JP2533928B2 - マグネットロ―ル - Google Patents

マグネットロ―ル

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JP2533928B2
JP2533928B2 JP1042063A JP4206389A JP2533928B2 JP 2533928 B2 JP2533928 B2 JP 2533928B2 JP 1042063 A JP1042063 A JP 1042063A JP 4206389 A JP4206389 A JP 4206389A JP 2533928 B2 JP2533928 B2 JP 2533928B2
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恵太郎 山下
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真や静電記録等において現像ロール用
若しくはクリーニングロール用として使用するマグネッ
トロールに関するものである。
〔従来の技術〕
従来電子写真や静電記録等において,現像ロール用若
しくは転写後のクリーニングロール用として使用するマ
グネットロールは,例えば第4図に示すような構成のも
のが最も一般的である。第4図において,1は永久磁石部
材であり,例えばハードフェライトのような焼結粉末磁
石材料より若しくは強磁性粉末材料と結合材料との混合
物からなる材料により円筒状に一体成形し,中心部に軸
2を同軸的に固着する。永久磁石部材1の外周面には軸
方向に延びる磁極(図示せず)を複数個設けると共に,
円周方向にこれらを等間隔若しくは不等間隔に配設す
る。次に軸2の両端部には支持部材3,4を軸受5を介し
て回転自在に装着し,支持部材3,4には中空円筒状の形
成したスリーブ6を嵌着する。なお支持部材3,4および
スリーブ6は,例えばアルミニウム合金若しくはステン
レス鋼等の非磁性材料によって形成する。7はシール部
材であり,支持部材3と軸2との間に嵌着して密封す
る。なお永久磁石部材1の外径は18〜60mm,長さは200〜
350mmに形成する場合が多い。
上記の構成により,永久磁石部材1とスリーブ6との
間に相対回転が存在するように駆動することにより,永
久磁石部材1が具有する磁気吸引力によってスリーブ6
の外周面に磁性を有する現像剤を吸着搬送して所謂磁気
ブラシ(図示せず)を形成し,所定の現像作業その他を
遂行するのである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来のマグネットロールにおいて,永久磁石部材
1は焼結粉末磁石材料,例えばフェライト磁石材料によ
って形成されるため,磁力が比較的低い。従って近年に
おける高性能機種に要求される高い磁力を確保するため
には,肉厚を大にする必要があり,軽量化の要求に対応
できないという問題点がある。一方比較的重量が小であ
るプラスチック磁石,すなわちフェライトのような磁性
粉と樹脂等の結合材料との混合材料からなる永久磁石部
材1を形成すれば,小型軽量化の要求は満足させ得る。
しかしながら上記材料によるものは,異方性を付与しな
いと所定の磁気特性を確保できないのみならず,製品毎
に異なる異方性配向の仕様を満足させるために,配向磁
界を内蔵する特殊な成形用金型を夫々の製品毎に必要と
し,製作が煩雑であるという問題点がある。このような
用途に対応するために,例えば等方性フェライト磁石の
一部に異方性フェライト磁石のブロックを埋設する手段
も提案されているが,加工および組立製作が極めて煩雑
である。また例えば軸方向の長さ寸法が400mm以上のよ
うな長尺品を製作する場合には,一体品で形成すること
は従来以上の大型の製造設備を新設する必要があり,ま
た品質およびコスト両面において要求を満足させること
ができにくいという問題点がある。
本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し,軽
量かつ高磁力を有すると共に,磁束波形の制御が容易で
あるマグネットロールを提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために,本発明においては,円筒
