JP2009145371A - マグネットローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のマグネットローラでは、磁束密度パターンの磁束密度ピーク付近のブロード幅を効率的かつ安定的に十分に大きくすることができなかったため、現像剤規制板を通過する現像剤量がバラツキ、結果的に画像ムラ等が発生し、高画質化できない場合があった。
【解決手段】 マグネットピース外周面に、該マグネットピースが形成する磁束密度ピーク位置とマグネットローラ中心とを結ぶ線に対し略垂直に切り欠き部を設けることにより、上記の問題を著しく改善できる。
【選択図】 図１

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に関する。

複数のマグネットピースを貼り合わせて形成するマグネットローラにおいて、現像剤規制用磁極の隣接する一方の磁極あるいは両方の磁極に、現像剤規制用磁極と隣接磁極との接合面の外周面に切り欠きを入れることにより、現像剤規制板に対向する磁極の磁束密度パターンの磁束密度ピーク付近をブロードにすることが知られている。（特許文献１）また、外周面に磁極を持つ略扇形マグネットをシャフトの周囲に複数個組み合わせて配置し、軸方向に連続する断面スリット状又はくさび状溝を隣接磁極間に設けることにより、同一材質の略扇形マグネットの組合せで、マグネットロールの磁束密度パターン形状を制御できることが知られている。（特許文献２）
特開２００２−９１１６６ 特開２０００−７５６６５

しかしながら、特許文献１では、磁極の磁束密度パターンの磁束密度ピーク付近をある程度ブロードにすることができるが、マグネットローラの使用目的によっては、この程度のブロード幅の拡大では実用上困難な場合がある。すなわち、昨今、フルカラー化、高画質化、高速化が進み、従来のブロード幅では現像剤の安定的な搬送が不十分となり、画質が低下する場合がある。

また、特許文献２では、ある磁極の磁束密度パターン幅全体を制御することはできるが、磁極の磁束密度パターンの磁束密度ピーク付近をブロードにすることは困難な場合がある。

このため、十分に拡大されたブロード幅を有し、上記目的にも対応可能なマグネットローラが求められていた。

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で成形したマグネットピースを複数個貼り合わせて形成したマグネットローラにおいて、マグネットピース外周面に、該マグネットピースが形成する磁束密度ピーク位置とマグネットローラ中心とを結ぶ線に対し略垂直に切り欠き部を設けたマグネットピースを少なくともひとつ以上用いたマグネットローラである。

また、本発明は、上記磁束密度ピーク位置とマグネットローラ中心とを結ぶ線を中心線とし、該マグネットピースの外周面の角度をＡ°とした場合、上記マグネットピースの切り欠き幅Ｂ°が、前記中心線を挟んで以下の式を満足するようにしたマグネットローラ、である。
（Ａ°／２０）≦Ｂ°≦Ａ°

本発明により、磁極の磁束密度パターンの磁束密度ピーク付近のブロード幅の自由度が大きくなり、ブロード幅を広げることができ、このため現像剤の安定的な搬送が可能となり、高画質が得られる。

本発明では、まず、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を溶融混練し、ペレット状にした後、該ペレットを溶融状態にして、図１に示すような成形装置（押出金型）を用いて押出成形すると同時に、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加し配向着磁してマグネットピースを得る。ここで、押出金型の押出口に、略扇形の外周面にマグネットピースの切り欠き部に対応する形状を設けることにより、図２に示すような外周面に切り欠き部を設けた略扇形マグネットピースが得られる。他のマグネットピースは、上記溶融樹脂磁石材料を、図３に示すような成形装置（押出用金型）にて押出成形すると同時に、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加し配向着磁して得られる。

次いで、得られたマグネットピースをシャフトの外周部に貼り合わせ、図４に示すようなマグネットローラを得る。

上記切り欠き部は、磁界分布シミュレーション等により、該マグネットピースの磁束密度ピーク位置を特定し、該磁束密度ピーク位置とマグネットローラ中心とを結ぶ線に対し略垂直に切り欠きを設けることにより形成される。この切り欠き部を設けたマグネットピースを用いることにより効率的にブロード幅（磁束密度変化が小さい領域）を広げることができる。上記略垂直の範囲は９０°±１０°の範囲が好ましく、前記範囲からはずれると、所望のブロード幅が得られにくくなったり、ブロード領域の磁束密度に比較的大きな傾きが生じたりする場合がある。

