JP2002124412A

JP2002124412A - 磁石組成物及びマグネットローラ

Info

Publication number: JP2002124412A
Application number: JP2000314090A
Authority: JP
Inventors: Kota Kono; 耕太河野; Eiji Ofuku; 英治大福
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】磁石組成物中のフェライト磁性粉の充填量を
多くした場合でも、良好な溶融流動性・成形加工性を有
する磁石組成物と、表面磁力のバラツキや寸法精度の低
下を生じることなく、高磁力を達成することのできるマ
グネットローラを提供する。【解決手段】フェライト磁性粉を硫酸アンモニウムや
塩化アンモニウムなどの強酸―弱塩基から成る塩の水溶
液あるいはメタノール溶液などによる表面処理を行っ
て、上記磁性粉のｐＨを中性付近に調整した後、樹脂バ
インダーに混合分散させて樹脂磁石組成物を作製すると
ともに、上記樹脂磁石組成物を用いてマグネットローラ
を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂あるいはゴム
などのバインダーにフェライト系磁性粉を混合分散して
成る磁石組成物と、この磁石組成物を用いて成形したマ
グネットローラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機，プリンタ，ファクシミリ
などの電子写真装置や静電記憶装置などにおいては、感
光ドラムなどの潜像保持体上に静電潜像を形成して可視
化する現像ローラとして、回転する円筒状のスリーブの
内部に、所定の磁化パターンが着磁されたマグネットロ
ーラを配設して、上記磁化パターンに従って、磁性現像
剤（磁性トナー）をスリーブの表面に吸い上げて搬送し
た後、上記磁性トナーを上記潜像保持体上に飛翔させる
いわゆるジャンピング現象によって、潜像保持体表面の
上記静電潜像上に磁性トナーを供給して可視化する現像
方法が知られている。

【０００３】上記マグネットローラは、主にナイロンや
ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂のバインダーにフェ
ライトなどの磁性粉体を混合したペレット形状の樹脂磁
石組成物を、キャビティーの周囲に磁場を形成した成形
金型を用いて射出成形または押出成形することによっ
て、ローラ状に成形するとともに、マグネットローラの
表面の磁力が所望の磁化パターンになるように着磁して
製造される。なお、複写機の仕様により、マグネットロ
ーラに対して様々な磁化パターンが要求されていること
から、上述したような、樹脂磁石組成物から一体的に成
形されたローラを所望の磁化パターンに着磁して成るタ
イプのマグネットローラの他に、外周側の磁極が予めＮ
極あるいはＳ極に着磁された、断面形状が扇形状である
棒状の磁石片の側面同士を複数個貼り合わせて円柱形状
としたタイプのマグネットローラも多く用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、最近の電子写真
装置の高速化，高精度化に伴い、マグネットローラに対
しては高磁力化が要求されてきている。この要求に答え
るために、フェライト磁性粉の充填量を多くする方法が
考えられるが、上記磁性粉の充填量が多くなると溶融時
における樹脂磁石組成物の流動性が低下してしまい、例
えば、射出成形法によりマグネットローラなどの樹脂磁
石成形物を得ようとした場合には、成形金型のキャビテ
ィー内で上記樹脂磁石組成物が良好に流動せず、磁性粉
の配向不良や充填不良あるいは充填密度のバラツキ等が
生じてしまい、そのため、得られた樹脂磁石成形物の表
面磁力のバラツキが生じたり、寸法精度が低下してしま
うなどの問題点があった。そこで、フェライト磁性粉を
バインダー中に混合分散させる前に、上記磁性粉を炭酸
ガスと乾式で接触させたり、磁性粉に加水し、上記水中
に炭酸ガスあるいは灯油の燃焼ガスを流したり炭酸水素
アンモニウムを投入して攪拌するなどして、上記磁性粉
に微量（０．０１５〜０．０８重量％）の炭素を含有さ
せるとともに、上記磁性粉のｐＨを７〜１０に調整して
フェライト磁性粉とバインダーとの非反応性・親和性を
向上させることにより、上記樹脂磁石組成物の溶融時の
流動性を向上させる方法が提案されている（特開平１０
−５５９０９号公報）。しかしながら、上記公報の実施
例に示されているように、上記各方法ではｐＨは、実際
には８．５程度までしか下がらず、そのため、十分な溶
融流動性・成形加工性が得られなかった。また、上記従
来の方法では、炭酸ガスや灯油の燃焼ガスを使用するた
め、専用の装置が必要であり、また、使用する気体の流
量も多いので、効率的な処理方法とはいえなかった。

