JPH06120026A

JPH06120026A - マグネットロール

Info

Publication number: JPH06120026A
Application number: JP28671792A
Authority: JP
Inventors: Satoru Hirozawa; 哲広沢; Hirokazu Kanekiyo; 裕和金清; Susumu Miyamoto; 宮本　　進
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JP3103219B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ハードフェライト磁石の代替えとして安価で
かつ高性能なボンド磁石を用いて小型軽量化を達成でき
るマグネットロールの提供。【構成】希土類元素の含有量が少ないＣｏ含有の特定
組成の合金溶湯を超急冷後、熱処理し、体心正方晶Ｆｅ
₃Ｐ型結晶構造を有する鉄を主成分とするホウ化物相と
Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結晶構造の構成相とが同一粉末粒子中
に共存する微細結晶集合体からなる合金粉末を樹脂にて
結合したＦｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石を永久磁石構成体を
形成する永久磁石に用いる。【効果】わずかな着磁磁界にて、複雑な磁界パターン
にも十分対応できるマグネットロールを得ることがで
き、小型、軽量化を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真や静電記録
等に用いられるマグネットロールの改良にかかり、永久
磁石構成体にハードフェライト磁石では得られなかった
５ｋＧ以上の残留磁束密度Ｂｒを有し、かつ着磁特性に
すぐれたＦｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石を用い小型軽量化を
図ったマグネットロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子写真や静電記録等におい
て、現像用やクリーニング用として用いられるマグネッ
トロールには、その永久磁石構成体を形成する永久磁石
材料としてフェライト磁石を使用したもの（実開昭４８
−２７５１号等）がよく知られている。

【０００３】また、昨今の電子部品の小型化、高性能化
に則したものとしては、永久磁石材として等方性のＲ−
Ｆｅ−Ｂ樹脂磁石を用いたものが提案されている（特開
平２−２２０４１５号）。上記の等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ樹
脂磁石は、希土類元素１０〜１５原子％を含有し、液体
急冷法により溶湯を急冷した合金リボン（特開昭５９−
６４７３９号等）を粉砕したものや、アトマイズ法によ
って溶湯を急冷した合金粉末等を樹脂と結合させたもの
であるが、焼結法によって得られたＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
（特開昭５９−４６００８号）と異なり、着磁をするた
めに大きな外部磁界を必要とすることが知られている。

【０００４】昨今の乾式電子複写機の小型化、高性能化
にともなって、マグネットロール２に要求される発生磁
界のパターンは図２のＡに示す如く、強磁界方向を特定
した磁界パターン１や、図２のＢに示す如く放射状に均
等な磁界パターン１を形成するなど、複雑をきわめてお
り、上述の等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系樹脂磁石では十分な磁
界のパターンを得ることが困難であった。

【０００５】また、乾式電子複写機の小型化、高性能化
とともに、複写階調の明瞭化や複写スピードの高速化を
実現するために、磁石の残留磁束密度の向上が要求され
ているが、マグネットロールの小型化と高残留磁束密度
化という相反する要求を満たすことができる磁石材料は
今だ見出されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石において、最近、Ｎｄ₄Ｆｅ₇₇Ｂ₁₉（ａｔ％）近
傍でＦｅ₃Ｂ型化合物を主相とする磁石材料が提案
（Ｒ．Ｃｏｅｈｏｏｒｎ等、Ｊ．ｄｅＰｈｙｓ．、Ｃ
８，１９８８，６６９〜６７０頁）されている。この磁
石材料はアモルファスリボンを熱処理することにより、
Ｆｅ₃ＢとＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂの結晶集合組織を有する準安定
構造であるが、ｉＨｃが２〜３ｋＯｅ程度と低く、また
このｉＨｃを得るための熱処理条件が狭く限定されてい
るため、工業生産上実用的でなく、マグネットロール用
の磁石としては不適である。すなわち、マグロールの磁
気回路はモータやスピーカ等の閉磁回と比べて開いた磁
気回路であり、小さな保磁力では自己減磁界に打ち勝つ
ことができず、減磁を生じるため、低ｉＨｃ磁石材料で
は不適である。

