JP2007105992A - マグネットローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状金型の中空部よりなるキャビティに、磁場を印加しながら、金型長さ方向一方側の端から磁粉入材料を注入するに際し、磁粉入り材料の水分率や温度を上げたりすることなく、長さ方向磁力分布におけるリップルの発生を抑制することのできるマグネットローラの製造方法を提供する。
【解決手段】金型１を、金型長さ方向一方側を高い温度に、他方側を低い温度に温度調節して前記磁粉入材料を注入する。
【選択図】図４

Description

本発明は、マグネットローラの製造方法に関し、特に、マグネットローラ長さ方向磁力パターンに現れるリップルを抑制することのできるものに関する。

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。

このマグネットローラは、射出成型用の筒状金型を用いて成型され、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磁粉入材料を金型長さ方向一方側に配置されたゲートから、筒状金型の中空部よりなるキャビティに射出し、所望の製品形状となるよう成型すると共に、金型に配置された複数の磁石からの磁場により、射出された磁粉入材料をキャビティ内で配向させ、ローラ本体部周面上に、周方向に間隔をおいて配列された複数の磁極よりなる所望の磁力パターンを形成ことにより製造されるのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。

このようなマグネットローラの各磁極における長さ方向の磁力パターンは、当然ながら、マグネットローラをカートリッジに取り付けて作動させたときの画像形成に関与する長さ方向の画像形成有効範囲において、均一であることが理想であり、もし、この画像形成有効範囲における磁力パターンが不均一になると、トナー供給量にバラツキが生じ所期した画像が得られなくなってしまう。
特開２０００−０３０９３３号公報

上記のような方法にて製造されたマグネットローラの長さ方向磁力パターンにおいて、前記金型長さ方向一方側（以下これを「ゲート側」といい、金型長さ方向他方側を「反ゲート側」という）に近い領域に、リップルと呼ばれる狭幅で急峻な磁力ピークが現れる傾向があり、このようなリップルは、狭い領域で磁力が急激に変化するため、マグネットローラをカートリッジに組み付けて作動させたとき画像不良を引き起こす可能性が高い。

図１は、横軸にマグネットローラ本体部の軸方向位置、縦軸に磁力をとって示した、磁極の長さ方向磁力パターンを示す概念図であり、図中の２０がリップルと呼ばれる磁力ピークである。リップルの強さＲとして、リップルの高さGをリップルの幅Wで除した値と定義したとき、Ｒの値が大きいほど画像不良を引き起こしやすくなるので、リップルの強さＲが所定の大きさを超えた場合、そのマグネットロールを不合格とすることが行われている。

したがって、強さＲの大きなリップルの発生を抑えることは、歩留まりを向上させる点で、重要な課題であり、発明者は、鋭意、実験や検討を繰り返した結果、このリップルが次のようなメカニズムで発生していることを見いだした。すなわち、筒状金型において、ゲートから注入された長さ方向一方側に位置するゲートから射出された磁粉入材料は、流動性が十分でない場合、金型の主極上の、ゲートから近い、決まった部分に次々と引き寄せられて壁面に付着してゆき、これが大きくなると、後から来た磁粉入材料によって反ゲート側に押し流されて主極の別の位置に付着し、これが磁気的異物となってリップルとして現れることがわかった。

そして、磁粉入り材料の水分率を上げたり、磁粉入材料を高温にしたりすることによってその流動性を上げることにより、流れの途中で磁粉入材料がキャビティ壁面に付着することを抑制することができ、この場合、注入された材料は反ゲート側から順に硬化されてゆき、上記強さＲの大きなリップルの発生を抑制することができることもわかった。

しかしながら、水分率を上げると、上述の、ゲート近くに付着して塊となった磁粉入材料が反ゲート側に押し流されて主極の別の位置に付着してリップルとなる現象が生じやすく、また、材料の温度を上げると、冷却硬化させるのに時間がかかってしまい、生産性を低下させることとなり、好ましくない。

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、磁粉入り材料の水分率や温度を上げたりすることなく、長さ方向磁力分布におけるリップルの発生を抑制することのできるマグネットローラの製造方法を提供することを目的とする。

＜１＞は、円柱状のローラ本体部の両端に軸部を配設したマグネットローラを形成するに際し、筒状金型の中空部よりなるキャビティに、磁場を印加しながら、金型長さ方向一方側の端から磁粉入材料を注入するマグネットローラの製造方法において、
前記金型長さ方向一方側を高い温度に、他方側を低い温度に温度調節して前記磁粉入材料を注入するマグネットローラの製造方法である。

＜２＞は、＜１＞において、前記高温側のキャビティ壁面の平均温度を120〜160℃とし、低温側のキャビティ壁面の平均温度を、高温側のキャビティ壁面の平均温度より10〜30℃だけ低くするマグネットローラの製造方法である。

