JP2021150521A - マグネットピース成形用金型ユニット及びマグネットピースの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マグネットロールを形成するマグネットピースの磁極の磁界強度を強くすることができる成形用金型ユニット及びマグネットピースの製造方法を提供する。【解決手段】金型５内に押し出された強磁性粒子及び熱可塑性樹脂からなる混合物を断面扇形マグネットピースに成形する金型ユニット６０であって、一対の軸断面扇形の金型キャビティ５０を扇形内周面側を対向するように配置するとともに、金型キャビティ５０の外周面側に配向用磁石８、１７を配置する。配向用磁石８、１７のうちの一方は、磁化方向が前記金型に向かう主磁石１１、１９と、主磁石１１、１９の磁化方向に向かい傾斜する磁化方向を有する一対の側部磁石９、１０、１７、１８とからなる。一対の側部磁石９、１０、１７、１８は、主磁石１１、１９を挟むように配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真や静電記録等に用いる現像ロール用として使用されるマグネットロールの製造に用いられるマグネットピース成形用金型ユニット及びマグネットピースの製造装置に関する。

電子写真や静電記録等において現像ロール用として使用されるマグネットロールは、周方向に複数の磁極及び着磁されていない部分を設けてある。マグネットロールにおける磁極の位置、個数、大きさ及び形状は吸着する現像剤や電子写真機等の仕様によって個別に仕様が決定される。

特許文献１には、押出成形によりマグネットロールを成形する製造装置において、筒状の金型に磁粉と樹脂からなる成形用原料を供給する加熱混練部と、供給された混練物を金型により成形する押出成形部と、金型の長手方向端部に配置され金型内部に磁界を発生させる磁石からなる磁界発生部で構成された製造装置が開示されている。
特許文献２には断面扇形のマグネットピースをシャフトの周辺に固着して円筒状のマグネットロールを形成する技術を開示している。

国際公開ＷＯ２０１６／１２１５７１号公報 特開２０１０−２３７６７３号公報 特許４７４６７８９号公報

近年、複写機や電子写真装置の小型軽量化や画質の高精細化に伴い小型でより強い磁界強度を発する現像ロールの要求が高まってきている。
特許文献１の製造装置を用いてマグネットロールを製造する場合、製造されたマグネットロールの発する磁界の強度は、磁界発生部に配置された配向用磁石の磁界強度に左右される。
特許文献２のマグネットピースの成形金型では配向ヨークに電流を流して磁界を発生させるため、金型構造が複雑になるとともに、十分な磁界強度を得られない場合がある。

特許文献３には、「キャビティの周囲に、永久磁石のみで構成された複数の成型品着磁極を配設してなり、少なくとも一つの成型品着磁極を、層状に、直接的に重ね合わせた複数枚の永久磁石を含んで構成し、少なくとも一対の、重ね合わせた平板状の永久磁石を、同一磁極を対向させて配置するとともに、それぞれの磁化の向きを、隣接境界面に対して、互いに逆向きに傾斜させてなる対向磁石対とし、少なくとも一つの成型品着磁極を、単一の対向磁石対で構成し、単一の該対向磁石対を、磁化の向きがキャビティに向かって収斂する配置姿勢とするとともに、単一の該対向磁石対の、キャビティに臨む面と、前記隣接境界面とは逆側の各側面とがなすそれぞれの角部に、キャビティに臨む面を残して面取りを施し、該角部のそれぞれを平坦面状に形成してなる樹脂磁石成型用金型」が開示されている。しかし特許文献３に記載の磁石を用いても十分な磁界強度を得ることができない場合があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、マグネットロールを構成するマグネットピースの磁極の磁界強度を高くすることができる成形用金型ユニット及びマグネットロールを形成するマグネットピースの製造装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる断面扇形のマグネットピース成形用金型ユニットは、金型内に押し出された強磁性粒子及び熱可塑性樹脂からなる混合物を断面扇形マグネットピースに成形する金型ユニットであって、一対の軸断面扇形の金型キャビティを扇形内周面側を対向するように配置するとともに、前記金型キャビティの外周面側に配向用磁石を配置し、前記配向用磁石のうちの一方は、磁化方向が前記金型に向かう主磁石と、前記主磁石の磁化方向に向かい傾斜する磁化方向を有する一対の側部磁石とからなり、前記一対の側部磁石は前記主磁石を挟むように配置されており、前記配向用磁石の他方は、磁化方向が前記金型から離れる主磁石と、前記主磁石の磁化方向から離れる方向に傾斜する磁化方向を有する一対の側部磁石とからなり、前記一対の側部磁石は前記主磁石を挟むように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、高い磁界強度のハルバッハ構造の配向用磁石を有する金型ユニットにより、高い磁界強度を有するマグネットピースを製造することができる。

