【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に装着される現像装置と、現像ローラ及びマグネットブロックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１０−１３５０１７号公報
【特許文献２】特開平８−３１６７７号公報
電子写真その他の、粉体トナーを用いた画像形成方法において、二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像は周知であり、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において広く利用されている。
【０００３】
磁気ブラシ現像では、現像剤担持体の表面に現像剤を搬送し、現像剤をブラシ状（磁気ブラシ）に保持させて像担持体に接触させ、静電潜像が形成された像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によってトナーが潜像面に選択的に付着することにより、現像が行われる。
【０００４】
上記現像剤担持体は、通常、円筒状のスリーブ（現像ローラ）として構成され、このスリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体（磁石ローラ、マグネットローラ）をスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着している。上記磁石ローラは、複数の磁極を有し、それぞれの磁極を形成する磁石が棒状などに構成されていて、特にスリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像主磁極を備えている。上記スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっており、現像領域に搬送された現像剤は上記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給を行う。なお、現像領域とは、現像剤担持体上で磁気ブラシが立ち上がり潜像担持体と接触している範囲とする。
【０００５】
従来の磁気ブラシ現像装置においては、画像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条件とが両立せず、高濃度部と低濃度部との双方を同時に改善することが困難である。即ち、画像濃度を高くするための現像条件としては、（ｉ）潜像担持体と現像スリーブとの間隔である現像ギャップを狭くすること、あるいは（ｉｉ）現像領域幅を広くすることなどが挙げられる。一方、低コントラスト画像を良好に得るための現像条件としては、（ｉ’）現像ギャップを広くすること、あるいは（ｉｉ’）現像領域幅を狭くすることなどがある。つまり、双方の現像条件は相対するものであって両立せず、全濃度域にわたって双方の条件を満たして良質な画像を得ることは一般に困難とされている。
【０００６】
例えば低コントラスト画像を重視する場合には、ベタラインのクロス部や黒ベタ、ハーフトーンベタ画像の後端部に白抜けを生じる所謂「後端白抜け」と称される異常画像が発生しやすい。また同じ幅で形成した格子画像の横線が縦線よりも細くなったり、１ドットなどの小さい点画像が現像されないなどの現象も発生している。
【０００７】
このような従来からの課題であった画像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条件とを高い時点で満足させ、全濃度域にわたって良質な画像を得るための現像方法及び現像装置等を本願出願人は先に提案している（特願２０００−２９６３７）。
【０００８】
上記の本願出願人が先に提案した現像装置においては、現像主極部の半値幅（図１７に示すように、法線方向の磁力：Ｂｒの半分の値：１／２Ｂｒを指す部分の角度幅のことを半値幅という）が従来よりも狭いことが要求される。また、磁束密度（図１７におけるＢｒの値）が従来よりも高いことが必要である。さらに、主極部の精度が従来の現像ローラに比べて高い精度が要求される。
【０００９】
しかし、現像ローラ主極部の高い磁気特性と高精度を達成するためには、従来用いられていた材料やローラ構成及び製造方法では実現が困難である。特に、マグネット材料については従来一般的に用いられているフェライト系マグネットでは要求の達成が困難なため、現像ローラの主極部にＮｅ−Ｆｅ−Ｂ等のいわゆる希土類磁石を用いる必要が生じる。希土類マグネットはコストが高いので、高い磁気特性が必要となる現像ローラ（磁石ローラ）の主極部のみに希土類マグネットを用い、その他の極はフェライト系マグネットを使用する構成が現実的である。
【００１０】
高磁力の磁石材料としては、Ｓｍ−Ｃｏ系、ＮｄＦｅＢ系、ＳｍＦｅＮ系の希土類磁石が良く知られているが、Ｓｍ−Ｃｏ系は材料費が高く、一般的ではない。そのため、現在はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系材料が良く使用されている。
【００１１】
また、磁石材料には等方性と異方性材料があるが、磁力的には異方性材料の方が高磁力化できる。通常、異方性材料は成型時に磁場をかけて、磁石を配向させて、高磁力化する。現在の高磁力希土類材料としては高温で水素処理された高い異方性を持つＮｄＦｅＢ材料が最も高い磁気特性を達成している。例えば、上記特許文献１及び２において磁石材料と製造方法が提案されている。
【００１２】
そして、高磁力希土類材料で任意の形状を得る為には、プラステイック樹脂を混練したプラステイックマグネットを使用する必要がある。
プラステイックマグネット磁石の製造方法としては（１）射出成型法、（２）押しだし成型法、（３）圧縮成型工法の３種類がある。
【００１３】
（１）の射出成型法は金型で寸法が決定されるため、精度の高い成型が可能となるが、金型内を流れる必要があるため、樹脂の配合比率を高める必要があり、磁石の配合比率を高められないために高磁力な磁石を得ることが難しい。
【００１４】
（２）の押しだし成型工法は連続で成型されるため、生産性に優れる工法であるが、射出成型と比較して寸法精度は出にくい。また、射出成型工法と同様に磁石の配合比率を上げ難く、高磁力な磁石を得ることが難しい。
【００１５】
（３）の圧縮成型工法は、粉体コンパウンドを使用し、樹脂の配合比率を小さくでき、密度を高めることが可能になり、最も高磁力な磁石を得ることが期待できる。しかし、密度を高めるためにはプレス圧を大きくすることが必要がある。現在、圧縮成型用コンパウンドとして一般的なエポキシコンパウンドを使用した場合は、１００ｋＮ／ｃｍ２以上のプレス圧が必要になり、磁石ローラの特定極のマグネットブロックを作る場合は１０００ｋＮクラスのプレス機が必要になり、装置が大掛かりになる。また、金型の機械的強度を高くする必要がある。
【００１６】
磁場中圧縮成型工法は、図１８に示すように、金型１０１を電磁石１０２，１０２間に配置し、両側の電磁石間で磁場が印加され、磁石が配向するが、発生磁場は電磁石間のギャップに依存する。したがって、ギャップが狭いほど高磁力が得られる。従来はギャップ値は１０ｍｍ程度である。その結果、金型１０１の板圧を厚くすることができず、高プレス圧で金型が破損するという問題が発生する。従って、金型が破損しないようプレス圧は低いことが好ましい。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、低プレス圧で成型すると、図１９に示すように、成型品マグネット１０５のエッジ部形状が崩れやすくなってしまう。これは、図２０に示すように、金型１０１内に充填した磁石粉をプレス機１０３で圧縮成型する際に、上パンチ１０３ａによる加圧力（図に太矢印で示す）の全てが金型の台座部（又は下パンチ）１０１ａに伝わることはなく、側面方向にも分散するためであり、成型完成後のマグネットブロックの厚さが大きいほどエッジ部が崩れやすいことが判った。
【００１８】
マグネットブロックに型崩れが生じると、金型内に材料が残り、次の成形時に型内の清掃が必要となり、生産性が低下するという問題がある。
また、マグネットブロックを磁石ローラに装着する際に、位置基準面として使用できないという問題や、マグネットブロックの支持部材（把具）に制約が増えるという問題もある。
【００１９】
本発明は、従来のマグネットブロックにおける上述の問題を解決し、型崩れを防止した高磁力のマグネットブロック及びこれを用いた磁石ローラを提供することを課題とする。
【００２０】
また、高い磁気特性と主極部の高精度を備えた現像ローラによって全濃度域にわたって良質な画像を得ることのできる現像装置及び画像形成装置を提供することも本発明の課題である。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、平板状の磁石成型体を積層した多層構造のマグネットブロックにおいて、前記多層構造の少なくとも片側の最外層は、厚さが幅の１／４以下の薄層成型体であることにより解決される。
【００２２】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記薄層成型体の磁石は配向されていないことを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記磁石成型体に含まれる磁性粉とバインダ樹脂の配合比が層により異なることを提案する。
【００２３】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記薄層成型体の磁気特性が他層の成型体の磁気特性よりも高いことを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記各層の磁石成型体は、少なくとも磁性粉と熱可塑性樹脂微粒子と流動性付与剤とからなることを提案する。
【００２４】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記各層の磁石成型体は、磁性粉と熱可塑性樹脂微粒子と流動性付与剤と顔料と離型剤と帯電制御剤とからなることを提案する。
【００２５】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記磁石成型体の磁性粉として異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料を用いることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記熱可塑性樹脂微粒子の平均粒径が前記磁性粉の平均粒径の１／１０以下であることを提案する。
【００２６】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記薄層成型体の磁性粉粒子が１０μｍ以下であることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記各層の積層方向と垂直方向に磁化されていることを提案する。
【００２７】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記各層の積層方向と水平方向に磁化されていることを提案する。
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマグネットブロックを、円筒又は円柱状マグネットロールの外周面に軸方向に設けた凹溝に埋設した磁石ローラにより解決される。
【００２８】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記マグネットブロックは、当該磁石ローラにおける外周側の層の磁気特性が内周側の層の磁気特性よりも高いことを提案する。
【００２９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記マグネットブロックは、当該磁石ローラにおける外周側の層の厚さが内周側の層の厚さよりも小さいことを提案する。
【００３０】
また、前記の課題は、本発明により、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の磁石ローラを非磁性スリーブの内部に配設し、前記マグネットブロックを現像極に配置した現像ローラにより解決される。
【００３１】
また、前記の課題は、本発明により、請求項１５に記載の現像ローラを備える現像装置により解決される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るマグネットブロックの一例を示す断面図である。この図に示すマグネットブロック１は、第１層１ａと第２層１ｂからなる２層構造である。第１層１ａは、その厚さ：ｄが幅：ｗの１／４以下であるものとする。
【００３３】
本例のマグネットブロック１の製造法について図２，３を参照して説明する。
図２において、電源１０４から電力が供給される２つの電磁石１０２，１０２間に配置した金型１０３内に磁石材料（例えば磁性粉と樹脂の混合物）を充填し、両側から磁場を印加した状態でプレス機１０３で磁石材料を加圧し、第１層１ａを形成する。第１層１ａは、上述したように成型時の厚さ：ｄが幅：ｗの１／４以下であるので、加圧力が成型品の幅方向の端部にも伝わり易く、その結果、エッジ部強度が向上する。なお、ここで、厚さ：ｄは成型時のプレス方向の大きさ（高さ）であり、幅：ｗはその厚さ：ｄに直交する方向の大きさとする。
【００３４】
続いて、第１層１ａの上に第２層１ｂとなる磁石材料（例えば異方性の磁性粉と樹脂の混合物）を充填し、両側から磁場を印加した状態でプレス機１０３で磁石材料を加圧し、第１層１ａと第２層１ｂからなる２層構造のマグネットブロック１を形成する。
【００３５】
本例のマグネットブロック１は、第１層１ａの厚さ：ｄが幅：ｗの１／４以下であり、エッジ部強度が向上されているので、マグネットブロックの型崩れが防止され、寸法精度の高い高磁力なマグネットブロックを得ることができる。また、金型内に材料が残ることもなく、生産性を低下させることもない。さらに、マグネットブロックの磁石ローラへの装着時における位置基準面として使用する際も何ら問題が無い。また、マグネットブロック１を支持する部材（把具）に対して制約を増やすことがない。
【００３６】
図４に、本例のマグネットブロック１を備える磁石ローラの一例を示す。この図に示す磁石ローラ１０は、略円筒形状のマグネットローラ２の溝３にマグネットブロック１を埋め込んだものであり、この磁石ローラを現像ローラ（現像スリーブ）に用いる場合は希土類磁石による高磁力なマグネットブロック１が現像主極として機能し、マグネットローラ２が現像主極以外の磁気特性を形成する部分（汲み上げ極、搬送極等）となる。