【０００７】また、上記のＦｅ₃Ｂ型化合物を主相とす
る磁石材料に添加元素を加えて多成分化し、性能向上を
図った研究も発表されている。その一つは希土類元素に
ＮｄのほかにＤｙとＴｂを用いてｉＨｃの向上を図るも
のであるが、高価な元素を添加する問題のほか、添加希
土類元素はその磁気モーメントがＮｄやＦｅの磁気モー
メントと反平行して結合するため磁化が減少する問題が
ある（Ｒ．Ｃｏｅｈｏｏｒｎ、Ｊ．Ｍａｇｎ，Ｍａｇ
ｎ，Ｍａｔ．、８３（１９９０）２２８〜２３０頁）。

【０００８】さらに、他の研究（ＳｈｅｎＢａｏ−ｇ
ｅｎら、Ｊ．Ｍａｇｎ，Ｍａｇｎ，Ｍａｔ．、８９（１
９９１）３３５〜３４０頁）として、Ｆｅの一部をＣｏ
にて置換してキュリー温度を上昇させ、ｉＨｃの温度係
数を改善するものがあるが、Ｃｏの添加にともないＢｒ
を低下させる問題がある。

【０００９】いずれにしてもＦｅ₃Ｂ型Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石は、超急冷法によりアモルファス化した後、熱処
理してハード磁石材料化できるが、ｉＨｃが低く、かつ
前記熱処理条件が狭いため、安定した工業生産ができ
ず、特に十分な磁界パターンを必要とするマグネットロ
ール用の磁石としては不適である。また、さらに、Ｎｄ
−Ｆｅ−Ｂ系合金をアモルファス化するためには、超急
冷時のロール周速度を著しく速くする必要があり、製品
の回収率や歩留りが低下する問題があり、さらにＦｅ基
合金であることから、保存時の腐食が進行し易く、長期
間の保存により初期の磁気特性が維持できずに劣化する
問題もある。

【００１０】この発明は、マグネットロールおよびＮｄ
−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石のかかる現状に鑑み、ハードフ
ェライト磁石の代替えとして安価でかつ高性能なボンド
磁石を用いて小型軽量化を達成できるマグネットロール
の提供を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、マグネッ
トロールの小型軽量化を達成できる安価でかつ高性能な
ボンド磁石を目的に種々検討した結果、Ｆｅ₃Ｂ型Ｆｅ
−Ｂ−Ｒ系磁石（Ｒは希土類元素）に着目して、さらに
Ｆｅ₃Ｂ型Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石のｉＨｃと（Ｂ
Ｈ）ｍａｘを向上させ、５ｋＧ以上の残留磁束密度Ｂｒ
を有し、すぐれた磁化特性（着磁特性）を有し、安定し
た工業生産を可能にする組成を種々検討した結果、希土
類元素の含有量が少ない、特定組成の合金溶湯をロール
法を用いて急冷し、熱処理にてＦｅ₃Ｂ相を析出させる
に際して、少量の添加Ｃｏにより、Ｆｅ₃Ｂ相中の一部
をＣｏにて置換されて、その結果、完全にアモルファス
相を得なくても、Ｆｅ₃Ｂと同じ結晶構造、すなわち、
体心正方晶Ｆｅ₃Ｐ型結晶構造を有する鉄を主成分とす
るホウ化物相が折出し、さらに急冷後、適当な熱処理に
よって、前記ホウ化物とＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結晶構造の化
合物相が同一粉末粒子中に共存し、また添加元素Ｍ（Ｍ
はＡｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ａｇ、Ａｕの１種または２
種）を添加することにより、結晶化させる際に結晶粒径
を微細化して該化合物相が同一粉末粒子中に共存し、し
かもその平均結晶粒径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内の
とき、実用的に必要な２ｋＯｅ以上の固有保磁力を発揮
し、この合金粉末を樹脂にて所要形状に成型固化するこ
とにより、室温付近で準安定な結晶構造相が分解するこ
となく、永久磁石として利用可能になることを知見し
た。さらに、上記の永久磁石がすぐれた着磁特性を有
し、工業的に容易に生産が可能であることから、マグネ
ットロールに要求される発生磁界パターンを十分満足
し、マグネットロール用磁石として最適であることを確
認した。

