JPH03192277A - 現像装置 - Google Patents

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１ 従来の現像装置は、磁気ブラシ現像装置（−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が間開となる。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ｌ１ｆ１束密度を得るため
に６ｆ１石成形体の内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、磁性体ローターを高
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Ｅｎ極ピッチによる現像濃度生じるという問題
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
濃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、フェライト磁石の変わりに磁気特性、
温度特性とも良好な樹脂結合型希土類磁石を使用するこ
とが考えられる。しかし、従来の樹脂結合型希土類磁石
は、以下の２つの点で問題を有する。

まず、希土類磁石粉末はフェライト磁石粉末に比してコ
ストが非常に高い、特に樹脂結合型磁石とした場合は、
磁気特性の比較においてフェライト磁石との絶対差がち
ぢまるので、費用対効果の面で著しく不利となる。

次に成形の点では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がそ
れぞれに問題を有する。

（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。また、形状自由度の高い磁石を作る際には、
種々の形状が成形し易い熱可塑性樹脂が一般に使用され
ている。しかし、熱可塑性樹脂は耐熱性が悪く、また、
ガラス転移温度が低い。例えば、樹脂結合型磁石によく
使われているナイロン１２のガラス転移温度は３７°Ｃ
である。　ｉｉｔ熱性、特にガラス転移温度が低いと現
像装置の使用環境下でも、磁性体ローター中の磁石成形
体に歪やゆがみが生じる。現像剤搬送部材と磁石成形体
とのギャップは現像剤搬送部材表面でできるだけ大きな
磁束密度を得るために極力小さくしなければならないが
磁石成形体が変形をおこすため、ギャップを狭められず
、磁石の性能を十分に発揮できない。また、この磁石の
変Ｉ［うにより、現像剤搬送部材上の磁束密度にも変化
を生しさせ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
が可能な高性能の現像装置を提供するところにある。更
に他の目的としては、現像装置の使用環境下に於て、現
像濃度むらの低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量の磁
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１ 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
元素（以後、Ｒと表わす）とコバルトを主体とする遷移
金属からなるいわゆる希土類コバルト磁石粉末とフェラ
イト磁石粉末の混合粉末を押出成形した樹脂結合６ｎ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） 本発明によれば、希土類磁石粉末とフェライトｌｉｎ石
粉末を混合して、樹脂結合磁石とするので、従来のフェ
ライト磁石単独のものより、磁気性能が高い磁石で、磁
性体ローラを形成することになる。また粉末自体のコス
トも、希土類磁石単独のものに比して太き（節減できる
。そのため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、希土類磁石粉末の温度特
性のよさを活かして、これによる温度変化にともなう現
像濃度むらを低減させることが可能となる。この時使用
する（剥脂結合型磁石は、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、樹脂結合型磁石の樹脂として熱硬化性
樹脂を使用することにより、耐熱性、特にガラス転移温
度が高くなることによって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、現像剤搬送部材と磁石成形体と
のギャップを狭めることが可能となり、磁石の性能を十
分に引き出すことが可能となる。

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。

［実　施　例１ 第１図は本発明の実施例における現像装置な含む画像形
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１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ｍ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、須像剤搬送体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ｌＯ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ｌ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、各部の電位は潜像相持体１の
導電性の支持部２を０［■］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相持体
１とマグネットローラー７との間隙が０．２　［ｍｍｌ
　、マグネットローラー７とブレードとの間隙が０．１
５　［ｍｍ］に設定された場合にコントラストが高（、
濃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図の構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連用可能なことはい
うまでもない。

第２区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。ラジアル異方性磁石とする場合は金型中で
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
。等方性磁石の場合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、熱硬化性樹脂
を使用している場合にはキユアリングし、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。

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であり希土類
磁石とＳｒフェライト磁石の混合比率は重量比でｌ：ｌ
だった。図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。

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。

第１表 第２表 ×：不可、　Δ：難、　Ｏ：可、　０：易（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。本発明の実施例として各種の熱硬化性樹脂を
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緒特性に優
れている樹脂である。第２表に使用した樹脂を示す。

