JP2012218370A - マグネットローラ成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】入れ子の軸心と金型本体の軸心との芯ずれを、煩雑なメンテナンスを必要とせず、シンプルな構造にて防止することができる、マグネットローラ成形用金型を提供する。
【解決手段】円筒状の中空部を有して、この中空部の長手方向の一端部に開口を有し、射出成形機に固定されて水平方向に保持される金型本体１１と、この金型本体１１の上記開口を有する一端部と接続する軸金型１３と、この金型本体の中空部の周囲に配設され、当該中空部の長さ方向に延在する磁力発生手段１４とを備えるマグネットローラ成形用金型１０である。射出成型機の可動側部材に固定された金型本体１１の他端部に対して、開口部を有する金型本体１１の一端部に生じた中心軸のずれに合わせて、軸金型１３は、中心軸が偏芯した形状を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、マグネットローラを製造するために用いられる、マグネットローラ成形用金型に関する。

複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置等で用いられる、潜像保持体上の静電潜像を可視化する現像方法のなかには、回転するスリーブ内にマグネットローラを配設した現像ローラを用いた現像方法がある。この現像ローラは、スリーブ表面に担持したトナーを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する機能により、静電潜像を可視化する。

この現像ローラに用いられるマグネットローラは、一般に、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にフェライト等の磁性粉体を混合分散した磁粉混合材料を用いて、射出成形により製造される。具体的には、磁粉混合材料を、マグネットローラ成形用金型のゲートよりキャビティ内に射出して、製品形状に成形するとともに、当該金型に埋設された複数の磁石や電磁ヨークなどの磁力発生手段からの磁場により、射出された磁粉混合材料内の磁粉を所望の磁力特性、所望の磁力パターンとなるように成形と同時に又は成形後に着磁させることにより、マグネットローラを製造する。

マグネットローラ成形用金型に関して、マグネットローラを成形するキャビティを上型と下型の分割金型より形成したものがある（特許文献１）。また、円柱状の本体部を有するマグネットローラを成形するキャビティを有する金型本体と、金型本体の長手方向端部の開口を閉塞して、その金型閉塞状態でキャビティ端面を画成する軸金型としての入れ子とを備えている構成になる金型がある（特許文献２）。更に、金型本体と入れ子とによりキャビティを構成する金型に関して、入れ子がバネにより浮動支持され、これにより当該入れ子と金型本体との位置合わせを可能にし、よって入れ子の軸心と金型本体の軸心との芯ずれを防止した金型がある（特許文献３）。

特開平１１−４５００１号公報 特開２００７−１０５９８７号公報 特開２００５−１４４９５号公報

マグネットローラ成形用金型が、マグネットローラの本体部を成形する金型本体と、マグネットローラの一端の軸部を成形する入れ子とにより構成される金型であって、この金型本体が、射出成形機にて当該金型本体のキャビティを構成する中空部の中心軸が水平方向になるように固定される場合は、この金型本体が長手方向の一端で固定されていること及び金型本体が固定された部分に対して長手方向に延びる部分が相対的に長尺であることから、金型本体の自重によるたわみが生じる。このため、金型本体の固定された端部に対して、入れ子に対向する端部は、若干下側に変位している。したがって、従来のように入れ子の中心軸を、金型本体の固定された端部の中心軸に一致するように取り付けた場合には、金型本体の入れ子と対向する端部における中心軸と、入れ子の中心軸とにずれが生じてしまい、その結果、金型が部分的に摩耗する場合があり、また、成形されたマグネットローラの寸法精度及び磁力特性を高めるのが難しかった。

この点、上記の特許文献３では、入れ子を、バネにより浮動支持することで当該入れ子と金型本体とを位置合わせ可能にし、これにより入れ子の軸心と金型本体の軸心との芯ずれを防止することが可能となる。しかし、バネにより浮動支持していることから、このバネの部分に異物が入るとバネが固着し、十分な調芯ができなくなるおそれがあり、よってメンテナンスの頻度を多くする必要があった。また、構造が複雑化するので、製造コストの増大を招く。

そこで本発明の目的は、入れ子の軸心と金型本体の軸心との芯ずれを、煩雑なメンテナンスを必要とせず、シンプルな構造にて防止することができる、マグネットローラ成形用金型を提供することにある。

