JPH04316304A - 組成ばらつきの小さいマグネット組成物 - 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】

【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現像装置に用いる
マグネットロールに適したマグネット組成物に関し、更
に詳しくはマグネットロールの表面に現像剤が直接接触
する現像方式用マグネットロールに適したマグネット組
成物に関する。

【０００１】

【従来の技術】複写機やファクシミリ等の電子写真現像
装置の一つの方式に、円柱または円筒状の金属製シャフ
トの外周にゴムマグネットが配置され、且つその表面を
細かい表面肌に仕上げたマグネットロールを使用し、該
マグネットロールの表面にトナーを直接磁着させる直接
接触方式の現像方式が提案されている。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。そして該マグネッ
ト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。

【０００２】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
。

【０００３】

【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。■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。■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。■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。■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
ト粉を用いているので粗大粒子の混入が多く所望の微細
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。

【０００４】そこで、本発明者らはゴムの代わりに熱可
塑性樹脂を用いればこれらの困難を一挙に解決可能であ
ることを見いだし、■無機質の磁石粉を大量に充填して
なお機械的強度を確保することができ、■マグネットと
接触する対象物にマグネット成分の移行や粘着の問題が
発生せず、■熱成形時の溶融粘度が低く、成形性が良好
なマグネット組成物として、ビニルエステル含有量が２
０〜４０重量％であって且つメルトインデックスが５０
以上のオレフィン／ビニルエステル共重合体と塩素化ポ
リエチレンの混合物をバインダーとするフェライト系フ
レキシブルマグネット組成物を既に提案している。

【０００５】しかしながら、本マグネットロールの配合
原料の一つである該オレフィン／ビニルエステル共重合
体原料は通常直径５ｍｍ程度の粒状をしていることから
、次の様な問題点があった。また、このような問題は熱
可塑性樹脂と硬質フェライト粉とからなるマグネット組
成物において、熱可塑性樹脂が抱える一般的な問題とし
てもあった。■混練・ペレット化の際に混練押出機の原
料ホッパーに配合物を投入すると、ホッパー中の攪はん
その他によって密度の小さいオレフィン／ビニルエステ
ル共重合体が上層部に偏在する為、押出吐出物の最初の
ものと、最後のものではその組成に偏りが生じてしまう
。■さらには前記押出吐出物を用いてペレット化したも
のの中に、オレフィン／ビニルエステル共重合体の含率
が非常に高いものも生じ、このペレットを用いたマグネ
ットロール中には部分的に組成のばらつきが生じて、現
像画像に濃淡ムラが発生する。■微粉末であるフェライ
ト粉が大きな樹脂粒と混合されるとそれらの密度差が大
きいためにフェライトが偏析する。又、たとえ上記の様
な偏析が無くとも大きな粒状の樹脂を均一に混練分散す
る為には、高温下で強い力で混練する必要があり、樹脂
の熱劣化等の問題がある。

【０００６】このような問題に対しては、混練・ペレッ
ト化の工程を数回繰り返して組成の均一性を向上させる
か、高温、長時間、高せん断力で混練するかしか方法が
無く、生産効率を著しく低下させるのみならず、各成分
が長時間高温・高せん断力下の履歴を受け、特に塩素化
ポリエチレンの熱劣化により電気特性が変化するという
問題があった。本発明はかかる現況に鑑みてなされたも
のであり、樹脂の熱劣化に起因する電気特性の変化等の
不都合を発生させることなく、且つ生産効率の低下も来
さず、マグネット組成物の組成の均一化を図ることを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明は、上記課題を解決
するために鋭意研究の結果、達成されたものである。上
記課題を達成した本発明は、熱可塑性樹脂と硬質フェラ
イト粉とからなるマグネット組成物に於いて、すべての
樹脂原料が粗な表面状態の粉末からなることを特徴とし
ている。樹脂原料粉末の大きさは、その全てが粒径１ｍ
ｍ以下であることが好ましい。

【０００８】

【実施例】以下、更に詳しく説明する。本発明の特徴は
熱可塑性樹脂と硬質フェライト粉とからなるマグネット
組成物において、すべての樹脂原料を粗な表面状態の粉
末とすることによって、混練・ペレット化の際の組成ば
らつき、また、成形後のマグネットロール中の部分的な
組成ばらつきを抑制することにある。更に詳細には、樹
脂原料を粉末化することによって、異種樹脂同志間の摩
擦を大となし、ブレンダーによる良好な混合状態を維持
しつつ、組成の均一なマグネットを得んとするものであ
る。即ちこれらは、樹脂原料を粗な表面の粉末にするこ
とにより、微小領域で組成の均一化がはかれ、また、原
料粒子の表面状態を粗にすることによって原料粉末相互
の摩擦を大きくできるので、混練される迄の間のブレン
ド物の取扱い（攪はんや輸送）時に生じ易い、密度差に
よる分離現象が抑制できることによる。

