JPH06134814A - プラスチックマグネットロールの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチックマグネットロールの製造に際し
て、成形装置の占有時間を短縮すると共に成形サイクル
タイムを短くし、生産性を高める。また異なる磁気特性
のマグネットロールを製造するに際しても同一の成形金
型で対応できるようにする。 【構成】 成形型２８を成形装置２０に対して脱着可能
と成し、磁石材料を成形型２８に射出した後これを成形
装置２０から外した上で冷却・固化，成形物の脱型を行
うようにする。またその製造装置を、成形型２８と配向
装置２４とが機能的，形態的に分離した構成と成し、共
通の成形型２８を用いつつ配向装置２４の調整によって
磁気特性を変えられるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真式複写機の
現像ロール等に用いて好適なプラスチックマグネットロ
ールの製造方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式複写機の場合、図１３（Ａ）
に示しているように光学系を通して読み取った原稿及び
電気信号化された情報の光学像を感光ドラム１００に露
光してドラム１００表面に静電潜像を形成させ、そして
現像装置１０２においてトナーを感光ドラム１００上の
静電潜像に付着させ（現像）、これを用紙１０４に転写
した上定着装置１０６において定着させる構成となって
いる。

【０００３】図１３（Ｂ）は磁極が５極のマグネットロ
ール１０８を用いた現像装置１０２の要部を拡大して示
したもので、マグネットロール１０８が位置固定に、ま
たスリーブ１１０が回転可能に設けられている。マグネ
ットロール１０８の磁力によりスリーブ１１０の表面に
付着したトナーは、スリーブ１１０の回転とともにマグ
ネットロール１０８の各磁極を通過搬送され、現像ポイ
ントにおいて感光ドラム１００の表面に付着する。

【０００４】従来この種のマグネットロールとしてフェ
ライト粉末等を焼結して成る焼結磁石，フェライト粉末
等を樹脂バインダとともに成形して成るプラスチック磁
石が知られている。

【０００５】前者の焼結磁石の場合、磁性粉を磁場中プ
レス成形した後焼結し着磁することによって得られる
が、このものは焼結工程での寸法変化が大きく、所望の
外径を得るために後工程で研削等の加工が必要である
上、クラックや欠けが発生し易くハンドリングが難しい
といった問題がある。

【０００６】一方後者のプラスチック磁石の場合、製造
性は焼結磁石に比べて良好であり、また欠けや割れ等が
発生しにくい利点がある。このプラスチック磁石は、一
般に磁性粉と樹脂バインダとを含む混合物を混練し、金
型内に射出成形して製造する。

【０００７】而して磁性粉と樹脂バインダとの混練物
（磁石材料）を金型内に射出し成形する際、磁性粉の磁
化容易軸が一定方向に揃うように金型のキャビティに磁
界をかけた状態で射出成形を行なうが、プラスチック磁
石は磁性粉の間に樹脂バインダが介在した状態となるた
め、磁石性能を高めるために射出成形の際に磁性粉の配
向度をできるだけ高めることが重要である。

【０００８】ところで従来のプラスチック磁石の製造方
法は、樹脂バインダとして例えばポリアミド樹脂を用
い、これを含有する組成物（磁石材料）を、成形装置に
セットし予め加熱した状態に保持してある金型のキャビ
ティ内に射出し、その後それを冷却して固めた上で、成
形物をキャビティから取り出すといった工程を経るのが
一般的である。

【０００９】ここで金型を加熱状態に保持しておくの
は、射出された磁石材料が直ちに固まるのを防ぎ、金型
キャビティ内で所定時間流動性を保つようにしておく必
要があるためである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この場合において、通
例金型を成形装置に固定的に設けておいて加熱・冷却装
置により金型を加熱・冷却するように成し、そして金型
加熱状態の下で磁石材料を金型内部に射出した後、金型
を冷却して成形物を固め、その後これを成形型から取り
出すといった一連の作業を同一の成形装置の下で、即ち
同一の成形装置を占有した状態で行う。

【００１１】しかしながらこの場合成形装置を長時間占
有することとなり、また１つのマグネットロールを成形
するための成形サイクルタイムが長くなって生産性が悪
くなるといった問題がある。

