JP2007147955A

JP2007147955A - マグネットローラ

Info

Publication number: JP2007147955A
Application number: JP2005341692A
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: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】成形時の配向着磁のみでは所望の現像剤剥離領域の磁束密度パターンを得ることができず、ゴースト等の不具合が発生し、高画質とならない場合が有る。
【解決手段】「下記の工程（Ａ）および、それに引き続く工程（Ｂ）を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ。
（Ａ）成形直後の現像剤剥離領域の磁極を、該現像剤剥離領域に隣接する２つの磁極と同極性とし、
かつ、該成形直後の現像剤剥離領域の磁極の磁束密度極小値を、８ｍＴを超え３０ｍＴ以下とするように成形する工程。
（Ｂ）現像剤剥離領域の磁極を、該現像剤剥離領域に隣接する２つの磁極と同極性とし、かつ、該現像剤剥離領域の磁極の磁束密度極小値を、８ｍＴ以下とするように減磁する工程。」で、解決する。
【選択図】図３

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）磁性粉体を含有する溶融樹脂を射出成形して、周方向に同極が隣接して並ぶ複数磁極を有するマグネットローラの製造において、金型の励磁用同極ヨーク間に、該励磁用同極より励磁界の小さい反対励磁ヨークを設け、該反対励磁極の強さを調整して隣接する同極間の残留磁束密度が０又はそれに近い値になる着磁パターンが得らるというものである（特許文献１）。

（２）隣接する同極間に比較的小さな反対極を設け、マグネットローラ内の同極間に磁極の強弱に応じた磁束線を形成し、その磁束線に沿って樹脂磁石の磁性粉体の磁化容易軸を配向させて、同極間の磁束密度が０又はそれに近い値になる着磁パターンを得るというものである（特許文献２）。
特開昭６４−４００８号公報。特開昭６４−６６６８３号公報。

しかしながら、特許文献１および特許文献２は、樹脂磁石材料のバラツキ、射出成形条件のバラツキ、成形キャビティ毎のバラツキ、金型摩耗、等により、同極間に所望の０又はそれに近い着磁パターンを安定的に得ることが困難な場合があり、その結果、上記同極間で現像剤の剥離が不十分な場合が発生し、画質に悪影響（ゴースト等）を及ぼす場合がある。

「従来技術では、成形時の配向着磁のみでは所望の現像剤剥離領域の磁束密度パターンを得ることができず、ゴースト等の不具合が発生し、高画質とならない場合が有る。」との認識に立ち、鋭意検討の結果、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、
下記の工程（Ａ）および、それに引き続く工程（Ｂ）を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ。
（Ａ）成形直後の現像剤剥離領域の磁極を、該現像剤剥離領域に隣接する２つの磁極と同極性とし、
かつ、該成形直後の現像剤剥離領域の磁極の磁束密度極小値を、８ｍＴを超え３０ｍＴ以下とするように成形する工程。
（Ｂ）現像剤剥離領域の磁極を、該現像剤剥離領域に隣接する２つの磁極と同極性とし、かつ、該現像剤剥離領域の磁極の磁束密度極小値を、８ｍＴ以下とするように減磁する工程。」、
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、
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。

（３）本発明の第３は、
「（１）記載のマグネットローラであって、
該マグネットローラの軸部が金属製のシャフトである、マグネットローラ」、
である。

本発明（請求項１、また、請求項２）により、現像剤剥離性が良好となり、ゴースト等の画像不具合が防止でき、高画質が達成できるマグネットローラを得ることができる。

本発明（請求項３）により、剛性が高くかつ導通が可能となり、現像剤剥離性が良好となり、ゴースト等の画像不具合が防止でき、高画質が達成できるマグネットローラを得ることができる。

本発明（請求項１、また、請求項２、また、請求項３）は、軸一体成形型のマグネットローラや、金属シャフトを使用するシャフトインサート型のマグネットローラにおいて、特に顕著な効果を有する。

