JPS6179213A - 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（例えば視像ロールあ
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後焼結して
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、あるいはハード
フェ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５５−６
９０７号公報、特公昭５５−４７０４５号公報参照）な
どが挙げられる＝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の問題があり、一方
後看。

の場合は磁極間部分にも磁石材料が使用されかつ゛焼結
体の密度も約５　ｔ／ｃｄと太麺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
料自体が脆弱である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粉↑が使用される）と高分子化合物
に般にはゴムス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。

固化後着磁したいわゆる樹脂磁石を用いたマグネットロ
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５７−１３０
４０７号、。

同５７−１６４５０号等の各公報参照）この円筒状樹脂
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。

憐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
なうのが一般的である。　。

また、磁場中射出成形に際しては、製造工程の簡単化の
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。シャフトとしては、械的！度の点から金属製シ
ャフトが使用され、例えば５４５Ｃ等の磁性シャフトも
しくはＳＵＳ　３０４等の非磁性シャフトが一般的であ
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、マグ
ネットロールは短いものでも直径の３倍以上の長さを有
するた”めに、金型から取出した成・形体に曲りが生ず
ることが挙げられる。

この原因は必ずしも完全に解明されていないが、その一
つは金型内に磁場を印加しながらかつ加熱・状態で原料
の混練物を注入する場合、混練物が十分に均一に充填さ
れるとは限らない点である。ま゛た不均一な磁場の下で
も不均一な混練物の充填が。

生じうる。

このような不均一な充填によりシャラドは金型中で曲げ
られ、金型から成形体を取り出すと曲りたシャフトの復
元力により成形体は曲げられる。

また樹脂磁石それ自体にも残留応力があるため、。

曲り（そり）が生ずると思われる。更にそりが生゛する
ような条件下では、樹脂磁石の長手方向にお“ける磁束
密度分布の不均一き（磁力の一線性の低″□下）が生ず
るという問題がある。

本発明の目的は、上述した従来技術め問題点を解消し、
寸法精度ｉよび磁力の直線性が共に良好“な−ｒグネッ
トロールを得るごとのできる製造方法゛を提供すること
である。　　　　　　　　　　　１・（問題点を解決す
るための手段）　　　　　　　・本発明者等は、上述し
た曲りを解消しうる方法・について種々検討を行なった
。その結果Ｊ特定の・形状を有するシャフトを用い、と
のシ゛ヤフトを金・型内の特定の位置にインサートして
おき、しかるー・（後射出成形することにより曲りの極
めて少な〜・マグネットロールが得られることを見出し
た。この゛シャフトは、通常の丸棒状の軸の周囲□に放
射状の゛突出部を有した異形断面形状を有して℃する。

し力１も金型内に設置するに際して、上記突出部が磁極
間の中心になるように設けられている。従って前述した
混練物の不均一充填があつ【も、突出部の存在によりシ
ャフトは金型中に曲らない状態で維持され、成形体の曲
りを防止できる。

以下本発明の詳細を図面により説明する。

第１図は本発明に使用される射出成形用金型装置の一例
を示す断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図
は本発明によつ【得られたマグネットロールの断面図、
第４図（ｇ）　、　（ｂ）は本発明に使用されるシャフ
トの他の例を示す断面図である。

まずＪ第１図および第２図において、１は円筒状の金型
であり、基板２上に載置された基台３上。

に保持され、更に金型１上には型板４および５がこの順
に設置されている。金型１の内部には円筒状の成形空間
６が形成されると共に、シャフト７゜が設置されている
。シャフト７の上端部は型板４′に支持され、その下端
部は、基台２と基板６に支゛承された下台８に支持され
、そして下台８の下面゛に突出ピン９の先端が当接して
いる。

上記金型１は、成形空間６を取囲んで、半径方向に着磁
した永久磁石１０．〜１０．と、円周方向に着磁した永
久磁石１１１〜１１４と、非磁性スペーサ１２を有し、
これらの外周は軟磁性体からなるヨーク１３で包囲され
、更に永久磁石ｉｏ、〜１０．の内側にはそれぞれ軟磁
性体からなるヨーク１４１〜１４．が設けら：′□れて
いる。（磁気回路の説明については、特願昭５８−１１
７８５７号　明細書参照） また、金型１内に設けられたシャフト７は、例えばステ
ンレス鋼などの剛性の大なる材料からな゛る中実軸１５
の周囲に、放射状に突出部１７．〜１７．を・形成した
中空軸１６を固着して形成されている。突出部１７１〜
１７．の各々は永久磁石１１．〜１１４に向いて・おり
、即ち、金型磁気回路により形成される磁極の中間に位
置している。

