JP4358671B2 - マグネットローラ成型用金型 - Google Patents

Description

本発明は、マグネットローラ成型用金型に関し、特に、マグネットローラの長さ方向磁力パターンのばらつきを抑制することのできるものに関する。

複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などにおいて、感光ドラム等の潜像保持体上の静電潜像を可視化する現像方式として、回転するスリーブ内にマグネットローラを配設し、スリーブ表面に担持したトナーをマグネットローラの磁力特性により潜像保持体上に飛翔させる、ジャンピング現象によって、潜像保持体表面にトナーを供給し、静電潜像を可視化する現像方法が知られている。

このマグネットローラは、射出成型用金型を用いて成型され、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にフェライト等の磁性粉体を混合分散した磁粉入材料をゲートよりキャビティ内に射出し、所望の製品形状となるよう成型すると共に、金型に配置された複数の磁石からの磁場により、射出された磁粉入材料をキャビティ内で配向させ、ローラ本体部周面上に、周方向に間隔をおいて配列された複数の磁極よりなる所望の磁力パターンを形成ことにより製造されるのが一般的である。

このようなマグネットローラを成型する金型の問題点として以下の点をあげることができる。製品としてのマグネットローラは、一般に、周方向には、Ｎ極、Ｓ極、それぞれ複数の磁極を有する波状の磁力パターンを有し、長さ方向には均一な磁力パターンを有するのがよいとされている。画像形成に関与する長さ方向範囲において、もし磁力パターンが不均一になると、トナー供給量にバラツキが生じ所期した画像が得られなくなるからである。

したがって、ローラ本体部周面に対応するキャビティ面の半径方向外側に配置されてキャビティ長さ方向に延在し、キャビティ内に磁場を形成する複数の磁石は、それぞれ、キャビティ長さ方向に均一な磁力を有するよう構成されていた。

このように構成された金型において、ゲートから射出された磁粉入材料は、反ゲート側の端に達する前に、キャビティ内の磁場によりキャビティ周面の磁石位置近傍に次々と付着して冷却固化されてゆくが、磁粉入材料が固化されてゆくと、これを磁場配向させることがだんだん難しくなる。

このような現象により、キャビティが磁粉入材料で充満された状態においては、反ゲート側の方がゲート側より溶融材料が多く、その分、ゲート側の磁粉入材料の方がより配向が難しくなる傾向があり、特に磁力の弱い磁石に対応する周方向位置においては配向度が低く、その結果、マグネットローラに形成された複数の磁極のうち、磁力の弱い磁極の長さ方向磁力パターンは、この磁極を形成する金型内の磁石の磁力を、長さ方向に均一なものにしたにも拘わらず、ゲート側で低く、反ゲート側で高く、バラツキの大きいものとなってしまうという問題があった。

これに対処する方法として、長さ方向に傾斜した磁力パターンをキャンセルするため、直径を、反ゲート側で小さく、ゲート側で大きくしたマグネットローラが提案されていて（例えば、特許文献１参照。）、これによれば、マグネットローラ表面磁力としては、長さ方向に傾斜した磁力パターンを解消することはできないものの、マグネットローラがスリーブ内に装着された状態において、スリーブ外周における磁力パターンを長さ方向に均一なものにすることができるとしている。
特開平１１−１４４９４７号公報

しかしながら、この従来のマグネットローラにあっては、マグネットローラの外周面を長さ方向に傾斜させることが必須であり、しかも、弱い磁極ほどゲート側の配向度が低いので、長さ方向の傾斜角度を、周方向位置によって変化させなければならず、金型が極めて複雑になり、そのため金型費用が膨大なものとなってしまうという問題点があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、マグネットローラの断面形状を長さ方向で変化させる必要のない、簡易な金型構造を有し、しかも、それぞれの磁極における長さ方向の磁力パターンを均一にすることのできるマグネットローラ成型用金型を提供することを目的とする。

