(57)【要約】【課題】二成分系トナーにおける、トナーとキャリアとを分離することができる、安価な二成分系用マグネットローラを提供する。【解決手段】マグネットローラ１は、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を一体的に成型してなる柱状の本体部と、シャフト部とを具え、その周方向磁力パターンは、複数の磁極のうち同じ極性を有して隣接し合う一対の反発極と、これらの反発極の間に設けられ磁力が５ｍＴ以下となるゼロガウス帯を有し、ゼロガウス帯の分布幅は１５度以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を一体的に成型してなる柱状の本体部と、シャフト部とを具え、本体部に、複数の磁極を有する周方向磁力パターンを設けたマグネットローラにおいて、
前記周方向磁力パターンは、複数の磁極のうち同じ極性を有して隣接し合う一対の反発極と、これらの反発極の間に設けられ磁力が５ｍＴ以下となる領域とを有し、
この領域をゼロガウス帯と呼び、ゼロガウス帯の分布幅を周方向角度で表わしたものを５ｍＴ幅と呼ぶとき、５ｍＴ幅が１５度以上であるマグネットローラ。
【請求項２】
前記ゼロガウス帯を含んで磁力が２０ｍＴ以下となる領域の分布幅を周方向角度で表わしたものを２０ｍＴ幅と呼ぶとき、２０ｍＴ幅が、対をなす前記反発極同士の角度間隔の４０％以上である請求項１に記載のマグネットローラ。
【請求項３】
前記ゼロガウス帯に対応する周方向領域における本体部周面の半径方向距離を、対をなす前記反発極のそれぞれに対応する周方向位置における本体部周面の半径方向距離のいずれよりも小さくしてなる請求項１もしくは２に記載のマグネットローラ。
【請求項４】
本体部の半径方向断面形状を、前記ゼロガウス帯に対応する周方向領域を含む領域に凹部を有する円形状としてなる請求項３に記載のマグネットローラ。
【請求項５】
前記凹部に対応する本体部周面を、平坦面で構成してなる請求項４に記載のマグネットローラ。
【請求項６】
前記凹部に対応する本体部周面を、本体部の半径方向外方に曲率半径中心を有する円弧面で構成し、前記円弧面の曲率半径を１〜５ｍｍとし、円弧面の、本体部半径方向に沿った深さを０．１〜１ｍｍとしてなる請求項４に記載のマグネットローラ。
【請求項７】
本体部の半径方向断面形状を、対をなす前記反発極の磁力ピーク部分のそれぞれに対応する周方向領域に凸部を有する円形状とし、前記凸部の周方向幅を、３〜６ｍｍ、半径方向高さを１〜２ｍｍとしてなる請求項３に記載のマグネットローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を一体的に成型してなるほぼ円柱状の本体部とシャフト部とを具え、本体部に、複数の磁極を有する周方向磁力パターンを設けたマグネットローラに関し、特にその周方向磁力パターンを改善したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などにおいて、感光ドラム等の潜像保持体上の静電潜像を可視化する現像方式として、回転するスリーブ内に樹脂磁石により形成されたマグネットローラを配設し、マグネットローラに形成された周方向磁力パターンにより、スリーブ表面に担持したトナーを潜像保持体上に飛翔させ、潜像保持体表面にトナーを供給し、静電潜像を可視化する現像方法が知られている。
【０００３】
このような機能を有するマグネットローラは、電子写真装置などの高性能化に伴って、要求される周方向磁力パターンはますます複雑化する一方、そのコストに対する低減要求も厳しくなってきている。例えば、トナーと磁性キャリアとを混合した磁性二成分系トナーを用いる電子写真装置においては、スリーブ表面に担持したトナーと磁性キャリアとのうちトナーだけを潜像保持体上に飛翔させたあと、残余の磁性キャリアをスリーブ表面から脱離させる必要があり、そのため、この用途に用いられるマグネットローラの磁力パターンは、この離脱位置に対応する周方向位置において、複数の磁極のうち同じ極性を有して隣接し合う一対の反発極同士の間に設けられた磁力がほぼゼロとなる部分、いわゆるゼロガウス帯と呼ばれる部分を具えるよう構成される。そして、ゼロガウス帯の分布幅は広いほうがより確実にキャリアをスリーブから離脱させることができることが知られている。
【０００４】
ここで、マグネットローラを形成する一般的な方法として、ナイロンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂のバインダにフェライト等の磁性粉体を混合分散した樹脂材料を、金型キャビティ内に設けられた所定分布の磁場中に射出したり、あるいは所定分布の磁場中にこの樹脂材料を押し出したりしてほぼ円筒状の本体部を一体的に成型して所定の磁力パターンを有するマグネットローラを形成し、あるいは、さらに、このように成型されたマグネットローラを脱磁したあと筒型着磁器の中でこのマグネットローラに電磁場を印加して所定の磁力パターンに調整してマグネットローラを形成するものが知られていて（例えば、特許文献１。）、この方法は一体成型法と呼ばれ、一回の成型で円筒状の本体部を形成することができるので、製造コストを抑制できる反面、円筒状となる成型中のマグネットローラに磁場を加えて磁力パターンを形成するので、全体にバランスのとれた複雑でない磁力パターンしか形成することができないという問題点があった。