また、型板４．５には、ノズル口１８．スプルー１９・
。

ランナー２０、および３点のピンポイントゲート２１が
設けられている。

上記金型による射出成形のプロセスは次の通りである。

まず、原料混練物を所定温度に加熱された金型１内に射
出する。ここで原料混練物はノズル口１８から注入され
、スプルー１９．ランナー２０を通ってピンポイントゲ
ート２１から成形空間６内に充填される。上記混練物が
成形空間６内に進む過程で磁場により配向され、そして
冷却固化される。しかる後型板４，５を金型より分離し
て、成形空間内にある成形体をスプルー等における成形
片と分離し、更に突出ピン９を上方に押出してシャフト
付成形体を金型１から取出す。このようにして得られた
成形体は、必要に応じ外径を所定の寸法に加工し、上記
異方性方向と同方向に着磁して第６図に示すようなマグ
ネットロールが得られる。第３図において、２２は非対
称６極の着磁を施した円筒状樹脂磁石を示す。

このようなインサート成形によれば、インサートするシ
ャフトとして上述した特定形状のシャツ。

ドアを用いることにより、寸法精度の高いマグネ。

ットロールが得られる。即ち、この異形シャフト“は放
射状の突出部を有するため、断面係数（Ｚ）が。

人となり、曲げ応力が減少することから、曲り（そり）
を少なくできる。

例えば直径がｄの円柱軸の断面係数なＺ、とする。

と、Ｚ、−πｄ”／ｓ２となる。一方、この円柱軸の外
周゛４ケ所（対称）に幅すの突出部を設けて高さなル。

とすると（第４図（ｂ）参照）、異形シャフトの断面・
・１　３π 係数（Ｚ、）は、Ω（Ｂα’＋ｂ　（ｈ”−ｄ”　）　
＋ｂ”　（ｈ−ｄ　）　）とな・る。

しかも上記突出部は磁極の中間にあるため、混・練物は
突出部に沿って十分に配向され、よってそ・す２曲りの
発生は極めてわずかである。　　　　・この場合、異形
シャフトは、第３図に示すよう。

な３極のマグネットロールでは６個の突出部を設げるが
、磁極数が多くなればそれに対応した突出部を設ければ
よく、例えば４極対称着磁マグネッ。

トロールでは、第４図（α）に示すように４個の突出部
（１７；〜１７′４）を対称に設ければよい。

また、異形シャフトは第４図（α）に示すように、中実
軸１５′に異形バイブ１６′を被着せしめたものに限ら
ず、第４図（ｂ）に示すように両者を一体化した異形シ
ャフト７′でもよい。異形バイブ１６′、異形シャフト
７はプラスチックを用いた射出成形あるいはアルミニウ
ム合金を用いた押出加工などにより作ることができる。

また、上記原料混練物は、公知の材料を用（・て準備す
ればよい。

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
フエライト粉末等については平均粒径０，５〜３μｍ゛
の粒子が、又アルニコ磁石、ｌ’ｅ　−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
５０口μｍ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重合体の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８
０重量部未満では所定の磁気特性が得難く、・その配合
量が９６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
合物で被検してもよい。

また、本発明に使用できる高分子化合物としてハメｆｉ
ｖ　）　イア　７’　ｙ　クスカ５ｆ／ｌ””Ｏｓｄｍ
　（ＡＳＴＭ　’Ｄ”１２３Ｂ　）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、塩化ビニリデン−塩化ビニル′共重合体
、塩化１ｉニリデン一酢酸ビニル共重合体、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
チレン酢酸ビニル−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、塩化ビニル−プロピレン共重合体、および前記
樹脂と余リアミド、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、ポリ
ブチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポ
リフェニレンサルファイド、ポ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、ポリエチレン、アクリル酸エ
ステル樹脂ポリプロピレレ等との１′ａ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、酸アミド化合物等を少量（
数重量％）加えてもよい。また、フ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゛ルキルフェノール、Ｂ−Ｂ−チオプロピオン
酸工。