（１）本発明は、円柱状のローラ本体部よりなるマグネットローラを成型するキャビティと、キャビティ長さ方向一方から磁粉入材料を射出するゲートと、ローラ本体部周面に対応するキャビティ面の半径方向外側に配置されてキャビティ長さ方向に延在し、キャビティ内に射出された磁粉入材料を配向させ、ローラ本体部周面上に周方向に間隔をおいて配列された複数の磁極を形成するそれぞれの磁石とを具えたマグネットローラ成型用金型において、
前記複数の磁極のうち、磁力のもっとも弱い磁極を形成する磁石のゲート側延在端を、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石のゲート側延在端より、キャビティ長さ方向外側に位置させてなるマグネットローラ成型用金型である。

（２）本発明は、（１）において、前記複数の磁極のうち、強さの異なる二つの磁極のいずれをとっても、弱い磁極を形成する磁石のゲート側延在端が、強い磁極を形成する磁石のゲート側延在端より、キャビティ長さ方向外側に位置するよう構成してなるマグネットローラ成型用金型である。

（３）本発明は、（１）もしくは（２）において、ゲート側延在端が、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石より、キャビティ長さ方向外側に位置する磁石を、キャビティ長さ方向に二つ以上のピースに分割して構成するとともに、少なくとも一つのピースの、ゲート側端のキャビティ長さ方向位置を、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石のゲート側端に合致させてなるマグネットローラ成型用金型である。

（４）本発明は、（１）〜（３）のいずれかにおいて、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石のゲート側端を、ローラ本体部ゲート側端面に対応するキャビティ端面よりキャビティ長さ方向外側に位置させてなるマグネットローラ成型用金型である。

（５）本発明は、（１）〜（４）のいずれかにおいて、磁力のもっとも弱い磁極に対応するキャビティの周方向位置においては、ローラ本体部周面に対応するキャビティ面の半径方向内側で、かつ、ゲート側ローラ本体部端面に対応するキャビティ端面よりキャビティ長さ方向外側に位置する部分にも磁石を配置してなるマグネットローラ成型用金型である。

（１）の発明によれば、磁力のもっとも弱い磁極を形成する磁石のゲート側延在端を、少なくとも、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石のゲート側延在端より、長さ方向外側に位置させたので、磁力のもっとも弱い磁極における、磁粉入材料をキャビティに注入するまでの過程で磁場配向させる時間を、磁力のもっとも強い磁極に対比して長くすることができ、磁力のもっとも弱い磁極におけるゲート側磁力の低下率を、磁力のもっとも強い磁極と同等にまで抑制することができ、しかも、ゲート側と反ゲート側とでマグネットローラの直径を変えることがないので、金型構造を複雑にすることはない。

（２）の発明によれば、前記複数の磁極のうち、強さの異なる二つの磁極のいずれをとっても、弱い磁極を形成する磁石のゲート側延在端が、強い磁極を形成する磁石のゲート側延在端より、キャビティ長さ方向外側に位置するよう構成したので、磁石のゲート側端位置を全て同じにした場合にはゲート側磁力が大きく低下する磁極ほど、その磁力の回復率を大きくすることができ、このことにより、マグネットロールの全ての磁極について、ゲート側磁力の低下率を、磁力のもっとも強い磁極と同等程度にまで抑制することができる。

（３）の発明によれば、ゲート側延在端が、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石より、キャビティ長さ方向外側に位置する磁石を、キャビティ長さ方向に二つ以上のピースに分割して構成するとともに、少なくとも一つのピースのゲート側端のキャビティ長さ方向位置を、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石のゲート側端に合致させたので、ゲート側に位置するピースだけを変えることにより、その磁極の反ゲート側や他の磁極の磁力に影響を及ぼすことなく、ゲート側磁力の低下率だけを調整することができ、その調整作業を簡素化して、マグネットロールの設計、試作の工程を効率化することができる。

（４）の発明によれば、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石のゲート側端を、ローラ本体部ゲート側端面に対応するキャビティ端面よりキャビティ長さ方向外側に位置させたので、基準となるもっとも強い磁極に対してもゲート側磁力の低下率を最小に抑制することができ、よって、各磁極について、長さ方向の磁力分布をより一層均一なものとすることができる。

