JP3693414B2

JP3693414B2 - マグネットローラの製造方法

Info

Publication number: JP3693414B2
Application number: JP10565896A
Authority: JP
Inventors: 俊道西沢; 孝年難波; 和広仲田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH0948042A; DE19622093A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、レーザープリンター、ファクシミリ等に用いられる現像ローラ、クリーニングローラ又はトナー搬送ローラ等に組み込まれるマグネットローラとその製造方法、並びにそのマグネットローラを組み込んだ現像装置及びクリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、レーザプリンタ等の電子写真装置や静電記録装置においては、感光ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像に、現像ローラで搬送した磁性現像剤（トナー）を付着させて現像することが行われている。現像ローラは、回転する非磁性スリーブ内に樹脂磁石により成形されたマグネットローラを配設した構造を有し、磁性トナーをスリーブ表面に穂立ちした状態あるいは薄い層状にして感光ドラム表面の近傍に搬送し、トナーを感光ドラムと接触させることによってあるいはジャンピング現象によって静電潜像に付着させて現像を行う。
【０００３】
従来、上記マグネットローラは、主にナイロンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂のバインダーにフェライト等の磁性粉末を混合したペレット状の樹脂磁石用組成物を、周囲に磁場発生装置を配置した金型を用いて射出成形又は押し出し成形することによって、ローラ状にすると共に、所望の磁気特性に着磁させることにより製造されていた。この場合、通常ローラ両端部にはローラを支持するシャフトが設けられるが、このシャフトとしてはローラを軸方向に貫通するシャフトを設けたり、両端部にそれぞれシャフトを配設するほか、両端部又は片端部のシャフトをローラ本体と一体的に樹脂磁石用組成物で成形することも行われている。
【０００４】
周囲に磁場発生装置を配置した金型を用いて射出成形するマグネットローラの製造方法は磁場射出成形法と呼ばれる。この方法では、二つ割りの金型の製品キャビティー内に、磁性粉末とバインダーとを主体とする樹脂磁性材料を溶融状態で射出充填し、金型の製品キャビティーの外側から磁場を印加し着磁させて樹脂磁石とする。次いで、金型を冷却して樹脂磁石からなるマグネットローラを硬化させ、そののち金型を分割してマグネットローラを取り出すものである。
【０００５】
図１４により、従来の磁場射出成形法によるマグネットローラの製造法を説明する。図１４は、固定金型１０１，１０２からなる磁場射出成形用金型１００に樹脂磁性材料を注入して保圧している状態を示す断面図である。固定金型１０１，１０２にはマグネットローラの製品キャビティー１０４がほぼ半分づつ設けられ、金型温度は図示していない冷却管によって一定に保たれている。固定金型１０１及び１０２は、図示していない樹脂磁性材料射出成形装置にいずれか一方を固定部として、他方を可動部として取付けられる。金型１００の近傍には磁場発生装置１０６が設けられる。射出成形機にはノズル１０５が設けられている。
【０００６】
磁場射出成形法によりマグネットローラを成形する場合、図１４のようにパーティングライン１０７を境に固定部側の金型と可動部側の金型とを型締して金型１００を形成し、磁場発生装置１０６により金型１００の製品キャビティー１０４に磁場を印加しながら、注入孔１０２Ａから溶融状態の樹脂磁性材料１０を射出注入し、樹脂磁性材料１０に着磁させて樹脂磁石を成形する。そして保冷時間の経過後、金型１００を開き、樹脂磁石からなるマグネットローラを取り出す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の磁場射出成形法によって製造したマグネットローラは、外表面に「フローマーク」等の製品不良を有することがあり、また中心部に「エアー入り」等の製品不良を有することがある。
【０００８】
図１５は、射出成形品に発生する製品不良である「フローマーク」及び「エアー入り」についての一般的な説明図である。これらの製品不良は、一般に製品の射出成形に用いられる溶融樹脂の粘度が高いときに発生しやすい。溶融樹脂の粘度が高いと、図１５（Ａ）に示すように、充填の初期段階で溶融樹脂１１１は紐状になってゲートから金型１１０内に射出される。この紐状に射出された溶融樹脂は、図１５（Ｂ）に略示するように、最終的に製品キャビティー内に圧縮された状態で充填される。この紐状に絡み合った溶融樹脂１１２が圧縮されて融着したときの融着部の跡１１３が「フローマーク」と呼ばれる製品不良である。また、溶融樹脂が紐状になって金型内に射出充填される際に、図１５（Ａ）に略示するように、絡み合った溶融樹脂の間１１５に製品キャビティー内のエアーを巻き込むことがある。この場合、図１５（Ｃ）の断面図に略示するように、成形品の内部に気泡１１６が包含される。これが「エアー入り」と呼ばれる製品不良である。
