JP5602550B2 - マグネットローラ成形用金型およびマグネットローラの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マグネットローラを製造するために用いられる、マグネットローラ成形用金型およびマグネットローラの製造方法（以下、単に「金型」および「製造方法」とも称する）の改良に関する。

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。

かかるマグネットローラは、一般に、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にフェライト等の磁性粉体を混合分散した磁粉混合材料を用いて、射出成形により成形される。具体的には、磁粉混合材料を、射出成形用金型のゲートよりキャビティ内に射出して、製品形状に成形するとともに、金型内に配置された複数の磁石や電磁ヨークなどの磁力発生手段からの磁場により、射出された磁粉混合材料内の磁粉を所望の磁力特性となるよう配向させて、成形と同時かまたは成形後に所望の磁力パターンに着磁させることにより、マグネットローラを製造することができる。

図４（ａ）は、従来のマグネットローラ成形用金型を、開放した状態で示す長手方向断面図であり、同図（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視に対応する断面図である。図示するマグネットローラ成形用金型３０は、円柱状の本体部を有するマグネットローラを成形するキャビティ３１を有する金型本体３２と、金型本体３２の開口端を閉塞して、金型閉止状態において、キャビティ端面を画成する入れ子３３とを備えている。また、金型本体３２内には、キャビティ３１内に磁場を形成する複数の磁力発生手段３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄが、キャビティ周方向に沿って配列されている。なお、図中、符号３５は、キャビティ内に磁粉混合材料を射出するゲートを示し、符号３６は、成形されたマグネットローラを金型内から取り出す際に用いられるエジェクターピンを示す。

マグネットローラを成形するための金型に関する改良技術としては、例えば、特許文献１に、磁力のもっとも強い磁力発生手段に対応するキャビティ周方向位置で、キャビティ壁面が、断面形状において周囲の壁面部分より曲率半径の小さい弧状凸部を有するとともに、キャビティ延長部の、少なくともキャビティに連続する部分を、キャビティ壁面を長さ方向にまっすぐ延長させて構成したマグネットローラ成形用金型が開示されている。また、マグネットローラ成形用の金型としては、特許文献２に開示されているような、上型と下型とからなる分割金型も公知である。

特開２００７−１０５９８７号公報（特許請求の範囲等） 特開平１１−４５００１号公報（［００４３］，［図３］等）

磁粉混合材料からなるマグネットローラは、キャビティ内で硬化して収縮するので、これをキャビティから取り出す際には、マグネットローラの直径はキャビティの内径より小さくなる。そのため、円筒状金型の場合、図５に示すように、内部で成形されたマグネットローラ１を、エジェクターピン３６を用いて円筒状金型から押し出すことで、軸方向に引き抜いて取り出している。

しかしながら、この場合、図示するように、成形されたマグネットローラ１の取り出しの際に、マグネットローラ１が金型本体３０の引抜き側内周面の端部３０ａに接触することで、金型の繰り返し使用に伴い、この部分が激しく摩耗してしまうという問題があった。摩耗によりこの内周端部３０ａの径が大きくなると、この部分に材料が流れ込むことで、成形されるマグネットローラの端部の径が大きくなって、スリーブ内に入らなくなり、製品として不良となる。この場合、摩耗が生じた金型を交換することで対応可能であるが、マグネットローラ用の金型では、金型全体として磁力調節を行っているので、一部の摩耗であっても金型全体を交換する必要があるため、コストアップの大きな原因となっていた。

これに対し、特許文献１に記載の発明によれば、金型本体の形状を改良することで、磁力のもっとも強い磁石に対応する部分が集中的に摩耗することを抑制できるものであるが、金型形状が複雑になって、磁力の制御が困難となる場合があり、また、金型コストがアップするという難点があった。また、金型本体の内周面に耐摩耗めっき等のコーティングを施すことで摩耗を抑制する手段もあるが、この場合、金型本体全体を交換して作り直すために、工数がかかるとともにコストが高くなるという問題がある。さらに、金型本体の内周部分をパイプ方式として、交換する部品を削減する手段もあるが、この場合、パイプ交換のたびに金型本体の磁力の微調整が必要となって、手間がかかることに加え、組み立て精度も要求されるという問題がある。

一方、分割金型では、アンダーカットや引抜き時の摩耗を懸念する必要はないが、樹脂注入のためのランナーが必要であり、成形性に難があった。そのため、円筒状金型において、上記摩耗に起因する問題を解消して、磁力の制御や、コスト性等の問題の少ない金型を実現することが望まれていた。

