CN1315679A - 磁辊 - Google Patents

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Abstract

一种磁辊,在表面上具有多个磁极,至少一个磁极部分由含有磁粉和粘结树脂的各向异性粘结磁石构成,在该磁辊中,前述各向异性粘结磁石含有R－T－N系磁粉(R是包含Y的稀土元素的至少一种且必须含有Sm,T是Fe或Fe和Co,也可含有作为不可避免的杂质的O及H)和粘结树脂,前述粘结树脂的体积成分比为20～70%。

Description

磁辊
本发明涉及一种例如作为电子照相术或静电记录等中显象辊用的磁辊。
在电子照相或静电记录等中，在图象载体(感光体，电介质)的表面形成静电荷像，利用显象辊将含有调色剂的磁性显象剂(单一成分的磁性调色剂或由调色剂和磁性载体组成的两种成分的显象剂等)输送到显象区并显象成静电荷像，将所获得的调色剂像转印到转印部件(普通纸等)，然后通过加热和/或加压定影，形成图像。
作为显象辊，多采用例如图4中所示的磁辊装置。在图4中，磁辊1包括表面具有沿轴向延伸的多个磁极的圆筒状永磁体11，和同轴固定在永磁体11中心部的轴12。如图3所示，磁辊1装在形成圆筒状的套筒2内，轴12的两端部通过轴承4、4支持在法兰3a、3b中。套筒2和固定在其两端上的法兰3a、3b由铝合金或奥氏体系不锈钢等非磁性材料构成。5是密封部件(油封)。利用上述结构，通过磁辊1和套筒2之间的相对转动(例如固定磁辊1，使法兰3a旋转)，将磁性显象剂吸附到套筒2的表面上，输送到显象区(与图像载体和套筒相对的区域)并使静电荷像显象。
构成上述磁辊的圆筒状永磁体，通常外径D为10～60mm、长度L为200～350mm，呈L/D≥5的细长形，由各向同性的铁素体烧结磁石或以强磁性粒子(Sr铁素体或Ba铁素体等)和树脂(聚酰胺、聚氯乙烯)为主要成分的各向异性粘结磁石制成。各向异性粘结磁石例如可通过以下方式制造，加热混练原料混合物，然后在磁场中压出或注射模型成形之后，按照规定的磁化模式进行磁化。
为满足近年来的高的图像品质要求，调色剂和载体要小粒径化，以补偿磁辊的附着力低下的问题，但磁辊有高磁化的倾向。磁辊所需的磁场强度虽然在套筒上为500～800G左右就大体可以满足显象处理的需要，但也会出现必须要1000～1300G左右的强磁场强度的显象处理。
各向同性的铁素体烧结磁石可通过整体磁化形成任意的磁场强度分布，使用非常方便的具有稳定性的良好材料，但是，由于剩余磁通密度Br约为2000G左右，套筒上磁通密度限制在900～1000G左右，存在不能满足更强磁场需求的问题。
另一方面，各向异性的粘结磁石，可以很容易地获得例如约2600G的剩余磁通密度Br，可以形成比各向同性铁素体烧结磁石更强的磁场，但是，磁极的形成仅限定在预定取向的磁场方向(各向异性方向)，制约磁场强度分布的形成，在成形中必须进行磁场中的取向，存在长度方向的磁性不均匀性和生产率低的问题。
由于铁素体烧结磁石是硬质的陶瓷，所以属于怕受冲击的脆性材料，并且加工困难，在大部分情况下需要进行研磨加工。另一方面，虽然粘结磁石消除了铁素体烧结磁石的缺点，但由于是在磁场中取向的各向异性磁石，所以即使是圆筒状磁极的形成方向也是固定的，不具有象各向同性的铁素体烧结磁石那样通过磁化形成任意磁极配置的自由度，并且由于尺寸长，难以获得均质的磁场取向，磁辊长度方向的偏差比各向同性的铁素体烧结磁石大数倍，对磁场强度的均匀性敏感的磁刷显象系统具有对图像品质影响大的问题。并且，铁素体烧结磁石的Br的温度系数大于0.2％/℃，对于显象非常敏感的高图像品质的数字机等，使用环境也会改变显象条件，从而导致图像的变化。
如上所述，作为现有磁石材料的缺点(表面磁通密度不够、大的表面磁通密度偏差、磁极形成的灵活性不够、表面磁通密度随温度变化等)的解决方案，需要各向同性且具有高磁性的磁石材料。
