JPS6179212A - マグネツトロ−ルの製造方法 - 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） 本発明は強磁性粉末と高分子化合物よりなる混練物を磁
場中で射出成形する工程を含むマグネットロールの製造
方法に関する。

（従来の技術） 電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像再
生装置（乾式）においては、磁性現像剤（磁性キャリア
とトナーとの混合粉体である二成分現像剤あるいは一成
分系の磁性トナー等）の搬送手段（例えば現像ロールあ
るいはクリーニングロール等）として、非磁性スリーブ
の内部に複数個の磁極を有する永久磁石部材を設置し、
両者を相対的に回転させるように構成したマグネットロ
ールが一般に使用されている。

上記のマグネットロールにも種々の構造のものがあり、
例えば実公昭５７−９７９８号公報に記載されているよ
うな、フェライト粉末を磁場中でプレス成形際焼結して
得られる長尺の異方性ブロック磁石を軸の周囲に固定し
て形成した永久磁石部材を用いるもの、あるいはノ１−
ドフエライトからなる円筒状永久磁石を軸に固着して形
成した永久磁石部材を用いるもの（例えば特公昭５５−
６９０７号公報、特公昭５３−４７０４５号公報参照）
などが挙げられるＪしかるに前者の場合は、組立工数が
大となるおよ“び低温減磁が生ずるな・どあ問□題があ
りは」舅後者−の場合は磁極間部分にも磁石竺、料が使
用され力゛９゛焼結体の密度も約５ｙ／−と大きいため
重量が大となるという問題がある。またフェライト磁石
は、。

一般に、材料自体が脆弱であ永ことから□焼結時あ“る
いは焼結後にクラックや割れが発生し易く、歩゛留が悪
いという問題もある。

これに対して、主として軽量化のために強磁性゛□粉末
（一般にはフェライト算木が使用される）と高分子化合
物（一般にはゴム冬はプラスチック材　。

料が使用される）を主体とする混練物を射出成形。

の手法により円筒状に一体に成形し、ついで冷却゛固化
後着−したいわゆる樹脂磁石を用〜・たマグネ１”・ッ
トロールが提案され、実用化が検討されている。・（例
えば特開昭５６−１０８２０７号、同５７−１３０４０
７号、・同５７−１６４５０号等の各公報参照）この円
筒状磁石を製造する場合、樹脂磁石は焼・結磁石よりも
密度が低いのでフェライト磁石と同・・等の磁気特性を
得るためには、冷却固化が完了す′るまでの間に強磁性
粉末の磁化容易軸を着磁後の磁石内部の磁力線方向に一
致させる、いわゆる異方性化が必要であり、磁場を印加
しながら射出成形を行なうのが普通である。

また磁場中射出成形に際しては、製造工程の簡略化のた
めに、金型内に予めシャフトをセットしておき、樹脂磁
石とシャフトとを一体インサート成形することが行なわ
れる。このシャフトとして□は機械的強度の点から金属
製シャフト、即ち、５４５Ｃ等の磁性シャフトもしくは
ＳＵＳ　５０４等の非磁性シャフトを用いるのが一般的
である。

（発明の解決しようとする問題点） 上述したインサート成形における問題点としては、第３
図に示すようにマグネットロールは短いものでも長さ／
直径比が′３以上と長尺であるため、樹脂としてポリア
ミド樹脂等の品質樹脂を用いると、射出成形時間が短く
てすみ生産効率は高いがシャフトとコンパウンドとの熱
膨張係数の差によりシャフト２′がインサートされた樹
脂磁石１にしばしばキレン４が生じてしまうことが挙げ
られる。

特に磁場中射出成形においてはこのキレンが生じ゛易く
なる。

キレンな防止するために、第４図に示すように“樹脂磁
石１の両端部のみにシャツ）　５’　、　５’をインサ
□−トしたマグネットロールが考えられる。しかし“て
この場合は第５図に示すように軸方向にわたっ。

て均一な磁力が得られない、即ち磁力島□直線−が。

低下すると′い５問題がある。第５＝において、Ａ゛は
８４５Ｃ製シヤフトを用いた時の磁石表面における１６
軸方向の磁束密度分布であり、シャフトの端面付。

近で磁力が高くなり、特にＸで示すエッヂ効果が。

生ずる。またＢはＳＵＳ　５０４製シヤフトを用いた時
の。

磁束密度分布であり、シャフトの挿入−で磁力が゛低下
することがわかる。（ンお第５図は複連のｍ１＝施例１
と同様の条件で射出成形して得られたマグ・ネットロー
ルの測定結果である。） 本発明の目的は、上述した従来技術の一一点を・解消し
、キレンががくかつ磁力の直線性が門灯ｔｌ。

