JPH0777872A - 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】 接合強度が大であると共に、製作コストの低
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、異方性樹脂磁石材料により
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少なくとも
熱可塑性樹脂を含む材料からなる中間層を形成して永久
磁石部材とシャフトとを固着する。また上記マグネット
ロールを製造する場合に、シャフトの外方に第１の射出
成形により中間層を成形し、次に中間層の外方に第２の
射出成形により異方性樹脂磁石材料からなる永久磁石部
材を成形する。

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５に示すような構造のものが多
い。図５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５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を吸着して磁気ブラシを形成し、所
定の現像作業等を行い、若しくは感光体表面から転写後
の余剰の磁性現像剤を吸着して所定のクリーニング作業
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を形成する場合に、まずハードフェライトのような
焼結粉末磁石材料によるものにおいては、例えばバリウ
ムフェライト粒子に適量のポリビニールアルコール（Ｐ
ＶＡ）を添加し、双腕ニーダによって混練した後、造
粒、乾燥した原材料粉末を準備する。次のこの原材料粉
末を、中心部にコアロッドを有し、かつゴム若しくはプ
ラスチックからなる薄膜の袋体中に充填して、油、グリ
セリン、水などの液体中に入れ、液圧を印加することに
よって周囲から加圧成形（静水圧成形若しくはラバープ
レス）し、中空円筒状の素材を成形する。

【０００７】上記素材の中空穴に別途準備したシャフト
（図５における符号２参照）を接着剤を介して固着した
後、所定の加工を施し、外周面に軸線方向に延びる複数
個の磁極を設けるのである。

【０００８】しかしながら上記のような手段によるとき
には、原材料粉末から素材を成形する作業が比較的煩雑
であることに加えて、素材の中空穴にシャフトを固着す
る作業もまた煩雑であり、製作組立工数が大となり、製
作コストが高騰するという問題点がある。特に素材の中
空穴とシャフトとは遊合状態であるため、両者の間隙に
接着剤を完全に充填する必要があるが、接着剤が上記間
隙に均一に充填されない場合があり、接合強度が不足し
たり、接合強度にバラツキがあるという問題点がある。
このため素材とシャフトとを組み合わせた場合に、余剰
の接着剤を除去清掃する必要がある。更に接着剤の硬化
のための加熱が必要であるという欠点がある。

【０００９】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。

【００１０】更に図５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。

【００１１】一方フェライト粒子と熱可塑性樹脂材料と
の混合物を主成分とする所謂ボンド磁石によって永久磁
石部材１を成形する手段も常用されている。この場合に
は射出成形用金型を使用し、予め成形用空間の所定個所
にシャフト２をインサートしておき、上記熱可塑性樹脂
材料を加熱溶融状態として、成形用空間内に注入充填
し、冷却固化後に取り出せばよい。なお磁気特性を向上
させるために、上記射出成形用金型中に磁場発生手段を
設けておき、異方性を付与する磁場中成形手段が常用さ
れている。

【００１２】上記のようにシャフト２の外周に異方性ボ
ンド磁石によって固着された永久磁石部材１は比較的軽
量である反面において、比較的大直径のものにおいて
は、永久磁石部材１およびシャフト２の直径が大となる
ため、射出成形サイクルが長くなると共に、製作コスト
が高騰するという問題点がある。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】

【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、異方
性樹脂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
面との間に少なくとも熱可塑性樹脂を含む材料からなる
中間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。

【００１６】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
脂材料または樹脂材料と磁性粉との混合材料からなり中
間層または永久磁石部材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。

【００１７】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、第１の射出成形用金型内の所定位置
にシャフトを挿入し、シャフトの中間部外周に樹脂材料
または樹脂材料と磁性粉との混合材料からなる中空円筒
状の中間層を射出成形して成形体を成形し、この成形体
を第２の射出成形用金型内の所定位置に挿入し、磁場中
射出成形手段により前記成形体の外周に異方性樹脂磁石
材料からなる中空円筒状の永久磁石部材を成形する、と
いう技術的手段を採用した。

