(57)【要約】【課題】  従来の成形法では、一次圧（射出圧）によりキャビティ充填量の９８ｗｔ％を超えた溶融樹脂磁石材料を注入していたが、成形品内部にボイドが多発し、結果的に軸方向磁束密度のバラツキやリップルが大きくなり、また、本体部の強度も低下し、輸送中や使用中に折れが発生する場合があった。【解決手段】  マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ未満の場合の一次圧（射出圧）と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝８５〜９８ｗｔ％：１５〜２ｗｔ％とし、マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ以上φ１８ｍｍ以下の場合の一次圧と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝９２〜９８ｗｔ％：８〜２ｗｔ％とし、軸部一体型マグネットローラを成形することにより、軸方向磁束密度が均一となり、また本体部の強度が向上する。【選択図】    図３
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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を主体とする混合物を用いた軸部一体型マグネットローラを成形する方法において、マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ未満の場合の一次圧（射出圧）と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝８５〜９８ｗｔ％：１５〜２ｗｔ％とし、マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ以上φ１８ｍｍ以下の場合の一次圧と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝９２〜９８ｗｔ％：８〜２ｗｔ％とした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】
上記成形において、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大し、マグネットローラを成形することを特徴とした請求項１記載のマグネットローラの製造方法。
【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の製造方法に関する。
【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、従来から、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キャビティに注入しマグネットローラを磁場印加成形する射出成形法により製造されている。
【０００３】
しかしながら、従来の射出成形法では、溶融樹脂磁石材料注入時にキャビティ内の空気等を巻き込み、成形品内部にボイドが多発し、軸方向の磁束密度のバラツキやリップルが発生したり、本体強度が低下する場合があった。
【０００４】
近年、これら課題を改善する試みが提案されている。すなわち、（１）溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大し、マグネットローラを成形することにより、該マグネットローラの長さ方向における磁気的特性が均一となる方法（特許文献１）、（２）溶融樹脂磁石材料の射出を２箇所以上からマグネットローラの中心軸に向かって求心的に行うことにより、マグネットローラ部表面での磁束密度の変動が少なくなる方法（特許文献２）等である。
【特許文献１】特開平１０−６７０３０
【特許文献２】特開昭６３−３０８７５
【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、２では、長手方向の磁束密度はある程度均一となるが、マグネット本体部の強度のバラツキが大きく、強度が低いものについては、輸送時、スリーブへの組込時や使用中に折れが発生し、現像ができなくなる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、強磁性粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を用いた軸部一体型マグネットローラの成形において、マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ未満の場合の一次圧と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝８５〜９８ｗｔ％：１５〜２ｗｔ％とし、マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ以上φ１８ｍｍ以下の場合の一次圧と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝９２〜９８ｗｔ％：８〜２ｗｔ％、としたマグネットローラの製造方法である。
【０００７】
また、本発明は、上記成形において、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大して成形したマグネットローラの製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、長手方向の磁束密度が均一となり、特にリップル性能（局所的な磁束密度の変化）が良好となり、また、本体強度が向上し、輸送時、スリーブへの組込時や使用中の折れが防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明のマグネットローラ製造方法について例をあげて詳細に説明する。