（５）の発明によれば、磁力のもっとも弱い磁極に対応するキャビティの周方向位置においては、ローラ本体部周面に対応するキャビティ面の半径方向内側で、かつ、ゲート側ローラ本体部端面に対応するキャビティ端面よりキャビティ長さ方向外側に位置する部分にも磁石を配置したので、この磁極におけるゲート側磁力の低下率をさらに抑制することができる。

本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図１は、実施形態のマグネットローラ成型用金型を用いて形成されたマグネットローラを示す斜視図であり、マグネットローラ１０は、長さ方向両端に小径軸部１２を有する円柱状のローラ本体部１１よりなり、ローラ本体部１１は、ローラ周面１１ａと、その両端に位置するそれぞれの端面１１ｂとでその形状を特定することができる。

図２は、このマグネットローラ１０の周方向磁力パターンを、横軸に周方向角度（度）をとり、縦軸に、各周方向角度に対する磁力（mT）をとって示したものであり、この磁力（mT）は、ローラ本体部周面１１ａより所定距離、例えば1mmだけ、半径方向外側に位置する点において測定された磁束密度の半径方向成分で表わしたものである。

図２に示す例のように、この磁力パターンの場合には、N極（Ｎ１、Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ１、Ｓ２）それぞれ2個の磁極を有し、それぞれの磁極における磁力は、Ｆ_１〜Ｆ_４であるが、これら磁力のうちＮ１極の磁力がＦ_１でもっとも弱く、次いで、Ｆ_２のＳ１極、Ｆ_４のＳ２極と弱い順に並び、Ｎ２極が磁力Ｆ_３でもっとも強い。そして、これら4個の磁極における磁力は、マグネットローラ１０の長さ方向には均一な分布を有すべきものであり、すなわち、マグネットローラ１０の、あるべき長さ方向磁力パターンは、画像形成領域の全域にわたって均一なものである。

図３（ａ）は、本実施形態のマグネットローラ成型用金型を、Ｎ１極に対応する周方向位置において示す長さ方向断面図、図３（ｂ）は、Ｎ２極に対応する周方向位置において示す長さ方向断面図、そして、図３（ｃ）は、Ｓ１およびＳ２極に対応する周方向位置において示す長さ方向断面図あり、また、図４は、図３（ａ）のA−A断面に対応する断面図である。マグネットローラ成型用金型１は、金型本体２、入れ子３、これらによって囲繞され、マグネットローラ１０を成型するキャビティ４、入れ子３に形成され、キャビティ長さ方向一方から磁粉入材料を射出するゲート５、および、ローラ本体部周面に対応するキャビティ面４Ａの半径方向外側に配置され、キャビティ長さ方向に延在し、キャビティ４内に射出された磁粉入材料を配向させて、複数の磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２を形成するそれぞれの磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを具える。

入れ子３は、金型本体２に対して図３中の矢印Ｄの方向に往復変位することができ、入れ子３の変位により、金型を開放して成型されたマグネットローラ１０を取り出し、金型を閉止して、次の射出に備えさせることができる。

磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、図２に示した、マグネットローラ１０のそれぞれの磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２に対応する位置に配置され、それぞれの磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの断面形状も、それぞれの磁極における磁力パターンを形成できるよう設定される。

磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、いずれも、ローラ本体部両端面１１ｂのそれぞれに対応するキャビティ長さ方向位置Ｐ_ａ、Ｐ_ｂ間の領域だけでなく、これら領域の長さ方向両外側にまで延在し、磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの反ゲート側は、すべて、Ｐ_ａから距離ｄ_０だけ長さ方向外側に離れた位置Ｐ_０で終端する。一方、磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄのゲート側延在端は、対応する磁極の磁力の強さに応じて変化させ、磁石６ａは、Ｐ_ｂから、ｄ_１だけ長さ方向外側に離れた位置にＰ_１に、磁石６ｂは、Ｐ_ｂから、ｄ_２だけ長さ方向外側に離れた位置にＰ_２に、磁石６ｃは、Ｐ_ｂから、ｄ_３だけ長さ方向外側に離れた位置にＰ_３に、そして、磁石６ｄは、Ｐ_ｂから、ｄ_４だけ長さ方向外側に離れた位置にＰ_４に、それぞれ終端させる。

