JP2006073594A - 圧縮充填金型、マグネット成形体及び圧縮充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイから取り出すときにスプリングバックを有する成形材料を、アンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する際に、成形体の端部が欠けたり歪が発生するのを防止する。
【解決手段】スプリングバックを有する成形材料を、アンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する圧縮充填金型１０に関する。圧縮充填金型１０が少なくとも３つ以上のダイに分割され、短手方向に型開き可能な第１の長尺側ダイ１１及び第２の長尺側ダイ１２と、第１の長尺側ダイ１１及び第２の長尺側ダイ１２の両端部間にそれぞれ設けられた第１の短尺側ダイ１３及び第２の短尺側ダイ１４とを有し、第１の短尺側ダイ１３及び第２の短尺側ダイ１４が第１の長尺側ダイ１１及び第２の長尺側ダイ１２の端部間を長手方向に移動可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、スプリングバックを有する成形材料を、アンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する際に、成形体の変形を防止した圧縮充填金型、マグネット成形体及び圧縮充填方法に関し、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられ、トナー及び磁性粒子からなる二成分現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する高機能な現像装置の現像ローラに備えるマグネット成形体及びその製造に関するものである。

近年、注目されるようになってきた「トナー及び磁性粒子からなる二成分現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する高機能現像装置」（ＳＬＩＣ現像装置）は、二成分現像装置における画像上の問題を解決するものであるが、このＳＬＩＣ現像装置に搭載される現像ローラ（マグネットローラ）においては、（Ａ）現像極の半値幅が２０°以下（従来の２成分現像では約５０°）であること、及び、（Ｂ）磁束密度が１２０〜１４０ｍＴ（従来の２成分現像は８０〜１２０ｍＴ）であること、とされているので、ＳＬＩＣ現像装置では、現像極の磁束密度を高くし、さらに、半値幅を従来の半分以下にする必要がある。なお、半値幅とは現像主磁極の法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力（頂点）の半分の値を指す部分の角度幅のことであり、例えばＮ極によって作成されているマグネットの最高法線磁力が１２０ｍＴであれば６０ｍＴの値を指す部分の角度幅のことである。

本出願人は、画像濃度を高くするための現像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条件とを高い時点で満足させ、全濃度域にわたって良質な画像を得るための現像方法及び現像装置として、特開２０００−３０５３６０号を先に提案した。

しかし、本出願人が先に提案した現像装置（ 以下、説明の便宜上スリック現像装置という。） においては、現像ローラの主極部は極間角度が従来の現像ローラに比べて狭いため、従来と同等以上の磁束密度と狭い半値幅が必要である。

そこで、本出願人は、これらの要求を満たし、全長が３００ｍｍ程度の現像ローラに用いることができる現像ローラの製造方法として、特開２００４−７００４５号を先に提案した。

この現像ローラでは、高分子化合物にマグネット粉末を分散し円筒形状に形成したマグネットロールに溝形状の収納部分を形成し、その収納部分に少なくとも１極の現像極に相当するマグネットを埋め込むようにし、そのマグネットとして、異方性希土類マグネット粉末に、添加剤としての当該マグネット粉末と異なる成分からなり、かつ、平均粒径が前記マグネット粉末の平均粒径のよりも小さい粒子を添加、分散させ、そして圧縮成形により形成している。
特開２０００−３０５３６０号公報 特開２００４−７００４５号公報

しかしながら、従来の長尺の直方体形状の希土類マグネットブロックでは、図７に示すように、圧縮成形後の希土類マグネットブロック５１を金型５０より取出す時に圧縮方向とは逆方向よりノックアウトプレート１７により突き出して希土類マグネットブロック５１を取出していたが、圧縮後の希土類マグネットブロック５１は、成形材料のスプリングバックにより金型成形部より大きくなる為、成形体の端部が欠けて欠け部５１ａを生じたり湾曲する等の歪が発生するという問題がある。

また、直方体の圧縮方向に平行な長尺面に凹又は凸形状のアンダカット、例えばＲ形状（図８（Ａ）（Ｂ））がある形状を金型より取出す時は金型を凸部以上に開いて希土類マグネットブロックを取出す必要があった。

そこで、本発明は、ダイから取り出すときにスプリングバックを有する成形材料を、アンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する際に、成形体の端部が欠けたり歪が発生するのを防止することができる圧縮充填金型、マグネット成形体及び圧縮充填方法を提供することをその目的とする。

