JP2002008918A - プラスチックマグネットロール、その製造方法およびそれに用いる押出成形型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 長尺かつ大径で強力な磁力を有するマグネッ
トロールを効率良く得る。 【解決手段】 複数の磁性体ブロック２２を円形軸体２
３の周囲に貼り付けてなるプラスチックマグネットロー
ル２１であり、磁性体ブロック２２は互いに密着し、隣
り合う磁性体ブロック２２との密着面を通り極方向に形
成される磁路を有するプラスチックマグネットロール２
１。前記磁性体ブロック２２の断面形状は矩形または扇
型であり、前記プラスチックマグネットロール２１の直
径は３０ｍｍ以上、長さは４００ｍｍ以上であることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真や静電記
録等において現像ロールとして使用されるプラスチック
マグネットロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来電子写真や静電記録等において現像
ロール用として使用するマグネットロールは、図６に示
すような構造のものが多い。図６において１は永久磁石
部材であり、例えば樹脂にハードフェライト磁性粉を混
合し、押出成形などで、円筒状に一体成形し中心部にシ
ャフト２を同軸的に固着する。永久磁石部材１の外周面
には軸方向に延びる複数個の磁極を有している。次にシ
ャフト２の両端部にはフランジ３、４を軸受５を介して
回転自在に装着し、フランジ３，４には中空円筒状に形
成したスリーブ６を嵌着する。スリーブ６とその両端に
固着されたフランジ３，４はアルミニウム合金又はオー
ステナイト系ステンレス鋼等の非磁性材料で形成されて
いる。７はシール部材（オイルシール）であり、フラン
ジ３とシャフト２の間に嵌着する。なお、永久磁石部材
１の直径は通常１０〜２５ｍｍ、長さは２００〜３５０
ｍｍとする場合が多い。

【０００３】上記の構成により、永久磁石部材１とスリ
ーブ６との間の相対回転（例えば永久磁石部材１を固定
して、フランジ３、４を回転させる）によって、スリー
ブ６の外周面に磁性現像剤を吸着して磁気ブラシを形成
し、所定の現像作業を行うのである。

【０００４】一方近年においては、永久磁石部材１を成
形する手段として、強磁性粒子と樹脂および結合材料と
を主成分とする原料混合物を、加熱混練し次いで磁場中
で押出成形した後、所定の着磁パターンに従って着磁す
ることにより製造する手段が採用されてきている。この
押出成形による樹脂磁石は寸法精度が高く、複雑な形状
のものが高効率で生産できるなどの利点を有している
（例えば特公昭６０―３５８０６号、特開昭６３―１８
２８０３号公報参照）。

【０００５】図７は磁場中押出成形手段の例を示す要部
縦断面図、図８は図７におけるＢ−Ｂ線要部断面図であ
る。図７および図８において１１はシリンダであり、適
宜の加熱手段（図示せず）を介装させると共に、スクリ
ュー１２を同軸的に内蔵させてある。次に１３はダイ、
１４は芯金であり、リング状の成形用空間１６を有する
押出成形用金型１５を形成し、押出シリンダ１１の吐出
口に、一体的に固着する。１７はヨークであり、磁界配
向コイル１８を介装させて、成形用空間１６内に配向磁
界を形成する。なお、磁界配向コイル１８とヨーク１７
とによって形成される磁場形成手段２０は、適宜の駆動
手段（図示せず）を介して、磁界配向コイル１８は直流
電源（図示せず）と電気的に接続する。

【０００６】次に例えばストロンチウムフェライトから
なる磁性粒子９０〜９２重量部とエチレンーエチルアク
リレート共重合体８〜１０重量部とを、例えば２軸混練
押出機に投入し、１６０〜２００℃で加熱混練した後、
ペレタイザを経て、この混練磁粉体を図７に示す押出シ
リンダ１１およびスクリュー１２により、１６０〜２０
０℃の温度で押出成形用金型１５から押し出して、中空
円筒状かつ長尺の素材１９を得る。得られた素材１９
は、冷却後、所定の長さに切断され、異方性を付与され
た方向に着磁後、図６に示すような永久磁石部材１に形
成される。

