JP2007042816A - 圧縮成形用磁石コンパウンド、長尺磁石成形体、マグネットローラ、現像剤担持体、現像装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺に成形しても、高強度及び高磁力を有すると共に、磁石成形体内及び結合樹脂ロット間での磁力のばらつきを小さくした圧縮成形磁石とすることができる圧縮成形用磁石コンパウンドを提供する。
【解決手段】磁性粉１と結合樹脂粒子２とを有する圧縮成形用磁石コンパウンド３において、該結合樹脂粒子２の体積平均粒径と個数平均粒径との比が１．１〜１．３以下であるものとする。前記結合樹脂粒子２の体積平均粒径は、好ましくは、３〜７μｍであり、且つ、前記圧縮成形用磁石コンパウンド３における微粉含有率は、好ましくは、１０％以下である。また、前記結合樹脂粒子２の配合比は、好ましくは、４〜１０重量％である。また、前記圧縮成形用磁石コンパウンド３に含有される前記磁性粉１を角のとれた平均粒径１００〜２００μｍの磁性粉で構成して、前記圧縮成形用磁石コンパウンド３のかさ密度を３．２〜３．９ｇ／ｃｍ³ とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置において用いられるマグネットローラに埋設する長尺磁石成形体を成形するための圧縮成形用磁石コンパウンド、該圧縮成形用磁石コンパウンドで成形された長尺磁石成形体、該長尺磁石成形体を埋設させたマグネットローラ、該マグネットローラを有する現像剤担持体、該現像剤担持体を有する現像装置、該現像装置を有するプロセスカートリッジ、及び、該プロセスカートリッジを有する画像形成装置に関する。

近年、注目されるようになってきた「トナー及び磁性粒子からなる二成分現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する高機能現像装置」（以下、「ＳＬＩＣ現像装置」という。）は、二成分現像装置における画像上の問題を解決するものであるが、このＳＬＩＣ現像装置に搭載される現像剤担持体（現像ローラ）においては、１）現像極の半値幅が２０°以下（従来の二成分現像では約５０°）であること、及び、２）磁束密度が１００〜１３０ｍＴ（従来の二成分現像は８０〜１２０ｍＴ）であること、とされているので、ＳＬＩＣ現像装置では、現像極の磁束密度を高くし、さらに、半値幅を従来の半分以下にする必要がある。しかし、従来のフェライト系マグネットでは、半値幅を狭くすると、磁束密度も小さくなるので、前記１）及び２）の両項目を同時に満足することができないという問題があった。

ＳＬＩＣ現像装置で用いられる現像剤担持体の仕様は、機種、ローラ径等によって異なってくるが、最近の機種では、現像極及びその隣接極で１００〜１３０ｍＴの磁束密度が求められてきているので、高磁力化の要求が強い。現像剤担持体上の磁束密度を磁石の磁力の強さを示す（ＢＨ）ｍａｘ値に置き代えると、１００〜１３０ｍＴは１３〜１６ＭＧＯｅに相当するので、１３ＭＧＯｅ以上、即ち、マグネットを非磁性体に貼付け、磁石表面から１ｍｍのギャップで測定した場合１００ｍＴ以上、の高磁力磁石が求められている。

高エネルギー積の磁性体材料としては、Ｓｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、及び、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の希土類磁性体材料がよく知られている。Ｓｍ−Ｃｏ系の希土類磁性体材料は、材料費が高いので、一般的用途には使用されにくかったが、最近では、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁性体材料、及び、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の磁性体材料がよく使用されている。任意の形状の磁石を得るには、かかる磁性粉を含有した合成樹脂組成物を混練し、これを任意の形状に成形する必要がある。

従来においては、磁性材料とプラスチック樹脂材料とを混練した混合材料を成形して任意の形状のプラスチックマグネットを得ている。かかるプラスチックマグネットの製造方法としては、（イ）射出成形法（特許文献１を参照。）、（ロ）押出し成形法（特許文献２を参照。）、及び、（ハ）圧縮成形法（特許文献３を参照。）の３つの成形方法があった。

前記（イ）の射出成型法は、混合材料に十分な流動性を持たせるために加熱溶融し、その加熱溶融した材料を金型内に射出させ所定の形状を得る方法である。前記（ロ）の押出し成型法は、混合材料を加熱溶融し、その加熱溶融した材料を金型から押出ながら冷却固化させて所定の形状を得る方法である。そして、前記（ハ）の圧縮成形法は、混合材料を金型内に充填し圧縮成形を行う方法である。

前記（イ）の射出成型法では、金型寸法により得られる成型品の寸法が決定されるので、異形状の磁石であっても寸法精度の高い成形が可能となるが、金型内へ流動させるためには、バインダー樹脂の配合比率を高める必要があので、磁石材料の配合比率を低くしなければならなず、そのために、高磁力なマグネットを得ることが難しくなるという問題があった。

前記（ロ）の押出し成型法では、連続して成形されるので、生産性に優れる反面、射出成型法と比較し寸法精度は出にくいという問題があり、また、射出成型法と同様に磁石材料の配合比率を上げることが難しく、そのために、高磁力なマグネットを得ることが難しくなるという問題があった。

そして、前記（ハ）の圧縮成形法は、バインダー樹脂の配合比率を低くすることができるので、磁性粉密度を高めることが可能になり、そのために、小型の高磁力なマグネットを成形するのには適している。しかし、前記（ハ）の圧縮成形法は、大型の高磁力なマグネットを成形するのには、成形品の密度を高めるためにプレス圧力を大きくする必要があるが、現在、圧縮成形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する場合においては、１００ｋＮ／ｃｍ² 以上のプレス圧が必要になるので、マグネットローラの特定極の長尺磁石成形体を製造する場合においては、１０００ｋＮ／ｃｍ² クラスのプレス機が必要になる。したがって、圧縮成形装置の構造が大がかりなものとなり、また、金型の機械的強度を高くする必要があるので、圧縮成形法による長尺磁石の製造を実用化することは難しいという問題があった。

