粉体用スクリュー及びその製造方法，成形用金型
【課題】粉体の搬送や撹拌を効率良く行うことができる樹脂製の羽根を有する粉体用スクリューとその製造方法及び成形用金型を提供する。
【解決手段】粉体用スクリュー１０は、軸１２の周囲に羽根１４が螺旋状に設けられており、羽根１４の搬送面１６は、軸方向に沿った断面において先端１４Ａ側が搬送方向前方に傾くように形成される。前記羽根１４を樹脂成形するにあたり、前記軸１２の周囲に配置される複数の分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０を用意し、これら分割型を前記軸１２側へ移動させたときに、各分割型の成形部の集合により前記軸１２及び羽根１４に相当する形状のキャビティ部分を形成し、該キャビティ部分に溶融樹脂を充填する。前記軸１２の軸方向に対して非直交方向に進退する分割型８０，１１０の成形部８６Ａ，１１６Ａが、前記羽根１４の搬送面１６に対応するキャビティの一部を形成する。
【解決手段】粉体用スクリュー１０は、軸１２の周囲に羽根１４が螺旋状に設けられており、羽根１４の搬送面１６は、軸方向に沿った断面において先端１４Ａ側が搬送方向前方に傾くように形成される。前記羽根１４を樹脂成形するにあたり、前記軸１２の周囲に配置される複数の分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０を用意し、これら分割型を前記軸１２側へ移動させたときに、各分割型の成形部の集合により前記軸１２及び羽根１４に相当する形状のキャビティ部分を形成し、該キャビティ部分に溶融樹脂を充填する。前記軸１２の軸方向に対して非直交方向に進退する分割型８０，１１０の成形部８６Ａ，１１６Ａが、前記羽根１４の搬送面１６に対応するキャビティの一部を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーのような粉体の搬送や撹拌等に利用される粉体用スクリュー及びその製造方法，成形用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタや複写機等で用いられるトナーカセット（トナーカートリッジ）には、トナーを撹拌・搬送するためのトナー用スクリューが設けられている。このようなトナー用スクリューは、軸の周囲に羽根を螺旋状に取り付けた構造のものが使用されるが、スクリュー全体を金属で形成するとコストが高くなることから、従来より、軸を金属製とし、羽根を樹脂製にしたものが提案されている。図７(A)には、背景技術のトナー用スクリュー３００の一例が示されている。同図に示すトナー用スクリュー３００は、金属製の軸部３０２の外周面に、樹脂製の羽根３０４が螺旋状に巻き付けられた構造となっている。前記螺旋状の羽根３０４を射出成形により成形する場合、羽根の厚みが均一であるとアンダーカットが生じてしまうために、通常の上型と下型の型開き構造では取り出すことができない。そこで、アンダーカットをなくすために、羽根３０４の先端３０４Ａよりも根元３０４Ｂの方が厚くなるように、抜け勾配（テーパ）を設ける必要がある。図７(B)には、前記図７(A)の＃Ｄ−＃Ｄ断面図が示されている。図７(B)に示すように、羽根３０４の先端３０４Ａよりも根元３０４Ｂの方が厚くなるように形成する，すなわち、羽根３０４の両側面３０６，３０８にテーパを設けることにより、型抜きが可能となっている。このようなテーパを有する樹脂製の羽根を有するスクリューとして、下記特許文献１には、断面形状が台形である樹脂製の螺旋状羽根を有するトナー撹拌・搬送スクリューが記載されている。
【０００３】
しかしながら、このような構造のスクリューは、攪拌を目的として使用する場合には都合がよいが、羽根の両側面にテーパが設けられているため、例えば、図７(B)に矢印Ｆ７で示す方向に粉体を搬送する場合、搬送面となる側面３０６が搬送方向と逆向きに傾斜しているため、効率良く粉体を搬送することができない。このような問題に対して、下記特許文献２には、螺旋状羽根の搬送路の長手方向に沿った縦断面形状が、搬送方向下流側へ傾斜したことを特徴とするスクリュー搬送体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６５９７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２３２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献２に記載の技術では、螺旋状羽根が均一な厚みとなっているため、羽根を金属製とする場合にはよいが、樹脂製とするためには、上述したアンダーカットが問題となる。前記特許文献２には、当該文献に開示された羽根の形状を樹脂で成形するための具体的な手法が示されておらず、従来の上型と下型からなる金型構造を単に適用しただけでは、当該形状の羽根の製造を実現することはできない。
【０００６】
本発明は、以上のような点に着目したもので、軸の周囲に螺旋状に設ける羽根を樹脂製とした場合でも、トナーのような粉体の搬送や撹拌等を効率良く行うことができる粉体用スクリューと、前記羽根を樹脂成形するための成形用金型と、該成形用金型を利用した粉体用スクリューの製造方法を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の粉体用スクリューは、略円柱状の軸の回転により、該軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面で、粉体を一定方向に搬送する粉体用スクリューであって、前記羽根を樹脂製とするとともに、前記搬送面を、前記軸の軸方向に沿った断面において前記搬送方向の前方へ傾いた形状としたことを特徴とする。
【０００８】
主要な形態の一つは、前記搬送面の断面が、円弧状ないし曲面状の部分を有することを特徴とする。他の形態は、前記搬送面の断面が円弧状の部分を有するときに、前記円弧状の部分と前記軸の接する点から、前記軸に対して直交方向に伸ばした直線を第１の直線とし、該第１の直線が前記円弧状の部分と交わる点を通過し、かつ、前記第１の直線に対して２０度傾斜した直線を第２の直線としたときに、前記円弧状の部分が、前記第２の直線からはみ出さないように、前記円弧状の部分の曲率を設定したことを特徴とする。更に他の形態は、前記羽根の根元側の厚みが、先端側の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【０００９】
本発明の成形用金型は、略円柱状の軸の回転により、該軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面で、粉体を一定方向に搬送し、前記搬送面が、前記軸の軸方向に沿った断面において、搬送方向の前方へ傾いた粉体用スクリューを樹脂成形するための金型であって、前記軸の周囲に、該軸を挟んで対向するように、該軸の上方と下方にそれぞれ複数配置された複数の分割型よりなり、前記複数の分割型は、前記軸と対向する側に、該軸及び前記羽根に相当するキャビティの一部を形成する成形部をそれぞれ有しており、これら複数の分割型の成形部の集合により前記キャビティを形成するとともに、前記複数の分割型のうち、前記軸の上方に位置する分割型の少なくとも一つと、前記軸の下方に位置する分割型の少なくとも一つが、前記軸の軸方向に対して非直交方向に進退可能であり、前記複数の分割型のうち、前記非直交方向に進退する分割型以外の分割型は、前記軸方向に対して直交方向に進退可能であって、前記非直交方向に進退可能な分割型の成形部が、前記搬送面に対応するキャビティの一部を形成することを特徴とする。
【００１０】
