磁性樹脂成形体の製造方法
【課題】磁性樹脂成形体の磁力を強くすることができる磁性樹脂成形体の製造方法を得る。
【解決手段】マグネットピース１０の製造方法として、金型２２のキャビティ３０内に作用する配向磁場Ｍが周期的に変動している状態で、少なくとも異方性磁石粉を含み加熱溶融した樹脂バインダー１２をキャビティ３０内に射出する。そして、射出された樹脂バインダー１２を冷却する。ここで、金型２２内に射出される樹脂バインダー１２に対して、周期的に変動する配向磁場Ｍが作用することにより、配向磁場Ｍの影響で射出速度が低下（充填抵抗が増加）するのを抑えると共に、樹脂バインダー１２に作用する配向磁場Ｍの強さが低下するのを抑えられる。これにより、成形されたマグネットピース１０の磁力が、一定の配向磁場Ｍを作用させたものに比べて強くなる。
【解決手段】マグネットピース１０の製造方法として、金型２２のキャビティ３０内に作用する配向磁場Ｍが周期的に変動している状態で、少なくとも異方性磁石粉を含み加熱溶融した樹脂バインダー１２をキャビティ３０内に射出する。そして、射出された樹脂バインダー１２を冷却する。ここで、金型２２内に射出される樹脂バインダー１２に対して、周期的に変動する配向磁場Ｍが作用することにより、配向磁場Ｍの影響で射出速度が低下（充填抵抗が増加）するのを抑えると共に、樹脂バインダー１２に作用する配向磁場Ｍの強さが低下するのを抑えられる。これにより、成形されたマグネットピース１０の磁力が、一定の配向磁場Ｍを作用させたものに比べて強くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性樹脂成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のマグネットロールの製造方法は、強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物をキャビティ内に射出成形する製造方法において、金型の一部である反ゲート側端部ストッパーの一部に磁性材料を埋設しておくことで、マグネットロールの長手方向の磁力レベルを合わせている。
【０００３】
特許文献２のマグネットロールの製造方法は、強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む
溶融状態の混合物をキャビティ内に射出成形する製造方法において、マグネットロールの反ゲート側の端部形成部に磁性体を配置した成形用金型を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９８５８３号
【特許文献２】特開２００９−１２２４８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、磁性樹脂成形体の磁力を強くすることができる磁性樹脂成形体の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る磁性樹脂成形体の製造方法は、金型のキャビティ内に作用する磁場が周期的に変動している状態で、前記キャビティ内に少なくとも異方性磁石粉を含み加熱溶融した磁性樹脂材料を射出する射出工程と、前記磁性樹脂材料を冷却する冷却工程と、を行う。
【０００７】
本発明の請求項２に係る磁性樹脂成形体の製造方法は、前記磁場の変動の上限の大きさを０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下とする。
【０００８】
本発明の請求項３に係る磁性樹脂成形体の製造方法は、前記キャビティは、長尺な円柱状に形成され、前記射出工程及び前記冷却工程では、前記キャビティ内の周方向の複数位置で、前記キャビティの長手方向に沿って磁場を作用させると共に、該複数位置で作用させる磁場の少なくとも１つを周期的に変動させる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明は、金型のキャビティ内に作用する磁場の大きさが一定の製造方法に比べて、磁性樹脂成形体の磁力を強くすることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、金型のキャビティ内に作用する磁場の大きさが０．８７テスラより小さく、又は２．１６テスラより大きい製造方法に比べて、磁性樹脂成形体の磁力を強くすることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、キャビティ内の周方向の複数位置で作用させる磁場の大きさが一定の製造方法に比べて、磁性樹脂成形体の磁力を強くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るマグネットピースの斜視図である。
【図２】（Ａ）第１実施形態に係る射出成形装置の断面図である。（Ｂ）図２（Ａ）の射出成形装置の金型をＡ−Ａ´で切ったときの断面図である。
【図３】第２実施形態に係るマグネットロールの斜視図である。
【図４】第２実施形態に係る金型をマグネットロールの軸方向に見たときの金型の断面図である。
【図５】第１、第２実施形態に係る金型に作用させる配向磁場を周期的に変化させる状態を示す模式図である。
【図６】第１実施形態に係るマグネットピースの磁力について、Ｌ１８実験を行った結果得られた要因効果図である。
【図７】（Ａ）第１実施形態に係る金型に作用させる配向磁場の大きさを変化させたときのマグネットピースの磁力の変化を示すグラフである。（Ｂ）第１実施形態に係るコイルに流す電流を変化させたときのコイルの温度変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る磁性樹脂成形体の製造方法の一例について説明する。
【００１４】
（磁性樹脂成形体）
図１には、第１実施形態の磁性樹脂成形体の一例としてのマグネットピース１０が示されている。マグネットピース１０は、短手方向の断面形状が扇形の部材であり、後述する磁場中での射出成形により製造される部材である。また、マグネットピース１０は、設定された磁極となるように着磁されており、金属製の円柱状のシャフト（図示省略）の外周に放射状に複数個の異なる磁極のマグネットピース１０が接着されることで、複数の磁極を有するマグネットロールを形成するものである。なお、このマグネットロールは、一例として、電子写真方式による画像形成における現像ロールに用いられるものであり、トナーが付着したキャリアを磁力で引き付けて磁気ブラシを形成し、感光体の外周面に形成された潜像をトナーで顕在化させる。
【００１５】
マグネットピース１０を構成する磁性樹脂材料の一例として、磁気異方性を有する磁石材料粉（異方性磁石粉）及び添加剤を含んだ樹脂バインダー１２（以下、磁石材料粉及び添加剤を含んだ樹脂バインダー１２を単に「樹脂バインダー１２」と記載する。）がある。樹脂バインダー１２を構成する樹脂の一例としては、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）などが用いられる。また、樹脂バインダー１２を構成する磁石材料粉の一例としては、フェライト粉やＮｄなどの希土類金属粉と、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの鉄族金属粉との混合物が挙げられる。
【００１６】
（射出成形装置）
図２（Ａ）には、マグネットピース１０の射出成形に用いる射出成形装置２０が示されている。射出成形装置２０は、金型２２と、金型２２に磁場（以後、「配向磁場Ｍ」と記載する。）を作用させるコイル２４と、コイル２４に通電を行う通電装置４０とを含んで構成されている。通電装置４０は、後述するように、コイル２４への通電量が可変となっており、経過時間に合わせて通電量を変えることで、金型２２に作用する配向磁場Ｍの大きさを周期的（一定周期）に変更可能となっている。
【００１７】