磁性体材料には、等方性と異方性とがある。磁場を付与することにより容易に磁化軸の向きをそろえられる異方性の磁性体材料の方が高磁力化を達成できる。現在実用化されている高磁力希土類磁性体材料としては、高温で水素処理された高い異方性を持つＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性体材料が提案されている（特許文献４，５を参照）。希土類磁性体成形体としては、等方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性体紛を含有する磁石コンパウンドを用いて射出成形法や押出し成形法で製造したものが市販されているが、その磁力は、（ＢＨ）ｍａｘ値で６〜９ＭＧＯｅであるので充分ではなかった。

そこで、本発明者らは、１３ＭＧＯｅ以上の高磁力マグネットを達成するために、現在最も高磁力を示す異方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性体材料を使用することを検討したが、異方性のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性体材料を使用しても、射出成形法や押出し成形法で製造したものでは、その磁力は、現段階では、（ＢＨ）ｍａｘ値で１０〜１２ＭＧＯｅが限界であるので、１３ＭＧＯｅ以上の高磁力化は達成できないという問題があった。

一般的には、圧縮成形で用いられるコンパウンドは、結合樹脂として熱硬化性樹脂のエポキシ系樹脂が使用されている。磁石材料にエポキシ樹脂／硬化剤を１〜１０重量％配合して、エポキシ樹脂／硬化剤を磁石材料の周囲に付着させることにより、ＤＲＹコンパウンドとしている。しかし、エポキシ樹脂をＤＲＹ状態のコンパウンドとするためには、固形のエポキシ樹脂及び固形の硬化剤を使用する必要がある。固形の硬化剤は、芳香族アミン系、ジシアンジアミド系、イミダゾール系等多くの材料があるが、いずれの材料も硬化温度が高いので、最低でも１５０℃は必要であり、また、硬化処理時間も長く、６０分以上は必要になる。

磁石材料は、熱により減磁される性質を有しており、特に、異方性Ｎｄ磁石材料は、熱減磁を受けやすいので、１５０℃、６０分の熱処理においては、磁気特性（ＢＨ）ｍａｘは、約１５％低下するという問題があった。それ故、熱硬化性のエポキシ樹脂は、実質的に結合樹脂として使用できない。熱可塑性樹脂を主成分とする結合樹脂として用いても、熱処理による減磁は避けられない。そこで、熱減磁を抑制するために粉砕・分級により製造された低軟化点の熱可塑性樹脂を主成分とする混練物を結合樹脂として用いると、粉砕・分級により製造した結合樹脂粒子は、粒子形状及び分布が安定しないので、充分な成型密度及び磁束密度が得られず、そのために、ロット間平均で７０ｍＴ程度の磁束密度を得るのが限界であり、しかも、結合樹脂粒子のロット間ばらつきも２０ｍＴ程度と大きい。

また、球形状を有する低軟化点の熱可塑性樹脂を主成分とする混練物を結合樹脂として用いると、金型への充填性を高め、成型密度は増加し、それにより磁束密度も向上する。このようにして成形された磁石の磁束密度は、９５ｍＴ程度となるが、かかる磁石における結合樹脂粒子のロット間ばらつきは、１２ｍＴ程度と大きい。このような結合樹脂粒子のロット間ばらつきについては、着磁電圧で調整することは可能であるが、その磁力調整に時間がかかり、しかも、着磁電圧を下げた場合、磁石の両端部の磁束密度が低下しにくいので、磁石の軸方向で磁束密度偏差が大きくなり、そのために、均一な磁束密度の磁石が得られないという問題があった。

磁場中圧縮成形工法では、一定容積の金型キャビティ内にコンパウンドを充填するが、その充填密度は、結合樹脂粒子の粒径分布によって異なる。図１２は、従来の圧縮成形用本発明に関わる磁石用コンパウンドの説明図である。磁石用コンパウンドにおいては、磁性粉２０１と結合樹脂粒子２０２とは、混合時に、摩擦帯電により、磁性粉２０１がプラスに帯電し、そして、結合樹脂粒子２０２がマイナスに帯電するので、磁性粉２０１の周囲には、結合樹脂粒子２０２が静電気的に付着した状態となる。しかし、結合樹脂粒子２０２の静電気的な付着力は比較的弱いので、遊離しやすく、そのために、図１２に示すように、結合樹脂粒子リッチ層と磁性粉リッチ層とが現れ、よって、かかる磁石用コンパウンドで成形された磁石における磁束密度（磁力）のばらつきが大きくなる。また、結合樹脂粒子ロット間でも、粒径分布が異なるので、磁束密度（磁力）のばらつきが大きくなる。このように、結合樹脂粒子リッチ層と磁性粉リッチ層とが形成されたり、また、結合樹脂粒子２０２の粒径分布がロットによって異なると、金型内の充填密度がばらつき、そのために、磁石の成形密度及び磁力がばらつくという問題があった。しかし、磁石を現像剤担持体用の磁石として使用する場合には、その長さが３００ｍｍ程度の長尺磁石が必要になるので、その磁極の磁力のばらつきは、±３ｍＴ以下のばらつきに抑える必要があった。
特開２００２−１９０４２１号公報 特開２００１−９３７２４号公報 特開２００１−１１８７１８号公報 特開平１０−１３５０１７号公報 特開平８−３１６７７号公報

