JP5937393B2

JP5937393B2 - マグネットローラ成形用金型

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Publication number: JP5937393B2
Application number: JP2012067484A
Authority: JP
Inventors: 慶彦向山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: JP2013200371A

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を備えている。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。また、金型本体の両端に設けられる軸金型のうちの一つは、射出成形時のゲートを兼ねるものであり、もう一つは、射出成形後に金型本体内で成形されたマグネットローラを押し出すエジェクターピンが挿入される孔を有するものである。

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、入れ子側の金型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エジェクターピンが挿入される側の軸金型（以下、「エジェクター側軸金型ともいう。」）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成形する金型としての機能も有している。マグネットローラ成形用金型でマグネットローラを射出成形し、着磁した後に当該金型からを取り出すときに、エジェクター側軸金型は、マグネットローラの軸部及びエジェクターピンとの摺動により、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エジェクター側軸金型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、エジェクター側軸金型を取り替えれば製品不良を生じることが回避できるが、エジェクター側軸金型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、頻繁なエジェクター側軸金型の取り替えは好ましくない。また、エジェクター側軸金型を交換するには、射出成形機から金型本体等を取り外す必要があり、交換作業に手間がかかる。

そこで本発明の目的は、金型使用に伴うエジェクター側軸金型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、上記軸金型のうち、エジェクターが挿入される側の軸金型は、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、この補強部材が、エジェクターの先端部と一体化してなり、上記補強部材と共に上記エジェクターを構成し、上記補強部材に連結されるエジェクターロッドを備え、このエジェクターロッドの長さが上記金型本体よりも長いことを特徴とする。

本発明のマグネットローラ成形用金型においては、上記補強部材が、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、エジェクター側軸金型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。また、補強部材が、エジェクターの先端部と一体化していることにより、エジェクター後退位置を調整することによってマグネットローラの全長の調整を容易にすることができる。また、エジェクターロッドの長さが前記金型本体よりも長いことにより、部品の交換やメンテナンスを容易である。

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。図１の実施形態のマグネットローラ成形用金型に用いられるエジェクターロッドの説明図である。図１の実施形態のマグネットローラ成形用金型の変形例の説明図である。従来のマグネットローラ成形用金型の断面図である。

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（エジェクター側軸金型）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及びエジェクター側軸金型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、エジェクター側軸金型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。

図１のエジェクター側軸金型１２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１２１と、補強部材１２１と嵌り合うように円筒形状を有する周囲部材と１２２とよりなり、当該補強部材１２１と周囲部材１２２とで分割可能な構造を有している。補強部材１２１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１２１ａを有している。また、補強部材１２１は、金型本体１１に対向する面からその背面までエジェクター側軸金型１２を貫通する構造を有している。更に、補強部材１２１は、エジェクターの先端部と一体化されていて、この補強部材１２１と、当該補強部材１２１に連結されるエジェクターロッド１５１とによりエジェクター１５が構成されている。エジェクターロッド１５１の進退移動により、補強部材１２１が金型本体１１内部を進退可能となっている。

周囲部材１２２は、金型本体１１のエジェクター側の開口近傍の内面に設けられた段差に係合することにより金型本体の軸線方向への移動が規制される。

図１のマグネットローラにより射出成形と着磁をした後は、エジェクターロッド１５１及び当該エジェクターロッド１５１と連結した補強部材１２１を金型本体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、着磁後のマグネットローラが、金型本体１１の入れ子側の開口から押し出される。

エジェクター側軸金型１２は、エジェクター側軸金型１２のなかで最も摩耗の激しい部分である型面部１２１ａが着脱可能な補強部材１２１よりなることから、この型面部１２１ａが摩耗した場合には、当該補強部材１２１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１２１ａが摩耗した場合にエジェクター側軸金型の全体を取り替える必要がないので、エジェクター側軸金型１２を補強部材１２１の部分と周囲部材１２２とで分割可能な構造にする加工コストを勘案しても、エジェクター側軸金型の製造コスト（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１２１は、エジェクター側軸金型１２を貫通する柱状の形状を有し、エジェクターの先端部と一体化されていて、これにより、補強部材１２１が、エジェクターの先端部を兼ねている。また、図２に示すように補強部材１２１とは反対側の端部でエジェクターロッド１５１を固定するエジェクタープレート１５２の調整シート１５２ａが、厚さの異なる複数個が用意され、これらの調整シート１５２ａを交換可能になっている。このことによって、射出成形時の金型内での補強部材１２１の位置により決定されるマグネットローラの全長を、調整シート１５２ａの交換により調整可能となっている。一般に、マグネットローラ成形用金型により射出成形されるマグネットローラは、マグネットローラの材料や射出条件によって収縮に変動が生じ、射出成形によって得られるマグネットローラの全長は、ばらつきが生じることがある。これに対し、本実施形態のマグネットローラ成形用金型１０は、上記のようにマグネットローラの軸部を成形する補強部材１２１がエジェクターの先端部と一体化され、エジェクターロッド１５１と連結されていることから、調整シート１５２ａの交換により、マグネットローラの全長のばらつきを容易に解消することができるのである。