【０００９】ここで原料粉末の表面が平滑である場合は
密度差によるブレンド物の分離現象が発生し易く、原料
粉末の表面は粗である方が組成の均一化が図りやすい。 また、さらに原料を粉末化することにより、相溶性の異
なる２種のバインダー樹脂を強混練すること無く均一分
散できる。また、原料フェライト粉が、粗な表面を有す
る樹脂粉末相互のからみ構造によって保持され易く、フ
ェライト粉の分散均一性も確保容易となる。これらによ
り、電気的特性及び磁気的特性のいずれもが安定化する
効果が得られる。また樹脂原料粉末の粒径が１ｍｍより
大きいと混練・ペレット化の際の組成ばらつきが大きく
、マグネットロールを作製したときに部分的組成ばらつ
きの発生が確認される。したがって、樹脂原料の粒径は
１ｍｍ以下とすることが、このような組成ばらつき回避
の点から好ましい。しかしながら、原料の粒径が１ｍｍ
以下であっても、造粒品の様に球状で表面が平滑なもの
に於いては原料粉末相互の摩擦が少なく、組成のばらつ
きが大きくなる傾向があるので、組成ばらつきを抑制す
るためには、粒子の形状及び表面の粗度が最も重要であ
る。

【００１０】本発明は熱可塑性樹脂と硬質フェライト粉
とからなるマグネット組成物において、すべての樹脂原
料が粗な表面状態の粉末からなることを主旨としている
が、本発明において特に好ましいのは、優位量の塩素化
ポリエチレン樹脂と劣位量のオレフィン／ビニルエステ
ル共重合体の合計６０〜３５体積％と硬質フェライト粉
４０〜６５体積％とからなるマグネット組成物において
、すべての樹脂原料を粗な表面状態の粉末となしたとき
である。以下の説明においては、この熱可塑性樹脂を前
提にして説明するが他の熱可塑性樹脂を用いることも可
能である。

【００１１】本発明で用いる原料粉末は粉砕によって粉
末化されており、非球状形態をしている。原料の粉砕方
法については、オレフィン／ビニルエステル共重合体は
ゴム状の性質を示すことより、通常の粉砕方法では粉末
化できない。このような性状を示すものの粉砕には冷凍
粉砕が最も適切であると考えられる。本発明では、液体
窒素を用いて冷却しながら粉砕する方式を用いている。 当然ながら、塩素化ポリエチレンも同様な方式で微粉末
化する。

【００１２】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。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
の混在も少なく、好適である。マグネット層中のフェラ
イト含有量は４０〜６５体積％が好ましい。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、成形体の密
着性や均質さがやや損なわれる。

【００１３】本発明の組成物には必要に応じて、フェラ
イトの表面処理、耐熱安定化や加工性改良、その他の目
的で一般的に合成樹脂に配合される各種添加剤を含有さ
せることができる。かくして得たマグネット組成物の成
形物を金属軸芯上に配設したマグネットロールは表面の
磁気的特性、電気的特性のばらつきが極めて小さく、マ
グネットロールの表面に現像剤が直接接触する現像方式
用マグネットロールの厳しい品質にも適合し、良好な現
像画像が得られる。

【００１４】次に本発明の効果を確認する為に行った具
体的実施例について述べる。 実施例１−１ 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フェライトを４５体積％、熱可塑性樹脂と
して塩素化ポリエチレン樹脂及び粒径０．５ｍｍまで冷
凍粉砕したエチレン／酢酸ビニル共重合体を安定剤、カ
ップリング剤と共に５５体積％となるように高速回転刃
ミキサーで混合し、均一な混合物を得た。安定剤は新日
本理化製トリベースを、カップリング剤は味の素製プレ
ンアクトＴＴＳを各々用いた。得られた混合物を池貝鉄
工製ＰＣＭ４５の混練機を用いて１３０℃で混練ペレッ
ト化した。作製されたペレットを、そのペレットが最初
の方の吐出物によるものか、あるいは最後の方の吐出物
によるものかの区別により、それぞれのペレット中に含
有されるフェライト量がどのように変化するかを熱分析
によって調べた。サンプリングはそれぞれについて５個
づつ（ｎ＝５）行い、その平均値を算出した。この結果
を表１に示す。

