(57)【要約】    【課題】  脱型性を確保しつつ、マグネットローラに磁石成型体を接着固定するに際して接着の信頼性が確保できるようにする。    【解決手段】  主成分が磁性粉と高分子材料である磁石混成剤材料を金型内に充填し、磁場中で圧縮成型する磁石成型体の製造方法において、磁石混成剤材料を収容する金型の少なくとも一面に離型剤を塗布し、同じ金型の少なくとも他の一面に離型剤を塗布せずに圧縮成型する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分が磁性粉と高分子材料である磁石混成剤材料を金型内に充填し、磁場中で圧縮成型する磁石成型体の製造方法において、
磁石混成剤材料を収容する金型の少なくとも一面に離型剤を塗布し、同じ金型の少なくとも他の一面に離型剤を塗布せずに圧縮成型することを特徴とする磁石成型体の製造方法。
【請求項２】
離型剤を塗布される面がＲ形状になっていることを特徴とする請求項１に記載の磁石成型体製造方法。
【請求項３】
主成分が磁性粉と高分子材料である磁石混成剤材料を成型し磁力配向させて得た磁石成型体であって、その少なくとも一面に離型剤層を有し、少なくとも他の一面に離型剤層を有さない磁石成型体。
【請求項４】
離型剤層を有する面がＲ形状になっていることを特徴とする請求項３に記載の磁石成型体。
【請求項５】
高分子化合物に磁性粉を分散したプラスチックマグネットからなるローラの或る極に相当する部分に他の部材を埋め込み可能な凹部を少なくとも一箇所有し、当該凹部に磁石成型体が配置されたマグネットローラにおいて、
上記凹部に、請求項３又は４に記載の磁石成型体が接着固定され、磁石成型体の離型剤層を有さない面をプラスチックマグネットとの接着面としていることを特徴とするマグネットローラ。
【請求項６】
磁界発生部材の外周に非磁性円筒体を配した現像ローラであって、磁界発生部材として請求項５に記載のマグネットローラを用いたことを特徴とする現像ローラ。
【請求項７】
請求項６に記載の現像ローラを有した現像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の現像装置を有したプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項７に記載の現像装置を有した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、ファクシミリ、プリンタ、ダイレクトデジタル製版機等の画像形成装置における現像周辺装置に係り、詳しくは磁力を用いて画像処理を行う現像装置、その現像装置に使用されるマグネットローラ、その構成部品たるの磁石成型体に関するものである。ローラとしてはクリーニングローラ、現像剤搬送ローラ、現像剤回収ローラへの応用も考えられる。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２０００−３０５３６０号公報
【特許文献２】特開平１０−１３５０１７号公報
【特許文献３】特開平８−３１６７７号公報
【特許文献４】特開２００２−２８７５０２号公報
【０００３】
一般に、電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトからなる潜像担持体上に、画像情報に対応した静電潜像が形成され、現像装置によって現像動作が実行され、可視像が得られる。かかる電子写真方式における現像処理にあたり、磁気ブラシ現像方式が周知であり、広く利用されている。トナーと磁性粒子からなる二成分現像剤を用いる場合、この磁気ブラシ現像では、現像剤担持体外周面に当該現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、現像領域（現像剤担持体と潜像担持体の間で現像可能電界が確保されている領域）において、静電潜像が形成された潜像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によって、上記磁気ブラシから対向する潜像担持体の潜像面へトナーを選択的に供給付着することにより、現像が行われる。
【０００４】
現像装置の高画質化、高信頼性化の要請を受け、本願出願人は、画像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条件とを共に高い次元で満足させ、全濃度域にわたって良質な画像を得るための現像装置（ＳＬＩＣ現像装置と称する）等を既に多く提案している（特許文献１等）。
【０００５】
ＳＬＩＣ現像装置は、それまでの二成分現像装置における画像上の問題点を解決できる手段であるが、この現像装置に用いられる現像ローラは以下の特徴を有している：
１．現像極の半値幅が２２°以下、状況によっては２０°以下（従来の二成分現像では約５０°：半値幅とは、法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力（頂点）の半分の値を指す部分の角度幅）。
２．磁束密度が１００〜１３０ｍＴ（従来の二成分現像では８０〜１２０ｍＴ）。
【０００６】
