JP4746789B2 - 樹脂磁石成型用金型および樹脂磁石成型品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティの磁場内に射出された、樹脂バインダーに磁性粉体を混合分散させた樹脂材料を、樹脂磁石成型品に成型する金型、および、この樹脂磁石成型品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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樹脂磁石により形成された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。また、最近では、これらの装置の感光ドラム等の潜像保持体を帯電させる方法として、帯電用磁性粒子を用いる方法が提案されており、この方法においては、帯電用磁性粒子を担持するのに、マグネットローラが用いられる。
【０００３】
これらのマグネットローラに代表される樹脂磁石成型品は、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体を混合分散させた樹脂材料を、金型のキャビティの磁場内に射出することによって、製品形状に成型すると共に、磁性粉体を所望の磁力特性に適した配向状態とし、この成型と同時又は成型後に所望の磁力特性に着磁させることにより、製造されるのが一般的である。
【０００４】
このような樹脂磁石成型品を成型する金型の現状ならびに問題点を、マグネットロールを例にとって以下に説明する。図１３は、この射出成型に用いる金型を、マグネットロールの軸方向から見た断面図である。図１３に示すように、非磁性材料よりなる金型９０のキャビティ９１の周囲に、四箇所の成型品着磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４をそれぞれ、角度α１、α２、α３、α４の間隔を離して配置している。そして、これらの成型品着磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を、金型内に設けたスリット９３に平板状の永久磁石９４を配設することにより、形成している。この永久磁石９４の磁化の向きは、磁石９４の平板面内に配向させていて、これらの成型品着磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、キャビティ９１内に、図１３に示す磁場を形成する。
【０００５】
図１４は、この金型によって、成型着磁されたマグネットロールの磁力パターンを、横軸にマグネットロールの周方向の角度、縦軸に磁束密度をとって示したものである。図１４中に実線で示すように、通常、成型品着磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位置に対応するロール周方向角度にピークをもつ磁力パターンＸが形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、複写機やプリンタなどの電子写真装置の高性能化に伴ってマグネットロールにも非常に複雑な磁力特性が要求されるようになってきている。その一つが、図１４に破線Ａで示すように、狭い半値幅をもつ、高い磁力のピーク部分を有する磁力パターンである。ここで、半値幅とは、ピーク部分において、それの最大磁力の半分の磁力でピーク部分を切ったときのピーク部分の角度幅である。磁化の向きが、平板面内に配向している平板状の永久磁石９４を配設した従来の金型にあっては、磁力を強くしようとして磁石の幅を広げれば、半値幅も広がってしまうため、このような磁力パターンを形成することができなかった。
【０００７】
他の複雑な磁力特性をもつ磁力パターンの例は、図１４の破線Ｂで示す、台地状の部分を有する磁力パターンである。このような台地状部分を形成するためには、従来の金型では、幅広の平板状の永久磁石９４をこの近傍に配設することになるが、この磁石９４の磁力が強いとピーク状になってしまったり、逆に磁力が弱いと隣接する成型品着磁極に影響されて、台地状部分が形成されなかったりするという問題があった。
【０００８】
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、このマグネットロールの場合に例示されるように、狭い半値幅の、高い磁力のピーク部分や、台地状の部分をもつ磁力パターンに代表される、複雑な磁力パターンをもつ樹脂磁石成型品を成型することのできる樹脂磁石成型用金型および樹脂磁石成型品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明はなされたものであり、その要旨構成ならびに作用を以下に示す。
【００１０】