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。

即ち、本発明は、（１）長尺に成形しても、高強度及び高磁力を有すると共に、磁石成形体内及び結合樹脂粒子ロット間での磁力のばらつきを小さくした圧縮成形磁石とすることができる圧縮成形用磁石コンパウンドを提供することを第１の目的とし、（２）前記圧縮成形用磁石コンパウンドで圧縮成形した長尺磁石成形体を低コストで提供することを第２の目的とし、そして、（３）前記長尺磁石成形体を埋設させて特定極の磁力をさらに高め、高機能化したマグネットローラ、該マグネットローラを有する現像剤担持体、該現像剤担持体を有する現像装置、該現像装置を有するプロセスカートリッジ、及び、該プロセスカートリッジを有する画像形成装置を低コストで提供することを第３の目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、磁性粉と結合樹脂粒子とを有する圧縮成形用磁石コンパウンドにおいて、該結合樹脂粒子の体積平均粒径と個数平均粒径との比が、１．１〜１．３以下であることを特徴とする圧縮成形用磁石コンパウンドである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記結合樹脂粒子の体積平均粒径が、３〜７μｍであり、且つ、前記結合樹脂粒子微粒子における２μｍ以下の微粉含有率が、１０％以下であることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、前記結合樹脂粒子の配合比が、４〜１０重量％であることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載された発明において、前記圧縮成形用磁石コンパウンドに含有される前記磁性粉を角のとれた平均粒径１００〜２００μｍの磁性粉で構成して、前記圧縮成形用磁石コンパウンドのかさ密度を３．２〜３．９ｇ／ｃｍ³ としたことを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載された発明において、前記結合樹脂粒子が、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子であることを特徴とするものである。

請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮成形用磁石コンパウンドを磁場中で圧縮成形してなる長尺磁石成形体である。

請求項７に記載された発明は、磁性紛を含有するプラスチック磁石で構成される円筒形状のマグネットローラの一部の極に相当する部分に、他の部材が埋設できるような、溝形状の収納部分が１極以上配設したマグネットローラにおいて、該収納部分に、該マグネットローラのプラスチック磁石よりも高磁力の磁石成形体として請求項６に記載の長尺磁石成形体を埋設したことを特徴とするマグネットローラである。

請求項８に記載された発明は、請求項７に記載のマグネットローラの外周に回転可能な非磁性円筒体が配置されていることを特徴とする現像剤担持体である。

請求項９に記載された発明は、現像剤担持体、現像剤供給部材、及び、現像剤層規制部材を少なくとも有する現像装置において、該現像剤担持体として、請求項８に記載の現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置である。

請求項１０に記載された発明は、現像剤担持体、現像剤供給部材、及び、現像剤層規制部材を少なくとも有する現像装置、並びに、像担持体及び帯電ローラを有するプロセスカートリッジにおいて、該現像装置として、請求項９に記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジである。

請求項１１に記載された発明は、プロセスカートリッジ、光書き込み手段、転写部材、及び、定着装置を少なくとも有する画像形成装置において、プロセスカートリッジとして、請求項１０に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、結合樹脂粒子の体積平均粒径と個数平均粒径との比が１．１〜１．３以下であるので、金型内における圧縮成形用磁石コンパウンドの粉体充填性が向上し、そのために、長尺に成形しても、高強度及び高磁力を有すると共に、磁石成形体内及び結合樹脂ロット間での磁力のばらつきを小さくした圧縮成形磁石とすることができる圧縮成形用磁石コンパウンドを提供することができる。

請求項２に記載された発明によれば、前記結合樹脂粒子の体積平均粒径が、３〜７μｍであり、且つ、前記結合樹脂粒子微粒子における２μｍ以下の微粉含有率が、１０％以下であるので、金型内における圧縮成形用磁石コンパウンドの粉体充填性が向上し、そのために、長尺磁石に成形しても、いっそう高強度及び高磁力を有すると共に、磁石成形体内及び結合樹脂ロット間での磁力のばらつきをいっそう小さくした圧縮成形磁石とすることができる圧縮成形用磁石コンパウンドを提供することができる。

請求項３に記載された発明によれば、前記結合樹脂粒子の配合比が４〜１０重量％であるので、金型内における圧縮成形用磁石コンパウンドの粉体充填性がさらに向上すると共に磁性粉の配向性がさらに向上し、そのために、成形密度及び磁気特性がいっそう向上し、しかも、磁石成形体内及び結合樹脂ロット間での磁力のばらつきをいっそう小さくした圧縮成形磁石を形成する圧縮成形用磁石コンパウンドを提供することができる。

請求項４に記載された発明によれば、前記圧縮成形用磁石コンパウンドに含有される前記磁性粉を角のとれた平均粒径１００〜２００μｍの磁性粉で構成して、前記圧縮成形用磁石コンパウンドのかさ密度を３．２〜３．９ｇ／ｃｍ³ としたので、金型内における圧縮成形用磁石コンパウンドの粉体充填性がさらに向上すると共に磁性粉の配向性がさらに向上し、そのために、成形密度及び磁気特性がいっそう向上し、しかも、磁石成形体内及び結合樹脂ロット間での磁力のばらつきをいっそう小さくした圧縮成形磁石を形成する圧縮成形用磁石コンパウンドを提供することができる。

請求項５に記載された発明によれば、前記結合樹脂粒子が、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子であるので、圧縮成形物の高密度化が可能になり、そのために、磁気特性をさらに向上させることができる。また、球状粒子とすると、磁性粉への被覆面積が向上するので、磁石成形体表面への磁性粉の露出面積が低減でき、そのために、防錆効果が生じる。

請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮成形用磁石コンパウンドを磁場中で圧縮成形してなる長尺磁石成形体としたので、結合樹脂の濃度を小さくして磁気特性の大きな長尺磁石成形体とすることができ、そのために、１３ＭＧＯｅ以上（１００ｍＴ以上）の高磁力の長尺磁石成形体を得ることができる。