【００１２】すなわち、この発明は、永久磁石構成体か
らなり円筒状スリーブ内に相対的に回転自在に内蔵され
る静電現像用のマグネットロールにおいて、永久磁石構
成体を形成する永久磁石の少なくとも一部が、体心正方
晶Ｆｅ₃Ｐ型結晶構造を有する鉄を主成分とするホウ化
物相とＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結晶構造の構成相とが同一粉末
粒子中に共存し、各構成相の平均結晶粒径が５ｎｍ〜１
００ｎｍの微細結晶集合体からなる平均粒径が０．１μ
ｍ〜５００μｍである合金粉末を樹脂にて結合したＦｅ
−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石であることを特徴とするマグネッ
トロールである。

【００１３】また、この発明は、上記の構成において、
永久磁石構成体の少なくとも一部に、組成式をＦｅ
_100-x-y-zＣｏ_xＢ_yＲ_z （但しＲはＰｒまたはＮｄの１
種または２種）と表し、組成範囲を限定する記号ｘ、
ｙ、ｚが下記値を満足する合金粉末を樹脂にて結合した
Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石を用いたことを特徴とするマ
グネットロールである。０．０５≦ｘ≦１５ａｔ％１６≦ｙ≦２２ａｔ％３≦ｚ≦５．５ａｔ％

【００１４】また、この発明は、上記の構成において、
永久磁石構成体の少なくとも一部に、組成式をＦｅ
_100-x-y-zＣｏ_xＢ_yＲ_zＭ_w（但しＲはＰｒまたはＮｄの
１種または２種、ＭはＡｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ａｇ、
Ａｕの１種または２種以上）と表し、組成範囲を限定す
る記号ｘ、ｙ、ｚ、ｗが下記値を満足する合金粉末を、
樹脂にて結合したＦｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石を用いたこ
とを特徴とするマグネットロールである。０．０５≦ｘ≦１５ａｔ％１６≦ｙ≦２２ａｔ％３≦ｚ≦５．５ａｔ％０．１≦ｗ≦３ａｔ％

【００１５】

【作用】この発明におけるボンド磁石は、希土類元素の
含有量が少ない特定組成の合金溶湯を超急冷法後、熱処
理して空間群Ｉ₄の体心正方晶Ｆｅ₃Ｐ型結晶構造を有す
る鉄を主成分とするホウ化物相とＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結晶
相の準安定混合組織となす際に、特定量のＣｏを含有す
るため、準安定相である空間群Ｉ₄の体心正方晶Ｆｅ₃Ｐ
型結晶構造を有する鉄を主成分とするホウ化物相が安定
化し、完全にアモルファス組織としなくても、空間群Ｉ
₄の該ホウ化物相を主相とする平均結晶粒径が５〜１０
０ｎｍの微細結晶集合体となり、主相の体心正方晶Ｆｅ
₃Ｐ型結晶構造を有する鉄を主成分とするホウ化物相の
ほか、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結晶構造を有する強磁性相が共
存するボンド磁石用合金粉末が得られ、樹脂との結合に
より、ｉＨｃ≧３ｋＯｅ、Ｂｒ≧５ｋＧ、（ＢＨ）ｍａ
ｘ≧３ＭＧＯｅの磁気特性を得ることができる。

【００１６】この発明のマグネットロールに使用するＦ
ｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石は、すぐれた着磁特性を有する
ことから、図２に示す磁界パターンをはじめとして、極
めて複雑な着磁特性の要求にも十分応えることができ、
また、種々の形状に成形できることから、あらゆる構成
のマグネットロールに適用することができる。上述の如
く、この発明によるＦｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石は、従来
から知られるフェライト磁石に比べても著しく高い残留
磁束密度を有するため、例えば、該Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系ボン
ド磁石をマグネットロールの主磁極のみに用いて、他の
永久磁石部をフェライトボンド磁石、フェライト焼結磁
石等で構成することもでき、マグネットロールの低価格
化及び小型化、高性能化が実現できる。

