(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型にて形成される成形空間内に射出注入される磁性粉末とバインダーを主成分とする樹脂磁石組成物に、金型内に備えさせた磁場配向手段により２極以上の磁場を印加した後、金型から取り出しをするマグネットロールの製造方法において、前記金型として、マグネットロールのロール本体部を形成するためのメイン成形型と、マグネットロールの両端に形成される軸部のうちの一方の軸部を形成するために該メイン成形型の一端部に配置した端部成形型と、前記他方の軸部を形成するために該メイン成形型内に摺動自在に配置したスライド型とからなるものを用いてマグネットロールを成形し、この成形後スライド型を成形空間内に突出させることによりマグネットロールを金型外に取り出し、取り出したマグネットロールの複数を、それら自身の磁気吸引力で吸着させることにより束ね、この束ねた状態を保持させることにより反りの矯正を行うことを特徴とするマグネットロールの反り矯正方法。
【請求項２】
成形されたマグネットロールを金型から取り出したときの成形体表面温度を８０〜１５０°Ｃとし、１０〜４０本を束ねた状態で冷却することを特徴とする請求項１記載のマグネットロールの反り矯正方法。
【請求項３】
１０本以上に束ねた成形体を８０〜１５０°Ｃの環境下で３〜１０時間の熱処理を行い、５時間以上かけて除冷することを特徴とする請求項１記載のマグネットロールの反り矯正方法。
【請求項４】
束ねた成形体をそれの長手方向が水平となる横置きにして反り矯正を行うことを特徴とする請求項１記載のマグネットロールの反り矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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用いられるマグネットロールや、その他の用途に用いられるマグネットロールを製造した後、成形されたマグネットロールの反りを矯正するためのマグネットロールの反り矯正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マグネットロールを製造する場合には、一般的に固定側金型とこの固定側金型に離間可能な可動側金型とからなる分割金型内に、樹脂磁石組成物を注入してマグネットロールを形成する射出成形法を用いている。
しかし、この方法では、長手方向での磁気特性の安定化及び反りの低減のため、金型温度が１１０〜１３０°Ｃに設定され、金型内で時間をかけて除冷している。このように時間をかけて除冷しているにも係わらず、各成形体毎の反り量に差が発生し、高画質化のために必要な長手方向の磁力（ゾーン磁力）の安定化、反り減少には効果不十分であり、後工程での反り矯正を行うのが一般的である。
【０００３】
また、成形品を取り出した直後（成形品表面温度８０〜１５０°Ｃ）に２つ割りの矯正用型で一本ずつ挟み込んで、矯正する方法もあるが、大掛かりな後工程（矯正工程）を別に必要としないものの、一本ずつ挟み込む方法は手間のかかる煩わしいものである。更に、前記分割金型にはパーティングラインを有するものであるため、経時変化と共にパーティングラインを通してバリが発生し、そのバリの大きさ、形状、発生箇所等が成形品毎に変化することにより矯正の安定性に問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、大掛かりな後工程（矯正工程）を必要とすることなく、容易に反り矯正が行えるとともに、バリの発生を抑制することによって安定した反り矯正を行えるマグネットロールの反り矯正方法を提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題解決のために、金型にて形成される成形空間内に射出注入される磁性粉末とバインダーを主成分とする樹脂磁石組成物に、金型内に備えさせた磁場配向手段により２極以上の磁場を印加した後、金型から取り出しをするマグネットロールの製造方法において、前記金型として、マグネットロールのロール本体部を形成するためのメイン成形型と、マグネットロールの両端に形成される軸部のうちの一方の軸部を形成するために該メイン成形型の一端部に配置した端部成形型と、前記他方の軸部を形成するために該メイン成形型内に摺動自在に配置したスライド型とからなるものを用いてマグネットロールを成形し、この成形後スライド型を成形空間内に突出させることによりマグネットロールを金型外に取り出し、取り出したマグネットロールの複数を、それら自身の磁気吸引力で吸着させることにより束ね、この束ねた状態を保持させることにより反りの矯正を行うことを特徴としている。
