JP2010134138A - マグネットローラ - Google Patents

Abstract

【課題】隣接する異極性のマグネットピース間に空隙を設けると、該空隙付近に周方向磁束密度変化量が小さい部分（磁気的コブ）が発生し、現像剤搬送性を阻害する場合がある。空隙を形成しないようにマグネットピースの大きさを調整することは可能であるが、この場合、コストアップとなり、また、該異極の磁極位置や半値幅において所望のものが得られない場合がある。
【解決手段】隣接する異極性のマグネットピース間に空隙を設け、かつ、該隣接する異極性マグネットピース間の磁束密度変化率を３ｍＴ/１０°以上とすることにより、また、該空隙を挟む異極性のマグネットピースの磁性粒子の配向着磁方向が交差する角度を１０°以上１２０°以下とすることにより、上記課題が解決できる。
【選択図】図４

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。

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として、従来から、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を用いて成形したマグネットピースをシャフトの外周に複数個貼り合わせて形成したマグネットローラが、性能の良さを生かして幅広く用いられている。しかしながら、上記マグネットローラは、軸部一体型マグネットローラ等と比較して、マグネットピースの成形工数や該マグネットピースをシャフトへ貼り付ける工数が多く、結果的にコストが高くなる課題があった。

最近、コストの低減や磁束密度パターンの制御を目的として、現像剤規制用磁極に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できるマグネットローラ（特許文献１）や、あるいは、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することができるマグネットローラ（特許文献２）等が提案されている。
特開２００２−９１１６６号公報 特開２０００−７５６６５号公報

しかしながら、特許文献１や２では、磁極位置を所望の位置に配置したり、また、コストダウンを図るため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マグネットピース容積を小さくしているが、その効果はまだ不充分であり、さらなるコストダウンとしてマグネットピース間に空隙を設けることが検討されている。

しかしながら、特に異極性間に空隙を設けた場合、磁束密度変化の小さい部分いわゆる磁気的コブが発生し、該磁気的コブが現像剤の搬送性を悪化させ、スリーブ上の現像剤の層厚が不均一となり画像に濃度ムラ等が発生する場合がある。

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用いて成形したマグネットピースをシャフト外周に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、隣接する異極性のマグネットピース間に空隙を設け、かつ、該隣接する異極性マグネットピース間の磁束密度変化率が３ｍＴ/１０°以上であるマグネットローラ、である。

また、上記空隙の開き角度Ｂ°を５°〜９０°としたマグネットローラ、である。

さらに本発明は、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を用いて成形したマグネットピースをシャフト外周に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、隣接する異極性のマグネットピース間に空隙を設け、かつ該空隙を挟む異極性のマグネットピースの磁性粒子の配向着磁方向が交差する角度を１０°以上１２０°以下としたマグネットローラ、である。

また、上記空隙の開き角度Ｂ°を５°〜９０°としたマグネットローラ、である。

本発明により、隣接する異極性のマグネットピース間に空隙を設けても、磁気的コブが発生することなく、現像剤の搬送性や層厚の均一性が良好となり、高画質を得ることができる。また、空隙を設けることにより、マグネットピース容積が小さくなり、コストダウンが可能となる。

次に、本発明のマグネットローラについて１例をあげて詳細に説明する。

本発明では、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体として用い、まず、これらを混合して溶融混練し、ペレット状にする。次に、前記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図２に示すようなマグネットピースを得る。

上記で得られた５つのマグネットピースを図３に示すようにシャフト外周部の所望の位置に貼り合わせてマグネットローラを得る。

本発明では、図３に示すようにＮ１極とＳ１極とのマグネットピース間に空隙（６）を設けており、かつ、Ｎ１極とＳ１極のマグネットピース間の磁束密度変化率が３ｍＴ/１０°以上となっている。つまり空隙を設けても磁気的コブが発生していない。

ここで、磁気的コブとは、周方向１０°幅の磁束密度変化量すなわち磁束密度変化率で表し、磁束密度変化率が大きくなると、結果的に磁気的コブが小さくなる。そして、磁束密度変化率が３ｍＴ/１０°以上であれば磁気的コブは発生しない。

