(57)【要約】【課題】  搬送性、帯電性付与性、耐摩耗性及び振れ精度を向上させた新規な現像スリーブを組込んだ高性能のマグネットロールを提供する。【解決手段】  永久磁石部材とスリーブとからなるマグネットロールであって、前記スリーブ上には少なくとも熱硬化性樹脂、セラミックス粒子及び導電性粒子を含む混合物からなる導電性被膜が被覆され、前記被膜の表面抵抗が１〜１００Ω、十点平均粗さ（Ｒｚ）が３５〜６０μｍ、スリーブ外周の振れが５０μｍ以下であるマグネットロール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延設された永久磁石から構成されると共に前記軸方向の外周面に複数個の磁極が形成された永久磁石部材と、前記永久磁石部材の外周側に空隙を介して配設された中空円筒状のスリーブとを有し、前記永久磁石部材及び前記スリーブのうちの少なくとも一方が回転自在に構成されたマグネットロールであって、
前記スリーブは、中空円筒状の金属製基材上にスプレー法により導電性被膜を被覆したものであり、
前記被膜は、少なくとも熱硬化性樹脂、セラミックス粒子及び導電性粒子を含む混合物からなり、
前記被膜の表面抵抗が１〜１００Ωであり、かつ前記被膜の十点平均粗さ（Ｒｚ）が３５〜６０μｍであり、前記スリーブ外周の振れを５０μｍ以下に低減したことを特徴とするマグネットロール。
【請求項２】
請求項１に記載のマグネットロールにおいて、前記スリーブ上を非磁性トナーと樹脂被覆した磁性キャリアとを主体とする二成分現像剤が搬送され、前記被膜を構成するセラミックス粒子はアスペクト比（短径／長径）が０．５以上である丸みを帯びた粒子からなることを特徴とするマグネットロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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であって、従来のものに比べて、現像剤の搬送性及び現像剤への帯電付与性、耐摩耗性及び振れ精度を向上させた新規でかつ有用な現像スリーブを組込んだ高性能のマグネットロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機などの画像形成装置に用いられる現像装置として、静電潜像担持体上に担持された静電潜像を現像して可視化する現像装置が知られている。
このような現像装置では、通常、金属製の現像スリーブを使用し、現像容器内に収容した現像剤を現像スリーブ上に担持して静電潜像担持体と対向する現像部まで搬送し、静電潜像担持体上に形成した静電潜像を顕像化（トナー像として可視化）することが行われている。現像剤として、磁性トナーを有する磁性一成分現像剤、非磁性トナーを有する非磁性一成分現像剤、又は非磁性トナーと磁性キャリアを有する二成分現像剤等が多用されている。磁性トナー又は磁性キャリアを使用する場合、現像スリーブ内部に永久磁石部材（いわゆるマグネットロール）を配設する。
現像スリーブの表面は、現像剤の良好な搬送性、及び摩擦帯電による現像剤への良好な電荷付与性を得るために、サンドブラストや溶融金属の溶射等により適当な粗面に形成される。特に良好な現像画質を得るために、現像装置のスリーブに現像バイアス（ＡＣ、ＤＣバイアス又は両者を重畳した電圧等）が印加されるので、現像スリーブには導電性が必要である。
【０００３】
特許文献１には、スリーブ基体及び前記スリーブ基体の表面に電着塗装により形成された被覆層を有する現像スリーブであって、前記現像スリーブは１０−３Ωｃｍ〜１０４Ωｃｍの体積抵抗率を有し、前記被覆層は、ホウ化金属、炭化金属、窒化金属、及び酸化金属からなる群から選択される少なくとも１種の、表面に金属めっきされていない導電性無機粉体を含有し、前記被覆層の十点平均粗さ（Ｒｚ）が０．５〜３０μｍであるものが記載されている（請求項１、８及び表１参照）。
【０００４】