【００３７】
図５は、マグネットブロックの別例を示す断面図である。
この図に示すマグネットブロック１１は、中央層１１ｂの両側に薄層部分１１ａ，１１ａを設けた３層のサンドイッチ構造としたものである。両側の薄層部分１１ａ，１１ａは、図１のマグネットブロック１の第１層１ａと同じく、成型時の厚さ：ｄが幅：ｗの１／４以下である。
【００３８】
本例のマグネットブロック１１では、中央層１１ｂの両側に薄層部分１１ａ，１１ａを設けたことにより、マグネットブロックのバランスが向上される。また、エッジ部強度が向上された薄層部分１１ａがマグネットブロックの両側に配置されることから、ブロック両側のエッジ部強度が向上する。
【００３９】
なお、図１のマグネットブロック１及び図５のマグネットブロック１１は、図２，３に示すように、磁場方向が積層方向（各層を積み重ねる方向）と直角なため、マグネットブロック１又は１１を形成する各層の接合面がローラ半径方向を向くように、マグネットローラ２の溝３にマグネットブロック１又は１１を配設する。
【００４０】
ところで、異方性磁性粉は等方性磁性粉よりも高磁力を示すが、異方性磁石粉を用いて磁場中でマグネットブロックを圧縮成型する場合、磁性粉が配向した状態で成型されるため、型性が低下してマグネットブロックエッジ部の型崩れが発生しやすくなる。
【００４１】
そこで、図１及び図５に示すマグネットブロック１，１１における薄層部分１ａあるいは１１ａを成型する際に、磁場を印加せずに未配向状態で圧縮成型を行なうことにより、型崩れの防止効果を向上させることができる。
【００４２】
具体的には、図２で説明した薄層部分１ａ（１１ａ）を成型する際に、電源１０４からの電力供給を遮断して、磁場を印加しない状態で薄層部分１ａ（１１ａ）を圧縮成型する。第２層１ｂ及び中央層１１ｂの成形時は、磁場を印加して圧縮成型する。
【００４３】
また、マグネットブロック１における第１層１ａと第２層１ｂとで、材料配分を異ならせることにより、各層に要求される特性（強度、磁力、耐熱性等）を容易に設定することが可能となる。また、マグネットブロックの磁力波形の設計においても、層毎に磁石成分と樹脂の配合比を変えて積層成型していき、最終的に磁場を印加することにより、磁極内で非対称波形を容易に得られるなどのメリットもある。
【００４４】
マグネットブロック１１についても同様であり、各層（薄層部分１１ａ，１１ａ，中央層１１ｂ）で材料配分を異ならせることにより、各層に要求される特性（強度、磁力、耐熱性等）を容易に設定することが可能となる。また、マグネットブロックの磁力波形の設計においても、層毎に磁石成分と樹脂の配合比を変えて積層成型していき、最終的に磁場を印加することにより、磁極内で非対称波形を容易に得られるなどのメリットもある。
【００４５】
ところで、磁石材料を圧縮成型する際に、樹脂濃度が高いほど結着力が増強し、成型崩れが発生し難くなる。そこで、マグネットブロックの薄層部分（１ａ，１１ａ）の樹脂濃度を他層（１ｂ，１１ｂ）よりも大きくすることで、成型崩れの防止に効果がある。ただし、樹脂濃度が高くなると磁気特性が低下するので、他層との配合量に大きな差を設けると積層方向で磁力が異なってくる為、磁束密度の波形が変形する。したがって、薄層部分（１ａ，１１ａ）と他層（１ｂ，１１ｂ）の樹脂配合量の差は５０％以下とすることが好ましい。例えば、熱可塑性樹脂の配合量を２〜１０ｗｔ％に設定した場合で他層（１ｂ，１１ｂ）を５ｗｔ％とするとすると、薄層部分（１ａ，１１ａ）は最大で７．５ｗｔ％となる。
【００４６】
また、磁石成型体において磁石パウダーと熱可塑性樹脂微粒子（１０μｍ以下）と流動性付与材を配合することにより、エポキシコンパウンドに比べて密度を向上することができ、その結果として、低プレス圧においても成型が可能となり、金型の破損防止に効果がある。また密度が向上するこにより、磁性材料、樹脂成分材料を多く充填できることより、高磁力で型崩れしないマグネットブロックを得ることができる。
【００４７】
さらに、磁石成型体が磁石粉、熱可塑性樹脂微粒子、流動性付与材、顔料、離型剤、帯電制御材からなることによっても、高磁力で型崩れしないマグネットブロックを得ることができる。
【００４８】
熱可塑性樹脂微粒子は後述する樹脂，顔料，帯電制御剤，離型剤の混合物を加熱ニーダー，３本ロールミル等の加熱混合処理可能な装置により溶融・混練後、冷却固化したものをジェットミル，ボールミル等の粉砕機により１〜５０μｍの粒径に粉砕することにより得ることができる。
【００４９】
熱可塑性樹脂を用いる場合、低軟化点の材料は粉砕しても再凝集してしまい、微粒子（１０μｍ以下）が得にくい。そこで、顔料（カーボンブラック）を混練することにより、粉砕後の再凝集を防止することができる。顔料の添加量は１〜２０ｗｔ％、好ましくは５〜１０ｗｔ％である。
【００５０】
離型剤（例えばワックス）は成型後の型離れ性を良くするために添加するものである。添加量は１〜２０ｗｔ％、好ましくは２〜１０ｗｔ％である。
流動性付与剤は粉砕後の（熱可塑性樹脂＋顔料＋帯電制御剤＋離型剤）に添加することにより、流動性を改善するものである。これいにより、磁石粉と混合した場合でも流動性が著しく向上し、金型内への均一供給を可能にし、密度分布に偏りのないマグネットブロックを得ることができる。添加量は（熱可塑性樹脂＋顔料）に対し、０．１〜１０ｗｔ％。好ましくは０．２〜５ｗｔ％である。
【００５１】
熱可塑性樹脂としてはポリスチレン、ポリクロロエチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体：スチレン−Ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル重合体、スチレン−ビニルメチルケトン重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂等が上げられるが、全体の８５〜９５％は樹脂が占める。なお、上記の材料を１種または２種以上混合して使用することができる。
【００５２】
顔料としては、次のような材料が挙げられ、これらを１種または２種以上混合して使用することができる。カーボンブラック（オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック等）、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジ、ベンガラ、カドミウムレッド、メチルバイオレットレーキ、コバルトブルー、アルカリブルー、等の顔料である。
【００５３】
帯電制御剤はニグロシン、４級アンモニウム塩、含金属アゾ染料、サリチル酸の錯化合物等を用いることができる。
離型剤としては、低分子量のポリエチレン、プロピレン等の合成ワックス、キャデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油などの植物ワックス類、ミツロウ、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス類、モンタンワックス、オゾケライトなどの鉱物系ワックス類、硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系ワックス類などを使用することができる。
【００５４】
流動性付与剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、テフロン（商標名）、ステアリン酸金属のごとき潤滑剤、酸化セリウム、タルク等を使用することができる。
【００５５】
ところで、図１及び図４に示すマグネットブロック１，１１において用いる磁石粉は、異方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉を用いることができる。これにより、高磁力なマグネットブロックをコストを抑えて実現することができる。このＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉にプラステイック樹脂を混練したプラステイックマグネットとすることで、任意の形状を得ることも容易になる。
【００５６】
また、上記マグネットブロック１，１１において熱可塑性樹脂を用いる場合、熱可塑性樹脂の平均粒径を小さくし、磁石粒子の平均粒径の１／１０以下にすることにより、磁石粒子同士の隙間に熱可塑性樹脂微粒子が充填され、空隙部を埋める効果がでてくる。磁石粒子の大きさは材料によって異なるが、先に述べた高温水素熱処理されたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料の平均粒径は１００〜１２０μｍとなっている。このときには、１０〜１２μｍ以下の熱可塑性樹脂にすると、密度が大きくなり、磁気特性が向上する。
【００５７】
また、上記マグネットブロック１，１１において、薄層部分１ａあるいは１１ａの磁性紛粒子は１０μｍ以下であると好適である。
高磁力のマグネットブロックを形成する場合、上述のように異方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料を用いることが好ましい。この材料は磁石粉平均粒径が１００〜１２０μｍとなっている。粒径は小さいほど結着力が向上し、特に１０μｍ以下になると、型崩れが防止できることがわかった。
【００５８】
異方性のＳｍ−Ｆｅ−Ｎは平均粒径が２μｍ程度のものが有り、（ＢＨ）ｍａｘが８〜１０ＭＧＯｅのマグが得られており、薄層部分１ａあるいは１１ａに使っても磁束密度の低下や磁束密度波形に影響はない。ただし、薄層部分の厚さは、成型時の幅（金型幅）の１／４以下の場合である。
【００５９】
ところで、上記マグネットブロック１，１１において、薄層部分１ａあるいは１１ａを非磁性体としても良い。
すなわち、上記の薄層部分は、隣接するマグネット層（１ｂ，１１ｂ）に均一に成型圧を作用させる成型層であり、結着性をも重視した成型層である。これらの材料には、熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。他層（１ｂ，１１ｂ）の成型時において薄層部分が熱可塑性樹脂であることにより、樹脂が軟化・溶融して他層との界面接着が強くなるメリットがある。また、接着特性からは、薄層部分を樹脂材料成分のみにする方が有利である。特に隣接するマグネット層の樹脂成分と同一成分にする方が接着力に関して有利である。
【００６０】
図２，３でマグネットブロックの成型方法について説明したように、マグネットブロック１，１１は、磁化方向とは垂直方向に多層成型されたマグネットブロックである。すなわち、磁場中圧縮成型において、プレス方向と直角にコイルの磁極を配置し、成型体に磁場を付与する方法が最も効率が良く、また１層目は２層目に作用するプレス圧を緩和する成型層として効果を発揮することが可能となる。これにより、成型体エッジ部の型崩れを防止でき、寸法精度の高い高磁力なマグネットブロックを得ることができる。また、磁場中圧縮成型における制約も緩和される。
【００６１】
そして、上記説明した構成のマグネットブロックを用いる磁石ローラを現像ローラ（スリーブ）に採用することで、高磁力で形状安定性に優れた現像ローラを実現することができる。また、その現像ローラを備える現像装置においては、高い磁気特性と主極部の高精度により、全濃度域にわたって良質な画像を得ることが可能となる。
【００６２】
本実施形態のマグネットブロックの実施例と比較例を次に記す。
【００６３】
＜実施例１＞
愛知製鋼社製異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石パウダー：ＭＦＰ−１２、９７重量部に対し、下記の成分・配合比の熱可塑性樹脂３重量部を配合し、攪拌分散してコンパウンド材料とした。使用したＭＦＰ−１２の平均粒径値は１０２μｍ、熱可塑性樹脂の軟化点は７５℃、平均粒径値は８．５μｍである。
・熱可塑性樹脂：（１） ポリエステル樹脂・・・７９重量部、
（２） スチレンアクリル樹・・・７重量部
・顔料：カーボンブラック・・・・・・・・・・・７重量部
・帯電制御剤：サリチル酸ジルコニウム・・・０．９重量部
・離型剤：
カルナバワックスとライスワックスの配合物・４．３重量部
・流動性付与剤：疎水性シリカ・・・・・・・１．２重量部
【００６４】
得られたコンパウンドを収納部の大きさが幅２．３ｍｍ、高さ０．９ｍｍ、長さ３０６ｍｍの金型に充填し、１５，０００（Ｏｅ）の磁界が発生するように直流電界を加え、磁場印加状態で室温で４．５ｔｏｎ／ｃｍ２のプレス圧を加えて磁場成型を行ない、１層目の薄層マグネット：厚さ０．５ｍｍを成型した。この時、磁場方向は薄層マグネットの幅方向で、図２，３に示すような横磁場成型法で行なった。
次に金型の深さを変え、高さが４．０ｍｍ（０．５ｍｍのマグがあるので、実質は３．５ｍｍ）にし、同一材料を充填し、１層目と同一条件で成型を行なった。得られたマグネットの寸法は幅２．３ｍｍ、高さ２．２ｍｍ、長さ３０６ｍｍの長尺であり、密度は５．５ｇ／ｃｍ３であった。
９０℃３０分の熱処理を行なった後、パルス波着磁を２５Ｔの発生磁場で行ない、希土類マグネットブロックの成型を完了した。希土類マグネットブロックのプレス対向面の型崩れは観察されず、狙いの寸法に仕上がった。
得られた希土類マグネットブロックをＶＳＭ測定機で（ＢＨ）ｍａｘを求めたところ、１４．５（ＭＧＯｅ）であった。
１６ｍｍφ（スリーブ径）のマグネットローラの現像極に上記マグネットブロックを埋設・固着した。固着はシアノアクリレート系の接着剤を用いて接着した。この時、上記幅方向２．３ｍｍが高さ方向になるよう、設置向きを変えた。
本実施例では１０５ｍＴの磁束密度が得られた。
【００６５】
＜実施例２＞
愛知製鋼社製異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石パウダー：ＭＦＰ−１２、９２．５重量部に対し、下記の成分・配合比の熱可塑性樹脂を７．５重量部を配合し、攪拌分散してコンパウンド材料とした。使用したＭＦＰ−１２の平均粒径値は１０２μｍ、熱可塑性樹脂の軟化点は７５℃、平均粒径値は８．５μｍである。
【００６６】
・熱可塑性樹脂：（１） ポリエステル樹脂・・・・・７９重量部
（２） スチレンアクリル樹・・・・・７重量部
・顔料：カーボンブラック・・・・・・・・・・・・・７重量部
・帯電制御剤：サリチル酸ジルコニウム・・・・・０．９重量部
・離型剤：
カルナバワックスとライスワックスの配合物・・・４．３重量部
・流動性付与剤：疎水性シリカ・・・・・・・・・１．２重量部
得られたコンパウンドを収納部の大きさが幅２．３ｍｍ、高さ０．９ｍｍ、長さ３０６ｍｍの金型に充填し、１５，０００（Ｏｅ）の磁界が発生するように直流電界を加え、磁場印加状態で室温で４．５ｔｏｎ／ｃｍ２のプレス圧を加え、磁場成型を行ない、１層目の薄層マグ・厚さ０．５ｍｍを成型した。この時、磁場方向はマグの幅方向で、図２，３に示すような横磁場成型法で行なった。
