JPS6037608B2 - マグネツトロ−ルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はマグネットロールに関し、さらに詳しくは、
主として複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電記
録装置における磁気ブラシ現像に使用されるマグネット
ロールに関する。

従来、この種のマグネットロールとして、ロール軸の外
周に複数個の暁緒磁石を鯨設したものが広く使用されて
いる。

しかし近年、製造性の良さから、焼結磁石に代えて複合
磁石（いわゆるゴム磁石もしくはプラスチック磁石）を
用いる試みが多くなされるようになってきている。とこ
ろが複合磁石は一般的な焼結磁石よりも磁力が弱いので
、特殊な構造上の工夫を行ってマグネットロールとして
必要な磁力を得るようにしたものが多い。たとえば特開
昭５５−８６１０４号および特開昭５５一９６６１７号
に記載のマグネットロールは、複数個の異万性複合磁石
ピースを絹合せて磁化容易軸をマグネットロールの着磁
磁極を中心に略放射状に配列することで磁力の向上を図
っている。

また特関昭５５−１２４１６ｙ号‘こ記載のマグネット
ロールは、ロール芯体の外周に等方性ゴム磁石を固着し
さらにその外周に異万性シート状ゴム磁石を巻着し、こ
れらの磁化容易軸の方向性の組合せにより磁力の向上を
図っている。しかし、上記に例示したマグネットロール
は、いずれも少なくとも製造上の難点がある。

たとえば、別体の磁石ピースあるいはゴム磁石を絹合せ
て一体化する工程が必要である。また、外蓬寸法精度を
上げるための切削加工工程が必要である。この発明は、
このような事情に鑑みてなされたもので、複合磁石を用
いたマグネットロールであって、製造性に極めて優れ、
しかも磁力が充分強力なマグネットロールおよびその製
造方法を提供する。すなわち、この発明は、１つの観点
によれば、複数の磁極を有する異万性複合磁石層を外周
に備えたマグネットロールであって、その異方性磁石層
の上層部分の磁化容易軸が前記磁極間の磁界方向に配向
されかつ下層部分の磁化容易軸がロール表面からロール
軸に向う方向に配向されていることを特徴とするマグネ
ットロールを提供する。

上記この発明のマグネットロールの特徴は、端的に言え
ば複合磁石層の磁化容易軸の方向が上層部分では磁極間
の磁界方向でありかつ下層部分では表面から中心へ向う
方向であるという点にある。これにより、マグネットロ
ールの周りにできる磁界の強さと形とが磁気ブラシ現像
用ロールとして極めて好ましいものとなる。また、この
発明は、他の観点によれば、円筒状キャビティの外周に
磁場発生手段が配設されてなる磁場成形金属のキャピテ
ィの中央にロール軸を立設すると共に、機械配向可能な
硬質磁性粉末を５０％以上含む磁場配向用硬質磁性粉末
、合成樹脂および補助材の混合物を機磯配向を加えつつ
成形して円筒状もしくは断面略Ｃ字形の樋状とした異方
性硬質複合磁性体を未硬化状態で前記キャビティの内周
面に沿わせて配設し、前記ロール軸と前記異方性硬質複
合磁性体の間に発泡性樹脂液を注入して発泡させ、かつ
前記磁場発生手段で前記異方性硬質複合磁性体に滋場配
向を行わせ、ついで前記発泡性樹脂および異方性硬質複
合磁性体を硬化し、脱型することよりなるマグネットロ
ールの製造方法を提供する。

上記この発明のマグネットロールの製造方法の特徴は、
端的に言えば、あらかじめ機械配向により厚み方向に磁
化容易軸を配向させて円筒状もしくは樋状にした複合磁
性体に、重ねて磁場配向を施して、その上層部分の磁化
容易軸を磁極間の磁界方向に再配向させることにある。

これにより、別体の複合磁性体を組合せる必要がなくな
るので、性能上、製造上好ましいものとなる。また他の
特徴は、発泡性樹脂液の発泡圧力によって未硬化状態の
異万性複合磁性体を金型の円筒状キヤビティ内周面に圧
接し硬化させることにある。これにより外蓬寸法精度の
高いマグネットロールを容易に製造しうる。以下、図に
示す実施例に基いて、この発明を詳説する。

