JP2002200645A - ハスバ歯車の射出成形金型及びその組み付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度のプラスチック製ハスバ歯車を成形す
る射出成形金型において、キャビティを形成する金型要
素の位置精度を高くすることができる射出成形金型及び
金型組み付け方法を提供する。 【構成】 キャビティ３内で冷却・固化したハスバ歯車
１４をエジェクタピン１１で上方に突き出すと、ハスバ
歯車４のねじれ角に応じて歯形入れ子７が自由回転し、
ハスバ歯車４が取り出される。このとき、キャビティ３
及びハスバ歯車４に偏心が生じていると、円滑に回転で
きない。そこで、射出成形金型を組み付ける際、歯形入
れ子７及びセンタコアピン１０の偏心量を上部金型２に
内蔵された位置検出装置１５，１６によって検出し、偏
心量に基づき下部金型１に内蔵された位置調整装置１
７，１８によって歯形入れ子７または下部入れ子９を位
置調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精度なプラスチ
ックハスバ歯車の射出成形金型及びその組み付け方法に
関し、さらに詳しくは、画像出力装置の感光体駆動用等
の高精度動力伝達機構に用いられる偏心誤差のないハス
バ歯車を射出成形するとともに、冷却・固化したハスバ
歯車を金型から離型する際に円滑に取り出すことが可能
で、変形が生じないようにした射出成形金型及びその組
み付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、画像出力装置の感光体駆動装置
のような精密動力伝達を必要とする動力伝達機構用の精
密ギヤとしては、プラスチック製のハスバ歯車が用いら
れることが多い。図３は、プラスチック製のハスバ歯車
を射出成形によって形成する際に用いられる従来の金型
を示す図で、図３（Ａ）は製品冷却時の断面図、図３
（Ｂ）は製品取り出し時の断面図である。図３におい
て、従来のハスバ歯車の射出成形用金型は、下部金型１
と上部金型２からなり、両金型１，２間に形成されたキ
ャビティ３内に溶融したプラスチックを射出して成型品
であるハスバ歯車４を形成するようになっている。

【０００３】下部金型１は、コアプレート５と、歯形入
れ子７と、下部コア入れ子９と、センタコアピン１０か
らなり、下部コア入れ子９とセンタコアピン１０はコア
プレート５の内部に固定的に位置決めされ、歯形入れ子
７はコアプレート５と下部コア入れ子９との間にベアリ
ング６及びベアリング８を介して回転自在に支持されて
いる。また、下部コア入れ子９は、その中心に設けられ
たセンタコアピン１０の外周において軸方向に貫通して
摺動自在な適宜数のエジェクタピン１１を備えている。
上部金型２は、上部コア入れ子１３を有するキャビティ
プレート１４からなり、上部コア入れ子１３には溶融し
たプラスチックの流入通路となるスプル１２が形成され
ている。そして、下部金型１の歯形入れ子７、下部コア
入れ子９、センタコアピン１０と、上部金型２の上部コ
ア入れ子１３のそれぞれがハスバ歯車形状のキャビティ
３を形成する金型要素として機能している。

【０００４】図３に示すように、射出成形用ハスバ歯車
の成型用金型は、ハスバ歯車の歯形部を形成する歯形入
れ子７が下部金型１の内部で自由に回転できるように構
成されている。したがって、製品のハスバ歯車４が冷却
・固化した後、図３（Ｂ）に示すように上部金型２を上
方へ移動させ、その状態でエジェクタピン１１の先端部
をキャビティ３内に突出させることによってハスバ歯車
４を突き出す時、ハスバ歯車４の歯形のねじれ角に応じ
た量だけ歯形入れ子７が自由に回転する。ここで、歯形
入れ子７が自由に回転できない構成であると仮定する
と、センタコアピン１０の抵抗によりハスバ歯車４の回
転が抑制され歯形が変形してしまう恐れがある。前記し
たように、歯形入れ子７は、コアプレート５と下部コア
入れ子９との間にスラスト荷重及びラジアル荷重を受け
ることができるベアリング６，８を介したことによって
自由回転可能となっている。

