JP2008040007A

JP2008040007A - マグネットローラ

Info

Publication number: JP2008040007A
Application number: JP2006212319A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Miyazaki; 洋一宮崎; Masaharu Iwai; 雅治岩井
Original assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】従来の軸一体型マグネットローラは、該マグネットローラと磁性ブレードとの間に働く磁気吸引力により、該マグネットローラが磁性ブレード側に引き寄せられ、結果的にマグネットローラに反りが発生し、スリーブ内周面に接触する場合があった。
【解決手段】軸一体成形マグネットローラにおいて、磁性体からなるブレードを備える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外周面に凹部を備えることを特徴とするマグネットローラであって、該磁性体からなるブレードと該凹部とが互いに対向する位置に配置されて用いられることを特徴とする、マグネットローラによって課題を解決する。磁性ブレードに対向するマグネットローラ本体部に凹部を形成することにより、たとえ反りが発生しても、マグネットローラ本体部がスリーブ内周面に接触することが防止できる。
【選択図】図６

Description

この発明は、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザープリンタなどに使用されるマグネットローラの製造方法およびマグネットローラに関する。

電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザープリンタなどに使用されるマグネットローラは、磁性体粉末と有機高分子材料の混合物を溶融して、均一な配向用磁場が付与されたキャビティに供給し、円柱状のローラ部とローラ部の両端面に形成されたシャフト部を一体成形している（特許文献１）。

等方性希土類磁性粉等の磁性粉と樹脂バインダーからなる混合物を溶融して磁場を印加しながら成形し、マグネットピースを得る。該マグネットピースを金属シャフトに貼り合わせた後、着磁をしてマグネットローラを得る（特許文献２）。

マグネットローラの金型によるパーティングラインと交差するパーティング部に、マグネットローラ径の０．５〜５．０％の半径方向の幅を有する切り欠きを設けることにより、パーティングライン部で発生するバリがスリーブ内周面に接触することを防止することができる（特許文献３）。

強磁性体粉末と樹脂バインダーとを主体とする混合物を軸一体成形されてなるマグネットローラにおいて、電子写真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外周面に凹部を備えることを特徴とするマグネットローラは、特許文献３に開示されている。
特開昭６３−６１２７４号公報。特開２００４−８７６４４号公報。実開昭６３−６５０５９号公報。

しかしながら、特許文献１は、軸部と本体部を同一の樹脂磁石材料でマグネットローラを形成し、本体部の断面形状はほぼ円形となっている。また、磁性ブレードに対向するマグネットローラ本体部と磁性ブレードとの間に働く磁気吸引力により、マグネットローラは磁性ブレードの方向へ引き寄せられ、結果的にマグネットローラが反った状態となり、長手方向磁束密度のバラツキが大きくなる場合がある。更に、高温高湿の環境下では、マグネットローラ本体部の反りが大きくなり、マグネットローラ本体部がスリーブ内周面に接触し、スリーブがロックする場合がある。

また、特許文献２は、金属シャフトを用いているので、マグネットローラ本体部と磁性ブレードとの間に働く磁気吸引力によるマグネットローラの反りは小さくなるが、ゼロにはならず、更に、金属シャフトを用いているのでコストアップの要因ともなる。

また、特許文献３は、パーティング部のバリがスリーブ内周面に接触することを防止するものであり、磁性ブレードに対向する部分（磁極部）に切り欠きがないものである。なお、特許文献３に記載のマグネットローラを、”現像剤の量を規制するブレードとして磁性体からなるブレードを備える現像方式に用いられるマグネットローラ”として用いる場合、該マグネットローラは磁性ブレードに吸引され、反りが発生するという課題が有り、反り改善に十分とは言えない。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、軸一体成形したマグネットローラであっても、磁性ブレードによる反りを少なくし、信頼性を確保することにある。

本発明は、「強磁性体粉末と樹脂バインダーとを主体とする混合物を軸一体成形されてなるマグネットローラにおいて、現像剤の量を規制するブレードとして磁性体からなるブレードを備える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外周面に凹部を備えることを特徴とするマグネットローラであって、該磁性体からなるブレードと該凹部とが互いに対向する位置に配置されて用いられることを特徴とする、マグネットローラ。」である。

また、本発明は、「前記マグネットローラ外周面に備えられた凹部に、該マグネットローラ本体部の硬度より硬度の低いマグネットピースを設けてなることを特徴とするマグネットローラ。」である。