即ち、ＳＬＩＣ現像装置は現像極の磁束密度を高くし、更に半値幅を従来の半分以下にする必要がある。従来のフェライト系マグネットローラでは半値幅を狭くすると、磁束密度も小さくなり、求められている性能を達成することが不可能であり、高エネルギー積の磁石材料を用いる必要がある。ＳＬＩＣ現像ローラの仕様は機種、ローラ径によって異なるものであるが、最近の機種では現像極およびその隣接極で１００〜１３０ｍＴの磁束密度が求められており、高磁力化の要求が強くなっていて、それに応えるものである。現像ローラ上の磁束密度を磁石の磁力の強さを示す(ＢＨ)ｍａｘ値に置き換えると、１００ｍＴ〜１３０ｍＴは１３〜１６ｍＧＯｅに相当し、１３ｍＧＯｅ以上の高磁力磁石が求められている。ただ、全ての磁極で１３ｍＧＯｅ以上の磁力が必要となるわけではない。一般に高い磁力が得られる磁石は高価であるため、実際には高い磁力が必要な磁極にのみ高磁力磁石を配置する構成が現実的であり、各種提案されている。例えば、プラスチック樹脂を混練した所謂プラスチックマグネット（高分子化合物に磁性粉を分散したもの：場合によってはゴムマグネット）の軸方向に溝を切り、そこに希土類磁石成型体を嵌め込むことが行われている。
【０００７】
また磁石の種類としては製法から焼結磁石とボンド磁石がある。焼結磁石は古くから知られており、高い磁気特性が得られる。ボンド磁石は任意の形状が容易に得られることから、現在では多く用いられている。ボンド磁石の製造方法としては、（１）射出成型法、（２）押し出し成型法、（３）圧縮成型法が挙げられる。射出成型法は寸法精度が良い成型品が得られ、押し出し成型法は生産性に優れる、といった特徴が挙げられるが、射出成型法、押し出し成型法とも成型性を確保するために高分子材料の配合比率を高める必要がある。そのため磁性粉の含有量を高めることができないため、高い磁気特性が得られにくい。これに対し圧縮成型法は成型性を考慮する必要がないため、磁性粉の含有量を高めることができ、高い磁気特性を得るには適している。しかし大きな成型体を得るには大きなプレス機が必要になるという設備上の問題がある。
【０００８】
上記した高エネルギー積の磁石材料として、Ｓｍ-Ｃｏ系、Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ系、Ｓｍ-Ｆｅ-Ｎ系の希土類磁石が良く知られているが、Ｓｍ-Ｃｏ系は材料費が高く、一般的ではない。現在はＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系材料、Ｓｍ-Ｆｅ-Ｎ系材料がよく使用されている。また、磁石材料には等方性と異方性材料があるが、磁力的には異方性材料の方が高磁力化できる。異方性材料は成型時に磁場をかけて磁石粉の磁化容易軸を揃える（配向させる）ことで高磁力化を図る。現在の高磁力希土類材料としては高温で水素処理された高い異方性を持つＮｄ-Ｆｅ-Ｂ材料が実用化されている（特許文献２、特許文献３で材料及び製造方法が提案されている）。
【０００９】
異方性のＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系の磁石材料と圧縮成型法を組み合わせることで、高磁力の磁石成型体が得られる。磁石成型体は密度を高くすることで高い磁力が得られる。圧縮成型法で密度を高くするには、以下のやり方がある：
（１）プレス圧を上げる：
（２）磁石混成剤（熱可塑性樹脂をバインダーとして用いた所謂コンパウンド）材料の磁石粉含有量を増やす。
【００１０】
これら（１）、（２）のやり方とも、製造上の課題として、成型後の脱型がある。プレス圧を上げることで成型品が金型に密着し、脱型が困難になる。また、磁石粉の含有量を増やすと、つなぎとなる高分子材料が少なくなるため、成型品の強度が低下し、脱型が困難になる。更に、現像ローラを構成するマグネットローラに配置する磁石成型体は通常、３００ｍｍ以上の長尺となるため、脱型が不利な形状である。脱型性を向上するためには金型と磁石成型体の密着を防ぐことが必要であり、金型と磁石成型体の間に離型剤を介することが有効である。
【００１１】
特許文献４に開示されるように、現像ローラを構成するマグネットローラ（所謂プラマグローラ）に磁石成型体を配置する場合、図３に示すように、ローラ本体に溝形状の収納部分を配し、収納部分に磁石成型体を接着固定する。この際、磁石成型体の接着面に離型剤が存在すると、接着強度が弱くなる。ローラ本体と磁石成型体には、使用時に大きな負荷はかからないが、ローラ本体と磁石成型体ともに高分子化合物を含むため、温度などの環境変動による寸法変化が大きい。また材質が異なると線膨張係数が大きく異なることがある。そのため、ヒートショックを与えることにより接着の剥がれが発生することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のような従来の問題に照らし、本発明は、脱型性を確保しつつ、マグネットローラに磁石成型体を接着固定するに際して接着の信頼性が確保できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、主成分が磁性粉と高分子材料である磁石混成剤材料を金型内に充填し、磁場中で圧縮成型する磁石成型体の製造方法において、磁石混成剤材料を収容する金型の少なくとも一面に離型剤を塗布し、同じ金型の少なくとも他の一面に離型剤を塗布せずに圧縮成型することによって、解決できる。
