(57)【要約】【課題】  従来の軸一体型マグネットローラ等では、ゲート側の磁束密度に比べ、反ゲート側の磁束密度が高くなる場合がある。【解決手段】  成形金型内のマグネットローラに対し、ゲート側端部から反ゲート側端部に向かって冷却温度に勾配を設けてマグネットローラを成形する。一つの態様として、「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マグネットローラの製造方法であって、成形金型内でマグネットローラを構成するマグネットピースまたはマグネットローラに対して、ゲート側端部から反ゲート側端部に向かって冷却温度に勾配を設けた状態で成形する工程を含むことを特徴とする、マグネットローラの製造方法。」を解決手段とする。【選択図】    図１
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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マグネットローラの製造方法であって、
成形金型内で
マグネットローラを構成するマグネットピースまたはマグネットローラに対して、ゲート側端部から反ゲート側端部に向かって冷却温度に勾配を設けた状態で成形する工程を含むことを特徴とする、マグネットローラの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のマグネットローラの製造方法であって、ゲート側端部の冷却温度をＡ℃、反ゲート側端部の温度をＢ℃とした場合、
９５≧（Ｂ℃／Ａ℃）×１００≧７０
となるように、冷却温度をゲート側端部から反ゲート側端部に向かって漸減するように設定されていることを特徴とする、請求項１記載のマグネットローラの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の製造方法によって得られうる、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）マグネットローラ射出成形空間の端部に、この成形空間と略同心の円周上に複数個の注入口を設けると共に、これらの注入口を成形空間の周囲に配設し、かつ各々の注入口の横断面積を磁極間の中心角と対応する値とすることにより、軸方向の磁束密度が均一な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を得られる（特許文献２）。
【特許文献１】特開平４−１２２００８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及び２は、軸方向の一方から溶融樹脂磁石を注入しているため、ゲート側（溶融樹脂注入口と同じ側の位置）と反ゲート側（溶融樹脂注入口とは反対側の位置）では溶融樹脂磁石の冷却速度が異なり、反ゲート側の溶融樹脂磁石の冷却速度が遅くなり、その結果、反ゲート側の溶融状態の樹脂磁石は、磁場が印加される時間が長くなるため、反ゲート側の成形後の磁石は、ゲート側に比べ高磁束密度となり、図８のように軸方向の磁束密度の均一性が悪くなる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、反ゲート側（溶融樹脂注入口とは反対側の位置）の溶融樹脂磁石の冷却時間がゲート側（溶融樹脂注入口と同じ側の位置）に比べ遅い（長い）ため、反ゲート側の溶融樹脂磁石は磁場が印加される時間が長くなり、結果的にゲート側に比べ反ゲート側の磁束密度が高くなり、軸方向の磁束密度の均一性が悪くなる」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。
【０００７】
（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マグネットローラの製造方法であって、
成形金型内で
マグネットローラを構成するマグネットピースまたはマグネットローラに対して、ゲート側端部から反ゲート側端部に向かって冷却温度に勾配を設けた状態で成形する工程を含むことを特徴とする、マグネットローラの製造方法」、
である。
【０００８】
（２）本発明の第２は、
「（１）記載のマグネットローラの製造方法であって、ゲート側端部の冷却温度をＡ℃、反ゲート側端部の温度をＢ℃とした場合、
９５≧（Ｂ℃／Ａ℃）×１００≧７０
となるように、冷却温度をゲート側端部から反ゲート側端部に向かって漸減するように設定されていることを特徴とする、（１）記載のマグネットローラの製造方法」、
である。
【０００９】
（３）本発明の第３は、
「（１）または（２）に記載の製造方法によって得られうる、マグネットローラ」、
である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明（請求項１、２）の製造方法により製造されるマグネットローラにおいて、「反ゲート側の磁束密度がゲート側に比べ高くなること」が防止でき、軸方向の磁束密度の均一性が向上する、という効果がある。
【００１１】
本発明（請求項３）のマグネットローラにより、該マグネットローラにおいて、「反ゲート側の磁束密度がゲート側に比べ高くなること」が防止でき、軸方向の磁束密度の均一性が向上する、という効果がある。
【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マグネットローラの製造方法であって、
成形金型内で
マグネットローラを構成するマグネットピースまたはマグネットローラに対して、ゲート側端部から反ゲート側端部に向かって冷却温度に勾配を設けた状態で成形する工程を含むことを特徴とする、マグネットローラの製造方法」、
である。
【００１３】
（２）本発明の第２は、
「（１）記載のマグネットローラの製造方法であって、ゲート側端部の冷却温度をＡ℃、反ゲート側端部の温度をＢ℃とした場合、
９５≧（Ｂ℃／Ａ℃）×１００≧７０
となるように、冷却温度をゲート側端部から反ゲート側端部に向かって漸減するように設定されていることを特徴とする、（１）記載のマグネットローラの製造方法」、
である。
【００１４】
（３）本発明の第３は、
「（１）または（２）に記載の製造方法によって得られうる、マグネットローラ」、
である。
【００１５】
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、成形空間を冷却するための冷却装置（冷却水路）をゲート側端部から反ゲート端部に向けて徐々に近づけることにより、溶融樹脂磁石が反ゲート側の冷却速度とゲート側の冷却速度が同等となるような成形装置にて、注入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。
【００１６】
得られたマグネットローラは、ゲート側も反ゲート側も同様に冷却されたものであるため、反ゲート側の樹脂磁石が溶融状態で、ゲート側より長く磁場を印加されることがなくなり、反ゲート側の磁束密度が高くなることが防止でき、結果的に図９に示すように、軸方向の磁束密度が均一となる。
【００１７】
ここでは、冷却装置を成形空間にゲート側端部から反ゲート側端部へ徐々に近づけることにより、ゲート側端部から反ゲート側端部に向けて成形空間内の溶融樹脂磁石の冷却速度を制御したが、制御方法はこれらに制限されるものではない。
例えば、冷却装置と成形空間は従来通り並行に設置し、そして、該冷却装置と該成形空間との間に伝熱速度の異なった材料（金属片等）で構成したり、冷却装置（冷却水路）をゲート側より反ゲート側の方を大きくする、等の方法がある。
