JP2007123323A - 粉体の充填装置、粉体の充填方法、長尺磁石成形体、及び、マグネットローラ - Google Patents

Abstract

【課題】長尺の成形体用の、溝状の金型であっても、全体に均一に粉体を充填することができる粉体の充填装置、及び、そのような充填装置を用いる粉体の充填方法、さらに、圧縮成形による成形体であって、均一な強度と特性を有する長尺磁石成形体、および、そのような長尺磁石成形体を有するマグネットローラを提供する。
【解決手段】金型内に充填された粉体を圧縮成形して成形体を形成する圧縮成形方法に用いる粉体の充填装置において、前記金型を載置する金型載置台と、該金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となるように振動を与える加振手段とを有する粉体の充填装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置において用いられる長尺磁石成形体製造においても好適に用いられる圧縮成形方法の、粉体の金型への充填方法及び、その充填装置、並びに、長尺磁石成形体、及び、該長尺磁石成形体を有するマグネットローラに関する。

複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像ローラはマグネットローラとなっている。ここで、その現像ローラの一部の極（特に現像極）の磁力を高めるために、高磁力磁石を埋設する方法が提案されているが、埋設磁石の寸法は、例えば長さ：３００〜３１０ｍｍ、幅：１〜６ｍｍ、高さ：１〜５ｍｍとなり、磁場中で圧縮成形によりこれを製作する場合、特に長軸方向に均一に粉体を充填する必要がある。これは充填が不均一だと長軸方向に磁力が不均一なものとなり、また位置によって強度がばらつくため折れやすいものとなるためである。

さらに同じ磁気特性の高磁力磁石を量産する場合、金型に投入する粉体の量は毎回精度良く均一にする必要がある。その際には定量供給機などによって一定量の粉体を切り出すことが考えられるが、切り出した後の粉体を均一に分散させる必要がある。一定量に計量された粉体を金型に充填する前に長手方向に均一に分散させて金型に供給する方法も考えられるが、結局粉体は型内へは落下などの方法により移動させることになり、この移動の際には、高精度な分布状態を維持することは困難である。

ここで、金型に粉末を充填する充填方法として、特開２００４−１４１９３２公報（特許文献１）では粉末供給段階で、粉末供給フィーダーの内部に傾斜する２枚の仕切り板を設けることにより、粉末を粉末プレス金型へばらつきを生じることなく均一に供給することができると云う技術であり、このため本発明の装置によれば、従来のように外辺形状を寸法補正した粉末金型を用いなくても、寸法精度が良好な薄肉成形品を量産することができるものとして提案されていた。

また、特開平６−１４５７１０号公報（特許文献２）では流動性や充填性の悪いアルミニウム系粉末を、前処理を施さずそのまま成形金型に投入し、高密度で局所的に密度のばらつきの無い成形体を、複雑形状でも高い寸法精度で、経済的に効率良く成形できる成形方法を提供することを目的に、粒径１５μｍ〜１ｍｍのアルミニウム系粉末を成形金型に投入し、これに周波数２５〜１００Ｈｚで加圧振動力５〜５０ｋｇの振動を１〜１０秒間与えた後加圧成形する。また、４０重量％以上が粒径１５μｍ未満であり、残部が粒径１５μｍ〜１ｍｍのアルミニウム系粉末の場合は、周波数１５０〜２５０Ｈｚで加圧振動力５〜５０ｋｇの振動を１〜１０秒間与えた後、前記と同一条件の振動を与えた後加圧成形すると云う技術であった。

しかし前者は、容積の決まった型に粉を投入し、溢れた粉を擦りきる方法において、密度ばらつきを小さくすることで成形品の寸法ばらつきを小さくすることを狙ったものである。使用される粉体のかさ密度が比較的ばらつきの小さいものであれば、これらの方法は有効であるがかさ密度のばらつきが大きい材料に対してはその影響を受けて毎回型内に入る量が変動し、成形品ごとに寸法がばらついてしまう。しかし、このような欠点を有しない、一定量の原料を計量して充填する方法には、引用文献１に記載の方法は応用できなかった。

一方、後者では粉同士の摩擦係数が低いアルミニウム系粉末の焼結又は鍛造を対象としており、またアルミ粉であるため粉末の重量が軽く、振動を印加することのみで均一化が可能であるとしているが、樹脂バインダーを含み、希土類粉末に対しては、振動のみで均一化することは困難であり、時間も要する。特に現像ローラ等に使用するような長尺形状の長尺磁石成形体を得るための金型に対しては長時間振動させても充填状態を均一化することは不可能であった。