【０００９】
また、このような製品不良が無いマグネットローラであっても、本来は軸方向に直線であるべきローラが長手方向に多かれ少なかれ「反り」を発生している。マグネットローラに「反り」が生じると、非磁性スリーブを被せたときローラ表面とスリーブの間隔がローラ長手方向の位置によって異なる。したがって、そのマグネットローラを組み込んだ現像ローラは、ローラの軸方向に変動する磁力特性を有し、トナーの搬送能力にムラが生じてしまう。また、このような反りが発生しているマグネットローラの磁極は長手方向にねじれていることが多い。
【００１０】
このように従来の方法で製造されたマグネットローラには欠陥が多く、多かれ少なかれ「反り」が生じているために、生産工程においては全数「反り」の選別検査を実施しなければならず、検査装置や検査工数を必要とし、又、許容値以上の「反り量」が発生したものは製品不良としていた。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、表面及び内部の製品不良を著しく減少させ、また「反り」が機能上影響のないレベルまで抑えられたマグネットローラを確実に得ることができるマグネットローラの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、また、反りがなく、軸方向に均一な磁気特性を有するマグネットローラ及び現像ローラを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来の磁場射出成形法で製造されたマグネットローラが、そのコア部に「エアー入り」等の不良を有したり、表面に「フローマーク」等の不良を有したり、また「反り」を有することの原因について種々の実験を繰り返しながら検討し、その原因が金型に注入された溶融樹脂磁性材料が金型の製品キャビティー内を自由に流動して磁力の強い領域から順に充填していくためであることを見出した。
【００１４】
すなわち、磁場を印加した金型の製品キャビティーに溶融状態の樹脂磁性材料を高圧で注入すると、注入孔から注入された溶融状態の樹脂磁性材料は製品キャビティー内で流動を開始するが、流動中に磁場の影響を受けて磁力の強い製品キャビティー壁面部に優先的に集中して付着・堆積を始める。このとき、製品キャビティー内の磁場強度は周方向に変動しているため、製品キャビティー壁面への樹脂磁性材料の付着・堆積の程度も周方向に変動したものとなる。
【００１５】
溶融樹脂磁性材料の注入を更に継続すると、溶融樹脂磁性材料の部分的堆積が進行すると共に金型の冷却効果によって製品キャビティーの壁面側の溶融樹脂磁性材料の固化が一部始まって、マグネットローラの外周面から軸方向に向かって樹脂磁性材料が積層されたように成形されてしまう。つまり、樹脂磁性材料がマグネットローラの製品キャビティーに重量的に均一に充填されず、バインダーの分子配向が不均一となり、またその結果、マグネットローラの中心部には「エアー入り」等の製品不良が発生し、外表面には「フローマーク」等の製品不良が発生するのである。
【００１６】
また、このような樹脂磁性材料の充填プロセスに起因して、マグネットローラの外表面の樹脂磁性材料の熱履歴は周方向に不均一になり、それに対応してマグネットローラの外表面の収縮率も周方向に不均一になる。この収縮率の不均一がマグネットローラの長手方向に「反り」を発生させる一因となっていた。
【００１７】
つまり、従来の磁場射出成形法は、金型の製品キャビティー内に注入された溶融樹脂磁性材料が磁力の影響を受けて自由に流動することを許容していた点に問題があったのであり、樹脂磁性材料を金型の製品キャビティーに均一かつ稠密に充填することでマグネットローラの中心部及び表面部の製品不良の発生を抑制し、また「反り」の発生を可及的に防止することができると考えられる。
【００１８】
本発明は、従来のマグネットローラの製造方法に対するこのような問題認識と原因追究のもとになされたもので、金型の製品キャビティーの容積を可変とし、製品キャビティー内での樹脂磁性材料の自由な流動を制限して、製品キャビティー内への樹脂磁性材料の均一かつ稠密な充填を可能とすることで前記目的を達成するものである。
【００１９】
すなわち、本願発明は、磁性粉末とバインダーとを主体とする溶融状態の樹脂磁性材料を磁場を印加しながら金型内の製品キャビティーに注入し成形するマグネットローラの製造方法において、製品キャビティーの外周部を構成する固定金型内に移動可能に配置されて製品キャビティーの少なくとも一方の端部を構成するとともに、マグネットローラのシャフト部をマグネットローラ本体部の対応する端部に一体的に突出形成させるための凹部を備えた可動金型を、固定金型内の製品キャビティーの容積を小さくする配置状態から、固定金型の外側に設けた磁場発生装置によって製品キャビティーに磁場を印加しながら、製品キャビティーに注入した溶融状態の樹脂磁性材料の流動圧力によって移動させ、前記固定金型内の製品キャビティーの容積を増大させながら成形することを特徴とする。