【００１４】また、塩素化ポリエチレンとエチレン／酢
酸ビニル共重合体の樹脂原料粒子相互の混練・分散均一
性の評価は微小部分における組成変動がマグネットのど
の部分に存在するかの判定が表面観察からは困難で分析
も難しいことから、樹脂原料の組成変動が敏感に電気磁
気特性に反映されることに着目して、本マグネット組成
物により作製したマグネットロールを用いて静電現像式
複写の画像評価（特に画像のむら）を行った。樹脂原料
の組成変動はマグネットロールの各部分のフェライト含
有率に影響を及ぼすことから、フェライト含有率の変動
は間接的に樹脂の不均一性を示唆している。

【００１５】上記手順により得たペレットを直径１８ｍ
ｍ、長さ２４０ｍｍの鉄シャフトに、押出機を用い１３
０℃で被覆成形して直径が２０．５ｍｍのマグネット層
被覆成形体を得た。次いで、これを旋盤で直径２０ｍｍ
に切削仕上げしてマグネットロールを得た。このマグネ
ットロールを静電写真現像方式の複写機に取り付け、テ
ストチャートを複写したところ、得られた現像画像はむ
らの無い良好なものであった。

【００１６】実施例２−１ エチレン／酢酸ビニル共重合体を粒径１ｍｍまで冷凍粉
砕したこと以外は、実施例１−１と同様の手順でペレッ
トを作製し、最初の方の吐出物と最後の方の吐出物とで
、ペレット中に含有されるフェライト量がどのように変
化するかを実施例１−１と同様、熱分析によって調べた
。この結果を同表１に示す。また、実施例１−１と同様
にして本マグネット組成物により作製されたマグネット
ロールの複写画像の評価を行ったところ、得られた複写
画像は欠陥の無い良好なものであった。

【００１７】比較例１−１ エチレン／酢酸ビニル共重合体を全く粉砕せず粒径５ｍ
ｍのままで使用したこと以外は、実施例１−１と同様に
ペレットを作製し、最初の方の吐出物と最後の方の吐出
物について、ペレット中に含有されるフェライト量を熱
分析によって調べた。この結果を同表１に示す。

【００１８】比較例２−１ エチレン／酢酸ビニル共重合体を平均粒径３０μｍまで
冷凍粉砕し、その後、直径１ｍｍまで造粒を行った。こ
のエチレン／酢酸ビニル共重合体の造粒物を用いて実施
例１−１と同様にペレットを作製し、最初の方の吐出物
と最後の方の吐出物について、ペレット中に含有される
フェライト量を熱分析によって調べた。この結果を同表
１に示す。

【００１９】また、比較例１−１及び比較例２−１で得
たマグネット組成物を成形して得たマグネットロールに
ついて、実施例１−１と同様にして複写画像の品質を調
べたところ、いずれも複写画像内に０．５〜０．８ｍｍ
程度の斑点状の画像の濃淡むらが観察され、分散の均一
性が不十分なことがわかった。

【００２０】

【表１】

【００２１】実施例１−２ 実施例１−１で作製したペレットを再度混合して、再び
同一条件で混練ペレット化する工程を３回、５回と繰り
返した。作製したペレットから５個（ｎ＝５）のサンプ
ルを無作為に採取し、それぞれのフェライト含有量を熱
分析により調べた。その結果を表２に示す。

【００２２】実施例２−２ 実施例２−１で作製したペレットを再度混合して、再び
同一条件で混練ペレット化する工程を３回、５回と繰り
返した。作製したペレットから５個（ｎ＝５）のサンプ
ルを無作為に採取し、それぞれのフェライト含有量を熱
分析により調べた。その結果を同表２に示す。

【００２３】比較例１−２ 比較例１−１で作製したペレットを再度混合して、再び
同一条件で混練ペレット化する工程を３回、５回と繰り
返した。作製したペレットから５個（ｎ＝５）のサンプ
ルを無作為に採取し、それぞれのフェライト含有量を熱
分析により調べた。その結果を同表２に示す。