マグネットロール誉得逮こと６できるｉ造方法誉、。

提供することである。

（問題点を解決するための手段） 樹脂磁石にキレンの生じる原因を検討した結果、ジャシ
トとコンパウンド（強磁性粉氷、樹脂）との熱膨張係数
の差により、金型の冷却時に歪応力が１積され、これが
強度的に弱い位置において解放さｈるためであることが
判明した。

そこで本発明は、筆記の□熱膨張係数の差をできるだｉ
少なくするため、シャフトを上記樹脂の融点と同等もし
くはそれ以上の融点を着する樹脂を主体とする非磁性体
で形成し、このシャツトラ用いて４ンサート成形を行な
ってマグネットロールな得るものである。

またこの非磁性樹脂シャフトの使用により、金属製シャ
フトのような磁力の直線性の低下も防止するととができ
る。

以下本発明の詳細な説明す机 一般に歪応力が蓄積される位置は、面と面とが会合する
端面等であり、との装置１キレッが多く発生する。そこ
で上述した種□々の材料の線膨張係数（αＴ）を示すと
下表に示す通りである。

第１表 第１表からバインダーとして多用されているナイロン（
ポリアミド樹脂）のαＴは、５４５Ｃ（鋼）のそれより
一桁大きいことがわかる。Ｓｒ−フェライトやｆ３ａ−
フェライトの結晶構造は、周知の如く六方晶であるが、
結晶方向により２倍弱のαＴの差が生じている。なお、
表中、フェライ）　／　（０００１）の表示は、磁化容
易軸方向（Ｃ軸方向）を、一方フエライト土（０００１
）はＣ軸に垂直な方向を示している。

マグネットロール用樹脂磁石においては、コンパウンド
中の強磁性粉末（フェライト粉末）の含有量は８６〜９
０重量％にも達することが多いため、結晶方向によるα
Ｔの差は歪応力の発生にかなりの影響をおよぼす。また
強磁性粉末が希土類コバルト磁石粉末の場合にも、結晶
構造は六方晶であり、この構造からαＴに対して結晶方
向による差を生じることはフェライト粉末と同様である
。

従って強磁性粉末を例えば上記の如＜８６〜９０重量％
含むコンパウンドのαＴは、第１表から樹脂単独のαＴ
よりも小となるが、それでもαＴの値は６〜４ｘ　１０
−５ｃｍ／１ｍｆＣ程度となる。バインダーがナイロン
６の場合、射出成形温度は２３０〜２７０′Ｇ８度であ
るため、射出成形後の冷却過程で成形体は上記値のαＴ
で収縮を始める。一方、Ｓ４５ＣシヤフトのαＴは上表
に示す通り１．Ｉ　Ｘ　１０−’　ｃｍ１０ｒＪ’Ｃ程
度であるため、成形体の収縮がシャフトによって阻害さ
れ、第３図に示すようなキレンが発生する。この収縮は
、径方向に対しても生ずるため、成形体はその収縮差に
よってシャフトに強く固着されることになり、シャフト
と成形体間での辷りが阻害され、キレンめ発生は増長さ
れる。

そこで本発明では、成形体とシャフトとのαＴの差をで
きるだけ少なくするために、第１図に示すように樹脂を
主体とする非磁性樹脂シャフト２を用いる。この場合、
樹脂としては、バインダーとなる樹脂に応じて定めれば
よく、バインダー樹脂と同等又はそれ以上の融点を有す
るものであれば、成形体とシャフトとのαＴの差は少な
くなり、キレンな有効に防止できる。

またシャフトは樹脂のみで形成してもよいが、強度的な
点からカーボンファイバーやガラス粉末などの無機物か
らなる補強材を充填した樹脂を用いてもよい。

更に、第２図に示すように、軸受等と接する両端部６．
５を非磁性金属材料で形成すると、より強度は向上する
。このようなシャフトは、両端部をインサート成形する
ことにより得ることができる。

