JPH05291028A - 多極一体型マグネットロール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 他極の磁力を低下させたり磁力のピーク位置
を大きくずらすことなく、所望極の磁力のみ増大させる
ことができる細物多極一体型マグネットロールを得るこ
とを目的とする。 【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円筒状本体マグネット
とシャフトとからなるマグネットロールにおいて、該シ
ャフトの長手方向の一部又は全部に亘って溝またはカッ
ト面を設け、その溝またはカット面に磁石を充填または
接着させ、そのシャフトを前記円筒状本体マグネットに
貫設させたことを特徴としている。

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
びレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の電子写真法
による現像装置やクリーニング装置に用いられるマグネ
ットロールに関する。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
型マグネットロール」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ールの主極の表面磁束
密度（以下単に磁力と呼ぶ）の要求値は７００〜１００
０ガウスである。このレベルを達成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２２
０ｍｍ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】

【課題を解決するための手段】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亘って均一にする
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、前述したように磁力を優先させればより細いシャフ
トを用いざるを得なくなって強度不足を招き、シャフト
強度を優先させると本体マグネットが肉薄になり磁力が
犠牲になる。

【０００６】この問題を解決するため、本発明者らはパ
イプの中にマグネット材料を充填し、この周りにマグネ
ット本体部を設けた構造にしたもの（特願平３−１９７
０８２号、特願平３−３５７８６４号）、及びシャフト
全体を磁石体を用いて形成したもの（平成４年３月１２
日特許出願）を既に提案している。しかしながらこれら
は特定極の磁力増大には有効ではあるが、他の極の磁力
が低くなりすぎて、マグネットロールとして使用できな
いことがある。特に磁力増大を図る磁極の対抗位置（約
１８０°回転した位置）またはその付近に極性が同一の
磁極が存在する時、この磁極の磁力が低くなりすぎる場
合がある。この問題を解決するのが本発明である。

【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
る円筒状本体マグネットとシャフトとからなるマグネッ
トロールにおいて、該シャフトの長手方向の一部又は全
部に亘って溝またはカット面を設け、その溝またはカッ
ト面に磁石を充填または接着させ、そのシャフトを前記
本体マグネットに貫設させた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、往々にしてマグネットロー
ルの本体マグネットの肉厚を小さくせざるを得ないので
その磁場の低下を招く。しかし、本発明シャフトには磁
石を取り付けているためシャフト自身が磁場を発生し、
本体マグネットの磁場の低下分を補うことができる。し
かも、シャフト全体が磁石ではないので磁力増大を図る
磁極以外の磁極の磁力は使用を不可能にする程の磁力低
下を起こさない。このように本発明によれば、十分な強
度が確保できる太さのシャフトを用いつつも、特定極の
磁力を高めることができ、しかも高磁力を必要とする特
定極以外の極（特に対抗位置またはその近くにある極）
の磁力もあまり低下させることのない多極一体型の長尺
マグネットロー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はシャフト本体部を示し、（イ）は軸方向断面
図、（ロ）は径方向断面図を示している。また図２はシ
ャフト本体部に形成した溝に磁石材を充填した状態を示
し、（イ）は軸方向断面図、（ロ）は径方向断面図を示
している。更に図３、図４及び図５は円筒状本体マグネ
ットにシャフトを貫設して形成したマグネットロールの
各実施例の径方向断面図を示している。図例のものは長
手方向の一部又は全部に亘って溝２を設けたシャフト本
体部１の前記溝２に磁石材３を充填し、このようにして
作製したシャフトを円筒状本体マグネット４に貫設した
場合である。シャフト本体部１への磁石材３の取付けは
他の方法も採用可能であり、例えば、シャフト本体部に
カット面を設け、当該カット面に別途作製した長尺磁石
体を接着してもよい。また図例のものはシャフト本体部
１の長手方向において、円筒状本体マグネット４を配設
する部分のみに溝２を設けているが、全長にわたって設
けてもよい。以下、本体マグネット４、シャフト本体部
１及びシャフト本体部に取付ける磁石材３のそれぞれに
ついて具体的に述べる。

【００１０】（１）マグネットロールの本体マグネット 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、六方晶フェライト、ＳｍＣｏ系合金、ＮｄＦｅＢ系
合金、ＳｍＦｅＮ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
は成形性の向上や、希土類系磁粉の場合防錆のための表
面処理が適宜施されることは通常のボンド磁石製法と同
じである。バインダーのプラスチックは押出成形できる
ものならばなんでもよく、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、及
び適当な可塑剤を混合したものが代表的なバインダーの
一例である。本体マグネットの断面形状は実質的に円筒
状であるが、外周面及び／または内周面に位置決等のた
めのカット面や溝が単独または共に形成されていてもよ
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ールが得られるので好まし
い。しかし、所望の磁力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ールも
しくは肉薄のマグネットロールが必要な時は、超急冷Ｎ
ｄＦｅＢ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）シャフト本体部 シャフト本体部の材料には、鉄、アルミニウム、アルミ
ニウム合金、その他の金属、あるいはそれをその粉体を
成形後焼結したもの、または溶融後型内で成形したも
の、または硬質プラスチック（強化用のフィラーが入っ
てもよい）を成形したもの等が挙げられる。断面の形は
シャフト用磁石が取付けられるなら何でもよく、カット
面つき円形、溝付き円形等の形が挙げられる。また、こ
れらのカットや溝等は必ずしも全長に亘って付いている
必要はなく、本体マグネットの長さ分でもよい。