【００２０】
製品キャビティーの容積増大は、製品キャビティーの壁面の少なくとも一部を可動面とすることで可能である。すなわち、樹脂磁性材料の注入を開始した後、樹脂磁性材料の注入に従って可動面を製品キャビティーの容積が増加する方向に移動させながら注入を継続する。
樹脂磁性材料の注入は、金型製品キャビティーの容積が最も小さい状態から開始すると、樹脂磁性材料の初流が製品キャビティー内にいたずらに飛散することなく、注入孔の側から製品キャビティーの断面を完全に充填するようにバルク状で充填される契機を形成する。
【００２１】
樹脂磁性材料の注入は、可動面を金型の注入口から遠ざかる方向に移動させながら行われる。可動面の移動は、注入された樹脂磁性材料の流動圧力によって行われる。このとき、エアシリンダやコイルバネ等の付勢手段によって可動面を製品キャビティー容積が減少する方向に付勢すると、樹脂磁性材料の注入量より必要以上の容積になることはない。また、樹脂磁性材料の流動圧力によって可動金型が金型壁面を移動する際に、磁性樹脂材料の注入に従って付勢手段によってこの可動金型を支承すると、樹脂磁性材料の注入量と製品キャビティーの増加のバランスを適切に保つことができる。
【００２２】
本発明によると、製品キャビティーの容積は樹脂磁性材料の注入量の増加量に対応した分しか増加しないため、樹脂磁性材料が逐一製品キャビティーに中心まで均一かつ稠密に注入されて、マグネットローラのコア部に「エアー入り」等の製品不良が発生せず、表面にも「フローマーク」等の製品不良が発生することがない。
また、マグネットローラの外表面の樹脂磁性材料の熱履歴が周方向に均一になるため、その収縮率も周方向に均一になる。したがって、マグネットローラの長手方向に「反り」が発生することが可及的に防止される。
【００２３】
また、本発明のマグネットローラは、表面粗さがＪＩＳ１０点平均粗さスケールＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１−１９８２）で２０μｍ以下であり、かつ、軸方向に平行な方向に沿って１ｍｍ間隔で磁力を測定したとき、その隣り合う位置での磁力の差が１０ガウス以下であることを特徴とする。このように表面粗さが小さく、軸方向に均一な磁気特性を有するマグネットローラは、従来の製造方法によっては得ることができず、本発明の製造方法によって初めて得られたものである。
【００２４】
このマグネットローラは、外形を研磨又は切削加工等により修正する必要なしに軸方向に均一な磁力を発生することができるため、現像装置の現像ローラに用いた場合には良好な画像を形成することができる。
本発明のマグネットローラは、複写機やプリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などの現像ローラ、クリーニングローラ、あるいはトナー供給ローラを構成するマグネットローラとして好適に使用される。
【００２５】
例えば、本発明のマグネットローラは、像担持体に形成された静電潜像を現像剤によって現像して可視化する現像装置における現像ローラ又は現像剤供給ローラとして好適に使用される。現像剤供給ローラは、現像ローラと共に現像装置中に配置されて現像ローラにトナーを供給するものである。
【００２６】
また、本発明のマグネットローラは、像担持体に形成された静電潜像を現像剤で可視像として転写材に転写したのち前記像担持体に残留している現像剤を除去するクリーニング装置におけるマグネットローラとして好適に使用される。クリーニング装置において、マグネットローラを組み込んだクリーニングローラは、感光ドラム等の像担持体に残留するトナーをクリーニングブレードで掻き落とした後、磁力により回収するために使用される。この場合、トナーの回収に好適な場所にマグネットローラを配置し、磁力によってトナーをマグネットローラに吸着させ、所定の位置でブレードによりこのトナーをマグネットローラから剥がすことで、所定のトナー回収部にトナーを回収する。また、クリーニングローラは、像担持体上に残留するトナーに磁力を及ぼして像担持体上に残留するトナーを除去したり、クリーニングブレードによるトナーの除去を容易にするためにローラとしても使用される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１１は、本発明の現像装置及びクリーニング装置を備える電子写真方式の複写機の一例を説明する模式図である。この複写機は、矢印方向に回転する円筒状の感光ドラム６１を備え、その周囲に一次帯電用の帯電器６２、画像露光用の光源６３、現像装置６５、転写装置６６、クリーニング装置６７が配置されている。感光ドラム６１は、帯電器６２によって数百ボルトに帯電され、そののち画像露光部において光源６３で照明された原稿の像が結像される。この画像露光により表面電荷が選択的に消失して、感光ドラム６１に静電潜像が形成される。現像装置６５は、感光ドラム６１上に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視化する。このトナーによる可視像は、転写紙６８の背面から帯電を行う転写装置６６によって転写紙６８に転写される。転写紙６８に転写されたトナー像は定着装置６９によって転写紙６８に固定される。また、転写装置６６による転写後に感光ドラム表面に残留しているトナーはクリーニング装置６７で除去され、表面が清掃された感光ドラムは再び一次帯電器６２で所定の電圧に帯電され、露光、現像が繰り返される。
