JP3731323B2 - マグネットロールの成形方法及び成形装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置に用いられるマグネットロールや、その他の用途に用いられるマグネットロールを成形するためのマグネットロールの成形方法及び成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記マグネットロールの成形装置としては、例えば本願出願人が先に提案している特願平８−３３５６４３号で示しているように、一端に溶融磁石材料を注入するための注入口を備えた筒状のメイン成形型と、このメイン成形型内に移動自在に配設されたスライド型とからなる金型を用いることにより、形成されるマグネットロールの長手方向の磁気特性の均一化、寸法精度、反り等の改善を図ることができるようにしている。
【０００３】
上記成形装置により成形されるマグネットロールには、径が同じであっても、長さが異なるものが存在する。このように長さが異なるマグネットロールを成形するためには、その長さに対応した長さの金型を使用して成形するようにしている。
【０００４】
上記構成では、長さが異なるマグネットロール毎に金型を要することから、金型に多くのコストを要するだけでなく、金型の交換作業が手間のかかる煩わしいものになっていた。特に、長さが異なるマグネットロールの種類が増大すればするほど上記不都合を助長するものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、金型におけるコスト面の不利や金型の交換作業による手間を一挙に回避しながら、長さが異なるマグネットロールを成形することができるようにする点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題解決のために、磁性粉末とバインダーとを主成分とする樹脂磁性材料を金型内に射出し、この金型内で固化した成形体を成形体長手方向に離型可能としたマグネットロールの成形方法において、前記金型内にそれの長手方向に摺動自在に設けられた容積可変部材の位置を予め設定された複数の位置から選択的に設定することによって一つの金型にて異なった長さのマグネットロールを成形することを可能とし、前記容積可変部材は射出開始時には樹脂磁性材料の射出口に近接した位置にあり、樹脂磁性材料の流入に伴って前記選択的に設定された位置まで後退することを特徴としている。
本願発明者は、金型内に摺動自在に設けられている容積可変部材を有効利用することができないかを考えた。つまり、容積可変部材の位置を予め設定された複数の位置から選択的に設定することによって、金型を交換することなく、一つの金型にて異なった長さのマグネットロールを成形することが可能になる。しかも、容積可変部材の位置を予め設定された複数の位置から選択的に設定するだけで、マグネットロールを所望通りの長さに的確、且つ、迅速に成形することが可能になる。
ところで、マグネットロールは、厚肉成形品であることから、ジェッティングを生じやすい。これを防止するために射出速度を落とすと、射出注入される樹脂磁性材料が金型との接触により早期に固化する樹脂磁性材料が増大するため、形成されるマグネットロールの長手方向の磁力が安定しないという問題が発生する。そこで、容積可変部材を樹脂磁性材料の流入に伴って後退させることによって、成形空間内に隙間なく充填することが可能になるため、射出速度を落とさなくても、ジェッティング等の成形不良がなく、しかも樹脂磁性材料が金型との接触により早期に固化することを抑制することができるから、樹脂磁性材料の流入前に選択的に設定された位置に容積可変部材を予め位置させた場合に比べて、形成されるマグネットロールの長手方向の磁力の安定化を図ることができる。
【０００７】
前記射出される樹脂磁性材料に磁場を印加することによって、磁性粒子の方向を所望通り揃えることができる。
【０００９】
前記樹脂磁性材料を射出する射出工程中において、容積可変部材を樹脂磁性材料の射出圧力に対して抗する圧力制御を受けながら後退させたり、又、容積可変部材を樹脂磁性材料の流入速度に抗する速度制御を受けながら後退させることによって、成形空間内に樹脂磁性材料を一層隙間なく充填していくことが可能になり、前述したジェッティング等の成形不良を一層なくすことができるだけでなく、磁気特性を一層優れたものにすることができる。
【００１０】
前記樹脂磁性材料を射出する射出工程中において、容積可変部材が順次後退側に位置決め制御されながら後退することによって、選択された停止位置から大きく外れることなく、的確に停止位置に位置させることができる。
【００１１】
前記容積可変部材は選択的に設定された位置に達した後はその位置で位置決め制御されることによって、例えば樹脂磁性材料の流入圧を受けて容積可変部材の位置が変更されることがない。
【００１２】
前記成形方法に代えて、金型内で固化した成形体を成形体長手方向に離型させるためのマグネットロールの成形装置において、前記金型内に摺動自在な容積可変部材と、成形品の長さに応じて予め設定された容積可変部材の複数の停止位置の中から選択して該容積可変部材の停止位置を設定する位置設定手段とから、マグネットロールの成形装置を構成することもできる。
【００１３】
前記マグネットロールの成形装置を、より具体的には、金型内で固化した成形体を成形体長手方向に離型させるためのマグネットロールの成形装置において、前記金型内に摺動自在な容積可変部材と、前記容積可変部材を金型内で進退駆動する駆動手段と、該容積可変部材の位置を検出する位置検出器と、成形品の長さに応じて予め設定された容積可変部材の複数の停止位置の中から選択して該容積可変部材の停止位置を設定する位置設定手段と、前記位置検出器により検出された位置と位置設定手段により設定された位置とを比較する比較器と、該比較器からの一致信号によって容積可変部材をその位置に保持する保持手段とから、構成してもよい。
