JPH0416877A - 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。

〔発明が解法しようとする課題〕

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。

以上述べたことから、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、従来の押出成形法では使用する原料中の磁石粉末
の保磁力について留意されていないため、次のような問
題点を有する。

マグネットロールでは、軸に固定した磁石の表面から漏
れる磁束を磁気ブラシとして用いている。

そのため磁石の使い方としては、非常にパーミアンスの
低い形（磁気回路が開いた形）で用いているわけである
。磁石をこのような条件で使用する場合、磁石の保磁力
が全体の磁気特性に大きく影響を与える。そのため、マ
グネットロール用磁石として保磁力の小さいものを用い
ると、表面磁束が小さくなり充分な磁気ブラシを形成す
ることが困難にな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、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、現像温度むらを低減した
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
る希土類磁石粉末を樹脂成分とともに押出成形した樹脂
結合型磁石であって、該希土類磁石粉末の保磁力が５ｋ
Ｏｅ以上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
く二次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、希土類磁石粉末の保磁力を５ｋＯｅ以上としたのは
、５ｋＯｅ未満の磁石を用いるとマグネットロールの表
面磁束が小さくなり、充分な磁気ブラシを形成すること
が困難になって印字品質が低下してしまい、希土類磁石
粉末を用いる利点が無くなってしまうためである。

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
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掌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２３で
、トナー１゛８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０［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温
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、押出機等の混線
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
る。ここで、成形特金型内に磁場を印加しながら成形す
る方法（異方性磁石の成形方法）と磁場を印加しないで
成形する方法（等方性磁石の成形方法）の２種類の成形
方法がある。磁場を印加した場合、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。磁場を印加しな
い場合はそのまま磁石成形体として金型から押し出され
る。押し出された磁石を引き取り、適当な長さに切断し
、磁場を印加して成形した場合にはさらに磁石を脱磁す
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３０ｍｍ、内径２８ｍｍ、
長さ２１６ｍｍのパイプ形状である。

第１表 成形性　○：　容易、△：雛、×：　不可表中等方性と
あるのは配向磁場を印加せずに成形した磁石であり、異
方性とあるのは配向磁場を印加しながら成形した磁石で
ある。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限られ非常に困
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。これに対し、本発明の押出成形法
を用いると、等方性と異方性の両方の磁石とも製造する
ことが可能であった。

〔実施例２〕 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。使用した磁石粉末の保磁力は８ｋＯｅであった。

このコンパウンドを押出成形し円筒状磁石を作製した。

この際、磁場を印加せずに成形した等方性磁石（磁石１
とする）と磁場を印加しながら成形した異方性磁石（磁
石２とする）を作製した。また、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ基磁石
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。使用した磁石粉末の保磁力は、等
方性磁石用が１０ｋｏｅ、異方性磁石用が１２ｋＯｅで
あった。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３とする）および
異方性磁石（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１８ｍｍ、内径１６ｍｍ、長さ２１
６ｍｍであった。これら磁石に１２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重量について示す。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１８ｍｍ、
　　内径６ｍｍ、長さ２１６ｍｍであった０表中の表面
磁束密度は、外径２０ｍｍのスリ第２表 −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。

〔実施例３〕 各種の保磁力をもつＳｍ−Ｃｏ系磁石粉末およびＮｄ−
Ｆｅ−Ｂ基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％、７．５
ｗｔ％および０．５ｗｔ％となるように混合、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用い、
Ｓｍ−Ｃｏ系では異方性磁石を、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系では
等方性磁石をそれぞれ押出成形法により作製した。成形
した磁石の形状は、外径１８ｍｍ、内径１６ｍｍ、長さ
２１６ｍｍであった。これら磁石を実施例２と同様の方
法でマグネットロールに組み立てた。

第３表に作製した磁石の保磁力およびマグネットロール
にした時の表面磁束密度について示す。表面磁束密度は
外径２０ｍｍのスリーブ表面で測定した。また、磁石１
５の寸法は、外径１８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ２１６ｍ
ｍであった。第３表から明らかなように、保磁力が５ｋ
Ｏｅ以下の場合は、マグネットロールの表面磁束密度は
焼結フェライトを使用したものより低い。これは、磁石
の形状が外径１８ｍｍ、内径１６ｍｍの薄肉のパイプ形
状のため使用時のパーミアンスが低く、このため磁石の
保磁力の低さがマグネットロールの表面磁束密度に大き
く影響を与えたためである。

第３表 これに対し、本発明の保磁力が５ｋＯｅ以上の磁石粉末
を用いた磁石を使用した場合は、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４〕 次に実施例３で作製したマグネットロールのうち磁石６
〜９および１５を使用したものを用い、トナー中の磁性
粉含有量とベタ画像の画像濃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７〜９および１５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６を用いたマグネットロールを使用した場合、
磁気ブラシの形成が困難で十分なＯＤ値が得られなかっ
た。また、磁石１５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７
〜９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画像温度との関係
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１５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７〜９を使用した場合には、磁性
粉含有量が最小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５〕 次に実施例３で作製したマグネットロールのうち磁石９
および１５を使用したものを用い、ベタ画像の画像濃度
に対する温度の影響について調べた。測定温度範囲は５
℃〜４５°Ｃである。磁石９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濃度の変動は１５
％以内であった。

これに対し、磁石１５を使用したマグネットロールの場
合には、４０％の画像濃度の変動があった。

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６〕 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３０　ｗ　ｔ％、カー
ボンブラック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８μｍで飽和磁化２
６　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８および１３を使用したものを用い、比較例と
しては磁石１５を使用したものを用いた。磁石８および
１３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６００ＤＰＩ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１５を使用した
場合は、現像バイアス電圧のみ一４００Ｖ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
と高温層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７〕 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８および１
３を使用したものを用い、比較例としては磁石１５を使
用したものを用いた。磁石８および１３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、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１５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と高温層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、希土類磁石粉末の保
磁力が５ｋＯｅ以上であ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
。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１図 ７Δ 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（化１名）第２図

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を樹脂
   成分とともに押出成形した樹脂結合型磁石であって、該
   希土類磁石粉末の保磁力が５ｋＯｅ以上であることを特
   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１記載のマグネットロール。