專利名稱：磁輥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種例如作為電子照相術或靜電記錄等中顯象輥用的磁輥。
在電子照相或靜電記錄等中，在圖象載體(感光體，電介質)的表面形成靜電荷像，利用顯象輥將含有調色劑的磁性顯象劑(單一成分的磁性調色劑或由調色劑和磁性載體組成的兩種成分的顯象劑等)輸送到顯象區并顯象成靜電荷像，將所獲得的調色劑像轉印到轉印部件(普通紙等)，然后通過加熱和/或加壓定影，形成圖像。
作為顯象輥，多采用例如圖4中所示的磁輥裝置。在圖4中，磁輥1包括表面具有沿軸向延伸的多個磁極的圓筒狀永磁體11，和同軸固定在永磁體11中心部的軸12。如圖3所示，磁輥1裝在形成圓筒狀的套筒2內，軸12的兩端部通過軸承4、4支持在法蘭3a、3b中。套筒2和固定在其兩端上的法蘭3a、3b由鋁合金或奧氏體系不銹鋼等非磁性材料構成。5是密封部件(油封)。利用上述結構，通過磁輥1和套筒2之間的相對轉動(例如固定磁輥1，使法蘭3a旋轉)，將磁性顯象劑吸附到套筒2的表面上，輸送到顯象區(與圖像載體和套筒相對的區域)并使靜電荷像顯象。
構成上述磁輥的圓筒狀永磁體，通常外徑D為10～60mm、長度L為200～350mm，呈L/D≥5的細長形，由各向同性的鐵素體燒結磁石或以強磁性粒子(Sr鐵素體或Ba鐵素體等)和樹脂(聚酰胺、聚氯乙烯)為主要成分的各向異性粘結磁石制成。各向異性粘結磁石例如可通過以下方式制造，加熱混練原料混合物，然后在磁場中壓出或注射模型成形之后，按照規定的磁化模式進行磁化。
為滿足近年來的高的圖像品質要求，調色劑和載體要小粒徑化，以補償磁輥的附著力低下的問題，但磁輥有高磁化的傾向。磁輥所需的磁場強度雖然在套筒上為500～800G左右就大體可以滿足顯象處理的需要，但也會出現必須要1000～1300G左右的強磁場強度的顯象處理。
各向同性的鐵素體燒結磁石可通過整體磁化形成任意的磁場強度分布，使用非常方便的具有穩定性的良好材料，但是，由于剩余磁通密度Br約為2000G左右，套筒上磁通密度限制在900～1000G左右，存在不能滿足更強磁場需求的問題。
另一方面，各向異性的粘結磁石，可以很容易地獲得例如約2600G的剩余磁通密度Br，可以形成比各向同性鐵素體燒結磁石更強的磁場，但是，磁極的形成僅限定在預定取向的磁場方向(各向異性方向)，制約磁場強度分布的形成，在成形中必須進行磁場中的取向，存在長度方向的磁性不均勻性和生產率低的問題。
由于鐵素體燒結磁石是硬質的陶瓷，所以屬于怕受沖擊的脆性材料，并且加工困難，在大部分情況下需要進行研磨加工。另一方面，雖然粘結磁石消除了鐵素體燒結磁石的缺點，但由于是在磁場中取向的各向異性磁石，所以即使是圓筒狀磁極的形成方向也是固定的，不具有象各向同性的鐵素體燒結磁石那樣通過磁化形成任意磁極配置的自由度，并且由于尺寸長，難以獲得均質的磁場取向，磁輥長度方向的偏差比各向同性的鐵素體燒結磁石大數倍，對磁場強度的均勻性敏感的磁刷顯象系統具有對圖像品質影響大的問題。并且，鐵素體燒結磁石的Br的溫度系數大于0.2％/℃，對于顯象非常敏感的高圖像品質的數字機等，使用環境也會改變顯象條件，從而導致圖像的變化。
如上所述，作為現有磁石材料的缺點(表面磁通密度不夠、大的表面磁通密度偏差、磁極形成的靈活性不夠、表面磁通密度隨溫度變化等)的解決方案，需要各向同性且具有高磁性的磁石材料。