【００１７】この発明において、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド
磁石を得る方法としては、１）組成式をＦｅ_100-x-y-zＣｏ_xＢ_yＲ_z （但しＲは
ＰｒまたはＮｄの１種または２種）、あるいは組成式を
Ｆｅ_100-x-y-zＣｏ_xＢ_yＲ_zＭ_w （但しＲはＰｒまたは
Ｎｄの１種または２種、ＭはＡｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｇａ、
Ａｇ、Ａｕの１種または２種以上）と表し、組成範囲を
限定する記号ｘ、ｙ、ｚ、ｗが上述の値を満足する合金
溶湯を超急冷法にて実質的に９０％以上をアモルファス
組織となした薄帯となす。２）該薄帯を平均粒径０．１μｍ〜５００μｍに粉砕
する。３）該粉砕粉の熱処理に際し、５００℃からの昇温速
度を１〜１５℃／分で昇温して５５０〜７３０℃で５分
〜６時間保持する熱処理を施す。４）Ｆｅ₃Ｂ型化合物を主相とし、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結
晶構造を有する強磁性相を有し、平均結晶粒径が５〜１
００ｎｍの微細結晶集合体を有する平均粒径が０．１〜
５００μｍの粉末を樹脂にて所要形状に成形固化する。

【００１８】以上が本発明に係るＦｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド
磁石の製造方法であるが、粉砕工程、成形工程及び固化
工程などは最適の条件を適宜選定することができ、特に
粉砕工程は、熱処理前に限らず、熱処理後に行なっても
差し支えない。また、組成や熱処理の条件などによって
は、α−Ｆｅ相が若干残留する場合もあるが、磁石特性
を劣化させるものではないことから、僅かなα−Ｆｅ相
は本発明に係るＦｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石の構成相に許
容される。

【００１９】粉末の構成相の限定理由この発明によるボンド磁石を構成する合金粉末は、１．
６Ｔ（＝Ｔｅｓｌａ）という高い飽和磁化を持つ体心正
方晶Ｆｅ₃Ｐ型結晶構造を有する鉄を主成分とするホウ
化物相を主相とすることを特徴としている。このホウ化
物相はＦｅ₃Ｂまたはその中のＦｅの一部がＣｏで置換
されている。このホウ化物相は特定の範囲で準安定的に
空間群Ｐ₄／ｎｍｎのＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結晶構造を有する
Ｎｄ₂₍Ｆｅ，Ｃｏ）₁₄Ｂ強磁性相と共存できる。これら
のホウ化物相と強磁性相が共存することが高い磁束密度
と十分なｉＨｃを得るためには必須であり、同一組成で
あっても、例えば鋳造法などではその製法に起因して、
Ｃ１６型結晶構造を有するＦｅ₂Ｂ相と体心立方晶のα
−Ｆｅ相とが主相となると、高い磁化が得られるが、ｉ
Ｈｃは１ｋＯｅ以下に劣化してマグネットロール用磁石
として使用できなくなるため好ましくない。但し、α−
Ｆｅ相は、体心正方晶Ｆｅ₃Ｐ型結晶構造を有する鉄を
主成分とするホウ化物相とＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結晶構造を
有する強磁性相との共存下においては、第３相として若
干量存在することができる。

【００２０】組成の限定理由希土類元素ＲはＰｒまたはＮｄの１種また２種を特定量
含有のときのみ、高い磁気特性が得られ、他の希土類、
例えばＣｅ、ＬａではｉＨｃが２ｋＯｅ以上の特性が得
られず、またＳｍ以降の中希土類元素、重希土類元素は
磁気特性の劣化を招来するとともに磁石を高価格にする
ため好ましくない。Ｒは、３ａｔ％未満では２ｋＯｅ以
上のｉＨｃが得られず、また５．５ａｔ％を超えるとＦ
ｅ₃Ｂ相が生成せず、硬磁性を示さない準安定相のＲ₂Ｆ
ｅ₂₃Ｂ₃相が折出しｉＨｃは著しく低下するので好まし
くないため、３〜５．５ａｔ％の範囲とする。Ｂは、１
６ａｔ％未満および２２ａｔ％を超えると２ｋＯｅ以上
のｉＨｃが得られないため、１６〜２２ａｔ％の範囲と
する。Ｃｏは、ｉＨｃ及び減磁曲線の角形性の向上改善
に有効であるが、０．０５ａｔ％未満ではかかる効果が
得られず、１５ａｔ％を超えるとｉＨｃは著しく低下
し、２ｋＯｅ以上のｉＨｃが得られないため、０．０５
〜１５ａｔ％の範囲とする。Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｇａ、
Ａｇ、Ａｕは熱処理温度範囲を拡大して減磁曲線の角形
性を改善し、磁気特性のＢｒ、（ＢＨ）ｍａｘを増大さ
せる効果を有するが、３ａｔ％を超えるとかえって角形
性を劣化させ、（ＢＨ）ｍａｘも低下するため、３ａｔ
％以下の範囲とする。Ｆｅは、上述の元素の含有残余を
占める。