請求項１に記載の発明は、スプリングバックを有する成形材料を、アンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する圧縮充填金型であって、該圧縮充填金型が少なくとも３つ以上のダイに分割され、短手方向に型開き可能な一対の長尺側ダイと、該長尺側ダイの少なくとも一方の端部間に設けられた短尺側ダイとを有し、該短尺側ダイが前記一対の長尺側ダイの間を長手方向に移動可能であることを特徴とする圧縮充填金型である。

請求項２に記載の発明は、前記一対の長尺側ダイの少なくとも一方と前記短尺側ダイとの対向面の一方には凸部を有し、他方には該凸部に係合する凹部を有し、前記凸部と前記凹部とが、前記短尺側ダイを型開き方向に移動したときに、前記長尺側ダイを短手方向に移動させる斜面により係合するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮充填金型である。

請求項３に記載の発明は、前記成形材料が磁性紛と高分子化合物とを混合したプラスチックマグネット材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮充填金型である。

請求項４に記載の発明は、前記一対の長尺側ダイが型閉じ方向に付勢する弾性体によって連結されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の圧縮充填金型である。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の圧縮充填型によって成形されたマグネット成形体である。

請求項６に記載の発明は、成形後にスプリングバックを有する成形材料を、アンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する圧縮充填方法であって、前記成形材料を、短手方向に型開き可能な一対の長尺側ダイと、該長尺側ダイの少なくとも一方の端部間に設けられた短尺側ダイとを有する圧縮成形型に圧縮充填した後、長手方向に型開きし、その後に短手方向に型開きすることを特徴とする圧縮充填方法である。

請求項１に係る発明によれば、ダイから取り出すときにスプリングバックを有する成形材料を、アンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する際に、成形体の端部が欠けたり歪が発生するのを防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、機械的な制御により長手方向と短手方向に型を開くことができるので、駆動源を少なくすることができる。

請求項３又は請求項５に係る発明によれば、高機能なＳＬＩＣ現像装置の現像ローラに用いることができるマグネット成形体を得ることができる。

請求項４に係る発明によれば、型開きした金型を再組み付けする必要がないので、マグネット成形体等の成形体の生産性が高く、成形体を安価に製造することができる。

請求項６に係る発明によれば、成形材料を、短手方向に型開き可能な一対の長尺側ダイと、該長尺側ダイの少なくとも一方の端部間に設けられた短尺側ダイとを有する圧縮成形型に圧縮充填した後、長手方向に型開きし、その後に短手方向に型開きすることにより、ダイから取り出すときにスプリングバックを有する成形材料を、アンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する際に、成形体の端部が欠けたり歪が発生するのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る一実施形態の現像ローラを示す図、図２は図１の現像ローラに用いる希土類マグネットブロックの圧縮充填装置を示す図、図３は図２の圧縮充填装置に取り付ける圧縮充填金型を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は図３（Ｂ）図中のＢ−Ｂ断面図、図４は図２の圧縮充填装置の離型動作を示す図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は横断面図、（Ｄ）及び（Ｅ）は縦断面図である。

図１に示すように、現像ローラは、現像スリーブ２内にその周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する円筒形状のフェライトマグネット４が固定状態で備えられる。フェライトマグネット４は、現像領域部分に現像剤の穂立ちを生じさせる主磁極と、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための搬送極と、現像後の領域で現像剤を搬送する搬送極とを有する。本実施形態では、主磁極が相反する極性の３つの希土類マグネットブロック１により形成しているが、希土類マグネットブロック１は１極でも良いし、２極もしくは４極以上で現像極を構成してもよい。

本発明に係る現像ローラは、フェライトマグネット４が高分子化合物に磁性粉を分散したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットであり、磁性粉としてはＳｒフェライトないしＢａフェライトを用い、高分子化合物としては６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ（ポリアミド）系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）又はＥＶＡ（エチレン・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ（ニトリル−ブタジエンゴム）等のゴム材料を使用することができる。このフェライトマグネット４には円筒形状の現像ローラの現像極に相当する部分に他の部材が埋め込みできるような収納部分としての収納溝４ａが形成され、収納溝４ａにフェライトマグネット４よりも高磁力の希土類マグネットブロック１を収納して固定している。希土類マグネットブロック１の表面は、接着剤或いは樹脂でコーティングされている。