主要な形態の一つは、前記軸の上方及び下方に配置される複数の分割型がそれぞれ、前記軸と直交する方向に進退可能な第１の分割型と、前記軸と直交する方向であって、かつ、前記第１の分割型の進退方向と直交する方向へ進退可能な第２の分割型と、前記第１及び第２の分割型の双方の進退方向に対して傾斜した方向であって、前記軸方向と非直交方向に進退可能な第３の分割型と、からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の粉体用スクリューの製造方法は、前記いずれかに記載の成形用金型を利用した粉体用スクリューの製造方法であって、前記複数の分割型の成形部を組み合わせて略円柱状のキャビティ部分と螺旋状のキャビティ部分を形成し、少なくとも前記螺旋状のキャビティ部分に溶融樹脂を充填することを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転可能な軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面で、粉体を一定方向に搬送する粉体用スクリューにおいて、前記軸の軸方向に沿った断面における前記搬送面の断面が、前記搬送方向の前方へ傾くように、前記羽根を樹脂成形によって形成したので、狭い管路内のみならず、開放された空間で使用する場合であっても、効率良く粉体を搬送したり撹拌したりすることができる。また、前記羽根を成形するにあたり、前記軸の周囲に配置される複数の分割型を用意し、これら分割型を前記軸側へ移動させたときに、各分割型の成形部の集合部分により前記軸及び羽根に相当する形状のキャビティ部分を形成して溶融樹脂を充填する。そして、前記軸方向に対して非直交方向に進退する分割型の成形部が、前記羽根の搬送面に対応するキャビティの一部を形成することとしたので、型抜き時にアンダーカットが問題となることがなく、前記羽根を樹脂成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１を示す図であり、(A)は粉体用スクリューが搬送路にセットされた状態を示す主要断面図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図２】実施例の１の変形例を示す図であり、(A)は粉体用スクリューを示す側面図，(B)は前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図３】前記実施例１の粉体用スクリューを成形するための金型を示す図であり、(A)は型締め中の様子を示す外観斜視図，(B)は型開き状態を示す外観斜視図である。
【図４】前記金型の型開き状態を示す図であり、図４(A)は前記図３(B)を矢印Ｆ３ａ方向から見た面を、矢印Ｆ２方向に反転させて見た平面図，図４(B)は前記図３(B)を矢印Ｆ３ｂ方向に見た平面図である。
【図５】前記金型の型締め状態を示す図であり、図５(A)は前記図３(B)を前記矢印Ｆ３ａ方向に見た面を、矢印Ｆ２方向に反転させて見た平面図に相当し、図５(B)は前記図３(B)を前記矢印Ｆ３ｂ方向に見た平面図に相当する。
【図６】本発明の実施例２を示す図であり、(A)は粉体用スクリューを示す側面図であり、(B)は前記(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図７】(A)は背景技術のトナー用スクリューを示す平面図，(B)は前記(A)を矢印＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
最初に、図１〜図５を参照しながら本発明の実施例１を説明する。本発明の粉体用スクリューは、トナーのような粉体の搬送や撹拌等をするものであり、例えば、トナーカセットなどに利用される。本実施例では、本発明をトナーの搬送に利用する場合を例に挙げて説明する。図１(A)は本実施例の粉体用スクリューが搬送路にセットされた状態を示す主要断面図，図１(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図２は、粉体用スクリューの変形例を示す図であり、図２(A)は側面図，図２(B)は前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図３は、本実施例の粉体用スクリューを成形するための金型を示す図であり、図３(A)は型締め中の様子を示す外観斜視図，(B)は型開き状態を示す外観斜視図である。図４は、前記金型の型開き状態を示す図であり、図(A)は前記図３(B)を矢印Ｆ３ａ方向から見た面を、矢印Ｆ２方向に反転させて見た平面図，図４(B)は前記図３(B)を矢印Ｆ３ｂ方向に見た平面図である。図５は、前記金型の型締め状態を示す図であり、図５(A)は前記図３(B)を前記矢印Ｆ３ａ方向に見た面を、矢印Ｆ２方向に反転させて見た平面図に相当し、図５(B)は前記図３(B)を前記矢印Ｆ３ｂ方向に見た平面図に相当する。
【００１６】
本発明の粉体用スクリューは、トナーカセットなどに利用されるものであり、図１(A)に示すように、本実施例の粉体用スクリュー１０は、略円柱状の軸１２の外周部に、羽根１４が螺旋状に巻き付けられた構成となっている。該粉体用スクリュー１０は、搬送路１２０内に設置されており、前記軸１２が軸受け１２２によって回転可能に支持され、図示しない駆動機構により図１(B)に矢印ＦＡで示す方向に回転可能となっている。そして、前記軸１２及び羽根１４の回転により、該羽根１４の搬送面１６によって、トナーなどの粉体が、図１(A)に矢印Ｆ１で示す方向に搬送される構成となっている。本実施例では、前記軸１２として、金属製（例えば、スチール）の棒を利用しており、羽根１４は樹脂製である。前記羽根１４の材料となる樹脂としては、例えば、耐熱性が低い汎用プラスチック（ＰＥ，ＰＶＣ，ＰＰ，ＰＳ，ＡＢＳ，ＡＳ，ＰＭＭＡ，ＰＶＡ，ＰＶＤＣ，ＰＢＤ，ＰＥＴ等）や、耐熱性が高い汎用エンプラ（ポリアミド（ＰＡ），ポリアセタール（ＰＯＭ），ポリカーボネート（ＰＣ），変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ＧＦ入りポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ），超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ），ＧＦ入りのＰＣ／ＡＢＳアロイ（ＧＦ−ＰＣ／ＡＢＳ）等）が用いられる。
【００１７】
前記羽根１４は、前記軸１２の軸方向に沿った断面において、先端１４Ａ側が、搬送方向（矢印Ｆ１方向）の前方へ傾くように傾斜している。本実施例では、前記搬送面１６の軸方向に沿った断面の延長線Ｌａと前記軸１２と直交する直線Ｌ１とのなす角度ａと、前記直線Ｌ１に対する非搬送面１８の断面の延長線Ｌｂとのなす角度ｂとは、ともに１０°に設定されている。すなわち、前記羽根１４は、図１(A)の左側の一部断面に示すように、軸１２の軸方向に沿った断面において、先端１４から根元１４Ｂまでの厚みが均一となっている。なお、図１の例では、搬送面１６と非搬送面１８の傾きを同一にすることにより、羽根１４の厚みを先端１４Ａから根元１４Ｂまで均一にすることとしたが、図２(A)及び(B)に示す搬送スクリュー１０´のように、非搬送面１８の傾きを大きくして、軸方向と直交する方向に対する非搬送面１８の角度ｂを３０°程度に設定してもよい。前記角度ａは、スライドストロークに応じて設定され、前記角度ｂは、製品ピッチに応じて設定される。
【００１８】
以上のような傾きを有する搬送面１６を有する羽根１４を螺旋状に射出成形して型抜きするために、本実施例では、図３〜図５に示す金型２０を利用している。該金型２０は、粉体用スクリュー１０の軸１２の周囲に配置される複数の分割型により構成されており、本実施例では、６つの分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０を用いている。このうち、分割型３０と分割型５０が、前記軸１２を挟んで対向しており、前記分割型３０は軸１２の上方に配置され、分割型５０は軸１２の下方に配置されており、それぞれ軸方向に対して直交する方向（図２(B)の矢印Ｆ３ａ，Ｆ３ｂ方向）に進退可能となっている。前記分割型３０，５０は、図３〜図５には、それぞれ複数のブロックとして図示されているが、実際には、図示しない駆動機構により進退可能な基部に櫛歯状に設けられた櫛歯部分に相当するものである。他の分割型７０，８０，１００，１１０についても同様である。
【００１９】
同様に、前記分割型７０と分割型１００が、前記軸１２を挟んで対向しており、前記分割型７０は軸１２の上方（図３では右上方）に配置され、分割型１００は軸１２の下方（図３では左下方）に配置されており、それぞれ軸方向に対して直交し、かつ、前記分割型３０，５０の進退方向とも直交する方向（図２(B)の矢印Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ）に進退可能となっている。更に、前記分割型８０と分割型１１０が、前記軸１２を挟んで対向しており、前記分割型８０は軸１２の上方（図３では左上方）に配置され、軸方向に対して傾いた方向（図３(B)の矢印Ｆ５ａ，Ｆ５ｂ方向）に進退可能となっている。他方の分割型１１０は、軸１２の下方（図３では右下方）に配置され、軸方向に対して傾いた方向（図３(B)の矢印Ｆ６ａ，Ｆ６ｂ方向）に進退可能となっている。前記分割型８０，１１０の進退方向は、前記分割型３０，５０，７０，１００のいずれの進退方向に対しても非直交である。
【００２０】