作为满足所述要求的磁石，提出了采用Nd-Fe-B系磁粉的(BH)max为3MGOe左右的各向同性的粘结磁石。然而，Nd-Fe-B系粘结磁石在抗蚀性方面存在问题，由于易于生锈所以必需被覆有环氧树脂或氟树脂等。象磁辊那样的长件物品的被覆易于产生涂覆层不良的问题，并且会导致产品成本的上升。并且，在采用磁辊的情况下，为了将磁石表面磁通密度高效地引出到套筒上，磁石和套筒内径之间的间隙一般较狭地设定为0.5～1mm，一旦在磁石和套筒之间产生锈，则发生锁死事故的危险性很大。
如磁辊用圆筒状永久磁石这样的长件物品尽管采用挤压成形等方式生产，但为了获得横跨长度方向的均匀特性，磁粉必须在圆筒状永久磁石中均匀分布，磁粉形状成球形有利于均匀分布。铁素体系磁粉由于其粒度在1μm左右，适于均匀分布，但对于Nd-Fe-B系磁粉由于其形状呈薄片状所以难以均匀分布。当为了更均匀地分布而将Nd-Fe-B系磁粉粉碎至100μm以下时，磁性将急剧恶化。因此，虽然铁素体系粘结磁石的成形性能优越，但表面磁通密度低，温度稳定性差，而Nd-Fe-B系粘结磁石的表面磁通密度高但成形性能存在问题，并且抗蚀性及温度稳定性低。因而，任何磁石要想适用于磁辊都存在许多需要解决的课题。
鉴于上述情况，需要一种由同时满足表面磁通密度、温度稳定性、抗蚀性及成形性能的要求的圆筒状永久磁石制成的磁辊。
发明的目的
因此，本发明的目的是解决现有技术的问题，提供一种使用方便且均匀的具有高表面磁通密度的磁辊。
发明的公开
本发明的第一磁辊的特征为，在表面上具有多个磁极，至少一个磁极部分具有含有磁粉和粘结树脂的各向异性粘结磁石，上述各向异性粘结磁石含有R-T-N系磁粉(R是含有包括Y的稀土元素的至少一种且必须含有Sm,T是Fe或Fe和Co，也可含有作为不可避免的杂质的O及H)和粘结树脂，上述粘结树脂的体积成分比为20～70％。采用这种结构，由于R-T-N系磁粉具有与Nd-Fe-B系磁粉几乎相同的饱和磁化，所以磁辊的表面磁通密度高。并且通过微量地抑制R-T-N中所含的C量，可极大地提高抗蚀性。
本发明的粘结磁石通过控制粘结树脂的量，可具有10MGOe以上的(BH)max和2800G以上的Br。
R-T-N系磁粉剩余磁通密度Br的温度系数为-0.065％/℃，与Nd-Fe-B系磁粉的Br的温度系数-0.12％/℃及Sr铁素体烧结磁石的Br的温度系数0.2％/℃相比非常小。从而，由含有R-T-N系磁粉的粘结磁石构成的磁辊，在严酷的条件(高温、连续印字)下使用，即使粘结磁石的温度上升，套筒上的磁通密度的变化也很小，可以提供高品质的图像。
由于上述氮化物磁粉即使露出于粘结磁石的表面也不会生锈，所以即使在高温潮湿的环境下使用磁辊也不会发生锁死事故，可靠性得以提高。并且由于R-T-N系磁粉的平均粒径可适当调节到1μm～10μm之间，所以即使为了获得必要的表面磁通密度而改变粘结树脂的比例，也可通过改变R-T-N系磁粉的大小而实现优良的成形性能，可同时获得必要的表面磁通密度和优良的均匀性。
作为上述R-T-N系磁粉，优选采用(a)含有以原子％计为RαT100. (α+δ)Nδ(R为包含Y的稀土元素的至少一种且必须含有Sm,T为Fe或Fe和Co,α及δ分别满足5≤α≤18，及4≤δ≤30。)表示的主要成分组成、含有不可避免的杂质O及H、以及控制在磁粉的5原子％以下的C，表现出磁特性的相实质上是由Th2Zn17型结构的菱形晶系和/或Th2Ni17型结构的六方晶系构成的硬质磁性相的稀土类磁石；或者(b)含有以原子％计为RαT00.(α+β+δ)MβNδ(R为包含Y的稀土元素的至少一种且必须含有Sm,T为Fe或Fe和Co,M是选自Al、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的至少一种且必须含有Ti，α、β及δ分别满足5≤α≤18、1≤β≤30、及4≤δ≤30。)表示的主要成分组成、含有不可避免的杂质O及H、以及控制在磁粉的5原子％以下的C，表现出磁特性的相实质上为由Th2Zn17型结构的菱形晶系和/或Th2Ni17型结构的六方晶系构成的硬质磁性相的稀土类磁石。