【００１２】また従来の製造装置の場合、例えば特開昭
６０−２０２９１２に示された装置の場合、図１４に示
しているように円筒形状のキャビティ１１４を有する金
型１１６が、軟磁性材から成るヨーク１１８，１２０と
永久磁石１２２とが所望の磁気特性を付与し得るように
定められた一定配列状態で一体化されて構成されてお
り、このため製造すべきマグネットロールの磁極の数，
磁気特性等が異なる毎に対応する金型１１６が必要であ
るという問題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願の発明はこのような
課題を解決するためになされたものである。而して本願
の発明に係る製造方法は、加熱流動化させたプラスチッ
ク磁石材料を磁場中で所定の成形型内部に充填して成形
するに際し、該成形型として非磁性材から成るパイプ型
を主型として含む成形型を用い、該成形型を成形装置に
脱着可能に設け、該成形型内部に前記プラスチック磁石
材料を充填した後該成形型を該成形装置により外部に取
り出した上で成形物を脱型することを特徴とする（請求
項１）。

【００１４】また本願の別の発明に係る製造装置は、加
熱流動化させたプラスチック磁石材料を磁場中で所定の
成形型内部に充填して成形するプラスチックマグネット
ロールの製造装置であって、前記磁石材料を所定形状に
成形する成形型と該磁石材料の充填時に該成形型に磁界
を作用させる磁石を含んだ配向装置とを分離し、非磁性
且つパイプ状の型を主型として構成した前記成形型の外
側に該配向装置の各磁石を配置し、該配向装置による磁
界を成形型のキャビティに作用させるように成したこと
を特徴とする（請求項２）。

【００１５】

【作用及び発明の効果】上記のように請求項１の発明
は、成形型を成形装置に対して脱着可能と成し、成形装
置において磁石材料を成形型内部に充填した後、これを
成形型ごと成形装置より取り出して、成形装置の外部で
かかる成形物を成形型から取り出すもので、このように
することによって成形装置の占有時間を大幅に短縮でき
るとともに、プラスチックマグネットロールの一成形サ
イクルタイムを大幅に短縮化でき、生産性を効果的に高
めることができる。

【００１６】本発明の方法においては、低温域における
流動性の良好なプラスチック磁石材料、例えば押出圧力
５０ｋｇ／ｃｍ²，オリフィスの直径が１ｍｍφで高さ
が２ｍｍ，予熱時間１２０秒の各条件の下で定荷重押出
型フローテスタによる押出試験したときの押出流量が試
験温度１２０℃において０．００５ｍｌ／秒〜０．０５
ｍｌ／秒，試験温度２００℃において０．０７ｍｌ／秒
〜０．７ｍｌ／秒であるような高流動性の磁石材料を用
いることが望ましい。

【００１７】このような低温域での流動性の高い磁石材
料を用いることで、磁石材料の成形型への充填時に成形
型に対する加熱を省略でき、容易に成形型を成形装置に
対して脱着できる構成とすることができる。但し成形型
に対する加熱・冷却を行う場合においても、成形型を脱
着できるようにすることは可能である。

【００１８】尚かかる磁石材料として成形収縮率の大き
いもの、例えば成形収縮率が０．２〜２．５％（但し望
ましくは０．３〜２．５％、より望ましくは０．５〜
１．２％。何れも１８０℃〜室温での収縮率）であるよ
うな材料を用いた場合、成形型に抜き勾配を設けなくて
も、成形物を成形装置外部において成形型から容易に脱
型でき、好都合である。

【００１９】請求項２の発明は、磁石材料を成形するた
めの成形型と、成形時に磁石材料中の磁性粉を所定方向
に配向させるための磁石を含む配向装置を機能的・形態
的に分離し、かかる磁石を含む配向装置を成形型の外側
に配置するように成したものである。

【００２０】このようにすれば磁極，磁気特性等の異な
るマグネットロールごとに金型を用意しなくても、配向
装置の側を変化させるだけで同一の成形型を用いて磁気
特性の異なるマグネットロールを製造することができ
る。或いはまた表面磁束密度や極間角度等磁気特性の僅
かな設計変更に対しても容易に対応することができる。

【００２１】またこのように成形型と配向装置とを分離
したことによって、配向装置の磁石の位置や数，磁石の
強さ等を容易に変化させ得るようになる。

【００２２】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。図８はプラスチックマグネットロールの一例
を示したものであって、この例のプラスチックマグネッ
トロール１０は小径且つ長尺（例えばマグネット面が１
８ｍｍφ×３１０ｍｍ）のもので、中心部にシャフト１
２が一体に設けられている。シャフト１２には位置合せ
用の平坦な係合面１４が形成されている。