【００２８】
図１２は、現像装置６５の一例を示す模式図である。現像装置６５のハウジング７５内には、トナー室から磁性トナーを搬出するトナー搬送ローラ７１、トナー搬送ローラ７１により搬出されたトナーを感光ドラム６１の表面に搬送して静電潜像に付着させる現像ローラ７２、及び現像ローラ７２上の磁性トナー層の厚さを一定にするためのドクターブレード７３が配置されている。ここで、トナー搬送ローラ７１はスリーブ無しのマグネットローラであり、現像ローラ７２は周囲に非磁性スリーブを備えるマグネットローラである。これら現像ローラ７２、感光ドラム６１及びトナー搬送ローラ７１が各々図中矢印方向に回転することにより、磁性トナーがトナー搬送ローラ７１から現像ローラ７２の表面に供給され、このトナーがドクターブレード７３により均一な薄層に整えられ、感光ドラム６１の表面に搬送されて静電潜像に付着される。
【００２９】
図１３は、クリーニング装置６７の一例を示す模式図である。クリーニング装置６７のハウジング９１内には、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード９２、マグネットローラからなるクリーニングローラ９３、及びクリーニングローラ９３上の磁性トナー層９５の厚さを一定にするためのドクターブレード９４が設けられている。感光ドラム６１上の残留トナーは、クリーニングローラ９３上の磁性トナー層９５との相互作用によって除去されるか、感光ドラム表面との付着力が弱められる。また、感光ドラム６１は、磁性トナー層９５と接触することにより磁性トナー層で被覆される。感光ドラム６１に被覆された磁性トナー層は、残留トナーと共にクリーニングブレード９２によって除去される。除去された残留トナーは、図示しない回収用器へ排出される。
【００３０】
図１及び図２は、前記マグネットローラの製造に用いられる磁場射出成型用金型の一例を示す断面図であり、図１は成形サイクルの射出の動作状態を表し、図２は保圧の動作状態を表す。
【００３１】
磁場射出成型用金型２０は、製品キャビティー４を構成する固定金型１、固定金型２と可動金型３とから構成されており、可動金型３は固定金型２に組み込まれている。可動金型３は金属又は樹脂等の円柱体からなり、外周面に溶融樹脂磁性材料の流出防止のためのゴム等のＯリング３Ｅが少なくとも１本設けられている。固定金型１，２には、製品キャビティー４の全部又はその一部に磁場を印加するための磁場発生装置６がそれぞれの金型の外側に設けられている。パーティングライン７を境に固定金型１は図示しない射出成形機の可動部へ、固定金型２は同じく固定部へそれぞれ取付けられている。また、図示しないが、金型の温度をコントロールするための冷却配管が組みこまれており、金型１及び金型２の温度は好ましくは１００〜１１０℃に保持される。金型１，２の上方には樹脂磁性材料を注入するための射出成形機のノズル５が嵌合する注入孔２Ａが設けられている。
【００３２】
可動金型３は製品キャビティー４の壁面の一部を構成しており、具体的にはマグネットローラの製品キャビティー壁面４Ｂ，４Ｃ及び４Ｄを有している。可動金型３は、金型１と２とによって形成される金型壁面４Ｅを上下方向に自在に摺動して移動可能である。可動金型３の後端部はスライドロッド３Ａに連結しており、スライドロッドはエアシリンダ２１によって注入孔２Ａの方向に付勢されている。エアシリンダ２１による付勢力は、樹脂磁性材料の射出圧力が例えば５００ｋｇｆのとき５ｋｇｆ程度とする。
【００３３】
樹脂磁性材料は、バインダーと磁性粉末を混練し、ペレット状に成形したものを用いることができる。バインダーとしては、ナイロン６、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＰＰＳ、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＥｖＯＨ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレン共重合体等のポリオレフィンや、これらポリオレフィンの構造中に無水マレイン酸基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、グリシジル基等の反応性を持つ官能基を導入した変性ポリオレフィン等が挙げられる。
バインダーの配合量は、特に制限されるものではないが、通常はバインダー成分は８〜４０重量％程度とされ、特に１０〜２０重量％とされる。
【００３４】
