JP2006339565A

JP2006339565A - ヨーク一体型磁石

Info

Publication number: JP2006339565A
Application number: JP2005165229A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Hasegawa; 文昭長谷川; Katsutoshi Ito; 勝敏伊藤; Takashi Furuya; 嵩司古谷; Yoshitaka Sato; 義隆佐藤
Original assignee: Daido Electronics Co Ltd
Current assignee: Daido Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】形状精度に優れるとともに製造も容易なヨーク一体型磁石を提供する。
【解決手段】ヨーク一体型磁石たるトナー漏洩防止用磁性シール部材１では、軟質磁性材を含む樹脂成形体よりなるヨーク部２と、硬質磁性材を含む樹脂成形体よりなる磁石部３とが二色成形により一体化されている。ヨーク部２の材料は、上記軟質磁性材としての、平均粒径１０μｍ〜２００μｍの鉄を主成分とする粉体と、熱可塑性樹脂材とで構成する。上記熱可塑性樹脂材に対する上記鉄を主成分とする粉体の混合比率は４０vol％〜８０vol％とすると良い。また、磁石部３の材料は、上記硬質磁性材としてのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ないしＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金磁性粉と、熱可塑性樹脂材とで構成する。
【選択図】図３

Description

本発明はヨーク一体型磁石に関し、特に磁性シール部材等に好適に使用できるヨーク一体型磁石に関する。

図５にコピー機等のトナー漏洩防止用磁性シール部材に使用するヨーク一体型磁石の一例の外観を示す。ヨーク一体型磁石４は円弧形に湾曲成形されたシール部分４１とシール部分４１の一端に直線的に成形された取付部分４２とからなり、シール部分４１の内周がマグネットロール（図示略）両端の回転軸外周に近接するように設置されて、当該回転軸の外周に生じた隙間からの磁化トナーの漏洩を防止する。ヨーク一体型磁石４のシール部分４１と取付部分４２は、一枚のヨーク板５とその下面に接合された永久磁石６によって構成されている。このようなヨーク一体型磁石は例えば特許文献１に示されているように、軟質磁性薄板をプレスで打ち抜き成形したヨーク板を、金型内にインサートして、ここにＦｅ−Ｎｄ−Ｂ系等の合金磁性粉と熱可塑性樹脂材の混合物を射出成形する。
特開２０００−１３０６０２

しかし、上記従来のヨーク一体型磁石４では、プレスによるヨーク板５の打抜き加工精度が悪いとともに、ヨーク板５を金型内へインサートする際に設置誤差を生じるため、成形されたヨーク一体型磁石４の形状精度が不足して、トナー捕捉の確実性に欠け、また、モータ部品として使用した場合には十分なモータトルクを得ることができないという問題があった。さらには金型内へヨーク板５を設置するのに手間を要するという問題もあった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、形状精度に優れるとともに製造も容易なヨーク一体型磁石を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のヨーク一体型磁石（１，８）では、軟質磁性材を含む樹脂成形体よりなるヨーク部（２）と、硬質磁性材を含む樹脂成形体よりなる磁石部（３）とを二色成形により一体化する。ヨーク部（２）の材料は、上記軟質磁性材としての平均粒径１０μｍ〜２００μｍの鉄を主成分とする粉体と、熱可塑性樹脂材とで構成することができる。上記熱可塑性樹脂材に対する上記鉄を主成分とする粉体の混合比率は４０vol％〜８０vol％とすると良い。また、磁石部（３）の材料は、上記硬質磁性材としてのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ないしＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金磁性粉と、熱可塑性樹脂材とで構成することができる。

このようなヨーク一体型磁石はヨーク部と磁石部を二色成形によって一体化しているから、従来のようなヨーク板を使用するものに比して十分な形状精度が得られ、トナー漏洩防止用磁性シール部材に使用した場合には確実にトナーを捕捉してその漏洩を阻止することができる。また、金型内へヨーク板を設置するのに手間取るといった問題もない。

以上のように、本発明のヨーク一体型磁石は、形状精度に優れるとともに製造も容易なものである。

（ヨーク部材料の構成）
ヨーク部材料を構成する軟質磁性材としては鉄を主成分とする粉体（鉄粉）を使用する。その平均粒径は１０μｍ〜２００μｍの範囲が好ましい。２００μｍを超えると、成形金型のキャビティ内に円滑に射出されず、１０μｍより小さいと、鉄粉の表面積が過大となって高温下での成形で酸化し、特性が低下するからである。上記鉄粉の形状はガスアトマイズ法による球体や、電解鉄粉のような異形状のものでも良い。樹脂材は熱可塑性樹脂を使用し、例えばナイロン１２，ナイロン６，ＰＰＳ，ＥＥＡ，ＥＶＡ，ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＶＣ、ＣＰＶＣ等が使用できるが、これらに限定されるものではない。鉄粉と熱可塑性樹脂の混合比率は鉄粉の体積含率換算で４０vol％〜８０vol％が好ましい。４０vol％より低いと目的とする磁気特性のうち飽和磁束密度Ｂｒが十分得られない。一方、８０vol％を超えると、樹脂の混合比率が低いため射出成形の際に流れにくく、良好な成形物が得られない。

