JPH04306683A - マグネットロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機やファクシミリ、
更にはレーザープリンタ等の電子写真方式による現像装
置に用いられるマグネットロールに関し、更に詳しくは
、外装スリーブを用いずマグネットロール表面に直接現
像剤を接触させる、いわゆる直接接触式電子写真現像法
に用いられるマグネットロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やファクシミリ等の電子写真現像
装置には、感光体にトナーを搬送する装置としてマグネ
ットロールが用いられている。従来は、例えば円筒状マ
グネット体に金属製シャフトを貫設して構成したマグネ
ットロールに非磁性体製のスリーブを非接触状態で外装
し、このスリーブをマグネットロールに対して相対的に
回転させることによりスリーブ表面に磁着したトナーを
近接配置した感光体に非接触転写するものが主流であっ
たが、近年にいたって、このスリーブを排除した現像法
が普及しつつある。この現像法には円柱又は円筒状の金
属製シャフトの外周にゴムマグネットを配置し、更にそ
の外側に金属製の表面を平滑化した半球状の浮遊電極を
配設したマグネットロールが用いられている。又、最近
にいたってはこの種のマグネットロールは更に改良され
て、最外層の浮遊電極は取り除かれ、シャフト軸周にマ
グネットを接着固定するとともに、マグネット表面を細
かい表面肌に仕上げたマグネットロールを構成し、この
マグネットロールの外周面に微小間隔（２ｍｍ以下）で
着磁を施し、マグネット表面にトナーを直接磁着させて
トナーを搬送する、いわゆる直接接触式電子写真現像法
が提案されている。例えば、特開昭６３−２２３６７５
号公報記載の現像装置では、感光体からなる潜像担持体
に近接配置される１成分磁性トナーを担持しながら現像
領域に搬送する現像剤搬送部材として、外周に磁力を有
する磁石体を用い、該磁石体の表面に集められたトナー
を、帯電部材との間隙で摩擦帯電させることによって磁
石体表面にトナー薄層を形成し、該トナー薄層を磁石体
の回転とともに移動させることによってトナーを感光体
に搬送するものを用いている。このようなマグネットロ
ールにおけるシャフト軸周に形成される磁石層は、ゴム
系バインダーに等方性Ｂａフェライトを分散したゴムマ
グネットから形成されており、その層厚は１ｍｍ前後に
設定されている。

【０００３】かかるマグネットロールはゴム原料をフェ
ライト等の配合物と共に混練してシート状としたものを
金属シャフト上に巻き付けた後、高温でプレス加工成形
し、次いで表面を研磨仕上げする方法で製造されている
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなゴム系マグ
ネットロールにあっては、以下の様な問題があり、その
解決が求められていた。

【０００５】■ゴムマグネット改質の為の架橋や、ゴム
マグネットをシャフトに接着する為に行う高温プレス時
に、マグネット層に割れが生じたり、シャフトとマグネ
ットロール間に密着不良による間隙が発生したりするこ
とがあり、又、プレス圧力が部分的に不足した場合、加
硫・架橋時に発生するガスにより気泡が形成されて不均
一な部分が生じ、これら理由により磁界強度等のマグネ
ットロールの特性に部分的変化が生じて、紙に転写され
た現像画像に濃淡ムラが発生する問題がある。又、直接
接触式電子写真現像法においてはマグネットロール自体
を帯電させる為、その帯電特性が重要であるが、ゴムの
加硫・架橋用の薬剤の残留物やその他の不純物の存在に
起因する帯電特性の変動が問題となる。

【０００６】■ゴムは加工時の粘度が高いのでフェライ
ト粉のような充填剤を混合すると更に粘度が上昇して、
加工が困難となる。特に平均粒子径が小さいフェライト
粉を用いるとこの傾向が顕著であることから、加工性を
より良くする為に、大きな粒径のフェライト粉を使用し
ているが、粒径の大きいフェライト粉を使用するとマグ
ネットロールの表面粗度を悪化させる問題があり、他方
、表面粗度を改良する為に小粒径のフェライト粉（異方
性フェライト粉はこの条件を満たす）を用いると成形特
性が悪化し、加工時トルクが大になる等、加工上の制限
があった。

【０００７】■フェライト粉の粒子径の大小にかかわら
ず、ゴム加工ではゴム原料がクラム（塊）状であるので
フェライト粉の均一分散が困難であり、この為、成形マ
グネットの各部でフェライト含有量の不均一が生じやす
く、着磁の均一性が損なわれやすい。

【０００８】■一定の表面粗度を得る為に研磨等を行っ
ているものの、比較的大きい平均粒子系のフェライト粉
を用いてるので所望の微細な表面肌を得にくくて品質が
安定せず、現像画像の不均一が生じていた。

