JPH0421880A - マグネットロール - 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、複写機やプリンター等の磁気ブラシ現像装置
に利用されるマグネットロールに関するものである。

〔従来の技術〕

従来の現像装置に使用されているマグネットロールとし
ては、例えば、円筒状のフェライト焼結磁石あるいは樹
脂結合型フェライト磁石をロール軸に固着した磁石構成
体を、非磁性の円筒状の現像剤搬送部材内に内蔵して相
対的に回転自在となしたものが広く使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述の従来技術では、以下のような問題
点を有している。

従来のマグネットロールに使用されている磁石は等方性
のフェライト磁石のため、磁気特性が低く現像剤搬送部
材上で十分な表面磁束密度を得ることができない。その
ため、現像剤を搬送部材上に確実に拘束するために、含
有磁性粉量の多い現像剤を用いて現像を行っている。し
かしながら、現像装置のカラー化や高解像度化に対して
は、現像剤中の含有磁性粉量を減らしたり、現像剤中の
磁性粉の粒径を小さくしたりすることが必要である。こ
のような現像剤を用いる場合、従来のマグネットロール
を用いて現像すると、背景部のカブリ等が生じ鮮明な画
像を得ることは困難である。

この対策として、マグネットロールの表面磁束密度を高
める方法としては、例えば、以下のことが挙げられる。

（１）磁石成形体の肉厚を厚くする。

（２）特公昭６０−３７６０７号に記載の一直径方向に
異方性を有するフェライト焼結磁石をロール軸に固着し
た構造とする。

（１）については、マグネットロールの小型軽量化が困
難であるという問題点を有する。　（２）については、
磁石の異方性方向とその他の方向で、磁極の表面磁束密
度を着磁時に調整しなければならず、製造工程が複雑に
なり生産性が悪いという問題点を有する。また、いずれ
の場合も焼結磁石を用いた場合には、磁石が脆く、割れ
、欠けが多い、寸法精度を確保するために円筒研磨など
の二次加工が必要、という問題点を有する。

樹脂結合型磁石（ボンド磁石）を利用したマグネットロ
ールで表面磁束密度を高める方法としては、例えば、特
開昭５５−８６１０４号に記載の複数個の異方性フェラ
イトボンド磁石片を組み合わせてロール軸に固着した構
造のものなどがある。

しかしながら、この種のマグネットロールもフェライト
ボンド磁石を用いていることから磁気特性が低く、十分
な表面磁束密度が得られないという問題点を有している
。また、製造上でも、別体の磁石片を成形後組み合わせ
て一体化する工程が必要であり、生産性が悪いという問
題点を有する。

このように、フェライト磁石をマグネットロールに用い
る場合、その磁気特性が低いという問題点を有している
が、それ以外に磁石の温度特性が悪いため、現像装置の
現像温度が周囲の温度変化にともなって変化してしまう
という問題点も有し７ている。

以」二述べたことから、磁気特性の高い希土類磁石粉末
を樹脂により結合した希土類樹脂結合型磁石を、フェラ
イト磁石の代わりに用いることにより、上記の問題点を
解決することができる。しかしながら、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している
。

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
しては以下の二つの方法が挙げられる。

（１）圧縮成形法 （２）射出成形法 このうち射出成形法は、圧縮成形法に比べ使用する原料
の樹脂含有量が多いので磁石成形体の形状自由度が高い
が、この射出成形法にしてもマグネットロール用磁石に
必要な長尺な磁石（例えば日本標準規格Ａ４サイズの用
紙を印刷するのに必要な長さは２１０ｍｍ以上）は成形
することが困難である。これに対し、成形法として押出
成形法を採用することでこの問題を解決することが可能
である。押出成形法は、原料の樹脂含有量は射出成形法
と同程度で連続成形を行なうことが可能であり、長尺磁
石を成形することが可能な成形方法である。しかしなが
ら、最近マグネットロールの一層の小型化が進められて
いるのに伴い、それに使用される磁石も小径化が進んで
いる。そのため、以下のような問題点を有している。

マグネットロールに用いられる磁石は通常８〜１６極に
着磁される。この着磁には第４図に示すような着磁ヨー
クが用いられる。ここで磁石の外径が小さくなると着磁
ヨークも小さくなり、コイル線３２間の距離が短くなる
。このような場合、着磁時コイル線に電流を流すことに
よって発生する磁束は図中のＨｌのように流れ易く、Ｈ
２のように磁石の外側から内ヨークまで貫通して流れる
ような磁場を発生させることは困難である。そのため例
えば径方向に放射状に異方性を有する磁石の場合は、異
方性の方向とほぼ直角の方向に磁場を印加して着磁して
いることになり、十分な着磁がなされないため得られる
表面磁束密度が小さいという問題点を有している。これ
に対し、等方性磁石の場合はどの方向にも同じように着
磁が可能であるため、上記のような場合は異方性磁石よ
りも高い表面磁束密度を得ることが可能である。

