JPH04358181A - 結晶性熱可塑性樹脂複合材料からなる磁性ロール及びその製法 - 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
現像ロールに関し、特に現像ロールの表面に現像剤が直
接接触する金属スリーブを用いない直接接触式電子写真
現像法に適した現像用の磁性ロールに関する。

【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。又、最近にいた
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磁性ロール表面に硬
質のブレードが圧設されている。

【０００３】かかる磁性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】このようなゴム系現像ロールにあっては、
以下の様な問題があり、その解決が求められていた。 ■ゴムマグネットの製法上、架橋・接着のための高温プ
レス時に、マグネット層に割れが生じたり、シャフトと
マグネット間に密着不良により間隙が生じる問題があり
、更にはゴムマグネットの製造過程で発生したガスが気
泡を作り、これらがマグネット層に部分的不均一を発生
させて現像画像に濃淡ムラを発生させる。 ■ゴムの架硫・架橋用の薬剤の残留物その他の不純物に
よる電気特性の変動が問題となる。 ■微小間隔着磁を行うので材質の不均一性にて着磁の不
均一が発生する。 ■ゴムの加工上の制約に起因して比較的大きい平均粒子
径のフェライト粉を用いるので、所望の微細な表面を得
にくく、品質が安定しない。 ■原料ゴムがクラム状であることから、フェライトの均
一分散が困難で、多大の工数を必要とする。

【０００５】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でき、■マグネットと接触する対
象物に成分の移行や粘着の問題がなく、■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
特定の熱可塑性樹脂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た。このよう
にフレキシブル熱可塑性樹脂系マグネットを採用するこ
とによって、ゴム系マグネットの抱える諸問題は一挙に
解決されたものの、熱可塑性樹脂を用いたことにより新
たな問題が発生することがわかった。即ち、ゴムを用い
た場合と同様に表面仕上げ加工を研磨加工で行ったとこ
ろ、研磨された熱可塑性樹脂マグネット材料が砥石の間
隙を埋めてしまい、強固な目詰まりを起こして砥石の再
使用が出来ず、又、研磨加工のみでは１工程あたりの研
磨量が小さいこともあって表面仕上げを研磨加工のみに
依存する方法は工業的に採用できないことがわかった。 そこでこの困難を解消するには、精密旋盤による旋削を
単独であるいは研磨加工と併用することが有効であるこ
とを見出し、本発明者らは、研磨加工に代えて精密旋盤
による旋削を行うかあるいは研磨加工の前段階に旋削を
行うことも既に提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、精密旋
盤による旋削によりロールの表面仕上げを行うという着
想そのものは工業的に極めて有効ではあるものの、バイ
ンダーとしてフレキシブルな熱可塑性樹脂を用いている
ために、旋削時に樹脂マグネット材料が旋盤の刃物から
の圧力で変形しやすい問題があり、十分な精度で仕上げ
るには加工速度を大きく出来ず生産性が低いという難点
が新たに発生した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】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。直
接接触式現像法に用いる磁石ロールはトナーの粒子径と
ほぼ同じかそれ以下の大きさの表面粗度を必要とし、且
つロール表面の芯振れやうねり等も極力抑制してこれら
が無視できる程度に厳しく仕上げる必要がある。樹脂成
形のみではかかる水準の表面粗度の実現、ロール表面の
芯振れ並びにうねりの抑止は実現出来ない。そこで成形
して得たロールは表面仕上げすることが必須となる。そ
して表面仕上げには前記したように精密旋盤による旋削
が最も有効である。本発明は、このような精密旋盤によ
る旋削を行うのに適した、熱可塑性樹脂系バインダーを
用いたロールを提供することを目的とし、より具体的に
は、熱可塑性樹脂としてフレキシブルな材料を用いた場
合に生じるいわゆる「材料逃げ」を極力少なくできるロ
ールを提供することを目的とする。本目的を達成するに
は基本的にはフェライトのバインダーである熱可塑性樹
脂の弾性率を高くすればよい。しかしながら、ポリスチ
レンやポリフェニレンオキサイド等の非結晶質の高弾性
率熱可塑性樹脂を用いた場合にはフェライト粉の保持性
が悪く、旋削加工を行う時に多数のピンホール様の欠陥
が発生する。本発明者らはかかる問題点を解決すべく鋭
意研究を重ねた結果、結晶性の熱可塑性樹脂をバインダ
ーとして使用し、且つフェライト含有率を特定範囲以下
にすれば前記問題は解消しうることを見いだし本発明に
至った。

【０００８】本発明は図１に示す如く結晶性硬質熱可塑
性樹脂と硬質フェライト粉からなるマグネット層Ａを軸
芯Ｂの表面に薄肉に形成した結晶性熱可塑性樹脂複合材
料からなる磁性ロールであり、特に結晶性硬質熱可塑性
樹脂が線状ポリエステル、線状ポリアミド、ポリフェニ
レンサルファイドのうちから１種以上を選択したもので
あることが好ましく、更に硬質フェライト粉の含有率は
６０体積％未満であることが好ましい。

【０００９】本発明で用いる熱可塑性樹脂は結晶性の樹
脂である。結晶性の樹脂は溶融状態では粘度が低い性質
を有し、このためフェライト粉を大量に含有した状態で
の熱可塑成形が容易である。しかも冷却固化状態では結
晶部を結節点として機械的強度を保持出来るのでフェラ
イト粉のような無機物を大量に充填してなお後加工や取
扱いに耐えることが出来る。又、溶融粘度が低いことか
ら軸芯上に１〜２ｍｍ以下の薄肉マグネット層を成形す
ることも容易であり、この意味からも結晶性熱可塑性樹
脂が適している。しかし、結晶性熱可塑性樹脂であって
もポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンや
ポリアセタールなど主鎖のガラス転移温度が低い樹脂は
硬度が低すぎたり、あるいは結晶の融点が低すぎること
から本発明の目的に適合しない。本発明に用いる結晶性
熱可塑性樹脂としては結晶の融点が１００℃を超えた硬
質の結晶性熱可塑性樹脂が好適であり、例えばポリアミ
ド、線状ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド等
の通常エンジニアリングプラスチックスと称されるもの
が例示できる。

