JPH1128727A

JPH1128727A - 成形用金型とそのインサート成形品及び成形方法

Info

Publication number: JPH1128727A
Application number: JP18500597A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kuroda; 聖昭黒田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】成形サイクルを長くすることなく、プライマ
ーを塗布したインサート部品を成形品に強固に固定する
ことができ、焼け、ゴミなどの発生を防止した成形用金
型を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂の充填に際して金属部品を
インサートする成形用金型において、インサートする金
属部品は、その表面にプライマーが塗布されており、ま
た、上記インサート金属部品が装着される金型内に少な
くとも上記インサート金属部品が前記熱可塑性樹脂に触
れないように、引張弾性率が１×１０⁴ｋｇ／ｃｍ²以上
の断熱層を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、現像剤
規制部材などの樹脂成形品を成形する際に、金属部品を
インサートするための成形用金型とそのインサート成形
品及び成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形などの成形において、金属部品
をインサートする場合、その金属部品が樹脂成形体内に
埋め込まれないような、例えば、金属部品が弾性を有す
る金属薄板で構成され、その一部に樹脂エラストマーが
装着されて、上記金属部品と一体化されるような樹脂部
分を構成するものでは、インサート金属部品の表面に樹
脂プライマーを塗布し、インサート金属部品と成形され
た樹脂エラストマーとが分離しないようにする必要があ
る。

【０００３】通常、樹脂プライマーには熱硬化性接着剤
が最も一般的に採用されるので、インサート金属部品を
樹脂部分に強固に固定するために、樹脂温度を高く設定
したり、あるいは、金型温度を高くするなどの成形条件
を変化させる必要がある。

【０００４】しかし、樹脂温度を高くすると、焼け、ゴ
ミが発生し易くなり、外観不良やバリが発生するという
問題がある。また、金型温度を高くすると、可塑化され
た樹脂の冷却固化に必要な冷却時間が長くなり、生産能
率を下げることになる。このため、樹脂温度や金型温度
を高くすることなく、しかも、インサート成形が良好に
行える方法や、仮に金型温度を高くしても、必要な冷却
時間が延長されないようにする方法が要望されている。

【０００５】具体的には、ハロゲンランプや高周波誘導
加熱コイルを、型開きの際に、金型のキャビティ表面に
接近させ、集中して瞬時に加熱させる方法が提案されて
いるが、これらの加熱装置は高価であり、また、加熱体
を型開きの際に、キャビティ表面に接近させ、あるい
は、離反させる動作に時間が掛かり、型開き時間が長く
なる欠点がある。

【０００６】また、金属部品が樹脂成形体内に埋め込ま
れないような、例えば、金属部品が弾性を有する金属薄
板で構成され、その一部に樹脂プライマーが塗布され
て、これを介して、上記金属部品と一体化されるような
樹脂エラストマーを構成するものとして、例えば、電子
写真複写機、電子写真プリンターなどの画像形成装置の
現像装置に採用される現像剤規制部材が挙げられるが、
これを成形する際に、上記成形用金型が採用される。こ
こで注意すべきことは、上記金属薄板が、その用途に見
合う弾性と柔軟性を備えなければならないことである。

【０００７】即ち、像担持部材上に静電潜像を形成する
現像装置においては、図７に示すように、現像容器２に
現像剤担持部材３（以下、現像スリーブと称す）を取付
け、これに現像剤規制部材４および弾性ローラ５を当接
させ、現像容器２内に一成分現像剤６（以下、トナーと
称す）を収容しているが、現像スリーブ３とこれに当接
する現像剤規制部材４との間で、トナー６が通過する
際、現像剤規制部材の接触圧で、トナー６の薄膜厚さが
設定され、また、接触摩擦で、トナー６に潜像を現像す
るための摩擦帯電（トリボ）を付与させている。