請求項１に記載の樹脂磁石成型用金型は、キャビティの磁場内に射出された、樹脂バインダーに磁性粉体を混合分散させた樹脂材料を、樹脂磁石成型品に成型する金型であって、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平板状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ものである。
【００１１】
この樹脂磁石成型用金型を図３を参照して、説明する。図３は、この樹脂磁石成型用金型の成型品着磁極を構成する単一の対向磁石対１０を示す斜視図である。この対向磁石対１０は、二枚の平板状の永久磁石１１Ａ、１１Ｂを層状に重ねたものであり、これらの永久磁石１１Ａ、１１Ｂのそれぞれの、磁化ｍ１、ｍ２の向きを、隣接境界面１２に対してθだけ傾斜させ、かつ、これらの磁化ｍ１、ｍ２の向きを隣接境界面に対して反対に向けている。さらに、これら永久磁石１１Ａ、１１Ｂを、それぞれの同性の磁極、例えば、図３においてはＮ極が、対向するように配置している。
【００１２】
なお、ここで、対向磁石対１０をなす、それぞれの平板状の永久磁石１１Ａ、１１Ｂの間の隣接部分を一部切り欠いて、図４（ａ）に示す、三角形状の永久磁石１６を付加して、成型品着磁極を構成してもよい。また、図３では、平板状の永久磁石１１Ａ、１１Ｂを重ねて、対向磁石対１０を形成させているので、磁石の製作コストの点で有利であるが、永久磁石を収容する金型のスリットの形状に制約がある場合、図４（ｂ）〜図４（ｅ）に示すように、これ以外の形状の永久磁石を組み合わせて対向磁石対１０を形成してもよい。図４（ｂ）〜図４（ｄ）は、平板の一部を切り欠いた永久磁石、台形断面を有する永久磁石および扇状断面を有する永久磁石を、それぞれ、重ねて合わせて形成した対向磁石対１０を示す断面図であり、図４（ｅ）は、非対称の断面を有する永久磁石を重ね合わせて対向磁石対１０とした例を示す断面図である。
【００１３】
図３に示す対向磁石対１０は、図３の左方に頂点をもつＶ字状の磁化分布をもっているので、図３の右方には、拡散した磁場を形成するとともに、この磁場からの磁力線を隣接境界面１２に収斂させて、この集中した磁力線を、左方の端面１３の隣接境界面１２部分から集中して放射する集中磁極を形成することができる。
【００１４】
このような対向磁石対１０を用いて、たとえば、図３の左方の端面１３を成型品着磁極として構成するならば、この成型品着磁極は、磁力線を集中して放射できるので、本発明の樹脂磁石成型用金型は、半値幅の狭いピーク部分を有する磁力パターンをもつ樹脂磁石成型品を成型することができる。
【００１５】
また、対向磁石対１０の右方の端面１４を成型品着磁極として構成した場合、従来の金型では得られない、低磁力の半値幅の広い磁力パターンをもつ樹脂磁石成型品を成型することができる。
【００１６】
このように、この対向磁石対１０は従来の単一磁石では得られない磁場を形成することができるが、本発明の樹脂磁石成型用金型は、このような場合のほか、これらの対向磁石対１０を複数対、種々の向きに組み合わせて、成型品着磁極を構成することにより、高い磁力で半値幅の広いパターン等、要求される磁力パターンを満足させるよう、樹脂磁石成型品を成型することができる。
【００１８】
図５に、この樹脂磁石成型用金型１の成型品着磁極を、断面図で示す。図５に示すように、対向磁石対１０を、これに形成される磁化分布が、キャビティ２の側に頂点を有するＶ字をなすように、金型１のスリット３に挿入して装着している。そして、この対向磁石対１０のＶ字状の磁化分布のために、この成型品着磁極は、端面１３の隣接境界面１２部分から集中して磁力線を放射する集中磁極とすることができる。
【００１９】
マグネットロールを成型品とした場合を例にとって、図６に、この成型品着磁極によって得られる磁力パターンを、周方向角度を横軸に、磁束密度を縦軸にとって示す。図６において、実線で示す磁力パターンＣ１が、本発明にかかる樹脂磁石成型用金型によるものであり、この磁力パターンＣ１は、二点鎖線で示す従来の単一磁石をもつ金型による磁力パターンＣ２に対して、より高い磁力で、半値幅のより狭いピーク部分を形成することができる。
【００２０】
なお、この発明に係る樹脂磁石成型用金型は、この成型品着磁極を構成する対向磁石対１０の数に関して、これを単一とするものであって、対向磁石対１０をなさない永久磁石あるいは他の形状の永久磁石に関しては、これを含んで成型品着磁極を構成してもよく、この場合、含まれる磁石の数を限定するものではない。
【００２１】
例えば、他の磁石を含む成型品着磁極の例を、図７および図８に断面図で示す。図７および図８は、ともに、対向磁石対１０をなす平板状の永久磁石１１Ａ、１１Ｂの隣接面の反対側の左右両面に隣接する平板状の永久磁石１５Ａ、１５Ｂを含む成型品着磁極を示し、永久磁石１５Ａ、１５Ｂの磁化は、それぞれ、隣接する永久磁石１１Ａ、１１Ｂと同じ側に向いている。しかし、図７に示す成型品着磁極と図８に示すものとでは、対向磁石対１０をなす永久磁石１１Ａ、１１Ｂと、その両側の対向磁石対１０を構成しない永久磁石１５Ａ、１５Ｂとの磁化の向きの角度の大小関係が逆である。また、これらの例では、対向磁石対１０の両側にそれぞれ一枚ずつ平板状磁石を配置しているが、これを片側だけに配置してもよいし、また、枚数に制限を加える必要もない。
