JP2545599B2 - マグネットロール - Google Patents

マグネットロール

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JP2545599B2
JP2545599B2 JP1042064A JP4206489A JP2545599B2 JP 2545599 B2 JP2545599 B2 JP 2545599B2 JP 1042064 A JP1042064 A JP 1042064A JP 4206489 A JP4206489 A JP 4206489A JP 2545599 B2 JP2545599 B2 JP 2545599B2
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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3図に示すような構成のも
のが最も一般的である。第3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
石材料に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。またマグネ
ットロールによっては,特殊な磁束波形を必要とするも
のがあり,例えば特定の磁極のみの磁力を大にするも
の,または円周の一部のみに磁極を設けるもの等の要求
に対しては対応ができず,永久磁石部材1全体の肉厚を
増大させなければならないといる欠点もある。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。また例えば横方向の長さ寸法が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,着磁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,横断
面形状を一定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
び部分的突起を除く外形寸法)に,および横断面形状を
円環の一部を切欠いた形状に形成すると共に,磁極形成
部分の一部若しくは全部に部分的突起を設ける,という
技術的手段を採用した。
次に本発明において,永久磁石部材を形成するR−Fe
−B系磁性粉の組成は,Ra Feb Bc Md(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)とするのが好ましい。
この場合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。
〔作用〕
上記の構成により,前記第3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図および第2図は各々本発明の第1実施例を示す
一部省略要部正面図および要部側面図であり,同一部分
は前記第3図と同一の参照符号で示す。両図において永
久磁石部材1は中空円筒体を略縦断した形状に形成する
と共に,N極の部分に部分的突起1aを一体的に設ける。な
おDは永久磁石部材1の部分的突起1aを除く外形寸法,d
は永久磁石部材1の内径寸法および軸2の外径寸法,Lは
永久磁石部材1の長さ寸法である。本実施例においては
D=18mm,d=14mm,L=280mmに形成すると共に,部分的
突起1aを幅W=5mm,高さh=1mmに形成した。次に軸2
は例えば軟鋼によって直径d=14mmの円柱状に形成し,
エポキシ系の接着剤(図示せず)を介して永久磁石部材
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Nd12.5Fe79B6.5Al2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ガス吹付けにより急冷後,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重量部とを混練して押
出成形により,上記半円筒状若しくは樋状の永久磁石部
材1とするものである。
上記の構成により,永久磁石部材1の磁極設置を要し
ない部分を切欠くことができるため,永久磁石部材1を
軽量化することができると共に,特定の磁極,例えばN
極の部分に部分的突起1aを設けたため,この部分の磁力
を大にすることができる。
上記構成によるマグネットロール(A)の表面磁束密
度を測定したところ,第2図におけるN極上で1800Gの
値を示した。また比較のために,永久磁石部材1(但し
外径20mm,内径8mmの中空円筒状に形成)を等方性のフェ
ライト磁石(日立金属製YBA−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
(平均粒度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。
これらのマグネットロールについても表面磁束密度(N
極上)を測定したところ,マグネットロール(B)
(C)は各々1200G,および1300Gであった。この結果か
ら本発明のマグネットロールは,従来技術によるものよ
り表面磁束密度が大幅に向上することがわかる。
本実施例においては永久磁石部材の成形手段として押
出成形による例について記述したが,射出成形手段によ
って成形してもよく,この場合には金型中に軸を予め設
置して,永久磁石部材の成形と同時に両者を一体に固着
(インサート成形)することができる。また永久磁石部
材を押出成形する場合には,長尺に成形した後におい
て,必要に応じて所定長さ寸法に切断することによって
永久磁石を形成してもよい。また永久磁石部材の横断面
輪郭の切欠き程度は,永久磁石部材に要求される性能,
設置磁極数その他により適宜選定することができる。更
に部分的突起の横断面形状も本実施例に示すものに限定
せず,他の幾何学的形状のものでもよい。
〔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系の磁石粉
によって形成したものであるため,高保磁力を付与する
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) 磁束成形の制御が容易であるため,特殊な磁束
波形を要するものでも充分に対応できる。
(4) 特定の磁極のみの磁力を増大させる場合におい
ても,部分的突起を一体的に設けるのみで対応できるた
め,永久磁石部材全体の肉厚を増大させる必要がなく,
軽量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は各々本発明の第1実施例を示す一
部省略要部正面図および要部側面図,第3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,1a:部分的突起,2:軸,6:スリーブ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】横断面形状を一定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,および部分的突起を除く外形寸法)に,お
    よび横断面形状を円環の一部を切欠いた形状に形成する
    と共に,磁極形成部分の一部若しくは全部に部分的突起
    を設けたことを特徴とするマグネットロール。
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