(57)【要約】【課題】 高磁力化が求められるマグロール用樹脂複合材料に使用される磁性粉末として、高い磁気特性を示す異方性ＮｄＦｅＢ系磁製粉末を単体で使用した場合には、その樹脂複合材料を使用して得られるマグロールの表面磁力波形は直線性が著しく悪く、そのリップル特性が非常に悪いものであった。【解決手段】マグロール用樹脂複合材料に使用される磁性粉末として、異方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末と等方性ＮｄＦｅＢ系磁性材料を組み合わせて使用すると、異方性ＮｄＦｅＢのみを含む樹脂複合材料を使用した場合に比較して、リップル特性が大幅に改善された高特性のマグロール用成型品を得ることの出来るものである。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮｄＦｅＢ系磁性粉末と熱可塑性樹脂からなるマグロール用樹脂複合材料において、ＮｄＦｅＢ系磁性粉末が異方性ＮｄＦｅＢと等方性ＮｄＦｅＢからなることが特徴のマグロール用樹脂複合材料。
【請求項２】
ＮｄＦｅＢ系磁性粉末に含まれる等方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末の比率が２〜９８重量％であることが特徴の請求項１記載のマグロール用樹脂複合材料。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のマグロール用樹脂複合材料を用いて製造されたことが特徴のマグロール用成型品。
【請求項４】
少なくとも異方性ＮｄＦｅＢと等方性ＮｄＦｅＢとバインダ樹脂からなる樹脂複合材料を用いて成型されたマグロール用成型品であって、測定ギャップ１ｍｍにおいて測定されたリップル値が１．０ｍＴ以下であることが特徴のマグロール用成型品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に装着されるマグロール用樹脂複合材料および、それを用いたマグロール用成型品に関するものである。        
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタなどの電子写真方式を用いた画像機器に対する高画質化のニーズは強くなっており、それに対応して使用されるマグロールの表面磁束密度もより高いものが求められるようになってきている。こうした背景から、使用される樹脂複合材料の磁気特性にも高特性化が求められている。
【０００３】
このような要望に対して、希土類系の磁性粉末を含む樹脂複合材料を用いて製造された、１本もしくは複数本の成型品が組み合わせられたマグロールが提案されている。例えば、等方性希土類磁性粉末を含んだ樹脂複合材料を使用したマグロールが提案されている。(例えば、特許文献1)
【０００４】
さらにできるだけ高磁力を得るために、３０ＭＧＯｅ以上の高い最大エネルギー積を示す異方性ＮｄＦｅＢ系、異方性ＳｍＦｅＮ系磁性粉末を含む樹脂複合材料を使用したマグロールも提案されている。（特許文献２）
【０００５】
ここで、異方性ＳｍＦｅＮ系磁性粉末は高い磁気特性を発現させるために、平均粒径が４〜５μｍにまで微粉砕する必要がある。したがってその比表面積が非常に大きいため、バインダ樹脂と複合化した際に得られる樹脂複合材料の流動性が低くなりやすい傾向がある。一方異方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末は、そのような必要が無いために、その平均粒径が約１００μｍ程度と非常に大きいままでも利用可能であり、バインダ樹脂と複合化した際に高い流動性が得られやすいという特徴がある。
【０００６】
異方性ＮｄＦｅＢや異方性ＳｍＦｅＮなどの異方性磁性粉末は、成型工程において外部より印加された磁場によって含まれる磁性粉末の磁力線の向きをそろえる、磁場配向が必要である。その際に樹脂複合材料の流動性が高いことは、より高い特性を得るために有利である。流動性が不十分な樹脂複合材料では、磁場配向において樹脂複合材料が本来持っている能力を十分に引き出すことができず、磁力不足を引き起こしたり、リップル不良と呼ばれる、部分的に磁力が不均一になったりする現象による品質上の不具合につながりやすくなってしまう。こうした観点から異方性ＮｄＦｅＢ系樹脂複合材料は、ＳｍＦｅＮ系のマグロールよりも高磁力化、小径化などの可能性が高いことが期待される。
【０００７】