【００１４】
また、主成分が磁性粉と高分子材料である磁石混成剤材料を成型し磁力配向させて得た磁石成型体であって、その少なくとも一面に離型剤層を有し、少なくとも他の一面に離型剤層を有さない磁石成型体が、上記課題の解決に役立つ。
【００１５】
高分子化合物に磁性粉を分散したプラスチックマグネットからなるローラの或る極に相当する部分に他の部材を埋め込み可能な凹部を少なくとも一箇所有し、当該凹部に磁石成型体が配置されたマグネットローラにおいて、上記凹部に、少なくとも一面に離型剤層を有し、少なくとも他の一面に離型剤層を有さない磁石成型体が接着固定され、磁石成型体の離型剤層を有さない面をプラスチックマグネットとの接着面としていることで、接着の信頼性が確保できる。
【発明の効果】
【００１６】
金型と磁石混成剤材料の間に離型剤が密に存在することにより、脱型で成型品に与える負荷を小さくすることができる。また、離型剤が疎な面を存在させることで、成型品を他部材に接着するときに離型剤が疎な面を接着面にすることで接着の信頼性が確保できる。特に成型品のＲ形状面で離型剤が密になっていると、金型への引っ掛かり防止の点で特に顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示す画像形成装置において、静電潜像担持体である感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラムの表面を帯電する帯電ローラ２（帯電装置）、レーザー光線等で感光体ドラム１の一様帯電処理面に潜像を形成する光書き込み系３（露光装置）、感光体ドラム１上において潜像に対し帯電トナーを付着させてトナー像を形成させる現像装置４、チャージャー等を用いて感光体ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙に転写する転写ベルト５（転写装置）、転写後に感光体ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニングブレード６（クリーニング装置）、感光体ドラム１上の残留電位を除去する除電光学系７（除電装置）が順に配列されている。少なくとも感光体ドラム１と現像装置４とでカートリッジユニットが構成され、更に帯電装置、クリーニング装置、除電装置を備えてプロセスカートリッジが構成可能である。プロセスカートリッジと称する場合、現像装置と他のプロセス手段が一体となって着脱可能にされたものであり、上記カートリッジユニットでもプロセスカートリッジとなり得るし、現像装置と感光体と帯電装置、現像装置と感光体と帯電装置とクリーニング装置など、様々なバリエーションが存在し得る。なお、図１の画像形成装置は本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は２成分現像装置を備えている画像形成装置ならば種々の形式の装置に適用することができる。
【００１８】
このような構成において、帯電ローラ２によって表面を一様に帯電された感光体１は、光書き込み系３によって静電潜像を形成され、現像装置４によってトナー像を形成される。当該トナー像は転写ベルト５上で感光体ドラム１表面から、不図示の給紙トレイからレジストローラ対１４を経て搬送された記録紙へ転写される。その後、記録紙上のトナー像は定着装置１７によって記録紙に転写される。一方、転写されずに感光体ドラム上に残ったトナーはクリーニングブレード６、トナー搬送コイル１６によって回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム１は除電光学系７で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。なお図１において、符号１２はトナー攪拌のためのパドルである。
【００１９】
上記現像装置４には、感光体ドラム１と対向して現像ローラ１１があり、当該現像ローラは、図２、図３に示すように、現像装置４に固定された現像マグネットローラ２２と、これを取り囲み自在に回転可能な非磁性体からなるスリーブ２１とを備えている。現像マグネットローラ２２は、スリーブ２１周面に現像剤の穂立ちを生じさせるための磁界を形成する磁石体であり、フェライト系のプラスチックマグネット２３と高磁力のマグネットブロック（磁石成型体）２４から構成される。なお、符号２５は芯金である。このマグネットブロック２４は、プラスチックマグネット２３の現像極に相当する部分に形成された凹部に埋め込まれている。なお、本例の現像マグネットローラ２２は現像極を１極（１つのマグネットブロック）で構成しているが、複数のマグネットブロックにより現像極を構成しても良い。マグネットブロック２４は、現像主磁極を構成するものであり、磁石混成剤材料を圧縮成型して形成する。その圧縮成型装置の一例を図４に示す。
【００２０】