特許文献２には、少なくとも基体及び前記基体を被覆する導電性被覆層を有する現像剤担持体であって、前記導電性被覆層中に、結着樹脂及び結着樹脂中に分散された個数平均粒径０．３〜３０μｍ及び真密度３ｇ／ｃｍ３以下の導電性球状粒子を少なくとも含み（請求項１参照）、スプレー法により塗工後熱風乾燥炉により１５０℃、３０分間の加熱を行い導電性被覆層を硬化させてなり（段落６１参照）、前記被覆層の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．２〜４．５μｍであるもの（請求項１５、段落３１及び表２参照）が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、基体が被覆層で被覆された現像剤担持体であって、前記被覆層は、グラファイト、カーボンブラックまたはグラファイトとカーボンブラックの混合物と、個数平均粒径０．０５μｍ乃至３０μｍの球状樹脂粒子と、結着樹脂とを含む被覆剤で形成され、及び前記被覆層は塗工により形成されたものが記載されている（請求項１、１１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２６２４６７号
【特許文献２】特許第３１９２３６３号
【特許文献３】特許第２７２８９７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の現像スリーブでは電着法により導電性被覆層を形成しているが、電着法は電着用設備の設置及びメンテナンスに要するコストが高額になるという問題がある。このため、安価で高品質の導電性被覆層の形成手段が求められていた。また特許文献１に記載のＲｚの範囲は、本発明に係るＲｚの特定範囲（３５〜６０μｍ）に比べて小さいので、本発明に適用しても有益な効果を奏することはできない。
【０００８】
特許文献２に記載の現像剤担持体ではスプレー法により導電性被覆層を形成しているが、本発明に係るＲｚの特定範囲（３５〜６０μｍ）を採用すること、及びこのＲｚ範囲の採用により格別の効果を得られることは何ら記載されていない。
【０００９】
特許文献３では、特許文献２と同様に、スプレー法により導電性被覆膜を形成する旨を記載しているが、本発明に係るＲｚの特定範囲（３５〜６０μｍ）を採用すること、及びその有効性について何ら記載されていない。
【００１０】
従って本発明の課題は、現像剤の搬送性及び現像剤への帯電付与性、耐摩耗性及び振れ精度を向上させた新規でかつ有用な現像スリーブ（本明細書において単にスリーブという場合がある。）を組込んだ高性能のマグネットロール、特にＡ３サイズ以上の大画像形成に好適である、高性能のマグネットロールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するために、本発明のマグネットロールは、軸方向に延設された永久磁石から構成されると共に前記軸方向の外周面に複数個の磁極が形成された永久磁石部材と、前記永久磁石部材の外周側に空隙を介して配設された中空円筒状のスリーブとを有し、前記永久磁石部材及び前記スリーブのうちの少なくとも一方が回転自在に構成されたマグネットロールであって、前記スリーブは、中空円筒状の金属製基材上にスプレー法により導電性被膜を被覆したものであり、前記被膜は、少なくとも熱硬化性樹脂、セラミックス粒子及び導電性粒子を含む混合物からなり、前記被膜の表面抵抗が１〜１００Ωであり、かつ前記被膜の十点平均粗さ（Ｒｚ）が３５〜６０μｍであり、前記スリーブの軸方向の振れを５０μｍ以下に低減したことを特徴とする。
【００１２】
本発明のマグネットロールは、スリーブに所定の導電性被膜を被覆した効果により、現像剤の搬送性及び現像剤への帯電付与性、並びに前記スリーブの耐摩耗性及び外周面の振れ精度を向上することができる。よって長期にわたって良好な画像濃度（高質画像）を安定して得られ、更にＡ３サイズ以上の長尺品のマグネットロールとした場合でもスリーブ外周の振れを従来に比べて小さく抑制することができる。
【００１３】
本発明のマグネットロールは、Ｒｚ＝３５〜６０μｍでかつ前記セラミックス粒子がアスペクト比０．５以上の丸みを帯びた粒子からなる場合、樹脂被覆磁性キャリアを含む現像剤を使用したとき、前記樹脂被覆磁性キャリアの樹脂はがれを顕著に抑制できるので好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、長期にわたって良好な画像濃度（高質画像）を安定して得られるマグネットロール、特にカラー現像装置に好適なマグネットロールを提供できる。
またＡ３サイズ以上（Ａ３、Ａ２又はＡ１サイズ等）の大画像形成に好適な長尺のマグネットロールであって、長期にわたって良好な画像濃度（高質画像）を安定して得られるものを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のマグネットロールについて詳しく説明する。