作為滿足所述要求的磁石，提出了采用Nd-Fe-B系磁粉的(BH)max為3MGOe左右的各向同性的粘結磁石。然而，Nd-Fe-B系粘結磁石在抗蝕性方面存在問題，由于易于生銹所以必需被覆有環氧樹脂或氟樹脂等。象磁輥那樣的長件物品的被覆易于產生涂覆層不良的問題，并且會導致產品成本的上升。并且，在采用磁輥的情況下，為了將磁石表面磁通密度高效地引出到套筒上，磁石和套筒內徑之間的間隙一般較狹地設定為0.5～1mm，一旦在磁石和套筒之間產生銹，則發生鎖死事故的危險性很大。
如磁輥用圓筒狀永久磁石這樣的長件物品盡管采用擠壓成形等方式生產，但為了獲得橫跨長度方向的均勻特性，磁粉必須在圓筒狀永久磁石中均勻分布，磁粉形狀成球形有利于均勻分布。鐵素體系磁粉由于其粒度在1μm左右，適于均勻分布，但對于Nd-Fe-B系磁粉由于其形狀呈薄片狀所以難以均勻分布。當為了更均勻地分布而將Nd-Fe-B系磁粉粉碎至100μm以下時，磁性將急劇惡化。因此，雖然鐵素體系粘結磁石的成形性能優越，但表面磁通密度低，溫度穩定性差，而Nd-Fe-B系粘結磁石的表面磁通密度高但成形性能存在問題，并且抗蝕性及溫度穩定性低。因而，任何磁石要想適用于磁輥都存在許多需要解決的課題。
鑒于上述情況，需要一種由同時滿足表面磁通密度、溫度穩定性、抗蝕性及成形性能的要求的圓筒狀永久磁石制成的磁輥。
發明的目的因此，本發明的目的是解決現有技術的問題，提供一種使用方便且均勻的具有高表面磁通密度的磁輥。
本發明的粘結磁石通過控制粘結樹脂的量，可具有10MGOe以上的(BH)max和2800G以上的Br。
R-T-N系磁粉剩余磁通密度Br的溫度系數為-0.065％/℃，與Nd-Fe-B系磁粉的Br的溫度系數-0.12％/℃及Sr鐵素體燒結磁石的Br的溫度系數0.2％/℃相比非常小。從而，由含有R-T-N系磁粉的粘結磁石構成的磁輥，在嚴酷的條件(高溫、連續印字)下使用，即使粘結磁石的溫度上升，套筒上的磁通密度的變化也很小，可以提供高品質的圖像。
由于上述氮化物磁粉即使露出于粘結磁石的表面也不會生銹，所以即使在高溫潮濕的環境下使用磁輥也不會發生鎖死事故，可靠性得以提高。并且由于R-T-N系磁粉的平均粒徑可適當調節到1μm～10μm之間，所以即使為了獲得必要的表面磁通密度而改變粘結樹脂的比例，也可通過改變R-T-N系磁粉的大小而實現優良的成形性能，可同時獲得必要的表面磁通密度和優良的均勻性。
作為上述R-T-N系磁粉，優選采用(a)含有以原子％計為RαT100. (α+δ)Nδ(R為包含Y的稀土元素的至少一種且必須含有Sm,T為Fe或Fe和Co,α及δ分別滿足5≤α≤18，及4≤δ≤30。)表示的主要成分組成、含有不可避免的雜質O及H、以及控制在磁粉的5原子％以下的C，表現出磁特性的相實質上是由Th2Zn17型結構的菱形晶系和/或Th2Ni17型結構的六方晶系構成的硬質磁性相的稀土類磁石；或者(b)含有以原子％計為RαT00.(α+β+δ)MβNδ(R為包含Y的稀土元素的至少一種且必須含有Sm,T為Fe或Fe和Co,M是選自Al、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的至少一種且必須含有Ti，α、β及δ分別滿足5≤α≤18、1≤β≤30、及4≤δ≤30。)表示的主要成分組成、含有不可避免的雜質O及H、以及控制在磁粉的5原子％以下的C，表現出磁特性的相實質上為由Th2Zn17型結構的菱形晶系和/或Th2Ni17型結構的六方晶系構成的硬質磁性相的稀土類磁石。
