、金型本体１１に固定して設けられ、一方の軸部３に対応するキャビティ１４ａを形成する固定側軸端入れ子１２と、金型本体１１に対して軸方向Ｔに相対変位され、他方の軸部３に対応するキャビティ１４ｂを形成する可動側軸端入れ子１３とを具えて構成される。

固定側軸端入れ子１２、可動側軸端入れ子１３のそれぞれには、軸部３に対応するキャビティ１４ａ、１４ｂの周囲に、凸部１５ａ、１５ｂが設けられ、これらの凸部１５ａ、１５ｂは、マグネットローラ１の本体部端面２ａに設けられた周方向溝となる凹部４に対応するものである。

従来のマグネットローラの金型も同様の部品で構成されるが、本実施形態における金型が、従来のマグネットローラ用金型と相違する点は、従来の金型においては凸部１２ａ、１２ｂがないだけであるため、金型のコストはほとんど増加しないが、それに対する性能向上効果は、軸方向磁力分布の均一化という大きなものであり、コストパーフォマンスの高い改良となる。

主要寸法ならびに周方向磁力パターンが同じで、端面に設けた凹部の深さを、0mm、0.5ｍｍ、2mm、5mm、および、8mmとした４種類のマグネットローラを試作し、それぞれのＮ１極における磁力分布を測定した。溝の深さが0mmのマグネットローラは、凹部４を有さない従来の例を意味する。また、それぞれのマグネットローラを対応するプリンタカートリッジに装着し、マグネットローラ軸方向（幅方向）の画像ムラについて、目視で良否を判定した。

図５は、それぞれのマグネットローラについて、縦軸に、先に定義した磁力変化率（％）をとり、横軸に、軸方向位置をとって示した、軸端付近の軸方向磁力分布を示すグラフである。なお、図においては、０ｍｍの軸方向位置は、本体部２の軸方向端面位置を意味し、A₁で示した軸方向位置は、画像形成に有効な軸方向範囲の一方の端の位置を表わすものとし、試作したマグネットローラにおいては、A₁＝6mmであった。

表１は、画像形成に有効な軸方向範囲の一方の端の位置A₁おける磁力変化率（％）をマグネットロール間で比較したものである。なお、試作したマグネットローラの共通の諸元は以下の通りである。
本体部長さ：220mm
本体部外径：16mm
スリーブ外径：20mm
軸部外径：6mm
凹部の外径：11mm（従来例を除く）
凹部の外径内の面積Ｓ_１/ローラ断面積Ｓ_０：47.3%（従来例を除く）

本発明のマグネットローラは、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置に用いることができる。

本発明に係る実施形態のマグネットローラを示す正面図、端部断面図、および、側面図である。マグネットローラを週報抗磁力パターンを示すグラフである。マグネットローラのN１極における軸方向磁力分布を示すグラフである。マグネットローラを形成する金型を示す断面図である。従来例、比較例、および実施例のマグネットローラの軸方向磁力分布を示すグラフである。

符号の説明

１マグネットローラ
２本体部
２ａ本体部の端面
２ｂ本体部の周面
２ｃ本体部端面の外周
３軸部
１０金型
１１金型本体
１２固定側軸端入れ子
１３可動側軸端入れ子
１４本体部に対応するキャビティ
１４ａ、１４ｂ軸部に対応するキャビティ
１５ａ、１５ｂ凸部

Claims

樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を射出成型して一体的に形成された、柱状の本体部および、その両端面に連なるそれぞれの軸部を有し、本体部の周面に、複数の磁極よりなる周方向磁力パターンが形成されたマグネットローラにおいて、
本体部の端面の少なくとも一方に、その外周から離隔して位置に配置された凹部を設け、凹部の深さを0.5〜5ｍｍとしてなるマグネットローラ。
前記凹部は、一定の深さを有し、ローラ軸心を中心として軸部の回りに円環状に形成されてなる請求項１に記載のマグネットローラ。
凹部の外周から本体部端面の外周までの半径方向距離を0.5ｍｍ以上とし、凹部の外周で囲まれる円の面積を、ローラ断面積の30〜50％としてなる請求項２に記載のマグネットローラ。