JP2007142083A - マグネットローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のマグネットピースを有するマグネットローラにおいて、各磁極ピースの成形磁場を変えることによって、各磁極の磁束密度強度を変化させているだけでは、高画質にできない場合がある。
【解決手段】 従来技術では、「磁束密度パターンを非対称にできず、現像下流側の磁気吸引力を大きくすることができない為、高画質とならない」と考え、下記の手段で解決する。「強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物を磁場印加成形する工程を含む製造方法で得られうるマグネットローラにおいて、
該マグネットローラの１以上の磁極に対して、
前記磁場印加成形時における配向着磁位置よりローラ円周方向に５度〜２５度ずらした位置において、追加着磁を施す工程を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ」によって、解決する。
【選択図】 図６

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。

従来の複写機、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、次のような樹脂磁石材料で構成されている。

（１）プラスチック磁石ピースを作り、複数個の該ピースを軸部材に固定して接着し、固着後軸部を中心に磁石の表面を切削、または研磨により所定の寸法精度に仕上げる。着磁は接着、機械加工仕上げ後一体着磁（軸部材の周方向に磁束密度一定で均一に一体的に着磁）をしてマグネットローラを形成するというものである（特許文献１）。

（２）磁気異方性を有する強磁性粉末を混合した樹脂の層を芯材上に、射出磁場成形で、芯材と一体に形成する際、コイルを介してパルス波状の磁界を印加して、上記樹脂層中の強磁性粉末の磁化容易軸を、着磁によって生成するべき磁気回路の方向と同一方向へ極異方化し、その後脱磁し、前記極異方化にあわせて、所定の磁極配置に着磁してマグネットローラを形成するというものである（特許文献２）。
特開昭５６−２１３０３号公報。 特開昭５９−２２０９１１号公報。

しかしながら、特許文献１は、各磁極ピースの成形磁場を変えることによって、各磁極の磁束密度強度を変化させているだけで、高画質にできない場合がある。

また、特許文献２は、射出成形にてシャフトインサート型マグネットローラを成形するもので、各磁極は極異方的に磁性粒子が配向され、かつ成形後脱磁を行い、その後各磁極とも、磁性粒子が配向されている方向と同一方向へ着磁してマグネットローラを形成するため、高画質にできない場合がある。

本発明では、鋭意検討の結果、従来技術の問題点・課題を、下記のように新たに捉えなおした。「従来技術では磁束密度パターンを非対称にできない。その結果、現像下流側の磁気吸引力を大きくすることができない。従い高画質とならない。」と、原因に関する推定をし、その原因を解決するための手段を検討した。結果、下記の発明を完成するに至った。

（１）本発明の第１は、
「強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物を磁場印加成形する工程を含む製造方法で得られうるマグネットローラにおいて、
該マグネットローラの１以上の磁極に対して、
前記磁場印加成形時における配向着磁位置よりローラ円周方向に５度〜２５度ずらした位置において、追加着磁を施す工程を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ」、
である。

（２）本発明の第２は、
「（１）記載のマグネットローラであって、
磁場印加射出成形により１以上の磁極を有するマグネットピースを成形する工程と、
該マグネットピースをシャフトの外周面に１以上貼り合わせる工程と、
を含む製造方法で得られうるマグネットローラ」、
である。

（３）本発明の第３は、
「（１）記載のマグネットローラであって、
前記の強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物を用いて、
該マグネットローラの軸部とローラ本体部が、同一の該混合物で軸一体射出成形される工程を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ」、
である。

本発明（請求項１）により、非対称な磁束密度パターンが得られ、着磁を施した側の磁気吸引力が大きくなる。

従来技術である特許文献１や特許文献２では、磁束密度パターンを非対称にしたりしていないし、また特許文献１や特許文献２では磁気吸引力を変化させたりしていないため、特許文献１や特許文献２では高画質にできない場合が有った。本発明では、磁束密度パターンを非対象にしたり、磁気吸引力を変化させている。従って、本発明では、非対称な磁束密度パターンが得られ、着磁を施した側の磁気吸引力が大きくなる、という効果が有る。

本発明（請求項２、請求項３）により、低コストで、非対称な磁束密度パターンが得られ、着磁を施した側の磁気吸引力が大きいマグネットローラを得ることができる。

従来技術である特許文献１や特許文献２では、磁束密度パターンを非対称にしたりしていないし、また特許文献１や特許文献２では磁気吸引力を変化させたりしていないため、特許文献１や特許文献２では高画質にできない場合が有った。本発明では、磁束密度パターンを非対象にしたり、磁気吸引力を変化させている。従って、本発明では、非対称な磁束密度パターンが得られ、着磁を施した側の磁気吸引力が大きくなる、という効果が有る。