請求項７に記載された発明によれば、磁性紛を含有するプラスチック磁石で構成される円筒形状のマグネットローラの一部の極に相当する部分に、他の部材が埋設できるような、溝形状の収納部分が１極以上配設したマグネットローラにおいて、該収納部分に、該マグネットローラのプラスチック磁石よりも高磁力の磁石成形体として請求項６に記載の長尺磁石成形体を埋設したので、磁力のばらつきをいっそう小さくすると共に特定極の磁力をさらに高めた高機能化したマグネットローラとすることができる。

請求項８に記載された発明によれば、請求項７に記載のマグネットローラの外周に回転可能な非磁性円筒体が配置されているので、現像剤の輸送力に優れ、しかも、キャリアの付着を防止することができ、それらのために、高画質化を可能とした現像剤担持体を提供することができる。

請求項９に記載された発明によれば、現像剤担持体、現像剤供給部材、及び、現像剤層規制部材を少なくとも有する現像装置において、該現像剤担持体として、請求項８に記載の現像剤担持体を有しているので、高画質化を可能とした現像装置を提供することができる。

請求項１０に記載された発明によれば、現像剤担持体、現像剤供給部材、及び、現像剤層規制部材を少なくとも有する現像装置、並びに、像担持体及び帯電ローラを有するプロセスカートリッジにおいて、該現像装置として、請求項９に記載の現像装置を有しているので、高画質化を可能としたプロセスカートリッジを提供することができる。

請求項１１に記載された発明によれば、プロセスカートリッジ、光書き込み手段、転写部材、及び、定着装置を少なくとも有する画像形成装置において、プロセスカートリッジとして、請求項１０に記載のプロセスカートリッジを有しているので、高画質化を可能とした画像形成装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態を示す圧縮成形用磁石コンパウンドの説明図である。図２は、体積平均粒径／個数平均粒径と磁束密度との関係を示すグラフである。図３は、体積平均粒径と磁束密度との関係を示すグラフである。図４は、結合樹脂粒子の配合比と磁束密度との関係を示すグラフである。図５は、圧縮成形用磁石コンパウンドのかさ密度と磁束密度との関係を示すグラフである。図６は、本発明の一実施形態を示す長尺磁石の説明図であって、（ａ）は、正面図であり、そして、（ｂ）が、側面図である。図７は、圧縮成形機の概略側面説明図である。図８は、本発明の一実施形態を示す現像剤担持体（現像ローラ）の説明図であって、（ａ）は、一部断面説明図であり、そして、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線断面説明図である。図９は、本発明の一実施形態を示す現像装置の説明図である。図１０は、本発明の一実施形態を示すプロセスカートリッジの説明図である。図１１は、本発明の一実施形態を示す画像形成装置の説明図である。

図１に示されているように、本発明の圧縮成形用磁石コンパウンド３は、磁性粉１と結合樹脂粒子２とを有している。そして、前記結合樹脂粒子２の体積平均粒径と個数平均粒径との比は、１．１〜１．３以下である。

結合樹脂粒子の粒径分布において分布形の指標となるものに、体積平均粒径（以下、「Ｄｖ」という。）及び個数平均粒径（以下、「Ｄｎ」という。）がある。Ｄｖ／Ｄｎの値は、粒径分布の分布幅に相当する。図２に示されているように、Ｄｖ／Ｄｎの値が１．３を越えると、分布幅が広くなる（フラットになる）ので、中間粒子含有率が減少し、微粉含有率及び粗粉含有率が増加する。そして、極端に大きな粒径の粒子が増加することになるので、充填性はよくなるが、密に詰まりすぎた状態となり、そのために、配向性が低下して磁束密度も減少する。また、Ｄｖ／Ｄｎの値が１．１未満であると、分布幅が極端に狭くなる（シャープになる）ので、結合樹脂粒子間を埋める微粉量が少なくなって結合力が小さくなり、そのために、磁石成形体の折れ、欠けが発生する。

したがって、本発明のように、結合樹脂粒子２の体積平均粒径と個数平均粒径との比が１．１〜１．３以下であると、金型内における圧縮成形用磁石コンパウンドの粉体充填性が向上し、そのために、長尺に成形しても、高強度及び高磁力を有すると共に、磁石成形体内及び結合樹脂ロット間での磁力のばらつきを小さくした圧縮成形磁石とすることができる圧縮成形用磁石コンパウンド３を提供することができる。

本発明における磁性粉１は、高磁力化（１３ＭＧＯｅ以上）が可能な希土類磁性体よりなる磁性粉１で構成されている。本発明における希土類磁性体は、好ましくは、希土類元素と遷移金属とを含む合金よりなる次の１）〜３）のものであるが、特に、１）が好ましい。

１）Ｒ（ただし、ＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１種である）と、Ｆｅを主とする遷移金属と、Ｂとを基本成分とするもの（Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金といわれているもの）。代表的なものとしては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、及び、これらにおけるＦｅの一部をＣｏ、Ｎｉなどのほかの遷移金属で置換したものがあげられる。

２）Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｃｏを主とする遷移金属と、を基本成分とするもの（Ｓｍ−Ｃｏ系合金といわれているもの）。代表的なものとしては、ＳｍＣｏ₅ 、及び、Ｓｍ₂ ＴＭ₁₇（ＴＭは遷移金属）があげられる。

３）Ｓｍを主とする希土類元素と、Ｆｅを主とする遷移金属と、Ｎを主とする格子間元素と、を基本成分とするもの（Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金といわれているもの）。代表的なものとしては、Ｓｍ₂ ＴＭ₁₇合金を窒化して作製したＳｍ₂ Ｆｅ₁₇Ｎ₃ があげられる。