補強部材１２１とエジェクターロッド１５１との連結手段は、特に限定されない。もっとも、補強部材１２１は、金型本体１１に固定された周囲部材１２２に対して金型本体の軸線方向に移動可能である必要があるから、この補強部材１２１の移動を制限しないように、連結手段は連結部材１２１の外面に突出しないものであることが好ましい。このような連結手段は、例えばスプリングピンがあり、また、イモネジ等がある。

補強部材１２１と連結するエジェクターロッド１５１の長さは、金型本体１１よりも長いことが好ましい。エジェクターロッド１５１の長さが、金型本体１１よりも長いことにより、補強部材１２１を交換する時は、図３に示すようにエジェクターロッド１５１を金型本体１１の内部に前進させて、補強部材１２１とエジェクターロッド１５１との連結部分が金型本体１１よりも外方に位置させることができる。したがって、補強部材１２１の交換を、金型等の分解や取り外しを行うことなく、簡単に実施することができる。

補強部材１２１は、周辺部材１２２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１２１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１２１と周辺部材１２２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。例えば周辺部材１２２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、周辺部材１２２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。

以上の説明では、軸金型としてエジェクター側軸金型１２について、分割可能な構造について説明したが、軸金型としてゲートを兼ねる入れ子１３についても、図１に示すように、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する構造とすることができる。図１の入れ子１３の補強部材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。

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、例えば軸部の外径の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３００ｍｍ、キャビティとなる部分の内径がφ１５ｍｍ、長さが３００ｍｍ、材質：アルミニウムＡ７０７５）と、エジェクター側軸金型１２と、入れ子１３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Ｒの成形を行った。この金型１０のエジェクター側軸金型１２は、非磁性鋼（日立金属株式会社の熱間金型用鋼：ＹＨＤ５０Ｆ）よりなり、図１に示すように補強部材１２１と周囲部材１２２の二分割構造であった。また、入れ子１３は、非磁性鋼（日立金属株式会社の熱間金型用鋼：ＹＨＤ５０Ｆ）よりなり、図１に示すように入れ子を貫通する補強部材１３１と、他の部分１３２との２分割構造であった。
エジェクター側軸金型１２の補強部材１２１とエジェクターロッド１５１（ステンレス鋼ＳＵＳ３０４よりなる）とが、スプリングピンを用いて連結されてなる構造とした。エジェクターロッド１５１の長さは４００ｍｍとした。

＜従来例＞
図４に示すような、エジェクター側軸金型２１１が、非磁性鋼（日立金属株式会社の熱間金型用鋼：ＹＨＤ５０Ｆ）より非分割構造であって、成形されたマグネットローラを押すエジェクターピン２１５が挿入される孔を有するものを用いた。金型本体及び入れ子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トータルで５０万ショット射出成形した。その後に、実施例の金型は、エジェクターロッド１５１を金型歩本体１２内部に前進させて、補強部材１２１とエジェクターロッド１５１との連結部分が金型本体１１よりも外方に位置させてから、スプリングピンを外して補強部材１２１のみを交換した。従来例の金型は、金型を取り外してから、エジェクター側軸金型２１１の全体を交換した。これにより実施例は、従来例と比較して、交換部品コスト削減効果が得られることが確かめられ、また、補強部材１２１を容易に交換でき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エジェクター側軸金型（軸金型）
１２１補強部材
１２２周囲部材
１３入れ子（軸金型）
１３１補強部材
１３２周囲部材
１４磁力発生手段
１５エジェクター
１５１エジェクターロッド
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、
上記軸金型のうち、エジェクターが挿入される側の軸金型は、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、この補強部材が、エジェクターの先端部と一体化してなり、
上記補強部材と共に上記エジェクターを構成し、上記補強部材に連結されるエジェクターロッドを備え、このエジェクターロッドの長さが上記金型本体よりも長いことを特徴とするマグネットローラ成形用金型。
前記補強部材が、非磁性体よりなる請求項１記載のマグネットローラ成形用金型。