＜３＞は、＜２＞もしくは＜３＞において、前記ローラ本体部の全長をLとしたとき、前記高温側領域と前記低温側領域との境界を、前記金型長さ方向一方側の、ローラ本体部端部に対応する位置から、他方側に(1/20)L〜(1/2)Lだけ離れた領域内に配置してなるマグネットローラの製造方法である。

＜１＞によれば、リップルの生じ易いキャビティの長さ方向一方側（ゲート側）を高温化することにより、流動性をあげて流動の途中でキャビティ壁面に材料が付着するのを防止することができ、一方、キャビティの長さ方向他方側（反ゲート側）は、例えば、従来の金型の温度と同程度に温調することにより、材料が硬化するまでの時間を大して長くすることなく冷却することができ、生産性を確保することができる。

＜２＞は、高温側のキャビティ壁面の平均温度を120〜160℃とし、低温側のキャビティ壁面の平均温度を、高温側のキャビティ壁面の平均温度より10〜30℃だけ低くするものであり、高温側のキャビティ壁面の平均温度を120℃未満とした場合には、樹脂の流動性低下によってリップルによる不良が発生しやすく、これを、160℃を越えるものとした場合には、冷却時間が長くなり生産性が低下する。
また、低温側のキャビティ壁面の平均温度の、高温側の平均温度に対する差を、10℃未満とした場合には、冷却時間が長くなって生産性が低下し、この差を、30℃を越えるものとした場合には、温度差が大きくなりすぎ、この場合もリップルが発生しやすくなる。

＜３＞は、前記高温側領域と前記低温側領域との境界を、前記金型長さ方向一方側の、ローラ本体部端部に対応する位置から、他方側に(1/20)L〜(1/2)Lだけ離れた領域内に配置するものであり、境界を、ローラ本体部端部に対応する位置から(1/20)Lより近くに配置した場合には、リップル対策に対する効果が得られにくく、これを、(1/2)Lより遠くに配置した場合には、冷却時間が長くなって生産性が低下する。

本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図２は、実施形態のマグネットローラの製造方法に基づいて形成されたマグネットローラを示す斜視図であり、マグネットローラ１０は、長さ方向両端に小径軸部１２を有する円柱状のローラ本体部１１よりなり、ローラ本体部１１は、ローラ周面１１ａと、その両端に位置するそれぞれの端面１１ｂとでその形状を特定することができる。

図３は、このマグネットローラ１０の周方向磁力パターンを、横軸に周方向角度（度）をとり、縦軸に、各周方向角度に対する磁力（mT）をとって示したものであり、この磁力（mT）は、ローラ本体部周面１１ａより所定距離、例えば1mmだけ、半径方向外側に位置する点において測定された磁束密度の半径方向成分で表わしたものである。

図３に示す例のように、この磁力パターンの場合には、Ｎ極（Ｎ１、Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ１、Ｓ２）それぞれ2個の磁極を有し、それぞれの磁極における磁力は、Ｆ_１〜Ｆ_４であるが、これら磁力のうちＮ１極の磁力がＦ_１でもっとも弱く、次いで、Ｆ_２のＳ１極、Ｆ_４のＳ２極と弱い順に並び、Ｎ２極が磁力Ｆ_３でもっとも強い。そして、これら4個の磁極における磁力は、マグネットローラ１０の長さ方向には均一な分布を有すべきものであり、すなわち、マグネットローラ１０の、長さ方向磁力パターンは、画像形成有効範囲の全域にわたって均一であることが求められている。

なお、上記に示したマグネットローラの構造や、周方向磁力パターンは、このほかにも種々のものが考えられるが、それがどんなマグネットローラ構造であっても、また、どんな周方向磁力パターンであっても、各磁極の長さ方向磁力パターンについては、そのバラツキを抑えることはさけられない。

図４は、本実施形態のマグネットローラ成型用金型の長さ方向断面図であり、図５は、図４のＶ−Ｖ矢視に対応する断面における断面図である。なお、図４は、図５のIV−O−IVに対応する断面を表す。マグネットローラ成型用金型１は、金型本体２、入れ子３、これらによって囲繞され、マグネットローラ１０を成型するキャビティ４、入れ子３に形成され磁粉入材料を射出するゲート５、ローラ本体部周面に対応するキャビティ壁面４ａの半径方向外側に配置され、キャビティ長さ方向に延在し、磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２を形成するそれぞれの磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、および冷却管路８、９を具える。