また、使用される磁性粉末を２種以上組み合わせた樹脂複合材料を使用したマグロールに関する技術も開示されている。（例えば、特許文献３）この中では異方性フェライトと等方性ＮｄＦｅＢを組み合わせて使用した樹脂複合材料について開示されており、この文献においては高磁力と低コストを両立させるための手段として高磁力で高価な等方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末と低磁力で廉価なフェライト系磁性粉末を組み合わせているに過ぎずない。この場合には使用される磁性粉末がフェライトと等方性ＮｄＦｅＢであり、そもそもそれぞれ単独で使用されたとしても磁力波形の乱れが非常に小さいという事情から、磁力波形を改善するという本願の課題に関して考慮する必要がなく、当然にそのような効果に関してなんら示唆するような記載も見られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３１３２０５
【特許文献２】特開２００２−１０８１０３
【特許文献３】特開２０００−２９８４００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
複写機等においては、マグロール長手方向の磁力波形における磁気リップルが小さいことは、均質な画像を得るために求められる最も重要な品質の一つである。
【００１０】
異方性ＳｍＦｅＮ系磁性粉末のみを含む樹脂複合材料を使用したマグロールの磁力波形は、図１に示すように非常に滑らかであるが、一方異方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末のみを含む樹脂複合材料を使用したマグロールでは、図２に示すようにその磁力波形の平滑性が悪く、つまり磁力に山谷があり、品質的に大きな課題となっていた。磁力波形の平滑性はリップル特性と呼ばれ、例えば数１に示される数式で算出される各位置における磁力リップルの最大値で評価される。
【００１１】
【数１】
2011112837.tif 000002
【００１２】
ここで、Ｘｎ＋１、Ｘｎはそれぞれ直線上の測定位置ｎ、ｎ＋１ｍｍ（ｎは整数）における磁束密度であり、位置ｎにおける磁力リップル値Ｒｎは、その位置における磁束密度とその位置から１ｍｍ先の測定点における磁束密度との差異の絶対値であり、成型品の測定範囲におけるＲｎの最大値で定義される。例えば直径１０ｍｍのマグロール成型品の表面からの距離１．０ｍｍで測定されるリップル値は１．０ｍＴ以下であることが求められる。例えばＳｍＦｅＮ系樹脂複合材料を用いたマグロールでは、が約０．３ｍＴ程度であるのに対して、異方性ＮｄＦｅＢ系樹脂複合材料を用いたマグロールでは１．５ｍＴ以上であり、これが品質上の大きな課題となっている。
【００１３】
本発明は、上述した異方性ＮｄＦｅＢ系樹脂複合材料における課題を解決し、リップル特性に優れたマグロール用樹脂複合材料及びそれを用いたマグロール用成型体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、本発明のマグロール用樹脂複合材料は異方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末と等方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末とを組み合わせて使用したものである。
【００１５】
より具体的には第一の発明として、ＮｄＦｅＢ系磁性粉末と熱可塑性樹脂からなるマグロール用樹脂複合材料において、ＮｄＦｅＢ系磁性粉末が異方性ＮｄＦｅＢと等方性ＮｄＦｅＢを組み合わせたことが特徴のマグロール用樹脂複合材料である。
【００１６】
さらに第二の発明として、ＮｄＦｅＢ系磁性粉末に含まれる等方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末の比率が２〜９９重量％であることが特徴の第一の発明に記載されたマグロール用樹脂複合材料である。
【００１７】
さらに第三の発明として、第一の発明または第二の発明に記載された発明のマグロール用樹脂複合材料を用いて製造されたことが特徴のマグロールである。
【００１８】
さらに第四の発明として、使用されるＮｄＦｅＢ系磁性粉末が異方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末と等方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末を組み合わせたものである樹脂複合材料を使用して得られた成型品であり、測定ギャップ１ｍｍにおいて測定されたリップル値が１．０ｍＴ以下であることが特徴のマグロール用成型品である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のマグローラ用樹脂複合材料を用いることにより、成型品長手方向の磁力バラツキが低減され、リップル特性の良いマグロール用成型品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】磁性粉末として異方性ＳｍＦｅＮのみを含む樹脂複合材料を使用して得られたマグロール用成型品の表面磁力波形である。