【０００５】歯形入れ子７の内周に位置する歯形側の中
心と歯形入れ子７の外周側の中心との心ずれ、ベアリン
グ６，８の精度、及び歯形入れ子７、ベアリング６，
８、センタコアピン１０等をコアプレート５に組み付け
る際のがたつきによって、形成されるハスバ歯車４に偏
心が生じ、それが歯みぞの振れの要因となる。偏心量は
１０〜５０μｍと大きなものである。偏心量の２倍が金
型に起因する歯みぞの振れに相当する。したがって、Ｊ
ＩＳ６級クラス以下（歯みぞの振れ２１μｍ以下）の高
精度な歯車を製造する場合は、例えば成形によって１１
μｍの歯みぞの振れが発生するものとすると、（２１−
１１）／２＝５μｍ以下の偏心量の金型にする必要があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】複写機やプリンタ等光
学入出力機器は高解像度化に伴い、電子写真感光体ドラ
ム等の駆動系に用いられる歯車にも高精度化が求められ
る。その中で歯車に関するＪＩＳ Ｂ１７０２で規定す
る歯みぞの振れが、出力機器の品質に大きな影響を与え
ている。出力機器の品質向上の要求に伴い、例えば基準
円直径５０〜１２５ｍｍ、モジュール０.５〜２.０のハ
スバ歯車では、ＪＩＳ６級クラス以下（歯みぞの振れ２
１μｍ以下）であるような高精度な歯車が求められてい
る。

【０００７】前述したように、プラスチック射出成形に
おける歯みぞの振れは、成形時の転写誤差と金型の組付
け及び形状誤差を要因としている。特にハスバ歯車の場
合、金型の組付け誤差が大きくなり、ＪＩＳ６級クラス
以下（歯みぞの振れ２１μｍ以下）の高精度な歯車を製
造するのが困難であった。

【０００８】したがって、本発明は射出成形金型のハス
バ歯車形のキャビティを形成する金型要素の位置精度を
高め、成形されたハスバ歯車の偏心量を小さくすること
ができる射出成形金型の組み付け方法を提供することを
目的とする。

【０００９】また、本発明は高精度のプラスチック射出
成形品のハスバ歯車を成形する際に使用する射出成形金
型において、形成されたハスバ歯車の偏心量を小さくす
ることができる高精度な金型を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するためになされたものであって、その第１の技術手
段は、キャビティを形成する金型要素の位置を検出する
位置検出装置と、前記検出した金型要素の位置に基づい
て前記金型要素の偏心を調整する位置調整装置を備えた
ハスバ歯車の射出成形金型であることを特徴とする。

【００１１】第２の技術手段は、第１の技術手段のハス
バ歯車の射出成形金型において、前記位置検出装置は、
歯形入れ子とセンタコアピンの位置関係を検出し、前記
位置調整装置は、前記歯形入れ子またはセンタコアピン
を調整位置決めすることを特徴とする。

【００１２】第３の技術手段は、第１または２の技術手
段のハスバ歯車の射出成形金型において、前記位置検出
装置は、位置を光学的に検出することを特徴とする。

【００１３】第４の技術手段は、第１〜３の技術手段の
ハスバ歯車の射出成形金型において、前記位置調整装置
は、エアシリンダを用いて調整位置決めすることを特徴
とする。

【００１４】第５の技術手段は、第１〜３の技術手段の
ハスバ歯車の射出成形金型において、前記位置調整装置
は、油圧シリンダを用いて調整位置決めすることを特徴
とする。

【００１５】第６の技術手段は、第１〜３の技術手段の
ハスバ歯車の射出成形金型において、前記位置調整装置
は、電気的アクチュエータを用いて調整位置決めするこ
とを特徴とする。

