JPH0425882A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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（−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
には焼結もしくは樹脂結合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、一般に焼結も
しくは樹脂結合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
化を行なう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濃度むらが生じ
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、　（１）の方法は（２）に比べ、成形磁石中
の磁性粉末の含有量が９５ｗｔ％以上と高いため成形磁
石の磁気性能が高い。しかし、樹脂量が少ないため成形
時の形状自由度は低い。一方、（２）の方法は（１）に
比べ、成形磁石中の磁性粉末の含有量が９０ｗｔ％程度
と少なく、樹脂量が多いため形状自由度は高いものの成
形磁石の磁気性能は低い。しかし、　（１）、　（２）
のどちらの方法の場合でも成形可能な磁石の長さが限ら
れており、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、使用される樹脂についても一般にはエポキシ樹脂
等の熱硬化性樹脂やポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂が
使用されている。しかし、これらの樹脂は硬度について
は問題無いものの、弾性変形が少ないため、特に磁性体
ローラーの様なものを作る際の磁石とロータの組込み等
を行う場合には磁石の割れ欠けが生じ易く、またアッセ
ンブルを行うためには寸法精度を厳しく磁石を成形する
必要がある等の問題点を有する。

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。ま
た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。また更に他の目的と
しては上記のような現像装置をより容易に製造すること
を可能にするところにある。

［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
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ゴムまたはゴム状弾性を
有する樹脂及び添加剤からなり、かつ磁性粉末の含有量
が３０〜７０ｖｏｌ％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、前言己希土類磁性粉末が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
徴とする特 ［作用コ 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、樹脂結合型磁石の樹脂と
してゴムまたはゴム状弾性を有する樹脂を使用すること
により、従来の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂に比べ、弾
性変形し易いため、磁石とロータを組み込む等のアッセ
ンブルの際に磁石の割れ欠けが起こりにくい。これは磁
性体ローラの様な長尺の磁石や薄肉の磁石をアッセンブ
ルする際には歩留まり等を考慮すると非常に重要となる
。

また、従来の樹脂を使用した場合にはアッセンブルを行
うためには厳しい寸法精度で磁石を成形しなければなら
なかったが弾性変形が出来ることにより寸法精度をあま
り厳しく成形し無くともアッセンブルする事が可能とな
った。

ここで、成形磁石中の磁性粉末の含有量を３０〜７０ｖ
ｏｌ％としたのは含有量が３０　ｖｏｌ％より少なくな
ると成形磁石の磁気性能が低下し、高性能な希土類磁石
粉末を使用する意味が無くなってしまう。一方、含有量
が７０ｖｏｌ％以上になるとゴムまたはゴム状弾性を有
する樹脂成分の含有量が少なくなりすぎるため、成形性
が低下して成形を行うことが困難となる。また、ゴムま
たはゴム状弾性を有する樹脂の使用量が減少することに
より、ゴムを使用した際の特徴となる弾性変形能が低下
し、バインダーとしてゴムまたはゴム状弾性を有する樹
脂の使用利点が低下することから磁性粉末の含有量を３
０〜７０ｖｏｌ％と限定した。

［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
［＋ｒ＋＋ｎ］に設定された場合にコントラストが高く
、漬度階調性に優れたトナー倫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適用可能なことはい
うまでもない。

第２図にマグローラーの断面図を示す。マグローラの構
成としては現像剤搬送部材２１の内部に多極に着磁され
た磁石２２を現像剤搬送部材２１と接しないように配置
し、磁石２２の内側にはバイブもしくは円柱の磁性材の
ヨーク２３を磁石に固定した構成をマグローラーの基本
構成とする。

第３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。

希土類磁性粉末とゴムまたはゴム状弾性を有する樹脂と
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、押出機等の混練機で混練し、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、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
る前もしくは後に、磁石粉末を配向した磁石は脱磁し、
必要があれば成形体を加硫し、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表に磁性体ローう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。ここで使用したゴム
は合成ゴム（ＮＢＲ）であり、成形した磁石の形状は外
径１８ｍｍ、　　内径１６第１表 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、４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結合剤の種類を変えてマグネッ
トローラを作成したときの影響を調べた。

本発明の実施例として各種のゴムを採用し、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）
と熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を使用した。第２表
に作成したマグネットローラー用磁石を示す。表中の磁
石９及び１０が本発明の比較例を示している。ここで、
作製したロール用磁石に使用した磁石の形状は外径１８
ｍｍ、内径１６ｍｍ、であり、使用した磁性粉末はＮｄ
−ＦｅＢ系の急冷磁石粉末であり、成形した磁石は等方
性磁石であった。

第２表 これらの磁石を使用してマグローラーをアッセンブルす
るために磁石にヨークをアッセンブルした時の結果を第
３表に示す。第３表は第２表の磁石を種々の寸法精度で
各々２０本作製し、この磁石の内側に外径１６ｍｍ、寸
法公差０〜−３７１００ｍ　ｍのヨークをアッセンブル
した時の歩留まりを示す。

