JP4878406B1 - 現像剤撹拌・搬送スクリュー及びその金型設計方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸部と、軸部の軸線方向の断面形状が台形形状である螺旋状羽根を有する現像剤撹拌・搬送スクリューであって、螺旋状羽根側面と軸部との間に、又は軸部を有しない螺旋状羽根底面に、2方分割の金型でありながらアンダーカットを発生させないための複数の肉付けが形成されている現像剤撹拌・搬送スクリュー。
【選択図】図5
Description
軸部(200)と、前記軸部(200)の軸線方向の断面形状が台形形状である螺旋状羽根(100)が、前記軸線方向に金型分割線を形成し2方向に分割した金型によって一体に成形された現像剤撹拌・搬送スクリューであって、
前記螺旋状羽根(100)が前記軸部(200)を一周する区間において、
螺旋状羽根側面と前記軸部(200)との間に、
前記螺旋状羽根側面を、軸線に沿って形成した金型分割線(PL10)と直交する方向から見たときに外縁となる等傾曲線(La)と、
前記等傾曲線(La)を、前記軸部(200)の表面に前記金型分割線(PL10)と直交する方向から投影した第1投影曲線(Lb)と、
前記軸部(200)の前記金型分割線(PL10)と前記第1投影曲線(Lb)との交点から前記金型分割線(PL10)と直交する方向に仮想した鉛直線(Ld)と、
前記交点から前記軸線方向に、前記螺旋状羽根側面まで仮想した軸線(Lc)と、
前記軸線(Lc)を前記螺旋状羽根側面に前記金型分割線(PL10)と直交する方向に投影した第2投影曲線(Le)と、
によって形成された空間を、前記軸部(200)及び前記螺旋状羽根(100)と一体に成形した複数の肉付けが形成されている、
ことを特徴とする。
軸部(200)と、前記軸部(200)の軸線方向の断面形状が台形形状である螺旋状羽根(100)が、前記軸線方向に金型分割線を形成し2方向に分割した金型によって一体に成形される現像剤撹拌・搬送スクリューの3次元形状データを読み込み3次元形状サーフェースを作成する3次元サーフェース作成ステップと、
前記螺旋状羽根(100)の3次元サーフェースに螺旋状羽根側面を、軸線に沿って形成した金型分割線(PL10)と直交する方向から見たときに外縁となる等傾曲線(La)を作成する等傾曲線作成ステップと、
前記等傾曲線(La)を、前記軸部(200)の3次元サーフェースに前記金型分割線(PL10)と直交する方向から投影する第1投影曲線(Lb)作成ステップと、
前記金型分割線(PL10)と前記第1投影曲線(Lb)との交点から前記金型分割線(PL10)と直交する方向に鉛直線(Ld)を作成する鉛直線作成ステップと、
前記等傾曲線(La)と前記第1投影曲線(Lb)と前記鉛直線(Ld)とによって閉曲線を作成する第1閉曲線作成ステップと、
前記交点から前記軸線方向に、前記螺旋状羽根側面まで仮想した軸線(Lc)を、前記螺旋状羽根(100)の3次元サーフェースに前記金型分割線(PL10)と直交する方向に投影する第2投影曲線作成ステップと、
前記軸線(Lc)と前記鉛直線(Ld)と前記第2投影曲線(Le)とによって閉曲線を作成する第2閉曲線作成ステップと、
を順次実行し、
前記第1閉曲線(M1)と前記第2閉曲線(M2)とによって、前記螺旋状羽根側面の3次元サーフェースと前記軸部(200)の3次元サーフェースとの間に形成した3次元空間を金型キャビティとする、
ことを特徴とする。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
図1は、本発明に係る一対の現像剤撹拌・搬送スクリューを備えた現像装置を複数搭載した画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置20は、4色のトナー(イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K))によるフルカラー画像形成を行う画像形成部21Y、21M、21C、21Kが水平方向に配列されている。
以下、上記画像形成装置の画像形成動作として、図2を参照しながら、一つの画像形成部21Yを例にして説明する。画像形成部21Yの感光ドラム30を図示しない駆動装置で回転させ、回転する感光ドラム30の表面を帯電ローラ40によって均一な所望の電位に帯電させる。そして、図示しない画像コントローラからの画像データに基づいて露光装置70から感光ドラム30の表面へレーザーダイオード或いはLEDからレーザー光或いはLED光が照射され、照射された部分の感光ドラム30の表面電位は低下し、静電潜像が形成される。次に、この感光ドラム30の表面の静電潜像が形成された部分に、現像装置50によって、帯電された現像剤としてのトナーを静電的に付着させ、感光ドラム30上にイエローの画像が可視画像として形成される。