そこで本発明の目的は、金型本体の内周端部において摩耗が生じた場合でも、磁力特性に影響を与えることがなく、かつ、コスト性に優れたマグネットローラ成形用金型およびマグネットローラの製造方法を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、マグネットローラ形成用金型の金型本体の内周における、最も摩耗の激しい部分を、金型本体とは別個の着脱可能な補強部材に代えることで、上記問題を解決できることを見出して、本発明を解決するに至った。

すなわち、本発明のマグネットローラ成型用金型は、円柱状の本体部を有するマグネットローラを成形するキャビティを有する金型本体と、該金型本体の開口端を閉塞してキャビティ端面を画成する入れ子とを備え、前記金型本体内に、該キャビティ内に磁場を形成する複数の磁力発生手段が、キャビティ周方向に沿って配列されたマグネットローラ成形用金型において、
少なくとも磁力の最も強い磁力発生手段に対応するキャビティ周方向位置について、前記金型本体の開口端の内周縁部に、着脱可能な非磁性の補強部材が配置されなり、かつ、
前記補強部材が、キャビティ軸方向外側に向かって縮径するテーパー形状であるか、または、前記補強部材の周方向外周面に凸部を有し、前記金型本体の開口端の内周縁部に、前記凸部と係合する凹部を有することを特徴とするものである。

本発明においては、前記補強部材のキャビティ軸方向内側の端部が、マグネットローラの画像形成領域の前記開口端側の端部よりも、キャビティ軸方向外側に位置するものとすることが好ましい。また、前記補強部材の内径は、好適には、前記キャビティの内径±０．０２ｍｍとする。

また、本発明のマグネットローラの製造方法は、上記本発明のマグネットローラ成形用金型を用いたマグネットローラの製造方法において、
前記補強部材のキャビティ軸方向外側の端部が、厚み方向に、成形するマグネットローラの外径の１．５〜５．０％摩耗した場合に、該補強部材を交換することを特徴とするものである。

本発明によれば、上記構成としたことで、金型本体の内周端部において摩耗が生じた場合でも、磁力特性に影響を与えることがなく、かつ、コスト性に優れたマグネットローラ成形用金型およびマグネットローラの製造方法を実現することが可能となった。

（ａ）は本発明のマグネットローラ成形用金型の一例を示す長手方向断面図であり、（ｂ）は（ａ）中の金型本体を開口端側から見た平面図であり、（ｃ）は（ａ）中の金型本体の他の例を開口端側から見た平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る補強部材の断面形状の他の例を示す長手方向部分断面図である。 本発明のマグネットローラ成形用金型から成形されたマグネットローラを取り出す状態を示す長手方向部分切欠断面図である。 （ａ）は従来のマグネットローラ成形用金型を示す長手方向断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視に対応する断面図である。 従来のマグネットローラ成形用金型から成形マグネットローラを取り出す状態を示す長手方向断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明のマグネットローラ成形用金型の一例を示す長手方向断面図であり、同図（ｂ）は、図１（ａ）中の金型本体を開口端側から見た平面図である。図示するように、本発明のマグネットローラ成形用金型１０は、円柱状の本体部を有するマグネットローラを成形するキャビティ１１を有する金型本体１２と、金型本体１２の開口端を閉塞してキャビティ端面を画成する入れ子１３とを備えている。また、金型本体１２内には、キャビティ１１内に磁場を形成する複数の、図示例では４個の磁力発生手段１４Ａ〜１４Ｄが、キャビティ周方向に沿って配列されている。なお、図中、符号１５は、キャビティ内に磁粉混合材料を射出するゲートを示し、符号１６は、成形されたマグネットローラを金型内から取り出す際に用いられるエジェクターピンを示す。

図示するように、本発明の金型１０においては、金型本体１２の開口端の内周縁部に、着脱可能な非磁性の補強部材１７が配置されている点に特徴がある。このように、成形されたマグネットローラの取り出しの際に摩耗が生ずる、金型本体１２の引抜き側の開口端の内周縁部に、金型本体１２とは別体の補強部材１７を配置したことで、繰り返し使用時には、補強部材１７から摩耗することとなり、金型本体１２の摩耗を防止することができる。よって、摩耗が生じた際にも金型本体１２全体を交換する必要はなく、補強部材１７のみを交換すればよいため、交換する部材を大幅に削減できるとともに、金型本体１２の寿命を延ばすことができ、結果として大幅なコストダウンを図ることが可能となった。また、本発明においては、金型本体１２自体の一部を別体の補強部材１７とするのみであるので、金型形状が複雑になることもなく、補強部材１７の配置箇所を磁力特性に影響しない範囲とすることで、再度の磁力調節等の手間も要しないものとなる。

