JPH06210650A - マグネットローラの射出成形法および射出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、生産効率が高く、かつ表面磁束密
度が低下しないマグネットローラの射出成形法およびそ
の射出成形装置を提供することを目的とする。 【構成】 成形するマグネットローラの外形に合致する
内形の成形キャビティを有し、磁極対および永久磁石を
該キャビティ周囲位置に埋設した非磁性材製駒を射出成
形用金型内に装着し、磁性粉含有の樹脂磁石材溶融体を
前記キャビティ内に射出成形するとともに配向用磁力線
を印加し、該配向用磁力線の印加を継続させつつローラ
の固化前に駒を取り出してローラを冷却固化させた後、
固化したマグネットローラを取り出すことを特徴とする
マグネットローラの射出成形法およびその射出成形装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やレーザービー
ムプリンタ等の複写装置の磁気ブラシ現象ローラとして
使用される、樹脂磁石材料で形成されたマグネットロー
ラの射出成形法および射出成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のマグネットローラは、配
向用の磁極対を有する射出成形用金型内に樹脂磁石材料
の溶融体が直接射出されて成形されると共に、樹脂磁石
材料中に含有される磁性粉を配向させることにより製造
されてきた。

【０００３】上記従来技術では、成形品であるマグネッ
トローラは冷却により変形の起きない状態になるまで固
化させてから射出成形用金型より取り出されるので、冷
却に長時間を要し、このため成形サイクルが長くなり、
生産効率が低いという問題点がある。

【０００４】そこで、上記問題点を解決するために、成
形すべきマグネットローラの外形状と合致する内形状の
成形キャビティを有する非磁性材料製の筒体を配向用磁
極対を有する射出成形用金型内キャビティに挿入し、前
記筒体内に溶融した樹脂磁石材料を射出した後、固化す
る前に該筒体を射出成形用金型より取り出し、さらに冷
却を継続して固化させることよりなる改良法（特願平４
−１９９９７３号）が提案された。

【０００５】上記改良法によると、射出成形用金型内で
の冷却時間が短縮され、生産性は向上する。ただ、筒体
を射出成形用金型より取り出した時点で配向用磁力線の
印加が停止されることになるため、取り出しのタイミン
グが早すぎると、筒体内の溶融状態にある一部の樹脂磁
石材料中に含まれる磁性粉の配向がくずれ、マグネット
ローラの表面磁束密度が低下するという問題が生ずる。
したがって、取り出しのタイミングを大幅に早めること
ができす、生産性の向上がある程度に限定されざるを得
ないという問題点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、生産効率が高く、かつ表
面磁束密度が低下しないマグネットローラの射出成形法
およびその射出成形装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究した結果、磁極対および永久
磁石を埋込んだ駒を用いることにより、磁力線を印加し
たまま射出成形用金型外で冷却する方法を見出し、本発
明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明の射出成形法は、成形す
べきマグネットローラの外形状と合致する内形状の成形
キャビティを有し、かつ配向用磁力線の起磁極と終磁極
からなる磁極対および永久磁石を前記成形キャビティの
周囲位置に埋設した非磁性材料製の駒と、該駒の外形状
に合致する金型内キャビティを有する射出成形用金型と
を準備し、前記金型を閉じることにより前記金型内キャ
ビティに前記駒を装着する工程と、前記成形キャビティ
内に、磁性粉を含有する樹脂磁石材料の溶融体を射出し
てマグネットローラを成形すると共に、前記マグネット
ローラに磁極対を形成するために、該マグネットローラ
内の前記磁性粉に前記配向用磁力線を印加する工程と、
前記配向用磁力線の印加を継続させつつ、前記マグネッ
トローラが固化する前に、前記射出成形用金型を開き、
前記駒を取り出す工程と、前記配向用磁力線の印加を継
続させつつ前記駒を冷却することにより、前記マグネッ
トローラを固化させる工程と、前記駒より固化したマグ
ネットローラを取り出す工程と、を有することを特徴と
する。