【００２３】図１はこのマグネットロール１０の製造装
置を示したもので、１６は磁石材料の混練物をシリンダ
１８の先端ノズルより射出する射出装置である。２０は
成形装置で縦向きの加圧シリンダ２２を有している。２
４は流動化させた磁石材料の射出成形時に磁性粉の磁化
容易軸をマグネットロール１０の磁力線方向に一致させ
る向きに配向させるための配向装置である。

【００２４】この配向装置２４は成形装置２０の下盤２
６上に支持されており、かかる下盤２６とともに成形位
置から同図中左方向に移動可能とされている。そしてそ
の移動先、つまり取出位置において配向装置２４ととも
に移動した成形型２８が突出しシリンダ３０の突出し作
動によって外部に取り出される。

【００２５】この成形型２８及び上記成形装置２０の要
部が図２に詳しく示されている。図に示されているよう
に成形型２８は、断面円形状の高剛性且つ非磁性材から
成る薄肉（厚み３．５ｍｍ程度）のパイプ状の主型３２
と、その上下両端の開口を閉塞する一対の端部型３４，
３６とから成っている。

【００２６】一方成形装置２０は、上下に相対向するよ
うに配された下盤２６と上盤３７とを有しており、その
上盤３７が前記加圧シリンダ２２によって昇降駆動され
るようになっている。成形装置２０の下盤２６には受ブ
ロック３８が設けられるとともに、その受ブロック３８
に保持筒４０が設けられ、それら受ブロック３８と保持
筒４０とにより成形型２８の下端側が抜出し可能（図９
参照）に保持されている。尚４４は成形型２８を保持筒
４０及び受ブロック３８から突き出すための突出しピン
である。

【００２７】上記の上盤３７には、射出シリンダ１８か
ら射出されたプラスチック磁石材料を案内するための通
路４６，４８と、これを下向きに吐出する吐出ヘッド５
０とが設けられている。吐出ヘッド５０は、自身の開口
を前記成形型２８における端部型３６の開口に合わせた
状態で磁石材料を成形型２８内部に吐出する。この吐出
ヘッド５０と端部型３６との各開口は、成形型２８に嵌
装されたガイド５２によって位置合せされる。

【００２８】図３ないし図７に前記配向装置２４の構成
が示されている。これらの図において、５４は下端にお
いて固定具５５により上記下盤２６に固定された保持ド
ラムで、内周面に放射状に配置された複数の磁石（電磁
石）５６がドラム５４の周方向に移動可能に取り付けら
れている。尚この例では磁石５６が全体で６個（６極）
設けられているが、個数は限定されるものではない。

【００２９】磁石５６は、図６の拡大図に示しているよ
うに本体ヨーク６０と、内周側の端部ヨーク６２と、筒
状の保持部材６４を介してヨークに巻かれたコイル６６
とから成っており、基端側（外周端側）において取付プ
レート６８を介してボルト７０によりドラム５４に取り
付けられている。

【００３０】尚各電磁石５６は、本体ヨーク６０と端部
ヨーク６２とが長尺ボルト７２にて互いに締結されてお
り、また本体ヨーク６０はボルト７６にて取付プレート
６８に固定されている。更にコイル６６及び保持部材６
４は、止め具７４にてヨークから抜け止めされている。

【００３１】即ち本例の場合、図７（Ａ）に示すように
各電磁石５６はそれらを構成する各パーツに分解可能且
つ組立可能とされている。従って何れかのパーツが損傷
した場合、電磁石５６全体を取り替えなくても損傷した
パーツのみを交換することができる。或いはまた、端部
ヨーク６２のみを必要に応じて取り替えることができる
利点を有する。

【００３２】勿論１つの電磁石５６全体を脱着すること
も可能で、この場合図７（Ｂ）に示しているように吊り
具８６を電磁石５６の取付プレート６８及び本体ヨーク
６０に固定した上で脱着できるようにされている。

【００３３】前記ドラム５４には、図３に示しているよ
うに周方向に延びる長穴７８，８０が形成されており、
これら長穴７８，８０を前記締結用のボルト７０及び電
磁石５６の回転操作用のつまみ８２が貫通して外側に突
き出している。