【０００５】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、磁石組成物中のフェライト磁性粉の充填量を多
くした場合でも、良好な溶融流動性・成形加工性を有す
る磁石組成物と、表面磁力のバラツキや寸法精度の低下
を生じることなく、高磁力を達成することのできるマグ
ネットローラを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の磁石組成物は、バインダーに混合分散するフェライト
系磁性粉として、強酸―弱塩基から成る塩の溶液による
表面処理を行ってｐＨ調整したものを用いたことを特徴
とするものである。請求項２に記載の磁石組成物は、上
記バインダーを樹脂としたものである。請求項３に記載
の磁石組成物は、上記磁性粉のｐＨを中性付近に調整し
たものである。請求項４に記載の磁石組成物は、硫酸ア
ンモニウム溶液及び塩化アンモニウム溶液の少なくとも
一方の溶液を用いて上記磁性粉のｐＨを調整したもので
ある。

【０００７】また、請求項５に記載のマグネットローラ
は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の磁石組成物
を射出成形法や押出成形法などにより、ローラ状に成形
したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本実施の形態の樹脂磁石組成物は、フェラ
イト磁性粉を硫酸アンモニウムや塩化アンモニウムなど
の強酸―弱塩基から成る塩の水溶液あるいはメタノール
溶液などを用いた表面処理を行って、上記磁性粉のｐＨ
を中性付近に調整した後、樹脂バインダーに混合分散さ
せることにより、上記磁性粉の充填量を多くした場合で
も、樹脂磁石組成物の溶融流動性（ＭＦＲ）を維持する
ようにしたものである。なお、上記表面処理は、塗布な
どのドライ処理であってもよいし、浸積などのウエット
処理でもよい。また、本実施の形態のマグネットローラ
は、上記樹脂磁石組成物を射出成形法や押出成形法など
により成形することにより得られる。なお、上記フェラ
イト磁性粉のｐＨ値は、ＪＩＳＫ７２１０の測定方法
によって得られるもので、上記中性付近は、ｐＨ値が
６．５〜７．５の範囲を指す。

【０００９】上記樹脂バインダーとしては、例えば、ナ
イロン６，ナイロン１２などのポリアミド樹脂、ポリス
チレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥ
Ｔ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポ
リフェニレンサルフアイド樹脂（ＰＰＳ）、エチレン−
酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、エチレン−エチル
アクリレート共重合体樹脂（ＥＥＡ）、エポキシ樹脂、
エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂（ＥＶＯ
Ｈ）、さらにはポリプロピレン樹脂やポリエチレン，ポ
リエチレン共重合体などのポリオレフイン、これらポリ
オレフインの構造中に無水マレイン酸基，カルボキシル
基，ヒドロキシル基，グリシジル基などの反応性を有す
る官能基を導入した変性ポリオレフインなどが挙げられ
る。これらの中で、特にポリアミド樹脂やＥＥＡが好適
である。これらの樹脂バインダーは単独で用いてもよ
く、二種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、上記
樹脂バインダーに代えて、例えば、ニトリルゴム（ＮＢ
Ｒ），クロロプレンゴム（ＣＲ），クロロスルフォン化
ポリエチレン（ＣＳＭ），シリコーンゴムなどのゴムバ
インダーを用いてもよい。

【００１０】ここで、上記フェライト磁性粉としては、
ストロンチウムフェライト，バリウムフェライト，鉛フ
ェライトなどの粉末などが挙げられる。これらの磁性粉
は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いて
もよい。また、フェライト磁性粉を二種以上を組み合わ
せて用いる場合には、上記表面処理は必ずしも全ての種
類について行う必要はなく、主成分となる磁性粉のみで
あってもよい。なお、上記磁性粉は粉末として用いら
れ、その粒径は制限されるものではないが、得られる樹
脂磁石組成物の溶融流動性，磁性粉の配向性，充填率等
の観点から、平均粒径０．０５〜３００μｍ、特に０．
１〜１００μｍであることが好ましい。

