(57)【要約】【課題】  マグネットピースの射出成形において、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】  強磁性体粉末と高分子化合物材料を主体とする混合物を溶融し、キャピティ内へ注入して成形したマグネットピースを一つ以上用いて成形したマグネットローラーにおいて、該高分子化合物材料のメルトインデックスが１０〜１５ｇ／ｍｉｎであるポリアミドエラストマー樹脂を用いることにより、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】
強磁性体粉末材料と高分子化合物材料を主体とする混合物を溶融し、キャビティ内へ注入して成形したマグネットピースをひとつ以上用いて形成されたマグネットローラにおいて、該高分子化合物材料がポリアミドエラストマー樹脂であり、かつ、該ポリアミドエラストマーのメルトインデックスが１０〜１５ｇ／１０ｍｉｎであることを特徴とするマグネットローラ。
【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）押出成形すると同時に磁化容易軸を特定方向に配向して得る複数のマグネットピースをシャフトに固定し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）断面形状が扇形で円弧中央部から他の三辺へのフェライト粉の磁化容易軸を配向させて磁化させたマグネットピースを射出成形した後、シャフトに複数個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２）
【特許文献１】特開昭５９−１４３１７１
【特許文献２】特開昭６２−２８２４２３
【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が示すように、樹脂磁石材料に磁場を印加しながら連続的に押出成形を行い、マグネットピースを得、該マグネットピースをシャフト上に貼り合わせるというもので、成形品の成形寸法バラツキが大きく、成形品の強度が弱く、また磁気特性もやや低くなる場合がある。
【０００５】
また、特許文献２が示すように、マグネットピース材料として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用い、該高分子化合物材料にポリアミド樹脂を用いているため、可とう性がほとんどなく、反りが発生し、シャフトの外周面に貼りづらい場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、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溶融し、キャビティ内へ注入して成形したマグネットピースをひとつ以上用いて形成されたマグネットローラにおいて、該高分子化合物材料がポリアミドエラストマー樹脂であり、かつ、該ポリアミドエラストマーのメルトインデックスが１０〜１５ｇ／１０ｍｉｎである樹脂を用いることにより、成形品の強度は強くなり、金型からの取り出し時に折れが発生せず、溶融樹脂磁石の流動性が良くなることから長手方向の磁気特性が均一となり、かつ可とう性を有するため反りがなくなりシャフトの外周面に接着しやすくなり、寸法精度が良くなり、高磁気特性のマグネットピースが得られる。該マグネットピースをシャフトの外周面に貼り合わせることにより、寸法精度が高く、長手方向の磁気特性が均一となりかつ高磁気特性のマグネットローラが得られる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明（請求項１）により、溶融樹脂磁石の流動性が良くなり、射出成形にて成形されたマグネットピースは、可とう性を有し、反りがないためシャフトの外周面に接着しやすく、寸法精度が良く、長手方向の磁束密度が均一となりかつ高磁気特性が得られ、該マグネットピースをシャフトの外周面に貼り合わせることにより、寸法精度が良く、長手方向の磁気特性が均一となりかつ高磁気特性のマグネットローラが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、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溶融し、キャビティ内へ注入して成形したマグネットピースをひとつ以上用いて形成されたマグネットローラにおいて、該高分子化合物材料がポリアミドエラストマー樹脂であり、かつ、該ポリアミドエラストマーのメルトインデックスが１０〜１５ｇ／１０ｍｉｎであることを特徴とするマグネットローラである。
【０００９】
従来のマグネットローラは、特許文献１のように、樹脂磁石材料に磁場を印加しながら連続的に押出成形を行い、マグネットピースを得、該マグネットピースをシャフト上に貼り合わせるというもので、成形品の成形寸法バラツキが大きく、成形品の強度が弱く、また射出成形品に比べ磁気特性もやや低くなる場合がある。
【００１０】
また、特許文献２のように樹脂バインダーとしてポリアミド樹脂を用いて射出成形した場合、成形されたマグネットピースは、可とう性がほとんどなく、反りやねじれが発生し、シャフトの外周面に貼り難く、また接着後も剥離し易い。
【００１１】
本発明では、例えばＮ１極は、図１のように、マグネットピースの磁性粒子を側面および底面から外周面の一部へ収束させるように配向（以下極異方配向と呼ぶ）させることにより高磁束密度が得られ、また、Ｎ２極およびＮ３極のように、マグネットピースのラジアル方向中心線９に対し、磁性粒子をθ１＝２０°≧５°およびθ２＝２５°≧５°のように傾けることにより、Ｎ２極およびＮ３極の磁束密度パターンが、磁束密度ピーク位置に対して非対称パターン（複雑なパターンが可能となる）のものが得られる。
【００１２】
