(57)【要約】【課題】  従来の軸一体型マグネットローラおよびシャフトインサート型マグネットローラでは、耐摩耗性、導通、高磁束密度、を満足させることができない場合がある。【解決手段】  強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物を磁場印加成形する工程を含む製造方法で得られうる軸部一体型マグネットローラであって、該マグネットローラの両端軸部に固体潤滑塗料が塗布されてなるマグネットローラ、で解決する。  また、前記マグネットローラであって、少なくとも供電側の軸部に導電性の固体潤滑塗料が塗布されてなるマグネットローラ、で解決する。  また、前記固体潤滑塗料が、二硫化モリブデン、グラファイト、雲母、二硫化タングステン、金属酸化物、およびフッ素樹脂からなる群から選択される１以上の固体潤滑剤を含む、マグネットローラ、で解決する。【選択図】    図４
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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とを含む溶融状態の混合物を磁場印加成形する工程を含む製造方法で得られうる軸部一体型マグネットローラであって、該マグネットローラの両端軸部に固体潤滑塗料が塗布されてなるマグネットローラ。
【請求項２】
前記マグネットローラであって、少なくとも供電側の軸部に導電性の固体潤滑塗料が塗布されてなる請求項１記載のマグネットローラ。
【請求項３】
前記固体潤滑塗料が、二硫化モリブデン、グラファイト、雲母、二硫化タングステン、金属酸化物、およびフッ素樹脂からなる群から選択される１以上の固体潤滑剤を含む、請求項１または２に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】
従来の複写機、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、次のような樹脂磁石材料で構成されている。
【０００３】
（１）シラン系カップリング剤で表面処理された繊維状物質と、シラン系カップリング剤で表面処理された磁性粉末と、合成樹脂バインダーとの混合物を金属製ロール軸と一体成形してマグネットローラを得るというものである。（特許文献１）
（２）円柱状のローラ部と、このローラ部の両端面に形成されたシャフト部からなり、これらが樹脂磁石により一体に成形されたもので、ローラ部は着磁された
樹脂磁石からなり、その表面に所定の磁束密度を有するマグネットローラである。（特許文献２）
（３）永久磁石部材の一方の端部の支持部を強磁性粉末と熱可塑性樹脂とを主体とする材料により中実円柱状に形成し、永久磁石部材の他方の端部に金属材料からなる支持シャフトをインサート成形により一体に突出させたマグネットロールである。（特許文献３）
【特許文献１】特開昭６１−１１５３０５号公報。
【特許文献２】特開昭６３−３０８７５号公報。
【特許文献３】実開平０４−８１１６８号公報。
【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、金属製ロール軸（シャフト）を用いているため、スリーブ（フランジ）と軸部間での電気的な導通を確保することができるが、本体部のマグネット部分が少なくなり、結果的に高磁束密度を得ることが困難な場合があり、またシャフトを用いることでコストアップにもなる。
【０００５】
また、特許文献２は、軸部（シャフト部）も樹脂磁石材料で形成されているため、高磁束密度を得られるが、該軸部は金属シャフトより耐摩耗性が悪く、スリーブ（フランジ）と軸部間での電気的な導通がとれない場合がある。
【０００６】
また、特許文献３は、片側の端部に金属シャフトをインサート成形しているため、スリーブ（フランジ）と軸部間での電気的な導通は問題ないが、シャフトをインサートした側のマグネット軸方向端部付近の磁束密度パターンが乱れたり、シャフト分がコストアップになる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、従来技術の問題点・課題を、下記のように新たに捉えなおした。「従来技術では、金属シャフトをインサートすると、電気的な導通は確保できるが、高磁束密度が得られず、また、軸部も本体部と同一の樹脂磁石材料で形成すると、高磁束密度は得られるが、電気的な導通が確保できず、また、耐摩耗性も悪い。また、片側の端部のみに金属シャフトを挿入すると、電気的な導通は確保できるが、マグネット軸方向端部付近の磁束密度パターンが乱れる。」と、原因に関する推定をし、その原因を解決するための手段を検討した。
【０００８】
結果、下記の発明を完成するに至った。
本発明は、１）強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物を磁場印加成形する工程を含む製造方法で得られうる軸部一体型マグネットローラであって、該マグネットローラの両端軸部に固体潤滑塗料が塗布されてなるマグネットローラ、に関する。
【０００９】
また、本発明は、２）前記マグネットローラであって、少なくとも供電側の軸部に導電性の固体潤滑塗料が塗布されてなるマグネットローラ、に関する。
【００１０】