本発明の断面扇形のマグネットピース成形用金型ユニットは前記一対の軸断面扇形の金型キャビティの間に磁性体が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、高い配向度のマグネットピースを製造することができる。

本発明にかかるマグネットロール成形用金型ユニットは、前記側部磁石は前記金型に向かい傾斜する面取り面を有することを特徴とする。

本発明によれば、高い磁界強度の配向用磁石を有する金型により、高い配向度のマグネットロールを製造することができる。

本発明に係る断面扇形のマグネットピースの製造装置は、強磁性粒子及び熱可塑性樹脂を含む原料混合物が加熱混練された混錬物を筒状の金型に供給する加熱混練部と、供給された混練物を前記金型により成形する押出成形部と、一対の断面扇形のキャビティを有する金型と、前記キャビティは内周面側を対向させるように配置されるとともに、前記キャビティの外周面側に金型内部に磁界を発生させる一対の配向用磁石と、からなる金型ユニットとを含み、前記配向用磁石のうちの一方は、磁化方向が前記金型に向かう主磁石と、前記主磁石の磁化方向に向かい傾斜する磁化方向を有する一対の側部磁石とからなり前記一対側部磁石は前記主磁石を挟むように配置されており、前記配向用磁石の他方は、磁化方向が前記金型から離れる主磁石と、前記主磁石の磁化方向から離れる方向に傾斜する磁化方向を有する一対の側部磁石とからなり、前記一対の側部磁石は前記主磁石を挟むように配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、高い磁界強度を有するマグネットピースを製造できる製造装置を供給することができる。

本発明に係るマグネットピース成形用金型ユニットを用いて成形すれば、マグネットピースに成形時に高い磁界を印加することができ、高い磁界強度を有するマグネットピースを製造することができる。

マグネットピースの押出成形機の主要部を示す軸断面図である。 本発明の成形用金型ユニットを示すＶ−Ｖ断面図である。 本発明の他の成形用金型ユニットを示すＶ−Ｖ断面図である。 従来の成形用金型ユニットを示すＶ−Ｖ断面図である。 従来の成形用金型ユニットを示すＶ−Ｖ断面図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図１は押出成形機(製造装置）１の主要部を示す軸断面図である。押出成形機１は、シリンダ２、スクリュー３、金型取付部４、金型５、配向用磁石７、磁性体部６を含む。なおここでいう軸断面とは図２〜図５のＵ-Ｕで示す直線位置の軸断面のことを示す。

シリンダ２は円筒状をなしており、内部にスクリュー３を収容する。シリンダ２の外周部には図示しない加熱部が設けられている。加熱部は、シリンダ２の内部温度が押し出し成形に適した温度になるように制御されている。加熱部は公知のヒーターなどが用いられる。シリンダ２には図示しないホッパにより、マグネットピースとなる成形用の原料が供給される。

成形用原料は、強磁性体粉末と熱可塑性樹脂とを公知の混合機などで混合し、混合物を、数ｍｍ以下に粉砕した後、造粒して製造される。
強磁性体粉末としては、バリウムフェライト及び／またはストロンチウムフェライトなどのフェライト磁粉の他、Ｌａ及びＣｏを含有するストロンチウムフェライト磁粉、Ｌａ及びＣｏを含有するカルシウムフェライト磁粉、Ｒ-Ｃｏ系やＲ-Ｆｅ-Ｂ系、Ｒ-Ｆｅ-Ｎ系といった希土類系磁粉、これらフェライト磁粉と希土類系磁粉の混合物などが用いられる。

熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、塩化ビニル、ポリアセタール、ＥＥＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ-Ｅｔｈｙｌ-Ａｃｒｙｌａｔｅ：エチレン−エチルアクリレート重合体）樹脂、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ-Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ：エチレン酢酸ビニル重合体）樹脂、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ、Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ、Ｓｔｙｒｅｎｅ：アクロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成）樹脂、ポリアミド樹脂等である。

スクリュー３はシリンダ２の内部で回転し、成形用原料を混練しながら、図１の右方向から左方向に成形用原料Ｂを搬送する。本明細書でいう加熱混練部は、シリンダ２、スクリュー３、加熱部などを含む。

金型取付部４は、円筒状をなし、一端側から他端側に向け縮径する中空構造となっている。図１では径の大きな一端側にシリンダ２が接続され、他端側に金型５が接続される。

図４は従来の軸断面扇形マグネットピース成形用金型ユニットのＶ-Ｖ断面図である。図４に示す様に金型５は混練された成形用原料を所定の形に成形する。金型５は例えば円筒状であり、口金３０と磁性体部６からなる。口金３０は非磁性体であり磁性体部６を内包する。口金３０は軸方向に貫通孔を有している。貫通孔内に磁性体部６を内包し、貫通孔と磁性体部６でキャビティ５０を形成する。口金３０はマグネットピースの軸断面扇形外周面側を成形する部位を有している。磁性体部６は軸断面扇形なるマグネットピースの内周面側と側面を形成する部位を有している。口金３０と磁性体部６で軸断面扇形の金型キャビティ５０を形成している。

