JP2005352414A

JP2005352414A - マグネットローラ

Info

Publication number: JP2005352414A
Application number: JP2004175912A
Authority: JP
Inventors: Koji Oizumi; 孝司大泉
Original assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】マグネットピース貼り合わせタイプのマグネットローラにおいて、マグネットピースの半径方向の厚みが小さくなり、その結果、軸方向中央部と両端部との磁束密度差が発生し、軸方向に均一な磁束密度が得られない。
【解決手段】マグネットローラを所望方向に０．０５〜０．１５ｍｍの反りを発生させたマグネットローラとすることにより、軸方向に均一な磁束密度が得られる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に組み込まれるマグネットローラに関する。

従来は、貼り合わせる各マグネットピースの線膨張係数を所定の範囲に調整することにより、マグネットローラの反り量を実用上問題ない程度にしていた。（特許文献１）
また、マグネットピースの成形において、ゲートを短辺又は短辺近くの長辺端面に設けることにより、マグネットピースの反りを防止していた。（特許文献２）
特開２００１−３１１４２３特開平０２−１６５１７６

上記のマグネットローラでは、反りはほとんど発生していないが、マグネットローラ軸方向両端部はエッジ効果の影響を大きく受け、磁束密度が高くなり、軸方向中央部と両端部との磁束密度差が発生したり、また、マグネットピースの軸方向中央部付近が成形後のヒケ等により半径方向のマグネットピースの厚みが小さくなり、その結果、軸方向中央部と両端部との磁束密度差が発生し、軸方向に均一な磁束密度が得られないという欠点がある。
本発明は、複数のマグネットピースをシャフトに貼り合わせて形成するマグネットローラにおいて、最重要極の軸方向磁束密度が均一となるマグネットローラを得ることを目的とする。

本発明は、請求項１に記載したように、複数のマグネットピースをシャフトに貼り合わせて形成されるマグネットローラにおいて、該マグネットローラを軸方向に、反りを発生させる前に対してローラの中心点で０．０５〜０．１５ｍｍの反り発生させたマグネットローラに関する。

また本発明は、請求項２に記載したように、複数のマグネットピースをシャフトに貼り合わせて形成されるマグネットローラにおいて、マグネットピース温度をシャフト温度（通常常温）より２℃〜１５℃低く設定し、該マグネットピースを該シャフトに貼りつけたマグネットローラに関する。

本発明（請求項１）により、所望の磁極の軸方向磁束密度バラツキが小さく、均一になり、軸方向に安定した高画質が得られる。
本発明（請求項２）により、所望の磁極の軸方向磁束密度バラツキが小さく、均一になり、軸方向に安定した高画質が得られる。

所定の磁場を印加し、磁性粒子を配向着磁しながら成形したマグネットピースを図１に示すようにシャフトの外周面に貼り合わせる。そして、図４に示すように、最重要極（Ｎ１極）の軸方向中央部が０．０５〜０．１５ｍｍ凸（図１の矢印の方向）に反るようにする。反り量が０．０５未満となると、軸方向中央部の磁束密度が所望の磁束密度より低くなり、両端部との磁束密度差も大きくなる。また、反り量が０．１５ｍｍを超えると、軸方向中央部の磁束密度が所望の磁束密度より高くなり過ぎ、両端部との磁束密度差も大きくなるとともに、軸方向中央部がスリーブ内径に接触し、マグネットの摩耗等の不具合が発生する可能性がある。

また、最重要極の軸方向中央部を凸とする方法は、1)複数のマグネットピースをシャフトに貼り付けた状態で、最重要極と対向するマグネット部分に圧力（弾性限界を超える圧力）を加え、機械的に凸となるようにしたり、2)最重要極をシャフト温度（通常は室温）より２℃〜１５℃低くなるように冷却し、冷却されたマグネットピースを速やかにシャフトに貼り付ける、続けて他のマグネットピースを貼り付ける。あるいは、最重要極をシャフトに貼った後常温に戻るまで放置し、シャフトに最重要極を貼った状態で、最重要極の軸方向が凸（シャフトとともに）になってから、他のマグネットピースを貼り付けてもよい。この場合、シャフトが０．０５〜０．１５ｍｍ程度反っていることになるが、他のマグネットピースを貼り付けるのに問題はない。いずれの場合も、冷却されたマグネットピースは軸方向に収縮し、収縮したマグネットピースをシャフトに貼り付け、マグネットピースが常温になるまで放置することにより、マグネットピースが軸方向へ膨張（元の長さに戻る）し、マグネットピースの軸方向中央部が凸形状（反り）となる。
上記1)や2)の方法等で最重要極の軸方向中央部を凸にし、最重要極の軸方向の磁束密度を均一にすることができる。
以下、本発明につき更に詳しく説明する。

