JP2001015326A - マグネットローラ、その製造方法及びそれを用いた現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁石用組成物の使用量削減により、製造コス
トが低く、かつボイドによる磁力低下が抑制されたマグ
ネットローラ、その製造方法及び現像装置を提供するこ
と。 【解決手段】 磁石用組成物からなるマグネット本体部
とシャフト部とを有するマグネットローラにおいて、上
記マグネット本体部が、その内部に一つ以上の中空部を
有するマグネットローラ，キャビティの周囲に磁場を形
成した金型のキャビティ内に、予め一つ以上の中空部形
成用部材を配置し、これに磁石用組成物を注入して成形
したのち、該中空部形成用部材を引き抜くことにより、
上記マグネットローラを製造する方法、及び回転自在に
配設されたスリーブと、該スリーブの内側に配設された
上記マグネットローラとからなる現像ローラを具備した
現像装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネットロー
ラ、その製造方法及びそれを用いた現像装置に関する。
さらに詳しくは、本発明は、磁石用組成物の使用量削減
により、製造コストが低く、かつボイドによる磁力低下
が抑制され、画像形成装置における現像機構部などに好
適に使用されるマグネットローラ、このものを効率よく
製造する方法及び上記マグネットローラを配設してなる
現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機，プリンタなどの電子写真
装置や静電記録装置などにおいて、感光ドラムなどの潜
像保持体上の静電潜像を可視化するための現像ローラと
して、回転するスリーブ内に磁石用組成物により成形さ
れたマグネットローラを配設し、スリーブ表面に保持し
た磁性現像剤（トナー）を、該マグネットローラの磁力
特性により、潜像保持体上に飛翔させるいわゆるジャン
ピング現像によって、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方法が知られている。上記マ
グネットローラは、磁石用組成物からなるマグネット本
体部とシャフト部とから構成されており、そしてその形
式としては、例えば（１）マグネット本体部とシャフト
部とが磁石用組成物により一体的に成形されてなる軸一
体型、（２）マグネット本体部と一方の側のシャフト部
とが、磁石用組成物により一体的に成形され、かつ他の
側にシャフトが挿入されてなる片側シャフト挿入型、
（３）マグネット本体部が磁石用組成物により成形さ
れ、かつその両側にシャフトが挿入されてなる両側シャ
フト挿入型、及び（４）マグネット本体部が磁石用組成
物により成形され、かつシャフトが挿入されてなるシャ
フト挿入型などがある。

【０００３】このようなマグネットローラの製造方法と
しては、マグネット本体部を、例えば主にナイロンやポ
リプロピレンなどの熱可塑性樹脂のバインダーにフェラ
イトなどの磁性粉体を混合したペレット形状の磁石用組
成物を、キャビティの周囲に磁場を形成した金型を用い
て射出成形又は押出成形することによって、ローラ状に
成形すると共に、所望の磁力特性に着磁させることによ
り形成させる方法が多用されている。このように、金型
を用いて射出成形や押出成形により、マグネット本体部
を形成させる方法においては、得られるマグネット本体
部は、磁石用組成物が密に詰っているため、その使用量
が多く、コスト高になるのを免れない上、一般にその外
周面近傍にボイドが発生しやすく、その結果磁力低下が
生じる場合があるなどの問題を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下で、磁石用組成物の使用量削減により、製造コス
トが低く、かつボイドによる磁力低下が抑制され、画像
形成装置における現像機構部などに好適に使用されるマ
グネットローラ、及びこのマグネットローラを配設して
なる現像装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するために鋭意研究を重ねた結果、マグネット本体
部が、その内部に一つ以上の中空部を有するマグネット
ローラ、特にボイドが、マグネット本体部の外周面近傍
には実質上存在せず、内部の中空部周辺に存在するマグ
ネットローラにより、その目的を達成しうることを見出
した。また、上記マグネットローラは、キャビティの周
囲に磁場を形成した金型のキャビティ内に、予め一つ以
上の中空部形成用部材を配置し、磁石用組成物を注入成
形したのち、該中空部形成用部材を引き抜くことによ
り、容易に製造しうること、そして、ボイドは高温側に
発生しやすいことに着目し、該中空部形状用部材の温度
を、キャビティの金型壁面よりも高くするこによって、
ボイドはマグネット本体部の外周面近傍には実質上発生
せずに、中空部周辺に発生することを見出した。本発明
は、かかる知見に基づいて完成したものである。