上記構成によれば、軸一体成形されてなるマグネットローラにおいて、磁性ブレードに対向する磁極部表面に凹部が設けられていることにより、磁性ブレードとの磁気吸引力によって該マグネットローラが反る方向と逆方向の応力が発生する。その結果、反り変化量は小さくなる。

本発明（請求項１）により、マグネットローラ単体では、凹部に対して反対側に反りが発生するが、凹部に対向するように磁性ブレードを配置すれば、凹部による反りと、磁性ブレードの吸引による反りとのバランスにより、該マグネットローラの反りが相殺され、通常のマグネットローラのような磁性ブレード側への反りが防止でき、たとえ反りが発生したとしても、マグネットローラ本体部がスリーブ内周面に接触することが防止できる。

本発明（請求項２）により、磁性ブレードに対向する磁極の磁束密度が向上し、マグネットローラの磁性ブレード側への反りが防止でき、たとえ反りが発生したとしても、マグネットローラ本体部がスリーブ内周面に接触することが防止できる。

図１に示すように、この発明の一態様のマグネットローラ１１は、軸一体成形した本体部１２の磁性ブレードに対向する磁極部が平坦形状になっている。

平坦部の幅は、本体部１２の直径に応じて設定される。平坦部幅は本体径の２０％〜５０％が好ましい。平坦部幅が２０％未満の場合、形成された平坦部面積が小さく、磁性ブレードによる磁気吸引力よりもそれとは逆方向に発生する応力が小さい状態になるため、反り防止効果はほとんど見られない。その一方、平坦部幅が５０％を超える場合は、形成された平坦部面積が大きく、磁性ブレードによる磁気吸引力よりもそれとは逆方向に発生する応力が大きい状態になるため、磁性ブレードとは逆方向に反りが発生し、逆効果となる。また、平坦部幅が大きい程、マグネット本体部体積が減少するため、凹部の磁束密度は低下する。

なお、上記においては、マグネットローラ外周面に設けてなる「凹部」の一態様の説明として、”ローラ外周面部分に、ローラの軸と平行な平坦部を形成している例”を用いているが、本発明の「マグネットローラ外周面に」備えられた「凹部」とは、これに制限されるものではない。マグネットローラ外周面に備えられた凹部とは、マグネットローラの外周面の少なくとも一部分が、”凹部が無い部分のマグネットローラの円筒形状よりも”、ローラの軸の方へ少なくとも落ち込んで低くなっている部分が有れば良い。すなわち、凹部の形状は、例えば、Ｖ溝、Ｕ溝、角溝、等であっても良い。また、本発明の好ましい一態様としては、磁性ブレードに対向する（磁性ブレードに向き合う）マグネット外周面（例えば、Ｖ溝、Ｕ溝、角溝、等を備えるマグネット外周面）と、磁性ブレードとの直線距離をできるだけ離れるように配置することも好ましい。マグネット外周面と磁性ブレードとの距離を離す方が、たとえマグネットローラが磁性ブレードの吸引により反りが発生しても、該マグネット外周面がスリーブ内周面に接触することを防止することが可能であるため、好ましい。

軸部および本体部１２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、可塑剤、安定剤を含む）、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２の成形装置（金型）にて、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、図１のような軸部と本体部が同一樹脂磁石で形成されたマグネットローラを得る。成形方法は、図２のようなカウンター成形でもよいが、通常のインジェクション成形でもよい。

得られたマグネットローラ（マグネットローラ本体部外径がφ１３．６（外径１３．６ｍｍ）、スリーブ外径がφ１６（外径１６ｍｍ）の場合）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離れた位置にプローブ（磁気センサー）をセットし、ガウスメーターにて周方向磁束密度値を測定し、該磁束密度パターンを図３に示した。ここで、磁性ブレードに対向する磁極はＳ１極であり、マグネットローラ本体部の外周面に平坦部を設けているので、磁束密度ピーク付近がブロードなパターンとなっている。従って、磁性ブレードに対するＳ１極の磁束密度値が広い範囲で安定するため、磁性ブレード設置位置の自由度が高くなり現像装置の組立性が向上する。

