JP2006145659A

JP2006145659A - マグネットローラ

Info

Publication number: JP2006145659A
Application number: JP2004332908A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Iwai; 雅治岩井
Original assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-17
Also published as: JP4572663B2

Abstract

【課題】画像濃度を低下させず、ゴースト画像を防止する。
【解決手段】強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を成形したマグネットローラにおいて、現像極の８０％幅（磁束密度ピーク値の８０％値の円周方向角度）を４０度〜７０度、更に好ましくは４０度〜６０度にすることにより、画像濃度は向上し、かつゴースト画像の発生が抑制される。
また、本発明のマグネットローラは、現像極の磁束密度ピーク（極大値）を２つ以上とすることにより、画像濃度は向上し、かつゴースト画像の発生が抑制される。
【選択図】図４

Description

この発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に組み込まれるマグネットローラに関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等における粉末トナーを用いた画像形成装置に組み込まれるマグネットローラは、次のように構成されているのが一般的である。

すなわち、（１）一成分磁性トナー現像方式において、現像磁極の磁束密度ピーク値を基準値としたときに、前記基準値の８０％値での円周方向角度（８０％幅）が、基準値の５０％値の円周方向角度の３０％〜４５％の範囲とすることにより、選択現像（粒子径の小さなトナーが優先的に現像される現象）を防止し、画像濃度を安定させるものである。（特許文献１）（２）現像極部磁気波形の半値幅２０度以下・磁束密度８０ｍＴにすることにより、現像ニップ幅を小さくすることが可能となり、高画質を得ることができる。（特許文献２）（３）マグネット外周面に凹部を設け、該凹部を挟む部分を反発磁界パターンに着磁することにより、より高い磁束密度を有する反発磁界を形成させることができる。（特許文献３）
特開２００３−３４５１３６特開２００２−１０８１０３特開平０５−１２１２５７

しかしながら、特許文献１は、選択現像は抑制されるが、ゴースト画像が発生する場合がある。

また、特許文献２は、画像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条件を高い時点で満足させ、全濃度領域にわたって良質な画像が得られるが、やはりゴースト画像が発生する場合がある。

また、特許文献３は、画像の濃度が向上し、かつ現像剤の飛び散りが防止できるが、やはりゴースト画像が発生する場合がある。

本発明のマグネットローラは、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を成形したマグネットローラにおいて、現像極の最大磁束密度が８０ｍＴ〜１２０ｍＴでかつ現像極の８０％幅（磁束密度ピーク値の８０％値の円周方向角度）を４０度〜７０度、更に好ましくは４０度〜６０度にすることにより、画像濃度は向上し、かつゴースト画像、カブリの発生が抑制される。

また、本発明のマグネットローラは、現像極の磁束密度ピーク（極大値）を２つ以上とすることにより、さらに画像濃度は向上し、かつゴースト画像の発生が抑制される。

本発明（請求項１）により、画像濃度が向上し、かつゴースト画像、カブリが抑制される。
本発明（請求項２）により、さらに画像濃度が向上し、かつゴースト画像、カブリが抑制される。
本発明（請求項３）により、高い画像濃度を維持した上で、より安定的にゴースト画像、カブリが抑制される。
本発明（請求項４）により、画像濃度が向上し、かつゴースト画像、カブリが抑制された一体成形されたマグネットローラを得ることが出来る。

本発明は、一成分磁性トナーを用いる電子写真方式用のマグネットローラにおいて、現像極の最大磁束密度が８０ｍＴ〜１２０ｍＴでかつ現像極の８０％幅が５０度〜７０度であることを特徴としたマグネットローラである。

ここで、８０％幅とは、図４に示すように、ひとつの磁極の磁束密度パターンにおいて、磁束密度ピーク値の８０％の両側交点とマグネットローラ中心点とがなす角度（θ１）と定義する。

従来、特許文献１や２が示すように、現像極の半値幅は８０度以下となっており、８０％幅は４０度未満となっている。

本発明では、図１のような金型（磁気回路部）を用い、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物により、軸部と本体部を磁石材料で一体射出成形してマグネットローラを形成する。図１に示すように、現像極の８０％幅を４０度〜７０度にするためには、ヨーク幅は、マグネットの外周寸法の１５％〜５０％とする。ヨーク幅が１５％以下では、所望の現像極の８０％幅が得られず、５０％を超えると現像極の８０％幅は大きくすることができるが、磁束密度ピーク値が低下していまい、現像剤（磁性トナー）のカブリの原因となる。

従来、現像極の８０％幅を４０度以上にすると、該現像極の磁束密度ピーク値が低下してしまい、現像剤カブリ現象が発現するので、前記のような磁気設計は避けられていた。

そこで、本発明では、現像極の８０％幅を４０度以上にするため、現像極に両隣接する異極の５０％幅（磁束密度ピーク値の５０％値の円周方向角度）を６０度以上かつ磁束密度ピーク値を、現像極磁束密度ピーク値の８０％望ましくは９０％以上とすることにより、現像極の磁束密度低下を防止した。