【０００５】
また、他のマグネットローラの形成方法として、磁性粉体を混合分散した樹脂材料を、同様に磁場中で射出成型もしくは押出成型して断面扇形状をした細長い複数のピースを成型し、それぞれを脱磁したあとこれらのピースを互いに貼り合わせて円筒状の本体部を形成し、そのあと、第一の方法と同様に、これを筒型着磁器の中で着磁して所定周方向パターンを得る方法も知られていて、この方法は貼り合わせ法と呼ばれ、扇形のピースごとに磁場を加えるので、ピースごとに磁力パターンを最適化でき複雑な磁力パターンを形成しやすい反面、複数の扇形ピースを制作してこれらを貼り合わるためコストが高くなるという問題があった。
【０００６】
このように、従来技術においては、分布幅の広いゼロガウス帯を有するような複雑な磁力パターンのマグネットローラを形成するには、上述の方法のうち、貼り合わせ法によらざるを得ず、コスト高になるという問題があった。
【特許文献１】特開平１１−２２４８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を柱状に一体的に成型してなる本体部を有するマグネットローラにおいて、ゼロガウス帯の分布幅が広い磁力パターンをもつマグネットローラを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
＜１＞は、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を一体的に成型してなる柱状の本体部と、シャフト部とを具え、本体部に、複数の磁極を有する周方向磁力パターンを設けたマグネットローラにおいて、
前記周方向磁力パターンは、複数の磁極のうち同じ極性を有して隣接し合う一対の反発極と、これらの反発極の間に設けられ磁力が５ｍＴ以下となる領域とを有し、
この領域をゼロガウス帯と呼び、ゼロガウス帯の分布幅を周方向角度で表わしたものを５ｍＴ幅と呼ぶとき、５ｍＴ幅が１５度以上であるマグネットローラである。
【０００９】
なお、本明細書において、磁力とは、特に断らない限り、マグネットローラがその装着姿勢においてスリーブ外表面上に形成する半径方向の磁力成分をいい、（周方向）磁力パターンとは、このスリーブ表面に形成される磁力の全周にわたるパターンをいう。
【００１０】
＜２＞は、＜１＞において、前記ゼロガウス帯を含んで磁力が２０ｍＴ以下となる領域の分布幅を周方向角度で表わしたものを２０ｍＴ幅と呼ぶとき、２０ｍＴ幅が、対をなす前記反発極同士の角度間隔の４０％以上であるマグネットローラである。
【００１１】
＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞において、前記ゼロガウス帯に対応する周方向領域における本体部周面の半径方向距離を、対をなす前記反発極のそれぞれに対応する周方向位置における本体部周面の半径方向距離のいずれよりも小さくしてなるマグネットローラである。
【００１２】
＜４＞は、＜３＞において、本体部の半径方向断面形状を、前記ゼロガウス帯に対応する周方向領域を含む領域に凹部を有する円形状としてなるマグネットローラである。
【００１３】
＜５＞は、＜４＞において、前記凹部に対応する本体部周面を、平坦面で構成してなるマグネットローラである。
【００１４】
＜６＞は、＜４＞において、前記凹部に対応する本体部周面を、本体部の半径方向外方に曲率半径中心を有する円弧面で構成し、前記円弧面の曲率半径を１〜５ｍｍとし、円弧面の、本体部半径方向に沿った深さを０．１〜１ｍｍとしてなるマグネットローラである。
【００１５】
＜７＞は、＜３＞において、本体部の半径方向断面形状を、対をなす前記反発極の磁力ピーク部分のそれぞれに対応する周方向領域に凸部を有する円形状とし、前記凸部の周方向幅を、３〜６ｍｍ、半径方向高さを１〜２ｍｍとしてなるマグネットローラである。
【発明の効果】
【００１６】
＜１＞の発明によれば、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を一体的に成型してなる柱状の本体部を具えるので、これを安価に形成することができ、しかも、ゼロガウス帯の分布幅、すなわち、５ｍＴ幅を１５度以上としたので、確実に、残留した磁性キャリアをスリーブから離脱させることができる。
【００１７】