また、フェライトマグネット４の、希土類マグネットブロック１を取り付ける収納溝４ａは、希土類マグネットブロック１がフェライトマグネット４の軸方向にうねりを生じないように、軸方向の真直度が高精度に加工されている。

また、現像極部の希土類マグネットブロック１は幅が狭く、且つ高い磁気特性を得るためにＢｒ＞０．５Ｔの材料を用いることが望ましく、多くはＮｅ系（Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ等）またはＳｍ系（Ｓｍ−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ等）の希土類マグネットもしくはこれらのマグネット粉を上記と同様の高分子化合物と混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることができる。更に、ＳＬＩＣ現像の場合、例えばφ１６〜φ３０の現像ローラであるとスリーブ表面の磁束密度として８０〜９０ｍＴが必要となり、現像極部の希土類マグネットブロックの形状としては構成上、巾６ｍｍ・高さ３ｍｍ程度の大きさに収める必要がある。この場合、希土類マグネットブロックの材料特性としてはＢｒ＞０．５Ｔであることが望ましい。

図２に示すように、希土類マグネットブロックの圧縮充填装置は、金型充填部に、希土類マグネット粉を充填する充填装置（図示せず）と、希土類マグネットブロックを形成する圧縮充填金型と、圧縮充填金型を固定する金型固定枠と、金型充填部に希土類マグネット粉を圧縮する圧縮装置と、圧縮後の希土類マグネットブロックを取出す脱型装置とを備えて構成されている。

充填装置（図示せず）は周知の圧縮充填装置用の粉体充填装置が用いられ、本実施形態では圧縮充填金型１０を金型固定枠７に固定する前に圧縮充填金型１０の粉体充填部１５に上述した希土類マグネット紛が充填される。なお、圧縮充填金型１０を金型固定枠７に固定した後に圧縮充填金型１０の粉体充填部１５に上述した希土類マグネット紛を充填するようにしてもよい。

圧縮充填金型１０は、図３（Ａ）に示すように、第１の長尺側ダイ１１と、第２の長尺側ダイ１２と、第１の短尺側ダイ１３と、第２の短尺側ダイ１４とを備えて構成されている。

第１の長尺側ダイ１１は、平面視長尺状の凸形状を有し、短手方向に移動可能な可動型であり、図３（Ｃ）に示すように、金型充填部である粉体充填部１５の下部にはＲ形状の転写面１１ｃが形成されている。

第２の長尺側ダイ１２は、平面視長尺状の凸形状を有し、第１の長尺側ダイ１１とともに、凸形状の先端の長尺面形成用転写面を所定間隔で向かい合わせた状態で粉体充填部１５を形成し、本実施形態では固定型となっている。

第１の短尺側ダイ１３及び第２の短尺側ダイ１４は、本実施形態では、共に平面視凸形状を有し、その先端部分が第１の長尺側ダイ１１と第２の長尺側ダイ１２との両端部にそれぞれ摺動自在に挟まれている。

第１の長尺側ダイ１１、第２の長尺側ダイ１２及び第１の短尺側ダイ１３は、弾性体である引張スプリング１６の付勢力により互いに圧接している。同様に、第１の長尺側ダイ１１、第２の長尺側ダイ１２及び第２の短尺側ダイ１４は、引張スプリング１６の付勢力により互いに圧接している。上記弾性体として、引張スプリング１６以外にも、板バネ、ゴム等を用いても良い。

第１の短尺側ダイ１３及び第２の短尺側ダイ１４には、それぞれ短尺側ダイ１３及び第２の短尺側ダイ１４が長手方向（金型の長尺方向）に移動する際に引張スプリング１６の逃げとなる長孔１３ｂ、１４ｂが形成されている。

さらに、第１の長尺側ダイ１１は、図４（Ａ）に示すように、第１の短尺側ダイ１３と対向する面に凹部１１ａが形成され、この凹部１１ａの金型長手方向外側端には斜面が形成されている。また、第１の短尺側ダイ１３には、第１の長尺側ダイ１１と対向する面に凸部１３ａが形成され、この凸部１３ａの金型長手方向外側端には、第１の長尺側ダイ１１の凹部１１ａの斜面と同様な傾きを有する斜面が形成されている。

