JP2007139818A

JP2007139818A - マグネットローラ

Info

Publication number: JP2007139818A
Application number: JP2005329283A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Iwai; 雅治岩井
Original assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】製品不良のマグネットピース、マグネットローラや使用後のマグネットピース、マグネットローラは産業廃棄物となり、地球環境に悪影響を与える場合が有る。
【解決手段】「樹脂バインダーと磁性粉とを含む樹脂磁石材料を含むマグネットローラであって、該樹脂バインダーが生分解性を示す脂肪族ポリエステル系樹脂及び／又は芳香族ポリエステル系樹脂樹脂磁石材料である、マグネットローラ」を提供することによって、前記課題を達成する。一態様として、射出成形によりマグネットピースを成形する工程と、該マグネットピースをシャフトの外周面に１以上貼り合わせる工程とを、含む製造方法で得られうるマグネットローラ、で達成する。また、一態様として、前記の樹脂磁石材料を用いて、該マグネットローラの軸部とローラ本体部が該同一樹脂磁石材料で軸一体射出成形する工程を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ、で達成する。
【選択図】無し

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。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等における粉末トナーを用いた画像形成装置に組み込まれるマグネットローラは、次のような樹脂磁石材料で構成されている。

（１）ポリアミド樹脂と８２重量％以上の磁性フェライト粉末を含む混合物を溶融粘度３０ポアズから１０００ポアズの間で射出成形することにより、高磁束密度が得られ、また、ローラ部の軸方向における表面磁束密度の変動を４．５ガウス／ｍｍ以下に抑えた軸部一体型マグネットローラが得られるというものである（特許文献１）。

（２）ナイロン１２（１０重量％）と異方性ストロンチウムフェライト磁性粉（９０重量％）を混合し、溶融混練し、ペレット状にしたものを溶融状態にして射出成形し、マグネットピースを得て、それらのマグネットピースを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するというものである（特許文献２）。

生分解性樹脂をバインダー成分とした磁石の従来例としては、以下のものが有る。

特許文献３には、「磁性粉末と結合剤からなる樹脂結合型磁石において結合剤として生分解性プラスチックを用いることを特徴とした樹脂結合型磁石」や、「前記の樹脂結合型磁石において、磁性粉末としてサマリウム（Ｓｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等の希土類元素を含む合金を用いたことを特徴とする樹脂結合型磁石。」が開示されている。具体的には、ＰＨＡとＮｄ・Ｆｅ・Ｂ・Ｃｏを主成分とする急冷薄帯法による磁性粉末を重量比で１：４で混合し２０５℃で射出成形し外径２０ｍｍ・内径１７ｍｍ・厚み５ｍｍのリング状磁石を作製した例などが開示されている。

また、特許文献４には、「磁性体粉末にバインダーとしてポリ乳酸を配合してなるプラスチック磁石用組成物」が開示されている。

また、特許文献５では、天然ゴム・イソプレンゴムから選ばれた少なくとも１種のゴム、特定の生分解性樹脂からなるバインダー成分、磁性粉を配合してなる可とう性を有する生分解性マグネットシートが、開示されている。
特開昭６３−６１２７４号公報。特開２００４−３２７８７１号公報。特開平５−２５１２２２号公報。特開平８−１７６１４号公報。特開２０００−１５０２２６号公報。

しかしながら、特許文献１は、不良品となったマグネットローラはある程度までは粉砕し、リサイクル可能であるが、リサイクルできないものも発生し、これらは産業廃棄物となり、またリサイクル可能であっても、無駄なエネルギーを消費することになり、結果的にリサイクル費用によりコスト高になる場合がある。

また、特許文献２は、不良品となったマグネットローラは、各マグネットピースをシャフトから剥がし、シャフトから接着剤等を剥がすことは可能で再生できるが、マグネットピースは接着剤が付着すると、接着剤のみ剥がすことは不可能となり、該マグネットピースはリサイクルできず廃棄処分となり、産業廃棄物となる場合がある。

特許文献３は、磁石に関するものであり、また、一態様において希土類元素を含む合金に限定されているものである。具体的には、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）等の生分解性プラスチックをバインダー成分とした樹脂結合型磁石が、開示されている。特許文献３での磁石は、可撓性がなく磁性粉の充填性も良くない（充填量が少ない）、また、溶融時の樹脂磁石材料の流動性が悪く成形性が悪いという課題が有る。

