(57)【要約】【課題】  特にマグネットローラ本体部外径が小さいものにおいては、軸部や本体部にヒケが発生し寸法精度が悪化したり、抗折強度が低下したりする場合がある。【解決手段】  マグネットローラ本体部外径、軸部外径、およびゲート断面積をある一定の範囲にすることにより、高寸法精度でかつ高抗折強度のマグネットローラが得られる。  「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、マグネットローラ本体部の外径を６ｍｍ〜８ｍｍとし、かつマグネットローラ両端部軸径寸法を該マグネットローラ本体部の外径寸法の４０％〜８０％とし、かつゲート口断面積を該マグネットローラ両端部軸径の断面積に対し３０％〜７０％として成形されていることを特徴とするマグネットローラ。」で解決する。【選択図】    図１
2007266452.tif 000002
【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において、
マグネットローラ本体部の外径を６ｍｍ〜８ｍｍとし、かつ
マグネットローラ両端部軸径寸法を該マグネットローラ本体部の外径寸法の４０％〜８０％とし、かつ
ゲート口断面積を該マグネットローラ両端部軸径の断面積に対し３０％〜７０％として成形されていることを特徴とするマグネットローラ。
【請求項２】
一つの金型にて２本以下の前記マグネットローラを成形することを特徴とする請求項１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）軸部一体型マグネットローラにおいて、溶融樹脂磁石の射出注入を２箇所以上からマグネットローラ中心軸に向かって求心的に行うことにより、軸方向に均一な磁束密度をもつマグネットローラが得られる（特許文献１）。
【０００４】
（２）マグネットローラの樹脂磁石原料の溶融粘度が３０ポアズから１０００ポアズの間で射出成形することにより、軸方向における表面磁束密度の変動を小さくしたマグネットローラが得られる（特許文献２）。
【特許文献１】特開昭６３−３０８７５号公報。
【特許文献２】特開昭６３−６１２７４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、軸部の本体側付近に複数のゲート口を設け、溶融樹脂磁石を射出注入しているため、軸部先端部分への溶融樹脂の流れが悪く、充填不足やヒケ（ローラ円筒状部分の外径の細りが有る部分）が発生する場合がある。
【０００６】
また、特許文献２は、図１や図２から、軸部の外径寸法とマグネット本体部の外径寸法の差が大きいと推測され、そのため、マグネット部本体部への充填不足や軸部の強度不足が発生する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、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、マグネット本体部の外径と軸部外径との関係、および軸部断面積とゲート断面積との関係を規定の範囲内に入れなければ、軸部あるいは本体部にヒケ（ローラ円筒状部分の外径の細りが有る部分）が発生したり、軸部の強度が低下する」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。結果、下記の発明を完成するに至った。
【０００８】
（１）本発明の第１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、
マグネットローラ本体部の外径を６ｍｍ〜８ｍｍとし、かつマグネットローラ両端部軸径寸法を該マグネット本体部の外径寸法の４０％〜８０％とし、かつゲート口断面積を上記マグネットローラ両端部軸径の断面積に対し３０％〜７０％として成形したマグネットローラ」、である。
【０００９】
（２）本発明の第２は、
「一つの金型にて２本以下の前記マグネットローラを成形することを特徴とする（１）記載のマグネットローラ。」、である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明（請求項１）により、軸部および本体部のヒケが防止でき、軸部および本体部の強度が向上する。
【００１１】
また、本発明（請求項２）により、軸部および本体部のヒケが防止でき、軸部および本体部の強度が向上するとともに、製品バラツキ（寸法、磁気特性）が小さくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（１）本発明の第１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、
マグネットローラ本体部の外径を６ｍｍ〜８ｍｍとし、かつマグネットローラ両端部軸径寸法を該マグネット本体部の外径寸法の４０％〜８０％とし、かつゲート口断面積を上記マグネットローラ両端部軸径の断面積に対し３０％〜７０％として成形したマグネットローラ」、である。
【００１３】
（２）本発明の第２は、
「一つの金型にて２本以下の前記マグネットローラを成形することを特徴とする（１）記載のマグネットローラ。」、である。
【００１４】
マグネット部の材料は、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のように、ゲート口から溶融樹脂磁石材料を成形空間内へ射出注入し、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。
ここで、マグネットローラ本体部の外径を７ｍｍ、両端軸部の外径を４．５ｍｍとし、ゲート口先端（マグネットローラ軸部との接触面）の断面積を７ｍｍ2と（ゲート口断面形状：φ３（直径３ｍｍの円））した。
【００１５】
上記の場合、マグネットローラ両端軸部の外径寸法は、マグネット本体部の外径寸法に対し約６４％となっている。また、ゲート口断面積は、マグネットローラ両端軸部軸径の断面積に対し、約４４％となっている。
【００１６】