【０００９】また、成形すべきマグネットローラの外形
状と合致する内形状の成形キャビティを有する非磁性材
料製の筒体と該筒体の外形状に合致する内形状の駒内キ
ャビティを有し、かつ配向用磁力線の起磁極と終磁極か
らなる磁極対および永久磁石を前記駒内キャビティの周
囲位置に埋設した非磁性材料製の駒と、該駒の外形状と
合致する内形状の金型内キャビティを有する射出成形用
金型を準備し、前記金型を閉じることにより前記金型内
キャビティに前記駒を装着する工程と、前記成形キャビ
ティ内に磁性粉を含有する樹脂磁石材料の溶融体を射出
してマグネットローラを成形すると共に前記マグネット
ローラに磁極対を形成するために、該マグネットローラ
内の前記磁性粉に前記配向用磁力線を印加する工程と、
前記配向用磁力線の印加を継続させつつ前記射出成形用
金型を開き、前記駒を取り出す工程と、前記配向用磁力
線の印加を継続させつつ前記駒が冷却され内部のマグネ
ットローラが固化する前に前記筒体を前記駒より取り出
す工程と、該筒体をさらに継続して冷却し、内部のマグ
ネットローラを固化させる工程と、前記筒体より固化し
たマグネットローラを取り出す工程と、を有することを
特徴とする。

【００１０】本発明のマグネットローラの射出成形装置
は、成形すべきマグネットローラの外形状と合致する内
形状の成形キャビティを有しており、かつ配向用磁力線
の起磁極と終磁極からなる磁極対および永久磁石が前記
成形キャビティの周囲位置に埋設されており、後記の射
出成形用金型の金型内キャビティに装着されたとき、そ
の成形キャビティと射出成形用金型内の樹脂通路とを連
通する孔が形成された非磁性材料製の駒と、該駒の外形
状に合致する内形状の金型内キャビティを有する射出成
形用金型と、前記駒内に前記磁性粉を含有した樹脂磁石
材料の溶融体を射出するための射出手段とから構成され
ている。

【００１１】さらに、前記駒が前記成形キャビティに替
えて、成形すべきマグネットローラの外形状と合致する
内形状の成形キャビティを有する非磁性材料製の筒体と
該筒体の外形状に合致する内形状の駒内キャビティとを
有している駒である場合に、より効果的である。

【００１２】

【作用】従来の技術では配向用磁力線が印加された金型
内に磁性粉を含有する樹脂磁石材料の溶融体を射出する
と、磁性粉は磁力線の方向に配向し、異方性プラスチッ
クマグネットが形成される。

【００１３】成形された樹脂磁石材料の一部が溶融し、
流動性を有する状態のもとで磁力線の印加を停止する
と、磁性粉の配向がすぐれ、マグネットローラの表面磁
束密度が低下することは前述した通りである。

【００１４】本発明は、磁極対および永久磁石を埋込ん
だ駒内に射出されて一部溶融状態にあるマグネットロー
ラを、磁力線を印加したまま、駒と共に射出成形用金型
より取り出し、該金型外で冷却し、完全に固化させるこ
とを可能にするものであり、表面磁束密度を低下させる
ことなしに、射出成形用金型上での冷却時間を大幅に短
縮し、生産効率を高めるという所期の目的を達成するた
めの射出成形法および射出成形装置を提供する。

【００１５】請求項２に記載の発明では、駒を分割して
筒体を取り出すタイミングを、マグネットローラの固化
が完了していない状態であって、比較的小さな力で変形
しやすいものの、ほぼその流動性が失われ、従って磁力
線の印加を停止しても表面磁束密度の低下が実質的に無
視できる時間に設定する場合に、その有効性が発現す
る。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。

【００１７】図１は本発明において使用する磁極対を埋
設した駒の横断面図であり、図２は射出成形用金型の断
面図である。図１に示す駒は図２に示す射出成形用金型
の固定型１５および可動型１６により形成された金型内
キャビティ１３内に挿入して使用される。

【００１８】固定型１５は固定側取付け板１４に、可動
型１６はスペーサーブロック１７を介してエジェクター
プレート１９と共に可動側取付け板１８にそれぞれ取付
けられている。金型内キャビティ１３内に挿入された駒
１２はエジェクターピン３４により突き出され、射出成
形用金型外に取出すことができるように構成されてい
る。

【００１９】前記駒１２内には、配向用磁力線の起磁極
と終磁極からなる磁極対の磁性体８、磁性体１０および
磁性体１１、磁性体９がそれぞれ埋設されている。各磁
極対の間には成形キャビティ２３側より非磁性体６およ
び７、永久磁石１および２が順次埋設されている。２つ
の永久磁石１，２の極性は互に反対になっており、それ
らの磁極はそれぞれ２つの磁性体８，１０および２つの
磁性体１１，９に対向している。２つの永久磁石１，２
としてはサマリウムコバルト磁石やネオジ鉄磁石などの
希土類磁石、バリウムまたはストロンチウムフェライト
などの硬質フェライト磁石およびアルニコ磁石などが使
用できる。また非磁性体４，５，６，７としてはオース
テナイト系ステンレス鋼やベリリウム銅などの非磁性金
属およびアルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタンおよびサイアロンなどのセ
ラミックスが使用される。磁性体としてはＳＫＤダイス
鋼などの磁性金属が使用される。