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、現像剤中の磁性粉の含有量の
低下や磁性粉の微粒子化による、カラー化、高解像度化
が可能な高性能の現像装置に使用可能なマグネットロー
ルを提供することにある。さらに何の目的としては、現
像装置の使用環境下において、現像濃度むらを低減した
より安定な現像を可能とするマグネットロールを提供す
ることにある。またさらに他の目的としては、小型軽量
のマグネットロールを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のマグネットロールは、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
筒状の磁石構成体を有するマグネットロールにおいて、
前記磁石構成体を形成する円筒状磁石が希土類元素（以
下Ｒと表わす）と鉄を主体とする遷移金属およびほう素
からなる希土類磁石粉末を樹脂成分とともに押出成形し
た等方性樹脂結合型磁石であることを特徴とする。

また、前記希土類磁石粉末が、Ｒとコバルトを主体とす
る遷移金属からなる希土類磁石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、磁気特性の高い希土類樹
脂結合型磁石を用いることにより、現像剤搬送部材表面
での磁束密度を上げることができ、現像剤中の磁性粉の
含有量を減らしたり、磁性粉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
温度特性が良く、これにより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。さらに、磁石成
形体の肉厚を薄くし、小型軽量のマグネットロールを得
ることが可能となる。

本発明のマグネットロールに使用する磁石の形状は長尺
の円筒形状であり、従来の希土類樹脂結合型磁石の成形
方法では成形することが困難であり、押出成形法を用い
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、連続成形であることから、成形品の磁石
の長さに関しては任意に成形することが可能であり、生
産性が高いため成形コストを低減させることが可能であ
る。また、押出成形法で得られる成形品は寸法精度が高
く二孜加工がほとんど不要であるので、その点からも成
形コストを低減させることが可能である。本発明におい
て、磁石構成体を形成する円筒状磁石を等方性磁石とし
たのは、等方性磁石は任意の方向に着磁が可能なため、
例えば小径の磁石の場合は異方性磁石よりも着磁性が良
く高い表面磁束密度を得ることができ、高い印字品質の
ものが印刷可能なためである。

本発明に利用できる樹脂成分は樹脂あるいは樹脂に添加
剤を加えたものであり、樹脂としては、熱可塑性樹脂で
も熱硬化性樹脂でもよく、熱可塑性樹脂として例えばポ
リアミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の
プラスチック、塩素化ポリエチレンなどのエラストマー
　合成ゴムなどがある。熱硬化性樹脂としては、例えば
エチレン系不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂など
ｑ− がある。添加剤としては、金属石けん（ステアリン酸亜
鉛、ステアリン酸カルシウムなど）、ワックス等の滑剤
や、前記架橋性の樹脂に対しては、パーオキサイド類な
どの架橋反応を促進する添加剤なども用いることができ
る。

以下、本発明について実施例に基づき詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明のマグネットロールの１実施例を示す断
面図である。非磁性材からなる円筒状の現像剤搬送部材
（以下スリーブと記載する）１内に、磁石構成体を内蔵
させた構造になっている。

磁石構成体は、複数の磁極を有する円筒状磁石２を磁石
支持体３に固着し、さらにこれをロール軸４に固着しで
ある。スリーブと磁石構成体は、お互いに回転自在とな
っている。

第２図は本発明のマグネットロールを使用した現像装置
を含む画像形成装置の断面概観図である。

第２図において、導電性の支持部］］の一トに光１導電
性を有する感光層１２を塗膜したものが潜像担持体であ
る。感光層１２を帯電器１３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１４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１５により感光層１２に結像させて電位コントラ
ストを得て、潜像担持体上に静電潜像を形成する。一方
、図中１９は現像器であり、像形成体である現像剤（以
下トナーと記載する）１８を帯電させかつ第１図に示し
たような構造のマグネットロール１６により搬送する。

マグネットロール１６中のスリーブ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１７が配設される
。トナー１８はマグネットロール中の磁石構成体の発す
る磁束によってスリーブ上に保持され、ブレード１７で
搬送量が規制され、潜像担持体とスリーブが近接してい
る現像ギャップ部２３に搬送される。現像ギャップ部２
３で、トナー１８は静電潜像および現像バイアス印加手
段２０（導電性の支持部１１とスリーブとの間に接続さ
れている）による現像電界に応じて潜像担持体に現像さ
れる。さらに顕像化された像は転写器２１によって記録
紙２２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２図において、各部の電位は、潜像担持体の導
電性の支持部１１をＯ［Ｖ］とすると、マグネットロー
ルのスリーブが−５００［Ｖ］になるように設定した。