また、ブロード幅の規定は種々存在するが、例えば、磁束密度ピーク値の８０％幅を角度で規定する方法がある。この場合、前記８０％幅は２５°以上６０°以下が好ましいブロード幅である。前記８０％幅が２５°未満の場合は、現像用スリーブ上の現像剤の穂立ちが一定の高さとならず山形形状となりやすい。そうすると、マグネットローラの固定位置がズレることにより、現像剤規制板とスリーブとの隙間を通過する現像剤の量が不安定になり、画質濃度にムラが生じる場合がある。また、前記８０％幅が６０°を超える場合は、現像用スリーブ上の現像剤の穂立ちは一定の高さとなるが、現像剤をスリーブ上に吸着する力が弱くなり、現像剤がスリーブ上から脱落する場合があり、結果的に現像装置を汚す、あるいは画像ムラが生じる場合がある。

また、本発明は、上記磁束密度ピーク位置とマグネットローラ中心とを結ぶ線を中心線とし、該マグネットピースの外周面の角度をＡ°とした場合、上記マグネットピースの切り欠き幅Ｂ°が、前記中心線を挟んで以下の式を満足するようにしたマグネットローラ、である。
（Ａ°／２０）≦Ｂ°≦Ａ°
ただし、切り欠き部は、磁束密度ピーク位置とマグネットローラ中心とを結ぶ中心線を挟んでいる必要があり、切り欠き幅（Ｂ°）の中心と前記中心線は略一致しているのが好ましい。

ここで、外周面の角度（Ａ°）は、図５に示すように、マグネットローラ断面図においてマグネットピース外周の両端とマグネットローラ中心点とで該中心点を挟んで形成される角度である。また、切り欠き幅（Ｂ°）は、図５に示すように、マグネットピース外周に設けた切り欠き部の両端とマグネットローラ中心とで該中心点を挟んで形成される角度である。

切り欠き幅Ｂ°は、通常Ａ°／２０以上、好ましくはＡ°／１０以上であり、またＡ°以下が好ましい。切り欠き幅Ｂ°がＡ°／２０未満の場合、磁束密度パターンをブロードにする効果が発揮できない場合があり、また、Ａ°を超えると、両隣接極のマグネットピースにも切り欠きを設けることになり、隣接極の磁束密度パターンに影響を与え、現像剤の搬送性が低下したり、画質が低下する場合がある。

上記では、成形時にマグネットピースに切り欠き部を設けてブロードな磁束密度パターンを得る方法で説明したが、マグネットピース成形後に機械的に切り欠き部を設けてもよく、また、シャフトの各マグネットピースを貼り合わせた後、所望のマグネットピースに機械的に切り欠き部を設けてもよい。該切り欠き形状は、フラット形状、Ｖ形状、コの字形状、Ｕの字形状、等適宜選択すればよい。

また、ひとつの磁極にブロードな磁束密度パターンを形成する方法を説明したが、該ブロードな磁束密度パターンを形成する磁極を複数個設けてもよい。

本発明に使用するマグネットピース材料としては特に限定されないが、以下のような強磁性体粉末と樹脂バインダーを用いることができる。

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種類または２種類以上を適宜選択して用いることができる。

更に、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ＮｅＦｅＢ系）を単独または２種類以上を混合して使用でき、要求される磁束密度に応じて適宜選択すればよい。

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。

上記に示した単独磁性粉あるいは混合磁性粉の含有率は５０〜９５重量％の範囲が好ましい。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、マグネットピースの磁気特性が低下して所望の磁力が得られにくくなり、一方、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・フッ素系潤滑剤等、安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを添加することができる。

また、本明細書においては、５つの磁極で構成されたマグネットローラを主に説明しているが、本発明は５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応じて、マグネットピースの数量を選択し、磁極数や磁極位置も適宜設定することができる。

更に、本発明においては、マグネットピースは押出成形にて形成することを主に説明しているが、マグネットピースの成形は射出成形、圧縮成形、あるいはマグネットピースごとに成形方法を変えることもできる。

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）
マグネットピースの材料として、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（日本弁柄工業株式会社製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１に示す成形装置（金型）を用いて、押出成形と同時に２０００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁し、図２に示すような外周面に切り欠き部を設けた１つのマグネットピース（Ｎ１極）を形成した。

上記切り欠き部は、磁界分布シミュレーションにより、該マグネットピースの磁束密度ピーク位置を特定し、該磁束密度ピーク位置に対し略垂直方向に切り欠きを入れることにより設けた。該マグネットピースの外周面幅（Ａ°）を４５°とし、切り欠き幅（Ｂ°）を４°とした。