磁性粉末としては、樹脂磁石用として通常使用される磁性粉末を用いることができ、例えばバリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等のフェライト類、Ｓｍ−Ｃｏ系合金、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金等の希土類系合金などを用いることができる。この磁性粉末の配合量は、マグネットローラに求められる磁気特性に応じて適宜選択され、特に制限されるものではないが、通常は樹脂磁石用組成物全体の６０〜９２重量％、特に８０〜９０重量％程度とされる。
【００３５】
樹脂磁石用組成物には、上記バインダー成分及び磁性粉末に加えて、必要に応じてマイカやウィスカあるいはタルク、炭素繊維、ガラス繊維等の補強効果の大きな充填材を添加することができる。すなわち、形成物に要求される磁力が比較的低く、フェライト等磁性粉末の充填量が少ない場合には、成形物の剛性が低くなりやすく、このような場合には剛性を補うためにマイカやウィスカ等の充填材を添加して成形品の補強を行うことができる。
【００３６】
この場合、好適に用いられる充填材としてはマイカあるいはウィスカが好ましく、ウィスカとしては、炭化ケイ素、窒化ケイ素等からなる非酸化物系ウィスカ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等からなる金属酸化物系ウィスカ、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、塩素性硫酸マグネシウム等からなる複酸化物系ウィスカなどが挙げられるが、これらの中ではプラスチックとの複合化が容易な点から複酸化物系ウィスカが特に好適に使用される。
この充填材を用いる際の配合割合は、特に制限されるものではないが、通常は樹脂磁石用組成物全体の２〜３２重量％、特に５〜２０重量％程度とされる。
【００３７】
次に、可動金型３を移動させながら製品キャビティー４に溶融した樹脂磁性材料を充填する方法について説明する。
磁場射出成形用金型２０の型締状態では、可動金型３はスライドロッド３Ａを介してエアシリンダ２１の付勢によって金型空間１４内に突き出すように金型壁面４Ｅに沿って注入孔２Ａに向かって配置されており、可動金型３の製品キャビティー壁面４Ｂと金型１，２の製品キャビティー壁面４Ｂとが近接又は当接している。したがって、スライドロッド３Ａがエアシリンダ２１によって付勢された状態で製品キャビティー４の容積は、固定金型１，２の製品キャビティー壁面４Ｃと可動金型３の製品キャビティー壁面４Ｃ，４Ｄで囲まれた容積であり、この状態が実質的に最小の容積である。
【００３８】
図１に示すように、この状態で、磁場発生装置６を作動させて所定の磁場を印加しておき、ノズル５を通じて金型３の製品キャビティー壁面４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに溶融した樹脂磁性材料１０を矢印Ａのように射出注入する。溶融した樹脂磁性材料１０の流動圧力Ｆは、可動金型３の製品キャビティー壁面４Ｂ，４Ｃ，４Ｄで受け止められる。
【００３９】
溶融した樹脂磁性材料１０の注入を更に続けると注入による流動圧力が更に増加するが、流動圧力の増加すなわち溶融材料の増加に対応して、可動金型３はスライドロッド３Ａを介してエアシリンダ２１の付勢力と釣り合いながら、溶融材料の増加量（体積）分だけ付勢力の逆方向（図１では下向き方向）に後退移動を開始し、製品キャビティー壁面４Ａが増加していく。このようにして溶融樹脂の射出注入と可動金型３の後退移動を同時に継続して成形を行うと、図２に示すように樹脂磁性材料１０が製品キャビティーに均一にかつ稠密に充填される。
【００４０】
この成形の間に、印加された磁場によって樹脂磁性材料１０が着磁されて樹脂磁石となり、金型１，２を一定速度で冷却すると樹脂磁石からなるマグネットローラ１２が成形される。そして所定時間経過後、金型２０を分割して図３に示す成形済のシャフト一体マグネットローラ１２を取り出す。図３に示したマグネットローラ１２は、マグネット本体部２５の両端シャフト２６Ａ，２６Ｂを樹脂磁石用組成物でマグネット本体部２５と一体的に成形したものである。
【００４１】
マグネットローラのシャフト部は、図４（Ａ）に示すように、ローラ状マグネット本体部２５を軸方向に沿って貫通する金属製の芯金２７としてもよく、また図４（Ｂ）に示すように、金属製のシャフト２８Ａ，２８Ｂをマグネット本体部２５を貫通させることなく、マグネット本体部２５の両端からそれぞれ軸方向に沿って突出した状態に埋設してもよい。あるいは、図４（ｃ）に示すように、片側のシャフト２９Ａをマグネット本体部２５と一体的に形成し、他方のシャフト２９Ｂをマグネット本体部２５に埋設した金属製のシャフトとすることもできる。また更に、これらシャフト（あるいは芯金）２６Ａ，２６Ｂ，２７，２８Ａ，２８Ｂ，２９Ａ，２９Ｂには、ローラを回転させるための駆動用ギアを設けてもよい。
【００４２】
図１及び図２に示した磁場射出成形金型２０を用いて本発明の方法によって製造したマグネットローラと、図１４に示した磁場射出成形用金型１００を用いて従来の方法で製造したマグネットローラの性能を比較した。
バインダーとしてナイロン６を１２重量％、磁性粉末としてＳｒフェライトを８８重量％含有する樹脂磁性材料を調製し、それをニーダで溶融混練し、押し出し成形してペレット状に成形した。
