(57)【要約】【課題】金属シャフトを細径にしても偏心することはなく、軽量化が図られ、また成形時に高価な金型及び射出成形機を必要とすることなく、製作が容易でコストダウンを図ることができるマグネットローラを提供することにある。【解決手段】金属シャフト２の外周に熱硬化性樹脂からなる樹脂層３を形成し、この樹脂層３の外周に熱硬化性樹脂磁石からなる樹脂磁石層４を設けたことを特徴とするマグネットローラにある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属シャフトの外周に樹脂層を形成し、この樹脂層の外周に樹脂磁石層を設けたことを特徴とするマグネットローラ。
【請求項２】
前記樹脂層は、熱硬化性樹脂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。
【請求項３】
前記樹脂磁石層は、熱硬化性樹脂磁石で形成されていることを特徴とする請求項１または２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）金属シャフトの外周に複数のマグネットピースを貼り合わせて円筒状に構成したものである（例えば、特許文献１及び２参照。）。（２）円筒状の樹脂マグネットを押出し成形し、この樹脂マグネットの中空部分に金属シャフトを挿入して一体的に固定したものである（例えば、特許文献３参照。）。（３）金属シャフトを金型のキャビティにインサートし、前記金属シャフトの外周とキャビティの内周との間に射出成形して熱可塑性樹脂磁石を形成したものが知られている。
【特許文献１】特開２００１−３１１４２３号公報
【特許文献２】特開２００２−９１１６６号公報
【特許文献３】特開２００２−２９６９０９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及び２に示すように、金属シャフトの外周に複数のマグネットピースを貼り合わせて円筒状に構成したものは、マグネットピースの貼り合わせ作業が困難であると共に、貼り合わせ時の接着に誤差が生じると、磁極位置ずれが発生することがある。
【０００５】
また、特許文献３に示すように、円筒状の樹脂マグネットを成形後、その中空部にシャフトを挿入して接着しているため、接着強度が低く、樹脂マグネットのねじれによって磁極位置ずれが発生することがある。
【０００６】
また、（３）のように、金属シャフトを金型のキャビティにインサートし、金属シャフトとキャビティの内周との間に射出成形して熱可塑性樹脂磁石を形成するものは、射出成形時の樹脂圧力によってキャビティ内の金属シャフトが偏心（反り）することがある。金属シャフトが偏心したまま射出成形すると、偏心したマグネットローラとなって不良品となると共に、高価な射出成形金型及び射出成形機が必要となり、コストアップの原因となる。
【０００７】
また、マグネットローラの軽量化を図るために、金属シャフトを細径化すると、金属シャフトが射出成形時の樹脂圧力によって偏心しやすいという問題がある。
【０００８】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、金属シャフトを細径にしても偏心することはなく、軽量化が図られ、また成形時に高価な金型及び射出成形機を必要とすることなく、製作が容易でコストダウンを図ることができるマグネットローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、前述した目的を達成するために、請求項１は、金属シャフトの外周に樹脂層を形成し、この樹脂層の外周に樹脂磁石層を設けたことを特徴とするマグネットローラにある。
【００１０】
請求項２は、請求項１の前記樹脂層は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３は、請求項１または２の前記樹脂磁石層は、熱硬化性樹脂磁石で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
金属シャフトの外周に形成される樹脂層は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のどちらでもよいが、熱可塑性樹脂は、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）樹脂等、熱硬化性樹脂は、ウレタン樹脂や不飽和ポリエステル樹脂等の比較的弾力性があり、金属シャフトとの密着性がよい樹脂が望ましい。
【００１３】