次に金型の深さを変え、高さが４．０ｍｍ（０．５ｍｍのマグネットがあるので、実質は３．５ｍｍ）にし、実施例１と同一の材料を充填し、１５，０００（Ｏｅ）の磁界が発生するように直流電界を加え、磁場印加状態で室温で１層目成型より小さい４．０ｔｏｎ／ｃｍ２のプレス圧を加え、磁場成型を行ない、成型を行なった。得られたマグネットの寸法は幅２．３ｍｍ、高さ２．３ｍｍ、長さ３０６ｍｍの長尺であり、密度は５．１ｇ／ｃｍ３であった。
９０℃３０分の熱処理を行なった後、パルス波着磁を２５Ｔの発生磁場で行ない、希土類マグネットブロックの成型を完了した。希土類マグネットブロックのプレス対向面の型崩れは観察されず、狙いの寸法に仕上がった。
得られた希土類マグネットブロックをＶＳＭ測定機で（ＢＨ）ｍａｘを求めたところ、１４．５（ＭＧＯｅ）であった。
１６ｍｍφ（スリーブ径）のマグネットローラの現像極に上記マグネットブロックを埋設・固着した。固着はシアノアクリレート系の接着剤を用いて接着した。この時、上記幅方向２．３ｍｍが高さ方向になるよう、設置向きを変えた。
本実施例では１０５ｍＴの磁束密度が得られた。
＜比較例＞
【００６７】
実施例１で使用したコンパウンド材料を用いて、収納部の大きさが幅２．３ｍｍ、高さ４．０ｍｍ、長さ３０６ｍｍの金型に充填し、１５，０００（Ｏｅ）の磁界が発生するように直流電界を加え、磁場印加状態で室温で４．５ｔｏｎ／ｃｍ２のプレス圧を加え、磁場方向はマグの幅方向で、図２，３に示すような横磁場成型法で磁場成型を行なった。
得られたマグネットの寸法は幅２．３ｍｍ、高さ２．３ｍｍ、長さ３０６ｍｍの長尺であり、密度は５．３ｇ／ｃｍ３であった。
９０℃３０分の熱処理を行なった後、パルス波着磁を２５Ｔの発生磁場で行ない、希土類マグネットブロックの成型を完了した。希土類マグネットブロックをＶＳＭ測定機で（ＢＨ）ｍａｘを求めたところ、１４．５（ＭＧＯｅ）であったが、プレス対向面、特に隅部で若干の型崩れが見られた。
１６ｍｍφ（スリーブ径）のマグネットローラの現像極に上記マグネットブロックを埋設・固着した。固着はシアノアクリレート系の接着剤を用いて接着した。この時、上記幅方向２．３ｍｍが高さ方向になるよう、設置向きを変えた。
本比較例では１０５ｍＴの磁束密度が得られた。
【００６８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図６，７に示すように、本第２実施形態における磁石ローラ５０は、芯金５３が嵌装された円筒状のマグネットロール５１と、主極部を構成する高磁力マグネット（現像極マグネットブロック）５４から構成されている。
【００６９】
本例の円筒状マグネットロール５１は、磁石ローラ５０を現像ローラに用いる場合に現像主極以外の磁気特性を形成する部分であり、射出成形又は押出し成形にて製造したものである。マグネットブロック５４を配置するための溝５２は、マグネットロールの成形時に形成する方法と、成形後に機械加工により形成する方法がある。マグネットロール５１の材料は特に限定するものではないが、磁性粉に高分子化合物を混合したいわゆるプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることが多い。磁性粉としてはＳｒフェライトないしＢａフェライトを用い、高分子化合物としては６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ（ポリアミド）系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）又はＥＶＡ（エチレン・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材料を使用することができる。
【００７０】
なお、本例では円筒状のマグネットロールを用いているが、芯金５３上にピース状のフェライトマグネットを貼り合わせる構造とすることもできる。ただし、生産工程を考えた場合、マグネットをピース成形した後に貼り合わせる方式よりも、ロール状のマグネットの一部に溝５２を形成する方が工程的に簡素であるため、より望ましい。
【００７１】
マグネットブロック５４は、マグネットロール５１が３００ｍｍ程度の長尺である場合、長尺で高磁力である必要があり、従来一般的に用いられているフェライト系マグネットのほかに磁気特性の高い希土類系マグネットが有効である。成形方法としては燒結マグネットブロック、押出し成型・射出成型により成型されるプラスチックマグネットブロック、磁性粉とバインダーを型内で圧縮成型することによるマグネットブロックなどが考えられる。しかし長尺で高磁力、均一な精度を満たすには圧縮成型によって得るのが望ましい。
【００７２】
圧縮成型によるマグネットブロックは、マグネット粉の充填率を高めると圧縮成型圧が高くなり、また粒径を選定しても高密度に圧縮することは困難であるため、少量ずつ圧縮して多層からなるブロックにすることにより、高密度で成形性のよいブロックを得ることができる。希土類マグネットブロックを圧縮成形で得る際、等方性のマグネット粉を用いて圧縮成形する方法と、異方性のマグネット粉を用いて磁場を印加しながら圧縮成形する方法があるが、どちらの成形法も採用することができる。しかし、異方性材料の方が磁気特性が高いため、異方性の磁性粉を用いるのが高い磁気特性を得るのに有効である。
【００７３】
マグネットブロック５４における最外層の磁石成型体▲１▼は、図６からも明らかなように、その厚さが幅の１／４以下の薄層成型体である。これにより、圧縮成型時のエッジ部の型崩れを防ぐことができる。なお、本例では５層の希土類マグネットブロックを例示したが、層数はこれに限定されるものではない。
【００７４】
ところで、希土類マグネット粉は高価であるため、多層構造のうちの一部の層、例えば図８に示すマグネットブロック５４Ｂのようにローラ内周側の第２，３層に従来用いられているフェライト系マグネット（主にストロンチウムフェライトもしくはバイウムフェライトなど）を用い、ローラ外周側の第１層に希土類マグネットを用いるといったように、各層で磁気特性の異なる材料を用いることにより、マグネットブロックの１層目側（磁石ローラの外周側）表面は、マグネットブロックの持つ磁力よりも見かけ上磁力が高くなり、高磁力で安価なマグネットブロックを得ることができる。層数は３層に限らず、例えばフェライト３層と希土類マグネット２層からなる５層構造とすることもできる。
【００７５】
ところで、マグネットを多層に成形する場合、層数が増えると成形時の工程数が増え、層数が少ない場合に比べて成形性は劣る。しかしマグネット層はより薄層であるほうが低圧縮成形圧で高密度な層を得ることができる。そこでローラの内側層と外側層で層厚を変え、外側の層厚を薄くすることにより、ローラ表面付近のマグネット充填密度を上げ、成形性が良く且つ磁力の高いマグネットブロックを得ることができる。この場合ローラ内側にあたる層の材料に安価なもの（例えば、上記ストロンチウムフェライトもしくはバイウムフェライトなどのフェライト系マグネット）を用いると、よりコストを低減することができる。
【００７６】
図９は、磁石体ローラの内側層と外側層で層厚を変えたマグネットブロックの例を示す側面図である。この図に示すマグネットブロック５４Ｃは、▲１▼〜▲３▼層の３層構造となっており、その各層に希土類マグネットを用いている。ただし、各層の厚さは▲３▼＞▲２▼＞▲１▼の関係となっている。このように、ローラ外周側の層厚を小さく（薄く）することにより、ローラ表面付近でのマグネット充填密度を上げ、成形性が良く且つ磁力の高いマグネットブロックを得ることができる。
【００７７】
図１０は、磁石体ローラの内側層と外側層で層厚を変え、さらに、内側層と外側層とで材質を異ならせたマグネットブロックの例を示す側面図である。この図に示すマグネットブロック５４Ｄは、▲１▼〜▲３▼層の３層構造となっており、各層の厚さは▲３▼＞▲２▼＞▲１▼の関係となっている。そして、最も内側で厚さも大きい▲３▼層に低価格なフェライト系マグネット（主にストロンチウムフェライトもしくはバイウムフェライトなど）を用い、ローラ外周側の▲１▼層と▲２▼層に希土類マグネットを用いている。これにより、磁石体ローラの表面における高磁力を得ながら、コストを低減させるようにしている。もちろん、ローラ外周側の層厚を小さく（薄く）することにより、ローラ表面付近でのマグネット充填密度を上げ、成形性が良く且つ磁力の高いマグネットブロックを得ることができる。図６の例では▲１▼層と▲２▼層の材質は同じであるが、▲１▼〜▲３▼層全ての材質を異ならせることもできる。
【００７８】
図８〜１０の各マグネットブロックは、磁石ローラに搭載した場合の最外層となる第１層▲１▼の厚さが幅の１／４以下の薄層成型体である。これにより、圧縮成型時のエッジ部の型崩れを防ぐことができる。
【００７９】
図１１，１２は、マグネットブロックを圧縮成形する様子を示す模式図である。ここでは、図６に示すマグネットブロック５４を成形する場合で説明する。
まず、図１１に示すように、型６１にマグネット粉（この場合は希土類マグネット粉）をセットし、プレス機によりマグネット粉を圧縮してマグネットブロック５４を構成するマグネット層５４ａを形成する。その形成されたマグネット層５４ａの上に、同様にしてマグネット粉をセットし、プレス機６２により圧縮する。図８は、そのようにして３層目までを形成した様子である。
【００８０】
このようにしてマグネットブロックを成形する際に、プレス方向とマグネット粉の配向（＝磁化）方向が同じにすると、１層目はプレス機６２と型６１間の距離が短く、配向度が高くなる。２層目、３層目となるに従い、プレス機と型の間の距離が広がるので、各層間での配向度に差が生じるが、１層目を磁石体ローラの表面側（外周側）に配設することにより、マグネットブロックのもつ磁力よりも見かけ上強い磁力を得ることができる。例えば（ＢＨ）ｍａｘ １２［ＭＧＯｅ］のマグネットブロックを成形する時に１層目であったものがローラ表面側にくるように配設すると、ローラ表面では（ＢＨ）ｍａｘ １３［ＭＧＯｅ］相当の磁力を得ることができた。つまり、図１２に示されているマグネット層５４ａの１層目が、図６においてマグネットブロック５４の▲１▼層となるように、磁石体ローラの溝５２（図７）にブロック５４を配設するものである。
【００８１】
ところで、マグネットブロックは、磁性粉のみを圧縮成型しても高密度に充填することは困難であるし、強度も弱くなる。このため熱可塑性樹脂粒子と流動性付与剤を添加することにより、磁性粉の流動性が良くなり高密度に充填することができる。さらに、例えばトナーのような、熱可塑性樹脂粒子に流動性付与剤を外添し、内部に顔料、ワックス、帯電制御剤を含有しているバインダーから形成することにより、ブロック加工時の磁性粉の配向性を高くすることができるために高磁力にすることができる。
【００８２】
バインダーとしては、ポリエステル、ポリオール等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、顔料、低軟化点物質（ＷＡＸ）を分散混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添して、その流動性を高めたものである。これは、いわゆるトナーと同様である。バインダーは、従来の粉砕法あるいは、乳化、懸濁重合法等の重合法により製造されるものである。
【００８３】
ＷＡＸとしては、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピックワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックス及びこれらの誘導体又はこれらのグラフト／ブロック化合物等が挙げられる。また、この様なＷＡＸは、トナー中へ５〜３０重量％程度添加することが好ましい。ＷＡＸは加熱する場合において、バインダーが溶融する際に、内部から染み出し、磁性粉の配向性をより向上させることができる。
【００８４】
外添剤としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物、窒化ケイ素等の窒化物、炭化ケイ素等の炭化物、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属塩、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、カーボンブラック、シリカ等を挙げることができる。外添剤の粒径は通常０．１〜１．５μｍの範囲であり、添加量としては、トナー粒子１００重量部に対し、０．０１〜１０重量部が用いられ、好ましくは０．０５〜５重量部が用いられる。これらの外添剤は単独で用いてもあるいは、複数を併用しても構わない。また、これらの外添剤は、疎水化処理されたものを用いるのがより好ましい。外添剤は、バインダーの流動性を高め、磁性粉を混合した際に、粉体の充填密度を高くすることができる。顔料はカーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクドリン、カーミン等を挙げることができる。顔料は、マグネットブロックにおける、磁性粉とバインダーの混合状態、分散状態を評価する際にマーカーの役割を果たすことができ、品質管理において、有効である。
【００８５】
磁性粉としては、従来用いられているＢａフェライト、Ｓｒフェライトのようなフェライト系マグネット、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ等の希土類系マグネットが挙げられるが、異方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料が最も磁気特性が高く、高磁力マグネットブロックを成形するには有効である。
【００８６】
上述のように、マグネットブロックは磁性粉の含有率が高い方が磁気特性が高くなる。圧縮成型によってブロックを成形する場合、磁性粉の含有率を上げることは可能ではあるが、含有率が高いと機械的強度が非常に弱くなる。そこで、マグネットブロックの高磁力が必要な面側の層（ローラ外周側の層）のみ磁性粉の含有率を多くし、そうでない側の層はバインダーの含有率を多くすることにより、見かけ上磁力の高い、機械的強度が比較的強いマグネットブロックを得ることができる。また、希土類系マグネット粉はコストが高いため、例えば高磁力が必要な面側の層に希土類系マグネット粉を用い、そうでない側の層にはフェライト系マグネット粉を用いることにより、コストの低減を図ることもできる。
【００８７】