特許文献４は、バインダーとして、ポリ乳酸を限定したものである。また、特許文献４でのプラスチック磁石用組成物は、可撓性がなく磁性粉の充填性も良くない（充填量が少ない）、また、溶融時の樹脂磁石材料の流動性が悪く成形性が悪いという課題が有る。

また、特許文献５では、生分解性マグネットシートのバインダー成分として、天然ゴムと特定の生分解性樹脂を併用することにより生産性や可撓性のあるマグネットシートを生産できることが記載されているが、しかしながら、マグネットシートは成形時には磁場を印加せず、成形後に着磁するため、高磁気特性にはならない。一方マグネットローラは、マグネットシートより高磁気特性を要求される場合が多く、その為、成形時に磁場を印加しながら溶融樹脂磁石材料中の磁性粒子を配向着磁し高磁気特性を確保する必要がある。
また、マグネットローラは高磁気特性だけではなく、要求される磁束密度パターン形状も複雑であり、磁性粒子の配向や着磁に工夫が必要である。

（１）本発明の第１は、
「樹脂バインダーと磁性粉とを含む樹脂磁石材料
を含むマグネットローラであって、
該樹脂バインダーが生分解性を示す脂肪族ポリエステル系樹脂及び／又は芳香族ポリエステル系樹脂である、マグネットローラ」、
である。

（２）本発明の第２は、
「（１）記載のマグネットローラであって、
射出成形によりマグネットピースを成形する工程と、
該マグネットピースをシャフトの外周面に１以上貼り合わせる工程とを、含む製造方法で得られうるマグネットローラ」、
である。

（３）本発明の第３は、
「（１）記載のマグネットローラであって、
前記の樹脂磁石材料を用いて、
該マグネットローラの軸部とローラ本体部が該同一樹脂磁石材料で軸一体射出成形する工程を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ」、
である。

（４）本発明の第４は、
「前記の磁性粉が、フェライト系である、（１）〜（３）のいずれかに記載のマグネットローラ」、
である。

本発明（請求項１）により、使用後のマグネットローラを廃棄した場合でも、自然分解するため、地球環境に悪影響を及ぼさない。肪族ポリエステル系樹脂及び／又は芳香族ポリエステル系樹脂は、生分解性樹脂の中では一般的であるため、市場での入手が容易であると同時に、特殊な生分解性樹脂よりも一般的に安価である。従って、より安価な、マグネットローラを提供できる。

本発明（請求項２）により、使用後にシャフトから剥がしたマグネットピースを廃棄した場合でも、自然分解するため、地球環境に悪影響を及ぼさない。

本発明（請求項３）により、使用後のマグネットローラを廃棄した場合でも、自然分解するため、地球環境に悪影響を及ぼさない。

本発明（請求項４）により、使用後のマグネットローラを廃棄した場合でも、自然分解するため、地球環境に悪影響を及ぼさない。本発明によって、自然分解して、なおかつ、安価なマグネットローラを提供できる。

以上、本発明のマグネットローラは、脂肪族ポリエステル系樹脂及び／又は芳香族ポリエステル系樹脂を含む結果、磁性粉が高充填でき、結果的にマグネットローラに要求される所望の磁束密度強度が達成できる。また、軸一体マグネットローラに関しては、金属シャフトを使用しないため、強度（抗折、たわみ、等）が前記樹脂系では可能となる。更に、上記樹脂磁石材料は溶融時の流動性（溶融時の粘度が低い）が良好であるため、磁性粒子の配向性が良好で、結果的に高磁束密度が達成でき、複雑形状にも対応できる。本発明では、磁石、マグネットシートなどとは異なる非常に高い要求特性を有するマグネットローラならではの特性を維持しつつ、地球環境に悪影響を与えない、マグネットローラを提供することができる。

「生分解性」とは、「微生物によって分解出来る物質の性質」をいう（マグローヒル科学技術用語大辞典、日刊工業新聞社（昭和５４年発行））。

「脂肪族ポリエステルは、最も容易に生分解を受ける合成高分子であると考えられる。特に、ポリオキシ酸（ｐｏｌｙ（ｈｙｄｏｘｙａｃｉｄ））は、生分解性ポリマーとしての重要な応用が知られている」（ＭＡＲＵＺＥＮ高分子大辞典、丸善株式会社、（平成６年発行））。

