JPH0926701A - マグネットロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャリア付着を防止し、現像剤の搬送性が良
く、耐摩耗性が大であり長寿命のマグネットロールを提
供する。 【解決手段】 外周面に軸方向に延びる複数個の磁極を
設けてなる永久磁石部材の外方に、中空円筒状に形成し
てなるスリーブを同軸的かつ相対回転自在に装着してな
るマグネットロールにおいて、スリーブを非磁性導電性
を有する金属材料によって形成すると共に、スリーブの
表面にマルテンサイト系ステンレス鋼からなる溶射被覆
層を被着させる。また溶射被覆層を厚さ１０〜１００μ
ｍ、表面粗さ（Ｒｚ）３０〜１００μｍ、硬さＨｖ≧４
００に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真や静電記録等に
おいて現像ロール用として使用されるマグネットロール
に関するものであり、特にキャリアとトナーとを混合し
てなる二成分系の現像剤を使用する場合において、キャ
リア付着を防止し得ると共に、現像剤の搬送性が良好で
あり、大なる耐摩耗性を有しかつ長寿命であるマグネッ
トロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来電子写真や静電記録等において現像
ロール用として使用されるマグネットロールは、図１に
示すような構造のものが多い。図１において、１は永久
磁石部材であり、例えばハードフェライトのような焼結
粉末磁石材料により円柱状に一体成形し、若しくは強磁
性材料とバインダーとの混合物により円柱状に一体成形
し、中心部に軸２を同軸的に固着する。永久磁石部材１
の外周面には軸方向に延びる複数個の磁極（図示せず）
を設ける。

【０００３】次に軸２の両端部にはフランジ３，４を軸
受５，５を介して回転自在に装着し、フランジ３，４に
は中空円筒状に形成したスリーブ６を嵌着する。なおフ
ランジ３，４およびスリーブ６は、永久磁石部材１の磁
力を外部に取り出すために例えばアルミニウム合金若し
くはステンレス鋼等の非磁性材料によって形成する。７
はシール部材であり、フランジ３と軸２との間に嵌着す
る。なお永久磁石部材１の直径は２０〜６０mm、長さは
２００〜５００mmとする場合が多い。

【０００４】上記の構成により、永久磁石部材１とスリ
ーブ６との間の相対回転（例えば永久磁石部材１を固定
し、軸８を回転させる）によって、スリーブ６の外周面
に磁性現像剤を吸着して磁気ブラシを形成し、所定の現
像作業を行なうのである。

【０００５】また上記磁気ブラシ現像においては、磁性
現像剤として平均粒径２０〜１５０μｍの鉄粉、ソフト
フェライト、マグネタイト等の磁性キャリアと平均粒径
が５〜１５μｍのトナー（結着樹脂と着色剤とからな
る）とを混合してなる二成分系のものが多用されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような二成分系
の磁性現像剤を使用する現像方法においては、像担持体
の表面に形成された静電荷像に、トナーのみならず磁性
キャリアが付着して、画質を低下させるという問題点が
ある。

【０００７】また精細な画像を形成するために、磁性キ
ャリアを小粒径化（平均粒径５０μｍ以下）すると、現
像ロールの表面に薄い現像剤層が形成され、解像度が高
く、高品質の画像を得ることができるが、現像ロールに
よる磁性キャリアに対する磁気的保持力が不足する結
果、キャリア飛散が増加し、現像ロール近傍の汚染、画
質の低下等を惹起するという問題点がある。なお上記の
ようなキャリア付着およびキャリア飛散を防止するため
に、磁性キャリアの飽和磁化σ_S を大にすることも試み
られているが、充分な手段ではない。

【０００８】また上記構成のマグネットロールにおい
て、現像剤の搬送性を向上させるために、スリーブ６の
表面を粗面化する手段が採用されており、例えば特開昭
５４−７９０４３号公報にはローレットの他にブラスト
やメタライジングなどの手段により表面処理を行なうこ
とが記載されている。