本発明のマグネットローラ成形用金型は、マグネットローラの本体部を成形する円筒状の中空部を有して、この中空部の長手方向の一端部に開口を有し、他端部は射出成形機の可動側部材に固定されて水平方向に保持される金型本体と、この金型本体の上記開口を有する一端部と接続してマグネットローラの軸部を成形する、射出成形機の固定側部材に固定される軸金型と、この金型本体の中空部の周囲に配設され、当該中空部の長さ方向に延在する磁力発生手段とを備え、上記金型本体と上記軸金型とによりマグネットローラのキャビティを形成するマグネットローラ成形用金型であって、上記射出成型機の可動側部材に固定された上記金型本体の他端部に対して、開口部を有する上記金型本体の一端部に生じた中心軸のずれに合わせて、上記軸金型は、中心軸が偏芯した形状を有していることを特徴とする。

本発明のマグネットローラ成形用金型においては、軸金型は、少なくともマグネットローラの軸部を成形する部分が、それ以外の部分と分離可能な構造を有している構成とすることができ、また、少なくとも金型本体の中空部と嵌まり合う部分が、金型本体の開口に向けて中心軸が偏芯した形状になる構成とすることができ、更に、軸金型が、非磁性体よりなる構成とすることができる。

本発明によれば、金型本体の端部の中心軸の変位、ずれに合わせて、入れ子が、中心軸を偏芯させた形状を有することから、入れ子の浮動支持によらず、シンプルな構造で入れ子の軸心と金型本体の軸心との芯ずれを防止することができる。

本発明のマグネットローラ成形用金型の一実施形態の説明を説明する模式的な断面図である。 図１の入れ子の模式的な断面図である。 本発明のマグネットローラ成形用金型の別の実施形態の模式的な断面図である。 本発明のマグネットローラ成形用金型の別の実施形態の模式的な断面図である。

以下、本発明のマグネットローラ成形用金型の実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。なお、以下で説明する図面は、本発明の理解を容易にするために、各部材の寸法、形状や、たわみ量、中心軸の傾き等については、実際よりも特徴部分を強調するように描かれている。したがって、本発明の実施形態は、図面に示した形状及び寸法に限定されるものではない。

図１（ａ）に模式的な長手方向断面図で示す、本発明の一実施形態のマグネットローラ成形用金型１０は、マグネットローラの本体部を成形する円筒状の中空部を有して、この中空部の長手方向端部に開口を有する金型本体１１を備えている。この金型本体１１の上記開口を有する一端部と接続してマグネットローラの軸部を成形する軸金型１２及び軸金型としての入れ子１３がそれぞれ設けられている。また、金型本体１１の中空部の周囲には、当該中空部の長さ方向に所定の長さで延在する磁力発生手段１４が配設されている。金型本体１１の中心軸に垂直な断面図を図１（ｂ）に示すように、磁力発生手段１４は、金型本体１１の内周面に沿って、複数個が設けられている。図示した例では、磁力発生手段１４Ａ〜１４Ｄの合計４個が設けられている。磁力発生手段１４は、永久磁石の例を図示しているが、電磁石を用いることもできる。

このマグネットローラ成形用金型１０により成形されるマグネットローラＲを図１（ｃ）に示す。マグネットローラＲは、円柱状のマグネットローラ本体部Ｒ１の両端面に軸部Ｒ２が形成されている構成になる。

金型本体１１及び軸金型１２は、射出成形機の可動側の型板２１内に収容され、受け板２２に取り付けられている。この金型本体１１は、この取り付けにより、その長手方向が水平方向に延びるように保持されている。また、入れ子１３は射出成形機の固定側の取付板２３に取り付けられている。これらの金型本体１１、軸金型１２及び入れ子１３により、マグネットローラＲのキャビティを形成する。図１に示した本実施形態では、可動側と固定側とのパーティングラインは、製造するマグネットローラの本体部の端面に位置するが、図示した例に限らず、パーティングラインがマグネットローラの本体部にかかるように、入れ子がマグネットローラの本体部の一部とマグネットローラの軸部とを形成する形状であってもよい。また、入れ子１３は射出成形機におけるゲートを兼ねていて、射出成形時の原料の流路１３ｇが入れ子１３を貫通して形成されている。また、軸金型１２は、エジェクターピン１５が挿通可能となっており、このマグネットローラ成形用金型１０を用いた射出成形後に、このエジェクターピン１５を軸金型１２から金型本体１１内のキャビティに向けて軸線方向に押し込むことにより、成形されたマグネットローラを、金型本体１１の入れ子側の開口から押し出すことができる。

