JPH04348009A - 磁性誘電体ロール - 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、ファクシミリや
レーザープリンター等の電子写真方式現像装置に用いる
現像ロールとしての磁性誘電体ロールに関し、特に金属
スリーブを用いず現像ロールの表面に現像剤が直接接触
する直接接触式電子写真現像法に適した現像用の磁性誘
電体ロールに関する。

【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
配設した現像ロールが用いられている。

【０００３】又、最近に至ってはこの種の現像ロールは
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層を誘電体を兼ねて形成するとと
もに、その表面を細かい表面肌に仕上げた磁性誘電体現
像ロールを構成し、この現像ロールの表面にトナーを直
接磁着させてトナーを搬送させる、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
な磁化誘電体現像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いる。そし
て該ロールにて搬送されるトナーの量を規制する目的で
ゴム質マグネットロール表面に硬質のブレードが圧設さ
れている。

【０００４】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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような磁性誘電体
現像ロールにおいては、ロール表面に均一にトナーを磁
着する必要があることから細かい間隔で着磁を行うこと
が必要である。又、摩擦帯電したトナーを静電力によっ
て感光体表面の潜像に転写するので、該ロール表面に直
接電位を与えることが必須となり、磁性誘電体層が厚い
と現像画像が不良となり、層厚を大きくできない。しか
し、該誘電体層はトーナー磁着の永久磁石としての機能
も確保しなければならないが、その厚みを薄くするとト
ナー磁着に必要な表面磁場強度を得難くなる。このよう
な状況に鑑み、本発明が解決しようとするところは、磁
性誘電体層を薄くして現像画像の品位を向上させるとと
もに、薄くしてもトナー磁着に十分なロール表面磁場を
得ることが可能な構成の磁性誘電体ロールを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した現像ロ
ール表面層について、磁石としての性能から要求される
厚み増大と誘電体としての性能から要求される厚み減少
の矛盾する要求を一挙に満足する方法を研究した結果達
成したものである。

【０００７】即ち、薄肉のフェライト系ボンド磁石誘電
体層を軸芯表面に配設し、且つその表面を多極に磁化し
てなる誘電体ロールにおいて、該磁性誘電体層の厚さを
その表面に形成する磁極間距離の５０％以上且つ１００
％以下とし、該磁性誘電体層の裏面まで貫通着磁してな
る磁性誘電体ロールを構成した。

【０００８】

【作用】十分な厚みの磁石に多極の着磁を行った場合、
磁石の表面には交互にＮ極とＳ極とがあらわれ、磁石内
部には磁気回路が馬蹄形に形成され各極からの発生磁場
は有効に使われる。しかし、厚みが薄い場合には着磁し
た面の裏面に貫通着磁がなされ、例えば表面がＮ極とな
っている極部分の丁度裏側にＳ極が発生し、表面のＮ極
から発生する磁場が裏面のＳ極からの磁場によって相殺
されて結果的に弱いＮ極としてしか作用しない。本発明
対象のロールでも磁性誘電体層が薄いので同様に軸芯を
非磁性体、例えばアルミニウム、非磁性ステンレス、合
成樹脂等で構成した場合に弱い不十分な表面磁場しか得
られない。そこで、本発明のように軸芯を磁性体とし、
且つ磁性誘電体層の厚みと磁極間距離を調整することに
より、薄い磁性誘電体層でも十分な磁場強度が発生する
のである。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の詳細を他の考慮し得る例及び
比較例と併せて説明する。そもそも、材料の誘電体とし
ての性質はその材料固有のものであり、周辺の構成を工
夫することによって変化させられない性質のものであり
、ロール表面材料のみの誘電的性質変更を行えば周辺の
材料の誘電的性質をすべて再設定する必要があり、現実
的ではない。従って、本発明の目的を達する為には磁石
性能をより高度に発揮させることを研究する必要がある
。

【００１０】最も単純な方法は、磁性誘電体層中のフェ
ライト含有量を増加することであるが、フェライト含有
量を増加させると該層の誘電率が増加すると共に電気抵
抗率が減少してしまい、現像装置の設計やトナーをはじ
めとする材料の設計を全面的にやり直す必要が発生して
適切ではない。

【００１１】次に考えられる手段は、フェライト粉を異
方性のものとし、配向手段を用いて現像ロールを放射方
向異方性として磁気性能を高める方法である。放射方向
に異方性を付与する手段の一つは放射方向磁場配向成形
であるが、該ロールは細長い構造を持つ故にその断面積
に対してはるかに大きな側面面積を有することとなり、
磁場配向を起こすに必要な放射方向磁場が得られず、採
用できない。

