JPH03116077A - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JPH03116077A
JPH03116077A JP1253866A JP25386689A JPH03116077A JP H03116077 A JPH03116077 A JP H03116077A JP 1253866 A JP1253866 A JP 1253866A JP 25386689 A JP25386689 A JP 25386689A JP H03116077 A JPH03116077 A JP H03116077A
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JP
Japan
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magnetic
magnet
rare earth
resin
developer
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JP1253866A
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Takeshi Ikuma
健 井熊
Masaaki Sakata
正昭 坂田
Koji Akioka
宏治 秋岡
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、磁気ブラシ現像装置に関する。
[従来の技術] 従来の現像装置は、磁気ブラシ現像装置(一成分磁気ブ
ラシ及び二成分磁気ブラシ)として公知のように回転自
在な非磁性の円筒状の現像剤搬送部材の内部に複数の磁
極に着磁された円筒状の磁性体ローラーを有し、磁性体
ローラーにより発生する磁場にしたがって現像剤搬送部
材上の現像剤を搬送するものであって、磁性体ローラー
には焼結のフェライト磁石を用いていた。
[発明が解決しようとする課題] しかし、前述の従来技術では、以下のような問題点を有
する。
すなわち、磁性体ローラー用磁石として、一般に焼結の
フェライト磁石を使用していることにある。フェライト
磁石は希土類磁石に比べ、磁気性能が低いため、現像剤
搬送部材上で十分な表面磁束密度を得るためには磁石成
形体の肉厚を厚くしなければならない、しかし、磁性体
ローラーの形状等により、得られる表面磁束密度は限ら
れる。
現像装置のカラー化や高解像度化をするためには現像剤
中の磁性材料の含有量を減らしたり、現像剤中の磁性材
料の粒径を小さくしたりする必要がある。しかし、この
ときには現像剤の磁気性能が低下するためこれを補うに
は磁性体ローラーの表面磁束密度をあげる必要があり、
これを行うためには磁気性能の低いフェライト磁石では
現状の表面磁束密度以上を得るのは困難である。また上
記に述べたように表面磁束密度を得るために磁石成形体
の肉厚を厚くしなければならないため、磁性体ローラー
を小型軽量化するのが困難であり、さらに、磁極数を増
すことが困難で、磁性体ローラーを高速回転しても現像
剤を現像して得られる画像に磁性体ローラーの磁極ピッ
チによる現像温度むらが生じるという問題点を有する。
さらに、フェライト磁石は温度特性が悪いため、現像装
置の現像温度が温度変化にともなって、変化してしまう
という問題点を有する。
以上のことから、希土類樹脂結合型磁石を磁性体ローラ
ーをフェライト磁石の代わりに使用することについて多
くの利点を有しているが、この希土類樹脂結合型磁石に
ついても以下のような問題点を有する。
一般に行われている希土類樹脂結合型磁石の成形方法と
しては以下のふたつが挙げられる。
(1)圧縮成形法 (2)射出成形法 このうち、 (2)の方法は(1)に比べ、磁石成形体
の形状自由度が高いが、この(2)の方法にしても磁性
体ローラー用磁石に必要な長尺の磁石を成形することが
困難である。特に磁石の磁気性能を向上させるために磁
性粉末を配向させた異方性の長尺磁石の成形に於いては
従来の成形方法では成形できないという問題点を有する
希土類樹脂結合型磁石に使用される樹脂としては一般的
には熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂がある。
このうち、熱可塑性樹脂はその成形性の良さから従来の
射出成形によく使われている。しかしながら熱可塑性樹
脂は耐熱性、耐薬品性、吸水性等に問題がある。また、
この樹脂は分子量が大きいため、充填剤とのブレンド性
があまり良くないため樹脂結合型磁石中の磁性粉末量を
増やすことが難かしく、磁石の磁気性能を向上させるこ
とが回能である。一方、熱硬化性樹脂は耐熱性、耐薬品
性、吸水性等に優れているが、一般的に成形性に劣って
いるという問題点を有する。
そこで、本発明は上記のような問題点を解決するもので
、その目的とするところは、現像剤中の磁性体の含有量
の低下や、磁性体の微粒化によるカラー化、高解像度化
を可能とする高性能かつ生産性のよい磁成体ローラを有
する現像装置を提供するところにある。更に弛の目的と
しては、現像装置の使用環境下に於て、現像湯度むらの
但減化等のより安定な現像装置を提供するところにある
また更に他の目的としては小型軽Iの磁性体ローターを
有する現像装置を提供するところにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の現像装置は、回転自在な非磁性の円筒状の現像
剤搬送部材の内部に複数の磁極に着磁された円筒状の磁
性体ローラーを有し、前記磁性体ローラーにより発生す
る磁場にしたがって前記現像剤搬送部材上の現像剤を搬
送する現像装置において、前記磁性体ローラーが希土類
光′f:(以後、Rと表わす)とコバルトを主体とする
遷移金属からなる希土類磁性粉末と50℃から、硬化温
度以下の温度領域で熱可塑性を有する熱硬化性樹脂から
なり、かつ磁性粉末の含有量が50〜80体積%である
希土類樹脂結合型磁石であり、これを押出成形した成形
磁石であることを特徴とする。
また、前記希土類磁性粉末がRと鉄を主体とする遷移金
属及びほう素からなる希土類磁性粉末であることを特徴
とする。
[作用] 本発明の上記の構成によれば、磁気性能の高い希土類樹
脂結合型磁石により磁性体ローラーを形成することによ
り、磁石成形体の肉厚が薄い、小型軽量の磁性体ローラ
ーを構成することが可能となる。また、磁石の磁気性能
が向上したことにより、現像剤搬送部材表面での磁束密
度を上げることができ、これによって、現像剤中の磁性
体の含有量を減らしたり、磁性体の粒径を小さくするこ
とによって、現像装置のカラー化や高解像度化を行うこ
とが可能となる。また、希土類磁石はフェライト磁石に
比べ、温度特性がよく、これによる温度変化にともなう
現像温度むらを低減させることが可能となる。この時使
用する希土類樹脂結合型磁石は、磁性体ローラーとして
使用するには長尺磁石が必要となる。しかし、従来の希
土類樹脂結合型磁石の成形方法では上記の長尺磁石を成
形することは困難であり、これを解決する手段として、
押出成形法で希土類樹脂結合型磁石を成形する必要があ
る。押出成形法は従来の圧縮成形法や射出成形法と異な
り、連続成形であるために、成形された磁石の長さに関
しては任意に成形することが可能であり、また成形時の
成形コストも低減させることができる。また、押出成形
法は成形磁石の寸法精度もよく、はとんど磁石の二次加
工が不用であり、このことからも成形コストを低減させ
ることが可能である。
さらに、樹脂結合型磁石に使用する樹脂としては50℃
から、硬化温度以下の温度領域で熱可塑性を有する熱硬
化性樹脂を使用する。熱硬化性樹脂を使用するのは熱可
塑性樹脂に比べ耐熱性、耐薬品性、吸水性等の諸性質に
優れているためである。また、熱硬化性樹脂は硬化以前
の状態では低分子量でありしたがって充填剤である磁性
粉末とのブレンド性が良好なため磁石コンパウンド中の
磁性粉末の含有量を増すことができ磁石の磁気性能を向
上させることが可能である。このとき、この熱硬化性樹
脂に50’Cから、硬化温度以下の温度領域で熱可塑性
を有することにより、まず磁石粉末と樹脂との混合物で
ある磁石コンパウンドに流動性をもたせることが可能と
なる。磁石ローラのような長尺の特異形状の成形を行な