R必须含有Sm，除Sm以外也可以含有Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu中的1种或2种以上。也可以采用Sm稀土金属混合物或钕镨混合物等两种以上的稀土元素的混合物。作为R，优选采用Sm和Y、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy及Er中的一种或两种以上的组合，采用Sm与Y、Ce、Pr及Nd中的一种或两种以上组合更好，实际上只用Sm效果特别好。至于Sm的纯度，为了获得高表面磁通密度，优选为Sm在R中所占比例为50原子％以上，占70原子％以上更好。并且，R含有在制造中不可避免地混入的O、H、Al、Si、Na、Mg、Ca等不可避免的杂质应在不使其特性恶化的范围内。
R优选为5～18原子％。R不足5原子％或超过18原子％时生成过量的αFe，从而生成硬质磁性相以外的相会使表面磁通密度降低。更优选为R的含有量在6～12原子％。
仅通过添加适量的M元素，虽然表面磁通密度下降，但粘结磁石的耐热性能显著提高，可获得适于在高温连续打印的高性能磁辊。M元素优选为1～30原子％。M元素超过30原子％时生成ThMn12型的Sm(Fe、M)12Nz相，使表面磁通密度下降。另一方面，M元素不足1原子％时生成αFe，同样使表面磁通密度下降。
C的含量(γ)最好为磁粉的5原子％以下，C的含量超过5原子％时，表面磁通密度下降的同时，抗蚀性也下降。
氮含量(δ)优选为4～30原子％。氮含量不足4原子％或超过30原子％的情况下，表面磁通密度下降。更优选为氮含量在10～20原子％。
在上述氮化稀土类磁石中，Fe的0.01～30原子％也可被Co和/或Ni置换。通过导入Co和/或Ni可提高粘结磁石的温度特性。然而，Co和/或Ni超过30原子％时粘结磁石的表面磁通密度显著下降，不足0.01原子％时则被认为没有达到添加效果。Co和/或Ni置换Fe的量更优选在1-20原子％的范围内。
氮化处理时的纯氮气或含氮气体的压力优选为0.2～10atm。在不足0.2atm时氮化反应缓慢，并且超过10atm时高压气体的设备的成本过大。氮化气体的压力范围更优选为1-10atm。气体氮化的加热条件优选为300～650℃×0.1～30小时。不足300℃×0.1小时的情况下氮化几乎没有进行，超过650℃×30小时时则生成RN和Fe-M相，使表面磁通密度显著下降。氮化加热条件更优选为400～550℃×0.5～30小时，400～550℃×1～10小时则特别好。
优选地，在氮化前要根据需要进行粉碎、分级、调整粉末粒径，以实现均匀的氮化处理，并用以确保粘结磁石的易成形性。
采用本发明所用的磁粉，当采用上述氮化型稀土类(R-T-N)磁粉和铁素体磁粉混合物时，不但与仅采用氮化型稀土类磁粉的情况相比成本低，而且与仅采用铁素体磁粉的粘结磁石的情况相比可获得表面磁通密度高的磁辊。
第二种磁辊的特征为，在表面上具有多个磁极，至少一个磁极部分由含有R-T-N合金系的氮化型稀土类磁粉(R为包含Y的稀土类元素的至少一种且必须含有Sm、T为Fe或者Fe和Co、也可含有不可避免的杂质O及H。)、铁素体磁粉、粘结树脂的混合物在磁场中成形为各向异性粘结磁石，前述粘结树脂的体积百分比为20～70％。
作为本发明中所采用的铁素体磁粉，以主要成分组成为以A’O·n(Fe2O3)(原子比)(A为Sr和/或Ba,n(摩尔比)=5～6)表示主要成分的铁素体粉末，具有很高的实用性。
适用于本发明的各向异性粘结磁石用的铁素体磁粉，可通过例如原料粉的混合→经煅烧的铁素体化(固相反应)→粉碎→热处理→破碎(筛分)处理的工序而进行制造。铁素体磁粉的平均粒径优选为0.8～2μm，0.9～1.5μm则更好。当超出这一平均粒径范围时，难以制造出有用的磁辊。
各向同性铁素体磁粉的制造可通过原料粉末的混合→经煅烧的铁素体化(固相反应)→粉碎→热处理→破碎(筛分)处理的工序而进行制造。
附图说明
图1是用于制造本发明的磁辊的挤压成形装置的主要部分的纵向剖视图，
图2是图1的A-A剖视图，
图3(a)是表示含有用本发明获得的圆筒状粘合磁石的磁辊装置的纵向剖视图，
图3(b)是图3(a)的B-B剖视图，
