JP2008076553A

JP2008076553A - マグネットローラ

Info

Publication number: JP2008076553A
Application number: JP2006253329A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Takahashi; 三夫高橋; Masaharu Iwai; 雅治岩井
Original assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp; Tochigi Kaneka Corp
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】
マグネットピース同士の接着において、接着剤の浸透に時間がかかったり、また、軸方向端部に接着剤が溢れる場合がある。接着剤の浸透に時間がかからず、また、軸方向端部の接着剤溢れが抑制されたマグネットローラを提供することを課題とする。
【解決手段】
「複数の棒状のマグネットピースを導電性シャフトの外周に周方向に貼り合わせてなるマグネットローラにおいて、該シャフトに対向する該マグネットピース内周面の周方向両端部の少なくとも一方に、該シャフトの軸方向に設けられてなる切り欠き部を備えることを特徴とする、マグネットローラ。」によって、解決する。また、「前記切り欠き部がＣ面取りを施してなるものであって、該Ｃ面取りの面取り深さが前記シャフト径方向における前記マグネットピースの厚み寸法に対して２％以上３０％以下であることを特徴とする、マグネットローラ。」によって解決する。
【選択図】図７

Description

この発明は、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザープリンタなどに使用されるマグネットローラの製造方法およびマグネットローラに関する。

複数のマグネットピースを貼り合わせて形成するマグネットローラにおいて、該マグネットピースを外周面と端面により貼り付け位置を規制したのち、内周面側からマグネットピース間の接着面に接着剤を塗布することによってマグネットローラを形成するというもの（特許文献１）が開示されている。

金属シャフトの外周面に複数の樹脂マグネットピースを接着して構成されるマグネットローラにおいて、金属シャフトとの接着面となる樹脂マグネットピースの表面樹脂層を研磨加工またはブラスト加工によって除去することにより、固着強度を向上させるというもの（特許文献２）が開示されている。
特開２００４−８０００８号公報特開２００４−５５６０４号公報

しかしながら、特許文献１では、内周面側のマグネットピース間の接着面上に接着剤を塗布し、該接着剤を接着面に浸透させるという工程になっているが、接着剤の浸透に時間がかかったり、また、軸方向端部に接着剤が溢れる場合がある。

また、特許文献２では、マグネットピースの内周面や側面、あるいはシャフト外周面に接着剤を塗布し、マグネットピースを１ピースずつ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ため、接着に時間がかかり、また、マグネットピースの軸方向両端部から接着剤が溢れる場合がある。

接着剤の浸透に時間がかからず、また、軸方向端部の接着剤溢れが抑制されたマグネットローラを提供することを課題とする。

本発明の第１は、「複数の棒状のマグネットピースを導電性シャフトの外周に周方向に貼り合わせてなるマグネットローラにおいて、該シャフトに対向する該マグネットピース内周面の周方向両端部の少なくとも一方に、該シャフトの軸方向に設けられてなる切り欠き部を備えることを特徴とする、マグネットローラ」である。

また、本発明は、「前記切り欠き部がＣ面取りを施してなるものであって、該Ｃ面取りの面取り深さが前記シャフト径方向における前記マグネットピースの厚み寸法に対して２％以上３０％以下であることを特徴とする、マグネットローラ。」である。

本発明（請求項１）により、マグネットピース間への接着剤の浸透時間が短縮でき、また、マグネットピースの軸方向端部からの接着剤溢れも防止できる。

本発明（請求項２）により、成形性（押出成形、射出成形等）および磁気特性を犠牲にすることなく、マグネットピース間への接着剤の浸透時間が短縮でき、また、マグネットピースの軸方向端部からの接着剤溢れも防止できる。

本発明の第１は、「複数の棒状のマグネットピースを導電性シャフトの外周に周方向に貼り合わせてなるマグネットローラにおいて、該シャフトに対向する該マグネットピース内周面の周方向両端部の少なくとも一方に、該シャフトの軸方向に設けられてなる切り欠き部を備えることを特徴とする、マグネットローラ。」である。

なお、本発明のマグネットローラの一態様は、強磁性体粉末と樹脂バインダーとを主体とする混合物を磁場印加成形してなるマグネットピースを用いるものである。

本発明の一態様について、説明する。

前記マグネットピースの材料の一態様では、樹脂バインダーとしてエチレンエチルアクリレート樹脂を１０重量％（滑剤、安定剤等を含む）、強磁性体粉末として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃）粉末を９０重量％とし、これらを混合して溶融混練し、ペレット状にする。前記ペレットを溶融状態にして、図１に示す成形装置（金型）を用いて、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁してマグネットピースを得る。