【００２０】図３は本発明のマグネットローラの正面図
である。３Ｒはローラ部、３Ｘ，３Ｙは軸である。

【００２１】図４は本発明のマグネットローラの表面磁
束密度の分布を示すグラフである。３０は磁極Ｎ₁ 、３
１は磁極Ｓ₁ 、３２は磁極Ｎ₂ および３３は磁極Ｓ₂ で
ある。

【００２２】図５は図１に示す駒および固定フランジの
縦断面図である。２０は樹脂磁石材料を射出する孔（駒
内樹脂通路）、２１，２２は固定フランジである。

【００２３】駒１２および固定フランジ２１，２２は嵌
合により固定されており（以下、該固定体全体も単に駒
と呼ぶことにする）、これらにより形成された成形キャ
ビティ２３は図３のマグネットローラ３におけるローラ
部３Ｒと軸３Ｘ，３Ｙの外形状と合致する。固定フラン
ジ２１には孔２０が形成されており、図示しないランナ
と成形キャビティ２３は前記孔２０によって連通し、射
出成形機からランナおよび孔２０を順次介して樹脂磁石
材料を成形キャビティ２３内に注入できるように構成さ
れている。

【００２４】駒１２は成形終了後、マグネットローラを
取出しやすくするため、図１に示すように軸に平行に２
分割可能としてもよく、この場合には、駒１２と固定フ
ランジ２１，２２は一体化しておくこともできる。ま
た、必要に応じて、２分割せずに、マグネットローラを
軸方向に引き抜くことにより取出すよう構成することも
できる。

【００２５】本発明の射出成形装置を用いて成形するマ
グネットローラは図３に示すように、ローラ部３Ｒ、軸
３Ｘ，３Ｙからなる一体成形品である。なお、単にマグ
ネットローラ３とした場合には上記ローラ部３Ｒおよび
軸３Ｘ，３Ｙを包有するものとする。

【００２６】図４はローラ部３Ｒの表面磁束密度の分布
を示すグラフである。図示左側の周面位置に、磁力線の
起磁極として磁極Ｎ₁ ３０と終磁極としての磁極Ｓ₁ ３
１からなる磁極対が設けられており、また、図示右側の
周面位置にも、磁極Ｎ₂ ３２と磁極Ｓ₂ ３３からなる磁
極対が設けられている。表面磁束密度の最大値は９８０
Ｇ（ガウス）である。

【００２７】次に、本発明のマグネットローラの射出成
形法について説明する。

【００２８】図１，２および５に示した射出成形用金型
および駒を用いて、以下の手順およびタイミングで成形
する。まず、所定の温度に加熱した射出成形用金型に、
予め加熱しておいた駒１２を金型内キャビティ１３に装
着した後、金型を型締する。磁性粉とバインダーからな
る予め溶融した樹脂磁石材料を、図示しない射出成形機
のノズルよりランナおよび孔２０を順次介して駒内の成
形キャビティ２３内に射出注入して樹脂磁石材料で充満
させ、マグネットローラ３を成形する。この際、マグネ
ットローラ３中の磁性粉は、各磁性体８，９，１０，１
１の配向用磁力線によって配向され、２つの磁極対が形
成される。

【００２９】本発明においては、樹脂磁石材料としてバ
リウムまたはストロンチウムのうち少なくとも一種を含
むフェライトからなる磁性粉７０〜９５重量％と、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリアセタールおよび変性ポリ
フェニレンエーテルなどの高流動性熱可塑性樹脂からな
るバインダー５〜３０重量％、可塑剤０〜１０重量％、
滑剤０〜３重量％および必要に応じてその他の添加剤を
混合したものが用いられる。

【００３０】次に、バインダーとしてポリアミドを用い
た場合の成形法について具体的に述べる。

【００３１】主要な成形条件としては、射出成形用金型
温度が１１０℃、射出温度が３００℃、射出圧力が９０
０ｋｇｆ／ｃｍ² などが挙げられる。

【００３２】射出注入後、約１０秒間の保圧工程を行
い、前記射出注入したマグネットローラ３が完全に冷却
固化される以前で、かつ射出注入開始から１２秒経過
後、すなわち保圧完了直後に射出成形用金型を開き、エ
ジェクタープレート１９およびエジェクターピン３４に
よって駒１２を突出し、上記金型外に取出す。（図２参
照） 射出成形用金型の金型内キャビティ１３内には、ただち
に予熱された別の駒１２を装着し、再び上記の工程を繰
り返して射出成形する。