【０００９】しかしながら、ローレット加工や溝加工
（軸方向に延びる溝（例えばＶ字形）を円周方向におい
て所定ピッチで形成）によってスリーブ６の表面を粗面
化する場合は、加工時間および加工工数が大となる欠点
があり、特にステンレス鋼のような被削性の低い材料に
よってスリーブ６を形成したものには不利である。また
スリーブ６をアルミニウムなどの軟質材料によって形成
したものでは、耐摩耗性が低いため寿命が短いという問
題点がある。

【００１０】またステンレス鋼からなるスリーブ６の表
面をサンドブラスト若しくはショットブラストすると、
加工歪によって若干の硬化現象が認められるが、耐摩耗
性の向上にはあまり寄与することができない。

【００１１】上記の他にスリーブ６の表面を高硬度化す
る手段としてアルミニウム合金からなるスリーブ６の表
面に陽極酸化被膜（アルマイト）等を形成する手段もよ
く知られているが、スリーブ６の表面とこのスリーブ６
上を搬送される磁性現像剤との間に電気的導通が必要な
場合には、絶縁性を示す上記陽極酸化被膜を設けたもの
では良好な結果を得ることができないという問題点があ
る。

【００１２】上記問題点を解決する手段として、アルミ
ニウム等の非磁性材料からなるスリーブ６の表面に、ス
テンレス鋼からなる層を結合剤を介して、若しくは溶射
手段により形成するという提案がされている（例えば米
国特許第３，２４６，６２９号明細書、特開昭６１−２
３１７３号公報参照）。

【００１３】しかしながら、スリーブ６をアルミニウム
若しくはアルミニウム合金で形成した場合には、永久磁
石部材１との相対回転により、スリーブ６に発生するう
ず電流に起因して、スリーブ６が加熱されて昇温する。
従って高速現像を行なうために少なくともスリーブを高
速回転（例えば周速５００mm／秒以上）させる場合に
は、駆動トルクを増大させ、かつ消費電力を増加させる
という問題点がある。

【００１４】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し、キャリア付着を防止し得ると共に、現像剤の搬
送性が良好であり、耐摩耗性が大でありかつ長寿命であ
るマグネットロールを提供することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、本発明においては、外周面に軸方向に延びる複数
個の磁極を設けてなる永久磁石部材の外方に、中空円筒
状に形成してなるスリーブを同軸的かつ相対回転自在に
装着してなるマグネットロールにおいて、スリーブを非
磁性導電性を有する金属材料によって形成すると共に、
スリーブの表面にマルテンサイト系ステンレス鋼からな
る溶射被覆層を被着させる、という技術的手段を採用し
た。

【００１６】この場合、スリーブを形成する非磁性導電
性を有する金属材料としては、ＳＵＳ３０４をはじめと
するオーステナイト系ステンレス鋼の他に、Ａ６０６
３，Ａ５０５２，Ａ３００３等のアルミニウム合金、Ｔ
ｉ合金、真鍮等の銅合金等を使用でき、特にスリーブを
低速（３００mm／秒以下）で回転させる場合には、コス
ト的に有利なアルミニウム合金を使用することが好まし
い。

【００１７】またマルテンサイト系ステンレス鋼として
は、ＳＵＳ４１３，４１０，４１６等の磁性を有するも
のを使用することができる。なお溶射に適する材料とし
ては、硬化肉盛用ミグワイヤなどのマルテンサイト系ス
テンレス鋼の溶接用材料各種のものが使用できることは
勿論である。

【００１８】溶射被覆層の形成手段としてはアーク溶射
などの溶射手段によることが好ましく、更にこの溶射被
覆層は、厚さ１０〜１００μｍ（より好ましくは２０〜
９０μｍ）、表面粗さ（Ｒｚ）３０〜１００μｍ（より
好ましくは５０〜９０μｍ）、硬さＨｖ≧４００に形成
することが、現像剤の搬送力および耐摩耗性を向上させ
る上で好ましい。なお溶射被覆層が厚すぎると、層形成
に要する時間が長くなり、コスト的に不利である。また
通常の溶射手段によっては、溶射被覆層の表面粗さを１
００μｍより大にすることが極めて困難であり、溶射後
において粗面化処理する必要がある。