マグネットブロックは磁性粉だけもしくは磁性粉含有率を非常に高くした材料を圧縮成型すると、機械的強度が非常に弱くなる。つまり熱可塑性樹脂は磁性粉どうしの接着剤の役割を果たすことになるのだが、図１３に示すように熱可塑性樹脂Ｒの粒径が大きいと樹脂粒子が磁性粉Ｍのまわりに充分に行き渡らない。このため磁性粉どうしの結着が弱くなるし、マグネットブロック自体空隙が多く密度を上げることができず、熱可塑性樹脂を添加しても機械的強度が弱いマグネットブロックしかできない。そこで、図１４に示すように、熱可塑性樹脂粒子Ｒの粒径が磁性粉Ｍの１／１０以下とすることにより、磁性粉とバインダーの配合比を変えた場合でも、樹脂粒子Ｒが磁性粉Ｍのまわりに充分に行き渡り、機械的強度の強いマグネットブロックを得ることができる。
【００８８】
先にも述べたように、マグネットブロックは磁性粉含有率の多い層を磁石ローラの外周面側にくるように配設することにより、高磁力の磁石ローラを安価に得ることができる。このようにして得られた磁石ローラは例えば静電式複写機に組込まれる現像ローラやクリーニングローラ、磁気ブラシ帯電ローラとして用いることができる。
【００８９】
本第２実施形態のマグネットブロックの実施例と比較例について次に記す。
各例の共通部分をまとめると、愛知製鋼社製異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石パウダー（ＭＦＰ−１２）を９３重量部に対し、下記の成分・配合比の微粒子７重量部を配合し、攪拌分散してコンパウンド材料とした。使用したＭＦＰ−１２の平均粒径値は約１０２μｍ、熱可塑性樹脂の軟化点は６７℃である。
・熱可塑性樹脂：（１） ポリエステル樹脂・・・７９重量部
（２） スチレンアクリル樹脂・・７重量部
・顔料：カーボンブラック・・・・・・・・７．６重量部
・帯電制御剤：サリチル酸ジルコニウム・・０．９重量部
・離型剤
カルナバワックスとライスワックスの配合物・・・４．３重量部
・流動性付与剤：疎水性シリカ・・・・・・１．２重量部
上記磁石パウダーとコンパウンド材料を金型に充填し、１３，０００（Ｏｅ）の磁界が発生するように直流電界を加え、磁場印加状態で室温で圧力を加え、磁場成型を行なった。得られたマグネットブロックはいずれも幅４．９ｍｍ×高さ×２．４ｍｍ×長さ３００ｍｍ形状であった。９０℃３０分の熱処理を行なった後、パルス波着磁を２５（Ｔ）の発生磁場で行ない、マグネットブロックの成型を完了した。
【００９０】
＜実施例１＞
コンパウンド材料内の熱可塑性樹脂は平均粒径値が約１０．１μｍのもの（磁石パウダーの１／１０程度）を用い、幅４．９ｍｍ×高さ０．５ｍｍ×長さ３００ｍｍの形状になるように、プレス圧５［ｔｏｎ／ｃｍ２］で圧縮成型し、これを５回繰り返してマグネットブロックを得た。
【００９１】
＜実施例２＞
コンパウンド材料内の熱可塑性樹脂は平均粒径値が約１０．１μｍのものを用い、幅４．９ｍｍ×高さ０．３ｍｍ×長さ３００ｍｍの形状になるように、プレス圧４［ｔｏｎ／ｃｍ２］で圧縮成型し、これを２回繰り返した。その後このブロック上に高さ０．７ｍｍになるようにプレス圧７［ｔｏｎ／ｃｍ２］で圧縮成型し、これを３回繰り返してマグネットブロックを得た。
【００９２】
＜比較例１＞
コンパウンド材料内の熱可塑性樹脂は平均粒径値が約２０．４μｍのもの（磁石パウダーの１／５程度）を用い、幅４．９ｍｍ×高さ０．５ｍｍ×長さ３００ｍｍの形状になるように、プレス圧５［ｔｏｎ／ｃｍ２］で圧縮成型し、これを５回繰り返してマグネットブロックを得た。
【００９３】
＜比較例２＞
コンパウンド材料内の熱可塑性樹脂は平均粒径値が約１２．５μｍのもの（磁石パウダーの１／８程度）を用い、幅４．９ｍｍ×高さ０．５ｍｍ×長さ３００ｍｍの形状になるように、プレス圧５［ｔｏｎ／ｃｍ２］で圧縮成型し、これを５回繰り返してマグネットブロックを得た。
【００９４】
＜比較例３＞
コンパウンド材料内の熱可塑性樹脂は平均粒径値が約２０．４μｍのものを用い、幅４．９ｍｍ×高さ２．４ｍｍ×長さ３００ｍｍの形状になるように、プレス圧１０［ｔｏｎ／ｃｍ２］で圧縮成型してマグネットブロックを得た。
【００９５】
上記実施例１，２及び比較例１，２，３のマグネットブロックを用い、密度と（ＢＨ）ｍａｘの測定を行った後、強度試験を行った。強度試験はｐｕｓｈ／ｐｕｌｌゲージ（２０Ｎ）による加圧破壊試験で、先端をマグネットに当て手動で１６Ｎまで加圧していき、破壊される圧力を評価し、そのときの力をマグネット強度と定義した（最大２０Ｎのゲージを使用した為、加圧上限を１６Ｎとした）。強度試験の様子を図１５に示す。この図に示すように、マグネットブロックを２支点上に載置し、その中央部をプッシュ／プル・ゲージにより加圧する。
【００９６】
マグネットブロックを高磁力現像ローラの溝部に配設する場合、必要な磁気特性は（ＢＨ）ｍａｘ：１３［ＭＧＯｅ］以上が要求され、またマグネットブロックを型から取りだし搬送してローラ溝部に配設するためには加圧力で１０［Ｎ］以上の強度が必要であることがわかっている。
【００９７】
上記実施例１，２及び比較例１，２，３のマグネットブロックを所定の高磁力現像ローラに用いる場合の判定結果を次の表１にまとめた。
【００９８】
【表１】
【００９９】
最後に、上記第１、第２実施形態のマグネットブロック及び磁石ローラを装着可能な現像装置について説明する。
図１６に示すように、現像装置４内には、現像剤担持体である現像ローラ４１が画像形成装置の感光体ドラム２０に近接するように配置されていて、双方の対向部分には、感光体ドラムと磁気ブラシが接触する現像領域が形成されている。現像ローラ４１は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブ４３が不図示の回転駆動機構によって図中時計回りに回転されるようになっている。
【０１００】
現像剤の搬送方向（図で見て時計回り方向）における現像領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ上の現像剤量を規制するドクタブレード４５が設置されている。更に現像ローラの感光体ドラムとは反対側領域には、現像装置ケーシング４６内の現像剤を攪拌しながら現像ローラ４１へ汲み上げるためのスクリュー４７が設置されている。
【０１０１】
現像ローラのスリーブ４３内には、当該現像スリーブ４３の周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する磁石ローラ体（磁石ローラ）１０又は５０が固定状態で備えられる。この磁石ローラ体１０又は５０から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ４３上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。当該磁気ブラシは現像スリーブ４３の回転によって現像スリーブ４３と同方向（図で見て時計回り方向）に移送されることとなる。
【０１０２】
磁石ローラ体１０又は５０は複数の磁極を有している。マグネットブロック５４（又は１，１１）によって現像領域部分に現像剤の穂立ちを生じさせる現像極と、スクリュー４７に対向してスリーブ４３上に現像剤を汲み上げるための汲み上げ極と、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための搬送極と、現像後の領域で現像剤を搬送する磁極である。
【０１０３】
本例の現像装置４においては、マグネットブロック５４（又は１，１１）による高い磁気特性と主極部の高精度を備えた現像ローラ４１によって全濃度域にわたって良質な画像を得ることができる。
【０１０４】
この現像装置は、例えば電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用可能である。現像装置以外の画像形成装置各部の構成は、従来周知なものと同様とすることができるので、図示及び説明を省略する。
【０１０５】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、マグネットブロック層数や各層の厚さなどは適宜設定できるものである。また、マグネットブロック各層の材質等も本発明の範囲内で適宜設定できるものである。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマグネットブロックによれば、多層構造の少なくとも片側の最外層は、厚さが幅の１／４以下の薄層成型体であるので、成型時の加圧力がマグネットブロックの幅方向の端部にも伝わり易く、その結果、エッジ部強度が向上する。そのため、マグネットブロックの型崩れが防止され、寸法精度の高い高磁力なマグネットブロックを得ることができる。また、金型内に材料が残ることもなく、生産性を低下させることもない。さらに、マグネットブロックの磁石ローラへの装着時における位置基準面として使用する際も何ら問題が無い。また、マグネットブロックを支持する部材（把具）に対して制約を増やすことがない。
【０１０７】
請求項２の構成により、薄層成型体の磁石は配向されていないので、型崩れの防止効果を向上させることができる。
請求項３の構成により、磁石成型体に含まれる磁性粉とバインダ樹脂の配合比が層により異なるので、
【０１０８】
請求項４の構成により、各層に要求される特性（強度、磁力、耐熱性等）を容易に設定することが可能となる。また、マグネットブロックの磁力波形の設計性も向上する。
【０１０９】
請求項５の構成により、各層の磁石成型体は、少なくとも磁性粉と熱可塑性樹脂微粒子と流動性付与剤とからなるので、磁性粉が高密度に充填され磁気特性に優れ、また機械的強度に優れたマグネットブロックを得ることができる。
【０１１０】
請求項６の構成により、各層の磁石成型体は、磁性粉と熱可塑性樹脂微粒子と流動性付与剤と顔料と離型剤と帯電制御剤とからなるので、高磁力で型崩れしないマグネットブロックを得ることができる。
【０１１１】
請求項７の構成により、磁石成型体の磁性粉として異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料を用いるので、磁気特性に優れたマグネットブロックを得ることができる。
請求項８の構成により、熱可塑性樹脂微粒子の平均粒径が前記磁性粉の平均粒径の１／１０以下であるので、熱可塑性樹脂が磁性粉と充分に決着され、磁気特性に優れ、機械的強度に優れたマグネットブロックを得ることができる。
【０１１２】
請求項９の構成により、薄層成型体の磁性粉粒子が１０μｍ以下であるので、磁気特性に優れ、機械的強度に優れたマグネットブロックを得ることができる。
請求項１０の構成により、各層の積層方向と垂直方向に磁化されているので、エッジ部の型崩れを防止でき、寸法精度の高い高磁力なマグネットブロックを得ることができる。また、磁場中圧縮成型における制約も緩和される。
【０１１３】
請求項１１の構成により、各層の積層方向と水平方向に磁化されているので、特に１層目の磁気特性を高めることができ、高磁力のマグネットブロックを得ることができる。
【０１１４】
請求項１２の磁石ローラにより、低コストで磁気特性に優れた磁石ローラを得ることができる。
請求項１３の構成により、磁石ローラにおけるマグネットブロック外周側の層の磁気特性が内周側の層の磁気特性よりも高いので、高磁力の磁石ローラを低コストに得ることができる。
【０１１５】
請求項１４の構成により、磁石ローラにおけるマグネットブロック外周側の層の厚さが内周側の層の厚さよりも小さいので、外周側の層で高密度に磁性材料を充填でき、ローラ表面での高磁力を得ることができる。
【０１１６】
請求項１５の現像ローラにより、低コストで磁気特性に優れた現像ローラを得ることができる。
請求項１６の現像装置により、全濃度域にわたって良質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマグネットブロックの一例を示す断面図である。
【図２】そのマグネットブロック第１層を圧縮成形する様子を示す模式図である。
【図３】続いて第２層を圧縮成形する様子を示す模式図である。
【図４】図１のマグネットブロックを備える磁石ローラの一例を示す断面図である。
【図５】マグネットブロックの別例を示す断面図である。
【図６】第２実施形態の磁石ローラ体の側面図である。
【図７】その磁石ローラ体の斜視図である。
【図８】その磁石ローラ体に装着されるマグネットブロックの別例を示す側面図である。
【図９】マグネットブロックのさらに別の例を示す側面図である。
【図１０】マグネットブロックのさらに別の例を示す側面図である。
【図１１】マグネットブロックを圧縮成形する様子を示す模式図である。
【図１２】同じく、マグネットブロックを圧縮成形する様子を示す模式図である。
【図１３】熱可塑性樹脂の粒径が大きいマグネットブロックの構造を示す模式図である。
【図１４】熱可塑性樹脂粒子の粒径が磁性粉の１／１０以下であるマグネットブロックの構造を示す模式図である。
【図１５】マグネットブロックの強度試験の様子を示す模式図である。
【図１６】本発明が適用される現像装置の一例を示す断面構成図である。
【図１７】現像主極部の半値幅を説明するための模式図である。
【図１８】マグネットブロックの磁場中圧縮成型工法を示す模式図である。
【図１９】マグネットブロックのエッジ部型崩れを示す模式図である。
【図２０】エッジ部型崩れの要因を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１，１１ マグネットブロック
１ａ，１１ａ 薄層部分
２、５１ 円筒状マグネットロール
３，５２ 溝
４ 現像装置
１０，５０ 磁石ローラ体
２０ 感光体ドラム
４１ 現像ローラ
４３ 現像スリーブ
５３ 芯金
５４ マグネットブロック
６１，１０１ プレス金型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, a developing roller, and a magnet block.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 10-1335017
[Patent Document 2] JP-A-8-31677
In electrophotographic and other image forming methods using powder toner, magnetic brush development using a two-component developer is well known and widely used in image forming apparatuses such as copying machines, printers and facsimiles.
