JPH03186874A - 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
のフェライト焼結磁石のため、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、現像剤を搬送部組上に確実に拘束するために
、含有磁性ｙＪｉｔ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ているために、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。

上記焼結磁石の問題点を解決するために、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も考案さ
れており、例えば、特開昭５５８６１０４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
現像濃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 この二つの方法とも、戊形時金型内に磁場を加え異方性
を有する磁石を成形することができる。マグネットロー
ル用磁石としては、径方向に放射状に異方性を有する円
筒状磁石が適しているが、上記の二つの方法で成形する
場合には、成形品の長さに制約があり、磁石の外径（Ｄ
）、内径（ｄ）および長さ（Ｌ）が次なる関係式を満足
するものしか成形できない。

２ＤＬ／ｄ２＜１ （参考文献：　浜野正曜、第９回高性能プラスチック磁
石の射出成形技術と応用開発講 演会講演要旨集、プラスチック工業 技術研究会、　　１９８６） これは、磁石を成形するところの金型の円筒状キャビテ
ィーの内径を直径とする円（面積　πｄ２／４）を通る
磁束を、円筒状キャビティーの側面（面積πＤＬ）を全
量横切るように誘導することにより放射状の磁場が形成
されるが、磁束の総量は内径によって決まるので、磁石
粉末の配向に十分な磁場を発生させるためには側面積を
大きくできないということによる。したがって、上記の
方法でマグネットロール用磁石を製造する場合、成形品
の長さに制約があるため、ロール軸に複数個の磁石を貼
合わせて用いなければならない。しかしながら、このよ
うに磁石を貼合わせた場合、磁石の継目での表面磁束密
度の乱れによって画像濃度むらが生じてしまい、現像装
置として使用できない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。さらに他の目的としては、現
像装置の使用環境下において、現像膿度むらを低減した
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）・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外径（以下り
と表わす）、内径（以下ｄと表わす）および長さ（以下
りと表わす）が２ＤＬ／ｄ２≧１ なる関係であって一体で成形されており、かつ径方向に
放射状に異方性を有していることを特徴とする。

また、前記円筒状磁石が、磁石粉末、有機物樹脂および
必要ならば添加剤を加えた組成からなる成形用原料を、
磁場を印加した金型中を通過させて押出成形することに
より製造されたことを特徴とする。

さらに、前記磁石粉末が、希土類元素とコバルトを主体
とする遷移金属からなる希土類磁石粉末あるいは希土類
元素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流
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る。さ
らに、戒形時金型内に磁場を印加することにより、従来
成形できなかった、径方向に放射状に異方性を有する長
尺の円筒状磁石を成形することも可能である。また、押
出成形法は、連続成形であることから生産性が高いこと
、および、成形品の寸法精度がよくほとんど磁石の二次
加工が不用であること、などの点から成形コストを低減
させることが可能である。

本発明に利用できる有機物樹脂は、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は、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
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０− を示す断面図である。非磁性材からなる円筒状の現像剤
搬送部拐（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１１の上に光導電性を
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１− 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１日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２３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２
１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＝１２− 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剤全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。

希土類磁石粉末と有機物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３− 型に送り込まれる。金型中でコンパウンドは最終形状に
絞り込まれる。金型先端部では径方向に放射状に印可さ
れた配向磁場により、磁化容易軸が磁場の方向に揃うよ
うに磁石粉末が配向され、冷却されて、金型から磁石成
形体として押し出される。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。切断された後に磁石を脱
磁し、熱硬化性樹脂を使用している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を成形した。ただし、結合剤とし
て熱可塑性樹脂を使用している場合は、キユアリング工
程を省略した。

以下、さらに詳細な実施例を示す。

〔実施例１〕 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、それぞれの比率が９２ｗｔ％、７．
９ｗｔ％および０．１ｗｔ％となるように混合、混練し
た後、磁場を印可しながら円筒形状に押出成形した。こ
の磁石を磁石１とする。また、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉
末と、ビスフ＝１４− エノール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、それぞれの比率が９０ｗｔ
％、９．４．ｗｔ％、０．６ｗ七％となるように混合、
混練した後、磁場を印可しながら円筒形状に押出成形し
た。この磁石を磁石２とする。成形した磁石の形状は、
磁石１、磁石２ともに外径１８ｍｍ、内径１６ｍｍ、長
さ２１６ｍｍであった。これら磁石に１２極の均等着磁
を行い、マグネットロールを作製した。第１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を示す。