また、成形の簡易性からすると、熱硬化性樹脂は、常温でも硬化するため安価な樹脂型等を用いることができ、樹脂型のキャビティに金属シャフトを設置し、熱硬化性樹脂を金属シャフトとキャビティの内周との間に注型するだけで樹脂層を形成できるので望ましい。
【００１４】
前述のような方法で得られた樹脂層付き金属シャフトを金型のキャビティに設置し、樹脂層の外周に熱可塑性樹脂磁石材料あるいは熱硬化性樹脂磁石材料を射出成形機によって射出成形して樹脂磁石層を設けたマグネットローラを形成する。
【００１５】
また、樹脂層付き金属シャフトを簡易型（樹脂型等）のキャビティに設置し、樹脂層の外周にスラリー（熱硬化性樹脂と磁性粉を主体に混合し液状に近いものにしたもの）を注型して熱硬化性樹脂磁石層を設けたマグネットローラを形成する。
【００１６】
熱可塑性樹脂としては、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）、ポリアミド、ポリエチレン、ポリスチレン、ＰＥＴ、ＰＰＳ、ＥＶＡ、ＰＶＣ等を１種類あるいは２種類以上混合する。
【００１７】
熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル、エポキシ、フェノール、シリコン、ウレタン、アクリル、尿素、メラミン、フラン、ポリイミド等を１種類あるいは２種類以上混合する。
【００１８】
磁性粉としては、異方性フェライト、等方性フェライト、異方性希土類、等方性希土類を１種類あるいは２種類以上混合する。磁性粉として、異方性の磁性粉単独あるいは該異方性磁性粉を含んでいるものを用いる場合は、射出成形すると同時に、あるいはスラリーを注型すると同時に電磁石や永久磁石により磁場を印加し、磁性粉を配向着磁する。
【００１９】
また、等方性の磁性粉を単独で用いる場合は、射出成形後あるいはスラリーを注型後、硬化させ、脱型してから所望の磁場を印加して着磁する。熱硬化樹脂磁石層の厚みは、要求される磁束密度により厚みを変化させて対応する。
【００２０】
前述したように、金属シャフトの外周に樹脂層を形成し、この樹脂層の外周に樹脂磁石層を設けたマグネットローラによれば、前記樹脂層によって金属シャフトを細径化できる。樹脂層を持たない金属シャフトの場合、要求される外径のマグネットローラを得るためには金属シャフトを太径に形成せざるを得ないため、高価になると共に重量もアップする。しかし、前記樹脂層を金属シャフトの外周に形成することにより、コストダウン、軽量化が図れる。
【００２１】
また、樹脂層は弾性を有するために、熱衝撃等で金属シャフトと樹脂層あるいは樹脂層と磁石層が線膨張係数の違いにより、剥離したり、クラック等が入ることはなくなる。さらに、樹脂層を設けると、磁石層が薄肉になり、コストダウンを図ることができる。
【００２２】
また、樹脂層に熱硬化性樹脂を用い、樹脂磁石層に熱硬化性樹脂磁石を用いる場合は、安価な樹脂型で成形が可能となり、生産性の向上とコストダウンを図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、成形が容易でコストダウン、軽量化を図ることができるマグネットローラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１はマグネットローラの斜視図、図２及び図３はマグネットローラを成形する型を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図、図４はマグネットローラへの着磁状態を示す平面図である。
【００２６】
図１に示すように、マグネットローラ１は、円柱状の金属シャフト２と、この金属シャフト２の両端部２ａを残して外周に形成された樹脂層３と、この樹脂層３の外周に形成された樹脂磁石層４とから構成されている。
【００２７】
マグネットローラ１を成形するシリコン樹脂製の第１の樹脂型５は、図２に示すように、左右（前後）に２分割された分割型６ａ，６ｂからなり、これら分割型６ａ，６ｂ間にはキャビティ７が設けられている。キャビティ７は円筒状の空洞部８と、この空洞部８の両端部に同軸的に設けられ前記金属シャフト２の両端部２ａを支持する支持部９を有している。
【００２８】
このように構成された第１の樹脂型５によれば、金属シャフト２をキャビティ７に設置すると、両端部２ａが支持部９に支持された金属シャフト２の外周とキャビティ７の内周との間に空間部が形成され、この空間部には分割型６ａの上部に設けられた樹脂注入口１０が連通して設けられている。
【００２９】