【００２１】
【図２】比較例１の樹脂複合材料を使用して得られたマグロール用成型品の表面磁力波形である。
【００２２】
【図３】実施例２の樹脂複合材料を使用して得られたマグロール用成型品の表面磁力波形である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましいしい実施の形態について説明する。
【００２４】
本発明における異方性ＮｄＦｅＢは特に限定は無く、主にＮｄ、Ｆｅ、Ｂの元素からなり、磁気異方性を示す磁製粉末であれば良い。また、磁性粉末の製法に関しても特に限定は無いが、例えばＨＤＤＲ法、ｄ−ＨＤＤＲ法、温間押し出し法などで製造された異方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末などが例示される。
【００２５】
また、本発明における等方性ＮｄＦｅＢに関しても特に限定は無く、主にＮｄ、Ｆｅ、Ｂの元素からなり、磁気異方性を示さないＮｄＦｅＢ系の磁性粉末であればよく、例えばＮｄ２Ｆｅ１４Ｂなどが挙げられる。またＦｅの一部を例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどの各種遷移金属で置換されたものや、Ｎｄの一部を例えば、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ各種希土類元素で置換されたものでも良い。ソフト磁性相とハード磁性相からなる磁気交換スプリング磁石なども採用できる。また、磁性粉末の製法に関しては、メルトスピン法やストリップキャスト法などが挙げられる。
【００２６】
本発明における、樹脂複合材料へ配合される異方性ＮｄＦｅＢと等方性ＮｄＦｅＢの比率は、樹脂複合材料へ配合する磁性粉末の合計に対する等方性ＮｄＦｅＢの比率(以下、「等方性ＮｄＦｅＢ配合比」という)が１重量％以上であれば、異方性ＮｄＦｅＢのみを使用した場合に比べてリップル特性を約１／２のレベルにまで改善する効果が見られる。さらに等方性ＮｄＦｅＢ配合比が２重量％以上であると、リップル特性が１．０mＴ以下となり実用性が高くなるため好ましい。さらに等方性ＮｄＦｅＢ配合比が２重量％以上であれば、リップル特性が０．５mＴ以下となり、実用性がさらに高くなるため好ましい。
【００２７】
一方、本発明の趣旨が従来の等方性ＮｄＦｅＢのみ磁性粉末として使用したマグロールに比べて磁気特性の高いマグロールの実現という点であることから考えると、等方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末のみを含む樹脂複合材料に相当する、つまり等方性ＮｄＦｅＢ配合比が１００重量％の場合は適当でないと考えられる。従って等方性ＮｄＦｅＢ配合比は９９％以下であることが好ましい。
【００２８】
例えばバインダ樹脂としてＰＡ１２を選択した場合には、得られる樹脂複合材料の流動性や加工性を考慮すると、磁性粉末のトータル充填率は９４〜９５ｗｔ％程度が実用的である。例えばこの範囲の磁性粉末のトータル充填率であれば、等方性ＮｄＦｅＢ配合比が３０％以下の場合に、最大エネルギー積が１５ＭＧＯｅ以上を達成することが出来るため、好ましい。
【００２９】
例えば、磁性粉末のトータル充填率が９３．５重量％で、バインダがＰＡ１２で、等方性ＮｄＦｅＢ配合比１０重量％の場合では、成型加工性に優れ、リップル特性が非常に良く、最大エネルギー積が１７ＭＧＯｅを示す磁気特性の高い樹脂複合材料が得られるため、さらに好ましい。
【００３０】
また、マグロール用成型品は一般に細長い形状であり、射出成型や押し出し成型においては、長手方向の成型品の均一性が求められる。従って、等方性ＮｄＦｅＢ比率を出来るだけ低く設計することは使用される磁性粉末の平均磁気特性を高くすることになる。例えば得られる成型品に関して所定の磁気特性を実現しようとする際には、使用される樹脂複合材料の磁性粉末の充填率をより低く設計することができるため、結果的により成形性の良い樹脂複合材料が得られるため好ましい。
【００３１】
例えば、磁性粉の充填率が８９．２重量％で、バインダ樹脂がＰＡ１２で、等方性ＮｄＦｅＢ配合比が５重量％の場合では、成型加工性に優れ、リップル特性が非常に良く、最大エネルギー積が１１ＭＧＯｅを示す磁気特性の高いとした樹脂複合材料が得られる。