次に、各分割型について説明する。まず、分割型３０は、図３(B)及び図４(A)に示すように、側面３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４，４６，４７を有した形状をしており、上面は平坦に形成され、軸１２に対向する側の面には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部４８が形成されている。また、前記側面３６には、羽根１４に相当する部分のキキャビティの一部を形成する成形部３６Ａが設けられている。該成形部３６Ａは、前記羽根１４の搬送面１６側の一部に相当する。更に、前記側面４６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部４６Ａが設けられている。該分割型３０は、前記分割型７０，８０と組み合わされることで、キャビティの上半分を形成する。該分割型３０の側面３２は、軸方向に対して直交しており、該側面３２に沿って前記分割型７０が矢印Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ方向に進退可能となっている。また、前記側面４０は、軸方向に対して傾いており、該側面４０に沿って前記分割型８０が矢印Ｆ５ａ，Ｆ５ｂ方向に進退可能となっている。
【００２１】
前記分割型３０と組み合わされる一方の分割型７０は、図３(B)及び図４(A)に示すように、側面７２，７４，７６，７８を有しており、上面は平坦に形成され、軸１２に対向する側面７４には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部７４Ａが形成されている。また、前記側面７６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部７６Ａが設けられている。前記側面７２は、軸方向に対して直交しており、前記分割型３０の側面３２に沿って、分割型７０が矢印Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ方向に進退可能となっている。
【００２２】
前記分割型３０と組み合わされる他方の分割型８０は、図３(B)及び図４(A)に示すように、側面８２，８４，８６，８８，９０を有しており、上面は平坦に形成され、軸１２に対向する側面８４には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部８４Ａが形成されている。また、前記側面８６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部８６Ａが設けられている。該成形部８６Ａは、前記羽根１４の搬送面１６側の一部に相当する。前記側面８２は、軸方向に対して傾いており、前記分割型３０の側面４０に沿って、分割型８０が矢印Ｆ５ａ，Ｆ５ｂ方向に進退可能となっている。このため、均一な厚みであり、かつ、搬送面１６及び非搬送面１８の双方が共に軸方向に対して傾斜している形状の羽根１４を成形しても型抜きを行うことができる。
【００２３】
次に、分割型５０は、図３(B)及び図４(B)に示すように、側面５２，５４，５６，５８，６０，６２，６４を有しており、下面は平坦に形成され、軸１２に対向する側の面（上面）には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部６８が形成されている。また、前記側面５６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部５６Ａが設けられている。該成形部５６Ａは、前記羽根１４の搬送面１６側の一部に相当する。該分割型５０は、前記分割型１００，１１０と組み合わされることで、キャビティの下半分を形成する。該分割型５０の側面５２は、軸方向に対して直交しており、該側面５２に沿って前記分割型１００が矢印Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ方向に進退可能となっている。また、前記側面６０は、軸方向に対して傾いており、該側面６０に沿って前記分割型１１０が矢印Ｆ６ａ，Ｆ６ｂ方向に進退可能となっている。
【００２４】
前記分割型５０と組み合わされる一方の分割型１００は、図３(B)及び図４(B)に示すように、側面１０２，１０４，１０６，１０８を有しており、上面は平坦に形成され、軸１２に対向する側面１０４には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部１０４Ａが形成されている。また、前記側面１０６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部１０６Ａが設けられている。前記側面１０２は、軸方向に対して直交しており、前記分割型５０の側面５２に沿って、分割型１００が矢印Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ方向に進退可能となっている。
【００２５】
前記分割型５０と組み合わされる他方の分割型１１０は、図３(B)及び図４(B)に示すように、側面１１２，１１４，１１６，１１８，１２０を有しており、上面は平坦に形成され、軸１２に対向する側面１１４には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部１１４Ａが形成されている。また、前記側面１１６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部１１６Ａが設けられている。該成形部１１６Ａは、前記羽根１４の搬送面１６側の一部に相当する。前記側面１１２は、軸方向に対して傾いており、前記分割型３０の側面６０に沿って、分割型１１０が矢印Ｆ６ａ，Ｆ６ｂ方向に進退可能となっている。このため、均一な厚みであり、かつ、搬送面１６及び非搬送面１８の双方が共に軸方向に対して傾斜している形状の羽根１４を成形しても、型抜きを行うことができる。
【００２６】
本実施例では、前記軸１２として金属棒を利用しているため、前記分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０を型締めして形成される軸用のキャビティ部に予め金属棒を設置しておき、周囲の螺旋状のキャビティ部に溶融樹脂を射出充填する。そして、所定時間が経過し、樹脂が硬化したら、分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０が互いに離れるように移動させ、粉体用スクリュー１０を取り出す。例えば、分割型３０を固定する場合には、分割型５０を下方に開き、該分割型５０の移動に連動するように、他の分割型７０，８０，１００，１１０も移動させるという具合である。分割型５０を固定し、分割型３０を上方に開く場合にも同様である。なお、本実施例では、キャビティの上半分を構成する分割型３０，７０，８０のうち、搬送面１６の一部に相当する部分の成形部８６Ａを有する分割型８０を、軸方向に対して傾斜した方向（矢印Ｆ５ａ，Ｆ５ｂ方向）に進退させ、キャビティの下半分を構成する分割型５０，１００，１１０のうち、搬送面１６の一部に相当する部分の成形部１１６Ａを有する分割型１１０を、軸方向に対して傾斜した方向（矢印Ｆ６ａ，Ｆ６ｂ方向）に進退させることとした。このため、均一の厚みを有し、かつ、搬送面１６及び非搬送面１８が軸方向に対して傾斜した羽根１４を形成しても、アンダーカットが問題になることはなく、金型２０から取り出すことができる。以上のようにして形成された粉体用スクリュー１０は、前記軸１２が図１(A)の搬送路１２０内に回転可能に支持され、該搬送路１２０内に収容されたトナーの搬送を行う。
【００２７】
このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)粉体用スクリュー１０の羽根１４を樹脂製とし、かつ、搬送面１６が軸１２の軸方向に沿った断面に搬送方向の前方に傾いた形状としたので、トナーなどの粉体をスクリューに巻き込み、効率良く搬送を行うことができる。特に、上述した背景技術（特許文献２）に記載されたような細い管路内で使用される場合のみならず、開放された空間で使用しても、粉体を効率良く搬送することができる。
(2)前記羽根１４を樹脂製としたので、同形状の粉体用スクリューを全て金属で形成した場合と比べて、コンパクト化（軽量化）を図るとともに、製造コストの低減が可能となる。
(3)上述した軽量化及び搬送性の改善により、省電力に効果がある。
(4)前記羽根１４を成形するにあたり、前記軸１２の周囲に軸方向に沿って複数の分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０を配置し、これら分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０を前記軸１２側へ移動させたときに、各分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０の成形部の集合により前記軸１２及び羽根１４に相当する形状のキャビティ部分を形成して溶融樹脂を充填する。そして、前記軸方向に対して非直交方向に進退する分割型８０，１１０の成形部８６Ａ，１１６Ａが、前記羽根１４の搬送面１６に対応するキャビティの一部を形成することとしたので、羽根１４の形状が型開き時に支障をきたすことがなく、スムースに金型１０から取り出すことができる。