【００４３】
このペレットを、Ｓ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｎ２の４極の磁力パターンに着磁されるように磁場発生装置を外周に設けた図１及び図２に示した金型２０に射出して、マグネット本体部の直径１７．５ｍｍ、長さ３０４ｍｍのマグネットローラを製造した。射出条件は、シリンダー温度：２８０℃、金型温度：１００℃、射出圧力：７００ｋｇ／ｃｍ²とした。
一方、前記ペレットをＳ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｎ２の４極の磁力パターンに着磁されるように磁場発生装置を外周に設けた図１４に示す従来の金型１００に射出して、マグネット本体部の直径１７．５ｍｍ、長さ３０４ｍｍの比較例のマグネットローラを製造した。射出条件は前記と同様とした。
【００４４】
こうして得られた本発明によるマグネットローラと、従来法で製造された比較例のマグネットローラの物性を測定した結果を表１に示す。ここでリップル値は、マグネットローラのＳ１極の磁力をローラの軸方向に沿って１ｍｍ間隔で測定したとき、その隣接する位置での磁力の差の最大値を表す。反り量は、マグネットローラ両端のシャフトを受けた状態でマグネット本体部の中央部にダイヤルゲージを当てて回転させ、その最大値と最小値の差を反り量とした。リップル値及び反り量の標準偏差は、各方法で製造された５０本のマグネットローラにおけるリップル値と反り量の標準偏差である。Ｒｚ（μｍ）は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ
Ｂ０６０１−１９８２）に基づいて測定された１０点平均粗さである。また、真円度は、マグネット本体部の軸に垂直な断面でみた最大半径と最少半径の差である。理想的な円筒形状の場合、真円度はゼロであり、形状がいびつであるほど真円度の値は大きくなる。
【００４５】
金型内面の表面粗さＲｚは１．０μｍであった。また、比較例のマグネットローラは表面に「フローマーク」が形成されており、表面粗さＲｚの測定は不可能であった。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１から明らかなように、本発明の方法によって製造されたマグネットローラは従来の方法で製造された比較例のマグネットローラより、リップル値、反り量、表面粗さＲｚ及び真円度のいずれも大幅に低下している。また、リップル値及び反り量の標準偏差の数値から明らかなように、本発明の方法によると従来の方法に比較して特性の均質なマグネットローラを製造することができる。
【００４８】
本発明の方法によって製造したマグネットローラを用いて、電子写真方式の複写機やレーザプリンターの現像部に使用される現像ローラを作製した。現像ローラ５０は、図５の断面図に示されているように、マグネットローラ２５の外方に僅かな間隙を介してアルミニウム製の円筒（スリーブ）５１を配設し、端部に非磁性材料よりなる側板５２Ａ，５２Ｂを固着部５４Ａ，５４Ｂにて固着した構造を有する。スリーブ５１は、軸受け５３Ａ，５３Ｂによりマグネットローラ２５のシャフト２６Ａ，２６Ｂに回転自在に装着されている。マグネットローラの一方のシャフト２６Ａは側板５２Ｂを貫通している。また、他方の側板５２Ａには軸５５が設けられている。
【００４９】
この現像ローラ５０は、複写機やレーザプリンターの現像部にマグネットローラ２５のシャフト２６Ｂを固定し、側板のシャフト５５を回転自在にして装着される。そして、固定されたマグネットローラ２５に対してスリーブ５１を回転させることで、スリーブの表面に保持した磁性トナーを搬送し、感光ドラム上の静電潜像に付着させて現像を行う。
【００５０】
この現像ローラを用いて現像を行ったところ、軸方向の磁力のバラツキに起因する縦スジ状の画像不良がない良好な画像が得られた。
なお、図１及び図２に示した磁場射出成形用金型において、可動金型３を付勢する付勢手段として、エアシリンダに代えて図６に示すようにコイルバネ８を用いることもできる。この場合には、可動金型３の後端部に連結されたスライドロッド３Ａを金型２に組み込まれたブッシュ９へスライド可能に支持し、スライドロッド３Ａの端部を可動金型３を付勢するコイルバネ８で支承する。
【００５１】
図７は、本発明の方法で使用する磁場者射出成形用金型の他の例を説明する断面図である。この例の金型３０は、金属又は樹脂等の円柱体からなる可動金型を複数（図７においては２個）設けて、注入口２Ａを中心に左右対称に可動金型３Ｂ，３Ｃが等距離づつ前進又は後退する構造としたものである。可動金型３Ｂ，３Ｃの後端部はスライドロッド３Ａに連結しており、スライドロッド３Ａの端部はコイルバネ８によって支承されている。
【００５２】