【００１９】また上記の発明において、スリーブの表面
を予め粗面化しておく（目標とする溶射被覆層の表面粗
さと同程度まで粗面化しておくことが好ましい）こと
が、溶射被覆層の信頼性（密着性）を向上させる上から
好ましい。粗面化の手段としては、ブラスト処理（サン
ドブラスト、ショットブラスト等）その他の公知の手段
を使用できる。

【００２０】

【作用】上記の構成により、溶射被覆層は磁性を有する
ことから、現像ロールを構成する永久磁石部材の表面か
ら外方へ向かう磁束の一部が溶射被覆層内を通過し、ま
た、粗面に形成された溶射被覆層の凸部に局部的な誘導
磁極を生じるため、磁性キャリアをスリーブの表面に吸
着する保持力を大にすることができ、磁性キャリアの飛
散を防止し、また静電荷像へのキャリア付着も防止し得
る。この場合、溶射被覆層は最大でも１００μｍ程度の
磁性層であるため、磁気ブラシを形成するための磁束密
度の低下は殆ど無視することができ、磁束密度分布の乱
れも極めて僅かである。

【００２１】またスリーブの表面には硬質かつ耐摩耗性
の大なるマルテンサイト系ステンレス鋼からなる溶射被
覆層が形成され、かつ溶射被覆層の表面が所定の表面粗
さに形成されるから、現像剤の搬送性およびスリーブの
耐摩耗性を向上させ得るのである。

【００２２】

【実施例】まずスリーブ６の素材として、ＳＵＳ３０４
（Ｃｒ１8.０〜２0.０重量％，Ｎｉ8.０〜１0.５重量
％）からなる中空管（外径４０mm, 肉厚１mm, 長さ４９
０mm）を準備し、この中空管の表面に、＃１５０のアラ
ンダム粒子を使用してブラスト処理を施して６μｍ（Ｒ
ｚ）の表面粗さとした後に、下記の要領で溶射被覆層を
形成した。

【００２３】(1) ＳＵＳ４１０（Ｃｒ１1.５〜１3.５重
量％）をアーク溶射し、平均厚さ８０μｍの溶射被覆層
（磁性）を形成した。この場合、溶射被覆層は焼入硬化
されるため、その硬さはＨｖ４５０であった。

【００２４】(2) 比較例としてＳＵＳ３１０Ｓ（Ｃｒ２
４〜２６重量％，Ｎｉ１９〜２２重量％）をアーク溶射
し、平均厚さ８０μｍの溶射被覆層（非磁性）を形成し
た。この場合、溶射被覆層の硬さはＨｖ２５０であっ
た。

【００２５】上記のようにして形成したスリーブ６内
に、外径３７mm、長さ４６０mmに形成し、表面に例えば
５極非対称着磁を施した永久磁石部材１（日立金属製Ｙ
ＢＭ─３）を組込んだマグネットロールについて、スリ
ーブ６上の表面磁束密度を測定した。

【００２６】図２および図３は各々本発明の実施例およ
び比較例におけるスリーブ上の磁束密度分布の一部を示
す図である。図２から明らかなように、本発明の実施例
のものにおいては、現像極であるＳ１および隣接極Ｎ
１，Ｎ２において、磁束波形に若干の乱れが認められる
ものの、図３に示す比較例のものと略同様の磁束密度分
布を有することがわかる。

