(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマグネットピースを貼り合わせてなるマグネットローラにおいて、現像剤規制用磁極に隣接する少なくとも一方の磁極が切り欠き部分を有し、該切り欠き部分が現像剤規制用磁極との接合面の外周部分にあることを特徴とするマグネットローラ。
【請求項２】
磁性粉が一定方向に配向着磁されたマグネットピースである請求項１に記載のマグネットローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザービームプリンターまたはファクシミリの受信装置などの画像形成装置において、電子写真プロセスを採用した電子写真装置に組み込まれるマグネットローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマグネットローラは、特開昭６２−２８２４２３に開示されているように、マグネットピースの断面を扇形状とし、扇形の円弧中央部から他の３辺へ磁性粉を配向着磁し、これらのマグネットピースを複数個組み合わせて貼り合わせている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の扇形状のマグネットピースを貼り合わせて形成したマグネットローラにあっては、スリーブ上の磁束密度パターンの自由度は小さく、特に従来の配向着磁方法では、磁束密度パターンが磁束密度ピークを境にほぼ対称的なパターンとなってしまい、また磁束密度ピーク付近をブロードなパターン（磁束密度ピーク付近の磁束密度変化が小さいパターン）にするのは困難である。
【０００４】
そして、現像剤規制板に磁極を対向させるタイプの現像装置では、磁束密度ピーク付近が細くなるため、現像剤規制板と磁束密度ピークとの位置決めが難しくなり、かつ位置決めマージンが非常に小さくなってしまう。また、位置が多少ずれても現像剤の層厚を一定以上に保つために、現像剤規制板とマグネットローラのスリーブとのギャップを大きくして（通常０．５ｍｍ以上）、現像剤規制板を通過した後の現像剤の層厚を厚くせざるを得なかった。このため、現像時、現像磁極で穂立ちが発生した現像剤は感光体に接触するので、感光体の摩耗が激しく、また現像剤の劣化も激しく、現像装置の耐久性の低下に繋がるという問題があった。
【０００５】
本発明は、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し、現像剤規制板の位置決めマージンを大きくして位置決めを容易にし、また現像剤規制板とマグネットローラのスリーブとのギャップを大きくする必要をなくし、現像剤規制板通過後の現像剤層厚が薄層となり、現像磁極での穂も直接感光体に接触せず、ジャンピング現像が可能となり、感光体や現像剤の長寿命化が可能で、高画質が得られ、カラー化にも好適なマグネットローラを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、現像剤規制用磁極の隣接磁極の形状を変更することにより、上記の課題が解決することを見いだした。
【０００７】
すなわち、本発明は、複数のマグネットピースを貼り合わせてなるマグネットローラにおいて、現像剤規制用磁極に隣接する少なくとも一方の磁極が切り欠き部分を有し、該切り欠き部分が現像剤規制用磁極との接合面の外周部分にあることを特徴とするマグネットローラを提供する。
【０００８】
また、本発明は、磁性粉が一定方向に配向着磁されたマグネットピースを貼り合わせてなる上記のマグネットローラを提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のマグネットローラは、図１に例示したように、マグネットローラを形成する複数のマグネットピースのうち、現像剤規制板６に対向する磁極Ｓ１（現像剤規制用磁極）に隣接する磁極Ｎ１、Ｎ２の少なくとも一方の磁極が切り欠き部分３を有し、その切り欠き部分３が、現像剤規制用磁極Ｓ１との接合面の外周部分にあることを特徴とする。磁極Ｎ１、Ｎ２の少なくとも一方の磁極に切り欠きを入れることにより、現像剤規制用磁極Ｓ１の磁束密度ピーク付近の磁気パターン５がブロードとなり、現像剤規制板６の位置決めのマージンが大きくなり、また現像剤規制板６とマグネットローラのスリーブ１とのギャップを小さくすることができ（０．５ｍｍ以下）、現像剤規制板６通過後のスリーブ１上の現像剤層厚が薄層となり、現像領域において現像剤が穂立ちしても、直接現像剤が感光体に接触することがなくなり、ジャンピング現像が可能となり、感光体及び現像剤の長寿命化が可能となり、長期にわたって高画質が得られる。