【００１２】（３）シャフト用磁石 シャフト本体に取付けるプラスチックボンド磁石の磁性
材料としては本体マグネットに用い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、
シャフトに取付けたときの強度、成形性などを勘案して
決められるが、３０〜７０体積％が望ましい。またバイ
ンダーのプラスチックはプラスチック磁石に用いること
ができ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
（ＰＰＳ）、ポリイミド、液晶ポリマー、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。また強度増大のため
フィラー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。

【００１３】シャフト用磁石をシャフト本体部に取り付
けるには次のような方法が利用できる。 射出成形、押出成形などで所定の寸法形状に成形した
シャフト用磁石をシャフト本体部に接着する方法。 射出成形、押出成形などで成形したプラスチックボン
ド磁石をシャフト用磁石として必要な寸法形状に加工し
たのち、シャフト本体部に接着、あるいは充填する方
法。 カレンダー成形したシート状磁石から切りだした細長
い磁石片をシャフト本体に付ける（溝に充填する、ある
いは平坦面に接着する）方法。 シャフト本体と溶融樹脂磁石との共押出にってシャフ
ト本体部の溝部に該シャフト用磁石を充填する方法。

【００１４】シャフト用磁石内の磁性粒子は成形時に磁
場もしくは機械的剪断力にて配向させておけば磁気特性
が高くなるので望ましい。磁場配向させたものはそのま
ま使ってもよいが、磁気が組み立て上の障害になる場合
は一旦脱磁してシャフト本体に取り付けた後、再着磁す
ればよい。機械的配向工程を経ただけものは磁化してい
ないので着磁工程が必須である。シャフト用磁石を着磁
するには直流電源、コンデンサー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。

【００１５】シャフト全体の断面の形状は丸型、角型な
ど適宜選べるが、丸型が好ましい。但し、必要に応じカ
ット面、溝または突起が単独に設けられていても共存し
て設けられてもよい。また、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。

【００１６】本発明は細いマグネットロールに適用する
ことが主たる目的であるが、本発明は細いマグネットロ
ールばかりではなく、太いマグネットロールの特定極の
磁力を、対向極の磁力を減ずることなく増大させる目的
にも利用できる。次に本発明の効果を確かめる為に行っ
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。

【００１７】実施例１ （１）シャフト本体部 直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍのアルミニウム−銅合金
（９２Ａｌ、８Ｃｕ）の丸棒の両端から１５ｍｍを除く
２２０ｍｍの長さ分に深さ２ｍｍ、幅３ｍｍの凹溝を付
けた。これをシャフトとして用いた。 （２）シャフト磁石部

【表１】 表１の組成を有する配合物を混練してペレットを作り、
厚さ２ｍｍのシートをカレンダー成形にて作製した。こ
れから長さ２１９．５ｍｍ、幅２．９５ｍｍの磁石片を
切り出し、これをシャフト磁石部として用いた。 （３）本体マグネット 表１の組成を有する配合物を混練してペレットを作り、
外径１０φ、内径６．０３ｍｍ（部分的にカット面あ
り。図４参照）、長さ２２０ｍｍの４極長尺マグネット
（各磁極間隔は９０°）を磁場配向押し出しにて成形し
た。 （４）組み立て 上記シャフト本体部の溝に接着剤を塗布し、上記シャフ
ト磁石部を埋め込んだ。これを本体磁石部の中空部に貫
設させ、マグネットロールを得た。これの各極の磁力を
ガウスメーターにて測定した結果を表２に示す。またこ
の表には比較例として、通常シャフト（鉄製、磁石無
し）を貫設させたマグネットロールの磁力も示す。

【表２】 この表が示すように、本発明のマグネットロールでは主
極（Ｎ１極）の磁力が向上している。しかも対抗極（Ｎ
２極）の磁力低下は小さく好ましい結果が得られている
ことがわかる。

【００１８】実施例２ （１）シャフト本体部及びシャフト磁石部 直径６φ、長さ２５０ｍｍの軟鉄製（ＳＳ４１）丸棒に
最深部深さ２．５ｍｍ、幅３ｍｍのＵ字型溝を全長に亘
って形成したものをシャフト本体部として用いた。次に
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をバインダーとする射出
成形用ボンド磁石コンパウンドのペレットを作った。こ
れを上記シャフト本体部とともにインサート射出成形を
行なってＵ字溝にボンド磁石を充填した。射出成形中は
磁場を印加し、該ボンド磁石の長手方向に垂直な方向に
磁化させ、磁石表面Ｓ極にした。 （２）本体マグネット 表３で示した磁極間角度を持つ４極一体型円筒状長尺マ
グネット（外径１０ｍｍ、内径６．０３ｍｍ、長さ２２
０ｍｍ）を実施例１と同じ配合物を用いて磁場配向押出
にて作製した。