【０００９】本発明はかかる現況に鑑みてなされたもの
であり、ゴムマグネットにとって不可避であった上記■
〜■の問題を解消でき、直接接触式電子写真現像法に適
したマグネットロールを提供せんとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明は、熱可塑性樹脂６０〜３５体積％と硬質フェライ
ト粉４０〜６５体積％とからなる配合物からなる等方性
マグネット層を金属シャフト上に形成するとともに、当
該マグネット層の表面に異なる磁極を２ｍｍ以下の間隔
で着磁したことを特徴としている。異方性フェライト粉
としては０．８〜１．３μｍ以下の平均粒子径を有する
ものを用いることが好ましく、又、フェライト粉はカッ
プリング剤で表面処理することが好ましい。又、フェラ
イト粉のＰＨ値は７．５〜１２．５の範囲となし、望ま
しくは７．５〜９．５となすことが好適である。

【００１１】

【実施例】次に本発明の詳細を実施例に基づき説明する
。本発明は熱可塑性樹脂６０〜３５体積％と硬質フェラ
イト粉４０〜６５体積％とからなる配合物からなる等方
性マグネット層を金属シャフト上に形成し、且つ当該マ
グネット層の表面に異なる磁極を２ｍｍ以下の間隔で着
磁したことを特徴としている。本発明はバインダーとし
て熱可塑性樹脂を用いたことで、通常の被覆射出成形や
被覆押出し成形を採用することが可能となり、プレス工
法が不要となる。そして被覆射出成形法や被覆押出し成
形法を採用することによって全体にわたって均質で且つ
シャフトとの密着性が良好なマグネットロールを得るこ
とが出来、更にはシャフト表面に接着剤層を形成するこ
とにより密着性をより一層向上させることが可能となり
、従来のゴムマグネットにおける問題点であったマグネ
ット内部における気泡の発生やマグネットとシャフト間
での隙間発生の問題は解消される。

【００１２】又、熱可塑性樹脂を用いていることから成
形性に優れ、０．８〜１．３μｍ程度の小さな平均粒子
径であって且つ粗大粒子を含まないフェライト粉を使用
しても安定な成形が可能であるので、表面粗度の細かい
マグネットロールが得られる。更に、熱可塑性樹脂への
フェライト粉の均一分散は容易であり、全体にわたって
材料特性が均質なマグネットロールが得られることから
、細かいピッチの着磁でも均一な着磁状態が得られ、所
望の４０極〜５０極程度の多極着磁も容易である。フェ
ライトの平均粒子径は上記範囲外の近傍であっても粗大
粒子の無いものであれば使用可能である。

【００１３】本発明で用いるフェライトは永久磁石材料
として用いられるＢａフェライト、Ｓｒフェライトであ
る。特に、粗大粒子を含まず、均一且つ微小な粒子径を
有する異方性フェライト粉が好適で平均粒子径は０．８
〜１．３μｍが好ましいが、フェライトの平均粒子径は
上記範囲に限定されるものではなく、前記範囲外であっ
ても前記範囲近傍であり且つ粗大粒子が無いものであれ
ば使用可能である。又、フェライト粉のＰＨ値は７．５
〜１２．５の範囲となし、望ましくは７．５〜９．５と
なすことが好適である。異方性フェライト粉は通常の等
方性フェライト粉に比べて粉砕の程度が強く、粗大な粒
子の混在も少ないことから、好適である。マグネット層
中のフェライト含有量は４０％未満ではマグネットロー
ルに必要とされる磁気特性が不足し、６５体積％を超え
ると加工特性が悪化して成形体の密着性や均質さがやや
損なわれることから、４０〜６５体積％とすることが好
ましい。

【００１４】本発明のマグネットロールは帯電特性が重
要であり、誘電率と体積抵抗率の調整が重要である。誘
電率はフェライトの含有率によって概ね支配され、他方
、体積抵抗率もフェライト含有率の増加に従って低下す
るが、単にフェライトの含有率を調整するだけでは誘電
率と体積抵抗率のバランスを好ましい状態に調整するこ
とは出来ない。特に、誘電率を一定値に維持しつつ体積
抵抗率を高くすることは困難である。本発明者はフェラ
イト粉をシラン系カップリング剤やチタネート系カップ
リング剤で表面処理すれば上記調節は容易となることも
見いだした。

【００１５】次に本発明の効果を確認する為に行った比
較試験について述べる。フェライト粉として平均粒子径
が１．３μｍの異方性グレードのＢａフェライト及び熱
可塑性樹脂として塩素化ポリエチレン樹脂を安定剤、カ
ップリング剤と共にミキサーで混合したものを押出し機
で１３０℃で混練してペレット化し、この配合物ペレッ
トを直径１８ｍｍ、長さ２４０ｍｍの鉄シャフト表面に
押出し機を用いて１３０℃の温度で被覆成形して直径２
０．２ｍｍのマグネット層被覆成形体を得た後、これを
旋盤で直径２０ｍｍに切削仕上げした後、５０極に着磁
して本願発明の１実施例としてのマグネットロールを得
た。表面磁界は、マグネットロール表面で概ね３００ガ
ウスとなる様に着磁した。