[0003]
In magnetic brush development, the developer is transported to the surface of the developer carrier, the developer is held in a brush shape (magnetic brush) and brought into contact with the image carrier, and an image carrier on which an electrostatic latent image is formed; The toner is selectively attached to the latent image surface by an electric field between the sleeve to which an electrical bias is applied and development is performed.
[0004]
The developer carrying member is usually configured as a cylindrical sleeve (developing roller), and a magnet body (magnet roller, magnet roller) that forms a magnetic field so as to cause the developer to rise on the sleeve surface. Provided inside. At the time of spike, the carrier spikes on the sleeve so as to follow the lines of magnetic force generated by the magnet roller, and the charged toner adheres to the carrier related to the spike. The magnet roller has a plurality of magnetic poles, and the magnets forming the respective magnetic poles are formed in a rod shape or the like. In particular, the magnet roller has a developing main magnetic pole that raises the developer in the developing region portion of the sleeve surface. When at least one of the sleeve and the magnet roller moves, the developer that has risen on the surface of the sleeve moves, and the developer conveyed to the developing area follows the magnetic field lines generated from the developing main magnetic pole. The developer chain spike comes into contact with the surface of the latent image carrier so as to bend, and the developer developer chain spike contacts the electrostatic latent image based on the relative linear velocity difference from the latent image carrier. Supply toner while rubbing each other. The developing area is a range in which the magnetic brush rises on the developer carrier and is in contact with the latent image carrier.
[0005]
In the conventional magnetic brush developing device, the developing conditions for increasing the image density and the developing conditions for obtaining a low-contrast image are not compatible, and both the high density portion and the low density portion are improved at the same time. Is difficult. That is, the development conditions for increasing the image density include (i) narrowing the development gap, which is the distance between the latent image carrier and the development sleeve, or (ii) widening the development region width. It is done. On the other hand, development conditions for obtaining a low-contrast image favorably include (i ′) widening the development gap or (ii ′) narrowing the development region width. That is, both development conditions are opposite and are incompatible, and it is generally difficult to obtain a good image by satisfying both conditions over the entire density range.
[0006]
For example, when importance is attached to a low-contrast image, an abnormal image referred to as “rear end white spot” is likely to occur, in which a white line cross section, a black solid, or a rear end part of a halftone solid image is white. In addition, a phenomenon has occurred in which a horizontal line of a grid image formed with the same width becomes thinner than a vertical line, or a small dot image such as one dot is not developed.
[0007]
To satisfy the development conditions for increasing the image density and the development conditions for obtaining a low-contrast image, which have been problems in the past, at high points in time, and to obtain a high-quality image over the entire density range The present applicant has previously proposed a developing method and a developing device (Japanese Patent Application No. 2000-29637).
[0008]
In the developing device previously proposed by the applicant of the present application, the half-value width of the main development pole portion (as shown in FIG. 17, the magnetic force in the normal direction: half the value of Br: the angle of the portion indicating 1/2 Br It is required that the width (referred to as half width) is narrower than before. Further, it is necessary that the magnetic flux density (the value of Br in FIG. 17) is higher than the conventional one. Furthermore, the accuracy of the main pole portion is required to be higher than that of the conventional developing roller.
[0009]
However, in order to achieve high magnetic characteristics and high accuracy of the developing roller main pole portion, it is difficult to realize with the conventionally used materials, roller configuration and manufacturing method. In particular, with respect to the magnet material, since it is difficult to achieve the requirements with a ferrite magnet generally used in the past, it is necessary to use a so-called rare earth magnet such as Ne—Fe—B for the main pole portion of the developing roller. Since the rare earth magnet is expensive, it is realistic to use a rare earth magnet only for the main pole portion of the developing roller (magnet roller) that requires high magnetic properties, and to use a ferrite magnet for the other poles.
[0010]
Sm—Co, NdFeB, and SmFeN rare earth magnets are well known as high magnetic force magnet materials, but Sm—Co is expensive and has a low material cost. Therefore, Nd—Fe—B materials and Sm—Fe—N materials are often used at present.
[0011]
Further, although there are isotropic and anisotropic materials in the magnet material, the anisotropic material can increase the magnetic force in terms of magnetic force. Usually, anisotropic materials are subjected to a magnetic field during molding to orient the magnets and increase the magnetic force. As a current high magnetic rare earth material, a highly anisotropic NdFeB material treated with hydrogen at a high temperature achieves the highest magnetic properties. For example, in the above Patent Documents 1 and 2, magnet materials and manufacturing methods are proposed.
[0012]
In order to obtain an arbitrary shape with the high magnetic rare earth material, it is necessary to use a plastic magnet kneaded with plastic resin.
There are three types of manufacturing methods for plastic magnet magnets: (1) injection molding, (2) extrusion molding, and (3) compression molding.
[0013]
In the injection molding method (1), since the dimensions are determined by the mold, high-precision molding is possible. However, since it is necessary to flow through the mold, it is necessary to increase the blending ratio of the resin. It is difficult to obtain a magnet with high magnetic force because the blending ratio cannot be increased.
[0014]
The extrusion molding method (2) is a method that is excellent in productivity because it is continuously molded, but the dimensional accuracy is less likely to be obtained as compared with injection molding. In addition, it is difficult to increase the blending ratio of magnets as in the injection molding method, and it is difficult to obtain a magnet with high magnetic force.
[0015]
The compression molding method (3) uses a powder compound, can reduce the compounding ratio of the resin, can increase the density, and can be expected to obtain the magnet with the highest magnetic force. However, in order to increase the density, it is necessary to increase the press pressure. At present, when a general epoxy compound is used as a compression molding compound, 100 kN / cm 2 The press pressure described above is required, and when a magnet block having a specific pole of a magnet roller is made, a press machine of 1000 kN class is required, and the apparatus becomes large. Moreover, it is necessary to increase the mechanical strength of the mold.
[0016]
In the compression molding method in a magnetic field, as shown in FIG. 18, a mold 101 is disposed between electromagnets 102 and 102, a magnetic field is applied between the electromagnets on both sides, and the magnets are oriented, but the generated magnetic field is a gap between the electromagnets. Depends on. Therefore, a higher magnetic force can be obtained as the gap is narrower. Conventionally, the gap value is about 10 mm. As a result, the plate pressure of the mold 101 cannot be increased, and there is a problem that the mold is damaged by a high press pressure. Therefore, it is preferable that the press pressure is low so that the mold is not damaged.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the molding is performed at a low press pressure, the shape of the edge portion of the molded product magnet 105 is likely to collapse as shown in FIG. As shown in FIG. 20, when the magnet powder filled in the mold 101 is compression-molded by the press machine 103, all of the pressure applied by the upper punch 103a (shown by a thick arrow in the figure) is the mold. This is because it is not transmitted to the pedestal (or lower punch) 101a and is dispersed also in the lateral direction, and it has been found that the edge portion tends to collapse as the thickness of the magnet block after completion of molding increases.
[0018]
If the magnet block loses its shape, there is a problem that the material remains in the mold, and the inside of the mold needs to be cleaned at the next molding, which reduces productivity.
In addition, when the magnet block is mounted on the magnet roller, there is a problem that it cannot be used as a position reference surface, and there is a problem that restrictions are imposed on the support member (grip) of the magnet block.
[0019]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional magnet block, and to provide a high magnetic force magnet block that prevents the deformation of the shape and a magnet roller using the same.
[0020]
It is also an object of the present invention to provide a developing device and an image forming apparatus that can obtain a high-quality image over the entire density range by a developing roller having high magnetic characteristics and high accuracy of the main pole portion.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a multilayer magnet block in which flat magnet moldings are laminated according to the present invention, wherein the outermost layer on at least one side of the multilayer structure has a thickness of 1/4 or less of the width. It is solved by being.
[0022]
Moreover, in order to solve the said subject, this invention proposes that the magnet of the said thin-layer molded object is not oriented.
Moreover, in order to solve the said subject, this invention proposes that the compounding ratio of the magnetic powder and binder resin contained in the said magnet molded object changes with layers.
[0023]
Moreover, in order to solve the said subject, this invention proposes that the magnetic characteristic of the said thin layer molded object is higher than the magnetic characteristic of the molded object of another layer.
In order to solve the above problems, the present invention proposes that the magnet molded body of each layer comprises at least magnetic powder, thermoplastic resin fine particles, and a fluidity imparting agent.
[0024]
In order to solve the above problems, the present invention proposes that the magnet molded body of each layer comprises magnetic powder, thermoplastic resin fine particles, a fluidity imparting agent, a pigment, a release agent, and a charge control agent. To do.
[0025]
Moreover, in order to solve the said subject, this invention proposes using anisotropic Nd-Fe-B type material as magnetic powder of the said magnet molding.
Moreover, in order to solve the said subject, this invention proposes that the average particle diameter of the said thermoplastic resin fine particle is 1/10 or less of the average particle diameter of the said magnetic powder.
[0026]
Moreover, in order to solve the said subject, this invention proposes that the magnetic powder particle of the said thin layer molded object is 10 micrometers or less.
In order to solve the above problems, the present invention proposes that the layers are magnetized in the direction perpendicular to the stacking direction.
[0027]
In order to solve the above problems, the present invention proposes that the layers are magnetized in the stacking direction and the horizontal direction.
Moreover, the said subject is a magnet roller which embed | buried the magnet block of any one of Claims 1-11 according to this invention in the ditch | groove provided in the axial direction in the outer peripheral surface of a cylindrical or column-shaped magnet roll. It is solved by.
[0028]
In order to solve the above problem, the present invention proposes that the magnet block has a magnetic property of the outer peripheral layer of the magnet roller higher than the magnetic property of the inner peripheral layer.
[0029]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention proposes that the magnet block has a smaller thickness of the outer peripheral layer of the magnet roller than the inner peripheral layer.
[0030]
Further, according to the present invention, the above problem is solved by a developing roller in which the magnet roller according to any one of claims 12 to 14 is disposed inside a nonmagnetic sleeve, and the magnet block is disposed at a developing pole. Is done.
[0031]
In addition, according to the present invention, the above problem is solved by a developing device including the developing roller according to claim 15.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a magnet block according to the present invention. The magnet block 1 shown in this figure has a two-layer structure including a first layer 1a and a second layer 1b. The first layer 1a is assumed to have a thickness d equal to or less than ¼ of a width w.
[0033]
The manufacturing method of the magnet block 1 of this example is demonstrated with reference to FIG.
In FIG. 2, a magnet 103 (for example, a mixture of magnetic powder and resin) is filled in a mold 103 disposed between two electromagnets 102 and 102 to which power is supplied from a power source 104, and a magnetic field is applied from both sides. The magnet material is pressurized by the press machine 103 to form the first layer 1a. As described above, the first layer 1a has a molding thickness: d of 1/4 or less of the width: w, so that the applied pressure is easily transmitted to the end of the molded product in the width direction. The part strength is improved. Here, the thickness: d is the size (height) in the pressing direction at the time of molding, and the width: w is the size in the direction orthogonal to the thickness: d.
[0034]
Subsequently, the magnet material (for example, a mixture of anisotropic magnetic powder and resin) to be the second layer 1b is filled on the first layer 1a, and the magnet material is applied by the press machine 103 with a magnetic field applied from both sides. The magnet block 1 having a two-layer structure including the first layer 1a and the second layer 1b is formed by applying pressure.
[0035]
In the magnet block 1 of this example, the thickness: d of the first layer 1a is ¼ or less of the width: w, and the strength of the edge portion is improved. And a high magnetic force magnet block can be obtained. In addition, no material remains in the mold and productivity is not reduced. Furthermore, there is no problem when it is used as a position reference surface when the magnet block is mounted on the magnet roller. Further, there is no increase in restrictions on the member (grip) that supports the magnet block 1.
[0036]
FIG. 4 shows an example of a magnet roller including the magnet block 1 of this example. A magnet roller 10 shown in this figure has a magnet block 1 embedded in a groove 3 of a substantially cylindrical magnet roller 2, and when this magnet roller is used as a developing roller (developing sleeve), it has a high magnetic force by a rare earth magnet. The magnet block 1 functions as a development main pole, and the magnet roller 2 is a portion (suctioning pole, conveyance pole, etc.) that forms magnetic characteristics other than the development main pole.
[0037]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the magnet block.
The magnet block 11 shown in this figure has a three-layer sandwich structure in which thin layer portions 11a and 11a are provided on both sides of a central layer 11b. As with the first layer 1a of the magnet block 1 in FIG. 1, the thin layer portions 11a and 11a on both sides have a thickness d during molding of ¼ or less of a width w.
[0038]
In the magnet block 11 of this example, the balance of the magnet block is improved by providing the thin layer portions 11a and 11a on both sides of the central layer 11b. Moreover, since the thin layer part 11a with improved edge portion strength is disposed on both sides of the magnet block, the edge portion strength on both sides of the block is improved.
