JPH0777871A - マグネットロールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合強度が大であり、製作コストの大幅な低
減が可能であるマグネットロールおよびその製造方法を
提供する。 【構成】 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の中心部にシャフトを固着してなる
マグネットロールにおいて、フェライト系焼結磁石材料
により外径Ｄ＞１２mm、軸方向長さＬ≧３Ｄなる中空円
筒状の永久磁石部材を形成し、この永久磁石部材を軸方
向に貫通するシャフトと永久磁石部材内面との間に樹脂
材料からなり厚さ１mm以上の充填層を形成して永久磁石
部材とシャフトとを固着する。また永久磁石部材を押出
成形した後、永久磁石部材とシャフトとの間隙に射出成
形により充填層を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子写真や静電
記録等において、磁性現像剤を現像剤槽から現像領域ま
で吸着搬送して現像を行い、若しくは像担持体の表面に
残留する磁性トナーを吸着除去するのに使用されるマグ
ネットロールおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【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、図４に示すような構造のものが多
い。図４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中空円
筒状に一体形成し、若しくは強磁性材料とバインダーと
の混合物により円柱状に一体成形し、中心部に両端を縮
径したシャフト２を同軸的に固着する。

【０００３】永久磁石部材１の外周面には軸方向に延び
る複数個の磁極（図示せず）を設ける。次にシャフト２
の両端部にはフランジ３，４を軸受５，５を介して回転
自在に装着し、フランジ３，４には中空円筒状に形成し
たスリーブ６を嵌着する。なおフランジ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、フランジ３とシャフト２との間に嵌着する。

【０００４】上記のマグネットロールにおいては永久磁
石部材１の直径（Ｄ）は１５〜６０mm、長さ（Ｌ）は２
００〜３５０mmで、Ｌ≧３Ｄとする場合が多いが、直径
が１２mm以上の比較的大なる寸法の永久磁石部材１の場
合は、図４に示す構造とするのが一般的である。

【０００５】上記の構成により、永久磁石部材１とスリ
ーブ６との間の相対回転（例えば永久磁石部材１を固定
し、フランジ４を回転させる）によって、スリーブ６の
外周面に磁性現像剤（例えば一成分系の磁性トナー、ま
たはトナーと磁性キャリアからなる二成分系現像剤）を
吸着して磁気ブラシを形成し、所定の現像作業を行うの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の永久磁石部
材１とシャフト２とを一体的に接合固着する場合には、
例えば焼結粉末磁石材料とＰＶＡ（ポリビニルアルコー
ル）等の結合剤とを混合した原料を、例えばラバープレ
ス手段により中空円筒状の素材に成形した後、外周面に
接着剤を塗布したシャフト２を中空穴内に挿入し、１０
０〜２００℃に加熱して固着するのが一般的である。

【０００７】しかしながら、接着剤が永久磁石部材１と
シャフト２との間隙に均一に充填されない場合が多く、
接合強度が不足したり、また接合強度にバラツキがある
という問題点がある。また余剰の接着剤がシャフト２の
突出部若しくは永久磁石部材１の端面にはみ出すことが
多いため、この余剰の接着剤を除去して清浄化する必要
がある。このため接着作業が煩雑であり、接着作業に多
大の時間と工数が必要となる。

【０００８】また永久磁石部材１とシャフト２との同軸
性を確保するために、シャフト２を接合後において永久
磁石部材１の外表面を研削加工する必要がある。この場
合、シャフト２を基準にして円筒研削するのであるが、
シャフト２の直径が比較的小寸法（６〜１０mm）である
ため、単位時間当りの研削量を増大させることが困難で
ある。加えて永久磁石部材１の素材には通常２mm程度の
研削代を設けてあるため、研削加工に要する時間と工数
が大となっている。

【０００９】更に図４に示すように、シャフト２の両端
部は中間部より小径の端部２ａに形成することにより、
軸受５との嵌合を確保すると共に当り面を形成する必要
があるため、上記端部２ａの旋削加工および研削加工が
必要となる。このため前記接着作業および円筒研削加工
も含めて、製作に多大の時間と工数を要し、製作コスト
を高騰させるという問題点がある。

【００１０】一方近年の現像装置においては、高信頼性
および低コスト化の要求が益々厳しくなってきており、
上記マグネットロールも例外ではなく、更に高信頼性お
よび低コスト化のための改良が望まれている。

【００１１】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
を解決し、接合強度が大であると共に、製作コストを大
幅に低減させ得るマグネットロールおよびその製造方法
を提供することを目的とする。