【０００６】すなわち、本発明は、（１）磁石用組成物
からなるマグネット本体部とシャフト部とを有するマグ
ネットローラにおいて、上記マグネット本体部が、その
内部に一つ以上の中空部を有することを特徴とするマグ
ネットローラ、（２）ボイドが、マグネット本体部の外
周面近傍には実質上存在せず、内部の中空部周辺に存在
する上記（１）のマグネットローラ、（３）磁石用組成
物からなるマグネット本体部とシャフト部とを有するマ
グネットローラを製造するに当たり、キャビティの周囲
に磁場を形成した金型のキャビティ内に、予め一つ以上
の中空部形成用部材を配置し、これに磁石用組成物を注
入したのち、上記中空部形成用部材を引き抜き、内部に
一つ以上の中空部を有するマグネット本体部を形成させ
ることを特徴とするマグネットローラの製造方法、
（４）中空部形成用部材として、熱伝導性部材を用い、
該部材の温度をキャビティの金型壁面温度よりも高く保
持して、磁石用組成物の注入成形を行う上記（３）のマ
グネットローラの製造方法、及び（５）回転自在に配設
されたスリーブと該スリーブの内側に配設されたマグネ
ットローラとからなる現像ローラを具備し、上記スリー
ブ表面に上記マグネットローラの磁気特性により磁性現
像剤を保持して成層ブレードによりこれを所定厚さの薄
層に成層し、この状態で画像形成体表面に接触又は近接
することにより、上記マグネットローラの磁気特性によ
り上記スリーブから画像形成体表面に現像剤を供給して
該画像形成体表面に可視画像を形成する現像装置におい
て、該マグネットローラとして、上記（１），（２）の
マグネットローラを用いたことを特徴とする現像装置を
提供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のマグネットローラは、磁
石用組成物からなるマグネット本体部とシャフト部とか
ら構成されており、そして、上記マグネット本体部に
は、内部に一つ以上の中空部が存在している。本発明に
おいては、この中空部の形状，大きさ，位置，数などに
ついては特に制限はないが、マグネットローラとしての
機械的強度が保持される範囲で、適宜選択することが肝
要である。この中空部の全容積は、マグネット本体部の
容積に対し、７〜２３％、特に8.２〜２１％の範囲にあ
るのが好ましい。この中空部の容積が、７％未満ではコ
スト低減効果が充分に発揮されず、また２３％を超える
とマグネットローラとしての機械的強度が低くなりす
ぎ、実用的でなくなるおそれがある。コスト低減効果及
び機械的強度などを考慮すると、中空部の全容積は、マ
グネット本体部の容積に対し１1.８〜１8.５％の範囲が
特に好適である。

【０００８】本発明のマグネットローラは、マグネット
本体部において、ボイドが外周面近傍には実質上存在せ
ず、内部の中空部周辺に存在しているものが好適であ
る。このボイドは、金型による成形において、高温側に
発生しやすいので、通常マグネット本体部の外周面近傍
に発生する。ボイドがマグネット本体部の外周面近傍に
存在する場合、磁力が低下するのを免れないが、本発明
の好ましい態様のように、内部にボイドが存在する場
合、上記の磁力低下が防止される。また、本発明のマグ
ネットローラは、通常、少なくともマグネット本体部
が、キャビティの周囲に磁場を形成した金型にて磁石用
組成物を成形して得られたものであって、該磁石用組成
物として、樹脂及びゴム状弾性体の中から選ばれた少な
くとも一種のバインダーに磁性粉を混合分散してなる磁
石用組成物が好ましく用いられる。