R必須含有Sm，除Sm以外也可以含有Y、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu中的1種或2種以上。也可以采用Sm稀土金屬混合物或釹鐠混合物等兩種以上的稀土元素的混合物。作為R，優選采用Sm和Y、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy及Er中的一種或兩種以上的組合，采用Sm與Y、Ce、Pr及Nd中的一種或兩種以上組合更好，實際上只用Sm效果特別好。至于Sm的純度，為了獲得高表面磁通密度，優選為Sm在R中所占比例為50原子％以上，占70原子％以上更好。并且，R含有在制造中不可避免地混入的O、H、Al、Si、Na、Mg、Ca等不可避免的雜質應在不使其特性惡化的范圍內。
R優選為5～18原子％。R不足5原子％或超過18原子％時生成過量的αFe，從而生成硬質磁性相以外的相會使表面磁通密度降低。更優選為R的含有量在6～12原子％。
僅通過添加適量的M元素，雖然表面磁通密度下降，但粘結磁石的耐熱性能顯著提高，可獲得適于在高溫連續打印的高性能磁輥。M元素優選為1～30原子％。M元素超過30原子％時生成ThMn12型的Sm(Fe、M)12Nz相，使表面磁通密度下降。另一方面，M元素不足1原子％時生成αFe，同樣使表面磁通密度下降。
C的含量(γ)最好為磁粉的5原子％以下，C的含量超過5原子％時，表面磁通密度下降的同時，抗蝕性也下降。
氮含量(δ)優選為4～30原子％。氮含量不足4原子％或超過30原子％的情況下，表面磁通密度下降。更優選為氮含量在10～20原子％。
在上述氮化稀土類磁石中，Fe的0.01～30原子％也可被Co和/或Ni置換。通過導入Co和/或Ni可提高粘結磁石的溫度特性。然而，Co和/或Ni超過30原子％時粘結磁石的表面磁通密度顯著下降，不足0.01原子％時則被認為沒有達到添加效果。Co和/或Ni置換Fe的量更優選在1-20原子％的范圍內。
氮化處理時的純氮氣或含氮氣體的壓力優選為0.2～10atm。在不足0.2atm時氮化反應緩慢，并且超過10atm時高壓氣體的設備的成本過大。氮化氣體的壓力范圍更優選為1-10atm。氣體氮化的加熱條件優選為300～650℃×0.1～30小時。不足300℃×0.1小時的情況下氮化幾乎沒有進行，超過650℃×30小時時則生成RN和Fe-M相，使表面磁通密度顯著下降。氮化加熱條件更優選為400～550℃×0.5～30小時，400～550℃×1～10小時則特別好。
優選地，在氮化前要根據需要進行粉碎、分級、調整粉末粒徑，以實現均勻的氮化處理，并用以確保粘結磁石的易成形性。
采用本發明所用的磁粉，當采用上述氮化型稀土類(R-T-N)磁粉和鐵素體磁粉混合物時，不但與僅采用氮化型稀土類磁粉的情況相比成本低，而且與僅采用鐵素體磁粉的粘結磁石的情況相比可獲得表面磁通密度高的磁輥。
第二種磁輥的特征為，在表面上具有多個磁極，至少一個磁極部分由含有R-T-N合金系的氮化型稀土類磁粉(R為包含Y的稀土類元素的至少一種且必須含有Sm、T為Fe或者Fe和Co、也可含有不可避免的雜質O及H。)、鐵素體磁粉、粘結樹脂的混合物在磁場中成形為各向異性粘結磁石，前述粘結樹脂的體積百分比為20～70％。
作為本發明中所采用的鐵素體磁粉，以主要成分組成為以A’O·n(Fe2O3)(原子比)(A為Sr和/或Ba,n(摩爾比)=5～6)表示主要成分的鐵素體粉末，具有很高的實用性。