金型２２は、磁性材料で形成された下型２６と、配向ヨーク２８を有する上型３２とからなり、分割面３４で分割される分割型である。上型３２は、中央に配置された配向ヨーク２８と、配向ヨーク２８の左右両側に配置された非磁性材料からなる上型本体２９Ａ、２９Ｂとが一体化されている。また、金型２２は、下型２６と上型３２が合わさって、断面が扇形のキャビティ３０が形成されている。
【００１８】
キャビティ３０は、マグネットピース１０（図１参照）を成形するためのものであり、図２（Ｂ）に示すように、長手方向の一端に形成されたゲート口３６とゲート及びランナー（図示省略）とを介して、前述した磁石材料粉を有する流動状態の（加熱溶融した）樹脂バインダー１２が射出（注入）されるようになっている。なお、金型２２には、キャビティ３０を囲むようにして冷却水路（図示省略）が設けられている。
【００１９】
図５は、時間ｔに対する配向磁場Ｍの変化を示したグラフである。図５の波形Ｗは、縦軸を印加電流としているので、正確には印加電流の波形である。しかし、配向磁場Ｍの大きさは、通電装置４０（図２（Ａ）参照）におけるコイル２４への印加電流に比例する。このため、通電装置４０に波形Ｗとなる印加電流を予め設定しておくことで、波形Ｗとなる配向磁場Ｍをキャビティ内に印加することが出来る。なお、図５に示す符号Ｃ、Ｆ、Ｇ、Ｈの範囲は、後述するＬ１８実験の制御因子である異方化時間Ｃ（時間ｔ１から時間ｔｎまで）、電流立ち上がり時間Ｆ（時間ｔ１から時間ｔ３まで）、異方化電流減衰率Ｇ、電流谷部時間Ｈ（時間ｔ３から時間ｔ４まで）に相当する。
【００２０】
図５に示すように、波形Ｗは、強さを上げる前の配向磁場Ｍの大きさをＭ０、強さをピークまで上げたときの配向磁場Ｍの大きさをＭ１として、時間ｔ１から時間ｔ２まででＭ０からＭ１に増加、時間ｔ２から時間ｔ３までＭ１で保持、時間ｔ３においてＭ１からＭ０へ減少、時間ｔ３から時間ｔ４までＭ０で保持というサイクルを１周期として、これを繰り返す（時間ｔ４から時間ｔ１）複数周期の波形となっている。
【００２１】
なお、本実施形態では、一例として、時間ｔ１から時間ｔ２までの時間Δｔを０．５秒（ｓｅｃ）で一定値としている。また、Ｍ０＝０テスラ（Ｔ）としている。テスラは、配向磁場Ｍの大きさ（磁束密度の大きさ）を表す単位である。ここで、配向磁場Ｍの大きさ（強さ）はキャビティ３０内で不均一であるため、配向磁場Ｍの測定については、配向ヨーク２８の下端中央の点Ｐ（図２（Ａ）参照）で行う。
【００２２】
（マグネットピースの製造方法）
次に、マグネットピース１０の製造方法について説明する。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示す射出成形装置２０において、通電装置４０を作動させ、コイル２４及び配向ヨーク２８により配向磁場Ｍを発生させる。そして、金型２２のキャビティ３０内に作用する配向磁場Ｍが周期的に変動（図５参照）している状態で、加熱溶融した樹脂バインダー１２をゲート口３６からキャビティ３０内に射出する。続いて、ゲート口３６からキャビティ３０内に射出された樹脂バインダー１２によりキャビティ３０内が満たされた後、設定した圧力、時間で保圧（圧力保持）を行う（射出工程）。
【００２３】
配向磁場Ｍの大きさがＭ１となっているときは、溶融状態の樹脂バインダー１２に配向磁場Ｍが作用して配向率が上昇し、マグネットピース１０の磁力が増加する。しかし、配向磁場Ｍは、樹脂バインダー１２の充填方向に対して直角方向に作用しているため、配向磁場Ｍが大きいほど配向磁場Ｍによる充填抵抗が増加し、樹脂バインダー１２の射出速度が低下する。このため、一定で且つ大きな配向磁場Ｍを作用させた場合は、充填中の樹脂バインダー１２の熱が金型２２に奪われて樹脂バインダー１２が固化し易くなるので、結果的に配向率が下がり、マグネットピース１０の磁力が低下することになる。
【００２４】
ここで、本実施形態のマグネットピース１０の製造方法では、キャビティ３０内に射出される樹脂バインダー１２に対して周期的に（一定周期で）変動する配向磁場Ｍが作用している。このため、キャビティ３０内に作用する配向磁場Ｍの大きさがＭ１（図５参照）よりも低くなっているときは、樹脂バインダー１２の射出（充填）が配向磁場Ｍの影響を受けにくくなり、射出速度が増加（充填抵抗が低下）する。そして、射出速度が増加することで、充填中に樹脂バインダー１２が固化しにくくなり、結果的に配向率が上昇して、マグネットピース１０の磁力が増加する。
【００２５】
続いて、金型２２の冷却水路（図示省略）に水を流して、キャビティ３０内の樹脂バインダー１２を冷却する（冷却工程）。そして、成形品の形状が変形しない程度に樹脂バインダー１２を冷却した後、配向磁場ＭをＯＦＦにして、上型３２と下型２６とを分割し、マグネットピース１０（図１参照）を取り出す。尚、冷却工程においても、金型２２のキャビティ３０内に作用する配向磁場Ｍは、周期的に変動（図５参照）している。つまり、図５に示した配向磁場Ｍの周期的変動は、前記した射出工程の開始から前記した冷却工程の終了まで継続されている。また、水は、射出工程においても金型２２の冷却水路を流れていても良い。つまり、水は、金型２２の冷却水路を常に流れていても良い。
【００２６】
（マグネットロールの製造方法）
その後、前記したマグネットピースの製造方法により製造した少なくとも１つのマグネットピース１０と、必要に応じて公知の方法により製造した１または複数のマグネットピースと、を接着剤を用いてシャフトに貼り付けることにより、マグネットロールを製造することができる。
【００２７】
ここで、公知の方法により製造したマグネットピースとは、例えば、特許文献１、２に記載された方法により製造されたマグネットピースをいう。別言すると、キャビティに作用する配向磁場の大きさが一定の金型を用いて製造したマグネットピースである。
【００２８】
後述するように、前記した本発明に係るマグネットピースの製造方法により製造したマグネットピースは、公知の方法により製造したマグネットピースよりも磁力を強く（高く）することができるので、高価な希土類磁石を用いることなく、安価にマグネットロールを製造することができる。
【００２９】
（Ｌ１８実験の結果）
次に、マグネットピース１０の磁力を強くするための最も望ましい製造条件を確認するために行ったＬ１８実験の結果について説明する。尚、樹脂バインダーは、戸田工業製ＴＰ−Ｓ９８Ｊ、フェライト系異方性磁石粉、およびエチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）を用いた。
【００３０】
表１に示すように、制御因子として、キャビティ３０（図２（Ａ）参照）内へ射出される樹脂バインダー１２の初速Ａ、樹脂温度Ｂ、異方化時間Ｃ、保圧Ｄ、異方化電流Ｅ、電流立ち上がり時間Ｆ、異方化電流減衰率Ｇ、電流谷部時間Ｈの８つの因子を設定している。なお、外側割り付けは無い。
【表１】
【００３１】
初速Ａは、射出成形装置２０（図２（Ａ）参照）における射出の最高設定速度に対して設定する樹脂バインダー１２の初速度の比率である。また、初速Ａは、０から１００％までで設定可能であるが、ここでは５％、１０％の２水準で設定している。尚、キャビティ充填中の樹脂バインダー１２の射出速度は、射出の最高設定速度の５０％である。
【００３２】
樹脂温度Ｂは、キャビティ３０（図２（Ａ）参照）内に射出する前の溶融状態の樹脂バインダー１２の温度である。また、樹脂温度Ｂは、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）を２３０℃から２７０℃までで成形しているため、ここでは２５０℃、２６０℃、２７０℃の３水準で設定している。
【００３３】
異方化時間Ｃは、図５に示す波形Ｗのグラフにおける配向磁場Ｍの印加時間の合計であり、ここでは２５ｓｅｃ、３５ｓｅｃ、４５ｓｅｃの３水準で設定している。
【００３４】
保圧Ｄは、キャビティ３０内に樹脂バインダー１２が充満した後に作用させる圧力であり、射出成形装置２０で設定可能となる最高圧力に対して設定する圧力の比率で表している。ここでは、保圧Ｄとして、３０％、３５％、４０％の３水準で設定している。
【００３５】