また、本発明は、３）前記固体潤滑塗料が、二硫化モリブデン、グラファイト、雲母、二硫化タングステン、金属酸化物、およびフッ素樹脂からなる群から選択される１以上の固体潤滑剤を含む、マグネットローラ、に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明１）により、低コストで、高磁束密度を維持しながら、耐摩耗性が向上する。
【００１２】
本発明２）により、低コストで、高磁束密度を維持しながら、電気的な導通が確保でき、耐摩耗性も向上する。  
【００１３】
本発明３）により、固体潤滑塗料皮膜の寿命が永い、摩擦係数が低い、耐荷重が大きい、使用温度範囲が広い、耐食性がよい、油やグリースなどのような他の潤滑剤による汚染に強い、などの顕著な効果を有する。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物を磁場印加成形する工程を含む製造方法で得られうる軸部一体型マグネットローラにおいて、マグネットローラの両端軸部に固体潤滑塗料を塗布したマグネットローラ、を提供する。
【００１５】
マグネット本体部及び軸部（軸部一体型マグネットローラ）の材料は、一態様としては、樹脂バインダーとしてポリアミド樹脂を１０重量％（滑剤、安定剤等含む）、強磁性体粉末として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ２Ｏ３）粉末を９０重量％とし、これらを混合して溶融混練し、ペレット状にする。このペレットを溶融状態にして、図１のような成形装置にて、注入口から溶融樹脂磁石材料を該シャフトの外周部に射出注入し、スライド金型を後退させ、キャビティ容積を増大させつつ、一態様としては、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加（５箇所）しながら配向着磁して、図２のようなマグネットローラを得る。該マグネットローラは、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ローラが得られる。
【００１６】
上記マグネットローラの両端軸部は、通常、固体潤滑塗料層（塗料厚み＝１〜７μｍ）を考慮し、軸径、軸長、Ｄカット厚み、等を全体的に１〜７μｍ程度小さくなるように成形する。そして、図２に示すマグネットローラの両端軸部の外周面（端面含む）に１〜７μｍの固体潤滑塗料層を形成し、図３に示すマグネットローラを得る。また、本体部端面や本体部の一部に固体潤滑塗料が付着しても、磁束密度パターン等に影響することなく、問題はない。更に、マグネットローラ全体を固体潤滑塗料層で被覆しても構わない。
【００１７】
該固体潤滑塗料層を形成することにより、低コストで、該軸部と該軸部を支持する軸受け間の潤滑性がよくなり、結果的に耐摩耗性が向上する。
【００１８】
上記固体潤滑塗料の塗布方法、種類等は特に制限されるものではなく、公知の固体潤滑塗料を塗布すればよい。固体潤滑剤として、層状構造を有している二硫化モリブデン、グラファイト、雲母、フッ素樹脂、四フッ化エチレン、二硫化タングステン、および金属酸化物からなる群から選択される１以上が使用でき、また、層状構造を有していないが非常にせん断強さが小さいフッ素樹脂（四フッ化エチレン等）、等が使用できる。これらの固体潤滑塗料が塗布されてなることによって、場合により、固体潤滑塗料皮膜の寿命が永い、摩擦係数が低い、耐荷重が大きい、使用温度範囲が広い、耐食性がよい、油やグリースなどのような他の潤滑剤による汚染に強い、などの顕著な効果を有する。前記固体潤滑剤に水、油、溶剤、樹脂を混合し、固体潤滑塗料を形成する。固体潤滑塗料の混合割合は任意でよいが、（固体潤滑剤）：（水、油、溶剤、樹脂）＝９５〜３０ｗｔ％：５〜７０ｗｔ％とすることが好ましい。固体潤滑剤が９５ｗｔ％を超えると、塗布性能が低下し、均一に塗布できない場合があり、また、固体潤滑剤が３０ｗｔ％未満となると、潤滑性能が低下する場合がある。該固体潤滑塗料の軸部への塗布方法は、スプレー方式、ディップ方式、等が使用できる。また、塗布後硬化は自然乾燥でもよいが、硬化を促進させるため焼成を行ってもよい。
【００１９】
マグネット本体部及び軸部の樹脂バインダーとしては、ポリアミド樹脂の他に、エチレンエチルアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＥＶＡ（エチレンー酢酸ビニル共重合体）、ＥＶＯＨ（エチレンービニルアルコール共重合体）及びＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などがあげられ、これらの１種類または２種類以上を混合して用いることができる。または、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及びポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂の１種類または２種類以上を混合して用いることができる。
【００２０】
また、マグネット本体部及び軸部の強磁性体粉末としては、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使用できる。式中のＭとして、Ｓｒ、Ｂａまたは鉛などの１種類または２種類以上が適宜選択して用いられる。
【００２１】
更に、強磁性体粉末として、異方性フェライト磁性粉の他に、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ＮｄＦｅＢ系）を単独または２種類以上を混合して用いてもよい。要求される磁束密度により適宜選択すればよい。  