【０００８】ここで重要なことは、トナー６の粒子径が
数μｍ〜十数μｍの範囲に存在するので、次の２点が重
要となる。（１）現像剤規制部材４を現像スリーブ３表面の稜線部
に均一に、精度良く、圧接させ、現像スリーブ３と現像
剤規制部材４との間に挟持されたトナー６を一様に摩擦
帯電させると同時に、均一な膜厚とすること。（２）現像スリーブ３上の薄膜に部分的な筋ムラを形成
させないことが重要であるが、このためには、現像剤規
制部材４の接触部表面が平滑であること。

【０００９】然るに、現像剤規制部材４を金属薄板で構
成した場合には、その弾性変形率が高いので、圧接条件
に対する圧接力の変動幅が大きく、設定圧の制御が難し
い。また、剛体であるために、スリーブ稜線方向での均
一な圧接が難しく、部分的な圧接不良によるスリーブ上
でのコートの筋ムラが生じ易い。

【００１０】また、現像剤規制部材４をゴム製にした場
合、金属製に比べて弾性変形率が低いため、圧接条件に
対する圧接力の変動幅が小さく、設定圧の制御は容易で
あるが、逆に、軟質のために現像スリーブ３に対する圧
接位置（コートの厚さ）を設定するのが難しい。また、
長時間使用した時に、ゴム内部の組成変形に起因するク
リープが発生し、設定圧が小さくなり、現像効率に影響
を及ぼすという問題があった。

【００１１】そこで、図８に示すように、金属薄板４’
ａにゴム層４’ｂを積層したものが提案されている。そ
の積層方法としては、予め成形したゴム片を接着剤を介
して金属薄板に接着する方法や、金型内に予め金属薄板
をインサートして、金型キャビティ内に原料ゴムを充填
し、熱プレス加工で一体成形する方法などが用いられて
いるが、近年は、生産性向上の上から、後者（特に、金
属薄膜のインサート、熱可塑性エラストマーの射出成
形）が採用されている。なお、図９は図８の矢印方向か
ら見た図である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような射出成形方法においても、成形後の熱収縮差から
成形品に反り変形が生じる虞がある。これは、その成形
品の用途、特に、上述のような現像剤規制部材として使
用される場合には、重大な欠陥となる。

【００１３】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その第１の目的とするところは、成形サイクルを
長くすることなく、プライマーを塗布したインサート部
品を成形品に強固に固定することができ、焼け、ゴミな
どの発生を防止した成形用金型を提供することである。

【００１４】また、本発明の第２の目的とするところ
は、インサート部品に金属薄板を用いると共に、成形金
型のキャビティ内に熱可塑性プライマーを充填し、上記
金属薄板の面に局部的に一体成形させる際に、素材の相
違に基づく収縮率の差による変形を抑止したインサート
成形品及びその成形方法を提供するにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、熱可塑性樹脂の充填に際して金属部品
をインサートする成形用金型において、インサートする
金属部品は、その表面にプライマーが塗布されており、
また、上記インサート金属部品が装着される金型内に、
少なくとも、上記インサート金属部品が前記熱可塑性樹
脂に触れないように、引張弾性率が１×１０⁴ｋｇ／ｃ
ｍ²以上の断熱層を設けたことを特徴とする。

【００１６】従って、インサート金属部品が装着される
キャビティ内面に断熱層が設けられているために、イン
サート金属部品から熱可塑性樹脂の熱が金型へ逃げ難く
なり、プライマーの硬化が成形中に充分進められるの
で、インサート金属部材に対する接着力を充分に得られ
る。また、上記断熱層は、少なくとも、上記インサート
金属部品に上記熱可塑性樹脂が直接に触れないように設
けられているため、成形品である熱可塑性樹脂は、イン
サート金属部品以外の金型のキャビティ内面で充分に冷
却でき、冷却時間が長くならない。このために、断熱層
には、その厚さが２ｍｍ以上の板材あるいはブロック材
を用いることができ、断熱層自体も耐熱性を必要としな
い。更に、断熱層は、引張弾性率が１×１０⁴ｋｇ／ｃ
ｍ²以上であるために、インサート金属部品が、例え
ば、現像剤規制部材の金属薄板として用いられるとして
も、これが成形圧力で変形する虞がない。