図４において、磁石混成剤材料を装置の磁石成型部３０（幅２．５ｍｍ、高さ１３ｍｍ、長さ３１３ｍｍの割型の金型３３）に充填する。その後、コイル３１に直流電流を流し、矢印Ｘ方向に磁界（１８０００(Ｏe)）を発生させ、充填した磁性体の磁化容易軸を揃える（配向させる）。磁場印加状態で上パンチ３２を介してプレスし（５．５ton／ｃｍ２）、圧縮成型する。その後、金型３４を開き、下パンチ３３が磁石成型体を押し上げることで脱型する。このようにして得られたマグネットブロック２４（磁石成型体）は、半値幅が２２°以下で、磁力（ＢＨ）ｍａｘは１３ＭＧＯｅ（磁束密度に置きかえると１００ｍＴ）以上となり、ＳＬＩＣ現像装置の現像極として最適なものとなる。
【００２１】
上記磁石混成剤材料は、磁石パウダー材料と熱可塑性樹脂と流動性付与剤を必須成分とし、熱可塑性樹脂には、好ましくは顔料（再凝集防止剤）、帯電制御剤（分散性向上剤）、離型剤（型離れ性向上剤）が含まれる。本例では以下のような組成を選択したが、特に限定されない：
磁石パウダー：異方性Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ系磁石  １９００重量部
熱可塑性樹脂：ポリエステル樹脂              ９９重量部
流動性付与剤：疎水性シリカ                    １重量部。
【実施例１】
【００２２】
上記脱型時に磁石成型体の破損が生じることがある。プレスにより金型に磁石成型体が密着しているし、高磁力を狙ってバインダを減らしているために磁石成型体の強度が弱いからである。このような破損を防ぐには、磁石成型体と金型の密着力を弱める必要がある。密着力を弱めるために、材料を金型に充填する前に、金型に離型剤を塗布することを検討した。離型剤としては、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸やシリコーンオイル、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂等が一般に用いられるが特に限定されるものではない。本例ではジメチルシロキサン構造のシリコーンオイルを使用した。
【００２３】
離型剤塗布として、図５（ａ）のａ面、ｂ面、ｃ面、ｄ面の４面塗布と、ｂ面、ｃ面の２面塗布の２種類を検討した。脱型での下パンチの押し上げ力と、磁石成型体をマグネットローラに接着固定してヒートショック（６０℃・３時間保持→２時間→−３０℃・３時間保持）付与後の剥がれの発生の有無とを確認した。なお、マグネットローラのプラスチックマグネットは特に限定されるものではないが、本例では磁性粉ストロンチウムフェライトにエチレンエチル共重合体をバインダとしたプラスチックマグネット（外径２３ｍｍ）を用いて押し出し成型により得たもので検討した。磁石成型体とプラスチックマグネットの接着面は表１に示す通りとした。接着剤は特に限定されるものではないが、シアノアクリレート系瞬間接着剤を用いた。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
下パンチ押し上げ力は比較例２で最も小さくなったが、一部で接着剤剥がれが発生した。実施例１では比較例１よりも下パンチ押し上げ力が小さくなっており、離型性が向上している。しかも接着剤剥がれは発生せず、接着の信頼性も確保されている。
【実施例２】
【００２６】
磁石成型体をマグネットローラに接着固定したとき、図３に示すように、磁石成型体がマグネットローラ外径に沿うようにＲ形状を有していると、非磁性円筒体２１上でより高い磁束密度が得られる。そこで、図５（ｂ）に示すように、一面をＲ形状にした金型でも検討した。Ｒ形状を有すると、型が開いた際に成型品がＲ形状の側（ｂ面）に存すると、下パンチが成型品を押し上げても脱型ができない。そのため、型が開いたときに平面側（ａ面）に成型品が存する必要がある。ａ面に磁石成型体が常にあるように、ａ面には離型剤を塗布せず、ｂ面に離型剤を塗布した。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
ａ面には離型剤を塗布せず、ｂ面に離型剤を塗布することにより、型が開いたときにａ面に磁石成型体がつき、容易に脱型できた。またプラスチックマグネットに磁石成型体を接着固定するときに、ａ面を接着面にすることにより接着剥がれが発生せず、接着の信頼性が確保された。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像ローラの構成を示す概略図である。
【図３】図２の現像ローラの断面図である。
【図４】磁石成型体を得るための金型、圧縮方向、磁場方向を説明する図である。
【図５】磁石混成剤材料を圧縮成型する際の離型材介在を説明する図であり、（ａ）は成型品が矩形断面を有する場合、（ｂ）は成型品の一面がＲ形状になっている場合を示している。
【符号の説明】
【００３０】
２４  マグネットブロック
３０  磁石成型部
３１  コイル
３２  上パンチ
３３  下パンチ
３４  金型
Ｘ  磁界印加方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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