【００３３】一方、上記の方法により保圧完了直後に射
出成形用金型から取出された駒１２および固定フランジ
２１，２２はさらに冷却し、マグネットローラ３が完全
に、または大きな力を加えない限り変形が起きない程度
にまで固化してから、固定フランジ２１，２２を駒１２
より分離する。マグネットローラは駒１２を分割して取
出すか、または分割しないで軸方向に引き抜くことによ
り取出す。通常、射出注入開始からマグネットローラの
取出しまでの所要時間は１〜６分であり、主として冷却
方法により変動する。冷却方法としては水冷または空冷
のいずれであってもよい。

【００３４】最後に、成形品のゲート部（孔２０に対
応）を切除し、該切除部位およびバリに研削加工を施す
と、図３に示すような形状の外径２０ｍｍ、長さＳ２０
０ｍｍのマグネットローラの成形品が得られる。

【００３５】上述の射出成形法で得られるマグネットロ
ーラは、そのまま使用するか、あるいは公知の手段によ
り脱磁した後、再着磁して使用する。 ［他の実施例］本発明で用いられる駒１２の形状および
構成としては、上述したもの以外に、図６，７および８
に示すものなども好適である。

【００３６】図６は比較的薄肉の筒体２５Ａを用いたも
のであって、筒体は非磁性材料製であり、その内形状は
ローラ部３Ｒの外形状と合致する。駒の内部には筒体２
５Ａの外形状と合致する駒内キャビティ２４Ａが形成さ
れている。駒は成形終了後または冷却中に分割して筒体
２５Ａを取出すことができるように構成されている。

【００３７】図７は比較的厚肉の筒体２５Ｂを用いたも
のである。配向用磁力の低下を防止するために、筒体の
外周部位に磁性棒２６Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂおよび２９Ｂ
をそれぞれ埋設したものである。この場合、筒体の肉厚
を厚くする目的は筒体の強度を高めることにある。なお
磁性棒の断面形状は図示したような円形だけでなく、角
形その他の断面形状も可能である。

【００３８】図８は駒の外形が円筒形の例を示したもの
であって、磁性棒を埋設した厚肉の筒体２５Ｃを用いて
いる。円筒形の駒であって、筒体を用いないもの、また
は磁性棒を埋設しない比較的薄肉の筒体を用いたものな
ども好適である（不図示）。

【００３９】上記図６，７および８に示した駒もそれぞ
れ筒体の両端部に固定フランジを嵌合固定した状態で射
出成形用金型の金型内キャビティに挿入して成形の用に
供される。成形品は引き抜いて筒体より取出される。

【００４０】次に、図６，７および８に示すような筒体
を用いる場合の射出成形法について説明する。筒体を用
いる場合には、筒体を用いない前述の射出成形手順およ
びタイミングが若干変更される。すなわち、この場合、
冷却工程においてマグネットローラ３が完全に固化する
前で、かつ実質的に流動性を失った時点であって通常射
出注入開始から３０秒〜３分後に駒を分割して筒体を取
出し、該筒体をさらに冷却して、内部のマグネットロー
ラ３が完全に固化してから筒体より取出す。それ以外の
工程は筒体を用いない場合と同様である。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおり構成され
ているので、以下の記載するような効果を奏する。

【００４２】請求項１に記載のマグネットローラの射出
成形法は、成形用金型上での冷却時間を大幅に短縮する
ことができる方法を提供するもので、表面磁束密度を低
下させることなしに生産性の向上をはかることができ
る。

【００４３】請求項２に記載のマグネットローラの射出
成形法は、請求項１の効果の他、バリの発生を防止する
ことができ、駒の冷却および予熱に要するエネルギー消
費量を低下させ、さらに、筒体内での完全冷却が可能で
あるため、取出した後の曲りや反りの少ない高精度の成
形が可能になる。また、駒の摩耗が少なくなるため、補
修コストを削減することができる。

【００４４】請求項３および４により、上記各射出成形
法の実施を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する磁極対を埋設した駒の要部横
断面図である。