従って、形成されたマグネットロールを長手方向に移動させて取り出す構成にすることによって、分割金型の場合のようなパーティングラインが存在しないから、形成されたマグネットロールにそれの長手方向にバリが発生することを無くすことができるとともに、真円度を高めることができる。そして、このようにして形成されたマグネットロールに備えられている磁気吸引力を利用して複数のマグネットロールを束ねるのである。この束ねた状態では、各マグネットロールの持つ磁力で相互に引き合うことから、各マグネットロールに反りが矯正される力が働くのである。
【０００６】
成形されたマグネットロールを金型から取り出したときの成形体表面温度を８０〜１５０°Ｃとし、１０〜４０本を束ねた状態で冷却することを特徴としている。
成形されたマグネットロールの反りを前記のように相互に作用する吸引力を利用して矯正することができる最低成形体表面温度を８０°Ｃとし、磁気吸引力以外の機械的外力が加わって容易に変形することができない程度に固化している最高成形体表面温度を１５０°Ｃとしている。つまり、金型内での成形体表面温度が８０〜１５０°Ｃにまで冷却された時点でマグネットロールを取り出して、１０〜４０本を束ねた状態で冷却する場合が反り矯正に最適な温度である。
【０００７】
１０本以上に束ねた成形体を８０〜１５０°Ｃの環境下で３〜１０時間の熱処理を行い、５時間以上かけて除冷することを特徴としている。
３０°Ｃ以下にまで除冷された成形品の反りを矯正する場合には、１０本以上束ねて８０〜１５０°Ｃに再度加熱してからその状態を３〜１０時間保持し、５時間以上、好ましくは１０時間以上かけて除冷すると更に高い矯正効果を得ることができる。
【０００８】
束ねた成形体をそれの長手方向が水平となる横置きにして反り矯正を行うことによって、縦置きにする場合の成形体の支持の難しさや軸部に重量が加わり軸部の振れにつながることを一挙に解消することができる。しかも、成形体を最も設置面積を多く取ることができる横置きにするから、自身の重量が成形体の長手方向に均一に作用して、安定した反りの矯正効果を得やすい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図２（イ）、（ロ）に、樹脂磁石組成物を金型内に注入して成形されたマグネットロールを示し、このマグネットロール１は、断面形状円形のロール本体部２の両端に縮径した軸部３、４を突出形成したもので、樹脂磁石を用いて一体成形されている。図示していないが、前記一方の軸部３又は４あるいは両軸部３，４に位置決め或いは駆動力伝達用の切欠部を形成して実施してもよい。尚、マグネットロール１として、ロール部２が円柱でなく多角柱であるものや、ロール部２の軸中心と軸部３、４の軸中心を故意に偏心させたものなどに対しても本発明を同様に適用できる。
【００１０】
マグネットロール１を構成する樹脂磁石組成物としては、磁性粉末と当該磁性粉末同士を結合させるためのバインダーを主体とし、それらの結合を強固にするためのシラン系またはチタネート系のカップリング剤、流動性を良くするための滑剤、バインダーの熱分解を防止する安定剤等を微量配合した混合物であり、必要により難燃剤、補強剤等を配合することも可能で、磁性粉としては、フェライト系、希土類系（ＳｍＣｏ系、ＮｄＦｅＢ系）、ＭｎＡＩＣ系、アルニコ系、ＳｍＦｅＮ系等のものから選択でき、またバインダーとしては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、低融点合金等を用いることができる。
【００１１】
このマグネットロール１は、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として用いられているものであるが、他の用途にも勿論利用できる。
【００１２】
次に、マグネットロール１の製造装置について説明すれば、図１（イ），（ロ）及び図２（イ），（ロ）に示すように、マグネットロール１のロール本体部２を形成するための円筒状の固定側のメイン成形型５と、このメイン成形型５の一端部に配置され、且つ、マグネットロール１の軸部４を形成するための端部成形型６と、前記メイン成形型５内に出退自在に配設され、且つ、該メイン成形型５にて形成される成形空間８内への溶融樹脂磁石の注入に伴い、後退側に移動してマグネットロール１の端部、つまり前記軸部３を形成するためのスライド型７とからマグネットロールの成形金型を構成している。前記メイン成形型５内に備えられるとともに図１（ロ）に示すように成形空間８内に溶融樹脂磁石が完全に注入された後、その溶融樹脂磁石が固化するまでの期間において、磁性粒子の着磁及び配向を行うための磁場配向手段９とを備えている。前記磁場配向手段９の個数は何個でもよく、又、磁場配向手段９としては、電磁石等、既存の種々の構成のものを採用することができる。前記溶融樹脂磁石は、図外の射出シリンダ等から図に示した注入口１０を介して成形空間８内へ供給されるのである。尚、前記磁場配向手段９による着磁及び配向を溶融樹脂磁石の注入が開始されると同時に行うようにしてもよく、開始時期はいつでもよい。