【実施例２】
【００２８】
次に、図６を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図６(A)は、本実施例の粉体用スクリューの側面図であり、一部を軸方向に沿って切断した断面として示し、図６(B)は前記(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。前記粉体用スクリュー２００は、略円柱状の軸２０２の外周部に、羽根２０４が螺旋状に巻き付けられた構成となっている。該粉体用スクリュー２００は、前記実施例１と同様に搬送路に設置され、図示しない駆動機構により、図６(B)に矢印ＦＣで示す方向に回転可能となっている。そして、前記軸２０２及び羽根２０４の回転により、該羽根２０４の搬送面２０６によって、トナーなどの粉体を一定方向（本実施例では図６(A)の右方向）に搬送する構成となっている。前記軸２０２及び羽根２０４は、前記実施例１と同様の材質により形成される。
【００２９】
本実施例では、前記搬送面２０６を軸方向に沿って切断したときの断面に円弧２１０が形成されている。前記円弧２１０の曲率は、次の条件を満たすように定められる。まず、前記円弧２１０と前記軸２０２の接する点Ｐ１から、前記軸２０２に直交方向に伸ばした直線Ｌ１が、再び円弧２１０と交わる点をＰ２とする。そして、前記点Ｐ２を通過し、かつ、前記直線Ｌ１に対する角度ｃが２０°の直線を直線Ｌｃとしたときに、前記円弧２１０が前記直線Ｌｃからはみ出さないように、前記円弧２１０を構成する円Ｃの曲率を設定する。このように円弧２１０の曲率を設定すると、上述した実施例１と同様の構成の金型２０を利用し、各金型の成形部の形状を変更することによって、アンダーカットが問題となることなく羽根２０４を成形して型抜きすることができる。なお、本実施例では、前記非搬送面２０８に沿って延長した延長線Ｌｂと前記直線Ｌ１のなす角度ｂが約３０°程度となっており、羽根２０４の先端２０４Ａ側よりも根元２０４Ｂ側の方が厚く設定されているが、前記角度ｂについても、上述した実施例１と同様に、製品ピッチに応じて適宜変更してよい。
【００３０】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法，角度は一例であり、同様の効果を奏する範囲内で必要に応じて適宜変更可能である。
(2)上述した実施例１及び２では、軸を金属製とし、羽根を樹脂製としたが、これも一例であり、軸と羽根の双方を樹脂製としてもよい。また、軸と羽根の双方を樹脂製とし、更に、前記軸に中空部を設けて軽量化を図るようにしてもよい。前記中空部は、例えば、ガスインジェクション成形により可能である。樹脂の具体例も一例であり、同様の効果を奏する範囲内で適宜変更してよい。
(3)前記実施例１では、金型２０を、６つの分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０により構成したが、これも一例であり、更に分割数を増やしてもよい。
【００３１】
(4)前記実施例２では、搬送面２０６に円弧２１０を設けることとしたが、これも一例であり、非搬送面２０８側へ向けて凹んだ形状であれば、円弧以外の曲面形状としてもよい。
(5)スクリューのピッチや径は、一定としてもよいし、適宜変更してもよい。例えば、中央付近はピッチを大きく設定し、両端付近はピッチを小さく設定するという具合である。
(6)前記実施例では、本発明をトナー搬送用に利用することとしたが、これも一例であり、本発明は、トナー以外の粉体の搬送の用途全般に適用可能である。むろん、本発明の粉体用スクリューは、搬送以外の目的，例えば、撹拌などにも適用可能であり、効率良く撹拌を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、回転可能な軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面が、軸方向に沿った断面において搬送方向前方へ傾くように、前記羽根を樹脂成形するにあたり、前記軸の周囲に複数の分割型を配置し、これら分割型を前記軸側へ移動させたときに、各分割型の成形部の集合により前記軸及び羽根に相当する形状のキャビティ部分を形成して溶融樹脂を充填する。そして、前記軸方向に対して非直交方向に進退する少なくとも分割型の成形部が、前記羽根の搬送面に対応するキャビティの一部を形成することとしたので、型抜き時にアンダーカットが問題となることがなく、前記羽根を樹脂成形することができる。これにより、樹脂製の羽根の搬送面に上述した傾きを設けることができるため、粉体を効率良く搬送したり撹拌等したりするための粉体用スクリューの用途に適用できる。特に、開放された空間で搬送等を行う場合に好適である。
【符号の説明】
【００３３】
１０，１０´：粉体用スクリュー
１２：軸
１４：羽根
１４Ａ：先端
１４Ｂ：根元
１６：搬送面
１８：非搬送面
２０：金型
３０：分割型
３２〜４７：側面
３６Ａ，４６Ａ，４８：成形部
５０：分割型
５２〜６４：側面
５６Ａ，６４Ａ，６８：成形部
７０：分割型
７２〜７８：側面
７４Ａ，７６Ａ：成形部
８０：分割型
８２〜９０：側面
８４Ａ，８６Ａ：成形部
１００：分割型
１０２〜１０８：側面
１０４Ａ，１０６Ａ：成形部
１１０：分割型
１１２〜１２０：側面
１１４Ａ，１１６Ａ：成形部
１２０：搬送路
１２２：軸受け
２００：粉体用スクリュー
２０２：軸
２０４：羽根
２０４Ａ：先端
２０４Ｂ：根元
２０６：搬送面
２０８：非搬送面
２１０：円弧
３００：トナー用スクリュー
３０２：軸部
３０４：羽根
３０４Ａ：先端
３０４Ｂ：根元
３０６，３０８：側面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーのような粉体の搬送や撹拌等に利用される粉体用スクリュー及びその製造方法，成形用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタや複写機等で用いられるトナーカセット（トナーカートリッジ）には、トナーを撹拌・搬送するためのトナー用スクリューが設けられている。このようなトナー用スクリューは、軸の周囲に羽根を螺旋状に取り付けた構造のものが使用されるが、スクリュー全体を金属で形成するとコストが高くなることから、従来より、軸を金属製とし、羽根を樹脂製にしたものが提案されている。図７(A)には、背景技術のトナー用スクリュー３００の一例が示されている。同図に示すトナー用スクリュー３００は、金属製の軸部３０２の外周面に、樹脂製の羽根３０４が螺旋状に巻き付けられた構造となっている。前記螺旋状の羽根３０４を射出成形により成形する場合、羽根の厚みが均一であるとアンダーカットが生じてしまうために、通常の上型と下型の型開き構造では取り出すことができない。そこで、アンダーカットをなくすために、羽根３０４の先端３０４Ａよりも根元３０４Ｂの方が厚くなるように、抜け勾配（テーパ）を設ける必要がある。図７(B)には、前記図７(A)の＃Ｄ−＃Ｄ断面図が示されている。図７(B)に示すように、羽根３０４の先端３０４Ａよりも根元３０４Ｂの方が厚くなるように形成する，すなわち、羽根３０４の両側面３０６，３０８にテーパを設けることにより、型抜きが可能となっている。このようなテーパを有する樹脂製の羽根を有するスクリューとして、下記特許文献１には、断面形状が台形である樹脂製の螺旋状羽根を有するトナー撹拌・搬送スクリューが記載されている。
【０００３】
しかしながら、このような構造のスクリューは、攪拌を目的として使用する場合には都合がよいが、羽根の両側面にテーパが設けられているため、例えば、図７(B)に矢印Ｆ７で示す方向に粉体を搬送する場合、搬送面となる側面３０６が搬送方向と逆向きに傾斜しているため、効率良く粉体を搬送することができない。このような問題に対して、下記特許文献２には、螺旋状羽根の搬送路の長手方向に沿った縦断面形状が、搬送方向下流側へ傾斜したことを特徴とするスクリュー搬送体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６５９７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２３２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献２に記載の技術では、螺旋状羽根が均一な厚みとなっているため、羽根を金属製とする場合にはよいが、樹脂製とするためには、上述したアンダーカットが問題となる。前記特許文献２には、当該文献に開示された羽根の形状を樹脂で成形するための具体的な手法が示されておらず、従来の上型と下型からなる金型構造を単に適用しただけでは、当該形状の羽根の製造を実現することはできない。
