JPH09319226A - マグネットロールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は乾式現像剤を用いる電子写真現像装
置のマグネットロールに関するものであり、正確な複写
画像を再現するに最適な高耐熱特性のマグネットロール
を提供するものである。 【解決手段】 分子鎖中にポリエーテル基を有するブロ
ックアミド樹脂を母材とする複合樹脂マグネット材料組
成物を用いてシャフト６ａを設置した金型内に射出成形
してロール状磁石６を形成し、高耐熱性のマグネットロ
ールを安価に得るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、プリンタ
ー、ファクシミリなどの電子写真現像装置などに用いら
れるマグネットロールおよびその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真現像装置の磁気ブラシ
現像用に用いられるマグネットロールは、円筒形の非磁
性体スリーブと、この非磁性体スリーブ内にあって複数
個の磁極を表面に有するロール状磁石を主要部として構
成され、上記非磁性体スリーブとロール状磁石の少なく
とも一方を回転させるための軸受け、あるいは軸受けを
一体化したフランジが、ロール状磁石の両端の軸部を保
持するようにして非磁性体スリーブの両端に固定されて
いる。

【０００３】電子写真現像装置では、上記非磁性体スリ
ーブとロール状磁石の少なくとも一方を回転させ、非磁
性体スリーブ上の磁性粉体からなる現像剤を吸着搬送
し、かつ帯電させ、感光体表面に形成された静電潜像に
移行させて顕像化する磁気ブラシ現像法が使用されてい
る。

【０００４】以下、磁気ブラシ現像用の従来のマグネッ
トロールについて図５の断面図により説明する。同図に
よると、マグネットロールは、非磁性体スリーブ５内で
ロール状磁石６を相対的に回転させる構成となっている
が、非磁性体スリーブ５の両端に軸受け７ａ，７ｂおよ
びこの軸受け７ａ，７ｂを保持しかつ両端から非磁性体
スリーブ５内に異物が進入するのを防ぐためのフランジ
８ａ，８ｂからなる軸受部が形成されており、ロール状
磁石６と非磁性体スリーブ５が最小限の間隔９を設けて
かつ回転負荷が大きくならないような寸法関係でフラン
ジ８ａと８ｂは、非磁性体スリーブ５に接着剤で接着固
定されている。

【０００５】ロール状磁石６を回転または固定させるた
めのシャフト６ａは一方のフランジ８ｂの外側に引き出
されているが、ロール状磁石６が固定され非磁性体スリ
ーブ５を回転させる方式が主流であり、着磁パターンと
感光体との位置関係を規制するために、シャフト６ａの
端部にはＤカットなどの基準面が設けられている。ま
た、シャフト６ａは非磁性体スリーブ５の表面に特定の
電気特性を与えるための電気経路を構成する目的で、導
電性の金属製材料が使用されている。

【０００６】金属製のシャフト６ａの外側に固定された
ロール状磁石６は、従来円筒状の焼結フェライトを用い
て構成されていたが、近年ではナイロン（ナイロン６、
ナイロン１２など）、ポリプロピレン、ポリエチレン、
塩素化ポリエチレン、酢酸ビニール等の熱可塑性樹脂を
結着剤とした複合樹脂マグネット材料を用いて構成され
ている。

【０００７】複合樹脂マグネット材料は、従来、強磁性
体粉末であるフェライト粉末の磁化容易軸を機械的な手
段により一定方向に配向させる方法と、磁場の作用で配
向させる方法で磁気特性の向上が図られている。

【０００８】機械的な手段を用いてフェライト粉末の磁
化容易軸を一定方向に配向させる方法は、図６（ａ）に
示すように複合樹脂マグネット材料１０を圧延ローラ１
１などで圧延して、フェライト粉末の磁化容易軸１２を
シート面に対して直角方向に配向させたシート状マグネ
ット１３を形成し、次に図６（ｂ）のようにこのシート
状マグネット１３をシャフト６ａに巻き付けてロール状
とし、その後着磁を行ってロール状磁石６とするもので
ある。

【０００９】別の方法として図６（ｃ）に示すように、
配向効率を高めるために、シート状マグネット１３を数
枚重ねた後、図６（ｄ）のごとく、扇形に加圧成形した
ピース６ｂを、図６（ｅ）に示すように金属製のシャフ
ト６ａを中心に隣接して貼り合わせ外周を切削加工して
ロール状とし、着磁を行ってロール状磁石６とする工夫
もなされている。