【００１２】

【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、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の中心部にシ
ャフトを固着してなるマグネットロールにおいて、フェ
ライト系焼結磁石材料により外径Ｄ＞１２mm、軸方向長
さＬ≧３Ｄなる中空円筒状の永久磁石部材を形成し、こ
の永久磁石部材を軸方向に貫通するシャフトと永久磁石
部材内面との間に樹脂材料からなり厚さ１mm以上の充填
層を形成して永久磁石部材とシャフトとを固着する、と
いう技術的手段を採用した。

【００１３】本発明において、シャフトの外径を全長に
亘って実質的に等径に形成し、永久磁石部材の端面に樹
脂材料からなり充填層と一体に形成した当り面を軸方向
に突設することができる。

【００１４】次に第２の発明においては、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の中
心部にシャフトを固着してなるマグネットロールを製造
する方法において、磁性粉と結合剤とを主成分とする材
料により芯金を備えた押出金型を有する押出成形手段を
介して外径Ｄ＞１２mm、内径がシャフト外径より２mm以
上大なる中空円筒状の成形体を成形し、この成形体を軸
方向長さＬ≧３Ｄに切断し、乾燥後焼結手段を介して焼
結体を形成し、この焼結体の外周を研削加工して形成し
た永久磁石部材と、この永久磁石部材を軸方向に貫通す
るシャフトとを、射出成形用金型内の所定位置に挿入
し、シャフトと永久磁石部材の内面との間に樹脂材料を
充填して充填層を形成する、という技術的手段を採用し
た。

【００１５】上記の発明においては、永久磁石部材を構
成する原材料について記述する。まず粒径0.7 〜1.5 μ
m のマグネトプランバイト型結晶構造を有するフェライ
ト粒子（ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ ：Ｍ＝Ｂａ，Ｓｒ，Ｐｂの
内１種以上、ｎ＝５〜６）と、水およびアルコールのよ
うな混合液とを充分に混合して泥状若しくは軟膏状の原
材料を作製する。この場合において、フェライト粒子の
粒径が小さすぎると押出成形時の成形性が低下し、一方
粒径が大きすぎると、焼結体の密度が低下し、磁気特性
が低下するため好ましくない。従って粒径は0.7 〜1.5
μm の範囲のものを使用するのがよい。

【００１６】フェライト粒子に添加する混合液の量が少
なすぎると、原材料の粘性が大となり、押出成形時の成
形性が低下すると共に、成形体の密度に局部的バラツキ
を発生し、焼結時においてクラックを発生させることと
なるため好ましくない。一方混合液の添加量が多すぎる
と、成形体の乾燥時においてクラックを発生し、また成
形時における高密度が得られなくなるため不都合であ
る。従って混合液の添加量はフェライト粒子に対して１
０〜３０重量％の範囲とするのがよい。

【００１７】なおフェライト粒子にメチルセルローズ、
カルボキシメチルセルローズのような有機結合剤を添加
することにより、成形性を向上させることができる。し
かしながら、有機結合剤の添加量が多すぎると、押出成
形時にクラックが発生し、焼結時においてこのクラック
を進展させることとなるため好ましくない。従ってフェ
ライト粒子に対する上記有機結合剤の添加量は２重量％
以下、好ましくは0.5〜1.0 重量％とするのがよい。

【００１８】更にフェライト粒子に0.1 〜３重量％のＢ
₂ Ｏ₃ ，ＣａＯ，ＳｉＯ₂ のような酸化物を添加するこ
とにより、焼結体の密度を向上させ、磁気特性を向上さ
せることができる。

【００１９】次に充填層を形成する樹脂材料としては、
所謂エンジニアリングプラスチックと称されるポリアミ
ド（ナイロン−６，６６、ガラス入）、ポリアセター
ル、ポリカーボネート（無充填、ガラス入）、アクリ
ル、フッ素樹脂、ポリエステル（ＰＥＴ，ＰＢＴ）、Ｐ
ＰＳ、ＰＰＯ等の熱可塑性樹脂を使用することができ
る。

【００２０】また充填層の厚さ、すなわち永久磁石部材
とシャフトとの間隙は１mm以上とするのが好ましい。こ
の厚さ若しくは隙間が１mm未満であると、樹脂材料の充
填作業が不安定となり、永久磁石部材とシャフトとの接
合固着強度にバラツキを生じ、信頼性を低下させるため
好ましくない。

