JP2005305868A - 筒状部材の成形方法および成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】成形品の寸法精度が高く、しかも、底壁に大きな穴を生じさせることのない、成形金型および成形品の設計の自由度の高い筒状部材が成形方法を提供する。
【解決手段】金型凹部３と、そこへ挿入されて位置決めされる入子２との間に区画されるキャビティ内１３内へ樹脂材料を充填して底壁付きの筒状部材を成形するに当り、金型凹部３の内側へ突出する複数の突起傾斜面７のそれぞれに、入子２の先端部分を接触させて、その入子２を、金型凹部３の底面４から離隔した位置で、金型凹部３の半径方向および軸線方向に位置決めする。
【選択図】図４

Description

この発明は、画像形成装置に、各種用途のローラとして用いることができる、樹脂材料製の底壁付き筒状部材の成形方法およびその方法の実施に用いる成形金型に関するものである。

画像形成装置の威光ドラム、転写ベルトの駆動および従動ローラ、現像ローラ等として使用される、寸法精度（円筒振れ、同軸度、偏肉度等）の高い底壁付きの筒状部材、多くは円筒部材を射出成形その他をもって成形するに当っては、金型凹部の中央に入子を正確かつ確実に位置決め支持した状態で、それらの両者によって区画されるキャビティ内へ樹脂材料を充填することが必要になる。

そこで従来は、底壁付きの円筒部材を成形するために、たとえば、特開平７−２９０５１９３号公報に開示されているように、金型凹部へ挿入した入子の先端を、その先端面に設けた穴部への、凹部底面から突出させた支持部材の嵌め込みによって支持するとともに、成形の進行に伴ってその支持部材を後退させて、樹脂材料をキャビィの全体にわたって充満させること、特開２００１−４７４７５号公報に開示されているように、金型凹部内の入子の周面を、金型凹部の周面から突出させた複数本の支持部材で支持することで、入子の位置決め支持を行うとともに、樹脂の充填完了までの間にそれらの支持部材を後退変位させて、キャビティを樹脂材料で充満させることおよび、金型凹部に挿入した入子の先端面のテーパ穴に、凹部底面から突出させたテーパ突起を嵌合させて入子を支持するとともに、その嵌合部の周りに材料を充填すること等が行われている。
特開平７−２９０５１９号公報 特開２００１−４７４７５号公報

しかるに、前者の公開公報に開示された技術では、入子の、金型凹部に対する位置決め支持が、図７（ａ）に示すように、入子Ｃの穴部周壁と、支持部材Ｓ１の周面との接触下にて行われることになるため、それらの両者間に必然的に生じるクリアランスが位置決め精度の低下を余儀なくするという問題があり、また、後者の公開公報に開示された技術では、図７（ｂ）に示すように、複数本の支持部材Ｓ２のそれぞれの、凹部周面からの突出長さをともに正確に揃えることが難しく、これが、入子の位置決め精度の低下の原因になるという問題があり、しかも、これらの開示技術のいずれにあっても、成形の途中で支持部材Ｓ１、Ｓ２を後退変位させて、入子を支持から開放するため、成形精度の低下ないしは不安定化が不可避となるという問題もあった。

これに対し、テーパ穴へのテーパ突起の嵌め込みよって入子Ｃを図８（ａ）に示すように位置決め支持する場合には、樹脂成形の開始から終了に至るまで、入子Ｃを金型凹部Ｒに対し、半径方向および軸線方向のそれぞれの方向に十分正確に位置決めするととも強固に支持することができる。

ところがこの場合には、テーパ突起Ｐの径を、入子の径より大きく出ないため、入子が細径になると十分な保持力を得ることが出来ない。また、樹脂成形品としての筒状部材の底壁に、図８（ｂ）に断面図で示すように、テーパ突起Ｐの形状および寸法に対応する大きさの穴Ｈが形成されることになり、この穴Ｈの存在が、筒状部材に対する設計の自由度を小さくし、また、成形金型のゲート位置等に対する制約を大きくするという問題があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、それの目的とするところは、樹脂成形の開始からそれの終了に至るまで、入子を金型凹部内に所期した通りに正確に、かつ十分強固に位置決め支持して、寸法精度等の高い筒状部材の成形を可能とし、しかも、筒状成形体の底壁への大きな穴の発生を防止して、成形金型および樹脂成形品の設計の自由度を大きく高めた、筒状部材の成形方法および、それに用いる成形金型を提供するにある。