現像磁束密度幅如何に関わらず、現像極の最大磁束密度が８０ｍＴ未満の場合は、カブリが発生し、また、最大磁束密度が１２０ｍＴを超える場合は、濃度が低下する。

また、本発明は、現像極の磁束密度ピーク（極大値）を２つ以上としたことを特徴とするマグネットローラである。

本発明では、現像極部に図２のａ、ｂのような金型（磁気回路部）を用い、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物により、軸部と本体部を磁石材料で一体射出成形してマグネットローラを形成する。上記のような金型（ヨーク幅は、マグネットの外周寸法の３０％〜５０％とする）で成形することにより、現像極付近の磁束密度パターンは図５のようになり、現像極の８０％幅を４０度〜７０度にするとともに、現像極の磁束密度パターンは２つのピーク値（極大値）ＡｍＴおよびＢｍＴをもたせる。そして、この２つのピーク磁束密度と、２つのピーク間のボトム値ＣｍＴ（極小値）との間には、次の式が成り立つことが望ましい。

Ｄ＝ＣｍＴ／（（ＡｍＴ＋ＢｍＴ／２）≧０．９５
上記値が０．９５未満の場合、つまり２つのピーク磁束密度の平均値とボトム値との磁束密度比が０．９５未満の場合は、ボトム付近の磁気吸引力が低下し、現像剤（磁性トナー）のカブリの原因となる。

ここでも上記と同様に、現像極の８０％幅を４０度以上にすると、該現像極の磁束密度ピーク値が低下してしまい、現像剤カブリ現象が発現するので、前記のような磁気設計は避けられていた。そこで、本発明では、現像極の８０％幅を４０度以上にするため、現像極に両隣接する異極の５０％幅（磁束密度ピーク値の５０％値の円周方向角度）を６０度以上かつ磁束密度ピーク値を、現像極磁束密度ピーク値の８０％望ましくは９０％以上とすることにより、現像極の磁束密度低下を防止した。

ここで上記マグネットローラは、異方性フェライト磁性粉の５０重量％〜９５重量％と樹脂バインダーを５重量％〜５０重量％とからなる混合物を主体とし、必要に応じて、磁性粉の表面処理剤としてシラン系やチタネート系等のカップリング剤、流動性を良好にするポリスチレン系・フッ素系滑剤等、安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを添加し、混合分散し、溶融混練し、ペレット状に成形した後に、射出成形する。

成形時に印加する配向着磁磁場は、各磁極に要求される磁束密度仕様により適宜選択すればよい。また、要求磁気特性によっては成形時に配向着磁磁場を印加せず、成形後に着磁してもよい。

マグネットローラは、図１あるいは図２のような金型を用いて、注入口から溶融樹脂磁石を、電磁石あるいは永久磁石で、金型に配置した配向着磁用ヨークにより２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら注入し、磁性粒子を所望の方向に配向着磁し、硬化させ、マグネットローラが得られる。得られたマグネットローラは、射出成形により金型内で成形されるため、押出成形品よりも寸法精度が良好であるので、後加工が不要となり、低コストで高寸法精度のマグネットローラが得られる。また、射出成形の場合、溶融樹脂磁石の溶融粘度が押出成形等に比べはるかに低いので、磁性粒子の配向度が向上し、高磁気特性のマグネットピースが得られ、現像剤の搬送性が良好となり、また現像剤カブリが防止でき高画質となる。

ここで、磁性粉としては、ＭＯ・ｎＦｅ₂Ｏ₃（ｎは自然数）で代表される化学式を持つ異方性フェライト磁性粉などがあげられる。式中のＭとして、Ｓｒ、Ｂａまたは鉛などの１種または２種以上が適宜選択して用いられる。

また樹脂バインダーとして、ポリアミド樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹脂、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）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）、およびＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの熱可塑性樹脂の１種類あるいは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およびポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂の１種類あるいは２種類以上を混合して用いることができる。

また、要求される磁束密度により、磁性粉として、異方性フェライト磁性粉、等方性フェライト磁性粉、異方性希土類磁性粉（例えばＳｍＦｅＮ系）、等方性希土類磁性粉（例えばＮｅＦｅＢ系）を単独または２種類以上を混合して使用しても良い。

上記に示した単独磁性粉あるいは混合磁性粉の含有率が５０重量％未満では、磁性粉不足により、マグネットピースの磁気特性が低下して所望の磁力が得られにくくなり、またそれらの含有率が９５重量％を超えると、バインダー不足となり成形性が損なわれるおそれがある。

また、本明細書においては、４極構成のマグネットロールを図示しているが、本発明は４極マグネットロールのみに限定されない。すなわち、所望の磁束密度と磁界分布により、マグネットピースの数量を選択し、磁極数や磁極位置も適宜設定すればよい。