【００２１】

【作用】上記の構成により、中空円筒状の永久磁石部材
とシャフトとの接合固着に際して接着剤を使用する必要
がないため、接合固着作業が極めて容易となり、低コス
ト化が実現され得る。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す一部省略縦断面
図であり、同一部分は前記図４と同一の参照符号で示
す。図１においてシャフト２は例えば磨棒鋼により、中
間部から端部２ａに至る全長に亘って実質的に等径に形
成すると共に、中間部に抜止め用の凹溝２ｂ、および回
り止め用の切欠部２ｃを設ける。

【００２３】次に８は充填層であり、例えばナイロン−
６により中空円筒状に形成し、永久磁石部材１の両端面
にフランジ状の当り面８ａを一体に突設させる。なお充
填層８は永久磁石部材１の内面とシャフト２の外周面と
の間隙を、凹溝２ｂおよび切欠部２ｃも含めて完全に密
着して形成されるもので、後述する射出成形手段によっ
て成形するのが有効である。

【００２４】図２は本発明の実施例における永久磁石部
材を成形する手段の例を示す要部縦断面図である。図２
において、１１は押出シリンダであり、適宜の加熱手段
（図示せず）を介装させると共に、スクリュー１２を同
軸的に内蔵させてある。次に１３はダイ、１４は芯金で
あり、横断面がリング状の成形用空間１６を有する押出
金型１５を形成し、押出シリンダ１１の吐出口に一体に
固着する。なお芯金１４の外径は後述する素材１７の焼
結後の内径が前記図１に示すシャフト２の直径より２mm
以上大になるように選定する。

【００２５】次に例えばＢａフェライトを主成分とする
原料を押出金型１５から押し出して、中空円筒状かつ長
尺の素材１７を得る。上記素材１７を所定の軸方向長さ
に切断し、所定温度で焼結する。この焼結処理により素
材１７の両端部の外径が若干膨出するので、焼結後素材
１７の両端膨出部を切断除去し、その後外周面をセンタ
レス研削加工して所定軸方向長さの永久磁石部材１（図
１参照）を得る。

【００２６】図３は本発明の実施例における充填層を成
形する手段の例を示す要部縦断面図であり、同一部分は
前記図１と同一の参照符号で示す。図３において、射出
成形用金型２０は可動型２１と固定型２２とから構成さ
れる。すなわち下板２３上に設けられた固定板２４上に
固定型２２を設け、この固定型２２上に可動型２１が設
けられる。可動型２１は型板２５，２６からなり、これ
らの型板２５，２６にノズル口２７が形成されている。
ノズル口２７に連通するスプルー２８は型板２５，２６
に形成されたランナー２９と連通するように設けられて
いる。またランナー２９は、可動型２１の対応位置に形
成された垂直のゲート３０に連通し、このゲート３０は
横断面をリング状に形成されたキャビティ３１に連通し
ている。

【００２７】次に固定型２２内には永久磁石部材１を収
容保持し得るように横断面を円形に形成した収容部３２
を設け、中心部に保持されたシャフト２との間にキャビ
ティ３１を形成する。３３は下パンチであり、固定型２
２の下方の固定板２４内に上下動可能に設けられ、型板
２５，２６と協同してシャフト２の上下端部を保持す
る。３４はロッドであり、下パンチ３３を駆動し得るよ
うに接続する。

【００２８】上記の構成により、固定型２２の収容部３
２に永久磁石部材１を収容し、シャフト２をインサート
後可動型２１を組み合わせ、樹脂材料を２００〜３００
℃の温度で６００〜１０００kg／cm² の圧力でノズル口
２７から注入し、スプルー２８、ランナー２９、ゲート
３０を介してキャビティ３１内に射出充填すれば、前記
図１に示す充填層８が成形され、永久磁石部材１とシャ
フト２とが一体に接合固着されるのである。

【００２９】キャビティ３１内に充填された樹脂材料が
冷却固化した後、可動型２１を上方に移動させ、ロッド
３４を押し上げて下パンチ３３を上昇させることによ
り、成形組立体を固定型２２から押し出すことができ
る。その後下パンチ３３を元の位置に復帰させ、永久磁
石部材１およびシャフト２をインサートし、可動型２１
を固定型２２上に合体させ、次の成形サイクルを行う。
得られた成形組立体は、シャフト２に予め設けられた基
準部若しくは基準マークを基準にして所定の着磁を施し
てマグネットロールとして完成させられる。