（１）本発明の第１は、
「強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物を磁場印加成形する工程を含む製造方法で得られうるマグネットローラにおいて、
該マグネットローラの１以上の磁極に対して、
前記磁場印加成形時における配向着磁位置よりローラ円周方向に５度〜２５度ずらした位置において、追加着磁を施す工程を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ」、
である。

（２）本発明の第２は、
「（１）記載のマグネットローラであって、
磁場印加射出成形により１以上の磁極を有するマグネットピースを成形する工程と、
該マグネットピースをシャフトの外周面に１以上貼り合わせる工程と、
を含む製造方法で得られうるマグネットローラ」、
である。

（３）本発明の第３は、
「（１）記載のマグネットローラであって、
前記の強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物を用いて、
該マグネットローラの軸部とローラ本体部が、同一の該混合物で軸一体射出成形される工程を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ」、
である。

マグネットピースの材料は、樹脂バインダーとしてエチレンエチルアクリレート樹脂を１０重量％（滑剤、安定剤等含む）、強磁性体粉末として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ_２Ｏ_３）粉末を９０重量％とし、これらを混合して溶融混練し、ペレット状にする。このペレットを溶融状態にして、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁して、図１のような断面形が扇形状のマグネットピースを得る。該マグネットピースは、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ピースが得られる。これらのマグネットピースをシャフト外周面の所定の位置に貼り合わせ、図２のようなマグネットローラを得る。

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。

そして、図３のように、上記で得たマグネットローラのＮ１極の磁極ピーク位置（磁束密度のピーク位置）（図３のａ）からＳ２極側へ１５度ずらした位置（図３のｂ）で、印加磁場２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍで後着磁（追加着磁）を施す。印加磁場２４０Ｋ・Ａ／ｍ未満の場合は、後着磁（追加着磁）した効果が現れず、また、２４００Ｋ・Ａ／ｍを超えると着磁を施した磁極以外の磁極に与える影響が大きくなり、全極の磁束密度バランスが崩れる。よって、印加磁場強度は全体の磁極のバランスを考慮し、上記範囲で適宜設定すればよい。例えば、図３のｂの位置で、１０００Ｋ・Ａ／ｍの磁場で着磁を施すと、図４のように磁束密度パターンが磁束密度ピーク位置に対し非対称となり、また、着磁した側の磁気吸引力１２が着磁前の磁気吸引力１４に比べて大きくなる。

なお、図２のｅ、ｆは、後着磁（追加着磁）前の、磁束密度パターン幅（「度」で示す）を示す。また、図４のｇ、ｈは、後着磁（追加着磁）後の、磁束密度パターン幅（「度」で示す）を示す。

上記ではひとつの磁極の付近のみに後着磁（追加着磁）を施しているが、複数の磁極に対して同様の後着磁（追加着磁）を施してもよい。

更に、ひとつの磁極には１ヶ所の着磁を施しているが、２ヶ所以上の着磁を施しても構わない。

なお、追加着磁を施す位置は、現像極の磁極位置より、現像下流側となる位置が、キャリアかぶり防止、磁性トナーかぶり防止の観点から好ましい。

なお、追加着磁を施す位置は、感光体の回転方向の観点から、現像極の磁極位置より、現像上流側であってもよい。

なお、マグネットローラを使用する際の「現像下流側」とは、現像過程で、時間的に後の方側をいう。

マグネットローラの材料は、樹脂バインダーとしてポリアミド樹脂を１０重量％（滑剤、安定剤等含む）、強磁性体粉末として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ_２Ｏ_３）粉末を９０重量％とし、これらを混合して溶融混練し、ペレット状にする。このペレットを溶融状態にして、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁して図５のようなマグネットローラを得る。該マグネットローラは、軸部、本体部ともに同一の磁石材料で形成され、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。