第３表 注８表中の単位％　　　　　ａ　＝　３７１００表より
明らかなようにゴムまたはゴム状弾性を有する樹脂を使
用することにより、磁石とヨークを接合するアッセンブ
ルの工程に置ける歩留まりは９０％以上でアッセンブル
を行うことが可能であった。但し、磁性粉末の含有量を
７０　ｖｏｌ％より多いときにはバインダーにゴムまた
はゴム状弾性を有する樹脂を使用したときの弾性変形の
効果は但減し、アッセンブル時の歩留まりは低下した。

比較例で熱硬化性樹脂、もしくは熱可塑性樹脂を使用し
た場合には歩留まりは低く、アッセンブルの際、磁石に
割れ欠は等を生じたり、ヨークを挿入することができな
い等の現象が生じた。特に寸法公差が０〜−３／１００
ｍ　ｍの時にはこの傾向は著しかった。寸法公差がプラ
ス公差の際にも歩留まりが但いのは成形磁石の長さが長
く、反り等が生じたことによる円筒度の低下がサンプル
によってあったためであると考えられる。エポキシ樹脂
を使用したときに比べ、ポリアミド樹脂を使用した場合
に歩留まりが高いのはポリアミド樹脂の方がエポキシ樹
脂に比べ、弾性があるためであると考えられる。この結
果については磁性粉末にＳｍ−Ｃｏ系磁石粉末を使用し
たときにもほぼ同様な結果が得られた。

次にここで作製したマグローラーの表面磁束を測定した
ところ磁石２から１０までの磁石を使用し２て作製した
ものはすべて表面磁束５００Ｇ以上と焼結フェライト磁
石を使用した場合と同等以上の表面磁束を得ることが可
能であった。しかし、磁石１を使用したマグローラーは
表面磁束で５００Ｇ以下と低く高性能な希土類磁石を使
用した効果は得られなかった。これは磁石１中の磁性粉
末の含有Ｉが少なすぎたためであると考えられる。

（実施例３） トナー中の磁性粉含有量と画像温度及び背景部のカブリ
濡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６５ｖｏｌ％であ
り、樹脂としてはニトリルゴムを使用し、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、試料１と称す）、
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ等方性磁石（以下、試料２と称す）、フ
ェライト焼結磁石（以下、試料３と称す）それぞれ　（
ＢＨ）、、、＝１０ＭＧＯｅ、７ＭＧＯｅ、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試料１〜
３全てについてＯＤ値１．２以上の十分な値が得られが
、比較例である試料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、試料ｌ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、試料１の場合
には現像剤の磁性粉含有量１５ｗｔ％、試料２の場合に
も１８ｗｔ％まで含有量を低減させることが可能であっ
た。次に現像剤の磁性粉含有量と背景部画像温度（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、試料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。試料１及び２を使用した場合には共に磁性
粉含有量が２５ｗｔ％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。特に試料１を使用した場合
には　２０ｗｔ％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８
ｇ［ｅｍｕ／ｇコ）を３０ｗｔ％、カーボンブラック４
ｗｔ％、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試料
１及び２を使用し、比較例として試料３を使用した。試
料１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の解像度が得られた。また０、
　　５ｍｍ角の小さい画素で試料１を使用した場合には
約１００階調、試料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、試料３を使用した場合には
現像剤搬送部材２上には現像剤１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と高温度の画
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
画偉しが得られなかった。

（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ｓｓ　［ｅｍｕ／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２６ｅｍ
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
施例として試料１及び２を使用し、比較例として試料３
を使用した。試料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、色濁りが少なく最大○Ｄ（［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、試料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ＱＤ値１．５と高温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か得られなかった。

［発明の効果コ 以上に述べたように本発明によれば、磁石ローラとして
、希土類磁石粉末とゴムまたはゴム状弾性を有する樹脂
及び添加剤からなる希土類樹脂結金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。

また、樹脂結合型磁石の樹脂としてゴムまたはゴム状弾
性を有する樹脂を使用することにより、磁石のアッセン
ブルが容易となり、また、厳しい寸法精度で成形を行う
必要がなくなり、これらの事から生産性が向上する。ま
た、アッセンブル時の歩留まりが向上し、コスト的に有
利になり、高性能な現像装置を低コストで提供すること
が可能となる。

【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
。 第２図はマグローラーの断面図。 第３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の概略図。 １、潜像担持体 ２、導電性の支持部 ３、感光層 ４、帯電器 ５、光源 ６、結像光学系 ７、現像装置 ８、現像剤（トナー） ９．２３．ヨーク １０、現像バイアス印加手段 １１、ブレード １２．２２．磁石 １３．２１．スリーブ（現像剤搬送部材）１４、転写器 １５、記録紙 １６、磁界検出手段 １７、交番電圧重畳手段 以 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木　喜三部（ｆｌ！！１名）馳の浄
１（内容に変更なし） 第 図 手続補正書 （方式） １、事件の表示 平成 ２年 特 許 願 第１３０７９１号 ２、発明の名称 現 像 装 置 （２３６）セイコーエプソン株式会社 代表取締役　中　村　恒　也 ５、補正命令の日付 平成 ２年 ８月２８日 ６、補正の対象 図面（第１図） ７、補正の内容

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
   土類磁性粉末とゴムまたはゴム状弾性を有する樹脂及び
   添加剤からなり、かつ磁性粉末の含有量が３０〜７０ｖ
   ｏｌ％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。