【０００６】
本発明は、以上のような点に着目したもので、軸の周囲に螺旋状に設ける羽根を樹脂製とした場合でも、トナーのような粉体の搬送や撹拌等を効率良く行うことができる粉体用スクリューと、前記羽根を樹脂成形するための成形用金型と、該成形用金型を利用した粉体用スクリューの製造方法を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の粉体用スクリューは、略円柱状の軸の回転により、該軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面で、粉体を一定方向に搬送する粉体用スクリューであって、前記羽根を樹脂製とするとともに、前記搬送面を、前記軸の軸方向に沿った断面において前記搬送方向の前方へ傾いた形状としたことを特徴とする。
【０００８】
主要な形態の一つは、前記搬送面の断面が、円弧状ないし曲面状の部分を有することを特徴とする。他の形態は、前記搬送面の断面が円弧状の部分を有するときに、前記円弧状の部分と前記軸の接する点から、前記軸に対して直交方向に伸ばした直線を第１の直線とし、該第１の直線が前記円弧状の部分と交わる点を通過し、かつ、前記第１の直線に対して２０度傾斜した直線を第２の直線としたときに、前記円弧状の部分が、前記第２の直線からはみ出さないように、前記円弧状の部分の曲率を設定したことを特徴とする。更に他の形態は、前記羽根の根元側の厚みが、先端側の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【０００９】
本発明の成形用金型は、略円柱状の軸の回転により、該軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面で、粉体を一定方向に搬送し、前記搬送面が、前記軸の軸方向に沿った断面において、搬送方向の前方へ傾いた粉体用スクリューを樹脂成形するための金型であって、前記軸の周囲に、該軸を挟んで対向するように、該軸の上方と下方にそれぞれ複数配置された複数の分割型よりなり、前記複数の分割型は、前記軸と対向する側に、該軸及び前記羽根に相当するキャビティの一部を形成する成形部をそれぞれ有しており、これら複数の分割型の成形部の集合により前記キャビティを形成するとともに、前記複数の分割型のうち、前記軸の上方に位置する分割型の少なくとも一つと、前記軸の下方に位置する分割型の少なくとも一つが、前記軸の軸方向に対して非直交方向に進退可能であり、前記複数の分割型のうち、前記非直交方向に進退する分割型以外の分割型は、前記軸方向に対して直交方向に進退可能であって、前記非直交方向に進退可能な分割型の成形部が、前記搬送面に対応するキャビティの一部を形成することを特徴とする。
【００１０】
主要な形態の一つは、前記軸の上方及び下方に配置される複数の分割型がそれぞれ、前記軸と直交する方向に進退可能な第１の分割型と、前記軸と直交する方向であって、かつ、前記第１の分割型の進退方向と直交する方向へ進退可能な第２の分割型と、前記第１及び第２の分割型の双方の進退方向に対して傾斜した方向であって、前記軸方向と非直交方向に進退可能な第３の分割型と、からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の粉体用スクリューの製造方法は、前記いずれかに記載の成形用金型を利用した粉体用スクリューの製造方法であって、前記複数の分割型の成形部を組み合わせて略円柱状のキャビティ部分と螺旋状のキャビティ部分を形成し、少なくとも前記螺旋状のキャビティ部分に溶融樹脂を充填することを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転可能な軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面で、粉体を一定方向に搬送する粉体用スクリューにおいて、前記軸の軸方向に沿った断面における前記搬送面の断面が、前記搬送方向の前方へ傾くように、前記羽根を樹脂成形によって形成したので、狭い管路内のみならず、開放された空間で使用する場合であっても、効率良く粉体を搬送したり撹拌したりすることができる。また、前記羽根を成形するにあたり、前記軸の周囲に配置される複数の分割型を用意し、これら分割型を前記軸側へ移動させたときに、各分割型の成形部の集合部分により前記軸及び羽根に相当する形状のキャビティ部分を形成して溶融樹脂を充填する。そして、前記軸方向に対して非直交方向に進退する分割型の成形部が、前記羽根の搬送面に対応するキャビティの一部を形成することとしたので、型抜き時にアンダーカットが問題となることがなく、前記羽根を樹脂成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１を示す図であり、(A)は粉体用スクリューが搬送路にセットされた状態を示す主要断面図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図２】実施例の１の変形例を示す図であり、(A)は粉体用スクリューを示す側面図，(B)は前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図３】前記実施例１の粉体用スクリューを成形するための金型を示す図であり、(A)は型締め中の様子を示す外観斜視図，(B)は型開き状態を示す外観斜視図である。
【図４】前記金型の型開き状態を示す図であり、図４(A)は前記図３(B)を矢印Ｆ３ａ方向から見た面を、矢印Ｆ２方向に反転させて見た平面図，図４(B)は前記図３(B)を矢印Ｆ３ｂ方向に見た平面図である。
【図５】前記金型の型締め状態を示す図であり、図５(A)は前記図３(B)を前記矢印Ｆ３ａ方向に見た面を、矢印Ｆ２方向に反転させて見た平面図に相当し、図５(B)は前記図３(B)を前記矢印Ｆ３ｂ方向に見た平面図に相当する。
【図６】本発明の実施例２を示す図であり、(A)は粉体用スクリューを示す側面図であり、(B)は前記(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図７】(A)は背景技術のトナー用スクリューを示す平面図，(B)は前記(A)を矢印＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
最初に、図１〜図５を参照しながら本発明の実施例１を説明する。本発明の粉体用スクリューは、トナーのような粉体の搬送や撹拌等をするものであり、例えば、トナーカセットなどに利用される。本実施例では、本発明をトナーの搬送に利用する場合を例に挙げて説明する。図１(A)は本実施例の粉体用スクリューが搬送路にセットされた状態を示す主要断面図，図１(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図２は、粉体用スクリューの変形例を示す図であり、図２(A)は側面図，図２(B)は前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図３は、本実施例の粉体用スクリューを成形するための金型を示す図であり、図３(A)は型締め中の様子を示す外観斜視図，(B)は型開き状態を示す外観斜視図である。図４は、前記金型の型開き状態を示す図であり、図(A)は前記図３(B)を矢印Ｆ３ａ方向から見た面を、矢印Ｆ２方向に反転させて見た平面図，図４(B)は前記図３(B)を矢印Ｆ３ｂ方向に見た平面図である。図５は、前記金型の型締め状態を示す図であり、図５(A)は前記図３(B)を前記矢印Ｆ３ａ方向に見た面を、矢印Ｆ２方向に反転させて見た平面図に相当し、図５(B)は前記図３(B)を前記矢印Ｆ３ｂ方向に見た平面図に相当する。
【００１６】