【００１３】
次に、マグネットロール１の成形方法について説明する。
図１（イ）に示すように、スライド型７を移動操作するためのアクチュエータ１１を駆動してスライド型７を前進位置まで移動させた後、注入口１０を介して金型内への溶融樹脂磁石の射出注入を開始する。前記アクチュエータ１１としては、例えばエアコンプレッサー、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、スクリューネジ、ラックピニオンギア、リニアモータ等を用いることができる。次に、図１（ロ）に示すように、溶融樹脂磁石の注入圧とアクチュエータ１１による駆動力との合力でスライド型７を後退位置まで後退させながら、成形空間８内を溶融樹脂磁石で充填するのである。前記アクチュエータ１１として油圧シリンダを用いる場合には、作動油を絞りながらリークさせることで、スライド型７の後退移動に制動力を付与することによって、成形空間８内に溶融樹脂磁石を隙間なく充填していくことが可能になる。但し、摩擦等により制動力を付与する制動力付与手段を設けて、スライド型７の後退移動時に制動力を付与してもよい。また、溶融樹脂磁石の射出注入速度に応じてアクチュエータ１１により制動力を付与しながらスライド型７を後退させてもよい。又、溶融樹脂磁石の充填時には、アクチュエータ１１による駆動を停止するようにしてもよい。そして、溶融樹脂磁石の注入が完了すると、溶融樹脂磁石が固化するまで前記磁場配向手段９により、磁性粒子の着磁及び配向を行うのである。
【００１４】
前記射出注入した溶融樹脂磁石が固化した後は、図２（イ）に示すように、端部成形型６をメイン成形型５から離間移動させた後、スライド型７を前進させて図２（ロ）に示すように、マグネットロール１を離脱させるのである。尚、メイン成形型５を端部成形型６から離間移動してもよい。
【００１５】
上記のように成形されたマグネットロール１の複数本（図では１８本）を向きを揃えて一箇所に集めることにより、図３（イ），（ロ）に示すように相互の磁気吸引力を利用して無作為に束ねた後、上端に水平面を有する置台１２上に置いて除冷し、各マグネットロール１の反りを矯正することができるようにしている。
この反りを矯正することができる原理を、図４（イ），（ロ）に示している。つまり、図４（イ）では、マグネットロール１に形成された２種類の磁極（Ｎ極とＳ極）同士の吸引力により、反りが発生した両端の部分を互いに接近する側に引き寄せて反りを矯正することができ、又、図４（ロ）では、逆に反りが発生した中央部分を互いに接近する側に引き寄せて反りを矯正することができるようにしている。尚、図４（イ），（ロ）では、分かり易くするために反り度合いを大きくした状態で描いたが、実際には非常に小さいものである。又、図４（イ），（ロ）では、説明を簡単にするために２極の場合を示したが、図３（イ），（ロ）のように４極の場合でもよいし、３極又は５極以上の場合でもよい。
【００１６】
上記のようにして形成されたマグネットロール１を複数本（１６本、３０本、４０本、６０本、７０本）束ねたものと、比較例として１本のものとを、それぞれ反り平均及び長手方向の磁力バラツキ（ゾーン値）を測定し、表１に示した。測定は、無作為に所定本数のマグネットロール１を抽出して、各本数の測定を１０回行い、それら１０回の平均値をそれぞれ表にしたものである。特に、比較例の一本の場合には、測定誤差が大きいことから、３つの例を挙げている。表中の反り量平均の右横のバラツキは、反り量の最大値と最小値の差を示し、ゾーン値平均の右横のバラツキは、ゾーン値の最大値と最小値の差を示している。
又、表１を基にして図５及び図６のグラフを作成した。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
図５では、比較品１及び本発明品１〜５までのデータをａの実線で示し、１０本〜４０本までの間の本数が反りの矯正効果が大きく、４０本を超えると、矯正効果が低下することがわかる。そして、図中ｂは、所定本数に束ねた後、８０〜１５０°Ｃの環境下で３〜１０時間熱処理を行い１０時間をかけて除冷したマグネットロール１を測定した結果を示し、本数が多くなればなるほど反り量が減っていることがわかる。