本発明のマグネットローラの一態様としては、以下のようなものが例示される。

従来の磁性粉を５０重量％〜９５重量％、樹脂バインダーとして、脂肪族ポリエステル系樹脂及び／又は芳香族ポリエステル系樹脂に添加剤（安定剤、滑材、可塑剤）を加えたものを５重量％〜５０重量％とを混合分散し、溶融混練し、ペレット状に成形する。

上記に示した磁性粉の樹脂磁石材料中の含有率が５０重量％未満では、磁性粉不足により、マグネットローラ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。

ここで、上記の従来の磁性粉とは、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、等方性希土類磁性粉を単独で用いてもよく、また２種類以上混合してもよい。要求される磁束密度により適宜選択すればよい。

本発明で、希土類磁性粉よりも一般的に単価が低いフェライト系の磁性粉を使用することは、コストが低いマグネットローラを提供できるため、より、好ましい態様の一つである。

上記樹脂バインダーである脂肪酸ポリエステル系樹脂とは、ポリエチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネートアジベート共重合体、ポリ乳酸、等の樹脂を１種類あるいは２種類以上を混合して用いることができ、また、芳香族ポリエステル系樹脂とは、ポリエチレンテレフタレート共重合体、ポリエチレンテレフタレートサクシネート、ポリブチレンアジベートテレフタレート、等の樹脂を１種類あるいは２種類以上を混合して用いることができる。

添加剤としては、磁性粉の表面処理剤としてシラン系やチタネート系等のカップリング剤、流動性を良好にするポリスチレン系・フッ素系滑剤等、安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを添加する。

樹脂と添加剤の合計を１００重量部とすると、樹脂：添加剤＝８０重量部〜９０重量部：２０重量部〜１０重量部の割合とする。樹脂が８０重量部未満になると、成形後の樹脂磁石が脆くなり、クラック等が発生しやすくなり、また、９０重量部を超えると樹脂磁石材料の溶融時の流動性が低下し、磁気特性や強度が低下する。

また、本発明は、上記樹脂磁石材料を用いて、軸部と本体部も同一樹脂磁石材料で射出成形したことを特徴とするマグネットローラである。

以下にマグネットピースをシャフトの外周面に貼り合わせてマグネットローラを形成するタイプと、軸一体マグネットローラタイプについて説明する。

本発明では、図１、図２のような射出成形装置を用いて、注入口から溶融樹脂磁石を、成形空間内に注入し、励磁源として電磁石あるいは永久磁石等を用い、金型に配置した配向着磁用ヨークにより２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら射出成形し、磁性粒子を所望の方向に配向着磁し、硬化させ、図３のようなマグネットピースあるいは図４のような軸一体型マグネットローラが得られる。該マグネットピースは、後加工が不要となり、低コストで高寸法精度のマグネットピースが得られる。該マグネットローラは、軸部、本体部ともに同一の磁石材料で形成され、後加工が不要となり、低コストで高寸法精度のマグネットローラが得られる。

成形時に印加する配向着磁磁場は、各磁極に要求される磁束密度仕様により適宜選択すればよい。また、要求磁気特性によっては成形時に配向着磁磁場を印加せず、成形後に着磁してもよい。

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、磁極数や磁極位置も適宜設定すればよい。

さらに、上記では、射出成形にてマグネットピースを成形し、該マグネットピースをシャフト外周面に貼り合わせて形成するマグネットローラ（図５）や、射出成形にて軸一体型のマグネットローラ（図４）を形成する方法ついて説明したが、マグネットローラ形成方法についても特に制限はなく、マグネットピースを押出成形し、シャフトに該マグネットピースを貼り合わせてマグネットローラを形成してもよく、また、円筒状のマグネットを射出成形、あるいは押出成形し、該円筒状マグネットの中空部へシャフトを挿入固着してマグネットローラを形成してもよい。

そして、何らかの不具合品（磁気特性不良、寸法不良、等）、あるいは、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に組み込まれ、製品寿命等により、上記マグネットローラが組み込まれている現像装置等が廃棄処分となった場合、多くの場合マグネットローラも廃棄となり、産業廃棄物となる。

しかしながら、本発明のマグネットローラを用いることにより、シャフト付きマグネットローラは、シャフトとマグネットを剥がし、シャフトは有機溶剤等で洗浄して再生し、剥がしたマグネットピース等は自然界（例えば土壌中）に放置しても、自然分解し、地球環境に悪影響を及ぼさない。また、軸一体型マグネットローラは、シャフト部もマグネット本体部と同じ樹脂磁石材料で形成されているので、シャフト部とマグネット本体部を剥がす必要はなく、そのまま自然界に放置すれば自然分解し、地球環境に悪影響を及ぼさない。