ステル等の抗酸化剤を少量（数重量％）加えても良い。

実施例１ 平均粒径１μｍのＢαフェライト粉末７．６５Ｋｇにポ
リ゛アミド樹脂（ナイロン６　）　１３５−を加え、２
４℃の。

温度でニーダ−により混練した。得られた混練物□を第
１図および第２図に示す門型な備えた射出成゛形機に投
入し、温度２６０℃、圧力９００　ＫｇＡｔｌの条件で
金型内に射出しついで冷却固化した。　　　　゛ここで
異形シャフトはＳＵＳ　３０４製丸棒（ｄ！−５■）゛
をＡ５０５６製異形バイブ（ｄ、−８ｍφ、ｄ６−１４
ｍφ、ｔ−２，５’＋ａｉ）に嵌装して形成した。

また金型の永久磁石としては希土類コバルト磁石（Ｂｒ
　−９，０ＫＧ　＊　ｔＨｃ−１０ＫＯｅ　、日立金属
製Ｈ−２２Ａ）を・用い、成形空間の磁束密度分布は第
５図に示すも・のとした。得られた成形体に瞬間一体着
磁を施し−て第５図に示すマグネットロール（磁石部：
外径１８．４露φ、長さ２６０■）を得た。このマグネ
ットロールの磁束密度分布は第６図に示す通りである。

そして′同様の条件で更に９本のマグネットロールを製
作した。

実施例２ シャフトとしてＳＵＳ　５０４製中実軸にポリアセタ゛
−ル製異形バイブ（但し寸法は実施例１と同じ）を被せ
たものを用いた以外は実施例１と同様の条件で１０本の
マグネットロールを製作した。　　　　□実施例６ シャフトとして５４５０製一体異形シャフトを用いた以
外は実施例１と同様の条件で１０本のマグネットロール
を製作した。

実施例４ シャフトとしてＳＵＳ　３０４製一体異形シャフトを用
いた以外は実施例１と同様の条件で１０本のマグネット
ロールを製作した。

比較例１ シャフトとし【外径６ｍφの５ＵＳ１４製丸棒を用いた
以外は実施例１と同様の条件で１０本のマグネットロー
ルを製作した。

比較例２ シャフトとして外径８脳φの５４５Ｃ製丸棒を用い′た
以外は実施例１と同様の条件で１０本のマグネットロー
ルを製作した。

上記各実施例および比較例の磁気特性ならびに。

寸法精度の測定結果を第１表に示す。

第１表 第１表から、実施例１〜４のマグネットロールは、比較
例１，２のマグネットロールと比べて、磁力の直線性が
良好で、かつ、曲りも０．１　ｗａｓ以下と実・周上問
題のないレベルにあることがわかる。

（発明の効果） 以上に記述の如く、本発明によれば、異形シャフトを用
いて磁場中射出成形を行なうため、寸法精度ならびに磁
気特性の優れたボンド磁石マグネットロールな得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用される射出成形用金型装置の断面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本発明に
よって得られたマグネッ）ｐ−ルの断面図、第４図（α
）　、　（ｂ）は本発明に使用されるシャフトの他の例
を示す断面図、第５図は第１図の金型の磁束密度分布を
示す図、第６図は本発明によって得られたマグネットロ
ールの磁束密度分布を示す図である。 １：金型、　　　　　　　６：成形空間、７．７’、７
’：異形シャフト、 １０、〜１０．，１１．〜１１４：永久磁石、１３．１
４１〜１４．：ヨーク、　　１５．１５’　：中実軸、
１６．１６’　：異形バイブ、 １７、〜１７８，１７１〜１ｙｔ、　１ｙ７〜１７：：
突出部。

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、ついで表面多極着磁を施して前記シャフト上に円筒
   状樹脂磁石を保持せしめ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中実軸の周囲に放射状の
   非磁性突出部を有する異形シャフトを用い、該異形シャ
   フトをその突出部が磁極間に位置するように配置するこ
   とを特徴とするマグネットロールの製造方法。 ２、中実軸の周囲に非磁性突出部を有するバイブ状部材
   を被せて形成した異形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。