また各部の空隙を、潜像担持体とマグネットロール１６
との間隙を０．２［ｍｍ　］、マグネットロール１６と
ブレード１７との間隙を０．１５［ｍｍ］に設定した。

このように設定することにより、コントラストが高く済
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２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はないのは同
様であり、さら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刑余てが適用可能なことは
いうまでもない。

第３図は本発明のマグネットロール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。

希土類磁石粉末と樹脂と必要ならば添加剤を所望の混合
比に秤量、混合した後に、ロールミル、押出機等の混練
機で樹脂が溶融する温度以上に加熱して混練し、コンパ
ウンドを作製する。このコンパウンドを成形機に投入し
易い大きさに粉砕し、押出成形機に投入する。ここで使
用した押出成形機は一軸のスクリュー式押出機である。

押出機中でコンパウンドは再び加熱され、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
、金型から押し出される。押し出された磁石成形体を引
き取り、適当な長さに切断する。

結合剤として熱可塑性樹脂を使用した場合は、そのまま
成形体を最終的な長さに切断してマグネットロール用磁
石とした。熱硬化性樹脂を使用した場合には磁石成形体
をキユアリングし、その後最終的な長さに切断してマグ
ネットロール用磁石とした。

以下、さらに詳細な実施例を示す。

〔実施例１〕 第１表にマグネットロール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、押出成形法、圧縮成形法、
射出成形法について示す。ここで押出成形法と射出成形
法は磁石粉末とナイロン１２樹脂からなる原料を用い、
圧縮成形法は磁石粉末とエポキシ樹脂からなる原料を用
いて成形した。

成形した磁石の形状は、外径１５ｍｍ、内径１２ｍｍ、
長さ２１６ｍｍのパイプ形状である。

第１表 第１表から明きらかなように、従来の製造方法ではマグ
ネットロールに使用するような長尺磁石の成形は不可能
であるか可能ではあっても条件が−１Ａ＝ 限られ非常に困難であった。これに対し、本発明の押出
成形法を用いると、長尺の磁石でも製造することが可能
であった。

〔実施例２〕 Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末（等方性磁石用粉末および異
方性磁石用粉末）と、ビスフェノールＡ型エポキシ、ノ
ボラック型エポキシの混合物からなる樹脂粉末および添
加剤としてステアリン酸カルシウム粉末とシリカ粉末を
混合、混練し原料コンパウンドを作製した。このコンパ
ウンドを円筒形状に押出成形した後キユアリングして、
等方性磁石（磁石１とする）を作製した。欽に比較例と
して、成形時に金型に磁場を印加し、径方向に放射状に
異方性を有する磁石（磁石２とする）を作製した。また
、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石粉末とナイロン１２樹脂およびステ
アリン酸亜鉛粉末を混合、混練し原料コンパウンドを作
製した。このコンパウンドを押出成形し円筒状磁石を作
製した。この場合も、等方性磁石（磁石３とする）と径
方向に異方性を有する磁石（磁石４とする）を作製した
。

成形した磁石の形状は、全て外径１１ｍｍ、内径９ｍｍ
、長さ２１６ｍｍであった。これら磁石に１０極の均等
着磁を行い、軸に固着後非磁性スリーブ内に設置してマ
グネットロールとした。第２表に、これらマグネットロ
ールの表面磁束密度の測定結果と磁石ＭＲについて示す
。

第２表 第２表中の磁石５は、比較例として示した従来の焼結フ
ェライト磁石を用いたマグネットロールの表面磁束密度
と磁石重量である。ただしこの磁石５の寸法は、外径１
１ｍｍ、内径３ｍｍ、長さ２１６ｍｍであった。表中の
表面磁束密度は、外径１２ｍｍのスリーブ表面で測定し
た。

第２表から明らかなように、本発明の希土類磁石をフェ
ライト磁石の代わりに使用することにより、磁石の薄肉
軽量化を行っても大きな表面磁束密度を得ることが可能
である。また、等方性磁石と異方性磁石とを比べると、
異方性磁石は十分な着磁ができてないため、表面磁束密
度が焼結フェライトを使用したものと同程度しか得られ
ていない。これに対し、本発明の等方性磁石を使用した
場合は、着磁が十分に行なわれ表面磁束密度の高いマグ
ネットロールを得ることが可能である。

