(57)【要約】【課題】補強材としてインサートする金属棒の両端部がともに樹脂内部に配置されるような状態でインサート成形を行う場合であっても、成型品の軸心と金属棒の軸心とを正確に一致させることができる合成樹脂複合成型品の製造方法を提供する。【解決手段】金属棒２を、その両端部２ａ，２ｂがともに樹脂内部に配置されるようにインサートしてなる合成樹脂複合成型品を製造する方法であって、金属棒２の外周面の形状に対応した湾曲凹状部３ａ〜８ａ、及び、金属棒２の端面に当接して軸線方向への移動を規制するストッパ３ｂ，４ｂ，７ｂ，８ｂがそれぞれ形成された少なくとも二対のサポートピン３〜８により、金属棒２の軸線方向と直交する二方向から金属棒２の両端部２ａ，２ｂをそれぞれ挟持して、金属棒２を金型内において支持し、この状態で金型内に合成樹脂材料を射出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の棒状材を、その両端部がともに樹脂内部に配置されるようにインサートしてなる合成樹脂複合成型品の製造方法であって、
前記棒状材の外周面又は外側面の形状に対応した湾曲凹状部又は屈曲凹状部、及び、当該棒状材の端部の端面に当接して当該棒状材の軸線方向への移動を規制するストッパがそれぞれ形成された少なくとも二対のサポートピンにより、当該棒状材の軸線方向と直交する方向から当該棒状材の両端部をそれぞれ挟持して、当該棒状材を金型内において支持し、
この状態で金型内に合成樹脂材料を射出することを特徴とする合成樹脂複合成型品の製造方法。
【請求項２】
金属製の棒状材を、その両端部がともに樹脂内部に配置されるようにインサートしてなる合成樹脂複合成型品の製造方法であって、
前記棒状材の外周面又は外側面の形状に対応した湾曲凹状部又は屈曲凹状部、及び、当該棒状材の端部の端面に当接して当該棒状材の軸線方向への移動を規制するストッパがそれぞれ形成された少なくとも二対のサポートピンにより、当該棒状材の軸線方向と直交する方向から当該棒状材の両端部をそれぞれ挟持するとともに、当該棒状材の外周面又は外側面の形状に対応した湾曲凹状部又は屈曲凹状部がそれぞれ形成された少なくとも一対のサポートピンにより、当該棒状材の軸線方向と直交する方向から当該棒状材の中間部を挟持して、当該棒状材を金型内において支持し、
この状態で金型内に合成樹脂材料を射出することを特徴とする合成樹脂複合成型品の製造方法。
【請求項３】
金属製の棒状材を、その両端部がともに樹脂内部に配置されるようにインサートすることにより、ウィークポイントのみが選択的に補強されていることを特徴とする合成樹脂複合成型品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料等のインサート部品を樹脂内部に配置してなる合成樹脂複合成型品の製造方法、及び、合成樹脂複合成型品に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形による合成樹脂成型品は、複雑な形状を容易に実現できるほか、製造コストも安価であるため、機械の構成部品をはじめとして様々な用途に利用されている。但し、合成樹脂製の部品は、金属製の部品と比べると、剛性、耐久性の点で劣るため、ある程度の負荷がかかる部品に適用するには問題がある。
【０００３】
そこで、合成樹脂成型品の剛性や耐久性を向上させるべく、樹脂内部に補強材として金属製のインサート部品を配置すること（インサート成形）が従来より行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８９６６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、比較的細長いシャフト部分（例えば、直径４〜８ｍｍ程度、全長２０ｃｍ以上）を有する回転駆動系の合成樹脂製部品に対し、金属棒（或いは金属パイプ）を補強材とするインサート成形の技術を適用しようとする場合、完成品（成型品）において重心が偏らないように、シャフトの軸心と金属棒の軸心とを正確に一致させなければならず、そのためには、製造工程において、樹脂材料を射出する前に、金属棒を金型内に精密に配置する必要があり、また、樹脂材料の射出工程においても、位置ずれが生じないように金属棒をしっかりと保持しておく必要がある。
【０００６】