異方化電流Ｅは、射出成形装置２０のコイル２４に印加する電流値であり、図５に示す波形のＷの配向磁場Ｍが上限Ｍ１となる電流値である。ここでは、異方化電流Ｅとして、４０Ａ（アンペア）、５０Ａ、６０Ａの３水準で設定している。
【００３６】
電流立ち上がり時間Ｆは、図５に示すように、射出成形装置２０のコイル２４に電流を流し始めた時間ｔ１から、配向磁場Ｍの大きさがＭ１からＭ０へ減少する時間ｔ４までの時間である。ここでは、電流立ち上がり時間Ｆとして、０．８ｓｅｃ、０．６ｓｅｃ、０．９ｓｅｃの３水準で設定している。
【００３７】
異方化電流減衰率Ｇは、図５に示す配向磁場Ｍの大きさがＭ１から減少する減少分の比率を、印加電流の減少分の比率に置き換えたものである。即ち、減衰率１００％は、配向磁場Ｍの大きさがＭ１からＭ０（＝０）まで減衰することを意味しており、減衰率５０％は、配向磁場Ｍの大きさがＭ１からＭ１の半分（Ｍ０＝（Ｍ１）／２）まで減衰することを意味している。なお、減衰率０％とは、直流電流（Ｍ１が一定となる定電流）で電流を印加することを意味している。ここでは、異方化電流減衰率Ｇとして、１００％、５０％、０％の３水準で設定している。
【００３８】
電流谷部時間Ｈは、図５に示すように、配向磁場ＭがＭ１からＭ０へ減少する時間ｔ３から次の配向磁場Ｍの増加開始時間ｔ４までの経過時間である。ここでは、電流谷部時間Ｈとして、１ｓｅｃ、３ｓｅｃ、５ｓｅｃの３水準で設定している。
【００３９】
ここで、上記の制御因子ＡからＨまでを割り付けたＬ１８実験の直交表を表２に示す。
【表２】
【００４０】
なお、本実験では、図１に示すマグネットピース１０について、Ｓ１極用の金型２２を用いて射出成形を行う。各条件毎のマグネットピースの測定用サンプルは、条件変更後、成形１０ショット目のものとした。また、マグネットピース１０の単品状態における異方化磁力の測定では、マグネットピース１０の長手方向の全長Ｌ＝３３７ｍｍにおいて、（１）ゲート側（ゲート口３６から長手方向に１５ｍｍの位置）、（２）センター（ゲート口３６から長手方向に１６８ｍｍの位置）、（３）反ゲート側（ゲート口３６から長手方向に３２２ｍｍの位置）の３箇所で測定を行う。異方化磁力の測定は、径φ８ｍｍのシャフトに、マグネットピース１０（シャフト貼り付け面から外周面の肉厚９．８ｍｍ）を接着剤を用いて貼り付け、シャフトの中心から１５ｍｍ離れた点にガウスメータに接続されたプローブを置いて行った。ガウスメータは株式会社エーデーエスの型式ＨＧＭ８３００ＳＷ、プローブは株式会社エーデーエスの型式ＦＸ−９５Ｂを用いた。また、ガウスメータから出力されたアナログ信号をＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換してパーソナルコンピュータに取り込み、データの分析を行った。
【００４１】
ここで、Ｌ１８実験により得られたマグネットピース１０の磁力（単位ｍＴ（ミリテスラ））を表３に示すと共に、図６に要因効果図を示す。図６は、センター（ゲート口３６から長手方向に１６８ｍｍの位置）で測定して得られた磁力の平均値１２２．８ｍＴを一点鎖線Ｖで表示している。なお、分散分析表については、表示及び説明を省略する。
【表３】
【００４２】
本実験では、異方化電流Ｅが１％有意であり、異方化電流減衰率Ｇが５％有意の結果となった。図６を見ると、磁力を増加させるためには、異方化電流を低く設定し、異方化電流減衰率を高く設定することが効果的であることが分かる。これらの結果をふまえて、本実験の範囲における最も望ましい水準を、初速Ａ＝１０％、樹脂温度Ｂ＝２７０℃、異方化時間Ｃ＝２５ｓｅｃ、保圧Ｄ＝３５％、異方化電流Ｅ＝４０Ａ、電流立ち上がり時間Ｆ＝０．９ｓｅｃ、異方化電流減衰率Ｇ＝１００％、電流谷部時間Ｈ＝０．５ｓｅｃとした。
【００４３】
ここで、この最も望ましい水準で再現実験を行ったところ、工程平均、個々の磁力の値の存在範囲が１２５．５５±１．７７００ｍＴに対して、実験結果が１２５．２３ｍＴとなり、最も望ましい条件が正しいことが確認された。
【００４４】
次に、最も望ましい条件のうち、異方化電流Ｅを１０Ａから６０Ａまで変化させて配向磁場Ｍの大きさを変化させたときのマグネットピース１０の磁力を測定した。各条件毎のマグネットピースの測定用サンプルは、条件変更後、成形１００ショット目のものとした。その結果、表４及び図７（Ａ）に示すように、マグネットピース１０の高磁力化に対して配向磁場Ｍの望ましい範囲が存在し、配向磁場Ｍは、０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下が望ましいことが確認された。
【表４】
【００４５】
なお、配向磁場Ｍの望ましい範囲の下限値については、配向磁場Ｍが０．４３テスラのときと０．８７テスラのときとでマグネットピース１０の磁力に顕著な差が見られることを根拠として設定している。また、配向磁場Ｍの望ましい範囲の上限値については、配向磁場Ｍが２．１６テスラのときのマグネットピース１０の磁力に対して、配向磁場Ｍが２．６０テスラのときの磁力が低下していることを根拠として設定している。
【００４６】
配向磁場Ｍが２．６０テスラのときのマグネットピース１０の磁力が２．１６テスラのときに比べて低下している要因としては、図７（Ｂ）に示すように、異方化電流（配向電流）を増加させることでコイル２４（図２（Ａ）参照）が発熱するためと考えられる。ここで、異方化電流を増加させても、図７（Ａ）に示すように、マグネットピース１０の磁力が１２５．４ｍＴから１２５．２ｍＴに減少し始めていることから、配向磁場Ｍのより望ましい範囲として、０．８７テスラ以上１．３０テスラ以下が挙げられる。
【００４７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る磁性樹脂成形体の製造方法の一例について説明する。なお、前述した第１実施形態のマグネットピース１０及び射出成形装置２０と基本的に同一の材料、部材については、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００４８】
（磁性樹脂成形体）
図３には、第２実施形態の磁性樹脂成形体の一例としてのマグネットロール５０が示されている。マグネットロール５０は、軸部材の一例としての金属性の円柱状のシャフト５２の外周面に、前述の磁石材料粉及び添加剤を含んだ樹脂バインダー１２が射出成形により形成された構成となっている。
【００４９】
（射出成形装置）
図４には、マグネットロール５０の射出成形に用いる射出成形装置６０が示されている。射出成形装置６０は、金型６２と、金型６２内に設けられ樹脂バインダー１２に配向磁場Ｍを作用させる複数（ここでは４箇所）のコイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄと、コイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄに通電を行う通電装置７０とを含んで構成されている。通電装置７０は、コイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄへの通電量及び通電パターン（波形）が各々可変となっており、経過時間に合わせて通電量を変えることで、金型６２に作用する配向磁場Ｍの大きさを周期的に変更可能となっている。なお、本実施形態では、コイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄのそれぞれについて、図５に示す波形Ｗの通電パターンが設定されている。また、配向磁場Ｍは、０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下の範囲で設定している。
【００５０】
金型６２は、磁性材料で形成された上型６６、下型６８が分割面６７で分割される分割型である。そして、金型６２は、上型６６と下型６８が合わさることで、マグネットロール５０（図３参照）の大きさ及び形状に合わせた長尺で円筒状のキャビティ６３が形成されている。なお、長尺とは、円筒の断面の径方向の長さよりも軸方向の長さの方が長いことを意味している。また、キャビティ６３の内側では、シャフト５２の両端部が支持部材（図示省略）で支持されており、シャフト５２の外周面とキャビティ６３の内壁面との間に空間が形成されている。
