(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂バインダーに磁性粉を分散してなるボンド磁石組成物を、円筒状のキャビティーを有する金型内に射出注入して、円柱状のマグネット本体部と該マグネット本体部の両端部又は片端部から突出したシャフト部とを上記ボンド磁石用組成物で一体に成形すると共に、上記金型の周囲に磁場発生器を配置して上記キャビティーの周囲に外部磁場を印加しながら上記成形を行うことにより、成形と同時に上記磁性粉の配向及び着磁を行うマグネットローラの製造方法において、
上記金型として、上記マグネット本体部を成形するキャビティーが設けられた第１金型と、該第１金型の両端部又は片端部に分離可能に接合され、上記シャフト部を成形するキャビティーが設けられた第２金型とを具備してなり、上記第１金型が非磁性金属材料で形成され、かつ上記第２金型が上記シャフト部を成形するキャビティーの周囲が磁性金属材料で形成されていると共に該磁性金属材料の周囲に非磁性金属材料が配置された金型を用いることを特徴とするマグネットローラの製造方法。
【請求項２】
上記第２金型の磁性金属材料が、非磁性金属材料２１からなる第２金型の入れ子として構成されている請求項１記載のマグネットローラの製造方法。
【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、ファクシミリ、プリンター等の電子写真プロセスで、感光ドラム等の潜像保持体に現像剤を供給して該潜像保持体上の静電潜像を現像する現像機構部に好適に使用されるマグネットローラの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来から、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ローラとして、回転するスリーブ内にボンド磁石により成形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磁性現像剤（トナー）を該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所謂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。
【０００３】
従来、上記マグネットローラは、主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ーにフェライト等の磁性粉体を混合したペレット形状のボンド磁石組成物を、周囲に磁場を形成した金型を用いて射出成形又は押出成形することによって、ローラ状に成形すると共に、所望の磁力特性に着磁させることにより、製造されており、この場合上記ボンド磁石組成物で、円柱状のマグネット本体部と、その両端又は片端から突出するシャフト部をボンド磁石組成物で上記マグネット本体部と一体的に成形することも行われている。
【０００４】
従来、このようなマグネットローラの成形は、図２に示したように、円柱状のマグネット本体部ｂを成形する第１金型１と、該第１金型１の両端（図では片端のみを示している）に分離可能に接合されたシャフト部ｓを成形する第２金型２とからなる金型を用い、この金型の周囲を囲むように磁場発生器３を配置して、金型の周囲に外部磁場を印加した状態で、ボンド磁石組成物を金型のキャビティー内に射出注入することにより行われる。
【０００５】
しかしながら、マグネットローラの成形に用いられている従来の金型は、上記第１金型１及び第２金型２がステンレス鋼（以下、「ＳＵＳ」とする）、アルミニウム等の非磁性金属材料で形成されており、かつローラ寸法の調整等の金型構造上の理由から磁場発生器３による外部磁場をマグネット本体部ｂの長さと同一寸法で印加することができず、必ずマグネット本体部１の長さよりも長い範囲で磁場を印加することとなり、このため図２に矢印で示したように、マグネット本体部１の長さをオーバーした部分ｏの磁場が第１金型１のキャビティー端部に集中し、得られるマグネットローラの端部磁力が必要以上に高くなってしまう。
【０００６】