【００１１】また、樹脂磁石組成物における樹脂バイン
ダーと磁性粉の配合割合は、特に制限はなく、マグネッ
トローラの要求される磁力の強さに応じて適宜選定され
る。通常は、樹脂磁石組成物全量に対し、７０〜９５重
量％程度（密度が２．５〜６．０ｇ／ｃｍ³程度）とさ
れているが、本発明においては、磁気特性を向上させる
ため、８０重量％以上、好ましくは８０〜９５重量％
（密度が３．２〜６．０ｇ／ｃｍ³程度）の範囲となる
ように配合する。本発明においては、フェライト磁性粉
を強酸―弱塩基から成る塩の溶液を用いた表面処理を行
って、上記磁性粉のｐＨを中性付近に調整しているの
で、フェライト磁性粉を高充填した場合でも、良好な溶
融流動性を維持することができ、これにより、成形加工
性を低下させることなく、磁石成形物を高磁力化させる
ことができる。

【００１２】また、上記フェライト磁性粉には、必要に
応じて、磁性粉とバインダーとの接着性を向上させる目
的で公知の前処理を施しておくことができる。例えば、
シラン系やチタン系などの公知のカップリング剤を用い
てカップリング処理を施すことにより、高充填時の溶融
流動性を効果的に向上させることができる。

【００１３】更に、上記樹脂磁石組成物には、必要に応
じ、マイカやタルク、あるいは炭素繊維，ガラス繊維な
どの繊維やウイスカーなどの補強効果の大きな充填材
を、本発明の目的を妨げない範囲で添加することができ
る。すなわち、成形品に要求される磁力が比較的低くて
磁性粉の充填量が少ない場合には、成形品の剛性が低く
なりやすく、このような場合には剛性を補うために、マ
イカやウイスカーなどの充填材を添加して成形品の補強
を行うことができる。この場合、好適に用いられる充填
材としては、マイカやウイスカーなどが挙げられる。こ
のウイスカーとしては、例えば炭化ケイ素，窒化ケイ素
などから成る非酸化物系ウイスカー、ＺｎＯ，ＭｇＯ，
ＴｉＯ₂，ＳｎＯ₂，Ａ１₂０₃などから成る金属酸化物系
ウイスカー、チタン酸カリウム，ホウ酸アルミニウム，
塩基性硫酸マグネシウムなどから成る複酸化物系ウイス
カーなどが挙げられるが、これらの中で、プラスチック
との複合化が容易な点から複酸化物系ウイスカーが好適
である。

【００１４】また、上記樹脂磁石組成物の調製方法とし
ては特に制限はないが、例えば樹脂バインダー，磁性粉
及び必要に応じて用いられる充填材を、通常の方法に従
って混合し、溶融混練した後、ペレット状に成形するこ
とにより、樹脂磁石組成物を調製することができる。こ
の際、溶融混練には、二軸混練押出機，ＫＣＫ混練押出
機などを用いる通常の方法及び条件を採用することがで
きる。

【００１５】次に、成形用金型に金属製のシャフトを配
置するとともに、上記シャフト周辺に形成されたキャビ
ティー内に上記樹脂磁石組成物を射出注入して、マグネ
ットローラを射出成形にて形成する。上記樹脂磁石組成
物はＭＦＲが高くかつ上記磁性粉とバインダーとの反応
性が抑圧されているので、ボイドなどの発生も少ない、
均一なマグネットローラを得ることができる。なお、マ
グネットローラの着磁方法としては、上記成形金型のキ
ャビティーの周囲に磁場を形成して成形と同時に所望の
磁化パターンに着磁する方法や、同様に成形金型のキャ
ビティーの周囲に磁場を形成して、磁性粉を所望の方向
に配向させ、これを一旦脱磁してローラに形成した後、
着磁機を用いて所望の磁化パターンに着磁する方法など
がある。なお、上記例では、上記樹脂磁石組成物から一
体的に成形されたタイプのマグネットローラについて説
明したが、本発明は、上述した、棒状の磁石片の側面同
士を複数個貼り合わせたタイプのマグネットローラにつ
いても適応可能である。なお、マグネットローラの成形
方法としては,射出成形法に限るものではなく、押し出
し方などの他の成形方法を採用してもよい。また、上記
例では,マグネットローラの作製方法について説明した
が,本発明は他の樹脂磁石成形物の作製にも適用可能で
ある。

