(57)【要約】【課題】  従来、高残留磁束密度の強磁性粉末を樹脂中に含有させ、磁場を印加しながら押出成形をした場合、印加磁場による樹脂中の強磁性粉末への吸引力と、成形品を押出する力との関係により、成形品にクラックが入ったり、断裂したりし、押出成形性が低下する場合がある。【解決手段】  「強磁性粉末と樹脂バインダーとを主体とする混合物で押出成形されてなるマグネットピースをシャフトの外周に貼り合わせて形成されてなるマグネットローラ用磁石材料組成物において、前記強磁性粉末が１Ｔ以上２Ｔ以下の残留磁束密度（Ｂｒ）を有する異方性希土類磁性粉を含み、前記樹脂バインダーが５ｇ／１０ｍｉｎ以上２５ｇ／１０ｍｉｎ以下のメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）を有するポリオレフィン系樹脂を含むことを特徴とする、押出成形可能な磁石材料組成物。」によって解決する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性粉末と樹脂バインダーとを主体とする混合物で押出成形されてなるマグネットピースをシャフトの外周に貼り合わせて形成されてなるマグネットローラ用磁石材料組成物において、
前記強磁性粉末が１Ｔ以上２Ｔ以下の残留磁束密度（Ｂｒ）を有する異方性希土類磁性粉を含み、
前記樹脂バインダーが５ｇ／１０ｍｉｎ以上２５ｇ／１０ｍｉｎ以下のメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）を有するポリオレフィン系樹脂を含むことを特徴とする、
押出成形可能な磁石材料組成物。
【請求項２】
前記強磁性粉末が少なくとも異方性希土類磁性粉とフェライト系磁性粉とを含み、該異方性希土類磁性粉と該フェライト系磁性粉との重量比が、
異方性希土類磁性粉：フェライト系磁性粉＝９９〜５０：１〜５０であることを特徴とする、請求項１記載の押出成形可能な磁石材料組成物。
【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用磁石材料組成物に関する。
【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）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にポリプロピレン樹脂を添加したものを用いることにより、溶融樹脂磁石の流動性が向上し、射出成形性が良好となる（特許文献１）。
【０００４】
また、（２）分子量が異なる２種類のエチレンエチルアクリレート共重合樹脂をアロイ化して母材とする複合樹脂マグネット材料組成物を用いて、金属シャフトを設置した金型内に射出成形してロール状磁石を形成し、高磁気特性のシャフトインサートタイプのマグネットローラを安価に得るものである（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００６−２４６０６号公報
【特許文献２】特開平１１−３０７３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、ポリプロピレン樹脂を添加することにより、射出成形性を向上させ、かつ、成形品の強度を確保しているが、高残留磁束密度の強磁性粉を樹脂中に含有させ、磁場を印加しながら押出成形をした場合、印加磁場による樹脂中の強磁性粉への吸引力と、成形品を押出する力との関係により、成形品にクラックが入ったり、断裂したりし、押出成形性が低下する場合がある。
【０００６】
また、特許文献２は、２種類のエチレンエチルアクリレート共重合樹脂をアロイ化して母材とすることにより、射出成形品強度を確保しつつ磁気特性を向上させているが、上記と同様に、１Ｔ以上２Ｔ以下の高残留磁束密度の強磁性粉を樹脂中に含有させ、磁場を印加しながら押出成形をした場合、印加磁場による樹脂中の強磁性粉への吸引力と、成形品を押出する力との関係により、成形品にクラックが入ったり、断裂したりし、押出成形性が低下する場合がある。
【０００７】
このように従来は、当業者をもってしても、「１Ｔ以上２Ｔ以下の高残留磁束密度の強磁性粉を樹脂中に含有させ、磁場を印加しながら押出成形をして、成形品にクラックが入らずに、断裂することもなく、押出成形性が向上されたような押出成形可能な磁石材料組成物」を提供することは、非常に困難であった。その理由は、樹脂バインダーの組成や強磁性粉末の組み合わせについては、ほぼ無限に有るため、当業者が試行錯誤をしたとしても、限界が有るからである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、強磁性粉末と樹脂バインダーとを主体とする混合物で押出成形されてなるマグネットピースをシャフトの外周に貼り合わせて形成されてなるマグネットローラ用磁石材料組成物において、
前記強磁性粉末が１Ｔ以上２Ｔ以下の残留磁束密度（Ｂｒ）を有する異方性希土類磁性粉を含み、
前記樹脂バインダーが５ｇ／１０ｍｉｎ以上２５ｇ／１０ｍｉｎ以下のメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）を有するポリオレフィン系樹脂を含むことを特徴とする、