【００２１】結晶粒径、粉末粒径の限定理由この発明のボンド磁石を構成する合金粉末中に共存する
体心正方晶Ｆｅ₃Ｐ型結晶構造を有する鉄を主成分とす
るホウ化物相とＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ型結晶相は、いずれも強
磁性相であるが、前者相は単独では磁気的に軟質であ
り、後者相が共存することがｉＨｃを発現するのに不可
欠である。しかし、単に両相が共存するだけでは不十分
であり、両者の平均結晶粒径が５〜１００ｎｍの範囲に
ないと、減磁曲線の第２象限の角形性が悪化して、永久
磁石としては動作点が十分な磁束を取り出すことができ
ないため、平均結晶粒径は５ｎｍ〜１００ｎｍに限定す
る。複雑形状や薄肉形状の磁石が得られるボンド磁石と
しての特徴を生かし、高精度の成形を行なうには、粉末
の粒径は十分小さいことが必要であるが、粉末粒径を小
さくしすぎると比表面積増大に伴い多量の樹脂をバイン
ダーとして使用する必要があり、充填密度が低下して好
ましくないため、粉末粒径を０．１μｍ〜５００μｍに
限定する。

【００２２】この発明におけるボンド磁石は等方性磁石
であり、以下に示す圧縮成形、射出成形、押し出し成
形、圧延成形、樹脂含浸法など公知のいずれの製造方法
であってもよい。圧縮成形の場合は、磁性粉末に熱硬化
性樹脂、カップリング剤、滑剤等を添加混練したのち、
圧縮成形して加熱し樹脂を硬化して得られる。射出成
形、押し出し成形、圧延成形の場合は、磁性粉末に熱可
塑性樹脂、カップリング剤、滑剤等を添加混練したの
ち、射出成形、押し出し成形、圧延成形のいずれかの方
法にて成形して得られる。樹脂含浸法においては、磁性
粉末を圧縮成形後、必要に応じて熱処理した後、熱硬化
性樹脂を含浸させ、加熱して樹脂を硬化させて得る。ま
た、磁性粉末を圧縮成形後、必要に応じて熱処理した
後、熱可塑性樹脂を含浸させて得る。この発明におい
て、ボンド磁石中の磁性粉末の充填率は、前記製法によ
り異なるが、７０〜９９．５ｗｔ％であり、残部０．５
〜３０ｗｔ％が樹脂その他である。圧縮成形の場合、磁
性粉末の充填率は９５〜９９．５ｗｔ％、射出成形の場
合、磁性粉末の充填率は９０〜９５ｗｔ％、樹脂含浸法
の場合、磁性粉末の充填率は９６〜９９．５ｗｔ％が好
ましい。バインダーとして用いる合成樹脂は、熱硬化
性、熱可塑性のいずれの性質を有するものも利用できる
が、熱的に安定な樹脂が好ましく、例えば、ポリアミ
ド、ポリイミド、フェノール樹脂、弗素樹脂、けい素樹
脂、エポキシ樹脂などを適宜選定できる。

【００２３】マグネットロールの形状は一般に円筒状で
あるが、直接に最終形状を得てもよいし、生産容易な形
状に予め成形した後、加工等を施すことによって最終形
状を得てもよく、射出成形等により芯材を含むマグネッ
トロール全体をボンド磁石で構成することもできる。ま
た、扇形や直方体、さらに複雑な異形状のブロックを予
め作製して、磁性または非磁性の芯材に接着等で固定す
ることもできる。上記の構成において、この発明による
Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石を主磁極など高い残留磁束密
度が要求される箇所に用いて、他の永久磁石部をフェラ
イトボンド磁石、フェライト焼結磁石等で構成すること
は、材料コストの削減並びに小型化、高性能化が実現で
き、有効である。