う際には成形の形状自由度を得るためにはこの流動性は
必要である。また硬化温度以下で成形を行なうことが可
能となり、これによって成形中の樹脂成分の硬化による
変質から生じる成形の困難さがなくなり成形性が向上す
る。また、磁石の成形温度を低減させることができ、酸
化され易い磁石粉末の成形中の酸化を抑え、成形中の磁
気性能の劣化を防いだ成形をする事が可能となる。ここ
で、温度範囲を50°Cから硬化温度までとしたのは硬
化温度以上では前述の理由から成形性が悪くなり、下限
を50°Cとしたのは50°C以下に熱可塑性を有する
と冷却固化成形の際のキユアリング前の状態の時、室温
で磁石形状が変形してしまうため成形が困難になるため
である。
また、希土類磁石中の磁性粉末の含有ユを50〜80体
積(vol)%としたのは50vo 1%以下のときは
希土類磁石粉末量が少なすぎるため成形された磁石の磁
気性能が低くなり、高性能な希土類磁石粉末を使用する
意義が無くなるためである。上限を80vo1%とした
のは従来の樹脂を使用した場合には樹脂に流動性が必要
なときには70vo1%弱程度が限界であった。しかし
、本発明の樹脂を使用することにより磁石粉末と樹脂と
のブレンド性が向上し、磁石の充填量を80vo1%ま
で増加させることができる。
[実施例] 第1図は本発明の実施例における現像装置を含む画像形
成装置の断面概観図である。実施例は一成分現像の実施
例である。第1図に於て、1は潜像担持体であり導電性
の支持部2の上に光導電性を有する感光層3を塗膜した
ものである。感光層3を帯電器4により所定の電位にな
るように帯電させた後にレーザー等の光源5から出射し
た光を回転多面鏡等(図示せず)を用いて走査し結像光
学系6により感光層3に結像させて電位コントラストを
得て潜像担持体l上に静電潜像を形成する。
一方、図中12は現像器であり像形成体である現像剤(
以後、トナーと表わす)11を帯電させかつ現像剤搬送
体7でするものである。現像剤搬送体7は円筒状の非磁
性のスリーブ9の内部に空隙を介して円筒状のマグネッ
トローラー8が配設され、現像剤搬送体7に隣接して搬
送量規制部材で導電性かつ平板状のブレード10が配設
される。
トナー11はマグネットローラー8の発する磁束によっ
て現像剤搬送体7に保持され、ブレード10で搬送量が
規制され、潜像担持体1と現像剤搬送体7が近接してい
る現像ギャップ部16に搬送され、現像ニップを形成す
る。現像ギャップ部16でトナー11は静電潜像及び現
像バイアス印加手段13(導電性の支持部2とスリーブ
9との間に接続されている)による現像電界に応じて潜
像担持体1に現像される。さらに顕像化された像は転写
器14によって記録紙15等に静電的に転写され、加圧
や加熱等の手段により定着され所望の画像を得るもので
ある。
ここで、第1図において、各部の電位は潜像担持体1の
導電性の支持部2を0[v]とすると、スリーブ9が−
500[V]に設定され、また各部の空隙を潜像担持体
1とマグネットローラー7との間隙が0.2[mm]、
マグネットローラー7とブレードとの間隔が0. 15
 [mm]に設定された場合にコントラストが高く、濡
度階調性に優れたトナー像を形成することが可能となっ
た。
なお、第1図の椙成は本発明を限定するものではなく、
また上述の数値も本発明を限定するものでないのは同様
であり、更に現像剤は一成分トナーや二成分磁性トナー
等の既に公知である現像剤すべてが適用可能なことはい
うまでもない。
第2図は本発明の現像装置のマグネットローラーに使用
された希土類樹脂結合型磁石の製造工程を示している。
希土類磁性粉末と樹脂と必要ならば添加剤を所望の混合
比に秤量した後にロールミル、押出機等の混合機で混合
し、コンパウンドを作成する。このコンパウンドを成形
機に投入しやすい大きさに粉砕し、押出成形機に投入す
る。ここで使用した押出機は一軸のスクリュー式押出機
だった。押出機中でコンパウンドは加熱され、樹脂が溶
融状態となり、この状態で押出機に接続された金型に送
り込まれる。金型中でコンパウンドは最終形状に絞り込
まれ、金型先端部で配向磁場が印加され、磁石粉末が磁