【０００９】この磁石用組成物に用いられるバインダー
としては特に制限はなく、従来マグネットローラにおい
て慣用されているものの中から任意のものを選択して用
いることができる。樹脂バインダーとしては、例えばナ
イロン６，ナイロン６・６，ナイロン１２，ナイロン４
・６，ナイロン６・１０，ナイロン６・１２，ナイロン
１１などのポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエ
チレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテ
レフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファ
イド樹脂（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキサイド樹脂
（ＰＰＯ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶ
Ａ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体樹脂（Ｅ
ＥＡ）、エポキシ樹脂、エチレン−ビニルアルコール共
重合体樹脂（ＥＶＯＨ）、さらにはポリプロピレン樹脂
やポリエチレン，ポリエチレン共重合体などのポリオレ
フィン、これらポリオレフィンの構造中に無水マレイン
酸基，カルボキシル基，ヒドロキシル基，グリシジル基
などの反応性をもつ官能基を導入した変性ポリオレフィ
ンなどが挙げられる。これらの中で、特にポリアミド樹
脂，ＥＶＡ，ＥＥＡが好適である。また、ゴム状弾性体
バインダーとしては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ），
クロロプレンゴム（ＣＲ），クロロスルホン化ポリエチ
レン（ＣＳＭ），シリコーンゴムなどが挙げられる。こ
れらの樹脂バインダーやゴム状弾性体バインダーは単独
で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよ
い。

【００１０】一方、磁性粉としては特に制限はなく、従
来マグネットローラにおいて慣用されているものの中か
ら、任意のものを選択して用いることができる。具体的
にはストロンチウムフェライト，バリウムフェライト，
鉛フェライトなどのフェライト粉末、Ｓｍ−Ｃｏ合金，
Ｎｄ−Ｆ−Ｂ合金，Ｃｅ−Ｃｏ合金などの希土類系合金
粉末などが挙げられる。これらの磁性粉は単独で用いて
もよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。磁石用
組成物におけるバインダーと磁性粉の配合割合は、特に
制限はなく、マグネットローラの要求される磁力の強さ
に応じて適宜選定されるが、通常は、磁石用組成物全量
に対し、８０〜９５重量％（密度が3.０〜4.０ｇ／ｃｍ
³ 程度）の範囲で選定することが好ましい。

【００１１】この磁石用組成物には、必要に応じ、マイ
カやタルク、あるいは炭素繊維，ガラス繊維などの繊維
やウイスカーなどの補強効果の大きな充填材を添加する
ことができる。すなわち、成形品に要求される磁力が比
較的低くて磁性粉の充填量が少ない場合には、成形品の
剛性が低くなりやすく、このような場合には剛性を補う
ために、マイカやウイスカーなどの充填材を添加して成
形品の補強を行うことができる。この場合、好適に用い
られる充填材としては、マイカやウイスカーなどが挙げ
られる。このウイスカーとしては、例えば炭化ケイ素，
窒化ケイ素などからなる非酸化物系ウイスカー、Ｚｎ
Ｏ，ＭｇＯ，ＴｉＯ₂ ，ＳｎＯ₂ ，Ａｌ₂Ｏ₃ などから
なる金属酸化物系ウイスカー、チタン酸カリウム，ホウ
酸アルミニウム，塩基性硫酸マグネシウムなどからなる
複酸化物系ウイスカーなどが挙げられるが、これらの中
で、プラスチックとの複合化が容易な点から複酸化物系
ウイスカーが好適である。

【００１２】これらの充填材を用いる際の配合割合につ
いては特に制限はないが、通常は磁石用組成物全量に対
して、２〜３２重量％、好ましくは５〜２０重量％の範
囲である。前記磁石用組成物の調製方法としては特に制
限はないが、例えばバインダー，磁性粉及び必要に応じ
て用いられる充填材を、通常の方法に従って混合し、溶
融混練したのち、ペレット状に成形することにより、磁
石用組成物を調製することができる。この際、溶融混練
には、二軸混練押出機，ＫＣＫ混練押出機などを用いる
通常の方法及び条件を採用することができる。図１は、
本発明のマグネットローラの一例を示す正面図（ａ）及
び側面図（ｂ）であって、この図１のマグネットローラ
においては、マグネット本体部１とシャフト部２ａと
が、磁石用組成物より、一体的に成形された軸一体型の
構造を有し、４個の中空部が、中心軸に対して平行に貫
通し、かつ対称に存在している。前記本発明のマグネッ
トローラは、以下に示す本発明の方法により、効率よく
製造することができる。

【００１３】本発明の方法においては、まず、キャビテ
ィの周囲に磁場を形成した金型のキャビティ内に、一つ
以上の中空部形成用部材を配置する。次いで、これに前
記磁石用組成物を、射出成形や押出成形などの方法によ
り注入成形したのち、上記中空部形成用部材を引き抜
き、内部に一つ以上の中空部を有するマグネット本体部
を形成させる。この際、中空部形成用部材として、金属
製などの熱伝導性部材を用い、この部材の温度を、キャ
ビティの金型壁面の温度よりも高く保持して、磁石用組
成物の注入成形を行うのが好ましい。これにより、ボイ
ドが実質上、マグネット本体部の外周面近傍には発生せ
ず、内部の中空部周辺に発生するので、磁力低下を防止
することができる。