【００１８】本発明における異方性樹脂磁石材料中の磁
性粉を構成する材料としては、バリウムフェライトおよ
び／またはストロンチウムフェライト、またはＲ−Ｃｏ
系若しくはＲ−Ｆｅ−Ｂ系のような希土類系の強磁性材
料を使用することができ、磁気特性、成形性、生産性の
点から、平均粒径を0.5 〜３μm とすることが好まし
い。また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。

【００１９】次に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
８５重量％以上とするのが好ましい。しかし磁性粒子の
含有量が９１重量％を超えると、結合材料の量が不足し
て強度が低下すると共に、永久磁石部材の成形が困難と
なるので好ましくない。

【００２０】次に中間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。なお中間層が永久磁石部材の端面に露出しない場合
には、上記以外の比較的軟質の熱可塑性樹脂を使用して
もよい。また上記の中間層を形成する樹脂材料中には、
樹脂磁石材料の切粉、研摩粉、戻り屑を混入させること
ができる。

【００２１】

【作用】上記の構成により、永久磁石部材とシャフトと
を一体化することができ、接合強度が大であるマグネッ
トを低コストで得ることができるのである。

【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５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は中間層であり、例えばＥＥＡ（エ
チレンエチルアクリレート共重合体）により中空円筒状
に形成し、シャフト２の中間部の外方に設ける。なお中
間層８はシャフト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】また永久磁石部材１は、磁性粉と樹脂材料
（例えばナイロン−６）との混練物により中空円筒状に
形成し、その両端面に当り面１ａを一体に突設させる。
このような永久磁石部材１は、後述する磁場中射出成形
手段により、異方性を付与して成形する。上記のように
して成形したマグネットロールは、永久磁石部材１の外
周に着磁手段を介して所定の磁極を設ける。

【００２５】図２は本発明の実施例における中間層を成
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２において、第１
の射出成形用金型１０は可動型１１と固定型１２とから
構成される。すなわち下板１３上に設けられた固定板１
４上に固定型１２を設け、この固定型１２上に可動型１
１が設けられる。可動型１１は型板１５，１６からな
り、これらの型板１５，１６にノズル口１７が形成され
ている。ノズル口１７に連通するスプルー１８は型板１
５，１６に形成されたランナー１９と連通するように設
けられている。またランナー１９は、可動型１１の対応
位置に形成された垂直のゲート２０に連通し、このゲー
ト２０は横断面をリング状に形成されたキャビティ２１
に連通している。

【００２６】固定型１２内には横断面を円形に形成され
た穴２２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２１を形成する。２３は下パンチであり、
固定型１２の下方の固定板１４内に上下動可能に設けら
れ、型板１５，１６と協同してシャフト２の上下端部を
保持する。２４はロッドであり、下パンチ２３を駆動し
得るように接続する。

【００２７】上記の構成により、可動型１１および固定
型１２を貫通してシャフト２を保持し、樹脂材料を２０
０〜３００℃の温度および６００〜１０００kg／cm² の
圧力でノズル口１７から、スプルー１８、ランナー１
９、ゲート２０を介してキャビティ２１内に射出充填す
れば、前記図１に示すようにシャフト２の外方に中間層
８が成形される。

【００２８】キャビティ２１内に充填された樹脂材料が
冷却固化した後、可動型１１を上方に移動させ、ロッド
２４を押し上げて下パンチ２３を上昇させることによ
り、成形組立体を固定型１２から押し出すことができ
る。その後下パンチ２３を元の位置に復帰させ、シャフ
ト２をインサートし、可動型１１を固定型１２上に合体
させ、次の成形サイクルを行う。

【００２９】図３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３
に示す第２の射出成形用金型３０は、基本的には前記図
２に示す第１の射出成形用金型１０と同様の構成であ
る。すなわち下板３３上に設けられた固定板３４上の固
定型固定板３５を介して固定型３２が設けられ、この固
定型３２上に型板３６，３７からなる可動型３１が設け
られる。３８はノズル口、３９はスプルー、４０はラン
ナー、４１はゲートである。