上記の樹脂バインダーとしては、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。

また、強磁性体粉末としては、異方性フェライト系磁性粉、等方性フェライト系磁性粉、異方性希土類系（例えばＳｍＦｅＮ系）、等方性希土類系磁性粉（例えばＮｄＦｅＢ系）を単独または２種類以上を混合して用いることができる。

上記で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束密度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、本発明は、磁性ブレードに対向する外周面の凹部に、本体部より硬度の低いマグネットピースを設置するものである。

マグネットピース１３の材料は、樹脂バインダーとして変性ポリオレフィン系樹脂を１０重量％（滑剤、可塑剤、安定剤を含む）、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４のような金型を用いて、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら押出成形と同時に配向着磁し、図５に示したマグネットピースを得る。

上記マグネットピース１３の硬度は、マグネットローラ本体部１２の硬度よりも低いことが好ましく、該マグネットピース１３のゴム硬度は、ショアーＡ８０以下が好ましい。

なお、本発明において、「マグネットローラ本体部の硬度」や、「マグネットローラ本体部より硬度の低いマグネットピース」の硬度を測定する方法は、公知の方法が用いられる。例えば、ショアーＡ硬度（ショアー硬度）の測定方法は、ＪＩＳＫ７２１５に準拠した方法で測定できる。また、ロックウェル硬度で比較する場合、ロックウェル硬度の測定方法は、ＪＩＳＫ７２０２に準拠した方法で測定できる。

上記マグネットピース１３は、例えばシアノアクリレート系瞬間接着剤にてマグネットローラ本体部１２の平坦部に接着し、図６のようなマグネットローラを得る。

上記のようにマグネットピースを設置することにより、マグネットローラの反り方向等に影響を及ぼすことなく、磁性ブレードに対向する磁極の磁束密度が向上し、現像剤の搬送性等が安定する。

上記では、本体部１２の材料として、樹脂バインダーにポリアミド樹脂、強磁性体粉末に異方性ストロンチウムフェライトを用いており、また、マグネットピース１２の材料として、樹脂バインダーにエチレン−エチルアクリート樹脂、強磁性体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。

例えば、樹脂バインダーとしては、ポリアミド樹脂、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。

更に、上記では、マグネットピース１３を本体部１２の平坦部に設置する際に、シアノアクリレート系瞬間接着剤を使用したが、接着剤による固着に限定するものではない。例えば、平坦部にマグネットピースを設置する方法として、両面粘着テープによる固定、等特に制限されるものではない。

（実施例１）
マグネットローラ本体部１２の材料として、樹脂バインダーにナイロン６（ユニチカ製Ａ１０１５ＬＰ）を１０重量％（滑剤、可塑剤、安定剤を含む）、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（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、ペレット状にした。このペレットを溶融状態にして、図２の成形装置（金型）にて、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、図１のようなマグネットローラ本体部１２（軸径６ｍｍ、本体径１３．６ｍｍ、平坦部幅６ｍｍ）を成形した。

得られたマグネットローラ１２の磁束密度を測定し、５０℃×６０％ＲＨ条件下で１２０時間曝露後の反り変化量を測定した。

磁束密度はマグネットローラのシャフト部の両端を支持し、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（磁気センサー）をセットし、ガウスメータにて周方向の磁束密度パターンを測定した。測定した磁束密度パターンを図３に示す。

反り変化量は図７に示す反り量測定治具２６を用いて実施した。反り量測定治具１７はマグネットローラ１２の両軸を支持し、マグネットローラ１２の軸芯から８．８５ｍｍ鉛直方向に厚み１．２ｍｍの鉄製ブレード２５を設置した。マグネットローラ１１と鉄製ブレード２５との間に形成される隙間をレーザー測定器で測定して、曝露前の隙間量を測定した。そのままの状態で、反り量測定治具２６を５０℃×６０％ＲＨの恒温恒湿槽に１２０時間投入し、曝露後の隙間量を測定した。このようにして、曝露前後の隙間変化量をマグネットローラ１２の反り変化量とした。