第１表中、磁石３．４．５はそれぞれ比較例を示してい
る。磁石３は、磁石１と同じ組成の原料を磁場を印可し
ながら射出成形したものである。ただし、射出成形法で
十分な磁気特性の成形品を得るためには、成形２品の形
状を外径１８ｍｍ、内径１６ｍｍ、長さ６ｍｍとしなけ
ればならず、そのため、マグネットロールにはこの形状
の磁石を３６個接着して用いた。磁石４は、Ｓｍ−Ｃｏ
系磁石粉末とエポキシ樹脂を、それぞ＝１５− 第１表 ＊マグネットロール軸方向の表面磁束密度差（最大値−
最小値）の値 れの比率が９８ｗｔ％と２ｗｔ％となるように混合、混
練し、磁場を印可しながら圧綿成形したものである。圧
縮成形法でも射出成形法と同様に、十分な磁気特性の成
形品を得るためには、成形品の形状を外径１８ｍｍ、内
径１６ｍｍ、長さ４ｍｍとしなければならず、そのため
、マグネットロールにはこの磁石を５４個接着して用い
た。磁石５は、従来用いられている焼結フェライト磁石
で１６− ある。ただし、磁石の形状は、外径１８ｍｍ、内径６ｍ
ｍ、長さ２１６ｍｍである。表中の表面磁束密度は、外
径２０ｍｍのスリーブ表面で測定した。第１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、射出成形
法、圧縮成形法による磁石（磁石３．４）を用いたマグ
ネットロールでは、軸方向の表面磁束密度差が大きいこ
とが分かる。これは磁石の貼合わせ部分での表面磁束密
度の変化が大きいためである。これに対し、本発明のマ
グネットロールでは、表面磁束密度の均一性に優れてい
る。

〔実施例２〕 次に実施例１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
部の画像濃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濃度については、現像バイアス
電圧を調整して、磁石１．２および５を用いたマグネッ
トロールではＯＤ値１．２以上の十分な値が得られた。

しかしながら、磁石３および４を用いたマグネットロー
ルを使用した場合、磁石の継目部分での画像濃度むらが
顕著であった。これは実施例１で述べたように、磁石の
継目部分での表面磁束密度の乱れによるものである。ま
た、磁石５を用いたマグネットロールを使用した場合で
も、　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
２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、　１６ｗｔ％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画像浦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
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付着（カブリ）が発生した。磁
石１および２を使用した場合には、共に磁性粉含有量が
８− 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。

〔実施例３〕 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８８　ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇ　）を３０ｗｔ％、カーボ
ンブラック４ｗｔ％、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−５００Ｖを印可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２を使用し、比較例として磁石５を使
用した。磁石１および２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６００ＤＰ工
の解像度が得られた。また０、５ｍｍ角の小さい画素１
９− 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のスリーブ上にトナー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像しか得られなかった。

〔実施例４〕 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を印可して現像し普通紙
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２
を使用し、比較例として磁石５を使用した。磁石１およ
び２を２０− 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ＯＤ値１，５と高濃度の画像が得られ
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、外径Ｄ、内径ｄおよ
び長さＬが、 ２ＤＬ／ｄ２≧１ なる関係であって一体で成形されており、かつ径方向に
放射状に異方性を有している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現像装置に使用すること
により、　トナー中の磁性体の２１− 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。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
れば効果が太きい。

【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。 以　　上

Claims (3)

【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外径（以下Ｄと表わす）、
   内径（以下ｄと表わす）および長さ（以下Ｌと表わす）
   が ２ＤＬ／ｄ＾２≧１ なる関係であって一体で成形されており、かつ径方向に
   放射状に異方性を有していることを特徴とするマグネッ
   トロール。
2. （２）前記円筒状磁石が、磁石粉末、有機 物樹脂および必要ならば添加剤を加えた組成からなる成
   形用原料を、磁場を印加した金型中を通過させて押出成
   形することにより製造されたことを特徴とする請求項１
   記載のマグネットロール。
3. （３）前記磁石粉末が、希土類元素とコバ ルトを主体とする遷移金属からなる希土類磁石粉末ある
   いは希土類元素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であることを特徴とする請求項
   ２記載のマグネットロール。