なお、磁束密度変化率は、磁束密度変化率＝（磁束密度変化量ｍＴ）／（周方向角度１０°）、で算出する。

また、該隣接する異極性マグネットピース間（上記ではＮ１極とＳ１極のマグネットピース間）の磁束密度変化率とは、上記異極性マグネットピース間に設けた空隙の円周付近の磁束密度変化率である。

図４に本発明のマグネットローラの磁束密度パターンを示す。図４の磁束密度パターンが示すように、Ｎ１極とＳ１極のマグネットピース間の磁束密度変化率が３ｍＴ/１０°以上となっており、該空隙に相当する位置に磁束密度変化の小さい部分（磁気的コブ）が存在していない。これにより、マグネットピースの容積を減らしてコストダウンすることが可能となり、また、現像剤の搬送性や層厚を犠牲にすること無く、良好な画質を得ることができる。

従来であれば、上記のような空隙を設けると、図５に示すような該空隙に相当する位置に磁束密度変化率が３ｍＴ/１０°未満となる磁束密度変化の小さい部分（磁気的コブ）が発現する場合がある。該磁気的コブにより、現像剤の搬送性が悪化し、スリーブ上の現像剤の層厚が不均一となり、画像不良の原因となっていた。

従来のように、Ｎ１極あるいはＳ１極のマグネットピースの幅を大きくし、該空隙を無くすことにより該磁気的コブを防止することは可能であるが、上記手段では、マグネットピースの容積が大きくなって、結果的にコストアップとなる。

また、本発明では、Ｎ１極とＳ１極のマグネットピースの磁性粒子の配向着磁方向が交差する角度を１０°以上１２０°以下としている。

図４に示すように、異極性マグネットピースに挟まれた空隙において、該空隙を挟む異極性マグネットピースの磁性粒子の配向着磁方向が交差する角度を１０°以上１２０°以下とすることにより、空隙付近の周方向磁束密度変化量が大きくなり、結果的に磁気的コブが小さくなって、図４のように効率的かつ安定して磁気的コブの無い磁束密度パターンを得ることができる。そして、空隙を設けながらも現像剤の搬送性を確保することができる。

上記空隙を挟む異極性マグネットピースの磁性粒子の配向着磁方向が交差する角度が１０°未満の場合、Ｓ１極あるいはＮ１極、あるいは両極の磁束密度が低下する場合があり、１２０°を超える場合、該空隙に相当する部分に磁気的コブが発生する場合がある。

また、本発明の空隙は、該空隙の大きさを表す開き角度Ｂ°を５°〜９０°の範囲とすることが好ましい。

該空隙の開き角度Ｂ°が５°未満の場合、コストを低減する効果が少なくなる場合があり、９０°を超える場合、隣接する異極性マグネットピース間の磁束密度変化率が３ｍＴ/１０°未満となり、磁気的コブが発生する場合がある。

なお、図６に、本発明における空隙の大きさと、異極性マグネットピースの磁性粒子の配向着磁方向が交差する角度を示した。図６において、Ａ°は異極性マグネットピースの磁性粒子の配向着磁方向が交差する角度であり、また、Ｂ°は扇状空隙の開き角度であり、空隙の大きさを表している。

上記異極性マグネットピースの磁性粒子の配向着磁方向が交差する角度と空隙の大きさは、要求される磁束密度や各磁極の半値幅等を考慮して適宜設計すればよい。

また、上記では、マグネットローラに１箇所の空隙を設けた構成で説明したが、これに制限されることなく、２箇所以上の空隙を設けてもよい。

上記発明ではマグネットピース材料として、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種類以上が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してもよい。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、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、
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。

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より、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ればよい。

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）
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・６Ｆｅ₂Ｏ₃）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２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・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５つマグネットピースを成形した。

上記で得られた５つのマグネットピース（Ｎ１極、Ｎ２極、Ｎ３極、Ｓ１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３に示すようなマグネットローラを形成した。図３に示すようにＮ１極とＳ１極とのマグネットピース間に開き角度３０°の空隙を設け、Ｎ１極の磁性粒子の配向着磁方向とＳ１極の磁性粒子の配向着磁方向との交差する角度を７０°とした。

マグネットピースの軸方向長さは３２０ｍｍとし、シャフト材質はＳＵＭ２２とし、シャフト外径はφ６ｍｍとし、シャフト全長は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）の外径はφ１８ｍｍとした。