【００５１】
上型６６には、配向ヨーク７２Ａ、７２Ｂが設けられている。配向ヨーク７２Ａは、金型６２をシャフト５２の軸方向に見て、シャフト５２を中心として、分割面６７から左４５°方向を長手方向として、コイル６４Ａの内側に配置されている。また、配向ヨーク７２Ｂは、分割面６７から右４５°方向を長手方向として、コイル６４Ｂの内側に配置されている。
【００５２】
同様に、下型６８には、配向ヨーク７２Ｃ、７２Ｄが設けられている。配向ヨーク７２Ｃは、金型６２をシャフト５２の軸方向に見て、シャフト５２を中心として、分割面６７から右４５°方向を長手方向として、コイル６４Ｃの内側に配置されている。また、配向ヨーク７２Ｄは、分割面６７から左４５°方向を長手方向として、コイル６４Ｄの内側に配置されている。
【００５３】
キャビティ６３は、マグネットロール５０（図３参照）を成形するためのものであり、長手方向の一端にはゲート口（図示省略）が形成されている。なお、金型６２には、キャビティ６３を囲むようにして冷却水路（図示省略）が設けられている。
【００５４】
（作用）
次に、第２実施形態の作用について説明する。
【００５５】
図４に示す射出成形装置６０において、キャビティ６３内にシャフト５２を配置する。続いて、通電装置７０を作動させ、コイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄ及び配向ヨーク７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄにより発生した配向磁場Ｍを、キャビティ６３内の周方向４箇所で且つ長手方向に沿って作用させる。そして、金型６２のキャビティ６３内に作用する配向磁場Ｍが周期的に変動（図５参照）している状態で、加熱溶融した樹脂バインダー１２をゲート口（図示省略）からキャビティ６３内に射出する。続いて、ゲート口３６からキャビティ３０内に射出された樹脂バインダー１２によりキャビティ３０内が満たされた後、設定した圧力、時間で保圧（圧力保持）を行う（射出工程）。
【００５６】
配向磁場Ｍの大きさがＭ１となっているときは、溶融状態の樹脂バインダー１２に配向磁場Ｍが作用して配向率が上昇し、マグネットロール５０の４つの磁極の磁力が増加する。しかし、配向磁場Ｍは、樹脂バインダー１２の充填方向に対して直角方向に作用しているため、配向磁場Ｍが大きいほど配向磁場Ｍによる充填抵抗が増加し、樹脂バインダー１２の射出速度が低下する。このため、一定で且つ大きな配向磁場Ｍを作用させた場合は、充填中の樹脂バインダー１２の熱が金型２２に奪われて樹脂バインダー１２が固化し易くなるので、結果的に配向率が下がり、マグネットロール５０の４つの磁極の磁力が低下することになる。
【００５７】
ここで、本実施形態のマグネットロール５０の製造方法では、キャビティ６３内に射出される樹脂バインダー１２に対して周期的に（一定周期で）変動する配向磁場Ｍが作用している。このため、キャビティ６３内に作用する配向磁場Ｍの大きさがＭ１（図５参照）よりも低くなっているときは、樹脂バインダー１２の射出（充填）が配向磁場Ｍの影響を受けにくくなり、射出速度が増加（充填抵抗が低下）する。そして、射出速度が増加することで、充填中に樹脂バインダー１２が固化しにくくなり、結果的に配向率が上昇して、マグネットロール５０の４つの磁極の磁力が増加する。
【００５８】
続いて、金型６２の冷却水路（図示省略）に水を流して、キャビティ６３内の樹脂バインダー１２を冷却する（冷却工程）。そして、成形品の形状が変形しない程度に樹脂バインダー１２を冷却した後、配向磁場ＭをＯＦＦにして、上型６６と下型６８とを分割し、マグネットロール５０（図３参照）を取り出す。尚、冷却工程においても、金型６２のキャビティ６３内に作用する配向磁場Ｍは、周期的に変動（図５参照）している。つまり、図５に示した配向磁場Ｍの周期的変動は、前記した射出工程の開始から前記した冷却工程の終了まで継続させる。また、水は、射出工程においても金型２２の冷却水路を流れていても良い。つまり、水は、金型２２の冷却水路を常に流れていても良い。
【００５９】
なお、上記の実施形態は説明のために例示したものであって、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書および図面の記載から当事者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、削除および付加が可能である。
【００６０】
金型６２において、各コイル及び各配向ヨークの数は、４つに限らず、２つ、３つ、あるいは５つ以上であってもよい。また、配向ヨーク７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄの設置角度は、４５°に限らず、それぞれ異なる角度であってもよい。さらに、コイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄへの通電パターンは、要求される磁力に応じて、少なくとも１つについて通電量を周期的に変動させればよく、残りを定電流で通電してもよい。
【００６１】
また、第１実施形態では、金型の一例として、磁性材料で形成された下型２６と、非磁性材料で形成された上型３２と、から構成される金型２２を示したが、本発明が適用される金型としてはこれに限定されるものではなく、下型２６も非磁性材料で形成されていても良い。
【００６２】
本発明は、以下のように把握することもできる。
＜１＞
金型のキャビティ内に作用する磁場が周期的に変動している状態で、
前記キャビティ内に少なくとも異方性磁石粉を含み加熱溶融した磁性樹脂材料を射出する射出工程と、
前記磁性樹脂材料を冷却する冷却工程と、
を行ない成形した少なくとも１つのマグネットピースをシャフトに貼り付けるマグネットロールの製造方法。
【００６３】
＜２＞
前記磁場の変動の上限の大きさを０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下とする＜１＞に記載のマグネットピースの製造方法。
【００６４】
＜３＞
長尺な円柱状に形成されたキャビティ内に作用する磁場が周期的に変動している状態で、
前記キャビティ内に少なくとも異方性磁石粉を含み加熱溶融した磁性樹脂材料を射出する射出工程と、
前記磁性樹脂材料を冷却する冷却工程と、
を行ない、マグネットロールを成形するに際し、
前記射出工程及び前記冷却工程では、前記キャビティ内の周方向の複数位置で、前記キャビティの長手方向に沿って磁場を作用させると共に、該複数位置で作用させる磁場の少なくとも１つを周期的に変動させるマグネットロールの製造方法。
【００６５】
＜４＞
前記磁場の変動の上限の大きさを０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下とする＜３＞に記載のマグネットロールの製造方法。
【符号の説明】
【００６６】
１０ マグネットピース（磁性樹脂成形体の一例）
１２ 樹脂バインダー（磁性樹脂材料の一例）
２２ 金型
３０ キャビティ
５０ マグネットロール（磁性樹脂成形体の一例）
６２ 金型
６３ キャビティ
Ｍ 配向磁場（磁場）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性樹脂成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のマグネットロールの製造方法は、強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む溶融状態の混合物をキャビティ内に射出成形する製造方法において、金型の一部である反ゲート側端部ストッパーの一部に磁性材料を埋設しておくことで、マグネットロールの長手方向の磁力レベルを合わせている。
【０００３】
特許文献２のマグネットロールの製造方法は、強磁性体粉末と樹脂バインダーとを含む