【００２４】なお、この発明は、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド
磁石が有するすぐれた着磁特性及び高残留磁束密度など
の諸特性を有効利用したマグネットロールに関するもの
であるが、このＦｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石が有するすぐ
れた着磁特性及び高残留磁束密度などの諸特性は、マグ
ネットロールのみならず、磁気スケールやモーター等の
回転数測定装置などの磁気センサーなど、その他多極永
久磁気回路を要求されるものに対して最適である。

【００２５】

【実施例】

実施例１表１のＮｏ．１〜１１の組成となるように、純度９９．
５％以上のＦｅ、Ｃｏ、Ｂ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｕ、Ｇａ、
Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｉの金属を用いて、総量が３０ｇ
ｒとなるように秤量し、底部に直径０．８ｍｍのオリフ
ィスを有する石英るつぼ内に投入し、圧力５６ｃｍＨｇ
のＡｒ雰囲気中で高周波加熱により溶解し、溶解温度を
１４００℃にした後、湯面をＡｒガスにより加圧して室
温にてロール周速度２０ｍ／秒にて高速回転するＣｕ製
ロールの外周面に０．７ｍｍの高さから溶湯を噴出させ
て、幅２〜３ｍｍ、厚み３０〜４０μｍの超急冷薄帯を
作製した。得られた超急冷薄帯をＣｕＫαの特性Ｘ線と
薄帯の断面のＳＥＭ写真により、大部分（約９０ｖｏｌ
％以上）がアモルファスであることを確認した。この超
急冷薄帯をＡｒガス中で５００℃まで急速加熱した後、
５００℃以上を表１に示す昇温速度で昇温し、表１に示
す熱処理温度、時間で保持し、その後室温まで冷却して
薄帯を取り出した。試料の組織は、正方晶のＦｅ₃Ｂ相
が主相で、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相とα−Ｆｅ相が混在する多
相組織であり、平均結晶粒径はいずれも１００ｎｍ以下
であった。なお、Ｃｏはこれらの各相でＦｅの一部を置
換する。この薄帯を粉砕して、粒径が５〜１２０μｍに
わたって分布する平均粒径６０μｍの粉末を得たのち、
粉末９８ｗｔ％に対してエポキシ樹脂を２ｗｔ％の割合
で混合したのち、６ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で圧縮成形
し、１５０℃で硬化処理してボンド磁石を得た。このボ
ンド磁石の密度は５．６ｇｒ／ｃｍ³であり、磁石特性
を表２に示す。

【００２６】比較例１実施例１と同条件で得られた実施例１の組成Ｎｏ．５の
超急冷薄帯をＡｒガス中で５００℃まで急速加熱した
後、５００℃以上を１１℃／分で昇温し、６８０℃で１
５分間保持する熱処理を施し、冷却後に実施例１と同条
件で試料化（比較例Ｎｏ．１２）して磁気特性を測定し
た。測定結果を表２に示す。実施例１と同条件で得られ
た実施例１の組成Ｎｏ．２の超急冷薄帯をＡｒガス中で
５００℃まで急速加熱した後、比較例Ｎｏ．１３は５０
０℃で１０分間保持する熱処理を施し、比較例Ｎｏ．１
４は５００℃以上を４℃／分で昇温し、７５０℃で１０
分間保持する熱処理を施し、冷却後に実施例１と同条件
で試料化して磁気特性を測定した。測定結果を表２に示
す。

【００２７】上記の実施例１及び比較例１にて得られた
試料Ｎｏ．１〜１４のボンド磁石を、図３のＡに示す如
く、回転軸４に４本の断面扇形の棒状磁石３を配置して
円筒状永久磁石構成体に形成するマグネットロールに適
用したところ、試料Ｎｏ．１〜１１の本発明におけるボ
ンド磁石を用いたマグネットロールは、磁気特性が高
く、かつ着磁特性にすぐれることから、十分な磁界パタ
ーンを有するマグネットロールを得ることができた。こ
れに対して、試料Ｎｏ．１２〜１４の比較例１によるボ
ンド磁石を用いたマグネットロールは、磁気特性および
着磁特性が低く、マグネットロールとして必要な磁界パ
ターンを得ることができなかった。なお、実施例におい
ては、この発明によるボンド磁石を図３のＡに示す構成
のマグネットロールに適用させたが、この発明のマグネ
ットロールは、本実施例に限定されるものではなく、例
えば図３のＢに示す如く、回転軸４に異形断面からなる
棒状磁石３と支持部材を組み合せて円筒状永久磁石構成
体に形成したり、図３のＣに示す如く、表面の軸方向に
溝を設けた円柱の支持部材５の外溝部に棒状磁石３を着
設した構成のほか、あらゆる形態の永久磁石構成体を有
するマグネットロールに適用できる。