得られたマグネットローラの磁束密度は、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１０ｍｍ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（１°毎）を測定し、磁気的コブ部すなわち前記した異極性マグネットピース間に設けた空隙の円周付近の磁束密度変化率を算出した。測定結果を表１に示した。ここで、Ｎ１極（主極）の磁束密度は８５ｍＴ以上が好ましい。

また、得られたマグネットローラを図７に示す簡易的な現像剤搬送性評価装置にて現像剤の搬送性を確認した。スリーブ上に１００ｇの現像剤を吸着させ、スリーブ回転速度を１５０ｒｐｍ（スリーブ外径φ２０ｍｍ）とし、現像剤搬送性を目視で確認し評価した。評価結果は、搬送性良好は○、搬送性やや低下は△、搬送性低下は×、とした。

また、コスト評価は、安価は○、やや安価は△、高価は×、とした。

（実施例２）
Ｎ１極の磁性粒子の配向着磁方向とＳ１極の磁性粒子の配向着磁方向との交差する角度を１０°とする以外は実施例１と同様に行った。

（実施例３）
Ｎ１極の磁性粒子の配向着磁方向とＳ１極の磁性粒子の配向着磁方向との交差する角度を１２０°とする以外は実施例１と同様に行った。

（実施例４）
Ｎ１極とＳ１極とのマグネットピース間の空隙を開き角度１０°とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例５）
Ｎ１極とＳ１極とのマグネットピース間の空隙を開き角度５０°とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例６）
Ｎ１極の磁性粒子の配向着磁方向とＳ１極の磁性粒子の配向着磁方向との交差する角度を５°とする以外はすべて実施例１と同様に行った。

（比較例１）
Ｎ１極の磁性粒子の配向着磁方向とＳ１極の磁性粒子の配向着磁方向との交差する角度を１３０°とする以外は実施例１と同様に行った。

（比較例２）
Ｎ１極のＳ１極側の開き角度を広げかつＳ１極のＮ１極側の開き角度を広げ、Ｎ１極とＳ１極との空隙を無くす以外はすべて実施例１と同様に行った。

実施例１〜５と比較例１を比べると、実施例１〜５は磁気的コブ部の磁束密度変化率が大きく、磁気的コブが小さい為、現像剤の搬送性は良好となっている。

また、実施例６は、磁気的コブ部の磁束密度変化率が大きく、磁気的コブが小さく、現像剤の搬送性は良好となっているが、Ｎ１（主極）の磁束密度が若干低下し、画質劣化に繋がる場合がある。

実施例１〜５と比較例２を比べると、比較例２も磁気的コブ部の磁束密度変化率が大きく、磁気的コブが小さく、現像剤の搬送性は良好となっているが、マグネットピースが大きくなり、コストがアップする。

マグネットピース成形装置（金型） マグネットピース 本発明のマグネットローラ斜視図 本発明の周方向磁束密度パターン 従来の周方向磁束密度パターン 本発明の空隙および異極性マグネットピースの磁性粒子の配向着磁方向が交 差する角度についての説明図 現像剤搬送性評価装置

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 シャフト
６ 空隙部
７ 周方向磁束密度パターン
８ スリーブ
９ 磁気的コブ部
１０ 駆動側フランジ
１１ 固定側フランジ
１２ スリーブ固定及び駆動（回転）装置
１３ マグネットローラ固定治具
１４ 現像剤
１５ 現像剤搬送性評価装置ベース台

Claims (4)

1. 強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を用いて成形したマグネットピースをシャフト外周に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、隣接する異極性のマグネットピース間に空隙を設け、かつ、該隣接する異極性マグネットピース間の磁束密度変化率が３ｍＴ/１０°以上であることを特徴とするマグネットローラ。
2. 上記空隙の開き角度Ｂ°を５°〜９０°としたことを特徴とする請求項１記載のマグネットローラ。
3. 強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を用いて成形したマグネットピースをシャフト外周に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、隣接する異極性のマグネットピース間に空隙を設け、かつ該空隙を挟む異極性のマグネットピースの磁
   性粒子の配向着磁方向が交差する角度を１０°以上１２０°以下としたことを特徴とするマグネットローラ。
4. 上記空隙の開き角度Ｂ°を５°〜９０°としたことを特徴とする請求項３記載のマグネットローラ。

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