JPH02220415A - マグネットロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１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、ｌは永久磁石部
材であり１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ｌ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
９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０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１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ｌの外径は１８〜６０ＩＩｌ請、長さは２００〜３５
０＋＊ｍ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９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１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捷案されているが、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。

〔ＩＩ！題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために９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）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。

本発明において永久磁石部材をｄ／Ｄ≧０．５（但しｄ
は永久磁石部材の内径）に形成すると好ましい。

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　Ｆ　ｅ　ｂ　Ｂ　ＣＭ
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２ＭはＡＩ、　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
＝ｌＯ原子九以下とするのが好ましく、より好ましくは
原子％でＡ１５％以下、８１５％以下、Ｃ。

１０％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）２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．Ｏ１〜０．５μｍとするのが好
ましい、すなわち０．０１　ｐ　ｍ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荊）、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
盪％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１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９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°〜３０
０℃で混練した後１例えば２軸混練型押出成形機のホッ
パーに投入し、混線スクリューにより混線圧縮し。

シュレッダ−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
リエ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０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Ｍｌと記す）
が１００〜２０００ｇ／１０ａ＋ｉｎ　。

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Ｍ＋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９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３〜５請■角のコ
ンパウンドとし、射出温度２００＠〜２５０℃、射出圧
力８００〜１５００　ｋｇ／ｃｍ”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に形成するのが好ま
しい、すなわち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要部縦断面図で
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ｌは。

外径Ｄ−１６鋼−２内径ｄ−”１０ｗｍ、長さＬ−２８
０−蒙に形成する。軸２は例えば軟鋼によって直径１０
＋ｗｍの円柱状に形成し１例えばエポキシ系の接着剤（
図示せず）を介して永久磁石部材ｌと囲者する。なお永
久磁石部材１の形成に際しては、まずＮｄ＋＊、１Ｆｅ
ｔｖＢａ、ｓ　Ａｎｔ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９周速３０ｍ／秒の条件で単ロール法により１幅５
ｍｍ、厚さ約３０μｍの薄帯に形成する０次にこの薄帯
を真空炉中にて６５０℃Ｘ１ｈｒの熱処理後、Ａｒガス
吹付けにより急冷後、３０メソシユ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０着磁後の磁気特性は残留磁束密度Ｂ
　ｒ　＝　５．３ｋ　Ｇ、保磁力ｉＨｃ　＝１０．８　
ｋｏｅ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ｌ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ｌを従来技術であ
る等方性の焼結フェライｉｆｆ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＆ｌＩＡ、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９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１０００Ｇ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ｌ　（
第１図参照）の外径Ｄ−１４−一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ｌ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電潜像を現像する場合、Ｉ
Ｊ！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ｌ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
布による影響を受は易く、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９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、１！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６３−３３９
６８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２本発明においては
、永久磁石部材ｌ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を
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ｌ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５９次いで
瞬間直流電源（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１ｉｔｆｉ）
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”１４ｍ５に形成
したマグネ７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
合の磁束波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
束波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。 第　　１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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）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。
2. （２）永久磁石部材をｄ／Ｄ≧０．５（但しｄは永久磁
   石部材の内径）に形成した請求項（１）記載のマグネッ
   トロール。