[0039]
As shown in FIGS. 2 and 3, the magnet block 1 in FIG. 1 and the magnet block 11 in FIG. 5 form the magnet block 1 or 11 because the magnetic field direction is perpendicular to the stacking direction (the direction in which the layers are stacked). The magnet block 1 or 11 is disposed in the groove 3 of the magnet roller 2 so that the bonding surface of each layer faces the radial direction of the roller.
[0040]
By the way, although anisotropic magnetic powder shows higher magnetic force than isotropic magnetic powder, when compressing and molding a magnet block in a magnetic field using anisotropic magnet powder, the magnetic powder is molded in an oriented state. For this reason, the moldability is deteriorated and the shape of the magnet block edge portion is easily lost.
[0041]
Therefore, when molding the thin layer portion 1a or 11a in the magnet blocks 1 and 11 shown in FIG. 1 and FIG. 5, by performing compression molding in an unoriented state without applying a magnetic field, the effect of preventing loss of shape can be obtained. Can be improved.
[0042]
Specifically, when the thin layer portion 1a (11a) described in FIG. 2 is molded, the power supply from the power source 104 is cut off, and the thin layer portion 1a (11a) is compression molded without applying a magnetic field. To do. When forming the second layer 1b and the center layer 11b, compression molding is performed by applying a magnetic field.
[0043]
Further, by making the material distribution different between the first layer 1a and the second layer 1b in the magnet block 1, it is possible to easily set characteristics (strength, magnetic force, heat resistance, etc.) required for each layer. Become. Also, in the design of the magnetic waveform of the magnet block, it is possible to easily obtain an asymmetric waveform in the magnetic pole by applying a magnetic field after laminating by changing the mixing ratio of the magnet component and resin for each layer. There are also benefits such as being able to.
[0044]
The same applies to the magnet block 11, and the characteristics (strength, magnetic force, heat resistance, etc.) required for each layer can be easily set by varying the material distribution in each layer (thin layer portions 11a, 11a, central layer 11b). It becomes possible to do. Also, in the design of the magnetic waveform of the magnet block, it is possible to easily obtain an asymmetric waveform in the magnetic pole by applying a magnetic field after laminating by changing the mixing ratio of the magnet component and resin for each layer. There are also benefits such as being able to.
[0045]
By the way, when compressing and molding a magnet material, the higher the resin concentration, the stronger the binding force and the less likely it is that the molding will be lost. Therefore, by making the resin concentration of the thin layer portions (1a, 11a) of the magnet block larger than that of the other layers (1b, 11b), there is an effect in preventing the collapse of the molding. However, since the magnetic properties decrease as the resin concentration increases, if a large difference is made in the blending amount with other layers, the magnetic force differs in the stacking direction, and the magnetic flux density waveform is deformed. Therefore, it is preferable that the difference in the resin blending amount between the thin layer portions (1a, 11a) and the other layers (1b, 11b) is 50% or less. For example, when the blending amount of the thermoplastic resin is set to 2 to 10 wt% and the other layers (1 b and 11 b) are 5 wt%, the thin layer portions (1 a and 11 a) are 7.5 wt% at the maximum.
[0046]
In addition, by blending magnet powder, thermoplastic resin fine particles (10 μm or less) and a fluidity imparting material in the magnet molded body, the density can be improved as compared with the epoxy compound, and as a result, even at a low press pressure. Molding is possible and effective in preventing damage to the mold. Moreover, since the density can be increased, a magnetic block that does not lose its shape with a high magnetic force can be obtained because a large amount of magnetic material and resin component material can be filled.
[0047]
Furthermore, a magnet block that does not lose its shape with a high magnetic force can also be obtained when the magnet molding is composed of magnet powder, thermoplastic resin fine particles, fluidity imparting material, pigment, mold release agent, and charge control material.
[0048]
Thermoplastic resin fine particles are obtained by melting and kneading a mixture of resin, pigment, charge control agent, and release agent, which will be described later, with a heat kneader, a three-roll mill, etc., and then cooling and solidifying them. It can obtain by grind | pulverizing to a particle size of 1-50 micrometers with grinders, such as.
[0049]
When a thermoplastic resin is used, the material having a low softening point is re-aggregated even when pulverized, and it is difficult to obtain fine particles (10 μm or less). Therefore, re-aggregation after pulverization can be prevented by kneading the pigment (carbon black). The addition amount of the pigment is 1 to 20 wt%, preferably 5 to 10 wt%.
[0050]
A mold release agent (for example, wax) is added to improve mold release after molding. The addition amount is 1 to 20 wt%, preferably 2 to 10 wt%.
The fluidity-imparting agent is added to the pulverized (thermoplastic resin + pigment + charge control agent + release agent) to improve the fluidity. Thus, even when mixed with magnet powder, the fluidity is remarkably improved, uniform supply into the mold is possible, and a magnet block with no bias in density distribution can be obtained. Addition amount is 0.1 to 10 wt% with respect to (thermoplastic resin + pigment). Preferably it is 0.2-5 wt%.
[0051]
As the thermoplastic resin, styrene such as polystyrene, polychloroethylene, polyvinyltoluene and the like, and a substituted polymer thereof: styrene-P-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, Styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer Polymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile polymer, styrene-vinyl methyl ether polymer, styrene-vinyl Methyl ketone polymer, Styrene copolymers such as tylene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester copolymer, polymethyl methacrylate , Polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, polyvinyl butyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin, etc., but 85 to 95% of the total Is occupied by resin. In addition, 1 type, or 2 or more types of said material can be mixed and used.
[0052]
Examples of the pigment include the following materials, which can be used alone or in combination. Carbon black (oil furnace black, channel black, lamp black, acetylene black, etc.), cadmium yellow, mineral fast yellow, nickel titanium yellow, molybdenum orange, permanent orange, Bengala, cadmium red, methyl violet lake, cobalt blue, alkali blue, Pigments.
[0053]
As the charge control agent, nigrosine, a quaternary ammonium salt, a metal-containing azo dye, a salicylic acid complex compound, or the like can be used.
Release agents include synthetic waxes such as low molecular weight polyethylene and propylene, plant waxes such as cadilla wax, carnauba wax, rice wax, wax, jojoba oil, and animal waxes such as beeswax, lanolin, and whale wax. , Mineral waxes such as montan wax and ozokerite, oil-based waxes such as hydrogenated castor oil, hydroxystearic acid, fatty acid amide, phenol fatty acid ester, and the like can be used.
[0054]
As the fluidity-imparting agent, a lubricant such as silica, titanium oxide, aluminum oxide, Teflon (trade name), metal stearate, cerium oxide, talc and the like can be used.
[0055]
By the way, as the magnet powder used in the magnet blocks 1 and 11 shown in FIG. 1 and FIG. 4, anisotropic Nd—Fe—B magnet powder can be used. Thereby, a high magnetic force magnet block can be realized at a reduced cost. By using a plastic magnet in which a plastic resin is kneaded with this Nd—Fe—B magnet powder, it becomes easy to obtain an arbitrary shape.
[0056]
Further, when a thermoplastic resin is used in the magnet blocks 1, 11, the average particle diameter of the thermoplastic resin is reduced to 1/10 or less of the average particle diameter of the magnet particles, whereby heat is generated in the gaps between the magnet particles. The plastic resin fine particles are filled, and the effect of filling the voids appears. Although the size of the magnet particles varies depending on the material, the average particle diameter of the Nd—Fe—B-based material subjected to the high-temperature hydrogen heat treatment described above is 100 to 120 μm. At this time, if a thermoplastic resin of 10 to 12 μm or less is used, the density increases and the magnetic properties are improved.
[0057]
In the magnet blocks 1 and 11, the magnetic powder particles in the thin layer portion 1a or 11a are preferably 10 μm or less.
When forming a high magnetic force magnet block, it is preferable to use an anisotropic Nd—Fe—B-based material as described above. This material has a magnet powder average particle size of 100 to 120 μm. It has been found that the smaller the particle size, the better the binding force.
[0058]
Anisotropic Sm—Fe—N has an average particle size of about 2 μm, and a (BH) max of 8 to 10 MGOe is obtained. Even if it is used for the thin layer portion 1a or 11a, the magnetic flux density is low. There is no effect on the drop or magnetic flux density waveform. However, the thickness of the thin layer portion is a case of 1/4 or less of the width (mold width) at the time of molding.
[0059]
By the way, in the said magnet blocks 1 and 11, it is good also considering the thin layer part 1a or 11a as a nonmagnetic material.
That is, the thin layer portion is a molding layer that applies a molding pressure uniformly to the adjacent magnet layers (1b, 11b), and is a molding layer that places importance on binding properties. It is desirable to use a thermoplastic resin for these materials. When the other layers (1b, 11b) are molded, since the thin layer portion is a thermoplastic resin, there is a merit that the resin is softened and melted so that the interfacial adhesion with the other layer becomes strong. From the viewpoint of adhesive properties, it is advantageous to make the thin layer portion only the resin material component. In particular, it is advantageous in terms of adhesive strength to use the same component as the resin component of the adjacent magnet layer.
[0060]
As described with reference to FIGS. 2 and 3, the magnet blocks 1 and 11 are magnet blocks that are multilayer-formed in a direction perpendicular to the magnetization direction. That is, in compression molding in a magnetic field, the method of arranging the magnetic poles of the coil at right angles to the pressing direction and applying a magnetic field to the molded body is the most efficient, and the first layer relieves the pressing pressure acting on the second layer. The effect can be exhibited as a molding layer. Thereby, shape loss of a molded object edge part can be prevented and the high magnetic force magnet block with a high dimensional accuracy can be obtained. In addition, restrictions on compression molding in a magnetic field are eased.
[0061]
A developing roller excellent in shape stability with high magnetic force can be realized by adopting a developing roller (sleeve) as a magnet roller using the magnet block having the above-described configuration. In addition, in a developing device including the developing roller, a high-quality image can be obtained over the entire density range due to high magnetic characteristics and high accuracy of the main pole portion.
[0062]
Examples and comparative examples of the magnet block of this embodiment will be described below.
[0063]
<Example 1>
Anisotropic Nd-Fe-B magnet powder manufactured by Aichi Steel Corporation: MFP-12, 3 parts by weight of thermoplastic resin having the following components and blending ratios are blended with 97 parts by weight, and dispersed into a compound material by stirring and dispersing. did. The MFP-12 used had an average particle size of 102 μm, the thermoplastic resin had a softening point of 75 ° C., and an average particle size of 8.5 μm.
-Thermoplastic resin: (1) Polyester resin: 79 parts by weight,
(2) Styrene acrylic tree: 7 parts by weight
・ Pigment: Carbon black ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 7 parts by weight
・ Charge control agent: zirconium salicylate 0.9 parts by weight
·Release agent:
Carnauba wax and rice wax blend, 4.3 parts by weight
・ Fluidity imparting agent: Hydrophobic silica ... 1.2 parts by weight
[0064]
The obtained compound was filled in a mold having a size of 2.3 mm in width, 0.9 mm in height, and 306 mm in length, and a DC electric field was applied so that a magnetic field of 15,000 (Oe) was generated, 4.5 ton / cm at room temperature with magnetic field applied 2 Was applied to form a magnetic field, and a first thin layer magnet having a thickness of 0.5 mm was formed. At this time, the magnetic field direction was the width direction of the thin-layer magnet, and the transverse magnetic field forming method as shown in FIGS.
Next, the depth of the mold is changed to a height of 4.0 mm (substantially 3.5 mm because there is a 0.5 mm mug), filled with the same material, and molded under the same conditions as the first layer. It was. The size of the obtained magnet is 2.3 mm in width, 2.2 mm in height, 306 mm in length, and the density is 5.5 g / cm. 3 Met.
After heat treatment at 90 ° C. for 30 minutes, pulse wave magnetization was performed in a 25 T generated magnetic field to complete the molding of the rare earth magnet block. The shape of the rare earth magnet block facing the press was not observed, and the target dimensions were finished.
When the (BH) max of the obtained rare earth magnet block was determined with a VSM measuring machine, it was 14.5 (MGOe).
The magnet block was embedded and fixed to the developing pole of a 16 mmφ (sleeve diameter) magnet roller. The fixing was performed using a cyanoacrylate adhesive. At this time, the installation direction was changed so that the width direction of 2.3 mm was the height direction.
In this example, a magnetic flux density of 105 mT was obtained.
[0065]
<Example 2>
Aichi Steel's anisotropic Nd-Fe-B magnet powder: MFP-12, 92.5 parts by weight, and 7.5 parts by weight of thermoplastic resin with the following components and blending ratio are mixed and stirred. And it was used as a compound material. The MFP-12 used had an average particle size of 102 μm, the thermoplastic resin had a softening point of 75 ° C., and an average particle size of 8.5 μm.