【００１４】図２は、このような方法により成形されて
なる本発明のマグネットローラの構造の異なる例を示す
側面図であって、（ａ）は、マグネット本体部１とシャ
フト部２ａとが、磁石用組成物により一体的に成形され
てなる軸一体型の構造を示す。（ｂ）はマグネット本体
部１と一方の側のシャフト部２ａとが、磁石用組成物に
より一体的に成形され、かつ他の側にシャフト２ｂが挿
入されてなる片側シャフト挿入型の構造を示す。（ｃ）
は、マグネット本体部１が磁石用組成物により成形さ
れ、かつその両側にシャフト２ｂが挿入されてなる両側
シャフト挿入型の構造を示す。また（ｄ）は、マグネッ
ト本体部１が磁石用組成物により成形され、かつシャフ
ト２ｂが挿入されてなるシャフト挿入型の構造を示す。
上記図２（ｂ）〜（ｄ）で示されるマグネットローラに
おいて、挿入用として用いられるシャフトとしては特に
制限はなく、従来マグネットローラにおいて慣用されて
いるものを用いることができる。このシャフトとして
は、例えば金属製の中実シャフトや中空シャフト、各種
樹脂製のシャフトなどが挙げられる。

【００１５】このようにして得られたマグネットローラ
は、通常一旦脱磁したのち、再び着磁させることによっ
て、磁性粉を配向させ、所望の磁力パターンを形成させ
る。脱磁操作及び着磁操作としては特に制限はなく、目
的の磁力パターンに応じて、公知の装置を用い、公知の
方法で行うことができる。本発明のマグネットローラ
は、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の電子写真装置
や静電記録装置などの現像ローラやクリーニングローラ
を構成するマグネットローラとして好適に使用されるも
のである。なお、上記クリーニングローラは、感光ドラ
ム等の潜像保持体に残留するトナーをクリーニングブレ
ードで掻き落とした後、磁力によりこれを回収するもの
であり、回収に好適な場所にマグネットローラを配置
し、磁力によってトナーをマグネットローラに吸着さ
せ、所定の位置でブレードによりこのトナーをマグネッ
トローラから剥がし、所定の回収部にトナーを回収する
ものである。

【００１６】本発明の現像装置は、回転自在に配設され
たスリーブ（通常円筒状）と、その内側に配設された前
記所望の磁力パターンを有するマグネットローラとから
なる現像ローラを具備してなるものであって、上記スリ
ーブ表面に該マグネットローラの磁気特性により磁性現
像剤を担持して成層ブレードによりこれを所定の厚さの
薄層に成層し、この状態で画像形成体表面に接触又は近
接させ、該マグネットローラの磁気特性により、上記ス
リーブから画像形成体表面に現像剤を供給して、該画像
形成体表面に可視画像を形成させるものである。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。 実施例１ キャビティの周囲に磁場を形成した金型内のキャビティ
内に、中空部形成用部材として、径３ｍｍのステンレス
鋼製の丸棒４本を所定の位置に配置した。次いで、バイ
ンダーとしてのエチレン−エチルアクリレート共重合体
１０重量％と磁性粉としてのストロンチウムフェライト
粉末９０重量％とを配合した磁石用組成物を、シリンダ
ー温度２４５℃、金型温度６５℃、ステンレス鋼製丸棒
温度１００℃及び射出圧力6.８６×１０⁷ Ｐａ（７００
ｋｇ／ｃｍ² ）の条件にて射出注入して成形したのち、
４本のステンレス鋼製丸棒を引き抜き、図１に示す形状
の４個の中空部を有するマグネット本体部（径１６ｍ
ｍ、長さ３１０ｍｍ）と、この両端から突出したシャフ
ト部（径６ｍｍ、長さ４０ｍｍ）とが一体化してなる軸
一体型マグネットローラを作製した。