ここで、θ１やθ２が５°未満の場合は、θ１やθ２が０°とほぼ同じで、磁性粒子を傾斜させた効果が現れない。更に、Ｓ１極およびＳ２極は、マグネットピースのラジアル方向中心線９に対し、磁性粒子を平行に配向させた。
【００１３】
該Ｎ１極マグネットピース１は、図２のような磁気回路をもつ金型を用いて、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１１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、該Ｎ１極マグネットピースが得られる。
【００１４】
Ｎ２極およびＮ３極のマグネットピースは、図３のａ、ｂのような磁気回路をもつ射出用金型を用いて、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、該Ｎ２極およびＮ３極マグネットピースが得られる。
【００１５】
Ｓ１極およびＳ２極のマグネットピースは、図４のａ、ｂのような磁気回路をもつ射出用金型を用いて、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、
上記で得られたマグネットピース（５極分）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り、更にマグネットピースがポリアミド樹脂磁石より可とう性があるため、反りや曲がりがなく、シアノアクリレート系瞬間接着剤等でシャフトへの接着が容易で、シャフトに貼り合わせた後マグネット外周寸法をそろえるための外周切削や、長さ方向の高精度の切断、等の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る。
【００１６】
図５のように、これらの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することにより、軸方向の磁束密度や磁極位置のバラツキが小さくなり、また高磁束密度が得られるため、現像剤の搬送性が安定し、現像剤かぶりも防止でき、高画質が得られる。
【００１７】
ポリアミドエラストマー樹脂のメルトインデックスが１０ｇ／１０ｍｉｎ未満の場合は、溶融樹脂磁石の流動性が低下し、充填不足が発生し、成形不能になる場合があり、１５ｇ／１０ｍｉｎを超える場合は、ポリアミドエラストマー樹脂が分解し成形不能になる場合がある。
【００１８】
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、樹脂バインダーの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、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】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
また、樹脂バインダーとしては、メルトインデックスが１０〜１５ｇ／１０ｍｉｎのポリアミドエラストマー樹脂を用い、１種メルトインデックスのものを使用してもよく、２種類以上のメルトインデックスが異なるポリアミドエラストマー樹脂混合した（混合した樹脂のメルトインデックスが１０〜１５ｇ／１０ｍｉｎ）ものを用いてもよい。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
上記成形方法で得た各マグネットピースを図１のようにシャフトの外周面に貼り合わせることにより、Ｎ１極は１０５ｍＴという高磁力を達成し、Ｎ２極およびＮ３極は、磁束密度ピーク位置に対し、非対称な磁束密度パターンが得られ、現像剤の搬送性、現像剤規制ブレードの通過性、現像剤の剥離性が向上し、良好な画質が得られることがある。
【００２５】
また、当該マグネットピースの樹脂磁石材料のバインダー樹脂をポリアミドエラストマー樹脂あり、かつ、該ポリアミドエラストマーのメルトインデックスが１０〜１５ｇ／１０ｍｉｎである樹脂にすることにより、押出成形品より寸法精度が向上し、ポリアミド樹脂磁石の射出成形品よりも軟らかくかつ軟質塩ビ系樹脂磁石の押出成形品、エチレンエチルアクリレート樹脂磁石の射出成形品よりも硬く半硬質的な硬さを持ち、脆さ、粘り、弾力性も良好となる。
【００２６】
更に、射出成形マグネットピースにおいて、当該マグネットピースの樹脂磁石材料のバインダー樹脂をポリアミドエラストマー樹脂あり、かつ、該ポリアミドエラストマーのメルトインデックスが１０〜１５ｇ／１０ｍｉｎである樹脂にすることにより、磁気特性が向上するとともに射出成形品の寸法精度が向上し、また、半硬質的な硬さを持つため、反りやクラックの心配がなく、シャフトに貼り付けるのも容易となる。そして、高磁束密度得られることにより、現像剤かぶりが減少、防止できることがある。
【００２７】
尚、本発明に用いるマグネットピースは、すべてが同じ材質（バインダー、磁性粉等）である必要はないので、異種のマグネットピースを任意に組み合わせ、磁気特性の合わせ込み、低コスト化を図ってもよい。
【００２８】
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】
【００２９】
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。
【００３０】
（実施例１）
図５のマグネットピース材料として、樹脂バインダーのメルトインデックス（ＡＳＴＭ
Ｄ１２３８  １９０℃  ２１６０ｇ）が１０ｇ／１０ｍｉｎであるポリアミドエラストマー（    宇部興産製９０５５Ｘ１）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。
【００３１】
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。
【００３２】