この場合、容積可変部材の位置を位置設定手段により選択して設定すると、容積可変部材を駆動手段により進退駆動し、位置検出器により検出された容積可変部材の位置と位置設定手段により設定された位置とが比較器により一致したことが判明すると、比較器から一致信号を出力し、容積可変部材を保持手段によりその位置に保持するのである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
樹脂磁性材料一体型マグネットロールを形成するための成形装置及び成形方法について説明する。
本発明の成形装置又は成形方法を用いて成形されたマグネットロール１を、図５に示し、このマグネットロール１は、断面形状円形のロール本体部２の両端に縮径した軸部３、４を突出形成し、これら軸部３、４のうちの一方又は両方に位置決め或いは駆動力伝達用の切欠部（図示せず）を形成したもので、磁石材料を用いて一体成形されている。尚、マグネットロール１として、ロール部２が円柱でなく多角柱であるものや、ロール部２の軸中心と軸部３、４の軸中心を故意に偏心させたものなどに対しても本発明を同様に適用できる。
【００１５】
マグネットロール１を構成する樹脂磁性材料としては、磁性粉末と当該磁性粉末同士を結合させるためのバインダーとを主成分とし、それらの結合を強固にするためのシラン系またはチタネート系のカップリング剤、流動性を良くするための滑剤、バインダーの熱分解を防止する安定剤等を微量配合した混合物であり、必要により難燃剤、補強剤等を配合することも可能で、磁性粉としては、フェライト系、希土類系（ＳｍＣｏ系、ＮｄＦｅＢ系）、ＭｎＡＩＣ系、アルニコ系、ＳｍＦｅＮ系等のものから選択でき、またバインダーとしては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、低融点合金等を用いることができる。
【００１６】
このマグネットロール１は、複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置における現像ロールやクリーニングロールとして用いられているものであるが、他の用途にも勿論利用できる。
【００１７】
次に、マグネットロール１の成形装置について説明する。
図１、図３（イ），（ロ）に示すように、マグネットロール１のロール本体部２を形成するための円筒状の可動側のメイン成形型５の２個と、前記メイン成形型５の一端部に配置され、且つ、マグネットロール１の一方の軸部４，４を形成するための単一の固定側の端部成形型６と、前記各メイン成形型５内に出退自在に配設され、且つ、該各メイン成形型５にて形成される成形空間内への溶融状態の樹脂磁性材料の充填に伴い、後退側に移動してマグネットロール１の端部、つまり前記他方の軸部３を形成するための容積可変部材８とを主要構成部材として、マグネットロール１の成形装置を構成している。前記メイン成形型５内に備えられるとともに成形空間内に充填された溶融状態の樹脂磁性材料が固化するまでの期間において、磁性粒子の方向を揃えるための磁場配向手段９とを備えている。前記磁場配向手段９としては、永久磁石や電磁石、或いはそれらを組み合わせたもの等、既存の種々の構成のものを採用することができる。前記樹脂磁性材料は、図示外の射出シリンダから図に示した注入口１０を介して成形空間内へ供給されるのである。
【００１８】
前記メイン成形型５の２個を支持する支持フレーム１１の端部２箇所に第１流体圧シリンダ１２のピストンロッド１２Ａの先端をそれぞれ枢支連結してあり、ピストンロッド１２Ａ，１２Ａの短縮作動により端部成形型６に対してメイン成形型５の２個を離間させることができ、又、ピストンロッド１２Ａ，１２Ａの伸長作動により離間させたメイン成形型５の２個を端部成形型６に接近させることができるようにしている。
【００１９】
前記容積可変部材８，８の後端を支持する第１支持体１３を前記支持フレーム１１内に移動自在に支持させ、この第１支持体１３に枢支連結された第２支持体１４の後端に第２流体圧シリンダ１５のピストンロッド１５Ａを一体連設して、ピストンロッド１５Ａの短縮作動により容積可変部材８，８を後退させることができ、ピストンロッド１５Ａの伸長作動により容積可変部材８，８を前進させることができるようにしている。
【００２０】
前記各容積可変部材８に、成形されたマグネットロール１の軸部を長手方向に突き出すための軸部突出ピン１６を移動自在に内嵌し、これら２個の軸部突出ピン１６，１６の後端を支持する軸部突出ピン用支持体１７に、前記第２支持体１４内に支持した第３流体圧シリンダ１８のピストンロッド１８Ａの先端を枢支連結して、ピストンロッド１８Ａの伸長作動により軸部突出ピン１６，１６を突き出し作動できるようにしている。
【００２１】
前記第２流体圧シリンダ１５の伸縮作動を制御することによって、金型を変更することなく、長手方向の寸法の異なるマグネットロール１（この実施例では６種類）を形成することができるようにしており、第２流体圧シリンダ１５の伸縮作動を制御するための制御システムを、図２に示している。つまり、前記第２流体圧シリンダ１５のピストンロッド１５Ａの位置を検出する位置検出器１９と、形成されるマグネットロール１の長さをＢ５、Ａ４、Ｂ４、Ａ３、レターサイズ、リーガルサイズといった用紙の幅に応じて設定された６個の位置設定器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ（２０Ｄ，２０Ｅは省略）と、これら６個の位置設定器２０Ａ…の中から１つを選択して充填完了時の容積可変部材８の位置を設定するための位置設定手段２１と、前記６個の位置設定器２０Ａ…及び位置設定手段２１からの情報が入力され、且つ、油圧ポンプ２３用電動モータ２２を駆動又は停止するための中央コントローラ２４と、前記位置検出器１９により検出された位置と位置設定手段２１により設定された位置とを比較するために位置検出器１９からの検出情報と中央コントローラ２４からの設定位置情報とが入力される比較器２５と、前記比較器２５からの出力信号が増幅器２６を介して入力されることにより前記油圧ポンプ２３から供給される油を３状態に切り換えるための電気油圧式サーボバルブ２７（以下サーボバルブ２７と略す）とから制御システムを構成している。従って、中央コントローラ２４に制御開始信号（図示せず）が入力されると、位置設定手段２１からの設定情報によりこれに対応する位置設定器（例えば２０Ａ）が選択され、この位置設定器２０Ａからの位置情報を比較器２５に入力する。