本発明で使用する非磁性樹脂シャフトの外径は、成形体
の外径や磁極数に応じて設定すればよい。

次に上述した非磁性樹脂シャフトを用いたマグネットロ
ールの製造工程を述べる。

本発明においては強磁性粉末として、Ｂａフェライト、
Ｓｒフェライトなどのマグネットブランバイト型結晶構
造を有するフェライト粉末、アルニコ磁石粉末、Ｆｅ　
−Ｃｒ　−Ｃｏ系磁石粉末、希土類コバルト磁石粉末、
希土類鉄磁石粉末等の公知の強磁性粉末を使用すること
ができる。上記強磁性粉末は最適の組成で、最適の粉砕
、熱処理等を施したもので、その粉体特性は本出願人の
出願に係る特願昭５９−５２０８２号に記述した如く、
表面が滑らかで真球度の高い粒子が望ましく、上記強磁
性粉末を２種以上組み合わせてもよい。粒度範囲は個々
の強磁性粉末の磁化のメカニズムにより異なり、ハ゛−
ドフェライト粉末等については平均粒径０５〜３μｍの
粒子が、又アルニコ磁石、Ｆｅ　−Ｃｒ　−Ｃｏ系磁石
、希土類鉄磁石、希土類コバルト磁石については平均粒
径５００μｍ以下の粉末を有利に用いることかで・きる
。

これら強磁性粉末の配合量は全体の８０〜９６重量％と
なるように定めればよい。強磁性粉末の配合量が８０重
量部未満では所定の一気特性が得難く、その配合量が９
６重量部を越えると、成形がほぼ困難となる。強磁性粉
末は樹脂とのぬれ特性を改善するために、予めその表面
を有機ケイ素化合物もしくは有機チタネート化合物モ被
覆してもよい。

また本発明に使用できるバインダー樹脂″としてはメル
トインデックスが５ｒ／１０ｍ、（ＡｓＴｈＩＤ−１２
３８）　’以上の熱可塑性樹脂を有利に用いることがで
きる。

望ましくは例えば塩化ビニル、塩化ビニリデン、□アク
リロニトリル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル
共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体
、塩化ビニリゾシー塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデ
ン−ｉ酸ビニル共重合体、ポリアミドエラストマー、熱
可塑性ポリウレタン、ＡＢＳ樹脂、エチレン酢酸ビニに
一塩化ビニルグラフト重合体、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、塩化ビ風
ループロピレン共重合体、および前記樹ｉ旨とポリアミ
ド、ポリスチレン、ポリサルホン、ボリアリレート、ポ
リアセタール、ポリカーボネート、ボリア”チレンテレ
フタレート、ポリエーテルサルフオン、゛ポリフェニレ
ンサルファイド、ボフェニレンオキ。

サイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチ゛レン
テレフタレート、メタクリル樹脂、ポリプロピレン、ア
クリル酸エステル樹脂ポリプロピレン等。

との１種以上を適量配合したブレンド樹脂を有利。

に使用できる。

その他、成形性を改善するためにポリエチレン。

ワックス、ステアリン酸カルシウム、酸アミド化１合物
等を少量（数重量％）加えてもよい。また、゛７タル酸
エステル等の可塑剤あるいは三塩基性硫゛酸鉛、二塩基
性ステアリン酸鉛、ジアルキルスズ・ジラウレート、ト
リアルキル亜リン酸エステル、。

エポキシ化脂肪油等の安定剤、芳香族アミン、ア１゛・
ルキルフェノール、Ｂ１１Ｂ−チオプロピオン酸エステ
ル等の抗酸化剤を少量（蔽重量％）加えても・良い。

上記の極々の材料からなる混練物をｉ備し、ろ・いで前
記樹脂シャフトをインサートしかつ周囲に・・電磁石も
しくは永久磁石を設けた金型内に注入し、゛磁場を印加
しつつ加熱しながら射出成形し、そして冷却固化後金型
から成形採を取出す。異方性化を十分に行なうためには
、６，０００〜１０，０ＯＯＧ程度の磁場中で成形を行
なうことが適当である。所望の用途に応じ任意の数の磁
極を設けるように異方性化処理を行なうことができる□
。また設備の小形化および簡略化の点からは、□永久磁
石によるｉ界中で射出成形するのが有利である（例えば
本出願人の出願に係る特願昭５８−１０２１２７号およ
び−５８−１１７８５７号明細書参照）。このようにし
て得られた成形体はさらに加工する必要なくマグネット
ロールに使用できるが、必要に応じ外径を所定の寿法に
加工してもよい。得られた成形体は異方性方向と同方向
に着磁し、必要に応じ適当なスリーブ内に収納した後に
現像装置やクリーニング装置′等に組み込む。