【００２８】実施例２実施例１と同条件で得られたＮｄ_4.5Ｆｅ₇₃Ｃｏ₃Ｇａ₁
Ｂ_18.5組成の大部分（約９０ｖｏｌ％以上）がアモルフ
ァスからなる超急冷薄帯を、Ａｒガス中で５００℃まで
急速加熱した後、５００°Ｃ以上を１０°Ｃ／分で昇温
し、６５０°Ｃで１０分間保持する熱処理を施し、その
後冷却して薄帯を取り出した。試料の組織は、正方晶
のＦｅ₃Ｂ相が主相で、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相とα−Ｆｅ相が
混在する多相組織であり、平均結晶粒径はいずれも１０
０ｎｍ以下であった。なお、Ｃｏはこれらの各相でＦｅ
の一部を置換する。この薄帯を実施例１と同条件で試料
化して、ボンド磁石を得た。得られたボンド磁石の着磁
特性の測定結果を図１に、磁気特性を表３に示す。尚、
着磁特性の測定はパーミアンス係数＝１で行なった。

【００２９】比較例２組成がＮｄ_26.8Ｐｒ_0.4Ｆｅ_66.2Ｃｏ_4.93Ｂ_0.91（ｗｔ
％）からなり、体心正方晶Ｆｅ₃Ｐ型結晶構造を有する
鉄を主成分とするホウ化物相を含まない、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄
Ｂ相を主相とする超急冷薄帯を、所要最適条件で熱処
理、粉砕した粉末（ゼネラルモーターズ社製、ＭＱＰ−
Ｂ）を、粉末９８ｗｔ％に対して熱硬化性エポキシ樹脂
を２ｗｔ％の割合で混合したのち、６ｔｏｎ／ｃｍ²の
圧力で圧縮成形し、１５０℃で硬化処理してボンド磁石
を得た。比較例２にて得られたボンド磁石の着磁特性を
測定結果を図１に、磁気特性を表３に示す。尚、測定は
パーミアンス係数＝１で行なった。

【００３０】図１及び表３から、磁気特性は比較例２の
ボンド磁石に劣るものの、同着磁磁界で着磁した時の着
磁特性は、本発明のボンド磁石が圧倒的に優れているこ
とがわかる。例えば、１０Ａｍ／ｋＯｅの着磁磁界で着
磁した場合、本発明のボンド磁石の着磁率は約９０％に
達するが、比較例２のボンド磁石では約３５％の着磁率
しか示さない。上記の結果より、この発明のボンド磁石
が着磁特性にすぐれ、マグネットロール用磁石として最
適なことがわかる。

【００３１】実施例３実施例１と同条件で得られたＮｄ_4.5Ｆｅ₇₃Ｃｏ₃Ｇａ₁
Ｂ_18.5組成の大部分（約９０ｖｏｌ％以上）がアモルフ
ァスからなる超急冷薄帯を、Ａｒガス中で５００℃まで
急速加熱した後、５００°Ｃ以上を１０°Ｃ／分で昇温
し、６５０°Ｃで１０分間保持する熱処理を施し、その
後冷却して薄帯を取り出した。試料の組織は、正方晶の
Ｆｅ₃Ｂ相が主相で、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相とα−Ｆｅ相が混
在する多相組織であり、平均結晶粒径はいずれも１００
ｎｍ以下であった。なお、Ｃｏはこれらの各相でＦｅの
一部を置換する。この薄帯を粉砕し、バインダーと混練
したのち射出成形を行ない、さらに硬化処理を施して、
略扇形形状のこの発明によるボンド磁石を得た。上記略
扇形形状のこの発明によるボンド磁石を、図４に示すマ
グネットロールの斜線で示す部分に主磁極として用い、
斜線部以外の永久磁石部に一体物のフェライトボンド磁
石を用いて、図５に示すこの発明のマグネットロールを
得た。上記のマグネットロールを一般的な乾式電子複写
機に適用させたところ、本発明のマグネットロールは、
主磁極の残留磁束密度分布にすぐれ、かつ十分な磁界パ
ターンを有することから、複写階調が明瞭になり、複写
スピードの高速化にも十分対応できた。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】