このため、従来の金型を用いて製造されたマグネットローラは、少なからず端部の磁力が高くなっており、これが現像性能を低下させる原因の１つとなる場合がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、成形時の磁場集中による端部の磁力上昇を可及的に防止して、ローラの長さ方向に沿って均一な磁力を得ることができるマグネットローラの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、マグネット本体部を成形する第１金型とシャフト部を成形する第２金型とを具備してなる金型に樹脂バインダーに磁性粉を分散してなるボンド磁石組成物を射出注入して、円柱状のマグネット本体部と該マグネット本体部の両端部又は片端部から突出したシャフト部とを上記ボンド磁石用組成物で一体に成形すると共に、上記金型の周囲に磁場発生器を配置して上記キャビティーの周囲に外部磁場を印加しながら上記成形を行うことにより、成形と同時に上記磁性粉の配向及び着磁を行って、マグネットローラを製造する場合に、上記第１金型を非磁性金属材料で形成すると共に、上記第２金型の上記シャフト部を成形するキャビティーの周囲が磁性金属材料で形成し、かつこの磁性金属材料の囲に非磁性金属材料が配置して上記第２金型を形成することにより、マグネット本体部の長さをオーバーした部分の磁場を第２金型へと適度に分散させて、磁場が第１金型のキャビティー端部に集中することを可及的に防止することができ、均一な磁場印加によって長さ方向に沿って均一な磁力を有するマグネットローラを確実に得ることができることを見い出し、本発明を完成したものである。
【０００９】
従って、本発明は、樹脂バインダーに磁性粉を分散してなるボンド磁石組成物を、円筒状のキャビティーを有する金型内に射出注入して、円柱状のマグネット本体部と該マグネット本体部の両端部又は片端部から突出したシャフト部とを上記ボンド磁石用組成物で一体に成形すると共に、上記金型の周囲に磁場発生器を配置して上記キャビティーの周囲に外部磁場を印加しながら上記成形を行うことにより、成形と同時に上記磁性粉の配向及び着磁を行うマグネットローラの製造方法において、上記金型として、上記マグネット本体部を成形するキャビティーが設けられた第１金型と、該第１金型の両端部又は片端部に分離可能に接合され、上記シャフト部を成形するキャビティーが設けられた第２金型とを具備してなり、上記第１金型が非磁性金属材料で形成され、かつ上記第２金型が上記シャフト部を成形するキャビティーの周囲が磁性金属材料で形成されていると共に該磁性金属材料の周囲に非磁性金属材料が配置された金型を用いることを特徴とするマグネットローラの製造方法を提供するものである。
【００１０】
以下、本発明につき、更に詳しく説明する。
本発明のマグネットローラの製造方法は、例えば、図１に示したように、マグネット本体部ｂを成形する円筒状のキャビティーを有する第１金型１と、シャフト部ｓを成形するための小径棒状キャビティーを有する第２金型２とを具備してなる金型を用い、この金型の周囲に磁場発生器３を配置して外部磁場を印加しながら成形を行うものであり、この場合、本発明では、上記第１金型１を非磁性金属材料で形成すると共に、上記第２金型２を非磁性金属材料２１と磁性金属材料２２とを組み合わせて形成したものである。
【００１１】
上記第１金型１を形成する非磁性金属材料及び第２金型２に用いられる非磁性金属材料２１としては、通常の金型に用いられている金属材料を用いることができる。具体的には、ＳＵＳ、アルミニウム等を例示することができ、この場合、特に制限されるものではないが、第１金型１を形成する非磁性金属材料と第２金型２の非磁性金属材料２１とは同一のものであることが好ましい。また、上記第２金型２に用いられる磁性金属材料２２としては、良好な磁場吸引性を有するものであればいずれのものでもよく、例えばダイス鋼（以下、「ＳＫＤ」とする）等を例示することができる。
【００１２】
本発明の製造方法は、図１に矢印で示したように、上記第２金型２を構成する磁性金属材料２２によって、マグネット本体部ｂの長さをオーバーした部分ｏの磁場を第２金型２の上記磁性金属材料２２へと適度に分散させて、磁場が第１金型１のキャビティー端部に集中することを可及的に防止するようにしたものであるが、この場合第２金型２を構成する非磁性金属材料２１と磁性金属材料２２との比率は、用いる磁性金属材料２２の磁場吸引性とマグネット本体部ｂを成形するボンド磁石組成物の磁場吸引性との関係に応じて適宜選定され、図１に矢印で示したように、均一に磁場が分散するように適宜調整されるものである。
【００１３】
即ち、第２金型２の磁性金属材料２２の比率が小さすぎて該磁性金属材料２２の磁場吸引性が弱いと、第２金型２の全てが非磁性金属材料である図２の金型の場合と同様に、マグネット本体部１の長さをオーバーした部分の磁場ｏが第１金型１のキャビティー端部に集中し（図２参照）、得られるマグネットローラの端部磁力が必要以上に高くなってしまう。一方、第２金型２の磁性金属材料２２の比率が大きすぎて該磁性金属材料２２の磁場吸引性が強すぎると、図３に示したように、逆に第１金型１側から磁場が第２金型２へと逃げてしまい、マグネットローラの端部磁力が逆に低くなってしまう。なお、図３では第２金型２全体が磁性材料である場合を示した。