【００３２】
また、一般的な射出成型用に使用される等方性ＮｄＦｅＢのみを含む樹脂複合材料の場合には、実用的な加工性のある樹脂複合材料の最大エネルギー積は８〜９ＭＧＯｅ程度である。従って、これ以上の磁気特性を達成できる様に各磁性粉末のおよびバインダ樹脂の配合比率を選定することが実用上好ましい。これらの配合比率は等方性ＮｄＦｅＢ配合比と、磁性粉末のトータル充填率の設計によって決まるため、慎重に選定する必要がある。
【００３３】
本発明に使用される磁性粉末は必ずしも表面処理を必要とせず、そのままバインダ樹脂と複合化させても良いが、必要によっては各種表面処理をしてから使用しても良い。例えば、流動性や分散性向上の目的などでカップリング処理を行っても良い。また錆発生を低減するための防錆処理や、熱安定性向上のための安定化処理などを行っても良い。これらの表面処理は2種以上の表面処理を組み合わせても良い。
【００３４】
本発明の樹脂複合材料に使用されるバインダ樹脂に関しては、押し出し成型や射出成型などの成型加工が出来るような熱可塑性樹脂であれば良く、例えばポリアミド１２やポリアミド６などのポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂のほか、ポリアミド１２エラストマー、ポリオレフィンエラストマーなどが採用でき、これらの1種または2種以上を混合して使用しても良い。特に吸湿の少ないポリアミド１２は、本来錆に弱いＮｄＦｅＢの吸湿による錆発生を少なくできるため好ましい。またポリアミド１２エラストマーやＥＥＡ、ＥＶＡなどのポリオレフィン系エラストマーなどのエラストマー樹脂は、得られる成型品に柔軟性を持たせることが出来、成型品の後加工での取り扱い性に優れるために好ましい。
【００３５】
本発明の樹脂複合材料には、分散材、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、熱老化防止剤など各種添加剤を配合しても良い。
【実施例】
【００３６】
以下に実施例を示しながら発明の内容を説明するが、発明の内容は実施例の内容に限定されるものではない。
【００３７】
（樹脂複合材料の製造）
０．３重量％のアミノシランカップリング剤で表面処理された異方性ＮｄＦｅＢ粉末と、０．３重量％のアミノカップリング剤で表面処理された等方性ＮｄＦｅＢ粉末と、バインダ樹脂と添加剤を所定重量だけ計量し、これらを万能ミキサへ投入した後に均一混合した。得られた混合物を二軸押し出し機で混練押し出しを行い、ペレット状にカットして射出成型用樹脂複合材料を得た。二軸押し出し機のシリンダ設定温度は１８０℃から２２０℃とした。
【００３８】
（リップル特性評価用サンプルの作製）
リップル評価用の成型品は下記の手順で準備した。
型板へ磁場配向用の励磁コイルが設置されている磁場成型機（日本製鋼所  J３０ＭＥＩＩ）を使用して、１８ｍｍ×７８ｍｍ×３．２ｍｍ（配向方向は３．２ｍｍ方向）の板状の成型品を成型し、リップル特性評価用サンプルとした。
【００３９】
（リップル特性測定）
板状のサンプルを水平な測定台へ設置し、磁力測定プローブを長手方向（７８ｍｍ方向）にスキャンさせながら磁束密度を０．１ｍｍ間隔で測定し、得られた磁束密度を測定位置に対してプロットして磁力波形を得た。測定距離はサンプル表面から０．１ｍｍとした。
【００４０】
比較例１（異方性ＮｄＦｅＢ系磁性粉末単体）の樹脂複合材料を使用した成型品の表面磁力波形を図２に示す。そのリップル値は２．１ｍＴと非常に大きい値であり、実用性の点で問題となる。一方、実施例２（等方性ＮｄＦｅＢ比が５重量％）の樹脂複合材料を使用した成型品の表面磁力波形を図３に示す。そのリップル値は０．４ｍＴであり、非常に小さくなっていることがわかる。この値は０．５ｍＴ以下であるため、実用性があるといえる。
【００４１】
実施例及び比較例の樹脂複合材料の配合比率、および得られた樹脂複合材料を用いた成型品について測定したリップル値を表１および表２にまとめた。なお、表中の磁性粉末重量比は、カップリング処理された磁性粉末の重量比である。
【００４２】
【表１】
2011112837.tif 000003
【００４３】
【表２】
2011112837.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明はマグロールのほか、磁力リップルの小さい精密な磁力波形が要求されるようなセンサー、モーターや各種アクチュエーター用の磁石成型品にも利用可能である。
【図１】
2011112837.tif 000005
【図２】
2011112837.tif 000006
【図３】
2011112837.tif 000007