【００１０】磁場の作用で配向させる方法は磁場射出成
形といわれるもので、射出成形時に金型内にある可塑状
態の複合樹脂マグネット材料に強力な磁場を作用させ、
フェライト粉末の磁化容易軸が磁束線の方向に配向され
たロール状磁石とするもので、図７に示すように断面扇
状で扇状円弧部から扇状側面及び内周に配向した磁極ピ
ース６ｂを得た後、金属製のシャフト６ａに接着剤等を
用いて複数本の磁極ピース６ｂを接合してロール状磁石
６とする方式と、図８に示すように射出成形時に、可塑
状態の複合樹脂マグネット材料が、金型１４内のキャビ
ティ１５の周囲に配置されたコイル１６ａとヨーク１６
ｂからなる配向磁石１６から磁場の作用を受け、フェラ
イト粉末の磁化容易軸を磁束線の方向に配向し、成形の
みでロール状磁石とするものがある。

【００１１】いずれにおいても、複合樹脂マグネット材
料の母材樹脂はフェライト粉末の配向特性や成形特性を
重視して決定され、機械配向でシート状マグネットを得
る工法では変性ポリエチレン樹脂やゴム系エラストマー
が使用され、磁場射出成形で極毎の配向ピースを成形し
た後、接着剤等で金属シャフトに固定するタイプではナ
イロン６やナイロン１２が使用され、成形のみで配向し
たロール状磁石を得る工法では金属製シャフトをインサ
ート成形するタイプでは金属製シャフトと複合樹脂マグ
ネット材料の膨張係数差を吸収するために母材樹脂にエ
チレン・エチルアクリレート樹脂が使用されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】一般に乾式現像剤を用
いる電子写真現像装置は、感光体に帯電−露光を経て潜
像化された文字などの画像情報に静電気吸引効果で作用
させて顕像化するものであり、現像剤を攪拌帯電し吸着
搬送する目的で高磁力としたロール状磁石を、軸受けを
介してフランジで受け、非磁性体スリーブ内に組み込ん
だ構成となっている。

【００１３】そして、マグネット部を固定し、フランジ
を駆動して非磁性体スリーブを回転させ、非磁性体スリ
ーブの表面の磁力線分布に沿って現像剤を移行させる。
このため、複数極で構成される現像用マグネットロール
の個々の磁極は、現像ユニットの構成や感光体との関係
などに応じてそれぞれ機能が定められており、その機能
に最適な磁力線分布が要求される。

【００１４】つまり、ロール状磁石から発生する磁力線
分布は、画像特性を決定する重要な役目を持っており、
構成される複数磁極を個別に設計でき、複雑な着磁パタ
ーンを安易な工程で実現することが要求される。

【００１５】また、固定されたマグネット部の金属製シ
ャフトは非磁性体スリーブの表面に一定の電気特性を付
与するために導電性を有する金属材料を加工して使用し
ている。

【００１６】更に長時間の使用あるいは特定の環境条件
下においても常に現像剤を安定した帯電状態に制御する
目的で、マグネットロールとして組立後の非磁性体スリ
ーブの表面に特殊な処理を行うことがなされている。具
体的には非磁性体スリーブ５の表面にカーボンブラック
微粒子などの導電性微粉末をバインダ樹脂材料に分散さ
せた後、皮膜状に塗布固定する処理がなされるが、これ
らの工程は一般に１５０℃程度熱雰囲気下で行われ、マ
グネットロールとしてそれに耐えられる熱特性が要求さ
れ、従来使用の複合樹脂マグネット材料中の母材樹脂と
してナイロン６以外は完全に変形し、初期特性を全く維
持できない。

【００１７】つまり、これらマグネットロールに用いら
れる複合樹脂マグネット材料の物性上ナイロン６以外は
通常のセット使用保証温度である６０℃以下では問題な
いが耐熱特性に限界があり、一方ナイロン６では成形の
みで配向させてロール状磁石を得る生産性に優れた工法
が使用できない。

【００１８】本発明は上述のような相反する課題を解決
することを目的とし、高耐熱特性に優れた磁気ブラシ現
像用のマグネットロールを安価に提供するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、金属製シャフトとのインサート成形で生産
性に優れたロール状磁石が得られ、かつ高耐熱特性を有
してマグネットロールとして組立て後のスリーブ表面の
特殊処理が可能な複合樹脂マグネット材料として、分子
鎖中にポリエーテル基を有するブロックアミド樹脂を母
材樹脂として用いるものである。