また、上記と同じペレットを図３に示す成形装置（金型）を用いて、押出成形と同時に２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁し、５つのマグネットピース（Ｓ１Ａ極、Ｓ１Ｂ極、Ｎ２極、Ｎ３極、Ｓ２極）を成形した。

上記で得られた６つのマグネットピース（Ｎ１極、Ｓ１Ａ極、Ｓ１Ｂ極、Ｎ２極、Ｎ３極、Ｓ２極）をシャフト外周部の所定の位置に貼り合わせて図４に示すようなマグネットローラを形成した。

マグネットピースの軸方向長さを３２０ｍｍ、シャフト材質をＳＵＭ２２、シャフト外径をφ６ｍｍ、シャフト全長を３７０ｍｍとした。また、シャフト外周面にマグネットピースは貼り合わせて形成したマグネットローラ本体部（マグネットピースを貼り合わせた部分）の外径をφ１３．６ｍｍとした。

得られたマグネットローラの磁束密度は次の方法により求めた。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（Ｂｅｌｌ社製磁束密度センサー）をセットし、ガウスメータにて周方向磁束密度値を測定し、Ｎ１磁束密度パターンにおいて、Ｎ１極磁束密度ピーク値の８０％の幅（角度）を測定した。測定結果を表１に示した。

また、得られたマグネットローラをフルカラーＭＦＰＣ３５３（コニカミノルタ製）に搭載し、現像剤規制板通過後の現像剤層厚の安定性を○、△、×で評価し、かつ画質を同様に○、△、×、で評価した。評価結果を表１に示す。なお、ここで○、△、×
は次の状態を示す。

現像剤層厚の安定性
○：搬送性良好、△：搬送性やや不安定、Ｘ：搬送性不安定
画質
○：画質良好、△：画質ややムラ有り、Ｘ：画質ムラ有り

（実施例２）
Ｎ１極マグネットピースの外周面の切り欠き幅を４．５°とす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３）
Ｎ１極マグネットピースの外周面の切り欠き幅を２０°とす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４）
Ｎ１極マグネットピースの外周面の切り欠き幅を３０°とす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。

（比較例１）
Ｎ１極マグネットピースの外周面に切り欠きを設けない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。

（比較例２）
該Ｎ１極マグネットピースの磁束密度ピーク位置を特定し、該磁束密度ピーク位置に対し垂直（９０°±１０°）ではない方向、すなわち約７０°に切り欠きを設け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１〜４はＮ１極磁束密度８０％幅が２５°以上（ブロードな磁束密度パターン）となっており、結果的に現像剤規制板通過後の現像剤層厚が安定し、高画質を得ているが、比較例１および２はＮ１極磁束密度８０％幅が２５°未満となり、結果的に現像剤規制板通過後の現像剤層厚が不安定となり、画質が低下している。

マグネットピース成形装置（金型） マグネットピース成形装置（金型） 切り欠きを設けたマグネットピース 本発明のマグネットローラ斜視図 従来および本発明のマグネットローラ断面図と磁束密度パターン

符号の説明

１ マグネットピース
２ 磁性粒子の配向着磁方向
３ 励磁源
４ ヨーク
５ 切り欠き部
６ シャフト
７ スリーブ
８ 磁束密度パターン
９ 磁束密度ピーク位置とマグネットローラ中心点を結ぶ線
１０ 磁束密度ピーク位置
１１ マグネットローラ中心点
１２ マグネットローラ中心点

Claims (5)

1. 強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物で成形したマグネットピースを複数個貼り合わせて形成したマグネットローラにおいて、マグネットピース外周面に、該マグネットピースが形成する磁束密度ピーク位置とマグネットローラ中心とを結ぶ線に対し略垂直に切り欠き部を設けたマグネットピースを少なくともひとつ以上用いたことを特徴とするマグネットローラ。
2. 該マグネットピースの外周面の角度をＡ°、上記マグネットピースの切り欠き幅をＢ°としたとき、以下の式を満足することを特徴とする請求項１記載のマグネットローラ。
   （Ａ°／２０）≦Ｂ°≦Ａ°
3. 切り欠き幅Ｂ°が以下の式で示されることを特徴とする請求項２記載のマグネットローラ。
   （Ａ°／１０）≦Ｂ°≦Ａ°
4. 切り欠き幅の中心が、磁束密度ピーク位置とマグネットローラ中心とを結ぶ線と略一致していることを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載のマグネットローラ。
5. 複数のマグネットピースを貼り合わせて形成するマグネットローラにおいて、少なくともひとつのマグネットピース外周面に切り欠き部を有し、磁束密度ピーク値の８０％幅が２５°以上６０°以下であるマグネットローラ。

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