〔実施例３〕 次に実施例２で作製したマグネットロールを用い、トナ
ー中の磁性粉含有量とベタ画像の画像流度および背景部
の画像流度との関係を調べた。まず、トナーの磁性粉含
有量とベタ画像の画像流度については、現像バイアス電
圧を調整して、各マグネットロールともＯＤ値１．２以
上の十分な値が得られた。しかしながら、磁石２．４お
よび５を用いたマグネットロールを使用した場合、　ト
ナーの磁性粉含有量が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
することは困難であった。一方、磁石１および３を用い
たマグネットロールを使用した場合には、トナーの磁性
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、最大１８ｗｔ％まで磁性粉含有量を低
減することが可能であった。次に、トナーの磁性粉含有
量と背景部面像濃度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２．４お
よび５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（−１着（カブリ）が発生
した。磁石１および３を使用した場合には、共に磁性粉
含有量が２７ｗｔ％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。

〔実施例４〕 次に実施例２で作製したマグネットロールのうち磁石１
および５を使用したものを用い、ベタ画像の画像温度に
対する温度の影響について調べた。

測定温度範囲は５°Ｃ〜４５°Ｃである。磁石１を使用
したマグネットロールの場合には、測定温度範囲での画
像流度の変動は２２％以内であった。これに対し、磁石
５を使用したマグネッＩ・ロールの場合には、４０％の
画像流度の変動があった。これより、本発明の希土類磁
石を使用したマグネットロールを用いることにより、現
像装置の使用環境下において、現像濃度むらを低減した
より安定な現像が可能となった。

〔実施例５〕 第２図に示されるような現像装置を用い、トナー１８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
８８ｅｍｕ／ｇ）を３０ｗｔ％、カーボンブラック４ｗ
ｔ％、その伯の添加剤約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
成分磁性トナ−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、マグネットロールとしては、本発明の実施例と
して磁石１および３を使用したものを用い、比較例とし
ては磁石５を使用したものを用いた。

磁石１および３を使用した場合には、第２図中のマグネ
ットロール１６のスリーブ上にトナー１８の搬送に十分
な磁気ブラシが形成され、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、３ポイ
ント程度の小さい文字でも正確に形成できる６　００Ｄ
Ｐ　Ｉの解像度が得られた。また０、５ｍｍ角の小さい
画素で約１００階調の面積階調が得られた。一方、磁石
５を使用した場合は、現像バイアス電圧のみ一４００■
に変え、後は同じ条件で画像形成を行った。この場合に
は、マグネットロール１６のスリーブ」二にトナー１８
の搬送に十分な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６〕 第２図に示されるような現像装置を用い、トナー１８を
ポリエステル系の樹脂に光透過性の良いフェライト粒子
（飽和磁化８８　ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇ　）を３０ｗｔ％
、シアン着色剤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６μｍで飽和磁化
２６　ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇの一成分磁性トナーを用い、
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。ここでも、マグネット
ロールとしては、本発明の実施例として磁石１および３
を使用したものを用い、比較例としては磁石５を使用し
たものを用いた。磁石ｌおよび３を使用した場合には、
マグネットロール１６のスリーブ上にシアン現像剤によ
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、０．５ｍｍ角の小さい画素でも約６４階調の面
積階調が得られた。また、イエロー着色剤、マゼンダ着
色剤を使用した場合にも同様の結果が得られた。一方、
磁石５を使用した場合には、マグネットロール１６のス
リーブ上に磁気ブラシは形成され、ベタ画像部の最大ｏ
Ｄ値１．５と高？Ｂ度の画像が得られるが、階調性の低
い黒ずんだ低画質の画像しか得られなかった。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、等方性希土類樹脂結
合型円筒状磁石を用いたマグネットロールを使用するこ
とにより、トナー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という優れた
効果を有する。

またマグネットロールの小型軽量化が可能となるため、
現像装置の小型軽量化にも優れた効果を有する。そのた
め、広く電子写真等の現像装置に応用することができ、
特にプリンターや複写機やファクシミリやデイスプレー
に応用すれば効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるマグネットロールの断
面図。 第２図は本発明の実施例における現像装置の断面概観図
。 第３図は本発明のマグネットロールに使用された樹脂結
合型磁石の製造工程を示す図。 第４図はマグネットロール用磁石の着磁ヨークを示す図
。 Ｈｌ。 磁石 コイル線 外ヨーク 内ヨーク ・・・　磁束の流れ 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石構成体を有す
   るマグネットロールにおいて、前記磁石構成体を形成す
   る円筒状磁石が希土類元素（以下Ｒと表わす）と鉄を主
   体とする遷移金属およびほう素からなる希土類磁石粉末
   を樹脂成分とともに押出成形した等方性樹脂結合型磁石
   であることを特徴とするマグネットロール。
2. （２）前記希土類磁石粉末が、Ｒとコバルトを主体とす
   る遷移金属からなる希土類磁石粉末であることを特徴と
   する請求項１記載のマグネットロール。