また、一般的に粉体をならす方法として振動が用いられるが、金型を振動させるだけでは充分に粉面がならされない場合があり、また多くの時間を要する。
特開２００４−１４１９３２公報 特開平６−１４５７１０号公報

本発明は、上記した従来の問題点を改善する、即ち、長尺の成形体用の、溝状の金型であっても、全体に均一に粉体を充填することができる粉体の充填装置、及び、そのような充填装置を用いる粉体の充填方法、さらに、圧縮成形による成形体であって、均一な強度と特性を有する長尺磁石成形体、および、そのような長尺磁石成形体を有するマグネットローラを提供することを目的とする。

本発明の粉体の充填装置は、請求項１に記載のように、金型内に充填された粉体を圧縮成形して成形体を形成する圧縮成形方法に用いる粉体の充填装置において、前記金型を載置する金型載置台と、該金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となるように振動を与える加振手段とを有する。

また、本発明の粉体の充填装置は、請求項２に記載のように、請求項１に記載の粉体の充填装置において、上記加振手段が、該金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となるように金型載置台に設けられた複数の振動発生源により構成されることを特徴とする。

また、本発明の粉体の充填装置は、請求項３に記載のように、請求項２に記載の粉体の充填装置において、上記加振手段が、上記複数の振動源を交互に作動させ、かつ、それら振動源の作動時間を徐々に短くする、振動発生源制御手段を有することを特徴とする。

また、本発明の粉体の充填装置は、請求項４に記載のように、請求項１に記載の粉体の充填装置において、前記加振手段が、該金型載置台に振動発生源を備え、かつ、該金型載置台に接して、作動時には該接触部付近の金型載置台の振動を吸収する複数の振動吸収手段を金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となる位置に備えていることを特徴とする。

また、本発明の粉体の充填装置は、請求項５に記載のように、請求項４に記載の粉体の充填装置において、上記振動発生源を作動させると共に、上記複数の振動吸収手段を交互に作動させ、かつ、各振動吸収手段の作動を徐々に短くするとともに、最終的に振動発生源を停止させる振動発生・振動吸収制御手段を有することを特徴とする。

また、本発明の粉体の充填装置は、請求項６に記載のように、請求項１に記載の粉体の充填装置において、前記加振手段が、該金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となるように金型載置台を揺動させる揺動手段であることを特徴とする。

また、本発明の粉体の充填装置は、請求項７に記載のように、請求項６に記載の粉体の充填装置において、上記金型載置台の揺動を徐々に小さくする揺動制御手段を有することを特徴とする。

また、本発明の粉体の充填装置は、請求項８に記載のように、請求項６または請求項７に記載の粉体の充填装置において、上該金型載置部の中心に対して対称となる位置に、金型載置台に対して振動を与える加振手段を有することを特徴とする。

本発明の粉体の充填方法は上記課題を解決するために請求項９に記載の通り、金型内に充填された粉体を圧縮成形して成形体を形成する圧縮成形方法における粉体の充填方法において、金型の粉体の収納部の形状が鉛直な対称面に対して面対称形状であり、かつ、金型の収納部に充填された粉体に振動を与える加振工程を有し、該加振工程において、複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように、交互に与えることを特徴とする。

また、本発明の粉体の充填方法は請求項１０に記載の通り、請求項９に記載の粉体の充填方法において、上記加振工程が、上記金型を保持する金型載置台の互いに異なる２箇所にそれぞれ設けられた振動発生源を交互に振動発生させて行われることを特徴とする。

また、本発明の粉体の充填方法は請求項１１に記載の通り、請求項９に記載の粉体の充填方法において、上記加振工程が、上記金型を保持する金型載置台に設けられた振動発生源により該金型載置台に振動を発生させつつ、制動装置により該金型載置台の複数の場所の振動を交互に、かつ、部分的に制動しながら、かつ、該制動時間を徐々に短くして行われることを特徴とする。

また、本発明の粉体の充填方法は請求項１２に記載の通り、請求項９に記載の粉体の充填方法において、上記加振工程が、上記金型を揺動させ、かつ、該揺動角度を徐々に小さくして、行われることを特徴とする。

また、本発明の粉体の充填方法は請求項１３に記載の通り、請求項１２に記載の粉体の充填方法において、振動発生源により該金型載置台に振動を発生させながら行うことを特徴とする。