同様に、第１の長尺側ダイ１１は、第２の短尺側ダイ１４と対向する面に凹部１１ａが形成され、この凹部１１ａの金型長手方向外側端には斜面が形成されている。また、第２の短尺側ダイ１４には、第１の長尺側ダイ１１と対向する面に凸部１４ａが形成され、この凸部１４ａの金型長手方向外側端には、第１の長尺側ダイ１１の凹部１１ａの斜面と同様な傾きを有する斜面が形成されている。

金型固定枠７は、圧縮充填金型１０を固定するとともに、プレス機８を支持し、さらに、本実施形態では、固定された圧縮充填金型１０の周囲に空芯コイル２１，２２を配置する。空芯コイル２１，２２は圧縮成形時に必要に応じて成形体に磁界を作用させることができる。

圧縮装置は、プレス機８から構成され、圧縮充填金型１０の粉体充填部１５に対向するパンチ９を粉体充填部１５内に向けて進退動させる。

脱型装置は、図４（Ｄ）に示すように、第１の短尺側ダイ１３及び第２の短尺側ダイ１４を金型の長手方向に移動するシリンダ１８と、圧縮する向きと逆向きに成形体を押し出すノックアウトプレート１７及びシリンダ１９とを備えて構成されている。

以上のように構成された圧縮充填装置の動作を次に説明する。先ず、図２に示すように、希土類マグネット紛が粉体充填部１５に所定量供給された圧縮充填金型１０を金型固定枠７に固定する。

次に、プレス機８を作動させてパンチ９を粉体充填部１５内に押し込み、希土類マグネット紛を圧縮して希土類マグネットブロック１を圧縮成形する。

次に、圧縮成形後金型１０を金型固定枠７から取り出し図４に示す脱型装置にセットする。図４（Ａ）は、成形状態を示す。

次に、図４（Ｂ）に示すように、圧縮成形後金型１０の長手方向両端の第１の短尺側ダイ１３と第２の短尺側ダイ１４とを、それぞれ外側に開くようにシリンダ１８にて少し移動させる。このとき、希土類マグネットブロック１の長手方向のスプリングバックが解放され、成形体は長手方向に若干膨張する。

次に、図４（Ｃ）に示すように、圧縮成形後金型１０の長手方向両端の第１の短尺側ダイ１３と第２の短尺側ダイ１４とを、それぞれ外側に開くようにシリンダ１８にてさらに移動させる。これにより、第１の短尺側ダイ１３の凸部１３ａの斜面と第１の長尺側ダイ１１の一方の凹部１１ａの斜面とが摺動して斜面に沿って摺動するとともに、第２の短尺側ダイ１４の凸部１４ａの斜面と第１の長尺側ダイ１１の他方の凹部１１ａの斜面とが摺動して斜面に沿って摺動する。このようにして、可動側の第１の長尺側ダイ１１が引張りスプリング１６のバネ力に抗して圧縮成形後金型１０の短手方向に移動し、型開きする。このとき、希土類マグネットブロック１の短手方向のスプリングバックが解放され、成形体は短手方向に僅かに膨張する。

次に、図４（Ｄ）に示すように、シリンダ１９を作動させて、ノックアウトプレート１７を上動させる。さらに、図４（Ｅ）に示すように、シリンダ１７を作動させて、希土類マグネットブロック１を取り出す。

以上のように、スプリングバックを解放させて、圧縮成形後金型１０から希土類マグネットブロック１を取り出すので、反り等の歪や、欠け等を生ずることが無い。したがって、成形後にスプリングバックを有する、Ｎｅ系（Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ等）またはＳｍ系（Ｓｍ−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ等）の希土類マグネットもしくはこれらのマグネット粉を上述した高分子化合物と混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネット等の成形材料を、Ｒ形状等のアンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する際に、成形体の端部が欠けたり歪が発生するのを防止することができる。このようにして成形された希土類マグネット１をフェライトマグネット４のＳＬＩＣ現像装置に要求される高磁力且つ高精度の現像ローラを得ることができる。

また、上記実施形態では、第１の長尺側ダイ１１の凹部１１ａと、第１の短尺側ダイ１３の凸部１３ａ及び第２の短尺側ダイ１４の凸部１４ａとにより、第１の短尺側ダイ１３及び第２の短尺側ダイ１４を外側に駆動するだけで、これに連動して所定のタイミングで第１の長尺側ダイ１１を外側に移動させることができ、駆動源であるシリンダ１８で長手方向の型開きと短手方向の型開きを連動して行うことができる。そして、前記タイミングは、第１の長尺側ダイ１１の凹部１１ａと、第１の短尺側ダイ１３の凸部１３ａ及び第２の短尺側ダイ１４の凸部１４ａとの間隔（隙間）を調整することにより任意に設定することができる。