溶融状態の混合物をキャビティ内に射出成形する製造方法において、マグネットロールの反ゲート側の端部形成部に磁性体を配置した成形用金型を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９８５８３号
【特許文献２】特開２００９−１２２４８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、磁性樹脂成形体の磁力を強くすることができる磁性樹脂成形体の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る磁性樹脂成形体の製造方法は、金型のキャビティ内に作用する磁場が周期的に変動している状態で、前記キャビティ内に少なくとも異方性磁石粉を含み加熱溶融した磁性樹脂材料を射出する射出工程と、前記磁性樹脂材料を冷却する冷却工程と、を行う。
【０００７】
本発明の請求項２に係る磁性樹脂成形体の製造方法は、前記磁場の変動の上限の大きさを０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下とする。
【０００８】
本発明の請求項３に係る磁性樹脂成形体の製造方法は、前記キャビティは、長尺な円柱状に形成され、前記射出工程及び前記冷却工程では、前記キャビティ内の周方向の複数位置で、前記キャビティの長手方向に沿って磁場を作用させると共に、該複数位置で作用させる磁場の少なくとも１つを周期的に変動させる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明は、金型のキャビティ内に作用する磁場の大きさが一定の製造方法に比べて、磁性樹脂成形体の磁力を強くすることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、金型のキャビティ内に作用する磁場の大きさが０．８７テスラより小さく、又は２．１６テスラより大きい製造方法に比べて、磁性樹脂成形体の磁力を強くすることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、キャビティ内の周方向の複数位置で作用させる磁場の大きさが一定の製造方法に比べて、磁性樹脂成形体の磁力を強くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るマグネットピースの斜視図である。
【図２】（Ａ）第１実施形態に係る射出成形装置の断面図である。（Ｂ）図２（Ａ）の射出成形装置の金型をＡ−Ａ´で切ったときの断面図である。
【図３】第２実施形態に係るマグネットロールの斜視図である。
【図４】第２実施形態に係る金型をマグネットロールの軸方向に見たときの金型の断面図である。
【図５】第１、第２実施形態に係る金型に作用させる配向磁場を周期的に変化させる状態を示す模式図である。
【図６】第１実施形態に係るマグネットピースの磁力について、Ｌ１８実験を行った結果得られた要因効果図である。
【図７】（Ａ）第１実施形態に係る金型に作用させる配向磁場の大きさを変化させたときのマグネットピースの磁力の変化を示すグラフである。（Ｂ）第１実施形態に係るコイルに流す電流を変化させたときのコイルの温度変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る磁性樹脂成形体の製造方法の一例について説明する。
【００１４】
（磁性樹脂成形体）
図１には、第１実施形態の磁性樹脂成形体の一例としてのマグネットピース１０が示されている。マグネットピース１０は、短手方向の断面形状が扇形の部材であり、後述する磁場中での射出成形により製造される部材である。また、マグネットピース１０は、設定された磁極となるように着磁されており、金属製の円柱状のシャフト（図示省略）の外周に放射状に複数個の異なる磁極のマグネットピース１０が接着されることで、複数の磁極を有するマグネットロールを形成するものである。なお、このマグネットロールは、一例として、電子写真方式による画像形成における現像ロールに用いられるものであり、トナーが付着したキャリアを磁力で引き付けて磁気ブラシを形成し、感光体の外周面に形成された潜像をトナーで顕在化させる。
【００１５】
マグネットピース１０を構成する磁性樹脂材料の一例として、磁気異方性を有する磁石材料粉（異方性磁石粉）及び添加剤を含んだ樹脂バインダー１２（以下、磁石材料粉及び添加剤を含んだ樹脂バインダー１２を単に「樹脂バインダー１２」と記載する。）がある。樹脂バインダー１２を構成する樹脂の一例としては、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）などが用いられる。また、樹脂バインダー１２を構成する磁石材料粉の一例としては、フェライト粉やＮｄなどの希土類金属粉と、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの鉄族金属粉との混合物が挙げられる。
【００１６】
（射出成形装置）
図２（Ａ）には、マグネットピース１０の射出成形に用いる射出成形装置２０が示されている。射出成形装置２０は、金型２２と、金型２２に磁場（以後、「配向磁場Ｍ」と記載する。）を作用させるコイル２４と、コイル２４に通電を行う通電装置４０とを含んで構成されている。通電装置４０は、後述するように、コイル２４への通電量が可変となっており、経過時間に合わせて通電量を変えることで、金型２２に作用する配向磁場Ｍの大きさを周期的（一定周期）に変更可能となっている。
【００１７】
金型２２は、磁性材料で形成された下型２６と、配向ヨーク２８を有する上型３２とからなり、分割面３４で分割される分割型である。上型３２は、中央に配置された配向ヨーク２８と、配向ヨーク２８の左右両側に配置された非磁性材料からなる上型本体２９Ａ、２９Ｂとが一体化されている。また、金型２２は、下型２６と上型３２が合わさって、断面が扇形のキャビティ３０が形成されている。
【００１８】
キャビティ３０は、マグネットピース１０（図１参照）を成形するためのものであり、図２（Ｂ）に示すように、長手方向の一端に形成されたゲート口３６とゲート及びランナー（図示省略）とを介して、前述した磁石材料粉を有する流動状態の（加熱溶融した）樹脂バインダー１２が射出（注入）されるようになっている。なお、金型２２には、キャビティ３０を囲むようにして冷却水路（図示省略）が設けられている。
【００１９】
図５は、時間ｔに対する配向磁場Ｍの変化を示したグラフである。図５の波形Ｗは、縦軸を印加電流としているので、正確には印加電流の波形である。しかし、配向磁場Ｍの大きさは、通電装置４０（図２（Ａ）参照）におけるコイル２４への印加電流に比例する。このため、通電装置４０に波形Ｗとなる印加電流を予め設定しておくことで、波形Ｗとなる配向磁場Ｍをキャビティ内に印加することが出来る。なお、図５に示す符号Ｃ、Ｆ、Ｇ、Ｈの範囲は、後述するＬ１８実験の制御因子である異方化時間Ｃ（時間ｔ１から時間ｔｎまで）、電流立ち上がり時間Ｆ（時間ｔ１から時間ｔ３まで）、異方化電流減衰率Ｇ、電流谷部時間Ｈ（時間ｔ３から時間ｔ４まで）に相当する。
【００２０】
図５に示すように、波形Ｗは、強さを上げる前の配向磁場Ｍの大きさをＭ０、強さをピークまで上げたときの配向磁場Ｍの大きさをＭ１として、時間ｔ１から時間ｔ２まででＭ０からＭ１に増加、時間ｔ２から時間ｔ３までＭ１で保持、時間ｔ３においてＭ１からＭ０へ減少、時間ｔ３から時間ｔ４までＭ０で保持というサイクルを１周期として、これを繰り返す（時間ｔ４から時間ｔ１）複数周期の波形となっている。
【００２１】
なお、本実施形態では、一例として、時間ｔ１から時間ｔ２までの時間Δｔを０．５秒（ｓｅｃ）で一定値としている。また、Ｍ０＝０テスラ（Ｔ）としている。テスラは、配向磁場Ｍの大きさ（磁束密度の大きさ）を表す単位である。ここで、配向磁場Ｍの大きさ（強さ）はキャビティ３０内で不均一であるため、配向磁場Ｍの測定については、配向ヨーク２８の下端中央の点Ｐ（図２（Ａ）参照）で行う。
【００２２】