次に、本発明の現像剤撹拌・搬送スクリューを適用した現像装置50の構成について、図面を参照してさらに説明する。図2に示す現像装置50は、いわゆる二成分現像方式を採用したものであって、現像剤収容部の開口に面した部位には、感光ドラム30と略平行に対向配置され回転自在に形成された現像剤担持体としての現像ローラ51、現像ローラ51に担持する現像剤を一定の所望量に規制するトリミングバー52が配置され、現像剤収容部には、回転軸の外周に螺旋状羽根を有する一対の撹拌・搬送スクリュー53、54が、仕切り壁を介して配置されている。
現像ローラ51は、その内部に図示しない磁界発生手段と、その外周部に非磁性材料からなる回転可能に形成されたスリーブとを有して現像剤の搬送担持を行うものであり、現像ローラ51により搬送された現像剤は、トリミングバー52により現像ローラ51上に所定の厚みに規制された後、層厚みが規制された現像剤層から磁気ブラシを立てて、感光ドラム30上の静電潜像をトナーで可視像化するようになっている。
以下、本実施の形態における一対の撹拌・搬送スクリューについて、図4及び図5を参照しながら説明する。
次に、図9を参照しながら、本発明の金型設計方法を適用した2方分割の金型の実施例を説明する。尚、図9は、金型の要部を拡大して示す斜視図である。
以下、本実施形態における実施例を更に具体的に説明する。軸部200の軸径1.5mm、螺旋状羽根100の外形10mm、螺旋状羽根のピッチ16mm、螺旋状羽根断面下底の厚さ3mm、螺旋状羽根断面上底の厚さ0.8mmの攪拌・搬送スクリューにおいて、螺旋状羽根100が軸部200を1.5周する部分の体積は、肉付けがない場合は230mm3であり、比較例として、単純な上下2分割の金型を使用してアンダーカットを防止するために肉付けした場合の体積は357mm3となり、肉付けがない場合からの体積増加は127mm3となる。本発明の金型設計法を適用して肉付けを形成した場合の体積は232mm3となり、肉付けにより螺旋状羽根100の体積増加は2mm3にとどまる。即ち、本実施例において、本発明の金型設計法を適用してアンダーカット防止の肉付けを形成しても、撹拌・搬送スクリューの体積増加は1%以下であり、肉付けがない撹拌・搬送スクリューの当初形状を略実現している。尚、本実施例における体積計算は一般的な3次元CADシステムのモデル体積計算手段によって求めることができる。
次に図11を参照して、撹拌・搬送スクリューの撹拌・搬送作用を説明する。現像剤には螺旋状羽根100の台形斜面1aによって、面直角の現像剤搬送力Fが作用し、現像剤搬送力Fはさらに水平方向の分力Fhと垂直方向の分力Fvとに分解できる。水平方向の分力Fhは現像剤を軸部200の軸線方向に搬送し、垂直方向の分力Fvは現像剤を軸直角方向に撹拌する。したがって、アンダーカット防止のための肉付けが大きい場合、或いは螺旋状羽根が軸部を一周する間に連続して変化する場合は、水平方向の分力Fhと垂直方向の分力Fvが、一定の搬送力、攪拌力として定まらず、現像装置50における現像剤撹拌・搬送パラメータ設計に支障を来たす。以下、支障を来たす現像剤撹拌・搬送パラメータ設計について説明する。
図12は本発明による撹拌・搬送スクリューの他の実施の形態を示す図である。図12に示す撹拌・搬送スクリューは、中心軸部のない螺旋状羽根100と、この螺旋状羽根100の両端外側に一体に成形された軸部とから構成され、現像剤の撹拌・搬送部分に中心軸を有しないことから、撹拌性能、搬送性能に優れている。図14(a)の点線は、Z軸方向からみて、螺旋状羽根底面の曲率に等しい曲率を有する円筒を、X−Y平面上に仮想した軸の外縁となる軸径線Raを示している。また、図14(b)は、図14(a)の一点鎖線部Aの部分拡大図である。
次に、図15を参照しながら、本発明の金型設計方法を適用した2方分割の金型の実施例を説明する。尚、図15(a)は、可動側金型の要部を拡大して示す斜視図である。また、図15(b)は、図15(a)の一点鎖線部Aの部分拡大図である。
以下、本実施形態における実施例を更に具体的に説明する。螺旋状羽根底面を貫通する仮想の円筒軸径1.5mm、螺旋状羽根100の外形10mm、螺旋状羽根のピッチ16mm、螺旋状羽根底部の厚さ3mm、螺旋状羽根先端部の厚さ0.8mmの攪拌・搬送スクリューにおいて、螺旋状羽根100が螺旋状羽根底面の仮想の円筒を1.5周する部分の体積は肉付けがない場合は187.76mm3であり、本発明の金型設計方法を適用した肉付けを形成した場合の体積は187.87mm3となり、肉付けにより螺旋状羽根100の体積増加は0.11mm3にとどまる。尚、本実施例における体積計算は一般的な3次元CADシステムのモデル体積計算手段によって求めることができる。