前記希土類元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、ミッシュメタルなどがあげられ、そして、これらを１種または２種以上含むことができる。また、遷移金属としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどがあげられ、そして、これらを１種または２種以上含むことができる。また、磁気特性を向上させるために、磁性粉には、必要に応じ、Ｂ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｚｎ等を含有させることもできる。

磁性粉１の圧縮成形用磁石コンパウンド３での配合比率は、好ましくは、９０〜９９重量％である。磁性粉１の含有量が９０重量％未満であると、磁気特性の向上がはかれず、また、磁性粉１の含有量が９９重量％を越えると、結合樹脂粒子２の含有量が少なくなり、成形性が低下して割れなどが発生する。

前記結合樹脂粒子２を構成する熱可塑性樹脂材料は、例えば、ポリエステル、ポリオ−ル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色剤、低軟化点物質（ワックス）を分散混合し、その周囲にシリカ、酸化チタン等の物質を外添して、流動性を高めたものである。前記結合樹脂粒子２は、好ましくは、乳化、懸濁重合法等の重合法により製造されたもので、球状粒子である。この結合樹脂粒子２は、マイナスに帯電しやすく、かつ、流動性に優れているので、磁性粉１との静電気的付着力に優れ、そのために、磁石粒子間の隙間を埋めることが十分可能になる。前記結合樹脂粒子２の平均粒径は、乳化、懸濁重合法等の重合法により製造されたものであるので、３〜１０μｍの範囲に収まる。

外添剤としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セルウム、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、その添加量は、好ましくは、外添前１００重量部に対して０．０１〜１０重量部であり、さらに好ましくは、０．０５〜５重量部である。これらの外添剤は、単独で用いてもよいし、また、複数を併用してもかまわない。これらの外添剤は、好ましくは、疎水化処理されたものである。

着色剤としては、カ−ボンブラック、ランプブラック、マグネタイト、チタンブラック、クロムイエロー、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブル−、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン６Ｇ、カルコオイルブルー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、マラカイトグリーンレーキ、キノリンイエロー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１８４、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１８０、Ｃ．Ｉ．ソルベント・イエロー１６２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３、カ−ミン等を挙げることができる。

また、内部に低軟化物質を内添することも可能であり、低軟化点物質としては、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シュワックス、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／ブロック化合物等を挙げることができる。このような低軟化点物質は、好ましくは、５〜３０質量％である。

本発明においては、前記結合樹脂粒子２の体積平均粒径は、好ましくは、３〜７μｍであり、且つ、前記結合樹脂粒子微粒子における２μｍ以下の微粉含有率は、好ましくは、１０％以下である。

図３に示すように、体積平均粒径が３未満であると、２μｍ以下の微粉が多くなるので、金型内充填性が低下し、そのために、磁束密度が低下すると共に、未充填部が発生して成形が困難となる。そして、体積平均粒径が７を越えると、金型充填性は良くなるが、隙間を十分に埋める微粉も少なくなるので、成型品密度が低下し、そのために、磁束密度も低下する。また、前記結合樹脂粒子微粒子における２μｍ以下の微粉含有率が１０％を越えると、金型内充填性が低下して、軸方向で磁力偏差が大きくなり、さらには、未充填部が発生して、成型が困難な領域となる。

したがって、前記結合樹脂粒子２の体積平均粒径が３〜７μｍであり、且つ、前記結合樹脂粒子微粒子における２μｍ以下の微粉含有率が１０％以下であると、金型内における圧縮成形用磁石コンパウンド３の粉体充填性が向上し、そのために、長尺磁石に成形しても、いっそう高強度及び高磁力を有すると共に、磁石成形体内及び結合樹脂ロット間での磁力のばらつきをいっそう小さくした圧縮成形磁石とすることができる圧縮成形用磁石コンパウンド３を提供することができる。

本発明においては、前記結合樹脂粒子２の配合比は、好ましくは、４〜１０重量％である。図４に示されているように、結合樹脂粒子２の配合比が１０重量％を越えると、磁性粉１の割合が少なくなると共に、圧縮成形用磁石コンパウンド３における微粉量が増加するので、圧縮成形用磁石コンパウンド３の金型充填性が低下し、そのために、成形された磁石の磁力が急激に減少する。したがって、前記結合樹脂粒子２の配合比が４〜１０重量％であると、金型内における圧縮成形用磁石コンパウンド３の粉体充填性がさらに向上すると共に磁性粉１の配向性がさらに向上し、そのために、成形密度及び磁気特性がいっそう向上し、しかも、磁石成形体内及び結合樹脂ロット間での磁力のばらつきをいっそう小さくした圧縮成形磁石を形成する圧縮成形用磁石コンパウンド３を提供することができる。

本発明においては、前記圧縮成形用磁石コンパウンド３に含有される前記磁性粉１を角のとれた平均粒径１００〜２００μｍの磁性粉で構成して、前記圧縮成形用磁石コンパウンド３のかさ密度を３．２〜３．９ｇ／ｃｍ³ としている。図６に示すように、かさ密度が３．２ｇ／ｃｍ³ 未満であると、圧縮成形用磁石コンパウンド３の金型内充填性が低下すると共に、未充填部が発生し、そのために、成形が困難になる。かさ密度が３．９ｇ／ｃｍ³ を越えると、充填性は良くなるが、密に詰まった状態となるので、配向性が低下して磁束密度が低下する。したがって、前記圧縮成形用磁石コンパウンド３に含有される前記磁性粉１を角のとれた平均粒径１００〜２００μｍの磁性粉で構成して、前記圧縮成形用磁石コンパウンド３のかさ密度を３．２〜３．９ｇ／ｃｍ³ とすると、金型内における圧縮成形用磁石コンパウンド３の粉体充填性がさらに向上すると共に磁性粉１の配向性がさらに向上し、そのために、成形密度及び磁気特性がいっそう向上し、しかも、磁石成形体内及び結合樹脂ロット間での磁力のばらつきをいっそう小さくした圧縮成形磁石を形成する圧縮成形用磁石コンパウンド３を提供することができる。

