JPH11249436A - 現像ローラ及び現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子写真装置や静電記録装置などにおける現
像機構部などに好適に使用され、かつ汲上げた新規なト
ナーに回収残トナーが混入することがなく、鮮明な画像
を与える現像ローラ及び現像装置を提供すること。 【解決手段】 回転自在に配設されたスリーブ内に、同
一の極性をもつ回収極と汲上げ極とを隣接して有し、こ
れらの極間の磁力パターンが０ガウス点を有するものの
逆極性にはならず、かつ３０ガウスにおける両極間の分
離領域が１５゜以上であるマグネットローラが配設され
てなる現像ローラ、及びこの現像ローラを有する現像装
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、現像ローラ及び現
像装置に関し、さらに詳しくは、電子写真装置や静電記
録装置などにおける現像機構部などに好適に使用され、
かつ新規なトナーに回収すべきトナーが混入することが
なく、鮮明な画像を与えることのできる現像ローラ及び
現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機，プリンタ，ファクシミリ
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ボンド磁石
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象によって、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、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ボンド磁石組成
物を、キャビティー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、製造されている。

【０００３】しかしながら、このような静電潜像を可視
化する方法においては、トナーとして２成分系のものを
用いた場合、スリーブ上に残存するトナーを回収した後
の回収残トナーが、スリーブ上に汲上げた新規なトナー
に混入すると、トナー中の樹脂とキャリアとの構成比率
が変化するために、鮮明な画像が得られないという問題
が生じる。そのため、従来の現像ローラにおいては、一
般に現像剤を回収する回収極と、現像剤を汲上げる汲上
げ極とが同一の極性（例えば、Ｎ極とＮ極）をもつよう
にマグネットローラの磁力パターンを設計し、これらの
極間の磁力の反発により、トナーの回収及び汲上げを行
う処置がとられている。しかしながら、これらの極を同
一にしただけでは、前記問題を充分に解決することがで
きず、さらなる磁力パターンの検討が必要とされてい
た。

【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、電子写真装置や静電記録装置などにおける現
像機構部などに好適に使用され、かつ新規なトナーに回
収すべきトナーが混入することがなく、鮮明な画像を与
える現像ローラ及び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、スリーブ内に配
設されるマグネットローラにおける回収極と汲上げ極に
着目し、これらの極が同一の極性を有するとともに、こ
れらの極間の磁力パターンを特定化することにより、新
規なトナーに回収すべきトナーが混入することがなく、
鮮明な画像が得られることを見出した。本発明は、かか
る知見に基づいて完成したものである。すなわち、本発
明、（１）回転自在に配設されたスリーブ内にマグネッ
トローラが配設され、このマグネットローラの磁気特性
によって、現像剤からなる薄層が形成されたスリーブを
画像形成体表面に接触又は近接させ、マグネットローラ
の磁気特性によって、該スリーブ上の現像剤を画像形成
体表面に飛翔させて供給することにより、該画像形成体
表面に可視画像を形成させる現像ローラにおいて、前記
マグネットローラが同一の極性をもつ現像剤を回収する
回収極と現像剤を汲上げる汲上げ極とを隣接して有する
とともに、これらの極間の磁力パターンが、０ガウス点
を有しかつ逆極性を有さず、３０ガウスにおける両極間
の分離領域が１５゜以上であることを特徴とする現像ロ
ーラ、及び（２）回転自在に配設された円筒状スリーブ
と、その片端部又は両端部に固定されてなるフランジ部
材と、上記スリーブの内側に配設され、かつ片端部又は
両端部が上記フランジ部材で回転可能に支持されたマグ
ネットローラとを備えてなる現像ローラを有し、前記マ
グネットローラの磁気特性によって、現像剤からなる薄
層が形成されたスリーブを画像形成体表面に接触又は近
接させ、マグネットローラの磁気特性によって、該スリ
ーブ上の現像剤を画像形成体表面に飛翔させて供給する
ことにより、該画像形成体表面に可視画像を形成させる
現像装置において、前記マグネットローラが同一の極性
をもつ現像剤を回収する回収極と現像剤を汲上げる汲上
げ極とを隣接して有するとともに、これらの極間の磁力
パターンが、０ガウス点を有しかつ逆極性を有さず、３
０ガウスにおける両極間の分離領域が１５゜以上である
ことを特徴とする現像装置を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の現像ローラは、回転自在
に配設されたスリーブ内にマグネットローラが配設され
た構造を有しており、そして、上記マグネットローラの
磁気特性によって、現像剤からなる薄層が形成されたス
リーブを画像形成体表面に接触又は近接させ、マグネッ
トローラの磁気特性によって、該スリーブ上の現像剤を
画像形成体表面に飛翔させて供給することにより、該画
像形成体表面に可視画像を形成させる機能を有するもの
である。本発明の現像ローラにおいては、該スリーブ内
に配設されるマグネットローラは、現像剤を回収する回
収極と現像剤を汲上げる汲上げ極とが隣接し、かつ同一
の極性を有するとともに、これらの極間の磁力パターン
が０ガウス点を有するが、逆極性にはならず、かつ３０
ガウスにおける両極間の分離領域が１５゜以上、好まし
くは１５〜５０゜、より好ましくは１５〜３０゜となっ
ている。隣接する回収極と汲上げ極との間の磁力パター
ンが、上記のような特徴を有することにより、スリーブ
上で、汲上げた新規なトナーに回収残トナーが混入する
ことがなく、鮮明な画像が得られる。