適用于本發明的各向異性粘結磁石用的鐵素體磁粉，可通過例如原料粉的混合→經煅燒的鐵素體化(固相反應)→粉碎→熱處理→破碎(篩分)處理的工序而進行制造。鐵素體磁粉的平均粒徑優選為0.8～2μm，0.9～1.5μm則更好。當超出這一平均粒徑范圍時，難以制造出有用的磁輥。
各向同性鐵素體磁粉的制造可通過原料粉末的混合→經煅燒的鐵素體化(固相反應)→粉碎→熱處理→破碎(篩分)處理的工序而進行制造。
圖1是用于制造本發明的磁輥的擠壓成形裝置的主要部分的縱向剖視圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3(a)是表示含有用本發明獲得的圓筒狀粘合磁石的磁輥裝置的縱向剖視圖，圖3(b)是圖3(a)的B-B剖視圖，圖4是表示根據本發明的另一個實施例的磁輥的橫向剖視圖，圖5是表示根據本發明的又一個實施例的磁輥的橫向剖視圖，圖6是表示根據本發明的又一個實施例的磁輥的橫向剖視圖，圖7是表示根據本發明的又一個實施例的磁輥的橫向剖視圖，圖8是表示根據本發明的又一個實施例的磁輥的橫向剖視圖，圖9是表示根據本發明的又一個實施例的磁輥的橫向剖視圖，圖10是表示根據本發明的又一個實施例的磁輥的橫向剖視圖，圖11是用于在平行磁場中成形的金屬模具的剖視圖，圖12是用于在徑向取向的磁場中成形的金屬模具剖視圖，圖13是用于徑向取向地擠壓圓筒狀磁石的金屬模具的剖視圖。
本發明優選的實施方案的說明本發明的粘結磁石的制造方法如下。首先，例如使用攪拌器對磁粉和熱塑性樹脂進行干混合，對該混合物加熱混練，然后粉碎到幾mm以下后進行造粒。混練和造粒例如可利用雙軸混練擠壓機在100～200℃的溫度下進行。
作為磁粉，可采用上述的R-T-N系磁粉，從磁性、成形性能和生產性能等方面考慮，優選地用平均粒徑為1～10μm的粒子。為了改進粘結樹脂的粘結性，例如可用有機硅化合物(硅烷偶合劑)或有機鈦酸鹽化合物(鈦偶合劑)對磁粉表面進行處理。作為粘結樹脂，可選用聚酰胺樹脂、聚氯乙烯、亞乙基-乙基丙烯酸酯共聚物(EEA)等。
除上述必要的成分外，原料中還可以添加磁粉分散劑、潤滑劑、增塑劑等。這些添加劑的加入總量優選地以3重量％以下，在1～2重量％更好。作為分散劑，可采用酚系，胺系等。作為潤滑劑可采用蠟類(石蠟，微晶蠟等)、脂肪酸(硬脂酸，油酸等)-、脂肪酸鹽(硬脂酸鈣，硬脂酸鋅等)。并且，作為增塑劑，可采用例如鄰苯二甲酸二-2-乙基己基酯(DOP)、鄰苯二甲酸丁酯(DBP)等鄰苯二甲酸酯。
將上述原料混合物投入到成形裝置中，通過配置在成形裝置前端部分中的成形金屬模具，對各向異性化的圓筒狀成形體進行冷卻，退磁，然后切斷成規定的長度。在所獲得的圓筒狀成形體的中心部固定住軸之后，對表面上的多個磁極(通常為3～8個磁極)進行磁化，獲得圖3所示的磁輥1。
圖1和圖2表示成形裝置的結構。圖1是表示成形裝置的主要部分的縱向剖視圖，圖2是圖1的A-A剖視圖。雙軸混練擠壓機6包括分隔成多個的滾筒62、配置在其內部的2根螺桿63(圖中僅示出了一根)和設置在滾筒62前端的接頭64。成形金屬模具7連到接頭64的出口上。并且，雙軸混練擠壓機6的上游端設有料斗61。成形裝置的金屬模具7具有環狀間隔71和心軸72以及形成于兩者之間的圓筒狀成形空間73。進而，在金屬模具的出口處設有配置在環狀間隔件71周圍的磁場生成部件74。
磁場生成部件74在由強磁體構成的圓筒軛鐵75的內部具有以圍繞成形空間73的方式配置的多個磁石單元76。各磁石單元76具有由強磁體構成的間隔件77、沿半徑方向磁化的永久磁石78、以及由強磁體構成的磁極片79。