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。

そして、図６のように、上記で得られたマグネットローラのＮ１極の磁極ピーク位置（磁束密度のピーク位置）（図６のｃ）からＳ２極側へ１５度ずらした位置（図６のｄ）で、印加磁場２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍで着磁（追加着磁）を施す。印加磁場２４０Ｋ・Ａ／ｍ未満の場合は、後着磁した効果が現れず、また、２４００Ｋ・Ａ／ｍを超えると着磁を施した磁極以外の磁極に与える影響が大きくなり、全極の磁束密度バランスが崩れる。よって、印加磁場強度は全体の磁極のバランスを考慮し、上記範囲で適宜設定すればよい。

上記ではひとつの磁極の付近のみに後着磁（追加着磁）を施しているが、複数の磁極に対して同様の後着磁（追加着磁）を施してもよい。

更に、ひとつの磁極には１ヶ所の着磁を施しているが、２ヶ所以上の着磁を施しても構わない。

上記では、マグネットピース材料およびマグネットローラ材料として、樹脂バインダーにエチレンエチルアクリレート樹脂あるいはポリアミド樹脂、強磁性粉末に異方性ストロンチウムフェライトを用いたもので説明したが、これらに制限されるものではない。

強磁性体粉末としては、ＭＯ・ｎＦｅ_２Ｏ_３（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種類または２種類以上が適宜選択して用いられる。

また、強磁性体粉末として、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ＮｄＦｅＢ系）を単独または２種類以上を混合して用いてもよい。要求される磁束密度により適宜選択すればよい。

樹脂バインダーとしては、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（エチレンー酢酸ビニル共重合体）、ＥＶＯＨ（エチレンー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。

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、マグネットピースあるいはマグネットローラ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、樹脂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。

添加剤としては、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する。

また、本明細書においては、５極構成のマグネットロールを図示しているが、本発明は５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、磁極数や磁極位置も適宜設定すればよい。

さらに、上記では、射出成形にてマグネットピースを成形し、該マグネットピースをシャフト外周面に貼り合わせて形成するマグネットローラ（図２）や、射出成形にて軸一体型のマグネットローラ（図４）を形成する方法ついて説明したが、マグネットローラ形成方法についても特に制限はなく、マグネットピースを押出成形し、シャフトに該マグネットピースを貼り合わせてマグネットローラを形成してもよく、また、円筒状のマグネットを射出成形、あるいは押出成形し、該円筒状マグネットの中空部へシャフトを挿入固着してマグネットローラを形成してもよい。

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１のマグネットピース用材料として、樹脂バインダーにエチレンエチルアクリレート樹脂（日本ユニカー製ＰＥＳ２１０）を１０重量％（滑剤、安定剤を含む）、強磁性粉末に異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ_２Ｏ_３）粉末（日本弁柄工業製ＮＦ−３５０）を９０重量％とし、これらを混合して溶融混練し、ペレット状に成形し、このペレットを溶融状態にし、図７の射出成形装置を用いて、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・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１に示すようなマグネットピースを射出成形にて得た。

該マグネットピース（５ピース）を金属製シャフト（シャフト外径：φ６、材質：ＳＵＭ２２）の外周面の所定の位置に貼り合わせて図２のようなマグネットローラを形成した。

その後、図３のように、Ｎ１極（現像極）の磁極位置より、現像下流側となるＳ２極側１５度の位置に１０００Ｋ・Ａ／ｍの磁場で着磁（追加着磁）を施した。

マグネット貼り合わせ部（マグネット本体部）の外径はφ１３．６（直径１３．６ｍｍ）、マグネット本体部の長さは３２０ｍｍ、シャフト長さは３７０ｍｍとした。

形成さ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。

また、図８のような磁気吸引力測定装置を用いて、形成さ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）にセンサー（磁性体）をセットし、上記マグネットローラの磁気吸引力パターンを測定した。該磁気吸引力測定装置のセンサー２１として、１ｍｍ×１ｍｍ×３５ｍｍの磁性体（Ｓ２５Ｃ）を使用した。なお、磁気吸引力ピーク値の単位はｇ（グラム）である。
測定結果を表１に示す。

なお、実施例・比較例に共通する「表」の内容について、説明する。
「表」中のｅ，ｆは、図２のｅ，ｆに対応し、後着磁（追加着磁）前（すなわち、追加着磁無し）の、磁束密度パターン幅（「度」で示す）を示す場合に用いた。

