JP2007322924A

JP2007322924A - マグネットローラ

Info

Publication number: JP2007322924A
Application number: JP2006155221A
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: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】従来のマグネットローラでは、磁性１成分現像剤（磁性トナー）を用いた場合、画質低下（ゴースト等）が発生する場合があり、求められている高画質化に対応できない場合が有る。
【解決手段】マグネットローラにおいて、低磁束密度領域（現像剤剥離領域）を２箇所以上配設する。本発明では、「磁性１成分現像方式に用いられるマグネットローラであって、該マグネットローラの周方向において低磁束密度領域が２箇所以上配設されてなるマグネットローラ。」によって、課題を解決する。
本発明は、また、前記マグネットローラの軸部と本体部とが同一樹脂磁石材料で形成されてなるマグネットローラで、課題を解決する。

【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）断面扇形状のプラスチック磁石部材を複数個軸部材に貼り合わせ、パルス着磁により一体着磁を行うことにより、マグネットローラとして望ましい磁気特性が容易に得られる（特許文献１）。
（２）マグネットローラ表面の円周方向に少なくとも一対の隣接する同極を有する複数磁極を備えたマグネットローラにおいて、上記同極間には比較的小さな反対極を設け、マグネットローラ内の上記同極間に磁極の強弱に応じた磁束密度を形成し、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ることにより、同極間の磁束密度はスリーブ表面上でほぼ０となる（特許文献２）。

最近、磁性１成分（モノクロ用）においても、高画質化が求められてきている。

しかしながら、特許文献１は、４つのマグネットピースをシャフトに貼り合わせ、磁極を４極とした構成であり、最近の高画質化の要求には応えられない場合が有る。

また、特許文献２は、５極構成であり、最近の高画質化の要求には応えられない場合が有る。
特開昭５６−２１３０３号公報。特開昭６４−６６６８３号公報。

本発明では、鋭意検討の結果、従来技術の問題点を、下記のように新たに捉えなおした。「特許文献１では、４つのマグネットピースをシャフトに貼り合わせ、磁極を４極とした構成であり、磁性トナーを剥離させるための低磁束密度領域がないため、磁性トナーの入れ替えがほとんど期待できない。」と考えられる。また、「特許文献２では、５極構成であり、低磁束密度領域が１箇所存在するため、２成分系現像剤のキャリアのようにμ（透磁率）が高く自重が重いものはスリーブ上から剥離することができるが、磁性トナーのようにμが低く自重が軽いものについてはスリーブ上から剥離することができない場合がある。」と考えられる。

従来のマグネットローラでは、磁性１成分現像剤（磁性トナー）を効率的にスリーブ上から剥離できず、該現像剤の入替性が悪化し、画質低下（ゴースト等）が発生する場合がある。

すなわち、「従来技術で、磁性１成分（モノクロ用）においてさらなる高画質化が難しいという背景として、磁性トナーを剥離させるための低磁束密度領域が無いことが問題であり、また、低磁束密度領域が１つだけでは不充分な場合が有る。」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。

フルカラー用マグネットロールでの現像剤の剥離はもちろん重要であるが、最近、磁性１成分（モノクロ用）においても、高画質化が求められている背景が有る。磁性１成分（モノクロよう）においても、高画質化が求められている今、磁性トナーを一旦スリーブ上から剥離し、帯電量を均一化させること（磁性トナーの入れ替え）により高画質化を図ることが有効と考えて、これを課題とした。

本発明では、鋭意検討の結果、従来技術の問題点・課題を、前記の発明が解決しようとする課題のように捉え、下記の発明を完成するに至った。

本発明の第１は、「磁性１成分現像方式に用いられるマグネットローラであって、該マグネットローラの周方向において低磁束密度領域が２箇所以上配設されてなるマグネットローラ。」である。

本発明は、また、前記マグネットローラの軸部と本体部とが同一樹脂磁石材料で形成されてなるマグネットローラである。

本発明（請求項１）により、現像剤（磁性トナー）の入れ替え性が向上し、その結果、磁性トナーの帯電量が安定し、画質が良好となる。

また、本発明（請求項２）により、軽量かつ低コストのマグネットローラでも、現像剤（磁性トナー）の入れ替え性が向上し、その結果、磁性トナーの帯電量が安定し、画質が良好となる。