【発明の効果】この発明は、希土類元素の含有量が少な
いＣｏ含有の特定組成の合金溶湯を超急冷後、熱処理
し、完全にアモルファス組織としなくても、体心正方晶
Ｆｅ₃Ｐ型結晶構造を有する鉄を主成分とするホウ化物
相を主相とする平均結晶粒径が５〜１００ｎｍの微細結
晶集合体となり、該ホウ化物相のほか、Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ
型結晶構造を有する強磁性相が共存するボンド磁石用合
金粉末が得られ、樹脂との結合により、ｉＨｃ≧２ｋＯ
ｅ、Ｂｒ≧５ｋＧ、（ＢＨ）ｍａｘ≧３ＭＧＯｅの磁気
特性を有する着磁特性にすぐれたボンド磁石を、マグネ
ットロールを構成する永久磁石部の少なくとも一部に用
いることにより、わずかな着磁磁界にて、複雑な磁界パ
ターンにも十分対応できるマグネットロールを得ること
ができるほか、マグロールの軽量化及びコンパクト化が
可能となり、さらに、工業生産が容易に行なえるため、
複写階調が明瞭でかつ複写スピードの高速化にも十分対
応できる高性能なマグネットロールを安価に提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるボンド磁石と比較例によるボン
ド磁石の着磁特性及び磁気特性を示すグラフである。

【図２】Ａ，Ｂは従来のマグネットロール磁界パターン
を示す図である。

【図３】Ａ，Ｂ，Ｃはこの発明によるマグネットロール
の構成の一実施例を示す断面説明図である。

【図４】この発明によるマグネットロールの他の構成示
す断面説明図である。

【図５】図４のマグネットロールの斜視説明図である。

【符号の説明】

１磁界パターン２マグネットロール３棒状磁石４回転軸５支持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】永久磁石構成体からなり円筒状スリーブ
内に相対的に回転自在に内蔵される静電現像用のマグネ
ットロールにおいて、永久磁石構成体を形成する永久磁
石の少なくとも一部が、体心正方晶Ｆｅ₃Ｐ型結晶構造
を有する鉄を主成分とするホウ化物相とＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ
型結晶構造の構成相とが同一粉末粒子中に共存し、各構
成相の平均結晶粒径が５ｎｍ〜１００ｎｍの微細結晶集
合体からなる平均粒径が０．１μｍ〜５００μｍである
合金粉末を樹脂にて結合したＦｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石
であることを特徴とするマグネットロール。
【請求項２】永久磁石構成体の少なくとも一部に、組
成式をＦｅ_100-x-y-zＣｏ_xＢ_yＲ_z （但しＲはＰｒまた
はＮｄの１種または２種）と表し、組成範囲を限定する
記号ｘ、ｙ、ｚが下記値を満足する合金粉末を樹脂にて
結合したＦｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁石を用いたことを特徴
とする請求項１記載のマグネットロール。０．０５≦ｘ≦１５ａｔ％１６≦ｙ≦２２ａｔ％３≦ｚ≦５．５ａｔ％
【請求項３】永久磁石構成体の少なくとも一部に、組
成式をＦｅ_100-x-y-zＣｏ_xＢ_yＲ_zＭ_w （但しＲはＰｒ
またはＮｄの１種または２種、ＭはＡｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、
Ｇａ、Ａｇ、Ａｕの１種または２種以上）と表し、組成
範囲を限定する記号ｘ、ｙ、ｚ、ｗが下記値を満足する
合金粉末を、樹脂にて結合したＦｅ−Ｂ−Ｒ系ボンド磁
石を用いたことを特徴とする請求項１記載のマグネット
ロール。０．０５≦ｘ≦１５ａｔ％１６≦ｙ≦２２ａｔ％３≦ｚ≦５．５ａｔ％０．１≦ｗ≦３ａｔ％