【００１０】
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キャビティに注入しマグネットローラを磁場印加成形する従来の射出成形法では、一次圧（射出圧）にてキャビティ空間に相当する充填量（キャビティ容積の９８ｗｔ％超）を注入し、保圧は一次圧充填後、キャビティ内に充填された溶融樹脂磁石材料の逆流を防止するための圧力という位置付けであった。
【００１１】
しかしながら、本発明者らは、従来、本体強度を向上させるため、添加剤の追加量や樹脂バインダーの分子量を調整して対応していたが、樹脂磁石材料組成物の調整だけでは本体強度と磁気特性を両立させることが難しく、そこで、従来から問題であった溶融樹脂磁石材料注入時にキャビティ内の空気等の巻き込みを少なくするため、成形条件である一次圧と保圧の関係に着目し検討した結果、今まで一次圧での充填量を少なくした場合、フローマークによる磁気特性の乱れが発生する問題があったが、一次圧と保圧による充填量の割合を特定の範囲内に制御することにより、空気の巻き込みが少なくなって、軸方向の磁束密度のバラツキやリップルの発生、あるいは本体強度の低下といった従来の課題が解決できることを見出した。
【００１２】
すなわち、本発明は、強磁性粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を用いた軸部一体型マグネットローラの成形において、マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ未満の場合の一次圧と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝８５〜９８ｗｔ％：１５〜２ｗｔ％とし、マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ以上φ１８ｍｍ以下の場合の一次圧と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝９２〜９８ｗｔ％：８〜２ｗｔ％、としたマグネットローラの製造方法である。
【００１３】
例えば、前記樹脂バインダーとしてポリアミド系樹脂を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フェライト系磁性粉末を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。
【００１４】
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射出成形し、図２のような本体部外径がφ１２ｍｍ未満（例えばφ９．６ｍｍ）あるいはφ１２ｍｍ以上φ１８ｍｍ以下（例えばφ１３．６ｍｍ）の軸部一体型マグネットローラを得る。成形時に印加する各磁極への配向着磁磁場は、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。
【００１５】
マグネット本体外径がφ１２ｍｍ未満の場合、上記射出成形において、一次圧にて充填する溶融樹脂磁石材料の量を全体の８５〜９８ｗｔ％とし、残りの溶融樹脂磁石材料（１５〜２ｗｔ％）を保圧にて充填する。
【００１６】
一次圧での充填量が８５ｗｔ％未満となると、バリ、寸法過大、離型不良が発生し、また金型の摩耗が大きくなる場合がある。また、一次圧での充填量が９８ｗｔ％を超えると、ショートショットやヒケや収縮歪みが発生し、本体強度が低下したり、リップル（軸方向磁束密度の局所的な変化）が大きくなったりする場合がある。
【００１７】
同様に、マグネット本体外径がφ１２ｍｍ以上φ１８ｍｍ以下の場合、上記射出成形において、一次圧にて充填する溶融樹脂磁石材料の量を全体の９２〜９８ｗｔ％とし、残りの溶融樹脂磁石材料（８〜２ｗｔ％）を保圧にて充填する。
【００１８】
一次圧での充填量が９２ｗｔ％未満となると、バリ、寸法過大、離型不良が発生し、また金型の摩耗が大きくなる場合がある。また、一次圧での充填量が９８ｗｔ％を超えると、ショートショットやヒケや収縮歪みが発生し、本体強度が低下したり、リップル（軸方向磁束密度の局所的な変化）が大きくなったりする場合がある。
【００１９】
従来の射出成形法では、溶融樹脂磁石材料注入時にキャビティ内の空気等を巻き込み、成形品内部にボイドが多発し、軸方向の磁束密度のバラツキやリップルが発生したり、本体強度が低下する場合があったが、本発明では、一次圧にてキャビティ内に充填する量を制御することにより、成形品内部のボイドが減少し、軸方向の磁束密度のバラツキやリップルが良好となり、また、本体強度も向上する。
【００２０】
なお、本発明では、理由は明らかでないが、マグネット本体径がφ１２ｍｍ未満の場合は、比較的に本体部のヒケ（外径がやや小さくなる）が小さく、また、キヤビティ容積が小さいので、空気の巻き込みが少なくなるが、一次圧での充填量を８５〜９８ｗｔ％とすることにより、また、マグネット本体径がφ１２ｍｍ以上φ１８ｍｍ以下の場合は、比較的に本体部のヒケが大きく、また、キヤビティ容積が大きいので、空気の巻き込みが多くなるが、一次圧での充填量を９２〜９８ｗｔ％とすることにより、上記のごとく課題が解決できる。
【００２１】
また、好ましくは、本発明は、上記成形において、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大して成形したマグネットローラの製造方法である。
【００２２】
図３に示すような成形装置（金型）にてマグネットローラを成形することにより、
溶融樹脂磁石材料がゲート側から除々にキャビティ内に注入されるため、空気等の巻き込みが激減し、結果的に成形品内部のボイドが激減して、軸方向の磁束密度のバラツキやリップルが小さくなり、また、本体強度が向上する。
【００２３】
ここで、上記フェライト磁性粉は等方性、異方性あるいはそれらの混合粉のいずれでもよいが、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