さらに、成形と同時に磁場を印加する場合、成形物の脱型性の向上や、成形物のマグカス等のゴミ付着防止やマグネットピースの取り扱い性を容易にするために、成形後金型内あるいは金型外で一旦脱磁し、その後着磁してもよい。

以下に本発明を実施例および比較例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
図３のマグネットローラ材料として、樹脂バインダーにナイロン６（ユニチカ（株）製Ａ１０１５Ｐ）を１０重量％中（滑剤、可塑剤、安定剤も含む）磁性粉として異方性ストロンチウムフェライト磁性粉（ＳｒＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃）を９０重量％とし、これらを混合し、溶融混練し、ペレット状に成形し、このペレットを溶融状態にし、図１の金型を用いて、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、５００Ｋ・Ａ／ｍ〜１５００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら溶融樹脂磁石の磁性粒子を配向着磁し、図３に示すマグネットローラを射出成形した。現像極に相当する着磁ヨークの幅（図１の２）と印加磁場により、現像極の８０％幅および磁束密度を調整した。図４において、θ１は現像極の８０％幅、θ２およびθ３は現像極に隣接する異極の５０％幅、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈは各磁極のピーク位置である。当実施例では、成形されたマグネットローラが、θ１＝４０（度）、θ２＝６０（度）、θ３＝６０（度）、Ｅ＝８５（ｍＴ）、Ｆ＝７０（ｍＴ）、Ｇ＝７０（ｍＴ）、Ｈ＝５５（ｍＴ）となるように金型内に磁気回路を形成した。

マグネットローラ本体部の外径はφ１３．６、マグネット本体部の長さは３２０ｍｍ、軸部の外径はφ６とした。（本体部と軸部の材料は同一樹脂磁石材料）
得られたマグネットローラの両端軸部を支持し、マグネットローラを回転させながら、マグネットローラの中心から８ｍｍ離れた位置（スリーブ上）にプローブ（磁束密度センサー）をセットし、ガウスメータにてマグネットローラの周方向磁束密度パターンを測定した。マグネットローラの磁束密度パターンを図４に示す。

また、得られたマグネットローラにスリーブ及びフランジ等を装着し、画像評価用コピーマシンに搭載し、画像について、ゴースト、カブリ、濃度を評価した。
評価結果を表１に示す。
濃度判定は、×＝不良、△＝やや不良、○＝実用上問題なし、◎＝良好、とした。

（実施例２）
θ１＝６０（度）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（実施例３）
θ１＝７０（度）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（実施例４）
図２（ａ）の金型を用いて、θ１＝４０（度）かつＤ値＝０．９５とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（実施例５）
図２（ａ）の金型を用いて、θ１＝７０（度）かつＤ値＝０．９５とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（実施例６）
図２（ａ）の金型を用いて、θ１＝４０（度）かつＤ値＝０．９９とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（実施例７）
図２（ａ）の金型を用いて、θ１＝７０（度）かつＤ値＝０．９９とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（実施例８）
図２（ａ）の金型を用いて、θ１＝４０（度）かつＤ値＝０．９４とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（実施例９）
図２（ａ）の金型を用いて、θ１＝７０（度）かつＤ値＝０．９４とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（比較例１）
θ１＝３０（度）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（比較例２）
θ１＝８０（度）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（比較例３）
図２（ａ）の金型を用いて、θ１＝３０（度）かつＤ値＝０．９４とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

（比較例４）
図２（ａ）の金型を用いて、θ１＝８０（度）かつＤ値＝０．９４する以外はすべて実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。

８０％幅が、４０〜７０°の範囲では、ゴースト、カブリ、濃度とも問題ないが、４０°より小さいとゴーストが発生し、７０°より大きいとカブリが発生する。現像極の磁束密度ピーク（極大値）を２つ以上とすることで、ゴースト、カブリの低下がほとんど無く濃度が向上する。

マグネットローラの成形用金型（磁気回路）マグネットローラの成形用金型（磁気回路）本発明のマグネットローラの斜視図本発明のマグネットローラの磁束密度パターンを説明する図本発明のマグネットローラの磁束密度パターンを説明する図

符号の説明

１マグネットローラ本体部
２ヨーク（磁性体）
３電磁石あるいは永久磁石
４ヨークの空間部分
６マグネットローラ軸部
７磁束密度パターン
８スリーブ外周面
９マグネットローラ中心部

Claims

一成分磁性トナーを用いる電子写真方式用のマグネットローラにおいて、現像極の最大磁束密度が８０ｍＴ〜１２０ｍＴでかつ現像極の８０％幅が４０度〜７０度であることを特徴としたマグネットローラ。
現像極の磁束密度ピーク（極大値）を２つ以上としたことを特徴とする請求項１記載のマグネットローラ。
磁束密度の極小値の平均値に対する極大値の平均値の比が０．９５以上となる請求項２記載のマグネットローラ。
軸部とマグネット本体部が同じ樹脂磁石材料で一体的に形成された請求項１ないし３記載のマグネットローラ。