従って、樹脂注入口１０から熱硬化性樹脂を注型すると、熱硬化性樹脂は金属シャフト２の外周とキャビティ７の内周との間に空間部に注型される。注型された熱硬化性樹脂が硬化し、第１の樹脂型５から脱型すると、金属シャフト２の外周に前記樹脂層３が形成された、樹脂層３を有する金属シャフト２が得られる。前記熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル、エポキシ、フェノール、シリコン、ウレタン、アクリル、尿素、メラミン、フラン、ポリイミド等を１種類あるいは２種類以上を混合して用いる。ここでは型を割型としたが、樹脂層外周面にパーディングラインができない縦抜き用型（図示しない）を用いてもよい。
【００３０】
図３に示すシリコン樹脂製の第２の樹脂型１２は、基本的には第１の樹脂型５と同じであるが、キャビティ１３は樹脂層３を有する金属シャフト２を設置し、両端部２ａを支持部９に支持すると、樹脂層３の外周とキャビティ１３の内周との間に空間部が形成される。この空間部には分割型６ａの上部に設けられた樹脂注入口１４が連通して設けられている。
【００３１】
従って、樹脂注入口１４から熱硬化性樹脂磁石材料を注型すると、熱硬化性樹脂磁石材料は樹脂層３の外周とキャビティ１３の内周との間に空間部に注型される。注型された熱硬化性樹脂磁石材料が硬化し、第２の樹脂型１２から脱型すると、金属シャフト２の外周に樹脂層３が得られ、さらに樹脂層３の外周に前記樹脂磁石層４が形成されたローラが得られる。熱硬化性樹脂磁石材料としての磁性粉は、異方性フェライト、等方性フェライト、異方性希土類、等方性希土類を１種類あるいは２種類以上を混合して用いる。ここでは型を割型としたが、樹脂層外周面にパーディングラインができない縦抜き用型（図示しない）を用いてもよい。
【００３２】
次に、図４に示すように、ローラの外周囲に複数個の着磁ヨーク１６を間隔を存して配置し、着磁ヨーク１６によって樹脂磁石層４に公知の手段によって着磁することにより、樹脂磁石層４の周方向に例えばＳ極とＮ極とが交互に着磁されたマグネットローラ１が得られる。磁性粉として、異方性の磁性粉単独あるいは該異方性磁性粉を含んでいるものを用いる場合は、注型すると同時に電磁石や永久磁石により磁場を印加し、磁性粉を配向着磁する。また、等方性の磁性粉を単独で用いる場合は、注型後、硬化させ、脱型してから所望の磁場を印加して着磁する。
【００３３】
［実施例１］
金属シャフト２はφ７、長さ３５０ｍｍのＳＵＭ２２（磁性体）、樹脂層３は不飽和ポリエステル（日本高分子製リゴラックＦＫ１５００ＢＳ）、スラリーは、熱硬化性樹脂として不飽和ポリエステル、磁性粉として等方性希土類（ＭＱ製Ｐ−Ｓ−９−１１）Ｎｄ２  Ｆｅ１４Ｂを用い、磁性粉はチタネート系カップリング材で表面処理してから、該樹脂と撹拌混合した。この熱硬化性樹脂材料と磁性粉との重量混合比は１０ｗｔ％と９０ｗｔ％とした。
【００３４】
まず、図２に示すように、第１の樹脂型５のキャビティ７に金属シャフト２を設置する。次に、樹脂注入口１１から熱硬化性樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂を注型し、不飽和ポリエステル樹脂は金属シャフト２の外周とキャビティ７の内周との間に空間部１０に注型されて硬化し、樹脂層付きの金属シャフトを形成した。樹脂層３の肉厚は２．５ｍｍ、長さは３１０ｍｍとした。
【００３５】
次に、前記樹脂層付きの金属シャフトを第２の樹脂型１２に設置し、樹脂注入口１５からスラリー状の熱硬化性樹脂磁石材料を注型すると、樹脂層３の外周とキャビティ１３の内周との間に空間部１４に注型されて硬化し、ローラを形成した。磁石層４の肉厚は３．０ｍｍ、長さは３１０ｍｍであり、ローラの外径はφ１８となる。
【００３６】
次に、図４に示すように、ローラの外周囲に５個の着磁ヨーク１６を用いて２３９Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加して着磁することにより、周方向にＳ極とＮ極とを交互に着磁したマグネットローラ１を製作した。
【００３７】
表１は、マグネットローラ１の総重量、金属シャフト２のコスト、マグネットのクラック、マグネットローラ１の撓み量、接着性、型のコストを評価し、その結果を示したものである。通常のシャフトのコストを１００、また樹脂型のコストを１００とした。
【表１】
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【００３８】