ただし、これによりこの発明が限定されるものではない
。まず第１図に示す磁場成型金型について説明すると、
この成形金型１は、上金型２と中金型５と下金型１１の
３つのブロックからなっている。

上金型２は、樹脂注入孔３と円筒ベース４を有している
。中金型５は、円筒状キャビティ６を有し、かつその円
筒状キャビティ６の外周に６個の永久磁石７ａ〜７ｆを
有している。

永久磁石７ａ〜７ｆは、キャビテイ６の周万向に磁極を
有するたとえばサマリウムーコバルト磁石のごとき永久
磁石である。隣接する永久磁石７ａ〜７ｆの対向する磁
極は同種の磁極である。永久磁石７ａ〜７ｆ間にはたと
えば快削純鉄のごとき軟質磁性体のヨーク８ａ〜８ｆが
介設されている。永久磁石７ａ〜７ｆとヨーク８ａ〜８
ｆの外周部９および永久磁石７ａ〜７ｆの内側部部１川
ま非磁性体層たとえばェポキシ樹脂層である。磁界は、
Ｎ極とＮ極とにはさまれたヨーク８ａ，８ｃ，８ｅから
出て、Ｓ極とＳ極とにはさまれたヨーク８ｂ，８ｄ，８
ｆへ入るような磁界となる。下金型１１は、ロール鎚挿
入孔１３をもつ円筒ベース１２を有している。

さて、まず中金型５を下金型１１上に戦層する。

次にロール藤１４をロール軸挿入孔１３に挿入してキャ
ビティ６内に立設する。次に円筒状の異方性硬質複合磁
性体１５をキャビティ６内に入れるが、この異方性硬質
複合磁性体１５は、磁場配向用の硬質磁性粉末であって
機被配向可能なものを５０％以上好ましくは７０％以上
含む硬質磁性粉末、常温で液状又は比較的低温で液状の
硬化型樹脂および硬化剤などの若干の補助材からなる液
状混合物を機械酉己向させながら成形して未硬質状態す
なわち常温で粘度状の円筒形状にしたものである。

硬質磁性粉末は、たとえばバリウムーフェラィト粉末、
ストロンチウムーフヱラィト粉末、鉛、フェライト粉末
などの永久磁石材料粉末である。硬化型樹脂は、たとえ
ばェポキシ樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート
樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタンなどの熱硬化
性樹脂である。補助材の１つとして１〜１の重量部好ま
しくは４〜８重量部のポリ四フッ化エチレンを混合すれ
ば、配向性や成形性を改善できる。機械配向をさせなが
ら成形する具体的方法は、たとえば円環状のスリットか
ら押し出し成形を行えばばよい。円筒体が連続的に得ら
れると共に、押し出し時のせん断力によって円筒体の半
径方向（換言すれば肉厚方向）に磁性粉末の磁化容易軸
が配向する。連続的な円筒体を必要な長さで裁断すれば
、円筒状の異方性磁性体が得られる。あるいは、圧延に
よってまず板状体とし、必要な長さで裁断したのち丸め
て円筒体としてもよい。磁性粉末の磁化容易軸は板状体
の流延方向に直角に配向するので、円筒体としたときに
は円筒体の半径方向に配向することになる。１６は薄肉
のプラスチックパイプであり、必ずしも必要なものでは
ないが、これを予め異方性硬質複合磁性体１５にかぶせ
たのちキャビティ６内に入れると、離型性が良くなるの
で好ましい。

プラスチックパイプ１６に代えて、キャビティ６内面を
テフロンコートしてもよい。上記のようにして、キヤビ
ティ６内にロール軸１４を立設し、かつ原形が自然に崩
れない程度には硬化しているが完全に硬化していない異
万性硬質複合磁性体１５をキャビティ６の内周面に沿わ
せて配設すると、次に第２図に示すように上金型２を中
金型５上に被せプレス機１９で全金型を密閉する。

