(57)【要約】【課題】変形による形状精度によらず磁気特性が高い、高信頼性のマグネットローラ、現像ローラおよびこれらを用いた高画質、高信頼性の現像装置、画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】少なくとも異方性磁性紛と非結晶性熱可塑性エラストマーから構成された成形材料を、磁場を印加しながらパイプ状に押出して成形することにより成形材料中の磁性紛の向きが揃えられており複数の磁極を有する、切削等の後加工がされていないマグネットローラ１において、前記マグネットローラ断面外径の真円率（［最大径−最小径］／［最大径］）が２％以下であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも異方性磁性紛と非結晶性熱可塑性エラストマーとから構成された成形材料を、磁場を印加しながらパイプ状に押出して成形することにより成形材料中の磁性紛の向きが揃えられており複数の磁極を有する、切削等の後加工がされていないマグネットローラにおいて、
前記マグネットローラ断面外径の真円率（［最大径−最小径］／［最大径］）が２％以下であることを特徴とするマグネットローラ。
【請求項２】
少なくとも異方性磁性紛と非結晶性熱可塑性エラストマーとから構成された成形材料を、磁場を印加しながらパイプ状に押出して成形することにより成形材料中の磁性紛の向きが揃えられており複数の磁極を有し、外径がφ１８以上の、切削等の後加工がされていないマグネットローラにおいて、
前記マグネットローラ断面外径の真円率（［最大径−最小径］／［最大径］）が２％以下であることを特徴とするマグネットローラ。
【請求項３】
少なくとも異方性磁性紛と非結晶性熱可塑性エラストマーとから構成された成形材料を、磁場を印加しながらパイプ状に押出して成形することにより、成形材料中の磁性紛の向きが揃えられており複数の磁極を有し、内孔に剛性体の軸が圧入されている、切削等の後加工がされていないマグネットローラにおいて、
マグネットローラ断面外径の真円率（［最大径−最小径］／［最大径］）が２％以下であることを特徴とするマグネットローラ。
【請求項４】
前記非結晶性熱可塑性エラストマーは，ＥＡ（エチルアクリレート）分が３５％以上のＥＥＡ（エチレン−エチルアクリレート共重合体）であり、磁性紛含有量が９２ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマグネットローラ。
【請求項５】
磁界発生部材の外周に非磁性円筒体を配置した現像ローラであって、磁界発生部材として請求項１ないし４のいずれかに記載のマグネットローラを用いたことを特徴とする現像ローラ。
【請求項６】
請求項５に記載の現像ローラを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の現像装置に用いられるマグネットローラに関する。特に、トナー及び磁性粒子からなる現像剤を用いた２成分現像装置に用いられる現像ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネットローラとしては、古くは焼結磁石が知られているが、任意の形状が得られやすいことから、樹脂及びゴムに磁性紛を混合した成形材料を押出し成形や射出成形したボンド磁石が現在では主流である。ボンド磁石は磁性紛含有量を多くすればより高い磁気特性が得られる。しかし、磁性紛含有量を多くすると粘度が高くなるが、成形では材料はある範囲の粘度にする必要があるため磁性紛含有量を多くするには限度がある。そのため、ボンド磁石では高い磁気特性は得にくい。そのため、高い磁気特性を得るために、異方性の磁性紛を用い、成形を磁場中で行い、磁性紛の向きを揃える（配向させる）ことが広く行われている。
【０００３】
磁場を印加しながら射出成形を行う場合、溶融した材料を金型内に送り、磁場を印加して配向して、磁性紛の向きが保持される程度の粘度となるまで金型内で冷却されるため、磁性紛の向きが揃いやすく、材料が持つ磁気特性を十分に活かすことができ、高い磁気特性が得られやすい。磁場を印加しながら押出し成形を行う場合、材料は磁場を印加した領域ではある程度低い粘度でないと押し出されず、また、材料が押し出される方向と磁性紛の向きとが異なることから、磁性紛の向きが乱されやすく、一般的に射出成形よりも高い磁気特性が得にくい。しかし、押出し成形は連続一体成形ができるため、工程を簡略化でき、加工時間が短くでき、金型の構造が簡単かつ小型であり費用が安いなどの利点があるため、広く用いられている。