図２に示すように、シャフトに対向するマグネットピース内周面（シャフトの断面が円である場合、図２の扇状マグネットピース下方の円弧部）の周方向両端部の少なくとも一方に、シャフトの軸方向に切り欠き部を設ける。

図３に、切り欠き部の形状の代表例を示す。図３（ａ）の切り欠きは、Ｃ面取りを施したものである。図３（ｂ）の切り欠きは、直角の段状である。図３（ｃ）は、直角でない段状である。図２あるいは図４に示す切り欠きの形状は、円の一部の形状である切り欠きを施されてなる形状である。

なお、切り欠き部の形状は、基本的には制限はなく、マグネットピース間に接着剤が浸透しやすくするためのガイドとなればよい。Ｃ面取り、半径Ｒの円の一部の形状、段状の形状等が考えられる。接着剤の浸透し易さ、気泡が発生しないなどの観点において、Ｃ面取りや半径Ｒの円の形状が好ましく、加工し易さという観点で、Ｃ面取りが最も好ましい。

なお、「面取り」とは材料の角をわずかに平らにする加工のことである。一般に、「面取り」は，面取り深さ×面取り角度で表現されるが、面取り角度が４５°（４５度）の場合はＣ面取りと呼ばれ、製図上は、記号「Ｃ」をつけることで表現される。すなわち、Ｃ面取りとは、面取り角度が４５度の、材料の角をわずかに平らにする加工のことである。すなわち「Ｃ面取りを施し」、「該Ｃ面取りの面取り深さが前記シャフト径方向における前記マグネットピースの厚み寸法に対して２％以上３０％以下である」とは、面取り深さをシャフト径方向における前記マグネットピースの厚み寸法に対して２％以上３０％以下とし、面取り角度を４５度とする「面取り」を施すことをいう。

また、切り欠き部は、シャフトに対向するマグネットピース内周面の周方向両端部の内、片方（片端部）、あるいは両方（両端部）に施してもよい。

なお、切り欠き部を作製する方法は、公知の方法が可能である。切り欠き部を作製する方法としては、例えば、マグネットピースの磁場印加成形用の金型に予め切り欠き部を含んでおくような方法や、マグネットピースを得た後、後加工としてグラインダー等によって切り欠き部を作製する方法、等が有るが、工程を減らすという観点において、金型に予め切り欠き部を作っておくようにする方法が好ましい。

図４に示すように、内周面円弧部に切り欠きを施した３つのマグネットピースを、接着治具を用いて所望の位置に固定し、切り欠きにより形成された内周面円弧部に接着剤（シアノアクリレート系接着剤）を塗布し、マグネットピース間に接着剤を浸透させ、マグネットピース同士を接着し、図６に示すようなマグネットブロックＡを形成する。同様に別の２つのマグネットピースを、図５に示すような接着治具を用いて所望の位置に固定し、切り欠きにより形成された軸方向の溝に接着剤を塗布し、マグネットピース間に接着剤を浸透させ、マグネットピース同士を接着し、マグネットブロックＢを形成する。

前記で形成されたマグネットブロックＡおよびＢをシャフト外周面に貼り合わせて図７に示すようなマグネットローラを形成する。

前記接着剤としては、シアノアクリレート系瞬間接着剤等が挙げられる。前記シアノアクリレート系接着剤については特に制限はないが、硬化前の粘度は５０〜１２０ｍＰａ・ｓが好ましい。粘度が５０ｍＰａ・ｓ未満の場合は、浸透性が良すぎて、マグネットピース外周面に溢れる場合があり、粘度が１２０ｍＰａ・ｓを超える場合は、浸透性が悪化し、マグネットピース同士の接着強度が低下する場合がある。

また、マグネットピース接着面用の接着剤とマグネットピースとシャフトとの接着面の接着剤を異種のものとしても構わない。

導電性シャフトの素材は任意のものを用いることができる。導電性シャフトの素材は、例えば、金属、合金、および導電性の樹脂からなる群から選択される１以上であれば良く、それぞれ単独あるいは複数が組み合わさったものであってもよい。入手の容易さ、加工のし易さという観点で、導電性シャフトの素材は、金属が好ましく、ＳＵＳ材、ＳＵＭ材等が好ましい。

