JP5890109B2

JP5890109B2 - マグネットローラ成形用金型

Info

Publication number: JP5890109B2
Application number: JP2011106414A
Authority: JP
Inventors: 慶彦向山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: JP2012236324A

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。

従来のマグネットローラ成形用金型は、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、金型本体の開口端を閉塞して、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。また、金型本体内には、キャビティ内に磁場を形成する複数の磁力発生手段が、キャビティ周方向に沿って配列されている。

このマグネットローラ成形用金型に関して、上型と下型の分割金型よりなるマグネットローラ成形用の金型が公知である（特許文献１）。

特開平１１−４５００１号公報

マグネットローラを金型内で射出成形及び着磁後、金型内から取り出す際には、入れ子を金型本体からキャビティの長手方向に分離させ、次いで入れ子とは金型の長手方向反対側の端部に設けられたエジェクターピンを金型内に挿入することで、金型本体内で成形されたマグネットローラを軸方向に移動させ、金型の入れ子があった開口から取り出している。

この成形されたマグネットローラの取り出しの際に金型本体から分離させる入れ子は、マグネットローラの長手方向一端部に形成される軸部を形成する金型としての機能も有している。この入れ子は、金型本体から分離させる際に、この形成されたマグネットローラの軸部との摺動により、入れ子におけるマグネットローラの軸部を形成する部分が摩耗するという問題があった。金型の繰り返し使用に伴い入れ子の当該部分が摩耗すると、マグネットローラの軸部の径が太くなり、このマグネットローラを用いる電子写真装置等において、軸部を回動可能に支持する軸受けにマグネットローラを取り付けることができないおそれがある。仮に軸受けにマグネットローラを取り付けることができない程に摩耗していなくても、マグネットローラの軸部の径が許容値を超えて太径したマグネットローラは、現像特性を低下させるために製品不良となる。このマグネットローラの軸部の径が許容値を超える程に摩耗が生じた場合、入れ子を取り替えれば製品不良を生じることが回避できるが、入れ子は高価な金型部品であるため、マグネットローラの製造コストを減少させる観点からは、頻繁な入れ子の取り替えは好ましくない。

そこで本発明の目的は、金型使用に伴う入れ子の取り替えによる製造コストを減少させることができる、コスト性に優れた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端部に開口を有する金型本体と、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複数の磁力発手段とを備え、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、上記軸金型は、マグネットローラの軸部の周面を成形する部分が着脱可能な補強部材よりなり、当該補強部材よりなる部分とそれ以外の部分とで分割可能な構造を有し、かつ、上記補強部材が、第１の補強部材と第２の補強部材よりなり、当該第１の補強部材と当該第２の補強部材とが分割可能であ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、軸金型の補強部材が、軸金型を貫通する柱状の形状を有し、かつ、金型本体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構成とすることができ、また、前記軸金型が、射出成形のゲートを兼ねる構成とすることができ、更に、補強部材が、非磁性体かつ、第１の補強部材と第２の補強部材よりなり、当該第１の補強部材と当該第２の補強部材とが分割可能であり、当該第１の補強部材と当該第２の補強部材とがネジ結合する構成とすることができる。

本発明によれば、入れ子におけるローラの軸部を形成する部分に摩耗が生じた場合は、この摩耗が生じた補強部材の部分のみを取り替えればよいので、マグネットローラ成形用金型は低コスト性に優れ、このマグネットローラ成形用金型によるマグネットローラの製造も低コストで行うことができる。

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説明図である。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説明図である。従来のマグネットローラ成形用金型における入れ子の断面図である。

以下、本発明のマグネットローラ成形用金型及びマグネットローラの製造方法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。

図１（ａ）に長手方向の模式的な断面図で示す、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。図１（ａ）のＢ−Ｂ面の断面図を図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に取り付けられ、入れ子１３は射出成形機の固定側に取り付けられて、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、可動側と駆動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の入れ子１３は、マグネットローラＲの軸部Ｒ２の周面を成形する部分が着脱可能な非磁性の補強部材１３１よりなり、当該補強部材１３１の部分とそれ以外の部分１３２とで分割可能な構造を有している。より具体的には、補強部材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１３を貫通する構造を有している。また、補強部材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１３を金型本体１１から分離するときに、入れ子１３の補強部材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１３は、最も摩耗の激しい部分である型面部１３１ａが着脱可能な補強部材１３１よりなることから、この型面部１３１ａが摩耗した場合には、当該補強部材１３１のみを取り替えればよい。このため、従来技術のように型面部１３１ａが摩耗した場合に入れ子全体を取り替える必要がないので、入れ子１３を補強部材１３１の部分とそれ以外の部分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。

また、補強部材１３１が、入れ子を貫通する柱状の形状を有していて、この補強部材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、この補強部材１３１のみを取り替えればよく、入れ子１３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、補強部材１３１が、金型本体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１３を金型本体１１から分離するときに、入れ子１３の補強部材１３１が、入れ子１３から抜け落ちることを防止することができる。

補強部材１３１は、他の部分１３２と同様に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。補強部材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。補強部材１３１と他の部分１３２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。例えば他の部分１３２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、他の部分１３２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。

