(57)【要約】【課題】  強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を成型してなるマグネットピースを複数個張り合わせて成型したマグネットローラにおいて、マグネットピースの射出成形時に、成形品に反りや折れが発生したり、ヒートサイクル試験後にクラックが発生したりする。【解決手段】  樹脂磁石材料の樹脂バインダーとしてナイロン共重合体樹脂を用い、該ナイロン共重合体の相対粘度を１．６〜１．９とすることにより、反りがなく、実用的強度も得られ、ヒートサイクル後のクラックも防止できる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を成形したマグネットピースを複数個貼り合わせて形成したマグネットローラにおいて、前記樹脂バインダーとしてナイロン共重合体樹脂を用いることを特徴とするマグネットローラ。
【請求項２】
ナイロン共重合体樹脂の相対粘度が１．６〜１．９であることを特徴とする請求項１記載のマグネットローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に組み込まれるマグネットローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等における粉末トナーを用いた画像形成装置に組み込まれるマグネットローラは、次のように構成されているのが一般的である。
【０００３】
すなわち、（１）ポリアミド等の熱可塑性樹脂を１０〜２０重量％、フェライトが８０〜９０重量％の樹脂マグネット材で磁極ピースを成形する時、ランナー部を磁極ピース長手方向に設けて成形した後、これらをシャフトに複数個組み合わせて貼り合わせてマグネットローラを形成するものである。（特許文献１）（２）通常樹脂磁石材料で、樹脂注入ゲートを、短辺または短辺近くの長辺端面に有することにより、成形後のマグネットピースの変形や反りを防止するものである。（特許文献２）
【特許文献１】特開平１−１１５１１０
【特許文献２】特開平２−１６５１７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１は、成形後のマグネットピースが変形したり、反りが発生するため、軸方向あるいは周方向に均一にシャフト外周面へ密着させることができない場合があり、マグネットピースの剥がれやクラック等が発生する場合がある。
【０００５】
また、特許文献２は、樹脂注入ゲートを、短辺または短辺近くの長辺端面に設置することにより、成形後のマグネットピースの変形や反りを防止しているが、このようなゲート構造は金型が複雑になり、メンテナンスが頻繁に必要で、また金型も高価になってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のマグネットローラは、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を成形したマグネットピースを複数個貼り合わせて形成したマグネットローラにおいて、前記樹脂バインダーとしてナイロン共重合体樹脂を用いることにより、溶融樹脂磁石の流動性が向上し、成形タクトが短くなり、また成形されたマグネットピースに変形や反りがなく、また適度な硬さや弾力性を持つため、取り扱い性や接着性が向上し、クラックも発生しない。
【０００７】
また、本発明のマグネットローラは、マグネットピースに用いる樹脂バインダーとしてナイロン共重合体樹脂を用い、該樹脂の相対粘度を１．６〜１．９とすることにより、溶融樹脂磁石の流動性が向上し、成形タクトが短くなり、また成形されたマグネットピースに変形や反りがなく、また適度な硬さや弾力性を持つため、取り扱い性や接着性が向上し、クラックも発生しない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明（請求項１）により、成形されたマグネットピースは、変形や反りがなく、また適度な硬さや弾力性を持ち、クラックが防止できる。
本発明（請求項２）により、成形されたマグネットピースは、変形や反りがなく、また適度な硬さや弾力性を持ち、クラックが防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を成形したマグネットピースを複数個貼り合わせて形成したマグネットローラにおいて、前記樹脂バインダーとしてナイロン共重合体樹脂を用いることを特徴とするマグネットローラ。
【００１０】