采用上述成形裝置則按照下面所述獲得各向異性粘結磁石。通過料斗61投入到滾筒62中的原料，通過一對螺桿63的旋轉施加剪切力，同時，在150～230℃的溫度下一邊熔融一邊送入成形金屬模具7，以規定的截面面積擠入并通過成形空間內。擠出的成形體在金屬模具出口附近各向異性磁化之后，冷卻、固化，并按規定的長度(L/D≥5以上)切斷。用于磁粉取向的附加磁場強度優選在10～15KOe的范圍內。將所得成形體固定到軸上之后，沿著與各向異性方向相同的方向進行磁化，得到圖3所示的磁輥1。另外，本發明的磁輥用粘結磁石也可采用注射模塑成形制造。
本發明的磁輥不僅限于圖3所示的情況，也可采用圖4所示的結構。即，也可以在軸12上緊密固定各向同性的鐵素體燒結磁石，或者由在無取向的情況下成形的粘結磁石構成的圓筒狀永久磁石11，在其顯象磁極部形成凹槽13，將由片狀的粘結磁石(在長度方向上具有凹部14)構成的磁石片15緊固在凹槽13上，然后進行多極磁化。
本發明的磁輥也可采用圖5所示的結構，即，把磁石片51,52…緊固到設置于軸12上的多個縱槽上。這時，在顯象磁極的位置設置由磁力最強的氮化型稀土類粘結磁石構成的磁石片51。這以外的磁石片52，52…也可采用氮化性稀土類粘結磁石和鐵素體粘結磁石的任一種。
固定在凹槽中的粘結磁石片的截面形狀是任意的。例如，如圖6和圖7所示，矩形或扇形截面的粘結磁石片60,70固定在凹槽中，并對外周面進行加工，然后進行多極磁化。或者，也可將粘結磁石片預先制成具有與圓筒狀永久磁石11的外周面一致的形狀，從而不必對外周面進行加工。
圓筒狀永久磁石11的截面成C型，其開口處可嵌入作為顯象磁極部的粘結磁石片80(圖8)。并且，在圓筒狀永久磁石11是由多個扇形截面的塊狀磁石片組合而成的情況下(圖9)，至少顯象磁極部分成為上述的粘結磁石90。
嵌入圖4～圖9中所示的圓筒狀永久磁石11、作為顯象磁極部分的粘結磁石片15,51,60,70,80,90，可采用例如圖11和圖12所示的成形金屬模具的擠壓成形法或噴射注模成形法形成。圖11是成形金屬模具的剖視圖。磁場生成線圈111產生的磁通通過軛鐵112形成磁回路。在磁回路中有成形空間113，使用與圖1相同的擠壓機(圖未示出)壓出在所述成形空間113中加熱混練的樹脂和磁粉的混合物110。在壓出時利用箭頭所示的并行磁場對磁粉進行取向。成形空間113由軛鐵112和非磁性體114形成。
圖12的成形金屬模具具有與圖11所示的相同的磁回路，但可以獲得徑向取向的扇形截面的塊狀磁石片。
圖11和圖12的成形金屬模具，由于成形空間113與成形體的形狀相同，所以可使用注射模塑進行成形。
圓筒狀永久磁石11如圖10所示，可以是徑向取向的整體的粘結磁石。該磁石可形成任意的磁極配置或磁化式樣，放置在磁化裝置中時的位相也可以是任意的。并且，通過退磁和再磁化，還可形成新的磁極配置或磁化式樣。磁板配置或磁化形式限制了取向圖樣，并且，與放置在磁化裝置中時的位相相對于磁化裝置必須是特定的位相的各向異性的永久磁石部件相比，具有很大的優點。
在形成徑向取向的整體型圓筒狀永久磁石時，例如可采用圖13的擠壓成形法。該方法為，在擠壓成形裝置前端的成形金屬模具21中，設置用于形成在原料20中產生徑向磁場的磁回路22a、23a的磁場發生線圈22、23。心軸24由磁性材料構成時，易于形成磁回路22a,23a。
下面，將通過下述實施例對本發明作進一步的說明。但本發明不受這些實施例的限制。