補強部材１３１の型面部１３１ａの摩耗は、型面部１３１の内面において、金型本体１１に設けられた複数の磁力発生手段１４の中で最も強い磁力発生手段（図１の例では、１４Ａ）に対応する位置の摩擦量が最も大きい。これは、成形後のマグネットローラが、磁力により磁力発生手段に引き寄せられるためである。そのため、補強部材は、図２に示す入れ子１３Ａのように、磁力の最も強い磁力発生手段１４Ａを金型の長手方向に伸ばした位置に対応する部分のみに設けられる構成とすることができる。より具体的には、図２の入れ子１３Ａは、図１の補強部材１３１を入れ子の貫通方向に沿って部分的に切り取ったような、扇型断面形状の補強部材１３３と、この補強部材１３３の周囲に設けられた、他の部分１３４とを備えている。補強部材１３３は、磁力の最も強い磁力発生手段１４Ａを金型の長手方向に伸ばした位置に対応する部分のみに設けられていて、この構成でも本発明の所期の効果を得ることができる。また、最も摩擦量が大きい部分に補強部材１３３を設けることにより、型面部の摩耗が内面の周りで均一となるので、製造されるマグネットローラＲの軸部Ｒ２の偏心を防止することができる。

補強部材は、図３（ａ）に断面図で示す入れ子１３Ｂの補強部材１３５のように、分離可能な構成とすることもできる。図３（ａ）の入れ子１３Ｂは、より具体的には、マグネットローラＲの軸部Ｒ２を形成する第１の補強部材１３５ａが、この第１の補強部材１３５ａの外側に位置する第２の補強部材１３５ｂとは別の部材よりなり、この第１の補強部材１３５ａを、第２の補強部材１３５ｂと分離可能にした構成としている。補強部材１３５は、他の部分１３６に対して図１の入れ子１３と同様に分割可能になっている。また、図３（ｂ）に断面図で示す入れ子１３Ｃの補強部材１３７のように、マグネットローラＲの軸部Ｒ２を形成する円筒形状の内面部１３７ａが、他の補強部材１３７ｂとはネジ結合する構成とすることもできる。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、補強部材１３５、１３７は、第１の補強部材１３５ａや内面部１３７ａが、第２の補強部材１３５ｂや他の補強部材１３７ｂとは別の部材よりなり、この第１の補強部材１３５ａや内面部１３７ａを、第２の補強部材１３５ｂや他の補強部材１３７ｂと分離可能にした構成とすることにより、射出成形後の金型本体１１からの入れ子１３の分離によりマグネットローラＲの軸部Ｒ２を成形する内面部が摩耗した場合には、第１の補強部材１３５ａや内面部１３７ａを取り替えればよく、射出成形時にフェライト等の硬質な磁性粉を含む樹脂の通過によりゲートの流路が摩耗した場合には、第２の補強部材１３５ｂや他の補強部材１３７ｂを交換すればよく、よって入れ子の摩耗の箇所及びその箇所の摩耗の程度に応じて、適切に補強部材を取り替えることができる。

以上の説明では、軸金型としてゲートを兼ねる入れ子１３について説明したが、本発明のマグネットローラ成形用金型における軸金型の構成は、エジェクターピン１５が挿入される軸金型１２について入れ子１３と同様の構成とすることができる。

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。軸金型の補強部材を、マグネットローラの軸部について許容される寸法精度を超えない範囲、例えば軸部の外形の０．５〜１．０％摩耗した場合に取り替えることにより、良好な寸法精度を有するマグネットローラを、製造コストを低減した製造方法により製造することが可能である。

＜実施例＞
図１（ａ），（ｂ）に示すような、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１３（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。この金型１０においては、入れ子１３は、図１に示すように入れ子を貫通する補強部材１３１（型面部の外径がφ１１ｍｍ、ゲート部の外径がφ１３．２ｍｍ，材質：非磁性超硬合金）と、他の部分１３２との２分割構造とした。

＜従来例＞
図４に示すような、入れ子１１３が、非磁性鋼（日立金属株式会社の熱間金型用鋼：ＹＨＤ５０Ｆ）よりなり、全体で一つの部材よりなる構造であるものを用いた以外は、実施例と同じサイズの入れ子とした。金型本体は実施例と同じものとした。

実施例及び従来例の金型を用いて、マグネットローラをそれぞれ４５万ショット成形したところ、実施例の入れ子を用いたマグネットローラの軸部の径はφ４．９８ｍｍになり、比較例の入れ子を用いたマグネットローラの軸部の径はφ４．９９ｍｍになった。これらの軸部の径は、いずれもマグネットローラの軸部の径として許容範囲内であったが、比較例の入れ子は、許容範囲の限度であったため、入れ子全体を取り替えた。これに対して、補強部材を有する入れ子を用いた実施例は、補強部材が非磁性超硬合金であったため、摩耗両が比較例よりも少なく、トータルで５０万ショット射出成形した後に、この補強部材のみを取り替えた。これにより実施例は、従来例と比較して、コスト削減効果が得られることが確かめられた。

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、１３５、１３７補強部材
１３２、１３４、１３６、１３８他の部分
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

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複数の磁力発生手段と
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、
上記軸金型は、マグネットローラの軸部の周面を成形する部分が着脱可能な補強部材よりなり、当該補強部材よりなる部分とそれ以外の部分とで分割可能な構造を有し、かつ、上記補強部材が、第１の補強部材と第２の補強部材よりなり、当該第１の補強部材と当該第２の補強部材とが分割可能であることを特徴とするマグネットローラ成形用金型。
前記軸金型の補強部材が、軸金型を貫通する柱状の形状を有し、かつ、金型本体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を特徴とする請求項１記載のマグネットローラ成形用金型。
前記軸金型が、射出成形のゲートを兼ねる請求項１又は２記載のマグネットローラ成形用金型。
前記補強部材が、非磁性体かつ、第１の補強部材と第２の補強部材よりなり、当該第１の補強部材と当該第２の補強部材とが分割可能であり、当該第１の補強部材と当該第２の補強部材とがネジ結合する請求項１記載のマグネットローラ成形用金型。