【００１４】
上記第２金型２における上記磁性金属材料２２の配設位置は、例えば図１に示されているように、シャフト部ｓを成形するキャビティーの周囲をこの磁性金属材料２２で形成し、その周囲に非磁性金属材料２１を配置する。なお、この磁性金属材料２２は上記非磁性金属材料２１に固着して第２金型２を構成しても、この磁性金属材料２２を非磁性金属材料２１からなる第２金型２の入れ子として構成し、磁性金属材料２２部分を着脱可能なものとしてもよい。
【００１５】
本発明のマグネットローラの製造方法は、上記金型のキャビティーに樹脂バインダーに磁性粉を分散してなるボンド磁石組成物を射出注入して、円柱状の上記マグネット本体部ｂと該マグネット本体部ｂの両端部又は片端部から突出したシャフト部ｓとを上記ボンド磁石用組成物で一体に成形すると共に、このとき上記磁場発生器３により上記キャビティーの周囲に外部磁場を印加しながら成形を行うことにより、成形と同時に上記磁性粉の配向及び着磁を行うものである。
【００１６】
この場合、成形に供する上記ボンド磁石組成物としては、樹脂バインダーに磁性粉を分散した通常のボンド磁石組成物を用いることができる。このボンド磁石組成物について説明すると、上記樹脂バインダーとしては、ナイロン６，ナイロン１２等のポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、エチレン−エチルアクリレート樹脂（ＥＥＡ）、エポキシ樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂（ＥＶＯＨ）、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン，ポリエチレン共重合体等のポリオレフィンや、これらポリオレフィンの構造中に無水マレイン酸基，カルボキシル基，ヒドロキシル基，グリシジル基等の反応性をもつ官能基を導入した変性ポリオレフィン等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。なお、特に制限されるものではないが、これらの中では、ポリアミド樹脂、ＥＶＡ、ＥＥＡなどが好ましく用いられる。
【００１７】
また、上記磁性粉としては、従来からマグネットローラに用いられる通常の磁性粉を用いることができ、具体的には、Ｓｒフェライト，Ｂａフェライト等のフェライト粉末やＳｍ−Ｃｏ合金，Ｎｄ−Ｆ−Ｂ合金，Ｃｅ−Ｃｏ合金等の希土類系合金粉末などを例示することができる。
【００１８】
この磁性粉の配合割合は、要求される磁力の強さに応じて適宜選定されるもので、特に制限されるものではないが、通常は、ボンド磁石組成物全体の８０〜９４重量％程度（密度が２．５〜４．５ｇ／ｃｍ3程度）とすることが好ましい。
【００１９】
このボンド磁石組成物には、上記バインダー成分及び磁性粉に加えて、必要に応じマイカやウィスカ或いはタルク，炭素繊維，ガラス繊維等の補強効果の大きな充填材を添加することができる。即ち、ローラに要求される磁力が比較的低く、上記磁性粉の充填量が少ない場合には、成形物の剛性が低くなりやすく、このような場合には剛性を補うためにマイカやウィスカ等の充填材を添加して成形品の補強を行うことができる。この場合、本発明に好適に用いられる充填材としてはマイカ或いはウィスカが好ましく、ウィスカとしては、炭化ケイ素，窒化ケイ素等からなる非酸化物系ウィスカ、ＺｎＯ，ＭｇＯ，ＴｉＯ2，ＳｎＯ2，Ａｌ2Ｏ3等からなる金属酸化物系ウィスカ、チタン酸カリウム，ホウ酸アルミニウム，塩基性硫酸マグネシウム等からなる複酸化物系ウィスカなどが挙げられるが、これらの中ではプラスチックとの複合化が容易な点から複酸化物系ウィスカが特に好適に使用される。
【００２０】
これら充填材を用いる際の配合割合は、特に制限されるものではないが、通常はボンド磁石組成物全体の２〜３２重量％、特に５〜２０重量％程度とされる。なお、このボンド磁石組成物には、本発明の目的を逸脱しない限り、上記充填材以外の添加剤を添加しても差し支えない。
【００２１】