本発明の粉体用スクリューは、トナーカセットなどに利用されるものであり、図１(A)に示すように、本実施例の粉体用スクリュー１０は、略円柱状の軸１２の外周部に、羽根１４が螺旋状に巻き付けられた構成となっている。該粉体用スクリュー１０は、搬送路１２０内に設置されており、前記軸１２が軸受け１２２によって回転可能に支持され、図示しない駆動機構により図１(B)に矢印ＦＡで示す方向に回転可能となっている。そして、前記軸１２及び羽根１４の回転により、該羽根１４の搬送面１６によって、トナーなどの粉体が、図１(A)に矢印Ｆ１で示す方向に搬送される構成となっている。本実施例では、前記軸１２として、金属製（例えば、スチール）の棒を利用しており、羽根１４は樹脂製である。前記羽根１４の材料となる樹脂としては、例えば、耐熱性が低い汎用プラスチック（ＰＥ，ＰＶＣ，ＰＰ，ＰＳ，ＡＢＳ，ＡＳ，ＰＭＭＡ，ＰＶＡ，ＰＶＤＣ，ＰＢＤ，ＰＥＴ等）や、耐熱性が高い汎用エンプラ（ポリアミド（ＰＡ），ポリアセタール（ＰＯＭ），ポリカーボネート（ＰＣ），変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ＧＦ入りポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ），超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ），ＧＦ入りのＰＣ／ＡＢＳアロイ（ＧＦ−ＰＣ／ＡＢＳ）等）が用いられる。
【００１７】
前記羽根１４は、前記軸１２の軸方向に沿った断面において、先端１４Ａ側が、搬送方向（矢印Ｆ１方向）の前方へ傾くように傾斜している。本実施例では、前記搬送面１６の軸方向に沿った断面の延長線Ｌａと前記軸１２と直交する直線Ｌ１とのなす角度ａと、前記直線Ｌ１に対する非搬送面１８の断面の延長線Ｌｂとのなす角度ｂとは、ともに１０°に設定されている。すなわち、前記羽根１４は、図１(A)の左側の一部断面に示すように、軸１２の軸方向に沿った断面において、先端１４から根元１４Ｂまでの厚みが均一となっている。なお、図１の例では、搬送面１６と非搬送面１８の傾きを同一にすることにより、羽根１４の厚みを先端１４Ａから根元１４Ｂまで均一にすることとしたが、図２(A)及び(B)に示す搬送スクリュー１０´のように、非搬送面１８の傾きを大きくして、軸方向と直交する方向に対する非搬送面１８の角度ｂを３０°程度に設定してもよい。前記角度ａは、スライドストロークに応じて設定され、前記角度ｂは、製品ピッチに応じて設定される。
【００１８】
以上のような傾きを有する搬送面１６を有する羽根１４を螺旋状に射出成形して型抜きするために、本実施例では、図３〜図５に示す金型２０を利用している。該金型２０は、粉体用スクリュー１０の軸１２の周囲に配置される複数の分割型により構成されており、本実施例では、６つの分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０を用いている。このうち、分割型３０と分割型５０が、前記軸１２を挟んで対向しており、前記分割型３０は軸１２の上方に配置され、分割型５０は軸１２の下方に配置されており、それぞれ軸方向に対して直交する方向（図２(B)の矢印Ｆ３ａ，Ｆ３ｂ方向）に進退可能となっている。前記分割型３０，５０は、図３〜図５には、それぞれ複数のブロックとして図示されているが、実際には、図示しない駆動機構により進退可能な基部に櫛歯状に設けられた櫛歯部分に相当するものである。他の分割型７０，８０，１００，１１０についても同様である。
【００１９】
同様に、前記分割型７０と分割型１００が、前記軸１２を挟んで対向しており、前記分割型７０は軸１２の上方（図３では右上方）に配置され、分割型１００は軸１２の下方（図３では左下方）に配置されており、それぞれ軸方向に対して直交し、かつ、前記分割型３０，５０の進退方向とも直交する方向（図２(B)の矢印Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ）に進退可能となっている。更に、前記分割型８０と分割型１１０が、前記軸１２を挟んで対向しており、前記分割型８０は軸１２の上方（図３では左上方）に配置され、軸方向に対して傾いた方向（図３(B)の矢印Ｆ５ａ，Ｆ５ｂ方向）に進退可能となっている。他方の分割型１１０は、軸１２の下方（図３では右下方）に配置され、軸方向に対して傾いた方向（図３(B)の矢印Ｆ６ａ，Ｆ６ｂ方向）に進退可能となっている。前記分割型８０，１１０の進退方向は、前記分割型３０，５０，７０，１００のいずれの進退方向に対しても非直交である。
【００２０】
次に、各分割型について説明する。まず、分割型３０は、図３(B)及び図４(A)に示すように、側面３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４，４６，４７を有した形状をしており、上面は平坦に形成され、軸１２に対向する側の面には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部４８が形成されている。また、前記側面３６には、羽根１４に相当する部分のキキャビティの一部を形成する成形部３６Ａが設けられている。該成形部３６Ａは、前記羽根１４の搬送面１６側の一部に相当する。更に、前記側面４６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部４６Ａが設けられている。該分割型３０は、前記分割型７０，８０と組み合わされることで、キャビティの上半分を形成する。該分割型３０の側面３２は、軸方向に対して直交しており、該側面３２に沿って前記分割型７０が矢印Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ方向に進退可能となっている。また、前記側面４０は、軸方向に対して傾いており、該側面４０に沿って前記分割型８０が矢印Ｆ５ａ，Ｆ５ｂ方向に進退可能となっている。
【００２１】
前記分割型３０と組み合わされる一方の分割型７０は、図３(B)及び図４(A)に示すように、側面７２，７４，７６，７８を有しており、上面は平坦に形成され、軸１２に対向する側面７４には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部７４Ａが形成されている。また、前記側面７６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部７６Ａが設けられている。前記側面７２は、軸方向に対して直交しており、前記分割型３０の側面３２に沿って、分割型７０が矢印Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ方向に進退可能となっている。
【００２２】
前記分割型３０と組み合わされる他方の分割型８０は、図３(B)及び図４(A)に示すように、側面８２，８４，８６，８８，９０を有しており、上面は平坦に形成され、軸１２に対向する側面８４には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部８４Ａが形成されている。また、前記側面８６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部８６Ａが設けられている。該成形部８６Ａは、前記羽根１４の搬送面１６側の一部に相当する。前記側面８２は、軸方向に対して傾いており、前記分割型３０の側面４０に沿って、分割型８０が矢印Ｆ５ａ，Ｆ５ｂ方向に進退可能となっている。このため、均一な厚みであり、かつ、搬送面１６及び非搬送面１８の双方が共に軸方向に対して傾斜している形状の羽根１４を成形しても型抜きを行うことができる。
【００２３】
次に、分割型５０は、図３(B)及び図４(B)に示すように、側面５２，５４，５６，５８，６０，６２，６４を有しており、下面は平坦に形成され、軸１２に対向する側の面（上面）には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部６８が形成されている。また、前記側面５６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部５６Ａが設けられている。該成形部５６Ａは、前記羽根１４の搬送面１６側の一部に相当する。該分割型５０は、前記分割型１００，１１０と組み合わされることで、キャビティの下半分を形成する。該分割型５０の側面５２は、軸方向に対して直交しており、該側面５２に沿って前記分割型１００が矢印Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ方向に進退可能となっている。また、前記側面６０は、軸方向に対して傾いており、該側面６０に沿って前記分割型１１０が矢印Ｆ６ａ，Ｆ６ｂ方向に進退可能となっている。
【００２４】
前記分割型５０と組み合わされる一方の分割型１００は、図３(B)及び図４(B)に示すように、側面１０２，１０４，１０６，１０８を有しており、上面は平坦に形成され、軸１２に対向する側面１０４には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部１０４Ａが形成されている。また、前記側面１０６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部１０６Ａが設けられている。前記側面１０２は、軸方向に対して直交しており、前記分割型５０の側面５２に沿って、分割型１００が矢印Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ方向に進退可能となっている。