固定金型１，２からなる金型３０の締結状態では、可動金型３Ｂ，３Ｃはコイルバネ８によって相互に近接する方向に付勢されており、製品キャビティー４の容積は最小になっている。この状態で、磁場発生装置６を作動させて所定の磁場を印加しておき、ノズル５を通じて金型３０の製品キャビティー４に溶融した樹脂磁性材料を射出注入する。溶融した樹脂磁性材料の流動圧力は、可動金型３Ｂ，３Ｃの製品キャビティー壁面で受け止められる。溶融した樹脂磁性材料の注入を更に継続すると、注入による流動圧力が更に増加するが、流動圧力の増加すなわち溶融樹脂磁性材料の増加に対応して、可動金型３Ｂ，３Ｃはスライドロッド３Ａを介してコイルバネ８の付勢力と釣り合いながら、溶融樹脂磁性材料の増加量（体積）分だけ付勢力の逆方向（図７では左右方向）に後退移動し、製品キャビティー４の容積が増加していく。
【００５３】
このようにして、溶融樹脂磁性材料の射出注入と可動金型３Ｂ，３Ｃの後退移動を同時に継続して成形を行うと、樹脂磁性材料が製品キャビティーに均一にかつ稠密に充填される。この成形の間に、印加された磁場によって樹脂磁性材料が着磁されて樹脂磁石となり、金型１，２を一定速度で冷却すると樹脂磁石からなるマグネットローラが成形される。そして所定時間経過後、金型３０を分割すると、図３に示す成形済のシャフト一体マグネットローラ１２が得られる。
なお、図７では可動金型３Ｂ，３Ｃの付勢手段としてコイルバネ８を用いているが、コイルバネに代えてエアシリンダ等の他の付勢手段を用いてもよい。
【００５４】
図８、図９、図１０は、本発明の方法に使用する磁場射出成形用金型の他の例を説明する断面図である。この例の金型４０は、図４（Ａ）に示したような、樹脂磁性材料からなるローラ状マグネット本体部２５と金属製の芯金２７とを一体成形したシャフト一体型マグネットローラを製造するものである。図８は型締めした状態の磁場射出成形用金型の断面図、図９及び図１０はマグネットローラ成形中の金型の断面図である。
【００５５】
磁場射出成型用金型４０は、製品キャビティー４を構成する固定金型１、固定金型２と可動金型３とから構成されている。固定金型１と固定金型２は、型締め時に金型空間１４の中心部に金属製の芯金２７を挟持して固定できるようになっている。可動金型３は芯金２７が貫挿される貫挿孔３Ｄを有する金属又は樹脂等の円柱体からなり、外周面に溶融樹脂磁性材料の流出防止のためのゴム等のＯリング３Ｅが少なくとも１本設けられている。可動金型３は、固定金型１，２に固定された芯金２７に案内され、金型壁面４Ｅを摺動するようにして固定金型１，２の製品キャビティー壁面４Ｂの１端から他端まで自由に移動できる。
【００５６】
固定金型１，２の外側には、製品キャビティー４の全部又はその一部に磁場を印加するための磁場発生装置６が設けられている。パーティングライン７を境に一方の固定金型１は図示しない射出成形機の可動部へ、他方の固定金型２は同じく固定部へそれぞれ取付けられている。また、図示しないが、固定金型１，２には金型の温度をコントロールするための冷却配管が組みこまれている。金型２の上方には樹脂磁性材料を注入するための射出成形機のノズル５が嵌合する注入孔２Ａが設けられている。
【００５７】
金型４０の型締状態では、図８に示すように、可動金型３を製品キャビティー４が実質的に最小の容積になるように注入孔２Ａ側の製品キャビティー壁面４Ｂに近接させておく。この状態で、磁場発生装置６を作動させて金型空間１４に所定の磁場を印加し、次に図９に示すように、ノズル５を通じて金型３の製品キャビティー壁面４Ｂに溶融した樹脂磁性材料１０を矢印Ａのように射出注入する。溶融した樹脂磁性材料１０の流動圧力Ｆは、可動金型３の製品キャビティー壁面４Ｂで受け止められる。溶融樹脂磁性材料１０の注入を更に継続すると、注入による流動圧力が更に増加するが、流動圧力の増加すなわち溶融樹脂磁性材料の増加に対応して、可動金型３はＯリング３Ｅと金型１，２の金型壁面４Ｅの摩擦力と釣り合いながら、溶融樹脂磁性材料１０の増加量（体積）だけ注入孔２Ａと反対側の金型空間１４の端部に向かって（図９では下向き方向）後退移動し、製品キャビティー壁面４Ａが増加していく。
【００５８】
このようにして溶融樹脂磁性材料の射出注入と可動金型３の後退移動を同時に継続して成形を行うと、図１０に示すように樹脂磁性材料が製品キャビティー４に均一にかつ稠密に充填される。この成形の間に、印加された磁場によって樹脂磁性材料１０が着磁されて樹脂磁石となり、固定金型１，２を一定速度で冷却すると樹脂磁石からなるマグネットローラが成形される。そして所定時間経過後、金型４０を分割して図４（Ａ）に示す成形済のシャフト一体マグネットローラを取り出す。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によると、磁場射出成形法によって製造されるマグネットローラの表面及び内部の製品不良を著しく減少させることができ、またマグネットローラにおける「反り」の発生を抑制することができる。そして、本発明の方法によって製造されたマグネットローラを用いると、良好な画像形成に有効な現像装置、クリーニング装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に用いられる磁場射出成型用金型の一例を示す断面図。
【図２】保圧動作中の磁場射出成型用金型の断面図。
【図３】シャフト一体型マグネットローラの断面図。
【図４】マグネットローラの構造を説明する断面図。