ここで、本発明の製造方法に従って、上記ボンド磁石組成物を上記金型を用いて射出成形する場合、特に制限されるものではないが、通常の方法に従って上述の各成分を混合し、溶融混練し、ボンド磁石組成物を一旦ペレット状に成形して、ペレット状の成形材料を得、これを上記金型を用いた射出成形に供することによりマグネットローラを成形することが好ましい。この場合、溶融混練には二軸混練押出機、ＫＣＫ混練押出機等を用いて通常の方法、条件で溶融混練することができる。
【００２２】
また、射出成形を行う際の条件、即ちシリンダー温度，金型温度，射出圧力等の成形条件は、目的とするマグネットローラの大きさや成形材料であるボンド磁石組成物の物性などに応じて通常の条件とすることができる。
【００２３】
なお、本発明の製造方法により得られたマグネットローラは、ローラ端部の磁力上昇のない、均一な磁力を有するものであり、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などの現像ローラを構成するマグネットローラとして好適に使用されるものであるが、同様の電子写真装置や静電記録装置などのクリーニングローラやその他の用途に使用することもできる。なお、上記クリーニングローラは、感光ドラム等の潜像保持体に残留するトナーをクリーニングブレードで掻き落とした後、磁力によりこれを回収するものであり、回収に好適な場所にマグネットローラを配置し、磁力によってトナーをマグネットローラに吸着させ、所定の位置でブレードによりこのトナーをマグネットローラから剥し、所定の回収部にトナーを回収するものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマグネットローラの製造方法によれば、成形時の磁場集中による端部の磁力上昇を可及的に防止して、長さ方向に沿って均一な磁力を有するマグネットローラを確実に得ることができるものである。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例，比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【００２６】
［実施例］
下記組成のボンド磁石組成物を、図１と同様の構成を有する金型を用いて、キャビティーの周囲に外部磁場を印加しながら下記条件で射出成形し、下記寸法のマグネットローラを得た。この場合、第１金型１を構成する非磁性金属材料及び第２金型２を構成する非磁性金属材料２１としてアルミニウムを用い、また第２金型２を構成する磁性金属材料２２としてはＳＫＤを用いた。
【００２７】
マグネットローラの寸法
マグネット本体部：長さ２２０ｍｍ，外径１３．５ｍｍ
一端側のシャフト：長さ５５ｍｍ，径５．５ｍｍ
他端側のシャフト：長さ４０ｍｍ，径５．５ｍｍ
ボンド磁石組成物
バインダー：ナイロン−６                          １０重量部
磁性粉：Ｓｒフェライト                            ９０重量部
射出成形条件
シリンダー温度：３１５℃
金型温度：１１０℃
射出圧力：７００［ｋｇ／ｃｍ2］
【００２８】
［比較例］
金型として、第１金型１及び第２金型２の全体が非磁性金属材料（アルミニウム）で形成された、図２と同様の金型を用いて、実施例１と同様にして射出成形を行い、マグネットローラを得た。
【００２９】
上記実施例及び比較例で得られた各マグネットローラにつき、表面磁力を測定して長さ方向（軸方向）に沿った磁力の変化を調べた。端部付近の磁力変化を図４に示した。図４に示されているように、従来の金型を用いて成形を行った比較例のマグネットローラは、ローラ端部に磁場の集中による磁力の上昇が見られるのに対して、本発明の製造方法により得られた実施例１のマグネットローラは、磁場の集中による端部磁力の上昇がなく、ローラ端部までほぼ均一な磁力を有していることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマグネットローラの製造方法を説明する概略断面図である。
【図２】従来の製造方法を説明する概略断面図である。
【図３】第２金型全体を磁性金属材料で形成した場合を説明する概略断面図である。
【図４】実施例，比較例で得られたマグネットローラの端部付近の磁力変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  第１金型
２  第２金型
２１  非磁性金属材料
２２  磁性金属材料
３  磁場発生器
ｂ  マグネット本体部
ｓ  シャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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