【０００７】しかしながら、上記方法によれば、小径の
中空円筒状で長尺のものは得られるが、磁場中でしかも
加熱して押し出されるため、冷却時に収縮による外径寸
法を均一な状態を保つのは困難であり、寸法精度を公差
内に収めるためには外径でせいぜい２５ｍｍ程度が限度
であった。従って、長尺で外径３０ｍｍ以上の大径のプ
ラスチックマグネットロールを押出成形で製造するため
には、押し出されるときや、その後の寸法の変形を防止
する策を講じる必要があった。

【０００８】このため、かかる大径のプラスチックマグ
ネットロールを製造する問題を解決しようと、図２で示
すような円筒状のロールを軸方向に分割した形状、例え
ば矩形あるいは扇型の断面を持つ磁性体ブロック２２を
押出成形で製造し、図１に示すように、円形軸体２３の
軸方向の周囲に貼り付けて、長尺、大径のプラスチック
マグネットロール２１を得る方法が考えられた。また特
開２０００―５６５７０には一方向に配向され、Ｍｎ−
Ａｌ−Ｃ系磁石からなる軸部に貼り付けられた複数のマ
グネット片からなるマグネットロールが示唆されてい
る。しかしマグネット片をどのような方法、手段で製造
するかの詳細の開示はされてない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図２の磁性体ブロック
２２を押し出しで成形する方法として、図５に示すよう
に磁性体ブロック２２ｓを１本ずつ押し出す成形法がと
られていた。１５ｓは押出成形用の金型の要部断面図で
あり、図７の金型１５のＢ−Ｂ断面図に相当する。図８
と同じく２０は磁界形成手段で、１７はヨークであり、
磁界配向コイル１８を介装させて、成形用の押出室２２
ｓに配向磁界を形成する。金型１５ｓの構成として、１
５ａは非磁性体の金型で１５ｂは磁性体の金型である。
しかし、１本を押し出す方法では、金型の構造上、対向
した平行磁場に近い磁場しか形成することができず、図
５のＨｓで模式的に示すように、磁界は、矢印方向の上
下方向に磁界が働き、押し出される磁石原料の配向も上
下方向となり、図１のようにプラスチックマグネットロ
ールを組み上げたときに、隣同志に位置するお互いの磁
束が流れ難く磁路が長く取れないため、プラスチックマ
グネットロールとしては、磁性粉の固有に有する磁気的
な性能を十分に得ることができないという問題があっ
た。本願発明の目的は、かかる状況を改善し強い磁力が
得られるプラスチックマグネットロールを提供すること
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、発明者
は、複数本の磁性体ブロックを同時に押出成形すること
により効率よく、配向性が良く、従って磁路の長い、よ
り磁束密度の高い磁石ブロックを得て、その磁性体ブロ
ックを軸体の周囲に軸方向にならべて、貼り付け組み合
わせることにより、より強力な磁力をもつプラスチック
マグネットロールが得られることを見出した。

【００１１】第一の発明は、複数の磁性体ブロックを軸
体の周囲に貼り付けてなるプラスチックマグネットロー
ルであり、磁性体ブロックは互いに密着し、隣り合う磁
性体ブロックとの密着面を通り極方向に形成される磁路
を有する。前記の各磁性体ブロックがプラスチックマグ
ロール表面にそれぞれ１つの磁極を形成する。本発明は
外径３０ｍｍ以上で長さが４００ｍｍ以上のマグネット
ロールにおいて特に好適である。軸体に貼り付ける磁性
体ブロックの断面形状は扇型か矩形であって、偶数個張
り合わせるのが望ましいが、使用条件によっては、奇数
個貼り合わせて用いることも出来る。特に、ある磁極が
高い磁力を必要とする時は、他の磁極を構成する磁粉よ
り強い磁力の得られる磁粉を用いて押出成形された磁性
体ブロックを必要箇所に貼り付け使用することも可能で
ある。軸体の材質は磁性材および非磁性材の何れでも良
いが、磁性体ブロックを貼り付けた後、隣り合う磁性体
ブロックに渡り形成される磁路が長くとれ、マグネット
ロールとしてより強力な磁力を得ることが出来る磁性体
の方が望ましい。