ついで樹脂注入孔３より発泡性樹脂液を矢印１８のごと
く注入する。

樹脂注入孔３の樹脂出口３ａがロール鞠１４と異方性硬
質複合磁性体１５の間の空隙に向けて閉口されているの
で、第２図１７に示すごとく、ロール軸１４と異万性硬
費複合磁性体１５間に樹脂発泡体層が形成される。樹脂
発泡体１７は、たとえばポリウレタン、ヱポキシ樹脂、
フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、メラミン樹脂、
シリコン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の熱硬化性樹
脂、ポリエチレン、塩化ビニール樹脂、フッ素樹脂、ア
クリル樹脂、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカードネ
ート等の熱可塑性樹脂などの硬質の発泡体が使用される
。これらのうち硬質ポリウレタン発泡体を反応射出成形
（ＲｅａｃｔｉｏｎＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ
）法にて形成するのが製造容易性の点で特に好ましい。
樹脂発泡体層１７が形成されることによって、発泡圧力
で異万性硬質複合磁性体１５が内側から押され、キャビ
ティ６内周面に強く圧接される。

異方性硬質複合磁性体１５はまだ未硬化状態で可塑性が
あるから、このときの変形は無理なく行われるが、成型
金型１内で加熱して異方性硬質複合磁性体１５の可塑性
を増しておくのが上記変形を容易にする上でかつ後述す
る滋場配向を容易にする上で好ましいことである。さて
異万性硬質複合磁性体１５は、成形金型内において、永
久磁石７ａ〜７ｆおよびヨーク８ａ〜８ｆによりつくら
れる磁界下に置かれる。

異万性硬質複合磁性体１５は前述したように可塑性があ
る状態だから、複合磁性体中の磁性粉末の磁化容易軸が
前記磁界の方向に配向する。永久磁石の磁力を適切にす
れば、この磁場配向に有効な磁界は、異万性硬質複合磁
性体１５の上層部分だけを通り、下層部分には届かない
。そこで結局、異万性硬質複合磁性体１５の上層部分の
磁化容易軸のみ磁界方向に配向し、下層部分の磁化容易
軸は機被配向による円筒体半径方向の配向のまま残るこ
とになる。磁界により男方性硬質複合磁性体５は上記磁
場配向を受けると同時に着磁され、ヨーク８ａ，８ｃ，
８ｅに対向する局面にＳ極があらわれ、ヨーク８ｂ，８
ｄ，８ｆに対向する周面にＮ極があらわれる。

これら周面にあらわれる磁極からみたとき、異方性硬質
複合磁性体１５の上層部分の磁化容易軸の方向はこれら
磁極間の磁界方向を向いている。最後に、異万性硬質複
合磁性体１５および樹脂発泡体層１７を硬化させたのち
、成型金型１を開いて脱型し、第３図に示すごときマグ
ネットロール２０を得る。

第３図で破線で示しているものは磁化容易軸の方向であ
る。なお、着磁されて磁石体となった異方性硬質複合磁
性体１５を特に異方性複合磁石２１と呼ぶこととする。
異万性複合磁石２１の磁力を強化するために、マグネッ
トロール２０の配向パターンに合わせて再度着磁を施す
ことが好ましい。

この再着磁は、従来公知の方法にて行いうる。マグネッ
トロール２０の外周空間に形成される磁界は、マグネッ
トロール２０の各磁極の上方で強く、各磁極間上方で弱
くなり、その強弱の模様は言わば波形になる。

磁気ブラシ現像用マグネットロールとしての磁界は、そ
の波形の山部の高さ（すなわち磁界の強さ）と形とが共
に重要であるが、このマグネットロール２０１こよる磁
界は高さ、形共に好適なものである。ちなみに上記万法
において硬質磁性粉末として機械配向しない滋場配向用
硬質磁性粉末を用いるなどして機核配向を施さなければ
、異方性複合磁石２１の下層部分が等万性磁性体である
マグネットロールを容易に製造できるが、これによるマ
グネットロール外周空間磁界の形は山都の急峻なものと
なり、磁気ブラシ現像用として不適な場合がある。

この発明のマグネットロールの他の実施例としては、た
とえば第４図〜第６図に示すものを挙げることができる
。

第４図に示すマグネットロール３０は、異方性複合磁石
層３１が断面略Ｃ字形の樋状のものである。

各磁極の磁力に応じて層３１の厚みを連続的に変えてあ
る。このマグネットロール３１は、上記説明における異
方性硬質複合磁性体１５に代えて樋状に成形した異万性
硬質複合磁性体を用いることにより上記説明と同様にし
て製造できるものである。第５図に示すマグネットロー
ル４０は、異方性複合磁石層４１が断面Ｃ字形の樋状の
ものである。