【０００７】図１は、本発明で用いるマグネットローラ
において、回収極と汲上げ極の磁力パターンの一例のグ
ラフであって、隣接する回収極であるＮ２極と汲上げ極
であるＮ３極は同一の極性を有しており、また両極間の
磁力パターンにおいて、谷部の先端（底）は０ガウスで
あるが、０ガウスを超えるとことはなく（逆極性にはな
らない）、しかも３０Ｇ（ガウス）における両極間の分
離領域は１５゜以上であることが示されている。本発明
に係るマグネットローラは、通常の材料を用いて形成す
ることができる。例えば、Ｓｒフェライトなどのフェラ
イト粉末や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の磁性粉をプラス
チックバインダーに分散させたプラスチックマグネッ
ト、上記磁性粉をゴムバインダーに分散させたゴムマグ
ネットなどのボンド磁石組成物で形成することができ
る。

【０００８】上記プラスチックバインダーとしては、例
えばナイロン６，ナイロン１２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（ＰＢ
Ｔ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、エチレン
−エチルアクリレート共重合体樹脂（ＥＥＡ）、エポキ
シ樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂（Ｅ
ＶＯＨ）、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やＥＥＡ，
エポキシ樹脂が好適である。これらの樹脂バインダーは
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。また、上記ゴムバインダーとしては、ニトリルゴ
ム，クロロプレンゴム，スチレン−ブタジエンゴム，エ
チレン−プロピレンゴム，塩素化ポリエチレン，塩素化
ポリプロピレン，塩化ビニルなどのゴムが挙げられる。

【０００９】ボンド磁石組成物における樹脂バインダー
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、ボンド磁石組成物全量に対し、８０〜９５
重量％（密度が2.５〜4.５ｇ／ｃｍ³ 程度）の範囲で選
定することが好ましい。このボンド磁石組成物には、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、ＺｎＯ，ＭｇＯ，ＴｉＯ₂ ，ＳｎＯ₂ ，Ａｌ₂
Ｏ₃ 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。