評価結果を表１に示す。

（実施例２）
マグネットローラ本体部１２の平坦部幅を３ｍｍにした以外は、実施例１と全く同様に行った。

評価結果を表１に示す。

（実施例３）
マグネットローラ本体部１２の平坦部幅を８ｍｍにした以外は、実施例１と全く同様に行った。

評価結果を表１に示す。

（実施例４）
マグネットローラ本体部１２の平坦部幅を２ｍｍにした以外は、実施例１と全く同様に行った。

評価結果を表１に示す。

（実施例５）
マグネットピース１３の材料は、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ＰＥＳ−２２０）を１０重量％（滑剤、可塑剤、安定剤を含む）、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（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、ペレット状にした。このペレットを溶融状態にして、図４のような金型を用いて、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら押出成形と同時に配向着磁してマグネットピース（最大厚み１ｍｍ）を得た。得られたマグネットピースのゴム硬度はＡ７５であり、マグネットローラ本体部１２のゴム硬度はＡ１００以上であった。マグネットピース１３の接着面にシアノアクリレート系瞬間接着剤（東亞合成製アロンアルファ＃６０２Ｐ）を塗布し、マグネットローラ本体部１２の平坦部に接着して、図６の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。

評価結果を表１に示す。

（実施例６）
マグネットピース１３用の強磁性体粉末として等方性ＮｄＦｅＢ系粉末（ＭＱＰ−Ｂ）を用いる以外はすべて実施例５と同様に行った。

評価結果を表１に示す。

（実施例７）
マグネットピース１３用の樹脂バインダーとして塩化ビニール樹脂（カネカ製ＭＢ１００８）を用いる以外はすべて実施例５と同様に行った。

ここで、マグネットピースのゴム硬度はＡ６０であった。

評価結果を表１に示す。

（実施例８）
マグネットピース１３用の樹脂バインダーとしてナイロン６（ユニチカ製Ａ１０１５ＬＰ）を用いる以外はすべて実施例５と同様に行った。

ここで、マグネットピース１３のゴム硬度はＡ１００以上であった。

評価結果を表１に示す。

（比較例１）
マグネットローラ本体部１２の断面形状がほぼ円形（平坦部を設けない）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（比較例２）
マグネットピース１３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（日本ユニカー製ＰＥＳ−２２０）を１０重量％（滑剤、可塑剤、安定剤を含む）、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（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、ペレット状にした。このペレットを溶融状態にして、図８のような金型を用いて、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら押出成形と同時に配向着磁してマグネットピースを５ピース得た。得られたマグネットピースを、金属シャフト外周面の所望の位置に貼り合わせ、マグネットローラを形成する以外は全て実施例１と同様に行った。

この発明の第１の実施形態を示すマグネットローラの分解斜視図。本発明の一態様であるマグネットローラ成形装置（金型）本発明の一態様であるマグネットローラ周方向磁束密度パターン本発明の一態様であるマグネットピース成形装置（金型）本発明の一態様であるマグネットピース斜視図本発明の一態様であるマグネットローラ本体部断面図本発明の一態様である磁性ブレードによるマグネットローラの撓み量測定治具の斜視図本発明の一態様であるマグネットピース成形装置（金型）従来のマグネットピース貼り合わせタイプの断面図

符号の説明

１１本発明のマグネットローラ
１２外周面に凹部を設けた軸一体成形マグネットローラ本体部
１３本体部よりも硬度が低いマグネットピース
１４固定型
１５マグネットローラの軸一体射出成形型
１６スライド型
１７ゲート
１８電磁石あるいは永久磁石
１９軸一体成形マグネットローラ
２０スリーブ
２１磁束密度測定パターン
２２電磁石あるいは永久磁石
２３磁性粒子配向着磁ヨーク
２４磁性粒子配向着磁方向
２５磁性ブレード
２６反り量測定治具
２７電磁石あるいは永久磁石
２８磁性粒子配向着磁ヨーク
２９マグネットピース
３０磁性粒子配向着磁方向
３１マグネットピース
３２マグネットピース
３３マグネットピース
３４マグネットピース
３５マグネットピース
３６磁性粒子配向着磁方向
３７金属シャフト

Claims

強磁性体粉末と樹脂バインダーとを主体とする混合物を軸一体成形されてなるマグネットローラにおいて、現像剤の量を規制するブレードとして磁性体からなるブレードを備える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外周面に凹部を備えることを特徴とするマグネットローラであって、該磁性体からなるブレードと該凹部とが互いに対向する位置に配置されて用いられることを特徴とする、マグネットローラ。
前記マグネットローラ外周面に備えられた凹部に、該マグネットローラ本体部の硬度より硬度の低いマグネットピースを設けてなることを特徴とする請求項１に記載のマグネットローラ。