【００１２】もう一つの方法は、機械配向用フェライト
粉を用い、薄いシート状に圧延成形を行えば成形加工時
のせん断力によってフェライト粉が厚み方向に配向して
厚み方向異方性のシート状物ができる。これを軸芯周囲
に巻き付けることによって、放射方向に異方性のロール
ができる。しかし、この方法では使用するフェライト粉
の特性、バインダー樹脂あるいはゴムの粘弾性的性質の
ばらつきや僅かな加工条件のばらつきで異方性の度合が
大きく変動し、結果として磁気特性が大きく変動するこ
とが分かった。一方、本発明の対象の直接接触式電子写
真現像法の現像ロールはその表面での磁場を利用するこ
とから、材料の磁気特性のばらつきがトナーの着磁性に
大きく影響し、かかる機械配向式の製法で得たロールも
使用可能ではあるが適切とは言い難い。

【００１３】本発明では誘電的、電気抵抗的性質等の電
気的性質を変化させず、即ち磁性誘電層の材料を変更せ
ず、磁性誘電体層の潜在磁気特性を効果的に発揮せしめ
ることに主眼をおいて鋭意研究を行った。磁石の潜在特
性を発揮せしめる為に、本ロールの磁気回路について検
討を加えた。その結果、図１に示すように、円柱状の軸
芯１上に形成する磁性誘電体層２の厚さＢをその表面に
形成する磁極間距離Ａの５０％以上且つ１００％以下と
し、該磁性誘電体層２の裏面、即ち軸芯１と磁性誘電体
層２との境界まで貫通着磁したものが本発明の目的に適
合することが分かった。

【００１４】本発明では、磁性誘電体層２を設ける基体
の軸芯１は磁性体で構成する。磁性体を使用する効果は
２つある。その第一は着磁を行う時に図示しない櫛歯状
の着磁ヨークから発生する磁場が磁性体軸芯１を磁化し
、あたかも表裏に２組の着磁磁場を配置して着磁したと
同じ効果となって、有効な着磁磁場強度がヨーク単独で
ある場合よりも強くなり、磁性誘電体層２の裏面まで貫
通して、厚み全体にわたって強く着磁されるからである
。この場合、磁化された磁石の潜在磁気エネルギーは有
効に着磁された磁石の体積に関係するので先に説明した
厚い磁石内の馬蹄形着磁状態では馬蹄形の湾曲部に到達
する着磁磁場強度が弱く、有効に着磁されないために潜
在磁気エネルギーを損するのと好対照である。磁性体軸
芯１を用いる第二の効果は厚みの薄い磁性誘電体層２の
裏面まで貫通着磁した場合に生じる前記した表面磁場強
度の低下の難点が解消され、むしろ貫通着磁されたこと
による磁気エネルギーが有効に利用でき、表面磁場強度
が増加するからである。これは、磁性誘電体層２の軸芯
１に接している着磁裏面に発生する逆磁極からの磁場が
軸芯１の内部を磁気回路として貫流し、あたかも図１に
示した様に磁性誘電体層２よりも厚い馬蹄形磁石が形成
されたと同様に振舞うからである。かくして、本発明の
ロールでは薄い磁性誘電体層２を貫通着磁し、且つ磁性
体軸芯１を使用する。

【００１５】本発明の磁性誘電体ロールでは、磁性誘電
体層２の厚さＢをその表面に多極着磁して形成する磁極
間距離Ａの５０％以上且つ１００％以下とする。磁性誘
電体層２の厚みを磁極３Ｓ　，３Ｎ　間距離の５０％未
満とすると着磁される磁石の体積が過小となり、上述し
た貫通着磁と磁性体軸芯１の効果をもってしても必要な
表面磁場強度が得難くなる。当然ながら、やや低い表面
磁場でも良い場合には５０％を少々下回る厚みであって
もあるいは１００％を少々上回る厚みであっても本発明
思想の範囲内にあることは明瞭である。逆に、磁性誘電
体層２の厚みが磁極３Ｓ　，３Ｎ　間距離の１００％を
超えると磁性誘電体層２内で馬蹄形着磁の存在が明瞭と
なって、無視し難くなると共に、貫通着磁、磁性体軸芯
１の効果が減少してくる。この場合、厚みの増大に伴っ
て表面磁場強度が減少することはないが、電気的特性の
面で電子写真現像機構の設計に困難が増加する傾向にな
る。