【００２４】比較例２−２ 比較例２−１で作製したペレットを再度混合して、再び
同一条件で混練ペレット化する工程を３回、５回と繰り
返した。作製したペレットから５個（ｎ＝５）のサンプ
ルを無作為に採取し、それぞれのフェライト含有量を熱
分析により調べた。その結果を同表２に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例１−３ 実施例１−１で作製したペレットを直径１８ｍｍ、長さ
２４０ｍｍの鉄シャフトに、押出機を用い１３０℃で被
覆成形して直径が２０．５ｍｍのマグネット層被覆成形
体を得た。次いで、これを旋盤で直径２０ｍｍに切削仕
上げをしてマグネットロールを得た。得られたマグネッ
トロールのマグネット層を無作為に１ｍｍ角に切りとり
、その中から無作為に１０個（ｎ＝１０）のサンプル採
取をした。採取したサンプルを更に１０ｍｇの大きさに
調整し、熱分析のサーモグラフを用いてフェライトの含
有率を調べた。その結果を表３に示す。

【００２７】実施例２−３ 実施例２−１で作製したペレットを用いて実施例１−３
と同様にしてマグネットロールを作製し、さらに同様に
サンプリングを行い、フェライトの含有率を調べた。そ
の結果を同表３に示す。

【００２８】比較例１−３ 比較例１−１で作製したペレットを用いて実施例１−３
と同様にしてマグネットロールを作製し、さらに同様に
サンプリングを行い、フェライトの含有率を調べた。そ
の結果を同表３に示す。

【００２９】比較例２−３ 比較例２−１で作製したペレットを用いて実施例１−３
と同様にしてマグネットロールを作製し、さらに同様に
サンプリングを行い、フェライトの含有率を調べた。そ
の結果を同表３に示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】表１の結果の如く、本発明の実施例に於い
ては、混練・ペレット化の最初と方と最後の方のペレッ
ト中のフェライトの含有率の差が小さく、組成のばらつ
きが抑制されていることがわかる。これに対して、比較
例２−１として示したエチレン／酢酸ビニル共重合体の
造粒物を用いたものでは、実施例２−１と同じ粒径１ｍ
ｍのものであっても、ばらつき量が大きくなる傾向がみ
られ、粉砕品の表面状態や形状等がフェライト含有率の
ばらつきに影響を与えることがわかる。また、表２に示
されるように、粒径の大きい樹脂原料や造粒した樹脂原
料を用いた比較例１−２，２−２においては混練回数が
１回では、ばらつきが非常に大きく、２回〜３回混練を
重ねないと、ばらつきが小さくならないのに対して、本
発明の実施例では混練の回数が１回でもバラツキ量が小
さく抑制されていることがわかる。このことは本発明の
マグネット組成物においては組成を均一化するための混
練・ペレット化の効率を著しく向上させることが可能で
あることを示している。更に表３に示されるように、本
発明の実施例はマグネットロールに成形したものでも部
分的な組成ばらつきが極めて少ないことがわかる。

【００３２】又、全ての実施例及び比較例において、得
られたマグネット組成物を実施例１−１と同じ手順でマ
グネットロールとなし、複写画像評価を行ったが、実施
例に於いてはいずれも良好な現像画像を得ることが出来
たのに対して、各比較例ではいずれも斑点状の画像濃淡
むらが観察され、特に全面黒の画像ではこの傾向は顕著
に観察された。

【００３３】以上の様に、本発明によって、生産効率を
著しく低下させること無く、組成ばらつきの小さいマグ
ネット組成物を得ることが可能となった。そしてこのマ
グネット組成物を用いれば、部分的な組成ばらつきが無
く、現像画像上、濃淡ムラのほとんど発生しない安定的
なマグネットロールを供給でき、直接接触式現像法用に
適したマグネットロールを得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は特定組成のマグネット組成物に
おいて、樹脂原料の全てを粗な表面状態を有する粉末と
したことにより、生産効率を著しく低下させること無く
、組成ばらつきの小さいマグネット組成物を得ることが
可能となった。また本発明のマグネット組成物を用いれ
ば、部分的な組成ばらつきが少なく、現像画像上の濃淡
ムラがほとんど発生しない安定的なマグネットロールを
供給できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱可塑性樹脂と硬質フェライト粉とか
   らなるマグネット組成物に於いて、すべての樹脂原料が
   粗な表面状態の粉末からなることを特徴とする組成ばら
   つきの小さいマグネット組成物。
2. 【請求項２】　　樹脂原料粉末が全て、粒径１ｍｍ以下
   であることを特徴とする請求項１記載の組成ばらつきの
   小さいマグネット組成物。