【００３０】次に固定型３２は永久磁石４２を埋設した
環状体４３と、この環状体４３と永久磁石４２を包囲す
るように形成されたバックアップ体４４とによって形成
され、中心部に保持された中間層８を有するシャフト２
および中間層８と環状体４３とによって中空円筒状のキ
ャビティ４５が形成される。４６は下パンチ、４７はロ
ッドである。

【００３１】上記の構成により、磁性粉と樹脂材料とを
主成分とする混練物を２５０〜３５０℃の温度および６
００〜１０００kg／cm² の圧力でノズル口３８から注入
し、スプルー３９、ランナー４０、ゲート４１を経てキ
ャビティ４５内に射出充填する。これにより、前記図１
に示すように、シャフト２および中間層８の外方に異方
性化成形により永久磁石部材１が成形される。

【００３２】キャビティ４５内の樹脂材料（永久磁石部
材１）が冷却後、可動型３１を上方に移動し、ロッド４
７を押し上げて下パンチ４６を上昇させることにより、
成形組立体を固定型３２から押し出すことができる。そ
の後下パンチ４６を元の位置に復帰させ、中間層８を外
方に成形固着したシャフト２をインサート後、可動型３
１を固定型３２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、永久磁石部材１（図１参
照）に所定の着磁が行われて完成させられる。

【００３３】図４は本発明の他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１と同一の参照符号
で示す。図４において、８ａは当り面であり、中間層８
と一体に成形される。この場合、中間層８および当り面
８ａを形成する樹脂材料は、例えばナイロン−６のよう
な硬質の熱可塑性樹脂材料とするのが好ましい。

【００３４】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ＳＵＳ３０４からなるシャフ
ト２（図５参照）を、中間部外径１０mm、端部２ａ外径
８mmに加工した後、射出成形用金型内にインサートし、
ＥＥＡ１０重量部とＳｒフェライト粉末９０重量部とを
主成分とする混合材料を射出成形（５kOe の磁場中）
し、外径２８mm、長さ２１０mmの永久磁石部材１を成形
した。成形後永久磁石部材１に８極対称着磁したとこ
ろ、外径３０mmのスリーブ上の表面磁束密度８００Ｇを
得た。

【００３５】一方本発明のものにおいては、ＳＵＳ３０
４からなる等径（外径８mm）のシャフト２を使用し、図
４に示す構成のものを成形した。すなわち図２に示す第
１の射出成形用金型１０内にシャフト２をインサート
し、ナイロン−６を射出成形してシャフト２の外方に外
径１８mmの中間層８（当り面８ａも一体成形）を成形し
た。次に図３に示す第２の射出成形用金型３０内に、上
記成形組立体をインサートし、前記従来のものと同様の
材料を射出成形（５kOe の磁場中）し、前記中間層８の
外方に外径２８mm、長さ２１０mmの永久磁石部材１を成
形した。成形後永久磁石部材１に８極対称着磁し、外径
３０mmのスリーブ上で表面磁束密度８００Ｇを得た。

【００３６】上記両者におけるマグネットロールは同等
の磁気特性を有するものであるが、製作コストにおいて
本発明のものは従来のものより２０％低減され得ること
を確認した。これは従来のものにおいては、シャフト２
の端部２ａを機械加工する必要があるのに対し、本発明
のものにおいては、図１および図４に示すように全長に
亘って等径のシャフト２を使用できるためである。

【００３７】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。

【００３８】

【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、磁気特性を従来のものと同等に保持し
得ると共に、構成部材である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という効果がある。

【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中間層を成形する手段
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４】本発明の他の実施例を示す一部省略縦断面図で
ある。

【図５】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 中間層

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、 異方性樹脂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
   材内面との間に少なくとも熱可塑性樹脂を含む材料から
   なる中間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または樹
   脂材料と磁性粉との混合材料からなり中間層または永久
   磁石部材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、 第１の射出成形用金型内の所定位置にシャフトを挿入
   し、シャフトの中間部外周に樹脂材料または樹脂材料と
   磁性粉との混合材料からなる中空円筒状の中間層を射出
   成形して成形体を成形し、この成形体を第２の射出成形
   用金型内の所定位置に挿入し、磁場中射出成形手段によ
   り前記成形体の外周に異方性樹脂磁石材料からなる中空
   円筒状の永久磁石部材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。