【００１０】
切り欠き部分は、Ｎ１、Ｎ２のいずれか一方にあれば、本発明の効果は得られるが、Ｎ１、Ｎ２の両隣接磁極とも切り欠き部分を有している方が、磁気パターン５がブロードになる度合いが大きく、好ましい。
【００１１】
切り欠き部分の大きさや形状は、要求される磁束密度パターンに応じて適宜設計すればよいが、大きさについては、切り欠き断面積が磁極断面の１５〜３５％とすることが好ましく、より好ましくは、２０〜３０％である。これより小さい面積では、磁気パターンをブロードにする効果が発現しにくく、これを越えても、磁気パターンのピーク付近のブロード度合いが小さくなり、また隣接磁極Ｎ１、Ｎ２の面積が小さくなるので、現像剤規制用磁極Ｓ１を補極する効果が小さくなり、Ｓ１の磁束密度が低下する傾向となる。
【００１２】
また、隣接磁極Ｎ１、Ｎ２の磁極の配向着磁方向は、要求される磁束密度パターンに応じて適宜設計すればよいが、本発明においては、図１で示した角度θ１、θ２ともに２０〜１２０゜とすることが好ましい。これより角度が小さいと両端部の磁束密度の盛り上がりが大きくなり、図９の磁気パターン５と類似した磁気パターンとなるので、切り欠き部分の面積を３５％を越えるようにしなければならず、その結果、上記で述べたように、現像剤規制用磁極の磁束密度が低下するおそれがある。逆に角度が大きすぎると隣接磁極Ｎ１、Ｎ２の磁束密度パターンが広がってブロードになるために、目的とする現像剤規制用磁極Ｓ１の磁束密度パターンのブロード化が困難になる。
【００１３】
以下は本発明のマグネットロールに用いられるマグネットピースの代表的な態様を説明するものであるが、本発明に用いるマグネットピースは以下のマグネットピースに限定されるものではない。
【００１４】
マグネットピースは、異方性フェライト磁性粉の５０重量％〜９５重量％と、樹脂バインダーの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、表面処理剤としてシラン系やチタネート系のカップリング剤、溶融樹脂磁石の流動性を良好にする滑剤としてポリスチレン系・フッ素系滑剤、樹脂バインダーの熱分解を防止する安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを添加した磁石材料を、混合分散し、溶融混練し、ペレット状に成形した後に、射出成形法あるいは押出成形法などにより成形される。
【００１５】
いずれの成形方法でも成形時に印加する配向着磁磁場は、各マグネットピース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。
【００１６】
配向着磁の方向は、扇形状のマグネットピースの外周面の一部分に収束するようにしたり、ある一定方向にすればよいが、現像剤規制用磁極Ｓ１の磁束密度パターンのブロード化のためには、一定方向とする方が好ましい。
【００１７】
高磁束密度を要求される磁極に対しては、異方性フェライト系磁性粉と等方性または異方性希土類系磁性粉の混合磁性粉と、樹脂バインダーを混合分散したもの、あるいは等方性または異方性希土類系磁性粉と樹脂バインダーを混合分散したものを、溶融混練してペレット状に成形し、磁場中で射出成形し所望形状のマグネットピースを得る。脱型を容易にするために、金型内で一旦脱磁しても構わない。また、配向着磁方向は、前記と同様に、扇形状の外周面の一部に収束するようにするか、あるいは一定方向にすればよい。
【００１８】
上記で、フェライト系磁性粉と希土類系磁性粉との混合磁性粉を用いる場合は、ナイロン等の樹脂バインダー（５重量％〜５０重量％）と、混合磁性粉として異方性フェライト系磁性粉と等方性または異方性希土類系磁性粉を用い（５０重量％〜９５重量％）、この時の混合磁性粉の混合比（重量比）は、異方性フェライト系磁性粉（Ｃ）：等方性または希土類系磁性粉（Ｄ）＝１：９〜９：１が好ましいが、希土類系磁性粉の混合比を減らし低コスト化を図る観点からは、Ｃ：Ｄ＝２：８〜８：２の範囲がより好ましい。Ｃの混合比が大きく、前記した好ましい混合比Ｃ：Ｄの範囲を逸脱すると、等方性または異方性希土類系磁性粉の含有量が少ない為に従来のフェライト樹脂磁石並の磁力しか得られない。他方、Ｄの混合比が大きく、前記した好ましい混合比Ｃ：Ｄの範囲を逸脱すると、磁性粉として等方性または異方性希土類系磁性粉のみを用いたマグネットローラのように高磁力を得られるが、所望範囲を超えたが着磁なされたり、マグネットローラの仕様に無駄が生じると同時に製造コストが高くなる。しかしながら、要求磁束密度が更に高い場合は、磁性粉として等方性または異方性希土類系磁性粉を単独で用いても良い。
