(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径ダイの成形空間内中心位置に内径ダイを位置づけ、外径ダイと内径ダイとの間に樹脂磁石材料の押出し用成形空間を形成するとともに外径ダイの外側に着磁装置を配置して前記成形空間中の所定範囲を磁場配向部となした円筒磁石成形用の磁場配向ダイにおいて、
磁場配向部を貫通する内径ダイの先端部外径を得ようとする円筒磁石の中空部内径に略一致させ、磁場配向部に位置する内径ダイの全長あるいは大半の部分を押出し方向基端側に向かって漸次的に太くするとともに、磁場配向部全長における前記外径ダイの内径を押出し方向基端側から先端側に向かって先細となし、該外径ダイ内周面の傾斜角度を０．１°〜３°の範囲に設定してなる磁場配向ダイ。
【請求項２】
前記内径ダイの漸次的に太くなるテーパー部の傾斜角度を、該内径ダイの軸線に対して０．２°〜３°の範囲に設定してなる請求項１記載の磁場配向ダイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば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、更には搬送ロール等に用いられる円筒磁石を製造する際に使用される磁場配向ダイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば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いては現像ロールやクリーニングロールとして円筒磁石が用いられている。また現像装置以外の部品として搬送ロール等にも円筒磁石が用いられている。
これら用途に使用される円筒磁石としては、焼結磁石が古くから知られているが、近年にいたって、成形容易性や形状任意性の観点から合成樹脂バインダーに磁性粉を配合した樹脂磁石材料を用いて成形したボンド磁石が主流になりつつある。磁石形状を円筒状となすのは、中空部に回転軸としてのシャフトを挿通したり、あるいは使用原料の削減をはかるためである。円筒磁石の製造方法としては量産性に優れる押出し成形法が最も多く採用されており、中でも成形と同時に着磁や磁性粉の配向も行える磁場中成形が主流となっている。
【０００３】
磁場中成形には着磁装置を組み込んだ磁場配向ダイが用いられる。図６は磁場配向ダイの要部を示す縦断面図である。図例の磁場配向ダイは、外径ダイａの成形空間内中心位置に成形空間に沿って長くされた長さＬ０の内径ダイｂが位置づけられ、外径ダイａと内径ダイｂとの間には図中Ｌ１で区間指定した樹脂磁石材料の押出し用成形空間ｃ（以下、押出し空間ｃと称す）が形成されている。押出し用成形空間ｃ内における内径ダイｂの外径は得ようとする円筒磁石の中空部内径に略一致しており、この外径は押出し用成形空間ｃの全長Ｌ１にわたって同径である。
外径ダイａは図７の横断面図で示されるように略扇形の磁性部材ａ１と非磁性部材ａ２を交互に組み合わせて構成され、磁性部材ａ１の外側には導磁体ｄを介して着磁装置ｅが配置されており、前記押出し用成形空間ｃ内を通過する樹脂磁石材料に対して磁界を作用させることにより、溶融した樹脂磁石材料中の磁性粉を配向させるように構成されている。そして磁界作用により樹脂磁石材料中の磁性粉を配向させる部分は磁場配向部と定義され、図６において長さＬ２で示す部分が磁場配向部である。
【０００４】
このような磁場配向ダイでは溶融状態の樹脂磁石材料を押出し空間ｃを通じてダイ外に押出し、押出し空間ｃの通過途上で着磁装置ｅにより押出し空間内の樹脂磁石材料に対して磁界を及ぼし、樹脂磁石材料中の磁性粉の方向性を揃えるとともに着磁している。磁性粉の方向性を揃える処理、即ち配向処理を行うのは、個々の磁性粉の磁化容易軸の方向性を揃えることで成形品の磁気特性を高めんがためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで円筒磁石にとっては、表面性や磁気特性が重要であるが、それと同時に円筒磁石に対する中空部の同軸度が重要である。同軸度とは中空部が円筒磁石の中心位置に正確に形成されているか否かを示す度合いであり、具体的には図８に示すように円筒磁石外径の外接円中心Ｐ１と内径の外接円中心Ｐ２との離間距離Ｄで表現され、この離間距離が小さい程、同軸度に優れている。