【００２０】上記構成によれば、従来の複合樹脂マグネ
ット材料とは異なり、高耐熱特性に優れたマグネットロ
ールを生産性に優れた製造工法により、安価に製造する
ことを可能とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
強磁性体粉末材料と高分子化合物材料を主体とする混合
物を、配向用磁界を発生する複数の配向磁石を配置した
金型内に金属製シャフトを設置して溶融射出し、成形体
の外周面に複数の磁極を有するマグネットロールを製造
する方法において、高分子化合物材料として分子鎖中に
ポリエーテル基を有するブロックアミド樹脂を用いたこ
とにより、金属シャフトをインサート成形する生産性に
優れた工法で、高耐熱特性に優れたマグネットロールを
提供できるものである。

【００２２】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の強磁性体粉末材料と高分子化合物材料を主体と
する混合物に脂肪酸アミン重縮合物を１重量％以下含有
させることにより、成形時の流動性を向上させ、配向磁
気特性の直線性を安定化させるものである。

【００２３】本発明の請求項３記載の発明は、請求項１
に記載の強磁性体粉末材料を８０〜９５重量％含有する
ことによって、マグネットロールとしてより特性の向上
が図れるものである。

【００２４】本発明の請求項４記載の発明は、請求項１
に記載のマグネットロールを製造するに際し、インサー
トする金属製シャフトの端部に円錐形状アタッチメント
を取付けてリングゲートを構成した金型を用いることに
よって、インサートされる金属製シャフトの偏心を防止
し、磁気特性の直線性を工法面から確保するものであ
る。

【００２５】次に、本発明の実施の形態の説明に先立
ち、本発明の一般的な製造工法について説明する。

【００２６】成形に使用される強磁性体粉末材料と高分
子化合物材料を主体とする混合物は、分子鎖中にポリエ
ーテル基を有するブロックアミド樹脂を母材として、バ
リウムフェライト、ストロンチュウムフェライト等のハ
ードフェライト粉末や、希土類系磁性粉体をチタニュウ
ムあるいはシラン等のカップリング剤で表面処理をし、
８０〜９５重量％の含有率で、混練したものが用いられ
る。

【００２７】このような製造工法によって、生産される
現像用マグネットロールは要求される個別の磁極毎に最
適な特性を付与するために、成形金型キャビティの周囲
に配向用磁石が配置されその磁力強度や、配向用磁石間
の位置関係は、製品毎に要求される着磁パターンに応じ
て最適内容に設計されることが重要である。

【００２８】以下、本発明のマグネットロールの一実施
の形態について図１〜図４により説明する。

【００２９】図１は本発明のマグネットロールの磁場射
出成形に用いられる配向金型の断面図であり、図２は同
ゲート部周辺の断面図であり、図３はシャフトの中央部
の偏心状態を示すマグネットロールの断面図であり、図
４は同磁気特性を示すものである。

【００３０】図１によると、１はステンレス鋼からなる
非磁性体ベースであり、この非磁性体ベース１内のキャ
ビティ２の周辺には、得ようとするマグネットロールの
極数、極位置に対応して配向磁石３が配置されている。
配向磁石３は、永久磁石３ａを軟磁性体材料からなるフ
ロントヨーク３ｂとベースヨーク３ｃで一体化されて構
成されている。

【００３１】隣接する配向磁石３の間隔、いわゆる極間
角度θ１，θ２，θ３，θ４は製品仕様に対応して決定
され、永久磁石３ａの磁力強度、寸法およびフロントヨ
ーク３ｂの先端部寸法は製品仕様、特に磁力、半値幅に
よって設計されるが、永久磁石３ａは、Ｂｒが１０７０
０Ｇ、ＩＨＣが１０７００Ｏｅの希土類コバルト磁石を
用い、それぞれ、直径方向に着磁している。

【００３２】図２は本発明の金型のゲート部を示す断面
図であるが、例えば直径１７．４ｍｍのキャビティ部両
端にはシャフト端部設置部分が構成され、一端Ａにはノ
ズル口に連なるスプール、ランナーが連結されている
が、円錐形状アタッチメント４がシャフト６ａの一端に
挿入されリングゲートを構成しており、複合樹脂マグネ
ット材料はシャフト６ａの外周面を均等に射出成形され
る。

