JPH05258943A - 多極一体型マグネットロ−ル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面磁束密度を大きく減ずることなく、撓み
の少ない細径の多極一体型マグネットロ−ルを提供せん
とするものである。 【構成】 磁気異方性を有する強磁性体粉末をプラスチ
ックに分散混合した素材からなるマグネットロ−ルにお
いて、表面磁荷を有する長尺体をシャフトに用いた事を
特徴とする多極一体型マグネットロ−ルである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、ファクシミリ及
びレ−ザ−ビ−ムプリンタ−（ＬＢＰ）等の電子写真法
による現像装置やクリ−ニング装置に用いられるマグネ
ットロ−ルに関し、さらに詳しくは、一本の長尺プラス
チックボンド磁石の表面に必要な数の磁極を極異方配向
法、もしくは多極着磁により形成せしめた「多極一体型
マグネットロ−ル」とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子複写機、ファクシミリ及びＬ
ＢＰの小型化に伴い、小径のマグネットロ−ルが要求さ
れるようになっている。具体的には長さはＡ４サイズに
対応可能な２２０ｍｍ以上、直径が１３ｍｍ以下の寸法
が要求されている。また直径が１０ｍｍ以下の要求もあ
る。これくらい細くなると、「どのようなシャフトを用
いるか」という問題及び「シャフトをどのようにして形
成するか」という問題が浮上する。その理由は、次の通
りである。

【０００３】通常のマグネットロ−ルの主極の表面磁束
密度の要求値は７００〜１０００ガウスである。このレ
ベルを達成にするにはマグネット部の肉厚にはある程度
以上の大きさが必要である。その具体的な値は用いる磁
石材料に依存するが、常用される六方晶フェライトを用
いたボンド磁石では約３ｍｍ以上である。したがってこ
の厚みを確保するために小径のマグネットロ−ルではか
なり細いシャフトを用いざるを得ない。例えば、マグネ
ット部の直径１０ｍｍ、長さ２２０ｍｍのマグネットロ
−ルの場合、直径３ｍｍ程度、長さ２５０ｍｍ程度のシ
ャフトを用いなければならない。しかし、このくらい細
くなると常用される材料（軟鉄、アルミニウム合金、ス
テンレス等）から成る丸棒体では強度が不十分であり、
生産工程中にたわみが生ずることが多い。強度の高い特
殊な材料を用いることも考慮されるが、このような特殊
材料の使用は大幅なコストアップを招き好ましくない。
また材料を焼入れすることも考慮されるが、焼き入れし
た材料であっても強度が十分とは言えず、また焼き入れ
中しばしば曲がりが発生する問題もある。また断面を角
型（ほぼ正方形）にすればある程度の強度は得られる
が、このようなシャフトは高価である。

【０００４】このシャフト問題を解決する一つ方法は本
体マグネット部とシャフト部を同一磁石材料から成る一
体物として磁場中射出成形することである（特開昭６１
−１７２３０５号）。こうすればマグネットロ−ルは中
実体（通常は円柱）にすることができるので、表面磁束
密度を所定レベルに維持するために必要な体積の磁石を
確保できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、射出成
形は生産性が低いためコストダウンに限界があるうえ
に、細長いボンド磁石の磁気特性を全長に渡って均一に
するように成形することは容易でない。また、しばしば
成形工程でソリが発生するので、ソリ矯正工程が必要に
なるのが普通である。これに対して押出成形ではこのよ
うな問題は原理的には起きず、かつ生産性も高いので非
常に望ましい。しかし、多極円筒長尺マグネットを磁場
中押出成形した後、丸棒シャフトを貫設させる従来の製
法では前述したシャフト問題が大きな障害になる。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】シャフト問題を解決する手
段の一つとして本発明者らは、特願平３−１９７０８２
号の発明を既に提案している。この発明は、パイプの中
にマグネット材料を充填し、この周りに本体マグネット
部を設けた構造となしたものであり、このような構造と
することによりパイプ構造の機械的強度を生かしなが
ら、パイプ内部に充填されたマグネット材料の磁力をも
活用したものであった。本発明はその後さらに研究をす
すめた結果、パイプを用いなくても長尺の磁石体そのも
のをシャフトに用いることが可能な場合があることを見
い出してなされたものである。