なお、導電性シャフトの断面形状は任意のものを用いることができ、その断面形状は円あるいは略円、楕円、正方形、長方形、多角形、台形、三角形など、限定されない。導電性シャフトの入手のし易さ、加工のし易さという観点で、導電性シャフトの断面は、円であるものが好ましい。また、導電性シャフトの断面は、稠密なものであってもよく、中空であってもよい。

切り欠き部形状を、端部のＣ面取りを施してなるものとし、該Ｃ面取りの面取り深さが前記シャフト径方向における前記マグネットピースの厚み寸法に対して２％以上３０％以下とすることにより、成形性（押出成形、射出成形等）や磁気特性を犠牲にすることなく、図８に示すように、マグネットピース内周面円弧部両端部に軸方向の溝が形成され、該溝が接着剤を浸透させるためのガイドとなり、容易にマグネットピース同士の接着が可能となる。

Ｃ面取りの面取り深さが前記シャフト径方向における前記マグネットピースの厚み寸法に対して２％未満の場合は、面取りによって形成された接着剤浸透用ガイドが小さいため、効果が発揮できない場合があり、また、３０％を超えると磁気特性が低下する場合がある。

上記では、マグネットピース材料として、樹脂バインダーにエチレンエチルアクリレート樹脂、強磁性粉末に異方性ストロンチウムフェライトを用いたもので説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。

例えば、樹脂バインダーとしては、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（ポリフェニレンスフィド）、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）及びＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの１種類または２種類以上、もしくはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及びポリイミド樹脂などの熱硬化樹脂の１種類または２種類以上を混合して用いることができる。

ここで、強磁性粉末としては、ＭＯ・ｎＦｅ２Ｏ３（ｎは自然数）で代表される化学式を持つ異方性フェライト磁性粉などがあげられる。式中のＭとして、Ｓｒ、Ｂａまたは鉛などの１種類または２種類以上が適宜選択して用いられる。

また、要求される磁束密度により、強磁性体粉末が等方性希土類磁性粉と異方性フェライト磁性粉との混合磁性粉を使用することもできる。要求特性によっては、等方性希土類磁性粉と異方性フェライト磁性粉との割合は、２：８〜８：２が適切である。等方性希土類磁性粉の割合が２０％未満の場合は、等方性希土類磁性粉を混合した効果が発現しない傾向が有り、また、８０％を超える場合は、高磁気特性を得ることができるが、樹脂磁石材料が高価となってしまう傾向が有る。

更に、強磁性体粉末として、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よい。

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る傾向が有り、また、それらの含有率が９５重量％を超えると、樹脂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。

また、本明細書においては、５つの磁極で構成されたマグネットローラを主に説明しているが、本発明は５極マグネットローラ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。

更に、本発明においては、マグネットピースは射出成形にて形成することを主に説明しているが、マグネットピースの成形は押出成形、圧縮成形、あるいはマグネットピースごとに成形方法を変えてもよい。

（実施例１）
マグネットピースの材料として、樹脂バインダーにエチレンエチルアクリレート樹脂（日本ユニカー製ＰＥＳ２１０）を１０重量％（滑剤、安定剤を含む）、強磁性体粉末として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃）粉末（日本弁柄工業株式会社製ＮＦ−３５０）を９０重量％とし、これらを混合して溶融混練し、ペレット状にした。このペレットを溶融状態にして、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁したものを用いて、マグネットピース（５ピース）を成形した。

図２に示すような切り欠き（Ｒ０．３（半径０．３ｍｍの円で表現される切り欠き））を、得られたマグネットピースの内周面円弧部の両端部に施し、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した。前記切り欠きは、予め上記金型内にＲ０．３の突起を設けることにより形成した。

まず、マグネットピースを図４に示す接着治具に固定し、切り欠き部により形成された軸方向の溝に接着剤を塗布し、該接着剤をマグネットピース接着面に浸透させ、図６に示すようなマグネットブロックＡを形成した。同様に別の２つのマグネットピースを、図５に示す接着治具を用いて所望の位置に固定し、切り欠きにより形成された軸方向の溝に接着剤を塗布し、マグネットピース間に接着剤を浸透させ、マグネットピース同士を接着し、図６に示すようなマグネットブロックＢを形成した。