【００３０】次に具体例につき従来のものと比較した結
果について説明する。まず従来例として平均粒径1.0 μ
m のＢａフェライト粒子とＰＶＡ等の結合剤を乾式混合
した原材料を使用し、ラバープレスにより外径２５mm、
内径10.7mm、長さ２７８mmの永久磁石部材用の素材を成
形し、焼結処理した。素材の両端を切断して長さを２５
８mmとし、次にＳ４５Ｃにより中間部外径８mm、端部２
ａの外径６mmのシャフト２を接着剤を使用して永久磁石
部材の素材に接合し、素材の外径を22.5mmに研削加工
し、８極対称着磁した。この場合、外径２４mmのスリー
ブ上の表面磁束密度は７８０Ｇであった。

【００３１】一方本発明のものにおいては、平均粒径1.
0 μm のＢａフェライト粒子と水およびアルコールとを
充分に混合した原材料を使用し、図２に示すような押出
金型１５により、外径２４mm、内径10.7mm、長さ２７８
mmの素材を成形し、焼結処理した後、センタレス研削加
工により外径を22.5mmに形成した。素材の両端を切断し
て長さを２５８mmとし次に図３に示す射出成形用金型２
０内に上記素材と、Ｓ４５Ｃからなり外径６mmのシャフ
ト２をインサートし、ナイロン−６を加熱溶融して射出
成形して充填層８（図１参照）を成形することにより、
成形組立体を得た。この成形組立体に前記従来例のもの
と同様に８極対称着磁をしたところ、外径２４mmのスリ
ーブ上の表面磁束密度は８３０Ｇであった。

【００３２】上記従来のものと本発明のものとを比較し
た結果、本発明のものにおいては従来のものよりスリー
ブ上の表面磁束密度が若干向上することがわかる。これ
は図２に示す押出成形手段により、Ｂａフェライト粒子
に若干の異方性が付与されるためと推定される。またシ
ャフト２の加工が容易であると共に、永久磁石部材１の
外周面に研削加工能率が大（円筒研削の約１０倍）であ
るため、製作コストは従来のものより２０〜３０％低減
され得る。更に永久磁石部材１とシャフト２との接合固
着強度は、従来のものより略４５％向上することが認め
られた。

【００３３】本実施例においては、シャフト２に抜止め
用の凹溝２ｂと回り止め用の切欠部２ｃとを併用した例
について記述したが、切欠部２ｃによって抜止め用を兼
用させてもよく、また要求仕様によってはこれらを省略
してもよい。また充填層を成形するための射出成形用金
型は図３に示すもの以外に、例えば永久磁石部材１およ
びシャフト２の軸線を含む平面を分割面とするものでも
よいことは勿論である。

【００３４】

【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）永久磁石部材とシャフトとの接合固着強度を向上
させ得るため、信頼性を大幅に向上させ得る。 （２）永久磁石部材およびシャフトの加工工数および加
工時間を低減させ得るため、マグネットロールを低コス
トで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す一部省略縦断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例における永久磁石部材を成形す
る手段の例を示す要部縦断面図である。

【図３】本発明の実施例における充填層を成形する手段
の例を示す要部縦断面図である。

【図４】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。

【符号の説明】

１ 永久磁石部材 ２ シャフト ８ 充填層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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の中心部にシャフトを固着して
   なるマグネットロールにおいて、 フェライト系焼結磁石材料により外径Ｄ＞１２mm、軸方
   向長さＬ≧３Ｄなる中空円筒状の永久磁石部材を形成
   し、この永久磁石部材を軸方向に貫通するシャフトと永
   久磁石部材内面との間に樹脂材料からなり厚さ１mm以上
   の充填層を形成して永久磁石部材とシャフトとを固着し
   たことを特徴とするマグネットロール。
2. 【請求項２】 シャフトの外径を全長に亘って実質的に
   等径に形成し、永久磁石部材の端面に樹脂材料からなり
   充填層と一体に形成した当り面を軸方向に突設したこと
   を特徴とする請求項１記載のマグネットロール。
3. 【請求項３】 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の中心部にシャフトを固着して
   なるマグネットロールを製造する方法において、 磁性粉と結合剤とを主成分とする材料により芯金を備え
   た押出金型を有する押出成形手段を介して外径Ｄ＞１２
   mm、内径がシャフト外径より２mm以上大なる中空円筒状
   の成形体を成形し、この成形体を軸方向長さＬ≧３Ｄに
   切断し、乾燥後焼結手段を介して焼結体を形成し、この
   焼結体の外周を研削加工して形成した永久磁石部材と、
   この永久磁石部材を軸方向に貫通するシャフトとを、射
   出成形用金型内の所定位置に挿入し、シャフトと永久磁
   石部材の内面との間に樹脂材料を充填して充填層を成形
   したことを特徴とするマグネットロールの製造方法。