【００３４】本例の配向装置においては、これら長穴７
８に沿ってボルト７０を移動させることにより、各電磁
石５６の配置位置をドラム５４の周方向に変えられるよ
うになっている。またこれに応じてドラム５４の上端面
には目盛８４が施してある。

【００３５】尚、図６に示しているように端部ヨーク６
２は、内周側の一部（先端作用部）６２ａが他部よりも
短く形成され且つ上下端部が逆テーパ形状とされてい
る。このテーパの向きは正逆どちらでも良いが、逆テー
パの方が成形物の品質が良好である点で望ましい。

【００３６】次に本例の方法を装置の作用と共に具体的
に説明する。成形型２８を成形装置２０の所定位置にセ
ットし、上盤３７を下降させた状態で射出装置１６より
磁石材料を射出すると、その磁石材料は上盤３７の吐出
ヘッド５０より吐出され、成形型２８のキャビティ内部
に流入する。

【００３７】このとき配向装置２４の各電磁石５６のコ
イル６６を通電状態としておくことで、即ち各電磁石５
６により成形型２８のキャビティ内に磁界を作用させて
おくことで、磁石材料中の磁性粉の磁化容易軸を特定方
向に配向させることができる。

【００３８】尚、磁石材料として低温域での流動性の低
いものを用いた場合、成形型２８を加熱状態としておく
ことが必要であるが、低温域での流動性の良好な磁石材
料の場合、成形型２８を加熱状態としておかなくても磁
石材料をキャビティ内に良好に流動・充填することがで
き、且つ磁性粉の磁化容易軸を良好に配向させることが
できる。

【００３９】このような磁石材料として、樹脂バインダ
として低融点のエチレンエチルアクリレート共重合樹脂
（ＥＥＡ），低密度ポリエチレン樹脂等を用いたものを
例示できる。因にその適正配合量は、磁性粉８５〜９３
重量％に対して樹脂バインダ１４．５〜５重量％，他の
助材０．５〜２重量％である。磁性粉におけるより好ま
しい配合量は８９〜９１重量％である。

【００４０】尚、かかる磁石材料は成形収縮率も大き
く、従って成形後の脱型も容易であり、成形型２８に抜
き勾配を特に設けておかなくても良い利点がある。

【００４１】さて磁石材料を成形型２８のキャビティ内
に充填したら、次に上盤３７を上昇させた上で、成形型
２８を配向装置２４と共に図１中左方向に移動させる。
そしてその移動先（取出位置）において突出しシリンダ
３０を作動させ、突出しピン４４によって成形型２８を
持ち上げ、これを外部に取り出す。そして成形装置２０
及び配向装置２４の外部において、磁石材料の冷却固化
及び成形物の脱型を行う。

【００４２】一方、成形物を取り出した時点で別途の成
形型２８をセットしてこれを配向装置２４と共に成形位
置へと戻すことで、引き続き別のマグネットロール１０
の成形を行うことができる。

【００４３】従って本例によれば、マグネットロール１
個当たりの成形装置２０の占有時間を大幅に少なくで
き、また成形サイクルタイムを大幅に短縮することがで
き、生産性を効果的に高めることができる。

【００４４】上記配向装置２４は、各電磁石５６が保持
ドラム５４により内向きに保持されていて周方向に位置
移動可能であり、従ってマグネットロール１０に対して
付与すべき磁気特性に合わせてこれを移動させること
で、或いはまた電磁石５６の強さを変えることで、更に
は電磁石５６の数を増減することで、様々な特性のマグ
ネットロール１０を製造することができる。

【００４５】即ちこの配向装置２４によれば、形状同一
の場合、単一の成形型２８の下で且つ単一の配向装置２
４の下で種々特性のマグネットロール１０を製造するこ
とができる。

【００４６】またマグネットロール１０の形状が異なる
場合においても、単一の配向装置２４にて要求される磁
気特性に対応することができる。即ちこの配向装置２４
によれば、異なる磁気特性のマグネットロール１０を製
造するに際して、電磁石５６の位置や数等を変えるだけ
で対応でき、品種等切替えに際して段取替えの時間を大
幅に削減できる利点が得られる。

【００４７】上記配向装置２４においては、端部ヨーク
６２の一部６２ａの上下端部が逆テーパ形状とされてい
る。これは次のような意味を有している。

【００４８】図１１（Ａ）に示しているように、磁性粉
の密度及び配向度が均一である棒磁石においては、両端
部の磁束密度が高くなるいわゆるエッジ効果が発生す
る。マグネットロールは長手方向全長にわたって磁束密
度が均一であることが望ましく、このようなエッジ効果
が現われるのは好ましくない。