【０００４】
マグネットローラに要求される特性としては、磁気特性と形状精度が挙げられる。２成分現像装置に用いられる現像ローラはマグネットローラの外周に非磁性円筒体を被せた構成となっている。現像ローラとしては円筒体外周表面で高い磁気特性が必要であり、そのためにはマグネットローラの磁気特性の向上はもちろんであるが、マグネットローラ表面と円筒体外周表面の距離を短くすることも有効である。マグネットローラの形状精度が悪いと、円筒体の内周表面とマグネットローラ表面との接触を防ぐためにある程度の余裕度を持つ必要があり、マグネットローラ表面で高い磁気特性が得られていても、非磁性円筒体外周表面で高い磁気特性が得られないことがある。形状精度を良くすることにより、円筒体外周表面での、マグネットローラ形状に起因する磁気特性の損失を最小限に抑えることができる。
【０００５】
押出し成形では粘度がある程度小さい状態でダイから押し出されるため、樹脂自体が持っている残留応力等により変形が生じ、必要な形状精度が得られないことがある。このような変形が生じると、ダイ内で配向された磁性紛の向きが乱され、マグネットローラの磁気特性が低下する。また、磁場を印加しながら押出し成形を行う場合、ダイから押し出された直後は変形しやすいため、マグネットローラ自体の磁場によっても変形が生じ、必要な形状精度が得られないことがある。このような変形は磁気特性が高いほど生じやすい。この場合も配向された磁性紛の向きが乱されるため、マグネットローラの磁気特性が低下する。このように、マグネットローラが押し出された直後の変形は配向された磁性紛の向きを乱す要因ともなるため、変形を小さくして形状精度を良くすることはマグネットローラの磁気特性を向上させることに対しても有効である。
【０００６】
特許文献１では、非結晶性エラストマーと磁性紛と粒径１μｍ以下の微粒子とを含有することにより、変形が少なく、磁力の大きいマグネットを得ている。ダイ内の粘度をある程度高めることで変形を小さくし、変形による磁気特性の低下を防いでいるが、達成手段として粒径１μｍ以下の微粒子を用いている。
パイプ状に押し出されたマグネットローラに剛性体の軸を圧入することがある。特許文献２では、マグネットローラと軸に圧入代を設けることにより、接着材等を用いること無しに比較的簡単な設備や工程で、マグネットローラと軸の間に必要となる耐トルクを得ている。マグネットローラの変形が大きいと、マグネットローラの形状精度が悪くなり、マグネットローラと軸の圧入代にばらつきが生じ、得られる耐トルクが不安定になりやすい。一般的に０．２Ｎ・ｍ程度のトルクが要求され、圧入代としては０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度である。圧入代が大きいほど大きな耐トルクが得られるが、形状精度が悪いと、同じ圧入代でも得られる耐トルクが変化することがある。そのため、ある耐トルクを得るための狙いの圧入代を０．０５ｍｍ程度の幅で調整する必要があった。圧入代の調整は、実際はマグネットローラの内孔の径を調整することになるが、これがマグネットローラの加工の生産性を悪くする要因となっている。安定した耐トルクを得ることは、マグネットローラ加工工程の安定化やマグネットローラの信頼性の向上に対しても大変重要である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１７６６２３号公報
【特許文献２】
特開平１０−２５６０６９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に鑑み、本発明は、変形による形状精度によらず磁気特性が高い、高信頼性のマグネットローラ、現像ローラおよびこれらを用いた高画質、高信頼性の現像装置、画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも異方性磁性紛と非結晶性熱可塑性エラストマーとから構成された成形材料を、磁場を印加しながらパイプ状に押出して成形することにより成形材料中の磁性紛の向きが揃えられており複数の磁極を有する、切削等の後加工がされていないマグネットローラにおいて、前記マグネットローラ断面外径の真円率（［最大径−最小径］／［最大径］）が２％以下であることを特徴とするマグネットローラである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、少なくとも異方性磁性紛と非結晶性熱可塑性エラストマーとから構成された成形材料を、磁場を印加しながらパイプ状に押出して成形することにより成形材料中の磁性紛の向きが揃えられており複数の磁極を有し、外径がφ１８以上の、切削等の後加工がされていないマグネットローラにおいて、  