JP2002278280A

JP2002278280A - 現像ローラ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002278280A
Application number: JP2001080726A
Authority: JP
Inventors: Mieko Kakegawa; 美恵子掛川; Takeshi Imamura; 剛今村; Sumio Kamoi; 澄男鴨井; Kyota Hizuka; 恭太肥塚; Noriyuki Kamiya; 紀行神谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】高い磁気特性が得られ、しかも生産性が良好
で錆びにくい現像ローラ及びその製造方法を提供する。【解決手段】マグネット４８が配設されたマグネット
ロール４６の表面全体に高分子材料５０が被覆されてい
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、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置、当該画像形成装置
に装着される現像装置の現像ローラ及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真その他の、粉体トナーを用いた
画像形成方法において、二成分現像剤を用いた磁気ブラ
シ現像は周知であり、画像形成装置において広く利用さ
れている。

【０００３】この磁気ブラシ現像では、現像ローラ外周
面に現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、現像
領域（現像ローラと像担持体の間で現像可能電界が確保
されている領域）において、静電潜像が形成された像担
持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電
界によって、前記磁気ブラシから対向する像担持体の潜
像面へトナーを選択的に供給付着することにより、現像
が行われる。

【０００４】現像ローラは、通常、円筒状のスリーブ
（現像スリーブ）として構成され、このスリーブ表面に
現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石
体（磁石ローラ）をスリーブ内部に備えている。穂立ち
の際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うよう
にスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキ
ャリアに対して帯電トナーが付着されている。前記磁石
ローラは、複数の磁極を有し、夫々の磁極を形成する磁
石が棒状などに構成されていて、特にスリーブ表面の現
像領域部分では現像剤を立ち上げる現像主磁極を備えて
いる。前記スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動
くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動
するようになっており、現像領域に搬送された現像剤は
前記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを
起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように像担持体
表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が像担持体
との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、
トナー供給を行う。

【０００５】従来の磁気ブラシ現像装置においては、画
像濃度を高くするための現像条件とコントラスト画像を
良好に得るための現像条件とが両立せず、高濃度部と低
濃度部との双方を同時に改善することが困難である。即
ち、画像濃度を高くするための現像条件としては、(ｉ)
像担持体と現像スリーブとの間隔である現像ギャップを
狭くすること、あるいは(ii)現像領域幅を広くすること
などが挙げられる。一方、低コントラスト画像を良好に
得るための現像条件としては、(ｉ')現像ギャップを広
くすること、あるいは(ii')現像領域幅を狭くすること
などがある。つまり、双方の現像条件は相対するもので
あって両立せず、全濃度域にわたって双方の条件を満た
して良質な画像を得ることは一般に困難とされている。

【０００６】例えば、低コントラスト画像を重視する場
合には、ベタラインのクロス部や黒ベタ、ハーフトーン
ベタ画像の後端部に白抜けを生じる所謂「後端白抜け」
と称される異常画像が発生しやすい。また同じ幅で形成
した格子画像の横線が縦線よりも細くなったり、１ドッ
トなどの小さい点画像が現像されないなどの現象も発生
している。

【０００７】このような従来からの課題であった画像濃
度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良
好に得るための現像条件とを高い時点で満足させ、全濃
度域にわたって良質な画像を得るための現像方法及び現
像装置等を本願出願人は先に提案している（特願２００
０−２９６３７）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
本願出願人が先に提案した現像装置においては、現像ロ
ーラの主極部は極間角度が従来の現像ローラに比べて狭
いため、マグネット材料に高い磁気特性が必要である。
また、主極部の精度が従来の現像ローラに比べて高い精
度（従来の±２度に対して±１度）が要求される。

【０００９】これらの要求項目を達成するためには、従
来用いられていた材料やローラ構成及び製造方法では実
施困難である。特に、マグネット材料については従来一
般的に用いられているフェライト系マグネットでは充分
な磁気特性が得られず、達成困難であり、希土類マグネ
ットを用いる必要が生じる。また、希土類マグネットは
コストが高いため、現実的なローラのマグネット構成と
しては、高い磁気特性が必要となる現像極のみ希土類マ
グネットを用い、その他の極はフェライト系マグネット
を使用する方法が望ましい。

【００１０】ここで、従来の現像ローラの製造方法につ
いて説明する。製造方法Ａ：芯金にフェライト及び希土類マグネットブ
ロックを貼り付ける。製造方法Ｂ：フェライトマグネット成型品の現像極に相
当する部分に希土類磁石収納用の溝部分を形成し、希土
類マグネットブロックを貼り付ける。製造方法Ｃ：フェライトマグネット成型品の現像極に相
当する部分に希土類磁石収納用の溝部分を形成し、希土
類マグネット粉もしくは液状のマグネットを充填する。が考えられる。