同軸度が劣ると偏肉状態となるため円筒磁石が反ったり設計値どおりの磁気パターンが得られず、また円筒磁石が回転タイプの場合には回転中心がずれるため、外装スリーブ内での円筒磁石の回転が不可能となったり、スリーブとの距離が等距離に保てないため、軸方向の磁気特性が不均一となったりする問題がある。また表面性は円筒磁石の軸方向の磁気特性の均一性に影響与えることから重要であり、表面は可能な限り平滑であることが望まれる。
【０００６】
従来の磁場配向ダイでは、設計上は所定の同軸度が得られるように内径ダイを正確に位置づけているにもかかわらず、実際に得られる円筒磁石は同軸度がばらつく現象が生じ、許容限度を超えた反りが発生したり回転動作に支障を来す現象が発生し、製品歩留りの低下を来している。
本発明はかかる現況に鑑みてなされたものであり、このような同軸度のバラツキを防止することにより、反りや回転障害が発生しない円筒磁石を歩留り良く製造でき、合わせて表面平滑性も高めた円筒磁石を製造できる磁場配向ダイを提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従来の磁場配向ダイにおいて同軸度にバラツキが生ずるのは、内径ダイの先端部分が樹脂圧でふらつくことが原因である。即ち、内径ダイは基端部のみが磁場配向部外で片持支持されているだけで他は支持されていず、磁場配向部の全長にわたって無支持状態で貫通させた構造であるため、磁場配向部を通過する樹脂磁石材料による樹脂圧を受けて図９に示すように内径ダイｂの設定位置が変動する現象が生じ、これが成形品の同軸度低下の原因となる。
本発明は、このような内径ダイ先端部のふらつきを防止するために、磁場配向部を貫通する内径ダイの先端部外径を得ようとする円筒磁石の中空部内径に略一致させるとともに、磁場配向部に位置する内径ダイの全長あるいは大半の部分を押出し方向基端側に向かって漸次的に太くした磁場配向ダイを提案するものである。
【０００８】
外径ダイは磁場配向部の全長にわたって同径となしたストレートダイであってもよいが、成形品の表面性向上の観点からは、外径ダイはその内径を押出し方向基端側から先端側に向かって先細となすことが好ましい。
【０００９】
【作用】
このような磁場配向ダイは、従来の磁場配向ダイと同様、着磁装置によって押出し空間内に磁界を及ぼし、この押出し空間を通じて溶融状態の樹脂磁石材料をダイ外に押し出し、次いでこの半硬化状態の成形物を適宜設けたサイジング装置によって最終製品寸法に調整し、所定寸法と所定磁界パターンを有する磁石成形体を得る。
本発明では、内径ダイはその先端部外径を得ようとする円筒磁石の中空部内径に略一致させているから、磁場配向ダイから押し出された成形物の中空部の内径は最終製品寸法にほぼ近似する寸法となる。また内径ダイ全長のうち、磁場配向部に位置する内径ダイを、その大半の領域あるいは全長において押出し方向先端側から基端側に向かって漸次的に太くしているので、内径ダイの支持強度は大きい。しかも内径ダイは樹脂磁石材料の押出し方向に沿ってなだらかに細くなっているから、内径ダイ外周面に沿って樹脂磁石材料を円滑に内径ダイ先端部に案内することができ、内径ダイに偏った圧力が作用することを回避できる。
また、磁場配向部の全長における外径ダイの内径を押出し方向基端側から先端側に向かって先細となし、該外径ダイ内周面の傾斜角度を０．１°〜３°の範囲に設定したので、押出し用成形空間先端側における樹脂磁石材料の押出し圧の低下を防止することができ、磁場配向部全長において外径ダイ内周面に対して充分大きな加圧力を維持しながら樹脂磁石材料を押し出すことが可能となるため成形物には外径ダイ内周面の平滑状態が反映されることになり表面平滑な円筒磁石を得ることができると同時に、成形物の磁力低下を防止できるのである。
