JP5368689B2 - Ｏａ機器装着用ブレードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤規制ブレード等ＯＡ用画像形成装置に用いられるＯＡ用ブレードの製造方法に関し、特に、コールドランナを有する金型を用いて射出成型する際、バリやヒケの発生を抑制することのできるものに関する。

複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置において、特にカラー用のものに関しては、非磁性現像剤を帯電させその電荷により感光ドラムに現像剤を転写する方式が採用されていて、この方式においては、現像ローラの外周上に現像剤を担持させ、回転する現像ローラによって供給される現像剤の量を、この外周面に対向する姿勢で取付けられ現像剤量規制ブレードにより規制するとともにこのブレードで現像剤を摩擦帯電させることが行われている。

そして、この現像剤量規制ブレードとして、現像剤が通過する隙間を形成するのに十分な柔軟性と、現像剤を摩擦帯電させるのに必要な特性とを有するエラストマー部材を薄肉の金属プレートに接着したものが多く用いられる。

また、上記画像形成装置においては、感光ドラムの表面をクリーニングするクリーニングブレードとして、薄肉の金属プレートの片面に、エラストマー部材を接着させたものが用いられ、エラストマー部材を、回転する感光ドラムに押し当てることにより、感光ドラムに付着した現像剤を掻き落とすことが行われている。

このような現像剤量規制ブレードやクリーニングブレードのような、ＯＡ機器に装着され、前記金属プレートにエラストマー部材を接着された構造のＯＡ機器装着用ブレード（本明細書では、以下「ＯＡ用ブレード」ともいう）は、従来から、射出成形法を用いてエラストマー部材を金型のキャビティに注入して、金型内に予め配置された接着剤付金属プレートにエラストマー部材を接着させて成形する方法が知られている。

図１は、このようなＯＡ用ブレードの例として、現像剤量規制ブレードを装置に装着した状態で示す取付図であり、現像剤量規制ブレード１は、薄肉の金属プレート２と、そのその片側の面に接着されたエラストマー部材、例えばゴム部材３とよりなり、ゴム部材３が、回転する現像ローラ５の周面５ａに当接する姿勢、もしくは、周面５ａと僅かの隙間を有する姿勢で配置され、現像ローラ周面５ａ上の現像剤４の層厚さを規制するように機能する。

このようなＯＡ用ブレードを成型するための金型として、コールドランナを有する金型を用いて、ランナにゴム材料を残したまま次の製品の成形に移行することのできるＯＡ用ブレードの製造方法が提案されており（例えば、特許文献１参照。）、図２は、その例として、現像剤規制ブレード１をＬＩＭ（もしくはＲＩＭ）成形法によって形成するための金型を、射出成形中の状態で示す断面図であり、金型１０は、金属プレート２を配置するためのプレート配置空間８、および、シリコーンゴム部材等のエラストマー部材３に対応するキャビティ９を有する下型１１と、エラストマー材料Ｍを通過させてキャビティ９に導くランナ１３を有する上型１２とを具えて構成される。図中、２９は、液状シリコーンゴム材料Ｍを射出する射出ノズルである。

図２に示すように、ランナ１３の、ゲート１４ａを含む少なくとも一部は、冷却ジャケット１６によって冷却されるコールドランナ１４で構成される。すなわち、筒状空間をなすコールドランナ１４は、これを形成するブッシュ１５を介して筒状の冷却ジャケット１６に接していて、冷却ジャケット１６には、冷却媒体、例えば冷却水を通過させる冷却管路１７が設けられ、この冷却媒体を冷却管路１７に導いて通過させることにより、冷却ジャケット１６の筒内に設けられたコールドランナ１４を冷却して、ここを通過するエラストマー材料Ｍを硬化させないよう機能する。

下型１１および上型１２のキャビティ９の周囲には、キャビティ９に注入された熱硬化性のエラストマー材料Ｍを効果的に硬化させるためのヒータ２２が設けら、一方、上型１２には、そこに形成されているランナ１３にシリコーンゴム材料が滞留していても、これを硬化させることがないよう上型１２の全体を冷却する冷却管路２１が設けられる。

なお、図２において、符号５は、金属プレート２に形成された貫通穴であり、符号１８、１９はヒータ２２からコールドランナ１４への熱伝達を制限する断熱材を、符号２５は、ゲート１４ａを開閉するピンを表し、また、符号２６、２７は、ピン２５を上下させるためのピストンおよびシリンダをそれぞれ表す。