ここで、冷却管路８、９が、金型長さ方向に分割されて互いに独立に温度を制御することのできる２系統よりなる金型を用いていることが本発明の特徴であり、本発明は、このような金型を用いて、ゲート側の冷却管路８の媒体を高温に、反ゲート側の冷却管路９の媒体を低温にして、それぞれに対応するキャビティ壁面４ａの温度を、ゲート側で高く反ゲート側で低くすることにより、冷却時間が長くなるのを抑えつつリップルの発生を抑制することができる。

ここで、高温側の壁面温度は平均値として、120〜160℃とするのが好ましく、一方、低温側の壁面温度は平均値として、高温側の壁面温度のそれより、10〜30℃だけ低くするのが好ましい。また、前記ローラ本体部の全長をLとして、前記高温側領域と前記低温側領域との境界線７の位置を、ゲート側の、ローラ本体部端部に対応する位置４ｂから、他方側にa・Lだけ反ゲート側に離れた位置にあるとしたとき、係数aを、1/20〜1/2、すなわち、0.05〜0.5とするのが好ましい。

ただし、高温側領域と前記低温側領域との境界線７とは、高温側領域の壁面温度の平均値と、低温側領域の壁面温度の平均値との中間の温度となる位置を繋いだ線をいう。

図４に示した金型の断面図において、冷却管路９に流す温水の温度を、この部分に対応する壁面の平均温度が120℃となるよう制御するとともに、冷却管路８に流す温水の温度を、この部分に対応する壁面の平均温度が、120℃、130℃、140℃、145℃、および、150℃となる5種類の条件で、磁粉入材料を射出し、形成されたマグネットロールの主極の長さ方向磁力パターンを測定し、リップルの強さＲの最大値を求めた。そして、このリップルの測定は、それぞれの条件に対して試作した5本に対して行い、各条件に対する5本について最大値と最小値とを図６にまとめた。なお、各マグネットロールについて、リップルの強さＲの最大値が現れる位置は、マグネットローラ本体部の長さ方向中央よりゲート側に集中していた。

また、マグネットローラを硬化させるのに必要な冷却時間についてもチェックしたが、長さ方向に温度差を設けた場合も、設けながった場合も同じであり、ゲート側の冷却管路８の温水温度を高く設定しても大きな影響はながった。

図６から明らかなように、ゲート側の壁面温度を上昇させると、リップルの強さを抑えることができ、歩留まりを向上させることができる。この例の場合、リップルの強さＲの許容値は0.6mT/mmであり、これよりＲが大きくなるとマグネットローラは不合格と判定される。なお、マグネットローラのサイズは、ローラ本体部の長さは300mmで、直径は17mmであり、また、磁粉入材料として、マトリックスとなる樹脂を、6ナイロンとして、これに磁粉となるフェライトの86質量部を混合分散させたものを用いた。

本発明は、種々の構造のマグネットローラに用いることができる。

マグネットローラの磁極の長さ方向磁力パターンを示す概念図である。 本発明に係る実施形態の製造方法に基づいて形成されたマグネットローラを示す斜視図である。 マグネットローラの周方向磁力パターンを例示するグラフである。 マグネットローラ成形用金型の断面図である。 マグネットローラ成形用金型の、他の断面における断面図である。 高温側壁面温度とリップルの強さとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１ マグネットローラ成型用金型
２ 金型本体
３ 入れ子
４ キャビティ
４ａ キャビティ周面
４ｂ ゲート側のローラ本体部端部に対応する位置
５ ゲート
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 磁石
７ 境界線
８ 冷却管路（ゲート側）
９ 冷却管路（反ゲート側）
１０ マグネットローラ
１１ ローラ本体部
１１ａ ローラ本体部周面
１１ｂ ローラ本体部端面
１２ 小径軸部
２０ リップル

Claims (3)

1. 円柱状のローラ本体部の両端に軸部を配設したマグネットローラを形成するに際し、筒状金型の中空部よりなるキャビティに、磁場を印加しながら、金型長さ方向一方側の端から磁粉入材料を注入するマグネットローラの製造方法において、
   前記金型長さ方向一方側を高い温度に、他方側を低い温度に温度調節して前記磁粉入材料を注入するマグネットローラの製造方法。
2. 前記高温側のキャビティ壁面の平均温度を120〜160℃とし、低温側のキャビティ壁面の平均温度を、高温側のキャビティ壁面の平均温度より10〜30℃だけ低くする請求項１に記載のマグネットローラの製造方法。
3. 前記ローラ本体部の全長をLとしたとき、前記高温側領域と前記低温側領域との境界を、前記金型長さ方向一方側の、ローラ本体部端部に対応する位置から、他方側に(1/20)L〜(1/2)Lだけ離れた領域内に配置してなる請求項１もしくは２に記載のマグネットローラの製造方法。

Images