実施例ｔ ガラス粉末を４０重量％充填したポリカーボネート（融
点２２０℃）１０−を２４５℃の温度で混練し、得られ
た混練物を金型内に射出成形しく射出温度。

３２０℃、射出圧力１２００１１ｖ／ａＪ、射出時間’
５　ｓｅｃ、金型。

温度１１０℃、冷却時間４０ｓｅｃ）、第□１図に示す
レヤ゛フト２を製作した。（（Ｚｌ　−１２ｓ＊φ、ｄ
、−６■φｔｌ−２６’Ｏｗａ。

１ｏ−５１Ｂ■、　（ＸＴ−２，８Ｘ１０−’　）　　
　・・次に平均粒径１．６０μｍのＳｒフェライト粉末
７．４７ｂ。

にポリアミド樹脂（東しく（転）製型０．融点１７５℃
、゛α７ｊ１２Ｘ１０−’　）　ｔ５３−を２軸押用機
により２１０℃の゛温度で混練した。得られた混練物を
、上記シャツ。

トをインサートした金型（磁気回路一ついては特願昭５
８−１０２１２７号明細書）に射出成形してｄｏ−２０
’雪φ、ｌ＝２６０ｖｍの成形体を製作した。成形条件
は、。

射出塩度２４０℃、射出圧力１２００４／ｄ、射出時間
１０゛式、金型温度７５℃、冷却時間７０式の条件であ
った。。

そして同様の条件で１０本の成形体を製作した。　１″
各成形体の表面に３種弁対称着磁を施して第１・図にボ
すマグネットロールを製作した。　　　　　・嚢施例２
゜ 両−に縮径部５　（５ＵＳ５０４、ｄ、−８■、１．ｗ
−７０■）・をインサートしたシャフト２′を用いた以
外は実施・・例１と同様の条件で第２図に示すマグネッ
トロールな１０本製作した。

比較例１゜ シャフト２′として５４５Ｃ材を用いた以外は実施例１
と同様の条件で第３図に示すマグネットロールな１０本
製作した。

比較例２゜ シャフト２Ｎとして５ＵＳ３０４材を用いた以外は実施
例１と同様の条件で第３図に示すマグネットロールを１
０本製作した。

上記各実施例および比較例で得られたマグネットロール
において、キレンの発生の有無、線膨張係数、磁気特性
について測定を行なった。その結果を第２表に示す。ま
た第６図に実施例１，２のマグネットロール表面での軸
方向の磁束密度分布を示す。

以下余白 第２表 ＠ＢｏはＮ極上での値で、１０本の平均値。

第１表から実施例１．２のいずれのマグネットロールも
キレンは皆無であり、又第６図から良好な直線性を示す
ことがわかる。これに対して比較例１．２のマグネット
ロールはキレンの発生が認めら・れた。

（発明の効果） 以上に記述の如く、本発明は、シャフトとコントパウン
ド間の熱膨張係数の差が小さくなるような。

シャフトを用いて射出成形を行なうため、キレンの発生
がなく、かつ磁気特性の優れたマグネット。

ロールを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に従って得られたマグネットロ
ールの縦断面図、第３図、第４図は従来法により得られ
たマグネットロールの正面図、第５図および第６図はそ
れぞれ従来法および本発明法に従って得られたマグネッ
トロールの軸方向の磁束密度密度分布を示す図である。 １：樹脂磁石、　　　２：シャフト、 ６：両端部。 ＋ｏ＋ｌ：Ｉ −−ｄ ｅ　哀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シャフトをインサートした金型内に、強磁性粉末と
   樹脂を主体とする混練物を磁界を印加しながら射出成形
   して、前記シャフトの周囲に円筒状樹脂磁石を形成する
   マグネットロールの製造方法において、前記シャフトと
   して前記樹脂の融点と同等又はそれ以上の融点を有する
   樹脂を主体とする非磁性シャフトを用いることを特徴と
   するマグネットロールの製造方法。 ２、樹脂中に補強材を分散したシャフトを用いる特許請
   求の範囲第１項記載のマグネットロールの製造方法。 ３、両端部に予め非磁性金属部材を挿入したシャフトを
   用いる特許請求の範囲第１項記載のマグネットロールの
   製造方法。