このときに問題となるのが、インサートする金属棒を金型内においてどのように保持させるか、ということである。例えば、図６に示すように、金属棒２の両端部２ａ，２ｂ（或いはその他の突出部分）が樹脂部分１０の外側（即ち、金型の外側）まで延在している場合には、それら両端部２ａ，２ｂ（金型の外側に延在している部分）を挟持することにより、射出工程において位置ずれが生じないように金属棒２をしっかりと保持させることが可能となるが、金属棒の方が、インサートしようとする樹脂部分よりも短い場合には、金属棒の両端部（或いは、少なくとも一方の端部）を、金型内において保持しなければならず、軸心を正確に一致させることが難しいという問題がある。また、樹脂材料は高い圧力をもって金型内へ射出されるため、金属棒の両端部が金型内に保持される場合、金属棒が樹脂材料に押されて軸線方向へずれてしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題を解決すべくなされたものであって、補強材としてインサートする金属棒の両端部がともに樹脂内部に配置されるような状態でインサート成形を行う場合であっても、成型品の軸心と金属棒の軸心とを正確に一致させることができ、成型品における「重心の偏り」という問題を回避することができる合成樹脂複合成型品の製造方法、及び、合成樹脂複合成型品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る合成樹脂複合成型品の製造方法は、金属製の棒状材（丸棒或いは角棒のほか、パイプも含む）を、その両端部がともに樹脂内部に配置されるようにインサートしてなる合成樹脂複合成型品を製造する方法であって、棒状材の外周面又は外側面の形状に対応した湾曲凹状部又は屈曲凹状部、及び、棒状材の端部の端面に当接して棒状材の軸線方向（長手方向）への移動を規制するストッパがそれぞれ形成された少なくとも二対のサポートピンにより、棒状材の軸線方向と直交する、対向する二方向から棒状材の両端部をそれぞれ挟持して、棒状材を金型内において支持し、この状態で金型内に合成樹脂材料を射出することを特徴としている。
【０００９】
尚、棒状材の両端部を挟持するだけではなく、棒状材の外周面又は外側面の形状に対応した湾曲凹状部又は屈曲凹状部がそれぞれ形成された少なくとも一対のサポートピンにより、棒状材の中間部をも挟持して、棒状材を金型内において支持するようにしても良い。
【００１０】
一方、本発明に係る合成樹脂複合成型品は、金属製の棒状材を、その両端部がともに樹脂内部に配置されるようにインサートすることにより、ウィークポイントのみが選択的に補強されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る合成樹脂複合成型品の製造方法によれば、インサートしようとする樹脂部分よりも短い金属製の棒状材を、その両端部がともに樹脂内部に配置されるような状態でインサート成形を行う場合であっても、金型内において棒状材を精密に配置することができ、また、樹脂材料の射出工程において位置ずれが生じないように、棒状材をしっかりと保持することができるため、成型品の軸心と棒状材の軸心とを正確に一致させることができ、その結果、「重心の偏り」という問題を回避することができ、成型品を回転駆動系の部品として好適に用いることができる。
【００１２】
更に、この製造方法によれば、シャフト状の合成樹脂成型品を金属製の棒状材によって補強しようとする場合において、シャフトの全長にわたって棒状材をインサートする必要はなく、シャフト全体のうち、剛性或いは耐久性が問題となる部分（ウィークポイント）のみを選択的に補強することが可能となり、金属材料の使用料を節減することができ、製造コストを縮減することができる。
【００１３】
本発明に係る合成樹脂複合成型品は、金属製棒状材によってウィークポイントのみが選択的に補強されているため、全体が補強された成型品と比べて軽量化することができ、また、金属材料の使用料を節減できるため、安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施例１「合成樹脂複合成型品の製造方法」の説明図であり、サポートピン３〜８によって、金型内空間９において金属棒２を支持する態様を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１「合成樹脂複合成型品の製造方法」の説明図であり、サポートピン５，６の先端部の形状、及び、サポートピン５，６によって金属棒２の中間部２ｃを支持した状態を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１「合成樹脂複合成型品の製造方法」の説明図であり、サポートピン７，８の先端部の形状、及び、サポートピン７，８によって金属棒２の端部２ｂを支持した状態を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１「合成樹脂複合成型品の製造方法」において使用されるサポートピン３〜８の他の構成例（金属棒として断面が矩形の金属棒１２が用いられる場合の構成例）を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施例２「合成樹脂複合成型品」（コピー機のトナー搬送用スクリュー２１）の平面図である。
【図６】図６は、従来のインサート成形方法によって製造することができる合成樹脂複合成型品の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、成型品の軸心と棒状材の軸心とを正確に一致させることができ、成型品における「重心の偏り」という問題を回避することができる「合成樹脂複合成型品の製造方法」として実施することができるほか、全体が補強された成型品と比べて軽量化することができ、安価に製造することができる「合成樹脂複合成型品」として実施することができる。以下、本発明に係る合成樹脂複合成型品の製造方法及び合成樹脂複合成型品の好適な実施例について、それぞれ詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１〜３は、本発明の実施例１「合成樹脂複合成型品の製造方法」の説明図である。これらの図において符号２は、樹脂内部に補強材として配置される金属棒（金属製の棒状材、より具体的には、直径４ｍｍ、長さ１００ｍｍのステンレス製の丸棒）であり、符号３〜８は、金型内において金属棒２を支持するサポートピン（直径４ｍｍ）である。また、図１の符号９（一点鎖線で示す領域）は、合成樹脂材料が射出される金型内の空間の輪郭を示している。尚、これらの図においては、「金型」そのものの表示は省略されている。
【００１７】
サポートピン３〜８はいずれも、上下に分割される金型の内側にそれぞれ配置されている。
【００１８】
サポートピン３〜８のうち、金属棒２の中間部２ｃを支持するサポートピン５の下端部、及び、サポートピン６の上端部には、図２（１）に示すように、金属棒２の外周面の形状に対応した湾曲凹状部５ａ，６ａがそれぞれ形成されている。
【００１９】
また、金属棒２の一方の端部２ｂを支持するサポートピン７の下端部、及び、サポートピン８の上端部には、図３（１）に示すように、金属棒２の外周面の形状に対応した湾曲凹状部７ａ，８ａ、及び、金属棒２の端部２ｂの端面に当接して金属棒２の軸線方向への移動を規制するストッパ７ｂ，８ｂがそれぞれ形成されている。更に、金属棒２のもう一方の端部２ａ（図１参照）を支持するサポートピン３の下端部、及び、サポートピン４の上端部にも、金属棒２の外周面の形状に対応した湾曲凹状部３ａ，４ａ、及び、金属棒２の端部２ａの端面に当接して金属棒２の軸線方向への移動を規制するストッパ３ｂ，４ｂがそれぞれ形成されている。
【００２０】
ここで、本実施例における合成樹脂複合成型品の製造方法の詳細について説明する。まず、図１（１）に示すように、下側のサポートピン４，６，８が配置されている下方の金型を、所定の位置にセットする。
【００２１】
次に、図１（２）に示すように、下側のサポートピン４，６，８の上に金属棒２を載置し、その上に、上側のサポートピン３，５，７が配置されている上方の金型をセットし、図１（３）に示すように、金属棒２の両端部２ａ，２ｂ、及び、中間部２ｃを、上下方向（金属棒２の軸線方向と直交する、対向する二方向）からサポートピン３〜８によって挟持させ、金属棒２を金型内において支持する。尚、サポートピン３〜８は、金属棒２を支持した際に、その軸心が成型品の軸心と正確に一致するように寸法設定されている。
【００２２】
このように、上下の金型をセットすると、金属棒２の両端部２ａ，２ｂ、及び、中間部２ｃは、上下方向への移動が規制されるほか、サポートピン３〜８の湾曲凹状部３ａ〜８ａ内に嵌り込んで、側方（左右方向）への移動も規制されることになり、更に、サポートピン３，４，７，８のストッパ３ｂ，４ｂ，７ｂ，８ｂによって金属棒２の両端部２ａ，２ｂの各端面が押さえ込まれて、金属棒２の軸線方向への移動も規制されることになる（図２（２）、及び、図３（２）参照）。