「表」中のｇ，ｈは、図４のｇ，ｈに対応し、後着磁（追加着磁）後の、磁束密度パターン幅（「度」で示す）を示す。

説明を簡単にするため、追加着磁を行った実施例・比較例では、追加着磁後の磁束密度パターン幅のみを記載した。

「表」中、「着磁（追加着磁）した側の磁気吸引力ピーク値（ｇ）」欄には、以下１）、２）に示すような内容を記載した。
１）追加着磁を行った実施例・比較例では、追加着磁した側の磁気吸引力ピーク値（ｇ）を表す。
２）追加着磁をしていない比較例では、単に、磁気吸引力ピーク値（ｇ）を表す。

（実施例２）
図４のマグネットローラ用材料として、樹脂バインダーにナイロン６（ユニチカ製Ａ１０１５Ｐ）を１０重量％（滑剤、安定剤、可塑剤を含む）、強磁性粉末に異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ_２Ｏ_３）粉末（日本弁柄工業製ＮＦ−３５０）を９０重量％とし、これらを混合して溶融混練し、ペレット状に成形し、このペレットを溶融状態にし、図９の射出成形装置を用いて、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・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４に示すようなマグネットローラを軸一体射出成形にて得る以外はすべて実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（実施例３）
Ｎ１極（現像極）の磁極位置より、現像下流側となるＳ２極側５度の位置に１０００Ｋ・Ａ／ｍの磁場で着磁（追加着磁）を施す以外はすべて実施例２と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（実施例４）
Ｎ１極（現像極）の磁極位置より、現像下流側となるＳ２極側２５度の位置に１０００Ｋ・Ａ／ｍの磁場で着磁（追加着磁）を施す以外はすべて実施例２と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（比較例１）
マグネットローラ形成後、着磁（追加着磁）を行わない以外はすべて実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（比較例２）
マグネットローラ形成後、着磁（追加着磁）を行わない以外はすべて実施例２と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（比較例３）
Ｎ１極（現像極）の磁極位置より、現像下流側となるＳ２極側２度の位置に１０００Ｋ・Ａ／ｍの磁場で着磁（追加着磁）を施す以外はすべて実施例２と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（比較例４）
Ｎ１極（現像極）の磁極位置より、現像下流側となるＳ２極側３０度の位置に１０００Ｋ・Ａ／ｍの磁場で着磁（追加着磁）を施す以外はすべて実施例２と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

マグネットピース斜視図 着磁前（追加着磁）のマグネットローラ断面図（ピース貼り合わせ型） マグネットピース貼り合わせ型の着磁（追加着磁）を説明する図 着磁（追加着磁）後のＮ１極付近の磁束密度及び磁気吸引力 マグネットローラ斜視図（軸一体型） 軸一体型マグネットローラの着磁（追加着磁）を説明する図 マグネットピースを射出成形する装置（金型磁気回路部） 磁気吸引力を測定する装置 軸一体型マグネットローラを射出成型する装置（金型磁気回路部）

符号の説明

１ マグネットピース（Ｎ１極）
２ マグネットピース（Ｓ２極）
３ マグネットピース（Ｎ２極）
４ マグネットピース（Ｎ３極）
５ マグネットピース（Ｓ１極）
６ 軸部
７ スリーブ
８ 磁束密度パターン
９ 磁性粒子配向着磁方向
１０ 磁束密度ピーク位置（Ｎ１極）
１１ 着磁ヨーク
１２ 追加着磁後の磁気吸引力パターン
１３ 追加着磁後の磁気吸引力ピーク位置
１４ 追加着磁前の磁気吸引力パターン
１５ 軸一体型マグネットローラの本体部
１６ 軸一体型マグネットローラの軸部
１７ 電磁石
１８ ヨーク
１９ マグネットローラ支持体
２０ 磁気吸引力装置ベース台
２１ センサー
２２ 天秤
２３ 永久磁石
２４ 射出成形用金型

Claims (3)

1. 強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物を磁場印加成形する工程を含む製造方法で得られうるマグネットローラにおいて、
   該マグネットローラの１以上の磁極に対して、
   前記磁場印加成形時における配向着磁位置よりローラ円周方向に５度〜２５度ずらした位置において、追加着磁を施す工程を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ。
2. 請求項１記載のマグネットローラであって、
   磁場印加射出成形により１以上の磁極を有するマグネットピースを成形する工程と、
   該マグネットピースをシャフトの外周面に１以上貼り合わせる工程と、
   を含む製造方法で得られうるマグネットローラ。
3. 請求項１記載のマグネットローラであって、
   前記の強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物を用いて、
   該マグネットローラの軸部とローラ本体部が、同一の該混合物で軸一体射出成形される工程を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ。

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