【００１７】この成形用金型による成形品が、現像剤規
制部材などの場合、上記インサート金属部品がバネ弾性
を有する金属薄板であり、上記キャビティ内には、上記
金属薄板に装着される弾性ブレードとして熱可塑性エラ
ストマーを充填するための樹脂注入ゲートが開口してお
り、上記金属薄板の反対側には、上記弾性ブレードによ
る上記金属薄板の反りを防止するため、弾性ブレード反
り抑止部材を構成するための樹脂注入用ゲートを設けて
いる。

【００１８】また、本発明では、熱可塑性エラストマー
の充填に際して金属部品をインサートする成形方法にお
いて、上記インサート金属部品がバネ弾性を有する金属
薄板であり、成形金型の樹脂流路が、上記金属薄板に装
着される弾性ブレードのためのバルブゲートと、上記金
属薄板の反対側に装着される弾性ブレード反り抑止部材
のためのバルブゲートとの２系列を有するホットランナ
ーで構成され、また、成形用金型には上記金属薄板をキ
ャビティ内に支持した状態で、キャビティ内を進退する
圧縮コアを具備しており、上記ホットランナーのバルブ
ゲートを開いて、溶融された熱可塑性エラストマーをキ
ャビティ内に射出する第１工程と、所定量射出する過程
で上記弾性ブレード反り抑止部材のためのバルブゲート
を閉じる第２工程と、上記圧縮コアをキャビティ内で動
作させて、成形される上記弾性ブレードを所定厚さにす
る第３工程とを行うことを特徴とする。

【００１９】従って、弾性ブレード反り抑止部材の樹脂
注入用ゲートからの樹脂充填が終了する前の状態では、
圧縮コアが、その動作位置（キャビティ内での後退位
置）にあり、弾性ブレードの成形に際してのキャビティ
内への樹脂充填が低い射出圧力で達成できるから、金属
薄板に対して作用するせん断力が低減され、金属薄板の
変形が避けられ、また、弾性ブレードの樹脂部分の流動
抵抗が少なく、スムーズに樹脂が流れるから、その後、
弾性ブレード反り抑止部材の樹脂注入用ゲートが閉じら
れてから、圧縮コアの前進で、弾性ブレードの成形が完
成した場合、成形部分の表面にウエルドやフローマーク
が発生しない。

【００２０】なお、本発明の実施の形態では、上記弾性
ブレード反り抑止部材のためのバルブゲートは、上記弾
性ブレード反り抑止部材を形成するキャビティ部分に向
けて正面から充填され、また、弾性ブレードの樹脂充填
用バルブゲートは、インサート金属薄板の面に沿って充
填されるように、それぞれ、配置されている。

【００２１】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下、本発明の実施の形態を、図面を
参照して、具体的に説明する。図１および図２には、本
発明に係わる成形用金型で成形される、現像剤規制部材
（これは現像装置に用いられる）が示されている。ここ
で、符号４ａは０．１ｍｍ厚さの燐青銅の金属薄板であ
り、そこには、熱可塑性樹脂、特に熱可塑性エラストマ
ーの一種であるポリアミドエラストマーで成形された弾
性ブレード４ｂが、金属薄板４ａと弾性ブレード４ｂと
を接着するプライマー層４ｃを介して接合されている。

【００２２】図３は、このような現像剤規制部材（符号
４で示すインサート成形品）を製造するための射出成形
用金型（一対の金型１５、１６）を示しており、ここで
は、予め、樹脂を接着するための個所にプライマー４ｃ
を塗布した金属薄膜（インサート金属部品）４ａが、吸
引装置（吸引方向を矢印で示し、装置自体は図示してい
ない）によって、金型１６のキャビティ内面に吸着保持
されている。

【００２３】そして、射出シリンダ１４で射出された溶
融熱可塑性エラストマーが、ホットランナーのマニホル
ド７、ノズル８を通過して、金型１５のキャビティ９
（これに充填される樹脂で弾性ブレードを構成する）に
充填される。この際に、断熱層１２により、金型１５、
１６の各キャビティ内面は、上記熱可塑性樹脂に直接に
触れない。この断熱層１２は、セラミックス、ベークラ
イト、あるいは、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの
プラスチックで構成され、その引張弾性率が１×１０⁴
ｋｇｆ／ｃｍ²以上であればよい。