この発明に係る筒状部材の成形方法は、金型凹部と、そこへ挿入されて位置決めされる入子との間に区画されるキャビィ内へ樹脂部材を充填して底壁付きの筒状部材を成形するに当って、金型凹部の周方向に間隔をおいて、好ましくは等しい間隔をおいてその凹部の内側へ突出する複数の突起傾斜面のそれぞれに、入子の先端の角部もしくは先端部分を接触させて、その入子を、金型凹部の底面から離隔した位置で、金型凹部の半径方向および軸線方向に位置決めするにある。

なおこの場合、突起傾斜面のそれぞれに、入子の先端部分の傾斜面またはテーパ面を面もしくは線接触させることが好ましい。

また、この発明に係る一の成形金型は、金型凹部と、そこへ挿入されて位置決めされる入子との間にキャビティを区画するものであって、金型凹部の底面近傍で、その凹部周面の複数個所、好ましくは相互に等しい間隔をおく複数個所に、金型凹部の内側へ突出するとともに、凹部の開口側に向く傾斜面を有する突起を設ける一方、入子の先端部分に、それの先端面の、凹部底面からの離隔位置で、それぞれの突部の傾斜面に面接触するそれぞれの傾斜面窪みを設けたものである。

この場合、相互に面接触するそれぞれの傾斜面は、文字通りの平坦傾斜面とする他、金型凹部の軸線方向断面内および半径方向断面内の少なくとも一方で曲線状をなす曲面とすることができる。

他の成形金型は、とくに、入子の先端部分に、それの先端面の、凹部底面からの離隔位置で、それぞれの突部の傾斜面に接触するテーパ面を設けたものである。

ここで、相互に接触する傾斜面およびテーパ面は、それら本来の形態とする他、その傾斜面を、テーパ面に面接触する曲面とすることおよび／または、それらの両面が、金型凹部の軸線方向断面内で曲線状をなして相互に線もしくは面接触する曲面とすることもできる。

そして、これらのいずれの成形金型にあっても、凹部の内側へ突出する突起は、周方向に等間隔をおいた三個所以上に設けることが好ましい。

この発明に係る方法によれば、凹部周面に予め形成した位置固定の複数の突起傾斜面のそれぞれに、金型凹部へ挿入した円柱状の入子の先端もしくは先端部分を、点接触、線接触または面接触をもって接触させることにより、それらの突起傾斜面のセンタリング作用をもって、入子を、金型凹部の半径方向および軸線方向の各方向に高い精度で位置決めするとともに十分強固に支持することができる。

従って、この状態を維持したままで、キャビティ内へ樹脂材料を充填して筒状部材を成形する場合には、その筒状部材の肉厚を均一するとともに、内外周面の同心度を高め、また円筒度をも有利に向上させて、寸法精度の高い筒状部材を製造することができる。

なお、このようにして製造した筒状部材では、突起傾斜面と入子との接触部分に、それら両者の接触個所および接触面積に応じた孔が発生することになるも、それらの孔は筒状部材の筒部分と底壁との境界域に生じることになるので、それらの孔が筒状成形体および成形金型の設計の自由度の抑制原因となることはない。

また、この孔の点に着目するならば、突起傾斜面と入子とを点接触させることが、孔の開口面積を小さくする上で好ましい。

この一方で、突起傾斜面による入子支持機能を高めて、安定にして強固な支持を実現するためには、突起傾斜面のそれぞれに、入子の先端部分の傾斜面またはテーパ面を面もしくは線接触させて、両者の接触量を増やすことが好ましい。

この発明に係る一の金型によれば、金型凹部内へ入子を挿入することで、それの傾斜面窪みの傾斜面を、金型突部の傾斜面に、その突部の、所期した通りのセンタリング位置決め作用に基いて面接触させることができ、これにより、入子を、金型凹部内に十分正確に位置決めするとともに、強固に支持することができる。
従って、この状態を、樹脂成形の開始から完了に至るまで維持することで、寸法精度にすぐれた筒状部材を製造することができる。

そしてこれらのことは、相互に面接触する傾斜面を、文字通りの平坦面とする他、曲面形状とすることによっても実現することができ、この場合にあって、とくに、金型凹部の軸線方向断面内で曲線状をなす曲面としたときは、筒状部材の底壁の厚みをより高精度に特定できる利点がある。

また他の成形金型では、入子の先端部分に、それの全周にわたる先細りテーパ面を設けることで、入子それ自体の形状を簡単なものとしてなお、突部のセンタリング位置決め作用によってその、入子を、上述したと同様に、高精度に位置決めし、強固に支持することができる。

なおこの場合には、金型突部の平坦傾斜面と、それと勾配を等しく選択した入子の先細りテーパ面とは、金型凹部の中心軸線方向に線接触することになるも、金型突部の傾斜面を、凹部の円周方向で曲線状に湾曲する曲面として、それを入子テーパ面の面接触させることで、入子の支持強度をより高めることができる。