この位置設定器２０Ａからの位置情報と位置検出器１９により検出された位置情報とが一致するようにサーボバルブ２７を図に示す遮断状態から左又は右に切り換え操作して第２流体圧シリンダ１５を伸縮作動させるようにしている。つまり、図に示す遮断状態（中立状態）から左側にサーボバルブ２７を移動させることにより第２流体圧シリンダ１５の左側の油室１５Ｂに油圧ポンプ２３からの油を供給し、且つ、右側の油室１５Ｃ内の油をタンクに戻すことにより、第２流体圧シリンダ１５を伸長作動（図２においてピストンロッド１５Ａを右側に移動させ）、これとは逆に図に示す遮断状態（中立状態）から右側にサーボバルブ２７を移動させることにより第２流体圧シリンダ１５の左側の油室１５Ｂ内の油をタンクに戻し、且つ、右側の油室１５Ｃに油圧ポンプ２３からの油を供給することにより、第２流体圧シリンダ１５を短縮作動（図２においてピストンロッド１５Ａを左側に移動）させるようにしている。
【００２２】
前記位置検出器１９は、第２流体圧シリンダ１５のピストンロッド１５Ａに一端が固定された棒状の検出部１９Ａと、この検出部１９Ａの他端部が移動することにより電圧値変動を検出するための本体部１９Ｂとから構成されているが、非接触式のセンサによりピストンロッド１５Ａの位置を検出してもよい。又、前記容積可変部材８の位置を接触式又は非接触式のセンサを用いて直接検出するようにしてもよい。又、前記６個の位置設定器２０Ａ…を設けることによって、容積可変部材８の位置を６箇所変更できるようにしたが、６個に限定されるものではなく、複数であればどのような数でもよい。又、前記位置設定器２０Ａ…を設けることによって、用紙の幅に応じた位置に容積可変部材８の停止位置を迅速に設定することができるようにしたが、これら位置設定器２０Ａ…を省略し、容積可変部材８の停止位置を無段階の任意の位置に設定することができる設定器を設けて、この設定器の設定値を用紙の幅に応じて設定するようにしてもよい。又、前記流体圧シリンダ１２，１５，１８としては、油圧シリンダや空気圧シリンダを用いることになるが、流体圧シリンダ１２，１５，１８に代えて、スクリューネジ、ラックピニオンギア、リニアモータ等を用いることができる。
また、容積可変部材８、端部成形型６を交換することにより、長さだけでなく、軸部形状も異なるマグネットロールを得ることができ、バリエーションを広める事もできる。
【００２３】
図６に示すように、前記第２流体圧シリンダ１５の後方側の油室１５Ｂに接続されたホース２８と前記サーボバルブ２７に接続されたホース２９との間には、樹脂磁性材料を射出する射出工程において、容積可変部材８の後退に制動力を与えるための制動力付与機構３０を設けている。この制動力付与機構３０は、前記ホース２８から排出された油をホース２９に排出する状態と圧力制御弁３１に排出する状態とに切り換える電磁弁３２とから構成している。従って、第２流体圧シリンダ１５の伸長作動時には、図に示す状態に電磁弁３２を切り換え、第２流体圧シリンダ１５の短縮作動時には、図に示す状態から電磁弁３２を右側に移動させて圧力制御弁３１にホース２８からの油を排出させることによって、樹脂磁性材料の射出圧力により排出されるホース２８からの油の圧力が設定圧以上になると、ホース２８からの油をタンク３３に排出するようにして、容積可変部材８の後退に制動力を与えて、成形空間内に樹脂磁性材料を隙間なく充填していくことができるようにしている。
【００２４】
前記制動力付与機構３０を、図７に示すように構成してもよい。つまり、前記圧力制御弁３１に代えて、圧力補償付き流量調整弁３４を設けて、図に示す状態から電磁弁３２を右側に移動させることにより、樹脂磁性材料の射出圧力により排出されるホース２８からの油の排出流量が設定流量になるように、圧力補償付き流量調整弁３４により流量を調整するようにして、容積可変部材８の後退に制動力を与えるようにしている。つまり、容積可変部材８の後退速度を流量の調整により制御するようにしている。前記圧力補償付き流量調整弁３４を単なる可変絞り弁に代えてもよい。又、圧力制御弁３１と流量調整弁３４の両方を設けて実施してもよい。
【００２５】
次に、マグネットロール１の製造方法について説明する。
先ず、図３（イ）に示すように、容積可変部材８が前進位置まで移動した状態において、射出シリンダ（図示せず）を駆動して注入口１０を介して端部成形型６の軸部形成用空間と容積可変部材８の軸部形成用空間とで成る成形空間内に樹脂磁性材料を射出注入する。この射出注入に伴い、前記電磁弁３２を図６において右側に移動させて、容積可変部材８の後退に制動力を与えながら、容積可変部材８を後退させる。この後退移動時には、容積可変部材８を順次後退側に位置決め制御しながら後退させ、容積可変部材８が位置設定手段２１により設定された位置に位置したことが位置検出器１９からの検出位置情報により判明すると、比較器２５からサーボバルブ２７を図２に示す位置に切り換えてその位置、つまり図３（ロ）の位置で容積可変部材８を位置決め制御する。前記樹脂磁性材料の射出注入速度に応じて容積可変部材８の後退に与える制動力を変更するようにしてもよい。この樹脂磁性材料の射出注入速度は、常時一定速度に設定してもよいし、徐々に加速していったり、徐々に減速していくように速度制御を行ってもよい。前記成形空間内に充填された樹脂磁性材料は固化するまでの期間において、前記磁場配向手段９により、磁性粒子の方向が揃えられることになる。尚、前記磁場配向手段９の個数は、図１で示した１個だけでなく、２個以上設けて実施してもよく、磁場配向手段９の個数は何個でもよい。
【００２６】