本発明に係る成形装置は、請求項１４に記載の通り、請求項９〜１３のいずれか１項に記載された粉体の充填方法によって粉体が充填された金型を有することを特徴とする。

本発明に係る長尺磁石成形体は、請求項１５に記載の通り、請求項９〜１３のいずれか１項に記載された粉体の充填方法によって金型内に充填された粉体を圧縮成形して形成された長尺磁石成形体であって、上記鉛直な対称面が該長尺磁石成形体成形用金型の長手方向に平行であることを特徴とする。

本発明に係るマグネットローラは、請求項１６に記載の通り、円筒形状のマグネットローラであって、請求項１５に記載の長尺磁石成形体を、側面に設けられた溝形状の収納部分に埋設して有することを特徴とする。

請求項１に係る、本発明の粉体の充填装置によれば、金型に均一に粉体を充填することができる。

請求項２に係る、本発明の粉体の充填装置によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、より均一な粉体の充填が可能となる。

請求項３に係る、本発明の粉体の充填装置によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、さらに均一な粉体の充填が可能となる。

請求項４に係る、本発明の粉体の充填装置によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、より均一な粉体の充填が可能となる。

請求項５に係る、本発明の粉体の充填装置によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、さらに均一な粉体の充填が可能となる。

請求項６に係る、本発明の粉体の充填装置によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、より均一な粉体の充填が可能となる。

請求項７に係る、本発明の粉体の充填装置によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、さらに均一な粉体の充填が可能となる。

請求項８に係る、本発明の粉体の充填装置によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、迅速に、かつ、均一な粉体の充填が可能となる。

請求項９に係る、本発明の粉体の充填方法によれば、金型に均一に粉体を充填することができる。

請求項１０に係る、本発明の粉体の充填方法によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、より均一な粉体の充填が可能となる。

請求項１１に係る、本発明の粉体の充填方法によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、より均一な粉体の充填が可能となる。

請求項１２に係る、本発明の粉体の充填方法によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、より均一な粉体の充填が可能となる。

請求項１３に係る、本発明の粉体の充填方法によれば、長尺形状の成形体用金型であっても、迅速で、かつ、より均一な粉体の充填が可能となる。

請求項１４に係る、本発明の長尺磁石成形体は、均一な磁石特性と均一な機械的特性とを備えた優れた長尺磁石成形体である。

請求項１５に係る、本発明のマグネットローラは、上記優れた本発明の長尺磁石成形体を用いているため、その長さ方向に均一な磁力特性を有している。

本発明では、金型内に充填された粉体を圧縮成形して成形体を形成する圧縮成形方法における粉体の充填方法において、金型の粉体の収納部の形状が鉛直な対称面に対して面対称形状であり、かつ、金型の収納部に充填された粉体に振動を与える加振工程を有し、該加振工程において、複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように、交互に与えることにより、金型全体の粉末の充填状態を均一にすることができる。

ここで、複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように、交互に与えるとは、収納部に収納された粉体に交互に、反対の方向から同様の振動が加わることを意味する。
このような振動により、収納部に収納された粉体は一方に盛り上がり、次いで、該対称面を挟んだ他方に盛り上がる。これを繰り返すことにより、対称面に平行な方向における粉体の分布が次第に均一となる。

この方法によれば、対称面に平行な方向における粉体の分布の均一化が迅速に可能となるので、対称面に平行な方向に長い収納部への充填の均一化に有利であり、また充填部の長手方向に平行な対称面を選択することにより、特に効果的な粉体の分布の均一化が可能となる。

このような本発明にかかる粉体の充填方法であって、特に効果的な例として、金型内に充填された粉体を圧縮成形して成形体を形成する圧縮成形方法に用いる粉体の充填装置において、前記金型を載置する金型載置台と、該金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となるように振動を与える加振手段とを有する粉体の充填装置ａ〜ｄを用いる、次のような４つの方法が挙げられる。

＜（Ａ）複数の振動発生源を用いる方法＞
方法Ａは上記の加振工程が、金型を保持する金型載置台の互いに異なる２箇所、対称面を挟んで等距離の箇所に設けられた、能力の同じ２つの振動発生源を交互に振動発生させて行われる粉体の充填方法である。

ここで、図１に示すような装置を用いると容易に実施することができる。図１（ａ）は本発明に係る充填装置ａの正面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。

図１に示した本発明に係る充填装置ａは、その中央に金型６を載置して保持する金型載置台１、金型載置台１を支持するスプリング２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、及び、装置全体を支えるためのテーブル３、さらに複数（この場合には２つ）の振動発生源４ａ、４ｂから構成される。

この金型６は、長尺の成形体の成形に用いられるものであり、その上部中央には成形体の原料となる粉体を収納する溝状の収納部６ａが設けられ、その収納部の大きさは幅２．３ｍｍ、深さ８．０ｍｍ、長さ３０６ｍｍである。