【表３】 （３）組み立て （１）で作ったシャフトを（２）の本体マグネットに挿
入した。この時シャフトの磁石側を本体マグネットのＳ
１極に合わせた。（図５参照）

【００１９】比較例２ 本発明者らが特願平３−１９７０８２号と特願平３−３
５７８６４号で開示した方法でシャフトを作った。すな
わち外径６ｍｍ、内径４ｍｍ、長さ２５０ｍｍのアルミ
ニウムパイプに表１の配合物を充填して直径方向に磁化
してシャフトを作り、このシャフトを実施例２における
（２）の本体マグネットにＳ１極の磁力が増大するよう
な配置で挿入した。

【００２０】磁力測定 実施例２及び比較例２のマグネットロールの各極の表面
磁力をガウスメーターにて測定した結果を表４に示す。

【表４】 この表が示すように主極（Ｓ１）の磁力には大差ない
が、Ｓ１極から設計上１５５°の位置にあるＳ２極の磁
力に大差があり、実施例２のＳ２極磁力は比較例２のＳ
２極磁力よりはるかに高い。また比較例２のＳ２極のピ
ーク位置は設計値から大きくずれたのに対して、実施例
２ではあまりずれなかった。シャフト挿入後に発生する
ピーク位置のずれは、本体マグネットの磁力ピーク位置
を予めずらして作っておき、シャフト磁界が加わった時
正常な位置になるように磁気設計することによっても回
避できるものの、その正確な設計は、予めずらすべき幅
が大きい場合はかなり困難である。本発明によれば、本
体マグネットの磁力ピーク位置はあまりずれないので、
マグネットロールの設計が容易で好ましい。

【００２１】

【発明の効果】以上のように断面の一部が磁石であるシ
ャフトを用いることにより、所望極の磁力のみ増大させ
他極の磁力は余り影響を受けない細物多極一体型マグネ
ットロールを生産性の高い押出成形にて生産することが
できる。従って、電子複写機、ファクシミリ及びＬＢＰ
など電子写真を用いる機器の小型化薄型化に寄与するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いるシャフト本体部の一実施例を示
し、（イ）は軸方向断面図、（ロ）は径方向断面図

【図２】同実施例のシャフト本体部に磁石材を充填した
状態を示し、（イ）は軸方向断面図、（ロ）は径方向断
面図

【図３】本発明の多極一体型マグネットロールの一実施
例の断面図

【図４】本発明の多極一体型マグネットロールの一実施
例の断面図

【図５】本発明の多極一体型マグネットロールの一実施
例の断面図

【符号の説明】

１ シャフト本体部 ２ 溝 ３ 磁石材 ４ 本体マグネット

Claims (6)

【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円筒状本体マグネ
   ットとシャフトとからなるマグネットロールにおいて、
   該シャフトの長手方向の一部又は全部に亘って溝または
   カット面を設け、その溝またはカット面に磁石を充填ま
   たは接着させ、そのシャフトを前記円筒状本体マグネッ
   トに貫設させたことを特徴とする多極一体型マグネット
   ロール。
2. 【請求項２】 上記シャフトの本体部分が鉄、アルミニ
   ウム、アルミニウム合金、その他の金属、あるいはその
   粉体を成形後焼結したもの、または溶融後型内で成形し
   たもの、または硬質プラスチックを成形したものである
   ことを特徴とする請求項１記載の多極一体型マグネット
   ロール。
3. 【請求項３】 上記円筒状本体マグネットが磁場中押出
   成形された長尺多極一体型のプラスチックボンド磁石で
   あることを特徴とする請求項１又は２記載の多極一体型
   マグネットロール。
4. 【請求項４】 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円筒状本体マグネ
   ットと、長手方向の一部又は全部に亘って溝またはカッ
   ト面を設け、その溝またはカット面に磁石を充填または
   接着させたシャフトを作り、該本体マグネットに該シャ
   フトを貫設させることを特徴とする多極一体型マグネッ
   トロールの製造方法。
5. 【請求項５】 上記シャフトの本体部分が鉄、アルミニ
   ウム、アルミニウム合金、その他の金属、あるいはその
   粉体を成形後焼結したもの、または溶融後型内で成形し
   たもの、または硬質プラスチックを成形したものである
   ことを特徴とする請求項４記載の多極一体型マグネット
   ロールの製造方法。
6. 【請求項６】 上記円筒状本体マグネットが磁場中押出
   成形された長尺多極一体型のプラスチックボンド磁石で
   あることを特徴とする請求項４又は５記載の多極一体型
   マグネットロールの製造方法。