樹脂バインダーとしては、ポリアミド樹脂、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。
【００２７】
上記に示した強磁性粉末の含有率は５０〜９５重量％の範囲が好ましい。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、また該強磁性粉末の含有率が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。
【００２８】
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。
【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】
【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）、強磁性体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、ペレット状に成形する。図１に示す成形装置を用いて、ゲート口から上記ペレットを溶融状態にした樹脂磁石材料を射出注入し、励磁源（５箇所）から発生させた磁場（２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍ）により該溶融樹脂磁石材料を配向着磁し、冷却固化させて、図２に示すような軸一体型マグネットローラを形成した。この場合、一次圧（射出圧）にてキャビティ充填量の９０ｗｔ％に相当する溶融樹脂磁石材料を注入し、保圧にてキャビティ充填量の１０ｗｔ％に相当する溶融樹脂磁石材料を注入した。なお、一次圧の溶融樹脂磁石材料の注入速度は１００ｍｍ／ｓｅｃ、圧力は２００ＭＰａ、とし、また保圧による注入速度は３ｍｍ／ｓｅｃ、圧力は２００ＭＰａとした。
【００３２】
マグネットローラ本体部外径をφ９．６ｍｍ、両端軸部の外径をφ５とし、マグネットローラ本体部の軸方向長さを２２０ｍｍ、両端軸部を含むマグネットローラの軸方向長さを２６０ｍｍとした。
【００３３】
得られたマグネットローラを、マグネットローラの両端軸部を支持し、マグネットローラの中心からラジアル方向に６ｍｍ離し、かつマグネットローラ軸方向の中心にガウスメータ用プローブ（Ｂｅｌｌ社製磁束密度センサー）先端を設置し、マグネットローラを回転させ、該マグネットローラの周方向の磁束密度を測定し、主極の磁束密度ピーク位置を検知し、その位置にて主極の軸方向磁束密度を測定し、マグネットローラ本体部の軸方向両端１０ｍｍを除く領域において、最大磁束密度と最小磁束密度の差を軸方向磁束密度バラツキとし、局所的な磁束密度変化率（ｍＴ／ｍｍ：リップル）を測定した。測定結果を表１に示す。
【表１】
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【００３４】
ここで、主極磁束密度は７５ｍＴ以上が好ましい。また、軸方向磁束密度バラツキは６ｍＴ以下が好ましく、軸方向の局所的な磁束密度低下率（リップル）は０．５ｍＴ／ｍｍ以下が好ましい。
【００３５】
また、図４に示す装置にて、マグネットローラの本体部両端１０ｍｍを固定支持し、該マグネットローラ軸方向中心部を加圧治具にて加圧し、本体部が折れるまでの最高強度を本体強度とした。加圧装置は島津製作所製ＡＧＳ−Ｈ（５ｋＮ）を用い、加圧速度は５０ｍｍ／ｍｉｎ、加圧治具の先端形状はＲ３ｍｍとした。測定結果を表１に示す。
【００３６】
ここで、本体強度は１２０Ｎ以上が好ましい。
【００３７】
（実施例２）
一次圧による充填量を８５ｗｔ％とし、保圧による充填量を１５ｗｔ％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００３８】
（実施例３）
一次圧による充填量を９８ｗｔ％とし、保圧による充填量を２ｗｔ％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００３９】
（実施例４）
マグネットローラ本体部外径をφ１３．６ｍｍとし、かつ、一次圧による充填量を９２ｗｔ％とし、保圧による充填量を８ｗｔ％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
主極磁束密度は８５ｍＴ以上が好ましく、本体強度は４００Ｎ以上が好ましい。
【００４０】
（実施例５）
マグネットローラ本体部外径をφ１３．６ｍｍとし、かつ、一次圧による充填量を９８ｗｔ％とし、保圧による充填量を２ｗｔ％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
主極磁束密度は８５ｍＴ以上が好ましく、本体強度は４００Ｎ以上が好ましい。
【００４１】
（実施例６）
マグネットローラ本体部外径をφ１８．０ｍｍとし、かつ、一次圧による充填量を９２ｗｔ％とし、保圧による充填量を８ｗｔ％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
主極磁束密度は１００ｍＴ以上が好ましく、本体強度は６００Ｎ以上が好ましい。
【００４２】
（実施例７）
マグネットローラ本体部外径をφ１８．０ｍｍとし、かつ、一次圧による充填量を９８ｗｔ％とし、保圧による充填量を２ｗｔ％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
主極磁束密度は１００ｍＴ以上が好ましく、本体強度は６００Ｎ以上が好ましい。
【００４３】
（実施例８）
図３に示す成形装置（金型）を用いて、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大してマグネットローラを成形する以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４４】
（実施例９）