【００２４】なお、実施の形態としては、金属薄板（イ
ンサート金属部品）の面に接触する断熱層１２の総表面
積が、金属面の６０％以上であることが好ましい。ま
た、プライマー層の厚みは、１〜１０μｍが最適であ
る。

【００２５】表１には、本発明の成形用金型で射出成形
されたインサート成形品、即ち、現像材規制部材（金型
に断熱層あり）と、金型に断熱層のない場合の成形品
と、金属薄板を予備加熱して成形した成形品（金型に断
熱層なし）とにおいて、金属薄板と樹脂エラストマーと
の接着力の比較を示している。

【００２６】

【表１】なお、金型温度は４０℃、予備加熱は１００℃であっ
た。また、予備加熱をしても接着力向上が殆ど無いの
は、金属薄板を金型に装着すると、金属薄板４ａの厚さ
が０．１ｍｍ程度と非常に薄いので、断熱層１２がない
と、急速に冷却されるためと考えられる。また、断熱層
１２に、引張弾性率が９．５×１０³ｋｇｆ／ｃｍ²のポ
リプロピレン樹脂を使用した場合、射出成形すると、金
属薄板４ａが反り変形してしまった。

【００２７】また、本発明では、プライマー層として、
フェノール系樹脂接着剤、エポキシ系樹脂接着剤、ウレ
タン系樹脂接着剤などが使用される。また、成形品も、
現像材規制部材として、金属薄板に弾性ブレードを持っ
たものに限られるものではない。

【００２８】（実施の形態２）図４に示すインサート成
形品は、現像装置の現像剤規制部材であり、これはバネ
弾性を有する、０．１ｍｍ厚さの燐青銅の金属薄板２７
に、弾性ブレード２８及び弾性ブレード反り抑止部材２
９を装着したものであり、図５に示す、特殊な成形用金
型（金型３９、４０）を有する成形装置にて、インサー
ト成形されたものである。

【００２９】この成形装置では、成形金型のマニホルド
（樹脂流路）３４が、金属薄板２７に装着される弾性ブ
レード２８のためのバルブゲートと、金属薄板２７の反
対側に装着される弾性ブレード反り抑止部材２９のため
のバルブゲートとの２系列を有するホットランナーで構
成され、また、成形用金型は、金属薄板２７をキャビテ
ィ内に支持する圧縮コア４３を具備している。

【００３０】即ち、弾性ブレード２８のための樹脂注入
用ゲートは、図４の成形品について、上記金属薄板２７
より側方に延出した部分（サブランナー）３１の、符号
３０で示す位置に樹脂注入するために、図５において、
バルブ３５の先端３５ａに形成されており、金型３９、
４０のパーティングラインを越えて、金型３５のキャビ
ティ３７に連通され、インサートされた金属薄板２７の
面に沿って、溶融樹脂を流動させるようになっている。
また、弾性ブレード反り抑止部材２９のためのバルブゲ
ートは、金型４０のキャビティ３８内に直に吐出するよ
うに、キャビティ３８のほぼ中央位置に、短い樹脂流路
で連結されるバルブ３６の先端３６ａに形成されている
（図４には、この位置が符号３２で示されている）。

【００３１】射出成形に際しては、先ず、金属薄板２７
がキャビティ３７内に装填され、型締めされるが、この
時、金属薄板２７は金型３５のキャビティ内面で支えら
れ、圧縮コア４３は、弾性ブレードを成形する位置より
も後退した位置（想像線の位置）にある。そして、射出
シリンダ３３側からの溶融熱可塑性エラストマーが、ホ
ットランナーのマニホルド３４から各バルブゲートを介
して、キャビティ３７、３８に充填される。