図１に示す本実施形態の金型を構成する入れ子１３は、マグネットローラＲの軸部Ｒ２を成形する部分の中心軸の位置が、射出成型機の可動側部材としての受け板２２に取り付けられた金型本体１１の、当該可動側部材に向かう側の長手方向端部における中空部の中心軸の位置よりも下方に位置するように中心軸を偏芯させた形状を有している。これは以下の理由による。金型本体１１は、射出成形機の受け板２２に対向する長手方向側の端部よりも、入れ子１３に向かう側の長手方向端部が、その金型本体１１が自重等によりたわむことにより下方に位置している。したがって、金型本体１１の両端部における中心軸の位置についても、受け板２２に向かう側の長手方向端部における中空部の中心軸の位置に比べて、入れ子１３に対向する側の長手方向端部における中空部の中心軸の位置が下方に位置している。そこで、本実施形態の金型における入れ子１３は、図２に金型本体１１及び入れ子１３の模式的な断面図を示すように、そのマグネットローラＲの軸部Ｒ２を成形する部分１３ａの中心軸の位置が、従来の入れ子よりも下方に位置するように偏芯させた形状を有している。これにより、上述したように、たわみにより受け板２２側の端部よりも下方に位置している、金型本体１１の端部の中心軸の高さと、入れ子１３の中心軸の高さとが一致するようにしている。換言すれば両者の中心軸が水平な一直線上に位置するようにしている。

本実施形態のマグネットローラ成形用金型は、入れ子１３の中心軸を、金型本体１１のたわみを考慮して従来の入れ子よりも下方に位置するように偏芯させたため、金型本体１１及び入れ子のはめ合い部分で部分的に摩耗を生じることがなく、よって入れ子１３及び金型本体１１を長寿命とすることができ、また、射出成形されるマグネットローラの寸法精度を高めることができる。また、入れ子１３を製造する際に、中心軸の位置を下方にずらした形状にするという、シンプルな構造を有していて浮動部分がないため、異物等による浮動部分の固着等のトラブルを来すことがなく、また、入れ子１３の製造も容易かつ安価にできる。

金型本体１１の、入れ子１３に対向する側の端部におけるたわみ量は、射出成形機や金型本体１１の材質、形状等によって所定の値になる。したがって、入れ子１３の中心軸を下方にずらす量は、このたわみ量に一致する量とすればよい。より簡便な手法としては、中心軸を下方にずらした量が異なる複数の入れ子を準備しておき、予備的な射出成形によりマグネットローラの射出成形を行う。金型本体１１の図２に示した端部の中心軸と、入れ子の１３の中心軸とが一致しない場合には、成形されたマグネットローラは、磁力の、中心軸と平行な方向における直線性が悪化しているので、磁力の直線の傾きと入れ子の１３の中心軸のずれ量との関係式に基づいて、その複数の入れ子のうち、中心軸を下方にずらした量が最適な入れ子を選択し、その選択された入れ子を用いて射出成形を行う。

本発明の別の実施形態を、図３を用いて説明する。図３に示す入れ子１３Ａは、マグネットローラＲの軸部Ｒ２の周面を成形する部分を含む中心部１３１と、この中心部の周囲の周囲部１３２とで分割可能な構造を有している。より具体的には、中心部１３１は、金型本体１１に対向してマグネットローラＲの軸部Ｒ２を成形するために所定の内径を有する型面部１３１ａと、この型面部１３１ａの内部空間と連通するゲート１３ｇを形成するゲート部１３１ｂとを一体的に含み、金型本体１１に対向する面からその背面まで入れ子１３Ａを貫通する構造を有している。また、中心部１３１は、ゲート部１３１ｂの入側開口近傍の径が型面部１３１ａの径よりも大きく、この径の異なる部分の接続部に段差を有する形状になり、これにより射出成形終了後に入れ子１３Ａを金型本体１１から分離するときに、入れ子１３の中心部１３１が、入れ子１３から抜け落ちることを規制している。

