JP2008300729A - マグネットローラ - Google Patents

Abstract

【課題】
従来マグネットピースをシャフトに固着する場合、マグネットピース側面にも接着剤を塗布し、マグネットピース同士も固着しているため、環境変化等によりひとつのマグネットピースに反りが発生すると、マグネットローラ全体にも反りが発生する場合があり、さらに該マグネットローラの軸方向磁束密度が不均一になる場合があり、また、該マグネットローラ外周面がスリーブ内周面に接触し、スリーブの回転トルクが増大する場合がある。
【解決手段】
マグネットピースをシャフトに固着する場合、少なくとも１つのマグネットピース間の隣接部において、互いの側面が接着剤を介することなく接触するようマグネットローラを形成する。
【選択図】 図１

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に関する。さらに詳しくは、環境変化等で発生する反りを改善したマグネットローラに関する。

マグネットローラは、金属シャフトの外周面に断面が扇形状で、扇形状の円弧中央部から他の３辺へ磁性粉を配向着磁した複数のマグネットピースを貼り合わせることにより、全体として円柱体に構成されている。さらに、これら複数のマグネットピースによって構成された円柱体の外周面には円筒状のスリーブが嵌合して設けられている。また、マグネットピースの扇形状の円弧中央部は、柔軟性アクリル接着剤等によって金属シャフトの外周面に接着されている。

従来のマグネットローラとしては、断面が扇形状のマグネットピースの側面と内周面から選ばれる少なくとも１つの面に対し、長手方向端部より内側に溝を設けることにより、該マグネットピースをシャフトに接着固定した場合でも接着剤がマグネットピース部分より溢れ出すことを防止することができるというもの（特許文献１）、あるいは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）等が提案されている。
特開２００４−２７３９６０ 特開２００４−５５６０４

特許文献１及び２等では、いずれもマグネットピース側面にも接着剤を塗布し、マグネットピース同士を固着しているため、環境変化等によりひとつのマグネットピースに反りが発生すると、マグネットローラ全体にも反りが発生する場合がある。

本発明は、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物で成形したマグネットピースを複数個貼り合わせて形成したマグネットローラにおいて、少なくとも１つの該マグネットピース間の隣接部において、互いの側面が接着剤を介することなく接触しているマグネットローラ、である。

また本発明は、少なくともひとつのマグネットピースにおいて、磁性粒子が外周面の一部分に収束するように配向されているマグネットローラ、である。

本発明によるマグネットローラにおいては、環境変化等によるマグネットローラの反りが防止でき、併せて接着剤のマグネット外周面への溢れが減り、また、接着工数が減る。さらに、磁性粒子を外周面の一部分に収束するように配向させることにより、環境変化等によるマグネットローラの反りが防止でき、さらに接着剤のマグネット外周面への溢れや接着工数が減るとともに、マグネットピース同士の固着力が向上する。

図１に示すように、この発明のマグネットローラ（３）は、円柱状のシャフト（１）の外周面に断面が扇形状の複数のマグネットピース（２）を接着して構成されている。
次に、本発明のマグネットローラについて１例をあげて詳細に明する。マグネットピースの材料は、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・６Ｆｅ_２Ｏ_３）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。このペレットを溶融状態にして、図２に示すような成形装置（金型）を用いて、注入口（図示せず）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図３のようなマグネットピースを得る。

得られたマグネットピースをシャフトの外周部に接着固定する。この場合、少なくとも１つの隣接部（８−８）において、マグネットピースの両側面のいずれにも接着剤を塗布することなく内周面（７）のみに接着剤を塗布するか、あるいはシャフト外周部に接着剤を塗布し、該マグネットピースをシャフトの外周部に貼り合わせ、図１のようなマグネットローラを形成する。該マグネットピースを１ピースずつシャフトの外周部に貼り合わせてもよいが、該マグネットピースを複数個揃えてシャフトの外周部に貼り合わせてもよい。シャフト外周部へのマグネットピース貼り合わせ方法に特に制限はない。

また、接着剤を介しない隣接部は１つだけでもそれなりの効果を有するが、全隣接部において適用するのがさらに好ましい。

また、本発明は好ましくは、磁性粒子が外周面の一部分に収束するように配向されたマグネットピースを少なくともひとつ以上用いたマグネットローラ、である。

例えば、上記ペレットを溶融状態にして、図４に示すような成形装置（金型）を用いて、注入口（図示せず）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断面が扇形状のマグネットピースの外周面（９）の一部分と両側面（８）および内周面（７）とで配向着磁させることにより、マグネットピース外周面（９）の一部分に磁性粒子が収束するように配向された図５のような外周部がＮ極性のマグネットピースが得られる。

上記と同様に図４に示すような成形装置を用いて、成形後のマグネットピースの外周面がＮ極性となるように２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加し、２つＮ極性のマグネットピースを得る。また、同様に成形後のマグネットピースの外周面がＳ極性となるように２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加し、２つのＳ極性のマグネットピースを得る。

得られた上記５つのマグネットピースを互いに異極性のマグネットピース同士が隣接するように（マグネットピースを接着固定しない部分は除く）、マグネットピースを上記と同様の方法で図６のようにシャフトの外周部に接着固定する。この場合、マグネットピース同士の隣接する側面は、互いに異極性となるように配列させることができ、このため磁気的な反発は少なく、互いに吸引する力が働くので、マグネットピース同士の側面に接着剤を塗布しなくとも、マグネットピース同士は互いに固着する。

上記シャフトの材質として特に制限はないが、金属系シャフト（ステンレス系、アルミ系、鉄系にメッキを施したもの、等）や樹脂系シャフトを用いることができる。該シャフトに導通が必要な場合は、金属系シャフトや導電性樹脂シャフトを用いればよい。