図３に示す成形装置（金型）を用いて、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大してマグネットローラを成形する以外はすべて実施例２と同様に行った。
【００４５】
（実施例１０）
図３に示す成形装置（金型）を用いて、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大してマグネットローラを成形する以外はすべて実施例３と同様に行った。
【００４６】
（実施例１１）
図３に示す成形装置（金型）を用いて、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大してマグネットローラを成形する以外はすべて実施例４と同様に行った。
【００４７】
（実施例１２）
図３に示す成形装置（金型）を用いて、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大してマグネットローラを成形する以外はすべて実施例５と同様に行った。
【００４８】
（比較例１）
一次圧による充填量を１００ｗｔ％とし、保圧による充填量を０ｗｔ％、つまり保圧は溶融樹脂磁石材料の逆流を防止する役割とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４９】
（比較例２）
一次圧による充填量を８０ｗｔ％とし、保圧による充填量を２０ｗｔ％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００５０】
（比較例３）
マグネットローラ本体部外径をφ１３．６ｍｍとし、かつ、一次圧による充填量を１００ｗｔ％とし、保圧による充填量を０ｗｔ％、つまり保圧は溶融樹脂磁石材料の逆流を防止する役割とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００５１】
（比較例４）
マグネットローラ本体部外径をφ１３．６ｍｍとし、かつ、一次圧による充填量を９０ｗｔ％とし、保圧による充填量を１０ｗｔ％とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００５２】
（比較例５）
図３に示す成形装置（金型）を用いて、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大してマグネットローラを成形し、かつ一次圧による充填量を１００ｗｔ％とし、保圧による充填量を０ｗｔ％、つまり保圧は溶融樹脂磁石材料の逆流を防止する役割とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００５３】
（比較例６）
図３に示す成形装置（金型）を用いて、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大してマグネットローラを成形し、かつ一次圧による充填量を８０ｗｔ％とし、保圧による充填量を２０ｗｔ％、とする以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００５４】
実施例１〜１２と比較例１〜６を比べると、該実施例は、軸方向磁束密度バラツキやリップルが小さくなり、また、本体強度が向上していることがわかる。
【００５５】
実施例１〜３と比較例１〜２を比べると、マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ未満の場合の一次圧（射出圧）と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝８５〜９８ｗｔ％：１５〜２ｗｔ％とすることにより、軸方向磁束密度バラツキやリップルが小さくなり、また、本体強度が向上していることがわかる。
【００５６】
実施例４〜７と比較例３〜４を比べると、マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ以上φ１８ｍｍ以下の場合の一次圧と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝９２〜９８ｗｔ％：８〜２ｗｔ％とすることにより、軸方向磁束密度バラツキやリップルが小さくなり、また、本体強度が向上していることがわかる。
【００５７】
実施例８〜１０と比較例５〜６を比べると、上記実施例１〜３と比較例１〜２との比較と同様に、マグネットローラ本体部外径がφ１２ｍｍ未満の場合の一次圧（射出圧）と保圧による充填量の割合を、一次圧：保圧＝８５〜９８ｗｔ％：１５〜２ｗｔ％とすることにより、軸方向磁束密度バラツキやリップルが小さくなり、また、本体強度が向上していることがわかる。
【００５８】
また、実施例１〜７と実施例８〜１２を比べると、図３に示す成形装置（金型）を用いて、溶融樹脂磁石材料の注入速度に合わせ、該溶融樹脂磁石材料を注入しながらスライド金型を後退させ成形空間を所定のサイズに拡大したマグネットローラの成形方法である実施例８〜１２の方が、更に軸方向磁束密度バラツキやリップルが小さくなり、また、本体強度が向上していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】マグネットローラの成形装置（金型）
【図２】マグネットローラの斜視図
【図３】別のマグネットローラの成形装置（金型）
【図４】マグネットローラ本体強度測定装置
【符号の説明】
【００６０】
１    成形空間
２    励磁源
３    注入口
４    固定金型
５    可動金型
６    マグネットローラ本体部
７    マグネットローラ軸部
８    スライド金型
９    加圧治具
１０  マグネットローラ本体部固定治具
１１  本体部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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