図１は本発明のマグネットロールの一実施形態に係り、（ａ）は軸方向に沿った断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図を示す。
図１において、中空円筒状の永久磁石部材１は、図１（ｂ）に示すように、中空円筒状であって外周面の軸方向に非対称４極（Ｎ１〜Ｓ２）の極異方性磁極を形成したフェライト焼結磁石製の永久磁石１１と、永久磁石１１の中心軸部に形成された中空部に挿通されたシャフト１２とから構成される。永久磁石１１の外周面側には、空隙を介して、中空円筒状のスリーブ２（例えば、後述の実施例１のもの。）が配設され、本発明のマグネットロール２０が構成される。シャフト１２は、その両端部の１２ｂにおいてフランジ３ａ、３ｂ及び軸受４ａ，４ｂを介して支持されている。スリーブ２、その両端に固着されたフランジ３ａ、３ｂ及びシャフト１２ｂは漏洩磁束の抑制のためにオーステナイト系ステンレス鋼等の耐食性非磁性金属材料で形成するのが好ましい。５はシール部材（例えばオイルシール。）である。前記構成により、永久磁石部材１とスリーブ２との間の相対的回転（例えば永久磁石部材１を固定し、フランジ３ａを回転する。または永久磁石部材１を回転し、フランジ３ａを固定する。あるいは両者を同一方向または逆方向に同時に回転してもよい。）により、スリーブ２の表面に磁性を有する現像剤（図示省略）を吸着し、及び帯電させつつ搬送し、前記現像剤を図示省略の現像領域（図示省略の感光体とスリーブ２とが対向する領域）に搬送して静電荷像が顕像化される。
【００１６】
永久磁石１１は一体ものの中空円筒形状に限定されず、延設したブロック状の永久磁石片（少なくとも１つ）をシャフト１２まわりに貼り合わせて固着した構成にしてもよい。貼り合わせた形状は中空円筒形状に限定されない。
永久磁石１１は、図１（ａ）、（ｂ）に例示するように、実用上、外径（Ｄ）が１０〜６０ｍｍ、長さ（Ｌ）が２１０〜１０００ｍｍで、Ｌ／Ｄ≧５といった細長い形状とされる。
永久磁石１１の材質は限定されず公知のものを使用できるが、フェライト焼結磁石、フェライトボンド磁石、希土類焼結磁石及び希土類ボンド磁石のうちの１種又は２種以上を組み合わせて使用するのが実用的である。
【００１７】
本発明に係るスリーブの被膜は、スプレー法（吹付け法）により、例えば下記の工順を経て形成できる。
「スリーブ素材の加工」→「洗浄（脱脂）」→「配合物のスプレーコート」→「熱処理」
スプレーコートする配合物は、少なくとも熱硬化性樹脂（バインダー）、セラミックス粒子及び導電性粒子を含む。
熱硬化性樹脂として、例えばフェノール樹脂又はフッ素樹脂等が挙げられる。特に、熱硬化性樹脂（バインダー）の一部、好ましくは熱硬化性樹脂の０．１〜５０質量部を熱可塑性樹脂で置換（添加）することにより、導電性被膜のＲｚの制御性及び表面状態等を顕著に改善できるのでよい。
セラミックス粒子として、例えばＡｌ２Ｏ３粉末、ＺｒＯ２粉末、ＴｉＯ２粉末、ＳｉＯ２粉末、ＳｉＣ粉末、ビーズ粒子（ガラス製又はセラミックス製）のうちの１種又は２種以上が有用である。セラミックス粒子の平均粒径はＲｚを制御するために極めて重要であり、平均粒径は２０〜１００μｍとするのが好ましく、３０〜９０μｍとするのが更に好ましい。平均粒径が前記特定範囲を外れると本発明に係るＲｚの範囲を実現困難になる。平均粒径はセラミックス粒子を撮影したＳＥＭ写真の視野において任意の３０個の最大径を測定し、それらを平均して求めることができる。特に丸みを帯びたセラミックス粒子であって、その粒子形状をアスペクト比（短径／長径）で表わしたとき、アスペクト比の個数平均が０．５以上、好ましくは０．６以上、より好ましくは０．７〜１．０のものが、樹脂被覆した磁性キャリアを現像剤に含む場合に、前記樹脂被覆磁性キャリアの樹脂はがれを顕著に抑制できるのでよい。
導電性粒子として、例えばカーボン粉末、グラファイト粉末又は導電性ＴｉＯ２粉末等が挙げられる。
スリーブ素材にスプレーコート後、熱処理を行う。熱処理の加熱温度は１２０〜３００℃とし、好ましくは１５０〜２５０℃とする。前記加熱温度の保持は１０分間〜３時間とし、好ましくは２０分間〜１．５時間とする。この熱処理によりスプレーコートされた配合物中の熱硬化性樹脂が加熱硬化し、形成された導電性被膜に所定の強度が付与される。
【００１８】
本発明に係るスリーブの被膜の膜厚（平均値）は２０〜５０μｍであり、好ましくは２５〜４５μｍとする。膜厚が２０μｍ未満では被膜の密着強度が低下し、無機粒子粉末（セラミックス粒子及び／又は導電性粒子）の脱落を招く。膜厚が５０μｍ超ではスリーブの軸振れが増大する。膜厚を前記特定範囲に制御することにより、Ｒｚを３５〜６０μｍに制御できるが、膜厚が前記特定範囲を外れるとＲｚの前記特定範囲を実現困難になる。