【００２７】次に評価用プリンタとしてスリーブ回転式
の反転現像プリンタを使用し、ＯＰＣドラムの表面を−
６５０Ｖに一様帯電させると共に周速を６０mm／秒と
し、スリーブに−５００Ｖのバイアス電圧を印加し、ス
リーブ回転数を１５０r.p.m.とした。ドクターギャップ
および現像ギャップは各々0.３mmおよび0.４mmとし、ス
リーブ上の表面磁束密度は８００Ｇとした。現像後普通
紙にコロナ転写し、１８０℃，１kg／cmで熱ロール定着
した。

【００２８】なお現像剤は、Ｃｕ−Ｚｎ系の球状フェラ
イトキャリア（体積固有抵抗１０⁸Ω・cm、平均粒径７
０μｍ）と、スチレン−ｎブチルメタクリレート共重合
体（Ｍｗ＝９2.３×１０³ ，Ｍｎ＝9.３×１０³ ）８５
重量部、ポリプロピレン（三洋化成製 ＴＰ−３２）３
重量部、帯電制御剤（オリエント化学製 Ｅ−８１）２
重量部およびカーボンブラック（三菱化成製 ＃５０）
１０重量部の組成からなり、シリカ（日本アエロジル製
Ｒ−９７２）を0.５重量部外添してなる絶縁性非磁性
トナー（平均粒径９μｍ、摩擦帯電量−２１μｃ／ｇ）
とからなるもの（トナー濃度３重量％）を使用した。

【００２９】表１は上記のスリーブと磁性現像剤を使用
して画像評価した結果である。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から明らかなように、比較例のものに
おいては、初期においてもキャリア付着が認められ、連
続５万枚印字後においてはキャリア付着が増大し、画像
濃度が低下すると共に、画質が劣化することが認められ
る。これに対して本発明のものにおいては、スリーブ上
に被着された溶射被覆層が磁性を有するものであるた
め、初期においては勿論のこと、５万枚連続印字後にお
いても磁性キャリアに対するスリーブへの吸着保持力が
大であるため、キャリア付着が発生することなく、高画
質の画像が得られている。

【００３２】なお本発明のものはスリーブの表面に被着
させた溶射被覆層が硬質であるため、耐摩耗性が大であ
り、長期間に亘って現像剤の搬送性を確保するための表
面粗さを維持し得る。このため比較例として示す従来の
ものより寿命を５倍に延長させることができる。

【００３３】本実施例においては、磁性キャリアと非磁
性トナーとを混合してなる磁性現像剤を使用した例につ
いて記述したが、磁性キャリアと磁性トナーとを混合し
た二成分系の磁性現像剤を使用した場合においても同様
の作用が期待できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから、小粒径の磁性キャリアを構成要素とする
二成分系の磁性現像剤を使用しても、また長期間に亘っ
て連続画像形成した場合においても、キャリア付着を防
止し、高品質の画像を形成することができる。

【００３５】また現像剤を搬送するスリーブの耐摩耗性
を従来のものより向上させ得るため、現像剤の搬送性を
良好に維持することができ、長寿命であり、現像装置の
保守、マグネットロールの交換の頻度を大幅に低減させ
得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象であるマグネットロールの例を示
す縦断面図である。

【図２】本発明の実施例におけるスリーブ上の磁束密度
分布の一部を示す図である。

【図３】比較例におけるスリーブ上の磁束密度分布の一
部を示す図である。

【符号の説明】

１ 永久磁石部材 ６ スリーブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に軸方向に延びる複数個の磁極を
   設けてなる永久磁石部材の外方に、中空円筒状に形成し
   てなるスリーブを同軸的かつ相対回転自在に装着してな
   るマグネットロールにおいて、 スリーブを非磁性導電性を有する金属材料によって形成
   すると共に、スリーブの表面にマルテンサイト系ステン
   レス鋼からなる溶射被覆層を被着させたことを特徴とす
   るマグネットロール。
2. 【請求項２】 溶射被覆層を厚さ１０〜１００μｍ、表
   面粗さ（Ｒｚ）３０〜１００μｍ、硬さＨｖ≧４００に
   形成したことを特徴とする請求項１記載のマグネットロ
   ール。