このような金型１０のキャビティ９内に、エラストマー材料Ｍを、コールドランナ１４を含むランナ１３を通過させて射出し、キャビティ９を、エラストマー材料Ｍで充填した後、熱をかけて硬化させることによりこれを成形することが行われている。

しかしながら、従来技術においては、上記のようなコールドランナを有する金型を用いてＯＡ用ブレードを形成する際、射出開始から成型完了まで一定の高い射出圧力で射出することが行われていて、図３に、成形されて金型から取り出された直後の現像剤規制ブレードを断面図で示すように、流動性の低い材料にあっては、金型への転写性をよくするため射出圧力を高くする必要があるが、コールドランナ１３を有する金型の場合、同時に、この高い圧力によって射出された材料は、直接ゲート付近のキャビティに当たってゲート近傍の流れが乱し、その結果、この部分の材料の密度は小さくなりヒケを生じることがある。ここで「ヒケ」とは、冷却過程で収縮が大きすぎて所定の形状が得られない部分をいう。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、金型への転写性を確保するとともにゲート付近でのヒケの発生を抑えることのできるＯＡ用ブレードの製造方法を提供することを目的とする。

＜１＞は、金属プレートを配置するためのプレート配置空間と、当該プレート配置空間に隣接するキャビティとを有する下型を備える金型の前記プレート配置空間に前記金属プレートを配置し、エラストマー材料を、前記キャビティ内に、前記エラストマー材料の硬化温度より低い温度に保持されてなるコールドランナを通過させて射出することにより、金属プレートとエラストマー部材とよりなるＯＡ機器装着用ブレードを形成するＯＡ機器装着用ブレードの製造方法であって、
ゲートを開き、当該ゲートから前記エラストマー材料の射出を開始して、当該エラストマー材料を射出する際の射出圧力を圧力P ₁ まで上昇させた後、前記圧力P ₁ で保持し前記キャビティ内に前記エラストマー材料を注入する第１工程と、
前記第１工程後、前記射出圧力を、前記圧力P ₁ よりも高い圧力P ₀ まで上昇させて圧力P ₀ で保ち、その後、当該射出圧力を、当該圧力P ₀ から前記圧力P ₀ よりも低い圧力P ₂ まで低下させる第２工程と、
前記第２工程後、ゲートを閉じ、前記キャビティ内を、前記圧力P ₂ で保持する第３工程と、
を含み、
前記第１工程では、前記キャビティ内に注入されるエラストマー材料全量の5〜15％を前記キャビティ内に注入し、
前記第２工程では、前記キャビティ内への前記エラストマー材料の充填を完了させ、
前記第３工程では、前記圧力P ₂ を、2〜20MPaとし、且つ、前記圧力P ₂ で保圧する時間を、1.5〜6秒とするＯＡ機器装着用ブレードの製造方法である。

＜２＞は、＜１＞において、前記圧力P₀を11〜60MPaとするとともに、前記圧力P₁を10MPa以下とする請求項１に記載のＯＡ機器装着用ブレードの製造方法である。

＜１＞によれば、前記エラストマー材料の先頭部分が前記キャビティ内に到達し所定時間経過したときの時刻t₁から前記エラストマー材料がキャビティに充満され終えた時刻t₂までの期間S₀では圧力P₀となるように制御するとともに、射出開始の時刻t₀から前記時刻t₁までの期間S₁における最高圧力P₁を、前記圧力よりも低くするので、金型への転写性の確保と、ゲート近傍におけるヒケの防止とを両立させることができ、ゲートの近傍において材料の流れを良くしてヒケの発生を抑えることができる。

期間S₀に圧力P₀を高く設定することによって、金型への転写性を確保することができるが、もし、期間S₁における最高射出圧力P₁までも圧力P₀と同じにした場合には、前記コールドランナを有する金型においては、高い射出圧が直接ゲート付近のキャビティにかかりゲート付近での流れが乱れ、ヒケが発生してしまう。

＜２＞によれば、圧力P₀を11〜60MPaとしたので、金型への転写性の確保と、ゲート近傍におけるヒケの防止とを両立させることができ、もし、圧力P₀を11MPa未満とした場合には、材料がショートする（キャビティを完全に充満できない）虞があり、一方、これを、60MPaを越えるものとした場合には、バリの発生する確率が高くなってしまう。また、＜２＞によれば、射出開始の時刻t₀から前記時刻t₁までの期間S₁における最高圧力P₁を10MPa以下としたので、ゲートの近傍において材料の流れを良くしてヒケの発生を一層確実に抑えることができる。