このように、もっとも弱い磁力の磁極Ｎ１に対応するゲート側延在端を、Ｐ_ｂからもっとも遠くに配置し、逆に、もっとも強い磁力の磁極Ｎ１に対応するゲート側延在端を、Ｐ_ｂからもっとも近くに配置することにより、もし磁石のゲート側延在端が同じであった場合のゲート側磁力の低下率が大きい磁極ほど、ゲート側磁力を増加（回復）させることができ、どの磁極も、ゲート側磁力の低下率が同等に小さくなるよう調整することができる。

ここで、一本のピース７ｃよりなる一番短い磁石６ｃを除いて、他の磁石６ａ、６ｂ、６ｄは、長さ方向に分割された二つのピースを組み合わせて構成され、磁石６ａは、ピース７ａとピース８ａとで、磁石６ｂは、ピース７ｂとピース８ｂとで、磁石６ｄは、ピース７ｄとピース８ｄとで、それぞれ構成される。そして、ピース７ａ、７ｂ、７ｄは、ピース７ｃと同じ長さを有するとともにピース７ｃと同じキャビティ長さ方向位置に配置され、磁極形成用磁石部分として機能し、また、ピース８ａ、８ｂ、８ｄは、それぞれ、ピース７ａ、７ｂ、７ｄのゲート側に配置されて、ゲート側磁力調整用磁石部分として機能する。このように、磁石を少なくとも二つのピースに分割すれば、ピース８ａ、８ｂ、８ｄの磁力、長さ、あるいは、配置を調整することにより、それぞれの磁極の主たる磁力特性に影響を与えることなく、ゲート側に低下率だけを調整することができ、金型の設計やマグネットロールの試作に要する工数を節減することができる。

なお、磁極形成用磁石部分となるピース７ａ、７ｂ、７ｄとゲート側磁力調整用ピース８ａ、８ｂ、８ｄとは断面形状や磁力特性が異なってもよく、また、これらが離れていてもよい。

さらに、ゲート側磁力調整用ピース８ａ、８ｂ、８ｄを配置するだけでは、ゲート側磁力を十分回復することが難しい場合は、これらのピース８ａ、８ｂ、８ｄが配置された同じ周方向位置において、ローラ本体部周面１１ａに対応するキャビティ面４Ａの半径方向内側で、かつ、ゲート側ローラ本体部端面１１ｂに対応するキャビティ端面位置Ｐ_ｂよりキャビティ長さ方向外側に位置する部分にも磁石９を配置することができ、この磁石９を、ゲート側磁力低下の抑制に寄与させることができる。

この金型１を用いてマグネットローラを形成するには、射出成型機から射出した磁粉入材料をゲート５を通してキャビティ４内へ射出し、キャビティ４内でこの材料を冷却固化させて所定の形状に仕上げるとともに、磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄからのキャビティ４内磁場により磁粉入材料を配向着磁させて、マグネットローラ１０に前述の磁力パターンを担持させる。

冷却完了後は、入れ子３を金型本体１から矢印Ｄの方向に離隔させて金型を開放し、キャビティ４からマグネットローラ１０を取り出して成型を完了する。

図３に示したように、４個の磁極のそれぞれの磁石のゲート側延在端をそれぞれ、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４に位置させた位置させた金型１を実施例として、この金型を用いてマグネットローラを形成し、長さ方向磁力パターンを測定した。また、４個の磁極を形成するそれぞれの磁石のすべてについて、ゲート側の端を、図３におけるＰ_３とする点だけが実施例と異なる金型を従来例として、従来例の金型を用いて形成したマグネットローラの長さ方向磁力パターンを測定し、これらの磁力パターンのレンジを比較した。

レンジとは、長さ方向磁力有効範囲、すなわち、画像形成に関与する長さ方向範囲における最大磁力と最小磁力の差であり、長さ方向の磁力バラツキを表わし、このレンジが大きくなると画像不良が発生しやすくなるものである。