【００１６】第７の技術手段は、第１〜３の技術手段の
ハスバ歯車の射出成形金型において、前記位置調整装置
は、圧電素子を用いて調整位置決めすることを特徴とす
る。

【００１７】第８の技術手段は、キャビティを形成する
金型要素の位置を検出し、該検出した位置に基づいて前
記金型要素によって形成されるキャビティの偏心を調整
するハスバ歯車の射出成形金型組み付け方法であること
を特徴とする。

【００１８】第９の技術手段は、第８の技術手段のハス
バ歯車の射出成形用金型組み付け方法において、位置を
検出する前記金型要素は、歯形入れ子またはセンタコア
ピンであることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図
１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施
例の説明において、図３の従来例の射出成形金型と同様
の機能の構成要素については、同様の符号を付し、同様
の用語を用いて説明する。 （第１実施例）図１は、本発明の第１実施例のプラスチ
ックハスバ歯車の射出成形金型を示す図で、図１（Ａ）
は組み付けられた射出成形金型のキャビティ内に溶融し
たプラスチックを射出し、ハスバ歯車を形成した状態を
示す断面図、図１（Ｂ）は位置調整装置の配置状況を示
す下部金型の平面図である。第１実施例のハスバ歯車射
出成形金型は、製品取り出し時に歯形入れ子７を自由回
転させながら取り出すタイプで、射出成形金型の本体部
分は図３に示す従来のハスバ歯車射出成形金型と同様の
構成であって、下部金型１と上部金型２からなり、両金
型１，２間に形成されたキャビティ３に溶融したプラス
チックを射出してハスバ歯車４を形成するようになって
いる。

【００２０】下部金型１は、コアプレート５と、歯形入
れ子７と、下部コア入れ子９と、センタコアピン１０か
らなり、下部コア入れ子９とセンタコアピン１０はコア
プレート５の内部に固定的に位置決めされ、歯形入れ子
７はコアプレート５と下部コア入れ子９との間にベアリ
ング６及びベアリング８を介して回転自在に支持されて
いる。下部コア入れ子９は、その中心に設けられたセン
タコアピン１０の外周において軸方向に貫通して摺動自
在な適宜数のエジェクタピン１１を備えている。また、
コアプレート５には、歯形入れ子７の側面に当接し横方
向にずらすための位置調整装置１７が設けられている。

【００２１】上部金型２は、上部コア入れ子１３を有す
るキャビティプレート１４からなり、上部コア入れ子１
３には下部金型１に設けられた歯形入れ子７及びセンタ
コアピン１０の位置を検出するための位置検出装置１
５，１６が設けられるとともに、溶融したプラスチック
の流入通路となるスプル１２が形成されている。そし
て、下部金型１の金型要素である歯形入れ子７、下部コ
ア入れ子９、センタコアピン１０、及び上部金型２の金
型要素である上部コア入れ子１３によってハスバ歯車形
状のキャビティ３が形成されている。

【００２２】図１に示すように、ハスバ歯車の射出成型
金型は、ハスバ歯車の歯形部を形成する歯形入れ子７が
下部金型１の内部で自由に回転できるように構成されて
いる。したがって、製品のハスバ歯車４が冷却・固化し
た後、上部金型２を上方へ移動させ、その状態でエジェ
クタピン１１の先端部をキャビティ３内に突出させるこ
とによってハスバ歯車４を突き出す時、ハスバ歯車４の
歯形のねじれ角に応じた量だけ歯形入れ子７が自由回転
する。前記したように、歯形入れ子７の回転はコアプレ
ート５と下部コア入れ子９との間のスラスト荷重及びラ
ジアル荷重を受けることができるベアリング６，８を介
したことによって可能となっている。しかし、キャビテ
ィ３に偏心が生じている場合、キャビティ３によって形
成されたハスバ歯車４にも偏心が生じるから、ハスバ歯
車４を歯形入れ子７の歯形面に沿って円滑に回転させな
がら上方に突き出すことができないといった事態が生じ
る。