＜２＞の発明によれば、２０ｍＴ幅を、前記反発極同士の角度間隔の４０％以上としたので、反発極相互の角度間隔を広くしなくとも、２０ｍＴ幅に応じて変化する５ｍＴ幅を１５度以上とすることができ、反発極相互の角度間隔が狭い磁力パターンのマグネットローラに対しても、確実に、残留磁性キャリアをスリーブから離脱させることができる。
【００１８】
＜３＞の発明によれば、前記ゼロガウス帯に対応する周方向領域での半径方向距離を、反発極に対応する周方向位置での半径方向距離よりも小さくしたので、反発極に対応する周方向位置に対比して、ゼロガウス帯に対応する周方向領域における本体部の表面磁力を低減するとともに、その領域での本体部周面とスリーブ外周面との間隔を広げ、このことにより、ゼロガウス帯の幅、すなわち５ｍＴ幅を１５度以上確保することができる。
【００１９】
＜４＞の発明によれば、本体部の半径方向断面形状を、前記ゼロガウス帯に対応する周方向領域を含む領域に凹部を有する円形状としたので、ゼロガウス帯に対応する周方向領域の磁力だけをゼロに近づけることができ、容易に、１５度以上の５ｍＴ幅を得ることができる。
【００２０】
＜５＞の発明によれば、凹部に対応する本体部周面を、平坦面で構成したので、凹部を容易に形成することができ、例えば、マグネットローラを射出成型によって形成する場合、ローラを金型から容易に脱型することができる。
【００２１】
＜６＞の発明によれば、凹部に対応する本体部周面を、本体部の半径方向外方に曲率半径中心を有する上述の寸法範囲の円弧面で構成したので、凹部の周方向中央部における、マグネットローラ表面とスリーブ表面との間の距離の、他の周面部分との差を、一層大きくして、ゼロガウス帯のゼロ磁力部分の分布幅をさらに広いものとすることができ、また、製造時、特に成型金型からマグネットローラを取り出す際の欠け等を防止することができる。
【００２２】
＜７＞の発明によれば、本体部の半径方向断面形状を、対をなす前記反発極の磁力ピーク部分のそれぞれに対応する周方向領域に前述の寸法範囲の凸部を有する円形状としたので、２０ｍＴ幅を、対をなす前記反発極同士の角度間隔の４０％以上とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図１は、本発明に係る第一の実施形態のマグネットローラ１の外形を示す斜視図であり、図２は、マグネットローラ１の半径方向断面図である。マグネットローラ１はシャフト部３と、シャフト部３の周りに、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を一体的に成型してなる柱状の本体部２とを具える。
【００２４】
本体部２の断面形状は、凹部５を有する円形状になり、この凹部５における、本体部周面の半径方向距離Ｒ１は、当然ながら、凹部５以外の円形状部分半径方向距離Ｒ０より小さく、この凹部５の周面５ａは、本体部２の半径方向外方に中心を有する曲率半径ｒの円弧面で構成される。
【００２５】
図３は、このマグネットローラ１の周方向磁力を示すグラフであり、横軸は、マグネットローラの周方向位置を所定基準方位からの角度で表し、縦軸は、スリーブ表面での磁力をＮ極側を正側として表したものである。このマグネットローラ１の磁力パターンは、５つの磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１およびＳ５を有し、これらの磁極のうち、Ｎ１とＮ２とは同じ極性を有して相隣接する一対の反発極を構成し、これらの反発極Ｎ１、Ｎ２の間に、磁力が５ｍＴ以下となる領域を有する。
【００２６】
そして、磁力が５ｍＴ以下となる領域をゼロガウス帯Ｚと呼ぶことにすると、凹部５は、ゼロガウス帯Ｚに対応する周方向領域を含む領域に設けられる。
【００２７】
ゼロガウス帯Ｚの周方向角度領域は、５ｍＴ幅θ１と呼ばれ、この５ｍＴ幅θ１を広くすることにより、確実に、磁性キャリアをスリーブ表面から離脱させることができる。この目的のためには、５ｍＴ幅θ１を１５度以上とする必要があり、好ましくは１７度以上とするのがよく、マグネットローラ１は、この条件を満たしている。
【００２８】
そして、この５ｍＴ幅θ１を、１５度以上とし、かつ、成型の際の金型からの脱型時の欠け等の問題を抑制するには、凹部５の周面５ａの極率半径ｒを１〜５ｍｍとし、周面５ａの、本体部２の半径方向に沿った深さｄを０．１〜１ｍｍとするのよい。
【００２９】
図４は、第二の実施形態のマグネットローラ１１を示す半径方向断面図である。マグネットローラ１１はシャフト部１３と、シャフト部１３の周りに、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を一体的に成型してなるほぼ柱状の本体部１２とを具え、本体部１２の断面形状は、凹部１５を有する円形状になり、この凹部１５における、本体部周面の半径方向距離Ｒ２は、当然ながら、凹部１５以外の円形状部分半径方向距離Ｒ０より小さく、この凹部１５の周面１５ａは、平坦面で構成される。