【００２２】
請求項２に記載の樹脂磁石成型用金型は、請求項１に記載したところにおいて、少なくとも一つの成型品着磁極を、二つ以上の対向磁石対で構成し、これらの対向磁石対のそれぞれを、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してなるものである。
【００２３】
図９に、この樹脂磁石成型用金型１の成型品着磁極を、断面図で示す。図９に示すように、対向磁石対１０を、三つ、層状に隣接させて、金型１のスリット３に挿入して装着している。この成型品着磁極より放射される磁力線は、各磁石対によってできる三列の集中磁極から放射されるものとなる。
【００２４】
この成型品着磁極より形成される磁力パターンを、マグネットロールを成型品とした場合を例にとって、図１０に示す。図１０の横軸、縦軸は前述の、図６と同様である。図１０において、実線で示す磁力パターンＣ１が、本発明にかかる樹脂磁石成型用金型によるものであり、磁力パターンＣ１は、二点鎖線で示す従来の単一磁石をもつ金型による磁力パターンＣ２に対して、より高い磁力で、半値幅のより広い台地状部分を形成することができる。
【００２５】
請求項３に記載の樹脂磁石成型用金型は、請求項１に記載したところにおいて、少なくとも一つの対向磁石対を、磁化の向きがキャビティに向かって発散する配置姿勢としてなるものである。
【００２６】
図１１に、この樹脂磁石成型用金型１の成型品着磁極を、断面図で示す。図１１に示すところでは、単一の対向磁石対１０を、それに形成される磁化分布が、キャビティ２の反対側に頂点を有するＶ字をなすように、金型１のスリット３に挿入して装着している。そして、この対向磁石対１０のＶ字状の磁化分布のために、この成型品着磁極を、端面１４から発散して磁力線を放射する分布磁極とすることができる。
【００２７】
この成型品着磁極より形成される磁力パターンを、マグネットロールを成型品とした場合を例にとって、図１２に示す。図１２の横軸、縦軸は前述の、図６、図１０と同様である。図１２において、実線で示す磁力パターンＣ１が、本発明にかかる樹脂磁石成型用金型によるものであり、磁力パターンＣ１は、二点鎖線で示す従来の単一磁石をもつ金型による磁力パターンＣ２に対して、より低い磁力で、半値幅のより広い平野状部分を形成することができる。
【００２８】
請求項４に記載の樹脂磁石成型用金型は、請求項１〜３のいずれかに記載したところにおいて、樹脂磁石成型品をマグネットロールとするものである。
【００２９】
前述の説明から明らかなように、マグネットロールは、樹脂磁石成型品の中でも、複雑な磁力パターンが要求される製品であり、この樹脂磁石成型用金型を用いて製造するのにもっとも好適な製品である。
【００３０】
請求項５に記載のマグネットロールの製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のマグネットロール用金型を用いて、マグネットロールを製造するものである。
【００３１】
前述の説明から明らかなように、この樹脂磁石成型品の製造方法は、マグネットロールに例示されるように、樹脂磁石成型品に、より複雑な磁力パターンを与えることができ、特に、従来の樹脂磁石成型品に対比して、高い磁力で、狭幅のピーク部分や、種々の幅や磁力の高さもつ台地部分、平野部分を持つ磁力パターンを、これに付与することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１および図２に基づいて説明する。図１は、マグネットロールを成型する樹脂磁石成型品用金型を、マグネットロールの軸線方向からみた断面図である。図１に示すように、非磁性材料よりなる金型１のキャビティ２の周囲には、五箇所の成型品着磁極Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５をそれぞれ、配置している。そして、これらの成型品着磁極には、それぞれスリット３を設けていて、これらのスリット３に永久磁石を挿入配置している。
【００３３】
成型品着磁極Ｑ１、Ｑ３には、従来の金型と同様の単一の永久磁石を配置し、成型品着磁極Ｑ２、Ｑ５には、単一の対向磁石対１０を、この磁石対のＶ字状磁化分布のＶ字の頂点をキャビティ２の側に向けて配置し、成型品着磁極Ｑ４を、三つの対向磁石対１０を層状に隣接させるとともに、これらの各磁石対のＶ字状磁化分布のＶ字の頂点をキャビティ２の側に向けて配置している。