なお、この収納部６ａは成形体の成形に際しては図示しない上金型とにより成形空間（キャビティ）を形成する。

振動発生源４ａ、４ｂは金型載置台１の下側に、金型載置台１におかれる金型６の溝状の収納部６ａの幅方向に距離をおいて、溝状の収納部６ａを挟むように設置されている。すなわち、２つの振動発生源４ａ、４ｂは収納部６ａの長手方向に平行で鉛直な対称面を挟んで等距離の箇所に設けられている。この例では振動発生源４ａ、４ｂとしては同規格のエアバイブレータを用いた。

金型載置台１はスプリング２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより保持されているので、上記振動発生源４ａ、４ｂによる振動は効果的に金型６の収納部６ａ内部に収納される粉末に伝わる。

すなわち、この粉体の充填装置ａは加振手段が、金型載置台１の金型載置部の中心に対して対称となるように金型載置台１に設けられた２つの振動発生源４ａ、４ｂにより構成されている粉体の充填装置である。

これら振動発生源４ａ、４ｂは、図示しないエアコンプレッサ、電磁弁、タイマにより、その駆動が制御可能となっていて、これらエアコンプレッサ、電磁弁、タイマ、上記複数の振動源を交互に作動させ、かつ、それら振動源の作動時間を徐々に短くする、振動発生源制御手段を構成している。

上述の加振工程と、振動発生源の配置とにより、収納部６ａに収納された粉体を収納部６ａの短手方向に交互に移動させることができる。この移動に伴い収納部６ａの長手方向における粉体の分布の不均一を速やかに解消させることができる。さらに、上記タイマの設定によって、交互に振動を与える加振時間を徐々に短くすることにより、収納部６ａの短手方向の粉体の分布の不均一をも解消することができる。

また、この装置ａの起動は振動発生源４ａ、４ｂのどちらから初めても良く、また、どちらで終了しても良い。

なお、図２に、２つの振動発生源４ａ、４ｂをこのように制御したときの収納部６ａ内の粉体の移動状態をイメージ的に示した。例えば、処理開始後図中左側に示すように収納部６ａの一方（この例では右側）から振動を与え、次いで、図中右側に示すように、収納部６ａの他方（この例では左側）から振動を与え、これを繰り返して行うことにより、収納部６ａの長手方向の粉末の分布も速やかに均一になる。

＜（Ｂ）振動を部分的に制動する方法＞
方法Ｂは、加振工程が、上記金型を保持する金型載置台に設けられた振動発生源により該金型載置台に振動を発生させつつ、制動装置により該金型載置台の複数の場所の振動を交互に、かつ、部分的に制動しながら行われる粉体の充填方法である。

このような粉体の充填方法は、図２に示す粉体の充填装置ｂによって簡単に行うことができる。図３（ａ）は本発明に係る充填装置ｂの正面図であり、図３（ｂ）はその側面図である。

粉体の充填装置ｂはその加振手段が、金型載置台に振動発生源を備え、かつ、該金型載置台に接して、作動時には該接触部付近の金型載置台の振動を吸収する複数（この例では２つ）の振動吸収手段を金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となる位置に備えている粉体充填装置である。

充填装置ｂは金型６を、その中央に載置して保持する金型載置台１、金型載置台１を支持するスプリング２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、及び、装置全体を支えるためのテーブル３、振動発生源４、および、金型載置台１の振動を部分的に制動させるための２つの制動装置５ａ及び５ｂから構成される（図２は制動装置５ａによって金型載置台１の図中上側が制動されている状態を示す図である）。またこの例では、金型６は図１に示したものと同じものであり、長尺の成形体の成形に用いられるものであって、その上部には溝状の収納部６ａが設けらている。

振動発生源４は金型６が載置される金型載置台の中央部下側で、金型６を保持したときにその溝状の収納部６ａの中央部直下になる箇所に、この例では１つ設けられている。また、この例では振動発生源４としてはエアバイブレータを用いた。

振動発生源４で生じた微細な振動はスプリング２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの働きにより減衰することなく、金型６の収納部６ａ内部に収納される粉末に伝わる。ここで、振動発生源４は、図示しないエアコンプレッサ、電磁弁、タイマにより、その駆動が制御可能となっている。