中心軸を有しない撹拌・搬送スクリューの成形は、従来から上下に分割した金型でアンダーカットとなる螺旋状羽根の一部分に対して、金型分割方向と直交する方向のスライドコアを用いて、更に中心軸に相当する部分には中子を使って実施されていた。このような成形方法では、成形品である撹拌・搬送スクリューを、金型から取り出した後、中心軸に相当する部分の中子を抜くという作業が発生し、生産性の低下、ひいては製造コストの上昇をもたらしていたが、本発明に係る金型設計方法により、撹拌・搬送スクリューの肉付けの形状を作成することで、2方分割の金型でありながら、アンダーカットを発生させないための螺旋状羽根底面の肉付けを最小として、低コストの撹拌・搬送スクリューを得ることができる。
20 画像形成装置
21Y、21M、21C、21K 画像形成部
22Y、22M、22C、22K 一次転写ローラ
23 二次転写ローラ
25 給紙部
26 記録媒体収納カセット
27 送り出しローラ
28a、28b レジストローラ
30 感光ドラム
40 帯電ローラ
50 現像装置
51 現像ローラ
52 トリミングバー
53、54 攪拌・搬送スクリュー
60 クリーニングブレード
70 露光装置
80 中間転写ベルト
90 定着装置
100 螺旋状羽根
200 軸部
300、400 肉付け
500 金型
510 可動側入子
520 固定側入子
La 等傾曲線
Lb 第1投影曲線
Lc、Ra 軸径線
Ld 鉛直線
Le 第2投影曲線
M1、M2、N1 閉曲線
PL10、PL11、PL12、PL13、PL14 分割線
F 現像剤搬送力
Fh 水平方向の分力
Fv 垂直方向の分力
P 記録媒体
S 記録媒体案内ガイド
Claims (2)
- 軸部(200)と、前記軸部(200)の軸線方向の断面形状が台形形状である螺旋状羽根(100)が、前記軸線方向に金型分割線を形成し2方向に分割した金型によって一体に成形された現像剤撹拌・搬送スクリューであって、
前記螺旋状羽根(100)が前記軸部(200)を一周する区間において、
螺旋状羽根側面と前記軸部(200)との間に、
前記螺旋状羽根側面を、軸線に沿って形成した金型分割線(PL10)と直交する方向から見たときに外縁となる等傾曲線(La)と、
前記等傾曲線(La)を、前記軸部(200)の表面に前記金型分割線(PL10)と直交する方向から投影した第1投影曲線(Lb)と、
前記軸部(200)の前記金型分割線(PL10)と前記第1投影曲線(Lb)との交点から前記金型分割線(PL10)と直交する方向に仮想した鉛直線(Ld)と、
前記交点から前記軸線方向に、前記螺旋状羽根側面まで仮想した軸線(Lc)と、
前記軸線(Lc)を前記螺旋状羽根側面に前記金型分割線(PL10)と直交する方向に投影した第2投影曲線(Le)と、
によって形成された空間を、前記軸部(200)及び前記螺旋状羽根(100)と一体に成形した複数の肉付けが形成されている、
ことを特徴とする現像剤撹拌・搬送スクリュー。 - 軸部(200)と、前記軸部(200)の軸線方向の断面形状が台形形状である螺旋状羽根(100)が、前記軸線方向に金型分割線を形成し2方向に分割した金型によって一体に成形される現像剤撹拌・搬送スクリューの3次元形状データを読み込み3次元形状サーフェースを作成する3次元サーフェース作成ステップと、
前記螺旋状羽根(100)の3次元サーフェースに螺旋状羽根側面を、軸線に沿って形成した金型分割線(PL10)と直交する方向から見たときに外縁となる等傾曲線(La)を作成する等傾曲線作成ステップと、
前記等傾曲線(La)を、前記軸部(200)の3次元サーフェースに前記金型分割線(PL10)と直交する方向から投影する第1投影曲線(Lb)作成ステップと、
前記金型分割線(PL10)と前記第1投影曲線(Lb)との交点から前記金型分割線(PL10)と直交する方向に鉛直線(Ld)を作成する鉛直線作成ステップと、
前記等傾曲線(La)と前記第1投影曲線(Lb)と前記鉛直線(Ld)とによって閉曲線を作成する第1閉曲線作成ステップと、
前記交点から前記軸線方向に、前記螺旋状羽根側面まで仮想した軸線(Lc)を、前記螺旋状羽根(100)の3次元サーフェースに前記金型分割線(PL10)と直交する方向に投影する第2投影曲線作成ステップと、
前記軸線(Lc)と前記鉛直線(Ld)と前記第2投影曲線(Le)とによって閉曲線を作成する第2閉曲線作成ステップと、
を順次実行し、
前記第1閉曲線(M1)と前記第2閉曲線(M2)とによって、前記螺旋状羽根側面の3次元サーフェースと前記軸部(200)の3次元サーフェースとの間に形成した3次元空間を金型キャビティとする、
ことを特徴とする金型設計方法。
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