JPH03122686A - 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］ 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
在なステンレスやアルミニウムや黄銅に代表されるよう
な非磁性かつ導電性の円筒状の現像剤搬送部材（現像ス
リーブとも称す）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に現像剤を保持
し磁性体ローラーと現像剤搬送部材のうち少なくとも一
方を回転させて現像剤搬送部材上の現像剤を搬送するも
のであった。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ しかし、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増大及び
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温度むらを低減する
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、本質的
にフェライト磁石の磁気性能が低いため得られる表面磁
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あるため、本発明の
ような磁成体ローラのような磁石を多極にする必要があ
る場合にはフェライト磁石を使用することが困難である
。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。、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０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
℃である。耐熱性、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、この磁石の変形
により、現像剤搬送部材上の磁束密度にも変化を生じさ
せるという問題点を有する。

そこで本発明はこ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。更に他の目的は、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
装置を提供するところにある。更に他の目的は、磁性体
ローラーによる現像流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ところにある。また、環境の
変化による現像濃度むらの少ない安定した現像装置を提
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、磁性体ローラーにより発生する
磁場により現像剤を磁性体ローラー上に保持し、磁性体
ローラーを回転させて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
磁性粉末とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる希土
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、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、磁気特性の高い希土類の磁石により磁性体ローラー
を形成して、小型軽量の磁性体ローラーを構成すること
ができる。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
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
像温度むらを低減させることができる。

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。

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

［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磯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Ｍ３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ｌ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１２
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図において、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、
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２０ｍｍ、　　内径１８第１表 ても非常に回能であった。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諸特性に優
れてい第２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。

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、こ第３表 ＊：　　Ｘ　ｌ　　Ｏ−５７”Ｃ れによる磁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くでき、二
次加工を行わない磁石成形体の寸法精度はエポキシ樹脂
をした際は外径で０．０３ｍｍ、ナイロン１２の場合に
は０．０７ｍｍ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、磁石ローラ表面での寸法変化を抑
えることができ、これによって現像装置の環境変化によ
る現像むらを低減させることが可能となった。

（実施例３） 第１図に示されるような現像装置で、外径２０ｍｍ、内
径１８ｍｍの成形磁石とその内部に磁気回路を構成する
構成する外径１８ｍｍ、内径１６ｍｍのヨークとで構成
した。但し、比較例としてフェライト磁石を使用したと
きには磁石の肉厚を４ｍｍにし、ヨーク外径も１２ｍｍ
とした。ここで使用した磁石を第４表に示す。磁石１〜
４までは希土類樹脂結合の押出磁石であり、磁石粉末の
充填量は６５ｖｏ１％であった。磁石１．２．４はラジ
アル異方性磁石であり、磁石３は等方性磁石であった。

磁石５はフェライトの焼結磁石であった。このうち、磁
石４．５が本発明の比較例である。表中の表面磁束はそ
れぞれの磁石を本発明第４表 ＊：単位　Ｇ の磁石ローラに使用したときの磁石ローラ表面での表面
磁束密度を表わしている。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１表中から明
らかなように希土類樹脂結合型磁石を使用することによ
って、磁石の使用量を低減してなおかつ表面磁束の増加
を得ることが可能であった。また樹脂として熱可塑性樹
脂である樹脂Ｅを使用した時にはその表面磁束は熱硬化
性の樹脂りを使用したときに比べ低減している。これは
熱可塑性樹脂を使用したときには成形温度が高いため成
形中に磁性粉末が劣化したため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、磁石
１〜５まで５００Ｇ以上の表面磁束が得られたため十分
な現像剤の穂だ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、磁石１〜４
まで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、磁石５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、あまり高温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、上記の磁石１．４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
脂を使用した磁石１を使用した場合には殆ど目視では現
像濃度むらは確認されなかったが熱可塑性樹脂を使用し
た磁石４を使用した場合には温度変化にともない、現像
濃度むらが目視で確認された。

［発明の効果］ 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
して高温度の現像濃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
る現像濃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、希土類樹脂結合型磁石磁石を磁性体ローラーの磁
石として用いることにより、磁石の肉厚を薄くしても現
像剤を保持搬送するのに十分な磁界の得られる現像装置
を提供することが出来る。

さらに、押出成形磁石を磁性体ローラーの磁石として用
いることにより、加工及び組立工数が少なく、寸法精度
が良く、磁気抵抗の少ない効率のよい磁気回路を構成す
ることが出来る。

さらに、磁石の内部に軟磁性のヨークを含む磁性体ロー
ラー構造とすることにより、効率のよい磁気回路を構成
し、磁性体ローラー表面で現像剤を保持搬送するのに十
分な磁束を得ることが出来る。

以上のように本発明によれば、小型軽量で安価で高画質
の画像を形成できる現像装置を提供することができると
いう優れた効果を有する。

【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を含む画像形
成装置の断面概観図、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。 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図
。 ８　　　　：　　現像剤 ９．２１：　　　磁性体ローラー １２．２２：　　磁石 １３、　２３　　：　　　ヨーク 以　　上

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
   磁性粉末とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる希土
   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請求項１記載の現像装置。
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
   とする請求項１及び請求項２記載の現像装置。