なお、鉄粉と熱可塑性樹脂材との結合力を増進するために、鉄粉表面にカップリング処理を行ってもよい。使用するカップリング剤としてはシラン系のγアミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等、チタネート系のテトライソプロピルチタネート、テトライソブチルオルソチタネート等、アルミニウム系のアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、ジルコニウム系のジルコニウムトリブトキシステアレート等が使用できるが、これらに限定されるものではない。

（磁石部材料の構成）
磁石部材料を構成する硬質磁性材としてはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系を主成分とする合金系の粉体（磁性粉）が使用できる。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系のほかにもフェライト、ＳｍＣｏ５，Sm2Co17等を使用することができる。磁性粉の平均粒径は１０μｍ〜２００μｍの範囲が好ましい。２００μｍを超えると、成形金型のキャビティ内に円滑に射出されず、一方、１０μｍより小さいと、磁性粉の表面積が過大となって高温使用において磁気性能が低下するからである。樹脂材は熱可塑性樹脂を使用し、ナイロン１２，ナイロン６，ＰＰＳ，ＥＥＡ，ＥＶＡ，ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＶＣ、ＣＰＶＣ等が使用できるが、これらに限定されるものではない。磁性粉と熱可塑性樹脂の混合比率は磁性粉の体積含率換算で４０vol％〜８０vol％が好ましい。４０vol％より低いと目的とする磁力が得られない。８０vol％を超えると、樹脂の混合比率が低いため射出成形の際に流れにくく、良好な成形物が得られない。

なお、磁性粉と熱可塑性樹脂材との結合力を増進するために、磁性粉表面にカップリング処理を行ってもよい。使用するカップリング剤としてはシラン系のγアミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等、チタネート系のテトライソプロピルチタネート、テトライソブチルオルソチタネート等、アルミニウム系のアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、ジルコニウム系のジルコニウムトリブトキシステアレート等が使用できるが、これらに限定されるものではない。

（ヨーク一体型磁石の成形）
ヨーク一体型磁石の成形は２色成形機により、まずヨーク部材料ないし磁石部材料の一方を射出成形し、型内冷却後、ヨーク部材料ないし磁石部材料の他方を射出して、ヨーク部と磁石部が一体となった製品を成形する。

ロータリ式２色成形機で２色成形を行う場合の一例を模式的に図１、図２に示す。ロータリテーブル７上に同形の一対の共通金型７１Ａ，７１Ｂが載置されており、これらに１次金型７２と２次金型７３が覆着される。最初に１次金型７２と共通金型７１Ａ内に磁石部材料として硬質磁性材と樹脂材の混合物を射出して（矢印）磁石部３を成形する（図１（１））。型内が冷却した後、型を開くとともにロータリテーブル７を旋回させて（図１（２））共通金型７１Ａ，７１Ｂを入れ替え、再び１次金型７２と２次金型７３をそれぞれ覆着して型締めする（図１（３））。そして、１次金型７２と共通金型７１Ｂ内には磁石部材料として硬質磁性材と樹脂材の混合物を射出して磁石部３を成形する一方、成形された磁石部３が型内に位置する２次金型７３と共通金型７１Ａ内には、ヨーク部材料として軟質磁性材と樹脂材の混合物を射出してヨーク部２を成形し、これを磁石部３と融着させて一体化させる。続いて型を開いて、磁石部３とヨーク部２が一体化したヨーク一体型磁石１を取り出し（図２（１））、ロータリテーブル７を旋回させて共通金型７１Ａ，７１Ｂを入れ替える（図２（２））。以下、図１（３）以降を繰り返す。