【００１０】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、通常はボンド磁石組成物全量
に対して、２〜３２重量％、好ましくは５〜２０重量％
の範囲である。このボンド磁石組成物には、本発明の目
的が損なわれない範囲で、上記充填材以外の添加剤を配
合してもよい。前記ボンド磁石組成物の調製方法として
は特に制限はないが、例えば樹脂バインダー，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、ボンド磁石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。本発明に係るマグネットローラは、所定のシャ
フト外周に上記バインダー に前記の磁性粉を分散した
ボンド磁石組成物でマグネット層を成形してシャフトの
周囲にマグネット本体部を形成し、該マグネット本体部
を軸方向に沿って貫通又は埋設したシャフトの両端部又
は片端部が該マグネット本体部の両端又は片端から突出
したマグネットローラを得る方法、前記ボンド磁石組成
物でシャフト部とマグネット本体部とを一体的に成形す
る方法、あるいは上記ボンド磁石組成物で複数のマグネ
ット片を成形し、これをシャフトの外周に配置固定する
方法などの公知の方法に従って製造することができる。

【００１１】本発明に係るマグネットローラは、同一の
極性をもつ回収極（即ち、現像剤を回収する磁極）と汲
上げ極（即ち、現像剤を汲上げる磁極）とを隣接して有
するとともに、これらの極間の磁力パターンが前記した
ような特徴を有するものであり、このような磁極及び磁
力パターンを有するものが得られるのであれば、その着
磁方法などについては特に制限はない。例えば、マグネ
ット本体部又はマグネット片を金型により成形する際、
該金型のキャビティーの周囲に磁場を形成して、成形と
同時に、所望の磁極及び磁力パターンが得られるように
着磁する方法や、同様に金型のキャビティーの周囲に磁
場を形成して、磁性粉を所望の方向に配向させ、マグネ
ットローラ形成後、一旦脱磁したのち、着磁機を用いて
所望の磁極及び磁力パターンが得られるように着磁する
方法などが用いられる。これらの中で、特に所望の磁極
や磁力パターンが容易に得られる点から、マグネットロ
ーラを形成後、一旦脱磁してから着磁を施す方法が好ま
しい。本発明の現像ローラは、回転自在に配設されたス
リーブ内に、前記マグネットローラが配設された構造を
有するが、特に、回転自在に配設された円筒状スリーブ
と、その片端部又は両端部に固定されてなるフランジ部
材と、上記スリーブの内側に配設され、かつ片端部又は
両端部が上記フランジ部材で回転可能に支持された構造
を有するものが好ましい。ここで、円筒状スリーブとし
ては特に制限はなく、従来現像ローラにおいて慣用され
ているものの中から、状況に応じて適宜選択することが
できる。このスリーブとしては、例えばアルミニウム合
金，ステンレス鋼，合成樹脂製などの非磁性円筒体を挙
げることができる。

【００１２】一方、フランジ部材としては特に制限され
ず、金属製、樹脂製のいずれであっもよく、また、その
形状についても特に制限はない。このフランジ部材を上
記円筒状スリーブの片端部又は両端部に固定する方法と
しては、引き抜けや空回りが起こらないようにしっかり
と固定できる方法であればよく、特に制限されず、例え
ば接着剤を介して固定する方法など、従来公知の方法を
用いることができる。図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞ
れ本発明の現像ローラの一例の正面図及びＸ−Ｘ矢視断
面図であって、現像ローラ１は、フランジ部材２がスリ
ーブ３に、引き抜けや空回りが起こらないように接着剤
４を介して固定されている。スリーブ３の内部には、マ
グネットローラ５が配設され、かつそのシャフト部６が
回転可能にフランジ部材２によって支持された構造を有
している。このような本発明の現像ローラに適用される
現像剤としては、特に２成分磁性現像剤が好適である。