[0066]
-Thermoplastic resin: (1) Polyester resin: 79 parts by weight
(2) Styrene acrylic tree: 7 parts by weight
・ Pigment: Carbon black ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 7 parts by weight
Charge control agent: zirconium salicylate 0.9 parts by weight
·Release agent:
Carnauba wax and rice wax blend: 4.3 parts by weight
・ Fluidity imparting agent: Hydrophobic silica ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1.2 parts by weight
The obtained compound was filled in a mold having a size of 2.3 mm in width, 0.9 mm in height, and 306 mm in length, and a DC electric field was applied so that a magnetic field of 15,000 (Oe) was generated, 4.5 ton / cm at room temperature with magnetic field applied 2 The press pressure was applied to form a magnetic field to form a first thin layer mug with a thickness of 0.5 mm. At this time, the magnetic field direction was the width direction of the mag, and the transverse magnetic field forming method as shown in FIGS.
Next, the depth of the mold is changed, the height is set to 4.0 mm (substantially 3.5 mm because there is a 0.5 mm magnet), and the same material as in Example 1 is filled, and 15,000 (Oe A DC electric field is applied so that a magnetic field of 4 2 The press pressure was applied, magnetic field molding was performed, and molding was performed. The dimensions of the obtained magnet are 2.3 mm wide, 2.3 mm high, 306 mm long, and the density is 5.1 g / cm. 3 Met.
After heat treatment at 90 ° C. for 30 minutes, pulse wave magnetization was performed in a 25 T generated magnetic field to complete the molding of the rare earth magnet block. The shape of the rare earth magnet block facing the press was not observed, and the target dimensions were finished.
When the (BH) max of the obtained rare earth magnet block was determined with a VSM measuring machine, it was 14.5 (MGOe).
The magnet block was embedded and fixed to the developing pole of a 16 mmφ (sleeve diameter) magnet roller. The fixing was performed using a cyanoacrylate adhesive. At this time, the installation direction was changed so that the width direction of 2.3 mm was the height direction.
In this example, a magnetic flux density of 105 mT was obtained.
<Comparative example>
[0067]
The compound material used in Example 1 is filled in a mold having a width of 2.3 mm, a height of 4.0 mm, and a length of 306 mm, and a magnetic field of 15,000 (Oe) is generated. Apply a DC electric field so that it is 4.5 ton / cm at room temperature with a magnetic field applied. 2 A magnetic field was formed by a transverse magnetic field molding method as shown in FIGS.
The dimensions of the obtained magnet are 2.3 mm in width, 2.3 mm in height, 306 mm in length, and the density is 5.3 g / cm. 3 Met.
After heat treatment at 90 ° C. for 30 minutes, pulse wave magnetization was performed in a 25 T generated magnetic field to complete the molding of the rare earth magnet block. When the (BH) max of the rare earth magnet block was obtained with a VSM measuring machine, it was 14.5 (MGOe), but some deformation was observed on the press facing surface, particularly in the corner.
The magnet block was embedded and fixed to the developing pole of a 16 mmφ (sleeve diameter) magnet roller. The fixing was performed using a cyanoacrylate adhesive. At this time, the installation direction was changed so that the width direction of 2.3 mm was the height direction.
In this comparative example, a magnetic flux density of 105 mT was obtained.
[0068]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 6 and 7, the magnet roller 50 in the second embodiment includes a cylindrical magnet roll 51 in which a core metal 53 is fitted, and a high magnetic force magnet (developing pole magnet block) constituting a main pole portion. ) 54.
[0069]
The cylindrical magnet roll 51 of this example is a part that forms magnetic characteristics other than the main developing pole when the magnet roller 50 is used as a developing roller, and is manufactured by injection molding or extrusion molding. There are a method of forming the groove 52 for arranging the magnet block 54 at the time of molding the magnet roll and a method of forming by machining after the molding. The material of the magnet roll 51 is not particularly limited, but a so-called plastic magnet or rubber magnet in which a polymer compound is mixed with magnetic powder is often used. Sr ferrite or Ba ferrite is used as the magnetic powder, and PA (polyamide) material such as 6PA or 12PA is used as the polymer compound, EEA (ethylene / ethyl copolymer) or EVA (ethylene / vinyl copolymer). Ethylene compounds, chlorine materials such as CPE (chlorinated polyethylene), and rubber materials such as NBR can be used.
[0070]
In this example, a cylindrical magnet roll is used, but a structure in which a piece-shaped ferrite magnet is bonded onto the core metal 53 can also be used. However, when considering the production process, it is more desirable to form the groove 52 in a part of the roll-shaped magnet than the method of pasting the magnets after piece-molding and bonding them.
[0071]
When the magnet roll 51 is about 300 mm long, the magnet block 54 needs to be long and have a high magnetic force. In addition to a ferrite magnet that has been generally used in the past, a rare earth magnet with high magnetic properties is required. Is effective. As a molding method, a sintered magnet block, a plastic magnet block molded by extrusion molding or injection molding, a magnet block by compressing and molding magnetic powder and a binder in a mold, and the like can be considered. However, it is desirable to obtain it by compression molding in order to satisfy the long, high magnetic force and uniform accuracy.
[0072]
The compression molding magnet block increases the compression ratio of the magnet powder and the compression molding pressure increases, and even if the particle size is selected, it is difficult to compress to a high density. By making the block, a block having high density and good moldability can be obtained. When obtaining rare earth magnet blocks by compression molding, there are two methods: compression molding using isotropic magnet powder and compression molding while applying a magnetic field using anisotropic magnet powder. Laws can also be adopted. However, since anisotropic materials have higher magnetic properties, using anisotropic magnetic powder is effective in obtaining high magnetic properties.
[0073]
As is apparent from FIG. 6, the outermost magnet molded body {circle around (1)} in the magnet block 54 is a thin layer molded body whose thickness is ¼ or less of the width. Thereby, the shape loss of the edge part at the time of compression molding can be prevented. In addition, although the rare earth magnet block of 5 layers was illustrated in this example, the number of layers is not limited to this.
[0074]
By the way, since rare earth magnet powder is expensive, a ferrite type conventionally used for some layers of the multilayer structure, for example, the second and third layers on the inner circumferential side of the roller as in the magnet block 54B shown in FIG. By using materials with different magnetic properties in each layer, such as using a magnet (mainly strontium ferrite or baium ferrite) and using a rare earth magnet for the first layer on the outer circumference of the roller, the first layer side of the magnet block ( The outer surface of the magnet roller has an apparently higher magnetic force than that of the magnet block, and an inexpensive magnet block with a high magnetic force can be obtained. The number of layers is not limited to three. For example, a five-layer structure including three layers of ferrite and two layers of rare earth magnets may be used.
[0075]
By the way, when magnets are formed in multiple layers, the number of steps during molding increases as the number of layers increases, and the moldability is inferior compared to the case where the number of layers is small. However, if the magnet layer is thinner, a dense layer can be obtained with a low compression molding pressure. Therefore, by changing the layer thickness between the inner layer and the outer layer of the roller and reducing the outer layer thickness, the magnet packing density near the roller surface can be increased, and a magnet block with good formability and high magnetic force can be obtained. In this case, if an inexpensive material (for example, a ferrite magnet such as strontium ferrite or baium ferrite) is used as the material of the layer inside the roller, the cost can be further reduced.
[0076]
FIG. 9 is a side view showing an example of a magnet block in which the layer thickness is changed between the inner layer and the outer layer of the magnet body roller. The magnet block 54C shown in this figure has a three-layer structure of (1) to (3) layers, and a rare earth magnet is used for each layer. However, the thickness of each layer has a relationship of (3)>(2)> (1). Thus, by reducing (thinning) the layer thickness on the roller outer peripheral side, it is possible to increase the magnet packing density in the vicinity of the roller surface, and to obtain a magnet block with good moldability and high magnetic force.
[0077]
FIG. 10 is a side view showing an example of a magnet block in which the layer thickness is changed between the inner layer and the outer layer of the magnet body roller, and the material is different between the inner layer and the outer layer. The magnet block 54D shown in this figure has a three-layer structure of (1) to (3) layers, and the thickness of each layer is in the relationship of (3)>(2)> (1). In addition, low-cost ferrite magnets (mainly strontium ferrite or baium ferrite) are used for the innermost (3) thick layer, and rare earth magnets are used for the (1) and (2) layers on the outer roller side. ing. Thereby, the cost is reduced while obtaining a high magnetic force on the surface of the magnet roller. Of course, by reducing (thinning) the layer thickness on the outer peripheral side of the roller, the magnet packing density near the roller surface can be increased, and a magnet block with good moldability and high magnetic force can be obtained. In the example of FIG. 6, the materials of the (1) layer and (2) layer are the same, but the materials of all of the (1) to (3) layers can be different.
[0078]
Each of the magnet blocks in FIGS. 8 to 10 is a thin layer molded body in which the thickness of the first layer (1), which is the outermost layer when mounted on a magnet roller, is ¼ or less of the width. Thereby, the shape loss of the edge part at the time of compression molding can be prevented.
[0079]
11 and 12 are schematic views showing how the magnet block is compression-molded. Here, the case where the magnet block 54 shown in FIG. 6 is formed will be described.
First, as shown in FIG. 11, magnet powder (in this case, rare earth magnet powder) is set in the mold 61, and the magnet powder is compressed by a press to form a magnet layer 54a constituting the magnet block 54. Magnet powder is set in the same manner on the formed magnet layer 54 a and compressed by the press machine 62. FIG. 8 shows a state where up to the third layer is formed in this way.
[0080]
When forming the magnet block in this way, if the press direction and the orientation (= magnetization) direction of the magnet powder are the same, the distance between the press machine 62 and the die 61 is short and the degree of orientation is high in the first layer. . As the distance between the press layer and the die increases as the second layer and the third layer, the degree of orientation between the layers varies, but the first layer is on the surface side (outer peripheral side) of the magnet roller. By arranging, a magnetic force that is apparently stronger than the magnetic force of the magnet block can be obtained. For example, if a magnet block of (BH) max 12 [MGOe] is formed so that the first layer comes to the roller surface side, a magnetic force equivalent to (BH) max 13 [MGOe] is applied to the roller surface. I was able to get it. That is, the block 54 is arranged in the groove 52 (FIG. 7) of the magnet body roller so that the first layer of the magnet layer 54a shown in FIG. 12 becomes the layer 1 of the magnet block 54 in FIG. To do.
[0081]
By the way, it is difficult to fill the magnet block with high density even if only the magnetic powder is compression-molded, and the strength becomes weak. For this reason, by adding the thermoplastic resin particles and the fluidity-imparting agent, the fluidity of the magnetic powder is improved and it can be filled with high density. Furthermore, by adding a fluidity-imparting agent to thermoplastic resin particles, such as toner, and forming it from a binder containing a pigment, wax, and charge control agent inside, the magnetic powder at the time of block processing Since the orientation can be increased, a high magnetic force can be obtained.
[0082]
As a binder, a charge control agent (CCA), a pigment, and a low softening point substance (WAX) are dispersed and mixed in a resin such as polyester or polyol, and a substance such as silica or titanium oxide is externally added around the resin, and its flow It is the one that has improved the nature. This is the same as the so-called toner. The binder is produced by a conventional pulverization method or a polymerization method such as an emulsion or suspension polymerization method.
[0083]
Examples of WAX include paraffin wax, polyolefin wax, Fischertropic wax, amide wax, higher fatty acid, ester wax and derivatives thereof, or graft / block compounds thereof. Further, such WAX is preferably added to the toner in an amount of about 5 to 30% by weight. In the case of heating, WAX oozes out from the inside when the binder melts, and can further improve the orientation of the magnetic powder.
[0084]
Examples of the external additive include aluminum oxide, titanium oxide, strontium titanate, cesium oxide, magnesium oxide, chromium oxide, tin oxide, zinc oxide and other metal oxides, nitrides such as silicon nitride, and carbides such as silicon carbide. And metal salts such as calcium sulfate, barium sulfate and calcium carbonate, fatty acid metal salts such as zinc stearate and calcium stearate, carbon black and silica. The particle size of the external additive is usually in the range of 0.1 to 1.5 μm, and the addition amount is 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.05 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the toner particles. 5 parts by weight are used. These external additives may be used alone or in combination. Moreover, it is more preferable to use those external additives that have been subjected to a hydrophobic treatment. The external additive can increase the fluidity of the binder and increase the packing density of the powder when the magnetic powder is mixed. Examples of the pigment include carbon black, phthalocyanine blue, quinacrine, carmine and the like. The pigment can play a role of a marker when evaluating the mixed state and dispersed state of the magnetic powder and the binder in the magnet block, and is effective in quality control.
[0085]
Examples of the magnetic powder include conventionally used ferrite magnets such as Ba ferrite and Sr ferrite, and rare earth magnets such as Sm-Fe-N and Nd-Fe-B, but anisotropic Nd-Fe. -B-based material has the highest magnetic properties and is effective for forming a high magnetic force magnet block.
[0086]
As described above, the magnet block has higher magnetic properties when the content of the magnetic powder is higher. When forming a block by compression molding, it is possible to increase the content of magnetic powder, but if the content is high, the mechanical strength becomes very weak. Therefore, by increasing the content of magnetic powder only in the layer on the side of the magnet block that requires a high magnetic force (layer on the outer periphery of the roller), and increasing the content of the binder in the other layer, the apparent magnetic force A magnet block having a high mechanical strength and a relatively high mechanical strength can be obtained. In addition, since rare-earth magnet powder is expensive, for example, rare-earth magnet powder is used for the layer on the side where high magnetic force is required, and ferrite magnet powder is used for the layer on the other side. You can also plan.