【００１８】次に、このマグネットローラを公知の方法
で脱磁処理したのち、着磁処理することにより、Ｓ極
２，Ｎ極２，合計４極を有するマグネットローラが得ら
れた。各極の平均磁力は７００ガウスであり、また、こ
のマグネットローラの重量は１９6.７ｇであった。この
マグネットローラを、中心軸に対して垂直に切断し、断
面を実体顕微鏡で観察したところ、実質上、外周面近傍
にはボイドの発生は認められなかったが、中空部周辺に
ボイドの発生が認められた。なお、中空部の全容積は、
マグネット本体部の容積に対して、１6.１％であった。

【００１９】比較例１ 実施例１において、金型のキャビティ内に中空部形成用
部材を配置しなかったこと以外は、実施例１と同様にし
て、軸一体型マグネットローラを作製し、さらに脱磁処
理したのち、着磁処理した。各極の平均磁力は７００ガ
ウスであり、また、このマグネットローラの重量は２４
４ｇであった。このマグネットローラを、中心軸に対し
て垂直に切断し、断面を実体顕微鏡で観察したところ、
外周面近傍にボイドの発生が認められた。

【００２０】

【発明の効果】本発明のマグネットローラは、磁石用組
成物の使用量削減により、製造コストが低く、かつボイ
ドによる磁力低下が抑制されるなどの効果を奏する。こ
のマグネットローラは、複写機，ファクシミリ，プリン
タなどの画像形成装置において、感光ドラムなどの潜像
保持体に現像剤を供給して該潜像保持体上の静電潜像を
現像する現像機構部などに好適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のマグネットローラの一例を示す正面
図（ａ）及び側面図（ｂ）である。

【図２】 本発明のマグネットローラの構造の異なる例
を示す側面図である。

【符号の説明】

１ ：マグネット本体部 ２ａ：シャフト部 ２ｂ：シャフト ３ ：中空部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石用組成物からなるマグネット本体部
   とシャフト部とを有するマグネットローラにおいて、上
   記マグネット本体部が、その内部に一つ以上の中空部を
   有することを特徴とするマグネットローラ。
2. 【請求項２】 中空部の全容積が、マグネット本体部の
   容積に対し、７〜２３％である請求項１記載のマグネッ
   トローラ。
3. 【請求項３】 中空部の全容積が、マグネット本体部の
   容積に対し、8.２〜２１％である請求項１記載のマグネ
   ットローラ。
4. 【請求項４】 ボイドが、マグネット本体部の外周面近
   傍には実質上存在せず、内部の中空部周辺に存在する請
   求項１〜３のいずれかに記載のマグネットローラ。
5. 【請求項５】 マグネット本体部が、キャビティの周囲
   に磁場を形成した金型にて磁石用組成物を成形してなる
   ものである請求項１〜４のいずれかに記載のマグネット
   ローラ。
6. 【請求項６】 磁石用組成物が、樹脂及び／又はゴム状
   弾性体バインダーに磁性粉を分散してなるものである請
   求項１〜５のいずれかに記載のマグネットローラ。
7. 【請求項７】 磁石用組成物からなるマグネット本体部
   とシャフト部とを有するマグネットローラを製造するに
   当たり、キャビティの周囲に磁場を形成した金型のキャ
   ビィ内に、予め一つ以上の中空部形成用部材を配置し、
   これに磁石用組成物を注入して成形したのち、上記中空
   部形成用部材を引き抜き、内部に一つ以上の中空部を有
   するマグネット本体部を形成させることを特徴とするマ
   グネットローラの製造方法。
8. 【請求項８】 中空部形成用部材として、熱伝導性部材
   を用い、該部材の温度をキャビティの金型壁面温度より
   も高く保持して、磁石用組成物の注入成形を行う請求項
   ７記載のマグネットローラの製造方法。
9. 【請求項９】 回転自在に配設されたスリーブと該スリ
   ーブの内側に配設されたマグネットローラとからなる現
   像ローラを具備し、上記スリーブ表面に上記マグネット
   ローラの磁気特性により磁性現像剤を保持して成層ブレ
   ードによりこれを所定厚さの薄層に成層し、この状態で
   画像形成体表面に接触又は近接することにより、上記マ
   グネットローラの磁気特性により上記スリーブから画像
   形成体表面に現像剤を供給して該画像形成体表面に可視
   画像を形成する現像装置において、上記マグネットロー
   ラとして、請求項１〜６のいずれかに記載のマグネット
   ローラを用いたことを特徴とする現像装置。