【００３２】この場合、各バルブ３５、３６は、開閉シ
リンダ４５、４６で開閉されるように、シリンダ内のピ
ストンに連結されたバルブピン４１、４２を、各バルブ
ゲートに進退するように操作される。最初の射出（第１
工程）で、キャビティ３７および３８内に樹脂充填がな
されるが、キャビティ３８が充満された段階で、バルブ
ピン４２を前進して、バルブゲート４０を閉じる（第２
工程）と、この段階で圧縮コア４３が、動作シリンダ４
４の働きで、キャビティ３７内で前進し、所定厚さの弾
性ブレードの厚さを確保し、引き続いて射出された樹脂
で、キャビティ３７が充満される（第３工程）。この状
態でバルブゲート３５ａも閉じられる。なお、これらの
制御タイミングは、図６のタイムチャートで示されてい
る。

【００３３】従って、所定量の射出中（図６において、
射出開始から後、時間ｔ₂まで）に弾性ブレード反り抑
止部材のためのバルブゲート３６ａが閉じられため、そ
れ以上の射出圧力が金属薄板に負荷されない。そして、
冷却固化に従って、キャビティ３８内の樹脂圧は速やか
に低下する。一方、弾性ブレードのための樹脂充填で
は、圧縮コア４３が後退していて、キャビティ３７が大
きく拡張されており、従って、充填圧が上がらないか
ら、この段階で、金属薄板にはせん断力が働かず、しか
も、流動抵抗が少ないので、金属薄板の面に沿って、ス
ムーズに樹脂が流れる。その後、弾性ブレードの所定厚
まで、圧縮コア４３が前進して、キャビティ３７での射
出成形を完了するから、弾性ブレードの表面にウエルド
やフローマークが発生しない。

【００３４】なお、バルブゲート３６を閉じるタイミン
グを、ｔ₁まで早めれば、キャビティ３８内での反り抑
止部材２９の圧力を更に低下できるので、ヒケを積極的
に発生させ、これによって、反り抑止部材の収縮量を増
大でき、より効果的に、弾性ブレードの反りを抑止で
き、平面度の良好な現像剤規制部材を提供することがで
きる。

【００３５】また、本発明の実施の形態２では、金属薄
板に樹脂プライマーを塗布する点および樹脂エラストマ
ーを接着する個所に断熱層を設ける点について、特に言
及していないが、ここでも、実施の形態１と同様に、成
形に際して、同じ処理を施すのが好ましい。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、熱可塑
性樹脂の充填に際して金属部品をインサートする成形用
金型において、インサートする金属部品は、その表面に
プライマーが塗布されており、また、上記インサート金
属部品が装着される金型内に、少なくとも、上記インサ
ート金属部品が前記熱可塑性樹脂に触れないように、引
張弾性率が１×１０⁴ｋｇ／ｃｍ²以上の断熱層を設けた
ことを特徴とする。

【００３７】従って、成形サイクルを長くすることな
く、プライマーを塗布したインサート金属部品を熱可塑
性樹脂、特に、エラストマーに対して強固に固定するこ
とができる。また、成形時、インサート金属部品に金属
薄板を使用する際には、その変形が発生しないため、例
えば、このインサート成形品で、現像装置における現像
剤規制部材を作る場合、不良がなく、また、安価に得ら
れる。

【００３８】また、本発明では、熱可塑性エラストマー
の充填に際して金属部品をインサートする成形方法にお
いて、上記インサート金属部品がバネ弾性を有する金属
薄板であり、成形金型の樹脂流路が、上記金属薄板に装
着される弾性ブレードのためのバルブゲートと、上記金
属薄板の反対側に装着される弾性ブレード反り抑止部材
のためのバルブゲートとの２系列を有するホットランナ
ーで構成され、また、成形用金型には上記金属薄板をキ
ャビティ内に支持した状態で、キャビティ内を進退する
圧縮コアを具備しており、上記ホットランナーのバルブ
ゲートを開いて、溶融された熱可塑性樹脂をキャビティ
内に射出する第１工程と、所定量射出する過程で上記弾
性ブレード反り抑止部材のためのバルブゲートを閉じる
第２工程と、上記圧縮コアをキャビティ内で動作させ
て、成形される上記弾性ブレードを所定厚さにする第３
工程とを行うことを特徴とする。