【００１８】
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。
【００１９】
また、ゲート側端部と反ゲート側端部の冷却温度において、
ゲート側の冷却温度をＡ℃、反ゲート側の温度をＢ℃とすると、
９５≧（Ｂ℃／Ａ℃）×１００≧７０
上式が成り立つようにし、冷却温度がゲート側端部から反ゲート側端部に向かって漸減するように設定する。
【００２０】
上記樹脂磁石材料であれば、例えば、ゲート側端部冷却温度（Ａ℃）を１００℃とし、反ゲート側端部冷却温度（Ｂ℃）を８０℃とすると、
上式は、９５≧（８０℃／１００℃）×１００＝８０≧７０となり、上式が成り立つ。
【００２１】
上記のように両端部冷却温度を設定し、ゲート側から反ゲート側に向かって徐々に冷却温度が漸減するように設定することにより、反ゲート側の樹脂磁石が溶融状態で、ゲート側より長く磁場を印加されることがなくなり、反ゲート側の磁束密度が高くなることが防止でき、結果的に軸方向の磁束密度が均一となる。
【００２２】
（Ｂ℃／Ａ℃）×１００が７０未満となると、成形空間内の冷却温度差が大きくなり過ぎ、成形空間内の溶融樹脂磁石材料の流動性が悪くなり、特に反ゲート側の流動性が悪くなり、結果的に磁束密度が所望値以上に低下してしまう。
【００２３】
（Ｂ℃／Ａ℃）×１００が９５を超えると、実質的に反ゲート側とゲート側の冷却温度差が小さくなり、効果が発現せず、ゲート側の磁束密度より反ゲート側の磁束密度が高くなり、軸方向の磁束密度の均一性が悪くなる。
【００２４】
更に、反ゲート端部から軸方向内側１００ｍｍまでの冷却温度を上式９５≧（８０℃／１００℃）×１００≧７０が成り立つように設定し、上記以外の部分は同じ冷却温度に設定しても構わない。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、本明細書においては、軸部と本体部が同一の樹脂磁石材料で形成されたマグネットローラで説明したが、これに制限されるものではない。例えば、マグネットピースを射出成形にて得る場合、上記金型と同様に、冷却温度がゲート側端部から反ゲート側端部に向かって漸減するように設定し、得られたマグネットピースをシャフト外周面の所定の位置に貼り合わせてマグネットローラを形成すればよい。円筒状マグネットを射出成形する場合も、上記金型と同様に、冷却温度がゲート側端部から反ゲート側端部に向かって漸減するように設定し、得られた円筒状マグネットの中空部にシャフト（金属製等）を挿入してマグネットローラを形成すればよい。
【００３２】
更に、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すればよい。
【実施例】
【００３３】
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。
【００３４】
（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。この時、ゲート側端部の冷却温度が１００℃とし、反ゲート側に向かって徐々に冷却温度を下げていき、反ゲート側端部の冷却温度が６０℃となるように設定した。
【００３５】
マグネット本体部の外径はφ１３．６（直径１３．６ｍｍ）、マグネット本体部の長さは３２０ｍｍ、軸部の外径はφ６、軸部を含めた全長を３７０ｍｍとした。
【００３６】
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、軸方向有効磁束密度領域２３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。
【００３７】
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。
測定結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
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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。
【００３９】
（実施例２）
（Ｂ℃／Ａ℃）×１００＝（８５℃／９０℃）×１００≒９５となるように冷却温度を設定す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。
【００４０】
（実施例３）
（Ｂ℃／Ａ℃）×１００＝（７０℃／１００℃）×１００＝７０となるように冷却温度を設定す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。
【００４１】
（実施例４）
図４のマグネットピース用射出成形装置（金型）で５つのマグネットピースを成形し、
図５に示すように、それらのマグネットピースを外径φ６、長さ３７０ｍｍのシャフト（材質ＳＵＭ２２）に貼り合わせてマグネットローラを形成する以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４２】
（比較例１）
図６（従来金型）のように、成形空間（マグネットローラ）と冷却装置（冷却水路）を平行に設置する以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４３】
（比較例２）
図７（従来金型）のように、成形空間（マグネットピース）と冷却装置（冷却水路）を平行に設置する以外はすべて実施例１と同様に行った。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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】本発明のマグネットピースを成形する装置（金型）
【図５】本発明の別のマグネットローラ断面図
【図６】従来のマグネットローラを成形する装置（金型）
【図７】従来のマグネットピースを成形する装置（金型）
【図８】従来マグネットローラの軸方向磁束密度パターン
【図９】本発明マグネットローラの軸方向磁束密度パターン
【符号の説明】
【００４５】
１    マグネットローラ射出成形用金型
２    冷却装置（冷却水路）
３    注入口
４    マグネットローラ成形空間
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  マグネットピース射出成形用金型
１１  冷却装置（冷却水路）
１２  注入口
１３  マグネットピース成形空間
１４〜１８  マグネットピース
１９  シャフト
２０  従来のマグネットローラ射出成形用金型
２１  従来のマグネットピース射出成形用金型
２２  軸方向磁束密度パターン
２３  有効磁束密度幅
２４  磁束密度バラツキ（最大値と最小値との差）
【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】
2007168334.tif 000009
【図７】
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【図８】
2007168334.tif 000011
【図９】
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