表１に、実施例および従来例に対応するマグネットローラについて、それぞれの磁極における、キャビティ端面位置Ｐ_ｂからゲート側延在端までの距離、最大磁力、およびレンジをまとめた。また、図５は、４個の磁極のうち、磁力のもっとも弱い磁極に関し、長さ方向磁力パターンをグラフ化したものであり、縦軸は磁力を、横軸は、マグネットローラの長さ方向位置を表わし、0ｍｍの位置Ｑ_ａは、反ゲート側のローラ本体部端面に対応し、位置Ｑ_ｂはゲート側のローラ本体部端面に対応する。そして、Ｗは、長さ方向磁力有効範囲を示す。図中、実線は実施例の長さ方向磁力パターンを、二点差線は従来例の長さ方向磁力パターンを表わし、また、Ｒ_１は実施例のレンジを、Ｒ_２は従来例のレンジを表わす。

なお、実施例、従来例において、製品マグネットローラのローラ本体部の長さは２３０mm、直径は１０ｍｍであった。

表1および図５から明らかなように、実施例の金型を用いて形成されたマグネットローラの長さ方向磁力パターンのレンジは、従来例のものに対比して、極めて小さく、したがって、良好な画像を得ることができる。

本発明の金型はマグネットローラの成型に用いられるものである。

本発明に係る実施形態の金型により形成されるマグネットローラを示す斜視図である。 マグネットローラの周方向磁力パターンを示すグラフである。 本発明に係る実施形態のマグネットローラ成型用金型を示す断面図である。 図３のA−A断面に対応する断面図である。 実施例および従来例の金型で形成したマグネットローラの、磁極N1での長さ方向磁力パターンを示すグラフである。

符号の説明

１ マグネットローラ成型用金型
２ 金型本体
３ 入れ子
４ キャビティ
４Ａ キャビティ周面
５ ゲート
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 磁石
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 磁極形成用ピース
８ａ、８ｂ、８ｄ ゲート側磁力調整用ピース
９ 磁石
１０ マグネットローラ
１１ ローラ本体部
１１ａ ローラ本体部周面
１１ｂ ローラ本体部端面
１２ 小径軸部

Claims (5)

1. 円柱状のローラ本体部よりなるマグネットローラを成型するキャビティと、キャビティ長さ方向一方から磁粉入材料を射出するゲートと、ローラ本体部周面に対応するキャビティ面の半径方向外側に配置されてキャビティ長さ方向に延在し、キャビティ内に射出された磁粉入材料を配向させ、ローラ本体部周面上に周方向に間隔をおいて配列された複数の磁極を形成するそれぞれの磁石とを具えたマグネットローラ成型用金型において、
   前記複数の磁極のうち、磁力のもっとも弱い磁極を形成する磁石のゲート側延在端を、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石のゲート側延在端より、キャビティ長さ方向外側に位置させてなるマグネットローラ成型用金型。
2. 前記複数の磁極のうち、強さの異なる二つの磁極のいずれをとっても、弱い磁極を形成する磁石のゲート側延在端が、強い磁極を形成する磁石のゲート側延在端より、キャビティ長さ方向外側に位置するよう構成してなる請求項１に記載のマグネットローラ成型用金型。
3. ゲート側延在端が、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石より、キャビティ長さ方向外側に位置する磁石を、キャビティ長さ方向に二つ以上のピースに分割して構成するとともに、少なくとも一つのピースの、ゲート側端のキャビティ長さ方向位置を、磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石のゲート側端に合致させてなる請求項１もしくは２に記載のマグネットローラ成型用金型。
4. 磁力のもっとも強い磁極を形成する磁石のゲート側端を、ローラ本体部ゲート側端面に対応するキャビティ端面よりキャビティ長さ方向外側に位置させてなる請求項１〜３のいずれかに記載のマグネットローラ成型用金型。
5. 磁力のもっとも弱い磁極に対応するキャビティの周方向位置においては、ローラ本体部周面に対応するキャビティ面の半径方向内側で、かつ、ゲート側ローラ本体部端面に対応するキャビティ端面よりキャビティ長さ方向外側に位置する部分にも磁石を配置してなる請求項１〜４のいずれかに記載のマグネットローラ成型用金型。

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