本発明においては、前記結合樹脂粒子２は、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。このように、前記結合樹脂粒子２が乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子であると、圧縮成形物の高密度化が可能になり、そのために、磁気特性をさらに向上させることができる。また、球状粒子とすると、磁性粉１への被覆面積が向上するので、磁石成形体表面への磁性粉１の露出面積が低減でき、そのために、防錆効果が生じる。

図６，７に示すように、本発明においては、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮成形用磁石コンパウンド３を磁場中で圧縮成形してなる長尺磁石成形体１３とする。さらに詳しくは、結合樹脂粒子（図１における１を参照。）を含有する圧縮成形用磁石コンパウンド（図１における３を参照。）を下金型５におけるキャビティ４に充填し、かかる圧縮成形用磁石コンパウンドを矢印で示す磁場方向の磁場中において上金型７で矢印方向に圧縮成形して長尺磁石成形体１３とする。図７において、６はコイルである。このように、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮成形用磁石コンパウンド３を磁場中で圧縮成形してなる長尺磁石成形体１３とすると、結合樹脂粒子２の濃度を小さくして磁気特性の大きな長尺磁石成形体１３とすることができ、そのために、１３ＭＧＯｅ以上（１００ｍＴ以上）の高磁力の長尺磁石成形体１３を得ることができる。

図８に示すように、本発明のマグネットローラ２０Ａには、磁性粉を含有するプラスチック磁石で構成される円筒形状の磁石成形体１２の一部の極に相当する部分に、他の部材が埋設できるような、溝形状の収納部分が１極以上配設されている。そして、該収納部分に、該円筒状の磁石成形体１２のプラスチック磁石よりも高磁力の磁石成形体として請求項６に記載の長尺磁石成形体１３を埋設する。このように、該収納部分に、該円筒状の磁石成形体１２のプラスチック磁石よりも高磁力の磁石成形体として請求項６に記載の長尺磁石成形体１３を埋設すると、特定極の磁力をさらに高めた高機能化したマグネットローラ２０Ａとすることができる。

前記マグネットローラは、芯軸と、その周囲に高分子化合物中に磁性粉を分散したプラスチックマグネット組成物を押出し成型等で形成されたものであって、外マグネットローラのある極に相当する部分に、他の部材を埋め込み可能な凹部を少なくとも１箇所以上配設されたものであり、そして、当該凹部には、長尺磁石成形体１３が配置されものとなっている。このように、前記凹部に長尺磁石成形体１３を配設すると、軸方向で均一な磁束密度分布を得ることができるので、設計余裕度の高いマグネットローラとすることができる。

図８に示すように、本発明の現像剤担持体２０Ｂには、請求項７に記載のマグネットローラの外周に回転可能な非磁性円筒体１４が配置されている。前記非磁性円筒体１４としては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ（ステンレス）などを用いることができる。アルミニウムは、加工性に優れ、しかも、軽いので、非磁性円筒体１４として用いるのに適している。アルミニウムの場合、Ａ６０６３、Ａ５０５６、Ａ３００３等、ＳＵＳの場合、３０３、３０４、３１６などを用いることができる。このように、請求項７に記載のマグネットローラの外周に回転可能な非磁性円筒体１４が配置されていると、現像剤の輸送力に優れ、しかも、キャリアの付着を防止することができ、それらのために、高画質化を可能とした現像剤担持体２０Ｂを提供することができる。

図９に示すように、本発明の現像装置３０は、現像剤担持体２０Ｂ、現像剤供給部材２１、及び、現像剤層規制部材２２を少なくとも有している。そして、この現像装置３０は、該現像剤担持体２０Ｂとして、請求項８に記載の現像剤担持体２０Ｂを有している。このように、該現像剤担持体２０Ｂとして、請求項８に記載の現像剤担持体２０Ｂを有していると、高画質化を可能とした現像装置３０を提供することができる。

図１０に示すように、本発明のプロセスカートリッジ４０は、現像剤担持体２０Ｂ、現像剤供給部材２１、及び、現像剤層規制部材２２を少なくとも有する現像装置３０、並びに、帯電ローラ２４及び像担持体２５を有している。そして、このプロセスカートリッジ４０は、該現像装置３０として、請求項９に記載の現像装置３０を有している。このように、該現像装置３０として、請求項９に記載の現像装置３０を有していると、高画質化を可能とすることができるプロセスカートリッジ４０を提供することができる。

図１１に示すように、本発明の画像形成装置５０は、プロセスカートリッジ４０、光書き込み手段１０３、転写部材１０５、及び、定着装置１１７を少なくとも有している。そして、この本発明の画像形成装置５０は、プロセスカートリッジ４０として、請求項１０に記載のプロセスカートリッジ４０を有している。このように、プロセスカートリッジ４０として、請求項１０に記載のプロセスカートリッジ４０を有していると、高画質化を可能とした画像形成装置５０を提供することができる。

図１１においては、プロセスカートリッジ４０は、現像剤担持体２０Ｂ、現像剤供給部材２１、及び、現像剤層規制部材２２、を有する現像装置３０、並びに、帯電ローラ２４及び像担持体２５を有したものとなっている。また、図１１において、１０６は、クリーニングブレードであり、１０７は、除電光学系であり、１１３は、トナー供給部であり、１１４は、レジストローラであり、１１５は、トナー回収羽根であり、１１７は、定着装置であり、そして、１１６は、トナー搬送コイルである。

