JP2545601B2 - マグネットロール - Google Patents

マグネットロール

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JP2545601B2
JP2545601B2 JP1042066A JP4206689A JP2545601B2 JP 2545601 B2 JP2545601 B2 JP 2545601B2 JP 1042066 A JP1042066 A JP 1042066A JP 4206689 A JP4206689 A JP 4206689A JP 2545601 B2 JP2545601 B2 JP 2545601B2
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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
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,現像ロール用と
して使用するマグネットロールは,例えば第10図に示す
ような構成のものが最も一般的である。第10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
中空円筒状に形成したスリーブ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18〜60
mm,長さ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,重量が必然的に増大
し,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というような要求に対しては対応で
きないという欠点もある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,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,まず第1の発明において
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,フェライト
磁石系材料からなる本体と,この本体の特定の磁極若し
くはその近傍に設けらてた溝内に少なくとも一部が埋設
固着されてなりかつ等方性のR−Fe−B系磁性粉と結合
材料とからなる材料によって形成した磁石片とによって
形成する,という技術的手段を採用した。
次に第2の発明においては,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,フェライト磁石系材料からなる本体と,
本体の磁極の一部に埋設してなる磁石片とによって形成
すると共に,この磁石片を異方性のフェライト磁石材料
からなる磁石ブロックと,R−Fe−B系磁性粉と結合材料
とからなる材料によって形成した部材とによって形成す
る,という技術的手段を採用した。
上記各々第1および第2の発明において,磁石片を形
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。
また磁石片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,磁石片の成形
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。
次に磁石片を成形するには,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゜〜25
0℃,射出圧力800〜1500kg/cm2とするのがよい。
また磁石片の横断面輪郭の形状は,適用すべきマグネ
ットロールに要求される性能,寸法等により,適宜選定
されるべきであり,偏平な四辺形,かまぼこ型は勿論の
こと,正方形,矩形その他の幾何学的形状とすることが
できる。
〔作用〕
上記の構成により,前記第10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10図と同一の参照符号で示す。両図において,8
は本体であり,従来同様に例えばフェライト磁石系材料
(焼結フェライト磁石)により中空円筒形に形成すると
共に,外周面に複数個の磁極(図示せず)を設ける。次
に8aは溝であり,本体8に設けた特定の磁極,例えばN
極の位置に穿設する。9は磁石片であり,横断面輪郭を
偏平かまぼこ状に形成して前記溝8a内に,例えばエポキ
シ樹脂のような接着剤を介して固着する。なお磁石片9
を形成するには,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,磁石片9とするもの
である。
上記の構成により,特定のN極における磁力を他の磁
極より大に形成することができ,このように形成した磁
極を例えば現像磁極として使用することにより,効率的
な現像作業を行い得るのである。
また,第2図において,外径18mmの永久磁石部材を,
等方性の焼結フェライト磁石(日立金属製YBM−3)か
らなる本体8と,溝8aに巾5mm,厚さ1.5mmの磁石片9を
埋め込んで形成したマグネットロール(A)を製作し
た。またマグネットロール(A)において磁石片9の厚
みを1.15mmに変更した以外は上記と同様のマグネットロ
ール(B)を製作した。比較のために永久磁石部材1が
上記のフェライト磁石のみからなるマグネットロール
(C)を準備した。これらのマグネットロールに4極対
称着磁を施して,表面磁束密度(外径20mmのスリーブ上
での値)を測定した。その結果を第9図に示す。第9図
から本発明のマグネットロール(A)(B)の表面磁束
密度は1220G,1070Gであり,従来のマグネットロール
(C)の表面磁束密度900Gよりも大幅に向上しているこ
とがわかる。
第3図および第4図は各々本発明の第2実施例および
第3実施例を示す要部側面図であり,同一部分は前記第
1実施例におけるものと同一の参照符号で示す。両図に
おいて磁石片9は各々横断面形状を厚肉かまぼこ型に形
成し,溝8a内に一部分のみ埋設するように形成する。8b
は段部である。
上記のように構成することにより,前記実施例と同様
に本体8の特定の磁極,すなわちN極における磁力を他
の磁極より増大することができる。なお第3図および第