一方、２つの制動装置５ａ及び５ｂはそれぞれ図示しないエアシリンダにより、金型載置台１に対して、金型６の収納部６ａの長手方向に平行な、鉛直な対称面に対して、対称に設けられ、かつ、それぞれ往復動可能となっており、突き出されたときには、防振ゴムからなり、かつ、断面が「コ」の字型の防振子が金型載置台１の長手方向の辺（金型載置台１に載置・保持される金型６の溝状の収納部６ａの長手方向）を挟むように当接する。

ここで制動装置５ａ及び５ｂは振動発生源４とともに図示しないエアコンプレッサ、電磁弁、タイマ等により、その駆動が制御可能となっていて、これらエアコンプレッサ、電磁弁、タイマは振動発生源４を作動させると共に、振動吸収手段であるこれら２つの制動装置５ａ及び５ｂを交互に作動させ、かつ、各振動吸収手段の作動を徐々に短くするとともに、最終的に振動発生源を停止させる振動発生・振動吸収制御手段を構成している。

このような金型載置台１の振動は、制動装置が当接した側が他方に比べ小さくなるので、エアバイブレータ４を駆動しながら、金型載置台１に接する制動装置を交互に切り替えることにより、金型の粉体の収納部の形状が鉛直な対称面に対して面対称形状であり、かつ、金型の収納部に充填された粉体に振動を与える加振工程を有し、該加振工程において、複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように、交互に与えることができる。

このような操作を行うことにより、金型の収納部６ａに収納された粉体を収納部６ａの短手方向に交互に移動させることができ、この粉体の移動に伴い収納部６ａの長手方向における粉体の分布の不均一を速やかに解消させることができる。また、制動装置５ａ、５ｂを金型載置台１に押し当てる時間を短くしていき、最終的に振動発生源４を停止させることにより、収納部６ａの短手方向の粉体の分布の不均一をも解消することができる。

なお、この装置ｂの起動時の制動装置の金型載置台１への当接は２つの制動装置５ａ及び５ｂのどちらから初めても良く、また、どちらで終了しても良い。

＜（Ｃ）振動を揺動により行う方法＞
方法Ｃは、上記加振工程が、金型を揺動させて行われる粉体の充填方法であり、この方法は、加振手段が、金型載置台１の金型載置部の中心に対して対称となるように金型載置台を揺動させる揺動手段である粉体の充填装置ｃにより容易に行うことができる。図４（ａ）は本発明に係る充填装置ｃの正面図であり、図４（ｂ）はその側面図である。

装置（ｃ）において、金型載置台１は支柱９によって揺動軸７に接続されている。揺動軸７は金型載置台１の中央に載置・保持される金型６（上記の同じもの）の粉体の収納部６ａの長手方向に平行であり、従って金型載置台１は収納部６ａの短手方向に揺動可能となっている。軸７の一方はテーブル３に接続された主支柱１１の一方に軸止されている。
軸７の他方はステッピングモータ８に接続され、ステッピングモータ８により駆動可能となっている。ステッピングモータ８は主支柱１０によりテーブル３に固定されている。

ステッピングモータ８はパルス発生器を兼ねた、図示しないマイクロコンピュータに接続され、金型載置台１の揺動はこのマイクロコンピュータによって制御されている。

このような装置ｃを用いて、粉体に揺動を与えることで、金型の粉体の収納部の形状が鉛直な対称面に対して面対称形状であり、かつ、金型の収納部に充填された粉体に振動を与える加振工程を有し、該加振工程において、複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように、交互に与える粉体の充填方法が可能となって、金型の収納部６ａに収納された粉体を収納部６ａの短手方向に交互に移動させることができ、この粉体の移動に伴い収納部６ａの長手方向における粉体の分布の不均一を速やかに解消させることができる。また、揺動の幅を徐々に少なくし、最終的に揺動を停止させることにより、収納部６ａの短手方向の粉体の分布の不均一をも解消することができる。

なお、図５にはこのＣ法による金型内の収納部６ａでの移動状況をイメージ的に示す。図中左側に示すように、左に回動した状態から、右側に示すように、右に回動した状態にする、揺動により、粉体の収納部６ａの短手方向の移動が生じ、その移動により、収納部６ａの長手方向の粉体の分布が速やかに均一になる。ここで、このような金型載置台の揺動を制御し、金型載置台の揺動を徐々に小さくする揺動制御手段は上述のようにステッピングモータ８及びマイクロコンピュータから構成されている。