（マグネットピースの製造方法）
次に、マグネットピース１０の製造方法について説明する。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示す射出成形装置２０において、通電装置４０を作動させ、コイル２４及び配向ヨーク２８により配向磁場Ｍを発生させる。そして、金型２２のキャビティ３０内に作用する配向磁場Ｍが周期的に変動（図５参照）している状態で、加熱溶融した樹脂バインダー１２をゲート口３６からキャビティ３０内に射出する。続いて、ゲート口３６からキャビティ３０内に射出された樹脂バインダー１２によりキャビティ３０内が満たされた後、設定した圧力、時間で保圧（圧力保持）を行う（射出工程）。
【００２３】
配向磁場Ｍの大きさがＭ１となっているときは、溶融状態の樹脂バインダー１２に配向磁場Ｍが作用して配向率が上昇し、マグネットピース１０の磁力が増加する。しかし、配向磁場Ｍは、樹脂バインダー１２の充填方向に対して直角方向に作用しているため、配向磁場Ｍが大きいほど配向磁場Ｍによる充填抵抗が増加し、樹脂バインダー１２の射出速度が低下する。このため、一定で且つ大きな配向磁場Ｍを作用させた場合は、充填中の樹脂バインダー１２の熱が金型２２に奪われて樹脂バインダー１２が固化し易くなるので、結果的に配向率が下がり、マグネットピース１０の磁力が低下することになる。
【００２４】
ここで、本実施形態のマグネットピース１０の製造方法では、キャビティ３０内に射出される樹脂バインダー１２に対して周期的に（一定周期で）変動する配向磁場Ｍが作用している。このため、キャビティ３０内に作用する配向磁場Ｍの大きさがＭ１（図５参照）よりも低くなっているときは、樹脂バインダー１２の射出（充填）が配向磁場Ｍの影響を受けにくくなり、射出速度が増加（充填抵抗が低下）する。そして、射出速度が増加することで、充填中に樹脂バインダー１２が固化しにくくなり、結果的に配向率が上昇して、マグネットピース１０の磁力が増加する。
【００２５】
続いて、金型２２の冷却水路（図示省略）に水を流して、キャビティ３０内の樹脂バインダー１２を冷却する（冷却工程）。そして、成形品の形状が変形しない程度に樹脂バインダー１２を冷却した後、配向磁場ＭをＯＦＦにして、上型３２と下型２６とを分割し、マグネットピース１０（図１参照）を取り出す。尚、冷却工程においても、金型２２のキャビティ３０内に作用する配向磁場Ｍは、周期的に変動（図５参照）している。つまり、図５に示した配向磁場Ｍの周期的変動は、前記した射出工程の開始から前記した冷却工程の終了まで継続されている。また、水は、射出工程においても金型２２の冷却水路を流れていても良い。つまり、水は、金型２２の冷却水路を常に流れていても良い。
【００２６】
（マグネットロールの製造方法）
その後、前記したマグネットピースの製造方法により製造した少なくとも１つのマグネットピース１０と、必要に応じて公知の方法により製造した１または複数のマグネットピースと、を接着剤を用いてシャフトに貼り付けることにより、マグネットロールを製造することができる。
【００２７】
ここで、公知の方法により製造したマグネットピースとは、例えば、特許文献１、２に記載された方法により製造されたマグネットピースをいう。別言すると、キャビティに作用する配向磁場の大きさが一定の金型を用いて製造したマグネットピースである。
【００２８】
後述するように、前記した本発明に係るマグネットピースの製造方法により製造したマグネットピースは、公知の方法により製造したマグネットピースよりも磁力を強く（高く）することができるので、高価な希土類磁石を用いることなく、安価にマグネットロールを製造することができる。
【００２９】
（Ｌ１８実験の結果）
次に、マグネットピース１０の磁力を強くするための最も望ましい製造条件を確認するために行ったＬ１８実験の結果について説明する。尚、樹脂バインダーは、戸田工業製ＴＰ−Ｓ９８Ｊ、フェライト系異方性磁石粉、およびエチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）を用いた。
【００３０】
表１に示すように、制御因子として、キャビティ３０（図２（Ａ）参照）内へ射出される樹脂バインダー１２の初速Ａ、樹脂温度Ｂ、異方化時間Ｃ、保圧Ｄ、異方化電流Ｅ、電流立ち上がり時間Ｆ、異方化電流減衰率Ｇ、電流谷部時間Ｈの８つの因子を設定している。なお、外側割り付けは無い。
【表１】
【００３１】
初速Ａは、射出成形装置２０（図２（Ａ）参照）における射出の最高設定速度に対して設定する樹脂バインダー１２の初速度の比率である。また、初速Ａは、０から１００％までで設定可能であるが、ここでは５％、１０％の２水準で設定している。尚、キャビティ充填中の樹脂バインダー１２の射出速度は、射出の最高設定速度の５０％である。
【００３２】
樹脂温度Ｂは、キャビティ３０（図２（Ａ）参照）内に射出する前の溶融状態の樹脂バインダー１２の温度である。また、樹脂温度Ｂは、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）を２３０℃から２７０℃までで成形しているため、ここでは２５０℃、２６０℃、２７０℃の３水準で設定している。
【００３３】
異方化時間Ｃは、図５に示す波形Ｗのグラフにおける配向磁場Ｍの印加時間の合計であり、ここでは２５ｓｅｃ、３５ｓｅｃ、４５ｓｅｃの３水準で設定している。
【００３４】
保圧Ｄは、キャビティ３０内に樹脂バインダー１２が充満した後に作用させる圧力であり、射出成形装置２０で設定可能となる最高圧力に対して設定する圧力の比率で表している。ここでは、保圧Ｄとして、３０％、３５％、４０％の３水準で設定している。
【００３５】
異方化電流Ｅは、射出成形装置２０のコイル２４に印加する電流値であり、図５に示す波形のＷの配向磁場Ｍが上限Ｍ１となる電流値である。ここでは、異方化電流Ｅとして、４０Ａ（アンペア）、５０Ａ、６０Ａの３水準で設定している。
【００３６】
電流立ち上がり時間Ｆは、図５に示すように、射出成形装置２０のコイル２４に電流を流し始めた時間ｔ１から、配向磁場Ｍの大きさがＭ１からＭ０へ減少する時間ｔ４までの時間である。ここでは、電流立ち上がり時間Ｆとして、０．８ｓｅｃ、０．６ｓｅｃ、０．９ｓｅｃの３水準で設定している。
【００３７】
異方化電流減衰率Ｇは、図５に示す配向磁場Ｍの大きさがＭ１から減少する減少分の比率を、印加電流の減少分の比率に置き換えたものである。即ち、減衰率１００％は、配向磁場Ｍの大きさがＭ１からＭ０（＝０）まで減衰することを意味しており、減衰率５０％は、配向磁場Ｍの大きさがＭ１からＭ１の半分（Ｍ０＝（Ｍ１）／２）まで減衰することを意味している。なお、減衰率０％とは、直流電流（Ｍ１が一定となる定電流）で電流を印加することを意味している。ここでは、異方化電流減衰率Ｇとして、１００％、５０％、０％の３水準で設定している。
【００３８】
電流谷部時間Ｈは、図５に示すように、配向磁場ＭがＭ１からＭ０へ減少する時間ｔ３から次の配向磁場Ｍの増加開始時間ｔ４までの経過時間である。ここでは、電流谷部時間Ｈとして、１ｓｅｃ、３ｓｅｃ、５ｓｅｃの３水準で設定している。
【００３９】
ここで、上記の制御因子ＡからＨまでを割り付けたＬ１８実験の直交表を表２に示す。
【表２】
【００４０】
なお、本実験では、図１に示すマグネットピース１０について、Ｓ１極用の金型２２を用いて射出成形を行う。各条件毎のマグネットピースの測定用サンプルは、条件変更後、成形１０ショット目のものとした。また、マグネットピース１０の単品状態における異方化磁力の測定では、マグネットピース１０の長手方向の全長Ｌ＝３３７ｍｍにおいて、（１）ゲート側（ゲート口３６から長手方向に１５ｍｍの位置）、（２）センター（ゲート口３６から長手方向に１６８ｍｍの位置）、（３）反ゲート側（ゲート口３６から長手方向に３２２ｍｍの位置）の３箇所で測定を行う。異方化磁力の測定は、径φ８ｍｍのシャフトに、マグネットピース１０（シャフト貼り付け面から外周面の肉厚９．８ｍｍ）を接着剤を用いて貼り付け、シャフトの中心から１５ｍｍ離れた点にガウスメータに接続されたプローブを置いて行った。ガウスメータは株式会社エーデーエスの型式ＨＧＭ８３００ＳＷ、プローブは株式会社エーデーエスの型式ＦＸ−９５Ｂを用いた。また、ガウスメータから出力されたアナログ信号をＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換してパーソナルコンピュータに取り込み、データの分析を行った。