なおこの発明では、磁化の向きがキャビティに向かって収斂する配置姿勢の単一の対向磁石対で構成した少なくとも一つの上記の成型品着磁極で、図４（ｂ）に示すように、その対向磁石対の、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て、それらの角部のそれぞれを平坦面状に形成することとする。
【００３４】
図２は、この金型によって、成型着磁されたマグネットロールの磁力パターンを、横軸にマグネットロールの周方向の角度、縦軸に磁束密度をとって示したものである。図２に示すように、成型品着磁極Ｑ１、Ｑ３に相当する角度位置には、従来の金型で成型されるマグネットロールの磁力パターンにみられるピーク部分を形成するが、成型品着磁極Ｑ２、Ｑ５には、従来の金型では得られない先鋭なピーク部分を形成することができた。さらに、成型品着磁極Ｑ４に対応する位置には、これも、従来の金型で得ることにできない幅の広い、しかも、磁力の高い台地状部分を形成することができた。
【００３５】
ここに示した、対向磁石対１０を準備し、この金型１のスリット３に配設する方法について、その例を以下に示す。まず、一方向に磁化させた大きな永久磁石から、この磁化方向に対して、互いに逆方向に傾斜する２枚の板状部分を切り出して、一対の永久磁石を準備する。次いで、これらの磁石を、反発させながら、層状に接近させ、これらを接着剤で貼りあわして、一体化した対向磁石対１０を形成する。そして、これをスリット３に挿入し固定すればよい。
【００３６】
また、この樹脂磁石成型品用金型に用いる永久磁石の材料は、特に限定するものではないが、高い磁力のピーク部分をもつ磁力パターンの場合は、磁力の高い希土類磁石、たとえば、Ｓｍ−Ｃｏ合金やＮｄ−Ｆe−Ｂ合金よりなる磁石を用いるのが好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明によれば、金型の成型品着磁極を、少なくとも一つの永久磁石対で構成し、この磁石対の磁化分布をＶ字状とすることにより、樹脂磁石成型品に、より複雑な磁力パターンを与えることができ、特に、従来の樹脂磁石成型品より、高い磁力で、狭幅のピーク部分や、種々の幅や磁力の高さもつ台地部分、平野部分を持つ磁力パターンを、これに付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる樹脂磁石成型品用金型の実施形態を示す断面図である。
【図２】 図１の金型で成型されるマグネットロールの磁力パターン図である。
【図３】 永久磁石対を示す斜視図である。
【図４】 永久磁石対の他の形態を示す略線断面図である。
【図５】 成型品着磁極を示す断面図である。
【図６】 図５の金型で成型されるマグネットロールの磁力パターン図である。
【図７】 成型品着磁極の他の形態を示す断面図である。
【図８】 成型品着磁極の他の形態を示す断面図である。
【図９】 他の形態の成型品着磁極を示す断面図である。
【図１０】 図９の金型で成型されるマグネットロールの磁力パターン図である。
【図１１】 他の形態の成型品着磁極を示す断面図である。
【図１２】 図１１の金型で成型されるマグネットロールの磁力パターン図である。
【図１３】 従来の樹脂磁石成型品用金を示す断面図である。
【図１４】 従来のマグネットロールの磁力パターン図である。
【符号の説明】
１ 樹脂磁石成型品用金型
２ キャビティ
３ スリット
１０ 対向磁石対
１１Ａ、１１Ｂ 永久磁石
１２ 隣接境界面
１３、１４ 永久磁石対の端面
１５Ａ、１５Ｂ 永久磁石
１６ 三角形状永久磁石
ｍ１、ｍ２ 磁化
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５ 成型品着磁極

Claims (5)

1. キャビティの磁場内に射出された、樹脂バインダーに磁性粉体を混合分散させた樹脂材料を、樹脂磁石成型品に成型する金型であって、
   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。
2. 少なくとも一つの成型品着磁極を、二つ以上の対向磁石対で構成し、該対向磁石対のそれぞれを、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してなる請求項１に記載の樹脂磁石成型用金型。
3. 少なくとも一つの対向磁石対を、磁化の向きがキャビティに向かって発散する配置姿勢としてなる請求項１に記載の樹脂磁石成型用金型。
4. 樹脂磁石成型品をマグネットロールとする請求項１〜３に記載の樹脂磁石成型用金型。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂磁石成型用金型を用いて、樹脂磁石成型品を製造する樹脂磁石成型品の製造方法。

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