【００３０】
そして、このマグネッローラ１１も、５ｍＴ幅θ１の大小は別にして、前述のマグネットローラ１と同じ形状の磁力パターンを有し、凹部１５は、このゼロガウス帯Ｚに対応する周方向領域を含む領域に設けられる。また、平坦な周面がないとした場合の仮想周面から平坦面までのフラット量ｆを大きくすることにより、５ｍＴ幅θ１を１５度以上にすることができる。
【００３１】
図５は、第三の実施形態のマグネットローラ２１を示す半径方向断面図である。マグネットローラ２１は、シャフト部２３と、シャフト部２３の周りに、樹脂バインダに磁性粉体を混合分散した樹脂材料を一体的に成型してなるほぼ柱状の本体部２２とを具え、また、５ｍＴ幅θ１の大小は別にして、図３に示す、マグネットローラ１と同じ形状の磁力パターンを有する。図３に示すように、ゼロガウス帯Ｚを含み磁力が２０ｍＴ以下の領域の分布幅を周方向角度で表わしたものを、２０ｍＴ幅θ２と呼ぶとき、マグネットローラ３１の磁力パターンは、２０ｍＴ幅θ２が、反発極Ｎ１、Ｎ２相互の角度間隔θ３の４０％以上を占めるものとなる。
このような磁力パターンを実現するため、本体部２２の断面形状は、対をなす前記反発極Ｎ１、Ｎ２の磁力ピーク部分のそれぞれに対応する周方向領域に凸部２５を有する円形状とし、前記凸部の周方向幅Ｗは、３〜６ｍｍ、半径方向高さ（Ｒ３−Ｒ４）は１〜２ｍｍとして構成される。
【００３２】
マグネットローラ２１において、ゼロガウス帯Ｚに対応する周方向領域における半径方向距離はＲ４であり、当然ながら、反発極に対応する周方向位置における半径方向距離Ｒ３より小さい。
【実施例】
【００３３】
図２に示す凹部５を具えたマグネットローラ１を実施例１および２、図４に示す凹部１５を具えたマグネットローラ１１を実施例３、図５に示す凸部２５を具えたマグネットローラ２１を実施例４および５とし、また、凹部も凸部も有さない、全周にわたって均一な円周面を有するマグネットローラを従来例１および２として、これらのマグネットローラを制作し、それらの磁力パターンを測定してそれぞれの５ｍＴ幅θ１を比較した。
また、これらのマグネットローラのそれぞれについて、反発極間角度θ３を測定し、さらに、従来例２、実施例４および実施例５については、２０ｍＴ幅θ２も測定した。
なお、これらのマグネットローラの本体部は、いずれも、フェライト粉末をナイロン樹脂中に分散した磁性材料をキャビティ中に射出成型して本体部とシャフト部とを一体的に形成してなり、シャフトの直径は５ｍｍ、マグネットローラの最大径は１０ｍｍ、実施例１〜５および従来例１、２のマグネットローラのそれぞれに対応して用いられるスリーブの外径は、いずれも１２ｍｍである。
【００３４】
表１は、それぞれのマグネットローラにつき、凹部もしくは凸部の寸法緒元と、測定した磁力パターンにおける５ｍＴ幅θ１（度）、２０ｍＴ幅θ２（度）、反発極間角度θ３（度）、および、θ２／θ３をまとめたものであり、表１に示すように、実施例１〜５はいずれも５ｍＴ幅θ１が１５度以上であり、さらに、実施例４および５については、θ２／θ３を４０％以上とすることができ、同じ反発極間角度θ３を有する従来例２に対比して、５ｍＴ幅θ１を15度とすることができ、また、実施例１〜３に対比しても、15度以上の５ｍＴ幅を確保したうえで、反発極間角度θ３を小さく抑えられることが分かる。
【００３５】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３６】
このマグネットローラは、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などの二成分系トナーの現像用ローラとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る第一の実施形態のマグネットローラを示す斜視図である。
【図２】第一の実施形態のマグネットローラを示す半径方向断面図である。
【図３】マグネットの磁力パターンを示すグラフである。
【図４】第二の実施形態のマグネットローラを示す半径方向断面図である。
【図５】第三の実施形態のマグネットローラを示す半径方向断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、１１、２１  マグネットロール
２、１２、２２  本体部
３、１３、２３  シャフト部
４、１４、２２  本体部周面
５、１５  凹部
５ａ、１５ａ  凹部周面
２５  凸部
Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１、Ｓ２  磁極
Ｚ  ゼロガウス帯
【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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