＜（Ｄ）振動を揺動と振動発生源とにより行う方法＞
方法Ｄは、上記装置cと同様の、ただし、金型載置台１裏面にの金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となる位置に加振手段として振動発生装置４（この例ではエアバイブレータ）を備えた充填装置ｄ（図５（ａ）は本発明に係る充填装置ｄの正面図であり、図５（ｂ）はその側面図である。）を用いることにより、上記揺動に加え、粉体に対して振動をも加えることにより、より効果的に粉体の均一化を実現することができる。なお、加振手段の制御は上述のマイクロコンピュータに電磁バルブを組み合わせることにより行うことができる。

なお、上記加振工程はいずれの方法（Ａ〜Ｄ）であっても繰り返すことにより、また、互いに組み合わせることにより均一な粉体分布が得られるが、例えばレーザー測距機を用いて、収納部内の粉体の高さを測定することにより、その収納高さの均一さを調べることができるので、処理の終了を知ることができる。

また、本発明の粉体の充填方法は、画像形成装置に用いられる現像ローラ等の円筒形状のマグネットローラに組み込まれて用いられる長尺の磁石成形体を形成する技術として優れており、その際には上述の粉体の充填方法によって圧縮成形可能な粉体が充填された金型を有する粉体の成形装置によって、成形物を得ることができ、例えば、粉末が熱可塑性樹脂粉末と磁性粉末であり、粉体の収納部６ａが長尺形状成形可能な形状（例えば溝状）
であるとき、上記鉛直な対称面を該長尺磁石成形体成形用金型の長手方向に平行とすることで、均一な磁石特性と均一な機械的特性とを備えた優れた長尺磁石成形体を得ることができる。

ここで、図７にこのような本発明に係る長尺磁石成形体を用いて作製したマグネットローラの例を示す。

図７に示すように、本発明のマグネットローラ２０Ａには、磁性粉を含有するプラスチック磁石で構成される円筒形状の磁石成形体１２の一部の極に相当する部分に、他の部材が埋設できるような、溝形状の収納部分が１極以上配設されている。そして、該収納部分に、本発明に係る長尺磁石成形体１３が埋設されている。このようなマグネットローラは優れた本発明にかかる長尺磁石成形体を用いているため、その長さ方向に均一な磁力特性を有しているので、画像形成装置に用いられる現像ローラ等として好適に用いることができる。

以下に本発明の粉体の充填方法の実施例について具体的に説明する。
〈実施例１：Ａ法〉
角柱型の長尺磁石成形体を、以下の方法で成形した。
愛知製鋼社製異方性Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ（ネオジウム−鉄−ボロン）系磁石パウダー（ＭＦＰ−１２）９３重量部に対し、下記の成分・配合比の微粒子配合物７重量部を配合、攪拌分散し、コンパウンド材料とした。使用したＭＦＰ−１２の平均粒径値は約１０２μｍ、熱可塑性樹脂の軟化点は６７℃、平均粒径値は約７．３μｍである。

＜微粒子配合物＞
・熱可塑性樹脂として
（１）ポリエステル樹脂 ７９重量部 （２）スチレンアクリル樹脂 ７重量部
・顔料として
カーボンブラック ７．６重量部
・帯電制御剤として
サリチル酸ジルコニウム ０．９重量部
・離型剤として
カルナバワックスとライスワックスの配合物 ４．３重量部
・流動性付与剤賭して
疎水性シリカ １．２重量部

＜充填＞
上記で得られたコンパウンド材料２．５ｇを収納部の大きさが幅２．３ｍｍ、深さ８．０ｍｍ、長さ３０６ｍｍの金型（上記方法Ａで説明した金型６）に適当に分散させて供給した。このとき粉面高さ（平均）は約４．０ｍｍであった。

金型６を充填装置ａの金型載置台１上に載置し、保持させた。
このとき、金型６の粉体の収納部６ａ（長手方向に平行な鉛直な対称面に対して面対称形状）の長手方向に平行な鉛直な対称面に対象な位置で、その長手方向両端からいずれも等距離になるように配されているエアバイブレータ（ＡＶ）４ａ及び４ｂに対して表１に示すようにオンオフを行い、複数の振動を収納部６ａの対称面に対して対称となるように、交互に与えた。なお、それぞれのオン時間は徐々に短くし、金型短手方向の粉体の分布も均一になるようにした。

このような複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように交互に与える加振工程により、充分に均一な分布となったので、その後金型６を充填装置ａから取り外し、プレス機にセットした。

プレス機では、室温で１３０００（Ｏｅ）の磁界が発生するように直流電界を加えながら、磁場印加状態で５．５ｔｏｎ／ｃｍ^２のプレス圧を加え、磁場成形を行なった。このとき、磁場方向は金型６の収納部６ａの短手方向に一致するようにおこなった。