状に形成しかつ外周面に軸方向に延びる複数個の磁極を
設けてなる永久磁石部材に軸を固着してなるマグネット
ロールにおいて,永久磁石部材を,組成がRaFebBcM
d(但し,RはNdまたはNdとPrを中心とする希土類元素の
1種若しくは2種以上,MはAl,Si,Co,Nb,W,V,Mo,Taの1
種若しくは2種以上,a=10〜15原子,b=100−(a+c
+d)原子%,c=4〜8原子%,d=10原子%以下)であ
る等方性のR−Fe−B系磁性粉と結合材料とからなる材
料によりL/D≧5(但しL,Dは各々永久磁石部材の軸方向
長さおよび外径)かつd/D≧0.5(但しdは永久磁石部材
の内径)なる中空円筒体に形成する,という技術的手段
を採用した。
本発明においてaが10原子%未満,またはcが4原子
%未満であると不可逆減磁率が大となり,一方aが15原
子%超,またはcが8原子%超の組成では残留磁束密度
が低下するため何れも不都合である。またMは永久磁石
部材の耐熱性および着磁性を向上させるために含有させ
るのであるが,多すぎると残留磁束密度を低下させると
共に不可逆減磁率を増大させるため不都合である。従っ
てd=10原子%以下とするのが好ましく,より好ましく
は原子%でAl5%以下,Si5%以下,Co10%以下,他の元素
は3%以下とするのがよい。
次に上記R−Fe−B系磁性粉を製造するには,アトマ
イズ法による球状粉体とする方法と,予め薄帯を生成し
た後,この薄帯を粉砕して片状粉体とする方法とがあ
る。但し薄帯の場合には800℃以下,好ましくは550゜〜
750゜において熱処理を施す必要がある。この熱処理温
度が高すぎると,微細結晶粒が増大して保磁力iHcを低
下させるため不都合である。一方熱処理温度が低すぎる
と,等方性の非晶質組織が多くなり,磁気特性を低下さ
せるため好ましくない。なお薄帯の生成には一般に下記
の手段を使用するのが好ましい。すなわち,高速回転す
る冷却用ドラムの内壁に溶融合金をノズルを介して噴射
することにより急冷凝固させるもの(遠心急冷法),回
転ドラムの外周面に溶融合金をノズルを介して噴射する
ことにより急冷凝固させるもの(片ロール法)および高
速回転する1対のドラムの接触面に溶融合金を噴射して
急冷凝固させるもの(双ロール法)がある。
また平均結晶粒径は0.01〜0.5μmとするのが好まし
い。すなわち0.01μmより小であると保磁力iHcが低下
し,一方0.5μmより大であると結晶粒の粗大化を招来
し,保磁力iHcを低下させるため不都合である。
次に磁性粉の平均粒径は1〜1000μmとするのが,磁
気特性,成形性,生産性の点で好ましい。なお結合材料
との濡れ性を改善するために,有機ケイ素化合物(シラ
ンカップリング剤),有機チタネート化合物(チタンカ
ップリング剤)等の有機化合物で被覆してもよい。
また永久磁石部材を形成するためには,上記磁性粉と
結合材料とを混合させる必要があり,この場合所定の磁
気特性を確保するために,磁性粉の含有量を60重量%以
上とするのが好ましい。しかし磁性粉の含有量が94重量
%を超えると,結合材料の量が不足すると共に,永久磁
石部材の成形が困難となるので好ましくない。
なお結合材料としては,ポリアミド樹脂(ナイロ
ン),ポリエチレン,エチレン−エチルアクリレート共
重合体,エチレン酢酸ビニル共重合体,ポリアセタール
(デルリン),ポリ塩化ビニール,ABS樹脂,ポリプロピ
レン等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
次に永久磁石部材を成形するには,まず前記のR−Fe
−B系磁性粉と結合材料とを加熱混練(必要に応じて滑
剤,分散剤等の添加物を加えてもよい)した後,無磁場
中の押出成形若しくは射出成形あるいは圧縮成形等の手
段により,等方性のボンド磁石として成形することがで
きる。押出成形による場合には,原料を200゜〜300℃で
混練した後,例えば2軸混練型押出成形機のホッパーに
投入し,混練スクリューにより混練圧縮し,シュレッダ
ーを経て切断した混合材料を真空室において脱気する。
そして200゜〜300℃の温度で押出スクリューおよびテー
パーバレルを経由して,所定の形状に形成した金型から