【００１１】製造方法Ａ、Ｂでは、成型品希土類磁石の
加工精度が充分でない、機械的強度が充分でない、コス
トが高いという問題がある。現像ローラは、幅が約３０
ｃｍの長尺となっており、３０ｃｍの全長にわたって、
均一な寸法精度が要求される。焼結タイプの希土類磁石
は、長さ１０ｃｍが限界であり、３０ｃｍ幅の成型は実
現不可能となっている。エポキシ樹脂を用いた圧縮成型
品も長尺が難しく、３０ｃｍは実現不可能である。

【００１２】押し出し成型や射出成型は、長尺が可能で
あるが、機械強度が充分でなく、貼付け加工時に磁石が
折れやすいという問題が発生する。一般に高磁力を達成
するためには、プラスチックマグネット中の磁石紛の充
填率を高めることが肝要である。磁石の含有率が８０ｗ
ｔ％以上あるため、機械的強度、特に曲げ強度は非常に
弱いものとなっている。

【００１３】また、製造方法Ｃは上記のような問題に対
しては有効であるが、希土類磁石、特に希土類―鉄系の
磁石は大気中では極めて錆びやすく耐蝕性に劣るため、
希土類ブロックよりも経時による磁気特性の低下が起こ
りやすい。

【００１４】本発明は、上記した従来の問題を解消し、
高い磁気特性が得られ、しかも生産性が良好で錆びにく
い現像ローラ及びその製造方法を提供することを目的と
している。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、高分子化合物に磁性紛を分散し円筒形状
に形成されたマグネットロールの現像極に相当する部分
に、少なくとも1極以上の溝形状の収納部分を設け、該
収納部分に前記マグネットロールよりも高磁力のマグネ
ットが配設されている現像ローラにおいて、前記マグネ
ットが配設された前記マグネットロールの表面全体に高
分子材料が被覆されていることを特徴としている。

【００１６】また、上記課題を解決するため、本発明
は、高分子化合物に磁性紛を分散し円筒形状に形成され
たマグネットロールの現像極に相当する部分に、少なく
とも1極以上の溝形状の収納部分を設け、該収納部分に
前記マグネットロールよりも高磁力のマグネットが配設
されている現像ローラにおいて、前記マグネットロール
の前記マグネットが配設されている部分の表面に、高分
子材料が被覆されていること特徴としている。

【００１７】なお、本発明の現像ローラにおいて、前記
高分子材料の被覆が、厚さが０．０２ｍｍ以上０．１ｍ
ｍ以下の膜であると、効果的である。さらに、本発明の
現像ローラにおいて、前記高分子材料が、透湿度が５０
ｇ／（ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ）（２５μｍ、４０℃、
９０％ＲＨ）以下の熱収縮もしくは熱融着材料である
と、効果的である。

【００１８】さらにまた、本発明の現像ローラにおい
て、前記高分子材料が、前記熱収縮もしくは熱融着材料
のチューブ状材料であると、効果的である。さらにま
た、本発明の現像ローラにおいて、前記高磁力のマグネ
ットは希土類元素を含有した磁石合金が圧縮成形されて
いると、効果的である。

【００１９】また、上記課題を解決するため、本発明
は、請求項１ないし６の何れか一項に記載の現像ローラ
の製造方法において、マグネットロール表面全体もしく
はマグネットロール収納部分面に膜を形成後、該収納部
分に軸方向から磁石粉あるいは液状のプラスチックマグ
ネットを充填することを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について添付図面にしたがって説明する。先ず、本発
明に係る現像装置が装着された画像形成装置の作像部
を、図１に基づいて説明する。

【００２１】図１において、静電潜像担持体である感光
体ドラム１の周囲には、当該ドラム表面を帯電するため
の帯電装置２、一様帯電処理面に潜像を形成するための
レーザー光線でなる露光３、ドラム表面の潜像に帯電ト
ナーを付着することでトナー像を形成する現像装置４、
形成されたドラム上のトナー像を記録紙へ転写するため
の転写装置５、ドラム上の残留トナーを除去するための
クリーニング装置７、ドラム上の残留電位を除去するた
めの除電ランプ８が順に配設されている。