得られた角柱型の長尺磁石成形体の寸法は幅２ｍｍ、高さ３ｍｍ、長さ３０６ｍｍであり、密度は５．４ｇ／ｃｍ^３であった。

さらに９０℃で３０分間の熱処理を行なった後、パルス波着磁を２５Ｔの発生磁場で行ない、マグネットブロックの成形を完了した。得られた本発明に係る角柱状の長尺磁石成形体は長手方向に磁力のばらつきが小さくその磁束密度は９６．３±２．４ｍＴであった。

〈実施例２：Ｂ法〉
実施例１と同様にしてコンパウンド材料を金型６に収納し、上記充填装置ｂの金型載置台１上に載置し、保持させた。

次いで、表２に示すように制動装置（ＡＳ）５ａ及び５ｂを交互に、かつ、金型短手方向の粉体の分布も均一にするために作動時間を徐々に短くして、作動（振動の制動）させ、かつ、これら制動装置５ａ及び５ｂの作動時間には振動発生源４であるエアバイブレータ（ＡＶ）４を作動させ、収納部６ａに収納された粉体に対して、複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように交互に与えた。

このような複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように交互に与える加振工程により、充分に均一な分布となったので、その後金型６を充填装置ｂから取り外し、プレス機にセットし、実施例１同様に成形処理を行い、上記と同寸の角柱型の長尺磁石成形体（ただし、密度は５．３ｇ／ｃｍ^３）を得た。その後同様に加熱処理をし、本発明に係る角柱状の長尺磁石成形体を得た。このものは長手方向に磁力のばらつきが小さく、その磁束密度は９７．４±４．２ｍＴであった。また、このものはマグネットとして現像ローラに組み込むのに充分な機械的強度を有していた。

〈実施例３：Ｃ法〉
実施例１と同様にしてコンパウンド材料を金型６に収納し、上記充填装置ｃの金型載置台１上に載置し、保持させた。

次いで、表３に示すように金型載置台１を図４（ｂ）において左右に揺動させて加振工程を行った。金型短手方向の粉体の分布も均一にするために、加振工程では徐々に揺れを小さくした。なお表３における最大揺れ角度は、モータ８側（図４（ｂ）同様）からみて、最下位置を０℃、左側を”＋”、右側を”−”として示してある。

このような複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように交互に与える加振工程により、充分に均一な分布となったので、その後金型６を充填装置ｃから取り外し、プレス機にセットし、実施例１同様に成形処理を行い、上記と同寸の角柱型の長尺磁石成形体（ただし、密度は５．３ｇ／ｃｍ^３）を得た。その後同様に加熱処理をし、本発明に係る角柱状の長尺磁石成形体を得た。このものは長手方向に磁力のばらつきが小さく、その磁束密度は９６．２±３．８であった。また、このものはマグネットとして現像ローラに組み込むのに充分な機械的強度を有していた。

〈実施例４：Ｄ法〉
実施例１と同様にしてコンパウンド材料を金型６に収納し、上記充填装置ｄの金型載置台１上に載置し、保持させた。

次いで、表４に示すように金型載置台１を図４（ｂ）において左右に揺動させて加振工程を行った。金型短手方向の粉体の分布も均一にするために、加振工程では徐々に揺れを小さくした。なおこの加振工程間はエアバイブレータ（ＡＶ）４は作動させた。

このような複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように交互に与える加振工程により、充分に均一な分布となったので、その後金型６を充填装置ｄから取り外し、プレス機にセットし、実施例１同様に成形処理を行い、上記と同寸の角柱型の長尺磁石成形体（ただし、密度は５．４ｇ／ｃｍ^３）を得た。その後同様に加熱処理をし、本発明に係る角柱状の長尺磁石成形体を得た。このものは長手方向に磁力のばらつきが小さく、その磁束密度は９７．２±４．１ｍＴであった。また、このものはマグネットとして現像ローラに組み込むのに充分な機械的強度を有していた。なお、Ｄ法は、上記表４に示すように、Ｃ法に比べより短時間での加振工程で充分に均一な粉末の分布が達成された。

本発明は粉体の充填方法と電気抵抗調整層との接着性が向上しているため、長期間の使用に耐えられ、また高温・高湿での使用条件下であっても、粉体の充填方法と電気抵抗調整層との接着の信頼性を高めることができる。また、化学的粗面化処理により粗面化されているために、サンドブラストなどの物理的な粗面化を行った場合に問題となるブラストメディア残存による接着性低下や帯電不良等のおそれがない。