ここで、マグネットローラの取り出し時における金型の摩耗は、通常、キャビティ周方向において、最も強い磁力発生手段に対応する位置で発生する。これは、成形されたマグネットローラが、最も強い磁力発生部分に引き寄せられるためである。よって、本発明において、補強部材１７は、図１（ｂ）に示すように、金型本体１２の開口端の内周縁部の全周にわたりリング状に配置する他、図１（ｃ）に符号１７Ａで示すように、磁力の最も強い磁力発生手段１４Ａに対応するキャビティ周方向位置のみについて配置するものであってもよく、この場合も本発明の所期の効果を得ることができる。この場合の補強部材１７Ａのキャビティ周方向の最小角度は、例えば、２０°〜３０°程度である。

本発明において、補強部材１７は、マグネットローラの磁力配向に影響を及ぼさないために、非磁性の材料からなることが必要であり、具体的には例えば、アルミや、非磁性ＳＵＳ、非磁性超硬等からなるものとする。また、補強部材１７の材質は、金型本体１２と同種であっても異なっていてもよい。

補強部材１７の内径は、好適には、キャビティ１１の内径±０．０２ｍｍとする。補強部材１７の内径が、大きすぎると、成形されるマグネットローラの外形不良を生ずるおそれがあり、一方、小さすぎると、成形されるマグネットローラが脱型できなくなるおそれがある。また、補強部材１７の厚みは、許容されるマグネットローラの振れ外径により決まるが、金型本体１２の内部に磁力発生手段１４Ａ〜１４Ｄが配置される関係上、この磁力発生手段１４Ａ〜１４Ｄの配置を妨げないことも重要である。

さらに、補強部材１７のキャビティ軸方向長さは、補強部材１７のキャビティ軸方向内側の端部１７ａが、マグネットローラの画像形成領域Ｙの開口端側の端部ＹＥよりも、キャビティ軸方向外側に位置するように設定することが好ましい。すなわち、補強部材１７が、画像形成に重要な部分である、マグネットローラの画像形成領域Ｙにかかる部位に配置されないようにする。補強部材１７がマグネットローラの画像形成領域Ｙ内に配置されると、補強部材１７の交換により、金型本体１２の磁力に影響を与えるおそれが生ずるため、好ましくない。具体的には例えば、補強部材１７は、マグネットローラの画像形成領域Ｙよりもキャビティ軸方向に１ｍｍ以上外側となる位置に配置する。

補強部材１７の断面形状は、金型使用時に金型本体１２を摩耗させないものであれば、図１（ａ）に示すような矩形状に限られず、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような種々の形状とすることができる。また、補強部材１７は、マグネットローラの引抜き時に一緒に金型本体１２から脱落することを防止するために、金型本体１２に対し粘着剤を用いて接着してもよく、ねじ止めにより固定することもできる。さらに、図２（ｃ）に示す断面形状のように、形状自体を脱落しにくい形状とすることも可能である。さらにまた、補強部材１７のキャビティ軸方向外側に、押さえ部材を別途取り付けて、脱落を防止することも考えられる。

本発明の金型においては、金型本体に上記補強部材を配置した点のみが重要であり、これにより本発明の所期の効果を得ることができるものである。本発明の金型においては、それ以外の金型全体の構造、金型本体の形状や材質等については、目的とするマグネットローラの条件に応じて、常法に従い適宜構成することができ、特に制限されるものではない。例えば、磁力発生手段としては、図示する例では磁石を用いているが、コイルに電流を流すことにより磁力を発生する電磁ヨークを用いることもできる。

また、マグネットローラ１を成形した後、これを金型１０から取り出す際には、図３に示すように、キャビティ１１の開口端とは反対の側からエジェクターピン１６を送出して、これをマグネットローラ１の端面に押し当ててキャビティ１１内から押し出すことができる。この際、図示するように、ゲート側に待機させたクランプ２０で、エジェクターピン１６により押し出されたマグネットローラ１を把持し、その後、エジェクターピン１６の動きに同期させて、クランプ２０をキャビティ軸方向外側に向かい移動させることで、キャビティ１１からマグネットローラ１を排出させることができる。