押出成形可能な磁石材料組成物、である。
【０００９】
本発明は、また、前記強磁性粉末が少なくとも異方性希土類磁性粉とフェライト系磁性粉とを含み、該異方性希土類磁性粉と該フェライト系磁性粉との重量比が、
異方性希土類磁性粉：フェライト系磁性粉＝９９〜５０：１〜５０であることを特徴とする、押出成形可能な磁石材料組成物、である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明（請求項１）により、驚くべき事に、１Ｔ以上２Ｔ以下の高残留磁束密度（Ｂｒ）の磁性粉であっても、押出成形性が良好となり、また、磁気特性を犠牲にすることなく、樹脂中の磁性粉含率を高くすることができる。
【００１１】
また、本発明（請求項２）により、驚くべき事に、成形品の強度が向上し、押出成形品のクラックや断裂が防止でき、押出成形性が良好となり、押出成形性を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、強磁性粉末と樹脂バインダーとを主体とする混合物で押出成形されてなるマグネットピースをシャフトの外周に貼り合わせて形成されてなるマグネットローラ用磁石材料組成物において、
前記強磁性粉末が１Ｔ以上２Ｔ以下の残留磁束密度（Ｂｒ）を有する異方性希土類磁性粉を含み、
前記樹脂バインダーが５ｇ／１０ｍｉｎ以上２５ｇ／１０ｍｉｎ以下のメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）を有するポリオレフィン系樹脂を含むことを特徴とする、
押出成形可能な磁石材料組成物、である。
【００１３】
本発明により、驚くべき事に、１Ｔ以上２Ｔ以下の高残留磁束密度（Ｂｒ）の磁性粉（好ましくは１Ｔ以上１．５Ｔ以下の高残留磁束密度（Ｂｒ）の磁性粉、特に好ましくは１Ｔ以上１．３Ｔの高残留磁束密度（Ｂｒ）の磁性粉）であっても、押出成形性が良好となり、また、磁気特性を犠牲にすることなく、樹脂中の磁性粉含率を高くすることができる。
【００１４】
前記樹脂バインダーとしてポリオレフィン系樹脂を５〜５０重量％（滑剤、安定剤等を含む）、前記強磁性粉末として異方性希土類磁性粉末（ＳｍＦｅＮ系）を９５〜５０重量％とし、必要に応じて、前記強磁性粉末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、ペレット状に成形する。
【００１５】
ここで、前記ポリオレフィン系樹脂のメルトマスフローレイト（以下ＭＦＲ）を５ｇ／１０ｍｉｎ以上２５ｇ／１０ｍｉｎ以下とする。ポリオレフィン系樹脂のＭＦＲが５ｇ／１０ｍｉｎ未満の場合、樹脂バインダーの流動性が低下し、該樹脂バインダー中の異方性希土類磁性粉末を配向させることが困難となる場合がある。また、ＭＦＲが２５ｇ／１０ｍｉｎを超えると、樹脂バインダーの流動性が過剰に良くなり、押出成形性が低下し、所望形状の成形品を得ることが困難となる場合がある。
【００１６】
なお、本発明におけるメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）は、ＪＩＳＫ−６９２２−２に準拠した方法で測定されるものである。
【００１７】
なお、本発明における残留磁束密度（Ｂｒ）は、振動試料型磁力計を用いて日本ボンド磁石工業協会「ボンド磁石試験方法ガイドブック」ＢＭＧ−２００２に準拠した方法で測定されるものである。
【００１８】
従来、高残留磁束密度の強磁性粉を含有させた樹脂磁石組成物を押出成形する場合、該強磁性粉を配向着磁するために高磁場を印加する必要があった。しかし、押出成形金型内で高磁場を印加すると、金型開口部付近にも大きな漏れ磁場が発生する。樹脂磁石組成物は金型内で磁場を印加され、上流側の樹脂磁石組成物（磁場未印加）に押され、該金型開口部から押出される。この際、該金型開口部には上記漏れ磁場が発生しており、該漏れ磁場が押出された樹脂磁石組成物（未硬化）を押出方向とは逆方向（金型側へ引き寄せる方向）へ引き付ける。よって、金型開口部付近では、樹脂磁石組成物に押出と順方向の力と逆方向の力が働くことになり、結果的に樹脂磁石成形物にクラックが入ったり、場合によっては断裂し、押出成形が不可能な状況にあった。
【００１９】
上記ペレットを溶融状態にして、図１のような成形装置（金型）を用いて、１５０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら押出成形をし、図２のような配向着磁されたマグネットピースを得る。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】
上記で得られたマグネットピースをシャフトの外周部に貼り合わせて図３のようなマグネットローラを形成する。
【００２１】
マグネットピース材料として、すべてのマグネットピースに上記ペレットを用いてもよいが、要求磁束密度仕様やコスト等を考慮し、高磁束密度が必要な磁極用のマグネットピースにのみに上記ペレットを用い、それ以外のマグネットピースには従来の異方性フェライト系樹脂磁石材料等を用いてもよく、適宜設計すればよい。また、上記ペレット以外の成形方法は押出成形、射出成形、等いずれでもよい。