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、図１のような金型を用いて、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁して、図２のような軸一体型（軸部と本体部が同一の樹脂磁石材料で形成されている）マグネットローラを得ることも、好ましい態様の一つである。該マグネットローラを成形する際、現像剤剥離領域（同磁極間）の磁束密度の極小値が８ｍＴを超え３０ｍＴ以下となるように調整する。成形直後の磁束密度パターンを図３に示す。ここで、該極小値を成形のみで８ｍＴ以下に安定させるのは難しく、場合によっては極小値の磁極性が、現像剤剥離領域に両隣接する磁極性と逆の極性になってしまい、脱着磁で極性を反転させるのが難しい場合がある。また、３０ｍＴを超えると成形後の後処理（減磁等）により８ｍＴ以下にすることは難しく、また８ｍＴ以下すると他極への影響（他極の磁束密度が上がったり、下がったりする）が大きい場合がある。

図４に示すように、成形されたマグネットローラの現像剤剥離領域にヨークを近接あるいは密着させ、現像剤剥離領域と同極性の磁場を印加し、現像剤剥離領域の磁束密度極小値を８ｍＴ以下にすることも、好ましい態様の一つである。

マグネットローラの材料は、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、図５のような金型を用いて、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁して、図６のようなシャフト付きマグネットローラを得る。該マグネットローラを成形する際、現像剤剥離領域（同磁極間）の磁束密度の極小値が８ｍＴを超え３０ｍＴ以下となるように調整する。成形直後の磁束密度パターンを図７に示す。

図４に示すように、成形されたマグネットローラの現像剤剥離領域にヨークを近接あるいは密着させ、現像剤剥離領域と同極性の磁場を印加し、現像剤剥離領域の磁束密度極小値を８ｍＴ以下にする。

本発明のマグネットローラの成形において、現像剤剥離領域の磁場を調整する手段に特に制限はないが、現像剤剥離領域に隣接する２つの磁極を配向着磁するための着磁配向磁場を調整したり、前記２つの磁極間に永久磁石あるいは電磁石を配置し、磁場調整をしてもよい。

上記のように成形されたマグネットローラの現像剤剥離領域にヨークを近接あるいは密着させ、現像剤剥離領域の磁極性と同極性の磁場を印加し、現像剤剥離領域の磁束密度極小値が８ｍＴ以下となるようにする。該磁場の励磁源としては、永久磁石あるいは電磁石等でよい。

また、図８のように現像剤剥離領域に対する位置に電磁石を配置し、成形後、金型内で現像剤剥離領域の磁極性と同極性の磁場を印加し、現像剤剥離領域の磁束密度極小値が８ｍＴ以下となるようにしてもよい。

更に、上記では、現像剤剥離領域には１ヶ所に磁場を印加しているが、２ヶ所以上に磁場を印加しても構わない。

該マグネットローラは、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。

上記では、マグネット材料として、樹脂バインダーにポリアミド樹脂あるいはエチレンエチルアクリレート樹脂、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（ポリフェニレンスルフィド）、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）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、射出成形にて軸一体型のマグネットローラを形成する方法、シャフトインサート型のマグネットローラについて説明したが、マグネットローラ形成方法についても特に制限はなく、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１の射出成形装置（金型）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２に示すようなマグネットローラを得た。
マグネットローラ本体部の外径はφ１３．６（直径１３．６ｍｍ）、軸部の外径はφ６（直径６ｍｍ）とした。成形後（成形直後）の現像剤剥離領域の磁束密度極小値を１５ｍＴとした。

そして、図４に示すように、得られたマグネットローラの現像剤剥離領域にヨークを密着させ、現像剤剥離領域と同極性の磁場（４００Ｋ・Ａ／ｍ）を印加し、現像剤剥離領域の磁束密度極小値を５ｍＴに減磁した。減磁後の磁束密度極小値の磁極性は減磁前と同じとなるようにした。

