JPH0470782A - 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１７、前述の従来技術では、磁性体ローラーの外径
を研磨加工して外径精度を出し現像剤搬送部材と微小な
空隙を隔てて精度良く配設する必要があり工数の坩大及
びコストアップを生じており、磁性体ローラーのみなら
ず現像剤搬送部材の外径加工も必要で一層現像装置を高
価なものにしていた。また、磁性体ローラーや現像剤搬
送部材やそれぞれを支持する部品と構成部品が多く、現
像装置の小型軽量化に支障をきたしていた。さらに、磁
性体ローラーを回転した場合に得られる画像に特有の磁
性体ローラーの磁極ピッチによる現像濃度むらを低減す
るために、磁性体ローラーの着磁極数を増すと現像剤搬
送部材上で十分な漏洩磁束が確保できず、現像剤の搬送
に支障をきたしていた。

更に従来の現像装置には以下のような問題点も有する。

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、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
とが困難である。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、−船釣に成形性に劣って
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、磁性体ローラーの表面で直
接現像剤を搬送する現像装置構造とすることにより、製
造から組立に至るまでの工数が少なく低コストの現像装
置を提供するところにある。更に他の目的は、小型軽量
の現像装置を提供するところにある。さらに他の目的と
しては、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。

［課題を解決するための手段］ 本発明の現像装置は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
る磁場により現像剤を前屈磁性体ローラー上に保持し、
前記磁性体ローラーを回転させて前記現像剤を搬送する
ことを特徴とする。

また、前記磁性体ローラーがＲとコバルトを主体とする
遷移金属からなる希土類磁性粉末と、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５０〜８０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。

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。

［作用コ 本発明の上記の構成によれば、従来磁性体ローラーの外
周側に配設されていた現像剤搬送部材を省略して簡略な
構造の現像装置を構成できる。また、磁性体ローラーで
現像剤を直接搬送するため、磁性体ローラー（磁石）の
発生する磁界を最も有効に活用することが出来る。さら
に、磁気性能の高い希土類樹脂結合型磁石を用いて磁性
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、
磁性体ローラー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°
Ｃ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
硬化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
前の状態では但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℃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量を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８０ｖｏ　１％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。潜像担持体１は、導電性の
支持部２の上に有機または無機の光導電性を有する感光
層３を塗膜したものである。

係る感光層３をコロナ帯電器等の帯電器４を用いて帯電
した後に画像に応じて光源５から出た光を結像光学系６
を通して感光層３に選択的に光照射して感光層３上に電
位コントラストを得て静電潜像を形成する。一方、現像
装置７は像形成体である現像剤８を帯電させかつ円筒状
の磁性体ローラー９で搬送して潜像担持体１と磁性体ロ
ーラー９とが近接する現像ギャップ部で潜像担持体１の
静電潜像の電位ポテンシャル及び現像バイアス電圧印加
手段１０によるバイアス電圧に応、じて現像剤８を現像
するものであって、潜像担持体１の静電潜像を現像剤８
により顕像化するものである。静電潜像を顕像化した現
像剤８は、コロナ放電や電界や圧力や粘着力を用いた転
写器１４により記録紙１５に転写し、加圧や加熱等の手
段により現像剤８を記録紙１５に定着して、記録紙１５
上に現像剤８による所望の画像を得るものである。第１
図の現像装置において、磁性体ローラー９は供給された
現像剤８を磁気力により保持し搬送量規制部材１１で適
量に規制して現像剤８を搬送するものであって、磁性体
ローラー９は円筒状で外周を複数極に着磁された磁石１
２と軟磁性で円筒状のヨーク１３とで磁気回路を構成し
、磁石１２の外周の漏洩磁束により磁性の現像剤８を磁
性体ローラー９上に直接保持した状態で磁性体ローラー
９を回転させて現像剤８を搬送するもので、磁束を最も
有効に使用することができ薄肉磁石でも従来以上の磁気
拘束力が得られる。尚、第１図にお）Ｓで、矢印はそれ
ぞれの部材の回転方向を示すが本発明を限定するもので
はない。

第２図は本発明の他の実施例における現像装置の磁性体
ローラーの概観図であって、円筒状で半径方向に複数極
に着磁された希土類の磁石２２の外周表面に現像剤を磁
界分布に応じて保持かつ搬送するもので、磁性体ローラ
ー２１は鉄などを主成分とする軟磁性のヨーク２３を磁
石２２の内周側に接着等の手段により配設して磁気回路
を構成するものである。また、磁石２２に希土類磁石を
用いて薄肉として磁石重量を従来の半分以下にして、し
かも、磁石２２の着磁極数を１０極以上に多極着磁して
ヨーク２３の重量も軽量化することが出来る。