次に、射出注入した樹脂磁性材料が固化した後は、図４（イ）に示すように、第１流体圧シリンダ１２を短縮作動させることによって、端部成形型６からメイン成形型５，５を離間移動させて、端部成形型６からマグネットロール１，１を離脱させる。この後、図４（ロ）に示すように、第２流体圧シリンダ１５を伸長作動させて、メイン成形型５，５からマグネットロール１を金型外部へ押し出した後、第３流体圧シリンダ１８を伸長作動することによって、図５に示すように、軸部突出ピン１６，１６を突出させて、マグネットロール１，１を容積可変部材８，８から離脱させて取り出すことができるのである。前記マグネットロール１，１を離脱させた後は、軸部突出ピン１６，１６を後退させて所定位置に戻した後、メイン成形型５，５を型締め操作して次の成形を行うことになる。前記軸部突出ピン１６，１６を省略して実施してもよい。尚、図４の（ロ）で示した端部成形型６とメイン成形型５，５との距離を、マグネットロール１，１をメイン成形型５，５から離脱するために必要となる距離に設定することが紙面の寸法では困難であるため、図面の距離は前記必要となる距離よりも短くしている。
【００２７】
前記実施例では、第２流体圧シリンダ１５に対して油圧制御を行うことにより容積可変部材８の位置制御を行うようにしたが、第２流体圧シリンダ１５に対して機械的ストッパーを選択的に作用させて容積可変部材８の位置制御を行うようにしてもよい。又、容積可変部材８に直接機械的ストッパーを選択的に作用させることもできる。又、前記端部成形型６をメイン成形型５，５から離間移動させるようにしてもよい。
【００２８】
又、前記実施例では、軸部とロール部とを一体形成するようにしたが、金属製または合成樹脂製のシャフトをインサートしたシャフトインサート型マグネットロールを形成したものにおいても本発明は適応することができる。又、一台の成形装置で２個のマグネットロールを形成できるように構成したが、一台の成形装置で１個又は３個以上のマグネットロールを形成できるように構成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１又は７又は８によれば、従来のように金型に多額のコストを要する事はなく、金型の交換作業をも不要にすることができるから、金型を交換することによるコスト面での不利や金型の交換作業による手間を一挙に回避することができながらも、一つの金型にて異なった長さのマグネットロールを成形することができる。例えば、用紙の幅に応じて設定された容積可変部材の複数の位置の中から選択するだけで、マグネットロールの長さを容易迅速に変更することができ、効率的な成形作業を行うことができる。
【００３０】
又、請求項１によれば、容積可変部材を樹脂磁性材料の流入に伴って後退させることによって、ジェッティング等の成形不良がなく、しかも形成されるマグネットロールの長手方向の磁力の安定化を図ることができる。
【００３１】
請求項３又は４によれば、前述したジェッティング等の成形不良を一層なくすことができるだけでなく、磁気特性、表面粗度、光沢、真直度、等も向上でき、製品の完成度を高めることができる。
【００３２】
請求項５によれば、容積可変部材を選択された停止位置から大きく外れることなく、的確に停止位置に位置させることができ、寸法精度の高いマグネットロールを成形することができる。
【００３３】
請求項６によれば、例えば樹脂磁性材料の流入圧を受けて容積可変部材の位置が変更されることがないことから、容積可変部材の位置調節作業等が不要にすることができ、その分マグネットロールの成形を効率よく行えるだけでなく、容積可変部材の位置精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マグネットロールの成形装置を示す横断平面図。
【図２】第２流体圧シリンダに対する制御ブロック図
【図３】（イ）は成形空間内へ樹脂磁性材料を注入する直前の状態を示す成形装置の一部省略の横断平面図、（ロ）は樹脂磁性材料の注入完了状態を示す成形装置の一部省略の横断平面図。
【図４】（イ）は端部成形型からメイン成形型を離間した状態を示す成形装置の一部省略の横断平面図、（ロ）は容積可変部材にてマグネットロールを突き出す状態を示す成形装置の一部省略の横断平面図。
【図５】金型から成形されたマグネットロールを離脱させた状態を示す成形装置の一部省略の横断平面図。
【図６】制動力付与機構の一例を示す図。
【図７】制動力付与機構の一例を示す図。
【符号の説明】
１ マグネットロール ２ ロール本体部
３ 軸部 ４ 軸部
５ メイン成形型 ６ 端部成形型
８ 容積可変部材
９ 磁場配向手段 １０ 注入口
１１ 支持フレーム １２ 第１流体圧シリンダ
１２Ａ ピストンロッド １３ 第１支持体
１４ 第２支持体 １５ 第２流体圧シリンダ
１５Ａ ピストンロッド １５Ｂ 油室
１５Ｃ 油室
１６ 軸部突出ピン １７ 軸部突出ピン用支持体
１８ 第３流体圧シリンダ １９ 位置検出器
１９Ａ 検出部 １９Ｂ 本体部
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…２０Ｆ 位置設定器
２１ 位置設定手段 ２２ 電動モータ
２３ 油圧ポンプ ２４ 中央コントローラ
２５ 比較器 ２６ 増幅器
２７ 電気油圧式サーボバルブ ２８，２９ ホース
３０ 制動力付与機構 ３１ 圧力制御弁
３２ 電磁弁 ３３ タンク
３４ 圧力補償付き流量調整弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置に用いられるマグネットロールや、その他の用途に用いられるマグネットロールを成形するためのマグネットロールの成形方法及び成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記マグネットロールの成形装置としては、例えば本願出願人が先に提案している特願平８−３３５６４３号で示しているように、一端に溶融磁石材料を注入するための注入口を備えた筒状のメイン成形型と、このメイン成形型内に移動自在に配設されたスライド型とからなる金型を用いることにより、形成されるマグネットロールの長手方向の磁気特性の均一化、寸法精度、反り等の改善を図ることができるようにしている。
【０００３】
上記成形装置により成形されるマグネットロールには、径が同じであっても、長さが異なるものが存在する。このように長さが異なるマグネットロールを成形するためには、その長さに対応した長さの金型を使用して成形するようにしている。
【０００４】