【０００７】すなわち本発明は、磁気異方性を有する強
磁性体粉末をプラスチックに分散混合した素材からなる
マグネットロ−ルにおいて、表面磁荷（surface magnet
ic charge)を有する中実の長尺体をシャフトに用いるこ
とをその要旨とする。

【０００８】

【作用】前述したように、シャフトの太さを十分な強度
を発揮する大きさにすると、シャフト周囲に配設する本
体マグネットの肉厚を小さくせざるを得ない。そして、
従来の通常シャフトを用いたものではマグネットロール
が発する磁場が低下することは避けられなかった。しか
し、本発明シャフトは表面磁荷を有するため自身が磁場
を発生し、シャフトの発する磁場によって本体マグネッ
トの磁場の低下を補うことができる。しかも、本マグネ
ットロールは、本発明者が先に提案した非磁性パイプに
磁石材料を詰める方式と異なり、パイプ肉厚が非磁性体
であることに起因する磁場の損失がないので、マグネッ
トロ−ル表面磁束密度はより高くなる。従って本発明に
より、十分な強度が確保できる太さのシャフトを用いつ
つも、表面磁束密度の高い多極一体型マグネットロ−ル
を得ることができる。

【０００９】

【実施例】次に本発明の詳細を実施例に基づき説明す
る。図１は本発明の多極一体型マグネットロ−ルの外観
を示す斜視図であり、当該多極一体型マグネットロ−ル
は表面磁荷を有する長尺体よりなるシャフト３の周囲に
本体マグネット１を配設した構成である。以下、本体マ
グネット１及びシャフト３の具体例について述べる。

【００１０】（１）本体マグネット 本体マグネットに用いるボンド磁石材料の磁性粉として
は磁気異方性を有するものが用いられ、例えば、六方晶
フェライト、ＳｍＣｏ系合金、ＮｄＦｅＢ系合金、Ｓｍ
ＦｅＮ系合金などが挙げられる。特に六方晶フェライト
は安価であるので望ましい。これら磁性粉には成形性の
向上のための表面処理や、希土類系磁粉の場合に問題と
なる錆発生を抑制するための表面処理を適宜施し得るこ
とは通常のボンド磁石の製法と同じである。バインダ−
のプラスチックは押出成形できるものならば任意のもの
が採用でき、例えばポリ塩化ビニルとポリ酢酸ビニルの
単独もしくは共重合体、塩素化ポリエチレン等が採用可
能であり、これらに適当な可塑剤を混合したものが代表
例としてあげられる。本体マグネットの断面形状は実質
的に円筒状ではあるが、図２に示すように外周面にカッ
ト面２を設けたり、図示しないが溝を設けることも可能
である。また内周面にカット面又は膨出部を設けたり溝
を設けることも可能であり、更には外周面及び内周面の
両方にこれらカット面や溝を設けてもよい。本体マグネ
ットの外側面に所定の磁極を付与するには、「極異方磁
場配向押出」と、「無磁場中押出の後に多極着磁する方
法」のいずれかが選択できる。前者の方が磁気特性の高
いマグネットロ−ルが得られるので好ましい。しかしな
がら、所望の表面磁束密度が確保できるのであれば実施
容易な後者を選んでもよい。特に細いマグネットロ−ル
が必要な時は、超急冷ＮｄＦｅＢ系磁性材料などの飽和
磁化の高い磁性粉を用いて後者の方法を適用することが
推奨できる。