【００１２】第二の発明は、前記マグネットロールを形
成するための磁性体ブロックを成形するのに使用する押
出成形型である。本発明において、押出成形型はその中
心点から等しい距離に複数の押出室を有し、前記中心点
から前記押出室の一部を構成する位置までが磁性材料で
形成され、その外側が非磁性材料で形成される。各押出
室の半径方向の長さにおいて中心点側の１／４乃至２／
３の部分が磁性材料に望むように押出成形型を形成する
ことが望ましい。１／４未満では配向用の磁場が平行磁
場に近くなり、磁性体ブロックの磁粉の配向性が悪くな
り、長い磁路がとれなくなり、磁粉の性能を十分に引き
出すことが出来ない。また２／３を超えると短い磁路が
増加し長い磁路が相対的に少なくなるので好ましくな
い。

【００１３】押出成形型の外周には磁場形成手段が配置
され押出室に磁場を印加することができる。隣り合った
押出室には異なった磁極の磁場が印加される。磁場形成
手段はヨークと電磁コイル若しくは永久磁石等で構成で
きる。

【００１４】本発明の押出成形型に形成される押出室は
偶数個が望ましく、特に４〜１０個がより望ましい。２
個では平行磁場に近いものしか得られず、１０個以上に
なると磁場形成手段、例えばヨークとコイルの配置スペ
ースが狭くなり、配置しずらくなる。

【００１５】押出成形型を構成する磁性材料としては、
金属、セラミック、樹脂などがあり、金属では、磁性ス
テンレス、Ｎｉ―Ｆｅ系、Ｃｏ―Ｆｅ系の合金、特にパ
ーメンジュールなどが好適であり、セラミック系では磁
粉を混合焼結したセラミック、また同じく磁粉を混合し
た樹脂などが適用可能である。非磁性材料としては金
属、セラミック、樹脂などがあり、金属では、非磁性ス
テンレスやＣｕ系などの合金があり、特にＢｅ−Ｃｕな
どが好適であり、セラミック系では、アルミナ、タング
ステンカーバイドなど、また樹脂系では樹脂そのままを
使用するなど適用可能である。

【００１６】押出成形体の形状は、永久磁石部材の外
径、貼り付ける軸体の外径および極数により、内外周囲
の半径および扇型の角度が決まる。磁性体ブロックを軸
体に貼り付けた際に隣り合った磁性体ブロックの間に隙
間があると磁力の低下の原因となるので、出来る限り隙
間は少ないほうがよい。マグネットロールが例えば図４
に示す８極の場合はθ＝４５度、また６極の場合は成形
体の扇型の角度はθ＝６０度、１０極の場合は、θ＝３
６度とする。

【００１７】第三の発明は、その中心点から等しい距離
に複数の押出室を有し、前記中心点から前記押出室の一
部を構成する位置までが磁性材料で形成され、その外側
が非磁性材料で形成された押出成形型の押出室に、隣り
合う押出室の極性が反対になるように磁場を印加しなが
ら、押出室から樹脂と磁粉の混練体（コンパウンド）を
押出して磁性体ブロックを成形し、この磁性体ブロック
を軸体に貼り付けるマグネットロールの製造方法であ
る。マグネットロールに貼り付けられた磁性体ブロック
１本がマグネットロールの１磁極を形成する。磁性体ブ
ロックの貼り付けには、公知の樹脂系の接着剤、例えば
エポキシ系の接着剤などを使用してよい。磁場強度は
０．４〜０．７Ｔが好ましい。

【００１８】上記の各発明において使用される磁性粒子
を構成する材料としては、バリウムフェライトおよび／
またはストロンチュウムフェライト、またはＲ−Ｃｏ
系、Ｆｅ−Ｂ−Ｎ系若しくはＲ−Ｆｅ−Ｂ系のような希
土類系の強磁性材料を使用することができる。特に磁性
粒子が異方性粒子の場合は、磁気特性、成形性、生産性
の点から、平均粒径を０．５〜３μｍとすることが好ま
しい。また結合材料との濡れ性を改善するために、有機
ケイ素化合物（シランカップリング剤）、有機チタネー
ト化合物（チタンカップリング剤）等の有機化合物で被
覆しても良い。