實施例1～7以表1所示母合金組分配置純度99.9％的Sm,Fe，和C，在氬氣氣氛的高頻熔融爐中熔融，獲得母合金鑄塊。為了制作母合金，也可以采用設置有兩根銅制冷卻輥的雙輥鑄帶機獲得的急冷薄片。并且，也可以采用將稀土類氧化物、Fe合金和Ca混合并進行還原擴散所獲得的Sm-Fe-C合金。
將所得到的母合金粉碎到大約100μm以下，在氮氣氣氛中以400～500℃進行1-10小時的熱處理，以便氮化。進而，用噴射式粉碎機(也可以用球磨機)微粉碎至平均粒徑(dp)為1～10μm，獲得具有5KOe以上矯頑力的Sm-Fe-C-N合金粉末。采用Sympatec公司制造的激光衍射型粒徑分布測定裝置(HEROS＆RODOS系統)測定合金粉末平均粒徑dp。氮化處理中也可以采用NH3等含氮的氣體和H2的混合氣體。利用X射線的衍射確定合金粉末的結晶構造為Th2Zn17型、Th2Ni17型或它們的混合相。
將各磁粉以體積百分率70％混合到由聚氯乙烯構成的粘結樹脂中，制作成擠壓成型用的顆粒。用這種顆粒在180℃的成形溫度下在10KOe的磁場中成形為外徑18mm、內徑8mm的圓筒狀，在切斷成300mm長度之后，固定在外徑8mm的不銹鋼軸上。圓筒狀粘結磁石在對稱的八個磁極上磁化，組裝到外徑20mm的鋁合金制套筒內。測定套筒上的表面磁通密度，各磁極全都高達2100G左右、并且是均勻的。在使用同樣尺寸的各向同性鐵素體燒結磁石的情況下，套筒上的表面磁通密度約為750G，在使用八個磁極的磁場取向金屬模具擠壓成形而制造的各向異性鐵素體粘結磁石的情況下，表面磁通密度約為900G。
抗蝕性試驗是通過各種組成的10根磁輥在溫度60℃，相對濕度95％的環境下放置500小時，用光學顯微鏡觀察有無生銹而進行的。利用公式(生銹磁輥的根數/10)×100％評價抗蝕性。
表面磁通密度的均勻性關系到成形的難易，成形性能良好的情況下，磁粉均勻分布，表面磁通密度均勻，而成形性能差的情況下，磁粉分布產生偏離，表面磁通密度不均勻。表面磁通密度的均勻性是通過在各磁輥軸線方向上測定10個位置的套筒上磁極的表面磁通密度分布，用公式[(表面磁通密度的最大值-表面磁通密度的最小值)/表面磁通密度的平均值]×100(％)進行評價的。
比較例1～5除了C含量過多的組成(比較例1～2)、不含有N的組成(比較例3～5)之外，其它條件與實施例1～7相同的情況下，制作氮化稀土磁石粉末，用這些稀土磁石粉末制作粘結磁石，作和實施例相同的評價。結果如表1所示。
表1
由表1可知，在C含量過多的比較例1～2中，表面磁通密度和抗蝕性兩方面均降低。并且，在不含有N僅含有C的比較例3～5中，表面磁通密度、抗蝕性及均勻性均降低。
實施例8～10、比較例6、7對平均粒徑為2～9μm的磁粉(實施例8～10)、平均粒徑更小的磁粉(比較例6)、平均粒徑更大的磁粉(比較例7)進行討論。與實施例1～7一樣制作氮化磁石粉末，用各氮化磁石粉末制作磁輥，進行與實施例相同的評價。結果如表2所示。
表2
由表2可知，在稀土類氮化磁石粉末的平均粒徑為2～9μm的情況下可獲得高的表面磁通密度和高的均勻性。在平均粒徑小的情況下(比較例6)和平均粒徑大的情況下(比較例7)，表面磁通密度低下，同時均勻性惡化。
實施例11～15除了以表4所示的母合金組成配置純度為99.9％的Sm、Fe和M，在氬氣氣氛的高頻熔解爐中熔解，獲得母合金鑄塊之外，其它條件與實施例1～7相同的情況下，制作磁輥，對其特性進行研究。耐熱性是用在磁輥置于80℃×50h的環境下后的表面磁通密度減少的比例來表示。
比較例8、9除改變稀土類氮化磁石的組成外其它與實施例1～7相同方法制作磁輥，并進行評價。