【００１１】（２）シャフト シャフトの素材はプラスチックボンド磁石を用いること
が好ましい。プラスチックボンド磁石の磁性材料として
は前記本体マグネットの材料として例示したものと同じ
ものが使える。その含有量は、要求磁気特性、磁性粉の
種類、シャフトにしたときの強度、成形性などを勘案し
て決めらるが、３０〜７０体積％が望ましい。またプラ
スチックは磁性粉との混合物が十分な強度を発揮するも
のなら何でもよく、各種ポリアミド樹脂（いわゆるナイ
ロン）、ポリエチレンテレフタレイト、ポリエステル、
アクリル樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）、ポリイミド、液晶ポリマ−、ベ−クライト等が挙
げられる。また強度増大のためフィラ−を充填させても
よい。その他成形性向上のための添加剤や樹脂の劣化を
防ぐための安定剤を適宜加えることは言うまでもない。
これらの磁性材料とプラスチックを用いてシャフト用長
尺ボンド磁石体を製造するには射出成形、押出成形が共
に利用できる。成形の際磁場配向を行なうかどうか、及
び付与すべき磁極数などはマグネットロ−ルの要求性能
で決めればよいが、シャフトは図４（イ),（ロ),（ハ）
に示すように長手方向に垂直な断面内において２極に磁
化されていることが好ましい。このようにシャフトが径
方向に２極に磁化されている場合は、それからの磁場は
多極に磁化された磁石の磁場より遠くまで届く。従っ
て、当該シャフトの外周に配設する本体マグネットの磁
化方向との相対配置を調節することにより、特定極の表
面磁束密度の大幅な増大が期待できる。本発明は細径の
マグネットロールを得ることが主たる目的であるが、シ
ャフトの磁化方向と本体マグネットの磁化方向との相対
配置を工夫してマグネットロールの表面磁束密度の増大
をはかる技術は、マグネットロ−ルの特定極の表面磁束
密度を増大させる技術として一般的に利用でき、太いマ
グネットロールに対しても当然利用できる。無磁場下で
成形されたシャフトを着磁するには直流電源、コンデン
サ−式パルス電源及び適当な磁気回路構造を有する着磁
器を用いればよい。シャフト３の断面形状は丸型、角型
など適宜選べるが、丸型が好ましい。但し、位置決め等
のため、図２に示すように突起４を設けたり、図３
（イ）に示すようにカット面５を設けること、更には図
３（ロ),（ハ）に示すようにＶ字溝６や凹字溝７等の溝
を設けることも可能であり、これら溝や突起は単独に設
けることも共存させることもできる。また、シャフトは
どんな形状を選ぶにしろ、シャフト両端は回転支持具に
取り付けられるような構造（他の部品を取り付ける場合
を含む）にしなければならない。

【００１２】シャフトを本体マグネットに通すには、本
体マグネットとシャフトとを別々に作っておいて、本体
磁石にシャフトを貫設させる方法と、クロスヘッドを用
い、シャフトと加熱溶融した本体マグネット材料とを共
押出する方法等が利用できる。

【００１３】

【実施例】次に本発明の効果を確かめる為に行なった具
体的実施例について述べる。これらは本発明をなんら制
限するものではない。

【００１４】「実施例１」（ａ）シャフト 日本弁柄社製ストロンチウムフェライト「ＯＰ７１」を
９０重量％含み、ナイロン１２をバインダ−とするボン
ド磁石コンパウンドのペレットを作り、これを無磁場下
で射出成形し、直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの丸棒を得
た。これに電磁石で直径方向に１５ｋＯｅ一様な磁場を
加えて２極に着磁した。（ｂ）本体マグネット

【表１】 表１の配合物から作ったペレットを用いて磁場配向押出
を行い、外径９．５ｍｍ、内径６．０５ｍｍ、長さ２２
０ｍｍ、磁極数４の円筒状本体マグネットを得た。これ
の中空部内面に接着剤を塗布した後、前記（ａ）で作っ
たシャフトを挿入し、表面磁束密度のラジアル磁界成分
のピ−ク間角度が表２の値を持つ一体型マグネットロ−
ルを得た。

【表２】

【００１５】比較例 表１の配合物から作ったペレットを用いて、長さ２２０
ｍｍ、外径９．５ｍｍ、内径３．０５ｍｍの４極極異方
長尺マグネットを磁場配向押出成形し、この中空部内面
に接着剤を塗布し、外径３．０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの
軟鉄（ＳＳ４１）製のシャフトを貫設した。ピ−ク間角
度は実施例１と同様、表２で示される。

【００１６】実施例１と比較例における表面磁束密度の
ピ−ク値の比較 上記２種のマグネットロ−ルを複数本づつ取出し、それ
らの表面磁束密度のピ−ク値をエ−デ−エス社製ガウス
メ−タ−「ＨＧＭ８３００」とホ−ルプロ−ブ「ＦＳ−
４」を用いて測定した。その結果を表３に示す。