【００３９】従って、成形時に、金属薄板の変形がな
く、弾性ブレードの反りを低減できると共に、環境変化
においても、弾性ブレードの反りが発生することなく、
接触表面が平滑で、平面度の良好な現像剤規制部材を提
供でき、これによって、安定した現像ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における成形品の概
略斜視図である。

【図２】同じく、縦断側面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態を示す成形用金型の
縦断側面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における成形品の斜
視図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す成形用金型の
縦断側面図である。

【図６】同じく、成形工程を示すタイムチャートであ
る。

【図７】本発明に係わる規制部材を用いた現像装置の断
面図である。

【図８】同じく、規制部材の反りを示す斜視図である。

【図９】同じく、規制部材の反りを示す側面図である。

【符号の説明】

１電子写真感光体２現像容器３現像スリーブ４現像剤規制部材４ａ金属薄板４ｂ弾性ブレード４ｃプライマー５弾性ローラ６トナー７ホットランナーのマニホルド８ノズル９弾性部レートのためのキャビティ１０開閉シリンダ１１バルブピン１２断熱層１３吸引孔１４射出シリンダ１５固定金型１６可動金型２７金属薄板２８弾性ブレード２９弾性ブレード反り抑止部材３０樹脂注入位置３１サブランナー３２反り抑止部材の樹脂注入用位置３３射出シリンダ３４ホットランナーのマニホルド３５、３６ノズル３５ａ、３６ａバルブゲート（先端）３７弾性ブレードのためのキャビティ３８反り抑止部材のためのキャビティ３９、４０金型４１、４２バルブピン４３圧縮コア４４動作シリンダ４５、４６開閉シリンダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂の充填に際して金属部品を
インサートする成形用金型において、インサートする金
属部品は、その表面にプライマーが塗布されており、ま
た、上記インサート金属部品が装着される金型内に、少
なくとも、上記インサート金属部品が前記熱可塑性樹脂
に触れないように、引張弾性率が１×１０⁴ｋｇ／ｃｍ²
以上の断熱層を設けたことを特徴とする成形用金型。
【請求項２】上記インサート金属部品がバネ弾性を有
する金属薄板であり、上記キャビティ内には、上記金属
薄板に装着される弾性ブレードとして熱可塑性樹脂を充
填するための樹脂注入ゲートが開口しており、上記金属
薄板の反対側には、上記弾性ブレードによる上記金属薄
板の反りを防止するため、弾性ブレード反り抑止部材を
構成するための樹脂注入用ゲートを設けていることを特
徴とする請求項１に記載の成形用金型。
【請求項３】請求項１に記載の上記成形金型におい
て、インサートされる上記金属部品は、現像剤規制部材
の金属薄板であり、熱可塑性樹脂は熱可塑性エラストマ
ーであることを特徴とするインサート成形品。
【請求項４】熱可塑性エラストマーの充填に際して金
属部品をインサートする成形方法において、上記インサ
ート金属部品がバネ弾性を有する金属薄板であり、成形
金型の樹脂流路が、上記金属薄板に装着される弾性ブレ
ードのためのバルブゲートと、上記金属薄板の反対側に
装着される弾性ブレード反り抑止部材のためのバルブゲ
ートとの２系列を有するホットランナーで構成され、ま
た、成形用金型には上記金属薄板をキャビティ内に支持
した状態で、キャビティ内を進退する圧縮コアを具備し
ており、上記ホットランナーのバルブゲートを開いて、
溶融された熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出する第１
工程と、所定量射出する過程で上記弾性ブレード反り抑
止部材のためのバルブゲートを閉じる第２工程と、上記
圧縮コアをキャビティ内で動作させて、成形される上記
弾性ブレードを所定厚さにする第３工程とを行うことを
特徴とするインサート成形品の成形方法。
【請求項５】上記弾性ブレード反り抑止部材のための
バルブゲートは、上記弾性ブレード反り抑止部材を形成
するキャビティ部分に向けて正面から充填され、また、
弾性ブレードの樹脂充填用バルブゲートは、インサート
金属薄板の面に沿って充填されるように、それぞれ、配
置されていることを特徴とするインサート成形品の成形
方法。