【００２３】そこで、第１実施例の射出成形金型では、
上部金型２に位置検出装置１５，１６を内蔵し、下部金
型１に位置調整装置１７を内蔵して、射出成形用金型を
組み付ける際、キャビティ３を形成する金型要素である
歯形入れ子７及びセンタコアピン１０の位置または偏心
量を検出し、検出した位置または偏心量に基づき歯形入
れ子７及びセンタコアピン１０の位置を調整し、偏心量
を小さくするようにしている。図１（Ａ）に示すよう
に、位置検出装置１５は歯形入れ子７の位置を検出し、
位置検出装置１６はセンタコアピン１０の位置を検出す
る。歯形入れ子７の位置検出装置１５は、歯形入れ子７
の上面に付されたマーキングポイントを光学的に読み取
る読取装置によって実現される。また、センタコアピン
１０の位置検出装置１６は、センタコアピン１０の上面
に付されたマーキングポイントを光学的に読み取る読取
装置によって実現される。

【００２４】歯形入れ子７の位置検出装置１５及びセン
タコアピン１０の位置検出装置１６によって検出された
位置情報に基づいて偏心量を求め、偏心量に応じた補正
量を算出し、歯形入れ子７またはセンタコアピン１０の
位置を調整し偏心量を調整する。このとき、図１（Ａ）
に示すように歯形入れ子７を位置調整装置１７によって
調整するか、またはセンタコアピン１０を図２（Ａ）に
示すような他の位置調整装置１８によって調整する。

【００２５】歯形入れ子７の位置調整装置１７またはセ
ンタコアピン１０の位置調整装置１８は、エアシリン
ダ、油圧シリンダ、電気的アクチュエータ、圧電素子等
を駆動源として利用できる。なお、位置調整装置を動作
させる駆動源は、用途や金型構造の相違に基づいて使い
分ける必要がある。例えば、溶融プラスチック射出時の
圧力が高圧の場合は、エアシリンダ、油圧シリンダ、モ
ータ等の電気的アクチュエータを用い、非常に微少な調
整が必要であれば、圧電素子を用いて位置調整するのが
望ましい。圧電素子を用いる場合、圧電素子は射出時の
圧力に耐えられないが、キャビティプレート１４で歯形
入れ子７を挟み込めば成形時の歯形入れ子７の変動はあ
る程度抑えることができる。位置調整装置１７は、歯形
入れ子７の円周方向で２個所以上必要であり、好ましく
は図１（Ｂ）に示すように３個所以上とするのが好まし
い。

【００２６】以上のようにして、下部金型１を構成して
いる歯形入れ子７及びセンタコアピン１０の少なくとも
一方の位置を調整し、偏心量を調整して、ハスバ歯車の
射出成形用金型を組み付ける。このようなプラスチック
製ハスバ歯車の射出成形金型によれば、偏心量が少ない
キャビティ３が得られ、偏心量が小さく高精度なハスバ
歯車の射出成形品を得ることができる。また、冷却・固
化したハスバ歯車を射出成形金型から支障なく取り出す
ことが可能となる。

【００２７】（第２実施例）図２は、本発明の第２実施
例のプラスチックハスバ歯車の射出成形金型を示す図
で、図２（Ａ）は上部金型と下部金型を組付けて、ハス
バ歯車形のキャビティを形成した状態を示す断面図、図
２（Ｂ）は上部金型を上方に移動させハスバ歯車を取り
出す状態を示す断面図である。第２実施例の射出成形用
金型は、ハスバ歯車を自由回転させながら上方に取り出
すタイプで、下部金型１と上部金型２からなり、両金型
１，２間に形成されたキャビティ３に溶融したプラスチ
ックを射出してハスバ歯車４を形成するようになってい
る。