樹脂Ｅが比較例で使用された樹脂である。表から分かる
ように熱硬化性樹脂は耐熱性に優れている。第３表にそ
れぞれの樹脂の吸水性、耐薬品性、熱膨張係数を示す。

第３表 ＊　・　Ｘｌ０−’／”Ｃ 熱膨張係数についてみるとナイロン１２に比べ、熱硬化
性樹脂の値は一般的に低い。このため、磁石成形体の温
度による寸法変化が小さくでき、これによるｍ束の変化
を抑えることが可能となる。また、成形中の磁石成形体
の寸法変化が小さ（でき、二次加工を行わない磁石成形
体の寸法１１度はエポキシ樹脂をした際は外径で０．０
３ｍｍ、ナイロン１２の場合にはＱ、Ｑ７ｍｍであった
。このことから、熱可塑性樹脂に比べ、二次加工無しで
寸法精度よく、成形する事ができ、コストを低減する事
が可能となる。また、吸水性についてみると熱硬化性樹
脂は小さく、これにより、使用環境下での寸法変化を抑
えることができる。

これらのことから、成形時の寸法精度がよく、また使用
時の寸法変化の小さいことから、磁石ローラの現偉剤撤
送部材と磁石ローラのギャップを小さくすることができ
、磁石の性能を十分に発揮させることが可能となった。

（実施例３） 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そ
れぞれＳｒフェライト粉末を５０ｗｔ％混入したＳｍ−
Ｃｏ系の異方性樹脂結合型磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系樹脂
結合型磁石、及び比較例としてＳｍ−Ｃｏ系の異方性樹
脂結合型磁石及びフェライトの焼結磁石を使用した。樹
脂結合型磁石は磁性粉末の含有量は共に６６ｖｏ１％で
あり、樹脂としては熱硬化性の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ＳｒフェライトとＳｍ−Ｃｏ系の混合
磁石（以下、磁石１と称す）、ＳｒフェライトとＮｄ−
Ｆｅ−Ｈの混合磁石（以下、磁石２と称す）、Ｓｍ−Ｃ
ｏ系の異方性樹脂結合型磁石（以下磁石３）フェライト
焼結磁石（以下、磁石４と称す）それぞれ（ＢＨ）、、
、、６ＭＧＯｅ、４．５ＭＧＯｅ、１０ＭＧＯｅ、４Ｍ
ＧＯｅであった。まず、現（象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１．２以上の十分な値が
えられるが、比較例である磁石４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。−方、磁石１〜３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
量１８ｗｔ％、磁石２の場合にも２０ｗｔ％まで含有量
を低減させることが可能であった。以上のことから希土
類磁石粉末単独でな（でも、フェライト磁石粉末との混
合粉未使用の磁石で十分に効果を上げられることがわか
る１次に現像剤の磁性粉含有量と背景部画像濃度（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４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０Ｍｉ石１及び２を便用した場合には共に６
ｆｌ性扮含有量が３０ｗｔ％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、２５ｗｔ％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。

（実施例４） 第１図に示されるような現像装置を用い、現像剤ｌ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８
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８ｕｍ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−５００Ｖ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ｌ及び２を使用した場合には現像
剤搬送部材２上には現像剤ｌの搬送に十分な磁気ブラシ
が形成され、最大０Ｄ（１１，５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６００ＤＰ　Ｉの解像
度が得られた。また０、５ｍｍ角の小さい画素で磁石ｌ
、２を使用した場合には６４階調以上の面積階調が得ら
れた。

一方、磁石３を使用した場合には現像剤搬送部材２上に
は現像剤ｌ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５） 第１図に示されるような現像装置を用い、現像剤ｌ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　［ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇ　］　）を３３０
ｗｔ％シアン着色剤４ｗｔ％、その他の添加剤的１ｗｔ
％を混合した構成として個数平均粒子径６ｕｍ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−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２上にはシアン現像剤による磁気ブラ
シが形成され１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、マゼンダ看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２上には磁気ブラシは形成され、ベ
タ画像部の最大ＯＤ値１５と高濃度の画像が得られるが
階調性のへほとんどない黒ずんだ低画質しか得られなか
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
、希土類磁石とフェライト磁石の混合粉末とエポキシ樹
脂等の熱硬化性樹脂からなる樹脂結合型の押出成形磁石
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。

次にコスト的にも、希土類単独ではなく、フェライトと
混合するので大きく節減できる、しかも磁石ローラとし
ての機能は十分に果すことができる。

また、樹脂結合型磁石の樹脂として熱硬化性樹脂を使用
することにより、耐熱性、特にガラス転移温度が高くな
ることによって現像装置の使甲璋境下では、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、現像剤搬送部材と磁石成形体とのギャップ
を狭めることが可能となり、磁石の性能を十分に引き出
すごとが可能となる。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
。 現像剤 ・・現像剤搬送部材 ５・・・磁石ローラ 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い
   わゆる希土類コバルト磁石粉末とフェライト磁石粉末の
   混合粉末を押出成形した樹脂結合磁石であることを特徴
   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。