【００１９】
上記の希土類磁性粉の例を挙げると、Ｒ（希土類元素）−Ｆｅ−Ｎ系合金、Ｒ―Ｆｅ―Ｂ系合金、Ｒ−Ｃｏ系合金、Ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金などがある。Ｒ（希土類元素）としては、好ましくはＳｍ、Ｎｄ、この他にＰｒ、Ｄｙ、Ｔｂなどの１種または２種類以上を組合せたものを用いることができ、また、前記Ｆｅの一部を置換して磁気特性を高めるために、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉなどの元素の１種または２種以上を添加することができる。
【００２０】
これらの中でも、軟磁性相と硬磁性相とを含み両相の磁化が交換相互作用する構造をもつ交換スプリング磁性粉を用いてもよい。
【００２１】
ここで、「交換スプリング磁性」を説明すると以下のようである。
「交換スプリング磁性」：磁石内に多量の軟磁性相が存在し、軟磁性特性を有する結晶粒と硬磁性特性を有する結晶粒の磁化が交換相互作用で互いに結びつき、軟磁性結晶粒の磁化が反転を硬磁性結晶粒の磁化が妨げ、あたかも軟磁性相が存在しないかのような特性を示すものである。このように、交換スプリング磁石には硬磁性相（通常希土類磁石はこの相のみ）より残留磁束密度が大きくかつ保磁力が小さい軟磁性相が多量に含まれるので、保磁力が小さくかつ高残留磁束密度の磁石が得られる。
【００２２】
交換スプリング磁性粉は、軟磁性相からくる低保磁力を有し、かつ交換相互作用からくる高い残留磁束密度を有するので、高い磁力を得ることができ、また従来の希土類磁性粉に比べ耐酸化性が良好で、メッキ等の表面被覆をすることなく錆が防止でき、さらに多量の軟磁性相が含まれるので、キュリー点が高くなり（４００°Ｃ以上）使用限界温度が高く（約２００°Ｃ以上）残留磁化の温度依存性が小さくなる。
【００２３】
交換スプリング磁性粉としては、硬磁性相としてＲ−Ｆｅ−Ｂ化合物、且つ軟磁性相としてＦｅ相またはＦｅ−Ｂ化合物相を用いたもの、もしくは、硬磁性相としてＲ−Ｆｅ−Ｎ系化合物相、且つ軟磁性相としてＦｅ相を用いたものが好ましい。より具体的には、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金（軟磁性相：Ｆｅ−Ｂ合金、αＦｅ）、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金（軟磁性相：αＦｅ）、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｎｂ−Ｂ系合金（軟磁性相：Ｆｅ−Ｂ系合金、αＦｅなど）Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金（軟磁性相：αＦｅなど）などの交換スプリング磁性粉が好適であり、特に、保磁力（ｉＨｃ）を低く且つ残留磁束密度（Ｂｒ）を大きくする観点からは、Ｎｄ４Ｆｅ８０Ｂ２０合金（軟磁性相：Ｆｅ３Ｂ、αＦｅ）やＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３合金（軟磁性相：αＦｅ）の交換スプリング磁性粉が好ましい。
【００２４】
また、異方性フェライト系磁性粉としては、ＭＯ・Ｆｅ２Ｏ３（ｎは自然数）に代表される化学式をもつ異方性のフェライト磁性粉を用い、式中のＭとして、Ｓｒ、Ｂａまたは鉛などの１種類あるいは２種類以上を適宜選択して用いる。
【００２５】
樹脂バインダーとしては、エチレンー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（エチレンー酢酸ビニル共重合体）、ＥＶＯＨ（エチレンービニルアルコール共重合体）およびＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの１種類あるいは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およびポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂の１種類あるいは２種類以上を混合して用いることができる。