上記構成では、長さが異なるマグネットロール毎に金型を要することから、金型に多くのコストを要するだけでなく、金型の交換作業が手間のかかる煩わしいものになっていた。特に、長さが異なるマグネットロールの種類が増大すればするほど上記不都合を助長するものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、金型におけるコスト面の不利や金型の交換作業による手間を一挙に回避しながら、長さが異なるマグネットロールを成形することができるようにする点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題解決のために、磁性粉末とバインダーとを主成分とする樹脂磁性材料を金型内に射出し、この金型内で固化した成形体を成形体長手方向に離型可能としたマグネットロールの成形方法において、前記金型内にそれの長手方向に摺動自在に設けられた容積可変部材の位置を予め設定された複数の位置から選択的に設定することによって一つの金型にて異なった長さのマグネットロールを成形することを可能とし、前記容積可変部材は射出開始時には樹脂磁性材料の射出口に近接した位置にあり、樹脂磁性材料の流入に伴って前記選択的に設定された位置まで後退することを特徴としている。
本願発明者は、金型内に摺動自在に設けられている容積可変部材を有効利用することができないかを考えた。つまり、容積可変部材の位置を予め設定された複数の位置から選択的に設定することによって、金型を交換することなく、一つの金型にて異なった長さのマグネットロールを成形することが可能になる。しかも、容積可変部材の位置を予め設定された複数の位置から選択的に設定するだけで、マグネットロールを所望通りの長さに的確、且つ、迅速に成形することが可能になる。
ところで、マグネットロールは、厚肉成形品であることから、ジェッティングを生じやすい。これを防止するために射出速度を落とすと、射出注入される樹脂磁性材料が金型との接触により早期に固化する樹脂磁性材料が増大するため、形成されるマグネットロールの長手方向の磁力が安定しないという問題が発生する。そこで、容積可変部材を樹脂磁性材料の流入に伴って後退させることによって、成形空間内に隙間なく充填することが可能になるため、射出速度を落とさなくても、ジェッティング等の成形不良がなく、しかも樹脂磁性材料が金型との接触により早期に固化することを抑制することができるから、樹脂磁性材料の流入前に選択的に設定された位置に容積可変部材を予め位置させた場合に比べて、形成されるマグネットロールの長手方向の磁力の安定化を図ることができる。
【０００７】
前記射出される樹脂磁性材料に磁場を印加することによって、磁性粒子の方向を所望通り揃えることができる。
【０００９】
前記樹脂磁性材料を射出する射出工程中において、容積可変部材を樹脂磁性材料の射出圧力に対して抗する圧力制御を受けながら後退させたり、又、容積可変部材を樹脂磁性材料の流入速度に抗する速度制御を受けながら後退させることによって、成形空間内に樹脂磁性材料を一層隙間なく充填していくことが可能になり、前述したジェッティング等の成形不良を一層なくすことができるだけでなく、磁気特性を一層優れたものにすることができる。
【００１０】
前記樹脂磁性材料を射出する射出工程中において、容積可変部材が順次後退側に位置決め制御されながら後退することによって、選択された停止位置から大きく外れることなく、的確に停止位置に位置させることができる。
【００１１】
前記容積可変部材は選択的に設定された位置に達した後はその位置で位置決め制御されることによって、例えば樹脂磁性材料の流入圧を受けて容積可変部材の位置が変更されることがない。
【００１２】
前記成形方法に代えて、金型内で固化した成形体を成形体長手方向に離型させるためのマグネットロールの成形装置において、前記金型内に摺動自在な容積可変部材と、成形品の長さに応じて予め設定された容積可変部材の複数の停止位置の中から選択して該容積可変部材の停止位置を設定する位置設定手段とから、マグネットロールの成形装置を構成することもできる。
【００１３】
前記マグネットロールの成形装置を、より具体的には、金型内で固化した成形体を成形体長手方向に離型させるためのマグネットロールの成形装置において、前記金型内に摺動自在な容積可変部材と、前記容積可変部材を金型内で進退駆動する駆動手段と、該容積可変部材の位置を検出する位置検出器と、成形品の長さに応じて予め設定された容積可変部材の複数の停止位置の中から選択して該容積可変部材の停止位置を設定する位置設定手段と、前記位置検出器により検出された位置と位置設定手段により設定された位置とを比較する比較器と、該比較器からの一致信号によって容積可変部材をその位置に保持する保持手段とから、構成してもよい。
この場合、容積可変部材の位置を位置設定手段により選択して設定すると、容積可変部材を駆動手段により進退駆動し、位置検出器により検出された容積可変部材の位置と位置設定手段により設定された位置とが比較器により一致したことが判明すると、比較器から一致信号を出力し、容積可変部材を保持手段によりその位置に保持するのである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
樹脂磁性材料一体型マグネットロールを形成するための成形装置及び成形方法について説明する。
本発明の成形装置又は成形方法を用いて成形されたマグネットロール１を、図５に示し、このマグネットロール１は、断面形状円形のロール本体部２の両端に縮径した軸部３、４を突出形成し、これら軸部３、４のうちの一方又は両方に位置決め或いは駆動力伝達用の切欠部（図示せず）を形成したもので、磁石材料を用いて一体成形されている。尚、マグネットロール１として、ロール部２が円柱でなく多角柱であるものや、ロール部２の軸中心と軸部３、４の軸中心を故意に偏心させたものなどに対しても本発明を同様に適用できる。
【００１５】
マグネットロール１を構成する樹脂磁性材料としては、磁性粉末と当該磁性粉末同士を結合させるためのバインダーとを主成分とし、それらの結合を強固にするためのシラン系またはチタネート系のカップリング剤、流動性を良くするための滑剤、バインダーの熱分解を防止する安定剤等を微量配合した混合物であり、必要により難燃剤、補強剤等を配合することも可能で、磁性粉としては、フェライト系、希土類系（ＳｍＣｏ系、ＮｄＦｅＢ系）、ＭｎＡＩＣ系、アルニコ系、ＳｍＦｅＮ系等のものから選択でき、またバインダーとしては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、低融点合金等を用いることができる。