前記マグネットローラ断面外径の真円率（［最大径−最小径］／［最大径］）が２％以下であることを特徴とするマグネットローラである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、少なくとも異方性磁性紛と非結晶性熱可塑性エラストマーとから構成された成形材料を、磁場を印加しながらパイプ状に押出して成形することにより、成形材料中の磁性紛の向きが揃えられており複数の磁極を有し、内孔に剛性体の軸が圧入されている、切削等の後加工がされていないマグネットローラにおいて、マグネットローラ断面外径の真円率（［最大径−最小径］／［最大径］）が２％以下であることを特徴とするマグネットローラである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記非結晶性熱可塑性エラストマーは，ＥＡ（エチルアクリレート）分が３５％以上のＥＥＡ（エチレン−エチルアクリレート共重合体）であり、磁性紛含有量が９２ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマグネットローラである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、磁界発生部材の外周に非磁性円筒体を配置した現像ローラであって、磁界発生部材として請求項１ないし４のいずれかに記載のマグネットローラを用いたことを特徴とする現像ローラである。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の現像ローラを用いることを特徴とする現像装置である。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
磁場を印加しながら押出し成形し、かつマグネットローラ外径の真円率（［最大径−最小径］／［最大径］）が２％以下とすることにより、押出し成形の利点を活かしつつ、高い磁気特性を得ることができる。
なお、本発明では真円率を（［最大径−最小径］／［最大径］）と定義しているが、マグネットローラには基準面を設けたり、他の磁界発生部材を配置するために溝等を設けることがある。本発明はマグネットローラに面や溝等を設けることを妨げるものではなく、面や溝等を除いた部分の最大径、最小径を、そのマグネットローラの最大径、最小径と定義する。
【００１５】
図１は、真円率の定義を示す図である。
通常は２．５％〜３％の真円率となるため、φ１６の場合、マグネットローラの最大径と最小径の差は０．４ｍｍ以上、それによる磁気特性の損失も６ｍＴ以上となる。真円率を２％以下とすることにより、マグネットローラの最大径と最小径の差は０．３ｍｍ以下、それによる磁気特性の損失も４ｍＴ以下にすることができる。
【００１６】
成形材料が同じであれば、外径が変わっても真円率は同等となり、外径が大きいほど寸法精度は悪くなる。そのため、φ１８以上のマグネットローラでは真円率を２％以下とすることによる磁気特性向上への寄与は大きくなる。φ１８の場合、最大径と最小径の差で０．５ｍｍ、それによる磁気特性の損失も８ｍＴとなるが、真円率が２％以下であると、φ２５でも０．５ｍｍ以下、８ｍＴ以下となり、マグネットローラの外径が大きくなっても形状に起因する磁気特性の損失は最小限に抑えることができる。
【００１７】
マグネットローラの内孔に軸を圧入にすることにより、マグネットローラと軸の間の耐トルクを得る場合に、真円率を良くすることにより、安定して耐トルクが得られる。これまでは０．０５ｍｍ程度の幅で狙いの圧入代を調整していたが、真円率を２％以下とすることにより、圧入代の調整幅は０．０３ｍｍ程度となり、マグネットローラ加工工程の生産性を上げることができる。
【００１８】