【００２２】
上記に示した強磁性粉末の含有率が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。
【００２３】
また、本発明は、強磁性粉末の重量比を、異方性希土類磁性粉：フェライト系磁性粉＝９９〜５０：１〜５０とした押出成形用磁石材料組成物である。
【００２４】
上記の重量比にてフェライト磁性粉を添加することにより、押出成形性が安定し、成形品の強度が向上し、かつ低コストで高磁気特性のマグネットピースを得ることができる。
【００２５】
フェライト磁性粉の添加量が１重量％未満となると、フェライト磁性粉を添加した効果が現れない場合があり、また、フェライト磁性粉の添加量が５０重量％を超えると、得られるマグネットピースの磁気特性が低下する場合がある。
【００２６】
ここで、上記フェライト磁性粉は等方性あるいは異方性どちらでもよいが、磁気特性への寄与を考えると異方性フェライト磁性粉の方が好ましい。
【００２７】
上記のフェライト磁性粉としては、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。
【００２８】
上記に示した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、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。
【００２９】
また、本明細書においては、５極構成のマグネットロールで説明したが、本発明は５極構成の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すればよい。
【実施例】
【００３０】
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。
【００３１】
（実施例１）
図４のＮ１のマグネットピース材料は、強磁性粉末としてＳｍＦｅＮ系磁性粉（住友金属鉱山製ＳＦＮ合金微粉Ｂ）９０重量％、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（日本ユニカー株式会社製ＰＥＳ−２１０）１０重量％（滑剤、安定剤、含む）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の成形装置（金型）を用いて押出成形した。該ＳｍＦｅＮ系磁性粉の残留磁束密度（Ｂｒ）は１．３Ｔであり、該エチレンエチルアクリレート樹脂のＭＦＲは２０ｇ／１０ｍｉｎである。ＭＦＲの試験は、ＪＩＳ  Ｋ−６９２２−２に準拠し実施した。図４のＳ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３のマグネットピース材料は、強磁性粉末として異方性フェライト磁性粉（日本弁柄工業株式会社製ＮＦ−３５０）９０重量％、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（日本ユニカー株式会社製ＰＥＳ−２１０）１０重量％（滑剤、安定剤、含む）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の成形装置（金型）を用いて押出成形した。
【００３２】
上記で得られたマグネットピースを、外径φ６ｍｍ、長さ３７０ｍｍのＳＵＭ２２製シャフトの外周に貼り合わせ、図３のようなマグネットローラを得た。マグネットローラ本体部の外径はφ１３．６、マグネット本体部（マグネットピース）の長さは３２０ｍｍ、とした。
【００３３】
得られたマグネットローラの磁束密度は、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、ガウスメータにて周方向磁束密度値を測定し、主極（最も磁束密度が高い極）であるＮ１極の磁束密度値を表１に記載した。
【００３４】
【表１】
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表１には、主極であるＮ１極の原料構成、押出成形性、成形品（マグネットピース）のたわみ量、Ｎ１極の磁束密度、を記載した。
【００３５】
ここで、押出成形性は、◎：成形性良好、○：成形性実用上問題なし、△：成形性やや悪い（形状保持できず、微少クラック有り、等）、×：成形性悪い（クラック有り、断裂有り、等）、で評価した。
【００３６】
たわみ量は、図５のように、マグネットピース（全長３２０ｍｍ）の軸方向端部（２０ｍｍ）のみを保持し、たわみ量を測定した。たわみ量は１４０ｍｍ以下であれば実用上問題なく、また、Ｎ１極磁束密度は１０５ｍＴ以上であれば実用上問題ない。
【００３７】
（実施例２）
Ｎ１極マグネットピース材料の樹脂バインダーとして、ＭＦＲを２５ｇ／１０ｍｉｎとしたエチレンエチルアクリレート樹脂（日本ユニカー株式会社製ＰＥＳ−２２０）を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００３８】
（実施例３）