【００１６】本発明に用いる磁性誘電体には、マグネト
プランバイト型フェライト粉を有機高分子バインダー中
に分散したものを用いる。

【００１７】本発明で用いるフェライト粉は、永久磁石
材料として用いられるバリウムフェライト、ストロンチ
ウムフェライトである。特に、粗大粒子を含まず、均一
且つ微小な粒子径を有する湿式微粉砕フェライト粉で平
均粒子径が０．８〜１．３μｍのものが好ましいが、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。フェライト
の作用機能は磁性を付与することと、誘電率を増加させ
ること、及び電気抵抗率を低下させることである。磁性
誘電体中のフェライト粉の含有量は必要とする磁気特性
、誘電率及び電気抵抗率を勘案して決定する。この内、
電気抵抗率はフェライト粉表面を有機化合物で被覆処理
することによって一定範囲内で調整可能である。通常、
フェライト粉の使用量は４０〜６５体積％である。

【００１８】本発明で用いるバインダーは、熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、ゴム等の有機高分子化合物である。 フェライト粉を充填した熱硬化性樹脂の成形は通常圧縮
成形で行うが、生産効率はやや低く推奨できるものでは
ない。ゴムは電子写真現像用のマグネットロールとして
実績のあるバインダー材料であるが、例えば■軸芯との
接着不良、クラックの発生、気泡の発生による画像濃淡
むら、■ゴム加工時の高粘度に起因するフェライト粉の
分散不良による画像欠陥等の問題があり、その改良が求
められている。ゴムバインダーを使用した場合のかかる
問題はバインダーを熱可塑性樹脂とすれば解決できるの
で、バインダーとしては熱可塑性樹脂が最も好ましい。

【００１９】本発明の磁性誘電体ロールを製造する方法
は樹脂、ゴムの加工に用いる各種の加工方法が採用でき
る。例えば、ゴムバインダーの場合にはロールミル、ニ
ーダー等で混練した後シート状となし、軸芯の周囲に巻
き付けてラバープレスで加熱架硫する。又、熱可塑性樹
脂の場合には射出成形法や押出し成形法によって軸芯周
囲に被覆成形する。熱可塑性樹脂の場合は成形の生産性
が高く最も好ましい。磁性誘電体層表面に多極着磁する
には櫛歯状のヨーク芯に絶縁電線を埋設した着磁ヨーク
を使用し、該着磁ヨークの表面近傍に磁性誘電体ロール
を配置し、次いで該電線に通電してロール表面に多極に
磁極を形成する。

【００２０】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Ｂａフェライト粉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長さ２４０
ｍｍの鉄シャフトあるいは非磁性ステンレス製シャフト
の表面に押出機を用いて１３０℃の温度で被覆成形し、
直径２０．２ｍｍ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、多極に
着磁して目的の本願発明の実施例としての磁性誘電体ロ
ール及び比較例の磁性誘電体ロールを得た。表面磁場強
度をガウスメーターで測定し、その結果を表１に示した
。

【００２１】チタネート系カップリング剤はケンリアク
トＴＴＳ（味の素株式会社製）を、安定剤はトリベース
（新日本理化株式会社製）を各々用いた。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、該磁性誘電
体層の厚さをその表面に形成する磁極間距離の５０％以
上且つ１００％以下とし、該磁性誘電体層の裏面まで貫
通着磁してなるので、磁性誘電体層が薄くても該層が有
する潜在的磁気性能を十分に顕在化し、必要な表面磁場
を発生させることができる。即ち、磁性誘電体層を薄く
して現像画像の品位を向上させることができるとともに
、薄くしてもトナー磁着に十分なロール表面磁場を得る
ことができ、相反した要求を同時に満たすのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁性誘電体ロールの断面図

【符号の説明】

１　　磁性体軸芯 ２　　磁性誘電体層 ３　　磁極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　薄肉のフェライト系ボンド磁石誘電体
   層を軸芯表面に配設し、且つその表面を多極に磁化して
   なる誘電体ロールにおいて、該磁性誘電体層の厚さをそ
   の表面に形成する磁極間距離の５０％以上且つ１００％
   以下とし、該磁性誘電体層の裏面まで貫通着磁したこと
   を特徴とする磁性誘電体ロール。