【００２６】
特に、本体部がナイロン等からなる樹脂バインダーの場合は、ＰＶＣ等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂である可撓性を付与した樹脂バインダー系とすると更に好適である。
【００２７】
また、前記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、またその含有率が９５重量％を超えると、バインダー不足となり本体部の成形性が損なわれるおそれがある。
【００２８】
なお、本発明のマグネットロールに用いる複数のマグネットピースは、全てが同じ材質である必要はないので、異種のマグネットピースを任意に組み合わせて低コストをはかる場合が多い。
【００２９】
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極構成のマグネットロールのみに限定されない。すなわち、所望の磁力と磁界分布により、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。
【００３０】
さらに、また、上記の射出成形・押出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Ｍｇカス等のゴミ付着の防止やマグネットの取り扱い性を容易にする為に、成形後金型内あるいは金型外で一旦脱磁し、その後磁性粒子配向方向にほぼ沿った方向に着磁してもよい。
【００３１】
【実施例】
以下の実施例では、現像剤規制用磁極Ｓ１極の磁束密度のピーク値を求め、
［ピーク値］〜［ピーク値−５ｍＴ］  の磁束密度が確保される角度（゜）と
それをスリーブ上の幅（ｍｍ）に換算したときの長さ
を評価し表１に示したが、その概略は図２に示した通りである。
【００３２】
磁束密度の測定方法
マグネットローラの両端の軸部を支持し、マグネットローラを回転させながら、マグネットローラ中心から９ｍｍ離れた位置（スリーブ上）にプローブ（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の磁束密度を測定した。
【００３３】
実施例１
マグネットピース材料として、樹脂バインダーにナイロン６を１０重量％（滑剤、可塑剤、安定剤も含む）、磁性粉として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ２Ｏ３）磁性粉を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、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、２３９Ｋ・Ａ／ｍ〜１１９４Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁し、図３に示すマグネットピースを成形した。
【００３４】
図３に示すように、Ｓ１極の隣接磁極であるＮ２極の外周面に切り欠きを設けた。Ｓ１極用マグネットピースは、外周面の一部に収束するように配向着磁を行い、その他の極用マグネットピースは、図３に示すように一定方向に配向着磁した。
【００３５】
これらのマグネットピースをシャフトの外周面に貼り合わせてマグネットローラを形成した。マグネット外径はφ１６、マグネット軸方向長さは３００ｍｍとし、シャフトはφ７のＳＵＭ２２（磁性体）を用いた。
【００３６】
実施例２
図４に示すように、Ｓ１の両隣接磁極に切り欠きを入れる以外は、実施例１と同様に行った。
【００３７】
実施例３
Ｓ１極用のマグネットピースを、図５に示すように一定方向に配向着磁する以外は、実施例１と同様に行った。
【００３８】
実施例４
Ｓ１極用のマグネットピースを、図１に示すように一定方向に配向着磁する以外は、実施例２と同様に行った。
【００３９】
実施例５
Ｓ１極の両隣接極の切り欠き深さを、図６に示すように変化させる（切り欠き深さを浅くし、切り欠き幅を狭くする）以外は実施例４と同様に行った。
【００４０】
実施例６
Ｓ１極の両隣接極の切り欠き形状を、図７に示すように変化させる以外は実施例４と同様に行った。