化容易軸に配向されるか、もしくは無配向のまま冷却さ
れ、金型から磁石成形体として押し出される。この時必
要とあらば、金型先端部にサイジング装置を設置する。
押し出された磁石は引き取られ、適当な長さに切断され
る。切断された後、磁石粉末を配向した磁石は脱磁し、
キユアリングして磁石中の樹脂を硬化させ、その後最終
的な長さに切断して、マグロール用磁石を成形した。但
し、比較例として熱可塑性樹脂を使用した場合にはキユ
アリング工程は省略した。
以下、更に詳細な実施例を示す。
(実施例1) 第1表に磁性体ローラに使用する希土類樹脂結合型磁石
の成形の可否について示している。ここで使用した樹脂
は熱硬化性のエポキシ樹脂であり、成形した磁石の形状
は外径18mm、  内径16mm、長さ216mmで
あった0表から明らかなように磁性体ローラに使用する
ような長尺磁石を成形する場合には従来の希土類樹脂結
合型磁石の製造方法では不可能であるかもしくは可能で
あっ第1表 ても非常に困難であった。特に異方性の磁石の場合は全
く成形することが不可能であった。しかし、本発明の押
出成形法では等方性はもちろんのこと、異方性の磁石も
成形することが可能であった。
(実施例2) 希土類樹脂結合型磁石の樹脂の種類を変えたときの影響
を調べた0本発明の実施例として熱可塑領域の異なるエ
ポキシ樹脂(熱硬化性樹脂)を採用し、比較例として熱
可塑性樹脂であるポリアミド樹脂(ナイロン12)を使
用した。ナイロン12は樹脂結合型磁石の射出成形用樹
脂に一般的に使用されているものであり、熱可塑性樹脂
としては耐熱性等の諸物性に優れている樹脂である。第
2表に使用した樹脂とその熱可塑領域を示す、樹脂2表 脂りが比較例で使用された樹脂である。これらの樹脂を
使用して磁石を押出成形したときの結果を第3表に示す
、この時、磁石粉末と樹脂からなる磁石コンパウンドは
第2表に示された熱可塑温度領域で流動状態とし金型で
冷却固化して磁石を成形した。磁石コンパウンドの磁石
粉末の充填量は60vo 1%であり、成形された磁石
の形状は外径18mm、内径18mm、長さ216mm
であった。第3表で明らかなように先ず、成形性につい
ては熱可塑温度が50°C以下の樹脂を使用した試料1
は非常に成形性が悪かった。これは冷却同第3表 成形性;×: 成形難、Δ: 可、O: 易形状 ;×
: 形状悪、Δ: 可、○: 良化成形した時に熱可塑
温度が低いため金型から押し出された成形体が室温で変
形してしまうため成形を行うことが困難であった。一方
、熱可塑温度が50℃以上の時には成形体が押し出され
た後に変形することがなく、また成形時の成形温度が低
いため成形が容易であった。樹脂りを使用したときには
樹脂の熱可塑温度が高く、そのために成形は多少困難に
なった。また、成形体の形状も樹脂Aを使用した時には
寸法精度が悪く、樹脂B、  Cを使用したときには樹
脂Bが若干精度が落ちるものの寸法精度は良好であった
また、熱可塑温度と硬化温度が非常に近接したエポキシ
樹脂4を使用した場合には押出成形中に樹脂が硬化によ
る変質が生じ、押出成形を行うことが困難であった。
(実施例3) 次に磁石コンパウンド中の磁性粉の充填量を変えたとき
の押出成形性を第4表に示す。第4表には磁性粉末とし
てSm−Co系を使用したときの結果を示す。但し、N
d−Fe−B基磁石粉末を使用したときも同様の結果を
示した。第4表から第4表 ○: 成形可、 ×: 成形不可 分かるように本発明の樹脂Cの熱硬化性樹脂を使用した
場合には磁石コンパウンド中の磁石含有量が80vo1
%まで成形が可能であった。一方、熱可塑性樹脂である
樹脂りを使用したときには磁性粉末の含有量が70vo
1%を越えると成形が困難となり、本発明の樹脂を使用
することにより磁石粉末の充填量を増やすことが可能と
なった。
第5表に樹脂を変えて成形した試料の諸性質に耐薬品性
; Δ:難有り、O:良 耐熱性 ; Δ:難有り、■=優 について示す0本発明の現像装置の磁石ローラに使用す
る磁石の樹脂は熱硬化性樹脂であるため熱可塑性を使用
した場合に比べ樹脂自身の性状から第5表に示されたよ
うに良好な吸水性、耐薬品性、耐熱性をしめす。