【００２５】
前記分割型５０と組み合わされる他方の分割型１１０は、図３(B)及び図４(B)に示すように、側面１１２，１１４，１１６，１１８，１２０を有しており、上面は平坦に形成され、軸１２に対向する側面１１４には、略円柱状の軸１２の一部に相当する形状の成形部１１４Ａが形成されている。また、前記側面１１６には、羽根１４に相当する部分のキャビティの一部を形成する成形部１１６Ａが設けられている。該成形部１１６Ａは、前記羽根１４の搬送面１６側の一部に相当する。前記側面１１２は、軸方向に対して傾いており、前記分割型３０の側面６０に沿って、分割型１１０が矢印Ｆ６ａ，Ｆ６ｂ方向に進退可能となっている。このため、均一な厚みであり、かつ、搬送面１６及び非搬送面１８の双方が共に軸方向に対して傾斜している形状の羽根１４を成形しても、型抜きを行うことができる。
【００２６】
本実施例では、前記軸１２として金属棒を利用しているため、前記分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０を型締めして形成される軸用のキャビティ部に予め金属棒を設置しておき、周囲の螺旋状のキャビティ部に溶融樹脂を射出充填する。そして、所定時間が経過し、樹脂が硬化したら、分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０が互いに離れるように移動させ、粉体用スクリュー１０を取り出す。例えば、分割型３０を固定する場合には、分割型５０を下方に開き、該分割型５０の移動に連動するように、他の分割型７０，８０，１００，１１０も移動させるという具合である。分割型５０を固定し、分割型３０を上方に開く場合にも同様である。なお、本実施例では、キャビティの上半分を構成する分割型３０，７０，８０のうち、搬送面１６の一部に相当する部分の成形部８６Ａを有する分割型８０を、軸方向に対して傾斜した方向（矢印Ｆ５ａ，Ｆ５ｂ方向）に進退させ、キャビティの下半分を構成する分割型５０，１００，１１０のうち、搬送面１６の一部に相当する部分の成形部１１６Ａを有する分割型１１０を、軸方向に対して傾斜した方向（矢印Ｆ６ａ，Ｆ６ｂ方向）に進退させることとした。このため、均一の厚みを有し、かつ、搬送面１６及び非搬送面１８が軸方向に対して傾斜した羽根１４を形成しても、アンダーカットが問題になることはなく、金型２０から取り出すことができる。以上のようにして形成された粉体用スクリュー１０は、前記軸１２が図１(A)の搬送路１２０内に回転可能に支持され、該搬送路１２０内に収容されたトナーの搬送を行う。
【００２７】
このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)粉体用スクリュー１０の羽根１４を樹脂製とし、かつ、搬送面１６が軸１２の軸方向に沿った断面に搬送方向の前方に傾いた形状としたので、トナーなどの粉体をスクリューに巻き込み、効率良く搬送を行うことができる。特に、上述した背景技術（特許文献２）に記載されたような細い管路内で使用される場合のみならず、開放された空間で使用しても、粉体を効率良く搬送することができる。
(2)前記羽根１４を樹脂製としたので、同形状の粉体用スクリューを全て金属で形成した場合と比べて、コンパクト化（軽量化）を図るとともに、製造コストの低減が可能となる。
(3)上述した軽量化及び搬送性の改善により、省電力に効果がある。
(4)前記羽根１４を成形するにあたり、前記軸１２の周囲に軸方向に沿って複数の分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０を配置し、これら分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０を前記軸１２側へ移動させたときに、各分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０の成形部の集合により前記軸１２及び羽根１４に相当する形状のキャビティ部分を形成して溶融樹脂を充填する。そして、前記軸方向に対して非直交方向に進退する分割型８０，１１０の成形部８６Ａ，１１６Ａが、前記羽根１４の搬送面１６に対応するキャビティの一部を形成することとしたので、羽根１４の形状が型開き時に支障をきたすことがなく、スムースに金型１０から取り出すことができる。
【実施例２】
【００２８】
次に、図６を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図６(A)は、本実施例の粉体用スクリューの側面図であり、一部を軸方向に沿って切断した断面として示し、図６(B)は前記(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。前記粉体用スクリュー２００は、略円柱状の軸２０２の外周部に、羽根２０４が螺旋状に巻き付けられた構成となっている。該粉体用スクリュー２００は、前記実施例１と同様に搬送路に設置され、図示しない駆動機構により、図６(B)に矢印ＦＣで示す方向に回転可能となっている。そして、前記軸２０２及び羽根２０４の回転により、該羽根２０４の搬送面２０６によって、トナーなどの粉体を一定方向（本実施例では図６(A)の右方向）に搬送する構成となっている。前記軸２０２及び羽根２０４は、前記実施例１と同様の材質により形成される。
【００２９】
本実施例では、前記搬送面２０６を軸方向に沿って切断したときの断面に円弧２１０が形成されている。前記円弧２１０の曲率は、次の条件を満たすように定められる。まず、前記円弧２１０と前記軸２０２の接する点Ｐ１から、前記軸２０２に直交方向に伸ばした直線Ｌ１が、再び円弧２１０と交わる点をＰ２とする。そして、前記点Ｐ２を通過し、かつ、前記直線Ｌ１に対する角度ｃが２０°の直線を直線Ｌｃとしたときに、前記円弧２１０が前記直線Ｌｃからはみ出さないように、前記円弧２１０を構成する円Ｃの曲率を設定する。このように円弧２１０の曲率を設定すると、上述した実施例１と同様の構成の金型２０を利用し、各金型の成形部の形状を変更することによって、アンダーカットが問題となることなく羽根２０４を成形して型抜きすることができる。なお、本実施例では、前記非搬送面２０８に沿って延長した延長線Ｌｂと前記直線Ｌ１のなす角度ｂが約３０°程度となっており、羽根２０４の先端２０４Ａ側よりも根元２０４Ｂ側の方が厚く設定されているが、前記角度ｂについても、上述した実施例１と同様に、製品ピッチに応じて適宜変更してよい。
【００３０】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法，角度は一例であり、同様の効果を奏する範囲内で必要に応じて適宜変更可能である。
(2)上述した実施例１及び２では、軸を金属製とし、羽根を樹脂製としたが、これも一例であり、軸と羽根の双方を樹脂製としてもよい。また、軸と羽根の双方を樹脂製とし、更に、前記軸に中空部を設けて軽量化を図るようにしてもよい。前記中空部は、例えば、ガスインジェクション成形により可能である。樹脂の具体例も一例であり、同様の効果を奏する範囲内で適宜変更してよい。
(3)前記実施例１では、金型２０を、６つの分割型３０，５０，７０，８０，１００，１１０により構成したが、これも一例であり、更に分割数を増やしてもよい。
【００３１】
(4)前記実施例２では、搬送面２０６に円弧２１０を設けることとしたが、これも一例であり、非搬送面２０８側へ向けて凹んだ形状であれば、円弧以外の曲面形状としてもよい。
(5)スクリューのピッチや径は、一定としてもよいし、適宜変更してもよい。例えば、中央付近はピッチを大きく設定し、両端付近はピッチを小さく設定するという具合である。
(6)前記実施例では、本発明をトナー搬送用に利用することとしたが、これも一例であり、本発明は、トナー以外の粉体の搬送の用途全般に適用可能である。むろん、本発明の粉体用スクリューは、搬送以外の目的，例えば、撹拌などにも適用可能であり、効率良く撹拌を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、回転可能な軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面が、軸方向に沿った断面において搬送方向前方へ傾くように、前記羽根を樹脂成形するにあたり、前記軸の周囲に複数の分割型を配置し、これら分割型を前記軸側へ移動させたときに、各分割型の成形部の集合により前記軸及び羽根に相当する形状のキャビティ部分を形成して溶融樹脂を充填する。そして、前記軸方向に対して非直交方向に進退する少なくとも分割型の成形部が、前記羽根の搬送面に対応するキャビティの一部を形成することとしたので、型抜き時にアンダーカットが問題となることがなく、前記羽根を樹脂成形することができる。これにより、樹脂製の羽根の搬送面に上述した傾きを設けることができるため、粉体を効率良く搬送したり撹拌等したりするための粉体用スクリューの用途に適用できる。特に、開放された空間で搬送等を行う場合に好適である。