【００１６】

【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳しく説明
する。［実施例１］異方性ストロンチウムフェライト（日本弁
柄工業(株)製ＮＦ１１０）５ｋｇを硫酸アンモニウム
の水溶液６５ｇで表面処理した後、これを一度昇温して
水分を乾燥して再冷却した後、上記処理した異方性スト
ロンチウムフェライトに、バリウムフェライト（日本弁
柄工業(株)製ＤＮＰ−Ｓ）０．４３ｋｇを混合したフ
ェライト粉末を作製した。このフェライト粉末５ｇと、
純粋４００ｍｌと塩化ナトリウム０．７ｇとを混合し、
平衡状態においてｐＨメータにて測定したｐＨは６．８
７であった。次に、上記フェライト粉末をシランカップ
リング剤（日本ユニカー(株)製Ａ１１６０）５４．３
ｇで表面処理した後、樹脂バインダとしてナイロン６
（宇部興産(株)製Ｐ１０１０）０．７３８ｋｇを混合
し、二軸混練機にて混練後、ペレタイズし、ペレット状
の樹脂磁石組成物を得た。更に、東洋精機製のラボプラ
ストミル５０Ｃ１５０型（容量６０ｃｍ³）を用い、２
７０℃の加熱下において、５０ｒｐｍの回転数で１５分
間混練した。溶融時の平均トルクを測定したところ、平
均トルクは１．０５ｋｇ・ｍであった。また、得られた
樹脂磁石組成物の溶融流動性をメルトインデクサー（東
洋精機（株）製）で調べたところ、ＪＩＳＫ７２１０
に規定されたＭＦＲ（２７０℃、１０ｋｇｆ）で２００
ｇ／１０ｍｉｎであった。次に、上記樹脂磁石組成物
を、シリンダー温度３００℃、金型温度１００℃及び射
出圧力７０ｋｇ／ｃｍ²の条件で射出注入し、径が１８
ｍｍで長さが３１５ｍｍの円柱状のローラ本体と、この
両端から突出したシャフトとが一体化して成るマグネッ
トローラを成形した。その後、着磁機を用いて上記マグ
ネットローラを着磁し、その表面磁力を測定したとこ
ろ、８１．０ｍＴであった。［実施例２］硫酸アンモニウムの水溶液６５ｇに代え
て、塩化アンモニウムの水溶液２５０ｇを用いたこと以
外は、上記実施例１と同様にして、樹脂磁石組成物を作
製し、更にこの樹脂磁石組成物を用いてマグネットロー
ラを作製した。このサンプルのｐＨは７．０９、溶融時
の平均トルクは、１．４７ｋｇ・ｍ、ＭＦＲは、１８０
ｇ／１０ｍｉｎで、上記樹脂磁石組成物を用いて作製さ
れたマグネットローラの表面磁力は８０．０ｍＴであっ
た。また、比較例として、強酸−弱塩基の塩の水溶液に
よる表面処理を行わない磁性粉を用いて、上記実施例
１，２と同様にして、樹脂磁石組成物を作製するととも
に、この樹脂磁石組成物を用いてマグネットローラを作
製した。このサンプルのｐＨは９．４０、溶融時の平均
トルクは、１．７５ｋｇ・ｍ、ＭＦＲは、５０ｇ／１０
ｍｉｎで、上記樹脂磁石組成物を用いて作製されたマグ
ネットローラの表面磁力は７９．０ｍＴであった。これ
らの結果を、以下の表１に示す。

【表１】表１から明らかなように、本発明の樹脂磁石組成物は、
従来に比べて、溶融時の平均トルクが小さく、ＭＦＲが
大きく、また、作製されたマグネットローラの磁力も高
いこと確認された。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フェライト磁性粉を強酸―弱塩基から成る塩の溶液を用
いて表面処理を行って、上記磁性粉のｐＨを中性付近に
調整した後、樹脂バインダーに混合分散させるようにし
たもので、これにより、磁性粉の充填量を多くした場合
でも、磁性粉と樹脂バインダーとの非反応性・親和性が
向上するので、溶融流動性（ＭＦＲ）の高い樹脂磁石組
成物を得ることができる。また、上記樹脂磁石組成物を
射出成形法や押出成形法などにより成形することによ
り、表面磁力のバラツキが少なく、寸法精度のよい高磁
力を有するマグネットローラを得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バインダーにフェライト系磁性粉を混合
分散した磁石組成物において、上記フェライト系磁性粉
として、強酸―弱塩基から成る塩の溶液による表面処理
を行ってｐＨ調整したものを用いたことを特徴とする磁
石組成物。
【請求項２】上記バインダーを樹脂としたことを特徴
とする請求項１に記載の磁石組成物。
【請求項３】上記磁性粉のｐＨを中性付近に調整した
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁石
組成物。
【請求項４】上記溶液を、硫酸アンモニウム溶液及び
塩化アンモニウム溶液の少なくとも一方としたことを特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の磁石組
成物。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれかに記載の
磁石組成物を成形して成ることを特徴とするマグネット
ローラ。