入れ子１３Ａは、中心部１３１と周囲部１３２との二つの部材より構成されていることから、中心部１３１が交換可能である。したがって、中心部１３１について中心軸の位置が異なるものを複数個用意しておき、この入れ子１３Ａの中心軸を変更する際は、この中心部１３１のみを変更することで簡単に変更することができる。このため、図３に示した入れ子１３Ａは、図２に示した入れ子１３の効果を全て具備したうえで、更に、中心軸のずれ量の調整のために用意する複数の入れ子の個々について、入れ子全体を用意する必要がないので、入れ子１３Ａを中心部１３１と周囲部１３２とで分割可能な構造にする加工コストを勘案しても、入れ子の製造コスト（原材料コスト及び加工コスト）を低減することができる。さらに、入れ子１３Ａにおいて最も摩耗の激しい部分は、型面部１３１ａである。この型面部１３１ａを含む中心部１３１が、周囲部１３２に対して着脱可能な構成になることにより、この型面部１３１ａが摩耗した場合には、当該中心部１３１のみを取り替えればよい。このため、摩耗により交換が必要となった場合でも、入れ子の製造コスト（原材料コスト及び加工コスト）を低減することができる。

また、中心部１３１が、入れ子１３Ａを貫通する柱状の形状を有していて、この中心部１３１にゲートの流路１３１ｇが形成されていることから、射出成形時にフェライト等の硬質な磁性粉を含む樹脂がゲート部１３１ｂの流路１３１ｇ及び型面部１３１ａを通過することによる摩耗が生じた場合であっても、この中心部１３１のみを取り替えればよく、入れ子１３Ａ全体を取り替える必要がないので、入れ子の製造コスト（原材料コスト及び加工コスト）を低減することができる。

更に、中心部１３１が、金型本体１１に対向する側の径よりも、金型本体に離れた側の径が大きいことにより、射出成形終了後に入れ子１３Ａを金型本体１１から分離するときに、入れ子１３の中心部１３１が、入れ子１３Ａから抜け落ちることを防止することができる。

また、本発明の別の実施形態を、図４に模式的な断面図で示す。図４に示した入れ子１３Ｂは、金型本体１１の開口に向けて、中心軸が水平方向から上向きになるような形状を有している。金型本体１１の、入れ子１３Ｂに対向する側の端部は、金型本体１１のたわみにより、中心軸が水平方向から下向きに傾いている。したがって、この下向きの傾きの量と同じ傾き量で、入れ子１３Ｂの中心軸を傾かせた形状にすることにより、入れ子１３Ｂと金型本体１１との嵌め合いをより正確なものとすることができるので、入れ子１３Ｂの摩耗を一層防止することができる。よってマグネットローラの寸法精度をより一層向上させることができる。

このような、マグネットローラＲの軸部Ｒ２を成形する部分の中心軸が上向きの入れ子は、単一部材の構造とすることもできるが、図４に示したように、この軸部Ｒ２を成形する部分を含む中心部１３３と、この中心部１３３の周囲の周囲部１３４とで分割可能な構造として、この中心部１３３又は周囲部１３４のいずれか一方又は両方を取り替えることにより、中心軸を上向きにする構成が、製造コストの面で好ましい。

図１〜図４に示した本実施形態の入れ子１３、１３Ａ、１３Ｂは、非磁性体とすることができるが、射出成形により製造されるマグネットローラの磁気特性に悪影響を及ぼさない場合には磁性体であってもよい。もっとも、マグネットローラの磁気特性に悪影響を及ぼす懸念がないことから、非磁性体であることが好ましい。中心部１３１の材料は、例えば公知の非磁性ステンレス鋼、非磁性超硬合金を用いることができる。分割可能な入れ子１３Ａ、１３Ｂにおいて、中心部１３１、１３３と周囲部１３２、１３４とは、同一の材料を用いることもできるし、異なる材料を用いることもできる。例えば周囲部１３２、１３４は、ほとんど摩耗を生じないので、安価なアルミニウムを用いることができ、これにより、周囲部１３２、１３４に非磁性ステンレス鋼、非磁性超硬合金を用いた場合に比べて、入れ子の全体の製造コストを一層低減することができる。