接着剤は特に制限はないが、シアノアクリレート系接着剤、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、等を用いることができる。接着タクトを短縮する場合は、シアノアクリレート系接着剤（瞬間接着剤）を用いればよい。更に接着タクトを短縮させたり、接着強度を向上させるため、接着剤硬化促進剤を用いてもよい。

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、これらに制限されるものではない。

樹脂バインダーとしては、例えばポリアミド樹脂、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。

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ることができる。

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ができる。通常、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難く、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。

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することができる。

上記に示した単独磁性粉あるいは混合磁性粉の含有率は、５０〜９５重量％の範囲が好ましい。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、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。

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。

なお、本発明に用いた特性値の測定方法は、以下のとおりである。
（反り量）
図７に示した装置を用い、支持台に固定したマグネットローラを６０ｒｐｍで回転させながら、水平軸から反って下方に変位した最大値をレーザー測定器（ＬＳ−３００２、キーエンス社製）にて読み取り測定する。
（接着強度）
マグネットピースの軸方向の長さを５０ｍｍとし、それらをシャフト外周面に貼り合わせた状態で測定する。図８に示した装置を用いて、５０ｍｍのマグネットローラを両端軸部で固定し、マグネットピースの端部に加圧治具を当て、軸方向に加圧し、マグネットピースが剥がれた（軸方向にずれる）時の最大加重を加圧治具の後端につけてあるフォースゲージ（加重測定装置）で読み取り、その最大加重を接着強度とする。

（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・６Ｆｅ_２Ｏ_３）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、図１の成形装置（金型）を用いて、注入口（図示せず）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、５つのマグネットピースを成形した。

得られた各マグネットピースの内周面にシアノアクリレート系瞬間接着剤（東亜合成製アロンアルファ６０２Ｐ）を塗布し、１ピースずつシャフト外周面の所望の位置に接着固定し、図２のようなマグネットローラを形成した。上記シャフトの材質はＳＵＭ２２、外径をφ６、全長を３６０ｍｍとし、外周面に無電解ニッケルメッキを施した。また、マグネットローラ本体部の外径をφ１３．６、本体長さを３２０ｍｍとした。

図７の反り量測定装置を用いて、上記測定方法にて反り量を測定した。測定結果を表１に示す。

また、該マグネットローラをヒートサイクル試験機に投入した。ヒートサイクル試験の条件は、「−５℃×３ｈｒ⇔＋７０℃×３ｈｒ」を１サイクルとし、４０サイクル実施後、室温に２４時間以上放置した後にマグネットローラ反り量を測定した。測定結果を表１に示す。

反り量は、０．１ｍｍ以下が良好である。

更に、上記で得られたマグネットピースを長さ５０ｍｍに切断し、該マグネットピースをシャフトの軸方向中央付近に貼り合わせて接着強度用のサンプルを作製し、上記ヒートサイクル試験前後に、図８の接着強度測定装置を用いて、上記方法にてマグネットピースとシャフトとの接着強度を測定した。結果を表１に示す。

接着強度は、１０ｋｇｆ・ｃｍ以上が良好である。

（実施例２）
樹脂バインダーとして、ナイロン６（ユニチカ製Ａ１０２０）を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例３）
樹脂バインダーとして、ナイロン１２（宇部興産製Ｐ３０１２Ｕ）を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。

（実施例４）
図３の成形装置（金型）を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。

（比較例１）
各マグネットピース側面にシアノアクリレート系瞬間接着剤（東亜合成製アロンアルファ６０２Ｐ）を塗布した以外はすべて実施例１と同様に行った。

実施例１〜４と比較例１を比べると、比較例１のヒートサイクル試験後のマグネットローラ反り量が大きくなっており、結果的に該マグネットローラの軸方向磁束密度が不均一になる場合があり、また、該マグネットローラ外周面がスリーブ内周面に接触し、スリーブの回転トルクが増大する場合がある。

実施例１と４を比べると、マグネットピースの磁性粒子を実施例４のような配向方向とすることにより、隣接するマグネットピースの側面が互いに逆極性となるため吸引する力が発生し、結果的に接着強度が向上している。

また、実施例１、２、３を比べると、樹脂バインダーの差異によってヒートサイクル試験前後の反り量変化は小さく、いずれもヒートサイクル試験後の反り量が０．１ｍｍ以下となっており良好である。

本発明のマグネットローラ マグネットピース成形装置（金型） マグネットピース 別のマグネットピース成形装置（金型） 別のマグネットピース 別の本発明のマグネットローラ マグネットローラの反り量測定装置 マグネットピースの接着強度測定装置

符号の説明

１ シャフト
２ マグネットピース
３ マグネットローラ本体部
４ 磁性粒子配向方向
５ 励磁源
６ ヨーク
７ マグネットピース内周面
８ マグネットピース側面
８−８マグネットピース間の隣接部
９ マグネットピース外周面
１０ レーザー測定器
１１ 反り量測定装置ベース台
１２ マグネットローラ支持治具
１３ マグネットピース加圧治具
１４ マグネットローラ固定治具
１５ 接着強度測定装置ベース台

Claims (2)

1. 強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物で成形したマグネットピースを複数個貼り合わせて形成したマグネットローラにおいて、少なくとも１つの該マグネットピース間の隣接部において、互いの側面が接着剤を介することなく接触していることを特徴とするマグネットローラ。
2. 少なくともひとつのマグネットピースにおいて、磁性粒子が外周面の一部分に収束するように配向されていることを特徴とする請求項１記載のマグネットローラ。