従来、特許文献１や２のように、樹脂バインダーにポリアミド樹脂あるいは通常の熱可塑性樹脂を用いて、マグネットピースを成形し、該マグネットピースをシャフト外周面に貼り合わせてマグネットローラを形成している。
【００１１】
本発明では、例えば図１、図２、図３のような金型にてマグネットピースの磁性粒子を配向着磁し、マグネットピースを得て、該マグネットピースをシャフトの外周面に貼り合わせて、図４（斜視図）図５（断面図）のようなマグネットローラを得る。
【００１２】
ここで上記マグネットピースは、異方性フェライト磁性粉の５０重量％〜９５重量％と、樹脂バインダー（ナイロン共重合体樹脂）を５重量％〜５０重量％とからなる混合物を主体とし、必要に応じて、磁性粉の表面処理剤としてシラン系やチタネート系等のカップリング剤、流動性を良好にするポリスチレン系・フッ素系滑剤等、安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを添加し、混合分散し、溶融混練し、ペレット状に成形した後に、射出成形する。
【００１３】
成形時に印加する配向着磁磁場は、各磁極に要求される磁束密度仕様により適宜選択すればよい。また、要求磁気特性によっては成形時に配向着磁磁場を印加せず、成形後に着磁してもよい。
【００１４】
前記樹脂磁石材料を用いることにより、射出成形にて成形されたマグネットピースは、1)変形や反りがなく、2)適度な硬さ持つため、ロボットによるマグネットピースの金型からの自動取り出しが可能となり、3)適度な弾力性を持つため、取り扱い性や接着性が向上し、クラックも発生しない。
【００１５】
マグネットローラは、図１、図２、図３のような金型を用いて、注入口から溶融樹脂磁石を、電磁石あるいは永久磁石で、金型に配置した配向着磁用ヨークにより２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら注入し、磁性粒子を所望の方向に配向着磁し、硬化させ、マグネットピースが得られる。得られたマグネットピースは、射出成形により金型内で成形されるため、押出成形品よりも寸法精度が良好であるので、後加工が不要となり、低コストで高寸法精度のマグネットピースが得られる。また、射出成形の場合、溶融樹脂磁石の溶融粘度が押出成形等に比べはるかに低いので、磁性粒子の配向度が向上し、高磁気特性のマグネットピースが得られ、現像剤の搬送性が良好となり、また現像剤かぶりが防止でき高画質となる。
【００１６】
また、本発明は、樹脂バインダーとしてナイロン共重合体樹脂の相対粘度が１．６〜１．９のものを用いたマグネットピースである。ナイロン共重合体とは、２種類以上のナイロン単量体を構成単位とした重合体のことで、６−１２ナイロン、６−６６ナイロン、６−１２−６６ナイロン等があげられるが、これらに限定されるものでない。
【００１７】
本発明では、例えば図１、図２、図３のような金型にてマグネットピースの磁性粒子を配向着磁し、軸部と本体部を磁石材料で一体射出成形し、図４（斜視図）図５（断面図）のようなマグネットピースを得る。
【００１８】
ここで上記マグネットピースは、異方性フェライト磁性粉の５０重量％〜９５重量％と、樹脂バインダーを５重量％〜５０重量％とからなる混合物を主体とし、必要に応じて、磁性粉の表面処理剤としてシラン系やチタネート系等のカップリング剤、流動性を良好にするポリスチレン系・フッ素系滑剤等、安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを添加し、混合分散し、溶融混練し、ペレット状に成形した後に、射出成形する。
【００１９】
上記ナイロン共重合体の相対粘度は１．６〜１．９が好ましい。１．６未満では成形品の強度が低下し、１．９を超えると流動性が低下し成形性が悪化する。相対粘度はＪＩＳのＫ６９３３−１９９９にて測定した。
【００２０】
前記樹脂磁石材料を用いることにより、射出成形にて成形されたマグネットピースは、1)変形や反りがなく、2)適度な硬さ持つため、ロボットによるマグネットピースの金型からの自動取り出しが可能となり、3)適度な弾力性を持つため、取り扱い性や接着性が向上し、クラック（ヒートサイクルテスト後も含め）も発生しない。
【００２１】
成形時に印加する配向着磁磁場は、各磁極に要求される磁束密度仕様により適宜選択すればよい。また、要求磁気特性によっては成形時に配向着磁磁場を印加せず、成形後に着磁してもよい。
【００２２】