マグネットローラ本体部の外径をφ６未満（外径を６ｍｍ未満）にすると、強磁性体粉末として異方性ストロンチウムフェライトを用いる場合、高磁束密度（例えば７０ｍＴ以上）が得られない場合がある。ただし、強磁性体粉末としてフェライト磁性粉に希土類系磁性粉を混合したものを用いたり、希土類系磁性粉を用いると、高磁束密度は可能となるが高コストとなる場合がある。マグネットローラ本体部の外径がφ８を超える（外径が８ｍｍを超える）と、マグネット材料を多く使用するため、高コストとなる場合があり、また、マグネットローラの外周に設置するスリーブの外径が１１ｍｍ以上にしなければならない場合があり、現像ローラあるいは現像装置が大きくなり、全体的に高価になってしまう場合がある。
【００１７】
マグネットローラ両端部軸径寸法を該マグネット本体部の外径寸法の４０％未満とすると、軸部の溶融樹脂磁石材料の流れが悪くなり、結果的に本体部の充填不足やヒケが発生する場合がある。マグネットローラ両端部軸径寸法を該マグネット本体部の外径寸法の８０％超えると、軸部に十分に樹脂圧がかからなくなるため、ヒケが発生する場合がある。
【００１８】
ゲート口断面積がマグネットローラ両端部軸径の断面積に対し３０％未満の場合は、本体部に十分な樹脂圧がかからなくなるため、本体部にヒケ等が生じる場合がある。ゲート口断面積がマグネットローラ両端部軸径の断面積に対し７０％を超えると、軸部に十分な樹脂圧がかからなくなるため、軸部にヒケ等が生じる場合がある。
【００１９】
また、ひとつの金型で２本以下（キャビ金型が２つ以下）の多数個取りとすることが好ましい。ひとつの金型で３本以上（キャビ金型が３つ以上）の多数個取りを行うと、キャビ毎のマグネットローラの品質（磁気特性や寸法精度等）にバラツキが生じやすくなり、また、金型が大きくなり高価となってしまう。
【００２０】
従って、品質（磁気特性や寸法精度等）や金型コストを考えると、ひとつの金型で２本取り以下にすることが好ましい。
【００２１】
なお、本発明の金型（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の金型）としては、通常の割型であってもよく、縦抜き用金型であってもよく、例えばカウンター成形法に用いられる型（図７に示す）であってもよい。
【００２２】
上記では、マグネットローラ材料として、樹脂バインダーにポリアミド樹脂、強磁性粉末に異方性ストロンチウムフェライトを用いたもので説明したが、これらに制限されるものではない。
【００２３】
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あげられる。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。
【００２４】
また、強磁性体粉末として、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。
【００２５】
樹脂バインダーとしては、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）などの１種類または２種類以上、もしくはエポキシ樹脂、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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・フッ素系滑剤等、安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを添加する。
【００２８】
また、本明細書においては、４極構成のマグネットロールを図示しているが、本発明は４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すればよい。
【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２のマグネットローラ用材料として、樹脂バインダーにナイロン６樹脂（ユニチカ製Ａ１０１５Ｐ）を１０重量％（滑剤、安定剤を含む）、強磁性粉末に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、ペレット状に成形し、このペレットを溶融状態にし、図１の射出成形装置（金型）を用いて、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２に示すようなマグネットローラを得た。図１の射出成形装置（金型）は、４つのマグネットローラが同時に成形できる、いわゆる４個取り金型である。
【００３１】
マグネットローラ本体部の外径を７．４ｍｍ、両端部の軸部外径を４．５ｍｍ、ゲート先端径を３．２ｍｍとした。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約６１％、ゲート口断面積は軸部断面積の約５１％となる。マグネット本体部の長さは２３０ｍｍ、両端軸部を含めた全長は２７０ｍｍとした。
【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５ｍｍ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及び軸方向磁束密度パターンを測定した。軸方向磁束密度パターンを測定する場合、まず、マグネットローラ軸方向の中央部分の周方向磁束密度を測定し、各磁極の磁束密度ピーク位置を検出し、それぞれの磁極の磁束密度ピーク位置において、図３のようにプローブをマグネットローラの軸方向端部からもう一方の端部へスキャンさせて軸方向磁束密度を測定
し、図４の軸方向有効磁束密度領域において、最大磁束密度値と最小磁束密度値との差（バラツキ）及び１ｍｍ毎の磁束密度の変化量（ｍＴ／ｍｍ）を測定した。
測定結果は、画質に最も影響を与える主極（現像極）の測定値を代表値として表に記載した。
【００３３】
また、図５のように、軸方向３箇所において軸部外径を測定し、最大値と最小値の差を表１に記載した。同様に軸方向５箇所において本体部外径を測定し、最大値と最小値の差を表１に記載した。
【００３４】
更に、図６（ａ）（ｂ）のように、抗折強度測定装置（島津製作所製ＡＧＳ−Ｈ  ５ｋＮ使用）により、マグネットローラを固定し、矢印の方向へ加圧治具を５０ｍｍ／ｍｉｎのスピードで加圧し、マグネットローラ本体部および軸部の抗折強度を測定し、表１に記載した。