次に本発明の金型について従来例を交えながら説明する。
図４、図５は従来の軸断面扇形マグネットピース成形用金型ユニットのＶ-Ｖ断面図である。従来の配向用磁石１３は平面視で等脚台形部と等脚台形の下底辺と同じ長さの辺を有する長方形部を有し、等脚台形の下底から上底に向かう向きに磁化方向を有するようにしてある。言い換えると配向用磁石１３は平面視で長方形の一端側の隣り合う頂点を面取りした六角形をしている。配向用磁石１３は長手方向に垂直な面の断面視で矩形形状になるようにしてある。
配向用磁石２５は配向用磁石１３と同形状である。配向用磁石２５の磁化方向は配向用磁石１３の磁化方向と逆向きにしてある。
なお、図４、図５（及び後述の図２、図３）において配向用磁石が口金３０と接する線は図では円弧となっているが、円弧を直線として説明している。
配向用磁石が口金３０と接する面は円弧であっても直線であっても良い。

図５に示す従来の配向用磁石１６は、平面視で図４に示す配向用磁石と形状輪郭ともに同じである。
等脚台形の先端部と等脚台形の下底と同じ長さの辺を有する長方形を組み合わせた形状をしている。言い換えると矩形（長方形）の一端側の隣り合う頂点を面取りした六角形をしている。
従来の配向用磁石１６は一対の同形状の磁石１４、１５を張り合わせ構成されている。一対の磁石の磁化方向は配向用磁石の先端部（等脚台形の上底面）に向かって傾斜するようにしてある。言い換えると一対の磁石の磁化方向は磁石の張り合わせ面に対して傾斜するとともに配向用磁石の先端部に磁化方向が向くようにしてある。磁石１４、１５はそれぞれ矩形形状の一端側に傾斜面（面取り面）を有し、該傾斜面（面取り面）を長手方向で同じ向きとなるようにかつ傾斜面（面取り面）を有する面の反対面側で張り合わせてある。磁化方向は隣接する磁石の境界面に対して、互いに逆向きになるようにしてある。図５に示す配向用磁石１６は長手方向に垂直な面の断面視で矩形形状になるようにしてある。

図５の配向用磁石４０は配向用磁石１６と磁化方向が逆向きである。従来の配向用磁石４０は一対の同形状の磁石２２、２３を張り合わせ構成されている。一対の磁石の磁化方向は配向用磁石の先端部（等脚台形の上底面）から離れる方向に傾斜するようにしてある。言い換えると一対の磁石の磁化方向は磁石の張り合わせ面に対して傾斜するとともに配向用磁石から離れる方向に向くようにしてある。

図４、図５に示す配向用磁石では十分な磁界強度が得られず、強い磁界強度を有するマグネットピースを得られない場合があった。

本発明の成形用金型ユニットを図２に示す。本発明の成形用金型ユニット６０は、口金３０と磁性体部６より構成される金型５と配向磁石８、１７から構成される。図２に示す配向用磁石８は等脚台形の先端部と等脚台形の下底と同じ長さの長方形を組み合わせた形状をしている。等脚台形の下底面と長方形の一辺が隣接する形で一体で形成されている。言い換えると本発明の配向用磁石は矩形（長方形）の一端側の隣り合う頂点を面取りした図２上で六角形をしている。

図２に示す本発明の配向用磁石８は中央部の主磁石１１と主磁石１１を挟む一対の側部磁石９、１０からなる。主磁石１１は平面視長方形をしており、磁化の向きは配向用磁石８の面取り面を有する一端側を向いている。

側部磁石９、１０は同形状をしている。側部磁石９、１０は台形形状をしている。側部磁石９、１０は主磁石１１をその下底面で挟むように主磁石１１と公知の方法で張り合わせてある。側部磁石９、１０は平面視で長方形の一つの頂点を面取りした台形形状をしている。一対の側部磁石９、１０の磁化方向は主磁石１１の磁化方向に向かい傾斜している。

図２の配向用磁石８は磁化方向が台形の先端部の上底辺側、言い換えると金型に向う側について示した。配向用磁石１７は配向用磁石８と同形状であり、磁化方向が金型から離れる方向である。
磁化方向が金型から離れる方向の場合には主磁石１９の磁化方向は金型から離れる方向、側部磁石１８、２０の磁化方向は主磁石の磁化方向から離れる方向に傾斜している（主磁石、側部磁石とも図２の８、９、１０において磁化方向を示す矢印がすべて逆向きとなる）。
図２に示す本発明の配向用磁石によれば、主磁石と側部磁石によりハルバッハ配列を形成しているため高い磁界強度を有するマグネットピースを得ることができる。

図３は本発明の別の実施形態を示している。図２の配向用磁石８の側部磁石１０に対して補助磁石１２を配置している。また側部磁石９に対して補助磁石２０を配置している。補助磁石１２、２０は断面棒状で矩形形状をしており、金型５の軸中心に向かうように配置されている。補助磁石１２、２０の磁化方向は棒状の補助磁石１２、２０の長手方向に対して垂直にかつそれぞれ側部磁石８、９に向かっている。配向磁石８及び補助磁石１２、２０はハルバッハ配向を構成しており、配向磁石８単体の場合よりも強い磁界を発生する。

配向用磁石１７の側部磁石２０に対しては補助磁石３５を配置している。側部磁石１８に対しては補助磁石３６を配置している。補助磁石３５、３６は断面棒状で矩形形状をしており、金型５の軸中心に向かうように配置されている。補助磁石３５、３６の磁化方向は棒状の補助磁石３５、３６の長手方向に対して垂直にかつそれぞれれ側部磁石１７、１８から離れる方向に向かっている。配向磁石１７及び側部磁石３５、３６はハルバッハ配列を構成しており、配向磁石１７単体より強い磁界を発生する。

開示された実施の形態は、すべての点で例示であって限定されることは無い。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の範囲の変更はすべて含まれる。

１ 押出成形機（製造装置）の主要部
２ シリンダ
３ スクリュー
４ 金型取付部
５ 金型
６ 磁性体部
７ 配向用磁石
８、１７ 本発明の配向用磁石
９、１０、１７、１８ 側部磁石
１１、１９ 主磁石
１２、２０、３５、３６ 補助磁石
１３、２５ 従来の配向用磁石１
１４、１５、２２、２３ 従来の配向用磁石を構成する磁石
１６、４０ 従来の配向用磁石２
３０ 口金
５０ 金型キャビティ
６０ 金型ユニット（マグネットピース成形用金型ユニット）

Claims (4)

1. 金型内に押し出された強磁性粒子及び熱可塑性樹脂からなる混合物を断面扇形マグネットピースに成形する金型ユニットであって、一対の軸断面扇形の金型キャビティを扇形内周面側を対向するように配置するとともに、前記金型キャビティの外周面側に配向用磁石を配置し、前記配向用磁石のうちの一方は、磁化方向が前記金型に向かう主磁石と、前記主磁石の磁化方向に向かい傾斜する磁化方向を有する一対の側部磁石とからなり、前記一対の側部磁石は前記主磁石を挟むように配置されており、前記配向用磁石の他方は、軸方向に平行な磁化を有しかつ磁化方向が前記金型から離れる主磁石と、前記主磁石の磁化方向から離れる方向に傾斜する磁化方向を有する一対の側部磁石とからなり、前記一対の側部磁石は前記主磁石を挟むように配置されていることを特徴とする断面扇形のマグネットピース成形用金型ユニット。
2. 前記断面扇形マグネットピース成形用金型ユニットは前記一対の軸断面扇形金型キャビティの間に磁性体が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の断面扇形のマグネットピース成形用金型ユニット。
3. 前記側部磁石は前記金型キャビティに向かい傾斜する面取り面を有することを特徴とする請求項１または２に記載のマグネットピース成形用金型ユニット。
4. 強磁性粒子及び熱可塑性樹脂を含む原料混合物が加熱混練された混錬物を筒状の金型に供給する加熱混練部と、供給された混練物を前記金型により成形する押出成形部と、一対の断面扇形のキャビティを有する金型と、前記キャビティは内周面側を対向させるように配置されるとともに、前記キャビティの外周面側に金型内部に磁界を発生させる一対の配向用磁石と、からなる金型ユニットとを含み、前記配向用磁石のうちの一方は、磁化方向が前記金型に向かう主磁石と、前記主磁石の磁化方向に向かい傾斜する磁化方向を有する一対の側部磁石とからなり前記一対側部磁石は前記主磁石を挟むように配置されており、前記配向用磁石の他方は、磁化方向が前記金型から離れる主磁石と、前記主磁石の磁化方向から離れる方向に傾斜する磁化方向を有する一対の側部磁石とからなり、前記一対の側部磁石は前記主磁石を挟むように配置されていることを特徴とするマグネットピースの製造装置。
   
   
   
   
   
   
   

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