图4是表示根据本发明的另一个实施例的磁辊的横向剖视图，
图5是表示根据本发明的又一个实施例的磁辊的横向剖视图，
图6是表示根据本发明的又一个实施例的磁辊的横向剖视图，
图7是表示根据本发明的又一个实施例的磁辊的横向剖视图，
图8是表示根据本发明的又一个实施例的磁辊的横向剖视图，
图9是表示根据本发明的又一个实施例的磁辊的横向剖视图，
图10是表示根据本发明的又一个实施例的磁辊的横向剖视图，
图11是用于在平行磁场中成形的金属模具的剖视图，
图12是用于在径向取向的磁场中成形的金属模具剖视图，
图13是用于径向取向地挤压圆筒状磁石的金属模具的剖视图。
本发明优选的实施方案的说明
本发明的粘结磁石的制造方法如下。首先，例如使用搅拌器对磁粉和热塑性树脂进行干混合，对该混合物加热混练，然后粉碎到几mm以下后进行造粒。混练和造粒例如可利用双轴混练挤压机在100～200℃的温度下进行。
作为磁粉，可采用上述的R-T-N系磁粉，从磁性、成形性能和生产性能等方面考虑，优选地用平均粒径为1～10μm的粒子。为了改进粘结树脂的粘结性，例如可用有机硅化合物(硅烷偶合剂)或有机钛酸盐化合物(钛偶合剂)对磁粉表面进行处理。作为粘结树脂，可选用聚酰胺树脂、聚氯乙烯、亚乙基-乙基丙烯酸酯共聚物(EEA)等。
除上述必要的成分外，原料中还可以添加磁粉分散剂、润滑剂、增塑剂等。这些添加剂的加入总量优选地以3重量％以下，在1～2重量％更好。作为分散剂，可采用酚系，胺系等。作为润滑剂可采用蜡类(石蜡，微晶蜡等)、脂肪酸(硬脂酸，油酸等)-、脂肪酸盐(硬脂酸钙，硬脂酸锌等)。并且，作为增塑剂，可采用例如邻苯二甲酸二-2-乙基己基酯(DOP)、邻苯二甲酸丁酯(DBP)等邻苯二甲酸酯。
将上述原料混合物投入到成形装置中，通过配置在成形装置前端部分中的成形金属模具，对各向异性化的圆筒状成形体进行冷却，退磁，然后切断成规定的长度。在所获得的圆筒状成形体的中心部固定住轴之后，对表面上的多个磁极(通常为3～8个磁极)进行磁化，获得图3所示的磁辊1。
图1和图2表示成形装置的结构。图1是表示成形装置的主要部分的纵向剖视图，图2是图1的A-A剖视图。双轴混练挤压机6包括分隔成多个的滚筒62、配置在其内部的2根螺杆63(图中仅示出了一根)和设置在滚筒62前端的接头64。成形金属模具7连到接头64的出口上。并且，双轴混练挤压机6的上游端设有料斗61。成形装置的金属模具7具有环状间隔71和心轴72以及形成于两者之间的圆筒状成形空间73。进而，在金属模具的出口处设有配置在环状间隔件71周围的磁场生成部件74。
磁场生成部件74在由强磁体构成的圆筒轭铁75的内部具有以围绕成形空间73的方式配置的多个磁石单元76。各磁石单元76具有由强磁体构成的间隔件77、沿半径方向磁化的永久磁石78、以及由强磁体构成的磁极片79。
采用上述成形装置则按照下面所述获得各向异性粘结磁石。通过料斗61投入到滚筒62中的原料，通过一对螺杆63的旋转施加剪切力，同时，在150～230℃的温度下一边熔融一边送入成形金属模具7，以规定的截面面积挤入并通过成形空间内。挤出的成形体在金属模具出口附近各向异性磁化之后，冷却、固化，并按规定的长度(L/D≥5以上)切断。用于磁粉取向的附加磁场强度优选在10～15KOe的范围内。将所得成形体固定到轴上之后，沿着与各向异性方向相同的方向进行磁化，得到图3所示的磁辊1。另外，本发明的磁辊用粘结磁石也可采用注射模塑成形制造。
本发明的磁辊不仅限于图3所示的情况，也可采用图4所示的结构。即，也可以在轴12上紧密固定各向同性的铁素体烧结磁石，或者由在无取向的情况下成形的粘结磁石构成的圆筒状永久磁石11，在其显象磁极部形成凹槽13，将由片状的粘结磁石(在长度方向上具有凹部14)构成的磁石片15紧固在凹槽13上，然后进行多极磁化。
本发明的磁辊也可采用图5所示的结构，即，把磁石片51,52…紧固到设置于轴12上的多个纵槽上。这时，在显象磁极的位置设置由磁力最强的氮化型稀土类粘结磁石构成的磁石片51。这以外的磁石片52，52…也可采用氮化性稀土类粘结磁石和铁素体粘结磁石的任一种。