上記で形成されたマグネットブロックＡおよびＢをシャフト外周面に貼り合わせて図７に示すようなマグネットローラを形成した。

マグネットピースの軸方向長さは３２０ｍｍとし、シャフト材質はＳＵＭ２２とし、シャフト外径はφ６ｍｍとし、シャフト全長は３７０ｍｍとした。また、シャフト外周面にマグネットピースは貼り合わせて形成したマグネットローラ本体部（マグネットピースを貼り合わせた部分）の外径はφ１３．６ｍｍとした。

マグネットブロックＡおよびＢを形成する際に、切り欠きにより形成された軸方向の溝に接着剤を塗布し、該接着剤の浸透が完了（目視にて観察）するまでの時間をストップウォッチにて計測した。

また、マグネットブロック形成時においては、軸方向端部からの接着剤溢れの有無を目視にて観察することによって、評価した。

更に、上記マグネットピースの成形性については、成形後のマグネットピースを目視にて、ヒケ、表面性、クラック有無、等を観察することによって、評価した。

計測および観察結果を表１に記載した。

得られたマグネットローラの磁束密度は、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、ガウスメータにて周方向磁束密度値を測定し、主極（最も磁束密度が高い極）の磁束密度値を表１に記載した。

（実施例２）
マグネットピースの切り欠きを０．０８ｍｍのＣ面取りとする以外はすべて実施例１と同様に行った。なお、当Ｃ面取りは、マグネットピースの径方向厚み寸法に対し約２％の寸法とした。
結果は表１に示す。

（実施例３）
マグネットピースの切り欠きを１．１ｍｍのＣ面取りとする以外はすべて実施例１と同様に行った。なお、当Ｃ面取りは、マグネットピースの径方向厚み寸法に対し約３０％の寸法とした。
結果は表１に示す。

（実施例４）
マグネットピースの切り欠きを０．０４ｍｍのＣ面取りとする以外はすべて実施例１と同様に行った。なお、当Ｃ面取りは、マグネットピースの径方向厚み寸法に対し約１％の寸法とした。
結果は表１に示す。

（実施例５）
マグネットピースの切り欠きを１．５ｍｍのＣ面取りとする以外はすべて実施例１と同様に行った。なお、当Ｃ面取りは、マグネットピースの径方向厚み寸法に対し約４０％の寸法とした。
結果は表１に示す。

（比較例１）
マグネットピースに切り欠きを施さない以外はすべて実施例１と同様に行った。
結果は表１に示す。

（比較例２）
マグネットピースの内周面および側面に接着剤を塗布し、該マグネットピースを１本ずつ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以外はすべて実施例１と同様に行った。
結果は表１に示す。

実施例１〜５と比較例１を比べると、比較例１は接着剤浸透時間が長く、結果的にマグネットピースの接着工程のタクトが長くなり、生産性が低下することがわかる。
よって、実施例のようにマグネットピースに切り欠きを施すことにより、接着剤浸透時間が短縮され、結果的に接着工程のタクトが短くなり、生産性が向上することがわかる。
また、実施例１〜５と比較例１、２を比べると、比較例１、２は軸方向端部から接着剤が溢れ、後処理で溢れた接着剤の除去作業が必要となるが、実施例では接着剤溢れが無く、後処理の必要がないことがわかる。
実施例５のように、Ｃ面取りが大きくなるとやや成形性（主にヒケ）が悪くなるとともに、磁気特性がやや低下する傾向が有るが、実用上問題になるレベルではない。

マグネットピース成形装置（金型）の模式図切り欠きを施したマグネットピース代表的な切り欠き部の形状マグネットピースの接着を説明する図マグネットピースの接着を説明する図マグネットブロックをシャフトに貼り合わせる図本発明の一態様である、マグネットローラ別のマグネットピースの接着を説明する図

符号の説明

１マグネットピース
２磁性粒子の配向着磁方向
３励磁源
４ヨーク
５切り欠き
６マグネットピース接着治具
７切り欠きにより形成された溝
８マグネットブロックＡ
９マグネットブロックＢ
１０シャフト

Claims

複数の棒状のマグネットピースを導電性シャフトの外周に周方向に貼り合わせてなるマグネットローラにおいて、該シャフトに対向する該マグネットピース内周面の周方向両端部の少なくとも一方に、該シャフトの軸方向に設けられてなる切り欠き部を備えることを特徴とする、マグネットローラ。
前記切り欠き部がＣ面取りを施してなるものであって、該Ｃ面取りの面取り深さが前記シャフト径方向における前記マグネットピースの厚み寸法に対して２％以上３０％以下であることを特徴とする、請求項１記載のマグネットローラ。