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）
図３のマグネットローラ用材料として、磁性粉を９０重量％、樹脂バインダーを１０重量％とした。ここで磁性粉として、異方性ストロンチウムフェライト磁性粉（ＳｒＯ・６Ｆｅ_２Ｏ_３：戸田工業製ＦＡ−６００）を用い、樹脂バインダーとして、芳香族ポリエステル系樹脂（デュポン製バイオマックスＷＢ１００）８５部に添加剤（安定剤＋滑剤＋可塑剤）を１５部添加したものを用いた。これらの磁性粉と樹脂バインダーを混合し、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、図１の射出成形装置を用いて、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら溶融樹脂磁石の磁性粒子を配向着磁し、図３に示すようなマグネットピースを射出成形にて得た。

該マグネットピース（５ピース）を金属製シャフト（シャフト外径：φ６、材質：ＳＵＭ２２）の外周面の所定の位置に貼り合わせてマグネットローラを形成した。

マグネット貼り合わせ部（マグネット本体部）の外径はφ１３．６、マグネット本体部の長さは３２０ｍｍ、シャフト長さは３７０ｍｍとした。

形成されたマグネットローラの両端軸部を支持し、マグネットローラを回転させながら、マグネットローラの中心から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周方向磁束密度パターンを測定した。

また、上記マグネットローラのマグネットをシャフトから剥がし、剥がしたマグネットを土壌中に埋設し、生分解性を調査した。
測定結果を表１に示す。

（実施例２）
図４のマグネットローラ用材料として、磁性粉を９０重量％、樹脂バインダーを１０重量％とした。ここで磁性粉として、異方性ストロンチウムフェライト磁性粉（ＳｒＯ・６Ｆｅ_２Ｏ_３：戸田工業製ＦＡ−６００）を用い、樹脂バインダーとして、芳香族ポリエステル系樹脂（デュポン製バイオマックスＷＢ１００）８５部に添加剤（安定剤＋滑剤＋可塑剤）を１５部添加したものを用いた。これらの磁性粉と樹脂バインダーを混合し、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、図２の射出成形装置を用いて、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら溶融樹脂磁石の磁性粒子を配向着磁し、図４に示すような軸一体型マグネットローラを射出成形にて得て、上記軸一体型マグネットローラを土壌中に埋設する以外は、すべて実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。

（実施例３）
樹脂バインダーとして、脂肪族ポリエステル系樹脂（日本触媒製ルナーレＳＥ）を用いる以外はすべて実施例２と同様に行った。

（比較例１）
樹脂バインダーとして、ポリアミド系樹脂（ナイロン１２：ユニチカ製Ａ１０１５Ｐ）を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。

（比較例２）
樹脂バインダーとして、ポリアミド系樹脂（ナイロン６：宇部興産製Ｐ３０１２Ｕ）を用いる以外はすべて実施例２と同様に行った。

マグネットピースの射出成形装置（金型部）軸一体型マグネットローラの射出成形装置（金型部）マグネットピースマグネットローラマグネットローラ断面図（マグネットピース貼り合わせ）

符号の説明

１電磁石
２ヨーク
３マグネットピース
４磁性粒子配向着磁方向
５マグネットローラ本体部（軸一体型）
６軸部
７マグネットピース
８マグネットピース
９マグネットピース
１０マグネットピース
１１マグネットピース
１２シャフト

Claims

樹脂バインダーと磁性粉とを含む樹脂磁石材料
を含むマグネットローラであって、
該樹脂バインダーが生分解性を示す脂肪族ポリエステル系樹脂及び／又は芳香族ポリエステル系樹脂である、マグネットローラ。
請求項１記載のマグネットローラであって、
射出成形によりマグネットピースを成形する工程と、
該マグネットピースをシャフトの外周面に１以上貼り合わせる工程とを、含む製造方法で得られうるマグネットローラ。
請求項１記載のマグネットローラであって、
前記の樹脂磁石材料を用いて、
該マグネットローラの軸部とローラ本体部が該同一樹脂磁石材料で軸一体射出成形する工程を含む製造方法で得られうる、マグネットローラ。
前記の磁性粉が、フェライト系である、請求項１〜３のいずれかに記載のマグネットローラ。