そしてまた、これらの傾斜面およびテーパ面を、金型凹部の軸線方向断面内で曲線状をなして相互に線もしくは面接触する曲面とすることで、入子先端面の、凹部底面からの距離、ひいては、筒状部材底壁の厚みをより厳密に特定することができる。

ところで、これらの成形金型のいずれにあっても、凹部の内側へ突出する突起は、周方向に等間隔をおいて設けることが、入子を常に安定に、所期した通りに位置決め支持する上で好ましく、併せて、三個所以上に設けることが、位置決め精度を高めるとともに、入子支持能力を高める上で好ましい。

図1は、この発明に係る成形金型の実施実施を示す図であり、図中１は金型本体を、２は入子をそれぞれ示す。

金型本体１の中心軸線を通る軸線方向断面を示す図１（ａ）において、３は、金型本体１の中央部分に形成されて横断面輪郭形状が円形をなす金型凹部を示し、図示のこの金型凹部３は、その全長にわたって一定の直径を有する。

ここでは、このような金型本体１の、凹部３の底面４の近傍で、その金型凹部３の周面の複数個所、たとえばその周方向に相互に等しい間隔をおく三個所に、図ではその底面４に連続して凹部３の内側へ突出するそれぞれの突起５を設け、これらのそれぞれの突起５の内表面の、少なくとも、凹部３の開口側の端部分に、凹部３の開口６に向く側へ、ともに等しい勾配で傾斜するそれぞれの傾斜面７を設ける。

ここで、各傾斜面７は、突起５の、凹部軸線方向の全長にわたって形成し得ることはもちろんであり、また、図では突起５の、凹部開口側端に設けている肩部を省いて、傾斜面７を凹部周面に滑らかに連続させることができる。

そしてまた、突起５の、図では全長にわたって一定としている周方向幅を、凹部底面４に向けて漸次広幅とすることもできる。

これらのことに加えて、傾斜面７は、文字通りの平坦面とすることの他、入子２の、その傾斜面７への所要の接触態様等との関連において、図２に突起を拡大して示すように、金型凹部３の軸線方向の断面内で曲線状をなす、図２（ａ）、（ｂ）に示すような曲面、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、金型凹部３の半径方向の断面内で曲線状をなす曲面または、それらの両曲面を組合わせてなる曲面とすることもできる。

また、金型凹部３内へ、その周面から所定の間隔をおいて同心に挿入される図示の入子２は、挿入方向の後端に、金型凹部３の開口６を密閉する閉止板８を有するとともに、挿入方向の先端部分に、それの先端面９の、凹部底面４からの所定の離隔位置で、それぞれの突部５の前記傾斜面７にたとえば面接触する傾斜面１０を設けた傾斜面窪み１１を有する。

従って、入子２のこの傾斜面１０もまた、平坦面とする他、図２に示す曲面と対応する曲面とすることもできる。
なおここでは、入子傾斜面１０を、突部傾斜面７に線接触する形態とすることも可能である。

ところで、入子２の先端は、図３（ａ）に例示するように、図１（ｂ）に示すところから傾斜面窪み１１を省いた形態とすることもでき、この場合は、金型凹部３内へ挿入した入子２の先端を、突起５の平坦は傾斜面７に点接触させることで、突起５によるそれの位置決め支持を行うことができ、また、図２（ｃ）に示すような曲面とした傾斜面７に、周方向に線接触させることで入子２の位置決め支持を行うこともできる。

そしてまた、入子２の先端部分は、たとえば図３（ｂ）に示すように、全周にわたる先細りテーパ面形状とすることもでき、この場合は、そのテーパ面１２を、突起傾斜面７の形態の適宜の選択下で、その傾斜面７に、軸線方向に線接触させ、または面接触させることができる。

なおここでは、入子先端部分は、図示のようなテーパ面１２とする他、図２（ａ）、（ｂ）、（ｄ）等に示す傾斜面７に面接触する先細り形状とすることもできる。

以上に述べたように金型本体１および入子２において、たとえば、突起傾斜面７および、傾斜面窪み１１の傾斜面１０のそれぞれを、図１に示すような、相互に面接触する平坦面形状とした場合は、入子２を金型凹部３内へ、図４に成形金型の軸線方向断面図で示すように完全に挿入することにより、突起傾斜面７のセンタリング位置決め作用に基き、その傾斜面７に、傾斜面１０をもって面接触する入子２を、金型凹部３の半径方向および軸線方向の各方向に高い精度で位置決めすることができ、併せて、その入子２を、それぞれの突起５によって、樹脂成形の開始から終了に至るまで、入子２に変形等を生じさせることなく強固に支持することができる。