マグネットピースは、図１、図２、図３のような金型を用いて、注入口から溶融樹脂磁石を、電磁石あるいは永久磁石で、金型に配置した配向着磁用ヨークにより２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら注入し、磁性粒子を所望の方向に配向着磁し、硬化させ、マグネットピースが得られる。得られたマグネットピースは、射出成形により金型内で成形されるため、押出成形品よりも寸法精度が良好であるので、後加工が不要となり、低コストで高寸法精度のマグネットピースが得られる。また、射出成形の場合、溶融樹脂磁石の溶融粘度が押出成形等に比べはるかに低いので、磁性粒子の配向度が向上し、高磁気特性のマグネットピースが得られ、現像剤の搬送性が良好となり、また現像剤かぶりが防止でき高画質となる。
【００２３】
ここで、磁性粉としては、ＭＯ・ｎＦｅ2Ｏ3（ｎは自然数）で代表される化学式を持つ異方性フェライト磁性粉などがあげられる。式中のＭとして、Ｓｒ、Ｂａまたは鉛などの１種または２種以上が適宜選択して用いられる。
【００２４】
マグネットピースの主な樹脂バインダーとしては、６−１２ナイロン、６−６６ナイロン、６−１２−６６等のナイロン共重合体樹脂などが挙げられるが、コストや成形性から６−１２ナイロン共重合体が好適である。
【００２５】
また、要求される磁束密度により、磁性粉として、異方性フェライト磁性粉、等方性フェライト磁性粉、異方性希土類磁性粉（例えばＳｍＦｅＮ系）、等方性希土類磁性粉（例えばＮｅＦｅＢ系）を単独または２種類以上を混合して使用しても良い。
上記に示した単独磁性粉あるいは混合磁性粉の含有率が５０重量％未満では、磁性粉不足により、マグネットピースの磁気特性が低下して所望の磁力が得られにくくなり、またそれらの含有率が９５重量％を超えると、バインダー不足となり成形性が損なわれるおそれがある。
【００２６】
また、本明細書においては、５極構成のマグネットロールを図示しているが、本発明は５極マグネットロールのみに限定されない。すなわち、所望の磁束密度と磁界分布により、マグネットピースの数量を選択し、磁極数や磁極位置も適宜設定すればよい。
さらに、成形と同時に磁場を印加する場合、成形物の脱型性の向上や、成形物のマグカス等のゴミ付着防止やマグネットピースの取り扱い性を容易にするために、成形後金型内あるいは金型外で一旦脱磁し、その後着磁してもよい。
【実施例】
【００２７】
以下に本発明を実施例および比較例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２８】
（実施例１）
図５のマグネットピース材料として、樹脂バインダーの相対粘度が１．６である６−１２共重合体ナイロン（宇部興産製Ｐ７１１５Ｕをベースに相対粘度を１．６に調整）１０重量％（可塑剤、安定剤、滑剤等含む）とし、磁性粉として異方性ストロンチウムフェライト磁性粉（ＳｒＯ・６Ｆｅ2Ｏ3）を９０重量％とし、これらを混合し、溶融混練し、ペレット状に成形し、このペレットを溶融状態にし、図１（Ｎ１極）、図２（Ｎ２極、Ｎ３極）、図３（Ｓ１極およびＳ２極）の各金型を用いて、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら溶融樹脂磁石の磁性粒子を配向着磁し、図５に示すマグネットピースを射出成形した。成形されたマグネットピースをシャフト外周面に貼り合わせてマグネットローラを形成した。
【００２９】
マグネットローラ本体部（マグネット部）の外径はφ１３．６、マグネット本体部の長さは３２０ｍｍ、シャフトの外径はφ６で、材質はＳＵＭ２２を使用した。
形成されたマグネットローラの両端軸部を支持し、マグネットローラを回転させながら、マグネットローラの中心から８ｍｍ離れた位置（スリーブ上）にプローブ（磁束密度センサー）をセットし、ガウスメータにてマグネットローラの周方向磁束密度パターンを測定した。
【００３０】
マグネットピースの抗折強度は万能試験機（島津製作所製ＡＧＳ−Ｈ  ５ｋＮ）で図６のようにマグネットピースを固定治具に固定し矢印の方向へ加圧治具を５０ｍｍ／ｍｉｎのスピードで加圧し、抗折強度と折れるまでのたわみ量を測定した。
マグネットピースの反り量は、図７のように、マグネットピースの定盤の上に乗せ、定盤との隙間の最大値を反り量とした。
【００３１】
さらに、シャフトの外周面に各マグネットピースを貼り合わせてマグネットローラとした状態で、ヒートサイクルテスト（条件：−４０℃×３ｈｒ⇔７０℃×３ｈｒを４０サイクル）を行った後、マグネットローラ本体部（マグネットピース）のクラックの有無を観察した。
測定結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例２）