【００２２】
上記（マグネット本体部及び軸部）の強磁性体粉末（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、マグネットピースあるいはマグネットローラ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、樹脂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。
【００２３】
添加剤としては、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・フッ素系等の滑剤、安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを目的に応じて適宜選択することができる。
【００２４】
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設定すればよい。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。
【００２５】
また、本発明は、上記マグネットローラにおいて、少なくとも供電側の軸部に導電性固体潤滑塗料を塗布したマグネットローラ、を提供する。
【００２６】
図２に示すマグネットローラの供電側の軸部外周面（端面含む）に、一態様としては、１〜７μｍの導電性固体潤滑塗料層を形成し、もう一方の軸部の外周面（端面含む）に１〜７μｍの固体潤滑塗料層を形成し、図４に示すマグネットローラを得る。両端軸部ともに導電性固体潤滑層を形成してもよい。また、本体部端面や本体部の一部に導電性固体潤滑塗料や固体潤滑塗料が付着しても、磁束密度パターン等に影響することなく、問題はない。更に、マグネットローラ全体を導電性の固体潤滑塗料層で被覆しても構わない。
【００２７】
該導電性の固体潤滑塗料層を形成することにより、低コストで、該軸部と該軸部を支持する軸受け間の潤滑性がよくなり、結果的に耐摩耗性が向上するとともに、軸部の電気的な導通が確保できる。
【００２８】
上記導電性の固体潤滑塗料の塗布方法、種類等は特に制限されるものではなく、公知の導電性固体潤滑剤塗料を塗布すればよい。固体潤滑剤として、層状構造を有している二流化モリブデン、グラファイト、雲母、等が使用でき、また、層状構造を有していないが非常にせん断強さが小さいフッ素樹脂、等が使用できる。導電性付与剤として、カーボン、カーボンブラック、ステンレス、アルミ、銅、マグネシウム、タングステン、モリブデン、ニッケル、チタン、等の金属の１種類または２種類以上を混合して用いることができる。
【００２９】
前記固体潤滑剤と導電性付与剤に水、油、溶剤、樹脂を混合し、導電性の固体潤滑塗料を形成する。混合割合は任意でよいが、（固体潤滑剤）：（導電性付与剤）：（水、油、溶剤、樹脂）＝９４〜３０ｗｔ％：１〜３０ｗｔ％：５〜４０ｗｔ％とすることが好ましい。固体潤滑剤が９４ｗｔ％を超えると、塗料としての塗布性能が低下し、均一に塗布できない場合があり、また、固体潤滑剤が３０ｗｔ％未満となると、潤滑性能が低下する場合がある。導電性付与剤が１ｗｔ％未満となると、電気的導通が確保できなくなる場合があり、３０ｗｔ％を超えると塗料としての塗布性能が低下し、均一に塗布できなくなる場合がある。また、導電性の固体潤滑塗料層の体積抵抗率が１０１３Ω・ｃｍ以下好ましくは１０８Ω・ｃｍ以下となるように導電性付与剤の添加量を決めてもよい。導電性固体潤滑塗料層の体積抵抗率が１０１３Ω・ｃｍを超えると電気的導通が確保できない場合がある。
【００３０】
該導電性固体潤滑塗料の軸部への塗布方法は、スプレー方式、ディップ方式、等が使用できる。また、塗布後の硬化は自然乾燥でもよいが、硬化を促進させるため焼成を行ってもよい。焼成温度および焼成時間は被塗布物の耐熱温度により設定すればよい。
【００３１】
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、磁極数や磁極位置も適宜設定できる。
【実施例】
【００３２】
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。
【００３３】
（実施例１）
図２のマグネットローラの本体部および軸部の材料は、樹脂バインダーとしてナイロン６樹脂（ユニチカ製Ａ１０１５Ｐ）を１０重量％（滑剤、安定剤等含む）、強磁性体粉末として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ２Ｏ３）粉末（日本弁柄工業製ＮＦ−３５０）を９０重量％とし、これらを混合して溶融混練し、ペレット状にした。このペレットを溶融状態にして、図１のような成形装置にて、注入口から溶融樹脂磁石材料を射出注入し、スライド金型を後退させてキャビティ容積を増大させ、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁して、図２のようなマグネットローラを得た。両端軸部の外周寸法（軸径、軸長、等）は、後処理で行う固体潤滑塗料層厚４μｍを考慮し、所望の寸法より、固体潤滑塗料層厚分（４μｍ）のみ小さくなるように成形した。
得られたマグネットローラの両端軸部に固体潤滑塗料層厚４μｍのデフリック（登録商標）コート（川邑研究所製導電性固体潤滑塗料ＫＨ−３７（Ｅ−４）をベースにカーボンブラックの含率をゼロとしたもの）を施して、図３に示すようなマグネットローラを得、該マグネットローラを乾燥炉に入れ、８０℃×３時間で該塗料の焼成を行い、塗料の硬化促進を行った。