固定在凹槽中的粘结磁石片的截面形状是任意的。例如，如图6和图7所示，矩形或扇形截面的粘结磁石片60,70固定在凹槽中，并对外周面进行加工，然后进行多极磁化。或者，也可将粘结磁石片预先制成具有与圆筒状永久磁石11的外周面一致的形状，从而不必对外周面进行加工。
圆筒状永久磁石11的截面成C型，其开口处可嵌入作为显象磁极部的粘结磁石片80(图8)。并且，在圆筒状永久磁石11是由多个扇形截面的块状磁石片组合而成的情况下(图9)，至少显象磁极部分成为上述的粘结磁石90。
嵌入图4～图9中所示的圆筒状永久磁石11、作为显象磁极部分的粘结磁石片15,51,60,70,80,90，可采用例如图11和图12所示的成形金属模具的挤压成形法或喷射注模成形法形成。图11是成形金属模具的剖视图。磁场生成线圈111产生的磁通通过轭铁112形成磁回路。在磁回路中有成形空间113，使用与图1相同的挤压机(图未示出)压出在所述成形空间113中加热混练的树脂和磁粉的混合物110。在压出时利用箭头所示的并行磁场对磁粉进行取向。成形空间113由轭铁112和非磁性体114形成。
图12的成形金属模具具有与图11所示的相同的磁回路，但可以获得径向取向的扇形截面的块状磁石片。
图11和图12的成形金属模具，由于成形空间113与成形体的形状相同，所以可使用注射模塑进行成形。
圆筒状永久磁石11如图10所示，可以是径向取向的整体的粘结磁石。该磁石可形成任意的磁极配置或磁化式样，放置在磁化装置中时的位相也可以是任意的。并且，通过退磁和再磁化，还可形成新的磁极配置或磁化式样。磁板配置或磁化形式限制了取向图样，并且，与放置在磁化装置中时的位相相对于磁化装置必须是特定的位相的各向异性的永久磁石部件相比，具有很大的优点。
在形成径向取向的整体型圆筒状永久磁石时，例如可采用图13的挤压成形法。该方法为，在挤压成形装置前端的成形金属模具21中，设置用于形成在原料20中产生径向磁场的磁回路22a、23a的磁场发生线圈22、23。心轴24由磁性材料构成时，易于形成磁回路22a,23a。
下面，将通过下述实施例对本发明作进一步的说明。但本发明不受这些实施例的限制。
实施例1～7
以表1所示母合金组分配置纯度99.9％的Sm,Fe，和C，在氩气气氛的高频熔融炉中熔融，获得母合金铸块。为了制作母合金，也可以采用设置有两根铜制冷却辊的双辊铸带机获得的急冷薄片。并且，也可以采用将稀土类氧化物、Fe合金和Ca混合并进行还原扩散所获得的Sm-Fe-C合金。
将所得到的母合金粉碎到大约100μm以下，在氮气气氛中以400～500℃进行1-10小时的热处理，以便氮化。进而，用喷射式粉碎机(也可以用球磨机)微粉碎至平均粒径(dp)为1～10μm，获得具有5KOe以上矫顽力的Sm-Fe-C-N合金粉末。采用Sympatec公司制造的激光衍射型粒径分布测定装置(HEROS＆RODOS系统)测定合金粉末平均粒径dp。氮化处理中也可以采用NH3等含氮的气体和H2的混合气体。利用X射线的衍射确定合金粉末的结晶构造为Th2Zn17型、Th2Ni17型或它们的混合相。
将各磁粉以体积百分率70％混合到由聚氯乙烯构成的粘结树脂中，制作成挤压成型用的颗粒。用这种颗粒在180℃的成形温度下在10KOe的磁场中成形为外径18mm、内径8mm的圆筒状，在切断成300mm长度之后，固定在外径8mm的不锈钢轴上。圆筒状粘结磁石在对称的八个磁极上磁化，组装到外径20mm的铝合金制套筒内。测定套筒上的表面磁通密度，各磁极全都高达2100G左右、并且是均匀的。在使用同样尺寸的各向同性铁素体烧结磁石的情况下，套筒上的表面磁通密度约为750G，在使用八个磁极的磁场取向金属模具挤压成形而制造的各向异性铁素体粘结磁石的情况下，表面磁通密度约为900G。
抗蚀性试验是通过各种组成的10根磁辊在温度60℃，相对湿度95％的环境下放置500小时，用光学显微镜观察有无生锈而进行的。利用公式(生锈磁辊的根数/10)×100％评价抗蚀性。