５０重量％〜９５重量％のフェライト磁性粉と、５重量％〜５０重量％の樹脂バインダーとからなる混合物を主体とし、必要に応じて、表面処理剤としてシラン系やチタネート系やアルミニウム系のカップリング剤、溶融樹脂磁石の流動性を良好にする滑剤としてポリスチレン系・フッ素系滑剤、樹脂バインダーの熱分解を防止する安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを添加した磁石材料を、混合分散し、溶融混練し、ペレット状に成形した後に、射出成形法あるいは押出成形法などにより、マグネットピースが成形される。

いずれの成形方法でも、成形時に２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加し磁性粉を配向着磁したり、成形時には磁場を印加せず成形後に磁場を印加し着磁してもよい。

上記フェライト磁性粉としては、ＭＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃（ｎは自然数）に代表される異方性あるいは等方性の磁性粉を用い、式中のＭとして、Ｓｒ、Ｂａまたは鉛などの１種類あるいは２種類以上を適宜選択して用いる。樹脂バインダーとして例を挙げると、熱可塑性樹脂であれば、たとえば塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）ＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）およびＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等、熱硬化性樹脂であれば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂およびポリイミド樹脂等があげられる。これらは１種で使用してもよく、２種類以上組み合わせて用いてもよい。

また、要求される磁束密度により、磁性粉として、異方性フェライト磁性粉、等方性フェライト磁性粉、異方性希土類磁性粉（例えばＳｍＦｅＮ系）、等方性希土類磁性粉（例えばＮｅＦｅＢ系）を単独または２種類以上を混合して使用しても良い。

上記に示した単独磁性粉あるいは混合磁性粉の含有率が５０重量％未満では、磁性粉不足により、マグネットピースの磁気特性が低下して所望の磁力が得られにくくなり、またそれらの含有率が９５重量％を超えると、バインダー不足となり成形性が損なわれるおそれがある。

上記のように成形時に配向着磁されたマグネットピースを図１に示すようにシャフトの外周面に貼り合わせる。

図１のようにシャフトにマグネットピースを貼り合わせたマグネットローラを、両端軸をＶブロック等で支持し、該マグネットローラの最重要極に対向（逆側）するマグネット部（Ａ部）に、最重要極が凸になる方向へ加圧機等で圧力を加える。そして該マグネットローラの最重要極が０．０５〜０．１５ｍｍ凸となるようにする。

また図２のように、最重要極Ｎ１極のマグネットピース１のみシャフト温度より２℃〜１５℃低くなるように冷却する。冷却されたマグネットピースは、軸方向に収縮する。シャフトとの温度差が２℃未満の場合は、マグネットピースが常温に戻った時の反り量が所望値よりも小さく、１５℃を超える場合は、マグネットピースが常温に戻った時の反り量が所望値よりも大きくなり過ぎる。そして、冷却したマグネットピースを速やかに常温のシャフトに貼り付け、マグネットピースが常温になるまで放置する。マグネットピースが常温となると軸方向の膨張（元の長さに戻る）し、結果的にシャフトに貼り付けられたマグネットピースの軸方向中央部が凸となるように反りが発生する。この反り量は、０．０５〜０．１５ｍｍとなるようにする。その後、他極を貼り合わせてマグネットローラを形成する。

あるいは、上記工程で、冷却された最重要極のマグネットピースをシャフトに貼り付けた後、マグネットピースが常温に戻るまで放置することなく、他極を貼り合わせてマグネットローラを形成してもよい。

また、マグネットピース成形時に磁場を印加し、その後脱磁してからシャフトに貼り合わせ、着磁してもよく、さらにマグネットピース成形時には磁場を印加せず、成形後のマグネットピース単体で着磁するか、あるいは該マグネットピースをシャフトに貼り合わせてから着磁してもよい。