【００１６】塩素化ポリエチレンはＣＰＥ３０１Ａグレ
ード（昭和電工製）を、チタネート系カップリング剤は
ケンリアクトＴＴＳ（味の素製）を、安定剤は（トリベ
ース新日本理化製）を各々用いた。

【００１７】実験１

【００１８】表１として示す組成のマグネットを配合、
混練し、フェライト含率を変化させたときの各種特性の
変化を測定した。結果を表２として示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】表２に示すように、フェライト含有率と誘
電率、体積抵抗率には相関があり、誘電率と体積抵抗率
とは逆相関にある。本マグネットロールでは、概ね２０
０Ｇ以上の表面磁界が必要であるので、４０体積％以上
のフェライト体積含有率が必要であることが分かる。表
面仕上げ後の表面粗さは、体積含率が３０％の場合、粗
な表面しか得られなかった。これはフェライト粒子の分
散状態に起因すると推定される。又、フェライト体積含
有率が６５体積％までは成形可能であったがこれを超え
ると成形が困難となりマグネットロールを成形すること
はできなかった。又、表面仕上げ時の加工性は、５０〜
６０体積％が最適であることもわかった。

【００２２】実験２

【００２３】フェライト体積含有率を５０％に固定し、
実験１と同様の条件で各種フェライト粉を用いてマグネ
ットロールを得た。表３に実験に用いたフェライトの種
類を示し、表４に実験の結果を示す。

【００２４】

【表３】

【００２５】

【表４】

【００２６】異方性Ｓｒフェライト（Ａ）、異方性Ｂａ
フェライト（Ｃ，Ｄ）を用いたものは共に各種特性にお
いて良好で、特に表面磁界のバラツキも小さく、良好な
マグネットロールを得ることができる。これに対して、
乾式粉砕等方性Ｂａフェライト（Ｂ）を用いた場合は成
形性に難があるとともに表面粗さも大きく、更に表面磁
界は小さく表面磁界のバラツキも大きい。これは、等方
性フェライトの粒子が大きい為に表面粗度が増加するこ
とと、仕上げ加工時に表面のフェライト粗大粒子が外れ
て穴が発生し、これが表面磁界の大きさやバラツキに影
響を及ぼす為であると考えられる。

【００２７】実験３

【００２８】次に表５として示した組成のマグネットを
配合、混練し、表面処理剤としてのカップリング剤の含
有率（対フェライト比）を変化させたときの各種特性の
変化を測定した。結果を表６として示す。

【００２９】

【表５】

【００３０】

【表６】

【００３１】表６に示すように、カップリング剤を使用
しない場合では、体積抵抗率のオーダーは１〜２程度低
いことから、カップリング剤は体積抵抗率を高めるうえ
で著しい効果を有することがわかる。又、現像画像で評
価をすると、カップリング剤を使用しない場合には、ト
ナーの感光体への無駄な付着（かぶり現象）があるが、
カップリング剤で処理した場合はかぶり現象が少なく良
好な画像が得られており、カップリング剤の使用は画像
品質を向上させるうえで極めて効果的である。又、カッ
プリング剤は必要以上に多く使用しても、画像の更なる
改良効果はさほど望めず、逆にコストが高くなるので過
剰量用いる必要は無い。

【００３２】尚、シャフトとマグネット層の密着性不良
や間隙の存在は上記各実験１〜３の全てについて見出す
ことはできず、熱可塑性樹脂を用いた本実施例ではゴム
マグネットにおける深刻な問題であったシャフトとマグ
ネット層の密着性不良や間隙の問題が解消できることも
わかった。

【００３３】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、従来のゴム
系バインダーを用いて作成されたマグネットロールでは
不可避であった割れや気泡をなくすことができ、しかも
マグネットとシャフト間に間隙が発生することもなくマ
グネットとシャフトの密着性が良好なマグネットロール
が提供でき、更にこのマグネットロールは材料特性が全
体にわたって均質であるので、微小間隔着磁が良好に行
えるマグネットロールを得ることができる。又、粒子径
の小さいフェライト粉を用いていることから表面粗度も
細かくできる。このように本発明によれば直接接触式電
子写真現像法に適したマグネットロールを得ることがで
きる。そしてフェライト粉をシラン系カップリング剤や
チタネート系カップリング剤で表面処理したときにはマ
グネット層の誘電率と体積抵抗率のバランスも容易に調
節できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱可塑性樹脂６０〜３５体積％と硬質
   フェライト粉４０〜６５体積％とからなる配合物からな
   る等方性マグネット層を金属シャフト上に形成するとと
   もに、当該マグネット層の表面に異なる磁極を２ｍｍ以
   下の間隔で着磁してなる１成分磁性トナーを薄層にして
   担持しながら現像部分まで搬送するマグネットロール。
2. 【請求項２】　　０．８〜１．３μｍ以下の平均粒子径
   を有する異方性フェライト粉を無配向で用いることを特
   徴とする請求項１記載のマグネットロール。
3. 【請求項３】　　表面をカップリング剤で処理したフェ
   ライト粉を用いることを特徴とする請求項１記載のマグ
   ネットロール。