表面磁通密度的均匀性关系到成形的难易，成形性能良好的情况下，磁粉均匀分布，表面磁通密度均匀，而成形性能差的情况下，磁粉分布产生偏离，表面磁通密度不均匀。表面磁通密度的均匀性是通过在各磁辊轴线方向上测定10个位置的套筒上磁极的表面磁通密度分布，用公式[(表面磁通密度的最大值-表面磁通密度的最小值)/表面磁通密度的平均值]×100(％)进行评价的。
比较例1～5
除了C含量过多的组成(比较例1～2)、不含有N的组成(比较例3～5)之外，其它条件与实施例1～7相同的情况下，制作氮化稀土磁石粉末，用这些稀土磁石粉末制作粘结磁石，作和实施例相同的评价。结果如表1所示。
表1
  例号   氮化稀土类磁石粉末的组成(原子％)     dp(μm)  表面磁通密度(G)   抗蚀性(％)   均匀性(％)     C(原子％)
实施例1 Sm9.1FebalN13.5     2.2     2100      0     0.2    0.01
实施例2 Sm9.2FebalN13.3     2.3     2070      0     0.1    0.03
实施例3 Sm9.3FebalN13.8     2.4     2030      0     0.3    0.05
实施例4 Sm9.2FebalN13.4     2.2     2010      0     0.2    0.07
实施例5 Sm9.1FebalN13.1     2.5     1970      0     0.1    1.0
实施例6 Sm9.2FebalN13.0     2.3     1930      0     0.2    3.0
实施例7 Sm9.2FebalN13.2     2.3     1910      0     0.2    5.0
比较例1 Sm9.1FebalN13.1     2.2      980     20     0.2    6.0
比较例2 Sm9.2FebalN13.0     2.5      820     90     0.1    10.0
比较例3 Sm9.2Febal     2.3      800    100     3.5    0.01
比较例4 Sm9.2Febal     2.3      720    100     5.3    5.0
比较例5 Sm9.2Febal     2.1      650    100     6.3    12.0
由表1可知，在C含量过多的比较例1～2中，表面磁通密度和抗蚀性两方面均降低。并且，在不含有N仅含有C的比较例3～5中，表面磁通密度、抗蚀性及均匀性均降低。
实施例8～10、比较例6、7
对平均粒径为2～9μm的磁粉(实施例8～10)、平均粒径更小的磁粉(比较例6)、平均粒径更大的磁粉(比较例7)进行讨论。与实施例1～7一样制作氮化磁石粉末，用各氮化磁石粉末制作磁辊，进行与实施例相同的评价。结果如表2所示。
表2
   例号 稀土类氮化磁石粉末的组成(原子％)      dp(μm)  表面磁通密度(G)  抗蚀性(％)  均匀性(％)     C(原子％)
实施例8 Sm9.1FebalN13.5      2    2100     0    0.2    0.05
实施例9 Sm9.2FebalN13.3      5    2070     0    0.4    0.05
实施例10 Sm9.3FebalN13.8      9    2030     0    0.5    0.05
比较例6 Sm9.2FebalN13.0     0.8    720     0    3.1    0.05
比较例7 Sm9.2FebalN13.0     15    650     0    4.3    0.05
由表2可知，在稀土类氮化磁石粉末的平均粒径为2～9μm的情况下可获得高的表面磁通密度和高的均匀性。在平均粒径小的情况下(比较例6)和平均粒径大的情况下(比较例7)，表面磁通密度低下，同时均匀性恶化。
实施例11～15