（実施例１）
（１）平均粒径値：１０２μｍの異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石パウダー（ＭＦＰ−１２、愛知製鋼社製）９４５ｇを準備した。次に、ポリエステル樹脂７９重量％及びスチレンアクリル樹脂７重量％からなる軟化点７５℃の熱可塑性樹脂、並びに、カーボンブラック７．６重量％、サリチル酸ジルコニウム（帯電制御剤）０．９重量％、カルナバワックスとライスワックスの混合物（離型剤）４．３重量％、及び、疎水性シリカ（流動性付与剤）１．２重量％からなる結合樹脂粒子５５ｇを、配合して、これらをターブラーミキサーで１０分間攪拌分散することにより、圧縮成形用コンパウンドとした。前記結合樹脂粒子は、（イ）Ｄｖ／Ｄｎ：１．１１、（ロ）Ｄｖ：５．１、（ハ）２μｍ以下の微粒子の含有率：６．７％、及び、（ニ）バインダー配合比：５．５であり、そして、圧縮成形用コンパウンドは、（ホ）かさ密度：３．６であった。前記（イ）、（ロ）及び（ハ）は、粒度分布測定機を使用して、結合樹脂粒子の粒度分布を測定した結果により算出した。また、前記５）は、圧縮成形用磁石コンパウンド４８５ｇを１００ｃｃの金属容器に漏斗を介して山盛りに充填し、その容器上面に沿って擦り切りした後に重量を測定し、次に、この測定した重量を容積１００ｃｃで割った値とした。

（２）前記圧縮成形用磁石コンパウンド２０．０ｇを磁性材料（ＳＫＳ材）で構成された幅２．５ｍｍ、高さ１４．０ｍｍ、長さ３１１．０ｍｍの金型内に充填し、配向電流として１００Ａをプレス方向と直行する方向に流しながら、４００ｋＮのプレス圧力を付与して成形した。次に、金型にワークが収納した状態で３５００Ｖのパルスで金型及び磁石成形体を一括脱磁した後、金型を分割してワークを取り出した。続いて、このワークを１００℃の温度で６０分間焼成した後、パルス波着磁処理を２．６Ｔの発生磁場で行なって長尺磁石成形体とした。

（実施例２）
前記（１）における結合樹脂粒子として、異なる樹脂結合ロットを使用して、その結合樹脂粒子を、（イ）Ｄｖ／Ｄｎ：１．１１、（ロ）Ｄｖ：３．２、（ハ）２μｍ以下の微粒子の含有率：９．０％、及び、（ニ）バインダー配合比：５．５とし、そして、圧縮成形用コンパウンドを、（ホ）かさ密度：３．４とした以外は、実施例１と同様にして長尺磁石成形体とした。

（実施例３）
前記（１）における結合樹脂粒子として、異なる樹脂結合ロットを使用して、その結合樹脂粒子を、（イ）Ｄｖ／Ｄｎ：１．３、（ロ）Ｄｖ：５．３、（ハ）２μｍ以下の微粒子の含有率：７．０％、及び、（ニ）バインダー配合比：５．５とし、そして、圧縮成形用コンパウンドを、（ホ）かさ密度：３．５とした以外は、実施例１と同様にして長尺磁石成形体とした。

（実施例４）
前記（１）における結合樹脂粒子として、異なる樹脂結合ロットを使用して、その結合樹脂粒子を、（イ）Ｄｖ／Ｄｎ：１．１１、（ロ）Ｄｖ：４．９、（ハ）２μｍ以下の微粒子の含有率：６．９％、及び、（ニ）バインダー配合比：４．０とし、そして、圧縮成形用コンパウンドを、（ホ）かさ密度：３．９とし、成型品寸法を同等とするために前記（２）における圧縮成形用磁石コンパウンド２０．５ｇを金型内に充填した以外は、実施例１と同様にして長尺磁石成形体とした。

（実施例５）
前記（１）における結合樹脂粒子として、異なる樹脂結合ロットを使用して、その結合樹脂粒子を、（イ）Ｄｖ／Ｄｎ：１．１１、（ロ）Ｄｖ：４．９、（ハ）２μｍ以下の微粒子の含有率：６．９％、及び、（ニ）バインダー配合比：１０．０とし、そして、圧縮成形用コンパウンドを、（ホ）かさ密度：３．３とし、成型品寸法を同等とするために前記（２）における圧縮成形用磁石コンパウンド１８．４ｇを金型内に充填した以外は、実施例１と同様にして長尺磁石成形体とした。

（比較例１）
前記（１）における結合樹脂粒子として、異なる樹脂結合ロットを使用して、その結合樹脂粒子を、（イ）Ｄｖ／Ｄｎ：１．０５、（ロ）Ｄｖ：２．８、（ハ）２μｍ以下の微粒子の含有率：１５．０％、及び、（ニ）バインダー配合比：１５．０とし、そして、圧縮成形用コンパウンドを、（ホ）かさ密度：２．８とし、成型品寸法を同等とするために前記（２）における圧縮成形用磁石コンパウンド１６．６ｇを金型内に充填した以外は、実施例１と同様にして長尺磁石成形体とした。

（比較例２）
前記（１）における結合樹脂粒子として、異なる樹脂結合ロットを使用して、その結合樹脂粒子を、（イ）Ｄｖ／Ｄｎ：１．５、（ロ）Ｄｖ：１０、（ハ）２μｍ以下の微粒子の含有率：２．０％、及び、（ニ）バインダー配合比：２．０とし、そして、圧縮成形用コンパウンドを、（ホ）かさ密度：４．２とし、成型品寸法を同等とするために前記（２）における圧縮成形用磁石コンパウンド２１．２ｇを金型内に充填した以外は、実施例１と同様にして長尺磁石成形体とした。