【００２２】このような構成において、帯電装置２の帯
電ローラによって表面を一様に帯電された感光体１は、
露光３によって静電潜像を形成され、現像装置４によっ
てトナー像を形成される。当該トナー像は、転写ベルト
などでなる転写装置５によって、感光体ドラム１表面か
ら、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙へ転写さ
れる。この転写の際に感光体ドラムに静電的に付着した
記録紙は、分離爪によって感光体ドラム１から分離され
る。そして未定着の記録紙上のトナー像は定着器９によ
って記録紙に定着される。一方、転写されずに感光体ド
ラム上に残留したトナーは、クリーニング装置７によっ
て除去され回収される。残留トナーを除去された感光体
ドラム１は除電ランプ８で初期化され、次回の画像形成
プロセスに供される。なお、符号６は、図示しない給紙
トレイからの記録紙を、感光体１上のトナー像にタイミ
ングを合わせて送出するためのレジストローラである。

【００２３】現像装置４内には、現像ローラである現像
ローラ４１が感光体ドラム１に近接するように配置され
ていて、双方の対向部分には、感光体ドラムと磁気ブラ
シが接触する現像領域が形成されている。現像ローラ４
１は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂な
どの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブが不
図示の回転駆動機構によって図中時計回りに回転される
ようになっている。なお、符号４２は現像剤チェーン穂
の穂高さ、即ち、現像スリーブ上の現像剤量を規制する
ドクタブレード、符号４３は入口シール部材、符号４４
は現像装置ケーシング内の現像剤を攪拌しながら現像ロ
ーラ４１へ汲み上げるためのスクリューである。

【００２４】現像ローラ４１は、現像スリーブ４５内に
その周表面に現剤の穂立ちを生じるうに磁界を形成する
磁石体（以下、マグネットロール４６という。）が固定
状態で備えられる。マグネットロール４６は、現像領域
部分に現像剤の穂立ちを生じさせる主磁極と、汲み上げ
られた現像剤を現像領域まで搬送するための搬送極と、
現像後の領域で現像剤を搬送する搬送極とを有する。本
実施形態では、主磁極が１つのマグネット４８により形
成しているが、マグネット４８は複数（２極もしくは３
極）のマグネットブロックにより現像極を形成してもよ
い。そして、主磁極を１つのマグネット４８により形成
した場合、主磁極の半値幅は２５°以下とし、現像磁極
の法線方向磁束密度の減衰率を４０％以下としている。
なお、半値幅とは現像主磁極の法線方向の磁力分布曲線
の最高法線磁力（頂点）の半分の値を指す部分の角度幅
のことであり、例えばＮ極によって作成されている磁石
の最高法線磁力が１２０ｍＴであれば６０ｍＴの値を指
す部分の角度幅のことである。また、現像磁極の法線方
向磁束密度の減衰率とは法線方向磁束密度ｘに対して現
像ローラ表面から１ｍｍ離れた部分での法線方向磁束密
度ｙがどの程度減衰したかを表す数値（ｘ−ｙ）÷ｘ×
１００％であり、例えば現像ローラ表面の法線方向磁束
密度が１００ｍＴ、現像ローラ表面から１ｍｍ離れた部
分での法線方向磁束密度が８０ｍＴのとき減衰率は２０
％となる。

【００２５】一般に、希土類磁石、特に希土類―鉄系の
磁石は極めて錆びやすく耐触性に劣るため、経時により
磁気特性の低下が生じることが避けられない。そこで、
本発明に係る現像ローラ４１は、図２（ａ），（ｂ）に
示すように、マグネットロール４６の全表面を高分子材
料５０で被覆すると、マグネット４８の表面の防錆がで
き、マグネット４８の劣化を防止することができる。し
かも、表面を高分子材料５０の膜によってマグネット４
８を接着・固定することができるため、マグネットロー
ル４６の収納溝４９とマグネット４８を接着するための
接着剤が不要となり、生産性の向上も図れる。

【００２６】なお、高分子材料５０としては、ポリスチ
レン、ポリカーボネイトなどの透湿度が高いものでは防
錆効果が得られず、ポリ塩化ビニリデン（サラン）、エ
チレンビニルアルコール共重合体（ＥｖＯＨ）、ポリア
クリロニトリル、ポリエチレンなどが有効である。さら
に、熱収縮性あるいは熱融着性材料を用いることによ
り、収縮性または融着性によるパッケージ性が向上し、
接着剤レスで均一の厚さの被覆が可能になる。例えば、
透湿度が５０ｇ・(ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ)（２５μｍ,
４０℃,９０％ＲＨ）以下であるＰＦＡ（ポリ４フッ化
エチレン重合体）あるいはＦＥＰ（６フッ化プロピレン
重合体）などの材料が有効である。