【００４１】
ここで、Ｌ１８実験により得られたマグネットピース１０の磁力（単位ｍＴ（ミリテスラ））を表３に示すと共に、図６に要因効果図を示す。図６は、センター（ゲート口３６から長手方向に１６８ｍｍの位置）で測定して得られた磁力の平均値１２２．８ｍＴを一点鎖線Ｖで表示している。なお、分散分析表については、表示及び説明を省略する。
【表３】
【００４２】
本実験では、異方化電流Ｅが１％有意であり、異方化電流減衰率Ｇが５％有意の結果となった。図６を見ると、磁力を増加させるためには、異方化電流を低く設定し、異方化電流減衰率を高く設定することが効果的であることが分かる。これらの結果をふまえて、本実験の範囲における最も望ましい水準を、初速Ａ＝１０％、樹脂温度Ｂ＝２７０℃、異方化時間Ｃ＝２５ｓｅｃ、保圧Ｄ＝３５％、異方化電流Ｅ＝４０Ａ、電流立ち上がり時間Ｆ＝０．９ｓｅｃ、異方化電流減衰率Ｇ＝１００％、電流谷部時間Ｈ＝０．５ｓｅｃとした。
【００４３】
ここで、この最も望ましい水準で再現実験を行ったところ、工程平均、個々の磁力の値の存在範囲が１２５．５５±１．７７００ｍＴに対して、実験結果が１２５．２３ｍＴとなり、最も望ましい条件が正しいことが確認された。
【００４４】
次に、最も望ましい条件のうち、異方化電流Ｅを１０Ａから６０Ａまで変化させて配向磁場Ｍの大きさを変化させたときのマグネットピース１０の磁力を測定した。各条件毎のマグネットピースの測定用サンプルは、条件変更後、成形１００ショット目のものとした。その結果、表４及び図７（Ａ）に示すように、マグネットピース１０の高磁力化に対して配向磁場Ｍの望ましい範囲が存在し、配向磁場Ｍは、０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下が望ましいことが確認された。
【表４】
【００４５】
なお、配向磁場Ｍの望ましい範囲の下限値については、配向磁場Ｍが０．４３テスラのときと０．８７テスラのときとでマグネットピース１０の磁力に顕著な差が見られることを根拠として設定している。また、配向磁場Ｍの望ましい範囲の上限値については、配向磁場Ｍが２．１６テスラのときのマグネットピース１０の磁力に対して、配向磁場Ｍが２．６０テスラのときの磁力が低下していることを根拠として設定している。
【００４６】
配向磁場Ｍが２．６０テスラのときのマグネットピース１０の磁力が２．１６テスラのときに比べて低下している要因としては、図７（Ｂ）に示すように、異方化電流（配向電流）を増加させることでコイル２４（図２（Ａ）参照）が発熱するためと考えられる。ここで、異方化電流を増加させても、図７（Ａ）に示すように、マグネットピース１０の磁力が１２５．４ｍＴから１２５．２ｍＴに減少し始めていることから、配向磁場Ｍのより望ましい範囲として、０．８７テスラ以上１．３０テスラ以下が挙げられる。
【００４７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る磁性樹脂成形体の製造方法の一例について説明する。なお、前述した第１実施形態のマグネットピース１０及び射出成形装置２０と基本的に同一の材料、部材については、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００４８】
（磁性樹脂成形体）
図３には、第２実施形態の磁性樹脂成形体の一例としてのマグネットロール５０が示されている。マグネットロール５０は、軸部材の一例としての金属性の円柱状のシャフト５２の外周面に、前述の磁石材料粉及び添加剤を含んだ樹脂バインダー１２が射出成形により形成された構成となっている。
【００４９】
（射出成形装置）
図４には、マグネットロール５０の射出成形に用いる射出成形装置６０が示されている。射出成形装置６０は、金型６２と、金型６２内に設けられ樹脂バインダー１２に配向磁場Ｍを作用させる複数（ここでは４箇所）のコイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄと、コイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄに通電を行う通電装置７０とを含んで構成されている。通電装置７０は、コイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄへの通電量及び通電パターン（波形）が各々可変となっており、経過時間に合わせて通電量を変えることで、金型６２に作用する配向磁場Ｍの大きさを周期的に変更可能となっている。なお、本実施形態では、コイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄのそれぞれについて、図５に示す波形Ｗの通電パターンが設定されている。また、配向磁場Ｍは、０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下の範囲で設定している。
【００５０】
金型６２は、磁性材料で形成された上型６６、下型６８が分割面６７で分割される分割型である。そして、金型６２は、上型６６と下型６８が合わさることで、マグネットロール５０（図３参照）の大きさ及び形状に合わせた長尺で円筒状のキャビティ６３が形成されている。なお、長尺とは、円筒の断面の径方向の長さよりも軸方向の長さの方が長いことを意味している。また、キャビティ６３の内側では、シャフト５２の両端部が支持部材（図示省略）で支持されており、シャフト５２の外周面とキャビティ６３の内壁面との間に空間が形成されている。
【００５１】
上型６６には、配向ヨーク７２Ａ、７２Ｂが設けられている。配向ヨーク７２Ａは、金型６２をシャフト５２の軸方向に見て、シャフト５２を中心として、分割面６７から左４５°方向を長手方向として、コイル６４Ａの内側に配置されている。また、配向ヨーク７２Ｂは、分割面６７から右４５°方向を長手方向として、コイル６４Ｂの内側に配置されている。
【００５２】
同様に、下型６８には、配向ヨーク７２Ｃ、７２Ｄが設けられている。配向ヨーク７２Ｃは、金型６２をシャフト５２の軸方向に見て、シャフト５２を中心として、分割面６７から右４５°方向を長手方向として、コイル６４Ｃの内側に配置されている。また、配向ヨーク７２Ｄは、分割面６７から左４５°方向を長手方向として、コイル６４Ｄの内側に配置されている。
【００５３】
キャビティ６３は、マグネットロール５０（図３参照）を成形するためのものであり、長手方向の一端にはゲート口（図示省略）が形成されている。なお、金型６２には、キャビティ６３を囲むようにして冷却水路（図示省略）が設けられている。
【００５４】
（作用）
次に、第２実施形態の作用について説明する。
【００５５】
図４に示す射出成形装置６０において、キャビティ６３内にシャフト５２を配置する。続いて、通電装置７０を作動させ、コイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄ及び配向ヨーク７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄにより発生した配向磁場Ｍを、キャビティ６３内の周方向４箇所で且つ長手方向に沿って作用させる。そして、金型６２のキャビティ６３内に作用する配向磁場Ｍが周期的に変動（図５参照）している状態で、加熱溶融した樹脂バインダー１２をゲート口（図示省略）からキャビティ６３内に射出する。続いて、ゲート口３６からキャビティ３０内に射出された樹脂バインダー１２によりキャビティ３０内が満たされた後、設定した圧力、時間で保圧（圧力保持）を行う（射出工程）。
【００５６】