(実施例4) 次に、実際に磁石ローラを製作したときの結果を第5表
に示す、ここで使用した磁石の形状は第5表 Sm−Co系、Nd−Fe−B基磁1石の場合には外径
18mm、内径16mm、長さ216mmであり、フェ
ライト磁石の場合は外径18mm、内径3mm、長さ2
16mmであった。Sm−C。
系磁石はラジアル異方性であり、Nd−Fe−B系磁石
は等方性磁石であった0表面磁束は外径20mmの現像
剤搬送部材表面で測定した0表から明らかなようにフェ
ライト磁石の代わりに希土類磁石を使用することによっ
て磁石の軽I薄肉化を行っても大きな表面磁束をとるこ
とが可能であった。樹脂Cを使用することにより磁石の
含有ヱ増やすことができ表面磁束を大きな値を示した。
また、磁性粉末の含有量が同じであっても樹脂Cを使用
すると樹脂りを使用した場合に比べ大きな表面磁束が得
られた。これは樹脂りを使用した際には成形温度が高い
ため、成形中に磁石粉末の劣化がおこった為であると考
えられる。
(実施例5) トナー中の磁性粉含有量と画像濃度及び背景部のカブリ
濃度との関係をマグネットローラに使用する磁石の種類
を変えて調べた。ここで使用した磁石は実施例としてS
m−Co系の異方性樹脂結合型磁石、Nd−Fe−B系
の等方性樹脂結合型磁石、及び比較例としてフェライト
の焼結磁石を使用した。Sm−Co系及びNd−Fe−
B系の磁石は磁性粉末の含有量は共に70vo1%であ
り、樹脂としては本発明の熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂
)を使用し、成形方法は共に押出成形法で作成した。こ
こで使用した磁石の磁気性能はSm−Co系異方性磁石
(以下、磁石1と称す)、Nd−Fe−B等方性磁石(
以下、磁石2と称す)、フェライト焼結磁石(以下、磁
石3と称す)それぞれ(BH)、、、、12MGOe、
9MGOe、4MGOeであった。まず、現像剤の磁性
粉含有量とベタ画像の画像濃度については現像バイアス
電圧を調整して磁石1〜3全てについてOD値162以
上の十分な値が得られが、比較例である磁石3の磁石ロ
ーラを用いた時には現像剤の磁性粉含有量が 30wt
%以下になると磁気ブラシの形成が困難になりこれ以上
磁性粉含有量を低減化することが困難であった。一方、
磁石1及び2の磁石を使用した磁石ローラを用いた場合
には現像剤の磁性粉含有量が30wt%以下でも磁気ブ
ラシを形成することが可能であり、磁石1の場合には現
像剤の磁性粉含有l 14 w t%、磁石2の場合に
も16wt%まで含有量を低減させることが可能であっ
た0次に現像剤の磁性粉含有量と背景部画像湯度(カブ
リ)との関係については現像バイアス電圧の調整の如何
にほとんど左右されず、磁石3を使用した場合には磁性
粉含有量が40wt%以下になると背景部に現像剤付着
が発生した。
磁石1及び2を使用した場合には共に磁性粉含有量が2
5wt%程度までカブリの小さい画像を形成することが
可能であった。特に磁石1を使用した場合には 18w
t%までカブリの小さν)画像を形成することが可能で
あった。
(実施例6) 第1図に示されるような現像装置を用い、現像剤1をス
チレンアクリル系の樹脂にフェライト粒子(飽和磁化a
 8 [emu/g] )を30wt%、カーボンブラ
ック4wt%、その他の添加剤約1wt%を混合した構
成として個数平均粒子径8μmで飽和磁化26emu/
gの一成分磁性の現像剤を用い、現像バイアス電圧−5
00vを印加して現像し普通紙に転写定着して画像形成
を行った。
ここで、磁石ローラとしては本発明の実施例として磁石
1及び2を使用し、比較例として磁石3を使用した。磁
石1及び2を使用した場合には現住剤搬送部材2上には
現像剤1の搬送に十分な磁気ブラシが形成され、最大O
D値1.5で背景部にカブリのないコントラストの高い
画像が得られ、3ポイント程度の小さい文字でも正確に
形成できる600DPIの解偉度が得られた。また0、
5mm角の小さい画素で磁石1を使用した場合には約1
00階調、磁石2を使用した場合には約64階調の面積
階調が得られた。一方、磁石3を使用した場合には現像
剤搬送部材7上には現像剤11の搬送に磁気ブラシが形
成され、ベタ画像部の最大OD値1.5と高濃度の画像
が得られるが背景部に過剰なカブリを生じ画質の低い画
像しか得られなかった。
(実施例7) 第1図に示されるような現像装置を用い、現像剤1をポ
リエステル系の樹脂に光透過性のよいフェライト粒子(
飽和磁化88[emu/gl)を30wt%、シアン着
色剤4wt%、その佃の添加剤約1wt%を混合した構
成として個数平均粒子径6μmで飽和磁化26 e m
 u / gの一成分磁性の現像剤を用い、現像バイア
ス電圧−450vを印加して現像し普通紙に転写定着し
て画像形成を行った。ここで、磁石ローラとしては本発
明の実施例として磁石1及び2を使用し、比較例として
磁石3を使用した。磁石1及び2を使用した場合には現
像剤搬送部材7上にはシアン現像剤による磁気ブラシが
形成され、色濁りが少なく最大OD値1.5で背景部に
カブリのないコントラストの高い画像が得られた。また
イエロー現像剤、マゼンダ着色剤を使用したときにも同
様の結果が得られた。一方、磁石3を使用した場合には
現像剤搬送部材7上には磁気ブラシは形成され、ベタ画
像部の最大OD値1.5と高濃度の画像が得られるが階
調性のほとんどない黒ずんだ低画質しが得られなかった
[発明の効果] 以上に述べたように本発明によれば、磁石ローラとして
、希土類磁石粉末と50°Cから、硬化が急激に進む硬
化温度以下の温度領域で液状もしくはゴム状(以下この
状態を熱可塑性と称す)となる熱硬化性樹脂からなり、
かつ磁性粉末の含有量が50〜75体積%である希土類
樹脂結合型磁石であり、これを押出成形した磁石を用い
ることにより、現像剤中の磁性体の含有量を減らしたり
、磁性体の粒径を小さくすることによって、現像装置の
カラー化や高解像度化を行うことが可能となる。
また、樹脂結合型磁石の樹脂として50℃から、硬化が
急激に進む硬化温度以下の温度領域で液状もしくはゴム
状(以下この状態を熱可塑性と称す)となる熱硬化性樹
脂を使用することにより、耐熱性が良いことから現像装
置の使用環境下では、温度による磁石の寸法変化や歪み
やひずみを低減させることが可能となり、温度による現
像濃度むらを低減させることができる。また、上記の樹
脂を使用することにより希土類樹脂結合型磁石中の磁石
粉末の充填量を増すことができこれによって、高性能な
磁石ローラを有する現像装置を提供することが可能とな
る。また、熱硬化性樹脂は耐薬品性がよく、耐食性を向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における現像装置の断面概略図
。 7、現像剤搬送体 8、マグネットローラ 11、現像剤(トナー) 第2図は本発明の現像装置のマグネットローラーに使用
された希土類樹脂結合型磁石の製造工程図。 以  上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転自在な非磁性の円筒状の現像剤搬送部材の内
    部に複数の磁極に着磁された円筒状の磁性体ローラーを
    有し、前記磁性体ローラーにより発生する磁場にしたが
    って前記現像剤搬送部材上の現像剤を搬送する現像装置
    において、前記磁性体ローラーが希土類元素(以後、R
    と表わす)とコバルトを主体とする遷移金属からなる希
    土類磁性粉末と、50℃から、硬化が急激に進む硬化温
    度以下の温度領域で液状もしくはゴム状(以下この状態
    を熱可塑性と称す)となる熱硬化性樹脂からなり、かつ
    磁性粉末の含有量が50〜80体積%である希土類樹脂
    結合型磁石であり、これを押出成形した成形磁石からな
    ることをを特徴とする現像装置。
  2. (2)前記希土類磁性粉末がRと鉄を主体とする遷移金
    属及びほう素からなる希土類磁性粉末であることを特徴
    とする 請求項1記載の現像装置。
JP1253866A 1989-09-29 1989-09-29 現像装置 Pending JPH03116077A (ja)

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