＜３＞によれば、さらに、前記時刻t₂よりあとの所定期間S₂は、圧力P₀よりも低い圧力P₂でキャビティ内の圧力を保持するとともに、圧力P₂を2〜20MPaとするので、ヒケの発生とバリ発生とを一層確実に抑えることができ、保持圧力P₂を2MPa未満とした場合には、圧力が不足し、ゲート部にヒケが発生する確率が高くなり、これを、20MPaを越えるものとした場合には、ゲート付近にバリが発生する確率が高くなってしまう。

本発明の実施形態について説明する。本発明は、ＯＡ用ブレードを製造する際のエラストマー材料としてよく用いられる、10s^-1の剪断速度における粘度が80〜600Pa・sの範囲にある液状シリコーンを、0.3〜2.0mmの範囲の直径を有するゲートから射出する場合について、図４に、横軸を射出開始からの経過時間、縦軸を射出圧力とするグラフで示すように、エラストマー材料を射出する際の射出圧力を、エラストマー材料の先頭部分が前記キャビティ内に到達し所定時間経過したときの時刻t₁から前記エラストマー材料がキャビティに充満され終えた時刻t₂までの期間S₀では圧力P₀となるように制御するとともに、射出開始の時刻t₀から前記時刻t₁までの期間S₁における最高圧力P₁をこの圧力P₀より低くするとする点に特徴があり、好ましくは、前記圧力P₀を11〜60MPaとするとともに、最高圧力P₁を10MPa以下とし、さらに好ましくは、前記時刻t₂よりあとの所定期間S₂は、圧力P₀よりも低い圧力P₂でキャビティ内の圧力を保持するとともに、この保持圧力P₂を2〜20MPaとするものである。

上記のことを、より具体的に図を参照して説明すると、金型内の流路を通過するエラストマー材料の時刻t₀における状態を図５に、時刻t₁における状態を図６に、そして、時刻t₂における状態を図７に、それぞれ模式的に示すように、金型１０を開放したあと、次の製品の形成のためのショットを開始するまでは、ピン２５は下降した位置にあってゲート１４ａは閉じられており、射出開始時刻t₀においては、射出機のヘッド２９から射出されたエラストマー材料Ｍの先頭部分はゲート１４ａで止まっており、キャビティ９は空である。

そして、ピン２５を上昇させてゲート１４ａを開き(図２参照)、射出を開始すると、エラストマー材料Ｍはキャビティ９内に注入され始め、図６に示すように、キャビティ９内に所定量のエラストマー材料が流入するが、射出開始時刻t₀から上記時点t₁までの期間S₁においては、前記圧力P₀より低い圧力で射出し、好ましくは、最高圧力P₁が10MPa以下となるように制御することが行われる。

ここで時刻t₁までにキャビティ内に注入されるエラストマー材料の量としては、5〜15%とする。この量が、15%を越える場合には、ゴム本体に材料が達するため、ヒケ発生の問題が生じる可能性があり、また、5%未満となる場合には、充填量が不足し、流れが安定せず、ヒケ発生が生じてしまう。

次いで、時刻t₁からエラストマー材料Ｍのキャビティ９内への充填を完了する状態（図７参照）に対応する時点t₂までの期間S₀においては、射出圧力を、その立ち上がり、立ち下がりの時間を除いて、圧力P₀に保ち、この圧力P₀が11〜60MPaとなるように制御を行う。

そして、時刻t₂から金型を開放する直前までの期間S₂においては、圧力P₀より低い圧力P₂でキャビティ内を保圧し、このときの圧力P₂を2〜20MPaとなるように制御し、さらに、このときの保圧時間を、1.5〜6秒とする。この時間を1.5秒未満とした場合には、ゲート部にヒケが発生する確率が高くなり、また、この時間を、6秒を越えるものとした場合には、保圧の期間S₂において既に閉じているゲート部に対して長時間圧力をかけることを意味し、ヒケが発生する確率が高くなってしまう。

このように、期間S₁において低い射出圧力で射出することにより、ゲート付近のヒケの発生を防止し、また期間S₀に移行した時点t₁で、低い圧力から高い射出圧力P₀に切り替えるよう制御することにより、金型表面の、製品への転写性を確保することができ、さらに、期間S₂において、キャビティ９内を低い圧力P₂で保圧することによりバリの発生を大幅に抑制することができる。