配向磁場Ｍの大きさがＭ１となっているときは、溶融状態の樹脂バインダー１２に配向磁場Ｍが作用して配向率が上昇し、マグネットロール５０の４つの磁極の磁力が増加する。しかし、配向磁場Ｍは、樹脂バインダー１２の充填方向に対して直角方向に作用しているため、配向磁場Ｍが大きいほど配向磁場Ｍによる充填抵抗が増加し、樹脂バインダー１２の射出速度が低下する。このため、一定で且つ大きな配向磁場Ｍを作用させた場合は、充填中の樹脂バインダー１２の熱が金型２２に奪われて樹脂バインダー１２が固化し易くなるので、結果的に配向率が下がり、マグネットロール５０の４つの磁極の磁力が低下することになる。
【００５７】
ここで、本実施形態のマグネットロール５０の製造方法では、キャビティ６３内に射出される樹脂バインダー１２に対して周期的に（一定周期で）変動する配向磁場Ｍが作用している。このため、キャビティ６３内に作用する配向磁場Ｍの大きさがＭ１（図５参照）よりも低くなっているときは、樹脂バインダー１２の射出（充填）が配向磁場Ｍの影響を受けにくくなり、射出速度が増加（充填抵抗が低下）する。そして、射出速度が増加することで、充填中に樹脂バインダー１２が固化しにくくなり、結果的に配向率が上昇して、マグネットロール５０の４つの磁極の磁力が増加する。
【００５８】
続いて、金型６２の冷却水路（図示省略）に水を流して、キャビティ６３内の樹脂バインダー１２を冷却する（冷却工程）。そして、成形品の形状が変形しない程度に樹脂バインダー１２を冷却した後、配向磁場ＭをＯＦＦにして、上型６６と下型６８とを分割し、マグネットロール５０（図３参照）を取り出す。尚、冷却工程においても、金型６２のキャビティ６３内に作用する配向磁場Ｍは、周期的に変動（図５参照）している。つまり、図５に示した配向磁場Ｍの周期的変動は、前記した射出工程の開始から前記した冷却工程の終了まで継続させる。また、水は、射出工程においても金型２２の冷却水路を流れていても良い。つまり、水は、金型２２の冷却水路を常に流れていても良い。
【００５９】
なお、上記の実施形態は説明のために例示したものであって、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書および図面の記載から当事者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、削除および付加が可能である。
【００６０】
金型６２において、各コイル及び各配向ヨークの数は、４つに限らず、２つ、３つ、あるいは５つ以上であってもよい。また、配向ヨーク７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄの設置角度は、４５°に限らず、それぞれ異なる角度であってもよい。さらに、コイル６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄへの通電パターンは、要求される磁力に応じて、少なくとも１つについて通電量を周期的に変動させればよく、残りを定電流で通電してもよい。
【００６１】
また、第１実施形態では、金型の一例として、磁性材料で形成された下型２６と、非磁性材料で形成された上型３２と、から構成される金型２２を示したが、本発明が適用される金型としてはこれに限定されるものではなく、下型２６も非磁性材料で形成されていても良い。
【００６２】
本発明は、以下のように把握することもできる。
＜１＞
金型のキャビティ内に作用する磁場が周期的に変動している状態で、
前記キャビティ内に少なくとも異方性磁石粉を含み加熱溶融した磁性樹脂材料を射出する射出工程と、
前記磁性樹脂材料を冷却する冷却工程と、
を行ない成形した少なくとも１つのマグネットピースをシャフトに貼り付けるマグネットロールの製造方法。
【００６３】
＜２＞
前記磁場の変動の上限の大きさを０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下とする＜１＞に記載のマグネットピースの製造方法。
【００６４】
＜３＞
長尺な円柱状に形成されたキャビティ内に作用する磁場が周期的に変動している状態で、
前記キャビティ内に少なくとも異方性磁石粉を含み加熱溶融した磁性樹脂材料を射出する射出工程と、
前記磁性樹脂材料を冷却する冷却工程と、
を行ない、マグネットロールを成形するに際し、
前記射出工程及び前記冷却工程では、前記キャビティ内の周方向の複数位置で、前記キャビティの長手方向に沿って磁場を作用させると共に、該複数位置で作用させる磁場の少なくとも１つを周期的に変動させるマグネットロールの製造方法。
【００６５】
＜４＞
前記磁場の変動の上限の大きさを０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下とする＜３＞に記載のマグネットロールの製造方法。
【符号の説明】
【００６６】
１０ マグネットピース（磁性樹脂成形体の一例）
１２ 樹脂バインダー（磁性樹脂材料の一例）
２２ 金型
３０ キャビティ
５０ マグネットロール（磁性樹脂成形体の一例）
６２ 金型
６３ キャビティ
Ｍ 配向磁場（磁場）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティ内に作用する磁場が周期的に変動している状態で、
前記キャビティ内に少なくとも異方性磁石粉を含み加熱溶融した磁性樹脂材料を射出する射出工程と、
前記磁性樹脂材料を冷却する冷却工程と、
を行う磁性樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
前記磁場の変動の上限の大きさを０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下とする請求項１に記載の磁性樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】
前記キャビティは、長尺な円柱状に形成され、
前記射出工程及び前記冷却工程では、前記キャビティ内の周方向の複数位置で、前記キャビティの長手方向に沿って磁場を作用させると共に、該複数位置で作用させる磁場の少なくとも１つを周期的に変動させる請求項１又は請求項２に記載の磁性樹脂成形体の製造方法。
【請求項１】
金型のキャビティ内に作用する磁場が周期的に変動している状態で、
前記キャビティ内に少なくとも異方性磁石粉を含み加熱溶融した磁性樹脂材料を射出する射出工程と、
前記磁性樹脂材料を冷却する冷却工程と、
を行う磁性樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
前記磁場の変動の上限の大きさを０．８７テスラ以上２．１６テスラ以下とする請求項１に記載の磁性樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】
前記キャビティは、長尺な円柱状に形成され、
前記射出工程及び前記冷却工程では、前記キャビティ内の周方向の複数位置で、前記キャビティの長手方向に沿って磁場を作用させると共に、該複数位置で作用させる磁場の少なくとも１つを周期的に変動させる請求項１又は請求項２に記載の磁性樹脂成形体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８１６７４（Ｐ２０１２−８１６７４Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３０８６５（Ｐ２０１０−２３０８６５）
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【特許番号】特許第４７０６８０３号（Ｐ４７０６８０３）
【特許公報発行日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【特許番号】特許第４７０６８０３号（Ｐ４７０６８０３）
【特許公報発行日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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