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９のような現像剤剥離性測定装置を用いて、形成されたマグネットローラをφ１６スリーブに組み込み、スリーブ上の５０ｇの現像剤（２成分系）を均一に吸着させ、マグネットローラは固定し、スリーブのみを回転させて現像剤の剥離性（スリーブ上に残留する量）を測定した。
測定結果を表１に示す。

（実施例２）
図６のマグネット材料として、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５の射出成形装置（金型）を用いて、φ６のシャフト（長さ３７０ｍｍ、材質ＳＵＭ２２）を金型内にインサートしておき、該シャフト外周部に溶融樹脂磁石を注入し、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６に示すようなマグネットローラを得る以外はすべて実施例１と同様に行った。マグネット本体部の長さは３２０ｍｍとした。
測定結果を表１に示す。

（実施例３）
成形後の現像剤剥離領域の磁束密度極小値を９ｍＴとす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４）
成形後の現像剤剥離領域の磁束密度極小値を３０ｍＴとす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５）
得られたマグネットローラを減磁により、現像剤剥離領域の磁束密度極小値を８ｍＴとす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６）
得られたマグネットローラを減磁により、現像剤剥離領域の磁束密度極小値を１ｍＴとす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。

（比較例１）
成形後の現像剤剥離領域の磁束密度極小値を３５ｍＴとし、その後の減磁により現像剤剥離領域の磁束密度極小値を１０ｍＴとす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。

（比較例２）
成形後の現像剤剥離領域の磁束密度極小値を、現像剤剥離領域の両隣接極に対し逆極性で５ｍＴとし、その後の減磁により現像剤剥離領域の磁束密度極小値を逆極性で１ｍＴとす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。

（比較例３）
得られたマグネットローラを減磁により、現像剤剥離領域の磁束密度極小値を９ｍＴとす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。

（比較例４）
得られたマグネットローラを減磁により、現像剤剥離領域の磁束密度極小値を現像剤剥離領域の両隣接極に対し逆極性で１ｍＴとす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。

軸一体型マグネットローラの射出成形用金型軸一体型マグネットローラ（斜視図）軸一体型マグネットローラの成形後の磁束密度パターン現像剤剥離領域の減磁方法を説明する図シャフトインサート型マグネットローラの射出成形用金型シャフトインサート型マグネットローラ（斜視図）シャフトインサート型マグネットローラの成形後の磁束密度パターン金型内で現像剤剥離領域の磁束密度を制御する装置図現像剤の剥離性を試験する装置図

符号の説明

１金型
２磁場発生源
３キャビティ空間
４溶融樹脂磁石注入口
５軸部
６本体部
７スリーブ
８磁束密度パターン
９現像剤剥離領域
１０現像剤剥離領域の磁束密度極小値
１１ヨーク
１２電磁石
１３シャフト
１４本体部（マグネット部）
１５金型
１６永久磁石
１７ヨーク
１８電磁石
１９スリーブ駆動側フランジ
２０軸受け
２１マグネット固定側フランジ
２２現像ローラ支持体
２３現像剤剥離試験機ベース台
２４スリーブ上に吸着された現像剤

Claims

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、
下記の工程（Ａ）および、それに引き続く工程（Ｂ）を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ。
（Ａ）成形直後の現像剤剥離領域の磁極を、該現像剤剥離領域に隣接する２つの磁極と同極性とし、
かつ、該成形直後の現像剤剥離領域の磁極の磁束密度極小値を、８ｍＴを超え３０ｍＴ以下とするように成形する工程。
（Ｂ）現像剤剥離領域の磁極を、該現像剤剥離領域に隣接する２つの磁極と同極性とし、かつ、該現像剤剥離領域の磁極の磁束密度極小値を、８ｍＴ以下とするように減磁する工程。
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。
請求項１記載のマグネットローラであって、
該マグネットローラの軸部が金属製のシャフトである、マグネットローラ。