表3
由表3可知，當稀土類氮化磁石粉末含有以原子％表示的RαT100·(α+ β+δ)MβNδ(R為包含Y的稀土類元素的至少一種且必須含有Sm,T為Fe或Fe和Co,M是選自Al、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的至少一種且必須含有Ti,α、β和δ分別滿足5≤α≤18、1≤B≤30及4≤δ≤30)的主成分組成、并含有作為不可避免的雜質O和H、控制在磁粉的5原子％以下的C時，可獲得表面磁通密度高、抗蝕性及耐熱性好的磁輥。
實施例16
除用圖13所示的擠壓成形裝置形成圖10所示的徑向取向的圓筒狀永久磁石11之外，其它采用與實施例1相同的方法制作磁輥，并對其進行評價。結果得到與實施例1相同的評價結果。
實施例17制作圖9所示的由截面為扇形的塊狀磁石貼合而成的類型的磁輥。各塊狀磁石通過用圖12的成形金屬模具以注射模塑成形法制成，使其按徑向取向。
顯像磁極與實施例1相同的R-T-N系磁粉以體積百分率70％混合到由聚氯乙烯構成的粘結樹脂中，制作成顆粒。用這種顆粒以180℃的成形溫度在10kOe的磁場中通過注射模塑成形而形成中心角度為90°的扇形截面的塊狀磁石。
其它磁極獲得由SrO·6Fe2O3表示的平均粒徑為1.2μm的各向并性的鐵素體磁粉。將該鐵素體磁粉以重量百分比92％混合到由乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)樹脂構成的粘結樹脂中，制成顆粒。用這種顆粒以180℃的成形溫度在10kOe的磁場中通過注射模塑成形而形成中心角度為90°的扇形截面的塊狀磁石。
磁輥的制作及評價用一個采用R-T-N系磁粉的塊狀磁石和三個采用鐵素體磁粉的塊狀磁石，制作與實施例1尺寸相同的磁輥，并對顯象磁極進行評價。結果，得到與實施例1相同的評價結果。
實施例18制作圖9所示的由截面為扇形的塊狀磁石貼合而成的類型的磁輥。各塊狀磁石通過用圖12的成形金屬模具以擠壓成形法形成，使其按徑向取向。
顯象磁極重量為60份的與實施例1相同的R-T-N系磁粉和重量為40份的由SrO·6Fe2O3表示的、平均粒徑為1.2μm的各向異性鐵素體磁粉混合而成的磁粉，將其以體積百分比70％混合到由聚氯乙烯構成的粘結樹脂中，制成顆粒。用這種顆粒在180℃的成形溫度下，于10kOe的磁場中通過擠壓成形形成中心角度為90°的扇形截面的塊狀磁石。
其它磁極獲得由SrO·6Fe2O3表示的平均粒徑為1.2μm的各向異性的鐵素體磁粉。將該鐵素體磁粉以重量百分比92％混合到由EEA樹脂構成的粘結樹脂中，制成顆粒。用這種顆粒以180℃的成形溫度在10kOe的磁場中通過擠壓成形形成中心角度為90°的扇形截面的塊狀磁石。
磁輥的制作及評價用一個采用混合磁粉的塊狀磁石和三個采用鐵素體磁粉的鐵素體磁石，制作與實施例1尺寸相同的磁輥，對顯象磁極進行評價。結果，除表面磁通密度減少約40％外，其它評價結果與實施例1相同。
實施例19制作圖8所示的截面呈C字形的圓筒狀磁石，和截面為扇形的塊狀磁石貼合而成的類型的磁輥。截面為扇形的塊狀磁石，采用圖12所示的成形金屬模具，按徑向取向通過注射模塑成形法制成。
顯象磁極重量為60份的與實施例1相同的R-T-N系磁粉和重量為40份的由SrO·6Fe2O3表示的、平均粒徑為1.2μm各向異性鐵素體磁粉混合而成的磁粉，將其以體積百分比70％混合到由聚氯乙烯構成的粘結樹脂中，制成顆粒。用這種顆粒在180℃的成形溫度下于10kOe的磁場中通過注射模塑成形為中心角度90°的扇形截面的塊狀磁石。