【００２７】図３（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施
形態を示す説明斜視図及び側面図で、本例ではマグネッ
ト４８の表面のみに高分子材料５０を被覆している。経
時による磁気特性の低下は、通常用いるフェライト系の
マグネットロール４６゛よりも希土類磁石であるマグネ
ット４８に顕著に見られるため、このマグネット４８の
表面のみを高分子材料５０で被覆した場合にも上記と同
様にマグネット４８の劣化を防止し、マグネットロール
４６の収納溝４９とマグネット４８を接着するための接
着剤が不要となるという効果が得られる。

【００２８】希土類のマグネット４８は、図４のグラフ
から明らかなように、従来のマグネットロールに用いる
フェライト系マグネットよりも大きな磁気力を有する反
面、減衰率が大きい。すなわち、距離（ギャップ）が離
れると磁束密度が大きく減衰する。例えば、残留磁束密
度が６００ｍＴの等方性Ｎｄ‐Ｆｅ‐Ｂ系マグネットを
用いた時は０．１ｍｍで約８ｍＴに低下する。この性質
により、マグネット４８の表面に被覆した高分子材料５
０の膜の厚さが０．１ｍｍ以上だと磁力の低下が発生し
好ましくない。逆に、０．０２ｍｍ以下だと高分子材料
５０の膜のガス透過性、透湿度が高く、被覆による十分
な防錆効果は得られない。よって、マグネット４８の表
面を被覆する高分子材料５０の膜の厚さは０．０２ｍｍ
以上０．１ｍｍ以下が有効である。

【００２９】ところで、少なくともマグネット４８に被
覆する高分子材料５０として、チューブ状の熱収縮性あ
るいは熱融着性材料を使用することができる。このチュ
ーブ状の熱収縮性あるいは熱融着性材料を使用すること
により、作業工程が容易になり生産性が向上する。この
場合、チューブ状の熱収縮性あるいは熱融着性材料は、
膜圧０．０２〜０．１ｍｍのチューブを用いると、処理
温度１００〜１５０℃で図２及び図３に示す現像ローラ
を得られる。

【００３０】また、図２及び図３に示す現像ローラにお
いて、その収納溝４９の部分であるマグネット４８を高
分子材料で被覆することにより、希土類マグネットの防
錆効果が得られるため、収納溝４９には耐蝕性の劣るバ
インダーなしの希土類磁石粉のみを圧縮成形したマグネ
ットを用いることが可能になる。これにより、プラスチ
ックマグネット状の希土類マグネットを用いる場合より
も高磁力を達成することができる。

【００３１】図２及び図３に示す現像ローラの製造過程
において、希土類マグネットブロックをマグネットロー
ル４６に貼り付ける製造方法では、成形品希土類磁石の
加工精度が充分でない、機械的強度が充分でないなどの
不具合が生じるため、マグネット４８はマグネットブロ
ックを使用するよりもマグネット粉５１あるいは液状の
プラスチックマグネットを溝部分に充填するほうが有効
である。この場合、図５に示すように、ローラを寝かせ
て充填すると）、ローラ長さが長尺（約３００ｍｍ）で
あるため、ローラの軸方向で均一な圧力を印加するのは
困難である。このため、軸方向で希土類マグネット部の
厚さが異なり、均一な磁束密度分布を得られない。

【００３２】そこで、本発明では図６に示すように、高
分子材料５０の膜を少なくとも収納溝４９の面にあらか
じめ形成した後、ローラの軸方向からマグネット粉５１
または液状のマグネットを充填することにより、充填後
の磁石の厚さが均一になるため、ローラの軸方向で均一
な磁束密度分布をもつローラを作製することができる。

【００３３】例えば、溝形状の表面にあらかじめ膜を形
成した後、平均粒径１０〜３０μｍの等方性Ｎｅ‐Ｆｅ
‐Ｂ系希土類磁石粉を１２０ｋｇ・ｃｍ^２の圧力で圧縮
成形したところ、充填密度は５．５〜５．７ｇ・ｃｍ^３
になり、ローラに対して法線方向の磁束密度分布が軸方
向でほぼ均一なローラを得られた。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ローラ表面を被覆しマグネット表面の防錆処理を行うこ
とにより、マグネット劣化を防ぎ安定した磁気特性を得
ることができる。またマグネットを接着・固定すること
ができるため、ローラ-マグネット間を接着するための
接着剤が不要になり生産性の向上を図れるため、生産性
の良い、安定した画像特性に有利な現像ローラを提供す
ることができる。