【図５】現像ローラの概略断面図。
【図６】本発明の方法に用いられる磁場射出成型用金型の他の例を示す断面図。
【図７】本発明の方法に用いられる磁場射出成型用金型の他の例を示す断面図。
【図８】本発明の方法に用いられる磁場射出成型用金型の他の例を示す断面図。
【図９】マグネットローラ成形中の磁場射出成形用金型の断面図。
【図１０】マグネットローラ成形中の磁場射出成形用金型の断面図。
【図１１】複写機の概略図。
【図１２】現像装置の概略説明図。
【図１３】クリーニング装置の概略説明図。
【図１４】従来のマグネットローラの成形中の金型の断面図。
【図１５】フローマーク及びエアー入りの説明図。
【符号の説明】
２０，３０，４０，１００金型
１，２，１０１，１０２固定金型
２Ａ，１０２Ａ注入孔
３，３Ｂ，３Ｃ可動金型
３Ａスライドロッド
３Ｄ貫挿孔
３ＥＯリング
４製品キャビティー
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ製品キャビティー壁面
４Ｅ金型壁面
５，１０５ノズル
６，１０６磁場発生装置
７，１０７パーティングライン
８コイルバネ
９ブラケット
１０樹脂磁性材料
１２，１３マグネットローラ
１４金型空間
２１エアシリンダ
２５マグネット本体部
２７芯金
５０現像ローラ
５１スリーブ
５２Ａ，５２Ｂ側板
６１感光ドラム
６５現像装置
６７クリーニング装置
９３クリーニングローラ
１１１，１１２溶融樹脂
１１６気泡
Ａ流動方向
Ｆ流動圧

Claims

磁性粉末とバインダーとを主体とする溶融状態の樹脂磁性材料を磁場を印加しながら金型内の製品キャビティーに注入し成形するマグネットローラの製造方法において、
製品キャビティーの外周部を構成する固定金型内に移動可能に配置されて製品キャビティーの少なくとも一方の端部を構成するとともに、マグネットローラのシャフト部をマグネットローラ本体部の対応する端部に一体的に突出形成させるための凹部を備えた可動金型を、前記固定金型内の製品キャビティーの容積を小さくする配置状態から、前記固定金型の外側に設けた磁場発生装置によって製品キャビティーに磁場を印加しながら、製品キャビティーに注入した溶融状態の樹脂磁性材料の流動圧力によって移動させ、前記固定金型内の製品キャビティーの容積を増大させながら成形する
ことを特徴とするマグネットローラの製造方法。
前記固定金型内の製品キャビティーの容積を小さくする前記可動金型の配置状態は、溶融状態の樹脂磁性材料を製品キャビティーに注入するために前記固定金型に設けられている注入孔に対して前記可動金型を近づけて配置した状態であり、該注入孔から注入された溶融状態の樹脂磁性材料の流動圧力は当該可動金型を該注入孔から離間する方向に移動させる
ことを特徴とする請求項１記載のマグネットローラの製造方法。
前記可動金型は、製品キャビティーの他側端部を構成するとともに、マグネットローラのシャフト部をマグネットローラ本体部の他端部に一体的に突出形成させるための凹部を備え、
前記固定金型は、製品キャビティーの外周部、及び製品キャビティーの他側端部と反対側の一側端部を構成するとともに、該一側端部の構成部にはマグネットローラのシャフト部をマグネットローラ本体部の一端部に一体的に突出形成させるための凹部を備え、
前記可動金型を、前記磁場発生装置によって製品キャビティーに磁場を印加しながら、前記固定金型の製品キャビティーの一側端部の構成部に近づけた配置状態から製品キャビティーに注入した溶融状態の樹脂磁性材料の流動圧力によって前記固定金型内を当該一側端部の構成部から遠ざかる方向に移動させ、前記固定金型内の製品キャビティーの容積を増大させながら成形する
ことを特徴とする請求項１記載のマグネットローラの製造方法。
前記固定金型の一側端部の構成部に形成された凹部内には、溶融状態の樹脂磁性材料を製品キャビティーに対する注入口が開口され、
前記固定金型内の製品キャビティーの容積を小さくする前記可動金型の配置状態は、前記可動金型を注入孔側に対して近づけて配置した状態である
ことを特徴とする請求項３記載のマグネットローラの製造方法。
前記固定金型内の製品キャビティーの容積を小さくする前記可動金型の配置状態では、前記可動金型に備えられた凹部と、前記固定金型に備えられ内部に注入口が開口された凹部とが対向している
ことを特徴とする請求項４記載のマグネットローラの製造方法。
前記可動金型を、前記樹脂磁性材料の注入量と前記固定金型内の製品キャビティーの増加とのバランスを保って移動させる
ことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のマグネットローラの製造方法。
前記樹脂磁性材料の注入量と前記固定金型内の製品キャビティーの増加とのバランスは、前記可動金型を前記製品キャビティー容積が減少する方向に付勢する付勢手段の付勢力によって保つ
ことを特徴とする請求項６記載のマグネットローラの製造方法。
前記樹脂磁性材料の注入量と前記固定金型内の製品キャビティーの増加とのバランスは、前記可動金型と前記固定金型との間で生じる摩擦力によって保つ
ことを特徴とする請求項６記載のマグネットローラの製造方法。