【００１６】
このマグネットロール１は、複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置における現像ロールやクリーニングロールとして用いられているものであるが、他の用途にも勿論利用できる。
【００１７】
次に、マグネットロール１の成形装置について説明する。
図１、図３（イ），（ロ）に示すように、マグネットロール１のロール本体部２を形成するための円筒状の可動側のメイン成形型５の２個と、前記メイン成形型５の一端部に配置され、且つ、マグネットロール１の一方の軸部４，４を形成するための単一の固定側の端部成形型６と、前記各メイン成形型５内に出退自在に配設され、且つ、該各メイン成形型５にて形成される成形空間内への溶融状態の樹脂磁性材料の充填に伴い、後退側に移動してマグネットロール１の端部、つまり前記他方の軸部３を形成するための容積可変部材８とを主要構成部材として、マグネットロール１の成形装置を構成している。前記メイン成形型５内に備えられるとともに成形空間内に充填された溶融状態の樹脂磁性材料が固化するまでの期間において、磁性粒子の方向を揃えるための磁場配向手段９とを備えている。前記磁場配向手段９としては、永久磁石や電磁石、或いはそれらを組み合わせたもの等、既存の種々の構成のものを採用することができる。前記樹脂磁性材料は、図示外の射出シリンダから図に示した注入口１０を介して成形空間内へ供給されるのである。
【００１８】
前記メイン成形型５の２個を支持する支持フレーム１１の端部２箇所に第１流体圧シリンダ１２のピストンロッド１２Ａの先端をそれぞれ枢支連結してあり、ピストンロッド１２Ａ，１２Ａの短縮作動により端部成形型６に対してメイン成形型５の２個を離間させることができ、又、ピストンロッド１２Ａ，１２Ａの伸長作動により離間させたメイン成形型５の２個を端部成形型６に接近させることができるようにしている。
【００１９】
前記容積可変部材８，８の後端を支持する第１支持体１３を前記支持フレーム１１内に移動自在に支持させ、この第１支持体１３に枢支連結された第２支持体１４の後端に第２流体圧シリンダ１５のピストンロッド１５Ａを一体連設して、ピストンロッド１５Ａの短縮作動により容積可変部材８，８を後退させることができ、ピストンロッド１５Ａの伸長作動により容積可変部材８，８を前進させることができるようにしている。
【００２０】
前記各容積可変部材８に、成形されたマグネットロール１の軸部を長手方向に突き出すための軸部突出ピン１６を移動自在に内嵌し、これら２個の軸部突出ピン１６，１６の後端を支持する軸部突出ピン用支持体１７に、前記第２支持体１４内に支持した第３流体圧シリンダ１８のピストンロッド１８Ａの先端を枢支連結して、ピストンロッド１８Ａの伸長作動により軸部突出ピン１６，１６を突き出し作動できるようにしている。
【００２１】
前記第２流体圧シリンダ１５の伸縮作動を制御することによって、金型を変更することなく、長手方向の寸法の異なるマグネットロール１（この実施例では６種類）を形成することができるようにしており、第２流体圧シリンダ１５の伸縮作動を制御するための制御システムを、図２に示している。つまり、前記第２流体圧シリンダ１５のピストンロッド１５Ａの位置を検出する位置検出器１９と、形成されるマグネットロール１の長さをＢ５、Ａ４、Ｂ４、Ａ３、レターサイズ、リーガルサイズといった用紙の幅に応じて設定された６個の位置設定器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ（２０Ｄ，２０Ｅは省略）と、これら６個の位置設定器２０Ａ…の中から１つを選択して充填完了時の容積可変部材８の位置を設定するための位置設定手段２１と、前記６個の位置設定器２０Ａ…及び位置設定手段２１からの情報が入力され、且つ、油圧ポンプ２３用電動モータ２２を駆動又は停止するための中央コントローラ２４と、前記位置検出器１９により検出された位置と位置設定手段２１により設定された位置とを比較するために位置検出器１９からの検出情報と中央コントローラ２４からの設定位置情報とが入力される比較器２５と、前記比較器２５からの出力信号が増幅器２６を介して入力されることにより前記油圧ポンプ２３から供給される油を３状態に切り換えるための電気油圧式サーボバルブ２７（以下サーボバルブ２７と略す）とから制御システムを構成している。従って、中央コントローラ２４に制御開始信号（図示せず）が入力されると、位置設定手段２１からの設定情報によりこれに対応する位置設定器（例えば２０Ａ）が選択され、この位置設定器２０Ａからの位置情報を比較器２５に入力する。この位置設定器２０Ａからの位置情報と位置検出器１９により検出された位置情報とが一致するようにサーボバルブ２７を図に示す遮断状態から左又は右に切り換え操作して第２流体圧シリンダ１５を伸縮作動させるようにしている。つまり、図に示す遮断状態（中立状態）から左側にサーボバルブ２７を移動させることにより第２流体圧シリンダ１５の左側の油室１５Ｂに油圧ポンプ２３からの油を供給し、且つ、右側の油室１５Ｃ内の油をタンクに戻すことにより、第２流体圧シリンダ１５を伸長作動（図２においてピストンロッド１５Ａを右側に移動させ）、これとは逆に図に示す遮断状態（中立状態）から右側にサーボバルブ２７を移動させることにより第２流体圧シリンダ１５の左側の油室１５Ｂ内の油をタンクに戻し、且つ、右側の油室１５Ｃに油圧ポンプ２３からの油を供給することにより、第２流体圧シリンダ１５を短縮作動（図２においてピストンロッド１５Ａを左側に移動）させるようにしている。
【００２２】