【００３５】さらに、希土類マグネット表面を被覆し防
錆処理を行うことにより、安定した磁気特性を得ること
ができる。またマグネットを接着・固定することができ
るため、ローラとマグネット間の接着剤が不要になる。
また希土類マグネット部表面にのみ被覆することにより
高分子材料の低減を図ることができ、より生産性のよ
い、安定した画像特性に有利な現像ローラを提供するこ
とができる。

【００３６】さらに、高分子膜による十分な防錆を見込
め、またマグネットの磁力低下を引き起こさない厚さで
表面を被覆することにより、安定した画像特性に有利な
現像ローラを提供することができる。さらに、透湿度の
低い材料で被覆することにより、マグネットの劣化を防
止することができ、また熱収縮性材料を用いることでパ
ッケージ性が向上し接着剤レスで均一厚さの被覆が可能
になるため、経時の影響を受けにくい安定した画像特性
に有利な現像ローラを提供することができる。

【００３７】さらに、チューブ状の材料を用いることに
より、マグネットの劣化を防止するとともに、生産性の
向上を見込め、画像特性に有利な現像ローラを効率よく
提供することができる。

【００３８】さらに、バインダーなしの希土類磁石を使
用することにより、さらに高磁力化が達成でき、画像特
性に有利な現像ローラを提供することができる。さら
に、現像ローラの製造方法においてはあらかじめ被覆し
てある溝に磁石を充填することにより磁石の厚さが均一
になり、磁気特性の安定した画像特性に有利な現像ロー
ラを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置が装着された画像形成装
置の作像部付近を示す概略構成図である。

【図２】（ａ），（ｂ）は本発明による現像ローラの一
例を示す説明斜視図及び側面図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は本発明による現像ローラの別
の例を示す説明斜視図及び側面図である。

【図４】本発明にマグネット‐スリーブ内壁間距離と磁
束密度の関係を示すグラフである。

【図５】現像ローラの製造方法を説明する図である。

【図６】現像ローラの好ましい製造方法を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１感光体ドラム（像担持体）４現像装置４１現像ローラ４５現像スリーブ４６マグネットロール４８マグネット４９収納溝５０高分子材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鴨井澄男東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者肥塚恭太東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者神谷紀行東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H031 AB02 AC11 AC18 AC19 AC20 AC30 AC39 AD01 BA05 BA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子化合物に磁性紛を分散し円筒形状
に形成されたマグネットロールの現像極に相当する部分
に、少なくとも1極以上の溝形状の収納部分を設け、該
収納部分に前記マグネットロールよりも高磁力のマグネ
ットが配設されている現像ローラにおいて、前記マグネットが配設された前記マグネットロールの表
面全体に高分子材料が被覆されていることを特徴とする
現像ローラ。
【請求項２】高分子化合物に磁性紛を分散し円筒形状
に形成されたマグネットロールの現像極に相当する部分
に、少なくとも1極以上の溝形状の収納部分を設け、該
収納部分に前記マグネットロールよりも高磁力のマグネ
ットが配設されている現像ローラにおいて、前記マグネットロールの前記マグネットが配設されてい
る部分の表面に、高分子材料が被覆されていること特徴
とする現像ローラ。
【請求項３】請求項１または２に記載の現像ローラに
おいて、前記高分子材料の被覆が、厚さが０．０２ｍｍ
以上０．１ｍｍ以下の膜であることを特徴とする現像ロ
ーラ。
【請求項４】請求項１ないし３の何れか一項に記載の
現像ローラにおいて、前記高分子材料が、透湿度が５０
ｇ／（ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ）（２５μｍ、４０℃、
９０％ＲＨ）以下の熱収縮もしくは熱融着材料であるこ
とを特徴とする現像ローラ。
【請求項５】請求項４の現像ローラにおいて、前記高
分子材料が、前記熱収縮もしくは熱融着材料のチューブ
状材料であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項６】請求項１または２に記載の現像ローラに
おいて、前記高磁力のマグネットは希土類元素を含有し
た磁石合金が圧縮成形されていることを特徴とする現像
ローラ。
【請求項７】請求項１ないし６の何れか一項に記載の
現像ローラの製造方法において、マグネットロール表面全体もしくはマグネットロール収
納部分面に膜を形成後、該収納部分に軸方向から磁石粉
あるいは液状のプラスチックマグネットを充填すること
を特徴とする現像ローラの製造方法。