【表３】 表３に示されるように比較例品は磁束密度のバラツキが
大きく、測定位置での表面磁束密度が低すぎて使用不可
のものがかなりあった。一方、本発明品は磁束密度のバ
ラツキが小さく、全て使用可能であった

【００１７】実施例１と比較例における芯ブレの比較 上記２種マグネットロ−ルを回転した時の長手方向中央
部の芯ブレをレ−ザ−を用いて測定した。結果を表４に
示す。

【表４】 比較例品の芯ブレが大きい原因は、３φ×２５０ｍｍの
丸棒シャフトの多くに既に曲がりが生じていたことと、
マグネットロ−ルの形態にして出荷用パレットに両軸で
支えて収納しておくと、自重で撓むこととによる。そし
て比較例においては本体マグネットに貫設されるシャフ
トの方位（シャフト断面内の）がまちまちである結果、
各磁極の芯ブレも一定にはならない。これが比較例品の
磁束密度が大きくばらつく原因である。これに対して、
本発明品では、シャフト径が大きいことからシャフト自
体の芯ブレが小さく、しかも組み立て後に撓むこともな
い。従って磁束密度のばらつきが小さい。

【００１８】「実施例２」実施例１でシャフト材料とし
て用いたペレットと１２ｋＯｅの一様な磁場が印加され
た金型とを用いて射出成形し、直径方向に２極に磁化さ
れた直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの丸棒状のシャフトを
得た。これを、実施例１と同じ本体マグネットに挿入し
て、表面磁束密度のラジアル成分のピ−ク間角度も実施
例１と同じ値を持つマグネットロ−ルを得た。その表面
磁束密度のピ−ク値を表５に示す。

【表５】 実施例２で得られたマグネットロールは前記比較例１に
比べて、表面磁束密度のバラツキが小さく、且つ特定極
の表面磁束密度の増強も実現していることがわかる。特
に主極であるＳ１極の表面磁束密度は従来製法（比較例
参照）では出し得ない程高いが、これはシャフトが異方
性化されてその磁気特性が高くなったためである。

【００１９】「実施例３」日本弁柄社製ストロンチウム
フェライト「ＯＰ７１」を９０．５重量％（６６体積
％）含み、ナイロン１２をバインダ−とするボンド磁石
コンパウンドのペレット作成し、これを外径寸法、長さ
及び材質が実施例１で示したシャフトと同一寸法を有す
るパイプの中に射出成形機にて充填した。金型キャビテ
ィ周囲には永久磁石（Ｓｍ−Ｃｏ系焼結磁石）と軟鉄製
ヨ−クを配設しておき、４極の本体マグネットに印加さ
れる磁場と相似な分布の磁場が発生するようにしておい
た。従って当シャフト自身４つの磁極を有する異方性磁
石になっている。表１の配合物から作ったペレットと、
パイプ体の中空部にボンド磁石を充填した前記シャフト
とを温度１４０〜１５０℃で磁場配向共押出を行い、寸
法と表面磁束密度ピ−ク間角度とが実施例１と同一であ
る４極一体型マグネットロ−ルを得た。また、押出ダイ
が発生する磁場（４極）の方向はシャフトに印加した磁
場と同一とした。これらのマグネットロ−ルの芯ブレは
０．０３５〜０．０６０ｍｍであり、実施例１と大差な
かった。また表面磁束密度ピ−ク値は表６に示す通りで
あり、使用可能レベルであった。

【表６】

【００２０】「実施例４」本願発明が細径マグネットロ
ールに適用できるのみならず太径のマグネットロールに
おいても、特定磁極の磁力を強化するために利用できる
ことは前述したとおりである。そこで磁力増大効果を確
認するため、上記実施例１〜３より大きな外径を持ち、
４つの磁極（Ｎ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｓ２）が互いに直交し
ているマグネットロ−ルに本発明を適用してその効果を
確かめた。すなわち、実施例１のシャフト材料として用
いた磁石コンパウンドのペレットから直径６ｍｍ、長さ
２５０ｍｍの丸棒を無磁場下にて射出成形した。これの
直径方向に１５ｋＯｅの一様な磁場を印加し、図４の
（イ）に示すような磁化状態にした。この丸棒を４極磁
場配向押出（コンパウンドは実施例１の本体マグネット
部の材料に同じ）によって作った本体マグネット（外径
１４ｍｍ，内径６．０５ｍｍ，長さ２２０ｍｍ）に挿入
した。挿入に際しては、本体マグネットのＮ１極方向と
シャフトのＮ極の方向とを一致させ、また本体マグネッ
ト中空部内面には接着剤を塗布しておき、シャフト用丸
棒を接着固定した。このものの表面磁束密度を表７に示
す。尚、表７には比較例として、実施例４と同様の６．
０５ｍｍの内径を持つ本体マグネットに外径６ｍｍの鉄
シャフトを挿入したマグネットロ−ルの表面磁束密度も
示す。