前記位置検出器１９は、第２流体圧シリンダ１５のピストンロッド１５Ａに一端が固定された棒状の検出部１９Ａと、この検出部１９Ａの他端部が移動することにより電圧値変動を検出するための本体部１９Ｂとから構成されているが、非接触式のセンサによりピストンロッド１５Ａの位置を検出してもよい。又、前記容積可変部材８の位置を接触式又は非接触式のセンサを用いて直接検出するようにしてもよい。又、前記６個の位置設定器２０Ａ…を設けることによって、容積可変部材８の位置を６箇所変更できるようにしたが、６個に限定されるものではなく、複数であればどのような数でもよい。又、前記位置設定器２０Ａ…を設けることによって、用紙の幅に応じた位置に容積可変部材８の停止位置を迅速に設定することができるようにしたが、これら位置設定器２０Ａ…を省略し、容積可変部材８の停止位置を無段階の任意の位置に設定することができる設定器を設けて、この設定器の設定値を用紙の幅に応じて設定するようにしてもよい。又、前記流体圧シリンダ１２，１５，１８としては、油圧シリンダや空気圧シリンダを用いることになるが、流体圧シリンダ１２，１５，１８に代えて、スクリューネジ、ラックピニオンギア、リニアモータ等を用いることができる。
また、容積可変部材８、端部成形型６を交換することにより、長さだけでなく、軸部形状も異なるマグネットロールを得ることができ、バリエーションを広める事もできる。
【００２３】
図６に示すように、前記第２流体圧シリンダ１５の後方側の油室１５Ｂに接続されたホース２８と前記サーボバルブ２７に接続されたホース２９との間には、樹脂磁性材料を射出する射出工程において、容積可変部材８の後退に制動力を与えるための制動力付与機構３０を設けている。この制動力付与機構３０は、前記ホース２８から排出された油をホース２９に排出する状態と圧力制御弁３１に排出する状態とに切り換える電磁弁３２とから構成している。従って、第２流体圧シリンダ１５の伸長作動時には、図に示す状態に電磁弁３２を切り換え、第２流体圧シリンダ１５の短縮作動時には、図に示す状態から電磁弁３２を右側に移動させて圧力制御弁３１にホース２８からの油を排出させることによって、樹脂磁性材料の射出圧力により排出されるホース２８からの油の圧力が設定圧以上になると、ホース２８からの油をタンク３３に排出するようにして、容積可変部材８の後退に制動力を与えて、成形空間内に樹脂磁性材料を隙間なく充填していくことができるようにしている。
【００２４】
前記制動力付与機構３０を、図７に示すように構成してもよい。つまり、前記圧力制御弁３１に代えて、圧力補償付き流量調整弁３４を設けて、図に示す状態から電磁弁３２を右側に移動させることにより、樹脂磁性材料の射出圧力により排出されるホース２８からの油の排出流量が設定流量になるように、圧力補償付き流量調整弁３４により流量を調整するようにして、容積可変部材８の後退に制動力を与えるようにしている。つまり、容積可変部材８の後退速度を流量の調整により制御するようにしている。前記圧力補償付き流量調整弁３４を単なる可変絞り弁に代えてもよい。又、圧力制御弁３１と流量調整弁３４の両方を設けて実施してもよい。
【００２５】
次に、マグネットロール１の製造方法について説明する。
先ず、図３（イ）に示すように、容積可変部材８が前進位置まで移動した状態において、射出シリンダ（図示せず）を駆動して注入口１０を介して端部成形型６の軸部形成用空間と容積可変部材８の軸部形成用空間とで成る成形空間内に樹脂磁性材料を射出注入する。この射出注入に伴い、前記電磁弁３２を図６において右側に移動させて、容積可変部材８の後退に制動力を与えながら、容積可変部材８を後退させる。この後退移動時には、容積可変部材８を順次後退側に位置決め制御しながら後退させ、容積可変部材８が位置設定手段２１により設定された位置に位置したことが位置検出器１９からの検出位置情報により判明すると、比較器２５からサーボバルブ２７を図２に示す位置に切り換えてその位置、つまり図３（ロ）の位置で容積可変部材８を位置決め制御する。前記樹脂磁性材料の射出注入速度に応じて容積可変部材８の後退に与える制動力を変更するようにしてもよい。この樹脂磁性材料の射出注入速度は、常時一定速度に設定してもよいし、徐々に加速していったり、徐々に減速していくように速度制御を行ってもよい。前記成形空間内に充填された樹脂磁性材料は固化するまでの期間において、前記磁場配向手段９により、磁性粒子の方向が揃えられることになる。尚、前記磁場配向手段９の個数は、図１で示した１個だけでなく、２個以上設けて実施してもよく、磁場配向手段９の個数は何個でもよい。
【００２６】
次に、射出注入した樹脂磁性材料が固化した後は、図４（イ）に示すように、第１流体圧シリンダ１２を短縮作動させることによって、端部成形型６からメイン成形型５，５を離間移動させて、端部成形型６からマグネットロール１，１を離脱させる。この後、図４（ロ）に示すように、第２流体圧シリンダ１５を伸長作動させて、メイン成形型５，５からマグネットロール１を金型外部へ押し出した後、第３流体圧シリンダ１８を伸長作動することによって、図５に示すように、軸部突出ピン１６，１６を突出させて、マグネットロール１，１を容積可変部材８，８から離脱させて取り出すことができるのである。前記マグネットロール１，１を離脱させた後は、軸部突出ピン１６，１６を後退させて所定位置に戻した後、メイン成形型５，５を型締め操作して次の成形を行うことになる。前記軸部突出ピン１６，１６を省略して実施してもよい。尚、図４の（ロ）で示した端部成形型６とメイン成形型５，５との距離を、マグネットロール１，１をメイン成形型５，５から離脱するために必要となる距離に設定することが紙面の寸法では困難であるため、図面の距離は前記必要となる距離よりも短くしている。
【００２７】
前記実施例では、第２流体圧シリンダ１５に対して油圧制御を行うことにより容積可変部材８の位置制御を行うようにしたが、第２流体圧シリンダ１５に対して機械的ストッパーを選択的に作用させて容積可変部材８の位置制御を行うようにしてもよい。又、容積可変部材８に直接機械的ストッパーを選択的に作用させることもできる。又、前記端部成形型６をメイン成形型５，５から離間移動させるようにしてもよい。
【００２８】