本発明は、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、前記樹脂バインダーとしてポリアミド系樹脂を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・６Ｆｅ₂Ｏ₃）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のような成形装置（金型）にて、注入口から溶融樹脂磁石を成形空間内へ射出注入し、１５０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁して、図２にような軸部と本体部を同一樹脂磁石材料で形成したマグネットローラを得る。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。

通常、磁性１成分用のマグネットローラを形成する場合は、図３の（ａ）の成形装置（金型）のように、配向着磁磁場発生源を４箇所設け、それぞれ、Ｎ極性とＳ極性が交互に着磁されるように磁場を印加する。

本発明は、図３の（ｂ）の成形装置（金型）を用いて、Ｎ１極、Ｓ１極、Ｓ２極、Ｓ３極となるように磁場を印加する。

得られたマグネットローラのスリーブ上の周方向磁束密度は図４にようになり、Ｓ１極とＳ２極との極間の最小磁束密度（低磁束密度領域）を、最小磁束密度に両隣接する極性と同じ極性（Ｓ極性）で１ｍＴ〜２０ｍＴとすることが好ましい。同様に、Ｓ２極とＳ３極との極間の最小磁束密度（低磁束密度領域）も、最小磁束密度に両隣接する極性と同じ極性（Ｓ極性）で１ｍＴ〜２０ｍＴとすることが好ましい。ここで、１ｍＴ未満となると、現像剤（磁性トナー）のスリーブ上からの剥離性が低下し、現像剤の連れ回り等が発生し、現像剤（磁性トナー）の入替性が悪化し、画質低下に繋がる。２０ｍＴを超えると、前記と同様に、スリーブ上からの剥離性が低下し、現像剤の連れ回り等が発生し、現像剤（磁性トナー）の入替性が悪化し、画質低下に繋がる。

また、図５は、前記マグネットローラの周方向の磁気吸引力パターンである。磁気吸引力は、図６のような装置により、マグネットローラの両端軸部を支持し、回転させながら、マグネットローラによってセンサー（材質：Ｓ４５Ｃ、サイズ：縦×横×長さ＝１ｍｍ×１ｍｍ×３５ｍｍ）が引き寄せられる力（ｇ）を測定したものである。図５の磁気吸引力パターンのように、Ｓ１極とＳ２極との間、及びＳ２極とＳ３極との間に、現像剤（磁性トナー）に働く力が、スリーブ上からラジアル方向に剥がす力（反発力）になっていることが好ましい。当測定装置では、現像剤（磁性トナー）に、０．１ｇ以上の力がスリーブ上からラジアル方向に剥がす力が働いていることが好ましい。０．１ｇ以下になると、スリーブ上から現像剤が剥がれにくくなる場合がある。

ここで前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（ポリアミド系樹脂）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。

ここで、強磁性粉末としては、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、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。

樹脂バインダーとしては、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）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。

前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、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極マグネットローラ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、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ローラ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。

前記では、マグネットローラの成形方法として射出成形について説明したが、成形方法は特に限定されるものではなく、射出成形の一種であるカウンター成形（成形空間がスライド金型により徐々に増大させて成形物を得る方法）、押出成形、圧縮成形、等でもよい。

また、前記では軸一体型マグネットローラについて説明したが、シャフト（金属や樹脂等）にマグネットピースを貼り合わせるタイプにおいても本発明は適用できる。マグネットピースをシャフト外周面に貼り合わせ、低磁束密度領域を２箇所以上設けるように該マグネットピースを配置すればよい。

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２のマグネットローラ材料として、樹脂バインダー１０重量％中（可塑剤、安定剤含む）ナイロン６（ユニチカ製Ａ１０１５Ｐ）、強磁性粉末として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃）粉末（日本弁柄工業製ＮＦ−３５０）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、磁場発生源を図３の（ａ）のように配置し、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、１５０Ｋ・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、マグネット本体部の長さは３２０ｍｍ、軸部の外径はφ６とし、軸部を含む全長は３７０ｍｍとした（本体部と軸部の材料は同一樹脂磁石材料である）。