図５は図３の圧縮充填金型の変形例による離型動作を示す図である。この変形例では、１４を省略して、金型を３分割にした例であり、このように第１の短尺側ダイ１３の駆動のみで、図４と同様の動作を行わせることができる。

図６は図４又は図５の圧縮充填金型の変形例の要部を示す図である。この変形例では、図４又は図５の圧縮充填金型１０では、第１の長尺側ダイ１１に凹部１１ａを設け、第１の短尺側ダイ１３及び第２の短尺側ダイ１４に凸部１３ａ，１４ａを設けていたのに対し、図６に示すように、凹凸関係を逆にして、第１の長尺側ダイ１１に凸部１１ｂを設け、第１の短尺側ダイ１３に凹部１３ｃを設けた例である。第２の短尺側ダイ１４についても図示は省略したが同様に凹凸関係を入れ替えることができる。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る一実施形態の現像ローラを示す図である。 図１の現像ローラに用いる希土類マグネットブロックの圧縮充填装置を示す図である。 図２の圧縮充填装置に取り付ける圧縮充填金型を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は図３（Ｂ）図中のＢ−Ｂ断面図である。 図２の圧縮充填装置の離型動作を示す図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は横断面図、（Ｄ）及び（Ｅ）は縦断面図である。 図３の圧縮充填金型の変形例による離型動作を示す図である。 図４又は図５の圧縮充填金型の変形例の要部を示す図である。 従来の圧縮充填金型の課題を説明するための図である。 （Ａ）は圧縮充填金型の断面図、（Ｂ）はＲ形状の希土類マグネットブロックを埋め込んだ現像ローラを示す図である。

符号の説明

１ 希土類マグネットブロック
１ａ Ｒ形状
２ スリーブ
３ 接着剤
４ フェライトマグネット
４ａ 収納溝
５ 基準面付芯金
６ 磁束密度分布
７ 金型固定枠
８ プレス機
９ パンチ
１０ 圧縮充填金型
１１ 第１の長尺側ダイ
１１ａ 凹部
１１ｂ 凸部
１１ｃ 転写面
１２ 第２の長尺側ダイ
１３ 第１の短尺側ダイ
１３ａ 凸部
１３ｂ 長孔
１３ｃ 凹部
１４ 第２の短尺側ダイ
１４ｂ 長孔
１５ 粉体充填部
１５ａ Ｒ形状
１６ 引張りスプリング（弾性体）
１７ ノックアウトプレート
１８ シリンダ
１９ シリンダ
２１ 上空芯コイル
２２ 下空芯コイル

Claims (6)

1. スプリングバックを有する成形材料を、アンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する圧縮充填金型であって、該圧縮充填金型が少なくとも３つ以上のダイに分割され、短手方向に型開き可能な一対の長尺側ダイと、該長尺側ダイの少なくとも一方の端部間に設けられた短尺側ダイとを有し、該短尺側ダイが前記一対の長尺側ダイの間を長手方向に移動可能であることを特徴とする圧縮充填金型。
2. 前記一対の長尺側ダイの少なくとも一方と前記短尺側ダイとの対向面の一方には凸部を有し、他方には該凸部に係合する凹部を有し、前記凸部と前記凹部とが、前記短尺側ダイを型開き方向に移動したときに、前記長尺側ダイを短手方向に移動させる斜面により係合するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮充填金型。
3. 前記成形材料が磁性紛と高分子化合物とを混合したプラスチックマグネット材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮充填金型。
4. 前記一対の長尺側ダイが型閉じ方向に付勢する弾性体によって連結されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の圧縮充填金型。
5. 請求項３に記載の圧縮充填型によって成形されたマグネット成形体。
6. 成形後にスプリングバックを有する成形材料を、アンダカットを有する長尺形状に圧縮充填成形する圧縮充填方法であって、
   前記成形材料を、短手方向に型開き可能な一対の長尺側ダイと、該長尺側ダイの少なくとも一方の端部間に設けられた短尺側ダイとを有する圧縮成形型に圧縮充填した後、長手方向に型開きし、その後に短手方向に型開きすることを特徴とする圧縮充填方法。

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