なお、上記の射出圧力とは、成形機のシリンダ内の材料にかかる圧力をいう。ただし、期間S₂における（保持）圧力とはゲートを閉じた状態のキャビティ内の圧力をいう。

エラストマー材料として液体シリコーンゴムを用い、この液体シリコーンゴムを、複数の異なる射出圧力パターンで射出し、現像剤規制ブレードを形成し、金型から取り出した現像剤規制ブレードの製品について、ヒケ、バリ、ショートの有無を目視で判定した。射出圧力条件および判定結果について表１に示した。判定結果は、目視にて、合格のものを「○」で、不合格のものを「×」で、合格ではあるが不合格に近いレベルのものを「△」で表した。なお、「ショート」とは、材料が不足して所定の形状が得られない部分をいう。

なお、実施例の製造方法に基づいて形成された現像剤規制ブレードの長さは220mmであり、奥行きは5mm、幅は1.5mmであった。

以上、現像剤規制ブレード１を例にとって説明したが、上記に説明したことは、同様の構成を有する、クリーニングブレード等の他のＯＡ用ブレードにも適用することができる。

現像剤規制ブレードを示す取付け概要図である。 現像剤規制ブレード形成用射出成形金型を示す断面図である。 金型から取り出した現像剤規制ブレードの断面図である。 本発明に係る実施形態のＯＡ用ブレードの製造方法における射出圧力パターンを示すグラフである。 金型内の流路を通過するエラストマー材料の先頭部分の、時刻t₀における位置を示す模式図である。 金型内の流路を通過するエラストマー材料の先頭部分の、時刻t₁における位置を示す模式図である。 金型内の流路を通過するエラストマー材料の先頭部分の、時刻t₂における位置を示す模式図である。

符号の説明

１ 現像剤規制ブレード
２ 金属プレート
３ ゴム部材
４ 現像ローラ
５ａ 現像ローラ周面
５ 貫通穴
８ プレート配置空間
９ キャビティ
１０ 金型
１１ 下型
１２ 上型
１３ ランナ
１４ コールドランナ
１４ａ ゲート
１５ ブッシュ
１６ 冷却ジャケット
１７ 冷却管路
１８、１９ 断熱材
２１ 冷却管路
２２ ヒータ
２５ ピン
２６ シリンダ
２７ ピストン
２９ 射出ノズル、射出機のヘッド

Claims (2)

1. 金属プレートを配置するためのプレート配置空間と、当該プレート配置空間に隣接するキャビティとを有する下型を備える金型の前記プレート配置空間に前記金属プレートを配置し、エラストマー材料を、前記キャビティ内に、前記エラストマー材料の硬化温度より低い温度に保持されてなるコールドランナを通過させて射出することにより、金属プレートとエラストマー部材とよりなるＯＡ機器装着用ブレードを形成するＯＡ機器装着用ブレードの製造方法であって、
   ゲートを開き、当該ゲートから前記エラストマー材料の射出を開始して、当該エラストマー材料を射出する際の射出圧力を圧力P ₁ まで上昇させた後、前記圧力P ₁ で保持し前記キャビティ内に前記エラストマー材料を注入する第１工程と、
   前記第１工程後、前記射出圧力を、前記圧力P ₁ よりも高い圧力P ₀ まで上昇させて圧力P ₀ で保ち、その後、当該射出圧力を、当該圧力P ₀ から前記圧力P ₀ よりも低い圧力P ₂ まで低下させる第２工程と、
   前記第２工程後、ゲートを閉じ、前記キャビティ内を、前記圧力P ₂ で保持する第３工程と、
   を含み、
   前記第１工程では、前記キャビティ内に注入されるエラストマー材料全量の5〜15％を前記キャビティ内に注入し、
   前記第２工程では、前記キャビティ内への前記エラストマー材料の充填を完了させ、
   前記第３工程では、前記圧力P ₂ を、2〜20MPaとし、且つ、前記圧力P ₂ で保圧する時間を、1.5〜6秒とするＯＡ機器装着用ブレードの製造方法。
2. 前記圧力P₀を11〜60MPaとするとともに、前記圧力P₁を10MPa以下とする請求項１に記載のＯＡ機器装着用ブレードの製造方法。

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