測定結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2007266452.tif 000003
なお、実施例・比較例に共通する「表」の内容について、説明する。
「表」中の磁束密度バラツキとは、軸方向有効磁束密度領域において、磁束密度最大値と磁束密度最小値との差であり、主極の測定値のみ記載した。
「表」中の磁束密度変化率とは、軸方向有効磁束密度領域において、１ｍｍ毎の磁束密度の変化量（ｍＴ／ｍｍ）であり、主極の測定値のみ記載した。
【００３６】
（実施例２）
両端部の軸部外径を３ｍｍ、ゲート径をφ１．６５（ゲート径を１．６５ｍｍ）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約４０％、ゲート口断面積は軸部断面積の約３０％となる。
測定結果を表１に示す。
【００３７】
（実施例３）
両端部の軸部外径はφ３（３ｍｍ）、ゲート径をφ２．５（２．５ｍｍ）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約４０％、ゲート口断面積は軸部断面積の約７０％となる。
測定結果を表１に示す。
【００３８】
（実施例４）
両端部の軸部外径はφ５．９（５．９ｍｍ）、ゲート径をφ３．２（３．２ｍｍ）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約８０％、ゲート口断面積は軸部断面積の約３０％となる。
測定結果を表１に示す。
【００３９】
（実施例５）
両端部の軸部外径はφ５．９（５．９ｍｍ）、ゲート径をφ４．９（４．９ｍｍ）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約８０％、ゲート口断面積は軸部断面積の約７０％となる。
測定結果を表１に示す。
【００４０】
（実施例６）
マグネットローラ本体部の外径をφ６（６ｍｍ）、両端部の軸部外径はφ３．６（３．６ｍｍ）、ゲート径をφ２．６（２．６ｍｍ）とした。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約６０％、ゲート口断面積は軸部断面積の約５２％となる。
測定結果を表１に示す。
【００４１】
（実施例７）
マグネットローラ本体部の外径をφ８（８ｍｍ）、両端部の軸部外径はφ４．８（４．８ｍｍ）、ゲート径をφ３．４（３．４ｍｍ）とした。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約６０％、ゲート口断面積は軸部断面積の約５０％となる。
測定結果を表１に示す。
【００４２】
（実施例８）
図６のように、ひとつの金型で２本のマグネットローラが同時に得られる、いわゆる２個取り金型を用いる以外はすべて実施例１と同様に行った。
測定結果を表１に示す。
【００４３】
（比較例１）
両端部の軸部外径をφ２．５（２．５ｍｍ）、ゲート径をφ１．８（１．８ｍｍ）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約３４％、ゲート口断面積は軸部断面積の約５２％となる。
測定結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例２）
両端部の軸部外径をφ６．５（６．５ｍｍ）、ゲート径をφ５（５ｍｍ）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約８８％、ゲート口断面積は軸部断面積の約５９％となる。
測定結果を表１に示す。
【００４５】
（比較例３）
両端部の軸部外径をφ４．５（４．５ｍｍ）、ゲート径をφ２．３（２．３ｍｍ）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約６０％、ゲート口断面積は軸部断面積の約２６％となる。
測定結果を表１に示す。
【００４６】
（比較例４）
両端部の軸部外径をφ４．５（４．５ｍｍ）、ゲート径をφ４（４ｍｍ）とする以外はすべて実施例１と同様に行った。この場合、軸部外径寸法は本体部外径寸法に対し約６０％、ゲート口断面積は軸部断面積の約８０％となる。
測定結果を表１に示す。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のマグネットローラを成形する装置（金型）
【図２】本発明のマグネットローラ斜視図
【図３】マグネットローラの軸方向磁束密度測定装置
【図４】マグネットローラの軸方向磁束密度パターン
【図５】マグネットローラの軸部および本体部の外径を測定する箇所
【図６】マグネットローラの本体部および軸部の抗折強度測定装置
【図７】本発明の一態様である、本発明のマグネットローラを成形する装置（カウンター成形法に用いられる金型）
【符号の説明】
【００４８】
１    マグネットローラ射出成形用金型
２    マグネットローラ成形空間
３    注入口
４    磁場発生源
５    マグネットローラ本体部
６    マグネットローラ軸部
７    プローブ
８    マグネットローラ固定治具
９    軸方向磁束密度測定装置ベース台
１０  軸方向磁束密度パターン
１１  有効磁束密度幅
１２  磁束密度バラツキ（最大値と最小値との差）
１３〜１５  マグネットローラ軸部外径測定箇所
１６〜２０  マグネットローラ本体部外径測定箇所
２１  プローブ
２２  マグネットローラ固定治具
２３  軸方向磁束密度測定装置ベース台
２４  スライド金型  ２５  固定側金型
２６  可動側金型
【図１】
2007266452.tif 000004
【図２】
2007266452.tif 000005
【図３】
2007266452.tif 000006
【図４】
2007266452.tif 000007
【図５】
2007266452.tif 000008
【図６】
2007266452.tif 000009
【図７】
2007266452.tif 000010