膜厚の測定は以下のように行う。本発明に係る導電性被膜を被覆したスリーブの軸方向の３箇所（図１（ａ）におけるスリーブ２の両端からそれぞれ３０ｍｍ離れた位置Ｐ１とＰ３、及び軸方向の中心位置Ｐ２。）を切断し、これらの切断面をＳＥＭ写真にとり、ＳＥＭ写真から求めた膜厚の平均値を膜厚とした。
【００１９】
本発明に係る被膜を被覆したスリーブの表面抵抗は１〜１００Ωとし、１〜５０Ωとするのが好ましく、５〜２０Ωとするのが更に好ましい。表面抵抗が１００Ωを超えると現像画質の濃度低下が顕著になり、１Ω未満とするのは工業生産上有益でない。
【００２０】
本発明に係るスリーブの被膜のＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１に準拠して測定。）は３５〜６０μｍとし、３５〜５５μｍとするのが好ましく、３５〜５０μｍとするのが更に好ましい。Ｒｚが３５μｍ未満では現像剤の搬送能力が大きく低下し、Ｒｚが６０μｍ超ではスリーブ外周の振れが大きく増大して現像された画質の劣化（画質ムラ等）が顕著になる。
図４は本発明に係るスリーブ２の導電性被膜１６の構造を模式的に示す断面図であるが、図４に例示するように、Ｒｚは、セラミックス粒子４１の平均粒径（ｄ）と導電性被膜１６の膜厚（ｔ）との相関により大きく変動するので、両者を適宜に設定することによりＲｚを前記特定範囲に制御することができる。
【００２１】
本発明に係る導電性被膜を被覆したスリーブの外周面の振れは５０μｍ以下とし、３０μｍ以下とするのが好ましく、２０μｍ以下とするのが更に好ましい。振れが５０μｍ超ではマグネットロールに組込まれた永久磁石部材により形成された外周面に沿う空隙磁束密度分布が、スリーブの偏心によって、スリーブ上を搬送する磁性現像剤に対して不均一となる程度が顕著になり、現像画質の悪化（画像ムラ等）を招来する。
スリーブ外周の振れ精度の測定は、以下のように行う。
図２に示すように、本発明のマグネットロール２０において、シャフト１２ｂにおける、図示を省略したフランジの直近位置Ａ及びＢを基準（支点）とし、スリーブ２を例えば、数ｒｐｍ程度で回転した状態で、スリーブ２の外周面の位置Ｐ１、Ｐ２及びＰ３の３ヶ所に、ダイヤルゲージ３０の測定子３５の先端部３５ａ（この部分は直径１０ｍｍの平面に形成されている。）を接触させて、軸方向の振れ量を測定した。Ｐ１及びＰ３はスリーブ２の両端からそれぞれ３０ｍｍ離れた外周面位置とし、Ｐ２はスリーブ２の軸方向の中心となる外周面位置とした。
【００２２】
本発明に係るスリーブの表面抵抗の測定は以下のように行う。
図３に示すように、導電性被膜を被覆した本発明に用いるスリーブ２の外周面の２箇所（１００ｍｍ離れた位置）に導電性テープ２５（商品名：導電性金属箔テープ、形番：Ｅ０５２０２０Ｃ，星和電機株式会社製）を１巻巻回した後、室温でテスターにより２５，２５間の抵抗値を測定し、スリーブ２の表面抵抗とした。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、それらの実施例により本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１、比較例１、２）
外径φ３０ｍｍ×内径φ２８ｍｍ×軸方向長さ３５４ｍｍのスリーブ素管（ＳＵＳ３０４製、Ａ３サイズ対応品）の外周面に、下記の配合原料からなる配合物を塗工液として、スプレー法により、配合物の配合比率、塗布条件（塗布する幅、厚み等）、及び塗布後の加熱条件（熱処理条件）を変化させることによりＲｚを変化させた、導電性被膜を有するスリーブを作製した。得られたスリーブについて、Ｒｚ、表面抵抗、スリーブ外周の振れ量、導電性被膜の厚み及び現像剤の搬送能力を測定した。
次に、作製したスリーブをそれぞれ用いて、図１のマグネットロール（Ａ３サイズ対応品）を構成し、所定の現像装置（現像剤として、非磁性トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を使用。）に組込み、この現像装置を組込んだ複写機により１００００枚連続複写した時点において現像画質を評価した結果を表１に示す。また１００００枚連続複写後の、実施例１の各現像装置のスリーブの表面状態を観察した結果、いずれも良好な外観を呈しており、耐摩耗性は良好であった。更に、前記スリーブからの現像剤への帯電付与性も良好であった。