各磁極の磁力に応じて層４１の厚みが段階的に変えてあ
る。

また、磁力発生部でない部分には凹溝状欠損部４２を設
けてある。欠損部４２は材料の節約と歪発生防止の役割
をはたす。このマグネットロール３０は、樋状の異方性
硬質複合磁性体を用いるとともに円筒状キャビティ内周
面の一部に突条を有する成形金型を用いることにより前
記説明と同様にして製造できるものである。第６図に示
すマグネットロール５川ま、異万性複合磁石層５１の内
側に欧質複合磁性体層５２が設けられたものである。

鰍質複合磁性体層５２は、たとえばマンガンジンク、セ
ンダスト、パーマロィなどの高透磁率材料粉末と合成樹
脂と若干の補助材の混合物を円筒状に成形したもので、
キーパーの役割をはたすものである。このマグネツトロ
−ル５０は、板状の異方性硬質複合磁性体に板状の軟質
複合磁性体をラミネートしたのち軟質複合磁性体が内側
となるように丸めて円筒体とし、この円筒体を前記異万
性硬質複合磁性体１５に代えて用いることにより前言己
説明と同様にして製造できるものである。以下、製造例
を挙げる。

製造例 １ 第３図に示す構造のマグネットロール２０を製造する。

｛ｉー■ 機械酉己向可能なものを７０％以上含む磁場
配向用バリウムーフェライト粉末 ８００ＰＨＲ、■
ェポキシ樹脂 １０舵ＨＲ、■ 硬化
剤 ３０ＰＨＲ、■ チタネー
ト型カップリング剤 斑ＨＲ、■ テフロンパウダー
滋ＨＲ、■〜■よりなる組成物をロー
ルブレンドして液状混合物とし、これを押出しし裁断し
て外蓬２３柳、内怪１仇肋、長さ２６０柳の円筒状の異
方性硬質複合磁性体１５を得る。‘ｉｉ’ 外径２４．
５帆、肉厚０．５肋、長さ２６物肌のポリプロピレン製
チューブ１６を、上記異方性硬質複合磁性体１５に被せ
る。

‘ｉｉｉ｝ 内径２５側の円筒状キヤビティを有し、磁
極部で６００的の磁界を有し、１２０００に加溢した成
形金型のキャビテイ内に、鉄製ロール軸１４を立設し、
また上記異方性硬質複合磁性体１５を入れる。

【ｉｖ｝ ィソシアネート、ポリオールおよび発泡剤を
高圧反応注入機にて混合し、注入口よりロール藤１４と
異万性硬質複合磁性体１５の間の空隙に注入する。

Ｍ １２０００で１５分間の型締を行ったのち脱型する
。

以上のようにしてなるマグネットロール２０を再度着磁
して磁力を強化したところ、ロール密着で１５０的の磁
力をもち、磁気ブラシ現像用ロールとして好適なマグネ
ットロールが得られた。

製造例 ２基本的に第６図に示す構造で、ただし異方性
複合磁石層５１および敏質複合磁性体層５２が断面略Ｃ
字形の樋状であるマグネットロールを製造する。

‘ｉ｝■ 機械酉己向可能なものを８０〜９０％含む磁
場酌向用チタネート処理バリウムーフェラィト粉末
６５０ＰＨＲ、■ エポ
キシ樹脂 １００ＰＨＲ、■ 硬化剤
蛇ＨＲ、■ テフロンパウ
ダー ＩＰＨＲ、■〜■よりなる組成物
をへンセルミキサーにて鷹練したのち圧延して板状体と
するとともに、その板上体に、■ Ｍｎ−Ｚｎ粉末
１１００ＰＨＲ、■ 塩素化ポリエチレン
１００ＰＨＲ、◎ 可塑剤
１即日Ｒ、■〜＠よりなる組成物をｏール混練
し圧延した板状体をラミネートし、裁断し、後者の板状
体を内側にして丸めて樋状体を得る。