【図２】射出成形用金型の断面図である。

【図３】マグネットローラの正面図である。

【図４】マグネットローラの表面磁束密度の分布を示す
グラフである。

【図５】図１の駒および固定フランジの縦断面図であ
る。

【図６】図１の変形例を示す横断面図である。

【図７】図１の他の変形例を示す横断面図である。

【図８】図１の第３の変形例を示す横断面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 永久
磁石 ３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ マグネットローラ ３Ｒ ローラ部 ３Ｘ，３Ｙ マグネットローラの軸 ４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，６，６
Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 非磁性体 ８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，１０，
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１
Ｃ 磁性体 １２，１２Ｘ 駒 １３ 金型内キャビティ １４ 固定側取付け板 １５ 固定型 １６ 可動型 １７ スペーサーブロック １８ 可動側取付け板 １９ エジェクタープレート ２０ 孔（ゲート部） ２１，２２ 固定フランジ ２３ 成形キャビティ ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ 駒内キャビティ ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ 筒体 ２６Ｂ，２７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ 磁性棒 ３０ 磁極Ｎ₁ ３１ 磁極Ｓ₁ ３２ 磁極Ｎ₂ ３３ 磁極Ｓ₂ ３４ エジェクターピン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形すべきマグネットローラの外形状と
   合致する内形状の成形キャビティを有し、かつ配向用磁
   力線の起磁極と終磁極からなる磁極対および永久磁石を
   前記成形キャビティの周囲位置に埋設した非磁性材料製
   の駒と、該駒の外形状に合致する金型内キャビティを有
   する射出成形用金型とを準備し、 前記金型を閉じることにより前記金型内キャビティに前
   記駒を装着する工程と、 前記成形キャビティ内に、磁性粉を含有する樹脂磁石材
   料の溶融体を射出してマグネットローラを成形すると共
   に、前記マグネットローラに磁極対を形成するために、
   該マグネットローラ内の前記磁性粉に前記配向用磁力線
   を印加する工程と、 前記配向用磁力線の印加を継続させつつ、前記マグネッ
   トローラが固化する前に、前記射出成形用金型を開き、
   前記駒を取り出す工程と、 前記配向用磁力線の印加を継続させつつ、前記駒を冷却
   することにより、前記マグネットローラを固化させる工
   程と、 前記駒より固化したマグネットローラを取り出す工程
   と、を有することを特徴とするマグネットローラの射出
   成形法。
2. 【請求項２】 成形すべきマグネットローラの外形状と
   合致する内形状の成形キャビティを有する非磁性材料製
   の筒体と該筒体の外形状に合致する内形状の駒内キャビ
   ティとを有し、かつ配向用磁力線の起磁極と終磁極から
   なる磁極対および永久磁石を前記駒内キャビティの周囲
   位置に埋設した非磁性材料製の駒と、該駒の外形状と合
   致する内形状の金型内キャビティを有する射出成形用金
   型を準備し、 前記金型を閉じることにより前記金型内キャビティに前
   記駒を装着する工程と、 前記成形キャビティ内に磁性粉を含有する樹脂磁石材料
   の溶融体を射出してマグネットローラを成形すると共に
   前記マグネットローラに磁極対を形成するために、該マ
   グネットローラ内の前記磁性粉に前記配向用磁力線を印
   加する工程と、 前記配向用磁力線の印加を継続させつつ前記射出成形用
   金型を開き、前記駒を取り出す工程と、 前記配向用磁力線の印加を継続させつつ前記駒が冷却さ
   れ内部のマグネットローラが固化する前に前記筒体を前
   記駒より取り出す工程と、 該筒体をさらに継続して冷却し内部のマグネットローラ
   を固化させる工程と、 前記筒体より固化したマグネットローラを取り出す工程
   と、を有することを特徴とするマグネットローラの射出
   成形法。
3. 【請求項３】 成形すべきマグネットローラの外形状と
   合致する内形状の成形キャビティを有しており、かつ配
   向用磁力線の起磁極と終磁極からなる磁極対および永久
   磁石が前記成形キャビティの周囲位置に埋設されてお
   り、後記の射出成形用金型の金型内キャビティに装着さ
   れたとき、その成形キャビティと射出成形用金型内の樹
   脂通路とを連通する孔が形成された非磁性材料製の駒
   と、 該駒の外形状に合致する内形状の金型内キャビティを有
   する射出成形用金型と、 前記駒内に前記磁性粉を含有した樹脂磁石材料の溶融体
   を射出するための射出手段とから構成されたマグネット
   ローラの射出成形装置。
4. 【請求項４】 前記駒が、前記成形キャビティに替え、
   成形すべきマグネットローラの外形状と合致する内形状
   の成形キャビティを有する非磁性材料製の筒体と該筒体
   の外形状に合致する内形状の駒内キャビティとを有して
   いる駒であることからなる請求項３に記載のマグネット
   ローラの射出成形装置。