尚、本発明に用いるマグネットピースは、すべてが同じ材質（バインダー、磁性粉等）である必要はないので、異種のマグネットピースを任意に組み合わせ、磁気特性の合わせ込み、低コスト化を図ってもよい。

また、本明細書においては、５極構成のマグネットロールを図示しているが、本発明は５極マグネットロールのみに限定されない。すなわち、所望の磁束密度と磁界分布により、マグネットピースの数量を選択し、磁極数や磁極位置も適宜設定すればよい。
さらに、成形と同時に磁場を印加する場合、成形物の脱型性の向上や、成形物のマグカス等のゴミ付着防止やマグネットピースの取り扱い性を容易にするために、成形後金型内あるいは金型外で一旦脱磁し、その後着磁してもよい。

以下に本発明を実施例および比較例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
マグネットピース材料として、樹脂バインダーにナイロン１２（宇部興産（株）製Ｐ３０１２Ｕ）を１０重量％（滑剤、可塑剤、安定剤も含む）、磁性粉として異方性ストロンチウムフェライト磁性粉（ＳｒＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃）を９０重量％とし、樹脂バインダーと磁性粉を混合し、溶融混練し、ペレット状に成形し、このペレットを溶融状態にし、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、図３のような磁気回路をもつ金型を用いて、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁し、図１に示すマグネットピース１〜５を成形した。該マグネットピース１〜５を図１のようにシャフト外周面に貼り合わせてマグネットローラを形成した。マグネット外径はφ１３．６、マグネット軸方向長さは３００ｍｍとし、シャフトはφ６のＳＵＭ２２（磁性体）を用いた。

最重要極Ｎ１極はマグネットピース１で、シャフトを中心として、マグネットピース１に対して位置的に対向する磁極はマグネットピース３である。図５に示すように、該マグネットピース３の軸方向中央部に加圧機で力を加え、マグネットピース１の軸方向中心部が０．１５ｍｍ凸になるようにした。

得られたマグネットローラの両端のシャフト部を支持し、マグネットローラを回転させながら、マグネットローラ中心から８ｍｍ離れた位置（スリーブ上）にプローブ（磁束密度センサー）をセットし、ガウスメータにてマグネットローラの軸方向中央部の周方向磁束密度を測定し、最重要極の磁束密度ピーク位置を見つけた。該最重要極の磁束密度ピーク位置でプローブを軸方向全域にスキャンさせ、最重要極の軸方向磁束密度を測定した。

マグネットローラの軸方向両端部１０ｍｍはエッジ効果の影響を大きく受けにより磁束密度が高くなり、また、端部付近は急激に磁束密度が低下するので、軸方向磁束密度のデータは軸方向両端部１０ｍｍを除く２８０ｍｍ領域のデータを採用した。

表１に、最重要極の軸方向中央部の磁束密度ピーク値、軸方向（２８０ｍｍ領域）の磁束密度最大値と最小値の差、最重要極の凸量（反り量）を示す。

（実施例２）
マグネットピース３の軸方向中央部に加圧機で力を加え、マグネットピース１の軸方向中心部が０．０５ｍｍ凸になるようする以外は実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（実施例３）
マグネットピース３の軸方向中央部に加圧機で力を加えることなく、マグネットピース１をシャフト温度（常温２３℃）より１５℃低くなるように調整してから、シャフトに貼り合わせ、全体が常温になるまで放置した以外は実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（実施例４）
マグネットピース３の軸方向中央部に加圧機で力を加えることなく、マグネットピース１をシャフト温度（常温２３℃）より２℃低くなるように調整してから、シャフトに貼り合わせ、全体が常温になるまで放置した以外は実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（比較例１）
マグネットピース３の軸方向中央部に加圧機で力を加え、マグネットピース１の軸方向中心部が０．１８ｍｍ凸になるようする以外は実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（比較例２）
マグネットピース３の軸方向中央部に加圧機で力を加え、マグネットピース１の軸方向中心部が０．０２ｍｍ凸になるようする以外は実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（比較例３）
マグネットピース３の軸方向中央部に加圧機で力を加えることなく、マグネットピース１をシャフト温度より１８℃低くなるように調整してから、シャフトに貼り合わせる以外は実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（比較例４）
マグネットピース３の軸方向中央部に加圧機で力を加えることなく、マグネットピース１をシャフト温度と同じ温度となるように調整してから、シャフトに貼り合わせる以外は実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