4図に示すように,磁石片9の一部のみを溝8a内に埋設
する構成にすることにより,磁石片9の固着が容易とな
る。
第5図は本発明の第4実施例を示す要部側面図であ
り,同一部分は前記実施例におけるものと同一の参照符
号で示す。第5図において磁石片9は帯状,リボン状若
しくはテープ状に形成し,例えば特定の磁極であるN極
上に固着する。10は被覆部材であり,例えばポリエステ
ル等の熱可塑性樹脂からなる薄肉筒体によって形成す
る。すなわち本体8および磁石片9を各々着磁後,両者
を磁気的に吸着固着し,これらの外周に被着して加熱す
れば,第5図に示すように本体8および磁石片9の外周
に密着し,両者の相対移動を防止する。
上記の構成により,磁石片9の本体への固着が極めて
容易となると共に,信頼性を向上させることができる。
第6図は本発明の第5実施例を示す要部側面図であ
る。第6図において磁石片9は,特定の磁極,例えばN
極の中心から若干量ずらせて設ける。
上記の構成により,本体8のみの場合の磁束波形b
を,鎖線にて示すような磁束波形aとすることができ,
局部的に磁力を大に形成することができるのである。
第7図は本発明の第6実施例を示す要部側面図であ
る。第7図において11は磁石ブロックであり,異方性焼
結フェライト磁石材料により横断面形状を擬似L字状型
に形成すると共に,本体8内に埋設する。そして磁石片
9は磁石ブロック11の端縁部に固着する。
上記の構成により,前記第6図に示すように磁力分布
曲線を変化させ得るのであるが,等方性のフェライト磁
石材料からなる本体8内に,異方性フェライト磁石材料
からなる磁石ブロック11を設けたことにより,磁束波形
bにおける磁力をも併せて増大させ,更に局部的に磁力
を大に形成することができる。
第8図は本発明の第7実施例を示す要部側面図であ
る。第8図において磁石片9は横断面形状をL字形に形
成すると共に,本体8に設けた溝8a内に埋設する。磁石
片9をこのように形成した場合においても第7図に示す
ような磁束波形aを得ることができる。
第6図ないし第8図に示すマグネットロールはスリー
ブ回転方式の現像装置により静電潜像を現像する場合に
有効である。すなわち磁性現像剤を保持するスリーブを
回転させ,マグネットロールの1磁極を感光体に対向さ
せて現像を行う場合,感光体の移動方向の上流側の磁力
を下流側の磁力よりも強くすることにより,濃度むらや
地カブリを防止できることが知られている(特公昭63−
0713号公報参照)。したがって第6図および第7図のマ
グネットロールの磁石片9又は第8図の磁石片9の凸部
を感光体の移動方向の下流側に位置せしめることにより
良質の画像を得ることができる。
次に第9図は永久磁石部材からなるマグネットロール
のスリーブ上の表面磁束密度を測定した結果を示す図で
ある。第9図において磁束波形a,bは各々前記第2図に
示すものに対応し,磁束波形cは従来のもの,すなわち
永久磁石部材を等方性の焼結フェライト磁石(日立金属
製YBM−3)によって形成したものに対応する。この場
合本体8は外径18mm,内径10mmに形成し,外径20mmの非
磁性材料製スリーブを被着して測定した。なお磁石片9
は各々幅5mmに形成すると共に,磁束形a,bに対応するも
のを各々厚さ1.5mmの断面かまぼこ型および厚さ1.15mm
のテープに形成したものである。第9図から明らかなよ
うに,従来のものに対応する磁束波形cにおいては,ス
リーブ上の表面磁束密度(以下Boと記す)のピーク値は
900Gに留まるが,本発明のものに対応する磁束波形a,b
においては,Boのピーク値が各々1220Gおよび1070Gを示
し,磁石片9を固着したことによる磁力向上が認められ
る。
本実施例においては本体を構成するフェライト磁石系
材料が焼結磁石材料である例について記述したが,フェ
ライト粉末のような磁性粉と結合材料を磁場中で成形し
た所謂異方性ボンド磁石材料であってもよい。また磁石
ブロックについても同様である。更に磁石片の成形手段
として押出成形の例について記述したが,射出成形手段
によってもよい。また更に磁石片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磁石片を形成してもよい。
〔発明の効果〕
本発明は等方性のフェライト磁石材料からなる本体の
特定の磁極の一部若しくはその近傍にR−Fe−B系ボン
ド磁石材料からなる磁石片を固着したものであり,かつ
磁石片の形状を任意に選定できるため,特定部分の磁力
を高めるような特殊な磁束波形を容易に得ることができ
ると共に,従来のものより極めて高いピーク値を有する
磁束波形を得ることができる。
【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
部省略要部縦断面図および要部側面図,第3図ないし第
8図は夫々本発明の第2実施例ないし第7実施例を示す
要部側面図,第9図は永久磁石部材の表面磁束密度を測
定した結果を示す図,第10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,8:本体,9:磁石片,11:
磁石ブロック。

Claims (2)

    (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,フ
    ェライト磁石系材料からなり実質的に円筒状に形成して
    なる本体と,この本体の特定の磁極若しくはその近傍に
    設けられた溝内に少なくとも一部が埋設固着されてなり
    かつ等方性のR−Fe−B系磁性粉と結合材料とからなる
    材料によって形成した磁石片とによって形成したことを
    特徴とするマグネットロール。
  2. 【請求項2】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,フ
    ェライト磁石系材料からなる本体と,本体の磁極の一部
    に埋設してなる磁石片とによって形成すると共に,この
    磁石片を異方性のフェライト磁石材料からなる磁石ブロ
    ックと,R−Fe−B系磁性粉と結合材料とからなる材料に
    よって形成した部材とによって形成したことを特徴とす
    るマグネットロール。
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