【００２８】下部金型１は、コアプレート５と、コアプ
レート５に固定されている歯形入れ子７を有し、歯形入
れ子７の中心位置には下部コア入れ子９とセンタコアピ
ン１０が位置決めされている。コアプレート５の中心孔
には円周状の段部５ａが形成され、下部入れ子９の外周
面には円周状の段部９ａが形成され、下部コア入れ子９
の上限位置で両者の段部５ａ，９ａとが当接するように
なっている。また、下部コア入れ子９は、冷却・固化さ
れたハスバ歯車４を歯形入れ子７から分離させるための
適宜数のエジェクタピン１１を備えており、それぞれ軸
方向に摺動自在であり、その先端部がキャビティ３内に
突出することができる。また、コアプレート５には、下
部コア入れ子９の側面に当接し横方向にずらすための位
置調整装置１８が設けられている。上部金型２は、上部
コア入れ子１３を有するキャビティプレート１４からな
り、上部コア入れ子１３には位置検出装置１５，１６が
設けられるとともに溶融したプラスチックの流入通路と
なるスプル１２が形成されている。ハスバ歯車４を形成
するためのキャビティ３は、下部金型１の金型要素であ
る歯形入れ子７、下部コア入れ子９、センタコアピン１
０、及び上部金型２の金型要素である上部コア入れ子１
３とによって４面が囲まれた空間により形成されてい
る。

【００２９】第２実施例の射出成形金型においても、キ
ャビティ３に偏心が生じている場合、キャビティ３によ
って形成されたハスバ歯車４にも偏心が生じるから、ハ
スバ歯車４を歯形入れ子７の歯形面に沿って円滑に回転
させながら上方に突き出すことができないといった事態
が生じる。。第２実施例の射出成形用金型では、上部金
型２に歯形入れ子７の位置を検出するための位置検出装
置１５及びセンタコアピン１０の位置を検出するための
位置検出装置１６を内蔵させ、下部金型１に下部コア入
れ子９に当接し押圧する位置調整装置１８を内蔵させ
て、射出成形用金型を組み付ける際、キャビティ３を形
成する歯形入れ子７及びセンタコアピン１０の偏心量を
検出し、偏心量に基づき下部コア入れ子９及びセンタコ
アピン１０の位置を調整し偏心量を小さくするようにし
ている。

【００３０】歯形入れ子７の位置検出装置１５及びセン
タコアピン９の位置検出装置１６によって検出された位
置情報に基づいて偏心量を求め、偏心量に応じた補正量
を算出し、歯形入れ子７またはセンタコアピン１０の位
置を調整し偏心量を調整する。このとき、図２（Ａ）に
示すように下部コア入れ子９を位置調整装置１８によっ
て調整する。位置調整装置１８は、歯形入れ子７の円周
方向で２個所以上必要であり、好ましくは３個所以上と
するのがよい。

【００３１】以上のようにして射出成形用金型を組み付
けた後、キャビティ３内にスプル１２から溶融したプラ
スチックを射出し、溶融プラスチックを冷却・固化する
ことによってハスバ歯車４が形成される。キャビティ３
内で冷却・固化したハスバ歯車４を取り出す時は、図２
（Ｂ）のようにセンタコアピン１０を下方に後退させた
後、エジェクタピン１１を上方に移動させてハスバ歯車
４を上方に押圧する。この時、センタコアピン１０が下
方に後退しているため、ハスバ歯車４との間の摩擦抵抗
が少なく、ハスバ歯車４のねじれ角をもった歯形部は歯
形入れ子７の歯形面に沿って回転しながら上方に突き出
される。