【００１９】次に磁性体ブロックを形成するためには、
上記磁性粒子と結合材料とを混合させる必要があり、こ
の場合、所定の磁気特性を確保するために、磁性粒子の
含有量を８０重量部以上とするのが好ましい。しかし、
磁性粒子の含有量が９５重量部を超えると、結合材料の
量が不足して強度が低下する共に、磁性体ブロックの成
形が困難となるので好ましくない。結合材料としては、
ポリアミド樹脂（ナイロン）、ポリエチレン、エチレン
ーエチルアクリレート共重合体、エチレン酢酸ビニル共
重合体、ポリアセタール（デルリン）、ポリ塩化ビニー
ル、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を使
用することが出来る。但し、押出成形後において成形体
に所定の可撓性を付与する必要があるため、軟らかい熱
可塑性樹脂を使用することが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下本願発明の実施
の形態について説明する。図１は本発明の一実施例であ
る磁性体ブロックを張り合わせてなるプラスチックマグ
ネットロール２１を示す。軸２４に固着された円形軸体
２３の周辺に磁性体ブロック２２が８個貼り付けられて
いる。磁性体ブロック２２が外径２５ｍｍの円形軸体２
３に貼り付けられた時のマグネットロール２１の直径は
３６ｍｍであり、長さは９００ｍｍの長尺かつ大径のプ
ラスチックマグネットロールである。図３は、複数押出
成形用の一例の押出成形型１５ｄで、本実施例では、押
出室２２ｄは４個とした。図７で示した金型１５と同じ
ように、押出成形機に取り付けられた押出成形型１５ｄ
のＢ−Ｂ断面の要部の概略図を示す。図７と同じ機能の
ものは同じ番号を付ける。図３において１７はヨークで
磁性体であり、１８はコイルである。押出成形型１５ｄ
は、ほぼ円形状で、コンパウンドが押し出される押出室
２２ｄの外周を非磁性体の金型１５ｅで囲み、内周側を
磁性体の金型１５ｆで形成している。配向度を上げるた
めに、押出成形型１５ｄの磁性体１５ｆは、中心部側よ
り外周部側に向かって押出室２２ｄの１／２辺りまで囲
んでいる。このようにすることで、模式的に示した磁路
Ｈｄが長くなり、配向性のよい、より強い磁力を得るこ
とが出来る。金型の磁性材としてパーメンジュール、非
磁性材としてＢｅ−Ｃｕを用いた。押出成形型に対向し
て取り付けられた磁場形成手段２０の磁極を同極とし隣
合った磁極を異極とした。押出室２２ｄの中心から、外
周に向かう扇型の角度θは、プラスチックマグネットロ
ール２１の極数を８極とするためにθ＝４５度とした。

【００２１】このように構成された押出成形型１５ｄ
を、図７に概略図で示した押出成形機に取り付け、スト
ロンチュウムフェライトからなる磁粉９２重量部とエチ
レンエチルアクリレート共重合体８重量部とを１６０〜
２００℃で加熱混練し、得られたコンパウンドを用い、
単軸押出機の混練スクリュウ１２により混練圧縮し、磁
場形成手段から押出室に０．５Ｔの磁場を付与しつつ、
押出成形型１５ｄより磁性体ブロック２２を押し出し、
冷却後、切断機（図示せず）により９００ｍｍの長さに
切断した。このようにして得られた磁性体ブロック２２
を円形軸体２３に８本貼り付け、プラスチックマグネッ
トロール２１を得た。接着剤は、エポキシ系の接着剤を
使用した。この時の磁界の方向は、図４に模式図で示す
Ｈｍのように、磁路の長い、磁力の強いマグネットロー
ルが得られた。これを図５に示す１個の押出室を持つ金
型で、同じ磁界強度の平行磁場中で押し出した磁性体ブ
ロックを貼り付けたマグネットロールと比較すると、磁
力は１０％前後の向上が見られた。

【００２２】

【発明の効果】複数の押出室を持つ押出成形型であっ
て、押出室の中心部側に磁性体部材を配置し、押出室の
外周側を非磁性体で囲む押出成形型を用いて、磁場中で
押出成形するので、配向性のよい磁性体ブロックを効率
よく得ることが出来、この磁性体ブロックを円形軸体に
張り合わせて、強力な磁力を有する長尺かつ大径のマグ
ネットロールを得る事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例である磁性体ブロックを張
り合わせたプラスチックマグネットロールの斜視図を示
す。