【００１３】次に、本発明の現像装置について説明す
る。本発明の現像装置は、前記したように、回転自在に
配設された円筒状スリーブと、その片端部又は両端部に
固定されてなるフランジ部材と、上記スリーブの内側に
配設され、かつ片端部又は両端部が上記フランジ部材で
回転可能に支持されたマグネットローラとを備えてなる
現像ローラを有するものであって、該マグネットローラ
として、同一の極性をもつ回収極と汲上げ極とを隣接し
て有するとともに、これらの極間の磁力パターンが０ガ
ウス点を有するが、逆極性にはならず、かつ３０ガウス
における両極間の分離領域が１５゜以上、好ましくは１
５〜５０゜、より好ましくは１５〜３０゜であるものが
用いられる。この現像装置は、前記マグネットローラの
磁気特性によって現像剤からなる薄層が形成されたスリ
ーブを画像形成体表面に接触又は近接させ、マグネット
ローラの磁気特性によって、該スリーブ上の現像剤を画
像形成体表面に飛翔させて供給することにより、該画像
形成体表面に可視画像を形成させるものである。

【００１４】次に、該マグネットローラが、磁極とし
て、２つのＳ極と３つのＮ極の合計５極を有するものを
例に挙げ、現像装置の機能について説明する。この現像
装置は、例えばＮ３極である現像剤汲上げ極によって、
現像剤容器内の現像剤をスリーブ表面に汲上げ、担持さ
せ、Ｓ２極である層規制極部分で成層ブレードとの作用
によって現像剤を所定厚さの薄層とし、次いで、この現
像剤を、Ｎ１極である搬送極（Ｓ２極とＳ１極が同一極
性であるので、その間に設けられる逆極性の磁極）を介
して設けられたＳ１極である現像極で感光体へ飛翔させ
て供給したのち、感光体へ供給されずにスリーブ表面に
残留した現像剤を、Ｎ２極である現像剤回収極によって
除去するという機能を有している。この現像装置におい
ては、上記Ｎ２極である回収極とＮ３極である汲上げ極
との間の磁力パターンが、前記のような特徴を有するこ
とにより、新規なトナーと回収すべきトナーとの分離性
能がよく、新規なトナーに回収残トナーが混入しないの
で、鮮明な画像が得られる。なお、各磁極における磁力
の大きさについては、特に制限はないが、一般的には汲
上げ極が３００〜６００ガウス、層規制極が６００ガウ
ス以下、搬送極が６００〜１０００ガウス、現像極が９
００ガウス以上、回収極が３００〜６００ガウスであ
る。

【００１５】

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳しく
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 キャビティーの周囲に磁場を形成した金型内のキャビテ
ィーに、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％とを配合してなるボンド磁
石組成物を、シリンダー温度２４５℃，金型温度６５℃
及び射出圧力７００ｋｇ／ｃｍ² の条件にて射出注入
し、マグネット本体部（径１６ｍｍ，長さ３１０ｍｍ）
と、この両端から突出したシャフト部（径６ｍｍ，長さ
３０ｍｍ）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。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３，合計５極を有し、Ｎ２極とＮ３極が図３に
示す磁力パターンを有するマグネットローラが得られ
た。なおマグネットローラの磁力パターンは、該マグネ
ットローラを外径１８ｍｍのアルミニウム製スリーブ内
に配設して現像ローラを作製し、この現像ローラの表面
近傍にプローブを配置して、マグネットローラを回転さ
せながら、ガウスメーターにより表面磁力を測定するこ
とにより求めた。図３で示されるように、このマグネッ
トローラはＮ２極（回収極）とＮ３極（汲上げ極）との
間の磁力パターンにおいて、谷部の底は０ガウスである
が、逆極性にはならず、３０ガウスにおける両極間の分
離領域が２２゜であり、現像剤の分離性能のよいもので
あった。

【００１６】比較例１及び２ 実施例において、マグネットローラの脱磁後の着磁処理
における着磁条件を変更した以外は、実施例と同様にし
て実施した。図４及び図５に、それぞれ比較例１及び２
で得られたマグネットローラのＮ２極とＮ３極の磁力パ
ターンを示す。図４で示されるように、比較例１のマグ
ネットローラは、Ｎ２極（回収極）とＮ３極（汲上げ
極）との間の磁力パターンにおいて、谷部の底は逆極性
であって、３０ガウスにおける両極間の分離領域が１５
゜であり、現像剤の分離性能が劣るものであった。一
方、図５で示されるように、比較例２のマグネットロー
ラは、Ｎ２極（回収極）とＮ３極（汲上げ極）との間の
磁力パターンにおいて、谷部の底は０ガウスよりも高
く、また３０ガウスにおける両極間の分離領域が５゜で
あり、現像剤の分離性能の劣るものであった。