本発明に係る充填装置ａを示すモデル図である。（ａ）正面図である。（ｂ）側面図である。 本発明に係る粉体の充填方法の一例をイメージ的に説明するためのモデル図である。 本発明に係る充填装置ｂを示すモデル図である。（ａ）正面図である。（ｂ）側面図である。 本発明に係る充填装置ｃを示すモデル図である。（ａ）正面図である。（ｂ）側面図である。 本発明に係る粉体の充填方法の一例をイメージ的に説明するためのモデル図である。 本発明に係る充填装置ｄを示すモデル図である。（ａ）正面図である。（ｂ）側面図である。 本発明の解決手段に至る検討で解析された帯電ローラでの問題を説明するためのモデル説明図である。

符号の説明

１ 金型載置台
２ａ〜２ｄ スプリング
３ テーブル
４、４ａ、４ｂ 振動発生源
５ａ、５ｂ 制動装置
６ 金型
６ａ 収納部
７ 揺動軸
８ ステッピングモータ
９ 支柱
１０、１１ 主支柱

Claims (16)

1. 金型内に粉体を充填する粉体の充填装置において、
   前記金型を載置する金型載置台と、該金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となるように振動を与える加振手段とを有することを特徴とする粉体の充填装置。
2. 上記加振手段が、該金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となるように金型載置台に設けられた複数の振動発生源により構成されることを特徴とする請求項１に記載の粉体の充填装置。
3. 上記加振手段が、上記複数の振動源を交互に作動させ、かつ、それら振動源の作動時間を徐々に短くする、振動発生源制御手段を有することを特徴とする請求項２に記載の粉体の充填装置。
4. 前記加振手段が、該金型載置台に振動発生源を備え、かつ、該金型載置台に接して、作動時には該接触部付近の金型載置台の振動を吸収する複数の振動吸収手段を金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となる位置に備えていることを特徴とする請求項１に記載の粉体充填装置。
5. 上記振動発生源を作動させると共に、上記複数の振動吸収手段を交互に作動させ、かつ、各振動吸収手段の作動を徐々に短くするとともに、最終的に振動発生源を停止させる振動発生・振動吸収制御手段を有することを特徴とする請求項４に記載の粉体充填装置。
6. 前記加振手段が、該金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となるように金型載置台を揺動させる揺動手段であることを特徴とする請求項１に記載の粉体の充填装置。
7. 上記金型載置台の揺動を徐々に小さくする揺動制御手段を有することを特徴とする請求項６に記載の粉体の充填装置。
8. 上記金型載置台の金型載置部の中心に対して対称となる位置に、該金型載置部の中心に対して対称となる位置に、金型載置台に対して振動を与える加振手段を有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の粉体の充填装置。
9. 金型内に粉体を充填する粉体の充填方法において、金型の粉体の収納部の形状が鉛直な対称面に対して面対称形状であり、かつ、金型の収納部に充填された粉体に振動を与える加振工程を有し、該加振工程において、複数の振動を該収納部の対称面に対して対称となるように、交互に与えることを特徴とする粉体の充填方法。
10. 上記加振工程が、上記金型を保持する金型載置台の互いに異なる２箇所に設けられたそれぞれの振動発生源を交互に振動発生させて、かつ、その振動発生時間を徐々に短くして行われることを特徴とする請求項９に記載の粉体の充填方法。
11. 上記加振工程が、
    上記金型を保持する金型載置台に設けられた振動発生源により該金型載置台に振動を発生させつつ、
    制動装置により該金型載置台の複数の場所の振動を交互に、かつ、部分的に制動しながら、かつ、
    該制動時間を徐々に短くして
    行われることを特徴とする請求項９に記載の粉体の充填方法。
12. 上記加振工程が、上記金型を揺動させ、かつ、該揺動角度を徐々に小さくして、行われることを特徴とする請求項９記載の粉体の充填方法。
13. 上記加振工程で、振動発生源により該金型載置台に振動を発生させながら行うことを特徴とする請求項１２に記載の粉体の充填方法。
14. 請求項９〜１３のいずれか１項に記載された粉体の充填方法によって粉体が充填された金型を有することを特徴とする粉体の成形装置。
15. 請求項９〜１３のいずれか１項に記載された粉体の充填方法によって金型内に充填された粉体を圧縮成形して形成された長尺磁石成形体であって、上記鉛直な対称面が該長尺磁石成形体成形用金型の長手方向に平行であることを特徴とする長尺磁石成形体。
16. 円筒形状のマグネットローラであって、請求項１５に記載の長尺磁石成形体を、側面に設けられた溝形状の収納部分に埋設して有することを特徴とするマグネットローラ。

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