押出すのである。押出成形された成形体は,カッター等
によって所定の長さに切断される。次に射出成形の場合
において,結合材料としてエチレン−エチルアクリレー
ト共重合体を使用するときには,メルトインデックス
(以下MIと記す)が100〜2000g/10min,エチルアクリレ
ート含有量が15〜40重量%のものを使用するのがよい。
MIが小であると流動性が低く,磁気特性が低下し,一方
MIが大であると流動性が高すぎるため,せん断力が作用
しない結果,磁性粉の均一な分散が困難となるため好ま
しくない。射出成形条件としては,例えば原料をニーダ
により120℃で1時間加熱混練し,冷却固化後ペレタイ
ザーにより3〜5mm角のコンパウンドとし,射出温度200
゜〜250℃,射出圧力800〜1500kg/cm2とするのがよい。
本発明における永久磁石部材はL/D≧5に形成するが,
L/Dが5未満のものでは軽量化および高性能化の要求に
応えられないため不都合である。
また永久磁石部材はd/D≧0.5に形成するのであるがd/
Dが0.5未満のものでは,肉厚が大になるため上記同様に
軽量化および高性能化の要求を満足できないため不都合
である。
〔作用〕
上記の構成により,前記第4図に示すように軸の両端
部に支持部材を軸受を介して装着し,更にスリーブを嵌
着し,永久磁石部材とスリーブとの間に相対回転が存在
するように駆動すれば,現像作業その他を遂行し得るの
である。
〔実施例〕
第1図は本発明の実施例を示す一部省略腰部縦断面図
であり,同一部分は前記第4図と同一の参照符号で示
す。第1図において永久磁石部材1は,外径D=16mm,
内径d=10mm,長さL=280mmに形成する。軸2は例えば
軟鋼によって直径10mmの円柱状に形成し,例えばエポキ
シ系の接着剤(図示せず)を介しで永久磁石部材1と固
着する。なお永久磁石部材1の形成に際しては,まずNd
12.5Fe79B6.5Al2の組成の母合金をアーク溶解により作
製し,この母合金を大気圧,Arガス雰囲気とした石英ノ
ズル中において高周波溶解して,周速30m/秒の条件で単
ロール法により,幅5mm,厚さ約30μmの薄帯に形成す
る。次にこの薄帯を真空炉中にて650℃×1hrの熱処理
後,Arガス吹付けによる急冷後,30メッシュ以下に粉砕し
て磁性粉を作製する。この磁性粉90重量部とエチレン−
エチルアクリレート共重合体10重量部とを200℃で混練
して押出成形により,上記中空円筒状の永久磁石部材1
とするものである。着磁後の磁気特性は残留磁束密度Br
=5.3kG,保磁力iHc=10.8kOeであることを確認した。な
お上記のように形成した永久磁石部材1および軸2によ
りマグネットロール(A)を組立てて現像作業を行った
ところ,従来のものと同等以上の性能を発揮し得ること
を確認した。
次に比較のために,前記永久磁石部材1を従来技術で
ある等方性の焼結フェライト磁石(日立金属製YBM−
3)で形成したマグネットロール(B),および磁性粉
としてSrフェライト粉末(平均粒径1μm)を使用し,
かつ磁場中において射出成形した以外は,前記マグネッ
トロール(A)と略同様の条件で製作したマグネットロ
ール(C)を準備した。
第2図は本発明の実施例におけるマグネットロールの
表面磁束密度Boを測定した結果を示す図である。第2図
において曲線A,B,Cは夫々前記マグネットロール(A)
(B)(C)に対応するBoを示す。第2図から明らかな
ように,曲線AにおいてはBoはピーク値は1840Gであ
り,従来技術に対応する曲線B,CにおけるBoのピーク値1
00Gおよび1200Gより大幅に向上していることが認められ
る。なお前記マグネットロール(A)と同一条件によ
り,永久磁石部材1(第1図参照)の外径D=14mmのマ
グネットロールを製作した。このマグネットロールのBo
を測定したところ,ピーク値が1560Gであることを確認
した。このことから永久磁石部材1の厚さを従来のもの
より薄く形成しても,それを上回る高磁力のマグネット
ロールが得られることがわかる。
次に磁性現像剤を使用して静変潜像を現像する場合,
現像剤の搬送方式としてはスリーブ回転方式が構造的に
は有利である。しかしながらスリーブ回転方式において