【図２】本願発明のプラスチックマグネットロールを形
成する磁性体ブロックの斜視図を示す。

【図３】本発明の押出成形型の主要部の断面を示す概略
図である。

【図４】本発明のプラスチックマグネットロールの磁力
線を示す概略図である。

【図５】従来例の単品押出磁性体ブロックの金型および
磁力線を示す概略図である。

【図６】従来例の一体成形マグネットロールの例を示す
一部省略断面図である。

【図７】磁場中押出成形手段の例を示す要部縦断面図で
ある。

【図８】図７におけるＢ−Ｂ線要部断面図である。

【符号の説明】

１ 永久磁石部材 ２ シャフト ３、４ フランジ ５ 軸受 ６ スリーブ ７ シール材 １１ 押出シリンダ １２ スクリュー １３ ダイ １４ 芯金 １５、１５ｓ、１５ｄ 押出成形型 １５ａ、１５ｅ 非磁性体の金型 １５ｂ、１５ｆ 磁性体の金型 １６ 成形用空間 １７ ヨーク １８ コイル １９ 素材 ２０ 磁場形成手段 ２１ プラスチックマグネットロール ２２ 磁性体ブロック ２２ｄ、２２ｓ 押出室 ２３ 円形軸体 ２４ 軸 Ｈｄ、Ｈｍ、Ｈｓ 磁界

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｇ０３Ｇ 15/09 Ｇ０３Ｇ 15/09 Ａ Ｈ０１Ｆ 41/02 Ｈ０１Ｆ 41/02 Ｇ // Ｂ２９Ｋ 105:16 Ｂ２９Ｋ 105:16 503:06 503:06 Ｂ２９Ｌ 31:08 Ｂ２９Ｌ 31:08 Ｆターム(参考） 2H031 AC18 4F071 AA02 AB18 AE14 AF41 AH16 BA01 BB06 BC06 4F207 AA21 AB13 AB16 AC04 AE03 AE04 AG02 AG14 AH04 KA01 KA17 KF02 KK04 KK90 KL57 KL65 KW41 4J002 AA001 BB031 BB061 BB071 BB121 BD041 BE061 BN151 CL001 DE116 FA086 FB096 FB166 GS00 5E062 CC01 CC03 CD02 CE03 CF01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の磁性体ブロックを軸体の周囲に貼
   り付けてなるプラスチックマグネットロールであり、磁
   性体ブロックは互いに密着し、隣り合う磁性体ブロック
   との密着面を通り極方向に形成される磁路を有すること
   を特徴とするプラスチックマグネットロール。
2. 【請求項２】 前記磁性体ブロックの断面形状が矩形ま
   たは扇型であることを特徴とする請求項１記載のプラス
   チックマグネットロール。
3. 【請求項３】 前記プラスチックマグネットロールの直
   径が３０ｍｍ以上、長さが４００ｍｍ以上であることを
   特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のプラスチ
   ックマグネットロール。
4. 【請求項４】 中心点から等しい距離に複数の押出室を
   有し、前記中心点から前記押出室の一部を構成する位置
   までが磁性材料で形成され、その外側が非磁性材料で形
   成されることを特徴とする押出成形型。
5. 【請求項５】 各押出室の半径方向の長さにおいて中心
   点側の１／４乃至２／３の部分が磁性材料に望むことを
   特徴とする請求項４に記載の押出成形型。
6. 【請求項６】 前記押出成形型の押出室が偶数個あるこ
   とを特徴とする請求項４又は５記載のプラスチックマグ
   ネットロールの押出成形型。
7. 【請求項７】 中心点から等しい距離に複数の押出室を
   有し、前記中心点から前記押出室の一部を構成する位置
   までが磁性材料で形成され、その外側が非磁性材料で形
   成された押出成形型の押出室に、隣り合う押出室の極性
   が反対になるように磁場を印加しながら、押出室から樹
   脂と磁粉の混練体を押出して磁性体ブロックを成形し、
   この磁性体ブロックを軸体に貼り付けることを特徴とす
   るマグネットロールの製造方法。