【表７】 表７が示しているように、Ｎ１極の磁束密度は大きく増
大している。一方Ｎ２極の磁束密度は低下しているが主
極ではないので実用上差しつかえない。またシャフトを
成形するのに無磁場下による射出成形を用いたが、この
場合は磁場配向設備と磁気回路構造を有する金型が不要
であるからコストは低く、かつ成形はきわめて容易であ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上のように表面磁荷を有する長尺体を
シャフトに用いることにより、表面磁束密度を大きく減
ずることなく、撓みの少ない細径多極マグネットロ−ル
を得ることができる。また長尺体の素材としてプラスチ
ックボンド磁石を用いたときには射出成形や押出成形が
共に採用可能であり、特に押出成形を採用したときには
優れた生産性を実現できる。従って、電子複写機、ファ
クシミリ及びＬＢＰなど電子写真法を用いる機器の小型
化薄型化に寄与することができる。また本発明は細物の
みならず太い多極一体型極異方マグネットロ−ルの特定
磁極の磁束密度増大にも応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多極一体型マグネットロ−ルの概略を
示す斜視図

【図２】同マグネットロールの一実施例を示す断面図

【図３】本発明に用いるシャフトの各実施例の断面を示
し、（イ）はカット面を設けた場合、（ロ）はＶ字溝を
設けた場合、（ハ）は凹字溝を設けた場合

【図４】（イ),（ロ), (ハ) は本発明に用いるシャフト
の磁化状態を示す断面説明図

【符号の説明】

１ 本体マグネット ２ カット面 ３ シャフト ４ 突起 ５ カット面 ６ Ｖ字溝 ７ 凹字溝

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気異方性を有する強磁性体粉末をプラ
   スチックに分散混合した素材からなるマグネットロ−ル
   において、表面磁荷を有する長尺体をシャフトに用いた
   事を特徴とする多極一体型マグネットロ−ル。
2. 【請求項２】 長尺体がプラスチックボンド磁石である
   事を特徴とする請求項１記載の多極一体型マグネットロ
   −ル。
3. 【請求項３】 長尺体が長手方向に垂直な断面内におい
   て２極に磁化されている事を特徴とする請求項１又は２
   記載の多極一体型マグネットロ−ル。
4. 【請求項４】 長尺体が異方性磁石、又は等方性磁石で
   あることを特徴とする請求項１、２又は３記載の多極一
   体型マグネットロ−ル。
5. 【請求項５】 磁場中押出成形された長尺多極円筒状プ
   ラスチックボンド磁石の中空部に、表面磁荷を有する長
   尺体を貫設させる事を特徴とする多極一体型マグネット
   ロ−ルの製造方法。
6. 【請求項６】 マグネットロ−ルの外径より小さな外径
   を持ち、かつ表面磁荷を有する長尺体と、加熱溶融した
   プラスチックボンド磁石材料とを磁場中共押出成形する
   事を特徴とする多極一体型マグネットロ−ルの製造方
   法。
7. 【請求項７】 長尺体がプラスチックボンド磁石である
   事を特徴とする請求項５又は６記載の多極一体型マグネ
   ットロ−ルの製造方法。
8. 【請求項８】 長尺体が長手方向に垂直な断面内におい
   て２極に磁化されている事を特徴とする請求項５、６又
   は７記載の多極一体型マグネットロ−ルの製造方法。
9. 【請求項９】 長尺体が異方性磁石、又は等方性磁石で
   あることを特徴とする請求項５、６、７又は８記載の多
   極一体型マグネットロ−ルの製造方法。