樹脂バインダーとして相対粘度が１．９である６−１２共重合体ナイロン（宇部興産製Ｐ７１１５Ｕをベースに相対粘度を１．９に調整）１０重量％（可塑剤、安定剤、滑剤等含む）とする以外は実施例１と同様に行った。
【００３３】
（実施例３）
樹脂バインダーとして相対粘度が１．６である６−６６共重合体ナイロン（宇部興産製５０１３Ｂをベースに相対粘度を１．６に調整）１０重量％（可塑剤、安定剤、滑剤等含む）とする以外は実施例１と同様に行った。
【００３４】
（実施例４）
樹脂バインダーとして相対粘度が１．９である６−６６共重合体ナイロン（宇部興産製５０１３Ｂをベースに相対粘度を１．９に調整）１０重量％（可塑剤、安定剤、滑剤等含む）とする以外は実施例１と同様に行った。
【００３５】
（比較例１）
樹脂バインダーとしてナイロン６（宇部興産製１０１３Ｂ）１０重量％（可塑剤、安定剤、滑剤等含む）とする以外は実施例１と同様に行った。
【００３６】
（比較例２）
樹脂バインダーとしてナイロン１２（宇部興産製３０１４Ｕ）１０重量％（可塑剤、安定剤、滑剤等含む）とする以外は実施例１と同様に行った。
【００３７】
（比較例３）
樹脂バインダーとして相対粘度が１．５である６−１２共重合体ナイロン（宇部興産製Ｐ７１１５Ｕをベースに相対粘度を１．５に調整）１０重量％（可塑剤、安定剤、滑剤等含む）とする以外は実施例１と同様に行った。
【００３８】
（比較例４）
樹脂バインダーとして相対粘度が２．０である６−１２共重合体ナイロン（宇部興産製Ｐ７１１５Ｕをベースに相対粘度を２．０に調整）１０重量％（可塑剤、安定剤、滑剤等含む）とする以外は実施例１と同様に行った。
【００３９】
（比較例５）
樹脂バインダーとして相対粘度が１．５である６−６６共重合体ナイロン（宇部興産製５０１３Ｂをベースに相対粘度を１．５に調整）１０重量％（可塑剤、安定剤、滑剤等含む）とする以外は実施例１と同様に行った。
【００４０】
（比較例６）
樹脂バインダーとして相対粘度が２．０である６−６６共重合体ナイロン（宇部興産製５０１３Ｂをベースに相対粘度を２．０に調整）１０重量％（可塑剤、安定剤、滑剤等含む）とする以外は実施例１と同様に行った。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
実施例１と比較例１、２を比べると、実施例１の成形品（マグネットピース）は反り量が小さく、抗折強度は実用的に問題なく（４０ｋｇ以上あれば取り扱い性・脱型性には問題ない）、マグネットピースが折れるまでのたわみ量がやや大きいことから、弾力性があることがわかる。また、実施例１は、ヒートサイクル後のクラックも発生しないことがわかる。
【００４３】
実施例１と比較例３を比べると、実施例１は抗折強度（４０ｋｇ以上ある）が高いことがわかる。
【００４４】
実施例２と比較例４を比べると、実施例２の反り量が小さいことがわかる。
【００４５】
実施例３と比較例５を比べると、実施例３は抗折強度（４０ｋｇ以上ある）が高いことがわかる。
【００４６】
実施例４と比較例６を比べると、実施例４の反り量が小さいことがわかる。
以上より、樹脂バインダーとしてのナイロン共重合体の相対粘度は１．６〜１．９が適切であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】マグネットピースの成形用金型
【図２】マグネットピースの成形用金型
【図３】マグネットピースの成形用金型
【図４】本発明のマグネットローラの斜視図
【図５】本発明のマグネットローラの断面図
【図６】マグネットピースの抗折強度の測定を説明する図
【図７】マグネットピースの反り量の測定を説明する図
【符号の説明】
【００４８】
１    マグネットピース
２    磁性粒子の配向着磁方向
３    電磁石あるいは永久磁石
４    ヨーク
５    ヨーク
６    マグネットピース
７    マグネットピース
８    軸部
９    マグネットローラ本体部
１０  磁束密度ピーク位置
１１  磁束密度パターン
１２  スリーブ
１３  軸（シャフト）
１４  マグネットローラ中心点
１５  マグネットピース固定治具
１６  マグネットピース
１７  加圧治具
１８  ベース台
１９  マグネットピース反り量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006030822.tif 000008
【図６】
2006030822.tif 000009
【図７】
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