＜塗工液の配合原料＞
・レゾール型フェノール樹脂溶液（メタノール含有、必要に応じて熱可塑性樹脂を添加）
・導電性カーボンブラック粉末
・イソプロピルアルコール
・不定形アルミナ粉末（平均粒径３４〜８０μｍ、アスペクト比０．５未満の数種類の粉砕粉末の１種又は２種以上を使用。）
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１より、実施例１の場合、Ｒｚが３５〜６０μｍとなり、表面抵抗が所定範囲になり、及びスリーブ外周の振れが２０μｍ未満に低減されていた。更に現像剤の搬送能力及び複写機の連続印刷後の現像画質は非常に良好であった。これに対し、比較例１の場合は、搬送能力及び現像画質が、実施例１の場合よりも悪かった。比較例２の場合は、搬送能力は良かったが、外周の振れが大きく、したがって現像画質が、実施例１の場合よりも非常に悪かった。
【００２７】
（実施例２）
外径φ３０ｍｍ×内径φ２８ｍｍ×軸方向長さ５４０ｍｍのスリーブ素管（ＳＵＳ３０４製、Ａ２サイズ対応品）の外周面に、不定形アルミナ粉末に替えて平均粒径５２μｍ、アスペクト比が約０．９の球状アルミナ粉末粒子を用いた以外は実施例１と同じ配合原料からなる塗工液を使用し、スプレー法により導電性被膜を被覆したスリーブを作製した。このスリーブ（Ａ２サイズ対応品）について、Ｒｚ、表面抵抗、軸方向の振れ量及び導電性被膜の厚みを測定した結果を表２に示す。
外径φ２７ｍｍ×内径φ１０ｍｍ×軸方向長さ５１０ｍｍの一体中空円筒状の異方性フェライト焼結磁石（非対称４極、Ａ２サイズ対応品）と、このフェライト焼結磁石の軸部にＳＵＳ３０３製シャフトを挿通してなる永久磁石部材を作製した。
この永久磁石部材の外周側に、前記スリーブを被せてマグネットロール（Ａ２サイズ対応品）を得た。このマグネットロールを所定の現像装置（現像剤として、非磁性トナーと樹脂被覆磁性キャリアからなるカラー用の磁性現像剤を使用。）に組込み、この現像装置を組込んだ複写機により１００００枚連続複写した時点において現像画質を評価し、及び樹脂被覆磁性キャリアの表面状態をＳＥＭで観察した。結果を表２に示す。また１００００枚連続複写後の、実施例２の現像装置のスリーブの表面状態を観察した結果、良好な外観を呈しており、良好な耐摩耗性を有することがわかった。更に、前記スリーブからの現像剤への帯電付与性も良好であった。
【００２８】
（比較例３）
実施例２で使用したものと同じスリーブ素管の外周面に、ＳＵＳ３１０Ｓからなる溶射材をアーク溶射し、厚さ３０μｍの溶射膜を被着させてスリーブ（Ａ２サイズ対応品）とした。このスリーブと、実施例２で作製した永久磁石部材とでマグネットロール（Ａ２サイズ対応品）を作製し、実施例２と同じ条件で評価した結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
表２より、実施例２の場合は、軸方向の振れが小さく、現像剤の搬送能力及び現像画質が良好であり、かつ樹脂被覆磁性キャリアの樹脂はがれは観察されなかった。これは丸みを帯びたアルミナ粒子の添加効果である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のマグネットロールの構造を説明する図面であり、（ａ）は軸方向に沿う断面図を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図を示す。
【図２】本発明に係るスリーブの外周面の振れ量の測定方法を説明する図である。
【図３】本発明に係るスリーブの表面抵抗の測定方法を説明する図である。
【図４】本発明に係るスリーブの導電性被膜の構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：永久磁石部材、２：スリーブ、３ａ，３ｂ：フランジ、４ａ，４ｂ：軸受、５：シール部材、１１：永久磁石、１２：シャフト、１２ｂ：シャフト１２の両端側の非磁性部分、１５：基材、１６：導電性被膜、２０：マグネットロール、３０：ダイヤルゲージ、３５：測定子、３５ａ：測定子の先端、４１：セラミックス粒子、４２：導電性粒子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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