【００４１】
比較例１
図８に示すように、Ｓ１極の隣接極に切り欠きを設けない以外は、実施例１と同様に行った。
【００４２】
比較例２
図９に示すように、Ｓ１極の隣接極に切り欠きを設けない以外は、実施例３と同様に行った。
【００４３】
【表１】
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表１で示した結果から明らかなように、実施例１と比較例１を比べると、実施例１の（Ｓ１極磁束密度ピーク値−５ｍＴ）の幅は比較例１の約１．８５倍となり、スリーブ上の幅としては約３．７７ｍｍ程度に相当する。ここで、現像剤規制板の厚みは通常１ｍｍから２ｍｍ程度であるので、現像剤規制板を位置決めするために、実施例１は１ｍｍ以上のマージンが存在するが、比較例１についてはほとんどマージンが存在しないことになり、位置決めが難しくなることがわかる。（現像剤規制板は磁束密度変化の小さいところに設定する）
実施例３と比較例２を比べると、実施例３の（Ｓ１極磁束密度ピーク値−５ｍＴ）の幅は、比較例２の約８８％程度で、実施例３の方が細くなっているが、比較例２のＳ１極の磁束密度パターンは、中央部がへこみ、Ｎ１極側およびＮ２極側の両端付近が盛り上がった形状となっており、磁束密度ピークを頂点に両側方向に漸減していくパターン形状になっていない。従って、比較例２は（Ｓ１磁束密度ピーク値−５ｍＴ）の幅は広いが、両端にピークを持つため、現像剤の搬送性が悪くなり、使用に適さない。
【００４４】
実施例１と２あるいは実施例３と４を比べると、隣接磁極の一方だけに切り欠きを入れた場合よりも、両隣接極に切り欠きを入れた方が、（Ｓ１磁束密度ピーク値−５ｍＴ）の幅が広くなることがわかる。
【００４５】
実施例１と３あるいは実施例２と４を比べると、実施例１や２のように、外周面の一部に収束させるようなＳ１極の配向着磁よりも、実施例３や４のように、一定方向に着磁配向のほうが、（Ｓ１磁束密度ピーク値−５ｍＴ）の幅が広くなることがわかる。
【００４６】
実施例４と５、４と６を比べると、前者は切り欠き面積を変化させることにより、（Ｓ１磁束密度ピーク値−５ｍＴ）の幅がやや広くなることがわかり、後者は切り欠き形状を図７のように変化させても、（Ｓ１磁束密度ピーク値−５ｍＴ）の幅に大きな影響はなかった。これらにより、要求される（Ｓ１磁束密度ピーク値−５ｍＴ）の幅により、切り欠き面積や形状を適宜選択すればよいことがわかる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明は、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し、現像剤規制板の位置決めマージンを大きくして位置決めを容易にし、また現像剤規制板とマグネットローラのスリーブとのギャップを大きくする必要をなくし、現像剤規制板通過後の現像剤層厚が薄層となり、現像磁極での穂も直接感光体に接触せず、ジャンピング現像が可能となり、感光体や現像剤の長寿命化が可能で、高画質が得られ、カラー化にも好適なマグネットローラを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するためのマグネットローラの断面図（実施例４）である。
【図２】Ｓ１極の磁束密度ピーク値から５ｍＴ低い位置の幅を算出方法を示す図である。
【図３】本発明を説明するためのマグネットローラの断面図（実施例１）である。
【図４】本発明を説明するためのマグネットローラの断面図（実施例２）である。
【図５】本発明を説明するためのマグネットローラの断面図（実施例３）である。
【図６】本発明を説明するためのマグネットローラの断面図（実施例５）である。
【図７】本発明を説明するためのマグネットローラの断面図（実施例６）である。
【図８】従来のマグネットローラの断面図（比較例１）である。
【図９】従来のマグネットローラの断面図（比較例２）である。
【符号の説明】
１．スリーブ
２．マグネットピース
３．切り欠き部分
４．磁束密度パターン
５．Ｓ１極磁束密度パターンのブロードな部分
６．現像剤規制板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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