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および各磁極ピーク値の位置で長手方向磁束密度を測定した。（測定結果の表１には、主極のピーク磁束密度と主極の長手方向磁束密度の最大値と最小値との差を示した）
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
測定結果を表１に示す。
【００３６】
（実施例２）
樹脂バインダーとして樹脂バインダーのメルトインデックス（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８
１９０℃  ２１６０ｇ）が１５ｇ／１０ｍｉｎであるポリアミドエラストマー（宇部興産
製９０４４Ｘ２）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】
（実施例３）
樹脂バインダーとして樹脂バインダーのメルトインデックス（ＡＳＴＤ１２３８  １９
０℃  ２１６０ｇ）が１２ｇ／１０ｍｉｎであるポリアミドエラストマー（宇部興産製９
０５５Ｘ１と９０４４Ｘ２をベースにメルトインデックスを１２ｇ／１０ｍｉｎ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】
（実施例４）
樹脂バインダーとして樹脂バインダーのメルトインデックス（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８
１９０℃  ２１６０ｇ）が１４ｇ／１０ｍｉｎであるポリアミドエラストマー（宇部興産
製９０５５Ｘ１と９０４４Ｘ２をベースにメルトインデックスを１４ｇ／１０ｍｉｎ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。
【００４０】
（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。
【００４１】
（比較例３）
樹脂バインダーとしてエチレンエチルアクリレート樹脂（日本ユニカー製ＮＵＣ−６５７０）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。
【００４２】
（比較例４）
樹脂バインダーとして樹脂バインダーのメルトインデックス（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８
１９０℃  ２１６０ｇ）が８ｇ／１０ｍｉｎであるポリアミドエラストマー（宇部興産製
９０５５Ｘ２）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。
【００４３】
（比較例５）
樹脂バインダーとして樹脂バインダーのメルトインデックス（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８
１９０℃  ２１６０ｇ）が６ｇ／１０ｍｉｎであるポリアミドエラストマー（宇部興産９
９０６３Ｘ１）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。
【００４４】
（比較例６）
樹脂バインダーとして樹脂バインダーのメルトインデックス（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８
１９０℃  ２１６０ｇ）が２０ｇ／１０ｍｉｎであるポリアミドエラストマー（ダイセル
デグサ製Ｅ４０−Ｓ１）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。
【００４５】
（比較例７）
樹脂バインダーとして樹脂バインダーのメルトインデックス（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８
１９０℃  ２１６０ｇ）が１７ｇ／１０ｍｉｎであるポリアミドエラストマー（宇部興産
製９０４４Ｘ２とダイセルデグサ製Ｅ４０−Ｓ１をベースにメルトインデックスを１７
ｇ／１０ｍｉｎ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。
【００４６】
【表１】
2006059965.tif 000003
【００４７】
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（１０ｋｇ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。
【００４８】
実施例１と比較例３を比べると、実施例１は抗折強度が高く、成形時に折れが発生しなく成形に問題無いことが分かる。
【００４９】
実施例１と比較例４を比べると、実施例１は溶融樹脂磁石の流動性は高く成形に問題無いことが分かる。
【００５０】
実施例２と比較例５を比べると、実施例２は溶融樹脂磁石の流動性は高く成形に問題無いことが分かる。
【００５１】
実施例３と比較例６を比べると、実施例３は溶融樹脂磁石の熱安定が良く劣化せずに成形できることが分かる。
【００５２】
実施例４と比較例７を比べると、実施例４は溶融樹脂磁石の熱安定が良く劣化せずに成形できることが分かる。
【００５３】
以上より、樹脂バインダーとしてのポリアミドエラストマー樹脂のメルトインデックスが１０〜１５ｇ／１０ｍｉｎが適切であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【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】
【００５５】
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】
2006059965.tif 000008
【図６】
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【図７】
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