[0087]
When the magnet block is compression molded from only magnetic powder or a material having a very high magnetic powder content, the mechanical strength becomes very weak. That is, the thermoplastic resin serves as an adhesive between the magnetic powders. However, if the particle size of the thermoplastic resin R is large as shown in FIG. 13, the resin particles do not sufficiently spread around the magnetic powder M. . For this reason, the binding between the magnetic powders becomes weak, the magnet block itself has a lot of voids, and the density cannot be increased, and even if a thermoplastic resin is added, only a magnet block with low mechanical strength can be produced. Therefore, as shown in FIG. 14, even when the blending ratio of the magnetic powder and the binder is changed by making the particle size of the thermoplastic resin particle R 1/10 or less that of the magnetic powder M, the resin particle R becomes the magnetic powder. It is possible to obtain a magnet block that spreads sufficiently around M and has high mechanical strength.
[0088]
As described above, a magnet block having a high magnetic powder content can be provided at a low cost by arranging a layer having a high magnetic powder content on the outer peripheral surface side of the magnet roller. The magnet roller thus obtained can be used as, for example, a developing roller, a cleaning roller, or a magnetic brush charging roller incorporated in an electrostatic copying machine.
[0089]
Examples and comparative examples of the magnet block of the second embodiment will be described below.
To summarize the common parts of each example, 93 parts by weight of anisotropic Nd-Fe-B magnet powder (MFP-12) manufactured by Aichi Steel Co., Ltd. was blended with 7 parts by weight of fine particles having the following components / blending ratio. Then, it was stirred and dispersed to obtain a compound material. The average particle size of the used MFP-12 is about 102 μm, and the softening point of the thermoplastic resin is 67 ° C.
-Thermoplastic resin: (1) Polyester resin: 79 parts by weight
(2) Styrene acrylic resin 7 parts by weight
・ Pigment: Carbon black ... 7.6 parts by weight
-Charge control agent: Zirconium salicylate-0.9 parts by weight
·Release agent
Carnauba wax and rice wax blend: 4.3 parts by weight
・ Fluidity imparting agent: Hydrophobic silica ・ ・ ・ ・ 1.2 parts by weight
The magnet powder and the compound material were filled in a mold, a direct current electric field was applied so that a magnetic field of 13,000 (Oe) was generated, and pressure was applied at room temperature in a magnetic field application state to perform magnetic field molding. Each of the obtained magnet blocks had a shape of width 4.9 mm × height × 2.4 mm × length 300 mm. After heat treatment at 90 ° C. for 30 minutes, pulse wave magnetization was performed with a generated magnetic field of 25 (T) to complete the molding of the magnet block.
[0090]
<Example 1>
The thermoplastic resin in the compound material has an average particle size of about 10.1 μm (about 1/10 of the magnet powder), and has a shape of width 4.9 mm × height 0.5 mm × length 300 mm. And press pressure 5 [ton / cm 2 ], And this was repeated 5 times to obtain a magnet block.
[0091]
<Example 2>
The thermoplastic resin in the compound material has an average particle diameter of about 10.1 μm, and the press pressure is 4 [ton / cm so that the width is 4.9 mm × the height is 0.3 mm × the length is 300 mm. 2 ] And this was repeated twice. After that, press pressure 7 [ton / cm so that the height becomes 0.7 mm on this block 2 ], And this was repeated three times to obtain a magnet block.
[0092]
<Comparative Example 1>
The thermoplastic resin in the compound material has an average particle size of about 20.4 μm (about 1/5 of the magnet powder), and has a shape of width 4.9 mm × height 0.5 mm × length 300 mm. And press pressure 5 [ton / cm 2 ], And this was repeated 5 times to obtain a magnet block.
[0093]
<Comparative example 2>
The thermoplastic resin in the compound material has an average particle size of about 12.5 μm (about 1/8 of the magnet powder), and has a shape of width 4.9 mm × height 0.5 mm × length 300 mm. And press pressure 5 [ton / cm 2 ], And this was repeated 5 times to obtain a magnet block.
[0094]
<Comparative Example 3>
The thermoplastic resin in the compound material has an average particle size of about 20.4 μm, and the press pressure is 10 [ton / cm so that the width is 4.9 mm × height 2.4 mm × length 300 mm. 2 The magnet block was obtained by compression molding.
[0095]
Using the magnet blocks of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2 and 3, the density and (BH) max were measured, and then a strength test was performed. The strength test is a pressure / pulsation test with a push / pull gauge (20N). The tip is applied to a magnet and the pressure is manually increased to 16N. The pressure at which the fracture occurs is evaluated, and the force at that time is defined as the magnet strength ( Since a gauge with a maximum of 20N was used, the upper limit of pressure was 16N). The state of the strength test is shown in FIG. As shown in this figure, the magnet block is placed on two fulcrums, and its central portion is pressurized by a push / pull gauge.
[0096]
When the magnet block is disposed in the groove portion of the high magnetic force developing roller, the required magnetic characteristics are required to be (BH) max: 13 [MGOe] or more, and the magnet block is taken out from the mold and conveyed to be disposed in the roller groove portion. In order to achieve this, it is known that a strength of 10 [N] or more is required in the applied pressure.
[0097]
The determination results when the magnet blocks of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2 and 3 are used for a predetermined high magnetic force developing roller are summarized in Table 1 below.
[0098]
[Table 1]
[0099]
Finally, a developing device capable of mounting the magnet block and the magnet roller of the first and second embodiments will be described.
As shown in FIG. 16, a developing roller 41, which is a developer carrying member, is disposed in the developing device 4 so as to be close to the photosensitive drum 20 of the image forming apparatus. A developing region where the body drum and the magnetic brush come into contact is formed. In the developing roller 41, a developing sleeve 43 formed of a nonmagnetic material such as aluminum, brass, stainless steel, or conductive resin in a cylindrical shape is rotated clockwise in the drawing by a rotation driving mechanism (not shown). Yes.
[0100]
A doctor blade 45 that regulates the height of the developer chain spike, that is, the amount of developer on the developing sleeve, is installed on the upstream side of the developing area in the developer transport direction (clockwise as viewed in the figure). ing. Further, a screw 47 for pumping up the developer in the developing device casing 46 to the developing roller 41 while stirring the developer is installed in a region opposite to the photosensitive drum of the developing roller.
[0101]
In the sleeve 43 of the developing roller, a magnet roller body (magnet roller) 10 or 50 that forms a magnetic field so as to cause the rising of the developer on the peripheral surface of the developing sleeve 43 is provided in a fixed state. The carrier of the developer rises in a chain shape on the developing sleeve 43 so as to follow the normal magnetic line of force emitted from the magnet roller body 10 or 50, and the charged toner is applied to the carrier that has the spike shape in the chain shape. Is attached to form a magnetic brush. The magnetic brush is transferred in the same direction as the developing sleeve 43 (clockwise as viewed in the figure) by the rotation of the developing sleeve 43.
[0102]
The magnet roller body 10 or 50 has a plurality of magnetic poles. A development pole that causes the developer region to rise in the development region by the magnet block 54 (or 1, 11), a pumping pole for pumping the developer onto the sleeve 43 facing the screw 47, and the pumped development A transport pole for transporting the developer to the development region, and a magnetic pole for transporting the developer in the post-development region.
[0103]
In the developing device 4 of this example, a high-quality image can be obtained over the entire density range by the developing roller 41 having high magnetic properties by the magnet block 54 (or 1, 11) and high accuracy of the main pole portion.
[0104]
This developing device can be used for an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, or the like. Since the configuration of each part of the image forming apparatus other than the developing device can be the same as that conventionally known, illustration and description are omitted.
[0105]
As mentioned above, although this invention was demonstrated by the example of illustration, this invention is not limited to this. For example, the number of magnet block layers and the thickness of each layer can be set as appropriate. Further, the material of each layer of the magnet block can be appropriately set within the scope of the present invention.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the magnet block of the present invention, the outermost layer on at least one side of the multilayer structure is a thin layer molded body having a thickness of ¼ or less of the width. It is easily transmitted to the end portion in the width direction of the block, and as a result, the edge portion strength is improved. Therefore, the shape of the magnet block is prevented from being lost, and a high magnetic force magnet block with high dimensional accuracy can be obtained. In addition, no material remains in the mold and productivity is not reduced. Furthermore, there is no problem when it is used as a position reference surface when the magnet block is mounted on the magnet roller. Further, there is no increase in restrictions on the member (grip) that supports the magnet block.
[0107]
According to the configuration of the second aspect, since the magnet of the thin-layer molded body is not oriented, it is possible to improve the effect of preventing deformation.
According to the configuration of claim 3, the blending ratio of the magnetic powder and binder resin contained in the magnet molding is different depending on the layer.
[0108]
With the configuration of the fourth aspect, it is possible to easily set characteristics (strength, magnetic force, heat resistance, etc.) required for each layer. In addition, the design of the magnetic force waveform of the magnet block is improved.
[0109]
According to the configuration of claim 5, since the magnet molded body of each layer is composed of at least magnetic powder, thermoplastic resin fine particles, and a fluidity imparting agent, the magnetic powder is filled with a high density and has excellent magnetic properties and mechanical strength. An excellent magnet block can be obtained.
[0110]
According to the configuration of the sixth aspect, the magnet molded body of each layer includes magnetic powder, thermoplastic resin fine particles, a fluidity imparting agent, a pigment, a release agent, and a charge control agent. Obtainable.
[0111]
According to the seventh aspect of the present invention, since an anisotropic Nd—Fe—B-based material is used as the magnetic powder of the magnet molded body, a magnet block having excellent magnetic properties can be obtained.
According to the configuration of the eighth aspect, since the average particle diameter of the thermoplastic resin fine particles is 1/10 or less of the average particle diameter of the magnetic powder, the thermoplastic resin is sufficiently settled with the magnetic powder, and has excellent magnetic characteristics, A magnet block with excellent mechanical strength can be obtained.
[0112]
According to the structure of the ninth aspect, since the magnetic powder particles of the thin layer molded body are 10 μm or less, a magnet block having excellent magnetic properties and excellent mechanical strength can be obtained.
According to the configuration of the tenth aspect, since the layers are magnetized in the direction perpendicular to the stacking direction of each layer, the edge portion can be prevented from being deformed, and a high magnetic force magnet block with high dimensional accuracy can be obtained. In addition, restrictions on compression molding in a magnetic field are eased.
[0113]
According to the structure of the eleventh aspect, since each layer is magnetized in the laminating direction and the horizontal direction, the magnetic characteristics of the first layer can be particularly improved, and a high magnetic force magnet block can be obtained.
[0114]
According to the magnet roller of the twelfth aspect, a magnet roller having excellent magnetic properties can be obtained at low cost.
According to the structure of the thirteenth aspect, the magnetic properties of the magnet block outer peripheral layer in the magnet roller are higher than the magnetic properties of the inner peripheral layer, so that a high magnetic force magnet roller can be obtained at low cost.
[0115]
According to the configuration of the fourteenth aspect, since the thickness of the magnet block outer peripheral side of the magnet roller is smaller than the thickness of the inner peripheral side layer, the magnetic material can be filled with high density in the outer peripheral layer, High magnetic force can be obtained.
[0116]
According to the developing roller of the fifteenth aspect, it is possible to obtain a developing roller having excellent magnetic properties at low cost.
With the developing device according to the sixteenth aspect, a good quality image can be obtained over the entire density range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a magnet block according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a state in which the magnet block first layer is compression-molded.
FIG. 3 is a schematic view showing how the second layer is subsequently compression-molded.
4 is a cross-sectional view showing an example of a magnet roller including the magnet block of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of a magnet block.
FIG. 6 is a side view of a magnet roller body according to a second embodiment.
FIG. 7 is a perspective view of the magnet roller body.
FIG. 8 is a side view showing another example of a magnet block mounted on the magnet roller body.
FIG. 9 is a side view showing still another example of the magnet block.
FIG. 10 is a side view showing still another example of the magnet block.
FIG. 11 is a schematic diagram showing how a magnet block is compression-molded.
FIG. 12 is a schematic view showing a state in which a magnet block is compression-molded in the same manner.
FIG. 13 is a schematic view showing the structure of a magnet block having a thermoplastic resin having a large particle size.
FIG. 14 is a schematic view showing the structure of a magnet block in which the particle diameter of thermoplastic resin particles is 1/10 or less of the magnetic powder.
FIG. 15 is a schematic view showing a state of a strength test of a magnet block.
FIG. 16 is a cross-sectional configuration diagram illustrating an example of a developing device to which the present invention is applied.
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a half-value width of a development main pole portion.
FIG. 18 is a schematic view showing a magnet block compression-molding method in a magnetic field.
FIG. 19 is a schematic diagram showing the shape failure of the edge portion of the magnet block.
FIG. 20 is a schematic diagram for explaining a cause of edge portion shape collapse.
[Explanation of symbols]
1,11 Magnet block
1a, 11a Thin layer part
2, 51 Cylindrical magnet roll
3,52 groove
4 Development device
10, 50 Magnet roller body
20 Photosensitive drum
41 Developing roller
43 Development Sleeve
53 Core
54 Magnet block
61,101 Press mold