除了以表4所示的母合金组成配置纯度为99.9％的Sm、Fe和M，在氩气气氛的高频熔解炉中熔解，获得母合金铸块之外，其它条件与实施例1～7相同的情况下，制作磁辊，对其特性进行研究。耐热性是用在磁辊置于80℃×50h的环境下后的表面磁通密度减少的比例来表示。
比较例8、9
除改变稀土类氮化磁石的组成外其它与实施例1～7相同方法制作磁辊，并进行评价。
表3
   例号 稀土类氮化磁石粉末的组成(原子％)    dp(μm)  表面磁通密度(G)   抗蚀性(％)  均匀性(％)  耐热性(％)     C(原子％)
实施例11 Sm9.1FebalTi2.5N13.5    3.1    2050     0   0.2   1.2   0.01
实施例12 Sm9.2FebalTi1.0N13.2    3.5    1900     0   0.2   1.4   0.01
实施例13 Sm9.2FebalTi30N13.2    3.5    1900     0   0.2   1.4   0.01
实施例14 Sm9.2FebalTi2.5N13.2    3.5    1900     0   0.2   1.4   5.0
实施例15  Sm9.1FebalMn2.5N13.6    2.3    1940     0   0.2   1.2
比较例8 Sm9.2FebalTi0.5N13.2    3.5    780     0   0.3   7.4   0.01
比较例9 Sm9.2FebalTi35N13.2    3.5    540     0   0.2   1.4   5.0
由表3可知，当稀土类氮化磁石粉末含有以原子％表示的RαT100·(α+ β+δ)MβNδ(R为包含Y的稀土类元素的至少一种且必须含有Sm,T为Fe或Fe和Co,M是选自Al、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的至少一种且必须含有Ti,α、β和δ分别满足5≤α≤18、1≤B≤30及4≤δ≤30)的主成分组成、并含有作为不可避免的杂质O和H、控制在磁粉的5原子％以下的C时，可获得表面磁通密度高、抗蚀性及耐热性好的磁辊。
实施例16
除用图13所示的挤压成形装置形成图10所示的径向取向的圆筒状永久磁石11之外，其它采用与实施例1相同的方法制作磁辊，并对其进行评价。结果得到与实施例1相同的评价结果。
实施例17
制作图9所示的由截面为扇形的块状磁石贴合而成的类型的磁辊。各块状磁石通过用图12的成形金属模具以注射模塑成形法制成，使其按径向取向。
显像磁极
与实施例1相同的R-T-N系磁粉以体积百分率70％混合到由聚氯乙烯构成的粘结树脂中，制作成颗粒。用这种颗粒以180℃的成形温度在10kOe的磁场中通过注射模塑成形而形成中心角度为90°的扇形截面的块状磁石。
其它磁极
获得由SrO·6Fe2O3表示的平均粒径为1.2μm的各向并性的铁素体磁粉。将该铁素体磁粉以重量百分比92％混合到由乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)树脂构成的粘结树脂中，制成颗粒。用这种颗粒以180℃的成形温度在10kOe的磁场中通过注射模塑成形而形成中心角度为90°的扇形截面的块状磁石。
磁辊的制作及评价
用一个采用R-T-N系磁粉的块状磁石和三个采用铁素体磁粉的块状磁石，制作与实施例1尺寸相同的磁辊，并对显象磁极进行评价。结果，得到与实施例1相同的评价结果。
实施例18
制作图9所示的由截面为扇形的块状磁石贴合而成的类型的磁辊。各块状磁石通过用图12的成形金属模具以挤压成形法形成，使其按径向取向。
显象磁极
重量为60份的与实施例1相同的R-T-N系磁粉和重量为40份的由SrO·6Fe2O3表示的、平均粒径为1.2μm的各向异性铁素体磁粉混合而成的磁粉，将其以体积百分比70％混合到由聚氯乙烯构成的粘结树脂中，制成颗粒。用这种颗粒在180℃的成形温度下，于10kOe的磁场中通过挤压成形形成中心角度为90°的扇形截面的块状磁石。