【００４９】エッジ効果を小さくする方策として、例え
ば図１１（Ｂ）に示すように端部を削り、同端部の径を
中央部のそれより小さくして磁束密度の均一性を確保す
ることもできる（特公平４−５２９５２号）。しかしな
がらこの場合端部切削工程が必要となる。

【００５０】そこで本例では配向装置における端部ヨー
ク６２の一部６２ａの上下両端部が逆テーパ状とされて
いるのであり、これにより図１１（Ｃ）に示すようにマ
グネットロール両端部の磁性粉の配向度を意図的に弱め
ることができ、以てロールの長手方向全長にわたって均
一な磁束密度を得ることができる。

【００５１】尚この時テーパの最適角度α（（Ｄ）参
照）はマグネットロールの形状及び磁気パタ−ンにより
異なるが、逆テーパの場合おおむねα＝２０°〜７０
°，図１０に示すように端部ヨーク６２が正テーパ形状
とされている場合おおむねα＝１１０°〜１６０°が適
する範囲である。

【００５２】この配向装置２４は、マグネットロール１
０の太さが変わったとき、成形型２８のパイプ状の主型
３２の肉厚を変化させることで対応することが可能であ
るが、図１２に示しているように電磁石５６を半径方向
に進退可能としておくことによって、マグネットロール
１０の太さの変化に容易に対応することができる。

【００５３】図示の例では電磁石５６をスライダ８８に
よって半径方向に移動可能に設ける一方、進退シリンダ
９０とカム機構９２との作用によってこれを半径方向に
進退駆動するようにしている。

【００５４】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示である。例えば本発明は５極以外の極数の
マグネットロールの製造にも勿論適用可能であるし、ま
た場合により成形時に成形型を加熱・冷却する必要があ
る場合においても適用可能である。

【００５５】この他本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲において、当業者の知識に基づき様々な変更を加えた
形態・態様で実施・構成可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である製造装置の全体図であ
る。

【図２】図１における成形型及び成形装置の要部構成を
示す図である。

【図３】図１における配向装置の斜視図である。

【図４】同じ配向装置の平面構成及び側面構成を示す図
である。

【図５】同じ配向装置の要部平面構成図である。

【図６】同じ配向装置の要部側面構成図である。

【図７】同じ配向装置の要部の構造上の特徴を示す図で
ある

【図８】本発明の適用対象であるマグネットロールの一
例を示す図である。

【図９】図２の要部の作用説明図である。

【図１０】配向装置におけるヨークの他の形態例を示す
図である。

【図１１】ヨーク端部の形状効果を説明するための説明
図である。

【図１２】配向装置における更に他の形態例を示す図で
ある。

【図１３】本発明の背景説明のための説明図である。

【図１４】本発明の背景説明のための説明図である。

【符号の説明】

１０ マグネットロール １６ 射出装置 １８ シリンダ ２０ 成形装置 ２４ 配向装置 ２８ 成形型 ３０ 突出しシリンダ ３２ 主型 ３４，３６ 端部型 ４４ 突出しピン ５４ 保持ドラム ５６ 電磁石 ７０ ボルト ７８，８０ 長穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱流動化させたプラスチック磁石材料
   を磁場中で所定の成形型内部に充填して成形するに際
   し、 該成形型として非磁性材から成るパイプ型を主型として
   含む成形型を用い、該成形型を成形装置に脱着可能に設
   け、該成形型内部に前記プラスチック磁石材料を充填し
   た後該成形型を該成形装置より外部に取り出した上で成
   形物を脱型することを特徴とするプラスチックマグネッ
   トロールの製造方法。
2. 【請求項２】 加熱流動化させたプラスチック磁石材料
   を磁場中で所定の成形型内部に充填して成形するプラス
   チックマグネットロールの製造装置であって、 前記磁石材料を所定形状に成形する成形型と該磁石材料
   の充填時に該成形型に磁界を作用させる磁石を含んだ配
   向装置とを分離し、非磁性且つパイプ状の型を主型とし
   て構成した前記成形型の外側に該配向装置の各磁石を配
   置し、該配向装置による磁界を成形型のキャビティに作
   用させるように成したことを特徴とするプラスチックマ
   グネットロールの製造装置。