又、前記実施例では、軸部とロール部とを一体形成するようにしたが、金属製または合成樹脂製のシャフトをインサートしたシャフトインサート型マグネットロールを形成したものにおいても本発明は適応することができる。又、一台の成形装置で２個のマグネットロールを形成できるように構成したが、一台の成形装置で１個又は３個以上のマグネットロールを形成できるように構成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１又は７又は８によれば、従来のように金型に多額のコストを要する事はなく、金型の交換作業をも不要にすることができるから、金型を交換することによるコスト面での不利や金型の交換作業による手間を一挙に回避することができながらも、一つの金型にて異なった長さのマグネットロールを成形することができる。例えば、用紙の幅に応じて設定された容積可変部材の複数の位置の中から選択するだけで、マグネットロールの長さを容易迅速に変更することができ、効率的な成形作業を行うことができる。
【００３０】
又、請求項１によれば、容積可変部材を樹脂磁性材料の流入に伴って後退させることによって、ジェッティング等の成形不良がなく、しかも形成されるマグネットロールの長手方向の磁力の安定化を図ることができる。
【００３１】
請求項３又は４によれば、前述したジェッティング等の成形不良を一層なくすことができるだけでなく、磁気特性、表面粗度、光沢、真直度、等も向上でき、製品の完成度を高めることができる。
【００３２】
請求項５によれば、容積可変部材を選択された停止位置から大きく外れることなく、的確に停止位置に位置させることができ、寸法精度の高いマグネットロールを成形することができる。
【００３３】
請求項６によれば、例えば樹脂磁性材料の流入圧を受けて容積可変部材の位置が変更されることがないことから、容積可変部材の位置調節作業等が不要にすることができ、その分マグネットロールの成形を効率よく行えるだけでなく、容積可変部材の位置精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マグネットロールの成形装置を示す横断平面図。
【図２】第２流体圧シリンダに対する制御ブロック図
【図３】（イ）は成形空間内へ樹脂磁性材料を注入する直前の状態を示す成形装置の一部省略の横断平面図、（ロ）は樹脂磁性材料の注入完了状態を示す成形装置の一部省略の横断平面図。
【図４】（イ）は端部成形型からメイン成形型を離間した状態を示す成形装置の一部省略の横断平面図、（ロ）は容積可変部材にてマグネットロールを突き出す状態を示す成形装置の一部省略の横断平面図。
【図５】金型から成形されたマグネットロールを離脱させた状態を示す成形装置の一部省略の横断平面図。
【図６】制動力付与機構の一例を示す図。
【図７】制動力付与機構の一例を示す図。
【符号の説明】
１ マグネットロール ２ ロール本体部
３ 軸部 ４ 軸部
５ メイン成形型 ６ 端部成形型
８ 容積可変部材
９ 磁場配向手段 １０ 注入口
１１ 支持フレーム １２ 第１流体圧シリンダ
１２Ａ ピストンロッド １３ 第１支持体
１４ 第２支持体 １５ 第２流体圧シリンダ
１５Ａ ピストンロッド １５Ｂ 油室
１５Ｃ 油室
１６ 軸部突出ピン １７ 軸部突出ピン用支持体
１８ 第３流体圧シリンダ １９ 位置検出器
１９Ａ 検出部 １９Ｂ 本体部
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…２０Ｆ 位置設定器
２１ 位置設定手段 ２２ 電動モータ
２３ 油圧ポンプ ２４ 中央コントローラ
２５ 比較器 ２６ 増幅器
２７ 電気油圧式サーボバルブ ２８，２９ ホース
３０ 制動力付与機構 ３１ 圧力制御弁
３２ 電磁弁 ３３ タンク
３４ 圧力補償付き流量調整弁
Claims (8)
- 磁性粉末とバインダーとを主成分とする樹脂磁性材料を金型内に射出し、この金型内で固化した成形体を成形体長手方向に離型可能としたマグネットロールの成形方法において、前記金型内にそれの長手方向に摺動自在に設けられた容積可変部材の位置を予め設定された複数の位置から選択的に設定することによって一つの金型にて異なった長さのマグネットロールを成形することを可能とし、前記容積可変部材は射出開始時には樹脂磁性材料の射出口に近接した位置にあり、樹脂磁性材料の流入に伴って前記選択的に設定された位置まで後退することを特徴とするマグネットロールの成形方法。
- 前記射出される樹脂磁性材料に磁場を印加することを特徴とする請求項１記載のマグネットロールの成形方法。
- 前記樹脂磁性材料を射出する射出工程中において、容積可変部材が樹脂磁性材料の射出圧力に対して抗する圧力制御を受けながら後退することを特徴とする請求項１記載のマグネットロールの成形方法。
- 前記樹脂磁性材料を射出する射出工程中において、容積可変部材が樹脂磁性材料の流入速度に抗する速度制御を受けながら後退することを特徴とする請求項１記載のマグネットロールの成形方法。
- 前記樹脂磁性材料を射出する射出工程中において、容積可変部材が順次後退側に位置決め制御されながら後退することを特徴とする請求項１記載のマグネットロールの成形方法。
- 前記容積可変部材は選択的に設定された位置に達した後はその位置で位置決め制御されることを特徴とする請求項１又は３又は４又は５に記載のマグネットロールの成形方法。
- 金型内で固化した成形体を成形体長手方向に離型させるためのマグネットロールの成形装置において、前記金型内に摺動自在な容積可変部材と、成形品の長さに応じて予め設定された容積可変部材の複数の停止位置の中から選択して該容積可変部材の停止位置を設定する位置設定手段とを有することを特徴とするマグネットロールの成形装置。
- 金型内で固化した成形体を成形体長手方向に離型させるためのマグネットロールの成形装置において、前記金型内に摺動自在な容積可変部材と、前記容積可変部材を金型内で進退駆動する駆動手段と、該容積可変部材の位置を検出する位置検出器と、成形品の長さに応じて予め設定された容積可変部材の複数の停止位置の中から選択して該容積可変部材の停止位置を設定する位置設定手段と、前記位置検出器により検出された位置と位置設定手段により設定された位置とを比較する比較器と、該比較器からの一致信号によって容積可変部材をその位置に保持する保持手段とを有することを特徴とするマグネットロールの成形装置。
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