マグネット本体部の外径はφ１３．６ｍｍ、軸部の外径はφ５ｍｍ、マグネットローラ全長は３５５ｍｍとした（Ｄカット側の軸長は３０ｍｍ、Ｄカットと逆側の軸長は５ｍｍとした）。
【００３４】
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、表１には主極磁束密度測定値を示した。
【００３５】
【表１】
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また、常温（２４℃×４０％ＲＨ）下で、該マグネットローラの両端軸部を銅系焼結含油軸受（内径×外径×長さ＝φ５ｍｍ×φ１０ｍｍ×５ｍｍ）で支持し、マグネット本体部へ均一荷重１５０ｇをかけ、該マグネットローラを３００ｒｐｍで回転させ、２４０ｈｒ後の両端軸部の摩耗量（外径差）を測定した。
【００３６】
また、テスター（ＨＩＯＫＩ製３２４４）を用い、供電側のシャフト部端面と該シャフトのマグネット本体部付近に端子を当接させ、電気抵抗を測定した。
【００３７】
測定結果を表１に示す。  
【００３８】
（実施例２）
得られたマグネットローラの供電側軸部にデフリック（登録商標）コート（川邑研究所製導電性固体潤滑塗料ＫＨ−３７（Ｅ−４）をベースにカーボンブラックの含率を１ｗｔ％としたもの）を施す以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００３９】
測定結果を表１に示す。
【００４０】
（実施例３）
得られたマグネットローラの供電側軸部にデフリック（登録商標）コート（川邑研究所製導電性固体潤滑塗料ＫＨ−３７（Ｅ−４）をベースにカーボンブラックの含率を７ｗｔ％としたもの）を施す以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４１】
測定結果を表１に示す。
【００４２】
（実施例４）
得られたマグネットローラの供電側軸部にデフリック（登録商標）コート（川邑研究所製導電性固体潤滑塗料ＫＨ−３７（Ｅ−４）をベースにカーボンブラックの含率を３０ｗｔ％としたもの）を施す以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４３】
測定結果を表１に示す。
【００４４】
（実施例５）
得られたマグネットローラの両端軸部にデフリック（登録商標）コート（川邑研究所製導電性固体潤滑塗料ＫＨ−３７（Ｅ−４）をベースにカーボンブラックの含率を７ｗｔ％としたもの）を施す以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４５】
測定結果を表１に示す。
【００４６】
（比較例１）
両端軸の外周寸法（軸径、軸長、等）は、成形後塗布処理を行わないため、塗布層厚を考慮せず、所望の寸法になるように成形する以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４７】
測定結果を表１に示す。  
【００４８】
（比較例２）
金属製シャフト（材質：ＳＵＭ２２、軸径：φ５ｍｍ、全長：３５５ｍｍ）を、図５に示す成形装置（金型）にインサートし、実施例１の溶融樹脂磁石材料を注入口から射出注入し、スライド金型を後退させ、キャビティ容積を増大させつつ、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁して、図６のようなシャフトインサート型マグネットローラを得た。
【００４９】
測定結果を表１に示す。
【００５０】
実施例１は、比較例１に比べ、軸部の摩耗量が少ないことがわかる。また、実施例２〜５は、比較例１に比べ、軸部の摩耗量が少なく、かつ軸部の電気的導通が確保できることがわかる。更に、実施例１〜５は、比較例２に比べ、主極磁束密度が高いことがわかる。
【００５１】
上記より、軸部への固体潤滑塗料塗布により、高磁束密度を維持しつつ、軸部の摩耗が防止できることがわかる。更に、軸部への導電性固体潤滑塗料塗布により、高磁束密度を維持しつつ、軸部の摩耗が防止でき、かつ軸部の電気的な導通が確保できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のマグネットローラを成形する装置（金型）の一態様
【図２】軸部処理前のマグネットローラの斜視図
【図３】本発明のマグネットローラの斜視図
【図４】本発明の別のマグネットローラの斜視図
【図５】従来のマグネットローラを成形する装置（金型）
【図６】従来のマグネットローラの斜視図
【符号の説明】
【００５３】
１    固定側金型
２    可動側金型
３    スライド金型
４    注入口
５    成形空間
６    磁場発生源
７    マグネットローラ軸部
８    マグネットローラ本体部
９    固体潤滑塗料を塗布した軸部
１０  導電性固体潤滑塗料を塗布した軸部
１１  金属製シャフト
【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】
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【図６】
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