【００１０】本発明の磁性ロールに用いるフェライト粉
はバリウムフェライトもしくはストロンチウムフェライ
トである。その粒子径は１．３μｍ以下が好ましく、粗
大な粒子を含まないものが好適である。フェライトの含
有率は６０体積％以下が好ましい。６０体積％を超える
と薄肉の磁性層の成形特性がやや低下し、薄肉の磁性層
を成形するには適切さを失うことがある。４０体積％未
満では必要な磁気特性が得られない。

【００１１】フェライト粉と結晶性硬質熱可塑性樹脂の
配合物には安定剤、可塑剤、滑剤、フェライト粉表面処
理剤などを添加使用してもよい。

【００１２】本発明の磁性ロールのマグネット層は射出
成形、押出し成形、圧縮成形で製造する。特に、軸芯を
挿入成形することが好ましい。圧縮成形は樹脂の加熱溶
融に時間を要すること、長い軸芯周囲に均一にマグネッ
ト層を被覆成形することが必ずしも簡単ではないので好
ましい成形方法とはいえない。又、押出し成形では通常
クロスヘッドダイを用いて軸芯周囲にマグネット層を被
覆成形するが、結晶性樹脂を成形する場合、ダイから被
覆吐出された樹脂の粘度が低く、冷却固化するまでの間
に被覆成形されたマグネット層が僅かではあるが流動し
て成形体に偏肉が起きるので、成形条件に工夫を要する
。射出成形では軸芯を金型に装着固定し、溶融した樹脂
を軸芯周囲に被覆成形するが、結晶性熱可塑性樹脂を用
いたマグネット層の成形には最も好ましい方法である。

【００１３】本発明で得たロールは旋盤加工において快
削であり、樹脂バインダーの強度が十分でマグネット層
からのフェライト粒子の脱落跡による表面欠陥が少なく
、しかも旋削加工時の「材料逃げ」が小さいので偏芯、
うねりも小さく満足できる磁性現像ロールを得ることが
可能であり、且つ旋盤加工を高速で行うことができるの
で生産性も高い。

【００１４】

【実施例】次に本発明の実施例を発明の効果を確かめる
ために行った比較試験に即して述べる。直径１８ｍｍ、
長さ２４０ｍｍのステンレス製シャフトの上に１２ポリ
アミド樹脂５０体積％、Ｂａフェライト５０体積％から
なる樹脂磁石コンパウンドをイイサート射出成形によっ
て１．１ｍｍの厚さに被覆して成形磁性ロールを得た。 比較例としては樹脂を非結晶性の塩素化ポリエチレンに
替え、クロスヘッドダイを用いてインサート押出し成形
を行い、１．１ｍｍの厚さに被覆して成形磁性ロールを
得た。これらのロールを旋盤で回転速度１５００ｒｐｍ
、バイトの送り速度０．０５ｍｍ／回転の条件で旋削加
工した。旋削後のロールは、比較例のロールが表面粗さ
Ｒｚ＝７μｍ、うねり４．２μｍ、芯振れ２２μｍであ
ったのに対し、本発明実施例のロールでは表面粗さＲｚ
＝３μｍ、うねり０．９μｍ、芯振れ１２μｍであり、
表面粗さ、うねり、芯振れのいずれにおいても本発明実
施例のロールが極めて良好な値を実現できていることが
確認された。又、本発明のロールの場合、旋盤の回転速
度を２０００ｒｐｍにしても同様の水準の表面精度を維
持することができることも確認され、本発明実施例の優
れた生産性が確認された。このように、本発明によれば
表面平滑な磁性ロールを安定的に且つ、高い生産性を保
ちながら提供することができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、旋削加工するのに適し
た磁性ロールを得ることができ、精密旋盤で旋削するこ
とにより表面粗さ、うねり、芯振れのいずれにおいても
満足できる表面状態を実現することが可能で、優れた表
面平滑性を有する直接接触式電子写真現像法に適した現
像用磁性ロールを得ることが出来る。しかも本発明の磁
性ロールは旋削加工するに際して、旋削刃の押圧力に起
因する「材料逃げ」の発生が極めて少ないので高速旋削
を行うことができ生産性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁性ロールの構成を示し、（イ）は軸
方向断面図、（ロ）は径方向断面図

【符号の説明】

Ａ　　マグネット層 Ｂ　　軸芯

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　結晶性硬質熱可塑性樹脂と硬質フェラ
   イト粉からなる薄肉マグネット層を軸芯表面に形成した
   結晶性熱可塑性樹脂複合材料からなる磁性ロール。
2. 【請求項２】　　結晶性硬質熱可塑性樹脂が線状ポリエ
   ステル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイドの少
   なくとも１種類以上からなることを特徴とする請求項１
   記載の結晶性熱可塑性樹脂複合材料からなる磁性ロール
   。
3. 【請求項３】　　硬質フェライト粉の含有率が６０体積
   ％未満であることを特徴とする請求項１又は２記載の結
   晶性熱可塑性樹脂複合材料からなる磁性ロール。
4. 【請求項４】　　結晶性硬質熱可塑性樹脂と硬質フェラ
   イト粉からなる複合材料組成物を軸芯表面に薄肉に被覆
   射出成形することを特徴とした結晶性熱可塑性樹脂複合
   材料からなる磁性ロールの製法。