は,スリーブ上の現像剤の穂立が,永久磁石部材1を回
転させる場合と比較して磁力の強さ若しくは磁力の分布
による影響を受け易く,特に現像領域における磁力の分
布が画質に大きく影響する。そこで,例えば現像位置を
挟んで位置する2個の磁極の間に凹部を設ける等の手段
により,現像領域における磁力変化をシャープなものに
するという内容の提案がある(特開昭63−33968号)。
このように凹部を設ける場合には,煩雑な加工を必要と
するのであるが,本発明においては,永久磁石部材1を
前記のような等方性の結合磁石によって形成するため,
第2図に示すような磁力分布の曲線の端部において急峻
な磁力変化を有する磁束波形とすることができ,かつ着
磁操作により容易に上記磁束波形に得ることができる。
すなわち本発明によれば,スリーブ回転方式に適した磁
力分布を有するマグネットロールを得ることができる。
更に第1図に示す永久磁石部材1の表面に多極着磁を
行う場合には,永久磁石部材1を着磁ヨーク(例えば実
開昭52−133642号公報参照)にセットし,次いで瞬間直
流電流(商用交流電源からの電圧を入力して所定の電圧
に昇圧後整流し,コンデンサー群にて充電し,サイリス
タを経て放電を行うように形成した電源)により着磁コ
イルに通電するのが一般的である。この直流電圧の値が
大である程表面磁束密度Boの値を大にすることができる
が,ある値の電圧により飽和する(フル着磁という)。
前述したような従来のマグネットロールにおいては,前
記直流電圧を変化させても磁力分布にはそれ程大きな変
化は認められないが,本発明のマグネットロールにおい
ては,この直流電圧を変化させることにより,磁力分布
を自由に調整できるという利点がある。第3図は前記外
径D=14mmに形成したマグネットロールに,フル着磁に
必要な値の1/3程度の直流電圧を印加して4極の対称磁
極を着磁した場合の磁束成形を示すものである。第3図
から明らかなように,ピーク値が曲線の端部近傍に2個
存在し,全体として幅が広く,かつ端部における立上り
が急峻である磁束波形となっている。なおこの場合フル
着磁を施すと,前記第2図に示すような丸味を有する曲
線の磁束波形となる。
〔発明の効果〕
本発明は以上記述のような構成および作用であるか
ら,下記の効果を奏し得る。
(1) 永久磁石部材を等方性のR−Fe−B系の磁性粉
によって形成したものであるため,高磁力を付与するこ
とができると共に,構成部材および装置の軽量化および
コンパクト化が可能である。
(2) 永久磁石部材の構成材料が等方性であるため無
磁場成形が可能であるため,特殊な成形用金型を必要と
せず,製作が容易である。
(3) 磁束波形の制御が容易であるため,特殊な磁束
成形を要するものでも充分に対応できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す一部省略要部縦断面図,
第2図および第3図は各々本発明の実施例におけるマグ
ネットロールの表面磁束密度を測定した結果を示す図,
第4図は従来のマグネットロールの例を示す一部省略縦
断面図である。 1:永久磁石部材,2:軸,6:スリーブ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒状に形成しかつ外周面に軸方向に延び
    る複数個の磁極を設けてなる永久磁石部材に軸を固着し
    てなるマグネットロールにおいて,永久磁石部材を,組
    成がRaFebBcMd(但し,RはNdまたはNdとPrを中心とする
    希土類元素の1種若しくは2種以上,MはAl,Si,Co,Nb,W,
    V,Mo,Taの1種若しくは2種以上,a=10〜15原子%,b=1
    00−(a+c+d)原子%,c=4〜8原子%,d=10原子
    %以下)である等方性のR−Fe−B系磁性粉と結合材料
    とからなる材料によりL/D≧5(但しL,Dは各々永久磁石
    部材の軸方向長さおよび外径)かつd/D≧0.5(但しdは
    永久磁石部材の内径)なる中空円筒体に形成したことを
    特徴とするマグネットロール。
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