【００１０】
また、前記内径ダイの漸次的に太くなるテーパー部の傾斜角度を、該内径ダイの軸線に対して０．２°〜３°の範囲に設定したので、押出し用成形空間の先端側において樹脂磁石材料の押出し圧が急激に低下することによる成形物の表面平滑性への悪影響を回避しつつ、上述のように内径ダイ外周面に沿って樹脂磁石材料を円滑に内径ダイ先端部に案内することができ、内径ダイに偏った圧力が作用することを回避できる。
【００１１】
【実施例】
次に本発明の詳細を図示した実施例に基づき説明する。図１及び図２は本発明の磁場配向ダイの第１実施例であり、押出し空間の構成以外は図６及び図７として示した従来の磁場配向ダイと同構成である。図は取付けボルト穴や本発明に直接関係しない他の付随機構を省略して表現している。ここでは図中Ｌ０として示す区間を内径ダイＢの全長、図中Ｌ１として示す区間を押出し用成形空間Ｃの全長、図中Ｌ２として示す区間を磁場配向部の全長と定義する。
本実施例では、磁場配向部を貫通する内径ダイＢの先端側にその外径を得ようとする円筒磁石の中空部内径に略一致させた先端ストレート部１を設け、且つ基端側に前記先端ストレート部１よりも大径の基端ストレート部２を設けるとともに、先端ストレート部１と基端ストレート部２との間の区間を先端側から基端側に向かって漸次的に拡径するテーパー部３となした場合である。外径ダイＡの内径は全長にわたって同径であり、その内径Ｒ１はφ１３．６ｍｍに設定している。また内径ダイＢの先端ストレート部１は外径ｒ１がφ５ｍｍで長さが１０ｍｍ、基端ストレート部２は外径ｒ２がφ７ｍｍで長さが２５ｍｍである。また磁場配向部の全長Ｌ２は１００ｍｍである。テーパー部３の長さは磁場配向部全長Ｌ２に対して少なくとも７０％以上に設定する必要がある。これは７０％未満であると、本発明の目的である、樹脂圧による内径ダイ先端のふらつきを充分防止することができなくなるからである。またテーパー部３の傾斜角度は内径ダイＢの軸線に対して０．２°〜３°の範囲に設定することが望まれる。これは０．２°未満であると本発明の目的が充分達成されず、他方、３°を超えると押出し用成形空間先端側において樹脂磁石材料の押出し圧が急激に低下し、成形物の表面平滑性に悪影響を与えるからである。
【００１２】
図３は本発明の第２実施例である。この実施例では、前述の先端ストレート部及び基端ストレート部を設けることなく内径ダイＢの全長をテーパー部３´となしている。
【００１３】
図４は本発明の第３実施例である。この実施例は前記第１実施例の構成において、外径ダイＡの内径を押出し方向基端側から先端側に向かって先細となす構成を付加したものである。外径ダイＡの内径を先細となしたことにより押出し用成形空間Ｃの樹脂の通過断面積が押出し用成形空間Ｃの先端に行く程、小さくなるので、押出し用成形空間先端側における樹脂磁石材料の押出し圧の低下が防止される。したがって磁場配向部全長において外径ダイ内周面に対して充分大きな加圧力を維持しながら樹脂磁石材料を押し出すことが可能であり、成形物には外径ダイ内周面の平滑状態を反映でき、表面平滑な円筒磁石を得ることができる。
先細となす外径ダイＡ内周面の傾斜角度は０．１°〜３°の範囲に設定することが好ましい。これは０．１°未満であると、成形物の表面平滑性を向上する効果が充分発揮されないためであり、他方、３°を超えると、成形物の磁力が低下する傾向が現れるからである。本実施例では外径ダイＡの基端側内径Ｒ２をφ１４．６ｍｍ、先端側内径Ｒ１をφ１３．６ｍｍに設定し、傾斜角度は約０．５７度に設定している。
【００１４】
次に、本発明の効果を確かめるために行った試験結果について述べる。
平均粒子径約１μｍのストロンチウムフェライトを９０ｗｔ％、ポリアミド樹脂（６ナイロン）を１０ｗｔ％をヘンシェルミキサーでブレンドし二軸押出機で混練して樹脂磁石材料のペレットを得た。これを単軸押出機（φ６５ｍｍ）を使用して外径φ１３．６ｍｍ、内径φ６ｍｍの円筒磁石を成形した。