本発明に使用する現像剤としては、−成分磁気ブラシ現
像剤及び二成分磁気ブラシ現像剤として公知である現像
剤がすべて適用可能である。

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２１６ｍ
ｍであった。表から明らかなように磁性体ローうに使用
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がもしくは可
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。しがし、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九第１表 （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特性に優れている樹脂である６第
２表に使用した樹脂とその熱可塑領域を示す。

第２表 第３表 樹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、磁石粉末と樹脂がう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６．　Ｏｖ　ｏ　１％であり、成形
された磁石の形状は外径１８ｍｍ、内径１６ｍｍ、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がった。これは冷却固化
成形した時に熱可塑温度が低いため金型がら押し出され
た成形体が室温で変形してしまうため形状　；×：　形
状悪、△：　可、○：　良成形を行うことが困難であっ
た。一方、熱可塑温度が５０°Ｃ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。

（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 Ｏ：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第５表 耐薬品性；　△：難有り、○：良 耐熱性　；　△：　′Ｈ有り、■＝優 について示す。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樹脂を
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
たように低い吸水性、良好な耐薬品性、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６表
に示す、ここで使用した磁石の形状はＳｍ−Ｃｏ系、Ｎ
ｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の場合には外径１８ｍｍ、内径１６
ｍｍ、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２１６ｍｍであった。

Ｓｍ−Ｃ。

系磁石はラジアル異方性であり、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ第６表 系磁石は等方性磁石であった。表面磁束は磁石表面で測
定した。この時磁石は希土類樹脂結合型磁石は４０極に
多極着磁し、フェライト磁石は１６極に着磁した。フェ
ライト磁石をこれ以上着磁した時には７００Ｇ以上の表
面磁束は得られなかった６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ｌ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１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。

これらの磁石を使用し磁石ローラを作成したところ、Ｎ
ｏ、１〜６までの磁石はすべて５００Ｇ以上の表面磁束
が得られたため十分な現像剤の穂たちと搬送量が得られ
た。さらに第１図の現像装置を用いて画像形成を行った
ところ、Ｎｏ、１〜５の磁石を使用した場合には磁性体
ローラを潜像担持体の線速度の２倍以上の線速度で動か
すと現像温度むらは目視では殆ど識別できなくなり高濃
度でコントラストの高い画像を安定して形成することが
できた。一方、Ｎｏ、６の磁石を使用したときには磁性
体ローラを潜像担持体の線速度の２倍以上の線速度で動
かすと現像むらが目視で確認でき、また、あまり高濃度
でコントラストの高い画像を得ることができなかった。

次に、上記のＮｏ、１．２の磁石を使用した現像装置を
温度変化のある環境に設置して現像を行ったところ、熱
硬化性樹脂を使用したＮｏ、１の磁石を使用した場合に
は殆ど目視では現像温度むらは確認されなかったが熱可
塑性樹脂を使用したＮｏ、２の磁石を使用した場合には
温度変化にともない、現像温度むらが目視で確認された
。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、複数の磁極に着磁さ
れた円筒状の磁性体ローラー上で直接現像剤を保持搬送
することにより、製造から組立に至るまでの工数が少な
く低コストの現像装置を提供することができる。また、
構造が簡略化されるため、小型軽量の現像装置を提供す
ることができる。さらに、磁性体ローラー表面の漏洩磁
束により現像剤を搬送するため、磁性体ローラーにより
生じる磁場を有効に活用し十分な現像剤の搬送量を確保
して高濃度の現像温度の得られる現像装置を提供するこ
とができ、しかも、磁石を多極に着磁しても現像剤の保
持搬送に十分な磁気特性が得られ、磁性体ローラーによ
る現像温度むらを低減し高い印字品質の得られる現像装
置を提供することができる。また、環境の変化に安定な
現像装置を提供することができる。

また、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
像湯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
。 第２図は本発明の現像装置のｍ性体ローラーの概観図。 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を示す図。 ：　光源 ：結像光学系 ：　現像装置 ：　現像剤 ２１：　磁性体ローラ ：現像バイアス印加手段 ：　搬送量規制部材 ２２：　磁石 ２３：　　ヨーク ：　転写器 ：　記録紙 以　　上 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（ｆ［！！１名）１　　
　：　潜像担持体 ２　　　：　導電性の支持部 ３　　　：　感光層 ４　　　：　帯電体 ？ 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）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より
   現像剤を前記磁性体ローラー上に保持し、前記磁性体ロ
   ーラーを回転させて前記現像剤を搬送することを特徴と
   する現像装置。
2. （２）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。
3. （３）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
   とする特許請求第１項記載の現像装置。