図６によれば、反り量が大きいほどゾーン値も大きくなっていることがわかる。
又、図７に、加熱温度と反り量を示すグラフが示され、加熱温度が高く、しかも加熱時間が多いほど反り量が小さいことがわかるが、図８に示すように、加熱温度が１５０°Ｃ以上で且つ加熱時間が５時間以上になると、軸強度低下を引き起こし、加熱温度及び加熱時間を配慮する必要がある。
表１及び図５から明らかなように反り量平均が３００μｍ以下で、ゾーン値平均が４．０ｍＴ以下が好ましい。
【００１９】
又、前記実施例では、軸部とロール部とを一体形成するようにしたが、金属製または合成樹脂製のシャフトをインサートしたシャフトインサート型マグネットロールを形成したものにおいても本発明は適応することができる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１によれば、形成されたマグネットロールを長手方向に移動させて取り出す構成にすることによって、分割金型の場合のようなパーティングラインが存在しないから、形成されたマグネットロールにそれの長手方向にバリが発生することを無くすことができるとともに、真円度を高めることができ、完成度の高いマグネットロールを提供することができる。そして、このようにして形成されたマグネットロールに備えられている磁気吸引力を利用して複数のマグネットロールを束ねることにより、各マグネットロールの持つ磁力で相互に引き合う力を利用して、各マグネットロールに発生した反りを矯正することができるから、大掛かりな反り矯正用の機構等を設けることなく、反りの矯正が行え、コスト面において有利となる。
【００２１】
請求項２によれば、金型内での成形体表面温度が８０〜１５０°Ｃにまで冷却された時点でマグネットロールを取り出して、１０〜４０本を束ねた状態で冷却する場合が反り矯正に最適であることが測定結果からも明確である。
【００２２】
請求項３によれば、３０°Ｃ以下にまで除冷された成形品の反りを矯正する場合には、１０本以上束ねて８０〜１５０°Ｃに再度加熱してからその状態を３〜１０時間保持し、５時間以上かけて除冷すると更に高い矯正効果を得ることができ、一層精度の高いマグネットロールを得ることができる。
【００２３】
請求項４によれば、束ねた成形体をそれの長手方向が水平となる横置きにして反り矯正を行うことによって、縦置きにする場合の成形体の支持の難しさや軸部に重量が加わり軸部の振れにつながることを一挙に解消することができる。しかも、成形体を最も設置面積を多く取ることができる横置きにするから、自身の重量が成形体の長手方向に均一に作用して、安定した反りの矯正効果を得やすく、成形方法としては、最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）は溶融樹脂磁石の注入開始状態を示す金型の断面図、（ロ）は溶融樹脂磁石の注入完了状態を示す金型の断面図。
【図２】（イ）は端部成形型をメイン成形型に対して離間させた状態を示す金型の断面図、（ロ）は形成されたマグネットロールを離脱させた状態を示す金型の断面図。
【図３】（イ）は多数のマグネットロールをそれ自身の磁気吸引力により適当に束ねて置台上に載置した状態を示す正面図、（ロ）はその側面図。
【図４】（イ）はマグネットロールの両端を磁気吸引力により矯正しようとする説明図、（ロ）はマグネットロールの中央部を磁気吸引力により矯正しようとする説明図。
【図５】束の本数と反り量平均との関係を示すグラフ。
【図６】反り量平均とゾーン値平均との関係を示すグラフ。
【図７】加熱処理時間と反り量とを示すグラフ。
【図８】加熱温度と軸折れ強度とを示すグラフ。
【符号の説明】
１      マグネットロール        ２      ロール本体部
３，４  軸部                    ５      メイン成形型
６      端部成形型              ７      スライド型
８      成形空間                ９      磁場配向手段
１０    注入口                  １１    アクチュエータ
１２    置台
【図１】
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【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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