得られたマグネットローラを、マグネットローラの両端軸部を支持し、マグネットローラの中心からラジアル方向に８ｍｍ離したところにガウスメータ用プローブ（センサー）先端を設置し、マグネットローラを回転させ、該マグネットローラの周方向の磁束密度を測定した。得られたマグネットローラの磁極は、時計回りに、Ｎ１極（主極）、Ｓ１極、低磁束密度領域Ａ、Ｓ２極、低磁束密度領域Ｂ、Ｓ３極となっている。低磁束密度領域（２箇所：Ａ、Ｂ）の磁束密度最小値を表１に示した。

また、得られたマグネットローラを、図６のような装置により、マグネットローラの両端軸部を支持し、回転させながら、マグネットローラによってセンサー（材質：Ｓ４５Ｃ、サイズ：縦×横×長さ＝１ｍｍ×１ｍｍ×３５ｍｍ）が引き寄せられる力＝吸引力（ｇ）、あるいは遠ざける力＝反発力を測定した。測定結果を表１に示した。

現像剤の剥離性は、得られたマグネットローラを、図７に示すように、スリーブ・フランジ内に組み込み、図７に示すように、前記スリーブ上に磁性トナー５０ｇを均一に吸着させ、両端フランジを支持し、マグネットローラを固定し、駆動側フランジを介してスリーブを５分間回転（１５０ｒｐｍ）させた後、スリーブ上に残存した現像剤の重量を精密天秤にて測定した。測定結果を表１に示した。

（実施例２）
成形時の配向着磁磁場を調整し、低磁束密度領域（２箇所：Ａ、Ｂ）の最小磁束密度が１０ｍＴとする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例３）
成形時の配向着磁磁場を調整し、低磁束密度領域（２箇所：Ａ、Ｂ）の最小磁束密度が２０ｍＴとする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例４）
成形時の配向着磁磁場を調整し、低磁束密度領域（２箇所：Ａ、Ｂ）の最小磁束密度が１ｍＴとする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例５）
図８に示すような金型を用いて、長さ３２０ｍｍのマグネットピースを４極（Ｎ１極、Ｓ１極、Ｓ２極、Ｓ３極）成形し、該マグネットピースをシャフト（材質：ＳＵＭ２２、外径：φ６、長さ：３７０ｍｍ）の外周にシアノアクリレート系接着剤にて固定し、マグネットローラを形成する以外はすべて実施例１と同様に行った。

（比較例１）
磁場発生源を図３の（ａ）のように配置し、得られたマグネットローラの磁極が、Ｎ極とＳ極が交互になるようにする（通常の４極構成）以外はすべて実施例１と同様に行った。

（比較例２）
磁場発生源を図９のように配置し、得られたマグネットローラの磁極が、時計回りに、Ｎ極、Ｓ極、低磁束密度領域、Ｓ極となるようにする（通常の３極構成）以外はすべて実施例１と同様に行った。

マグネットローラの成形装置（金型）マグネットローラ斜視図マグネットローラ成形装置の断面図（本体部）マグネットピースの磁束密度パターンマグネットローラの磁気吸引力パターン磁気吸引力測定装置現像剤（磁性トナー）剥離実験装置マグネットピース成形装置の断面図従来のマグネットローラ成形装置の断面図（本体部）

符号の説明

１成形空間
２溶融樹脂磁石注入口
３固定側金型
４可動側金型
５マグネットローラ本体部
６マグネットローラ軸部
７磁場発生源
８成形金型
９磁束密度パターン（スリーブ上）
１０スリーブ
１１磁気吸引力パターン
１２磁気的反発力領域
１３センサー
１４電子天秤
１５天秤ベース台
１６マグネットローラ支持治具
１７磁気吸引力測定装置ベース台
１８駆動側フランジ
１９固定側フランジ
２０軸受
２１現像剤（磁性トナー）
２２マグネットピース成形金型の断面図
２３磁場発生源
２４マグネットピース成形空間

Claims

磁性１成分現像方式に用いられるマグネットローラであって、該マグネットローラの周方向において低磁束密度領域が２箇所以上配設されてなるマグネットローラ。
前記マグネットローラの軸部と本体部とが同一樹脂磁石材料で形成されてなる請求項１記載のマグネットローラ。