バインダーとして、非結晶性熱可塑性エラストマーを用いることにより、融点付近でも十分な柔軟性を持つため、磁場を印加したダイ内でも固まることなく押出し成形を行うことができる。非結晶性熱可塑性エラストマーの中でもＥＥＡ（エチレン−エチルアクリレート共重合体）は高充填に適しており、また広い温度範囲で柔軟性があるため、磁場を印加した押出し成形に適している。ＥＥＡを用いても磁性紛充填量が９０ｗｔ％以上となると成形性が悪くなり、また粘度が高くなりすぎて、押出し成形機への負荷が大きくなる。また、粘度が高いと磁場を印加しても磁性紛の向きが揃いにくくなり、あまり配向されず、磁気特性が向上しなくなる。磁性紛含有量を更に増やしても粘度が高くなり過ぎないようにバインダーを検討した結果、ＥＥＡのＥＡ（エチルアクリレート）分を大きくすることで効果があることを見出した。ＥＡ分を大きくすると粘度が下がる方向に推移する。粘度が下がると変形しやすくなるが、磁性紛含有量を大きくすることにより粘度が高くなり、変形が小さくなる。ＥＡ分が２５％の場合は磁性紛含有量が９１％程度で磁気特性はピークとなるが、ＥＡ分を３５％以上とすることにより、磁気特性のピークは９２ｗｔ％以上の領域となる。バインダーとしてＥＡ分３５％以上のＥＥＡを用い、磁性紛含有量を９２ｗｔ％以上の材料を用いることにより、真円率が良く、磁気特性が高いマグネットローラを得ることができる。
【００１９】
以下に本発明の具体的な実施例を示す。
図２は、本発明の実施例に係わる現像ローラの概略図である。
各処方の材料を用いて磁場を印加しながら押出し成形してパイプ状のマグネットローラ１を得る実施例である。
マグネットローラ形状：基準外径  １６ｍｍ  内孔基準径  ６ｍｍ  長さ  ３０４ｍｍ
配向されたマグネットローラ１を脱磁し、マグネットローラ１の内孔に外径６ｍｍの軸（ＳＭＵ２２、無電解Ｎｉメッキ）を圧入。ヨーク着磁により各極とも所望の磁気特性を得る。その外周に非磁性体円筒体２（Ａ６０６３、外径１８ｍｍ）を被覆する。
【００２０】
［実施例］
材料処方は以下の通りとする。
磁性紛：Ｓｒフェライト  １００重量部
バインダー：ＥＥＡ（ＥＡ分３５％）  ７．７重量部
樹脂系潤滑剤：低分子量ポリプロピレン  ０．３重量部
磁性紛含有量  ９２．６ｗｔ％
【００２１】
［比較例］
材料処方は以下の通りとする。
磁性紛：Ｓｒフェライト  １００重量部
バインダー：ＥＥＡ（ＥＡ分２５％）  ９．４重量部
樹脂系潤滑剤：低分子量ポリプロピレン  ０．３重量部
磁性紛含有量  ９１．２ｗｔ％
【００２２】
【表１】
2005038919.tif 000003
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、マグネットローラの真円率を２％以下にすることにより、変形による配向された磁性紛の向きの乱れを最小限に抑えられ、高い磁気特性のマグネットローラを提供することが可能となる。
また、変形による形状精度への影響が特に大きい、外径がφ１８以上のマグネットローラの真円率を２％以下にすることにより、変形による配向された磁性紛の向きの乱れを最小限に抑えられ、高い磁気特性のマグネットローラを提供することが可能となる。
【００２４】
また、マグネットローラの真円率を２％以下にすることにより、マグネットローラと軸の間の耐トルクが安定して得られ、マグネットローラの信頼性が向上し、マグネットローラ加工工程の生産性が向上できる。
また、バインダーをＥＡ分が３５％以上のＥＥＡとし、磁性紛含有量を９２ｗｔ％以上の成形材料を用いることにより、真円率が小さく磁気特性が高いマグネットローラを提供することが可能となる。
また、磁界発生部材として上述のマグネットローラを用いることにより、マグネットローラの外周に配置した非磁性円筒体の外周表面での磁気特性が高く、信頼性の高い現像ローラが得られ、これを用いることにより、高画質、高信頼性の現像装置及び画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真円率の定義を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係わる現像ローラの概略図である。
【符号の説明】
１    マグネットローラ
２    非磁性円筒体
３    軸
【図１】
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【図２】
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