胤 製造例１と同様に、上記樋状体を金型内に入れ、加
熱するとともに磁界を加え、樋状体とロール軸の間の空
隙にポリウレタン発泡体層を形成し、脱型する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のマグネットロールの製造方法の一実
施例を説明する分解斜視図、第２図は金型内に発泡性樹
脂を注入する状況を示す縦断面図、第３図はこの発明の
マグネットロールの一実施例の側面図、第４図〜第６図
は各々この発明のマグネットロールの他の実施例の側面
図である。 １・・・・・・磁場成型金型、２・・・…上金型、３・
・・・・・樹脂注入孔、５…・・・中金型、６・・・・
・・キヤビティ、７ａ〜７ｆ・・・・・・永久磁石、８
ａ〜８ｆ・・・・・・ョ−ク、１１・・…・下金型、１
３・・・・・・ロール軸挿入孔、１４，１４′，１４″
，１４川……ロール軸、１５…＾・・異方性複合磁性体
、１６・・・・・・プラスチックパイプ、１７，１７′
，１７″，１７′′′・・…・樹脂発泡体層、２０，３
０，４０，５０……マグネットロール、２１，３１，４
１，５１・・・・・・異方性複合磁石層、４２・・・・
・・欠損部、５２…・・・軟質複合磁性体層。 第５図 第６図 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の磁極を有する異方性複合磁石層を外周に備え
   たマグネツトロールであつて、その異方性磁石層の上層
   部分の磁化容易軸が前記磁極間の磁界方向に配向されか
   つ下層部分の磁化容易軸がロール表面からロール軸に向
   う方向に配向されていることを特徴とするマグネツトロ
   ール。 ２ 異方性複合磁石層が、樹脂発泡体層を介してロール
   軸に固設されてなる請求の範囲第１項記載のマグネツト
   ロール。 ３ 異方性複合磁石層と樹脂発泡体層の間に、軟質複合
   磁性体層を介設してなる請求の範囲第２項記載のマグネ
   ツトロール。 ４ 異方性複合磁石層が、円筒状である請求の範囲第１
   項〜第３項のいずれかに記載のマグネツトロール。 ５ 異方性複合磁石層が、断面略Ｃ字形の樋状である請
   求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載のマグネツト
   ロール。 ６ 円筒状キヤビテイの外周に磁場発生手段が配設され
   てなる磁場成形金型のキヤビテイの中央にロール軸を立
   設すると共に、機械配向可能な硬質磁性粉末を５０％以
   上含む磁場配向用硬質磁性粉末、合成樹脂および補助材
   の混合物を機械配向を加えつつ成形して円筒状もしくは
   断面略Ｃ字形の樋状とした異方性硬質複合磁性体を未硬
   化状態で前記キヤビテイの内周面に沿わせて配設し、前
   記ロール軸と前記異方性硬質複合磁性体の間に発泡性樹
   脂液を注入して発泡させ、かつ前記磁場発生手段で前記
   異方性硬質複合磁性体に磁場配向を行わせ、 ついで前
   記発泡性樹脂および異方性硬質複合磁性体を硬化し、脱
   型することよりなるマグネツトロールの製造方法。 ７ 軟質磁性粉末、合成樹脂および補助材の混合物を円
   筒状もしくは断面Ｃ字形の樋状に成形した軟質複合磁性
   体を、前記異方性硬質複合磁性体の内側面に沿わせて配
   設し、その後、ロール軸と前記軟質複合磁性体の間に発
   泡性樹脂液を注入することよりなる請求の範囲第６項記
   載の製造方法。 ８ 異方性硬質複合磁性体の合成樹脂が、熱硬化性樹脂
   である請求の範囲第６項又は第７項に記載の製造方法。 ９ 補助材としてポリ四フツ化エチレンを１〜１０重量
   部混合してなる請求の範囲第６項〜第８項のいずれかに
   記載の製造方法。１０ 機械配向を加えつつ成形する効
   程が、混合物を略Ｏ字形もしくは略Ｃ字形の吐出スリツ
   トから押し出す工程よりなる請求の範囲第６項〜第９項
   のいずれかに記載の製造方法。 １１ 機械配向を加えつつ成形する工程が、混合物を圧
   延して板状体とした後その板状体を円筒状もしくは断面
   略Ｃ字形の樋状に丸める工程よりなる請求の範囲第６項
   〜第９項のいずれかに記載の製造方法。 １２ 異方性複合磁性体が、成形金型内で加熱されて可
   塑化される請求の範囲第６項〜第１１項のいずれかに記
   載の製造方法。 １３ 発泡性樹脂液が、イソシアネート、ポリオールお
   よび発泡剤等を高圧又は低圧反応注入機で混合した液状
   反応混合物である請求の範囲第６項〜第１２項のいずれ
   かに記載の製造方法。