Ｎ１極マグネットピース材料の樹脂バインダーとして、ＭＦＲを５ｇ／１０ｍｉｎとしたエチレンエチルアクリレート樹脂（日本ユニカー株式会社製ＤＰＤＪ−６１６９）を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００３９】
（実施例４）
Ｎ１極マグネットピース材料の強磁性粉末として、残留磁束密度（Ｂｒ）を１．０ＴとしたＳｍＦｅＮ系磁性粉（住友金属鉱山製ＳＦＮ合金微粉）を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４０】
（実施例５）
Ｎ１極マグネットピース材料の強磁性粉末のＳｍＦｅＮ系磁性粉（住友金属鉱山製ＳＦＮ合金微粉Ｂ）の含率を５０重量％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４１】
（実施例６）
Ｎ１極マグネットピース材料の強磁性粉末として、ＳｍＦｅＮ系磁性粉（住友金属鉱山製ＳＦＮ合金微粉Ｂ）と異方性フェライト磁性粉（日本弁柄工業株式会社製ＮＦ−３５０）の重量比を５０：５０とした混合磁性粉を９０重量％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４２】
（実施例７）
Ｎ１極マグネットピース材料の強磁性粉末として、ＳｍＦｅＮ系磁性粉（住友金属鉱山製ＳＦＮ合金微粉Ｂ）と異方性フェライト磁性粉（日本弁柄工業株式会社製ＮＦ−３５０）の重量比を８０：２０とした混合磁性粉を９０重量％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４３】
（実施例８）
Ｎ１極マグネットピース材料の強磁性粉末として、ＳｍＦｅＮ系磁性粉（住友金属鉱山製ＳＦＮ合金微粉Ｂ）と異方性フェライト磁性粉（日本弁柄工業株式会社製ＮＦ−３５０）の重量比を９９：１とした混合磁性粉を９０重量％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４４】
（比較例１）
Ｎ１極マグネットピース材料の樹脂バインダーとして、ＭＦＲを１．５ｇ／１０ｍｉｎとしたエチレンエチルアクリレート樹脂（日本ユニカー株式会社製ＮＵＣ−６１８２）を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４５】
（比較例２）
Ｎ１極マグネットピース材料の樹脂バインダーとして、ＭＦＲを２５０ｇ／１０ｍｉｎとしたエチレンエチルアクリレート樹脂（日本ユニカー株式会社製ＮＵＣ−６０７０）を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４６】
（比較例３）
Ｎ１極マグネットピース材料の強磁性粉末として、残留磁束密度（Ｂｒ）を０．９ＴとしたＳｍＦｅＮ系磁性粉（住友金属鉱山製ＳＦＮ合金微粉）を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４７】
実施例１〜８と比較例１、２との押出成形性を比べると、樹脂バインダーのＭＦＲが５ｇ／１０ｍｉｎ以上２５ｇ／１０ｍｉｎ以下の範囲で良好となり、５ｇ／１０ｍｉｎ未満では成形品にクラックが入り、２５ｇ／１０ｍｉｎを超えると成形品の形状が保持できなくなる。
【００４８】
実施例１〜８と比較例３とのＮ１極の磁束密度を比べると、Ｎ１極マグネットピース材料の強磁性粉末の残留磁束密度（Ｂｒ）が１．０Ｔ未満となると、Ｎ１極の磁束密度が１０５ｍＴ未満となり、現像剤カブリ等の画像不具合が発生する。
【００４９】
実施例６〜８のように、Ｎ１極マグネットピース材料の強磁性粉末として、異方性希土類磁性粉とフェライト磁性粉との混合磁性粉を用いた場合も、樹脂バインダーのＭＦＲを５ｇ／１０ｍｉｎ以上２５ｇ／１０ｍｉｎ以下の範囲で押出成形性は良好となっている。
【００５０】
実施例１〜８と比較例１、２とのたわみ量を比べると、樹脂バインダーのＭＦＲが５ｇ／１０ｍｉｎ以上２５ｇ／１０ｍｉｎ以下の範囲では、たわみ量が１４０ｍｍ以下で良好となり、２５ｇ／１０ｍｉｎを超えるとたわみ量が１４０ｍｍを超え、マグネットピースの強度が低下することがわかり、５ｇ／１０ｍｉｎ未満ではたわみ量としては問題ないが、押出成形性が低下することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】マグネットピースの成形装置（金型）
【図２】マグネットピースの斜視図
【図３】マグネットローラの斜視図
【図４】マグネットローラの磁気パターン図
【図５】マグネットピースのたわみ量の測定方法を説明する図
【符号の説明】
【００５２】
１    励磁源
２    ヨーク
３    マグネットピース
４    磁性粒子配向方向
５    シャフト
６    磁束密度パターン
７    Ｎ１極磁束密度ピーク値
８    スリーブ
９    マグネットピース支持治具
１０  マグネットピースたわみ強度測定装置ベース台
【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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