其它磁极
获得由SrO·6Fe2O3表示的平均粒径为1.2μm的各向异性的铁素体磁粉。将该铁素体磁粉以重量百分比92％混合到由EEA树脂构成的粘结树脂中，制成颗粒。用这种颗粒以180℃的成形温度在10kOe的磁场中通过挤压成形形成中心角度为90°的扇形截面的块状磁石。
磁辊的制作及评价
用一个采用混合磁粉的块状磁石和三个采用铁素体磁粉的铁素体磁石，制作与实施例1尺寸相同的磁辊，对显象磁极进行评价。结果，除表面磁通密度减少约40％外，其它评价结果与实施例1相同。
实施例19
制作图8所示的截面呈C字形的圆筒状磁石，和截面为扇形的块状磁石贴合而成的类型的磁辊。截面为扇形的块状磁石，采用图12所示的成形金属模具，按径向取向通过注射模塑成形法制成。
显象磁极
重量为60份的与实施例1相同的R-T-N系磁粉和重量为40份的由SrO·6Fe2O3表示的、平均粒径为1.2μm各向异性铁素体磁粉混合而成的磁粉，将其以体积百分比70％混合到由聚氯乙烯构成的粘结树脂中，制成颗粒。用这种颗粒在180℃的成形温度下于10kOe的磁场中通过注射模塑成形为中心角度90°的扇形截面的块状磁石。
其它磁极
得到以SrO·6Fe2O3表示的各向同性铁素体磁粉。将这种磁粉以重量百分比92％混合到由EEA树脂构成的粘结树脂中，制成颗粒。采用这种颗粒，在180℃的成形温度下通过注射模塑成形制成中心角度为270°的截面呈C字形的圆筒状磁石。
磁辊的制作及评价
采用上述两个磁石，制作与实施例1的尺寸相同的磁辊，对显象磁极进行评价。结果，除表面磁通密度减少约40％外，其它评价结果与实施例相同。
如上所述，按本发明，将R-T-N系磁粉分散到粘结树脂中所得到的原料混合物在磁场中进行成形，得到各向异性的粘结磁石，由于采用这种磁石，所以可获得使用方便、磁力高并且稳定性高的磁辊。
在本发明中，即使R-T-N系磁粉仅用于显象磁极，或者即使与铁素体磁粉混合使用，在套筒上也可获得2000G以上的表面磁通密度。从而可获得控制昂贵的R-T-N系磁粉的使用量的高磁力的磁辊。

Claims (6)

1．一种磁辊，在表面上具有多个磁极，至少一个磁极部分由含有磁粉和粘结树脂的各向异性粘结磁石构成，其特征在于，所述各向异性粘结磁石含有R-T-N系磁粉和粘结树脂，其中，R是包含Y的稀土元素的至少一种且必须含有Sm,T是Fe或Fe和Co，也可含有作为不可避免的杂质的O及H，所述粘结树脂的体积百分比为20～70％。
2．如权利要求1所述的磁辊，其特征在于，所述各向异性粘结磁石具有10MGOe以上的最大能积(BH)max及2800G以上的剩余磁通密度Br。
3．如权利要求1所述的磁辊，其特征在于，所述磁粉含有以原子％为RαT100.(α+δ)Nδ表示的主要成分组成、不可避免的杂质O及H、控制在磁粉的5原子％以下的C，其中，R为包含Y的稀土元素的至少一种且必须含有Sm,T为Fe或Fe和Co,α及δ分别满足5≤α≤18，及4≤δ≤30，它表现出的磁特性的相实质上是由Th2Zn17型结构的菱形晶系和/或Th2Ni17型结构的六方晶系所构成的硬质磁性相。
4．如权利要求1所述的磁辊，其特征在于，所述磁粉含有以原子％为RαT100.(α+β+δ)MβNδ表示的主要成分组成、不可避免的杂质O及H、控制在磁粉的5原子％以下的C，其中，R为包含Y的稀土元素的至少一种且必须含有Sm,T为Fe或Fe和Co,M是选自Al、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的至少一种且必须含有Ti,α、β及δ分别满足5≤α≤18、1≤β≤30、及4≤δ≤30，它表现出的磁特性的相实质上为由Th2Zn17型结构的菱形晶系和/或Th2Ni17型结构的六方晶系所构成的硬质磁性相。
5．如权利要求1所述的磁辊，其特征在于，所述各向异性磁石含有铁素体磁粉。
6．如权利要求3或4所述的磁辊，其特征在于，所述磁粉的平均粒径为1～10μm。
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