【００３３】射出成形には、（表１）に示す各種の母材
樹脂からなる複合樹脂マグネットロールの組成物をあら
かじめスーパーミキサーで混合した後、二軸混練押し出
し機を用いてペレット状態とし、鍍金された鉄製のシャ
フト６ａをインサートして金型内に円錐形状アタッチメ
ント４を装着してロール状磁石６を一体に成形した。

【００３４】

【表１】

【００３５】次に、以下の比較試験を行った。先ず、ロ
ール状磁石６のまま、１５０℃の乾燥炉に１時間放置す
る高温試験と、−３０℃〜室温〜６０℃・１０サイクル
のヒートショック試験を行い、外観形状の確認および表
面磁束密度をガウスメータにより測定を行った。

【００３６】測定はマグネットロールとして使用される
状態とするために、外径２０ｍｍのスリーブ内に組み込
み、ガウスメータのホール素子をそのスリーブの表面に
接触させて長手方向中央部（Ｃ）のピーク磁力と、端部
から２０ｍｍの位置（Ａ及びＢ）におけるピーク磁力を
測定して同軸特性の評価を行った。

【００３７】測定後のマグネットロールを１５０℃の乾
燥炉に１時間放置した後取り出して室温に２４時間放置
し、同様に磁気特性を測定して前後の変化量を求めると
ともに、ヒートショック後についても同様の測定を行っ
た。

【００３８】測定値はＮ＝１０の平均値で、試験前後の
差±１０以内は変化無しと判断されるレベルとした。

【００３９】以上の外観形状の確認結果を（表２）に、
表面磁束密度の測定結果を（表３）に示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】以上の結果から明らかなように、分子鎖中
にポリエーテル基を有するブロックアミド樹脂を母材樹
脂とした複合樹脂マグネット材料と金属製のシャフト６
ａを配向磁界が形成された金型中でインサート成形によ
って一体化してロール状磁石６とすることによって高耐
熱を有するマグネットロールを金属シャフトをインサー
ト成形という工法で安価に提供できるものである。

【００４３】また、強磁性体粉末材料と高分子化合物材
料を主体とする混合物に脂肪酸アミン重縮合物を添加す
ることにより成形時の流動性を向上させ、成形時の歪を
抑制して磁気特性の直線性を向上させるものである。

【００４４】また、リングゲートを用いたものにおいて
もシャフト６ａの偏心が抑制されるため、図３のような
シャフト６ａの偏心による図４に示す表面磁力のバラツ
キ（磁気特性の直線性）が抑制されるものである。

【００４５】なお、上記実施の形態は磁力特性、機械特
性等の幅広い製品要求特性に応じて最適組成が決められ
るべきものであり、詳細の組成比率は上記実施の形態だ
けに限定されるものではない。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明のマグネットロール
は、分子鎖中にポリエーテル基を有するブロックアミド
樹脂を母材とする複合樹脂マグネット材料組成物とする
ことで、高耐熱特性を有し良質な画像特性を実現する磁
気特性のマグネットロールを安価に提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のマグネットロールの製造
用金型の断面図

【図２】同マグネットロール製造用金型のゲート部の断
面図

【図３】同比較例の側断面図

【図４】同同軸磁気特性図

【図５】従来のマグネットロールの断面図

【図６】従来のマグネットロールの製造工程の説明図

【図７】従来の他のマグネットロールの斜視図

【図８】従来の他のマグネットロールを射出成形によっ
て形成する成形金型の断面図

【符号の説明】

１ 非磁性体ベース ２ キャビティ ３ 配向磁石 ４ 円錐形状アタッチメント ６ ロール状磁石 ６ａ シャフト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性体粉末材料と高分子化合物材料を
   主体とする混合物を、配向用磁界を発生する複数の配向
   磁石を配置した金型内に金属製シャフトを設置して溶融
   射出し、成形体の外周面に複数の磁極を形成するマグネ
   ットロールにおいて、高分子化合物材料として分子鎖中
   にポリエーテル基を有するブロックアミド樹脂を用いた
   マグネットロール。
2. 【請求項２】 強磁性体粉末材料と高分子化合物材料を
   主体とする混合物に脂肪酸アミン重縮合物を１重量％以
   下含有してなる請求項１記載のマグネットロール。
3. 【請求項３】 強磁性体粉末材料を８０〜９５重量％含
   む請求項１記載のマグネットロール。
4. 【請求項４】 インサートする金属製シャフトの端部に
   円錐形状アタッチメントを取付けてリングゲートを構成
   した金型を用いる請求項１記載のマグネットロールの製
   造方法。