以上、実施例１〜５及び比較例１〜２で得られた長尺磁石成形体の幅寸法（ｍｍ）、高さ寸法（ｍｍ）、磁束密度（ｍＴ）［平均値、偏差］、及び、外観ＯＫ品［崩れ、折れのない本数］を測定した。これらの測定に当たっては、前記幅寸法（ｍｍ）（図６を参照。）、及び、高さ寸法（ｍｍ）（図６を参照。）は、マイクロメータにより測定し、そして、前記磁束密度（ｍＴ）は、長尺磁石成形体をパルス電圧２２００ＶVで着磁した後、磁気測定プローブ及び磁気測定機を使用して、該長尺磁石成形体の長さ方向の磁束密度分布を、該長尺磁石成形体の平均高さから１ｍｍギャップで測定した。表１において、「ＯＫ」は、実用上問題のないものを意味し、そして、「ＮＧ」は、実用できないものを意味する。得られた測定結果及び目標値は、次の表１に示される。

表１から次のことがわかる。即ち、実施例１〜５で得られた長尺磁石成形体は、寸法、及び、磁束密度は、安定している。また、実施例１〜５で得られた長尺磁石成形体は、高磁力であって、ロット間のばらつきは、５ｍＴ程度となっている（従来の長尺磁石成形体では、ロット間ばらつきは、１２ｍＴ程度である。）。これに対して、比較例１で得られた長尺磁石成形体は、それを成形する圧縮成形用磁石コンパウンドに微粉が多く、しかも、結合樹脂粒子の配合比も大きいので、該圧縮成形用磁石コンパウンドの金型充填性が悪く、そのために、磁力は低くなり、また、長手方向のバラツキも大きくなり、よって、実用可能な長尺磁石成形体を得ることが困難である。また、比較例２で得られた長尺磁石成形体は、それを成形する圧縮成形用磁石コンパウンドに粗粉が多いので、該圧縮成形用磁石コンパウンドの金型充填性がよいが、結合性が悪くなって強度が低下し、しかも、該圧縮成形用磁石コンパウンドが密に詰まりすぎて成形された長尺磁石成形体の配向性が低下し、磁力も低くなっている。さらに、比較例１，２で得られた長尺磁石成形体のロット間のばらつきは１０ｍＴである。

本発明の一実施形態を示す圧縮成形用磁石コンパウンドの説明図である。 体積平均粒径／個数平均粒径と磁束密度との関係を示すグラフである。 体積平均粒径と磁束密度との関係を示すグラフである。 結合樹脂粒子の配合比と磁束密度との関係を示すグラフである。 圧縮成形用磁石コンパウンドのかさ密度と磁束密度との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態を示す長尺磁石の説明図であって、（ａ）は、正面図であり、そして、（ｂ）が、側面図である。 圧縮成形機の概略側面説明図である。 本発明の一実施形態を示す現像剤担持体（現像ローラ）の説明図であって、（ａ）は、一部断面説明図であり、そして、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線断面説明図である。 本発明の一実施形態を示す現像装置の説明図である。 本発明の一実施形態を示すプロセスカートリッジの説明図である。 本発明の一実施形態を示す画像形成装置の説明図である。 従来の圧縮成形用本発明に関わる磁石用コンパウンドの説明図である。

符号の説明

１ 磁性粉
２ 結合樹脂粒子
３ 圧縮成形用磁石コンパウンド

Claims (11)

1. 磁性粉と結合樹脂粒子とを有する圧縮成形用磁石コンパウンドにおいて、該結合樹脂粒子の体積平均粒径と個数平均粒径との比が、１．１〜１．３以下であることを特徴とする圧縮成形用磁石コンパウンド。
2. 前記結合樹脂粒子の体積平均粒径が、３〜７μｍであり、且つ、前記結合樹脂粒子微粒子における２μｍ以下の微粉含有率が、１０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮成形用磁石コンパウンド。
3. 前記結合樹脂粒子の配合比が、４〜１０重量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮成形用磁石コンパウンド。
4. 前記圧縮成形用磁石コンパウンドに含有される前記磁性粉を角のとれた平均粒径１００〜２００μｍの磁性粉で構成して、前記圧縮成形用磁石コンパウンドのかさ密度を３．２〜３．９ｇ／ｃｍ³ としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮成形用磁石コンパウンド。
5. 前記結合樹脂粒子が、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮成形用磁石コンパウンド。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮成形用磁石コンパウンドを磁場中で圧縮成形してなる長尺磁石成形体。
7. 磁性紛を含有するプラスチック磁石で構成される円筒形状のマグネットローラの一部の極に相当する部分に、他の部材が埋設できるような、溝形状の収納部分が１極以上配設したマグネットローラにおいて、該収納部分に、該マグネットローラのプラスチック磁石よりも高磁力の磁石成形体として請求項６に記載の長尺磁石成形体を埋設したことを特徴とするマグネットローラ。
8. 請求項７に記載のマグネットローラの外周に回転可能な非磁性円筒体が配置されていることを特徴とする現像剤担持体。
9. 現像剤担持体、現像剤供給部材、及び、現像剤層規制部材を少なくとも有する現像装置において、該現像剤担持体として、請求項８に記載の現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置。
10. 現像剤担持体、現像剤供給部材、及び、現像剤層規制部材を少なくとも有する現像装置、並びに、像担持体及び帯電ローラを有するプロセスカートリッジにおいて、該現像装置として、請求項９に記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
11. プロセスカートリッジ、光書き込み手段、転写部材、及び、定着装置を少なくとも有する画像形成装置において、プロセスカートリッジとして、請求項１０に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。

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