【符号の説明】
【００３３】
１０，１０´：粉体用スクリュー
１２：軸
１４：羽根
１４Ａ：先端
１４Ｂ：根元
１６：搬送面
１８：非搬送面
２０：金型
３０：分割型
３２〜４７：側面
３６Ａ，４６Ａ，４８：成形部
５０：分割型
５２〜６４：側面
５６Ａ，６４Ａ，６８：成形部
７０：分割型
７２〜７８：側面
７４Ａ，７６Ａ：成形部
８０：分割型
８２〜９０：側面
８４Ａ，８６Ａ：成形部
１００：分割型
１０２〜１０８：側面
１０４Ａ，１０６Ａ：成形部
１１０：分割型
１１２〜１２０：側面
１１４Ａ，１１６Ａ：成形部
１２０：搬送路
１２２：軸受け
２００：粉体用スクリュー
２０２：軸
２０４：羽根
２０４Ａ：先端
２０４Ｂ：根元
２０６：搬送面
２０８：非搬送面
２１０：円弧
３００：トナー用スクリュー
３０２：軸部
３０４：羽根
３０４Ａ：先端
３０４Ｂ：根元
３０６，３０８：側面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円柱状の軸の回転により、該軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面で、粉体を一定方向に搬送する粉体用スクリューであって、
前記羽根を樹脂製とするとともに、前記搬送面を、前記軸の軸方向に沿った断面において前記搬送方向の前方へ傾いた形状としたことを特徴とする粉体用スクリュー。
【請求項２】
前記搬送面の断面が、円弧状ないし曲面状の部分を有することを特徴とする請求項１記載の粉体用スクリュー。
【請求項３】
前記搬送面の断面が円弧状の部分を有するときに、
前記円弧状の部分と前記軸の接する点から、前記軸に対して直交方向に伸ばした直線を第１の直線とし、
該第１の直線が前記円弧状の部分と交わる点を通過し、かつ、前記第１の直線に対して２０度傾斜した直線を第２の直線としたときに、
前記円弧状の部分が、前記第２の直線からはみ出さないように、前記円弧状の部分の曲率を設定したことを特徴とする請求項２記載の粉体用スクリュー。
【請求項４】
前記羽根の根元側の厚みが、先端側の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉体用スクリュー。
【請求項５】
略円柱状の軸の回転により、該軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面で、粉体を一定方向に搬送し、前記搬送面が、前記軸の軸方向に沿った断面において、搬送方向の前方へ傾いた粉体用スクリューを樹脂成形するための金型であって、
前記軸の周囲に、該軸を挟んで対向するように、該軸の上方と下方にそれぞれ複数配置された複数の分割型よりなり、
前記複数の分割型は、前記軸と対向する側に、該軸及び前記羽根に相当するキャビティの一部を形成する成形部をそれぞれ有しており、これら複数の分割型の成形部の集合により前記キャビティを形成するとともに、
前記複数の分割型のうち、前記軸の上方に位置する分割型の少なくとも一つと、前記軸の下方に位置する分割型の少なくとも一つが、前記軸の軸方向に対して非直交方向に進退可能であり、
前記複数の分割型のうち、前記非直交方向に進退する分割型以外の分割型は、前記軸方向に対して直交方向に進退可能であって、
前記非直交方向に進退可能な分割型の成形部が、前記搬送面に対応するキャビティの一部を形成することを特徴とする粉体用スクリューの成形用金型。
【請求項６】
前記軸の上方及び下方に配置される複数の分割型がそれぞれ、
前記軸と直交する方向に進退可能な第１の分割型と、
前記軸と直交する方向であって、かつ、前記第１の分割型の進退方向と直交する方向へ進退可能な第２の分割型と、
前記第１及び第２の分割型の双方の進退方向に対して傾斜した方向であって、前記軸方向と非直交方向に進退可能な第３の分割型と、
からなることを特徴とする請求項５記載の粉体用スクリューの成形用金型。
【請求項７】
請求項５又は６記載の成形用金型を利用した粉体用スクリューの製造方法であって、
前記複数の分割型の成形部を組み合わせて略円柱状のキャビティ部分と螺旋状のキャビティ部分を形成し、少なくとも前記螺旋状のキャビティ部分に溶融樹脂を充填することを特徴とする粉体用スクリューの製造方法。
【請求項１】
略円柱状の軸の回転により、該軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面で、粉体を一定方向に搬送する粉体用スクリューであって、
前記羽根を樹脂製とするとともに、前記搬送面を、前記軸の軸方向に沿った断面において前記搬送方向の前方へ傾いた形状としたことを特徴とする粉体用スクリュー。
【請求項２】
前記搬送面の断面が、円弧状ないし曲面状の部分を有することを特徴とする請求項１記載の粉体用スクリュー。
【請求項３】
前記搬送面の断面が円弧状の部分を有するときに、
前記円弧状の部分と前記軸の接する点から、前記軸に対して直交方向に伸ばした直線を第１の直線とし、
該第１の直線が前記円弧状の部分と交わる点を通過し、かつ、前記第１の直線に対して２０度傾斜した直線を第２の直線としたときに、
前記円弧状の部分が、前記第２の直線からはみ出さないように、前記円弧状の部分の曲率を設定したことを特徴とする請求項２記載の粉体用スクリュー。
【請求項４】
前記羽根の根元側の厚みが、先端側の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉体用スクリュー。
【請求項５】
略円柱状の軸の回転により、該軸の外周面に螺旋状に設けられた羽根の搬送面で、粉体を一定方向に搬送し、前記搬送面が、前記軸の軸方向に沿った断面において、搬送方向の前方へ傾いた粉体用スクリューを樹脂成形するための金型であって、
前記軸の周囲に、該軸を挟んで対向するように、該軸の上方と下方にそれぞれ複数配置された複数の分割型よりなり、
前記複数の分割型は、前記軸と対向する側に、該軸及び前記羽根に相当するキャビティの一部を形成する成形部をそれぞれ有しており、これら複数の分割型の成形部の集合により前記キャビティを形成するとともに、
前記複数の分割型のうち、前記軸の上方に位置する分割型の少なくとも一つと、前記軸の下方に位置する分割型の少なくとも一つが、前記軸の軸方向に対して非直交方向に進退可能であり、
前記複数の分割型のうち、前記非直交方向に進退する分割型以外の分割型は、前記軸方向に対して直交方向に進退可能であって、
前記非直交方向に進退可能な分割型の成形部が、前記搬送面に対応するキャビティの一部を形成することを特徴とする粉体用スクリューの成形用金型。
【請求項６】
前記軸の上方及び下方に配置される複数の分割型がそれぞれ、
前記軸と直交する方向に進退可能な第１の分割型と、
前記軸と直交する方向であって、かつ、前記第１の分割型の進退方向と直交する方向へ進退可能な第２の分割型と、
前記第１及び第２の分割型の双方の進退方向に対して傾斜した方向であって、前記軸方向と非直交方向に進退可能な第３の分割型と、
からなることを特徴とする請求項５記載の粉体用スクリューの成形用金型。
【請求項７】
請求項５又は６記載の成形用金型を利用した粉体用スクリューの製造方法であって、
前記複数の分割型の成形部を組み合わせて略円柱状のキャビティ部分と螺旋状のキャビティ部分を形成し、少なくとも前記螺旋状のキャビティ部分に溶融樹脂を充填することを特徴とする粉体用スクリューの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４０００３（Ｐ２０１３−４０００３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７２９６（Ｐ２０１１−１７７２９６）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（５１０２４７１０２）日本エフ・ティ・ビー株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（５１０２４７１０２）日本エフ・ティ・ビー株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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