従がって、金型凹部３と入子２との間に区画されるキャビティ１３内へ樹脂材料を充填して底壁付きの筒状部材を製造することにより、その筒状部材の各種の寸法精度を十分に高めることができる。

そしてまた、このようにして製造される筒状部材は、図５に斜視図で示すように、筒部分１４と底壁１５との境界部分に、両傾斜面７、１０の接触に起因する孔１６を有することになるも、底壁それ自体は、十分大きな面積および強度をもって存在することになるので、筒状部材に対する設計の自由度を高めて、たとえば、その底壁１５に、それと一体をなす小径支持軸、歯車その他を突設成形すること等が可能となる。

図６はその一例を示す要部斜視図であり、これは、金型凹部３の底部を、突起５の形成位置より深く形成するとともに小径に形成することで、底壁１５の中央部に小径軸部１７を一体に突設し、また、金型凹部３の、突起５より開口６寄りの部分に歯形部を設けることで筒部分１４の周面上に歯車１８を一体に形成したものである。

成形品としての筒状部材の構成を、図６に示すように、小径軸部および歯車を有するものとするとともに、筒部分の外形を２５ｍｍ、長さを２５０ｍｍそして肉厚を１．５ｍｍとした場合において、入子の先端部分を図４に示すように、周方向の三個所で指示して成形した実施品と、入子を金型本体に支持することなく成形した比較品とのそれぞれにつき、２５０ｍｍの長さ区間の偏肉度、同軸度、円筒振れおよび円筒度を測定したところ表１に示す通りとなった。

表１によれば、実施品は、いずれの測定値においても、比較品に比してはるかにすぐれた結果を示すことが明らかである。

成形金型の実施形態を示す図である。 突起傾斜面の変形例を示す斜視図である。 入子の変形例を示す斜視図である。 入子の挿入状態で示す、成形金型の軸線方向断面図である。 成形品としての筒状部材を示す斜視図である。 成形品としての他の筒状部材を示す要部斜視図である。 入子の、従来の位置決め支持技術を示す軸線方向断面図である。 入子の、従来の他の位置決め支持技術および成形品を示す軸線方向断面図である。

符号の説明

１ 金型本体
２ 入子
３ 金型凹部
４ 底面
５ 突起
６ 開口
７、１０ 傾斜面
８ 閉止板
９ 先端面
１１ 傾斜面窪み
１２ テーパ面
１３ キャビティ
１４ 筒部分
１５ 底壁
１６ 孔
１７ 小径軸部
１８ 歯車

Claims (8)

1. 金型凹部と、そこへ挿入されて位置決めされる入子との間に区画されるキャビティ内へ樹脂材料を充填して底壁付きの筒状部材を成形するに当り、
   金型凹部の周方向に間隔をおいて凹部の内側へ突出する複数の突起傾斜面のそれぞれに、入子の先端もしくは先端部分を接触させて、その入子を、金型凹部の底面から離隔した位置で、金型凹部の半径方向および軸線方向に位置決めする筒状部材成形方法。
2. 突起傾斜面のそれぞれに、入子の先端部分の傾斜面またはテーパ面を接触させる請求項１に記載の筒状部材成形方法。
3. 金型凹部と、そこへ挿入されて位置決めされる入子との間にキャビティを区画する成形金型であって、
   金型凹部の底面近傍で、その凹部周面の複数個所に、金型凹部の内側へ突出するとともに、凹部の開口側に向く傾斜面を有する突起を設け、入子の先端部分に、それの先端面の、凹部底面からの離隔位置で、それぞれの突部の傾斜面に面接触するそれぞれの傾斜面窪みを設けてなる成形金型。
4. それぞれの傾斜面を、金型凹部の軸線方向断面内および半径方向断面内の少なくとも一方で曲線状をなす曲面としてなる請求項３に記載の成形金型。
5. 金型凹部と、そこへ挿入されて位置決めされる入子との間にキャビティを区画する成形金型であって、
   金型凹部の底面近傍で、その凹部周面の複数個所に、金型凹部の内側へ突出するとともに、凹部の開口側に向く傾斜面を有する突起を設け、入子の先端部分に、それの先端面の、凹部底面からの離隔位置で、それぞれの突部の傾斜面に接触するテーパ面を設けてなる成形金型。
6. 前記傾斜面を、テーパ面に面接触する曲面としてなる請求項５に記載の成形金型。
7. 前記傾斜面およびテーパ面を、金型凹部の軸線方向断面内で曲線状をなして相互に線もしくは面接触する曲面としてなる請求項５もしくは６記載の成形金型。
8. 凹部の内側へ突出する突起を、周方向に等間隔をおいた三個所以上に設けてなる請求項３〜７のいずれかに記載の成形金型。

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