実施例１の得られたマグネットローラ１は、表１に示すとおりである。ここで、磁束密度の測定方法は、得られたマグネットローラ１の両端部の金属シャフト２を支持し、マグネットローラ１を回転させながら、マグネットローラ１の中心から１０ｍｍ離れた位置（スリーブ上）に磁気センサからなるセンサをセットし、ガウスメータによってマグネットローラ１の周方向の磁束密度を測定した。また、マグネットローラ１の総重量、金属シャフト２のコスト、マグネットのクラック、マグネットローラ１の撓み量、接着性、型のコストを評価した。
【００３９】
［実施例２］
樹脂磁石材料として、熱可塑性樹脂であるナイロン１２（日本ユニカー製Ａ１１２０）と等方性希土類（ＭＱ製Ｐ−Ｓ−９−１１）Ｎｄ２  Ｆｅ１４Ｂを用い、磁性粉は
チタネート系カップリング材で表面処理してから、該樹脂（安定剤や潤滑剤を含む）と撹拌混合した。該樹脂と該磁性粉との重量混合比は１０ｗｔ％と９０ｗｔ％とした。
【００４０】
実施例１で製作した樹脂層付き金属シャフトを射出成形金型に設置し、樹脂層の外周に前記樹脂磁石材料を射出成形にて成形する以外はすべて実施例１と同様に行った。結果は表１のとおりである。
【００４１】
［実施例３］
樹脂層として、熱可塑性樹脂であるエチレンエチルアクリレート（日本ユニカー製ＰＥＳ−２５０）を用い、金属シャフト２を射出成形金型に設置し、金属シャフト２の外周に樹脂層３を形成して樹脂層付き金属シャフトを形成する以外はすべて実施例２と同様に行った。結果は表１のとおりである。
【００４２】
［比較例１］
金属シャフトの外周に樹脂層を設けず、金属シャフトそのものを金型のキャビティの所定位置に設置し、金属シャフトの外周とキャビティの内周との間に熱可塑性樹脂磁石材料を射出成形したものである。
【００４３】
［比較例２］
金属シャフトの外周に樹脂層を設けず、金属シャフトそのものを樹脂型のキャビティの所定位置に設置し、金属シャフトの外周とキャビティの内周との間にスラリー状の熱硬化性樹脂磁石材料を注型して成形したものである。
【００４４】
［比較例３］
金属シャフトの外周に樹脂層を設けず、樹脂層の代りに金属シャフトを太径とし、この太径の金属シャフトを樹脂型のキャビティの所定位置に設置し、金属シャフトの外周とキャビティの内周との間にスラリー状の熱硬化性樹脂磁石材料を注型して成形したものである。
【００４５】
表１から明らかのように、実施例１（注型）と比較例１（射出成形）の成形方法の相違及びによってマグネットローラの撓み量と型コストが顕著に異なる。実施例１の場合、注型であるため、樹脂圧が金属シャフトに加わるのは極僅かであり、金属シャフトに反りが生じて偏心することは皆無に近く、クラックの発生もない。しかも、注型用の型は樹脂型等の簡易型ですみもコストの低減が図れる。しかし、比較例１の場合、射出成形であるため、大きな樹脂圧が金属シャフトに加わり、金属シャフトに反りが生じて偏心し、クラックが発生する。しかも、射出成形は成形圧力が高いため、高価な射出成形金型が必要となり、コストアップの原因となっている。
【００４６】
また、比較例２及び３に示すように、金属シャフトの外周とキャビティの内周との間にスラリー状の熱硬化性樹脂磁石材料を注型して成形することにより、樹脂圧が金属シャフトに加わるのは極僅かであり、金属シャフトに反りが生じて偏心することは皆無に近い。しかも、注型用の型は樹脂型等の簡易型ですみもコストの低減が図れることがわかる。
【００４７】
以上説明したように、金属シャフトの外周に樹脂層を形成し、この樹脂層の外周に樹脂磁石層を設けたマグネットローラによれば、前記樹脂層によって金属シャフトを細径化できるため、コストダウン、軽量化が図れる。また、樹脂層は弾性を有するために、熱衝撃等で金属シャフトと樹脂層あるいは樹脂層と磁石層が線膨張係数の違いにより、剥離したり、クラック等が入ることはなくなるなどの効果がある。
【００４８】
なお、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の第１の実施形態し、マグネットローラの斜視図。
【図２】同実施形態のマグネットローラを成形する型を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図。
【図３】同実施形態のマグネットローラを成形する型を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図。
【図４】同実施形態のマグネットローラへの着磁状態を示す平面図。
【符号の説明】
【００５０】
１…マグネットローラ、２…金属シャフト、３…樹脂層、４…樹脂磁石層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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