また、本発明のマグネットローラの製造方法は、上記本発明のマグネットローラ成形用金型を用いてマグネットローラを製造するにあたり、補強部材１７のキャビティ軸方向外側の端部が、厚み方向に、成形するマグネットローラの外径の１．５〜５．０％摩耗した場合に、補強部材１７を交換する点に特徴がある。本発明の製造方法においては、かかる頻度で補強部材１７を交換することで、金型本体１２の摩耗を生ずることなく、かつ、磁力の再調整等の手間もなしで、マグネットローラを製造することができ、製造コストを低減することが可能である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例＞
図１（ａ），（ｂ）に示すような、金型本体１２（キャビティ本体の外径φ４２×２５５ｍｍ，内径（φ９．７×２４６ｍｍ＋φ１１．３（補強部材挿入部分）×９ｍｍ），材質：アルミＡ７０７５）と、入れ子１３（外径φ４２×１５ｍｍ，シャフト部分の内径φ６×５ｍｍ＋φ４．５×１０ｍｍ，材質：アルミＡ７０７５）とを備え、金型本体１２内に４個の磁石が、キャビティ周方向に沿って配列されたマグネットローラ成形用金型１０を用いて、マグネットローラの成形を行った。この金型１０においては、金型本体１２の開口端の内周縁部に、着脱可能な補強部材１７（外径φ１１．３×内径φ９．７×９ｍｍ，材質：アルミＡ６０６３）が配置されていた。また、金型本体１２の開口端側の端部からマグネットローラの画像形成領域の開口端側Ｙの端部ＹＥまでの距離は１０ｍｍであった。

＜従来例＞
図４に示すような、金型本体３２（キャビティ本体の外径φ４２×内径φ１１．３×２５５ｍｍ，材質：アルミＡ７０７５）と、入れ子３３（外径φ４２×１５ｍｍ，シャフト部分の内径φ６×５ｍｍ＋φ４．５×１０ｍｍ，材質：アルミＡ７０７５）とを備え、金型本体３２内に４個の磁石が、キャビティ周方向に沿って配列されたマグネットローラ成形用金型３０を用いて、マグネットローラの成形を行った。

実施例および従来例の金型を用いて、マグネットローラをそれぞれ１０万ショット成形したところ、金型における補強部材または金型本体の内周縁部が、端部から約５ｍｍまでの範囲で摩耗した。これに伴い、成形されたマグネットローラの外径は、当初はφ９．７ｍｍであったところ、キャビティ開口端に相当するローラ端部から２ｍｍ内側の位置で、φ９．８６ｍｍより太くなった。なお、この位置において、最も磨耗が激しかった。これが製品マグネットローラとしての許容範囲の限界であったため、実施例においては補強部材を交換し、従来例においては、金型本体全体を交換した。これにより、実施例では、従来例と比較して、コスト削減効果が得られることが確かめられた。

１ マグネットローラ
１０，３０ マグネットローラ成形用金型
１１，３１ キャビティ
１２，３２ 金型本体
１３，３３ 入れ子
１４Ａ〜１４Ｄ，３４Ａ〜３４Ｄ 磁力発生手段
１５，３５ ゲート
１６，３６ エジェクターピン
１７，１７Ａ〜１７Ｄ 補強部材
１７ａ 補強部材のキャビティ軸方向内側の端部
２０ クランプ
３０ａ 金型本体の引抜き側内周面の端部

Claims (4)

1. 円柱状の本体部を有するマグネットローラを成形するキャビティを有する金型本体と、該金型本体の開口端を閉塞してキャビティ端面を画成する入れ子とを備え、前記金型本体内に、該キャビティ内に磁場を形成する複数の磁力発生手段が、キャビティ周方向に沿って配列されたマグネットローラ成形用金型において、
   少なくとも磁力の最も強い磁力発生手段に対応するキャビティ周方向位置について、前記金型本体の開口端の内周縁部に、着脱可能な非磁性の補強部材が配置されなり、かつ、
   前記補強部材が、キャビティ軸方向外側に向かって縮径するテーパー形状であるか、または、前記補強部材の周方向外周面に凸部を有し、前記金型本体の開口端の内周縁部に、前記凸部と係合する凹部を有することを特徴とするマグネットローラ成形用金型。
2. 前記補強部材のキャビティ軸方向内側の端部が、マグネットローラの画像形成領域の前記開口端側の端部よりも、キャビティ軸方向外側に位置する請求項１記載のマグネットローラ成形用金型。
3. 前記補強部材の内径が、前記キャビティの内径±０．０２ｍｍである請求項１または２記載のマグネットローラ成形用金型。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載のマグネットローラ成形用金型を用いたマグネットローラの製造方法において、
   前記補強部材のキャビティ軸方向外側の端部が、厚み方向に、成形するマグネットローラの外径の１．５〜５．０％摩耗した場合に、該補強部材を交換することを特徴とするマグネットローラの製造方法。

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