表１を参照しつつ本発明の実施例と比較例について以下に説明する。なお、トナー漏れについては、ヨーク部２と磁石部３が２色成形によって一体化された、図３に示すような従来と同形のシール部分１１と取付部分１２を備えるトナー漏洩防止用磁性シール部材１を製作して、これを実際にトナーカートリッジに取り付けて試験した。また、フラックスリーケージ（磁気漏洩）の程度は、図４に示すような、厚板状の磁石部３と薄板状のヨーク部２を２色成形で一体化したテストピース８を製作して磁気漏洩値を測定した。磁気漏洩値の測定は、テストピース８の厚み方向（図４の矢印）へホール素子を移動させて、ヨーク部２の厚み方向略中央（図４のｘ点）での磁束密度を検出して磁気漏洩値としている。

（実施例１）軟質磁性材たる平均粒径５０μｍのガスアトマイズ純鉄粉に対して、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを０．１ｗｔ％濃度で処理したのち、ナイロン１２を純鉄粉体積含率７０vol％にて混合し、これを２軸混練機で造粒した。この造粒物をヨーク部材料とした。一方、硬質磁性材たる平均粒径６０μｍのＭＱＩ社製Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉ＭＱＰ−Ｂに対してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを０．１ｗｔ％濃度で処理したのち、ナイロン１２を磁性粉体積含率７０vol％にて混合し、２軸混練機で造粒物を得て、これを磁石部材料とした。ヨーク部材料と磁石部材料を二色成形機に供給して、上述の磁性シール部材およびテストピースをそれぞれ成形した。磁性シール部材をトナーカートリッジに取り付けて試験した結果、トナー漏れは全く無かった。このときの磁気漏洩値は１２ｍＴと十分小さかった。

（実施例２）軟質磁性材たる平均粒径６０μｍの電解鉄粉を実施例１と同様の条件で配合し、同様の工程で磁性シール部材およびテストピースをそれぞれ成形した。磁性シール部材をトナーカートリッジに取り付けて試験した結果、トナー漏れは全く無かった。このときの磁気漏洩値は１１ｍＴと十分小さかった。

（実施例３）軟質磁性材たる平均粒径５５μｍのガスアトマイズ純鉄粉に対して、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを０．１ｗｔ％濃度で処理したのち、ＰＰＳを純鉄粉体積含率７０vol％にて混合し、これを２軸混練機で造粒した。この造粒物をヨーク部材料とした。一方、硬質磁性材たる平均粒径６０μｍのＭＱＩ社製Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性粉ＭＱＰ−Ｂに対してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを０．１ｗｔ％濃度で処理したのち、ＰＰＳを磁性粉体積含率７０vol％にて混合し、２軸混練機で造粒物を得て、これを磁石部材料とした。ヨーク部材料と磁石部材料を二色成形機に供給して、磁性シール部材およびテストピースをそれぞれ成形した。磁性シール部材をトナーカートリッジに取り付けて試験した結果、トナー漏れは全く無かった。このときの磁気漏洩値は１２ｍＴと十分小さかった。

（比較例１）実施例１における純鉄粉体積含率を３５vol％として同様の工程で磁性シール部材およびテストピースをそれぞれ成形した。磁性シール部材をトナーカートリッジに取り付けて試験した結果、トナー漏れを生じた。このときの磁気漏洩値は８９ｍＴと大きかった。

（比較例２）実施例１における純鉄粉体積含率を９０vol％として同様の工程で磁性シール部材およびテストピースをそれぞれ成形した。磁性シール部材をトナーカートリッジに取り付けて試験した結果、トナー漏れを生じた。このときの磁気漏洩値は３９ｍＴと大きかった。また、本比較例ではヨーク部材料の流動性が悪く、金型への充填が困難になるという問題もあった。

ヨーク一体型磁石の成形工程を示す概念的断面図である。ヨーク一体型磁石の成形工程を示す概念的断面図である。トナー漏洩防止用磁性シール部材の斜視図である。テストピースの斜視図である。従来のトナー漏洩防止用磁性シール部材の斜視図である。

符号の説明

１…トナー漏洩防止用磁性シール部材、２…ヨーク部、３…磁石部、８…テストピース。

Claims

軟質磁性材を含む樹脂成形体よりなるヨーク部と、硬質磁性材を含む樹脂成形体よりなる磁石部とを二色成形により一体化したことを特徴とするヨーク一体型磁石。
前記ヨーク部の材料を、前記軟質磁性材としての、平均粒径１０μｍ〜２００μｍの鉄を主成分とする粉体と、熱可塑性樹脂材とで構成した請求項１に記載のヨーク一体型磁石。
前記熱可塑性樹脂材に対する前記鉄を主成分とする粉体の混合比率を４０vol％〜８０vol％とした請求項２に記載のヨーク一体型磁石。
前記磁石部の材料を、前記硬質磁性材としてのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ないしＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金磁性粉と、熱可塑性樹脂材とで構成した請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のヨーク一体型磁石。