実施例１と比較例１とを比べると、表１からもわかるように、実施例１の最重要極の凸量を０．１５ｍｍにすることにより、軸方向における最重要極の磁束密度の最大値と最小値との差が２．０ｍＴとなり、軸方向の磁束密度が均一になることがわかる。軸方向の磁束密度が均一になることにより、軸方向の画質が安定し、良好となる。これに対し、比較例１は最重要極の凸量を０．１８ｍｍにすることにより、軸方向における最重要極の磁束密度の最大値と最小値との差が４．３ｍＴとなり、軸方向の磁束密度が不均一になることがわかる。

実施例２と比較例２とを比べると、表１からもわかるように、実施例２の最重要極の凸量を０．０５ｍｍにすることにより、軸方向における最重要極の磁束密度の最大値と最小値との差が３．５ｍＴとなり、軸方向の磁束密度が均一になることがわかる。軸方向の磁束密度が均一になることにより、軸方向の画質が安定し、良好となる。これに対し、比較例１は最重要極の凸量を０．０２ｍｍにすることにより、軸方向における最重要極の磁束密度の最大値と最小値との差が４．６ｍＴとなり、軸方向の磁束密度が不均一になることがわかる。

実施例３と比較例３とを比べると、表１からもわかるように、実施例３の最重要極をシャフト温度より１５℃低くなるように調整してから貼り合わせることにより、最重要極の凸量を０．１４ｍｍにすることができ、軸方向における最重要極の磁束密度の最大値と最小値との差が２．１ｍＴとなり、軸方向の磁束密度が均一になることがわかる。軸方向の磁束密度が均一になることにより、軸方向の画質が安定し、良好となる。これに対し、比較例３は最重要極をシャフト温度より１８℃低くなるように調整してから貼り合わせることにより、最重要極の凸量を０．１７ｍｍとなり、軸方向における最重要極の磁束密度の最大値と最小値との差が４．２ｍＴとなり、軸方向の磁束密度が不均一になることがわかる。

実施例４と比較例４とを比べると、表１からもわかるように、実施例３の最重要極をシャフト温度より２℃低くなるように調整してから貼り合わせることにより、最重要極の凸量を０．０５ｍｍにすることができ、軸方向における最重要極の磁束密度の最大値と最小値との差が３．３ｍＴとなり、軸方向の磁束密度が均一になることがわかる。軸方向の磁束密度が均一になることにより、軸方向の画質が安定し、良好となる。これに対し、比較例３は最重要極をシャフト温度と同じになるように調整してから貼り合わせることにより、最重要極の凸量を０．０１ｍｍとなり、軸方向における最重要極の磁束密度の最大値と最小値との差が４．８ｍＴとなり、軸方向の磁束密度が不均一になることがわかる。

また、上記実施例、比較例の凸量（反り量）は、各環境下に曝しても不可逆であることが確認されている。更に、一般的に最重要極の軸方向の磁束密度の最小値と最大値の差は、
４．０ｍＴ以下が望ましいとされている。

本発明のマグネットピースを貼り合わせた図本発明のマグネットピース１を冷却後の貼り合わせを説明する図金型内のマグネットピースを配向着磁する磁気回路図マグネットローラの反りの状態を説明する図マグネットローラに反りを与える方法を説明する図

符号の説明

１マグネットピース
２マグネットピース
３マグネットピース
４マグネットピース
５マグネットピース
６反り方向
７シャフト
８電磁石
９配向着磁用ヨーク
１０磁性粒子配向着磁方向
１１マグネットローラ本体部
１２定盤
１３マグネットローラ固定治具
１４加圧器

Claims

複数のマグネットピースをシャフトに貼り合わせて形成されるマグネットローラにおいて、該マグネットローラを軸方向に、反りを発生させる前に対してローラの中心点で０．０５〜０．１５ｍｍの反りを発生させたことを特徴とするマグネットローラ。
複数のマグネットピースをシャフトに貼り合わせて形成されるマグネットローラにおいて、
マグネットローラ作製時にマグネットピース温度をシャフト温度より２℃〜１５℃低く設定し、該マグネットピースをシャフトに貼り付けた後、マグネットピースが常温に戻るとともに、該マグネットピースの軸方向中央付近が凸となることを特徴とした請求項１記載のマグネットローラ。