其它磁極得到以SrO·6Fe2O3表示的各向同性鐵素體磁粉。將這種磁粉以重量百分比92％混合到由EEA樹脂構成的粘結樹脂中，制成顆粒。采用這種顆粒，在180℃的成形溫度下通過注射模塑成形制成中心角度為270°的截面呈C字形的圓筒狀磁石。
磁輥的制作及評價采用上述兩個磁石，制作與實施例1的尺寸相同的磁輥，對顯象磁極進行評價。結果，除表面磁通密度減少約40％外，其它評價結果與實施例相同。
如上所述，按本發明，將R-T-N系磁粉分散到粘結樹脂中所得到的原料混合物在磁場中進行成形，得到各向異性的粘結磁石，由于采用這種磁石，所以可獲得使用方便、磁力高并且穩定性高的磁輥。
在本發明中，即使R-T-N系磁粉僅用于顯象磁極，或者即使與鐵素體磁粉混合使用，在套筒上也可獲得2000G以上的表面磁通密度。從而可獲得控制昂貴的R-T-N系磁粉的使用量的高磁力的磁輥。
權利要求
1．一種磁輥，在表面上具有多個磁極，至少一個磁極部分由含有磁粉和粘結樹脂的各向異性粘結磁石構成，其特征在于，所述各向異性粘結磁石含有R-T-N系磁粉和粘結樹脂，其中，R是包含Y的稀土元素的至少一種且必須含有Sm,T是Fe或Fe和Co，也可含有作為不可避免的雜質的O及H，所述粘結樹脂的體積百分比為20～70％。
2．如權利要求1所述的磁輥，其特征在于，所述各向異性粘結磁石具有10MGOe以上的最大能積(BH)max及2800G以上的剩余磁通密度Br。
3．如權利要求1所述的磁輥，其特征在于，所述磁粉含有以原子％為RαT100.(α+δ)Nδ表示的主要成分組成、不可避免的雜質O及H、控制在磁粉的5原子％以下的C，其中，R為包含Y的稀土元素的至少一種且必須含有Sm,T為Fe或Fe和Co,α及δ分別滿足5≤α≤18，及4≤δ≤30，它表現出的磁特性的相實質上是由Th2Zn17型結構的菱形晶系和/或Th2Ni17型結構的六方晶系所構成的硬質磁性相。
4．如權利要求1所述的磁輥，其特征在于，所述磁粉含有以原子％為RαT100.(α+β+δ)MβNδ表示的主要成分組成、不可避免的雜質O及H、控制在磁粉的5原子％以下的C，其中，R為包含Y的稀土元素的至少一種且必須含有Sm,T為Fe或Fe和Co,M是選自Al、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中的至少一種且必須含有Ti,α、β及δ分別滿足5≤α≤18、1≤β≤30、及4≤δ≤30，它表現出的磁特性的相實質上為由Th2Zn17型結構的菱形晶系和/或Th2Ni17型結構的六方晶系所構成的硬質磁性相。
5．如權利要求1所述的磁輥，其特征在于，所述各向異性磁石含有鐵素體磁粉。
6．如權利要求3或4所述的磁輥，其特征在于，所述磁粉的平均粒徑為1～10μm。
全文摘要
一種磁輥,在表面上具有多個磁極,至少一個磁極部分由含有磁粉和粘結樹脂的各向異性粘結磁石構成,在該磁輥中,前述各向異性粘結磁石含有R－T－N系磁粉(R是包含Y的稀土元素的至少一種且必須含有Sm,T是Fe或Fe和Co,也可含有作為不可避免的雜質的O及H)和粘結樹脂,前述粘結樹脂的體積成分比為20～70%。
文檔編號G03G15/09GK1315679SQ0013105
公開日2001年10月3日 申請日期2000年11月28日 優先權日2000年3月24日
發明者山下惠太郎, 飛世正博 申請人:日立金屬株式會社, 日立金屬機工株式會社