磁場配向ダイとしては第１実施例のダイ、第３実施例のダイ、比較例のダイの３種類を用いた。第１実施例のダイ及び第３実施例のダイの具体的寸法は各実施例で開示した寸法のものを用い、比較例のダイとしては、前記第１実施例の構成において、内径ダイを全長にわたってφ５ｍｍのストレートダイに置き換えたものを用いた。
ダイ温度は２５０℃とし、成形品を５分毎にサンプリングし、各磁場配向ダイのそれぞれについて３０本ずつのサンプルを得て同軸度と表面平滑性を調べた。結果を「表１」に示す。
【００１５】
【表１】
0003600918.tif 000002
このように第１実施例及び第３実施例は共に比較例に比べて、同軸度が改善されており、特に外径ダイの内径を先細に形成した第３実施例では同軸度の改善に加えて表面平滑性にも極めて優れた円筒磁石が得られることが確かめられた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の磁場配向ダイは、磁場配向部を貫通する内径ダイの先端部外径を得ようとする円筒磁石の中空部内径に略一致させるとともに、磁場配向部に位置する内径ダイの全長あるいは大半の部分を押出し方向基端側に向かって漸次的に太くしたから、内径ダイの支持強度を高めることができ、しかも内径ダイは樹脂磁石材料の押出し方向に沿ってなだらかに細くなっているから、樹脂磁石材料を内径ダイ外周面に沿って円滑に内径ダイ先端部に案内することが可能で、内径ダイに偏った圧力が作用することを回避でき、同軸度の優れた円筒磁石を得ることができる。
また、磁場配向部の全長における外径ダイの内径を押出し方向基端側から先端側に向かって先細となし、該外径ダイ内周面の傾斜角度を０．１°〜３°の範囲に設定したので、押出し用成形空間先端側における樹脂磁石材料の押出し圧の低下を防止することができ、磁場配向部全長において外径ダイ内周面に対して充分大きな加圧力を維持しながら樹脂磁石材料を押し出すことができるため表面平滑な円筒磁石が得ることができると同時に、成形物の磁力低下を防止できる。
【００１７】
また、前記内径ダイの漸次的に太くなるテーパー部の傾斜角度を、該内径ダイの軸線に対して０．２°〜３°の範囲に設定したので、押出し用成形空間の先端側において樹脂磁石材料の押出し圧が急激に低下することによる成形物の表面平滑性への悪影響を回避しつつ、上述のように内径ダイ外周面に沿って樹脂磁石材料を円滑に内径ダイ先端部に案内することが可能で、内径ダイに偏った圧力が作用することを回避でき、同軸度の優れた円筒磁石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁場配向ダイの第１実施例の要部を示す断面説明図
【図２】同実施例における押出し用成形空間の径方向断面積の説明図であり、（イ）は図１のＩ−Ｉ断面図、（ロ）は図１のＩＩ−ＩＩ断面図
【図３】本発明の磁場配向ダイの第２実施例の要部を示す断面説明図
【図４】本発明の磁場配向ダイの第３実施例の要部拡大説明図
【図５】同実施例における押出し用成形空間の径方向断面積の説明図であり、（イ）は図４のＩ−Ｉ断面図、（ロ）は図４のＩＩ−ＩＩ断面図
【図６】従来の磁場配向ダイの要部を示す縦断面説明図
【図７】従来の磁場配向ダイの横断面説明図
【図８】同軸度の説明図
【図９】従来の磁場配向ダイにおいて内径ダイがふらつく様子を示した断面説明図
【符号の説明】
Ａ，ａ  外径ダイ            Ｂ，ｂ  内径ダイ
ｃ  押出し空間              ｄ  導磁体
ｅ  着磁装置
ａ１  磁性部材              ａ２  非磁性部材
１  先端ストレート部        ２  基端ストレート部
３  テーパー部              ３´テーパー部
【図１】
0003600918.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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