本発明のマグネットローラ成形用金型を用いて、マグネットローラ成形用金型内に磁性粉を含む樹脂を射出することにより成形することで、マグネットローラを製造することができる。

以上述べた説明では、金型本体１１の端部の中心軸が、自重等によりたわむことにより下方にずれている場合に対応させて、入れ子１３の中心軸が下方に位置するように中心軸を偏芯させた形状を有している例について説明した。本発明は、このように入れ子１３の中心軸を下方に位置するように偏芯される例に限定されない。金型本体１１の端部の中心軸は、型精度により下方以外の方向、例えば水平方向やその他の方向にもずれる場合があるため、入れ子１３は、この金型本体の中心軸のずれの向きに合わせて、ずれている方向に対しての中心軸が偏芯した形状を有している構成とすることができる。これにより、金型本体１１の端部の中心軸と入れ子１３の中心軸とを一直線上に位置させることができる。

＜実施例＞
金型本体１１（外径がφ４２ｍｍ、長さが２５５ｍｍ、キャビティとなる部分の内径がφ９．７ｍｍ、長さが２４６ｍｍ、材質：アルミニウムＡ７０７５）と、入れ子（外径がφ４２ｍｍ、長さが１５ｍｍ，型面部の内径がφ６ｍｍ、長さが５ｍｍ、ゲートの径がφ４．５×１０ｍｍ，材質：非磁性鋼（日立金属株式会社の熱間金型用鋼：ＹＨＤ５０Ｆ）とを備え、金型本体１１の内面の周りに４個の磁石が配設されたマグネットローラ成形用金型１０を用いて、マグネットローラの成形を行った。このマグネットローラは、Ａ４サイズの紙の現像を行うのに用いられる大きさである。この金型１０においては、入れ子は、図３に示すように入れ子１３Ａを貫通する中心部１３１と、周囲部１３２との２分割構造とした。

入れ子１３Ａの中心部１３１の部材として、中心軸のずれ量が異なる複数個を用意して、個々の部材を用いた予備的な射出成形により、マグネットローラの直線磁力の傾き（最大−最小）の１ｍＴ当たり中心軸の位置ずれ量を０．０５ｍｍ偏芯させればよいことが判明した。

このようにして入れ子１３Ａの中心軸の位置を調節して射出成形を行って得られたマグネットローラは、主極の直線性（直線磁力の傾き）（最大−最小）が２〜４ｍＴであって、従来の入れ子の直線性４〜６ｍＴに比べて大幅に特性が良好となった。

１０ マグネットローラ成形用金型
１１ 金型本体
１２ 軸金型
１３ 入れ子（軸金型）
１３１、１３３ 中心部
１３２、１３４ 周囲部
１４ 磁力発生手段
１５ エジェクターピン
Ｒ マグネットローラ
Ｒ２ 軸部

Claims (4)

1. マグネットローラの本体部を成形する円筒状の中空部を有して、この中空部の長手方向の一端部に開口を有し、他端部は射出成形機の可動側部材に固定されて水平方向に保持される金型本体と、
   この金型本体の上記開口を有する一端部と接続してマグネットローラの軸部を成形する、射出成形機の固定側部材に固定される軸金型と、
   この金型本体の中空部の周囲に配設され、当該中空部の長さ方向に延在する磁力発生手段と
   を備え、上記金型本体と上記軸金型とによりマグネットローラのキャビティを形成するマグネットローラ成形用金型であって、
   上記射出成型機の可動側部材に固定された上記金型本体の他端部に対して、開口部を有する上記金型本体の一端部に生じた中心軸のずれに合わせて、上記軸金型は、中心軸が偏芯した形状を有していることを特徴とするマグネットローラ成形用金型。
2. 前記軸金型は、少なくともマグネットローラの軸部を成形する部分が、それ以外の部分と分離可能な構造を有している請求項１記載のマグネットローラ成形用金型。
3. 軸金型は、少なくとも金型本体の中空部と嵌まり合う部分が、金型本体の端部の開口に向けて中心軸が偏芯した形状になる請求項１又は２記載のマグネットローラ成形用金型。
4. 前記軸金型が、非磁性体よりなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のマグネットローラ成形用金型。

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