【００２３】
そして、この状態で金型内空間９へ合成樹脂材料を射出する。その後、所定時間を置いて合成樹脂材料を硬化させ、金型を開いて、成型された合成樹脂複合成型品を脱型する。このような方法により、金属棒２の両端部２ａ，２ｂがともに樹脂内部に配置されてなる合成樹脂複合成型品を製造することができる。
【００２４】
尚、本実施例においては、樹脂内部に補強材として配置される金属棒２として断面が円形の丸棒が用いられているため、これを金型内で支持するサポートピン３〜８には、金属棒２の外周面の形状に対応した湾曲凹状部３ａ〜８ａが形成されているが、金属棒として断面が矩形の角棒（金属棒１２）が用いられる場合には、図４に示すように、金属棒１２の外側面の形状に対応した屈曲凹状部３ｃ〜８ｃが形成されたサポートピン３〜８を使用する。
【００２５】
また、本実施例においては、金属棒２の両端部２ａ，２ｂを支持するサポートピン３，４，７，８のすべてに、金属棒２の軸線方向への移動を規制するストッパ３ｂ，４ｂ，７ｂ，８ｂが形成されているが、下側のサポートピン４，８のストッパ４ｂ，８ｂだけでも、金属棒２の軸線方向への移動を規制することができるので、上側のサポートピン３，７のストッパ３ｂ，７ｂは、省略してもよい。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明に係る合成樹脂複合成型品を、コピー機のトナー搬送用スクリュー２１に適用した場合の構成例を、本発明の実施例２として説明する。図５は、コピー機のトナー搬送用スクリュー２１の平面図である。この図において符号２２は金属棒、符号２３はトナー搬送用スクリュー２１のシャフト、符号２４はスクリュー羽根である。
【００２７】
また、符号２５〜２７は、金属棒２２を金型内において支持させるべく金型内に配置したサポートピンを、合成樹脂材料の硬化後に抜くことによって形成された穴である。これらの穴２５〜２７は、このままの状態でも特に問題はないが、必要に応じて、適宜合成樹脂材料（或いは他の材料）を詰めて、埋めることもできる。
【００２８】
本実施例においては、シャフト２３、及び、スクリュー羽根２４は、合成樹脂によって一体的に成形されている。また、図示されているように、シャフト２３の内部には、金属棒２２が、その両端部がともに樹脂内部に配置されるようにインサートされている。
【００２９】
このトナー搬送用スクリュー２１は、コピー機内に組み込まれて使用される際、両端が軸支され、回転駆動力が与えられて所定方向へ回転することにより、トナーカートリッジからドラムへトナーを搬送するように構成されており、軸支される両端から最も離れた部分、即ち、シャフト２３の中央部分がウィークポイントなるが、その中央部分に金属棒２２がインサートされている。
【００３０】
このように、本実施例のトナー搬送用スクリュー２１は、シャフト２３の中央部分にのみ金属棒２２が配置され、ウィークポイントのみが選択的に補強される構造となっており、シャフトの全長にわたって金属棒を挿入した場合と比べ、使用する金属材料の量を節減することができ、製造コストを縮減することができる。
【００３１】
また、このトナー搬送用スクリュー２１を、実施例１として説明した方法によって製造した場合、金型内において金属棒２２を精密に配置することができ、また、樹脂材料の射出工程において位置ずれが生じないように、金属棒２２をしっかりと保持することができるため、シャフト２３の軸心と金属棒２２の軸心とを正確に一致させることができ、その結果、完成品における「重心の偏り」という問題を好適に回避することができる。
【符号の説明】
【００３２】
２：金属棒、
２ａ，２ｂ：端部、
２ｃ：中間部、
３〜８：サポートピン、
３ａ〜８ａ：湾曲凹状部、
３ｂ，４ｂ，７ｂ，８ｂ：ストッパ、
３ｃ〜８ｃ：屈曲凹状部、
９：金型内空間、
１０：樹脂部分、
１２：金属棒、
２１：トナー搬送用スクリュー、
２２：金属棒、
２３：シャフト、
２４：スクリュー羽根、
２５〜２７：穴、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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