【００１７】

【発明の効果】本発明の現像ローラは、スリーブ上で、
汲上げた新規なトナーに回収残トナーが混入することが
なく、鮮明な画像が得られ、複写機，プリンタ，ファク
シミリなどの電子写真装置や静電記録装置などにおける
現像機構部などに好適に使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明で用いるマグネットローラにおいて、
回収極と汲上げ極の磁力パターンの一例を示すグラフで
ある。

【図２】 本発明の現像ローラの一例を示す正面図
（ａ）及びＸ−Ｘ矢視断面（ｂ）である。

【図３】 実施例で得られたマグネットローラの回収極
と汲上げ極の磁力パターンである。

【図４】 比較例１で得られたマグネットローラの回収
極と汲上げ極の磁力パターンである。

【図５】 比較例２で得られたマグネットローラの回収
極と汲上げ極の磁力パターンである。

【符号の説明】

１：現像ローラ ２：フランジ部材 ３：スリーブ ４：接着剤 ５：マグネットローラ ６：マグネットローラのシャフト部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に配設されたスリーブ内にマグ
   ネットローラが配設され、このマグネットローラの磁気
   特性によって、現像剤からなる薄層が形成されたスリー
   ブを画像形成体表面に接触又は近接させ、マグネットロ
   ーラの磁気特性によって、該スリーブ上の現像剤を画像
   形成体表面に飛翔させて供給することにより、該画像形
   成体表面に可視画像を形成させる現像ローラにおいて、
   前記マグネットローラが同一の極性をもつ現像剤を回収
   する回収極と現像剤を汲上げる汲上げ極とを隣接して有
   するとともに、これらの極間の磁力パターンが、０ガウ
   ス点を有しかつ逆極性を有さず、３０ガウスにおける両
   極間の分離領域が１５゜以上であることを特徴とする現
   像ローラ。
2. 【請求項２】 現像剤が、２成分磁性現像剤である請求
   項１記載の現像ローラ。
3. 【請求項３】 回転自在に配設された円筒状スリーブ
   と、その片端部又は両端部に固定されてなるフランジ部
   材と、上記スリーブの内側に配設され、かつ片端部又は
   両端部が上記フランジ部材で回転可能に支持されたマグ
   ネットローラとを備えてなる請求項１又は２記載の現像
   ローラ。
4. 【請求項４】 回転自在に配設された円筒状スリーブ
   と、その片端部又は両端部に固定されてなるフランジ部
   材と、上記スリーブの内側に配設され、かつ片端部又は
   両端部が上記フランジ部材で回転可能に支持されたマグ
   ネットローラとを備えてなる現像ローラを有し、前記マ
   グネットローラの磁気特性によって、現像剤からなる薄
   層が形成されたスリーブを画像形成体表面に接触又は近
   接させ、マグネットローラの磁気特性によって、該スリ
   ーブ上の現像剤を画像形成体表面に飛翔させて供給する
   ことにより、該画像形成体表面に可視画像を形成させる
   現像装置において、前記マグネットローラが同一の極性
   をもつ現像剤を回収する回収極と現像剤を汲上げる汲上
   げ極とを隣接して有するとともに、これらの極間の磁力
   パターンが、０ガウス点を有しかつ逆極性を有さず、３
   ０ガウスにおける両極間の分離領域が１５゜以上である
   ことを特徴とする現像装置。
5. 【請求項５】 現像剤が、２成分磁性現像剤である請求
   項４記載の現像装置。