【００３２】このようなプラスチック製ハスバ歯車の射
出成形用金型によれば、偏心量が少ないキャビティ３が
得られ、偏心量が小さく高精度なハスバ歯車の射出成形
品を得ることができる。また、冷却・固化したハスバ歯
車を射出成形用金型から支障なく取り出すことが可能と
なる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、高精度を要するプラスチック製ハスバ歯車を
形成する射出成形用金型を組み付けるときに、キャビテ
ィを形成する金型要素の偏心量を検出し、金型要素の位
置を調整するので、成形されたハスバ歯車の偏心量を小
さくすることができる射出成形金型及びその組み付け方
法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例のプラスチックハスバ歯
車の射出成形金型を示す図で、図１（Ａ）はキャビティ
内に溶融したプラスチックを射出し、ハスバ歯車を形成
する状態を示す断面図、図１（Ｂ）は位置調整装置の配
置状況を示す平面図である。

【図２】 本発明の第２実施例のプラスチックハスバ歯
車の射出成形金型を示す図で、図２（Ａ）は上部金型と
下部金型を組付けて、ハスバ歯車形のキャビティを形成
した状態を示す断面図、図２（Ｂ）は上部金型を上方に
移動させハスバ歯車を取り出す状態を示す断面図であ
る。

【図３】 プラスチック製のハスバ歯車を射出成形によ
って形成する際に用いられる従来の射出成形金型を示す
図で、図３（Ａ）は製品冷却時の断面図、図３（Ｂ）は
製品取り出し時の断面図である。

【符号の説明】

１…下部金型、２…上部金型、３…キャビティ、４…ハ
スバ歯車、５…コアプレート、７…歯形入れ子、６，８
…ベアリング、９…下部コア入れ子、１０…センタコア
ピン、１１…エジェクタピン、１２…スプル、１３…上
部コア入れ子、１４…キャビティプレート、１５，１６
…位置検出装置、１７，１８…位置調整装置。

フロントページの続き (72)発明者 岸 秀信 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 渡部 順 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 妹尾 晋哉 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 4F202 AH12 CA11 CB01 CK02 CK25 CK41 CM03 CN05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティを形成する金型要素の位置を
   検出する位置検出装置と、前記検出した金型要素の位置
   に基づいて前記金型要素の偏心を調整する位置調整装置
   を備えたことを特徴とするハスバ歯車の射出成形金型。
2. 【請求項２】 前記位置検出装置は、歯形入れ子とセン
   タコアピンの位置関係を検出し、前記位置調整装置は、
   前記歯形入れ子またはセンタコアピンを調整位置決めす
   ることを特徴とする請求項１記載のハスバ歯車の射出成
   形金型。
3. 【請求項３】 前記位置検出装置は、位置を光学的に検
   出することを特徴とする請求項１または２記載のハスバ
   歯車の射出成形金型。
4. 【請求項４】 前記位置調整装置は、エアシリンダを用
   いて調整位置決めすることを特徴とする請求項１乃至３
   いずれか記載のハスバ歯車の射出成形金型。
5. 【請求項５】 前記位置調整装置は、油圧シリンダを用
   いて調整位置決めすることを特徴とする請求項１乃至３
   いずれか記載のハスバ歯車の射出成形金型。
6. 【請求項６】 前記位置調整装置は、電気的アクチュエ
   ータを用いて調整位置決めすることを特徴とする請求項
   １乃至３いずれか記載のハスバ歯車の射出成形金型。
7. 【請求項７】 前記位置調整装置は、圧電素子を用いて
   調整位置決めすることを特徴とする請求項１乃至３いず
   れか記載のハスバ歯車の射出成形金型。
8. 【請求項８】 キャビティを形成する金型要素の位置を
   検出し、該検出した位置に基づいて前記金型要素によっ
   て形成された前記キャビティの偏心を調整することを特
   徴とするハスバ歯車の射出成形金型組み付け方法。
9. 【請求項９】 位置を検出する前記金型要素は、歯形入
   れ子またはセンタコアピンであることを特徴とする請求
   項８記載のハスバ歯車の射出成形金型組み付け方法。